hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元物体表面の脳内表現様式と表面内外の知覚特性の解明

予備実験を実施できるまでに至っている.一方,2次元物体において境界帰属方向依存の知覚的位置変調が生じることを以前突き止めている.同様の知見が3次元物体の奥行方向にも生じるかを調べる心理物理実験をH28年度に実施したが,結果は顕著な傾向は見出されなかった.ただし,今回主観的奥行構造の差を比較する2刺激を経時的に順次呈示する形にしたため,差異の知覚の精度が低かった可能性もあり,今後の検証が必要である.3次元物体認知時のSSVEPの計測実験にも取り組んだ.RDSにより表現される球状閉曲面中に局所点滅刺激を呈示し,誘発される後頭部Oz付近の脳波につき解析したが,刺激の点滅とEEGとの高い相関は観測されるに至っていない.今後,点滅周波数・呈示位置,EEG電極位置をそれぞれ複数通りに拡張し,相関関数も時間的シフトを許容する適応的なものに代替した解析を行う必要がある.3次元曲面刺激からの境界所有領域特定モデルに関し,シミュレーションに必要なハードウェアの導入を行った.シミュレーション技法についても検討を進め,ニューロン群による曲面の情報表現形式を策定するに至った.今後本格実施するシミュレーションの基盤が整った.本研究では凹凸のある3次元物体の表面が脳内でどのような様式で情報処理されているのかを解明すべく,心理物理実験,脳活動計測実験,ニューラルネットワークのモデリングに取り組んだ.その結果,2次元刺激を用いて解明されてきた図地分離の脳内表現であるborder-ownershipを3次元拡張した概念が成り立つことが示唆された.それに基づき3次元物体表面の幾何学的特徴から物体内部領域を特定するモデルの検討を行った.当該年度に完遂させることを計画していた3次元パターン形状認知,3次元物体表面付近の空間歪みにまつわる2種類の心理物理実験とも,実験のデザインの策定を行い,コンピュータを使った実験を実施すべくプログラム作成も既に行っているものの,刺激を記述するパラメータ空間が高次元であることもあり,調べるべき現象を最も顕著に観測することができるパラメータ領域の探索が不完全な段階にあると考えている.一方で本研究課題に関連の深いモデル研究の成果も得られていることも併せて考えると,完全に遅れているとは言い切れない面もあり,やや遅れているとの評価が妥当であると考える.上述の未完遂の2つの実験については,年度をまたぐ形になるが,2年目に実施する研究と並行し,上記初年度の計画だった実験も引き続き実施してゆく予定である.まず,準備段階に置かれていたサブテーマの研究を実施に移す.これは本研究課題代表者の運営する研究室の新年度メンバーで分担して取り組んでゆく計画を立てている.そして最終年度に予定されていたサブテーマの研究も,同じく研究室メンバーの協力も得つつ推進してゆく予定である.神経情報科学,視覚情報処理2年目に予定していた研究計画である物体内外の刺激要素に起因する脳波観測データ同士の同期性の検討,そして局所面パッチ群の帰属領域サイドと面パッチ同士の統合知覚との関係性の検討の2種類の実験については,予定通りに研究をスタートさせる.一方で初年度の計画の2つの実験についても,予備実験によるパラメータ探索を行い次第,本実験に入り所望の知見を獲得する予定である.
高等教育における学生支援とその専門分化に関する研究

本研究は100年にわたって先駆的取り組みを続けてきた米国高等教育における学生支援の変遷プロセスと実態を明らかにすることを通じて、大学教育における学生支援の意義と役割について考察することを目的とした。1960年代の米国高等教育における学生数の急増を受け、学生支援の発展が急激に促され、組織、人員、提供するプログラムなどにおいて量的拡大が進行し、1980年代の大学教育改革ブームにおいては教室外における学生の成長を重視する傾向が全米で強まり、学生支援の質的向上に注目が集まった。これらの外的要因に加え、学生支援の専門性開発という内的動機が合わさり、学生支援の活動の根本となる理念の変革が意図的に誘導され、現在の学生の学習を支援するための学生支援のあり方へと転換が図られた経緯を持つ。現在、米国大学教育の中心は学生の学習成果を元にした教育効果の明示化である。そしてそれは学生支援においても同様で、特に学生の知力発達に学生の内面的成長が欠かせないという視点から、多様な学習経験を提供するための要素として、学生支援が果たす役割の大きさが強調されている。本研究では上記の視点を歴史的背景、1980年代における転換期の議論、過去20年間における学習を中心にした学生支援への転換プロセス、そしてブリッジウォーター州立大学、ペンシルバニア州立大学における事例研究の比較から見た、現代的学生支援の実態を明らかにすることで実証した。本年度は高等教育の学生支援における専門職の構造を明らかにすることを目的に、米国高等教育の専門職の形成とその要因分析および、日本における意思決定および実践の教職員の役割の比重について研究を進めた。詳細は以下の通りである。1.1900年以降の米国学生支援の変遷過程を、その時代に焦点化された学生支援の哲学的思想、制度的発展、大学教育における学生支援の位置づけの視点から分析を行い、それらの要素間の相関を分析したところ、学生学習の促進が最大目的と据えられている現在は、哲学が制度を形作り教員のパートナーとしての学生支援専門職像が普及したことが確認された。2.日本においてはアンケート調査の結果をもとに分析を行った結果、領域によってガバナンス構造に違いがあることが明らかとなり、中規模私立大学において改革の先駆となるガバナンス、組織改革が進行していることが確認された。これらの中規模私立大学の焦点は教職員協働型のガバナンスであり、以上の日米の知見を元に、最終年度となる来年度は、学習時代および教職員協働型の学生支援の在り方について、その制度、ガバナンス、最適なサービスについて検討を進めることとする。
温度可変単一分子蛍光分光による励起状態反応素過程に対する構造揺らぎ効果の解明

