hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘリカルＸ線ＣＴ装置のレーザー光による教育用模擬装置と画像再構成システムの開発

研究代表者らは第3世代ヘリカルX線CT装置を模擬する新たな教育用装置システムの開発を企図し、学生実験に導入できる模擬CT実験システムの構築を行った。本模擬CTシステムはX線ファンビームをライン型のレーザー光で、寝台移動を直動ステージで模擬し、コンベンショナルスキャン並びにヘリカルスキャンによる画像再構成を実現した。構築した本模擬CTシステムは光を用いているため、視覚的にわかりやすく、X線CT装置の動作原理の理解を深める一助として、高い教育効果が期待できる。申請者らは診療放射線技師の養成施設における教育用機器として、X線CT(Computed Tomography)装置を可視光で模擬した簡便な教育用模擬CTシステムを構築し、学生実験に導入することを目的としている。現在、X線CT装置は高速かつ高度な処理がなされ、扇状(ファンビーム)をらせん状に走査するヘリカルX線CTが主流となっている。そこで、ヘリカルX線CT装置を光で模擬する教育用CT装置システムの構築を検討している。平成25年度はファンビームをらせん状に走査するヘリカルX線CT装置についてヘリカル模擬CT装置を構築した。このヘリカル模擬CT装置と平成24年度に構築したファンビームによる模擬CT装置との再構成画像の比較検討を行い、画像再構成アルゴリズムを検討した。特に、ファンビームの走査の高速化による再構成画像への影響を詳細に実験し、検討した。得られた知見を電気学会で発表した。申請者らは診療放射線技師の養成施設における教育用機器として、X線CT(Computed Tomography)装置を光で模擬した簡便な教育用模擬CTシステムを構築し、学生実験に導入することを目的としている。現在、X線CT装置は高速走査かつ高度な処理がなされ、扇状(ファンビーム)をらせん状に走査するヘリカルX線CTが主流となっている。平成24年度は、ファンビームを模擬したレーザー光を用いた実験システムを構築し、画像再構成の基礎的実験を行った。実験装置はレーザー、測定試料(ファントム)、フォトダイオードアレイ、回転ステージから構成されている。光源はファンビームを模擬するため、ライン型の半導体レーザーを用い、学生実験への導入も考慮し、可視域の赤色レーザーとした。光源からの光はフォトダイオードアレイで検出し、コンピュータ(PC)に取り込む。測定試料は黒色のプラスチック製の円筒棒を回転ステージに取り付け、単一の円筒棒ならびに複数の円筒棒を用いて任意に構成できるようにした。実験で得られたデータを用いた画像再構成は数値ファントムを用いたシミュレーションにより得られた再構成画像とほぼ同様の結果が得られることを確認した。実験ならびにシミュレーションにおいて、回転ステージの角度の走査間隔による再構成画像への影響について検討を行った。これらの内容については、電気学会全国大会で発表した。本研究の概要は、1年目に扇状のビーム(ファンビーム)を用いた模擬CT装置システムを構築し、画像再構成アルゴリズムを検討し、数値ファントム(シミュレーション)並びに第1世代の模擬CT装置システムによる模擬CT画像との比較・評価を行った。2年目には1年目のファンビームをらせん状に走査する第3世代ヘリカルX線CT装置の模擬システムを開発し、画像再構成アルゴリズムを検討するとともに実際のヘリカルX線CT装置の画像との比較・評価を行った。3年目は教育現場の学生実験に導入するため、自動計測及び高度なグラフィック機能を有するシステムに拡張した。そして、実験項目および実験方法、測定試料(ファントム)の検討を行い、テキスト等の教育資料を作成し、ヘリカル模擬CT装置を学生実験へ導入するための検討を行った。最終年度の平成26年度は本研究の最終目的である教育現場の学生実験に導入するため、ヘリカル模擬CT装置の自動計測と同時に画像再構成システムの表示機能を開発した。X線CT装置は人間の内部を可視化し、様々な角度や方向から可視化することができるとともに、任意面のスキャンや3次元表示などの機能を有している。そこで、本ヘリカル模擬CT装置システムも高度なグラフィック機能を有するシステムに拡張した。さらに、実際に学生実験に導入するため、実験項目および実験方法、測定試料(ファントム)の検討を行い、テキスト等の教育資料を作成した。そして、ヘリカル模擬CT装置を用いた学生実験を想定した模擬授業を行い、参加学生と教員の意見をフィードバックし、本ヘリカル模擬CT装置システムをより充実したシステムへ発展させための検討を行った。平成27年度の本学部2年次の医用電気電子工学実験において、この教育システムを導入して教育を行う予定である。医用電気電子工学、X線診断機器学平成25年度の実施計画では、ファンビームをらせん状に走査するヘリカルX線CT装置についてヘリカル模擬CT装置を構築することとしている。構築したヘリカル模擬CT装置と平成24年度に構築したファンビームによる模擬CT装置との再構成画像の比較検討を行い、画像再構成アルゴリズムを検討することとしている。これらの項目については、おおむね計画通りに進行している。

平成24年度の実施計画では、ファンビームのレーザー光を用いた模擬CT装置システムの開発、数値ファントム(シミュレーション)と実験で得られた再構成画像の比較検討、模擬CT画像を取得するための画像再構成アルゴリズムの検討を行い、すでに構築済みの第1世代ペンシルビームによる模擬CT装置システムとの模擬CT画像を比較・評価を行うこととした。これらの項目については、おおむね計画通りに進行している。平成26年度は、本研究の最終目的である教育現場の学生実験に導入するため、ヘリカル模擬CT装置の自動計測と同時に画像再構成システムの表示機能を開発する。X線CT装置は人間の内部を可視化し、様々な角度や方向から可視化することができるとともに、任意面のスキャンや3次元表示などの機能を有している。そこで、本ヘリカル模擬CT装置システムも高度なグラフィック機能を有するシステムに拡張を行う。さらに、実際に学生実験に導入するため、実験項目および実験方法、測定試料(ファントム)の検討を行い、テキスト等の教育資料を作成する。そして、ヘリカル模擬CT装置を用いた学生実験での学生・教員の意見をフィードバックし、本ヘリカル模擬CT装置システムをより充実したシステムとして完成させる。これにより、本システムが全国の診療放射線技師養成施設において導入するに値することを実証する。そして,得られた成果を国内外の諸学会にて発表を行う。平成25年度は、ファンビームをらせん状に走査するヘリカルX線CT装置についてヘリカル模擬CT装置を構築する。このヘリカル模擬CT装置と平成24年度に構築したファンビームによる模擬CT装置との再構成画像の比較検討を行い、画像再構成アルゴリズムを検討する。特に、ファンビームの走査の高速化による再構成画像への影響を詳細に実験し、実際のヘリカルX線CT装置のCT画像との比較・評価を行う。そして、得られた知見を国内の諸学会に発表する。平成25年度は、平成24年度に構築したファンビームによる模擬CT装置にZ軸の走査を加えてヘリカル模擬CT装置を構築する。
アルコールを水素源としたフルフラールの選択的水素化に対する高機能触媒の開発

