hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん細胞およびその遺伝子異常を検出するイメージング分子の開発

さらに、このシステムの検出感度を測定したところ、インベーダー法によるシグナル増幅の結果、sub-femt omolレベルのメチル化DNAを検出し得ることがわかった。前年度までに、DNA分子内に存在する5-メチルシトシン(mC)塩基のナフトキノン(NQ)増感光-電子酸化を経るDNA鎖の部位選択的切断反応をモニターすることによりmC変異部位を簡便に検出できることを明らかにした。また、より高感度なDNAメチル化検出系へと展開、拡張することを目的として、p53がん抑制遺伝子の部分塩基配列をmC部位で切断調製した実存DNAを標的とするNQ増感光酸化反応を調べるとともに、インベーダー法を改変することにより、メチル化遺伝子の高感度検出システムを構築した。また、改変インベーダー法によるシグナル増幅の結果、サブフェムトモルの微量メチル化DNAを蛍光法により検出し得ることを明らかにした。今年度は、DNA内mC塩基の光電気化学的検出法の開発を目的として、DNA分子内ホール移動を誘起する光酸化機能部位としてアントラキノン(AQ)を選択し、AQ修飾ウリジンならびに3'末端にチオール基を導入した機能性核酸プローブ(AQ-Probe)を合成した。金電極上に固定化したAQ-Probeと制限酵素認識部位にシトシンまたはmCを含む標的DNAを二重鎖形成させ、メチル化感受性制限酵素処理の前後における光電流を直接計測した。その結果、非メチル化二重鎖はメチル化感受性制限酵素の作用によってDNA鎖が切断し、光電流密度が減少することを観測した。他方、メチル化二重鎖の揚合は、DNA鎖切断が起こらず、DNA分子内ホール移動反応に起因する高い光電流応答を保持した。また、p53がん抑制遺伝子の部分配列を検出対象として、酵素処理後の光電流を計測した結果、メチル化二重鎖からは高い光電流密度を観測し得たことから、金電極固定化DNA二重鎖内のホール移動反応特性とメチル化感受性制限酵素処理を併用することにより、標的となるメチル化DNAを光電気化学的手法により検出可能であることを明らかにした。
細胞サイズのホメオスタシスの理論:細胞の成長と分裂の調整のしくみ

細胞のサイズがあまり大きくずれないのはなぜか、言い換えると、細胞サイズはホメオスタシスがいかにして可能かという問いをたて、力学系を用いて、その一般的なしくみをまず提唱した。細胞周期のダイナミクスに体積依存の項を導入し、体積増加とともに、細胞周期ダイナミクスに固定解と振動解の間の分岐がおこることを仮定した。すると、サイズ成長によりある段階で分岐が起こり、それを経て分裂条件が満たされるというしくみがあらわれた。これにより大きい細胞は早く分裂するといった、細胞サイズの安定性機構が一般的に導かれた。また環境の変化やノイズに対する安定性も導かれ、細胞サイズや分裂時間の分泌が実験結果を再現することも示された。これらの結果は国際会議で発表し、Physical Biology誌に出版された。一方、多細胞生物では増殖だけでなく、細胞が異なる状態へと分化したり、また細胞死(アポトーシス)を起こす。これらも細胞状態の分岐と考えられる。哺乳類のシグナル伝達系を用いて、そのエッセンスを抜き出した、9変数からなるモデルを構成した。このモデルは環境条件によって2種類の分岐が起こり、その組み合わせで2x2の状態が存在し、それらが、G0、G1、S-phase、apoptosisといった、細胞生物学で知られている細胞の基本的状態に対応することを、細胞内の各成分の状態の高低から示した。この分岐解析は、実験結果をみごとに説明し、また環境に対して柔軟に細胞分裂と分化を調整する機構があらわれることを示した。さらに力学系としてはこの振る舞いの本質が4変数の微分方程式で表されることも示した。この研究結果も国際会議で発表し、CellCycle誌に出版した。細胞のサイズがあまり大きくずれないのはなぜか、言い換えると、細胞サイズのホメオスタシスがいかにして可能かという問いをたて、力学系を用いて、その一般的なしくみを提唱した。細胞サイズが安定性を持つということは、分裂直後大きかった細胞は速く分裂し、小さかったものは分裂までに時間がかかることを意味する。そこで、細胞周期のダイナミクスとサイズの成長になんらかの結合が必要である。ここでは、細胞周期のダイナミクスをまず考え、そこに体積依存の項があることを要請した。さらに、体積増加とともにこの項が変化して、細胞周期ダイナミクスに分岐がおこることを仮定した。サドルノード分岐を示す場合に、サイズ成長によりある段階で分岐が起こり、それを経て分裂条件が満たされるというしくみによって、細胞サイズの安定性が一般的に導かれることを示した。さらに、環境が変わって成長速度が速くなっても、この安定性がある範囲で保たれることを示した。また、細胞周期のダイナミクスや細胞成長、そして分裂にノイズがある場合に、細胞サイズや分裂時間が細胞ごとにどのように分布するかを求め、それが実験結果を再現することを示した。また、上記で要請した力学系モデルの各項が実際の細胞のセルサイクルの反応でどのように実現されているか、実験結果をもとに予測を行った。これらの結果は沖縄およびヨーロッパなどの国際会議で発表し、細胞生物学の専門家と議論した。また実験家との議論を通して、モデルの整備を進めた。研究結果は、原稿にまとめ、現在、投稿のための最終チェックを行っている段階である。
評価に基づく資源配分とインセンティブ:国立大学法人運営費交付金の分析

