hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マラリア原虫の赤血球侵入関連分子分泌調節カスケードの解明

誘導型遺伝子発現抑制システムと誘導型遺伝子欠損方法であるDiCre-loxPシステムの確立に成功したため。また、詳細な下流シグナルの分子同定までは至っていないが、赤血球侵入に関わるであろう表現系が3つの標的キナーゼ欠損群で得られたことより上記区分での評価とした。誘導型遺伝子ノックアウト法の最適化及び確立を目指す。本実験系を用いて赤内型で必須な13遺伝子に対する遺伝子編集を行い、その機能の解析を赤血球侵入、赤血球内発育、有糸分裂、赤血球からの脱出といった各項目で経時的に評価する。赤血球侵入に関連する遺伝子に対しては上述の分子分泌を評価する系を用いることで、分子分泌に寄与するシグナル経路を明らかにしていく予定である。上述のDiCre-loxPシステムを用いて作製した組換え原虫に対して、リン酸化プロテオーム解析による下流分子の同定及びタイムラプス解析による標的キナーゼが関与する原虫の赤血球侵入ステップを明らかとする。侵入及び、原虫の有性生殖ステージに関与するであろう標的キナーゼに対しては、有性生殖原虫の赤血球からの脱出、蚊体内におけるオーシスト及びスポロゾイト数を評価していくことにより機能を明らかにする。さらに、これらと並行して未解析の候補遺伝子群に対しても順次誘導型遺伝子欠損原虫の作製並びに表現系解析を行っていく。
複数の微視的反応経路を持つ励起酸素原子反応の動力学的研究

交差分子線実験における2つの分子線のキャリアガスの組み合わせを変えることで、衝突エネルギーを制御する実験手法を確立した。特に、分子線の速度プロファイルを光イオン化速度マッピングで測定することで、衝突エネルギーを正確に見積ることに成功した。この手法を、O(1D) + CH4反応に適用し、挿入反応、引き抜き反応という異なる微視的反応経路それぞれについて、衝突エネルギー依存性、同位体効果を測定し、反応ダイナミクスに関する新たな知見を得た。励起酸素原子O(1D)とメタンの反応O(1D) + CH4 →OH + CH3は、豊富な反応動力学的テーマを含む多原子反応のモデル系である。申請者らは近年、この反応に微視的反応経路が複数存在し、「障壁のない」基底状態ポテンシャルエネルギー曲面(PES)と、「障壁のある」励起状態PESそれぞれで進行することを実験的に証明した。本課題の目的は、励起状態PESの反応障壁高さ、衝突エネルギー(Ec)に依存した2生成物の並進、振動、回転状態相関、および同位体効果の測定から、反応ダイナミクスの詳細を明らかにすることである。反応の観察には交差分子線イメージング法を用い、O(1D) + CH4 →OH + CH3反応の生成物であるメチルラジカルCH3の散乱分布(微分断面積)を測定する。微分断面積には、「挿入反応」と「引き抜き反応」という2つの微視的経路に特有の分布が現れ、これらの反応過程を区別して観測することができる。本課題では特に、分子線速度をキャリアガス選択により変化させ、0.97 kcal/molという広いEc範囲での測定を実現した。また、CH4とCD4それぞれで測定を行い、同位体効果を精査した。結果、Ec低下と共に障壁乗り越え反応である引抜き反応の寄与が明らかに低下していることが分かった。Ecに対する引き抜き成分比の変化から、CH4では0.7 ±0.3、CD4では0.8 ±0.1 kcal/molと見積もった。引抜き反応に関する明瞭な同位体効果あるいは量子力学的なトンネル効果は認められなかった。一方、挿入反応については同位体効果が明らかとなった。微分断面積の速度文応・角度分布の比較から、どちらの同位体種でもIVR過程(短寿命中間体における分子内振動エネルギー再分配)は限定的だが、相対的にはCD3ODの方がCH3OHよりもIVRが進行することが明らかとなった。申請者らは最近、この反応に微視的反応経路が複数存在し、「障壁のない」基底状態ポテンシャルエネルギー曲面(PES)と、「障壁のある」励起状態PESそれぞれで進行することを実験的に証明した。本課題では、励起状態PESの反応障壁高さ、衝突エネルギー(Ec)に依存した2生成物の並進、振動、回転状態とそれらの相関を測定し、反応ダイナミクスの全体像を明らかにすることを目的としている。反応の観察には、交差分子線散乱イメージングという実験手法を用い、O(1D) + CH4 →OH + CH3反応の生成物であるCH3の散乱分布(微分断面積)を測定する。微分断面積には「挿入反応」「引き抜き反応」という2つの微視的経路に特有の分布が現れ、これらの反応仮定を区別することができる。本年度は特に、分子線速度をキャリアガス選択により変化させ、0.97 kcal/molという幅広いEc範囲での反応過程の観測に成功した。結果、Ec低下と共に障壁乗り越え反応である引き抜き反応の寄与が明らかに低下していることがわかった。Ecに対する引き抜き成分比の変化から、成分比が0となるEcを外挿したところ、0.8 kcal/molという値が得られた。理論研究では、HernandらによるAb initio計算によりO(1D)+CH4反応の第一励起状態21AのPESの反応障壁が、1.2(CASPT2)または12(CASSCF)kcal/molと計算されている。計算方法により大きな違いがあるものの、前者は、本研究での実測結果に近い妥当な値を予測したものと言える。O(1D) + CH4 →OH + CH3反応について、計画当初は実際の実験にはCH4ではなく重水素体CD4を利用する予定であった。その主な理由は、生成物メチルの検出に共鳴多光子イオン化を用いるが、CH3よりもCD3の方が中間状態の寿命が長く検出に有利であるためである。しかしながら本年度の実験で試行した結果、CH3についても強度はCD3に比較して弱いながら積算時間を十分にとれば微分断面積測定が可能であることがわかった。同位体置換種だけではなく、より重要なオリジナル種での断面積測定を行ったことで、化学反応の動力学的理解を目指す本研究において、反応の同位体効果を議論するまでに至った。本年度の結果を受け、重要な衝突エネルギー条件で

