hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規ホウ素化ポルフィリンの超選択的動注療法によるBNCTおよびPDTの有用性

悪性神経膠腫は予後不良な疾患で正常脳への浸潤性格を有するため、その多くは局所再発を認める。そのため局所制御能力の高いホウ素中性子捕捉療法(BNCT)や光線力学的療法(PDT)などを組み合わせた集学的治療が必要である。また脳腫瘍治療において弊害となっているのが血液脳関門(BBB)であり、多臓器と異なり薬剤送達がより困難で、治療効果を下げる要因となっている。そこで研究代表者はPDTおよびBNCTの両治療における効果が期待できる数種の新規ホウ素化ポルフィリン(BNH2-PpIXを中心にいくつかの薬剤)を国内研究協力者である中村浩之教授(東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所)および切畑光統教授(大阪府立大学BNCT研究センター)より提供を受け、候補薬剤を静脈内投与以外に、convection enhanced delivery (CED)およびBBB破砕併用超選択的動注療法などBBBの問題を克服した投与形態で薬剤投与し比較検討を行った。具体的にはBNH2-PpIXを中心とした候補薬剤と現在までに臨床BNCTで使用されているホウ素化合物(BPA, BSH)を上述の異なる投与形態で脳腫瘍モデルラットに投与し腫瘍細胞への集積特性(停留時間、暴露濃度・時間の変化による薬剤細胞集積)を比較検討した。CEDにてBNH2-PpIXを0.25mg/bodyで投与を行い、投与終了後24時間経過した群が最も腫瘍内ホウ素取り込み量が高く20.21μg10B/gであった。一方、BBB破砕併用超選択的動注療法は、先行論文通りに行うも、静脈内投与以下の腫瘍内ホウ素取り込み量であった。マンニトール投与によるBBB破砕のタイミングを変えて薬剤投与を行ったが同様の結果であり、BBB破砕併用超選択的動注療法の有用性を示すことができなかった。悪性神経膠腫は浸潤性が強く開頭腫瘍摘出術後に化学療法・放射線療法併用といった集学的治療を行うも極めて予後が不良であり、その多くの場合に摘出腔隣接部からの局所再発を認める。そのため局所制御の高い後療法が必要でありホウ素中性子捕捉療法(BNCT)および光線力学的療法(PDT)は注目されている。ホウ素化ポルフィリンはポルフィリン環の腫瘍親和性とホウ素クラスターを容易に結合させることができる特性を生かしBNCTに対するホウ素化合物として、またポルフィリン環であるためPDTのsensitizerとしても期待される化合物であり、単一薬剤による両治療への応用が可能である。そこで今回研究代表者は、新規ホウ素化合物であるSodium-protoporphyrin IXmonoamide undecahydro-closo-dodecaborate(BNH2-PpIX)を中村浩之教授(東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所)より提供を受け、それをラット脳腫瘍モデルに投与し、そのbiodistributionを確認した。また薬剤投与方法として静脈内投与以外にConvection-enhanced delivery (CED)とマンニトール併用(血液脳関門(BBB)破砕併用)動脈内投与も取り入れて最適な薬剤投与方法も検討している。悪性神経膠腫は、多臓器癌と異なりBBBが存在するため薬剤到達障害が治療において大きな弊害となっている。そのためCEDやBBB破砕併用動脈内投与は、悪性神経膠腫治療において非常に期待された薬剤投与方法である。しかしその至適薬剤投与濃度や最適な投与時間などは不明であり現在研究代表者はそれらも検討している。同時により効果が期待される新規ホウ素化ポルフィリンを国内外の研究協力者と密に連絡をとり模索もしている。新規ホウ素化合物であるBNH2-PpIXは中村教授らのグループにより生合成されその毒性実験はすでに報告されている(El-Zaria ME et al. Chemistry. 2010Feb 1;16(5):1543-52)。Convection-enhanced delivery (CED)を用い、このBNH2-PpIXを各濃度(0.125, 0.25, 0.5mg/200μl)で24時間かけて投与したところ、腫瘍内ホウ素濃度はそれぞれ4.09±0.56, 20.21±8.05, 17.76±11.17μg10B/gであった。またCED投与(0.25 mg/200μl)後3, 24, 48時間後の腫瘍内ホウ素濃度はそれぞれ13.84±7.96, 20.21±8.05, 4.87±3.14μg10B/gであった。そこで指摘薬剤投与濃度は0.25 mg/200μlでCED終了後24時間後が最適な中性子照射またはレーザー照射のタイミングと思われた。その投与方法での血液および全身臓器(肝臓、脾臓、腎臓、皮膚、筋肉、心臓、肺)は0.1μg10B/g前後と低いホウ素濃度であり、この結果は薬剤による全身合併症軽減や、PDTのsensitizerとしてBNCTのホウ素化合物としてそれぞれに臨床応用する上でも非常に期待が持てる結果であった。また薬剤投与方法として静脈内投与とCED以外に動脈内投与も取り入れ、最適な薬剤投与方法も模索している。

そこで研究代表者は新規ホウ素化合物を用いるのに先立ち、BPA(既存のホウ素化合物)を用い静脈内投与群・動脈内投与群・動脈内投与+マンニトール動脈内投与(血液脳関門(BBB)破砕併用)群の3グループで腫瘍内ホウ素濃度の比較を行い、それぞれは19.9±1.0、21.2±17.7、18.9±0.9μg10B/gであった。悪性神経膠腫は予後不良な疾患で正常脳への浸潤性格を有するため、その多くは局所再発を認める。そのため局所制御能力の高いホウ素中性子捕捉療法(BNCT)や光線力学的療法(PDT)などを組み合わせた集学的治療が必要である。また脳腫瘍治療において弊害となっているのが血液脳関門(BBB)であり、多臓器と異なり薬剤送達がより困難で、治療効果を下げる要因となっている。そこで研究代表者はPDTおよびBNCTの両治療における効果が期待できる数種の新規ホウ素化ポルフィリン(BNH2-PpIXを中心にいくつかの薬剤)を国内研究協力者である中村浩之教授(東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所)および切畑光統教授(大阪府立大学BNCT研究センター)より提供を受け、候補薬剤を静脈内投与以外に、convection enhanced delivery (CED)およびBBB破砕併用超選択的動注療法などBBBの問題を克服した投与形態で薬剤投与し比較検討を行った。具体的にはBNH2-PpIXを中心とした候補薬剤と現在までに臨床BNCTで使用されているホウ素化合物(BPA, BSH)を上述の異なる投与形態で脳腫瘍モデルラットに投与し腫瘍細胞への集積特性(停留時間、暴露濃度・時間の変化による薬剤細胞集積)を比較検討した。CEDにてBNH2-PpIXを0.25mg/bodyで投与を行い、投与終了後24時間経過した群が最も腫瘍内ホウ素取り込み量が高く20.21μg10B/gであった。一方、BBB破砕併用超選択的動注療法は、先行論文通りに行うも、静脈内投与以下の腫瘍内ホウ素取り込み量であった。マンニトール投与によるBBB破砕のタイミングを変えて薬剤投与を行ったが同様の結果であり、BBB破砕併用超選択的動注療法の有用性を示すことができなかった。国内外の協力研究者とは連絡を密にとっていて今後も新規ホウ素化ポルフィリンは提供予定であり、BNH2-PpIX以外の候補薬剤も引き続き模索していく。過去の報告ではBBB破砕併用動脈内投与群の腫瘍内ホウ素濃度は非常に高いものである(Yang W et al. J Neurooncol. 1997May;33(1-2):59-70)。そのため動脈内投与の手技の確立を早急に行い、静脈内投与およびCED投与との薬剤投与比較を行って最適な薬剤投与濃度や投与時間などを確定していき、今後の中性子照射実験につなげていく予定である。また大阪医科薬科大学では関西BNCT共同医療センターが平成28年度に開設され、中性子照射が可能な状態で、すでに細胞実験などを中心に行うことが可能な状態である。そのため熊取町にある京都大学原子炉実験所まで行かずに、中性子照射実験を行うことができるようになったため本研究には追い風になると思われる。(理由)平成29年度予定予算の一部分は、新規ホウ素化ポルフィリンの脳腫瘍モデルラットおよび正常ラットを用いたin vitro / vivo中性子照射実験およびin vitro / vivo PDT studyによるパイロット研究に使用予定であったが、原子炉使用制限や薬剤生合成に若干の遅れを生じたことから、平成30年度に使用を予定し準備が整っている。(使用計画)
保型表現の分岐理論 と L-特殊値の数論

