hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在宅高齢者の家庭内事故および発症の予防に関する住環境学的研究

高齢者の在宅環境における家庭内事故や発症予防に関する住環境問題を明らかにするため、救急出動記録や突然死の検案事例から、在宅高齢者の事故および急病に関するデータを抽出、分析してきた。以下に平成19年度の研究実績の概要を列記する。1.O市の救急出動記録データおよび国勢調査等から得られる人的データ(年齢、世帯の家族類型等)や建物データを小、中学校区を単位として収集整理し、高齢化率の高い地域の潜在的脆弱性が救急事故の形で顕在化している等地域の人的あるいは物的特性と日常的に発生する事故との間には密接な関係があることが確認できた。2.O市の1990年代の救急出動記録データベースを精査し、「高齢化」、「阪神淡路大震災」、「バブル崩壊後の経済低迷」、「ホームレス問題」といった1990年代の社会状況と合せてその動向を検討した。救急搬送のうち高齢者の占める割合は高く、高齢化とともに救急搬送件数が急増していた。一方で、少子化にも関わらず、乳幼児の救急搬送件数も増加していた。事故種別では交通事故は横ばいであるのに対し、急病、一般負傷、自損行為が増加傾向にあり、在宅環境における救急対応問題は深刻化することが予想された。3.S県の在宅高齢者の家庭内事故および急病による突然死に関するデータ抽出を依頼し、その統計処理および分析をS県の気象データと対応させ、気象、温熱環境に着目して行った。また、高齢者住宅の温熱環境を実測した。突然死については、心臓大血管系疾患と脳血管系に分類し、死亡前日の気温および気温差(最高気温と最低気温の差)や死亡場所等の居住環境について検討した。最低気温が低いほど死亡数が増加傾向にあるが、高齢者の中でも後期高齢者、後期高齢者の中でも女性にその傾向は顕著であった。在宅高齢者の家庭内事故と急病に関する実態把握を行った。1.O市の救急隊出動記録データベースから家庭内事故および急病による救急出動依頼を受けたデータを抽出し、在宅高齢者の家庭内事故と急病の特徴について分析を行った。高齢者特有の傾向に着目して、他の年齢層との比較を行った結果、高齢者の救急出動件数は事故、急病ともに季節変動が顕著であり、両者とも冬季に増加していた。他の年齢層では事故と急病ではそのピークとなる時期に差異が見られるのに対し、高齢者の場合、事故と急病による救急出動の増減時期が類似していた。高齢者の事故傾向を判明させることによって、在宅高齢者の家庭内事故については、予測不可能なAccidentというよりも、Injury preventionの観点から、その傾向と事故予防対策を実施していくことの意義が確認できた。2.S県の在宅高齢者の異常死体に関する調書を用いた家庭内事故および在宅での病死に関するデータベース化を依頼し、その統計処理および分析を行った。その結果、在宅高齢者の死亡事例については救急隊出動記録をデータベースに検討した結果とは、若干異なる結果が見られ、データベースの特質があらわれた。この調査では、死に直結しやすい状況を見て取ることができた。すなわち、発生時期、場所、事故または疾患の種別などの組み合わせにより、在宅高齢者の死亡状況の傾向が判明した。特にこの数年では自宅で病死する高齢者の割合が増加しており、今後は在宅虚弱高齢者の事故情報収集と在宅環境調査を続行していく予定である。本研究の目的は、高齢者の在宅環境での事故や発症予防を目指して、家庭内事故や在宅における急病の発生しやすい住環境条件を明らかにすることである。以下に平成18年度の研究成果を列記する。1.O市の救急隊出動記録データベースを用いて、小、中学校区単位における日常災害の状況を把握し、その結果と当該地域の地域特性との対応を国勢調査や土地利用現況調査等の統計資料から分析し、居住空間特性すなわち建物属性(建物構造、建築年代、用途別の分布や建蔽率)が日常災害にもたらす危険因子を見出そうとした。木造住宅件数比率の高い地区は、後期高齢者率が高く、昼間住宅内事故件数が多い傾向にあるなど、マクロに地域住環境の潜在的危険因子を校区単位で把握した。2.S県の在宅高齢者の異常死体に関する調書を用いた家庭内事故および在宅での病死に関するデータベース化を依頼し、その統計処理および分析を発生時季に着目して実施した。年々増加傾向にある在宅高齢者の急病による突然死事例については、1994年から2006年までの間に4958件あった。これらについて季節変動、日内変動、死亡場所等の居住環境について検討した。突然死を引き起こす疾病には、心筋梗塞、心筋症、大動脈破裂などの心臓・血管系の疾患と脳内出血、脳梗塞、くも膜下出血などの脳血管系がある。心臓性突然死は冬に多く、夏に少ないという季節変動がみられ、とくに浴室を発生場所とするものについてはこの傾向が顕著であった。一方、居室を発生場所とするものについては、早朝の時間帯が多くみられた。また、室内環境も少なからず発症及び死亡の変動に影響することが推察できたので、今後、高齢者の身体負荷が大きくなる季節や時間帯について、とくに温熱環境の面からその関わりを追究していく予定である。1.O

市の救急出動記録データおよび国勢調査等から得られる人的データ(年齢、世帯の家族類型等)や建物データを小、中学校区を単位として収集整理し、高齢化率の高い地域の潜在的脆弱性が救急事故の形で顕在化している等地域の人的あるいは物的特性と日常的に発生する事故との間には密接な関係があることが確認できた。2.O市の1990年代の救急出動記録データベースを精査し、「高齢化」、「阪神淡路大震災」、「バブル崩壊後の経済低迷」、「ホームレス問題」といった1990年代の社会状況と合せてその動向を検討した。救急搬送のうち高齢者の占める割合は高く、高齢化とともに救急搬送件数が急増していた。一方で、少子化にも関わらず、乳幼児の救急搬送件数も増加していた。事故種別では交通事故は横ばいであるのに対し、急病、一般負傷、自損行為が増加傾向にあり、在宅環境における救急対応問題は深刻化することが予想された。3.S県の在宅高齢者の家庭内事故および急病による突然死に関するデータ抽出を依頼し、その統計処理および分析をS県の気象データと対応させ、気象、温熱環境に着目して行った。また、高齢者住宅の温熱環境を実測した。突然死については、心臓大血管系疾患と脳血管系に分類し、死亡前日の気温および気温差(最高気温と最低気温の差)や死亡場所等の居住環境について検討した。最低気温が低いほど死亡数が増加傾向にあるが、高齢者の中でも後期高齢者、後期高齢者の中でも女性にその傾向は顕著であった。
支台築造用既製ポストへの鋳接に関する研究

