hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
希ガス正イオンとハロゲン負イオンとの中和再結合反応によるエキシマ-の生成

希ガス正イオンとハロゲン負イオンとの中和再結合反応を研究するための新しい放電フロ-装置を開発し、二体、三体再結合反応によるエキシマ-の生成機構を検討した。試作した放電フロ-装置は、複数の試料導入口を有する反応セルを中心に、放電部、高速排気系、発光観測装置から構成した。希ガスの正イオン(Ar^+,Kr^+,Xe^+)は、ペニングイオン化で生成させ、一方、ハロゲン負イオンはハロゲン含有化合物とペニング電子との熱電子付着反応で生成させた。これらの反応で生成させた正負イオンの二体、三体中和再結合反応による希ガスハライドエキシマ-発光の観測に成功した。希ガスイオンの二つのスピンー軌道状態( ^2P_<1/2>、3/2)の一方の状態だけをフィルタ-ガスを用いて選別して反応させることにより、エキシマ-の電子状態選択性について検討した。その結果、^2P_<1/2>状態との反応では主としてD状態が、^2P_<3/2>状態の反応ではエキシマ-のB,C状態が、高速択的に生成することを発見した。この結果は中和再結合反応が断熱ポテンシャルからの予測通りに進行することを示した最初の例である。エキシマ-の生成速度のスピンー軌道状態依存性を調べ、^2P_<1/2>状態の反応の方がエキシマ-の生成速度が遅いのは、競争する前期解離速度が速いためであることを確認した。エキシマ-生成の高いスピンー軌道選択性をHe_2^+/Kr,He_2^+/Xe電荷移動反応で生成するKr^+,Xe^+のスピンー軌道状態の生成分岐比の測定に応用し、二つの状態が^2P_<1/2>: ^2P_<3/2>=1:2の統計比で生成することを見い出した。希ガス正イオンとハロゲン負イオンとの中和再結合反応を研究するための放電フロ-装置を試作した。装置は複数の試料導入口を有する反応セルを中心に、本研究補助金で購入したマイクロ波発生装置を装備した放電部、高速排気系、発光観測系から構成した。Ar^+,Kr^+,Xe^+等の希ガス正イオンは、ペニングイオン化(1)で生成させ、一方ハロゲン負イオンは、ハロゲン含有化合物とペニング電子との熱電子付着反応(2)で生成させた。初年度はハロゲン含有化合物として電子付着速度が大きいSF_6、CCl_4を対象とした研究を行い、本研究の目的とする次の二体、三体中和再結合反応による希ガスハライドエキシマ-発光の観測に成功した。希ガスイオンの二つのスピンー軌道状態( ^2P_<1/2>, ^2P_<3/2>)の一方の状態だけをフィルタ-ガスを用いて選別して反応させることにより、エキシマ-の電子状態選択性について検討した。その結果^2P_<1/2>状態の反応では主としてD状態が、^2P_<3/2>状態の反応ではB,C状態が選択的に生成することを見い出した。このような高い状態選択性をHe_2^+/Kr,He_2^+/Xe電荷移動反応で生成するKr^+、Xe^+のスピンー軌道状態の生成分岐比の測定に応用し、二つの状態が^2P_<1/2>: ^2P_<3/2>=1:2の統計比で生成することを見い出した。本助成研究において、三体イオン再結合反応によるRgCl^*(Rg=Kr,Xe)

エキシマ-の生成過程をRg^+のスピン一軌道状態を選別して測定すると、^2P_<3/2>状態の反応ではエキシマ-のB,C状態が、^2P_<1/2>状態の反応では、D状態が高選択的に生成することが発見された。ただし、DーX/BーX発光強度比は、二体Rg^+( ^2P_<1/2,3/2>)/SF_6^ー(Rg=Kr,Xe)反応の場合と比較して著しく弱く、その傾向はXeCl^*では特に顕著であった。そこで両スピンー軌道状態の生成する各エキシマ-の相対生成速度を、Rg^+( ^2P_<3/2>)/SF_6^ー、Rg^+( ^2P_<1/2>)/SF_6^ー二体再結合反応によるRgF(BーX)とRgF(DーX)の生成速度が等しいことに着目して決定した。その結果、k_<1a>/k_<1b>比としてRg=Krで0.14、Rg=Xeで0.033と決定された。この様に^2P_<1/2>状態の反応によるエキシマ-の生成速度が、^2P_<3/2>状態の反応の場合よりも小さいのは、[Rg^+( ^2P_<3/2>)Cl^ー]イオン対中間体と比較してエネルギ-の高い[Rg^+( ^2P_</2>)Cl^ー]イオン対中間体が、速い前期解離を起こすことに起因する可能性が強い。このことを実証するために、前期解離生成物(Rg^*,Cl^*)の発光を真空紫外領域や近赤外領域で測定し、Rg^*,Cl^*のRgCl^*に対する生成分岐比を決定した。実際にKr^+( ^2P_<1/2>)反応によるエキシマ-の生成速度がKr^+( ^2P_<3/2>)反応の場合よりも小さいのは、断熱ポテンシャルから予想される通りCl(4s)+Krへの速い前期解離によることを確認した。本研究により、今後の高出力エキシマ-レ-ザ-開発に不可欠な基礎デ-タが得られたばかりでなく、化学反応中間体として重要な正負イオン中間体の反応性が初めて明かにされた。
深部灰白質穿通動脈とその障害に伴う脳萎縮・変性や血流・代謝障害の可視化技術開発

