hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性期病院に入院する認知症高齢者ケースに対応した退院支援モデルの開発と妥当性検証

身体疾患の治療のために急性期病院に入院する認知症高齢者が増加している。本研究は、身体疾患の治療を目的として予定入院する認知症高齢者、および緊急入院する認知症高齢者の入院から退院後1か月までを追い、そのプロセスを明らかにすることで急性期病院における認知症高齢者、家族、看護師への支援を検討し、退院支援モデルを完成させることを目的としている。本年度は、予定入院する認知症高齢者のケースを追加調査するとともに、緊急入院のケースへと調査を進めるために再度倫理審査を経て、各部署への調整を図り、緊急入院のケースを対象とする調査を開始した。予定入院の認知症高齢者のケースについては、2施設から新たに合計8ケースを追加して調査を実施した。結果、予定入院のケースは心臓弁膜症、食道がん、変形性股関節等、入院治療対象となる疾患は多岐にわたった。現在分析中であるが、前年度までの結果と同様、身体疾患による症状の改善とおよび自宅でのADL拡大の傾向を確認する一方で、認知機能が悪化したケース、ADLが縮小したケースも認められており、その要因について詳細分析を進めていく必要性が明らかとなった。緊急入院のケースは、2施設において合計3ケースへの調査を実施した。これについてもデータは現在分析中であるが、緊急入院では予定入院に比べて入院期間が長くなる傾向や、退院時および退院後1か月後における認知障害の悪化は認められず、また、緊急入院時のADLは退院時、さらには退院後に拡大する傾向が確認されている。引き続き、緊急入院のケースについてデータ収集を進めていく。またさらに予定入院との比較分析や、入院の原因となった疾患等とのマッチング比較を実施ていく。予定入院のケースは目標対象数を12ケースとしていたが、予定を上回る16ケースのデータ収集を実施することができた。また、緊急入院のケースについても倫理審査を終え、調査をスタートさせることができており、おおむね順調に進んでいるといえる。引き続き、緊急入院のケースについて目標対象者数12ケースを目途とし、データ収集を進める。これまで収集した予定入院ケースとの比較分析、入院の原因となった疾患等とのマッチング比較分析も実施ていく。目的:認知症高齢者とその家族、支援に当たる看護師という3者へのアプローチを含む実用性を備えた退院支援モデルを完成させるために、本年度は認知症高齢者の急性期病院への予定入院における入院治療選択の意思決定プロセスおよび、その後入院してから治療を完了し退院に至るプロセスを明らかにすることを目的として調査を開始した。方法:対象は、急性期病院で10日以上の入院治療を必要とする手術を受ける認知症高齢者症例(本人、家族、および入院に関わる看護師)とした。急性期病院2施設で研究を実施することとし、フィールド調整を行った。そのうえで、倫理審査委員会への申請と研究実施の承認を経て、平成28年12月より、はじめの1施設において研究を開始した。結果として、腎摘出術、上腕骨折の観血的固定術、乳がん摘出術を受ける認知症高齢者の3症例を対象としてデータ収集を行った。各症例について、入院治療選択の意思決定から退院に至るまでを縦断的に調査票を用いて基本データ、意思決定の情報に関するデータ、入院中の治療経過とそれに伴う家族の状況に関するデータ、退院時・退院後の状況に関するデータを収集した。また、入院治療の意思決定について、及び入院治療を受けたことについて家族および看護師にインタビューを行った。分析途中経過:どの症例も入院治療の意思決定は家族主導であり、入院中のせん妄やBPSDとそれに伴う医療関係者とのトラブル、ADLや認知機能の低下があった場合には、家族は治療選択を後悔することにつながった。入院後のせん妄やBPSD出現の要因、ADLや認知機能の低下の要因がいくつか挙げられており、さらに検証が必要である。また、どのケースも退院1か月後には元通りの生活に戻れることが確認されており、今後その要因分析を進めていく。予定通り研究を開始することができた。急性期病院に10日以上の予定で入院し手術を受ける認知症高齢者の入院から退院後約1か月後までのプロセスを明らかにすることを目的とした。昨年度に引き続き、複数ケーススタディを実施し、これまでのところ合計8ケースの症例数を得た。各症例について、認知機能およびADLを含めた本人の状況と家族の状況に関するデータを、入院から退院、そして退院後1か月に至るまで縦断的に収集し、入院から退院後1か月の間に生じた問題とその要因を分析した。対象となった認知症高齢者は男性3名、女性5名で、平均年齢81.1歳、認知症の重症度は軽度から中等度であり、受けた手術治療は多岐にわたった。侵襲性の高い手術を受けた2症例に入院中のせん妄やBPSDが認められたが、全症例予定通りの入院期間で退院、あるいはリハビリ病院へ転院となった。ADLは入院前と退院後を比較し、2事例で軽微な低下、3事例は維持、3事例で拡大と良好な結果であった。入院前後でNPI-Q得点で悪化の見られたのは2症例であった。これらすべての症例に、認知症専門職チームがかかわった。軽度中等度の認知障害のある患者は、予定通りの入院期間で治療を終え、退院し、身体疾患による症状の改善とともに自宅でのADLを拡大しており、認知症専門職チーム介入の有効性が確認された。

