hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
震災後の中核市における校外初任者研修の効果的な運用に関する研究

また、中核市における初任者研修受講者数は、平成16年度1,522名(35中核市)から平成24年度2,449名(41中核市)へ増加し、中核市における拠点校方式の実施率は平成16年度67.5%から平成24年度92.2%へ8年間で約25ポイント増加していた。2)全国42中核市の教育センター等に対して校外初任者研修に関わる資料請求を行い、25の中核市から回答および資料提供があった。これらの分析から、中核市においても校外研修の総時間数で差が見られるようになり、人権教育等に関する研修内容で地域的な偏りが確認できた。3)いわき市総合教育センターが生涯学習課と連携して校外初任者研修プログラムの企業等体験に取り入れてきた「いわき市防災サマーキャンプ」の参与観察から、いわき市を知らない初任者教員が多様な人々との関わりの中で地元を知ること、地域住民やボランティアの方々の子どもとのかかわり方を見て学ぶこと、さらには中学校教員が学校外での児童との関わりの中から学ぶことなど、「「教師である前に市民であること」が可能になるような教師教育」の意義が確認できた。教育社会学採択決定直後に東北地方から東海地方へ所属大学の変更があったため、申請時に調査対象地として予定していた東北地方の中核市から距離ができ、時間的な制約が生じたことは前年度同様である。また、これに関連して、研究日が木曜日であったため、東北地方の調査地を日帰りすることが難しく、平日にしか対応できない教育行政関係者への聞き取りや研修場面の参観等に支障が出た。採択決定直後に東北地方から東海地方へ所属大学の変更があったため、申請時に調査対象地として予定していた東北地方の中核市(青森市、秋田市、盛岡市など)から距離ができてしまったこと、また福島県の郡山市やいわき市においては初任者研修の実施が見送られたこと(平成25年度から再開)などにより、調査の実施に時間的かつ予算的な制約が生じたことが主な理由として挙げられる。前述の課題に対する方策としては、研究日を月曜日に設定するなど担当授業の時間割を調整することで調査研究時間を確保するとともに、研究目的では必ずしも調査地を東北地方に限定しているわけではないので、西日本における先進的な取り組みなども積極的に調査する予定である。適時適切にエフォートを見直しながら、調査研究時間の確保および調査研究の効率化に努めたい。前述の現状を踏まえ、調査研究時間の確保および調査研究の効率化に努めたいと考えている。具体的には、科研費研究に対する学内理解の醸成に向けて丁寧な情報発信に努めるとともに、研究分担者や連携協力者の選定を検討し調査研究の効率化を図りたい。前記の理由(「やや遅れている」の理由)により、現地調査回数が予定よりも少なかったため、聞き取り調査に伴う旅費やテープ起こし等の人件費が抑えられたことが理由として挙げられる。また、年度末に購入した質的データ分析ソフトの予算執行が次年度執行となってしまったため、次年度使用額が生じた。調査対象地を東海地方や西日本の中核市にも広げる予定であるため、聞き取り調査に伴う旅費やテープ起こし等の人件費が増加すると考えている。また、最終年度のまとめに向けて、教師教育学研究者から専門的知識の提供が必要であると考えており、謝金としての予算執行を予定している。前述の状況から国内旅費の予算執行割合が増えることが予想されるが、消耗品費の予算執行を可能なかぎり削減しながら、申請書類に記載したとおり、量的および質的な調査データの分析を深めるための関連ソフトを購入し、最大限活用する予定である。
一分子DDSイメージングによる腫瘍滞溜性ナノ粒子の新規開発

抗癌剤の開発において癌の転移メカニズム並びにドラッグデリバリーシステムを理解することは非常に重要である。我々は非常に精度の高い分解能を持った生体内イメージングシステムを開発し、転移中のがん細胞における膜タンパクPAR1を追跡することに成功した。更に、薬剤の大きさと動態の関連の検討のため蛍光ナノ粒子を担癌マウスに注入し生体内イメージングを施行した。更に、抗がん剤内包高分子ミセルの構造的安定並びに抗腫瘍効果を評価する新たな方法を開発した。抗がん剤内包高分子ミセルは,今後のがん治療において有望な腫瘍滞留性ナノ粒子の一つである.現在,各種抗がん剤を内包させた高分子ミセルが臨床試験中であるがその効果は完全ではなく,詳細な腫瘍内および体内動態は明らかにされていない。従って今後標的細胞への特異性の高い高分子ミセルの設計は最も重要な課題である.我々は,これまで蛍光ナノ粒子を1粒子レベルで生体内を観察する技術を確立してきた。さらに蛍光標識した高分子ミセルを作成し,独自に開発した一分子DDSイメージング技術を用いて,ミセルの腫瘍細胞内外での動態を生体内で観察することでDDSの問題点を明らかにし,より効果的なナノ粒子の設計を行うことを研究の目的としている.平成20年度は,高分子ミセルの蛍光標識化および蛍光ナノ粒子のシリカコーティングを行った.高分子ミセルの生体内での挙動を可視化するには,高分子ミセルを蛍光物質でラベルする必要がある.我々は,高分子ミセル1粒子の長時間観察を可能にするために,退色しにくい蛍光物質である量子ドットを高分子ミセルに内包させる技術を確立した.また,生体内1粒子イメージング時に, 1粒子が量子ドット単独ではなく,ミセルに内包された状態であることの確証を得るため,高分子ミセルの構成単位であるブロック共重合体に量子ドットとは異なる波長の蛍光標識物質を結合させた.そして,電子顕微鏡と共焦点顕微鏡を用いて,直径が60nm前後で二つの異なる蛍光波長を兼ね備えた高分子ミセルが作成できたことを確認した.今後,この高分子ミセルを担癌マウスに投与し,高分子ミセルの腫瘍血管から腫瘍細胞への移動とミセル崩壊に至る過程を詳細に観察する予定である.またシリカコーティング蛍光ナノ粒子を用いてラットセンチネルリンパ節の蛍光検出に成功し、従来の蛍光ナノ粒子に比べ造影時間の延長を認めた。今後大型動物で造影時間延長効果を検証する予定である。抗がん剤内包高分子ミセルは,今後のがん治療において有望な腫瘍滞留性ナノ粒子の一つである。しかあし現存する各種抗がん剤内包高分子ミセルの詳細な腫瘍内および体内動態は明らかにされていない。従ってミセルの腫瘍細胞内外での動態を生体内で観察することでdrug deliverysystem(DDS)の問題点を明らかにし,より標的細胞への特異性の高い高分子ミセルを設計することを研究の目的としている。本研究では、これまで確立した蛍光ナノ粒子を1粒子レベルで生体内を観察する技術を利用し、がん治療において腫瘍特異的DDSを実現するにあたりenhanced permeability and retention(EPR)効果を利用しうる粒子の大きさを一分子レベルで検討、腫瘍間質、血管近傍と細胞間とでは粒径によって動態が大きく異なることが分かった(Breast Cancer Res.2009)。また、我々は転移がん細胞の運動機能計測の為、乳がんのがん転移能活性化膜蛋白質に注目し、細胞運動に関連するヒト型膜蛋白質の特異的な配列を認識するモノクローナル抗体を独自に作製、この抗体と量子ドットを架橋したプローブが細胞膜上の膜蛋白質を特異的に蛍光ラベルできることを明らかにした(J.Biol.Chem., 2010)。さらに高分子ミセルの生体内での挙動を可視化するため退色しにくい蛍光物質である量子ドットを高分子ミセルに内包させる技術を確立、直径60nm前後で二つの異なる蛍光波長を兼ね備えた高分子ミセルが作成できたことを確認した。これらをin vitroの腫瘍細胞に投与しイメージングを行ったところ、投与後早期に腫瘍細胞表面に付着後、数時間後に抗がん剤が細胞内に移動することを確認した。またこのブロック共重合体は抗がん剤の移動後に細胞に取り込まれることが確認された。カプセルタイプのナノキャリアを媒介とする薬物は,新たながん治療製剤として期待されている。ナノキャリアの1つである高分子ミセルは、親水性-疎水性などの不均質な構造を持つブロック共重合体が、水中で自律的に会合したナノキャリアであり、内核と外殻の明確な二層構造を持つ。外殻により生体との相互作用を通して体内動態・分布を決定し、内核には薬物を物理的あるいは化学的に封入することができる。封入薬物として、抗がん剤パクリタキセル(微小管阻害剤)が代表的であり、近年はパクリタキセル内包高分子ミセルの1つであるNK105の臨床試験が進行している。一方、パクリタキセル内包高分子ミセルの構造安定性や抗がん剤効果の評価は、多粒子系による細胞増殖効果の検討が主であり、粒子レベル・分子レベルでの理解は不十分であった。

