hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前庭代償の新しい評価法を用いた前庭代償の促進薬の開発：動物モデルを用いた研究

ラットの内耳を破壊し、誘発される左向き眼振の頻度を経時的に測定した。眼振は48時間以内に消失した。内耳破壊後の眼振の消失過程により、前庭代償の前期過程が評価できると考えられた。次に、内耳破壊後に経時的にMK801を投与して脱代償を誘発し、脳幹のFosを免疫組織化学法により染色した。左)前庭神経核のFos陽性ニューロンは、内耳破壊14日後に消失した。MK801で誘発される左)前庭神経核のFos陽性ニューロンは、前庭代償の後期過程で小脳により抑制されていたニューロンであり、右)前庭神経核の自発発火の回復に伴って抑制が消失する。このことから、内耳破壊後のMK801で誘発される左)前庭神経核のFos陽性ニューロンの消失過程により、前庭代償の後期過程が評価できると考えられた。右)内耳破壊後のラットにH3受容体拮抗薬であるthioperamideを浸透圧ポンプにより持続投与し、前庭代償の初期過程と後期過程に及ぼす効果を検討した。Thioperamideは眼振の消失時期には影響しなかった。一方、thioperamideは、MK801で誘発される左)前庭神経核のFos陽性ニューロンを有意に早期に消失させた。このことから、H3受容体拮抗薬であるthioperamideは、前庭代償の前期過程には影響せず、後期過程を促進すると考えられた。抗めまい薬であるbetahistineもH3受容体作用を持つ。内耳破壊後にbetahistineを浸透圧ポンプにより持続投与したところ、同様の結果が得られ、betahistineも前庭代償の後期過程を促進すると考えられた。一方、内耳破壊後にdiazepamを浸透圧ポンプにより持続投与したところ、一時的に眼振を抑制したものの、眼振の消失時期には影響しなかった。Diazepamは前庭代償の前期過程に影響を与えないと考えられた。まずWistar系雄ラット(約150g)を用い、右耳の内耳破壊は麻酔下に卵円窓から100%エタノールを注入して行った。ラットの右)内耳破壊後に、経時的(内耳破壊後121日)にMK801(1.0 mg/kg, i.p.)を投与して脱代償を誘発した。2時間後にラットを灌流固定し、脳幹を取り出し、免疫組織化学法によりFosを染色した。左)内側前庭神経核のFos陽性ニューロンを、Image Jを用いて定量した。ところが、以前の研究(Kitahara, Takeda, et al.: Brain Res 700: 182-190, 1995)と異なり、左)内側前庭神経核のFos陽性ニューロンが十分に出現しなかった。そこで、新しいロットの抗Fos抗体に変更し、2次抗体と免疫染色の反応時間などの条件を見直した。さらに、右)内耳破壊後6時間で右)内側前庭神経核にFos陽性ニューロンが出現することから、十分に破壊されていると考えていたが、再検討した結果、MK801による脱代償により左)内側前庭神経核にFos陽性ニューロンが出現するためには内耳の完全破壊が必要であることが判明した。そこで、卵円窓からの100%エタノールの注入を1回から3回とし、卵円窓からピックで機械的にも内耳を破壊するようにした。その結果、右)内耳破壊後のMK801の投与により、左)内側前庭神経核にFos陽性ニューロンが安定して出現するようになった。そこで改めて経時的にMK801を投与して脱代償を誘発し、左)内側前庭神経核のFos陽性ニューロンを測定したところ、内耳破壊3日後でピークとなり、10日後に消失することが明らかになった。すなわち、前庭代償の初期過程の完成は3日後、後期過程の完成は10日後であることが明らかになった。このことから、本研究の特色である前庭代償の新しい評価法を用いることができると考えられた。ラットの右)内耳破壊後に、MK801(1.0 mg/kg, i.p.)を投与して脱代償を誘発すると、左)内側前庭神経核のFos陽性ニューロンが出現することを以前の研究(Kitahara, Takeda, et al.: Brain Res 700: 182-190, 1995)で報告していたが、本研究で同じ条件で実験を行っても再現できなかったため。しかし、実験条件を見直すことでFos陽性ニューロンが出現するようになり、本研究の特色である前庭代償の新しい評価法を用いることができるようになった。Wistar系雄ラット(約150g)に右)内耳破壊手術を実施し、経時的(内耳破壊後121日)にMK801(1.0 mg/kg)を腹腔内に投与して脱代償を誘発し、還流固定後に、脳幹を取り出し、免疫組織化学法によりFosを染色した。左)前庭神経核のFos陽性ニューロンを、Image Jを用いて定量した。経時的にMK801を投与して脱代償を誘発し、左)前庭神経核のFos陽性ニューロンを測定したところ、内耳破壊1日後でピークとなり、14日後に消失した。すなわち、前庭代償の初期過程の完成は1日後、後期過程の完成は14日後であることが明らかになった。

前庭代償の初期過程の完成は、内耳破壊術後に生じる自発眼振の消失時期と同時期でもあることから、内耳破壊術後の眼振の経時変化は前庭代償の初期過程を反映することが明らかとなった。以上より、前庭代償モデルラットのコントロール群を作成した。ヒスタミンH3受容体は中枢ヒスタミン神経のシナプス前部に存在し、ヒスタミンの合成や遊離を抑制する自己受容体であることから、H3受容体拮抗薬は前庭神経ニューロンを興奮させる可能性が示唆されている。右)内耳破壊術術後ラットにH3受容体拮抗薬であるthioperamideを浸透圧ポンプにより持続投与(3.5mg/kg/日)し、前庭代償の初期過程と後期過程に及ぼす効果を検討した。Thioperamide投与群は、コントロール群との間に内耳破壊術後の自発眼振数の経時変化に有意差を認めなかった。一方、thioperamide投与群は、コントロール群と比べ、術後7.10.12日目において脱代償で発現する左)前庭神経核のFos陽性ニューロン数を有意に早期に減少させた。つまり、H3受容体拮抗薬であるthioperamideは、前庭代償の前期過程には影響せず、後期過程を促進することで前庭代償を促進させることが明らかとなった。昨年度(平成28年度、初年度)に本研究の特色である前庭代償の新しい評価法を開発したが、その開発スケジュールがやや遅れたため、本年度(平成29年度)の研究にもやや遅れが生じた。具体的には、本年度に純粋なH3受容体拮抗薬であるthioperamideが前庭代償の後期過程を促進することを明らかにしたが、臨床で用いられるH3受容体拮抗薬であるbetahistineの前庭代償に与える影響については現在、実験を継続中である。また、前庭代償の初期過程に影響すると考えているGABAA受容体のαサブユニットに結合してGABAの作用を増強するdiazepamは、通常の浸透圧ミニポンプでは予定していた用量での投与が困難であったため、腹腔内投与で実験を行ったが、その鎮静効果が眼振に影響することがわかった。そこで大型の浸透圧ミニポンプに変更して現在、実験を継続中である。ラットの内耳を破壊し、誘発される左向き眼振の頻度を経時的に測定した。眼振は48時間以内に消失した。内耳破壊後の眼振の消失過程により、前庭代償の前期過程が評価できると考えられた。次に、内耳破壊後に経時的にMK801を投与して脱代償を誘発し、脳幹のFosを免疫組織化学法により染色した。左)前庭神経核のFos陽性ニューロンは、内耳破壊14日後に消失した。MK801で誘発される左)前庭神経核のFos陽性ニューロンは、前庭代償の後期過程で小脳により抑制されていたニューロンであり、右)前庭神経核の自発発火の回復に伴って抑制が消失する。このことから、内耳破壊後のMK801で誘発される左)前庭神経核のFos陽性ニューロンの消失過程により、前庭代償の後期過程が評価できると考えられた。右)内耳破壊後のラットにH3受容体拮抗薬であるthioperamideを浸透圧ポンプにより持続投与し、前庭代償の初期過程と後期過程に及ぼす効果を検討した。Thioperamideは眼振の消失時期には影響しなかった。一方、thioperamideは、MK801で誘発される左)前庭神経核のFos陽性ニューロンを有意に早期に消失させた。このことから、H3受容体拮抗薬であるthioperamideは、前庭代償の前期過程には影響せず、後期過程を促進すると考えられた。抗めまい薬であるbetahistineもH3受容体作用を持つ。
逆運動学の不良設定問題に基づく小型ジャイロセンサを用いた介護姿勢の計測と評価

