hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乾湿サイクルに伴う表面膜の状態変化が石窟壁画に及ぼす影響

樹脂を36回刷毛塗した場合の樹脂層の透湿抵抗は、0.53.5×1010m2sPa/kgであった。顕微鏡観察により確認した実際の壁画片の樹脂層の厚みは3回塗よりも薄いが、樹脂が厚塗りされた個所では同程度の透湿抵抗があると考えられる。吸放湿性能については、シェラック樹脂はとくに吸放湿が顕著な相対湿度領域はなく、低湿度から高湿度まで吸放湿性を有しているが、高湿域でも吸放湿量としては活性炭やシリカゲルの1/20以下である。3)表面の乾湿の繰り返しによる壁画の内部の水分状態の把握のため、2)で得た物性値を適用し、表面の境界条件に温湿度の年周期の変動を与えた条件で、壁画層の温湿度を2次元で解析した。表面膜の透湿抵抗が大きい場合には、石窟内湿度の日変動や季節変動の影響を緩和しており、湿度変化による劣化に対しては、保存上有利であることを明らかにした。また、表面膜に欠損を有する場合の水分移動の影響範囲を確認した。熱水分以外の要素による樹脂の劣化と総合した保存環境の評価は、今後の課題である。本研究は、アジャンター石窟壁画を対象として、壁画の表面にある膜状物質(表面膜、とくに過去に表面保護のために塗布されたシェラック樹脂)が、乾湿の繰り返される環境において、壁画におよぼす影響を評価することを目的とした。石窟内外の温湿度環境、表面膜と壁画の状態調査から、表面膜の存在する壁画の欠損個所の内部では土壁が粉化・消失していることを確認し、樹脂層の存在により彩色層の剥落が免れている可能性を示唆した。さらに、壁画の熱水分同時移動解析により表面膜の透湿抵抗が大きい場合には、石窟内湿度の日変動や季節変動の影響を緩和しており、湿度変化による劣化に対しては、保存上有利であることを明らかにした。計画当初の予定では、初年度2年目において、1壁画の状態調査、2環境計測、3壁画片の状態調査、4熱水分移動解析のためのモデルの作成と検討、5模擬壁画での劣化状態の検討、6数値解析による壁画の劣化要因および機構の解明を実施予定であった。1、2、4については初年度に着手し本年度も継続して行っており、3については本研究に先駆けて行っていた内容を充実させることができ、いずれも順調に進んでいる。6については、本年度も実施しているが、詳細な物性の把握が必要であるため最終年度も継続して実施する予定である。5については、シェラックについては透湿抵抗などの物性をある程度までは把握できてきている。実際の壁画全体を模擬するよりも、構成される材料を詳細に把握することを重視することとした。全体としては、当所の予定どおり進んでいる。建築環境工学本研究では、1壁画の状態調査、2環境観測、3壁画片の表面膜の状態の分析、4熱水分移動解析のためのモデル検討、5模擬壁画での実験、6数値解析による壁画の劣化要因および機構の解明、7保存修復対策の検討と他地域への応用を行う予定である。1、3、4、5、6については、本年度に引き続き別の角度からの観察、解析を行う。2については、回収した気象観測機のデータの分析と数値解析への利用を検討するとともに、次回調査までデータを蓄積する。16を踏まえ、7については事例の蓄積と合わせて検討したい。計画当初の予定では、初年度には1現地での壁画の状態調査、2環境計測、3壁画上の表面膜の状態の分析、4熱水分移動解析のためのモデルの検討、5模擬壁画での劣化状態の検討を実施する予定であり、1、2、4については着手し、3については、本研究に先駆けて行っていた内容を充実させることができ、いずれも順調に進んでいる。
脳内コレステロール代謝調節によるアルツハイマー病発症予防・治療に関する研究

研究目的:2年間の目標は,(1)ApoEやABCA1等によって担われる脳内コレステロール代謝の主要経路の解明とHDL産生におけるApoEアイソフォーム依存性の分子機構の解明(細胞外ApoE作用),(2)ApoEあるいはABCA1の機能制御による脳内コレステロール代謝調節を通してのアルツハイマー病病理発現の抑制法の開発,(3)細胞内ApoE輸送機構ならびに細胞内ApoE機能の解明(細胞内ApoE作用)である。研究成果:(1):(i)ApoEによるコレステロール搬出はN末端断片のみでApoE3>ApoE4であること,(ii)その理由はApoE3N末端断片が持つシステイン問によるdisulfide結合による2量体形成(分子間相互作用)にあること,(iii)C末端断片はそれ自体ではコレステロール搬出能が弱いが,N末端断片の作用を相加的に修飾すること,(iv)しかしApoE4では,ドメイン相互作用のためC末端断片が相加的に働かない(分子内相互作用)こと等を明らかにし,ApoEアイソフォーム特異的HDL産生機構のほぼ全容を解明した。(2)薬剤スクリーニング系を確立し,複数の薬剤ライブラリーを用いて探索を開始した。(3)ApoEに結合しうる蛋白質を複数(UQCRC2,Chytochrome C1,COXIV-1など)同定し,それらの多くがミトコンドリア関連蛋白質であることを明らかにした。神経培養細胞にApoE4およびApoE4断片(1-272)を発現させ,ミトコンドリアを調整し,呼吸酵素複合体の活性を測定したところ,呼吸酵素複合体III,IVの機能がApoE4断片存在下では低下することを見出した。このことから,呼吸酵素複合体III,IVのサブユニットであるUQCRC2,Chytochrome C1,COXIV-1にApoE4断片が結合することにより,これらの蛋白質機能が低下し,ミトコンドリア複合体の機能低下を引き起こすと考えられた。目的:(1)ApoEやABCA1等によって担われる脳内コレステロール代謝の主要経路の解明とHDL産生におけるApoEアイソフォーム依存性の分子機構の解明(細胞外ApoE作用)。(2)ApoEあるいはABCA1の機能制御による脳内コレステロール代謝調節を通してのアルツハイマー病病理発現の抑制法の開発。(3)細胞内ApoE輸送機構ならびに細胞内ApoE機能の解明(細胞内ApoE作用)。方法:(1)ラット大脳皮質から調整した神経細胞培養に各種ApoE等のアクセプターを投与し培地へ放出された脂質(コレステロールおよびリン脂質)を定量する。ApoEは、ヒトApoE3, ApoE4,変異ApoE4、22kDa-ApoE3ならびにApoE4断片、10kDaのC末端断片を用いる。(2)脳内HDL産生を増強させる薬剤スクリーニングを確立し、薬剤探索を行う。(3)FLAG-ApoEリコンビナント蛋白質を用いたアフィニティーカラムを用いた実験から、ApoEに結合しうる蛋白質を同定後、その機能解析を行う。結果:(1):(i)ApoEによるコレステロール搬出はN末端断片のみでアイソフォーム依存的である、(ii)その理由はApoE3 N末端断片が持つシステイン間によるdisulfide結合による2量体形成(分子間相互作用)にある、(iii)C末端断片はそれ自体ではコレステロール搬出能が弱いが、N末端断片の作用を相加的に修飾する、(iv)しかしApoE4では、ドメイン相互作用のためC末端断片が相加的に働かない(分子内相互作用)ことを明らかにし、ApoEアイソフォーム特異的HDL産生機構のほぼ全容が明らかにした。(2)薬剤スクリーニング系を確立し、複数の薬剤ライブラリーを用いて探索を開始した。(3)細胞内でApoE4に特異的に結合する蛋白質を複数同定することに成功した。