本研究では、独自の1粒子蛍光イメージング法で高分子ミセル製剤の機能性を検討するために、新たなブロック共重合体を合成し、この共重合体の親水部を近赤外波長を持つ蛍光色素で標識することにより、パクリタキセル内包蛍光高分子ミセルの合成を行った。この蛍光ミセルの構造安定性を1粒子レベルで評価した結果、ミセルは生理的環境下において、数日以上、構造的安定性を保つことが示された。さらに、パクリタキセル内包蛍光高分子ミセルが微小管に及ぼす影響をヒト乳がん培養細胞にて、分子レベルで検討した結果、同濃度のパクリタキセルに比べ、高分子ミセル製剤の方が微小管機能阻害効果がゆっくりであることが示された。以上の成果は、高分子ミセル製剤の薬効性を考える上で重要な情報であり、今後高分子ミセル製剤の分子設計を行う上で、本実験系が有用な評価系に成り得ることを示している。
個体ベースモデルと最適化モデルの結合によるコリドー空間配置の最適化

近年、分断された生息地を繋ぐコリドーの重要性が広く認識されつつあるが、生物の移動を促すコリドーが実施された例は極めて少ない。このようなコリドーを実現するためには、生物の移動能力・利用環境を把握し、人間と生物の相互作用を考慮した上で、生態的な効果が十分に期待でき、経済的に実現可能なコリドー配置を探索する必要がある。すなわち、コリドー配置において、生物種の利用に適した環境(植生状態)と競合する可能性のある人間の生産・経済活動を考慮する必要がある。本研究では、上記の課題に対して、数理最適化のフレームワークを適用し、コリドー配置最適化システムの構築を目指した。最終年である本年度は、前年度に構築した動的計画法を用いて、様々なシナリオにおけるシミュレーション分析を行い、各管理ユニットにおける最適管理(間伐頻度・強度と主伐の時期)を探索した。そして、その方法と結果を論文としてまとめた。また、空間最適化モデルにおける決定変数の係数をより正確かつ効率的に推定する方法を取りまとめ、学術論文として発表した。この方法は、3次元モデリングにより、森林環境の各ユニット構造の再現を可能とし、複雑な樹形の体積をより正確に推定できる。さらに、前年度、構築したコリドー空間配置最適化モデルのプロトタイプを実データに適用すべく、モデルとデータの整合性を確認し、データベースを再整備した。具体的には、隣接リストに関して、ムーア近傍だけでなく、ポリゴン同士が辺のみで接するノイマン近傍の隣接リストを整備し、最大フロー問題を応用したコリドー空間配置最適化モデルを実データに適用し、最適解の探索を試みた。都市化により引き起こされる生息地の分断は、生物種の自由な移動を阻害し、生物種の絶滅に繋がる可能性があるため、生物種の移動を即すコリドーの設置は重要な課題である。しかし、適切に機能したコリドーが設置された事例は極めて少ない。本研究では、生態的な効果が十分に期待でき、経済的に実現可能なコリドー配置を探索可能な空間最適化モデルの構築を念頭に、生物の移動能力・利用環境を把握し、人間と生物の相互作用を考慮できる最適化システムの開発を試みる。具体的には、生物の行動様式を再現する個体ベースモデルと人間の合理的行動を再現するモデルの連結によりシステムを構築する。本年度は、生物種が移動する様子をシミュレーションで再現するための基礎情報の収集とデータベースの構築、および、モデリング手法の検討を行った。生物種の移動のプロセスモデルとしては、相関ランダムウォークモデルをベースとしたシミュレーションモデルの構築に向けて、実データに基づいたパラメータの設定、実装するモデルのスケールと解像度のトレードオフについて検討し、プロトタイプモデルを構築した。また、人間の社会経済活動に関する意思決定のモデルについては、都市空間における土地利用の配置最適化モデルの構築を試みた。ここでは、まず、研究基盤の整備として、地理情報システムによる空間情報の収集・管理と、様々な空間制約条件の生成を実験的に行った。さらに、簡単な空間制約条件を満たしながら、最も効率的に、「目的とする」土地利用を配置する集合被覆(set cover)問題を定式化し、簡単な数値実験を行った。本年度は、本研究の核となる2つのモデル(生物種の移動シミュレーションモデルと社会経済モデル)について、具体的な設計を行い、それぞれプロトタイプモデルを構築した。また、データベース構築に向けても、地理情報システムによるデータ収集・管理・解析を始めることができた。本年度は、コリドー空間配置の最適化モデルについて、最大フロー問題を応用した定式化について検討し、プロトタイプモデルを構築した。ここで検討したモデルでは、森林ランドスケープにおける各「管理ユニット」に対して計画期間を通して「伐採する・伐採しない」の組み合わせを最適化し、最適コリドー空間配置を探索する。具体的には、「伐採しない」とされた「管理ユニット」がコリドーの一部を形成することになる。また、各「管理ユニット」ごとの管理(間伐頻度・強度と主伐の時期)の最適化について、動的計画法を用いたモデルを構築した。ここで検討した最適化モデルでは、森林の成長モデルと動的最適化アルゴリズムを結合したモデルに対して、森林属性を用いた生息地の評価モデルを制約式として組み込むことで、生息地の質を保ちながら、伐採からの収益を最大化する間伐頻度・強度の組み合わせ及び主伐の時期を探索できる。さらに、昨年度、構築した生物種の移動のプロトタイプモデルの実データへの応用に関して検討した。データベース構築に関しても、地理情報システムによるデータ収集・管理・解析を進めた。昨年度は、主に、生物種の移動シミュレーションモデルを構築した。そして、本年度は、コリドー最適化モデルと各管理ユニットにおける管理最適化モデルについて、具体的な設計を行い、それぞれプロトタイプモデルを構築した。また、データベース構築に関しても、地理情報システムによるデータ収集・管理・解析を進めることができた。

