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生活ストレスが心理生物学的反応性と健康関連行動に及ぼす影響

本研究は,ストレス-コーピング-病気罹患性モデルを理論的枠組みとして,ストレスと病気-健康との間に介在する心理社会生物学的メカニズムを実験的-フィールド研究から実証的に解明することを目指した.平成9年度では,フィールド研究において,大学生を対象にしたストレスと健康関連行動(Cornel Medical Index:CMI,ポジティブ健康行動実行尺度などで評価)を測定するための質問紙の収集と作成を行うとともに,実験的研究において,メンタルストレス・テストに対する心理生物学的ストレス反応性(血圧,脈拍,唾液IgA抗体,唾液MHPG産生含量)を測定するための実験系の確立を図った.平成8年度より平成9年度にかけて,約600名の大学生の中から生活ストレスの得点(ストレッサー体験率とストレス反応の自覚)に応じて選ばれた30名(生活ストレス高群・低群,各群15名)を対象に3-4ヶ月の間隔で,フィールド研究では健康関連行動,実験的研究ではメンタルストレス・テストに対する心理生物学的ストレス反応を繰り返し測定した.その結果,日常生活場面におけるストレス反応の自覚とダイエット行動との間に有意な関係が認められたが,その他の健康関連行動の実行との間には関連性を認めなかった.また,メンタルストレス・テストに対する反応性に関しては,課題間の反応特異性が大きく,個人内におけるストレス反応性の一般性は必ずしも明確ではなかった.健康関連行動とメンタルストレス・テストによるストレス反応性との間にはとくに強い相関はなかった.以上の結果より,生活ストレスが心理生物学的反応性と健康関連行動に及ぼす影響に関しては,今回対象とした大学生を約1.5年間縦断的に追跡検討した限りでは,横断的研究が示唆するような関連性をとくに認めなかった.本研究は,ストレス-コーピング-病気罹患性モデルを理論的枠組みとして,ストレスと病気-健康との間に介在する心理社会生物学的メカニズムを実験的-フィールド研究から実証的に解明することを目指した.平成9年度では,フィールド研究において,大学生を対象にしたストレスと健康関連行動(Cornel Medical Index:CMI,ポジティブ健康行動実行尺度などで評価)を測定するための質問紙の収集と作成を行うとともに,実験的研究において,メンタルストレス・テストに対する心理生物学的ストレス反応性(血圧,脈拍,唾液IgA抗体,唾液MHPG産生含量)を測定するための実験系の確立を図った.平成8年度より平成9年度にかけて,約600名の大学生の中から生活ストレスの得点(ストレッサー体験率とストレス反応の自覚)に応じて選ばれた30名(生活ストレス高群・低群,各群15名)を対象に3-4ヶ月の間隔で,フィールド研究では健康関連行動,実験的研究ではメンタルストレス・テストに対する心理生物学的ストレス反応を繰り返し測定した.その結果,日常生活場面におけるストレス反応の自覚とダイエット行動との間に有意な関係が認められたが,その他の健康関連行動の実行との間には関連性を認めなかった.また,メンタルストレス・テストに対する反応性に関しては,課題間の反応特異性が大きく,個人内におけるストレス反応性の一般性は必ずしも明確ではなかった.健康関連行動とメンタルストレス・テストによるストレス反応性との間にはとくに強い相関はなかった.以上の結果より,生活ストレスが心理生物学的反応性と健康関連行動に及ぼす影響に関しては,今回対象とした大学生を約1.5年間縦断的に追跡検討した限りでは,横断的研究が示唆するような関連性をとくに認めなかった.本研究は,ストレス-コーピング-病気罹患性モデル(Steptoe, 1991)を理論的枠組みとして,ストレスと健康-病気との間に介在する心理社会生物学的メカニズムを実験的及びフィールド研究から実証的に解明することを目的とする.今年度は,フィールド研究において(大学生と様々な職種の成人; N=500各々),ストレスと健康関連行動を測定する質問紙の収集と作成(信頼性の検討)を行うとともに,実験的研究において,メンタルストレス・テストに対する心理生物学的ストレス反応性を測定するための予備実験を行った.1.質問紙の収集と作成(1)ストレッサー尺度(津田ほか,1994):家庭問題(4項目;信頼性係数α=0.74),生活環境(4項目α=0.69),人間関係(2項目α=0.79).(2)パーソナリティーの測定:日本版アイゼンク性格検査(岸本,1988);ユーモア質問紙(高下,1995):ユーモアのセンス(8項目α=0.86),ユーモアに対する態度(6項目α=0.64).(3)ストレス反応尺度(津田ほか,1994):情動反応(9項目α=0.91),身体反応(6項目α=0.83),認知・行動反応(6項目α=0.87).(4)健康関連行動の測定:ライフスタイル尺度(津田ほか,1994):時間的余裕(6項目α=0.82),話し方(3項目α=0.73),嗜好(5項目α=0.62);健康意識尺度:病気の脅威(5項目α=0.74),自己管理(4項目α=0.70),病気の経験(6項目α=0.67).2.メンタルストレス・テストに対する心理生物学的ストレス反応性の予備実験(1)心臓血管系反応性の測定(Tsuda et al., in press):フィナプレス法(オメダ2300)によって,メンタルストレス・テスト(9分間の暗算課題)の負荷によって最高血圧(平均増加率23.3%)と最低血圧(平均増加率26.5%),脈拍数(平均増加率15.3%)がいずれも有意に上昇した.(2)唾液免疫グロブリン(Ig) A

