hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バーニングマウス症候群の病態解明

口の中の原因不明な痛みの代表的な疾患である,バーニングマウス症候群(以下BMSと略す)について,その痛みのメカニズムを臨床,基礎の両面から検討した。臨床研究からは,ホルモン,免疫機構の検討を行った結果,細胞免疫の働きが抑制されており,機能的核磁気共鳴画像(以下fMRI)を用いた研究では,痛み刺激に対しての脳活動がBMS患者で,一部過敏に応答していた。また,これらの疼痛関連領域では脳灰白質の体積の減少が認められた。これ等の結果は,BMS患者では,脳が本来有している痛みを調節する機能が変調していることを示している。ラットを用いた研究では,末梢からの痛みの入力にも通常と異なる神経応答が認められた。平成25年度における研究としては、バーニングマウス症候群(BMS)の患者を用いた研究として、13名のBMS患者と13名の年齢と性別を一致させた健康成人対照で自律訓練法(AT)とガム咀嚼を介入として設定し、その前後の安静時疼痛の強度(VAS)と内分泌(血漿アドレナリン、ノルアドレナリン、ドパミン、コルチゾール、ACTH)、免疫機能(血漿CD4+細胞、CD8+細胞、CD4/CD8比、NK細胞活性)との関係を観察した。その結果、AT、ガム咀嚼ともにVASは著明に改善したが、それに伴い、血漿中の内分泌、免疫機能に有意な変化は見られなかった。一方、BMSの病態としてのCD8+の減少ならびにCD4/CD8比の増加は、先に報告した通りの結果であった。次に、BMSの患者と健康成人対照の機能MRI画像における検討では、32°C、40°C、49°Cの3種類の温度刺激を手掌または下口唇にそれぞれ32秒加え、それぞれ前半の16秒と後半の16秒の脳活動の変化を観察した。その結果、侵害刺激を加えた場合に、BMS患者、対照ともに後半で脳活動は有意に亢進した。バーニングマウス症候群(BMS)の臨床研究においては、47名のBMS患者と性別および年齢分布を同じくした47名の健康ボランティアを対象に、不安傾向、うつ傾向、血清ACTH、コルチゾール、アドレナリン、ノルアドレナリン、CD4(+)細胞数、CD8(+)細胞数、CD4/CD8比、NK細胞活性についての検討を行った。ACTH,コルチゾールの測定には、ガンマカウンタによるラジオイムノアッセイ法を用いた。アドレナリンとノルアドレナリンの測定には、高速液体クロマトグラフィを用いた。リンパ球の測定には、レーザーフローサイトメトリ法を、CD4/CD8比を測定するには2色フローメトリ法を用いた。また、うつ傾向を調べるには、SDS質問票を、不安傾向を調べるには、MAS質問票を用いた。BMS群と対照群では内分泌機能に明らかな2群間の差は見られなかったが、両群の対象者を総じて検討すると、うつの程度とコルチゾール、ノルアドレナリン濃度の間にはいずれも正の相関関係を認めた。一方、これら2群間における免疫機能の差異をみると、BMS群において対照群に比べて、CD8(+)細胞数が有意に低値を示しており、これを受けてCD4/CD8比は有意に大きくなっていた。これらの免疫機能については、内分泌機能で診られたような、うつあるいは不安との関係は見られなかった。従来、BMSの病因として、うつや不安等の心理社会的ストレスの関与が説明されているが、我々の研究結果からは、うつの傾向とHPA軸を介したストレスホルモンの相関は見られたものの、そのこと自体がBMSの病態を説明しうるものではないことが示唆された。BMSの病態には、CD8(+)細胞の減少という、細胞免疫の抑制が背景にあり、いくつかの疼痛性疾患で示された免疫応答と類似した所見が得られた。平均年齢と性(女性)の一致した健康成人16名とBMS患者16名を用いて機能核磁気共鳴画像(fMRI)によって脳活動の部位と脳灰白質の体積を検討した。侵害刺激に対する反応では,BMS患者の脳活動部位は,健康対照群に比べて小さく,口唇刺激時の脳活動は,手掌刺激時に比べて弱かった。これ等の脳活動部位は,島,前帯状回,前頭前野,運動野等であり,痛みの認知,情動,修飾に関わる部位に相当していた。侵害刺激に対する脳活動を見た結果では,刺激の前半に比べ,後半で前述の部位において脳活動は亢進しており,健康対照群とBMS群の比較では,手掌刺激時には両軍艦の変化には大きな差異は見られなかったが,特に口唇刺激時にBMS群での脳活動の亢進が顕著であった。このことは,BMS患者において,特に口腔からの侵害刺激によって時間的加重が強く生じていることを意味している。

すなわち,BMS患者では,口唇からの侵害刺激を抑制する中枢の疼痛修飾機構がうまく働いていないことを示唆している。次にvoxwl based morphometry(VBM)を用いてBMS患者と健康対照の脳灰白質の大きさを比較してみると,BMS患者において島,前頭前野,前運動野の灰白質に,明らかな体積の減少が認められた。すなわち,前述の口唇に侵害刺激を加えた際の活動の亢進部位に一致して灰白質の委縮が認められたことになる。これ等の部位は,疼痛の認知,情動,修飾を行っている部位であり,BMS患者における中枢の疼痛修飾機構の変調が生じていることの一つの所見と考えられた。また,鼓索神経を傷害したラットモデルにおいては,延髄三叉神経脊髄路尾側亜核ならびに孤束核におけるMAPキナーゼ(ERK)のリン酸化発現が認められ,これに併せて疼痛関連行動(飲水時間の減少)が認められた。末梢においては鼓索神経の傷害も一つの機序になっている可能性がある。歯科麻酔(ペインクリニック,口腔診断学)BMS患者を使った内分泌、免疫機能の検討では、すでにBMS患者17名、健康成人対照17名において、予定の内分泌、免疫機能の検討を行い、学術誌(Clin J Pain)に発表した。この研究においては予定通りの進行をしており、ガム咀嚼、自律訓練法を行った際の内分泌、免疫機能の検討についてもデータを採取した。これから発表の準備に取り掛かるところである。鼓索神経切断(TNX)モデルを使った動物実験では、既にTNX後のERKの発現については、データを得ており、その際の行動学的観察も行っている。fMRIを用いた研究については、すでにBMS患者と対照群との脳活動の差異については、データが得られており、現在形態変化の研究を進めている。BMS患者を用いた内分泌機能、免疫機能からの病態の検討に関しては、順調に研究が進み、すでに雑誌への発表も行った。この点に関しては予定通りの進行である。いっぽう、BMS患者を用いた脳機能解析については、現在進行中である。昨年撮像したデータについては解析を行っているところである。この研究に関しては、これまで行ってきた協力施設(日本大学医学部)の都合でこれまで使用していた施設と機器が使用できなくなったため、新たに研究計画を立てて、当学部と協力施設(日本大学医学部)の倫理委員会の承認を得る必要があったが、これもすでにクリアし、これから新たな環境でデータの採取に取り掛かるところである。BMSの動物モデルについては、鼓索神経傷害モデルにおいて、末梢組織と中枢において、免疫組織学的な変化が確認されている。ただ、BMSの病態を反映できるような行動学的所見(安静時痛を主症状とし、誘発痛等は示さないこと)を再現することが難しく、現在これをクリアすべく試行錯誤を繰り返しているところである。今後何らかの行動学的観察を持って病態生理を説明できるようにしたい。fMRIを用いて、VBM、DTI画像の検討を行い、BMS患者における脳灰白質、白質の形態の変化、刺激伝導系の変化について明らかにしたい。BMSの動物モデルでは、鼓索神経損傷後の舌表面ならびに孤束核におけるTRPV1受容体の数についても観察を行う。本年度はMRIを用いたBMS患者の中枢機能の解析を中心に研究を進める方針である。MRI研究に当たっては、日本大学医学部放射線学系阿部修教授の協力の下、BMS患者に研究に参加いただき、BMSにおける中枢神経の活動について、対照との相違を検討する予定である。
シャノン限界を超える物理暗号の光ファイバ通信

