hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光標識技術による細胞間相互作用の1細胞トランスクリプトーム解析

近年、1細胞トランスクリプトーム解析(SCTA)の技術進展によって生体組織における細胞の新たな動態・機能が明らかになりつつある。しかし、今現在のSCTAでは、細胞を回収する際に組織を破砕するため、組織中での細胞の空間情報が失われてしまう。本研究では、生体組織中で、特定の細胞と近接して相互作用する細胞をその場で蛍光標識する遺伝子コード型レポーターシステムを開発する。蛍光標識された細胞を生体組織から単離し、SCTAによって細胞系譜やその性状を明らかにすることで、これまで知られていなかった細胞間相互作用の発見が期待できる。
コピー数変異を考慮した日本人若年発症成人型糖尿病原因遺伝子の再検討

生活習慣病の代表である糖尿病は、通常複数の遺伝子が発症に関与する多因子疾患です。しかし、糖尿病の一部(2-5%)には単一遺伝子の異常により20代までの若年で発症するタイプがあり、このような糖尿病は若年発症成人型糖尿病(MODY)とよばれています。これまでの研究によって、HNF-1α、HNF-1β、HNF-4α、グルコキナーゼ、PDX-1、NeuroDの6種類のMODY原因遺伝子が同定されています。日本人においてはHNF-1α、HNF-1β、HNF-4αの遺伝子異常の頻度が高いことが報告されています。また、前述の6種類以外の原因遺伝子も存在すると考えられていますが、その実態は明らかではありません。そこで私はMODYと診断された症例3名について、HNF-1α、HNF-1β、HNF-4αの遺伝子変異の有無について検討を行いました。方法としては、各遺伝子の全エクソンをPCR法で増幅し、増幅された遺伝子産物を直接シー〓エンスすることで異常の有無を判定しました。その結果、HNF-1α遺伝子のエクソン1に1個のミスセンス変異(I/L27)、エクソン7に1個のミスセンス変異(S/N487)を同定しましたが、これらのミスセンス変異は健常人においても認められることが報告されており、糖尿病の発症には関係しない遺伝子多型であると判断しました。HNF-1β、HNF-4α遺伝子については多型・変異を認めませんでした。今回検討した3症例においてはPCRで検出されるような遺伝子異常はHNF-1α、HNF-β、HNF-4αに存在しておらず、(1)PCRでは検出できないようなエクソンの欠損など大きな遺伝子異常の存在する可能性、(2)グルコキナーゼ、PDX-1、NeuroD遺伝子異常が存在する可能性、(3)未知の遺伝子異常が存在する可能性が考えられました。今回検討した症例は、どのような遺伝子異常でMODYが発症しているのかについて、今後はこれら3種類の可能性について検討していく予定です。
睡眠時咀嚼筋活動の発現パターン解析による睡眠時無呼吸症候群スクリーニングへの挑戦

本研究の目的は,睡眠時の咀嚼筋筋電図波形と無呼吸発作の発現の関係性やリズム規則性を明らかにし,咀嚼筋筋活動波形の発現パターンから睡眠時無呼吸症候群の存在を予測しスクリーニングを行うことを可能にするアルゴリズムを確立することである.平成30年度は,前年度からの予備的検討をもとにさらに睡眠時無呼吸発作と睡眠時咀嚼筋活動発現パターンの解析へ向けての解析を進めた.予備的検討では,現有のデータをもとに睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムを併発している症例と睡眠時ブラキシズム単独の症例を比較した.時間的にマクロな視点では併発症例でのブラキシズムの発現は無呼吸発作の終了とともに開始され,さらに無呼吸発作の再開とともに(または以前に)終了するパターンが多く見られた.そしてそのパターンは無呼吸発作のリズムに従いその連続性に伴って睡眠時ブラキシズムも連続していた.ブラキシズム単独症例では併発症例に比較しリズム性や連続性は乏しかった.以上の結果より,睡眠時無呼吸発作の発現の規則性・睡眠時無呼吸併発時の睡眠時ブラキシズム発現の規則性・睡眠時ブラキシズム単独発現時の規則性を比較することによりそれぞれの特徴が明らかになるのではないかと着想を持った.一晩での各イベントの発現のばらつきをCV値を用いて算出し,解析行った.睡眠時無呼吸の1時間当たりの発現数を示すAHIと睡眠時ブラキシズムのCV値間には負の相関が認められ,睡眠時無呼吸重症であるほど睡眠時ブラキシズムの発現のばらつきは少ない傾向が示唆された.睡眠検査データの解析法が確立され睡眠時咀嚼筋活動と睡眠時無呼吸発作発現の時間的把握が可能となった.また現有のデータに基づき睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムの併発症例でのパターン解析へ向けての予備的解析の結果大まかなアルゴリズム確立へ向けての方向づけが可能となり,解析を進行中である.今後さらに解析データ数を増やし,パターンやアルゴリズムと実際のデータとの照合を行う必要がある.1.データの収集・処理データ収集を行う.対象は睡眠時ブラキシズムを疑う患者,睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムの併発を疑う患者とする.得られたPSG検査データをもとに睡眠解析を行う.筋電図データを睡眠時ブラキシズム抽出自動解析ソフトを用いAASM2005の基準に従い分類し睡眠時ブラキシズムの判定を行う.その他の咀嚼筋活動(嚥下,体動に伴うもの等)についても分析を行う.2.睡眠時咀嚼筋活動と睡眠時無呼吸併発時の睡眠時ブラキシズム発現パターンとの比較・その妥当性の検証睡眠時咀嚼筋活動と睡眠時無呼吸併発時の発現パターン解析を行い,アルゴリズムを確立する.そのアルゴリズムに従い睡眠時咀嚼筋活動の発現パターンより睡眠時無呼吸発作併発の可能性を予測し,睡眠解析データと照合する.その再現性・妥当性を確認する.本研究の目的は,睡眠時の咀嚼筋筋電図波形と無呼吸発作の発現の関係性やリズム規則性を明らかにし,咀嚼筋筋活動波形の発現パターンから睡眠時無呼吸症候群の存在を予測しスクリーニングを行うことを可能にするアルゴリズムを確立することである.平成28年度は,睡眠検査を行うための設備・環境を整え,現有のデータを用い睡眠時無呼吸発作と睡眠時咀嚼筋活動発現パターンの解析へ向けて,予備的検討を行った.1.睡眠検査設備の整備:当院での睡眠検査を行うため,防音室にPSG測定装置・音声ビデオ記録装置・筋電図測定装置を設置した.PSG測定項目に加え咬筋・顎二腹筋の筋電図と音声ビデオを終夜連続記録できる環境が整い,同時記録を行うことで時間的に同期することが可能となった.2.発現パターン解析へ向けての予備的解析:現有のデータの中で睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムが併発している症例を用いた.PSG測定項目に加え咬筋・顎二腹筋の筋電図と音声ビデオを終夜連続記録した睡眠検査データを解析した.PSG検査結果をAASM2007の基準に従い睡眠解析し,咬筋筋電図と音声ビデオ記録を元にAASM2005の基準に従い睡眠時ブラキシズムの発現の判定を行った.その他の筋活動(嚥下,体動に伴うもの等)についても分析を行った. PSG検査結果と筋電図の解析結果を同期することにより睡眠時無呼吸発作発現のタイミングと睡眠時咀嚼筋活動発現のタイミングを時間的に把握することが可能となった.睡眠検査を行う設備が整い,予備的検討により検査データの解析法も確立され睡眠時咀嚼筋活動と睡眠時無呼吸発作発現の時間的把握が可能となった.しかし,まだデータ収集を行うことができていない状態にあるため,パターン解析やアルゴリズム確立には至らなかった.本研究の目的は,睡眠時の咀嚼筋筋電図波形と無呼吸発作の発現の関係性やリズム規則性を明らかにし,咀嚼筋筋活動波形の発現パターンから睡眠時無呼吸症候群の存在を予測しスクリーニングを行うことを可能にするアルゴリズムを確立することである.平成29年度は,現有のデータを用い睡眠時無呼吸発作と睡眠時咀嚼筋活動発現パターンの解析へ向けて,予備的検討を行った.

