hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属原子数を制御した精密担持金属触媒の開発と最も活性な金属原子数・界面構造の決定

実用上重要な酸化物担持金属触媒の特性(活性・選択性)は、金属クラスターのサイズや酸化物担体担体との相互作用に強く依存する。本研究では、単原子から10 nmまでのサイズの金クラスターを、サイズ分布の小さな状態で二酸化チタン単結晶表面へ担持するための方法論の開発を試み、担持後のクラスターに関してSTM/AFMや偏光全反射蛍光XAFS等の表面科学的手法を適用して、原子レベルの構造評価を行った。また構造と活性の相関を得るために、単結晶表面での触媒反応測定のための超高真空装置を開発した。本研究では、単原子から10 nm程度までの原子数を厳密に制御した金属クラスターを、極めて小さいサイズ分布かつ任意の密度で酸化物表面へ担持する方法論の開発を行っている。また担持後のクラスター構造を、種々の表面科学計測手法(STM/AFM、偏光全反射蛍光XAFS)により原子レベルで明らかにし、触媒反応測定の結果と比較することでサイズに依存した反応性の解明を試みている。本年度はTiO2単結晶上においてAu単原子種の調製を試みた。Auクラスターは酸化物との相互作用が小さく、そもそも凝集しやすい。最小単位である単原子は容易に拡散・凝集し、酸化物上で安定化するのは非常に難しい課題である。当初の予定ではTiO2単結晶上に単核金錯体を吸着後、SiO壁で覆ったのちに活性化処理(配位子除去)を行う予定であったが、用いた単核金錯体はTiO2上に十分な量吸着しなかったため、調製方法を変更した。具体的にはTiO2単結晶をあらかじめメルカプト安息香酸で修飾し、その後Auを真空蒸着した。この試料を偏光全反射蛍光XAFS法で評価したところ、Au-Au結合は観察されず、Auは単原子種として存在することを見出した。理論計算シミュレーションを用いた三次元構造解析を行った結果、AuはTiO2の酸素およびメルカプト安息香酸の硫黄と結合して、S-Au-Oの直線状化合物として構造安定化していることがわかった。本調製法はAuの蒸着量を制御することで、ダイマー(二量体)、トライマー(二量体)などの形成も期待でき、現在検討している。また昨年度立ち上げた超高真空反応測定装置の高感度化を行った。これは昨年度に性能評価のために使用したPtフォイルに対し、担持クラスターでは活性点の数が少なく、よりS/Bの高い測定が必要とされるからである。本研究では、単原子から10 nmまでの厳密に原子数制御した金属クラスターを、極めて小さいサイズ分布で酸化物表面へ担持する方法論の開発を目指している。また担持後のクラスターに関して、様々な表面科学分析手法(STM/AFM、偏光全反射蛍光XAFS法)を適用して原子レベルで構造評価し、反応活性との相関を明らかにすることを目的とする。本年度はまず、昨年度見出した、酸素プラズマ照射によるクラスター形成とサイズ制御について検討した。ここでは有機保護Au10クラスター([Au10(PPh3)8Cl]Cl)を用いた。この有機保護Au10クラスター活性化するには、有機保護基を除去して、金属表面を露出する必要があるが、通常よく用いられる熱分解では顕著な粒子凝集が起こると考えられるため、酸素プラズマを用いた。TiO2単結晶表面上に有機溶媒に溶解した有機保護Au10クラスターをスピンコート法により担持し、酸素プラズマを照射すると、有機保護基が酸化分解・除去されるとともに、ナノ粒子がTiO2表面上に比較的均一に分散されることを見出した。このときプラズマ照射時間の増加とともにAu表面は徐々に酸化された。さらにスピンコート時のクラスター担持量を変化させると(0.5層2層)、110 nmの範囲で平均クラスターサイズを制御できることを見出した。予想とは異なり、担持量を増やすと粒子サイズが減少し、一方で粒子数密度が高くなった。粒径分布は十分狭いとは言えないため、今後プラズマ条件(酸素圧力、プラズマパワー、照射時間)を詳細に検討することで、より精密な粒径制御へと繋がる可能性がある。また反応活性評価のための超高真空触媒反応測定装置に関して、試料ホルダ周りの材質を変更し、加熱に伴う脱ガスを低減することで生成ガス検出の高感度化を図った。本研究では、単原子10 nmまでの厳密に原子数制御した金属クラスターを、極めて小さいサイズ分布、及び任意の密度で酸化物表面へ担持する方法論を開発する。また界面の構造を、先端的表面科学計測法により原子レベルで明らかにし、触媒反応測定の結果と比較することで、サイズに依存した反応活性の起源を解明する。本年度は、まずTiO2単結晶表面上にAu原子数の規定された有機保護Auクラスターを凝集することなく担持するための方法論開発を行った。

クラスターとして有機保護Au10クラスター([Au10(PPh3)8Cl]Cl)を用いた。TiO2単結晶表面へアンカー分子(4-メルカプト安息香酸)を溶液中で吸着させた後、Au10クラスターを含む溶液中に浸漬することで、クラスターの固定化を試みた。XPSよりAu10クラスターの固定化を確認し、浸漬時間により担持量を制御できることがわかった。また偏光全反射蛍光XAFS法による構造解析を行ったところ、サイズ(Au原子数)は保持されているが、固定化前(粉末状)の構造とは異なった。アンカー分子のS原子がクラスターに配位することで、Au-Au平均結合距離が約0.015 nm伸び、さらに一部の有機保護基が脱離することがわかった。この結果は予想していなかったが、特別な処理を行わなくても有機保護基を除去して活性な金属表面を露出できる可能性がある。当初の計画ではこの後、クラスター周辺に存在するOH基(TiO2の表面水酸基)とSi(OCH3)4を反応させ、さらに加水分解してOH基をつくるという反応を繰り返すことでクラスター周囲にSiO2壁を導入し、紫外光照射等により有機保護基を除去することを提案していた。このプロセスでは有機保護基除去時にクラスターの凝集を防ぐためにSiO2壁を導入するわけであるが、このプロセスを省略できれば試料調製は非常に簡便になる。本年度の研究遂行において、開始当初最も困難が予想されていたのはTiO2表面上での単原子種(Au)の調製であった。「研究実績の概要」でも述べたように、申請書で提案した調製法では単原子種を調製するのが難しいことがわかり、別の調製法(TiO2表面を分子修飾後にAuを真空蒸着)を開発することで、単原子種を安定化することができた。また上記の「TiO2表面の分子修飾と金属蒸着による微小金属クラスター形成法」のみならず、当初申請書に記載していなかった他のいくつかの微小金属クラスター調製法を新たに見出している。一つはプラズマを用いたクラスター調製法である。TiO2単結晶上に有機保護Auクラスターを担持後、酸素プラズマを照射することで有機保護基が酸化除去されるとともに、照射時間を長くするとクラスターサイズが減少することを見出した。本現象のメカニズムは現在検討中だが、プラズマによって生じた活性酸素種がAu表面で反応して表面酸化物が形成された後に、局所的な温度上昇によって蒸発していくためではないかと考えている。この調製法が確立できれば、SiO2壁でAuクラスターを囲う必要はなく、また用いるクラスターも比較的大きなものが一つあれば、酸素プラズマ照射によってそれ以下のサイズをすべて調製できる可能性がある。他にもあらかじめTiO2表面上に均一なナノサイズの穴(ナノポア)を規則的に有するSiO2薄膜を調製し、その穴に金属クラスターを埋め込む調製法を検討している。以上のように当初予定していた試料調製法とは異なる、より優れた新たな調製法を開発することで、目的試料の作成を達成している。当初の計画通りに研究を進める中で、予想とは異なる新しい結果を得ているが、これらの結果はいずれも研究の目的を遂行する上で、より簡便で有用な方向への展開が期待できるものであり、本年度の達成度は当初の目標に達していると考えられる。上記の具体例としては、「研究実績の概要」に示したように複数のプロセスからなる試料調製において、有機保護基の除去による触媒活性化プロセス(金属表面の露出)を省略できる可能性を示したことが挙げられる。今後、クラスターの表面固定化条件を最適化することで、実際にこのプロセスの省略が可能かどうか検討する。
炭素マイクロポーラス空間を利用した少数多体系の異常物性発現