ガルバニック置換法を担持金属間化合物に適用することによって、表面に特異的な触媒反応場を構築すること、およびフルフラールの水素移動反応(CTH)に対して最適な反応場を有する金属間化合物触媒を開発する。基盤としてはPd系およびRh系二元金属間化合物を用い、第三金属による置換を精密にコントロールすることによりフルフラールCTHに対し、高い活性・選択性・耐久性を併せ持つ触媒を得ることを目指す。
太陽磁気浮上領域におけるプラズマ噴出機構の観測的研究

本研究では、飛騨天文台のドームレス太陽望遠鏡を中心に、地上の太陽望遠鏡と人工衛星に搭載した望遠鏡等を同時に用いた国際共同観測を実施して、次のような研究成果を得た。これらはいずれもプラズマ噴出の磁気リコネクションモデルを支持するものである。(1)太陽黒点領域が誕生する際に発生するHαサージの速度場を調べることによって、プラズマ噴出と共に、2種類の下降運動が存在する事を発見した。これらの中一方は、上昇プラズマと同じ経路で落ちてくるが、他方は上昇プラズマの磁力線とは別に、新たに出来た磁力線の経路に沿って落ちる事を発見したこの観測事実は、浮上磁場領域のプラズマ噴出の磁気リコネクションモデルで説明できることを示した。(2)1999年8月の国際協同観測の際に、丁度太陽縁で磁場浮上領域が現れるという幸運に恵まれ、飛騨天文台のHα像とTRACE衛星の171Å像及びLα像で同時に撮影する事に成功した。この解析から、1万度の低温プラズマのジェットと100万度の高温プラズマジェットが重なり合って放出されていること、又ジェットと同時に、高温ループが膨脹しながら上昇していることも発見された。これらはいずれも、浮上磁と周囲の磁場との磁気リコネクションで説明されることを示した。(3)2000年45月の観測時に、黒点の真ん中から噴出しているサージの観測に成功した。このような黒点中からのプラズマ噴出が極紫外線で観測されたのは今回が初めてである。Hα線像と171像とを比較した結果、噴出のタイミングは同期しているが、1万度のHαでは、ジェット状に見えるのに対して、100万度の171Åではループ状に見えることが判った。又、この黒点内に新たな別の磁極の出現を示す兆候も観測され、磁気リコネクション説を裏付ける結果を得た。(4)2000年6月の観測で、強いフレアを頻発した非常に活発な活動領域9026の国際協同観測に成功したこれらの解析から、強くねじられた磁束管の浮上が、強いプラズマ噴出現象の発生にとって本質的に重要であることを明らかに示すことができた。飛騨天文台ドームレス太陽望遠鏡の高分解Hα単色像撮影装置を用いて、TRACE衛星の極紫外線望遠鏡及びYOHKOH衛星の軟X線望遠鏡との同時協同観測を太陽活動領域について、数回にわたって実施した。この中から三つの主要なイベントを選んで、解析を行った。又、これ等のデータについて、米国Palo Alto市のロッキード太陽研究所を訪問し、Allan Title博士Thormas Burger博士等と討論を行ない、次の結果を得た。(1)マイクロフレア現象の温度構造と時間発展:Hα線(1万度)とTRACE171Å(100万度)では、フレアループの足下で小輝点がインパルシグに次々と増光する。又それ等は互いに場所的にも時間的にも良く一致している。一方、YOHKOH軟X線(数百万度)では足下の増光ははっきりせず、Hαおよび171Åより約1分遅れてループ全体が増光する。(2)双極磁場浮上領域におけるプラズマ噴出現象:太陽面上に発生した磁場浮上領域と、太陽西縁上に発生した磁場浮上領域の双方において、Hα線とTRACE171Å及びLα線によってプラズマジェット噴出現象が同時に観測された。

171Åでは、低温プラズマによる吸収による暗いジェットと高温プラズマ噴出による明かるいジェットが重なり合って噴出するのが見られた。特に注目すべき結果として、171Åループの足下の増光に伴って高温ループの膨張上昇現象が発見された。これは詳しい解析の結果、同一ループの上昇ではなく、次々と新たな高い大きなループが形成されたものと解釈された。これは足下に浮上した新しい磁場と既存のコロナ磁場との再結合によって新しいループが加熱・冷却されたものと考えられ、magnetic field reconnectionの一つの証拠と結論された。(3)2000年5月6月にかけて、更に飛騨天文台、La Palmaのスエーデン天文台及びTRACE衛星の協同観測の計画が打ち合わされた。本研究の目的は、太陽表面で発生するサージやフレア及びコロナ物質放出等のプラズマ噴出現象の発生メカニズムを観測的に調べることであった。その為に、飛騨天文台のドームレス太陽望遠鏡の高分解能Hα単色像撮影装置と米国TRACE太陽観測衛星及び、La Palmaスエーデン太陽望遠鏡等と国際協同観測を数回にわたり実施した。又、観測テーマ・方法の打ち合わせ及び得られた中間的成果の討論を米国ロッキード太陽研究所に出張して行った。得られた成果の主なものは以下の通り。(1)1999年8月の国際協同観測期間中に、太陽の西縁に丁度新しい浮上磁場領域が現れ、その際に発生したプラズマ噴出現象を、飛騨天文台のHα線像とTRACE衛星の極紫外171A像及びLα線で同時に撮影することに成功した。これらの解析から、プラズマジェット噴出と同時に、高温ループの上昇現象が発見された。これらは、新しい浮上磁場と周囲のコロナ磁場とのリコネクションの証拠であると結論された。(2)2000年5月から6月にかけて行われた国際協同観測において、非常に活発な活動領域NOAA9026が丁度東の縁から現れて、太陽面を通過する間に強いフレアとプラズマ噴出を起こすのを観測することに成功した。これらの詳細な解析を行った結果、強く捻れた磁束管が光球下から浮上した際に、捻れが磁気リコネクションによって解放されて、これらのプラズマ放出現象を引き起こしたと考えられる明らかな証拠が得られた。また、このリコネクションが、従来考えられていたコロナ中のみならず、光球上部から彩層底部で既に発生している証拠を初めて発見した。
日本美術のイコノロジ-的研究 ー外来美術の日本文化とその特質ー

