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日本における音楽芸術団体等に対する公的支援の構造分析

本研究の目的は、文化芸術振興のための新たな公的支援の仕組みの構築が喫緊の課題となっていることを踏まえ、日本における音楽芸術団体等への公的支援の実態を調査し、その構造を分析・把握することである。日本の公的機関(文化庁、独立行政法人日本芸術文化振興会)による助成事業の全体的な構造の把握及び助成を受ける側としてのプロフェッショナル・オーケストラの活動の実態分析の両面から研究を進めた。その中で、オーケストラの「地方公演」の重要性に着目することにより、音楽芸術団体等への公的支援の方向性の考察に資する、新たな視点を得ることができた。本研究は、日本における音楽芸術団体等への公的支援の実態を調査し、その構造を分析・把握することを目的とする。2013年度は、(1)国、地方自治体、民間による文化芸術活動への支援に関する全般的な資料収集と基礎的なデータの整理、(2)日本のプロフェッショナル・オーケストラに対する公的・民間助成の枠組みの把握、(3)日本のプロフェッショナル・オーケストラの収入構造の把握、(4)(2)(3)を踏まえてオーケストラに対する助成の課題の洗い出し、を行った。(1)については、文化庁等の支援事業に関する資料や民間助成財団の事業に関する資料の収集をはじめ、文化政策・アートマネジメント関係図書の収集、関連学会の研究会等への参加を行った。また、(2)(4)については、文献調査とともに、公益社団法人日本オーケストラ連盟へのヒアリングや、オーケストラ団体へのヒアリング等、現地調査を実施し実態の把握に努めた。その上で、(2)(3)の成果については、関連学会での発表や論文投稿等を行った。以上の研究は、文化芸術活動への公的支援の役割を考察するとともに、国の第3次「文化芸術の振興に関する基本的な方針」(2011年2月8日閣議決定)を踏まえ、国による効果的な支援の推進に資するものとして重要な意義を持つ。これと同時に、先行研究において、日本における文化芸術活動への公的支援の実態に関する研究成果が少ない中、本研究で得たデータは、今後の同分野の研究の発展に役立つものと思われる。2014年度は、2013年度に行ったオーケストラに対する助成の課題の洗い出しを踏まえた仮説を検証するため、国内各地のプロフェッショナル・オーケストラに関する現地調査(公演視察、関係者へのインタビュー等)を行った。特に、事例調査として公益財団法人札幌交響楽団の活動について資料収集し、その成果による学会発表及び論文投稿を行った。なお、年度末には公益財団法人九州交響楽団の活動についての資料収集も開始した。これにより、本研究の課題、すなわち日本における音楽芸術団体等に対する公的支援の構造分析・把握に向けて、地方におけるオーケストラの公演活動の実態とこれに対する公的支援の在り方という、新たな視座を得ることができた。上記の一方で、本研究の基礎的調査として、2013年度に引き続き国、地方自治体、民間による文化芸術活動への支援に関する資料収集を継続して行った。そのため、文化政策・アートマネジメント関係図書の収集のほか、一般社団法人日本クラシック音楽事業協会主催の「クラシック・コンサート制作基礎講座」、公益財団法人可児市文化芸術振興財団主催の「世界劇場会議国際フォーラム」、その他学会活動への参加等を行い、資料を収集した。以上の研究活動は、文化芸術活動への公的支援の役割を考察するものであるとともに、文化審議会で審議中の第4次「文化芸術の振興に関する基本的な方針」の答申案において、日本版アーツカウンシルの導入を含め、文化芸術活動に対する効果的な支援の在り方が提起されていることから、これに資するものとして重要な意義を持つ。また、先行研究において、日本における文化芸術活動への公的支援の実態に関する研究成果が少ない中、本研究で得たデータは、今後の同分野の研究の発展に役立つものと思われる。本研究は、日本における音楽芸術団体等への公的支援の実態を調査し、その構造を分析・把握することを目的として、公的機関(文化庁、独立行政法人日本芸術文化振興会)による助成事業の全体像の把握及びその課題について、音楽芸術団体、特にオーケストラの視点から実態分析を進めてきた。研究の最終年度にあたる2015年度は、2013、2014年度に行った調査を補完するため、国内各地においてプロフェッショナル・オーケストラの活動に関する現地調査(公演視察、関係者へのインタビュー等)を行うとともに、これまでに収集したオーケストラの活動や公的支援関係資料に基づく実態分析等を行った。また、本研究の基礎的調査として、文化政策・アートマネジメント関係図書の読み込みを行った。これと並行して、文化政策・アートマネジメント関係学会・会議等に参加し、本研究に関連する最新の研究成果等を把握した一方、研究成果による学会発表(文化経済学会〈日本〉、日本音楽芸術マネジメント学会)及び論文投稿を行った。研究期間全体を通じた成果として、本研究では、1日本のプロフェッショナル・オーケストラに対する財政支援の構造把握、2オーケストラの「地方公演」の実態把握、3オーケストラの「地方公演」の課題分析を行い、学会誌等に論文が掲載された。文化芸術活動に対する公的支援は、第4次「文化芸術の振興に関する基本的な方針」(2015年5月22日閣議決定)において「文化芸術活動に対する効果的な支援」が重点施策のひとつに挙げられていることに見られるように、国の文化政策における重要な課題とされている。本研究は、これに資する新たな視点を提供するものとして意義を持つと考えられる。

本研究の目的は、文化芸術振興のための新たな公的支援の仕組みの構築が喫緊の課題となっていることを踏まえ、日本における音楽芸術団体等への公的支援の実態を調査し、その構造を分析・把握することである。日本の公的機関(文化庁、独立行政法人日本芸術文化振興会)による助成事業の全体的な構造の把握及び助成を受ける側としてのプロフェッショナル・オーケストラの活動の実態分析の両面から研究を進めた。その中で、オーケストラの「地方公演」の重要性に着目することにより、音楽芸術団体等への公的支援の方向性の考察に資する、新たな視点を得ることができた。昨年度の研究成果を踏まえ、本年度はヒアリング等現地調査に重点的に取り組んだ。これにより、当初の研究実施計画において、昨年度は現地調査が若干不足していたが、その不足分を補うとともに、必要な現地調査を実施することができた。その際、調査遂行にあたり、調査先の関係者等との連携に努め、協力を得ることができた。一方で、昨年度及び本年度の研究成果を取りまとめ、学会発表と論文投稿を行った。以上から、本研究課題の研究は全体としておおむね順調に進展していると言うことができる。芸術・文化政策昨年度及び本年度の研究に基づき、引き続き必要な現地調査等資料収集を進めるとともに、研究協力者等の協力も得て分析作業と研究成果の取りまとめを行う。また、学会発表及び論文投稿等により、成果発表に努める。本年度は全般的な資料収集と課題の洗い出しに重点を置いて取り組んだこと、またこれに基づいて現地調査先の選定を行うため、ヒアリング等現地調査は当初の研究実施計画よりも若干少ない件数(回数)に留まった。ただし、これについては、次年度において実施する予定である。一方で、研究成果を随時取りまとめることにより、学会発表や論文投稿等の成果発表については、計画以上に積極的に行うことができた。本年度は、現地調査(旅費支出)に重点をおいて研究活動を行ったため、分析及び取りまとめに必要な作業(資料収集、資料複写、データ入力等)に伴う支出が予定額よりも少なく、次年度使用額が発生することとなった。本年度の研究に基づき、次年度はオーケストラに対する助成の課題に焦点を当てて、現地調査と実態分析をより一層進めるとともに、これに関連する支援政策についての調査を行う。また、これらの調査を有効に実施するために、調査先の関係者等との連携に努める。次年度は本研究課題の最終年度を予定していることを踏まえ、必要な現地調査を行うとともに、分析及び取りまとめ作業を行う。これに伴い、物品費、旅費、人件費・謝金、その他経費を、次年度分として請求した予定額と合わせて使用する計画である。本年度は、ヒアリング等現地調査が当初の研究実施計画よりも若干少ない件数(回数)に留まったため、これに伴う旅費等の経費が予定額よりも少なくなり、次年度使用額が発生することとなった。本年度行った資料収集と課題の洗い出しに基づき、現地調査先の選定を行い、次年度は本格的に現地調査を実施することとする。これに伴い、調査活動に必要な旅費、物品費等を、次年度分として請求した予定額と合わせて使用する計画である。
プラズマアシストCVDによるグラファイト類似炭素薄膜の作製

