hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔組織特異的免疫応答と免疫寛容の制御メカニズムの解明

樹状細胞(DC)と上皮細胞によって誘導される口腔免疫応答を解析し、以下のユニークな特徴を明らかにした。1)皮膚と比較すると口腔粘膜DC分布は劣る。2)舌下粘膜DC分布は、頬や舌背と比べて少ない。3)初回抗原塗布後の粘膜下DCの集積には遜色がない。4)反復抗原塗布で舌下粘膜DCは枯渇し、樹状突起を欠くマクロファージ様の円形細胞出現率が高くなる。5)歯髄DCは、抗原捕捉後に所属リンパ節に遊走し、成熟した細胞表面発現型をもつ。6)歯肉と舌背粘膜の有棘細胞のみにB7-H1の恒常的発現が認められる。7)歯肉上皮上のB7-H1はP.g菌によって誘導される歯肉炎症および歯槽骨吸収を抑制する。サブテーマ1,口腔粘膜樹状細胞サブセットの動態と機能の解析:マウス頬粘膜にFITC塗布後の所属リンパ節に遊走する口腔粘膜由来樹状細胞サブセットを表面抗原の違いから4サブセットに分類することができた。また、各サブセットにおける免疫機能補助シグナル分子発現レベルと遊走時期の違いから、機能的な違いを予測した。サブテーマ2,舌下免疫療法における免疫抑制メカニズムの解明:舌下粘膜にFITCあるいはOVA塗布後の舌下粘膜における樹状細胞の分布と動態を免疫組織学的に検索した結果、頬粘膜への抗原塗布と違い、舌下粘膜レジデント樹状細胞は、もともとの分布数が少なく、所属リンパ節への遊走により、10時間で枯渇することを見いだした。反復抗原塗布により機能的に関与する樹状細胞は舌下粘膜では、単球由来樹状細胞が主となる可能性が示された。舌下免疫療法における舌下樹状細胞の機能を解明するために、アジュバントを使用しない花粉吸入によるマウススギ花粉アレルギーモデルの樹立に成功した。サブテーマ3,歯肉炎から歯周病への進展メカニズムの解明:ヒト由来高病原性Pg菌株を用いて、マウス歯周炎・歯周病モデルとその早期および後期の評価系(組織学的検索、組織サイトカイン発現量、血清および歯肉溝浸出液中の抗体価、歯槽骨吸収など)を確立した。サブテーマ4,齲触および歯髄炎の自然治癒メカニズム解明:マウス咬頭切削後に、所属リンパ節に遊走する樹状細胞・マクロファージ様細胞CD11b^<high>CD11c^<null-low>を同定できた。これらの細胞は、CD86,CD273(B7-DC),MHC class IIを高発現しており、F4/80とCD205発現の違いから、さらに4分画に分類され、主たる分画は、CD11b^<high>CD11c^<low>F4/80^+CD205^-細胞であることが明らかになった。(サブテーマ1)舌下粘膜は、レジデント粘膜下樹状細胞(smDC)の密度が元々少ないので、抗原刺激により急速に枯渇するので、炎症性に局所にリクルートする樹状突起の少ない丸い形態をしたCD11bhiCD206hiマクロファージ様smDCの比率が高くなることが明らかになった。このユニークなsmDCが寛容誘導に関わっている可能性が示唆された。(サブテーマ2)新規に樹立したアジュバントを使わず精製していないスギ花粉粒で感作し誘導したマウススギ花粉モデルにおいて、スギ花粉エキスの塗布による舌下免疫療法を実施したところ、サブテーマ1で見られた抗原塗布部位における顕著なsmDCの枯渇とマクロファージ様smDC優位の存在が確認できた。また、所属リンパ節DCにおいて、MHC class IIおよびCD86発現の低下が認められた。(サブテーマ3)P.g菌塗布により誘導される早期歯肉炎症は、B7-H1を歯肉に過剰発現しているB7-H1/K14tgマウスで抑制され、B7-H1/PD-1欠損マウス(WKO)では増強されていた。野生型およびWKOでみられた後期における歯槽骨吸収は、B7-H1tgでは認められなかった。野生型におけるP.g特異的IgG抗体産生の増強は、TgおよびWKOの両群で抑制されていた。(サブテーマ4)紫光照射により細胞が緑から赤に変わるKikGRマウスに使用により、歯髄から所属リンパ節に遊走した細胞を同定することができた。CD11cを高発現し、抗原提示に関わるCD86/B7-DC/MHC class IIを高発現している成熟DCとGr-1/CD11b陽性の好中球と思われる細胞が認められた。

前者は、輸入リンパ管を、後者は血管系を介してリクルートしてきたと思われた。本結果から、う蝕病原細菌に暴露された歯髄DCが、所属リンパ節に遊走し適応免疫を惹起させる可能性が示された。(サブテーマ1)舌下粘膜にFITCあるいはOVA塗布後の舌下粘膜における樹状細胞の分布と動態を免疫組織学的に検索した結果、頬粘膜への抗原塗布と違い、舌下粘膜レジデント樹状細胞は、もともとの分布数が少なく、抗原塗布後早期に枯渇し,反復抗原塗布により,形態学的に樹状細胞よりマクロファージに近い単球様CD11b+ MHC class II+細胞が主に粘膜固有層に浸潤することが確認できた.寛容誘導に関わるこれらの細胞の機能について検討中である.(サブテーマ2)アジュバントを使用せずスギ花粉粒を用いたマウス花粉症モデルの樹立に成功した.また,花粉エキスを使用した舌下免疫療法をマウスモデルで実施し,症状を抑制することができ,種々の免疫学的因子がどのように変化するかも捉えることができた. Th1およびTh2応答の抑制が観察されたが,ヒト臨床試験で認められている制御性T細胞比率の増加は認められなかった.また,舌下粘膜経由での抗原塗布を粘膜アジュバントとしてコレラトキシン(CT)を使用すると, PD-1依存性の抗原特異的CD4+ T細胞応答の抑制が認められることから, PD-1依存性のCo-stimulationが関与していることが示唆された.(サブテーマ3)高病原性Pg菌株を用いたマウス歯周炎・歯周病モデルでは,歯肉上皮角化細胞にB7-H1を強発現しているトランスジェニックマウスでは,歯肉炎・歯周病の抑制が認められた.(サブテーマ4)マウス咬頭切削後に、所属リンパ節に遊走する樹状細胞・マクロファージ様細胞候補を,切削前後の比率変化から同定を試みてきたが,微小集団であるために,これを直接確認するために,Kaedeトランスジェニックマウスを使用して,臼歯への光照射後に, Kaede-Redを発現し,所属リンパ節に遊走する細胞を捉える条件検討を行った.本研究経費でリース使用可能となった8色2パラメーターのフローサイメトリーを屈指することで、少数分画細胞の解析が可能となった。計画は順調に進展予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。サブテーマ1および2については,当初の計画以上に進展している.特に,マウス花粉症モデルの樹立や舌下粘膜療法モデルの樹立が順調に進み,各分子を標的とした研究への展開が可能となった.サブテーマ3については,モデルの立ち上げや評価系の樹立に,予定より時間がかかってしまったが,問題点はクリアできたので,今後は順調にいくと思われる.サブテーマ4に関しても,共同研究の開始により,特殊なマウスを使用してのイメージング解析が可能となったので,予定通り遂行可能と思われる.歯髄樹状細胞や舌下粘膜樹状細胞の解析では、対象となる細胞群の比率が非常に少ないため、機能解析に技術的な困難がつきまとうが、適宜ノックアウトマウスやノックインマウスの使用、または、細胞移入実験により対処していく方針である。前年度までの成果を3報の論文として発表する予定で,現在執筆中である.
電子線照射による発光の解析手法の開発

