hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高機能レーザ表面改質における制御因子の解明と材料学的評価

本研究課題の目的達成のため,大阪大学溶接工学研究所及びマサチューセッツ工科大学材料加工センターとの共同研究の一環として以下の合同シンポジウムを開催し,多数の参加者を得た.今後もこの種の合同シンポジウムを年2回開催する予定である.1)第1回合同シンポジウム場所:マサチュセッツ工科大学材料加工センター日時:1987年11月4日参加者:35名2)第2回合同シンポジウム場所:大阪大学溶接工学研究所日時:1988年1月26日,27日参加者:延べ193名本研究計画にそって大阪大学溶接工学研究所では次の様な具体的研究を遂行し、以下の成果を得た。1.レーザー表面アモルファス化の研究(1)凝固時に最大10^6K/sの冷却速度が得られるパルスレーザー照射条件で種々の合金の表面アモルファス化状態を調査した結果、レーザー表面アモルファス化のための適正レ-ザ-照射条件、結晶凝固及び再加熱時の熱影響部における結晶化の機構及び割れ発生防止策を明らかにした。(2)3種の異なる発振形態のYAGレーザー、すなわち連続発振(CW)、ノーマルパルス発振及びQ-スイッチ発振のレーザーを用いて、凝固時の冷却速度推定のための熱伝導解析およびその実験的検証を行った。深さ20μm以上の溶け込みが得られるレーザー照射条件では、CW発振において10^410^5K/s、ノーマルパルス発振(パルス時間:0.1ms)では10^510^7K/s、Q-スイッチ発振では最大10^9K/s冷却速度が得られる事を明らかにした。この結果を3種の易アモルファス合金を用いて実際にアモルファス化を試みた結果、高速スキャンCW、ノーマルパルスおよびQ-スイッチパルス発振の順にアモルファス化が容易となる事を実証した。なお、オーバーラップ照射による表面アモルファス化の場合、前層でアモルファス化した部分が次層のレーザー照射によりその熱影響部が結晶化し易く、特に高速スキャンCW発振の場合に顕著である事が判明した。2.レーザー粉末塗付法による各種セラミックスのチタン合金表面へのコーティング各種の炭化物、硼化物及び窒化物セラミックス粉末あるいはその原料を予めチタン合金表面に塗付し、パルスレーザーを照射して溶融凝固させる事により厚み50200μmの超高硬度被膜形成のための条件及びその材料学的特性の解明を計った。なお、これらの原料粉末を塗付した資料を窒素ガス気中でレーザー処理すると不活性ガス気中処理の場合に比べてビッカース硬度で平均200程度の硬度増加が生じる事を明らかにした。3.レーザーPVDの研究レーザー加熱・蒸発法による窒化珪素及びアルミナセラミックスのPVD(物理蒸着法)による薄膜形成に関する基礎実験を行った。(1)各種発振モードのYAGレーザーを照射した時、セラミックスターゲット材料から発生するプルームの構成粒子を分光測定法により同定した結果、セラミックスは元素状態に解離し、金属元素は一部電離状態にある事が判明した。金属元素の電離状態はCWレーザー照射では極微であるが、パルスおよびQ-スイッチ発振では1価以上の電離種が生じる。(2)Si_3N_4、Al_2O_3のNi基板上への蒸着を試み、膜特性に及ぼすレーザー照射条件、雰囲気圧力及び基板温度の影響を明らかにした。この結果、膜硬度は雰囲気圧力及び基板温度に大きく依存する事が判明した。
鉄鋼関連材料の新しい迅速分析法の確立

本年度は、製鋼スラグ中のフリーCaOおよびフリーMgOをカソードルミネッセンス(CL)法によって検出する手法の確立を目指した。製鋼スラグは、生産量の約3分の1が道路用路盤材として再利用されている。製鋼スラグ中にはフリーCaOおよびフリーMgOが含まれており、フリーCaOおよびフリーMgOは水和反応および、その後の二酸化炭素との反応により体積が2倍程度膨張するので、道路を膨張・破壊させる原因となる。そこで、製鋼スラグ中に含まれるフリーCaOおよびフリーMgOを検出することは重要である。フリーCaOを含む模擬製鋼スラグを作製して、フリーCaOをCL分析したところ、不純物として含まれるMn2+に帰属される600nmのCLピークにより橙色の発光を確認した。また、模擬製鋼スラグを70°Cの温水に浸漬させる、エージング処理により生成した炭酸カルシウムも不純物として含まれるMn2+に由来する620nmのCLピークにより橙色の発光を確認したが、炭酸カルシウムには波長690 nm以上の範囲にもある程度の発光強度が認められたので、その波長以上の光を選択的に撮影することでフリーライムと炭酸カルシウムを識別することができた。フリーMgOを含む模擬製鋼スラグを作製して、フリーMgOをCL分析したところ、フリーマグネシアはMgO中に不純物として含まれるMn2+に由来する755nmのピークにより赤色の発光を確認した。エージング処理を行ってもなお、スラグ中に残留するフリーマグネシアをCL法で分析できることも確認した。また、フリーライムとフリーマグネシアをCL法で識別する方法の検討も行った。フリーライムには波長700 nm以上の波長範囲にピークは存在しないので、フリーマグネシアの755nmのピークを選択的に撮影することで識別が可能である。平成30年度の目標である、カソードルミネッセンス法による製鋼スラグ中のフリーCaOおよびフリーMgOを検出する手法を確立できたため。カソードルミネッセンス法を用いて、耐熱鋼表面のスケール(Al2O3, SiO2, Cr2O3など)の種類、表面形態、膜厚を測定する手法の確立を目指す。本年度は、鉄鋼中の様々な介在物をカソードルミネッセンス法によって検出する手法の確立を目指した。鉄鋼中の介在物は伸線・撚線工程での破断、疲労破壊、水素誘起割れ、表面の疵、連続鋳造におけるノズル閉塞などの問題を引き起こすので、介在物分析は鉄鋼生産において重要である。本研究では、BN, AlNおよびCaO-Al2O3系介在物をCL測定によって検出および識別できるか検討した。CL像を撮影することで、BNについては青色の発光を示し、5マイクロメートル以上の介在物を、AlNについては青色の発光を示し、20マイクロメートル以上の介在物を検出することができた。AlN介在物は、発光色からAl2O3と識別することもできた。CaO-Al2O3系介在物については、Ca12Al14O33, CaAl2O4, Ca3Al10O18, CaAl4O7, CaAl12O19の5種類の化合物のCLスペクトルをもとに、CL像を撮影することで発光色から、連続鋳造においてノズル閉塞およびストッパー溶損を引き起こさないCaAl2O4およびCa3Al10O18をCa3Al2O6, Ca12Al14O33, CaAl4O7, CaAl12O19と識別することができた。

