hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外傷サーベイランスが現場にもたらす課題とシミュレータを用いたスタッフ育成

警察と医療機関との連携を必要とする虐待や暴力の事犯について、警察からみた医療機関の対応の現状と課題を明らかにした。調査結果を参考にして3年間で約80名の看護職を対象に児童虐待、ドメスティックバイオレンス等、家庭内の密室で起こる外傷の早期発見と治療的介入および記録の仕方等について教授した。「外傷の観察」と「傷を観る」ことは似ていて異なるものであり、受講者アンケートより、「これまで傷の手当はしてきたが、外傷を見て、記録し、予防に活かす視点はなかった」という意見が寄せられたので、多職種協働の研修を今後も開催し、外傷予防のシステムの基盤づくりを促していく。実際の患者の状態や仮想的なケース(症例)を想定し、その対応によって患者の状態が変化するようなシミュレータなどを用いた看護教育プログラムを企画し、実施した。必要な知識、観察力、判断力、実践力、チームワークの獲得をアウトカムとし、大学院と専門看護師の研修の中で、その教育プログラムの効果判定を行った。その際インストラクションシステムデザインを用い、各々の教育環境において最適な教育効果を上げるための教授設計を試みた。具体的には、1授業実践を支えるシステムを活用する、2学習心理学に基づいて、良い演習、良い教材をつくることで教育の効果・効率・魅力を高めた。また、評価の視点としては、1出口:学習目標の設定と評価方法の妥当性ははかれているか、2入口:成人学習理論とターゲット層が定められているか、3構造:科目全体の構成要素から15回の講義項目の組み立てと順序を決めているか、4方略:学習目標の達成を支援する授業の工夫がはかられているか、5環境:適切なメディアの選択とサポート体制(教員の数、教材)の確立ができたか、の5点を設定した。今回は、仮想的なケースとして児童虐待に関しての教育を展開した。受講者は、大学院生及び専門看護師学修者31名であった。講義目的に対応した項目4項目と講義内容の実用性3項目、そして看護アセスメント項目32項目から構成される自記式質問紙を作成し、評価を行った。そして、受講者の記述内容を質的に分析し、看護教育の適用場面と活用のための課題を抽出した。外傷サーベイランスについては、大学の設置者である札幌市にその必要性についての説明を兼ねた共同研究の依頼をし、さらに北海道開発機構へ協力を持ちかけたが、いずれも協力は得られなかった。そこで、実際に外傷サーベイランスをうまく継続して行っている自治体に視察に伺い、その仕組みについて調査した。救急外来スタッフの外傷サーベイランス能力の向上をめざし、トレーニング方法の検討を行った。シミュレーションの時間は1015分程度のシナリオを用い、振り返りにはその3倍の時間をかけてじっくり学びを深めていく。「どのような思考過程にのっとり行ったか?」、「ほかの可能性があるとしたら?」、「このような状態を何というか?」等、実施者が備えている知識の引き出しから、様々な設定状況に準じたより適切な行動を導き出すための思考過程や判断を深めていく。できないところに気が付き、良くない点を指摘する人が多いため、指導者はポジティブな表現を心がけ、対象をほめてやる気を引き出すように心掛ける、といった配慮のもとで研修を実施する。大人の学習や成人教育といわれるものは、ややもすると抽象的で分かりにくいことが多い。本研究の目的を達成するために、ティーチング、ファシィリテーティング、ディブリーフィング、コーチングといった学習方法を使い分け、アセスメントやエバリエーションの評価をきちんと行いコンピテンシーを高めるようプログラムを作成した。従って、学習者が自分で気が付けたか、それとも指摘されて気がつけたか、学習者の満足度はどうだったか、常に自分で目的を定め、自分で考えさせていく必要がある。そのためには、ほめて、本人に考えさせ、沈黙の時間を邪魔しないでヒントを与えることや、すぐに答えを述べるのではなくグループで学習してる場合はほかのメンバーに意見を求めグループダイナミクスが働くようにする。最後に、学習の場で起きたことは、その中でおさめ他言はしないことを約束する。それは、安全な場で学ぶ環境を確保することにつながる。研修の開催準備にあたり、配慮すべき点やシナリオのアイディアをハワイ大学の視察で得ることができた。25年度の研修開催とその評価に関して、倫理委員会に書類申請し調査可能な状況である。救急外来スタッフの外傷サーベイランス能力の向上をめざし、救急に勤務する看護スタッフ、大学院生、警察、医療システム学習研究者らとシミュレーション研修を開催した。3年間で約80名の看護職を対象に児童虐待、ドメスティックバイオレンス等、家庭内の密室で起こる外傷の早期発見と治療的介入および記録の仕方等について教授した。しかし、外傷サーベイランスを立ち上げていない地域で働く看護職が、現場で実践するまでには至らなかった。

一方、平成24年度から26年度に介入地域の病院5カ所で収集した約8千件の外傷サーベイランスデータを分析し、当該自治体の健康施策の取り組みを評価した。その結果、2015年2月27日にWH0セーフコミュニティ推進センターよりセーフコミュニティとしての再認証を得ることができた。本研究目的のひとつに「現行の外傷予防プログラムの効果をモニタリングし、効果がない場合はプログラムを修正する」ことを掲げたが、これまでの取り組みにより当該自治体の健康課題である指標が概ね改善したため、大きな修正はしなかった。しかし、外傷サーベイランスを行っている自治体においても、虐待や家庭内における暴力に関連する外傷のデータが収集しづらい状況があり、これらの改善に向けて第1発見者となりうる救急スタッフにむけた研修の必要性を再確認した。「外傷の観察」と「傷を観る」ことは似ていて異なるものであり、受講者アンケートより、「これまで傷の手当はしてきたが、外傷を見て、記録し、予防に活かす視点はなかった」という意見が寄せられたので、多職種協働の研修を今後も開催し、外傷予防のシステムの基盤づくりを促していきたい。地域看護シミュレータを用いたスタッフ育成については、大学院でのまとまった教育の機会が得られたため、児童虐待、DV被害者、高齢者虐待被害者、性暴力被害者、刑務所収容加害者等を対象とした看護の必要性と実践について講義で触れ、演習では被虐待児の外傷の観察と記録をとりあげた。当初、救急外来看護師を対象に研修を計画していたが、認定看護師研修に集まった看護師を対象に行うことができた。そこで、シミュレーション教育のシナリオは変更せずに、演習後の振り返りの時間を多くとり内容の充実を図ることとした。外傷サーベイランスについては、サーベイの結果をもとに外傷予防プログラムの評価を行った。その内容は、外傷の原因で最も多い転倒に焦点をあて、外傷を負った場所、原因、年齢、その方のADL等についてのデータを活用し、外傷リスクを示すというものであった。一方、性暴力やDV、虐待を原因とする外傷データが得られず、この関連のデータを得るためには性暴力やDV、虐待の看護を専門とする者の協力が欠かせないことが判明した。また、自治体によってはデータを公開しているところもあるが、労働災害、食品事故、事故情報データ、消防科学に関連するデータ等、札幌市から其々の機関へ報告している件数や内容にはたどりつけなかった。組織の壁が厚く既存のデータの活用には現時点では困難が多く、本研究期間で達成する課題としては限界があった。外傷サーベイランスに対する理解を促し、取り組む人材を増やすための普及啓発をまず進める必要があり、今回の取組を通じて看護職が電子カルテ情報を活用した外傷サーベイランスの視察を通じて今後の展開のヒントを得ることができた。このことにより、現状の外傷サーベイランスでは収集しづらいデータが得られ、日々の看護や予防活動に活用する道筋を作っていきたいと考えている。本研究の24年度から25年度の目的が、外傷サーベイランスができる救急スタッフの育成にシミュレータを用い、トレーニングを実際に行う、というものである。次年度の外傷サーベイランスの実施に向けて、教育内容の確立、研修実施機関の確保、その内容の評価ができる体制を24年度に整えることができた。
高感度・高選択性を有する薬物電極の開発

