hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋萎縮性側索硬化症における脊髄前角細胞の樹状突起のシナプスの変化について

腰髄前角細胞が比較的よく残存していた筋萎縮性側索硬化症(ALS)7例、およびage-matchさせた神経疾患が認められない対照7例を用いて、正常と思われる腰髄前角細胞から直接突出している樹状突起近位部におけるシナプスの変化を電顕で検索した。剖検は、いずれも死後6時間以内に行われた。剖検時、各症例の腰髄下部(L4-5)を水平断で切り出し、2%グルタールアルデハイドで固定、型の如く処理した後、エポンで包埋した。厚さ約1μmの薄切切片にトルイジンブルー染色を施して光顕で観察し、前角細胞から直接出ているできるだけ長い樹状突起を確認した後、超薄切片を作成し、酢酸ウラニウムとクエン酸鉛の二重染色を施して電顕で観察した。ALSでは、電顕上、電子密度の高いシナプス小胞やミトコンドリアの集積および平野小体に類似した構造物などの変性過程を示唆する変化が、対照に比較して有意に多く認められた。また、正常と思われる前角細胞の面積はALS症例では対照例に比較して有意に小さかったが、樹状突起の面積、樹状突起近位部に見られるシナプスの数、個々のシナプスの長さおよびactive zoneの長さは、両者間で差が認められなかった。これらの所見は、ALSの病初期では電顕上樹状突起近位部のシナプスに軽度の質的変化が認められるものの、同部位ではシナプスが比較的よく保存されていることを示している。樹状突起近位部におけるシナプスの保存は、変性過程に対する同部位の抵抗性によるものか、あるいは樹状突起末梢部でのシナプスの減少やシナプスの機能不全に対する近位部シナプスの代償機転によるものと思われる。
植物のストレス応答における新規な全身的シグナル伝達系の解析

微生物の感染、異物の侵入、傷害刺激などを一部に受けた植物個体は、直接刺激を受けた組織のみならず全身的に、代謝変動と物質生産を速やかに起こす。刺激を受けた直後の組織では、その場で活性酸素生成反応(オキシダティブバースト:OXB)を急速に高めるが、この局部的なOXB誘導が全身的なOXBをも誘導する現象を見出した。これは、植物のストレス応答における新規な全身的シグナル伝達現象の存在を示唆した。本研究では、ジャガイモ塊茎組織およびその複葉ならびにタバコ植物の葉および個体を用い、局部的OXB誘導物質(菌体エリシター)の局部的刺激処理により、全身的OXBの発生を2種の活性酸素生成測定方法(ルミノールを介した化学発光測定および組織外シトクロムCのSOD感受性還元活性の測定)を開発・解析し、次の成果を得た。1.切断ジャガイモ組織表面へのエリシター処理で、切断後3時間以内は応答がないが、それ以後徐々にOXB応答が現れ、その二次元的発生の可視化・定量を可能にした。2.ジャガイモ塊茎の下端と上端を切断した加齢スライスで、下端断面へのエリシター処理で局部的OXBを誘導すると、数分のラグタイムを経て、上端切断面にOXBが発生した。3.加齢した縦切断塊茎スライスの側壁の一部をエリシター刺激すると、切断面上に、処理部付近から放射状に刻々とOXBが展開した。4.局部的OXBを担うO_2^-生成NADPH酸化酵素系を各種の阻害剤(Ca^<2+>キレート、Ca^<2+>チャネルブロッカ一など)およびカタラーゼやラジカルスカベンジャーの共存下の誘導刺激では、全身的OXBの誘導はなかった、過酸化水素が二次的刺激と判明した。5.全身的OXBの発生基盤は、O_2^-生成NADPH酸化酵素に依存するものと推察された。6.サリチル酸が全身シグナルと考えられているタバコ植物で、一部葉へのエリシター処理が、同一葉の中のみならず、葉柄を経て茎に、茎から他の葉に、サリチル酸関与以前の早さで、OXBを誘導した。7.これらの新現象から、局部的OXBと全身的OXBの発生をつなぐ全身的シグナルシステムの存在を提唱した。微生物の感染、異物の侵入、傷害刺激などを植物個体の一部が受けると、直接刺激を受けた組織のみならず全身的に代謝変動と物質生産が速やかに起こる。刺激を受けた直後の組織では、急速な活性酸素生成反応の高揚現象(オキシダティブバースト:OXB)を発見しているが、最近、局部的なOXB誘導が全身的なOXBを誘導する現象を見いだした。これは、植物のストレス応答における新規な全身的シグナル伝達現象である。本研究では、ジャガイモ塊茎組織および複葉ならびにタバコ植物の葉および個体を用い、局部的OXB誘導機能物質(菌体エリシター)の局部的な刺激処理が全身的OXBを誘導する現象を2種の活性酸素生成反応測定方法(ルミノールを介した化学発光測定および組織外シトクロムcのSOD感受性還元活性の測定)で解析し、次の結果を得た。(1)加齢したジャガイモ塊茎の輪切りスライス(厚さ1cm)の側壁の一部にエリシターを処理すると、切断面上では、処理部近辺から活性酸素生成反応が放射状に展開した。(2)上端と下端を茎軸に垂直に切断し、加齢した塊茎スライス(厚さ3.5cm)の下端切断面にエリシター刺激を加えると、10数分のラグタイムを経て、上端切断面に活性酸素生成反応が分散した点として始まり、そこを中心に全面に展開した。(3)局部的OXBの阻害剤(Ca^<2+>、Ca^<2+>チャンネルブロッカーなど)およびカタラーゼやラジカルスカベンジャーの共存で誘導刺激を加えると、全身的OXBは起こらなかった。(4)全身的OXBの測定面を局部的OXBの誘導阻害剤や活性酸素スカベンジャーで処理すると全身的おXBは出現せず、活性化の過程は局部的OXBと類似したシステムで起こるものと推定された。(6)ジャガイモの複葉とタバコ植物で、葉へのエリシター処理で、全身的OXB誘導シグナルが、葉脈、葉柄および茎を経由し、葉から茎、茎内および茎から葉へと、転移することを示した。

3.加齢した縦切断塊茎スライスの側壁の一部をエリシター刺激すると、切断面上に、処理部付近から放射状に刻々とOXBが展開した。4.局部的OXBを担うO_2^-生成NADPH酸化酵素系を各種の阻害剤(Ca^<2+>キレート、Ca^<2+>チャネルブロッカ一など)およびカタラーゼやラジカルスカベンジャーの共存下の誘導刺激では、全身的OXBの誘導はなかった、過酸化水素が二次的刺激と判明した。5.全身的OXBの発生基盤は、O_2^-生成NADPH酸化酵素に依存するものと推察された。6.サリチル酸が全身シグナルと考えられているタバコ植物で、一部葉へのエリシター処理が、同一葉の中のみならず、葉柄を経て茎に、茎から他の葉に、サリチル酸関与以前の早さで、OXBを誘導した。7.これらの新現象から、局部的OXBと全身的OXBの発生をつなぐ全身的シグナルシステムの存在を提唱した。
数値シミュレーションによるガスメタルアーク溶接プロセスの制御技術の開発

