hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞遊走過程を制御するシステム機構の同定

細胞遊走は胎発生、創傷治癒、癌細胞の浸潤・転移などを規定する重要な生命現象の一つである。これまでに細胞遊走に関与する多くの分子が生化学・分子生物学的な手法により同定されてきた。しかし、それらの動的ネットワークは未だ十分には明らかにされていない。本研究では、ヒト線維肉腫由来HT-1080細胞のライプビデオ画像を統計信号解析し、細胞遊走を制御する分子ネットワークの解明を試みた。まずRhoファミリーGタンパク質(RhoA、Rac1、Cdc42)の活性とフォスファチジルイノシトール3リン酸の局在をFRETバイオセンサーを用いてライブイメージングを行った。これらのビデオ画像を用いて細胞膜の伸張・退縮を定量化し、自己相関解析を行ったところ、自発的な細胞遊走過程の中に振動や伝播という秩序パターンが存在することを明らかにした。次に、細胞の形態変化の分子活性に対する相互相関解析を行い、細胞が伸張(または退縮)してから、約2分後にRac1の活性化(または不活性化)が起きることを明らかにした。さらにこの時間遅れの分子ネットワークを明らかにするために、阻害薬を用いた摂動解析と数値モデルの探索を行った結果、F-アクチンからRac1への正のフィードバック及びRac1からF-アクチンへの負のフィードバックの存在が示唆された。さらに、ミオシン軽鎖キナーゼKがRac1からF-アクチンへの負のフィードバックを介在していることも明らかにした。この2つの正と負のフィードバック経路は、自発的な細胞遊走過程の自己組織化を再現するモデルにおいて重要な役割を果たすと考えられる。本研究自体は、計画書に記載した年次計画通りに期間的な遅れもなく十分に遂行する事が出来た。動画データの取得、画像解析、数理モデリングといった横断的な科学技術に基づいた研究の流れは、本課題の大きな特色の一つである。この事を実現できたことは非常に大きな成果だと考えている。本課題は、細胞生物学、バイオイメージング、画像解析、数理モデリングといった多岐分野にまたがった横断的な研究課題の一つである。本件のような様々な分野にまたがった研究が、(システム生物学を含む)学際領域における一つのモデル研究として後進の研究課題に提示されることを願っている。採用1年目において以下6点に関して研究の進展があった。(1)FRETプローブを用いた自発的な細胞遊走における分子活性/集積の可視化。落射型蛍光顕微鏡を用いてヒト繊維肉腫由来HT-1080細胞の細胞遊走過程におけるRhoGTPase,イノシトールリン脂質の活性/集積の空間分布を確認した。(2)細胞形態変化(伸長・収縮)の時空間情報を取得する画像解析アルゴリズムの開発。FRETイメージングより取得したタイムラップスイメージに対して、細胞の形態変化を径時的に追跡する画像解析法を開発した。(3)自己相関解析に基づく細胞形態変化の分類。形態変化の時空間マップの自己相関解析を行い、自発的な細胞遊走過程において様々な規律的なパターンが存在することを確認した。(4)相互相関解析による分子活性と細胞形状変化の時間遅れの定量。分子の活性/集積に対する形態変化の時間遅れを調べるために相互相関解析を行った。特筆すべき結果として、Rac1活性が形態変化比べて数分遅れて上昇するという結果を得た。この結果は、形態変化から上流のRac1活性へのシグナル経路が存在することを示唆している。(4)阻害薬を用いた摂動実験によるシグナル経路の探索。相互相関解析結果より推測されるRac1活性と形態変化の間の隠れたシグナル伝達経路を調べるために、様々な薬剤を使用した摂動実験を行った。その結果2つの重要な知見を得ることができた。1つ目はPI3K阻害薬:LY294002に対するRac1活性の全適応性であり、もう一方はアクチン阻害薬:LatrunculinBに対するRac1活性の持続的な減少である。前者はRac1活性に対する負の制御を、後者は正の制御メカニズムが存在することを示唆している。(6)数値シミュレーションによる数理モデルの同定。阻害薬実験の結果を再現するような数理モデルの探索を行った。その結果、Rac1活性がバッファリング構造を通して形態変化を負に制御する数理モデルを同定した。

さらにこの時間遅れの分子ネットワークを明らかにするために、阻害薬を用いた摂動解析と数値モデルの探索を行った結果、F-アクチンからRac1への正のフィードバック及びRac1からF-アクチンへの負のフィードバックの存在が示唆された。さらに、ミオシン軽鎖キナーゼKがRac1からF-アクチンへの負のフィードバックを介在していることも明らかにした。この2つの正と負のフィードバック経路は、自発的な細胞遊走過程の自己組織化を再現するモデルにおいて重要な役割を果たすと考えられる。本研究自体は、計画書に記載した年次計画通りに期間的な遅れもなく十分に遂行する事が出来た。動画データの取得、画像解析、数理モデリングといった横断的な科学技術に基づいた研究の流れは、本課題の大きな特色の一つである。この事を実現できたことは非常に大きな成果だと考えている。本課題は、細胞生物学、バイオイメージング、画像解析、数理モデリングといった多岐分野にまたがった横断的な研究課題の一つである。本件のような様々な分野にまたがった研究が、(システム生物学を含む)学際領域における一つのモデル研究として後進の研究課題に提示されることを願っている。
エクソソーム解析に基づく膵癌患者に対する治療効果予測および新規治療法の開発