2年間の各三グル-プの調査研究活動を通じて、種々右新知見や成果が上げられた。数多くの作品の調査に各地の美術館・博物館や法寺を参かった第一のグル-プ、古代・中世仏教美術のグル-プは数多く判例を収集し、その整理に追われた。その中から、特に重要美術の図像と〓大陸から伝承した仏教美術の図像との連関を注視し、研究報告書にユニ-クな論文を二つ書くことができた。一つは従来余り知られていなかった東京国立博物館の〓尊見会図を中心に、そこを手がかりとして、多くの仏教美術の図像が、コンビネ-ションされて、各図像が従来からもっていた図像的意味を失うことなく、新たな見合図像を形成し、それも特味右活作意図と制〓された時の事情が、新らしい意味の変容を要求していたことを解明した。正に大陸伝来の図像の規範をこえ、日本人のしかも特別な状况下において、制作肴の意にかなうように組み合わせ、又詳しい意味を付よしたものへと解釈の変容が行われたことを証明した。まさに外来図像の日本化を示す作品であり、中世鎌倉時代はそのような〓渡的時代であった。しかもこのような傾向は平安特代末期よりすでに種々右譜作別や支配に集われていることも合せて解明した。そして他の一一つの倫文は、それをうけて、従来より日本の〓〓や日本の偉人達が〓〓化〓〓・〓〓図像が宝着・変容するプロセスを数多くの作品調査より実証した。又近世や近代のグル-プでは、新しい外来美術ことに欧米の美術との相関関係の解明に努力が傾けられた。日本美術と近代フランス美術との関係は有名なものではあるが、その実態を一つ一つの事例に合せて証明した。又その逆に欧米の近代美術が日本美術の図像形成にいかなるインパクトを与えたかについては、従来知られる所が少なかった。しかし、今回の本研究においてはじめてその一部の手がかりが明らかにされた。新知見や新発見があり、これまでの研究に大いに寄与する。日本美術史の各時代・各ジャンルにおいて実証的に、同一モティ-フや同一図像の意味の内容を検討するために、各グル-プ毎に研究に入った。まず、七月研究費が交付されるとすぐに、第一回目の研究打合せ会を行い、研究費の使い方と共にこの間の研究方針を各自がもち寄って調整した。その後、各グル-プないし各個人毎に研究調査活動に入った。主として日本の古代・中世を担当する百橋・石川・中部・奥平は、東京国立博物館や福岡市美術館において作品の綿密な調査を実施し、又大阪市立美術館において、光学的機器をも用いた調査を行った。主に仏教図像とその変容を追求し、垂述絵画や仏教絵画に見られる諸尊集会図や集合図像の問題や異種図像間での組合せや交流の実態を具体的な作品に検証した。又中・近世では、平面的・装飾的と思われる琳派の華やかな視覚的世界にも、本来の意味をもつ古い図像的世界からのいわば本歌取りが随所に見出されることが指摘された。木版刷の和歌巻が実は木版刷の嵯峨本を通じ、中世の能の世界からの又朝鮮・中国からの木版下絵装飾の追求・形の美しさと思われていた琳派芸術も、伝統のイコノロジ-の出所を考慮に入れることにより、より大きなワク組の中で評価されるとされた。

さらに日本の近世の風俗画は正に、日本の古典文芸の世界からの本歌取りと、そのあやしげな遊星へのパロディ-であり、最も卑わいなものと最も高尚なものとの大逆転こそが、本研究のイコノロジ-的研究の方法論のポイントの一つである。そのような表面の解釈と背景にある古典文芸を基礎とするイコノロジ-との裏の解釈とのカ-ドめくりをいくつかの作例を通じて実証した。一方近代・現代の西洋絵画の輸入・導入による日本近代絵画のイコノロジ-変容については、全く従来にない視点だけに多くの困難があり、各グル-プの試行錯誤が報告され、大胆な試論の展開が期待された。そして1月に入り第2回目の会合を開き研究成果と途中経過を報告を行った。本研究の遂行に当って,三つの分野・時代にほぼグル-プ分けされる。よって,まずその各グル-プでの実証的な調査活動からスタ-トした。まず古代・中世仏教美術のグル-プは、主に平安末鎌倉時代における仏教美術・仏教図像の日本的変容を実証的に追求することを主な目標とした。東京国立博物館・京都国立博物館・奈良国立博物館に所蔵される特異万図像的特色をもつ仏画,なかでも、正確な尊各の明らかでない〓尊見会図や、いかにも日本的な図像の成立を証明できる垂迹美術にスポットを当てて調査活動を行った。さらに金沢の石川県立美術館や山梨の富士浅間神社や高野山などの各地の美術館や法寺の該当する作品を出来る限り網羅するために資料調査を行った。その結果従来知られていたもの、予想されていた時代よりもさらに古く、しかも数多くの事例や作品を発見し、又新知見を得ることができた。さらにこの二年間では解決できない程多種多様な事例を発見し今後の研究のための資料を得ることができた。さて中世絵画のグル-プは大和文革館で行われた「俵屋宗達」展を機会として展示された宗達作品ことに金銀〓和歌巻や色紙の図像的展開を調査することができた。数多くの宗達の和歌巻の調査の結果、木版下絵による連続画面の制作に当ってはいわゆる嵯峨本と称せられる謡本の木版雲母刷の表紙のデザイン・文様モティ-フがきわめて強くかかわっていることが実証された。第三の近世ー現代美術のグル-プでは,各人の得意の分野で巾広く調査研究が行われ、近代における日本における西洋美術受容の〓〓や、又逆に西洋における日本美術からの明らかな影響の事例が報告された。中でも本研究の趣旨にもっともふさわしいものとして近代日本の洋画に〓えた西洋シュ-ルレアリスム絵画の彼我の図像的変容の例が証明された。
雲南地域の植物性抗がん剤に関する研究

1.平成九年度は、中国雲南省-四川省地域の植物を中心に採取し、熱水およびアルコール抽出により231種の粗抽出物を得られた。また一次スクリーニングで有効であったものについて、多量の植物が採取され粗抽出物を得られた。2.採取された粗抽出物について、P388/ADM細胞、K562/ADM細胞培養細胞に対する毒性、マウスのリンパ球B細胞、T細胞、マクロファージ細胞に対するBRM活性、ウサギ赤血球膜ゴーストを用いた抗酸化活性などの評価系による一次スクリーニングを行った。その結果、これらの評価系に有効であってものが10数種類認められ、有効成分の単離精製が進行中である。5.Carthamus tinctorius(紅花)の熱水抽出物より単一な中性糖を主成分とする抗腫瘍活性を示す高分子物質SF1とSF2が得られた。これらはマウス移植乳がんFM3Aの動物実験において、0.1-1mg/Kg/day×5 ip、投与によりT/C約160-180%の抗腫瘍効果が認められた。これらの物質は高濃度で培養がん細胞に対する増殖阻害作用が弱いことから、生体防御を修飾することにより、抗腫瘍活性を示すものと考えている。1、平成九年度は、中国雲南省-四川省地域の植物を中心に採集し、熱水およびアルコール抽出により231種の粗抽出物を得られた。また一次スクリーニングで有効であったものについて、多量の植物が採集され。粗抽出物を得られた。2、採集された粗抽出者について、P388/ADM細胞、K562/DM細胞の培養細胞に対する毒性、マウスのリンパ球B細胞、T細胞、マクロファージ細胞等に対するBRM活性、ウサギ赤血球膜ゴ-ストを用いた抗酸化活性などの評価系による一次スクリーニングを行った。その結果、これらの評価系に有効であったものが10数種類認められ、有効成分の単離精製が進行中である。4、Piectrauthusexcisus Haxim(尾叶香茶菜)の抽出物から、がん培養細胞に対する強い毒性を示すKamebakaurinが単離され同定された。動物移植がんに対する効果を検討中である。5、Carthamus tinctorius(紅花)の熱水抽出物より単一な中性糖を主成分とする抗腫瘍活性を示す高分子物質SFIとSF2が得られた。これらはマウス移植乳がんFM3Aの動物実験において、0.11mg/kg/day×5ip、投与によりT/C約160180%の抗腫瘍効果が認められた。またB16メラノーマ細胞を使ったBDF1マウスにおける肺転移抑制効果が認められた。
選択的注意とその事象関連電位(ERP)への表出

