hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近赤外分光を用いたヒト脳診断理論の構築

ヒト脳の血流及び血中酸素濃度分布を同定する拡散光トモグラフィ実現に不可欠なヒト頭部の光パルス伝搬解析理論を述べている。ヒト頭部は光学的に不均一な散乱体で、散乱体間に非散乱体である脳髄液を含む。このため、非散乱体を介した散乱体間の光結合を特性光強度の空間不変性を用い、不均一散乱体中の光伝搬は光拡散方程式を新たな境界条件を用いたFDTD解析で数値解析する理論を構築した。本理論で計算したヒト頭部モデルの後方散乱光パワーと平均遅延時間の光源・検出器間隔依存性は実測値及びモンテカルロ法と良く一致しており、その妥当性を検証した。1.新境界条件の導出・・光拡散方程式を解くための散乱体-非散乱体境界における従来の条件式は、波源を境界Yee格子に組み込むことが出来ない。このため、境界Yee格子に波源が配置されると、波源を内部Yee格子に組み込むため、サイズの小さなYee格子で散乱体を離散化せざるを得なかった。本研究ではこの欠点を克服して、FDTD解析の時間短縮を図るため、境界Yee格子に波源の組み込みが可能な新たな境界条件を導出した。この新境界条件を用いたFDTD法による均一散乱体の光パワー及び光パルス振幅は解析解と3%以内の精度で一致し、新境界条件の妥当性を検証した。2.新境界条件のヒト頭部光伝搬解析への応用・・解析領域内に脳髄液のような非散乱体と散乱体の境界を含むヒト頭部のFDTD解析に新境界条件を適用した。その結果、Yee格子サイズを従来の上限である0.5から1mmに拡大しても解析精度は劣化せず、後方散乱光パワーと光パルス平均遅延時間解析結果は、ロンドン大学のモンテカルロ法による計算及び実測値と良く一致し、本解析法の妥当性を検証した。また、Yee格子サイズの拡大により、解析時間を約1/60に短縮可能となり、本研究の目的であるFDTD法によるヒト頭部3次元光パルス伝搬解析を実現するために不可欠な基盤を構築した。fNIRS(functional Near Infrared Spectroscopy)を用いてヒト脳活動を非侵襲でモニタするためには、ヒト脳光パルス伝搬理論を構築する必要がある。本研究がスタートした2009年度は光散乱体表面における新たな境界条件を導出し、これを筆者等が定式化したヒト頭部光パルス伝搬解析を行うFDTD(Finite Difference Time Domain)法に適用した。これにより、Yee格子サイズ(Δz)上限を1mmに拡張可能となり、解析時間を1/10以下に短縮した。当該年度である2010年度は実用上不可欠な3次元解析を実現するために以下の研究を行った。1.ヒト頭部3次元光パルス伝搬解析時間の短縮100×100×40(mm^3)の3次元散乱体の解析時間を5時間から80秒程度に短縮可能とする以下の成果を得た。(1)FDTD解析におけるグリッド分散の抑圧Nonstandard FDTD法の時・空間微分演算子を尺度として、差分化誤差の大きい光拡散初期過程ではΔzを1mmとし、それ以降の時間帯ではΔzを2mmに拡大するグリッド分散抑圧法を検討した。その結果、全タイムスロットの1/4以上をΔz=1mmで解析すると数値解析精度の劣化が避けられ、計算時間を約1/3に短縮可能なことを明確にした。(2)ヒト頭部3次元光パルス伝搬解析ヒト頭部解析における脳髄液を介した頭蓋骨と灰白質の光結合解析において、9個のYee格子の放射発散度の平均値を用いて視野角を9個統合することにより、解析時間を1/9程度に短縮可能とした。2.ヒト頭部のYee格子による効率的な離散化法の基本検討灰白質が頭表面と垂直に4及び14mmの矩形的な厚み変化が有る場合について、白質との境界面の離散化誤差と後方散乱光パルス波形変化の関係を検討し、許容される離散化誤差の基礎データを得た。1.ヒト頭部のFDTD法による光パルス伝搬解析時間の短縮2009年から行ってきた以下の(1)-(3)の検討を3次元ヒト頭部光パルス伝搬解析に応用した。(1)新境界条件の適用・・散乱体と非散乱体境界で新境界条件を適用することにより、Δzを0.5mmから1mmに拡大可能とし、計算時間を1/32に短縮可能とした。(2)視野角の統合・・△z=lmmの解析において、視野角を9個統合することにより、後方散乱光強度と平均遅延時間の誤差を1%以下に抑え、解析時間を1/6以下に短縮した。これと、前項(1)と組み合わせることにより当初に比べ、解析時間を1/192以下に抑圧可能とし、120×100x40mm^3の領域の3次元解析を30分に短縮可能とした。(3)グリッド分散の抑圧・・

FDTD解析の全ての時間スロットの1/4をΔz=1mmで計算し、それ以降をΔz=2mmで解析することにより、後方散乱光強度及び平均遅延時間の誤差を7%及び1%以下に抑え、解析時間を1/3以下に短縮可能とした。これと、前項(1)、(2)を組み合わせると当初に比べ、解析時間を1/576以下に短縮可能とした。以上の(1)-(3)全てを取り込んだ解析を行い、8程度の並列計算を行うことにより、3次元ヒト頭部の光パルス伝搬解析時間を100秒程度に短縮可能なFDTD解析法の基盤技術を構築した。2.ヒト脳のYee格子による離散化誤差の検討ヒト脳表面の脳溝の幅と深さ、等の離散化単位と光パルス波形精度の関係を調べ、許容される離散化誤差を検討した。その結果、脳溝の幅が1mm変化すると光パルス波形に影響があり、平均化等の工夫が必要なことが判明した。
情動と思考のメカニズム