支台築造用既製ポストへの鋳接条件を知る上で,支台築造用既製ポストの物性を知る事は重要である。現在支台築造用ポストの3点曲げ試験を行っている。日常の臨床において,支台築造用既製ポストが多様な力を受け,変形脱離を起こす事は特に鋳造体より適合において劣る既製ポストにとっては重要な問題である。メタルコア(三金社製)直径1.0EL 1.2EL 1.5EL,1.8EL APポスト(クラレ社製)3号LL,4号LL,5号LL,6号LL,スクリューポスト(三金社製)1.0VEL,1.2VEL,1.5VEL 1.8EL,スクリューポストII(三金社製)1.0VEL,1.2VEL,1.5VEL,1.8EL,RTPステンレスポスト(デンテック社製)S1,S2,S3,RTPニッケルポスト(デンテック社製)N1,N2,N3,RTPチタンポスト(デンテック社製)T1,T2,T3,中空ポスト(三金社製)1.2,1.5,1.8について曲げ試験を行い,メタルコア,RTPステンレスポスト,RTPニッケルポスト,RTPチタンポストにおいては,鋳接度の変化を知る為に400°C,700°Cについてそれぞれ加熱後急冷,徐冷について曲げ試験を行いさらに400°C加熱後,700°Cまで昇温させ,急冷,徐冷条件についても曲げ試験を実行した.以上の事より現在,材料において,チタンが最も強く,ステンレスポストとニッケルポストはこの点においては優劣がつけがたい。それぞれ加熱による効果は少ないが,加熱において曲げ強さは増していると思われる。直径においては,鋳造した合金との比較を行っている所である。
自己修復機能を有する耐水性金属アルコキシド塩基触媒の創製と利用

本研究では、テンタノイドイオンの高配位数を利用して熱力学的に安定な単一触媒活性種を与える新規希土類金属錯体触媒を創製し、触媒の水中での使用やリサイクル使用を可能にする真に有用な合成プロセスを開発することを目的としている。本年度の研究実績は以下のとおりである。1.耐水性高配位型希土類アルコキシド触媒ポリエチレングリコール由来の高配位型希土類アルコキシドを各種合成し、これらをRobinson型環化反応の塩基触媒として用いたところ、たとえ触媒の60倍の水が存在しても触媒は失活しないこと、また、中心金属としては16種の希土類すべてが有効なことを明らかにした。今後、ポリマーに担持し固体塩基触媒への展開を図る予定である。2.高光学純度キラルイッテルビウム錯体の自発生成「連続的自己および非自己認識過程を経る高光学純度ランタノイド錯体の自発生成現象」を見い出した。すなわち、低い光学純度の配位子を用いて、光学的にほぼ純品の錯体触媒を取り出すことに成功した。これにより、光学純度が20%eeの配位子から調製した錯体を用いても、100%eeの配位子から調製した錯体を用いた場合と全く同じ光学純度を有するヘテロディールズアルダー反応生成物を与えるという、極めて高い不斉増幅反応が可能になった。今後、本錯体の単結晶化およびX線構造解析を行い、不斉触媒能の発現と希土類イオンの配位数ならびに配位構造との相関を明らかにし、より有効で汎用性のある新規学活性希土類ルイス酸錯体触媒を合成する計画である。なお、上記二つの研究結果について、現在論文作成中である。
希土類、ウラン化合物の純良単結晶育成とフェルミ面の研究

希土類化合物を中心に、準2次元電子系の物質探索を行い、純良な単結晶を育成して、フェルミ面の性質を明らかにする。研究成果は以下の通りである。1)強磁性体の準2次元電子系CeAgSb_2の研究が著しく進展した。ドハース・ファンアルフェン効果からシリンダー状フェルミ面とやはり2次元のキャビティー状のフェルミ面を見い出した。自発磁化の磁気モーメントが0.4μ_0/Ceと小さいが、この原因が4f準位の基底状態が〓±1/2>という、実にめずらしい結晶場で実現したことによることも明らかにした。2)また、Ag以外の遷移金属CeTSb_2, CeTBi_2(T : Cu, Ni, Au)についても単結晶を育成し、その磁性と2次元電子系について研究し、論文にまとめた。3)CeAgSb_2の加圧の実験を行い、キュリー温度が消える約3GPa以上から残留抵抗値が著しく増大する現象を見い出した。4)強磁性体CeRh_3B_2(T_c=120K)とLaRh_3B_2の単結晶を育成し、ドハース・ファンアルフェン効果の実験を行い、フェルミ面の性質を明らかにした。CeRh_3B_2のフェルミ面はLaRh_3B_2のフェルミ面にほぼ似ていることを明らかにした。興味深い発見は準1次元系の平板状のフェルミ面がこの物質系で存在することである。この準1次元系のフェルミ面が極めて高いキュリー温度の原因なのか更に研究をする必要がある。
波形インバージョンによるCMB 局所異常解明

本研究では太平洋LLSVPの北西端に位置する線状の強い低速度異常を対象にし,波動理論に基づいた地震波形インバージョンによって3次元地震波速度構造を求める.インバージョンを実行するにあたってはまず対象領域を決定する必要がある。そのために太平洋LLSVPの北西端にScS波SKS波が通過するようなデータをグローバルネットワーク,日本の観測点網,中国の観測点網2007-2015年の9年間の中から約1000の地震分収集した。その中から波形インバージョンするために必要十分と考えられる約100地震を選び、そのScS波SKS波の分布から領域を設定した.その際にデータの質をチェックしインバージョンに使用可能なデータ数と震源をなるべく均等に分布させるという観点から選択を行った.次にイベントを数個選択し,波形インバージョンに必要な約10秒までの理論波形計算、カーネルの計算を行った.さらにそれらを使ったインバージョンを実行し詳細な地震波速度構造を予察的に推定した.推定された構造を用いて理論波形を計算して観測波形と比較したところ,理論波形は観測波形を説明するようになっており,インバージョンがおおむね良好に実施できたと言える.得られた構造はScS波ーS波,ScS波ーS波走時インバージョンで得られた局所的なS波の低速度異常を再現し,またさらに細かな構造の解明の可能性を示唆するものであり,したがって本計画手法の有効性を示すものである.また計算時間の観点も含めた本計画の実現可能性を検証した.本研究で波形インバージョンによるモデル構築するために(1)領域の設定(2)理論波形およびカーネルの計算(3)インバージョンの実行(4)得られたモデルの評価という4ステップに分けて実行する計画であり,2018年度は(1),(2)を主に行い,可能であれば(3)インバージョンの実行まで行う予定であった.従って(3)の一部まで実行できている現状は順調に進展していると判断できる.今後は選択したすべてのデータについてスペクトル要素法を使用し波動場の厳密な計算,Adjoint法を使用したカーネルの計算を行い,波形インバージョンを実行していく。具体的には観測記録とのミスフィットを震源時間関数とすることで,全ての地震-観測点ペアに対するミスフィットカーネルを計算する.次に得られたカーネルを使い共役勾配法にてインバージョンを実行する.観測波形と理論波形の残差が十分小さくなるまで,このステップを繰り返す.その後得られたモデルの解像度などの評価を行い,異常な構造を作る成因について考察する.本研究では太平洋LLSVPの北西端に位置する線状の強い低速度異常を対象にし,波動理論に基づいた地震波形インバージョンによって3次元地震波速度構造を求める.インバージョンを実行するにあたってはまず対象領域を決定する必要がある。具体的には観測記録とのミスフィットを震源時間関数とすることで,全ての地震-観測点ペアに対するミスフィットカーネルを計算する.次に得られたカーネルを使い共役勾配法にてインバージョンを実行する.観測波形と理論波形の残差が十分小さくなるまで,このステップを繰り返す.その後得られたモデルの解像度などの評価を行い,異常な構造を作る成因について考察する.
半規管クプラの物理的受容器特性に関する実験的研究

