hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腫瘍内不均一性に基づいた抗がん剤耐性機構の打破

対象を婦人科悪性腫瘍とし、臨床検体からスフェロイド培養を実施し、合計卵巣癌5例、子宮体癌4例、子宮頸癌1例、子宮癌肉腫1例のスフェロイド樹立に成功した。次に幹細胞形質に関与するSex-determining region Y-box 2 (SOX2)遺伝子に注目し、子宮体癌細胞株を用いてSOX2の機能解析を行った。SOX2発現は子宮体癌細胞株の細胞増殖に強く関与しており、細胞周期調節に影響していた。SOX2発現は類内膜癌の悪性度及び予後と関連し、SOX2高発現+p21低発現群では、統計学的に有意に予後不良であり、SOX2とp21が子宮体癌の予後分子マーカーになりうることを明らかにした。平成28年度は、臨床検体の層別化を進めるとともに、全エクソンシークエンス実験及び解析の準備を行うこととする。Agilent社SureSelect Human All Exon50Mbを用いて全エクソン濃縮を行い、ライブラリー作成後Illumina HiSeq2500シークエンス(100bp paired end)を行う。得られたFastqファイルから全エクソンシークエンスデータ処理パイプラインを用いて体細胞性遺伝子変異を抽出する。さらに、MutSig (Lawrence et al. Nature 2103)を用いることにより、各細胞集団に特異的な遺伝子変異を決定する。各群の遺伝子変異プロファイルを比較検討することにより、各細胞集団に特異的な遺伝子変異を決定する。抽出されたゲノム異常のうち、遺伝子変異については、サンガー法によるシークエンスあるいはmiSeqを用いたターゲットシークエンスを行い、変異の有無を検証する。婦人科腫瘍平成27年度は卵巣癌スフェロイド細胞の樹立及び臨床腫瘍組織検体の層別化を実施した。計画予定であった全エクソンシークエンス及びSNPアレイ実験を平成28年度に先送りにしたために研究費の余剰分が生じた。平成28年度に予定している全エクソンシークエンス実験、SNPアレイ実験およびゲノム異常の抽出・検証に利用する。
高性能高温集塵技術の開発

本研究ではセラミックフィルタ上の堆積粉塵層の形成過程,および堆積粉塵層空間率の払い落とし効率への影響を実験的に検討した。粉塵堆積機構については,種々の濾過速度における粉塵堆積実験を行い,堆積粉塵層による圧力損失および堆積粉塵層の厚み変化を測定して,堆積粉塵層の空間率の時間変化を求めた。また,堆積粉塵層のフィルタ円周方向の粉塵量分布を気流と粉塵量が同時に変化するとしたモデルを提案し,高温集塵条件下での粉塵堆積量分布を予測した。粉塵払い落とし機構については,堆積粉塵量が等しく空間率の異なる堆積粉塵層対して粉塵払い落とし実験を行い,フィルタ内外および表面上の圧力およびフィルタ中部での粉塵片の剥離距離を測定して粉塵払い落とし効率を求め,堆積粉塵層の空間率と払い落とし効率の関係および,粉塵払い落とし機構を検討した。また,粉塵払い落とし現象の可視化,払い落とし後のフィルタ表面の観察を行い,詳細に粉塵払い落とし機構を検討した。以下に本研究で得られた結果を示す。1)セラミックフィルタによる集塵時の堆積粉塵層は異なった3つの構造(空間率の低い初期粉塵層,空間率の高い過渡粉塵層,定常粉塵層)により形成される。2)提案したモデルによる数値シミュレーションから,大気圧の条件下では粉塵供給口に近い部分での堆積粉塵の厚みが最も厚く,供給口に最も近い部分(=0deg)より130deg付近の厚みが最も少なく,厚みの少ない位置での粉塵量の増加速度は最も速くなることがわかった。また,気流の温度上昇すると粉塵層の厚み分布は小さくなる。3)堆積粉塵の払い落とし効率は,堆積粉塵層が等しければ,払い落とし気流の圧力が大きいものほど高くなり,空間率の低いものほど低くなる。4)フィルタ表面からの剥離粉塵片の距離は,堆積粉塵層の空間率が低いものほど遅く始まり,剥離粉塵片の大きさは小さくなる。本年度は除塵特性に重点を置き,室温で以下の検討を行った.フライアッシュ粒子の捕集・払い落とし実験を市販セラミックフィルタを用い,ろ過流速,払い落とし条件を種々に変えて行い,各因子間の影響を定量的に求めた.この時,装置入口出口濃度等の測定には,パーティクルカウンターおよびアンダーセン煙道サンプラー,レーザー回折粒度測定装置などを用い,フィルタ前後の圧力測定には圧電素子型のセンサーを用い2000Hzでサンプリングした.その結果,・堆積粉塵の払い落とし効率は,払い落とし用圧縮空気圧が高いほど高くなるが,堆積粉塵量が同じでも,充填率が高いほど,また,同一充填状態では,高ろ過速度ほど払い落とし効率は低くなることが明かとなった.・粉塵の払い落としは,粒子充填率が低ければ噴射直後に生じるが,高ければ,僅かな時間遅れる.そして,払い落とされたダストの移動速度は粒子充填率が高いほど遅いことが明かとなった.・払い落とし気流の噴射後の圧力形成過程はフィルタの位置により異なり,最上部では噴射直度フィルタ内側の圧力が外側より低くなり、その後高くなることが,確認されたが,フィルタ中央部,下端部では,気流噴射直後に急激に内圧が急激に上昇し,その後緩やかに減少することが関された.そして圧力の最初の急激な上昇が粉塵の払い落としに有効なことが確認された.

このことより,フィルタ最上部では瞬間ではあるが,払い落とし気流の吹き込みは粉塵の払い落としにマイナスに寄与することが明かとなった.・捕集粉塵の払い落とし時の気流解析を行うためのモデル化と基礎方程式を確立した.本研究ではセラミックフィルタ上の堆積粉塵層の形成過程,および堆積粉塵層空間率の払い落とし効率への影響を実験的に検討した。粉塵堆積機構については,種々の濾過速度における粉塵堆積実験を行い,堆積粉塵層による圧力損失および堆積粉塵層の厚み変化を測定して,堆積粉塵層の空間率の時間変化を求めた。また,堆積粉塵層のフィルタ円周方向の粉塵量分布を気流と粉塵量が同時に変化するとしたモデルを提案し,高温集塵条件下での粉塵堆積量分布を予測した。粉塵払い落とし機構については,堆積粉塵量が等しく空間率の異なる堆積粉塵層対して粉塵払い落とし実験を行い,フィルタ内外および表面上の圧力およびフィルタ中部での粉塵片の剥離距離を測定した粉塵払い落とし効率を求め,堆積粉塵層の空間率と払い落とし効率の関係および,粉塵払い落とし機構を検討した。また,粉塵払い落とし現象の可視化,払い落とし後のフィルタ表面の観察を行い,詳細に粉塵払い落とし機構を検討した。以下に本研究で得られた結果を示す。1)セラミックフィルタによる集塵時の堆積粉塵層は異なった3つの構造(空間率の低い初期粉塵層,空間率の高い過渡粉塵層,定常粉塵層)により形成される。2)提案したモデルによる数値シミュレーションから,大気圧の条件下では粉塵供給口に近い部分での堆積粉塵の厚みが最も厚く,供給口に最も近い部分(=0deg)より130deg付近の厚みが最も少なく,厚みの少ない位置での粉塵量の増加速度は最も速くなることがわかった。また,気流の温度上昇すると粉塵層の厚み分布は小さくなる。3)堆積粉塵の払い落とし効率は,堆積粉塵量が等しければ,払い落とし気流の圧力が大きいものほど高くなり,空間率の低いものほど低くなる。4)フィルタ表面からの剥離粉塵片の距離は,堆積粉塵層の空間率が低いものほど遅く始まり,剥離粉塵片の大きさは小さくなる。
頭痛の医療経済に及ぼす影響と心理社会的要因との関連に関する検討