情動と思考は,注意,認知,記憶・学習,運動といった脳の基本的な機能のすべてに関与する大規模なシステムを構築し,その都度必要な各脳機能システムを活性化し,結合することによって作動していると考えられる。本研究班では,以上の趣旨により,思考と情動を脳内各機能系の最高位の統合システムとみなし,その機能原理について生物学的および計算論的側面から研究を行った。実験系(神経生理学,ならびに神経心理学)では,動物を用いた神経生理学的研究により大脳辺縁系および前頭葉を中心に脳内で情報の流れが如何に操作されるか検証し、ヒトを用いた神経心理学的研究では、視覚・記憶システムを中心にヒトの脳内に存在する様々なシステムの検証を行った。理論系(計算論的神経科学)では,前頭葉や側頭葉をモデルにして、思考と認知・記憶のモデルを構築し、計算論的見地から思考や情動における情報操作の原理を探った。また、感覚入力系と記憶系の相互作用における海馬体の役割を光計測法を用いて解析し、計算論的見知から実際のデータを検討した。これらの研究により、実験的研究では、感覚刺激の価値判断や情動から行動への変換に関与するニューロンならびに在が実証され、計算論的研究では、自己組織化による多重脳マップや状態遷移回路など情動・思考の原理モデルを提唱するに至っている。このように第4班は情動・思考の基礎原理を解明するため、上記のように広範な領域を研究課題に含めた。今後は、さらにこれらの成果を土台にして、神経生理学、ならびに神経心理学的手法により、生物学的な作動原理が解明されるとともに、計算論的にその作動原理のグローバルな実現、すなわち統一のとれた一つの脳として、脳の各モジュールがどのように機能しているかその可能性が明らかされることが切に望まれる。本研究では,情動と思考のメカニズムを解明するため,脳内の注意,認知,記憶,学習,運動系の核機能システムが,如何にダイナミックにコヒーレントになり,思考・情動の"流れ"が脳内に形成されるのか,その作動原理を明らかにするための基礎的研究を実施することを目的としている。実験系からは,小野は,ラット視床背内側核の情動発現および運動学習における役割を,澤口は,サル前頭葉の作動記憶および異種感覚情報の統合における役割をニューロンレベルで明らかにした。岩田は,相貌失認患者の弁別閾を測定するための神経心理学的検査法を確立した。下条は,心理物理学的アプローチにより,再認家庭における記憶の確信度と呈示刺激に対する高感度との間に正の相関関係があることを報告した。理論(計算論的神経科学)系からは,倉田は,自己組織化による多重脳マップ形成モデルを,森田は,側抑制による時系列パターンの想起速度の制御方法および軌道アトラクタを用いた時系列パターンの認知モデルを構築した。安西は,遅延見本合わせ課題遂行中のラット聴覚野および海馬体ニューロンの同時記録を行なった。また,ロボットに情動を組み込むことにより,より自律的な行動制御ができるこを明らかにした。今後は,これら神経生理学的,ならびに神経心理学的手法により,生物学的な作動原理を明らかにするとともに,計算論的にその作動原理のグローバルな実現,すなわち統一のとれた一つの脳として,脳の各モジュールがどのように機能しているかその可能性を明らかにしていく予定である。本研究は,思考と情動を脳内各機能系の最高位の統合システムとみなし,その機能原理について生物学的および計算論的側面の両面から解明に取り組むものである。

生物学的側面では,小野は,サル前部帯状回の各応答ニューロンの分布から,前部帯状回には吻側から尾側にかけて感覚刺激の認知および情動発現から行動実行に関与する一連の機能単位系が存在することを明らかにし,情動発現から行動遂行への変換における前部帯状回の役割をニューロンレベルで,澤口は,サル前頭葉には視空間記憶と行動選択の二つの過程に関与するニューロンが存在することを明らかにし,思考に中心的な役割を果たす中枢実行系における前頭葉の役割をニューロンレベルで明らかにした。岩田は,昨年度に開発したコンピュータによる合成顔写真を用いた相貌失認検査法を用い,相貌失認患者の弁別閾が健常人と有意に異なることを明らかにした。河村は,顔認知において感性(好き/嫌い)情報系と知性(既知/未知)情報系の2つの独立したシステムが存在することを,また,連合型物体失認は視知覚像と視覚性記憶像の照合障害で生ずることを明らかにした。計算論的側面では,倉田は,思考過程に重要な情報構造に基づいた情報表現(情報間の対応関係)を再現するため,自己組織多重脳マップにおいてクラスタ間に対応関係のあるモデルを構築した。森田は,思考や記憶再生過程における情報変換の原理を再現するため,複雑で長い時系列パターンを単純で短い時系列パターンへ変換するモデルを構築した。安西は,情動・思考過程における大脳皮質-辺縁系間の相互作用を解明するため,モルモット聴覚皮質-海馬体間の相互作用を光計測法を用いて記録し,光計測から得られたデータを用いて相互相関関係を解析する手法を確立した。今後も,第4班では情動・思考の生物学的な作動メカニズムを解明していくとともに,その計算論的な再現を目指す予定である。本研究は,思考と情動を脳内各機能系の最高位の統合システムとみなし,その機能原理について生物学的および計算論的側面の両面から解明に取り組むものである。生物学的側面では,小野は,サル扁桃体ニューロンの応答性から,扁桃体は,単純な感覚刺激だけでなく文脈や空間情報を含むすべての情報の最終的な価値評価や意味認知に関与し,これらトップダウン情報により脳の情報処理システムを制御している可能性を示唆した。澤口は,サル前頭葉ニューロンの視覚刺激に対する応答潜時および運動の各種パラメータに対する相関を解析することにより,視覚情報の受容→行動的意味の検出→運動の選択・決断→運動情報の生成という一連の情報処理過程が前頭葉で行われていることを明らかにした。岩田は,光トポグラフィー法を用いて脳血流を計測し,書字課題では主に左半球ブローカ野とウエルニッケ野で脳血流が増加するが,運動野など他の領野と比較して脳血流の時間的変化が遅いことなどを明らかにした。河村は,地理認知障害を街並失認および道順障害に分類し,それぞれ側頭後頭葉内側-海馬系および頭頂後頭葉内側-海馬系の障害であることを明らかにした。計算論的側面では,倉田は,昨年度のモデルを自己組織連続多重マップモデルに発展させ,1)2種類の情報を合せ持つ入力からそれらの情報を分離抽出できる,2)このモデルに特有な情報空間の構造に基づいて良好な汎化能力をもつことを示した。森田は,中間層を導入した改良型時系列パターンモデル,および皮質-嗅皮質間の相互作用に基づく対連合記憶の神経回路モデルを構築した。安西は,光計測法による画像データを統計学的に解析することにより,膜電位変化を単一ニューロンレベルで抽出する手法を確立した。今後は,第4班ではこれまで得られた生物学的および計算論的研究の両成果の統合を目指して研究を続けていく予定である。
心不全の悪化過程におけるエンドセリンの役割に関する分子生物学的・生理薬理学的研究