1.諸外国における大学の運営費交付金の配分方法の比較分析大学評価や高等教育財政の研究に当たっては、諸外国の動向を把握することが重要であり、これまで、英国、豪州、米国(テネシー州)(以上平成22年度)、フィンランド、ドイツ、フランス(以上平成21年度)について、大学の運営費交付金の配分方法(金額、業績基準、配分機関等)を調査分析したが、平成22年度においては、オランダについて、現地調査を実施した。更に、オランダのトウェンテ大学・高等教育政策研究所を訪問し、欧州諸国における評価や資源配分の動向などについて意見交換を行うとともに、関係資料を収集した。2.第1期中期目標期間(平成1621年度)における法人評価の分析第1期中期目標期間に行われた教育・研究等の達成状況の評価、学部・研究科等の現況分析について、評価方法や評定の仕組みなどの問題について分析した。また、各大学各学科別の評定の分布、評価項目毎の評定の相関関係や特質、法人の自己評価と大学評価・学位授与機構の評価の相違、評価の上位大学と下位大学の相違、評価結果と他の要因(科研費や論文引用度)の相関などの分析を行った。3.平成22年度運営費交付金における業績連動配分第1期中期目標期間(平成1621年度)及び平成22年度の国立大学法人運営費交付金の種類別・大学別の配分状況の特質について分析した。また。第1期中期目標期間の法人評価の結果が平成22年度運営費交付金の一部に反映されたが、その反映の方法や算定ルール、上位大学と下位大学の相違などについて分析した。これまで行った研究を踏まえ、平成22年度内に研究成果を論文としてまとめる予定である。本研究は、近年高等教育財政に導入されている業績連動型の運営費交付金について、その仕組みと効果を経済学の視点から分析するものである。具体的にはOECD主要国における予算制度改革と高等教育財政における改革動向をサーベイし、我が国の国立大学法人の運営費交付金の各大学への配分状況についての実証分析を行うとともに、業績連動型運営費交付金を導入した場合の効果を分析する。本研究は、主に次の3つの部分から構成され、それぞれの20年度の実績は以下のとおりである。(1)諸外国における大学の運営費交付金の配分方法の比較分析:アメリカ、イギリス、オーストラリアの3ヶ国について分析(2)我が国の運営費交付金や評価制度に関する分析:一般交付金の歴史的経緯や大学評価制度の分析、データの収集、先行研究のサーベイなどを実施(3)我が国の運営費交付金について新たな配分ルールの検討:各大学の決算データから教育費及び研究費を推計し、学生数、教員数、成果指標などを配分ルールの基準とした場合(業績連動型交付金)の各大学法人への交付金配分額を推計し、現行との増減を分析本研究は、近年高等教育財政に導入されている業績連動型の運営費交付金について、その仕組みと効果を経済学の視点から分析する。具体的には、(1)OECD主要国における予算制度改革と高等教育財政における改革動向をサーベイし、(2)我が国の国立大学法人の運営費交付金の各大学への配分状況についての実証分析を行うとともに、(3)業績連動型運営費交付金を導入した場合の効果を分析する。(1)については、平成21年度においては、フィンランド、ドイツ、フランスについて、大学の運営費交付金の配分方法(金額、業績基準、配分機関等)を調査分析した。上記の国のうち、豪州以外は現地調査も実施した。具体的には、各国の高等教育所管省、大学評価機関、大学の財務部、高等教育研究機関や研究者などを訪問し、各国の制度運営の実態を調査した。(2)については、平成21年度は、平成20年度に続いて、運営費交付金の種類別大学配分額、各大学の各種業績データ(学部・学科別学生数、卒業者数、大学院修了者数、教職員数、学生の授業評価、就職者数、科研費獲得金額、財務データ(人件費、物件費、収支、資産負債差額等))などを収集した。また、第1期中期目標期間(平成16年度から平成21年度)における中期目標の達成状況及び教育・研究の現況についての評価結果についても分析した。(3)については、平成21年度は、平成20年度に各大学の決算データから教育費と研究費を抽出し、それぞれ新しい配分ルール(業績連動型を含む)を仮定して、配分についてのシミュレーションを実施し、得た結果の精査を行った。

3.平成22年度運営費交付金における業績連動配分第1期中期目標期間(平成1621年度)及び平成22年度の国立大学法人運営費交付金の種類別・大学別の配分状況の特質について分析した。また。第1期中期目標期間の法人評価の結果が平成22年度運営費交付金の一部に反映されたが、その反映の方法や算定ルール、上位大学と下位大学の相違などについて分析した。これまで行った研究を踏まえ、平成22年度内に研究成果を論文としてまとめる予定である。
下肢運動時の中心循環と末梢循環の相互作用

本研究は,平成14年度,15年度の2年間で下肢運動時の中心循環と末梢循環の相互作用を明らかにすることを目的とした.運動時における循環調節の役割は効果的に活動筋へ血流を通して酸素を配分することであり,そのためには心臓がその拍出量を必要に応じて増加しなければならないので,末梢の循環と同時に心拍出量の変化と同時に観察することは極めて重要であった.まず始めに,姿勢の違いによって血管径(B-mode法)と血流速度(超音波ドップラー法)(HP8500GP, HP Sonos1000)がどのように変化するかを明らかにするために,身体の異なる部位にある末梢血管および大動脈を対象として両パラメーターと姿勢との関係を明らかにした.測定部位は右側頸動脈,上腕動脈,大腿動脈,膝窩動脈および大動脈とし,安静時仰臥位と立位時の血管径と血流速度を測定した.その結果,血管径は頸動脈については立位時より仰臥位の方が高い値(立位;5.2±0.1mm,仰臥位;5.4±0.2mm)を示し,その差は有意(P<0.01)であった.その他の血管では姿勢による径の変化はみられなかった。このようなことから血管の形状や循環調節の役割は,各血管により異なり,部位ごとに血管における循環調節における役割を明らかにすることが急務であると考えられたため,引き続き異なる部位における血管形状の検討を行った。姿勢の違いによる最高血流速度は,上腕,大腿および膝窩動脈は立位姿勢(ba:70.9±4.4cm/s, fa:62.4±4.1cm/s, pa:38.3±1.7cm/s)の方が仰臥位姿勢(ba;82.1±5.3cm/s, fa:101.3±7.0cm/s, pa:62.4±4.1cm/s)より有意(ba : p<0.05,pa : p<0.01)に低い値と示した.また血流量は,総頸動脈血流量において仰臥位の方が椅座位に比べて低い値(P=0.05)を示した.一方,上腕動脈および膝窩動脈では仰臥位姿勢が立位姿勢より高い値を示した.本研究は,姿勢の違いによって血管径と血流速度がどのように変化するかを明らかにするために,身体の異なる部位にある末梢血管を対象として,両パラメータと姿勢との関係を明らかにすることを目的とした.対象は20歳代の成人女性10名であった.測定部位は右側の頸動脈,上腕動脈,大腿動脈,膝窩動脈および大動脈とし,安静時仰臥位と立位時の血管径(B-mode法)と血流速度(超音波ドップラー法)を測定(HP8500GP, HP Sonos1000)した.頸動脈,上腕動脈,大腿動脈,膝窩動脈については7.5MHzのプローブを用い,大動脈については2.5MHzを使用した.立位での測定は,はじめに仰臥位で10分間安静にし,その後立位姿勢をとった.測定は立位姿勢15分後に行った.計測はまず超音波Bモード法にて縦断画像を撮影して血管内径を心周期に同期させ収縮期,拡張期に分けて,一画面上で4箇所の計測を行い,その平均を代表値とした.血圧は心臓レベルにて測定した.その結果,心臓レベルでの平均血圧は立位時(89.0±4.2mmHg)において仰臥位(80.7±3.5mmHg)より有意(P<0.01)に高い値を示した.血管径は頸動脈については立位時より仰臥位の方が高い値(立位;5.2±0.1mm,仰臥位;5.4±0.2mm)を示し,その差は有意(P<0.01)であった.その他の血管では姿勢による径の変化はみられなかった.平均血流速度は上腕動脈では,仰臥位の方が立位時より有意に低い値(立位;25.9±3.1cm/s,仰臥位;12.7±3.1cm/s, P<0.01)であった.血流量は心臓より高い場所に位置する頸動脈では,仰臥位に比べ立位の方が低い傾向を示した(P=0.09).一方,心臓より低い場所に位置する骨格筋の血管,特に,上腕動脈と膝窩動脈では立位の方が仰臥位の時よりも血流量は高い値を示した(上腕動脈: P<0.05).これらのことをまとめると,姿勢の相違が各部位の血管に及ぼす影響は,血管の大きさではなく,心臓との位置関係により異なるのではないかと考えられた.本研究は,平成14年度,15年度の2年間で下肢運動時の中心循環と末梢循環の相互作用を明らかにすることを目的とした.運動時における循環調節の役割は効果的に活動筋へ血流を通して酸素を配分することであり,そのためには心臓がその拍出量を必要に応じて増加しなければならないので,末梢の循環と同時に心拍出量の変化と同時に観察することは極めて重要であった.まず始めに,姿勢の違いによって血管径(B-mode法)と血流速度(超音波ドップラー法)(HP8500GP, HP Sonos1000)がどのように変化するかを明らかにするために,身体の異なる部位にある末梢血管および大動脈を対象として両パラメーターと姿勢との関係を明らかにした.