暗号学の基本的な限界であるシャノン限界を超越可能な物理暗号は,暗号鍵の利用効率を高められるので,情報通信量が飛躍的に増大している今日,その実現が期待されている。本研究では,その実現を目指し周波数分解して位相変調する方式の物理暗号の原理検証実験を実施した。波長1.5μm帯,データ10Gb/sの信号光の暗号・復号実験に成功し,更に,暗号信号光の光ファイバ120km伝送にも成功した。本成果により,暗号学のシャノン限界を超越する物理暗号の実現に向け大きく前進した。本研究では,暗号学の基本的な限界であるシャノン限界を超越可能な物理暗号を実現し,その暗号通信応用を検証することを目的としている。検証に向け,物理暗号用の送信器・受信器,通信方式,および光ファイバ通信実験の3つの研究テーマを設定した。平成27年度は,目標達成に向け,物理暗号用の送信器・受信器,および,通信方式について研究を推進した。以下に,その概要を示す。計画通り,物理暗号用の送信器・受信器に関しては,求められる変調帯域,駆動回路などの要件を検討し,一般化コヒーレント・パルス位置変調を用いても,大容量通信を実現できる条件を導出した。更に,送信器・受信器を実現するための光回路部品や駆動回路用電子部品を設計した。通信方式については,一般化コヒーレント・パルス位置変調信号光が光ファイバ内を伝搬する特性を解析するためのシミュレーションモデルを構築した。次に,シミュレーションモデルを数値解析するシミュレータを立ち上げた。この数値解析シミュレータを用いて光ファイバ伝送後の信号光の符号誤り率特性,時間波形,光スペクトル,RFスペクトルなどを解析し,長距離伝送に適した光ファイバの群速度分散,非線形係数,伝搬損失などのパラメータや,伝送路に設置する光ファイバ増幅器の利得,雑音指数などのパラメータを検討した。その結果,実際に実証可能なパラメータを導くことができ,シミュレーションでは100km以上の長距離伝送を実現できることが分かった。以上の成果は,次年度の研究開発を推進する為に重要であるばかりでなく,シャノン限界を超える一般化物理暗号の通信応用の研究進展に大きく寄与する。暗号学の基本的な限界であるシャノン限界は暗号鍵に関する限界で,暗号化する情報と同量の暗号鍵が必要になる。数理暗号では,このシャノン限界を超越することができない。インターネットの発展などを背景に通信情報量が飛躍的に増大している今日,大量の暗号鍵が必要になり,暗号鍵の生成および管理が困難になることが予想される。そこで,本研究では,暗号学におけるシャノン限界を超越可能な物理暗号,即ち,暗号鍵の量よりも多くの情報量を暗号化できる物理暗号を実現し,その暗号通信応用の検証に挑戦している。具体的には,次の目標を掲げている。1.物理暗号用の送信器・受信器の構築および検証2.光ファイバ通信への適用方法の検討3.光ファイバ通信回線における実験検証本研究目的を達成するためのステップとして,平成27年度では,次の二つの研究テーマに取り組んだ。1.大容量光ファイバ通信を可能とする物理暗号用の送信器・受信器に求められる帯域などの特性の調査,およびそれらを実現するための光回路部品,電子回路部品の選定,送信器・受信器駆動回路の設計,2.物理暗号の信号光が通信用光ファイバ内でどのように伝搬するかを数値解析するシミュレータを構築し光ファイバ通信方式を検討すると共に実現可能な光ファイバ通信回線のパラメータ抽出。平成27年度の成果は,「研究実績の概要」に記述した通りで,1,2共に,当初の予定通り進展している。本研究では,暗号学の基本的な限界であるシャノン限界を超越可能な物理暗号を実現し,その暗号通信応用を検証することを目的とした。検証に向け,物理暗号用の送信器・受信器,通信方式,および光ファイバ通信実験の3つの研究テーマを設定し,平成27年度は,物理暗号用の送信器・受信器と通信方式について研究した。具体的には,物理暗号用の送信器・受信器に関しては,求められる変調帯域,駆動回路などの要件を検討し,一般化コヒーレント・パルス位置変調を用いても,大容量通信を実現できる条件を導出した。通信方式については,一般化コヒーレント・パルス位置変調信号光の光ファイバ伝搬特性を数値解析するシミュレータを立ち上げた。この数値解析シミュレータを用いて光ファイバ伝送後の信号光の時間波形,光スペクトルなどを解析し,長距離伝送に適した光ファイバの群速度分散,非線形係数,伝搬損失などのパラメータや,伝送路に設置する光ファイバ増幅器の利得,雑音指数などのパラメータを検討し,シミュレーションでは100km以上の長距離伝送を実現できることが分かった。平成28年度は,変調器など各光部品レベルでの動作検証および特性評価を実施した後,駆動用回路を作製し各光部品を結合し,送信器・受信器を作製し,動作検証並びに特性評価を行った。続いて,光ファイバ増幅器と光ファイバを接続した光ファイバ伝送路を構築し,送信器・受信器を組み込み,光ファイバ通信実験用の光ファイバ通信システムを完成させた。光ファイバ伝送路のパラメータを実験測定後,40km中継で合計120kmの光ファイバ通信を実施した。