さらにせん妄を発症した事例の分析、および退院後BPSDが発生または悪化した事例の分析から、さらに追加する必要のあるケアについて示唆が得られた。本年度までに得られたこれらの結果は、国際学会で報告した。本年度までに予定入院12ケースを目標対象数としていたが、8ケースまでが終了した。フィールドとの調整に時間がかかり調査スタートは若干遅れたが、その後は順調にデータ収集が進んでいる。身体疾患の治療のために急性期病院に入院する認知症高齢者が増加している。本研究は、身体疾患の治療を目的として予定入院する認知症高齢者、および緊急入院する認知症高齢者の入院から退院後1か月までを追い、そのプロセスを明らかにすることで急性期病院における認知症高齢者、家族、看護師への支援を検討し、退院支援モデルを完成させることを目的としている。本年度は、予定入院する認知症高齢者のケースを追加調査するとともに、緊急入院のケースへと調査を進めるために再度倫理審査を経て、各部署への調整を図り、緊急入院のケースを対象とする調査を開始した。予定入院の認知症高齢者のケースについては、2施設から新たに合計8ケースを追加して調査を実施した。結果、予定入院のケースは心臓弁膜症、食道がん、変形性股関節等、入院治療対象となる疾患は多岐にわたった。現在分析中であるが、前年度までの結果と同様、身体疾患による症状の改善とおよび自宅でのADL拡大の傾向を確認する一方で、認知機能が悪化したケース、ADLが縮小したケースも認められており、その要因について詳細分析を進めていく必要性が明らかとなった。緊急入院のケースは、2施設において合計3ケースへの調査を実施した。これについてもデータは現在分析中であるが、緊急入院では予定入院に比べて入院期間が長くなる傾向や、退院時および退院後1か月後における認知障害の悪化は認められず、また、緊急入院時のADLは退院時、さらには退院後に拡大する傾向が確認されている。引き続き、緊急入院のケースについてデータ収集を進めていく。またさらに予定入院との比較分析や、入院の原因となった疾患等とのマッチング比較を実施ていく。予定入院のケースは目標対象数を12ケースとしていたが、予定を上回る16ケースのデータ収集を実施することができた。また、緊急入院のケースについても倫理審査を終え、調査をスタートさせることができており、おおむね順調に進んでいるといえる。引き続き、事例をとりデータ収集を続けていく。来年度中にデータ収集を終え、予定入院の事例に関する分析を進める。また、2施設目での調査は準備は完了しており、これから開始する予定である。予定入院する認知症者のケースを対象とする調査をさらに進めるとともに、来年度は緊急入院するケースについての研究を開始する。開始にあたって、倫理審査に新たに申請を予定する。緊急入院するケースを対象とする調査は、2年間で予定入院と同程度数の目標症例数を設定し、これまでと同様の方法で進める。引き続き、緊急入院のケースについて目標対象者数12ケースを目途とし、データ収集を進める。これまで収集した予定入院ケースとの比較分析、入院の原因となった疾患等とのマッチング比較分析も実施ていく。
複数臓器がんのメチロームデータの横断的解析

淡明細胞型腎細胞がん104検体・肺腺がん168検体・胃腺がん105検体・肝細胞がん37検体・乳がん97検体・尿路上皮がん46検体・浸潤性膵管がん91検体(合計646検体)の、Infinium 27Kならびに450Kアレイを用いて取得されたメチロームデータを用いて、胃がんでその他の臓器がんに比して高DNAメチル化状態にある16プローブを抽出した。これらの16プローブのDNAメチル化状態は、いずれも高い感度と特異度をもって胃がんを他の臓器がんから弁別できた。公共データベースTCGAとGEO上の、胃がんならびに自験例に含まれないがん種のメチロームデータを参照し、人種や採取施設に依存せず胃がんの識別能の高いProbe Aに着目した。Infinium解析例から学習群106検体を選び、Probe Aを含む遺伝子領域のDNAメチル化状態をパイロシークエンス法によって精密定量した。受信者動作特性(ROC)解析では曲線下面積(AUC)0.917、感度95.6%、特異度76.3%で胃がんを他の臓器がんから識別できた。Youden法で胃がんを他の臓器がんから識別する閾値を定め、新規症例111検体で検証を行ったところ、感度81.8%、特異度79.5%で胃がんを識別できることが確かめられた。Probe Aはイオンチャネルのサブユニットをコードする遺伝子Aの転写調節部位に位置している。(1)Probe Aは胃がんのみならず非がん胃組織でも高DNAメチル化状態にあること、(2)Probe Aが低メチル化状態の臓器でも遺伝子Aの発現は概して低いことから、Probe Aの高DNAメチル化は、胃の臓器特異的なDNAメチル化プロファイルががんでも保持されたものであり、発がんに機能的に寄与するのではなく、サロゲートマーカーであると考えた。淡明細胞型腎細胞がん104例・肺腺がん168例・胃腺がん105例・肝細胞がん37例・浸潤性乳管がん99例のがん部(T)と非がん部(N)のIllumina社Infiniumアレイを用いたメチロームデータをバイオインフォマティクス解析した。有効なプローブ全てを用いた主成分分析において、各検体のDNAメチル化プロファイルは、異なる臓器のT同士よりも、同一臓器のNとTの方がより似ていることがわかった。がんでは起源臓器固有のDNAメチル化プロファイルの多くが保たれている、あるいはその臓器の発がん因子により前がん状態Nに形成されたDNAメチル化プロファイルを保っていると考えられた。NとTで有意にDNAメチル化状態が異なるプローブは、腎1915個、肺2651個、胃2209個、肝5665個、乳腺2875個であり、5臓器で共通して異常を示すプローブは108個、4臓器以上では588個であった。これらのDNAメチル化異常がmRNA発現と逆相関することをReal time RT-PCR法で確認した。エンリッチメント解析において、4臓器以上で共通してTで高メチル化状態を示す231遺伝子のコードする分子は、転写因子に有意に集積を示した。これら分子をコードする遺伝子の多くはES細胞でbivalentな修飾を示し、発生・分化を制御する遺伝子と報告されるものである。複数臓器がんで共通してDNAメチル化亢進を示す遺伝子は、エピジェネティックに制御され細胞分化に寄与する遺伝子であり、これらが共通して発がんにおけるエピゲノム異常の標的になっていると考えられた。研究は申請時の計画通り進展しており、科学的に有意な結果を得、その成果を原著論文として刊行した。平成28年度までに、淡明細胞型腎細胞がん104例・肺腺がん168例・胃腺がん105例・肝細胞がん37例・浸潤性乳管がん99例のがん部と非がん部のInfiniumアレイによるメチロームデータの臓器横断的解析により、細胞分化に寄与する遺伝子が諸臓器がんの発がん過程において共通してエピゲノム異常の標的になることを示した。平成29年度には、これら5臓器のうち臓器特異的マーカーに乏しい胃に着目し、胃がんの臓器特異的マーカーを取得することを目指した。胃がんでのみ高メチル化状態にあり、他の4臓器がんで低メチル化状態にあるCpG部位を27箇所抽出した。27箇所のDNAメチル化状態について、公共データベース(TCGA)上の胃がんを含む13種のがん種のメチロームデータを参照し、再現性があり胃がんと他の消化器がんとを特によく識別できるマーカーとして、それぞれ異なる遺伝子に紐づく2個のCpG部位を抽出した。このうち1個の遺伝子の当該CpG部位を含む領域にプライマーを作製してpyrosequence法によってverificationを行い、同一サンプルのInfiniumアレイによるDNAメチル化率とpyrosequence法によるDNAメチル化率がよく一致することを確認した。同プライマーセットを用いて、メチロームデータ取得例とは異なる検証例の胃・肺・腎・肝・大腸の各がん組織のDNAメチル化率を測定し、検証を行っている。胃がん20例・その他がん25例による中間評価では、高い感度・特異度をもって胃がんを他のがん種から識別できることが示されている。また、期間中に膵がん・尿路上皮がん・子宮体がん症例のがん部・非がん部のメチロームデータ、肝細胞がんの新たな症例のメチロームデータを取得し、臓器横断的解析に用いるデータの臓器数・症例数を増やした。

