hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
移植心における内因性心臓交感神経刺激細胞の生理機能の解析とヒト移植心への臨床応用

本研究では内因性心臓交感神経刺激細胞が神経堤由来であることを、P0-Cre x Floxed-GFPのダブルトランスジェニックマウスを用いて明らかにした。またin vivoでの検討において内因性心臓交感神経刺激細胞への増殖・分化を促進する因子がNGFであることを同定した。さらに移植マウスにおいて収縮力および心拍数増加が内因性心臓交感神経刺激細胞の発達と相関することを確認した。本研究では内因性心臓交感神経刺激細胞の生理学的活性を解析すると同時に、増殖・分化を促進する因子に関する検討も行った。in vitroの系で心臓内の神経堤由来細胞を分離した上で培養すると、内因性心臓交感神経刺激細胞に分化することは実証していたので、さらに神経堤由来細胞からの分化・増殖をより効率的に促す物質の同定を行った。スクリーニングの結果、その有力な候補として神経増殖因子(Nerve Growth Factor: NGF)を同定した。内因性心臓交感神経刺激細胞がNGFの修飾を受けると有意に増殖・分化することをin vitro/ in vivoの双方で示す事を行った。1)移植心ではNGFの活性が増加していることを確認した3)移植モデルマウスにおいてもNGFの投与により移植心内において内因性心臓交感神経刺激細胞が増加することを確認した。以上の成果を併せ、現在論文を英文論文誌に投稿中である。本研究は心臓移植モデルマウスを用いて、内因性心臓交感神経刺激細胞が増殖・分化して交感神経作用を補完することが生理学的意義を持つことを解明することを目的とした。具体的な手法としては心臓における交感神経活性を評価する画像検査を行うと共に、心電図・心エコー及びランゲンドルフ還流心モデルを用いて内因性心臓交感神経刺激細胞が生理学的にも有効な作用を持つことを示す。平成24年度には心臓移植モデルマウスを作製し、移植後14週の時点での移植心における交感神経活性を観察した。先行研究で移植心では除神経後に内因性心臓交感神経刺激細胞が増加していることを組織学的に明らかであったため、本研究においては移植心内で増加している細胞が生理的な交感神経活性を保持していることを以下の方法でより詳細に検討した。1)移植心臓内におけるカテコールアミンの生合成を生化学的(クロマトグラフィー法を用いる)およびRNA発現レベルで解析したところ、移植後の心臓では経時的にカテコールアミンの生合成が増加していることが、合成酵素のRNA発現レベルおよびカテコールアミンの組織中の濃度の検討から明らかになった。2)MIBGラジオアイソトープ検査を行い、移植心臓内でノルエピネフリンの代謝が行われていることも確認された。このことから、移植後に次第に交感神経活性・再取り込み能が再賦活化されていることが示唆された。3)交感神経刺激性の薬剤投与下での心エコーや心電図およびランゲンドルフ還流心モデルによる解析を行い内因性心臓交感神経刺激細胞が移植心において生理学的作用を果たしていることを明らかにすることができた。計画では平成24年度には内因性交感神経刺激細胞が移植心において交感神経作用を補完することが生理学的意義を持つことを解明することを目標としていた。実績概要に示したとおり、多角的な手法により内因性心臓交感神経刺激細胞が生理学的にも有効な作用を持つことを示すことができたため、予定通り順調に進展していると考えられる。本研究内容を臨床応用に結びつけるため、平成25年度は以下の内容を計画している・内因性心臓交感神経刺激細胞の増殖・分化誘導因子の解析本研究では内因性心臓交感神経刺激細胞の生理学的活性を解析すると同時に、増殖・分化を促進する因子に関する検討も行う。すでにin vitroの系で心臓内の神経堤由来細胞を分離した上で培養すると、内因性心臓交感神経刺激細胞に分化することは実証している。そこでさらに本研究では神経堤由来細胞からの分化・増殖をより効率的に促す物質の同定を行う。我々はその有力な候補として神経増殖因子(Nerve Growth Factor: NGF)に着目しており、内因性心臓交感神経刺激細胞がNGFの修飾を受けると有意に増殖・分化することをin vitro/ in vivoの双方で示すことを計画している。すでに移植心ではNGFの活性が増加していることは確認しているため、in vitroにおいては添加することで内因性心臓交感神経刺激細胞への分化が高率に促進される因子を同定するとともに、移植モデルマウスにおいてもNGFの投与により移植心内において内因性心臓交感神経刺激細胞が増加することを確認する。これにより内因性心臓交感神経刺激細胞がどのような刺激を受け、どのようなメカニズムで交感神経系を補完するように働き始めるかが明らかとなるため、ヒトの移植心に対する治療としての臨床応用の重要な端緒となることが期待できる。次年度の研究で用いるトランスジェニックマウスの作成・使用および解析のための試薬などの消耗品での使用を計画している。また成果報告のため学会発表・論文投稿を予定している。
歯科治療時の患者の心理的ストレスの定量化

歯科診療時の術者の心理的ストレスを客観的かつ連続的に把握することは、歯科医療の質の向上、安全性の確保のために欠かせないものである。本研究では新たに開発された小型レーザー血流センサーに着目し、ウエラブルな測定装置を開発し、患者の心理的ストレスを定量化することを目的とした。目的達成のために、1測定装置の製作とその信頼性と妥当性の検証、2歯科治療時の患者の心理的ストレスを定量化をおこなう。本研究成果は将来的に高齢者・有病者へのストレスフリーかつ安全な歯科治療を行うことに貢献できる可能性が期待される。また本研究内容により構築されるシステムそのものが、他の医療分野等にも応用され、患者主体の医療への取り組みとして社会に発信できると考えている。研究仮説「歯科治療時の患者に心理的ストレスが負荷されると末梢皮膚血流量は減少する」を検証する。昨年度は小型レーザー血流センサーを応用した無侵襲・非拘束計測が可能な心理的ストレス測定装置を製作した。本年はこの測定装置の信頼性、妥当性を検証することを目的として心理的ストレスを誘導するためのトリーアの社会ストレステストをおこない、その間の指先の血流量を経時的に測定するとともに、テスト前後での唾液中の免疫グロブリン測定した。被験者は健常者30人中22人をメンタルテストを実施する群、8人コントロール群としてメンタルテストを実施しない群とした。測定の結果、心理的ストレスにより測定した血流量の減少がみられた。この結果より開発した測定装置は歯科診療時の患者の心理的ストレスを客観的かつ連続的に測定することができることが示唆された。歯科診療時に術者が患者の心理的ストレスを客観的かつ連続的に把握することは、歯科医療の質の向上、安全性の確保のために欠かせないものである。これまで申請者は、心理的ストレスを連続的に測定する装置を開発してきたが、技術的な問題により、臨床現場での実用化の妨げとなっている。本研究では新たに開発された小型レーザー血流センサーに着目し、ウエアラブルな測定装置を開発し、患者の心理的ストレスを定量化することを目的とした。目的達成のために、1測定装置の製作とその信頼性と妥当性の検証2歯科治療時の患者の心理的ストレスの定量化をおこなう。また本研究内容により構築されるシステムそのものが、他の医療分野にも応用でき、患者主体の医療への取り組みとして社会に発信できると考えている。平成26年度は小型レーザー血流センサーを応用した無侵襲・非拘束計測が可能な心理的ストレス測定装置を製作した。その後、この測定装置の信頼性、妥当性を検証することを目的として、健常者を被験者として、連続暗算法を行い、その間血流量を経時的に測定するとともに、唾液中の免疫グロブリン測定とストレス主観評価法によるアンケート調査をおこなうとともにデータを検証している。平成26年度は、心理的ストレスモニタリング装置を製作し、健常者にて装置の信頼性・妥当性の検証を行う計画でしたが、現時点でデータを収集している段階のため。装置の信頼性・妥当性の検証を行うための被験者集めを早急に行い、測定を終えデータ解析をすすめる。データ収集する上で、ストレスを与えても血流量の変化が少なかった場合は、A/Dコンバーターの仕様の変更やソフトウエアの改変などで対応する必要があると考えている。実験が進んでいないため、被験者への謝礼分を次年度使用額とした。被験者への謝礼として使用する。
人工格子の構造評価と機能設計

