hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情緒的な発達障害をもつ児童の発達指導のためのムーブメント教育プログラムの開発

情緒的に発達障害をきたしている問題児に対する療育的処遇においては,その心を基盤から立て直すことが最初に要求される.自発される知覚-運動を重視し,遊び的要素を大事にしたムーブメント教育的活動は,そのための有効な処遇であると考え,対象児10名(711才)に,週1回, 1年半この活動を実践し,その効果を調べ,プログラム開発を試みた.1.基本的信頼感を形成していない児童には,善悪の枠,期待や干渉の重圧などを除いた全面受容的対応をし,いくらか信頼感を形成している児童には制限や指示を含む対応をする中で活動した結果,未発達の部分を補うための課題プログラム(基本運動サーキット,ボディ・イメージ体操,各種ゲームなど)では,常にその場面に入れる児童(3名のみ)は,その活動を通して運動的にも認知的にも学んでいったが,他の7名は,提供される物理的心理的枠の中に入ることが殆ど,あるいは時々しかできず,ここから直接に現われる向上はなかった.しかし,抜け出して勝手をすることを許されて安定してくるとか,群からはずれたり,指示に反抗することに使うエネルギーにより発散作用が起っているとかは,十分に期待された.2.自由遊び(スタッフも仲間に入る)では, 8名が,活動を楽しみ,生き生きと動きまわり,スタッフとの信頼関係を深め,子ども同士の心のつながりも広げた.3.母親へのカウンセリングなどの併行により,親の情緒的状態とムーブメント活動場面での児童の行動とが対応していることが明らかになった.(親の拒否的感情と子どもの暴力行為,親の安定と子どもの素直さを学習心)4.信頼感がいくらか発達し,指示にいくらか従え,習得を嬉しく思えるところまで発達した時,ムーブメントプログラムを進めることができるが,その前は与えるよりも待つ段階である.情緒的に発達障害をきたしている問題児に対する療育的処遇においては,その心を基盤から立て直すことが最初に要求される.自発される知覚-運動を重視し,遊び的要素を大事にしたムーブメント教育的活動は,そのための有効な処遇であると考え,対象児10名(711才)に,週1回, 1年半この活動を実践し,その効果を調べ,プログラム開発を試みた.1.基本的信頼感を形成していない児童には,善悪の枠,期待や干渉の重圧などを除いた全面受容的対応をし,いくらか信頼感を形成している児童には制限や指示を含む対応をする中で活動した結果,未発達の部分を補うための課題プログラム(基本運動サーキット,ボディ・イメージ体操,各種ゲームなど)では,常にその場面に入れる児童(3名のみ)は,その活動を通して運動的にも認知的にも学んでいったが,他の7名は,提供される物理的心理的枠の中に入ることが殆ど,あるいは時々しかできず,ここから直接に現われる向上はなかった.しかし,抜け出して勝手をすることを許されて安定してくるとか,群からはずれたり,指示に反抗することに使うエネルギーにより発散作用が起っているとかは,十分に期待された.2.自由遊び(スタッフも仲間に入る)では, 8名が,活動を楽しみ,生き生きと動きまわり,スタッフとの信頼関係を深め,子ども同士の心のつながりも広げた.3.母親へのカウンセリングなどの併行により,親の情緒的状態とムーブメント活動場面での児童の行動とが対応していることが明らかになった.(親の拒否的感情と子どもの暴力行為,親の安定と子どもの素直さを学習心)4.信頼感がいくらか発達し,指示にいくらか従え,習得を嬉しく思えるところまで発達した時,ムーブメントプログラムを進めることができるが,その前は与えるよりも待つ段階である.情緒的な発達障害をもつ児童に対する治療的活動としては、その心を基盤から立て直すことが大切であり、そのためには自発される知覚-運動を重視し、遊び的要素を大事にしたムーブメント教育的活動が有効であると考えた。障害・問題をもつとして週一回の活動に参加してきた18名の児童の中には、1次障害の有無に関係なく情緒的な発達障害を顕著に見せる児童が14名いた。この14名が、どんな発達障害にあるのかをできるだけ正確に把握するためには、彼らのありのままが許される場、つまり善悪の枠や期待・干渉の重圧を除去した場が必要であると考え、受容的対応をすることにした。この場は、彼らの心の中に詰まっているものを出し、彼らの閉ざされた発達上の進路を開くのではないかとも考えた。具体的には、われわれと補助学生が児童と約同数入り、初期は、遊びたいように遊ばせるだけでなく、遊ばないことも含めてしたいようにさせることを大切にし、提供する運動遊びや基本的運動活動などへの参加を無理強いせず、たとえば、ある子がみんなから離れる時にも、敢えて戻らせず、むしろ一緒にはずれて付いていくようにした。その結果、(1)環境に不適応なはずの彼らの殆んどが、1回来ただけで次から"行きたい"と自己表示し、他の児童も数回でそうなった。(2)、思いきり遊べた時に"面白かった"というのはともかくとして、時間中ずっとあまのじゃくをし通したり、誘いを頑固に拒否したりした時に、親に"面白かった!楽しかった!"と告げることがどの子にもよくあった。(3)、われわれと児童たちとの信頼関係が成立するにつれて、指示が通りやすくなり、出来ることが増え、できるようになった喜びを出さなかった子も行動の端々にチョロッと出すのが見られた。来年度はこの活動を継続する中で、提供したい運動遊びをムーブメント教育プログラムとして整理したい。
二層保によるone donor-multiple recipients膵島移植