1.熱処理による構造の規則化過程、その構造変化と電子構造との相関を調べるため、熱処理したACF、さらにこれらにヨウ素をドープしたACF-I_2の熱起電力、磁化率の挙動を解析した。ACFでは熱処理温度の増加に伴いFermiエネルギーの低下が見られた。これは、熱処理によりダングリングボンド数が減少し、σトラップされていたπ電子がπバンドに押し戻されたためと考えられる。また、同じ熱処理温度のACFにおいてもヨウ素ドープによりFermiエネルギーの増加が観測された。これはヨウ素がアクセプターとして働き、ACFからヨウ素へ電荷移動が生じたためと思われる。温度の一次に依存する熱起電力及び電気伝導度の金属的温度依存性から、熱処理温度1300°C以上のACF、ACF-I_2の熱起電力はホールキャリアの拡散によるものが支配的であるといえる。熱起電力の結果から、ACFでは電子散乱は乱雑な構造に起因するランダムポテンシャルに支配され、ACF-I_2においては電荷移動により生じた荷電不純物I_2^<δ->による散乱の寄与が新たに加わることが明らかとなった。2.多孔的構造を持つACFに60Kで酸素を吸着させ、低温における吸着酸素の磁気的挙動から酸素分子の吸着状態に関する検討を行った。吸着量の少ない領域では磁化率はCurie-Weiss的挙動を示すが、吸着量の高い領域ではそれに加えて反強磁性的に短距離秩序化してゆく挙動が観測された。Curie-Weiss的挙動を示すスピンの数は酸素の吸着量の増加と共に減少する。このことは吸着量の増加に伴い反強磁性的クラスターが成長していることを示すが、ACFのポア構造を反映したランダムな構造をもつため最大の吸着量においてCurieスピンの寄与が残っている。
GPS反射波を用いた南極氷床縁における海面・氷面高度計測に関する基礎研究

南極氷床縁の氷床高度や海面(海表面)高度のリモートセンシングが可能になると、南極氷床周縁部における水質量の分布や循環・移動を捉える上で有効であることから、GPS電波の反射波を活用し、小型の観測装置で実現可能な全天候型の海面・氷面高度リモートセンシング技術開発を推進する。そのため、GPS反射波測定専用受信機を試作して観測実験を行い、解析アルゴリズムの開発に必要な基礎データ(GPS電波のIF信号)を蓄積する。市販のソフトウェアGPS受信機との平行観測から、専用受信機(試作機)の動作評価をすることを目的とする。本年度は、GPS反射波による海面高度・海面粗度計測に必要なGPS電波の直達波と反射波の中間周波数(IF)信号を収録するため、市販の評価ボード等を活用して、デュアルフロントエンドのGPS反射波測定専用受信機を試作した。また、直達波用の右円偏波アンテナと反射波用の左円偏波アンテナ(パッチアンテナ)を購入した。非常に膨大なデータ量になるGPS電波のIF信号データの収録モジュールは、試作機を制御するPC(低温でも動作可能)とデータ蓄積装置で構築した。これらのシステムを用いて、国内で実施を予定していた観測実験は、研究代表者が第49次南極地域観測隊に参加することとなったため、実施できなかった。しかし、昭和基地に持ち込むことができたため、越冬期間中に試作したGPS反射波測定システムを用いて、南極域の海氷、ならびに氷床で反射されたGPS電波を測定する地上観測実験を実施する。これにより、GPS反射波による氷床・海氷高度の解析アルゴリズム開発に有用な基礎データが収集できると考える。
術後せん妄と脳内神経伝達物質受容体発現に関する研究

術後せん妄は、手術患者の予後に重大な影響を与える合併症である。術後せん妄の治療には、脳内ドパミン拮抗薬や脳内アセチルコリン代謝阻害薬がある程度の効果を有する。これは、脳内で相互作用を持つドパミン作動性ニューロンとコリン作動性ニューロンのバランス崩壊が、臨床症状発現の一因である可能性を示すものと考えられる。本研究の目的は、全身麻酔薬および鎮静薬の投与によって脳内のドパミン及びアセチルコリン受容体の発現に変化があるか否かを、ウエスタンブロット法、免疫染色法、RTPCR法を用いて検討し、術後せん妄の神経化学的機序を明らかにし、より適切な薬物治療法を提供し、術後患者の予後改善に寄与することである。
グループスタディによる小児肝癌の治療確立をめざした生物学的予後因子の研究