人工格子は金属ー金属、半導体ー半導体、有機多層膜など種々の物質を層状に積み合せることにより作ることができる。これらは製造方法も異なり、応用も異なるが、その中にも構造評価、機能設計などで、共通したものがある。日本の主な大学関係の研究者が一堂に会して討論をした結果は非常に有意義で互いに切磋琢磨することができた。金属ー金属として、新庄らはFeーMnおよびMnSbーSb人工格子につきX線回折法により組成変調とtexture構造を解析し、山本ー堂山らはMoーCuの多層膜において初めてRHEED強度の振動を観察した。内野倉らはNb/Si多層膜を作り、超伝導特性を研究した。藤森らはMo/Siスパッター金属多層膜をもちい相互拡散の研究を行なった。岩本らはイットリウムハフニウム包含合金についての研究を行なった。半導体超格子では坂東らは(PbSe)n(SnSe)m人工格子の合成と構造、権田らは(GaAs)m(InAs)n歪格子をラマン散乱を用いて構造評価を行なっている。榊らは分子線エピタキシー法によりGaAsーAlGaAsヘテロ界面の構造をとくに平担化の点から研究を行なった。西沢らはストイキオメトリーからのずれを制御した化合物半導体薄膜の欠陥構造について研究した。青木らはPbTe(Tl)薄膜のエピタキシー評価とトンネル分光を研究した。高橋らはZnSe/ZnTe歪格子の構造評価と物性制御について研究している。寺内らはMBEを用いて人工格子のラス構造、歪格子の研究を行なった。有機薄膜として、国府田らは電場変調分光法をもちいて評価している。菊田らは多層膜の応用として核共鳴ブラッグ散乱として【Fe^(57)】/【Fe^(56)】を提案した。高木らはクラスターイオンビーム法による多層膜について発表した。このように金属から半導体、有機にいたる広い研究集団が一堂に集り討論できたことはこの上もない機会であった。
教師の力量形成に及ぼす学校の組織風土・組織文化の影響に関する実証的研究

本研究の目的は、養成・採用・研修という一貫した教師教育の統合的体系の必要性に鑑み、学校に焦点をおいて、実習生・初任者・経験年数別教諭・校長や教頭というキャリア段階を通じて、力量形成に対する教師及び教師集団の態度や取り組みに関する相違を組織風土・組織文化の側面から実証的に明らかにし、教師の力量形成を促進する学校経営の開発について、学校のもつ組織風土・組織文化の側面に関する基礎的知見を得ることにある。本研究では、調査票開発(3タイプ5種類:実習生・実習校教員.初任者・赴任校校長.教諭・教頭・校長)、調査実施、調査結果の分析考察を通じて、学校の条件性との関連や規定要因の特定など、より詳細な検討は今後の課題として残されているが、以下のような諸点に有用な知見を得た。1.組織風土・組織文化を測定する道具として、SD法による5次元(官僚制化傾向・情緒充足傾向・遊離化傾向・成長志向・自律志向)を明らかにし、記述質問項目との検討を通じてキャリア段階によって力量形成に有効な学校改善に優先される事項の差異性を明らかにした。2.教師としての力量を、広義に、教育活動遂行の力量・自己教育力・教職へのコミットメントから捉える有効性を検討し、キャリア段階による力量の自己評価の態様と学校の組織風土イメージとの関連性を明らかにした。学校において教師の力量が形成され(特に、実習期・初任5年目)、その後、その力量の発揮に影響を受け、自己教育力やコミットメントの側面の力量形成には各キャリア段階を通じて影響のあることが明らかにされた。3.組織レベルの分析考察を通じて、各学校に組織文化の確立・組織風土の耕作にとって優先される事項を取り上げるにキャリア段階に占める教諭の構成比が重要な条件性となり得ることを明らかにした。本研究は、養成・採用・研修という一貫した教師教育の統合的体系の必要性に鑑みて、学校に焦点をおいて、実習生・初任者・経験年数別教諭・校長や教頭というキャリアステージを通じて、力量形成に対する教師及び教師集団の態度や意識や取り組みに関する相違を組織風土・組織文化の側面から実証的に明らかにし、教師の力量形成を促進する学校経営の開発について、学校のもつ組織風土・組織文化の側面に関する基礎的知見を得ることを目的としている。本年度は、そのための道具としての調査票の開発、及び調査を実施した。先行研究の検討を踏まえ調査票の開発を通じて、本研究によって得られた新たな知見として、主として以下の2点を指摘することができる。1.従来、曖昧に使用されることの多かった組織風土と組織文化の概念上の相違に関し、組織風土を個人の認知する人間関係や仕事への取り組みによって醸成された雰囲気とし、組織文化を成員間に共有される支配的な価値や信念や規範の総体として捉えることが適切であること。2.教師の力量の概念をめぐっては、従来明らかにされてきた教授・訓育・経営の力量に加えて、教職に対するコミットメントや教師の自己教育力や教師として職業的社会化で獲得される態度等にも注目する必要性を明らかにし、学校組織の特性の認知がそれらの力量の発揮に影響を与えていること。また、開発した調査票は3タイプ5種類であり、平成5年6月実施予定のAタイプ(対象:実習生・実習校教員、2種類)、調査実施済みのBタイプ(対象:初任者(回収127名・回収率36.6%)・初任者のいる学校の校長(回収148名・回収率61.2%)、2種類)及びCタイプ(対象:校長・教頭・教諭(回収589名回収率57.2%、そのうち組織レベルでの分析が可能な学校22校、396名))である。