神経培養細胞にApoE4およびApoE4断片(1-272)を発現させ,ミトコンドリアを調整し,呼吸酵素複合体の活性を測定したところ,呼吸酵素複合体III,IVの機能がApoE4断片存在下では低下することを見出した。このことから,呼吸酵素複合体III,IVのサブユニットであるUQCRC2,Chytochrome C1,COXIV-1にApoE4断片が結合することにより,これらの蛋白質機能が低下し,ミトコンドリア複合体の機能低下を引き起こすと考えられた。
ホスフィンボラン錯体の特性を生かした光学活性ホスフィン配位子の合成

リン原子自身に不斉中心を有する光学活性ビスホスフィンは、不斉触媒反応の触媒配位子として用いた場合、極めて高い不斉収率を与えるものと期待されている化合物でる。しかしながら、従来法によるこの種の配位子の合成は極めて困難であり、新しい合成法の開発が強く望まれている。本研究の目的は、ホスフィンボランの特性を生かして、この種類の配位子の一般的合成法を確立すると共に、選択性、活性および幅広い適用性の点で、非常に優れた配位子を合成することである。標的化合物としてブタンジイルビス[(0-メトキシフェコル)フェニルホスフィンボランコを選び、その合成を行った。まず最初にジクロロフェニルホスフィンより、非対称二級ホスフィンボランである0-メトキシフェニルフェニルホスフィンボランを合成した。次にこの化合物と光学活性モノクロロ酢酸エステルまたはアミドを反応させて、対応するジアステレオマー混合物を得た。これらの再結晶法による分離を試みた結果、アミドについては分離が著しく困難であったが、l-メンチルエステルについては両ジアステレオマーを純粋に単離することができた。それぞれを還元してアルコールとした。得られたアルコールの光学純度は100%であった。これらをトシル化したのちヨウ化ナトリウムを反応させて、ヨウ化物を得た。次に還元銅によるホモカップリングを行い、光学活性ビスホスフィンボランを得た。最後にモルホリンと反応させて、ボラナート基を除去し、目的化合物を単離することができた。また一方において、新規骨格を有するホスフィンボランの合成を試みた。その結果、リン-ホウ素結合連鎖をもつ新しいホスフィンボランを合成することができた。
ラグランジュ平均曲率流とシンプレクティック幾何

リッチ平坦ケーラー多様体におけるラグランジュ平均曲率流は,一般に有限時間内で特異点をもつ.したがって,ラグランジュ平均曲率流の挙動を理解するためには,特異点の様子を理解することが重要になるが,その性質は,未だにあまり多くは知られていない.したがって,さまざまな特異点の具体例を構成し,その性質を理解することが大切になる.また,特異点の近くを拡大すると,自己縮小解や平行移動解などが現れるため,これらの自己相似解は特異点の局所モデルと考えられている.申請者は,昨年度までの研究で,可換リー群がハミルトン的にカラビーヤウ多様体に作用しているときに,必ずしも自己相似解とは限らないラグランジュ平均曲率流の例を,モーメント写像を用いることにより構成し,さらにいくつかの具体例において,その特異点の構造を決定した.一方,Joyce-Lee-Tsuiはラグランジュ平均曲率流のさまざまな自己相似解をある常微分方程式を解くことにより構成した.申請者の方法,Joyce-Lee-Tsuiの方法はともにJoyceの特殊ラグランジュ部分多様体の構成方法をラグランジュ平均曲率流の構成方法をそれぞれ別の方向に拡張したものである.そこで,今年度は申請者の方法とJoyce-Lee-Tsuiの方法の間の類似点を徹底的に洗い出し,2つの方法を統合して一般化することを目指した.とくにJoyce-Lee-Tsuiにより構成されたある自己拡大解およびその一般化を,申請者の方法を拡張した枠組みで再構成することを試みた.その結果,Joyce-Lee-Tsuiの構成方法の背景にはある可積分系があり,それを出発点にすると申請者の構成方法との類似性が鮮明になること,特殊ラグランジュ部分多様体のいくつかの独立した構成方法を統一的に説明できること,などがわかった.研究実績の概要で述べたように,昨年度までの研究で申請者によるラグランジュ平均曲率流の具体例を組織的に構成した.この具体例の中には,従来知られていた自己相似解の例も含まれるが,申請者の方法で構成されることにより,これらの自己相似解を見通しよく理解する方法が与られる.一方,Joyce-Lee-Tsuiが構成した自己相似解の中には,手術付きラグランジュ平均曲率流の挙動を理解するための重要な鍵のひとつとなる,ある特別な自己拡大解と平行移動解が含まれている.この自己拡大解と平行移動解は,申請者の構成方法の枠組みには入らないが,申請者の方法で構成されるラグランジュ平均曲率流とJoyce-Lee-Tsuiの方法で構成される自己相似解との間には多くの類似の性質があるのではないか,という漠然とした印象をもっていた.そこで,申請者の構成方法を拡張することにより,その枠組みの中で上記のJoyce-Lee-Tsuiが構成した重要な自己拡大解と平行移動解を再構成して,これらの自己相似解を見通しよく理解する方法を与えよう,というのが今年度の具体的な研究目的であった.そのために,申請者の構成方法と,Joyce-Lee-Tsuiの構成方法の類似点は,Joyce-Lee-Tsuiの構成方法の背景にある可積分系を出発点にすると,明快に説明されることがわかった.その結果,Joyce-Lee-Tsuiの構成した自己相似解の性質の理解の質は向上したと考えている.この点は大きな前進であるが,これらの自己相似解を申請者の方法を拡張した枠組みの中で再構成することには成功しておらず,まだ理解しきれていない性質が残っている可能性もある.Joyceはマスロフ類が0の場合の手術付きラグランジュ平均曲率流の全体像を理解するための指針を提案した.その指針において,手術が施される理由は次の4点である:1.openinga neck, 2.neck pinches, 3.stable singularities, 4.collapsing zero objects.1.については,ラグランジュ平均曲率流の微分幾何的というよりも,シンプレクティック幾何的な側面が強い(ただし,ある自己拡大解が重要な役割を演じてはいる)が,残りの3つ,とくに2.については,ラグランジュ平均曲率流の微分幾何的な性質と言える部分が大きい.申請者によるラグランジュ平均曲率流の構成方法を拡張することにより,2.や4.のさまざまな具体例が構成されることが期待される.現時点では,2.の具体例で現在知られているものは,大きな群の対称性をもっている特殊な例が中心であるので,その他の例を構成して,性質を調べることは重要なことと思われる.とくにラグランジュ角度は特異点の性質と直接結びつくものであり,この挙動を調べることが重要になる.また,2.の特異点が構成された場合に,その安定性を調べることが重要である.特異点が安定であるとは,初期条件を少し変えても同じタイプの特異点が生じる,ということであり,安定であることは特異点が不可避であることを意味するため,安定な特異点を調べることがとくに重要となる.申請者の方法でこれまでに得られている特異点の種類は,マスロフ類が0でないため,この1.から4.のものとは異なるタイプのものであるが,この場合でも特異点の安定性を調べることは重要な問題である.

