hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
in vitroにおけるPGC産生および分化のための新規培養系開発

現在までの研究により、配偶子産生系の構築について、ES細胞から分化誘導した始原生殖細胞を胚齢12日目の雌生殖巣の体細胞と共培養させることにより、培養皿上で卵子を作製することに成功した。これらの卵子を体外受精に供して得られた受精卵は健常なマウスになることが確認された。また、これらの受精卵を培養して得られた胚盤胞からES細胞を樹立することができた。これらのことにより、雌の生殖系列サイクルをすべて体外培養で再構築することに成功した。次に他の計画研究班(小林班)との共同研究により、ショウジョバエOvoのマウスホモログであるOvol遺伝子のPGCsにおける機能について体外培養系を用いて解析した。現在までに、OvolファミリーであるOvol1, 2, 3のうちOvol1および2がPGCsの初期分化段階で発現していること、さらにOvol2遺伝子はOvol2a, 2b, 2cのスプライシングバリアントがあるが、これらのうちOvol2aと2bがPGCsの初期過程で発現していることを明らかにした。それぞれのノックアウトES細胞やすべてのファミリーのノックアウトES細胞(TKO)を用いた解析により、Ovol2と3がPGCsの分化過程に機能的である知見を得ている。またTKOにそれぞれの遺伝子/バリアントを補完した実験により、Ovol2aとOvol2bが拮抗的に働いている可能性が示唆された。現在までに研究の進捗状況はおおむね順調である。特にES/iPS細胞を起点とした配偶子産生系の構築では、当初4-5年程度の研究期間を予測していたが、実験的にはおおよそ2年で当初の目標を達成することができた。今後は実験データの補足と整理を行い論文発表を行う予定である。また種間で保存された普遍的なPGCsの維持機構の解明では、Ovol遺伝子のノックアウトES細胞の作製にやや時間を要したが、おおよそ予定したとおりの時間経過で推移している。今後はOvol2遺伝子の機能性について、計画通りにRNA-seq解析等を行い、マウスにおける遺伝子ネットワークの構築とショウジョバエとの比較を行う予定である。平成28年度までの研究により、多能性幹細胞から卵子までのすべての過程を培養皿上で行う卵子産生培養システムを構築し、多能性幹細胞から培養皿上で卵子を得ることに世界で初めて成功した。この培養システムでは始原生殖細胞から卵子ができるまでの5週間を3つの培養期間に区切り、各期間について培養条件の検討を行った。開発過程では様々な基礎培地、血清濃度、成長因子、有機化合物などの組み合わせを変えることにより、卵子を育てる卵胞構造を効率良く構築できる培養条件を探索した。その結果、ES細胞、胎仔の細胞由来のiPS細胞、さらには成体の尻尾由来のiPS細胞のいずれの細胞からも卵子を産生することができた。また得られる卵子数も極めて多量であり、一回の培養実験で約600個から1,000個の卵子を産生できることができた。卵子産生培養システム内における卵子形成過程の遺伝子発現の変動は体内の卵子形成過程と極めて良く似ていた。この卵子産生培養システムで得られた卵子は野生型の雄マウスの精子と受精させると、健常なマウスに発生した。
『アームナーヤマンジャリー』梵蔵バイリンガル写本に基づくインド密教注釈文献の研究

主たる研究対象となるのがアバヤーカラグプタの百科全書的密教注釈文献『アームナーヤマンジャリー』である。第1篇に説かれた同書の骨子・「要義」にはアバヤーカラが網羅した全25項目からなるインド密教の主要教説が挙げられており、これらの項目にしたがって同書の全体が構成される。すなわち、第1篇の解析が『アームナーヤマンジャリー』全体の内容を把握することにつながると言えよう。本研究では第1章の校訂・訳注作業を期限期間内に完遂させ、得られた情報をできうる限り電子化を通じて視覚化するとともに仏教内外の文献と比較・対照させることによって、インド密教における注釈文献の基本的な性格を明らかにすることを目的とする。
忘却と継承―中国古典怪奇小説集『聊斎志異』の日本受容史と「聊斎話」の再発見

本研究は、ハイカルチャーから大衆文化に至るまで日本における中国怪奇説話集『聊斎志異』(清・蒲松齢)の受容研究である。まず日本各地図書館が所蔵する『聊斎志異』の版本を整理し、各版本の流通状況を解明する。続いて江戸後期から現在までの『聊斎志異』の翻訳書、研究書を収集し、整理し、『聊斎志異』の日本翻訳史をまとめる。最後は、大衆文化における『聊斎志異』のアダプテーションと「聊斎話」の例を見つけ出す。「聊斎話」とは、愛らしい妖精、狐、仙女が不遇な人間男子を愛する異類婚姻譚で、『聊斎志異』の最も評価されている部分である。「聊斎話」の受容と変形から、『聊斎志異』の隠れた影響力と日本人の中国認識を考察する。
Dual Source CTを用いた進行直腸癌の術前マネージメントシステムの確立