本研究の目的は、養成・採用・研修という一貫した教師教育の統合的体系の必要性に鑑み、学校に焦点をおいて、実習生・初任者・経験年数別教諭・校長や教頭というキャリア段階を通じて、力量形成に対する教師及び教師集団の態度や取り組みに関する相違を組織風土・組織文化の側面から実証的に明らかにし、教師の力量形成を促進する学校経営の開発について、学校のもつ組織風土・組織文化の側面に関する基礎的知見を得ることにある。本研究では、調査票開発(3タイプ5種類:実習生・実習校教員,初任者・赴任校校長,教諭・教頭・校長)、調査実施、調査結果の分析考察を通じて、学校の条件性との関連や規定要因の特定など、より詳細な検討は今後の課題として残されているが、以下のような諸点に有用な知見を得た。1.組織風土・組織文化を測定する道具として、SD法による5次元(官僚制化傾向・情緒充足傾向・遊離化傾向・成長志向・自律志向)を明らかにし、記述質問項目との検討を通じてキャリア段階によって力量形成に有効な学校改善に優先される事項の差異性を明らかにした。2.教師としての力量を、広義に、教育活動遂行の力量・自己教育力・教職へのコミットメントから捉える有効性を検討し、キャリア段階による力量の自己評価の態様と学校の組織風土イメージとの関連性を明らかにした。学校において教師の力量が形成され(特に、実習期・初任5年目)、その後、その力量の発揮に影響を受け、自己教育力やコミットメントの側面の力量形成には各キャリア段階を通じて影響のあることが明らかにされた。3.組織レベルの分析考察を通じて、各学校に組織文化の確立・組織風土の耕作にとって優先される事項を取り上げるにキャリア段階に占める教諭の構成比が重要な条件性となり得ることを明らかにした。
生体機能物質の生合成機構とその応用に関する研究

1.大豆シスト線虫ふ化促進物質グリシノエクレピンAのC/D環部類縁体を、生合成推定経路を基礎として合成し、ふ化活性を調べた結果活性発現を確認した(村井)。2.生物活性をもつグラヤノトキシン、ビニグロ-ル等のテルペン類の母核をSmI_2によるラジカル反応によって環形成することに成功した(白浜)。3.細菌からソラネジルニリン酸合成酵素を活性化する蛋白質因子を見出し、その活性化機構を明らかにした(小倉)4.マメ科植物の葉の開閉のバイオリズムを支配する化学物質(2種)を植物から単離構造決定し、更に全合成を完成することに成功した(志津里)。5.マメ科植物から新規構造のポリプレノ-ル類を単離、構造決定し、それらのZプレニル鎮延長過程の水素脱離様式を明かにした(管)。6.腔腸動物毒パリトキシンの前駆体と考えられるパリトキシンカルボン酸を得て、その反応性について検討した(上村)。7.花色素ロベリニンA、Bおよびテルナチン類の構造を決定し、これら色素に普遍的な安定化機構である分子内スタッキング構造を明らかにした(近藤)。8その他アミジグサ科褐藻から単離されたジテルペン類の生合成経路を明らかにし(柿澤)、アブラナ科植物の産生する含硫フィトアレキシンの生合成(高杉)、脂肪酸合成酵素と抗生物質セルレニンの作用機構の解明(川口)、矢毒蛙抽出物から新しい蛙アルカロイドを単離しその生合成経路を推出した(徳山)。又、生合成研究に有用な前駆体の合成(柿沼、野老山、香月、槙、平間、野副、丹羽、富士、伊東)に成功した。又、フラバノンよりイソフラボン骨格への変換を触媒する酵素について検討を行い、第一段階は転移を伴なう水酸化反応、第二段階は脱水反応であることを明らかにした(三川)。1.大豆シスト線虫ふ化促進物質グリシノエクレピンAのA/Bの環部およびC/D環部をそれぞれ独立に、生合成推定経路によって構築することに成功した(村井)。2.生物活性をもつα-プロトイルデン,チルシフェロールおよびテウリレン等のテルペン類の生合成を規範とした有機合成に成功した(白浜)。3.プレニルトランスフエラーゼ反応における基質のピロリン酸部構造の役割を調べるため、メチレンジホスホネート構造をもつ修飾基質を合成し酵素反応を解析した。ヘキサプレニルニリン酸合成酵素の2つの必須成分の機能と役割を明らかにした。さらにデヒドロドリキルニリン酸を効率よく合成する酵素系および反応条件を確立した(小倉)。4.2,3-オキシドスクワレンは、ステロイド、トリテルペンの骨格を与える閉環酵素の基質であり、両者の生合成分岐点となっている。本年はマメを材料にサイクロアルテノールシクラーゼとβ-アミリンシクラーゼの完全精製に成功した(三川)。5.ポリプレニルニリン酸合成酵素は、従来ファルネシルニリン酸合成酵素と分離困難とされていたが、疎水性クロマトグラフィートによってこれらを分離することに成功し、粗酵素から約50倍に精製できた(菅)。6.就眠運動を行なうマメ科植物から、葉を閉じさせる活性物質と葉を開かせる活性物質を単離し、構造決定することに成功した。このことは就眠物質の植物内での生合成研究の糸口となろう(志津里)。