本研究の目的は、介護者の姿勢を簡便に計測して介護姿勢の特徴を数値で表し、その姿勢の良し・悪しを判定するシステムを開発することである。作業は、車椅子移乗でした。作業手順を考慮して、腰部、および上体に装着した小型ワイアレスモーションセンサの計測から介護者の姿勢を推定・評価した。USBカメラで撮影された映像からも確認し学習できるシステムとなった。本システムの性能をモーションキャプチャーによって確認した。介護士および大学研究室の学生を被験者とする介護作業の模擬実験により、開発したシステムの有効性を示すことができた。1.車椅子移乗に対して介護士の動作計測を行った。(a)小型ワイアレスジャイロセンサIMU-Z2((株)ZMP製)(第12胸椎棘突起、第2仙椎、および左右いずれかの大転子に配置)、(b)3次元リアルタイムモーション計測システムVENUS3D(赤外線カメラ10台、(株)ノビテック製、全身に添付されたマーカの位置を計測)、(c)計測用パソコンに取り付けられたUSBカメラおよび(d)デジタルビデオカメラによる計測を同時に行った。作業者は、京都府“人にやさしい介護支援機器開発プロジェクト運営協議会"の協働事業所である社会福祉法人宇治明星園の介護士2名であった。さらに、計測システムの調整のために、数名の学生を被験者として、計測を行った。2.計測の結果を基に時系列に作業状態を分類し、作業状態の推移図を作成した。各作業状態における身体各部の幾何学的な拘束条件から腰の屈曲角度を定義した。ベットから車椅子への移乗では、(1)要介助者が上を向いて寝た姿勢からベッドの端に腰をかけ足を下ろした姿勢への動作、(2)要介護者の抱え上げ動作、(3)立った姿勢でのベットから車椅子への方向転換の動作、(4)立った姿勢から着座姿勢への動作、および(5)着座姿勢を整える動作の5つの動作に分類した。また、車椅子からベットへの動作も同様に分類した。3.USBカメラで撮影された作業時の映像を見ながら上記5つの動作の開始時点をパソコン上から入力すると5つの動作それぞれにおける腰の屈曲角度の上限を算出し、各作業中の危険姿勢を提示する解析システムを開発した。その解析システムは、介護施設等での扱いやすさを考慮して、Microsoft社のExcelのVBAによって開発され、Excelで結果の図・表の表示を可能とした。本システム開発のための介護動作の計測を社会福祉法人宇治明星園の協力によって実施した。その計測結果および大学研究室の学生を被験者とする計測結果に基づいて2つの小型ワイアレスジャイロセンサから腰の屈曲角度を推定するシステムの開発を進めた。介護動作時のUSBカメラによって撮影された映像とセンサによる計測データとをリンクさせることにより、介護現場で容易に作業姿勢を評価できる基本システムを作成できた。計測システムの開発はおおむね計画通りに進んでいる。27年度の研究成果を現在、研究論文にまとめており、学会論文誌への投稿を行う予定である。1.昨年度の開発した計測システムは通信面で不安定であったので、センサの変更が必要となった。センサをATR-Promotions社製TSND121に変更して再度システムを組み直した。開発システムは、2台の小型無線多機能センサ(ATR-Promotions社製TSND121)(以下,ワイヤレスセンサ)および1台の計測・解析用パーソナルコンピュータ、1台のUSBカメラで構成された。2台のワイヤレスセンサは介助者の第12胸椎棘突起と第2仙椎に取り付け、2点間の相対角度を腰部屈曲角度として計測した。2.介助者の腰部の過屈曲を抑制するコルセット装着状態における屈曲角度を腰痛予防可能な腰部屈曲角度として新たに提案した。コルセット装着状態とコルセット非装着状態における屈曲角度との差異から腰部負担に関する評価を提案した。作業の教示のための評価指標は、腰部屈曲角度の平均値と標準偏差より決定した。3.開発した作業教示システムでは、車椅子からベッドへの移乗に対して、昨年の研究成果を基に、4つの作業状態(フェーズ)に分割し、それぞれのフェーズごとに作業教示を行った。4.実際の介護現場で働く勤続年数10年以上の介助士1名と勤続年数1年未満の介助士1名を被験者として、車椅子とベッド間の移乗介助作業に対して、本システムの有用性について検証を行った。実験結果より、介助士2名ともに姿勢改善が認められ、本システムの有用性を示すことができた。5.開発したシステムの教示効果を明らかにするために、より単純な動作(重量物の持ち上げ動作)を対象として、腰痛を予防できる作業姿勢の教示を健常な大学生20名に対して行った。実験結果より、教示前後で腰部屈曲角度に有意な差が認められ、本システムによって腰部負担の軽減された作業姿勢の習得が可能であることを明らかにした。28年度に開発した計測システムは通信面で不安定であったので、センサをATR-Promotions社製TSND121に変更して再度システムを組み直した。本来の計画では3つの小型ワイヤレスジャイロセンサの位置・姿勢計測結果から作業者の上体、腰部、下肢(股関節、膝関節、足関節)の位置・姿勢を推定する階層型ニューラルネットワークを開発する予定であった。しかし、本システムによる計測実験の結果、新たに提案した評価指標を基に、介助者の作業姿勢を分類できる可能性が得られた。