また、X線励起ルミネッセンス(XEOL)法を用いたはAl2O3介在物とMgAl2O4介在物の識別できるか検討した。XEOL法は大気中でも測定が可能であるため、介在物のオンライン分析に応用できる可能性がある。そこで、Al2O3介在物とMgAl2O4介在物を含む試料のXEOL像を撮影したところ、発光色からAl2O3介在物(青色あるいは赤色)とMgAl2O4介在物(緑色)を識別できた。655nm以上の光を除去するフィルターを用いてXEOL像を撮影すると、Al2O3介在物はすべて青色に発光するので、より容易にAl2O3介在物とMgAl2O4介在物を識別できた。平成29年度の目標である、カソードルミネッセンス法による鉄鋼中の様々な介在物を識別できることを示し、これらの介在物の発光メカニズムを解明できたから。カソードルミネッセンス法を用いて、耐熱鋼表面のスケール(Al2O3, SiO2, Cr2O3など)の種類、表面形態、膜厚を測定する手法の確立を目指す。カソードルミネッセンス法を製鋼スラグ中のフリーCaOおよびフリーMgOの迅速同定に応用する。また、X線励起ルミネッセンス法を用いた大気中での製鋼スラグ中のフリーCaOおよびフリーMgOの検出が可能かを調査する。
アメリカ教育における等質とエクセレンス追求の史的研究

(1)研究会活動について62年度は研究計画の最後の年度にあたり,主として研究報告書の作成に重点をおいた. 62年7月21日23日の3日間に第6回研究会を開催し, 5つの研究発表を行なった.これにより,研究会における研究発表は合計28となり,研究会参加者全員,これまでの研究会活動に満足し,年度末の研究報告書完成にむけて努力する旨,意見の一致をみた.猶,これまでに研究発表された内訳は,教育の機会均等に関する研究7件,エクセレンス追求関係18件,両者に関係するもの3件である.続いて10月4日の教育史学会第2日目に,学会参加者の内,科研に参加している人々が集まった.ここでは今回のアメリカ教育史研究会の研究テーマに関心のある方々が7名新たに参加され,科研費が本年度でなくなった後も,アメリカ教育史研究を継続発展させていくことが確認された.(2)研究報告書体成について,研究報告書は研究分担者11名,研究協力者6名計17名が執筆することになり,エクセレンス関係論文6件,イクォリティ関係論文7件,両者に関係する論文4件となる.170頁前後の報告書が完成間近となっている.(3)新しい研究成果これまでの研究で,アメリカ人は教育について相反する二つの面の相克にゆれ動かされている点がわかった.一つは平等主義の達成によるアメリカ人としての共通性に対する白負,他の一つは,平等化の不幸な結果としての凡庸性に悩むという2面性である.最近のアメリカ教育は後者の凡庸的傾向が一段と強まり,アメリカの伝統的信条である競争の機会の均等から結果の平等へと走り,著しく競争力をなくしてしまった.Nation at Risk以降の一連の努力は,かかる状況の打開にあった.本研究は61年10年8日9日の両日第4回研究会を開催し、エクセレンス関係3、機会均等関係4の研究発表があり、続いて62年3月14日、15日の両日第5回研究会を開催し、エクセレンス関係5、機会均等関係4の研究発表があり60年度に購入した文献を使って活発な研究発表がおこなわれた。61年度の研究は教育の機会均等エクセレンスが厂史的経緯の中で、どのような関係を保ちながらアメリカ教育に登場したかに焦点を合わせてきた。アメリカは建国以来、機会の平均を求めて努力し、それを実現することの出来る最も有力な手段が19世紀前半Horace Maunによって唱えられた「人間の条件の偉大な平等装置」即ち、教育であった。この考え方は、その後ずっとアメリカ社会に定着し、第2次世界大戦後、一段とその勢いを増し、1944年のServicemen's Adjustment Act,1964年のEconomic Opporturity Act,1965年のElementary and Secondary Act等の実現を見たのである。しかし、これと同時期に出された66年のColeman Reportは従来までの機会均等の考え方に決定的打撃を与えるものであった。このレポートは「学校は何の差異ももたらさない」として、結果の平等を求める方向へと70年代の教育改革の方向を変えたのであった。ここに「平等」をめぐって、Jencks,Rowls等を中心に興味深い議論が展開され、Affirmative Actionの実現をみたのである。しかしながら、かかる施策は個人が「機会の平等」に基づき努力と実践によって社会的に上昇するという伝統的アメリカ的理念とは相容れないものであった。更に80年代に入ってからの、全ての分野における低迷せるアメリカは、復活を教育にかけたのである。83年のA NationatRiskはそのことを如実に示すものであったといえる。このポートが求めた優秀性の回復は、アメリカが建国以来求め続けた自由と創造性をとりもどすべく方向転換をさせた決定的契機を与えたものといえる。(1)研究会活動について62年度は研究計画の最後の年度にあたり,主として研究報告書の作成に重点をおいた. 62年7月21日23日の3日間に第6回研究会を開催し, 5つの研究発表を行なった.これにより,研究会における研究発表は合計28となり,研究会参加者全員,これまでの研究会活動に満足し,年度末の研究報告書完成にむけて努力する旨,意見の一致をみた.猶,これまでに研究発表された内訳は,教育の機会均等に関する研究7件,エクセレンス追求関係18件,両者に関係するもの3件である.続いて10月4日の教育史学会第2日目に,学会参加者の内,科研に参加している人々が集まった.ここでは今回のアメリカ教育史研究会の研究テーマに関心のある方々が7名新たに参加され,科研費が本年度でなくなった後も,アメリカ教育史研究を継続発展させていくことが確認された.(2)研究報告書体成について,研究報告書は研究分担者11名,研究協力者6名計17名が執筆することになり,エクセレンス関係論文6件,イクォリティ関係論文7件,両者に関係する論文4件となる.170頁前後の報告書が完成間近となっている.(3)新しい研究成果

これまでの研究で,アメリカ人は教育について相反する二つの面の相克にゆれ動かされている点がわかった.一つは平等主義の達成によるアメリカ人としての共通性に対する白負,他の一つは,平等化の不幸な結果としての凡庸性に悩むという2面性である.最近のアメリカ教育は後者の凡庸的傾向が一段と強まり,アメリカの伝統的信条である競争の機会の均等から結果の平等へと走り,著しく競争力をなくしてしまった.Nation at Risk以降の一連の努力は,かかる状況の打開にあった.
高分解能電子顕微鏡観察による魔法数をもつ空孔型欠陥の同定とその挙動解明

