hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リアルタイムイメージングを用いたHertwig上皮鞘断裂メカニズムの解明

歯根の形成はHertwig上皮鞘(HERS)の誘導によって進んでいくが、HERSの細胞動態については未だ不明な点が多い。本研究課題では、上皮間葉転換(EMT)がHERSの断裂を引き起こすことを証明するために、われわれが歯冠形成期歯胚の観察に用いているリアルタイムイメージングに改良を加え、HERSの動態を直接可視化する実験システムの構築をおこなうことを目的とした。GFPマウスの歯胚組織を薄切培養し、HERS形成をリアルタイムで観察する方法を確立した。この実験系をもちいて、HERSが形成される際の細胞の動き、分裂、actinプロモーター活性をリアルタイムで観察することが出来た。マウス臼歯歯胚よりHERS由来細胞を単離培養し、HERS細胞株として樹立した。この細胞は、上皮由来細胞マーカー同様、間葉細胞マーカータンパクも発現し、TGF-βに刺激に対してさらに間葉細胞マーカー遺伝子、EMT関連遺伝子の発現量を増加させることが分かった。また、歯根の伸張はHGFの添加によって細胞増殖を伴う形で増強されることが明らかとなり、HGFシグナリングと歯根発生との関わりが示された。歯根形成で見られるHertwig上皮鞘(HERS)断裂のメカニズムには未だ多くの議論が残っている。われわれは、Rhoタンパク下流のエフェクター分子ROCKの抑制が、HERS由来培養細胞に上皮-間葉転換(EMT)を引き起こすことを見いだした。そこで,本研究では、in vitroの現象が生体内でも実際に起きているかを検証する目的で,新規リアルタイムイメージング法を用いたHERSの細胞動態の観察と、Rhoシグナルの機能獲得実験と機能喪失実験を組み合わせ、HERS断裂とEMT、さらにそれに関わるRhoシグナルの役割の詳細を明らかにすることを計画した。1.GFPマウスの歯胚組織を薄切培養し、HERS形成をリアルタイムで観察する方法を確立した。本研究に対しての最適な実験条件;薄切厚さ、培養液の組成、包埋剤、共焦点顕微鏡での画像取得のセッティングの検討を行い、指摘条件を決定した。この実験系を用いて、HERSが形成される際の細胞の動き、分裂、actinプロモーター活性をリアルタイムで観察することが出来た。この実験から、HERSが主に外エナメル上皮の分裂、伸張によって形成されることが実証され、この結果を現在論文にまとめ投稿準備中である。2.マウス臼歯歯胚よりHERS由来細胞を単離培養し、HERS細胞株として樹立した。このことからHERS形成、断裂のプロセスにEMTが強く関わっている可能性が示唆された。またiPS細胞が神経堤細胞、歯原性間葉細胞へと分化誘導されるとき、HERS細胞と同様なEMT関連遺伝子の発現増加が見られることが分かった。これらの結果より、この細胞株が歯根形成における有用な研究ツールとして用いることができると考えられた。この結果の一部は論文としてまとめ、2011年BBRCにて発表し、さらに第53回基礎歯科医学会にて発表した。本年度研究成果1.GFPマウスの歯胚組織を薄切培養し、HERS形成をリアルタイムで観察する方法を確立した。また、器官培養した歯胚の外エナメル上皮細胞にDiIを打ち込み、HERS形成時における外エナメル上皮の細胞の動きをリアルタイムで観察する系を確立した。その結果、細胞分裂は内エナメル上皮細胞に比べ、外エナメル上皮細胞で活発に行われ、外エナメル上皮細胞がHERS形成とともに歯根方向に移動していく様をリアルタイムで捕らえることに成功した。2.RhoシグナリングはHGFによって制御されていることが報告されているため、われわれは歯根伸張におけるHGFの作用を検討した。HGF

レセプターはエナメル上皮細胞とHERS細胞で発現が認められ、HGFは器官培養したマウス臼歯歯根、腎被膜移植した臼歯歯根の伸張と、培養HERS細胞の増殖を増強させた。またHGFのHERSにおける細胞増殖効果は、内エナメル上皮細胞にくらべ外エナメル上皮細胞で顕著に見られ、その効果はHGF中和抗体によって抑制された。これらの結果は2012年にJournal of Periodontal Researchに発表された。
リボザイムの生体内での機能発現

まず、オリゴの細胞への取り込みを調べるために、培養細胞を用いた実験を行った。^<32>Pで標識したオリゴを用いた実験では、培地中に加えたオリゴは12%程度取り込まれることを確認した。また、蛍光標識したオリゴを用いた実験においても、オリゴが細胞に取り込まれていることを確認した。さらに、オリゴの脳内での拡散と取り込みを調べるために、蛍光標識したカルシニューリンA_<alpha>に対するアンチセンスオリゴをラット海馬に微量注入した。その結果、蛍光は海馬及び歯状回のほぼ全域に見られ、特に神経細胞に強く見られた。このことより、オリゴが海馬において確かに神経細胞に取り込まれていることが解ったため、アンチセンスオリゴの効果を調べるための学習実験に移った。学習実験には、モーリス水迷を用いた。現在までに得られている結果では、オリゴを注入したラットの方が若干成績がよいが、その差は統計的に有意ではない。そこで、コントロールとオリゴを注入したラットの海馬でカルシニューリンA_<alpha>のmRNA及びタンパク量の変化を調べた。しかし、RT-PCR及びWestern blot解析の結果、mRNA、タンパク量共に変化が見られなかった。これにより、オリゴの効果が弱いか、又は全く効果がないということが考えられる。そこで、オリゴの効果をあげるために、修飾オリゴを用いることやオリゴの標的部位を変えることを考えている。また、本実験においてはカルシニューリンA_<alpha>の発現を阻害することにより学習能力が向上すると考えているが、今用いているスケジュールにしたがった学習実験では、コントロールのラットが足場の位置を覚えるのが早過ぎる。そのため、コントロールとオリゴを注入したラットの間に差が出やすいように学習実験のスケジュールを組みなおすことも考えている。
コミュニケーション障害者の社会適応に関する研究