(目的)昨年は片頭痛患者の医療経済的影響に関して検討し、頭痛に由来する社会的損失は大きいことを示した。本年度は一般健常者における機能性頭痛が、活動能力低下や社会的損失に対して与える影響について明らかにすることを目的とした。(方法)対象は、本研究の目的を説明し同意の得られた専門学校生95名中、頭痛を有する者15名(男性6名、女性9名、平均年齢18.9±0.2歳)とした。被験者のには頭痛日記を配布し、連続3ヶ月間毎日1回就寝前に記録させた。内容は頭痛の有無、頭痛の程度、頭痛の部位・性状・随伴症状、頭痛による生活への支障(学校・バイト・家事の各々につき)である。全ての頭痛発作を片頭痛(M)・片頭痛様頭痛(M')・緊張型頭痛(T)・他の頭痛(O)の4群に分類し、以下の項目について群別に評価した。2)頭痛があったが学校・バイトに行けた日および家事ができた日の、平均能率低下度(結果)発作は全330回、内訳はM23回、M'43回、T82回、O182回であった。LWDは、学校・家事ではM群が最少でO群が最多、バイトではM群・M'群が最少でT群が最多であった。1日の平均能率低下は、学校ではM群・M'群・T群はほぼ同等で、O群の能率低下が少ない傾向であり、バイトと家事ではM群・M'群の能率低下が多くO群で少なかった。LWDEは学校・バイトではM群・M'群で少なく0群で多かったが、家事ではM群・M'群で多くO群で少なかった。(結論)片頭痛発作がありながら活動した場合、それ以外の頭痛に比べて能率は低下しやすく、その他の頭痛では学校やバイトを休むことは多いが、活動した場合の能率低下は少ないことが示唆された。(目的)片頭痛や緊張型頭痛は慢性疾患であり、身体的健康被害と共に心理社会的要因への悪影響が大きいことが知られ、近年こうした慢性疾患に対する医療経済的観点からの検討が重要視されている。そこで、本研究の目的は機能性頭痛の医療経済的影響の実態とそれに関連している要因を明らかにすることとした。(方法)本年度の研究では予備的調査として、心療内科を受診した片頭痛患者の医療経済的影響と心理社会低要因について検討をおこなった。東邦大学心療内科を受診した片頭痛患者で本研究の目的を説明し同意の得られた7名(全員女性、平均年齢35.3歳)を対象とした。被験者には頭痛調査日記を配布し、1日計4回、連続2週間記録することとした。質問内容は頭痛の程度、随伴症状、ストレスな出来事の程度、日常のストレス、不安、抑うつ、イライラ、鎮痛薬の使用、休業状況、作業能率の低下などをVASにて評価させた。医療経済的影響に関しては、直接費用と間接費用を算出した。直接費用は診療録より得られた通院回数、治療内容に関する情報と、通院方法から算出し、間接費用は日記から得られた罹患に伴う社会的損失から算出した。(結果)片頭痛発作は7名中6名に認められた。直接費用に関しては受診内容、投薬内容、鎮痛薬の使用回数などの影響が大きく、総直接費用の平均は1118.6±1867.0円であった。一方、間接費用に関しては直接費用よりも社会的損失が大きい傾向を認めた。平均休業日数は1.0日であったが、能率低下日数の平均は7.9日を占め、能率低下にて損失する生産力は平均32.0%減であった。総間接費用の平均は29772.4±23934.1円であった。(結語)片頭痛患者の医療経済的影響に関して検討した。片頭痛患者において疾患に由来する社会的損失は大きいことが示唆された。また、損失に占める割合として、直接費用よりも間接費用の方が優位であることが示された。

LWDEは学校・バイトではM群・M'群で少なく0群で多かったが、家事ではM群・M'群で多くO群で少なかった。(結論)片頭痛発作がありながら活動した場合、それ以外の頭痛に比べて能率は低下しやすく、その他の頭痛では学校やバイトを休むことは多いが、活動した場合の能率低下は少ないことが示唆された。
磁場誘導組織内加温法と免疫治療の融合による前立腺癌に対する新しい治療法の開発