本研究では、1深部灰白質穿通動脈を可視化するFSBB撮像法を3T-MRI装置により検証し、その有用性を明らかにした。さらに最終年度には7T-MRI装置でも検討を進めた。2深部灰白質穿通動脈おける病態変化の同定は現在解析が継続しており、高血圧症等基礎疾患の有無による描出変化を検討している。さらに3深部灰白質病変に関しては、Volumetryや定量的な計測値であるT1値計測の精度評価をとともに、拡散テンソル画像解析により、小構造に生じる変化を研究報告した。また深部灰白質穿通動脈枝の拡張が生じるもやもや病における病態に関する報告も行い、その臨床に対する影響に関しても研究成果を報告した。平成25年度研究計画課題1深部灰白質穿通動脈を可視化する撮像法の開発と超解像度技術の導入3T-MRI装置に適したFSBB撮像法の開発を実施した。1.5Tでは解像度も低く、比較的大きめのmotion probing gradient (MPG: 4s/mm2)が必要であったが、3TではMPGは0.3m/mm2にまで低下、背景組織の高信号を低下を最小限におさえて動脈を低信号に描出可能となった。さらに3T装置で使用可能となった32チャンネルコイルの活用で解像度も改善され、最終的には0.25x0.25x0.4mmとなり、目標解像度を実現した。さらに7T装置で採用され、深部灰白質穿通動脈を可視化できるTOF-MRA法との比較を実施した。1.5装置ではTOF-MRAよりもFSBB-MRAの優位性は以前に我々が報告しているが、3Tでの検討では不十分であった。TOF-MRAでの描出能改善目的で、まずは背景信号を抑制して深部灰白質穿通動脈を改善する手法を検討した。具体的にはMTCパルスを0度、400度、750度(データ収集の中央部分のみ)の3条件でのFSBB-MRA撮像を行った。結果、400度で描出能が最も高いことが判った。これをもとに、MTCパルス(400度)を適用したTOF-MRAとFSBB-MRAとの比較実験を行った。同一解像度、同一撮像条件での比較では両側を合わせた深部灰白質穿通動脈枝描出本数は、前者では4.7 (95% CI: 4.1 - 5.3)に対して後者では11.1 (10.0 - 12.1)、さらに描出された長さの総和は、前者では78mm (67 - 89mm)、後者では236mm (210 - 263mm)であり、3T-MRI装置ではFSBB-MRAの方が描出能が高いことが判明した。1.深部灰白質穿通動脈を可視化する撮像法の開発と超解像度技術の導入平成25年度は、3D TOF-MRA法による深部灰白質穿通動脈描出を実施、MTCパルスを採用することで描出を改善できることを示した。しかしながらその描出能は3D FSBB法によるblack-bloodとしての描出には及ばなかった。FSBB法の描出能の高さは明らかであるため、より多くの被験者におけるデータ収集を終えている。予算計上した研究補助者雇用を活用して解析を進めているが、データ量が多いため本年度も継続して実施する。その一方でFSBB法には血液流入速度に対する感度がTOF-MRA法に比較して低いという欠点がある。そこで本年度はTOF-MRA法において、流入血液信号の感度を増強するために2D撮像法の検討を実施、特に高齢者において、3D撮像法に比較して描出改善が得られた。現在データ収集に加えて、成果を論文として発表する準備を行っている。2.深部灰白質穿通動脈の解析手法の開発と疾患における病態変化の同定深部灰白質穿通動脈は非常に細く、その評価自体必ずしも容易ではない。正しく病態変化を同定するには、客観的な評価が必要である。そのために本年度は対象血管を選択することでGaussian fittingによりその後は自動的にコントラスト比を算出可能とした。3.深部灰白質病変に関連する脳画像異常(二次性変化)の検出深部灰白質に属する基底核・視床は大脳皮質と広範な連絡を有している。深部灰白質穿通動脈の障害により大脳皮質にも多様な変化を生じる可能性があり、近年そうした研究が進んできている。深部灰白質病変としては虚血・梗塞とともにパーキンソン病も挙げられる。本年度はこうした疾患に生じる変化を解剖画像や非造影脳血流画像(ASL)、拡散テンソル画像、安静時脳機能画像(resting-state fMRI)による計測を開始した。本研究では全体を、1深部灰白質穿通動脈を可視化する撮像法の開発と超解像度技術の導入、2深部灰白質穿通動脈の解析手法の開発と疾患における病態変化の同定、および3深部灰白質病変に関連する脳画像異常(二次性変化)の検出の3項目に分けて実施している。1では、現在広く普及している3T-MRI装置での検討に加えて、7T-MRI装置での検討を開始した。静磁場の増強とともに生じるT1値の延長と信号ノイズ比の改善により、深部灰白質穿通動脈枝はより明瞭に描出されたが、時間の制約で初期検討までである。2穿通動脈枝を信号値をベースに自動的でトレースする手法を研究した。

近位部における血管追跡能は高いものの、末梢では非常に細く、視認上は追跡可能でも、自動追跡は成功しない場合があり、人による作業が必要な状態である。また深部灰白質穿通動脈自体の変化を観察すべく、FSBB撮像法を用いたprospective studyデータの収集を完了、現在はその解析を現在進めている。3深部灰白質病変で脳に生じる変化を検出する手法の代表的な手法としてはVBM (Voxel-Based Morphometry)が考えられるが、その精度を評価した成果を欧州MRI学会にて発表した。さらに深部灰白質穿通動脈が還流する深部灰白質を対象に、定量的な計測値であるT1値に着目、これを安定的に計測する手法を報告(Okubo, Okada et al. 2016)し、現在は同手法により観察した加齢性変化に関する論文を投稿中である。さらに研究分担者の山本は、微細構造モデルとして視神経に着目、拡散テンソル画像解析により、小構造に生じる変化を研究して、その変化を明らかにした。また深部灰白質穿通動脈枝の拡張が生じるもやもや病における病態に関する報告(Funaki et al. 2015)も行い、その臨床に対する影響に関しても研究報告を実施した。本研究では、1深部灰白質穿通動脈を可視化するFSBB撮像法を3T-MRI装置により検証し、その有用性を明らかにした。さらに最終年度には7T-MRI装置でも検討を進めた。2深部灰白質穿通動脈おける病態変化の同定は現在解析が継続しており、高血圧症等基礎疾患の有無による描出変化を検討している。さらに3深部灰白質病変に関しては、Volumetryや定量的な計測値であるT1値計測の精度評価をとともに、拡散テンソル画像解析により、小構造に生じる変化を研究報告した。また深部灰白質穿通動脈枝の拡張が生じるもやもや病における病態に関する報告も行い、その臨床に対する影響に関しても研究成果を報告した。2.非常に細い穿通動脈を客観的に評価する手法としてGaussian fittingによる評価方法を作成した。3.さらにH26年度より深部灰白質病変に関連する脳画像異常の検出を目的として、他種類の画像撮像を開始している。中枢神経系放射線診断学1.深部灰白質穿通動脈を可視化する撮像法の開発と超解像度技術の導入本年度当施設には7T-MRI装置が導入される。現在の非侵襲的な深部灰白質穿通動脈描出法としては、7TでのTOF-MRAが最善である。使用条件にもよるが、可能な限りこれと対比して3T装置でのさらなる描出改善を進める。2.深部灰白質穿通動脈の解析手法の開発と疾患における病態変化の同定昨年度開発した技術に加えて、さらに深部灰白質穿通動脈の描出長や屈曲・蛇行を評価する手法を検討する。3.深部灰白質病変に関連する脳画像異常(二次性変化)の検出深部灰白質病変で脳に生じる変化を検出できるよう、H26年度撮像を開始した多種類の脳画像撮像を増加させるとともに、それらを対象とした解析を進める。研究実績の概要に記載したように、年度計画を達成するとともに、既存手法との対比を行い、新たな手法である3T-MRI装置に於けるFSBB-MRA撮像法の有用性を証明できた。本年度はデータ処理・解析を担当する研究補助者雇用を実施したが、応募人員数が予定よりも少なかった。研究課題2疾患における病態変化の同定と深部灰白質穿通動脈の解析手法の研究新たに開発した3T-MRI用の非造影・高分解能撮像法により患者群の撮像をおこなう。前述の成果に基づき、現在前方視的にデータ収集を開始している。
窒化物半導体ステップフリー面を利用した新規分子層エピタキシ

