hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視野欠損リハビリテーションの効果のｆＭＲＩ・ＮＩＲＳによる評価

本研究では脳卒中患者の同名半盲など中枢性視野障害に対し,視覚課題呈示時の脳活動を脳機能イメージングを用いて評価するために,適切な刺激呈示課題を開発することを目的とした。視覚提示課題として画面中央に固視点を呈示し被検者に注視させ,周辺視野に目標とする刺激点をランダムな場所にランダムなタイミングで呈示する課題を開発した。今後,脳卒中による中枢性視野障害患者に対して今回開発した課題を用いて,視覚刺激時の脳活動を明らかにすることにより,中枢性視野障害に対するリハビリテーションでの適切な障害の評価や訓練方法の選択,ならびにこれらの新規開発の基礎になることが期待される。fMRIとNIRSを用いて,各視野領域(全視野,半側遮蔽)への視覚刺激呈示時の脳活動を評価をすすめている。基本的には同様のタスクを用いて評価しているが,呈示可能な視野領域の差による影響を除外するための方法を新たに検討している。現時点では有意な差を認めるには至っていないものの,fMRIとNIRSの差による空間分解能の差,皮質領域,皮質下領域とで異なることが示唆されているが,現時点では有意なものではないため,今後さらに症例数を増やしデータを増やすことが必要である。本研究の最終的な目的は視野障害患者にリハビリテーションを行う際に,より適切な訓練方法を選択するための方法を確立することである。今後,fMRIとNIRSによる視野障害症例への視覚刺激呈示方法やタスクをアップデートし,より簡便なものを開発する必要がある。特に臨床場面ではNIRSによる評価が有用であり,NIRSで簡便に評価可能なタスクを決定することが急務である。また,現時点では健常者を中心にデータ収集を行っており,今後も同様に継続してデータを収集していく。将来的には視野障害症例を対象としたより臨床的な計画へと進める予定である。この際,視野障害に加わる他の視覚情報関連の高次脳機能障害(半側空間失認,視覚失認等)が影響を与えることが十分に予想されるため,今後これらの障害を伴う場合の脳機能イメージング上での評価も明らかにしていく必要がある。fMRIは実験実施施設である藤元早鈴病院での視覚課題提示装置の作成を行い,スクリーンフレームの設置,プロジェクターの設置,課題提示コンピュータ等のプログラム導入・設置を行い,MRI撮影上の問題が生じないことを確認した。NIRSは研究者所属施設での実施であるが,装置の入れ替えに伴う実験不可能期間が生じた。実験可能となった直後より視覚提示コンピュータと視覚提示装置(LEDディスプレイ)との接続確認を行い,視覚提示とNIRS測定上の問題が生じないことを確認した。現在,研究開始初期段階であり,現在適切な視覚提示プロトコールの作成を行っている。これまでの当施設ならびに他の報告で行われている提示方法を基礎として視覚提示を行い,得られた脳活動について再現性の確認を行った。受動的な課題のみでは再現性や被検者のパフォーマンスの確認が十分に行えないことが明らかになったため,何らかのアウトプットを要する課題を作成中である。アウトプットを行う場合,その方法によって他の脳活動を含んでしまうため,レスト時の課題の設定に時間を要している。本研究はfMRIとNIRS間の課題を可能な限り近似させることを目標としており,MRI装置内で実施可能かつ収集可能なアウトプットには制限があり慎重なプロトコール作成が要求されるところである。複雑な課題になると得られる脳活動の再現性が異なるため,可能な限り単純なプロトコールを作成するため試行を重ねている。本研究は視野障害を有する脳卒中患者において,視覚課題呈示時の脳活動を脳機能イメージングを用いて評価するための適切な刺激呈示課題を開発することにより,実際のリハビリテーション場面での適切な障害の評価方法や訓練方法の選択ならびに開発の基礎とすることを目的としている。現在,近赤外光トポグラフィーを用いて健常者ならびに視野障害患者(主に同名半盲)を対象に各種の視覚提示課題を用いて脳活動の変化を明らかにするためデータを集積しつつある。視覚提示課題として,白黒を反転させた1組(2枚)のチェッカー(格子)模様を一定の間隔で繰り返し呈示し,その際の脳活動の変化を明らかにすることを試みたが,同一被検者内,あるいは被検者間での再現性に乏しく,今年度は視覚提示課題の変更を行いその妥当性について評価を行うこととなった。新規の視覚提示課題として,画面中央に固視点を呈示して被検者に注視させ,周辺視野に探索する刺激点をランダムな場所にランダムなタイミングで呈示することとした。刺激点はビープ音とともに呈示され,被検者は刺激点を発見した時点でボタンを押して知らせるが,数回に1度の割合でビープ音の後に刺激点が呈示されないため,パフォーマンスの信頼性も確認できることとして検討をすすめた。検討は健常者に対して適切な視覚提示マーカーや視覚提示時間や呈示間隔を明らかにすることを目標に評価した。結果としていくつかのパターンが候補としてあげられ,今年度は視野障害患者に対しての効果を明らかすることが必要である。本研究は脳卒中患者の同名半盲など中枢性視野障害に対し,視覚課題呈示時の脳活動を脳機能イメージングを用いて評価するために,適切な刺激呈示課題を開発することを目的とした。これにより中枢性視野障害に対するリハビリテーション場面での適切な障害の評価や訓練方法の選択,ならびにこれらの新規開発の基礎になることが期待された。まず,近赤外線トポグラフィー(near-infrared spectroscopy ; NIRS)を用いて健常者ならびに同名半盲を有する視野障害患者を対象に,各種の視覚課題を呈示して脳活動の変化を明らかにすることを目標とした。