1.普通小学校に在籍する精神薄弱児・肢体不自由児・聴覚障害児の学校生活への適応と教師の配慮、障害児の特性との関係を明らかにしようとした研究の結果、(1)精神薄弱児の場合、教師の配慮が高い程適応が良くないとなったが適応が良くない児童の方が多くの配慮を必要とするためと解釈されたし、配慮することが時としてマイナスに作用することもありうると考えられた。(2)肢体不自由児の場合IQが高くなること、上肢の障害が重くなる程適応が低くなる関係が見出された。通常下肢障害が適応にとって重視されることが多いことと比べ意外であった。(3)聴覚障害児の場合、IQと歴年齢が適応と深い関係にあることがわかった。全体として、教師の配慮がゆきとどく程子どもの適応が良いという単純な関係は見出せなかった。2.聾学校に在籍する聴覚障害児が周囲の微妙な状況を理解する能力は聾児の性格だけでなくその子をとりまく人達の反応にも影響を与え社会適応とも関連して重要な要因となるとの仮定に立ち、顔の表情を読みとる能力と性格特性との関係は社会適応にとっても重要で、その関係を明らかにしようとする研究の結果、顔の表情のテストで高い得点を得た者は教師の評定による性格特性のうち、根気強さ、情緒の安定性、自己中心性で望ましい評価を得ていることがわかった。全体的に聾児は適応性に欠けると同時に幼児の性格特性が残っていて、精神的未熟さがあると評価される傾向があった。今後は、これらで残された問題について研究が計画されている、例えば聴覚障害者の職場適応吃音児の学校適応についての研究が計画されている。
双方向コミュニケーションが可能なポータブルな教授環境の構築

本年度は,ポータブルな教授環境を構築するために,遠隔地の教授者が装着したヘッドマウントデイスプレイにジヤイロセンサを搭載し,講義室に見立てた部屋に設置した全方位カメラの映像を直感的なジェスチャに基づいて獲得するシステムの構築,及び,話者としての受講者の位置を推定するシステムの構築を行った.具体的には,ジャイロセンサで獲得した頭の向きに関する情報を遠隔地の計算機に送信し,全方位カメラで獲得される全方位画像から,顔の向きに相当する部分のみを切り出して,ヘッドマウントカメラが接続された計算機に送信するシステムを構築することによって,遠隔地に存在し,かつヘッドマウントディスプレイを装着した講師が,講義室内の自分が見たい受講者を見ることができるシステムを構築した.また,遠隔地から講義室の様子を確認するために,講義室における話者を自動認識し,被写体として撮影するシステムを構築した.このシステムは,音源位置同定のために前年度に構築したマイクロホンアレーにCSP法を採用し,複数のマイクロホンの対に対する音源方向推定の結果を統合することにより,ロバストな音源位置推定を実現する.前年度までに構築した,状況統合ソフトウェアの推定結果に基づくパン・チルト・ズームが可能なカメラを制御する自動撮影制御ソフトウェア,及び,情報獲得,情報統合,自動制御の各ソフトウェアをクライアントとするサーバクライアントモデルに基づくシステムと,本年度構築したシステムを組み合わせることにより,遠隔地に存在する講師の映像を受講者が確認できるだけでなく,講義室に存在している受講者の様子を講師が確認できる,双方向コミュニケーションが可能なポータブルな教授環境のプロトタイプシステムを構築することができた.本年度は,ポータブルな教授環境を構築するためのハードウェアシステム,及びそれらの駆動に必要な基本的なソフトウェアシステムの実装を行った。具体的には,遠隔地の受講者の活動に影響を与えずにその様子を観測したり,撮影したりするための環境として,3,4人が着席可能なテーブルの周囲に,受講者の動きなどの様子を観測するためのカメラ,発話者の位置を観測するためのマイクロフォン,受講者の動的な状況を撮影するためのパン・チルト・ズームの制御が可能なカメラを設置した.また,これらのセンサを駆動したり,センサから得られた情報を処理するためのPCを用意し,それぞれのPC間で情報を共有させるためにTCP/IPサブネットワーク環境を構築した.さらに,それぞれのハードウェアを使用した自動撮影システムを構築するのに必要な基本的なソフトウェア群のフレームワークとしてサーバクライアントモデルを採用し,ソフトウェアの実装を行った.まず,固定カメラで撮影した人物の様子から,各時刻毎に撮影された画像上の肌色領域を顔または手領域とみなし,人物の顔や手の動きを推定し,その結果をサーバに登録するソフトウェアを構築した.次に,サーバに登録された各カメラごとの推定結果を取得し,実際の人物の動きを推定する状況統合ソフトウェアを構築した.そして,状況統合ソフトウェアの推定結果に基づき,パン・チルト・ズームが可能なカメラを制御する自動撮影制御ソフトウェアを構築した.上述のように,情報獲得,情報統合,自動制御の各ソフトウェアをクライアントとするサーバクライアントモデルに基づいて構築することにより,各ソフトウェアについて様々なアルゴリズムを検証することが可能な環境を構築した.本年度は,ポータブルな教授環境を構築するために,遠隔地の教授者が装着したヘッドマウントデイスプレイにジヤイロセンサを搭載し,講義室に見立てた部屋に設置した全方位カメラの映像を直感的なジェスチャに基づいて獲得するシステムの構築,及び,話者としての受講者の位置を推定するシステムの構築を行った.具体的には,ジャイロセンサで獲得した頭の向きに関する情報を遠隔地の計算機に送信し,全方位カメラで獲得される全方位画像から,顔の向きに相当する部分のみを切り出して,ヘッドマウントカメラが接続された計算機に送信するシステムを構築することによって,遠隔地に存在し,かつヘッドマウントディスプレイを装着した講師が,講義室内の自分が見たい受講者を見ることができるシステムを構築した.また,遠隔地から講義室の様子を確認するために,講義室における話者を自動認識し,被写体として撮影するシステムを構築した.このシステムは,音源位置同定のために前年度に構築したマイクロホンアレーにCSP法を採用し,複数のマイクロホンの対に対する音源方向推定の結果を統合することにより,ロバストな音源位置推定を実現する.前年度までに構築した,状況統合ソフトウェアの推定結果に基づくパン・チルト・ズームが可能なカメラを制御する自動撮影制御ソフトウェア,及び,情報獲得,情報統合,自動制御の各ソフトウェアをクライアントとするサーバクライアントモデルに基づくシステムと,本年度構築したシステムを組み合わせることにより,遠隔地に存在する講師の映像を受講者が確認できるだけでなく,講義室に存在している受講者の様子を講師が確認できる,双方向コミュニケーションが可能なポータブルな教授環境のプロトタイプシステムを構築することができた.
初期仏教聖典と初期ジャイナ教聖典にみられる並行誌脚の研究

