hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトＥＳ細胞からの造血幹細胞誘導

ヒトES細胞より誘導される造血幹細胞の骨髄再構築能はヒト成体型造血幹細胞に比べ著しく劣るものであり、造血系再生医療に応用可能な造血幹細胞の分化誘導には至っていない。本研究では、ヒトES細胞由来の造血幹前駆細胞とヒト成体型造血幹細胞との質的相違に着目し、ヒトES細胞由来の造血幹前駆細胞の分化段階(発生学的成熟度)を詳細に追跡し、より成体型造血幹細胞に近い造血幹前駆細胞の存在を明らかにした。また、造血幹細胞の増幅・自己複製に関与する遺伝子及び白血病細胞誘導遺伝子を用いた解析では、造血幹前駆細胞の増幅を示す遺伝子はなく、上述の転写因子群の複合発現、もしくは新規な遺伝子の探索の必要性が示された。研究計画1長期分化誘導により出現する造血幹前駆細胞の分化段階の同定と機能解析経時的解析では、培養期間に伴い造血幹前駆細胞数の減少が認められたが、造血コロニー形成率は増加することが確認された。また、造血発生の指標の1つであるグロビン遺伝子群の解析では、培養期間に伴い胎児型グロビン遺伝子(γ-GLOBIN)の低下、及び成人型グロビン遺伝子(β-GLOBIN)の増加が認められた。このグロビン遺伝子の発現推移は、長期培養において単に造血幹前駆細胞が生存するというだけではなく、質的な変化を伴っているということを示唆すものである。研究計画2ヒトES細胞由来の造血幹前駆細胞とヒト成体型造血幹細胞の質的相違の解析では、研究計画1で同定中の長期培養後に存在する造血幹前駆細胞について、遺伝子発現解析を進めている。研究計画3造血幹細胞の増幅・自己複製に関与する遺伝子の発現操作による機能解析では、昨年度までの解析において顕著な細胞増殖や造血コロニー形成能の増加が認められたSOX17遺伝子の発現誘導系(Nakjima Y, Osawa M, et al. Blood, 2013)を用いて、造血幹細胞発生に関与する遺伝子群(5遺伝子)との共発現による機能解析を行った。SOX17遺伝子発現により誘導された造血内皮細胞において上記遺伝子と共発現実験系、またSOX17遺伝子の発現抑制による造血細胞の分化誘導系において検証を行ったが、SOX17遺伝子単独発現と異なる表現型を示す結果は得られなかった。研究計画4白血病細胞誘導遺伝子の発現操作による機能解析では、研究計画3と同様にSOX17遺伝子発現により誘導された造血内皮細胞、またSOX17遺伝子の発現抑制による造血細胞の分化誘導系において白血病関連遺伝子を共発現させて検証を行ったが、SOX17遺伝子単独発現と異なる表現型を示す結果は得られなかった。研究計画1長期分化誘導により出現する造血幹前駆細胞の分化段階の同定と機能解析、及び研究計画2ヒトES細胞由来の造血幹前駆細胞とヒト成体型造血幹細胞の質的相違の解析:申請者がこれまでに同定した造血幹前駆細胞を多く含む細胞分画(CD34+CD43+細胞分画)を用いたマイクロアレイによる遺伝子発現解析では、ヒト臍帯血由来CD34+細胞に比べ赤血球系転写因子群や血管内皮細胞関連遺伝子群(VE-Cadherin、KDR、Tie2等)、胎児期造血幹細胞に発現が認められるAA4.1遺伝子の高い発現が認められるが、成体型造血幹駆細胞に発現しているCD150やCD48遺伝子の発現が低いことから、これらの細胞は卵黄嚢(YS: Yolk Sac)や傍大動脈・生殖・中腎領域(AGM: Aorta-Gonad-Mesonephros)において出現する造血発生初期の細胞を多く含む細胞群であることが推測され、造血幹細胞としてさらなる成熟が必須であることが示された。現在、分化誘導初期(培養10日)に出現する未熟な造血幹前駆細胞と分化誘導後期(培養16日、24日)に出現するより成熟していることが予想される造血幹前駆細胞、またヒト臍帯血由来CD34+細胞における遺伝子発現データの解析を進めている。研究計画3造血幹細胞の増幅・自己複製に関与する遺伝子の発現操作による機能解析、及び研究計画4白血病細胞誘導遺伝子の発現操作による機能解析:研究計画書に記載した胎仔期の造血幹細胞発生(5遺伝子)、成体造血幹細胞の増幅・自己複製(4遺伝子)、また白血病関連遺伝子(4遺伝子)をヒトES細胞より誘導された造血幹前駆細胞に過剰発現させ、in vitroにおける遺伝子スクリーニングを行なった。その結果、これまでにSox17遺伝子の過剰発現により顕著な細胞増殖や造血コロニー形成能の増加が認められている。研究計画1長期分化誘導により出現する造血幹前駆細胞の分化段階の同定と機能解析経時的解析:長期

培養に伴い造血幹前駆細胞数の減少が認められたが、造血コロニー形成率は反比例して顕著に増加することが確認された。一方で、造血発生成の指標の1つであるグロビン遺伝子群の解析では、長期培養に伴い胎児型グロビン遺伝子(γ-GLOBIN)の低下、及び成人型グロビン遺伝子(β-GLOBIN)の増加が認められた。このグロビン遺伝子の発現変移は、長期培養において単に造血幹前駆細胞が生存し得たというだけではなく、造血幹前駆細胞として質的な成熟を伴っていることが示された。研究計画2ヒトES細胞由来の造血幹前駆細胞とヒト成体型造血幹細胞の質的相違の解析:造血幹前駆細胞の先駆細胞である造血能と血管内皮分化能を有する造血内皮細胞において発現が見られる遺伝子群の発現維持、また上記の細胞の発生学的上流の位置する中胚葉系細胞に発現しているBrachyury遺伝子が依然として高発現していることから、造血幹前駆細胞の成熟過程を進んでいるものの生体内の造血発生のような正常な成熟は確認できなかった。研究計画3造血幹細胞の増幅・自己複製に関与する遺伝子の発現操作による機能解析(9つの転写因子群)、及び研究計画4白血病細胞誘導遺伝子の発現操作による機能解析(TEL-Lyn、MLL-AF9、MLL-ENL、Bcr-Abl)について機能解析を行った結果、SOX17遺伝子単独発現の場合よりも細胞増殖や造血コロニー形成能増加を示す遺伝子は認められなかった。これらの結果は、上述の転写因子群以外の新規な遺伝子の探索の必要性、もしくは上述の転写因子群の複合発現の可能性を示すものであり、今後さらなる候補遺伝子を抽出、検討を進める必要があるものと考えられる。幹細胞生物学研究計画1長期分化誘導により出現する造血幹前駆細胞の分化段階の同定と機能解析では、長期培養に伴い造血幹前駆細胞の質的な変化を示唆するデータが得られ、長期分化誘導により出現する造血幹前駆細胞の機能的相違を明らかにしつつあり、計画通りに研究が進んでいるものと考える。研究計画2ヒトES細胞由来の造血幹前駆細胞とヒト成体型造血幹細胞の質的相違の解析においては、昨年度までに得られている培養前期に出現する造血幹前駆細胞(CD34+CD43+細胞分画)とヒト成体型造血幹細胞(CD34+細胞分画)の遺伝子発現プロファイルと長期培養において出現する造血幹前駆細胞の遺伝子発現プロファイルの比較検討を進めており、計画通りに研究が進んでいるものと考える。研究計画3造血幹細胞の増幅・自己複製に関与する遺伝子の発現操作による機能解析、及び研究計画4白血病細胞誘導遺伝子の発現操作による機能解析においては、当初の計画通り候補遺伝子のスクリーニングは進んでいるものの、造血幹細胞造の誘導や血幹前駆細胞の増幅を促進するような遺伝子の発見には至ってはいない。研究計画1長期分化誘導により出現する造血幹前駆細胞の分化段階の同定と機能解析、及び研究計画2ヒトES細胞由来の造血幹前駆細胞とヒト成体型造血幹細胞の質的相違の解析:長期分化誘導により出現する造血幹前駆細胞の分化段階の機能解析を慎重に進めたため、マイクロアレイによる遺伝子発現解析に若干の遅れが生じた。しかしながら、Gene Ontology解析やGene Set Enrichment Analysis (GSEA)法を用いた解析による遺伝子抽出作業、抽出された遺伝子の詳細な機能について丁寧に論文検索を進めることにより、我々が目的とする質的相違の補完に関与する候補遺伝子が見つかるものと考えられる。研究計画3造血幹細胞の増幅・自己複製に関与する遺伝子の発現操作による機能解析、及び研究計画
光子による再帰型量子測定の研究