そのため、階層型ニューラルネットワークの開発よりも、教示システムとしての有効性を高めるため、新たに提案した評価指標から作業姿勢の改善点を分類できるかどうかの考察を行った。作業位置・姿勢を推定する階層型ニューラルネットワークの開発については、29年度前半に、28年度提案した評価指標をこのネットワークに組み込むことで実施する。また、新たに購入したワイヤレス筋電計測システムおよび6軸力覚センサを用いて下肢筋の働きを計測し、姿勢評価にその計測結果を適用できるのかを検討中である。本研究の目的は、介護作業者の姿勢を簡便に計測し、その計測結果から作業者の介護姿勢の特徴を数値で表すとともに、その数値を基に作業姿勢の良し・悪しを判定する便利なシステムを開発することです。対象の作業は、要介護者を車椅子からベットサイドへ、あるいはその逆の動作としました。介護作業では時間順序で作業手順が決められています。作業者の腕、上体、腰部、および脚が動作できる範囲はあらかじめ調べられます。それらを考慮することで、腰部(第2仙椎)、および上体(第12胸椎棘突起)に装着した2台の小型ワイアレスジャイロセンサ(ATR-Promotions社製TSND121)だけの計測から、作業者の姿勢を推定・評価できました。計画では、その推定には、階層型ニューラルネットワークを用いることにしていました。しかし、実験したところ、その推定結果やシステムの簡素化など実用性の観点を考慮すると、作業手順や身体的な条件だけで十分に作業姿勢を評価できました。開発した作業姿勢評価システムは、2台の小型ワイアレスジャイロセンサ、パソコン、およびパソコンに接続するUSBカメラからなります。作業後、被験者がパソコンのExcel(Microsoft社)で作業姿勢の評価結果をグラフにより確認できるとともに、撮影された映像からも確認し学習できるシステムとなりました。介護動作の計測を社会福祉法人宇治明星園の協力によって実施しました。開発したシステムの性能を3次元運動計測システム((株)ノビテック製、VENUS3D)、必要に応じてワイヤレス筋電計測システムおよび6軸力覚センサを用いて調べました。その計測結果および大学研究室の学生を被験者とする介護作業の模擬実験により、開発したシステムの有効性を示すことができました。本研究の目的は、介護者の姿勢を簡便に計測して介護姿勢の特徴を数値で表し、その姿勢の良し・悪しを判定するシステムを開発することである。作業は、車椅子移乗でした。作業手順を考慮して、腰部、および上体に装着した小型ワイアレスモーションセンサの計測から介護者の姿勢を推定・評価した。USBカメラで撮影された映像からも確認し学習できるシステムとなった。本システムの性能をモーションキャプチャーによって確認した。介護士および大学研究室の学生を被験者とする介護作業の模擬実験により、開発したシステムの有効性を示すことができた。研究は、当初計画通りに進められている。小型ワイアレスジャイロセンサを27年度使用していたものから、現在開発中のパソコンシステムでさらに簡便に、利用できるセンサへの変更を行う予定である。京都府“人にやさしい介護支援機器開発プロジェクト運営協議会"の協働事業所での介護士の動作計測回数を増やす方向で検討している。
二次元電荷移動有機非線型光学材料の配向緩和による屈折率変化と光機能素子への応用

carbazole濃度は約5wt%とし、スピンコート法により薄膜試料をPyrexガラス基板上に作製した。電場配向はコロナポーリング法により行い、屈折率およびその異方性はm-line法(プリズム結合法)により測定した。電荷移動遷移による吸収ピークの吸光度の電場配向による変化から配向度を評価した。二次元電荷移動材料では試料の吸光度が電場配向により増加し、一次元電荷移動材料では減少するという結果を得た。最適化されたポーリング条件のもとでは、いずれの材料でもほぼ同じ配向度が得られることが分かった。屈折率測定は、He-Neレーザ(632.8nm)および半導体レーザ(832nm)を用いて行なった。電場配向による屈折率変化および異方性は、二次元電荷移動材料では一次元電荷移動材料の半分近く抑えられていることが明らかになった。このように、二次元電荷移動材料は屈折率変化の点でも素子応用上有利な特性を持つことが実証できたので、今後は光第二高調波発生素子などを作製して素子レベルでの二次元電荷移動材料の優位性を実証していくことを計画している。
大気CO2増加が農業生態系に及ぼす影響の生物地球科学プロセス・モデルの開発

広く用いられているイネの生長シミュレーションモデルORYZA2000を用いて,開放系大気CO2増加実験の結果をシミュレートした結果,モデルは同実験におけるイネの収量を概ね適切にシミュレートできるが,植物体バイオマス量はやや過大に,葉面積は大幅に過大に,推定することが分かった.また,高CO2濃度によるイネ収量の増加をモデルと観測値で比べると,窒素肥料を標準量及び多量に施用した場合の収量の増加を,モデルは適切にシミュレートできたが,少量施肥の場合に収量増加程度が小さくなる現象を,モデルは再現できなかった.以上の結果は,論文に取りまとめて投稿し,受理されて現在印刷中である.では,なぜモデルは葉面積を過大に推定するのか,原因解明のために,光合成で作られた炭水化物を地上部と地下部に分配する過程,地上部に分配された炭水化物が葉に分配される過程,そして葉に分配された炭水化物で葉面積が拡大する過程について,モデルを観測値と比較した.その結果,モデルは葉に分配された炭水化物による面積拡大を過大に推定しており,このプロセスを修正することで観測値により近い葉面積のシミュレーションが可能となった.以上は,高CO2濃度と外気CO2濃度に共通であるが,CO2濃度間では,葉への光合成産物分配と葉の面積拡大が高CO2濃度下で低下していることがわかった.この現象をシミュレートするために,モデルのパラメータを高CO2濃度で低下させたところ,葉面積の拡大をより良くシミュレートできるようになった.このように葉面積のシミュレーションは改善されたが,収量のシミュレーションはほとんど変わらず,むしろわずかに誤差が大きくなった.また,窒素肥料が少ないと高CO2濃度によるイネ収量の増加が小さくなる現象は再現されず,この点については,別途改良が必要と考えられた.以上の結果は現在,論文に取りまとめ中で,まもなく投稿予定である.広く用いられているイネの生長シミュレーションモデルORYZA2000を用いて,開放系大気CO2増加実験の結果をシミュレートした結果,モデルは同実験におけるイネの収量を概ね適切にシミュレートできるが,植物体バイオマス量はやや過大に,葉面積は大幅に過大に,推定することが分かった.また,高CO2濃度によるイネ収量の増加をモデルと観測値で比べると,窒素肥料を標準量及び多量に施用した場合の収量の増加を,モデルは適切にシミュレートできたが,少量施肥の場合に収量増加程度が小さくなる現象を,モデルは再現できなかった.以上の結果は,論文に取りまとめて投稿し,受理されて現在印刷中である.では,なぜモデルは葉面積を過大に推定するのか,原因解明のために,光合成で作られた炭水化物を地上部と地下部に分配する過程,地上部に分配された炭水化物が葉に分配される過程,そして葉に分配された炭水化物で葉面積が拡大する過程について,モデルを観測値と比較した.その結果,モデルは葉に分配された炭水化物による面積拡大を過大に推定しており,このプロセスを修正することで観測値により近い葉面積のシミュレーションが可能となった.以上は,高CO2濃度と外気CO2濃度に共通であるが,CO2濃度間では,葉への光合成産物分配と葉の面積拡大が高CO2濃度下で低下していることがわかった.この現象をシミュレートするために,モデルのパラメータを高CO2濃度で低下させたところ,葉面積の拡大をより良くシミュレートできるようになった.このように葉面積のシミュレーションは改善されたが,収量のシミュレーションはほとんど変わらず,むしろわずかに誤差が大きくなった.また,窒素肥料が少ないと高CO2濃度によるイネ収量の増加が小さくなる現象は再現されず,この点については,別途改良が必要と考えられた.以上の結果は現在,論文に取りまとめ中で,まもなく投稿予定である.
Ｓｅｃ６３コンディショナルノックアウトマウスによる嚢胞形成機序の解析