暗号学の基本的な限界であるシャノン限界を超越可能な物理暗号は,暗号鍵の利用効率を高められるので,情報通信量が飛躍的に増大している今日,その実現が期待されている。本研究では,その実現を目指し周波数分解して位相変調する方式の物理暗号の原理検証実験を実施した。波長1.5μm帯,データ10Gb/sの信号光の暗号・復号実験に成功し,更に,暗号信号光の光ファイバ120km伝送にも成功した。本成果により,暗号学のシャノン限界を超越する物理暗号の実現に向け大きく前進した。平成27年度は当初の計画通り進展した。平成28年度は,当初の計画通り,次の二つの研究テーマを設定し,研究を実施する。1.送信器・受信器の実験検証:平成27年度に設計した送信器・受信器を構成する部材を調達し,送信器,受信器を作製する.次に,これらの動作試験として,帯域や感度など特性を実験評価する。更に,送信器・受信器を対向の状態で接続した光ファイバ伝送のない構成で,通信特性を調査する。具体的には,まず,変調器など各光部品レベルでの動作検証および特性評価を行う。その後,駆動用電子回路を作製する。作製した駆動用電子回路と各光部品を結合し,送信器・受信器それぞれの動作検証並びに特性評価を行う。2.光ファイバ通信実験:まずは,長距離伝送実験を実施するために,無中継伝送路ではなく,光ファイバ伝送により光パワーが減衰した信号光を光のまま増幅して中継する光ファイバ増幅器と光ファイバを接続した光ファイバ伝送路を整備する。次に,先だって作製し,実験検証した送信器・受信器を組み込み,光ファイバ通信実験用の光ファイバ通信回線を完成させ,群速度分散,非線形係数,伝搬損失など光ファイバ通信回線のパラメータを実験測定する。その後,伝送距離,郡速度分散,光ファイバ増幅器による中継数や中継間隔距離など,各種光ファイバ通信回線のパラメータを変化させて,伝送距離100 km以上の暗号通信を可能とするパラメータ抽出を目指す。工学
超対称ゲージ理論におけるソリトン

本年度は,私は自分の研究課題である「超対称ゲージ理論のビッグス相におけるソリトン」において得られた様々な結果を,共同研究においてレビュー論文に体系的にまとめ,ビッグス相中のソリトン解及びそのモジュライ空間の系統的構成法を説明した.そしてモジュライ空間の構造決定の際「モジュライ行列」という手法が非常に重要な役割を果たすことを説明した.論文で扱う理論は主に基本表現に属するヒッグススカラー場を持つ時空次元D=5+1,4+1,3+1,2+1,1+1のゲージ理論である.この理論は8個の超対称性を持つ理論に拡張可能で,Bogomol'nyi-Prasad-Sommerfield(BPS)ソリトンという静的かっ安定な一連の解を有する.ヒッグス相の基本的なソリトンは112BPS状態としてのドメインウォールとボーテックスであるが,他のソリトン(ヒッチンボーテックス,モノポール,インスタントン)は混合系となり1/4BPS状態を形成すことを説明した.(すなわち,ドメインウォールのウェッブ,モノポール・ボーテックス・ウォールそしてインスタントン・ボーテックスの系となる)アーベリアンと非アーベリアン・ゲージ理論には特徴的な違いがあり,前者の理論の混合系には負のエネルギーを持つソリトンのみが存在出来るが,後者には正負どちらのエネルギーを持つソリトンも存在出来ることも明らかにした.各ソリトン系において,ソリトン解の定性的性質は,モジュライ行列の性質を詳細に調べることによって抽出可能であることを説明した.また,ドメインウォールとボーテックス上の有効理論の構成も行い,さらに導出したモジュライ空間同士が互いに密接に関連していることも見た.私は共同研究において超対称ゲージ理論のヒッグス相におけるソリトンについて調べている。ここで、超対称ゲージ理論とは、超対象性とゲージ対象性という二つの特殊な対称性を有した理論であり、現存する相互作用を統一的に記述する超弦理論の有効理論である。そしてソリトンとは粒子のように振舞う波動のことを言うが、ここでは特に位相的ソリトンのことを指す。現在までに到り、クーロン相(ゲージ対称性が破れていない相)におけるソリトン解及びモジュライ空間(ソリトン解に現れるパラメーターの空間)は、すでに詳しく調べられていたが、ヒッグス相(ゲージ対称性が破れている相)でのそれら手付かずのものが多かった。ヒッグス相には、インスタントン(現れて消えるソリトン)、モノポール(点状のソリトン)、ドメインウォール(壁状のソリトン)、ボーテックス(糸状のソリトン)及びその混合系等が存在する。私は今年度の研究において、ドメインウォールのモジュライ空間の構造は理論の真空の構造と密接に関連していることを明らかにした。さらに、数枚のドメインウォールが角度をもって衝突したときに出来るドメインウォール・ジャンクション系を解析し、そのジャンクション点に正、負そしてゼロの電荷が現れることをつきとめ、ジャンクションの構成ルールの確立し、そのモジュライ空間が複素グラスマン多様体であることを明らかにした。一連の研究は我々が確立したモジュライ行列という方法が非常に役割を果たしている。本年度は,私は自分の研究課題である「超対称ゲージ理論のビッグス相におけるソリトン」において得られた様々な結果を,共同研究においてレビュー論文に体系的にまとめ,ビッグス相中のソリトン解及びそのモジュライ空間の系統的構成法を説明した.そしてモジュライ空間の構造決定の際「モジュライ行列」という手法が非常に重要な役割を果たすことを説明した.論文で扱う理論は主に基本表現に属するヒッグススカラー場を持つ時空次元D=5+1,4+1,3+1,2+1,1+1のゲージ理論である.この理論は8個の超対称性を持つ理論に拡張可能で,Bogomol'nyi-Prasad-Sommerfield(BPS)ソリトンという静的かっ安定な一連の解を有する.ヒッグス相の基本的なソリトンは112BPS状態としてのドメインウォールとボーテックスであるが,他のソリトン(ヒッチンボーテックス,モノポール,インスタントン)は混合系となり1/4BPS状態を形成すことを説明した.(すなわち,ドメインウォールのウェッブ,モノポール・ボーテックス・ウォールそしてインスタントン・ボーテックスの系となる)アーベリアンと非アーベリアン・ゲージ理論には特徴的な違いがあり,前者の理論の混合系には負のエネルギーを持つソリトンのみが存在出来るが,後者には正負どちらのエネルギーを持つソリトンも存在出来ることも明らかにした.各ソリトン系において,ソリトン解の定性的性質は,モジュライ行列の性質を詳細に調べることによって抽出可能であることを説明した.また,ドメインウォールとボーテックス上の有効理論の構成も行い,さらに導出したモジュライ空間同士が互いに密接に関連していることも見た.
発達障がいのある児童に対する通常学級児童との交流及び共同学習を促進する行動的支援