当初,視覚提示課題として,白黒を反転させた2枚1組のチェッカー(格子)模様を一定の間隔で繰り返し呈示した。この視覚提示課題では,同一被検者あるいは異なる被検者間での再現性に乏しく,有効な課題として選択できない可能性が示唆された。続いて,視覚提示課題として画面中央に固視点を呈示し被検者に注視させ,周辺視野に目標とする刺激点をランダムな場所にランダムなタイミングで呈示する課題を選択した。刺激点はビープ音と共に呈示され,被検者には刺激点を発見した時点でボタンを押して知らせることを指示した。数回に一度はビープ音後に刺激点が表示されない(偽刺激)条件となっており,刺激点を発見しない状態でボタンを押すなどの回数についても評価できることから,被検者の反応に対する信頼性も評価できる課題とした。本年度はこの視覚課題を健常者に対して呈示しNIRSで脳活動を評価し,同一被検者ならびに異なる被検者での再現性が確認された。今後,当研究で作成した視覚提示課題を用いて脳卒中による中枢性視野障害患者における脳活動変化を評価し,新たな訓練手法を開発することを計画している。本研究では脳卒中患者の同名半盲など中枢性視野障害に対し,視覚課題呈示時の脳活動を脳機能イメージングを用いて評価するために,適切な刺激呈示課題を開発することを目的とした。視覚提示課題として画面中央に固視点を呈示し被検者に注視させ,周辺視野に目標とする刺激点をランダムな場所にランダムなタイミングで呈示する課題を開発した。今後,脳卒中による中枢性視野障害患者に対して今回開発した課題を用いて,視覚刺激時の脳活動を明らかにすることにより,中枢性視野障害に対するリハビリテーションでの適切な障害の評価や訓練方法の選択,ならびにこれらの新規開発の基礎になることが期待される。視覚提示課題条件の変更が必要になり,再度症例での評価を行うことになったため。リハビリテーション新しい視覚提示条件を用いた視野障害患者での評価検討をすすめる。症例集積が予定よりも遅延しているため。実験設備の整備等に時間を要したこと,ならびに適切なプロトコールの策定に時間を要しているため。視覚提示課題の再評価のため,予定されていた視覚提示プログラムの購入や成果の公表ができなかったため。データ集積を急ぎ,fMRIとNIRS間のタスク調整を行い,最終的な評価検討を行う予定である。プロトコールの策定が終了し次第,対象者での実データの収集を開始する。本年中旬頃には可能となる予定である。視覚提示プログラム評価のための必要機器の購入ならびに研究成果の公表のための旅費等に使用予定である。研究計画の遅れにより必要な機器購入が年度内には不要となったため。今年度当初に機器購入により使用予定である。次年度使用の対象となる研究費は,被検者の移動に要する費用のため,実際のデータ収集が開始された際に使用されることから,問題なく支出されるものである。
カルノシンによる亜鉛神経細胞死保護機構：脳血管性認知症治療薬開発の為の基盤研究

カルノシン(βアラニルヒスチジン)の神経保護作用メカニズムを検討した結果、カルノシンおよびその誘導体であるアンセリンは、小胞体ストレスを抑制することによって亜鉛の神経毒性を軽減することが判明した。さらに、thapsigarginやtunicamycinなどの小胞体ストレス誘導剤による細胞死に対しても保護作用を示すことも判明した。さらに、カルノシンの経口投与はlipopolyssccharide誘発性の肺疾患に関しても保護作用を示すことが判明した。カルノシン及び類縁化合物のHPLCを用いる簡便な定量系を開発しており、神経疾患の予防・治療薬としてのカルノシンの活用の可能性が明らかとなった。本研究では、カルノシンの脳血管性認知症予防効果を明らかにするために、カルノシンによる神経細胞保護メカニズムを解明することを目的として実験を行った。本年度は、カルノシンが亜鉛による神経細胞死に対してどのようなメカニズムで保護効果を持つかについて、より詳細な検討を行った。申請者等は、亜鉛が不死化視床下部神経細胞(GT1-7細胞)に対して顕著な神経細胞死を引き起こすことを見いだしており、これまでに亜鉛投与によってZnT-1(Znトランスポーター1)、MT-1(メタロチオネイン1)などの金属誘導遺伝子の発現が増加することを見いだしている。カルノシンは、亜鉛などの金属結合能を持つために、キレート効果によって亜鉛の細胞内流入を抑制しているかどうかについて、細胞内Zn定量試薬によって検討した結果、細胞内Zn量には変動は無く、ZnT-1やMT-1の発現にも変化が無いことが判明した。一方、カルノシンやその誘導体であるアンセリンの投与によって、GADD34などの小胞体ストレス関連遺伝子やArcの遺伝子発現が抑制され、Western blotting法によるタンパク発現も抑制されていることが判明した。これらの結果から、カルノシンは、細胞内Zn流入を抑制するのでは無く、小胞体ストレス経路に作用して神経細胞を保護していることが示唆された。また、カルノシン類の脳内や食品中における定量解析を行うために、Hypercarbカラムを用いるHPLCによる簡便な大量系を開発した。この結果、カルノシンは脳内、特に嗅球内に多く含まれ、発達過程で増加することが判明した。さらに、ウナギ、ウシ、ウマなどの食肉中のカルノシン及びアンセリン量の解析を行った。カルノシンによる亜鉛(Zn)神経細胞死保護メカニズムについて、亜鉛感受性蛍光色素やRT-PCRを用いて検討した結果、カルノシンは亜鉛の細胞内流入を抑制するのではなく、小胞体ストレス経路を介して抑制していることが判明した。この結果は、カルノシンがCu、Mn、Cdなど他の金属による神経細胞死に対しては抑制しないことからも裏付けられる。さらに、カルノシン及びそのアナログであるアンセリン(1-methyl carnosine)筋肉中に豊富に存在していることが報告されているため、その定量分析系を開発を試みたが、カルノシン類は親水性が高く、通常のODS系固定相では分離できないため、カーボンカラムを用いてHPLCにより分離定量を行う、簡便な定量分析系を開発した。この系を用いて、鶏肉、豚肉、魚肉など様々な食品中のカルノシン類の定量を行った結果、その量およびアンセリンとの比率は動物種によって大きく異なることが判明した。また、カルノシンは運動機能とも関連することが報告されているため、競争馬(サラブレッド)筋肉中のカルノシンの定量分析を行った。その結果、競争馬筋肉中にはカルノシンのみが存在し、アンセリンは存在せず、また胸鎖乳突筋に高濃度で存在するが咬筋にはその約3分の1しか存在しないなど筋肉種によって大きく差があることが判明した。筋肉種中の筋繊維の比率を考慮すると、カルノシン含量と筋繊維型(TypeIIa)とに関連があることが示唆された。これらの結果は、カルノシンの生理機能解明及びサプリメント開発に有用であると考えられる。本年度は、共同研究者の異動などもあったが、予定していた小胞体ストレス経路の解明及び定量法の確立が可能となり、当初の計画通りに進行している。結果として本年度は英文査読誌4報、学会発表5回の業績を上げることが出来た。これまでにカルノシンが亜鉛(Zn)による神経細胞死に対して保護効果を持つことを明らかにし、虚血時の神経細胞死及び脳血管性認知症に対する予防・治療薬となり得るのでは無いかと考えて研究を行っている。本年度は、Znによる神経細胞pathwayについて他の金属イオンとの相互作用の観点から検討を行った。種々の金属イオンとZnを不死化視床下部神経細胞(GT1-7細胞)に共投与し、24時間後の細胞生存率を測定した結果、アルミニウム(Al3+)は濃度依存的にZn2+による神経細胞死を抑制するのに対して、銅イオン(Cu2+)はZnによる神経細胞死を顕著に促進することが判明した(Kawahara and Tanaka, Front Neurosci.(2017))さらに、Cu2+は小胞体ストレスを増強していることも判明した。Cu2+もZn2+と同様にシナプス小胞に局在して神経興奮時に放出されることを考えると、シナプスにおけるこのような金属間相互作用が、脳血管性認知症発症に重要な役割を果たしていることが考えられる。この実験結果から誘導されるシナプス仮説は今後の神経疾患研究に寄与すると考えられる(Kawahara et al.,Metallomics (2017))さらに、カルノシンが抗酸化活性を持つことに着目して、肺疾患治療への応用を検討した。既にLipopolysaccharaide誘発による急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の疾患モデルを確立している。