測定部位は右側頸動脈,上腕動脈,大腿動脈,膝窩動脈および大動脈とし,安静時仰臥位と立位時の血管径と血流速度を測定した.その結果,血管径は頸動脈については立位時より仰臥位の方が高い値(立位;5.2±0.1mm,仰臥位;5.4±0.2mm)を示し,その差は有意(P<0.01)であった.その他の血管では姿勢による径の変化はみられなかった。このようなことから血管の形状や循環調節の役割は,各血管により異なり,部位ごとに血管における循環調節における役割を明らかにすることが急務であると考えられたため,引き続き異なる部位における血管形状の検討を行った。姿勢の違いによる最高血流速度は,上腕,大腿および膝窩動脈は立位姿勢(ba:70.9±4.4cm/s, fa:62.4±4.1cm/s, pa:38.3±1.7cm/s)の方が仰臥位姿勢(ba;82.1±5.3cm/s, fa:101.3±7.0cm/s, pa:62.4±4.1cm/s)より有意(ba : p<0.05,pa : p<0.01)に低い値と示した.また血流量は,総頸動脈血流量において仰臥位の方が椅座位に比べて低い値(P=0.05)を示した.一方,上腕動脈および膝窩動脈では仰臥位姿勢が立位姿勢より高い値を示した.
飛翔中のブラフボディの空力特性の直接測定

台風や竜巻などの強風により生じる飛散物の多くは、砕石、枝、破壊された建物の部材など“流線型でない形状"をもった物体、すなわち“ブラフボディ"であり、飛散性状を予測し、飛散物に対する被害防止・減災対策を行うためにはそれらの空力特性を知ることが基本となる。本研究では、並進・回転運動および表面風圧力を自立的に直接測定可能な計測装置を開発し、その計測装置を埋め込んだブラフボディ模型を、無風のドーム建物内で実際に飛ばして計測を行った。同時に、ビデオ画像から3次元飛翔運動を求め、計測装置で得られた測定結果との比較を行い、提案する測定手法の有用性を示すとともに、ブラフボディの空力特性を明らかにした。台風や竜巻などの強風により生じる飛散物の多くは、砕石、木の枝、破壊された建物の部材など“流線型でない形状"をもった物体、すなわち“ブラフボディ"であり、飛散性状を予測するためにはそれらの空力特性を知ることが基本となる。通常これらの空力特性は風洞実験により求められ、その場合、物体は風洞に固定された状態で測定が行われることが多いので、物体と気流の相対風向風速がほぼ一定な状況の結果となる。一方、実際の飛散物は、周囲の気流性状の非定常性および自身の運動による姿勢の変化により、相対風向風速が時々刻々と変化する状況で飛散するが、流線型でない形状をもった物体であるブラフボディが、相対的な風向風速が変化する流れの中を飛翔する際の空力特性に関する情報はほとんどないのが現状である。このため、飛散物の飛翔運動を精度よく予測するために非定常な流れの中を飛翔するブラフボディのもつ動的な空力特性を明らかにし、風洞実験のような定常流中で得られた静的な空力特性との差異を明らかにすることが強く望まれており、本研究ではそれらを明らかにする測定法を提案する。具体的には、並進・回転運動および表面圧力を記録するセンサーを埋め込んだブラフボディを作成し、飛翔中の3軸方向の加速度と回転速度、および、表面風圧力の時刻歴変化を測定して、ブラフボディが受ける力と姿勢変化を測定する方法を確立する。また、ビデオカメラにより飛翔経路を記録して比較用のブラフボディの3次元運動を求める。これにより、ブラフボディの飛翔運動を予測し、建物の強風被害の原因である飛散物の衝突による衝撃力を精度よく推定することが可能となる。その結果、飛来物に対して要求される耐衝撃性能を適切に評価し、建物の飛散物に対する防御性能を高めるための、より合理的な耐風設計が可能となって、建物の強風被害低減に貢献するものである。平成28年度には、飛翔中の空力特性を直接測定することのできるブラフボディ試験体を作成し、その性能を検証して、次年度に行う飛翔実験の準備を完了させた。ブラフボディ試験体は、表面に多数の風圧測定孔をもつ流線型でないブラフボディで、種々の形状を作成した。並進運動の加速度、回転運動の角速度が測定できる6軸モーションセンサーと、風圧力を多点で測定できる圧力センサー、および、データロガーを組み込んだ自立型のデータ収集プローブを内蔵して、エアーキャノンによる射出、あるいは気球からの投下により高度30m程度の高さから落下させ、試験体自身の運動と加わる風圧力を測定するものとする。また、地上に落下する際の衝撃からデータ収集プローブを守り、回収後のプローブから測定されたデータを取り出せる構造とする。これまでに、京都大学防災研究所所有の風洞を用いて、試験体の静的な空力特性を測定し、既存の実験結果との比較により、データ収集プローブを組み込んだブラフボディ試験体の性能検証を行った。さらに、約8mの高度から試験体を落下させ、落下時の地面との衝突による衝撃に対して、データ収集プローブの機能が損なわれないことを確認した。また、データ収集プローブにより試験体に加わる風圧力と加速度を測定し、比較のために、ビデオカメラでも落下の状況を撮影して、画像解析により物体の落下運動の軌跡を求め、速度や加速度を別途求めた。これらの結果を比較し、物体の運動に対応した圧力と加速度が得られていることを確かめた。ただし、加速度の変化については、センサーからの出力と画像解析からの値は、定量的には精度よい一致が得られなかったため、これらの精度を上げるための改良を加える必要が明らかになった。さらに、高高度(30m程度)からの落下に備え、気球を使った落下実験も行い、計測に必要となる治具や遠隔操作システム等の確認と問題点の洗い出しを行った。台風や竜巻などの強風による建物被害は、その多くが風に飛ばされた飛散物の衝突によるものである。台風や竜巻などの強風により生じる飛散物の多くは、砕石、枝、破壊された建物の部材など“流線型でない形状"をもった物体、すなわち“ブラフボディ"であり、飛散性状を予測するためにはそれらの空力特性を知ることが基本となる。本研究では、飛翔中の“ブラフボディ"に加わる空力特性を、並進・回転運動および表面風圧力を測定するセンサーを埋め込んだブラフボディ試験体を空中で実際に飛ばして直接測定するする手法を提案し、その有効性を以下の手順で検証して、“ブラフボディ"に加わる動的な空力特性を明らかにした。1並進運動、回転運動の測定、風圧力の多点測定が可能なセンサー、および、データロガーを組み込んだ自立型の計測システムを作成し、事前の風洞実験等により性能検証を行う。2プローブを内蔵して飛翔するブラフボディ試験体を代表的な形状である“塊状"、“平板状"、“棒状"について作成する。