単一分子蛍光分光を用いて、蛍光色素の光物理化学過程に対する静的・動的不均一性の影響の解明を目的に研究を行った。その結果、1)カプセル包接によるアントラセン誘導体の項間交差過程の不均一性の抑制や光退色確率の抑制の効果(光安定性の増強)、2)ペリレンジイミド誘導体(PDI)とポリマー間の不均一な電荷移動過程の全容、3)PDI-シクロデキストリン系の蛍光ブリンキングを引き起こす光誘起反応に対する温度効果と構造揺らぎの影響を明らかにした。本研究では,1分子検出により1個1個の分子の励起状態過程の速度論的情報を取得し,構造・環境の不均一性が反応速度に及ぼす影響を定量評価することを目的としている。本年度は以下の成果を得た。(1)蛍光検出による1分子計測は,現在幅広い分野で活用されている重要な分析手法の一つとなっている。1分子計測では通常1秒間に10001000000回程度の光吸収-発光サイクルを引き起こす必要があり,長時間の1分子計測を実現するためには,色素に極めて高い光安定性が求められる。しかし,有機色素は比較的短時間で光退色を起こすため,1分子計測の可能な時間は非常に限られている。そこで本研究では,吸収・発光特性の優れたアントラセン誘導体とその超分子カプセル錯体の光物理過程・光安定性を単一分子分光によって評価した。その結果,カプセル包接によってゲスト色素の項間交差過程の不均一性が抑制され,光安定性が10倍程度向上することを明らかにした。さらに,高分子膜中に分散された超分子カプセル錯体が代表的な蛍光色素であるローダミン6Gの30倍以上の光安定性を持つことを明らかにした。(2)1分子からの蛍光において観測されるブリンキング現象には1分子の励起状態過程の速度論的情報が含まれている。しかし従前の研究では,ブリンキングの統計分布の光子積算時間依存性の検討や得られた分布に対する回帰分析がほとんど行われてこなかった。本研究では,ペリレンジイミド(PDI)誘導体を高分子薄膜中にドープした系を対象とし,そのブリンキング統計的挙動を精査した。ブリンキング統計の光子積算時間依存性と回帰分析から,色素と高分子マトリクスとの間の電荷移動に由来するブリンキングのon-time分布がこれまで信じられてきたべき乗則分布ではなく拡張型指数分布であることを示した。これによりPDI誘導体-高分子マトリクス系の励起状態過程の全容を明らかにした。本研究では,励起状態の反応過程として重要な電子移動と水素原子移動に着目し,申請者らが開発した温度可変単一分子蛍光分光装置を用いて,励起分子1個1個の速度論的情報(反応速度の不均一性)と構造情報(距離・配向揺らぎ)を取得し,それらに対する温度効果などを調べる。これにより従来の集団平均測定では捉えることが困難であった構造・環境揺らぎが反応速度に及ぼす影響を明確に捉え,それらの相関を定量的に評価することを目的としている。このような目的の実現に向け,本年度は以下の(1)、(2)の研究を行い成果を得た。(1)γシクロデキストリン薄膜中におけるペリレンジイミド誘導体の光誘起水素原子移動(HAT)反応について重点的に研究を推進した。蛍光ブリンキングを引き起こすHAT反応に対する温度効果を明らかにするため、γCD薄膜基板の温度を制御して単一分子のブリンキング挙動の観測を行った。その結果,高励起三重項状態から起るHAT正反応には温度依存性が観測されなかったが、HAT逆反応に関しては温度依存性が確認され,包接錯体内HAT反応に対する活性化エネルギーの評価に成功した。また,1分子毎の反応速度をブリンキングの解析から評価し、その統計分布を明らかにした。その結果,反応速度の揺らぎが大きいほど,反応が速く進行するという相関を見出した。(2)高発光性アントラセン誘導体およびそれをゲストとして包接したホウ酸結合超分子カプセルを高分子薄膜中に分散させ,その単一分子分光を行った。その結果,カプセル化による保護によってゲスト分子の項間交差過程(項間交差量子収率と励起三重項状態の寿命)の不均一性が抑制され,さらに光退色量子収率が1/10程度まで低下することが明らかとなった。これにより,この超分子カプセル保護アントラセン誘導体が1分子レベルで長時間計測が可能な超安定蛍光プローブ材料であることを定量的に示した。本研究では、1分子計測により1個1個の分子の励起状態素過程の速度論的情報を取得し、周辺環境の不均一性が反応速度に及ぼす影響を定量的に明らかにすることを目的としている。本年度は、以下の成果を得た。(1) SB2は新規に開発されたD-π-D型四重極子型色素であり、非常に優れた吸収・発光特性を示す。本研究では、固体高分子中やガラス-高分子界面におけるSB2の単一分子蛍光分光を行い、この分子がどのような励起状態挙動を示すかについて調べた。

その結果、SB2は周囲環境の極性や剛性に応じて発光特性(特に蛍光寿命)を顕著に変化させることが分かった。すなわち、SB2は1分子レベルで検出可能な環境敏感蛍光プローブとして優れた能力を持っていることが明らかとなった。(2)分子内にカルボキシル基を持つペリレンジイミド誘導体(PDI-COOH)をガラス表面に固定化し、その蛍光ブリンキングの統計的挙動を調べることで、ガラス界面おけるPDI-COOHの光誘起電荷移動過程に関する研究を行った。蛍光強度の時間変化には、秒オーダーの長いoff-timeが頻繁に観測されたことから、蛍光ブリンキングは色素とガラス表面に存在する電荷トラップサイト(Na+などの陽イオン)との間の光誘起電荷移動反応によるものと帰属した。そこで各単一分子の蛍光強度の時間変化をヒストグラム法によって解析し,計76分子のデータを合わせてon-timeおよびoff-timeの確率密度分布を得た。その結果、on-time,off-time分布ともに,べき乗則関数で分布が良く再現され,off-time分布のスケーリング指数の値として1.05が得られた。これは、最近,Marcusらが提唱した2次元電荷拡散モデルで普遍定数として予想されている1.1という値と良く一致した。この結果は、ガラス表面において離散的なエネルギー準位を形成する電荷トラップサイト(陽イオン)が2次元拡散しながら、単一励起色素と電荷移動反応を起こしていることを示唆している。物理化学、光化学、分子分光学本研究において,励起状態過程の主要ターゲットとしている界面電子移動と水素原子移動のうち、後者の反応については、現在までにシクロデキストリン包接錯体の系を対象として、反応速度に対する温度効果を単一分子レベルで調べ、本研究の目的である反応速度と構造・環境揺らぎの間の相関を明らかにすることに成功した。また、界面電子移動の研究では、色素増感太陽電池デバイスの構成要素である酸化チタンナノ薄膜界面における吸着色素の電荷移動過程を調べ、べき乗分布に従う挙動を観測した。さらに、高発光性アントラセン誘導体をホウ酸エステル結合超分子カプセルで包接した新規化合物に対して、1分子分光を行う事に成功した。このような超分子カプセルの光安定性や光物理過程を単一分子レベルで解明したのは本研究が初であり、その成果は英国王立化学会のPhotochemical & Photobiological Sciences誌に最近受理された。よって、研究はおおむね順調に進展していると自己評価した。本研究のターゲットとしている光誘起界面電子移動と光誘起水素原子移動のうち、後者の反応については、現在までにシクロデキストリン包接錯体の系を対象として、反応速度に対する温度効果を単一分子レベルで調べ、本研究の目的である反応速度と構造・環境揺らぎの間の相関を明らかにすることに成功した。この成果の国際学術論文誌への投稿は次年度に持ち越すこととなってしまったが、本研究の目的の半分程度を本年度中に達成することができた。また、研究申請の段階では予定していなかった高発光性アントラセン誘導体を包接したホウ酸エステル結合超分子カプセルの単一分子分光を行う事に成功した。このような超分子カプセルの光安定性や光物理過程を単一分子レベルで解明したのは本研究が初であるので、当初の計画以上に研究が進展していると自己評価した。
古代日本の動物遺体のDNA解析および免疫学的分析