(1)REMPIスペクトル測定から生成CH3の量子状態分布を明らかにし、(2)様々な振動・回転状態にあるCH3の微分散乱断面積を測定する。その結果から、衝突エネルギーに依存した2生成物の並進、振動、回転状態とそれらの相関を明らかに出来る。そこから得られるPESに関する情報は実に豊富である。例えば、励起状態PES上の反応でO(1D)がメタンに近づくときに許容されるH-C軸上からのズレ、すなわちcone-of-acceptanceが大きいほど、リング構造は前方まで回りこみやすくなる。閾値よりわずかに高い衝突エネルギーと、十分に高い衝突エネルギーとでは、回り込みの度合いも異なるはずであり、これを量子状態に依存した形で評価する。こういったPESの情報を、2生成物の運動状態の相関まで体系的に観測する。また、衝突エネルギー条件を高い精度で確定させるためのビーム特性評価に関する追加実験を行う。具体的には、特にO(1D)ビームについては、O(1D)そのものまたは同時に生成するO(3P)を直接イオン化してイメージング観測する。その結果、ビームの速度、速度幅、進行方向について直接評価することが可能となる。この方法を確立させる。本年度は、予算交付申請時に購入予定であった高額なMCP検出器の購入を見送った。(1)所属研究室の他のプロジェクトが終了し、そのMCP検出器を本研究で利用することが可能となったこと、(2)消耗品のうち実験遂行に必須な数種類の希ガスの使用量が2年通じて想定よりも多く見込まれるためその分を充てることとしたこと、(3)レーザー光源の動作が不安定でありメンテナンス費用が生じる可能性が高いこと、がその理由である。次年度使用額は主に(2)(3)に充てる計画である。
炭化と表面被覆が同時進行する新規セラミック被覆炭素繊維の製造法

テトラエトキシシランを用いたプラズマ気相合成法を用いれば、40-50°Cの温度で炭素繊維前駆体の表面にシリカ薄膜が形成し、これを不融化、炭化することによって平滑で密着性の良いシリカ被覆炭素繊維が生成できることを明らかにした。これをさらに1500°C以上の高温で熱処理することで、シリカが炭素と固相還元反応を行い、炭化ケイ素被覆炭素繊維が形成できた。しかしながら、この炭化ケイ素被覆炭素繊維は密着性が十分でなく、引っ張り強度の低下も著しかった。そこで炭素繊維上に各種の製膜法で被覆を行い、繊維の強度、耐酸化性及びアルミニウムとの複合体を形成する場合に問題である界面におけるアルミニウムの拡散防止の点について研究を進めた。炭素繊維表面に熱CVD法により、直接炭化ケイ素薄膜を形成する方法と、無機高分子であるポリカルボシラン(PC)をシリカ源として、PCのキシレン溶液中に炭素繊維をデイッピング・乾燥し、最後に熱分解する液相法で炭化ケイ素薄膜を形成させた。さらに炭素繊維上に、あらかじめ酸化チタンの薄膜を形成させた後、高温のアンモニア雰囲気中で窒化することによって窒化チタン被覆炭素繊維を得た。これらの被覆法の最適条件を見出し、平滑でしかも密着性の良い薄膜を得ることに成功した。炭素繊維の引っ張り強度は被覆によって低下するが、最適条件で作製すれば製膜法やセラミックスの種類には大きく依存しないことを明らかにした。炭化珪素膜は耐熱化性が向上し、アルミニウムの拡散防止に有効であることを明らかにした。液相法を用いると表面被覆と炭化が同時に進行し、炭化珪素被覆炭素繊維が生成できた。テトラエトキシシランを原料としてラジオ波プラズマ気相合成法により、不融化前のピッチ系炭素繊維プレカーサーにシリカを表面被覆した。このシリカ被覆プレカーサーを空気中250゚Cまで昇温して不融化を行い、その後、窒素雰囲気に変えて1000゚Cまで昇温してプレカーサーを炭化し、シリカを結晶化させた。生成したシリカ被覆炭素繊維の表面にはクラックがなく緻密であった。また、炭素繊維とシリカ界面での密着性も良好であった。シリカ被覆プレカーサーを1500゚Cまで加熱すると、シリカが炭素繊維との界面に存在する炭素により還元され、シリカは炭化ケイ素となり、炭化ケイ素被覆炭素繊維が生成することが明らかになった。炭化ケイ素被覆炭素繊維の表面には多くの細孔がみられ、多孔質化した。シリカ被覆及び炭化ケイ素被覆炭素繊維の空気流通下の昇温熱重量分析の結果、同じ温度で炭化した炭素繊維に比べて酸化開始温度が高温側にシフトしており、被覆により耐酸化性が向上した。また、両繊維の引っ張り強度を測定したところ、炭素繊維に比べて、シリカ被覆炭素繊維は強度が向上したが、炭化ケイ素被覆炭素繊維では逆に低下することが明らかになった。現在、PAN系炭素繊維上への被覆、シリカ原料の検討および窒化チタン被覆について、検討中である。テトラエトキシシランを用いた気相合成法を用いれば、炭素繊維前駆体の表面にシリカ薄膜が形成し、これを不融化、炭化することによって平滑で密着性の良いシリカ被覆炭素繊維が生成できることを明らかにした。これをらに1500°C氏以上の高温で熱処理することで、シリカが炭素と固相還元反応を行い、炭化ケイ素被覆炭素繊維が形成できた。しかしながら、こん炭化ケイ素被覆炭素繊維は密着性が十分でなく、引っ張り強度の低下も著しかった。このため本年度は、繊維の強度、耐酸化性及びアルミニウムとの複合体を形成する場合に問題である界面におけるアルミニウムの拡散防止の点について研究を進めた。

本研究では、炭素繊維表面に熱CVD法により、直接炭化ケイ素薄膜を形成する方法と、無機高分子であるポリカルボシラン(PC)をシリカ源として、PCのキシレン溶液中に炭素繊維をディッピング・乾燥し、最後に熱分解する液相法で炭化ケイソ薄膜を形成させた。さらに炭素繊維上に、あらかじめ酸化チタンの薄膜を形成させた後、高温のアンモニア雰囲気中で窒化することによって窒化チタン被覆炭素繊維を得た。これらの被覆法の最適条件を見出し、平滑でしかも密着性の良い薄膜を得ることに成功した。炭素繊維の引っ張り強度は被覆によって低下するが、最適条件で作製すれば製膜法やセラミックスの種類には大きく依存しないことを明らかにした。炭化珪素膜は耐酸化性が向上し、アルミニウムの拡散防止に有効であることを明らかにした。
動体追跡装置を用いた『体内臓器の動き』のモデル化に関する研究