電子線を蛍光薄膜に照射した際に、蛍光薄膜内部及びその周囲に形成される電磁場分布を解析するためのシミュレーション法を開発した。入射電子線の蛍光薄膜内での散乱解析にはモンテカルロ法を、励起された光の伝搬解析はFDTD法を用いた。開発した計算手法を用いて、極薄の蛍光薄膜に電子線を照射すると、光の回折限界以下の光ナノスポットを生成可能であることが分かった。解析の結果、入射電子の加速電圧が高く、蛍光薄膜が薄いと生成される光スポットが小さくなることが分かった。しかし、加速電圧が高いと光強度は低下する。必要な光スポットサイズとその光強度から蛍光薄膜の厚みと入射電子の加速電圧を決める必要がある。本年度は、計算精度の向上と電子線透過防止膜の検討を行った。計算精度は、深さ方向の電子のエネルギー損失分布を導入することで向上させた。高加速電圧の電子線を蛍光薄膜に入射させると、電子の平均自由行程が長くなる。そのため、蛍光薄膜内で数回散乱しただけで、薄膜を貫通する。平均自由行程で決まる散乱点間の距離は長くなる。この距離が蛍光薄膜の厚さより長くなると、中点を決めることができなくなる。この問題を解決するために、深さ方向の電子のエネルギー損失分布を利用した。電子線のある侵入深さでのエネルギー損失を計算することができる。そのため、先ほど説明した発光点の位置である中点を決めることができないということはない。本手法を導入することで、高加速電圧の電子線に対しても計算精度を向上させることができた。さらに、実際に蛍光薄膜を作製し、電子線による発光強度を測定した。蛍光薄膜には、ユーロピウムを添加したイットリウムオキサイド蛍光体を用いた。この蛍光体を窒化シリコン薄膜上に成膜した。作製した蛍光体の膜厚は50nm、窒化シリコンの膜厚は50nmである。作製した蛍光薄膜を走査型電子顕微鏡の中に入れ、電子線を照射した。その発光を集光し、光強度を測定した。入射電子線の加速電圧を1から10kVに変え、発光強度の加速電圧依存性を調べた。この実験と同様の条件で計算を行い、実験値と比較した。その結果、実験値と計算結果は一致した。加速電圧を高くしていくと、徐々に発光強度が強くなった。電子線の加速電圧4kVで光強度は最大となった。さらに加速電圧を高くすると、光強度は減少した。電子線の加速電圧が高いと、蛍光薄膜内で電子線が散乱せずに透過する。そのため、電子線は蛍光体を励起できない。したがって、発光強度は減少する。高加速電圧においても、計算結果は実験値と一致することが分かった。本年度は、モンテカルロ法とFDTD法を組み合わせたプログラムを開発した。電子は、蛍光体薄膜に入射する。そして、蛍光体薄膜に入射した電子は散乱する。電子は蛍光体薄膜中を伝搬する際にエネルギーを失う。そのエネルギーによって、光が励起される。蛍光体薄膜内の電子の軌道は、モンテカルロシミュレーションによって計算した。モンテカルロシミュレーションでは、単一散乱モデルを用いた。単一散乱モデルでは、蛍光体薄膜中を伝搬する間に、電子は弾性散乱を起こし、電子のエネルギーは連続的に失うとする。次に、蛍光薄膜内での光の強度分布の解析方法について述べる。電子線による発光は、双極子によるものとした。この双極子の位置は、電子の衝突間の長さの中点とした。発光強度は、電子が各ステップ長さを伝搬して失ったエネルギーから決定した。それぞれ1つの電子双極子が形成する強度分布をFDTD法で求める。そして、それらの双極子の発光により形成された強度分布をすべて足し合わせる。この方法により、蛍光体薄膜中とその周囲の光強度分布を求めた。開発した計算手法を用いて蛍光薄膜内外部に形成される電場の強度分布を求めた。蛍光体薄膜は窒化シリコンである。その厚さは50nmである。入射電子の加速電圧は5kVとした。円形の光スポットが形成されることが分かった。その光スポットの半値全幅は、26.4nmであった。電子線が入射している蛍光体薄膜の上部では、光強度が高いことが分かった。そして、蛍光体下部に進むにしたがって、光強度が低くなっている。蛍光体上部では、入射電子線はあまり散乱しないため、多くの双極子が高密度に励起される。そのため、光強度が高い。しかし、蛍光体下部に進むと、電子線は散乱し拡がるため、蛍光体下部に進むにしたがって、光強度が低くなる。

電子線を蛍光薄膜に照射することで、光の回折限界以下の光スポットが発生することが分かった。電子線透過防止膜について検討した。電子励起アシスト顕微鏡は、収束電子線を蛍光薄膜に照射して、ナノ光スポットを生成する。高いエネルギーを持った電子は、透過能が高く、蛍光薄膜を透過する。透過した電子は、蛍光薄膜上に置かれた試料に衝突する。試料が細胞などの場合には、試料が損傷してしまう。そのため、蛍光体薄膜上に電子線透過防止膜をコーティングした。電子線防止薄膜には、金を用いた。これは、電子線の透過率が低く、成膜が容易なためである。Y2O3 : Eu3+蛍光体薄膜に金を塗布した場合について解析を行った。始めに、金の膜厚と生成されるナノ光スポットのサイズの関係を求めた。金薄膜があっても、光スポットサイズは、光の回折限界以下であった。また、金の膜厚が厚くなるとともに、スポットサイズが大きくなることが分かった。金を塗布した蛍光薄膜を用いた場合、光スポットサイズは、金薄膜無しの場合と比較して、最大で1.5倍程度大きくなった。次に、金の膜厚と光強度の関係を求めた。膜厚が0nmから増えるに従って光強度も高くなる。膜厚約6nmで光スポットの強度は最も高くなった。その後、金膜厚の増加とともに、光スポットの強度は減少した。実際に電子線透過防止膜を成膜し、生きた細胞を観察した。金薄膜の厚みは15nm、電子線の加速電圧を3kVとした。金薄膜の厚みが15nmのとき、加速電圧が3kVの電子線をほとんど止めることができる。電子線透過防止膜を付加した蛍光薄膜を用いて細胞を観察した結果、細胞の動きや細胞内の顆粒を観察することができた。観察できた顆粒の大きさは、光の回折限界以下であった。また、長時間観察しても、細胞が変形したり、死ぬことは無かった。電子線透過防止膜を付加することで、光の回折限界以下の空間分解能を有したまま、電子線照射による試料ダメージを減らすことができた。応用光学・量子光光学計画通りに、深さ方向の電子のエネルギー損失分布を導入することで、計算精度を向上させた。本手法を導入することで、高加速電圧の電子が入射した場合にも、計算可能になった。従来の方式の場合、発光点が蛍光薄膜の中心に発光点が集まってしまう。しかし、深さ方向の電子のエネルギー損失分布を導入した方法では、そのようなことはなくなった。そのエネルギー損失の分布に従い、発光点が分布する。実際に本手法と実験結果を比較した。膜厚50 nmのシリコンナイトライド基板に、膜厚50 nmのユーロピウムを添加したイットリウムオキサイド蛍光薄膜(Y2O3: Eu3+)を成膜した。電子線はシリコンナイトライド基板側から入射させた。蛍光薄膜で発生した光は、レンズで集光し、光電子増倍管で検出した。加速電圧を1から10 kVに変化させ、蛍光薄膜からの光強度を測定した。実験結果と計算結果は良く一致しており、計算精度が向上したことが分かった。電子線の加速電圧を高くしていくと、光強度は、徐々に強くなり、ピークができた後、減少した。計算結果から、電子線により励起された光子の数を比較する。励起された光子数は、加速電圧が高くなるとともに、増加する。
糖差変換による排卵誘起ホルモン製剤の開発