初期仏教聖典の中でも、最古層に属し最も重要な聖典である『スッタニパータ』、『ダンマパダ』、『テーラガータ』、それに『テーリーガーター』を包含した正順と逆順の「誌脚索引」(Pada Index)を作成した。この誌脚索引は、研究者の利便性を考慮して、現在のPTS版Pali-English Dictionaryと同一の語順に配列した。例えば、-m__・+(k,kh,g,gh)と-n^^・+(k,kh,g,gh)を含む詩脚は同じ一魂として収集した。次に、この詩脚索引とジャイナ数の最も古い5聖典、すなわち『アーヤーランガ・スッタ』(Ayarangasutta)、『スーヤガダンガ』(Suyagadamga)、『ウッタラッジャーヤー』(Uttarajjhaya)、『ダサヴェーヤーリヤ』(Dasaveyaliya)、『イシバーシヤーイム』(Isibhasiyaim)包含した正順・逆順「詩脚索引」とを、注意深く比較・対照し、両宗教聖典にみられる並行詩節(parallel Verse)と並行詩脚(Parallel Pada)、それに類似した詩節や詩脚をも網羅的にピックアップした。さらに『マハーバーラタ』等のバラモン教関連文献の並行誌脚をも収集した。これらの並行詩脚は種々様々な項目に分類することができたが、それらは思想や実践道、戒律等の大きな項目に含まれるものであった。そして、これらは仏教・ジャイナ両宗教が沙門という共通の母胎から興起したことを証明していると同時に、仏教やジャイナ教が独自の教団として活動を始める以前、つまりバラモンに対抗して遊行・遍歴する沙門の集団として共同の生活を送っていた頃に形成されたものであり、彼らが独自の宗派を形成した最初期の頃においても採用されたことを想定することができる。本年度のメインの研究は、仏教聖典中、最古で最も重要な文献の一つである「スッタニパータ」の正順と逆順の詩脚索引(Pada Index)をパーソナルコンピュータによって作成することである。この詩脚索引作成は、「ダンマパダ」、「テーラガーター」、「テーリーガーター」の詩脚索引を作成したと全く同じ手順で進めたが、ここには前述の3作品にはみられなかった解析困難な多くの詩節が含まれており、詩脚を区切るのに困難を極めた。これらの解決ののために、数年来公表されているアルスドルフ、ノーマン、ボレー教授等の新しい読み(異読)や最新の研究を参考にしつつ進めた。データベース上にテキストを作成していく過程で多くの発見があった。まず、テキストには単なるミスプリントばかりでなく、PTS版「スッタニハータ」に付されている訂正表(Corrections and Additions)にも誤りがあることが判明した。このようなことはケンブリッジ大学のコーン博士と手紙のやり取りや直接のディスカッションによって確認されたことである。また、一つの詩節と見做されていても、実は散文と詩脚の組み合わさったものが一詩節と数えられているものがあることも確認できた。さらに、博士の助言によってであるが、正書法(orthography)に違いがあっても、同じ語は同じ順番にすべきこと、例えば、-m caと-n caは同じ一塊の詩脚として拾集すべきことが、使用する研究者にとって不可欠であることがわかった。このことを踏まえた上で、「ダンマパダ」、「テーラガーター」、「テーリーガーター」をも含む4聖典の正順・逆順詩脚索引を作成することが必要となり、それと並行して、既に公表済みのジャイナ教の最古の5聖典の詩脚索引とを注意

深く比較対照して、並行詩脚を抽出しているところである。初期仏教聖典の中でも、最古層に属し最も重要な聖典である『スッタニパータ』、『ダンマパダ』、『テーラガーター』、それに『テーリーガーター』を包含した正順と逆順の「詩脚索引」(Pada Index)を作成した。この詩脚索引は、研究者の利便性を考慮して、現在のPTS版Pali-English Dictionaryと同一の語順に配列した。例えば、-m+(k,kh,g,gh)と-n+(k,kh,g,gh)を含む詩脚は同じ一塊として収集した。この詩脚索引作成の過程で、PTS版テキストに存在する単なるミスプリントだけでなく、校訂上の誤りをも発見することができた。また、これまで一詩節と見做されたいたものの中に、実は散文と詩脚の組み合わさったものがあることもわかった。これらのことは、PTSのパーリ語辞典を編纂しているケンブリッジ大学のM.コーン博士との手紙のやりとりで確証を得ることができ、データベース上のテキストを修正した。この詩脚索引によって、同一の詩脚が同一聖典の異なる詩節や異なる聖典の詩節の中に存在していることが、一目瞭然となり、経典は浮動詩脚によって構成されているに違いないことが確認された。また、完全な並行詩脚でなくとも全く類似した詩脚も数多く発見することができた。この詩脚索引とジャイナ教聖典の「詩脚索引」を綿密に比較して並行詩脚を網羅的に収集して、並行詩脚対照表を作成した。更にこの対照表にバラモン教の関連文献である『マハーバーラタ』、それに仏教混淆梵語で書かれた『マハーヴァスツ』等にみられる並行詩脚を加えた。そして、それらを修行形態、思想や戒律等ごとにカテゴライズすることによって仏教とジャイナ教が共通の基盤から抬頭したであろうことが知られる。
特異抗体およびサイトカイン産生細胞検出法の高度化と自動化に関する研究

特異抗体およびサイトカイン産生細胞検出用の高感度なELISPOT法の開発およびその自動化を試みた。まず甲状腺特異抗体産生細胞測定用ELISPOT法開発の基礎検討を行い、至適培養細胞数・培養日数等の決定およびこの測定法の甲状腺自己抗体産生細胞検出感度が従来のRIA法よりも高感度であることの証明を行った。次にカラー画像解析システムを用いてELISPOT法で形成されたSPOT測定の自動化に関する基礎検討を行った。システムとして、SPOTの形成された96穴プレートの各ウェルをウェルスキャナーで順次移動させ、各ウェル底面のSPOTを実体顕微鏡で拡大し、その画像を3管式カラーテレビカメラでとらえてカラー画像解析システムで行う方法を計画した。しかし、実体顕微鏡では光軸のズレが生じるため金属顕微鏡に変更した。この画像解析システムを用いてSPOTの画像を入力し濃淡処理を行って一定の濃度と面積を有するSPOTだけを抽出描画する二値化を行った。さらに測定間の発色度の差を補正するための濃淡処理を一定にするために、コントロールウェル(リンパ球を被験ウェルと同様に培養後、酵素標識抗体を添加せずに基質のみを加えたウェル)の発色度を被験ウェルの発色度から差し引く標準化法を考察した。この画像解析システムと目視法によるSPOT計数値はよく相関したが、画像解析システムの計数値は目視法の約1/3であった。この画像解析システムによるSPOT計数は、各種免疫グロブリンクラスの甲状腺自己抗体産生細胞検出用ELISPOT法にも応用できた。しかし、SPOTの面積および濃度の総和から抗体産生量を推定する方法は、培養上清中の特異抗体量を測定するRIA法の感度が悪いため確立できず、またサイトカイン産生細胞検出用ELISPOT法への応用EIL-2とIFN-αで試みたが、SPOTの表出が淡いため画像解析システムで計数できなかった。ELISPOT法による特異抗体産生細胞の検出を自動化することを試みた。まず、抗体産生細胞が形成したSPOTの色調・実面積・円形度等の特徴を抽出し、その条件を画像解析システムに入力して計数したSPOTの数と、実際に顕微鏡でみて計数したSPOTの数がよく相関するように画像解析システムの条件を設定した。このとき、ポイントとなったのが、(1)画像解析システムに接続する顕微鏡の選択と(2)測定毎に異なる発色度の差をなくす標準化の方法であった。(1)に関しては、当初使用する予定であった実体顕微鏡では顕微鏡の光軸と画像解析システムに入力する光軸の間にわずかではあるがズレが生じた。そのため、画像解析システムの画像に一部焦点のあわない部分が生じ、正確な解析が不可能であった。そこで、種々の顕微鏡を試みた結果、金属顕微鏡を用い、50倍の倍率で観察した際に最も鮮明な像が得られ、正確な解析が可能となった。(2)の測定間の発色度の差による影響をなくす標準化の方法は、種々の方法を試みた結果、リンパ球を培養した後に、酵素標識抗体を加えず基質のみを添加したwell底面の色をコントロ-ルとし、このコントロ-ルの色の発色度を被験well底面の発色度からsubtractionすることにより達成できた。コントロ-ルの色の発色度は測定毎に若干異なるが同一測定内では異なる個人のリンパ球を用いてもほとんど差がなく、一様であった。従って、測定毎に一個人のリンパ球を用いてコントロ-ルを作製しておけばよいことが明らかになった。現在、金属顕微鏡に設置できるようにwell scqnnerを改良し、それにあったプログラムの作製を行っている段階である。