1.睡眠データの解析法の確立:通常のPSG測定項目に加え咬筋・顎二腹筋の筋電図と音声ビデオを終夜連続記録した睡眠検査データを解析した.現有のデータの中で睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムが併発している症例を用いた.PSG検査結果をAASM2007の基準に従い睡眠解析し,咬筋筋電図と音声ビデオ記録を元にAASM2005の基準に従い睡眠時ブラキシズムの発現の判定を行った.その他の筋活動(嚥下,体動に伴うもの等)についても分析を行った. PSG検査結果と筋電図の解析結果を時間的に同期することにより睡眠時無呼吸発作発現のタイミングと睡眠時咀嚼筋活動発現のタイミングを把握することが可能となった.2.発現パターンの解析:上記の解析法を用い発現のタイミングについて予備的解析を試みた.現有のデータをもとに睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムを併発している症例と睡眠時ブラキシズム単独の症例を比較検討した.時間的にマクロな視点では併発症例でのブラキシズムの発現は無呼吸発作の終了とともに開始され、さらに無呼吸発作の再開とともに(または以前に)終了するパターンが多く見られた.そしてそのパターンは無呼吸発作のリズムに従いその連続性に従って睡眠時ブラキシズムも連続していた.ブラキシズム単独症例では併発症例に比較しリズム性や連続性は乏しかった.睡眠検査を行う設備が整い,予備的検討により検査データの解析法も確立され睡眠時咀嚼筋活動と睡眠時無呼吸発作発現の時間的把握が可能となった.また現有のデータに基づき睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムの併発症例でのパターン解析へ向けての予備的解析を行い大まかなアルゴリズム確立へ向けての方向づけは可能となった。しかし、データ収集を行うことができていない状態にあるため,パターンやアルゴリズムの実際のデータとの照合が出来ず,アルゴリズム確立には至らなかった.本研究の目的は,睡眠時の咀嚼筋筋電図波形と無呼吸発作の発現の関係性やリズム規則性を明らかにし,咀嚼筋筋活動波形の発現パターンから睡眠時無呼吸症候群の存在を予測しスクリーニングを行うことを可能にするアルゴリズムを確立することである.平成30年度は,前年度からの予備的検討をもとにさらに睡眠時無呼吸発作と睡眠時咀嚼筋活動発現パターンの解析へ向けての解析を進めた.予備的検討では,現有のデータをもとに睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムを併発している症例と睡眠時ブラキシズム単独の症例を比較した.時間的にマクロな視点では併発症例でのブラキシズムの発現は無呼吸発作の終了とともに開始され,さらに無呼吸発作の再開とともに(または以前に)終了するパターンが多く見られた.そしてそのパターンは無呼吸発作のリズムに従いその連続性に伴って睡眠時ブラキシズムも連続していた.ブラキシズム単独症例では併発症例に比較しリズム性や連続性は乏しかった.以上の結果より,睡眠時無呼吸発作の発現の規則性・睡眠時無呼吸併発時の睡眠時ブラキシズム発現の規則性・睡眠時ブラキシズム単独発現時の規則性を比較することによりそれぞれの特徴が明らかになるのではないかと着想を持った.一晩での各イベントの発現のばらつきをCV値を用いて算出し,解析行った.睡眠時無呼吸の1時間当たりの発現数を示すAHIと睡眠時ブラキシズムのCV値間には負の相関が認められ,睡眠時無呼吸重症であるほど睡眠時ブラキシズムの発現のばらつきは少ない傾向が示唆された.睡眠検査データの解析法が確立され睡眠時咀嚼筋活動と睡眠時無呼吸発作発現の時間的把握が可能となった.また現有のデータに基づき睡眠時無呼吸と睡眠時ブラキシズムの併発症例でのパターン解析へ向けての予備的解析の結果大まかなアルゴリズム確立へ向けての方向づけが可能となり,解析を進行中である.今後さらに解析データ数を増やし,パターンやアルゴリズムと実際のデータとの照合を行う必要がある.1.データの収集・処理
スパイラル・ゾーンプレートを用いた干渉測長法の研究

工業技術の急速な進歩によりICなどの小さなものから天体望遠鏡などの大きなものまで、高精度化・多様化という問題に直面している。このため、数cmから数十mの寸法や距離を高精度・高能率で測定することが要求されるようになってきている。当初、研究の目的を、単一波長の光源を用い、スパイラル・ゾーンプレートによって得られる回折波面を利用することで、数cmから数十m離れた位置を数mumの精度で、かつ高能率に測定する干渉測長法の原理の確立、およびその測定法の測定感度・測定精度等を明確にすることとしていた。そして、研究の目的を達成するために、第一に使用するスパイラル・ゾーンプレートのパターンについて幾何学的な解析方法である光線追跡法を用いて計算機シミュレーションを行い検討をする予定であった。しかし、実際に研究を始めた段階で、使用するゾーンプレートについて、振幅型と位相型を比較・検討した結果、高精度・高能率な測長を行うためには、位相型を選択しなければならないことがわかった。そこで、まず初めに、位相型回折格子の位相分布と格子のデューティー比とその回折効率について検討を行った。その結果、回折効率は、格子の位相分布とデューディー比に密接に関わっていることがわかった。そのため使用する回折格子をいかにして製作するかが問題となり、酸化シリコンを蒸着する方法を検討し、良い結果を得た。今後、当初の目的であった、スパイラル・ゾーンプレートのパターンを検討し、実験を継続して行う予定である。
成体脳内における血管に沿ったニューロン移動機構の解析