抗体の測定:唾液中に分泌される免疫物質IgAの抗体産出量をネフェロメトリー法によって測定することで,メンタルストレス・テストによって,IgA抗体産出量が一般に増加すること(平均増加率32.3%),ただし個人差が大きいことなどが分かった.(3)主観的覚醒の測定(倉崎ほか,1995):メンタルストレス・テスト負荷によって,緊張覚醒とエネルギー覚醒は有意に変化しなかった.しかしながら,ストレス負荷前には,緊張覚醒とエネルギー覚醒との間には負の相関関係(r=0.49)が認められたが,ストレス負荷後にはこれらの関係性が有意に低下した.本研究は、ストレス-コーピング-病気罹患性モデル(Steptoe,1991)(ストレッサーが生体にどのような影響を及ぼし,その効果はどのような心理生物学的ストレス反応の変化を経て,最終的に健康-病気現象に反映されるのかを示す)を理論的枠組みとして,ストレスと健康-病気との間に介在する心理社会生物学的メカニズムを実験的及びフィールド研究から実証的に解明することを目的とする.今年度は,次の2点について,大学生を対象に検討を加えた.1.日常生活場面におけるストレス反応の自覚と健康関連行動との関連性に関するフィールド研究(N=546)2.生活ストレスの体験の有無と心理生物学的ストレス反応性との関連性に関する実験的研究(N=30)その結果,次のような知見が得られた.1.ストレス反応の自覚と健康関連行動の一つであるダイエット行動との間に有意な関係が認められた.すなわち,ストレス反応を強く自覚している学生ほど,ダイエットを実際に実行しているが,減量することが困難であると認知しており,自分の体型を太っていると自己評価した.ストレス反応の自覚と体脂肪率,最大酸素消費量で測定された体力,唾液免疫グロブリン(lg)A抗体産生量,唾液3-methoxy-4-hydoroxyphenylethylene glycol(MHPG)含量との間には関係がなかった.2.日常生活場面におけるストレス反応の自覚の程度によって被験者を2群(高ストレス群と低ストレス群)に分類して,実験室場面でメンタルストレス・テスト(line length judgement task)を負荷した時,遂行成績,主観的ストレス状態(覚醒,自己意識,動機づけなど),心臓血管系ストレス反応性,唾液免疫lgA抗体産生量と唾液MHPG含量に群間差を認めた.本研究は,ストレス-コーピング-病気罹患性モデル(Steptoe,1991)を論理的枠組みとして,ストレスと健康-病気との間に介在する心理社会生物学的メカニズムを実験的及びフィールド研究から実証的に解明することを目的としたものである.今年度は,以下のような所見を得た.1.日常生活場面におけるストレス反応の自覚の違いによる実験室のメンタルストレス・テストに対する心臓血管系ストレス反応性には有意差を認めなかった.2.エネルギー覚醒や緊張覚醒などの自覚反応については,生活ストレス体験を多く有する被験者ほどエネルギー覚醒の低下と緊張覚醒の上昇が顕著であった.3.唾液免疫グロブリン(Ig)A抗体と唾液3-methoxy-4-hydoroxyphenylethylene glycol(MHPG)含量の変化については,メンタルストレス・テストによる有意な増加を認めただけで,生活ストレスの有無と交互作用しなかった.
嗅覚神経細胞における感度モジュレーションの分子メカニズム解明

本年度は、研究課題のメインテーマである「嗅覚感度モジュレーションの分子メカニズム解明」の中でも、「匂いを感じるときの嗅線毛内の分子ダイナミクス解析」について、更に詳細な検討を進めた。そもそも「匂いを感じる」ための分子機構は、匂い分子の持つ化学的な情報が嗅細胞線毛に局在して高密度に発現しているCNGチャネルとCl(Ca)チャネルの連続的な開口により電気信号へと変換されることが第一段階となる。その際、セカンドメッセンジャーであるcAMP・Ca2+の挙動は生体電気信号変換において、信号発生に影響を与える重要な要素の1つである。そのため、嗅細胞の線毛内のセカンドメッセンジャー分子の数(濃度)を自由に制御する実験系を用いて、直径100nmの線毛内の分子動向を明らかにした。その際、線毛の微細構造に由来する実験技術的な困難を克服するために以下の技術を組み合わせたシステムが必要であった。1)微細構造体の可視化, 2)線毛へのケージド化合物導入と光解離による電流発生システム, 3)チャネル電流測定のためのパッチクランプシステム, 4)単離細胞への匂い物質投与システム。しかし、研究室移転や、移転後の北大阪大地震による実験セットアップの破壊と再構築に時間がかかり、結果的に進度が遅れたことは否めない。特にケージド化合物を使用する実験機器と匂い物質を投与する機器(研究室自作)は1つのPCで制御しており、これら機器の1部や制御プログラムは研究室で作製した自作品で市販品ではないため、修理・調整にかなりの手間と時間を要した。これら機器を同時併用することで「生きた嗅細胞線毛内での分子の実時間挙動」を定量的に調べることを可能とした。本テーマに関する結果はJournal of General Physiologyにて論文化した(Takeuchi & Kurahashi, 2018)。研究実施場所の移転(キャンパス移転, 2017年)時に、実験装置の解体と輸送中の機器の損傷の影響と移転後、実験セットの1からの構築に相当の時間を要したことから、申請時当初からの計画より遅延が生じた。新セットアップ構築後、大阪府北部地震(2018年6月)に見舞われ、新実験室に被害が多数出たため、現状復興までに相当の時間を要したことからも、予算獲得当初には予期できない事象が立て続けに起こったため、補助事業期間延長を申請した。その結果、全体として約1年以上分の遅延が見込まれている。現在は、その遅れを取り戻すべく、実験施行および解析、論文化を進めている。進捗として、新セットアップの再構成、研究室自作システムの動作確認、PCと自作装置・セットアップの連携動作確認、細胞でのテスト実験、課題テーマでの細胞からの電気信号の記録取得・解析、データの論文化と段階的に目的をクリアしている過程である。今後は、これまでの研究課題での小目的から得られた細胞データを整理・解析し、新システムにて追加取得を行ったデータを併せて解析し直し、論文化する予定である。必要に応じてシステム確認と細胞データを追加する。具体的には、単離細胞を試料として用いて、細胞膜状に発現しているイオンチャネル(情報変換チャネル)からの電流をリアルタイム記録し、外部からの物理刺激(光)・化学刺激(化学物質)に対する応答電流の変化を解析する。嗅細胞線毛に局在して高密度に発現しているCNGチャネルとCl(Ca)チャネルの連続的な開口により電気信号へと変換されるため、セカンドメッセンジャーであるcAMP・Ca2+の挙動をリアルタイムで自由に制御する実験系を用いて、直径100nmの線毛内の分子動向を定量的に明らかにする実験系である。本研究課題に遂行に際して「生きた」嗅細胞線毛の持つナノ構造体内の実時間分子挙動や、線毛に発現しているチャネル活性を電気生理学的手法で解析するため、物理化学の常識とは異なる挙動が生体微小空間内で展開されることが実験から予期される。その結果は、課題目的である「嗅覚感度モジュレーションの分子メカニズム解明」に直接関係する重要な結果のうちの1つであると考えている。本研究は、嗅細胞をモデルとし、細胞内外における分子による細胞興奮・抑制への影響を定量的に調べることを目的としている。特に、嗅覚受容において、嗅細胞に発現している情報変換チャネルは匂いの感度を調節する役割を果たす。嗅覚情報変換チャネルは視覚の視細胞や聴覚の有毛細胞となどの感覚細胞とは異なり、2種類のイオンチャネルが連動して働くことで化学情報-生体電気信号変換の感度に影響を与える。そこで、実際に生きた嗅細胞からイオンチャネルの活性をパッチクランプ法を用いることで、リアルタイムに、定量的に調べることを可能とした。一方で、嗅覚情報変換チャネルは嗅細胞の中でも、外界と接している線毛部分に局所的に発現している。しかし、この線毛は直径100nm程度であり、可視光線よりも小さな構造体であることからも、実験試料としての取り扱いは非常に困難である。本研究では、生きた嗅細胞の線毛に発現しているイオンチャネルの動向をリアルタイムで調査するため、LSMと蛍光物質による線毛の可視化、ケージド化合物使用による線毛内の分子コントロール、定量的な薬物投与を組み合わせて行った。薬物には各種匂い物質、匂いを持たない化学物質等、化学的特徴の異なる物質を用い、嗅細胞の興奮・抑制を電流変化で計測した。初年度はシステムの構築と改変を中心的に行った。更にセットアップの改良が必要であることからも、実験目的に即したセットを構築する部品を自分で作成することが必要である。その理由として、市販のセット・機器では本研究には対応できないからである。