One donor tomultiple recipients膵島移植の達成のためには、1つの膵臓から可能な限り多くの、viabilityに優れた膵島を回収することが必須である。この観点から、膵臓摘出から移植までの各段階に二層法を応用した以下の検討を行った。実験1:ラット膵を保存なし、またはUW24時間・2層法24時間保存後にisolation行い、膵島収量、ヌードマウスへの移植成績を検討した。Isolation前における2層法24時間保存ではfreshと変わらないほどの膵島収量、移植成績が得られた。実験2:ラット膵の消化過程において、酸素化PFCを用いない場合と用いる場合に分け、各群は更に、消化に用いる酵素であるコラゲナーゼにアデノシンを添加しないsubgroupa群と添加するsubgroupb群の合計4群に分類。消化中の膵の酸素分圧、消化後の膵ATP濃度、膵島収量を比較検討した。酸素化PFCを消化中に用いて温阻血状態を回避し、更にATP生成の基質であるアデノシンを添加することで、膵島収量は有意に改善する可能性が示唆された。実験3:膵島移植では1つの膵臓から分離される膵島収量が低いことがone donor one recipient移植の大きな障害である。collagenase膵管内注入法では、collagenaseが膵管を介してまず外分泌細胞に浸透する意味で理論的かつ効果的と考えられる。80mmHgでのLower-pressure controlled injectionは膵島分離における膵島への障害を最小限にすることで、収量を上げるとともにqualityの低下を最小限にした実験4:膵島移植後の低酸素状態をPFC腹腔内投与により改善しグラフト生着率が改善するか検討した。酸素化したPFCを腹腔内に投与することで移植膵島の生着改善効果が得られた。実験1:ラット膵を保存なし(1群)、またはUW24時間(2群)・2層法24時間(3群)保存後にisolation行い、膵島収量、ヌードマウスへの移植成績を検討した。SIは1群1551±228IEQ、2群222±258IEQ、3群937±300IEQ。200isletsの移植成績は1群100%、2群0%、3群80%であった。実験2:ラット膵の消化過程において、酸素化PFCを用いない場合(1群)と用いる場合(2群)に分け、各群は更に、消化に用いる酵素であるコラゲナーゼにアデノシンを添加しないsubgroupa群と添加するsubgroupb群の合計4群に分類。PFCを用いること(2群)により、膵の酸素分圧は高値を維持。更に消化後の膵の組織内ATP濃度は、消化の際にPFCを用いただけでは、ATP濃度は低いまま(1-a,bおよび2-a群)であったが、消化に用いるコラゲナーゼにアデノシンを添加し、PFCを用いた消化を行ったもの(2-b群)では、ATP濃度は開腹直後の値とほぼ同等の高値に回復することが明らかとなった。更に膵島収量の比較では、ATP濃度が高値となった2-b群の膵島収量は240±100IEQと他群よりも有意に上昇していた。

実験3:膵島移植では1つの膵臓から分離される膵島収量が低いことがone donor recipient移植の大きな障害である。collagenase膵管内注入法では、collagenaseが膵管を介してまず外分泌細胞に浸透する意味で理論的かつ効果的と考えられる。臨床で使用している180mmHgの注入圧では、膵島内により多く浸透したcollagenaseにより膵臓消化の段階ですでに膵島に対する高度な障害をもたらし、その結果、最終的には収量および機能が低下するのではないかと考えた。そこでヌードマウス移植モデルにおいてLower-pressure controlled injection(at 80mmHg, I群)Higher-pressure controlled injection(at 180mmHg, II群)にわけて膵島収量等検討した。I群ではII群に比して150μm以上の膵島数が有意に多く、収量に有意差を認め、stimulation indexもI群2.5とII群1.8に比し高値であった。ヌードマウス移植成功率もI群8/10とII群3/10に比し高値であった80mmHgでのLower-pressure controlled injectionは膵島分離における膵島への障害を最小限にすることで、収量を上げるとともにqualityの低下を最小限にした。実験4:膵島移植後の低酸素状態をPF腹腔内投与により改善しグラフト生着率が改善するか検討した。ルイスラットの門脈内に、予備実験でmarginal doseと考えられた1500IEQ(680±70islets)の膵島を移植した。実験群は、移植時に100%酸素で1時間酸素化したPFCを腹腔内に注入し以後6時間毎に移植後48時間までPFCを交換した群(I群)と窒素で飽和させることで全く酸素化しないPFCを同様に投与した群(II群)で、移植後の血糖の推移と移植後28日目のIPGTTの結果を比較。予備実験で1500IEQでの移植成功率は1/6であった(2200IEQ:6/6、1000IEQ:0/6)。移植時に酸素化していないPFCを腹腔内に注入しても移植成功率は1/6(II群)と変わらなかったが、酸素化したPFCを投与すると移植成功率は5/6(I群)と有意な生着改善効果を認めた(p<0.05)。また、IPGTTではI群のarea under the curveは30493±5490とII群(45607±8482)に比べて有意に低く良好なglucose profileを示した(p<0.01)。酸素化したPFCを腹腔内に投与することで移植膵島の生着改善効果が得られた。One donor tomultiple recipients膵島移植の達成のためには、1つの膵臓から可能な限り多くの、viabilityに優れた膵島を回収することが必須である。この観点から、膵臓摘出から移植までの各段階に二層法を応用した以下の検討を行った。実験1:ラット膵を保存なし、またはUW24時間・2層法24時間保存後にisolation行い、膵島収量、ヌードマウスヘの移植成績を検討した。Isolation前における2層法24時間保存ではfreshと変わらないほどの膵島収量、移植成績が得られた。
円型断面放電室をもつホールスラスタの推進性能と電離・加速過程

本研究の目的は小型・低電力かつ高性能のホールスラスタを開発することである。従来のSPTと呼ばれるスラスタの200W以下の電力レベルでの推進効率は5-30%と低い。これはスラスタの小型化に伴い放電室における壁面損失が増大するためである。そこで本研究では、壁面損失を抑えるために円形断面放電室をもつホールスラスタの製作および実験を行った。このタイプのスラスタに対して推進効率を向上させるための設計指針は全く明らかになっていない。まず2種類の放電童形状に対して作動実験を行った。放電室が円形断面部のみで構成されている場合と円形断面部に円環状断面部が付加されている場合について、推進効率を比較した結果、円形断面部のみで構成されている場合により高い推進効率が得られることが分かった。ホールスラスタは磁場と電場によって電子を捕捉し、推進剤を電離・加速させるという特性上、性能向上のためには電離・加速領域の把握は必要不可欠である。そこで静電ダブルプローブによって放電室内部のプラズマ計測を行った。その結果、半径方向磁場が強い箇所で電子温度が高いことが明らかになり、ここで推進剤の電離・加速が行われていると推察された。これにより半径方向磁場のピークを放電重出口側に形成することにより、壁面損失をさらに抑制でき、推進効率を向上できることが予想された。そこで半径方向磁場のピーク位置を変化させ性能を比較した。その結果、ピーク位置によって推進効率が変化し、最適なピーク位置が存在することが明らかになった。最適化された円形断面放電室をもつホールスラスタは35-130Wの低電力域で18-39%の高い推進効率を達成した。スラスタ作動における放電電流の振動は電源の負担となるため抑制する必要がある。そこで放電電流振動を実験と理論解析によって調べた。推進剤流量の低下および放電電圧の増加と共に放電電流振動の強度は増大した。この放電電流振動は電離領域における中性粒子の供給速度とイオンの噴出速度の差、そして中性粒子密度の勾配によって引き起こされることが推察された。SPT(Stationary Plasma Thruster)と呼ばれるスラスタを小型・低電力化する試みは各所で行われてきたが200W以下の電力レベルでは推進効率が極端に低下することが明らかになっている。そこでSPTと異なるタイプの円形断面放電室をもつホールスラスタを試作し、作動実験を行った。円形断面放電室をもつホールスラスタの磁場分布による推進性能の変化を調べた。その結果、下流領域において中心軸から半径方向に離れるに従って半径方向磁束密度が単調に増加するような磁場分布を形成することが陽極へ流れ込む電子電流の抑制に有効であり推進効率の向上につながることがわかった。次に陽極の位置を変化させることによって円環状断面部の長さを変えて推進性能の変化を調べた。その結果、円環状断面部の長さを0mmとした場合、すなわち円環状断面部をもたない場合により高い推進効率が得られることがわかった。円形断面放電室をもつホールスラスタにおける電離・加速領域を把握するためダブルプローブを用いて放電室内の電子温度、電子数密度分布、プラズマ電位の測定を行った。その結果、陽極近傍において大きな電子温度及びプラズマ電位勾配が観測され、この領域で推進剤の電離とイオンの加速が行われていることが推察された。またこの領域には大きな半径方向磁束密度が存在していることから、電離・加速領域は半径方向磁束密度のピークが存在している箇所に形成されると予想された。プラズマ診断から電離・加速領域は半径方向磁束密度のピークが存在している箇所に形成されると予想されたため、リング状磁石を用いて下流側に半径方向磁場のピークを形成することによって電離・加速領域を下流側に形成し、壁面へのイオン損失の低減を試みた。その結果、半径方向磁場のピーク位置によって推進性能が変化し、推進性能の面で最適なピーク位置があることが明らかになった。リング状磁石を用いたホールスラスタは35-130Wの電力域で18-39%の推進効率が得られ、他の研究機関のホールスラスタと比べて高い推進効率が得られた。そこで半径方向