1.本研究の目的は,注意による情報選択過程のERP表出を明らかにし,その選択過程の特性を探ることである.2.聴覚実験:近年の多くの研究が選択的注意に伴う緩徐な陰性ERP(即ち, Nd波)を報告し,そのNdに初期と後期成分を認めている.しかし,これらのNd成分が注意による情報選択のどの側面を反映するのか定かではない. Ndを記録する基本的な実験事態では,ピッチの異なる短い純音を両耳に無作為な順序で呈示する.被験者は一方の耳の刺激に注意を払い,その刺激中に時折挿入されるピッチが僅かに異なる刺激(標的)を検出する.従って,この課題は注意/無視刺激(チャンネル間)選別と標的/非標的(チャンネル内)選別を要請する. N〓〓t〓nen(1982)はチャンネル間選別が注意刺激の心的イメージ(注意痕跡)との照合過程と仮定し,注意痕跡との一致度が高い刺激ほど大きな(長く持続する)初期Ndを惹起すると予測する.本研究の第1実験では,従来と異なり,チャンネル間選択手がかりの空間位置とピッチを刺激呈示毎に規則的に変化させ,その変化幅を条件によって変えた.結果はNdに条件効果が認められず,チャンネル間選別における刺激(変化)予期の重要な働きを示した.第2実験では標的選別困難度の増加に伴う初期Ndの振幅増大と持続時間延長を認めた.本結果は初期Ndがチャンネル内選別をも反映するという有力な証拠となる.3.視覚実験:色の異なる文字と図形を重ねた刺激を用いて,標的探索(チャンネル内選別)に関連した陰性ERP変化を検討した.後頭部に局在して標的選別負荷に伴い陰性波が発達したが,以前の知地とは異なり,中心部ではむしろ陽性波が負荷で増大した.本結果が重なり刺激に特異な効果か否か,加えて,視覚注意選別,特に標的/非標的選別に関わるERP表出について,今後さらに検討が必要である.1.本研究の目的は,注意による情報選択過程のERP表出を明らかにし,その選択過程の特性を探ることである.2.聴覚実験:近年の多くの研究が選択的注意に伴う緩徐な陰性ERP(即ち, Nd波)を報告し,そのNdに初期と後期成分を認めている.しかし,これらのNd成分が注意による情報選択のどの側面を反映するのか定かではない. Ndを記録する基本的な実験事態では,ピッチの異なる短い純音を両耳に無作為な順序で呈示する.被験者は一方の耳の刺激に注意を払い,その刺激中に時折挿入されるピッチが僅かに異なる刺激(標的)を検出する.従って,この課題は注意/無視刺激(チャンネル間)選別と標的/非標的(チャンネル内)選別を要請する. N〓〓t〓nen(1982)はチャンネル間選別が注意刺激の心的イメージ(注意痕跡)との照合過程と仮定し,注意痕跡との一致度が高い刺激ほど大きな(長く持続する)初期Ndを惹起すると予測する.本研究の第1実験では,従来と異なり,チャンネル間選択手がかりの空間位置とピッチを刺激呈示毎に規則的に変化させ,その変化幅を条件によって変えた.結果はNdに条件効果が認められず,チャンネル間選別における刺激(変化)予期の重要な働きを示した.第2実験では標的選別困難度の増加に伴う初期Ndの振幅増大と持続時間延長を認めた.本結果は初期Ndがチャンネル内選別をも反映するという有力な証拠となる.3.視覚実験:色の異なる文字と図形を重ねた刺激を用いて,標的探索(チャンネル内選別)に関連した陰性ERP変化を検討した.後頭部に局在して標的選別負荷に伴い陰性波が発達したが,以前の知地とは異なり,中心部ではむしろ陽性波が負荷で増大した.本結果が重なり刺激に特異な効果か否か,加えて,視覚注意選別,特に標的/非標的選別に関わるERP表出について,今後さらに検討が必要である.1.本研究の目的は、注意に伴う入力情報の初期・後期各選択に関わるERP表出を明らかにし、各選択過程の性状を探ることである。2.聴覚実験:初期選択を操作するfiltering課題と後期選択に関わるselective-set課題を組合わせた事態を用い、標的探索困難度の増加に伴う注意関連陰性波(Nd)の振幅増大と持続時間延長を認めた。これはNdが課題関連(注意)/無関連(無視)入力刺激間の初期選択後の関連入力に対する標的/非標的間後期選択過程を反映するという有力な証拠となる。ところが、標的に対し【N_2】波が注意方向(関連/無関連)に関わらず観察された。これは【N_2】と標的検出との関連と共に前注意過程における標的検出を示唆する。この示唆は、Ndと【N_2】の立上がり潜時がほぼ等しく(180ms)、条件によってはNdの方が長く持続するという知見と共に、理論的問題を生ずる。【N_2】立上がり時点で入力刺激が標的として検出されているのならば、Ndを標的/非標的選別過程に反応づけるのは時間的に矛盾する。一つの可能性は前注意過程で実行された標的/非標的選別の確認作業("rechecking")であり、Nd波は注意を払って意識的制御下で行う確認作業を反映すると推定できる。62年度には、この確認作業仮設の検証実験を計画し、聴覚注意選択機構の解明をめざす。3.視覚実験:selective-set事態において、標的探索に伴う陰性波は自動的検出に比べ制御的探索時に大きく、また標的を含む刺激画面よりも標的を含まない画面に対して大きい傾向にあった。後者の知見は反応時間から推察される中途打切り型探索様式と一致する。

しかし、「ひらかな」と「指文字」を同色(緑)で作製した重なり刺激を用いた実験では標的探索に伴う陰性波が著しく減少した。さらに、これらの陰性波には大振幅の陽性波が重畳し、視覚注意選別に関わるERP表出特徴を明確に把握しえていない。今後、諸問題を解決した実験を計画している。
等長リー変換群作用とコンパクト局所等質リーマン多様体上の幾何構造