古典情報と量子情報の振る舞いの違いを追及する中で,本年度は,量子情報の基本的間題のひとつについて解答を与えた.情報科学の基本的で重要な問題のひとつに,情報の大きさの定量化がある.定量化の一つの方法は,データを圧縮して記述するのに必要な最短のビット長を求めることであり,ある確率分布に従う古典データの場合はその値が確率分布のシャノン・エントロピーで与えられることが知られている.量子情報では,確率分布に従い純粋状態が生成されるような量子データの場合,最低限必要な量子ビットの数がフォンノイマン・エントロピーで与えられることが7, 8年前に明らかにされたが,一般に混合状態まで含んだデータの場合にどこまで圧縮できるのかという問題は,以来未解決のまま残されていた.前年度までの我々の研究の中で,一般の混合状態からなるデータの載った量子系が情報の取得に際してどのような影響を受けるのかの詳細が明らかにされてきたが,今回,その理論を量子データの圧縮の問題に適用することで,一般の量子データの最適な圧縮率を求めることに成功した.前年度,線形光学素子を用いて,多光子のエンタングルメントを確率的ではあるが自由に制御する系統的な手法を提案したが,一般の操作には多くの光子対の発生が必要となる.現時点での実験技術では,同時に発生出来る光子対の数は最大二対であるため,今回,そのような現実的な状況下の中で,エンタングルメントの濃縮という基本的な操作を実現する手法を提案した.エンタングルメントの濃縮は,伝送路の損失等によって,送受信者間に配られるエンタングルメントが不完全な場合に,対の数を減らすかわりにエンタングルメントを完全なものにする操作であり,量子暗号やテレポーテーションなどの量子通信を現実的な伝送路で行う上での基本的な技術となる.未知の対象の性質を知るために,プローブを準備して対象と相互作用させ,戻ってきたプローブを測定するという手法において,一回の測定では十分な情報が得られない場合,プローブの準備,相互作用,測定を何度も繰り返すことによって,情報量(あるいは精度)が増えていく.この時,前段階までに得られた情報に応じて次段のプローブの準備ないし測定を最適化するようにすれば,情報の取得効率が良くなると考えられる.そこで,情報として古典情報を利用するか量子情報を利用するか,その情報を準備段階に用いるか測定段階に用いるか,異なるプローブ間にエンタングルメントを許すかどうかによって,測定手法を分類していくと,9種類のクラスに分類できることがわかる.最も簡単なケースとして,二つのユニタリ変換を見分けるという場合では,情報を次回の測定に利用すると,その情報が古典でも量子でも同じだけ取得効率が増加し,量子情報を次回の準備に利用すると,取得効率がさらに増加すること等が明らかになった.また,線形光学素子と,ベル状態の光子対を使って,二光子の間で確率的なControlled-NOTゲートを構成する方法を提案した.このゲートは,多光子のエンタングルした任意の量子状態を生成したり,任意の一般化測定を行ったりするうえでの基本的な要素となる.その他,多粒子のエンタングルメントの基本的な性質として,n個のキュビットが互いに同じようにエンタングルする場合のキュビット対間のエンタングルメントの大きさの最大値を明らかにした.古典情報と量子情報の振る舞いの違いを追及する中で,本年度は,量子情報の基本的間題のひとつについて解答を与えた.情報科学の基本的で重要な問題のひとつに,情報の大きさの定量化がある.定量化の一つの方法は,データを圧縮して記述するのに必要な最短のビット長を求めることであり,ある確率分布に従う古典データの場合はその値が確率分布のシャノン・エントロピーで与えられることが知られている.量子情報では,確率分布に従い純粋状態が生成されるような量子データの場合,最低限必要な量子ビットの数がフォンノイマン・エントロピーで与えられることが7, 8年前に明らかにされたが,一般に混合状態まで含んだデータの場合にどこまで圧縮できるのかという問題は,以来未解決のまま残されていた.前年度までの我々の研究の中で,一般の混合状態からなるデータの載った量子系が情報の取得に際してどのような影響を受けるのかの詳細が明らかにされてきたが,今回,その理論を量子データの圧縮の問題に適用することで,一般の量子データの最適な圧縮率を求めることに成功した.前年度,線形光学素子を用いて,多光子のエンタングルメントを確率的ではあるが自由に制御する系統的な手法を提案したが,一般の操作には多くの光子対の発生が必要となる.現時点での実験技術では,同時に発生出来る光子対の数は最大二対であるため,今回,そのような現実的な状況下の中で,エンタングルメントの濃縮という基本的な操作を実現する手法を提案した.エンタングルメントの濃縮は,伝送路の損失等によって,送受信者間に配られるエンタングルメントが不完全な場合に,対の数を減らすかわりにエンタングルメントを完全なものにする操作であり,量子暗号やテレポーテーションなどの量子通信を現実的な伝送路で行う上での基本的な技術となる.
表面プラズモンを利用したナノ粒子創成式レーザフルカラーマーキング法の研究