症例は手術標本の病理組織所見から術前化学療法の応答群と非応答群の2群に分類した。また今年度は、術後3年を経過した15症例を対象に、再発・遠隔転移を来した症例を抽出し、テクスチャ解析とperfusion CTのパラメータから予後予測が可能であるか検討を行った。結果としては、治療応答群で有意差をもって血流量が多く、permeabilityが高い、また平均通過時間は治療応答群で長いという結果であった。ヒストグラム解析では門脈相にて治療治療応答群で有意差をもって腫瘍の造影効果に均一性を認めた。治療応答群と非応答群では、非応答群で再発・遠隔転移を来しており、有意差をもって予後に影響があった。無再発群では、有意差をもってpermeabilityが高く、平均通過時間は短いという結果であった。テクスチャ解析では無再発群、再発群に有意差を示すパラメータは認めなかった。術前化学療法でCRになる症例の予後が良いことが一般的に知られているが、やはり化学療法の治療効果と予後はリンクしており、化学療法の治療効果が予測できることは、同時に予後も予測できるということであると考えられた。該当症例が少なく、症例の蓄積に難渋した。それにより統計解析が遅れたが、昨年末に成果報告として学会での発表を行う事ができた。今年度も引き続き解析を進めていき、論文・発表などを行うことで本研究の研究実績を残す必要があるため、本研究課題の進捗がやや悪いと判断した。今年度は今までに得られたデータを用いて、解析をすすめ、研究実績を残すべく論文作成に取り組む。今後は正常変異の多い骨盤内の動静脈の良好な描出方法を検討し、腫瘍と血管の位置関係の把握など手術計画を意識した画像の作成に取り組む。腫瘍以外に、炎症性腸疾患にも焦点をあてて検討を行っていく。局所進行直腸癌の術前化学療法における早期の局所治療効果判定法として、Dual Energy CTを用いたIodine MapやMonoenergetic Imaging、perfusion imagingの診断精度の検討を行う事を目的として、今年度は、治療開始前のperfusionCTが治療効果予測に有用であるかの検討を行った。今年度の対象症例は18症例。術前化学療法開始前のperfusionCTから血流量、血液量、平均通過時間、permeabilityの4項目のパラメータを定量解析した。手術標本の病理組織所見から術前化学療法の応答群と非応答群の2群に分類し、perfusionCTから得られたパラメータが両者の間に差があるのか検討を行った。血液量に関しては有意さはみられなかった。この結果より、腫瘍内の血流が多く、腫瘍内を緩やかに通過するほど、抗がん剤が腫瘍全体に行き渡り、それが化学療法の治療効果として現れたのではないかと考えられたが、現段階では症例数が少なく、さらなる検討が必要であると考えられる。また、Monoenergetic Imagingに関しては、研究費で購入したアプリケーションソフトを用いて、様々なX線エネルギーのmonoenergetic imageを作成し、目的にあわせた適正な単色エネルギー画像の作成に取り組んだが、こちらに関してはまだ準備段階であり、報告できる結果はなく、今後も引き続き検討をしていく必要がある。該当症例が少なく、引き続きの症例の蓄積が必要である。画像解析に関して、既存のアプリケーションソフトウェアでの画像抽出方法に若干の案件が判明し、新たな解析方法を検討する必要性が生じたため、本研究課題の進捗がやや悪いと判断した。術前化学療法・術前化学放射線療法を施行する局所進行直腸癌の症例に対し、Dual Energy CTを用いたヨードマップやモノエナジーの画像を用いた診断精度の検討を行う事を目的に、今年度は、治療開始前のdual energy CTから得られるモノエナジーの画像と通常のCT画像に相当する合成画像を用いて、治療開始前のCT画像から得られたパラメーターが治療効果予測に有用であるかどうかの検討を行った。今年度の対象症例は28症例。術前化学療法開始前にdual-source CTにて撮像したダイナミックCTの動脈後期相と門脈相の画像で、ヒストグラム解析とグレーレベルの同時生起行列(gray-level co-occurrence matrix: GLCM)を使用したテクスチャ解析を行い、手術標本の病理組織所見から術前化学療法の応答群と非応答群の2群に分類し、治療効果予測に有用であるか検討した。結果としては、ヒストグラム解析では門脈相にて治療非応答群で有意差をもって腫瘍の造影効果に不均一性を認めた。モノエナジーの画像として、40keV,50keV,70keVなど複数の条件を設定したが、40keVと50keVの画像はほぼ同等の結果であり、70kevの画像は通常のCT画像に相当するmix画像と類似した結果であった。前回のperfusionCTでの検討では、腫瘍内の血流が多く、腫瘍内を緩やかに通過するほど、抗がん剤が腫瘍全体に行き渡り、それが化学療法の治療効果を反映していたと考えられたが、今回の症例では造影効果の不均一性は腫瘍内部の嚢胞変性や壊死・線維化などを見ていると思われ、これらの病態がある場合は、化学療法の効果が不十分になるのではないかと考えられた。今回の検討では、腫瘍の不均一性が治療効果予測に有用であるか検討を行ったが、低keVのモノエナジーの画像は造影剤の検出が良好である反面、ノイズの大きい画像になってしまうのが欠点である。また、今回は最大割面のみの検討であるが、腫瘍全体での画像評価を次年度にむけて行っていきたい。

該当症例が少なく、統計解析を行うために十分な標本数とは言えないと思われるため、引き続きの症例の蓄積が必要であると考える。また、画像解析に必要なソフトの選定が遅れており、本研究課題の進捗がやや悪いと判断した。症例は手術標本の病理組織所見から術前化学療法の応答群と非応答群の2群に分類した。また今年度は、術後3年を経過した15症例を対象に、再発・遠隔転移を来した症例を抽出し、テクスチャ解析とperfusion CTのパラメータから予後予測が可能であるか検討を行った。結果としては、治療応答群で有意差をもって血流量が多く、permeabilityが高い、また平均通過時間は治療応答群で長いという結果であった。ヒストグラム解析では門脈相にて治療治療応答群で有意差をもって腫瘍の造影効果に均一性を認めた。治療応答群と非応答群では、非応答群で再発・遠隔転移を来しており、有意差をもって予後に影響があった。無再発群では、有意差をもってpermeabilityが高く、平均通過時間は短いという結果であった。テクスチャ解析では無再発群、再発群に有意差を示すパラメータは認めなかった。術前化学療法でCRになる症例の予後が良いことが一般的に知られているが、やはり化学療法の治療効果と予後はリンクしており、化学療法の治療効果が予測できることは、同時に予後も予測できるということであると考えられた。該当症例が少なく、症例の蓄積に難渋した。それにより統計解析が遅れたが、昨年末に成果報告として学会での発表を行う事ができた。今年度も引き続き解析を進めていき、論文・発表などを行うことで本研究の研究実績を残す必要があるため、本研究課題の進捗がやや悪いと判断した。dual energyCTから得られるIodine MapやMonoenergetic Imagingに関して、術前化学療法の治療効果予測が可能であるか、検討を行っていく。腫瘍の一断面での評価だけでなく、腫瘍全体のvolumeでの評価を行う方法を検討していく。perfusion CTから得られるパラメータ、dual energyCTから得られるヨードマップやモノエナジーの画像のテクスチャ解析、PETのSUV値を含めて、術前化学療法の治療効果予測に最も有用なパラメータを検討していく。また、治療開始前の画像だけでなく、治療途中、治療終了後の画像に関しても検討を行っていく。今年度は今までに得られたデータを用いて、解析をすすめ、研究実績を残すべく論文作成に取り組む。今後は正常変異の多い骨盤内の動静脈の良好な描出方法を検討し、腫瘍と血管の位置関係の把握など手術計画を意識した画像の作成に取り組む。腫瘍以外に、炎症性腸疾患にも焦点をあてて検討を行っていく。研究準備に遅れが生じており、必要である画像解析ソフト等の購入ができなかった。発表できるような成果が十分に得られておらず、海外出張を行わなかった。予定していた画像解析用のソフトウエアの購入ができなかったこと、また、海外出張が延期になり、予定していた費用を使用できなかった。
地球的環境変化に対する高度技術社会の脆弱性の比較研究