北海道大学病院において動体追跡装置を用いて測定された臓器の動きに関するデータベースの構築を継続して進め、このデータベースを元にした動きの解析を行った。動体追跡装置で得られるログの中に存在する、せきなどにより大きく動いた場合や、透視条件が悪い時などに動体追跡装置が追跡のマーカを認識できなくなる際に起こる動きのアーチファクトの影響を考慮するインタフェースの実装を行った。この構築したデータベースを基盤とした、臓器の動きに関してのモデル化のアルゴリズムの開発を行った。本研究では、これまでに構築してきた動体追跡放射線治療装置(Real-time tumor trackingradiotherapy (RTRT) )のデータベースをもとに、臓器の動きの解析、評価を行う。本研究の目的は臓器の動きのデータの評価、モデル化であり、平成25年度は、平成24年度に引き続き、呼吸性移動の評価として、時系列データの解析、評価方法および、ベースラインシフトと呼ばれる呼吸性移動の振動の基準の移動に関する解析、および臓器の動きからの除去方法について検討を行い、臓器の動きのモデル化の研究を行った。昨年度より解析データを増やし、動体追跡装置から出力されるデータの変換効率をあげるとともに、統計をあげた解析を行った。また、本研究で必要となるデータ解析におけるデータ処理の高速化や大きな容量のデータに対応するために、分散処理システムの仕様を確定し、サーバシステムを購入した。サーバ上に解析のためのシステムを構築し、これまでウェブサーバ上で行っていたデータ処理、解析および画像処理を分散処理システム上で行わせるようにシステムを構築し、解析の高速化や大容量データへの対応を行った。本年度の解析の結果、患者の動きを単純な周期的な関数で取り扱うことは難しいと判断し、そのための対策方法および評価方法を検討した。平成26年度は、この検討をもとに新しい解析機能を分散処理システムに実装するとともに、その解析機能により得られた結果と実際の動きとを比較することでモデルの評価を行う。本年度は、臓器の動きの研究の解析を通じて、RTRTシステムのデータベースから本システムのデータベースへの変換を行うスクリプトの改良を行い、変換の効率を改良した。また、ユーザビリティや不具合の修正を通してシステムを使いやすいものにした。解析の領域を指定することで、アーチファクト等による影響を低減する機能を実装した。臓器の動きについての解析方法について検討を行った。本年度は、解析ソフトウェアRを用いた時系列データの解析、評価方法について検討を行い、特にベースラインシフトと呼ばれる、呼吸性移動の振動の基準の移動についてのトレンドを除去する機能を検討した。本研究の最終的な目標は、解析結果の実際の治療へのフィードバックであり、その目的のために、実際に治療でビームが照射される位置と効率を評価する機能を実装した。本システムで導入された密度分布出力をベースとした機能では、容易に照射位置の把握が可能となる。以上の実装および解析を進めると並行し、平成25年度に購入を予定している分散データ解析システムの仕様を検討した。現在はDBMSを用いているが、DBMS以外のデータベースを用いたシステムの構築の可能性について検討した。本研究では、動体追跡放射線治療において腫瘍もしくは腫瘍近傍に埋め込まれる金マーカを動体追跡装置が治療中に透視によってリアルタイムに計算し得られる3次元の位置情報を利用して、臓器の動きについて解析し、評価を行う。この動体追跡装置からの情報は、ログファイルの構造に関する知識のない研究者にとっては利用が容易ではないため、そのような研究者が臓器の動きの研究に集中できるようなシステムをこれまでにウェブベースで構築し、実際の研究にも利用されてきた。また、実際に治療においてビームが照射された場所を容易に把握可能とする密度分布出力をベースとした機能を組み入れ、動体追跡放射線治療を検証するようなシステムとしての発展も行ってきた。昨年度、データ処理の高速化および大きな容量のデータに対応する目的で導入した並列計算用サーバの構築を本年も継続し、ウェブサーバとの連携を行った。呼吸性移動についての動きのモデル化については、本研究でこれまでに周期的な関数での解析が難しいと判断し、平均化的な手法での解析を発展させ、臓器のモデル化の研究を進めた。動きの解析において用いられるログデータは、動体追跡装置の透視により得られる情報であるため、動体追跡装置の仕様や特性に影響される可能性がある。平成26年度、北海道大学病院に、新しい設計による次世代の動体追跡装置が導入され、そのデータを解析をすることでデータに含まれるノイズの大きさを調べ、ノイズを除去し、純粋な動きのデータを得るための検討を行った。本システムの概要について、平成27年4月に横浜で行われた医学物理学会の学術大会にて報告を行った。医学物理当初の予定では、動体追跡装置のノイズの除去を行い、呼吸性移動の評価方法を確定し、システムへの実装を行う予定であったが、ノイズの除去のために必要となる新しい動体追跡装置のデータが、臨床への導入が遅れたため入手することができず、現在は実装の途中である。当初の予定では、呼吸性移動の評価方法を検討し、システムへの実装を行う予定であるが、現在は実装の途中である。

動体追跡装置そのものに起因するノイズの除去を、新しい動体追跡装置から得られるデータをもとに行う。その上で、動体追跡装置から得られる臓器の動きに関するデータの解析結果をまとめる。患者の動きは周期的ではないために、簡単なcosの関数での取り扱いが難しいことがこれまでの解析により課題として残された。この課題に関しては、一周期ごとのデータを取り出し、そのデータをモニタしている期間で平均化するような対策によりモデル化を行う予定である。臓器の動きのベースとなる動きを把握し、その他の要因である心拍や、患者が治療中にリラックスすることから生じる臓器の位置が緩やかに移動するベースラインシフトと呼ばれる効果など、モデル化が可能と考えられる特徴的な動きを研究する。これまでに行った評価・解析方法を基に、分散データ解析システムの仕様を確定しシステムを構築する。本研究で扱うデータの解析の中心は時系列のデータであり、データ構造がシンプルであるため、近年Web上の検索サービスなどでも導入が進んでいるHadoop等分散データベース上での分散処理の実装を行う。最終的にモデル化された動きと、実際の臓器の動きのズレを評価する式を検討する。本研究では、体内臓器における動きの詳細な評価を行う上で、動体追跡装置そのものに起因するノイズの除去が必要となる。ノイズ量に関しては、現在開発されている新しい動体追跡装置から得られるデータとの比較により検討を予定していたが、新しい動体追跡システムの開発が遅れたため、本研究におけるノイズの比較検討も遅れ、解析の計画を変更し、学会等での発表の次期を遅らせる必要が生じたため、次年度使用額が生じた。新しい動体追跡装置の結果を含めた解析と、論文、学会での発表を次年度に行うこととし、次年度使用額はその経費に充てることとしたい。現在は、システム開発を、現存するシステム上で行っているが、取り扱うデータの容量が大きく、解析や画像処理を分散的に行うシステムを構築予定である。2年目の早い時期に、複数のユニットから構成されるサーバコンピュータを購入する。1台20万のサーバ×8 +無停電電源装置+ラックおよびHDDの構成で200万を予定している。
二分脊椎(脊髄破裂)発生に関する分子生物学的研究