高品質なアーク溶接プロセスの達成に向けて,自作の数値シミュレーションモデルを用いて溶接電源・溶接材料・シールドガスが溶接中のアークプラズマや溶融金属の挙動に及ぼす影響について総合的に考察を行った.その結果,これらの挙動をコントロールし安定したプロセスを達成するためには,溶接電源やシールドガスに応じて溶接材料の特性を考える必要があり,特に溶接材料の表面張力や導電率が重要であることが分かった.本研究の成果は,溶接プロセスコントロールのための指針策定につながると考えられる.本課題においては,自作のシミュレーションモデルを用いて,ガスメタルアーク溶接プロセスにおけるアークプラズマならびにワイヤ電極の溶融・離脱現象に対して,電流波形やワイヤ電極の物性値が及ぼす影響についてまとめ,プロセスの制御指針を策定することを目的とした.矩形パルス電流を対象として電流波形が溶滴ならびにアークプラズマに及ぼす影響について考察した.ピーク電流を通電する時間(ピーク時間)を変化させて,溶滴挙動に及ぼす影響について検討した.その結果,ピーク時間の短い領域においては1つの溶滴を離脱させるのに複数のパルスを必要とする「nパルス1ドロップ溶滴移行」,長い領域においては1つのパルス中に複数の溶滴が離脱する「1パルスnドロップ溶滴移行」,これらの中間的な領域において1周期のパルスに対して1つだけ溶滴が離脱する「1パルス1ドロップ溶滴移行」となることがシミュレーションできた.1パルス1ドロップ溶滴移行となる条件の下では,溶滴の離脱挙動のみならず,アークプラズマの温度変動なども規則的な挙動を示しており,安定したプロセスが達成されることがシミュレーションにより示唆された.このように,シミュレーションによってプロセス中の溶滴・アークプラズマの詳細な特性が可視化され,制御指針を立てるうえで重要な知見を得ることができた.さらに,ワイヤ電極の物性値の影響を評価するためワイヤ電極の表面張力を変化させて,同様にパルス電流を用いてシミュレーションを行った.その結果,ワイヤ電極の表面張力が小さい場合においては,1パルス1ドロップ溶滴移行となるピーク時間は短い領域へとシフトすることが分かった.これは,溶滴の離脱挙動が電磁力と表面張力のバランスで決まることを示している.すなわち,プロセスの制御を達成するためには電流波形とワイヤ電極の物性値の両面から検討することが必要であることが示唆された.当初予期していた通り,自作しているシミュレーションモデルにおいては,不具合修正や改良を適宜行っているが,大幅な修正は必要とならなかったため,おおむね順調に研究を進捗させることができた.また,当初予定していたとおり,電流波形やワイヤ電極の物性値(表面張力)がガスメタルアーク溶接プロセス中のアークプラズマならびに溶滴に及ぼす影響をシミュレーションにより考察することができ,安定なプロセスが達成されると考えられる1パルス1ドロップ溶滴移行となる条件範囲が存在することがシミュレーションにより示された.さらに,ワイヤ電極の物性値として表面張力の影響を考察することにより,溶滴の離脱挙動に対してはワイヤ電極先端の溶融金属を引きちぎろうとする電磁力と,溶融金属を支えるように作用する表面張力のバランスが重要であることが示された.すなわち,ガスメタルアーク溶接プロセスをコントロールするためには電流波形ならびにワイヤ電極の物性値の両面からアプローチする必要があることが示された.一方で,シールドガスの影響に関しては,プラズマガス物性値を整備することに時間がかかり,現状においては不十分な部分があるため引き続き検討する必要があると考えている.研究の効率化のためのシミュレーション高速化に関しても,不十分な点があるため合わせて検討する必要があると考えている.本課題においては,自作のシミュレーションモデルを用いてガスメタルアーク溶接プロセスにおけるアークプラズマならびにワイヤ電極の溶融・離脱といった挙動に対して,電流波形などの影響についてまとめ,プロセスの制御指針を策定することを目的とした.シールドガスとして,アルゴン,炭酸ガスならびにその混合ガスを用いた場合における挙動の変化についてシミュレーションを行った.その結果,シールドガスに炭酸ガスの混合率が大きくなるほど,溶滴の離脱が阻害されスムーズな溶滴離脱が起こりにくいことがシミュレーションにより示された.このことは,実験的にも同様の傾向が確認されている.この時の溶滴挙動に及ぼす因子について検討したところ,溶滴近傍における電流経路が強く影響しており,局所的に電流経路が集中しやすい場合,スムーズに溶滴が離脱しないことが明らかとなった.この結果を受けて,電流経路が集中しにくくなるように導電率の小さな金属蒸気が溶融ワイヤより発生する状況を仮定してシミュレーションを行ったところ,スムーズな溶滴移行を得られることが示された.すなわち,溶滴挙動を制御するために,シールドガスに応じた電極材料を選択することが重要であることが示されたといえる.本課題における検討により,プロセス制御のためには電流波形・シールドガス・ワイヤ電極物性値を総合的に検証する必要性が示され,特に,ワイヤの表面張力や導電率が重要であることが分かった.シミュレーション結果の妥当性検証のため,パルス1周期当たり1つの溶滴が離脱する1パルス1ドロップ移行となる電流波形を実験においても適用したところ,シミュレーション結果と同様に1パルス1ドロップ移行となることが確認でき,シミュレーションモデルの妥当性が確認され,アークプラズマならびにワイヤ溶融・離脱挙動を把握できることが示された.高品質なアーク溶接プロセスの達成に向けて,自作の数値シミュレーションモデルを用いて溶接電源・溶接材料・シールドガスが溶接中のアークプラズマや溶融金属の挙動に及ぼす影響について総合的に考察を行った.その結果,これらの挙動をコントロールし安定したプロセスを達成するためには,溶接電源やシールドガスに応じて溶接材料の特性を考える必要があり,特に溶接材料の表面張力や導電率が重要であることが分かった.