また、サイトカイン産生細胞の検出にも応用できるかどうかをみるため、ILー2産生細胞検出用ELISPOT法の開発を行っている。特異抗体産生細胞が形成したSPOTの特徴を描出して、その条件を画像解析システムに入力して計数したSPOTの数が、実際に顕微鏡でみて計数したSPOTの数とよく相関するように画像解析システムの条件設定を行い、画像解析システムによるSPOTの計数を可能にした。そして、この条件設定の際:測定間で生じる発色度の差をなくす標準化の方法として、コントロ-ルウェル(リンパ球を被験ウェルと同様に培養した後、酵素標識抗ヒトIgG(M,A)抗体を添加せずに基質のみを加えたウェル)の底面の発色度をsubtractionする方法を考案し、この標準化法が有用であることを証明した。ところが、特異抗体産生細胞が形成した個々のSPOTの特徴(大きさと色の濃淡)を解析した総和が、RIAまたはEIA法で測定した培養上清中の特異抗体産生量とよく相関するように画像解析システムの条件を設定することは、培養上清中の特異抗体産生量(この場合は、甲状腺自己抗体産生量)が少なく、通常のRIA法では測定感度以下になることが多かったため、両者の相関を調べることができなかった。また、サイトカイン産生細胞の検出法への応用を、インタ-フェロンγ産生細胞で試みたが、抗原としてウェル底面に固相化した抗ヒトインタ-フェロンγ抗体が、洗浄操作を繰り返すうちに薄くなるなどの問題点が生じ、明瞭なSPOTを形成させることができなかった。従って、今後は、特異抗体産生量を検出するための高感度EIA法の開発を行うとともに、サイトカインを検出するための抗体の固相法やその後の洗浄法等について検討を要する。一方、ウェルスキャナ-を用いたSPOT計数の自動化への試みは、各ウェルを4分割してSPOTを計数するようにウェルスキャナ-を設定することにより可能であることを確めた。ELISPOT法で特異抗体産生細胞が形成した個々のSPOTの特徴(面積と濃度)の総和が、RIA法で測定した培養上清中の特育抗体産生量とよく相関するように、画像解析システムの条件を設定し、この測定システムを用いることにより、抗体産生細胞数と抗体産生量を同時に測定できるようにすることを再度試みた。しかし、特異抗体産生量が少なくRIA法では十分検出できず相関をとることができなかった。また、IL2やIFNγ産生細胞検出用ELISPOT法では、SPOTが淡いため画像解析システムで計数するのが因難であった。一方、この画像解析システムによるSPOT計数は、各種免疫グロブリンクラスのサイログロブリン抗体や甲状腺ペルオキシダーゼ抗体産生細胞検出用ELISPOT法に応用可能であり、IgGクラスは自己免疫性甲状腺疾患患者でのみ検出されたが、IgMクラスの甲状腺自己抗体産生細胞は健常人にも十分存在することが判明した。またK鎖や入鎖をもつ甲状腺自己抗体の産生細胞の検出にも応用できた。さらに、cell sorterを用いてCD5^+B細胞とCD5^-B細胞に分離して甲状腺自己抗体産生細胞を検出することにも応用可能であった。従って、画像解析システムを用いたSPOT計数は、目視法に比べて客観的であるが感度が悪くなるため、ELISPOT法で形成されたSPOTが淡い場合には応用が因難であること、しかしSPOTの形成が明瞭な特異抗体産生細胞の検出には種々の応用が可能であることが判明した。
時空間点過程によるインフルエンザ伝播モデルの構築