有機アミン系薬物が数多く知られていることから、本研究では、優れた性能をもつ有機アンモニウムイオン電極の開発研究を中心に進めた。特に、生理条件下での測定を可能とするヒスタミン電極の開発及びイオン電極法による細胞内外pH差(△pH)測定法の開発を中心に研究を進めた。有機アンモニウムイオンはリン酸エステルと強く相互作用することが知られていたことから、私達はヒスタミン電極の材料として種々のリン酸エステル及びチオリン酸エステルを検討した。その結果、農薬として知られているプロチオホス(ジチオリン酸O-(2,4-ジクロロフェニル)O-エチルS-プロピル)がヒスタミン電極の膜溶媒として優れた効果を示すことが見いだされた。この電極を肥満細胞からのヒスタミン遊離測定に応用した結果、電極法では、ヒスタミン遊離過程をその場で視覚化して捉えることができ、ヒスタミン濃度を極めて簡便に定量できることが示された。また、トリエチルアンモニウム電極を開発し、この電極を大腸菌膜に生じる△pH測定に応用した。その結果、本法は細胞の前処理を全く必要としない極めて簡便な△pH測定法となることが示された。電極は高濃度の塩化ナトリウム水溶液(4MNaCl)中でも高感度を与えたことから、好塩菌膜ベシクルで光照射により引き起こされる△pH変化も測定できることが示された。その他、イオン電極法がもつ簡便性を多くの生理活性物質の定量に展開させるために、硝酸還元酵素と亜硝酸イオン電極とを組み合わせた補酵素NAD(P)Hの定量、リポソーム膜透過性変化測定への電極法の応用、メキシレチン(抗不整脈薬)電極及びバルプロ酸(抗てんかん薬)電極の開発、あるいは有機リン化合物を用いた鉛イオン、銀イオン及びバナジルイオン電極を開発した。今年度は、有機アンモニウム電極の開発と応用研究を中心に進めた。特に、メチルアンモニウム電極の開発に成功したことから、この電極を用いた細胞内外pH差(ΔpH)の測定を試みた。メチルアミンはΔpHを測定するために渕用されるプローブの一つであり、細胞外pHが細胞内pHよりも高い条件下では、細胞外に添加したメチルアミンは細胞内に取り込まれるため、細胞内外のメチルアンモニウム濃度比を測定することによりΔpHを見積もることができる。この濃度比は、これまで放射性のメチルアミンを用いて測定されてきたが、私達は今回、電極法を用いるΔpH測定法を開発した。本法は、ΔpH変化に伴って引き起こされる細胞内へのメチルアンモニウムの取り込み量を細胞外液のメチルアンモニウムの濃度変化から定量する方法である。電極法は、細胞外液中の濃度だけを定量できるため、細胞分離を必要としない簡便なΔpH評価法となった一方イオン電極法がもつ簡便性を多くの生理活性物質の定量に展開させるために、硝酸還元酵素と亜硝酸イオン電極とを組み合わせて、補酵素NAD(P)Hの定量を試みた。硝酸還元酵素は硝酸イオンを補酵素により亜硝酸イオンに還元する。したがって、この酵素反応を利用して、生成した亜硝酸イオンを電極法により定量することは、補酵素を定量することに対応した。本法は補酵素を定量するための新しい方法となり、また2種類の酵素反応を組み合わせた「酵素的サイクリング」の手法に展開させることもできた。例えば、グルコース脱水素酵素と組み合わせて血清グルコースをイオン電極法により定量することも可能となった。今年度は、特に、生理条件下での測定を可能とするヒスタミン電極の開発研究を中心に進めた。私達は、この目的を達成するために、電極材料として種々のリン酸エステル及びチオリン酸エステルを用いて検討した。

その効果は、例えば、リン酸エステルの場合には「リン酸エステルのP=O基の負電荷に分極した酸素原子」と「ヒスタミンに含まれるNH_3+基」との強い相互作用を利用している。その結果、私達は農薬として知られているプロチオホス(ジチオリン酸O-(2,4-ジクロロフェニル)O-エチルS-プロピル)がヒスタミン電極の膜溶媒として優れた効果を示すことを見いだした。プロチオホス類似の化合物、プロチオホスオキソン(モノチオリン酸O-(2,4-ジクロロフェニル)O-エチルO-プロピル)及びECP(モノチオリン酸O-(2,4-ジクロロフェニル)O,O-ジエチル)を用いた検討から、ヒスタミン電極の作製にはチオリン酸エステルがもつP=S基が特に重要であることが明らかとなった。私達は、プロチオホスを用いて作製した電極を肥満細胞からのヒスタミン遊難測定に応用した。その結果、電極法では、ヒスタミン遊難過程をその場で視覚化して捉えることができ、ヒスタミン濃度を極めて簡便に定量できることが示された。その他、イオン電極法がもつ簡便性を多くの生理活性物質の定量に展開させるために、細菌及び真核細胞膜モデルとなるリポソーム膜小胞中に、それぞれセシウムイオン及びカリウムイオンを封入し、生理活性物質により引き起こされる膜透過の選択性をセシウム電極及びカリウム電極を用いて定量することも試みた。また、ホスホリル基を含む有機リン化合物が鉛イオンに対するイオノフォアになることを見いだした。今年度は、特に、イオン電極法による細胞内外pH差(ΔpH)測定法の開発を中心に研究を進めた。すでに、私達はメチルアンモニウム電極を用いたΔpH測定法を開発した。しかし、電極はカリウムイオンから大きな妨害をうけ、大腸菌を用いたΔpH測定では細胞内カリウムイオン濃度をあらかじめ下げる必要があった。ΔpHを定量するための有機アンモニウムイオンは、原理的には、メチルアンモニウムに限らず、「イオン形の膜透過性が小さい」一級から三級アミンを用いることができる。私達は今回、生体中に存在するカリウムイオン及びナトリウムイオンなどの無機カチオンからの妨害を受けないトリエチルアンモニウム電極を開発し、この電極を用いたΔpH測定を試みた。大腸菌膜に生じるΔpHをこの電極を用いて定量した結果、本法はメチルアンモニウム電極のときに必要とした細胞の前処理を全く必要としない極めて簡便なΔpH測定法となることが示された。電極は高濃度の塩化ナトリウム水溶液(4M NaCl)中でも高感度を与えたことから、好塩菌膜ベシクルで光照射により引き起こされるΔpH変化も測定できることが示された。その他、イオン電極法がもつ簡便性を多くの生理活性物質の定量に展開させるために、生体アミン(ヒスタミン及びセロトニン)電極及びバルプロ酸(抗てんかん薬)電極の開発も試みた。また、トリオクチルホスフィンオキシド及びチオリン酸トリス(2-エチルヘキシル)が、それぞれバナジルイオン及び銀イオンに対するイオノフォアになることを見いだした。
世界初の先天性ヒスチジンリッチグリコプロテイン欠乏症の遺伝子異常と病態生理