すなわち、コリドー配置において、生物種の利用に適した環境(植生状態)と競合する可能性のある人間の生産・経済活動を考慮する必要がある。本研究では、上記の課題に対して、数理最適化のフレームワークを適用し、コリドー配置最適化システムの構築を目指した。最終年である本年度は、前年度に構築した動的計画法を用いて、様々なシナリオにおけるシミュレーション分析を行い、各管理ユニットにおける最適管理(間伐頻度・強度と主伐の時期)を探索した。そして、その方法と結果を論文としてまとめた。また、空間最適化モデルにおける決定変数の係数をより正確かつ効率的に推定する方法を取りまとめ、学術論文として発表した。この方法は、3次元モデリングにより、森林環境の各ユニット構造の再現を可能とし、複雑な樹形の体積をより正確に推定できる。さらに、前年度、構築したコリドー空間配置最適化モデルのプロトタイプを実データに適用すべく、モデルとデータの整合性を確認し、データベースを再整備した。具体的には、隣接リストに関して、ムーア近傍だけでなく、ポリゴン同士が辺のみで接するノイマン近傍の隣接リストを整備し、最大フロー問題を応用したコリドー空間配置最適化モデルを実データに適用し、最適解の探索を試みた。平成29年度以降は、ひき続き、生物種の移動シミュレーションモデルに関して、パラメータの設定に必要なデータ収集、プロトタイプモデルの改良・拡張を行い、移動シミュレーションモデルの精度を高める。また、土地利用空間配置の最適化モデルについても、これまで構築したモデルを改良・拡張し、より複雑な空間制約の生成と、それらを満たす最適土地利用配置を探索可能にする。さらに、生物種の移動の様子と土地利用空間配置の相互作用を捉え、それらを反映させた、コリドー配置の最適化モデルの構築に取り組む。平成30年度以降は、これまでの成果を踏まえ、生物種の移動シミュレーションモデルとコリドー配置の最適化モデル及び森林「管理ユニット」レベルの管理最適化モデルをどのように融合させるかについて検討するとともに、地理情報システムを用いて実際の空間データに応用する具体的な方法について検討し、研究の取りまとめを行う。当初予定していた高性能な計算機の購入に関して、読み込むデータのサイズ(モデルの解像度)を適切に調整することで、これまで使用してきたもので、ある程度対応できることが分かった。そのため次年度使用額が生じた。データベース構築、データ整理作業に対する謝金に関して、コンピューターソフトの利用及び新たなプログラムの構築により作業の効率化が図れたため、研究代表者自身で行った。また、一部の成果発表の校正費についても、今回は投稿を見合わせたため、次年度使用額が生じた。基本的な研究計画に変更はなく、今回生じた次年度使用額も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
ニンジン培養単細胞からの不定胚分化誘導過程に発現する遺伝子機能と発現機構の解析

1.ニンジン培養細胞の不定胚分化の初期過程に特異的に発現する遺伝子の単離とその解析。Substractive differentialscreeningにより、不定胚初期過程に特異的に発現するCEM6をcloningした。このcDNAの塩基配列解析の結果、glycine-richな疎水性のタンパクをコードしていることが分かった。次にNorthern解析によって、CEM6のmRNAは球状胚を中心に、もっとも強く発現し魚雷型胚以降は、その発現が低下し消失することが明らかとなった。しかし、in situ hybrizationによってCEM6の空間的発現を調べたところ、CEM6は球状胚、魚雷型胚の表皮細胞のみに発現しており、しかも魚雷型胚で非常に顕著にmRNAの蓄積がみられた。しかも魚雷型胚を1日2.4-Dで処理することによってCEM6の発現は完全に消失した。2.ニンジン培養単細胞からの不定胚分化誘導系の確立。ニンジンの芽ばえの胚軸から懸濁細胞を誘導し、これから不定胚、幼植物体を再生した。この再生幼植物体胚軸を24時間2,4-Dで処理後、2,4-Dを含まない培地で培養すると、単細胞が遊離してくる。この単細胞を集めてconditioned培地(-2,4-D)で培養すると不定胚が高頻度で誘導された。これはミリセル上でも誘導でき、連続観察に適した系が確立された。3.アンチセンスCEM6の導入によるCEM6の機能の解析アンチセンスCEM6を構築し、単細胞にこれを導入して、CEM6の発現を抑制して、CEM6の不定胚分化における機能を明らかにする試みをおこなった。まずpBI221を、パーティクルガンで導入し、最適の導入条件を決定した。この条件でニンジン懸濁培養にアンチセンスCEM6を導入し、transformantを得た。現在これから不定胚を誘導中である。また単細胞への遺伝子導入も検討中である。平成7年度は、(1)ニンジン培養細胞の不定胚分化の初期過程に特異的に発現する遺伝子の探究をSubtractive differential screeningを行ない、未分化的増殖細胞とproembryo stageの細胞との間で93%の共通なcDNAをsubtractした結果、不定胚分化の初期過程に特異的に発現するCEM6のクローニングに成功した。(3)CEM6のアンチセンスを構築した。これは35SCaMVプロモータとselection geneとしてカナマイシン耐性遺伝子NPTIIを含むものである。(4)本研究補助金で購入したパーティクルガンを用いての遺伝子導入の予備実験としてpBI221を、タバコ培養細胞、ニンジン培養細胞にボンバードメントを行ない、細胞材料までの距離、圧力、時間、回数等の検討を行ない、遺伝子導入に最適の条件を確立した。(5)この条件で、ホウレンソウ培養細胞の硝酸還元酵素(NR)欠損株にNR遺伝子を導入したところ、NR活性の回復が見られ、パーティクルガンによる遺伝子導入の有効性が確認された。(6)CEM6アンチセンスDNAのニンジン培養細胞への導入実験は現在進行中である。