本研究では,膵癌患者の癌治療成績向上を目指し,近年治療耐性との関連が示唆されているmicroRNA(miRNA)に注目し,膵癌症例の体液中エクソソーム分画に存在するmiRNAの発現プロファイルを解析することで耐性に関わるmiRNAを同定し,その機序に基づいた治療効果予測モデルを構築することを目的とした.平成26年度の研究の成果としては,まず,膵癌患者の臨床検体における血液,尿,唾液,膵液などの体液から抽出したエクソソームに含まれるmiRNAの網羅的発現解析に基づく治療耐性に関連するmiRNAの同定することを目的として,この目標達成の予備実験として,エクソソームを抽出する手技の確立およびエクソソーム中に含まれるmiRNAを確認することとした.膵癌細胞株をテストサンプルとして,サンプルの培養上清中に含まれるエクソソーム分画を抽出し,エクソソームのマーカーである特定の蛋白質が同分画に一定の割合で含まれていることを確認した.この結果は,エクソソーム抽出が適切に行われていることを示すものであると考えられた.続いて,この抽出したエクソソーム分画をサンプルとして,特定のmiRNAを標的としたqRT-PCRを行い,特定のmiRNAが同分画内に含まれていることを確認した.また,同じサンプルに対してmiRNA網羅的発現解析(東レ社,miRNA microarray(3D-Gene miRNA Oligo chip))を行うことで,特定のmiRNAのみならず,多種のmiRNAが同分画内に含まれていることを確認した.本研究では,膵癌患者の癌治療成績向上を目指し,近年治療耐性との関連が示唆されているmicroRNA(miRNA)に注目し,膵癌症例の体液中エクソソーム分画に存在するmiRNAの発現プロファイルを解析することで耐性に関わるmiRNAを同定し,その機序に基づいた治療効果予測モデルを構築することを目的とした.平成26年度の研究の成果としては,まず,膵癌患者の臨床検体における血液,尿,唾液,膵液などの体液から抽出したエクソソームに含まれるmiRNAの網羅的発現解析に基づく治療耐性に関連するmiRNAの同定することを目的として,この目標達成の予備実験として,エクソソームを抽出する手技の確立およびエクソソーム中に含まれるmiRNAを確認することとした.膵癌細胞株をテストサンプルとして,サンプルの培養上清中に含まれるエクソソーム分画を抽出し,エクソソームのマーカーである特定の蛋白質が同分画に一定の割合で含まれていることを確認した.この結果は,エクソソーム抽出が適切に行われていることを示すものであると考えられた.続いて,この抽出したエクソソーム分画をサンプルとして,特定のmiRNAを標的としたqRT-PCRを行い,特定のmiRNAが同分画内に含まれていることを確認した.また,同じサンプルに対してmiRNA網羅的発現解析(東レ社,miRNA microarray(3D-Gene miRNA Oligo chip))を行うことで,特定のmiRNAのみならず,多種のmiRNAが同分画内に含まれていることを確認した.
金属薄膜の光学機能を用いた新環境評価法の開発

金属文化財を始めとして、絵画、彫刻、等の文化財の保存には、文化財の劣化が進まないような環境が必要である。これまで、大気中の湿度や有毒ガスなどの測定で環境を評価してきたが、腐食等を受ける文化財側からの評価はなかった。本研究の目的は、材料側からの評価をするとともに、広く金属製品等の環境を材料側から評価する方法を開発するものである。これと合わせて、文化財の表面反応等に関する研究を行い、新評価法を開発することを目的としている。(1)ガラス基板上にスパッタしたAg、Cu、Fe、Coおよびこれらの合金を異なる環境に暴露し、腐食あるいは汚れによる反射率の変化で、環境の善し悪しを評価する方法を開発した。たとえば、Ag薄膜の環境中における反射率は時間とともに直線的に変化し、その勾配は環境によって異なる。また、月、季節、風速、天候、等々によって明瞭に異なることを把握できた。(2)上記研究の反射率の測定には分光光度計を用いたが、測定をより簡便にするために、小型、軽量、安価な反射率測定装置の開発をした。掌サイズで約850g、光源は白色発光ダイオードで試料面入射角は30°である。これを用いて測定を行い、十分な性能であることを確認した。(3)文化財の表面変質現象等の研究を行い、上述の評価法の材料に関する基礎データーを得た。材料としては、美術景観用ステンレス、日本の伝統的表面である銅および銅合金の色付け等の表面処理による光学的および化学的変化、金属文化財である金属箔の表面評価、彩色絵画の変色等の評価等を行い、その材料科学的要因を明らかにした。環境の善し悪しを金属薄膜の反射率で評価するには、反射率の揃った薄膜を作製することが必要である。また、評価に最適な膜厚を選定しなければならない。先ず、厚さが20500nmのAg、Cu膜を作製し、最適膜厚を検討した。その結果、厚さ100200nm膜の反射率ばらつきが少なく、環境評価に最適であることを見出した。薄いと島状になって十分な反射率が得られず、厚いと薄膜表面のヒロックなどで反射率にばらつきが生ずる。次に、基礎データを得るために大学校内等で腐食による反射率の変化を測定した。約2ケ月の測定でAg膜の反射率はほぼ直線的に減少し、環境評価法として十分に使えることを明らかにした。環境の場所による影響を調べるため、大学美術館の収蔵室、搬入口、外部等で測定比較した結果、環境の影響を極めて明瞭に把握することができ、収蔵室の性能の高さを立証した。試験後のAg膜をX線、透過電子顕微鏡で観察した結果、Ag膜の贋食は空気中のSとC1が主であり、Ag_2SとAgC1が検出された。Cu膜は主にH_20の影響で腐食し、Cu_20を形成して反射率が低下する。表面近傍にはCuSの結合もみられる。Cuの反射率も環境条件が大きく変わらなければ直線的に低下する。美術品を収蔵する環境として、一般住宅の環境を検討した結果、屋内、屋外、露天の差が明瞭に得られるとともに、桐箱に収蔵する効果も立証された。これらの成果を基に2件の特許を申請した。(1)長期的環境変化の評価、(2)風速と環境の影響の評価、(3)Ag及びCu以外の金属薄膜と合金薄膜による評価の予備研究、(4)表面に生成した腐食化合物等の分析について研究した。長期的環境変化の評価では、東京芸術大学校地内、東京多摩地区の2個所の屋内と屋外で、前年に引き続き、15日間の放置曝露試験を標準として、薄膜の反射率変化量で月別の環境評価をした。薄膜は主にAgおよびCu膜である。

わが国は一年間で温度と湿度の変化が極めて大きいが、AgおよびCu膜の屋外における反射率の減少量は上記の環境条件に強く依存し、温度と湿度の高い夏期の腐食が最も激しい。また、昼間と夜間の間にも差が認められた。木造の家屋内では、屋外環境の影響が大きく、コンクリート屋内では依存性が低い。風速の影響を調べるため、同じ環境で0から5m/secまでの実験をしたが、その影響は屋内屋外とも顕著であった。腐食分子密度の高い屋外の影響が大きい。これは美術工芸品の展示場でのエアコンなどの影響が大きいことを示唆している。風速の増大は単位時間に薄膜表面に衝突する空気中分子の数が増大するためと考えられる。新しい試みとしてCo膜を用いた。Co膜は環境依存性がAgやCuに比較して大きい。腐食生成物の分析では、Agが特徴的で、Ag_2SとAgClの生成が検出された。これらは季節依存性が大きく、大気の成分を反映している。これらの成果の一部は特許として申請した。前年度に引き続き、金属薄膜を使用した環境評価の実験的研究と評価を簡易に行うための評価装置の開発を進めた。(1)金属薄膜を使用した環境評価の実験的研究では、薄膜の腐食に及ぼす種々の物理科学的効果を検討した。風の影響では、金属薄膜の表面に当たる空気の速度を05m/secまで変化させた結果、風速と腐食による反射率の低下との間に直線関係が存在することを見出した。また、金属薄膜表面と空気の当たる角度を変化させた場合も反射率が変化することを見出した。これらの効果は、金属薄膜表面に単位時間に衝突する腐食性の原子数が変わることによる。したがって、腐食環境として、屋外の風はもとより、室内の空調機の影響なども考慮しなければならない。年間を通しての大気による金属薄膜の腐食では、温度と湿度の年間変化とよく一致する。この他、同一場所における昼夜の変化、これの季節変化、場所による変化などを研究し、反射率による評価が有効なことを示した。(2)本法の反射率の評価は分光光度計で測定しているが、これは装置が大きく高価であり、本法を普及するには、安価および簡便さの点でに問題がある。このため、小型で安価な反射率測定装置の開発を行った。光源には定電流駆動の白色発光素子、反射光測定には受光素子を用い、30°斜め反射とした。受光素子の出力電圧はデジタル変換し、2.5桁の表示とした。分光光度計との比較をした結果、評価に十分に使用できることを明らかにした。価格は分光光度計の数10分の1、重量は1kg以下、掌上に乗る寸法にできた。これについては、1件(合計3件)の特許を申請した。本年度は本補助金研究の最終年であり、研究成果報告書としてまとめた。
二次イオン質量分析法による植物細胞における生体分子三次元分布の可視化