本研究の目的は、1分子層の段差も存在しない窒化物半導体step-free表面を土台にして、表面過飽和度の高い条件で窒化物半導体の2次元核を形成した後に、表面過飽和度が低い条件で2次元核を横方向成長および合体させて1分子層の成長を行う工程を交互に繰り返す分子層エピタキシ(MLE)を開発することである。さらに、このMLEにより、1分子層の段差もない理想的なヘテロ構造(step-free InN量子井戸やAlGaN/GaN系ヘテロ構造)を作製し、InNの発光機構やGaNの2次元電子ガスのキャリア輸送特性を解明する。step-freeInN量子井戸を発光層とする緑・赤色LEDやAlN/GaN系共鳴トンネルダイオード等の理想的なstep-freeヘテロ界面を有するデバイスを実現することを目標とする。今年度は、前年度に引き続き、窒素極性(000-1) GaN/InN/GaNダブルヘテロ構造、および、AlGaN/AlN/GaNヘテロ構造のMOVPEによる作製を行った。また、本科研費補助金を用いて、ホール効果測定を簡便かつ効率的に行える装置を新たに立ち上げて窒化物半導体試料の電気的特性の評価も行った。まず、窒素極性(000-1) GaN/InN/GaNダブルヘテロ構造において、GaNキャップ層の成長温度を最適化することにより、急峻な界面と高効率のPL発光を有するダブルヘテロ構造を作製した。この成果について、査読付英語学術論文誌(APEX)に発表した。また、窒化物半導体国際シンポジウム(IWN2018)で招待講演を行った。一方、AlGaN/AlN/GaNヘテロ構造を作製し、極低温における二次元電子ガスの輸送特性について測定・評価を行った。極低温において観察されたランダウ準位量子化現象について査読付英語学術論文誌(JJAP誌)で発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1分子層の段差も存在しない窒化物半導体step-free表面を土台にして、窒化物半導体薄膜を1分子層毎に成長を行う分子層エピタキシ(MLE)を開発する。このMLEにより、1分子層の段差もない理想的なヘテロ構造(step-free InN量子井戸やAlGaN/GaN系ヘテロ構造)を作製し、InNの発光機構やGaNの2次元電子ガスのキャリア輸送特性を解明する。step-freeInN量子井戸や(GaN)m(InN)1規則混晶(m=1, 2)を発光層とする緑・赤色LEDやAlN/GaN系共鳴トンネルダイオードを作製し、理想的なstep-freeヘテロ界面を有する光素子や電子素子の動作評価を行う。今年度は、窒化物半導体の中でも一般に成長が難しいInNの結晶成長の検討を行った。まず、InN薄膜成長で広く用いられている(0001)III族極性面のInN薄膜のMOCVD成長を行った。その結果、(0001)III族極性面では窒素が熱脱離しやすく、結晶欠陥が発生してInN薄膜の発光効率が低下する問題があることが分かった。その後、ボンド構造的に窒素が脱離しにくいと期待される(000-1)窒素極性InN薄膜の成長を検討し、窒素極性GaN/InN/GaNダブルヘテロ構造の成長も行った。さらに、step-free AlGaN/GaN系ヘテロ構造の検討も行った。まずは、step-freeではない通常のAlGaN/GaNヘテロ構造をMOCVD法で成長した後、FETトランジスタ素子を作製し、極低温における二次元電子ガスの輸送特性について測定を行った。英文学術誌J. Cryst. Growth誌に査読付き論文を投稿し、採択された。結晶成長国際会議(ICCGE-18)、および、窒化物半導体国際ワークショップ(IWN2016)にて、口頭発表を行った。応物学会で口頭発表も行った。一般に、窒化物半導体の中でも、InNの結晶成長は難しいことが知られているが、本研究においても高い発光効率を有するInN高品質結晶の作製に想定以上の時間がかかっている。しかしながら、結晶品質を改善する可能性の高い結晶成長技術(成長面方位の制御)を考案し、ポジティブな結果も出てきているので、今後のさらなる成果が期待できると考えている。step-freeInN量子井戸を発光層とする緑・赤色LEDやAlN/GaN系共鳴トンネルダイオードを作製し、理想的なstep-freeヘテロ界面を有する光素子や電子素子の動作評価を行うことを目標とする。今年度は、窒素極性(000-1)GaN/InN/GaNダブルヘテロ構造のMOVPEによる成長、および、構造最適化を行った。

GaNキャップ層の成長温度をInN成長時よりも下げることにより、GaNキャップ層成長中のInN層の熱分解や結晶欠陥の発生を抑えることができ、その結果、急峻な界面と高効率のPL発光を有するダブルヘテロ構造を得ることに成功した。この成果は、2017年応用物理学会秋季学術講演会で発表し、査読付英語学術論文誌に投稿中である。また、AlGaN/AlN/GaNヘテロ構造をMOVPE法で成長した後、ゲート電極をも有する微小な六端子ホールバーを形成し、極低温における二次元電子ガスの輸送特性について測定・評価を行った。0.25Kの極低温から室温までの測定温度範囲全領域にわたって、ゲート電圧により二次元電子濃度を制御することができた。極低温においては、ランダウ準位量子化現象を明確に観察することができた。この成果は、現在査読付英語学術論文誌に投稿中である。一般的に、窒化物半導体の中でも、InNの結晶成長は難しいことが知られているが、本研究においても高い発光効率を有するInN高品質結晶の作製に想定以上の時間がかかった。しかしながら、昨年度までに、高いPL発光効率と原子レベルで急峻なヘテロ界面とを有するGaN/InN/GaNダブルヘテロ構造の作製に成功した。また、AlGaN/AlN/GaNヘテロ構造の極低温における電子輸送特性の評価も実現している。今後さらなる成果が期待できる。本研究の目的は、1分子層の段差も存在しない窒化物半導体step-free表面を土台にして、表面過飽和度の高い条件で窒化物半導体の2次元核を形成した後に、表面過飽和度が低い条件で2次元核を横方向成長および合体させて1分子層の成長を行う工程を交互に繰り返す分子層エピタキシ(MLE)を開発することである。さらに、このMLEにより、1分子層の段差もない理想的なヘテロ構造(step-free InN量子井戸やAlGaN/GaN系ヘテロ構造)を作製し、InNの発光機構やGaNの2次元電子ガスのキャリア輸送特性を解明する。step-freeInN量子井戸を発光層とする緑・赤色LEDやAlN/GaN系共鳴トンネルダイオード等の理想的なstep-freeヘテロ界面を有するデバイスを実現することを目標とする。今年度は、前年度に引き続き、窒素極性(000-1) GaN/InN/GaNダブルヘテロ構造、および、AlGaN/AlN/GaNヘテロ構造のMOVPEによる作製を行った。また、本科研費補助金を用いて、ホール効果測定を簡便かつ効率的に行える装置を新たに立ち上げて窒化物半導体試料の電気的特性の評価も行った。まず、窒素極性(000-1) GaN/InN/GaNダブルヘテロ構造において、GaNキャップ層の成長温度を最適化することにより、急峻な界面と高効率のPL発光を有するダブルヘテロ構造を作製した。この成果について、査読付英語学術論文誌(APEX)に発表した。また、窒化物半導体国際シンポジウム(IWN2018)で招待講演を行った。一方、AlGaN/AlN/GaNヘテロ構造を作製し、極低温における二次元電子ガスの輸送特性について測定・評価を行った。極低温において観察されたランダウ準位量子化現象について査読付英語学術論文誌(JJAP誌)で発表した。まずは、(000-1)窒素極性InN薄膜成長の最適化を引き続き行い、さらなる高品質化を目指す。その後、step-free
諸分野に現れる微分・差分方程式と有理型函数・正則曲線の値分布に関する研究