このモデルマウスに対してカルノシンを投与した結果、既存の治療薬同様の有効性を示すことが判明した(Tanaka et al., Sci Rep (2017))。本年度の研究から、カルノシンが神経疾患および肺疾患の予防・治療薬として有効であることが判明し、新たな治療法開発への手がかりが出来た。カルノシン(βアラニルヒスチジン)の神経保護作用メカニズムを検討した結果、カルノシンおよびその誘導体であるアンセリンは、小胞体ストレスを抑制することによって亜鉛の神経毒性を軽減することが判明した。さらに、thapsigarginやtunicamycinなどの小胞体ストレス誘導剤による細胞死に対しても保護作用を示すことも判明した。さらに、カルノシンの経口投与はlipopolyssccharide誘発性の肺疾患に関しても保護作用を示すことが判明した。カルノシン及び類縁化合物のHPLCを用いる簡便な定量系を開発しており、神経疾患の予防・治療薬としてのカルノシンの活用の可能性が明らかとなった。1年目であるが、当初の予定であった亜鉛神経細胞死の保護活性メカニズムについては、おおむね順調な結果が出ている。また、カルノシンの定量についての分析系も確立することが出来た。細胞内Zn定量については、今回購入した蛍光顕微鏡を用いて系を確立しているところである。結果として、英文論文3報、和文総説3報、招待講演4、国際・国内学会発表3回と充分な研究成果を公表することが出来た。予備実験の結果、Znによる神経細胞死が他の金属イオンによって影響されることが明らかになっており、これまでにAlイオンがZnによる神経細胞死を抑制することを明らかにしている。そこで、この結果をさらに詳細に他の金属イオンについても検討し、そのメカニズム及びカルノシンの関与について明らかにする。また、カルノシンの抗クロスリンク作用について、ゲルろ過HPLCを用いて予備的に検討しており、アルツハイマー病βアミロイド蛋白、プリオン蛋白など疾患関連タンパクを用いてその作用を明らかにする。神経生化学、分析化学現在、亜鉛だけで無く、銅やその他の金属との相互作用について興味深い結果を得ており、様々な薬物実験を行う予定である。さらに、昨年度購入した顕微鏡を用いる形態観察システムを立ち上げて、より詳細な検討を行い予定である。発注した試薬が国内在庫がなかったため、海外取り寄せとなり年度内に納品が不可能であった。試薬を発注していたが国内在庫が無く、輸入になったため3月末日納品には間に合わなかったため(なお、該当試薬は4月に納入された)既に試薬は納品済みであり、今後は早期の発注を心がけるつもりである。実験自体は予定を変更して現在遂行中
環境情報が情動に与える影響についての遺伝子動態評価

今日、都市に居住する私たちの生活空間において、その環境情報はほとんどが人工的情報である。研究者らが提唱している「情報の生体への影響は物質と等価である」という情報環境学の立場から、メディアによる視聴覚情報の生体への影響を客観的な生理指標で検討・評価するために、マイクロアレイ解析を使って遺伝子発現動態を計測することを試みた。映像および音響の高密度性の差が遺伝子発現に与える影響を検討する実験を行った。映像情報は、4K映像と2K映像を呈示情報とし、音響情報は、可聴域を超える高周波音を含まない情報と22KHz以上の高周波成分を含んだ超広帯域の情報とを呈示刺激として、遺伝子の発現動態を計測した。さらに、すでに本研究者らが、計測・評価方法を開発してきた生理指標である、脳波や血中の生理活性物質の計測も同時に行った。その結果、遺伝子発現動態は、高密度・複雑性の成分が豊富な情報とそうでない情報との間で、明瞭な遺伝子発現の違いが現れた。脳波や血中の生理活性物質の変化は、従来研究者がすでに見出しているように、高密度・複雑性の情報は、低密度な情報に比べて、生体に快適性を与える傾向を示した。ただし、それらの生理指標の変化は、映像情報の密度の違いよりも音響情報の密度の違いにおいて、より顕著に反応が現れることが見出された。今後は、情報密度の違いにより発現動態が異なっていた遺伝子について、その機能の解明を行うことが課題である。今日、私たちの生活空間における環境情報はほとんどが人工的情報である。情報の生体への影響は、物質と等価であるという情報環境学の立場から、メディアによる視聴覚情報の生体への影響をより客観的な生理指標で検討・評価するために、情動にかかわる遺伝子発現動態を計測する実験を試みた。これまですでに本研究者らが、計測・評価方法を開発してきた生理指標としての脳波や血漿中の生理活性物質に加えて、それらとの関係を評価しながら血中のmRNA発現の変化を計測することとした。そのために今年度は、呈示する視聴覚メディア情報を検討した。当初の計画では、今年度が音響情報、来年度が映像情報による検討であったが、現実の環境は音と映像が常に共存しており、聴覚情報と視覚情報は切り離せないことから両者を総合的に検討することとした。まず、現在の技術で実験に利用でき、高精細、高密度の環境化が可能な呈示情報として、100kHzを超える広帯域のサラウンド音響およびハイビジョン映像の4倍密度の300インチ映像を選択し、本実験のために独自の呈示情報試料を収録、編集した。これをもとにして、映像の精細度や音響の周波数帯域をさまざまな条件に変えて被験者に呈示し、その反応を脳波、血漿中生理活性物質、血中mRNA発現を指標として計測した。その結果、呈示情報が高精細映像と広帯域音響であるほど、ストレス指標がより低下する傾向が示された。詳細な分析ならびに遺伝子発現については現在解析中である。私たちが提唱している、情報の生体への影響は物質と等価であるという情報環境学の立場から、メディアによる視聴覚情報の生体への影響をより客観的な生理指標で検討・評価するために、情動にかかわる遺伝子発現動態を計測する実験を試みた。昨年度は、映像および音響の高密度性の差が遺伝子発現に与える影響を検討する実験を行った。同一被験者の生理的指標のベースラインの日間変動が、大きくデータに影響を与えることがわかったため、本年度は実験プロトコルを再検討、再構築した。また本年度はさらに、呈示する環境情報の条件を音響情報の高密度性・複雑性の違いにのみ絞り込んで、実験を行った。すでに本研究者らが、計測・評価方法を開発してきた生理指標としての脳波や血中の生理活性物質に加えて、それらとの関係を評価しながら血中のmRNA発現の変化を計測した。

その結果、脳波や血中の生理活性物質の変化は、従来研究者がすでに見出しているように、高密度性・複雑性の成分が豊富な音響情報に対してそれが含まれない音響情報に比べて、より快適性を示す傾向を示した。遺伝子発現動態は、高密度性・複雑性の音響情報とそうでない音響情報との間で、明瞭な遺伝子発現の違いが現れた。それらの遺伝子群の機能およびその発現メカニズムを解明することが今後の大きな課題である。
層状二硫化タンタルの新規インターカレーション化合物の合成および物性測定