7.その他アミジグサ科褐藻から単離されたゼニカン類の生合成経路を明らかにし(柿澤)、腔腸動物毒パリトキシンの生合成前駆体であるパリトキシンカルボン酸の生体内における存在の証明(上村)、脂肪酸合成酵素と抗生物質セルレニンの作用機構の解明(川口)、アブラナ科植物の産生する含硫フイトアレキシンの生合成(高杉)、生合成研究に有用な前駆体の合成(柿沼、野老山、香月、槇、平間、丹羽、富士)に成功した。チョウマメの青色アントシアニンは、現在精製中である(後藤)。1.大豆シスト線虫ふ化促進物質グリシノエクレピンAの生合成推定経路による合成においてA/B環部を完成させ、C/D環部の構築を残すのみとなった(村井)。2.重水素で標識したブラシニンは、シクロブラシニンとスピロブラシニンに効率よく取り込まれた(高杉)3.アミジグサより生合成的に興味深いジテルペン5種を単離した(柿澤)。4.多重標識マロン酸を用いて芳香族ポリケチド鎖の延長に関わるマロニルCoAのメチレン水素の芳香化における脱離様式を検討した所、オルセリン酸生合成酸素では立体選択性を認めることが出来なかった(三川)。5.ニトロオレフィンの共役付加反応を利用した方法による生合成モデル前駆体の効率的合成に成功した(野老山)。6.ピロリチジンアルカロイドによる化学発癌の初期過程の研究の一環としてデビドロモノクロタリンと各種ヌクレオジドノ反応を行なった(丹羽)。7.その他、HMG-CoA還元酵素阻害活性を持つコンパクチンの生合成仮想中間体の新合成法の発立(平間)、ヘキサプレニルニリン酸合成酵素の2つの必須タンパク成分の会合による活性複合体形成の証明(小倉)、ゲラニルニリン酸の8位のメチル基に鎮長の違うアルコキシ基を導入した基質についてFEP合成酵素反応を試み、各基質の反応性の比較と生成物の分析を行なった(槇)。抗生物質セルレニンと脂肪酸合成酵素の作用機構の解明(川口)。2デオキシン-scyllo-イノソ-スの無細胞生合成系の構築(柿沼)。マメ科植物メドハギより植物の葉を夜間開かせる活性化合物の2種の単離、構造決定、全合成(志津里)。パリトキシンカルボン酸の分離と構造活性相関(上村)。シソ葉の紫色色素の構造決定(後藤)。インドネシア産ガマからの新アルカロイドの単離(徳山)。大豆の葉からの新規ポリプレノ-ルの単離、構造決定(菅)。生合成研究に有用な前駆体の合成(白浜、野副、冨士、伊東、香月)。1.大豆シスト線虫ふ化促進物質グリシノエクレピンAのC/D環部類縁体を,生合成推定経路を基礎として合成し,ふ化活性を調べた結果活性発現を確認した(村井)。2.生物活性をもつグラヤノトキシン,ビニグロ-ル等のテルペン類の母核をSmI_2によるラジカル反応によって環形成することに成功した(白浜)。3.細菌からソラネシルニリン酸合成酵素を活性化する蛋白質因子を見出し,その活性化機構を明らかにした(小倉)。4.マメ科植物の葉の開閉のバイオリズムを支配する化学物質(2種)を植物から単離構造決定し,更に全合成を完成することに成功した(志津里)。5.マメ科植物から新規構造のポリプレノ-ル類を単離,構造決定し,それらのZープレニル鎮延長過程の水素脱離様式を明かにした(菅)。6.腔腸動物毒パリトキシンの前駆体と考えられるパリトキシンカルボン酸を得て,その反応性について検討した(上村)。7.花色素ロベリニンA,Bおよびテルナチン類の構造を決定し,これら色素に普遍的な安定化機構である分子内スタッキング構造を明らかにした(近藤)。
口腔内炎症モデルでの視床下部ー下垂体ー副腎皮質系と脳内サイトカインの反応について

感染や外傷によりストレス反応が亢進すると,うつ傾向がもたらされることがある。口腔領域は炎症の好発部位であるため,本研究では口腔内の炎症が炎症性サイトカインやストレス反応に与える影響を調べ,炎症に対するオピオイドの効果を検討した。その結果,口腔内の炎症モデルにおいてストレス反応が惹起された。そして炎症を伴うストレス反応はオピオイドによってコントロールできる可能性が示唆された。口腔内は歯周病や智歯周囲炎など,炎症が容易に惹起される環境にある。炎症は視床下部-下垂体-副腎皮質系(HPA axis)を活性化させることから,口腔内の炎症においても同じようにHPA axisが活性化されることが考えられる。そこで,われわれは口腔内炎症モデルとして,ラット臼歯の周囲組織に歯周炎を惹起させる歯周病モデルにおいて,HPA axisの反応を調べたが,視床下部のCRH(corticotropine releasing hormone)と血液中のコルチゾールの変化は認められなかった。そこで,ラットの口蓋へLPS(lipopoly-saccharide)を投与した口腔内炎症モデルを作成し,HPA axisの反応を調べた。100μg/25μlのLPS投与後,ELISAキットによりコルチコステロンの血中濃度を測定したところ,そのレベルは上昇したが,視床下部のCRH mRNAをreal-time PCRにより測定したところ,増加を認められなかった。そこで,200μg/25μlのLPSを同様に投与すると,視床下部のCRH mRNAが有意に増加した。また視床下部のinterleukin-1 mRNAレベルもreal-time PCRによって上昇したことがわかった。以上のことから,口腔内の炎症によってHPA axisが活性化されることが示された。視床下部室傍核はストレス反応の中枢として,HPA axisと交感神経系を活性化させる。そのことから,口腔内の炎症により,ストレスや交感神経の緊張に関連する,高血圧などの循環器系疾患や,コルチゾールレベルの上昇による血糖値の上昇など,生活習慣病に関連した症状を惹起することが考えられる。また,CRHはうつ様のbehaviorをもたらすことから,口腔内の炎症を原因としてうつが惹起される可能性も考えられた。われわれは昨年までに,歯周病モデルラットと口腔内へのLPS投与による急性炎症モデルラットを用いて,口腔内の炎症とHPA axisの関係を調べてきた。その結果,LPSの投与によって血液中のcorticosteroneのレベルは上昇し,口腔内の炎症によりHPA axisが活性化されることが示唆された。しかし,視床下部でのCRH(corticotropine releasing hormone)の反応を確認することができなかった。そこで,平成23年度はLPSを基底膜マトリックス(BD Matrigel)に混和し,口腔内へ投与した。これによりLPSは投与後血行に乗って消失することなく,慢性的な炎症を口腔内へ成立させることが可能となった。そして,視床下部室傍核での遺伝子発現を正確に評価するため,in situ hybridization(ISH)によりCRH mRNAを調べることとした。その結果,LPSを含んだ基底膜マトリックスには炎症細胞が入り込み,限局した口腔内炎症を惹起することができた。さらにin situ hybridizationにより視床下部室傍核でCRH mRNAが増加していた。この結果から,口腔内の炎症反応によって視床下部室傍核と血液中副腎皮質ステロイドが反応することがわかった。感染,外傷および手術などによって,外出,会話,食欲などの意欲が減退する。これは,sickness behaviorと呼ばれる症状であり,末梢で分泌された炎症性サイトカインが中枢へ作用することによって,中枢での炎症性サイトカインのレベルが上昇し,HPA axis(視床下部ー下垂体ー副腎皮質系)を活性化することが,機序のひとつである。本研究では口腔内の炎症モデルにおける,HPA axisの反応を調べることを目的とした。絹糸をラットの歯根周囲に結紮し歯周病モデルと,LPSをラットの口蓋歯肉に注射することによる口腔内の炎症モデルを作製した。いずれにおいても,視床下部のCRH (corticotropine releasing hormone) mRNAおよびIL-1βmRNAをリアルタイムPCRによって比較定量的に解析した。さらに血液中のGC(glucocorticoid)濃度の変化を測定した。またマウスを用いて同じように口外歯肉へLPSを注射してモデルを作製し,視床下部室傍核におけるCRH mRNAの発現をin situ hybridizationにより調べた。歯周病モデルでは,視床下部のCRH mRNAレベルが上昇していたが,血液中GC濃度には変化が見られなかった。LPSを歯肉に注射したモデルにおいては,GCのレベルが有意に上昇し,また視床下部IL-1βmRNAも有意に上昇した。また視床下部におけるCRH mRNAの局在を調べたところ,室傍核でその発現が明らかに増強されていた。