次にNorthern解析によって、CEM6のmRNAは球状胚を中心に、もっとも強く発現し魚雷型胚以降は、その発現が低下し消失することが明らかとなった。しかし、in situ hybrizationによってCEM6の空間的発現を調べたところ、CEM6は球状胚、魚雷型胚の表皮細胞のみに発現しており、しかも魚雷型胚で非常に顕著にmRNAの蓄積がみられた。しかも魚雷型胚を1日2.4-Dで処理することによってCEM6の発現は完全に消失した。2.ニンジン培養単細胞からの不定胚分化誘導系の確立。ニンジンの芽ばえの胚軸から懸濁細胞を誘導し、これから不定胚、幼植物体を再生した。この再生幼植物体胚軸を24時間2,4-Dで処理後、2,4-Dを含まない培地で培養すると、単細胞が遊離してくる。この単細胞を集めてconditioned培地(-2,4-D)で培養すると不定胚が高頻度で誘導された。これはミリセル上でも誘導でき、連続観察に適した系が確立された。3.アンチセンスCEM6の導入によるCEM6の機能の解析アンチセンスCEM6を構築し、単細胞にこれを導入して、CEM6の発現を抑制して、CEM6の不定胚分化における機能を明らかにする試みをおこなった。まずpBI221をパーティクルガンで導入し、最適の導入条件を決定した。この条件でニンジン懸濁培養にアンチセンスCEM6を導入し、transformantを得た。現在これから不定胚を誘導中である。また単細胞への遺伝子導入も検討中である。
光トポグラフィーを用いた各種障害事例の脳の機能動態の測定とその療育への応用

脳損傷者班は、光トポグラフィーによる言語機能の計測に関する基礎的データを収集する目的で、多数の健常者を対象に、語想起課題遂行中のヘモグロビンの増加量を測定し、結果を左右半球で比較する側化指数の算出したところ、言語の優位性が左か右かに二分されるのではなく、段階的な性質をもち、非常に強い左半球優位と非常に強い右半球優位を両端とする連続帯上に各個人が位置することを明らかにした。さらにその点を確認するために、多数の健常者に二種類の言語課題(語想起と文法判断)を課して測定を行い、二つの課題の側化指数が高い相関を示したまま連続帯上に分布することが明らかとなった。脳梁無形成の事例で同様の計測を行ったところ、言語が右半球有意であることが確認されたが、この症例は、鏡映描写課題や聴覚同期タッピング課題、資格同期タッピング課題などで、健常者とは異なる半球優位牲が捉えられているが、このてんが、言語課題によって確認されたとみることができる。さらに、幼少期に水頭症が疑われ、29歳になった現在自閉症の疑いありと診断されている症例を詳しく検討した。VIQ57、PIQ42、FIQ47のこの症例は、CTとMRIでは明確な病巣は捉えられなかったが、SPECTで前頭葉の血流低下が示唆され、WCSTなど前頭葉機能検査では明らかな障害を示した。しかし、語想起課題遂行中の光トポグラフィー測定では、健常者と同様の明確な左半球優位を示した。軽度最軽度アルツハイマー病患者15人、老年期鬱病患者5人、高齢健常対照群22人に、語想起課題遂行中の光トポグラフィー測定を行ったところ、語の産生量は健常高齢者が14.2/分、鬱病群が12.0/分、軽度痴呆群が9.8/分で、鬱病群はさほどの低下を示さなかったが、ヘモグロビンの増加量は、健常高齢者と比較して有意に低く、一方軽度痴呆群は、語の産生量が有意に低下しているにもかかわらず、ヘモグロビンの増加量には有意な差は認められなかった。平成13年度は、各研究分担者が従来から接触を統けてきた障害児・者を対象とした検討を続けるとともに、光トポグラフィーを用いた脳機能測定の準備段階として健常者に対して、測定を予定している障害児・者に行う実験と同一の条件での測定を行った。1.文法の誤りを検出する課題(言語課題)と多数の刺激の中からターゲットとなる刺激を検出する課題(空間課題)を同一被験者に施行したところ、言語課題では左半球前頭葉が、空間課題では右半球頭頂葉が血流の増加を示した。2.多数の位置から様々な単語が同時に聴覚提示される条件で、特定の単語が聴こえ数を数える課題では、半球側に関係なく前頭葉の血流増加がみられ、その部位と注意機能との関連が示唆された。3.語想起課題を用いて、ピアノ演奏経験の長さと言語の半球優位性との対応を検討したところ、対応はみられないとの結果となった。

4.健常成人と児童を対象に、「安静状態」、「歌の聴取」、リズムのある「朗読音声の聴取」の3条件で、脳の血流の違いを光トポグラフィーで測定したところ、成人では「歌の聴取」と「朗読青声の聴取」とで、それぞれ異なる半球での血流増加が認められたが、25歳児では、成人とは異なり、「歌の聴取」と「朗読音声の聴取」が、共に同じ半球での血流増加を示した。今後何歳で成人と同じになるかを縦断的に追跡する必要がある。脳損傷者班は、光トポグラフィーによる言語機能の計測に関する基礎的なデータを収集する目的で、多数の健常者を対象に、語想起課題遂行中のヘモグロビン動態を計測して言語の半球優位性を検討した。結果は、右利きの多くは左半球優位で左利きに右半球優位の出現率が高いという、従来の報告と一致するものであったが、言語課題によるヘモグロビンの増加量を左右半球で比較する側化指数を求めると、同じ左半球優位の場合でも、左半球の増加がきわめて顕著な事例からわずかに右半球より高い事例までさまざまで、言語の半球優位性は、左か右かに2分されるのではなく段階的な性質をもち、非常に強い左半球優位と非常に強い右半球優位を両端とする連続体上に各個人が位置することが明らかとなった。さらに、脳梁無形生症の事例で同様の計測を行ったところ、言語が右半球優位であることが確認された。この症例は、鏡映描写課題や聴覚同期タッピング、視覚同期タッピングなどで、健常者とは異なる半球優位性がとらえられているが、この点が言語課題によって裏付けられたとみることができる。乳幼児班は、近年注目されている言語と音楽の発達の関係を検討する目的で、まず成人を対象に、ピアノ演奏の熟練者と初心者で、なじみのある曲となじみのない曲を演奏するときの脳のヘモグロビン動態を計測した。その結果、初心者は演奏時に脳全体が活性化を示すが、熟達者は活性化部位が、左半球のブローカ野近辺と右半球のその対応部位に比較的限局していることが示された。この結果から、音楽も言語と同様に、習得初期には脳の広範な部位が関係し、習得が進むにつれて関係部位が限局していくことが明らかとなった。脳損傷者班は、前年度に光トポグラフィーによる言語機能の側性化を、ヘモグロビンの増加量を左右半球で比較する側化指数の算出から、言語の優位性が右半球か左半球かににぶんされるのではなく、段階的な性質を持ち、非常に強い左半球優位と非常に強い右半球優位とを両端とする連続帯上に各個人が位置することを明らかにしたが、更にその点を確認するために、多数の健常者に2種類の言語課題(語想起と文法判断)を課して測定を行い、二つの課題の側化指数が高い相関を示したまま連続帯び上に分布することを明らかにした。さらに、幼少期に水頭症が疑われ、29歳になった現在、自閉症に疑いありと診断された右利き男性を詳しく検討した。VIQ;57,PIQ;42、FIQ;47のこの症例は、CTとMRIでは明確な病巣は捉えられなかったが、SPECTで前頭葉の血流低下が示唆され、WCSTなどの前頭葉検査でも、明らかな障害を示した。しかし、言語機能には明確な異常はなく、語想起課題遂行中の光トポグラフィー測定でも、健常者と同様の明確な左半球優位を示した。脳損傷者班のうち、非局在性脳損傷担当は、軽度最軽度アルツハイマー病患者15人、老年期欝病患者5人、年齢をマッチさせた健常老年者22人に語想起課題遂行中の前頭葉のヘモグロビン増加量を光トポグラフィーで測定した。1分間あたりの語の平均産生量は、アルツハイマー群;9.8、老年期鬱病群;12.0、健常老齢者群14.2で、アルツハイマー群は語想起に関しては健常群と比較して有意なに劣っていたが、前頭葉のヘモグロビン増加量には有意な差はなかった。これに対して老年期鬱病群は、語想起は健常群と有意な差はなかったにもかかわらず、前頭葉のヘモグロビン増加量は有意に低かった。
日本人青少年・中高年の体力の年次変遷の分析と将来予測