タンタル箔と硫黄を反応されることにより予め合成したTaS_2と各金属粉末(Ni,Mn)混合し、石英管中で反応させることにより、インターカレーション化合物M_xTaS_2を合成した。粉末x線回析およびEDAX元素分性法を用いて決定した1000°Cでの単相領域は,Ni_xTaS_2では0.11【less thanor equal】x【less than or equal】0.40、Mn_xTaS_2では0.20【less thanor equal】x【less than or equal】0.50となった。Ni_xTaS_2の場合、六万晶系の格子定数aおよびcはニッケル組成xの増加とともに減少し、x=0.25で極小となった。その後増加した。この組成に於いて、電子線回析パターンに2a_O×2a_O(a_Oは母体のTaS_2の格子定数)の超格子スポットが観測された。Mn_xTaS_2では、c軸は組成xの増加とともに単調に増加し、a軸はx=1/4,1/3で特異な挙動示した。電子線回析測定の結果Ni_xTaS_2の場合と同様にそれぞれ2a_O×2a_Oと√<3>a_O×√<3>a_Oの超格子スポットが観測された。電気抵抗の温度依存性において、両系とも金属的な挙動をしめした。Ni_xTaS系においては、インターカレーション化合物で一般的に用いられるrigid band modelは適用できなかった。磁化率測定から、Curie-Weissの法則に従う常磁性体であることがわかった。Ni_xTaS_2の場合、Weiss定数が全ての組成で負の値をとることから、磁気的相互作用が反強磁性的であると考えられる。また、Niの価数は、キュリー定数より計算した有効ボ-ア磁子数から、x=0.33では+3で、それ以外の組成では+2と+3の混合状態であると考えられる。Mn_xTaS_2の場合、Weiss定数は、xの増加とともに減少し、x=0.5負の値となった。このことは、磁気的交換相互作用が強磁性から反強磁性へと転移するためと考えられる。Mnの価数は、有効ボ-ア磁子数から、全ての組成で+2価であると見積もられた。その後増加した。二硫化タンタルのインターカレイション化合物M_xTaS_2においては、これまでx=1/4,1/3,1/2の定比化合物しか報告がなされていなかった。そこで、本研究では、予め金属タンタルと硫黄より合成した二硫化タンタルに、金属粉末を所定の比に混合し、1000°Cで反応させることにより、マンガンおよびニッケルインターカレイション化合物について、これまで報告のなかった単相領域を明らかにすることを目的とした。

先ず、タンタル箔と硫黄を石英管中に真空封印し、反応温度1000°Cで約1カ月反応させて二硫化タンタルを合成し、この二硫化タンタルに市販の高純度金属粉末を所定の比にメノウ乳鉢中で粉砕混合した後、加圧成型し石英管中に真空封印し、400°Cで24時間、1000°Cで5日間加熱する。氷水中に急冷し、粉砕後同様に加圧成型、真空封印し、1000°Cで5日間加熱する。急冷した後粉末X線回折により不純物相の確認を行ない、単相領域を決定した。得られた単相領域は(M_xTaS_2)、マンガンの場合0.20≦x≦0.50、ニッケルの場合0.11≦x≦0.40であった。得られた単相領域内の試料について、粉末X線回折による精密測定から格子定数を算出した。マンガンの場合、六万晶系のc軸は組成の増加と共に単調し、a軸はx=1/4で多少減少した。この組成において超格子構造を示唆する電子線回折図形が得られた。ニッケルの場合は、これまでのCr,V,Fe,Mnインターカレイションでc軸が単調に増加するのとは異なり、x=1/4付近で極小値をもつ結果が得られ、超格子スポットが観測された。単相領域の試料に対して直流4端子法を用いて、液体窒素温度より室温まで電気伝導度を測定した。マンガン、ニッケル共に単相領域内の全ての試料で母体のTaS_2と同様の金属的挙動が観測された。二硫化タンタルのインターカレーション化合物M_XTaS_2においては、これまでx=1/4,1/3,1/2の定化合物しか報告がなされていなかった。そこで、本研究では、これまで報告のなかったマンガンおよびニッケルインターカレーション化合物の単相領域を明らかにし、あわせてインターカレーション化合物の物性研究を行うことを目的とした。前年度において決定した単相領域には再現性が認められたことから、単相領域を(M_XTaS_2)、マンガンの場合0.20≦x≦0.50、ニッケルの場合0.11≦x≦0.40と決定した。マンガンインターカレーション化合物においても、ニッケルの場合と同様に、x=1/4の組成の試料の電子線回折パターンに2a_0×2a_0、x=1/3において√3a_0×√3a_0の超格子スポットが観測された。このことから、格子定数のa軸の組成依存性において観測されたx=1/4および1/3での挙動が、van der Waals gap中でのMnのオーダリングにより引き起こされたことが結論づけられる。磁化率の測定では、ニッケルおよびマンガン化合物ともCurie-Weissの法則の従う常磁性体的挙動が観測された。ニッケルの場合は、有効ボ-ア磁子からx=1/3で2価、それ以外の組成範囲では2価と3価の共存状態であると結論づけられた。また、Weiss定数θから全ての組成で磁気的相互作用が反強磁性でるあることがわかった。マンガンの場合、θが組成の増加とともに減少し、x=0.50で負となり、相互作用が強磁性的から反強磁性的に変化したが、これは、Mn-Mnの距離が短くなることに起因すると思われる。また、得られた有効ボ-ア磁子の値と、これまでの定比組成で得られた文献値とを比較することにより、全組成でMnは2価の状態で存在していることが結論された。また、この結果はESRの結果とも整合する。
シトリン欠損症の分子遺伝学と多彩な病態発症に関わる遺伝要因と環境要因の探索