製品の表面もしくは内部に高速で容易にフルカラーでマーキングができれば、個性豊かなデザインや高いセキュリティーをもつ製品、光コンピュータ用の3次元メモリーなど様々な用途が期待できる。しかし、大変困難な技術であり、未だ実現されていないのが現状である。そこで本研究では、1本のレーザ光線によってフルカラーマーキングを実現することを目的とした。そのため、貴金属ナノ粒子が表面プラズモンによって、可視域の様々な発色現象を起こすことに着目した。具体的には、レーザ光線でサイズ制御しつつ貴金属のナノ粒子を創成し、3原色を発色させる新たなレーザマーキング法の実現を目標とした。これにより、全く新しいレーザフルカラーマーキングが実現できると期待される。19年度に完成させた実験装置を用いてフルカラー化に向けた本実験を行った。まず,3原色の発色実験を行った。その結果,大気中で不安定な銀ナノ粒子をガラスにφ10nmのナノ粒子で分散させ封じ込めることで安定した赤,青,緑を発色させることに成功した。次にフルカラーマーキングシステムについて検討し,グラビア印刷の原理,ディスプレイの原理など様々な可能性について試した.その結果,合成色の発色に成功した。本研究成果はまとめて関連学会にて口頭発表を行った。表面プラズモン理論によれば,電子密度波はナノ粒子の大きさに依存してその吸光特性を変化させることが知られている。とくに,金,銀などの貴金属ナノ粒子では,その吸光特性が可視域に存在するため,ナノ粒子の大きさによって,様々な発色が目視で確認されている。この貴金属の表面プラズモンによる発色に着目したマーキング技術は,これまで存在しない。本研究では,1本のレーザ光線のエネルギーによって,所望サイズの貴金属ナノ粒子を正確に創成する新たな手法を提案し,ガラス上に形成された金薄膜から,赤,青の発色に成功した。
化学イオン化質量分析法による大気中亜硝酸濃度の測定

大気中の亜硝酸濃度を測定するため、化学イオン化質量分析法を用いた測定装置を開発した。化学イオン化の反応条件を最適化し、一次イオンの信号強度を強くすることにより、亜硝酸の最小検出限界40 pptv(1分間積算)を得た。また、他成分による干渉効果を、室内実験および量子化学計算から検討した。その結果、高湿度の大気条件ではNOxによる干渉が起こることがわかり、これを補正するために寄与を定量化した。最後に、札幌において試験的な観測を行った。今年度は、SO 2Cl^-イオンを一次イオンとした化学イオン化質量分析法による大気中亜硝酸HONOの濃度測定を可能とするために、最適な化学イオン化条件の探索と一次イオン源の改良を行った。このうち、最適な化学イオン化条件の探索では、化学イオン化に用いるイオン-分子反応の諸条件を変化させて、HONO検出感度の応答を実験的に調べた。実験から、HONO検出感度は一次イオン生成のために導入する二酸化硫黄気体の流量および化学イオン化領域の圧力に依存することが見い出され、その依存性からイオン-分子反応の平衡定数、反応速度定数を求めた。これらの値をもとに、最適な化学イオン化条件は、二酸化硫黄気体の流量20cm3/min、化学イオン化領域の圧力5.2Torrであると見い出され、この条件下でHONOの最小検出限界は150pptvと見積もられた!この濃度は夜間のHONOを検出することは可能であるが、光解離が起こる日中の濃度測定には不充分であり、更なる感度の向上を必要とする。一方、一次イオン源の改良では、これまで用いてきた塩化メチルの放電による生成法に替えて、フィラメントで発生させた低速電子の四塩化炭素への電子付着を試みた。フィラメントに流す電流およびバイアス電圧を調整することにより、放電法と同程度の強度の一次イオンSO2Cl-を生成することができた。また、実大気を導入した試験的な測定を行ってみたところ、放電法では様々な不純物ピークが質量スペクトル上で観測されたのに対して、電子付着法ではそのほとんどが見られなかった。これは、電子付着法では放電法に比べ副生成物がほとんどできていないためであり、電子付着法が化学イオン化質量分析によるHONOの高感度かつ選択的な検出に適していると考えられる。1.イオン源の改良による感度の向上と湿度依存性の測定昨年度開発した四塩化炭素への電子付着法を用いて、一次イオンSO_2Cl^-信号の高強度化を試みた。付着電子を発生させるためのフィラメントの駆動条件、四塩化炭素の濃度、導入位置等の最適化を通じ、SO_2Cl^-イオンの信号強度を2.5×10^4counts s^<-1>(cps)から2×10^5counts s^<-1>cpsへと約1桁向上させることができた。それに伴って、亜硝酸の最小検出限界を、昼間の濃度測定が可能な約40pptv(積算時間1分)まで下げることができた。また、感度が湿度に依存しないことを実験的に確かめた。2.他成分による干渉効果の検討大気中の他の成分が亜硝酸濃度の測定に及ぼす干渉効果の検討を、実験、量子化学計算の両面から行った。実験では、オゾン、一酸化窒素、二酸化窒素、水蒸気などの干渉効果を調べ、それぞれの成分が単独で亜硝酸と共存する場合の干渉は見られなかった。量子化学計算でも、これらの成分への化学イオン化反応は熱力学的に不利であることが見い出され、実験、計算で矛盾しない結果が得られた。ただし、二酸化窒素と水蒸気の共存下では、亜硝酸が不均一反応により副次的に生成し、正の干渉を与えることが実験的に見い出された。大気インレットを改良して、干渉効果を最小限に抑えるとともに、測定結果の補正式を実験的に求めた。これにより、高湿度、高NOx条件下での定量的な亜硝酸測定が可能となった。1.他成分による干渉効果の検討SO_2Cl^-を試薬イオンとした化学イオン化質量分析法による亜硝酸濃度の測定に、硝酸、塩化水素をどの酸性気体成分が干渉効果を及ぼす可能性を、熱力学的および速度論的側面から検討した。まず、SO_2Cl^-と硝酸、塩化水素との反応により生成するClHNO_3^-イオン、ClHCl^-イオンのエネルギー的な安定性を量子化学計算より求めた。また、硝酸、塩化水素の双極子モーメント、分極率より、SO_2Cl^-とこれらの成分との反応速度定数を見積もった。得られた結果から、硝酸、塩化水素ともた大気中の濃度が10ppbv以下では亜硝酸の濃度測定を干渉しないと結論された。むしろSO_2Cl^-を試薬イオンとした化学イオン化法がこれらの成分の濃度測定にも応用可能であることが示された。2.実大気測定開発した化学イオン化質量分析計を用いて、札幌市の北海道大学キャンパスにおいて、冬季の都市大気中のHONO濃度測定を行った。

HONO濃度は夜間、数100pptvから1ppbvの範囲にあったが、夜が明けるあたりがら増加し、交通ラッシュ時の7時から9時頃に23ppbvに達した。測定されたHONO濃度は、HONOと同時に、化学発光法で測定したNO濃度と良い相関を示したが、NO_2の濃度との相関はほとんど見られなかった。この結果は、都市大気中の亜硝酸の主要な発生源が自動車からの直接排出であり、NO_2の不均一反応による化学的生成の寄与は相対的に小さいことを示している。また、昼間の濃度の測定値は100400pptvの範囲にあった。HONOは可視光で速やかに光解離するため、昼間の濃度は大変低い(数10pptv以下)ことが予想されたが、観測の結果はこの予想よりもかなり高く、昼間にこれまで認識されていないHONOの発生機構があることが強く示唆された。
触覚伝達機能を有する仮想空間操作システムの研究