本研究では、古代日本の遺構から出土した動物遺体の遺伝子DNAを調べ、家畜等の伝播経路について有力なデータを得ることを目的としている。古代の動物遺体のDNA分析においては、DNAの劣化が進んでいること、入手できる試料量が少ないこと、細菌やカビ、人間などの現世の生物のコンタミネーションを避けられないなど制約がある。研究代表者らはこれまでの研究において、古代試料中に含まれる細菌やカビなどの汚染微生物の遺伝子の中から目的の生物種の遺伝子を単離するための方法の確立に取り組んできた。本年度は、引き続き古代試料からDNA増幅を試みた。今回の資料は、アクリル樹脂による含浸が行われたもので、条件を検討しつつ何度かDNA抽出、増幅を行ったものの、良好なDNA増幅は得られなかった。これまでに、古代試料に含まれる色素がPCRによるDNA増幅を阻害する場合や、博物館などで行った保存処理(樹脂含浸や、化学薬剤による燻蒸など)が、DNA解析に悪影響を及ぼしていることが疑われる場合があったため、DNA解析を困難にする要因を検討した。その結果、いくつかの殺虫・殺菌燻蒸剤による資料の処理が、資料のDNAを損傷し、抽出されたDNAの切断、ひいては著しい低分子化をひきおこすことが明らかとなった。本研究で主に扱ってきた毛や毛皮などでは、もともとDNA残存の可能性が低いものが多く、DNAに影響する薬剤での保存処置は、古代試料のDNA解析には壊滅的なダメージをひきおこすものと考えられる。従って、DNA解析を目的とする資料の保存上の取り扱いもきわめて重要であると考えられる。初年度はこれまでの研究を発展させて、目的とする生物種について地域的な分布(産地)等についての情報を得るには、どのようなDNA領域が適当か検討を開始した。まず、いろいろな地域の個体の試料を入手し、情報収集に努めた。さらに、古代試料1例より目的のDNA領域を増幅することを試みているが、試料に含まれる色素によりDNA増幅が阻害されることがわかり、阻害を抑制する条件を現在検討している。本年度はこれまでの研究を発展させて、目的とする生物種について地域的な分布(産地)等についての情報を得るには、どのようなDNA領域が適当か検討を開始した。いろいろな地域の個体の試料を入手し、情報収集を行う一環として、現在、原生のウサギの体毛を用いて、地域的な差違を反映するのに適当なDNA領域を選定し、その配列を調べている。さらに、ウサギの体毛を含むと思われる古代試料1例より目的のDNA領域を増幅することを試みているが、試料に含まれる色素によりDNA増幅が阻害されることがわかり、阻害を抑制する条件を引き続き検討している。本研究では、古代1ヨ本の遺構から出士した動物遺体の遺伝子DNAを調べ、家畜等の伝播経路について有力なデータを得ることを目的としている。

研究代表者らはこれまでの研究において、古代試料中に含まれる細菌やカビなどの汚染微生物の遺伝子の中から目的の生物種の遺伝子を単離するための方法の確立に取り組んできた。本年度は、目的とする生物種について地域的な分布(産地)等についての情報を得るには、どのようなDNA領域が適当かを、現世の試料を解析し、種内の判別に適切なDNA領域を設定したのち、ある古代試料からDNA増幅を試みた。しかし、その試料からDNA抽出を行う過程で、試料にもともと含まれる色素がDNAとともに共沈し、これがPCRによるDNA増幅を阻害することが判明した。検討により、この色素によるDNA増幅の阻害を緩和する条件がわかったが、現在のところ、この古代試料より有意なDNA増幅がみられていない。そこで、プライマーの設計を再検討したが、これでも良好な増幅がみられなかったので、今回の古代試料のDNAが非常に少なかったものと思われる。今後は、古代試料のDNA量を評価する系も必要と思われる。本研究では、古代日本の遺構から出土した動物遺体の遺伝子DNAを調べ、家畜等の伝播経路について有力なデータを得ることを目的としている。古代の動物遺体のDNA分析においては、DNAの劣化が進んでいること、入手できる試料量が少ないこと、細菌やカビ、人間などの現世の生物のコンタミネーションを避けられないなど制約がある。本年度は、引き続き古代試料からDNA増幅を試みた。今回の資料は、アクリル樹脂による含浸が行われたもので、条件を検討しつつ何度かDNA抽出、増幅を行ったものの、良好なDNA増幅は得られなかった。これまでに、古代試料に含まれる色素がPCRによるDNA増幅を阻害する場合や、博物館などで行った保存処理(樹脂含浸や、化学薬剤による燻蒸など)が、DNA解析に悪影響を及ぼしていることが疑われる場合があったため、DNA解析を困難にする要因を検討した。その結果、いくつかの殺虫・殺菌燻蒸剤による資料の処理が、資料のDNAを損傷し、抽出されたDNAの切断、ひいては著しい低分子化をひきおこすことが明らかとなった。本研究で主に扱ってきた毛や毛皮などでは、もともとDNA残存の可能性が低いものが多く、DNAに影響する薬剤での保存処置は、古代試料のDNA解析には壊滅的なダメージをひきおこすものと考えられる。従って、DNA解析を目的とする資料の保存上の取り扱いもきわめて重要であると考えられる。
2色2レーザー技術を用いた三次元極微配線技術の研究

2種類の励起光を照射する2色2レーザー技術を用いて、樹脂等の媒体中に金属ナノ粒子を三次元位置特異的に作成する方法を研究おこなった。具体的には、前駆体および金属イオンを含む媒体に、波長の異なる2つのレーザー光を照射することで、その交点に強い還元力をもつ励起ラジカルを生成させ、それにより金属イオンを還元して位置特異的に金属ナノ粒子を作成するものである。交点を動かすことによって三次元位置特異的に金属ナノ粒子アレイを作成することができる。本技術は三次元位置特異的に金属ナノ粒子アレイを作成できるため、三次元極微配線技術としての応用が可能である。2色2レーザー照射技術を用いてポリビニルアルコール(PVA)フィルム中に金ナノ粒子を作成することを試みた。ベンゾフェノンおよび金イオン(AuCl_4^-)を含むPVAフイルムを作成し、第1レーザー(hv_<355>)照射で生じたベンゾフェノンケチルラジカルを第2レーザー(hv_<532>)照射によって励起することでPVAフィルム中に励起ケチルラジカルを生成させた。2色2レーザー照射によって、金ナノ粒子の生成量は単色のレーザーを照射した場合よりも上昇することがわかった。これは、励起ケチルラジカルによる金イオンの還元が発熱過程であり、効率的に起こることに起因する。これを裏付ける実験結果として、ベンゾフェノンケチルラジカルの励起状態から金イオンへの電子移動によるベンゾフェノンケチルラジカルの蛍光の消光が確認された。今回の実験によって、励起ケチルラジカルが効率的に金イオンを還元し金ナノ粒子を形成することが判明した。
脳由来神経栄養因子の産生誘導による黒質ドパミンニューロンの保護