本研究の成果は,溶接プロセスコントロールのための指針策定につながると考えられる.シミュレーションモデルの修正ならびに改良は必要に応じて適宜行っていくこととする.次年度においては,ここまでで得られたシミュレーション結果を検証することがメインの取り組みとなる予定であり,検証結果を踏まえて安定したガスメタルアーク溶接プロセス開発に向けた電流波形についてシミュレーションをベースとして提案・検討する.まず,シミュレーション結果の検証のために,同様の電流波形を用いた際のシミュレーション結果と実験結果を比較する.本課題においては,市販の溶接電源を用いてパルス電流を出力し,1周期のパルスに対して1つの溶滴が成長・離脱する1パルス1ドロップ溶滴移行となる条件範囲を確認するとともに,高速度カメラを用いて電流波形に応じたアークプラズマや溶滴の挙動を観察し,溶滴の大きさや落下速度,アークプラズマの外観などシミュレーション結果との比較対象となる情報を得る.これと同様の条件におけるシミュレーション結果を比較することで,シミュレーション結果の妥当性を検証する.シミュレーション結果の妥当性が確認されれば,電流波形に対応したアークプラズマや溶滴の詳細な特性について考察を行い,1パルス1ドロップ溶滴移行のような安定したプロセスを達成するために必要な因子について詳細に検討する.これらの考察を踏まえて,アークプラズマならびに溶滴の挙動が安定したガスメタルアーク溶接プロセスを実現するのに適した電流波形についてシミュレーションをベースとして検討・提案する.ここでは,シールドガス種やワイヤ電極の物性値(表面張力)の影響も含めた幅広い条件におけるコントロール指針を策定することを目指す.29年度が最終年度であるため、記入しない。アーク溶接プロセスの可視化・シミュレーション29年度が最終年度であるため、記入しない。
「ひきこもり」経験者の「当事者」発信に関する社会学的研究

研究期間を1年延長した今年度(最終年度)は、研究期間中の成果に基づく論文1篇を公表し、一般市民・学生向けに2つの公開講座の講師を務めた(「ひきこもりからみる日本社会のこれまで・これから」(愛媛銀行寄付講座・聖カタリナ大学公開講座「風早の塾」2018年12月14日、「若年無業者のリアルー果てしない孤独当事者の声から」若者の自立を考える親と地域のためのセミナー(認定NPO法人キャリア・デザイナーズ10周年記念事業)2018年10月28日)。また、JYCフォーラム「第14回全国若者・ひきこもり協同実践交流会inあいち」の「分科会1困窮(経済・関係性)」にてコメンテーターを務めた。論文においては、主に以下の2点を論じた。(1)ひきこもり経験の当事者たちによる活動の核には、挫折経験(期待に応えることの「できなさ」)やその積み重ねによる「動けなさ」を自分の立場(ポジショナリティ)として引き受ける、「動けなさ」「できなさ」の肯定、当事者発信の「ひきこもり新聞」に掲載された、ある経験者の表現を借りれば「不可能性への配慮」がある。「不可能性への配慮」を核とした活動とは、具体的には、問題経験の当事者として「できなさ」「動けなさ」の経験を分かち合うセルフヘルプや、「できなさ」「動けなさ」を起点としたセルフアドボカシーの活動である。(2)この「不可能性への配慮」は、当事者たちの連帯の重要な基盤になっている。ピアサポートなどひきこもり経験を活かした活動が、どれほど社会的な期待に応えるものであっても、この「できなさ」への配慮を基盤とした活動でなければ、当事者活動としては、社会的期待にもとづく当事者の序列化や分断につながる。当事者活動の担い手たちは、このことに自覚的である。ひきこもり経験者による、「当事者による当事者のための活動」としての当事者活動は、この2つの特徴をもって展開されている。2015年度は、計6名の「ひきこもり」経験者の方たちにインタビュー調査を実施し、「ひきこもり」経験者の方たちの集まるイベントの参与観察をおこなった。これらの調査から得られたデータは、「ひきこもり」経験者の生活史と彼・彼女たちが当事者発信に向かう姿勢に関するものであり、「ひきこもり」経験者の当事者発信とその社会的な背景を理解するための重要な基礎となる。また、10月8日10日にかけてアメリカ・アトランタで開催された国際学会Society for Phenomenology and the Human Sciencesにて、"Hikikomori (Social Withdrawal) Experience and Despair of Communication"というタイトルで報告をおこなった。この報告では、「ひきこもり」経験者における「コミュニケーションへの絶望」という語りに、期待されるライフコースを逸脱した自分に対する否定的な意味づけとともに、「それでも自分は間違っていないはずだ、自分はこうとしか生きられなかったのだから」という密かな肯定の思いが込められていることを提示した。「ひきこもり」経験者自身にとって、「ひきこもり」経験は両義的であるが、その両義性を認識することが、彼・彼女たち自身が自分なりの社会との関わりを見出すうえで、また研究者が「ひきこもり」経験者たちの生を理解するうえで重要であることを指摘した。国内では、立正大学において開催された、第32回現象学・社会科学会大会(12月5日)で「「ひきこもり」経験と<問い>」というタイトルで研究報告をおこない、「ひきこもり」経験者の自伝的著作における<問い>という概念に着目し、そこにみられる両義性についての知識社会学的考察を発表した。「ひきこもり」経験に関するインタビューについては、当初想定していたインフォーマントの協力が得られた。また、「ひきこもり」関連のイベントについては、日程の都合から、当初の想定よりも参与観察をおこなう機会が減ったものの、おおむね順調に調査を進めることができた。データの分析結果については、学会報告においてその一部を公表することができた。2016年度は、ひきこもり経験者の方6名(のべ10回)、支援者の方3名(のべ3回)のインタビュー調査を実施した。10月には、ソルトレークシティー(アメリカ)にて開催されたAnnal Conference of Society for Phenomenology and the Human Sciencesにて、"Self-determinationandShared-determination in the support for'Hikikomori' people"というタイトルで、研究成果を報告した。そこでは、ひきこもり経験者による「自己定義」のプロセスが自己決定を支えていること、そして自己定義は共同的な過程であることをインタビュー・データに基づいて論じた。また、博士論文の成果に加えて半分の章(計5章)を書き下ろす形で、研究の成果を『「ひきこもり」経験の社会学』として刊行した(左右社、2016年10月、全396頁)。そこでは、ひきこもり経験が、家族主義的な福祉レジームという社会的文脈の中で生じていることを明らかにするとともに、家族の視点、当事者の視点、支援者の視点を区別しつつ、ひきこもり現象に迫ることの意義を、知識社会学的・現象学的視点を基礎としつつ論じた。インタビュー調査・分析ともに、比較的順調に進んでいる。ひきこもる経験をした人たちが当事者としておこなういくつかの活動に参加し観察するとともに、ひきこもった経験を持つ方へのインタビュー調査をおこなった。そこから得られたデータおよび公刊されている当事者の手記等を手がかりに、当事者活動の意義と課題、および当事者の主観的観点を尊重した支援のあり方について検討した。