常染色体優性多発性嚢胞腎(ADPKD)は最も頻度が高い遺伝性腎疾患である。多発性肝嚢胞はADPKDで多くみられるが、肝嚢胞のみの病態を常染色体優性多発性肝嚢胞として区別している。これまで嚢胞形成の機序について明らかになっていない。そこで本研究では多発性肝嚢胞のモデルマウスであるSec63コンディショナルノックアウトマウスを解析し嚢胞形成の機序を明らかにする事をとした。嚢胞増悪にはpkd1が濃度依存性に関与する事を明らかにした。また、Pkd1欠損モデルでは増殖が嚢胞増悪の主因子であるが、Sec63欠損モデルでは初期には増殖が有意だが、後期にはアポトーシスが主体となることを証明した。常染色体優性多発性嚢胞腎(Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease:ADPKD)は遺伝性腎疾患の中で最も頻度が高く、加齢とともに嚢胞が両腎に増加し、進行性に腎機能が低下し、70歳までに約半数が腎不全に陥る疾患である。多発性肝嚢胞はしばしばADPKDの患者にある症状であるが、腎嚢胞を伴わない肝嚢胞のみの病態を常染色体優性多発性肝嚢胞(Autosomal Dominant Polycystic Liver Disease:ADPLD)として区別している。ADPLDの原因遺伝として、PLD1(PRKCSH)、PLD2(Sec63)とが同定されている。これまで嚢胞形成の機序について様々な研究がされているが未だ明らかになっていない。また、ADPKD、ADPLDに対しての根本的な治療はまだなく臨床症状に応じて保存的治療が施されているのが現状である。そこで本研究では、多発性嚢胞腎・多発性肝嚢胞のモデルマウスであるSec63コンディショナルノックアウトマウスの解析を行い嚢胞形成の機序を明らかにし、治療法の解明を目指している。平成24年度はSec63lox/lox: ksp-creマウスとPkd1lox/loxマウスを交配しSec63lox/loxPkd1lox/lox:ksp-creマウスを作成し、Pkd1、Sec63の濃度の違いによるアポトーシスや増殖の差をTUNEL染色やPCNA染色で定量し、またそれらに関与する経路についてウエスタンブロッティングで解析を行った。ノックアウトマウスではCaspase-3、Caspase9の亢進、Bcl-2、Bcl-XLの低下が認められた。これらの結果からアポトーシスは小胞体ストレスの関与が予測されるため、今後さらに解析を進める予定である。常染色体優性多発性嚢胞腎(ADPKD)は遺伝性腎疾患の中で最も頻度が高く、加齢とともに嚢胞が両腎に増加し、70歳までに約半数が腎不全に陥る疾患である。多発性肝嚢胞はしばしばADPKD患者にある症状であるが、腎嚢胞を伴わない肝嚢胞のみの病態を常染色体優性多発性肝嚢胞(ADPLD)として区別している。そこで本研究では多発性肝嚢胞のモデルマウスであるSec63コンディショナルノックアウトマウスの解析を行い嚢胞形成の機序を明らかにし、治療法の解明を目指す事を目的に研究を行った。ADPKDのモデルマウスであるPkd1lox/loxマウスとSec63lox/lox:ksp-creマウスを交配させpkd1が嚢胞形成に濃度依存性に関与する事を明らかにした。また、Pkd1欠損モデルでは主に増殖が嚢胞形成に非常に関与していることが知られているが、Sec63欠損モデルでは初期には増殖が有意だが、後期にはアポトーシスが有意になり嚢胞は増殖するが腎臓自体は萎縮することを証明した。アポトーシスの経路としてはBcl-2、Bcl-XLの活性が低下しCasepase9の活性化が認められた。Sec63lox/lox:ksp-creマウスの腎臓においてPlanar cell Polarityの解析を行ったが、嚢胞形成前の尿細管上皮においては明らかな異常を認めなかった。共同研究者との研究にて同じくADPLDの原因遺伝子であるPrkcshコンディショナルノックアウトマウスでプロテアソーム阻害剤が腎嚢胞形成抑制する事を明らかにしており、Sec63コンディショナルノックアウトマウスにても同様の効果が期待される。本研究期間内には薬剤投与実験までは達成できなかったが、今後これまで得られた成果をもとに研究を継続する予定である。多発性嚢胞腎の嚢胞形成の原因としてアポトーシスや細胞増殖は重要であるとされ、これを解明することは、治療法の解明につながる。