脳由来神経栄養因子(BDNF)は黒質ドパミンニューロンに対する神経栄養因子であり障害に伴うニューロン死を抑制する作用をもつためパーキンソン病の治療薬として期待される。しかし末梢から脳に移行させる有効な手段がなく臨床応用が阻まれている。そこで本研究ではBDNFの脳での産生を医学的に増幅することによってニューロン死を抑制する方法を探る。1) 4-メチルカテコール(4MC)によるBDNF産生増強:培養ラットアストロサイトに4MCを添加するとBDNF、NT-3、NGFのmRNA、細胞内、分泌タンパク質量が上昇した。しかしニューロンではBDNFだけが産生増強された。すなわち4MCはアストロサイト、ニューロンいずれのBDNF産生をも促進した。実際にラット脳室内へ4MC(1.6μg)を投与すると海馬、大脳皮質でそれぞれ最大6倍、16倍にBDNF量が増加した。以上の結果より化学修飾などにより脳移行性を高めれば4MCによる脳でのBDNF産生調節が可能と考えられた。2)ドパミン受容体アゴニスト、アンタゴニストによるBDNF産生調節:成熟ラット腹腔に毎日1回、a)ドパミンD1/D5受容体アゴニスト、b)同アンタゴニスト、c)D2受容体アゴニスト、d)同アンタゴニスト、をそれぞれ投与し黒質と線状体におけるBDNFタンパク質の発現をイムノプロットで調べた。その結果、黒質では、D1/D5受容体を介する発現上昇機構とD2受容体を介する抑制機構が存在することが判明した。一方、線状体ではD2受容体を介する促進機構の存在が証明された。すなわち、黒質、線状体ではD1型受容体とD2型受容体がBDNF発現に直接関わっており、ドパミンニューロンの神経機能やシナプス機能を調節していると考えられた。
音響的手法による微粒子分散複合材料の物性評価

本年度は、スチレンブタジエンゴム(SBR)の音響解析を行った。現在、SBRの性質を改善するために充填剤としてカーボンブラックが用いられているケースがある。カーボンブラックはSBRマトリクス中で網目状の凝集体を形成し、SBRの強度、耐摩耗性を飛躍的に向上させる。本研究では、超音波顕微鏡を用い、それによって得られた音響画像からCB配合SBRにおけるカーボンブラック凝集状態の評価を行った。カーボンブラック添加量を増やすと、ゴムマトリクス中に点在する黒い斑点が増加した。黒い斑点はカーボンブラックの二次凝集体であると考えられる。また、ミキサで混練を施した試料では凝集体の存在が確認できなかった。これよりロール混練のみではカーボンブラックの二次凝集体が崩壊せずに残り、ミキサで練りを施すことでSBRマトリクス中に一次凝集体として分散すると示唆される。このように超音波顕微鏡は、SBR中の充填剤の評価に有力な手段になる可能性をもっている。また、超音波顕微鏡のz方向の分解能を一桁あげる改造を行った。これにより、フーリエ変換の手法によるVz曲線の解析が可能となり、局所構造により位相乱れが生じる複合材料での音速度測定が容易になった。微粒子分散複合材料では音波の散乱により、パルス波形が乱れ、このことがパルス法の恩速度測定に影響を与えていることがわかったため、パルス波形をデジタル信号として読み取り0クロスの検出により、パルス波形の乱れの影響の少ない新しいパルス法の装置の試作に成功した本研究では様々な成形条件で作られた(ポリ塩化ビニル)PVCと(ポリプロピレン)PPをマトリクス材とする複合材料について、ミクロレベルで形成される種々の階層構造、および高分子複合材料の階層構造とミクロ音響特性の関係を明らかにし、分散質の分散状態と分散質とマトリクスがなす階層構造の形成メカニズムが高分子複合材料の全体の物性に与える影響を調べることを目的としている。本年度は、超音波顕微鏡の改造、PVC、PPの複合材料について成形条件の検討を行うことを計画した。PVC-ガラスビーズ複合材においてLSSCWの速度がガラスビーズ濃度、粒径に依存しなかった。したがって、ガラスビーズの添加によるPVCマトリクスの変化は起こらないと考えられる。縦波音速度は、ガラスビーズ濃度、および粒径の増大に伴って大きくなる。横波音速度は、粒径に対して依存性が見られなかった。縦波および横波音速度および、試料密度から、ガラスビーズの圧縮率(κ_g)、PVCの圧縮率(κ_<PVC>)を求め、二状態モデルから計算した、PVC-ガラスビーズ境界層は、PVCマトリクスよりもわずかに堅く、4μm以下の厚さを持つことがわかった。PVC-マイカの複合系でも同様な評価を行なった。粒子が球状でないため厚みの評価はできないが、PVC-ガラスビーズ系より質量比で多くの境界層が存在することが示唆された。微粒子分散複合材料では音波の散乱により、パルス波形が乱れ、このことがパルス法の恩速度測定に影響を与えていることがわかったため、パルス波形をデジタル信号として読み取り0クロスの検出により、パルス波形の乱れの影響の少ない新しいパルス法の装置の試作に成功した
運動・食餌制限による肝臓脂肪蓄積予防効果―脂肪組織を介した新規メカニズムの検討―