非球形リーマン多様体X/Γとは可縮リーマン多様体X上に離散群Γが等長変換として固有不連続に作用しているときの商空間である.今年度はXに大きな対称性をもつリー群G-作用が存在するときにコンパクト非球形リーマン多様体X/Γの微分多様体構造を調べた.Gを等長リー群Isom(X)の連結閉部分群とすると,自然にΓは(有限指数を除いて) Gに含まれている.さらにGは可解ラディカル(極大連結正規可解部分群)Rを持つとする.最初に商$Y=X/Rは{\bf可縮なリーマン多様体}になることを示した.従って,自然なリーマン沈めこみ: R →X→Yとそれに随伴した準同型φ: Isom(X) →Isom(Y)が存在し,Δ=ker φ∩Γ,φ(Γ)=Qとおけば群拡大1→Δ→Γ→Q→1が誘導され, Qは余コンパクト離散群となりYもdividibleである.Y=X1とおきIsom(X1)の連結群が再び可解ラディカルを持つならば,この「同変沈めこみ」の構成が再び可能で, Isom(Xk)の連結群のラディカルが自明になるまで繰り返される.結果として軌道束の繰り返し:X/Γ→X1/Γ1 →...→Xk/Γkが得られる.この新しいタワーの概念はBottタワーにちなみ,infra-可解タワー呼んでいる.これ自身X/Γの可微分剛性に応用があることをみた.この結果を利用して当初の目的である,佐々木構造,ケーラー構造を持つ局所等質非球形多様体Γ/ G/Hの構造決定に成功した.具体的には(1)Xのケーラー商Wはユニタリー空間Ckと対称境界領域Dとの積となる.(2) X上に反エルミート対合τが存在し,Isom(G/H)はPsh(G/H)と<τ>の半直積となる.(3)連結成分Psh(G/H)はハイゼンバーク冪零群とU(k)の半直積に半単純リー群Sを備えたLevi分解をもつ.科研費を利用して,共同研究者を(夏休みに)招聘し,1対1で研究討論セミナーに集中ができ,かなり研究が進んだことによる.上記の結果,X/Γから可解ファイバー束の繰り返しが得られる.その結果可解群が自明になり,最後にはIsom(Y)が準単純リー群Sになる.可解群の作用とは違い、その準単純リー群Sが可縮リーマン多様体上に作用することは、等質作用とは異なり簡単ではない。そこで昨年の暮れに半単純リー群Sの作用をregular-作用と新たに導入し,divisibleな離散群をもつ可縮リーマン多様体上Xのregular-作用を考えることに至った.予想としてIsom(X)の離散部分群ΓでX/Γがコンパクトならば,その有限被覆はΔ/S/KとX/Ωとのワープ(warped)積になる.つまりファイバーはコンパクト局所対称空間で底空間X/Ωはコンパクト軌道体である.非球形リーマン多様体X/Γとは可縮リーマン多様体X上に離散群Γが等長変換として固有不連続に作用しているときの商空間である.今年度はXに大きな対称性をもつリー群G-作用が存在するときにコンパクト非球形リーマン多様体X/Γの微分多様体構造を調べた.Gを等長リー群Isom(X)の連結閉部分群とすると,自然にΓは(有限指数を除いて) Gに含まれている.さらにGは可解ラディカル(極大連結正規可解部分群)Rを持つとする.最初に商$Y=X/Rは{\bf可縮なリーマン多様体}になることを示した.従って,自然なリーマン沈めこみ: R →X→Yとそれに随伴した準同型φ: Isom(X) →Isom(Y)が存在し,Δ=ker φ∩Γ,φ(Γ)=Qとおけば群拡大1→Δ→Γ→Q→1が誘導され, Qは余コンパクト離散群となりYもdividibleである.Y=X1とおきIsom(X1)の連結群が再び可解ラディカルを持つならば,この「同変沈めこみ」の構成が再び可能で, Isom(Xk)の連結群のラディカルが自明になるまで繰り返される.結果として軌道束の繰り返し:X/Γ→X1/Γ1 →...→Xk/Γkが得られる.この新しいタワーの概念はBottタワーにちなみ,infra-可解タワー呼んでいる.これ自身X/Γの可微分剛性に応用があることをみた.この結果を利用して当初の目的である,佐々木構造,ケーラー構造を持つ局所等質非球形多様体Γ/ G/Hの構造決定に成功した.具体的には(1)Xのケーラー商Wはユニタリー空間Ckと対称境界領域Dとの積となる.(2) X上に反エルミート対合τが存在し,Isom(G/H)はPsh(G/H)と<τ>の半直積となる.(3)連結成分Psh(G/H)はハイゼンバーク冪零群とU(k)の半直積に半単純リー群Sを備えたLevi分解をもつ.科研費を利用して,共同研究者を(夏休みに)招聘し,1対1で研究討論セミナーに集中ができ,かなり研究が進んだことによる.上記の結果,X/Γから可解ファイバー束の繰り返しが得られる.

その結果可解群が自明になり,最後にはIsom(Y)が準単純リー群Sになる.可解群の作用とは違い、その準単純リー群Sが可縮リーマン多様体上に作用することは、等質作用とは異なり簡単ではない。そこで昨年の暮れに半単純リー群Sの作用をregular-作用と新たに導入し,divisibleな離散群をもつ可縮リーマン多様体上Xのregular-作用を考えることに至った.予想としてIsom(X)の離散部分群ΓでX/Γがコンパクトならば,その有限被覆はΔ/S/KとX/Ωとのワープ(warped)積になる.つまりファイバーはコンパクト局所対称空間で底空間X/Ωはコンパクト軌道体である.研究集会出席を後半差し控え、次年度のために共同研究のために旅費相当を残した.
民生用高速度カメラを用いたスポーツ動作解析と可視化に関する研究