妊娠馬血液から抽出されるウマ絨毛性性腺刺激ホルモン(eCG)製剤は、卵胞発育促進剤として広く用いられ、家畜の生産性向上や遺伝子変異動物作出のための過剰排卵の誘起など、応用・基礎の両面で極めて重要な役割を果たしてきた。ところが、抽出製剤は原料の入手量が不安定であることや、そのロットにより排卵誘起活性が異なること、さらに、不特定多数の妊娠馬の血液を利用するために様々な感染症の伝搬媒体となる可能性も懸念される等といった様々な問題が提起されていた。そのため、遺伝子組換え技術による製剤の開発が望まれてきたが、eCGは二つ(α、β)のサブユニットにより構成されるヘテロダイマーであること、さらに両サブユニットに付加されている糖鎖が生理活性に大きく影響していることから、遺伝子組換えによるeCG製剤の生産は未だに実用化されていない。本研究では、まず、αサブユニットの56および82番目アミノ酸に付加されるN型糖鎖の重要性を解析した。糖鎖付加部位アミノ酸変異体を作製し、in vitro実験系によるFSH様作用およびLH様作用の評価を行った結果、糖鎖付加のほとんどないeCG変異体でもFSH様活性が見られることが判明した。さらに、eCGのβ鎖とα鎖を融合タンパクとして発現するような組換え体でもFSH様活性を有することが明らかとなった。これらの結果は、βα融合型eCGタンパクを大腸菌で発現させ大量調整する方法が有効であること、即ち、大腸菌を用いた排卵誘起ホルモン製剤の生産が可能であることを示唆した。また、ウマ卵胞刺激ホルモン(eFSH)のβサブユニット遺伝子を新たにクローニングし、糖鎖欠失eFSH変異体の活性解析を行ったところ、eFSHの生理活性には糖鎖が不可欠であることが明らかになり、eCGの持つFSH様活性は、eFSHそのものの生理活性発現機構とは異なった機構により発現することが示唆された。ウマ絨毛性性腺刺激ホルモン(eCG)は、実験動物から大型動物家畜に至るまで、強力な卵胞刺激ホルモン(FSH)様の活性、すなわち卵胞発育促進活性を示すことが知られており、妊娠馬の血液由来の抽出製剤が家畜の卵胞発育促進剤として広く用いられてきた。ところが、抽出eCG製剤は、原料ロットにより、抽出製剤の活性比率や排卵誘起活性が異なることが知られていた。さらに、不特定多数の妊娠馬の血液を利用するために、様々な感染症の伝搬媒体となる可能性も懸念されるなど、様々な問題が提起されていた。そのため、遺伝子組み換えによる生産による、品質の安定した安全な製剤の開発が望まれてきた。ところが、eCGはαサブユニットとβサブユニットが非共有結合により構成されるヘテロダイマーであること、さらに、両サブユニットに糖鎖が付加さりており、しかも生理活性が糖鎖に大きく依存しているなど、理論的・技術的に克服しなければならない問題が多く存在している。eCGのαサブユニットには2カ所(56および82番目)、βサブユニットには13番目にN-型糖鎖の結合部位が存在する。また、βサブユニットのカルボキシ末端には68ケ所のO-型糖鎖結合部位が存在する。本年度は糖タンパク質N-型複合型糖鎖の基本骨格について効率的な合成法を開発した。また、変異体(α56CG)を中心に各サブユニットのアスパラギンをグルタミンに置換した変異遺伝体とβサブユニットのO-型糖鎖付加部位を除いた変異遺伝体をCHO細胞を用いて作製し、in vitro実験系によるFSH様作用とLH様作用の評価を中心に行った。

ウマ絨毛性性腺刺激ホルモン(eCG)は、強力な卵胞刺激ホルモン(FSH)様の活性、すなわち卵胞発育促進活性を示すことが知られており、妊娠馬の血液由来の抽出製剤が家畜の卵胞発育促進剤として広く用いられてきた。ところが、抽出eCG製剤は、原料ロットにより、活性比率や排卵誘起活性が異なることが知られていた。さらに、不特定多数の妊娠馬の血液を利用するために、様々な感染症の伝搬媒体となる可能性も懸念されるなど、様々な問題が提起されていた。そのため、遺伝子組換え技術による、品質の安定した安全な製剤の開発が望まれてきた。ところが、eCGはα鎖とβ鎖からなるヘテロダイマーであること、さらに、両鎖に糖鎖が付加されており、しかも生理活性が糖鎖に大きく依存しているなど、理論的・技術的に克服しなければならない問題が多く存在している。前年度の研究により、糖鎖付加のほとんどないeCG変異体でもFSH様活性が見られることを明らかにしていたが、本年度は、eCGのβ鎖とα鎖を融合タンパクとして発現するような組換え体を作出し、このβα融合タンパクもFSH様活性を有することを明らかにした。これらの結果より、βα融合型eCGタンパクを糖鎖付加の起こらない大腸菌で発現させ大量調整する方法が有効であることが示唆された。そこで、βα融合型組換え体を大腸菌で発現させ、効率よく回収する系を確立し、組換えタンパクを精製した。今後、本法で調整した組換えタンパクの生理活性をより精密に評価する目的で、FSHおよびLHに対する受容体をそれぞれ単独で発現するよう遺伝的に操作した培養細胞株を樹立した。以上の研究に加え、糖鎖修飾が、ホルモンやサイトカイン等の生理活性の発現において果たす一般的役割を知る目的で、白血病阻止因子(LIF)および胎盤性ラクトジェン(PL)-IのN型糖鎖修飾部位に着目した解析を行った。ウマ絨毛性性腺刺激ホルモン(eCG)製剤は家畜の生産性向上や遺伝子導入/ノックアウト動物作出のための過剰排卵の誘起など、応用・基礎両方で極めて重要な役割を果たしてきた。ところが抽出eCG製剤は、原料である妊娠馬血清を外国に依存しているため入手量が不安定であるや、不特定多数の妊娠馬の血液を利用するために様々な感染症の伝搬媒体となる可能性がある、いった問題が提起されていた。そのため遺伝子組換えによる、品質の安定した安全な製剤の開発が望まれ、試みられてきた。ところが、eCGはαサブユニットとβサブユニットが非共有結合により構成されるヘテロダイマーであること、さらに、両サブユニットに付加されている糖鎖が生理活性に大きく影響していることから、遺伝子組換えによるeCGの生産はこれまで実用化されていなかった。前年度までの研究により、我々は、糖鎖付加のほとんどないeCG変異体でもFSH様活性が見られること、また、eCGのα、β量鎖を結合タンパクとして発現・調整してもFSH様活性を有することを明らかにし、大腸菌を用いたeCG製剤生産の基礎を築いた。本年度は、これらの知見に基づいて、小スケールでの大腸菌培養によるeCG生産の条件設定を行った。eCGはFSH様活性以外に黄体形成ホルモン様活性も有する。そこで、純粋な排卵誘発製剤、すなわちeFSH製剤開発の可能性を探るため、eFSHβサブユニット遺伝子を新たにクローニングした。
糖タンパク質の小胞体品質管理機構