磁場のピーク位置を変化させ性能を比較した。その結果、ピーク位置によって推進効率が変化し、最適なピーク位置が存在することが明らかになった。最適化された円形断面放電室をもつホールスラスタは35-130Wの低電力域で18-39%の高い推進効率を達成した。スラスタ作動における放電電流の振動は電源の負担となるため抑制する必要がある。そこで放電電流振動を実験と理論解析によって調べた。推進剤流量の低下および放電電圧の増加と共に放電電流振動の強度は増大した。この放電電流振動は電離領域における中性粒子の供給速度とイオンの噴出速度の差、そして中性粒子密度の勾配によって引き起こされることが推察された。
発火性液体金属を自己鎮火に導くナノ粒子構成元素の量子化学的同定と流動性評価

高速増殖炉の冷却材である液体ナトリウムは水蒸気と接触すれば水素ガスを発生させ発火するが、水素吸蔵金属であるチタンナノ粒子を含むと水素ガスが減り自己鎮火に至る.この自己鎮火機構を、水素のナトリウム液中での所在と形態を明らかにし、ナノ粒子材として最適な元素も同定する.粒子同士の静電反発や水素吸蔵能を、マクロな特性である粒子分散特性や反応熱変化として流体特性に反映し、安全な冷却流体を最適化する.高速化量子計算を用いてチタンナノ粒子を含む液体ナトリウムの爆発変容機構を探り、実測と対比する.チタンとチタン以外に有望視される水素吸蔵元素の自己鎮火能の相対比から最適な冷却材量を量子化学的に設計する.高速増殖炉の冷却材である液体ナトリウムは水蒸気と接触すれば水素ガスを発生させ発火するが、水素吸蔵金属であるチタンナノ粒子を含むと水素ガスが減り自己鎮火に至る.この自己鎮火機構を、水素のナトリウム液中での所在と形態を明らかにし、ナノ粒子材として最適な元素も同定する.粒子同士の静電反発や水素吸蔵能を、マクロな特性である粒子分散特性や反応熱変化として流体特性に反映し、安全な冷却流体を最適化する.高速化量子計算を用いてチタンナノ粒子を含む液体ナトリウムの爆発変容機構を探り、実測と対比する.チタンとチタン以外に有望視される水素吸蔵元素の自己鎮火能の相対比から最適な冷却材量を量子化学的に設計する.
MNUの徐放性局所投与によるマラッセの上皮遺残由来歯原性腫瘍誘発実験

マラッセの上皮遺残が歯原性腫瘍の発生源になり得るかどうか、また歯原性腫瘍の動物実験モデルを開発するために、以下の研究を行った.M-methylnirtosourea(MNU)および歯科用アルジネイト印象剤を混和したものを生後5週齢のウイスター系ラット左側下顎骨頬側面上に0.3ml(投与量MNU=30mg、約300mg/kg)注入した.この混和物は数ヶ月局所にとどまっており、アルジネイトはMNUを緩徐に局所に作用させるための良いキャリアになることが判明した.処置後1・3・5・8か月後にラットを屠殺し、固定、脱灰、パラフィン固定し、光顕的、電顕的に観察した.その結果、5ヶ月後および8ヶ月後にはすべての実験ラットにて、マラッセの上皮遺残は左側下顎第一、第二、第三臼歯の歯頚部および根分岐部で著明に増大したものがみられ、また、その部分の歯槽骨は多核巨細胞による骨吸収を認めた.これら増殖したマラッセの上皮遺残による上皮塊にはエナメル器様構造、不定形の好酸性物質、管腔様構造および扁平上皮仮生など様々な変化が認められた.これら臼歯部での増殖性変化に加えて、切歯部では歯原性腫瘍の発生が、頬部・膝部・膀胱・皮膚では癌や肉腫の発生が見られた.これらの所見から、今回用いたようなMNUと歯科用アルジネイトの混和物の局所投与は、高率にマラッセの上皮遺残由来の歯原性腫瘍を発生させることが可能であり、優れた歯原性腫瘍の動物モデルとして利用することができ、また、歯原性腫瘍の発生母地のひとつとしてマラッセの上皮遺残を考えてよいことが示唆された.マラッセの上皮遺残が歯原性腫瘍の発生源になり得るかどうか、また歯原性腫瘍の動物実験モデルを開発するために、以下の研究を行った.M-methylnirtosourea(MNU)および歯科用アルジネイト印象剤を混和したものを生後5週齢のウイスター系ラット左側下顎骨頬側面上に0.3ml(投与量MNU=30mg、約300mg/kg)注入した.この混和物は数ヶ月局所にとどまっており、アルジネイトはMNUを緩徐に局所に作用させるための良いキャリアになることが判明した.処置後1・3・5・8か月後にラットを屠殺し、固定、脱灰、パラフィン固定し、光顕的、電顕的に観察した.その結果、5ヶ月後および8ヶ月後にはすべての実験ラットにて、マラッセの上皮遺残は左側下顎第一、第二、第三臼歯の歯頚部および根分岐部で著明に増大したものがみられ、また、その部分の歯槽骨は多核巨細胞による骨吸収を認めた.これら増殖したマラッセの上皮遺残による上皮塊にはエナメル器様構造、不定形の好酸性物質、管腔様構造および扁平上皮仮生など様々な変化が認められた.これら臼歯部での増殖性変化に加えて、切歯部では歯原性腫瘍の発生が、頬部・膝部・膀胱・皮膚では癌や肉腫の発生が見られた.これらの所見から、今回用いたようなMNUと歯科用アルジネイトの混和物の局所投与は、高率にマラッセの上皮遺残由来の歯原性腫瘍を発生させることが可能であり、優れた歯原性腫瘍の動物モデルとして利用することができ、また、歯原性腫瘍の発生母地のひとつとしてマラッセの上皮遺残を考えてよいことが示唆された.われわれがこれまでに開発した歯原性腫瘍誘発実験系を用いて、歯原性腫瘍の生物学的な特徴を明らかにするために以下の実験を行った。生後5週齢のウイスター系ラット(体重約100g)をdiethyl etherにて麻酔後、アジネート印象剤とMNUの混和物0.3ml(投与量MNU=30mg、約300mg/kg)をラット左側下顎頬側面上に注入した。なおアルジネート-MNUの混和物は0.25gのアルジネイト印象剤粉末と減薗蒸留水を錬和し、均一になったところでMNU200mgを追加練和し、合計で2mlとしてこれを18G針付きシリンジ内につめたものである。また、アルジネイト印象剤のみを注入したラットあるいは無処置ラットをコントロールとした。アルジネイト印象とMNUの混和物投与群およびコントロール群につき処置後、経時的に下記の方法で観察した。ラットをdietllyl etherにて麻酔後、4%paraformaldehyde,0.1M cacoodylate buffer,pH7.4,4゚Cの混合溶液にて灌流固定し、両側下顎骨を摘出し、10%EDTA溶液にて脱灰した。一部の試料はエタノール脱水、パラフィン包理後、厚さ6μmの連続切片を作製し、ヘマトキシリンエオジン染色またはEGFなどの免疫組織化学染色を行い観察した。他の試料は1%OsO_4溶液で後固定、エタノール脱水、epon812包埋後、超薄切片を作製し、酢酸ウラン・クエン酸鉛の二重染色を行い、電顕にて観察した。また、灌流固定後、脳および腹部内臓を肉眼的に観察した。現在、実験を継続し、観察結果につき検討中である。これまでの歯原性腫瘍発生実験の発生率は他の口腔内悪性腫瘍の発生率と比較して極めて低く(38%)、発生までに要する期間も5-12か月と長かった。