グラファイトやシリコン等の共有結合性の材料中には、非常に安定な空孔型欠陥が存在することが広く知られている。これらの欠陥は、ある特定の数の原子空孔が集まって形成されていることから、何らかの魔法数(magic number)が関係していると予想されている。また、その形状は、幾何的に高い対称性をもつことが特徴である。それら魔法数空孔クラスターの形状を、高分解能電子顕微鏡観察によって実空間上で「直視すること」を本研究の目的としている。電子線および中性子線照射による欠陥(空孔クラスター)が導入されたグラファイト、シリコン等の試料の作製を行った。得られた試料に対してその欠陥の安定性について調べるために、種々の熱処理(温度・時間)を行った。特に、2次元構造を有するグラファイトを中心に高分解能電子顕微鏡観察を行った。観察時には、電子線照射による試料のダメージの低減化に十分注意を払った。[0001]軸入射で観察した中性子照射されたグラファイトには、格子像としては明瞭ではないが、微小なピット状のコントラストが観察された。これらは、空孔クラスターに起因するものと考えられる。また、[0001]軸に垂直な方向からの観察を行ったところ、シート間を突き抜けるような像は観察されなかった。以上のような3次元空間的観察により、2次元空孔クラスターの存在を突き止めることが出来た。さらに、観察された空孔クラスターの形状を決定するために、像シミュレーションによる計算像と観察像との比較を行ったが、その空孔クラスターの形状がV4,V6,V12(またそれら以外)のいずれであるかの精密な同定には至っていない。グラファイトやシリコンなどの共有結合材料中には、ある特定の数の原子空孔が集まって形成される非常に安定な空孔型欠陥(空孔クラスター)が存在する。これらは、魔法数(magic number)と称されるとともに幾何学的対称性をもつことが特徴である。それら魔法数空孔クラスターの形状を、実空間上で捕らえること-高分解能電子顕微鏡に直視すること-を本研究の目的としている。得られた試料に対してその欠陥の安定性について調べために、様々な熱処理(温度・時間)を施した。中性子線照射されたグラファイトを中心に電子顕微鏡観察を行った。まず電子回折パターンを詳細に解析した。電子線照射による試料のダメージに注意しながら回折パターンを取得した。照射前と照射後試料では、主要な回折点の強度変化に大きな変化が見出されず、平均構造での大きな変化はないと考えられる。そこで局所構造を実空間上で直視するために高分解能電子顕微鏡観察を行った。グラファイトに関して、特に[0001]入射で観察した。グラファイト中に完全なV_4、V_6、V_<12>という魔法数空孔クラスターは確認出来ていない。その一方、直径15nm程度の玉ねぎ状のコントラストをもつ構造体が観察されている。B-C-N系において電子線照射によってフラーレン構造体が形成されるように、中性子線照射によって球形のクラスターが形成されたと考えられる。高分解能像において、バックグラウンドによる不鮮明さがあるため、空孔クラスターの存在が不明瞭である。今後は画像処理などを含めた構造解析を行う予定である。
筋萎縮性側索硬化症患者の脊髄および血液内トランスグルタミナーゼ活性の測定

既に我々は筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者より死後摘出凍結した脊髄標本で、前後ニューロンの選択的変成脱落に対応して、当該部位の第2次運動ニューロンの神経伝達物質・アセチルコリン(ACh)および第1次運動ニューロンの伝達物質・グルタミン酸含量の著名な減少を認め報告した。今年度は、細胞変性の標識酵素の1つ、トランスグルタミナーゼ(TG)活性の変動を^3H-プトレスチンがカゼイン・タンパクに取り込まれる量を測定して調べた。その結果、ALS脊髄標本のTG活性値は非ALS(対照)脊髄の値と比べて著名(1/2以下)に低下していた。一方、ALS患者生存中に種々の病期で採取した血清中のTG活性値を測定すると、本多が提唱しているALS臨床症状の重症度を示す尺度(ALS-clinical scale)が低い(症状が軽度)の患者では、血清TG値がむしろ対照値よりも高く、症状が重症になりALS-scaleが高くなるにし従って、血清TG値は減少するのが認められた。すなわち、脊髄内TG活性は脊髄内ニューロン変性の初期には高く、変性脱落が進むに従って、脊髄内より血清中への漏出が減少することが示された。このことから、患者血清のTG活性を測定することによりALSの予後を知ることが可能になると思われた。
三陸沖岸水域における冷水性浮遊性珪藻類の生活史の研究

三陸沿岸水域における春季の植物プランクトンブルームは冷水性珪藻類によるものであり、期間は短いものの、生産量は大きい。夏一秋季にはそれらの種はプランクトン相から姿を消すので、異地性種であるのか、休眠期を持った現地性種であるのかが不明である。そのいずれであるかによって春季ブルームが湾外水の消長に支配される現象であるのか否かが判定されるので、その生活史を解明することは極めて重要である。本研究では東北大学農学部海洋生物資源教育研究センターを利用して宮城県女川湾における特に冷水性珪藻プランクトンの栄養細胞群集ならびに休眠胞子群集の季節消長を調査し、その生活史を解析した。その過程では、環境要因として水温、塩分、各種栄養塩濃度のほかに溶存酸素量も測定した。研究の結果、最も冷水性の性質が強いThalassiosira nordenskioeldii群集の大部分は異地性であるが、一部の休眠胞子が同湾で越夏することが明らかになったので、異地性群と現地性群が混合してブルームを起こす、多起源群であることが推定された。このような多起源の特性が、環境条件変動幅が大きい沿岸水域において本種が生残するために有利に働いていることが理解された。その他の主な冷水性種の多くは、大部分が現地性であることも明らかになった。これらの成果の一部は既に国際学会で発表された。これらの成果は、過去2年間に亘って単年度研究として行われた他のプランクトン群集の生活史研究成果と合わせて報告すべく印刷中である。
日本の社会文化がその公務員倫理にどのような影響を与えるか、またそれに関するベルギーとの比較

研究員の日本語能力が当該調査研究を行うに不充分であることが判明したため、来日から3ヶ月は主として日本語の習得に努めた。また、テーマである日本の公務員制度について、指導教官の選定した英語文献の研究を行った。その上で、日本の公務員制度一般について、またその政官関係、意思決定、政策形成過程などに関して、歴史的・基礎的な文献、資料、法令を収集し、それらを分析し始めた。さらに、日本においては公務員倫理の問題を主たる専門とする研究者が少ないこと、また研究員のこれまでの研究がベルギーの公務員に対するインタビューやアンケートを通じた実態の追跡調査であったこと、などから、日本においても公務員に対するインタビュー、アンケートを実施する予定であったが、アンケートの実施にはさまざまな困難が伴うことが明かになったため、インタビュー(個人、グループ)を中心とすることに切り替え、財務省、経済産業省、人事院など省庁の公務員、また地方公務員に対するインタビューを実施した。また、研究期間の後半期において実施する予定であるアンケート調査の効率的かつ効果的な実施のため、対象機関の選定、対象者像の特定、アンケート票の設計などを行った。このため、試験的に作成した質問票をもとに、若手公務員に対してグループ・インタビューを数回実施し、アンケート票を改訂した。インタビューについては、上記の通り、省庁および自治体から数団体を選定し、ベルギーとの比較の視点から、質的な側面を中心として調査、分析を行った。
花器侵入病原菌の感染戦略に関する研究