1.先天性ヒスチジンリッチグリコプロテイン(HRG)欠乏症の世界第2例目の家系を発見した。発端者は1978年生まれの日本人男性で徳島県出身である。両親に近親婚あり。1994年10月末頃より、左胸部の帯状疱疹に罹患していたが、11月3日約15分間の意識消失発作あり、某院脳外科を受診。頭部MRIで両側視床下部の脳梗塞と診断された。発端者の母方祖父が心筋梗塞に罹患。発端者の血漿HRG抗原量が32%、父親の血漿HRG抗原量が50%と低下していた。発端者が若年であり、本症以外の基礎疾患を有さなかったことは、本症が先天性血栓性素因であることを示唆する。(投稿準備中)HRGの生理機能を明らかにするために、先天性HRG欠乏症患者5人(血漿HRG抗原量20-35%)を対象に止血学的研究、免疫学的研究、微量元素に関する研究を実施したが、異常を見出せなかった。この結果はHRGの生理機能が生物学的活性より限られたものであること、あるいは、HRGの生理機能は正常の20%で充分であることを示唆する。(in press)先天性HRG欠乏症の遺伝子異常を明らかにするための研究は進行中である。プラスミドpHHRG3に含まれるHRGの全cDNAをコードする約2.0kbのEcoRIフラグメントを精製後、ランダムプライマー法でプローブを作製し、患者白血球DNAを各種制限酵素で切断し、サザンブロット解析を行った。しかし、正常者と差異がなかったので、PCR-SSCP法で異常エクソンのスクリーニングを行った。HRG遺伝子のエクソン-イントロン境界領域のデータに基づき、8対のプライマーを作製し、購入した遺伝子増幅装置を使ってPCR法で増幅後、SSCP法によって正常者と対比したところ、1エクソンに差異を認めたので、dideoxy法でシークエンスを行っている途中である。両親に近親婚あり。
フラーレン類の電子移動酸化反応機構

C_<60>の一電子酸化電位は比較的高く、還元に比べてその酸化は極めて困難である。近年、パルスラジオリシスや光増感剤を用いて発生させた、強い酸化力を有する芳香族ラジカルカチオンによるC_<60>の電子移動酸化が試みられ、C_<60>^+の過渡的な発生に成功しているが、フラーレン誘導体、特に官能基の種類や付加位置の異なる異性体のラジカルカチオンの発生やそれら異性体の分光特性の比較を行った例はこれまで無かった。最近になって超強酸を用い、初めてフラーレンカチオン種の生成と同定が行われるに至っている。(Reed et al.,Science2000,289,101;Takeuchi et al.J.Am.Chem.Soc.1999,121,4298)一方、本研究では、p-ベンゾキノン類は比較的弱い電子受容体であるが、ベンゾニトリル中^3C_<60>^*を電子供与体とし、p-ベンゾキノン類(p-ベンゾキノン,p-クロラニル)を電子受容体とする光電子移動反応は、そのままでは全く進行しないが、この系にスカンジウムトリフラートを添加するとSc^<3+>が電子移動の結果生成するセミキノンラジカルアニオンと錯形成することでp-ベンゾキノン類の還元電位が上昇して電子受容性が増大し、C_<60>^+が効率良く生成するようになることを見いだした。このようなラジカルアニオン種と配位結合形成能を有する金属イオンの選択についてはスーパーオキシドアニオンとの錯体形成についての申請者の有するノウハウを利用した。(J.Am.Chem.Soc.1999,121,1605)C_<60>の一電子酸化電位は1.57V(vsSCE)と比較的高く、還元に比べてその酸化は極めて困難である。近年、パルスラジオリシスや光増感剤を用いて発生させた、強い酸化力を有する芳香族ラジカルカチオンによるC_<60>の電子移動酸化が試みられ、C_<60>^<・+>の過渡的な発生に成功しているが、適当な酸化剤を用いて化学量論的にC_<60>^<・+>を発生させ、C_<60>の電子移動酸化特性を明らかにすることに成功した例はこれまでに無い。本申請研究では、高い酸化能力を有する種々の遷移金属錯体を電解酸化によって合成し、この錯体を用いてC_<60>やC_<70>、それらの誘導体の酸化を行い、それらの電子移動酸化特性を明らかにすることを目的とする。そこで、初年度は、まず、本研究で用いるフラーレン類の誘導体化法の確立を目的として、フラーレン類のアニオン種や光励起状態の高い反応性を利用した熱および光付加反応について検討を行なった。C_<60>^<2->とハロゲン化アルキル(RX)との反応は電子移動を経て進行し、ここで生成したRC_<60>^-と立体障害の小さい種々のハロゲン化アルキルとの反応は、S_N2機構により進行し、C_<60>のジアルキル付加体が得られた。また、C_<70>についても同様にジアルキル付加体が得られた。C_<60>のジベンジル付加体を電気化学的に還元してジアニオンとするとC_<60>^<2->よりも更に高い電子供与能を有し、臭化ベンジルとの反応でテトラベンジル付加体が生成することを見出した。得られた生成物から、2種類のテトラベンジル付加体を単離し、その構造をX線結晶構造解析により明らかにした。一方、4-アルキルNADH類縁体のt-BuBNAHとC_<70>との反応は、脱酸素ベンゾニトリル中、暗所で全く進行しないが、可視光を照射するとt-ブチル付加体アニオン(t-BuC_<70>^-)が選択的に生成することを見いだした。

このようなラジカルアニオン種と配位結合形成能を有する金属イオンの選択についてはスーパーオキシドアニオンとの錯体形成についての申請者の有するノウハウを利用した。(J.Am.Chem.Soc.1999,121,1605)
膠原病リウマチ疾患の難治性病態に対するWntシグナル阻害による新規治療戦略の創出