本研究において、糖鎖によるタンパク質の小胞体品質管理機構の解析を行った。まず、糖タンパク質の小胞体関連分解(ERAD)におけるN結合型糖鎖の役割を明らかにするため、糖鎖をもたない基質変異体を作製して細胞内分解速度を検討したところ、糖鎖の数が減少すると、ERADによる分解速度が促進されることが明らかになった。次に、小胞体ストレによって、誘導されてくる遺伝子として、TRAP(translocon associated protein)のひとつのサブユニットを同定したので、TRAPタンパク質複合体の機能解析を行い、糖タンパク質の品質管理に及ぼす影響を検討した。TRAPは、小胞体膜上に存在し、4つのサブユニットからなる複合体を形成し、トランスロコンに結合することが知られているが、その生理機能に関しては十分解明されていない。TRAP複合体を形成する他のサブユニットに関しても検討した結果、いずれのサブユニットも小胞体ストレスによって同時に発現が誘導されることが明らかになつた。RNAi法を用いてTRAPのサブユニットをノックダウンしたところ、サブユニットタンパク質のいずれかひとつをノックダウンすると、TRAP複合体の発現量が低下することが示された。この時、ミスフォールドしたタンパク質のERADによる細胞内分解速度が低下することから、TRAP複合体が、基質タンパク質の認識、逆行輸送に関与する可能性が示唆された。また、糖タンパク質のERADに関与する、EDEMタンパク質の機能解析を引き続いて行っている。哺乳類のEDEMタンパク質には3つのホモログタンパク質が存在する。それぞれのタンパク質の生化学的性状を明らかにするため、リコンビナントタンパク質の大量発現系構築を検討している。さらに、EDEMタンパク質のマウス個体における機能を解明するために、ノックアウトマウスの作出を行い、バッククロスを行っている。糖タンパク質の小胞体品質管理機構における、N結合型糖鎖の役割を解明することを目的とし、私たちがクローニングしたマウスEDEMおよびEDEMホモログタンパク質の機能解析を行っている。今回私たちは、マウスEDEM3をクローニングしてその機能を解析した。その結果、EDEM3もEDEMと同様に、培養細胞に発現させると、小胞体関連分解(ERAD)によって分解される、ミスフォールドした糖タンパク質の細胞内分解を促進することを明らかにした。また細胞内N結合型糖鎖の構造解析を行うことによって、EDEM3を細胞に過剰発現させると、N結合型糖鎖からのマンノーストリミングを促進することを見いだし、このことからEDEM3は、マンノシダーゼとして機能する可能性を示した(JBC,2006,in press)。現在、バクテリアを用いて、EDEMおよびEDEM3のリコンビナントタンパク質を発現・精製し、酵素活性ならびにレクチン活性のin vitroでの検出に取り組んでいる。また、EDEMノックアウトマウスの作製を行っている。ノックアウト・アレルのプラスミド・コンストラクト作製し、ES細胞に導入した後、細胞株の選択を行って、相同組み換えを起こしたES細胞株を得ることができた。この細胞を用いて、アグリゲーション法によってインジェクションを施行し、キメラマウスを作出することに成功した。現在C57BL/6マウスへのバッククロスを行っており、今後、ノックアウトマウスの表現型の解析を行っていく予定である。
筋萎縮性側索硬化症におけるＴＤＰ－４３陽性封入体の部位別神経変性機序の検討

筋萎縮性側索硬化症(ALS)の下位運動神経細胞のTDP-43陽性封入体には、pSmad2/3とSmurf2の免疫反応を認めたが、Betz細胞や海馬顆粒細胞などの脳内におけるTDP-43陽性封入体には、これらの免疫反応は認められなかったこ。この結果から、部位により封入体形成過程や神経変性が異なることが推測された。次に細胞モデルを用いてTGFβ/SmadシグナルとTDP-43凝集体形成との関連について検討したところ、シグナルの賦活によりTDP-43凝集体形成が抑制された。ALSにおける治療法の開発においてTGF-β/Smadシグナルが重要なターゲットとなる可能性が示唆された。TAR DNA Binding protein-43(TDP-43)はユビキチン陽性封入体を伴う前頭側頭葉変性症(FTLD-U)や筋萎縮性側索硬化症(ALS)のユビキチン陽性封入体の主要な構成蛋白として同定された。しかし脳内に認められる封入体にはC末断片が豊富に存在しているが、N末断片は少ない。一方脊髄に認められる封入体では、C末断片もN末断片も認められることから、同じTDP-43陽性封入体でも変性部位により、異なる変性機序が存在することが推測される。本研究は、TDP-43陽性封入体の部位別の変性機序の理解を進めることを目的とする。以前、ALSの脊髄前角細胞のTDP-43陽性封入体にTGF-βの主要なシグナル因子であるpSmad2/3が陽性反応を示すことを報告したことから、今回pSmad2/3とそのE3リガーゼであるSmurf2に関して、ALSの様々な部位におけるTDP-43陽性封入体が、同様の免疫反応を示すか否か免疫組織化学的検討を行った。結果、ALSの脊髄前角細胞と延髄舌下神経細胞のTDP-43陽性封入体には、pSmad2/3とSmurf2の免疫反応を認めたが、Betz細胞や海馬顆粒細胞などの脳内におけるTDP-43陽性封入体には、これらの免疫反応は認められなかった。このことから、ALSでは部位により、封入体形成過程や神経変性が異なることが推測された。この結果はALSの病態解明への新しい知見を得た点で意義があるものだといえる。また、培養細胞下にTDP-43封入体を細胞質に形成させ、その封入体にpSmad2/3が含まれることを見いだした。患者脳に認められる異常を培養細胞内に再現できたことは有意義なものだと考える。TDP-43はユビキチン陽性封入体を伴う前頭側頭葉変性症や筋萎縮性側索硬化症(ALS)のユビキチン陽性封入体の主要な構成蛋白として同定された。以前、ALSの脊髄前角細胞のTDP-43陽性封入体にTGFβの主要なシグナル因子であるpSmad2/3が陽性反応を示すことを報告したことから、今回pSmad2/3とそのE3リガーゼであるSmurf2に関して、ALSの様々な部位におけるTDP-43陽性封入体が、同様の免疫反応を示すか否か免疫組織化学的検討を行った。ALSの脊髄前角細胞と延髄舌下神経細胞のTDP-43陽性封入体には、pSmad2/3とSmurf2の免疫反応を認めたが、Betz細胞や海馬顆粒細胞などの脳内におけるTDP-43陽性封入体には、これらの免疫反応は認められなかった。次に、細胞モデルを用いてTGFβ/SmadシグナルとTDP-43凝集体形成との関連について検討した。核移行シグナルを変異させたTDP-43を培養細胞に発現させると、プロテアソーム阻害下で細胞質内にTDP-43陽性凝集体を形成した。この細胞モデルを用いてTGFβ/Smadシグナルの賦活に応じて、TDP-43凝集体形成が影響を受けるか否か解析したところTGFβ/Smadシグナルの賦活により細胞死を引き起こすことなくTDP-43凝集体形成が抑制され、ALSにおける治療法の開発においてTGF-β/Smadシグナルが重要なターゲットとなる可能性が示唆された。