3ブラフボディ試験体をドーム建物の内部で、無風環境下で50mの高さから落下させて飛翔運動を計測して飛翔中のブラフボディの空力特性の直接測定を行い、ブラフボディの動的な空力特性の変化を明らかにする。4同時に、ビデオ画像から3次元飛翔運動を求め、空力特性の精度検証を行って、提案する測定手法の有用性を示す。これにより、作成した自立型の計測システムの有効性を示し、動的な運動下の“ブラフボディ"の空力特性を明らかにした。台風や竜巻などの強風により生じる飛散物の多くは、砕石、枝、破壊された建物の部材など“流線型でない形状"をもった物体、すなわち“ブラフボディ"であり、飛散性状を予測し、飛散物に対する被害防止・減災対策を行うためにはそれらの空力特性を知ることが基本となる。本研究では、並進・回転運動および表面風圧力を自立的に直接測定可能な計測装置を開発し、その計測装置を埋め込んだブラフボディ模型を、無風のドーム建物内で実際に飛ばして計測を行った。同時に、ビデオ画像から3次元飛翔運動を求め、計測装置で得られた測定結果との比較を行い、提案する測定手法の有用性を示すとともに、ブラフボディの空力特性を明らかにした。平成28年度の結果、以下の解決すべき点が残されている。・試験体の回転運動を測定するためのセンサーの検定が行われていない。・試験体の落下時に、データ収集プローブに搭載されたセンサーから得られた出力の精度検証を行うための、ビデオ画像のクオリティが低く、比較用の姿勢データの精度が悪い。平成29年度には、これらの問題点を解決・改良するために、回転速度を計測できるセンサーをデータ収集プローブに加える。ビデオ画像のクオリティを高めるため、試験体の明彩、照明方法などを改良したブラフボディ試験体を用いて飛翔実験を行い、飛翔中のブラフボディの空力特性を測定する予定である。さらに、最終目標である飛翔中のブラフボディの空力特性を求めるためには、ブラフボディと周囲の空気との相対速度を知る必要がある。そのためには試験体が落下する領域の風速分布が必要となるが、その計測は非常に困難であるため、本研究では無風の空間で実験を行うこととする。これにより、試験体の速度と姿勢を測定することで、相対風速を求めることができる。無風の空間としては、風の吹かない気象条件のもとで行うのが理想であるが、屋外の実験では気象条件に左右される可能性があるので、室内で行うことを予定している。その際、できるだけ長い飛翔時間を確保するため、広い空間、高い位置から落下させることができるように、大型のドーム建物を借り切って屋内実験を行うことも予定している。落下実験は種々の形状をもったブラフボディ試験体を気球や天井から垂らしたロープに吊り下げ、落下・飛翔開始位置の高度や姿勢を変化させた測定を行う。あるいは、エアーキャノンにより飛翔開始時の速度と角度を変化させた測定を行う。このように、ブラフボディの形状や飛翔条件を変化させて、飛翔中のブラフボディの空力特性の直接測定を行い、ブラフボディの動的な空力特性の変化を明らかにする予定である。風工学、建築耐風構造
ミセル製剤ナノバブルと超音波を併用した新しい超音波がん薬物療法の開発

プロスタグランジンE1封入ナノ粒子製剤はナノ微粒子の中にPGE1を封入しミセル製剤である。本研究ではミセル製剤を高速攪拌法でバブル化を試みた。攪拌前後を解析した結果、1000倍以上の粒子数増大が認められ、ミセル内部のガス封入さが強く示唆された。バブルは3ミクロン前後に集中していた。今後、さらに動物実験の検討が必要であるが、ミセル製剤を超音波造影剤や薬物投与促進剤としての応用に一歩前進する情報が得られた。[研究の目的]本課題は世界に先駆け、リプル注^<TM>:プロスタグランジンE 1 (PGE1)封入ナノ粒子製剤を用い、新しい超音波診断用造影剤の特性を詳しく調べ、その治療応用の可能性を早急に見いだすことである。[研究実績]実験計画ではリプル注^<TM>の超音波診断用造影剤として音響実験・動物実験で造影効果の検証をおこなう予定であったが、リプルを50%、20%、10%、5%に希釈したサンプルを高回転撹拌機でしても、光学顕微鏡ではバブルは確認することができなかった。同じ濃度のリプルをメラノーマ細胞株(C32)培養液に添付し、その後、GFP遺伝子によるソノポレーション法遺伝子導入実験を行った。コントロールに比べ、明らかな遺伝子導入率の増強は認められんなかった。リポゾーム製剤(日本油脂製)を用いて、上記と同じ高回転の撹拌を使った処理方法では光学顕微鏡で明らかなマイクロバブルが観察でき、コントロール群と比較し、超音波に殺細効果は認められた。また、上記と同じ細胞を使った遺伝子導入実験で有意な差が認められソノポレーション法の手技的な問題点がないことが立証された。今後はリピル注のさらなる細かい設定を決め、高速撹拌中の様子を詳しく観察し、最適は条件設定を行うことが必要と思われる。動物実験ではリプル注の毒性は認められず、細胞にも毒性がないことが確認できた。超音波診断装置を用いてマイクロバブルをはっきり確認することはできなかった。[研究の目的]本課題は世界に先駆け、リプル注^<TM>:プロスタグランジンE 1(PGE1)封入ナノ粒子製剤を用い、新しい超音波診断用造影剤の特性を詳しく調べ、その治療応用の可能性を早急に見いだすことである。[研究実績]実験計画ではリプル注^<TM>の超音波診断用造影剤として音響実験・動物実験で造影効果の検証を行なう前にリプルでできたμバブルの物理的な性質を測定検討した。リプルを50%、20%、10%、5%に希釈したサンプルを高回転攪拌機し、光学顕微鏡ではバブルは確認することができなかったが、dark lightの顕微鏡観察を試みたところ、ナノサイズのバブルが観察された。また、高回転攪拌する前後で画像を解析したところ、バブルはおよそ10の6乗/ミリ(個)存在することが予想された。レーザーによる光散乱粒径測定法を用いた、バブルの直径を測定した。その結果、高回転攪拌したリプルの直径は2倍から4倍まで増加していることが示唆された。リプルと同様の性質のリポゾーム製剤(日本油脂製)を用いて、上記と同じ高回転の攪拌を使った処理方法でも、コントロール群と比較し、粒子の直径が数倍の増加が認められた。上記の実験結果から高回転攪拌されたリプルのバブルの直径は300ナノから1000ナノの間であることが推測され、今後の実験を進める上で有意義な情報が得られた。遺伝子導入実験のおけるソノポレーション法の手技的な問題点がないことが昨年度に立証されたので、今後はリピル注のさらなる細かい設定を決め、高速攪拌中の様子を詳しく観察し、最適は条件設定を行うことが必要と思われる。今後はリピル注のさらなる細かい設定を決め、高速攪拌中の様子を詳しく観察し、最適は条件設定を行うことが必要と思われる。本課題は世界に先駆け、リプル注TM:プロスタグランジンE1(PGE1)封入ナノ粒子製剤を用い新しい超音波診断用造影剤の特性を詳しく調べ、その治療応用の可能性を早急に見いだすことである。実績として実験計画ではリプル注TMの超音波診断用造影剤として音響実験・動物実験で造影効果の検証を行なう前にリプルでできたμバブルの物理的な性質を測定検討した。昨年に続きリプルを100%、50%、20%、10%、5%希釈したサンプルを高回転攪拌機し、dark lightの顕微鏡観察とレーザーによる光散乱粒径測定法を用いた、バブルの直径を測定した。