微細な刺激を与えた際のクプラの運動を計測し、半規管の機械的刺激装置としての物理的特性を解明することが目的である。リンゲル液内で膜迷路に機械的障害を与えないようウシガエルの骨迷路を摘出し、後半規管膜迷路を露出した。総脚近傍で、膜迷路の一部を切開し、墨汁を注意深く注入、クプラの輪郭を明瞭に描出することができた。マイクロマニピュレター先端に装着した微細ガラス管を脚部中央の膜迷路表面に接触させ、少量の圧迫を加えることで実体顕微鏡を通してクプラの微細な偏移をビデオ録画し、計測した。クプラ表面を最下部(A点、膨大部稜側)、中央部(B点)、最上部(C点、膨大部天蓋側)の3点に分け、偏移量(μm)を計測した。20μmの圧迫では偏移量は、B点で平均27μmであり、この部が弯曲するようなdiaphragm様運動であった。40μmではswing door様運動であった。半規管感覚毛は比較的長く、クプラ底面に陥入していることが知られている。そこで、耳毒性薬物によって感覚毛を消失させ、これがクプラの運動にどのように影響するかを検討した。感覚毛の変化は走査電顕にて観察し、同様の方法でクプラの偏移を観察、計測した。その結果、偏移量は正常よりやや大となり、感覚毛がクプラ基部の固定に関与していることが推定された。半規管遮断術により半規管の活動性がいかに変化するかはこれまで知られていなかった。ウシガエル半規管を結さつして遮断し、温度刺激による半規管神経活動電位の変化を調べたところ、遮断により電位は増加し、内リンパの物理的容積変化がクプラの偏移量を変化させることがわかった。クプラと膨大部壁周囲との接着状態を注入した墨汁の移動により検討した。両者の接着は強固なものでなく、一定量以上のリンパ流動で接着は乖離した。これはクプラを過大な機械的刺激から防御する機構であると推察した。以上より、半規管クプラの機械的刺激装置としての特性を明らかにすることができた。今年度の研究では、微細な刺激を与えた際のクプラの運動を計測し、半規管の機械的刺激装置としての物理的特性を解明することを目的とした。ウシガエルの前庭器から膨大部を含んだ後半規管膜迷路を露出した。残りの迷路部分は骨に埋没したままとした。これは可及的膜迷路に機械的障害を与えないためである。すべての操作はリンゲル液内で実体顕微鏡下で行なった。卵形嚢側または総脚側において、膜迷路の一部を微細剪刀を用いて切開し小孔を作成した。ここから管に向けて少量の墨汁を微細シリンジにて注意深く注入した。重力によって墨汁がクプラ方向へ移動するように迷路の向きを変えた。墨汁がクプラ表面に到達した後は充分にクプラ表面が染色されるまで迷路を保持した。この方法によりクプラおよび周辺膜迷路を機械的に障害することなくクプラの輪郭を明瞭に描出することに成功した。マイクロマニピュレター先端に装着した微細ガラス管を脚部中央の膜迷路表面に接触させ、少量の圧迫を加えることでクプラの微細な動きを観察した。クプラの動きは高倍率の実体顕微鏡を通してビデオ録画し、偏移量を計測した。クプラ表面を最上部(膨大部天蓋側)、中央部、最下部(膨大部稜側)の3点に分け、偏移量(μ)を計測した。今回観察できたクプラの偏移は、これまで知られていた蝶番様運動でも、中央部のみが弯曲するような弓状運動でもなく、クプラ全体が一体となって移動する運動様式であった。偏移量の平均値は、最上部で131.0μm、中央部69.8μm、最下部0μmであった。薬物としてはゲンタマイシンの内耳内注入法を用いた。感覚毛の変化は走査電顕にて観察し、同様の方法でクプラの偏移を計測した。その結果、偏移量の平均値は、最上部で175.0μm、中央部118.4μm、最下部23.6μmで、正常より大となった。

40μmではswing door様運動であった。半規管感覚毛は比較的長く、クプラ底面に陥入していることが知られている。そこで、耳毒性薬物によって感覚毛を消失させ、これがクプラの運動にどのように影響するかを検討した。感覚毛の変化は走査電顕にて観察し、同様の方法でクプラの偏移を観察、計測した。その結果、偏移量は正常よりやや大となり、感覚毛がクプラ基部の固定に関与していることが推定された。半規管遮断術により半規管の活動性がいかに変化するかはこれまで知られていなかった。ウシガエル半規管を結さつして遮断し、温度刺激による半規管神経活動電位の変化を調べたところ、遮断により電位は増加し、内リンパの物理的容積変化がクプラの偏移量を変化させることがわかった。クプラと膨大部壁周囲との接着状態を注入した墨汁の移動により検討した。両者の接着は強固なものでなく、一定量以上のリンパ流動で接着は乖離した。これはクプラを過大な機械的刺激から防御する機構であると推察した。以上より、半規管クプラの機械的刺激装置としての特性を明らかにすることができた。微細な刺激を与えた際のクプラの運動を計測し、半規管の機械的刺激装置としての物理的特性を解明することが目的である。リンゲル液内で膜迷路に機械的障害を与えないようウシガエルの骨迷路を摘出し、後半規管膜迷路を露出した。総脚近傍で、膜迷路の一部を切開し、墨汁を注意深く注入、クプラの輪郭を明瞭に描出することができた。マイクロマニピュレター先端に装着した微細ガラス管を脚部中央の膜迷路表面に接触させ、少量の圧迫を加えることで実体顕微鏡を通してクプラの微細な偏移をビデオ録画し、計測した。クプラ表面を最下部(A点、膨大部稜側)、中央部(B点)、最上部(C点、膨大部天蓋側)の3点に分け、偏移量(μm)を計測した。20μmの圧迫では偏移量は、B点で平均27μmであり、この部が弯曲するようなdiaphragm様運動であった。半規管遮断術は難治性のめまいに対する有効な治療法であるが、遮断により半規管の活動性がいかに変化するかはこれまで知られていなかった。今回、ウシガエル半規管を結さつして遮断し、温度刺激による半規管神経活動電位の変化を調べた。その結果、遮断により電位の持続時間、最大スパイク数、総スパイク数はそれぞれ遮断前の約1.2倍、1.17倍、1.06倍に増加した。なお、外側半規管遮断術を施行しためまい症例においても遮断後温度眼振反応が出現し、遮断による効果と考えられた。
ダウン症の発症原因となるリン酸化酵素Mnb/Dyrk1Aの機能解析

