hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管壁リモデリング制御因子ＮｏｇｏーＢの分子機能解析

Nogoは神経細胞発生や傷害治癒、免疫制御などに関与し特にNogo-Bは血管壁にて傷害後のリモデリングを抑制する。本研究は静脈グラフトにおけるNogo-B及び受容体Pir-Bの発現とその内膜肥厚抑制効果について検討した。【まとめ】グラフト肥厚内膜にはNogo-B及びその受容体であるPirBが発現。PirBは単球に存在し、血管壁に浸潤してきた単球PirBとNogo-Bが結合する。血管壁リモデリングにおいてNogo-Bやその受容体であるPirBの発現が変化し、炎症反応や細胞増殖を制御し壁肥厚をコントロールしている可能性が高く、内膜肥厚抑制に対する新たな治療法の可能性が示唆された。2-2)単球遊走機能の解析:遊走機能はBoyden chamberを用いて評価する。5.0μmのポアサイズ膜を使用し、下方チャンバーにはMCP-1(100ng/ml)をアプライして単球遊走能を刺激する。上方チャンバーには1.0x104cell/5 0μlの単球と、ウェルごとに濃度勾配をつけたAP-Ng66/AP-AmNgBをアプライする。6時間のインキュベーションの後、膜に侵入した細胞を観察するため、洗浄の後にヘマトキシリン溶液にて染色し検鏡する。2-3)単球接着機能の解析:マウス大動脈よりクローニングした血管内皮細胞を96穴平底プレートに培養する。コンフルエント状態で、培養液をAP-Ng66/AP-AmNgBを加えたPBSに交換し、そこにMCP-1で前処理された1.0x10 4cell/50μlの単球をアプライする。単球の内皮細胞への接着状況はFITC-CD45で染色して検鏡観察する。ヒトPir-Bの全長遺伝子はOpen Biosystemsより入手。pShuttle-IRUS-hrGFP-2ベクターに挿入するため、断端をSpeIとPvuIに合わせてデザインしたプライマーによりPir-B全長のPCR、産物をPCR Purification kitにて精製。PCR産物及びpShuttleベクターを切断処理、アガロースゲルによる電気泳動法で分離。カラム精製後、T4-ligaseを用いてPir-B遺伝子をベクターに挿入。ライゲーション後にDH5αコンピテント細胞へ導入、クローニングによりインサートされたpcPir-Bをセレクション。抽出プラスミドはシーケンス解析を行い配列を確認。1ー2)アルカリフォスファターゼ(AP)標識Ng66及びAmNgBの分離精製Nogoリガンドドメインのペプチドは過去の研究で我々が作成したものを使用。pcDNA1ベクターに挿入したAP-Ng66及びAP-AmNgBプラスミドを、それぞれHEK293T培養細胞にLipofectaminを用いて導入、24時間後に無血清の細胞培養液に培地交換。さらに72時間後に培地を回収し、培養液中のAP活性からペプチド濃度を測定。1ー3)COS細胞へのpcPir-BトランスフェクションとAP標識タンパク結合アッセイ法を用いたキネティクス解析Pir-BとNogoリガンドペプチドの親和性を観察するために、まず上記1ー1)で得られたpcPir-BをCOS-7細胞にトランスフェクション。遺伝子導入48時間後にPir-Bの発現を確認したCOS-7細胞に100-150 mMのAP-Ng66もしくはAP-AmNgBを散布。2時間のインキュベーション後細胞の洗浄と破砕後、65°C15分で処理することで内因性APを不活化、細胞破砕溶液の上清を分離し、AP活性を測定。動物モデルでの各種実験結果から、Nogo-Bが単球活性に影響を及ぼしている事は明らかであるが、一方で細胞内のシグナル伝達系に及ぼす効果や、それに伴う細胞表面の接着因子発現、サイトカイン分泌に及ぼす影響についてはまだ未確認である。本項目では最新のプロテインアレイ法を用いて網羅的解析を行い、タンパク発現傾向の全体像を明らかにしていく。培養下に十分量の細胞数を確保した単球をMCP-1であらかじめ刺激しておく。前年度までの実験2)において最も効果に差が出た濃度のAP-Ng66/AP-AmNgBを単球にそれぞれ投与し、24時間後に細胞を採取する。破砕、分離、タンパク濃度測定の後、プロテインアレイ法( Protein MicroArray)を用いてタンパク発現制御の網羅的解析を行う。本アレイプレートにはキナーゼ、転写因子、膜タンパク、核タンパク、シグナリング、サイトカイン、アポトーシスなど様々な約9,400種類のタンパク質がスポットされており、定性的にではあるが、非常に多彩なタンパクの発現傾向を同時に知ることが出来る。

この実験結果に基づき、有力な候補タンパクについてはそれぞれの抗体を用いたWestern blottingによる確認実験と発現量の相対的定量を行うことを予定いたしました。血管外科実験に対してのまとまった時間を採ることが難しく当初の予定よりもやや遅れています。当初の計画の時点で予想したよりも、実験をするためのまとまった時間が必要となったために遅れている状況です。昨年度に引き続く実験として以下を予定する。3)Nogo-Bによるタンパク発現制御の網羅的解析:最新のプロテインアレイ法を用いて網羅的解析を行い、タンパク発現傾向の全体像を明らかにしていく。培養下に十分量の細胞数を確保した単球をMCP-1であらかじめ刺激しておく。上記実験2)において最も効果に差が出た濃度のAP-Ng66/AP-AmNgBを単球にそれぞれ投与し、24時間後に細胞を採取する。破砕、分離、タンパク濃度測定の後、プロテインアレイ法( Protein MicroArray)を用いてタンパク発現制御の網羅的解析を行う。本アレイプレートにはキナーゼ、転写因子、膜タンパク、核タンパク、シグナリング、サイトカイン、アポトーシスなど様々な約9,400種類のタンパク質がスポットされており、定性的にではあるが、非常に多彩なタンパクの発現傾向を同時に知ることが出来る。この実験結果に基づき、有力な候補タンパクについてはそれぞれの抗体を用いたWestern blottingによる確認実験と発現量の相対的定量を行う。さらに、これまでに得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。昨年度に引き続く実験とし以下を予定する。我々がこれまでにin vivo系で観察してきたNogo-Bの単球系細胞制御について、細胞機能検査によるin vitro解析で検討する。Nogo-Bリガンドに対する受容体については依然不明な部分が多く、前年度に行うPir-Bとの関連性に関わらず、以下の項目はNogo-Bの血管壁肥厚制御メカニズムを理解する上で重要な検討事項と考えられる。動物モデルでの各種実験結果から、Nogo-Bが単球活性に影響を及ぼしている事は明らかであるが、一方で細胞内のシグナル伝達系に及ぼす効果や、それに伴う細胞表面の接着因子発現、サイトカイン分泌に及ぼす影響についてはまだ未確認である。本項目では最新のプロテインアレイ法を用いて網羅的解析を行い、タンパク発現傾向の全体像を明らかにしていく。当初の計画よりも実験にまとまった時間が必要となり進捗が遅れています。予定であったマウスから分離培養した単球の培養が進まず、培養細胞の遊走機能及び接着能の評価に関する実験が完遂できていないために次年度使用額が生じてしまいました。培養単球を、Boyden chamberを用いて評価する。下方チャンバーにはMCP-1をアプライし単球遊走能を刺激する。濃度勾配をつけたAP-Ng66/Ap-AmNGをアプライしインキュベーション後洗浄しヘマトキシリン染色後に細胞を検鏡する。単球接着機能も同時に解析する。昨年度に充分実験できなかった以下の実験1を引き続き行う。その後次年度実験2を行う。1)COS細胞へのpcPir-BトランスフェクションとAP標識タンパク結合
ヒトNeuropeptide Y受容体(Y3及びY5)のクローニングと機能解析