体格について,1900年から1990年までの91年間にわたる遂年変化を遂次回帰係数の変化を分析し,戦前にも19371940年頃に,短期間であるが,体格の大型化の傾向が存在した事を見出した。これまではっきりとは,発育加速化現象の開始年,終了年について結論が出されていなかったが,これらについても,年齢段階によって異るものの1950年代の前半に開始し,1970年代前半には終了していた事を示すことが出来た。さらに1964年から1990年までの27年間の体力・運動能力の遂年データより,体格の場合と同様に遂次囲帰係数を手がかりとして,変化を分析し,体格と同様な発達加速化が見られた事を確めた。この事を青少年と中高年についても検討し,加速化が継続した年数は異るが,出現していた事を明らかにした。これらの遂年変化をすべての体力要素別に検討し,その変化傾向が必ずしも同じでない事を明らかにし,とくに青少年では身体の柔軟性の低下傾向の顕著である事を示した。その他,特久性,筋持久力もまた最近は低下傾向にある事を明らかにした。これらの1990年までの遂年変化傾向が変化しないと仮定して,遂次外捜法を利用して2000年までの遂年変化を推定した。そして1964年,1990年,2000年の3時点における体力のプロフィールを検討した。確に体格はゆっくりではあるが大型化の傾向は今後も続くと考えられ,かつ,敏捷性,瞬発力のような瞬発的な運動に関与する体力要素は向上を続けるが,特久力,筋持久力のような持久的体力要素は低下を続け,年齢によっては1964年のレベル以下にさえなる事も推測された。この事は青少年,中高年でも同様に推測された。また,青少年の運動能力は概して低下傾向を示すものが多く,体格の割には運動能力,持久的体力要素が大きく下まわる体力プロフィールを示すようになるであろうと推測された。これらの推定から日本人青少年・中高年者の体力の問題点とその解決方法を示す事が出来た。
磁気併用電気インピーダンス法による脳循環計測システムの開発に関する研究

(平成12年度)平成12年度は、われわれが独自に開発した「磁気併用電気インピーダンス法」による脳循環計測システムを用い、主に動物実験を行ってきた。犬を用い、両側内頚動脈、椎骨動脈を遮断し、脳虚血モデルを作成した。このモデルで、虚血を行う前と後で、脳循環がどのように変化するのかを本システムを用いて計測した。ざらに、レーザードップラー法による脳循環測定も同時に行い、両者の検査結果に相関性があるかどうかを検証した。この結果、本システムで得られる、電気インピーダンス脈波の頂時から心電図のR波の潜時と、電気インピーダンス脈波の振幅がレーザードップラー法で得られる脳循環血流量とよく相関することが明らかになった。この結果を踏まえ、本システムを人に応用できるように開発を加え、脳虚血患者において本システムを用いて脳循環測定を行うべく計画した。(平成13年度)浜松医科大学倫理委員会の承認を得て、主に中大脳動脈閉塞症、内頚動脈閉塞症の患者において、本システムを用いて、患側と健側において脳循環計測を行った。本システムによる計測と同時期にラディオアイソトープを用いて、single Photon emission tomography(SPECT)を行い、本システムを用いた脳循環計測の結果とSPECTの結果が相関するかを検討した。この結果、犬を用いた動物実験の結果と同様に、本システムによる計測では、患側において電気インピーダンス脈波の頂時と心電図のR波の潜時の延長と、電気インピーダンス脈波の振幅の低下が健側に比べ有意に認められた。本システムでは左右任意の2点を同時に記録することができるが、脳虚血部位での結果はSPECTによる結果とよい相関が得られた。しかし、相関性が必ずしも明確でない症例も存在し、その原因は頭皮の血流遮断が十分ではなかったためで、現在そのてんを考慮し、装置に改良を加え、より相関性の高いデータが得られるように装置を改良中であり、改良が終了した時点でベッドサイドで容易に脳循環を測定できる装置として商品化する予定である。われわれは磁気併用電気インピーダンス法による脳循環測定装置を開発した。この装置を用いた脳虚血状態における脳循環測定結果が、従来の脳循環測定装置による結果とどのように相関するのかを検証する研究を行なっている。まず、犬を用いた動物実験を行なった。犬の両側の外頚、内頚、椎骨動脈を結紮できるように準備し、全脳虚血の状態ができるようにした。続いて一側の頭頂部に骨孔を設け、レーザードップラー法による脳循環測定用のプローベを設置し、対側に磁気併用電気インピーダンス法による脳循環測定装置を設置した。上記の6血管を同時に閉塞し全脳虚血状態を作成し、レーザードップラー法と磁気併用電気インピーダンス法によるデータの相関について検討した(n=5)。磁気併用電気インピーダンス法による脳循環測定では、発生するパルスインピーダンスの振幅の低下と、パルスインピーダンス頂時から心電図のR波の潜時(Tp-R)延長がレーザードップラー法による脳循環血液量の低下とよく相関した。さらに、臨床例において、中大脳動脈閉塞による脳梗塞症で、single photon emission tomography(SPECT)で患側で有意に脳循環が低下している患者において磁気併用電気インピーダンス法による脳循環測定をおこなった(n=2)。