また、Pkd1コンディショナルノックアウトマウスでは、嚢胞増大とともに腎臓も腫大し続けるが、Sec63コンディショナルノックアウトマウスでは、経過の途中で腎臓は萎縮に転じ、その機序は同じではない。今年度は、これらのマウスをかけ合わせたモデルでPkd1、Sec63の濃度の変化による増殖やアポトーシスの経路について詳細に検討することができた。また肝嚢胞の解析を行うために薬剤誘導型のSec63lox/loxPkd1lox/lox:Mx1-creマウスも作成することができ、Pkd1、Sec63の濃度の変化による肝嚢胞の形成も観察することができた。肝嚢胞に関してもアポトーシスや増殖の解析を現在遂行中である。また、計画書ではSec63lox/lox:pCX-CreマウスのMEF(mouse embryonic fibroblasts)を作成しているとあるが、Sec63lox/lox:Mx1-CreマウスよりMEFを作成した。Mx1-CreはIFN誘導体のpolyinosinic-polycytidylic acid(以下pI-pC)により活性化することで、Pkd1やSec63をノックアウトすることができる。この細胞を使用して、in VitroにてPCP signaling、Wnt signalingなど多発性嚢胞腎や多発性肝嚢胞に関与するとされる様々なPathwayの解析が行宇予定である。昨年度は、Sec63コンディショナルノックアウトマウスとPkd1コンディショナルノックアウトマウスを交配させマウスモデルを作成し、その表現型の解析する事が主な計画となっていた。現時点で、マウスモデルは完成しており、嚢胞形成機序の解析が順調に行われている。腎嚢胞に関してはこれまで行った解析をもとに、細胞増殖を抑制する薬物、アポトーシス抑制の薬物などを投与し、治療法の解明を行う予定である予定としている。また、作成したMEFを用いてin vitroの解析も行いWound-Healing Assay(細胞を6cm dishにまき、24時間経過時点でdishの中央をひっかきwounded fieldを作成。その後wounded fieldを埋めるべく分裂する細胞の分裂方向を計測する手法)などPCP pathwayの更なる解析も行う。更にPkd1lox/lox:Mx1-creマウスからもMEFを作成し、同様に解析を行う。また、両MEFの比較をすることで、細胞増殖などについても解析を行う。また、腎嚢胞、肝嚢胞以外の表現型の解析としては、Sec63lox/lox:GFAP-Creマウスにて小脳失調の表現型を認めている。これまで組織学的に解析を行い、Sec63ノックアウトマウスでは小脳の形成に異常があることを解明している。。小胞体ストレスが小脳失調に関連するという報告もあり、Sec63がどの様に小脳失調に関与するかについての解析を免疫染色やウエスタンブロッティング法を用いて解析を行う。今年度は作成したマウスモデルの嚢胞形成機序の解析を進める予定である。具体的には、現在すすめているアポトーシスの経路の解明、細胞増殖についての解析をマウスから腎臓を採取し免疫組織染色、ウエスタンブロッティング法などで解析を行う予定である。また、嚢胞腎の嚢胞形成機序の一つと最近報告のあるPlanar cell Polarityの解析も行っていく予定である。該当なし
NCプログラムが不要な次世代スキルレス工作機械の試作

「次世代スキルレス工作機械」の実現には(1)『工程管理』,(2)『加工予測』,(3)『加工戦略』,(4)『加工観測』の4つの機能とこれらの統合化が必要である。これらの機能を統合して,いくつかの実証試験を実施した。1.NCプログラムが不要なCADデータからの直接加工『工程管理』の機能として,汎用の3次元CADであるSolid Worksをユーザインタフェースとし,素材形状と最終加工形状の3次元CADデータから,加工順序や使用工具,切削条件を自動的に決定する生産設計ツールを開発した。切削条件は,過去の加工事例データベースから適切な加工事例を参照して決定される。これを,開発済みの仮想倣い加工システム(実時間工具経路生成システム)と統合して,事前にNCプログラムを作成することなく,最終加工形状の3次元CADデータからそのまま機械加工を行うことができた。2.加工状況を抱握するための知的加工モニタ『加工予測』の機能として,切削力や加工誤差を推定することのできる切削加工シミュレータがある。一方,『加工観測』の機能として,特別なセンサを用いることなくCNC制御装置の内部信号から,主軸や駆動軸の負荷トルクを精度良く検出する手法を開発した。そこで,検出される主軸や駆動軸の負荷トルクを,切削加工シミュレータの予測結果と比較しながら,加工状況を把握するための知的加工モニタを開発した。3.切削条件の適応制御『加工戦略』の機能として,センサレスで検出できる加工中の負荷トルクをフィードバックして,切削条件を加工中に修正・制御するアルゴリズムを提案した。これを,仮想倣い加工システム(実時間工具経路生成システム)と統合して,切削条件を加工中に修正・制御することに成功した。特に,実時間で工具経路を生成しているので,送り速度だけでなく切込みやピックフィードといった切削条件の修正も可能である。「次世代スキルレス工作機械」には(1)『工程管理』,(2)『加工予測』,(3)『加工戦略』,(4)『加工観測』の4つの機能とこれらの統合化が必要であると考えている。このうち,平成13年度は以下の2つの機能に関して研究を実施した。(1)『工程管理』の機能に必要な作業設計手法と加工技術データベース素材と加工部品のCADデータから加工手順や使用工具を決定する作業設計手法を検討した。加工手順や使用工具は,加工形状特徴(加工フィーチャー)と予め関連づけておくことにし,それらの情報を加工技術データベースに登録した。また,加工形状特徴は形状の幾何学的な性質に基づいて分類することにし,汎用の形状モデラDESIGNBASEを利用して直方体と円筒で構成される加工部品を例に,これを平面で分割しながら複数の加工形状特徴に分類した。また,標準的な切削条件を決定するため加工事例を収集して,加工技術データベースに登録した。(2)『加工観測』の機能に必要な知的加工モニタこれまでに切削力や加工誤差を推定する切削加工シミュレータを開発して,実用的な精度で予測が可能であることを実験で検証している。そこで,切削加工シミュレータの予測結果を参照しながら加工中の切削異常を精度よく検出できる知的加工モニタを検討した。特に,特別なセンサを用いることなく主軸や駆動軸の負荷トルクを検出するために,CNC制御装置の内部信号を外部のコンピュータから直接参照できるように改良した。同時に主軸回転数やテーブルの送り速度とともに変動する摩擦トルクを予め計測しておき,工作機械運転中の負荷トルクからその成分を除去することで,加工中の切削力が精度良く測定できることを明らかにした。