急速凍結した試料の表面切削、cryo-TOF-SIMS分析、cryo-SEM観察を連続的に行うことの出来る複合的な分析システム(cryo-TOF-SIMS/SEM)を開発した。表面切削と分析を繰り返して行うことにより、三次元的な分析が可能である。本手法により、これまで生きている植物内での詳細な分布状況が不明であった各種水溶性成分について、三次元分布の可視化を顕微領域で行うことが可能となった。本研究の目的は、生きたままの植物細胞を急速凍結した試料において、飛行時間型2次イオン質量分析(TOF-SIMS)を用いることによって、細胞や細胞壁内にあるがままに存在するあらゆる構成成分(細胞質物質、オルガネラ構成成分、細胞壁中の多糖ならびにリグニン、抽出成分)の分布を、選択的に分子レベルで可視化することを目的とする。植物の細胞の構造を、視覚的に、また化学的に理解することは、あらゆる代謝物の生合成を理解する上で非常に重要である。しかしながら、細胞内に存在する分子は、水可溶性であったり、極めて不安定であったり、異質の物質と複合体を形成して存在していたりして、従来の方法では解析困難であった。これらの課題を克服するために、平成22年度は、窒素雰囲気下で急速凍結した生体試料をスライディングミクロトームを用いて平滑な面を作成する前処理室を設計、構築した。さらに、凍結した状態で試料をTOF-SIMSおよびクライオ走査電子顕微鏡に移動させることのできる搬送装置を設計し、組み立てた。幾つかの改良ならびに微調整を重ね、これらが概ね正常に作動することを植物試料を用いて確認した。これにより、生きた細胞におけるターゲット分子の位置と存在量を、化学的な処理を施すことなく三次元的に可視化することに道を拓いた。一方で、TOF-SIMS測定において、凍結試料から派生する二次イオン量が、乾燥試料と比較してかなり少ないことが判明し、さらなる改良が必要であることも示された。本研究の目的は、生きたままの植物細胞を急速凍結した試料において、飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)を用いることによって、細胞や細胞壁内にあるがままに存在するあらゆる構成成分(細胞質物質、オルガネラ構成成分、細胞壁中の多糖ならびにリグニン、抽出成分)の分布を、選択的に分子レベルで可視化することである。これらの課題を克服するために、前年度までに、窒素雰囲気下で急速凍結した生体試料をスライディングミクロトームを用いて平滑な面を作成する前処理室を設計・構築し、さらに、凍結した状態で試料をTOF-SIMSおよび走査電子顕微鏡(Cryo-SEM)に移動させることのできる搬送装置を備えた世界初の前処理システムを開発した。今年度は、前処理システムに改良をかさね、実際に、生きた植物(針葉樹、広葉樹)の急速凍結試料を用いて、グローブボックス内の凍結スライディングミクロトームを用いた試料切削、TOF-SIMS分析、Cryo-SEM観察を同一系内で連続的に行った。SEM試料室で氷を昇華することにより細胞形状、細胞内小器官レベルの位置情報を入手することが可能となり、スクロースなどの水可溶分子でも組織内マッピングを高解像度で行うことに成功した。また、TOF-SIMS分析において欠かすことのできない、二次イオンの同定と定量法についても基盤的な研究を展開し、新規な分析法(リグニンのケミカルマッピング)を開発した。H24年度およびH25年度の研究計画は、三次元ケミカルマッピングの解像度向上に関わる各種測定ノウハウの蓄積と試料前処理技術の確立ならびに生体中を輸送される水溶性化学成分のケミカルマッピングであった。まず二次イオン質量分析計の試料台を新規に設計し、より安定した低温環境の維持ならびに顕微分解能の向上を図った。結果より、未解決の課題として残っていた「高真空下で凍結試料の水分が昇華しないための低温環境確保」を達成した。また搬送システムの冷却に使用する液体窒素の補充システムを新たに確立し、長時間測定も可能になった。さらに一次イオンビームの軸調整が容易となったため、高いイメージ分解能を安定して得られるようになった。目標としていた水溶性成分、リグニン前駆物質および光合成産物のマッピングについて、上記改造で可能となった長時間SIMS測定により達成し、細胞レベルでの局在を明らかにすることができた。また当研究課題で整備した低温搬送システムの活用により、同一領域の電子顕微鏡写真も撮影でき、詳細な組織観察も可能な重要データを得た。これらの最新成果について4月に東京で開催される国際会議(SISS-15)で発表予定である。

以上より、本研究課題でH24年度およびH25年度で目標としていた内容について、当初の目標を超える研究の進展があり、おおよそ達成することが出来た。よって本研究課題を1年早く完了とし、次なる研究課題へと発展させることとした。世界で初めての凍結試料分析のためのTOF-SIMS前処理システムを開発した。生体内のスクロース、デンプン、フェノール性化合物などの分布を急速凍結植物試料を用いて明らかにした。これにより、これまで困難であった水溶性化合物の組織内分布に関する情報を化学情報と共に入手できる技術を獲得した。成果の一部は、新聞(日刊工業新聞、中日新聞)報道された。24年度が最終年度であるため、記入しない。凍結試料と乾燥試料とで異なる二次イオンの発生機構の解明、三次元ケミカルマッピングの解像度向上、細胞内物質輸送と細胞壁構築の解析、高分子の凝集状態により異なるTOF-SIMSスペクトルの機構解明等を行う。従来、電子染色された透過電子顕微鏡像により膜構造を有するオルガネラを中心として細胞構造が理解されてきたが、本研究では生体分子の濃度分布に基づく新たな細胞モデルを構築する。また、得られた成果をHP、シンポジウム開催等を通して社会に向けて発信する。
高校物理におけるスローラーナーの診断とその対策