フェルマ予想(FLT)の様な数論の問題は,非常に広範で深い理論を駆使して研究される。FLTの証明をも含み,70年代より数論研究の支柱たり続けているLanglandsプログラムに沿って,比較的小さい群U(3)の場合に,その分岐表現と付随するL-/ε-因子を研究した。方針は, L-関数を上の群を対称性にもつ保型形式という"関数"の積分変換で表示し,その積分の分岐因子をホイタッカー関数を通じて明示的に研究する。U(3)が実Lie群/p-進不分岐群の場合から外には,期待通りの性質を持つホイタッカー関数の同定には至らなかった。本研究の目的「リー群の表現に付随する特殊関数研究及び,そのL-関数への応用」は(Loc)前課題でやり残されたCaseに於ける「分岐L-因子L(s;π)をattainする"良い"ホイタッカー関数の探査」,「ε-因子ε(s;π,ψ)と表現πの分岐度合を測る導手f(π)との関係究明」(Glo)大域ゼータ積分の研究を通じての、「"H-周期"とL-特殊値/留数の関係研究」及び、その解析数論的応用という大域/局所理論の二つから成り、本年度の計画は、"単純な"ゼータ積分即ちπがgenericな場合に残された細部の補完及び前課題で得たテストケース(GL(n;E),GL(n;F)),但しE/Fは二次拡大での知見の元々の研究対象(U(2,1),U(1,1))への移植であった。(Glo)については、これまでの知見の適用可能性を探るべく、GL(n;Q)の保型形式論を見直し、室蘭工大に於いて総合報告した。(Loc)については、殆ど進展がなかった。ペアの役割を取り替えた(GL(2n;F),GL(n;E))では、高野により新しい尖点表現の例が見付けられた。(Glo)パートについては、我々の方法が何処まで適用可能か、テストケース(GL(n;E),GL(n;F))で調べた。こちらに時間をとられ、(Loc)パートについては、殆ど進展がなかった。本研究の目的「リー群の表現に付随する特殊関数研究及び,そのL-関数への応用」は、(Loc)前課題でやり残されたCaseに於ける「分岐L-因子L(s;π)をattainする"良い"ホタッカー関数の探査」,「ε-因子ε(s;π,ψ)と表現πの分岐度合を測る導手f(π)との関係究明」(Glo)大域ゼータ積分の研究を通じての、「"H-周期"とL-特殊値/留数の関係研究」及び、その解析数論的応用という大域/局所理論の二つから成り、本年度の計画は、"単純な"ゼータ積分即ちπがgenericな場合に残された細部の補完研究及び前課題で得たテストケース(GL(n;E),GL(n;F)),但しE/Fは二次拡大での知見の元々の研究対象(U(2,1),U(1,1))への移植であった。(Glo)については、元々の(U(2,1),U(1,1))ケースの場合に、L-特殊値の代数性についての講演をメリーランド大学に於いて行った。また、U(n,1)に付随する志村多様体のHodge予想に関するWSを組織し、二つの講演を行った。テストケース(GL(n;E),GL(n;F))で得た知見からのフィードバックは得られなかった。(Loc)については、昨年度同様殆ど進展がなかった。(Glo)パート, (Loc)パートともに、見通しとは違う研究様相を呈しており、研究方針自体の見直しの必要性を感じている。本研究の目的「リー群の表現に付随する特殊関数研究及び,そのL-関数への応用」は、(Loc)前課題でやり残されたCaseに於ける「分岐L-因子L(s;π)をattainする"良い"ホイタッカー関数の探査」,「ε-因子ε(s;π,ψ)と表現πの分岐度合を測る導手f(π)との関係究明」(Glo)大域ゼータ積分の研究を通じての、「"H-周期"とL-特殊値/留数の関係研究」及び、その解析数論的応用という大域/局所理論の二つから成り、研究計画では、"単純な"ゼータ積分即ちπがgenericな場合に細部の補完研究及び前課題で得たテストケース(GL(n;E),GL(n;F)),但しE/Fは二次拡大での知見の元々の研究対象(U(2,1),U(1,1))への移植を行う予定であった。(Glo)パートについては、我々の方法が何処まで適用可能か、テストケース(GL(n;E),GL(n;F))を調べた。GL(n;Q)の保型形式論を見直し、2016年3月に室蘭工大に於いて総合報告した。元々の(U(2,1),U(1,1))ケースの場合に、L-特殊値の代数性についての講演を、2017年3月メリーランド大学に於いて行った。また、同年3月U(n,1)に付随する志村多様体のHodge予想に関するワークショップを組織し、二つの講演を行った。(Loc)については、ペアの役割を取り替えた(GL(2n;F),GL(n;E))では、2015年に高野により新しい尖点表現の例が見付けられた。