Helix-loop-helix (HLH)transcription factorsは神経細胞等の発達段階における細胞の形態形成を制御する遺伝子蛋白と考えられている。chick embryoの神経管から2種のclass AbHLHtranscription factor cDNAs, GE1, GE12 (GEs)が同定され、in situ hybridizationにて神経管の分裂あるいは分化し始めたinterneuronsにその発現を認めた。この2つのGEaの発現は神経形成の初期を制御している可能性が示唆されたため、実験1として、GEsに対するantisense oligonucleotides (antisense)を神経管から単離したdissociated cella cultureに投与することによって、その発現の抑制を試みた。培養と同時にBrdUを24hr投与した後、さらに24hr培養し、細胞を同定。anti-BrdUMAb及びneuronal markerとしてanti-neurofilament L MAbを用いた二重染色を施行した。その結果、GE1, GE12の発現を同時に抑制するとBrdU陽性神経細胞数の割合が約20%減少したが、個々にGEsを抑制しても全く効果は認められなかった。この結果は神経上皮細胞が分裂するあるいは神経細胞として分化するいずれかの過程が抑制されたことを示唆しており、^3H-thymidineincorporation assayによってDNA合成能を、flow cytometryによってcell cycleの障害の有無を検索することによってその解析に努めた。その結果、antisenseによってGEsの発現を抑制すると、DNA合成そしてcell cycleに対してはその影響が全く認められなかったことにより、post-mitoticなinterneuronがその分化を抑制され、細胞死にいたるものと考えられた。以上の研究結果よりGEs (CE1,GE12)は神経管の神経細胞において、その分化の初期を制御している重要な因子の一つであることが判明した。また、実験2として、Yamadaらの方法に準じてneural plate explant cultureを確立し、CE1,GE12に対するantisenseをmicroinjectionを用いて細胞内に注入する実験を開始した。
消化管粘膜の小腸形質発現および小腸形質発現癌における転写制御因子ATBF1の役割

申請者らは1995年のAT Motif Binding Factor 1(ATBF1)cDNAクローニング以来、個体発生や筋肉への組織分化、消化器における細胞分化制御および癌化機構の解明をめざして研究を進めた。第一に、ATBF1がアルファフェトプロテイン(AFP)の転写制御因子として発見された背景から、AFP産生胃癌におけるATBF1の発現変化を検討した。8種類の胃癌細胞株と臨床例の検討により、AFP産生胃癌においては特異的にATBF1が欠如していることを見い出した(Oncogene 2001,20:869-73)。この発見はAFP産生胃癌の転写調節因子のレベルの変化を捕らえた最初の報告であり、AFP産生胃癌が通常の胃癌と比較して、著しく予後不良である事実と深く関わっている本質を遺伝子転写調節レベルで示した報告である。第二に、中胚葉系の細胞分化モデルであるC2C12細胞株を用いて筋肉細胞分化制御に関する研究を進めた。従来知られていた神経外胚葉系の細胞分化においてはATBF1は未分化幹細胞では発現せずに、分化刺激によってそのmRNAの発現上昇が観察されていた。ところがC2C12細胞を用いた実験系では、ATBF1は未分化状態の筋原細胞状態でmRNAが高く、分化したmyotubeでその発現が消失していた。さらに細胞特性へ与える影響を詳細に解析する為にC2C12細胞株へATBF1 cDNA強制発現ベクターを導入した実験系を確立した。その結果、細胞周期を制御するp21,Cyclin D1、組織分化を制御するMyoDなどの発現が大きく変化し、ATBF1がそれらの細胞分化因子のmRNA発現に強く影響を与え組織特異性を制御する転写因子である事実を示した(J.Biol.Chem.2001,276:25057-25065)。以上、本研究の成果は、従来不明であったAFP産生胃癌の癌化機構および筋肉細胞分化の特性の謎を解き明かす転写調節機構の解明に大きく貢献している。ATBF1(AT motif binding factor 1)は人のα-フェトプロテインのエンハンサーのATリッチエレメント,TGATTAATAATTACAに結合するタンパク質として,1991年にヒト肝癌細胞株から分離された(ATBF1-B).その後更に大きな分子量を持つATBF1-AがクローニングされATBF1と名付けられた.ATBF1は発現の時期や発現箇所より細胞の分化誘導に関連していると考えられていたが,そのアミノ酸配列上ヘリカーゼ活性を思わせる部分を持っていることは早くから指摘されていた.このことに関連してcATBF1がDNA/RNAの存在下でATPase活性を持つことが判明した.われわれ,種々のヒト胃癌細胞株におけるATBF1の発現を検討し,小腸型形質を有しているα-フェトプロテイン産生胃癌株では,通常の胃癌株に見られるATBF1の発現が欠如していた.さらにこれらの細胞にATBF1を遺伝子導入するとAFP遺伝子の発現が低下した.また,臨床サンプルにおいて,抗AFPと抗ATBF1抗体による二重免疫染色法での検討ではAFPとATBF1の相反性がみられATBF

1の欠損がAFP産生胃癌における悪性度を規定している因子の一つである可能性が示唆されため,Oncogene 869-873:20,2001に報告した.また同時にN末端が短いタイプのATBF1-BとATBF1-Aはむしろ逆の作用があることを発見し,ATBF1-Aの持つ転写抑制機能にはN末端のアミノ酸が重要であるとの示唆をふまえ,現在はTwo hybrid systemによる癌関連蛋白質,転写調節関連moleculeの解明中である.申請者らは1995年のAT Motif Binding Factor 1 (ATBF1) cDNAクローニング以来、個体発生や筋肉への組織分化、消化器における細胞分化制御および癌化機構の解明をめざして研究を進めた。第一に、ATBF1がアルファフェトプロテイン(AFP)の転写制御因子として発見された背景から、AFP産生胃癌におけるATBF1の発現変化を検討した。8種類の胃癌細胞株と臨床例の検討により、AFP産生胃癌においては特異的にATBF1が欠如していることを見い出した(Oncogene 2001,20:869-73)。この発見はAFP産生胃癌の転写調節因子のレベルの変化を捕らえた最初の報告であり、AFP産生胃癌が通常の胃癌と比較して、著しく予後不良である事実と深く関わっている本質を遺伝子転写調節レベルで示した報告である。第二に、中胚葉系の細胞分化モデルであるC2C12細胞株を用いて筋肉細胞分化制御に関する研究を進めた。従来知られていた神経外胚葉系の細胞分化においてはATBF1は未分化幹細胞では発現せずに、分化刺激によってそのmRNAの発現上昇が観察されていた。ところがC2C12細胞を用いた実験系では、ATBF1は未分化状態の筋原細胞状態でmRNAが高く、分化したmyotubeでその発現が消失していた。さらに細胞特性へ与える影響を詳細に解析する為にC2C12細胞株へATBF1 cDNA強制発現ベクターを導入した実験系を確立した。その結果、細胞周期を制御するp21,Cyclin D1、組織分化を制御するMyoDなどの発現が大きく変化し、ATBF1がそれらの細胞分化因子のmRNA発現に強く影響を与え組織特異性を制御する転写因子である事実を示した(J. Biol. Chem.2001,276:25057-25065)。以上、本研究の成果は、従来不明であったAFP産生胃癌の癌化機構および筋肉細胞分化の特性の謎を解き明かす転写調節機構の解明に大きく貢献している。
喉頭の神経系におけるnitric oxide(NO)に関する神経解剖学的研究