当センターでは、「高校物理スローラーナー」の原因を調査し、その対策を検討するために、高校現場の協力を得て、研究委員会を組織した。各研究協力委員は、それぞれに対策を検討し、その研究成果を論文等にまとめた。その題目は以下のとおりである。(1)物理の話題110(2)高校物理スローラーナーの実態を概観する(3)電磁器の指導はEーH対応で(4)電気の学習指導に水モデルを(5)比喩を生かす物理の指導(6)身体で実感させる物理の指導(7)直線状のグラフから原理・法則を見いだせる物理の指導(8)地域教材を生かす物理の指導(9)「教値」を生かす物理の指導(10)高校物理における数式指導の一考察(11)「話題」を活用した物理の指導(12)「仮定」を用いた物理の指導(13)小・中・高・一貫教育の立場から見た物理教育の問題点(14)光の論争史を教材に(15)高校物理の意義と位置づけ(16)「興味ある物理実験」の観点から開発した4実験当センターでは、「高校物理スローラーナー」の原因を調査し、その対策を検討するために、高校現場の協力を得て、研究委員会を組織した。(1)物理の話題110(2)高校物理スローラーナーの実態を概観する(3)電磁器の指導はEーH対応で(4)電気の学習指導に水モデルを(5)比喩を生かす物理の指導(6)身体で実感させる物理の指導(7)直線状のグラフから原理・法則を見いだせる物理の指導(8)地域教材を生かす物理の指導(9)「教値」を生かす物理の指導(10)高校物理における数式指導の一考察(11)「話題」を活用した物理の指導(12)「仮定」を用いた物理の指導(13)小・中・高・一貫教育の立場から見た物理教育の問題点(14)光の論争史を教材に(15)高校物理の意義と位置づけ(16)「興味ある物理実験」の観点から開発した4実験当センターでは,高校教諭6名の協力を得て,当該テーマを研究課題とする研究委員会を発足させている.当委員会では,「物理スローラーナー」をつくりだした原因を,「物理に興味・関心がもてない」,「学習の意義がわからない」,「教材が難解である」,「教授方法に問題がある」,「教育課程等の問題によるもの」などに分類し,それぞれにその対策を検討している.各研究委員は,各自それぞれに研究テーマを定め,論文にまとめるよう作業をすすめている.本年度,論文を発表したものおよび投稿中のものは裏面に示したが,投稿準備中のものとしては,「直線のグラフから原理・法則をみい出させる物理の指導」「地域教材を生かす物理の指導」「水モデルを利用した電気の指導」「比喩を用いた物理の指導」「数値を生かす物理の指導」「日本の電気史を教材化する」などがある.本年度は,興味・関心を与えるための一方策として,「物理の話題110(B5版118ページ)」を600部印刷し,全国都道府県教育センター,一部大学,高校に配布した.現在,これを用いて生徒の興味・関心を調査している.本年度は,日本物理学会秋の分科会(於:東北大学S62.9.2628)において,「高校物理におけるスローラーナーへの対策」と題して講演を行った. S63年度も同学会秋の分科会(於:広島大学)において,当該テーマによる発表を23予定している.当センターでは、「高校物理スローラーナー」の原因を調査し、その対策を検討するために、高校現場の協力を得て、研究委員会を組織した。各研究協力委員は、それぞれに対策を検討し、その研究成果を論文にまとめた。(1)高校物理スローラーナーの実態を概観する(2)電磁気の指導は、E-H対応で(3)電気の学習指導に水モデルを(4)比喩を生かす物理の指導(5)身体で実感させる物理の指導(6)直線状のグラフから原理・法則を見いださせる物理の指導(7)地域教材を生かす物理の指導(8)「数値」を生かす物理の指導(9)高校物理における数式指導の一考察(10)「話題」を活用した物理の指導(11)「仮定」を用いた物理の指導(12)小・中・高・一貫教育の立場から見た物理教育の問題点(13)光の論争史を教材に(14)高校物理の意義と位置づけ
C型肝炎ウイルスの遺伝子変異検出とその病態との関連についての検討

C型肝炎ウイルス(HCV)のgenotypeを同定する方法として、蛍光標識したprimerを用いてPCR法とサンガー法を組み合わせた反応を行い、シークエンサーを用いて塩基配列の部分情報を得て、そのパターンよりHCVのgenotypeを同定する方法を開発した。方法の概略は、(1)酵素系として、Tth DNA polymeraseによる、cycle sequencing系を使用し、dCTP及びddCTP(または、dATP及びddATP)のみを反応に用いた。(2)外部controlを置く事により、約150baseの領域において、97%以上の効率で変異を検出出来た。(3)内部controlによる補正により特定の位置に変異を持つウイルスが、検体中に30%以上であれば検出可能であった。この方法により(1) HCVのgenotypeを正確に同定することができるようになった。これにより、PCR法の問題である、primerに相補的な塩基配列上に変異がある場合genotypeの判定を誤ってしまう可能性を排除出来た。この方法を用い、高侵淫地区と判明したI島の一集落において、日本において約80%を占めるII型が60%であり、比較的少なく10%前後とされるIV型が約40%を占めていることが確認され、夫婦間のgenotypeの違いより、夫婦間感染がまれである事を確認した。(2) HCVの一次構造の多様性について検討可能となった。その結果、HCVのcore領域は、個体内及び個体間で極めて良く保存されている事が明らかとなった。さらに、この方法により得られる情報を、疫学調査に利用し、HCVの感染様式について、より詳細な検討を行っている。慢性のHCV感染者225例についてみると、そのゲノタプはII型が67.8%、III型が17.3%、IV型が14.9%で、I型は1例も存在しなかった。HCVRNA量はゲノタプII型で10^<5.8+1.0>コピー/mlで、III型の10^<5.1+1.2>コピー/mlとIV型の10^<4.8+1.1>コピー/mlに比較して有意に高値を示した。HCVRNA量は年齢と関連がなく、また慢性肝炎、肝硬変、肝癌などの病態とRNA量はゲノタイプとのみ強く相関していた。さらにインターフェロンの投与を受けたC型慢性肝炎患者80例について、HCVRNAのゲノタイプおよび量を含めた種々の因子とインターフェロンの効果との関連についてみた。インターフェロン投与終了後6カ月で血清中のHCVRNAの陰性化およびトランスアミナーゼ値の正常化がみられたものをインターフェロン有効群とした。有効例は無効例に比較して患者側の因子として年齢が低く、肝組織において線維化が少ないこと、またウイルス側の因子としてHCVRNA量が低値であることとが判明した。またゲノタイプII型に有効例が少なく、III型に有効例が多くみられた。以上のインターフェロン有効因子を多変量解析で分析すると、インターフェロンの効果を予測する因子として重要であったのはHCVRNA量とゲノタイプのみであった。方法の概略は、(1)酵素系として、Tth DNA polymeraseによる、cycle sequencing系を使用し、dCTP及びddCTP(または、dATO及びddATP)のみを反応に用いた。この方法により(1)HCVのgenotypeを正確に同定することができるようになった。