リチウム二次電池は小型携帯用機器電源としてだけではなく、最近では、ハイブリッド車用電源としても期待されている。リチウム二次電池の負極には黒鉛負極が通常用いられているが、電池性能の向上を図るため、黒鉛以外の炭素負極の研究が盛んである。本研究では、炭素負極の電気化学特性をより詳細に調べるため、プラズマ化学気相析出法(CVD)法を用い、sp^2系炭素薄膜についての構造およびそのリチウム二次電池特性を検討し、以下の結果を得た。1)アセチレン/アルゴンプラズマより結晶性の高い炭素薄膜を得ることができ、その結晶性は印加電力に依存すことを見出した。2)炭素薄膜をリチウム二次電池用負極材料として用い、2ndサイクルでも1000mAh/gの高容量を示すことが分かった。電池容量も印加電力に極めて依存することが分かった。3)エチレン/NF_3プラズマより高結晶性の炭素薄膜を500°Cという低温で得ることができた。この薄膜の電子伝導性は10^2S/cmであり、極めて高い伝導性を示した。4)リチウムイオンの挿入サイトは二つ存在し、挿入時にはまず結晶性のよい良い炭素層間に侵入し、その後、アモルファス層へ移動することを明確にした。また、脱離時には結晶性の良い炭素層間からリチウムイオンは優先的に脱離することが明確となった。5)本炭素薄膜にリチウムイオンが挿入可能な容量は印可電力が低いほど増大することが明確となった。これは、印可電力の増大に伴い、炭素薄膜中の結晶層が増加するためであることも分かった。6)リチウムイオンの拡散定数はリチウムイオンの挿入量に比例して増加し、最大値をとった後、減少することが分かった。拡散定数の現象は炭素電極中に存在するリチウムイオン間の静電反発によるものと考えられるが、拡散定数の増大の原因についての詳細は検討中である。7)薄膜電極/電解液界面の抵抗は炭素薄膜の結晶性により影響を受けることが分かった。これはリチウムイオンが挿入脱離できる反応サイト数の相違によるものと思われる。8)薄膜電極/電解液界面の抵抗による活性化エネルギーは用いる電解液によって影響を受けることが明らかとなった。近年、炭素材料を負極に用いたリチウム二次電池は高出力密度を有し、安全性に富むことから、盛んに研究され実用化されるに至った。現在でもさらなる性能向上のため炭素材料負極の研究開発は国内外で勢力的に行われている。しかし、リチウム二次電池の研究では電極材料は通常活物資、粘結剤、導電剤との合材として使用されるため、粒子間のリチウムイオンの移動の遅れや電気的接触の低さのために十分にその特性が発揮されていない。sp2系の高度に黒鉛化が発達した炭素薄膜を作製できれば、上述のバインダーの影響を受けないリチウム二次電池負極として使用することができ、炭素負極開発に大きな指針を与えることができる。そこで本研究では、グロー放電プラズマを用い、高インターカレーション機能性、高潤滑特性を有する高度に黒鉛化の発達したグラファイト類似炭素薄膜の低温合成を目的とした。本年度の成果概要は以下の通りである。

1)アセチレン/アルゴンプラズマより結晶性の高い炭素薄膜を得ることができ、その結晶性は印加電力に依存することを見出した。2)1)で作製した炭素薄膜をリチウム二次電池用負極材料として用い、2ndサイクルでも1000mAh/gの高容量を示すことが分かった。電池容量も印加電力に極めて依存することが分かった。3)エチレン/NF3プラズマより高結晶性の炭素薄膜を500°Cという低温で得ることができた。この薄膜の電子伝導性は10^2S/cmであり、極めて高い伝導性を示した。近年、黒鉛材料を負極に用いたリチウム二次電池は高出力密度を有し、リチウム金属負極と比較して安全性に富むことから、盛んに研究され実用化されるに至った。現在でもさらなる性能向上のため黒鉛以外の炭素材料負極の研究開発は国内外で勢力的に行われている。炭素材料の電気化学特性を詳細に調べるためには粘結剤などを用いない電極の作製が重要である。そこで、昨年度の研究ではプラズマ化学気相析出法(CVD)を用いてsp^2系炭素薄膜の作製を行った。本年度はその薄膜をリチウム二次電池用負極として用い、リチウムイオンの挿入脱離機構を種々の電気化学的手法により調べた。その結果、1)リチウムイオンの挿入サイトは二つ以上存在し、挿入時にはまず結晶性の良い炭素層間に侵入し、その後、アモルファス層へ移動することを明確にした。また、脱離時には結晶性の良い炭素層間からリチウムイオンは優先的に脱離することが明確となった。2)本炭素薄膜にリチウムイオンが挿入可能な容量は印可電力が低いほど増大することが明確となった。これは、印可電力の増大に伴い、炭素薄膜中の結晶相が増加するためであることも分かった。3)本炭素薄膜は炭酸プロピレン系電解液中でもリチウムイオンの挿入脱離が可能であることが分かった。しかし、炭酸エチレン系電解液と比較すると、その容量は低いことも明らかとなった。4)炭素薄膜をNF_3プラズマ中で表面修飾を行い、電気化学特性を調べ、被膜形成機構に関する知見を得た。黒鉛を負極に用いたリチウム二次電池は小型携帯機器用電源として使用されており、最近では、ハイブリッド用自動車電源としても期待されている。現在でもさらなる性能向上のため黒鉛以外の炭素負極の研究開発が国内外で勢力的に行われている。昨年度までにプラズマ化学気相析出法(CVD)を用いたsp^2系炭素薄膜についての構造、そのリチウム二次電池特性の詳細について報告した。ハイブリッド用電源としてリチウム二次電池を使用するには活物質中のリチウムイオンの拡散及び界面でのイオン移動が高速に生じることが必要となる。そこで、本年度は炭素薄膜中の拡散及び炭素薄膜/電解液界面のイオン移動反応に着目し、交流インピーダンス法によりそれらを調べた。その結果、1)リチウムイオンの拡散定数はリチウムイオンの挿入量に比例して増加し、最大値を取ったのち、減少することが分かった。拡散定数の減少は炭素電極中に存在するリチウムイオン間の静電反発によるものと考えられるが、拡散定数の増大の原因についての詳細は検討中である。2)薄膜電極/電解液界面の抵抗は炭素薄膜の結晶性により影響を受けることが分かった。これはリチウムイオンが挿入脱離できる反応サイト数の相違によるものと思われる。3)薄膜電極/電解液界面の抵抗による活性化エネルギーは用いる電解液によって影響を受けることが明らかとなった。
確率論的手法による臨界安全基礎実験

