hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前腕切断端部の筋電信号特性と運動・生理学的分析による筋電義手操作基準に関する研究

本研究の目的は、筋電義手操作訓練方法の基準化を行うことであった。健常人を対象に模擬筋電義手を用いて筋電義手訓練で用いられる片手操作課題と両手操作課題が義手操作能力に及ぼす影響について検証した.対象は,健常人20名とした.片手操作課題群と両手操作課題群に分け5日間の課題を実施した.片手操作課題はブロック・木円盤の移動,両手操作課題はマクラメを実施した.評価は,Box and Block TestとThe Southampton HandAssessment Procedureを用いた.その結果,物品操作能力については両手操作課題が片手操作課題と比較して向上することが明らかになった.本研究の目的は、筋電電動義手使用者の断端部の筋電信号採取部位決定方法と運動・生理学的分析による筋電義手操作訓練方法の基準化を行うことである。乾式8電極筋電位測定装置による断端部筋電位と肘・肩関節角度の違いによる筋電位特性に関する実験として、二次元筋電分布で測定する表面筋電図計にて、健常者データの集積分析および義手操作訓練方法実態調査を実施を行った。その結果、最大筋電位採取位置は、尺側手根屈筋では前腕最大周径糸より近位27mm部位、橈側手根伸筋では前腕最大周径糸より遠位54mm部位であった。肘角度、指のフォームと手関節の運動については、尺側手根屈筋では肘角度0度(伸展位)、手指伸展位であり、橈側手根伸筋では、肘角度屈曲120度、手指運動が最も筋電位量が多いことが分析により判明した。筋電義手操作訓練課題の基準作りのための切断者および健常者を対象とした予備実験として、模擬筋電義手を作成して、上肢機能検査BBT(BOX AND BLOCKS TEST)、筋電義手操作評価SHAP(SOUTHAMPTON HAND ASSESSMENT PROCEDURE)を実施した。筋電計測値(量と速度)において、BBTとSHAPにおいて差異が生じていることが示唆された。今後は詳細な筋電位と義手の操作性に関して詳細な分析を行い切断者での実験も同時に行う予定である。現在、切断者被験者に関しては1事例を予備実験として計測中である。初年度の計画であった健常者を対象とした計測および実験が行うことができた。また切断者を対象とした計測は、倫理審査を終えて、予備実験の開始が行われている。実験環境は整備されたので、適時に症例が準備でき次第、計測等を行う予定である。また計測済みの筋電データとは分担研究者に解析を依頼している。本研究の目的は、筋電電動義手使用者の断端部の筋電信号採取部位決定方法と運動・生理学的分析による筋電義手操作訓練方法の基準化を行うことである。乾式8電極筋電位測定装置を用いて断端部の筋電位と肘・肩関節の違いが筋電位特性にどのように影響を及ぼすかについて検討を行い、尺側手根筋群では前腕最大周径より27mm部位、橈骨手根伸筋群では前腕最大周径より54mm部位で「あることが分かった。また残存肢を想定した両手運動では指のフォームの違いにより筋電位の変化があることが分かった。また今回の実験では、健常者を対象に模擬筋電義手を使用して上肢の検査Box and Blocks Test(BBT)とSouthampton hand assessment procedure(SHAP)を用いた筋電義手操作習熟について実験を行い、片手動作および両手動作の訓練効果について検討を行い。双方ともに効果があることが分かった。また片手動作練習に比較して両手動作練習が筋電義手の操作性に効果を認めたことが明らかになった。また生活行為を課題とした筋電義手の操作習熟度を評価するThe Assessment of Capacity for Myoelectric Control(ACMC)を用いた筋電義手操作評価を実施した。筋電義手操作習熟度についてもBBTやSHAPと同様の結果が示唆されている状況である。今後は詳細の分析を行うとともに上肢切断者での筋電義手操作訓練方法の検討を行う予定である。初年度は健常者を対象に生理学的な観点から筋電位の制御特性について検討を行い。2年目(本年度)は、模擬義手を用いた筋電義手訓練方法について片手動作課題と両手動作課題について検討を行った。詳細の分析及び検討に課題は残るが、今後は分担研究者と更なる検討を行う予定である。本研究の目的は、筋電電動義手使用者の断端部の筋電電極位置決定と筋電義手操作訓練方法を検討するであった。筋電電極位置の研究方法は、健常者および切断者を対象に二次元表面筋電図計にて電極位置や出力方法を検討すること、また筋電義手操作訓練指標の課題(運動課題・作業課題・バーチャル課題)の有効性を検討することであった。その結果、有効な筋電極の位置と筋電出力方法が明らかとなった。また筋電義手操作法としては、作業課題が優位に筋電義手の制御・操作能力の向上が確認でき、作業活動を用いたトレーニング方法が有効であることが示唆された。筋電義手操作訓練の背景は、上肢切断者が使用する筋電義手の有用性は,Hermanssonらにより報告されているが,筋電義手の操作訓練方法が義手の操作能力にどのように影響するかは十分に検証されていない.

そこで,本研究は筋電義手訓練プログラムの基本操作訓練と応用操作訓練に着目し,筋電義手操作能力に及ぼす効果の違いについて調べた.対象は,健常人20名と片側前腕切断者10名とした.健常人は,基本操作群と応用操作群の2群に分け模擬筋電義手を使用して5日間の訓練を実施した.片側前腕切断者は,基本操作訓練後に応用操作訓練を行う群と応用操作訓練後に基本操作訓練を行う群の2群に分け2週間の訓練を実施した.その結果,基本操作訓練は応用操作訓練より、筋電ハンドの開閉操作能力に訓練効果が認められ、応用操作訓練は基本操作訓練より、両手動作能力と筋電義手操作の総合的な能力に訓練効果が認められた.今後は、対象者と訓練課題の拡大を図り、臨床応用につなげていきたい。本研究の目的は、筋電義手操作訓練方法の基準化を行うことであった。健常人を対象に模擬筋電義手を用いて筋電義手訓練で用いられる片手操作課題と両手操作課題が義手操作能力に及ぼす影響について検証した.対象は,健常人20名とした.片手操作課題群と両手操作課題群に分け5日間の課題を実施した.片手操作課題はブロック・木円盤の移動,両手操作課題はマクラメを実施した.評価は,Box and Block TestとThe Southampton HandAssessment Procedureを用いた.その結果,物品操作能力については両手操作課題が片手操作課題と比較して向上することが明らかになった.初年度に計測を終えた健常者(コントロール群)の解析を進める切断者症例の予備実験を終了し、環境を調整する。本年度の後半には切断者症例の計測を行う予定である。模擬義手を用いた筋電義手操作訓練の効果について分析を進めると共に、上肢切断者を対象とした筋電義手訓練効果の実施と分析を行う。既に数例の上肢切断者の計測は終えているので、分担研究者と検討を行う予定である。リハビリテーション初年度計画であった実験が、既存の計測機材で行えたこと。発表予定の学術集会が平成28年度となったこと。研究打ち合わせに旅費が予算当初よりも少なかったこと。健常者を対象とした実験は終了段階にあるが上肢切断者を対象とした実験が終了していない。論文投稿や学会発表が最終年度に持ち越されていることで旅費など予算当初よりも少なくなった。切断者対象実験のための器材を購入予定(当初は、初年度購入予定であった)学術集会への発表および参加を計画解析等の打ち合わせ適時に行う。切断者を対象とした実験機材の購入を行う。また必要な学術論文投稿および学会発表への参加を計画通り行う。
唾液腺におけるD型アスパラギン酸の役割