活動に関わる当事者の声にもとづいて、当事者活動の基盤に、「できなさ」(=周囲の期待に応えられないこと)を否定するのではなく、できない自分を自分のありようとして受け入れること、そしてそのような自分自身の、そして自分以外の人々の「できなさ」を尊重する、という姿勢があることを明らかにした。そのような、「できること」(=周囲の人びとの期待に応えうること)に価値を置く立場とは異なる立場を提示するところに、当事者活動の根本的な意義があると考えられる。その一方で、当事者が「有能さ」や「優秀さ」を発揮し、周囲の要求に応えることへの期待(可能性への期待)を、支援者や家族は期待しがちであり、当事者自身も、そのような可能性への期待を自分自身に向けている。そうした期待を完全に拒絶することは、当事者の社会との関わりの選択肢を狭めることになるが、可能性への期待に当事者活動が傾斜することは、「できなさ」の尊重(不可能性への配慮)から外れることになる。このバランスを取ることが、当事者活動に課せられた課題である。(※「可能性への期待/不可能性への配慮」という表現は、「ひきこもり新聞」第1号掲載の当事者手記による。)主たる研究成果は、2018年5月に刊行予定の『福祉社会学研究』第15号に掲載される。インタビュー調査、参与観察等から得られたデータに基づいて、当事者活動の意義と課題を明らかにすることができた。ただし、ひきこもり経験者以外の当事者活動との比較という視点をさらに深める必要がある。研究期間を1年延長した今年度(最終年度)は、研究期間中の成果に基づく論文1篇を公表し、一般市民・学生向けに2つの公開講座の講師を務めた(「ひきこもりからみる日本社会のこれまで・これから」(愛媛銀行寄付講座・聖カタリナ大学公開講座「風早の塾」2018年12月14日、「若年無業者のリアルー果てしない孤独当事者の声から」若者の自立を考える親と地域のためのセミナー(認定NPO法人キャリア・デザイナーズ10周年記念事業)2018年10月28日)。また、JYCフォーラム「第14回全国若者・ひきこもり協同実践交流会inあいち」の「分科会1困窮(経済・関係性)」にてコメンテーターを務めた。論文においては、主に以下の2点を論じた。(1)ひきこもり経験の当事者たちによる活動の核には、挫折経験(期待に応えることの「できなさ」)やその積み重ねによる「動けなさ」を自分の立場(ポジショナリティ)として引き受ける、「動けなさ」「できなさ」の肯定、当事者発信の「ひきこもり新聞」に掲載された、ある経験者の表現を借りれば「不可能性への配慮」がある。「不可能性への配慮」を核とした活動とは、具体的には、問題経験の当事者として「できなさ」「動けなさ」の経験を分かち合うセルフヘルプや、「できなさ」「動けなさ」を起点としたセルフアドボカシーの活動である。(2)この「不可能性への配慮」は、当事者たちの連帯の重要な基盤になっている。
マイクロビーム放射線治療に用いる人体等価RPLドシメータ材料の開発

マイクロビーム放射線治療(Microbeam Radiation Therapy; MRT)はシンクロトロンX線を用いた将来のがん治療法として期待される手法である。MRTでは微小平板構造を持つ高線量X線ビーム(マイクロビーム)を患部に照射することにより癌組織を破壊する。但し、構造が微細であるためその分布計測が困難であり、これまでに唯一Smを用いたRPL材料を用いてその正確な計測が実現されている。一方、RPL材料の選択の幅が少なく更なる材料探索が求められている。本研究では新たな結晶やセラミック材料を開発し、その特性評価を行った。本研究の対象としているCaF2、Al2O3、MgOおよびLiFのセラミックをSPSにより作製し、一部その透明化に成功した。一方、SPS合成の感覚を掴むための練習として様々な組成のセラミック材料を作製し、その放射線応答も同時に評価した。特に派生材料ではCsBr:Sm結晶中でRPLが認められ、その応答はおよそ1mGy-10Gyの間で確認された。一方で、検出材料としての再利用性には優れておらず、今後の改善が求められる。さらに、SiO2ガラス焼結体、AlNセラミックスおよびZBLANガラス中でもRPLの確認を行ったが、その特性は得られなかった。しかしながら、これら材料中において放射線による応答(シンチレーション、熱蛍光および輝尽蛍光)が確認され、その特性評価も同時に行った。中でも、無添加およびCe添加SiO2ガラス焼結体においては非常に感度の高い熱蛍光が認められ、1mGyより十分なS/Nでの検出が行える事がわかった。一方、AlNにおいては非常に感度の高い輝尽蛍光が確認され、同じく1mGyの低線量計測が可能である。Sm添加ZBLAN結晶化ガラス中においては、強度の高いSm2+のd-f遷移によるブロードな長波長(700nm)でのシンチレーション発光が認められた。この発光はSi系検出器とのスペクトルマッチング性が高く、フラットパネル型X線撮像素子への応用が期待される。CaF2、Al2O3およびMgOにおいてはセラミックの透明化に成功した。Sm添加およびそのRPL評価については今後の課題となる。派生的に作製したサンプルのうち、世界的にも非常に稀で報告例も非常に少ないラジオルミネッセンス現象がCsBr:Smにおいて発現する事が認められた。さらに練習で作製したSiO2ガラス焼結体やAlNセラミックにおいても放射線誘起輝尽蛍光や熱蛍光がみられ、放射線計測応用への可能性について検討した。現状で透明化しているCaF2、Al2O3、MgOセラミックスについては、今後Smを添加する事によりそのラジオフォトルミネッセンスの発現の有無を評価したい。さらに、LiFについては継続してセラミックスの透明化を目指し、他材料同様にRPLの検証を行いたい。放射線計測
骨格筋細胞をモデル系とした幹細胞の形成機構の解析