酸化鉄微粒子(MCL)が、NS極が交互に入れ替わる交番磁場の照射により発熱する性質を利用したがん温熱治療(MCL Heat Therapy)を数年前に開発した。これをがん免疫治療と融合し、全身治療が可能な新しい治療法の開発のための基礎研究を行った。In vitroでは加温によって腫瘍抗原の発現を増強させることはできなかった。しかし、in vivo研究において、MCL Heat TherapyによりヘルパーT細胞および殺細胞性T細胞の発現を確認した。本学IRBの承認を得て、人を対象としたMCLの局所注入を併用する誘電加温装置による温熱治療を同意を得られた3名に実施、安全性を確認した。In vitroで望まれる結果が得られていない状態でin vivoの実験に移行することは一般的ではない。しかし、本研究の核である“がん免疫"は個々の細胞ではなく、個体としての反応としてとらえる必要がある。このためin vivoに移行した。F3446週例オスラットの背部皮下に本学で樹立されたラット前立腺癌PLS-10を移植した。直径5mmに皮下移植腫瘍が成長したところで、鉄含有量が20mg/mlのMCLを2ml皮下移植腫瘍にシリンジポンプを用い30分かけて注入した。384Oeの磁界強度で交番磁界を30分かけた。温度計(熱伝対)を直接皮下移植腫瘍に挿入して計測した腫瘍内部温度は45度に達していた。30分の加温を行った。2日後に腫瘍を摘出して、NK細胞の存在を免疫染色で確認した。さらに免疫応答をみるために殺細胞性T細胞およびヘルパーT細胞の発現も確認した。免疫染色で評価したところ、NK細胞をはじめ殺細胞性T細胞、ヘルパーT細胞の発現を確認することができた。現段階では、これら免疫応答細胞の発現が、MCL Heat Therapyの治療効果に役割を担っているのか、単に結果して発現したのかは明らかとはなっていない。前立腺癌細胞におけるMHCクラスI抗原発現亢進への工夫1.温熱処理によるMHCクラスI抗原発現亢進の解析:ヒト前立腺癌細胞PC-3, LNCapと共同研究者の内木が樹立したラット前立腺癌細胞PCai1の培養ディッシュを加温して、細胞を回収。FACSscanでMHCクラスI発現の増強を解析した。結果として、温熱処理により前立腺癌細胞のMHCクラスI抗原の発現が亢進しなかった。そこで加温を38,40,42,45°Cと多段階に設定して検討した。しかし、その結果としもMHCクラスI抗原の発現は亢進しなかった。言い換えると、細胞障害性T細胞の活性化にはMHCクラスI抗原の発現が必要であるが、自然免疫系のNK細胞はMHCクラスI抗原が発現していない細胞を標的として破壊する。したがって、本研究の戦略のなかで、NK細胞の働きも重視する必要があることがわかった。2.ヒストン脱アセチル化阻害剤処理によるMHCクラスI抗原発現亢進の解析:PC-3, LNCapおよびPCai1をヒストン脱アセチル化阻害剤であるtrichostatin A (TSA)によって処理、その後細胞を回収し、FACS scanでMHCクラスI発現の増強を解析した。しかし、trichostatin A (TSA)処理によってもMHCクラスI抗原の発現が亢進しなかった。trichostatin A (TSA)はヒストン脱アセチル化剤阻害剤として市販されているものである。市販されていないもので、研究室レベルのものもいくつかある。幸い私たちは本学大学院薬学研究科で開発された新規ヒストン脱アセチル化阻害剤を使用することができるので、それを用いて検討する必要があることがわかった。平成26年(最終年度)では、本学IRB承認のもと、広く臨床の温熱治療で用いられる誘電加温装置「サーモトロンRF-8」(以下RF-8)とMCLを組み合わせた新規温熱治療を試みた。人を対象としたMCLの標的臓器への局所注入を併用するRF-8による温熱治療である。主要エンドポイントは有害事象の有無。副次エンドポイントは前立腺腫瘍マーカー(PSA)の変化および免疫系指標の変化である。【対象と方法】(対象)標準治療が無効となった前立腺癌患者。そのうち2014年7月から2015年3月までに本臨床試験に同意した3名が対象。(プロトコル治療)1.仙骨硬膜外麻酔下、超音波ガイド下で、前立腺左右の辺縁、中心および移行領域に1カ所ずつマグネタイト濃度30mg/mlのMCL 0.5mlを注入し、温度センサーをMCL注入部位近傍に挿入2. RF-8の出力を調整し、前立腺の温度が43°Cをとなるように30分間温熱治療を行う。

【結果】症例1:67歳男性、cT3aN1M1bサーモトロンRF-8最大出力375W。最高温度38.5°C。治療前後PSA 123.8/205.3 ng/ml。治療前後IL-6 1.8/3.2pg/ml。症例2:72歳男性、cT3aN1M1bサーモトロンRF-8最大出力710W。最高温度41.5°C。症例3:78歳男性、cT3aN1M1bサーモトロンRF-8最大出力600W。治療前後PSA 0.91/1.12 ng/ml。治療前後IL-6 1.7/4.1pg/ml。最高温度40.8°C。3症例ともアレルギー、血液像、皮膚症状の有害事象は認めなかった。治療後のIL-6が高値であり、免疫系の活性が示唆された。泌尿器系腫瘍学本研究の目的であるマグネタイト微粒子(MCL)と交番磁界を利用した磁場組織内誘導加温法(MCL Heat Therapy)とがん免疫治療の融合が本研究の目的である。in vitroでは前立腺癌細胞でMHCクラスI抗原の発現を温熱治療では増強させることはできなかった。個体として温熱治療により、免疫応答細胞(NK細胞、殺細胞T細胞、ヘルパーT細胞)の発現を免疫染色では確認できた。しかし、本年度の目標の中で、免疫系の負の調整系まで、進むことはできなかった。さらに、Heat Shock Protein (HSP)複合体とMCLクラスI抗原の複合体の樹状細胞への取り込みを検討することが予定となっていた。しかし、MHCクラスIの発現をとらえられていないため、この項目については、検討できていない。本研究の大きな目的は、Fe3O4と磁場を用いた“がん温熱治療"と“がん免疫治療"を融合し、全身治療が可能な前立腺癌に対する新しい治療法を開発するための基礎的研究である。そこで、“がん温熱治療"と“がん免疫治療"を融合させるために、加温によりいかなる免疫応答が発現するかを見極める必要がある。平成24年度は、MHCクラスIにポイントを定めて、温熱によりMHCクラスIをより発現させる工夫を試みたが、ネガティブデータであった。しかし、それはより選択肢を絞ることができたとして、一定の成果があったと考えている。MCL Heat Therapyとがん免疫の融合という目標においては免疫応答細胞(NK細胞、殺細胞T細胞、ヘルパーT細胞)の役割などはさらなる研究が可能と考えられる。しかし、MHCクラスI抗原とHSPとの複合体と樹状細胞が関与する免疫応答の解明には多くの課題が残されている。根本にある前立腺癌細胞のMHCクラスI抗原の発現が温熱治療にて増強するか否かを精査する必要がある。並行して行っている本学大学院薬学研究科で開発された新規ヒストン脱アセチル化阻害剤を用いた、のMHCクラスI抗原の発現増強も進めていく。1.温熱処理による自然免疫系のNK細胞の働きを確認する。H24年の研究で前立腺癌細胞では温熱治療によるMHCクラスIの発現は影響を受けないことがわかった。そこでNK細胞の働きにポイントを置く。
グローバル化時代の都市における「多様性」の諸相と「まちづくり」の比較研究