複素平面上の有理型函数を係数とする微分、(q-)差分或いは超離散方程式の可積分性を記述する値分布論的な性質として提案されていた位数が有限な有理型函数解の存在条件に対し、超位数が1未満であるというより緩やかな条件が最良であることを示した。またHalburd-Southallによるmax-plusの意味での有理型函数のTropical Nevanlinna理論に於いて第2主要定理の対応物を与えるなどの改良を行った。交付申請書の「研究の目的」に対応して以下の内容について研究し成果を挙げた:1.藤解は,与えられた2以上の整数nと超越整函数Eに対してn階線型方程式とその基本解系{f_1,.,f_n}を次のように構成した:Wronski行列W(f_1,.,f_n)が恒等的に1と正規化されており,その積がEに一致する。この応用として,零点分布に特異性のある基本解の系をもつ,整函数係数の正規化された同次n階線型方程式の例を得ることが可能になった。さらに,1.Laine氏と共同してn=2のときに未解決であるBank-Laineの予想について既知の結果の整理や新しい例などを与えた。2.また,R.Halburd氏とR.Korhonen氏との共同研究としてNevanlinna-Cartanの値分布理論の(q-)差分に対応する評価式を完成し,既知の結果の精密化や評価の最良性を示す例を構成した。この結果を応用して,増大度がある特別な意味で制限きれた有理型函数解を持つ2階差分方程式の特徴づけを行った。3.下村はPainleve超越函数の角領域における値分布論を研究し,全平面上における自身の結果や関連結果の精密化をおこなった。また,quast-Painleve性やGanier系に関する研究で興味深い成果を得た。4.森と藤解はQ.Han氏と共同で新たな手法を用いて有理型函数の一意性に関する結果を精密化した。5.石崎は戸田暢茂氏と共同して,ある種の代数的微分方程式が超越的な有理型函数解を持つ場合について詳細に調査し,その研究結果により本課題の目的遂行に貢献した。これらの研究はいずれも「研究計画」に沿って実施されたものである。当初の計画に沿い、微分及び差分方程式に関する研究課題の遂行する目的で、本研究代表者はフィンランドに渡航し、Joensuu大学においてI. Laine教授とR. Korhonen氏と共同研究を行った。Korhonen氏及びR. Halburd教授との共同研究である差分作用素に対応する正則曲線の値分布論の研究について最初の成果がまとまり論文を投稿した。また、成果の一部を研究代表者や共著者で口頭発表を行った。これまで有限位数の有理型函数しか扱うことができなかったが、本研究ではある種の制限のもとに無限位数函数および正則曲線の値分布までを扱うこと可能になった。さらにこの制限がそれ以上の改良ができない最良な評価であることについて例を与えて示した。これらの拡張並びに応用も含めて共同研究を継続中である。またHalburd教授らが発表したトロピカルNevanlinna理論について興味を持ち、値分布論についてのサーベイを依頼された函数論サマーセミナーにおける講演でそれを紹介するとともに、その拡張の可能性を模索した。微分方程式に関する研究のために招聘したLaine教授とともに、考察する対象をトロピカルな有理型函数からより広い対象に拡張するために、数理物理学者などが考察しているいくつかの基本的な超離散方程式に対する区分的に線形な連続関数解に関する研究を行った。これにより、トロピカルな意味での代数型函数をどのように定義すればよいかについての知見を得ることができた。これらの函数を対象にHalburd教授らによる理論を拡張できることを現在共著論文としてまとめている。連携研究者の森正気教授はW. Lin氏との共同研究により角領域での有理型函数に対する一意性定理の精密化を、下村俊教授は擬Painlev\'e性をもつ2階非線形微分方程式やP_III, P_vの値分布を、また石崎克也教授はある種の函数方程式の満たす有理型函数の合成の意味での分解可能性をそれぞれに研究して新たな知見を得た。これらの成果はそれ自身ももつ重要性は当然ながら、本研究課題遂行のための有益な示唆と刺激という意味でも重要な成果である。(q-)差分方程式,超離散方程式、微分方程式,に関する研究のため代表者はフィンランドに渡航し、Eastern Finland大学においてIlpo Laine教授,Risto Korhonen博士そしてJanne Heittokangas博士と共同研究を行った。Laine教授と共同して、Rodney Halburd教授他により提案されたTropical Nevanlinna理論に於いて未解決であった「第二主要定理」の導出に成功した。さらにその精密化と応用についても新たな知見を得た。

Korhonen博士とはHalburd教授との共同研究である差分作用素に対応するH.Cartanによる正則曲線の値分布論研究を発展させて、その「トロピカル化」を試みほぼ満足できる成果を得、現在は論文にまとめる段階にある。以上について成果の一部を研究代表者や共著者で口頭発表を行った。更に、これらが関連分野のどのような方程式に対して適用できるかについて調査し情報を整理している。また、招聘直前に新型インフルエンザに罹患しため渡航が不可能となったHeittokangas博士とも、代表者が訪問した折の議論をもとに、電子メールでの交信により細部を詰めた結果、超越整函数を係数とする2階同次線型方程式の整函数解の振動に関するBankとLaineによる未解決予想の単位円板に対応する性質の不可能性を示すことに成功し、現在論文にまとめている最中である。この予想は複素平面上と単位円板上それぞれで構築される類似の値分布理論をもとにしているが、それぞれの状況は全く異なることを示す興味深い結果となった。また副次的に、ある未解決問題を否定的に解決する結果ともなった。更に、Korhonen博士とはディオファントス近似に関して、上記の差分作用素に類似した評価式の成立の可否についての研究を行い、弱い形ではあるがある結果を得ており、現在、細部の検証を行っている。以上により、当初計画した方法にほぼ沿った形で、本課題研究の目的を十分満足できる形で達成できたと考える。
脊髄介在ニューロンを使った運動機能回復の検討