現在までにマウス骨格筋細胞株C2C12の集団が分化する際に、幹細胞様の細胞が生じることを明らかにし、reserve cellsと名付けている。この細胞は、未分化で増殖を行わないが、増殖条件に移すと活発に増殖し、その後分化条件下で分化する。reserve cellsが生じる割合は常に一定で、約50%が分化し、残りがreserve cellsとなる。本年度は、分化細胞とreserve cellsへの振り分けのメカニズムを解析した。ごく少数の緑色蛍光タンパク質(GFP)で標識したC2C12細胞を未標識細胞と共培養し、1-2日増殖させた後に分化誘導した。分化マーカーによる抗体染色で検討し、1つの細胞の子孫である4ないし16個の細胞の運命を検討した。その結果、一つの細胞由来のクラスターの多く(70-80%)で、すべての細胞が分化するかreserve cellsになるかのいずれかであった。また、この振り分け機構が細胞周期と関連しないことが分かった。更にタイムラプス連続記録と免疫染色により、個々の細胞のMyoDの発現量の関与を検討した。その結果、MyoDの発現量には細胞間に大きなばらつき(約10倍)があり、細胞分裂を経て二つの娘細胞にほぼ同量受け継がれること、一方細胞周期とMyoDタンパク質の量の間には相関が無いことが分かった。これまでに得た知見と併せて、以下の仮説が立つ。すなわち、細胞に内在し子孫細胞に受け継がれる何らかの機構が、一見均一に見える細胞集団に不均一性を与え、その結果MyoDタンパク質の量がばらつく。分化条件に置かれると、MyoDの多い細胞は分化し少ない細胞はreserve細胞となり、必ず集団として幹細胞集団を維持する。本研究は、骨格筋細胞のin vitro分化系の解析を通して、幹細胞様細胞が形成されるメカニズムを明らかにする事を目指している。我々は既に、この分化系で、未分化・非増殖状態にいながら、増殖能及び分化する子孫細胞を生み出す能力を保持している幹細胞様の細胞(reserve cells)が出現すること、reserve cellsの形成には、骨格筋特異的転写因子MyoDの発現が低下する事が必須であることを示している。本年度は、単一の細胞に由来する、遺伝的に同一と考えられる細胞集団が、分化細胞とreserve cellsの両者を生み出す不均一化がどのような機構で生じるかを、細胞周期及び細胞系譜(姉妹、従姉妹関係など)に注目して解析した。GFPラベル細胞と非ラベル細胞の共培養、顕微鏡下でのタイムラプス観察及び、BrdUパルスラベルにより以下の結果を得た。1。分化誘導(血清除去)時点での細胞周期上の位置と、分化するかreserve cellsになるかの細胞運命は関連が認められない。2。一方、分化するかreserve cellsになるかは細胞系譜と強い相関があり、姉妹あるいは従姉妹関係にある細胞は共通の運命をたどる傾向が非常に強い。3。ただし、低い頻度(試算では約1/20)で異なる運命をたどる姉妹細胞を生じる細胞分裂が起こる結果、集団としての不均一性が保たれている。以上の結果は、今までに明らかに解析はされていない、細胞集団の「ばらつき」あるいは「ゆらぎ」ともいえる現象により不均一性を生じ、それが幹細胞様細胞の形成に深く関わっていることを示唆している。現在、この「ゆらぎ」と、MyoDの発現量の細胞ごとのばらつき(明らかなばらつきが認められる)との間に関連があるのではないかと考えており、来年度は、蛍光免疫染色法、タイムラプス観察などによりこの仮説を検証する。
めまいの新概念,半規管クプラの形態異常に関する基礎的研究

耳毒性薬物投与、膜迷路障害、前庭動脈遮断後に半規管クプラは収縮するなどの形態変化を起こした。とくに血流障害によって感覚上皮とクプラが高度に障害されること、クプラより感覚上皮の障害が早期に起こることが判明した。血流障害はとくに高度の感覚上皮障害を起こして急性めまいの原因になる。循環障害リスクのある症例では速やかに循環動態を改善することが重要で、薬物治療が無効のときは早期に平衡訓練を行うべきと考えられた。半規管クプラは、前庭眼反射を引き起こす重要な受容器の一部であるが、構造が脆弱であるため詳しい研究は少ない。前庭障害後のクプラの形態学的、生理学的変化について検索し、めまいの病態と温度眼振反応のメカニズムを解明する。これにより、クプラの障害が原因となる末梢性めまいと温度眼振反応の新概念を確立することが目的である。まず、ゲンタマイシン(GM)をウシガエル内耳内に投与して、12週後のクプラの形態学的変化を実態顕微鏡で観察した。クプラは種々の程度の収縮などの変化をきたしたが、クプラと感覚細胞の変化が並行しないものが約50%あった。ついでウシガエル内耳膜迷路を針で穿刺し、内耳炎、内外リンパの混合、膜迷路障害などを惹起した。穿刺後、3日から2週後にクプラの変化を観察した。同時に、クプラ変性後の感覚細胞の生理的機能を調べるため、機械的内リンパ流動刺激または温度刺激による摘出半規管神経複合活動電位(CAP)を記録した。その結果、GM投与の場合と同様、クプラは収縮などの変形をきたした。クプラの変化が軽度の場合はCAPが得られたが、クプラ変化が高度なものでも50%にCAPが発生し、感覚細胞機能は維持されていることがわかった。クプラの収縮がめまいの病態の一つとなり、かつ温度眼振反応低下の要因になることが推測された。クプラの微細形態の観察は、このようなクプラの病態を調べる上できわめて重要であるが、未だクプラを変形させずに観察する方法は開発されていない。今年度は、クプラを光学あるいは電子顕微鏡で観察するための処理について検討した。グルタールアルデヒドなどの固定液濃度や固定時間、bufferの浸透圧やpH、脱水時間などを種々に変化させてクプラに作用させた。その結果、現在のところ約80%の体積が維持できたクプラが光学顕微鏡で観察できている。今後は電子顕微鏡で体積が100%維持できる処理法を開発していく予定である。半規管クプラは、半規管膨大部に存在し、前庭眼反射を司る重要な平衡感覚器の一部であるが、構造自体が極めて脆弱であるため容易に形態的変化を蒙る。今回の研究によりクプラの障害が原因となる末梢性めまいと温度眼振の新概念を確立し、クプラ障害後の再生を応用しためまいの治療法確立をめざすのが目的である。アミノ配糖体系抗生物質投与、内耳炎、膜迷路障害後のクプラの形態学的、生理学的変化については前年度で研究し、クプラの形態変化と感覚細胞の形態的・生理的変化について検索できた。前庭への血流障害は反復する末梢性めまいの主たる原因として以前から推察されていたが、実験で証明することは困難であった。平成23年度は血流障害後のクプラの変化と感覚細胞機能との関連を検索した。ウシガエル口蓋骨を除去して前庭動脈を露出する手技を開発した。これによって、前庭動脈が容易に同定でき、血流を遮断することができた。この方法は比較的手術侵襲は大きいが、3日あるいはそれ以上動物を生存させることができた。このようにある程度長期生存させることでクプラの変化と感覚細胞の障害を比較し、血流遮断によるめまいの病態の一端を解明するのが目的である。この動脈遮断により、半規管感覚細胞は容易に障害を受け、感覚毛や感覚細胞の変性、消失が起きることを光学顕微鏡で確認した。クプラ形態の詳しい観察には透過型電子顕微鏡が必要だが、資料の固定操作によってクプラは速やかに変性することが判っていた。前年度の実験で、資料の固定液の種類と濃度、固定時間、緩衝液の種類などを種々に変え、クプラの体積が約80%維持できる固定法を開発するに至っている。今年度の研究でこの手法がさらに確実になり、電子顕微鏡によりクプラの形態評価が効率よく行えるようになった。今回の研究により、クプラの障害が原因となる末梢性めまいの新概念を確立するのが目的である。ゲンタマイシン(GM)投与、内耳炎、膜迷路障害後のクプラの形態学的、生理学的変化については22年度で研究し、クプラと感覚細胞の形態的・生理的変化について検索した。前庭系の循環障害は末梢性めまいの原因として以前から注目されていたが、実験で証明することは困難であった。平成24年度は23年度に続き血流障害後のクプラの変化と感覚細胞機能との関連を検索した。