現在、日本の諸都市では、地域イメージ戦略を核としたまちづくり運動が盛んであり、多くの場合その中では、地域の固有性や多様性を称揚する理念が謳われるこが、グローバルな流動性を前提とした現代においては、それらは非常に大きな困難を抱え込んでいる。このパラドクスとそこからの脱却の模索を、千葉県柏市における数量調査・インタビュー調査や東京都上野地区におけるインタビュー調査などから明らかにした。上野における実証研究の成果を、「ノスタルジー・ブームと00年代の「下町」」および「グローバル化とパブリックスペース--上野公園の90年代」(『戦後日本スタディーズ<3>』所収)といった論文で公刊する一方で、本年度は千葉県柏市での質問紙調査、聞き取り調査に注力した。それらの調査は主に、報告者が以前より関与している柏市の地域活性化団体ストリートブレイカーズおよび、同団体が千葉県より委託された地域活性化プラットフォーム事業のコーディネイト業務に参与観察する形で行われた。中でも、当該プラットフォーム事業の評価として行われた各種市民イベントでの質問紙調査を企画・作成・配布し、約1000件の回収数を得た(予想以上に多くの回収数を得たために、この集計・分析を主な目的として、当初予定より多くの謝金を支出することとなった)。その質問紙調査の二次分析からは、地域の固有性や多様な文化的アメニティの魅力に拠らずに地域への愛着を醸成している郊外住民の実態が窺われた。これまでのまちづくり論とは一線を画すこの発見は、平成21年度に学会報告などで公表する予定である。またこれらの作業と平行して、「「場所の力」とどうつきあうか」(『こころのたねとして』所収)では、グローバル化時代の都市戦略における「多様性」の扱われ方とその課題について、理論的に整理した。この議論はさらに、シンポジウム「場所の力-歩きながら考える」での共同報告へと発展的に展開され、大阪市釜ヶ崎地区を中心とした研究グループとの対話の中で相互に有益な刺激を与え合うこととなった。本年度は、上野地区の商店主に対する聞き取り調査と、東京都議会議員選挙における参与観察を中心に、上野・台東区地域における実証研究を精力的に進め、その主要な部分を印刷中の論文「「地域イメージ」、コミュニティ、外国人」(『多文化社会の<文化>を問う--共生・コミュニティ・メディア』所収)にまとめた。同論文では、上野というフィールドを事例としながらも、流動性の激化という現代都市が置かれた環境の中で、地域コミュニティの称揚・活性化と、都市の多文化化という二つの価値が衝突してしまう局面について、既存研究にない理論的な整理をすることに成功した。また、都議会議員選挙の参与観察をもとに、現在の地方政治の投票行動に垣間見える地域コミュニティの液状化状況と、1930年代のそれを対比した「もうひとつの「希望は、戦争」」(『オルタ』2009年9-10月号)を寄稿し、社会的な発言も試みた。また、本報告書には記していないが、上野商店街連合会ならびに上野中央通り商店会において、上記の研究をフィードバックする講演を行う機会も得た。昨年度行った千葉県柏市での質問紙調査、聞き取り調査の成果に関しては、その一端を、ウェブ記事「郊外(的)なるもの」(森記念財団ホームページ内)および、国際ワークショップ『カルチュラル・タイフーン2009』において「サブカルチャー、地域意識、ジモトつながり:郊外の現在」と題されたセッションをオーガナイズすることなどによって発表し、社会学領域のみならず、都市計画、建築などの関係者から、学際的な評価を得た。また、これらの研究からの先端的な知見は、現在印刷中の教科書・『社会学入門』の分担執筆にも生かすことができた。本研究の最終年度にあたる平成22年度は、昨年度までの台東区上野地区を中心とした調査を踏まえ、主に成果発表と研究交流に注力した一年となった。上野の商店主に対する聞き取り調査に関しては、「「地域イメージ」、コミュニティ、外国人」(『多文化社会の〈文化〉を問う』所収)にまとめ、筑波社会学会にて同題目の報告を行った。同論文では、流動性の激化という現代都市が置かれた環境の中で、地域コミュニティの称揚・活性化と、都市の多文化化という二つの価値が衝突してしまう局面について理論的な整理を試みた。また、前年の東京都議会議員選挙での参与観察を踏まえ、現在の地方政治の投票行動に垣間見える地域コミュニティの液状化状況と、それを補うものと期待されるネットメディアの限界について、「選挙カーとtwitterのあいだ」(『フラット・カルチャー』所収)として検討した。さらにこれらの成果をもとに、類似した問題意識を持つ関西学院大学大学院社会学研究科を中心としたグループとの研究交流を行い、日本社会学会での共同報告「グローバリゼーションと移動・定住のフロンティアの現在」などにつなげた。一方で、上野の状況との比較対照のために、東北地方から北関東にかけての地方都市の空間編成について調査し、その成果をひとつのアウトリーチ活動として、雑誌『POSSE』における記事にまとめた。さらに、これらの研究からの先端的な知見は、教科書(『社会学入門』)の分担執筆にも反映させることができた。
神経因性慢性疼痛の形成に関与する情動関連神経機構の意義の解明

正常の状態から神経因性疼痛が成立すると、急性痛とは異なる新しい様式の可塑性が、脳内疼痛関連情動神経機構の一端を担う扁桃体内シナプスで生じることを認めた。また疼痛依存的に増大するこのシナプス伝達は、シナプスそのものの構造的変化によって生じている事実が明らかとなった。本実験結果は、痛みに対する新たな治療法(ターゲット、時間)を確立する上で重要な基盤となると考えた。疼痛は生態防御のために有用な警告機構ではあるが、慢性化し持続的になると、それ自体が有害な病態となる。この慢性痛成立には、痛みに付随する不安や不快感といった負の情動が主体となっているため、治療が困難になることが多い。昨年までに、脳内情動処理機構の一端を担う扁桃体(CeA)において、脊髄由来の侵害情報を伝達する橋外側脚傍核(PB)由来興奮性シナプス伝達に可塑性が生じることを、神経因性痺痛モデルを用いた実験で報告した。この神経ネットワークの可塑性の経時的変化を検討することは、慢性痛成立過程で生じている病態生理を解明することになると考え実験を行った。Wistar rat(P21P24)の左側L5脊髄神経結紮神経因性疼痛モデルを作製し、異痛症発現評価を行った。評価直後に麻酔下に断頭し、扁桃体を含む脳スライス標本を作製した。PBからの入力線維刺激によって誘発される興奮性シナプス後電流(eEPSC)をスライス内CeAニューロンからパッチクランプ法を用いて記録し、結紮をしないSham手術群と経時的変化の比較検討を行った。術後6時間では、結紮モデルのCeAから記録されたeEPSC振幅は、Sham手術群におけるそれよりも両側性に高値であった。術後1.5日では各群間に差はなくなったが、2日目以降に記録したeEPSC振幅は昨年までの結果と同様、結紮対側CeAのみ他群に比べて高値となった。過去に報告された急性疼痛モデル同様、術後6-8時間という亜急性期においてPB-CeAシナプス伝達増強が生じたが、その変化は術後1.5日を境に障害部位対側のみとなる新しい様式の可塑性を認めた。本実験のような長期痛覚亢進状態で生じる扁桃体内シナプス伝達増強の経時的変化は、慢性痛成立に関与する情動記憶固定化の一端を担っていると推察され、中枢神経をターゲットとした新たな治療法の開発に重要である。痛みは、個体の警告信号として重要な感覚機構であるが、一旦慢性化し持続的になると、それ自体が不利益な病態となる。特に、臨床医学的問題となっている原因として、侵害受容なしに生じる負情動が病態の主体となり治療に難渋することがあげられる。これまでに脳内情動処理機構の一端を担う扁桃体(CeA)において、脊髄由来侵害情報を伝達する腕傍核(PB)由来興奮性シナプス伝達が疼痛依存的に増大する事実を神経因性疼痛モデルにおいて報告した。本年度は、この神経ネットワークの可塑的変化をシナプスレベルでより詳細に解明することを目的とし実験を行った。また情動記憶固定化が組織損傷改善後も生じているのか否かを確認するために、神経因性疼痛改善モデルの作製を試みた。Wistar ratの左側L5脊髄神経結紮神経因性疼痛モデルを作製し、異痛症発現評価を行った。評価直後に断頭しCeAを含む脳冠状断スライス標本を作製した。PBからの入力線維刺激によって誘発される興奮性シナプス後電流(eEPSC)をスライス内CeAニューロンからパッチクランプ法を用いて記録する際、人工脳脊髄液のCa^<2+>をSr^<2+>で置換することで、asynchronous releaseを誘発し、単小胞性EPSC振幅の測定を行った。結果、右側単小胞性EPSC振幅は左側に比し有意に高値を示したが、その差はごくわずかであった。次に最大幅のallodynia応答閾値低下を認める術後1日目に、外科的処置による疼痛改善を試み、術後7日目の最終評価直後、他モデル群と比較検討を行った。これまでの結果と本実験結果より、神経因性疼痛で生じるシナプス伝達増強は、放出確率の変化ではなく同期的放出小胞数の増大が関与すると推察された。また今回作製し得た神経因性疼痛改善モデルに対し、更なる検討を加えることで、上位中枢における痛みの記憶・処理に関し新たな事実を見出せる可能性が出てきた。痛みは、警告信号として重要な感覚機構であるが、一旦慢性化し持続的になると、それ自体が不利益な病態となる。治療後も持続する患者の主観的な痛みとして、不安や不快感などの「負情動」が一つの大きな要因となっていることは否定できない。これまでに脳内情動処理機構の一端を担う扁桃体(CeA)において、脊髄由来侵害情報を伝達する橋腕傍核(PB)