当初計画の通り、複数臓器がんのメチロームデータの横断的解析の第二段階として、臓器特異的マーカーの検索に進んでいる。まず既存の臓器特異的マーカーに乏しい胃に着目し、絞り込んだ標的遺伝子1個の検証解析が順調に進行中である。また新たに3臓器のがん部・非がん部のメチロームデータを取得したため、今後の臓器横断的解析は8臓器で行えることとなった。淡明細胞型腎細胞がん104検体・肺腺がん168検体・胃腺がん105検体・肝細胞がん37検体・乳がん97検体・尿路上皮がん46検体・浸潤性膵管がん91検体(合計646検体)の、Infinium 27Kならびに450Kアレイを用いて取得されたメチロームデータを用いて、胃がんでその他の臓器がんに比して高DNAメチル化状態にある16プローブを抽出した。これらの16プローブのDNAメチル化状態は、いずれも高い感度と特異度をもって胃がんを他の臓器がんから弁別できた。公共データベースTCGAとGEO上の、胃がんならびに自験例に含まれないがん種のメチロームデータを参照し、人種や採取施設に依存せず胃がんの識別能の高いProbe Aに着目した。Infinium解析例から学習群106検体を選び、Probe Aを含む遺伝子領域のDNAメチル化状態をパイロシークエンス法によって精密定量した。受信者動作特性(ROC)解析では曲線下面積(AUC)0.917、感度95.6%、特異度76.3%で胃がんを他の臓器がんから識別できた。Youden法で胃がんを他の臓器がんから識別する閾値を定め、新規症例111検体で検証を行ったところ、感度81.8%、特異度79.5%で胃がんを識別できることが確かめられた。Probe Aはイオンチャネルのサブユニットをコードする遺伝子Aの転写調節部位に位置している。(1)Probe Aは胃がんのみならず非がん胃組織でも高DNAメチル化状態にあること、(2)Probe Aが低メチル化状態の臓器でも遺伝子Aの発現は概して低いことから、Probe Aの高DNAメチル化は、胃の臓器特異的なDNAメチル化プロファイルががんでも保持されたものであり、発がんに機能的に寄与するのではなく、サロゲートマーカーであると考えた。申請時の計画通り、横断的解析を通じた臓器特異的マーカーの探索を進める。胃がんの臓器特異的マーカーの検証を進める。現在検証中の1遺伝子に関しては、平成30年度中に検証を終える予定であり、他のマーカー候補遺伝子の検証も順次行う。同じく臓器特異的マーカーに乏しい膵がんのメチロームデータが加わったため、膵がんの臓器特異的マーカー探索も行う。複数臓器の臓器特異的マーカーを取得できた際には、臓器特異的マーカーとなり得る遺伝子・遺伝子座の特徴について考察する。年度内に受理された論文の刊行費用を計上していたが、雑誌の刊行日程の都合で年度内に決済できなかったため。3月に予定していた一部の実験が実施者の都合で次年度に延期になったため。試薬等消耗品の価格変動に伴う差額であるので、平成30年度に繰り越して消耗品費として使用予定である。論文の刊行に係る費用と延期された実験に係る消耗品に使用する予定。
速筋線維の代謝能維持に対する伸張性運動の有効性に関する長期的な検討

加齢に伴う筋機能の低下に対する伸張性運動(坂下り歩行)の有効性を検討するため,動物(ラット)に低強度の伸張性運動を2年間行わせた。その結果,加齢による代謝機能低下の要因となっているミトコンドリアの酸化ストレスが減少し,代謝能の改善を示す結果が得られた。特に,速い動きを司る速筋において,加齢に伴う酸化ストレス増大に対する軽減効果は明瞭であった。以上の結果より,加齢に伴う筋機能の低下に対する伸張性運動の抑止効果が示唆される。本年度は長期トレーニングの実施に先立ち,トレーニング条件の検討および加齢個体への短期的な運動の影響について検討を行った。まず,長期に実施可能な伸張性運動の条件についてはトレッドミルによる降坂運動の時間,頻度(週間),速度について検討し,トレーニング条件を決定し,既に一部については長期的トレーニングを行っている。一方,加齢個体(89週齢)に対する伸張性運動による酸化的損傷への影響については,一過性の運動について若齢個体(12週齢)と比較検討した。負荷はトレッドミルによるダウンヒル運動(若齢群:速度10m/min,勾配-16゚,3時間,加齢群:速度8m/min,勾配-7゚1.5時間)を用いた。運動終了の4時間後に大腿四頭筋を摘出し分析に供した。DNAの損傷を示す8-ヒドロキシデオキシグアノシン(8-0HdG)はミトコンドリアおよび核で加齢により増加し,運動後ではミトコンドリアで増加した。ミトコンドリア脱共役蛋白質(UCP3)は加齢群で著しく減少しており,運動によりさらに減少した。対照的にMn-SOD量は加齢により増加しており,運動後さらに増加した。加齢群のUCP3とMn-SODの間には負の相関があった(r=0.80)しかし,若齢群では運動によるUCP3とMn-SOD量への影響は観られなかった。加齢群ではミトコンドリアの8-OHdG値とMn-SODの間に正の相関(r=0.75)が,UCP3との間に負の相関(r=0.77)があったが,若齢群に同様の傾向は観察されなかった。以上の結果より,加齢に伴う骨格筋UCP3の減少が運動にともなうミトコンドリア酸化ストレスの増大に関連することが示唆された。生涯にわたる運動習慣がおもに骨格筋に対してどの様な影響をもたらすかについて検討を行っている。本年度は昨年度より継続して長期的なトレーニングを実施した。8週齢で購入したラットを運動群と非運動群に分け,同様の環境で飼育した。運動群のラットには平地走かダウンヒル走のいずれかを負荷した。運動強度や時間,頻度などの実施条件は昨年度から変更していないが,30分以内の連続した運動を週に23回行った。なお,24ヶ月例を経過した一部のラットについては持続可能な運動時間にてトレーニングを継続している。その結果,体重は概ね12ヶ月齢からほぼ一定に推移し,22ヶ月齢付近から徐々に減少する傾向を示した。この傾向は同時期に飼育を開始した動物に於いて同様であり,群による違いはみられなかった。運動群の体重は非運動群に比べて著しく異なるものではなく,本実験で用いているトレーニング条件が動物に著しい負担を強いるものではなく,正常な成長を阻害しない継続可能な条件であることが示されたので,当初の計画通り規定の週齢まで実験を継続することとした。なお,本研究は24ヶ月に渡るトレーニング実験のため本年度については経過の報告のみとなります。生涯に渡る運動習慣が骨格筋の代謝機能に及ぼす影響について動物(ラット:Fisher 344)を用いて検討を行った。8週齢で購入したラットを運動群と非運動群に分け,両群とも同じ環境で2年間飼育した。なお,食餌と水は自由摂取とし,制限は行わなかった。飼育期間中,運動群には極めて軽い歩行運動を週に23回実施した。歩行運動は小動物用トレッドミルを用いて水平(平地歩行)あるいは降坂歩行のいずれかを行った。その結果,運動群の体重は概ね15ヶ月齢まで増加し,その後徐々に減少する傾向を示していて,体重はいずれの月齢に於いても非運動群と差異はなく,長期間の運動による影響は見られなかった。また,下腿(後肢)筋群には軽度な筋の萎縮がみられたが,運動群と非運動群の間に著しい差異はなかった。筋組織においては,ミトコンドリアの脱共役蛋白質(UCP3)が運動群で低下しており,その傾向はとりわけ速筋で著しく,持久的運動の影響が示された。ミトコンドリアの抗酸化酵素(MnSOD)も同様に運動群の筋組織に於いて低下する傾向を示しており,本運動課題による組織酸化ストレスの軽減が推測された。これらの結果は降坂歩行においても水平歩行と同様の傾向にあった。