我々は、脊髄で錐体路が傷害された場合の代替経路として、脊髄介在ニューロンを介した間接経路に注目し、健常者と頸髄症患者で研究を行った。その結果(1)ヒトにも間接経路が存在するが、それを介した運動出力は単一筋の収縮時には観察しにくいこと、(2)この間接経路の効率は運動皮質と末梢神経の連続的組み合わせ刺激で1時間程度増強されること、(3)間接経路は除圧術前の頸髄症患者の手の巧緻運動機能には関与しないが、術後の長期的回復は一部間接経路の働きにより可能であること、を観察した。今後は、開発した長期増強の効果を持続させ、更に臨床現場で用いるため簡便化し、脊髄障害患者の運動機能回復に結び付けたい。前年度に正常被験者で、頸髄介在ニューロン上で加重を起こすtimingで、運動野磁気刺激と末梢神経刺激のpaired-association刺激を行うと、(錐体路から頸髄介在ニューロンを介し、四肢筋運動ニューロンに運動指令を伝える)間接的経路を介した効果が増強されることを確認した。24年度は、pair刺激のtimingを変えると(他の脳部位のシナプスの可塑的変化で知られているように)増強から減弱に反転すること、増強を起こすのは錐体路入力が末梢神経入力に数m秒遅れる場合であることを確認した。この結果は、錐体路から頸髄介在ニューロンへのシナプスの伝達効率上昇が生じていることを示す。脊髄内で錐体路の伝導障害を起こした場合、障害部位より高位の介在ニューロンを介した経路の効率を増強することにより、機能回復が起こせる可能性が示された。間接的経路を介した機能回復が起こりうることを示すため、頸髄症の患者で、腕の到達運動評価と従来の評価法(JOAスコア、手の10秒テスト)との比較を行った。その結果、手の運動機能を見るJOAスコアと10秒テストは中程度の相関を示し、到達運動はJOAスコアとは相関しないものの、10秒テストとは除圧術前後とも弱い相関を示した。多重相関解析の結果、JOAスコアの術後の回復を予測するのに、到達運動を加えることが有効であることが示された。この結果は、主に巧緻運動を評価するJOAスコアの術後回復に、到達運動をコントロールする間接的経路が代替的に関与しうる可能性を示唆する。上述の可塑的変化の誘導により、手の巧緻運動も回復しうることを示すと考えられた。手の巧緻運動の客観的評価と考えられている10秒テストは、実際は間接経路の機能にも依存することがわかり、新たに巧緻運動の客観的評価法が必要であることが示された。最終年度は、これまでの成果を論文にまとめるとともに、以下の2つの実験を行った。第一に、我々は前年度までに、正常被験者で頸髄介在ニューロンを介した間接的大脳皮質-運動ニューロン(C-M)経路の伝達効率を高める方法(連続的組み合わせ刺激:RCS)を確立した。最終年度は、この効率変化が実際に運動を改善するか、検討を行った。用いたのは手の10秒テストで、10秒間に手を握る/開くをなるべく速く繰り返し、その回数を数える。我々は前年度までに、10秒テストは直接経路が主に関与する手の巧緻運動機能(JOAスコア)と相関するばかりでなく、間接経路を介した運動機能(腕の到達運動評価)とも適度な相関を示すことを明らかにした(論文投稿中)。そこで、健常被験者と1名の頸髄症患者で、間接経路の効率をRCS法で高める前後に、10秒テストを実施した。その結果、頸髄症患者ばかりでなく健常者でも、効率上昇中には10秒テストの結果が改善することが観察された。現在は、間接的運動経路の効率を上昇させる手法のより簡便化と効果の長期化に取り組み、臨床現場での応用を目指している。第二に、頸髄症患者と健常者で、手の巧緻運動機能を客観的に評価するための手法を開発し、それを用いて患者での記録を行った。このためには、実験的に巧緻運動機能評価として用いられる精密把持を用い、到達-把持運動を定量的に評価した。現在のところ、頸髄症患者12名とage-matchさせた健常被験者19名で記録を行った。その結果、頸髄症患者で有意に変化しているのは、1表面の素材に合わせた自動的な把持力の調整と2物体到達前に見られる運動準備のタイミングと強さ、であった。この結果は、巧緻運動障害には運動経路のみではなく、感覚障害の影響もあることを示した。現在はこの方法で、術前術後の巧緻運動障害を定量的に評価できるか検討中である。

まず正常被験者で空間的促通法や針筋電図記録を用い、大脳皮質運動野上肢領域から頚髄介在ニューロンを介し、四肢筋運動ニューロンに運動指令を伝える間接的経路の存在を解析した。その結果、上肢筋(上腕二頭筋)と下肢筋(外側広筋、大腿直筋)へ運動指令を伝える経路を確認した。間接的経路の上肢筋への効果に関しては、近位筋で強い傾向が見られたが、遠位筋でも観察された。間接的経路が機能回復に貢献する可能性を検証するため、上肢筋への経路に可塑的な効率変化が引き起こせるか、paired-association stimulation法で検討した。その結果、錐体路から頚髄介在ニューロンへの伝達効率上昇を引き起こせることを確認した。更に間接的経路の機能と機能回復に果たす役割を検討するため、頚髄症患者で腕の到達運動を解析した。腕の到達運動は動物実験で、頚髄介在ニューロンを介した間接的経路により依存することが知られている。Age-matchさせた正常被験者と比べ、患者では運動の軌跡の滑らかさが低下し、毎回のバラつきが大きくなる傾向が見られた。これを反映し、患者では到達位置の誤差や移動距離が大きくなる傾向が見られた。しかし移動距離の増大は利き手の影響を受けないのに対し、到達位置誤差の増大は非利き手を用いた場合にしか観察されなかった。到達運動の障害は、日本整形外科学会頚髄症スコアで見た手の巧緻運動障害や、経頭蓋磁気刺激による運動誘発電位で見た錐体路の伝導障害とは相関せず、介在ニューロンを介した間接的経路の機能状態を反映すると考えられた。交付申請書の第一の目的は、正常被験者の上肢や下肢運動に関わる脊髄介在ニューロンの存在を確認し、介在ニューロン系にシナプス効率の長期的増強を引き起こす訓練法を開発する、というものであった。この目的に関しては、すでに達成している。現在、介在ニューロンの存在に関する論文を準備しており、訓練法に関しては第35回日本神経科学学会(2012/09/21、名古屋)とNeuroscience2012(2012/10/16、New Orleans)で成果を発表した。第二の目的は、日常的な動作を用いて患者の上肢運動機能を定量的に評価する方法の開発であったが、これに関しては一部のみ完了している。完了しているのは、腕の到達運動の解析法で、頸髄症患者の病勢評価と術後の機能回復の予後予測に有用であることが示せた。この成果に関しては、Neuroscience2012(2012/10/13、New Orleans)等で発表するとともに、現在論文を投稿中である(Neruroscience Research)。達成できていないのは、手の巧緻運動の定量的評価法であるが、これに関しても精密把握運動を解析する装置を完成させ、現在までに各年代の健常被験者と2名の頸髄症患者で記録を行っている。最後に、脊髄障害患者の介在ニューロン系にシナプス効率の長期的変化を引きおこす訓練を実施すること、であるが、これに関してはまだ始められていない。現在行っている訓練法が、臨床現場で用いるには煩雑であると考えている。最終年度により簡便な方法を提案し、臨床応用を目指したい。以上、一部達成できていない内容もあるが、概ね順調に進展していると考えている。「正常者の運動制御に関与する脊髄介在ニューロン活動の記録を行う」との目標に関しては、上肢筋、下肢筋への経路とも実験を完了し、当初の目的通りの成果を上げることができた。特に下肢筋への経路は、大脳皮質運動野上肢領域からの経路が確認され、機能回復に関与する可能性が考えられた。
大腸菌培養系を用いた遺伝的多様化過程の解析