MNB/DYRK1A遺伝子は、セリン/スレオニンおよびチロシンをリン酸化する酵素をコードしており、21番染色体のトリソミーが原因で起きるダウン症の発症に関与している可能性が考えられているが、その細胞内での役割については明らかでない。そこで、green fluorescent protein(GFP)を融合したMNB/DYRK1A蛋白質をHeLa細胞に過剰発現させ、細胞内の局在や細胞形態に及ぼす影響を観察した。MNB/DYRK1A遺伝子の発現が少ないHeLa細胞では、MNB/DYRK1A蛋白質は間期において核内に点状に存在するが、M期では細胞質全体に存在するようになり、細胞周期の時期において細胞内の局在が変わることが分かった。一方、過剰発現HeLa細胞では、MNB/DYRK1A蛋白質は間期において核全体に広がって存在しており、40%以上の細胞で多核の形成が見られた。多核細胞形成は、タグとしてFLAGを用いたFLAG MNB/DYRK1Aを過剰発現させた場合も観察された。しかし、リン酸化酵素活性を欠損した変異型MNB/DYRK1A(K179RおよびY310F/Y312F)を作成し、GFPと融合させて過剰発現させた場合には多核細胞は見られなかった。以上の結果から、MNB/DYRK1A蛋白質自身の過剰発現が多核形成を惹起しており、この多核形成にはリン酸化酵素活性が必須であった。次に、多核を形成するメカニズムについて詳細に解析した。α-チュブリンおよびγ-チュブリンに対する抗体を用いて、紡錘糸および中心体の免疫染色をおこなった。その結果、MNB/DYRK1A蛋白質を過剰発現した細胞では中心体の数が増加しており、染色体が2等分されずに多数の中心体方向へと引っ張られることにより多核細胞の形成されることが明らかとなった。Mnb/Dyrk1A蛋白質はダウン症で見られる精神遅滞にかかわっている可能性が考えられるセリン/スレオニンおよびチロシンをリン酸化するリン酸化酵素であるが、その細胞内での役割については明らかでない。そこで、本研究では、Mnb/Dyrk1A蛋白質をgreen fluorescent protein(GFP)融合蛋白質としてHeLa細胞に発現させ、その細胞内の分布や細胞形態に及ぼす影響を観察した。Mnb/Dyrk1A遺伝子の発現が少ないHeLa細胞では、Mnb/Dyrk1A蛋白質は間期において核内に点状に存在するが、M期では細胞質全体に存在するようになり、細胞周期の時期において細胞内の局在が変わることが分かった。一方、過剰発現HeLa細胞では、Mnb/Dyrk1A蛋白質は間期において核全体に広がって存在しており、40%以上の細胞で多核の形成が見られた。21番染色体のトリソミーによるMnb/Dyrk1A蛋白質の増加がダウン症の原因の一つと考えるなら、Mnb/Dyrk1A蛋白質を過剰発現した細胞の形態変化は重要であると考え、多核を形成するメカニズムについて、詳細に解析した。染色体は紡錘糸に結合して両極にある中心体の方向へと移動し、二つの細胞に均等に分配され、その後、核膜が形成されることにより娘細胞に一つずつの核が形成される。そこで、α-チュブリンおよびγ-チュブリンに対する抗体を用いて、紡錘糸および中心体の免疫染色をおこなった。その結果、Mnb/Dyrk1A蛋白質を過剰発現した細胞では中心体の数が増加しており、染色体が2等分されずに多数の中心体方向へと引っ張られることにより多核細胞の形成されることが明らかとなった。MNB/DYRK1A

遺伝子は、セリン/スレオニンおよびチロシンをリン酸化する酵素をコードしており、21番染色体のトリソミーが原因で起きるダウン症の発症に関与している。私達は、平成14年度の研究においてgreen fluorescent protein (GFP)を融合したMNB/DYRK1A蛋白質を過剰発現させたHeLa細胞では多核の形成が起き、中心体の数が増加することを示した。また、α-チュブリンに対する抗体を使用した免疫染色実験の結果、中心体数の増加により染色体が2等分されずに多数の中心体方向へと引っ張られることを明らかにした。ダウン症では、MNB/DYRK1A蛋白質が過剰に発現していることから、MNB/DYRK1A蛋白質を過剰発現させたHeLa細胞で見られる中心体の複製異常と、それに引き続き観察される多核形成は興味深い。そこで、本年度は、さらに、MNB/DYRK1A蛋白質の過剰発現が中心体の複製異常を惹起するメカニズムについて検討した。多核細胞形成は、GFP-MNB/DYRK1Aを過剰発現させた場合だけでなく、タグとしてFLAGを用いたFLAG-Mnb/Dyrk1Aを過剰発現させた場合も観察された。しかし、リン酸化酵素活性を欠損した変異型MNB/DYRK1A (K179RおよびY310F/Y312F)を作成し、GFPと融合させて過剰発現させた場合には多核細胞は見られなかった。以上の結果から、MNB/DYRK1A蛋白質自身の過剰発現が多核形成を惹起しており、この多核形成にはリン酸化酵素活性が必須であった。また、細胞周期を同調化させ、各時期におけるMNB/DYRK1A蛋白質のリン酸化を調べた結果、M期直前あるいはM期にMNB/DYRK1Aのセリン/スレオニン残基がリン酸化されることが明らかになった。中心体複製の制御にMNB/DYRK1Aのセリン/スレオニン残基のリン酸化がどのように関与しているか今後の課題である。
乳房外パジェット病と表皮内癌の浸潤・転移獲得機序のMIA発現と機能から見た解析