コンパクト群列への制限から定まる表現πの不変量と導手f(π)との関係を見ることで、手掛かりを探る方針であったが、表現πについて芳しい結果は得られなかった。が、群被覆の分裂に関して副産物を得たので、2018年3月岡山大でのワークショップに於いて報告した。フェルマ予想(FLT)の様な数論の問題は,非常に広範で深い理論を駆使して研究される。FLTの証明をも含み,70年代より数論研究の支柱たり続けているLanglandsプログラムに沿って,比較的小さい群U(3)の場合に,その分岐表現と付随するL-/ε-因子を研究した。方針は, L-関数を上の群を対称性にもつ保型形式という"関数"の積分変換で表示し,その積分の分岐因子をホイタッカー関数を通じて明示的に研究する。U(3)が実Lie群/p-進不分岐群の場合から外には,期待通りの性質を持つホイタッカー関数の同定には至らなかった。(Loc)部分については、ゼータ積分の"分解素点"上の成分の研究を行いたい。現在の閉塞状況を打開すべく、(Glo)部分については、テストケース(GL(n;E),GL(n;F))との比較は一旦脇に於いて、元々の(U(2,1),U(1,1))ケースについて、研究成果の深化を目指す。(Loc)部分については、コンパクト群列への制限から定まる表現πの不変量と導手f(π)との関係を見ることで、手掛かりを探る。という方針で研究したい。整数論三月に開催予定していたWork Shopが、主要講演者の都合で延期になった。その為、旅費など招聘費用が、残ってしまった。当該の繰越金は、都築氏,高野氏への分担金未使用額である。当該Work Shopは、今年度中に開催する予定であり、昨年度からの繰越し金は、その開催に掛かる費用として使用する。次年度中に、旅費として使用する予定である。
情報ハイディング技術に基づいたメディア情報処理技術の高付加価値化に関する研究

本研究は、(1)情報ハイディング技術による音声通信の高機能化、(2)ロスレス方式およびリバーシブル方式の情報ハイディング技術の開発、(3)情報ミスリーディング技術によるメディアの高付加価値化を研究の3つの柱としている。(1)は、音楽制作に利用されているサウンドエフェクトのノウハウを積極的に応用し、音楽制作では一般的なステレオによる音像定位技術を電話音声に対して適用することで、高齢者にとっても聞き取りやすいユニバーサルクオリティの電話品質を目指すことを具体的な目標としている。平成30年度は、情報ハイディング技術を利用してモノラルの電話音声をステレオに拡張する信号処理手法について検討した。(2)は、情報を埋め込んでもメディアにはまったく傷がつかないロスレス方式の情報ハイディング技術の高度化について検討することを具体的な目標としている。平成30年度は、ロスレス方式よりもさらに多くの情報を埋め込むことができるセミロスレス方式の情報ハイディング技術をベースにして、ポストプロセスにより完全に元通りの情報を復元できるリバーシブル方式の情報ハイディング技術について検討した。(3)は、ひとつのデータに複数のデータを埋め込む情報ハイディング技術について検討することを具体的な目標としている。平成30年度は、音楽データを具体的なターゲットとして、ひとつのデータに複数のデータを埋め込む信号処理手法を検討し、見かけはひとつのデータから複数のデータを読み出す情報ミスリーディング技術について検討した。情報通信の付加価値を高めるには、一見すると無駄なものとして切り捨てられてしまいがちな情報の冗長性を巧みに利用することがひとつのアプローチになる。本研究は、付加情報をやり取りするためのチャンネルとして情報の冗長性を利用する「情報ハイディング技術」を応用することで、標準フォーマットとの互換性を維持しながらも新たな機能を実現する高付加価値通信のコンセプトを打ち出し、情報通信のさらなる高機能化の可能性について追究することを目的としている。また、情報を読み出すルールを変更することで、見かけはひとつのデータから複数のデータを読み出す「情報ミスリーディング技術」を提案し、情報ハイディング技術の新たな研究分野を創出することを目指している。平成30年度は、こうした研究の目的を達成するための検討を行った。平成30年度の成果をベースにして、引き続き情報ハイディング技術の高度化について研究を進めていくことを予定しているが、さらに効果的に研究を推進していくうえで、研究代表者がこれまでに手がけてきたメディアの改ざん検出技術の研究も取り込みながら、広い視野で研究を推進していきたいと考えている。研究代表者は、これまでに「数論変換」と呼ばれる直交変換を利用した情報ハイディング技術を開発し、メディアの改ざん検出技術の研究を行ってきた。ディジタルコンテンツ、たとえば、デジカメの写真は画像処理ツールによって容易に改ざんすることが可能であり、現時点では裁判などの証拠物件として認められていない。しかし、社会の急速な情報化に伴いディジタルコンテンツが急増している現在、ディジタルコンテンツの原本性保証に関する研究は国内外を問わず重要な課題となっており、「フォレンジクス」と呼ばれる研究分野として注目を集めている。社会の急速な情報化に伴い、フォレンジクスのニーズは今後ますます高まっていくことが予想される。本研究は、情報ハイディング技術の高度化を目標としてさまざまな課題に取り組むことを計画しているが、その成果はひいてはフォレンジクスの高度化にも貢献する可能性がある。こうした可能性を考慮に入れ、情報セキュリティ技術の動向をにらみながら、研究の方向を適切に修正しつつ研究を推進していきたいと考えている。平成28年度は、情報ハイディング技術を利用してモノラルの電話音声をステレオに拡張する信号処理手法について検討した。平成28年度は、ロスレス方式よりもさらに多くの情報を埋め込むことができるセミロスレス方式の情報ハイディング技術をベースにして、ポストプロセスにより完全に元通りの情報を復元できるリバーシブル方式の情報ハイディング技術について検討した。平成28年度は、音楽データを具体的なターゲットとして、ひとつのデータに複数のデータを埋め込む信号処理手法を検討し、見かけはひとつのデータから複数のデータを読み出す情報ミスリーディング技術について検討した。平成28年度は、こうした研究の目的を達成するための検討を行った。

本研究は、(1)情報ハイディング技術による音声通信の高機能化、(2)ロスレス方式およびリバーシブル方式の情報ハイディング技術の開発、(3)情報ミスリーディング技術によるメディアの高付加価値化を研究の3つの柱としている。(1)は、音楽制作に利用されているサウンドエフェクトのノウハウを積極的に応用し、音楽制作では一般的なステレオによる音像定位技術を電話音声に対して適用することで、高齢者にとっても聞き取りやすいユニバーサルクオリティの電話品質を目指すことを具体的な目標としている。平成29年度は、情報ハイディング技術を利用してモノラルの電話音声をステレオに拡張する信号処理手法について検討した。(2)は、情報を埋め込んでもメディアにはまったく傷がつかないロスレス方式の情報ハイディング技術の高度化について検討することを具体的な目標としている。平成29年度は、ロスレス方式よりもさらに多くの情報を埋め込むことができるセミロスレス方式の情報ハイディング技術をベースにして、ポストプロセスにより完全に元通りの情報を復元できるリバーシブル方式の情報ハイディング技術について検討した。(3)は、ひとつのデータに複数のデータを埋め込む情報ハイディング技術について検討することを具体的な目標としている。平成29年度は、音楽データを具体的なターゲットとして、ひとつのデータに複数のデータを埋め込む信号処理手法を検討し、見かけはひとつのデータから複数のデータを読み出す情報ミスリーディング技術について検討した。情報通信の付加価値を高めるには、一見すると無駄なものとして切り捨てられてしまいがちな情報の冗長性を巧みに利用することがひとつのアプローチになる。本研究は、付加情報をやり取りするためのチャンネルとして情報の冗長性を利用する「情報ハイディング技術」を応用することで、標準フォーマットとの互換性を維持しながらも新たな機能を実現する高付加価値通信のコンセプトを打ち出し、情報通信のさらなる高機能化の可能性について追究することを目的としている。また、情報を読み出すルールを変更することで、見かけはひとつのデータから複数のデータを読み出す「情報ミスリーディング技術」を提案し、情報ハイディング技術の新たな研究分野を創出することを目指している。平成29年度は、こうした研究の目的を達成するための検討を行った。
パーキンソン病認知症の早期診断法確立と治療介入に関する研究