(1)移動経路過程における新生ニューロンの形態と血管パターニングの解析ゼブラフィッシュ成魚の脳切片上で新生ニューロンの形態、血管、放射状グリアとの細胞間の関係について調べた。脳室壁に並んだ放射状グリア(神経幹細胞)から産生された新生ニューロンは、まず血管に伸びた放射状グリアの突起を伝って血管まで移動した。この時、新生ニューロンの長軸方向は、放射状グリアの突起に平行であり、血管に対しては直交していた。血管に到達後、新生ニューロンの長軸方向は血管に対して平行になり、血管を足場にして前方の嗅球へ移動していることがわかった。また、新生ニューロンが足場にしている血管は動脈マーカーを発現していることがわかった。(2)新生ニューロンと血管におけるSdf1/Cxcr4ケモカインシグナリングの解析Sdf1の受容体であるCxcr4を欠損したゼブラフィッシュ変異体の成魚脳内では新生ニューロンが血管を足場にできず、嗅球に到達した新生ニューロンの数が減少した。Cxcr4受容体のアンタゴニスト(AMD3100)で処理した野生型の成魚脳内でも同様の異常を認めたことから、本ケモカインシグナリングは新生ニューロンが血管を足場にして移動するために必要であることがわかった。(3)ゼブラフィッシュ成魚脳内のニューロン移動と血流の方向脳血流を調べるために、血球を蛍光標識したトランスジェニックフィッシュTg(gata1:DsRed)と血管を蛍光標識したトランスジェニックフィッシュTg(fli1:GFP)を交配し、二重蛍光標識したトランスジェニックフィッシュTg(gata1:DsRed;fli1:GFP)を作成した。成魚まで飼育後、蛍光顕微鏡下で新生ニューロンが移動の際に足場にしている血管内の血流をイメージングしたところ、新生ニューロンの移動方向と血流の向きは同じであることがわかった。初年度は、移動中の新生ニューロンと血管パターニングとの位置関係、新生ニューロン-血管間におけるSdf1/Cxcr4ケモカインシグナリングの関与を調べた。1.移動経路過程における新生ニューロンと血管パターニングの解析:新生ニューロンと血管を二重蛍光標識したトランスジェニックフィッシュ成魚の脳切片上で免疫染色法により放射状グリアを標識後、新生ニューロン-グリア-血管の細胞間の位置関係について調べた。脳室壁に並んだ放射状グリア(神経幹細胞)から産生された新生ニューロンは、まず血管に伸びた放射状グリアの突起を伝って血管まで移動し、その後、新生ニューロンは前方の嗅球に向かって配向している血管を足場にして嗅球に移動していることを示唆する結果を得た。2.新生ニューロンと血管におけるSdf1/Cxcr4ケモカインシグナリングの解析:Cxcr4受容体を欠損したゼブラフィッシュ成魚脳内では新生ニューロンが血管にホーミングできず、嗅球に到達した新生ニューロンの数が減少した。Cxcr4受容体のアンタゴニスト(AMD3100)で処理した成魚の脳内でも同様の異常を認めた。本ケモカインシグナリングは新生ニューロンが血管を足場にするために必要であることがわかった。3.血管と血球を二重標識したトランスジェニックラインの作成:脳血流を調べるために、血球と血管を二重蛍光標識したトランスジェニックフィッシュを作成し、本トランスジェニックラインの稚魚(生後3日目)脳内の血流を確認した。現在、成魚まで飼育中であり、次年度に成魚脳内の血流を観察する予定である。現在、申請書に記載した研究計画通り、ほぼ順調に進展している。

ただし、新生ニューロン移動の足場になっている血管の種類(動脈/静脈)については、それぞれのマーカー抗体を用いて免疫染色法により解析中である。次年度以降は、初年度に作成したトランスジェニックラインを用いて、新生ニューロンの移動、血管のパターニング、血流の関係を明らかにしていくことを目的とする。(1)ゼブラフィッシュ成魚脳内の新生ニューロンの移動と血流の関係:初年度に作成したトランスジェニックラインを用いて、蛍光顕微鏡下で新生ニューロンが移動の際に足場にしている血管内の血流をイメージングすることによって、ニューロン移動方向と血流方向との相関性を調べる。さらに、新生ニューロンと血球を二重標識したトランスジェニックフィッシュを作成し、血流の速さと新生ニューロン移動との相関性についても解析を行う。(2)成魚傷害脳における新生ニューロンの移動と血管(動脈/静脈)パターニングの解析:申請者らが確立したゼブラフィッシュ成魚傷害脳モデルおいて、脳傷害部位近傍で血管のリモデリングが起こっていることがわかっている。そこで、成魚傷害脳における新生ニューロンの分布と血管(動脈/静脈)パターニングを調べる。ゼブラフィッシュの飼育システムのメンテナンス(餌、ろ過フィルター等):50千円免疫染色における一次・二次抗体および各種試薬:1000千円成魚から脳の単離、脳血流観察のための手術などに使用する実験器具:250千円研究成果を学会などで発表するための旅費等:1300千円研究成果を論文などで発表した場合の論文別刷り代又は通信費等:400千円
定量的蝸牛神経損傷モデルによる蝸牛神経損傷病態の解析

本科研費による研究の第一の目標は、「定量的評価可能な蝸牛神経損傷モデル」を、経済的にも実験操作上も多数例を扱うことが容易な小動物(ラット)において,完成させることであったが、その目標は達成され、その成果を国内外の諸学会にて発表することができた。特に、本研究成果に対して、世界脳神経外科学会賞(The Volvo Award for Central Nervous System Injury Research)(第11回世界脳神経外科学会総会、アムステルダム、オランダ、1997年)が授与されたことは、我々の研究成果が世界的な評価を受けたことを示していると言える。その後の我々の研究は、蝸牛神経損傷とそれに引き続いて起こる蝸牛神経変性の病態解析とその防止策の確立に向けて発展している。すなわち、本モデルの確立によって、各種neurotrophinsの蝸牛神経損傷に対する効果などをも客観的に評価検討することができるようになった。現在までに、BDNFとNT3の鍋牛神経変性防止効果について検討を行った。その結果、損傷蝸牛神経のこれらの因子に対する反応は、従来からのin vitroでの実験結果とは一致しないことが判明しつつある。従来から行われていた方法では、蝸牛神経の末梢側processを損傷することによって蝸牛神経変性が作成されてきた。しかし、我々のモデルは、中枢性processが損傷されることによって蝸牛神経変性が引き起こされるという点で全く新しい実験モデルであると言える。これまでの実験結果は、末梢側process損傷モデルによったものであり、我々のin vivoの実験結果との間に見られる相違は、蝸牛神経の損傷部位の相違によるものかもしれない。このように、上記のような研究成果は本科研費によって初めて可能になったものであり、我々の研究は、今後さらに発展する可能性を有している。聴覚は,日常生活を円滑に営む上で不可欠の感覚の一つであり,これに関わる蝸牛神経の機能温存の重要性は,脳神経外科領域でも広く認識されている.しかし種々の疾患、また手術操作によって蝸牛神経損傷を生じることがあり、その病態解析、蝸牛神経機能の回復の可能性までも見透した対策の確立が,強く求められている.このような観点に立って、我々は精力的に実験研究を押し進めてきている。蝸牛神経損傷の定性的な病態解析に加えて、現在は、定量的評価可能な実験系の確立を目指している。その成果として,我々の方法によって蝸牛神経を圧迫するとき,蝸牛,及び蝸牛神経由来の各種の電気生理学的パラメーターが、再現性をもって変化するという事件結果を得ることができた。そして、この成果を本年度の脳神経外科学会総会(富山)において発表することができた。その後、実験動物数をさらに増やし,統計学的にも処理できるだけの固体数を確保した。そして、上記の電気生理学的変化と蝸牛、蝸牛神経に生じた組織学的変化の間に、明らかな相関関係が認められることが判明した。具体的には、蝸牛内のラセン神経節細胞数の変性脱落を指標にして、蝸牛神経の圧迫様式、圧迫の持続時間、圧迫後のラットの生存機関などを種々に変化させて種々検討した結果、至適実験条件を確立することができた。これらの成果を、今夏、オランダ、アムステルダムにおいて開催される世界脳神経外科総会にて口演発表の機会を、すでに与えられている。我々の実験研究は、実験技術の確立の面で極めて困難な側面を持っていたが、ようやくその成果を発表可能な段階になってきた。今後さらに実験研究を遂行していく予定である。当初の予定に従って、我々が確立した「定量的蝸牛神経損傷モデル」を用いて、種々の条件下に実験を重ねた。