すでにウシガエルの前庭動脈を遮断する手技を開発し、経験を積むことによって1週まで動物を生存させることができた。クプラ形態の詳しい観察には透過型電子顕微鏡が必要で、前年度に続き資料固定液や緩衝液などに種々の工夫を加えたが、いまだクプラの形態を完全に維持できる固定法を開発するには至っていない。しかし、多数例を長期生存させることでクプラと感覚上皮の障害が光学顕微鏡でより詳しく比較検討できた。障害程度を細かくgrade分類し、血流障害によって感覚細胞の障害が速やかに起き、とくに外側半規管と前半規管に強いこと、クプラにgradeIII以上の形態変化がみられた場合、感覚上皮はすべてgradeIVと高度に障害されること、クプラの障害は軽度でも感覚上皮全体が基底膜から剥離するなど障害が顕著になることが判明した。以上から、基底膜側つまり支持細胞の障害が感覚上皮の障害に大きく影響し、これがクプラの形態変化を惹起すると考えられた。また、GMや膜迷路穿刺などに比べ、血流障害はより高度の感覚上皮障害を起こし急性めまいの原因になることが分かった。動脈硬化、糖尿病などの循環障害リスクのある症例では、可及的速やかに循環動態を改善することが重要である。一定期間経た症例では、感覚上皮の機能回復を期待して漫然と薬物治療を続けるよりも早期に平衡訓練を行うほうが治療として適切と考えられた。本研究は代表研究者がこれまで従事してきた研究の一環であり,実験技術の多くが確立したものであったので、効率よく実験を遂行できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度では血流障害後のクプラの変化をも詳しく観察する予定であったが、少数の試料で観察できたのみで、クプラ自体の変化は軽微であった。次年度はまずクプラの変化をさらに詳しく観察し、感覚細胞の変化と比較検証したい。これはこれまでの研究経過から考えると充分達成できるものと考えている。さらにクプラの再生様式を検索し、めまいの治療としての基礎データとしたい。
医薬工連携による画期的診断システムの構築と心不全に対する新規診断法の開発

本研究では、国民病ともいえる心不全を例に、プロテオミクスなどを活用して心不全の早期診断・病態診断に叶う診断用バイオマーカー蛋白質を同定したうえで、高親和性の抗体を創製することで、心不全に対する有用な体外診断法を開発することを目的とする。代表者は、昨年度までに、心臓の前後血清を用いたプロテオーム解析の結果から見出した、細胞骨格系の蛋白質が、心分泌蛋白質の候補になり得ること、さらには、一部の心筋症患者の血中において増加傾向を示すことを明らかとしてきた。すなわち、この細胞骨格系の蛋白質が、ヒトにおける心不全バイオマーカーになり得ることを示してきた。心不全病態におけるこの候補蛋白質の機能は明らかとされていないことから、心不全病態における機能解明を図ることで、心不全の分子レベルでの病態解明とそれに基づく的確な病態評価・診断法・治療法の開発につながると考えた。そこで本年度は、ラット心臓横紋筋細胞株を用いて、心不全の主な原因疾患のひとつである虚血性心疾患に着目し、心筋の虚血様状態を模すことで、候補蛋白質の発現変動と心不全病態との連関解析を試みた。その結果、(1)細胞を虚血条件下で培養することで、候補蛋白質の発現量が増加すること、(2)候補蛋白質をsiRNAでノックダウンさせることで、虚血条件下において誘導される細胞死が亢進することが明らかとなった。したがって、代表者が見出してきた心不全バイオマーカーの候補蛋白質は、虚血様状態における心筋の細胞死を抑制することが示唆された。今後は、得られた疾患関連バイオマーカー蛋白質については、モデル動物を用いた、分子病態学・分子生物学的な機能解明を試みると共に、より多症例の心不全患者サンプルを対象に、患者の病態履歴情報と照らし合わせながら、心不全バイオマーカーとしての有用性について追究する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、国民病ともいえる心不全を例に、プロテオミクスなど活用して診断用バイオマーカーを同定したうえで、高親和性の抗体を創製することで、心不全に対する有用な体外診断法を開発することを目的とする。上記の目的を達成するために本年度は、心臓冠血管の出口である冠状静脈洞血(CS血)と、冠血管の入口の血液として大腿動脈血(FA血)を対象に、各血液からCS血で発現上昇している蛋白質を網羅的に探索した。一般に、血清中に多量に存在するアルブミンなどの蛋白質(mg/ml)が、目的の蛋白質(ng-pg/ml)同定の妨げになることが知られている。そこでまず、効率よく微量蛋白質を同定するために、抗体カラムを用いて血清中の多量蛋白質を除去し、その除去効率について評価した。SDS-PAGE解析の結果、未処理のサンプルでは、アルブミンなどの多量蛋白質のバンドが多く観察された一方、処理後のサンプルでは、これらバンドは消失し、未処理サンプルでは観察できなかった多数のバンドが確認された。そこで次に、iTRAQ解析により、発現変動蛋白質の同定を試みた。その結果、合計668種類の蛋白質が同定され、特に、CS血清で2倍以上発現上昇している蛋白質が4種類見出された。これら蛋白質は、抗菌蛋白質や酵素蛋白質として報告されているものの、興味深いことに、心臓からの分泌や心機能に関する報告はなく、新たな心分泌関連バイオマーカーとなり得ることが期待される。一方で、診断用バイオマーカーが同定された際に、円滑に高感度検出系を構築できるように、抗体の親和性向上技術のマチュレーションを図った。既に、X線結晶構造解析に成功している抗原-抗体の3次元立体構造情報をもとに、変異導入し、熱力学的パラメーターの変化を解析した。その結果、Hot Spotの遠隔の位置での変異導入が抗体の安定性・親和性向上にとって有効であることが示唆された。昨年度までに、心臓冠血管の出口である冠状静脈洞血(CS血)と冠血管の入り口の血液として大腿動脈血(FA血)を対象に、各血液からCS血で発現上昇している蛋白質について、iTRAQ法を用いた網羅的プロテオーム解析により探索した結果、2倍以上発現上昇している蛋白質を4種類同定した。また、2倍以上の発現減少を示した蛋白質を本年度新たに複数種類見出した。そこでまず、昨年度までに同定した4種類の発現上昇蛋白質について、データベース等を活用し、その生理機能を調べたところ、いずれの蛋白質も、これまでに心臓での分泌や心機能に関する報告はなく、新たな心分泌蛋白質になり得ることが示された。さらに、これら候補蛋白質について、血中での発現量の違いをELISA法により解析し、心不全バイオマーカーとしての可能性を検証した。その結果、いずれの蛋白質についても有意な変動は認められず、今後、1.5倍以上の変動を示した蛋白質にまで候補を拡大するなど、更なる探索検証の必要性を示した。しかしながら、並行して実施してきた、血清中多量蛋白質を除去し、血清中に存在する微量蛋白質だけをプロテオーム解析する方法を確立すると共に、より効率的に同定蛋白質数を向上し得る解析手法も確立しつつあるなど、今後、心分泌関連バイオマーカーの候補を増やすことが期待できる。