Neuropeptide Y(NPY)は、中枢神経系に最も豊富に存在する極めて重要な神経ペプチドであり、その受容体も平成9年までにYl,Y2,Y5サブクラスがクローニングされた。Y3受容体は私達が発見したサブクラスであるが、リガンド結合の難しさのため、Y5とともに記憶・摂食行動に中枢で重要であるにかかわらず、まだクローニングされていない。私達は、分子生物学的な手法で、記憶・摂食行動に重要なこの受容体のクローニングとノックアウト動物による機能解析を目指している。平成10年度は以下の実験により、ヒトNPY-Y3受容体のクローニングを試みたが、まだ未知Y3受容体を得るまでには到らなかった。ヒトNPY-Y3受容体を含むcDNAライブラリーのRT-PCRによるクローニングヒト副腎cDNAライブラリーより、膜貫通部位を構成するドメインの核酸配列より合成したオリゴヌクレオチドをプライマーにしてYlおよびY2受容体に相同性のあるクローンを得た。コンピュターサーチにより未知のY3受容体らしきクローンは残念ながら検出できなかった。この方法でYl,Y2は検出可能であるので、もしY3が相同性の高い遺伝子であるならば、ハイブリダイゼーション条件を変えて繰り返すことにより、Y3受容体をクローニング可能と考えられる。クローンを発現させた細胞を用い、、Y3受容体リガンド([3H]Peptide YY,[3H]-NPY)の結合試験をすることによりY3受容体mRNAの存在の確認が可能と考えている。将来的には、マウス遺伝子ライブラリーのスクリーニングをcDNAの単離と平行して行い、平成11年からY3ノックアウトマウス作成にとりかかる予定である。ヒト副腎cDNAライブラリーより、膜貫通部位を構成するドメインの核酸配列より合成したオリゴヌクレオチドをプライマーにしてYlおよびY2受容体に相同性のあるクローンを得た。
シリカセラミックスによる環境汚染物質の吸着・分解能力とその応用に関する研究

鹿沼土や赤玉土等を素材に熱処理を行ってシリカセラミックスを作成した。これを使って環境汚染物質(重金属類、富栄養化物質、抗生物質)の吸着能・分解能を調べ、その応用に関して検討した。ここではシリカセラミックスの物理・化学的特性とその改良法、活性化法、有害重金属(Hg^<2+>, Cd, As, Cs)の吸着除去能、カラムを用いた実用化への展開に限って取りまとめる。鹿沼土や赤玉土を基にシリカセラミックを作成して、環境汚染物質(重金属類、富栄養化物質、抗生物質)の吸着分解能力を調べ、その応用に関して検討した。鹿沼土及び赤玉土を主体に他物質(ガラス発泡材、Mg,Al等)を混ぜて、焼結温度を変えてシリ,カセラミックスを作成した。これらの成分をXRD,SEM-EDSを使って調べた。また、これを使って水銀やCd,As,Pb等の重金属の吸着特性と効果を調べた。さらに、エビ養殖に使われる抗生物質も環境汚染物質となっているので、これの分解浄化実験を行った。その結果、(1)一定温度で焼結したもののみ吸着効果が出てくることが分かった。(2)SiO_2の含有量が少なくかつAI_2O_3,CuOの含有量が多いと、水銀の吸着は短時間にしかも多量に促進される。また、(3)Mg,Alなどを混ぜて焼結したシリカセラミックの中には、水銀に対して吸着・分解効果を著しく向上するものがあった。(4)これには吸着だけでなく化学反応によるガスの発生があることが分かった。(5)そこでガスの発生を防ぐには活性炭(AC)によるのが便利で効率がよい。(6)活性炭も果物の皮、廃綿、柚子の皮などから作る活性炭の吸着効率が良いことが分かった。(7)カラムに数種類のシリカセラミックスを層状に封じ込めて、汚染水を流すと吸着効率が良くなることも分かった。(8)抗生物質(Trimethoprim、sulphamethxazal)の分解は紫外線を照射するだけでも認められたが、シリカセラミックスやTiO_2を加えることでさらに増した。また、UVとして太陽光を使い、TiO2を併用することにより効果があることを見いだした。鹿沼土、凝灰岩、赤玉土、シラス、各地の赤土、ヴェトナム中部(ニャチャン)の微細砂など数多くの土類について重金属の吸着除去能を調べた。さらに土類にMgO,CaO,ZnO,Fe2O3,Al2O3,MnO2,CuOなどの金属酸化物を混ぜて焼結し、新たなシリカセラミックを作成した。金属酸化物の混入量(土類の5-50%)、焼結温度(300-900°C)などを変え、水銀、ヒ素、カドミウム、鉛など重金属の吸着能に関する実験を行った。Hg(II),As(III),Cd(II):赤玉土、鹿沼土、凝灰岩など火山性土には重金属の吸着性が認められた。しかし、これに金属酸化物を僅かに加えて焼結した場合は、Hg(II),Cd(II)およびAs(III)の吸着量が明かに増加した。Langmuir, Freundlich式による吸着等温曲線から吸着特性を調べた。土類と金属酸化物の種類および混合量、至適焼結温度、至適pH条件を探索した。重金属によっては金属酸化物を加えることによりガスが発生する場合もみられたが、吸着量に比べ僅かであった。抗生物質:東南アジアのエビ池の残留化学薬品(抗生物質)を削減するために、エビ池の底泥、鹿沼土、赤玉土、浦ノ内湾の底泥、金属酸化物、植物、活性炭などを乾燥処理または焼結処理したものを使った。その結果、残留抗生物質はヴェトナム南部のエビ池底泥を100°C程度で乾燥することにより、効率よく削減処理できることが分かった。しかし中部北部のエビ池底泥では余り効果がなかった。重金属耐性バクテリア:シリカセラミックスにバイオフィルムを形成させた後、重金属を吸収処理することを目的に重金属耐性菌を探索した。Bacillus sp., Acinetobacter sp., Pseudomonas sp., Planococcus sp., Exiguobacterium sp.に属す株は重金属に強い耐性を有していた。金属酸化物を混合・焼結してシリカセラミックス改良した。それらの2価水銀吸着効率、物理化学的吸着機構、至適混合率、至適焼結温度などを求めた。1)2価水銀の最大吸着効率は、赤玉火山灰土由来のシリカセラミックス(A-Ceramic)では0.27μg/L/g/h、鹿沼土由来のものはでは0.26μg/L/g/hであった。接触開始後120分で吸着が平衡となり、吸着は初期pHの増大に伴って増大するが、至適pHは9.03である。セラミックの量が少なく、初期水銀濃度が高い場合、水銀吸着効率は増大する。