悪性黒色腫の手術にて得られた原発巣の組織から,mRNAを抽出して転移の有無にてMIAの発現レベルを定量比較した。転移あり9例,転移なし4例についての検討では明らかな有意差は認めなかった。腫瘍マーカーとして血清のMIAの値は病期の進行にて上昇することを確認しており,免疫染色にて原発巣では部分的にMIAの発現を認めることも証明された。しかし,原発巣での遺伝子発現レベルでは,予後を推測できるだけの有意差に乏しい結果となった。続いて,乳房外Paget病,扁平上皮がん,エックリン汗孔がん,基底細胞癌と正常皮膚でMIAとともに細胞接着に関与しているデスモグレインあるいはE-カドヘリンを免疫蛍光染色を実施。凍結組織よりたんぱくを抽出してそれらの接着因子の腫瘍での増減を免疫プロット法にて確認している。デスモグレインに関しては,正常では細胞接着に関与しているため減少すると悪性度が高まることが予測されるが,過去の文献では必ずしも悪性度は高くならず,むしろ予後が改善するという方向もある。われわれの結果では,癌化した組織でこれらの発現が増加している例が多いが,未分化な症例では減少していることを確認した,これはEMTと呼ばれる上皮系から間葉系の移行を示唆する所見でありE-cadherinとp120 cateninの減少がともに示された症例が含まれており大変興味深いため詳細を検討中である。予後との比較は,今後行っていく予定である。さらに,たんぱくを抽出してそれらの接着因子の腫瘍での増減を免疫プロット法にて確認しており,現在まだ症例を追加している最中である。悪性黒色腫の手術にて得られた原発巣の組織から、mRNAを抽出して転移の有無にてMIAの発現レベルを定量比較した。転移あり9例、転移なし4例についての検討では明らかな有意差は認めなかった。腫瘍マーカーとして血清のMIAの値は病期の進行にて上昇することを確認しており、免疫染色にて原発巣では部分的にMIAの発現を認めることも証明された。しかし、原発巣での遺伝子発現レベルでは、予後を推測できるだけの有意差に乏しい結果となった。上記の内容は、厚生労働省のがん研究助成金の会議にて報告済。続いて、扁平上皮がん、エックリン汗孔がん、基底細胞癌と正常皮膚でMIAとともに細胞接着に関与しているデスモグレインあるいはE-カドヘリンを免疫蛍光染色を行い、現在症例を追加している。さらに、凍結組織よりたんぱくを抽出してそれらの接着因子の腫瘍での増減を免疫プロット法にて確認しており、現在まだ症例を追加している最中である。デスモグレインに関しては、正常では細胞接着に関与しているため減少すると悪性度が高まることが予測されるが、過去の文献では必ずしも悪性度は高くならず、むしろ予後が改善するという方向もある。われわれの結果では、癌化した組織でこれらの発現が増加している例が多いが、未分化な症例では減少していることを確認した。予後との比較は、今後行っていく予定である。さらに、たんぱくを抽出してそれらの接着因子の腫瘍での増減を免疫プロット法にて確認しており、現在まだ症例を追加している最中である。
咀嚼・嚥下運動に関わる神経細胞の免疫組織化学的,分子組織化学的研究

ラット孤束核への入力系を調べるため,孤束核を目標にWGA-HRPを注入した.小脳に対する損傷を最小限にするため,後頭骨の一部を除去して,小脳の一部を吸引除去の後,第四脳室尾側部を確認して,孤束核にトレーサーを電気泳動的に注入した.注入が孤束核中央部に限局した例では孤束内の線維が標識され,またそれは反対側にまでおよんでいた.注入部位の尾側部の孤束核内に標識細胞が見られると同時に,孤束内に軸索を伸ばしている舌下神経核ニューロンと迷走神経背側核ニューロンが観察された.また孤束核より,腹外側方へ伸びる軸索が観察され,孤束核ニューロンと延髄網様体ニューロンとの関連が示唆された.孤束核を中心として大量に注入された例では,同側舌下神経核,迷走神経背側核に標識細胞が見られたと同時に,顔面神経核の最尾側部のレベルにおいて正中部を通過して,反対側へ向かう軸索が観察され,両側性に三叉神経上域から三叉神経運動核内において標識神経終末が観察された.さらに吻側方においては同側の三叉神経中脳路核に多数の標識細胞が,内側・外側結合腕傍核に多数の標識神経終末が見いだされた.これらの神経細胞および標識終末は,孤束核への限局注入例と比較して,孤束核の腹側の網様体よりの入力と考えられる.一方,疑核尾側方網様体にトレーサーが注入された例でも,同側の三叉神経中脳路核に標識細胞が見いだされた.次にこの三叉神経中脳路核ニューロンの延髄および頚髄内の下行性投射を調べるため,咬筋または側頭筋にTrue BlueやFluororubyを注入して,頚髄にFluorogoldを注入し,三叉神経中脳路核内に二重標識されるニューロンの存在を調べた.その結果,中脳路核には二重標識された細胞はみあたらず,中脳路核ニューロンの軸索は頚髄には投射せず,延髄内にとどまっていることが分かった.ラットを用いて,嚥下運動に関与する咽頭および舌根部を支配する舌咽神経の中枢内投射,および咀嚼運動の中枢性制御を調べるため,閉口筋を支配する三叉神経中脳路核ニューロンの形態について検討した.1.ラットの舌咽神経の末梢枝を詳細に剖出した.舌咽神経の末梢枝は舌根部を支配する枝,咽頭を支配する枝および頚動脈洞神経により構成されていた.茎突咽頭筋を支配する枝は,舌根部を支配する枝より分枝していた.舌根部を支配する枝に蛍光トレーサーを注入すると顔面神経核の背内側方より孤束核の内側方にかけて標識細胞が見られた.これらの細胞の直径を計測すると顔面神経核の背内側方に見られる細胞の方が孤束核の内側方の細胞より明らかに大きかった.そこで蛍光トレーサーのフルオロゴールドとファストブルーは同じ励起波長で異なる色の蛍光を発する利点を用い,末梢神経をていねいに剖出して,茎突咽頭筋にフルオロゴールドを注入し,それより末梢の舌根を支配する枝にファストブルーを注入した.その結果,顔面神経核の背内側方の網様体の大きな細胞がフルオロゴールドで標識され,そして主として,孤束核の内側方の小さな細胞が,ファストブルーで標識された.このことより,舌根部の小唾液腺を支配する神経細胞は孤束核の内側方の網様体に存在し,茎突咽頭筋を支配する運動神経細胞は顔面神経核の背内側方に存在することが明らかとなった.2.閉口筋を支配する三叉神経中脳路核ニューロンの中枢性制御を調べるため,閉口筋の咬筋にフルオロルビーを,同時に頚髄にフルオロゴールドを注入して,三叉神経中脳路核ニューロンの形態について現在検討中である.ラット孤束核への入力系を調べるため,孤束核を目標にWGA-HRPを注入した.小脳に対する損傷を最小限にするため,後頭骨の一部を除去して,小脳の一部を吸引除去の後,第四脳室尾側部を確認して,孤束核にトレーサーを電気泳動的に注入した.注入が孤束核中央部に限局した例では孤束内の線維が標識され,またそれは反対側にまでおよんでいた.注入部位の尾側部の孤束核内に標識細胞が見られると同時に,孤束内に軸索を伸ばしている舌下神経核ニューロンと迷走神経背側核ニューロンが観察された.また孤束核より,腹外側方へ伸びる軸索が観察され,孤束核ニューロンと延髄網様体ニューロンとの関連が示唆された.孤束核を中心として大量に注入された例では,同側舌下神経核,迷走神経背側核に標識細胞が見られたと同時に,顔面神経核の最尾側部のレベルにおいて正中部を通過して,反対側へ向かう軸索が観察され,両側性に三叉神経上域から三叉神経運動核内において標識神経終末が観察された.さらに吻側方においては同側の三叉神経中脳路核に多数の標識細胞が,内側・外側結合腕傍核に多数の標識神経終末が見いだされた.これらの神経細胞および標識終末は,孤束核への限局注入例と比較して,孤束核の腹側の網様体よりの入力と考えられる.