長期的には,ラグランジュ平均曲率流の微分幾何的な性質がシンプレクティック幾何的な性質とどのように関連するか,を調べることがますます重要になると考えられる.平均曲率流とは,リーマン多様体Mの部分多様体Lを,その体積が最も効率よく減少する方向に変形する部分多様体の変形族であり,多様体上の非線形偏微分方程式の解として表される.これらの性質について,LがMの超曲面である場合,すなわち余次元1の場合に多くのことが知られているが,余次元が高い場合にはさまざまな技術的な困難があり,この方向での研究の進展が期待されている.Mがケーラーアインシュタイン多様体でLがラグランジュ部分多様体であるとき,Lを平均曲率流で変形しても,ラグランジュ部分多様体であるという性質は保たれることが知られている.したがって,このラグランジュ平均曲率流は,余次元が高いときに平均曲率流が有効に機能する場として期待される.平均曲率流は一般には有限時間内で特異点を生じるため,その特異点の様子を理解すること,そして特異点を通過して平均曲率流が延びる際に生じるラグランジュ部分多様体の位相の変化の様子を理解することが重要である.前年度に,その実例を組織的に構成する方法を提示した.これは,リッチ平坦なケーラーアインシュタイン多様体に可換アーベル群が作用しており,この群作用の軌道と直交する特殊ラグランジュ多様体があるとき,ラグランジュ平均曲率流の具体例を,群作用のモーメント写像を用いて構成する,というものである.この例では,平均曲率流の特異点も現れ,それに伴うラグランジュ部分多様体の位相の変化の現象も観察される.本年度は,この位相の変化を含む我々の構成した平均曲率流のある例が,解析的にはBrakke流と呼ばれる平均曲率流の弱解であることを考察した.そして,前年度までの結果と併せて論文として出版することができた.また,上記の構成法を用いていくつかの例を構成してその性質を調べた.ラグランジュ平均曲率流の研究を目指しているが,対象を自分自身の方法で理解するためには,やはり豊富な実例が必要であった.これまでは,ユークリッド空間内のソリトン解のいくつかが具体的な解として構成されていた.また,解析的な存在定理として,解がいかにも存在しそうな状況で,実際に解の存在が保証される,等が知られていた.前年度において我々は組織的に平均曲率流の例を構成する方法を提示した.今まで知られていたユークリッド空間内のソリトン解の例の多くは,我々が構成した例としても実現される.しかも,平坦でないリッチ平坦ケーラー多様体におけるラグランジュ平均曲率流で位相の変化を伴うような具体例は,我々が構成する以前は知られていない.そして,今年度は,我々が提示したラグランジュ平均曲率流の具体例の構成方法の可能性を探ることが大きなテーマになった.今まで知られていたユークリッド空間内のソリトン解の例で,我々の構成した例として実現されないようなものがいくつか存在することがわかったが,このような例の重要性を認識するに至った.また,Joyceは特殊ラグランジュ部分多様体の例のさまざまな構成法の提示したが,我々の例の構成方法はJoyceの構成法のひとつ一般化と理解することができるだけでなく,Joyceによる別の構成法についても統一的な視点を与えることがわかってきた.まだ,決定的な結果を得るには至っていないが,我々が提示したラグランジュ平均曲率流の具体例を構成する方法を通して,既存の結果に対しても新しい見方を得るなど,着実に理解は深まっていると思われる.リッチ平坦ケーラー多様体におけるラグランジュ平均曲率流は,一般に有限時間内で特異点をもつ.したがって,ラグランジュ平均曲率流の挙動を理解するためには,特異点の様子を理解することが重要になるが,その性質は,未だにあまり多くは知られていない.
細胞運動を調節するタンパク質の構造的基盤の解明

細胞運動は生体内で重要な役割を果たす一方、癌の浸潤・転移、免疫難病といった疾患とも密接に関連している。ELMO-DOCK複合体は低分子量Gタンパク質Racのグアニンヌクレオチド交換因子であり、細胞運動を正に制御している。近年、細胞外からの刺激に応答して三量体Gタンパク質等の複数の制御因子がまずELMOに結合することでDOCKが活性化し、Racを活性化することが報告されているが、その構造基盤は不明のままである。本研究ではスカフォールドタンパク質としてのELMOに注目し、その立体構造を制御因子との複合体の状態でX線結晶構造解析等により解析し、ELMO-DOCK複合体の活性制御機構の解明を目指す。
がん遺伝子産物由来ペプチド抗原によるがん治療