降坂歩行群では,速筋に於いて組織の代謝亢進が認められ,伸張性運動による速筋線維の選択的な活動の影響が考えられた。以上の結果より,ほぼ動物の生涯におよぶ長期間の低強度運動は,動物の正常な発達に影響を及ぼすことなく,加齢に伴う組織の酸化ストレスを軽減し,筋代謝の機能低下を抑制し得るものであることが示された。特に降坂歩行が速筋の組織代謝に影響することは,加齢に伴う速筋線維の減少による筋機能の低下に対する抑止効果の可能性を示唆するものとなった。トレーニングを継続して実施中であるので,当初の計画通り次年度にはこれを終了し,解析に移ることが出来ると考えられるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度,本年度と行ってきた長期実験を終了し,次年度に於いては試料の分析を行い,そのまとめを論文に発表するための作業を進めていく予定である。
ES細胞の移植とサイトカイン刺激により放射線腸障害からの回復を試みる実験的研究

研究目的放射線腸障害は致死的な放射線傷害であり腸腺窩の再生が鍵を握る。この治療法を開発する目的でES細胞の腸管移植による再生について研究する。1.照射された腸管にマウスES細胞の移植と生着を確認すること。2.ES細胞の生着を賦活するために,照射腺窩における種々の物質による再生賦活を検討する。研究成果研究1.放射線障害小腸に対するES細胞の移植と生着について小腸の一部に安全に照射する方法を開発した。本法を用いることにより局所への大量放射線投与にもかかわらず長期生存することができ,ES細胞の移植,生着確認実験を可能とする。実際に30Gy照射13日目において肉眼的組織学的に小腸上皮の完全脱落が観察された。照射した部位にES細胞を投与し、観察したところ、小腸において肉眼的コロニーが認められた。組織学的に検索した結果、未分化な細胞の中に再生腺窩の所見が観察された。再生腺窩はES細胞由来であることを分子生物学的マーカーにより確認した。この細胞はES細胞由来を考える未分化なマーカーにより染色された。また一部では腺管構造を示しており、分化傾向を持つことが確かめられた。以上からES細胞の放射線傷害腸への移植は腸に生着し増殖分化傾向を持つことを明らかにした。以上、投稿準備中である。研究2.小腸腺窩における放射線傷害に対するサイトカイン等による修飾上皮増殖促進因子であるβEGF,腸管障害防御作用を持つメラトニンおよび水酸基ラジカル除去剤の腸腺窩に対する放射線照射後の修飾について検討した。βEGFとメラトニンについては対照と差はなかった。放射線では照射によって原子の電離、励起が引き起こされ、フリーラジカルの生成を介してDNA障害がおきる。その原因物質である水酸基ラジカルを除去することにより腸障害が生体内でも防護されることが明らかになった。この成果について報告した。この治療法を開発する目的でES細胞の腸管移植による再生について検討する。以下の事項について本研究で確認する。2.ES細胞の生着を賦活するために,照射腺窩における腫々の物質による再生賦活を検討する。研究成果研究1.放射線放射線障害小腸に対するES細胞の移植と生着について小腸の一部に安全に照射する方法を開発した。実験に30Gy照射13日目において肉眼的組織学的に小腸上皮の完全脱落が観察された。この母地にES細胞を打ち込む下準備として投与法について検討をおこなっており,近日中に移植と生着確認が可能になると考える。研究2.小腸線窩における放射線傷害に対するサイトカイン等による修飾上皮増殖促進因子であるβEGF,腸管障害防御作用を持つメラトニンおよびフリーラジカル除去剤の腸腺窩に対する放射線照射後の修飾について検討した。しかし放射線障害の原因であるフリーラジカルを除去することにより腸障害が防護されることが実験で示唆されたので再確認を行なっているところである。研究3.小腸増殖因子の解析賦活する目的で非照射腺窩と照射腺窩でのDNA発現の比較については現在準備中である。

研究目的放射線腸障害は致死的な放射線傷害であり腸腺窩の再生が鍵を握る。この治療法を開発する目的でES細胞の腸管移植による再生について研究する。1.照射された腸管にマウスES細胞の移植と生着を確認すること。2.ES細胞の生着を賦活するために,照射腺窩における種々の物質による再生賦活を検討する。研究成果研究1.放射線障害小腸に対するES細胞の移植と生着について小腸の一部に安全に照射する方法を開発した。本法を用いることにより局所への大量放射線投与にもかかわらず長期生存することができ,ES細胞の移植,生着確認実験を可能とする。実際に30Gy照射13日目において肉眼的組織学的に小腸上皮の完全脱落が観察された。この母地にES細胞を投与して組織学的に検索した結果、生着していると思われる再生腺窩の所見が観察されている。現在、再生腺窩がES細胞由来あるいは宿主由来であるのか分子生物学的マーカーを使い確認中である。ES細胞の生着が確認されればES細胞の投与が放射線腸障害に対する根本的治療になりうる。研究2.小腸腺窩における放射線傷害に対するサイトカイン等による修飾上皮増殖促進因子であるβEGF,腸管障害防御作用を持つメラトニンおよび水酸基ラジカル除去剤の腸腺窩に対する放射線照射後の修飾について検討した。βEGFとメラトニンについては対照と差はなかった。放射線では照射によって原子の電離、励起が引き起こされ、フリーラジカルの生成を介してDNA障害がおきる。その原因物質である水酸基ラジカルを除去することにより腸障害が生体内でも防護されることが明らかになった。この成果について報告し、論文の作成中である。照射した部位にES細胞を投与し、観察したところ、小腸において肉眼的コロニーが認められた。組織学的に検索した結果、未分化な細胞の中に再生腺窩の所見が観察された。再生腺窩はES細胞由来であることを分子生物学的マーカーにより確認した。この細胞はES細胞由来を考える未分化なマーカーにより染色された。また一部では腺管構造を示しており、分化傾向を持つことが確かめられた。以上からES細胞の放射線傷害腸への移植は腸に生着し増殖分化傾向を持つことを明らかにした。以上、投稿準備中である。研究2.小腸腺窩における放射線傷害に対するサイトカイン等による修飾
ユーザの癖を学び計算機操作性を自動的に向上させるインターフェイスに関する研究