粒子直径の分布状況を調べた所、リプルを100%濃度でナノサイズのバブルが最も認められた。リプルと同様の性質のリポゾーム製剤(日本油脂製)を用い、同じ上記の方法で比較したが、リプルはナノバブルの性質として数と直径ではバブルリポゾームが優位であった。細胞に対する超音波照射実験による殺細効果は認められたものの、同様にバブルリポゾームの方が高い効果が得られた(約3倍)。一方上記と同じ細胞を使った遺伝子導入実験での比較試験では有意な差が認められなかった。リプルのバブル化はリポゾームほど、作成が容易でないことが今回の実験で判明した。製造過程での問題が考えられるが、はっきりした要因は特定できなかった。何れにしても今までの動物実験ではリプル注の毒性は認められず、細胞にも毒性がないことが確認できたので、リプルのバブルとしては"硬度"を利用し、耐久性に優れている点で超音波造影剤として使える可能性がある。今後はリピル注のさらなる細かい設定を決め、高速攪拌中の様子を詳しく観察し、最適は条件設定を行うことが必要と思われるが、本研究でリプルがナノバブルとして使える可能性が強く示唆された。今後のDDSおよび超音波造影剤としてリプルの応用に一歩前進したと考えられる。本年度はリプルの物理的な性質の検討に特化したことから、新知見が得られた。光散乱法を用いたことで、バブルの粒子経が予想できたことで実験の進展が得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞を使った遺伝子導入実験で有意な差が認められ、ソノポレーション法の手技的な問題点がないことが立証されている。今後はリピル注のさらなる細かい設定を決め、高速攪拌中の様子を詳しく観察し、最適は条件設定を行うことが必要と思われる。動物実験ではリプル注の毒性は認められず、細胞にも毒性がないので、今後は超音波診断装置を用いてマイクロバブルをはっきり確認する必要がある。
適応指導教室と中学校支援室を活用する再登校援助システムの開発

本研究では、適応指導教室と中学校支援室を活用する再登校援助システムを開発・実施し、その効果を検討した。(1)初年度は、中学校の教職員と教育委員会登校支援課の協力を得て、中学校支援室を活用する再登校援助システムを開発した。(2)次年度は、その介入研究を行い、不登校生徒ならびに適応指導教室通級生徒の登校再建が実現し、効果が確認された。(3)3年目は、最初の介入場面である家庭訪問に焦点化し、家庭訪問での登校支援モデルを開発した。(4)最終年度は、中学校現場での再登校支援の困難と可能性をテーマにしたシンポジウムを開催し、援助システムの導入効果を検討した。いじめ等を原因として長期不登校に陥った中学生への再登校援助システムとそこでのスクールソーシャルワーカー(以下SSW)のロールモデルの開発を行うことを目的とし、初年度においては、中学校での不登校生徒の別室登校に対して、教室登校を実現する支援システムの実用的モデルの開発を行った。方法としては、先行研究(中村ら, 2008,2013)で作成された別室援助モデルを基に、中学校現場での教職員の援用の可否の視点から精査した。先行研究は、関東圏の公立中学校での直接支援者20名および管理職10名に対する半構造化面接を基にM-GTAを用いて生成された別室支援モデルである。このモデルについて、練馬区教育委員会登校支援課の協力の下(職員3名(小学校および中学校退職校長各1名、心理士1名))、当研究チームからの派遣SSW(研究協力者))を加えて、モデルの検討を行った。結果は、5カテゴリーグループ、25カテゴリーから成る支援システムのモデルが生成された。不登校生徒への別室登校に対する支援は「I学校経営計画上での決定」を経て「II支援チーム形成」がされ、実践では「IIIケースマネジメントの展開」と「IVチームマネジメントの展開」が並行して行われる。別室登校を経由して「V学級復帰」が実現すると、「別室登校支援の定着と協働体制の広がり」が期待されるというものである。M-GTAによる支援モデルからの主な修正点は以下である。1個別支援に初めて携わる教職員にも、具体的な実践イメージが得られるように、別室運営および生徒支援の順序を追ってアクションプランでシステムモデルを構成した。2ケースマネジメントにおいては、「掌中への取り込み支援」「級友とつなぎ援助」など質的支援を加えた。3使用する用語について、援助を支援、学校マネジメントを学校経営計画など、学校現場に即したわかりやすい用語に置き換えた。本年度は、昨年度作成したモデルに基づき、研究協力者を派遣して中学校支援室で介入研究を行い、モデルの適合性を検討した。その結果、「学級復帰のための中学校別室登校の支援モデル」では見過ごされていた下記の要件が抽出された。まず、別室運営の要件として、1学校では、上位組織である教育委員会からの承認と学校支援が得られないと、マンパワー確保面からも管理職支援の面からも別室運営を継続することは困難である。2別室支援にあたり、教職員の支援目的を統一しないと、各担任の支援観に規定され、同僚に迷惑をかけない組織への配慮が優先されがちである。登校再建の要件として、対象生徒に支援室への登校を促すには以下の要因が必要となる。1自分の思っていることを聞いてくれて、学校環境との折り合いを調整し、安全基地として機能する職員が存在している。2学校に足が向かないとき、家庭訪問などでさそい出してくれる職員が存在している。3学校での活動に本人が意味を見出している。登校定着を促す要件として、1学習支援では、できそうでできない問題にフィットさせ達成感を獲得させると、支援者に高い信頼が寄せられ、速やかに関係が構築される。2人間関係がうまく作れない生徒は、2者関係から3者関係に発展させる時抵抗が強く、退行を示しがちなので、仲間関係形成に対する介入が求められる。3進路を考えさせ、その具現のためのプログラムをつくると登校動機が高められる。ただし、不登校生徒は現実検討力が不十分な場合が多く、進路は現実感覚の獲得とともに二転三転するので、これに苛立つ教師も少なくない。アドボカシーが必要である。これらの要件を踏まえて、支援モデルの修正が行われた。本年度は、「再登校のための家庭訪問支援モデル」の生成を行った。子ども世代を対象にした相談支援体制を充実させて学校適応をはかり、高校卒業年代での自立を促進しようとする地域の福祉事務所の「子どもの健全育成支援事業」に研究協力を求めた。主業務として家庭訪問を行い、不登校の子どもが学校適応できるように相談支援を行う支援員を対象にインタビュー調査を行い、グラウンデッド・セオリー・アプローチを用いて分析し、不登校生徒対象に行う家庭訪問のプロセスモデルを抽出した。プロセスモデルは、53概念,24カテゴリーが抽出され、以下の7カテゴリー・グループに集約された。【I支援員の資源化】【II家庭訪問での関係形成】【III保護者の資源化】【IV子どもの資源化】【V関係機関との連携と資源化】【VI学校との連携と資源化】【VII再登校後の環境調整】である。家庭訪問支援を促進する要因は以下にまとめられる。