われわれは歯原性腫瘍発生機序の解明のために、効率の良い実験系を開発した。0.25gのアルジネイト印象剤とMNU200mgを混和し、合計で2mlとした。これを18G針付きシリンジ内につめ、生後5週齢のウイスター系ラット左側下顎骨頬側面上に0.3ml(投与量MNU=30mg、約300mg/kg)注入した。対照にはアルジネイト印象剤のみを注入した。処置後1、3、5、8、12か月後に固定、脱灰、パラフィン固定し、観察した。。その結果、5ヶ月後に100%の確率で、有根歯である臼歯のマラッセの上皮遺残が増殖し、扁平歯原性腫瘍が発生した。また数%の確率ではあるが切歯エナメル芽細胞からエナメル上皮腫が発生した。このほかにmalignant fibrous histiocytomaや扁平上皮癌なども発生した。歯原性腫瘍は良性腫瘍的性格を有するので、その発生には5ヶ月以上の長時間を要する。これまでの全身投与実験系では、内臓に発生した腫瘍のために歯原性腫瘍発生前に実験動物が死亡し、目標である歯原性腫瘍の発生率が低くなっていると考えられた。われわれはMNUを局所投与することで、実験動物の寿命を延ばしている。結果的に100%の確率でマラッセ上皮遺残由来の腫瘍性病変の発生を得られたと考えられる。歯原性腫瘍の本体を解明する目的で、効率の良い歯原性腫瘍発生実験系を開発した。膨脹性発育を示す歯原性腫瘍周囲の歯槽骨吸収部位には破骨細胞が観察された。この部分には炎症性細胞はほとんど観察されなかったので、この吸収は圧迫等による機械的刺激が原因のひとつではないかと推察された。一方、顎骨面から突出して増大する部分は薄い骨に被覆されていたことより、歯原性腫瘍が一層の結合組織皮膜を介して骨形成を誘導する可能性も考えられた。
超解像度顕微鏡による生きた細胞のDNA損傷修復過程のリアルタイム観察技術の開発

本研究計画では、従来細胞を固定しなくては検出できなかった修飾型タンパク質の細胞内局在をリアルタイムにイメージングできる方法を開発することを目的として、平成30年度は以下に掲げる研究項目を実施し成果を得た。【超微小粒子をリアルタイムで解析するための超解像度光学顕微鏡の開発】研究協力者である高度技術研究所の清水グループが開発した超解像度広視野レーザー位相差顕微鏡は、独自に開発したレーザー光の干渉性と指向性を利用した“光アナログ画像処理技術"を用いることで、80nmの微粒子や口腔上皮細胞の核内構造を観察できるほどの超解像度を有する顕微鏡である。平成30年度は、従来の位相差顕微鏡の概念を変えてつくられたこの顕微鏡を新たに設置した。今回設置する超解像度広視野レーザー位相差研顕微鏡は正立型タイプであるが、研究室内に新たに設置することで、ライブイメージング実験をより適切な条件で行うことが可能となる。現時点では、使用する予定のレーザーにトラブルが生じたため、全体の60%程度のセットアップにとどまっている。これまでリアルタイムイメージングが不可能であったリン酸化型H2AXを標識し、リアルタイムで観察するための手法として新規超解像度光学顕微鏡に着目した。当初の予定では、顕微鏡を開発している研究協力者が所属する高度技術研究所での顕微鏡の設置、実験実施を計画していたが、リアルタイムイメージングを行うにあたり、バイオ実験設備が顕微鏡と近い距離にあることが望ましいと考え、平成30年度は顕微鏡を新たに茨城大学内に設置することとした。そのため、顕微鏡のセットアップに時間を要しており、具体的なγ-H2AXのリアルタイムイメージング実験については未着手である。しかしながら、顕微鏡が茨城大学内に設置されれば、金コロイド等によるγ-H2AXの標識実験、さらにはその観察はより簡便かつ迅速に実施可能となると期待する。令和元年度も引き続き超解像度光学顕微鏡の設置を行い、令和元年度の早い時期に完成を目指す。また、令和元年度は顕微鏡の設置とは独立して、金コロイドによる標識がγ-H2AXの局在に影響を与えないことを確認するために、放射線照射細胞を通常の免疫染色法と同様に固定し、金コロイド標識二次抗体を用いた免疫反応を行う。スライドを顕微鏡下で観察し、予想されるDNA損傷が検出されるかを評価する。また、本研究は異分野の融合的研究計画であることから、研究成果やその進捗状況については研究協力者と密に連絡をとり十分な情報共有を行う。また、積極的な学会・研究会参加を行い、研究遂行に向けて尽力していく。しかしながら、現時点では、使用する予定のレーザーなど部品の調達にトラブルが生じたため、全体の60%程度のセットアップにとどまっており、未使用額が生じた。
過分極性膜電位振動とそれに同期する筋収縮の機構