生物進化に重要な役割を果たしていると考えられる遺伝的多様化の過程を実験室内で再現すること、またこの過程において集団内の各遺伝子型が示す表現型がどのような役割を演じているかを解析することを目的として研究を行っている。実験では、低活性のグルタミン合成酵素(GS)を持つ遺伝的にヘテロな大腸菌の集団を、グルタミンなしの最少培地で培養する。前年度に、表現型の指標であるGSの発現量を蛍光強度として観測するため、菌体内でGSと緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパク質を発現する株を作成した。しかしその後の研究で、この融合タンパク質は細胞内で凝集してしまうため、GFP蛍光強度はGS発現量を反映していないことが分かった。そこで、GSとGFPをタンデムに発現する株を作成し蛍光顕微鏡観察してみると、細胞内でGFPが凝集することなくきれいに光っていた。この株のGS部分に変異を導入して最少培地プレート上にまき、増殖の悪いクローンを選択することで、低活性のGSを持つ株を取得した。この株を親株としてGS部分にさらに変異を加え、29種類の遺伝子型からなる第一世代の菌体集団を作成した。第一世代の菌体集団を試験管で菌体数が安定するまで植え継ぎ培養した。最終的に残った菌体のGSの遺伝子型を調べた結果、解析したサンプル全てが同じ塩基配列を持っていることが分かった。このように、第一世代では遺伝的多様化は見られなかった。しかしながら、定常状態での菌体濃度は親株単独で培養したときよりも上がっており、菌体間にはより強い相互作用が働いていると考えられる。第一世代では見られなかった複数の遺伝子型の共存が、さらに何世代かまわすことで観察されると期待される。以上、遺伝的多様化の過程を解析するための系を確立できた。生物進化に重要な役割を果たしていると考えられる遺伝的多様化の過程を実験室内で再現すること、そしてこの過程において生物集団内での個体間の表現型の違いがどのような役割を演じているかを解析することを目的として研究を行っている。材料としては、世代時間が短く、より多くの世代を経過した変化の過程が比較的容易に観察できる大腸菌を用いた。まず、実験で用いる菌株の作成を行った。大腸菌ゲノムのグルタミン合成酵素をコードする部位を、緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein : GFP)とグルタミン合成酵素との融合タンパク質をコードした塩基配列で組み換えた株を作成した。このタンパク質を発現させるためのプロモータとして数種類を試してみたところ、Tetプロモータの場合がセルソータにおけるGFP蛍光強度が一番強かったので、これを採用することにした。できた株のグルタミン合成酵素遺伝子を活性の低い配列で置き換えた株を作成し、この株を親株としてグルタミン合成酵素遺伝子に変異を加え、60クローンからなる第一世代のライブラリを作成した。次に、第一世代のライブラリを連続培養し、遺伝的多様化過程の観察を試みた。この培養槽内には、窒素源としてはグルタミン酸しか存在していない。従って、グルタミン合成酵素遺伝子の配列や発現量の違いに対して選択がかかる仕組みになっているはずである。しかしながら、24時間ごとにサンプリングを行い、槽内の菌体集団を構成する遺伝型の種類と割合についてその時間的変化を追ってみたところ、最終的に残ったのはグルタミン合成酵素遺伝子の途中で欠失が起こり、グルタミン合成能力がないと思われる株ばかりであった。これらの欠失クローンは培養中の変異によって生じたものではなく、もとのライブラリ中に既に混ざっていたものであることが分かったので、現在これらのクローンをライブラリから除いて、再び培養を行っているところである。今後は、培養が終了したら、槽内の各遺伝子型が表現型空間においてどのように分布しているかをセルソータで解析する。そして、これらの遺伝子型とグルタミン合成酵素の発現レベルの関係について議論したい。また、多様化の過程で生き残ってきた株のグルタミン合成酵素の活性測定も行う予定である。
がんの酸化ストレス耐性解除による合成致死戦略を基盤とする選択的がん治療薬の創製

1)低栄養選択的細胞毒性を示すビグアニド系化合物の作用機構の解析を行った。本化合物は、グルコース及び血清欠乏培地に於いて、特異的にcMycタンパク発現及び小胞体ストレス応答(UPR)の下流標的であるATF4とGRP78を抑制した。さらに、小胞体関連分解(ERAD)成分のうち、タンパク質品質管理の調節因子のHerp, GRP78, GRP94及びOD9タンパク質の発現を抑制することが明らかになった。以上により、小胞体ストレス応答の破綻によって細胞死を誘導することが示唆された。これまでに、本化合物がミトコンドリア呼吸を阻害することを明らかにしていることから、低栄養・低酸素というがん微小環境において、好気呼吸阻害と同時にHIF-1シグナル阻害によって解糖系も阻害し、加えて栄養枯渇に対するUPRシグナルも抑制することによって、アポトーシスを誘導していることが示唆された。2)本化合物の標的タンパク質を同定するための光反応性プローブの合成に取り組み、有用中間体まで到達した。3)昨年までに開発した高感度二価鉄検出蛍光プローブによる化学ライブラリースクリーニングの結果、二価鉄を有意に誘導する有望候補化合物を同定した。4)フォロトーシスに着目した難治性がん治療法の開発に取り組み、artesunateおよびアルテミシニン誘導体がRAS変異細胞のH1080に特異的な細胞毒性を示し、この作用は鉄キレ-ターで抑制された。また、artesunateにより細胞内の二価鉄が有意に誘導されていることを突き止めた。一方artesunateは、RAS正常細胞のHera細胞に対しては全く効果を示さなかった。この結果、アルテミシニン誘導体はフェロトーシス誘導作用を有することが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.がん微小環境における酸化ストレス因子としての鉄レドックスの解析:新たに赤色蛍光を有する二価鉄蛍光プローブを開発した。これを用いて、がんの低酸素ストレス下における細胞内鉄レッドクス変動の可視化を試みた。HepG2細胞を1%、5%及び20%酸素下で培養し、上記のプローブで処理して蛍光イメージングを行ったところ、酸素分圧および低酸素処理時間に依存して蛍光強度が増強し、これは二価鉄キレーターのbipyridyl存在下では抑制された。一方、細胞内総鉄イオン量は変化しないことから、環境の酸素分圧変化に応じた細胞内のレドックス変動に、鉄イオンの酸化還元状態が関与していることが示唆された。また、低酸素で何らかの細胞内鉄イオンプールから二価鉄イオンが放出されることが予想された。2. Erastin誘導型フェロトーシスにおける鉄レドックス変動の解析:ras変異細胞のHT1080及び野生型のMCF7細胞をerastinで処理して、鉄依存的細胞死(フェロトーシス)を誘導した。新たに開発したミトコンドリア、リソソーム及び小胞体局在型の二価鉄蛍光プローブミックスを用いて、二価鉄多色イメージングを行ったところ、erastin処理後、数時間でHT1080細胞では各小器官における蛍光強度の増大が認められ、これはDFO存在下で抑制された。一方、MCF7細胞では蛍光増強も細胞死も認められなかった。以上により、erastinによってras変異細胞で特異的に二価鉄が誘導され、それに続いて細胞死が引き起こされることが明らかになった。3.二価鉄誘導を指標とするHTSスクリーニング:3400化合物のライブラリーについてHepG2細胞細胞を用いて、二価鉄蛍光プローブによるHTSを行い複数の二価鉄誘導性または抑制性のヒット化合物が得られた。昨年度は主に、新たに開発した二価鉄特異的蛍光プローブを基盤技術とするがん微小環境ストレス応答やras変異特異的な細胞死の機構解析を行った。結果、微小環境における酸化ストレス更新に鉄レドックス変動が関与していることが明らかになった。ras変異がん細胞で特異的に誘導される細胞死の機構に関する新たな知見も得られた。以上の成果により、おおむね順調な進捗と考える。1)ビグアニド系化合物の構造展開で得られた強力な低栄養選択的毒性化合物の作用機構の解析を行った。結果、これらの化合物はグルコース欠乏環境で、ミトコンドリア呼吸から解糖系呼吸にシフトすることで、エネルギー枯渇に導く。さらにERストレス応答阻害によりc-Mycの発現を急速にダウンレギュレートし、アポトーシスを誘導することを明らかにした。2)酸化ストレス応答修飾作用物質のスクリーニングとして、独自の二価鉄蛍光プローブを用いて、HepG2細胞における触媒活性鉄の増加や減少を指標とした化合物ライブラリースクリーニングを実施し、細胞の酸化ストレスを誘導または抑制する可能性があるリード化合物を絞り込んだ。さらに、各種細胞小器官の二価鉄を同時にマルチ蛍光カラーイメージングする手法を確立し、フェロトーシス誘導剤(erastin, sulfasalazine(SSZ)など)処理における二価鉄蛍光イメージングを行った結果、細胞死に先んじてリソソーム、ERにおいて二価鉄が上昇し、これは細胞内鉄プール由来であることが明らかになった。本法は新たなフェロトーシス検出方法として有効と考えられる。3)子宮頸癌手術検体の分析により、CD44v及びシスチントランスポーターサブユニットのxCTの発現が予後や治療抵抗性と関連することを明らかにした。そこで、HeLa(CD44v-)及びCaSki(CD44v+)