高等哺乳動物の外分泌組織におけるD型アスパラギン酸の生理機能を解明するために,唾液腺をモデル系として研究を行ってきた。これまでに高濃度のD型アスパラギン酸がラット耳下腺腺房細胞と顎下腺線条部導管に存在することを明らかにした。そこで今回,プロテオーム解析法を用いて,D型アスパラギン酸によって発現が変化するタンパク質を網羅的・統括的に解析することを試みた。昨年度はラット耳下腺をターゲットにして実験を行ったので,今年度はラット顎下腺にターゲットをしぼって実験を行った。まずD型アスパラギン酸によって発現の変化するタンパク質分子を検索するために,コントロール群ラットには生理食塩水を,また対照群ラットには1mmol/kgになるようにD型アスパラギン酸を共に腹腔内に1週間連続投与した。1週間後にそれぞれのラットより顎下腺を摘出し,常法を用いて導管細胞からなる画分を調整した。これをホモジナイズし,全タンパク質を抽出した。それぞれより得られたタンパク質試料(100μgタンパク質)を一次元目は等電点,そして二次元目はSDS-PAGEにより二次元的に分離し,その中に含まれるタンパク質の質的・量的変化についてPDQuestソフトウエアを用いて網羅的に比較検討した。その結果,D型アスパラギン酸投与によって増加あるいは減少したタンパク質がそれぞれ検出された。現在,本結果の再現性を確認している。その後,これらの変化のあったタンパク質がどのような分子であるのかMS解析により調べる予定である。高等哺乳動物の外分泌組織におけるD型アスパラギン酸の生理機能を解明するために、唾液腺をモデル系として研究を行っている。そこで今回、プロテオーム解析法を用いて、D型アスパラギン酸にとって変化する、あるいは変化を受ける新規タンパク質を網羅的・統括的に解析することを試みた。まず、ラット耳下腺をターゲットにして実験を行った。まずD型アスパラギン酸によって発現の変化するタンパク質分子を検索するために、コントロール群ラットには生理食塩水を、また対照群ラットには1mmol/kgになるようにD型アスパラギン酸を共に腹腔内に投与した。投与2時間後にそれぞれのラットより耳下腺を摘出し、常法を用いて全タンパク質を抽出した。それぞれより得られたタンパク質試料(100μgタンパク質)を一次元目は等電点、そして二次元日はSDS-PAGEにより二次元的に分離し、その中に含まれるタンパク質の質的・量的変化についてPDQuestソフトウェアを用いて網羅的に比較検討した。その結果、D型アスパラギン酸投与によって増加あるいは減少したタンパク質がそれぞれ検出された。D型アスパラギン酸投与によって発現が増加したタンパク質は、特にpHが67付近、分子量が4050kDaの比較的狭い範囲に認められた。一方、D型アスパラギン酸投与によって発現が減少したタンパク質は、特にpHが910付近に特に顕著に認められ、分子量は20100kDaまでの広い範囲に及んだ。現在得られた結果を再度検証し、再現性を確認している。その後、これらの変化のあったタンパク質がどのような分子であるのかMS解析により調べる予定である。
ｃＡＭＰ／ｃＧＭＰによる微小管動態の拮抗制御とその機能的意義

発生期,神経細胞は軸索突起を伸長させ,定められた標的と連絡構造を形成する。この軸索投射の正確性は,軸索進路上に存在するガイダンス因子とその情報に基づいた進路転換を担う成長円錐(軸索先端部に存在し,軸索を牽引する器官)に依存している。成長円錐の進路転換を引き起こす細胞内メカニズムを解明することは,神経回路網構築原理を理解する上で非常に重要である。本研究では,ガイダンス因子受容により産生される細胞内セカンドメッセンジャーである環状ヌクレオチドが,成長円錐内の微小管および細胞内膜小胞動態を制御することで軸索の進路転換を引き起こすことを明らかにした。伸長中の軸索先端部に存在する成長円錐は,外環境中の誘引性あるいは反発性の軸索ガイダンス因子を認識し,軸索を定められた標的まで牽引する。成長円錐は,複数種の因子に同時に遭遇するため,それらの情報を統合し,進路を決定すると考えられる。多くの誘引性因子はcAMPの,反発性因子はcGMPの上昇を促すことから,これらのシグナルによって何らかの進路決定因子が拮抗的に制御される可能性が考えられる。そこで,本研究課題では,cAMPとcGMPによる微小管動態の拮抗的制御によって,成長円錐の進路が決定される可能性を検討する。平成24年度は,ニワトリ胚由来脊髄後根神経節細胞を用いて,成長円錐における局所cAMP/cGMP上昇が進路転換を引き起こすメカニズムを探索した。ケージドcAMPおよびケージドcGMPを導入した成長円錐の片側に紫外レーザーを繰り返し照射することで,誘引および反発が引き起こされる(前年度報告済)。この誘引・反発がそれぞれPKAおよびPKGの薬理学的阻害剤により抑制された。膜小胞上に存在するVAMP7と微小管あるいは形質膜の動態を同時蛍光イメージングにより解析したところ,1)VAMP7が微小管上を先導端に向かって輸送されること,2)この輸送頻度が微小管の成長円錐周辺部への張り出し頻度と正の相関をもつこと,3)VAMP7の先導端への接触と接触部位の突出に正の相関があること,を発見した。VAMP7の機能を阻害するため,VAMP7の一部(Longin Domain: LD)を発現させたところ,微小管接触部位での先導端突出が抑えられた。さらに,LDにより,cAMP/cGMPによる成長円錐進路転換も抑制された。以上の結果から,局所cAMP/cGMPシグナルによる空間的に非対称な微小管動態の制御により,VAMP7動態が非対称化し,成長円錐の進路方向が決定されるとうモデルを提唱できる。成長円錐は複数種の因子に同時に遭遇するため,それらの情報を統合し,進路を決定すると考えられる。前年度までの,ケージド化合物による人工的なシグナルを用いた研究によって,cAMPとcGMPは微小管およびVAMP7小胞動態を制御することで成長円錐の進路を決定するというモデルを提唱するに至った。平成25年度は,生理的ガイダンス因子による軸索誘導にもこれと同様の機構が関与する可能性を検討した。PACAPは軸索を誘引することが知られている。まず,PACAPの濃度勾配に曝された成長円錐内で非対称的にcAMPが上昇することを確認した(高濃度PACAP側でより大きな上昇)。続いて,PACAP濃度勾配存在下で微小管およびVAMP7小胞動態をライブイメージングにより解析したところ,cAMP上昇側で微小管伸長およびVAMP7小胞輸送が促進されることが明らかとなった。さらに,PACAPによる軸索誘引は微小管動態およびVAMP7機能阻害によって消失した。これらの結果は,前年度までに提唱したモデルが生理的因子による軸索誘導にも適用可能であることを示している。