一方脊髄に認められる封入体では、C末断片もN末断片も認められることから、同じTDP-43陽性封入体でも変性部位により、異なる変性機序が存在することが推測される。本研究は、TDP-43陽性封入体の部位別の変性機序の理解を進めることを目的とする。以前、ALSの脊髄前角細胞のTDP-43陽性封入体にTGF-βの主要なシグナル因子であるpSmad2/3が陽性反応を示すことを報告したことから、今回pSmad2/3とそのE3リガーゼであるSmurf2に関して、ALSの様々な部位におけるTDP-43陽性封入体が、同様の免疫反応を示すか否か免疫組織化学的検討を行った。結果、ALSの脊髄前角細胞と延髄舌下神経細胞のTDP-43陽性封入体には、pSmad2/3とSmurf2の免疫反応を認めたが、Betz細胞や海馬顆粒細胞などの脳内におけるTDP-43陽性封入体には、これらの免疫反応は認められなかった。このことから、ALSでは部位により、封入体形成過程や神経変性が異なることが推測された。この結果はALSの病態解明への新しい知見を得た点で意義があるものだといえる。今年度中に論文を投稿し、受理されたため。TGF-βシグナルの観点から、ALSにおけるTDP-43陽性封入体の部位別神経変性機序が異なることを見出した。同内容を学会で発表し、論文にまとめあげることができたことから、当初の計画以上に進展していると考える。培養細胞を用いて、封入体形成とTGF-beta-Smadシグナルの関与についてさらに検討する。今後は、ウエスタンブロッティング法による半定量的な解析を行うとともに、培養細胞を用いて封入体形成とTGF-βシグナルの関与について検討する。学会発表の旅費にあてるとともに、追加実験の消耗品にあてる。今年度は、実験が順調に進展し、予想以上に早く結果を見出すことができたために、次年度に使用する予定の研究費が生じた。翌年度以降、培養細胞を用いた実験の消耗品などにあてる予定である。
抗原ペプチドとナノ微粒子を使ったマラリア感染検査デバイスの材料研究

マラリアは熱帯・亜熱帯を中心に蔓延する世界最大の感染症であり、世界中で最先端の科学技術を織り込んだ診断法、治療薬、ワクチンの開発が進められている。一方で最先端の技術は、必ずしも流行地では使えない問題や、必要とする患者には届かないという問題が指摘されている。そこで我々は、流行地でも普及可能な材料技術を目指し、マラリアの診断に有用な高分子材料による抗体価測定キットの開発を行った。高分子ナノ微粒子はγ線重合反応から作成した。抗原ペプチド配列はマラリア原虫酵素のアミノ酸配列から設計し、微粒子表面に化学修飾することで検査材料を作成した。最後に被験血清と反応させることで各ペプチド抗原の特徴を明らかにした。一方で最先端の対策手法や医療は、必ずしもマラリア流行地の開発途上国では使えない問題や、必要とする患者には届かないという問題が指摘されている。そこで我々は、流行地でも普及可能な材料技術開発を目指し、マラリアの診断に有用な、ペプチドナノ微粒子による抗体価測定のキット開発を行っている。平成25年度は(1)高分子ナノ微粒子の作成、(2)抗原の化学合成、(3)抗原微粒子の作成と(4)抗体価測定を行い、当初の計画以上に進展することができた。(2)マラリア原虫蛋白質について新しいペプチド抗原の設計と合成を行った。すなわちSERA5、CS-protein、AMA1(2種類)の4種類について設計、合成、精製を行った。(3)検査用ナノ微粒子は抗原ペプチドをナノ微粒子表面に化学修飾することで作成した。(4)抗体価測定はマイクロタイター法により行った。即ち、96穴マイクロプレート上に被検血清の希釈系列を作成後、検査用微粒子の懸濁液を滴下、振とうの後、凝集像を観察した。本研究の被験血清として、マラリア既往流行地住民、既往の無い日本人ボランティアの検体を用いて、それぞれの抗原ペプチドに特徴的な反応性が明らかとなった。平成26年度は初めにブラジル流行地にて採取された患者血清を用いて抗体価測定を行った。熱帯熱マラリア原虫のワクチン候補タンパク質から設計した新しい20残基ペプチド抗原(SERA5、CS-protein、AMA1-Trp、AMA1-Serの4種類)の微粒子による凝集反応である。その結果、変異型のTrp配列は高い反応性、実験的に多く用いられる3D7型のSer配列は低い反応性を示すことがわかった。これはAMA1蛋白が遺伝子多型の大きな蛋白として多くのアミノ酸変異がみられること、メロゾイト表面に存在することでヒトの免疫系を回避していることなどに起因していること、によって説明される現象である。その他に熱帯熱マラリア原虫の粗抗原を化学修飾した微粒子を作成し、96穴マイクロプレートを用いたラテックス凝集反応によって抗血清や患者血清との反応性の測定を行った、同時に特許出願を行った。さらに引き続きDip-Stick型の抗体価測定キットの試作を開始した。最初に、従来のDip-Stick型検査キットであるニトロセルロース膜上を用いて2種類の試作を行った。一つ目は、膜上にペプチド抗原を物理吸着させて、患者血清と反応、抗ヒトIgG抗体によって被覆した金微粒子で検出を行った。2つ目には、患者血清とペプチド抗原によって被覆した金微粒子の反応を行い、反応後の血清を抗ヒトIgG抗体を物理吸着させたニトロセルロース膜上に流すことで、マラリア感染に由来する抗体の検出を行った。ウサギ免疫血清を用いるなど、様々な条件検討を試みた。今年度の結果としては、ニトロセルロース膜を直接用いた方法では、マラリア感染に由来する抗体の検出に適さないことがわかった。よって、平成26年度は当初の計画以上に研究を実行したが、やや予想と違う結果となり、Dip-Stick型の抗体価測定キットには更に工夫が必要であるとわかった。そこで我々は、流行地でも普及可能な材料技術開発を目指し、マラリアの診断に有用な、抗原ペプチドや微粒子材料による抗体価測定キットの開発を行っている。平成27年度はDip-Stick型の抗体価測定キットの改良を行った。最初に、従来のDip-Stick型検査キットであるニトロセルロース膜上を用いて3種類の検討を行った。1つ目は、膜上にペプチド抗原を物理吸着させて、患者血清と反応、抗ヒトIgG抗体によって被覆した金微粒子で検出を行った。2つ目には、反応の順番を変更して、患者血清とペプチド抗原によって被覆した金微粒子の反応を行い、反応後の血清を抗ヒトIgG抗体を物理吸着させたニトロセルロース膜上に流すことで、マラリア感染に由来する抗体の検出を行った。その結果、ニトロセルロース膜には低分子量の抗原ペプチドが固定化されないこと、患者血清や検出用試薬と反応させる際にニトロセルロース膜上からはがれてしまうことが明らかとなった。そのためDip-Stick型の抗体価測定キットには新しい材料の開発が必要であると結論された。最終的に3つ目の検討として、低分子量ペプチド抗原に適した材料開発に成功した。