コオロギ側輸卵管に酵素処理を施すと長径100ミクロン、短径5ミクロンの横紋構造を持つ単一筋細胞が得られる。この単一筋細胞は、正常リンガー液中で周期的なリズム収縮を示す。この単一筋細胞にホールセルパッチクランプ法を適用すると周期的収縮に同期した一過性の過分極電位(過分極性膜電位振動)が発生していることを見出した。本研究ではこの機構の解明を目的とした。その結果、過分極性膜電位振動の発現に細胞外からのCa流入が必須であること、電気生理学的及び薬理学的方法により、その経路には以下の性質を示す2種のCa透過型チャネルが関与していることを明らかにした。電位依存性L型Caチャネル:単一チャネルの記録・解析によりコンダクタンス18pSの単一Caチャネル電流が同定された。薬理学的解析によりこのチャネルはdihydropyridine感受性であることが明らかにされた。さらに単一チャネルの平均加算電流は巨視的電流と類似の時間依存性電流を再現した。伸展活性化チャネル:コンダクタンス20pSの伸展活性化チャネルを同定した。このチャネルは一価及び二価のカチオンを通す非選択的陽イオンチャネルであった。細胞外のGd、La, Cd, Znは単一チャネル電流の振幅を減少させた。次に膜の過分極を担うイオンチャネルは細胞内Caの増加により活性化されるCa活性化カリウムチャネルであるとの仮説に基ずき、チャネルの同定を進めた。その結果、以下の性質を示す2種のCa活性化カリウムチャネルの存在を明らかにした。BKチャネル:コンダクタンスは外液カリウムイオン濃度140mMの場合、120pS、10mMの場合、51pSであった。チャネルの平衡電位は外液カリウムイオン濃度の変化によりネルンスト式に従い変化した。細胞内のCa濃度上昇により開確率が増加した。細胞外からのイベリオトキシン、TEA、Baによりチャネル活性は抑制された。Ikチャネル:コンダクタンスは外液カリウムイオン濃度140mMの場合、50pSであった。細胞外からのクロトリマゾール、シャリブドトキシン、TEA、Baは効果なかったが細胞内からのTEAに作用によりチャネル活性は抑制された。以上の結果から、膜の過分極を発生させるイオンチャネルはBKチャネルとIKチャネルであることを示すことができた。さらにカフェインやリアノジンなどのCaモビライザーの作用から、これらのチャネルを活性化させるCaイオンは細胞外由来のものだけでなく、Ca誘発性Ca遊離機構を介した細胞内Ca貯蔵部位からの遊離Caも関与していることを明らかにした。

コオロギの側輸卵管に酵素処理を施すと長径100ミクロン,短径5ミクロンの横紋構造を持つ単一筋細胞が得られる。この単一筋細胞は、正常リンガー液中で周期的なリズム収縮(リズム)を示す。単一筋細胞にホールセルパッチクランプ法を適用し、電流固定下に膜電位を記録すると、周期的収縮に同期して膜の過分極(過分極性膜電位振動)が起こることを見出した。この過分極性膜電位振動の発現には細胞外からのCa^<2+>流入と細胞内カルシウム貯蔵部位からのCa^<2+>放出が必須であることから,平成14年度は主に外液からのCa^<2+>流入を荷うイオンチャネルの同定をパッチクランプ法を用いて行った。その結果、以下の知見を得た。(1)Ca^<2+>流入経路には2種のCa^<2+>透過性イオンチャネルが関与していることが明らかになった。一つは電依存性L型Ca^<2+>チャネルでありもう一つは、Ca^<2+>透過性の伸展活性化チャネルである。(2)L型Ca^<2+>チャネルは100mM Ba^<2+>存在下で単一チャネルコンダクタンスが18pS、開確率が脱分極依存性に増加し、平均加算電流は遅いdecayを示した。DHPカルシムアゴニストのBayK 8644は単一チャネルの開口時間を延長し、平均加算電流の振幅を増大させた。アンタゴニストのNife dipineは開確率0のブランク掃引を増大し平均加算電流値を減弱した。平均加算電流のピーク値は巨視的Ba^<2+>電流の電流-電圧関係を再現した。(3)伸展活性化チャネルは膜に与えたネガテイブ及びポジテイブの伸展刺激に応じ開確率を増大した。一価及び二価のカチオンを通し、Ca^<2+>透過型であった。単一チャネルコンダクタンスは一価カチオンで約20pS、二価カチオンで13pSであった。細胞外のGd^<3+>、La^<3+>、Cd^<+2>、及びZn^<2+>は単一チャネルの振幅を減少させた。以上の結果から、側輸卵管単一筋細胞の過分極性膜電位振動の発生には、これら2種のCa^<2+>透過型イオンチャネルを介する外液Ca^<2+>流入が重要であることが明らかになった。コオロギの側輸卵管に酵素処理を施すと長径100ミクロン、短径5ミクロンの横紋構造を持つ単一筋細胞が得られる。この単一筋細胞は、正常リンガー液中で周期的なリズム収縮を示す。この単一筋細胞にホールセルパッチクランプ法を適用すると周期的収縮に同期した一過性の過分極電位(過分極性膜電位振動)が発生していることを見出した。平成14年度はこの過分極性膜電位振動の発現に細胞外からのCa2+流入が必須であること、その経路には2種のCa透過型チャネル(電位依存性L型Caチャネル及びCa透過性伸展活性化チャネル)が関与していることを突き止めた。平成15年度はこれらの知見を基に、膜の過分極を担うイオンチャネルは細胞内Caの増加により活性化されるCa活性化カリウムチャネルであるとの仮説に基ずき、チャネルの同定を進めた。その結果、BKチャネル及びIKチャネルの存在を突き止めた。BKチャネルの同定
Guided Bone Regeneration法による歯槽骨再生と微細血管構築