人工現実感技術は運動視差を伴った立体映像により仮想の情景を提示し、その中で行動したり、仮想の物体を操作したりする環境を提供する。良好な現実感を得るには運動視差の表現や操作に対する応答などに高い実時間性が要求されるが、現状では十分な性能が得られていない。工業デザインや彫刻・陶芸などの作品の創作を仮想環境で行うことができれば、試行錯誤的評価が実環境で行うよりはるかに容易で、試作品の記録や創作過程のreversionなどが自由に行えるなど、作業効率の向上が期待できる。このような仮想作業環境を提供するために、実用的な視覚仮想環境生成装置の実現、触覚伝達機能を有する仮想物体操作装置の実現などを目指した。視覚仮想環境生成については、複雑なシーンや自由形状物体に対して良好な運動視差表現を実現する方法を確立する必要がある。オペレータの両眼の位置を定期的に計測し、その視点から見えるシーンを50ミリ秒以内にスクリーンに表示する。そのために、PSDを用いた両眼位置の高速計測装置と複雑なシーンの良好な運動視差を表現するための高速グラフィックス・プロセッサの開発を行った。実空間側から仮想空間に直接アクセス可能な仮想物体操作装置の開発も重要である。これまでに、仮想空間を三次元的に移動可能なカーソルを利用した幾つかの方法や、実際の手の動きを仮想空間に伝えるデータグローブなどの様々な方法が考えられていたが、直接的な操作感覚が得られないこと、座標指示精度、操作精度、操作機能などが十分でないことなどの問題があった。これらの問題の解決法として、特殊な構造の仮想物体操作用三次元スタイラスを開発した。仮想物体の精密な操作には触覚生成が必要であり、開発した三次元スタイラスの特徴を利用して、複雑な仮想物体に対する実時間接触判定と触覚生成にも成功した。1.仮想空間生成装置の研究(1)視点移動追従型立体表示装置の開発精細な自由形状物体を自然な運動視差を伴った立体映像として表現するため、特に運動視差表現と物体操作に適する描画アルゴリズムを持った高速描画ハ-ドウェアを開発した。(2)高速両眼位置計測システムの開発PSDによる両眼位置計測システムを開発し、高速高精度の計測を実現した。2.仮想空間操作装置の研究(1)半仮想三次元スタイラスの開発仮想物体に対して変形などの操作を直接的かつ高精度に行うために、先端部が仮想空間に、握り部が実空間にある構造の三次元スタイラスを開発した。スタイラス先端座標の視覚的誤差を無くして精密な操作を実現すると共に、先端部を様々な形状に定義し直す事により多様な操作が可能になった。(2)実時間接触判定機構の開発スタイラスと物体、スタイラスで移動させている物体と他の物体の接触判定を行うために接触判定バッファ機構を開発し、複雑な情景に対するリアルタイム接触判定を実現した。3.接触インタフェ-スの開発三次元スタイラスの保持機構と接触判定機構を利用した接触インタフェ-スを開発した。仮想物体表面をスタイラスで撫でて触覚で形状を認識できるようになった。人工現実感技術は運動視差を伴った立体映像により仮想の情景を提示し,その中で行動したり,仮想の物体を操作したりする環境を提供する.良好な現実感を得るには運動視差の表現や操作に対する応答などに高い実時間性が要求されるが,現状では十分な性能が得られていない.工業デザインや彫刻・陶芸などの作品の創作を仮想環境で行うことができれば,試行錯誤的評価が実環境で行うよりはるかに容易で,試作品の記録や創作過程のreversionなどが自由に行えるなど,作業効率の向上が期待できる.

このような仮想作業環境を提供するために,実用的な視覚仮想環境生成装置の実現,触覚伝達機能を有する仮想物体操作装置の実現などを目指した.視覚仮想環境生成については,複雑なシーンや自由形状物体に対して良好な運動視差表現を実現する方法を確立する必要がある.オペレータの両眼の位置を定期的に計測し,その視点から見えるシーンを50ミリ秒以内にスクリーンに表示する.そのために,PSDを用いた両眼位置の高速計測装置と複雑なシーンの良好な運動視差を表現するための高速グラフィックス・プロセッサの開発を行った.実空間側から仮想空間に直接アクセス可能な仮想物体操作装置の開発も重要である.これまでに,仮想空間を三次元的に移動可能なカーソルを利用した幾つかの方法や,実際の手の動きを仮想空間に伝えるデータグローブなどの様々な方法が考えられていたが,直接的な操作感覚が得られないこと,座標指示精度,操作精度,操作機能などが十分でないことなどの問題があった.これらの問題の解決法として,特殊な構造の仮想物体操作用三次元スタイラスを開発した.仮想物体の精密な操作には触覚生成が必要であり,開発した三次元スタイラスの特徴を利用して,複雑な仮想物体に対する実時間接触判定と触覚生成にも成功した.
ハロゲン類の気液界面取り込み過程の動力学的研究

1.本研究では、インピンジングフローの場において、化学種の界面近傍の濃度分布をレーザー分光法を用いて直接的に測定することにより、気相から水相への気相化学種の取り込み過程を観測し、取り込み係数を求め、この取り込みに対する、種々の環境条件の影響を解明することを目的とした。即ち、インピンジングフロー装置の上方より測定対象分子としてのヨウ素、および、水蒸気を含むヘリウムガスを流し、同軸下方より純水またはpHを調製した水溶液を流して安定な気液接触面を形成し、定常的な気液の衝突面を通して進行する物質移動の結果生じる、気液界面近傍の分子の濃度分布をレーザー誘起蛍光法を用いて測定した。2.ヨウ素の中性条件下の取り込み係数は、接触時間120ms、温度293Kで(3.7±0.2)×10^<-4>であった。また、pH依存性を測定し、アルカリ性側で取り込み係数がかなり増大することを示した。これらの結果は、液相における反応と拡散を用いて解析・理解できることを示した。主要な反応は、中性領域では水分子による、またアルカリ性条件下では水酸イオンによるヨウ素の加水分解反応である。またこの解析によってヨウ素の適応係数は0.01の程度であることを示した。この値は、最近のシュミレーションに使われている値と一致する。さらに、取り込み係数は温度依存性を示し、高温側で適応係数は減少する。この効果は、主にヘンリーの平衡定数の温度依存性で説明できることを示した。さらに、塩素、臭素にもヨウ素と同様の機構が成立すると仮定することにより、中性条件下では、ヨウ素より小さい取り込み係数を有するものと推定した。以上によって、ハロゲン類の水溶液への取り込みの係数は中性条件下ではいずれも10^<-4>程度以下の小さい値となることを明らかにした。
ダニ抗原のクロ-ニング