本研究では、心不全の悪化過程におけるエンドセリン-1(ET-1)の病態生理学的役割について、分子生物学的・生理薬理学的手法を用いて研究した。心臓においてET-1は、心筋肥大促進作用や細胞傷害作用を有し、これらはGタンパクを介したイノシトールリン酸代謝の促進、MAPキナーゼの活性化などの細胞内情報伝達系を介する。不全心筋ではET-1の産生が増大し、ET受容体拮抗薬は心不全動物の死亡率を著明に改善する。不全心筋にて各種の心筋遺伝子の発現が変化しており、これらが心不全の進展に関与していると考えられる。心不全ラットにて左室におけるカルシウム調節蛋白(リアノジンレセプターと心筋小胞体カルシウム-ATPase)の遺伝子の発現は減少していたが、ET拮抗薬はそれらを改善した。ゆえに、不全心筋にて細胞内カルシウム調節が異常になるが、ET拮抗薬はこの異常を分子レベルから改善し心不全を改善していることが示唆される。また、不全心筋の分子マーカーであるANPおよびβミオシン重鎖の各遺伝子の発現変化は、ET拮抗薬により改善した。不全心筋におけるET-1遺伝子の著明な発現増大には、いくつかのメカニズムが関与する。心筋において、転写因子であるGATA-4/5/6が発現しており、これらの関与が考えられる。また、不全心筋では脂肪酸代謝障害によりエネルギー不足状態にあり、その代償として解糖系酵素群の遺伝子発現を増大させる転写因子であるhypoxia-inducible factor(HTF)-1αが誘導される。ET-1遺伝子5上流にはHIF-1αの認識配列が存在する。種々の実験により、不全心筋におけるエネルギー産生障害が、HIF-1αの誘導を介してET-1発現を転写レベルで亢進させて心不全を悪化させる分子メカニズムが存在することが判明した。また、PPAR-αの活性化は、AP-1の活性化を抑制することによりET-1による心肥大を抑制するが、それは、JNK pathwayの抑制を一部介していることが示唆された。本研究において、ET-1が心不全の悪化過程において重要な役割を演じ、ET-1を遮断することが心不全の有効な治療法となることが示された。心筋細胞は、エンドセリン(ET)-1を産生する。心筋に対してET-1は、陽性変力作用や心肥大作用、心筋細胞傷害作用を有する。今回、慢性心不全(CHF)における内因性ET-1の病態生理的役割についてと、ET受容体拮抗薬の治療薬としての可能性についての研究した。心筋梗塞後の慢性心不全ラットの左室にて、ET-1mRNAの発現は対照ラットより著明に亢進しており、組織ET-1濃度も著明に増加していた。12週間のET拮抗薬の投与はCHFラットの生存率を著明に改善し、血行動態も改善した。さらに、ET拮抗薬の長期投与が、CHFラットの不全心筋にて変化する各種遺伝子の発現変化を改善するかを検討した。リアノジンレセプターおよび心筋小胞体Ca^<2+>-ATPase遺伝子の発現は、心不全ラットにて減少していたが、ET拮抗薬の投与はそれらの発現変化を改善した。ゆえに、ET拮抗薬は心不全に伴う心筋の質的変化を改善することが示された。

次に、心筋症ハムスターの各病時期(非心不全期・心不全の初期・中期・末期)におけるET-1の発現を検討した。ET-1の発現は、非心不全期には対照群と違いがなかったが、心不全の進行に伴って進行性に増加した。ET拮抗薬の長期投与は心筋症ハムスターの生存率を著明に改善した。次に、不全心筋におけるET-1遺伝子の発現増大のメカニズムとして、心筋細胞のエネルギー代謝異常が関与しているかを、培養心筋細胞を用いて検討した。すなわち、ラットの培養心筋細胞に、ミトコンドリアの呼吸鎖の阻害剤のロテノンを添加して心筋エネルギー代謝を障害し、in vitroの不全心モデルを作成した。ロテノン添加により、ET-1の発現は著明に増加した。不全心筋におけるET-1の著明な発現増加のメカニズムとして、神経体液因子や機械的因子のほかに、心筋エネルギー代謝の異常も関与することが示唆され、また、ET拮抗薬は、虚血性および非虚血性(心筋症など)による心不全の治療薬になることが示唆された。さらに、右心不全にもET拮抗薬は、有効であることが示された。心臓においてエンドセリン(ET)-1は、心筋肥大促進作用や細胞傷害作用を有し、これらはGタンパクを介したイノシトールリン酸代謝の促進、MAPKの活性化、Ca^<2+>流入の増大などの細胞内情報伝達系を介する。不全心筋ではET-1の産生が増大し、ET受容体拮抗薬は心不全動物の死亡率を著明に改善する。不全心筋にて各種の心筋遺伝子の発現が変化しており、これらが心不全の進展に関与していると考えられる。心不全ラットにて左室におけるCa^<2+>調節蛋白(リアノジンレセプターと心筋小胞体Ca^<2+>-ATPase)の遺伝子の発現は減少していたが、ET拮抗薬はそれらを改善した。ゆえに、不全心筋にて細胞内Ca^<2+>調節が異常になるが、ET拮抗薬はこの異常を分子レベルから改善し心不全を改善していることが示唆される。また、不全心筋の分子マーカーであるANPおよびβミオシン重鎖の各遺伝子の発現変化は、ET拮抗薬により改善した。不全心筋におけるET-1遺伝子の著明な発現増大には、いくつかのメカニズムが関与する。心筋において、転写因子であるGATA-4/5/6が発現しており、これらの関与が考えられる。また、不全心筋では脂肪酸代謝障害によりエネルギー不足状態にあり、その代償として解糖系酵素群の遺伝子発現を増大させる転写因子であるhypoxia-inducible factor(HIF)-1αが誘導される。ET-1遺伝子5上流にはHIF-1αの認識配列が存在する。種々の実験により、不全心筋におけるエネルギー産生障害が、HIF-1αの誘導を介してET-1発現を転写レベルで亢進させて心不全を悪化させる分子メカニズムが存在することが判明した。心筋エンドセリン-1(ET-1)遺伝子の発現増大のメカニズムの詳細は、不明な点が多い。一方、PPAR-αは核内レセプターの一種であり、血管の炎症過程においてNFκBやAP-1によって制御を受ける遺伝子の発現を抑制することが知られている。
大脳皮質の内在性神経回路網を形態学的に解析する