本研究では,運動や食事制限による新たな脂肪肝予防メカニズムを解明することを目的に,脂肪組織の形態や機能に着目して検討をおこなった.食事制限のみでは,脂肪肝が悪化し,食事制限と運動を併用したことにより脂肪肝が改善した.この結果の背景には,脂肪組織のサイズや機能の違いがあることが明らかとなった.食事制限に頼った体重コントロールにより,脂肪蓄積に関連する脂肪組織と肝臓との連関が破綻し,脂肪肝の要因の一つとなる可能性が示唆された.運動を取り入れることで,これらを解決し,脂肪肝を予防できると考えられた.平成26年度は,主に,実験動物の飼育とサンプリング,肝の脂肪含有量および血中の一般検査項目の測定などを行い,食餌制限と運動が肥満病態や脂肪肝に及ぼす影響を,生理学的,組織学的手法において検討した.また,脂肪組織の形態学的な観察を実施し,脂肪肝と脂肪細胞サイズの関連を検討した.1.実験動物の飼育・サンプリング:実験動物は,6週齢雄性Zuckcr Leanラット(ZLラット)およびZucker Fattyラット(ZFラット)を用いた.ZLラッ卜を1対照群,ZFラットを2肥満群,3食餌制限群,4食餌制限+運動群に群分けし,6週間飼育を行った.2.血中成分分析・脂肪肝の評価:血液生化学分析を行い,肥満の基本的な病態の出現を各群で比較し,評価した.肥満群と食餌制限群は,血中トリグリセライド・レプチン・遊離脂肪酸等が高値であり,脂質代謝の異常が観察された.また,肝トリグリセライド含有量の測定や顕微鏡観察においても,肥満群と食餌制限群で肝脂肪蓄積が進行している様子が観察された.一方,食餌制限+運動群は,これらの血中や肝の値が進行しておらず,運動の実施が脂質代謝異常や脂肪肝の進行を抑制した可能性が示唆された.3.脂肪組織の形態学的観察:脂肪組織の光学顕微鏡観察を行い,各群の脂肪細胞の形態学的な特徴や脂肪細胞の大きさを評価した.対照群に比較すると,肥満群,食餌制限群,食餌制限+運動群は有意に肥大していたが,食餌制限+運動群は肥満群,食餌制限群に比較すると有意に肥大が抑制されていた.これらの結果から,習慣的な運動によって脂肪細胞の肥大化が抑制されたことが,肝脂肪蓄積の抑制に関与した可能性が考えられた.研究計画に従い平成26年度に,実験動物の飼育,血中・肝組織の生化学的な評価,脂肪組織の形態学的な観察を行った.平成27年度は,平成26年度に得られた結果を踏まえ,各群の肝組織と脂肪組織をサンプルに主に分子生物学的な分析を行い,運動・食餌制限による肝脂肪蓄積予防効果の機序として,脂肪組織を介したメカニズムの検討を行った.1.脂肪酸輸送タンパク質FAT/CD36の肝組織におけるタンパク質発現量は,肝脂肪蓄積が進行した食餌制限群で高値を示した.一方,肝脂肪蓄積が抑制された食餌制限+運動群では食餌制限群に比較し低値を示した.2.脂肪組織の脂肪分解に関与するATGLやMAGLのタンパク質発現量は,脂肪細胞のサイズの肥大化が顕著であった食餌制限群で高値を示し,血中のFFAも高値を示した.一方,脂肪細胞の肥大化が抑制された食餌制限+運動群では,これらの因子が食餌制限群に比較し低値を示した.以上の結果から,脂肪細胞の肥大化が進行した食餌制限群では,脂肪細胞内の脂肪分解が亢進し,血中のFFAの増加,肝臓への脂肪酸の取り込みの増加が生じたものと推察された.一方,食餌制限+運動群では,脂肪細胞の肥大化が抑制されており,食餌制限群と比較すると,脂肪組織での脂肪分解や,血中FFA,肝臓への脂肪酸の取り込みの抑制が生じたものと推察された.体重の増加を同様に抑制した場合でも,食餌制限単独と食餌制限と運動を併用した場合とでは,脂肪組織を介して肝脂肪蓄積が異なる可能性が考えられた.この結果は,脂肪肝の予防には,体重の増加を抑制するだけでなく,運動習慣を有することが重要であること示す科学的根拠となり得ると考えられた.当初の計画における平成27年度の実験は終了したが,成果発表のための論文作成が遅れてしまい,現在取りかかっている.研究計画に従い,平成26年度に,実験動物の飼育,血液・肝組織の生化学的な評価,脂肪組織の形態学的な観察を行った.平成27年度には,運動による肝脂肪蓄積の予防効果のメカニズムとして,脂肪組織を介したメカニズムの検討を行った.その結果,運動併用により脂肪細胞の肥大化が抑制されることが,肝脂肪蓄積の抑制に貢献した可能性が示唆された.また,食餌制限のみでは脂肪細胞の脂肪分解が亢進し,食餌制限に運動を併用させた場合には脂肪細胞での脂肪分解は抑制されたことが確認された.体重の増加を同様に抑制した場合でも,食餌制限単独と食餌制限と運動を併用した場合とでは脂肪組織を介して肝脂肪蓄積が異なる可能性が考えられた.平成28年度は,これらの結果をまとめ,学術誌への投稿を予定していたが,研究中断により,研究期間を延長することとなった.そのため,平成28年度に実施予定であった研究は平成29年度に実施する予定である.研究中断により予定より遅れている.研究期間の延長により,平成28年度実施予定であった研究内容は,29年度に実施する予定である.

平成29年度は,平成28年度までに実施を予定をしていたが,研究中断により実施ができなかった,補足・追加実験と,研究結果のまとめを行った.本研究では,ZFラットを用いた実験により,「食餌制限のみで体重を抑制した場合には脂肪肝が悪化し,食餌制限と自発走運動を併用した場合には脂肪肝が改善した」という現象について,そのメカニズムを追究し,以下の結果を得た.食餌制限のみの実施では,脂肪細胞の肥大化が確認され,それに伴い,脂肪組織における脂肪分解が活発であることが示された.血中に流失した遊離脂肪酸の増加に伴い,肝臓への遊離脂肪酸の取り込みの増加が生じ,脂肪肝の進行を促進した可能性が考えられた.極度に肥大化した脂肪細胞では,単一脂肪細胞内への更なる脂肪蓄積が難しく,血中遊離脂肪酸の増加を介して肝臓へ蓄積する量が増加すると考えられた.一方,食餌制限と運動を併用した場合には,脂肪細胞の肥大化は抑制され,脂肪組織における脂肪分解,血中遊離脂肪酸,肝臓への遊離脂肪酸の取り込みが抑制された.したがって,運動の実施は,脂肪組織の形態的・質的変化を生じさせ,脂肪肝の発症を予防すると考えられた.本研究では,運動や食事制限による新たな脂肪肝予防メカニズムを解明することを目的に,脂肪組織の形態や機能に着目して検討をおこなった.食事制限のみでは,脂肪肝が悪化し,食事制限と運動を併用したことにより脂肪肝が改善した.この結果の背景には,脂肪組織のサイズや機能の違いがあることが明らかとなった.食事制限に頼った体重コントロールにより,脂肪蓄積に関連する脂肪組織と肝臓との連関が破綻し,脂肪肝の要因の一つとなる可能性が示唆された.運動を取り入れることで,これらを解決し,脂肪肝を予防できると考えられた.当初の計画おける平成26年度の実験は終了し,現在,平成27年度に予定している実験に関しても着手しており,概ね計画通りに進展している.本研究課題における実験は概ね修了した.平成28年度は,本研究の結果をまとめて成果発表を行う予定である.本研究課題における実験は概ね終了しており,平成29年度は結果をまとめて成果発表を行う予定である.運動・栄養生理学平成27年度は,平成26年度の結果を踏まえ,各群の肝と脂肪細胞の分子生物学的な分析を行い,肝脂肪蓄積・脂肪分解メカニズムの検討を行う.1.食事制限と運動による肝脂質代謝亢進・抑制メカニズムの検討:ウェスタンブロッド法により,肝の脂質代謝系因子(DGAT2, FAT/CD36, FAS, CPT1, ADRPなど)やミトコンドリア機能に関わる因子(COXIV, PGC1など)を検討し,肝臓内で生じている脂質代謝の亢進,抑制メカニズムを明らかにする.2.食餌制限と運動が脂肪細胞サイズに及ぼす影響に関するメカニズムの検討:ウェスタンブロッド法により,脂肪組織における脂肪細胞の分化(PPARγ,C/EBPファミリーなど),肥大化(MCP-1,CCR2など)に関する因子を検討し,組織学的分析の結果と合わせて考察する.また,各群の脂肪組織の脂肪蓄積予備力を評価するため,脂肪細胞の代謝関連因子(FAS, DGAT2, ADRP, FAT/CD36など)の分析を実施する.3.追加実験・解析:実験の補足や失敗などで生じたデータの欠損を埋めるための追加実験及び解析を実施する.4.結果のまとめ・成果発表:得られた結果から「脂肪組織の脂肪蓄予備力」を評価し,運動食餌制限による肝脂肪蓄積予防効果として,脂肪組織を介したメカニズムについて考察する.本研究課題の結論を導き出し,成果発表を行う.本研究課題の研究成果により,脂肪肝を形成するメカニズムの一つとして脂肪組織が関与する新たな知見を得た.
茶草場として成立する半自然草地の多様性と維持機構の解明