本研究はGBR後の骨再生と血管構築の関係を組織切片と血管鋳型法と走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。実験にはビーグル犬を用い下顎前臼歯を抜歯後、吸収性および非吸収性の2種類のメンブレンを用いて、抜歯窩を覆いGBR手術を行い粘膜骨膜弁を縫合した。術後14、30、60日後に下歯槽動脈より血管注入用合成樹脂を注入し、蛋白分解酵素処理により骨付き血管鋳型標本を作製した。抜歯窩の治癒が行われる時、歯槽頂縁に存在する骨膜が抜歯窩内方に増殖し抜歯窩をシールする。その結果、上方の口腔粘膜の圧力により再生骨上端は平坦もしくは凹弯する。このことはGBR用メンブレンは細胞遮断のバリアとしての働きに加えて骨膜の位置を補助することで新生骨の量と形態をコントロールすることが可能であると考えられる。吸収性素材を使用して術後30日、吸収が進行中のメンブレン内に、経の太い骨膜の血管網が侵入していた。この結果60日後、骨の上方添加は対照群よりは認められるものの著しくはなかった。非吸収性素材を使用して術後14日、緻密な新生血管と軽石状の新生骨が抜歯窩内部から歯槽頂縁を越えて上方、側方へも添加していた。術後30日、メンブレンの形態に沿って骨添加が進んでいた。術後60日、メンブレンの位置によって骨再生に大きな相異があることが示された。メンブレンを上方へ位置させると骨の高さは歯槽提より高いものとなり、メンブレンを側方に変形して固定すると骨幅が拡大した。以上よりGBRを成功させるためには、メンブレン内に血管新生を促すこと、骨膜を適正に導く必要必要性が示された。目的:近年,失われた歯槽骨を回復する目的で,GBR法が盛んに行われている。この時の骨再生現象は歯槽骨や骨膜中の血管と大きくかかわっている。歯槽頂縁の高径は、抜歯窩からの骨膜の高さによって決定される。そこで今回、骨膜とその血管がPTFE Membrane上に沿って,伸展再生することによって歯槽骨の高さがどのように変化するかを血管鋳型法で観察した。方法と材料:実験には成犬(ビ-グル)を用い、抜歯後即、PTFE膜を応用した。血管内腔に合成樹脂を注入,周囲軟組織を蛋白分解酵素で除去し血管構築を走査型電子顕微鏡で観察した.結果:術後14日、抜歯窩内に始まる骨添加は既存骨の歯槽頂縁を越えて上方,側方へと進行し,Membrane内面の形態に沿って新たな形態の歯槽骨を形成した。術後30日Membrane直下は多孔の骨から,板状骨へと形態変化していた。また血管の密度も減じていた.またMembraneの外側に沿って骨膜の平坦な血管網が観察された。Membraneは歯肉の下方増殖を抑制するとともに,歯槽骨の高さを決定することが示唆された。術後60日の研磨切片ではMembrane内面は正常と変わらない新生骨梁になっていた.そして既存の歯槽骨より上方,側方に添加した新生骨は歯槽骨の高さと幅を大きく増加させていた。また,術後14日、Membraneと既存骨の間隙にも幼弱な新生骨がみられ、術後30日,Membraneを含んで側方にも骨添加がおきていた.目的:Guided boneregeneration(GBR)法を用いることで、幅径や高さの少ない歯槽骨にもimplantを埋入することが歯科臨床でも可能となってきた。それに伴い手術が一回ですむ吸収性の材料が試みられてきた。

しかし材料の素材、吸収時間や吸収率、吸収様式など様々な検討が必要となった。我々は一連の研究で歯槽骨の再生は、血管新生に追随して生じてくることを血管鋳型法で報告してきた。本実験では吸収性膜を用いて、GBR手術後120日の再生歯槽骨と血管との関係を血管鋳型標本とし走査型電子顕微鏡で観察した。材料と方法:実験動物にはビ-グル犬を用い、両側下顎前臼歯部を抜歯後、歯槽骨が再生するまで90日間待った。歯槽頂上に横切開を入れ、粘膜骨膜弁を開き、歯槽骨上に一定の大きさの実験的骨窩洞(length7 mm,width3mm,depth5mm)を形成した。この骨窩洞を吸収性membrane(Resolute regenerative Material/W.L.Gore & Associates,Inc,U.S.A)で覆い粘膜骨膜弁を縫合し閉鎖した。また対照群では、membraneを使用せずに骨窩洞形成後そのまま弁を縫合し閉鎖した。そして術後120日に血管注入を行った。結果:今回実験に使用したmembraneは直径30μmのfiberで構成され、この間隙は100-200μmであった。対照群では骨窩洞上面の再生骨表面は骨膜の血管網とともに下方へ凹湾していた。実験(GBR)群でも再生歯槽骨は下方へ凹湾していた。溶解し始めたmembrane中に骨膜の血管が侵入していた。これはmembraneのmeshの目が粗いこと、また溶解速度が速く骨膜を周囲歯槽骨より高い位置に誘導することができなかったことが考えられた。以上より骨形成と微小循環は大きな関連性を持つことがあらためて確認された。本研究はGBR後の骨再生と血管構築の関係を組織切片と血管鋳型法と走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。実験にはビーグル犬を用い下顎前臼歯を抜歯後、吸収性および非吸収性の2種類のメンブレンを用いて、抜歯窩を覆いGBR手術を行い粘膜骨膜弁を縫合した。術後14、30、60日後に下歯槽動脈より血管注入用合成樹脂を注入し、蛋白分解酵素処理により骨付き血管鋳型標本を作製した。抜歯窩の治癒が行われる時、歯槽頂縁に存在する骨膜が抜歯窩内方に増殖し抜歯窩をシールする。その結果、上方の口腔粘膜の圧力により再生骨上端は平坦もしくは凹弯する。このことはGBR用メンブレンは細胞遮断のバリアとしての働きに加えて骨膜の位置を補助することで新生骨の量と形態をコントロールすることが可能であると考えられる。吸収性素材を使用して術後30日、吸収が進行中のメンブレン内に、経の太い骨膜の血管網が侵入していた。この結果60日後、骨の上方添加は対照群よりは認められるものの著しくはなかった。非吸収性素材を使用して術後14日、緻密な新生血管と軽石状の新生骨が抜歯窩内部から歯槽頂縁を越えて上方、側方へも添加していた。術後30日、メンブレンの形態に沿って骨添加が進んでいた。術後60日、メンブレンの位置によって骨再生に大きな相異があることが示された。メンブレンを上方へ位置させると骨の高さは歯槽提より高いものとなり、メンブレンを側方に変形して固定すると骨幅が拡大した。以上よりGBRを成功させるためには、メンブレン内に血管新生を促すこと、骨膜を適正に導く必要必要性が示された。
並列処理粒度の調整機能をもつ並列化コンパイラの研究