インフルエンザの伝播を統計数学的に説明するためのモデル構築に取り組んだ.対象地区は宮城県を選定した.宮城県は仙台市の他,7つの保健所管轄区域に分けられる.それぞれの区域ごとにインフルエンザ罹患数データが週報として時系列で公開されており,これらを利用した.モデルへの近隣情報の取り込みとして,メッシュデータのような保健所管轄区域とは異なる空間集積レベルのデータの利用について検討をおこなった.現状で推定したモデルはきわめて基礎的なものであるため,さらに人の往来などの情報をモデルに盛り込んで,より発展的な解析をおこなう必要がある.インフルエンザの伝播を統計数学的に説明するためのモデル構築に取り組んだ.対象地区は宮城県を選定した.宮城県は仙台市の他,7つの保健所管轄区域に分けられる.それぞれの区域ごとにインフルエンザ罹患数データが週報として時系列で公開されており,これらを利用した.モデルへの近隣情報の取り込みとして,メッシュデータのような保健所管轄区域とは異なる空間集積レベルのデータの利用について検討をおこなった.現状で推定したモデルはきわめて基礎的なものであるため,さらに人の往来などの情報をモデルに盛り込んで,より発展的な解析をおこなう必要がある.感染症がどのように人々の間に広まり,そして終息を迎えるのか,そのメカニズムを統計的に記述することは疫学的にも統計学的にも意義がある.本研究の目的は,統計モデル(時空間点過程モデル)を用いてインフルエンザの伝播プロセスを統計数理的に説明することである.インフルエンザの感染は人-人の接触によって引き起こされるため,感染者がいつどこに存在するかという情報に加え,感染者がどの程度の人と接触するかという情報は重要だと考えられる.人-人の接触機会に相関するであろう人口や人の流れには地域差がある.そこで,これらの情報を地域別データとしてモデルに取り込むことを考えた.本年度は,Meyer(2009)に基づき,地域別インフルエンザ罹患者数データと人口データによる単純な時空間点過程モデルについて検討をした.ここで,人口データは国勢調査によりいくつかの方法によって集計・結果の公表がなされている.本研究では,公表項目が多く使い勝手の良い地域メッシュ統計を利用する.ただし,地域メッシュ統計が精度の上で時空間分析に耐えうるか否かは明らかでなく,その利用可能性には検討を要する.小池(2011)は首都圏において地域メッシュ統計による時空間分析がどの程度の精度で可能であるかを考察した.本研究では,地方中枢都市の1つである仙台市およびその周辺においてインフルエンザ伝播モデルのデータ当てはめを予定している.そこで,仙台市における地域メッシュ統計を用いて,先行研究の追試をおこなった.その結果,仙台市における地域メッシュ統計の利用は概ね可能であるという結果を得た.感染症がどのように人々の間に広まり,そして終息を迎えるのか,そのメカニズムを数学的に記述することは疫学的にも統計学的にも意義がある.本研究の目的は,統計数理モデル(時空間点過程モデル)を用いてインフルエンザの伝播を数学的に説明することである.インフルエンザは人-人の接触によって引き起こされるため,感染者がいつどこに存在するかという情報に加え,感染者がどの程度の人と接触するかという情報は重要だと考えられる.人-人の接触機会は,人口や人の流れなどに相関すると思われる.人口や人の流れには地域差があるため,地理データとしてこれらの情報をモデルに取り込む必要がある.先行研究に基づき,地域別インフルエンザ罹患数データと人口データによる単純な時空間点過程モデルについて検討した.対象地区は宮城県を選定した.宮城県は仙台市の他,7つの保健所管轄区域に分けられる.それぞれの区域ごとにインフルエンザ罹患数データが週報として時系列で公開されており,これらを利用した.インフルエンザ罹患数の変動を,時系列トレンドおよび近隣区域からの地理的な伝播によって説明するというモデルの推定をおこなった.モデルへの近隣情報の取り込みとして,メッシュデータのような保健所管轄区域とは異なる空間集積レベルのデータの利用について検討をおこなった.現状ではきわめて基礎的なモデルであるため,さらに人の往来などの情報をモデルに盛り込んで,より発展的な解析をおこなう必要がある.統計学本年度の当初の予定は,1基礎知識の吸収と整理,2実証用データの検討,3モデル構築の3つであった.このうち,2において,時空間分析をする際のデータの取り扱いに検討課題が生じた.地域メッシュ統計は時代の変遷とともに測定の方法(メッシュサイズ,測地系)が変化している.そのため,同一区域のメッシュを時系列で追っているつもりであっても,ある年次を境にして対象区域のメッシュにずれが生じてしまう.小池(2011)はこの問題に着目し,小地域統計の時系列分析における利用可能性を首都圏のデータにより検証している.本年度は,小池(2011)に習い,東北地方の中枢都市である仙台市において,検証のための追試をおこなうことを優先した.これにより,当初予定していた進度よりもやや遅れたペースで研究が進行することとなった.これまでは人口データのみを補助変数として用いた最も単純なモデルを考えた.次のステップとして人口データ以外の補助変数をモデルへ取り込むことを検討する.補助変数の候補として,まずは国勢調査の通勤・通学による流入人口データを考えている.これによって,人の流れをモデルに反映させる.また,近年では,インフルエンザの流行状況をいち早く捉えるため,学校の出欠情報を利用する工夫がおこなわれている.この情報をモデルに取り込むことができれば,児童・生徒の罹患状況をより詳細に記述できるであろう.ここで,複数種の空間データを用いた分析をする際にはChange of Support Problem(COSP)に注意する必要がある.一般に,異なる空間データは,異なる空間スケールで集計されていることが多い.

このような空間スケールの違いによってもたらされる分析上の困難さをCOSPという.モデルに補助データを追加する上で,COSPは避けて通れない.現状でCOSPに対してどのようなアプローチが可能であるのかを整理し,有力な手段だと思われるクリギング法や階層ベイズ法といった方法との融合を模索していく.
遷移状態における酵素複合体の構造解析-グルタチオン合成酵素の構造変化と酵素機能の発現機構-

グルタチオン合成酵素は、ATPのγ-リン酸を転移させてγグルタミルシステインのC末端カルボキシル基を活性化しアシルリン酸中間体としたのち、そこへグリシンを求核攻撃させることによって反応を触媒していると考えられる。そこで、グリシンが攻撃する段階の遷移状態に注目し、その安定アナログとして、四面体型のリン酸エステルをC端末側に持つホスフィネート1を立体選択的に合成した。定常状態の速度論的な解析を行って阻害活性を調べたところ、化合物1は本酵素に対して著しい阻害活性を示し、阻害定数K_iは21nMに達した。また、阻害は時間とともに徐々に進行し、しかもATPの共存下でのみ強力な阻害が起こることから、化合物1がそのままの形で酵素を阻害するのではなく、酵素の活性中心内で酵素自身の作用によってホスフィネート部分(P-O^-)にリン酸化を受け、実際の遷移状態と極めて類似した分子種を生じるという、一種のmechanism based inactivationが起こっているものと推定した。このことを確かめるために化合物1とATPの共存下に酵素を結晶化し、得られた複合体結晶をX線結晶解析に供した。結晶解析の結果、予想通り、ホスフィネートがリン酸化された分子種とADPとが酵素の活性中心に強固に結合している様子が確認された。リン酸化されたホスフィネートは実際の遷移状態に極めて類似しているため、その分子種と結合している酵素の構造も実際の遷移状態における構造と極めて似ているはずである。事実、これまで酵素単独の結晶構造解析では見られなかった表面近くのフレキシブルな2つのループが活性中心を覆う形で固定されている様子が観測され、不安定な反応中間体を水による攻撃から保護し効率良くペプチド形成を進行させる酵素の巧妙な仕組みの一端が明らかになった。また、ホスホリル基と相互作用しているアルギニン残基を同定することができ、この残基こそが四面体型の遷移状態を安定化し、反応を触媒している活性残基の一つであることが示された。
小切開弁膜症手術における３D計測技術を応用したシミュレーションシステムの開発