中枢神経系の最高中枢と考えられている大脳皮質の機能をボトムアップに理解するには、まず大脳皮質の内在性神経回路の構成を知らなければならない。しかし、この研究領域では古くはGolgi染色法の所見以来、大きな進歩は見られていない。電子顕微鏡の所見も局所的な構成を明かにするには適していたが、大脳皮質の内在性回路網のアウトラインを図示する目的には不適であった。本研究の目的はガラス微小電極を用いた細胞内染色法と免疫組織化学法を用いて内在性回路構成を探ることである。大脳皮質スライスを用いてMembrane Propertiesなどの大脳皮質神経細胞の基本的な電気生理学的性質を記録、分類した後、細胞内マーカーを注入する。組織を固定後、Glutaminase,Parvalbumin,CalbindinあるいはAspartate aminotransferaseに対する抗体と免疫蛍光法を用いて、記録された細胞がグルタミン酸作動性の興奮性神経細胞であるかGABA作動性の抑制性神経細胞であるかを判定する。Glutaminaseは神経伝達物質としてのグルタミン酸を合成する酵素であり、申請者らはGlutaminase免疫活性が錐体細胞に陽性であり、GABAニューロンには陰性であることを確認した(T.Kaneko and N.Mizuno,Neuroscience,vol.61,pp.839-849,1994)。一方、大脳皮質のParvalbumin,CalbindinおよびAspartate aminotransferase陽性細胞はすべてGABA含有ニューロンである。蛍光法で観察後、記録した細胞をさらに青黒色に染色し、特に神経軸索の分布に注目する。一方で他の抗体を用いて一群の化学的に識別された大脳皮質神経細胞を同一切片上で赤色に染色する。この時、特に神経細胞の樹状突起を良く染色する抗体を選ぶ(例えばSubstanceP受容体(SPR)に対する抗体など)。大脳皮質のSPR陽性細胞については、それらがGABAニューロンの一部であり、さらに2群に分類されることが明らかにされている(T.Kaneko et al.,Neuroscience,vol.60,pp.199-211,1994)。現在、大脳皮質VI層の錐体細胞にGlutaminase陽性と陰性の2種類があることがわかり、電気生理学的および形態学的な差異について所見をまとめつつある。しかし、この研究領域では、古くはGolgi染色法の所見以来、大きな進歩は見られていない。

組織を固定後、Glutaminase、Parvalbumin、CalbindinあるいはAspartate aminotransferaseに対する抗体と免疫蛍光法を用いて、記録された細胞がグルタミン酸作動性の興奮性神経細胞であるかGABA作動性の抑制性神経細胞であるかを判定する。Glutaminaseは神経伝達物質としてのグルタミン酸を合成する酵素であり、申請者らはGlutaminase免疫活性が錐体細胞に陽性であり、GABAニューロンには陰性であることを確認した(T.Kaneko and N.Mizuno,Neuroscience,1994,in press)。一方、大脳皮質のParvalbumin、CalbindinおよびAspartate aminotransferase陽性細胞はすべてGABA含有ニューロンである。蛍光法で観察後、記録した細胞をさらに青黒色に染色し、特に神経軸索の分布に注目する。一方で他の抗体を用いて一群の化学的に識別された大脳皮質神経細胞を同一切片上で赤色に染色する。この時、特に神経細胞の樹状突起を良く染色する抗体を選ぶ(例えばSubstance P受容体(SPR)に対する抗体など)。大脳皮質のSPR陽性細胞については、それらがGABAニューロンの一部であり、さらに2群に分類されることが明らかにされている(T.Kaneko et al.,Neuroscience,1994,in press)。現在、このようにして電気生理学的および化学的に識別された一個のニューロンの軸索が化学的に識別された一群のニューロンにどのように連絡しているか所見をまとめつつある。中枢神経系の最高中枢と考えられている大脳皮質の機能をボトムアップに理解するには、まず大脳皮質の内在性神経回路の構成を知らなければならない。しかし、この研究領域では、古くはGolgi染色法の所見以来、大きな進歩は見られていない。電子顕微鏡の所見も局所的な構成を明かにするには適していたが、大脳皮質の内在性回路網のアウトラインを図示する目的には不適であった。本研究の目的はガラス微小電極を用いた細胞内染色法と免疫組織化学法を用いて内在性回路構成を探ることである。大脳皮質スライスを用いてMembrane Propertiesなどの大脳皮質神経細胞の基本的な電気生理学的性質を記録、分類した後、細胞内マーカーを注入する。Glutaminaseは神経伝達物質としてのグルタミン酸を合成する酵素であり、申請者らはGlutaminase免疫活性が錐体細胞に陽性であり、GABAニューロンには陰生であることを確認した(T.kaneko and N.Mizuno,Neuroscience,vol.61,pp.839-849,1994)。
ストレスによる細菌病原因子の変化・変異の分子機構

黄色ブドウ球菌の病原因子産生にストレスがどのように影響を与えるかをしらべるためにストレスに応答して産生(発現)される蛋白を解析した。培養温度を37°Cから42°Cへ移し熱ストレスを負荷すると10種類以上の蛋白が多量に産生されてくる。そのいくつかはアミノ酸分析の結果、熱ショック蛋白であることがわかったので、その内、hsp60とhsp70の遺伝子(オペロン)をクローン化し構造を決定した。hsp60はHSP10とHSP60の2種類の蛋白をコードしており、hsp70はHSP37、HSP20、HSP70、HSP40、HSP35の5種類をコードしていた。この内HSP20はE.coliのGrpEと、HSP40はDnaJと、HSP70はDnaKと高い相同性があったがHSP37とHSP35はE.coliには認められず、新しい熱ショック蛋白であった。またHSP37は他のGram陽性菌にも相同性の高い構造があり、Gram陽性菌に共通的に保存されている構造であるらしい。HSP35はブドウ球菌に特異的な構造であったが、その機能については目下解析中である。これらの熱ショック蛋白の遺伝子のオペレーター構造は特徴的なパリンドローム構造を持ち、この構造もGram陽性菌に共通性の高い構造であり、発現調節に何らかの関与をしているらしいことが推察される。E.coliへ形質転換したhsp60は構造的に発現し熱ショックでは誘導発現されないことがわかり、また20°Cの培養では発現せず、σ^<32>欠損株でも発現しなかった。42°Cの熱ショックで病原因子である、コラーゲナーゼとメチシリン耐性因子の産生は低下ないし抑制されるが、DNaseやエンテロトキシンの産生はあまり影響を受けない。発育増殖期を感知して病原因子産生を調節しているらしいagrとの関連を比較検討しながら、HSPsがどのように病原因子の発現、分泌に関与しているかに的を紋り黄色ブドウ球菌内での遺伝子操作が出来るよう変異株を分離しながら鋭意解析を進めている。
１７～１９世紀中国基層社会における規範とジェンダー