3つ目の方法によって作成したDip-Stick型の抗体価測定キットを用いて、ウサギ免疫血清や患者血清を用いたマラリア感染履歴の診断への有用性を検証した。マラリアは熱帯・亜熱帯を中心に蔓延する世界最大の感染症であり、世界中で最先端の科学技術を織り込んだ診断法、治療薬、ワクチンの開発が進められている。一方で最先端の技術は、必ずしも流行地では使えない問題や、必要とする患者には届かないという問題が指摘されている。そこで我々は、流行地でも普及可能な材料技術を目指し、マラリアの診断に有用な高分子材料による抗体価測定キットの開発を行った。高分子ナノ微粒子はγ線重合反応から作成した。抗原ペプチド配列はマラリア原虫酵素のアミノ酸配列から設計し、微粒子表面に化学修飾することで検査材料を作成した。最後に被験血清と反応させることで各ペプチド抗原の特徴を明らかにした。平成26年度に予定していた(3)抗原微粒子の作成と(4)患者血清を用いた抗体価測定に加えて、平成27年度に実施予定であった(5)Dip-Stick型の抗体価測定法の開発と(6)マラリア原虫の粗抗原を化学修飾した微粒子を作成し、96穴マイクロプレートを用いたラテックス凝集反応によって抗血清や患者血清との反応性の測定を行った、同時に特許出願を行ったため、当初の計画以上に進展することができたと評価した。生体関連科学現在までに順調に研究が進んでいる。今までに作成した抗原微粒子のうち、臨床応用や流行地での使用を考慮すると、乳酸脱水素酵素の部分配列ペプチドを用いた抗原微粒子の有用性が最も期待されている。実際に平成27年5月13日に技術展示会であるBiotech2015にてブース出展と技術説明発表を行い実用化へ進む予定となっている。そこで平成27年度は、さらに多くの患者血清を用いてマラリア感染履歴の診断への有用性と限界を検証する。さらには4+1種類あるヒトマラリアの鑑別(熱帯熱・三日熱・卵形・四日熱マラリア+サルマラリア)の可能性を検証する。同時にDip-Stick型の抗体価測定法の開発を引き続き行う。研究期間内においては、フィルターペーパーの選定、血清の希釈率や検出用試薬(金微粒子や蛍光色素、検出試薬の用量)について最適化を行う予定である。平成25年度に予定していた、高分子微粒子作成と(1)高分子ナノ微粒子の作成、(2)抗原の化学合成に加えて、平成26年度に実施予定であった(3)抗原微粒子の作成と(4)患者血清を用いた抗体価測定も着手したため、当初の計画以上に進展することができたと評価した。現在までに順調に研究が進んでいる。そのため平成26年度は新しく、熱帯熱マラリア原虫の粗抗原を化学修飾した微粒子を作成し、96穴マイクロプレートを用いたラテックス凝集反応によって抗血清や患者血清との反応性を測定する。ペプチド抗原との比較によってそれぞれの特徴を明らかにする計画である。すなわち患者血清を用いてマラリア感染履歴の診断への有用性と限界を検証する。さらには4+1種類あるヒトマラリアの鑑別(熱帯熱・三日熱・卵形・四日熱マラリア+サルマラリア)の可能性も検証する。
授業の連携からみた家庭科ならびに栄養教諭に望まれる資質能力と教員育成の研究