由来興奮性シナプス伝達が疼痛依存的に片側性に増大する事実を神経因性疼痛モデルで報告した。また昨年度までの実験で、この神経ネットワークの可塑的変化をより詳細に検討した結果、単小胞性興奮性シナプス後電流(EPSC)振幅には大きな変化を見出すことが出来なかった。これよりシナプス増強の要因は、放出確率の変化ではなく、同期的放出小胞数の増大が推察された。そこで本年度は、シナプス伝達増強メカニズムに関与する構造的変化は単線維シナプス内での変化なのか線維の増加によるものか明らかにするために実験を行った。Wistar ratの左側L5脊髄神経結紮神経因性疼痛モデルを作製し、異痛症発現評価を行った。評価直後に断頭しCeAを含む脳冠状断スライス標本を作製した。スライス内CeAニューロンからパッチクランプ法を用いて記録する際、微小双極刺激電極を作成し、PB由来求心路を微弱電流で刺激するminimal stimulation法を用いて単線維刺激を行った。結果、右側単線維性EPSC振幅は左側に比し有意に増大していたため、増強の原因は単線維シナプス内の放出小胞数およびそれに呼応した受容体の増加から生じていることがわかった。以上より、正常の状態から神経因性疼痛が成立すると、脳内疼痛関連情動神経機構のシナプスでは、1活動電位で放出される小胞数の増加と受け手側の受容体数の増加という構造的変化が生じ、これがシナプス伝達増強を固定化し、急性痛とは異なる慢性痛の病態を形成するものと推察された。
金属間化合物の環境脆化の解明

Ni_3Al基金属間化合物について、環境脆化機構の解明とともに材料製造過程で含まれる内在不純物水素の影響の有無の解明を目的として研究を行った。Ni-23.4mol%Alおよびこれに0.07mol%のほう素(B)を添加した合金を約10^<-3>Paの真空中およびアルゴン(Ar)中で溶解・金型鋳造し、均質化・恒温鍛造した後、施削により丸棒引張試験片とし、真空溶解材について真空中で、Ar溶解材についてはAr中で、それぞれ430°C,15hの焼鈍を施した(以下それぞれ真空処理材、Ar処理材と呼ぶ)。その後各試料を超高真空中で再び430°Cで加熱し、その時の水素分圧を質量分析計で連続的に測定することにより、バルク中の水素量を間接的に見積もった結果、真空処理材のほうが内在水素量が少ないことが確かめられた。このように内在水素量の異なる各試料について、おもに約10^<-8>Paの真空中で引張試験を行った結果、B添加合金も無添加合金も内在水素量が少ない真空処理材のほうが高延性となることが分かった。B添加合金について変形・破断に伴う水素分圧の変化を、研究代表者が1992年に開発した質量分析計を備えた超高真空材料試験機を用いて、荷重-変位曲線とともに検討した結果、真空処理材もAr処理材も破断時に水素の放出が見られたが、その放出量はAr処理材のほうが多くなった。この時の破面は、いずれの試料もディンプル形成型の延性破面であった。以上の結果からB添加のNi_3Alにおいては、内在不純物水素は、変形中に材料内を移動しボイドの生成・成長を促進する(ボイド内に水素ガスを形成)ことにより、延性を低下させていると考えられた。またB無添加のAr処理材を10^<-3>Paの真空中で試験した結果、上記超高真空中での試験の場合に比べて延性が低下した。したがって環境中のガス不純物(おそらく水蒸気)は10^<-3>Pa程度の低圧力であっても、脆化をもたらすことが明らかになった。
幼児期メインストリ-ミングの方法に関する実証的研究

保育形態の異なる幼児園2園において、メインストリ-ミング(統合保育)を実効あるものとする方法の検討を行った。A園は、障害児の自発的活動を保育者が適時、側面的に援助し、自発的、自己制御的な行動の拡大・変容、および他児との活動の共有を図る形態・方針をとる。一方、B園は障害児の機能レベルによって、障害児小集団保育、学級内保育の形態をとり、さらに自発的活動のコ-ナ-保育、低年齢児との小集団保育、個別抽出指導などの多様な形態を設ける。この多様な形態の中で、個々の実態の向上を図る。この2園における対象児とその相互交渉過程の変容、そして保育の検討により、次の点が見出された。1.両園のどの対象児も発達的に変容した。両園の対象児ともに、障害をもたぬ子との間の相互交渉は増加した。が、変容の諸相は異なる。2.相互交渉に関わる要因に、(1)障害児側の他児への働きかけ、(2)健常児の障害児への働きかけ、(3)保育者の意識・介入方法が想定された。また、(1)には他児の働きかけへの応じ方も含まれる。3.相互交渉について、A園では自然な相互交渉を保育者がどう意識し、必要時の介入や強化をどう果たすかが要点であり、この前提には、自発度に富む保育場面設定、保育者間の共通認識の高め合い(保育観、子どもの実態、介入の条件に関して)が指摘できる。4.B園では、子どもの実態とその時期の保育課題により、いかに適切な保育形態を設け、意図的な介入、保育を果たすかが要点であり、前提には子どもの実態に合った集団編成と内容構成、健常児への働きかけ、保育者の意識と観察眼、保育技術の練成が指摘できる。いずれにせよ、保育内容・方法により統合の成果も左右されるものの、一方で保育者の介入に関する要因の重要性が示唆され、この検討が次の課題となった。
筋線維組成を規定する遺伝子多型は生活習慣病発症を予測するバイオマーカーとなるか