まず、蝸牛神経の圧迫様式と蝸牛神経損傷について検討を加えた。その結果、いわゆるstatic compressionに対しては蝸牛神経は高い耐性を有していることが見いだされた。そして、引き続き行った検討によって、蝸牛神経損傷の程度は圧迫子の進展速度に最もよく相関することを見いだすことができた。さらに、圧迫損傷後の神経変性の進展過程も明らかにしつつある。従来、手術侵襲などに対して極めて脆弱であるとされてきた内耳動脈が、圧迫損傷に対してこれまで考えられていた以上の耐性を有していることも新たに見いだされた。これら手術の研究成果に対して、四年ごとに開催されてきた世界脳神経外科学会総会(第11回、オランダ、アムステルダム、平成9年7月)において学会賞(The Volvo Award for Central Nervous Injury Research)が授与された。これは、全世界からの応募論文中、一編のみに授与されるものであり、本科研費によってなされた実験研究から世界的評価を得たという意味で、その受賞の意義は大きいと考えられる。我々の開発した定量的蝸牛神経損傷モデルによって実験研究を実施した。すなわち、小動物用脳定位固定装置にラット頭部を固定し、小脳橋角部で蝸牛神経を露出した後、我々が独自に開発した圧迫子兼記録電極によって圧迫損傷を作成した。その後、浸透圧ミニポンプによって、下記の薬剤を小脳橋角部に局所投与した。2-4週間後に動物をsacrificeし、ラセン神経節細胞数をカウントすることによって、蝸牛神経変性の程度を評価した。現在までに、neurotrophinsのうち、brain derived neurotrophic factor(BDNF)、neurotrophin3(NT3)の蝸牛神経変性防止効果について検討を行った。その結果、損傷蝸牛神経のこれらの因子に対する反応は、in vitroにおける反応とは異なる可能性があること、また、各因子の効果は、濃度依存性であることが判明しつつある。従来から行われていた方法では、蝸牛神経の末梢側axonを損傷することによって蝸牛神経変性が作成されてきた。しかし、我々のモデルは、中枢性axonが損傷されることによって蝸牛神経変性が引き起こされる。これは、新しい実験モデルであると言えるが、これまでの末梢側axon損傷モデルによる実験結果との間に相違が見られた一因は、その損傷部位に相違によるとも考えられた。本科研費によって、上記のような意義ある研究成果をあげることができた。
欠測がある点過程の統計推測とモデルの開発

本研究では、地震の発生時系列を例として、欠測事象がある場合の点過程に関する統計的推測手法を開発し、地震に関連したいくつかの経験則の性質を明らかにした。本研究は以下の成果生み出した。:1)統計モデルによる地震クラスタリングを生成することによって前震現象の経験則といわれているものが再現が出来た;2)本震と最大余震のマグニチュードの差に関するBath法則の理論的解釈を与えた;3)Neyman-Scott点過程の点配置データからクラスタの親点の推定する方法を与えた;4)一般に認知されていない方法や主観的要素を含む地震予測(ブラックボックス型予測法)に対する性能を実際の地震発生データに基づいて客観的に評価できるのギャンブリング評価法を考案した。(1)前震の確率.地震発生のETASモデルは、常時地震から始まる各地震群について説明するモデルである。本研究では、ETASモデルに基づいて、確率的な除群法で、地震活動の過程を常時地震と誘発地震の部分過程に分離して、前震を常時地震の特別なタイプと再定義する。残差分析技術を使用して、モデルに使われている最小規模より小さい小地震が,前震確率の推定に大きく影響していることが分かる。常時地震における前震の割合は,誘発地震における誘発前震(より大きい直接的もしくは間接的に誘発する地震を持つ地震)の割合より小さい。小地震の誘発効果が考えられるとき、シミュレーションにより、これらの割合の違いは見受けられない。これは地震群の自己相似性を示している。(2) Bath法則の理論的解釈.前震確率に関連して、ETASモデルの漸近特性として,余震規模のBath法則が引き出される。ETASモデルで地震クラスターの最大地震の漸近特性を考察し、Zhuang, Ogata(Physical ReviewE 73,046134,2006)の結果を修正し、これを拡張した。この分枝過程が臨界かつ、クラスターのサイズが徐々に増大するとき,以前の研究結果に於いて不正確な部分があることが分かり、これを改善した。本研究はNeyman-Scott点過程の与えられていない親点を推定するために、観測領域で観測された部分情報に基づく,確率的な親点の発生率を推定する手法を提案した。Neyman-Scott点過程に対して、本手法は既存の推論方法とは異なる,混在するクラスターサイズの高次元化を含んだ,フィルタリング利得(filtering gain,詳しい情報が与えられているときと,そうでないときの点過程の発生確率の比率)と関連する再帰公式に基づいている。(2)地震予測のギャンブリング評価法を提案予報者のリスク(失敗の確率)を考え,それによって予報者の成績を評価する.以下「参照モデル」とは地震発生の相場の確率を与えるものである.p0が参照モデルが与える将来地震発生確率を表し,参照モデルによって,予測者のリスク(失敗確率)は1-p0である.予報者はギャンブラーとして,自分の声望ポイントから,彼の予測に従って声望を1ポイント,"はい"または"いいえ"と賭ける。予報者が"はい"と1ポイント賭けて,負けるなら,彼の1ポイントを取り上げる。彼の予測がうまくいったなら,リターンは(1-p0)/p0ポイントである。このように,参照モデルが正しいなら,彼がこの賭けから獲得する期待リターンは0である。また,この規則は確率予測にも適用される。pが予報者によって与えられた地震の発生確率であると仮定し,予報者が'はい'とpポイントを,'いいえ'と1-pポイントを賭けることに分かれる。ギャンブリング評価手法によって,ShebalinのRTP地震予報の成績と中国地震局の年度予報の成績を計算した。
咬合の維持・回復による嚥下機能のアンチエイジング