認知症は今やパーキンソン病(PD)の最も大きな予後規定因子であることが知られている。この研究課題では、[11C]BF-227 PETを用いてPD脳内のシヌクレイン沈着の分布と進展を評価した。検討した19例の内9例では前頭葉眼窩回や扁桃体、帯状回などの辺縁系に高い[11C]BF-227信号を認めた。これらの高信号域は時間経過とともに拡大した。一方で残りの症例についてはほとんど陽性信号を認めなかった。これらの結果から、PDのシヌクレイン沈着には辺縁系タイプと脳幹タイプの二つのパターンがあることが推定されたが、さらに特異度の高いプローブによる検討が必要である。先行研究において我々は、重度の嗅覚低下がパーキンソン病認知症の発症を予測する最も良いバイオマーカーであることを明らかとした(Brain 135 : 161, 2012)。さらに本邦で独自に開発されたプローブであるBF-227により、世界で初めてヒト脳内のαシヌクレイン沈着を画像化することに成功した(Brain 113 : 1772, 2010)。本研究ではこれらの知見を応用し、パーキンソン病に於けるシヌクレイン沈着様式を時系列的に解析、さらに嗅覚低下を中心とする嗅球・扁桃体機能の臨床評価やPETを用いた脳代謝評価と組み合わせることにより、パーキンソン病認知症への病態進展様式を明らかにするとともに、その早期診断法の確立、さらに治療介入法を確立することを目的とする。本研究により、現在パーキンソン病の最も大きな予後不良因子である随伴する認知症への対処法が飛躍的に改善することが期待される。BF-227 PET、FDG PET、volumetricMRIなどの画像診断法を組み合わせて、認知症を併発するパーキンソン病症例の発症前特徴を明らかとし、その早期診断法の確立を目指す。さらに病理学的に最も早期から高頻度に障害が見られる事が明らかになりつつある扁桃体の機能障害に起因する特徴的臨床症候検出を目指して、嗅覚検査とともに、扁桃体機能が関与することが示唆されている炭酸ガス応答性を上記画像検査と組み合わせてデータベース化し、コーホートとしてフォローすることにより、パーキンソン病認知症への病態進展様式を解析する。これらを通して認知症併発群を早期に検出する方法論を確立し、さらに早期に治療介入することによる予後改善の可能性についても検討する。先行研究において我々は、重度の嗅覚低下がパーキンソン病認知症の発症を予測する最も良いバイオマーカーであることを明らかとした(Brain 135:161, 2012)。さらに本邦で独自に開発されたプローブであるBF-227により、世界で初めてヒト脳内のαシヌクレイン沈着を画像化することに成功した(Brain 113:1772, 2010)。本研究では、BF-227による生体脳分子イメージングの技術をパーキンソン病にも応用し、その脳内陽性シグナルの分布を検討した。さらに同一症例でPIB-PETを施行し、アミロイドの沈着との差異を検討した。その結果、パーキンソン病に於けるシヌクレイン沈着様式に大きく2つのパターンがある可能性を示唆するデータが得られた。全体の約半数はほとんどBF-227の脳内集積を認めなかった(低集積群)が、残りの半数は、大脳皮質の広範な領域に集積を認めた(高集積群)。特に大脳辺縁系への集積が顕著であり、これらはレビー小体型認知症に於けるレビー小体の分布に類似するものであった。パーキンソン病に於けるレビー小体病理の進展様式には、脳幹を主とするものと嗅球や大脳辺縁系を中心とするものの二つの進展経路があり、前者は運動症状や自律神経症状に関連し、後者は嗅覚低下や認知機能低下に関係すると言う仮説が、これまでの病理学的検討や臨床的な縦断研究から示唆されて来ているが、今回の結果はこうした考えと良く一致するものと言える。先行研究において我々は、本邦で独自に開発されたβシート構造検出プローブであるBF-227により、世界で初めてヒト脳内のαシヌクレイン沈着を画像化することに成功した(Brain 113:1772, 2010)。本年度はシヌクレイノパチーの代表的疾患である多系統萎縮症に於いて、BF-227の陽性所見が経時的にどの様に変化するのかを主に検討した。先行研究に於いてBF-227の陽性所見が得られた症例の内、経時的な検査施行が可能であった4例について、23年の間隔を置いて同検査を再検した。対象となった4例のMSA-C患者はいずれも正常コントロール群と比較して、レンズ核、大脳白質、前頭葉から頭頂葉かけての大脳皮質において[11C]BF-227の集積亢進を認めていたが、いずれの症例においても、これらの領域の[11C]BF-227集積は経時的に病期の進行とともに増加・拡大していった。以上から[11C]BF-227 PETによって生体脳内αS蛋白凝集体の蓄積量を経時的に測定できることを示すことができたと考えられた。また[11C]BF-227 PETが病期進行や治療効果の判定としてのサロゲートマーカーに応用できる可能性があると思われた。PD患者17人に1回目の[11C]