本研究の目的は,原子炉燃料臨界安全モニターの開発にあり,昭和5759年度の3年間に引き続き, Cf-252利用の3検出器雑音法を実際的方法を目指して改善,確立することである.この方法では, Cf内蔵の検出器1個と,中性子検出器2個を体系周辺に配置し,これらの検出器出力の相互,または自己パワースペクトルを信号処理によって得る.これらの量から作った比(スペクトル比)を確率過程論によって体系の中性子増倍率に関係付ける.本研究3年間の主な成果を以下に列記する(1)上述のスペクトル比が,見かけ上,如何に検出器配置に依存するか予測する理論式を導き,実験における検出器配置に対して指針を得た.(2)この式を,原研のTCA装置で実験的に検証することを試み,一部のデータで理論式と一致する傾向を得た.(3)モデル化円柱体系に対するモンテカルロ法シミュレーションコードを作成し,スペクトル比の検出器位置依存性に関し,上記(1)の理論式の妥当性を明らかにした.(4)同じモンテカルロ法コードにより, Cf中性子源強度に対する,スペクトル比の依存性を調べ,この依存性が少いという結論を得た.(5)相互干渉系(2コニツト体系)への本方法の適用を考え, 2点炉近似に基ずく理論式の導出を行った.(6)遅発中性子がスペクトル比に及ぼす効果を定量的に調べ, 10Hz以上の周波数域では,この効果は考慮する必要がないと結論できた.今後は, a.上記(2)の実験の続行, b.再処理燃料中に必ず存在するプルトニウムの核分裂が,結果に及ぼす影響の検討, c.測定統計改善のための検出器改善, d.同じく統計改善のためのCf以外の外部中性子源使用の効用検討などの課題がある.本研究の目的は,原子炉燃料臨界安全モニターの開発にあり,昭和5759年度の3年間に引き続き, Cf-252利用の3検出器雑音法を実際的方法を目指して改善,確立することである.この方法では, Cf内蔵の検出器1個と,中性子検出器2個を体系周辺に配置し,これらの検出器出力の相互,または自己パワースペクトルを信号処理によって得る.これらの量から作った比(スペクトル比)を確率過程論によって体系の中性子増倍率に関係付ける.本研究3年間の主な成果を以下に列記する(1)上述のスペクトル比が,見かけ上,如何に検出器配置に依存するか予測する理論式を導き,実験における検出器配置に対して指針を得た.(2)この式を,原研のTCA装置で実験的に検証することを試み,一部のデータで理論式と一致する傾向を得た.(3)モデル化円柱体系に対するモンテカルロ法シミュレーションコードを作成し,スペクトル比の検出器位置依存性に関し,上記(1)の理論式の妥当性を明らかにした.(4)同じモンテカルロ法コードにより, Cf中性子源強度に対する,スペクトル比の依存性を調べ,この依存性が少いという結論を得た.(5)相互干渉系(2コニツト体系)への本方法の適用を考え, 2点炉近似に基ずく理論式の導出を行った.(6)遅発中性子がスペクトル比に及ぼす効果を定量的に調べ, 10Hz以上の周波数域では,この効果は考慮する必要がないと結論できた.今後は, a.上記(2)の実験の続行, b.再処理燃料中に必ず存在するプルトニウムの核分裂が,結果に及ぼす影響の検討, c.測定統計改善のための検出器改善, d.同じく統計改善のためのCf以外の外部中性子源使用の効用検討などの課題がある.本研究の目標は、米国のMIHALCZO氏提唱の3検出器雑音法を評価発展させることである。この方法では、カリフォルニウム252中性子源を内蔵する電離箱(検出器#1)と、2個の中性子検出器(#2,#3)を原子炉燃料体系中に配置して計測を行い、3出力間の相互パワースペクトルを算出する。それらスペクトルの間の比は原子炉理論によって体系の未臨界度ないしは中性子増倍率に結びつけられる。そこでこれを発展させれば、臨界安全管理に不可欠なモニターの機能を期待できる。本年度は理論解析としてこの測定実験のモンテ・カルロ法による計算機シミュレーションが行われた。原子炉燃料体系を無限円柱で近似し、検出器#1を線状の線源で表現する。検出器#2,#3は無限に長い八ツ橋状の円狐にモデル化する。このようなモデル計算の結果、検出器出力間の相関関数、スペクトル比の周波数特性,同じくスペクトル比の検出器位置依存性などについて、決定論的手法から得られる理論値と同傾向を得ることができた。今後は更にこの手法を改善して、この実験における核分裂中性子家系の空間的広がり、および検出器信号が示す時系列などを表示して直観的把握を助け、決定論的解析と相俟ってこの実験法に対する理解を深める方針である。特にカリフォルニウム中性子源の強度の影響、検出に伴う中性子消滅の効果などを模擬できれば、決定論的解析で用いた仮定の是非も検討できる。なお実験の面では、本年度は効率の高い大型の検出器を購入し、検出器の最適位置を探る予備的実験が行われた。この面では62年度に本格的な実験を行う計画を立てている。またこの測定法が將来実用化されて原子炉燃料施設に適用される場合を考え、炉物理以外を専門とする技術者にも理解しやすい、入門的な解説書を資料として作成した。
科学系実験・実習授業における学習者のリフレクション活動を促すCSCLの研究