このうち,平成14年度は以下の2つの機能に関して研究を実施した。(1)『工程管理』の機能に必要な作業設計手法(継続)平成13年度の成果(素材形状と最終加工形状の3次元CADデータから加工領域を抽出し,加工領域を分割して加工フィーチャーを認識した。)をもとに,加工順序,使用工具,切削条件を決定し,工具経路を生成する機能を開発した。加工順序は加工フィーチャー同士の空間関係から,使用工具は加工フィーチャーに対応して決定される。切削条件は,過去の加工事例データベースから適切な加工事例を参照して決定されるが,参照すべき加工事例を抽出するルールや,加工事例の切削条件を修正するルール(例えば被削材質や工具径の違いを考慮する)を検討して,実用的な切削条件が自動決定できるようになった。(2)『加工戦略』の機能に必要な加工条件の適応制御平成13年度の成果(CNC制御装置の制御情報からセンサレスで加工中の切削トルクや切削トルクを検出した。)をもとに,加工情報をフィードバックして切削条件を加工中に修正する『加工戦略』の機能を開発した。これを開発済みの実時間工具経路生成システムに組込み,切削条件を加工中に修正することに成功した。特に,実時間で工具経路を生成するので,送り速度だけでなく切込みやピックフィードといった切削条件の修正も可能である。これにより,NC工作機械がNCプログラムを必要とせずに加工状況に応じて自律加工を行うという基本的な機能が実現した。「次世代スキルレス工作機械」には(1)『工程管理』,(2)『加工予測』,(3)『加工戦略』,(4)『加工観測』の4つの機能とこれらの統合化が必要であると考えている。最終年度である平成15年度は,『工程管理』の機能として工程設計と作業設計の自動化を実現する一方で,『工程管理』,『加工予測』,『加工戦略』,『加工観測』の各機能を統合して,スキルレス工作機械の実証試験を実施した。(1)『工程管理』の機能として,汎用の3次元CADであるSolidWorksをユーザインタフェースとし,そのAPIを活用しながら素材形状と最終加工形状の3次元CADデータから,加工順序や使用工具,切削条件を自動的に決定するCAD/CAMツールを開発した。これを『加工戦略』の機能として開発済みであったNCプログラムを作成することなく工作機械を制御することのできるNCコントローラ(実時間工具経路生成システム)と統合して,CAD/CAM統合NCコントローラを完成させた。実証試験では,事前にNCプログラムを作成することなく,最終加工形状の3次元CADデータからそのまま機械加工を行うことができた。(2)『加工戦略』と『加工観測』の機能を統合して,加工中の主軸負荷トルクを検出し,加工状況に応じて加工中の加工条件を動的に修正することのできる適応制御を実現した。実証試験では,事前にNCプログラムを作成することなく,切削負荷一定となる条件で送り速度やピックフィード,切込みといった切削条件を加工中に修正しながら機械加工を行うことができた。
医療用粒子線による放射化に対する高精度シミュレーション計算の開発

粒子線治療において粒子線が患者体内や装置内の原子核と反応して2次中性子が発生したり放射化が起こる。それをシミュレートする核反応模型について、従来使用されているもの(QMD)よりも理論的正当性が高い模型(AMD)を用いてシミュレーションの高精度化が可能かどうかを調べた。結果、実験データが存在する反応のほとんどに関してはAMDとQMDは同程度の精度を持っていることが分かった。ただし、12C+12Cの反応における中性子生成断面積はAMDの方がよいと考えられる結果が得られた。今後は中性子遮蔽計算に必要となる、軽い重イオンどうしの中性子生成反応に絞って計算データベースを作る方針である。反対称化分子動力学(AMD)のテスト計算を終えたため、次にその精度を検証するための計算を行った。AMDで記述することができるのは、動力学的な反応過程のみであるため、反応後の破砕片の蒸発過程を計算するコード(GEM)を開発した。このコードとAMDのコードを用い、炭素、酸素、カルシウムの原子核を標的核とした、治療エネルギー領域(Ep=200MeV以下)の陽子入射反応を計算し、量子分子動力学(QMD)、および実験データと比較した。その結果、陽子入射反応の場合は、AMDがQMDと比べて若干良いところもあるものの、全体として両者の精度はほぼ同じであるという結果が得られた。この結果は、大阪大学医学部保健学科4回生学生の卒業論文としてまとめられた。また、平行してモンテカルロシミュレーションコードPHITSを使用して、陽子線を照射した際の患者の放射化のシミュレーションを行い、放射化核種の生成断面積と患者の放射化シミュレーション結果との関係を調べている。PHITSではQMDがよく用いられるが、AMDを使用した場合に結果がどのように変わるかを明らかにし、モデル依存性を調べることを目標とする。この研究では、副産物的に、患者の放射化により医療スタッフがどれくらい被ばくしているかを見積もることができ、また照射される物質の組成によって放射能がどれくらい変化するかなどを計算できるため、その研究も行い、現在論文を執筆中である。今後は粒子線治療に使用するもう一つの主要な原子核である炭素を入射粒子とした計算を行うため、現在その準備を行っている。反対称化分子動力学(AMD)を用いて、量子分子動力学(QMD)を用いた従来の粒子線シミュレーションの計算の精度を向上できるかどうかの検証を行っている。昨年度までに、陽子線に関して計算を行い、AMDとQMDの精度が同程度であるとの結論を得たため、今年度は、粒子線治療において重要なもう一つのビームである炭素線に関する計算を行った。炭素を標的核として核子あたりの入射エネルギー100MeVと400MeV、酸素を標的核として核子あたりの入射エネルギー約8MeVの核反応をAMDとQMDで計算し、現存する実験データ(中性子、7Be, 11Cの生成断面積のみ)と比較した。その結果、現存するデータとの比較を行う限りにおいては、中性子生成断面積はAMDの方が若干良いものの、AMDとQMDは同程度の精度を持っているとの結論しか得ることができなかった。理論的な観点から言うと、より重い標的核ではAMDの有利性が強調されるはずであるので、40Caを標的核とした核子あたりの入射エネルギー100MeVで計算を行った。その結果は、軽い破砕片の生成断面積ではAMDとQMDの結果は同様の傾向を示したが(中性子以外)、重い破砕片では顕著な違いが見られた。12C+40Caの実験データは現在のところ存在していないため、12C, 16Oを標的とした反応も含めて、様々な入射エネルギー、様々な反応チャネルで系統的な研究が強く望まれる。反対称化分子動力学(AMD)の開発者よりAMD計算コードを入手し、本学の大型計算機で並列処理などができるように準備を行った。また、入手した計算コードは、2つの原子核の衝突ダイナミクスの計算までを行うものであり、反応断面積の計算まではできなかったため、断面積の計算を行う補助プログラムを作成した。まずはテスト計算として、12C(p,x)11C, 12C(p,x)10Be, 12C(p,x)7Be反応の、エネルギーE=0-200MeV領域の励起関数を計算し、実験データや、モンテカルロシミュレーションコードPHITSの中に組み込まれている核内カスケード模型(INC)や量子分子動力学(QMD)の結果と比較をしているところである。これと並行して、放射化の具体的な例として、PHITSを用いて陽子線治療中に患者体内の放射化のシミュレーション計算を行い、患者体内でどのような放射化核種がどれくらい生成されるのかについて調べた。また陽子線治療施設の装置などの放射化を調べるため、交流のある米国・インディアナ大学・陽子線治療施設のビームラインの情報を入手し、陽子線照射装置のモデル化を行ってPHITSで計算できるようにした。