2価水銀の吸着はLangmuirモデルやFreundlichモデルで記述でき、吸着効率は約445μg/gであった。2)SEM-EDS解析によると、シリカセラミックにはSiO_2(21.8-78.5%),Al_2O_3、(4.1-38%)およびFeO(0.8-7.7%)が見られるが、サンプルS4にはCaO(65.3%)、SiO_2(21.8%)が高濃度に見られた。SiO_2はS1でがもっとも多く、S6ではもっとも少ない。CuOがS5(2.5%)、S6(3.6%)にわずかに認められた。3)2価水銀の吸着は、CuOやMgOを含むセラミックが他の物質を含むものより良好であった。10%MgOを混合したセラミック(MA-Ceramic)の表面積は、混合しない場合(44.6m^2/g)に比較し67%も上回った。空隙はMgOによって満たされ、熱によって化学的に変化し表面積も大きくなった。MA-Ceramicの吸着力は265±8.5μg/gとなり、これはもとの12倍もの値である。4)1%Na_2CO_3や5%Na_2CO_3を混合した改良セラミック(AVAS-Ceramic)は吸着量でそれぞれ5%、127%の増加が認められた。接触後270分で吸着平衡に達し、pHに依存し、至適pHは7.5であった。これまでのシリカセラミックの吸着除去に関する研究をさらに発展させ、今年度は、(1)セシュウムCsの吸着除去効果、(2)水銀Hgを吸着するシリカセラミックのさらなる活性化、(3)カラムを用いた有害金属の除去能についての実験研究を行った。(1)数種類の乾燥土によるセシュウムCsの吸着能は0.0710.59mg/gであった。バッチ実験の結果、高濃度のCs含有濃度では出雲土の吸着能が高く、低濃度では赤玉、シラス土が高かった。吸着能の高い土壌S5に酸化マンガンを混ぜて作成したセラミックの吸着能は0.0812.71mg/gとなった。このセラミックのCs吸着能はpHに大きく依存しており、pH=7.3では、接触時間8時間で平衡に達した。(2)今回開発したNa_2CO_3を1%混ぜて作成した改良セラミックはHg^<2+>の吸着能を25%まで活性化し、5%混ぜたものは吸着能を127%も高めた。また、硫酸H_2SO_4を加えた場合は、70%まで活性化した。それゆえ、この活性化法は吸着効果の高いゼオライトを主成分とするシリカセラミックの重金属吸着能の活性化にも応用できると考えられる。(3)それぞれ有害金属に吸着力の高いセラミックを直径0.5cmのオープンカラムに15cmの長さでしっかりつめ両端をシリコンゴムで閉じた。実験室の廃液を含む有害金属を流量10ml/min、室温下で流した。そしてカラムの前後で排水の有害金属濃度を調べた。それぞれの専用カラムに対し、有害重金属濃度は(Asカラムで33%、0.33mg/l,Cd-columnで54%、0.54mg/l、Hg-columnで62.5%、1.25mg/l、Cs-columnで85.6%、2.14mg/l)にまで減少した。これらの実験結果より、特別の土から作成したシリカセラミックは安価で、効率の高い重金属の吸着除去に用いることができる。
過負荷による膝蓋腱の基質再構築現象における内在性線維芽細胞の効果の分離と解明

1.方法実験動物として雌成熟日本白色家兎を以下の4群に分けた。Group1の右膝蓋腱に対しては,in situ凍結解凍処理により膝蓋腱の内在性細胞を死滅させた後,nylon製filterにて膝蓋腱を2重に包むwrapping処理にて,周囲組織からの外在性細胞の侵入を抑止した。Group2の右膝蓋腱に対しては,凍結解凍処理した膝蓋腱の内外側を切除し,残りの膝蓋腱の断面積を切除前の67%にして膝蓋腱の応力を増加させた後にwrapping処理を施行した。Group3に対しては,wrapping処理のみを施行した。Group4に対しては,膝蓋腱断面積を67%にした後にwrapping処理を施行した.全動物とも術後6週に力学的特性と組織学的観察を行った。2.結果1)Group1および2の腱実質内には細胞は認めず,Group2では腱のコラーゲン線維配列は不規則化が顕著であった.Group4では細胞が増加したが,コラーゲン線維の配列は正常対照との間に明らかな差を認めなかった。Group3の膝蓋腱は正常膝蓋腱との間に差異を認めなかった。2)引張強度および弾性率に関しては,Group2はGroup1に比し有意に低値を示したのに対し,Group3とGroup4の間に有意の差を認めなかった。3.考察本研究では,細胞が存在しない膝蓋腱に対し応力を増加させると,膝蓋腱の弾性係数および引張強度は生理的応力を維持した膝蓋腱に比し有意に低下し,コラーゲン線維の不規則な配列をもたらした。これは本研究の条件下での過負荷は細胞外マトリックスの微細損傷をもたらし,膝蓋腱の力学特性を低下させたと考えられる。一方,線維芽細胞が存在する膝蓋腱では力学的劣化を認めなかった。これは,腱線維芽細胞は前述の過負荷による細胞外マトリックスの力学特性の低下を防止することを示していると考えられた。1.方法(1)雌成熟日本白色家兎64羽を以下の各16羽4群に分け右膝蓋腱に外科的処置を行い,術後3および6週で各群とも8羽ずつ屠殺し,5羽を力学的試験へ3羽を組織学的観察へ供した.(2)I群:凍結処理後,「半透被膜処理」を加えて外来性細胞の侵入を阻止した.この腱の中は術後6週間にわたって内在性線維芽細胞のみが存在し,生理的負荷が加えられた.(3)II群:凍結処理法を用いて内在性線維芽細胞を死滅させた後,両縁を切除して中央2/3を残す(area micrometerを用いた断面積計測により断面積を切除前の67%とした).そして「半透被膜処理」を加えた.この腱の中は術後6週間にわたって無細胞の状態が維持され,腱には正常の150%の過負荷が加えられた.(4)III群:右膝蓋腱に対して凍結処理を加えずに「半透被膜処理」のみを加え,外来性細胞の侵入を阻止した.この腱の中は術後6週間にわたって内在性線維芽細胞のみが存在し,生理的負荷が加えられた.(5)IV群:右膝蓋腱に対して両縁を切除して断面積を切除前の67%とした後,「半透被膜処理」を加えた.この腱の中は術後6週間にわたって内在性線維芽細胞のみが存在し,腱には正常の150%の過負荷が加わった.2.結果(1)I,III,IV群の弾性係数は正常膝蓋腱との間に有意差はないものの,II群は6週では正常膝蓋腱に比較し有意に低下した.