小切開弁膜症手術における3D計測技術を応用したシミュレーションシステムの開発する研究を行っている。近年、小切開低侵襲心臓手術が増加している。小さな創部からの両眼立体視が困難となるため我々は3D内視鏡を用いた手術を行っているが、3D画像データによる三角測定法を応用し術中3D計測を行うことを考えた。心臓手術おいて術中3 D画像を用いた計測技術をシミュレーションに応用した報告はない。我々は、学内医工連携プロジェクトとして「3D画像を応用した三次元的計測」に関する基礎的な研究と協議を進めており、また3 D-CT画像データから大動脈基部レブリカを作成する手術シミュレーションの開発を行っている。本研究では3D画像から精度の高い術中計測を行うシステムを開発する。初年度は3Dカメラ映像から得られた画像を用いて測定精度の確認を行う計画をした。レンズから被写体までの距離、被写体の角度により測定誤差が生じることが予想され、臨床で許容される誤差範囲(0.5mm以下の誤差)をクリアするための方法を検討することとした。またさらに、次年度以降その測定値をもとに選択したデバイス画像を術中画像や4 D-CT画像とスーパーインポーズし、手術シミュレーション方法の構築を目指す。この成果は小切開弁膜症手術の精度向上の一助になり、ロボット手術など3D環境下手術に応用できると考える。平成30年度は3Dカメラからの得られた画像による誤差を最小限にする工夫を行うことしている。また心臓手術に最近新たに導入された手術支援ロボット(ダビンチ)から得られた術中3D影像も利用して3D計測に利用を考える。本来、市販されている内視鏡3Dカメラシステムを使用するように助成金額を申請していたが、助成金が減額となったため3Dカメラシステムの構築から変更をせざるを得なくなった。そこで、研究協力者の大阪市立大学大学院工学研究科高橋教授・吉本助教と相談して3Dカメラシステムの再構築プランを作成することのなった。現在、既存のCCDカメラを利用した3D画像解析システムの実証をおこなっている。計測誤差を最小限にするためには、安定した3Dカメラシステム構築が必須であり、3D計測に十分な機能を有するかを検証しています。また、最近心臓外科でも使用され始めたロボット支援システム(ダビンチ)は、Dカメラシステムを有しており、手術時に3Dカメラ画像を録画しています。この手術画像から3D計測が可能かを検証している最中です。以上のことから、当初予定していた検証が遅延しておりますが、ダビンチシステムでの3D画像が安定したものであることは確認できており、これを利用した3D測定技術の開発を進めつつあります。現在、3D計測技術について2つの方策を立てています。一つはダビンチシステムの3D内視鏡画像を利用した3D計測の検証です。しかしながら、ダビンチシステムは手術室からだせないため、詳細な実験を行うことができないことが問題点です。しかし、実用化されている機器ですのでその3D録画映像から左右のレンズからの安定した画像をえることができるので、これを利用することを始めていまs。また、フィルターを通した画像によって色調認識し、これを追尾するようなシステムはダビンチシステムに組み込むことができないため、既存のCCDカメラを利用した3D画像を利用せざるを得ません。研究協力者である工学部と共同でそのシステム構築を行いつつあります。上記の二本立ての方略で研究を進めています。

計測誤差を最小限にするためには、安定した3Dカメラシステム構築が必須であり、3D計測に十分な機能を有するかを検証しています。また、最近心臓外科でも使用され始めたロボット支援システム(ダビンチ)は、Dカメラシステムを有しており、手術時に3Dカメラ画像を録画しています。この手術画像から3D計測が可能かを検証している最中です。以上のことから、当初予定していた検証が遅延しておりますが、ダビンチシステムでの3D画像が安定したものであることは確認できており、これを利用した3D測定技術の開発を進めつつあります。現在、3D計測技術について2つの方策を立てています。一つはダビンチシステムの3D内視鏡画像を利用した3D計測の検証です。しかしながら、ダビンチシステムは手術室からだせないため、詳細な実験を行うことができないことが問題点です。しかし、実用化されている機器ですのでその3D録画映像から左右のレンズからの安定した画像をえることができるので、これを利用することを始めていまs。また、フィルターを通した画像によって色調認識し、これを追尾するようなシステムはダビンチシステムに組み込むことができないため、既存のCCDカメラを利用した3D画像を利用せざるを得ません。研究協力者である工学部と共同でそのシステム構築を行いつつあります。上記の二本立ての方略で研究を進めています。当初申請時に予定していた3D内視鏡システムが予算上購入困難となり、あらたな3DーCCDカメラシステムを工学部と検討しています。市販で応用可能なCCDカメラの性能を検証中であり、ステレオ撮影による計測がどの程度可能かを調査しています。そのため、昨年度の利用予定の備品費を今年度に使用する計画としました。一方、臨床にこの技術を応用するためには、できるだけ医療機器承認を得た既存システムでの検討も必要です。そこで現在、3D計測技術について2つの方策を立てています。
燃焼排ガス中からの有害ガスと粉塵の経済的同時除去技術の開発

本研究では、燃焼排ガス中からHCl、SOxなどの有害ガスと粉塵の経済的同時除去するための技術を開発することを目的として、某市で現在稼働中のゴミ焼却排ガスを用いて、異なる性状の消石灰の反応率測定し、消石灰のHClガス除去機構について考察した。予め一定量の消石灰を堆積させた濾紙を内部に設置したガラス製反応管を焼却炉下流の煙道中に設置して、排ガスを一定流量で吸引させることで、排ガス中のHClと消石灰を反応させた。煙道中の粒子濃度をエアロゾル濃度測定器で測定した。ガス吸引箇所におけるHCl濃度は役260ppm,水分約20%、反応温度は195-200°Cであった。試料粒子として、成分がほぼ同様(CaO含有量が約73%)であるが、製法が異なるため比表面積に約3倍の差がある2種類の消石灰を用いた。反応終了後、消石灰を水中に溶解させてイオンメータとイオンクロマトグラフィーによりCa2+とCl-の濃度を測定することから、各条件の反応率を決定した。また、殻状モデルを用いた反応形態の理論的な考察を行った。これらの検討の結果、以下の結果を得た。1)実験に用いた2種類の消石灰の反応率は0.36(比表面積大)と0.16であり、反応率が粒子の比表面積及び細孔構造に影響されるものと考えられる。2)消石灰とHClの反応は、反応初期においては生成物層内拡散律速に支配されるものと考えられる。3)反応した消石灰を粉砕して未反応部分を表面に出すことにより再利用の可能性があると考えられる。
森林ネクロマスの動態-メソ時間スケール現象の研究手法の開発-