これにより、PCR法の問題である、primerに相補的な塩基配列上に変異がある場合genotypeの判定を誤ってしまう可能性を排除出来た。この方法を用い、高浸淫地区と判明したI島の一集落において、日本において約80%を占めるII型が60%であり、比較的少なく10%前後とされるIV型が約40%占めていることが確認され、夫婦間のgenotypeの違いより、夫婦間感染がまれである事を確認した。(2)HCVの一次構造の多様性について検討可能となった。その結果、HCVのcore領域は、個体内及び個体間で極めて良く保存されている事が明らかとなった。さらに、この方法により得られる情報を、疫学調査に利用し、HCVの感染様式について、より詳細な検討を行っている。
高コントラスト撮像装置による恒星極近傍の系外惑星の直接探査

研究代表者はすばる望遠鏡用の高コントラストカメラ「SCExAO(スケックスエーオー)」の開発をしている。本研究により、2つの新たな高感度波面センサー、"可視光を主に動作するピラミッド型波面センサー"と"近赤外線で動作する低次波面センサー"を開発に成功した。両センサーは、リアルタイムで、高感度かつ低ノイズでの測定を可能にし、大気の擾乱を補正する可変形鏡と共に使用し、SCExAOに載せて初めて立証できた新技術である。近傍の太陽系外惑星や原始惑星系円盤を直接撮像することを目的とし、SCExAOシステムに搭載後、テスト観測での実証を得ており、2014年から科学運用が開始される予定となっている。我々の獲得目標は、すばる望遠鏡において、恒星に近接する、系外惑星あるいは円盤構造の直接撮像を可能にする技術を確立することである。恒星のごく近傍の領域の直接撮像は、既存観測装置では手が届いていない領域であるが、間接的な視線速度法によるサーベイ観測では、多数の惑星の存在がすでに確認されている。この恒星極近傍領域の観測は(我々の)太陽系近傍恒星のハビタブルゾーンにおける惑星の形成および進化を理解する鍵である。我々は新観測装置-the Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics(SCExAO)system-を開発し観測に使用することによってこのゴールを目指している。2011年度は、すばる望遠鏡で初めてSCExAOを運用し、その装置改良を行なった。2011年9月11日には、いまだ改良中ではあるものの、SCExAOを使って天体からの光を受け、コロナグラフシステムや自動導入機構等の各モジュールの機能を検証した。PIAAタイプのコロナグラフを用いて、初めて天体画像を取得しPIAAコロナグラフのコンセプトを実証した。カナダのHIA(ヘルツベルグ天文物理研究所)と現在可能であるより非常に暗い星においても動作可能な高感度波面センサーの共同研究を開始し、HIAと我々の博士課程学生が機械デザインを完成せた。この製作はすばる望遠鏡で行れ、2012年度に完成予定である。この研究は、Guyon博士が指導する学生の博士論文の焦点となる。SCExAO装置には可視光チャネルがあるが、これを用いて可視域での回折限界像を得ることができるのを実証した。これらの像は(干渉系ではない)単一望遠鏡で取得したものとしては、最も鮮明なものである。これは、まもなく審査される学生の博士論文のテーマでもある。我々は可視光システムの改良を進めており、高空間分解能を必要とする日本のサイエンスコミュニティに提供することを検討している。これは新技術として電子増幅型(EMCCD)の高感度高速可視カメラを用いている。研究代表者の目標は、系外惑星及び円盤構造の直接撮像を可能にする技術の確立である。視線速度法等の間接的な手法では惑星の存在がすでに確認されているが、恒星の極近傍領(110天文単位)の「直接撮像」は、既存観測装置では未だ手が届いていない。本観測は研究代表者の太陽系における生命居住可能領域での惑星形成と進化を理解する鍵となる重要なテーマである。そこで、研究代表者は新装置「SubaruCoronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO)」を開発し、すばる望遠鏡に搭載することでこのゴールを目指している。2013年度、研究代表者は実際の試験観測で、将来の惑星探査の鍵となる技術開発に成功。特に以下の3点について大きな進歩を実現した。1、低次波面センサーの開発:観測中における星像の劣化(位置や焦点のズレ)を抑制することが可能となり、PIAAおよびVortexと呼ばれる位相調節型新コロナグラフの性能を高めることに成功。2、高速読み出し波面センサーの開発:無変調型ピラミッド形状の新波面センサーを実際の観測で制御することに成功。これまでの100倍以上の感度を持ち、より高コントラスト撮像が可能となるため低質量の惑星探査に威力を発揮する。3、光学的残差を減らす制御系と解析手法の開発:中心星の回折パターンをリアルタイムで制御し、近傍にコントラストの高い領域を生み出すことで周囲の惑星候補をこれまで以上に容易に分離が可能。本技術は、既にすばる望遠鏡の各ユーザーが使用可能であり、現在もさらなる高性能化に向けて開発中である。将来、惑星自身の性質を調べる面分光装置「CHARIS」と合わせた運用が検討されている。本研究は、恒星に近接する系外惑星及び円盤構造の直接撮像を可能にする技術の確立を目標としている。視線速度法等の間接的な手法では惑星の存在がすでに確認されているが、恒星のごく近傍の領域(110天文単位)の「直接撮像」は、既存観測装置では未だ手が届いていない。

この極近傍領域の観測は太陽系のハビタブルゾーンにおける惑星の形成と進化を理解する鍵となる重要なテーマであるため、新観測装置「Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO)」を開発し、すばる望遠鏡に搭載することで本研究を進め、次の成果をあげている。2012年度は、すばる望遠鏡と赤外線カメラHiCIAOを組合せ、初めて本観測と同仕様での実観測を行い、SCExAOにおける3つの根幹となる技術の同時運用に成功した。1、PIAAコロナグラフと呼ばれる「位相を調節することで、明るい中心星の光が外側へもれ出すのを防ぐ技術」の実証に成功。これは明るい中心星の極近傍の惑星を分解するのに重要な手法である。2、リアルタイムで光学系内部のtip-tiltエラーを補正し、観測時における星像のブレを抑制する「コロナグラフ低次波面センサー」の有効性を実観測で確認できた。3、望遠鏡を通した際に生じる回折パターンをリアルタイムで測定し、焦点面における星像の光学的残差を補正する新技術の実証に成功した。我々が行ったことは大まかには以下のとおりすばる望遠鏡とSCExAOにおいて、初めての可視光での回折限界像を得たすばる望遠鏡でSCExAOの光学システムに天体の光を導入したすばる望遠鏡環境内でにSCExAOの光学定盤の組み上げ:AO188装置とHICIAO装置との結合天体での円触コロナグラフ技術の検証天体での光学系への自動導入コントロールの検証25年度が最終年度であるため、記入しない。現在までの進行状況は大まかには以下のとおり。-すばる望遠鏡とSCExAOを実際に組合せ、4つのうち3点(コロナグラフ性能、星像安定性能、回折限界像の測定とその補正)の基幹となる技術検証を科学観測と同じ条件で行い成功した。- 2月15日にハワイ観測所にて試験結果報告を行い、すばる望遠鏡科学運用装置として承認を得た。- 4番目の基幹技術である可視光での高感度高速波面センシングも順調に進行中である。私たちの次の年度の計画は、(1)特にハードウエアの改良により信頼性を向上させサイエンスの生産性を上げること(2)暗い惑星の検出を可能にする、新しい高速波面センサーをSGExAOシステム内に構築すること(3)高コントラスト撮像方法における、新しい高感度波面コントロール手法の検証25年度が最終年度であるため、記入しない。次の年度の計画は以下のとおり。(1)可視光における高次波面センシング+コントロールを可能にする。(2)近赤外線で星像のストレール比90%を目指す。(3)高速度波面コントロールを可能にし、他のSCExAOハードウェアと組み合わせて運用する。この3つの技術の確立をPhase2と位置づけ、完成と安定した科学運用を目指す。
環境負荷および製造コストの大幅な低減を可能にする水性磁性流体の新規合成法の開発