コンシューマ用デジタルカメラやスマートフォンなどに高速度動画撮影機能が搭載され始め,高速度カメラの一般ユーザへの普及が確実なものとなった.しかし,従来,高速度カメラは非常に高価なデバイスであり,専門家が製品検査・研究などの目的に利用するものであった.そのため,高速度カメラの一般ユーザ向けの利用方法はあまり開発されていない.本研究では,スポーツに分野着目し,高速度カメラを活用した計測・可視化に関する課題に取り組む.具体的には,高速度カメラを活用した『(A)深層学習によるスポーツ動画像の動作解析と可視化』『(B)ボールのスピン解析』『(C)鏡を模倣したフォーム可視化』という3件のサブ課題に取り組む.課題(A)について,深層学習に基づく姿勢推定法(OpenPoseやPoseNet等)をスポーツ動画に適用し,その精度の確認を行なった.さらに,深層学習に基づく姿勢推定法が出力するデータを平滑化することで出力結果を安定化する後処理手法の研究開発や,姿勢推定結果を利用した守備動作解析に関する研究開発を行い国内の学会にて発表を行った.また,スポーツシーンを撮影した高速度動画と姿勢推定データを活用した,汎用的な動画像解析・処理手法の研究開発に着手した.課題(B)について,申請書に記載したとおり本課題は核心部分の研究は終わっており,応用のための微調整が主なタスクとなる.本年度は,複数の異なる環境において収集された高速度動画を利用し,より堅固な推定を行なうための追加実装を行なった.課題(C)について,高速度カメラ・プロジェクタを統合し,素振り等の練習の様子を高速度動画(スローモーション)で確認できるスマートミラーシステムのプロトタイプ開発を行なった.前述の通り,本研究では3件のサブ課題に取り組んでいる.それぞれについて進捗状況を述べる.課題(A)について,先ずは,既存の単眼カメラ画像から姿勢を推定する手法であるOpenPoseとPoseNetをスポーツ動画像(主に,野球の素振り・守備・投球動作)に適用し,その精度を確認した.また,高速度動画では1フレームの間に起こる姿勢変化は少ないという仮定の下,OpenPoseが出力するランドマーク位置(目・鼻・肩・肘・手首など)を時間方向に平滑化することで,姿勢推定結果を堅固化する手法を提案し,国内学会にて発表した.また,野球の内野手の守備動作を高速度動画にて撮影し,その動画に姿勢推定を施すことで,フットプリント・捕球-送球までの時間を自動的に推定する試みを行い国内研究会にて発表した.さらに,これまでに得られた知識を統合し,スポーツ高速度動画像と姿勢推定データを活用し,姿勢情報の解析や動画像の編集を行なえる,より汎用的な高速度動画像編集ツールの開発に着手した.課題(B)について,投手後方から撮影した動画に対し,ボール領域を抽出しその領域の動画像の繰り返しパターンを検出することで,スピンの速度・軸を解析する手法が実現済みである.この手法を,捕手側から撮影された動画像も解析できるように拡張した.課題(C)について,カメラとプロジェクタを組み合わせ,カメラにより得られた画像をプロジェクタにより表示するスマートミラーシステムのプロトタイプシステムの開発を行なっている.特に本研究課題では,カメラ部分に高速度カメラも配置し,素振りのような素早い動作を自動的に撮影・蓄積し,あとからこれを確認できるシステムを実現する予定である.このシステムは本度中にプロトタイプを完成させ学会等で発表する予定である.上記の通り,当初の研究計画どおりに研究を進められており,今年度も引き続き研究計画に沿って研究を遂行する予定である.具体的には,初年度に課題(C)のスマートミラーシステムに関してプロトタイプが完成したため,情報工学が専門である研究代表者とスポーツ科学を専門とする研究分担者が密に連携を取り,システムの評価を行なう予定である.また,前述の通り課題(A)に関して,高速度動画と姿勢推定結果を活用したスポーツ高速度動画像の解析編集手法の研究開発を行なう予定である.さらに,課題(C)についてプロジェクタを利用したスマートミラー形式の可視化に関する進捗が良いため,これだけでなくHMDを活用したスポーツシーンの可視化手法の開発も試みる予定である.各サブ課題について,成果があり次第国内外の学会にて発表を行い,他研究者との情報交換を活発に行なう予定である.コンシューマ用デジタルカメラやスマートフォンなどに高速度動画撮影機能が搭載され始め,高速度カメラの一般ユーザへの普及が確実なものとなった.しかし,従来,高速度カメラは非常に高価なデバイスであり,専門家が製品検査・研究などの目的に利用するものであった.そのため,高速度カメラの一般ユーザ向けの利用方法はあまり開発されていない.本研究では,スポーツに分野着目し,高速度カメラを活用した計測・可視化に関する課題に取り組む.具体的には,高速度カメラを活用した『(A)深層学習によるスポーツ動画像の動作解析と可視化』『(B)ボールのスピン解析』『(C)鏡を模倣したフォーム可視化』という3件のサブ課題に取り組む.課題(A)について,深層学習に基づく姿勢推定法(OpenPoseやPoseNet等)をスポーツ動画に適用し,その精度の確認を行なった.さらに,深層学習に基づく姿勢推定法が出力するデータを平滑化することで出力結果を安定化する後処理手法の研究開発や,姿勢推定結果を利用した守備動作解析に関する研究開発を行い国内の学会にて発表を行った.また,スポーツシーンを撮影した高速度動画と姿勢推定データを活用した,汎用的な動画像解析・処理手法の研究開発に着手した.

課題(B)について,申請書に記載したとおり本課題は核心部分の研究は終わっており,応用のための微調整が主なタスクとなる.本年度は,複数の異なる環境において収集された高速度動画を利用し,より堅固な推定を行なうための追加実装を行なった.課題(C)について,高速度カメラ・プロジェクタを統合し,素振り等の練習の様子を高速度動画(スローモーション)で確認できるスマートミラーシステムのプロトタイプ開発を行なった.前述の通り,本研究では3件のサブ課題に取り組んでいる.それぞれについて進捗状況を述べる.課題(A)について,先ずは,既存の単眼カメラ画像から姿勢を推定する手法であるOpenPoseとPoseNetをスポーツ動画像(主に,野球の素振り・守備・投球動作)に適用し,その精度を確認した.また,高速度動画では1フレームの間に起こる姿勢変化は少ないという仮定の下,OpenPoseが出力するランドマーク位置(目・鼻・肩・肘・手首など)を時間方向に平滑化することで,姿勢推定結果を堅固化する手法を提案し,国内学会にて発表した.また,野球の内野手の守備動作を高速度動画にて撮影し,その動画に姿勢推定を施すことで,フットプリント・捕球-送球までの時間を自動的に推定する試みを行い国内研究会にて発表した.さらに,これまでに得られた知識を統合し,スポーツ高速度動画像と姿勢推定データを活用し,姿勢情報の解析や動画像の編集を行なえる,より汎用的な高速度動画像編集ツールの開発に着手した.課題(B)について,投手後方から撮影した動画に対し,ボール領域を抽出しその領域の動画像の繰り返しパターンを検出することで,スピンの速度・軸を解析する手法が実現済みである.この手法を,捕手側から撮影された動画像も解析できるように拡張した.課題(C)について,カメラとプロジェクタを組み合わせ,カメラにより得られた画像をプロジェクタにより表示するスマートミラーシステムのプロトタイプシステムの開発を行なっている.特に本研究課題では,カメラ部分に高速度カメラも配置し,素振りのような素早い動作を自動的に撮影・蓄積し,あとからこれを確認できるシステムを実現する予定である.このシステムは本度中にプロトタイプを完成させ学会等で発表する予定である.上記の通り,当初の研究計画どおりに研究を進められており,今年度も引き続き研究計画に沿って研究を遂行する予定である.具体的には,初年度に課題(C)のスマートミラーシステムに関してプロトタイプが完成したため,情報工学が専門である研究代表者とスポーツ科学を専門とする研究分担者が密に連携を取り,システムの評価を行なう予定である.また,前述の通り課題(A)に関して,高速度動画と姿勢推定結果を活用したスポーツ高速度動画像の解析編集手法の研究開発を行なう予定である.さらに,課題(C)についてプロジェクタを利用したスマートミラー形式の可視化に関する進捗が良いため,これだけでなくHMDを活用したスポーツシーンの可視化手法の開発も試みる予定である.各サブ課題について,成果があり次第国内外の学会にて発表を行い,他研究者との情報交換を活発に行なう予定である.主に本研究課題の評価部分を担う研究分担先にて必用な物品の調達に関わる手続きが遅れたため.本年度改めて導入を予定していた物品の調達を行なう.
基底膜コラーゲン由来の新規抗がん剤、エンドスタチンの発現制御と作用機構の解明