また、研究を進めていく中で、強い抑制を引き起こす物質には共通する化学的特長が見られたが、他の可能性も示唆されている。次年度以降は、セットアップの更なる改良と広い可能性を検証していく。初年度は、実験の目的に即した実験セット改良と構築を進めることができた。本研究では試料の取り扱いの困難さや高い実験技術が求められることからも、データ取得率をあげるためにはセットアップの細部に至るまで注意を払うことが必要である。細胞試料である線毛の細部まで観察するために、TIRFシステムを導入した。このシステムを用いることでより鮮明に線毛が観察でき、電気生理への併用も可能となる。数百ナノメートル範囲での局所的な部位に入った線毛の分子挙動を可視化するために、488nmアルゴンレーザーと対物レンズには高倍率(x100)・高NA(1.7)を持つレンズを設置した。セットアップの動作確認が済み、次年度は細胞への適用を進める。また、電気生理のセットアップも同じシステムに組み込むことを考慮し、ノイズ・ハム対策を厳密に進める予定である。しかし、初年度半ばにキャンパス移動を命じられたため、構築した新セットアップも年度末には全て解体せざるを得ない状況と変化した。嗅覚は五覚の中でもファジーな化学感覚として知られ、他感覚細胞よりも電気生理学的研究が遅れている。その理由として、嗅細胞線毛の直径が100nm程度であることで実験技術が困難であることがあげられる。事実、生きた嗅細胞のイオンチャネル特性や応答性について、pAレベルでリアルタイム記録し、解析している研究は国内ではおろか海外でも多くはない。本研究では、嗅細胞をターゲットとし、細胞興奮・抑制が細胞外分子によって影響を受けるシステム(感度モジュレーション)を定量的に解明することを目的としている。嗅覚情報伝達や嗅覚知覚において、外界と接している嗅細胞は外部刺激を生体電気信号へと変換する初段の入力-出力変換素子としての役割を担う。匂いを有する化学物質が入力となり、線毛上に発現している2種類のイオンチャネル(CNG・Cl(Ca)チャネル)が連続的に活性化することで、脳へと情報が伝達し、香りを認識する。この初段での入力-出力がその後の情報の統合に大きく関わることから、本研究は基盤的研究側面でも重要である。そこで、嗅細胞の線毛上に発現している情報変換を担うイオンチャネルの動向をパッチクランプ法を用いて、電気生理学的に実験・検証した。その結果、嗅細胞線毛に発現しているイオンチャネルの感度モジュレーションに関わる因子および機構を発見した。細胞データと計算データが一致したことからも情報変換チャネルの興奮・抑制が線毛という微細構造体上で行われていることを示唆した。しかし、実験での検証が不十分であるため、最終年度は更なる細胞実験の追加と検証を行い、一連の成果を纏める予定である。一方、本年度は大学の要請における研究室移転の影響を大きく受けたため、年度初めには細胞に適用する実験セットアップが解体・移動された直後であり、データ取得が一時的、物理的に不可能であったことも追記する。
嗅皮質ニューロンにおける対象物の匂いの表現様式の時間的空間的解析

私は、嗅皮質における対象物の匂いの表現様式の解明に迫るため、2009年度は、覚醒状態のラットの嗅皮質ニューロンの活動に注目した実験を行った。この実験により、昨年度までに行った麻酔下ラットの実験では調べられなかった、実験者が刺激に用いている食べ物の匂いに応答するニューロンが、実際に動物が覚醒時にその匂いの情報をもとに、食べられるかどうかを判断したり、食べ物であるかどうかを識別したりすることに関わっているかどうか、についても研究を展開できつつある。2009年度に着目した点は、1.ラット嗅皮質で、摂食行動時に活動するニューロンの存在の有無、2.嗅皮質ニューロンの同期活動を指標とした、食べ物の匂い表現に関与するニューロン群の同定である。動物の生存のためには安全な摂食行動が必要不可欠であり、その行動には、匂い情報が重要な役割を果たすことはよく知られているが、嗅皮質のニューロンが、一連の摂食行動に対して、どのような役割を担っているのかについては調べられていなかった。そこで、当研究室で確立された覚醒ラットでの神経活動記録法を用い、ラットの摂食行動時の嗅皮質ニューロンの活動を観察したところ、嗅皮質にある一部のニューロンで、ラットが食べ物の匂いを嗅ぐとき、及び、食べ物を口に入れたときに発火の増加が観察された。この結果は、嗅皮質ニューロンの活動と動物の摂食行動との関運を示唆するものである。また私は、嗅皮質ニューロンの同期発火に注目し、摂食行動に実際に関与するニューロンを同定する試みも行った。そして、嗅皮質では、睡眠時に特徴的なlocal field potentialが観察され、それと同時に複数のニューロンの同期発火も観察されることを発見した。このときに同時に発火するニューロン群に共通点があるのではないかと推測し、現在も実験を続けている。2008年度は、これまでに自身で確立してきた嗅皮質での電気生理学的な活動記録法を基盤として、麻酔下のラットを用い対象物の匂いの情報が嗅皮質でどのように表現され、処理されているのかを明らかにするため、次の2点に着目した研究を行った。1.嗅皮質にある領域の1つである梨状葉にある細胞のうち、果物の匂いに応答する細胞が、その果物に含まれるどの匂い分子の情報を受け取っているものであるかを明らかにする。2.同じ果物の匂いに応答する細胞の匂い分子選択性が、細胞ごとに同じであるかどうかを、16チャネルの多点電極を用いて多数の梨状葉ニューロンの活動を記録することにより明らかにする。私は昨年度までの研究で、嗅皮質の細胞が、異なる分子構造を持つ複数の匂い分子カテゴリーの情報に撰択的に応答すること、その選択性は細胞ごとに異なっていることを明らかにし、嗅皮質の細胞で異なる匂い分子受容体で受容された情報が統合されていることを示唆するデータを得ている。しかし、この嗅皮質細胞の、異なる分子構造を持つ複数の匂い分子カテゴリー情報に対する選択性が、実際に動物が匂い情報を用いて行う対象物の識別や認識にどのように関わるのかに関しては全く分からなかった。そこで、まず、嗅皮質にある細胞の中でも、特定の対象物の匂いの刺激に応答する細胞に特に注目し、対象物の匂いに応答するような細胞でも、異なる分子構造を持つ複数の匂い分子カテゴリーの情報を受け取っているのかどうかを確認するところから始めた。なお、匂い刺激には、対象物の中でも実験動物にとって意味があると考えられる、野菜や果物の匂いを用いた。まず、着目点1については、嗅皮質の1領域である梨状葉の細胞から、細胞外単一細胞記録法を用いることで細胞の活動を記録し、野菜や果物の匂いに応答した細胞にのみ、その野菜や果物の構成成分である匂い分子による刺激も行った。その結果、例えば「スイカ」の匂いに応答する1つの細胞が、「スイカ」を構成する匂い分子のうち、cis-6-nonenol、2,6-dimethyl-5-heptenal、methyl-3-nonenoateといった、複数の、異なる構造の特徴を持つ匂い分子の刺激にも応答した。この「スイカ」の匂いに応答した細胞は、実際に動物がスイカの匂いを嗅いだときにも活性化される可能性がある細胞であり、そのような細胞も、私がこれまでに見出した、異なる分子構造を持つ複数の匂い分子カテゴリーの情報を統合する性質を持つことが明らかになった。このほかにも、人工香料の「グレープ」、天然香料の「グレープ」、ラット固形飼料といった匂いに応答するような細胞でも、複数の構成匂い分子の情報を統合する性質が確認できた。また、着目点1で調べたような野菜や果物の匂いに応答する細胞を、同時に複数個記録することで、同じ対象物の匂いに応答する細胞が、同じ構成匂い分子の情報を受け取る性質があるかどうかを確かめることを試みた。現段階では、同時に記録した同じ対象物の匂いに応答する細胞でも、構成匂い分子選択性が異なるものが存在することがわかり、1つの対象物の匂いを嗅いだ時に、受け取る匂い分子の情報が異なる細胞が集団として活動することで、その対象物の匂いを表現している可能性が示唆された。