喉頭の運動神経系におけるNOの関与の究明1.正常喉頭におけるNOの関与ラットおよびイヌ内喉頭筋内の運動神経終末にNADPH-d陽性線維が分布することが観察された。この分布状況はすべての内喉頭筋において、同様の結果であった。これらのことから、ラットの運動神経系においてNOの関与の可能性が示唆されるとともに、内喉頭筋間における差異はないと推定された。イヌを用いて、喉頭の運動を司る下喉頭神経にトレーサーである金標識コレラトキシン(CTBG)を注入することによって延髄疑核内の運動神経細胞を標識し、その細胞がNOを有しているかをNADPH-diaphorase(NADPH-d)組織化学法を用いて検索した。標識運動神経細胞はNADPH-d陰性であり、正常条件下では、喉頭の運動神経系へのNOの関与はないと考えられた。2.反回神経麻痺時おけるNOの関与上記の結果から、反回神経麻痺時のNOの関与を調べることにした。下喉頭神経を切断し、種々の期間の後に、切断部の中枢端にCTBGを注入し、CTBGに標識された延髄疑核内運動神経細胞のNADPH-d陽性率を現在、検索中である。2.喉頭内神経節細胞におけるNOの関与:NADPH-d組織化学法、NOS免疫組織化学法イヌ・ラット喉頭内神経節細胞において、NADPH-dとNOSのの存在様式が全く一致することを明らかにした。また、これらのNOS陽性細胞の多くがVIPを共存することが判明した。しかし、CGPRはこれらの細胞において全く共存しなかった。この結果はRegul Pept 66(1996):197-201に発表した。イヌ内喉頭筋におけるNOS陽性細胞の分布が明らかになった。これらの細胞の分布は各内喉頭筋によって明らかな相違があった。輪状甲状筋ならびに後輪状披裂筋には多くの陽性細胞が、また、外側輪状披裂筋には少ないながらも認められた。しかし、披裂筋や甲状披裂筋にはほとんど認められなかった。この結果は発表準備中である。
レーザー光源を用いたPhotodensitometry装置の開発

骨塩定量は、退行期骨粗鬆症をはじめ代謝性骨疾患の診断や経過観察に有用な情報をもたらす。現在、X線を線源としたDXA法が最も優れた基本性能を有する骨塩定量法として認知されているが、DXA装置は高価であり、本邦での普及も300台程度といわれる。MD法は、DXA法に比して信頼性がやや劣るが、集団検診も可能な方法である。しかし、データ処理に時間がかかることや、解析装置をもたない多くの施設ではその処理を専門家に依頼するため、データ取得に即時性がない欠点が指摘されている。本研究では、MD法の欠点を克服するために、処理装置として光源にレーザーを、受光部にピンダイオードを使用した簡便でかつ高速処理が可能であり、しかも実地医家にも購入が可能な処理装置の開発を試みた。レーザー光源としてヘリウム・ネオン管出力0.95mW、波長0.6328μmを、フィルム駆動部には高速スキャンが可能である市販のXYディジタルブロックを、受光部には高感度・超高速ピンフォトダイオードを使用した。フィルムのスキャン制御はマイクロコンピュータとパラレルインターフェース経由で行い、透過光の濃度計算処理は受光部の信号を分解能14bit、最大サンプリングレート51.2kHzのADコンバータを経由して行った。フィルムスキャンの条件は、受光部のスリット径を300μm、フィルムの最小移動距離は100μmに固定した。その他のパラメータも一定の関係で決定されることが確認された。本システムでは、フィルム上の任意の測定点での濃度測定および矩形領域での濃度測定を行うことが可能であった。予備的な検討結果では、本装置で得られた骨重に関する指標は従来の解析法によるそれと相関係数0.9以上の良好な相関が示され、十分実用に耐えうることが示唆された。本年度は、骨塩定量のためのレーザー光源を用いた簡易型photodensitometry装置の開発を目的に、ソフトとハードの両面で基礎的な検討を行っている。本装置は、機構的にはレーザー光源・フィルム駆動部・受光部・マイクロコンピュータ部に大きく分けられる。これらの仕様は以下のごとくに設定した。レーザー光源としては、ヘリウムーネオン管出力0.95mW、波長0.6328μmを使用している。フィルム駆動部には、市販のXYディジタルプロッタを用い、フィルムの高速スキャンが可能であった。受光部には高感度・超高速PIN・フォト・ダイオードが使用された。フィルムのスキャン制御はマイクロコンピュータとパラレルインターフェース経由で行った。透過光の濃度計算処理は、受光部の信号を分解能14bit、最大サンプリングレート51.2kHzのADコンバータを経由してマイクロコンピュータで行っている。なお、一度により多くの濃度データを取り込めるように、マイクロコンピュータには8Mbyteの増設メモリーが内蔵されている。このシステムを制御するのはマイクロコンピュータであり、フィルムのスキャン制御、受光信号の濃度変換、得られた濃度情報の画像表示などの各種処理とその保存などを行う部分に使用した。しかし、フィルムのスキャンスピード・スキャン面積・スキャン幅、ADコンバータのサンプリングレート・分解能・利得、マイクロコンピュータの処理速度・メモリーの容量、これらのパラメータの間には相反する関係があるので、適切な条件を見いだすために、現在基礎的なプログラムを作成しながら検討している。なお、プログラムは、開発効率の面でインタープリター形式のQuick BASIC 4.5を用いて作成している。なお、本装置の基本性能について従来のMD法との比較を引き続き行う予定である。本年度はレーザー光源を用いたphotodensitometry装置による骨塩定量を実用化するために以下の検討を行った。基本的な機器の構成について一部変更を行った。