ダニ喘息は、I型アレルギ-疾患であり、抜本的な治療法としては、減感作療法が唯一のものと考えられ、これには、安全で確実にワクチンとして奏功する充分量の治療用ダニ抗原の供給が不可欠である。しかし、ダニ飼育物中に微量に存在する多種類の抗原から、個々の患者で異なる発症感作抗原を高純度に、しかも多量に調整することは困難と考えられる。そこで、ワクチンとして有効に機能する減感作治療用のダニ抗原の安定な大量生産を実現するために、ダニ虫体中の主要アレルゲン蛋白質をコ-ドする遺伝子をクロ-ニングした。ダニ虫体からRNAを抽出後、Oligo(dT)-celluloseでpoly(A)-mRNAを分画し、そのcDNAを調整した。それにEcoR1リンカ-をつけてλgtllに組り込み約60万pfuの組換えファ-ジを得た。これらを大腸菌に感染後、IPTG浸漬ニトロセルロ-スにブロッティングして、ウサギ抗ダニ虫体血清で免疫スクリ-ニングし、これに強く反応するプラ-クを、二次免疫スクリ-ニングしてダニ抗原・β-ガラクトシダ-ゼ融合蛋白を発現するファ-ジ59クロ-ンを得た。このうちの9クロ-ンを、IPTG存在下で大腸菌に感染させ、その培養上清をウサギ抗ダニ虫体血清を用いたELISA法で、また、SDS-PAGE法で調べた結果、いずれもβ-ガラクトシダ-ゼ融合蛋白として発現していることを確認した。また、固定化ウサギ抗ダニ虫体抗カラムで融合蛋白を精製したところ、ダニ喘息患者の特異lgGとも強く反応した。このうちのミニライゼ-ト法により1150bpと推定される挿入cDNAには、2ヵ所Acc l,Cla l,及び1ヵ所のBamH l,EcoR 1,EcoR V制限酵素切断部位があった。このcDNAをpUC18に組み直し、ジデオキシ法により全塩基配列を解析中である。更に、これを室岡の開発した異種遺伝子高発現ベクタ-につなぐことによって、ダニ抗原の安定な大量生産も可能な見通しとなってきた。
遮閉および眼位が眼優位性に及ぼす影響

弱視の治療に用いられる遮閉法(健眼を遮閉することで弱視眼を主に使用させることが目的)が、眼優位性(効き目の強さ)に及ぼす影響について、遮閉時間を3時間および6時間に設定し、健常人を対象に検討した。その結果、遮閉時間が短い場合には、ほとんどの症例において眼優位性に変化を認めなかったものの、一部の症例は一過性に眼優位性および眼位の変化を認めた。また遮閉時間を延長させると、眼優位性が変化する症例の割合が上昇した。本研究の目的は、一般に行っている弱視治療(遮閉法)が眼優位性にどのような影響を与えるのかについて検討し感受性期を超過した症例における弱視治療の有効性についての解明を試みることである。そこで本年度はまず、昨年から継続していた短時間(3時間)遮閉が眼優位性に及ぼす影響について、論文発表を行った。報告内容の概略は以下の通りである。対象:屈折異常以外に器質的眼疾患を有さない有志20名(平均年齢21.8歳)。方法:優位眼を3時間遮閉した後の眼優位性および屈折、眼位、瞳孔径を測定。結果:20名中14名は、遮閉による眼優位性の変化を認めなかった。残りの6名は眼優位性の変化を認め、内5名は元来の優位眼の優位性がさらに増強し、1名は優位眼の逆転を認めた。元来の優位眼の優位性が増強した5名は、遮閉後に近見眼位の外斜化を認めた。結論:短時間遮閉は、視覚の感受性期を超過した症例に対してはそれほど有効な方法でないことが証明された。また、眼位の変化が眼優位性の変化をもたらす可能性が示唆された。以上の報告を受け、本年度はさらに遮閉時間を6時間に延長させ、同実験を遂行中である。また、上記実験と並行して、眼優位性が関与すると言われている両眼加算についての研究も行った。その内容であるが、検査距離と両眼加算の関係に着目し、検査距離毎の両眼加算量について検討した。その結果、検査距離が離れるにつれ両眼加算量は大きくなり、眼位およびfixation disparity (視差ズレ)が影響している事が示唆された。以上のことより、来年度は、眼位の変化による眼優位性への影響について検討を行っていく中で、両眼加算との因果関係についても解明していきたいと考えている。本研究の目的は、一般に行われている弱視治療(遮閉法)が眼優位性にどのような影響を与えるのかについて検討し、感受性期を超過した症例における弱視治療の有効性についての解明を試みることである。そこで本年度は、昨年度(遮閉時間3時間)の継続実験として、遮閉時間を6時間に延長した場合の眼優位性の変化を調査すると共に(検討1)、遮閉時間の違いによる眼優位性の変化の違いについて検討した(検討2)。方法:屈折異常以外に器質的眼疾患を有さない有志14名(平均年齢20.2歳)を対象に、優位眼を6時間遮閉した後の眼優位性および屈折、眼位を測定(検討1)。さらに、本実験の結果と昨年度の結果を比較した(検討2)。結果1 :眼優位性の変化を認めなかった症例は5名であった。残りの9名は眼優位性の変化を認め、内4名は元来の優位眼の優位性が増強、5名は眼優位性が減少(眼優位性が他眼に移行)した。結果2 : 3時間遮閉時に比べ6時間遮閉において眼優位性の変化を認めた症例が増加し、特に眼優位性減弱症例が有意に増加した。以上から、遮閉時間を延長させることで、健常人においても眼優位性の変化が生じることが示唆された。これにより、視覚の感受性期を超過した症例に対する弱視治療には、6時間以上の遮閉が必要であることが推察された。また、昨年度から行っている両眼加算と検査距離との関係についての結果を論文にまとめ、現在投稿中である。
気管支喘息発作時における気道粘液過剰産生増悪メカニズムの解明とその抑制法の開発