一例においては、脳梗塞側で、発生するパルスインピーダンスの振幅の低下と、パルスインピーダンス頂時から心電図のR波の潜時(Tp-R)延長が見られ、健側と有意差がみられた。しかし、他の一例では全く患側と健側で有意差が見られなかった。どのような理由でこうした再現性がない結果が得られたのか現在まだ明らかにできていないが、可能性として、測定時頭皮の血流を十分に遮断できず、そのため頭皮の血流の影響を受けたのではないかと考え、測定装置の改良にとりかかっている。(平成12年度)平成12年度は、われわれが独自に開発した「磁気併用電気インピーダンス法」による脳循環計測システムを用い、主に動物実験を行ってきた。犬を用い、両側内頚動脈、椎骨動脈を遮断し、脳虚血モデルを作成した。このモデルで、虚血を行う前と後で、脳循環がどのように変化するのかを本システムを用いて計測した。さらに、レーザードップラー法による脳循環測定も同時に行い、両者の検査結果に相関性があるかどうかを検証した。この結果、本システムで得られる、電気インピーダンス脈波の頂時から心電図のR波の潜時と、電気インピーダンス脈波の振幅がレーザードップラー法で得られる脳循環血流量とよく相関することが明らかになた。この結果を踏まえ、本システムを人に応用できるように開発を加え、脳虚血患者において本システムを用いて脳循環測定を行うべく計画した。(平成13年度)浜松医科大学倫理委員会の承認を得て、主に中大脳動脈閉塞症、内頚動脈閉塞症の患者において、本システムを用いて、患側と健側において脳循環計測を行った。本システムによる計測と同時期にラディオアイソトープを用いて、single photon emission tomography (SPECT)を行い、本システムを用いた脳循環計測の結果とSPECTの結果が相関するかを検討した。この結果、犬を用いた動物実験の結果と同様に、本システムによる計測では、患側において電気インピーダンス脈波の頂時と心電図のR波の潜時の延長と、電気インピーダンス脈波の振幅の低下が健側に比べ有意に認められた。本システムでは左右任意の2点を同時に記録することができるが、脳虚血部位での結果はSPECTによる結果とよい相関が得られた。しかし、相関性が必ずしも明確でない症例も存在し、その原因は頭皮の血流遮断が十分ではなかったためで、現在そのてんを考慮し、装置に改良を加え、より相関性の高いデータが得られるように装置を改良中であり、改良が終了した時点でベッドサイドで容易に脳循環を測定できる装置として商品化する予定である。
改良個別要素法(MDEM)を応用した木材の破壊プロセスの解析

本年度は、昨年度開発した木材用の改良個別要素法を用いて、木材の破壊現象のうち、木材切削に関わるものを中心に、その切削過程のシミュレーションを行い、同時に実験結果と比較検討をした。検討対象として、一つは、繊維に平行もしくは直交して刃物が進行する際に形成される切り屑に違いが現れる、2次元の縦切削および横切削のシミュレーションを行った。縦切削の場合、先割れ進展のシミュレートはうまくいくが、横切削のカ-ル状の切り屑生成は、数値解析上、プログラムが発散しやすいと言う欠点を内包しているため、残念ながら、大変形を十分にシミュレートできるところまでは至っていない。二つ目の検討対象として、高速切削と低速切削での切断面の平滑度の違いを本法でシミュレートした。カンチレバ-型のモデル試験体を用いた実験の結果との比較で検討したが、満足のいくシミュレート結果を得られた。また、プログラムに対しても若干の改良を加えた。要素間の変位量から主応力を計算するルーチンを作り、試験体内の応力分布を求められるようにした。これにより、有限要素法のような応力解析も可能なことを示すことができた。また、要素バネにかかる力を解析することにより、破壊形状の定性的シミュレートのみならず、切削力をある程度シミュレートできることもわかった。最後に、本研究の成果は第12回国際木材切削シンポジウム(1995年10月、京都)において公表したが、大きな反響が得られたことを報告しておく。今年度はまず、粒状体物質の破壊のシミュレーション手法としてCundallによって開発された個別要素法を拡張し、この手法が木材に適用可能となるように、基本的プログラムを開発した。弾性定数ならびに粘性係数を方向によって変えることで異方性をもたせて、木材の変形破壊挙動をシミュレート出来るようにした。プログラムのチェックのために、単純な破壊形態として、亀裂を持ったダブルカンチレバ-ビーム型試験体の破壊シミュレーションを行ったところ、実際の現象を良くシミュレート可能なことが示された。次に、計算に使用する弾性定数、粘性係数ならびに強度を実験によって求めた。改良個別要素法では放線方向のばね、ダッシュポットの定数だけではなく、接線方向の剪断に拘わる定数も必要となるため、異方性の主軸3方向の常数を、さまざまな形状の試験体を用いて測定した。粘性係数は振動実験から求めることができた。必要な下準備が出来たところで、次に破壊プロセスの応用がある、木材切削のシミュレーションを試みた。2次元の縦切削および横切削のシミュレーションで、繊維に平行もしくは直交して刃物が進行するものとして、特定の要素に対して刃物の動きに相当する変位を与えて解析した。縦切削の場合は先割れの進展がシミュレート出来たが、横切削では先割れの進展は見られず、縦切削と横切削の相違をうまく表現できた。しかし残念ながら、両者で異なる切り屑の形成をシミュレートするところまでは今年度は至らなかった。検討対象として、一つは、繊維に平行もしくは直行して刃物が進行する際に形成される切り屑に違いが現れる。2次元の縦切削および横切削のシミュレーションを行った。

要素間の変位量から主応力を計算するルーチンを作り、試験体内の応力分布を求められるようにした。これにより、有限要素法のような応力解析も可能なことを示すことができた。また、要素バネにかかる力を解析することにより、破壊形状の定性的シミュレートのみならず、切削力をある程度シミュレートできることもわかった。最後に、本研究の成果は第12回国際木材切削シンポジウム(1995年10月、京都)において公表したが、大きな反響が得られたことを報告しておく。
固体酸化物形燃料電池/電解セルの劣化メカニズムの解明