本病原菌はスギ雄花のみならずヒノキ、ヒバ及びコノテガシワの各雄花からも感染する多犯性花器侵入病菌である。本病菌にとって雄花は最適の侵入門戸である。そこで、本課題では「なぜ、本病菌は雄花を侵入部位とし得たか?」、その「理由」を科学的に明らかにすることを目的に研究を遂行した。雄花は本病菌の感染時に、非生物的及び生物的の両面において重要な役割を果たしていることから、非生物的因子として花粉粒及び水分の影響を検討した。また、雄花には多くの微生物が存在しており、感染時には既存の雄花生息性微生物の影響を受けるのは必至である(生物的因子)。そこで、生物学的因子として雄花に生息する菌類群及び細菌群の影響を検討した。花粉懸濁液をもちいた発芽実験の結果、花粉量に比例して子のう胞子の旺盛な発芽及び発芽管の伸長が見られた。また、スギ花粉抽出液を調べた結果、分液した水層を展開したTLCプレート上において糖の存在が確認された。また、ニンヒドリン試薬によりアミノ酸の存在も確認された。したがって、これらの糖とアミノ酸が胞子発芽と発芽管伸長の栄養源となっている可能性が示唆された。一方、感染時における子のう胞子の発芽を抑制する雄花生息性微生物を探索した結果、菌類としてEpiccocum属菌、細菌類として2種類の細菌が子のう胞子の発芽を抑制し、発芽抑制物質の分泌が予想された。以上の結果、本病菌は雄花に到達後、花粉粒中の糖やアミノ酸によって感染を有効に進める反面、雄花生息性微生物群によって感染阻害を受けていることが示唆された。このように、雄花は本病菌にとって有益な感染部位であるとともに、他の微生物との葛藤の場であり、本病菌の感染戦略上、重要な器官であることが明らかになった本病原菌はスギ雄花のみならずヒノキ、ヒバ及びコノテガシワの各雄花からも感染する多犯性花器侵入病菌である。このように、雄花は本病菌にとって有益な感染部位であるとともに、他の微生物との葛藤の場であり、本病菌の感染戦略上、重要な器官であることが明らかになったスギ、ヒノキ及びコノテガシワの各樹種における雄花生息性微生物群を明らかにするため、1年を通して、それぞれの雄花から糸状菌類及び細菌類の分離試験を行った。3樹種の雄花に生息する菌類種には季節を通して大きな変化はなく、Pestalotiopsis sp.、Epicoccum sp.及びCladosporium sp.が、普遍的に雄花に生息する菌類であることが判明した。中でも、Pestalotiopsis sp.は3樹種に共通して高い頻度で分離され、Pestalotiopsis sp.が雄花に優占的に生息していることが示唆された。また、黒点枝枯病菌は裂開中の雄花から、Pestalotiopsis sp.、Epicoccum sp.及びCladosporium sp.と同時に分離されたことから、これら3種の菌類と共存し、特に、花粉飛散中及び終了後の雄花内において、旺盛に増殖することが推察された。細菌類の分離試験では、スギ雄花からは6菌株、ヒノキ雄花からは4菌株、コノテガシワ雄花からは7菌株の細菌類を得た。現在、黒点枝枯病菌と何らかの相互作用を有する株の選抜試験を行っており、それらの同定作業を実施する予定である。スギ花粉懸濁液(濃度0.1,0.5,1.0,3.0,5.0%)、殺菌水及び無水スライドを用意し、これらに黒点枝枯病菌の子のう胞子を落下させ、経時的に子のう胞子の発芽率と発芽管長を測定した。花粉を含んだすべての試験区で発芽が認められ、花粉含有量の増加に伴って発芽率及び発芽管長の増加が見られた。また、花粉を含まない殺菌水においても低率ながら発芽が見られたが、無水条件では全く発芽しなかった。

以上から、子のう胞子の発芽には水分が必須であり、花粉が発芽を促進することが明らかになった。スギ,ヒノキ,ヒバ及びコノテガシワの各種雄花から共通して高頻度で分離された菌類2種,Pestalotiopsis sp.及びEpicoccum sp.,を用いて,PDA培地上で黒点枝枯病の菌叢及び子のう胞子と対峙培養を行い,これら2菌種と黒点枝枯病菌間における拮抗性の有無を検討した。菌叢同士による対峙培養では,コノテガシワ雄花から分離されたPestalotiopsis sp.とEpicoccum sp.の2菌種が黒点枝枯病菌(Stromatinia cryptomeriae)に対して顕著な拮抗反応を示し,黒点枝枯病の菌糸体の生育を阻害する現象が見られた。しかし,スギ,ヒノキ及びヒバの雄花から高頻度で分離されたPestalotiopsis sp.と黒点枝枯病の菌叢との対峙培養では,明瞭な抗菌反応は見られなかった。また,Pestalotiopsis sp.及びEpicoccum sp.の菌叢と黒点枝枯病菌の子のう胞子との対峙培養では,コノテガシワから分離されたEpicoccum sp.において,子のう胞子の発芽を抑制する現象が見られた。すなわち,実験開始24時間後では,対照区の子のう胞子の発芽率67%に対し,Epicoccum sp.区では0%,7日後では対照区98%に対し,Epicoccum sp.区は僅かに2%の発芽率であった。以上の結果,コノテガシワから分離されたEpicoccum sp.が黒点枝枯病菌の生育を阻害することが判明し,本病の雄花感染に重要な役割を持つことが示唆された。スギ花粉中の成分が胞子発芽と菌糸生長に与える影響を明らかにするため,スギ花粉80%エタノール抽出物を水層と酢酸エチル層に分け,それぞれ胞子懸濁液に添加した。対照には滅菌水を用いた。その結果,胞子発芽促進は水層に認められ,酢酸エチル層には認められなかった。水層を展開したTLC上で,発色試薬によりアミノ酸と糖の存在が確認され,これらが胞子発芽と発芽管伸長の栄養源となっている可能性がある。スギ,ヒノキ,ヒバ,コノテガシワ雄花から高頻度で分離された菌類群及び細菌群と本子嚢胞子との拮抗反応を調査した。また,病原菌の定着に影響を及ぼす各樹種の花粉の糖含有量を測定した。細菌群では,スギ雄花から分離された4種類の細菌,ヒノキ雄花から分離された4種類の細菌,及びコノテガシワ雄花から分離された5種類の細菌を用いた。細菌用培地に増殖させたそれぞれの細菌コロニーの周辺に子嚢胞子を落下させ,72時間後にそれぞれのコロニーに近接した子嚢胞子の発芽率を測定した。その結果,スギ雄花から分離された細菌STa,STb,STc,STdでは,それぞれ40%,80%,48%,40%の発芽率であった。ヒノキ雄花から分離された細菌HMa,HMb,HMc,HMdでは,それぞれ51%,19%,82%,72%であった。また,コノテガシワ雄花から分離された細菌KTa,KTb,KTc,KTd,KTeでは,それぞれ0%,0%,71%,82%,64%であった。以上の結果,HMc,KTa,及びKTbの3種の細菌が,子嚢胞子の発芽抑制に関与している可能性が示唆された。花粉の糖含有量を調査した結果、スギ,ヒノキ,およびコノテガシワで,それぞれ0.0740.075mg/mg,0.152mg/mg,および0.125mg/mgであった。この糖が雄花上で菌類が定着する栄養源となっている可能性がある。
バレイショ野生種から育成した準自殖系統の連鎖地図の作成と自家和合性の遺伝分析