(1)WebベースのCSCL環境:科学系実験・実習授業に関する大学生の意識調査結果(山際ほか2003)と「平成14年度の研究」の形成的評価をもとに,本研究では西森ら(2003)によって開発されたe-Learning環境構築支援システム「exCampus」を用いて,「eMATE」と呼ばれるCSCL環境を設計し利用した.(2)CSCL発言データ分析システム:授業実践者が学習者の知識構造の変容過程を分析するために,eeMATEの発言データを量的・質的に分析するシステムを開発した(笠井ほか2003).本分析システムはCSCLの発言データを分析するために,「知識カテゴリー」「発言意図カテゴリー」「該当知識」の3つの観点を用意し,それぞれの観点にいくつかのカテゴリーを独自に設定することができる.(3)授業の開発と評価:学習者のリフレクションを促すために,eMATEを組み込んだ実験授業をデザインした.授業を実施し,評価した.評価の際,分析システムを利用した.授業デザイン,授業実施,授業評価,という実践研究を2年度に渡り3回繰り返した.実践の特徴は,1)受講生自身が実験活動をデザインして実施し,その結果をリフレクションするという「思考と活動の循環」を授業に組み込んでいる点,(2)専門家に適宜異なったタイプの参加をしてもらった点にある.(4)CSCL環境を組み込んだ科学系実験・実習授業の教授学習システム要件:実験活動を取り入れた授業において,(1)CSCL環境を利用した学習者主体の思考と活動の循環に,(2)受講生の実態を把握した上での専門家の講義や専門家からのアドバイスを組み込むことによって,受講生が,(1)授業中の実験活動を肯定的にとらえ(SUZUKI et al. 2004),(2)実験が成功する上で必要となる技能的知識に科学的知識を関連づけられるようになる(SUZUKI et al. in press).1平成14年度研究の成果発表:教員養成課程におけるCSCL環境を利用した実践研究の成果を発表した(Nagata et al.2003,Suzuki et al.2003)。さらに本研究課題の基礎研究の成果を発表した(Suzuki,2003)。2実践研究の理論部の検討:本研究課題に関する実践研究の理論部を考察した。成果について学会発表の場で意見をもらい、妥当性を検討した(鈴木ほか2003a)。3 CSCL環境の設計と運用テスト:CSCL環境として、e-Leaniing環境構築支援システム(西森ほか印刷中)を用いてeMATEと称す協調学習用サイトを設計した。システムの運用テストを兼ね、教員養成課程における実践研究を展開した(永田ほか印刷中)。4 CSCL発言データ分析システム:CSCL発言データの分析システムを開発した(笠井ほか2003)。5平成15年度研究(授業デザイン・授業実践・授業評価):本研究課題に関する教員養成課程における実践研究の成果の一部を発表した(鈴木ほか2003a,山際ほか2003,永田ほか2003a,吉岡ほか2003)。6平成15年度研究の形成的評価:本研究課題に関する教員養成課程における実践研究の形成的評価を行った(鈴木ほか2003b)。7中学校への応用:教員養成課程での実践研究の成果をもとに、中学校への応用を検討した(今井ほか2003a,2003b,印刷中,奥村ほか2003)。(1)WebベースのCSCL環境:科学系実験・実習授業に関する大学生の意識調査結果(山際ほか2003)と「平成14年度の研究」の形成的評価をもとに,本研究では西森ら(2003)によって開発されたe-Learning環境構築支援システム「exCampus」を用いて,「eMATE」と呼ばれるCSCL環境を設計し利用した.(2)CSCL発言データ分析システム:授業実践者が学習者の知識構造の変容過程を分析するために,eeMATEの発言データを量的・質的に分析するシステムを開発した(笠井ほか2003).本分析システムはCSCLの発言データを分析するために,「知識カテゴリー」「発言意図カテゴリー」「該当知識」の3つの観点を用意し,それぞれの観点にいくつかのカテゴリーを独自に設定することができる.(3)授業の開発と評価:学習者のリフレクションを促すために,eMATEを組み込んだ実験授業をデザインした.授業を実施し,評価した.評価の際,分析システムを利用した.授業デザイン,授業実施,授業評価,という実践研究を2年度に渡り3回繰り返した.実践の特徴は,1)受講生自身が実験活動をデザインして実施し,その結果をリフレクションするという「思考と活動の循環」を授業に組み込んでいる点,(2)専門家に適宜異なったタイプの参加をしてもらった点にある.(4)CSCL環境を組み込んだ科学系実験・実習授業の教授学習システム要件:実験活動を取り入れた授業において,(1)CSCL環境を利用した学習者主体の思考と活動の循環に,(2)受講生の実態を把握した上での専門家の講義や専門家からのアドバイスを組み込むことによって,受講生が,(1)授業中の実験活動を肯定的にとらえ(SUZUKI et al. 2004),(2)実験が成功する上で必要となる技能的知識に科学的知識を関連づけられるようになる(SUZUKI et al. in press).
蛋白尿による尿細管間質障害の機序の解明

尿細管間質障害は腎機能の予後と深く関連しており、そのメカニズムの解明が待たれている。尿細管間質障害の原因として最近蛋白尿が注目されている。蛋白尿中に含まれる様々な血漿蛋白が尿細管障害を引き起こすと考えられるが、補体もその有力な候補である。本研究ではまず、ネフローゼラットを用いた動物実験において尿中に漏出した補体成分が尿細管間質障害を惹起させるかどうか、を検討した。その結果、(1)ネフローゼラットでは尿中に漏出した補体成分は近医尿細管刷子縁部で活性化される、(2)血漿中の補体成分を予めコブラ蛇毒因子で枯渇させておくと尿中蛋白総排泄量には影響しないが尿中補体漏出はなくなり尿細管間質障害は有意に軽減される、(3)補体の活性化をC3レベルで抑制する可溶型CRlを用いても同様の効果が得られる、ことが判明し、尿中補体が尿細管間質障害の重要な因子であることが証明された。次に、ヒト腎疾患において尿中補体活性化産物の測定を行い、また、尿細管における補体活性化の刺激となるアンモニア産性を抑制する目的で重層投与を行った。その結果、(4)尿中補体活性化産物の排泄は全体としては尿蛋白量と比例する、(5)蛋白尿を呈する疾患の中でも比較的予後不良とされる巣状糸球体硬化症(FGS)や糖尿病性腎症で補体活性化産物の排泄が多い、(6)膜性腎症ではC3レベルの活性化産物は低レベルであるのにC9レベルの活性化産物は高レベルであり乖離が見られる、(7)腎不全患者でアシドーシスを是正するため重層投与を行うと尿中蛋白排泄量は変化させずに尿中補体活性化産物の排泄量を軽減させる、ことが明らかになり、蛋白尿を伴うヒト腎疾患でも尿中で補体活性化が起こり腎障害進行に寄与している可能性が明確になった。大量の蛋白尿時には、血漿蛋白が尿細管腔に漏出して尿細管細胞を障害して尿細管細胞の変性や脱落を引き起こす一方で、尿細管細胞を刺激して様々な炎症性サイトカインや成長因子を放出せしめる。本研究より、蛋白尿時に尿細管中に漏出する血漿蛋白のうち補体成分が中心的に関与していることが以下の実験より確かめられた。まず、ラットにアミノヌクレオシド(PAN)を静脈内注射して大量の蛋白尿をきたすモデル(ネフローゼラットモデル)を作成した。次にこのネフローゼラットを経時的に観察したところ7日目には明らかに腎尿細管・間質の障害が見られた。このラットに蛋白尿の出現しはじめる第3病日から、(1)コブラ蛇毒因子(CVF)を1日おきに投与して血中補体を枯渇させた群、(2)C3レベルで補体の活性化を抑制する作用のある可溶型CR1(sCR1)を8時間毎に腹腔内投与した群、(3)何も操作しないネフローゼ群、の3群に分けて、蛋白尿の量、血中補体価、7及び14日目の腎臓の組織検査、補体の沈着の程度、を検討した。その結果、補体を操作した群では血清補体価(CH50)はほぼ測定感度以下に低下するが尿蛋白量は影響を受けなかった。CVF,sCR1群ともに腎臓への補体の沈着はほぼ完全に抑制され、尿細管間質障害もコントロールラットに比べて有意に軽減した。