エンドスタチンは内因性の血管新生阻害因子のなかで最も強力な抗腫瘍作用を示し、マウスの腫瘍モデルにおいて腫瘍の増殖抑制、退縮並びに転移阻害が報告されている。本研究の究極目的はエンドスタチンの作用機構を分子レベルで解明し、新しい抗がん剤の開発に寄与することにある。その過程で平成14年度から15年度には以下の成果が得られた。エンドスタチンの血中動態ががんの進行度と相関しているとする報告があることから、血液中のエンドスタチン様フラグメントの血管新生阻害活性を検討した。ヒト血清からエンドスタチン抗体カラムに結合する4種のフラグメントを同定し、各組換え蛋白を調製して検討した結果、すべてのフラグメントが内皮細胞遊走阻害活性を有していることが明らかになった。またヒト脳腫瘍摘出組織の抽出液にはウエスタンブロットで25kDのエンドスタチン様のフラグメントが検出され、その発現量はグレードの高い悪性グリオーマで有意に増加していた。エンドスタチンにより内皮細胞に誘導されるシグナル伝達反応を検討した結果、ERKがリン酸化される現象を見いだした。そこで誘導される細胞内反応を包括的に検索するためにプロテオーム解析の手法を導入した。また作用機構解明の一環としてエンドスタチンの作用を多角的に検討した結果、エンドスタチンが種々のMMP (Matrix Metalloproteinase)活性を阻害する現象を見いだした。血管新生阻害剤は関節リウマチにも有効であると考えられることから、2種の関節炎動物モデルを用いてエンドスタチンの有効性を評価したところ有望な新規リウマチ治療率になる可能性が示された。エンドスタチンは、基底膜を構築するXVIII型コラーゲンのカルボキシ末端に由来する分子量約22kDの蛋白質であり、強力な内因性の血管新生阻害作用を示すことから、抗がん剤としての開発が進められ現在第II相の臨床試験段階にある。エンドスタチンの作用としては血管内皮細胞の増殖、遊走阻害やアポトーシスの誘導などが観察されているが、作用機構は依然として明らかにされていない。一方ヒト、マウスなどの血中にはエンドスタチン様のフラグメントの存在がELISA法により確認されており、がんなどの病態やがんの転移と血中濃度との相関性が検討されている。我々はヒト血中のエンドスタチンの性状を明らかにするために血清からのフラグメントの精製を行い、アミノ末端シークエンスによりXVIII型コラーゲン由来のフラグメントであることを同定した。またシークエンスを基に組換え蛋白を293-EBNA細胞を用いて作成し、それらの組換え蛋白の血管新生阻害活性を検討するために血管内皮細胞の遊走阻害について検討した。ヒト血清から単クローン抗体を固定化したアフィニティークロマトによりエンドスタチン様のフラグメントを精製すると、SDS-PAGEで主たる4本のバンドが検出され分子量は約32,29,24,23kDで何れも22kDのエンドスタチンより高分子であった。アミノ末端シークエンスにより既に報告されたエラスターゼ、MMP-9、カテプシンL, K, Bなどの分解によって生じるフラグメントとは全く異なっていることが示された。血清から精製したフラグメントの活性を評価するには量的に不足していたので、32,29,24kDのフラグメントに相当する組換え蛋白を作成した。ヒト臍帯静脈内皮細胞のVEGFに対するmigration assay系にて組換え蛋白の遊走阻害活性を評価したところ、3種のフラグメントともエンドスタチンに匹敵する阻害活性を示した。エンドスタチンは基底膜を構成するXVIII型コラーゲンのカルボキシ末端に由来する分子量約2万の蛋白質であり、強力な血管新生阻害作用を有することから内因性で毒性の無い抗がん剤として臨床試験が進行中である。一方、血管新生阻害剤はがんのみならず、糖尿病性網膜症や乾癬、リウマチなど他の疾患への適用も考えられることから、関節リウマチの動物モデルにおけるエンドスタチンの効果を評価した。

昨年度は免疫不全マウスにヒト関節リウマチ組織を移植してエンドスタチンを局所に投与し、関節炎組織の増殖がエンドスタチンにより抑制されることを報告した。本年度は汎用されているコラーゲン誘導性マウス関節炎を用いてエンドスタチンの効果を評価した。関節炎は四肢に発症するため、エンドスタチンの投与を全身的に行なったことから10mg/kgという高用量を要したが、明らかに関節炎の発症率と炎症の進行を抑制する効果が観察された。またエンドスタチンの作用機構を明らかにする目的で本研究を継続しているが、新たにエンドスタチンがMMP(Matrix Metallo Proteinase)、特に変性コラーゲンであるゼラチンを分解するMMP-2,MMP-9と細胞膜に発現するMT1-MMP(MMP-14)の酵素活性を阻害する作用を見出した。これらの酵素は種々の報告からがんの転移と密接に関連していると考えられており、特にMT1-MMPはがん細胞の膜表面に発現が高いことからがん細胞の遊走能を左右しているとされる。従ってエンドスタチンの血管新生阻害作用、抗がん作用の一翼をMMP阻害活性が担っていると推察され、おそらくエンドスタチンはマルチポテンシャルな機能を有することにより強力な血管新生阻害活性を発現出来るものと考えられた。
ヒト肝再構築シートを用いた肝再生医療の前臨床研究