PHITSでは核反応過程を、INC、QMDを用いて計算しているが、INCやQMDの結果を調べてみると、反応過程によっては全く実験データを再現しないものもあることが分かった。このことはPHITSによる計算結果がどれくらいの精度を持っているかということにかかわってくる。今後はAMDを組み込んだ場合に、どれくらい精度が変わるかに関して調べる。粒子線シミュレーションには核反応模型計算が不可欠である。本研究は、反対称化分子動力学(AMD)を用いて核反応計算を行い、従来からよく使用されている量子分子動力学(QMD)と比べてより良い精度のシミュレーションが可能かどうかを調べることを目的として行なっている。これまでに12Cを入射核、12C,16O,40Caを標的核として計算を行ってきたが、12C入射反応においてはこれまでに用いてきた衝突係数の最大値では不十分で、もう少し大きな値まで必要なことが判明し、やり直しの計算を行った。再計算の結果は、これまでと同様、現存するデータとの比較を行う限りにおいてはAMDとQMDは同程度の精度を持つと結論される。ただし、中性子生成断面積に関しては、12C+12C反応において、入射エネルギーが核子あたり290MeVと400MeVで測定されているが、そのどちらのエネルギーにおいてもAMDの値の方がQMDよりも近いという結果が出た。これはAMDの方がより精度良く中性子生成断面積を計算できていることを示していると考えている。当初は計算可能な全ての反応の断面積のデータベース化を予定していたが、今後は重イオン入射反応における中性子生成反応に焦点を絞り、データベース化を行っていくことを計画している。粒子線治療施設などにおいて、中性子の遮蔽計算は重要であり、高い精度が求められるため、十分意義のあることであると考えている。医学物理患者の放射化による医療従事者の被ばくの見積もりに関する研究を行い、論文を執筆しており、本来の計画から少し外れているため、本来の研究の内容に関しては計画から少し遅れている。また、AMDのコードのエラーも解決していないため、予想以上に計算時間がかかり、遅れる原因となっている。入手した計算コードと使用している大型計算機の相性が良くなく、並列化したプロセスのうちいくつかが途中で止まるという不具合が起きており、多くの手間を要する。原因や解決法を探したがまだ解決していない。計算を遂行することは可能であるが、計画からは遅れている。また、現存する実験データの中にはターゲットが厚く、単一エネルギーの核反応になっていないものもあり、どれくらいのエネルギーの幅を持っているかを評価し、利用可能かどうかを判別するのに多少の時間を要した。入手した計算コードと使用している大型計算機の相性が良くなく、並列化したプロセスのうちいくつかが途中で止まるという不具合が起きている。原因や解決法を探したが結局解決していない。計算を遂行することは可能であるが、計算速度は遅い。今後は、大阪大学大学院学生と共に炭素入射反応をAMDで計算し、これまでと同様にQMDや実験データと比較する。
プラズマ－超音波複合プロセスによる液中難分解有機物処理の反応メカニズムの解明

ストリーマ放電とスパーク放電の2種類の液中プラズマに対して,超音波を間接的に照射することによるフェノール分解に及ぼす超音波複合効果を調べた。その結果,どちらの放電に対しても,超音波を複合することにより電流が増加し,特にスパーク放電のほうが顕著に増加した。しかしながら,フェノール分解の促進効果を得ることができなかった。今後は超音波を直接的に照射するなど,プラズマと超音波を複合させる条件をさらに検討していく必要がある。溶液中あるいは気液界面において常温・常圧下でのパルス放電プラズマを発生させ,これと溶液に対する超音波振動による超音波化学反応を併用したプラズマー超音波複合技術による革新的廃水処理の反応メカニズムの解明を目的とする.これまでの研究成果をもとに試験で使用するプラズマー超音波複合リアクタを新たに設計,製作した.放電による水処理では液中で放電させる方法と,気液界面で放電させる方法があるため,本研究では液中及び気液界面のどちらにも対応可能なように上下可動式の放電電極を採用した.電源については周波数可変パルス高電圧発生装置を用いた.超音波照射については,放電場に直接振動子を設置することは困難であることから間接照射方式を用いる.また,プラズマー超音波の相乗効果を評価する方法として,1パルス放電プラズマと超音波を同時に駆動する方法,2パルス放電プラズマ処理後超音波処理を行う方法,3超音波処理後パルス放電プラズマ処理を行う方法の3パターンが考えられる.これまでの気液界面パルス放電プラズマを用いた水処理に関する研究により,ガスをプラズマリアクタへ供給することでガスを供給しない場合に比べ反応が促進することがわかっていることから,ガス供給方法に関しては,液中でバブリングさせ供給可能な構造とした.パルス放電プラズマおよびプラズマー超音波複合処理での難分解性有機物の分解特性の把握するため,フェノール溶液に対してそれぞれ単独に用いて難分解性有機物処理実験を行った.昨年度に引き続きパルス放電プラズマを用いた難分解性有機物分解実験を実施した.針ー平板の電極間隔を変化させることにより液中プラズマの放電形態をストリーマ放電とスパーク放電の2種類に変化させ,フェノール分解に及ぼす影響についての評価を行った.また,分解効率を向上させるために,新たに過酸化水素水を添加した実験も行った.実験には濃度が35mass%の過酸化水素水を用い,添加量を0.5,1.0 mLに変化させ実験を行った.この時の処理液中の過酸化水素濃度はそれぞれ0.023, 0.046 mol/Lである.結果は以下のようにまとめられる.(1)過酸化水素水の添加量を増加させることによってフェノール除去率が高くなり,過酸化水素水1.0 mLを添加したときのスパーク放電の条件でフェノール除去率が97.9%となり,最大となった.(2)過酸化水素水の添加量を増加させることで,スパーク放電,ストリーマ放電ともに分解エネルギー効率が向上した.また,その影響はストリーマ放電に比べ,ストリーマ放電の方が大きかった.プラズマ単独処理ではスパーク放電の方が分解エネルギー効率が高かったが,過酸化水素水の添加量を増加させるとその値は逆転した.(3)プラズマー超音波複合処理において,スパーク放電では,83.1%,ストリーマ放電では17.5%の除去率が得られた.しかしながら,本実験では複合による効果を得ることができず,超音波発振器の出力や周波数などの条件をさらに検討していく必要がある.研究室移転に伴う実験装置の再構築および,想定外の装置・分析機器の故障により超音波とプラズマを併用した実験を十分に行なうことができなかった。昨年度に引き続きパルス放電プラズマを用いた難分解性有機物分解実験を実施した。今年度は新たに超音波出力500W,周波数は40kHzの超音波発振器を導入してプラズマー超音波複合処理の効果について調べるための実験を行った。まず,放電特性を調べるために,スパーク放電およびストリーマ放電の単独処理の場合と超音波を併用した場合の放電時の電圧電流波形の測定を測定を行った。その結果,プラズマ単独の時とプラズマと超音波を複合させた時では電圧の値にはほぼ差が見られなかったが,電流のピーク値は特にストリーマ放電の場合において超音波を複合させたときの方が若干高くなることがわかった.また,超音波を複合させたときには放電電極の針付近に気泡が見られ,この影響により針の先端以外にも小さな放電が生じ,電流の増加につながったものと考えられる。電流値が増加したため,同一電圧下における放電電力はプラズマ単独の場合に比べ超音波を複合させたほうが高くなった。フェノール分解実験ではプラズマでの処理に超音波を複合させて100分間処理を行った結果,プラズマ単独処理と比較してストリーマ放電,スパーク放電ともに除去率を約3%向上させることができた.しかしながら,超音波照射のみで100分間処理を行った場合にも約3%の除去率であったため,本研究においてはプラズマと超音波を複合させることによる相乗効果はみられなかった。相乗効果得られない原因の一つとして超音波の照射方法が考えられるため,今後は超音波振動子の取り付け位置やホーンタイプの振動子を用いることなどを検討していく。これまでの研究成果をもとに試験装置の設計および製作を行い,装置を完成させることができた.