2009年度に着目した点は、1.ラット嗅皮質で、摂食行動時に活動するニューロンの存在の有無、2.嗅皮質ニューロンの同期活動を指標とした、食べ物の匂い表現に関与するニューロン群の同定である。動物の生存のためには安全な摂食行動が必要不可欠であり、その行動には、匂い情報が重要な役割を果たすことはよく知られているが、嗅皮質のニューロンが、一連の摂食行動に対して、どのような役割を担っているのかについては調べられていなかった。そこで、当研究室で確立された覚醒ラットでの神経活動記録法を用い、ラットの摂食行動時の嗅皮質ニューロンの活動を観察したところ、嗅皮質にある一部のニューロンで、ラットが食べ物の匂いを嗅ぐとき、及び、食べ物を口に入れたときに発火の増加が観察された。この結果は、嗅皮質ニューロンの活動と動物の摂食行動との関運を示唆するものである。また私は、嗅皮質ニューロンの同期発火に注目し、摂食行動に実際に関与するニューロンを同定する試みも行った。そして、嗅皮質では、睡眠時に特徴的なlocal field potentialが観察され、それと同時に複数のニューロンの同期発火も観察されることを発見した。このときに同時に発火するニューロン群に共通点があるのではないかと推測し、現在も実験を続けている。
演算子形式による可解な場の量子論の研究とその応用

共形ゲージの2次元量子重力をBRS量子化の枠組で定式化し、ハイゼンベルグ描像において厳密解、即ち全ての厳密なn点関数、を構成した。他のゲージにおいて見い出された新しいタイプのアノマリーが共形ゲージでも存在することを示した。ただし、他のゲージとは異なり共形ゲージではこの新しいアノマリーはストリング理論の臨界次元D=26で消失する。しかしながら、このことは共形アノマリーがD-26に比例することとは必ずしも同値ではないことを明らかにした。この成果は論文“D=26 and Exact Solution to the Conformal-Gauge Two-DimensionalQuantum Gravity"として発表した。上記の共形ゲージの2次元量子重力理論を有限な長さを持つストリング理論に拡張した。特にオープンストリングの場合は加藤・小川理論に他ならない。加藤・小川はB場をラグランジュアンレベルで消去することにより、理論を本質的に自由場理論に帰着させた上でBRS電荷の冪零性とストリングの臨界次元の関係を明らかにしたが、我々の定式化ではB場を消去することなく議論することができる。その結果、加藤・小川がB場を消去するために用いた場の方程式自身がアノマリーを持つことと、明白にアノマリーを持たないBRS電荷が定義可能であることが明らかになった。また、加藤・小川の自由場理論に基づく定式化では不可避であったFPゴースト場に対する特殊な真空構造の導入は、我々の定式化では不要であることも示された。この成果は論文“Construction of an Identica11y Nilpotent BRSCharge in the Kato-Ogawa String Theory"として発表予定である。共変ゲージと光錐ゲージの2次元量子重力において明らかにされた新しいタイプのアノマリーが、より単純なモデルでも同様に存在することを示した。この単純なモデルはアノマリーのない自由場理論に帰着できるものであるため、その相違について解析を行い、超関数における結合則の破れとの関連を明らかにした。この成果は“Anomaly Problem in a Simple Model Analogous to the Lightcone-Gauge Two-Dimensional Quantum Gravity"(Preprint RIMS-1130)として現在投稿中である。共変ゲージにおいてストリング理論と2次元量子重力の差異について考察し、前者は後者の固有の枠組には一致せず、その特別な一側面として理解すべきであることを示した。また、これまでの種々のアノマリーの存在が新しく見い出されたアノマリーによって統一的に説明できることを示した。これらの成果は論文“Question on D=26:String Theory versus Quantum Gravity"として、International Journal of Modern Physics A誌に掲載予定である。共形ゲージの2次元量子重力をBRS量子化の枠組で定式化し、ハイゼンベルク描像において厳密解、即ち全ての厳密なn点関数、を構成した。しかしながら、このことは共形アノマリーがD-26に比例することとは同値ではないことを明らかにした。この成果は論文“D=26 and Exact Solution to the Conformal-Gauge Two-Dimensional Quantum Gravity"(Preprint RIMS-1181)として現在投稿中である。
コンクリート内部の局所変形計測のためのX線CT画像計測法の開発