交付申請書の研究実施計画で記載した通り、昨年度までに見出した候補蛋白質について、血中での発現量の違いを解析し、心不全バイオマーカーとしての可能性を検証できているため。本研究では、国民病ともいえる心不全を例に、プロテオミクスなどを活用して心不全の早期診断・病態診断に叶う診断用バイオマーカー蛋白質を同定したうえで、高親和性の抗体を創製することで、心不全に対する有用な体外診断法を開発することを目的とする。本年度は、昨年度に引き続き、心不全に対する早期診断・病態診断を可能とする、診断用バイオマーカーの探索を試みた。具体的には、心臓冠血管の出口である冠状静脈洞血(CS血)と冠血管の入り口の血液として大腿動脈血(FA血)を対象に、各血液からCS血で発現上昇している蛋白質について、iTRAQ法を用いた網羅的プロテオーム解析により探索した昨年度までの結果に基づき、1.5倍以上発現上昇している蛋白質を23種類同定した。これら心分泌候補蛋白質が、心不全に対するバイオマーカーとして利用可能か否かについて、心不全モデルマウスを用いて評価した。マウス血清を用いた心分泌候補蛋白質の定量評価の結果、対照群と比較し、心不全モデルマウス群の血中において、細胞骨格関連蛋白質や細胞外マトリックス制御蛋白質の発現量が増加することを見出した。そこで、これら候補蛋白質について、ヒトFA血、およびCS血中における定量解析を実施したところ、ヒトCS血中における候補蛋白質量の増加が認められ、心分泌蛋白質となり得ることが示唆された。また、安全かつ有用な生体イメージング用のナノ粒子の開発に向け、これまでに引き続き、種々物性のナノ粒子の体内・細胞内動態に着目した安全性評価研究と安全なナノ粒子の開発設計に向けた検討にも取り組んできた。今後、多症例のサンプルを用いたバリデーションを実施すると共に、バイオマーカー候補の心臓組織における存在量・発現部位を解析し、その有用性および心不全における役割を検証することで、心不全に対する診断用バイオマーカーの同定を目指す。計画した内容に沿って、研究が進行しているため。代表者は、昨年度までに、心臓の前後血清を用いたプロテオーム解析の結果から、細胞骨格関連蛋白質が心分泌蛋白質候補になり得ることを見出すと共に、心不全モデルマウスの血中において、その発現量が増加することを示してきた。さらに、本年度の研究において、細胞骨格関連蛋白質の血中量の増加と、モデルマウスの心臓での線維化率の増加との間に正の相関が認められることを明らかとし、心不全の病態を反映し得る新規バイオマーカーとなり得ることを示した。そこで本年度は、これら候補蛋白質について、ヒトでの発現変動を評価するため、健常者血清と心筋症患者血清中における候補蛋白質の定量解析を実施した。その結果、細胞骨格関連蛋白質が、一部の心筋症患者の血中において増加傾向を示すことを見出し、ヒトにおける、心不全バイオマーカーとしての可能性を見出してきた。今後、より多症例の患者血清を用いた、心不全バイオマーカーとしてのバリデーションを図ると共に、心筋症患者間で変動が認められたことについて、患者のフェノタイピング情報との連関を試みる。
CCDを用いた素粒子実験用3次元粒子飛跡検出器の開発研究

将来のTeVエネルギー領域での素粒子実験において、粒子崩壊点検出器は物理解析上鍵となる役割を果たす。我々はその最有力候補であり3次元的飛跡検出を可能にするCCD素子について開発研究を行った。初年度、高エネルギービーム照射実験を、運転温度、入射角、入射運動量をそれぞれ変えつつ2回にわたって行い、次のことが明らかにした。1)常温付近運転で最小イオン化粒子飛跡を十分なS/N比で捕えることに世界で初めて成功。2)ほぼ100%の検出効率を実証。3)位量分解能3.0μmを達成。この値はCCD飛跡検出器として低温下にて運転中の最先端実験、米国SLD実験での達成値4.6μmを凌ぐ値である。さらに我々は、異なるCCD製品に対応するよう、汎用高速駆動ボードを設計開発を行い、再度飛跡検出実験を行った結果、23μmの位置分解能を得た。併行して大強度放射線を当て、性能劣化の度合いを調べた。CCDの性能の劣化は転送中の電荷減衰の増加を招く。まず、大強度電子線を当てたが、これは主に素子表面に放射線損傷を与える。表面での暗電流を抑えるための駆動時反転ゲート電圧を上昇させることにより、損傷の効果を最小限に抑制可能であることを実証した。損傷を受けた素子の振舞いを予測するため、精密なシミュレーションを開発し、実験結果をよく再現することがわかった。これをもとに、新たな駆動方式を考案し、損傷を受けた素子についても、0°C以上でも損傷の影響を十分低く抑える可能性も見出した。さらに、素子を150°Cの高温にさらすことにより、損傷で生じた一部の損傷準位を除去することにも成功した。これらの研究により、将来の電子陽電子衝突型直線加速器実験で予測される放射線被爆においても、CCD素子を飛跡検出器として利用できることに目処が立ちつつある。21世紀に実現を目指すTeVエネルギー領域での素粒子実験において、衝突点付近での粒子崩壊点検出器の「空間分解能の高さ」は物理解析上鍵となる重要な役割を果たす。我々はその最有力候補として3次元的に飛跡検出を可能にする電荷結合素子(CCD)をとりあげR&Dを行った。高感度CCD素子は一般に微量光検出や、X線検出等に利用されているが、暗電流抑制のため低温(-50°C以下)にて動作させるのが普通であるが、我々の用途では、様々な制約より、常温付近(0°C)での運転を目指している。本年度、実際にCCDを多層並行に設置して、高エネルギービーム照射実験を1)運転温度、2)ビーム入射角、3)入射ビーム運動量をそれぞれ変えつつ2回にわたって行い、以下のことが明らかにした。・世界で初めて常温付近運転で最小イオン化粒子の飛跡を十分なS/N(>10)でとらえることに成功した。・検出効率が極めて100%に近いこと(0.06%の範囲内で)を実証した。・位置分解能の入射運動量依存性を測定し、物質によるクーロン多重散乱の効果を正確に実測した。・その結果、ピクセルサイズ24μmのCCDについて、位置分解能3.0μmを達成した。この値はCCD飛跡検出器として低温下にて運転中の最先端実験である米国SLD実験での達成値4.6μmを凌ぐ値である。また、来年度行う予定である、放射線損傷測定の際必要となる、・電荷転送効率測定のための外部コントロール可能なX線シャッター装置を開発した。微弱信号を捉える高性能CCDを供給しているメーカーは国内浜松ホトニクス社と英国EEV社がある。