以上の結果から,口腔内の炎症はHPA axisを活性化するとともに中枢神経系での炎症反応を惹起することが示唆された。そして口腔内の炎症は歯周組織にとどまる場合には,HPA axisへ作用も限られるが,症状が強まるにつれてsickness behaviorを引き起こす可能性が強まると思われた。本研究は口腔内の炎症モデルを用いてHPA-axisの反応を調べることが主たる研究となっているが,当初は絹糸をラットの臼歯周囲にうめるという手法を用い,HPA-axisの反応はリアルタイムPCRによって調べることを計画した。ところが絹糸による歯周病モデルでは,炎症が軽微でHPA-axisを活性化させるには不十分であった。またその後用いたLPSの口腔内投与では強い反応を惹起するものの,LPSが血行によって運ばれてしまうという問題に答えることができなかった。今年度はマトリゲルを用いて口腔内に限局した炎症を惹起することに成功し,またISHによりCRH mRNAの評価も可能となった。このように口腔内炎症モデルを確立することと,正確な視床下部室傍核の評価を求めたことがやや遅れた理由である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の根幹は炎症反応とそのコントロールである。今年度までの研究により,いわゆる歯周病モデルでは視床下部室傍核での明らかな反応を検知することができなかった。一方で,計画では炎症反応を軽減するための方法として,埋め込んだ絹糸を除去することを提示しているが,現在の炎症モデルでは絹糸を用いないため,この方法は使えない。そこで根幹となる炎症とそのコントロールは変更することなく,炎症をLPSによる急性炎症モデルとして,明確な炎症を惹起し,それをコントロールするための方法を静脈麻酔薬の投与と変更する。評価方法となるHPA-axisの反応と脳内サイトカインについては,従来の計画通り実験を進める予定である。
傾斜面上における火炎及び熱気流の形成メカニズムの解明と工学的モデリング

傾斜地における火炎及び熱気流性状は、火災安全工学上、最も基本的な性状の1つである。火炎及び熱気流性状に及ぼす発熱速度および傾斜角度の影響を明らかにし、工学的モデルを構築するための一連の実験を行った。火炎長さLt,斜面付着距離La,火炎高さHf及び火炎傾斜角度θ2を取り上げ、火源形状及び発熱速度,傾斜角度によらず火炎高さHfを1つの関係式で表現できる無次元数Q*slopeを提案した。本研究は、特に傾斜面上に形成された拡散火炎を対象として、その形状や温度・速度,周囲へ及ぼす熱流束などの、防火対策の立案上必須となる性状について、工学的な予測モデルの構築を目的とするものである。平成24年度は、平成23年度に引き続いて、火炎形状・温度・熱流束性状等を発熱速度,傾斜角度を変数として予測できるモデルの構築を目的とした実験を行った。実験は、平成23年度に使用した装置をほぼそのまま使用した。バーナーに供給するLPGの流量をより厳密に制御するために、マスフローコントローラ(堀場エステック製)を使用した。火炎形状を示す4つのパラメータ(火炎長さLt,火炎付着長さLa,火炎高さHf及び火炎傾斜角度θ2)を定義し、得られたデータをもとに、これらに及ぼす発熱速度および傾斜角度の影響について検討した。これにより、1火炎長さLtは正方火源では傾斜角度によらずほぼ一定であるが、矩形及び線形火源の場合、特に20度以上の傾斜角度の場合に、傾斜角度が大きくなるにつれて火炎長さも長くなる傾向があること、2火炎付着長さは正方火源の場合、傾斜角度のみに依存するが、矩形及び線形火源では特に傾斜角度が20度よりも大な場合で、発熱速度の影響も受けること、などを明らかにした。さらに、傾斜面上で発生した火炎の挙動を支配する無次元数Q*slopeを定義し、これにより、本実験で設定した実験条件の範囲内では、火源形状や規模によらず1つの関係で火炎高さを整理できることを示した。温度場については、撮影した火炎画像と等温度線との比較から、火炎領域は水平面での火炎と同様に、概ね250Kの温度上昇を示す領域に一致することを示した。また、火災プルーム中心軸上の温度は、傾斜角度が大きくなるほど、温度減衰の開始点が火源中心から遠ざかる傾向にあることを明らかにした。本研究は、特に傾斜面上に形成された拡散火炎を対象として、その形状や温度・速度,周囲へ及ぼす熱流束などの、防火対策の立案上必須となる性状について、工学的予測モデルの構築を目的とするものである。平成23年度は、傾斜により火炎が斜面上に倒れこんで伝播するメカニズムを明らかにするとともに、火炎形状・温度・熱流束性状等を発熱速度、傾斜角度等を変数として予測できるモデルの構築を目的とした実験を行った。実験では、1200mm×1800mmの大きさを持つ傾斜架台(傾斜角度0°(水平)から80°まで任意に傾斜角度を設定可能)に、地面を模擬したセラミックボードを敷き詰め、架台の上流側端部から300mmの位置に火源中心が位置するように平面バーナーを配置した。バーナーは開口部が正方形(100mm×100mm),矩形(100mm×600mm)及び線形(10mm×600mm)の3種類を使用した。バーナーの開口部とセラミックボードの表面は同一高さになるようにした。燃料はLPGとした。傾斜角度は0°40°の範囲で10°ずつ変化させた。火炎を側方からデジタルビデオカメラにて撮影するとともに、線径0.32mmのK型熱電対90点を3枚の金網に取り付けて、温度場を3次元的に計測した。得られたデータをもとに、火炎形状及び温度性状に及ぼす傾斜角度の影響について検討した。火炎が斜面上に付着して伝播する長さ(付着距離La)、火炎先端から斜面におろした垂線の長さ(火炎高さHf),火炎の立ち上がり角度(θ2)を定義した。まずLaについて、正方火源の場合は、発熱速度にほとんど依存せず傾斜角度のみに依存する傾向が見られた。Hfについては傾斜角度と発熱速度の双方に依存する傾向が見られた。これらの結果をもとに、La及びHfを予測できる関係式を求めた。関係式の妥当性の検証と拡張及び理論的裏付けが次年度の課題である。防火対策の立案上必須となる、傾斜地における火炎形状や温度・速度・周囲へ及ぼす熱流束などの性状について、特に火炎への空気巻き込み挙動を定量化し、傾斜面上での火炎挙動を明らかにするとともに、火炎および熱気流の形状や温度等の諸性状を、消防実務等で十分な精度で予測可能なモデルを構築することが、実施計画書に記載した平成23年度の目標である。火炎への空気巻き込み挙動の定量化については、火災プルームが作り出す速度場を効率よく計測するための装置を導入し、計測方法の確立に向けた端緒をつけた。