一方,疑核尾側方網様体にトレーサーが注入された例でも,同側の三叉神経中脳路核に標識細胞が見いだされた.次にこの三叉神経中脳路核ニューロンの延髄および頚髄内の下行性投射を調べるため,咬筋または側頭筋にTrue BlueやFluororubyを注入して,頚髄にFluorogoldを注入し,三叉神経中脳路核内に二重標識されるニューロンの存在を調べた.その結果,中脳路核には二重標識された細胞はみあたらず,中脳路核ニューロンの軸索は頚髄には投射せず,延髄内にとどまっていることが分かった.
視覚空間から運動空間への脳内座標変換処理過程の解析

上肢の視覚誘導性運動においては、脳内において視覚に基づく空間地図が形成され、それが運動の実行に必要な身体座標へと複数の過程を経て変換されると考えられているが、この変換に重要な役割を果たしている領域として運動前野(特に腹側部)に注目し研究を進めてきた。もしこの領域の活動が視覚座標空間を反映しているなら、左右いずれの上肢を運動する際にも同様の活動を示し、運動空間座標を反映しているならば、左右いずれかの上肢を運動するかに依存して活動を示すと思われる。一方、これまでのニューロン活動記録の研究により、運動前夜は四肢、特に上肢の運動を両側性に支配すると考えられてきたが、運動前野が上肢の運動を両側性に支配するのか、それとも一次運動野のように主に反対側を支配するのかは明らかではない。上肢到達運動に関連した運動前野のニューロン活動のうち、視覚空間座標に一致した活動を示すものはどちらの上肢を用いるかに依存しない例が多数あったが、依存する例も少数みられた。また運動空間座標に一致した活動を示すものはどちらの上肢を用いるかに依存する例が優位であったが、依存しない例もあった。さらに、視覚空間・運動空間のいずれにも一致しない活動(中間型と呼ぶ)の大半が上肢に対し両側性関連のあることを明らかにした。これらの知見は、運動前野において、左右いずれの上肢運動の制御をも可能にする全視野をカバーする視覚空間座標を反映する入力があり、それが最終的な運動すべき上肢の最終運動司令にまで、中間型をへて変換されていることを示唆するものと思われる。本研究は、運動前野における運動関連活動が、情報処理あるいは運動司令生成過程においてすべて同一レベルにあるものとして論じられるべきではなく、それが感覚から運動への脳内情報処理(座標変換)過程の中でのさまざまなレベルを反映しているものとして解釈できることを明瞭にしたと考えられる。
都市共生型-高機能大学キャンパスの再構築計画に関する研究

本調査研究は、地域に開かれた大学、社会に貢献できる大学等、現代社会に求められている国立大学のあり方を、都市社会との融合化に関する歴史的経緯の視点(史的研究分野)、大学キャンパスの持つ地域防災機能の視点(防災システム開発分野)、大学と都市との共生・融合化の視点(建築計画展開分野)、及び大学キャンパスと都市との共生・融合化のデザイン的なあり方を説く視点(建築設計・意匠分野)からその課題を求め、キャンパス再構築計画の一つの方法を提示したものである。平成15年度は「都市共生型高機能大学キャンパス計画の提案」として、1.史的研究分野:キャンパス内、都市との関係における現代的課題の抽出と整理、2.防災システム開発分野:都市に立地するキャンパスが持つべき防災システムの開発、3.都市共生システム開発分野:キャンパスと都市との共生システムの開発、4.建築計画展開分野:キャンパス内施設ごとの機能分担、動線計画手法の提示、5.建築設計・意匠分野:都市共生型高機能大学キャンパス計画の具体的な提案の5つの項目を実施した。それらを集約させ、少子・高齢化や生涯学習化社会の到来、独立法人化への対応、地域との融合化の必要性等、近年の大学をめぐる様々な動きを踏まえつつ、従来の設置基準の制約や管理運営上の慣行にとらわれない、"都市共生型高機能大学キャンパス"の魅力ある整備計画を提案した。具体的には、研究組織が所属する東京工業大学大岡山キャンパス(学部・大学院共存型)、すずかけ台キャンパス(大学院)、附属高校の田町キャンパスを計画対象区域とし、都市における高機能型キャンパスの計画提示を行った。また、高機能の都市共生型キャンパスづくりに向けた整備手法・内容としては、学生・教官参画型,地域共生型,自然緑化型,都市公園型,機能都市内点在型等となりうるキャンパスタイプをいくつか提示し、各整備・計画手法を提案した。都市に現に立地する大学キャンパスという場において、「最先端技術・知識の研究所」という側面と「学生に対する高等教育施設」という必要不可欠な両側面を充足・発展させるだけではなく、周辺地域と共生しあいながらの高機能化を提示し、新しい見地と魅力的かつ具体的な再構築計画を、建築学としての幅広いアプローチにより提案していくことを目的として研究を進める。研究内容は、都市部に立地する国公立大学を主対象とし、欧米の新旧キャンパス計画との比較を試みつつ、平成1315年度の3年度間でとりまとめる。高機能の意義と必要性を評価する指標は、(1)建築史的研究分野(キャンパス計画、都市との融合化に関する歴史的経緯の事例収集・分析)、(2)防災システム開発分野:キャンパスの持つ地域防災機能に関する実態調査・分析、(3)建築計画展開分野(キャンパスと都市との共生・融合化の実態調査・分析)、(4)建築設計・意匠分野(キャンパス計画における全体、平面、動線、意匠計画の事例収集・分析)と設定している。初年度の平成13年度は、欧米都市に立地する大学キャンパス計画の見地調査(各分野の視点で、5カ国10件程度の大学キャンパスについて現地調査)を行うと共に、関係資料収集により、高機能大学キャンパスの意義と必要性の提示を行った。具体的には、米・英に多く集積するキャンパスシティ型、仏・伊における大学と都市の融合事例、また、米・英の変形としてのオーストラリア型、また、独特の共生過程をたどるアジア型等の事例調査を行い、関連資料・データを収集し、これからの大学に求められる機能と、都市との共生内容を明らかにしている。本研究では、大学キャンパスの都市郊外への飛び地建設や新設を前提とせずに、都市に現に立地する大学キャンパスにおいて、「最先端技術・知識の研究所」という側面と、「学生に対する高等教育施設」という従来からの大学機能を充足・発展させつつ、新たに大学周辺地域と共生し得る大学の高機能化を具体的な提案を提示することを目的としている。