バレイショ野生2倍種Solanum chacoenseの自家和合性変異体から育成された準自殖系統と、栽培2倍種S.phurejaを交配し、得られたF1雑種個体相互間およびそのF2集団における交配特性を調査した。その結果、自家和合性個体の花粉では、配偶体型自家不和合性機構を司るS遺伝子の発現が、単一優性遺伝子によって阻害されていると考えられた。また、この阻害遺伝子は、S遺伝子とは独立しており、ホモ接合性個体が得られないことから、致死遺伝子と密接に連鎖していると推測された。上記F1雑種と他の栽培2倍種を交配した雑種集団では自家和合性を示す66個体と不和合性を示す35個体に分離し、期待される1:1分離から有意に異なっていた。自家不和合性阻害遺伝子の座乗染色体を決定するため、この集団を分離集団として、DNAマーカーを利用した連鎖地図を作成した。38のRAPDマ-10と35のRFLPマーカーを用いて、52座位からなる11連鎖群を確定した。なお、RFLPマーカーの多くは既にバレイショゲノムにおける座乗位置の決定されたものを用いた。この結果、自家不和性阻害遺伝子は、第12染色体の末端部に座乗することが明らかになった。また、第12染色体に座乗するマーカーはいずれも、遺伝的歪みが見られることから阻害遺伝子の分離比の歪みは必ずしも阻害遺伝子に起因するものではないと考えられた。S遺伝子座は第1染色体に座乗することが明らかにされているので、阻害遺伝子はこれとは独立に遺伝するという確証を得た。1.RFLPは,ジゴキシゲニンで標識したプローブとローラーボルト方式を用いてサザンハイブリダイゼーションを行い,発光反応によって検出することができた.検出感度は,放射性物質を用いた実験系に対し,同等かやや上回ると考えられた。2.RAPD連鎖地図の作成において,これまで60個体からなるF_2分離集団を用いていたが,この数を115個体に増やし,95RAPDマーカーの遺伝的分離を調べた。その結果,19マーカーは他の何れかと全く同じ分離を示した。残る76マーカーについてMapmakerプログラムを用いて連鎖地図を作成したところ,61マーカーからなる16連鎖群(連鎖群当たり2から14マーカー)を認めた。15マーカーについては,他のマーカーと連鎖は認められなかった。なお,自家和合性を誘導する遺伝子は,RAPD連鎖群の何れにも属さず,現在,Bulked segregant methodを用いて連鎖マーカーを探索中である.一方,米国コ-ネル大学より入手した座乗位置が既知のRFLPプローブについて,両親およびF_1個体での多型を分析した結果,31プローブのうち,21でEcoRIかHindIII制限酵素分解物に対して有効な多型を検出した.今後,F_2集団におけるRFLPマーカーの遺伝的分離を調べ,RAPD連鎖群と既知のRFLP連鎖群との対応関係を明らかにする.3.花柱タンパクのSDS電気泳動パターンからは,花柱タンパクに最も量が多いと言われているSタンパクを同定することができなかった。SタンパクはRNA分解酵素活性を持つと言われているので,今後,SDS電気泳動ゲルのRNA分解酵素活性染色によりSタンパクの同定を試みる。1.RFLPの検出のためこれまで利用していたジゴキシゲニン標識法を,より簡便なECLシステムへ変えた.これにより極めて安定したRFLP検出システムが確立できた.116個体の戻し交雑集団を用いてRFLP及びRAPDマーカーの遺伝的分離を現在調査している.現時点において,14のRFLPマーカーと12RAPDマーカーは,少なくとも7連鎖群に座乗することが明かとなった.2.戻し交雑集団に属する115個体それぞれを自家授粉し,自家不和合性阻害遺伝子の遺伝的分離を調べたところ,自家和合性と不和合性個体の比率が61:54となった.

自家不和合性阻害遺伝子とDNAマーカーとの連鎖分析を行ったところ,1つのRAPDマーカーとの連鎖が明らかになったが,所属連鎖群は不明である.3.他の交配組み合わせによって育成された同様の分離集団においても自家不和合性と和合性の出現頻度はほぼ1:1となり,自家不和合性阻害遺伝子は単一優性遺伝子であることの確証を得た.戻し交雑集団で自家不和合性阻害遺伝子と連鎖を示したRAPDマーカーは,F_2集団では他のいくつかのRAPDマーカーと連鎖を示すが,自家不和合性阻害遺伝子と連鎖を示さなかった.今後,戻し交雑集団からの分離データを増やし,自家不和合性阻害遺伝子の所属連鎖群を確定させたい.
HSP70インタラクトーム解析による心疾患発症・進展機序の解明