シトリン欠損症は、肝内胆汁うっ滞性新生児肝炎(NICCD)や成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)の他に膵炎や肝癌を呈するが、その詳細な病態像は不明である。本研究では、NICCD症状が消失する1歳以降の見かけ上健康な時期に酸化ストレスマーカーの上昇と多種多様な病態発症を認める一方、本疾患の特徴である特異な食癖(糖質を嫌い、蛋白質・脂質を好む)を崩すことがCTLN2発症・症状悪化に繋がることを明らかにした。しかし、肝癌発症の分子機構解明には至らなかった。本研究の目的は、多彩な病態像を示すcitrin欠損症を分子遺伝学的に診断し、CTLN2と肝癌に焦点をあてた病態発症の分子機構と要因を明らかにし、治療・予防法の開発に応用することである。研究成果を下記に列挙する。(1)Citrin欠損症の診断と病態像の把握:SLC25A13遺伝子上に30種の新規変異を同定し、多数のcitrin欠損症を分子遺伝学的に診断した。また、変異ホモ接合体18例(1-33歳)で定量的栄養調査を行い、citrin欠損症では摂取エネルギー比で糖質の割合が37±7%と少ないこと(一般の日本人55-60%)を明らかにした。(2)SLC25A13変異頻度検索:日本人症例で同定した新規retrotransposal insertion (IVS16ins3kb)変異が中国・韓国人症例でも比較的高頻度に検出されたので、保因者検索(日本:1372名・中国:2548名・韓国:2229名解析)を行ったところ、日本人で1名の保因者を検出した。(3)病態発症の分子機構と遺伝要因の解析:Mitochondrial glycerol-3-phosphate dehydrogenase (mGPDH)はヒトに比べてマウス肝で活性が高いため、citrinとmGPDHの両方を破壊したdouble-KOマウスを作成した。その結果、高アンモニア血症、シトルリン血症、低血糖、糖質毒性などヒト症状が出現し、疾患モデルマウスの確立に成功した。これは、mGPDH遺伝子の発現量が病態発症に関わる可能性を示唆している。(4)Citrin欠損による酸化還元ストレスと肝癌発症機構の解析:肝癌細胞株Hep3B-cellを用いてshRNAによるcitrin-knockdownを行ったところ、細胞の生存率が低下し、apoptosisが誘導されることを見いだした。一方、絶滅寸前にあったcitrin-KOマウスの繁殖に成功したが、鹿児島大学動物実験施設の空調工事(平成19年10月12月)に伴い、マウス飼育数の減少と繁殖中断を余儀なくされ、欠損マウスを用いた実験が滞っている。(1)Citrin欠損症の診断:SLC25A13遺伝子上にこれまで52種の変異を同定し、国内外の多数のcitrin欠損症(日本人425例、中国人90例、韓国人16例、ベトナム人19例、マレーシア人5例、タイ人2例、白人・ユダヤ人・パキスタン人・イスラエル人など14例)を分子遺伝学的に診断した。(2)SLC25A13変異頻度検索:東アジア人症例では共通して変異851de14が高頻度に存在した。日本人症例で同定した新規retrotransposal insertion(IVS16ins3kb)変異は、中国・韓国人症例でも比較的高頻度に検出されたが、さらに興味あることに、ベトナム人ならびにマレーシア人症例にも認められた。(3)病態像の把握と病態発症に関わる環境要因の検討:検診で見つかったCTLN2症状のない肝癌症例が、肝癌摘出手術直後高アンモニア血症を呈し、特異な食癖・脂肪肝からアミノ酸分析・遺伝子診断を行った結果、citrin欠損症であった。高アンモニア血症発症には、肝臓病食(糖質70%)の投与が関わっているものと推察する。本年度の研究成果を以下に列挙する。(1) Citrin欠損症の診断:これまでに、57種のSLC25A13変異・塩基変化を同定し、国内外の多数のcitrin欠損症(日本人442例、中国人99例、韓国人16例、ベトナム人23例、マレーシア人8例、タイ人2例、白人・ユダヤ人・パキスタン人・イスラエル人など14例)を分子遺伝学的に診断した。

(3)病態像の把握と病態発症に関わる環境要因の検討:大部分のNICCD症例では、生後6ヶ月までに異常検査値は正常化するが、2%(5例/255例)のNICCD症例では、生後10ヶ月前後で肝移植手術を受けるほど重篤な症状を呈した。しかし、重症化の要因は明らかでなく、今後の課題である。(4) Citrin欠損による肝癌発症機構の解析:4種のマウス(wild-type、citrin-KO、mGPDH-KO、double : citrin/mGPDH-KO)に鉄過剰食を与えて約10ヶ月間経過観察したところ、3群のマウスの体重は35g前後であったのに対して、double-KOマウスでは10gと体重増加が見られなかった。しかし、4群のマウス間で血中TG、ALP、AST、ALTレベルなどに大きな違いはなく、citrin欠損において鉄負荷で肝癌発症に至るという結果は得られず、さらなる解析を必要とした。
細胞内の加水分解反応が引き金となるシグナル伝達の細胞内観測システムの開発

タンパク質や脂質の分解過程は生合成過程と共に重要であるが、細胞内における加水分解過程に関する知識は極めて乏しいことを踏まえ、本研究は、我々が生化学的および分子生物学的解析をこれまで行ってきたカルパインとイノシトールリン脂質特異的ホスホリパーゼC(以下、PLC)に関し、これらの酵素が触媒する加水分解反応をin vivoで観測する実験系の確立を目的として行った。すなわち、これらの酵素の活性発現と、その結果起きる細胞骨格系の再構成といった可視的な現象を同時に捉えることのできるシステムの開発を行い、生体内化学反応を“見る"ことができる実験系の確立を目指した。対象としては、ショウジョウバエ初期胚を用い、カルパインとPLCが触媒する細胞内加水分解反応を捕捉するシステムを確立する研究を行った。具体的には、(1)受精(産卵)後30分以内のショウジョウバエのごく初期胚における抗カルパイン抗体および抗PLC抗体を用いたショウジョウバエ初期胚における免疫組織化学的解析による予備観察、(2)カルパインの基質となる可能性があるアクチン調節タンパク質に対するカルパインの作用を示すプローブ(切断部位を認識する抗体)の作成、(3)これらのプローブを利用した、PLC、カルパイン、および、その基質の動態の観察、すなわち、生きたショウジョウバエ初期胚(発生過程)における機能発現の観察を行いうる実験系の確立を行った。さらに、PLCに関しては、PIP_2という基質のほかに活性調節タンパク質p122の作用の研究を行い、カルパインと同様の活性調節機能も含めて解析した。その結果、生きた状態におけるこれらのカルシウムシグナリングに関わる加水分解酵素の活性発現の観察に関しては、今後更なる検討が必要であるが、固定した試料における反応の捕捉は基本的には、十分行いうるとの結果を得た。イノシトールリン脂質特異的ホスホリパーゼC(以下、PLC)の加水分解反応は、生成物が共に生理活性低分子物質であることから、分子的にも活性的にも比較的検出しやすいが、カルパインの加水分解反応は、ペプチド結合の切断であるため、生成物も基質に応じて変化する。そこで、カルパインの加水分解反応の結果を検出しうるプローブとしての抗体を得ることを行った。まず、カルパインの基質分子の切断部位を特定するために、活性あるカルパインを得る必要がある。そのために、大腸菌発現系を用いることとし、様々なベクターと培養条件などを検討した結果、活性を有する2種類のカルパインを得ることに成功した。これを用いて、状況証拠から基質であると考えているアクチン結合タンパク質について、in vitroの実験で検討し、いくつかのそれらに属するタンパク質がカルパインによる切断を受けることを明らかにした。現在、それらの分子的同定と切断部位の特定を行っている。これらの細胞骨格系タンパク質に加えて、転写因子もカルパインの基質となるとの状況証拠を得たので、これを検討したところ、終日周期を司るPeriodタンパク質と、神経分化にかかわる細胞膜受容体として最初は同定されて、最近転写との関連も注目されているNotchタンパク質もカルパインの基質となることを示唆する結果を得た。さらに、その特定と、加水分解反応によって生ずる分子をエピトープとする抗体を作製しようとしている。一方、PLCに関しても、PLCの調節因子であると同時に、細胞骨格系の調節にかかわる全く新規の分子p122を同定して、分析している。また、いずれの場合も、プローブとして用いた抗体を、検出しうる装置として、共焦点レーザー顕微鏡を用いた検出系を想定しているので、その観察条件などを検討した。