膠原病の組織リモデリングにおける上皮間葉および血管内皮間葉転換の病態形成への関与を検討した。膠原病リウマチ性疾患の組織においては、線維化・血管リモデリングの進行を認めている部位にはmyofibroblastの増生が認められ、これらのmyofibroblastおよび血管内皮細胞上にはWnt10Aが強く発現しており、組織における線維化病態に関与している可能性が示唆された。また腎間質由来線維芽細胞へのWnt10A強制発現は、ファイフロネクチン産生を増強し、腎障害に関与することが示唆された。以上から、Wnt10Aを介する間葉転換の制御が膠原病における組織リモデリングの加療標的になることが示唆された。膠原病の組織リモデリングにおける上皮間葉転換および血管内皮間葉転換の2種の間葉転換の病態への関与、調節機序の解明とその制御による治療創生を目的として研究を行った。膠原病において間質に顕著な線維芽細胞・血管内皮細胞の増成が認められる組織におけるWntファミリー発現状況を病理学的に検討し、関節リウマチ、強皮症、皮膚筋炎、血管炎症候群に認められる間質性肺炎、肺高血圧症における血管病変の生体および剖検病理試料におけるWntファミリー発現細胞、間葉転換細胞を免疫組織学的染色にて同定し単位面積あたりの発現細胞数、存在範囲、周囲細胞との分布などを解析した。評価においては、組織スライドをNanoZoomer Digital Pathologyを用い、標本面積に占める間葉転換細胞、Wntファミリー発現細胞の分布などを検討した。間葉系細胞マーカーとしてはαSMを,上皮・血管内皮系細胞マーカーとしてはβ-cateninを用いた。また、上皮間葉、血管内皮転換と密接に関与し、血管リモデリングと閉塞、肺・皮膚硬化に関わるTGFβ発現も検討した。その結果、上記の膠原病リウマチ性疾患の組織においては、線維化・血管リモデリングの進行を認めている部位に組織にはmyofibroblastの増生が認められた。この組織をWnt10に対する抗体で組織染色したところ、血管内皮に加えてmyofibroblastも染色された。本年度は、膠原病リウマチ性疾患の線維化病態の形成におけるWnt10陽性myofibroblastの関与が確認された。この点の確認が必須であり慎重に評価するために時間を要した。今後は、in vivoでの検討、さらにはWnt10ノックアウトマウスの作成を行っており、これを用いた実験的間質性肺炎、皮膚硬化に対する同遺伝子の関与を検討へと展開する予定である。評価においては、組織スライドをNanoZoomer Digital Pat hologyを用い、標本面積に占める間葉転換細胞、Wntファミリー発現細胞の分布などを検討した。間葉系細胞マーカーとしてはαSMを、上皮・血管内皮系細胞マーカーとしてはβ-cateninを用いた。その結果、上記の膠原病リウマチ性疾患の組織においては、線維化・血管リモデリングの進行を認めている部位に組織にはmyofibrobl astの増生が認められた。すなわち、これらのWnt10陽性myofibroblastが組織における線維化病態に関与している可能性が示唆された。また、原病の種類によりWnt10陽性myofibroblastの単位面積あたりに存在する細胞数が異なり、細胞密度と線維化病態は必ずしも相関していなかった。膠原病リウマチ性疾患の線維化病態の形成におけるWnt10陽性myofibroblastの関与が確認された。病理組織の免疫組織学的検討、Wnt10a強制発現細胞と線維芽細胞、血管内皮細胞の供培養系(in vitro)、自己免疫動物モデル/Wnt10aノックアウトマウス(in vivo)を用いた検討を行い、膠原病の難治性病態におけるWntシグナルの関与を明らかにしてその同阻害療法による治療戦略を構築することを目的として研究を行った。in vitroで得られた情報をもとに、Wnt阻害療法による疾患克服が可能であるかを疾患モデルマウスおよびヒト臓器移植SCIDマウスを用いたex vivoの系を用いて解析した。膠原病リウマチ性疾患モデルマウスに対して、膠原病リウマチ疾患における間質性肺炎、肺高血圧症、糸球体硬化などに対して、カルシニューリン阻害剤、Jak-STAT阻害剤、イマチニブ、プロスタサイクリン誘導体、エンドセリン受容体拮抗薬などが実臨床では使用され病態を部分的に抑制することが報告されている。

これらの薬剤のWnt10a阻害効果をCOSあるいはNIH3T3にWnt10aを強制発現させたstable transfectantを作成して、この細胞と各種線維芽細胞、血管内皮細胞などと供培養を行い、形質転換、増殖、基質産生、抗アポトーシス能に関与する分子の発現に与える影響をin vitroの系を用いて検討した。また、新規低分子化合物による治療の可能性をこの実験系で探求した。そこで得られた薬剤を浸透圧ポンプにて投与してその効果を検討した。SCIDマウス背部に強皮症由来皮膚を蛍光標識したWnt10aのstable transfectantをinjection移入した組織を移植して14日後の組織における形質転換、間葉細胞マーカー、細胞間基質、アポトーシス関連分子、細胞増殖因子の発現を検討した。膠原病の組織リモデリングにおける上皮間葉および血管内皮間葉転換の病態形成への関与を検討した。膠原病リウマチ性疾患の組織においては、線維化・血管リモデリングの進行を認めている部位にはmyofibroblastの増生が認められ、これらのmyofibroblastおよび血管内皮細胞上にはWnt10Aが強く発現しており、組織における線維化病態に関与している可能性が示唆された。また腎間質由来線維芽細胞へのWnt10A強制発現は、ファイフロネクチン産生を増強し、腎障害に関与することが示唆された。以上から、Wnt10Aを介する間葉転換の制御が膠原病における組織リモデリングの加療標的になることが示唆された。疾患病理組織での解析で得られた事実をもとにin vitroで滑膜細胞、線維芽細胞、血管内皮細胞、間葉幹細胞などとWntファミリー強制発現細胞共培養して、in vitroにおける間葉転換の再現を確認する。その際に間葉転換に関わるWntシグナル伝達系の決定、転換細胞への生存シグナルや細胞周期への影響、血管新生、間葉転換にかかわる液性因子、細胞表面機能分子、シグナル伝達系、転写因子活性化への関与等を明らかにする。また、これまでに得られた情報をもとに、in vitroで上皮間葉転換・血管内皮間葉転換に対する薬剤の効果を検討するとともに、ヒト臓器移植SCIDマウスを用いた線維芽細胞・血管内皮細胞ー間葉形質転換におけるex vivoでの解析を行う。医歯薬学当該年度に全額使用する予定であったが、未使用額が研究遂行に必要な物品を購入するだけの額ではなかったため、次年度の費用に充当する。次年度の物品費に充当する。
飲酒後の吸収相における呼気中アルコール動態モデルの検討