静岡県の茶産地では茶畑にススキを主とした刈敷を行う農法が広く実施されている。この刈敷の供給源となっている半自然草原を茶草場という。空中写真とGISの解析から掛川市東山地区では茶畑の65%に相当する半自然草地が維持されていた。わが国の半自然草地が減少しているなかで茶草場は重要で貴重な草原性植物の生息地として評価できる。茶草場は伝統的な里山景観と農業活動によって維持される生物多様性保全の良い事例だと考えられるため、その成立・維持機構を明らかにする。かつて国土面積の10%以上を占めていた半自然草地の減少が著しく、草原に依存する動植物が絶滅の危機に瀕している。そのような中で、東海地方の茶産地では、茶草場とよばれる半自然草地が存在し、貴重な草原性植物種群が生育している。静岡県掛川市東山地区を対象地とし、空中写真及びGISを用い解析した結果、茶園170haに対し、111haの茶草場が存在していた。茶園面積の約65%に達する広大な半自然草地が維持されていること明らかになった。対象地の茶草場および造成跡地等でススキが優占する地点において植生調査を実施し、5つの植物群落タイプに分類した。ススキが優占するGr.1、ネサザが優占するGr.2は、主に面積の広い共有の採草地に該当し、草原性草本の在来種が豊富で多様度指数(H')も高く、絶滅危惧種や希少種も確認された。造成跡地に見られるGr.3、水田跡地のGr.4は、ともにセイタカアワダチソウ等の外来植物が多く侵入していた。Gr.5は茶園脇に線状に見られる他の植物の少ないススキ草地であった。全調査地点において、土壌サンプリンゲ、光量子密度、斜面方位・角度、土壌水分、並びに地権者への土地改変履歴や管理実態のヒアリングを実施した。その結果、多様指数の高い群落タイプでは、土壌pHが低い、パッチ面積が広い、土地改変が行われていないことが把握できた。この結果は、草原性植物にダメージを与える大きな攪乱を受けていないことを示唆する。特に在来種の多様性に与える影響の大部分が土地改変であることがGMLを用いたVariation partitioningから明らかになり、在来植物の多様性は土地利用に関する歴史性が反映されていることが分かった。地域の野生生物資源を利用することにより茶生産が維持され、また、その茶生産が貴重な半自然草地である茶草場を守っている事実が明らかになった。静岡県掛川市東山地区を対象地では、茶園面積の約65%に達する広大な半自然草地が維持されている。さらに、鹿児島県及び神奈川県で植生調査・解析を実施したところ、静岡県と同様に種多様性の高い半自然草地が成立していた。静岡県おいて対象地の土地利用変遷と茶草場の種多様性を解析した結果、過去から土地改変が行われず、安定した立地で年一回から2回の刈取り管理で維持されている茶草場が良好な半自然草地であることが明らかになった。さらに、対象地においてランダムに60パッチの草原・草地を抽出し、全てのパッチ内で10コドラート(1m<sup>2</sup>)の調査区を設定し植生調査を実施しし、種毎の成立・維持機構の解明を試みた。各パッチの植生データを統合し、出現頻度としてまとめ、各パッチの環境要因(土壌の化学性、土壌水分、光量子密度、斜面方位・角度、土地改変履歴、刈取り回数)を整理し二項分布を仮定したGLMにより分析を行った。その結果、(1)土地改変を受けていない刈取りにより長期間維持されている草地に生育する種群としてアキカラマツ、ワレモコウ、ツリガネニンジンが抽出された。さらに、(1)の条件に加えて大きな草原面積を必要とする種群としてオミナエシ、タムラソウ、トダシバが明らかになった。まだ、(3)どのような環境にでも成立可能な種群としてススキ、ミツバツチグリ、タチツボスミレが抽出された。茶草場に生育する植物の環境要因が種毎に明らかになり、茶草場の事例は地域の野生生物資源を利用することにより茶生産が維持され、また、その茶生産が貴重な半自然草地である茶草場を守っている事実が明らかになった。

静岡県掛川市東山地区を対象地では、茶園面積の約65%に達する広大な半自然草地が維持されている。さらに、鹿児島県及び神奈川県で植生調査・解析を実施したところ、静岡県と同様に種多様性の高い半自然草地が成立していた。静岡県おいて対象地の土地利用変遷と茶草場の在来種の種多様性を解析した結果、過去から土地改変が行われず、安定した立地で年一回から2回の刈取り管理で維持されている茶草場が良好な半自然草地であることが明らかになった。茶草場の成育する草原性植物の種毎の成立・維持機構の解明を試み、出現頻度データと環境要因(土壌の化学性、土壌水分、光量子密度、斜面方位・角度、土地改変履歴、刈取り回数)を整理し二項分布を仮定したGLMにより分析を行った。その結果、(1)土地改変を受けていない刈取りにより長期間維持されている草地に生育する種群としてアキカラマツ、ワレモコウ、ツリガネニンジンが抽出された。さらに、(1)の条件に加えて大きな草原面積を必要とする種群としてオミナエシ、タムラソウ、トダシバが明らかになった。また、(3)どのような環境にでも成立可能な種群としてススキ、ミツバツチグリ、タチツボスミレが抽出された。茶草場に生育する植物の環境要因が種毎に明らかになった。以上から、茶草場の事例は地域の野生生物資源を利用することにより茶生産が維持され、また、その茶生産が貴重な半自然草地である茶草場を守っている事実が明らかになった。また、茶草農法は里山資源を活用した高付加価値農業でありこれからの農業を考える上で示唆に富む事例であろう。さらに、茶草場は地域の文化形成にも寄与していることが明らかになった。
代数的グラフ書換理論に基づく折紙のモデル化と折紙プログラミング