肝臓領域の再生医療は困難を極めており、その発展が待ち望まれている。本研究では、“細胞シート"に着目し、ヒト肝再構築シートを利用した肝再生医療技術の確立を目的とした。手術検体の非癌部より、生存率80%以上でヒト初代肝細胞を調製する手法を確立した。播種密度を制御することで、肝細胞単独培養シートを作製した。また、ヒト初代肝細胞またはHepaRG細胞を線維芽細胞上で培養することにより、肝細胞/線維芽細胞複合シート(EHFS)の作製に成功した。EHFSは血管新生因子(VEGF、TGFb1、HGF)の産生が優れており、皮下性血管誘導肝組織の構築を可能にした。本技術は、新しい肝再生医療技術として期待される。他の領域(心臓、眼など)に比べて肝臓領域の再生医療は困難を極めており、その発展が待ち望まれている。当科では、肝臓移植に代わる新しい肝再生医療として“細胞シート"に着目し、肝細胞シートによる肝再生医療技術の確立を目指している。平成24年度は、「1.ヒト株化肝細胞/線維芽細胞複合シートの作製」及び「2.ヒト初代肝細胞/線維芽細胞複合シートの作製」を行い、以下の成果を得た。1.ヒト株化肝細胞/線維芽細胞複合シートの作製温度応答性培養皿(UpCell;セルシード社)にヒト皮膚由来線維芽細胞株をコンフルエントにし、ヒト株化肝細胞(HepaRG細胞)を接着させた。HepaRG細胞を播種して培養1日目までに肝細胞シートを作製できる迅速な手法を確立した。また、線維芽細胞が強く収縮することによって自発的な積層化が見られ、ハンドリング性能や肝特異機能発現の向上が見られた。さらに、シート内での細胞の分布の変化を解析し、細胞が活発に遊走していることを明らかにした。2.ヒト初代肝細胞/線維芽細胞複合シートの作製上記1と同様の手法を用い、線維芽細胞上にコラゲナーゼ灌流法を用いて調製したヒト初代肝細胞を接着させた。肝細胞シートはハンドリング性能が向上した。細胞分布を観察したところ、ほぼ全ての線維芽細胞が上面に遊走しており、株化肝細胞との挙動の違いを明らかにした。さらに、血管新生因子であるVEGFなどを良好に産生しており、今後の移植において血管誘導された肝組織の構築が期待できる。平成25年度は、「1.ヒト初代肝細胞/線維芽細胞複合シートにおける肝特異機能発現および微小構造評価」および「2.免疫不全マウスへの移植効果の検討」を行い、以下の成果を得た。1.ヒト初代肝細胞/線維芽細胞複合シートにおける肝特異機能発現および微小構造:温度応答性培養皿(UpCell;セルシード社)にヒト皮膚由来線維芽細胞株をコンフルエントにした。コラゲナーゼ灌流法を用いてヒト初代肝細胞を調製し、線維芽細胞上に接着させ、ヒト初代肝細胞/線維芽細胞複合シートを作製した。肝細胞シートはハンドリング性能が向上し、ほぼ全ての線維芽細胞が上面に遊走した。肝細胞/線維芽細胞複合シートは肝細胞のみで構成された細胞シートと比較して、アルブミン産生活性は1/3程度であったが、血管新生因子であるVEGF、TGFb1、HGFの産生に優れていた。微小構造をTEMで観察したところ、毛細胆管、タイトジャンクション、コネキシンの形成が見られた。さらに、ECMを介して肝細胞と線維芽細胞が接着していた。2.免疫不全マウスへの移植効果:肝細胞/線維芽細胞複合シートを免疫不全マウスの皮下に移植したところ、肝細胞のみで構成された細胞シート移植と比較して高いヒトタンパク質濃度を検出した(2014年3月に開催された再生医療学会で報告)。現在までに、厚みのある皮下肝組織の構築を実証しつつある。当科では、肝臓移植に代わる新しい肝再生医療として"細胞シート"に着目し、肝細胞シートによる肝再生医療技術の確立を目指している。平成23年度は、「ヒト初代肝細胞の単離手技の確立」及び「ヒト初代肝細胞シートの開発」を行い、以下の成果を得た。1.ヒト初代肝細胞の単離手技の確立前灌流液とコラゲナーゼ溶液を用いた二段階灌流法を用い、ヒト肝切除組織の正常部位から肝細胞の単離を行った。

本研究では手術により得たヒト肝組織を用いるため、背景、切除部位、手術時間、個人差により、得られた肝細胞の数、生存率、生着性が大きく異なった。切除までの虚血時間が長い場合、毛細血管に塞栓が起こるために灌流溶媒は十分に流れず、得られる肝細胞数は顕著に減少した。また、肝組織内で壊死が起こり、死細胞が増加して生存率が著しく減少した。Percoll溶液を用いて生細胞/死細胞を分離し60%の以上の生細胞を生存率90%以上で安定して回収する手順を確立した。2.ヒト初代肝細胞シートの開発温度応答性培養皿(UpCell;セルシード社)を利用し、肝細胞のみからなるシートの作製を行った。効率的に肝細胞シートを作製するための細胞密度、培地組成、培養期間等の組み合わせを検討した結果、9.014.0 cells/cm2の密度で4日間培養することで肝細胞シートの作製に成功した。細胞密度が低い場合はコンフルエントに達しないために細胞シートの作製が困難であり、その一方で密度が高い場合は良好な生着が見られないロットが存在した。作製した肝細胞シートは、in vitroにおいて肝特異機能発現(ヒトアルブミン分泌活性)を少なくとも4週間維持した。今後は、肝細胞シートの積層化による肝組織再構築及び移植ツールとしての応用が期待できる。他の領域(心臓、眼など)に比べて肝臓領域の再生医療は困難を極めており、その発展が待ち望まれている。当科では、肝臓移植に代わる新しい肝再生医療として“細胞シート"に着目し、肝細胞シートによる肝再生医療技術の確立を目指している。1.最終年度に実施した研究の成果:免疫不全マウス皮下にヒト初代肝細胞/非実質細胞複合シートを移植し、作製された肝組織の免疫染色評価を行った。皮下肝組織は、線維芽細胞に囲まれて肝細胞は生着しており、移植1週間目までに多数の血管が新生された。肝細胞は、グリコーゲン貯蔵、肝特異機能の産生、毛細胆管構築、肝細胞の極性が明らかとなった。2.研究期間全体を通じて実施した研究の成果:本研究において、外科的に切除された肝癌等の肝組織非癌部から、ヒト初代肝細胞の調製技術を確立した。密度勾配遠心を利用して、80%以上の生存率を維持した。調製肝細胞を温度応答性培養皿上で線維芽細胞と共に培養することにより、良好なハンドリング性能を有する肝細胞複合シート(ヒト肝再構築シート)の作製に成功し、血管新生因子であるVEGFの優れた産生を明らかにした。本技術を利用することによって、皮下に血管ネットワークが再構築された肝組織が生着し、上述の特徴が明らかとなった。消化器外科・肝移植・再生医学肝細胞移植のための新しい手法として細胞シートに着目し、本年度は共培養技術を組み合わせた新しい肝細胞シートを創出した。採取・培養が容易な皮膚由来線維芽細胞を用いることによって、迅速な肝細胞シート作製、ハンドリング性能や機能発現の向上を達成した。さらに、血管新生因子を良好に産生しており、今後の移植において血管誘導された肝組織の構築が期待できる。肝細胞シートを利用した移植効果を評価するための二年目として、おおむね順調に進展している。肝細胞移植のための新しい手法として細胞シートに着目し、本年度は肝細胞/線維芽細胞複合シートの肝特異機能発現および微小構造、その移植効果を評価した。皮下移植において有望な移植効果が見られたものの、皮下に形成された肝組織の免疫染色等を行えなかった。