計算機が真に使いやすい道具となり、ユーザのよきパートナーとなるためにはユーザーの意図を理解し、一人一人の癖を学び、ユーザの習熟度に応じた使用感にあった応答をしてくれるような、計算機側からの歩み寄りが必要となる。このような目標を実現する第一歩として、ユーザが加古に実施した計算機の操作に関する経験から次に操作するであろうコマンドを予測したり、一連の操作をまとめたマクロコマンドを自動的に学習する新しい機械学習法を開発し、それを組み込んだインターフェイスを試作、評価した。とくに、コマンド予測精度を向上するためにはコンテクトの絞り込みが重要で一次元のコマンド系列データのみならず、プロセスI/Oデータをも併用した、木構造データの採用が不可欠となり、それに適した「逐次ペアのチャンキング」の原理に基づく新しい実時間学習法を考案、実装した。人工データ、実データの両者で評価した結果、十分実用に耐える予測精度と実時間性を達成できることを確認した。とくに、実データを用いた複数のユーザによる評価では、最初は学習が十分でないため予測精度は悪いが、学習が進むにつれてシステムの予測精度は向上し、各ユーザの習熟度に応じた性能を示すように成長することを検証した。さらに、木構造データから分類器を学習する部分を独立させ、一般的なグラフ構造データから特徴的なパターンを抽出するプログラムとした。有向・無向グラフの両者を扱え、ノード、リンクには複数の種類を許し、かつループ構造(自己ループを含む)も許す汎用的なグラフ構造を対象とするもので、計算量はグラフのサイズに比例するだけである。大規模問題にも適用可能であり、商用サイトのWWWブラウジングログデータからの特徴的なパターン発掘と有機塩素化合物の発がん性作用に特徴的な部分構造の発見に適用し、良好な結果を得た。本年度は,複雑な構造から実時間で規則性を抽出することのできる実用的な機械学習の方法を検討し,プロトタイプを試作した.並行して計算機ユーザの意図や癖を抽出するにはどのような情報が有効かを,ワークステーションを使用して得られる実データによって検討した.1.複雑な構造から実時間で規則性を抽出する機械学習の方法の基礎として,代表研究者らが提案したグラフに基づく帰納推論手法の適用可能性を検討した.これは有向グラフで表現された構造を持つ知識の中から規則的に現れるパターンを抽出するものである.探索の際に用いるグラフのノードの選択基準として情報量基準を用いた尺度を提案し評価した.さらに,構成的帰納推論法の考えを取り入れることにより中間概念の帰納推論ができる可能性を検討した.2.拡張されたグラフに基づく帰納推論法を単体の帰納推論システムして計算機に実装し,コマンド予測に適用し所期の性能が出ることを確認した.3.ユーザの意図や癖を抽出するにはどのような情報が有効かを,ワークステーションを使用して得られる実データならびにシミュレーションデータを用いて検討した.とくに,ユーザの発行するコマンドに起因して計算機内部で生起する多数のプロセスやファイル入出力情報のうち予測精度向上に有効なもの,および,それらのどのような関係に着目すべきかを同定した.本年度は,前年度で検討した情報を実際に取り込み,プロトタイプシステムの性能評価検証実験を実施し,その結果を踏まえ,学習法を改良し,並行して使い勝手のいいインターフェイスを設計した.また核となる帰納推論法をより汎用性の高いものへと機能拡張した.1.前年度作成したグラフに基づく帰納推論システムを改良し,簡単なインターフェイス,結果表示部を追加しプロトタイプシステムを試作した.使用するオペレーティングシステムはUNIX(およびその互換)とした.インターフェイスはGUIとするが,UNIXのコマンド言語としての良さも取り込むようにした.2.試作したプロトタイプシステムで前年度検討したデータを取り込み,計算機ユーザの意図や癖がどの程度正しく学習可能であるかを定量的に評価した.

過去のコマンド履歴やファイル入出力関係の履歴は3ステップあれば十分であることを人工データならびに実データで検証した.また,グラフに基づく帰納推論法に対して過剰適合を抑制するための枝刈り法を考案し,有効に働くことを検証した.3.この経験を踏まえて,学習結果をどのように表現し,ユーザと計算機のインタラクションはどのようにすべきかを検討し,さらに操作性の良いインターフェイスを検討した.4.本研究の核となるグラフに基づく帰納推論法で扱えるグラフを各ノードで多入力多出力や内部ループ(自己ループを含む)を持つ有向グラフまで扱えるように拡張した.これにより,一般的なグラフ構造が扱えるようになり,この推論法がユーザモデルの同定以外にも適用可能な汎用的なものとなった.最終年度は統合システムを試作し,複数のユーザで使用して性能を評価した.最大の成果であるグラフ構造データからの学習法を汎用的なものにし,WWWブラウジングパタンや有機塩素化合物の発がん性判定など広く多くの問題に適用可能であることを示した.1.前年度のプロトタイプシステムに改良型インターフェイスを実装し,最終的なブロトタイプシステムを試作した.2.開発当事者を含む複数のユーザで試作システムを使用し,学習速度,精度,使い心地を評価した.とくに,過去どのくらいまでの履歴データを学習に使う必要があるかを実験で調査し,実時間帰納推論性,予測精度共に当初の目標を達成した.3.インターフェイスシステム本体の学習部を取り出し,インターフェイス以外の問題に適用可能な汎用的な「グラフ構造データからの特徴パタン抽出プログラム」としてまとめた.このプログラムを用いてWWWのブラウジング履歴からユーザの特徴的な履歴パタンを抽出する問題や有機塩素化合物の発がん性を同定する問題に適用し,多くの問題がグラフ構造データからの特徴パタンの抽出問題に帰着され,本研究で開発したプログラムがインターフェイス以外の分野へも有効であることを検証した.
頭髪成分を用いた高齢者の長期栄養状態の評価について