日本小児肝癌スタディーグループ(JPLT)で中央管理されている68例の凍結検体を用い、β-カテニン遺伝子とAPC遺伝子の変異解析を中心に研究を行った。この結果、65%にβ-カテニンのexon 3に遺伝子変異を認めた。APC遺伝子には異常は認められなかった。変異β-カテニン蛋白のターゲットと目されるサイクリンD1の発現をreal-time RT-PCRで48症例において半定量したところ、サイクリンD1は遺伝子変異をもつ肝芽腫で、有意にその発現が高いことが明らかになった。肝芽腫の新しい診断、治療法を開発することを目的としてcDNAプロジェクトをおこなった。肝芽腫および小児正常肝のcDNA libraryを作製してそれぞれ9000、3000クローンずつのエンドシークエンスを行った。クローニングされた遺伝子をプローブとして、半定量RT-PCRによるdifferential screeningを行い、肝芽腫と小児正常肝での発現差を明らかにした。肝芽腫48例を対象とし、ヒトテロメラーゼのcatalytic componentであるhTERTの発現レベルを定量した。テロメラーゼ活性、hTERT発現量は病期の進行とともに、高発現腫瘍が増加し、死亡例で有意にテロメラーゼ活性度、hTERT発現量が高く、肝芽腫の悪性度の指標になる可能性が示唆された。肝芽腫症例6例を対象にP-gp抗体を用いた免疫染色により発現を解析検討したところ、P-gpの発現は非腫瘍肝では全体に均一に細胞膜に認められた。RT-PCRの解析では、CMOATは48例中22例に発現が認められたが、特定の傾向は認められなかった。MDR1は、48例中13例で発現を認め、化学療法を受けた後の検体で、発現している頻度が高かった。日本小児肝癌スタディーグループ(JPLT)で中央管理されている68例の凍結検体を用い、肝芽腫の発癌機構の解明のため、β-カテニン遺伝子とAPC遺伝子の変異解析を中心に研究を行った。β-カテニンの遺伝子変異解析のため、exon1からexon16までの全長cDNAをカバーするように5組のPCRprimerを作成し、RT-PCRにより各部位を増幅し、電気泳動によるバンドシフトからcDNAのinterstitial deletionを検索した。変異を認めた例では、PCR産物をカラムにて精製し、ダイレクトシークエンスを行った。Genome DNAはβ-カテニン遺伝子の変異スポットであるexon3をSSCPにかけ、同様にダイレクトシークエンスを行った。APC遺伝子の変異解析は、YeastFunctional Assay法により行った。この結果、68例中44例(65%)にβ-カテニンのexon3に遺伝子変異を認めた。変異β-カテニン蛋白のターゲットと目されるサイクリンD1、ファイブロネクチン、c-mycの発現をreal-time RT-PCRで48症例において半定量したところ、サイクリンD1はβ-カテニンの遺伝子変異をもつ肝芽腫で、変異のない肝芽腫、または正常肝細胞に比べ有意にその発現が高いことが明らかになった。15例の肝芽腫に対してβ-カテニン、サイクリンD1の発現と局在を免疫染色で解析したところ、遺伝子変異のある症例で核にβ-カテニンが陽性になるほか、変異がなくとも低分化型肝芽腫の細胞集塊に限局してβ-カテニンの核蓄積が認められた。これはサイクリンD1の染色パターンとも一致し、β-カテニンのgain of function mutationはサイクリンD1を活性化することで肝芽腫の進展に関与すると考えられた。肝芽腫の発生、進展、予後に関与する遺伝子を同定し、新しい診断、治療法を開発することを目的として、肝芽腫および小児正常肝のcDNA libraryを作製してそれぞれ9000、3000クローンずつのエンドシークエンスを行った。

クローニングされた遺伝子をプローブとして、肝芽腫8例と対応する小児正常肝の計16検体のcDNAを対象に半定量RT-PCRによるdifferential screeningを行ったところ、肝芽腫と小児正常肝とで発現差を認めた40の新規遺伝子は、肝芽腫で低く発現するものが多かった。また、肝芽腫で高く発現する癌遺伝子HBL0048は、他の様々な種類の癌細胞経でも高く発現しており、今後さらに角析を進めていく予定である。肝芽腫48例を対象とし、ヒトテロメラーゼのcatalytic componentであるhTERT(human telomerase reverse transcriptase)の発現レベルを定量し、臨床的因子及び病理分類との関連を検討した。テロメラーゼ活性、hTERT発現量は病期の進行とともに、高発現腫瘍が増加し、死亡例で有意にテロメラーゼ活性度、hTERT発現量が高く、肝芽腫の悪性度の示標になる可能性が示唆された。P-glycoprotein(P-gp)は各種悪性腫瘍において、その発現の亢進と薬剤耐性獲得の関連が報告されている。肝芽腫症例6例を対象にP-gp抗体を用いた免疫染色により発現を解析検討したところ、P-gpの発現はsyuyou非腫瘍肝では全体に均一に細胞膜に認められた。一方、腫瘍では胆汁排泄腔様構造の内腔を中心に、部分的不均一な発現を認めた。また、化学療法後切除標本で発現が上昇していた。肝芽腫でも他の悪性腫瘍と同様にP-gp発現と化学療法の関連が示唆された。結果:MRPは肝悪性腫瘍では発現レベルが極めて低く、検討の対象外であった。CMOATは、48例中22例に発現が認められたが、特定の傾向は認められなかった。MDR1は、48例中13例で発現を認め、化学療法を受けた後の検体で、発現している頻度が高かった。また、進行症例で発現頻度が高く、予後との明確な関連は明らかに出来なかったが、肝悪性腫瘍の治療計画を考慮するうえで、重要なマーカーになると思われた。JPLTプロトコールではシスプラチンとアドリアマイシンの併用療法により、これまで治療成績を上げてきた。しかし、当初より抗癌剤抵抗性の腫瘍やプロトコールの途中で再燃して来る腫瘍も少なからず存在する。これらの腫瘍では初発時または、抗癌剤投与後に薬剤耐性を獲得している可能性が強い。MDR1(multidrug resistant protein),MRP(multidrug resistance-associated protein)は、アドリアマイシンを含む多剤耐性に働く遺伝子で、cMOAT/MRP2(canalicular multispecific organic anion transporter)は、シスプラチン耐性に関与する遺伝子である。Total RNA 5μgより、random hexamerを用いてcDNAを合成し、このうち1/100量に対して内部コントロール(β2-microglobulin)を用いた定量的RT-PCRを行った。対象はJPLTに登録された48例の肝悪性腫瘍である。
顎裂部骨移植に代わる神経堤由来細胞による新規顎裂部細胞移植療法の開発