初年度である本年度は、日本人においてアスリートにおける競技種目が安静時の血圧に及ぼす影響(検討1)および現役時代の競技種目が将来の高血圧の発症に及ぼす影響(検討2)について調査を行った。競技種目により、アスリートを持久系、瞬発系、混合系の3種類に分類し比較検討を行った。検討1では、現役アスリート219名を対象として血圧の測定を行い、持久系<混合系<瞬発系の順に収縮期血圧が高くなることを確認した。また、動脈スティフネスの指標であるcfPWVも同様の関連を認めた。これらの結果から、現役アスリートにおいて、持久系や瞬発系などの運動様式が血圧や動脈スティフネスなどの循環機能に関連することを明らかにした。検討2では、引退後のアスリート1233名を対象とした。現役時代の競技種目によって対象者を持久系、瞬発系、混合系に分類し、高血圧の発症について検討した。その結果、高血圧の発症率は持久系<混合系<瞬発系の順で高くなることが示された。さらに、ベースラインにおける年齢や喫煙習慣などの要因を考慮したところ、持久系に比べて瞬発系ではハザード比が1.63 (95% CI: 1.12-2.44)であることが明らかになった。これらの結果から、現役時代の運動様式は将来の高血圧の発症に関連することが示唆された。加えて、本年度は上記の検討1および検討2の対象者において、DNA抽出用の唾液サンプルの採取を行った。次年度以降、これらの唾液サンプルからDNAを抽出し、遺伝子多型の解析を実施する予定である。本年度は、現役アスリートにおいて運動様式と循環機能の関連を明らかにした。また、引退後のアスリートにおいて、現役時代の運動様式と将来の高血圧の発症についての関連を明らかにした。加えて、両検討においてDNA抽出用の唾液サンプルの採取を行なっており、研究はおおむね順調に進展していると考えている。次年度以降は、本年度の研究で採取したDNA抽出用の唾液サンプルからDNAの抽出および解析を実施する。解析対象とする遺伝子多型は、これまでに筋線維組成との関連が報告されているACTN3 R577XやACE I/D多型とし、循環機能や将来の高血圧の発症との関連を検討する予定である。また、遺伝子多型と現役時代の運動様式の交互作用についても検討を行っていく。本年度実施予定であった研究を十分に遂行できたため、直接経費の一部を次年度に繰り越した。翌年度の研究において、繰り越した直接経費および予定されている直接経費を用いて実験や学会発表などを実施する予定である。
ポジトロニウム形成を利用したスパ-内反応の研究

平成12年度の2年間にわたって行われた本研究は当初の計画が順調に進み、主要な部分は第1年次に実施されたので、第2年次では実験結果を練り上げることが中心となった。第1年次で得た結果では、(a)ポジトロニウム形成過程をスパ-モデルによって解析することの妥当性を再確認しただけでなく、(b)新しいポジトロニウム形成過程のモデル(ポジトロニウムは過剰電子や捕捉された電子だけを前駆体として生成するのではなく、励起された電子もポジトロニウムの前駆体となる)を提起するまでに至った。(a)に関連する部分は4つの論文にまとめられ、Int.田J. Radiation Physics and Chemistry誌に、(b)に関連する部分は、1つの論文としてJ. Chem. Phys.誌にいずれも第2年次中に発表された。これらの成果は新しい視点を提起するものであったが、新しいモデルがこれまでのモデルに単に付け加わっただけのものなのか、または新しいモデルこそ他にとって代わるベきなのか、が次の問題となった。このことについては、実験事実を持って考察するだけの余裕が研究費面で無かったので、以後の検討に委ねることとし、多少の考察を行った論文を書いた(Hanbook of Hot Atom Chemistry , ed. by T. Matsuura, Kodansha Scientifics)。以上のように、本研究課題は一般研究Cとしては十分すぎる成果を上げて終了したことになるが、引き続きこの問題を深めるためには新たな予算を要求して行いたい。主としてシクロヘキサンに一連のフッ素化ベンゼンを溶かした系でのポジトロニウム形成実験を系統的に行った。その結果からフッ素化ベンゼンの励起状態エネルギ-準位がポジトロニウム形成確率とよい相関を示すことが明らかにされた。これからポジトロンが励起状態の分子から電子を引き抜いてポジトロニウムになる過程e^++M^〓→Ps+M^+があることが結論された。これとは別に、ヘキサフルオロベンゼンや二硫化炭素のシクロヘキサン溶液についても系統的な実験を行い、同じ結論を得た。これらの成果は今年度中に4つの論文としてまとめ、既に受理されている。更にこれら一連の研究の結果、「Resonant Model of Positronium Formation」と名ずける新しいモデルを提起することとし、論文を投稿し査読を終えている。これら一連の研究は主として外国人研究員の協力によって行い、その人が実験室(東海分室)に滞在することを補助する必要から、本科学研究費の経費の大半は謝金であった。この為備品として購入を予定していた光電子増倍管とレンズ系は別の経費から購入した。本研究で生まれた「Resonant Model」に対する論文査読者の評価は極めてよく、本研究は新しいステップに入ったと言える。今後「Resonant Model」の発展に向けて研究を続ける価値がある。平成23年度の2年間にわたって行われた本研究は当初の計画が順調に進み、主要な部分は第1年次に実施されたので、第2年次では実験結果を練り上げることが中心となった。(a)に関連する部分は4つの論文にまとめられ、Int.J.Radiation Physics and Chemistry誌に、(b)に関連する部分は1つの論文としてJ.Chem.Phys.誌にいずれも第2年次中に発表された。これらの成果は新しい視点を提起するものであったが、新しいモデルがこれまでのモデルに単に付け加わっただけのものなのか、または新しいモデルこそ他にとって代わるべきものなのか、が次の間題となった。

このことについては、実験事実を持って考察するだけの余裕が研究費面で無かったので、以後の検討に委ねることとし、多少の考察を行った論文を書いた(Hanbook of Hot Atom Chemistry,ed.by T.Matsuura,Kod ansha Scientifics)。以上のように、本研究課題は一般研究Cとしては十分すぎる成果を上げて終了したことになるが、引き続きこの問題を深めるためには新たな予算を要求して行いたい。
細菌性病原因子の分子遺伝学的研究