岐阜大学流域圏科学研究センター高山試験地の冷温帯落葉広葉樹二次林(高山サイト)では、微気象学的手法によるNEPの長期モニタリングが行われており、2.37±0.92tC ha^<-1>yr^<-1>の吸収となっている(1994-2002, Saigusa et al.2005)。一方で、この森林のバイオマス成長量は地下部を含めても0.3tC ha^<-1>yr^<-1>(1999-2003)に過ぎないという(Ohtsuka et al.2007)。カンバ類を中心とする高山サイトのような二次林では、二次遷移の進行に伴い、現在優占する樹木の多くが枯死して、系内の多くの炭素は大型木質リター(CWD)プールを経て土壌有機物(SOM)プールへと蓄積していく。このように森林生態系の炭素循環を考える上で、今まであまり注目されてこなかったCWDの動態は非常に重要である。そこで高山サイトにおいて、枯死によるCWD生産量と、CWD分解によるCO_2放出量を定量的に評価して、CWDプールの動態を明らかにすることを目的として研究を行った。1haの永久方形区において、1999年から現在まで直径5cm以上の樹木の生残を毎年調査し、樹木枯死によるCWD生産量を推定した。このサイトは、成熟した先駆性のカンバ林であるためか、平均して毎年20本以上の樹木が枯死し、CWD生産量は約1tC ha^<-1>yr^<-1>に達した。また、CWDの分解速度は樹種や腐朽段階、地形的な場所などによる空間的な変動が大きいので、密閉チャンバーを使ったアルカリ吸収法により、現場で多くのCWDの分解速度を測定する手法を開発した。現在の林床のCWDプールの全量調査と、温度依存的なCWD分解速度に基づいて永久方形区内でのCWD分解フラックスを推定した。ネクロマスプールがどれだけの量の炭素をどれだけの期間にわたって蓄積できるのかについて調べるために、本年度は筑波大学菅平高原実験センターのアカマツ林及び針広混交林において、粗大木質リター(CWD)プールとその年間の分解呼吸フラックスの推定方法について検討した。まずライントランセクトを設置して森林構造とCWDプール(現存量)の定量を試みた。調査区内の地上部にある直径5cm以上のCWDをすべてマッピングして、体積と仮比重を調べることによってプール量を推定した。アカマツ林の地上部バイオマスが42.8トンC ha^<-1>で、CWDプールは4.0トンC ha^<-1>(倒木が2.04、立ち枯れが1.96)であった。混交林では地上部バイオマスが89.2トンC ha^<-1>で、CWDプールは1.1トンC ha^<-1>(倒木が0.25、立ち枯れが0.87)であった。混交林ではバイオマスはアカマツ林の約2倍あるが、ネクロマスプールは3分の1以下でしかなかった。一方で、CWDからの分解フラックス(R_<CWD>)を測定するためのチャンバーを開発し、CWDの分解呼吸による炭素放出フラックスを推定した。CWDは分解が進むほど仮比重が小さくなり、含水量が高くなる傾向があった。RCWDは各分解段階のサンプルを野外で切り出して、一日野外に放置した後にチャンバー内に入れて分解呼吸速度を測定した。その結果、R_<CWD>は気温と仮比重及びCWD含水量に影響する土壌水分量の関数として表すことができ、森林全体では014トンC ha^<-1>y^<-1>の炭素がCWDから放出されると推定された。この森林では、CWDプールは立ち枯れ量が倒木量を上回っているが、分解呼吸フラックスは倒木から0.071トンC ha^<-1>y^<-1>、立ち枯れから0.069トンC ha^<-1>y^<-1>とほぼ等しい値となった。本年度は冷温帯のアカマツ林と混交林において木質リターの現存量・加入量・放出量を定量化し、それぞれの森林の特徴と、その違いが起きる原因について検討した。各林分での木質リターのプール量はアカマツ林では4.2tCha^<-1>で、混交林では1.8 tC ha^<-1>で半分以下であった。特にアカマツ林では立ち枯れ(1.5 tC ha^<-1>)や倒木(2.4 tC ha^<-1>)の存在が顕著であった。先駆林であるアカマツ林では自己間引きによる枯死が起こっており、木質リタープールへの加入量は混交林の3倍以上であった。また分解による大気へのCO2の放出量を、木質リターの温度(気温から推定)と水分量(土壌水分量から推定)の関数として表せることが実験的に明らかになった。この関数を利用することによって、木質リターからの年間の放出量を比較したところ、アカマツ材の方が広葉樹材よりも分解が早いことから大気へのCO2放出量はアカマツ林(0.23 tC ha^<-1> y-1)では混交林(0.07)の3倍以上となった。また、木質リターの分解による大気中へのCO2の放出量だけでなく、土壌有機物プールに移動する炭素量の定量化を目指した実験を開始した。

この実験では、調査区周辺から木質リターサンプルを選び、月に一度程度密閉法を用いて分解によるCO2放出量を調査すると共に、実験前後での乾燥重量の変化を推定して、土壌への放出量を推定するものである。予備的な調査では、最大で木質リター重量の7%程度が分解によるCO2以外として放出されている可能性が示唆された。木質リターの土壌有機物への影響について今後検討を行っていく。岐阜大学流域圏科学研究センター高山試験地の冷温帯落葉広葉樹二次林(高山サイト)では、微気象学的手法によるNEPの長期モニタリングが行われており、2.37±0.92tC ha^<-1>yr^<-1>の吸収となっている(1994-2002, Saigusa et al.2005)。一方で、この森林のバイオマス成長量は地下部を含めても0.3tC ha^<-1>yr^<-1>(1999-2003)に過ぎないという(Ohtsuka et al.2007)。カンバ類を中心とする高山サイトのような二次林では、二次遷移の進行に伴い、現在優占する樹木の多くが枯死して、系内の多くの炭素は大型木質リター(CWD)プールを経て土壌有機物(SOM)プールへと蓄積していく。このように森林生態系の炭素循環を考える上で、今まであまり注目されてこなかったCWDの動態は非常に重要である。そこで高山サイトにおいて、枯死によるCWD生産量と、CWD分解によるCO_2放出量を定量的に評価して、CWDプールの動態を明らかにすることを目的として研究を行った。1haの永久方形区において、1999年から現在まで直径5cm以上の樹木の生残を毎年調査し、樹木枯死によるCWD生産量を推定した。このサイトは、成熟した先駆性のカンバ林であるためか、平均して毎年20本以上の樹木が枯死し、CWD生産量は約1tC ha^<-1>yr^<-1>に達した。また、CWDの分解速度は樹種や腐朽段階、地形的な場所などによる空間的な変動が大きいので、密閉チャンバーを使ったアルカリ吸収法により、現場で多くのCWDの分解速度を測定する手法を開発した。現在の林床のCWDプールの全量調査と、温度依存的なCWD分解速度に基づいて永久方形区内でのCWD分解フラックスを推定した。
心臓と血管壁の細胞分裂化