本年度は,載荷状態,乾燥状態,あるいはアルカリ骨材反応などの供試体を対象としたDVCを用いた計測を実施した.載荷状態の計測では,ペースト供試体および,モルタル供試体を比較対象とし,それらの内部中央に,40mm程度の砕石,レンガ破砕物,およびコンクリート塊を投入した供試体を使用した.最初に5kN程度の載荷状態でX線CT撮影し,その後破壊直前までいくつかの荷重を載荷した状態でX線CT撮影を行った.得られた3次元画像を比較し,載荷による内部の変形をDVCにより計測した.その結果,ペーストやモルタルでは内部で比較的均一に圧縮され,破壊に至るが,粒子を投入した場合,粒子表面付近で局所的な変形を生じ,破壊に至ることがわかった.一方,柔らかい骨材を用いた場合の変形挙動に有意な差が認められたことから,今後確認を行いたい.また,乾燥収縮やアルカリ骨材反応による劣化時の供試体内部の変形を計測するに当たり,同じX線CT装置を用いた数日おきの計測による計測誤差を確認した.その結果,設置位置がずれるものの,計測値への大きな影響はないことが確認された.そこで,直径75mm,高さ150mmのペースト供試体を用いて乾燥収縮試験を,また同形状のモルタル供試体を用いてガラスカレットを混入させた模擬供試体を作製し,長期計測を実施した.その結果,乾燥時の3次元画像の輝度値の変化から,乾燥による見掛け密度の低下がわかること,またそれとともに体積ひずみが小さくなるという現象やひび割れ進展を捉えることができた.一方,アルカリ骨材反応による供試体内部の膨張計測では,供試体の膨張とともに,内部で亀の甲羅状の膨張が計測される結果を得た.本研究では,コンクリート内部の局所的な収縮・膨張変形計測のためのX線CT画像計測法の開発を目的としている.そのため,本研究で明らかにするポイントは,画像相関法(DIC)によるX線CT画像解析法の開発,短期的,長期的な機械的誤差の補正方法の開発,そして代表的な収縮・膨張挙動の計測による適用性の検証である.研究計画では,2年目には,圧縮載荷時の内部計測の検証,アルカリ骨材反応(ASR)による内部膨張計測の検証などを実施していく予定であった.実際に,2年目の本年度は,内部計測の初期計測を実施し,圧縮応力下や長期期間の計測に関わる計測精度の確認を実施した.その後,模擬供試体を用いた圧縮応力下での骨材周辺を計測し,考察した.また,乾燥状況での供試体内部の画像計測,アルカリ骨材反応を模擬した供試体内部の画像計測の考察を行うことができた.また,それらの結果から,本年度の計測結果を踏まえて,計測精度向上や試験条件の不足などの課題の抽出ができており,次年度にはスムーズに解決し,計測方法を確立できると考えている.以上から,おおむね順調に進展していると考えている.研究計画では,圧縮載荷時の内部計測の検証,アルカリ骨材反応(ASR)による内部膨張計測の検証などを実施した上で,コンクリート供試体内部の局所的な収縮・膨張変形を短期・長期的に計測できるX線CT画像計測法を提案することを目標としている.次年度は,最終年度となることから,収縮・膨張変形を短期・長期的に計測できるX線CT画像計測法を提案するために,本年度実施した結果から得られた問題点の解決と,各種収縮・膨張事例の計測を行い,現象解明の可能性を明らかにする.そのために,まず,撮影解像度を上げて,計測精度の向上を目指す.これまで,0.123mm/voxelであったが,次年度は近畿大学所有の装置の最大解像度である0.0615mm/voxelとする.一方,長期計測時の長さ変化率の計測結果と,画像計測から求まる供試体のひずみに差が生じていたことから,その原因と今後の計測方法の改善を検討する.さらに,昨年度のStephen Hall准教授との情報交換から,新たに凍結による劣化についても開始することとした.以上の課題を中心に,新たな供試体を作製し,コンクリート供試体内部の局所的な収縮・膨張変形を短期・長期的に計測できるX線CT画像計測を実施し,検討を行う予定である.本年度は,近畿大学所有の多様環境対応型X線CTから得られた画像に対する3次元画像相関法(Degital Image Correlation: DIC)による計測方法の確立を目的に既知の移動量を有する3次元画像の移動量の計測を行い,計測誤差に影響を及ぼす機械的誤差の補正方法,適度な精度を有する計測が可能な計測対象領域の寸法を検討し,計測された移動量の精度確認を確認した.まず,研究協力者であるLund大学のStephen Hall准教授からDICに関する知識を提供いただいた.そして,近畿大学所有の装置で撮影された既知の移動量を持つ粒径の異なるジルコニア球を混入したモルタル供試体の画像データを用いて,Hall准教授の作成したプログラムを使用し,移動量の計測を実施した.装置が有する機械的誤差の補正を,既往の研究を参考に,固定点を用いた座標変換により実施した.計測対象領域の寸法は,領域寸法を変えた移動計測結果から1辺10 voxel以上であることを確認した.最後に,混入したジルコニアの粒子径が小さいとDICで得た移動量の標準偏差が小さくなり,0.3mmのジルコニア球を適量加えることで標準偏差0.005mm程度となることを確認した.