(2)組織学的にはII群の膝蓋腱のコラゲン線維配列は不規則であるのに対し,IV群では細胞数の増加を認めたが,コラゲン線維配列は規則であった.3.結論:以上の結果より過負荷が無細胞の環境下で膝蓋腱マトリクスの力学的特性を低下させるものの,この効果に対して内在性線維芽細胞はその力学的劣化を抑止することが明らかとなった.1.方法(1)雌成熟日本白色家兎48羽を以下の各16羽3群に分け右膝蓋腱に外科的処置を行ない,術後3および6週で各群とも8羽ずつ屠殺し,5羽を力学的試験へ3羽を組織学的観察へ供した。なお,外科的処置を施さない左膝蓋腱を正常対照とした。(2)I群:凍結処理にて膝蓋腱の内在性線維芽細胞を死滅させた後,外来性細胞の浸潤を許し,外固定を施さずに膝蓋腱に生理的負荷を加えた。(3)II群:凍結処理法を用いて内在性線維芽細胞を死滅させた後,両縁を切除して中央2/3を残し(area micrometerを用いた断面積計測により断面積を切除前の67%とした),膝蓋腱に正常の150%の過負荷が加わるようにした。(4)III群:凍結処理法を用いて内在性線維芽細胞を死滅させた後,両縁を切除して中央1/2を残し(area micrometerを用いた断面積計測により断面積を切除前の50%とした),膝蓋腱に正常の200%の過負荷が加わるようにした。2.結果(1)I, II, III群の膝蓋腱の弾性係数は経時的に低下し,正常膝蓋腱に比し低値を示した。3群間の比較では,3週では有意の群間差は認められないものの,6週においてIII群の膝蓋腱の弾性係数はI, II群の膝蓋腱に比し低値であった。一方,I群およびII群の間には有意の差は認められなかった。(2)組織学的にはII群の膝蓋腱における外来性細胞浸潤はI群に比し軽度であった。III群の膝蓋腱のコラゲン線維配列はI群およびII群の膝蓋腱に比し不規則であった。3.結論:外来性浸潤細胞が主体の壊死後膝蓋腱に対して過負荷は経時的に力学的劣化をもたらすこと,そして過負荷は細胞浸潤を抑制することより,過負荷の壊死後膝蓋腱への効果は浸潤細胞を介する影響は小さく主に細胞外マトリックスに直接的に働く効果が大であることが示唆された。
音響解析を用いたインドネシア・バリ島のガムランの変遷

バリ島でいちばん一般的に用いられている編成ガムラン・ゴング・クビャールを中心に日本およびインドネシア・バリ島において50セット近くガムランを測定し音響解析を行ってきた。その結果、ガムランのうなり周波数は大体5Hzから10Hzの間で調律されていることがわかった。また、それらは、地域によって音高や音程に違いがあり、大体4つに分類されることがわかった。研究代表者である塩川は8月3日年9月1日、分担者である梅田は8月15日9月13日、皆川は8月23日9月5日の間、バリ島南東部クルンクン、南部デンパサールおよび中部タバナンにおいてガムランの調査および測定をおこなった。そして、バリ島北部のムンドック村において、北部で作曲されたガムラン・ゴング・クビャールの音楽や創作された踊りをチャーターし、記録をおこなった。さらに、分担研究者である皆川は2月23日から3月17日の間、1918年にデンパサールで最初に造られたブラルアン集落のゴング・クビャールのセットを調査および測定した。これらの調査の結果、バリ島南東部クルンクンのガムラン・ゴング・クビャールは1930年代に造られたものが多く、現在の標準的なものよりも全体的に音高が低いことが明らかになった。また、1918年に造られたブラルアン集落のガムラン・ゴング・クビャール(現在はグレンチェン集落にある)の音高は1962年に製造された芸術高等学校校SMKIのそれらの音高に近いことが明らかになった。そして、塩川と連携研究者である豊谷は、まず、グロッケンシュピールの鍵盤をモデルにして、有限要素法を用いてモード解析を行い、これらを日本音響学会で発表した。現在、塩川が8月にバリ島の楽器工場においてガムランの鍵盤を試作したので、これらをモデリングして、購入した高性能なコンピュータの解析用プログラムを作成している。22年度に引き続き、研究代表者である塩川と研究分担者である梅田と皆川は、23年度も8月から9月にかけてインドネシア・バリ島においてガムランの調査および測定を行った。まず、昨年測定したデンパサールにおいて最初に製造されたとされるブラルアン集落のガムラン・ゴング・クビャールと比較するために、19世紀から存在してプメチュタン王宮が所有しているガムラン・ゴング・グデを測定した。また、1969年に製造された国立芸術大学ISIが所有しているガムラン・ゴング・クビャールとガムラン・ゴング・グデも測定した。これらの調査の結果、昨年度、ブラルアン集落におけるガムラン・ゴング・クビャールの鍵盤楽器の音高は1962年に製造された芸術高等学校SMKIのそれに近いことを明らかにしたが、1969年に製造された国立芸術大学ISIのそれは、ブラルアン集落のものよりも多少低いことが明らかになった。また、プメチュタン王宮が持っているガムラン・ゴング・グデにおける鍵盤楽器の音高は、ISIのガムラン・ゴング・グデのそれよりも高いが、ブラルアン集落のガムラン・ゴング・クビャールのそれより、かなり低いことが明らかになったので、両者の間には、あまり関係性はないことが明らかになった。また、塩川と連携研究者である豊谷は、一昨年バリ島の楽器工場において試作した鍵盤のモデリングを行い、有限要素法を用いて2次元のモード解析を行い、実測値と比較検討した結果を日本音響学会で発表した。23年度に引き続き、研究代表者である塩川と研究分担者である梅田と皆川は、24年度も8月から9月にかけてインドネシア・バリ島においてガムランの調査および測定を行った。まず、バリ島東部のカランガスム県にあるマチャン村とサンゲム村のガムラン・ゴング・クビャールを測定した。マチャン村のガムラン・ゴング・クビャールは、村人のインタビューによれば、1948年に2セットのガムラン・プレゴンガンを溶かして造られたようで、やはり、音高はガムラン・プレゴンガンの高さに近いことが明らかになった。サンゲム村のガムラン・ゴング・クビャールの音高は低く、隣のクルンクン県にあるそれらとほぼ同じ音高であることが明らかになった。また、バリ島中南部のタバナン県にあるマルカンギン村とテングダ村のガムラン・ゴング・クビャールの測定も行った。マルカンギン村のガムラン・ゴング・クビャールは、1953年に造られた。音高はガムラン・プレゴンガンの高さに近く、タバナン県にある一般的なガムラン・ゴング・クビャールより高いことが明らかになった。テングダ村のガムラン・ゴング・クビャールのガンサは、もともとは7鍵だったようで、明らかに上7枚と下3枚の鍵盤の形状が異なる。村人のインタビューによれば、1918年にガンサは9鍵になり、2005年に現在の10鍵になったという。テングダ村のガムラン・ゴング・クビャールの音高は、一般的なバリ島中部のそれらとほぼ同じであることが明らかになった。