気管支喘息発作時の主病態である粘液過剰産生と気道炎症増悪に関する新たな機序を探索した。NF-κB活性因子とSTAT6活性因子の共添加をおこなったが、気道上皮細胞におけるムチン遺伝子の相乗的誘導はみられなかった。TLR3リガンドであるPolyI:Cは、TRIF/NFκB経路を介して気道上皮細胞におけるIL-17C発現を誘導した。PolyI:CとIL-17Cは気道炎症関連遺伝子(hBD2、CSF-3、S100A12)発現を誘導し、IL-17RE(IL-17C受容体)のノックダウンによりPolyI:Cによるそれらの発現は減弱し、IL-17Cはオートクライン機序により気道炎症を促進することが示された。次に、各種共添加における上皮産生性サイトカインや抗菌ペプチドの発現誘導に関して検討を行った。気道上皮は、侵入する異物と直接に接する器官として気道における自然免疫の重要な役割を担っている。TLR ligands刺激等により、気道上皮における種々のサイトカインやケモカイン発現が惹起され、それらが獲得免疫誘導に関与する一方で、気道上皮における自然免疫と獲得免疫の相互作用に関する検討は少ない。本年度の検討において、IL-17とTLR ligands (pam3csk, LPS)の共添加は、NHBEとHBE1におけるIL-8とhuman β-defensin2発現を相乗的に誘導した。これは、気道上皮における自然免疫と獲得免疫の相互作用を示す重要かつ意義深い知見と考えられそのメカニズムに関して検討を進めている。IL-17Cは、上皮細胞を主たる産生細胞としIL-17RA/REヘテロダイマーを特異的受容体とする新しいIL-17サイトカインファミリーである。IL-17Cは腸管上皮に発現し、腸管感染防御に寄与すること報告されている。我々は気道上皮におけるIL-17C発現とその制御機構に着目し解析した。以上より、PolyI:Cにより誘導されたIL-17Cは、自己分泌的に気道上皮細胞に作用して生体防御関連遺伝子発現を増強し、気道生体防御に寄与していると考えられた。一方、抗菌ペプチドならびに上皮産生性サイトカインの発現に関して検討したところ、IL-17+TLR ligands (pam3csk, LPS)共添加刺激によりhuman β-defensin2、IL-8の相加相乗発現誘導を認め、その誘導はNHBE, HBE1の両者で同様であった。IL-17において、TNFαなどとの相加相乗効果は既に報告されているものの、TLR ligandsを始めとする自然免疫との相乗作用に関する報告は少なく、非常に意義深い知見と考えられた。現在その細胞内メカニズムの解析について研究を進めているところである。NF-κB活性化因子とSTAT6活性化因子の共刺激因子添加によるヒト気管上皮細胞におけるMUC5AC, MUC5B mRNA発現誘導を試みている。平成23年度の検討で,IL-1β, IL-17添加によりヒト気管上皮細胞におけるMUC5AC, MUC5B発現誘導が認められたが,IL-13, IL-4の24時間単独刺激はMUC5AC, MUC5B発現上昇を誘導しなかった。一方、いくつかの共刺激添加において相加的なMUC5AC誘導がみられため,今後刺激因子の組み合わせやタイムコースの検討,添加のタイミングなどさらに詳細な刺激条件に関して検討することを考えている。前述のごとく、MUC5AC/MUC5Bの相加的発現誘導に関して、NHBEにてその誘導が確認されなかった。一方で、IL-17とTLR ligands (pam3csk, LPS)の共添加は、NHBEとHBE1におけるIL-8とhuman β-defensin2発現を相乗的に誘導することを見出した。これは、気道上皮における自然免疫と獲得免疫の相互作用を示す、これまでに報告のない意義深い知見であり、今後はそのメカニズムの解明を中心に研究を進めたいと考えている。気道上皮は、気管支喘息病態に関与するサイトカイン(TSLP, IL-33, IL-25)やケモカインを始め、粘膜免疫や生体防御に関わる各種サイトカイン、抗菌ペプチドを数多く発現し、獲得免疫誘導に関与する一方で、気道上皮自体における自然免疫と獲得免疫の相互作用に関する検討は少ない。今後は、これまで得られた結果を発展させ、IL-17とTLR ligandsの共添加による相乗作用について、それに関わる細胞内メカニズムの解析を主体に実験をすすめ、この遂行に関して“翌年度以降に請求する研究費"に加えて“次年度に使用する予定の研究費"を使用したいと考えている。

IL-17とTLR ligandsはいずれもNF-κBの活性化を誘導することから、両者の相乗作用におけるNF-κB経路の関与について解析を進める。western blotting法を用いて、Iκ-Bのリン酸化や分解、またNF-κB(p50, p65)の核内移行を検出し、単独刺激と共刺激におけるそれら相違を検討する。また、MAPK(ERK, p-38, JNK)経路の関与について、そのリン酸化を主体にwestern blottingで検討する。また各種インヒビターやsiRNAを用いていかなる経路阻害が相乗的作用を抑制しうるか検討する。本年度は,相加相乗的なMUC5AC, MUC5B誘導を来す刺激条件を確認すべく,刺激因子の組み合わせやタイムコース,添加のタイミングなどに関して更なる検討を行う。併せて,共刺激により活性化されるシグナル伝達因子の解析を実施する。我々が以前行ったマウス気管上皮細胞における知見では,IL-13によるMUC5AC誘導には48時間程度の長時間刺激が必要であり,ヒト気管上皮細胞に関しても同様の刺激が必要である可能性がある。実際、臨床的には気管支喘息状態(高Th2サイトカイン状態)を基礎にして,気道感染により喘息発作・粘液過剰産生増悪が惹起されることから,ヒト気管上皮初代培養系においても,IL-13存在下にて培養の後NF-κB活性化因子で刺激しMUC5AC, MUC5Bの相加相乗発現誘導を来すか否か検討する必要があると考えている。上記の他,IL-17とTLR ligandsの共刺激など,更なる刺激方法の工夫を実施し、相乗的MUC5AC, MUC5B遺伝子誘導を来す刺激条件の同定を試みる。また,相加相乗誘導を来す細胞内シグナル伝達因子の検討として,STAT6リン酸化、MAPK(ERK, p-38 MAPK, JNK)のリン酸化、NF-κB(p50, p65)の活性化に関してwestern blotting法にて検討すると共に,各種インヒビターやsiRNAを用いていかなる経路阻害が共刺激誘導を効果的に抑制しうるか検討する。併せて,上皮由来サイトカインとされ喘息病態に関与するTSLP, IL-25, IL-33の発現誘導に関して検討を加える予定である。引き続きヒト気管上皮細胞初代培養系を主体に研究を進めるため,正常ヒト気管上皮細胞,気管上皮細胞培地キットが必須であり、研究費より購入することを計画している。また,相乗作用のメカニズム解析のため、経路抑制に用いる各種インヒビター,siRNAおよびsiRNA導入試薬が必要となる。さらに、細胞内シグナル伝達機構の検討として、western blotting関連試薬が必要であり、研究費を用いて購入したいと考えている。また,培養実験に用いる添加用試薬(サイトカイン、各種リガンド),MUC5AC, MUC5B発現誘導の確認のための遺伝子発現関連研究試薬(RNA抽出、RT、real-time PCR)については、本年度同様に購入する必要がある。シグナル伝達経路の検討のためwestern blotting関連試薬が必要となり、あわせて抑制経路検討のために各種インヒビター,siRNAおよびsiRNA
エピジェネティック修飾による運動適応機構の解明