1.昨年度に続き、マウス肉腫CMS5腫瘍特異的抗原ペプチド9mに対するT細胞レセプター発現トランスジェニックマウスの系で、抗GITR抗体を、腫瘍接種後に投与した場合に特異的CD8^+T細胞の活性化および分裂が認められると共に、腫瘍の増殖が抑制された。抗GITR抗体は、CD4^+T細胞非存在下でもDUC18のCD8^+T細胞の抗原特異的増殖と活性化を促進し、SCIDマウスの実験系で、CD4^+CD25^-T細胞とCD8^+T細胞による腫瘍増殖抑制を増強した。2.我々がこれ迄開発検討して来た新規抗原デリバリーシステム、疎水化多糖類との複合体(CHP-HER2)をクリニカルグレードで作製し、第1相試験を行った。予定した9症例の検討を終了し、注射部位の発赤・腫脹を一過性に認めたがその他有害事象は観察されていない。3.ワクチンを受けた8症例で、投与した組み換えHER2蛋白に対するIgG抗体が免疫後に出現し全ての症例でIgG1抗体が優位であった。抗原mRNA導入自家リンパ球を用いたELISPOT法により、現在までに8症例中5症例で、組み替え蛋白を発現した標的細胞に特異的に反応するCD8^+T細胞またはCD4^+T細胞を、又3症例で両者を検出した。1.HER2p16-30ヘルパーエピトープを用いてHER2p63-71CTLエピトープに対するCD8+T細胞誘導効果を検討した。両エピトープで免疫することにより、CTLエピトープ単独投与に比して24倍のHER2p63-71特異的CD8+T細胞を誘導しえた。このヘルパー作用は、CD4+T細胞依存性でありまたCD8+T細胞のプライマリー及びセカンダリーレスポンスのいずれでも効果を示した。組み換えHER2蛋白(N末端より147個のアミノ酸を含む)と疎水化多糖類との複合体投与により、同組み換え蛋白中に存在している5種のヘルパーエピトープの各々に対するCD4+T細胞株が得られた。2.上記組み換え蛋白をコードし得るプラスミドによるDNAワクチン(筋肉注射及び遺伝子銃)により、HER2p63-71特異的Kd拘束性CD8+CTLが誘導された。同ペプチド反応性CD8+T細胞はワクチン後少なくとも9ヶ月間持続し、免疫後の到達最高レベルの5080%の活性を維持していた。この反応性もCD4+T細胞依存性であった。3.HER2p63-71ペプチドによる難治性癌患者を対象とした基盤的臨床第I相試験を現在進行中である。1.マウスMHC class II I-A^d拘束性の二種のヘルパーエピトープ、HER2_<16-30>およびOVA_<323-339>を用いてHER2p63特異的CD8+T細胞に対するヘルパー効果およびHER2発現腫瘍拒絶における効果につき検討した。二種のヘルパーエピトープをHER2p63 CTLエピトープとともに共免疫することにより、CTLエピトープ単独免疫に比して、免疫マウス脾細胞中に24倍の特異的CD8+T細胞が得られた(ELISPOTアッセイ)。しかしながら、HER2発現CMS7HE肉腫のin vivo腫瘍拒絶の誘導では、CTLエピトープ単独投与に比して、HER2_<16-30>とCTLエピトープの共免疫は極めて強い増強効果を示したが、OVA_<323-339>ヘルパーエピトープとの共免疫ではその効果は弱かった。増強効果は腫瘍の予防実験および治療実験ともに認められた。2.担癌個体血清中のIgG抗体によりSEREX法で同定された抗原分子の、CTLエピトープ特異的CD8+T細胞の増強効果につき検討した。マウスSEREX法で同定された野生型分子の発現用プラスミドを、マウス腫瘍拒絶抗原をコードする変異型MAP kinase ERK2の発現用プラスミドと遺伝子銃で共免疫することにより、変異型ERK2発現用プラスミド単独での免疫に比して310倍のCTLエピトープ特異的CD8+T細胞が誘導された。この増強効果はCD4+T細胞依存性であり、またin vivoにおけるCMS5肉腫の肺転移測定系においても強い転移抑制効果を示した。3.前臨床試験において有効性を確認した疎水化多糖類と組み換えHER2蛋白(CHP-HER2)複合体をクリニカルグレードで作製終了し、現在最終的な安全性試験を施行中である。また、HER2p63ペプチドとGM-CSFの投与による臨床第I相試験の患者由来リンパ球の特異的免疫活性の解析を進めている。1.マウスの2種のヘルパーエピトープ、HER2_<16-30>及びOVA_<323-339>を用いて、腫瘍由来のヘルパーエピトープの意義を検討した。2種のヘルパーエピトープは腫瘍非存在化ではほぼ同レベルのヘルパー効果を示した。しかしながら、CTLエピトープとの共免疫で、HER2発現CMS5mHE肉腫のin vivo拒絶では、HER2_<16-30>のみが有効であり、HER2及びOVA共発現CMS5mHEOVA肉腫の拒絶では2つのヘルパーエピトープが有効であった。2.担癌個体血清中のIgG抗体によるSEREX法で同定された抗原分子の免疫により、CMS5m肉腫の肺転移の強い悪化が認められた。この転移増悪は、免疫マウスのCD4^+CD25^+抑制性T細胞により、宿主NKT活性が抑制されるためであった。

誘導された抑制性T細胞は、CD4^+T細胞、CD8^+T細胞クローンの増殖をin vitroで強く抑制し、SEREX法同定抗原分子はCD4^+CD25^+抑制性T細胞の標的自己抗原分子であることが示唆された。3.HER2由来のCTLエピトープHER2P63ペプチドによるHER2発現難治性癌に対する第I相臨床試験を行った。30μg、100μg、300μg、1mgの各々3名ずつを対象とした容量増加試験で、10例(乳癌8例、肺癌1例、卵巣癌1例)が登録された。安全性評価で、大きな有害事情は認められなかった。1例において、ワクチン後ペプチド特異的CD8^+T細胞が検出された。腫瘍縮小効果は認められなかったが、300μg投与症例で2例、1mg投与症例1例が現在迄NCであり他は全てPDであった。1.BALB/c由来肉腫CMS5の腫瘍拒絶抗原9mペプチドに対するT細胞レセプターのトランスジェニックマウスCD8^+T細胞を用い、担癌マウスにおけるCD8^+T細胞の活性化動態を解析した。担癌マウスでは、導入されたT細胞は局所リンパ節で著明な分裂増殖を示した。分裂は局所リンパ節から、遠隔リンパ節及び脾臓へと移っていった。CD8^+T細胞の分裂増殖は、抗CD4抗体を投与すると著明に抑えられ、一方抗CD25抗体を投与すると促進され、抗腫瘍性免疫におけるヘルパーT細胞と制御性T細胞の役割が示唆された。2.多価性癌ワクチンでは、複数のMHCに拘束されたペプチドに対するCD8^+T細胞の活性化が期待される。この際の免疫応答のモニタリングの開発が重要であり、我々は抗原mRNAをPHA刺激自家CD4^+T細胞に導入し、末梢血CD8^+T細胞リンパ球を刺激すると共に、同CD4^+T細胞を標的細胞としたELISPOTアッセイに用いるシステムを確立した。3.CTLエピトープ、HER2p63を含む短縮型HER2蛋白と、我々が開発した新規抗原デリバリーシステム、疎水化多糖類(CHP)の複合体をクリニカルグレードで作製、難治性HER2発現腫瘍のHLA-A-2402所有患者に対して、第I相臨床試験を開始した。最初の症例で特記すべき有害事象は認められなかった。1.昨年度に続き、マウス肉腫CMS5腫瘍特異的抗原ペプチド9mに対するT細胞レセプター発現トランスジェニックマウスの系で、抗GITR抗体を、腫瘍接種後に投与した場合に特異的CD8^+T細胞の活性化および分裂が認められると共に、腫瘍の増殖が抑制された。抗GITR抗体は、CD4^+T細胞非存在下でもDUC18のCD8^+T細胞の抗原特異的増殖と活性化を促進し、SCIDマウスの実験系で、CD4^+CD25^-T細胞とCD8^+T細胞による腫瘍増殖抑制を増強した。2.我々がこれ迄開発検討して来た新規抗原デリバリーシステム、疎水化多糖類との複合体(CHP-HER2)をクリニカルグレードで作製し、第1相試験を行った。予定した9症例の検討を終了し、注射部位の発赤・腫脹を一過性に認めたがその他有害事象は観察されていない。3.ワクチンを受けた8症例で、投与した組み換えHER2蛋白に対するIgG抗体が免疫後に出現し全ての症例でIgG1抗体が優位であった。抗原mRNA導入自家リンパ球を用いたELISPOT法により、現在までに8症例中5症例で、組み替え蛋白を発現した標的細胞に特異的に反応するCD8^+T細胞またはCD4^+T細胞を、又3症例で両者を検出した。
心不全におけるマスト細胞、幹細胞因子・c-kit系の解明