昨年度までに、小学校通常学級における児童の仲間との社会的相互作用および授業参加行動に関する実態調査、学級支援、さらに学級支援と並行した発達障がいのある児童への個別支援の実践研究を終えた。本年度は、授業参加行動を促進する支援を行う際の筆者(外部専門家)の関与を減らし、学校現場の教員に支援を行う役割を移行させることで支援の持続を図った。その結果、学校内の教員が中心となって授業参加行動を促進する支援を持続的に実施することができ、児童らの授業参加行動が増加することも確認された。現在、本研究について論文を執筆中であり、査読付きの国際誌に投稿予定である。また本年度は、昨年度までの研究成果を還元するために、各実践研究について論文を執筆し学術誌に投稿した。その結果、査読付きの国際誌に論文1編、査読付き国内誌に論文2編が掲載された。具体的な掲載誌と研究内容は次の通りである。「Psychology」に特別支援学級在籍の発達障がいのある児童と通常学級児童の社会的相互作用を促す支援に関する実践研究論文、「教育心理学研究」に児童の授業参加行動を促す学級支援に関する実践研究論文、学級支援が効果的でなかった発達障がいのある児童への個別支援に関する実践研究論文が「行動分析学研究」に掲載された。さらに本年度の大きな成果として挙げられるのは、これまでの実践研究の成果をまとめて博士論文(題目:公立小学校における教師と外部専門家の協働による積極的行動支援(PBS)の実践研究ー児童間の社会的相互交渉および授業参加行動への行動支援ー)を執筆し、2016年11月に提出、2017年3月に博士(心理学)の学位を取得したことである。以上のように、本年度はこれまで得られた実践研究の成果を還元するための活動に重点を置き、博士論文の完成や学術誌に査読付き論文3編が掲載されるなどの成果を得ることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。インクルーシブ教育システムの構築が進められる中で、発達障がいのある児童が通常学級で学ぶ際、授業に参加することへの困難さや、他の児童との交流の少なさなどが課題として挙げられている。本研究はこれらの課題を、1.授業参加行動、および2.社会的相互作用の少なさという、教室内における具体的な行動の問題として捉え、これらの行動を促進する支援の実践研究を行うものである。本年度は、社会的相互作用を促進する学級支援として、児童らがお互いの良い行動を見つけて報告する介入(Positive Peer Reporting)を、教師と協働で小学校の2学級で行った。そして、児童らの社会的スキル・相互作用および学校肯定感の変化を検証した。介入群の児童らには、お互いの“良い行動"を見つけたら、カードに書いて報告するよう求めた。教師がそのカードを集め、一日の終わりにカードを書いた児童と、良い行動をした児童の両方を賞賛した。このような介入によって、統制群と比較して介入群の学校肯定感の平均得点が有意に増加した。特別支援学級に在籍する自閉症スペクトラム障害(以下、ASDとする)のある児童も、通常学級に交流に来た際に本研究に参加した。ASDのある児童も、“良いことカード"を書く・書かれることによって仲間と交流できた。また行動観察においても、介入後、体育の時間の際に、ASDのある児童に働きかける児童数と働きかけの回数が増えた。本年度はこの他にも、遊ぶ機会の設定と社会的スキル訓練を行うことで、ASDのある児童と通常学級の児童の社会的相互作用を促進する支援について、査読付きの国際誌に投稿し、現在査読中である。また、児童の授業参加を促進する学級支援と発達障がいのある児童への個別支援についても、査読付きの国内誌に論文を2件投稿し、うち1件は既に修正採択されている。本研究は、当初の計画以上に進展している。当初の計画では発達障がいのある児童のみを対象としたアセスメントおよび支援を行う予定であったが、本年度は学級支援として、発達障がいのある児童も含む複数の児童を対象とした支援の実践研究を行うことが出来た。研究実績の概要にて報告したように、本年度は児童らがお互いの良い行動を見つけて報告する学級支援(Positive Peer Reporting)を、教師と協働で実施した。このような学級支援によって、自閉症スぺクラム障害のある児童と他の児童との交流を促進することができた。それに加えて、引っ込み思案行動がよく観察されていた通常学級児童2名と他の児童の交流も促進することができた。具体的には、一人で過ごすことの多かった児童が他の児童と一緒に遊ぶようになった様子が観察され、社会的相互作用の回数も増えた。このように、児童間の交流を促進する支援を学級規模で導入することで、発達障がいのある児童だけでなく、通常学級に在籍する引っ込み思案な児童と他の児童の交流も促すことが出来た。すべての子どもに対して適切な教育的支援を行うインクルーシブ教育においては、特定の児童に対する個別支援を行うだけでなく、本研究のように児童間の望ましい交流が行われやすい環境作りをしていくことが必要だと考えられる。本研究では当初予定していた個別支援よりも、より大きな枠組みで支援の実践研究を行うことができており、当初の計画以上に進展していると考えている。

本年度は、授業参加行動を促進する支援を行う際の筆者(外部専門家)の関与を減らし、学校現場の教員に支援を行う役割を移行させることで支援の持続を図った。その結果、学校内の教員が中心となって授業参加行動を促進する支援を持続的に実施することができ、児童らの授業参加行動が増加することも確認された。現在、本研究について論文を執筆中であり、査読付きの国際誌に投稿予定である。また本年度は、昨年度までの研究成果を還元するために、各実践研究について論文を執筆し学術誌に投稿した。その結果、査読付きの国際誌に論文1編、査読付き国内誌に論文2編が掲載された。具体的な掲載誌と研究内容は次の通りである。「Psychology」に特別支援学級在籍の発達障がいのある児童と通常学級児童の社会的相互作用を促す支援に関する実践研究論文、「教育心理学研究」に児童の授業参加行動を促す学級支援に関する実践研究論文、学級支援が効果的でなかった発達障がいのある児童への個別支援に関する実践研究論文が「行動分析学研究」に掲載された。さらに本年度の大きな成果として挙げられるのは、これまでの実践研究の成果をまとめて博士論文(題目:公立小学校における教師と外部専門家の協働による積極的行動支援(PBS)の実践研究ー児童間の社会的相互交渉および授業参加行動への行動支援ー)を執筆し、2016年11月に提出、2017年3月に博士(心理学)の学位を取得したことである。以上のように、本年度はこれまで得られた実践研究の成果を還元するための活動に重点を置き、博士論文の完成や学術誌に査読付き論文3編が掲載されるなどの成果を得ることができた。今後の研究の推進方策としては、本年度行った児童らがお互いの良い行動を見つけて報告する学級支援(Positive Peer Reporting)の結果の分析をまず進める。本研究では、児童らがお互いの良い行動を見つけてカードに書くことで報告した。このようなカードを書いた・書かれた日付けと、児童の行動変化の時系列データ(他の児童との社会的相互作用の回数、社会的スキル得点の変化)を比較することで、本研究の学級支援が個別児童に及ぼした効果について、より詳細に検討することが出来る。このような分析を行うことによって、本研究で用いた支援方法の改善に繋げる。以上の分析が終わり次第、本研究の成果を論文としてまとめ、査読付きの学術誌に投稿する予定である。また、昨年度までに行った児童らの授業参加行動を促進する学級支援と発達障がいのある児童への個別支援、そして本年度行った児童間の交流を促進する学級支援の3つの支援において、筆者が果たしてきた役割(担任教師への教示・フィードバック)を、特別支援コーディネーターに移行することを検討する。これまで実施してきた研究では、筆者が担任教師らと直接協働することを通じて、児童に対する支援を行ってきた。しかし支援の持続・普及といった観点からは、外部専門家である筆者が複数の担任教師らと直接協働するより、学校教職員にその役割を移行したほうが望ましいと考えられる。今後は、特別支援コーディネーターが担任教師らと協働する支援体制を整える。そして、このような体制下でこれまでと同様の支援を実施しても、発達障がいのある児童も含めて、児童の授業参加行動および児童間の交流が増えるのかを検討する。
温和な条件下での水素分子活性化を目指した錯体触媒内包ナノ空間の創製