平成23年度は,ニワトリ胚由来脊髄後根神経節細胞を用いて,成長円錐における局所cAMP/cGMP上昇によって成長円錐の進路転換,および局所的な微小管動態の変化が誘発されるかを検討した。ケージドcAMPおよびケージドcGMPを導入した成長円錐の片側に紫外レーザーを繰り返し照射することにより,人為的にcAMP/cGMP濃度を上昇させた。結果,成長円錐はcAMP濃度が上昇した側へ,また,cGMP濃度が上昇した側とは反対方向へそれぞれ進路を転換した。さらに,PKAを特異的に活性化するcAMPアナログの濃度勾配によって成長円錐が誘引されたことから,cAMPによる誘引にPKAが重要な役割を果たすことが示唆された。続いて,微小管と形質膜の動態を同時蛍光イメージングにより解析したところ,微小管の先導端への接触と接触部位の突出に正の相関が見られた。そこで,先導端への微小管の接触頻度が,局所cAMP/cGMP濃度上昇により変動するかを検討した。結果,接触頻度はcAMP濃度上昇によって増大し,逆に,cGMPによって減少した。以上の結果は,局所cAMP/cGMPシグナルによる空間的に非対称な微小管動態の制御によって,成長円錐の進路方向が決定されることを支持している。平成23年度に微小管の先導端への接触と接触部位の突出に正の相関を発見した。平成24年度はこの発見を元にcAMP/cGMPによる成長円錐進路決定機構の探索を行い,微小管と共にVAMP7が重要な役割を果たすことを見出した。これにより,cAMP/cGMPによる成長円錐進路決定機構のモデルを提唱するに至った。さらに,カルシウムシグナルによる成長円錐の誘引にはVAMP2が重要であることと今回得られている結果を統合すると,セカンドメッセンジャーの違いによってSNAREタンパク質が使い分けられている可能性があり,非常に興味深い。平成23年度の研究実施計画に則り,成長円錐局所でのcAMPおよびcGMP濃度上昇が,微小管動態と進路方向に及ぼす影響を解析した。得られた結果は,作業仮説を支持するものであり,ほぼ当初の計画通り研究が進展している。さらに,微小管の先導端への接触と接触部位の突出に正の相関を見出した。これは,微小管によってアクチンあるいは膜動態が制御される可能性を示すものであり,cAMP/cGMPによる成長円錐進路決定機構の理解をさらに深める重要な発見だと考えられる。cAMP/cGMPによる成長円錐進路決定にVAMP7が重要な役割を持つことを示唆するデータが得られている。平成24年度の研究においてVAMP7の機能を阻害するために用いたLDは,VAMP7以外のVAMPの機能を阻害している恐れがある。これまで得られた結果をより確実なものとするため,RNA干渉によるVAMP7ノックダウンを行う必要がある。また,現在まではケージド化合物による人工的なシグナルを用いて研究を行ってきたが,提唱するモデルが生理的軸索ガイダンス因子による軸索誘導にも適用できるかを検討する。具体的には,様々な細胞でcAMP濃度を上昇させることが知られているPACAPを用いて,1)成長円錐内での微小管動態,2)成長円錐内でのVAMP7の動態,3)PACAPによる成長
死後髄液から死亡前発症のけいれん発作の有無を検出する法医診断技術の基盤的研究

平成29年度の研究実績としては、次のものが挙げられる。【エソグラム解析】ペンチレンテトラゾール(PTZ)を投与させた「けいれん誘発実験」で、ラットのけいれん症状などを撮影した複数方向のビデオ動画の編集が完了したことにより、エソグラム(行動目録)の解析を実施した。【NMR計測】けいれん誘発実験により採取したラット死後髄液のNMR計測を継続し、計測が完了したサンプルした分から解析をはじめ、スペクトルデータを取得した。各群のスペクトルデータは目視上、直ちに識別が可能なピークの特徴が認識することはできず、多変量解析の必要性が認められた。【多変量解析】各群を識別するためのNMRデータの多変量解析として、主成分分析(PCA)、部分二乗最小回帰(PLS-R)、主成分回帰(PCR)などを実施したが、当初の期待されていたよりはけいれん群や対照群の識別が十分とは言えなかった。引き続き、NMRデータ解析の検討を実施し、解析条件についての妥当性を評価した。【病理組織検査】けいれん実験で採取した海馬領域の病理組織形態異常を観察し、神経病理所見としてとりまとめ、NMR計測データとの関連について検討している。また病理学的所見の把握として、MR組織学検査も実施した。【データの再検証】研究実験の全てのデータを再検証し、動物実験を追加し、新しいデータセットとして解析に投入することで、モデルの改善が期待できると考えられた。研究計画としては、概ね順調に進行していたが、NMRデータ解析の結果が、当初期待していたよりは十分とは言えなかった。その点では、研究の進捗状況は、おおむね順調である、とは評価できないかもしれない。ただし、データの再検討の結果、追加の再実験や解析条件の改良で、多変量解析モデルでの識別能の改善が十分期待できると考えられた。これは、本研究の重大な問題とまではいえないため、総合的に判断して、「やや遅れている」と自己評価する。当初計画しいたけいれんの動物実験は完了し、解析を進行させていたが、追加の動物実験あるいは既存実験分の試料分析等を実施することで、病態モデルをより的確に分類・把握することが可能と期待された。これらの結果を新しいデータセットとして再解析することで、より精緻な研究結果が得られると考えられる。平成27年度の研究実績は、次のものが挙げられる。【ペンテトラゾール(PTZ)誘発kindlingモデルラット作成】SD雄ラット(7週、290g前後)を毎日12回、PTZを腹腔内投与し、kindlingモデルを作成させた。【けいれん誘発実験】(1)で作成したモデルラットと対照ラットとしてのSD雄ラットと、腹腔内投与する薬物の種別に応じて、次の4群に分類した(a)kindling+PTZ(n=10)、(b)kindling+NS(n=10)、(c)対照+PTZ(n=10)、(d)対照+NS(n=10)。薬物を投与後、5分間、ゲージ内で行動やけいれん症状を観察し、ビデオでも撮影した。【安楽死と試料採取】5分間の観察後、ラットを専用保定器に入れ密封後、炭酸ガスを急速注入し、安楽死させた。数分後、死亡を確認後、後頭部皮膚を切開し、27ゲージ針を用いて後頭下から髄液を50-100μL採取し、遠心分離した。また、胸腔を開検し、心臓血を2mL前後採血し、血清分離した。最後に、潅流固定させた後に、断頭し全脳を摘出した。【エソグラム作成】けいれん誘発実験において撮影した複数方向のビデオ動画を編集し、全てのラット個体の行動やけいれん症状を秒単位で視聴・観察し、事前に定めたスコアに基づき点数化させた。横軸を時間、縦軸を点数としたエソグラム(行動目録)を作成し、けいれん潜時やけいれん発現時間などを集計した。【NMR分析】実験で採取したラット死後髄液の一部について、NNR計測を開始した。当初の予定どおりの動物実験は、全て完了している。再実験を行なう可能性もあるが、これは平成28年度以降でも予定していることであり、本研究の動物実験については、順調な進展と評価する。動物実験より採取した試料のNMR計測は、現在も継続しており、一部の試料は計測待ちの状態である。しかし、計測達成の現状は計画当初の想定範囲内であり、平成28年度の前半にはスペクトル解析を完了できる見込みであることから、本研究のNMR計測については、おおむね順調な進展であると評価している。平成28年度の研究実績としては、次のものが挙げられる。【エソグラム解析】ペンチレンテトラゾール(PTZ)を投与させた「けいれん誘発実験」で、ラットのけいれん症状などを撮影した複数方向のビデオ動画を引き続き編集し、平成27年度で作成したエソグラム(行動目録)について、更に詳細に検討し、多変量解析などで参照しやすいようにグラフを再作成した。【NMR計測】けいれん誘発実験により採取したラット死後髄液のNMR計測を開始し、計測が完了したサンプルした分から解析をはじめ、スペクトルデータを取得した。