本研究の目的は、超並列計算機の効率的な利用を目指して、並列処理粒度の調整機能をもつ並列化コンパイラの基礎技術を確立することである。同並列化コンパイラは、対象とする並列計算機のシステム特性および与えられた並列プログラムのもつ並列実行可能性を考慮して、同並列計算機上での実行時間がもっとも短くなるように粗粒度並列処理を行うメカニズムを有する。主な研究成果は以下の通りである。1.LogPモデルを用いて、並列化対象プログラムをコンパイル時に適切な並列処理粒度に調整するメカニズムを提案した。Doループ、Doacrossループおよび再帰関数呼出しを対象として、複数の種類の並列計算機に対して評価を行い、その有効性を検証した。2.コンパイル時にプログラムを粗粒度タスクに分割し、各タスクの実行開始条件およびデータ到達条件を与えることによって、粗粒度並列処理を効率よく実行するメカズムを提案した。データ到達条件の導入により分散記憶型並列計算機に対しても適応可能であることを示した。3.並列化対象プログラム全体を粗粒度タスクに分割し、タスク間並列性を利用した並列プログラムを生成する並列化コンパイラを試作した。粗粒度タスクの並列実行を制御するメカニズムとしてOpenMPコンパイラを利用し、移植性を向上させた。4.異機種のワークステーションから構成されるクラスタ、および複数台の対称マルチプロセッサ型並列計算機から構成されるクラスタを対象として、アプリケーション特性を考慮した共有記憶の一貫性制御を行うソフトウェア分散共有記憶方式を提案し、その有効性を評価した。本研究の目的は、超並列計算機の効率的な利用を目指して、並列処理粒度の調整機能をもつ並列化コンパイラを構築することである。同並列化コンパイラは、対象並列計算機のシステム特性(プロセッサ数、通信遅延、通信オーバヘッド等)と与えられた並列プログラムのもつ並列実行可能性(本質的並列性)を考慮して両者の整合をとり、対象並列計算機上でのプログラム実行時間がもっとも短くなるように並列処理粒度を調整するメカニズムを有する。本年度は、本研究を開始するにあたって関連研究課題を再訪し、取り組むべき研究課題を明確にした。並列プログラムにおける典型的なループの1つであるdoacrossループの並列化手法について検討した。同ループはdoallループとは異なり、ループのイタレーション間にデータ依存関係があるため、従来並列実行による高速化が困難とされてきた。その結果、sandglass型と名付ける新たな並列化手法を提案した。本手法は、従来から存在するイタレーション単位に分割して並列実行する方法と、パイプライン処理によって並列実行する方法を融合したものである。与えられた対象並列計算機のシステム特性に整合するようイタレーションの粒度を調整することによって、並列プログラムの実行時間の短縮が可能となる。本年度の主な研究成果は以下の通りである。(1)従来型並列化手法の分類とSandglass型並列化手法の提案(2) Logpモデルを用いた並列プログラムの実行時間解析による同手法の有効性評価(3)データ駆動型並列計算機上での並列粒度調整効果の測定(4)対称マルチプロセッサ型並列計算機を対象とする並列化コンパイラの開発環境整備本研究の目的は、超並列計算機の効率的な利用を目指して、並列処理粒度の調整機能をもつ並列化コンパイラを構築することである。昨年度は、並列プログラムにおける典型的なループの1つであるdoacrossループの並列化手法について検討した。その結果、sandglass型と名付ける効率のよい新たな並列化手法を提案した。本年度は、sandglass型並列化手法について、他手法との定量的な比較評価を行った,SMP型並列計算機を対象とした並列化コンパイラの開発環境を整備し、並列処理粒度の調整機能をもつ並列化コンパイラの有効性の検討に着手した。

(1)Sandglass型並列化手法の長所短所の検討(2)LogPモデルを用いた並列プログラムの実行時間解析による同手法の有効性評価(3)データ駆動型並列計算機、SMP型並列計算機等の複数の並列マシン上での並列粒度調整効果の測定(4)SMP型並列計算機を対象とした並列化コンパイラの開発環境整備本研究の目的は、超並列計算機の効率的な利用を目指して、並列処理粒度の調整機能をもつ並列化コンパイラの基礎技術を確立することである。同並列化コンパイラは、対象とする並列計算機のシステム特性(プロセッサ数、通信遅延、通信オーバヘッド等)と与えられた並列プログラムのもつ並列実行可能性(本質的並列性)を考慮して両者の整合をとり、対象並列計算機上でのプログラム実行時間がもっとも短くなるように並列処理粒度を調整するメカニズムを有する。昨年度までに、並列プログラムにおける典型的なループの1つであるDoacrossループの並列化について、sandglass型と名付ける効率のよい並列処理粒度調整方式を提案した。他手法との定量的な比較評価を行い、提案方式の有効性を検証した。本年度は、複数の対称マルチプロセッサ(Symmetrical Multi-Processor;SMP)型並列計算機を高速網で結合したクラスタ構成の並列計算機(SMPクラスタ)を対象とした並列化コンパイラの開発環境を整備した。また、SMPクラスタに対する並列粒度調整方式の適用可能性を検討した。SMPクラスタの抽象並列マシンモデルを提案し、それを用いて高精度の実行時間予測が可能であることを検証した。さらに、並列プログラムが粗粒度タスクに分割され、各タスクの実行開始条件が与えられとき、同プログラムをOpenMPの指示子とライブラリ関数を用いて並列実行する方式を提案した。本年度の主な研究成果は、以下の通りである。(1)SMPクラスタに対する拡張LogPモデルの提案と実行時間予測への有効性の検証(2)OpenMPによる粗粒度タスクの並列実行方式の提案と予備的評価(3)SMPクラスタのソフトウェア実験環境の整備本砺究の目的は、超並列計算機の効率的な利用を目指して、並列処理粒度の調整機能をもつ並列化コンパイラの基礎技術を確立することである。同並列化コンパイラは、対象とする並列計算機のシステム特性および与えられた並列プログラムのもつ並列実行可能性を考慮して、同並列計算機上での実行時間がもっとも短くなるように粗粒度並列処理を行うメカニズムを有する。粗粒度並列処理を効率的に行うために、コンパイラが粗粒度タスクの実行開始条件を調べておき、実行時に動的にタスクをプロセッサに割り当てる手法を、分散記憶型並列計算機に対して適応可能とする「データ到達条件」を明らかにした。
細胞を用いた成長軟骨帯の再生