若年者・高齢者いずれにおいても口腔期開始前より喉頭挙上が開始しており,咬合接触が舌骨・喉頭挙上運動や嚥下反射運動の誘発に関与する可能性が示唆された.また,若年者において咬合挙上の変化が舌骨・喉頭の運動機能や中咽頭・下咽頭の周囲組織に影響を及ぼす可能性が示唆された.若年者・高齢者いずれにおいても口腔期開始前より喉頭挙上が開始しており,咬合接触が舌骨・喉頭挙上運動や嚥下反射運動の誘発に関与する可能性が示唆された.また,若年者において咬合挙上の変化が舌骨・喉頭の運動機能や中咽頭・下咽頭の周囲組織に影響を及ぼす可能性が示唆された.本年度は広島大学病院にて得られた嚥下造影(VF)検査データを用い,以下のとおり研究を実施した。・目的健常若年・高齢有歯顎者における咬合接触の有無が喉頭挙上運動に及ぼす影響の検討・方法被験者:少なくとも両側小臼歯部での咬合支持を有する,自立して日常生活を送る後期高齢者男性12名,年齢80-87歳)および20歯以上で個性正常咬合を有する若年者(男性9名,24-32歳),実験方法:全被験者に問診,口腔内診査,嚥下に関する質問紙調査,反復唾液飲みテスト,最大舌圧測定を実施し,主観的・客観的に摂食・嚥下障害が認められないとみなされた者にVF検査を行った。また一部の被験者にはVF検査と同時に嚥下音の録音も行った。VF検査では10倍希釈バリウム水溶液10mlを被験者に3回指示嚥下させ,その嚥下機能の画像解析を行い,口腔期開始時における咬合接触の有無,分割嚥下の有無および喉頭挙上開始のタイミングとの関連性を検討した。・結果口腔期開始時に咬合接触をせず,嚥下を開始した高齢者は12名中7名,若年者は9名中6名であり,その7名の高齢者では全員に分割嚥下を認め,喉頭挙上開始が口腔期開始より遅れる者が7名中4名に見られた。また,その若年者6名中1名に分割嚥下を認め,喉頭挙上開始が口腔期開始より遅れる者が6名中2名にみられた。一方,高齢者・若年者ともに口腔期開始時前から咬合接触をさせていた者では,高齢者で5名中2名に分割嚥下を認めたものの,口腔期開始前より喉頭挙上が開始していることが明らかになった。・考察咬合接触が舌骨・喉頭挙上運動や嚥下反射の誘発に関与する可能性を示唆できた。次年度は上記結果を踏まえ,無歯顎高齢者や嚥下障害患者における咬合接触と嚥下反射誘発・嚥下予備能力との関連性についてさらに検討を進めたい。本年度は咬合高径の変化が正常な嚥下機能に及ぼす影響を明らかにするため,以下のとおり研究を実施した.●対象と方法健常若年者5名(男性, 25-32歳)を被験者とした.咬合挙上を目的とした下顎型スプリント(2.5, 5.0, 7.5, 10.0 15.0mm)を作製し,スプリント未装着時ならびに各スプリント装着時で,咬合を安定させた状態における嚥下動態(バリウム水溶液10ml,指示嚥下)を側面よりDSA装置にてDVテープに記録した.その後,画像解析を行い,被験者の嚥下機能について定性的ならびに定量的に評価を行った.●結果:咬合挙上量が増加するに従い口腔通過時間の短縮,嚥下反射遅延時間,咽頭通過時間および食道入口部開大時間の延長がみられた.中咽頭部の閉鎖時間が短縮し,喉頭蓋反転部位では咽頭後壁への接触が困難になっていった.舌骨挙上時間・喉頭挙上時間・喉頭閉鎖時間は短縮する傾向がみられた. 15.0mm挙上になると奥舌と咽頭壁との接触が不可能になり,口腔から咽頭への食塊の積極的な駆出がみられず,早期咽頭流入や食塊移送時には重力を利用して嚥下する像がみられた.また咬合挙上に伴い口腔準備期にはすでに舌骨は上方移動し,嚥下反射発生時において舌骨は前方移動のみになる傾向を認めた.●考察:今回の研究結果より,咬合挙上がとくに舌骨・喉頭の運動機能や中咽頭・下咽頭の周囲組織に影響を及ぼす可能性が示唆された.高齢者では喉頭の低位などによる嚥下予備能力の低下が言われており,要介護高齢者に多く見られる無歯顎の状態に対して補綴治療による咬合の再構成などで適切な顎間関係を回復することが高齢者における嚥下予備能力の低下予防を考える上に有益な示唆を得ることができた.
活物質/ナノ多孔カーボン複合材料の充放電プロセスの解明と全固体電池電極への新展開

本研究では,カーボンナノ空間におけるコンバージョン反応や合金・脱合金化反応の反応過程を解明し,充放電機能向上に向けた構造最適化を図るとともに,有機電解液系Liイオン電池のみならず全固体電池電極材料としての可能性や特長の解明を目指している。これまでの研究において,シリカコロイド結晶テンプレート法を利用してメゾマクロ領域の細孔サイズを有するナノ多孔カーボンをまず合成し,次いでSnやS, P源を気相導入することにより,SnO2やSnS2, P活物質の析出担持を試みた。X線回折,元素分析,熱重量分析,ガス吸着等温線測定による比表面積や細孔分布分析,走査型および透過型電子顕微鏡観察の各種分析・評価を通して,カーボンナノ細孔内に各活物質が優先析出した活物質/ナノ多孔カーボン複合体が合成できることを明らかにした。Li塩有機電解液系において,活物質/ナノ多孔カーボン複合体電極のサイクリックボルタンメトリーおよび定電流充放電測定を行い,いずれの活物質複合系においても,活物質・アセチレンブラック単純混合系よりも高容量が発現し,またサイクル安定性に優れることがわかった。SnO2/ナノ多孔カーボン複合体系においては,硫化物系固体電解質を用いて全固体電池電極としての充放電特性も評価した。有機電解液系と異なり固体電解質が細孔内に存在しないにもかかわらず安定な充放電が観測され,緻密な活物質電極で,かつ空隙のない接触界面が要求されてきた全固体電池の既往研究とは異なる新しい電極系を開発することに成功した。さらに,MnNiCo系酸化物を正極材料として全固体電池プロトタイプの充放電特性を評価したところ,高エネルギー密度を安定に発現できるデバイスとして期待できることを明らかにした。当初計画通りにナノ複合材料合成,構造評価,有機電解液での充放電特性評価を行っている。さらに,一部の複合体については,本課題研究期間の後半で予定していた全固体電池としての応用に関する基本的な充放電特性の評価も行い,全固体電池電極材料として期待されることを明らかにし,当初の予定以上に大きく研究が進展した。様々な活物質/ナノ多孔カーボン複合体について有機電解液系および固体電解質系での充放電特性を比較評価し,系統的構造パラメータとの相関性,電解質の種類の影響等を明らかにする。さらに,電極中,特に電極を構成するカーボンナノ空間内におけるナノ活物質とLiイオンの反応過程を電子顕微鏡観察,特にSTEM分析等により追跡し,その特異性やLi拡散メカニズム等を明らかにする。これらの結果を材料構造および電極設計にフィードバックし,高容量発現,反応可逆性(サイクル安定性)やレート特性の向上を図る。
酵母による細胞質遺伝子工学の創製