細胞に、erastin及びxCT阻害剤のSSZを単独または併用処理し、細胞毒性を調べたところ、CaSki細胞はerastin抵抗性だが、SSZの併用によりフェロトーシス誘導が増強された。これは高濃度の細胞内GSHをSSZによって抑制し、ROS生成が増強されるためであることを明らかにした。以上により、CD44v陽性の治療抵抗性子宮頸癌において、フェロトーシス誘導治療が有効であることが示唆された。新規化合物の構造展開およびライブラリスクリーニングにより、酸化ストレス耐性解除または酸化ストレス増強活性を有する種々の化合物を得ることができた。臨床検体の解析で、酸化ストレス耐性ががんの予後不良と相関することを見出した。この結果は、本研究の目指す、酸化ストレス解除による治療法の有効性を指示するものである。以上により順調に成果が得られたと考えられる。1)低栄養選択的細胞毒性を示すビグアニド系化合物の作用機構の解析を行った。本化合物は、グルコース及び血清欠乏培地に於いて、特異的にcMycタンパク発現及び小胞体ストレス応答(UPR)の下流標的であるATF4とGRP78を抑制した。さらに、小胞体関連分解(ERAD)成分のうち、タンパク質品質管理の調節因子のHerp, GRP78, GRP94及びOD9タンパク質の発現を抑制することが明らかになった。以上により、小胞体ストレス応答の破綻によって細胞死を誘導することが示唆された。これまでに、本化合物がミトコンドリア呼吸を阻害することを明らかにしていることから、低栄養・低酸素というがん微小環境において、好気呼吸阻害と同時にHIF-1シグナル阻害によって解糖系も阻害し、加えて栄養枯渇に対するUPRシグナルも抑制することによって、アポトーシスを誘導していることが示唆された。2)本化合物の標的タンパク質を同定するための光反応性プローブの合成に取り組み、有用中間体まで到達した。3)昨年までに開発した高感度二価鉄検出蛍光プローブによる化学ライブラリースクリーニングの結果、二価鉄を有意に誘導する有望候補化合物を同定した。4)フォロトーシスに着目した難治性がん治療法の開発に取り組み、artesunateおよびアルテミシニン誘導体がRAS変異細胞のH1080に特異的な細胞毒性を示し、この作用は鉄キレ-ターで抑制された。また、artesunateにより細胞内の二価鉄が有意に誘導されていることを突き止めた。一方artesunateは、RAS正常細胞のHera細胞に対しては全く効果を示さなかった。この結果、アルテミシニン誘導体はフェロトーシス誘導作用を有することが明らかになった。本年度は、当初の計画にある創薬化学研究に比重を移し、フェロトーシスを介した合成致死誘導剤の開発、酸化ストレスの増強又はストレス耐性の解除に導くがん治療薬または放射線・化学療法増感剤の開発、微小環境で特異的に活性化されるプロドラッグの開発等を進める。また、ライブラリースクリーニングで得られたリード化合物の詳細な活性評価と構造展開についても検討したい。
パーキンソン病サルにおける大脳基底核各部位へのイボテン酸注入の効果