本研究の目的は、健康成人を対象とした飲酒実験および洗口実験によって、飲酒後の吸収相の呼気中アルコール動態モデルを検討し、今後の飲酒事案の鑑定に応用することである。初年度(2018年度)は、飲酒実験について研究対象者の公募を行い、順次実施した。飲酒実験では、対象者に10.01g/kg体重、20.3g/kg体重、30.5g/kg体重の純アルコールを含むアルコール水を5分間で摂取してもらい、それぞれ20分目まで、160分目まで、240分目まで経時的に(飲酒終了時点から30秒後、1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、15分後、以降は5分毎に、60分後からは10分毎に、120分目からは20分毎)呼気を採取した。その後、採取した呼気中のアルコール濃度を測定し、それぞれのアルコール濃度推移曲線を作成した。また、対象者の口腔内粘膜を採取し、ALDH2遺伝子型の判定を行った。なお、本研究の対象者数は、3濃度についてALDH2*1/*1型、*1/*2型それぞれ10名ずつと設定していたが、1の両型と2の*1/*1型は達成し、2の*1/*2型と3の両型は達成していない状況である。対象者との日程の調整が難しく、より時間を要する濃い濃度の飲酒実験の実施がほとんどできなかった。今後は、不足分の濃度について対象者の募集・実験実施を行っていくと同時に、洗口実験の実施を開始する。しかし、2019年度は産休・育休予定により半年1年未満の間は実験の遂行が困難なため、主にデータの整理・解析を行う予定である。対象者の募集と実験の実施が予定より少なく経過したため、必要経費が抑えられたと考えられる。2019年度は産休・育休予定により実験の実施が大幅に少なくなるため、最終年度の使用額が増加すると見込まれるが、2019年度後期から最終年度にかけて実施計画に則って進めていく予定である。
黄色ブドウ球菌のペニシリン結合蛋白(PBP)遺伝子のクロ-ニングの試み

ペニシリン結合蛋白(PBP)のクロ-ニングを行うため、マ-カ-を付したPBPの作製を行なった。即ち、黄色ブドウ球菌株1039(ペニシリナ-ゼ非産生、レストリクションマイナス)を、アンピシリン(ABPC)を加えた培養液で継代する方法、ニトロソグアニジン処理により突然変異を誘導する方法の二つを用い、ABPC耐性株を作製した。前者によりABPCの最小阻止濃度(MIC)が0.2μg/mlの1039親株から出発して漸増的に濃度を上げたABPCを含むLーブロスで6回、21日間の培養の後、MIC100の変異株1039AR(100)を得た。後者からは、一段階の耐性選択によりABPC50μg/mlのHI平板に増殖可能の耐性株7株を得た。これら変異株の細胞質膜を抽出し、^<14>CラベルしたペニシリンG(PCG)と30分反応させPBPパタ-ンをSprattのポリアクリラミド電気泳動を用いて解析した。その結果、ひとつの株(AR1)を除く全ての株でPBP2の過剰産生(親株の約5倍)が認められた。一方、AR1では、PBP2の過剰産生は、ゲルの染色パタ-ンから認められたがPCGとの反応性が弱く、PBP2のペニシリン結合部の突然変異が示唆された。次にAR1から染色体DNAを抽出し、Sau3AI制限酵素で部分消化した。このDNAとBamHI切断したシャトルベクタ-pSC298(pRIT5プラスミドのクロラムフェニコ-ル耐性遺伝子を含む断片をoriとともにpHSG298のClaI部位に結合したもの)とライゲ-トし、エレクトロポレ-ション法を用いて1039株を形質転換し、ABPC10μg/mlを含む平板で選択し、2株の耐性変異株を得た。現在これに2株から得た組換えプラスミドの解析を行なっている。
中性化水素原子のエネルギー付与分布の研究-陽子線治療と中性子生物影響研究の基礎-

陽子線のトラック端では、陽子線は媒質から電子を捕獲し中性化し水素原子へと変わる。現状においてトラック端での線量は低いと考えられ、この効果は無視されている。しかしながら、トラック端で陽子線のW値は、電荷交換反応などの影響で、低エネルギーで急激に大きくなる。W値は、測定された電離箱などの電離量の測定から線量に直す際に必要な量であり電離量に乗じるため、線量は3-4倍になり、補正が必要である。陽子のトラック端の現象はよく知られておらず、反跳粒子が生体物質中において電子捕獲で中性の原子核に変わる効果はこれまで考慮されてこなかった。トラック端で主となる中性水素原子がどのように生体内でエネルギーを付与して行くかは線量評価、生物効果の評価に重要である。陽子線治療、中性子線の生物影響研究の基礎として、陽子線のトラック端での陽子線中性化現象がどのように線量に寄与するかを正しく理解することが本研究の目的である。これまでSi中における励起断面積をGanas等の一般化調和振動子法を用いた計算法を参考に断面積作製した。また電離断面積は、Gryzinskyの半古典近似を用いて2階微分断面積の関数作成した。これらの断面積を用いて電子線のトラックストラクチャーコードを作成した。これにより低エネルギーのSi中での阻止能を計算できるようになった。実験としてSi検出器を用いた^<90>Srβ線線測定を行った。このベンチマークでは、おおむね測定データを再現でき作成したコードが電子線のSi中での相互作用をシミュレートできることがわかった。作成コードを用いて反跳陽子の中性化計算を行い、一部をJ.Radiat.Res.に掲載された。更に、京大原子炉中性子場のマイクロドシメトリー測定を行い、反跳陽子、反跳α粒子、反跳炭素原子核を同定し、それぞれのスペクトルを決定した。この測定に関する論文はRadiat.Prot.Dos.に掲載された。例えば、トラック端で粒子線のW値は、電荷交反応などの影饗で、低エネルギーで急激に大きくなる。しかしながら、陽子のトラック端の現象はよく知られておらず、反跳粒子が生体物質中において電子捕獲で中性の原子核に変わる効果はこれまで考慮されてこなかった。本研究年度においては、まず測定器内部での電化交換反応を模擬計算するために、Si中における電子線のトラックストラクチャーコードの作成を行った。Si中の電離断面積、励起断面積は、必ずしも必要な低エネルギー(数eV)までのデータはないため、この断面積の評価を行った。断面積作製には、励起断面積はGanas等の一般化調和振動子法を用いた計算法を参考に作製した。電離断面積については、Gryzinskyの半古典近似を用いた。作製した断面積の評価を行うため、エネルギー阻止能の計算を行った。エネルギー阻止能の実験値、評価値は数keV領域までしか存在しないが、これらのデータと比較すると、今回作製した断面積を用いることで、データが存在する領域において、再現できることが確認された。本研究によって、イオン化エネルギーの最小値8eVまでの電離、励起過程のエネルギー損失関数を成分に分けて決定することがでる。この結果は、日本放射線影響学会において発表した。今後の予定としては、本コードのベンチマークを行い電子部分の完成すること。また更に、陽子線に対する断面積の作成と評価を行い、陽子線のトラックコードのコーディングに取り掛かることである。本研究年度においては、昨年度作成したSi中における電子線のトラックストラクチャーコードの改良を行った。