成長軟骨帯損傷は骨端と骨幹端が骨性に架橋されることにより、長軸方向への成長障害による短縮や変形を引き起こす。本研究では、骨組織にて置換された成長軟骨帯を再生する目的で、間葉系細胞の移植を行い、その再生が可能かどうかを検討した。我々は、滑膜由来の間葉系幹細胞から作成した3次元人工組織を成長軟骨帯に作成した損傷部位に移植することにより、成長軟骨帯様組織の再生に成功した。この組織は成長軟骨同様に細胞の柱状形態をとり、サフラニン染色にて濃染する軟骨組織からなっていた。また、成長軟骨帯様組織が再生していた長管骨は、3次元人工組織を移植しないコントロール群に比べて、骨長の回復と変形の矯正を認めた。前年度までの研究で、成長軟骨帯欠損モデル(6週齢New Zealand White Rabbitの脛骨近位成長軟骨帯内側に直径3mm、深さ5mmの成長軟骨帯欠損)に対して、3次元間葉系細胞由来組織の移植により、欠損部修復過程でおこる骨端と骨幹端との間の骨橋架橋の形成を抑制し、骨の変形を防ぐ事を示し、成長軟骨帯様の組織により修復されている事を示した。この実験結果を踏まえて、成長軟骨帯損傷後の骨橋架橋による早期成長軟骨帯閉鎖モデルを作製し、同様の実験を行った。これは、実際の臨床における、成長軟骨帯損傷後の骨橋架橋による早期成長軟骨帯閉鎖を模倣した実験系である。成長軟骨帯欠損モデルは、上記欠損モデル作成3週後のウサギとした。このモデルウサギは骨橋架橋を作り、高度の脛骨変形を呈した。変形出現後、骨橋切除・3次元間葉系細胞由来組織移植を行ったところ骨性架橋による脛骨変形が成長とともに変形改善を認めた。このモデルにおいては、臨床的に使用される骨ワックスの移植も行い、変形の改善を認めていたが、3次元間葉系細胞由来組織移植を行った群では、変形の改善のみならず、組織学的に成長軟骨帯様の再生を認めた。本研究は成長軟骨帯損傷に対して、その再生を目指すための新規治療法開発が目的である。臨床的には人工物や他組織(脂肪組織等)を用いた成長軟骨帯損傷後の成長障害に対しての治療法が行われている。しかし、成長軟骨帯そのものを治療するというコンセプトの治療法はなく、本研究が目指したのは成長軟骨帯損傷の根本的な治療法であった。本研究では、滑膜細胞を用いて3次元間葉系由来組織を作成し、白色家兎の脛骨近位成長軟骨帯損傷モデルおよび損傷による脛骨変形モデルに対して移植実験を行った。まず、成長軟骨帯損傷モデルに対する3次元組織移植では、コントロールが全例成長軟骨帯の骨性架橋を認めたのに対して、臨床的に使用されている骨蝋移植群と比べても遜色ない成長軟骨帯骨性架橋予防が可能であった。さらに、組織学的には成長軟骨帯に特徴的な軟骨細胞の柱状構造が認められ、成長軟骨帯様組織が確認できた。さらに、成長軟骨帯損傷後骨性架橋による脛骨変形モデルにおいては、3次元組織移植群では、骨蝋移植群比較して同等あるいはそれ以上の変形矯正効果を認めた。さらに、3次元組織を移植した部分の成長軟骨帯は再骨性架橋を認めず、成長軟骨帯様組織(軟骨細胞の柱状構造および軟骨基質産生)を認めた。これらの結果は、間葉系細胞から構成される3次元組織の成長軟骨帯への移植は、その再生を促しうることを示唆していると考えられた。さらに、3次元組織移植のみで成長軟骨帯様組織の再生を認めたため、将来的な臨床応用を考えると同組織への成長因子等の添加は必要ないと考えられた。一方、再生した成長軟骨帯様組織が移植した組織由来か移植を受けた成長軟骨帯周囲組織由来かを判別するために、ウイルス感染実験等を行うもその正確な機序は判別できず、将来的な実験に持ち越された結果となった。本研究で行っている、3次元間葉系細胞由来組織を用いた成長軟骨帯再生は、移植に使用する間葉系細胞由来組織をIn Vitroで軟骨様組織に誘導することは行わず、損傷した周囲の正常な成長軟骨帯から分泌される様々な成長因子によって分化誘導を行うことをコンセプトとしている。これまでの研究で、成長軟骨帯欠損モデル(6週齢New Zealand White Rabbitの脛骨近位成長軟骨帯内側に直径3mm、深さ5mmの成長軟骨帯欠損)に対して、3次元間葉系細胞由来組織の移植により、欠損部修復過程でおこる骨端と骨幹端との間の骨橋架橋の形成を抑制し、骨の変形を防ぐ事を示している。さらに、3次元間葉系細胞由来組織の移植は、骨橋架橋形成予防のみならず、成長軟骨帯様の組織により修復されている事を示した。

移植された3次元間葉系細胞由来組織部分はサフラニンO染色にて染まる軟骨様基質で満たされ、一部では成長軟骨帯に特徴的な細胞の柱状構造も認められた。したがって、3次元間葉系細胞由来組織の移植により、成長軟骨帯の再生への手掛かりをつかむことができたと考えられる。一方、これらの実験モデルは、臨床的には成長軟骨帯損傷を想定したモデルにあたり、出現しうる骨の変形を予防する効果を示したものである。しかし、実際の臨床においては、成長軟骨帯損傷後の骨橋架橋による早期成長軟骨帯閉鎖が問題となり、これを模倣する実験モデルも作製し、3次元間葉系細胞由来組織の移植実験も開始し始めている。成長軟骨帯欠損モデルにて骨橋架橋を作り、脛骨変形出現後、骨橋切除・3次元間葉系細胞由来組織移植を行う実験系にて予備実験を開始している。この実験において、3次元間葉系細胞由来組織移植による脛骨変形の矯正も確認している。現在までに3次元間葉系細胞由来組織を用いた成長軟骨帯再生は、単純な成長軟骨帯欠損モデルにおける3次元間葉系細胞由来組織移植の脛骨変形予防効果、成長軟骨帯損傷骨性架橋形成後の長管骨変形に対する変形改善効果の2点で有用な結果が得られている。さらに、どちらの実験系においても成長軟骨帯様の組織再生が認められ、当初予想の研究結果と同等の結果が得られていると考えている。しかし、3次元間葉系細胞由来組織移植による成長軟骨帯様組織への再生が、ドナー組織由来によるものかレシピエント組織由来によるものかの結論がでておらず、その機序は不明である。これまで、解明のためのウイルスを用いた実験系の確立を進めてきたが、この実験系では機序解明が困難であることが分かっている。この点を除けば、本研究は計画通りの達成度が得られていると考えている。現在までに3次元間葉系細胞由来組織を用いた成長軟骨帯再生は、単純な成長軟骨帯欠損モデルにおける3次元間葉系細胞由来組織移植の脛骨変形予防効果の結果が得られていることから、最低限のレベルの実験結果が得られていると考えられる。さらに、このうち3次元間葉系細胞由来組織移植により成長軟骨帯様組織の再生が認められるため、当初の目的である成長軟骨帯再生の手がかりをつかむことができたと思われる。現時点では、この成長軟骨帯再生の機序の解明のためのウイルスを用いた実験系の確立を進めており、おおむね研究計画どおりに研究は進行している。今後の研究は、3次元間葉系細胞由来組織移植による成長軟骨帯再生の機序の解明に絞られている。これまでは、移植する間葉系細胞をウイルスなどによりマーキングを行い、移植細胞を中心とした組織の移植後の経時的変化を示していく実験系の確立を目指していた。しかし、1つの実験期間が23ヶ月に渡るため、この方法ではマーキングタンパクの発現消失があり、はっきりとしたデータが得られなかった。このため、今後は移植後初期からの組織変化を組織学的に経時変化を見ていくことで、成長軟骨帯の再生機序の解明につなげていきたいと考えている。今後の研究は、大きく2つに分けて進めていく予定である。第1点目は、3次元間葉系細胞由来組織移植による成長軟骨帯再生の機序の解明である。これは、移植する間葉系細胞をウイルスなどによりマーキングを行い、移植細胞を中心とした組織の移植後の経時的変化を示していくことである。この実験により再生した成長軟骨帯がドナー由来の組織であるか、レシピエント由来であるかを証明できると考える。