1家庭訪問は、事前の情報収集とそのアセスメントならびに支援方針作成により周到な準備が行われ、支援員が明瞭な役割認知と見通しを立てた上で開始される、2初回訪問では、ケースワーカーや前任担当者など紹介者を介して礼を尽くし、受け入れてもらえなくても粘り強くメッセージを残すなど地道な努力を積み上げて関係形成する、3子どもとの共通世界をつくる過程で、発達や心身の状態、学校適応についてアセスメントする。4子どもも保護者も、将来の進路に不安を抱いているので、将来的自立の観点から子どもの可能性を進路を話し合い、登校の意味を考えさせる。5学校との連携では、教師と協働でアセスメントし、支援方針として子どもの支援ニーズに応じた学校環境調整を行い、教師に登校を促してもらう。6虐待や疾病など、家庭のニーズに応じて支援機関と連携し、支援員がケースマネジメントを行う。次年度は、これまでの研究のまとめと成果報告を行う予定である。研究自体は、当初の計画通り、順調に進行していっている。ただ、論文化や成果報告等にかかるまとまった時間が、なかなか取れなかったため、これらの時間の確保が課題となった。現在、1年間の期間延長を申請し、受理された。本研究では、適応指導教室と中学校支援室を活用する再登校援助システムを開発・実施し、その効果を検討した。1年目は、中学校の教職員と教育委員会登校支援課の協力を得て、中学校支援室を活用する再登校援助システムを開発した。2年目は、その介入研究を行い、不登校生徒ならびに適応指導教室通級生徒の登校再建が実現し、効果が確認された。3年目は、当初予定の最終年度であった。進行状況としては、研究テーマに関するデータ収集は終わり、一部分析も終わっていたが、成果報告をまとめるために時間が必要であったため、1年間の期間延長を申請し、受理された。本年度においては、前年度まで検討してきた「学級復帰のための中学校別室登校の支援モデル」「再登校のための家庭不登校生徒の再登校援助システム」を統合し、あらたに、「不登校生徒のための再登校援助システム」の開発を行なった。そのポイントは、1.教育委員会における別室運営の継承とサポート、2.支援目的と支援方法の教職員間での共有、3.生徒にとって意味のある納得できる活動の実施・試行錯誤、4.学校環境における安全基地としての寄り添いの支援の提供、5.教師と生徒との2者関係から複数関係への発展等に集約された。中学校現場での再登校支援に関するシンポジウムを開催し、他の研究者から本システムについてのコメントを求めた。これらのコメントも参考にしながら、本テーマでの4年間の成果の取りまとめを行った。(1)初年度は、中学校の教職員と教育委員会登校支援課の協力を得て、中学校支援室を活用する再登校援助システムを開発した。(2)次年度は、その介入研究を行い、不登校生徒ならびに適応指導教室通級生徒の登校再建が実現し、効果が確認された。(3)3年目は、最初の介入場面である家庭訪問に焦点化し、家庭訪問での登校支援モデルを開発した。(4)最終年度は、中学校現場での再登校支援の困難と可能性をテーマにしたシンポジウムを開催し、援助システムの導入効果を検討した。本研究での課題は、不登校生徒の再登校援助システムの開発である。
シグナルセンサーとしてのヘムを有する転写調節因子の構造と機能に関する研究

光合成細菌R.rubrum中に含まれる転写調節因子CooAは、分子中にプロトヘムを含む、これまでに全く例の無い、新規な転写調節因子である。CooAの機能発現においては、一酸化炭素が生理的なエフェクターとして機能している。CooA中に含まれるヘムは、一酸化炭素センシングにおける活性中心として機能している。本研究では、遺伝子工学、分子生物学、および各種分光学的な実験手法を用い、CooA中に含まれるヘムの構造と機能の解明を行なった。CooA中のヘムは、酸化型、還元型、CO結合型、いずれの場合も6配位低スピン構造を有していた。共鳴ラマンスペクトル、NMRスペクトル、EXAFSスペクトルの解析により、詳細な配位構造の解明に成功した。CooAの非常にユニークな特徴の一つに、ヘムの酸化状態変化に伴うCys75とHis77間の軸配位子交換反応が進行することを見出した。パルスラジオリシス法により、本軸配位子交換反応の反応機構解析を行なった。その結果、この軸配位子交換反応は、二つの反応中間体を経て進行することが分かった。第一の中間体では、ヘム鉄が2価に還元され、Cys75由来のチオレートアニオンとPro2が軸配位している。ついで、Fe-S間の結合距離が伸びるか、あるいはチオレートがプロトン化することにより、第二の中間体へと変化する。第二の中間体から、Cys75とHis77間での配位子交換反応が進行し、最終産物である還元型CooAが生成することが分かった。His77をグリシンに置換したH77G変異体においても、野生型CooAの場合と同様、二つの中間体の存在が確認された。本変異体では、軸配位子交換反応は進行しないため、第二の中間体から最終生成物が生成する過程は、軸配位子交換を伴わない、ヘムポケットの構造緩和に対応しているものと考えられる。光合成細菌Rhodospirillumrubrum中に含まれる転写調節因子CooAは、分子中にヘムを含む、これまでに全く例のない新規な転写調節因子である。CooAは、ヘム蛋白質の機能という視点から眺めた場合にも、全く新規な機能を有するヘム蛋白質である。現在までに、数多くのヘム蛋白質が報告されているが、転写制御機能を有するヘム蛋白質はCooAが世界で初めての例である。また、CooAは、COが生理的な機能を有していることが確認されている系としても唯一の例である。COセンサーの本体として機能しているCooA分子中に含まれるヘムの配位構造を明らかにすることは、CooAの機能を理解する上で不可欠である。そこで本研究では、ヘムに配位可能なアミノ酸残基を対象としたアラニンスキャニング、ピコ秒時間分解共鳴ラマンスペクトル、およびEXAFSを用いて、CooA分子中に含まれるヘムの配位構造の決定を行なった。その結果、以下に示すような結果を得ることができた。CooA分子中に含まれるヘムは、酸化型においてはCys75由来のチオレート基とPro2由来のイミノ窒素が、還元型ではHis77由来のイミダゾール基とPro2由来のイミノ窒素が、それぞれ配位した6配位構造を有していることが明かとなった。また、CO結合型CooAにレーザー光を照射し、ヘムに配位したCOの光解離後の時間分解共鳴ラマンスペクトルを測定したところ、光解離直後には211cm-1にn(Fe-His)に帰属されるラマンバンドが観測された。このことから、CO結合型CooA中のヘムには、COとHis77が軸配していると考えられる。