1.三胚葉形成直後のニワトリ胚の予定心臓中胚葉は血清を含まないイ-グル最小必須培地(MEM)中で単独で培養すると拍動組織を形成しないが、内胚葉、あるいは血清とともに培養すると拍動組織を形成する。また、成長因子を単独でMEMに加えたところ、インスリン様成長因子-1(IGF-1)とアクチビンAは100%の頻度で、bFGFは60%の頻度で予定心臓中胚葉を拍動組織に分化させた。2.ニワトリ胚心筋細胞のミトコンドリアを発生段階を追って観察したところ、空胞をもったミトコンドリアが見られた。このようなミトコンドリアはすべての発生段階において観察されたが、孵卵3日と4日の胚において最も多く見られた。この空胞にはカルシウムが蓄積されていることがX線微小部分析法によってわかった。3.ニワトリ胚心筋細胞において筋小胞体が形成される過程を形態学的に調べ、生理機能の発達との関係を調べた。筋小胞体は心筋細胞の拍動開始直後のニワトリ胚において初めて観察され、stage38までにほぼ完成することがわかった。また、細胞内カルシウム濃度測定装置を用いた実験により、筋小胞体はstage10という初期に機能していることがわかった。4.レチノイン酸投与による大血管転位症マウス胚心臓の流出路の形成過程を形態学的に調べるために鋳型を作製して、正常なものと比較した。その結果、心臓流出路近位部に形成される心球堤の低形成が原因で原始右心室から大動脈への血流路が残存することがわかった。5.ニワトリ胚の発生過程においてin situ hybridization法を用い、形質転換成長因子(TGF)β3のmRNAの局在を検索した。その結果、TGFβ3mRNAはH-H stage14からstage23においては心筋・血管に局在するが、stage26では消失していくことが明らかになった。心臓の壁は心内膜、心筋層、心外膜の3層からなり、血管の壁も部位による違いはあるが、基本的には内膜、中膜、外膜の3層からつくられている。心内膜と血管内膜は相同であって共通の起源をもつが、心筋層と中膜とは起源が異なっている。また心外膜と血管外膜も本質的に違う本年度は、主な焦点をこれにあわせて、各分化様式を追求した。1)心筋の分化:ニワトリ胚の心筋の原基は、頭突起期において胚盤の頭方部に有対性に存在する。これを体外培養した場合、ミニマム培地では、心筋は分化しない。これに血清を加えるか、内胚葉をつけると100%心筋になる。すなわち、拍動組織がえられた。増殖因子ではインシュリン様因子、アクチビンが有効であったが、その作用機序はよくわからない。細胞分裂と収縮蛋白合成との関連は次の課題である。2)心外膜形成:ニワトリ胚では詳しく調べてある。しかしヒト胚ではまだその発生経過がわかっていない。記載レベルではあるが、京都大のコレクションによって初めて解明することができた。3)心筋モノクローナル抗体の作成:心筋の分化は、最終的には拍動の有無で判定できる。これは分化の結果であってそのプロセスは不明である。収縮に必要な因子のなかで、ミオシン重鎖のモノクローナル抗体がえられた。これは心筋のほか、遅筋、体節筋板にも反応する。

さらに興味あることは、この抗体が神経管底板にわずかではあるが反応することである。この部位は、脊索とも関連していて、脊髄の分化にとっては重要な構造である。これは当初の目的ではなかったが、思わぬ結果が得られたものである。ここからグリア細胞の分化することが示唆される。今年度補助金によって行った研究はまだ論文にはなっていないが、参考までに今年度発表した関連論文をあげておく。心臓も血管も3層から成り、心内膜と血管内膜は相同であるが、心筋層と血管中膜とは起源が異なっている。本年度も引続き、主な焦点をこれにあわせて、各分化様式を追求した。1.心筋細胞の分化(1)頭突起期のニワトリ胚の予定心臓中胚葉(PCM)は血清を含まないMEM中で単独で培養すると拍動する組織を形成しないが、成長因子を加えて培養すると拍動組織を形成した。IGF-1とアクチビンAは100%の頻度で、bFGFは60%の頻度でPCMを拍動組織に分化させた。加えた成長因子によって異なる形態の拍動組織が形成された。この研究結果は海外誌に発表予定であるが、現在印刷中である。(2)ニワトリ胚心筋細胞のミトコンドリアを発生段階を追って観察したところ、空胞をもったミトコンドリアが見られた。このようなミトコンドリアはすべての発生段階において観察されたが、孵卵3日と4日の胚において最も多く見られた。この空胞にはカルシウムが蓄積されていることがX線微小部分析法によってわかった。この結果は心臓の初期発生において心筋細胞内のカルシウム量の調節に空胞をもったミトコンドリアが重要な役割を果たしていることを示唆している。(3)レチノイン酸投与による大血管転位症マウス胚心臓の流出路の形成過程を形態学的に調べるために鋳型を作製して、正常なものと比較した。その結果、心内膜床隆起の形成が著しく抑制されていることがわかった。2.血管壁の細胞分化マウス胚における血管壁の細胞分化を部位差を比較しながら調べるための予備実験として、発生初期から生後1日までの血管鋳型を作製し、検討中である。1.完全大血管転位症では、右心室から大動脈、左心室から肺動脈が起始する先天性心奇形である。この心奇形の形態形成過程は不明であった。われわれは妊娠マウスにレチノイン酸を投与し、90%胎仔に本奇形を発症させることに成功した。このモデルを用いて、各発生段階の心臓内腔の鋳型標本を作製し、その形態形成過程を走査電子顕微鏡で観察した。完全大血管転位症では、胚心臓流出路近位部に形成される心球提の低形成が原因で原始右心室から大動脈への血流路が残存することがわかった。2.心筋細胞の興奮-収縮連関には筋小胞体がカルシウムの貯蓄・放出することによって関与していることが知られている。ニワトリ胚心筋細胞において筋小胞体が形成される過程を形態学的に調べ、生理機能の発達との関係を調べた。OsFeCN固定法を用いて透過電顕で観察したところ、心臓の拍動開始後まもない孵卵1.5日のニワトリ胚において筋原線維に接している細管状の筋小胞体が初めて観察された。孵卵2日以降の胚では、筋原線維のZ線を取り巻いていると思われる筋小胞体の断面がしばしば観察されるようになり、また筋原線維間を縦に走るものや細胞膜に接しているものも見られた。孵卵12日には孵化後の雛に見られるような細かい網目状の筋小胞体が観察された。また、カルシウム濃度測定装置を用いた実験により、筋小胞体にあるといわれるリアノジン受容体が存在すると考えられる生理的反応が孵卵3日以降の胚で認められた。
複数の医療機関にまたがる診療連携を想定した病歴情報の電子化と共有化に関する研究

病院情報システムの発達はめざましいが、複数の医療機関において病歴情報を共有化することを想定したシステムの構築例は少ない。機能の異なった医療機関が合理的に情報を共有化しながら、連携して医療活動を行うことが、地域医療の質を向上するためにも求められている。本年度の研究においては、筑波大学附属病院と筑波大学陽子線医学利用研究センターとの間で、電子化された画像情報の共有化を図ることを検討した。筑波大学附属病院では、個々のX線検査や機能検査毎に固有の識別番号を付与している。この識別番号は13桁の数字であり、その内容としては、検査の実施された部門、検査の大分類、検査実施日、検査受付番号により構成されている。電子内視鏡システムの導入と病院情報システムとの接続を行い、この識別番号をキーに、双方のシステム間での情報伝達を行うことを可能とした。また、平成5年度に超音波画像のファイルリングシステムの導入を予定しており、識別番号を用いてシステム間の情報伝達を行うための仕様を検討した。また、CTおよびMRIに関して、検査実施時にこの識別番号を情報として入力するための仕様について検討を行った。筑波大学陽子線医学利用研究センターでは、画像情報用システムの導入を行った。筑波大学附属病院で実施された各種検査の画像情報を、陽子線医学利用研究センター側で蓄積・利用するために、光磁気ディスクを媒体とした画像情報の受渡しを前提としてシステム設計を行った。光磁気ディスクのフォーマットとして、IS&C形式に準拠したものが、最も標準化されており、妥当であると判断された。読影レポートの電子化に関して、現在フォーマットおよび入力システムについて検討を行っており、平成6年度に導入を計画している。