われわれは、ヒト心不全およびマウス心不全モデルにおいてマスト細胞、幹細胞因子(SCF),c-kit(SCF受容体)の変化を検討し、心筋炎におけるマスト細胞、SCF-c-kitの関連について調べた。【方法】ヒト心不全および脳心筋炎ウイルス性(EMCV)心筋炎マウスの心臓において、マスト細胞数を測定し、SCF, c-kitは定量的PCR法により検討した。2系統のマスト細胞欠損マウス((1)W/W^V : c-kit受容体欠損(2)Sl/Sl^d : SCF欠損)とその対照マウスに対し、EMCVを接種して心筋炎モデルを作成し、7日後の心臓の組織的所見、14日後の生存率を検討した。さらに、これら2系統のマウスに対しそれぞれの方法でマスト細胞を再構築させて、同様に心筋炎モデルを作成し、心筋炎組織の評価と、マウスマスト細胞プロテアーゼ(mMCP)-4,-5,メタロプロテアーゼ(MMP)-9の遺伝子の発現を検討した。【結果】ヒト心不全およびEMCV心筋炎マウスにおいてマスト細胞数が増加し、SCF発現が亢進することが明らかとなった。W/W^V、Sl/Sl^d群では、生存率は良好で、炎症細胞浸潤、壊死ともに軽度であった。マスト細胞を再構築させた群では、炎症細胞浸潤、壊死ともに悪化を認めた。さらに、mMCP-4,-5,MMP-9の遺伝子発現は、マスト細胞を再構築させたW/W^V群では、その対照群に対して、有意に上昇した。【総括】心不全、心筋炎においてマスト細胞,SCF, c-kit系が活性化し、マウスウイルス性心筋炎において、マスト細胞による線維化の課程が、急性期に始まっているということが示唆され、マスト細胞活性化抑制や、SCF-c-kitシグナル伝達の制御により心不全、心筋炎の治療が可能となることが示唆された。【目的】マスト細胞は、細胞内顆粒に多種多様な化学伝達物質、サイトカインを含んでおり、さまざまな炎症性疾患で大きな役割を果たすことが知られているが、近年、動脈硬化、心疾患におけるマスト細胞の関与が報告されている。今回我々は、2系統のマスト細胞欠損マウスを用いて、脳心筋炎(EMC)ウイルスによる心筋炎を作製し、心筋炎におけるマスト細胞、SCF(マスト細胞増殖因子)-c-kit(SCF受容体)の関連について調べた。【方法】2系統のマスト細胞欠損マウス((1)W/W^V:c-kitreceptor欠損(2)Sl/Sl^d:SCF欠損)とそのWTマウスに対し、EMCウイルスを10pfu腹膜接種して心筋炎モデルを作成し、7日後の心臓の組織学的所見、14日後の生存率を検討した。さらに、これら2系統のマウスに対しそれぞれの方法でマスト細胞を再構築させて、同様に心筋炎モデルを作成し、心筋炎組織の評価と、mMCP-4、-5、MMP-9の遺伝子の発現を検討した。マスト細胞の再構築の方法は、W/W^Vマウスに対しては、そのWTの骨髄細胞をSCF, IL-3存在下に4週間培養し、経静脈的に移植する方法を、Sl/Sl^dマウスに対してはmouse recombinant SCF(30μg/kg/day)を21日間連日皮下投与する方法を利用した。【結果】W/W^V、Sl/Sl^d群は、それぞれのWT群に対して、生存率は良好であった。また組織学的評価でも、炎症細胞浸潤、壊死ともに軽度であった。