また,実験時には実験装置の故障や不具合などが発生したが,予定していたパルス放電プラズマおよびプラズマー超音波複合処理を用いた難分解性有機物の分解特性を把握することを目的とした,フェノール溶液に対するそれぞれ単独に用い場合の難分解性有機物処理実験を行うことができた.複合による効果を得ることができなかったため,超音波発振器の出力や周波数の条件を検討していく。また,リアクタ自体も改良していく。環境保全工学H26年度に行った実験では超音波発振器の不調及び故障により,プラズマー超音波複合処理においてプラズマと超音波の相乗効果が見られなかったため,新たに高出力の超音波発振器を購入し実験を行う予定である.使用していた超音波発振器の不調,故障により,新たに高出力の超音波発振器を購入することにしたが,購入を検討した時期が遅く,年度内の納品が困難であった.そのため物品費の支出を抑制し,その分を次年度に繰り越すことにした.繰り越した予算と今年度の予算を用いて超音波発振器を購入する.
網膜視蓋系の特異的神経結合に関わる細胞機構

ニワトリ網膜視蓋系における特異的神経回路の形成に関わる細胞機構を理解するため、前年度までに作製した視蓋の標的層部を特異的に染色するモノクローン抗体について、その分布や性質を詳細に検討した。その結果、TB2と名付けられたモノクローン抗体は、視蓋の特定層だけでなく、網膜においても、二部のシナプス形成が始まる時期に限定して発現している抗原を認識していることが判明した。また、この抗原を強く発現する不死化ウズラ細胞株の単離に成功した。また、TB2とは別の標的層を認識するモノクローン抗体TB5については、その標的層にある特殊な細胞において発現していることが推測された。これらの知見は、今後、これらの抗体の抗原が同定されることで、ニワトリ網膜視蓋投射における特異的神経結合機構の分子・細胞機構の解明のみならず、神経回路形成の基本原理の理解に役立つことが期待される。Winged-helix転写因子のCBF1およびCBF2は、それぞれニワトリ網膜の前側・後側に発現し、これらを異所的に発現させると網膜視蓋神経結合における投射地図の特異性に影響を与える。一方、受容体型EphチロシンキナーゼEphA3も、網膜の後側で発現し、視蓋で相補的に発現するエフリンをリガンドとする反発的な軸索ガイダンスという細胞機構に関与することで、投射地図を規定する。今回、網膜で発現するこれら3種のトポグラフィック分子の間の関係を解析した。これらの分子の発現を眼胞形成時に調べると、CBF1およびCBF2は、EphA3のトポグラフィックな分布に先んじて、網膜の最も前側、後側の領域で発現していた。in ovoエレクトロポレーションにより、CBF1およびCBF2をこれらの分子に特有な発現パターンが形成される時期に異所的に発現させたところ、CBF1はCBF2の発現を抑制し、一方、CBF2はEphA3の勾配状発現パターンを変化させる現象が観察された。以上より、軸索ガイダンスの細胞機構に直接関わるEphA3と網膜形成の初期に出現する2つの転写因子の間には、ヒエラルキー関係が存在していることが示唆された。一方、網膜神経はいくつかのサブセットからなり、投射地図に対応する位置で、それぞれ視蓋の特異的な層に結合する。モノクローン抗体スクリーニングにより、視蓋の網膜受容層の一部を染色するものが得られた。これらのうち、細胞膜・骨格連結分子エズリンを認識すると同定できた抗体は、網膜神経節細胞、感覚神経細胞のサブセットを染色し、それぞれ中枢での結合部位において、それぞれのサブセットに特徴的な層特異的神経結合をしている。つまり、層特異的神経結合に関わる細胞機構が、視覚系と感覚系で共通している可能性が示唆された。
細胞分裂に伴う転写因子の非対称分配の解析

発生過程で細胞の多様性を作り出すための基本的なプロセスは非対称な細胞分裂である。その典型のひとつは神経幹細胞の分裂であり、非対称分裂に伴って転写因子prosperoが神経幹細胞の姉妹細胞に不等分配される。このProsperoの不等分配には、Prospero結合タンパクMirandaが必要とされる。本研究では、第1にMirandaの機能を追求することによって、神経幹細胞の非対称分裂に伴って分配される様々な因子の相互関係を明らかにすること、第2に、神経幹細胞の非対称分裂を制御する細胞極性の分子的実体を明らかにするを目的とした。神経幹細胞では、prosperoタンパク質だけでなく、RNA結合蛋白質Staufenに結合したProspero mRNAも、その分裂に際して姉妹細胞に不等分配される。我々は、prospero mRNA/Staufen複合体の不等分配にも、Miranda活性が必要とされることを示した。Miranda、Prospero、及び、Staufenは神経発生が開始される前から、胚を構成する上皮細胞で等しく発現する。上皮細胞層におけるこれらの因子の局在を検討した結果、細胞分裂中の上皮細胞においても、Miranda複合体がbasal側の細胞表層に局在することを明らかにした。このことから、神経幹細胞の分裂において、細胞内物質が非対称に分布するためのメカニズム、すなわち細胞極性は、上皮細胞の持つapical-basal極性と共通することが示唆された。