成体P0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスの鼻甲介から神経堤由来細胞を分離し、骨芽細胞分化誘導培地を用いて、骨芽細胞への分化誘導を行った。分化誘導した細胞における骨芽細胞誘導・石灰化能を、アルカリホスファターゼ活性染色、アリザリンレッド染色やReal-time PCR法を用いて評価を行った。各種解析から、骨芽細胞への分化誘導能を確認した。また、脂肪細胞分化誘導培地を用いて、脂肪細胞への分化誘導を行った。オイルレッドO染色の結果から、脂肪細胞への分化誘導能を確認した。以上の結果から、鼻甲介から採取した神経堤由来細胞は、多分化能を有する可能性が示唆された。1成体顎下腺における神経堤由来細胞の局在解析:成体P0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウス顎下腺の新鮮凍結切片を作製し、GFP抗体を用いて、免疫組織学染色を行った。神経堤由来細胞は、成体顎下腺組織において、腺房部に局在している可能性が示唆された。現在、Gpr4抗体、Ednrb抗体を用いた免疫組織学染色を行っている。2成体顎下腺から高純度な神経堤由来細胞の分離法の確立:神経堤由来細胞をGFPで標識できる成体の遺伝子改変マウス、P0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスの顎下腺から、セルソーターを用いてGFP、Gpr4陽性細胞あるいはGFP、Ednrb陽性細胞の分離・回収を行い、分離・回収したそれぞれの細胞を蛍光顕微鏡で観察し、GFP陽性細胞の割合や純度を検証中である。それぞれの陽性細胞と陰性細胞からRNAを抽出しReal-time PCR法を用いて、Gpr4、Ednrb、神経堤関連遺伝子であるSox10、P75、snail、twist1の発現量を現在解析中である。3成体顎下腺から分離した神経堤由来細胞による多分化能の解析:セルソーターを用いて分離・回収した神経堤由来細胞を、アスコルビン酸、グリセロリン酸、デキサメタゾン含有の骨芽細胞分化誘導培地にて骨芽細胞へ分化・誘導した。骨芽細胞誘導・石灰化能を、アルカリホスファターゼ活性染色、アリザリンレッド染色にて評価を行った。今後、オステオカルシンやRunx2の遺伝子発現の検証を行う予定である。脂肪細胞、神経細胞への分化・誘導は現在行っている途中である。成体P0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスの顎下腺および鼻甲介から神経堤由来細胞を分離し、アスコルビン酸、βーグリセロリン酸、デキサメタゾン含有の骨芽細胞分化誘導培地を用いて、骨芽細胞へ分化誘導を行った。分化誘導した細胞における骨芽細胞誘導・石灰化能を、アルカリホスファターゼ活性染色、アリザリンレッド染色、Real-time PCR法等を用いて評価した。また、分離した神経堤由来細胞からインスリン、ハイドロコルチゾン、インドメタシン、IBMX含有の脂肪細胞分化誘導培地を用いて、脂肪細胞に分化誘導することにも成功した。5週齢の成体ICR系マウスの側頭骨に内径4.0mmのトレフィンバーを用いて、部分的な欠損を施した頭蓋骨部分欠損モデルマウスを作製した。成体P0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスの鼻甲介から分離した神経堤由来細胞を播種させた、アテロコラーゲンを使用したスキャフォールドを、頭蓋欠損部に填入し、填入後1週間と2週間経過したところで、μCTの撮影を行い、骨形成能の評価を行った。何も填入しない群とスキャフォールドのみを填入する群を対照群として、骨形成能の比較、検討を行った。μCT解析の結果から、対照群として用いた群と比較し、細胞を播種させた、アテロコラーゲンを填入した群では、有意に骨形成能が認められ、頭蓋欠損部の縮小が確認できた。組織学解析を用いた成体顎下腺における神経堤由来細胞の局在解析やセルソーターから分離・回収した神経堤由来細胞を骨芽細胞などへ分化・誘導する多分化能解析は、研究計画通りに進んでいる。しかし、細胞表面タンパク質の発現を利用した、神経堤由来細胞の高純度分離回収法の確立に関しては、予想以上にセルソーターを用いて分離・回収できる神経堤由来細胞の数が少ないことやGFP、Gpr4陽性細胞、あるいはGFP、Ednrb陽性細胞をより高純度に分離・回収するセルソーターの設定条件を検討しているため、研究計画からやや遅れている。27年度が最終年度であるため、記入しない。歯科矯正学平成26年度研究の改善・検討事項として、1.1回の実験に使用するP0-Cre/CAG-CAT-EGFP

マウスの匹数を増やし、顎下腺から回収できる細胞数を増加させる。2.先行研究で既に構築したDNAマイクロアレイ法による網羅的遺伝子発現解析の結果から得られた、約40,000遺伝子の中から、細胞表面タンパク質を中心に、再度、新たな候補遺伝子の選定を行う。3.分離・回収した神経堤由来細胞の骨芽細胞、脂肪細胞、神経細胞への分化誘導実験では、それぞれの細胞特性を引き出すために、必要に応じて培地の種類、培養期間や各分化誘導因子の種類や添加量を変えて行う。4.免疫組織染色法を用いた顎下腺における神経堤由来細胞の局在解析では、抗体の希釈倍率や切片の種類をパラフィン切片へ変更して行う。今後、免疫不全モデルマウス(CB17/lcr-Prkdcscid/CrlCrlj:Scidマウス)を細胞移入実験のレシピエントとして、頭蓋骨に直径3mm円状の自然修復しない骨欠損部を作成し、足場となるコラーゲンスポンジと共に分化誘導した骨芽細胞を移植する予定である。移植後、4週と8週目における欠損部の骨形成について、1.高解像度μCTを用いて、形態的に骨形成の解析を行い、2.RT-PCR法を用いて、骨芽細胞のマーカー遺伝子であるアルカリホスファターゼ(ALP)、オステオポンチン(OPN)、骨シアロタンパク質(BSP)などの遺伝子発現について評価する。さらに、3.骨形成部の組織切片を作成し、HE染色や免疫組織染色法を用いて、組織学的に骨欠損部における骨形成の評価を行っていく予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
加齢性難聴に関わるエピジェネティック制御機構の解明

聴覚は、社会生活上のコミュニケーションに重要な体性感覚である。本研究では、齧歯類および霊長類聴覚上皮でのエピジェネティック制御機構の存在を示し、加齢性・進行性難聴動物モデルであるDBA/2Jマウス聴覚上皮において、聴力低下に伴い、特定の遺伝子のメチル化レベル・転写レベルに変化がおきることを見出した。DBA/2Jマウスに対し、エピジェネティクス主要酵素の調節剤投与により、有意な聴力低下抑制効果を得ることに成功した聴覚は、社会生活上のコミュニケーションに重要な体性感覚である。DBA/2Jマウスに対し、エピジェネティクス主要酵素の調節剤投与により、有意な聴力低下抑制効果を得ることに成功した聴覚は視覚とともに、社会生活上のコミュニケーションを行なう上で必要不可欠な体性感覚のひとつである。65歳以上で3分の1の人が患う加齢性難聴の克服は、高齢化社会における国民の生活の質にかかわる重要課題である。代表者は、聴覚発達期にエピジェネティック制御機構が関与することを発見し、その標的遺伝子について解析してきた。代表者は、エピジェネティック制御機構が加齢性難聴発症の分子機序にも関連すると考え、この仮説の検証を目的として本研究を計画し、遂行中である。平成21年度は、まずエピジェネティック制御機構で主要な経路となるDNAメチル化酵素Dnmt3aおよび3bの聴覚上皮における発現を、生後発達期から成熟個体まで、複数の動物種を用いて経時的分布を明らかにした。次に、感覚細胞障害型の加齢性難聴モデルであるDBA/2Jマウスを用い、聴力低下前後の蝸牛組織よりDNAを抽出し、定量的RT-PCRおよび定量的メチル化特異的PCRにより、過去の報告より選択した複数の遺伝子の発現量および転写調節領域のメチル化の程度を検討した。この結果、加齢性の聴力低下に伴い、有意にメチル化の割合が低下する3遺伝子領域を同定することに成功した。代表者は、この領域をdifferentially methylated in age-related hearing loss(DMahl、ディーマール)と名付けている。本研究は加齢性難聴の発症機構を新たな視点から解析するものであり、新規の加齢性難聴治療法開発へとつながる可能性をもつ。聴覚は視覚とともに、社会生活上のコミュニケーションを行なう上で必要不可欠な体性感覚のひとつである。一方、遺伝子の本体であるDNAの塩基配列の突然変異によらず、遺伝子発現調節を介して表現型の改変をおこすエピジェネティクスは、生活習慣や老化に伴う様々な疾患の発症要因となりえること、早期診断や予後予測に利用可能であることが報告されている。代表者は、これまでの研究で、聴覚発達期の聴覚上皮にエピジェネティック制御機構が存在することを示してきた。さらに、加齢性・進行性難聴動物モデルであるDBA/2J系統マウスの聴覚上皮において、聴力低下に伴い、特定のゲノム領域のメチル化レベル変化がおきることを見出してきた。今年度は、メチル化レベルが変化する領域の遺伝子の、DBA/2Jマウスにおける遺伝子メチル化変化と発現量について定量的かつ詳細な検討を進めた。また、DNAメチル化酵素については、その蝸牛における発現分布の時期・細胞・部位特異性の報告が内耳において初めてであるのみならず、その特異性が過去の細胞・組織を用いた報告と一致せず、その生理的意義について現在詳細に検討中である。これらの成果を国内外の学会で報告した。さらに、現在非公開の研究成果について「難聴疾患の予防または治療剤」として特許出願を行なった(特願2011-007581)。また、メチル化レベルが変化する領域の遺伝子の、DBA/2Jマウスにおける遺伝子メチル化変化と発現量について定量的かつ詳細な検討を進めた。今年度は、難聴モデル動物DBA/2Jマウスに対し、エピジェネティクス制御剤を単独・あるいは組み合わせて投与し、聴力低下に対する抑制効果を検討した。複数のエピジェネティクスの主要酵素を調節することにより、低周波数・高周波数に対して、有意な聴力低下抑制効果がみられた。さらに遺伝子メチル化変化、発現量変化および形態的変化について検討を加えた。この成果は「難聴疾患の予防または治療剤」として特許出願済みである(特願2011-007581)。
施設介護の強みとユニットケアのミクロ社会学的研究