そして、塩川と連携研究者である豊谷は、バリ島の楽器工場において試作した鍵盤のモデリングを行い、有限要素法を用いて3次元のモード解析を行い、実測値と比較検討した結果を日本音響学会で発表した。現在の製作されているガムラン・ゴング・クビャールの調律における音高や音程の基準となっていると考えられる芸術高等学校SMKIおよび国立芸術大学ISIのそれらと、デンパサールで最初に製造されたブラルアン集落のガムラン・ゴング・クビャールとの音高が近いことから、現在のガムラン・ゴング・クビャールの調律における音高や音程は、ブラルアン集落のそれがルーツと考えられることを突き止めたため。また、ブラルアン集落のガムラン・ゴング・クビャールは、プメチュタン王宮が持っているガムラン・ゴング・グデより音高はかなり高いので、あまり関係性がないことを明らかにできたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、ブラルアン集落におけるガムラン・ゴング・クビャールの音高や音程のルーツを探るために、タバナンで最初のガムラン・ゴング・クビャールとしてガムラン・ゴング・グデから造り変えられたタバナン州パンクーン集落のそれを測定する。そして、さらに、ガムラン・ゴング・クビャールの発祥の地とされているバリ島北部において、なるべく多くの調査および測定を行う必要がある。また、コンピュータ・シミュレーションによる解析においても、有限要素法を用いて3次元のモード解析を行い、実測値と比較する。これによって、ガムランの鍵盤楽器における調律方法を細かく分析していく予定である。
高専生の汎用的技能養成プログラムの開発－英語教育と課外活動からのアプローチ－

最終年度である本年度の取り組みは、主に研究とプロジェクトの継続と研究結果の発表を行った。2016年度から、本校の水泳部員を中心に「世界中の子ども達を溺死から救う」プロジェクトに参加している。水難学会の主催で、毎年ASEAN諸国で水上に自身がういて待つスキルを現地の人々に普及する「ういてまて国際ワークショップ」が開催されている。教員や救助庁などの公官庁、スイミングクラブやダイビングスクールの先生などを含め、毎年100名以上の参加者がある。本ワークショップに、本校水泳部員を参加させ、ういてまてのスキルを世界普及させる本活動を、「高専Uitemateプロジェクト」と呼び活動を継続した。同時に本校の学生(120名)を対象に学校生活と汎用性スキルを中心にアンケート調査を実施した。アンケートは、溝上(2008)の手法を参考にし、高専の実状にあったものに作り替えたものである。この結果、明らかになったことは、溝上(2008)の高校生に行った調査結果とは違い、「交友タイプ」(友人と遊ぶ時間が比較的多い学生のグループ)で「部活との両立が出来る」もしくは「部活をしていない」学生グループが、総合的に汎用性スキルを伸長させた。また、「ゲームタイプ」(生活スタイルがゲーム偏重型の学生グループ)に分類され、さらに「部活をしていない」と「部活と両立できていない」学生グループは、対照的に汎用性スキルが一番低い結果となった。本研究結果は、香港で開催された、ISATE 2018International Symposium on Advances in Technology Education [Y. Ominato (2018)]で発表を行った。一般的な高等学校とは違い、工業に特化した高専の教育現場では、他者とコミュニケーションを図る機会が学校内外両場面において乏しい事が、この現象の原因として推測された。高専教育に求められる社会のニーズは、専門的な技術者指導だけでなく、学生が将来の自分自身を下支えする基本的なジェネリックスキル(GS)や人間力にもある。しかし後者に関して具体的な指導方法の議論・実践は、未だに不十分である。本研究は、英語教育と課外活動の2つの側面から、高専生のジェネリックスキルを伸長させることを目的とし、次の2点に関しての調査・開発を行う。(1)英語授業&課外活動の接点を探り、社会認知学的にその接点を分析調査する。(2)GS向上のための英語授業と課外活動の融合教育実践モデルを開発する。研究初年度にあたる、平成28年度の当初の予定は、溝上(2008)の研究手法を参考にして高専生の特徴を把握することであった。卒業する5年生を対象にアンケートを実施し、1年生にも彼らの中学校時代の振り返りを基に、彼らの経験と養われた能力についての調査を行う予定であった。これらは毎年継続し、高専におけるGS教育や人間力の向上のための教育実践の参考とする。また、正課外教育の側面からも調査を行い水泳部における、競技力向上以外に焦点を当て、着衣泳国際普及活動(Uitemate)への参加と水泳部員の英語力向上活動の融合の可能性を探った。低学年の英語授業においては、高等学校と同じ検定教科書を使用しており、教科書内に設定済みのタスクを再利用することも含め、協同学習や社会認知学的側面からGS向上のためのヒントを発掘し提案する予定である。進捗状況としては、平成28年度は以上の3つの柱の中では、アンケート作成&実施以外の点は計画通りに順調に進んでいる。平成28年度に実施予定であった3つの項目は(1)勤務校における学生の汎用性スキル(GS)と人間力に関するアンケート実態調査、(2)課外活動(水泳部)においての、競技力向上以外の面に焦点を当てる活動への参加、(3)英語教育・授業の場面でのGS育成のためのヒントの発掘であった。(1)に関しては、溝上(2008)の手法を参考にし、高専の学生用にアレンジしたアンケート用紙の作成までが終了している。当初高専の1年生と5年生を対象に、アンケートを実験的に実施予定であったが、アンケート作成に想像以上の時間を割かれ、実施クラスの選定や、協力教員を得る段階で前に進まず停滞している。(2)に関しては、斎藤秀俊氏(水難学会会長)の協力を得て、高専4年生の学生(5名)に、水難救助に対する知識を身に付けさせ、着衣泳の国際普及(Uitemate)のタスクを与え、平成28年11月にフィリピンのマニラとカリボで行われた活動に参加させた。この活動により、英語教育と課外活動を結ぶ具体的なラインを確保することができた。(3)に関しては、高専3学年の英語コミュニケーション英語IIの教科書を使用し、学生自身の「考え」や「思考」を大切にし授業展開を、学年共通で実施を開始した。大下他(2014)の実践例を参考にし、同学年他学科胸中で実践を続けている。教員と学生の関係性(ラポール)や、教員の期待と学生の英語力のずれなど、多少の修正課題は見られるものの、順調に進んでいる。高等専門学校(高専)を卒業する学生が、進学後の大学・大学院や就職先において健全に活躍しているであろうことが期待されている。様々な事柄を体験しながら、学生自身が能動的に授業に参加するスタイルが注目され始めているが、これは履修する授業の内容(知識・情報)を学習するだけが目的ではなく、その授業内で取り組むアクティビティーやタスクを通じて学生自身が汎用性スキルを身に着けることも目的である。