折紙における「折る]過程を研究し,以下の成果を得た.(1)折る過程を抽象的に表現する代数的グラフ書換系を定義し,グラフ書換を記述・実行する言語処理系を開発した.(2)グラフ書換操作から代数系へと変換するアルゴリズムの開発とその正当性の検証を行った.(3)研究の進展に応じてコンピュータによる折紙実行システムの拡張を行い,折紙幾何定理の証明の高速化と多くの定理の自動証明を可能とした.折紙における「折る]過程を研究し,以下の成果を得た.(1)折る過程を抽象的に表現する代数的グラフ書換系を定義し,グラフ書換を記述・実行する言語処理系を開発した.(2)グラフ書換操作から代数系へと変換するアルゴリズムの開発とその正当性の検証を行った.(3)研究の進展に応じてコンピュータによる折紙実行システムの拡張を行い,折紙幾何定理の証明の高速化と多くの定理の自動証明を可能とした.折紙と折紙の作成過程のモデル化をグラフ書換系を用いて行った.折紙は,二つの表面から成る面と,面同士の重なり関係と隣接関係でモデル化できる.このモデルを一般化するとグラフ構造が得られる.このグラフ構造は,面の集合とその上の二つの二項関係の組の実現であるので,ラベル付きハイパーグラフとして実現した.折紙の作成は,このラベル付きハイパーグラフの書換として形式化した.このモデルを我々の開発したEos(E-Origami System)とよぶシステムに追加する形で実装し,形式化の正当性や効率,計算の複雑度などを検討した.形式化に関しては,定理証明支援系を用いて,厳密に行うことを目指しており,定理証明支援系の比較検討や,関連する研究の調査を行い,次年度に本格的に行う,定理証明支援系による形式化の準備を整えた.これと並行して,折り方の基本原理について,根本から考え直す作業を行った.基本原理には藤田の原理と呼ばれるものが知られているが,これを厳密化し,縮退条件を明確化し,原理を構成する一つ一つの操作の関連性について,より正確な議論を展開した.新しい折紙の原理についてもEosシステムに実装し,システムの公開を行った.本研究における折紙操作のモデル化よって得られる成果の応用には,折紙に関する幾何定理の自動証明や,折り方の新たな知見の工業技術への組み込みが考えられるが,前者については,今年度の研究で大きな成果が得られている.すなわち,Eosシステムの定理自動証明システムの機能の拡張を行い,定理自動証明の過程を克明に,しかも構造化された形で表現する証明ノートの自動生成や自動証明の高速化に必要な様々な機能拡張をおこなった.上で述べた,公開Eosシステムにはこの機能がすでに盛り込まれている.平成23年度は次の項目に渉って,研究を推進した.1.代数的グラフ書換理論による折紙の形式化と正当性を定理証明支援系Isabelleを援用して行う.2.代数的グラフ書換系を定義し,グラフ書換アルゴリズムを記述・実行するためのグラフ書換言語の設計と実装3.抽象折り操作をグラフ書換操作で具体化するための,代数系への変換に関する研究5.多くの実例に当たり,折紙の創作プロセスを折紙プログラムとして記述し,折紙に関する幾何を知識ベース化する研究項目1については,折紙の基本操作の形式化は完了したが,折紙の構造を抽象化して,当初から想定しているラベル付きのパイパーグラフで表現する部分については,次年度への継続課題となった.正当性証明については,体論から出発すると,証明すべき項目が多く,本研究の範囲を優に超えてしまう.また代数的な操作に関しては,定理証明支援系は本研究を推進するには十分に強力でなく,思いの外研究を進展させるのが困難であることが判明した.項目2,3については,初年度に作業はほぼ完成しており,成果の整理は着実に進んでいる.研究成果の一部は本年度刊行した.項目4については,全研究期間にわたって行われる活動であり,引き続き平成23年度も行った.Eosによって行われる推論過程を系統的にしかも,人が読みやすい形にシステムを拡張し,Proof Documentを生成する機能を実現した.項目5の研究については,次年度で,一層の研究の進展をはかる.全研究期間にわたって,次の項目にわたって研究を進めてきた.すなわち,計算折紙に関して,(1)代数的グラフ書換理論の構築,(2)代数的グラフ書換系に基づくグラフ書換言語の設計と実装,(3)代数的グラフ書換系における抽象折り操作をグラフ書換操作へ具体化するための,書換系から代数系への変換である.(1)から(3)は互いに関係し,完全に順を追って研究を進められない.研究の重点は(1)から(3)へと次第に移しつつ,研究を進めた.今年度は,特に,(3)に関する研究に焦点を当て,定理証明支援系を活用して書換系を実装するプログラムの形式化をすすめ,代数系への変換とその正当性の検証を行った.定理証明支援系にはIsabelle/HOLを用い,代数系の計算にはMathematicaを用いた.両者は独立したシステムであり,プログラムや多項式の表現も異なる.このため,研究には予期した以上に多くの時間を費やした.しかし,両者には,利点,弱点があり,両者を組み合わせて研究を進めることは不可欠であった.例えば,論理的推論機能はIsabelle/HOLが優れており,高度なデータ型を駆使しての形式化も可能である.

一方,制約解消計算や多項式の変形の能力は限られており,Mathematicaの利用が必要であった.グラフ書換系の項で表現された,折紙は折紙を折るごとに,新たなグラフへと変換され,最終的に得られた折紙グラフのもつ幾何学的性質を代数計算によって証明した.この過程を形式化し,代数計算に至る推論が正しく,しかも十分に抽象的であることを確認しつつ研究を進めた.計算折紙システム(Eos)のプログラムの高度化と,Isabelle/Holの証明スクリプトが,本年度の研究成果として得られた.成果は多量のコードから成り,これらを共有可能な知見として整理するには,さらに時間を要すると考えている.対象への理解が深まっており,それに伴い,ソフトウェア及び論文として研究成果の蓄積が進んでいる.24年度が最終年度であるため、記入しない。研究を推進する上で,ソフトウェアの開発や蓄積が不可欠であるため,これに割くべき人的リソースを充実させ,十分に確保することが重要になってくる.研究を推進する上で不可欠な定理証明支援系と記号代数系ソフトウェアとの連携がより重要になってくるとの認識を得た.24年度が最終年度であるため、記入しない。
通信型健康管理モバイルケアプログラムの効果に関する実証的研究

1.糖尿病・耐糖能異常者を対象としたモバイルケアプログラムの効果に関する実証的研究:糖尿病および耐糖能異常の診断にて外来通院治療を行っている者を対象に実施した通信型健康管理モバイルケアプログラムの結果を分析した。プログラムの前後において、検査値(ヘモグロビンA1c)の低下、栄養摂取状況の改善、身体活動量の増加が認められた。対象者のプログラム受容は良好で、本プログラムは、外来治療と併用することで、糖尿病・耐糖能異常の疾病管理のための食事療法と運動療法に対して有効であることが確かめられた。2.生活習慣病有病者数等の推計:国民栄養調査、国民生活基礎調査、患者調査等の全国調査資料を用いて、わが国における生活習慣病(糖尿病・耐糖能異常、高血圧、高脂血症)の有病者および患者数、生活習慣(肥満者、喫煙者、運動不足)の要改善者数を推計した。結果・生活習慣病有病者は16203110万人と見積もられ、有病者に比した未治療中の者の割合が特に高い若・中年層で高いことが示された。また、生活習慣病要改善者は25104120万人と推計された。3.通信型健康管理プログラムに関するレビュー:現在実用化されている通信型健康管理プログラムについて、有効性、費用対効果、現在の利用状況等をレビューし、本研究で開発・実施したプログラムを含めて、その社会的普及の可能性と課題について検証した.また、通信型健康管理プログラムに関するシステマティックレビューにより、通信型健康管理プログラムの有効性と課題を考察した。4.研究総括:研究の総括として、通信型健康管理モバイルケアプログラムの実用化にあたっての複数の提供体制を提示し、実用化にあたっての課題および実用化のための諸条件を考察した。1.耐糖能異常者を対象としたモバイルケアプログラムの効果に関する実証的研究対象者は、東京近郊A診療所にて糖尿病および耐糖能異常の診断にて外来通院治療を行っている者から、本研究への参加の同意が得られたものとした。平成1315年度に開発したプログラムを改良し、耐糖能異常および糖尿病患者を対象としたモバイルケア・プログラムを実施した。プログラムは3ヶ月間とし、第3世代携帯電話を用いた医師・栄養士による健康相談、デジタル写真による栄養調査および身体活動量測定に基づく食事・運動指導を行った。身体測定値、血液生化学検査値、生活習慣および行動科学的健康意識調査、栄養調査による栄養素摂取状況、身体活動量を指標としてプログラムを評価した。結果として、プログラムの前後において、検査値(ヘモグロビンA1c)の低下、栄養摂取状況の改善、身体活動量の増加が認められた。対象者のプログラム受容は良好であり、本プログラムは、外来治療と併用することで、血糖値の良好なコントロールのための食事療法と運動療法に対する支援効果があることが確かめられた。2.生活習慣病有病者数等の推計と通信型健康管理プログラムのレビュー国民栄養調査、国民生活基礎調査、患者調査等の既存資料を用いて、わが国における生活習慣病(糖尿病・耐糖能異常、高血圧、高脂血症)の有病者および患者数、生活習慣(肥満者、喫煙者、運動不足)の要改善者数を推計した。結果、生活習慣病有病者は16203110万人と見積もられ、有病者に比した未治療中の者の割合が特に高い若・中年層で高いことがわかった。生活習慣病要改善者は25104120万人と推計された。また、これまでに開発・実施された通信型健康管理プログラムについて、有効性、費用対効果、現在の利用状況等をレビューし、本研究で開発・実施したプログラムを含めて、その社会的普及の可能性と課題について検証した。
血清アミロイドA4の基本的性質の理解と生理的・病理的意義の解明