マスト細胞を再構築させたW/W^V、Sl/Sl^d群では、その対照群(normal W/W^V、Sl/Sl^d)に対して、炎症細胞浸潤、壊死ともに悪化を認めた。さらに、mMCP-4,-5,MMP-9の遺伝子発現は、マスト細胞を再構藻させたW/W^V群では、その対照群(normal W/W^V)に対して、有意に上昇しており、mMCP-4とMMP-9、mMCP-5とMMP-9で相関関係も認められた。【総括】マウスウイルス性心筋炎において、マスト細胞による線維化のプロセスが、急性期に始まっているということが示唆され、マスト細胞活性化抑制や、SCF-c-kitシグナル伝達の制御により心筋炎の治療が可能となることが示唆された。われわれは、ヒト心不全およびマウス心不全モデルにおいてマスト細胞、幹細胞因子(SCF),c-kit(SCF受容体)の変化を検討し、また、2系統のマスト細胞欠損マウスを用いて、心筋炎におけるマスト細胞、SCF-c-kitの関連について調べた。【方法】ヒト心不全および脳心筋炎ウイルス性(EMCV)心筋炎マウスの心臓においてトルイジングブルー染色を行い、マスト細胞数を計測し、SCF,c-kitは定量的PCR法により検討した。2系統のマスト細胞欠損マウス((1)W/W^V:c-kit受容体欠損(2)S1/S1^d:SCF欠損)とその対照マウスに対し、EMCVを接種して心筋炎モデルを作成し、7日後の心臓の組織的所見、14日後の生存率を検討した。さらに、これら2系統のマウスに対しそれぞれの方法でマスト細胞を再構築させて、同様に心筋炎モデルを作成し、心筋炎組織の評価と、マウスマスト細胞プロテアーゼ(mMCP)-4,-5,メタロプロテアーゼ(MMP)-9の遺伝子の発現を検討した。【結果】ヒト心不全およびEMCV心筋炎マウスにおいてマスト細胞数が増加し、SCF発現が亢進することが明らかとなった。W/W^V、S1/S1^d群は、それぞれの対照群に対して、生存率は良好であった。また組織学的評価でも、炎症細胞浸潤、壊死ともに軽度であった。マスト細胞を再構築させたW/W^V、S1/S1^d群では、その対照群に対して、炎症細胞浸潤、壊死ともに悪化を認めた。さらに、mMCP-4,-5,MMP-9の遺伝子発現は、マスト細胞を再構築させたW/W^V群では、その対照群に対して、有意に上昇しており、mMCP-4とMMP-9,mMCP-5とMMP-9で相関関係も認められた。【総括】心不全、心筋炎においてマスト細胞,SCF,c-kit系が活性化し、マウスウイルス性心筋炎において、マスト細胞による線維化の課程が、急性期に始まっているということが示唆され、マスト細胞活性化抑制や、SCF-c-kitシグナル伝達の制御により心不全、心筋炎の治療が可能となることが示唆された。
肥大心における拡張機能不全の成因に関する研究一特に心筋細胞内細胞骨格の役割について

肥大心筋細胞の収縮能における役割正常細胞の微小管は核周囲の濃染する線維束と細胞質全体に広がる微細な網目状構築が特徴的である。肥大心筋細胞で微小管密度の増加をみとめた。同時に、肥大心では遊離および重合チューブリン分画が増加した。このような、微小管の増加は肥大の形成に並行してみとめられ、かつ持続的にみとめられた。圧負荷肥大心の細胞レベルの収縮機能は低下しており、コルヒチンを肥大心筋細胞に作用させると、投与前にみとめられた収縮能低下が改善した。以上より、圧負荷肥大心モデルで持続的な心筋微小管の増加を認め、心筋細胞レベルの収縮機能低下に関与していることが明らかとなった。2)心筋発生帳力における役割正常心筋標本の最大発生帳力はコルヒチン処置では不変であった。タキソ-ルおよび重水により約50%低下し、この変化は可逆性であった。したがって、微小管の重合変化によって単離心筋細胞レベルで認められた収縮能変化は、摘出心筋の発生張力でも同様に認められ、心筋細胞微小管が心筋収縮を制御しうることが示唆された。3)心筋粘弾性特性における役割タキソ-ルは弾性には影響しなかったが、粘性を約60%増加させた。また、重水も粘性を増加させた。よって、微小管はは心筋の粘性を担う構築の一つであることが示唆された。さらに、低浸透圧に対する心筋細胞拡張は、微小管脱重合剤で増強され、微小管重合促進剤により抑制された。したがって、微小管は心筋細胞レベルで拡張特性を担う細胞内構築の一つであることがあきらかとなった。微小管は、アクチンやミオシンに接して存在するため、その重合変化はクロスブリッジ運動に作用して、心筋収縮に影響を及ぼす可能性がある。したがって、本研究では、微小管の心筋収縮および拡張不全における意義について検討した。1)摘出心筋の発生張力における検討:心筋細胞で得られた結果が、摘出心筋でも同様に認められるかどうかを検討するため、ラットの右室乳頭標本を作成し電気刺激による発生張力を測定した。最大発生張力は微小管脱重合(コルヒチン)では不変であったが、微小管過重合(タキソ-ル、重水)により約50%低下し、この変化は可逆性であった。(第68回米国心臓病学学会にて発表)2)心筋粘弾性特性における検討:微小管は、その重合状態を変化させ、収縮機能ばかりでなく、心筋の弛緩や粘弾性など拡張機能にも関与している可能性がある。ラットの遊離乳頭筋標本を、リニアモーター式駆動機構をもつ伸張装置を用いて伸張した時の静止張力を測定し、静止期長さ-張力関係から心筋の弾性(elastic constant;応力-ひずみ関係の傾き)と粘性(viscous constant;心筋伸張時と解放時の長さ-張力関係のヒステリシスループの大きさ)を算出し、粘弾性特性の指標とした。正常心筋の粘弾性特性は、コルヒチンには影響されなかったが、タキソ-ルにより粘性が約60%増加した。(第68回米国心臓病学学会にて発表)以上の結果より、微小管重合の亢進は、細胞レベルばかりでなく組織レベルで、収縮および拡張不全に関与していると考えられた。本研究では心筋組織の収縮・拡張機能における心筋細胞の微小管重合の意義について検討した。1.摘出心筋の発生張力における検討:ラットの右室乳頭筋標本で測定した最大発生張力は微小管脱重合では不変であったが、過重合により約50%低下し、この変化は可逆性であった。

2.心筋粘弾性特性における検討:ラットの遊離乳頭筋標本をリニアモーター式伸張装置を用いて伸張し、静止期長さ-張力関係から心筋の弾性(応力-ひずみ関係の傾き)と粘性(心筋伸張時と解放時の長さ-張力関係のヒステリシスループの大きさ)を算出した。正常心筋において、微小管脱重合は弾性および粘性に影響を与えなかったが、過重合は粘性を約50%増加させた。以上より圧負荷によって心筋細胞内で増加した微小管は、サルコメア運動を阻害し、収縮および拡張不全の成因の一つとなり得ることが示唆された。
同位体置換水素ハイドレートの分子間相互作用の解明と惑星・原始星の進化の推定