水素ガスを用いた水素化反応は一般に高圧条件下で行われるが、水素ガスは爆発性の性質を有していることから、低圧条件で行うことが安全面の観点からは望ましい。そこで本研究では、ガス吸着を得意とする多孔性金属錯体(MOF)と水素化反応の触媒となるロジウム錯体を複合化させることにより低圧条件下での水素化反応の開発を目指した。結果、得られた複合体を用いると、ロジウム錯体単体では反応が進行しない低圧水素条件においても良好に水素化反応が進行した。これにより、MOFが水素ガスの濃縮とそれに続く水素化反応に正の効果を与えていることが明らかとなった。本研究においては、ガス吸着を得意とする多孔性金属錯体とガスの変換を得意とする触媒を複合化することにより、温和な条件下でのガス反応システムの構築を目指した。研究計画としては、(1)多孔性金属錯体の合成および触媒の複合化、(2)得られた複合体を用いた反応検討およびさらなる機能化からなっている。今年度は、まず本システムに適した多孔性金属錯体の合成から取り掛かった。イオン交換反応にて錯体触媒やナノ粒子触媒前駆体を固定化するため、スルホン酸基をイオン交換基とする多孔性金属錯体の合成を試みた。種々検討の結果、塩化クロムとスルホン酸基を有するテレフタル酸から合成されるフレームワークが本システムに適していることが明らかとなった。また、多孔性金属錯体が本来有する欠陥も触媒を固定化するサイトとして利用可能であると考え、欠陥を多く有する多孔性金属錯体の合成も行った。次に得られたフレームワークと触媒との複合化を試みた。まず、イリジウム系錯体触媒を用いて複合化を行ったところ、期待通り、触媒はイオン交換反応にて細孔内に導入された。しかしながら、触媒活性は中程度にとどまりイリジウム系触媒はその活性を維持したまま細孔内に担持することが困難であることがわかった。そこで、イリジウム系錯体触媒と同様の反応性を示すことがわかっているロジウム系錯体触媒を用いて同様の複合化を行ってみたところ、複合化は問題なく進行し、また高い触媒活性も維持されることがわかった。実際、モデル反応として1-オクテンの水素ガスによる水素化反応を検討したところ、ロジウム触媒のみの場合よりも複合体のほうが高い触媒活性を示した。この結果は、本研究の目的である温和な条件下でのガスを用いた反応システムの構築を強く示唆するものである。また、金属イオンを固定化後水素ガスで還元することにより、ナノ粒子が固定化された多孔性金属錯体の合成にも成功している。当初の計画どおり多孔性金属錯体と錯体触媒の複合化に成功しており、またその複合体が水素ガスを用いた水素化反応において高い触媒活性を示すことも確認している。現在、1-オクテン以外のさまざまな基質を用いた水素化反応へと展開している。本研究では、多孔性金属錯体と触媒を複合化することで、ガス分子の捕捉と変換が連動する新規ガス反応システムの構築を目指した。昨年度までに、その複合化に成功し複合体が水素ガスを用いた水素化反応に対して活性があることまで見出していた。そこで、今年度は、その複合体の複合化状態および反応性の詳細について調べた。複合体の詳細を調べるためにX線光電子分光測定をおこなった。その結果、細孔内に導入された触媒の中心金属の電子状態は導入前のものとほぼ同じであったものの、触媒に組み込まれているリン系配位子が複合化の段階で一部外れていることが明らかとなった。触媒はリン系配位子が外れることにより配位不飽和状態になることから、これにより触媒の反応活性が向上していることが示唆された。さらに、細孔内の触媒の安定性について調べてみたところ、触媒は反応に用いた後も安定であり、その反応活性は維持されることがわかった。つまり、多孔性金属錯体は高い速度論的安定化効果があることが明らかとなった。活性を維持した状態で安定的に触媒を固定化できる本システムはさまざまな触媒系への展開が期待できる。さらに、本複合体触媒の触媒活性を詳細に評価するために、低圧水素ガス条件下にて水素化反応をおこなった。その結果複合体触媒を用いた場合には、水素分圧0.25 atm以下においても反応が十分に進行することが明らかとなった。触媒のみでは同条件にて反応がほとんど進行しないことから、本反応システムがガス分子変換反応において非常に有用であることが示唆された。今年度で複合化およびそれを用いた水素化反応に成功している。そこで次年度はより温和な条件下(低水素圧下)で水素化反応を進行させるためにフレームワークに対するさらなる機能化や金属ナノ粒子内包フレームワークの利用などを試みる。ナノ材料科学研究室錯体

化学当初の予定では設備備品として反応を追跡するためのガスクロマトグラフを購入する予定であったが、交付額から考えて購入するのは困難であると判断し購入を断念した。その結果次年度使用額が多くなってしまっている。多孔性金属錯体の合成やガス反応を行う上で必要となる水熱容器の使用頻度が非常に高いため、追加で購入を予定している。
水の浄化により窒素循環について学ぶとともに自然の神秘と科学の有用性に迫る授業研究

メダカを育てるため、子どもは物理的な水の汚れに注目した。そして、洗濯用ポンプにガーゼや脱脂綿をつけ循環させれば浄化できると考えた。しかし、水が透明になっても、調子が悪くなる魚が出た。子どもは、物理的なもの以外の汚れに着目し始め、アンモニアというキーワードを見つけた。子どもは、エサが腐りアンモニアになると考え実験した。しかし、エサがなくても魚がいればアンモニアが発生した。そこで、魚自体からアンモニアが発生すると考え、実験で確かめた。魚が生きている限りアンモニアの発生を防げないとわかった子どもは、水から化学的にアンモニアを除去する方法を考え始めた。酸を加えるなど試したが、過不足なくアンモニアを無くすことが難しいとわかった。そんな中、バランスドアクアリウムの存在を見つけた子どもが、水中に微生物がいれば窒素循環ができると話した。子どもは、どの微生物が有効か調べるため、納豆菌や酵母菌などを加え実験した。その中で、乳酸菌が嫌気呼吸を行える条件下であれば分解できるとわかった。しかし、ちょうどよく分解をできるように菌のはたらきを調整できなかった。子どもは、人間が全く手を加えなくても、池の中ではアンモニアを分解し水を浄化できることを奇跡だと感じた。さらに、微生物による水の浄化を調べる中で微生物燃料電池の存在を知った子どもが、微生物利用の可能性を語った。ここで、岐阜大学の市橋修先生と廣岡佳弥子先生に協力していただき撮影した微生物燃料電池の動画と、ボトリオコッカスを見せた。窒素循環の学習を通し、自然は人間では作り出せない巧みな仕組みや、絶妙なバランスをもつことを知り、自然の神秘を実感した。さらに微生物を利用する最新の研究から、科学の有用性を実感した。本研究により、メダカを飼育したいという思いから、窒素循環について学ぶことで、自然の神秘と科学の有用性に迫ることができた。
免疫応答における末梢組織樹状細胞の機能解析