本研究は、アポリポタンパク質として未知なSAA4に焦点をあて、1まずはSAA4の基本的性質(構造・物性)を理解すること、2脂質代謝機能(生理的意義)に関する手がかりをつかむこと、3糖鎖付加の意義(特に病理的な意義)を解明することを目指す。生体内で起こるSAA4の量的・質的変動と疾患などとの因果関係を明らかにすることができれば、疾患のバイオマーカーとしての応用、あるいはSAA4の発現や糖鎖付加割合を制御する因子をターゲットとする創薬への展開も考えられる。
神経回路形成におけるレドックスシグナリングとミトコンドリアダイナミクス

神経回路形成過程において神経軸索はセマホリンなどの反発因子にナビゲートされながら、最終的に標的細胞とシナプスを形成する。セマホリンのシグナル伝達機構においてレドックス反応が関与するという概念が提唱されたがその実態は不明であった。私たちが同定した新規GTP結語タンパク質CRAGはセマホリンなどのレドックス反応によって産生された活性酸素種により活性化し、核内において神経細胞の分化や酸化ストレスに抵抗するための生存シグナルを伝達していることが明らかとなった。一方、ミトコンドリアユビキチンリガーゼMITOLによる神経細胞の酸化ストレス防御機構が明らかとなった。これらの成果により、神経発生の新たな分子メカニズムが解明されると同時にアルツハイマー病、パーキンソン病などの社会的に重要性の高い疾患治療への応用が期待できる。1セマホリンシグナリングにおけるCRAMの機能解析CRAMによるセマホリンシグナルの抑制機構を解析した。紫外線照射などによるROSの発生に反応して、CRAM自身が酸化され、ユビキチン化されていることを見いだした。CRAMがROSのスキャベンジャーとして機能して微小管を保護していることが示され、神経突起形成のメカニズムに関与していることが示唆された。2セマホリンシグナリングにおけるCRAGの機能解析CRAGによるレドックスシグナルについて核内転写制御機構を解析した結果、CRAGにより活性化される2種類の転写因子が同定された。今後、この転写因子によって発現調節される遺伝子群が明らかになることが期待できる。3活性酸素によるCRAGの活性化機構の解析活性酸素によりダイレクトにCRAGが酸化され、核移行することが明らかとなった。さらに、酸化されるシステイン残基が同定された。今後、CRAGのリン酸化による調節機構についても興味深い。4ミトコンドリアセプチンによる傷害ミトコンドリアの認識機構の解析ミトコンドリアセプチンが傷害ミトコンドリアのcompartment(仕切り)に関与していることが示唆された。セプチンファミリーの共通の役割が明らかになるかもしれない。MITOLによるミトコンドリア品質管理機構の解析MITOLがミトコンドリアに蓄積した変性蛋白質をユビキチン化して分解を促進していることが証明された。ミトコンドリアの新しい品質管理機構を示すことができた。今後、神経変性疾患の病態との関連性を解析する必要がある。1.セマホリンシグナリングにおけるCRAMの機能解析CRAMによるセマホリンシグナルの抑制機構を解析した。2.セマホリンシグナリングにおけCRAGの機能解析CRAGによるレドックスシグナルについて核内転写制御機構を解析した結果、CRAGにより活性化される2種類の転写因子が同定された。3.活性酸素によるCRAGの活性化機構の解析活性酸素によりダイレクトにCRAGが酸化され、核移行することが明らかとなった。4.ミトコンドリアセプチンによる傷害ミトコンドリアの認識機構の解析ミトコンドリアセプチンが傷害ミトコンドリアのcompartment(仕切り)に関与していることが示唆された。5.MITOLによるミトコンドリア品質管理機構の解析MITOLがミトコンドリアに蓄積した変性蛋白質をユビキチン化して分解を促進していることが証明された。神経回路形成に関与するシグナル伝達タンパク質CRAGは、伸長ポリグルタミン変性タンパク質と会合して、共に核内に移行し、核内のプロテアソーム活性を介して変性タンパク質を分解することにより神経細胞の生存を誘導すると考えられてきた。今回、私たちはCRAGが転写因子であるc-fos(AP1)を活性化して細胞の生存をさらに高める可能性を示した。CRAGは、転写因子APIを活性化して、下流に位置するSulfiredoxinやSestrin2を誘導することにより抗酸化ストレスのシグナルを伝達している可能性が示された。さらに、CRAGが神経細胞の分化を誘導して、神経突起の進展と成熟に関与している可能性も示唆された。これらの結果より、CRAGは遺伝子治療分子として優れた特性を有していることが示された。さらにCRAGの生理的な役割を知るためにCRAG欠損マウスを樹立した。

CRAG欠損マウスは生後3週齢で致死となることが判明し、様々な神経回路形成異常が観察され、神経発生においてきわめて重要なシグナル分子であることが示された。今後、CRAG欠損マウスの詳細な解析により、CRAGの生理的な役割および遺伝子治療分子としての整合性を示すことが期待できる。一方、ミトコンドリアユビキチンリガーゼMITOLに関しては以前報告したDrp1以外に、MAP1B-LC1およびMfn2を生理的基質としていることが明らかとなった。さらなる詳細な解析により、MAP1B-LC1経路を介した新たなミトコンドリア機能不全による細胞死の分子メカニズムとMITOLによる防御機構、およびMITOLとMfn2を介した新たなミトコンドリアダイナミクス調節機構が明らかになりつつある。今後、MITOLマウスの詳細な機能解析により、ミトコンドリアの新たな役割が明らかになることが期待できる。