水性磁性流体を低い環境負荷および製造コストで合成することを目指して、クエン酸水溶液を転動ボールミルで湿式ミリングしてマグネタイト磁性流体を合成する、メカノケミカル合成法を新たに開発した。本プロセスにおけるマグネタイトナノ粒子の生成過程を鉄の腐食現象で起こる酸化還元反応で明らかにするとともに、生成反応を速度論的に解析した。また、本プロセスは容易にスケールアップできることを確認した。本研究では、超常磁性マグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を低環境負荷・低コストで簡便に合成する手法を開発することを目的として、室温でクエン酸水溶液を転動ボールミルで湿式ミリング処理するだけの簡単な操作でマグネタイトナノ粒子がメカノケミカル効果により生成すると同時に、生成したマグネタイトナノ粒子がクエン酸で表面改質されて分散安定化されるプロセスについて検討した。本合成プロセスでは、製造コスト低減の観点から、ボールを安価な炭素鋼製(鉄含有率99%以上)を使用し、さらにテフロンで内壁が被覆された容器を用いることで、コンタミネーションを最小限に抑えつつボール間の衝突のみから鉄イオンを溶出させるとともに、このとき同時に生成する電子により水を還元して水酸化物イオンを生成させた(メカノケミカル還元)。種々の合成条件でマグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を合成したところ、クエン酸濃度、水溶液初期pH、ミリング時間が生成物の諸特性に極めて大きな影響を及ぼすことがわかった。クエン酸濃度を0.01mol/l、水溶液初期pHを2.5、ミリング時間を18時間とした場合に、長期間にわたって良好に分散安定化した試料が得られ、また、この試料は超常磁性を示すことが確認された。このとき得られたマグネタイトナノ粒子の粒度分布とゼータ電位を評価したところ、中位径は6nm、ゼータ電位は-45mVであったことから、本手法により目的の物性をもつ磁性流体が合成できることが示された。本合成プロセスでは、製造コスト低減の観点から、ボールを安価な炭素鋼製(鉄含有率99%以上)を使用し、さらにテフロンで内壁が被覆された容器を用いることで、コンタミネーションを最小限に抑えつつボール間の衝突のみから鉄イオンを溶出させるとともに、同時に生成する電子により水を還元して水酸化物イオンを生成させた(メカノケミカル還元)。平成25年度は主としてマグネタイトの生成メカニズムの解析を行った。このとき、気相成分の定量分析が非常に重要であることから、ボールミル容器に気相のガスを直接シリンジで採取できる構造を設け、合成中に生成するガスをガスクロマトグラフで分析した。また、容器にバルブも取り付け、容器内の気相の一部もしくは全部を不活性ガスおよび酸素で置換して気相中の酸素分圧を変化させた合成実験を行った。その結果、ボールから溶出した鉄イオンは、フェリハイドライトを経て、マグネタイトに変換されることがわかり、このとき生じる反応を酸化還元電位の観点からも説明できた。さらに、容器内の初期酸素濃度に応じて得られる磁性流体のマグネタイト濃度は変化し、初期酸素量で制御できることがわかった。本研究では、超常磁性マグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を低環境負荷・低コストで簡便に合成する手法を開発することを目的として、室温でクエン酸水溶液を転動ボールミルで湿式ミリング処理するだけの簡単な操作でマグネタイトナノ粒子がメカノケミカル効果により生成すると同時に、生成したマグネタイトナノ粒子がクエン酸で表面改質されて分散安定化されるプロセスを構築した。本合成プロセスでは、製造コスト低減の観点から、ボールを安価な炭素鋼製(鉄含有率99%以上)を使用し、さらにテフロンで内壁が被覆された容器を用いることで、コンタミネーションを最小限に抑えつつ、ボール間の衝突のみから鉄イオンを溶出させるとともに、これと同時に生成する電子により水を還元して水酸化物イオンを生成させた(メカノケミカル還元)。平成26年度は主としてマグネタイトの生成メカニズムの速度論的解析と、本プロセスの実用化に不可欠なスケールアップを行った。合成中の気相組成の定量分析より、気相の酸素分圧はミリング時間に対して直線的に低下することを確認した。液相中の鉄イオン濃度は気相の初期酸素分圧に応じて変化することが前年度の検討により明らかとなっているが、この場合でも酸素分圧は時間に対して一定の割合で低下したことから、本プロセスにおいて酸素が関与する化学反応は0次式で表されることが示唆された。この結果より、本プロセスにおけるマグネタイトの生成はボール間の衝突回数が大きく影響していると考えて本プロセスのスケールアップを行った。メカニズムの解析等で使用した小型容器(500mL)の5倍容量の大型容器を使用し、ボール挙動がこれらの容器内で同様となるように、フルード数が一致する容器回転速度で合成実験を行った。