実験動物を用いた運動トレーニング実験より得られた、大脳・小脳・嗅球・海馬の脳組織、肝臓、腎臓、腸間膜脂肪、皮下脂肪、骨格筋サンプルを用いて、候補遺伝子のメチル化、mRNA、及び蛋白量を測定し、DNAメチル化と発現制御及びタンパク合成の関係を検討し、遺伝子発現調節機構に係るエピジェネティック修飾を明らかにする。さらに、候補遺伝子による評価に加え、DNAチップ解析によるゲノムワイドなメチル化部位及びメチル化酵素・脱メチル化酵素を探索する。実験動物モデルに加え、ヒトiPS細胞由来の筋管細胞、ヒト介入試験より得られた骨格筋を用いて、エピジェネティック修飾による分子適応機序を明らかにする。
グローバル・ビジネスとMBA-日本、韓国、中国での活用と課題-

本研究の目的は、米国でMBA学位を取得した日本人MBA、韓国人MBA,中国人MBAの実態を比較考察することである。3者を比較考察する際の内容は、人事処遇やエリート意識、キャリアなどである。韓国人と中国人MBAに対するインタビュー調査から、日中韓のMBAの処遇(活用工夫)、一般社員との差別化(エリート度)、成果主義の浸透に関しては、かなりの差が存在することを明らかにしている。そして、3カ国比較という視点から考察した結果、MBAの活用が進んでいる中国、活用が中程度である韓国、あまり進んでいない日本と総括している。これらの分析結果を踏まえ、日本企業に対しては、(1)「MBAの活用」をどのくらい真剣に考えているのか、(2)一般的なMBAの働き方、考え方、期待を人事部がどのくらい理解しているのか、(3)MBAの上司はMBAを使いこなせる人材であるのか(MBAを批判的に捉える上司は向かない)、(4)MBAとコミュニケーションをとっているか、(5)MBAと一般社員を同等に考えるのではなく、MBAにはより困難な職務や国際的な職務、チーム・リーダー的な役割を与えようとする姿勢が必要である、という5点を示唆している。「グローバル・ビジネスとMBA」研究全体の意義は、まだ解明が進んでいない韓国人と中国人MBAの実態を日本人MBAとの比較の視点から明らかにすることにある。第1に、調査・研究の整理を踏まえ、実態調査のために、仮説を設定した。日本では米国MBAの活用があまり進んでいない。特に日本企業では、一般社員とMBAとの差別化を避けるため、MBAが社内でエリート意識を持つことを懸念している。すなわち、MBAを優遇したり活用しようとする意識はあっても、やはり主流は一般社員の活用なのである。逆に、「MBAだから」といった意識はしないよう心がける企業が多い。しかし、韓国や中国ではどうであろうか。そこで第2に、韓国や中国では日本よりもMBAは一般社員と差別化されており(優遇されている)、彼らのエリート意識も高いのではないかと推測し、韓国では米国MBAは「処遇上はあまり優遇されないが、活用されている」という仮説を設定した。さらに中国では、「米国MBAの活用が進んでおり、優遇されている」という仮説を設定した。第3に、これらの仮説を実態調査により、検証している。現時点では、中国での実態調査が終了したところであり、2005年度は韓国での実態調査そして総括(MBAの日韓中比較)までを修了する予定である。最終的には、日本、韓国、中国における米国MBAの実態をグローバル・ビジネス(HRM)の側面から比較検討する。そこで、日本人MBAの活用課題や問題点がより明らかになるのではないかと考えている。
性腺内の副腎性腺前駆細胞の同定と副腎皮質へのリプログラミング機序の解明

性腺と副腎皮質はともに副腎性腺原基から発生し、ステロイドホルモン生合成に関わる様々な酵素を共有している。マウスの胎児精巣と副腎には副腎性腺原基様の前駆細胞が存在していて、一定の条件下で副腎から性腺、性腺から副腎へとステロイドホルモン産生細胞のリプログラミングが生ずると推測されている。本研究では、成獣マウスの精巣で副腎性腺原基様の前駆細胞を同定し、副腎へのリプログラミングの誘導因子、機序、steroidogenic acuteregulatoryprotein (StAR)蛋白の役割を解明し、間葉系幹細胞を副腎および性腺のステロイドホルモン産生細胞へ分化させる再生医療研究への応用を目指す。
ATL細胞のウイルス非発現増殖ストローマ細胞共培養におけるJAK/STAT系

(1)MS-5細胞株との共培養系によるATL細胞株の増殖実験ATL症例より樹立された細胞株を用いて、MS-5骨髄間質細胞株との共培養系における増殖動態を観察した。多くの細胞株において、MS-5のfeeder layerと接着ないしは潜り込んで、いわゆるcobblestone area(CA)を形成して増殖することが観察された。IL-2依存性細胞株においてもIL-2非存在下では同様の現象を観察した。この接着依存性細胞増殖機構には、接着分子を介したシグナル伝達系の関与が想定されるので、今後これらの同定と異常解析が必要である。(2)MS-5細胞株との共培養系で増殖するATL細胞におけるHTLV-1ウイルスゲノムおよび遺伝子発現の異常解析共培養系でCAを形成して増殖するATL細胞における、HTLV-1ウイルスゲノム発現の変化を解析した。CA形成細胞においてtax蛋白およびgag蛋白の発現は、MS-5のfeeder layer非存在下に比較して低下ないしは消失していた(免疫染色)。現在、in situ hybridization法を用いて、tax遺伝子を始めとするウイルスmRNAおよびtax蛋白によって発現や機能に影響を受ける宿主細胞側の遺伝子mRNAの発現を解析中である。本実験系のウイルス遺伝子非発現状態でのATL細胞の増殖機構は、臨床病態のin vitroモデルになりうる。(3)MS-5細胞株との共培養系で増殖するATL細胞におけるJAK/STATシグナル伝達系の解析本培養系において増殖するATL細胞株では、ウイルスゲノムの発現が低下ないしは消失していることを受けて、ウイルス非発現状態におけるATL細胞の増殖機構におけるシグナル伝達、特にJAK/STAT系の活性化の変化を免疫沈降法とイムノブロット法等を用いて解析した。その結果、一部の細胞株ではSTAT3のチロシンリン酸化が、MS-5共培養条件下において抑制を受けていることが明らかとなった。接着依存性増殖におけるATL細胞のシグナル伝達異常解析は、臨床病態を反映するものと考えられる。(1) MS-5細胞株との共培養系によるATL細胞株の増殖実験ATL症例より樹立された各種細胞株を用いた。多くの細胞株においてfeeder layerと接着し,いわゆるcobblestone area(CA)を形成して増殖することが観察された。また,この現象はIL-2依存性細胞株においても認められた。現在,本培養系におけるATL細胞増殖に関わる接着分子間作用を解明する目的で,細胞外基質(ECM)のレヤプターに対する抗体によるブロック実験を実施中である。上記の細胞株が本培養系において増殖する際に,gagやtax蛋白の発現に変化が認められるか否かを解析した。免疫染色の結果から,一部の細胞株において,増殖細胞における発現の低下や消失を確認した。現在,他のウイルス蛋白およびtax蛋白によって発現や機能に影響を受ける宿主分子等に関する解析を行っている。(3) ATL細胞のウイルスゲノム非発現増殖におけるJAK/STAT系の解析本培養系において増殖するATL細胞株では,ウイルスゲノムの発現が低下ないしは消失している事をうけて,ウイルス非発現状態におけるATL細胞の増殖機構におけるシグナル伝達,特にJAK/STAT系の異常を解析中である。IL-2依存性細胞株においてもIL-