介護施設において個別ケアを実現するためには何が必要か。この問題を解明するため、本研究では、まず施設の強みに注目した。それは第一に、介護の専門家が常駐する場であること、第二に、要介護という類似した境遇の利用者同士の出会いの場であることである。こういった施設の強みを踏まえて、従来型特養と新型特養を比較分析した。その結果、従来型特養よりもユニットケアが実践しやすい新型特養であっても、第一に、介護現場において、ケア職員のあいだで「個別ケアの葛藤」という現象が起きていることが明らかにされた。第二に、ミクロ社会学的な観点からは、ケア職員と利用者の二者関係のみならず、利用者同士の関係にも着目して、利用者らが形成するグループで「役割」をもって「共同」し、「安心」と「自由」を感じられるよう、ケア職員が利用者同士の人間関係を調整・誘導することが要請されることが示された。在宅ケアに比べて敬遠されがちな施設ケアの強みとは何か.それは利用者の立場からいえば,ひとつは有資格の専門家による高品質な介護サービスの享受であり,もうひとつはADL(日常生活動作)が類似した境遇の利用者同士の出会いである.しかし施設で働くケア職員は,人手不足のなかで多くの業務をおこなう.そのためこれらの強みを十分に認識・活用しているとはいえない.本研究では,施設ケアの強みをグループのもつ力として焦点化した.この力は小規模集団や他者とのつながりのなかで発揮される.新型特養のユニットケアや,従来型特養で模索されているユニット志向ケアを調査対象に設定して,ケア職員へのインタビュー調査から施設ケアの強みを極大化する条件を探究した.分析枠組みとして個別ケアの規範概念である「再生力集団モデル」を提唱した.これは4つの構成要素からなる.(1)役割,(2)共同,(3)安心,(4)自由である.これはB.バーカンの議論を応用した概念である.再生力集団とは,1つは,利用者が精神活動を高められる環境のなかで,役割遂行によりユニットへの貢献を促進するものである.もう1つは,ユニット文化から派生する他者とのつながりのなかで,利用者に学習を促すような場である.要するに,それは個人があるグループと関わることによって活性化・躍動化することを意味する.たとえば特養を利用した途端,穏やかな生活が送れるようになる高齢者のケースが象徴的である.あるいは利用前には周辺症状の激しかった要介護高齢者が,利用後に次第に落ち着いてくるケースも挙げられる.初年度である平成21年度は,4月から8月まで,新型特養の5人と従来型特養の6人のケア職員に非構造化されたインタビュー調査を実施した.分析の結果,新型と従来型,いずれのタイプの特養でも現場の模索なしに「再生力集団モデル」の条件が整っているとはいえないことが示唆された.前年度までの研究において、施設介護の強みを発揮するためには、(1)役割、(2)共同(3)安心(4)自由の4つの視角が重要になることが明らかにされた.これを踏まえ、今年度は、新型特養と後來型特養の比較分析を深化させた。この比較分析は、ユニットケアの本質に迫るために重要となる。すなわち、新型特養は、個室完備でユニットケアタ実施するのに有利な設備が整っている。これに対して、従来型特養は、基本的には4人部屋であり、ユニットケアが実施しにくい設備になっている。両者を比較する意義は、設備が恵まれている場合でも必ずしも個別ケアの実現が約束されるわけではないこと、あるいは逆に、設備が恵まれていなくても工夫の仕方によっては個別ケアが可能になることを説明できることにある。個別ケアとは、利用者本位のケアであり、要介護高齢者の生活歴や生活リズムを尊重する介講を意味する。施設介護の強みに着目して、施設で展開されるユニットケア左個別ケアに結びつけるためにはどうしたらよいか、といったことを探究した。調査・分析の過程で「個別ケアの葛藤」の実態がみえてきた.個別ケアの葛藤とは、利用者本位の実施するとケア職員は感情疲労で燃え尽きるが、逆に自己防衛として感情疲労を回避すると、画一的なケアを行わざるをえないことを意味する、個別ケアの葛藤を乗り越えるためには、ケア職員と利用者の関係のみならず、利用者同士の関係にも注目することが要請されることが示された。ユニットという小集団において、利用者同士の関係に着目すると、かれらが役割を持って共同し、安心と自由を感じることができるよう、ケア職員には利用者を誘導することが求められる.