コミュニケーション能力や協調性、問題解決能力やリーダーシップ等々がそれに当たる。授業内で行われるアクティブラーニングの実践例は多く報告されているが、部活動をはじめとする課外活動における、汎用性スキルを伸長させる具体的な取り組みはあまり報告されていない。高専においては、人間性や汎用性の伸長を目指すカリキュラムは、インターンシップや一部の卒業研究でしか取り扱っておらず、体系的に取り組めていないのが実情である。本研究は、英語教育と課外活動の2つの側面から、高専生の汎用性スキルを伸長させることを目的とし、次の2点にの調査・開発を行う。(1)英語授業&課外活動の接点を探り、社会認知学的にその接点を分析調査する。(2)GS向上のための英語授業と課外活動の融合教育実践モデルを開発する。初年度は、水泳部と英語教育の接点の模索とし、水難学会主催のUitemate国際ワークショップに高専水泳部員を参加さた。Uitemateとは、水上で背浮きをする溺者側のスキルのことを指す。ASEAN諸国においても溺死する子どもたちの数を減らすという社会的なニーズが存在する。本稿に在籍する学生に、溝上(2008)の研究手法を参考にアンケートを行い。課外活動(部活動)に従事した学生と、そうでな学生に分類を行い、高専生活を通じて伸びた力・伸びなかった力の調査を行っている。平成29年度は引き続き、高専Uitemateプロジェクトを実施した。マレーシアのペナン島、フィリピンのマニラ、カリボに引き続き、今年度の実施はボラカイ島で行われた。それぞれの地域に本校水泳部員を派遣してきた。ういてまての指導方法を取得することにより、海外でもより効果的に指導を行えることが分かり、水難学会主催のういてまて指導員養成講習会にも参加し、3名の水泳部員を参加させた。そのうち1名を、平成29年度のuitemate国際ワークショップに帯同させ、経験を積ませた。(当該参加者も、データ分析の対象とし、アンケートを実施した)。また、昨年度は、溝上(2008)の手法を参考に作成したアンケートを、高専生用のアンケートにアレンジしたものを、高専の4年生120名に実施をした。この結果の分析が急がれる。同時に、過去にUitemate国際ワークショップ(高専Uitemateプロジェクト)に参加した学生ら10名(卒業済み)にもアンケートを郵送し、同アンケートに回答してもらった。アンケート回収率は100%であった。本研究の中間報告は、平成29年度水難学会学術総会(帝京平成大学)にて、発表を行った。また、英語プレゼンテーションに向けた、正課内での英語教育の実施に課題があり、海外での活躍の場を得た学生に対しての英語学習環境の提供しかできていないことが、現在の課題である。最終年度である本年度の取り組みは、主に研究とプロジェクトの継続と研究結果の発表を行った。2016年度から、本校の水泳部員を中心に「世界中の子ども達を溺死から救う」プロジェクトに参加している。水難学会の主催で、毎年ASEAN諸国で水上に自身がういて待つスキルを現地の人々に普及する「ういてまて国際ワークショップ」が開催されている。教員や救助庁などの公官庁、スイミングクラブやダイビングスクールの先生などを含め、毎年100名以上の参加者がある。
コーパスを利用した言語の認知的・談話的基盤研究および定量的な言語分析手法の研究

本研究では、理論と方法論の両面から言語構造を動機づける認知的・談話的な基盤についての考察を行った。具体的には、大規模な言語コーパスを参照して、実際の使用文脈の中から現れる、英語の不変化詞の談話機能や文法機能を考察した。また、方法論の面では、言語の身体性や反意語間に見られる非対称性に注目した質的方法論と、文法的・意味的・談話的な要素のコーディングに基づく量的な方法論を融合させ、言語を経験的に分析するための手順を示した。英語の不変化詞が示す非対称性、価値付与、談話機能などを分析対象として、認知主体による世界の認知の仕方と、コミュニケーションにおける様々な制約がどのように言語に反映されているかを考察した。具体的には以下の三点の研究をした。第一に、反意的な不変化詞の対up-down、in-out、on-offが示す価値付与に注目して、その反転を動機づける認知的な基盤を論じた。第二に、言語の談話的な基盤に関しては、(a)不変化詞asideが示す談話機能、(b)upとdownが示す完了的意味、(3)条件節を導くunderの談話機能など、従来の不変化詞の研究では分析の対象外にされてきた、文法化が進んだ前置詞の意味を考察対象とし、プロトタイプ的な意味が示す前置詞のイメージスキーマが、不変化詞の談話機能を動機づけている点を論じた。第三に、方法論については、カリフォルニア大学のStefan Th.Gries教授と共に、統語的・意味的コーディングに基づく、反意語の研究を行い、意味に基づく定量的な分析を行った。また、この定量的な言語分析手法を日本語の分析へも応用した。具体的には、日本語の人称詞「こいつ」「そいつ」「あいつ」に見られる、「人」から「抽象物・事態」への指示対象の変化を論じた。以上の成果をまとめ、2009年度は3本の論文の執筆と、2本の国内外の学会での発表を行った。さらに、国際ジャーナルで2本の論文の掲載が決まった(2010年度に掲載予定)。また申請者が提案した定量的な言語研究の方法論を紹介する論文と、非対称性に関しての論文を執筆した。これらは、2010年度に、ひつじ書房と鳳書房から出版予定である。言語構造の意味的/文法的な振舞いを動機づける要因を、認知的/談話的な観点から考察した。具体的には、以下の四つのトピックに関する研究を行った。第一に、前置詞underに見られる条件法の帰結節を導く文法機能を分析し、この機能が空間的意味から抽象的な意味を介して拡張している点を示した。第二に、前置詞の談話機能の基盤を考察するために、asideとnotwithstandingを含む類義的な構文の比較を行い、これらの構文が談話レベルでは同等の機能を持たない点を明らかにした。第三に、Behavioral Profilesアプローチと呼ばれる多性義の定量的な手法を用いて、big/large/greatとsmall/little/tinyという反意語のグループの振舞いを考察した。第四に、分析手法を日本語に応用して、人称詞「こいつ」「そいつ」「あいつ」に見られる指示対象の非対称的な広がりを考察した。以上の研究はすべて、言語ユニットの文法的/談話的機能を動機づける基盤に関するものである。これらの研究は、意味論的意味と語用論的意味という厳格な二分法に基づく従来の研究に対して、語彙の意味や機能は文脈により生じるという文脈主義的な言語研究手法を提示し、実践している。このような分析を進めることで、これまでは意味論の範囲に限定されてきた多義語の研究範囲を拡大し、より一般性の高い、文法化や談話文法などの視点から多義性を論じることができるようになった。また、方法論に関しては、従来の直感に基づく研究を経験的に実証するために、意味の定量的な分析モデルを提唱してきた。以上の成果をまとめ、2010年度は4本の論文を発表した(内2本は国際誌)。また、二冊の入門書の執筆に参加し、前置詞の多義性の解説と、定量的な言語の分析手法の紹介を行った。さらに、萌芽段階のアイディアをまとめて、国内外の学会で三本の共同研究を行った。
ナノグラフェン・遷移金属カルコゲナイドにおける新規光物性の開拓