BF-227 PET撮影を施行した。そのうち、9人に平均約2.5年の間隔をおいて、2回目の[11C]BF-227 PET撮影を施行した。1回目と2回目の撮像条件は同様で[11C]BF-227投与後60分間のPETダイナミック撮像で行った。認知機能、嗅覚機能、運動機能の指標として、それぞれMMSE、OSIT-J、UPDRS (motor score)を用いた。解析にはPMOD ver3.6 (PNEURO)を用いて、各個人のMRI画像をテンプレートにして自動的に前頭葉、側頭葉、頭頂葉、後頭葉、中心前回、補足運動野、帯状回、尾状核、被殻、淡蒼球、視床、扁桃体、嗅皮質、延髄、中脳、小脳領域にROIを設定した。小脳を参照領域とし、各領域と小脳との比(SUVR)を用いて、15人の正常コントロール群(年齢:58.9±13.5年、性別M/F:10/5、MMSE score:29.9±0.2)と比較した。統計解析にはMann-Whitney Utest、paired T-testを使用した。その結果、PD患者群は正常コントロール群と比較して、前頭葉、側頭葉、中心前回、補足運動野、帯状回、被殻、淡蒼球において有意差をもって[11C]BF-227の集積亢進を認めた。経時的には、前頭葉と補足運動野で集積の増加を認めた。この補足運動野領域とOSIT-JならびにMMSEのスコアと相関を認めた。集積亢進を示したこれらの領域はPDの病理でレビー小体が比較的多い領域と一致してしていた。アルツハイマー病にみられる側頭頭頂から後頭葉領域での集積亢進とは異なっており、PDでの[11C]BF-227集積亢進はアミロイドβを反映していないと考えられた。また、経時的変化における補足運動野での[11C]BF-227集積の増加は認知機能悪化との関連が示唆された。認知症は今やパーキンソン病(PD)の最も大きな予後規定因子であることが知られている。この研究課題では、[11C]BF-227 PETを用いてPD脳内のシヌクレイン沈着の分布と進展を評価した。検討した19例の内9例では前頭葉眼窩回や扁桃体、帯状回などの辺縁系に高い[11C]BF-227信号を認めた。これらの高信号域は時間経過とともに拡大した。一方で残りの症例についてはほとんど陽性信号を認めなかった。これらの結果から、PDのシヌクレイン沈着には辺縁系タイプと脳幹タイプの二つのパターンがあることが推定されたが、さらに特異度の高いプローブによる検討が必要である。パーキンソン病や多系統萎縮症などシヌクレイノパチーの分子イメージング技術の確立に向けてデータが蓄積されている。しかしPET検査の割り当てに制限があり、検査の試行回数にやや制限がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経内科学重度嗅覚低下を示したパーキンソン病症例を対象としたドネペジルの治療介入試験は引き続き継続する。BF-227によるシヌクレイノパチーの分子イメージング技術についても引き続き症例の蓄積を図る。今後さらにパーキンソン病に於ける認知症発症のリスク要因を引き続き検討するとともに、PETによる脳脳代謝、MRIによる脳萎縮評価、BF-227による分子イメージングを組み合わせて解析を進める。重度嗅覚低下を来たし後に認知症に至った症例についてvolumetric MRIにて更に詳細な検討を進めたところ、認知症発症例に特異的な脳萎縮パターンを確認しつつある。
熱帯アジアにおける択伐林業と森林減少・劣化の関連性

本研究は、熱帯季節林において択伐林業の持続性を評価したものである。まず、伐倒、集材・運搬にともなう残存木や林地への被害率は他国の低インパクト伐採による被害と同等もしくはそれよりも小さいことが分かった。一方、規定の30年サイクルよりも高頻度の伐採が実施されている林地おいて、森林が量質ともに著しく劣化している状況にあることが分かった。結論として、カンボジアおよびミャンマーにおける択伐林業は、一回の伐採における伐採強度や被害程度は他国と比較しても小さく、その択伐システム自体は森林劣化を引き起こすものではないが、ルールを逸脱した場合には違法伐採を伴う著しい森林劣化を引き起こす可能性が高いといえる。「熱帯林での林業活動(択伐)は森林減少・劣化を引き起こす」との論文が最近いくつかみられる。本研究の目的は,このアマゾン等熱帯雨林での見解を熱帯アジア,なかでも,カンボジアとミャンマーを主対象にフィールド調査と衛星画像解析により詳細に検証することにあり,熱帯林での持続可能な林業活動の成立条件を探ることに到達目標がある。カンボジアでは、フィールド調査を特に進め、大径木の択伐による残存木の損傷被害を調査し、定量化を試みた。その結果、残存木被害本数は立木密度と残存木サイズとともに増加する傾向があり、伐倒木一本当り約2%の被害本数率であることが分かった。この被害率はインドネシアやアマゾンでの低インパクト伐採で報告されている値と類似していた。ミャンマーでは、フィールド調査を伴う衛星画像解析を特に進め、森林減少と劣化の時系列変化の定量化手法を確立とともに、森林減少・劣化の要因分析を試みた。1856年より実施されているミャンマー択伐方式(MSS)で有名なバゴ山岳地の1989年から2006年にかけての森林減少と劣化を解析した結果では、標高および都市までの距離は森林減少と劣化の両方に強く影響を与えていたが、択伐強度(haあたり伐採材積)と村までの距離は森林減少とは関係なく、森林劣化のみと有意な関係があった。また、MSSで規程されている許容伐採量を遵守していた林班では択伐による森林劣化は見られないこともわかり、持続可能な熱帯林業を維持する上で、伐採強度が重要であることが示唆された。H25年度はカンボジアとミャンマーにおいて、択伐前後に設定してきた固定試験地の再測を進めた。その結果、アクセスのよい場所に位置する試験地では、択伐後の違法伐採の出現が確認された。ミャンマーのバゴ山地南部の択伐地区においては、ルールとして定められている伐採頻度(回帰年30年)に近い頻度で伐採が行われてきた小班とより伐採頻度の高い林班での林分構造を比較した。その結果、伐採頻度の低い小班では、直径分布もL字型で有用樹種も多く存在していたが、伐採頻度の低い小班では立木本数も少なく、直径分布は一山型であった。高伐採頻度区では炭焼窯もみられ、小中径木の著しい減少は炭生産が原因の一つであると考えられた。また、ミャンマーのバゴ山地南部の択伐経営区内に移住している地域住民にインタビュー調査を実施し、択伐経営区内での森林利用の実態や政府による択伐経営に対する認識や意識について調べた。その結果、調査対象住民の半数は択伐区経営の目的等を認識していたが、一方で現金収入として森林資源を利用しており、約90%は自家消費として日々森林を利用しているとの回答であった。また、択伐経営区内の森林劣化のもっとも大きな原因は炭生産であると回答した住民が7割であり、林分構造調査から推察された原因が再度確認できた。カンボジアでは、昨年度設定した択伐残存木損傷被害調査区において、集材路の計測を実施するとともに、H25年度に択伐予定のコミュニティ林業地に1haの調査区を4つ設定した。ミャンマーでは、ミャンマー択伐方式(MSS)で有名なバゴ山岳地の南ザマイ区おいて、チークを有する天然林を対象にフィールド調査を進めた。まず、過去の伐採頻度の低い93林班において9haの調査区を設定し、伐根位置、林道位置の計測を行い、その内の2haの区画では詳細な残存木損傷被害調査を実施した。