この研究により、尿蛋白量は同じでも補体活性化がなければ尿細管間質障害の程度は抑制されることが始めて明らかにされた。昨年度の動物実験の結果に基づいて、実際の腎臓病患者において(1)尿蛋白中の補体が活性化され尿中に出ているか、(2)どのような腎疾患患者で尿中補体活性化産物が多いか、(3)慢性腎不全患者でアシドーシスのある患者に重層投与を行った場合尿中補体排泄は軽減されるか、の3点につき検討を行った。その結果、以下のようなデータを得た。(A)尿中補体活性化産物の指標としてiC3b、Bb(いずれもC3レベル)、MAC(C9レベル)を測定した。これらは正常人では尿中には検出されない。(B)全体としてはこれらの補体活性化産物の尿中排泄量は蛋白尿の量に比例するが、個々の腎疾患で見ると蛋白尿があっても微小変化型ネフローゼ(MCNS)では補体活性化産物の尿中排泄は極めて低レベルであり、巣状糸球体硬化症(FGS)や糖尿病性腎症では三つとも高レベルであった。(C)膜性腎症ではiC3b、Bb(C3レベルの活性化産物)は低レベルにとどまるのに対し、C9レベルの活性化産物(MAC)は高レベルで乖離が見られる。(D)腎不全患者では尿中補体活性化産物の排泄が増えているが、重層でアシドーシスを是正すると有意に尿中排泄量が減少する。また、尿中補体活性化産物の排泄量は血中補体活性化産物の多寡とは無関係である。以上のことから、(i)ヒトにおいても大量の蛋白尿が持続すると尿中で補体が活性化され、活性化産物の少なくとも一部は尿中に排泄され測定可能である。(ii)また、MCNSを除けば予後不良とされるFGSや糖尿病性腎症で尿中排泄量が多く病型判定にも役立つと考えられた。(iii)さらにアシドーシスを是正することによって尿中補体活性化産物を減少させることが可能であり、腎障害の進行を遅らせる治療法となりうろことが示された。
時間分解走査型ニアフィールド変調分光と界面ダイナミクスの研究

1.導電性高分子系のメゾスコピック構造と励起エネルギー移動電導性高分子ポリフルオレン(PF)誘導体の蛍光SNOM像は,トポ像とほぼ対応した100nm数μmのwheelが観測された。これは,高湿度条件で作製した高分子薄膜に共通である。また,MEH-PPVとは対照的に蛍光ダイナミクスの場所による違いが顕著には現れず,PF誘導体では高分子間相互作用が弱いと推測される。一方,PFとMEH-PPV混合薄膜の場合,同様なメゾスコピック構造が観測されると共に励起エネルギー移動によるPF蛍光のdecayに対応したPPV発光のriseが観測された。PFおよびPPVの蛍光像,蛍光減衰曲線の比較から,ほぼ均一に混合しているが局所的に相分離が誘起されている事が示された。2.導電性高分子から酸化チタンへの電子移動酸化チタンペーストから薄膜作製を行いXRD,AFMで熱処理前後の構造解析を行うと共に,MEH-PPVをスピンコートそのダイナミクスの場所依存性を解析した。その結果,(a)熱処理するとナノ微粒子が60200nm程度まで会合するが微粒子の結晶(anatase)としてのサイズや結晶状態は変化しないこと,(b)熱処理したTiO_2薄膜の電子移動効率が一番良く,ガラス基盤上とは対照的に場所による蛍光ダイナミクスの差が余り見られないこと,等が明らかになった。これらのことから,熱処理によって増加すると考えられる表面準位等が電子移動に重要な役割を果たしていることが明らかになった。3.SNOMを用いた励起エネルギー移動の距離依存性試料を局所的に励起し,励起エネルギーが試料中をどの程度の距離にわたって移動しているのかを解析できるシステムをNAの大きな油浸対物レンズ(NA=1.4)とSNOMを組みあわせて作製した。この装置を用いて,自己束縛励起子が殆どできないアントラセン微結晶では,励起光の散乱像と蛍光像の比較からエネルギー移動が結晶軸に沿って12μm程度の範囲まで起こっていることを明らかにした。
次世代骨再生法開発のための基盤研究