本研究では、経済のグローバル化の傾向と相まって地球的規模の環境質変化が特徴的に出てくると思われる地球を取り上げて比較分析を行った。すなわち、環日本海地域の経済開発の進展や気候温暖化などの環境質の長期的変化に伴う環境リスクに対してどの様な社会的な応答が可能であるのかを地域社会システムとしての脆弱性の観点から分析した。本年度は、昨年度までの研究結果を具体的に展開させるために、まず日本海の環境質の過去の変化と現状に対する定量的評価ならびに将来予測を通じて、同地域の生態的脆弱性と社会経済的脆弱性に関する具体的な考察を試みた。日本海沿岸地域の地域システム的適応性評価のために、まず沿海諸国の日本海沿岸地域に対する産業・環境政策の現状を評価し、続いて半閉鎖性海域における環境リスクへの地域社会の対応を代表できる場として地中海とバルト海を取り上げ、環境リスクに対応するための国際環境協力成立過程を分析して環日本海地域における将来の国際環境協力の可能性を展望した。具体的には下記項目について研究を行った。(1)日本海沿海域における環境と経済の関わりの過去20年余りの変化を評価するために北畠の提唱する環境・経済勘定体系3]を適用し、日本ならびに大陸側沿海諸国の日本海沿岸域における最近20年間の環境利用の変化をデータにより俯瞰する。これに付随して、日本海の環境資産としての生態系評価の試みの一環として海域の漁業資源の動向に関する過去30年間の変化と現状を把握する。(2)日本海沿海域に居住する住民の生産・生活活動によって発生し、河川や海岸から日本海に流入する水質汚濁物質の現在における総量をCOD単位(一部BOD)により試算し、さらに将来予想される経済発展のシナリオに沿って今後の汚濁質流入量の変化を予測する。(3)東北アジア経済圏(環日本海経済圏)構想推進をめぐって大陸側沿海各国が近年、経済発展政策と並行して進めている環境政策の現状を評価する。(4)日本海と同様に半閉鎖性海域であって、環境リスクに対応するために70年代中期から沿海各国により海洋環境保護のための国際環境協力が展開している地中海およびバルト海地域における環境保護に関わる政治・経済・環境資源の検討、および国際的環境協力体制成立過程の分析を通じて日本海地域における将来の国際環境協力の可能性を展望する。
拡散テンソル画像と微小電極記録による視床腹部の３次元機能解剖解析

パーキンソン病や振戦などの不随意運動疾患に対する脳深部刺激療法(DBS)では、中枢神経系の主要な制御回路を標的とするため、正確な標的同定が重要だが従来のMRI画像では精緻な認識が難しい。本研究では、DBS治療例のMRIによる形態・拡散テンソル画像(DTI)解析、及び電気生理学的解析を行い、視床・大脳基底核の機能解剖を調べた。その結果、拡散テンソル画像解析による大脳皮質の視床への投射解析が視床腹中間核(Vim)同定に有用で、またVim腹側にある視床腹部(SA)にも振戦抑制効果が高い領域があることを示した。本研究で用いたDTI解析が安全で有効なDBS治療の確立に有用な手法となりうる可能性を示した。本研究は運動および高次脳機能に関わるヒト視床腹部の3次元的機能解剖の解明を目的としている。視床腹部は大脳基底核回路の統合制御を行う重要な調節中枢にあり、その複雑な構造と運動・非運動機能にわたる多機能性のために詳細な解明が進んでいない。本研究では約50症例の脳深部刺激療法(DBS)の記録をもとに、視床下核、不確帯、prelemniscal radiationに関する高磁場拡散テンソル画像、微小電極記録、臨床機能評価について統計学的標準化し、ヒト視床腹部の詳細な構造を機能別に構築するため、視床腹部と大脳基底核からなる回路について、運動・非運動機能に分けて検証している。これまでのところ、画像データベースの構築を終了し、解析をすすめ、その一部は電気生理学的データとあわせて学術誌に投稿した。現在その内容をさらに検証中である。さらに微小電極記録データベース化を進めて、臨床効果より、運動機能、体性感覚機能、さらに高次脳機能にはたす視床腹部の機能局在を詳細に検証している。本研究では50症例の脳深部刺激療法(DBS)の記録をもとに、視床下核、不確帯、prelemniscal radiationに関する高磁場拡散テンソル画像、微小電極記録、臨床機能評価について統計学的標準化し、ヒト視床腹部の詳細な構造を機能別に構築するため、視床腹部と大脳基底核からなる回路について、運動・非運動機能に分けて検証している。これまでのところ、画像データベースの構築を終了した。また拡散テンソル画像解析のフロー化を完成させた。データの一部は電気生理学的データとあわせて学術誌に投稿し、再度内容検討を追加している。また微小電極記録のデータベース構築と合わせて、臨床効果・合併症のデータベース整備を行っている。暫定データを用いて予備的な検証として運動機能、体性感覚機能の局在を推定した。また高次脳機能に関する視床腹部の役割を検証している。一昨年度は本研究における画像データベース構築と拡散テンソル画像解析法を確立した。DICOM画像の匿名化したデータベース作成、画像のDICOM形式からnifti形式への変換と本研究におけるテンソル画像解析の手法を決定した。その際に複数画像の融合精度向上が課題となったが、Matlab及びAnalyzeのアプリケーションを利用して検証可能な水準となった。昨年度は大規模データの処理を円滑に進めるために、拡散テンソル画像解析自動化を工夫し大量データの半自動解析スクリプトを作成し作業効率を改善した。これによって解析にかかる労力が軽減し、データ解釈に比重を置くことが可能となった。そこで微小電極記録マッピングデータの暫定的な検証を行い運動機能、体性感覚機能の画像解析による局在推定の妥当性を検討し、この内容を学術誌に投稿し、現在結果を再検証している。この暫定的検証の妥当性からデータ全体の検証ができる見通しが立ち、今年度はデータの標準化・統計学的解析を予定することができたため、達成度についておおむね順調な進展と自己評価した。本研究では50症例の脳深部刺激療法(DBS)の記録をもとに、視床下核、不確帯、prelemniscal radiationに関する高磁場拡散テンソル画像、微小電極記録、臨床機能評価について統計学的標準化し、ヒト視床腹部の詳細な構造を機能別に構築するため、視床腹部と大脳基底核からなる回路について、運動・非運動機能に分けて検証した。画像データベースの構築、拡散テンソル画像解析のフロー化を行い、微小電極記録、臨床効果・合併症のデータベースと合わせて、運動機能、体性感覚機能の局在を推定解析した。これら解析データの一部は学術誌に投稿した。外傷後振戦に対して視床・視床腹部に脳深部刺電極を留置した治療例についての報告では、テンソル画像解析結果を治療計画に反映させ、治療効果と合わせて視床腹部の機能を考察し受理された。また舌振戦に対して同様の視床・視床腹部に脳深部刺電極を留置した治療例については、視床腹部の体軸状の不随意運動に関係する機構を検証し学術誌に投稿した。現在は再度内容検討を追加し審査を受けている。また振戦一般について10例程度の集団からテンソルデータと電気生理データを運動・体性感覚機能について解析した結果については今後発表を準備している。