つまり、PIN・フォトダイオードと専用の自作アンプを,市販のフォトダイオードと専用アンプに変更した。ADコンバータには専用のドライバーソフトが添付されているが,それを用いてQuick Basicのプログラムを作成したところ,基本的なシステムの作動が確認された。しかし,ユーザーインターフェースに優れたVisual Basic(VB)のMS-DOS上での利用が可能になったため,プログラムをVBで作成することに変更した。フィルムスキャンの条件については,受光部のスリット径を暫定的に300mumとし,フィルムの最小移動距離は100mumに固定した。その他のパラメータも一定の関係で決定されることが確認された。本システムでは,フィルム上の任意の測定点での濃度測定,2点間のライン上の濃度測定および矩形領域での濃度測定を行うことが可能であった。得られた測定結果はテキストデータとして保存した。パソコンの640KBのメインメモリーの制約や一配列が64KB以内というプログラミング上の制約のため,一次元や二次元のFFT,種々のデータ処理や加工は,他の専用ソフトたとえばPC-98用のグラフソフト(Ngraph)やMacintosh用の画像処理ソフト(NIH Image)などを,組み合わせて使用した。今後,MD法への応用を含め臨床経験を蓄積する予定である。
電磁設計に基づく低損失銀シース高温超電導線材の開発:パワーケーブル応用に向けて

銀シース高温超電導線材を素線とする超電導ケーブルの開発が国内外で精力的に進められている。しかし現状では、試作ケーブルの定格運転時における交流損失は目標値と比較して非常に大きい。超電導ケーブルの実用化には、超電導素線内で発生する交流損失を大幅に低減することが急務であるが、具体的方策は全く確立していない。本報告では、酸化物バリアを導入した低損失銀シース高温超電導線材の開発に関する研究(3年間)の総括を行う。銀シース高温超電導線材の交流磁界下での損失(磁化損失)低減に向けては,超電導芯を撚り(ツイスト)構造とし,母材抵抗を向上させることで,芯間結合時定数の逆数で与えられる特性周波数f_cを,使用周波数に対し十分高い値に向上する必要がある。最初に,f_cと商用周波数域での損失低減効果の関連性を明らかにするため,純銀に対し一桁程度高い抵抗率(77K)を有する銀-金(16wt%)合金を母材とする非ツイスト多芯線材を試作し,試料長を変化させながら線材幅広面に垂直な横磁界下での磁化損失特性の77Kにて測定・評価した。f_c>100Hzに向上させることで,50Hz近傍における損失低減効果が得られ始め,f_c900Hz程度に向上させることで,フィラメント間の電磁結合が完全に分断されたレベルまで損失が低減されることを確認した。一方,銀-金合金は非常に高価なため,母材は純銀とし,超電導芯間に酸化物等の高抵抗層をバリア材として導入した線材(バリア線材)を開発する必要がある。ビスマス系(Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_x)超電導体との焼成時の反応が少なく,芯間抵抗向上に有効なSrZrO_3(加工性改善のためBi_2Sr_2CaCu_2O_xを少量混合)をバリア材とする線材を作製し,ツイスト長L_tを変化させたときの通電特性(臨界電流密度J_c)とf_c(垂直磁界下)を77Kにて評価した。L_t<10mmにおいて,f_cは100Hz以上(L_t=5mmにて約400Hz)に増加し,横断抵抗はL_tによらず純銀シース線材の1520倍程度に向上していることが確認された。しかし,L_t<10mmとした際にJ_cは48kA/cm^2と大きく低下した。L_tの狭小化に伴い,外層シース材の破損や線材内の超電導芯の湾曲・断線が発生していることが確認され,これを抑制するための線材構造・加工成型パラメータの検討を行う必要がある。前年度の研究成果を踏まえて,焼成時のビスマス系(Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_x,Bi2223)超電導体との反応性が少なく,超電導フィラメント間横断抵抗の向上に有効なSrZrO_3(SZO)をバリア材とする銀シース高温超電導線材の通電特性(臨界電流密度J_c)の向上に関する研究を実施した。SZOは延性に乏しく,バリア材として使用した際の線材加工性の低下による超電導芯の変形不良や断線,シース材の破損が課題であることを確認しており,その克服に向けて,(1)超電導芯間に導入するSZOバリア厚,(2)線材の加工成型パラメータ,(3)Bi2223相形成のための焼結条件(温度時間)の最適化に注力した。その結果,低交流損失化の際に必要となるツイズト(撚り線)構造を導入していない線材(非ツイスト線材)にて,J_c=25-26kA/cm^2(77K,自己磁界下)を得ることができた。このJ_c値は,当研究室にて同一条件で作製したバリアを導入していない非ツイスト線材と同レベルである。一方,.ツイスト構造と複合化した際の4劣化を抑制するために,線材幅を一般的な4mmから2.7mmにスリム化することを試みた。4mm幅線材では超電導芯の断線やシース材破損等により完成線材でのツイスト長を8mm以下に低減することが不可能であったが,2.7mm幅線材では,ツイスト長を4-7mm程度まで狭小化した場合においてもJ_c=16-23kA/cm^2(77K,自己磁界下)を得ることができた。作製したSZOバリア線材の芯間横断抵抗を評価した結果,非バリア線材と比較して一桁以上向上しており,高J_c化と高横断抵抗化が両立できていることを確認した。超電導ケーブルの素線として使用される銀シース高温超電導線材は、交流磁界と交流電流が同時に印加される環境下で使用されるため,交流電流による損失(通電損失)と交流外部磁界による損失(磁化損失)が相伴って発生する。

全損失に対する磁化損失の割合は印加磁界振幅の増加と共に増大するが,その低減には多芯化された超電導フィラメント間に生じる電磁結合を抑制する必要がある。そこで、磁化損失の大幅低減を目的として,3年間にわたり推進した、超電導フィラメント間に酸化物バリアを導入した低損失銀シース線材の開発研究に関する総括を行った。研究の成果のひとつとして、SrZrO_3バリアを導入し、バリア厚、線幅およびツイストピッチを制御することで、臨界電流密度J_c>10^4A/cm^2(77K,自己磁界下)を維持した上で、超電導ケーブルへの応用に重要な結合周波数f,を、最も厳しい条件である線材面に垂直な横磁界下において、250Hz以上に向上できることを示した。またバリア入り線材において、同一寸法でフィラメント同士が完全に電磁結合した線材と比較して、商用周波数域で40-50%程度の垂直磁界損失の低減を確認した。さらに磁化損失の発生要因を電磁気学的に考察するため、f,>250Hzを有するバリア線材の垂直磁界下での交流損失特性を系統的に評価し、フィラメント聞結合特性および商用周波数域での損失低減の阻害因子を調査検討した。加えて、低損失超電導ケーブルの実現に不可欠な低損失銀シース線材の製作に係る技術的指針の検討を行った。前年度の研究成果を踏まえて交付申請書に記載した「バリア入り線材の低損失化に向けて」の研究課題を推進した結果、平成23年度の研究成果として、査読付学術論文4編を国際学術論文誌に掲載するとともに学会発表5件(国内学会3件、国際会議2件)を行うなど、全体を通しておおむね順調に推移しているため。平成24年度(最終年度)において、3年間にわたる研究成果を系統的に取りまとめ、バリア入り低損失銀シース線材の設計から作製に至る各段階での工程因子を決定し整理する。加えて、バリア入り低損失銀シース線材の交流損失発生メカニズムを電磁気学的に考察し解明を目指す。また、低損失超電導ケーブルの実現に不可欠な低損失銀シース線材の製作に係る技術的指針の検討を進める。
ヒト白血病増殖因子の純化とそのレセプターの研究