【多変量解析】各群を識別するためのNMRデータの多変量解析についての予備解析として、主成分分析(PCA)、部分二乗最小回帰(PLS-R)、主成分回帰(PCR)などについて実施し、本解析に向けて解析条件の検討を実施した。【病理組織検査】けいれん実験で採取した全脳をホルマリン固定させ、海馬領域の断面で切り出し、病理組織形態異常を観察するためヘマトキシリン・エオジン染色と、けいれんによって発現した神経細胞(ニューロン)のアポトーシスを可視化するためのTUNEL(TdT-mediated dUTP nick end labeling)染色標本を作製した。平成28年度末現在、NMR計測と病理組織の鏡検を鋭意進行させており、平成29年度の研究計画として継続する。【関連研究の論文発表】本研究の学術的実績の知見も基にした研究成果について論文としてまとめ、学術雑誌に投稿し掲載された。NMR計測の計画は、当初の予定と比べて若干遅延はあるものの、病理組織検査は順調に進めることができ、また多変量解析に向けた解析環境は十分整備させることができた。NMR計測が完了すれば、ただちにNMR計測値の数値化処理、多変量解析の過程に進めることが可能であり、これらの状況から、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展しているものと判断できる。平成29年度の研究実績としては、次のものが挙げられる。【エソグラム解析】ペンチレンテトラゾール(PTZ)を投与させた「けいれん誘発実験」で、ラットのけいれん症状などを撮影した複数方向のビデオ動画の編集が完了したことにより、エソグラム(行動目録)の解析を実施した。【NMR計測】けいれん誘発実験により採取したラット死後髄液のNMR計測を継続し、計測が完了したサンプルした分から解析をはじめ、スペクトルデータを取得した。各群のスペクトルデータは目視上、直ちに識別が可能なピークの特徴が認識することはできず、多変量解析の必要性が認められた。【多変量解析】各群を識別するためのNMRデータの多変量解析として、主成分分析(PCA)、部分二乗最小回帰(PLS-R)、主成分回帰(PCR)などを実施したが、当初の期待されていたよりはけいれん群や対照群の識別が十分とは言えなかった。引き続き、NMRデータ解析の検討を実施し、解析条件についての妥当性を評価した。【病理組織検査】けいれん実験で採取した海馬領域の病理組織形態異常を観察し、神経病理所見としてとりまとめ、NMR計測データとの関連について検討している。また病理学的所見の把握として、MR組織学検査も実施した。【データの再検証】研究実験の全てのデータを再検証し、動物実験を追加し、新しいデータセットとして解析に投入することで、モデルの改善が期待できると考えられた。研究計画としては、概ね順調に進行していたが、NMRデータ解析の結果が、当初期待していたよりは十分とは言えなかった。その点では、研究の進捗状況は、おおむね順調である、とは評価できないかもしれない。ただし、データの再検討の結果、追加の再実験や解析条件の改良で、多変量解析モデルでの識別能の改善が十分期待できると考えられた。これは、本研究の重大な問題とまではいえないため、総合的に判断して、「やや遅れている」と自己評価する。今後の研究の推進方策としては下記の事業を実施する予定とする。【kindlingモデルの検討】(1)動物実験の際に採取したラット脳の病理組織標本を作成し、PTZ反復投与による海馬の神経細胞の傷害レベルを評価し、kindlingモデルが適切に作成されていることを確認する。
神経細胞間電気的共役の神経疾患への関与:gap junction機能の解明