2非存在下では同様の現象を観察した。この接着依存性細胞増殖機構には、接着分子を介したシグナル伝達系の関与が想定されるので、今後これらの同定と異常解析が必要である。(2)MS-5細胞株との共培養系で増殖するATL細胞におけるHTLV-1ウイルスゲノムおよび宿主細胞遺伝子発現の異常解析共培養系でCAを形成して増殖するATL細胞における、HTLV-1ウイルスゲノム発現の変化を解析した。CA形成細胞においてtax蛋白およびgag蛋白の発現は、CA非存在下に比較して低下ないしは消失していた(免疫染色)。現在、insitu hybridization法を用いて、tax遺伝子を始めとするウイルスmRNAおよびtax蛋白によって発現や機能に影響を受ける宿主細胞側の遺伝子mRNAの発現を解析中である。本実験系のウイルス遺伝子非発現状態でのATL細胞の増殖機構は、臨床病態のin vitroモデルになりうる。(3)MS-5細胞株との共培養系で増殖するATL細胞におけるJAK/STATシグナル伝達系の解析本培養系において増殖するATL細胞株では、ウイルスゲノムの発現が低下ないしは消失していることを受けて、ウイルス非発現状態におけるATL細胞の増殖機構におけるシグナル伝達、特にJAK/STAT系の活性化の変化を免疫沈降法とイムノブロット法等を用いて解析した。接着依存性増殖におけるATL細胞のシグナル伝達異常解析は、臨床病態を反映するものと考えられる。
機能回復を目的とした舌・口腔底再建術に必要な舌骨周囲筋の生理機能に関する基礎研究

舌骨の制御を解明する目的でラットを用いて上気道の保持と密接に関係するオトガイ舌骨筋の神経支配経路を検討し、以下の結果を得た。1)オトガイ舌骨筋は舌下神経本幹を経由する運動ニューロンと、頸神経ワナを経由する運動および感覚ニューロンによって支配されていた。2)舌下神経本幹を経由する運動ニューロンの細胞体は舌下神経核腹外側亜核に位置し、嚥下運動時に活動した。3)頸神経ワナを経由する運動ニューロンの細胞体は、舌下神経核腹内側亜核に位置し、末梢において舌下神経内側枝と舌下神経オトガイ舌骨筋枝の分岐部付近に局在する神経細胞とシナプス接合していた。4)オトガイ舌骨筋の筋紡錘からの感覚情報は頸神経ワナを経由して伝達され、感覚ニューロンの細胞体は脊髄神経節に存在した。これらの結果から、オトガイ舌骨筋は舌下神経本幹を経由する体性神経系と頸神経ワナを経由する副交感神経に類似した神経系による2重支配を受けていることが明らかになった。本年度はオトガイ舌骨筋を支配する運動および感覚神経の生理学的特徴について検討した。実験にはWistar系ラットを用いた。ラットのオトガイ舌骨筋は舌下神経と頸神経ワナによって2重支配を受けているとされ、末梢神経走行の特徴として頸神経ワナは舌下神経と一カ所で吻合(以下、吻合部と略す。)し、吻合部より中枢側に交通枝を持たない。1)オトガイ舌骨筋を支配する運動成分の特性オトガイ舌骨筋枝の中枢側切断端から、放電間隔が不規則な持続性神経放電と嚥下反射に一致した神経放電の集中発火が認められた。これらの遠心性神経放電のうち嚥下に一致した放電は、舌下神経本幹を吻合部より中枢側で切断すると消失した。なお、吻合部の頸神経ワナの中枢側切断端からは、嚥下に一致した遠心性神経放電は観察されなかった。以上の結果、オトガイ舌骨筋は軸索末梢経路および生理機能の異なる2つの運動ニューロンによって支配されていることが明らかになった。2)オトガイ舌骨筋のproprioceptorからの感覚成分の特性吻合部の舌下神経の末梢側切断端から求心性神経放電は導出されなかったものの、頸神経ワナの末梢側切断端から吸息相と嚥下反射終了後に単一神経応答が導出された。このunitは舌骨の尾側方向の牽引に対して鋭敏に応答した。これらの結果は、オトガイ舌骨筋に筋紡錘が存在し、筋長の変化や伸長速度などの感覚情報が頸神経ワナを経由して伝達されていることが明らかになった。本年度はwistar系ラットのオトガイ舌骨筋を支配する運動神経細胞の局在とその末梢神経経路をHRP神経標識法と電気生理学的手法によって明らかにした。なおラットのオトガイ舌骨筋は舌下神経と頚神経ワナによって2重支配され、両神経は一ヵ所のみで吻合(以下、吻合部と略す。)することは平成9年度に明かにした。1)運動神経細胞の局在(HRP神経標識法)舌下神経を遠心路にする樹状突起の発達した、比較的大きな細胞が舌下神経核腹外側部に位置し、これらは嚥下反射に関与していると考えられた。また、obexのやや尾側で中心管に近接して位置する小さな細胞が存在し、それらは頚神経ワナを遠心路としていた。甲状舌骨筋への分岐部より末梢側の頚神経ワナを舌下神経本幹との吻合部、舌下神経の内・外側技の分岐部およびオトガイ舌骨筋枝とともに一塊として摘出し、人工脳脊髄液を満たしたrecording chamberに移し、オトガイ舌骨筋枝からsuctionelectrodによって神経放電の導出を試みた。その結果、同神経から活動電位が導出され、それらの活動電位は、頸神経ワナへの電気刺激によって放電数が増減した。これらの事象は、頸神経ワナ経由のオトガイ舌骨筋の運動神経細胞はその末梢経路内でシナプス結合していることを示すものである。1)オトガイ

舌骨筋は舌下神経本幹を経由する運動ニューロンと、頸神経ワナを経由する運動および感覚ニューロンによって支配されていた。2)舌下神経本幹を経由する運動ニューロンの細胞体は舌下神経核膜外側亜核に位置し、嚥下運動時に活動した。3)頸神経ワナを経由する運動ニューロンの細胞体は、舌下神経核膜内側亜核に位置し、末梢において舌下神経内側枝と舌下神経オトガイ舌骨筋枝の分岐部付近に局在する神経細胞とシナプス接合していた。4)オトガイ舌骨筋の筋紡錘からの感覚情報は頸神経ワナを経由して伝達され、感覚ニュ一ロンの細胞体は脊髄神経節に存在した。これらの結果から、オトガイ舌骨筋は舌下神経本幹を経由する体性神経系と頸神経ワナを経由する副交感神経に類似した神経系による2重支配を受けていることが明らかになった。