すなわち、これらの酵素の活性発現と、その結果起きる細胞骨格系の再構成といった可視的な現象を同時に捉えることのできるシステムの開発を行い、生体内化学反応を“見る"ことができる実験系の確立を目指した。対象としては、ショウジョウバエ初期胚を用い、カルパインとPLCが触媒する細胞内加水分解反応を捕捉するシステムを確立する研究を行った。具体的には、(1)受精(散卵)後30文以内のショウジョウバエのごく初期胚における抗カルパイン抗体および抗PLC抗体を用いたショウジョウバエ初期胚における免疫組織化学的解析による予備観察、(2)カルパインの基質となる可能性があるアクチン調節タンパク質に対するカルパインの作用を示すプローブ(切断部位を認識する抗体)の作成、(3)これらのプローブを利用した、PLC、カルパイン、および、その基質の動態の観察、すなわち、生きたショウジョウバエ初期胚(発生過程)における機能発現の観察を行いうる実験系の確立を行った。さらに、PLCに関しては、PIP_2という基質のほかに活性調節タンパク質p122の作用の研究を行い、カルパインと同様の活性調節機構も含めて解析した。その結果、生きた状態におけるこれらのカルシウムシグナリングに関わる加水分解酵素の活性発現の観察に関しては、今後更なる検討が必要であるが、固定した試料における反応の捕捉は基本的には、十分行いうるとの結果を得た。
歯牙欠損が咀嚼筋およびその制御中枢に与える影響

初年度、終生歯牙の萌出しないop/opマウスで下顎骨内埋没歯の歯周組織、および歯根膜支配下歯槽神経の中枢投射部位、標識細胞数を正常動物と比較し、三叉神経中脳路核(Me5)、三叉神経節(TG)の標識細胞数の減少、また、三叉神経上核(Su5)、三叉神経吻側核(Sp5O)への一次求心性神経終末の減少を明らかにした。このことは、歯根膜の形成不全、三叉神経運動核(Mo5)のpremotor neuronへの入力の減少を意味しており、当然の結果として三叉神経運動核を形成する開口および閉口筋運動ニューロンへの影響、末梢効果器である閉口筋、開口筋への影響が考えられる。従って1996年度は粉末飼料で飼育する歯牙の萌出しない固体(op/op)および、固形飼料飼育と粉末飼料飼育群にわけた正常マウス(op/+)の3カ月齢の雄各5個体を用い、麻酔下で、閉口筋支配として咬筋神経、開口筋支配として顎舌骨筋神経を選びHRP法によりMo5、Me5、TGにおける標識細胞数の計測および三叉神経感覚核群への一次求心性神経終末をop/opと正常動物とで比較し、以下の結果を得た。op/opで観察された標識細胞数はMo5、TGにおいて正常動物に対し有意に減少していた。また咬筋の筋紡錘数に有意差はみられなかったが、咬筋の筋線維は萎縮し、筋線維径は有意に減少していた。以上、歯周組織である歯根膜に、歯牙接触による触、圧または痛覚を受容する多くの感覚受容器が存在し、その情報が三叉神経節または三叉神経中脳路核ニューロンを経由して三叉神経上核、三叉神経運動核、三叉神経感覚核群に伝達され、咀嚼運動の調節に関与することが形態学的に裏付けられ、歯根膜受容器からの求心性入力が咀嚼運動の制御中枢および末梢効果器である咀嚼筋の恒常性維持に重要な役割を果たすことが明らかとなった。雌雄B6C3Fe-a/a、op/+マウスを交配し、粉末飼料で飼育する歯牙の萌出しない個体(op/op)および、固形飼料飼育と粉末飼料飼育群にわけた歯牙が萌出する正常マウス(op/+)の3ヵ月齢の雄各5個体を準備した。動物をペントバルビタール麻酔後、下顎骨の一部を除去し、下顎管に進入直後の下歯槽神経に5%HRP-WGAを約1μl注入、テトラメチルベンチジン反応を施した。明視野及び暗視野照明下の光学顕微鏡で観察を行ない三叉神経中脳路核(Vme)、三叉神経節(TG)における標識細胞数の計測および三叉神経感覚核群への一次求心性神経終末をop/opと正常動物と比較し次の結果を得た。op/opで観察された標識細胞数はVmeおよびTGいずれにおいても正常動物に対し有意に減少していた。三叉神経感覚群に投射する一次神経終末に関しては特に三叉神経上核(Vsup)、三叉神経吻側核(Vo)での減少が観測された。

op/opマウスと正常動物をホルマリン固定し、下顎を脱灰後パラフィン包埋し10μmの接続切片とし、H-E染色、渡銀染色標本等を作成し顎骨内理没歯の歯周組織について観察した結果、op/opでは形成不全歯が顎骨内に埋没し、歯根膜もほとんど形成されていなかった。以上op/opマウスの下顎骨内埋没歯の歯周組織、および歯根膜を支配する下歯槽神経の中枢投射部位、標識細胞数に関する正常動物との比較を一応達成した。これから得られたVme、TGの標識細胞数の減少は歯根膜の形成不全を、またVsup、Voにおける標識終末の減少は、三叉神経運動核のpremotor neuronへの入力の著しい減少を意味しており、当然の結果として三叉神経運動核を形成する開口および閉口筋運動ニューロンへの影響、同時に末梢効果器である閉口筋、開口筋への影響が考えられる。そこで8年度は開口、閉口筋に関しての筋線維の径、筋紡錘の総数、標識神経細胞数および標識終末をop/opと正常動物で比較する予定である。前年度、終生歯牙の萌出しないop/opマウスで下顎骨内埋没歯の歯周組織、および歯根膜支配下歯槽神経の中枢投射部位、標識細胞数を正常動物と比較し、三叉神経中脳路核(Me5)、三叉神経節(TG)の標識細胞数の減少、また、三叉神経上核(Su5)、三叉神経吻側核(Sp50)への一次求心性神経終末の減少を明らかにした。これは、歯根膜の形成不全、三叉神経運動核(Mo5)のpremotor neuronへの入力の減少を意味しており、当然の結果として三叉神経運動核を形成する開口および閉口筋運動ニューロンへの影響、末梢効果器である閉口筋、開口筋への影響が考えられる。従って今年度は粉末飼料で飼育する歯牙の萌出しない固体(op/op)および、固形飼料飼育と粉末飼料飼育群にわけた正常マウス(op/+)の3カ月齢の雄各5個体を用い、麻酔下で、閉口筋支配として咬筋神経、開口筋支配として顎舌骨筋神経を選びHRP法によりMo5、Me5、TGらおける標識細胞数の計測および三叉神経感覚核群への一次求心神経終末をop/opと正常動物とで比較し、次の結果を得た。op/opで観察された標識細胞数はMo5、TGにおいて正常動物に対し有意に減少していた。また咬筋の筋紡錘数に有意差はみられなかったが、咬筋の筋線維は萎縮し、筋線維径は有意に減少していた。以上、歯周組織である歯根膜に、歯牙接触による触、圧または痛覚を受容する多くの感覚受容器が存在し、その情報が三叉神経節または三叉神経中枢脳路核ニューロンを経由して三叉神経上核、三叉神経運動核、三叉神経感覚核群に伝達され、咀嚼運動の調節に関与することが形態学的に裏付けられ、歯根膜受容器からの求心性入力が咀嚼運動の制御中枢および末梢効果器である咀嚼筋の恒常性維持に重要な役割を果たすことが明らかとなった。
ジョブコーチの知識及びスキルの明確化と職能評価基準の開発に関する研究