その結果、容器スケールによらず同様のマグネタイトナノ粒子が得られ、スケールアップを確認した。以上より、本プロセスの有用性が実証できた。26年度が最終年度であるため、記入しない。材料プロセス工学26年度が最終年度であるため、記入しない。超常磁性マグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を合成するプロセスとして、クエン酸水溶液を炭素鋼ボールを用いた転動ボールミルで湿式ミリングする、メカノケミカル合成法を確立した。種々の合成条件下で実験を行ったところ、クエン酸水溶液の濃度を0.01mol/l、ミリング時間を18時間とすることで、良好に分散した磁性流体が得られた。超常磁性マグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を合成するプロセスとして、クエン酸水溶液を炭素鋼ボールを用いた転動ボールミルで湿式ミリングする、メカノケミカル合成法を構築した。本プロセスにおけるマグネタイトの生成反応メカニズムを提案し、ボールミル容器内の気相成分分析と溶液pH測定の結果に基づいてその妥当性を確認した。また、得られた知見の応用として、初期気相酸素量によって磁性流体中のマグネタイト濃度を制御できることができた。今後は当初の研究計画に従い、溶液pHや気液固相の組成変化に基づいて、本プロセスにおけるマグネタイトナノ粒子の生成メカニズムの解析を行う。とくに、本プロセスではボールからの鉄イオンの溶出、すなわち酸化還元反応を伴う鉄の腐食が極めて重要な役割を果たしていると考えられるため、気液相の酸素濃度と溶液pH、酸化還元電位に着目して解析を進める。今後は当初の研究計画に従い、本プロセスの実用化に不可欠なスケールアップに関する検討を主に行う。そのために、容量の異なるボールミル容器でのボールの挙動を離散要素モデルによって数値計算(シミュレート)し、容器サイズによらず発生するボールの衝突エネルギーが同様となる操作条件を決定する。実験では、500mLと2500mLのボールミル容器を用い、数値計算により決定した操作条件で同様の磁性流体が得られることを確認するとともに、発熱特性など実用において重要な物性の評価を行う。
モヤモヤ病感受性遺伝子変異保因者の簡易検出法開発と脳血管病変検索

モヤモヤ病は、内頚動脈が両側性に閉塞・狭窄し、更に多くの毛細血管が新生する疾患である。私どもは、全ゲノム相関解析により疾患感受性遺伝子RNF213を第17番染色体に同定し、孤発症例の73%に共通な遺伝子変異(c.14576G>A)を見いだし、この遺伝子変異より、発症リスクが190倍に高まることを明らかにした。遺伝子検査によりMMD発症リスクを評価する目的で、c.1457G>A変異の簡便な検出法を確立を行い、その信頼性を検討した。更に、確立した遺伝子検査で変異の保因者を同定し、そのMRアンギオグラフィーを検討した結果、一部の保因者に特徴的な変化を見出した。モヤモヤ病は両側ウイリス動脈輪の閉塞による脳虚血と異常側副血管の異常新生による出血とを特徴とする疾患で、厚生労働省により特定疾患に指定されている。我が国には約13千人のモヤモヤ病患者が登録されている。モヤモヤ病は、成人だけでなく小児においても脳卒中を惹き起す。小児においては、脳動脈硬化による脳卒中が極めて稀であるため、小児の脳卒中の主因となっている。モヤモヤ病の病因は長い間不明であったが、1015%の症例に家族歴を認めることや一卵性双生児の発症一致率が二卵性双生児より有意に高いことなどから、遺伝的要因の関与が示唆されていた。申請者らは、日本人MMD患者の全ゲノム相関解析により染色体17q25領域から疾患感受性遺伝子RNF213を特定し、MMD患者の72%に共通する創始者ミスセンス変異を同定した(Kamada, J Hum Genet, 2011)。更に、この変異のホモ接合体患者はヘテロ接合体より発症が早く、重症である事を見出した(Miyatake, Neurology,2012)。この創始者変異は不完全浸透を示し、保因者の浸透率と自然予後の解明は現在の重要課題である。本研究では、まず保因者を迅速に検出する迅速遺伝子検査法を確立し、簡便にRNF213遺伝子のモヤモヤ病感受性遺伝子型を検出する遺伝子診断法を確立した。次に、未発症の創始者変異の保因者を患者家族から4名同定した。その方々の頭部MRアンギオグラフィー(MRA)を実施し、正常対照者と所見を比較検討している。現在のところ、有意に異なる所見を認めていないが、今後症例数を増やし、未発症保因者における血管病変の有無を明らかにする。モヤモヤ病(MMD)は両側ウイリス動脈輪の閉塞による脳虚血と異常側副血管新生による出血とを特徴とし、成人だけでなく小児においても脳卒中を惹き起す。申請者らは、日本人MMD患者の全ゲノム相関解析により染色体17q25領域から疾患感受性遺伝子RNF213を特定し、MMD患者の72%に共通する創始者ミスセンス変異を同定した(J Hum Genet,2011)。更に、この変異のホモ接合体患者はヘテロ接合体より発症が早く、重症である事を見出した(Neurology,2012)。この変異は不完全浸透を示し、保因者の浸透率と自然予後の解明は現在の重要課題である。本研究において、家系検索により多くの未発症保因者を見出した。本研究では、まず保因者を迅速に検出する簡易遺伝子検査法を検討した。この簡易遺伝子検査は、以前申請者らが開発したCASSOH(competitive allele-specific oligonucletide hybridization)法(特願2002-323419「遺伝子変異検出法」)を利用し、迅速・簡便な遺伝子変異検出系を確立した。この遺伝子検査法の確立により、PCR装置さえあれば、約2時間でRNF213遺伝子の日本人高頻度遺伝子変異の有無を検索する事ができる、次に、患者家族でインフォームド・コンセント取得後、遺伝子診断と未発症保因者の頭部MRアンギオグラフィーを実施した。既に得られたMRI画像を分析中である。この研究期間終了後も、経時的MRA検査を行い、自然予後を解明する予定である。なお、本研究は東北大学倫理委員会の承認を受けている(承認番号、2010-424)。研究計画書に記載の通り、モヤモヤ病の疾患感受性遺伝子であるRNF213遺伝子内に存在する日本人高頻度遺伝子変異を検出する迅速遺伝子検査法を確立した。検出方法は、申請者らが以前開発し、特許申請したCASSOH法という検査法であり、PCR装置と10cm程度のイムノクロマトグラフィーを利用し、オリゴヌクレオチドのPCR産物への結合程度により遺伝子変異の有無を検出する。このCASSOH法を用いることで、外来やベッドサイドで迅速・簡便に遺伝子変異検査が可能になる。家族検索にてRNF213遺伝子変異を持つ家族に対しては、インフォームド・コンセント取得後MRアンギオグラフィーを実施した。

現在のところ、解析できた人数が少ないため、統計学的解析にはもう少し被験者数を多くする必要がある。本研究で、モヤモヤ病感受性遺伝子RNF213上に存在する日本人高頻度遺伝子変異を迅速・簡便に検出出来る遺伝子検査法を確立した。モヤモヤ病家系において、新しい検査法を用いた遺伝子検査とMRアンギオグラフィーによる脳血管検査を進め、未発症の保因者における脳血管の変化を明らかにしていく予定である。宮城県立こども病院脳神経外科では、小児モヤモヤ病患者のバイパス手術を積極的に行っている。今後、宮城県立こども病院との共同研究を推し進め、未発症の保因者の研究協力者を募り、モヤモヤ病発症前、ないしは初期にMRアンギオグラフィー上の微細な予兆変化の特定を行い、発症例の初期診断につなげていく予定である。次年度使用額は、当初計画していたCASSOH法に必要な部材の入手が困難であったためにCASSOHの確立が遅れ、次の研究段階である保因者の遺伝子検査とMRアンギオフラフィーの実施開始が遅れたために生じたものである。この予算は、延期したMRアンギオグラフィーに必要な経費として、平成25年度に使用する。
慢性疾患幼児の在宅における療養行動発達支援を家族と協働する外来看護システムの開発