本研究で計画した細胞質遺伝子工学とは、真核細胞において、対象とする遺伝子を核に移行させず細胞質中に保持して大腸菌制御系等を基に発現制御させる技術のことである。酵母Saccharomycescerevisiaeをモデル真核生物として、その細胞質で複製可能なKluyveromyces lactis由来の線状DNAキラー・プラスミドpGKL1(8,874bp)を発現ベクターとして改良することとした。熊本工業大学の郡家徳郎教授らにより、細胞質にあるpGKL1 DNAについて核内で起こるのと同じ相同組換えが起こること、またキラー毒素蛋白質サブユニットをコードするORF2の大部分をLEU2遺伝子と置換えたpJKL1を作ることによってleu2-3,2-112変異を相補できることが、1991年に示されている。pGKL1にあるあと3つのopenreading frameのうち、ORF1は必須なDNAポリメラーゼをコードしているので手を加えられないが、耐性に関わるORF3とキラー毒素γサブユニットをコードするORF4は転写・翻訳開始配列として加工利用できると考えた。平成8年度は、pJKL1を鋳型としたPCRにより、種々のDNA断片を調製し、URA3遺伝子のORFをORF3のプロモーターで転写発現するようにつなぎ合わせ、leu2の相補性で形質転換し、ura3変異も相補する組換え体を得た。組換え体の生育が野生型酵母に比べて著しく遅いので、本年度はまず詳細なDNAの構造解析を行い、予定された構造のものが正しくできていることを確認した。従って転写・翻訳効率が極めて低いと予想されたので、T7ファージRNAポリメラーゼ遺伝子を発現ユニット内に導入し、転写をその支配下におこなうベクターを大腸菌プラスミド上で構築した。転写・翻訳の効率を定量的に測定するため、K.lactisのLAC4遺伝子をマーカーとしてもたせた。次いで、形質転換後の組換体がキラー感受性になり培地にあるキラーで殺されるのを防ぐために、線状プラスミド全長をクローン化して、非キラー酵母に形質転換しうる系も構築した。これらの評価を今後行なう本研究でいう細胞質遺伝子工学とは、真核細胞において、対象とする遺伝子を核に移行させず細胞質中に保持して大腸菌制御系等を基に発現制御させる技術のことである。本研究では酵母Saccharomyces cerevisiaeをモデル真核生物として、その細胞質で複製可能なKluyveromyces lactisの線状DNAキラー・プラスミドpGKL1(8,874bp)を発現ベクターとして改良することを目的とした。熊本工業大学の群家徳郎教授らにより、細胞質にあるpGKL1 DNAについても核内と同様に相同的組換えが起こること、またキラー毒素蛋白質のαβサブユニットをコードするORF2の大部分をLEU2遺伝子と置換えたpJKL1を作ることによってleu2-3,2-112変異を相補できるいことが、1991年に示されている。pGKL1には、あと3つのopen reading frameがあり、ORF1はDNAポリメラーゼをコードしているため必須で手を加えることができないが、耐性に関わるORF3とキラー毒素蛋白質のγサブユニットをコードするORF4は転写・翻訳開始配列として加工可能と考えられる。本年度は、pJKL1 DNAを鋳型としたpolymerase chain reaction(PCR)により、ORF3を挟む両側のDNA断片を調製し、大腸菌ベクターpUC19上にクローン化してpYK472を作製した。両断片の間には制限酵素SallとBamHIの切断配列を設け、ORF3の転写・翻訳開始のためのDNA配列がBamHI側に存在するようにした。即ち、ここに挿入した遺伝子はBamHI側から転写・翻訳されて発現すると期待される構造である。酵素URA3遺伝子のORF部分のみをPCRで調製し、pYK472に挿入して形質転換・相同組換えにより導入したところ、期待通りura3変異を相補する組換え体が高頻度に得られた。但し、LEU2と同様にURA3の相補も、組換え体の生育は野生型酵母に比べて著しく遅く、転写・翻訳効率が低いことを示唆している。現在、T7ファージRNAポリメラーゼ遺伝子をpYK472に導入し、転写をこの支配下におくベクターの構築が進行中で、これによる転写の効率化が期待される。

平成8年度は、pJKL1を鋳型としたPCRにより、種々のDNA断片を調製し、URA3遺伝子のORFをORF3のプロモーターで転写発現するようにつなぎ合わせ、leu2の相補性で形質転換し、ura3変異も相補する組換え体を得た。組換え体の生育が野生型酵母に比べて著しく遅いので、本年度はまず詳細なDNAの構造解析を行い、予定された構造のものが正しくできていることを確認した。従って転写・翻訳効率が極めて低いと予想されたので、T7ファージRNAポリメラーゼ遺伝子を発現ユニット内に導入し、転写をその支配下におこなうベクターを大腸菌プラスミド上で構築した。転写・翻訳の効率を定量的に測定するため、K.lactisのLAC4遺伝子をマーカーとしてもたせた。次いで、形質転換後の組換体がキラー感受性になり培地にあるキラーで殺されるのを防ぐために、線状プラスミド全長をクローン化して、非キラー酵母に形質転換しうる系も構築した。これらの評価を今後行なう
遺伝子活性化および複製における活性化状態の記憶、伝達の機構

遺伝子の転写活性にかかわるクロマチン構造が複製のさいどのうよな機構で保持されるのかが本研究の目的である。その第一歩としてラットアルドラーゼB遺伝子をとり上げ、転写が活性化されている細胞とそうでない細胞とで複製の方向が異なるかを調べている。本遺伝子の転写がほとんどないラット肝癌細胞dRLh84を低血清培地、アフィディコリン処理あるいはチミジン処理によってS期前半に休止させた。休止解除後、一定時間ごとにアルカリ蔗糖密度勾遠心法およびBrdU標識法により新生短鎖DNAを得た。これらの複製された領域に由来するDNAをサザン法でいくつかのアルドラーゼB遺伝子断片とハイブリダイズさせたところ、休止解除後初期にアルドラーゼB遺伝子の5'上流のDNAとハイブリダイズするバンドが現れ、時間が経るにつれ3'下流のDNA断片とハイブリダイズするDNAが増加した。このような解析からdRlh84細胞での本遺伝子の複製は、5'→3'の方向(転写方向と同じ)に進むことが予想された。さらに、アルドラーゼB遺伝子の5'側上流や遺伝子内部のDNA断片等を用いたハイブリダイゼーション実験から、複製の開始点が本遺伝子の5'近傍にある可能性が示唆された。ここで用いた細胞は本遺伝子の転写がほぼ完全に抑制された細胞である。転写が不活化された細胞では本遺伝子の細胞特異的発現に関与する調節領域近傍に複製開始点があると考えるのは大変興味深い。今後、転写が活発におこっている細胞における複製の方向および複製開始点の位置を解析し、上記の結果と比較したいと考えている。
ホスホール環を含むハイブリッドカリックスフィリン錯体の合成と利用