本年度は二本の学術論文を執筆し、一本はすでに公刊され、一本は印刷中である。論文「清代の配偶者殺人の記録に見る女性像とその実態」(史学85巻1ー3号)は、清代の配偶者間の殺人事件と、その記録のされかたについて検討を行い、まとめたものである。論文「纏足・大脚・赤脚ー明清時代における婢のイメージとメディア」(『中国のメディア・表象とジェンダー』所収、印刷中)では、明清時代の小説、新聞、画報などのメディアにおいて、婢のイメージと足・鞋がどのように結び付いていたかについて論じた。また、台湾の中央研究院にて開催された国際シンポジウム(2015中央研究院明清国際学術研討会)で中国語による口頭報告(「清代審判史料當中的鞋子ー性別和規範」)を行った。加えて、一般読者に研究成果を発信する文章を三本執筆した。「J.スペンス/山本英史訳『ある農婦の死ー十七世紀,中国の現実と夢幻世界ー』平凡社、一九九〇年」(『歴史学と、出会うー41人の読書経験から』所収)では、歴史学の名著とどのように出会い、受け止めたかという読書経験について紹介した。論文「中国『近世』の女性と家」(『歴史をひらくー女性史・ジェンダー史からみる東アジア世界』所収)は、近世中国の女性と家について概説したものである。論文「貞節と淫蕩のあいだー清代中国の寡婦をめぐって」(『アジア遊学』191号特集ジェンダーの中国史所収)では、清代の寡婦の貞操と家庭における立場に焦点を当てた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、視野を広げ、さまざまな資料を用いて研究に取り組むことを目標とし、前半期は国内の資料館・図書館で、史料収集に当たった。また、善書.教訓書や白話小説などの史料収集に取り組みつつ、明代後期から清代にかけての善書を読み込んで婚姻や男女の振る舞い方についての道徳規範を分析した。夏季には台湾の中央研究院傅斯年図書館、国家図書館などで、冬季には中国の上海図書館、南京図書館、浙江省図書館等で史料の調査・収集を行った。11月には「日中韓女性史国際シンポジウムー女性史・ジェンダー史からみる東アジアの歴史像」の第ニセッションにおいて、「中国「近世」の女性と家」というテーマで報告した。中国の家族の原理を見れば、父系の原理が強いが、実態に注意を払ってみれば、娘に対する財産分与や女性側からの離婚の申し立てが認められるケースがあることなどについて論じた。シンポジウムには台湾、中国、韓国からも専門家が参加し、議論を行うことで、日本・中国・朝鮮の差異や共通点について、見識を深めることができた。後半期は集めた史料を用いて、婢をめぐる道徳規範について分析した。その結果が、3月に学習院大学東洋文化研究所発行の『東洋文化研究』16号に掲載された論文、「明清時代の錮婢にかかわる社会通念」である。本稿で取り上げた「錮婢」とは、婢を嫁がせずに、終身服役させることである。明清時代において、錮婢は地域の男女比や結婚需要、婢の価格などの要素のバランスの中で発生した。錮婢をめぐる社会通念は矛盾を孕んだものであり、貞節、身分と家を絶やさぬこととの複雑な関係の一端を示すものである、と結論づけた。本年度は二本の論文を執筆し、いずれも刊行が決定している。第一は、昨年度「日中韓女性史国際シンポジウムー女性史・ジェンダー史からみる東アジアの歴史像」で行った口頭発表をもとにした論文である。このシンポジウムの成果をまとめた論文集の出版が決まったため、報告内容を修正し、論文「中国『近世』の女性と家」を執筆した。第二は、清代の配偶者間の殺人事件と、その記録のされかたについて検討を行った論文「清代の配偶者殺人の記録に見る女性像とその実態」である。本稿では清代の配偶者殺人の記録に見られる女性像を丹念に追うことで、配偶者殺人について、統計的手法の研究とは異なった女性像や実態を見出した。統計的手法で刑科題本を取り扱えば、女性による殺人の多くが夫に対するものであり、その理由は性的なものだったと結論づけられる。しかし、現実には、女性たちが加害者となった原因や彼女たちを取り巻く状況は一様ではなかった。彼女たちは性欲も物欲も備えた人間ではあったが、それだけで殺人を起こしたわけではない。姦通相手との情の深まりではなく、夫が扶養責任を果たさないことや、妻を売ろうとしたことなどが殺人の引き金になっている案件も見られた。女性の配偶者殺人が共謀者の存在を疑われる原因は、女性が欲深いという認識を示すものというよりも、むしろ女性が一人きりで暮らすことの困難さに根差している可能性が高い。本稿では、同じ刑罰に処された配偶者殺人の女性加害者たちであっても、姦通のありようや殺害の計画・実行への加担度には差異があったことを明らかにした。本稿は、『史学』(三田史学会)に投稿し、採録が決定している。

論文「清代の配偶者殺人の記録に見る女性像とその実態」(史学85巻1ー3号)は、清代の配偶者間の殺人事件と、その記録のされかたについて検討を行い、まとめたものである。論文「纏足・大脚・赤脚ー明清時代における婢のイメージとメディア」(『中国のメディア・表象とジェンダー』所収、印刷中)では、明清時代の小説、新聞、画報などのメディアにおいて、婢のイメージと足・鞋がどのように結び付いていたかについて論じた。また、台湾の中央研究院にて開催された国際シンポジウム(2015中央研究院明清国際学術研討会)で中国語による口頭報告(「清代審判史料當中的鞋子ー性別和規範」)を行った。加えて、一般読者に研究成果を発信する文章を三本執筆した。「J.スペンス/山本英史訳『ある農婦の死ー十七世紀,中国の現実と夢幻世界ー』平凡社、一九九〇年」(『歴史学と、出会うー41人の読書経験から』所収)では、歴史学の名著とどのように出会い、受け止めたかという読書経験について紹介した。論文「中国『近世』の女性と家」(『歴史をひらくー女性史・ジェンダー史からみる東アジア世界』所収)は、近世中国の女性と家について概説したものである。論文「貞節と淫蕩のあいだー清代中国の寡婦をめぐって」(『アジア遊学』191号特集ジェンダーの中国史所収)では、清代の寡婦の貞操と家庭における立場に焦点を当てた。本年度は二本の論文を執筆した。そのうち一本は交付申請書に記したものとは主題が異なるが、交付申請書に記した内容についての論文も執筆中であり、本年度執筆した論文は二本とも刊行されることが決まっているため、研究の目的の達成度は計画通りであるといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題を推進するため、本年度は口頭報告と論文執筆を予定している。1明清時代中国の裁判史料における靴から、男女の関係性と規範についての口頭報告を行う予定であり、シンポジウムの自由論題報告にエントリー中である。2中国の「官媒」という下役人について考察し、論文としてまとめたい。交付申請書に記述した研究の目的に基づき、本年度は明清時代の婢と婚姻をめぐる規範について明らかにすることを計画していた。この点について論文を発表することができたため、研究の目的の達成度は計画通りであるといえる。本研究課題を推進するため、本年度は主に二本の論文をまとめる。1昨年11月の「日中韓女性史国際シンポジウムー女性史・ジェンダー史からみる東アジアの歴史像」の第ニセッションにおいて報告した「中国「近世」の女性と家」に修正・加筆を施し、朝鮮・日本との比較の観点と、中国史上における時代性との双方に注意しながら、中国の女性と家の特徴を示す論文としたい。2として、中国の「官媒」という下役人について考察し、論文をまとめたい。
ヒト脳内の青斑核に存在するニューロメラニン様色素の構造解析とその加齢過程の解析