単原子層物質は、グラフェンのディラック電子系、遷移金属カルコゲナイド(MX2; M=Mo, W X=S, Se, Te)における波数空間上での谷(バレー)とスピン自由度の特異性など、多彩な物性発現の舞台である。本研究では、ナノグラフェン、単層遷移金属カルコゲナイドなどの単原子層物質を舞台に、谷(バレー)とスピン自由度が関与する新たな光物性の開拓を目指した。一連の遷移金属ダイカルコゲナイドMX2では、物質ごとにスピン軌道相互作用の大きさやバンド構造が異なるため、ここではバレースピン分極に関する測定がなされていないMoTe2を対象に円偏光励起による偏光分解の発光測定などを行った。機械剥離により作製された単層MoTe2の発光スペクトルを極低温から室温まで測定した。その結果、極低温では荷電励起子(トリオン)と励起子からの発光ピークが観測された。さらに、発光スペクトルの温度依存性から励起子発光スペクトルの線幅が広がる様子が観測された。発光スペクトルの線幅は、励起子の位相緩和時間の情報を含んでおり、温度上昇とともに励起子の位相緩和時間が短くなることがわかった。これらの結果から、位相緩和のメカニズムに励起子が音響フォノンによって散乱されるプロセスが支配的であることが明らかとなった。さらに、偏光分解の発光測定からMoTe2のバレースピン分極は極低温で40%程度であることが明らかとなった。また、その温度依存性などから、遷移金属ダイカルコゲナイドで最も典型的なMoS2と同様な振る舞いであることがわかった。このことはモリブデンベースの遷移金属ダイカルコゲナイドMoX(X=S, Se, Te)において、S, Teが類似したバレースピン分極の振る舞いをしていることが明らかとなった。さらに、TypeIと呼ばれるバンド構造を有するMoTe2をベースにしたMoTe2/WSe2原子層人工ヘテロ構造の作製に成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。原子一(数)層からなる物質系である原子層物質(グラフェン、カーボンナノチューブ、遷移金属ダイカルコゲナイド)が実現され、様々な研究分野に大きな影響を及ぼしている。これらは、原子一(数)層からなる物質系という共通部分を有しながら、構造・物性など多彩であり、新たな物質科学研究の舞台でもある。しかし、グラフェンナノ構造や遷移金属ダイカルコゲナイド(MX2;M=Mo, W, X=S, Se)など、その特異な光学的性質(光物性)は理解されているとは言い。そこで本研究では、様々な分光学的手法によるアプローチを取りながら、グラフェンナノ構造や遷移金属ダイカルコゲナイドなどの電子状態や光学的性質の解明を基に、特異な光機能発現を目指すことを目的とした。単層遷移金属ダイカルコゲナイドは、理想的な二次元系としてそこに閉じ込められた電子と正孔からなる励起子ではクーロン相互作用が著しく増大し、束縛エネルギーが数100meVと他の物質に比べても非常に大きく、かつ励起子とキャリアが束縛した荷電励起子(トリオン)が室温でも安定に存在する。このような原子層物質中でのクーロン相互作用の増大により、特異な励起子同士の相互作用に着目して研究を展開した。特に、遷移金属ダイカルコゲナイドである単層WSe2を対象に、詳細に発光イメージ・ダイナミクスを調べ、励起子間の多体効果について議論した。まず、発光イメージングの結果から、室温において数マイクロメートルに渡る長い励起子拡散現象が起こることがわかった。さらに、発光の時間分解測定により、励起光強度に強く依存した発光ダイナミクスを示すことを観測した。これは、クーロン相互作用の増大により、非常に高い効率で励起子・励起子消滅が起こと、さらにその励起子・励起子消滅過程に非常に長い励起子拡散が関与することなど、原子層物質に特徴的な物性を明らかにした。

また、その温度依存性などから、遷移金属ダイカルコゲナイドで最も典型的なMoS2と同様な振る舞いであることがわかった。このことはモリブデンベースの遷移金属ダイカルコゲナイドMoX(X=S, Se, Te)において、S, Teが類似したバレースピン分極の振る舞いをしていることが明らかとなった。さらに、TypeIと呼ばれるバンド構造を有するMoTe2をベースにしたMoTe2/WSe2原子層人工ヘテロ構造の作製に成功した。上記で述べた本年度の研究成果に加え、遷移金属ダイカルコゲナイドにおける巨大光吸収とキャリア緩和ダイナミクス、カーボンナノチューブにおける非線型光学特性、グラフェンナノ構造の発光メカニズムの解明、などについて研究が進展し、原子層物質(カーボンナノチューブ・遷移金属ダイカルコゲナイド、ナノグラフェン)の光学的性質に関して、多くの知見が得られ研究が進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。原子層物質に関して、様々な研究グループとの共同研究を通して、異種の原子層物質によるヘテロ接合やFET構造などの作製と物性研究をはじめとして、新たな研究の展開を進めており、今後それらを推進する予定である。
教員の養成・現職教育に関する総合的研究ー日米共同研究