今後、実験と数値シミュレーションにより空気巻き込み挙動の可視化と定量化を進める予定である。火炎形状及び温度分布のモデリングについては、23年度の実験に基づき一定の成果を得た。まず火炎形状については、正方火源からの火炎の場合、付着距離Laが発熱速度に依存せず傾斜角度のみに依存すること、火炎高さHfは発熱速度と傾斜角度の双方に依存する結果を得た。矩形火源,線火源の場合は、付着距離Laは傾斜角度10°までは発熱速度にほとんど依存せず傾斜角度のみによって決まるが、傾斜角度20°以上では発熱速度が大きくなるにつれて付着距離も伸びる傾向が見られた。傾斜面上での火炎は、元の火源径Dと、斜面方向に向かって火炎が伸びた長さLaとの和D+Laを一辺とする火源から発生したものととらえて、新たな無次元数を導出したところ、火源形状や発熱速度,傾斜角度に依存せず、火炎高さを1つの関係で整理することができた。温度については、火災プルーム中心軸に沿った温度について、温度減衰の開始点が水平地でのそれより遠ざかるが、距離に対する依存度は水平地とほぼ同様であることが分かった。以上より、限座までの研究の進捗はおおむね順調であると評価する。平成24年度は、まず平成23年度に引き続いて火災プルーム周囲の速度場を計測するとともに、数値シミュレーションにより速度ベクトル場を取得し、実験結果と比較することで、空気巻き込み挙動の可視化と定量化を図る。得られた速度分布と発熱速度,傾斜角度の間に成り立つ関係を実験と理論の両面から導出を試みて、傾斜面における火災プルームの空気巻き込み挙動のモデル化を図る。火炎形状及び温度性状等については、平成23年度に構築したモデルの妥当性を検証するために、異なる火源径及び発熱速度の実験を行う。また、モデルの一般化を図るため、理論的考察を十分にモデル内に組み込めるよう検討する。続いて、実施計画書の平成24年度実施予定の項目に記載した、「実火災を想定したモデルの拡張」に取り組む。自動車火災や住宅火災などでの窓からの噴出火炎等を想定した火源(立体火源)を作成し、23年度と同様の実験を行い、火源の幾何学的形状が火炎および熱気流性状に及ぼす影響を明らかにする。実験条件として立体火源の開口部の数を変化させる。また、より実火災に近づけたモデルにするためには、外気風の影響の検討が必要であることから、10m/s程度までの速度を発生可能な送風機を用いて、火炎および熱気流に横風を与えて、火炎形状,温度,熱流束,空気巻き込み挙動などを計測する。その結果を無風時の場合と比較して、横風が火災プルーム性状に及ぼす影響を明確化する。上記の計画に基づき、平成24年度は以下の予定で研究費を使用する計画である。(1)火源製作費:モデルの検証のため、平成23年度とは異なる形状・寸法をもつ火源を用いた実験が必要である。また、より実火災に近づけるために、立体火源や、ガスを燃料としない非定常火源への対応も必要である。そこで、これら数種類の火源を製作するための費用として使用する。(2)マスフローコントローラ導入費:本実験では供給しているガスの流量が220L/min程度であるが、これを精度よく制御するためには、マスフローコントローラの導入が望ましい。そこでマスフローコントローラの導入費として使用したい。(3)消耗品費:熱電対,二方向プローブ,微差圧トランスデューサ,熱流束センサー等の計測用センサーは実験上必須である。また本研究は火炎を対象にするため、これらのセンサーは基本的に消耗品である。これらの補充のための費用として使用する。
低酸素負荷時の細胞質中およびミトコンドリア中のカルシウム含量の変化

以前に、筆者は電子顕微鏡を用い、ピロアンチモン酸法によって固定された低酸素負荷されたラット脳で、ミトコンドリアのカルシウムの局在を調べた。その結果、再酸素化の直後よりミトコンドリアの中のカルシウムの上昇は、30分後の方がより高かった。本実験では、30分間の低酸素混合ガス(5%O2-95%N2)に曝されたラット脳から、ミトコンドリアを分離し、カルシウムの含量を測定した。カルシウム測定は、Sims(Sims,1990)によって確立された方法を用いた。正常のラットの前脳から分離したミトコンドリアは、2.5±0.9 nmol/mgタンパクの値を示した。30分の低酸素負荷で、最も傷害を受けやすい海馬領域から分離したミトコンドリアのカルシウム含量は2倍に増加した。しかし、それほど脆弱ではない大脳皮質でも、同様なカルシウム増加が見られた。さらに大きなカルシウムの増加が、再酸素化の30分の後、両方の領域から分離したミトコンドリアの中で見えた。これは、先のピロアンチモン酸法による結果と一致する。再酸素化の1時間には、ミトコンドリアのカルシウムは、両方の領域において減少傾向が見られた。しかし、海馬領域から分離したミトコンドリアのカルシウム含量は、6時間の再酸素化の後、および24時間後もまた増加した。この様に、低酸素負荷で傷害を受けやすいとされる海馬領域でカルシウム含量の増加が見られることから、カルシウムの増加は、神経傷害の過程で必須のステップであるかもしれない。しかし、虚血負荷の場合と異なり、低酸素負荷の場合はカルシウムの増加があるにも関わらず顕著な組織学的な傷害は見られない。しかし、高次機能である行動における変化が見いだされた。これは、24時間後も消失しなかった。低酸素傷害における、細胞内カルシウムイオンの寄与と、活性酸素などによる細胞内の酸化状態を調べるため、ラットの脳のスライスを用い、蛍光プローブと共焦点レーザー顕微鏡を組み合わせて観察した。以前に、培養細胞と蛍光プローブfluo3の組み合わせで細胞内カルシウムの変動を調べる実験をしたが、スライスの場合はfluo3の取込みが良くなかったので、カルシウムグリーンを代わりに用いた。また、細胞内の酸化状態を調べる実験にはdichlorofluorescein diacetate(DCFH-DA)を用いた。スライスは、冷やしたPhosphate buffered saline(PBS)中で、マイクロスライサ-を用いて400mumの厚みの切片にし、95%O2-5%CO2バブルの31°CのHanks'balanced salt solution(HBSS)に1時間浸し、組織の機能回復を待った。しかる後、蛍光プローブカルシウムグリーンの2.5muMを37°Cで1時間incubateし、細胞内に取り込ませた。一方、酸化状態を調べるには5muM DCFH-DAを10分間ロードした。低酸素負荷は、95%N2-5%CO2のガスでバブルした人工脊髄液に置き換えることによって開始し、共焦点レーザー顕微鏡ACAS570を用い各々、励起波長488nm蛍光波長530nm(カルシウムグリーン)、励起波長513nm蛍光波長535nm(DCFH)で観察し記録した。その結果、低酸素のメディウムに交換すると、5分後位に細胞内のカルシウム濃度は上昇し、1分間隔で測定すると、その状態は10分後も維持された。また、正常メディウムに戻した後も、カルシウムの上昇は維持された。