神経細胞間電気的共役の神経疾患への関与を明かにするため,遺伝性てんかんモデルであるELマウスの海馬でのGAP junction機能を解析した.Gap junctionの構成蛋白であるコネキシンの阻害剤であるCarbenoxolone(100μM)をもちいて,ELマウス海馬に誘導したてんかん脳波の成因にgap junctionがどのようにかかわっているのかを調べた.てんかん脳波の誘導には海馬スライス標本にGABA受容体阻害剤であるビククリン(10μM)を灌流投与(BMIモデル),NMDA受容体を活性化させるMg free人工脳脊髄液を灌流する(0-Mgモデル),人工脳脊髄液のカリウム濃度をあげる(high-Kモデル,9.25mMK)の3種類をもちいた.CarbenoxoloneはBMIモデルとhigh-Kモデルのてんかん波を完全に抑制し,0-Mgモデルでは周波数の減少がみられた.これら抑制効果は人工脳脊髄液灌流下においても約1時間以上持続した.この結果は正常マウスと同様であったことから,ELマウスのてんかん原性にはGap junctionの異常は関与しないと考えられた.ヒトにおけるGAP junctionの機能を解明するために,難治性てんかん患者において外科治療の際におこなわれる慢性硬膜下電極による皮質電位記録からてんかん活動を形成する神経ネットワークを研究した.大脳皮質のてんかん原性部位は独立した多焦点のてんかん原性領域から構成されている場合があることが示唆された.これらのてんかん原性領域が結合することによって,てんかんネットワークを形成していた.領域間の結合の程度は領域間によってばらつきがあることが示された.これらの結合にはgap junction等の神経伝達が関与していると推測された.神経細胞間電気的共役の神経疾患への関与を明かにするため,遺伝性てんかんモデルであるELマウスの海馬でのGAP junction機能を解析した.Gap junctionの構成蛋白であるコネキシンの阻害剤であるCarbenoxolone(100μM)をもちいて,ELマウス海馬に誘導したてんかん脳波の成因にgap junctionがどのようにかかわっているのかを調べた.てんかん脳波の誘導には海馬スライス標本にGABA受容体阻害剤であるビククリン(10μM)を灌流投与(BMIモデル),NMDA受容体を活性化させるMg free人工脳脊髄液を灌流する(0-Mgモデル),人工脳脊髄液のカリウム濃度をあげる(high-Kモデル,9.25mMK)の3種類をもちいた.CarbenoxoloneはBMIモデルとhigh-Kモデルのてんかん波を完全に抑制し,0-Mgモデルでは周波数の減少がみられた.これら抑制効果は人工脳脊髄液灌流下においても約1時間以上持続した.この結果は正常マウスと同様であったことから,ELマウスのてんかん原性にはGap junctionの異常は関与しないと考えられた.ヒトにおけるGAP junctionの機能を解明するために,難治性てんかん患者において外科治療の際におこなわれる慢性硬膜下電極による皮質電位記録からてんかん活動を形成する神経ネットワークを研究した.大脳皮質のてんかん原性部位は独立した多焦点のてんかん原性領域から構成されている場合があることが示唆された.これらのてんかん原性領域が結合することによって,てんかんネットワークを形成していた.領域間の結合の程度は領域間によってばらつきがあることが示された.これらの結合にはgap junction等の神経伝達が関与していると推測された.神経細胞間電気的共役の神経疾患への関与を明かにするため,初年度は遺伝性てんかんモデルであるELマウスの海馬でのGAP junction機能を解析した.ELマウスは生後10週ごろから放り上げ刺激によっててんかん原性獲得を促進するが,初年度は刺激を与えないEL[以下EL(-)]マウスを対象とした.Gap junctionの構成蛋白であるコネキシンの阻害剤であるCarbenoxenolone(100μM)をもちいて,EL(-)マウス海馬に誘導したてんかん脳波の成因にgap junctionがどのようにかかわっているのかを調べた.てんかん脳波の誘導には海馬スライス標本にGABA受容体阻害剤であるビククリン(10μM)を灌流投与(BMIモデル),NMDA受容体を活性化させるMgfree人工脳脊髄液を灌流する(0-Mgモデル),人工脳脊髄液のカリウム濃度をあげる(high-Kモデル、9.25mMK)の3種類をもちいた.EL(-)マウス海馬で誘導されるてんかん波の周波数は,それぞれのモデルにおいて0.7Hz,0.4Hz,0.7Hzであった.Carbenoxenoloneの投与時間は20-30分であった.CarbenoxenoloneはBMIモデルとhigh-Kモデルのてんかん波を完全に抑制し,0-Mgモデルでは周波数は50%に減少した.これら抑制効果は人工脳脊髄液灌流下においても約1時間以上持続した.通常のマウスやラットの海馬をもちいた実験でもCarbenoxenoloneはBMIのてんかん波を完全に抑制するが0-Mgによるてんかん波はafterdischargeのみを抑制することがすでに報告されている.ELマウス海馬をもちいたわれわれの実験結果はこれらの報告と矛盾するものではなく,発作を経験しないELマウス海馬においては,てんかんモデルにおけるGap junctionの役割は正常マウスとなんら変わりないと解釈された.2年目はてんかん発作を複数回経験してんかん原性を獲得したEL(+)マウスについてCarbenoxenoloneの抑制効果ならびにConnexin蛋白発現量を調べ,さらにひとてんかんでの解析を推し進める予定である.

神経細胞間電気的共役の神経疾患への関与を明かにするため,平成19年度は遺伝性てんかんモデルであるELマウスが放り上げ刺激によりてんかん原性を獲i得した状態[以下EL(+)]での海馬でのGAP junction機能を解析した。Gap junctionの構成蛋白であるコネキシンの阻害剤であるCarbenoxenolone(100μM)をもちいて,EL(+)マウス海馬に誘導したてんかん脳波の成因にgap junctionがどのようにかかわっているのかを調べた。てんかん脳波の誘導には海馬スライス標本にGABA受容体阻害剤であるビククリン(10μM)を灌流投与(BMIモデル),NMDA受容体を活性化させるMgfree人工脳脊髄液を灌流する(O-Mgモデル),人工脳脊髄液のカリウム濃度をあげる(high-Kモデル,9.25mMK)の3種類をもちいた,CarbenoxenoloneはBMIモデルとhigh-Kモデルのてんかん波を完全に抑制し,o-Mgモデルでは周波数の減少がみられた。これら抑制効果は人工脳脊髄液灌流下においても約1時間以上持続した。この結果は前年度のてんかん原性獲得前のEL(-)マウス海馬ならびに正常マウスと同様であることから,EL々ウスのてんかん原性にはGap junctionの異常は関与しないと考えられる。次に我々は反復経頭蓋磁気刺激法(以下rTMS)がELマウスのてんかん発作に与える影響を検討した。てんかん原性獲得前の8週齢から週一度,1Hz,運動閾値の100%の刺激強度,300回の磁気刺激を与えたところ,てんかん発作の初発週齢がコントロール群14.1±1.0日に対してrTMS群15.2±1.2日と遅延した(P<0.01)。てんかん初発の時点での海馬スライス標本を作製し,電気生理学的解析(集合スパイク電位,ペアパルス応答)を行ったがrTMS群での興奮性の低下はみられなかった。ELマウスでのrTMSによるてんかん発作抑制は海馬の興奮抑制を介さないことが示唆された。
活性酸素による糸球体障害の多様性:活性酸素の画像化による解析