カリックスアレーンとポルフィリンが融合した化合物であるカリックスフィリンは、柔軟な骨格と酸化還元活性なπ共役平面を併せ持つ新しいタイプの大環状多座配位子である。しかしながら、カリックスフィリン金属錯体の触媒活性に関しては全く報告例がなかった。本研究では、ホスホール、ピロール、および他の複素環が組み込まれたさまざまなハイブリッドカリックスフィリン配位子を構築し、複数の典型元素が織りなす協同効果がうまく発現されるような反応性金属触媒を創製することを目標として研究を進めてきた。まず、ホスファトリピランとピロール、フラン、およびチオフェン誘導体との酸触媒縮合環化反応と引き続く酸化反応により、14πおよび16πP,N2,X型カリックスフィリンを合成し、X線結晶構造解析によりその構造を明らかにした。次いで、パラジウム、ロジウム、および金との錯形成反応を行い、得られた錯体の構造とπ系の電子状態を調べた。ここで、0価パラジウムと16πP,N2,Sハイブリッドとの組み合わせでは、金属と配位子の間で酸化還元が起こり、2価のパラジウム錯体(Pd-P, N2, X錯体)が生成するという興味深い知見を得た。さらに、パラジウム錯体とロジウム錯体を用いて、Heck反応とアセチレンのヒドロシリル化反応をそれぞれ検討し、これらの錯体が触媒として振る舞うことや、カリックスフィリン骨格を構成する複素環の組み合わせにより触媒活性ならびに反応の選択性が大きな影響を受けることを明らかにした。
塩素化PAHおよびその代謝物によるヒトリスク評価

塩素化多環芳香族炭化水素類(塩素化PAHs)は塩素を含む食品の加熱や大気中のPAHsが同じく大気中の塩素と反応することにより生じる物質である。塩素化PAHsもPAHsと同様にアリルハイドロカーボン受容体を活性化し、DNA損傷を引き起こす可能性があると懸念されているが、ヒトへの最も主要な曝露経路である食品中の存在量や毒性メカニズムなどを対象とした研究はこれまでされてこなかった。本研究は、塩素化PAHsのヒトへの曝露量を評価するとともに、ヒト体内での酸化的代謝とそれに伴って引き起こされるDNA損傷性に注目して、塩素化PAHsのヒトへのリスクについて基礎的な知見を提供することを目的としている。平成30年度は、塩素化PAHsのGC-MS/MSによる分析法を検討し、主要な19種類のPAHsを一斉分析できることを確認した。また、食品中の塩素化PAHs分析法について文献検索を行い、対象となる食品や調理法を確定した。塩素化PAHsの毒性については、代表的塩素化PAHsである1-クロロピレンおよびその代謝物を対象として、酵母の細胞死の観察ととDNA変異の修復機能を失った大腸菌と野生型大腸菌による生存試験を実施した。大腸菌による試験では変異型と野生型で大きく生存率は変化せず、顕著なDNA損傷性は認められなかったが、酵母においては3種類ある1-クロロピレン代謝物のいずれにおいても、酵母の細胞死が認められた。当初は食品の塩素化PAHs量の測定まで終了する予定であったが、調理による消長など考慮すべきファクターが多く存在したため、研究計画の立案に時間がかかっている。ある程度の見通しは立ったので、次年度以降進捗を早めて計画を進める予定である。食品、特に塩素化PAHsを生じやすいと考えられている魚の塩蔵品や燻製などを焦点に塩素化PAHsの食品中存在量および一日摂取量を明らかにする。また、近年自家製の燻製等が流行していることから、調理による塩素化PAHsの生成についても検討する予定である。塩素化PAHsの毒性については、酵母で細胞死が見られたことから、酵母を対象として細胞が死滅する原因をDNA損傷の生成や、その他細胞死を引き起こす遺伝子の発現の有無などを対象に評価する予定である。当該年度において研究の進捗が遅れており、予定していた標準品や食品の購入などの支出がなかったことによって次年度使用額が生じた。次年度に当該年度に購入予定であった標準品とGC分析消耗品を次年度計画と併せて執行予定である。
高齢者における呼吸器感染症の予防のための身体活動向上プログラムの開発と効果検証

本課題では、高齢者の呼吸器感染症予防を目的とした身体活動向上プログラムの開発と効果検証を行った。初年度に、活動量基準作成のための観察研究を行った結果、上気道感染症の発生に対する身体活動量(Ex)のカットオフ値は、11.8Mets・時/週であり、予防には中強度以上の活動を増やす必要があることが示された。次に、身体活動向上のための行動変容プログラムを作成し、ランダム化比較試験のデザインを用いて、効果を検証した。介入群では、身体活動が有意に増加し、期間中のインフルエンザの発生割合が有意に低かった。中強度以上の活動を促進する行動変容プログラムにより、高齢者の上気道感染を予防可能であることが示唆された。呼吸器感染症予防を目的とした身体活動向上プログラムの開発と効果検証に向けて、本年度は活動量基準作成のための観察研究を行った。対象は、日常生活が自立した地域在住高齢者86名(平均72±4.9歳、男性27名)とした。身体活動量は、3軸加速度センサーを内蔵した活動量計(EW-NK52, Panasonic製)を用いて、14日間調査し、歩数・活動消費カロリーの1日あたりの平均値、およびEx(3Mets以上の活動時間×強度)の1週間あたりの合計値を求めた。また、過去3ヶ月間における上気道感染症(風邪およびインフルエンザ)の発生を質問紙により調査し、身体活動量との関連性を検討した。身体活動量の各指標について、中央値により2群に群分けを行い、上気道感染症の発生割合をX2独立性の検定により比較した。その結果、Exにのみ有意差がみとめられ、Exが高い群(発生者数:7名,発生割合:16.3%)に比較して低い群(発生者数:16名,発生割合:37.2%)で上気道感染症の発生割合が低かった。さらに、ROC解析により、上気道感染症の発生に対する身体活動量(Ex)のカットオフ値を求めた。Youden indexから求めたカットオフ値は、11.8Mets・時/週(AUC=0.63,感度62.9%、特異度72.9%)であった。上気道感染症の発生を従属変数、年齢・性別を調整因子としたロジスティック回帰分析の結果、Exの1週間の合計値がカットオフ値を上回る場合の上気道感染症の発生のオッズ比は、0.31(95%CI=0.11-0.88)であった。平均歩数および消費活動エネルギーとは関連がみられなかったことから、上気道感染症の予防には身体活動の量のみでなく強度にも注目する必要があり、特に中強度(3Mets)以上の活動を増やす必要があると考えられた。研究課題の第1段階として、当初の計画通り、平成28年度中に身体活動量と上気道感染症の発生の関連性を検証するため観察研究を実施した。この結果は、客観的指標により評価した身体活動量と上気道感染症の関連性を示した初めての報告であり、これまで明らかでなかった上気道感染症予防のための活動量基準作成に寄与するものである。これらの状況より、本研究課題は概ね計画通りに進展できており、引き続き予定された計画に沿って進行していく。本研究課題では、高齢者の呼吸器感染症予防を目的とした身体活動向上プログラムの開発と効果検証を行った。初年度は、活動量基準作成のための観察研究を行った。日常生活が自立した地域在住高齢者86名を対象に、客観的に評価した身体活動量と上気道感染症(風邪およびインフルエンザ)の発生を比較したところ、Ex(3Mets以上の活動時間×強度)が高いグループでは上気道感染症の発生割合が低かった。さらに、ROC解析により求めた、上気道感染症の発生に対する身体活動量(Ex)のカットオフ値は、11.8Mets・時/週であった。上気道感染症の予防には身体活動の量のみでなく強度にも注目する必要があり、特に中強度以上の活動を増やす必要があると考えられた。最終年度は、観察研究の結果に基づいて、身体活動を向上するための行動変容プログラムを作成し、ランダム化比較試験のデザインを用いて、呼吸器感染症予防効果を検証した。対象は地域在住高齢者84名(平均71.9歳、男性25名)とし、介入群と対照群にランダムに割付した。介入群には、週1回90分、24週間の教室型の行動変容介入を実施した。教室では、ゴール設定、フィードバックのような行動変容技法を取り入れ、特に中強度以上の身体活動向上を促した。分散分析の結果、平均歩数、Ex,運動に対するセルフエフィカシー尺度、運動に関する行動的スキル尺度、歩行速度、TUGについて有意な交互作用がみられ、介入群で改善していた(p<0.05)。さらに、介入群(発生者数:1名,発生割合:2.5%)に比較して対照群(発生者数:6名,発生割合:15.4%)で期間中におけるインフルエンザの発生割合が低かった(p<0.05)。本研究の結果より、中強度以上の身体活動を促進する行動変容プログラムにより、高齢者の上気道感染を予防可能であることが示唆された。