DICでは一つの断面を全域にわたって計測できることから,DICによる計測は非常に有益であると考えられる.引き続き,近畿大学所有のX線CTを用いて圧縮応力下の粗骨材の異なるコンクリート供試体内部の変形計測を実施している.長期変形計測のための準備も並行して実施した.研究分担者である大阪工業大学の三方准教授に反応性骨材を用いたコンクリートを作製頂き,X線CT画像の観察による長期養生中のひび割れの発生時期を確認した.また,麓が長期計測用の治具を考案し,研究分担者である愛知工業大学の岩月教授と共同で,次年度の計測に向けた供試体の打設も行った.本研究では,コンクリート内部の局所的な収縮・膨張変形計測のためのX線CT画像計測法の開発を目的としている.そのため,本研究で明らかにするポイントは,画像相関法(DIC)によるX線CT画像解析法の開発,短期的,長期的な機械的誤差の補正方法の開発,そして代表的な収縮・膨張挙動の計測による適用性の検証である.本年度は,画像相関法(DIC)による計測法の確立を目的に,最適なブロック寸法,機械的誤差の補正方法を選定し,既知の移動量を有する3次元画像による精度確認を行った.その結果,計測精度とともにPTV計測との違いなどが明らかになった.また,画像相関法で用いるブロックの大きさについても検討を加えることができた.さらに,圧縮応力下での供試体内部の変形計測を実施しつつ有り,その結果から計測方法の展望が確立できると考えられる.さらに,長期間保存した供試体の画像計測のための治具の準備に取り掛かっており,次年度の成果が期待できる.以上のことから,おおむね順調に進展していると判断した.本年度は,載荷状態,乾燥状態,あるいはアルカリ骨材反応などの供試体を対象としたDVCを用いた計測を実施した.載荷状態の計測では,ペースト供試体および,モルタル供試体を比較対象とし,それらの内部中央に,40mm程度の砕石,レンガ破砕物,およびコンクリート塊を投入した供試体を使用した.最初に5kN程度の載荷状態でX線CT撮影し,その後破壊直前までいくつかの荷重を載荷した状態でX線CT撮影を行った.得られた3次元画像を比較し,載荷による内部の変形をDVCにより計測した.その結果,ペーストやモルタルでは内部で比較的均一に圧縮され,破壊に至るが,粒子を投入した場合,粒子表面付近で局所的な変形を生じ,破壊に至ることがわかった.一方,柔らかい骨材を用いた場合の変形挙動に有意な差が認められたことから,今後確認を行いたい.また,乾燥収縮やアルカリ骨材反応による劣化時の供試体内部の変形を計測するに当たり,同じX線CT装置を用いた数日おきの計測による計測誤差を確認した.その結果,設置位置がずれるものの,計測値への大きな影響はないことが確認された.そこで,直径75mm,高さ150mmのペースト供試体を用いて乾燥収縮試験を,また同形状のモルタル供試体を用いてガラスカレットを混入させた模擬供試体を作製し,長期計測を実施した.その結果,乾燥時の3次元画像の輝度値の変化から,乾燥による見掛け密度の低下がわかること,またそれとともに体積ひずみが小さくなるという現象やひび割れ進展を捉えることができた.一方,アルカリ骨材反応による供試体内部の膨張計測では,供試体の膨張とともに,内部で亀の甲羅状の膨張が計測される結果を得た.本研究では,コンクリート内部の局所的な収縮・膨張変形計測のためのX線CT画像計測法の開発を目的としている.
秋田県八郎湖におけるアオコ発生機構の解明に関する基礎的研究

秋田県八郎湖におけるアオコ発生機構の解明を最終的な目標として、競合PCRとDNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置を組合せた有毒および無毒のアオコ形成藻類の新規な定量手法を開発した。また、次世代シーケンサーを用いてアオコ発生水域のメタゲノム、特に藍藻類を含む細菌に着目して網羅的な遺伝子多様性解析を行った。その結果、シース(藍藻の細胞外多糖類)やアオコ毒microcystinの分解への関与が予想される細菌群の遷移が確認された。秋田県八郎湖は、その富栄養化の進行とアオコの発生などから平成19年12月より湖沼法の指定を受け、その水質改善対策が急務となっている。アオコを形成するMicrocystis属などはmicrocystinという極めて強力な毒素を産生することから、その発生は八郎湖汚濁における県民および近隣住民の最大の懸念となっている。また、湖水が農業用水に使用されていることや流入河川の末端付近に上水施設があることを鑑みてもアオコ問題の解決は焦眉の課題といえる。本研究では、競合PCRとDNA濃度を高精度かつ高感度で分析できるDNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置を組合せた新規な動態解析技術の環境サンプルへの適用について調べた。本手法の正確性を確認するため定量PCRとの比較も行っているが、本年度は環境サンプルの評価を行うためより特異性の高いTaqManプローブ法に変更した。その結果、本開発手法は定量PCRと同等の感度を持つことが明らかになった。加えて、Microcystis属標準株に対して行った実験では定量PCRよりもmicrocystin合成酵素遺伝子(mcy遺伝子)の感度が高く、本開発プライマーが環境中の有毒株の実態を良く反映することが示唆された。一方、アオコ発生水域における真正細菌の遺伝子多様性を解析するために、次世代シーケンサーを用いて16S rRNA遺伝子のPCRパイロシーケンスを行った。その結果、アオコが集積した8月のサンプルではMicrocystis属が真正細菌全体の約45%を占めていた。また、門レベルでの解析ではCyanobacteria門を除くとProteobacteria門およびBacteroidetes門が優占かつ変遷しており、アオコの消長に伴うシース(細胞外多糖類)やアオコ毒microcystinの分解などにこれらの細菌群が関与していることが予想された。また、湖水が農業用水に使用されていることや流入河川の末端付近に上水施設があることを鑑みてもその改善は焦眉の課題といえる。そこで、本年度は「八郎湖で発生するアオコは初期段階(6月7月上旬)では無毒性であることから無毒性藍藻がアオコ発生のキーになっている」との独創的な着想に基づき、分子生物学的手法を用いて有毒アオコおよび無毒アオコを簡易かつ簡便に定量できる技術の検討を行った。また、八郎湖の全域調査における湖水試料を用いて16S rRNA遺伝子領域をターゲットしてクローンライブラリー法による多様性解析を行うとともにアオコ毒microcystinなどの分析を行った。有毒アオコおよび無毒アオコの定量において、操作が簡便である競合PCR(Competitive PCR)とDNA濃度を高精度かつ高感度で分析できるDNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置を組合せた手法について検討を行ったが、定量PCRと同等の検量線が得られた。また、全域調査における水質分析の結果、Chl.a濃度とmicrocystin濃度に相関がない地点が多数確認された。Microcystis属は、前述の通り同じ種であっても有毒な株や無毒な株が存在するため、本現象はMicrocystis属の種・株レベルでの多様性に起因していることが推察された。この推察は、遺伝子解析の結果においても支持された。本研究において有毒・無毒アオコの動態解析、つまり定量化は極めて重要な位置づけにある。既往の研究においてもアオコ形成藻類の代表種であるMicrocysrtis属の有毒株の割合について定量PCRを用いて検討した例があるが、Microcystis属以外のアオコ形成藻類を考慮していないことや、定量PCRを用いているため操作が煩雑かつランニングコストかかることなどの問題があった。そこで、操作が簡便である競合PCRとDNA濃度を高精度かつ高感度で分析できるDNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置を組合せた新規な動態解析技術の検討を行い、概ね順調な結果を得た。しかしながら、様々な影響が考えられる環境サンプルには適用できていないため、来年度はさらなる検討が必要であると考える。一方、八郎湖の全域調査で得られた湖水試料のmicrocystin分析および遺伝子解析の結果、八郎湖全域でアオコが発生していることが明らかになるとともに地点によってもアオコ形成藻類の有毒性と無毒性が異なることが推察された。