健常者と中心静脈栄養法(Total Parenteral Nutrition : TPN)により長期間栄養管理を受けている高齢者から、頭髪採取を行い、頭髪中の安定同位体比(δ13C値とδ15N値)と微量元素の分析を行った。さらに投与されていたTPN製剤中の安定同位体比の分析も行った。65歳以上の高齢者(n=90)の頭髪中のδ13C値とδ15N値は、それぞれ-19.6 ±0.7‰と9.0 ±0.7‰であり、以前に報告した健常者の頭髪中安定同位体比とほぼ等しい値であった。TPNで栄養管理されていた高齢者(n=26)の頭髪中のδ13C値とδ15N値は、それぞれ-14.7 ±3.1‰と4.5 ±3.0‰であり、65歳以上の高齢者(対象者群)と比べてそれぞれ高値と低値を示した。また投与されていた5種類のTPN製剤のδ13C値とδ15N値は近似しており、それぞれ-12.1 ±0.4‰と-3.5 ±0.2‰であった。これらの結果から、TPN製剤が含有するアミノ酸やブドウ糖は、C4植物由来の原料を使用して製造されていると考えられる。TPNで栄養管理されていた高齢者の頭髪中のδ13C値とδ15N値の間には有意な負の相関が認められ、TPN投与期間が長期になるにつれてδ13C値は増加し、δ15N値は減少し、その後、両値はほぼ10ヶ月間でプラトーになった。頭髪中のδ13C値とδ15N値を分析することでTPNによる栄養管理期間を推定することが可能と考えられる。10ヶ月間以上TPNで栄養管理されていた高齢者の頭髪中の必須元素、Se(セレン)、Mo(モリブデン)、Cu(銅)の濃度は対象者群と比べて有意に低値を示した。頭髪中の微量元素を分析することで、患者の微量元素の欠乏や過剰を把握することが可能と思われる。研究協力者や医療施設の協力により、健常者およびTPNで栄養管理を受けている高齢者の頭髪採集は順調に進んでいる。頭髪中の安定同位体比の分析も順調に進み、健常者(高齢者)は90例を越えている。TPNで長期間栄養管理を受けている高齢者の頭髪中の微量元素については、研究進行中である。高齢者やTPNで長期間栄養管理を受けている高齢者の頭髪の頭髪採取を継続して行う。長期間TPNで栄養管理されている患者の頭髪中の微量元素を分析することでTPN投与期間の予測、微量元素の欠乏や過剰など栄養状態の評価を行う。日本は高齢化が進み、食事で必要な栄養を摂取できず、経腸栄養剤や静脈栄養療法によって栄養補給を必要としている高齢者が増加している。栄養状態の評価にはBMI(body mass index)や血清アルブミン、総コレステロールおよび高齢者栄養リスク指標GNRI (geriatric nutritional risk index)が利用されるが、これらの値は高齢者の健康状態や疾病による影響を受けやすく、高齢者の栄養状況を正確に反映しているとは限らない。長期間の栄養状態を把握するための方法として、頭髪中の安定同位体の利用を考えた。頭髪中の安定同位体から高齢者の栄養状態を把握するため、健常者と長期間経腸栄養剤により全ての栄養を摂取している高齢者の頭髪を採取し、頭髪中の安定同位体比(δ13Cとδ15N)を分析した。長期間経腸栄養剤により栄養を摂取している患者の頭髪中のδ13Cとδ15Nと摂取された栄養剤のエネルギー量との関係を検討した。必要なエネルギーを経腸栄養剤で摂取していた高齢者(20 kcal/kg/day以上)のδ13Cとδ15Nは、δ13C-δ15Nマップ上の健常者の測定値95%確立楕円内に分布した。一方、健常者と比べ低栄養患者の頭髪中のδ13Cは低く、δ15Nは高かった。長期間経腸栄養剤により栄養を摂取している高齢者の頭髪中の安定同位体比と摂取エネルギーとの相関について検討したところ、δ13Cは摂取エネルギーと正の相関、δ15Nは負の相関が認められたが、BMIや血清アルブミン、総コレステロールおよびGNRIとは一定の相関が認められなかった。頭髪中の安定同位体比を測定することにより、低栄養状態を推定できることが考えられる。さらに経腸栄養剤のδ15N値から頭髪中のδ15N値の増加は、経腸栄養剤のδ15N値が低いほど大きく、エネルギー摂取量が少ないほど大きかった。δ13C値の増加もδ13C値が低い経腸栄養剤を摂取している場合ほど大きかった。研究協力者や医療施設の援助を受け、健常者および経腸栄養剤で栄養管理されている高齢者の頭髪採取は順調に進んでいる。頭髪中の安定同位体比の分析結果から、高齢者の栄養状態はある程度把握することができたが、頭髪中の微量元素やアミノ酸分析による栄養評価は進んでいない。生活習慣病を患う高齢者や静脈栄養量法で栄養管理を受けている高齢者の頭髪中の微量元素や安定同位体比を測定し健常者と比較検討中である。

健常者と中心静脈栄養法(Total Parenteral Nutrition : TPN)により長期間栄養管理を受けている高齢者から、頭髪採取を行い、頭髪中の安定同位体比(δ13C値とδ15N値)と微量元素の分析を行った。さらに投与されていたTPN製剤中の安定同位体比の分析も行った。65歳以上の高齢者(n=90)の頭髪中のδ13C値とδ15N値は、それぞれ-19.6 ±0.7‰と9.0 ±0.7‰であり、以前に報告した健常者の頭髪中安定同位体比とほぼ等しい値であった。TPNで栄養管理されていた高齢者(n=26)の頭髪中のδ13C値とδ15N値は、それぞれ-14.7 ±3.1‰と4.5 ±3.0‰であり、65歳以上の高齢者(対象者群)と比べてそれぞれ高値と低値を示した。また投与されていた5種類のTPN製剤のδ13C値とδ15N値は近似しており、それぞれ-12.1 ±0.4‰と-3.5 ±0.2‰であった。これらの結果から、TPN製剤が含有するアミノ酸やブドウ糖は、C4植物由来の原料を使用して製造されていると考えられる。TPNで栄養管理されていた高齢者の頭髪中のδ13C値とδ15N値の間には有意な負の相関が認められ、TPN投与期間が長期になるにつれてδ13C値は増加し、δ15N値は減少し、その後、両値はほぼ10ヶ月間でプラトーになった。頭髪中のδ13C値とδ15N値を分析することでTPNによる栄養管理期間を推定することが可能と考えられる。10ヶ月間以上TPNで栄養管理されていた高齢者の頭髪中の必須元素、Se(セレン)、Mo(モリブデン)、Cu(銅)の濃度は対象者群と比べて有意に低値を示した。頭髪中の微量元素を分析することで、患者の微量元素の欠乏や過剰を把握することが可能と思われる。研究協力者や医療施設の協力により、健常者およびTPNで栄養管理を受けている高齢者の頭髪採集は順調に進んでいる。頭髪中の安定同位体比の分析も順調に進み、健常者(高齢者)は90例を越えている。TPNで長期間栄養管理を受けている高齢者の頭髪中の微量元素については、研究進行中である。糖尿病などの生活習慣病を患う高齢者や静脈栄養量法で栄養管理を受けている高齢者の頭髪を採取を行い、微量元素や安定同位体比の分析を行なう。高齢者やTPNで長期間栄養管理を受けている高齢者の頭髪の頭髪採取を継続して行う。長期間TPNで栄養管理されている患者の頭髪中の微量元素を分析することでTPN投与期間の予測、微量元素の欠乏や過剰など栄養状態の評価を行う。(理由)購入予定していたHPLCポンプとUV検出器を購入しなかったため。共同研究者のいるドイツへの出張を計画していたが中止となったため。(使用計画)昨年、購入を見合わせたHPLCポンプとUV検出器の購入を予定している。(理由)購入予定していたHPLC-UV検出器を購入しなかったため。海外出張を検討していたが、中止となったため。(使用目的)購入を見合わせたのHPLC-UV検出器の購入を予定している。次年度の予算の大部分はこれらの毛髪試料中の安定同位体比と微量元素の分析のために使用する。研究遂行上、至急安定同位体や微量元素の分析結果を必要とする場合にはその分析を外部機関へ依頼する。その場合の費用は次年度への繰越金を充当する。
デューイ教育学と特別な教育的配慮を要する子どもの補償理論