昨年度開発した高速駆動ボードは両社の製品に対応するよう設計してあり、これらを混在させて高エネルギービームに当て、飛跡検出能力の研究を行った。結果として、高温での暗電流特性に若干の違いがあるものの、十分に低い温度(-15°C)では、位置分解能に顕著な差は見られず、23μmの分解能を得た。併行して大強度放射線を当て、性能劣化の度合いを調べた。CCDの性能の劣化は電荷転送中の電荷の減衰(CTI)の増加を招く。これを広い温度範囲(-100°C常温)にわたって測定する装置を開発し、放射線ダメージの状況を調べた。まず、大強度電子線を当てたが、これは主にCCD表面にダメージを与える。表面での暗電流を抑えるため各社、駆動時のゲート電圧を反転させるといった特殊な技法を用いているが、ダメージを受けるにつれこの反転電圧を上昇させる必要があることがわかった。CTIの温度依存性は生成されたtrap levelにより、異なる振る舞いをするが、精密なシミュレーションを開発し、実験結果がよく再現できることがわかった。また、新たな駆動方式を考察し、シミュレーションしたところ、放射線ダメージを受けた素子についても、常温(0°C以上)でCTIが十分低く押さえることが出来ることも見出した。さらに、素子を高温(150°C)にさらすことにより、0.44eVのtrap levelを除去することにも成功した。これらの研究により、将来の電子陽電子衝突型直線加速器実験で予測される5x10^<11>/cm^2/yearの放射線被爆においても、CCD素子を飛跡検出器として利用できることに目処が立ちつつある。
老齢動物における痴呆関連遺伝子発現についての比較進化医学的研究

イヌにおいてアミロイドβ(Aβ)とアミロイドβ前駆体タンパク質(APP)の脳以外の組織での発現を免疫組織化学法により検索した。Aβは脳以外の組織では検出されず、APPは消化管と副腎周囲の神経叢および肺、胆管、膵、腸の分泌上皮細胞の細胞質内に発現が認められた。腺上皮細胞におけるAPPの機能が推測された。ヒトの神経系関連遺伝子マイクロアレイフィルター(東洋紡製)を用いてイヌの脳における遺伝子発現を網羅的に調べた。このフィルターに用いられている遺伝子群はヒトに由来するが、それらの塩基配列は動物種によらず比較的よく保存されている部分が用いられており、イヌの組織に対しても十分使用できた。その結果、老犬ではGFAPなど神経老化関連遺伝子の発現が増加していたが、APPの発現は変化しなかった。セルオートマトンのプログラムを用いて、コンピューター画面内で老人斑を形成する研究(in silico simulation)を行った。各ピクセルの状態をオンかオフの2状態とし、オンをアミロイドβの脳組織内沈着に見立てた。このプログラムではあるピクセルの次の状態が隣接するピクセルの状態によって決定され、条件を変えることで形成されるオン-ピクセルの集合体(in silico老人斑)の形態が変化する。in silicoおよびin vivo老人斑(実際の老人斑)の形態の比較にはフラクタル次元(FD)を用いた。その結果、ネコの老人斑は他の動物種と比較してFD値が低かった。これに対応するin silico老人斑の形成条件を考慮したところ、沈着したAβの分解亢進が推測された。本研究の結果から、APPの異常分解亢進とAβの分解低下がAβ沈着の大きな要因と考えられた。さらに、in silico研究の有用性が示された。Aβは脳以外の組織では検出されず、APPは消化管および副腎周囲の神経叢で発現が認められた。また、肺の気管支上皮、肝内胆管、膵腺房上皮細胞、腸上皮細胞などの分泌上皮細胞の細胞質内にもAPP発現が認められた。APP陽性顆粒は分泌顆粒とは一致していなかった。分泌細胞でのAPPの発現はこれまでに報告がなく、詳細を検討している。イヌの脳における遺伝子発現を網羅的に調べるために、ヒトの神経系関連遺伝子マイクロアレイフィルター(東洋紡製)を用いた実験を開始した。このフィルターに用いられている遺伝子群はヒトに由来するが、それらの塩基配列は動物種によらず比較的よく保存されている部分が用いられており、イヌの組織に対しても十分使用できると考えられる。老犬ではGFAPなど神経老化関連遺伝子の発現が増加していたが、APPの発現は変化しなかった。今後は症例数を増やし、検討を重ねていく予定である。セルオートマトンのプログラムを用いて、コンピューター画面内で老人斑を形成する研究(in silico simulation)に着手した。このプログラムではあるピクセルの次の状態が隣接するピクセルの状態によって決定される。条件を変えることにより形成されるオンピクセルの集合体(in silico老人斑)の形態が変化する。これを実際の老人斑の形態と比較し、条件を検討することによって、老人斑形成の組織分子レベルの機構が明らかになると考えられる。以上のように本研究は様々な方向性を持ってスタートし、成果があがりつつある。

Aβは脳以外の組織では検出されず、APPは消化管と副腎周囲の神経叢および肺の気管支上皮、肝内胆管、膵腺房上皮細胞、腸上皮細胞などの分泌上皮細胞の細胞質内に発現が認められた。腺上皮細胞におけるAPPの機能が推測された。ヒトの神経系関連遺伝子マイクロアレイフィルター(東洋紡製)を用いてイヌの脳における遺伝子発現を網羅的に調べた。このフィルターに用いられている遺伝子群はヒトに由来するが、それらの塩基配列は動物種によらず比較的よく保存されている部分が用いられており、イヌの組織に対しても十分使用できた。その結果、老犬ではGFAPなど神経老化関連遺伝子の発現が増加していたが、APPの発現は変化しなかった。セルオートマトンのプログラムを用いて、コンピューター画面内で老人斑を形成する研究(in silico simulation)を行った。各ピクセルの状態をオンかオフの2状態とし、オンをアミロイドβの脳組織内沈着に見立てた。このプログラムではあるピクセルの次の状態が隣接するピクセルの状態によって決定され、条件を変えることで形成されるオン-ピクセルの集合体(in silico老人斑)の形態が変化する。in silicoおよびin vivo老人斑(実際の老人斑)の形態の比較にはフラクタル次元(FD)を用いた。その結果、ネコの老人斑は他の動物種と比較してFD値が低かった。これに対応するin silico老人斑の形成条件を考慮したところ、沈着したアミロイドの分解亢進が推測された。イヌにおいてアミロイドβ(Aβ)とアミロイドβ前駆体タンパク質(APP)の脳以外の組織での発現を免疫組織化学法により検索した。