DAのチロシナーゼ酸化により得られたドーパミンキノン(DAQ)とDPRA(Cys),BSA,β-ラクトグロブリン(β-LG)を反応させた。DAとDPRAとの反応後,6M-HClで水解すると,5-S-システイニルドーパミンが得られた。チロシナーゼ以外の酸化剤としてFeイオン,Cuイオンを用いたところ,Cuイオンの方が二倍程反応速度が速かった。DA-β-LG結合体の反応スペクトルは,DA-BSAよりも早く進行した。この結果,タンパク結合型DAの酸化反応は,タンパク質によって異なることがわかった。また,これらのDA-システイニル誘導体はpro-oxidant活性を有することがわかった。海外研究共同研究者のイタリア高等医科学研究所のL. Zecca博士より供与されたヒトの黒質(SN)および青斑核(LC)より単離されたニューロメラニン(SN)様色素を用いてその構造研究を行った。5%チオグリコール酸および1%フェノール存在下、6M-塩酸で110°C、6時間、天然のSN-NMとLC-NMの加水分解反応を行った。その結果、SN-NMからは遊離型およびタンパク結合型ドーパミン(DA)、ドーパ(DOPA)およびCys-DAが得られた。一方、LC-NMからはDA、Cys-DAおよびDOPAが得られたが、主生成物として構造未知化合物が得られたため、構造研究(1H-NMR、13C-NMR、高分解能質量分析、元素分析)を行ったところ、β-カルボキシメチルチオ-DAであると同定された。この結果は、ノルエピネフリン(NE)がLC-NM中に取り込まれていることを化学的に初めて証明できた結果である(K. Wakamatsu et al., J. Neurochem., 135, 768-776, 2015)。つぎに、NMの前駆体であるドーペ(DOPE)、ドペッグ(DOPEG)、ドパック(DOPAC)およびドーマ(DOMA)が酸化を受けて生成するo-キノン体の代謝経路を化学的に調べた。その結果、これらのカテコール代謝物はプロトン脱離、脱炭酸を経由して、共通の中間体であるキノンメチド互変異性体に変換された後、この不安定なキノンメチドが、安定なアルコール体またはカルボニル化合物に変換されることがわかった(S. Ito et al., Int. J. Mol. Sci., 17, 164, 2016)。青斑核にノルエピネフリン(NE)由来のニューロメラニン様色素が含まれていることを初めて証明できた。また、DA、NE、DOPE、DOPAC、DOMAなどのカテコールアミン類が酸化により代謝され、どのような化合物になって、最終的にニューロメラニンに取り込まれるかを化学的に証明できた。つぎは、研究計画通り、DAおよびNEのタンパク結合型カテコールアミン類のagingを調べたい。研究実績の概要中脳黒質中に存在するニューロメラニン(NM)はドーパミン(DA)とシステイン(Cys)から生成する黒褐色の色素で、加齢により増加するがパーキンソン病などの神経変性疾患では減少する。黒質NMは10%程度のタンパク成分を含み、カテコールアミンがタンパクとシステイン残基を経由して共有結合することは既に知られている。しかしながら、DAとタンパクとの結合体がその後どのようになるかは知られていなかった。そこでまず、モデル化合物として、ヘプタペプチドであるDPRA(Ac-R-F-A-A-C-A-A-COOH)、タンパクのモデル化合物として、ウシ血清アルブミン(BSA)、β-ラクトグロブリンを使用した。DAとDPRAをチロシナーゼ酸化し、得られた反応混合物を分取HPLCにより分離精製したところ、主生成物(40%)としてDPRA-5-S-DAが得られた。これを1%フェノール、5%チオグリコール酸存在下、6M-HClで水解すると、5-S-cysteinylDAが88%で得られた。同様に、BSA、β-ラクトグロブリンをチロシナーゼ酸化し、続いてHCl水解すると、11-35%の収率で5-S-cysteinylDAが得られた。チロシナーゼ以外に、酸化剤としてFe(NH4)2(SO4)・6H2O、CuSO4をDA-BSA酸化に使用したところ、Cuイオンの方が二倍ほど反応速度が速かった。DA-BSAとDA-β-ラクトグロブリン結合体の反応スペクトルを経時的に調べたところ、1時間後にゆっくりと580nm付近のピークが上昇した。これは、分子内環化反応などの二次反応が起きていることが推察された。DAとβ-ラクトグロブリンとのチロシナーゼ酸化はBSAよりも早く進行し、30分以降のスペクトルはお互い異なっていることがわかったことから、DA-BSA結合体がDA-β-ラクトグロブリン結合体よりもより安定であると予想された。以上の事より、タンパク結合型DAの酸化的構造は、タンパク質によって異なることがわかった。タンパク結合型カテコールアミンが、agingによりpro-oxidant活性を有するかどうかを調べる目的で、まず、様々なペプチドやタンパク類とドーパミンとの酸化結合を調べた。その結果、タンパクの形状の違いによって、DAタンパク結合複合体の運命が異なることが判明した。ヒト中脳黒質に存在するNMの構造とその生化学を調べることは、パーキン病の発症とその病因の解明において重要な問題である。

この不溶性の色素の起源や性質を解明する目的で、NMに似た合成化合物を調製することは有用と考えられる。NMはDAが酸化されたDAキノンに脳内のSHタンパクが結合し、引き続く酸化反応によってタンパク結合型メラニンができることが予想されている。しかしながら、そのタンパク結合型DAの生化学上の性質はわかっていない。申請者はH2729年度の科研費において、代表的なSH化合物として、BSA、β-ラクトグロブリンを、DAとチロシナーゼ、又はFe2+イオンやCu2+イオンなどの金属イオンと酸化反応させ、生成する水溶性化合物がpro-oxidant活性を有するかどうかを調べた。まず、モデル化合物として、DPRAとDAのチロシナーゼ酸化を行い、3種類のSH基を介して結合するDPRA-DAを合成できた。この化合物は、DPRAのCys残基がDAに結合していることを機器分析で決定した。次に、BSA、β-ラクトグロブリンとDAとの酸化反応を調べたところ、両者に反応性の違いが見られた。このものを塩酸水解すると、主生成物として5-S-システイニル-DAが得られた。この結合体の構造は、引き続きHPLC-MS/MSおよび1H-NMRで詳細に調べられた。続いて、DPRA-DA、BSA-DA、βラクトグロブリン-DAのメラニンがpro-oxidant活性(酸化促進作用)を有するかどうか調べるために、DA-タンパク結合体のメラニンにGSH添加後、GSSG生成量とGSH減少量、および過酸化水素発生量を測定した。その結果、時間経過後、GSHの減少とGSSGの増加が見られ、過酸化水素の発生を確認した。この結果から、いずれのタンパク-DA結合体メラニンにはpro-oxidant活性があることが初めてわかった。DAのチロシナーゼ酸化により得られたドーパミンキノン(DAQ)とDPRA(Cys),BSA,β-ラクトグロブリン(β-LG)を反応させた。DAとDPRAとの反応後,6M-HClで水解すると,5-S-システイニルドーパミンが得られた。チロシナーゼ以外の酸化剤としてFeイオン,Cuイオンを用いたところ,Cuイオンの方が二倍程反応速度が速かった。DA-β-LG結合体の反応スペクトルは,DA-BSAよりも早く進行した。この結果,タンパク結合型DAの酸化反応は,タンパク質によって異なることがわかった。また,これらのDA-システイニル誘導体はpro-oxidant活性を有することがわかった。共同研究者のイタリア高等医科学研究所のL. Zecca博士のアドバイスをもらって、タンパク結合型カテコールアミン類の加熱による構造変化、およびこれらのメラニン色素の酸素による活性酸素の生成を調べる。その一方で、タンパクに結合したニューロメラニンを恵与してもらい、in vitroで得られた結果とin vivoで得られた結果の比較を行う。本年の9月にイタリアミラノで行われるヨーロッパ色素細胞学会が終了した後、ミラノのzecca博士の研究室を訪問し、今後の共同研究について議論する。DAとタンパク結合型メラニンがpro-oxidant活性を持つかどうかをGSHとの反応から調べたい。過酸化水素量の測定はAmpliflu Redを使用し、568 nmの吸光度を用いて測定する。また同時に、酸化体GSSGが還元体GSHよりも多く生成するかどうかを調べる。
頚椎前方手術に必要な頚椎微小解剖の検討