循環器疾患時にダメージを受けるタンパク質を明らかにするために熱ショックタンパク質(Hsp70)抗体を作製し、それを用いたアフィニティー精製と質量分析を組み合わせた新たな機能性プロテオミクスを開発した。ヒト大動脈血管平滑筋細胞を用いてHsp70結合分子の探索を試みた結果、アンジオテンシンIIもしくは過酸化水素刺激に特異的に結合するタンパク質を見出した。これらのうちのいくつかは血管障害時に発現誘導されることが報告されており、本法が循環器疾患の発症進展に関わる分子の選抜に有用である示唆された。本申請課題の目的はシャペロンであるHSP70に会合するタンパク質をすべて捕捉(包括的相互作用解析)することでストレス関連タンパク質を同定し、心保護あるいは心肥大発症・進展に関わる分子機序を解明することである。当初予定した平成22年度の研究実施計画は1.抗HSP70モノクローナル抗体および抗体カラムの作製、2.マウスの心肥大・心筋梗塞モデルからのタンパク質サンプルの調製、3.HSP70抗体カラムによるアフィニティー精製、4.安定同位体による標識、5.質量分析による相対定量と同定、であった。しかし、本年度は追加採択(10月)であったため、当初の予定を大幅に遅れた。HSP70の中でもHsp72とHsc70を標的とし、抗Hsp72および抗Hsc70モノクローナル抗体作製とアフィニティー精製の実験系の構築を行った。既に作製していた抗Hsc70抗体に加え、腸骨リンパ節法にてHsp72抗体を2種類作製したのち、NHSビーズにカップリングした。当初、抗体カラムの作製を予定していたが検討の結果、バッチ法を採用し、細胞の固定や抗体量など実験条件の検討を行った。実験系の精度を確認する目的でアンジオテンシンIIを負荷して経時的にサンプリングしたヒト血管平滑筋細胞のタンパク抽出液に対して作製抗体にてアフィニティー精製を行った後、LC-MS/MSにて結合分子の同定を行った。結果、既にHsp72との結合が報告されている分子を含め、複数の結合分子を同定した。一方でアンジオテンシンII刺激に依存して結合する分子は予想に反して少なかった。そこで現在、アフィニティー精製の実験系を再検討している。さらに作製抗体はすべてラットとは交差するものの、マワスと交差しなかった。よって心疾患モデルはラットを用いたアンジオテンシンII持続投与による心肥大モデルに限定することにした。現在までに心肥大モデルの心臓抽出液は調製済みである。本申請課題の目的はシャペロンであるHSP70に会合するタンパク質を包括的相互作用解析することでストレス関連タンパク質を同定し、心保護あるいは心肥大発症・進展に関わる分子機序を解明することであった。当初予定した研究実施計画は安定同位体による標識、質量分析による相対定量と同定、バリデーション実験、個体レベルでの解析であった。作出抗体の交差性より心疾患モデルはラットを用いたアンジオテンシンII持続投与による心肥大モデルに限定することにした。心肥大モデルの心臓抽出液を調製し、HSP70抗体によるアフィニティー精製および質量分析による同定を行った。しかし、ラットのデータベースの充足度の問題から同定数が極めて少なく、有効な結果を得ることができなかった。そこでヒト大動脈血管平滑筋細胞を用いてアンジオテンシンII刺激に依存した結合分子の探索を行った。その結果、アンジオテンシンII刺激1時間後で糖代謝や核酸の代謝に関わる分子群、6時間後でクロマチンの構築に関わる分子群の結合を認めた。さらにカルシウムシグナル関連分子の結合も認めた。しかし、骨格系のタンパク質が圧倒的に多く、微量タンパク質がマスクされている印象を受けた。そこで、これ以上の解析を断念した。一方でヒトの血中HSP70複合体の単離精製を行った。慢性心不全患者のRemote ischemic post-conditioning治療を行う前と1週間後の血清に対してHSP70量と結合分子の解析を同法にて行った。その結果、治療によって血中HSP70量が上昇すること、結合分子が治療の前後で変化しうることを見出した。
高性能RFHR・2D・PAGEのヒトプロテオミクス～抗癌剤抵抗性蛋白を探る

われわれが開発したRFHR2D PAGEは分離する蛋白質に等電点の限界を持たないため、塩基性蛋白を高い定量性をもって分離できる。本研究はRFHR法を用いて大腸癌組織由来のDLD-1細胞株において抗癌剤5FU抵抗性の獲得に伴って変動する8蛋白質を同定した。さらにヒトリボソーム蛋白のstoichiometryを行った結果、各リボソーム顆粒は全79種のリボソーム蛋白のうち平均63種しか持っていないことが判った。われわれが開発したRFHR 2D PAGEは分離する蛋白質に等電点の限界を持たないため、塩基性蛋白を高い定量性をもって分離できる。和田が開発したRFHR二次元電気泳動法は、IPG等電点法では不可能な塩基性蛋白質に対する高い分離能を持つ。このRFHR法を大腸がんのcell line(DLD-1)と抗がん剤5FUへの抵抗性を獲得したcell line(DLD-1 5FU)とに適用して、発現する塩基性蛋白質の変化を明らかにするのが本研究の日的である。今年度の研究実施計画の第一はRFHR法をヒト塩基性蛋白質に適用するための有意性を確立することであるが、以下の結果を得た。1.ヒト蛋白質の調製法として従来から確立された方法ではピストンH1の回収率が低くかつ不安定であることがわかった。その原因はピストンH1と核画分以外の蛋白質との相互作用がRFHR法のゲルへのヒストンH1の泳動を阻害することによるらしい。これは核を分画し、その他の蛋白質と隔離してから蛋白調製することによって解決できた。2.蛋白質のゲル中での可溶性を向上させるためRFHR法の全過程を7M尿素存在下から9M尿素存在下に改良した。これらの改良によって二つのcell lineの蛋白質の変化を定量的に行えるようになった。こうしたRFHR法の性能向上のための努力は、バクテリア蛋白質を指標にしたプロテオーム解析に平行して取り組むことによって効果的に進められた。研究実施計画の第二は、以上の準備段階を踏まえてDLD-1とDLD-1 5FUの全塩基性蛋白質の変化を比較することである。実験は、5種類の塩基性蛋白質が5FUに対する抵抗性を獲得することによって量的に変化することを示した。その変化はいずれも抵抗性を獲得したDLD-1 5FU側で増加するものであった。この結果は現在投稿中であるが、採択されればヒトの全塩基性蛋白質を定量的に解析した初めての報告になる。1.前年度に引き続き、塩基性蛋白質に対して高い分離能を持つRFHR二次元電気泳動法を用いて抗癌剤抵抗性獲得による蛋白質の変化を胃癌のcell line NUGCについて調べた。細胞を磨砕後、核と核以外に分け、酢酸法で蛋白を調製した。二次元ゲル上で核画分とそれ以外の画分にそれぞれ数種類づつ、量的変化が2倍以上の蛋白質が検出された。現在それらの同定を進めている。2.他方、前年度取り上げた大腸癌のcell line DLD1について、抗癌剤5FU抵抗性のリボソーム蛋白に与える影響をさらに詳細に調べた。その結果60Sおよび40S亜粒子に一つづつ抵抗性獲得によって増加する蛋白が見出された。この解析を進めるにあたって、研究の基盤として、ヒトリボソーム顆粒を構成するリボソーム蛋白の定義と定量が確立していなければならないが、現状はヒトゲノムの遺伝子データベースとラットの結果からの推定を除くと、報告は殆ど無きに等しい。そのため、リボソーム蛋白の本格的なプロテオーム解析に取り組んだ。その結果リボソーム蛋白約80種の定義はほぼラットの場合と一致した。さらにリボソーム顆粒に含まれるリボソーム蛋白のコピー数はリボソーム蛋白それぞれによって大きな開きがあることがわかった。ユニットコピー、つまり全ての顆粒に存在するリボソーム蛋白は約80種の6割程度にすぎなかった。結果として、一つのリボソーム顆粒が持つリボソーム蛋白の数は平均して60個に満たないことが明らかになった。3.RFHR法は塩基性蛋白質に比べて中酸性領域の蛋白質の分離が十分とはいえない。主として0次元泳動の改良に取り組んできたが、まだ完成していない。これは2009年度にも引き継がれねばならない課題である。研究実施計画に基いて実験を進め、以下の結果を得た。1.ヒトリボソームの構造、とくにリボソーム蛋白の定量的な研究が不足している。これを改善するため、RFHR二次元電気泳動法を用いてリボソーム蛋白のstoichiometryを測定した。精製リボソームから全てのリボソーム蛋白が同定され、相互の分子比が決定された。その結果、リボソーム顆粒あたりのリボソーム蛋白の平均分子数はリボソーム蛋白の種類の総数の75%程度にすぎないことが明らかになった。この結果はリボソーム顆粒の蛋白構成が極めて不均一であり、顆粒ごとに含まれるリボソーム蛋白の種類がことなっていることを示している。このような構造上の不均一性が機能にどのように反映されるかはこんごに残された興味ある課題である(投稿準備中)