そうすることによって、グループのもつ力が発揮され、施設介講の強みが最大限、機能することになる。本研究では、こういったことを探究するなかで、ミクロ社会学の学問知に貢献することを目指した。
弾性管内拍動流れの摩擦.抵抗軽減に関する研究

生体内の血流に代表される弾性管内の流れは人工的に作られた剛体管内の流れに比べ,摩擦抵抗が非常に小さいことが知られており,摩擦抵抗軽減現象の流動機構の解明が急務である.本研究では,これまで流入流れが定常流の場合について弾性管の摩擦抵抗軽減の有効性を確認できたのでこの成果を踏まえて,生体内の血流にみられる拍動流の影響を調査する.実験では,拍動流の周期および振幅を種々変化させた場合の圧力変動特性および変位変動特性を計測できたことから、拍動流中の摩擦抵抗軽減現象について一知見を得ることができた。以下に結論を要約する。1.まず、流入流れが拍動流の場合について弾性管外壁の変位変動特性を計測すると、本実験条件の範囲においては流入流れが定常流の場合と平均変位はほとんど変化がみられなかった。よって、弾性管の管断面積変化によるみかけの管摩擦係数の評価は定常流の場合と同程度であることがわかる。2.上述の評価に基づき、流入流れが拍動流の場合について弾性管と剛体管の時間平均管摩擦係数の差異を比較すると、拍動流の周期および振幅を種々変化させた場合において弾性管のほうが剛体管の場合より抵抗減少がみられた。これは定常流の場合と同様な傾向を示しており、拍動流による顕著な違いはみられないことがわかる。3.上述の現象は圧力変動特性を周波数解析することにより裏付けられた。すなわち、弾性管内の変動圧力の乱れが剛体管のそれよりも小さいことを示している。
自閉症児童の社会的スキルの般化・維持に対するセルフモニタリングの効果と変数の検討

本研究は、小学校の通常の学級における自閉スペクトラム症児童の社会的スキルの般化・維持に対するセルフモニタリングの効果と、その効果に影響を及ぼす変数を明らかにすることを目的としている。これまでの研究から得られた知見は次の3点である。1点目は、通常の学級におけるセルフモニタリングが、特別支援学級におけるソーシャルスキルトレーニング(SST)によって獲得された社会的スキルを通常の学級に般化・維持させることが示唆された。2点目は、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に記録間隔が影響を及ぼし、事前に記録間隔に関するアセスメントを行うことで、対象児にとって効果的な手続きの条件を同定できることが示唆された。3点目は、社会的スキルの般化・維持をもたらすセルフモニタリング以外の指導方法として、集団随伴性を用いた指導の有効性が示唆された。平成30年度は、研究実施計画に則り、上記の3点に関する研究を学術誌に投稿するための準備を行った。また、日本特殊教育学会第56回大会において、上記の3点目に関する内容をポスター発表し、研究成果の普及に努めた。そのほかには、日本教育心理学会や日本認知・行動療法学会等の年次大会に参加し、研究に関連する情報収集を行った。本研究の知見に加え、国内外の研究や書籍の知見を踏まえたところ、今後の課題として、社会的スキルの般化・維持をもたらす指導方法として有効性が示唆されるセルフモニタリングや集団随伴性、仲間媒介法等の効果を比較検証することの必要性が指摘された。平成30年度中に研究代表者が育児休業を取得したことから、研究データの整理・分析と、学術雑誌へ投稿する論文の執筆に遅延がみられた。本年度は、研究データの整理・分析を進め、学術雑誌へ各研究を投稿する。本研究は、小学校の通常の学級における自閉症児童の社会的スキルの般化・維持に対するセルフモニタリングの効果と、その効果に影響を及ぼす変数を明らかにすることを目的とした。平成28年度は、自閉症児童2名を対象に、通常の学級におけるセルフモニタリングが、自閉症・情緒障害特別支援学級(以下、情緒学級)における社会的スキル訓練(以下、SST)によってもたらされた指導効果を、通常の学級に般化・維持させることができるか検討した。さらに、その効果に影響を及ぼす変数として記録間隔を取り上げた。具体的には、対象児2名を対象に情緒学級でSSTを行った結果、2名とも通常の学級に指導効果の般化・維持が見られなかった。そのため、通常の学級にセルフモニタリングを導入することとした。セルフモニタリングを導入するにあたり、その効果に影響を及ぼすと考えられる記録間隔についてアセスメントを行ったところ、対象児間で効果の見られる記録間隔が異なっていた。このようなアセスメント結果を踏まえ、通常の学級でセルフモニタリングを導入したところ、2名とも社会的スキルの般化・維持が確認された。本事例の結果、通常の学級におけるセルフモニタリングが情緒学級におけるSSTによってもたらされた指導効果を通常の学級に般化・維持させることと、記録間隔がセルフモニタリングの効果に影響を及ぼす変数であることが示された。また、セルフモニタリングを導入する前に、記録間隔が反応効果に及ぼす影響をアセスメントすることで、各対象児にとって効果的な手続きの条件を同定できると示唆された。平成28年度では、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果と、その効果に記録間隔が影響を及ぼすと示唆された。また、予備的研究として実施した先行研究の成果について、国内の学会でポスター発表を行い、広く情報発信することに努めた。その一方で、これらの知見を示した事例数が十分でないことや、セルフモニタリングの効果に影響を及ぼす変数が記録間隔以外にも想定されることから、次年度以降も研究を継続していく必要がある。本研究は、小学校の通常の学級における自閉症児童の社会的スキルの般化・維持に対するセルフモニタリングの効果と、その効果に影響を及ぼす変数を明らかにすることを目的としている。予備的研究として、通常の学級におけるセルフモニタリングが、特別支援学級でのソーシャルスキルトレーニングによってもたらされた指導効果を通常の学級に般化・維持させることができるか検討した。その結果、セルフモニタリングの有効性が明らかにされた。平成28年度では、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に影響を及ぼす変数として、記録間隔を取り上げた。セルフモニタリングの導入にあたり、記録間隔に関するアセスメントを行ったところ、対象児間で効果に差が見られた。この結果を踏まえ、各対象児に適した記録間隔でセルフモニタリングを実施したところ、その有効性が明らかにされた。このことから、事前に記録間隔に関するアセスメントを行うことで、対象児にとって効果的で実施可能な手続きの条件を同定できると示唆された。平成29年度では、国内の学会で平成28年度の研究成果について研究発表を行い、成果の普及に努めた。また、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に影響を及ぼす変数として、記録間隔以外の変数を取り上げるため、国内外の学会や研究協力校での情報収集を実施した。その結果、いくつかの変数の影響が示唆された。平成30年度では、これらの新たな変数を取り上げ、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に及ぼす影響を検討する。さらに通常の学級において社会的スキルの般化・維持をもたらす指導方法として、先行研究より、集団随伴性の有効性が示唆された。そのため、予備的研究として、通常の学級において集団随伴性を用いた指導を実施したところ、児童の学習準備行動の改善が示された。平成30年度では、本研究の今後の展開として集団随伴性に関する知見も収集する。平成29年度では、研究代表者の所属機関の変更に伴い、研究協力校にて、通常の学級でのセルフモニタリングを実施することができず、十分な事例研究を行うことができなかった。