解剖実習用に保存された屍体頚椎22例を用い頚椎での椎体、神経根、椎骨動脈の位置関係について検討しさらにMRIとCTの撮影を行い所見を検討した。第6頚椎椎体上縁から椎骨動脈まで最大24mm,最小14mm平均20.3mmであり、硬膜外側縁から椎骨動脈まで最大16mm、最小0、平均9.7mmであった。またanterior root exit zone(AREZ)の下端は第6頚椎上面後縁から最大25mm、最小0、平均9mmであり、AREZの範囲は最大32mm、最上10mm、平均14mmであった。椎骨動脈の走行は個体差が大きく1例では大きく蛇行し右第6神経根を強く圧迫していた。頚椎症に対する前方手術の際には椎骨動脈の走行を充分検討する必要があり、また、AREZの位置にもかなり個体差が強いことから同一レベルの病変でも症状は個人差があると思われる。さらに摘出した頚椎でMRI CTを2例ずつで行ったが、CTでは生体で行われたものに比べ椎骨動脈と椎間板や椎体との関係が明瞭となり、椎骨動脈は椎体や椎間板に意外に近いと思われた。またMRIでは髄液がないため脊髄外縁が明瞭となったが、T2強調像では脊髄外縁がlong T2となり生体でのT2像で髄液と思われていたところも一部は脊髄そのものだったものと思われる。頚椎病変の場合同一部位でも症状が異なる場合がありうること、椎骨動脈の走行には充分注意を要すること、MRI特にT2強調像では脊髄と髄液の境界が鮮明ではないことが示唆された。頸椎前方手術に必要な頸椎の局所解剖研究するため、解剖学実習用に保存された遺体を調査した。すべてホルマリン固定後アルコール保存されており、男性9例、女性12例の計21例で、死亡時の年齢は51歳から89歳である。生前の神経症状について記載のあった例はない。頸椎前方手術に準じて右総頸動脈と肩甲舌骨筋の間から侵入し頸椎前面に到達、頸長筋の内縁を確認しこれを剥離し、椎骨動脈の横突起への侵入部位を確認後椎骨動脈の位置を計測した。続いて第5頸椎椎体を削壊し脊髄神経の走行を観察した後、硬膜を開き脊髄神経の前糸の硬膜との分岐部(AREZ)を観察した。椎骨動脈は左右1例ずつで第5頸椎横突起に侵入していたが、残りはすべて第6頸椎横突起に侵入していた。第6頸椎椎体上縁から椎骨動脈までは最大24mm、最小12mm、平均20.3mmで、頸長筋内縁から椎骨動脈までは最大22mm、最小10mm、平均15.2mmであった。脊髄神経の硬膜との分岐部から椎間孔までは最大5mm、最小0、平均2.4mmで、脊髄神経の硬膜との分岐部から椎骨動脈までは最大16mm、最小0、平均9.7mmであった。脊髄神経の分岐部と椎骨動脈が接していた例では椎骨動脈は第6頸椎横突起を出ると大きく後方に蛇行し硬膜との分岐部で第6頸神経を圧迫していた。第6頸神経節のAREZの下端は第6頸椎上縁から最大25mm、最小0、平均9.0mmで、AREZの範囲は最大32mm、最小6.4mm、平均14.7mmであった。椎骨動脈の走行は個体差が大きく、特に1例では硬膜に接しており前方手術時に推骨動脈を損傷する危険性が少なからずあると思われる。また椎骨動脈による脊髄神経の圧迫症状を呈する可能性がある。AREZの位置も個体差が大きく骨病変が同一部位でも症例により神経症状が異なることが推察される。

学生実習用の屍体22体を用い、頸椎前方手術に準じて総頸動脈と肩甲舌骨筋の間から頸椎前面に到達、第5頸椎の椎体を削壊して椎体、神経根、椎骨動脈について調査した。第6頸椎上縁から椎骨動脈まで最大24mm、最小14mm、平均20.3mm、頸長筋内縁から椎骨動脈まで最大22mm、最小12mm、平均15.2mm、硬膜から椎間孔まで最大5mm、最小0、平均2.4mm、硬膜から椎骨動脈まで最大16mm、最小0、平均9.7mm、anterior root exit zone(AREZ)から椎骨動脈まで、最大22mm、最小12mm、平均17.5mmであった。また、AREZの下端は第6頸椎上面後縁から最大25mm、最小0、平均9mm、AREZの範囲は最大32mm、最小10mm平均14mmであり、AREZから前根と後根の合流部まで最大32mm、最小10mm、平均25.4mmであった。椎骨動脈が第6頸椎の横突起に侵入して上行するものはするものが80%であったが第5頸椎横突起に侵入していたものが左右それぞれ1例または左椎骨動脈が大動脈弓から直接分岐していたものが1例見られた。1例では椎骨動脈が大きく蛇行し脊髄硬膜と神経根を圧迫していた。椎骨動脈の走行には破格が多く、頸椎前方手術を行う前に充分その位置を確認する必要がある。また椎骨動脈の蛇行により神経症状が発現する可能性も示唆された。AREZの分布は個人差が大きく同一レベルでの頸椎病変でも症状の分布が異なると思われる。
ダイレクトリプログラミングによるヒト腸幹細胞の作製

ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に4つの転写因子(HNF4A、FOXA3、GATA6、CDX2)をレトロウイルスを用いて導入し、マトリゲルを用いた3次元培養を行うことによって、ヒト誘導腸前駆細胞を作製した。ヒト誘導腸前駆細胞は、ヒト胎児由来の腸前駆細胞と同様に胎児型球状オルガノイドを形成した。ヒト誘導腸前駆細胞は、形態だけではなく、遺伝子発現もヒト胎児由来の腸前駆細胞と似ており、腸上皮細胞マーカーの発現が確認できた。また、ヒト誘導腸前駆細胞は、ヒト胎児由来腸前駆細胞と同様に長期間培養が可能であり、長期間培養しても染色体の異常も認められなかった。さらに、ヒト誘導腸前駆細胞を免疫不全大腸炎モデルマウスに移植すると生着し、障害を受けた大腸組織を再構築した。また、生着した組織の免疫染色を行うと、大腸上皮細胞マーカーを発現していた。そして、この成果を論文にまとめ、2017年10月にCell Stem Cell誌で発表した。本研究は、ヒトの細胞からヒト誘導腸前駆細胞への運命転換に必要な転写因子を世界で初めて発見した研究であり、大変意義のある研究である。また、本研究に用いたダイレクトリプログラミングという方法を用いれば、倫理的問題や腫瘍形成のリスクを回避することができる。また、短時間に目的の細胞を得られるという利点もある。このように、今後の腸の疾患研究や移植医用や創薬研究に応用できる非常に重要な成果である。29年度が最終年度であるため、記入しない。ヒト線維芽細胞から誘導腸幹細胞に必要な因子の探索を行った。まず、腸幹細胞の誘導に必要と考えられる遺伝子を文献等で探した。それらの遺伝子をクローニング後、レトロウイルス用ベクターを作製した。その後、各種レトロウイルスを作製し、作製したウイルスをさまざまな組み合わせで導入して培養を行った。遺伝子導入の方法も時間や回数など多くのパターンを試した。その結果、一番効率よく遺伝子を導入できる方法を確立できた。ヒト線維芽細胞から誘導腸幹細胞を誘導する際の培養系は、多くの文献を参考にし、様々なサイトカインや低分子化合物を添加して上皮系組織を形成するための一番良い条件を探した。このような条件で様々な遺伝子の組み合わせを導入して培養した線維芽細胞の中から、もっとも効率よく上皮系組織を形成する因子を確定した。このような培養条件で得られた上皮系細胞が本当に腸幹細胞になっているか否かを調べるために、腸幹細胞マーカーや腸上皮細胞マーカーで免疫染色を行い、解析を行った。さらに、形成された上皮系細胞はqPCRでも腸幹細胞マーカーや腸上皮細胞マーカーの発現を調べた。また、その上皮系細胞は引き続き継代培養を行い、長期間継代が可能かを調べた。その際、増殖の割合についてもともに調べた。たくさんの種類の誘導腸幹細胞を作製し、プロトコールや遺伝子発現パターンも含めた再現実験を行った。そして、今後の移植実験のために、免疫不全マウスを用いてヒトの細胞用の移植系を確立した。ヒト腸幹細胞の誘導に必要な因子の探索を行うために、たくさんの文献を参考にし、因子を限定できたことが今年度の大きな成果である。因子の限定のためには、多くのレトロウイルスベクターの作製が必要であったが、短期間で必要なすべてのレトロウイルスベクターを作製することができた。このようにして作製したレトロウイルスベクターを用いて多くの数の因子の組み合わせをヒトの細胞に導入し、すべての組み合わせに関して評価を行った。さらに、ヒト腸幹細胞誘導の際に使用する培地の組成に関しても様々なサイトカインや低分子化合物を組み合わせて最も効率よく誘導できる条件を探した。遺伝子導入の際の条件も数多く検討し、最適な条件を見つけることができた。この最適な条件で繰り返し実験を行い、再現性も確認できている。この方法で作製した誘導ヒト腸幹細胞は長期培養も可能であり、腸上皮細胞のマーカーも発現していることが分かった。このように、当初の予定通り因子の探索、培養条件の決定を行い、ヒト腸幹細胞を誘導することができた。さらに、特性解析も行うことができた。

また、短時間に目的の細胞を得られるという利点もある。このように、今後の腸の疾患研究や移植医用や創薬研究に応用できる非常に重要な成果である。今後は、引き続き誘導ヒト腸幹細胞の特性解析を行うとともに、ヒト腸幹細胞の腸上皮組織再構築能の解析を行う。マウスにヒト腸幹細胞を移植し、それらがマウスに生着するか否かを検証する。ヒト腸幹細胞の生着の有無はヒトの細胞特異的に反応する抗体を用いるか、ヒト腸幹細胞をGFPなどであらかじめ標識しておく。さらに、生着した部分における分化細胞マーカーや腸幹細胞マーカーの発現を免疫染色で調べる。生着した部分をFACSで単離し、マイクロアレイ解析を行うことで、生体の腸との比較解析を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ナノスケール閉じ込みビットを用いた超高密度光記録媒体の研究

本研究は地下基板上にナノスケールの微細加工を施し、その上に光記録媒体を創製し、微細加工領域の磁化挙動が未加工領域のそれと異なることを利用して、超高密度光記録を実現することを目的としている。本研究は特に光-磁気記録媒体GdTbFeCo薄膜を用いて、再生専用高密度記録(MO-ROM)を780nmを用いて実現することを狙いとしている。本実験はまずガラス基板上にサブミクロンサイズの微細加工をCF_4ガス雰囲気中で行った。この微細加工領域は表面が粗くなっており、したがってその上に創製した光-磁気記録薄膜の磁性は未加工の表面がなめらかな領域のそれとは異なっている。特に抗磁力HcはCF_4ガス分圧に強く依存し、2mTorr付近で約2KOe大きくなっていることが確認された。また抗磁力の温度依存性も異なっていることが判明した。原子間力顕微鏡(AFM)を用いて表面の粗さ状態を観察した結果、抗磁力と粗さRaとの間には強い相関があり、抗磁力のエンハンスメントに対応してRaは最小をとることがわかった。この時のRaは約1nmであった。このような記録媒体を用いて記録再生実験を波長780nm、読み出し出力1mwにて行った結果、次のことが判明した。1.本研究で提案したMO-ROMの動作原理が確認された。2.微細加工領域の大きさ約0.5μm程度まで高密度が可能であることがわかった。3.今後さらに小さな微細加工領域による記録再生をS/Nを十分に保ちつつ行うためにはさらに記録媒体構造の最適化を行う必要がある。