また、細胞内酸化状態も速やかに変化し、活性酸素の発生を示唆するものだったが、こちらは低酸素負荷中に発色が低下してきたが、酸化状態は意外に短い時間なのか、あるいは、蛍光プローブ自身の退色の可能性も考えられる。前年度は、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、slice試料の細胞内カルシウム含量の変化を調べるin vitroの実験を行い、確かに低酸素環境に被曝した細胞は、カルシウムの増加を示す事が分かった。本年度は、invivoの系で、脳の切片の形態学的観察と動物行動を指標として低酸素の傷害を調べた。また、低酸素負荷時の傷害が、活性酸素の発生に由来するとの見地から、高度不飽和脂肪酸であるDHA(ドコサヘキサエン酸)を、活性酸素の受け皿の効果を期待して、負荷直後に静脈投与し、その効果を調べた。方法は、ddYマウス(35g)を6匹づつ3群に分けアクリル箱に入れて、5%酸素-95%窒素の低酸素ガスを20分間換気し低酸素負荷とした。その後、負荷動物の一群は、脳を採取し、クレシルバイオレットで染色し形態学的な構造変化を調べ、またミトコンドリア酵素の活性失活を調べるためTTC(トリフェニルテトラゾリウム)染色を施した。他の負荷後の一群は、行動変化を調べた。もう一群は、負荷直後にDHAを投与し、その後の行動を調べた。対照群としては、アクリル箱に入れ、通常の空気を換気したものを用意した。その結果、低酸素負荷は虚血と異なり、形態的変化をもたらす程の傷害を与えないが、行動に関しては明らかな変化が見られた。アクリル箱に入れると、動物は先ず探索行動を見せる。その後、落ち着くのが、正常のマウスの行動であるが、低酸素負荷したものは、記憶傷害のためか、その後も探索行動を見せる。この差異は、負荷後24時間でも、顕著に見られた。この行動は、DHA投与群でも抑制は起こらなかった。〈まとめ〉in vivoの系では、低酸素に対して酸素低下の分を血流で補償する脳の保護作用があり、必ずしもin vitroと同様な傷害は起こらない。しかし、行動に関しては、明らかな変化が見られ、これはDHA投与では抑制されなかった。
植物の病害抵抗性と細胞死機構の時空間的制御メカニズムの解明

植物は細菌などの外敵の侵入に備えて、細胞内の液胞に抗菌性物質を多量に蓄積している。一方、植物体内に侵入した細菌は細胞間隙で増殖し植物の生命を脅かす。これまで、植物がどのように細胞内の抗菌性物質を使って細胞外の細菌を攻撃しているかということは謎であった。本研究において、感染を受けた植物細胞が積極的に液胞膜と細胞膜を融合させることによって液胞内の抗菌性物質を細胞間隙に放出し、細菌を攻撃するメカニズムを明らかにした。本研究成果は、国際学術雑誌に発表するとともに、国内外の学会・シンポジウム等で講演した。植物の病害抵抗性反応の時間的・空間的制御メカニズムの解明を目指して,シロイヌナズナに植物病原細菌Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) strain DC3000を感染させた際に誘導される防御発現系をモデルとして感染細胞の動態を観察した.非病原性のPst DC3000/avrRpm1の感染を受けた植物細胞を電子顕微鏡で観察した結果,病原細菌を接種してから3時間後の細胞で細胞膜と液胞膜が融合することを見出した.この膜融合をリアルタイムでモニターするために,細胞膜に局在するPIP2a蛋白質にGFPを繋げ,液胞膜に局在するVam3蛋白質にmRFPを繋げた二重形質転換体を作出した.この植物体を蛍光顕微鏡で観察することにより,細胞膜と液胞膜を異なる蛍光で可視化することに成功した.この植物体にPst DC3000/avrRpm1を感染させたのち,二種類の蛍光の挙動を観察した.その結果,感染後3時間目の細胞において,GFPとmRFPの蛍光が重なり,細胞膜と液胞膜が融合することを生きた細胞で観察することができた.このような膜融合は,Pst DC3000/avrRpt2を感染させた細胞においても観察され,感染細胞に共通の現象であることが示唆された.また,病原性のPst DC3000を接種した場合は,このような膜融合はまったく観察されず,膜融合は非病原性の感染に特異的な現象であることが分かった.現在,感染によって誘導される膜融合の生物学的意義について解析を進めている.植物と病原微生物との相互作用において重要な役割を担う遺伝子がモデル植物を中心に分子生物学的手法により単離され、発現制御機構についても多くの知見が得られている。これらの知見は、主として変異体解析により明らかとされてきたものであり、病害抵抗性反応の各ステージでの各遺伝子の機能は正確には解明されていない。これらの機能解析には、各遺伝子の発現やその機能を個体、細胞レベルで"生きたまま"可視化するバイオイメージングの技術がひとつの有効な研究手法となりうる。本研究では、植物の細胞から個体レベルでのバイオイメージング法を確立し、植物の耐病性機構に関わる分子の動態を時空間的に理解することを目指した。植物病原微生物の感染にともなう細胞内膜系の動態解析植物病原微生物の感染にともなう細胞内膜系の動態を共焦点レーザー顕微鏡を用いてリアルタイムにイメージング解析を行った。液胞膜に局在するVam3タンパク質と細胞膜に局在するPIP2aタンパク質にそれぞれRFPおよびGFPを繋げることで、液胞膜と細胞膜を異なる蛍光で可視化し、感染細胞における膜の動態を時間的、空間的なパターンで解析した。植物感染細胞内Ca^<2+>濃度のリアルタイム計測「発光観察」は、励起光を必要とする「蛍光観察」とは異なり、自家蛍光が多くまた光毒性の影響が出やすい植物個体内部のイメージングに適している。生物発光タンパク質から蛍光タンパク質への生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)を利用したカルシウム指示薬(BRAC)の開発に寄与し、シロイヌナズナ感染細胞内のCa^<2+>濃度のリアルタイム計測に成功した。
ＶＲ－ｌｅａｒｎｉｎｇシステム「化学実験体験システム」の開発