水分子と水素分子とから成る固体結晶、水素ハイドレートについて、高圧実験を行い、高圧構造変化やその安定性を調べた。その際、試料中の水素分子を同位体である重水素に置換することで、分子の質量変化に依存して起こる水-水素分子間の相互作用を明らかにした。この水素ハイドレートは近年、惑星・衛星や原始星大気の、水素分子の供給源として考えられつつあり、本研究により明らかとなった物性は、これら天体の形成や進化のモデリングに寄与するものである。水分子と水素分子から成る固体結晶である水素ハイドレートは、原始星や氷惑星における水素分子のリザーバーとして天体の進化に大きな役割を果たしている可能性がある。本研究は、この水素ハイドレートの高圧構造や安定性を解明し、惑星・衛星や原始星の、形成や進化のモデリングに寄与しようとするものである。水素ハイドレートの物性を解明する上で、構造内に複雑に存在する分子間の相互作用を分離し、定量化することが重要な鍵となる。そこで本研究では、分子間相互作用のなかでも、質量依存で存在する要素を浮きぼりにするため、同位体置換の水素ハイドレートの高圧実験を行い、その構造変化や振動状態変化を調べた。当該年度に、より安定して高圧力を達成できるよう、高圧発生装置であるダイヤモンドアンビルセルの製作を新たに行った。水素ハイドレートの作成は、あらかじめ水を封入したダイヤモンドアンビルセルの試料室内に、液体ヘリウムを冷媒とした充填装置を用いて液体水素の充填を行い、水と水素を直接反応させることで行っている。当該年度に、この低温充填装置を用いて複数のダイヤモンドアンビルセルに液体水素を充填できるよう、また安定して充填を行うことができるように、装置の改良を行った。当該年度は主に軽水素一重水(H_2-D_2O)系の水素ハイドレートについて、高圧実験を行った。Raman分光によるゲスト水素分子の振動状態の測定の結果から、ハイドレートが生成する以前の流体水素-水間で、水素原子の交換が起きることが明らかとなった。また、交換により生成したD_2,HD分子がH_2分子とともにハイドレートに内包されることが示された。軽水を用いたH_2-H_2O系ハイドレートの場合、構造の安定化のために、ゲストH2が放出されるが、.H_2-D_2O系の場合にはH_2分子の放出は観察されなかった。一方で、固体D_2、HDの出現が観察された。このことから、水素分子の放出は、ゲスト分子の質量に依存性があることが明らかとなった。水素ハイドレートは、水分子と水素分子から成る固体結晶である。本研究は、この水素ハイドレートの高圧構造や安定性を解明し、水素ハイドレートを構成成分とする惑星・衛星や原始星の、形成や進化のモデリングに寄与する知見を得ようとするものである。水素ハイドレートの構造変化やその安定性などの物性を解明するためには、構造内に複雑に存在する分子間の相互作用を分離し、定量化することが重要である。そこでその一つの方法として、質量依存で存在する要素を浮きぼりにするため、同位体置換の水素ハイドレートの高圧実験を行い、その構造変化や振動状態変化を調べた。当該年度の前半は、主に重水素-軽水(D2-H2o)系の、同位体置換水素ハイドレートの高圧実験をダイヤモンドアンビルセルを用いて行った。その結果、水素ハイドレートの高圧構造であるfilledice Ic構造内で、ゲスト水素分子のD原子と、ホスト水分子のH原子とが交換することが明らかとなった。この発見は、ハイドレートの水素原子が交換という手法によって移動するということを示し、ハイドレート中のゲスト分子の拡散について新たな知見を提供した。また、同位体置換水素ハイドレートがおよそ65万気圧付近でアモルファス化するという現象をとらえた。これは、水素ハイドレートの結晶構造としての高圧安定限界を示す、初めての報告である。当該年度の後半は、ハイドレートのより詳細な構造情報を得ることを目的とし、中性子回折実験に取り組み始めた。アメリカのOak Ridge National Laboratoryにおいて、ハイドレート物質の中性子実験を行い、その回折線を得ることに成功した。
マウス順遺伝学的解析に基づく不動毛形成に関与する遺伝子同定と分子間相互作用の解明

難聴モデルマウスの研究成果はヒトの難聴原因遺伝子の同定に大きく貢献している。本研究は、行動異常および完全難聴を示すksv (Kumamoto shaker/walzer)の発症原因遺伝子がMyosin VIであることを明らかにした。内耳不動毛の表現型は既知のモデルマウスと類似しているが、発現解析によって、部分的なスプライシング異常を示すこと、異なった局在および部位特異的な発現の低下・欠損を示すことが明かとなり、新たな不動毛形成メカニズムの知見を得る可能性を示唆した。難聴モデルマウスの研究成果はヒトの難聴原因遺伝子の同定に大きな貢献を果たしている。本研究はトランスジェニックマウス作成の過程で単離し、行動異常および完全難聴を示すksv(Kumamoto shaker/walzer)の発症原因遺伝子をポジショナルクローニングによって同定し、新規ヒト難聴モデルとしての評価することを目的として研究を実施し、以下の結果を得た。1.ksvの難聴発症原因遺伝子の同定: ksvマウスと遺伝的背景が異なる日本産野生マウス由来であるJFlを交配パートナーとしてポジショナルクローニングを行った結果、ヒト/マウスの難聴原因遺伝子であるMyosin VI(Myo6)のミスセンス変異を検出した。また、走査型電子顕微鏡を用いてksvの内耳感覚毛を観察した結果、感覚毛の崩壊、融合および巨大化が認めれられ、これまで報告されているMyo6に突然変異をもつモデルマウスと一致した。さらにMYO6欠損マウスであるrsv(Rinshoken shaker/walzer)とのアレリズムテストにより得られたFlは行動異常および難聴を示したことからksvマウスの原因遺伝子はMyo6の新規突然変異アレルとして同定した。2.原因遺伝子の発現解析: ksvの突然変異部位はこれまで報告されているモデルマウスとは異なることに加え、その変異部位はMyo6第13エクソン供与部位に認められ、スプライシング異常を引き起こすことが予想できた。突然変異部位を含む領域をRT-PCRによって発現を調査した結果、野生型には認められないスプライシング異常が認められた。現在までに、Myo6のスプライシング異常によって難聴を引き起こすモデルマウスは報告されていないことから、新たなヒト難聴および不動毛形成メカニズムの知見が得られると予想された。本研究は新規Myosin VI (Myo6)突然変異アレルによって、行動異常および完全難聴を示すksv (Kumamoto shaker/walzer)の発現解析を行なうことにより、新規ヒト難聴モデルとしての評価することを目的として研究を実施し、以下の結果を得た。1)MYO6のC末端側を認識する抗MYO6抗体を用いた発現解析を実施した結果、Myo6ksvにおける発現は野生型に比べ、およそ70%の減少が認められた。野生型におけるMYO6は、有毛細胞において一様に発現し、特に、細胞間結合部の周縁線維状帯、および感覚毛の結合部であるクチクラプレートに強い発現が認められた。一方、Myo6ksvマウスにおいても有毛細胞におけるMYO6の発現は認められたが、クチクラプレートにおける発現はほぼ欠損し、野生型では検出されない感覚毛での散在したシグナルが認められた。2)MYO6との相互作用が示唆されるPTPRQを認識する抗体を用いて有毛細胞における局在を調査した結果、有毛細胞の感覚毛基底部特異的に局在が認められた。一方、Myo6ksvにおける局在は野生型と異なり感覚毛一様にシグナルが検出された。3)前年度に引き続き、ksv突然変異アレルをB6およびC3H系統の遺伝的背景への導入を継続し、突然変異部位の遺伝子型判定により、突然変異アレルヘテロ個体において戻し交配を継続した結果、B6遺伝的背景第11世代およびC3H遺伝的背景第7世代まで進行した。加えて、第8世代のB6遺伝的背景のksvヘテロマウスはB6が保有する加齢性難聴の発症時期とは異なり、早期加齢性難聴を示すことが明かとなった。1.主要目的であったksvの難聴発症原因遺伝子の同定を達成できたこと、既知の難聴原因遺伝子のアレルであったが、発現解析により新たなヒト難聴および不動毛形成メカニズムの知見を得ることが予想できた。2.B6およびC3Hへの変異アレル導入を進行中であり、原因遺伝子の同定により遺伝子型判定によりヘテロ個体を用いた戻し交配が可能となり、早期系統樹立が期待できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に引き続き、ksv突然変異アレルをB6およびC3H系統の遺伝的背景に導入する。また、詳細なMyo6の発現解析および表現型解析を実施する。加えて、MYO6と相互作用するタンパク質を同定するため、酵母2ハイブリットシステムにより行う。同定したタンパク質はプルダウンアッセイにより結合を確認する。また、得られたタンパク質の内耳感覚毛における発現および局在を調査する。