1.ヒト急性骨髄性白血病芽球コロニーの形成およびそれを用いた白血病細胞の薬剤感受性試験;多数例の急性骨髄性白血病患者から白血病芽球を採取し,ヒト膀胱癌細胞株HTB9細胞培養上清を白血病芽球増殖因子源として加えメチルセルロース添加アルファ培地中で培養すると、強く白血病芽球を増殖させてコロニーを形成した。即ち、白血病幹細胞の定量が可能となった。この系で臨床例の薬剤感受性試験を行った。治療経過に沿って感受性が変化することが認められた。さらに治療に反応した群は不応群に比べ薬剤添加後のコロニー残存数が有意に少ないことを証明した。2.ヒト急性骨髄性白血病細胞増殖因子の分離;HTB9細胞を毛細管循環式培養法とマイクロキャリアーを用いる浮遊培養法で大量培養した。大量培養で得られた120Lの培養上清を限外濾過濃縮し、各種のカラムクロマトグラフィーで分離した。陰イオン交換クロマトでは白血病細胞増殖因子は低塩濃度で溶出されるA成分と高塩濃度で溶出されるB成分とに分離され、それらを更に逆相高速クロマトで精製し、A成分はG-CSFを含みその活性を1億単位/mg蛋白以上に純化した。B成分はGM-CSFを含み、両者には相加効果や相乗効果があることを証明した。またGM-CSFCDNAをプローベとしてノーザンブロッテングによりHTB9における大量のGM-CSF発現を証明した。更に一部の症例の白血病芽球自身もGM-CSF遺伝子を発現していることを証明した。3.抗ヒト急性骨髄性白血病増殖因子抗体の作製;A成分とB成分を家兎とマウスに免疫し抗血清を得た。A成分に対する抗体はG-CSF活性を完全に抑制した。さらに純粋なG-CSFに対する抗体もウエスタンブロッティングで証明した。現在多数のモノクローナル抗体産生クローンを採取して、特異的に働くものを選別中である。
くも膜下腔に投与された薬剤が脊髄血流量,脊髄誘発電位に及ぼす影響に関する研究

α_2作動薬は全身性、硬膜外腔、くも膜下腔に投与したとき鎮痛効果ならびに全身麻酔の作用増強効果を現わし、新しい鎮痛法として臨床応用に期待が掛けられている。そのメカニズムとして脊髄の下降性抑制系の賦活作用による鎮痛作用が想定されている。なかでもクロニジンは実験動物やヒトで硬膜外腔、くも膜下腔に投与したとき鎮痛作用を発揮することが確かめられているが、クロニジンをくも膜下腔に投与したときのSCBFの変化については殆んど報告がない。そこで今回、クロニジンをくも膜下腔に投与したときのSPBFに及ぼす影響を検討した。ウレタン麻酔下の日本白色家兎を定位手術装置を用いて固定し、第8胸椎を中心に3椎間にわたり椎弓を切除し、硬膜を切開して脊髄を露出した。直径80μmの白金電極を微動装置を用いて正中線から1mm外則で3mmの深さまで挿入し、電解式水素クリアランス組織血流計(バイオメディカルサイエンス社RBA-2)を用いて脊髄血流量を測定した。脊髄誘発電位は三栄社製シグナルプロセッサー(7T18)を用い、脛骨神経を刺激し、頭蓋骨上から導出、記録した。pH7.107.33調整した等張人工髄液にクロニジンを3段階(0.01,0.1,1.0mg/ml)に溶解し、37°Cに加温したうえで露出した脊髄上に0.1ml滴下し、投与後5,15,30分でSCBFを測定した。これら3段階の濃度のいずれにおいてもSCBFは有意の変化を認めず、従来の報告で鎮痛効果を発揮する量のクロニジンをくも膜下腔に投与しても脊髄血流量は減少しないことを明らかにすることが出来た。水素クリアランス法による組織血流量の測定は、電極による組織の破壊が避けられないが、従来報告されている電極直径の1/3以下の電極を作成することにより組織破壊の影響を無視しうる測定を可能にした。
自己修復機転を賦活化する心筋再生デバイスの開発

根本的治療として期待される再生医療を汎用性の高い治療法として日常治療の中に普及させるために、幹細胞分化因子を制御することで自己のもつ修復機転を賦活化し、内在性の自己心筋幹細胞などの増殖と、心筋細胞への分化を促進して、心機能を改善する新規な心筋再生用デバイスを開発することを目的とした。本研究開発の成果で、新規に開発した血管新生誘導担体と心機能改善効果を有する因子を組み合わせることにより、新たな心筋再生用デバイス開発の可能性が示唆された。本研究では、AGEsを心筋再生医療用マトリックスとして応用すべく、糖化架橋したアルブミンの血管新生誘導効果について、ラット下肢虚血モデルおよび心筋梗塞モデルで検討を行った。EDCを用いて架橋したウシ血清アルブミンに、リボースを添加し、37°C3日間保持することで非酵素的に糖化反応を行った。未反応物を透析で除去し、動物実験に使用した。リボースを添加せず37°C3日間保持した架橋アルブミンを比較対象とした。ラット下肢虚血モデルは左総腸骨動脈を結紮し作製した。下肢血流量と組織学的評価により血管新生効果を検討した。さらに、ラット心筋梗塞モデルは左前下行枝を結紮し作製した。組織学的評価と超音波測定により心機能を評価した。リボース化架橋アルブミンは、ラット下肢虚血部に移植後4週間で優位に血流の改善が認められた。組織学的検討により、リボース化架橋アルブミンを移植した虚血部位で毛細血管の新生が促進された。さらに、ラット心筋梗塞部位への移植においても心機能の改善と左室の拡大を抑制した。以上の結果から、リボース化架橋アルブミンは再生医療用血管新生材料として有用であることが示唆された。本研究の目的は、根本的治療として期待される再生医療を汎用性の高い治療法として日常治療の中に普及させるために、再生医療の新手法を開発するものである。具体的には、幹細胞分化因子を制御することで自己のもつ修復機転を賦活化し、内在性の自己心筋幹細胞などの増殖と、心筋細胞への分化を促進して、心機能を改善する新規な心筋再生用デバイスを開発し、重症心不全に対する新たな治療法を確立することである。昨年度に、開発を行ったリボース化架橋アルブミンについて、虚血部位への血管新生効果について、詳細に検討を行った。リボース化架橋アルブミンは、ラット下肢虚血部において、優位に血流の改善が認められ、組織学的検討により、リボース化架橋アルブミンを移植した虚血部位では、担体が分解されることにおる炎症作用によって毛細血管の新生が促進されることがわかった。さらに、ラット心筋梗塞部位への移植においても心機能の改善と左室の拡大を抑制することが、確認できた。さらに、心臓の自己修復能を賦活化する因子として、心機能が改善される過程で発現が亢進される因子について、遺伝子解析結果から選び出しを行い、単独で心機能改善効果を示すことがわかった。以上の結果より、新規に開発した血管新生誘導担体と心機能改善効果を有する因子を組み合わせることにより、新たな心筋再生用デバイスの開発が可能となった。
視床網様核の構造を基盤とする注意の制御機構の解明