この結果は、無毒性藍藻がアオコ発生と関係があるという本研究の着想を支持するものである。来年度は定期サンプリングを行うことで、連続的なデータの補完を行いたい。平成24年度は、競合PCRとDNA濃度を高精度かつ高感度で分析できるDNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置を組合せた新規な動態解析技術を用いて環境サンプルの定量を進める。また、本手法の正確性を確認するため、環境サンプルにおける定量PCRとの比較も並行して行う。なお、定量PCRについては平成23年度のSYBR Green法から、より特異性の高いTaqManプローブ法に変更して行う。一方、分子生物学的手法を用いた遺伝子多様性解析も平成23年度に引き続き行うが、特にmcy遺伝子の多様性と検出されるmicrocystinの種類(LR, YR, RR)の関係に着目して研究を進める。研究代表者のこれまでの研究でmcy遺伝子群の一部とmicrocystinの量や種類には関係があることが分かっており、本研究の成果はアオコ発生機構の解明のみならず、アオコ毒microcystinのリスク予測などその研究的意義は極めて大きい。本研究ではアオコ形成藻類の動態解析および遺伝子多様性解析に際して、PCRやクローンライブラリー構築など分子生物学的手法が極めて重要な部分を占めている。また、電気泳動用チップ(200千円)は本研究のコア技術である競合PCRの定量化に用いるDNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置の消耗品であり、研究遂行上必要不可欠であるため購入予定である。さらに、平成23年度は純粋培養したMicrocystis属をDNAサンプルとして用いたため、対照とした定量PCRもSYBR Green法を用いて行った。しかしながら、平成24年度は環境サンプルを対象とするため、より特異性の高いTaqManプローブ法を用いる必要がある。そのため、TaqManプローブ(120千円)やその専用試薬(80千円)についても購入予定である。一方、本応募研究のもう1つのコア技術としてアオコ毒microcystinなどの分析に用いるHPLC(高速液体クロマトグラフ)がある。HPLC消耗品やmicroystin標準品はHPLC分析に必須であるため計上する。
磁場角度分解エントロピー測定装置の開発とフラストレート磁性体への応用

本研究の第一の目的は、磁場回転に伴う磁気熱量効果を精密に測定し、エントロピーの磁場角度依存性を従来よりも高速かつ高分解能に測定できる手法を確立することにある。準断熱環境下で磁場回転や磁場掃引に伴う磁気熱量効果を精密測定できる熱量計を開発し、ベンチマークとしてスピンアイス物質Dy2Ti2O7の磁場角度分解エントロピー測定を行った。その結果、スピンフリップ転移の角度依存性を高精度に検出することに成功し、モンテカルロ数値計算結果とも良く一致するエントロピーの測定結果を得た。装置開発および測定結果の詳細をまとめた論文はJ. Phys. Soc. Jpn.誌で公表した。さらに、スピンアイス状態においてKasteleyn転移の観測を目指して磁場回転実験を行ったところ、極低温・低磁場ではDy2Ti2O7が強い非平衡状態にあり、磁気熱量効果ではなく磁場変化に伴う放熱現象が生じることを見出した。本研究の第二の目的は、開発した装置を様々なフラストレート磁性体の研究に応用して新たな知見を得ることにある。広島大学のグループとの共同研究から、擬カゴメ近藤格子CeIrSnにおいてフラストレーション効果に起因したメタ磁性異常を見出した。この流れの中で、同じ結晶構造を持ち、類似のメタ磁性を示すCeRhSnに着目した。先行研究により、CeRhSnではゼロ磁場での量子臨界性が報告されており、その起源がフラストレーションに由来する可能性が指摘されている。本系は磁場でエントロピーが大きく変化し、強いイジング異方性を示すため、磁場角度分解比熱・エントロピー測定が有効であると判断し、CeRhSnの比熱・エントロピー測定を行った。その結果、擬カゴメ格子面近傍のごく狭い磁場角度範囲で高磁場まで量子臨界性が保たれる予想外の現象を見出した。結果の詳細は日本物理学会で発表した。第一の目的であるエントロピーの磁場角度依存性を従来よりも高速かつ高分解能に測定できる装置の開発に成功した。さらに、本装置をDy2Ti2O7とCeRhSnの研究に応用して、新奇現象を見出した。装置開発の論文はJ. Phys. Soc. Jpn.誌で発表し、今後の研究発展が期待できる新測定法として高い評価を受けている。本測定技術の開発後、様々な方との議論の中で、本装置の強みを発揮できる研究課題が数多く生まれており、本研究は順調に進展している。今後は開発した装置を様々なフラストレート磁性体の研究に応用し、新たな知見を得る。まずは、昨年度末に行ったCeRhSnにおける量子臨界性の磁場角度依存性の測定結果を論文にまとめて発表する。第二に、昨年度に見出したDy2Ti2O7の磁場中非平衡状態について磁場回転下での磁化測定を行い、磁気モノポール励起現象の実態に迫る。第三にYb2Ti2O7の比熱・エントロピーの磁場角度依存性を測定し、低エネルギー励起構造を決定する。量子スピン液体を特徴づける実験事実の提供を目指す。また、フラストレート磁性体に限らず、本装置の強みを活かせる研究課題に幅広く取り組む。重要な研究成果が得られつつあるので、国際会議や研究会には積極的に参加して発表・議論を行う。

本測定技術の開発後、様々な方との議論の中で、本装置の強みを発揮できる研究課題が数多く生まれており、本研究は順調に進展している。今後は開発した装置を様々なフラストレート磁性体の研究に応用し、新たな知見を得る。まずは、昨年度末に行ったCeRhSnにおける量子臨界性の磁場角度依存性の測定結果を論文にまとめて発表する。第二に、昨年度に見出したDy2Ti2O7の磁場中非平衡状態について磁場回転下での磁化測定を行い、磁気モノポール励起現象の実態に迫る。第三にYb2Ti2O7の比熱・エントロピーの磁場角度依存性を測定し、低エネルギー励起構造を決定する。量子スピン液体を特徴づける実験事実の提供を目指す。また、フラストレート磁性体に限らず、本装置の強みを活かせる研究課題に幅広く取り組む。重要な研究成果が得られつつあるので、国際会議や研究会には積極的に参加して発表・議論を行う。
19世紀初頭イギリスにおける地方政党政治史―地方ホイッグを中心に―