さらにパーキンソン病にてDBSを受けた50例のより大きい集団のテンソルデータ、電気生理データの解析結果から解剖学的区分と電気生理学的区分の相関関係を検証しており、臨床効果より推定される領域ごとの機能区分からヒト視床腹部の3次元的機能解剖のデータマップ作成を持って研究の終了とする。パーキンソン病や振戦などの不随意運動疾患に対する脳深部刺激療法(DBS)では、中枢神経系の主要な制御回路を標的とするため、正確な標的同定が重要だが従来のMRI画像では精緻な認識が難しい。本研究では、DBS治療例のMRIによる形態・拡散テンソル画像(DTI)解析、及び電気生理学的解析を行い、視床・大脳基底核の機能解剖を調べた。その結果、拡散テンソル画像解析による大脳皮質の視床への投射解析が視床腹中間核(Vim)同定に有用で、またVim腹側にある視床腹部(SA)にも振戦抑制効果が高い領域があることを示した。本研究で用いたDTI解析が安全で有効なDBS治療の確立に有用な手法となりうる可能性を示した。研究は4段階にわかれ第一段階の画像データベース構築と第二段階の拡散テンセル画像解析法の確率まで到達した。本研究のこれまでの段階では画像融合の精度向上が技術的な問題点であり、これについて反復検証を要したが、有用なワークステーションの導入とその運用が可能となり融合精度が許容範囲内におさまった。これにより今後の研究をすすめられる見通しとなり、またデータの一部は研究実績の概要で示したようにすでに学術誌に投稿しその内容を外部視点をもとに検証する段階まで進んでいるため、達成度についておおむね順調な進展と自己評価した。1基本拡散テンソル画像解析・画像処理結果の検証:拡散テンソル画像解析結果とT1/T2/SWIの神経構造画像の画像融合・3次元画像構成:拡散テンソル画像解析結果をMRI T1/T2/SWI volumetric画像と重ね合わせ神経回路画像を通常の構造MRI画像上に構築する。テンソル画像情報を上書きした視床腹部の解剖学的画像を構築する。2視床腹部機能について電気生理学的データに基づいた解析:まず視床腹部の解剖学的画像上に微小電極の経路と刺激電極の位置をプロットする。ついで微小電極記録結果は生体信号解析ソフトウェア(Spike2)を用いて分類する。これら微小電極記録の結果や電極刺激の結果を電気生理学的情報として解剖学的画像上に追加して機能解剖のマッピング図譜を作成する。その際に特にSTN、不確帯、Forel H1/H2、小脳視床路、淡蒼球視床路の解剖学的位置を図示して、これら各領域の生理学的特徴と機能を同定する。3.視床腹部の機能解剖と刺激点決定への応用:上記解析結果の平均値、中央値、標準偏差を用いて機能解剖学的情報を統計学的に標準化する。今後脳深部刺激療法における有効かつ安全な刺激点決定法を導出するために、標準的脳内指標である前交連、後交連、赤核辺縁を基準とした3次元座標内に検証結果を配置する。なお個体差による補正が可能か、前後交連距離と第3脳室幅を指標に相対的な位置検出が可能か検討する。この検討を通じて視床下核・不確帯及びこれらに投射する運動関連神経束の同定が可能な刺激点決定法を導出する。
染色体維持機構の変異動物細胞株の表現型を評価するアッセイ系の樹立

我々は、標的組み換えが容易なニワトリBリンパ細胞株、DT40で系統的にDNA修復に関与する既知の遺伝子をノックアウトすることにより、様々なDNA修復の機能に関与する各遺伝子の機能を解析した。このような遺伝学的解析のときに重要な点は表現型の解析であり、そして各表現型解析方法が分子レベルで結果的になにを解析していることになるのかを正確に把握することである。以下に我々の研究業績とを3項目にわけて説明する。(1)相同DNA組み換えの機能解析相同DNA組み換えは、生殖細胞が減数分裂するときに起ることが知られている。我々は細胞分裂のときにDNA複製に伴う損傷を修復するために、相同DNA組み換えがおそらく数十回/分裂の頻度で起っていることを示した。(2)コヒーシンの機能解析姉妹染色分体はM期の中期までコヒーシンと呼ばれるタンパク分子群により結合する(コヒージョン)。そしてコヒーシンのなかでScc1と呼ばれる分子が分解されることが引き金になって、M期は中期から後期に移行し、姉妹染色分体は互いに解離し紡錘糸によって各姉妹染色分体はそれぞれ両極に引かれていく。コヒーシンを構成する分子は、酵母の遺伝学的解析により数種類同定され、しかもヒトでも保存されていることがわかっている。我々は、Scc1が動物細胞でも同じ機能をもつか否か、そして姉妹染色分体間のコヒージョンが姉妹染色分体間でおこる相同DNA組み換えに重要な機能を持つか否かの2点を解明するためにScc1の条件欠損細胞(テトラサイクリンを加えた時にのみScc1が発現停止する)細胞を解析した。
生体における脳内ニコチン受容体の動態に関する核医学的解析

中枢ニコチン-アセチルコリン受容体(nAChRs)のニコチンによるup-regulationは齧歯類の実験において広く知られている。ニコチン投与によりBmaxを変化させずにKdを変化させることがin vitroの実験においていくつかのリガンドを用いて証明されている。死後のヒトの脳においても喫煙者のH-3 nicotineの集積が高いことが知られている。アゴニストによるup-regulationという他では見られないこの現象が喫煙者での耐性や依存の重要な鍵となっている可能性がある。私は動物におけるin vivoのデータがこれまでにないため、既に有効性が証明されたニコチンのアゴニストであるI-125 Epibatidineを使用してin vivoにおけるnAChRsの状態を観察した。また、同時に(-)-nicotineによって引き起こされるnAChRsのup-regulationの性差についても検討した。CD-1マウス(雄/雌)を使用して、(-)-nicotineの皮下注射10日を施行して、各々を後述のように分けた。1)雄コントロール:生理的食塩水投与2)雄ニコチン群:2.0mg/kgニコチンを一日2回皮下注射、これを10日の連続して行った。3)雌コントロール:生理的食塩水投与4)雌ニコチン群:2.0mg/kgニコチンを一日2回皮下注射、これを10日の連続して行った。ニコチン群では有意にI-125 Epibatidineの集積が上昇しており、また雌ではその上昇率が雄に比較して有意に高かった。これは性ホルモンに因るのかもしれない。また女性喫煙者がニコチン依存から離脱しにくいという他の報告例を説明する現象かも知れない。
アポトーシス阻害タンパク(IAP)によるカスペース阻害の分子機構の解明