一方で、研究協力校にて丹念に情報収集を行った結果、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に影響を及ぼす変数について新たな示唆を得ることができた。このことから、平成30年度では、新たに示唆を得られた変数を取り上げ、研究協力校にて、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に及ぼす影響を検討する。本研究は、小学校の通常の学級における自閉スペクトラム症児童の社会的スキルの般化・維持に対するセルフモニタリングの効果と、その効果に影響を及ぼす変数を明らかにすることを目的としている。これまでの研究から得られた知見は次の3点である。1点目は、通常の学級におけるセルフモニタリングが、特別支援学級におけるソーシャルスキルトレーニング(SST)によって獲得された社会的スキルを通常の学級に般化・維持させることが示唆された。2点目は、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に記録間隔が影響を及ぼし、事前に記録間隔に関するアセスメントを行うことで、対象児にとって効果的な手続きの条件を同定できることが示唆された。3点目は、社会的スキルの般化・維持をもたらすセルフモニタリング以外の指導方法として、集団随伴性を用いた指導の有効性が示唆された。平成30年度は、研究実施計画に則り、上記の3点に関する研究を学術誌に投稿するための準備を行った。また、日本特殊教育学会第56回大会において、上記の3点目に関する内容をポスター発表し、研究成果の普及に努めた。そのほかには、日本教育心理学会や日本認知・行動療法学会等の年次大会に参加し、研究に関連する情報収集を行った。本研究の知見に加え、国内外の研究や書籍の知見を踏まえたところ、今後の課題として、社会的スキルの般化・維持をもたらす指導方法として有効性が示唆されるセルフモニタリングや集団随伴性、仲間媒介法等の効果を比較検証することの必要性が指摘された。平成30年度中に研究代表者が育児休業を取得したことから、研究データの整理・分析と、学術雑誌へ投稿する論文の執筆に遅延がみられた。平成28年度は、研究協力校が1校であったことから、研究対象となる児童数が限られてしまった。そのため、今後の研究の推進方策として、研究協力校を拡充する。具体的には、平成28年度中に1校の小学校と研究協定を新たに結んだことから、平成29年度以降は研究対象となる児童数を増やして研究を実施する。本研究では、当初、通常の学級におけるセルフモニタリングの効果に影響を及ぼす変数として、教示や記録用紙を取り上げる予定であった。しかし、研究を進めるに当たり、教示や記録用紙よりも記録間隔について検討するほうが、国内の学校場面にとって重要であると考えられた。その理由として、記録間隔が短いほど自己記録のタイミングを知らせる音や振動が増え、対象児の学習に対する注意をそらしたり、級友の望ましくない注目を得たりする危険性が増すと推測されたことが挙げられる。
身体運動中の筋張力筋線維動態推定システムの開発によるトレーニグ処方の作成効果判定

平成1618年度の3年間で、以下の研究を行い、それと高齢者トレーニングの先行研究を基に、自ら移動できるための高齢者のQOLに関するトレーニング基準を作成した。脚伸展動作の筋張力配分について、1:PCSA(生理学的筋横断面積)法、2:EMG法、3:最適化法を比較した。その結果、最適化法は、PCSAを基にした最大張力Fmaxに大きく依存し、単関節筋に比べて、二関節筋の値はかなり小さくなることがわかった。コンピュータシミュレーション:Hillタイプの筋腱複合体モデルを用い、垂直跳をシミュレートした。跳躍高最大という目的関数で、筋モデルの収縮要素に神経指令を入力し、骨格・筋腱複合体を検討した。実験:一方、ヒトの垂直跳を、腓腹筋の筋と腱の動態を超音波法とモーションキャプチャシステムを用いて解析した。動作は、足首だけの反動を用いない垂直跳、スクワット姿勢からの反動なしの垂直跳、直立位からの反動を用いた垂直跳、20cmの台から跳び下りての垂直跳であった。筋腱複合体全体の伸縮は、主に腱組織に依存し、筋は力-長さ-速さ関係の至適域で活動し、筋が大きな力を発揮しやすいように腱が補っていることが定量的に得られた。高齢者の立ち上がり動作を可能にする最低限の筋力(関節トルク)を推定した。40cmの椅子からの立ち上がり動作をモーションキャプチャで撮影し(計85試行)、関節角度データを基に、シミュレーションを用いて多種多様な立ち上がり動作(約5万種類)を生成した。生成された各動作の中で、下肢3関節それぞれのトルクが最小になる動作を推定した。その結果、膝関節と股関節の関節トルクの和の最小値は「116Nm(体重あたり1.57Nm/kgw)」であることがわかった。椅子からの立ち上がりにおける身体技法を用いた動作をバイオメカニクス的に検討した。その結果、身体技法を用いると、特に膝トルクが小さいことがわかった。この動作は、コンピュータシミュレーションの膝トルク最小の動作と一致した。平成16年度は、立ち上がり・歩行・階段昇降という対象動作の解析の前に、動作解析による筋張力推定と、コンピュータシミュレーションの基礎研究を行った。(1)脚伸展動作を、負荷可変のスライディングマシーンによって行い、ダイナミックな運動中の筋張力分配の推定に関しての基礎研究を行った。この研究には、共同筋の張力配分が大きな問題となるので、本研究では、脚伸展運動における足・膝関節の主動筋の張力配分について検討することを目的とした。すなわち、筋張力の配分について、1:PCSA(生理学的筋横断面積)法、2:EMG法、3:Crowninshieldら(1981)の最適化法の比較検討を行った。その結果、最適化による運動中の張力推定計算結果は、前提となるPCSAを基にした最大張力Fmaxに大きく依存していることがわかった。さらに、単関節筋(大殿筋、内側広筋、ヒラメ筋)と二関節筋(大腿直筋、腓腹筋)とを比較してみると、静的な二関節筋の値に比べて、運動中の二関節筋の値はかなり小さくなっていた。一方、最適化された値を、EMG積分値%MVCの各筋の傾向と比較するとかなり異なることがわかった。(2)コンピュータシミュレーション:Hillタイプの筋腱複合体モデルを用いた、比較的単純で容易な垂直跳をシミュレートした。