また、難聴を示す既知のモデルマウスとksvを交配し、コンパウンドヘテロおよび2重変異体を作製後、表現型解析を行うことにより分子間相互作用の検証を実施する。特に、大きな研究計画の変更は無く、Myo6のスプライシング異常による新たな不動毛形成メカニズムの知見を明らかにすることを目指す。24年度が最終年度であるため、記入しない。
進化論的フラットネスに基づく非線形制御系設計と実機実験

フラットネスの性質に基づく非線形制御系設計に関し,進化型計算(遺伝的プログラミング, GP)に基づく設計手法を構築した.具体的には,動的フィードバック構造を取り込むことにより多入力多出力(MIMO)システムのフラット出力の進化論的導出に成功したこと,フラット出力関数の進化論的導出アルゴリズムの有効性・実用性を数値シミュレーションにより確認したこと,そして標準的GP設計手法を実時間化し,実機実験によりその有効性・実用性を検証したことなどが挙げられる.フラットネスの性質に基づく非線形制御系設計に関し,進化型計算(遺伝的プログラミング, GP)に基づく設計手法を構築した.具体的には,動的フィードバック構造を取り込むことにより多入力多出力(MIMO)システムのフラット出力の進化論的導出に成功したこと,フラット出力関数の進化論的導出アルゴリズムの有効性・実用性を数値シミュレーションにより確認したこと,そして標準的GP設計手法を実時間化し,実機実験によりその有効性・実用性を検証したことなどが挙げられる.フラットネスの性質に基づく非線形制御系設計に関し、進化型計算(遺伝的プログラミング)からの設計手法構築を目的としている.本年度の実績は以下の通りである.・フラット出力関数の導出はリアプノブ関数導出と同じく極めて困難といわれる.その関数導出のために遺伝的プログラミング(GP)の強力化を試みた.GPは関数を直接に扱うため各個体が無限次元化され、個体間の近接度の算出には工夫が必要となる.本GPにおいて、ある種の1点比較を用いるならば、近接度の算出が遺伝的な意味で可能であることを明らかにした.また,フラット出力関数の導出にはその高階微分が必要なことから本GPに高階微分機能を含めることに成功した.・フラット出力を利用した設計において1入力1出力システムの設計は基本である.磁気浮上システムの1入力1出力設計問題に今回開発の本GPを適用し、数値シミュレーションにより有効性を検証した.さらに、フラット出力の考え方は拘束条件を不得意とすることから、状態拘束条件を含む磁気浮上システムに対しても本GPを適用した.その結果,ある種の変数変換に留意するならば本GPが有効であることを確認した.・2入力2出力の移動ロボットに関する実機システムを同定した.その同定モデルを用いて既存手法に基づき本GPによる制御系設計を行い、障害物回避問題の数値シミュレーションおよび実機実験において良好な結果を得た.これにより,2入力2出力システムに対するフラットネスの性質を利用した設計法の構築に関しての準備を整えた.フラットネスの性質に基づく非線形制御系設計に関し,進化型計算(遺伝的プログラミング,GP)からの設計手法構築を目的とする.本年度の実績は以下の通りである.1.多入力多出力(MIMO)システムのフラット出力の進化論的導出:1入力1出力の成果を基礎にして多入力多出力のフラット出力関数の進化論的な導出を試みた.多入力多出力システムではフラット出力は一般に動的フィードバック構造を含んだ形により与えられ取り扱いが困難となる.無干渉化アルゴリズムに着目することにより,動的フィードバック構造を取り込むことに成功した.さらに,GPにより1入力1出力を含む形で多入力多出力へと一般化した.2.数値シミュレーションによる本設計法の有効性の検証:多入力多出力に対するフラット出力関数の進化論的導出アルゴリズムを,2重スピン姿勢制御,倒立2輪ロボット制御,昇圧型DC/DCコンバータ制御,垂直離着機の飛行制御,自立型無人潜水機の移動制御などに適用し,本アルゴリズムの有効性・実用性を数値シミュレーションにより確認した.3.実機実験によるGP設計法のロバスト性の検証:実機システムを制御する場合,予期しない種々の外乱により制御性能が劣化する.したがって,ロバストな機能を備えた制御系設計手法が必要となるが,GPは計算過程の複雑性から実時間制御によるロバスト化は不可能とされていた.本研究では,本設計手法のロバスト化に必要となる標準的GP設計手法のロバスト化に成功した.すなわち,計算を極端に簡素化した不正確な情報を積極的に利用して計算時間を大幅に短縮し,標準的GP設計手法を実時間化した.実機実験により,その有効性・実用性を検証した.
肥満および脂質異常症による術後痛増強メカニズムの解明

肥満患者が手術を受ける場合、様々な合併症が生じやすく、入院期間延長や生活の質の低下が生じ、医療経済上も問題となっている。さらに、多くの肥満患者が術後の痛みに対して十分な治療を享受できず、術後痛が悪化・遷延し、生活の質が著しく損なわれていることが分かってきた。しかし、なぜ肥満者は術後の痛みが増強・遷延するのか、その詳細なメカニズムはほとんど分かっていない。本申請では、肥満や高脂血症状態が術後痛を増強する未知のメカニズム解明への手掛かりをラット術後痛モデルを用いて検索する。そしてその機序を基に、肥満者の難治性疼痛に対する予防や新たな治療法の開発を目指す。