平成14年度は、研究課題「デューイ教育学と特別な教育的配慮を要する子どもの補償理論」を遂行すべく、子どもの多様な困難・ニーズに応じる教育実践とその理論・原理を中心に検討を行い、次の3つの検討課題に取り組むとともに、課程博士論文「デューイ教育学と特別な教育的配慮のパラダイム-実験学校の多様な困難・ニーズヘの教育実践-」を提出した。(1)デューイ実験学校の設立(1896年1月)から閉校(1904年春)までの教育実践の展開過程を、初年度から3年度目を含む前期と、4年度目以降の後期に区分し、学校の基本的組織(子ども・教職員の人数、校舎・教室配置等の基本的な教育条件)、学校の運営・財政(教職員や親の組織、学校の経営・財政)、カリキュラム・教育方法・集団編成の三つの観点から検討した。(デューイ実験学校と教育実践の展開、東京学芸大学紀要、第54集(第1部門・教育科学)/東京学芸大学)。(2)デューイ実験学校の教師がカリキュラムを編成するうえで、多様な子どもの発達的ニーズをどのように把握し対応していたのかという観点から、同校のカリキュラム編成の具体像を実践記録等の一次史料を分析し明らかにした。デューイは、類似の発達段階の子どもであっても、子ども自身の「能力、傾向、ニーズを諸活動に適切に表現させ」「一人一人をよく研究していく」ために、教師は子どもの傾向を発達の観点からとらえつつ、一人ひとりの子どもの興味・注意力・資質・ニーズは異なっているという視点をもつこと、"子どもの多様性の前提"のもとに子どもを理解・把握することが求められた(デューイ実験学校と子どもの発達的ニーズに応じるカリキュラム編成論、東京学芸大学教育学部附属教育実践総合センター研究紀要27集)。(3)シカゴ市内の貧困地区で移民問題や児童問題に取り組んでいたアダムズを中心とするハル・ハウスのソーシャル・セツルメントにおいて、シカゴの児童・教育問題に直面したデューイが、公教育改革や実験学校の教育課題として、何をどのような視点のもとで引き取ったのかをハル・ハウスの史料やデューイの手紙をもとに検討した。デューイは、ハル・ハウスでのセツルメント活動やアダムズらとの交流を通じて、シカゴに蔓延していた貧困・移民問題・児童労働・疾病・不就学・障害などの子どもの多様な困難・差別・特別ニーズに直面し、その困難・差別・ニーズに真正面から向き合う思想性が鍛えられ、ハル・ハウスにおいて特別な配慮・ケア・サービスの方法を具体的に学ぶなかで、とくに子どもの教育ニーズに対する特別な教育的配慮・ケアの問題を実験学校の教育実践の課題に引き取った(ハル・ハウスのセツルメント運動とデューイ、日本教育学会第61回大会発表)。
再生内分泌組織の迅速応答を可能とする血流導入型ユニバーサル移植プラットフォーム