活性酸素が変性性疾患や慢性炎症性疾患において発症,悪化原因と成っている.申請者は尿毒症起因物質メチルグアニジン(MG)が,クレアチニンと活性酸素(ハイドロキシルラジカルに特異的)が反応し産生されることを発見し,これを用いてネフローゼ症候群を起こすピューロマイシンアミノヌクレオシド(PA)が実質細胞の活性酸素の増加を起こすことを世界で最初に報告した.今回Dichlorofluoscene Diacetate(DCFH-DA)をもちいて活性酸素を光に変換し,顕微鏡下で単離組織細胞や糸球体の活性酸素を超高感度テレビカメラで光学的に測定する方法を検討した.DCFH-DAは細胞内に入り,分解してDCFHとなり,過酸化水素や過酸化脂質と反応すると蛍光を発する.申請者は既にこの方法でPAを投与したラットから単離した糸球体が全体に強い光を出すことを報告したが,今回1.In vitroでの糸球体の活性酸素の増加過程を検討した.正常ラットにDCFH-DAを投与したのち,単離した糸球体にPA添加したところ15分後に単離糸球体あたり2から3個の強い蛍光を発する点が出現し,45分後には糸球体全体に広がっていくことが観察された.2.C-kinaseを活性化し,蛋白尿を生じるphorbal myristate acetate (PMA)を単離糸球体に添加するとPAに比して蛍光は小さな点として出現し,それ以上は広がらなかった.従来,PAによる蛋白尿とPMAによる蛋白尿の出現機構は活性酸素によるものとして一括して考えられていたが,両者の活性酸素の産生部位(細胞)が異なっていることが示唆された.3.ヘパリンは蛋白尿を減少させる.ヘパリンの活性酸素への作用を検討するとPAで増加するMG産生を3.3u/mlより有意に抑制した.一方の腎臓に生理食塩水を,片方にヘパリンを注入したのち単離した糸球体をPAで刺激すると,ヘパリン注入群で光は減弱した.活性酸素が変性性疾患や慢性炎症性疾患において発症,悪化原因と成っている.申請者は尿毒症起因物質メチルグアニジン(MG)が,クレアチニンと活性酸素(ハイドロキシルラジカルに特異的)が反応し産生されることを発見し,これを用いてネフローゼ症候群を起こすピューロマイシンアミノヌクレオシド(PA)が実質細胞の活性酸素の増加を起こすことを世界で最初に報告した.今回Dichlorofluoscene Diacetate(DCFH-DA)をもちいて活性酸素を光に変換し,顕微鏡下で単離組織細胞や糸球体の活性酸素を超高感度テレビカメラで光学的に測定する方法を検討した.DCFH-DAは細胞内に入り,分解してDCFHとなり,過酸化水素や過酸化脂質と反応すると蛍光を発する.申請者は既にこの方法でPAを投与したラットから単離した糸球体が全体に強い光を出すことを報告したが,今回1.In vitroでの糸球体の活性酸素の増加過程を検討した.正常ラットにDCFH-DAを投与したのち,単離した糸球体にPA添加したところ15分後に単離糸球体あたり2から3個の強い蛍光を発する点が出現し,45分後には糸球体全体に広がっていくことが観察された.2.C-kinaseを活性化し,蛋白尿を生じるphorbal myristate acetate (PMA)を単離糸球体に添加するとPAに比して蛍光は小さな点として出現し,それ以上は広がらなかった.従来,PAによる蛋白尿とPMAによる蛋白尿の出現機構は活性酸素によるものとして一括して考えられていたが,両者の活性酸素の産生部位(細胞)が異なっていることが示唆された.3.ヘパリンは蛋白尿を減少させる.ヘパリンの活性酸素への作用を検討するとPAで増加するMG産生を3.3u/mlより有意に抑制した.一方の腎臓に生理食塩水を,片方にヘパリンを注入したのち単離した糸球体をPAで刺激すると,ヘパリン注入群で光は減弱した.
乳がん検出向上と低被ばく撮影を目的とした乳腺トモシンセシスシステム開発と臨床評価

デジタルトモシンセシスを新たな乳腺スクリーニング検診システムのモダリティとして確立するために画質劣化の要因となっている雑音、画像パターンの相違、アーチファクトを補正させる処理法(画質改善ハイブリッド処理法)の開発を行い、有用性を検証するために乳腺ファントムを使用した基礎的実験評価を行った。画質改善ハイブリッド処理法は従来の再構成法と比較して線量(平均乳腺線量)依存のない高い画像コントラストを生成することが可能であった。1.検討内容今年度の検討目的は、乳腺トモシンセシス像の雑音低減、乳腺組織像の精度向上、アーチファクトを低減させ、低被ばく線量撮影の実現と微細病変の抽出能向上を図るために画質改善ハイブリット処理法の開発・評価を行うことである。雑音を低減させるための最善策として、画像再構成前の投影データをウェーブレット変換によって周波数空間上に変換し、選択的に雑音位置を特定・抽出して低減を行った。次に微細病変(微小石灰化組織)の抽出能について、画像再構成前の投影データに対しラプラス変換処理を行うことによって改善させることを試みた。ウェーブレット変換・ラプラス変換処理を組み合わせたハイブリット処理によって低線量で撮像された画像であっても画質を保持することが可能になると予測する。このハイブリット処理の有用性を検証するために、模擬病変が配置された乳腺ファントム(TORMAM、BR3D)を使用し、異なる線量で撮像された画像を対象に、雑音低減効果、乳腺内の正常構造の保持、微細病変の抽出能という観点で画像コントラスト(contrast-to-noise ratio; CNR)、差分画像の誤差(root mean square error; RMSE)、空間分解能(full width at half maximum; FWHM)を評価した。その結果、低線量で撮像されたハイブリット処理画像は空間分解能を向上(正常構造の保持、微細病変の強調)させることが可能となった。2.意義雑音低減・微細病変の強調を目的としたハイブリット処理は、臨床で使用している通常の照射線量より少ない照射線量での撮像において有用性が期待できる。3.重要性乳腺トモシンセシス像の画質改善を図るため、雑音低減・微細病変の抽出能向上を目的としたハイブリット処理は、被ばく線量の低減と微細病変の診断能向上を図るものであり、画像診断の精度向上に寄与できる。1.検討内容今年度行う検討の主目的は、昨年度に開発・評価を行った「画質改善ハイブリット処理法」の再評価・再調整を行うことである。画質改善ハイブリット処理法の開発コンセプトは乳腺トモシンセシス像に混入する雑音の低減、乳腺組織像の精度向上、低被ばく線量撮影を実現し微細病変の抽出能向上を図ることである。画質改善ハイブリット処理法を使用して乳腺ファントム画像のコントラストおよび雑音を詳細に評価した結果、低線量による撮像条件下で生成された画像において雑音が増大する傾向が確認された。雑音増大に伴い画像コントラストも低下傾向となり、再評価と再調整が必要であると判断した。改良手法として、空間分解能を保持する目的でアンシャープマスキング処理された投影像から逐次近似再構成法(フィルタ補正逆投影像を基準画像として設定)を使用して再構成された画像と雑音低減目的としてシフト加算像を合成する手法を新たに考案した。この改良手法を使用して異なる線量で撮像された乳腺ファントム画像のコントラスト(contrast-to-noise ratio; CNR)と空間分解能(full width athalfmaximum;FWHM)を評価した結果、低線量撮像条件下において従来法(フィルタ補正逆投影法、逐次近似再構成法)と比較してコントラストと空間分解能を向上させることが可能となった。2.意義雑音低減・微細病変の強調を目的とした改良型ハイブリット処理法は、臨床で使用している通常の照射線量より少ない照射線量での撮像において有用性が期待できる。3.重要性乳腺トモシンセシス像の画質改善を図るため、雑音低減・微細病変の抽出能向上を目的とした改良型ハイブリット処理は、被ばく線量の低減と微細病変の診断能向上を図るものであり、画像診断の精度向上に寄与できる。低線量撮像条件下で雑音が増大傾向となる結果を受け、この課題を克服するため本年度は改良型の画質改善ハイブリット処理法の開発・評価を行った。本研究の目的の一つである低線量撮像条件下においても画質が劣化しない手法を開発できた意義は大きい。研究の主目的である改良手法の開発・評価に要した時間が大部分を占める結果となったが、おおむね研究計画通りに遂行できている。1.検討内容最終年度に行う検討の主目的は、昨年度に再調整を行った「改良型画質改善ハイブリッド処理法」の最終評価を行うことである。画質改善ハイブリッド処理法の開発コンセプトは乳腺トモシンセシス像に混入する雑音の低減、乳腺組織像の精度向上、低被ばく線量撮影を実現し微細病変の抽出能向上を図ることである。研究初年度に開発した画質改善ハイブリッド処理法では、低線量による撮像条件下で生成された画像において雑音が増大・画像コントラストの低下が確認されたため、再調整を行った。改良型画質改善ハイブリッド処理法はアンシャープマスキング(unsharp masking、空間分解能の保持目的)処理された投影像から逐次近似再構成法(penalized-likelihood separable quadratic surrogates: PLSQS、フィルタ補正逆投影像を基準画像として設定)を適用して画像を再構成する。再評価は研究初年度に購入した乳腺ファントム(BR3Dモデル020)を使用して行った。