本研究班は、弱毒菌または比較的病原性の強い細菌でありながら、複数の病原因子が一つの病像を形成するような細菌の病原因子について、遺伝子の同定、クローン化、構造解析を出発点として研究を展開し、3年間にそれぞれの研究分担者はかなり目覚ましい成果を挙げることができた。研究対象となった病原因子は多岐に亘るので、いくつかのカテゴリーに分けて全体の概要を記した。1)発現調節機構が解明されつつある病原因子赤痢菌の侵入・拡散因子群(笹川、渡辺),豚コレラ菌の菌血症惹起因子(檀原),ビブリオ属溶血素(西渕),緑膿菌プロテアーゼ(奥田),ウェルシュ菌溶血素(林),セラチ〓の線毛(天児)。2)活性化または輸送機構が解明されつつある病原因子緑膿菌サイトトキシン(寺脇),コレラ菌溶血素(山本耕),チフス菌Vi抗原(江崎),ぶどう球菌溶血素とロイコシジン(神尾),腸球菌溶血素とバクテリオシン(池),ボツリヌスC,E型毒素(小熊)。3)その他新たな病原因子を同定するための感染モデル系が、ヘリコバクターのウレアーゼ遺伝子欠失株(中沢),バクテロイデスの強毒株の分離(大西)などにより作成された。また、下痢原性大腸菌(山本達)および鶏病大腸菌の定着因子(関崎),プロフィロモナスの歯周病因子(吉村)に関する新しい知見が得られた。またプラスミドR100TraT産物の血清抵抗性の機序が解明された(井上,定年退官のため本研究初年度のみ班員)。全分担者において研究は申請時より着実に進展した。1.毒性物質を同定したもの:歯周病菌に血球凝集素を精製した(吉村)。2.遺伝子を同定、サブクロ-ン化したもの:腸球菌の溶血毒遺伝子(池)鶏病大腸菌のI型線毛遺伝子(関崎),H.pyloriのサイトトキシン遺伝子(中沢)。3.構造遺伝子の一部の塩基配列を決定したもの:新しい下痢病原菌である腸管粘着性大腸菌の粘着因子遺伝子(山本・達),B.fragilisのノイラミニダ-ゼ遺伝子の一部を決定し、診断用プロ-ブを開発した(大西)。4.構造遺伝子の全塩基配列を決定したもの:豚コレラ菌の細胞侵入性遺伝子群mba14(檀原),緑膿菌のエラスタ-ゼ、アルカリプロテア-ゼ(奥田),ボツリヌスC型毒素遺伝子についてはさらに機能的ドメインも解明した(小熊)。5.(4)のステップを完了し、調節遺伝子系その他の解明へ進んだもの:チフス菌V_i抗原の重合と輸送を支配する遺伝子(江崎),セラチアの潜在性線毛遺伝子の調節系(天児),コレラ菌溶血毒を活性化する遺伝子(山本・耕),腸炎ビブリオの耐熱性溶血毒の正の調節遺伝子tox-R(西渕),緑膿菌のサイトトキシン溶原ファ-ジの宿主菌染色体への組込み機構(寺脇・林哲也),ウェルシュ菌Q毒素の活性化因子(林英生)などがこれに属する。6.赤痢菌の細胞侵入性遺伝子群の解析:D群菌については浸透圧による調節がvirF遺伝子の発現調節を介して行われること(渡辺),B群菌については広汎な解析がなされており、宿主細胞への細胞侵入性を支配する遺伝子産物の一つが菌体内膜貫通性蛋白であること,および細胞間拡散を支配するvirG遺伝子を調節する遺伝子virKの塩基配列を決定した(笹川)。7.その他:プラスミドRl00のTraT産物は補体成分C6のC5bへの結合を妨げることにより,菌の血清抵抗性に寄与することを証明した(井上)。大多数の分担研究者は初年度にひき続きそれぞれ同一の病原因子に対する研究を深めたが、同一菌種の他の病原因子の検索へと進んだ者もある。

全体的な成果は概ね次のようにまとめられる。1.推定病原因子の病原性の確認:H.pyloriのウレアーゼ遺伝子を不活化しマウスに対する病原性の低下を確認した(中沢)。2.新たな病原遺伝子の同定とクローン化:エルトールコレラ菌の新溶血素遺伝子(山本耕),鶏病大腸菌の自家凝集遺伝子(関崎),P.gingivalisの血球凝集素遺伝子(吉村)。3.病原遺伝子の構造決定:黄色ブドウ球菌のロイコシジンとα溶血素遺伝子(神尾),ボツリヌスC型毒素とE型毒素遺伝子(小熊),腸チフス菌Vi抗原の合成と輸送に関する遺伝子群(江崎)。4.病原因子発現に関与する調節因子の同定:緑膿菌アルカリプロテアーゼ産生に対する鉄イオンとエリスロマイシンの抑制換果(鬼田),D群赤痢菌の細胞侵入性遺伝子群の発現に及ぼすphの効果(渡辺)。5.病原遺伝子に対する調節遺伝子の同立と機能:B群赤痢菌の細胞間拡散を支配するvirGを正に調節するvirKと、細胞侵入性遺伝子群およびvirGの発現を転写後正に調節するvacB遺伝子の解析(笹川),腸炎ビブリオの耐熱性遺伝子(溶血毒)発現を調節する遺伝子群(西渕),ウェルシュ菌の4毒素遺伝子に仂く調節遺伝子群(林),豚コレラ菌の菌血症を惹起する3遺伝子に対する正の調節遺伝子(檀原),セラチアの潜在性線毛遺伝子に対する調節遺伝子の存在とそれに与える温度効果(天児)。6.その他:緑膿菌サイトトキシンプロファージの宿主菌染色体への組込み桟構の解明とサイトトキシン精製法の確立(寺脇),B.fragilisの染色体制限酵素地図の作成(大西),病原性大腸菌EAggEC診断用プローブの開発(山本達),腸球菌β溶血素・バクテリオシンの活性化桟構(池)。今年度は3年間の研究の最終年度にあたり、詳細な研究報告書を作成したので、以下に簡単に本年度の研究内容を概括する。1)発現調節機構が解明されつつある病原因子赤痢菌の侵入・拡散因子群(笹川、渡辺),豚コレラ菌の菌血症惹起因子(檀原),ビブリオ属溶血素(西渕),緑膿菌プロテアーゼ(奥田),ウェルシュ菌溶血素(林),セラチアの線毛(天児)。2)活性化または輸送機構が解明されつつある病原因子緑膿菌サイトトキシン(寺脇),コレラ菌溶血素(山本_耕),チフス菌Vi抗原(江崎),ぶどう球菌溶血素とロイコシジン(神尾),腸球菌溶血素とバクテリオシン(池),ボツリヌスC,E型毒素(小熊)。3)その他新たな病原因子を同定するための感染モデル系が、ヘリコバクターのウレアーゼ遺伝子欠失株(中沢),バクテロイデスの強毒株の分離(大西)などにより作成された。また、下痢原性大腸菌(山本_達),鶏病大腸菌の定着因子(関崎),プロフィロモナスの歯周病因子(吉村)に関する新しい知見が得られた。
聴覚皮質の神経集団ダイナミクスの光学的計測