光合成細菌R. rubrum中に含まれる転写調節因子CooAは、分子中にプロトヘムを含む、これまでに全く例の無い、新規な転写調節因子である。CooAの機能発現においては、一酸化炭素が生理的なエフェクターとして機能している。CooA中に含まれるヘムは、一酸化炭素センシングにおける活性中心として機能している。本研究では、遺伝子工学、分子生物学、および各種分光学的な実験手法を用い、CooA中に含まれるヘムの構造と機能の解明を行なった。CooA中のヘムは、酸化型、還元型、CO結合型、いずれの場合も6配位低スピン構造をゆうしていた。CooAの非常にユニークな特徴の一つに、ヘムの酸化状態変化に伴うCys75とHis77間の軸配位子交換反応が進行することを見出した。パルスラジオリシス法により、本軸配位子交換反応の反応機構解析を行なった。その結果、この軸配位子交換反応は、二つの反応中間体を経て進行することが分かった。電子線照射により、まずヘム鉄が2価に還元され、Cys75由来のチオレートアニオンとPro2が軸配位した第一の中間体が生成する。ついで、Fe-S間の結合距離が伸びるか、あるいはチオレートがプロトン化することにより、第二の中間体へと変化する。第二の中間体から、Cys75とHis77間での配位子交換反応が進行し、最終産物である還元型CooAが生成することが分かった。His77をグリシンに置換したH77G変異体においても、野生型CooAの場合と同様、二つの中間体の存在が確認された。本変異体では、軸配位子交換反応は進行しないため、第二の中間体から最終生成物が生成する過程は、軸配位子交換を伴わない、ヘムポケットの構造緩和に対応しているものと考えられる。
次世代インターネットにおけるQoS管理フレームワークに関する研究

本研究では,超大規模ネットワークであるインターネットへの適用を目指した,次世代インターネットにおけるQoS(Quality of Service)管理フレームワークの提案を行った.本フレームワークでは,インターネットの構成要素を,サービスを提供するサーバ,同一のQoS管理ポリシーに従って運用されるローカルネットワーク,グローバルインターネットの3種類に分類し,それぞれの構成要素に対してQoS制御機能を定義した.ここでは,フィードバック型の簡易な制御,集中管理を必要としない自律分散制御により,インターネット上でのQoS制御を実現している.今年度は,これまでに提案してきたQoS管理フレームワークとしてのシステム管理アーキテクチャに従い,フレームワークの構成要素毎に制御機能の実装検証を行った.特に,アプリケーション例として映像配信サービスを取り上げ,以下の2種類のQoS制御手法を実現した.一つ目は,システム環境に合わせて動的に変化する制御ルールを利用した映像品質制御手法であり,QoS制御機能を持たないベストエフォートネットワーク上でのQoS制御を実現した.二つ目は,映像のコンテンツとユーザの品質に対する嗜好を考慮した映像品質制御手法であり,映像コンテンツと品質パラメータ間の関係を主観評価実験により定式化し,より精度の高いQoS制御を実現した.グローバルインターネットにおいては,トラフィック特性に応じて分類されたクラス毎にネットワークレベルの制御を行うが,本研究では,自己申告に基づくアプリケーションの分類方法を提案し,簡易なキュースケジューリング方式により違反アプリケーションにペナルティを与える方式を考案した.本手法に関しては,様々なネットワーク環境の下で評価実験を行う必要があるが,これは今後の課題である.IPネットワーク上でQoS(Quality of Service)を制御する技術として,ルータなどのネットワーク機器を高機能化する手法や,アプリケーションに制御機能を組み込む手法等が多く提案されている.しかし,インターネット上でのサービス提供を考えた場合,これらの手法には,規模適応性に欠けるという問題があった.そこで本研究では,QoS管理フレームワークを規定することにより,フィードバック型の簡易な制御,集中管理を必要としない自律分散制御の実現を目指す.本フレームワークでは,インターネットの構成要素を,サービスを提供するサーバ,同一の管理ポリシに従って運用されるローカルネットワーク,グローバルインターネットの3種類に分類し,それぞれに対してQoS制御機能を定義する.本年度は,システム管理アーキテクチャを提案するとともに,サーバにおけるアプリケーションレベルのQoS制御手法の検討を行った.アプリケーション例としては映像配信サービスを取り上げ,実際にQoS制御機能を実装することにより,その実用性を検証した.具体的には,以下の3種類の機能を実現した.(1)システム環境に応じて動的に変化する制御ルールを構築する機能.(2)サービスのコンテンツに応じたQoS制御機能.ここでは,主観評価実験により,映像のコンテンツに対するQoSパラメータの影響度合いを重回帰分析により定式化した.(3)映像の視聴形態に応じたQoS制御機能.ここでは,PCモニタ上のマウスイベントを検出することにより,ユーザの視聴形態を判断した.実装した映像配信システムを利用したユーザ実験を行い,これらの機能が,ユーザの映像に対する主観品質を大きく向上させることを確認した.今後,これらのアプリケーションレベルのQoS制御とネットワークレベルのQoS制御を組み合わせることにより,さらなる品質向上を検討する必要がある.本研究では,超大規模ネットワークであるインターネットへの適用を目指した,次世代インターネットにおけるQoS(Quality of Service)管理フレームワークの提案を行った.本フレームワークでは,インターネットの構成要素を,サービスを提供するサーバ,同一のQoS管理ポリシーに従って運用されるローカルネットワーク,グローバルインターネットの3種類に分類し,それぞれの構成要素に対してQoS制御機能を定義した.ここでは,フィードバック型の簡易な制御,集中管理を必要としない自律分散制御により,インターネット上でのQoS制御を実現している.今年度は,これまでに提案してきたQoS管理フレームワークとしてのシステム管理アーキテクチャに従い,フレームワークの構成要素毎に制御機能の実装検証を行った.特に,アプリケーション例として映像配信サービスを取り上げ,以下の2種類のQoS制御手法を実現した.一つ目は,システム環境に合わせて動的に変化する制御ルールを利用した映像品質制御手法であり,QoS制御機能を持たないベストエフォートネットワーク上でのQoS制御を実現した.二つ目は,映像のコンテンツとユーザの品質に対する嗜好を考慮した映像品質制御手法であり,映像コンテンツと品質パラメータ間の関係を主観評価実験により定式化し,より精度の高いQoS制御を実現した.グローバルインターネットにおいては,トラフィック特性に応じて分類されたクラス毎にネットワークレベルの制御を行うが,本研究では,自己申告に基づくアプリケーションの分類方法を提案し,簡易なキュースケジューリング方式により違反アプリケーションにペナルティを与える方式を考案した.本手法に関しては,様々なネットワーク環境の下で評価実験を行う必要があるが,これは今後の課題である.
服薬コンプライアンスを改善する、患者に応じて見せる糖尿病シミュレーションモデル