1.パーキンソン病誘起物質である1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetra-hydropyridine(MPTP)を,われわれの開発した方法,すなわち,L字型金属カニューレの先端をサルの一側尾状核または被殻内に留置し,MPTPを満たした浸透圧ポンプに接続する方法で2週間かけて直接注入し,片側パーキンソニズムを作製した.今回は昨年に続き,パーキンソン病で線条体内ドパミン低下の最も著明な部位である被殻の尾側に塩酸MPTPを0.4,1,4mgと量を変えて注入し,尾状核は比較的無傷の状態で,片側パーキンソニズムすなわち反対側上下肢の寡動(hypokinesia)と屈曲位の程度を観察した.結果は“dose-dependent"であった.筋固縮は4mgの注入によって初めて明らかとなった.アポモルフィン0.4mg筋注によるMPTP注入側と反対方向への回転運動はやはり“dose-dependent"に認められた.この事実は,片側パーキンソニズムの線条体内topographyの存在とともに,被殻の尾側にMPTPを注入することがパーキンソン病のモデルとして臨床に最も近いことを示している.2.大脳基底核内の諸構造すなわち視床下核,淡蒼球外節・内節のニューロン活動を選択的にブロックするため,イボテン酸を当該部位に微量注入する装置を,Hamada & DeLong(1992)の方法に準じて作製した.被殻の尾側にMPTPを注入されすでに片側パーキンソニズムを呈しているサルの同側淡蒼球内節内にイボテン酸(10mug)を注入した.その結果,片側パーキンソニズムはほぼ消失した.病理組織化学的に検討中である.3.上記1と2の方法を組み合わせて,大脳基底核の機能局在の病態生理学的研究を続行中である.4.今回は,MPTP片側パーキンソニズムサルの脳標本にて鉄染色を行ない,注入側の黒質に鉄沈着の増加を見出した.この事実は,パーキンソン病黒質の鉄沈着の増加も結果産物であることを示唆している.1.パーキンソン病誘起物質である1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetra-hydropyridine(MPTP)を,われわれの開発した方法,すなわち,L字型金属カニューレの先端をサルの一側尾状核または被殻内に留置し,MPTPを満たした浸透圧ポンプに接続する方法で2週間かけて直接注入し,片側パーキンソニズムを作製した.今回は昨年に続き,パーキンソン病で線条体内ドパミン低下の最も著明な部位である被殻の尾側に塩酸MPTPを0.4,1,4mgと量を変えて注入し,尾状核は比較的無傷の状態で,片側パーキンソニズムすなわち反対側上下肢の寡動(hypokinesia)と屈曲位の程度を観察した.結果は“dose-dependent"であった.筋固縮は4mgの注入によって初めて明らかとなった.アポモルフィン0.4mg筋注によるMPTP注入側と反対方向への回転運動はやはり“dose-dependent"に認められた.この事実は,片側パーキンソニズムの線条体内topographyの存在とともに,被殻の尾側にMPTPを注入することがパーキンソン病のモデルとして臨床に最も近いことを示している.2.大脳基底核内の諸構造すなわち視床下核,淡蒼球外節・内節のニューロン活動を選択的にブロックするため,イボテン酸を当該部位に微量注入する装置を,Hamada & DeLong(1992)の方法に準じて作製した.被殻の尾側にMPTPを注入されすでに片側パーキンソニズムを呈しているサルの同側淡蒼球内節内にイボテン酸(10mug)を注入した.その結果,片側パーキンソニズムはほぼ消失した.病理組織化学的に検討中である.3.上記1と2の方法を組み合わせて,大脳基底核の機能局在の病態生理学的研究を続行中である.4.今回は,MPTP片側パーキンソニズムサルの脳標本にて鉄染色を行ない,注入側の黒質に鉄沈着の増加を見出した.この事実は,パーキンソン病黒質の鉄沈着の増加も結果産物であることを示唆している.
顎関節への負荷頻度上昇が関節軟骨内アスポリン過剰発現を介したOAの発症をもたらす

5週齢ラットの片側咬筋を切除し、咀嚼筋力の左右不均衡による下顎の側方偏位モデルを作製した。筋切除2、4週後における顎関節において、OA様変化の有無について組織学的に検討した。micro-CTを用いた下顎頭軟骨下骨の3次元骨形態計測の結果、実験群切除側下顎頭における海面骨の骨体積、骨密度の減少を認めた。また、顎関節前頭断パラフィン切片を作製、toluidineblue染色にて下顎頭軟骨層厚径変化を観察した結果、過去の下顎側方偏位モデルと同様の形態変化を示した。さらに、OA関連タンパクであるasporinおよび軟骨修復に関与するTGF-b1の免疫組織化学染色を行い、顎関節OA様モデルにおけるasporinの発現を明らかにした。顎関節症の一因解明のため、本研究では顎関節への負荷頻度とその大きさを変化させた際の下顎頭形態変化、下顎頭軟骨の組織学的変化および顎関節円板の性状変化について検討している。頻度は、クレンチング・ブラキシズム等の侵害刺激を想定しており、昼夜問わずある一定時間継続的に非生理的刺激が加わることの有害性を解明していくことが、本研究の意義である。先ず、顎関節に侵害刺激を与えるために、腹腔内麻酔下にてautomatic pulling machineを用いたラット下顎受動開閉口運動を頻度・大きさを変えて行わせた。その後屠殺、通法に従い脱灰し、現在顎関節矢状断切片作製中である。今後、刺激付与期間・強度の異なる各群に対して、toluidine blue染色、TGF-b1およびasporinの免疫組織化学染色を行っていく。先行研究において、顎関節領域では明らかにされていない顎関節OAとasporinとの関連性について解明されれば、顎関節症の一因解明の一助となり得る。当初の計画に加えて3次元的な下顎頭軟骨下骨の形態変化を調べるべく、micro-CT撮影をすることとした。その前段階として、分担研究者である武居真希らと共に、ラット下顎頭のmicro-CTによる3次元骨形態計測を行い、下記の学会発表を行った。骨形態計測の結果、顎関節への負荷が減少した実験群下顎頭海面骨の骨体積、骨密度の減少が認められた。今後同様に、獲得した手技を用いて、本実験モデルにおいても骨形態計測を行っていくこととする。また、研究実施計画に記載した顎関節円板の性状測定についても、今後併せて行っていく予定である。本研究は、顎関節症の一因解明のため、顎関節への負荷頻度とその大きさを変化させた際の下顎頭形態変化、下顎頭軟骨の組織学的変化および顎関節円板の性状変化について検討している。頻度は、クレンチング・ブラキシズム等のパラファンクションによる顎関節への侵害刺激を想定しており、昼夜問わずある一定時間継続的に加わる非生理的刺激の為害性を解明していくことが、本研究の意義である。今年度は実験条件を様々に設定し、toluidine blue染色を行い、下顎頭軟骨の形態変化について観察、評価した。本研究に先立ち、分担研究者である武居真希、研究協力者である黒田由紀子らと共に顎関節に侵害刺激を与えるために、ラット上顎切歯に斜面板を装着し、下顎の機能的後方誘導を想定したモデル作製し実験を行った。通法に従い屠殺、脱灰し、顎関節矢状断切片を作製した。さらに、下顎頭軟骨下骨の形態変化を探るべく、ラット下顎頭のmicro-CTを用いた3次元骨形態計測を行い、下記の研究発表を行った。その結果、顎関節への負荷が減少した部位の下顎頭海面骨の骨体積、骨密度の減少が認められた。今後同様に、本実験モデルにおいても骨形態計測を行っていくこととする。また、研究実施計画に記載した顎関節円板の性状測定、下顎頭軟骨におけるTGF-b1およびasporinの免疫組織学的評価についても、平成24年度に併せて行っていく予定である。顎関節OAとasporin過剰発現との関連性が明らかにされれば、顎関節症の一因解明の一助となり得る。本研究の意義は、顎関節領域では先行研究の存在しない、OAへのasporinの関与について明らかにすることで、顎関節症の一因を新たに解明することである。今年度まで、automatic pulling machineを用いたラット下顎受動開閉口運動の負荷頻度・大きさの実験条件を様々に設定し、屠殺後の顎関節矢状断切片に対してtoluidine blue染色を行ってきた。それにより、下顎頭軟骨の形態変化について評価してきたが、思うような結果が得られず、条件の設定に困窮した。