視床網様核は、視床と大脳皮質から興奮性入力を受け、視床核に抑制投射し、視床-大脳皮質のループ回路の感覚情報処理と伝達を制御する。同種あるいは異種感覚情報(末梢感覚入力及び大脳皮質で処理された情報)が視床網様核で干渉し視床核の感覚情報処理に影響することが、感覚情報の統合と選択、あるいは、注意の主要な神経機構であると仮定する。更に、高次脳機能(状況判断と行動の決定)が視床網様核の活動に影響し、注意や行動を制御することが示唆されている。当該年度では、前年度に施行した視床網様核における同種(聴覚)感覚情報の干渉を調べる研究の結果を解析するとともに、高次脳機能に深く関与する大脳皮質前頭前野の活性化が視床網様核細胞の感覚(聴覚あるいは視覚)反応に及ぼす影響を調べる実験を施行した。聴覚情報の干渉を調べる実験結果の解析で、異なる周波数の2音の時間差刺激において、周波数の違いと時間差に依存して、聴覚反応が先行する音情報で顕著に変化すること明らかにし、これまでに報告した異種感覚の相互干渉と同様、同種感覚(聴覚)の相互干渉が、視床網様核を介して、種々の情報を統合、選択し注意を制御する神経機構が存在することを示唆した。解析結果の要約を研究会で発表、報告書にまとめた。現在、論文を作成中である。大脳皮質前頭前野の活性化が視床網様核細胞の感覚反応に及ぼす影響を調べる実験では、一次あるいは高次視床核に投射する視床網様核細胞の聴覚及び視覚反応が活性化により変化する現象を認めた。実験を継続中でこれまでの結果の詳細を解析中である。以上の研究に加え、視覚情報のみを処理する1次視床核(外側膝状核)で、聴覚刺激が視覚反応に影響する現象を認めた研究結果を論文にまとめ、現在投稿中である。また、これまでの研究知見を踏まえ、注意と知覚、運動制御に関わる神経機構の構成と機能についての解説をリハビリ医学専門書にまとめた。聴覚と視覚の視床核において異種感覚情報が単一細胞の感覚反応に影響することを検証し、視床網様核を介し異種感覚情報が視床核細胞の特定種の感覚情報処理に影響することを示唆する研究については前年度の聴覚の視床核に関する論文に引き続き視覚の視床核に関する実験結果を論文にまとめ投稿中で平成29年度の研究実施計画は、ほぼ達成された。視床網様核における同種感覚(聴覚)情報の干渉(異なる周波数の先行純音刺激による視床網様核細胞の音反応の変化)に関する平成29年度に実施する研究は、実験を終了し、前年度から論文作成のためデータを解析中である。平成29年度に実施する予定であった大脳皮質前頭前野、扁桃体の活性化が視床網様核細胞の感覚(聴覚あるいは視覚)反応に及ぼす影響に関する研究(前年度実施予定の実験1)については、大脳皮質前頭前野の活性化についての実験をほぼ終了しデータを解析中であるが、扁桃体の活性化に関する実験に着手できていない。平成30年度に実施予定の異種感覚刺激が視床網様核細胞に誘発するシナプス入力の相互干渉に関する実験2についても実験に着手できず、研究実施計画の進行が概ね1年遅れている。平成31年度は、視床網様核における聴覚情報の干渉に関する研究結果を学会で発表し、論文の作成にとりかかる。また、大脳皮質前頭前野の活性化が視床網様核細胞の感覚反応に及ぼす影響に関する実験を完了し研究結果の一部を学会で発表し論文の作成にとりかかる。引き続き、扁桃体の活性化が感覚反応に及ぼす実験に着手する。平成30年度の実験において大脳基底核が異種感覚入力及び大脳皮質前頭前野による視床網様核細胞の感覚反応の制御に関与する可能性を示唆する現象があり、当初予定していた異種感覚(視覚と聴覚)刺激が視床網様核細胞に誘発するシナプス入力の相互干渉を細胞内記録で調べ、視床網様核細胞における異種感覚の相互干渉のメカニズムの解明に取り組む実験(研究実施計画の実験2)を保留し、大脳基底核の活性化による視床網様核細胞の感覚反応の変化とその経路に関する予備実験を施行する。以上の作業を進めながら、前年度に予定していた平成31年度以降に実施予定の覚醒動物の行動をモニターしながら視床網様核から神経活動を記録する実験の機材を購入、設置し、これまでに作製したコンピュータプログラムの動作を確認する。同種あるいは異種感覚情報(末梢感覚入力及び大脳皮質で処理された情報)が視床網様核で干渉し視床核の感覚情報処理に影響することが、感覚情報の統合と選択、あるいは、注意の主要な神経機構であると仮定し、当該年度では、聴覚と視覚の視床核における異種感覚情報の干渉と視床網様核における同種(聴覚)感覚情報の干渉を調べる研究を行った。聴覚の視床核(内側膝状核)では、体性感覚刺激による聴覚反応の顕著な変化を認めた。既に報告した視床網様核における聴覚と体性感覚の相互干渉(Brain Research, 2017)が変化に関与する可能性が示唆された。変化は、聴覚情報のみを処理する1次視床核と異種感覚情報の統合に関与する高次視床核の両方に認め、1次視床核では変化を示す細胞群の形態と分布が特異であること、高次視床核では情報伝達効率を高めるバースト活動が強く変化することを明らかにした。