すなわち、21世紀型大学としての新しい見地と魅力的且つ具体的な再構築計画を、建築学として幅広い分野からのアプローチにより提案していくことを目的として研究を進めている。研究内容は、都市部に立地する国公立大学を主対象とし、欧米の新旧大学キャンパス計画との比較を行い、平成13年度平成15年度の3年間でとりまとめる。大学高機能の意義と評価の視点は、I.『建築史的研究分野』大学キャンパス計画の歴史的経緯と現代的な課題の抽出と整理、II.『防災システム開発分野』大学キャンパスの防災評価と持つべき機能・基準の提示、III.『建築計画展開分野』大学キャンパスが持つべき機能と、立地する地域との融合計画手法の提示、IV.『建築設計・意匠分野』大学キャンパス全体計画、施設ごとの平面・動線の4つを設定している。平成14年度は、「データ整理・分析、計画案提示に向けた国内調査」と位置づけ、平成13年度に収集した5カ国10件の大学調査データ、資料を整理すると共に、分野ごとの計画案提示に向けた国内調査の実施した。各分野の内容は次の通りである。I.史的研究分野:我が国における大学キャンパス計画の史的検討II.防災システム開発分野:防災システムの計画要件の検討III.建築計画展開分野:キャンパスが持つべき機能、現行基準・法制度との対応等の検討IV.建築設計・意匠分野:キャンパスと都市との融合化・複合化の検討と、都市に立地するキャンパスの様々なタイプの検討を行った。国内調査は、国立大学と私立大学併せて4大学の調査を実施し、資料を整理し、検討をおこなった。平成13年度行った5カ国10件の国外の大学キャンパス調査は、今年度分析考察を行い、国別に整理し報告書として刊行した。なお、研究発表は15年度に投稿を予定している。本調査研究は、地域に開かれた大学、社会に貢献できる大学等、現代社会に求められている国立大学のあり方を、都市社会との融合化に関する歴史的経緯の視点(史的研究分野)、大学キャンパスの持つ地域防災機能の視点(防災システム開発分野)、大学と都市との共生・融合化の視点(建築計画展開分野)、及び大学キャンパスと都市との共生・融合化のデザイン的なあり方を説く視点(建築設計・意匠分野)からその課題を求め、キャンパス再構築計画の一つの方法を提示したものである。平成15年度は「都市共生型高機能大学キャンパス計画の提案」として、1.史的研究分野:キャンパス内、都市との関係における現代的課題の抽出と整理、2.防災システム開発分野:都市に立地するキャンパスが持つべき防災システムの開発、3.都市共生システム開発分野:キャンパスと都市との共生システムの開発、4.建築計画展開分野:キャンパス内施設ごとの機能分担、動線計画手法の提示、5.建築設計・意匠分野:都市共生型高機能大学キャンパス計画の具体的な提案の5つの項目を実施した。それらを集約させ、少子・高齢化や生涯学習化社会の到来、独立法人化への対応、地域との融合化の必要性等、近年の大学をめぐる様々な動きを踏まえつつ、従来の設置基準の制約や管理運営上の慣行にとらわれない、"都市共生型高機能大学キャンパス"の魅力ある整備計画を提案した。
心臓外科治療支援を目的とした血液循環シミュレータの開発

本研究は、生体の心機能を模擬した心臓外科の治療支援が行えるような性能を有する、機械式血液循環シミュレータ(Mock Circulatory System;MCS)の開発を最終目的とした。まず、生体の心機能を把握するため、ヤギを用いた急性動物実験を行い、薬物投与により心収縮力を変化させ、左心室圧-容積関係から収縮性の指標であるEmaxを算出した。このヤギの実験によりコントロール基準時、収縮力増強剤投与時、および収縮力減少剤投与時のEmaxはそれぞれの14.8,25.3,22.2mmHg/mzとなった。その生体心の収縮、拡張能力をMCS上において模擬するため、Emaxと拡張末期圧-容積関係に応じて一回拍出量を変化させる駆動プログラムを製作した。これにより負荷に依存するMCSの左心室ポンプが実現した。さらに、補助循環時においても左心室ポンプは負荷依存性を示すことが確認できた。次に、人工血管置換時の心臓の血液拍出機能の評価を試みる作業を行った。開発した動脈血管モデル部には人工血管を装着でき、人工血管置換による動脈系の心機能に対する負荷定量化を試みた。まず、イヌを用いた急性動物実験を行い、大動脈弓部から腹部大動脈にかけてバイパスした人工血管と生体大動脈の血流を交互に遮断することにより、心仕事を比較した。生体大動脈に比べて、人工血管内の血流灌流時には、動脈血流の特性インビーダンスは高値を示し、このときの左室の一回拍出ポンプ仕事は増大した。この動物実験系をMCSにて再現したところ両者は極めて類似した傾向を得た。以上より、今回開発したMCSは心臓外科の治療支援に有用であることが証明でき、人工血管置換のシミュレーションのみならず、大動脈弁置換のシミュレーションなどにも広く応用しうることが判明した。我々の開発してきた血液循環系の機械式シミュレータにはいくつかの独創的な特徴がある。そのひとつに実際の心臓外科治療に使われる機器をそのままシミュレータに接続して、その特性を把握することができる、という点が挙げられる。初年度は左心室部の制御系の改良と動脈系の動特性の改良を行った上で、遠心型補助人工心臓ポンプの駆動法の検討を行った。主に不全心の流量補助を目的とした遠心型補助人工心臓は回転数一定の定常流で使用されるのが一般的である。しかし、開心術後等の全身の循環不全時には、できるだけ速やかに障害臓器の機能を回復させることが救命する上において重要である。そこで体外循環等に使用されている遠心型ポンプ(Bio-Pump)を用い、その回転数を制御することにより拍動流を作成することを試みた。拍動流モードの性能評価にはIn-vitro, In-vivo両面からの基礎検討を行った。In-vitroでの評価は、心拍出量に対する補助人工心臓の拍出量を補助循環流量比として設定し、補助循環比80%(高度心不全を想定)において、大動脈の脈圧は一定回転数入力の場合に比べ、90%も増大した。また、拍動型補助人工心臓としても十分に脈圧を作成することができた。拍動時相の違いによる心補助効果は、心拍出に対して逆位相の時に定常流補助循環時と比較して最大48%の心仕事量の軽減が確認された。羊の急性実験によるIn-vivoでの評価は、拍動流モードにより十分に脈圧を得ることはできなかったが、その血行動態とシミュレータの血行動態はよく一致していた。第2年度目は,機械式血液循環シミュレータ(Mock Circulatory System;MCS)の左心室ポンプの改良を試みる作業を中心に行った。従来のMCSの左心室ポンプにおいて,生体の心機能の模擬を考慮した設計を行っていなかった。そこで,本研究では,生体の心機能を模擬した左心室ポンプの改良を目的とした。