抗原提示細胞である樹状細胞は、特徴的な機能を示す複数のサブセットからなる。ケモカイン受容体XCR1は、樹状細胞の中でもクロスプレゼンテーション活性の高いサブセットに特異的に発現している。本研究では、ヒト由来ジフテリア毒素受容体と蛍光タンパク質venusとの融合タンパク質をコードする遺伝子をXCR1遺伝子座に挿入した遺伝子組換えマウスを用いて、ジフテリア毒素の投与により一時的にXCR1+樹状細胞を除去できることを確認した。さらに、このマウスを用いて、XCR1+樹状細胞が生体内でのクロスプレゼンテーションや経口投与したタンパク質に対する免疫寛容の誘導に重要であることを明らかにした。樹状細胞(DC)は、T細胞に抗原を提示する抗原提示細胞としてよく知られており、脾臓やリンパ節などリンパ組織の他にも、皮膚や腸管、肺等、全身に広く存在する。DCは、生理的機能の異なる複数のサブセットに分類されることが知られており、ケモカイン受容体XCR1は、これらDCサブセットの中でも死細胞を取り込みや細胞傷害性T細胞を強く活性化する能力が高い、脾臓CD8+ DCやリンパ節CD103+CD11b- DCサブセットに極めて特異的に発現している。我々は、このXCR1遺伝子座にジフテリア毒素(DT)受容体と蛍光タンパク質venusとの融合タンパク質をコードする遺伝子を発現させたマウス(XCR1-DTRvenusマウス)を作製している。このマウスでは、DTを投与することによりXCR1陽性DCを特異的に除去出来る。経口で投与された抗原(例えば食物)に対しては、通常免疫応答を起こすことはない(経口免疫寛容)。しかし、経口免疫寛容へのDCサブセットの関与については不明な点が多い。そこで、本年度は、XCR1陽性DCが、経口で投与された抗原に対する免疫寛容(経口免疫寛容)にXCR1陽性DCが関与しているかどうか検討した。経口免疫誘導時にDTを投与してXCR1陽性DCを除去し、その後XCR1陽性DCが回復後に免疫応答を誘導、抗原特的T細胞反応を検討した。その結果、抗原を前もって経口投与した野生型マウスでは、経口投与した抗原に対するCD4+ T細胞、および、CD8+ T細胞の免疫応答が、経口投与していないマウスに比べて減弱していたのに対し、DTを投与したXCR1-DTRvenusマウスでは、この減弱が認めらなかった。このことより、XCR1陽性DCが経口免疫寛容の誘導において重要な働きをしていることが示唆された。抗原提示細胞である樹状細胞(DC)は、脾臓やリンパ節などリンパ組織の他にも、皮膚や腸管にも広く存在し、生理的機能の異なる複数のサブセットに分類される。ケモカイン受容体XCR1は、これらDCサブセットの中でも、死細胞を取り込み、細胞傷害性T細胞を強く活性化する、脾臓CD8+ DCやリンパ節CD103+CD11b- DCサブセットに極めて特異的に発現している。本年度は、XCR1の発現について、XCR1遺伝子座に蛍光タンパク質venus遺伝子をノックインしたマウス(XCR1-venus)マウスを用いて、特に末梢組織について解析を行った。その結果、皮膚では、表皮ランゲルハンス細胞ではその発現は認められず、複数ある真皮DCサブセットのうちCD103+CD11b- DCのみで発現が認められた。さらには、小腸粘膜固有層や肺、肝臓においてもCD103+CD11b- DCに特異的な発現が認められた。その一方で、炎症応答(リステリア感染やLPS投与)によって誘導されるDCサブセットには、発現は認められなかった。XCR1遺伝子座に、ジフテリア毒素(DT)受容体(DTR)とvenusとの融合タンパク質(DTRvenus)をコードする遺伝子をノックインしたXCR1-DTRvenusマウスは、DT投与によりXCR1発現細胞を意図したタイミングで一時的にマウス個体より除去できる。そこで、DT投与後に皮膚・小腸・肝臓・肺におけるDCサブセットを確認したところ、XCR1陽性であるCD103+CD11b- DCが、特異的に除去されることが確認できた。また、その際、他の血球系細胞の減少は認められなかった。これらのことから、XCR1の発現特異性に関して、定常状態で認められるCD103+CD11b- DCサブセット特異的に発現し、炎症応答によって誘導される単球由来のDCには発現していないことが明らかになった。腸管に多数存在する常在菌を免疫機構により制御することは、生体防御や恒常性の維持において重要である。その一方で、腸管には経口摂取した食物由来タンパク質など抗原になり得る物質も多く存在し、このような抗原に対しては過剰な免疫・炎症応答を避けるために免疫反応が抑制されており(経口免疫寛容)、食物アレルギーはその破綻とも言える。この経口免疫寛容のメカニズム、特に抗原提示細胞である樹状細胞の関与については不明な点も多い。