X染色体連鎖アポトーシス阻害タンパク(XIAP)はアポトーシスの実行において中心的な役割を果たす蛋白質分解酵素、カスペース-3,7,9の選択的な阻害因子である。XIAPはBIRという約70アミノ酸からなる特徴的なモチーフを3個(BIR1,2,3)繰り返し構造としてN末側に有するが、我々はそのうち、BIR2とよばれる領域がカスペース-3,-7を阻害するのに必要かつ十分であることを見いだした。カスペース-3、-7は配列上のホモロジーが高く、基質特異性も大変よく似ていることから、XIAPがこの二つの酵素を阻害する仕組みも同じと予想された。ところが本研究で行った酵素学的な解析によって、XIAPはカスペース-3に対しては競合的阻害剤として、またカスペース-7に対しては非競合的阻害剤として作用することが明らかになった。XIAPの構造機能解析によって、148番目のアスパラギン酸(D148)がカスペース-3の競合的阻害に、またBIR2モチーフがカスペース-7の非競合的阻害に必要であることが示された。またカスペース-7側ではN末領域の一部がBIR2モチーフと結合し、非競合的阻害が起こることがわかった。D148をアラニンに変異させたXIAP(XIAP-D148A)はカスペース-3は全く阻害しないが、カスペース-7を特異的に阻害することも判明した(論文投稿中)。この変異体を用いて、さまざまな生理的および病理的条件におけるカスペース-7の役割を調べることがはじめて可能になった。今後変異体を用いてカスペース7の生理的、病理的意義を解明したいと考えている。またこの研究をもとにカスペース7特異的なカスペース阻害剤の開発も視野に入れている。
胎児発育におけるIGFBP-1の燐酸化の意義の研究

1.胎仔血中燐酸化IGFBP-1の発現妊録ラットを妊娠12日、15日、17日、19日目で屠殺し、胎仔血の燐酸化・非燐酸化IGFBP-1をHPLCのイオン交換クロマトグラフィーで分離すると、1つの非燐酸化と4つの燐酸化IGFBP-1のピークが同定された。同じく、正常満期産児と満期産胎内発育遅延児の臍帯血中燐酸化IGFBP-1を解析すると、ラット胎仔と同じく、1つの非燐酸化と4つの燐酸化IGFBP-1が認められ、燐酸化IGFBP-1の比率が胎内発育遅延児では増加しており、ラットと同じくヒトでも胎児発育に燐酸化IGFBP-1が関与していることが推測された。2.胎内発育遅延ラット胎仔における燐酸化IGFBP-1の発現妊娠ラット母体を飢餓にして胎内発育遅延胎仔を作成し、胎仔血中の燐酸化・非燐酸化IGFBP-1を上記の方法で解析し、正常発育胎仔と比較した。その結果、燐酸化IGFBP-1の比率が胎内発育遅延胎仔では増加しており、胎仔発育に燐酸化IGFBP-1が関与していることが推測された。羊水中の燐酸化・非燐酸化IGFBP-1を上記のイオン交換クロマトグラフィーで分離し、これを用いてIGF-Iの結合阻止実験からIGF-Iに対する結合親和性を解析すると、燐酸化IGFBP-1は非燐酸化型より数倍IGF-Iに対する親和性が高いことが明らかとなった。この結果、燐酸化IGFBP-1のIGF-Iに対する親和性はIGF-Iの受容体に対する親和性より高く、一方、非燐酸化IGFBP-1のIGF-Iに対する親和性は受容体に対する親和性と等しいことが確認された。満期産胎盤絨毛細胞培養系に燐酸化IGFBP-1とIGF-Iを同時に添加すると、IGF-Iのアミノ酸取り込み促進作用が抑制されたが、反対に非燐酸化IGFBP-1とIGF-Iの同時添加ではIGF-Iの作用が促進された。このことより、燐酸化と非燐酸化IGFBP-1はその生化学的性質が異なるだけでなく、IGF-Iに対する作用もまったく異なることが明らかとなった。ラット胎仔血中燐酸化IGFBP-1の発現妊録ラットを妊娠12日、15日、17日、19日目で屠殺し、胎仔血の燐酸化・非燐酸化IGFBP-1をHPLCのイオン交換クロマトグラフィーで分離し、各分画のIGFBP-1の免疫活性をEIAで測定した。1つの非燐酸化と4つの燐酸化IGFBP-1のピークが同定された。同じく、胎仔血を非還元下にポリアクリラマイド電気泳動で分離し、immunoblotを行うと5つのバンドが同定され、イオン交換クロマトグラフィー上の各ピークに対応することが判明した。胎内発育遅延ラット胎仔における燐酸化IGFBP-1の発現(妊娠ラット母体を飢餓にして胎内発育遅延胎仔を作成し、胎仔血中の燐酸化・非燐酸化IGFBP-1を上記の方法で解析し、正常発育胎仔と比較した。

その結果、燐酸化IGFBP-1の比率が胎内発育遅延胎仔では増加しており、胎仔発育に燐酸化IGFBP-1が関与していることが推測された。ヒト胎児臍帯血中燐酸化IGFBP-1の妊娠週数による推移の解析正常満期産児と満期産胎内発育遅延児の臍帯血中燐酸化IGFBP-1はラット胎仔と同じく、1つの非燐酸化と4つの燐酸化IGFBP-1が認められ、燐酸化IGFBP-1の比率が胎内発育遅延児では増加しており、ラットと同じくヒトでも胎児発育に燐酸化IGFBP-1が関与していることが推測された。羊水中の燐酸化・非燐酸化IGFBP-1を上記のイオン交換クロマトグラフィーで分離し、これを用いてIGF-Iの結合阻止実験からIGF-Iに対する結合親和性を解析すると、燐酸化IGFBP-1は非燐酸化型より数倍IGF-Iに対する親和性が高いことが明らかとなった。1.ヒト胎児臍帯血中燐酸化IGFBP-1の妊娠週数による推移の解析臍帯血中の燐酸化IGFBP-1異性体をイオン交換クロマトグラフィーで分離する方法を確立した。この方法を用いて正常満期産児と満期産胎内発育遅延児の臍帯血中燐酸化IGFBP-1を解析すると、ラット胎仔と同じく、1つの非燐酸化と4つの燐酸化IGFBP-1が認められ、燐酸化IGFBP-1の比率が胎内発育遅延児では増加しており、ラットと同じくヒトでも胎児発育に燐酸化IGFBP-1が関与していることが推測された。この結果、燐酸化IGFBP-1のIGF-Iに対する親和性はIGF-Iの受容体に対する親和性より高く、一方、非燐酸化IGFBP-1のIGF-Iに対する親和性は受容体に対する親和性と等しいことが確認された。満期産胎盤絨毛細胞培養系に燐酸化IGFBP-1とIGF-Iを同時に添加すると、IGF-Iのアミノ酸取り込み促進作用が抑制されたが、反対に非燐酸化IGFBP-1とIGF-Iの同時添加ではIGF-Iの作用が促進された。このことより、燐酸化と非燐酸化IGFBP-1はその生化学的性質が異なるだけでなく、IGF-Iに対する作用も全く異なることが明らかとなった。
ボロン酸を用いるクロスカップリング反応を基盤としたタンパク質化学修飾法の開発