障害者就労支援の専門職員である「ジョブコーチ」は、その効果と必要性が認められているにもかかわらず、職務内容及び必要な知識・スキルは明確になっていない。そこで本研究では、先ず、インタビュー調査を通してジョブコーチに必要な知識・スキルを質的に把握する。次に、インタビューで得られた知見をもとにジョブコーチの職能要素に関わる質問紙調査を作成し、ジョブコーチ約400人を対象に量的調査を行う。それにより、ジョブコーチに必要な知識及びスキルの要素と構造を明らかにすると共に、支援対象者の障害種、ジョブコーチの種別等による違いを明確化する。また、ジョブコーチ養成カリキュラムで修正すべきポイントを明らかにする。
時系列解析における分位点回帰推測論の構築とその応用

(1)自己回帰型時系列モデルに対して分位点型回帰を用いて判別解析を行った。判別解析の基礎理論構築と気温による天候変化問題へ応用した。(2)L^p-ノルムを用いた予測の基礎理論構築を行った。またスペクトルに摂動誤差がある場合のMin-Maxな予測問題を理論的に解き、Min-Max robustな予測子を求めた。(3)ポートマン型検定統計量が漸近χ^2分布に従うための十分条件を極めて一般的な設定で求め、ポートマン型検定のカラクリを明かにした。実は従来のポートマン型統計量の漸近論では、この点が欠如していたが、高度な観点から明らかにできた。(4)代表的な検定統計量として尤度比統計量とWald検定がある。通常の設定で、これらは漸近的にχ^2分布に従う。前者はBartlett調整可能であるが、後者は推定量に依存する調整をした後でないと、Bartlett調整可能とはならない。設定が関与の母数が母数空間の境界にあるという帰無仮説のもとでは、状況が異なってくる。本研究では、この設定で尤度比検定が混合χ^2分布に従い、また、Bartlett調整可能であることを示した。またWald型検定も混合χ^2分布に従いことを示した。ただ、この場合、通常の意味ではBartlett調整可能ではないが、推定量依存の調整をするとBartlett調整可能であることを示した。(5)近年、高次元時系列観測に対する需要が増大してきている。高次元定常時系列観測に対して帰無仮説として球面仮説を取った場合の、基本的検定統計量の漸近分布を求めた。これは通常の固定次元の時系列観測とは異なる漸近分布を持つことを明らかにして種々の数値検証を行った。(6)高次元時系列観測におけるWhittle推定量の性質も調べた。これも固定次元の観測とは異なる漸近論となることを示した。時系列分位点回帰型の基礎理論を用いて判別解析の基礎理論を展開することができた。また結果を地球温暖化の検証に用いた。また予測の理論を分位点回帰のスコアーに対応する周波応答関数にして構築し、イプシロン混合のスペクトルに対するMin-Max型予測問題も解いた。この流れは局所Whittle推定を分位点回帰型スコアーに対して展開し、ここでも、局所Whittle推定の漸近理論を構築した。高次元時系列観測については、球面仮説の検定や未知母数の推定ではWhittle推定量の漸近理論を構築した。やはり高次元であることが、検定統計量やWhittle推定量の漸近分布に影響を及ぼすことを見た。また金融資産上のポートフォリオ係数の推定についても、時系列構造を持った資産過程を想定し、最適なポートフォリオ係数の推定では、従来の平均ー分散ポートフォリオ推定量ではなく、最尤推定量が最適になることも示した。縮小推定量は独立観測にたいして詳細な先行研究がなされているが、従属標本に対しては、まだまだ未熟な段階である。本研究では従属観測に対しても、平均やその他の未知母数の縮小推定量を提案し、縮小しない従前の推定量と3次の漸近論の意味で、標本2乗誤差を比較し、縮小推定量が従前のそれを改善する十分条件を与えた。その他、母数が母数空間の境界に乗る検定問題で、代表的な検定統計量が混合χ^2分布に従うことを示し、Bartlett調整可能である形を求めた。従って、研究は順調に進展していると言える。今後は、時系列の刈込統計量を使った推測や検定手法の開発、また、基礎理論の構築を目指す。また最近、円周上の分布と時系列のスペクトル分布の関係を明らかにでき、特に、従属円周分布を高次のスペクトルから導くことができ、時系列解析と円周分布のハザマの開拓を推進したい。また近年、トポロジカルなデータに対する統計が盛んになってきている。本研究でも、従属構造を入れたトポロジカルデータに対する推測、検定、判別問題を考えており、今後は、こういったデータに対しても基礎理論を構築していきたい。また分位点回帰手法も利用できると考えている。円周上の分布については、さらには高次元球面上の分布への統計推測や、さらにはStiefel多様体上の分布の推測理論も局所漸近正規性を用いて構築する。分位点スコアーにもとずく時系列解析は、従前のそれと異なり、革新過程の分布の分位点での推測、予測、分類等の視点を与え、平均的指標からの視点よりはるかに高度な知見をもたらす。ここで、分位点スコアーは、ある種のL_1ロスである。時系列解析では、従来2次ロスによる予測や補間の議論がなされてきたが、本研究では、これをL_1ロスで遂行した。具体的にL_1予測子、補間子の形も導出した。さらにはスペクトル密度関数が、epsilon-混合である場合のmin-max L_1予測子、補間子も導出した。時系列の信号ーノイズモデルでの、予測、補間に新地平を与えるものと思われる。また、線形回帰モデルでのleast absolute deviation(LAD)に基づく経験尤度比検定の提案と、その漸近分布が未知母数に依存しないという有用性を示した。撹乱項の分布の裾が重い場合にも適用でき、今後、多方面で応用が期待できる。時系列の判別解析は従来正規性を仮定したり、あるいは正規性をはずしても、Whittle尤度のように2次形式型の統計量を用いて行われてきた。