ゼラチンメタクリレートとヒドロシキエチルメタクリレートの共重合体ゲルからなるハイドロゲルマイクロウエルの開発に成功し、この上にマウスインスリノーマであるMin6m9を凝集化しスフィロイドへと組織化・固定化することに成功した。さらにPDMSで作製したデバイスシェルの内部に、ハイドロゲルマイクロウエルと血液灌流路となるコラーゲンチューブを,ゼラチン・トランスグルタミナーゼゲルの接着剤兼スキャフォールドを用いて一体化することで,血流通過が可能なハイドロゲルデイバスの開発を達成した。このデバイスについて,まずはex vivoの血流導入実験を実施すると共に、さらにラット腹腔の大静脈に端々吻合を改良した方法に移植し、短時間であるが血流導入と灌流に成功した。Min6m9細胞の固定化方法については,パターン化ハイドロゲル法と平行して,生体吸収性ポリマーであるポリ乳酸の多孔質担体や,酸素透過性ポリマーであるPDMSの多孔質体を用いた三次元培養や,それを羅らにカラムに詰めることで灌流培養をも行った.両者とも,Min6m9細胞は内部で増殖・三次元的凝集を示し,良好な高グルコース濃度刺激時のインスリン産生能を示した.特にPDMS担体を用い,その担体の一方向を酸素透過膜を介してガスが連続的に供給可能とする培養方法においては通常の三次元培養と比較して,高い増殖とインスリン産生能が得られたことから,デバイスに外部から直接酸素を供給可能とすることのメリットが示された.また,ヒトiPS細胞からの膵島分化については,大量の細胞を得るための旋回培養を用いた凝集体直接分化誘導を確立し,ヒト膵島と比較すると,インスリン産生能は劣るものの,デバイスに十分な量のiPS由来膵島を調製する見通しを立てることができた.パターン化ハイドロゲルでMin6m9細胞の凝集体を効率よく形成させ,移植可能はハイドロゲルデバイス上で、Min6m9細胞スフィロイドを構築することに初めて成功した。さらにゼラチン・トランスグルタミナーゼによるハイドロゲル接着,コラーゲンチューブによるデバイス出入り口の血管様デバイスの作製,PDMS製のシェル等を適切に組み合わせることで,移植デバイスの構築に成功し,短期間であるが,in vivoでの血流導入移植を行うことに成功した.また,ハイドロゲル以外の固定化担体の可能性や,iPS細胞由来の膵島の利用にも目処を立てることができた.最終的な目標の実験である,デバイスの血流導入移植まで実施したために,おおむね順調に進展していると判断される.血流導入移植実験実施時の課題として、縫合時に破断しない十分な機械的強度を有する血管内皮下チューブの作製、移植時の止血、また細胞を保持したデバイスがin vivo移植時にインスリン分泌能を示すことが課題として挙げられる.移植については,引き続き手術手技,デバイス出入り口の血管材質とデバイスへのセットアップ,持続型ヘパリン製剤の利用等の改善を進めることで,止血と血栓抑制のバランスを取ながら、灌流時間の延長を試み,さらに移植膵島の機能評価を行う.膵島機能の検証は、血流導入移植の前検討として、作製したデバイスの一部を肝臓表面に移植することによっても実施し、血流導入移植の難しさと、デバイス性能評価の難しさを切り分けることで、研究をスムーズに進捗させる.現状の移植デバイスの可能膵島移植量は、ラットの必要量の1/20に留まっているために、これを増加させる試みも実施する.移植実験においては,血液凝固反応・免疫反応・炎症反応等が同時に起きていると考えられるので,これらの解析を進め,安定した移植法およびデバイス設計製作に適切にフィードバックすることも試みる.本研究の目的は,移植による血流に耐えうる細胞培養デバイスを新規に開発し,iPS細胞由来の内分泌細胞を搭載することで,血液中のグルコース濃度に迅速に応答してインスリンを分泌する膵島再生デバイス,血中TSH(甲状腺刺激ホルモン)濃度に迅速に応答してT3・T4を分泌する甲状腺再生デバイスを構築することにある.プラットフォームとして,シリコーンシェル内に流路がパターンニングされたハイドロゲルの作製を行う.本年度は,再生膵島組織モデルとして,マウスインスリノーマMIN6m9のスフィロイド作製を行った.さらにモデル膵島の播種法として,ゲル内に予め内分泌細胞を埋め込んだ封入型と,流路表面に内分泌細胞が格納されるマイクロウェルを作り込んだウエル型の2通りの構造を検討した.このためにゼラチンにメタクリレート基を修飾したプレカーサーポリマーを合成し,光架橋ゲルが作成できることを確認した.またコラーゲンをモールドに流下して風乾することでマイクロウエル構造を作る方法を検討した.さらにもうひとつの細胞固定化方法として,特殊な形状を持つ三次元多孔質担体を用いる手法についても検討を進めた.すなわち,直径約1 mm・高さ約1.5 mmの外形を持ち中空状の担体(いわゆるラシヒリング状の形態)をポリカプロラクトンの粒子を使った粉末焼結積層造形法にて造形した.移植方法の検討のために,ラットの鼠径部大腿動脈を切除し,凍結保存した後,解凍して簡易的な脱細胞を行った後に,健常ラットの鼠径部に試験的に端々吻合を行った.初年度は,計画通り,組織再生,デバイス開発,移植の各プロセスについて検討を開始し,2年目以降に以上を組み合わせて,デバイスの移植を行う準備が揃った.本研究においては,分化誘導,組織化,スキャフォールド,再生膵島とスキャフォールドのアセンブル技術,灌流培養,移植の確立の6つの技術が必要である.内分泌組織として,iPS細胞からの膵島の分化誘導については順調に研究が滑り出した.

一方で,ヒトES細胞からの分化誘導方法を参考にiPS細胞からの甲状腺濾胞細胞への分化誘導を試みたが,報告されている分化レベルには至らず,またその分化度に至るのでさえ再現性が非常に悪い状況が半年続いた.組織化はモデル細胞としてMIN6m9を用い,マイクロウエル培養によって球型の膵島モデルを作製した.ラシヒリング型については,この担体を用いて,モデル細胞としてのマウスインスリノーマMIN6 m9の三次元培養を行った.担体のコーティングには,コラーゲンやラミニン・ファイブロネクチンを試したところ,ラミニンコーティングにて,最大の初期付着率とその後の安定した増殖を得ることができた.このような三次元培養で,高グルコース濃度刺激時のインスリン分泌量は,二次元培養と比較して,数倍高いものであった.スキャフォールドの作製として,光架橋性ゼラチンを合成し,ガラス基板モールドにフッ素樹脂コーティングを行うことで剥離容易にした基板上で,光照射によりゲル化を行い,ゼラチンゲルのモールディングが行えることを確認した.さらに移植方法の検討のために,ラットの鼠径部大腿動脈を切除し,凍結保存した後,解凍して簡易的な脱細胞を行った後に,健常ラットの鼠径部に試験的に端々吻合を行った.ヒト臨床において良く行われている方法の応用であり,本手法において長期間の血流は維持できないが,外科的手技の検討に成功した.本研究では血流導入可能な内分泌再生組織のユニバーサルな移植プラットフォームの開発が最終的な目標である.まずヒトiPS細胞からの膵島細胞の分化誘導については,直径326マイクロメータの酸素透過マイクロウェルに未分化iPS細胞を播種,すでに確立している4ステップの分化誘導プロトコールにて静置培養した.第四ステップの分化誘導時間を長く取ることで,グルコース刺激時のインスリン分泌能を,初代培養で報告されている値の1/5程度にまで高めることができた.以上の分化誘導は,緩やかな旋回培養においても可能であった.また,グルコース刺激インスリン分泌を示す貴重なマウス細胞株MIN6 m9については,物質交換性向上のためのマクロ流路を持つ多孔質担体へ単一細胞状態で播種し,増殖と機能獲得を試みた.初期の付着には,担体は親水化処理後にラミニンやファイブロネクチンでの被覆が必須であることを確かめたが,その後の三次元的増殖はあまり見られなかった.この点については,マイクロウェル等を用いて予め小さな凝集体に組織化した後に担体の播種することを試みている.一方で,デバイスの開発も進んだ.デイバスに搭載するゲルとしてゼラチンメタクリレート(GelMA)とヒドロキシメチルメタクレート(HEMA)の共重合ハイドロゲルを開発し,細胞封入ゲルとして利用することが可能であることを実証するとともに,ゲルを搭載するシリコーン製の移植デバイスのプロトタイプを作製した.移植デバイスにex vivoで血液灌流を行うとともに,デバイスをラット鼠径部あるいは腹腔に移植し,血管吻合を試みた.短時間ではあるが血流導入に成功した.以上のように各要素技術の検討が順調に進展した.本研究でiPS細胞からの内分泌組織再生は重要な鍵である.iPS細胞からの分化誘導が困難であった甲状腺細胞と比較して,膵島細胞への分化は比較的順調に進んだ.特にやや大きめの未分化