本研究では、音の識別に関する脳内機構の解明を目指して、純音のように周波数が定常な音および周波数変調(FM)音や周波数がステップ状に変化する(SF)音のように時間的に周波数が変化する音に対する聴覚皮質活動を光学的計測法を用いて計測し、聴覚皮質における音の表示様式を時間的空間的に解析した。また、経時的に与える2音による刺激と抑制性伝達物質の拮抗阻害剤を皮質に投与する方法を用いて、皮質ニューロン間の興奮性および抑制性相互作用について調べ、聴覚皮質における時間的空間的な抑制作用が音のマスキング現象にどのように関わるかを解析した。動物はネンブタール麻酔したモルモットを用いた。モルモットの一次聴覚皮質では、時間的に周波数が変動する音や複数の周波数成分をもつ音は、周波数局在構造の中のニューロン集団の時間的空間的な伝播活動パターンとして表示されることが明らかになった。この伝播活動パターンの形成には、一次聴覚皮質で見られる周波数局在機構の中野周波数バンド間および周波数バンド内での興奮性および抑制性の相互作用が関係することが示唆された。これらの結果は、知覚認識の神経機構として、神経の集団としての時間的空間的パターンが、情報の特徴抽出を担っている可能性を示している。これらの結果をもとにして二次元の神経回路モデルを作成した。ネンブタール麻酔したモルモットの聴覚皮質を電位感受性色素RH795で染色し、聴覚皮質の活動を、落射型蛍光顕微鏡と144チャンネルフォトダイオードアレイを用いて蛍光強度の変化として計測した。計測領域は3mm×3mmであり、フォトダイオードアレイの各チャンネルは250μm×250μmの領域の活動を記録する。刺激音として純音、周波数変調(FM)音および経時的に与える2つの純音を用いた。聴覚皮質には、特定の周波数の音に応答する神経細胞が周波数順にバンド状に並ぶtonotopic organizationと呼ばれる構造がある。光学的計測により、純音刺激に対して周波数バンドが活動する様子を2次元的にとらえることができた。音の周波数を変えると、その周波数に対応した皮質位置に活動バンドが現れ、tonotopic organizationが確認された。純音に対する活動は一過性であり、純音の持続時間に関わらず、最初に2030ms続く興奮活動が現れ、その後に100150ms続く抑制が現れる。興奮活動は周波数バンド内を腹側方向(一部背側方向)に移動する。抑制活動バンドの周辺で最も強く、活動バンドを挟むようにあるは取り囲むように現れる。FM音を刺激に用いた場合、興奮活動は、最初に、FM音の開始周波数に対応する皮質位置に純音刺激の場合と同様の活動が現れ、その後周波数変調に応じて活動スポットが周波数バンドを横切る方向に移動して行く。周波数の変調の方向を逆転すると活動スポットの移動方向も逆転する。経時的に2つの純音を与えた実験から、周波数バンド間には相互抑制があること、抑制の強さは低周波が高周波を抑える方がその逆よりも強いこと、また周波数バンド内にはより強い抑制が働くことが分かった。これらの結果から、聴覚皮質は音の情報を時空間的にダイナミックに表示していること、さらに、周波数変化が検出されやすい神経構造をもっていることが明らかになった。ネンブタール麻酔したモルモットの聴覚皮質を電位感受性色素RH795で染色し、聴覚皮質の活動を、144チャンネルフォトダイオードアレイを用いて光学的に計測した。刺激音として純音、周波数変調(FM)音、ステップ状に周波数が変化する音(SF音)および経時的に与える2つの純音を用いた。光学的計測により、純音刺激に対する興奮活動は周波数バンド内を腹側方法(一部背側方向)に移動することがわかった。抑制は活動バンドの周辺で最も強く、活動バンドを挟むようにある胃は取り囲むように現れる。FM音を刺激に用いた場合、興奮活動は、最初に、FM音の開始周波数に対応する皮質位置に純音刺激の場合と同様の活動が現れ、その後周波数変調に応じて活動スポットが周波数バンドを横切る方向に移動する。バンドを横切る活動は周波数バンドの一部に起こり、純音刺激の場合のようにバンド全体には広がらない。これに対して、SF音に対する活動は、純音刺激の場合と同様に周波数バンド全体に広がり、バンド内での活動部位がFM音刺激の場合とは異なる。

これら結果は、周波数バンド間での相互作用を示唆する。さらに、経時的に2つの純音を与えた実験から、周波数バンド間には強い抑制があること、抑制の強さは低周波が高周波を抑える方がその逆よりも強いこと、また周波数バンド内にはより強い抑制が働くことが分かった。抑制性の伝達物質GABAの拮抗阻害剤であるbicucullineを皮質に投与すること、純音に対する活動が周波数バンドを超えて広範に広がることが確かめられた。この活動の広がりはさらにNMDA型興奮を阻害すると抑えられる。以上の結果をもとに、二次元の神経回路モデルを作成し、水平方向の神経集団ダイナミクスの解析を行った。
病理組織の3次元デジタル再構成を用いた悪性黒色腫ダーモスコピー画像の解析

近年、ダーモスコピーは色素性病変の微細な構造物や色調を検出することにより、皮膚色素性病変の診断に重要な役割を担いつつある。しかし、ダーモスコピー像は腫瘍を上方からのぞいた、いわば平面画像であり、そのパターンと腫瘍本体の構造との関連性についてはよく理解されていなかった。そこで、当施設では色素性病変の三次元画像を用いたダーモスコピー画像の解析に着手した。昨年度は色素性病変の三次元画像作成法の確立を試みた。掌蹠部の色素細胞母斑を使用し、メラニン色素の立体的分布を調べた。典型的な掌蹠部色素細胞母斑のダーモスコピー像のうち皮溝平行パターン、線維状パターンを呈する症例をクリオスタットで8μmの厚さに切り、連続切片を作成した。それぞれの切片におけるメラニンの分布を明らかにするために、新たにフォンタナアンモニウム液を2倍希釈し、2時間のみ染色するというフォンタナマッソン変法を開発した。その結果、角層を含む表皮内全体のメラニン分布が明らかとなり、コンピュータ処理によりメラニン存在部を明確に抽出することが可能となった。連続切片のメラニン抽出画像を市販ソフトでボリュームレンダリングをすることにより、色素性病変の三次元画像作成手法を確立した。今年度は、この手法を用いて、種々の病変の三次元画像を分析した。皮溝平行パターンの色素細胞母斑では角層内のメラニン柱が直立し、線維状パターンの色素細胞母斑では角層内のメラニン柱が傾いており、これらの角層内メラニン柱がダーモスコピー像に反映されていることがわかった。また、典型的な所見を示さない早期悪性黒色腫病変では、角層内のメラニンが無秩序に配列しており、メラニン柱を形成していないことがわかった。ダーモスコピー像の解析により、非観血的に角層内メラニンの状態を把握する頃が可能となり、掌蹠部色素性病変の診断に非常に役立つと思われる。はじめに、色素性病変の三次元画像作成法の確立を試みた。それぞれの切片におけるメラニンの分布を明らかにするためにヘマトキシリンエオジン染色、フォンタナマッソン染色を施行したが、どちらも角層内のメラニンが不鮮明になるという欠点がみられた。そのため、新たにフォンタナアンモニウム液を2倍希釈し、2時間のみ染色するというフォンタナマッソン変法を開発したところ、角層を含む表皮内全体のメラニン分布が明らかとなり、コンピュータ処理によりメラニン存在部を明確に抽出することが可能となった。切片はスキャナーでデジタル画像化し、適切な閾値を設定することにより2値画像化してメラニン分布のデジタル画像を作成。市販ソフトを使用してボリュームレンダリングをすることにより、掌蹠部色素細胞母斑のメラニン分布を立体的に捉えることに成功し、色素性病変の三次元画像作成手法を確立した。さらに、この画像を分析したところ、皮溝平行パターン、線維状パターンの色素の列は角層内のメラニンを見ている可能性が高いことがわかった。次年度は、症例を増やすことにより、平行パターンの解明を目差し、さらには皮丘平行パターンを持つ悪性黒色腫の解析を行う予定である。

ダーモスコピー像の解析により、非観血的に角層内メラニンの状態を把握する頃が可能となり、掌蹠部色素性病変の診断に非常に役立つと思われる。