その結果、従来法と比較して改良型画質改善ハイブリッド処理法は、標準線量像(平均乳腺線量: 1.51mGy)から低線量像(平均乳腺線量: 0.40mGy)で最も高い画像コントラスト(signal difference-to-noise ratio: SDNR)を得ることに成功した。空間分解能(full width at half-maximum: FWHM)は従来法と比較して同等の結果となった。2.意義改良型画質改善ハイブリッド処理法は、標準線量から低線量において従来法と比較して最も高い画像コントラストを提供することが可能であった。3.重要性低被ばく線量撮像による乳がんの早期発見という観点では、改良型画質改善ハイブリッド処理法は、診断能向上と精度向上に寄与できる可能性がある。デジタルトモシンセシスを新たな乳腺スクリーニング検診システムのモダリティとして確立するために画質劣化の要因となっている雑音、画像パターンの相違、アーチファクトを補正させる処理法(画質改善ハイブリッド処理法)の開発を行い、有用性を検証するために乳腺ファントムを使用した基礎的実験評価を行った。画質改善ハイブリッド処理法は従来の再構成法と比較して線量(平均乳腺線量)依存のない高い画像コントラストを生成することが可能であった。今年度の検討目標である、乳腺トモシンセシス像に混入する雑音を効果的に低減させ、微細病変の抽出能向上を図るためのハイブリット処理の開発・評価に関しては、おおむね研究計画通りに遂行できている。この理由として、研究施行前の予備実験からある程度の進展が予測できていたこと、早期から研究遂行のペースを堅持できたことによる。雑音低減と微細病変の抽出能向上を目的とした改良型ハイブリット処理法を開発できた意義は大きい。この成果を最終年度の臨床データ(限定症例数での評価となる予定)で評価し、実用化手法として提案できるよう慎重に検討を重ねていく予定。医歯薬学雑音低減と微細病変の抽出能向上を目的としたハイブリット処理を開発できたことは意義が大きい。この成果を次年度の臨床評価に適用し、実用化できるよう慎重に検討を重ねていく予定。物品費(GPUボード)が予定していた見積額より定価となったこと、記憶メディア等の物品費用を予定より抑えることができたことによる。論文別冊料金を請求しなかったことによる。(発表論文の別冊に関してはPDFファイルで入手可能となったため)次年度では予算額に本年度の残額を合算し、研究調査費用や消耗品に割り当てる予定。画像データ保存用のメディア(ポータブルハードディスク、DVD)代として割り当てていく予定。
脳損傷後機能回復に関与する脳可塑性システムの解明

脳梗塞や脳内出血といった脳卒中患者では発症後に四肢の運動・感覚麻痺や言語障害を生じるが、リハビリテーションの介入により機能が軽減、回復することが知られている。しかし、損傷を受けた脳領域が他の脳領域にどのような変化をもたらし、機能が回復する際に脳内でどのような変化が生じているかはほとんどわかっていない。このような障害の程度やリハビリの効果の個人差についてもほとんどわかっていない。本研究ではヒトと相同の脳構造を持つマカクサルを用い、ヒトで行うことのできない局所薬剤注入法や脳損傷実験などの侵襲的実験法を用い、脳全体の変化を繰り返し観測することが可能な磁気共鳴画像装置(MRI)を組み合わせることで、局所的な脳領域の不活化や損傷が脳全体のネットワークや構造、そして行動にどのような影響をおよぼすかを観察することを目指した。実験には2頭のアカゲザルを用いた。サルを専用のチェアに座らせ、採餌課題を行うようにトレーニングした。採餌課題ではブリンクマンボードと呼ばれる小さなスリットの入ったボードに小さな固形餌を入れ、サルは人差指と親指を使ってスリットの中から固形餌を採るようにした。また、障害前のコントロールとしてMRI画像(構造画像、安静時機能画像、拡散強調画像)の撮像を麻酔下にてそれぞれで3回行った。麻酔下での機能的MRIではBOLD信号の低下や麻酔薬の影響を除外できない。そのため申請者は本研究を覚醒下MRIでの研究に発展させるために、国際共同研究加速を申請し、採用された。米国NIHにて覚醒MRI実験と組み合わせるために準備を行ったが、サルのトレーニングなどに時間を要するためにNIHに異動し、研究を継続して行うこととした。そのため本課題はやむなく廃止することとしたが、研究は発展的に継続して行っていく。脳梗塞や脳内出血といった脳卒中患者では発症後に四肢の運動・感覚麻痺や言語障害を生じるが、その後症状が自然に軽減する場合や、リハビリテーションの介入により機能が軽減、回復することが知られている。しかし、損傷を受けた脳領域が他の脳領域にどのような変化をもたらし、症状を生じるのか、機能が回復する際に脳内でどのような変化が生じているかはほとんどわかっていない。また、同じような脳領域が傷害を受けた場合でも、発症する障害の程度は個人によって大きく異なっている。同様にリハビリテーションについても効果の程度には個人差がある。近年、MRI研究ではMRI装置静磁場の高磁場化や様々な撮像法、解析方法が開発され、様々な脳構造や機能が観察できるようになってきた。例えば、近年開発され、注目されているNeurite Orientation Dispersion and Density Imaging(NODDI)法は、水分子の動きを計測する拡散画像法の一種で、神経軸索や樹状突起といった神経突起を画像化することができる。他にもMRI画像解析法として安静時機能的MRIによる脳内ネットワーク解析など、様々な方法が盛んに開発され、応用されている。本研究では近年発展が目覚ましいMRIと、ヒトと相同の脳構造を持つマカクサルの脳損傷実験を組み合わせ、局所的な脳領域の損傷が脳全体のネットワークや構造、そして行動にどのような影響をおよぼすかを観察する。今年度は実験を行う前の脳構造や脳ネットワークを知るために、麻酔下にて複数頭のサルのMRI撮像を各個体につき3回撮像を行った。その後自らチェアに座るようにトレーニングを行った。本研究では行動実験として採餌課題を行うが、この課題ではブリンクマンボードと呼ばれるスリット状の穴が複数あるボードを用い、その穴に餌を入れ、それをサルが人差し指と親指を使って採餌を行う。採餌課題が行えるようチェアを改造し、3Dプリンターを用いて穴の大きさや方向が異なるブリンクマンボードを作成し、サルに採餌課題トレーニングを行った。トレーニングでは左右の手がどちらかしか使えないように行った。今年度は3頭のサルでの採餌課題のトレーニングが完了した。コントロールとなるMRI撮像と行動課題トレーニングが完了したため、順調に進んでいると考えている。