その結果、昨年度実施された択伐の伐採強度は4.8本/haであり、残存木被害率は4.3%であることが分かった。また、過去の択伐頻度の高い29林班においては20個の0.1h方形調査区を設定し、残存木被害調査を行い、伐採木一本当たり,2.23%/haの被害率であることが分かった。2つの林班ともにゾウを用いた集材にともなう残存木被害はほとんど見られず、一方林道造成に伴う被害が多くみられた。直径分布をこれら2つの林班で比較すると、伐採頻度の低い93林班はL字型を呈しているのに対して、伐採頻度の高い29林班では小径木および大径木が少なく、択伐林としての持続性が危惧された。さらに、過去に伐採頻度が極めてひくく、チークが多く残存している56林班おいても1haの方形調査区を設定しその林分構造を調べた結果、その直径分布は一山型のであった。「熱帯林での林業活動(択伐)は森林減少・劣化を引き起こす」との論文がアマゾン等熱帯雨林を対象とした研究で多くみられる。本研究の目的は,このアマゾン等熱帯雨林での見解を熱帯アジア,なかでも,カンボジアとミャンマーを対象にフィールド調査と衛星画像解析により詳細に検証することにある。今年度は、まず、カンボジアおよびミャンマーにて択伐による残存木への被害の調査および解析を継続的に進めた。残存木への被害を重度被害、軽度被害、被害なしの3つのカテゴリーに分類し、多項ロジステック混交モデルにより残存木一本が被る被害確率を解析した結果、伐採木のサイズおよび、残存木サイズを説明変量に用いることで、それらの被害確率が有意に予測できることがわかった。同じ多項モデルの解析結果をミャンマーとカンボジアで比較したところ、カンボジアや他の熱帯雨林においてみられる、大きいサイズでも生じる軽度被害の確率が立木密度の極端に低いミャンマーの試験地では極めて低いことや、重度被害の伐採木サイズへの感度がミャンマーで比較的大きいことがわかり、択伐による被害を統一的に説明するためには、立木密度や傾斜などの地形因子を考慮する必要性を指摘した。また、択伐後の違法伐採の調査・解析もすすめ、ミャンマーのバゴ山地において4つの方形(80m×80m)プロットで調査した結果、合法的な伐採強度は立木本数で7%であり、サイズの大きい樹木のみが伐採されていた一方で、合法伐採後の違法伐採量は19%であり、そのサイズは20cm80cmと広範囲にわたることが明らかとなった。衛星画像解析においては、ランドサットの時系列データによる攪乱時期の推定に関する解析を進め、特にミャンマーにおいて、地形補正とGap felling補正の効果を検討し、特にGap felling補正の有効性を確認した。26年度が最終年度であるため、記入しない。森林計画学26年度が最終年度であるため、記入しない。カンボジアとミャンマーの2つの国を対象としたフィールド調査および衛星画像解析は予定通り順調に進み、フィールド調査を主体としたカンボジアにおいても、衛星画像解析を主体としたミャンマーにおいても、伐採強度(単位面積あたりの伐採本数や伐採材積)が重要であることが分かった。カンボジアとミャンマーの2つの国を対象としたフィールド調査および衛星画像解析は予定通り順調に進んでいる。
エピゲノムに着目した着床における胚と子宮の相互作用の解析

胚のエピゲノム変化として、着床を契機に胚のDNAメチル化がダイナミックに促進されることが報告されているが、着床直前の胚および子宮におけるエピゲノム変化は明らかになっていない。受精卵は着床直前に子宮内に移入し、子宮による作用によって胚が活性化し着床能を獲得し、子宮への接着反応を開始し、着床によりさらにトロフェクトダームおよびICMの細胞分化が加速する。そこで、胚の活性化前後の受精卵のDNAメチル化・ヒストン修飾を解析した。MeDIP-Seqにより、活性化前後でDNAメチル化の全体の程度の差は見られなかったが、RNA-seqで発現が2倍以上変化した4092遺伝子のうち、メチル化に差があった遺伝子は2843遺伝子と69%でDNAメチル化による発現の変化だったと考えられた。現在、ChIP-seq(H3-K4、H3-K9、H3-K27)は解析し、データをまとめている。また、子宮の解析では、プロゲスチンは不妊治療で子宮の着床能を補助する目的で用いられる一方、避妊目的にも用いられるが、プロゲスチンが着床に与える影響については未だ不明であることに着目して、プロゲスチンが着床に与える影響を検討した。着床前に、マウスに高容量のプロゲスチンを投与したところ、着床障害が見られた。着床に必須因子であるLIF発現を着床直前の妊娠4日目の午後の子宮で調べたところ、プロゲスチン投与でLIFは有意に低下した。また、プロゲスチン投与による着床障害を救済するため、妊娠4日目にLIF蛋白を投与したところ、着床障害率は改善した。このことから、プロゲスチンが着床直前の子宮のLIF発現を低下させることで着床を阻害する可能性が示された。以上の実験内容を踏まえ、LIFの子宮及び胚への影響を着目し、子宮特異的LIF欠損マウスの着床前後の胚のRNA-seqを行い、解析中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。現在、ChIP-seq(H3-K4、H3-K9、H3-K27)は解析中である。以上の実験内容を踏まえ、LIFの子宮及び胚への影響を着目し、現在、子宮特異的LIF欠損マウスの着床前後の胚と子宮のRNA-seqを行っている。また、着床障害をもつ子宮特異的遺伝子欠損マウスでの検討についても、着床に重要なLifのコンディショナルノックアウトマウスを用い、胚のRNA-seqを終えたところである。以上、計画に沿って順調に実験を進めている。

着床に必須因子であるLIF発現を着床直前の妊娠4日目の午後の子宮で調べたところ、プロゲスチン投与でLIFは有意に低下した。また、プロゲスチン投与による着床障害を救済するため、妊娠4日目にLIF蛋白を投与したところ、着床障害率は改善した。このことから、プロゲスチンが着床直前の子宮のLIF発現を低下させることで着床を阻害する可能性が示された。以上の実験内容を踏まえ、LIFの子宮及び胚への影響を着目し、子宮特異的LIF欠損マウスの着床前後の胚のRNA-seqを行い、解析中である。以下の実験を行っていく予定である。1着床直前の胚と子宮内膜のRNAの発現と、DNAメチル化・ヒストン修飾を解析について2着床障害をもつ子宮特異的遺伝子欠損マウスでの検討について着床に重要なLifに加え、Cox2のコンディショナルノックアウトマウスを用い、着床前後の胚のRNA-seqを行う。1で抽出した遺伝子についてH3-K4、H3-K9、H3-K27のChIP解析を行う。3ヒト子宮内膜の解析を行う。着床期のヒト子宮内膜を用いて、12で抽出した遺伝子について発現解析を行う。また、着床障害患者についての検討も行う。抽出した分子について、In situ hybridization、qPCR、免疫染色などの発現解析を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
老人性難聴発症の分子機構を規定するｍｉＲＮＡ・標的遺伝子群の同定