抗体医薬に代表されるバイオ医薬品に新たな機能、効能を付与するために、人工の有機化合物を結合した機能性バイオ医薬品の開発研究が盛んである。その際、バイオ医薬品に結合する有機化合物の位置および数を厳密に制御しなければならない。本研究では、バイオ医薬品が機能を損なわない条件下(室温50°C、pH 59程度の水溶液)、化合物を狙った位置に決まった数結合できるような有機反応を開発し、本反応をタンパク質の化学修飾に応用する計画である。具体的には、入手容易なボロン酸(構造式:R-B(OH)2)と金属イオンを用いるクロスカップリング反応を基盤とした化学修飾法を主に検討する。
イヌの加齢性疾患に対するPET・SPECT検査法の確立

イヌやネコの飼育環境の改善や予防獣医学の発達により、伴侶動物の平均寿命は延長し、臨床領域でがんや心不全といった加齢性疾患が大幅に増加している。これらの病勢をより詳細に把握するため、CTやMRIなどの高度画像診断技術に加え、核医学検査、特に陽電子断層撮影(PET)や単一光子放射断層撮影(SPECT)検査といった核医学断層撮影法による機能検査の必要性が高まることが考えられる。しかし、PETやSPECTの獣医臨床例は世界的にも例が少なく、検査法が確立されているとは言えない。そこで本研究では、高齢犬を対象としたPETがん検査と、Tc-99mを用いた心筋SPECT検査に適した撮影条件および麻酔法を含む手技、被ばく防護法を確立し、今後いっそう受診数の増加が予想される伴侶動物の核医学検査の標準的手法として広く提供することを目的とした。本研究により、Fluoro-deoxy-D-glucose(FDG)-PET検査の手法ならびに評価法がほぼ確立でき、胸腔ならびに腹腔内の主要な臓器の正常な腫瘍?組織放射能比(SUV)を求めることができた。心筋SPECTについても、これまでの間に10kg前後の犬であれば、画像の構築ならびに心筋活性の評価が可能となった。一方で、10kg未満の犬に関しては、腹腔内に医療用炭酸ガスを注入し、気腹を行うことで劇的に心筋の解像度が向上させることに成功した。平成23年度中に、ハイブリッド型SPECT-CT装置を用いた犬および猫のFDG-PET検査の麻酔ならびに撮像法を確立し、正常組織ならびに各種腫瘍のFDG取り込みを画像化ならびに数値(SUV:腫瘍-組織放射能比)の基準化を行った。始めに人のプロトコルを基に検査を行ったところ、人に比べて検査前の運動が活発なことから、犬や猫は腫瘍と正常組織との取り込み比率の差が小さいことが判明し、良性/悪性の判断には注意が必要であることが示唆された。そのため本研究により、8歳前後の正常犬を用い、ある程度高齢犬の正常な組織代謝量の数値化を行い、この値を基にがんの細胞活性を評価できるようにした。結果として、これまで単純CT撮影では発見すら難しかった軟部組織中に潜む転移病巣の可視化とともに悪性度の評価まで可能となり、小動物の早期がん発見へ一石を投じるデータを得ることができた。もう一つの心筋SPECT検査では、小児よりもさらに心室内腔の小さな小型犬の画像化を試みた。心臓と胆嚢の距離が人よりもはるかに短い犬において、薬品の胆汁排泄が主たるアーティファクトになるため、医療用炭酸ガスによる気腹を検討した。あらかじめ実験犬において副作用等の問題が生じない使用量を求めておき、もっとも心臓を単体で分離評価できる体位や固定法を検証することで、汎用SPECT-CT装置を用いた心筋SPECTによる10kg前後の犬における心筋活性の3次元画像の構築と視覚による評価を可能とした。このことにより、心臓の動的シンチグラフィと同時にSPECTを撮像するプロトコルが確立され、心筋の変性性疾患が生じた際の診断、病勢評価ができるようになることが期待された。正常犬における種々の組織は、麻酔前の活発な行動により、FDGすなわちグルコースを投与した時点で筋肉での糖要求量が多くなるためか、リンパ節を始めとするの組織のSUVは全体的に低値を示し、視覚的に明らかに転移が生じていてもSUVは2以下と、医学における悪性度の指標よりも低値を示す可能性が生じた。このような情報の元で、SUVが低値でも視覚的に転移あるいは原発が認められたとして、抗がん剤の治療を行った結果、異常集積が消失した症例も経験した。現在では、FDG-PETがん検査を始めた結果、犬で15例検査を行ったところ、5例で肺野以外の転移を発見し、1例では良性腫瘍の確定診断ができ、早期の抗がん剤治療の提示とその必要性について言及することが可能となった。一方、犬の心筋SPECT検査において、炭酸ガスの気腹により物理的に心臓と胆嚢の距離を離すことで、格段に心筋の再構成画像が改善され、定量解析に十分な画質を得ることができた。

また、医学で虚血性変化を評価するのに汎用される極座標表示による解析も可能となり、生前の犬の心筋バイアビリティ検査を視覚的にも定量的にも可能とする結果が得られた。
アメリカ医師会と医療保険の発展

政治学の枠組みで医療制度の歴史的発展をオバマケアを含めて分析する試みは、多くは見られず、特に退役軍人医療サービスを分析枠組みに含むものは存在しない。本申請研究は歴史的制度論という分析的枠組みを用いながら日米の医療制度の発展を論じようとするものであり、このような手法で日米を比較しようとする研究は類を見ない。申請期間中、4冊の著書、5本の論文、4件の学会発表、国内外の講演による成果発表の機会を得、1960年代から現在のオバマ改革に至る日米の医療制度の政治的・社会的変化について考察を深め、今後我が国における医療保険制度の議論を進めるための助けとなるよう、著書、論文の形で還元することができた。1960年と1970年代は、アメリカにとって現存の医療保険システム(貧困者、高齢者、障害者は公的保険に強制加入、その他は民間保険に任意加入)が出来上がった時期である。1965年には、貧困者向けにメディケアが、高齢者と障害者向けにメディケイドが公的保険として成立した。そして1973年には、健康維持機構法(Health Maintenance Organization Act)が成立した。その後比較的安価な民間保険である健康維持機構(通称HMO)が民間保険の成長を後押しした。本研究は、1960年代から1970年代にかけてのこのようなアメリカ医療制度の発展を、アメリカ医師会が採用した戦略の変化に注目しながら分析することを目的としている。日本との比較研究を視野に入れながら研究を行なう。平成22年度は、第一に国内における資料調査と文献収集を行なった。アメリカの医療制度についての調査が進むにつれ、日本の同年代の医療制度発展についても一次資料を収集する必要性が出てきて「日本医師会雑誌」や武見太郎日本医師会会長についての資料を中心に収集を行なった。日本の資料調査の結果の一部は論文としてまとめた。第二に、2月から三週間のアメリカ合衆国ワシントンDCにおける質料調査を行なった。退役軍人団体でめるAmerican Legion関連の資料収集を主に行なった。当初の予定では1960年代の医療制度の発展を調査するためにリンドン・ジョンソン大統領図書館に赴く予定であったが、1950年代の資料不足が判明し、それを補うためにワシントンDCでの調査となった。1960年と1970年代は、アメリカにとって現在の医療保険システム(貧困者、高齢者、障害者は公的保険に強制加入、その他は民間保険に任意加入)が出来上がった時期である。そして1973年には、健康維持機構法(Health Maintenance Organization Act)が成立し、その後比較的安価な民間保険である健康維持機構(通称HMO)が民間保険の成長を後押しした。以上が本研究課題の内容である。平成23年度は、資料の収集を継続するとともに、既に入手した資料を整理、分析する作業を行なった。また著書と論文各々一本ずつを刊行した。著書は、1950年代までの日米の医療保険制度の発展をまとめたものである。また論文は、医療保険政策の発展を分析するための枠組み作りを論じたものである。さらに、平成23年度は、二回の学会発表を行なった。一つ目は、日本の1950年代から1960年代までの医療制度をめぐる政府と医師会の関係性を論じるものである。二つ目は、アメリカにおける医療制度の発展の中で退役軍人団体とアメリカ医師会がどのような役割を果たしたのかを論じたものである。平成23年度の資料収集および刊行物は、1960年から1970年代にかけてのアメリカの医療制度発展と日本と比較しながら分析するという本研究課題の目的を達成するための大きな進展となった。本研究は、1960年代から1970年代にかけてのこのようなアメリカ医療制度の発展を、アメリカ医師会が採用した戦略の変化に注目しながら分析することを目的とし、日本との比較研究を視野に入れながら研究を行うことを目的としている。