細胞を用いた再生医療では,移植細胞の生存率が低い問題が報告されているが,その原因については十分明らかになっていない.移植細胞の生存率が低いために,治療に必要とされる細胞数は大量にならざるを得ないが,その結果として細胞調製に必要な期間や費用は増大し,細胞治療の効率性が著しく損なわれてしまう.われわれは,これまで免疫正常動物を用いた骨再生モデルの実験から,移植部位におけるサイトカインの発現を解析してきた.しかしながら,それらのサイトカインが移植細胞に与える影響や,その影響を回避する方法については明かではなかった.本研究では,抗炎症剤として術後に投与される副腎皮質ホルモンを用いて,局所の炎症の制御の可能性と,移植細胞に与える影響を検討した.その結果,3回のステロイド投与が移植部位におけるサイトカインのプロファイルを変え,移植細胞の生存数を増加させることを示した.一方,7日間の連続投与では,投与期間の短さにかかわらず移植細胞のアポトーシスを増加させ,さらに破骨細胞の分化も誘導することが明らかになった.これらの結果から,ステロイド投与による局所の炎症制御は可能であるものの,ごく短い期間の投与であっても過剰な投与となる可能性があり,結果として再生骨量の減少につながることが示唆された.また,移植部位によるサイトカインの発現は,移植細胞の生存のみでなく,破骨細胞の誘導にも関与する可能性がある.次に移植部位に見られるサイトカインが骨芽細胞に与える影響をin vitroの実験系を用いて検討した.その結果,一部の炎症性サイトカインは骨芽細胞の細胞死を誘導するのみでなく,骨芽細胞の骨分化を抑制することを明らかとした.この結果をを利用することで,移植細胞の生存率の向上や機能改善のための新たな治療法の開発が可能になると考えられ,再生医療の費用の軽減や治療期間の短縮に貢献することが期待される.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。培養細胞を用いた骨再生治療は,優れた骨再生能や生体親和性が報告されているものの,いまだ既存の骨移植等に代わる治療とはなり得ていない.その理由の一つとして,治療に大量の細胞が必要であるなど,治療効率の低さがあげられる.最近の研究結果から,培養骨の移植部位における炎症が移植細胞のアポトーシスを誘導することで細胞数が激減する可能性が指摘されているが,移植部位の環境が細胞に与える影響については十分理解されていない.本研究では,細胞移植後に起こる局所での炎症やサイトカイン発現の詳細と,これらが移植された骨芽細胞に与える影響の詳細を明らかにすることを目的としている。また,移植細胞に対する障害を最小化する方法を解明することを目指している。本年度は、引き続き移植部位における炎症性サイトカインの発現と、免疫抑制によるサイトカイン発現抑制について検討を行った。副腎皮質ホルモンは強力な抗炎症作用を免疫抑制作用を有しているが、長期投与では骨量減少に作用する。そこで、短期間の副腎皮質ホルモンが炎症性サイトカインおよび破骨細胞の形成に与える影響について検討を行った。その結果、一部のサイトカインの抑制は認められたが、局所においては増加するサイトカインもあり、その抗炎症効果は限定的であった。また、局所における炎症性サイトカインの影響を軽減する方法として、IL-10による影響をin vitroモデルにおいて検討した。IL-10は、炎症性サイトカインによる骨分化の抑制や破骨細胞活性の増加を有意に抑制した。免疫抑制剤の全身投与では、全身に対する作用と局所における影響は必ずしも一致しないことが明らかとなった。また、ステロイドでは短期間であっても骨吸収に働くサイトカインを局所において一部活性化することから、骨再生の促進には有用ではない可能性が示唆された。今後はサイトカインを用いた免疫抑制の可能性について検討する。移植部位における免疫応答およびサイトカインの発現についてはこれまでほぼ解析が終了した。また、免疫抑制に対する手段として、ステロイドの投与による影響について検討を行い、現在論文執筆中である。今後はサイトカインを用いた局所炎症制御を進めることとした。また、実用化を目指した骨再生を効率化研究として、採取が容易な細胞源についての研究も開始し、成果が得られつつある。概ね順調に経過していると考えられる。細胞を用いた再生医療では,移植細胞の生存率が低い問題が報告されているが,その原因については十分明らかになっていない.移植細胞の生存率が低いために,治療に必要とされる細胞数は大量にならざるを得ないが,その結果として細胞調製に必要な期間や費用は増大し,細胞治療の効率性が著しく損なわれてしまう.われわれは,これまで免疫正常動物を用いた骨再生モデルの実験から,移植部位におけるサイトカインの発現を解析してきた.しかしながら,それらのサイトカインが移植細胞に与える影響や,その影響を回避する方法については明かではなかった.本研究では,抗炎症剤として術後に投与される副腎皮質ホルモンを用いて,局所の炎症の制御の可能性と,移植細胞に与える影響を検討した.その結果,3回のステロイド投与が移植部位におけるサイトカインのプロファイルを変え,移植細胞の生存数を増加させることを示した.一方,7日間の連続投与では,投与期間の短さにかかわらず移植細胞のアポトーシスを増加させ,さらに破骨細胞の分化も誘導することが明らかになった.これらの結果から,ステロイド投与による局所の炎症制御は可能であるものの,ごく短い期間の投与であっても過剰な投与となる可能性があり,結果として再生骨量の減少につながることが示唆された.また,移植部位によるサイトカインの発現は,移植細胞の生存のみでなく,破骨細胞の誘導にも関与する可能性がある.

次に移植部位に見られるサイトカインが骨芽細胞に与える影響をin vitroの実験系を用いて検討した.その結果,一部の炎症性サイトカインは骨芽細胞の細胞死を誘導するのみでなく,骨芽細胞の骨分化を抑制することを明らかとした.この結果をを利用することで,移植細胞の生存率の向上や機能改善のための新たな治療法の開発が可能になると考えられ,再生医療の費用の軽減や治療期間の短縮に貢献することが期待される.本研究では、細胞移植後に起こる局所での炎症やサイトカイン発現の詳細と、これらが移植された骨芽細胞に与える影響の詳細を明らかにすることを目的としている。また、移植細胞に対する障害を最小化する方法を解明することで、さらに効率的な次世代の骨再生方法を開発することが狙いである。平成28年度には、骨再生の動物実験モデルを用いて異所性に培養骨を移植し、細胞移植後の組織からRNAを抽出することで、局所におけるサイトカイン発現を解析した。細胞移植部位においては、IL-2、IL-4、IL-6,、TNF-αの発現が認められた。また、TNF-αに対する免疫組織化学染色を行ったところ、移植された細胞(担体周囲)に強い発現が認められた。移植細胞のアポトーシスを確認するために染色したところ、担体周囲の細胞に多くの陽性細胞が認められ、細胞移植後1週間程度の間に多くの細胞がアポトーシスにより失われていることが推測された。TNF-αは骨芽細胞に作用し、その細胞死を誘導する。したがって、TNF-αの発現を抑制し、移植された細胞のアポトーシスを抑制するための免疫抑制方法についての検討を行った。強力な免疫抑制剤である副腎皮質ホルモンを3回および7日間連続で投与し、サイトカインの発現および細胞死に対する影響を検討した。その結果、ステロイドの投与はIL-4の発現低下は見られるものの、IL-6の発現は逆に上昇させた。また、いずれの群においてもTNF-αの発現には有意な影響を与えなかった。以上から、細胞移植部位におけるサイトカインの発現は、全身的なステロイドなど抗炎症剤の投与の影響を受けにくい可能性が示唆された。今後は局所におけるサイトカインの制御の可能性についても検討する必要があると考えられる。移植部位におけるサイトカインの発現解析については、real-time PCRおよび免疫組織化学により詳細な検討を行うことができた。その一方で、サイトカイン発現抑制のために検討した副腎皮質ホルモン(ステロイド)の全身投与では、局所におけるサイトカイン発現の抑制が十分に得られなかった。短期間のステロイド投与(3回)および1週間の連続投与についても検討したが、いずれも局所のサイトカインレベルには影響が少なく、明らかな抗炎症効果を認めなかった。ステロイドは臨床においても広く免疫抑制や抗炎症に用いられており、今回の実験にて移植部位における炎症性サイトカインのレベルに低下が見られなかったことは予想外の結果であった。
障害の程度に応じたゲーム映像加工により誰もが参加可能となる運動療法ゲームシステム