生活習慣の欧米化により糖尿病患者が増加しており、糖尿病患者やその予備群に対する生活習慣改善や病識を深めるための啓蒙は重要である。しかし治療の長期化により、服薬コンプライアンスや生活習慣改善の不良を来たし、合併症を併発するケースも少なくない。本研究では、糖尿病患者の服薬コンプライアンスの改善を目的に医療従事者と患者個々人の病態や治療に即した説明をサポートするコミュニケーションツールとして、システム生物学的手法を用いて血糖値制御に関与するシグナル伝達経路や代謝経路、さらに血糖降下薬の作用機序を実装した糖尿病シミュレーションモデルをCell Illustrator (CI)を用いて開発した。糖尿病患者やその予備群の治療に対する理解と病識を深め、患者自ら血糖コントロールに勤めることは糖尿病の治療や予防に非常に重要であると考えられている。本研究では、分子メカニズムのモデル構築・シュミレーション解析ソフトウェアCell Illustrator (CI)を用いて、コンピュータ上で血糖値コントロールのシミュレーションモデルを構築し、糖尿病患者と医療従事者とのコミュニケーションツールとしての利用や、糖尿病治療薬の作用機序の解析や理解への利用を考えている。前年度には、我々が今まで構築してきた膵β細胞におけるインスリン分泌機構のシミュレーションモデルをベースとして、既知の論文データを参考に、小腸、肝臓、膵臓の3臓器の相互作用を考慮した血糖コントロールと糖尿病治療薬の作用機序を実装したシミュレーションモデルを構築した。本年度では、さらに糖尿病治療薬の種類を追加した。また、ヒトの経口糖負荷試験での血糖値、インスリン分泌量などの経時的データを利用して、データ同化を行う事で、シミュレーションモデルの精度を上げることを目標として準備をした。糖尿病糖患者やその予備群の治療に対する理解と病識を深め、患者自ら血糖コントロールに勤めることは糖尿病の治療や予防に非常に重要であると考えられる。本研究では、モデル構築・シミュレーション解析ソフトウェアCell Illustrator (CI)を用いて、コンピュータ上で血糖値コントロールのシミュレーションモデルを構築し、糖尿病患者と医療従事者とのコミュニケーションツールとしての利用や、糖尿病治療薬の作用機序のシミュレーションへの利用を考えている。平成24年度は、我々が、今までに構築してきた膵β細胞におけるインスリン分泌機構のシミュレーションモデルをベースとして、既知の論文データを参考に、小腸、肝臓、膵臓の3臓器の相互作用を考慮した血糖値コントロールのシミュレーションモデルを構築した。また、このモデルに糖尿病治療薬の作用機序も実装した。今後は、ヒトの経口糖負荷試験での血中グルコース濃度やインスリン分泌量の経時的データを使用して、更に正確なパラメータ調整を行うべく準備を進めている。糖尿病患者やその予備群の治療に対する理解と知識を深め、患者自ら血糖コントロールに努めることは糖尿病の治療や予防に非常に重要であると考えられている。本研究では、分子メカニズムのモデル構築・シミュレーションモデル解析ソフトウェアCell Illustrator (CI)を用いて、コンピュータ上で血糖値コントロールに関与するシグナル伝達経路のシミュレーションモデルを構築し、糖尿病患者と医療従事者とのコミュニケーションツールとしての利用や、糖尿病治療薬の作用機序の解析や理解への利用を考えている。前年度までは、我々が構築した「膵β細胞のインスリン分泌機構」のシミュレーションモデルをベースとして、「既知の論文データ」を参考に、小腸、肝臓、膵臓の3臓器の相互作用を考慮した血糖コントロールと糖尿病治療薬の作用機序をシミュレーション可能なモデルを構築した。本年度は、この「シミュレーションモデル」の動態を「ヒトの血糖値や血中インスリン濃度の実測値」の動態に近づけるために、シミュレーションモデルの精度を上げる必要がある。我々は日本医科大学倫理委員会の承認を得て、75g経口糖負荷試験の血糖値と血中インスリン濃度の実測値データを参考にしながら、データ同化ソフトウェアDA1.0を用いてシミュレーションモデルの各パラメーターの調整を行った。データ同化に用いた実測値データは時系列のポイントが限られていることより、実測値から近似曲線を求め、その予測値データをしようしてシミュレーションモデルのパラメーター調整を行った。病理学、細胞生物学、システム生物学1.Cell Illustratorでの、小腸、肝臓、膵臓の3臓器の相互作用を考慮した血糖コントロールに関与するシグナル伝達経路のシミュレーションは成功している。2.糖尿病治療薬の種類を追加し、それらの作用機序の実装を行っている。3.専門医からのアドバイスなどを受け、モデル構築の改良・改善をおこなっている。1.現在まで、Cell Illustratorを用いて、小腸、肝臓、膵臓の3臓器の相互作用を考慮した血糖値コントロールのシミュレーションモデルの構築に成功している。さらに、糖尿病治療薬の作用機序を実装しており、さらに細かなパラメータの調整を行っている。2.糖尿病専門医からのアドバイスを受け、モデル構築の改良・改善を行っている。ヒトの経口糖負荷試験のデータ、特に住民の検診データを利用するため、倫理委員会への申請や、関係者との調整・準備を進めている。ヒトのデータを使用したデータ同化によるシミュレーションモデルのパラメーター調整を目指している。

ヒトの経口糖負荷試験での血中グルコース濃度やインスリン分泌量の経時的データを使用して、更に正確なパラメータ調整を行うべく準備を進めていく。当該助成金が生じた理由として、Cell Illustratorの年間使用の期限が4月をまたいだ事や、次年度が最終年度であるため、分子病理学的解析や多変量解析ソフトウェアのサポートなどに充当することを考えている。1.解析ソフトウェアのサポート料2.分子病理学的解析の試薬など1.ヒトの血中グルコース濃度やインスリン分泌量のデータを用いてコンピュータによるデータ同化を予定しており、大型計算機の使用を予定している(大型計算機使用料)。2.現在のシミュレーションモデルの解析データを簡便に利用出来るようなタブレット装置のアプリケーションの開発を計画している(アプリケーション開発費用)。3.データ解析用のソフトウェア購入費用。