平成25年度は、23,24年度に入手した資料を整理、分析し、著書二冊と論文を刊行した。『アメリカを知るための18章』では、政治・外交・経済の章において、「アメリカの政治-分権化された政治システムと政策過程-」と題し、アメリカの政治システムに関して日本との比較を交えながら解説を試みた。『アメリカ医療制度の政治史』は、アメリカの医療制度の展開を歴史的に辿り、オバマ大統領の進める医療制度改革についての政治的動きを現地の人々のインタビューを交えて論じた単著である。論文では、第二次世界大戦後のアメリカ退役軍人の為の医療制度について論じた。更にアメリカ学会において、オバマケアと転換期のアメリカについて発表を行った。講演もオバマケアについてのテーマで、釧路公立大学、明治大学、大阪大学において三回行った。平成25年度の著書の出版は、1960年から1970年代にかけてのアメリカの医療制度発展を日本と比較しながら分析するという本研究課題の集大成であり、本書の出版をもって、本研究の目的を十分に達成したと考える。1960年と1970年代は、アメリカにとって現在の医療保険システム(貧困者、高齢者、障害者は公的保険に強制加入、その他は民間保険に任意加入)が出来上がった時期である。本研究は、1960年代以降のアメリカ医療制度の発展を、アメリカ医師会などの利害関係者が採用した戦略の変化に注目しながら分析することを目的としている。本年度は研究3年目に当たる年ということで、資料収集や聞き取り調査を行なうと同時に、以下のような著書や論文の執筆を行なうことで研究のまとめの作業に入った。1)「アメリカ医療制度改革をめぐる争いー対立の対立軸は何か」『社会保険旬報』2497号(2012年6月)、12ー18頁。本稿では、2010年3月に成立した医療制度改革法の歴史的意義とその成立をめぐる利害対立を明らかにした。2)「アメリカ医療制度改革を最高裁ー最高裁判決が意味するもの」『社会保険旬報』2502号(2012年7月)、10ー16頁。本稿では2010年3月に成立した医療制度改革法の合憲性に対する合衆国最高裁判所の判決をめぐって、どのような意見の対立があったのかを論じた。資料の収集と整理は順調に進んでいる。過好物の発表や、進行中の研究についての学会発表も予定通り進んでおり、当初の計画通りに研究が進んでいるといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。4年計画の3年目に当たる本年度は、前2年間の研究実績を踏まえて、アメリカと日本の医療制度の発展に関する資料の更なる収集、その資料の整理と分析を行った上で、論文・著書の形で研究結果を発表していく計画であった。「研究実績の概要」の部分で記した業績に加え、以下に示すようにさらに論文をもう一点、そして最終年度に行なう予定であった著書としてまとめる作業を前倒しで行っている。残り二年となった本研究課題の目的を達成するためには、平成24年度に資料の収集をほぼ終了させると同時にその成果を刊行物として発表していく準備を行なっていく。そして平成25年度には、本研究課題について少なくとも論文を3本の刊行をめざし、そして著書の原稿執筆を完成させる予定である。
６自由度顎運動と生体情報の同時計測による咀嚼・嚥下制御メカニズム解明への新展開