2.抗癌剤5FU抵抗性獲得がリボソームに与える影響を調べるため、RFHR二次元電気泳動法でDLD1のリボソーム蛋白を5FU抵抗性の有無で比較した。その結果3種のリボソーム蛋白が耐性獲得によって減少することが明らかになった。今後、この変化の意味をリボソームの機能に与える影響とリボソームから遊離したリボソーム蛋白の新たな機能の両面から明らかにしなければならない(投稿中)。3.胃がん細胞株NUGCに対して同様の手法で5FU抵抗性による蛋白の変化を調べた。その結果数種の塩基性蛋白に有意な変化が観察され、3種が同定された(投稿準備中)。4.水冷型RFHR法の0次元ゲルのシステムを改善する努力を行った。塩基性領域または中酸性領域に絞った泳動を行う場合、0次元ゲルを直接1次元ゲル上にゲル化させることによって、挿入される0次元ゲルと1次元ゲルの間に生ずるロスを防げることがわかり、RFHR法の定量性をさらに向上させることができた。
高純度歯髄幹細胞の顎骨壊死治療への応用

本研究では、治療法の確立されていない薬剤関連顎骨壊死に対する歯髄幹細胞移植の有効性を検討することを目的としている。近年、ヒト歯髄幹細胞分離マーカー(LNGFR Low+ THY-1 High+)を同定し、フローサイトメトリーにより分離した歯髄幹細胞が、高い増殖能および骨形成能を示すことを報告した。ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスに予期的に分離したLNGFR(Low+) THY-1(High+)歯髄幹細胞を移植し、その予防および治療効果(1骨再生能、2血管新生促進)を評価する。本年度は、昨年に引き続きビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスの作製を行った。ゾレドロン酸および他剤(抗癌剤)を定期的に腹腔投与した後、抜歯を行うことにより顎骨壊死モデルの作製を行った。その結果、本研究で用いる免疫不全マウスにおける顎骨壊死モデルの作製方法を確立した。さらに、培養したLNGFR(Low+) THY-1(High+)歯髄幹細胞を移植することにより顎骨壊死を予防することができるか、また顎骨壊死を生じた後に骨壊死部を切除(あるいは掻爬)し、歯髄幹細胞の移植することが有効であるか評価を行っている。マイクロCTや組織学的所見による骨形成の評価だけでなく、血管新生や骨芽細胞および破骨細胞関連マーカーの変化、移植細胞の骨形成への関与についても評価する予定である。また、尾静脈より歯髄幹細胞を投与し、in vivoにおける歯髄幹細胞の血管新生への寄与についても検討することを予定している。ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウス作製の手技確立に時間を要したが、現在は他剤を併用し、用量を調整することによりモデルの作製方法を確立した。今後は歯髄幹細胞移植による顎骨壊死予防および治療への効果を評価していく予定である。ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスを用いて、歯髄幹細胞移植による1予防および2治療効果を評価する予定である。1ゾレドロン酸を投与後の抜歯時に培養したLNGFR(Low+)THY-1(High+)歯髄幹細胞を移植し、顎骨壊死を予防可能か評価する。2顎骨壊死のモデルにおいて、骨壊死部を切除(あるいは掻爬)し、歯髄幹細胞の移植を行い、顎骨壊死治療への歯髄幹細胞移植の有効性を評価する。マイクロCTや組織学的所見による評価だけでなく、骨代謝マーカーや血管新生関連マーカーの変化、移植細胞の骨形成への関与についても評価する予定である。本研究は、高い増殖能および骨形成能を有するLNGFR(Low+)THY-1(High+)歯髄幹細胞をフローサイトメトリーを用いて分離し、ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスに移植し、その治療効果(骨形成、血管新生)を評価することを目的としている。本年度はLNGFR(Low+)THY-1(High+)歯髄幹細胞が発現する遺伝子や成長因子(Growth factor)について検索を行い、in vitroでビスフォスフォネート製剤(BP)投与が歯髄幹細胞の増殖や骨関連遺伝子、血管内皮細胞増殖因子へどのように影響するかを確認する実験を行った。今後はこれらの実験を重ね、実験結果を確認していく予定である。特に、血管新生に関わる血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の発現レベル、骨関連遺伝子のalkaline phosphatase (ALP)、bone morphogenic protein-2 (BMP-2)、osteocalcin (OC)、osteoprotegerin (OPG)の発現レベルについて引き続き確認する予定である。マウスのビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルに対する歯髄幹細胞移植による治療効果は、骨芽細胞への分化による骨形成だけではなく、成長因子等を産生することにより宿主細胞の骨形成、血管新生を促すパラクライン効果も考えられる。そのため、これらの実験はLNGFR(Low+)THY-1(High+)歯髄幹細胞の有する骨形成および血管新生に対する治療効果を確認するために重要であると考えられる。LNGFR(Low+)THY-1(High+)歯髄幹細胞が発現する遺伝子や成長因子(Growth factor)についての検索およびin vitroでビスフォスフォネート製剤投与が歯髄幹細胞の増殖や骨関連遺伝子、血管内皮細胞増殖因子へどのように影響するかについての実験に時間を要しているため。本実験では、ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスに予期的に分離したLNGFR(Low+) THY-1(High+)歯髄幹細胞を移植し、その治療効果(1骨再生能、2血管新生促進)を評価する。本年度は、ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスの作製を行った。ゾレドロン酸を定期的に腹腔投与した後、抜歯を行い、抜歯窩へLPS(内毒素)を填入することにより顎骨壊死モデルの作製を行った。現段階では、再現性を得るには不十分であり、顎骨壊死モデルの作製を繰り返し作製方法を確立する予定である。