ケモカイン受容体XCR1は、死細胞の取り込みや細胞傷害性T細胞を強く活性化する脾臓CD8+樹状細胞や末梢組織CD103+CD11b-樹状細胞サブセットに選択的に発現している。XCR1遺伝子座にヒトジフテリア毒素受容体(DTR)と蛍光タンパク質venusとの融合蛋白質をコードする遺伝子を挿入したマウス(XCR1-DTRvenusマウス)では、ジフテリア毒素(DT)の投与によりXCR1陽性細胞を特異的、かつ、一時的に除去できる。このマウスを用いて、経口免疫寛容へのXCR1陽性細胞の関与を検討した結果、経口免疫寛容誘導時にXCR1陽性樹状細胞を除去しておくと、野生型マウスで認められる免疫応答(抗原特異的T細胞の誘導・活性化)の抑制が認められなかった。そこで本年度は、そのメカニズムを検討するために、抗原として用いた卵白アルブミン(OVA)特異的CD4 T細胞を野生型あるいはXCR1-DTRvenusマウスに移植し、DTを投与してXCR1陽性樹状細胞を除去した後にOVAの経口投与を行い、移植したOVA特異的CD4 T細胞からのFoxp3陽性制御性T細胞の誘導について検討した。その結果、Foxp3陽性T細胞誘導が、野生型マウスと比べXCR1-DTRvenusマウスでは減少していた。このことから、XCR1陽性細胞依存的な経口寛容の誘導には、制御性T細胞の関与が示唆された。免疫学本年度は、経口免疫寛容にこのXCR1陽性DCが関与するかどうかについてXCR1-DTRvenusマウスを用いて検討を行ったところ、その関与が確認出来た。そのメカニズムは、現在検討中であるが、一部、制御性T細胞の関与が疑われる予備実験の結果も得ている。当初の計画にもある、皮膚などの実験系に関しては、当初計画よりは若干遅れ気味ではあるものの、腸管におけるXCR1陽性DCの機能解明について上記成果も出ており、おおむね順調に進展していると考えている。現在までに、XCR1が、リンパ組織の樹状細胞(DC)みならず末梢組織に存在するDCサブセットにも発現していること、また、炎症等によって単球から誘導されるDCでは発現しておらず、定常状態にて存在するDCのうち一部のサブセットに特異的に発現していることが確認できた。また、XCR1-DTRvenusマウスにジフテリア毒素(DT)を投与することにより、XCR1+ DCがリンパ器官だけでなく、皮膚・腸管・肺や肝臓といった、末梢組織に認められるXCR1+細胞も特異的に除去できることが確認できた。このことは、今後、末梢組織中のDCの生理的・機能的意義を検討するために、XCR1-DTRvenusマウスを用いる上で、重要な所見である。現在、末梢組織でのXCR1+ DCの機能的意義を解析するために、皮膚にて誘導できる炎症モデル実験系を立ち上げているところである。また、経口摂取した抗原に対する免疫寛容成立におけるXCR1+ DCの関与を検証する実験系を構築中であるが、現在までにある程度その実験系確立の目処がついた。来年度は、皮膚及び腸管での免疫・炎症応答へのXCR1+ DCの機能的役割をさらに解析する予定である。これらの点から、当初の計画よりは若干遅れ気味ではあるものの、おおむね順調に進展していると考えている。
単純ヘルペスウイルスにコードされる宿主免疫制御因子の同定とワクチン開発

前年度までに、HSVのVP22がAIM2インフラマソームを阻害することが明らかになっていた阻害様式は不明であった。AIM2は293T細胞に単独発現させると自己凝集し、フィラメント様の構造を取ることが報告されている。もしVP22がAIM2の自己凝集を阻害するのであればVP22はAIM2のオリゴマー化を阻害する事が考えらえる。そこでAIM2とVP22を293FT細胞に共発現させ顕微鏡下でAIM2の構造を観察すると、VP22と共発現させた際のみAIM2の自己凝集が阻害されていた。更に密度勾配遠心分離法によりAIM2とVP22を共発現させた細胞の溶解液を分画すると、VP22非存在下と比較して、VP22存在下では低密度な分画にAIM2が検出された。これらの結果からVP22はAIM2のオリゴマー化を阻害することが示唆された。AIM2はN末端側にASCとの結合に必要なpyrinドメイン、C末端側にdsDNAとの結合に必要なHINドメインから構成される。GST-pull down assayを行うことによりVP22がAIM2のHINドメインと結合することが示した。また、293FT細胞において、(i) VP22はAIM2のpyrinドメインの自己凝集は阻害せずHINドメインの凝集のみ阻害したこと、(ii)HINドメインとの結合を消失させた変異VP22はAIM2インフラマソーム阻害能を消失していたこと、から、VP22はAIM2のHINドメインと結合することによってAIM2のオリゴマー化を阻害していることが示唆された。従って今年度における研究によってVP22がAIM2のHINドメインに結合する事によって、インフラマソームの活性化の初期段階である、AIM2のoligomerizationを阻害する事が明らかになった。本研究は単純ヘルペスウイルスに対するワクチン開発の基盤的知見となり得る。29年度が最終年度であるため、記入しない。特別研究員としての初年度である平成27年度は、当初の研究計画の通りHSV-1がコードするインフラマソーム抑制因子の同定を試みた。プラスミドを用いたインフラマソーム再構築系を用いたスクリーニングによってHSV-1がコードするインフラマソーム抑制因子Xを同定することができた。また、この抑制因子XはDNAによって活性化されることが知られているインフラマソームであるAIM2インフラマソームを特異的に阻害することが明らかとなった。また、この再構築系において、XはAIM2とASCのspeck形成を阻害していた。新たに同定したインフラマソーム抑制因子Xを欠損させたウイルスであるHSV-1⊿Xの感染細胞は野生型ウイルス感染細胞と比較して、培養上清に放出されるIL-1bの量が顕著に上昇していることが明らかとなった。また、このIL-1bの放出の顕著な上昇はAIM2(-/-)細胞において確認されなかったことから、インフラマソーム抑制因子XはHSV-1がコードするAIM2抑制因子であることが明らかとなった。また、flagタグ付きのXを発現する組み換えウイルスHSV-1 flag-Xを作製し、共免疫沈降法によって感染細胞内におけるAIM2とXの相互作用を確認した。従って平成27年度における研究活動によって、採用者はHSV-1が抑制因子XをコードすることによってAIM2インフラマソームから逃れていることを明らかにした。HSV-1がコードするインフラマソーム抑制因子を同定することができた為。(i)293FT細胞にインフラマソームの構成因子、Pro-IL-1b、及びHSV-1がコードするタンパク質73種類の発現プラスミドをそれぞれトランスフェクションし、培養上清中のIL-1bを測定した結果、AIM2インフラマソームを特異的に阻害するHSV-1タンパク質VPXを同定した。(ii)293FT細胞においてVPXはAIM2の過剰発現によるフィラメント状の凝集形成を阻害した。(iii)VPXはHSV-1感染細胞内でAIM2と相互作用した。(iv)AIM2+/+及びAIM2-/-マウス由来BMDMにHSV-1 VPX欠損株を感染させた結果、VPX欠損株の感染によるカスパーゼー1の活性化、及びIL-1bの放出はAIM2依存的であった。その一方で、HSV-1野生株の感染ではどちらの細胞においてもカスパーゼー1の活性化、及びIL-1bの放出は認められなかった。(v) HSV-1 VPX欠損株をAIM2+/+及びAIM2-/-マウスの脳内に接種し、ウイルス増殖を比較した結果、AIM2-/-マウスは感染4日目の脳内ウイルス力価が有意に上昇していた。その一方で野生株の感染においてはAIM2+/+及びAIM2-/-マウス脳内におけるウイルス力価に有意な差は認められなかった。これらの結果からHSV-1はVPXによってAIM2インフラマソームを阻害し、宿主免疫を回避することによって、in vivoにおける効率的な増殖能を持つことが示唆された。これらの結果はHSVに対するワクチンを開発する上で重要な知見である。2015年度にはHSV-1がコードするAIM2インフラマソーム抑制因子を、プラスミドを用いたスクリーニングによって同定し、そのノックアウトウイルスの感染細胞はIL-1bの培養上清放出量が顕著に上昇することが明らかになった。