次に、身体活動向上のための行動変容プログラムを作成し、ランダム化比較試験のデザインを用いて、効果を検証した。介入群では、身体活動が有意に増加し、期間中のインフルエンザの発生割合が有意に低かった。中強度以上の活動を促進する行動変容プログラムにより、高齢者の上気道感染を予防可能であることが示唆された。平成28年度の観察研究により作成した活動量基準をもとに活動量向上のための介入プログラムを開発し、呼吸器感染症の予防効果をランダム化比較試験により検証する。さらに、活動量基準の精度を向上するため、介入期間中における身体活動の増加度や目標達成度と感染症抑制効果の関連性を検討し、プログラムのさらなる改良に役立てる。老年医学当初の予定より、データ解析作業が速やかに完了したため、補助者への謝金が減少した。平成29年度の調査データ解析作業のための補助者への謝金として使用する。
時空間的に変遷するＧＡＢＡＡ受容体作用による大脳皮質の層依存的な細胞移動の調節

神経細胞の移動に関与する細胞内カルシウムの変動に関与する。本研究課題では発達期の大脳皮質において異なる分布を示す内在性のGABAA受容体のアゴニストであるGABAとタウリンが放射状に移動する神経細胞に対する作用について移動経路や場に着目して研究を発展させてきた。昨年度は下記に示す2項目について報告する。タウリンを介する塩素イオンの変動と細胞移動の関係GABAA受容体応答は塩素イオン輸送体の発達に伴い興奮から抑制に変化する。我々は大脳皮質の移動細胞における細胞内塩素イオン変動の役割を調査するために子宮内電気穿孔法により成熟型塩素イオン輸送体であるKCC2を移動神経細胞に異所的発現させた。しかしながら、意外なことにKCC2はタウリンによりリン酸化依存的に機能抑制されていた。そこで、新たにタウリン依存性のリン酸化部位に変異を入れたKCC2を上記と同様に強制発現させたところ、興味深いことに、発現神経細胞で細胞内塩素イオンの低下を示すばかりでなく、放射状の移動に障害が現れることが分かった。これらの所見からタウリンはGABAA受容体のアゴニスト・塩素イオン輸送体の調節物質の両者の性質を併せ持って動く細胞を調節していることが示唆された。病態モデルにおける塩素イオンの変動と細胞移動の関係神経回路形成過程の障害モデルである皮質凍結損傷による限局的皮質形成異常モデルを作成し、その異常皮質形成過程で一過性に1)異常皮質の構成細胞でKCC2の発現が低下すること、2)皮質損傷部位とその周囲に細胞外GABAが高濃度となること、3)形成領域にある移動神経細胞でGABAA受容体を介する細胞内カルシウム変動に変化をきたすこと、を見出し、異常皮質形成にGABAA受容体シグナリングが関与する可能性を示唆した。24年度が最終年度であるため、記入しない。大脳皮質の発達過程に見られる未熟な神経細胞の移動には内在的なカルシウム振動が重要な役割を果たす。GABA_A受容体は本来抑制性神経伝達物質の受容体として機能するが、発達期においては興奮性に作用し、細胞内へのカルシウム流入を惹起する。本研究課題では発達期の大脳皮質を放射状に移動する神経細胞に対する異なる内在性のGABA_A受容体のアゴニストであるGABAとタウリンの移動経路や場における作用の違いについて検討する。昨年度は両アゴニストの1)細胞外分布を決めるメカニズム、2)GABA_A受容体作用の領域差について検討した。1)胎仔大脳皮質における細胞外タウリンとGABAの空間的な分布を決めるメカニズムの解明:特定の場で細胞外GABAの濃度勾配を形成する機序を明らかにするために酵素反応法によるイメージング法を用いた細胞外GABAの空間的分布の可視化を行ったところ、GABA放出部位はGABA細胞の分布とよく一致することが分かった。さらに、このイメージング法を用いて神経伝達物質の放出・分泌あるいは取り込みに関与する分子の阻害剤を用いた薬理学的な検討を行ったところ、胎児期の大脳皮質に存在する細胞外GABAは容量感受性陰イオンチャネルにより供給されること、一方、GABAトランスポーターはGABAを細胞内に取り込むことが明らかになった。2)胎児大脳皮におけるGABAとタウリンのGABA_A受容体作用の領域差の検討発達中の大脳皮質の移動経路上にある各領域(中間帯、サブプレート、皮質板)における移動皮質板細胞の細胞外GABAとタウリンの作用の違いについてカルシウムイメージング法により検討した。GABAやタウリンの取り込み阻害剤の投与により人為的に細胞外GABAやタウリン量の増加を引き起こすと、それぞれGABAやタウリンに富む領域で細胞内カルシウム振動の頻度の変化を生じさせた。昨年度、細胞外GABAの多い「場を形成する」

機序と胎生期の大脳皮質における特定の場(領域)におけるタウリンとGABAの移動皮質板細胞への作用(対話)の違いを見出すことができた。これらの所見は申請者らが掲げた目標の中心事項であり、「場の形成」と「移動細胞と場との対話」の解明を目指す研究領域の推進にも寄与したと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。外来性のタウリンやGABAによるGABA査受容体シグナルは内在的な細胞内塩化物イオン([Cl-]_i)濃度の変化により正反対の作用(興奮性or抑制性)を及ぼすことが知られる。本年度は、GABA_A受容体シグナルを受ける細胞の[Cl-]_iを撹乱した場合における細胞移動への影響について検討する。皮質凍結損傷による限局的皮質形成異常モデルは、その形成過程において[Cl-]_iを調節するトランスポーターの発現異常をきたす有用なモデルである。このモデル動物を使ってGABA_A受容体シグナルと病態との関連についても検討したい。