気管切開を実施して家庭で生活している幼児が療養行動を発達していくために、親と協力できる外来看護を提案することを目的とした。23名の気管切開をしている子どもの親からのインタビューと、診察時の観察について分析し、親と子どもが相互に関わりあいながら、子どもが療養行動の獲得に動機づけられていく過程を見出した。親は子どもの欲求や能力を読み取りながら、子どもが生命の脅かしがなく、豊かに育つための判断をして子どもに関わっていた。この結果をもとに外来看護の方法を提案し、そこで使用するパンフレットやDVDの試案を作成した。本研究は、慢性疾患を持つ子どもの幼児期からの在宅における療養行動発達を支援するための、外来看護システムモデル構築を目的としている。22年度は、過去に開発してきた指標の評価と、修正のための情報収集、医療的ケアを必要とする幼児のケアに関する文献検討により、指導教材案の検討を予定した。1.慢性疾患、医療的ケアを必要とする家庭で生活する幼児を対象とした研究、親と協働する介入について文献検討を実施した。幼児への介入文献は少なく、海外文献の一部を除き、具体的な介入研究はないが、種々の調査から、就学直前ではなく幼児期の発達と生活に合わせた支援の必要性が示唆された。2.モデル構築のための調査と検討については、研究者間と外来での実践者からの検討により、いくつかの課題を抽出した。対象の子どもは歴年齢相当の発達をするとは限らないため、教材には歴年齢に頼らない療養行動発達指標を示すこと、家族に関する調査数を増やして療養行動発達指標の信頼性を上げること、調査により具体的な生活場面での工夫配慮を増やして具体的な指導に役立つ内容を増加させることとした。そのため、(1)気管切開を実施して生活している幼児の親を対象に、幼児の療養行動の発達と家族の関わりについての面接調査を開始した。調査病院での倫理委員会の承認に時間を要したため、数例の調査に終わり、23年度も調査を継続することとなった。(2)国内外の外来での支援の実際について見学、看護師からの情報収集を実施した。海外の実践例や外来のシステムの情報収集は22年度の震災の影響で研究者の渡航が困難となり23年度に調査を実施した。外来での看護師の役割の明確化と対象者の介入時期のピックアップにより意図的に看護が療養言行動支援について家族と時間をとるなどの方法を取り入れることが必要であると考えられた。本研究の目的は慢性疾患を持つ子どもの幼児期から在宅における療養行動発達を支援するための、外来看護システムモデル構築を目的としている。平成23年度は、平成22年度に対象が数例であった、気管切開を実施して生活する幼児の療養行動発達と家族や周囲の人の関わりの関係について調査を実施した。対象となる子どもと家族の、診察時の行動の観察および家族との面接調査を本年度は複数の病院において19名実施し、幼児の機関切開に関与する療養行動の発達の過程について検討した。対象の子どもが持つ疾患や発達は一様ではないが、粗大・微細運動と認知の発達に伴って気管切開に関わる療養行動の発達との関係から、外来での看護支援に用いるおおよその療養行動の発達の目安を示せると考えられた。さらに療養行動の発達に大きく関わる、家族の疾患やケアに対する受け取り方、子どもの発達を促す姿勢と、子どもの社会化(療育センターや保育園、幼稚園などでの関わり)によるものと考えられた。この影響要因について外来支援プログラムやモデルの中に組み込む内容をさらに検討していく必要がある。療養行動への医師や看護師の関与については、主として調査対象の幼児の診察時の観察と、そこでの看護師や医師への質問、カンファレンスへの参加を中心に情報を得た。看護師や医師の子どもの療養行動への意図的な働きかけは、親の認識を変化させたり、親の働きかけを保証することとなっており、また子どもの意欲を高めていた。外来における発達過程に応じたマニュアル等はないため、どの看護師が対応しても意識的に促していくには、視覚的にわかる形での発達と療養行動との関係の図式化されたプログラム等が必要である。質問紙調査については、むしろ確実に実践経験のある看護師の具体的な意見を取り入れる方法がモデル構築には有効であると判断して実施せず、プログラムを洗練させるための療養行動を明確にする内容に重点をおいた実施した。平成24年度は、23年度から継続した調査を行い、その結果から気管切開を実施して家庭で生活する幼児の療養行動獲得に向けた親への支援に関する看護プログラムを作成した。複数の施設の専門外来において23名の気管切開を行った幼児とその親に参加協力を依頼し、診療時の参加観察および親への聞き取りにより、幼児の療養行動獲得プロセスについて構造化した。気管切開を行って療養行動を獲得していく幼児の療養行動発達の過程は、幼児自身の行動欲求と親の「療養に適う」方向への働きかけによる動機づけのプロセスとして説明できた。

幼児は発達過程にしたがって、特徴的な行動欲求や療養行動への関心を持っており、幼児自身の欲求や関心に動機づけられて行動していた。また親は幼児の欲求を読み取りながら、「療養に適う」ような働らきかけを行っていた。これには親の「生命の脅かし」と「子どもの育ち」のバランスを図る判断が関与していた。この結果を生かして、子どもの療養行動獲得支援に向けた外来看護のプログラムには次のような内容を含めた。1情報収集の内容、2パンフレット、DVD、面接等の機会の確保による気管切開を実施して生活し発達する子どものイメージづくり、2親の子どもの欲求や能力への気づきとして、日常生活行動獲得の状況から可能な療養行動を提案する、3子どもの動機づけの方略の提供、4情緒的・社会環境的支援である。このうち、DVDはスケジュール調整上25年度に繰り越して、親が難しさを感じている気管切開部の処置について作成した。このDVDの特徴として、技術そのものだけではなく、子どもが成長する中で示す、主体的な参加への言動の例を入れ、家族が子どもの発達や主体性に気づき、それを生かせるようなコメントを入れるようにした。外来看護モデルの完成までは至らず、さらに入れ込むべき課題があるため。それにともなって、モデルの内容の妥当性や実施の可能性についての評価が遅れている。25年度が最終年度であるため、記入しない。モデル構築のために異なる施設の外来看護の実践者との検討の機会を設けることにより、プログラムやモデルの内容の妥当性や実施可能性についての意見を得る機会を持つ。複数の疾患についてのプログラムを作成するのではなく、気管切開の療養行動のプログラムを作成して、モデルには他疾患や他の医療的ケアにつながる共通点を入れられれるようにすることで汎用性を確保する。