食教育において、家庭科教諭と栄養教諭が行う連携の形には、単に「授業」だけでなく「年間指導計画」や「資料作成」等も含め幅広く、様々な協力が可能である。一方それぞれの専門性を深め、独自性を尊重することが大切である。連携力を高めるためには教職に就くための「姿勢」「知識」「指導力」等が不可欠である。大学においては教育実習指導にかかわる内容をより充実させるとともに、学生への適切な働きかけが望まれる。本学は家庭科並びに栄養教諭の養成校である。両教諭は教育現場において連携授業を実施しつつ、望ましい食習慣形成の教育を目指す。そのため研究者らは教員養成の立場から、(1)家庭科教諭、学校栄養職員、栄養教諭等に対してアンケート調査・インタビュー・ビデオ作成等を実施、(2)連携授業における課題を把握、(3)食育推進施策の現状と課題を鑑みて、(4)両教諭相互の資質能力向上に向け、カリキュラムの提言を行う。1期目の平成18年度は以下の内容を行った。1本学における16年度実施の栄養教諭認定講習受講生のその後の動向と連携授業の実態受講生329名に質問紙によるアンケート調査を実施。有効回答数は143名、回収率は44.0%。そのうち学校栄養士が83名(57.6%)、栄養教諭が22名(15.3%)、栄養教諭としての採用見込みが19名(13.2%)(平成19年3月現在)であった。(1)教科別連携の実態回答者全員の主な連携授業は、「学級活動」が最も多く、次いで「家庭科の授業」、そして「総合的な学習の時間」であった。栄養教諭のみについても傾向はほぼ同じ。(2)連携授業のプラス面、マイナス面(自由記述による)プラス面では「学級の実態に即した指導が可能となる」「教員が食や給食に関心を持ってくれる」「指導方法を学ぶことが出来、食だけにとらわれないで教科のねらいに迫ることが出来る」「家庭科の授業では、先生の指導内容が把握でき、給食と関連させることが出来る」「担任との連携により、児童の家庭での実態が分かり、食育が進めやすい」等、多岐にわたっていた。マイナス面では「打ち合わせをする時間が無い」が最も多く、「学習指導要領をふまえておかないと、指導が専門的になりすぎる」「栄養教諭に対する認識が薄い」等が挙げられ、教師や教科間の相互理解が十分でないケースもみられた。2栄養教諭へのインタビュー平成19年23月に埼玉県内の小学校と福井県内の中学校を訪問した。前者の栄養教諭からは栄養教諭の仕事の実際を、後者の家庭科免許状を有する栄養教諭からは、家庭科教諭との連携の実態を聞くことが出来、共に教員養成にかかわる貴重な示唆を得た。3今後の課題平成20年度は栄養教諭と他教科教諭による連携授業の追跡調査およびビデオ作成を実施予定。さらに栄養教諭と家庭科教諭の指導上の特徴を明らかにしていくことにある。本研究の目的は、家庭科並びに栄養教諭養成課程のなかで相互の資質能力向上の方向性を模索することにある。その方法として・栄養教諭の活動の実態と課題の把握・家庭科と栄養教諭との連携授業の実態と課題の把握・連携授業のビデオ教材作成・栄養教諭育成に関するカリキュラム等の提言、等が考えられる。栄養教諭制度施行3年目にあたり、19年度は以下の内容を行った。1、20年3月に近畿地方の小・中学校7校を訪問、栄養教諭へのインタビューを実施した。自校方式の栄養教諭は、その学校の教員の一員として職務に当たり、主体的に学校教育経営と食に関わる指導、給食管理に参画し、栄養教諭としての誇りと自覚を持って児童生徒の食育推進の役割を果たしていた。センター方式の栄養教諭は、給食センターが主たる勤務の場所となっており、調理員の指導、施設・設備の維持管理、給食管理等に追われ、その合間に本務校及びグループ校の食育指導に当たるなど、自校の場合とはまた異なる多忙な印象を受けた。2、(管理)栄養士資格を所有する本学卒業の家庭科教諭を対象に、質問紙によるアンケートを実施し、107名からの回答(回収率は42.4%)を得た。栄養教諭との連携授業は「授業がより分かりやすいものとなり、児童生徒の食への関心が高まる」「小学校低学年から食に関心を持たせることが出来る」「学校全体の食に対する意識や関心が高まる」等、期待感は高かった。しかし食育向上には家庭科の様々な領域が関係している。との回答も多かった。3、小学校において、栄養教諭と担任との連携授業のビデオ教材を作成した。「給食献立の特徴」「よりよい献立への工夫」の授業を調理実習にまで発展させ、両教諭へインタビューを含めて1時間のビデオにまとめた。20年度には教職履修生にビデオを活用した授業を試みる。研究当初、筆者らは家庭科教諭と栄養教諭の望ましい連携授業のあり方を模索することが大切であると考えていた。

しかし栄養教諭制度創設に関して、家庭科教諭の栄養教諭制度に対する捉え方に複雑な感情が存在することを感じていたことから、まず家庭科教諭と栄養教諭を目指す学校栄養職員(調査時には栄養教諭も少数含まれる)を対象に、栄養教諭制度創設に対するそれぞれの意識調査を実施した。その結果自由記述から、回答者の2割は複雑な心境を持つものの、家庭科教諭の栄養教諭制度に対する期待はかなり大きいことが伺われた。一方食育に対する考え方には両教論間に相違が見られた。家庭科教諭の考え方の多くは、児童生徒の生活全般に目をむけ、多面的に働きかけることが食育の効果を上げられるというものであった。また家庭科教諭の複雑な感情とその理由も大よそ把握することができた。さらに学校栄養職員・栄養教論への調査結果から、連携授業は学級活動、家庭科の授業、総合的な学習の時間で行われていることが多く、回答者の7割が様々な問題に直面していた。連携授業における課題としては、「打ち合わせ等の時間に関するもの」「学校・教員側の認識に関するもの」「児童生徒理解に関するもの」「自分の力量に関するもの」等が明確になった。以上については女子栄養大学紀要39号に発表した。また20年度も栄養教諭にインタビューを実施している。さらに埼玉県内中学校における家庭科・栄養両教諭の連携授業をビデオに収め、両教諭へのインタビューを実施した。一方、女子栄養大学短期大学部の栄養教諭を目指す学生に、前年度作成のビデオを視聴させ、連携授業における栄養教諭の役割理解度に関するアンケートを実施した。本年度はこれまでの研究成果をふまえ、研究課題のまとめを行う。本年度は研究の最終年度でる。従来から行ってきた調査研究活動の基礎資料についてテーマに即した考察を加え、今後のカリキュラム構成を踏まえながら本研究を総合的にまとめることが本年度の目的である。それまで実施してきた調査研究活動は、(1)家庭科教諭ならびに栄養教諭の栄養教諭制度や連携授業に対する意識調査(2)小・中学校における連携授業の実施と各教諭の授業等についてのインタビューとの映像教材の作製(3)本学栄養教諭資格取得者に対する視聴を通しての自作映像教材の検証(4) 3都県における栄養教諭の職務の実態等である。4年間の調査研究活動を通して、また家庭科教諭・栄養教諭の授業や教育実習等、教職課程の指導にかかわって、筆者らが理解し得たことは以下のとおりである。●家庭科教諭ならびに栄養教諭との連携の姿には「授業」の他、「資料作成」、「年間計画」等様々な形がある。●授業やインタビュー等の映像教材は、それぞれの職種の内容を具体的に理解させる適切な教育方法のひとつである。●教職において不可欠な「連携するための力作り」の素地は、教員となるための「姿勢」「知識」「指導力」である。●「教育実習指導」「教育実習」「教職実践演習(22年度より実施予定)」の内容をさらに充実させ、学生に積極的に働きかける。●栄養教諭の職務は、各都県により実態は異なり、多忙の中それぞれ特徴的な勤務体制により実施されていた。
オゾン層破壊による有害太陽紫外線増加と皮膚障害

1990年来、全国多定点でUVAとUVBの実測を行ってきたが、各年度の月別一日平均積算値で年度間に有意な差異はなかった。神戸での自動測定でも同様の結果であった。全国18大学病院皮膚科外来患者を対象に、非悪性黒色腫皮膚癌の疾病率を1976-80年と1986-90年の各5年間につき求めると、患者数10万人当たり年齢補正後で基底細胞癌(BCC)は200.9と234.0、有棘細胞癌(SCC)は152.6と136.4、日光角化症(SK)は76.6と141.0であり、BCCとSKは後期で有意に増加していた(p<0.005)。また、BCC/SCC比が後期で高くなっていた。1992年度の兵庫県加西市(男:25,969人、女:26,868人)で20才以上の成人を対象に皮膚癌検診を実施。4,736人(男:1,590人、女:3,146人)が受診、その内よりBCCは2人、SCC0人、SK36人が見出された。人口10万人当たりの有病率はBCCは16.5、SKは486.9と高値。SKでは男性の有病率が女性の1.7倍で、戸外労働者は室内労働者より有意に高い率であった。さらに、日焼けしやすいスキンタイプIが皮膚病の危険因子であることが示唆された。生涯日光曝露量が多い漁師の住む兵庫県淡路島の五色町の皮膚癌検診では1992年と1993年の平均人口10万人当たりSKの有病率は625.5であり、加西市よりやや高値であった。今後は各地域のSK発生率を求め、地域の年間紫外線量及び推定生涯被曝量との関連を求める。太陽紫外線による分子変化を皮膚癌細胞の癌遺伝子rasと癌抑制遺伝子p53について検討したところ、rasの変化は認められなかったが、p53はSCC、SKで約50%に、BCCでは2025%でDNAシークエンスの変異ないしは免疫組織学的に陽性所見を得、紫外線発癌におけるp53の関与が強く示唆された。
ＧＩＳに組み込んだシステム・ダイナミクスによる医療環境の予測と可視化