脳卒中の後遺症患者や体力が衰えた高齢者などの運動療法の一つに,集団スポーツゲームがある.しかし体力低下の度合いが異なる者どうしが,対等に競技することは難しい.そこで本研究はコンピュータビデオゲームに着目し,誰もが対等に競技できるように,運動能力に応じた支援を行うゲームシステムを開発した.具体的には,風船バレーボール(複数人で風船が床に落ちないよう手で打ち上げる競技)のゲームを対象とした.開発したゲームシステムは,各ゲームプレイヤの個別のゲームモニタに,ゲームプレイヤの運動能力に応じて競技し易いように加工したゲーム映像を提示する.本ゲームシステムの評価実験を行い,支援の有効性を確認した.昨年度に,運動療法のためのコンピュータビデオゲームとして2人用の風船バレーボールゲームを開発し,各プレイヤ専用に提示するゲーム映像にそれぞれ異なる加工を行って,運動能力に違いのある2人のプレイヤが対等に競える基本的な仕組みを確立した.具体的には,筋力が劣るプレイヤには,そのプレイヤのアバタの近くに相手のアバタを置き,視力が劣るプレイヤにはボールを明るく大きくして提示する.本研究では,このようなゲーム映像をテーラーメイドゲーム映像と呼んでいる.今年度はネットワークゲーム化により,3人以上が参加可能なマルチプレイヤゲームに拡張した.開発したゲームの評価実験を次のように行った.3人ゲームに設定し,健常者21名の被験者を集めた.被験者を3人1組で7組に分け,各組は,視覚機能を制限したプレイヤと,筋力を制限したプレイヤ,および健常者のプレイヤ,で構成した.ゲームは,テーラーメイドゲーム映像を用いない場合と用いた場合の2セッションを行った.実験結果を統計解析(分散分析と多重比較)した結果,テーラーメイドゲーム映像を用いない場合は,筋力制限された者は健常者より有意(p=0.01)に弱かった(失点率の平均が高かった)が,テーラーメイドゲーム映像を用いた場合は有意差が無くなった.一方,視覚制限された者については,テーラーメイドゲーム映像を用いない場合は有意差が見られず,用いた場合は,視覚制限された者が有意に強くなった.以上より,まず,筋力制限されたプレーヤに対するテーラーメイドゲーム映像の有効性が確認できた.しかし,視覚制限のために用いた視覚障害体験用ゴーグルの制限効果が小さく,視覚制限された者はテーラーメイドゲーム映像によって強くなってしまった,と考えられる.最後に,本研究の計画当初に懸念事項として挙げていたテーラーメイドゲーム映像への違和感については,特に問題として認識されなかった.脳卒中の後遺症患者や体力が衰えた高齢者などの運動療法の一つに,集団スポーツゲームがある.しかし体力低下の度合いが異なる者どうしが,対等に競技することは難しい.そこで本研究はコンピュータビデオゲームに着目し,誰もが対等に競技できるように,運動能力に応じた支援を行うゲームシステムを開発した.具体的には,風船バレーボール(複数人で風船が床に落ちないよう手で打ち上げる競技)のゲームを対象とした.開発したゲームシステムは,各ゲームプレイヤの個別のゲームモニタに,ゲームプレイヤの運動能力に応じて競技し易いように加工したゲーム映像を提示する.本ゲームシステムの評価実験を行い,支援の有効性を確認した.運動療法のためのコンピュータビデオゲームとして,風船バレーボールのゲーム(2人用)を開発した.風船バレーボールとは,高齢者の療養施設などでポピュラーな集団ゲームであり,風船が床に落ちないよう手で打ち上げる競技である.本ゲームのシステムは,プレイヤのモーションキャプチャデータを入力とし,プレイヤ(2人)のアバタおよびボールのCG映像をモニタに出力する.プレイヤの運動能力の差を補う支援のため,モニタをプレイヤごとに設置し(2台),運動能力に応じて加工された映像(テーラーメイドゲーム映像)がそれぞれ提示される仕組みを実現した.具体的には,「ボールの大きさ」または「プレイヤ間の距離」が異なるゲーム映像が生成される.「プレイヤ間の距離」については,プレイヤの運動能力に見合う距離を最適化計算で求める手法を開発した.次に,本システムの有効性を,「ボールの大きさ」と「プレイヤ間の距離」のそれぞれの加工について実験的に検証した.被験者を2グループに分け,一方のグループには,不自由な身体状況を与える装着具を付けてプレイすることを要請した.この装着具により,視野狭窄と関節運動の抑制が生じる.また実験は,映像の加工を行う場合と行わない場合(すなわち「ボールの大きさ」と「プレイヤ間の距離」を変えない場合)の2セッションを行った.結果は,映像の加工を行った場合は,行わなかった場合に比べて,いずれも不自由な身体状況のグループの得点が統計的有意に上がった.以上により,体力の異なる者どうしが対等に競えるゲームを実現するテーラーメイドゲーム映像の考えを,国際学会で提案することができた.一般に,複数のプレイヤが競うビデオゲームでは,プレイヤが同じ状況を共有することが常識である.テーラーメイドゲーム映像はこれを打ち破るものであり,集団ゲームと各人の個別の運動療法の両立が可能となるゲーム設計要素として意義深い.昨年度までに,運動療法のための風船バレーボールゲーム(コンピュータビデオゲーム)について,運動能力が異なるプレイヤどうしが対等に競技するための支援手法を開発した.具体的には,筋力障がい者と視覚障がい者が,それぞれに対する支援によってプレイできるゲームシステムを開発した.また実験により,筋力を制限されたプレイヤと視覚を制限されたプレイヤに対する支援効果を評価した.いずれの制限においても支援効果が見られたが,視覚の制限については制限効果が当初の見込みより小さく,視覚を制限されたプレイヤが支援によって優位となってしまった.

そこで本年度は,視覚の制限効果を強化し,かつ視覚支援の度合いを小さくして再度実験を行った.実験は,健常者18名(大学生)の実験参加者を3人1組で6組に分け,各組は,視覚を制限したプレイヤと,筋力を制限したプレイヤ,および健常者のプレイヤ,で構成した.ゲームは,ボールを打ち返せなかった回数の割合(失点率)を競うこととし,支援がある場合と無い場合の2セッションを行った.実験の結果,支援により3者が拮抗する状況を実現できることを確認した.筋力の障がいに対する支援手法は,筋力障がい者のアバタと筋力障がいの無いプレイヤのアバタとの距離を近づけることで,筋力障がい者のゲーム画面でのボールの動きを遅することで実現している.本年度は,プレイヤ間の距離を適切に決定する方法を定式化した.さらに本年度は,ゲームシステムの構成要素(デプスセンサ等)を用いて新たな研究テーマの基礎的研究を開始した.スポーツの3Dモーションキャプチャによるシーン検索の研究であり,デプスセンサで得られるプレイヤの3D点群データの特徴量を用いた検索の可能性を確認した.教育工学,画像計測工学平成25年度の目標はネットワークゲーム化であり,問題無く開発できている.実験により,筋力制限されたプレーヤに対するテーラーメイドゲーム映像の有効性が確認できた.ただし,視覚制限された者に対するテーラーメイドゲーム映像の効果については,視覚制限の方法に不備があり評価できていない.平成24年度の目的は,2人用のゲームシステムを開発して簡易評価を行い,次年度以降の研究の見通しをたてることである.これに対し,(1) 2人用ゲームシステムを開発した,(2)提案するテーラーメイドゲーム映像について,被験者実験によりその効果を統計的示すことができた.これは簡易評価以上の成果である,(3) (1)(2)により,平成25年度の課題に向けて準備が整っている,以上により,当初の計画以上の達成度と判断した.筋力の障害に対するテーラーメイドゲーム映像の生成手法を体系化する.視力の障害については,視覚制限の方法を改良し,視力が劣るプレイヤに対するテーラーメイドゲーム映像の効果を再評価するが,予定どおりに進まない場合は,筋力の障害に対する支援手法の研究としてまとめる.また実際の障害者への実践評価については,その先導役として期待していた連携研究者が異動したため,療養施設等での評価の見通しが立っていない.代替案として,理学療法士などの専門家によるゲームの観察と評価(コメント)を予定している.平成25年度適応支援手法を実用レベルで確立し,ネットワークゲーム化により3人以上が参加可能なシステムに拡張する.具体的には次の2つに取り組む.(1)テーラーメイドゲーム映像の生成手法の完成:テーラーメイドゲーム映像で生じる違和感を解決する手法を開発する.次にこの手法を被験者実験により評価する.学生に参加してもらい,不自由な身体状況を与える装着具を用いて実験を行う.(2)ネットワーク
microRNAを起点とした食道扁平上皮癌転移メカニズムの解明