本研究では革新分布の分位点スコアーに基づいた判別統計量を提案し、その基本的な良さと誤判別確率を近接カテゴリーのもと、評価した。各分位点での、判別ができるので、例えば、地球温暖化を高温度から低温度までの分位点で、どう変化しているのか、捉える事が可能になった。平成27年度は、国際シンポジュームを3回、国際セミナーを2回、多数の国際先端的研究者を招聘して、時系列における分位点回帰、高次元時系列解析、ポートフォリオ推測問題、統計的遺伝子解析の研究を進めた。本研究では、研究成果を国際スタンダードに発表する。この流れで、本研究成果の一部を、仏系国際誌"Statistical Inference for Stochastic Processes"に特集号として出版予定である。また我国の若手研究者の育成の立場からも、本研究で国際先端的な国内外の研究者を多数招聘して研究交流をすすめており、その中で20代、30代の若手研究者が海外の大家達と共同研究をする機会も得ており、研究は当初の計画以上に進展している。さらに研究代表者(谷口)の足元では、早稲田大学関係の若手研究者達の論文からなる「早稲田大学理工研報告特集号」第13号(総ページ126)を2016年3月に発刊して、この面でも、十分に研究進展がなされている。定常過程のL_p lossによる最適予測子、補間子の構成を行った。この場合、スペクトル構造にepsilon混合がある場合、L_p lossでのmin-max最適予測子、補間子の構成を行った。実際問題では、真のスペクトル構造は未知、あるいは誤特定化されているのが普通であるのでepsilon混合スペクトルのモデリングは、むしろ自然であろう。また推測に関しては、L_p型スペクトル密度関数の母数推定として局所Whittle尤度を導入し、推測論の展開をした。応用としては、周波数依存の指数型予測子を導入し、従来の指数平滑予測より勝る予測法の提案をした。また、分位点スコアを用いた時系列モデルや回帰モデルの判別、分類手法を提案し、その近接カテゴリーのもとでの誤判別確率の評価を行い、一致性を示した。さらには、気象データに適用し、豪州における地球温暖化傾向に言及した。金融解析におけるポートフォリオ手法は、金融だけでなく、遺伝子解析等、広汎な応用をもつ。この流れでも、時系列価格過程に対する最適ポートフォリオ推測をLeCam流の最適推測論の上に乗せ、推定、検定等の諸手法の提案を行い、諸成果は、もうすぐChapman and Hall社からの英文著書として発刊予定で、本研究成果も含む形で、世界に知らしめる予定である。近年は、高次元データへの統計諸手法の需要が高まり、本研究でも、高次元時系列データの推測法の提案とその良さへの基礎研究を進めており、高次元時系列の共分散行列やスペクトル行列の推測をWhittle尤度を用いて行うことを提案し、その漸近理論の構築も行った。この成果の応用は、非常に広汎なものになろう。また、高次元時系列の分散分析モデルへの基礎理論構築、あるいは、判別解析への基礎理論構築も行なっており、成果を得ている。我が国の若手研究者育成の観点から、多数の先端的研究者を招聘し、研究交流を進めており、20代、30代の若手研究者が、米国のプリンストン大学、ボストン大学、ドイツのボーフム大学の大家達に招聘される機会も得ており、研究計画は順調に進展している。(1)自己回帰型時系列モデルに対して分位点型回帰を用いて判別解析を行った。
慢性閉塞性肺疾患に対する肺再生治療の基盤構築

我々は肺構成細胞の再生治療における基盤的知識を構築するために、上皮間葉系移行(EMT)誘導、その復元メカニズムの機序を解明した。1つは、EMT誘導分子とされるTwistについて、2つは、肺傷害において組織障害部位に遷延化低酸素状態について明らかにした。その結果、肺上皮細胞機能のひとつとされるサーファクタントD蛋白は急性低酸素において産生亢進し、遷延化低酸素ではEMTに合致する抑制を示した。3つは、慢性難治性呼吸器疾患におけるPTENの機能に着目した。その結果、低酸素刺激がPTENの発現抑制とp-PTEN/PTEN比率上昇を介してPTEN活性減弱を誘導することを示した。本研究から、肺再生における遷延化低酸素状態の影響、EMT制御分子としてのPTENの可能性について明らかにした。我々は肺構成細胞の再生治療における基盤的知識を構築するために、上皮間葉系移行(EMT)誘導およびその復元メカニズムの機序を解明することを計画し、EMT誘導因子に着目した。1つは、EMT誘導分子とされるTwistについて、肺細胞で検証した。2つは、肺傷害において組織障害部位に遷延化低酸素状態が存在することを明らかにしたうえで、肺傷害における遷延化低酸素状態の上皮細胞の機能変化についてEMTを軸に評価した。その結果、肺上皮細胞機能のひとつとされるサーファクタントD蛋白(SP-D)は急性低酸素において産生亢進するが、遷延化低酸素でEMTに合致するSP-D抑制を示した。3つは、慢性難治性呼吸器疾患において組織微小環境(TM)が組織傷害を増悪させ、さまざまなシグナル経路が活性化されるが、これらの刺激がPTENによって制御されることから、PTENに着目した。さらに、PTEN-C末端リン酸化のアミノ酸置換は低酸素刺激においてもPTEN活性を維持することができた。包括的なシグナル制御を達成する治療戦略として、PTEN-C末端リン酸化部位は有力な治療標的であり、これらの知見は、肺再生において肺構成細胞の適切な分化誘導に関する重要な情報基盤を示すものであると考える。我々は肺構成細胞の再生治療を構築するために、上皮間葉系移行(EMT)誘導およびその復元メカニズムとされる間葉系上皮移行(MET)の機序を解明することを計画した。そのために、誘導因子となる組織微小環境に着目した。その中で低酸素状態はtwist誘導を介したEMT誘導因子であることが報告されていたため、Endothelial-mesenchymal transition (Endothelial-MT)を介した血管内皮由来肺線維芽細胞の線維化病変形成への関与が線維化病変に低酸素状態をもたらすことによってEMT形成を引き起こすとする仮説に基づき、twistによる肺癌細胞におけるEMT誘導効果を検討することにより、2011年Mol Carcinogに仮説を実証して報告した(2012 vol51 p400-410 doi: 10.1002/mc.20802.)。さらに、肺傷害において組織障害部位に遷延化低酸素状態が存在することを明らかにしたうえで、肺傷害における遷延化低酸素状態の上皮細胞の機能変化を評価するために、肺上皮細胞を急性低酸素状態および遷延化低酸素状態に暴露した。その結果、肺上皮細胞機能のひとつとされるサーファクタントD蛋白(SP-D)は急性低酸素において産生亢進し、遷延化低酸素でEMTに合致するSP-D抑制を示した。これらの知見を2012年Am J Physiology-Lungに報告した(2012 In press)。低酸素状態での肺上皮細胞の機能変化を知ることは肺再生治療の戦略を達成させるためには極めて重要な情報をもたらすものであり、現在低酸素状態で安定化発現するHIF1αおよびHIF2αの薬剤調節型遺伝子発現安定肺上皮細胞を樹立してその影響を詳細に検討する計画である。遷延化低酸素刺激は幹細胞における再生能に極めて重要な役割を果たすことが報告されている(Cell Stem Cell, 2009 vol5, p1)。我々は、肺傷害における遷延化低酸素刺激の影響に着目して詳細に検討してきたが、肺上皮再生機序においても遷延化低酸素刺激が重要な因子になると考えている。