世界的な喫緊の課題であるエネルギー問題解決のために,多様なエネルギー源を有効に活用するためのシステム作りが強く求められている.固体酸化物形燃料電池(SOFC)およびその逆モード運転である固体酸化物形電解セル(SOEC)技術をエネルギーシステムの中に組み込むことにより,発電と燃料合成を高い変換効率にて実現できると期待されている.この技術の幅広い導入のためには,長期間の運転におけるSOFC/SOECの変換効率の低下を防ぐことが必要である.本研究では,性能の劣化要因を,セルの電極微細構造の観点から明らかにすることを目指す.世界的な喫緊の課題であるエネルギー問題解決のために,多様なエネルギー源を有効に活用するためのシステム作りが強く求められている.固体酸化物形燃料電池(SOFC)およびその逆モード運転である固体酸化物形電解セル(SOEC)技術をエネルギーシステムの中に組み込むことにより,発電と燃料合成を高い変換効率にて実現できると期待されている.この技術の幅広い導入のためには,長期間の運転におけるSOFC/SOECの変換効率の低下を防ぐことが必要である.本研究では,性能の劣化要因を,セルの電極微細構造の観点から明らかにすることを目指す.本年度は,イットリア安定化ジルコニア(YSZ)電解質支持型セルを用いた実験を行った.燃料極として,ニッケル(Ni)-ガドリニウム固溶セリア(GDC)コンポジットおよびNi-YSZコンポジット電極を用いた.空気極として,GDC中間層を有するLSCF電極を用いた.それぞれ,800 °Cにおいて,45%水素,45%水蒸気,10%窒素で構成されるガスを供給し,0.2 A/cm2の電流密度にて,100時間の燃料電池モードおよび電解モードにおける運転を行った.Ni-GDC,Ni-YSZどちらも,電解モードにおける運転の方が,大きな劣化が見られた.また,Ni-GDCの方が,Ni-YSZに比べ,大きな劣化を示した.運転終了後のNi-GDC電極を,エポキシ樹脂で含侵し研磨することで,電子顕微鏡試料を作成し,走査型電子顕微鏡(SEM)および収束イオンビーム(FIB)-SEMを用いて観察を行った.燃料電池,電解モードどちらの運転後も,Niが電解質界面から遠ざかっている様子が観察された.今後は,FIB-SEM観察により得られた連続SEM画像の画像処理を行い,電極微細構造パラメータの算出を行う.また,同様の解析をNi-YSZ電極に対しても行う.電極微細構造と電極性能の関連の評価,および劣化の評価をするために,Ni-GDCおよびNi-YSZ燃料極を有する電解質支持型セルを作成し,いくつかの条件において実験を行うことが出来た.繰り返し実験の結果から,良い再現性のもとにセルは作成されていると考えられる.明らかな燃料電池モードおよび電解モードの違いが,電気化学インピーダンス測定結果,およびそれぞれのモードにおける運転後の電極断面画像から明らかとなった.現在,FIB-SEMによって得られた連続断面SEM画像の画像処理を行い,微細構造パラメータの算出を行う作業に取り組んでいる.上記でも述べたように,燃料電池モード,電解モード間での電極性能変化および電極微細構造変化の違いは明らかであり,電極微細構造の定量化により,両者の相関に関して,より具体的な結果が得られると期待できる.本年度は,Ni-GDC,Ni-YSZに関して,さらに多くの実験条件にて実験を行い,それぞれの運転モードにおける劣化メカニズムに関して検証する予定である.また,FIB-SEM観察から再構築された三次元電極微細構造を用いて,格子ボルツマン法による電気化学計算を行う予定である.世界的な喫緊の課題であるエネルギー問題解決のために,多様なエネルギー源を有効に活用するためのシステム作りが強く求められている.固体酸化物形燃料電池(SOFC)およびその逆モード運転である固体酸化物形電解セル(SOEC)技術をエネルギーシステムの中に組み込むことにより,発電と燃料合成を高い変換効率にて実現できると期待されている.この技術の幅広い導入のためには,長期間の運転におけるSOFC/SOECの変換効率の低下を防ぐことが必要である.本研究では,性能の劣化要因を,セルの電極微細構造の観点から明らかにすることを目指す.世界的な喫緊の課題であるエネルギー問題解決のために,多様なエネルギー源を有効に活用するためのシステム作りが強く求められている.固体酸化物形燃料電池(SOFC)およびその逆モード運転である固体酸化物形電解セル(SOEC)技術をエネルギーシステムの中に組み込むことにより,発電と燃料合成を高い変換効率にて実現できると期待されている.この技術の幅広い導入のためには,長期間の運転におけるSOFC/SOECの変換効率の低下を防ぐことが必要である.本研究では,性能の劣化要因を,セルの電極微細構造の観点から明らかにすることを目指す.本年度は,イットリア安定化ジルコニア(YSZ)電解質支持型セルを用いた実験を行った.燃料極として,ニッケル(Ni)-ガドリニウム固溶セリア(GDC)コンポジットおよびNi-YSZコンポジット電極を用いた.空気極として,GDC中間層を有するLSCF電極を用いた.それぞれ,800 °Cにおいて,45%水素,45%水蒸気,10%窒素で構成されるガスを供給し,0.2 A/cm2の電流密度にて,100時間の燃料電池モードおよび電解モードにおける運転を行った.Ni-GDC,Ni-YSZどちらも,電解モードにおける運転の方が,大きな劣化が見られた.また,Ni-GDCの方が,Ni-YSZに比べ,大きな劣化を示した.

運転終了後のNi-GDC電極を,エポキシ樹脂で含侵し研磨することで,電子顕微鏡試料を作成し,走査型電子顕微鏡(SEM)および収束イオンビーム(FIB)-SEMを用いて観察を行った.燃料電池,電解モードどちらの運転後も,Niが電解質界面から遠ざかっている様子が観察された.今後は,FIB-SEM観察により得られた連続SEM画像の画像処理を行い,電極微細構造パラメータの算出を行う.また,同様の解析をNi-YSZ電極に対しても行う.電極微細構造と電極性能の関連の評価,および劣化の評価をするために,Ni-GDCおよびNi-YSZ燃料極を有する電解質支持型セルを作成し,いくつかの条件において実験を行うことが出来た.繰り返し実験の結果から,良い再現性のもとにセルは作成されていると考えられる.明らかな燃料電池モードおよび電解モードの違いが,電気化学インピーダンス測定結果,およびそれぞれのモードにおける運転後の電極断面画像から明らかとなった.現在,FIB-SEMによって得られた連続断面SEM画像の画像処理を行い,微細構造パラメータの算出を行う作業に取り組んでいる.上記でも述べたように,燃料電池モード,電解モード間での電極性能変化および電極微細構造変化の違いは明らかであり,電極微細構造の定量化により,両者の相関に関して,より具体的な結果が得られると期待できる.本年度は,Ni-GDC,Ni-YSZに関して,さらに多くの実験条件にて実験を行い,それぞれの運転モードにおける劣化メカニズムに関して検証する予定である.また,FIB-SEM観察から再構築された三次元電極微細構造を用いて,格子ボルツマン法による電気化学計算を行う予定である.
口腔癌進展におけるpodoplanin陽性癌関連線維芽細胞 (CAF)の意義