本研究ではシステム・ダイナミクスにより北海道2次医療圏・診療科の医師数、および診療放射線技師数の予測を行った。更に、地図情報システム(GIS)に北海道2次医療圏の医師数の予測結果を組み込み、地域毎の医師数の可視化と、ジニ係数による北海道内での地域偏在と診療科の偏在の検討を行った。また、関連した研究として、地域における産業の活性度等を考慮した医療提供体制の評価を行うことを目的とし、北海道の各市町村における産業等を考慮した地域活性度と、医療体制の充実度を示す医療活性度を算出した。各活性度を地図上に可視化することで、地域性の検討を試みた。本研究は、地域毎の効率的な医療連携と医療資源の配置を検討するための基礎資料として、地図情報システムに制御工学・経営学で用いられているシステム・ダイナミクス(System Dynamics:SD)を組み込み、地域の医療環境に適応させた医師数など医療従事者数の将来予測を行い、患者および政策の観点から医療環境の変化に伴う疾患毎の患者動態・医療機関配置の可視化を地図上で試みるものである。昨年度は、一昨年度の研究を発展させ、SDおよびジニ係数により、(1)日本全国での医師絶対数、(2)北海道内での地域偏在、(3)北海道内での診療科偏在について、将来の医師数を予測し、地図情報システム(GIS)により可視化を行った。日本全体での医師絶対数を分析した研究では、全臨床医師数は2026年に充足し、各診療科における充足状態を予測した。その結果、絶対数の充足に対しては医学部定員増員が、診療科間の偏在是正に対しては診療科選択率の影響を明らかにした。北海道の二次医療圏毎の将来の絶対数・地域間偏在の評価を行った結果では、北海道全域においては2019年に医師絶対数が充足し、時間と共に地域偏在が改善される可能性があるが、2030年度においても地域偏在が解消されないことを示唆した。続いて、北海道の周産期医療体制・小児医療体制の医師確保体制に関する研究では、産科では2023年に絶対数が充足するが、長期において地域偏在が拡大することを予測した。また、小児科では2022年で絶対数が充足し地域偏在も改善傾向であるが、偏在の解消には至らないことを予測した。この研究の結果、周産期医療・小児医療体制における医師の確保のためには、産科・小児科における地域偏在の解消が必要であるが、産科・小児科における現状の医師供給体制では医師絶対数が充足しても地域偏在は解消できないことを明らかにした。更に、地図情報システム(GIS)に北海道2次医療圏の医師数の予測結果を組み込み、地域毎の医師数の可視化と、ジニ機数による北海道内での地域偏在と診療科の偏在の検討を行った。本研究は、地域毎の効率的な医療連携と医療資源の配置を検討するための基礎資料として、地図情報システムに制御工学・経営学で用いられているシステム・ダイナミクスを組み込み、地域の医療環境に適応させた医師数など医療従事者数の将来予測を行い、患者および政策の観点から医療環境の変化に伴う疾患毎の患者動態・医療機関配置の可視化を地図上で試みるものである。昨年度、地図情報システムにより患者動態を可視化する試みとして、「札幌市における救急車の現場到達圏域及び搬送可能圏域の季節間比較」を実施し、日本医療情報学会北海道支部大会において、口演発表を行った。この結果、救急車の出動より5分以内で到達可能な範囲の人口は夏季で市内全人口の49.52%、冬季で41.71%であった。また、救急車が現場に6分以内で到達し、かつ10分以内で医療機関に搬送可能な範囲の人口は脳神経外科で全人口の61.96%、心臓血管外科で53.58%であることが明らかになった。また、システムダイナミクスによる医師数予測として「システムダイナミクスを用いた診療科別医師数とその充足度の将来予測」を実施し、第31回医療情報学連合大会において口演発表行った。その結果、モデルによる予測の結果は全臨床医師数、眼科医師数、産科産婦人科医師数の全てで2008年度から増加していき、2020年度ではそれぞれ326,317人、12,944人、12,036人と予測された。

充足率については全臨床医師、産科産婦人科については不足の状態から増加するが、2020年度までに充足するしないと予測された。一方、眼科医師数については過剰な状態から更に、過剰が進行していくと予測された。本研究は、(1)地図情報システムによる医療資源の可視化、(2)システムダイナミクスにより医療資源の予測、(3)地図情報システムとシステムダイナミクスの融合による予測モデルの構築、(4)構築した予測モデルによる医療資源の可視化、に分類される。本年度は、一昨年度の研究結果(1)および(2)を発展させ、(3)を実施した。その研究結果は、一昨年度の研究結果に関して口演発表2件、和文論文(採択)1件、昨年度の研究結果として口演発表1件、英文論文(投稿中)1件であり、研究はおおむね順調に進展している考えられれる。本年度は、上記(1)および(2)を試みることが可能であった。現在、学会発表には至っていないが、「北海道における小児の医療施設へのアクセスの不平等性評価の試み」を行なっており、今年度、研究発表を行うとともに、これらの結果と融合することが可能であると考え、研究はおおむね順調に進展している考えられれる。問題点として、分析データの購入が遅れたことが挙げられる。現在、最新の医療環境・地図情報データの一部を発注中であり、今年度は昨年度購入することのできなかった最新の医療環境・地図情報データを整備し、発展させた分析を行う予定である。【現在までの達成度】に記載したとおり、本研究は、(1)地図情報システムによる医療資源の可視化、(2)システムダイナミクスにより医療資源の予測、(3)地図情報システムとシステムダイナミクスの融合による予測モデルの構築、(4)構築した予測モデルによる医療資源の可視化、に分類される。本年度は、最終年度として一昨年度の研究である「北海道における小児の医療施設へのアクセスの不平等性評価の試み」を発展させ、「北海道におけるベイズ補正標準化死亡比の可視化」など、医療環境の可視化を試みる予定である。更に、昨年度実施した(3)地図情報システムとシステムダイナミクスの融合による予測モデルの構築について、更に、発展させる予定である。本年度は、昨年度の研究成果を論文としてまとめるとともに、昨年の研究を継続させ「北海道における小児の医療施設へのアクセスの不平等性評価の試み」について発展させる予定である。更に、(3)地図情報システムとシステムダイナミクスの融合による予測モデルの構築を試みる。現在、国内外の予測モデルに関する文献を調査中であり、システムダイナミクスによる予測結果を地図情報システムに取り込む手法について検討している。今年度中には、構築させる予定である。平成24年度は地図データおよび医療環境に関するデータの購入等環境整備を行ったが、整備が順調に進んだため人件費等に未使用額が生じた。