2016年度にはAIM2KOマウスを用いて、HSV-1によるAIM2インフラマソームの阻害がウイルスの生体内における増殖に大きく寄与していることを証明することができた。前年度までに、HSVのVP22がAIM2インフラマソームを阻害することが明らかになっていた阻害様式は不明であった。AIM2は293T細胞に単独発現させると自己凝集し、フィラメント様の構造を取ることが報告されている。もしVP22がAIM2の自己凝集を阻害するのであればVP22はAIM2のオリゴマー化を阻害する事が考えらえる。そこでAIM2とVP22を293FT細胞に共発現させ顕微鏡下でAIM2の構造を観察すると、VP22と共発現させた際のみAIM2の自己凝集が阻害されていた。更に密度勾配遠心分離法によりAIM2とVP22を共発現させた細胞の溶解液を分画すると、VP22非存在下と比較して、VP22存在下では低密度な分画にAIM2が検出された。これらの結果からVP22はAIM2のオリゴマー化を阻害することが示唆された。AIM2はN末端側にASCとの結合に必要なpyrinドメイン、C末端側にdsDNAとの結合に必要なHINドメインから構成される。GST-pull down assayを行うことによりVP22がAIM2のHINドメインと結合することが示した。また、293FT細胞において、(i) VP22はAIM2のpyrinドメインの自己凝集は阻害せずHINドメインの凝集のみ阻害したこと、(ii)HINドメインとの結合を消失させた変異VP22はAIM2インフラマソーム阻害能を消失していたこと、から、VP22はAIM2のHINドメインと結合することによってAIM2のオリゴマー化を阻害していることが示唆された。従って今年度における研究によってVP22がAIM2のHINドメインに結合する事によって、インフラマソームの活性化の初期段階である、AIM2のoligomerizationを阻害する事が明らかになった。本研究は単純ヘルペスウイルスに対するワクチン開発の基盤的知見となり得る。今後は、HSV-1が持つ、DNA以外のインフラマソーム活性化因子を同定し、ワクチン開発の基盤となる知見を得ることを目的に研究を推進していく。今後はHSV-1がコードするAIM2インフラマソーム阻害因子のノックアウトウイルスが、ワクチン候補株となり得るのかどうかを確かめていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。
FIB/SEMを用いた強角膜線維芽細胞ネットワークの解析と近視病態解明への応用

マウス4眼をKarnovsky液で固定し、フェロシアン化カリウムおよびOsO4混合液にて後固定、酢酸ウラン、Walton's Lead solutionにてブロック染色を行った。脱水後、樹脂に包埋、重合させた。試料をトリミングし観察部位を露出させ、FIB/SEMを用いスタック画像撮影後、再構築し、細胞の形態および細胞間の結合について検討した。強膜線維芽細胞はコラゲン線維内に数層にわたり位置していた。三次元構築による観察では、線維芽細胞がネットワークを構成し、隣接する細胞同士が結合していた。後極部強膜線維芽細胞は赤道部のそれに比して有意に垂直方向の結合がおおく、複雑なネットワークを形成していた。正常角膜keratocyteおよび強膜fibroblastのFIB/SEMによる観察マウス(C57BL/6)を用い、ペントバルビタールナトリウムの過量投与により安楽死させ、速やかに眼球を摘出すし、摘出した眼球をhalf Karnovsky固定液で前固定、観察部位を切り出し、フェロシアン化カリウムおよび四酸化オスミウム混合固定液を用いて後固定、さらに酢酸ウラン、Walton's Lead solutionを用いてブロック染色した。アルコール系列で脱水後、エポン樹脂に包埋し、重合させる。サンプルをトリミングし、準超薄切片にて観察の目的部位を確認し、電子顕微鏡(FIB/SEM)で観察をおこなった。強膜内の線維芽細胞は、角膜実質と同様、コラゲン線維層間に層状に配列していた。角膜実質に比べ不規則ではあるものの、細胞は平面的に広がっていた。細胞核の周囲以外は細胞質が少なく、複数の紐状の足をのばすように隣接する細胞と連絡が見られた。角膜実質細胞に比べ、同一平面の細胞間の連絡は疎であるが、前後の層の細胞間との連絡は豊富であった。強膜の線維芽細胞は細胞が個々に存在しているのではなく、互いに連絡が見られ、三次元的なネットワークを構築していた。FIB/SEMを用いた強膜内fibroblastに関する研究は過去になく、現在までの研究過程で強膜内fibroblastは細胞が個々に存在しているのではなく、互いに連絡が見られ、三次元的なネットワークを構築していることを明らかにした。この結果はこれまでの定説を覆すもので、画期的であると考える。次年度もさらなるデータの蓄積を行っていく予定である。1.集束イオンビーム/走査電子顕微鏡複合機を用いた強膜および角膜の線維芽細胞の三次元ネットワークの観察Focused Ion Beam Scanning Electron Microscopy (以下FIB/SEM)を用いてマウス強膜内の線維芽細胞間の3次元的配列を観察した。生後6週のC57BL/6Jマウスを用い、眼球摘出後、浸漬固定、フェロシアン化カリウム-四酸化オスミウム混合液、チオカルボヒドラジド溶液、四酸化オスミウム溶液、酢酸ウラン溶液、アスパラギン酸鉛溶液で染色を行い、エポン包埋し、FIB/SEMを用い解析した。角膜実質に比べ不規則ではあるものの、細胞は平面的に広がっており、複数の紐状の足をのばすように隣接する細胞と連絡が見られた。強膜の線維芽細胞は細胞も三次元的なネットワークを構築していることがわかった。FIB/SEMを用い、硝子体手術時に採取した剥離内境界膜(ILM)の網膜面に付着した細胞片を定量的観察した。特発性黄斑上膜6例6眼および特発性黄斑円孔6例6眼を対象とし、硝子体手術施行時に、剥離したILMを採取し、試料を作製し、FIB/SEMを用い、ILMに付着した細胞片を定量的に解析した。摘出したILM標本の網膜側には全例において細胞片が付着していた。黄斑上膜症例の細胞片のILMに占める割合は、黄斑円孔症例に比して有意に高かった。FIB/SEMによる術中摘出ILMの解析から、黄斑上膜におけるILM膜剥離操作は黄斑円孔に比して細胞傷害が大きい可能性があることがわかった。成果については昨年の日本眼科学会総会で講演を行い、現在論文執筆、投稿予定である。1.集束イオンビーム/走査電子顕微鏡複合機(FIB/SEM)を用いた強膜/角膜の線維芽細胞の三次元ネットワークの観察FIB/SEMを用い、マウス強膜線維芽細胞の3次元的配列を観察した。強膜内線維芽細胞は、角膜実質と同様、コラゲン線維層間に層状に配列していた。角膜実質に比べ不規則ではあるものの、細胞は平面的に広がっており、隣接する細胞と連絡が見られた。後極部強膜では水平方向に平均2.64、垂直方向に2.37の細胞間結合を認め、赤道部では水平方向に平均3.31、垂直方向に1.47の結合を認めた。後極部強膜の線維芽細胞はより三次元的なネットワークを構築していることがわかった。