まず,生体の心機能を把握するため,ヤギを用いた急性動物実験を行い,薬物投与により心収縮力を変化させ,左心室圧ー容積関係から収縮性の指標であるEmaxを算出した。Control時,収縮力増強剤投与時,収縮力減少剤投与時における各々のEmaxとして,14.8,25.3,22.2mmHg/mL,という値を得た。ところが従来のMCSでは,左心室ポンプが負荷に関係なく一回拍出量を一定に保つため,Emaxが常に無限大となり,収縮力変化を再現できなかった。そこで生体心の収縮,拡張能力の模擬のため,Emaxと拡張末期圧ー容積関係に応じて一回拍出量を変化させる駆動プログラムを製作した。これにより負荷に依存するMCSの左心室ポンプが実現した。改良した左心室ポンプは,Emax,拡張末期圧ー容積関係を任意に設定可能であるため,Control時,収縮力増強時,収縮力減少時という模擬ができ,0.75,1.53,0.47mmHg/mLという値を得ることができた。さらに,補助循環時においても左心室ポンプは負荷依存性を示すことが確認できた。これまで開発を進めてきた機械式血液循環シミュレータ(Mock Circulatory System;MCS)を心臓外科治療支援に応用するために,第3年度目は,人工血管置換時の心臓の血液拍出機能の評価を試みる作業を中心に行った.開発したシミュレーターの特長は,動脈血管モデル部に人工血管を装着でき,左心室の拍出形態を任意に設定できることにある.そこで,人工血管置換による動脈系の心機能に対する負荷を定量化することを本年度の目的とした.まず,大動脈部人工血管置換前後の生体心機能変化を把握するために,イヌを用いた急性動物実験を行い,大動脈弓部から腹部大動脈にかけてバイパスした人工血管と生体大動脈の血流を交互に遮断することにより,動脈血管内の圧力流量特性を変化させ,左心室内圧-容積関係から心仕事を算出した.生体大動脈に比べて,人工血管内の血流灌流時には,動脈血流の特性インピーダンスは2.6倍高値を示し,このときの左室の一回拍出量は14%減少し,一回拍出ポンプ仕事は約1.5倍に増大した.血液循環シミュレータにおいて,下行大動脈モデル部を生体血管と同等の圧力-容積特性を有するシリコン製大動脈モデルから人工血管に置換し,左心室モデルにおいて生体拍出血流波形を再現し,拍出量を4L/min一定としたとき,動脈系モデル部の特性インピーダンスは2.4倍高く,左心室モデルのポンプ仕事は1.5倍に増大するという結果を得ることができた.
無血清再集合培養法を用いたマウスES細胞及びヒト骨髄幹細胞からの顎骨・歯胚誘導

再生医療の手段として,近年ヒト胚性幹(ES)細胞や人工多能性(iPS)細胞が注目されている。しかしながら,ES, iPS細胞の増殖・分化制御については,フィーダー細胞や血清添加培地や成分が非公開の添加因子など,様々な培養条件で検討されている為,比較検討が非常に困難である。我々は,この様な問題を解決する為,フィーダー細胞無しで,マウスiPS(miPS)細胞の増殖・分化能を維持可能な無血清培養条件の確立を目指した。理化学研究所バイオリソースセンターcell bankより提供をうけた,胚線維芽細胞由来miPS細胞を用い,フィーダー細胞を用いない無血清培養条件を検討した。未分化マーカーとして,Oct3/4, Nanog遺伝子発現と,アルカリフォスタファーゼ活性について検討した。また,ラミニン処理プレート上で,FGF-2を添加しmiPSの分化能を検討した結果、我々が開発したマウスES細胞用無血清培地ESF7をもとに,マウスiPS細胞の未分化性を継代・維持可能な無血清培養系を確立できた。この培養条件で培養したマウスiPS細胞は未分化マーカーであるOct3/4, Nanogを発現していた。また,miPS細胞はラミニン処理とFGF-2を添加で、形態的に神経細胞特有の突起を形成した。これらの結果から、miPS細胞の増殖能と未分化性を維持可能な無血清培養系を確立したと考える。上記で決定した無血清培養条件下に,miPS細胞に、nodal, BMP-2, -4, -7, FGF-1, -2, -7, -10を添加し、スミロン・スフェロイドプレートに播種してスフェロイドを形成させ、10日間培養を行い、4%パラフォルムアルデヒドで固定、あるいは、RNAを抽出し、組織学的検討及びDNAマイクロアレイ解析を行った結果、nodal、およびBMP-4により顎顔面の位置情報を示す遺伝子発現を認めた。未分化な骨髄幹細胞をnodal、あるいはBMP 4,で処理した細胞群を混合し、スミロン・スフェロイドプレートに播種してスフェロイドを形成させ、10日間培養を行い、組織学的検討およびRNAを抽出した。4%パラフォルムアルデヒドで固定したスフェロイドのパラフィン切片を作製し、組織学染色(HE染色、アルシアンブルー・PAS二重染色、アニザリンレッド染色)を行い、誘導される組織を解析した。その結果、アルシアンブルー・PAS二重染色、アニザリンレッド陽性の組織の誘導を認めた。以上の結果から、我々の開発した無血清培地ESF10培地を用いることによりマウスES細胞のみならず、miPS細胞やヒト間葉系幹細胞を長期間未分化性を維持して培養できることが明らかとなり、臨床応用への可能性が強く期待される。1.20年度の研究成果:ヒト骨髄由来幹細胞(HBMSC)の未分化性を長期に維持する無血清培養条件を確立した。方法:骨折あるいは顎変形症手術時に患者よりインフォームドコンセントを行い、承諾書を得た後、顎骨より骨髄細胞を採取した。我々がすでに報告した、マウス胚性幹(ES)細胞の未分化性と多分化能を維持可能な無血清培地ESF7培地を基礎培地として、種々の因子の添加し、HBMSCの未分化状態を維持する培養条件を検討した。結果:ESF7培地にヘパリン、FGF-2、アスコルビン酸、を加えた、ESF10培地によりHBMSCの長期無血清培養が可能であることが明らかとなった。また、同培地を用いることにより10代以上に渡って継代培養が可能であった。未分化マーカーであるSH-1,-2,CD13,34,49,117,140の発現を、これらの抗体を用いて免疫組織学的解析法ならびにFlow cytometory(現有備品)により検討した結果、これらマーカータンパクを発現していた。nanog,やアルカリフォスファターゼ活性も長期にわたり陽性を示した。この結果から、我々の開発した無血清培地はHMBSCを長期間に渡り未分化性を維持可能できることが明らかとなった。2.ヒト骨髄幹細胞から位置情報をもつ骨および軟骨の誘導条件の確立。上記で決定した無血清培養条件下に,未分化な骨髄幹細胞に、nodal,BMP2,4,7,FGF-1,2,7,10を添加し、スミロン・スフェロイドプレートに播種してスフェロイドを形成させ、10日間培養を行い、4%パラフォルムアルデヒドで固定、あるいは、RNAを抽出し、組織学的検討及びDNAマイクロアレイ解析を行った結果、nodal、およびBMP4により顎顔面の位置情報を示す遺伝子発現を認めた。未分化な骨髄幹細胞をnodal、あるいはBMP4,で処理した細胞群を混合し、スミロン・スフェロイドプレートに播種してスフェロイドを形成させ、10日間培養を行い、組織学的検討およびRNAを抽出した。さらに、長期間HBMSCをESF10培地で培養後の細胞から骨組織および脂肪組織への分化誘導が可能であることが明らかとなった。さらに、骨・軟骨のマーカー遺伝子であるRunx2,Sox5,6,9,オステオネクチン,オステオポンチン。頭部マーカー遺伝子であるOTX-2,Msx1,Msx2,goosecoide,顎顔面領域