そのため申請者は本研究を覚醒下MRIでの研究に発展させるために、国際共同研究加速を申請し、採用された。米国NIHにて覚醒MRI実験と組み合わせるために準備を行ったが、サルのトレーニングなどに時間を要するためにNIHに異動し、研究を継続して行うこととした。そのため本課題はやむなく廃止することとしたが、研究は発展的に継続して行っていく。初年度は複数頭のサルで採餌課題トレーニングが順調に終了し、コントロールとなるMRI撮像も終了した。今年度は薬剤の局所注入による脳損傷実験を行い、損傷後のMRI撮像及び行動課題実験を数カ月に渡って行うことで損傷後の経時変化を観察し、脳ネットワークの変化と行動課題実験の成績との比較を行い、脳機能回復に関連する脳ネットワークの同定を試みる。研究が順調に進み、初年度に障害実験を行う可能性があったため薬剤の購入費などを想定していたが、諸事情により障害実験は次年度以降に行うことになったために、薬剤などの購入費を次年度に移行したため。
合併症が再現でき消化管の層構造をもつ、安全な内視鏡治療手技モデルを開発する

我が国において消化管内視鏡は,がんなどの早期発見における観察だけでなく,吐血や下血など消化管出血の際に緊急で行う止血術や,早期のがんに対する内視鏡的切除を行うことも可能としています.その一方,こうした高度な内視鏡治療技術を医師たちが学ぶための機会を実際の患者さん以外に得られない現状があります.本研究では樹脂を用いた疑似的な潰瘍やがんのモデルを作成し,初学者が患者さんたちに実際に治療を行う前に安全に学べる環境を提供するシミュレーターを開発することを目標としています.我が国において消化管内視鏡は,がんなどの早期発見における観察だけでなく,吐血や下血など消化管出血の際に緊急で行う止血術や,早期のがんに対する内視鏡的切除を行うことも可能としています.その一方,こうした高度な内視鏡治療技術を医師たちが学ぶための機会を実際の患者さん以外に得られない現状があります.本研究では樹脂を用いた疑似的な潰瘍やがんのモデルを作成し,初学者が患者さんたちに実際に治療を行う前に安全に学べる環境を提供するシミュレーターを開発することを目標としています.
骨髄幹細胞を用いた虚血脳における神経再生の基礎的研究

再生医療の中で神経再生は不可能という時代から、最近になって神経移植・再生が注目されてきた。国内では岡野栄之らはES細胞を用いた神経細胞への分化・移植を行い、再生に向けて試みつつある。1.虚血脳のモデル作成:ラットを用いて一側の中大脳動脈閉塞実験を行い、完全閉塞するモデルは完成した。さらに一時遮断による虚血実験(バルーン挿入による)において虚血脳を作成することに成功した。肉眼的にも明らかに虚血巣がみられた。2.骨髄幹細胞の採取と培養:GFP遺伝子トランスジェニックラットをすでに開発し、研究分担者の池原より提供を受けた。今までは成人ラットの長管骨の骨髄細胞を用いていたが、より未熟な幹細胞の採取のために、幼若なラットより骨組織を採取し、細切し、培養に成功した。幹細胞は生着していることが確認された。3.骨髄幹細胞の分化能:骨髄幹細胞でも造血系と間葉系の細胞が混合しており、さらに間葉系細胞が神経系へ分化する細胞として必要となる。PDGF-Bやb-FGFを付加し、一部神経系に分化していることが確認され、継続中である。4.虚血脳への骨髄幹細胞移植:虚血脳へ骨髄幹細胞の移植をし、細胞が生着していることが確認された。一部虚血巣が改善されていることがみられた。5.ES細胞については中国との協同研究にて進行中である。成果は論文に発表した。6.ヒトES細胞の神経、グリアへの分化:中国との共同研究で行った。20週のヒト自然流産から脳組織を採取した。Hanks法で培養し、皮質組織を分離した。ヒトES細胞を培養しそれがニューロングリアへ分化すること明らかにできた。7.骨髄CD34の神経細胞への分化:in vitroで他種類の神経系増殖因子の組み合わせにて7週齢のマウスからsortingできたlin-CD34+骨髄細胞を神経系細胞へ誘導分化の検討を行った。78週齢のマウスからsortingできたlin-CD34+骨髄細胞は神経増殖因子の存在で培養にて形態学的、また免疫染色にての神経系マーカーのはう減、またmRNAのレベルでも神経系転写因子の発現などがみられ、lin-CD34+骨髄細胞は神経系細胞へ誘導分化の可能性があることを示唆された。平成15年度の実績1.虚血脳のモデル作成ラットを用いて一側の中大脳動脈閉塞実験を行い、完全閉塞するモデルは完成した。2.骨髄幹細胞の採取と培養GFP遺伝子トランスジェニックラットをすでに開発し、研究分担者の池原より提供を受けた。