本総合研究は、大学における教員養成及び現職教育に関する諸問題を、制度の構造、目標及び基準、カリキュラムの構造と内容、対象となる学生、教師の特性について、教員養成にかかわりのある国立・私立9大学の研究者がアメリカの10大学と連絡をとりながら、それぞれ個別に、あるいは共同に調査研究を行い、わが国の教員養成・現職教育の現状の分析と改善の方途を総合的に明らかにしようとしたものである。この研究成果は、平成2年7月8日から12日まで東京大学で行なわれた「第3回日米教員養成シンポジウム」と平成3年7月8日から11日まで、米国スタンフォ-ド大学において行なわれた「第4回日米教員養成シンポジウム」で発表され、(1)最近のわが国における教員教育の改革とそれに影響を与えた政治的経済的社会動向の分析、(2)時代の変化に伴う学校教育の概念と目標の再検討、(3)教職教育に要求される知識基盤の実証的かつ哲学的な省察、(4)日米両国における教員の勤務の実態調査に基づく教員の役割と責任の捕え方の差異、(5)わが国における教育実習性の実習体験の調査と教育実習の在り方、(6)大学附属の実験学校の現状と課題の日米比較、(7)教員の研修をめぐる初任者研究の問題点と大学院をもつ一般大学の役割、(8)教科教育、特に科学教育と、特殊教育の質的向上のための教員養成の方策、(9)人類・生物の地球規模での相互依存に注目したグロ-バルな教育の必要についての日米の予備的調査等をめぐって活発な討議が行なわれ、(10)日米両国の共通の課題と取り組の特徴を両国の歴史的文化的脈絡の中で相互に理解する必要が確認された。なお、3年間にわたる本研究の成果はJapanese Teacher 2000と題して本年中に米国で出版される予定である。前年度に引き続き、大学における教員養成及び現職教育に関する諸問題を、制度の構造、目標及び基準、カリキュラムの構造と内容、対象となる学生、教師の特性について、教員養成にかかわりのある国立・私立9大学の研究者がアメリカ側の提携大学と連絡をとりながら、それぞれ個別に、あるいは共同に調査研究を行なった。その研究成果は、平成3年7月8日から11日まで、米国スタンフォ-ド大学において行なわれた「第4回日米教員養成シンポジウム」で発表され、活発な討議が行なわれた。まず(1)最近のわが国における教員教育の改革とそれに影響を与えた政治的経済的社会的動向の分析、(2)時代の変化に伴う学校教育の概念と目標の再検討、(3)教職教育に要求される知識基盤の実証的かつ哲学的な省察、(4)日米両国における教員の勤務の実態調査に基づく教員の役割と責任の捉え方の差異が明らかにされた。また、(5)わが国における教育実習生の実習体験の調査が報告され、教育実習の在り方をめぐってcase methodの有効性が論議され、(6)大学附属の実験学校の現状と課題の日米比較が行なわれた。(7)さらに教員の研修をめぐって初任者研究の問題点と大学院をもつ一般大学の役割が、教員の現状と意識調査に基づいて提起され、(8)教科教育、特に科学教育と、特殊教育の質的向上のための教員養成の方策が検討された。(9)最後に人類・生物の地球規模での相互依存に注目したグロ-バルな教育の必要についての日米の予備的調査の報告があり、(10)日米両国の共通の課題と取り組みの特徴を両国の歴史的文化的脈絡の中で相互に理解する必要が確認された。
迷走神経刺激は脳免疫機構に作用するのか

High-mobility group box-1(HMGB1)によるToll-like receptor 4の活性化を介した自然免疫応答がてんかんの発生機序として注目されている。迷走神経刺激(VNS)はノルアドレナリン(NE)投射系の賦活を介しててんかん発作を抑制し、NEは脳内の自然免疫応答を抑制すると言われている。本研究ではてんかんモデルラットを用い、海馬の脳波ならびに脳内のHMGB1の変化を解析し、VNSのてんかん抑制作用が脳内自然免疫応答を介していることを明らかにした。てんかんは約0.51.5%の有病率を有する疾患であるが、発生機序に不明な点が多く、既存の薬物療法では約30%の患者は難治に経過するため、病態解明、新規治療方法の開拓が期待される疾患群である。脳内の自然免疫応答はてんかんの発生機序に関与し、近年注目されている。一方、新規外科的治療法である迷走神経刺激が脳内の免疫系に影響があることを示唆する報告もある。本研究では、迷走神経刺激が脳内の免疫系に作用するのかを明らかにするため、てんかんモデル動物に迷走神経刺激療法を行い、脳内の自然免疫応答に関連する分子を解析することによって迷走神経刺激療法の作用機序、特にてんかんにおける脳内の免疫系を介する機序を解析する。現在、急性てんかんモデル動物を作成し、頭蓋内深部電極及び経頭蓋電極を用いた脳波モニタによるてんかん発作を記録する手法を確立した。迷走神経刺激の専用電極をてんかんモデル動物の迷走神経に留置固定し、迷走神経の刺激モデルの作成もできた。また、脳内サイトカインの発現を検出するために、脳組織の固定法や蛍光免疫染色を行う条件の確立を進めている。今後、迷走神経刺激による治療をしたか否かでてんかんモデル動物の脳内サイトカインの発現の違いを蛍光免疫染色法により観察し、さらに定量的な解析も加えて研究を進めていく予定である。一方、新規外科的治療法である迷走神経刺激が脳内の免疫系に関与する可能性を示唆する報告もある。本研究では、迷走神経刺激が脳内の免疫系に作用するのかを明らかにするため、てんかんモデルラットに迷走神経刺激を行い、脳内のHMGb1を中心に自然免疫応答を解析することによっててんかんにおける脳内の免疫系を介する迷走神経刺激の作用機序を解析した。まず、急性てんかんモデルラットを作成し、頭蓋内深部電極及び経頭蓋電極を用いた脳波モニタによるてんかん発作を記録する手法を確立した。次に、迷走神経刺激の専用電極をてんかんモデル動物の迷走神経に留置固定し、迷走神経刺激療法モデルを作成した。2年度目に、脳内サイトカインの発現を検出するために、脳組織の固定法や蛍光免疫染色を行う条件を確立し、迷走神経刺激による治療をしたか否かでてんかんモデルラットの脳内HMGb1の発現の変化を蛍光免疫染色法により観察した。その結果、急性てんかんモデルラットの海馬では、正常ラットと比較すると、HMGb1は核内に留まらず、細胞質内および細胞周囲腔にも放出されることがわかった。急性てんかんモデルラットに対して迷走神経刺激を行うと、海馬ではHMGb1は正常ラット同様、核内に留まっていた。この現象が観察されるのは海馬の特定の部位(CA1)のみであった。この結果より、迷走神経刺激療法は脳内の免疫系に作用することが初めて明らかとなった。また、HMGb1はてんかん源性には重要な役割を担っており、迷走神経刺激療法はHMGb1への影響を介して、てんかんを抑制している可能性が推定された。てんかん実験モデル動物の作成、蛍光免疫染色のための脳組織の固定法と免疫染色の条件の確立が当初予定していたよりもやや難渋しており、計画書の予定より研究が遅れている。慢性てんかんモデル動物を作成し、モデル動物およびコントロールに対する迷走神経刺激Off-Onでの脳波の変化を頭蓋内深部電極及び経頭蓋電極を用いて脳波の測定と解析をする。また、モデル動物およびコントロールの脳内免疫サイトカインの変化を蛍光免疫染色法による定性とRT-PCR法による定量を行う。この結果を元に、迷走神経刺激による脳内サイトカイン発現に与える影響の機序の詳細を解析する。そのために上記結果で変化がみられたサイトカインの受容体をはじめとする分子のノックアウト動物を用いて行う予定とする。また、迷走神経刺激によって脳内で増える神経伝達物質が脳内のサイトカインの誘導に対して抑制する効果があるかどうかとそのメカニズムをミクログリア培養細胞を用いたin vitroの実験系での解析を行う予定とする。

実験モデル動物の作成、蛍光免疫染色のための脳組織の固定法と免疫染色の条件の確立が当初予定していたよりもやや難渋しており、計画書の予定より研究が遅れている。昨年度の購入予定であった刺激装置を今年度早々に購入し、その他研究遂行に必要な手術機器および電気生理学的検査(脳波)に必要な物品、脳波解析に必要な物品、解析ソフトやハードウエア、試薬、動物施設使用料、研究成果発表の学会出席や論文投稿に必要な経費に今年度研究費を使用する予定。