聴覚の老化に重要な調節因子を明らかにすることを目的とした。月齢1カ月、10カ月、16カ月のC57BL/6(加齢性難聴モデルマウス)蝸牛に対して網羅的miRNA発現解析を行った。非階層クラスター分析を行い、老人性難聴に関与しうる6つのクラスター(32のmiRNAを含む)を選別した。6つのクラスターの中で3つのクラスター(クラスター1、クラスター5、クラスター6)において、12のmiRNAの発現が月齢1カ月から10カ月の間に上昇していた。これらの12miRNAを対象として、加齢性難聴モデルマウスC57BL/6と非加齢性難聴モデルマウスC3H/HeにおけるmiRNA発現を比較した。マイクロRNA(miRNA)は、生物学的プロセスをコントロールする遺伝子発現の重要な調節因子である。我々は加齢性難聴モデルマウスC57BL/6において、月齢1カ月、10カ月、16カ月のマウス蝸牛に対する網羅的miRNA発現解析を行い、非階層クラスター分析にて老人性難聴の発症に関与しうる32の候補miRNAを選別した。本研究では、これらの32のmiRNAの中で、加齢に伴い発現量が上昇した12のmiRNAを研究対象とし、定量PCR、in situ hybridizationなどの手法を用い、老人性難聴という生物学的プロセスに重要で中心となる調節因子を明らかにする。特定のmiRNAと標的遺伝子群を同定することで、遺伝的素因が複雑に絡み合った老人性難聴発症の分子機構を総括的に捉えることを目的としている。本研究では、聴覚の老化という生物学的プロセスに重要で中心となる調節因子を明らかにする。そして、特定のmiRNAと標的遺伝子群を同定することで、遺伝的素因が複雑に絡み合って発症すると考えられる老人性難聴の分子機構を総括的に捉えることを目的とした。我々は加齢性難聴モデルマウスであるC57BL/6において、月齢1カ月、10カ月、16カ月のマウス蝸牛に対して網羅的miRNA発現解析を行った。そして、非階層クラスター分析を行い老人性難聴の発症に関与しうる32の候補miRNAを選別した。分類された6つのクラスターの中で3つのクラスター(クラスター1、クラスター5、クラスター6)においては、月齢1カ月から10カ月の間にmiRNA発現が上昇しており、12のmiRNAが含まれていた。耳鼻咽喉科学蝸牛の収集は、各マウスにおいて左右別々のマイクロチューブに保存し、それぞれを定量PCRにて解析した。しかし、左右別の試料において再現性のある結果が得られていない。今後は、対象とする月齢を1カ月と10カ月の2つのタイムポイントからより多くのタイムポイントとすること、複数回の実験を行うことで再現性のある実験成果を導く必要がある。加齢に関与する特定のmiRNAを同定するためには、再現性のある実験結果が必須となる。そのためには、対象とする月齢を1カ月、4カ月、7カ月、10カ月などより多くのタイムポイントとすること、各マウスにおける蝸牛の収集を現在の2つではなく4つ以上に分けて解析し再現性を確認することを計画している。飼育マウス数および解析用試薬にかかる物品費が少なかったため次年度使用額が生じた。今後は対象とするマウス月齢や収集サンプル数を増加させ本研究を推進する予定であるため、飼育マウス数増加に伴う飼育費用(床敷、餌代など)や増加が見込まれる解析用試薬などの物品費に使用する計画である。
骨組織と脂肪組織の発生を同時に模倣するマトリックス材料の開発

細胞外マトリックス(ECM)は、組織発生過程で動的にリモデリングし、細胞機能を制御している。本研究では、間葉系幹細胞(MSCs)の骨・脂肪分化過程のECMを模倣したマトリックスを作製し、細胞機能に対するECMの影響を調べた。骨分化後期・脂肪分化初期、骨分化後期・脂肪分化後期マトリックスは、MSCの骨分化を促進したが、脂肪分化は促進しなかった。骨分化初期・脂肪分化初期マトリックスは脂肪分化を促進したが、骨分化は促進しなかった。骨分化初期・脂肪分化後期マトリックスは骨分化、脂肪分化ともに促進しなかった。さらに、本マトリックスは、スケールアップ調製が可能でバイオマテリアルとしての有用性も示された。平成27年度は、ヒト間葉系幹細胞(MSC)の骨芽細胞・脂肪細胞への同時分化誘導、分化段階の評価、脱細胞処理によるマトリックスの調製を実施した。まず、MSCの同時分化誘導を行うため、骨・脂肪各分化誘導培地を種々の割合(100/00/100)で混合した。また、分化誘導因子未添加の培地を幹細胞培地とした。次に、MSCを細胞培養皿に播き、上記の混合培地で721日間培養することで同時分化誘導を行った。続いて、アルカリホスファターゼ(ALP)染色、アリザリンレッド(ARS)染色によるカルシウム沈着の検出、Oil Red O染色による脂肪滴の検出、リアルタイムPCR法による分化マーカー遺伝子の発現解析を行った。その結果、幹細胞培地で7日間培養したMSCはALP、ARS、Oil Red O染色ともに陰性で骨、脂肪分化の遺伝子は検出されず、未分化の細胞とした。85/15混合培地で7日間培養したMSCはALP染色陽性、ARS、Oil Red O染色が陰性のため、骨分化初期・脂肪分化初期細胞とした。同様にして、50/50混合培地で14日間培養したMSCを骨分化初期・脂肪分化後期細胞、95/5混合培地で21日間培養したMSCを骨分化後期・脂肪分化初期細胞、70/30混合培地で21日間培養したMSCを骨分化後期・脂肪分化後期細胞とした。各分化マーカー遺伝子の発現量は、染色結果と一致していた。さらに、界面活性剤、酵素、アルカリ処理によりこれらの5種類の培養系から細胞成分を除去することで、各マトリックスを作製した。細胞成分の除去は細胞核、細胞骨格アクチンの染色により確認した。基板へのマトリックスタンパク質沈着はクマシーブリリアントブルー染色で確認した。さらに、上記マトリックスをタイプIコラーゲン、ビグリカン等の抗体で免疫染色した結果、各分化段階でマトリックスの組成が異なることが分かった。ヒト間葉系幹細胞を骨分化誘導培地と脂肪分化誘導培地の混合培地で培養時間を調整することにより、骨分化と脂肪分化のそれぞれの初期段階と後期段階を制御する方法を確立した。分化を誘導した細胞を脱細胞化することにより、骨・脂肪組織発生模倣型マトリックスの作製に成功し、その組成を明らかにした。以上のように、当初の計画通りに研究成果を上げることができたと評価している。平成28年度は、前年度に確立した条件で、分化段階が異なる組織発生模倣型マトリックスを調製した。各マトリックス表面でヒト間葉系幹細胞(MSC)を培養し、MSCの接着、増殖、骨分化及び脂肪分化への影響を評価した。具体的にはまず、骨分化初期・脂肪分化初期、骨分化初期・脂肪分化後期、骨分化後期・脂肪分化初期及び骨分化後期・脂肪分化後期という4種類の組織発生模倣型マトリックス(4種類)を調製した。次に、各組織発生模倣型マトリックス表面でMSCを培養し、MSCの接着及び増殖を調べた。その結果、いずれのマトリックスにおいても、MSCはよく接着して伸展し、培養と共に増殖した。さらに、組織発生模倣型マトリックス表面で培養したMSCの骨芽細胞および脂肪細胞への分化誘導を行い、その分化度を調べた。骨芽細胞への分化をアルカリホスファダーゼ(ALP)染色、アリザリンレッド染色によるカルシウム沈着の検出、リアルタイムPCR法による骨分化マーカー遺伝子であるALP、IBSP、オステオポンチン、RUNX2及びSP7の遺伝子発現解析により評価した。一方、脂肪細胞への分化を脂肪滴のOil Red O染色、リアルタイムPCR法による脂肪細胞分化マーカー遺伝子LPL、FABP4、FASN、PPARG及びCEBPA遺伝子の発現により調べた。その結果、組織発生模倣型マトリックスの種類に応じてMSCの分化に対して異なる効果が現れた。すなわち、骨分化後期・脂肪分化初期マトリックス材料と骨分化後期・脂肪分化後期マトリックス材料はMSCの骨分化を促進したが、脂肪分化を促進しなかった。これに対して、骨分化初期・脂肪分化初期マトリックス材料はMSCの脂肪分化を促進したが、骨分化に促進効果がなかった。骨分化初期・脂肪分化後期マトリックス材料は骨分化、脂肪分化のいずれも促進しなかった。昨年度に確立した条件で作製した骨・脂肪組織発生模倣型マトリックスを用いて、それぞれのマトリックスによるヒト間葉系幹細胞の骨分化と脂肪分化への影響を明らかにし、計画通りの成果をあげたと考えている。平成29年度は、前年度までに確立した脂肪・骨組織発生模倣型マトリックス技術を用いて、三次元培養の材料評価実験に必要な量のマトリックスをスケールアップして調製し、間葉系幹細胞の脂肪分化及び骨分化への影響を調べた。まず、ポリ(乳酸-グリコール酸)/コラーゲン複合メッシュに間葉系幹細胞を播種し、脂肪分化誘導培地と骨分化誘導培地を用いて、分化段階に応じて3日3週間培養を行った。