その後、顎骨壊死部を切除(あるいは掻爬)し、培養したLNGFR(Low+) THY-1(High+)歯髄幹細胞の移植を行い、顎骨壊死治療への歯髄幹細胞移植の有効性を評価していく予定である。マイクロCTや組織学的所見による骨形成の評価だけでなく、血管新生や骨芽細胞および破骨細胞関連マーカーの変化、移植細胞の骨形成への関与についても評価する予定である。また、尾静脈より歯髄幹細胞を投与し、in vivoにおける歯髄幹細胞の血管新生への寄与についても検討することを予定している。ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウス作製の手技確立に時間を要しているため。ゾレドロン酸を定期的に腹腔投与し、抜歯およびLPS(内毒素)投与を行っているが、顎骨壊死を生じないケースもあり、投与回数、抜歯本数、LPS(内毒素)の投与方法を変更しながら、手技を確立していく予定である。本研究では、治療法の確立されていない薬剤関連顎骨壊死に対する歯髄幹細胞移植の有効性を検討することを目的としている。近年、ヒト歯髄幹細胞分離マーカー(LNGFR Low+ THY-1 High+)を同定し、フローサイトメトリーにより分離した歯髄幹細胞が、高い増殖能および骨形成能を示すことを報告した。ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスに予期的に分離したLNGFR(Low+) THY-1(High+)歯髄幹細胞を移植し、その予防および治療効果(1骨再生能、2血管新生促進)を評価する。本年度は、昨年に引き続きビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスの作製を行った。ゾレドロン酸および他剤(抗癌剤)を定期的に腹腔投与した後、抜歯を行うことにより顎骨壊死モデルの作製を行った。その結果、本研究で用いる免疫不全マウスにおける顎骨壊死モデルの作製方法を確立した。さらに、培養したLNGFR(Low+) THY-1(High+)歯髄幹細胞を移植することにより顎骨壊死を予防することができるか、また顎骨壊死を生じた後に骨壊死部を切除(あるいは掻爬)し、歯髄幹細胞の移植することが有効であるか評価を行っている。ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウス作製の手技確立に時間を要したが、現在は他剤を併用し、用量を調整することによりモデルの作製方法を確立した。今後は歯髄幹細胞移植による顎骨壊死予防および治療への効果を評価していく予定である。今後は、ビスフォスフォネート製剤投与が歯髄幹細胞の増殖や骨関連遺伝子、血管内皮細胞増殖因子へどのように影響するかについての実験を重ね、実験結果を確かなものにしていく予定である。その後、ビスフォスフォネート関連顎骨壊死モデルマウスを作製し、LNGFR(Low+)THY-1(High+)歯髄幹細胞による顎骨壊死治療の有効性を検討する予定である。LNGFR(Low+)THY-1(High+)歯髄幹細胞は、尾静脈からの投与および局所への移植を行い、その有効性を検討する。
運動観察を利用した運動イメージの神経機構の解明

本研究では、運動を観察しながら同時にイメージした時には、それぞれを単独で行った時と比べて、脳内の運動に関連する領域(運動野)の活動がどのように変化するのかを調べた。その結果、ある運動を観察しながら同時にイメージしたときには、それらを単独でおこなったときより、運動野の興奮性が増大することが明らかになった。このことから、イメージトレーニングを行うときには、同時にビデオなどでその動きを観察することで、トレーニング効果が向上することが示唆された。(研究目的)本研究では,これまで独立して行われてきた「運動観察」と「運動イメージ」に関する研究を統合し,ある運動を観察しながら同時にその運動をイメージすることで,脳の活動および動作のパフォーマンスにどのような影響が及ぶのかという問題に取り組んだ.今年度は脳活動の変化に注目した.(研究方法)脳活動を測定する部位は,運動制御に重要である一次運動野とした.一次運動野の活動状態の評価には,経頭蓋磁気刺激法を用いた.経頭蓋磁気刺激で被験者の頭皮上に置いたコイルに電流を流すことにより,非侵襲的に一次運動野の細胞を刺激することができる.刺激後,対象とする筋に貼付した筋電図上からは運動誘発電位が確認できる.この運動勝発電位の振幅の変化から,大脳皮質一次運動野の興奮性の変動を評価した.実験で使用した運動は,ダンベルを持ち上げたり下ろしたりする,肘の屈曲ー伸展運動とした.被験者の眼前に設置されたモニター上に,第三者がダンベルを持ち,肘の屈曲ー伸展運動を行っているビデオを映した.被験者が行う課題は,1)モニターの動作を観察する,2)目を閉じて自分が肘の屈曲ー伸展運動を遂行しているイメージを行う,3)モニターの動作を観察しながら,自分も肘の屈曲ー伸展運動を遂行しているイメージを行う.であった.課題中に,上腕の屈筋を支配する一次運動野を磁気刺激した.上腕二頭筋に貼付した筋電図から運動誘発電位を記録し,その振幅を測定した.(研究成果)今年度得られた主な知見は,1)運動の観察とイメージを同時に行うと,それぞれを別々に行ったときより運動誘発電位の振幅が大きい(一次運動野の活動が高い)2)一次運動野の活動の増大は観察する動作とイメージする動作の位相(タイミング)が一致しているときのみ認められる,というものであった.これまで、運動を観察したりイメージしたりすることで、脳(大脳皮質運動野)の活動が高まることが明らかになっていた。そこで本研究では、ある運動を観察しながら同時にイメージすることで、脳の活動がさらに高まるのかを検討した。脳活動の測定には、経頭蓋磁気刺激法を用いた。これは、被験者の頭皮上に置いたコイルに電流を流すことで、非侵襲的に筋電図上からヒトの大脳皮質運動野の興奮性を調べることができるものである。被験者が第三者のダンベル上げ下ろし運動の映像を観察したときおよび被験者が閉眼にて自身がダンベル運動を行っているイメージをしたときには運動野の興奮性が増大することが明らかになった。また、被験者がダンベル運動を観察しながら同時に自身が同じ運動を遂行しているイメージをしたときには、それらを単独で行った時より顕著に運動野が興奮していることが確認できた。次に、上述した運動野の興奮性の増大が被験者の運動経験に依存するか否かを調べるために、体操熟練者と体操未熟練者を被験者として同様の実験を行った。その結果、体操熟練者が体操競技の動きを観察しながら同時にイメージした時の運動野の興奮性は、体操未熟練者が同様の行為を行った時よりも増大することが明らかになった。これらの実験結果から、スポーツ選手やリハビリテーションプログラムの実施者がイメージトレーニングを行うときには、同時にビデオなどでその動きを観察することで、トレーニング効果が向上することが示唆された。さらにこのときの効果は、行為者の運動経験に関係することも考えられる。