走化性と運動性を評価するトランズウェル遊走実験系において、ヒト食道扁平上皮癌組織で低発現のmicroRNAの一つがその細胞株の遊走を抑制した。このmicroRNAの標的候補遺伝子のうち、2種のノックダウンで遊走が減弱した。このmicroRNAおよびその2標的遺伝子が走化性と運動性のいずれに関与するのかを調べるため、運動性のみを評価するスクラッチ解析を行った。その結果、このmicroRNAの導入、および、一方の標的遺伝子のノックダウンのみにおいて運動能が有意に低下した。したがって、上記のmicroRNAは2遺伝子の発現抑制を介して、食道扁平上皮癌細胞の走化性と運動性を抑制することを見いだした。本課題の主眼は、ヒト食道扁平上皮癌組織で発現量が有意に変化していたmicroRNAの中から食道扁平上皮癌の転移、特に遊走過程に関与するmicroRNAを見いだし、その作用点・機序を解明することである。ヒト食道扁平上皮癌組織において発現量が低下していたmicroRNA4種と、逆に発現量が亢進していたmicroRNA3種をそれぞれ導入したヒト食道扁平上皮癌細胞株を用いて、トランズウェルを用いたin vitroの遊走実験系により遊走能を評価した結果、発現量が低下していたmicroRNA2種をそれぞれ導入した際にヒト食道扁平上皮癌細胞株の遊走能が低下した。一方、発現量が亢進していたmicroRNA3種においてはいずれも遊走能の亢進は検出されなかった。遊走能が低下したmicroRNA2種の内1種に関して、ヒト食道扁平上皮癌においては5つの遺伝子が標的候補であり、これらはいずれも既知の遺伝子であるものの、その機能に関してはほとんど不明であり、少なくとも遊走に関する知見は皆無であった。そこで、loss of function解析として、siRNAを用いたノックダウン実験を行った結果、標的遺伝子のうち2種が少なくとも遊走能に関与する可能性が示唆された。しかしながら、gain of function解析として、標的遺伝子2種をそれぞれ過剰発現させた培養細胞を用いて遊走実験を行ったところ、コントロールに対して顕著な差は見いだせなかった。そこで、マーカータンパク質としてGFPを過剰発現させて実験系の評価を行ったところ、実験過程のstarve処理により導入した遺伝子に由来するタンパク質が分解されており、導入した遺伝子の機能を評価できていない可能性が示唆された。現在、この問題点の解決に向け、プロテアーゼインヒビターなどを用いて過剰発現における遊走実験系の構築を行っている。本研究の目的は、ヒト食道扁平上皮癌組織で発現量が変化したmicroRNAの中から食道扁平上皮癌の転移、特に遊走過程に関与するものを見いだし、その作用点・機序を解明することである。トランズウェル遊走実験系を用いて、発現量が低下したmicroRNA4種と、逆に亢進した3種をそれぞれ導入したヒト食道扁平上皮癌細胞株の解析を行った結果、発現量が低下していたmicroRNA2種を導入した際にヒト食道扁平上皮癌細胞株の遊走が低下した。その他のmicroRNAにおいてはいずれも遊走に影響を及ぼさなかった。遊走が低下したmicroRNA2種の内1種において、ヒト食道扁平上皮癌における標的候補遺伝子5つを見いだしたが、これらはいずれもその機能はほとんど不明であり、少なくとも遊走に関する知見は皆無であった。そこで、siRNAを用いたノックダウン解析を行った結果、2種のうち2種においてノックダウンにより遊走が減弱したことから、これらの2種の標的遺伝子が遊走に関与することが示された。トランズウェル遊走実験系は遊走能と運動能を同時評価することから、上記のmicroRNAおよびその標的遺伝子2種が遊走能と運動能のいずれに関与するのかを調べるため、運動能のみを評価するスクラッチ解析を行った。その結果、上記のmicroRNAの導入によりヒト食道扁平上皮癌細胞株の運動能が有意に低下した。さらに、2種の標的遺伝子のうち、一方のノックダウンにより運動能が有意に低下し、もう一方は運動能に影響を及ぼさなかった。しかしながら、これらのスクラッチ解析における減弱の程度はトランズウェル遊走実験系と比べて軽微であったことから、上記のmicroRNAは食道扁平上皮癌細胞の遊走能と運動能をともに抑制すること、さらにその標的遺伝子2種の一方は遊走能と運動能の両方を、もう一方は遊走能を促進することを世界で初めて明らかにした。本研究課題は2年計画の1年目に該当し、本年度においてヒト食道扁平上皮癌の遊走能に関与するmicroRNAを同定し、その標的遺伝子を見いだす計画であった。その結果、遊走能に抑制するmicroRNA2種を同定し、その内1種に関してloss of function解析から標的遺伝子の少なくとも2つが遊走能に関与する可能性を見いだした。

現在、標的遺伝子の過剰発現における遊走実験系の構築に苦慮しているものの、本研究課題はおおむね計画に沿って進行しており、現在までの達成度は「おおむね順調に進展している」であると考えている。生化学まずはプロテアーゼインヒビターを用いたり、実験系のタイムコースを修正したりして、過剰発現における遊走実験系の構築を行い、loss of function解析とgain of function解析の両方から遊走能に関与する遺伝子を同定し、遊走における新規の作用メカニズムの解明を目指す。標的遺伝子の過剰発現における遊走実験系の構築に苦慮し、進行が遅れた分で、次年度使用額が生じた。未使用額に関しては次年度の予算とあわせて、次年度の機能解析等に用い、ヒト食道扁平上皮癌の遊走における新規の作用メカニズムの解明を行う上で適切に使用する計画である。