分化誘導後、脱細胞化処理により多孔質構造をもつ脂肪及び骨組織発生模倣型マトリックスが得られた。マトリックスの成分を調べるために、得られた多孔質マトリックスをタイプIコラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、バーシカン、ビグリカンとデコリンの各抗体で免疫染色した。その結果、幹細胞多孔質マトリックス、脂肪分化初期多孔質マトリックス、脂肪分化後期多孔質マトリックス、骨分化初期多孔質マトリックスと骨分化後期多孔質マトリックスは異なる成分を有した。さらに、脂肪及び骨組織発生模倣型多孔質マトリックス中で間葉系幹細胞を三次元的に培養し、細胞接着、増殖及び分化を調べた。間葉系幹細胞はこれらの多孔質マトリックス材料に接着し、増殖した。脂肪滴のOil Red O染色及びリアルタイムPCR法による脂肪細胞分化マーカー遺伝子解析の結果、脂肪分化初期多孔質マトリックスは幹細胞多孔質マトリックス及び脂肪分化後期多孔質マトリックスより、間葉系幹細胞の脂肪分化を促進した。幹細胞多孔質マトリックス、骨分化初期多孔質マトリックス及び骨分化後期多孔質マトリックスも間葉系幹細胞の骨分化に対して異なる効果を示した。細胞外マトリックス(ECM)は、組織発生過程で動的にリモデリングし、細胞機能を制御している。本研究では、間葉系幹細胞(MSCs)の骨・脂肪分化過程のECMを模倣したマトリックスを作製し、細胞機能に対するECMの影響を調べた。骨分化後期・脂肪分化初期、骨分化後期・脂肪分化後期マトリックスは、MSCの骨分化を促進したが、脂肪分化は促進しなかった。骨分化初期・脂肪分化初期マトリックスは脂肪分化を促進したが、骨分化は促進しなかった。骨分化初期・脂肪分化後期マトリックスは骨分化、脂肪分化ともに促進しなかった。さらに、本マトリックスは、スケールアップ調製が可能でバイオマテリアルとしての有用性も示された。今後も当初の計画通りに研究を進める。すなわち、平成27年度に作製した骨・脂肪組織発生模倣型マトリックスを用いてヒト間葉系幹細胞を培養し、マトリクスによる骨分化と脂肪分化への効果を調べる。今後も当初の計画通り研究を進める。すなわち、前年度に引き続き「骨・脂肪組織発生模倣型マトリックス」を用いてMSCを培養し、分化誘導を促進するバイオマテリアルとしてのマトリックスを評価するための研究を実施する。29年度が最終年度であるため、記入しない。再生医工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
STS家政教育カリキュラムの開発に関する基礎的研究

平成13年度に収集したSTS家政教育カリキュラムの開発に関わる諸基礎資料を、わが国の家庭科教師教育ならびに家庭教育の観点から分析し、STS家政教育カリキュラム開発の枠組みを提示した。さらにその理論枠組みに基づき、具体的な教材や学習プログラムの開発を行った。1.STSの観点から見たわが国の家庭科教師教育、並びに家庭教育の問題点として、生きた現実の社会を舞台に学習を展開するという意識があまり高くなく、学び手に社会的連関のもとで考えさせる学習プロセスが少ないことが指摘された。今日の高度技術時代における子育てや健やかな日常生活実践は、答えが一つでない、あるいは答えが見つからない現実の生活問題、社会問題について考える続ける態度を育てることなしには実現できない。2.以上の問題点を克服するための一試みとして、教師や親が実際の教育場面においてSTS家政教育理論を具体化してゆく際の手がかりとなる「STS家政教育プログラム開発のための枠組み」を提示した。また、この枠組みの有効性を確認するため、幾つかの家庭科教師教育の機会においてSTS家庭科教材の開発を試み、そこで開発した教材や学習プログラムについて、現職教員や親による評価を行った。その結果、STS家庭科学習は、様々な関連において自らの生活行為を問う力や、それに必要なものの見方、考え方を獲得させるために有効で、変化の激しい時代における生きる力の育成に重要な役割を果たすであろうとの肯定的評価を得た。本年度はSTS家政教育カリキュラムの開発にかかわる基礎資料とデータ収集を行った。主な成果を以下に示す。1.カナダにおけるSTS教育の歴史と現状についての大要を把握した。(主に、カリキュラムの理念と枠組み、教師の授業開発の過程、子どもたちの学びの観点から)2.カナダの教師教育カリキュラムに見るSTS教育の位置づけとその実態について、資料収集を行った。(教師教育カリキュラム、シラバス、テキスト、授業資料等の収集)。また、家政教育との関連からより詳細な考察を行う必要性があると判断された。この点に関しては来年度の課題としたい。3.カナダの家政教育(とくに幼児期・児童期における家庭教育と、家庭科教育)の歴史と現状について把握するための資料を収集し、サスカチュワン州においては大学教師、教育委員会、親に面接調査を行った。一般的傾向を把握するため、さらに質問紙調査(家庭教育と家庭科教育、環境教育に関する態度測定を含む)を予定している。4.カナダ、サスカチュワン大学における「STSと家政学の連携による教育プロジェクト」について、その理念と成果を把握し、わが国におけるカリキュラム開発の視点から分析を行っている(継続中)。
3Dプラスチックラジオクロミック線量計の開発・評価

本研究では、立体的な線量分布を示す治療に対応することを目的として、ラジオクロミック現象を利用した固体検出器による3次元線量測定方法の確立を検討している。現状ではラジオクロミックフィルムが臨床で実用されており、照射位置の確認・照合、精度検証ツールとして用いられているが3次元測定には適していない。そこでラジオクロミックの放射線による着色作用に着目し任意の形状に固形化し、かつ立体状に構築した線量計を開発することを考えている。プラスチックをはじめ合成樹脂は電子密度としても水に近く、人体の軟部組織と放射線の挙動が類似しておりファントム一体型化学線量計として応用利用できると考えている。