すなわち、跳躍高最大という目的関数で、筋モデルの収縮要素に神経指令を入力し、動作を具現させる。ここで、骨格・筋腱複合体・神経入力モデルの十分な検討を行う。今回は、反動を用いない垂直跳の初期姿勢の影響について検討した。その結果、垂直跳の初期姿勢が跳躍高および各筋の仕事の配分に大きく関わっていることが確認できた。平成17年度は、椅子から立ち上がり動作の実験研究とシミュレーション、および歩行を対象として意識と動作との対比に関する実験研究を行った。(1)高齢者の立ち上がり動作を可能にする最低限の筋力を、次のような手順で推定した。40cmの椅子からの立ち上がり動作(被験者5名、各17試行、計85試行)を3次元モーションキャプチャによって200Hzで撮影した。動作中の関節角度データを基に、シミュレーションを用いて多種多様な立ち上がり動作(約5万種類)を生成した。生成された各動作中の下肢3関節トルクを算出し、各関節の最大値を決定した。そして、下肢3関節トルクの各最大値の合計が最小になる動作を推定した。その結果、足関節の発揮トルクがほとんどゼロであっても動作を完遂でき、また、膝関節と股関節の関節トルクの和の最小値は「116Nm」であることがわかった。すなわち、身長174cm・体重74kgwの人間の場合、膝・股関節の最大トルクの総和が116Nm発揮できれば、立ち上がり動作が可能となるといえる。(2)動作の構築には、主体となる人間の意識が重要な役割を果たす。そこで、身体技法の一つである足裏の意識と歩行動作との関係をバイオメカニクスの観点から比較検討した。身体技法に熟練した被験者について、土踏まずの前方・中央・後方を意識した歩行と何も意識しない通常歩行の計4条件(各条件5試行、計20試行)を3次元モーションキャプチャとフォースプレイトによって200Hzで撮影した。逆ダイナミクスによって、下肢3関節トルクを算出し、そのトルクを基に最適化法を用いて主働筋の張力を推定した。その結果、足裏中央と後方を意識すると、通常歩行とパターンは同じであるが、床反力のピーク値が大きくダイナミックな動作になり、足裏前方を意識すると、下肢筋群の活動局面が時間的に一致し、異なる動作パターンが出現するという結果が得られた。平成18年度は、身体運動において超音波法を用いた筋織維および腱動態の定量に関する研究と、立ち上がり動作を対象として意識と動作との対比に関する研究を主に行った。(1)ダイナミックな脚伸展運動である垂直跳を対象に、腓腹筋の筋と腱の動態を超音波法とモーションキャプチャシステムを用いて定量的に研究した。8名の被験者に、すべて最大努力で、足首だけの反動を用いない垂直跳、スクワット姿勢からの反動なしの垂直跳、直立位からの反動を用いた垂直跳、20cmの台から跳び下りての垂直跳を課した。すべての垂直跳で、腓腹筋の筋繊維は最大力発揮時でも伸張することなく、等尺性あるいは短縮性活動を行っていた。もちろん、筋腱複合体全体は伸張と短縮を行っているわけであるが、それは腱組織の伸縮に依存していることが明らかとなった。また、筋は、力-長さ関係において至適域で活動し、力-速さ関係においても遅い速度域で活動して、いずれも筋が大きな力を発揮しやすいように腱が補っていることが定量的に得られた。(2)椅子からの立ち上がりにおいて、何も意識しない動作と、身体技法を用いた動作とをバイオメカニクス的に比較検討した。
クライオセラピーにおける分子メカニズムの探索

本研究は、医療やスポーツ現場で肉体疲労や外傷局部のケアとして汎用される『クライオセラピー』の分子メカニズムを創薬研究と同等レベルで明らかにする事を目的としている。クライオセラピーは医療やスポーツ現場で汎用されているが、その効果を生み出す分子メカニズムは未だ明らかにされていない。現在までの申請者の研究において、筋に対する至適温度・回数でのクライオセラピーは、ある種の細胞内シグナルを作動させ、目的転写因子の活性化を介し様々な遺伝子の発現を上昇させる事が明らかにされており、今後の本研究では、クライオセラピーが影響を及ぼす全ての分子シグナル経路・転写因子・表現型を解明することを目指している。
アスリートの心理的健康とパフォーマンス、チームワークへのマインドフルネスの役割

アスリートを対象とした心理プログラムには、心理的健康やパフォーマンス、またチームワークの促進といった、多様な効果が同時に求められる。しかしながら従来型の心理プログラムでは、1つの効果をアスリートやチームに提供することを目的としており、競技活動の中で彼らが直面する様々な問題を解決するには、多くの時間を要した。本研究は、このような課題を解決するべく、個人とチームで実践可能であり、心理的健康とパフォーマンス、チームワークの促進という多様な効果を同時に導くことが期待される、アスリートを対象としたマインドフルネス・プログラムの効果を明らかにする。
放射線損傷における血管損傷の寄与の選択的血管照射による解明

昨年度の研究によっては平均直径300nmサイズのPEG-BSH-Liposomeを作成し、マウス尾静脈より注入、その後、熱中性子を全身照射し照射後の生存率の推移を調べると、血中硼素濃度から計算した血管内皮細胞の線量が28-36Gyの場合、マウスの死は発生しなかったが、PEG-BSH-Liposomeの増量に因って線量の増加を図った73-91Gy群と87-109Gy群では全てのマウスが12日以内に死亡した。ただ、下血、下痢を認めず、腸管死の第一標的は腸管の毛細血管内皮細胞の死であるとする説に疑問を呈する結果が得られていた。本年度は、回腸クリプトの再生を指標としたマイクロコロニー法によって腸管への急性障害と線量の関係を、PEG-BSH-Liposome投与群とクリプトの細胞に取り込まれるであろう硼素化合物BPA投与群で比較すると、その差は歴然としていた。実験においては、事前にガンマ線による全身照射10Gyを行い、その後、硼素化合物を投与して熱中性子を照射した。PEG-BSH-Liposom群では150Gyでのクリプト細胞の生残率は30%に止まったが、BPA群では5.7Gyで細胞生残率は0.6%まで低下した。PEG-BSH-Liposom群における線量効果関係は従来の光子線の線量とクリプト生残細胞率との関係と比べて、極めて大きな差があった。これらの結果は、血管内皮細胞に大線量の選択的照射を行っても、クリプト細胞死を効果的に誘導する訳ではないことを明瞭に示している。Scienceに掲載された論文の結果から推測される血管内皮細胞が放射線腸管死の第一の標的であるとの説ではなく、クリプト細胞に対する放射線の直接効果が、放射線腸管死の第一原因であるとする従来説を支持するものである。本年度は選択的照射法を確立することに専心した。これまでの知見に基づいて平均直径300nmのサイズの大きいPEG-BSH-Liposomeを作成した。平均体重22gの扁平上皮癌SCCVII腫瘍を移植したC3H/He雌マウスの尾静脈からPEG-BSH-Liposomeを注入し、30、75、120分後に心臓穿刺にて採血、更に死亡直後に腫瘍を摘出した。それらの硼素濃度を即発γ線分析にて測定すると、血中濃度は注入後120分までの間、200-300ppmにて推移し、腫瘍は8-13ppmで推移した。Free BSHの場合、血中濃度と腫瘍濃度の比は約2であり、20倍以上の大きな差は、腫瘍においてさえ300nmのPEG-BSH-Liposomeは血管外に漏出しないことを示唆するものである。次に、PEG-BSH-Liposomeを注入した30分後に担癌マウスの全身に熱中性子を照射し、腫瘍細胞に対する効果をコロニー法によって評価した。同時に熱中性子照射のみの群との比較を行った。両群の生存率曲線を比較するとPEG-BSH-Liposome注入群で生存率がやや低くなる傾向が見られたがその差は僅かであった。このことはPEG-BSH-Liposomeが良く血中に保持され腫瘍血管においさえ外へ殆ど漏出しないことを示すものである。非担癌マウスを同様の条件にて照射し照射後の生存率の推移を調べると、血中硼素濃度から計算した血管壁の線量が28-36Gyの揚合、マウスの死は発生しなかった。PEG-BSH-Liposomeの増量に因って線量の増加を図った73-91Gy群と87-109Gy群では全てのマウスが12日以内に死亡した。下血、下痢を認めず死亡時期から考えて死因は骨髄障害に因るものと思われた。腸管死の第一標的は腸管の毛細血管内皮細胞の死であるとする説に疑問を呈する結果である。