励起断面積としてGanas等の一般化調和振動子法を用いた計算法を参考に作製断面積、電離断面積については、Gryzinskyの半古典近似を用いて2階微分断面積の関数作成した。また、実験としてSi検出器を用いた^<90>Srβ線線測定を行った。このベンチマークでは、おおむね測定データを再現でき作成したコードが電子線のSi中での相互作用をシミュレートできることがわかった。作成コードを用いて反跳陽子の中性化計算を行い、一部をJ.Radiat.Res.へ投稿中である。更に、京大原子炉中性子場のマイクロドシメトリー測定を行い、反跳陽子、反跳α粒子、反跳炭素原子核を同定し、それぞれのスペクトルを決定した。この測定に関する論文はRadiat.Prot.Dos.へ投稿中である。陽子線のトラック端では、陽子線は媒質から電子を捕獲し中性化し水素原子へと変わる。現状においてトラック端での線量は低いと考えられ、この効果は無視されている。しかしながら、トラック端で陽子線のW値は、電荷交換反応などの影響で、低エネルギーで急激に大きくなる。W値は、測定された電離箱などの電離量の測定から線量に直す際に必要な量であり電離量に乗じるため、線量は3-4倍になり、補正が必要である。陽子のトラック端の現象はよく知られておらず、反跳粒子が生体物質中において電子捕獲で中性の原子核に変わる効果はこれまで考慮されてこなかった。トラック端で主となる中性水素原子がどのように生体内でエネルギーを付与して行くかは線量評価、生物効果の評価に重要である。陽子線治療、中性子線の生物影響研究の基礎として、陽子線のトラック端での陽子線中性化現象がどのように線量に寄与するかを正しく理解することが本研究の目的である。これまでSi中における励起断面積をGanas等の一般化調和振動子法を用いた計算法を参考に断面積作製した。また電離断面積は、Gryzinskyの半古典近似を用いて2階微分断面積の関数作成した。これらの断面積を用いて電子線のトラックストラクチャーコードを作成した。これにより低エネルギーのSi中での阻止能を計算できるようになった。実験としてSi検出器を用いた^<90>Srβ線線測定を行った。作成コードを用いて反跳陽子の中性化計算を行い、一部をJ.Radiat.Res.に掲載された。この測定に関する論文はRadiat.Prot.Dos.に掲載された。
自己選択型差別料金制度を活用したETCによる高速道路混雑緩和に関する研究

本研究では、現実に実施されているETC通勤割引制度を含む現行の高速道路料金体系を自己選択型差別料金制度として捉え、当該料金システムに基づく高速道路利用の効率性について分析した。その結果、既存の混雑料金理論では指摘されていないピーク時間帯に割引をしているにも関わらず、混雑水準が上昇しない状況を自己選択型料金制度の導入が生じさせ得ることと、その条件を解析的に導出し、混雑が悪化する場合の政策対応をまとめた。本研究では、混雑課金についてETC : Electronic Toll Collectionを利用した自己選択型差別料金制度、すなわち、ピーク時の割増料金とオフピーク時の割引料金を組み合わせた可変差別料金体系と通常の定額料金体系といった複数の料金体系の中から利用者自身が契約によって料金体系を選択する制度の導入を検討する。そこでは、当該料金制度の導入により、全ての利用者が自己選択によって制度導入前と比較して不利益を被ることを回避しつつ、ピーク時の混雑緩和を実現できる可能性に着目する。さらに、ETCの普及過程を通じて変化する施策環境下で、最適な自己選択型差別料金制度の設計とその導入過程をシミュレートし、普及が進む我が国のETCが持つ潜在的有効性を明らかにすることを最終的な目的としている。平成18年度は自己選択型差別料金制度の導入が高速道路混雑現象に与える影響について主として経済的な観点から問題の性質を検討した。まず、ネットワーク産業における自己選択型差別料金制度に関する既存研究を整理し、その経済的特徴を検討した上で、日本の高速道路会社が導入したETCを自己選択型料金制度として位置づけ、道路混雑緩和を目標とした自己選択型料金制度を利用した時間可変課金の方法を検討した。次に、料金設定を考慮した道路混雑シミュレーションに関する既存研究を調査し、研究の基本となるモデルをADLモデルをもとに構築した。以上の成果を、台湾国立交通大学のセミナーで公表するとともに、交通シミュレーションの専門家からシミュレーションに適用する際のポイントと需要の弾力性の設定に関する助言を受けた。また、国内においては土木計画学研究発表会において公表を予定している。一方、次年度に向けて本年度に構築した理論モデルを交通シミュレーションに適用すべくワークステーション及び交通シミュレーションのソフトを購入し、試験的な運用を試みた。都市圏におけるピーク時の高速道路混雑緩和は、その社会的重要性は認識されて久しいものの、一向に改善されない課題の一つである。近年、ETC: Electronic Toll Collectionの導入によって料金徴収に関わる渋滞は緩和されたが、その効果は依然として料金所付近の局所的なものに過ぎず、高速道路網全体の混雑緩和には繋がっていない。また、ETCを利用を前提とした普及を促進するための各種の高速道路割引制度が実施され、これらが原因であると思われる新たな混雑も生じている。本研究では、現実に実施されているETC通勤割引制度を含む現行の高速道路料金体系を自己選択型差別料金制度、すなわち、ピーク時とオフピーク時で差別化された料金体系と通常の走行時刻によらない定額料金体系の中から利用者自身が料金体系を選択する制度として捉え、高速道路利用の効率性についてシミュレーションを含む分析を行った。その結果、既存の混雑料金理論では指摘されてこなかったピーク時間での割引を実施しているにも関わらず、混雑水準が上昇しない状況を自己選択型料金制度の導入が生じさせるケースがあること、また、その条件を解析的に導出した。これらの成果を応用地域学会で報告したところ、本質的な成果とは異なる部分でモデルの不整合性が指摘されたため、その修正に多くの時間を費やすこととなった。本年度の終盤はそれらの課題を克服し、その成果をロンドン大学の交通研究所で発表した。現在、論文投稿先を検討中である。一方、シミュレーションを使った交通状況のビジュアライゼーションに関しては、上述の理由により大きく研究を進展させることができなかったが、交通シミュレータに入力するデータを揃え、ソフトの挙動を検討し、本研究の応用に向けた準備を行った。都市圏におけるピーク時の高速道路混雑緩和は、その社会的重要性は認識されているものの、改善されない課題の一つである。近年、ETCの導入によって料金徴収に関わる渋滞は緩和されたが、その効果は依然として料金所付近の局所的なものに過ぎず、高速道路網全体の混雑緩和には繋がっていない。また、ETCの普及促進や景気対策としての各種の高速道路割引制度が実施され、これらが原因であると思われる新たな混雑も生じている。その結果、既存の混雑料金理論では指摘されてこなかったピーク時間に料金割引を実施しているにも関わらず、混雑水準が上昇しない状況を自己選択型料金制度の導入が生じさせ得ることと、その条件を解析的に導出し、混雑が悪化する場合の政策対応をまとめた。本年度は、これらの理論を精緻化し、国際学会、国内学会で発表すると伴に、ボトルネック混雑が生じる箇所の物理的な特徴を考慮できるようにモデルを拡張した。