顎運動ならびに舌運動、筋活動などの生体情報を同時計測する多元的機能解析システムを構築するために、まず、高精度ハイスピードカメラと動物実験用3DマイクロX線CTを組み合わせた6自由度顎運動解析システムを開発した。計測した顎運動機能データと、対象とするマウス頭蓋の形状計測データ(マイクロCTにより撮影)を統合することにより、下顎骨上の任意の点の運動(顆頭点、臼歯点、切歯点など)を算出することが可能となった。本システムにより、従来の光学式運動計測装置では計測できなかった、下顎頭などの生体内部の解剖学的解析点における三次元顎運動計測が可能となった。これにより、下顎運動の視覚化が実現できた。また、下顎頭の滑走運動や臼歯部における食物の粉砕臼磨運動などを詳細に解析することが可能となった。咀嚼運動制御メカニズムの解明に関して、前年度の検討では、中枢神経系へのγ-アミノ酪酸入力の影響について、γ-アミノ酪酸入力を拮抗したところ、顎運動に関して、開口量などの運動領域が拡大し、筋活動量についても咬筋、顎二腹筋ともに増強される一方で、γ-アミノ酪酸入力を増強したところ、顎運動に関しては、開口量や側方移動量、咬合相における前方滑走距離などすべての運動パラメータが減少した。筋活動については、咬筋、顎二腹筋ともに減弱されることがわかっていたが、本年度では、さらに下顎頭運動に着目したところ、作業側と平衡側の下顎運動の前方滑走から後方滑走へ転換するタイミングがγ-アミノ酪酸入力を拮抗した場合には遅延した。このタイミングは、咬合相における臼磨滑走経路の形成に関与しており、γ-アミノ酪酸入力が咀嚼運動制御ならびに咀嚼効率に影響を及ぼすことが示唆された。光学式顎運動計測システムを用いるために、実験動物のマウス頭部を拘束する必用があること、筋活動を記録するためのアタッチメントをも頭部に固定する必用があることから、脳室内投与に必用な頭頂部領域を開放した状態でマウス頭部を固定する方法を検証する必用があり、頭部にも標点を追加し、咀嚼・嚥下時の頭部変動を補正するシステムへの変更が必用なため薬剤によっては、頭部を固定する影響から、咀嚼運動を開始しない個体もいることから、頭部固定状態での給餌法について検討が必要である。そこで、頭部固定方式から移行し、自由運動下での顎運動計測を試みる。このために、頭部にも3点の標点を追加する。下顎運動パラメータから頭部変動を補正するシステムを構築する。これにより、極めて生理的な状態での咀嚼・嚥下時の顎運動を記録することができる。本研究は、6自由度顎運動ならびに舌運動、筋活動、ニューロン活動などの生体情報を同時記録することにより、神経伝達物質を介した咀嚼・嚥下運動制御メカニズムを解明することを目的としている。平成28年度の計画としては、高速度カメラとモーションキャプチャーシステムを組み合わせることで、光学式6自由度顎運動計測システムを開発することであった。これにより、下顎頭の滑走運動や臼歯部における食物の粉砕臼磨運動など、高精度多点同時計測が可能となる。まず、マウスを中心として2台の高速度カメラ(HAS-L1M、DITECT社製)を配置し、咀嚼・嚥下時の各マーカーの運動を撮影した。下顎に装着する標点を3点から4点に増加することにより、空間分解能を向上することに成功した。次に、最適な標点間距離には、マウス顎運動時にカメラ視野に納まる最大距離を設定した。次に、実験動物用3DマイクロCT(R_mCT、リガク社製)を撮影し、運動評価の対象とする計測点と下顎骨に取り付けた3つのマーカーとの解剖学的位置関係を計測した。これにより、モーションキャプチャーシステムにより記録した6自由度顎運動をマウス骨格に関連づけることで、顎運動を視覚化することに成功した。下顎骨上の任意の点、例えば下顎切歯点、顆頭点、臼歯点における運動経路を視覚化し、咀嚼時の咬合接触状態の変化を時系列で解析することが可能となった。次に、神経伝達物物質を脳室内に投与する実験系を確立した。脳室内投与に必用な頭頂部領域を開放した状態でマウス頭部を固定する方法を検証した。高速度カメラとモーションキャプチャーシステムを組み合わせた、光学式6自由度顎運動計測システムの開発は順調に進み、脳室内投与の実験系も確立し、神経伝達物質が咀嚼・嚥下の運動制御に及ぼす影響についての概要が把握できる体制になった。本研究では、すでに光学式顎運動計測システムを開発した。本システムは、高速度カメラとモーションキャプチャーシステムを組み合わせることで、6自由度顎運動計測が可能である。さらに、計測した顎運動機能データと、対象とするマウス頭蓋の形状計測データ(マイクロCTにより撮影)を統合することにより、下顎骨上の任意の点の運動(顆頭点、臼歯点、切歯点など)を算出することが可能となった。さらには、上顎骨と下顎骨に取り付けた4つのマーカーとの解剖学的位置関係を記録することで、モーションキャプチャーシステムにより記録した6自由度顎運動をマウス骨格に関連づけることで、下顎頭の滑走運動や臼歯部における食物の粉砕臼磨運動など、ダイナミックな顎運動動態を詳細に解析することが可能となった。

神経伝達物質を投与した際の咀嚼運動制御メカニズムの解明に関して、中枢神経系へのγ-アミノ酪酸入力の影響について検討した。γ-アミノ酪酸入力を拮抗したところ、顎運動に関しては、開口量などの運動領域が拡大し、筋活動量についても咬筋、顎二腹筋ともに増強された。一方で、γ-アミノ酪酸入力を増強したところ、顎運動に関しては、開口量や側方移動量、咬合相における前方滑走距離などすべての運動パラメータが減少した。筋活動については、咬筋、顎二腹筋ともに減弱された。咀嚼リズムについて、Total cycle lengthは、γ-アミノ酪酸入力を拮抗した場合には増加し、増強した場合には、減少した。以上の結果より、神経伝達物質の投与は、咀嚼サイクルならびに咀嚼筋のバーストパターンに影響を及ぼす可能性が示唆された。神経伝達物質の脳室内投与を行える環境が整備できたが、光学式顎運動計測システムを用いるために、実験動物のマウス頭部を拘束する必用があること、筋活動を記録するためのアタッチメントも頭部に固定する必用があることから、脳室内投与に必用な頭頂部領域を開放した状態でマウス頭部を固定する方法を検証した。しかしながら、薬剤によっては、頭部を固定する影響から、咀嚼運動に移行しない個体があり、データの採取が困難な場合があった。顎運動ならびに舌運動、筋活動などの生体情報を同時計測する多元的機能解析システムを構築するために、まず、高精度ハイスピードカメラと動物実験用3DマイクロX線CTを組み合わせた6自由度顎運動解析システムを開発した。計測した顎運動機能データと、対象とするマウス頭蓋の形状計測データ(マイクロCTにより撮影)を統合することにより、下顎骨上の任意の点の運動(顆頭点、臼歯点、切歯点など)を算出することが可能となった。本システムにより、従来の光学式運動計測装置では計測できなかった、下顎頭などの生体内部の解剖学的解析点における三次元顎運動計測が可能となった。これにより、下顎運動の視覚化が実現できた。また、下顎頭の滑走運動や臼歯部における食物の粉砕臼磨運動などを詳細に解析することが可能となった。咀嚼運動制御メカニズムの解明に関して、前年度の検討では、中枢神経系へのγ-アミノ酪酸入力の影響について、γ-アミノ酪酸入力を拮抗したところ、顎運動に関して、開口量などの運動領域が拡大し、筋活動量についても咬筋、顎二腹筋ともに増強される一方で、γ-アミノ酪酸入力を増強したところ、顎運動に関しては、開口量や側方移動量、咬合相における前方滑走距離などすべての運動パラメータが減少した。筋活動については、咬筋、顎二腹筋ともに減弱されることがわかっていたが、本年度では、さらに下顎頭運動に着目したところ、作業側と平衡側の下顎運動の前方滑走から後方滑走へ転換するタイミングがγ-アミノ酪酸入力を拮抗した場合には遅延した。このタイミングは、咬合相における臼磨滑走経路の形成に関与しており、γ-アミノ酪酸入力が咀嚼運動制御ならびに咀嚼効率に影響を及ぼすことが示唆された。光学式顎運動計測システムを用いるために、実験動物のマウス頭部を拘束する必用があること、筋活動を記録するためのアタッチメントをも頭部に固定する必用があることから、脳室内投与に必用な頭頂部領域を開放した状態でマウス頭部を固定する方法を検証する必用があり、頭部にも標点を追加し、咀嚼・嚥下時の頭部変動を補正するシステムへの変更が必用なためモーションキャプチャーシステムに用いる高速度カメラを現在2台でシステムを構築したが、3台に増加することで、さらに空間分解能を高めたい。また、今後、神経伝達物質の脳室内投与が咀嚼・嚥下運動制御に及ぼす影響についての詳細について解析を進めていきたい。