口腔癌の進展については、癌の進展における癌を取り巻く微小環境の果たす役割に注目し、その中心的役割を担っているのが癌関連線維芽細胞、CAF(Cancer-associated fibroblast)と考えた。本年度は、CAFに関するvitroの研究を中心に行った。本研究の3つの計画:1)口腔癌由来株におけるpodoplanin発現動態の検索、2)正常歯肉線維芽細胞株(HGF)におけるpodoplanin発現動態の検索、および3)CAFにおけるpodoplanin発現シグナル伝達機構の検索について研究を進めた。1)については、TGFβ1刺激によるpodoplaninおよびFAPαの発現亢進を確認した。また、シグナル経路としてTGFβ1-podoplanin-RhoA-mDia1のシグナル経路を検索するための準備を行った。2)については、HGFを癌細胞の上清で培養した結果、podoplaninとFAPαの発現がmRNAレベルで亢進された。特に、podoplanin mRNA発現については、癌細胞の上清液での培養ではメディウムのみの培養液と比較して35倍、TGFβ1刺激下においては、25倍50倍の発現亢進が認められた。3)については、TGFβ1の中和抗体である1D11で処理してpodoplaninのタンパクレベルでの発現動態を検索したところいくつかの癌細胞株の上清液で培養したHGFでpodoplaninの発現が抑制された。以上のことから、CAFの由来は固有の線維芽細胞であり、癌細胞が出すTGFβ1などの因子に初めて暴露されるとまず教育を受け、RhoAを介し細胞骨格のアクチンファイバーを重合や切断したりすることで細胞の移動能を亢進し、癌の進展に寄与している可能性が考えられる。podoplaninがCAFのマーカーとしては最適であり、癌の進展に深く関与する可能性を示すことができた。申請者は口腔癌における癌関連線維芽細胞(CAF: cancer-associated fibroblast)のpodoplanin発現が癌進展に関与することを見いだし、専ら腫瘍細胞そのものの動態よりも腫瘍細胞を取り巻く微小環境、特にCAFとよばれる癌関連線維芽細胞の腫瘍細胞に対する作用に新しい知見を得ようとしている。癌の周囲にあるpodoplanin陽性線維芽細胞は口腔癌においてはCAFとしての役割を果たしていると考え、本研究の3つの計画:1口腔癌由来細胞株におけるpodoplaninh発現動態の検索、2正常歯肉線維芽細胞と癌細胞の相互作用におけるpodoplanin発現動態の検索、3CAFにおけるpodoplanin発現シグナル伝達機構の検索、が組まれた。しかしながら「CAF=αSMAに陽性となる線維芽細胞」としてきたが、CAFの指標とするのがαSMAだけでいいものか、という本研究テーマの大前提に関わる重大な疑問がわいてきた。そこで、当初の計画にはなかったが、全ての研究計画を行う前に、CAFに発現する生理活性物質の1つであり、癌の発育に有利な微小環境を形成すると推測されているfibroblast activation protein α(FAPα)のpodoplanin陽性線維芽細胞における発現動態を免疫組織化学的検索に検索した。その結果、podoplanin陽性線維芽細胞で、80%がαSMA陽性、75%がFAP陽性となった。原発巣と転移巣の染色強度の比較を検討してみた結果、αSMA、FAPαともに染色強度が増強していることがわかった。以上より、本研究の大前提である「podoplanin陽性線維芽細胞はCAFであり、癌の進展に関与する」という可能性に矛盾はないと考えるに至った。また、1の計画についてはTGFβの関与、2の計画については、口腔癌上清だけでpodoplanin mRNAの発現量が増加するという結果を得ることができた。これは、癌微小環境下にある線維芽細胞の方がpodoplanin発現を亢進するということを示し、さらに、その線維芽細胞はCAFである可能性を示唆するものである。当初の研究よりかなり遅れてしまっている。その原因を以下に示す。1.本研究は、癌関連線維芽細胞の口腔癌の進展に関する影響を検索することを目的としている。そのためには、正常歯肉線維芽細胞(HGF)と癌細胞の相互作用の検索が必須となりこれまでもHGFを使用した実験を試みてきた。しかしながら、正常細胞のため継代が癌細胞と比較すると限られてしまう、また、細胞の状態が不安定で再現性を得るのが容易ではなく、条件設定に時間がかかってしまった。2.継代に限りがあり、追加購入が必要となった段階で新たにHFGを注文したものの、その時点でこれまで使用していたHGFが購入不可能ということが判明した。代替品は購入可能であるが、その入手に数か月要するといわれ、3月末現在で未だ入手できていない。以上のことから、当初今年度予定としていた3つの計画:1口腔癌由来細胞株におけるpodoplaninh発現動態の検索、2正常歯肉線維芽細胞と癌細胞の相互作用におけるpodoplanin発現動態の検索、3CAFにおけるpodoplanin発現シグナル伝達機構の検索のうち、2の途中までしか行えなかったことを報告する。申請者は一貫して口腔癌における発生・進展に関しての研究を行ってきている。口腔癌の進展については、podoplanin発現強度の関与、さらに、癌の進展のメカニズムとして、EGF-Src-Cas-Podoplaninシグナル伝達の可能性も示唆した。

最近になって、癌の進展には癌細胞そのものの作用よりも、癌細胞を取り巻く微小環境の方が実は重要で、その中心的役割を担っているのが癌関連線維芽細胞、CAF(Cancer-associated fibroblast)と考えるに至った。そこで、podoplanin陽性CAFの口腔癌進展への関与についてαSMAとfibroblast activation proteinα(FAPα)の病理形態学的クロス検索を行った結果、podoplanin陽性線維芽細胞はCAFであり、癌の進展に関与するという結論に至った。次に、CAFに関するvitroの研究として、本研究の3つの計画:1)口腔癌由来株におけるpodoplanin発現動態の検索、2)正常歯肉線維芽細胞株(HGF)におけるpodoplanin発現動態の検索、および3)CAFにおけるpodoplanin発現シグナル伝達機構の検索について研究を進めた。1)については、TGFβ1刺激によるpodoplaninおよびFAPαの発現亢進を確認した。2)については、HGFを癌細胞の上清により培養した結果、podoplaninとFAPαの発現が亢進されたが、αSMAの発現が減弱した。この結果は、免疫染色において、80%近くのpodoplanin陽性線維芽細胞がαSMAに陽性になる結果と矛盾している。これは、CAFの由来は固有の線維芽細胞であり、癌細胞が出す何らかの因子に初めて暴露されるとまず教育を受け、その後筋線維芽細胞の性格を持つようになるという、initial education of fibroblastと考えられる。あるいは、癌細胞の上清の毒性により細胞が多く死滅してしまった可能性も否定できないため、今後の課題として、上清の培養日数を短くするなどして、αSMAの発現動態について更なる実験を重ねていきたい。3)についても、今後さらに実験を重ねていきたい。正常歯肉線維芽細胞(HGF)を使用する実験は、継代数が限られるため、再現性をみるのに非常に苦労しているのが現状である。試行錯誤を繰り返した結果、現在ではRNA抽出作業においても問題なく行えるようになった。しかしながら、メディウムの代わりに癌細胞の上清で培養すると多くの細胞が死滅している可能性があり、今後も上清の濃度調整に大きな課題を残している。口腔癌の進展については、癌の進展における癌を取り巻く微小環境の果たす役割に注目し、その中心的役割を担っているのが癌関連線維芽細胞、CAF(Cancer-associated fibroblast)と考えた。本年度は、CAFに関するvitroの研究を中心に行った。本研究の3つの計画:1)口腔癌由来株におけるpodoplanin発現動態の検索、2)正常歯肉線維芽細胞株(HGF)におけるpodoplanin発現動態の検索、および3)CAFにおけるpodoplanin発現シグナル伝達機構の検索について研究を進めた。また、シグナル経路としてTGFβ1-podoplanin-RhoA-mDia1のシグナル経路を検索するための準備を行った。