その結果、ETC通勤割引制度が料金所を含む箇所に応じて、ボトルネック混雑が緩和される条件を解析的に求め、混雑が悪化した場合の政策対応をまとめた。これらの研究成果は応用地域学会の研究発表会で報告した。
酸塩基複合機能触媒の設計と開発

ファインな触媒反応の制御のため、酸塩基両機能性触媒の設計・開発を試みた。本年度は以下の成果が得られた。1.新規固体強塩基性物質の開発各種カリウム塩を担体上に分散・担持・熱分解することにより新規強塩基性物質が得られた。これは固体塩基表面の一部をシラン化することにより酸機能を付与し、新たな酸塩基両機能性物質を開発する一環として位置づけられる。本年度は強塩基性を発現させるための最適条件の検討、および強塩基性発現の機構の検討を行った。単独では塩基性をほとんど示さないK_2CO_3、KHCO_3、KNO_3を、アルナミおよびジルコニアに単分子層相当量を分散・担持後、500-550°Cで熱分解することにより、cis-2-ブテン、3-メチル-1-ブテン、1、2-プロパジエンの二重結合異性化に対し極めて高活性な塩基触媒が得られた。これら試料の触媒活性は、従来強力な塩基として知られる酸化マグネシウムのそれより1桁高いことである。指示薬法による塩基強度の評価によれば、H = 26が得られ、極めて強い塩基であることが明らかとなった。現在、活性成分の構造についてはTPD、XRD、IRおよびRamanにより検討中である。2.高表面積酸化ジルコニウムの開発前年度に作製した第二成分添加ジルコニアの表面酸塩基性質をCO_2およびNH_3のTPDにより検討した。全体として本来の表面酸塩基性質を維持したまま表面積増大が得られていることが明らかとなった。現在添加量効果を検討中である。
光電変換の高効率化に向けたTiO_2光電極上半導体量子ドットの分光増感特性評価

1.CdSe量子ドットのTiO_2上への自己組織化は、基板となるTiO_2ナノ構造により異なることが判明した。ナノ粒子基板に比べ、次元の異なるフォトニックやナノチューブの基板の場合は、結晶成長速度は増大するが、負に自己組織化(溶解)もより顕著になり、その結果量子ドットサイズは自己組織化時間の増加に対してある一定値に飽和することが見出された。これらの事実からは、同じ元素の組成にも関わらずナノ構造状態に伴う表面エネルギーの違いが示唆された。2.同じ粒径を示すCdSe量子ドットにおいて、高温で自己組織化を行った系の分光増感は低温で形成された系に比べて2倍ほど大きいことが判明した。その結果、高温での自己組織化に伴う界面準位の減少と逆電子移動が阻止されることが示唆された。3.CdSe量子ドットからの光励起キャリア過渡応答は、基板となるTiO_2結晶構造の違い(ルチル型とアナターゼ型)により大きく異なることが判明した。正孔の緩和時間は結晶構造の違いは反映されなかったが、電子の緩和時間は結晶構造に大きく依存することがわかった。これらの結果から、結晶構造の違いに対応してバンドの曲がり(電気二重層)の違いが示唆された。4.CdSe量子ドット増感光電変換セルを形成し、光電変換効率の評価を行った。表面保護を施さなかった系では最高0.6%程度で、光照射に伴う劣化が見られた。一方表面保護を施した系では、光電変換効率2.7%を達成することが出来た。同時に、光照射に伴う劣化も防止することが可能となった。現在酸化チタン(TiO_2)ナノ粒子を利用して、色素の分光増感を利用する色素増感太陽電池の研究が活発に行われている。近年、半導体量子ドットは有機色素に無い特色を持つため、この系の分光増感機能を利用する光電変換の研究が注目されている。本研究では、(1)表面形態の異なるTiO_2光電極の形成と評価、ならびに(2)半導体量子ドット吸着と過渡応答特性評価を対象として光エネルギー変換における緩和機構の解明を行うことを目的とした。(1)表面形態の異なるTiO_2光電極の形成と評価本研究ではフラクタル構造、粒径の異なるナノ粒子複合系、結晶構造の異なるナノ粒子複合系、ナノチューブ・ナノワイヤー複合系、フォトニック結晶系の作製を行った。構造評価(XRD,SEM,TEM)を行い再現良くこれらの系を形成する作製条件を見出した。フォトニック結晶形成では、従来よりも簡便・安価でかつ迅速に形成出来る新手法を開発した。この系に光透過・反射スペクトル評価を適用し、ハニカム構造の違いによりフォトニックバンドギャップが規則的に変わることを確認した。(2)半導体量子ドット吸着と過渡応答特性評価半導体量子ドットとして化合物半導体CdSeを適用し、反応溶液中で化学吸着させる手法を用いて形成を図った(反応温度と反応時間の制御)。ここで、量子ドット系における光エネルギー緩和過程の評価は、光電変換効率と相関があるため重要である。本研究では、電子と正孔の初期注入状況を評価するため、無輻射緩和を反映する過渡回折格子法、輻射緩和を反映する過渡発光法を適用した。本年度から超短パルスレーザ系が導入されたため、初期注入状況の評価が可能となった。上記の(1)で形成された光電極系に吸着されたCdSe量子ドットからの正孔移動は表面形態には大きな依存性を示さず数ピコ秒の高速緩和を示したが、電子移動は表面形態と吸着条件に大きく依存することを見出した。
霊長類の音声制御に関する神経解剖学的研究