本研究期間中の主だった成果は以下の通りである。まず、報告者は単著(英語)の出版契約をEdwin Mellen Pressと結び、加えて、日本語論文1本を出版した。また、英語論文を完成させた。これは、イギリス政治史における最も権威ある学術雑誌の一つであるParliamentary History誌(Wiley-Blackwell刊)の査読を通過し、2018年6月にvol. 36, issue 2にて出版される予定である。その他、書評の執筆を行い、多数の口頭報告(英語・日本語)を行った。また、複数回に渡り渡英し、公文書館等でリサーチを行った。本研究では、19世紀初頭における地方ホイッグの政治運動の一端を解明することを目的としている。2015年度は本研究期間(2年間)の前半にあたる。2015年度の研究実績としては以下の2点が挙げられる。第一に、リヴァプールのホイッグ系地方結社である「同心協会」(Concentric Society)に関する分析を日本国内外で行い、学術論文の形にまとめ『史観』(早稲田大学史学会刊)に投稿することができた。表題は「19世紀初頭イギリスにおける地方政治団体:リヴァプールの「同心協会」を中心に」とした。現在査読審査中である。第二に、リヴァプールの都市政治について、市長選挙、公的集会、都市自治体の観点から分析を進めた。特に市長選挙については、イギリス革命史研究会の2016年度例会(3月25日;於明治学院大学)で「19世紀初頭ブリテンにおける議会政治と地方政治の連関:リヴァプール市長選挙(1815-1832)」という表題で口頭報告をすることができた。また、同じテーマについてだが力点と内容を変えて、日本西洋史学会第66回大会(5月22日;於慶應義塾大学)にて、「19世紀初頭イギリスにおける地方政党政治:リヴァプールにおける市長選挙を事例に」という表題で報告する予定である。報告者としてはすでに内定済みである。本研究の進捗状況が「やや遅れている」第一の理由は、博士論文の完成が予定よりも遅れてしまったことにある。これにより本研究を開始する時期が4ヶ月ほど後ろにずれてしまった。本研究者は当初2015年の8月末までに博士論文を完成させその後すぐ本研究に取り掛かるつもりであったが、博士論文の書き上げと修正作業に予想していたよりも時間がかかってしまった。博士論文を提出できたのは結局2015年の12月末のことであり、本研究の本格的な開始は翌年の1月からとなった。本研究は、19世紀初頭における地方ホイッグの政治運動を、特に政治結社、政治理念、選挙活動の観点から分析することを目的としている。2016年度の研究実績としては以下の3点が挙げられる。第一に、The Cult of Fox in the Early Nineteenth Centuryというタイトルの単著の出版契約を、Edwin Mellen Press (Lewiston, NY; Lampeter, Wales)と結んだ(2017年4月)。本書では、特に地方ホイッグが展開した結社活動や「政治的晩餐会」などの集会活動に焦点をあて、18世紀末におけるホイッグ党の指導者であったチャールズ・ジェイムズ・フォックス(1749-1806)が死後もなおホイッグの政治理念や政治行動に様々な点で影響を与えていたことを解明する。第三に、地方ホイッグをより総合的に理解すべくその敵対者であった地方トーリについて考察を進め、国内外の学会で複数回口頭発表を行った。そこから得た知見を活かし完成させた論文が、Parliamentary History誌より2018年に出版されることが決まっている。2016年度は昨年度の遅れを取り戻すべく研究を進めていきたい。まずは、地方ホイッグの選挙政治の分析から取り掛かる。夏季休暇中を利用し渡英し、British Libraryなどで史料収集・分析を行う予定である。その後、地方ホイッグ系政治結社の政治運動に関する考察と、地方ホイッグ系出版印刷物から析出される政治理念の検討を進めたい。研究成果は国内外で積極的に発表していく。特に国際学会としては、British Society for Eighteenth-Century Studies (St. Hugh's College, Oxford)の第46回大会(2017年1月)に参加し口頭報告を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。近代イギリス政治史28年度が最終年度であるため、記入しない。
パーキンソン病に対する神経幹細胞を用いた細胞移植に関する研究

パーキンソン病に対して、神経幹細胞を用いた脳内移植療法を実現するためには、自家の神経幹細胞を用いることが最も安全で有用な治療法の一つと考え、成体由来神経幹細胞を用いた研究を行った。まず、齧歯類や霊長類の成体脳から神経幹細胞の培養を行うことができ、移植に必要な細胞数まで増殖させ、チロシン水酸化酵素誘導因子(TH誘導因子)を用いることにより、高率にドパミンニューロンへ分化させることが可能であることを示した。はじめに、成体由来神経幹細胞を分化させることなくパーキンソン病モデル動物に脳内移植を行ったところ、神経保護効果(行動学的および組織学的改善)を示した。移植した神経幹細胞からGDNFやerythropoietinなどの神経栄養因子が産生されていることから、この効果はこれらのカクテルにより宿主ドパミンニューロンが生存したと考えられた。次に、成体由来神経幹細胞にGDNF遺伝子を導入してGDNF産生神経幹細胞を作製し、この細胞をパーキンソン病モデルラットに脳内移植を行ったところ、神経保護効果を示した。GDNFは、移植した細胞の生存および遊走も促進した。この機序として、宿主脳の微小環境の変化や、GDNFにより集積する宿主由来グリアより産生される神経栄養因子の関与が示唆された。最後に、成体由来神経幹細胞をドパミンニユーロンへ分化誘導後、パーキンソン病モデル動物に脳内移植することにより、パーキンソン病症状の改善を示した。移植された神経幹細胞由来ドパミンニューロンの脳内への生着はわずかであったが、宿主由来ニューロンとシナプスを形成し、局所的にBDNFの上昇やCREBのリン酸化がシナプス形成の増強に関与していた。このように成体由来神経幹細胞の脳内移植はパーキンソン病に対して有用であることが判明した。神経幹細胞を分化させずにパーキンソン病モデル動物の線条体に移植しても、ほとんどドパミンニューロンへ分化できないという大きな問題点がある。それを解決するために、我々は、マウスの神経幹細胞からチロシン水酸化酵素誘導因子(TH誘導因子)を用いて、ドパミンニューロンをin vitroにおいて、大量に分化誘導できることを示した。この方法を用いて、まず、マウス以外の成体齧歯類や霊長類からも神経幹細胞を分離することができ、ドパミンニューロンへ分化できるかどうか検討した。成体ラットおよびニホンザルの側脳室周囲から神経幹細胞を分離培養した。取り出された神経幹細胞はneurosphere(神経塊)を形成し、約6か月間継代培養可能であった。また、神経幹細胞を分化させると多分化能(ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイト)を有し、さらにTH誘導因子投与により、分化したニューロンのうちラットにおいては約30%が、サルにおいては約60%がドパミンニューロンに分化した。次に、成体神経幹細胞由来ドパミンニューロンが生体内で機能するかどうか検討した。成体GFPマウスの側脳室周囲から採取された神経幹細胞を増殖させ、移植可能な細胞数まで増やした。増殖した神経幹細胞をTH誘導因子によりドパミンニューロンへ分化させた後に脳内移植に用いた。宿主マウスに6-hydroxydopamineを注入して完全片側パーキンソン病モデルマウスを作製した。この宿主の同側線条体に上記の成体神経幹細胞由来ドパミンニューロンを移植し、移植4週間にわたり行動学的、組織学的検討を行った。行動学的にはアポモルフイン誘発回転運動が細胞移植群ではコントロール群に比べて有意に改善された。組織学的には移植されたドパミンニューロンは線条体に少数ながら生着していた。