本研究は、近年、普及してきているe-learning環境にバーチャルリアリティ(VR)技術を適用することにより、机上の学習だけでなく「体験」を要する学習もコンピュータにより支援することを目的としている。院内学級などでは実体験が困難なことが多い。しかし教科書やビデオによる学習だけでは高い効果が期待できない。そこでVR技術により体験を容易に可能とするシステムの開発を行った。また学習塾などに協力を依頼し、本システムを実際に小学生に体験してもらい評価を行ったところ、システムの有効性を確認することができた。これまでに基礎研究として、仮想液体の操作モデルを提案している。凹形状容器への対応、化学実験体験システムに特化した仮想スポイトの実現、落下中の液体の高いリアリティでのCGによる描写に続き、以下のことを行った。これまでの仮想液体の基本操作モデルは、液体の状態を、(1)簡易的なパーティクル表現による落下状態の液体と、(2)容器内に存在している液体、の2つに分けることにより高速処理を実現していた。そのため、フラスコをゆっくりと傾けた時に、細長い部分を液体が伝う様子は表現できなかった。しかし、液体の流れのような過渡状態を(物理法則に基づいて)表現するのは非常に時間がかかり、VRシステムとしては現実的ではない。そこで、液体が伝う部分を複数の直線部分に分割し、各部分において当直直線運動、あるいは傾きに応じた等加速度運動を基本とする簡易的な液体挙動モデルを考案することにより、液体が伝う様子の表現手法を開発し、評価を行った。まず、このモデルを凹形状容器による液体操作も可能なように改良した。従来は問題点を明確にするためにも容器を凸形状に限定していたため、直接的に凹形状に対応不可であるという問題点があった。そこで、容器、あるいは液体表面形状の凸要素への分割および統合手法を考案することにより実現した。VRシステムに不可欠なリアルタイム処理を維持しつつ、様々な容器による液体操作が可能となった。仮想液体の操作モデルは、基本的に汎用性を考えて考案しており、化学実験体験システム以外のリアルタイムシステムへの適用が容易である。しかし、化学実験体験システムという特定のアプリケーションを想定した場合、スポイトのような特殊な器具も不可欠である。そこで、スポイトそのものをモデル化することにより、圧力や表面張力など様々な要素を考慮することなく、化学実験体験システムに特化した仮想スポイトを実現した。これまでのパイロットシステムでは、挙動のリアルタイムでの表現に重点をおいており、CGによるリアリティは開発優先順位を下げていた。しかし、「化学実験を行っていると感じられる」システムにはCGによるリアリティも必要である。これまで単に互いに干渉しないパーティクルの集合として表現していた落下液体を、新たに導入した「鍵粒子」により表現することで、よりリアリティの高い挙動を、より高速に計算することが可能となった。凹形状容器への対応、化学実験体験システムに特化した仮想スポイトの実現、落下中の液体の高いリアリティでのCGによる描写や、フラスコのような細長い部分を液体が伝う様子の表現手法の開発に続き、以下のことを行った。これまでの体験システムはPC上に構築していた。学校などの教育機関での利用を想定した場合、高い処理速度も容易に得られるため理想的であるが、家庭での利用や院内学級での利用を考えた場合には問題が残る。そこで、まず、システムをタブレット端末に移植した。このとき、ハードウェアの特性や処理能力に依存する様々な問題を解決する必要があった。また、特殊な入出力装置の利用も困難であることが想像されるため、タッチパネルを利用するインタフェースの開発も行った。続いて、学習塾などに協力を依頼し、本システムを実際に小学生に体験してもらい、評価を行った。バーチャルリアリティ提案してきている仮想液体の操作モデルは、実時間処理を可能とする為に、人間は液体を操作する時にどのようなところに注目しているのか検討し、構築したモデルである。このモデルは開発段階であるため容器の形状、液体表面の挙動、液体の色など、いくつかの要素に分かれている。最終的にはこれらの要素技術を統合した上で実用的な化学実験体験システムを開発し、現実感、学習効果について検討する計画である。現在までに凹形状容器による液体操作やフラスコの細長い部分を液体が伝う様子、かき混ぜによる渦など、化学実験体験システムに必要であると考えられる挙動モデルを、おおよそ実現してきた。

現在はデスクトップPC上でのシステム構築に加えて、タブレット端末上での実験を行うことも想定し、タブレット端末上での構築も始めている。以上の通り、本研究はおおむね順調に進展していると判断できる。提案してきている仮想液体の操作モデルは、実時間処理を可能とする為に、人間は液体を操作する時にどのようなところに注目しているのか検討し、構築したモデルである。このモデルは開発段階であるため容器の形状、液体表面の挙動、液体の色など、いくつかの要素に分かれている。最終的にはこれらの要素技術を統合した上で実用的な化学実験体験システムを開発し、現実感、学習効果について検討する計画である。現在までに凹形状容器による液体操作を実現しているが、かき混ぜによる渦など、まだ完成していない部分もある。一方、次年度に予定している、フラスコの細長い部分を液体が伝う様子を実現するために、既に基礎的なアイデアを固めつつある。さらに、最終年度における評価実験を見据え、現在、急速に普及してきているタブレット端末上での実験を行うことも想定し、タブレット端末上でシステムを稼働させる場合に想定される問題点の抽出を始めたところである。現在までに化学実験体験システムに必要であると考えられる挙動モデルを、おおよそ実現してきた。そこでまず、評価実験のために、一般の人にも体験してもらえるレベルの化学実験体験システムを完成させる。このシステムの利用者は小学生程度を想定しているが、当初の計画では評価実験における被験者を10名程度の研究室内の学生や学内他研究室の学生を想定していた。研究の進展具合によっては、実際の小学生を対象とした実験も視野に入れられるように、予め、調整を図っていきたい。また評価実験にあたっては、カナダUBCの協力も検討している。これにより、文化的な背景の違いなども考慮していくことができると期待している。現在までに凹形状容器による液体操作をおおむね実現しているが、まだ完成していない部分もある。そこで今後は、まずこれらの点を実現する。合わせて、当初の予定である、フラスコの細長い部分を液体が伝う様子を実現するために、アイデアを明確にし、実験システムによる検証を行う。また、最終年度における評価実験に備え、実用的なシステムの完成に向けて調整を行っていく。該当なし
ヒト脳腫瘍におけるFasを介したアポトーシスとインターロイキン1β変換酵素の発現

【背景】アポトーシスは個体発生において、組織、器官形成に重要な働きを持つが、癌の形成においては細胞のアポトーシス機構からの回避が関与していることが指摘されている。interleukin1 β-converting enzyme(ICE)は、線虫の個体形成時のアポトーシスにおいて実行を担うとされる蛋白CED-3とホモロジーを示し、Fas-FasLシステムなど種々のアポトーシス機構に関与している。今回、ヒトグリオーマのアポトーシスにおけるFas及びICEの役割について検討した。【方法および結果】ヒト星細胞系クリオーマ組織切片にてTUNEL法にて腫瘍細胞のアポトーシス率(AI)を測定したが、low grade astrocytoma(LGA)の平均AI値はhigh grade astrocytoma(HGA)と比べ約6倍であり、またAI値が大きいほど患者の生存期間が長い傾向が見られた。次いでFasの発現を免疫染色法にてに検討したところ、LGA、HGA共ほとんどの症例で発現が認められたが、LGA及びanaplastic astrocytomaでは発現がdiffuseであったのに対し、多くのglioblastomaではFas発現は腫瘍内壊死巣周囲に局在しており,さらに同部位には多数のアポトーシスが検出された。ICE蛋白の発現も免疫染色法にて検討したが発現は認められなかった。凍結した腫瘍組織から蛋白を抽出し、購入した分光光度計にて蛋白量を測定した後、Western blotting法によりFas及びICEの発現を測定したが、免疫染色と同様の結果であった。【結論】ヒトグリオーマにおいて腫瘍細胞のアポトーシス機構が存在し、その中で腫瘍細胞自身のFas発現によるアポトーシスが重要な役割を果たしていることが示唆された。しかし、Fasを介したアポトーシスにおけるICEの役割については確認できなかった。