ヒトの話しことばの進化に大きな影響を与えた声道の二共鳴管構造の進化史に関する理解を深める新たな知見を得た。ヒトの成人では、声道を構成する口腔と咽頭腔の長さがほぼ等しい。この二共鳴管構造は、喉頭下降現象による乳幼児期の咽頭腔の急速な伸長と、幼児期以降の口腔の伸長鈍化によっている。報告者らは、すでに、チンパンジーにもヒトと同様の喉頭下降現象を報告した。本年度は、チンパンジーに加え、ニホンザル6個体を定期的に磁気共鳴画像法を用いて撮像し、そこで得られた頭部矢状断層画像をもとにその声道形状の発達変化をヒトおよびチンパンジーのものと比較分析した。ニホンザルでは、喉頭下降現象を構成する舌骨の口蓋に対する下降が認められるが、ヒトやチンパンジーと異なり喉頭の舌骨に対する下降が認められなかった。一方、口腔の伸長は、ヒトと異なり、チンパンジーと同様に生後一様な伸長がみられた。これらの結果から、声道の二共鳴管構造は、少なくとも狭鼻猿の共通祖先で舌骨の口蓋に対する下降が、ヒトとチンパンジー(おそらく現生類人猿)の共通祖先で喉頭の舌骨に対する下降が現れて喉頭下降現象が完成し、次に、ヒト系統で顔面が平坦になり口腔の伸長が鈍化したことによって完成したという進化プロセスが示唆された。この成果をまとめた論文を海外学術雑誌に投稿した。一方で、音声器官の運動を随意に制御する神経解剖学的基盤の系統問変異を分析するための非侵襲的技術について、国内、海外共同研究者とともに以後の技術的課題を検討整理した。今後、それらの課題を克服し、本技術の応用を実現する予定である。これまでの3年間の研究成果を含めて、形態学的、神経解剖学的視点から検討した話しことばの起源に関する総説論文をまとめ、今夏出版される英文学術図書に寄稿した。ヒトの声道は口腔と咽頭腔から成る二共鳴管構造であるが、他の哺乳類の声道は口腔のみから成る単共鳴管構造である。この声道の二共鳴管構造は、話しことばの形態学的基盤の一つである。ヒトでは、生後、口腔に対して咽頭腔が大きく伸長しこの構造が発達する。よって、二共鳴管構造は、ヒト系統で咽頭腔の伸長に関与する喉頭下降現象の出現によって進化したと考えられてきた。京都大学霊長類研究所飼育のチンパンジー幼児3個体は、生後、定期的に磁気共鳴画像法(MRI)を用いて頭部矢状断層画像を撮像されてきた。本年度、同3個体における4歳までの資料を分析し、ヒトの成長変化と比較した。その結果、チンパンジーでは、咽頭腔の成長はヒトと同様であるのに対して、口腔の伸長はヒトに比べてひじょうに大きいことを示した。また、その咽頭腔の伸長には、ヒトと同様の喉頭下降が寄与していた。つまり、両者の成体での声道形状の差異は、咽頭腔ではなく口腔の成長パターンの差異によって生じる。この結果をもとに、喉頭下降現象はヒトとチンパンジーの共通祖先ではすでに現れ、声道の二共鳴管構造はHomo属の進化過程で顔面が平坦化し、口腔が短縮したことによって完成したことを示唆した。この成果をまとめ海外学術雑誌に投稿した。これらの研究成果を踏まえ、音声言語の形態学的基盤と神経解剖学的基盤の成長発達がそれぞれ異なった機能適応のもと独立に進化したことを論じ、それら基盤の音声言語への二次的適応に関する進化仮説を発表した。音声器官の運動を随意に制御する神経解剖学的基盤の成長発達過程を追跡するための技術・方法論について、海外共同研究者とともに研究を行ったまた、喉頭下降現象を含む音声器官の成長変化の系統発生学的背景を明らかにするため、同研究所においてニホンザル乳幼児のMRI撮像を毎月行い、分析資料を蓄積した。ヒトの話しことばの形態学的基盤である声道の二共鳴管構造の進化について重要な知見を得た。この二共鳴管構造は、喉頭下降現象による咽頭腔の急速な伸長によっており、9歳までに成人なみ構造が発達する。この構造は、ヒト系統で喉頭下降現象が出現し、進化したと考えられてきた。昨年に引き続き、京都大学霊長類研究所飼育のチンパンジー幼児3個体を対象に、定期的に磁気共鳴画像法を用いて頭部矢状断層画像を撮像し、おおよそヒトの9歳にあたる5歳までの資料を得た。それらを比較分析し、チンパンジーでは、咽頭腔の伸長はヒトと同様であるのに対して、口腔の伸長はヒトに比べてひじょうに大きいことを明らかにした。これは、チンパンジーでもヒトと同様の喉頭下降が起きていることを示している。これまでヒト特有と考えられてきた喉頭下降現象はヒトとチンパンジーの共通祖先ではすでに現れており、声道の二共鳴管構造はヒト系統で顔面が平坦化し、口腔の成長が鈍化してその長さが短縮したことによって進化したことを示唆した。これらの成果をまとめた論文は、すでに海外学術雑誌に受理された。また、同研究所飼育のニホンザル6個体を対象に、半縦断的に0から2歳9ヶ月までの同様の資料を得て、同様の比較分析を行った。この予備的分析の結果、ニホンザルではヒトやチンパンジーなどに見られる急速な咽頭腔の伸長、すなわち喉頭下降現象がないことが示唆された。これは、喉頭下降現象がヒト上科で起源したとする進化仮説を支持する。

一方、音声器官の運動を随意に制御する神経解剖学的基盤の系統間変異を分析するための非侵襲的技術について、国内、海外共同研究者とともに検討した。また、霊長類9科47種の口腔容量の分析を行い、期待される神経解剖学的研究成果の分析のための基礎資料を得た。ヒトの話しことばの進化に大きな影響を与えた声道の二共鳴管構造の進化史に関する理解を深める新たな知見を得た。ヒトの成人では、声道を構成する口腔と咽頭腔の長さがほぼ等しい。この二共鳴管構造は、喉頭下降現象による乳幼児期の咽頭腔の急速な伸長と、幼児期以降の口腔の伸長鈍化によっている。報告者らは、すでに、チンパンジーにもヒトと同様の喉頭下降現象を報告した。本年度は、チンパンジーに加え、ニホンザル6個体を定期的に磁気共鳴画像法を用いて撮像し、そこで得られた頭部矢状断層画像をもとにその声道形状の発達変化をヒトおよびチンパンジーのものと比較分析した。ニホンザルでは、喉頭下降現象を構成する舌骨の口蓋に対する下降が認められるが、ヒトやチンパンジーと異なり喉頭の舌骨に対する下降が認められなかった。一方、口腔の伸長は、ヒトと異なり、チンパンジーと同様に生後一様な伸長がみられた。これらの結果から、声道の二共鳴管構造は、少なくとも狭鼻猿の共通祖先で舌骨の口蓋に対する下降が、ヒトとチンパンジー(おそらく現生類人猿)の共通祖先で喉頭の舌骨に対する下降が現れて喉頭下降現象が完成し、次に、ヒト系統で顔面が平坦になり口腔の伸長が鈍化したことによって完成したという進化プロセスが示唆された。この成果をまとめた論文を海外学術雑誌に投稿した。一方で、音声器官の運動を随意に制御する神経解剖学的基盤の系統問変異を分析するための非侵襲的技術について、国内、海外共同研究者とともに以後の技術的課題を検討整理した。今後、それらの課題を克服し、本技術の応用を実現する予定である。これまでの3年間の研究成果を含めて、形態学的、神経解剖学的視点から検討した話しことばの起源に関する総説論文をまとめ、今夏出版される英文学術図書に寄稿した。