hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性内頸動脈閉塞性脳組織における最新機能画像の臨床的有用性についての研究

目的:慢性虚血状態の脳組織において、予後、治療、管理の観点から、MTRとMRSデータによるコンビネーション測定法の有用性の検討を行うこと。またPETデータをgold standardとした時の、MRS値やMTR値の関係も明らかにすること。対象と方法:慢性内頚動脈閉塞症及び、慢性中大脳動脈閉塞症の患者15名に、MR装置を用いたMRIとMT基礎データの計測と、PET装置におけるCBF,CMRO2,OEF検査を、合計6時間以内に施行した。MTR画像作成後、MTR画像とPET画像上の同一部位にROIを置き、病側のMTR値とCBF,CMRO2,OEF値をそれぞれ比較した。PET値に基づき、軽度虚血域、中等度虚血域、高度虚血域(不可逆性変化域)に分類し、それぞれのMTR,MRS値の関係を検討した。また、PET値とMRS値の間の関係も検討した。結果:正常域と比べて、軽度と中等度の虚血域では(PETのパラメーターからは可逆的な虚血域であるが)、正常範囲内のNAA/Cr値と、正常範囲内のMTR値を示した。軽度虚血域では、Cho/Cr値は正常範囲内で、中等度虚血域では、幅広いばらつきを示したが、平均値は上昇していた。高度虚血域では(PETのパラメーターからは不可逆的な虚血域であるが)、NAA/Cr値は低下、Cho/Cr値は上昇(中等度虚血群より低下傾向にあったが、両群で有意差は無かった)、MTR値は低下を示した。慢性脳虚血域においては、MTR値とCMRO2値の間で、良好な相関が認められた。また、CMRO2値とNAA/Cr値の間にも、良好な相関が認められた。結論:MTR値とMRSデータをコンビネーションで使用すれば、慢性虚血性脳組織を、PETのパラメーターと同様に、3段階の虚血グループに分類できる可能性が示唆された。慢性虚血性脳組織におけるMTR値とCMRO2値との間には相関関係が認められ、NAA/Cr値はCMRO2値とも相関があった。MTRとMRSのコンビネーション測定法は、慢性脳虚血の血行力学的動態を評価するのに有用であった。脳組織のMTR画像と^1H-MRSデータが、1.5テスラのMR臨床マシンにて、安定して測定、収集できるようにする為、新たに会じゃ津下MTパルス印加用のシーケンスソフトと、MRSのカーブフィッテイング用の新ソフトを導入し、その性能と操作性を、ファントムと、リクルートした数名のノーマルボランテイアに確認した。これらの確認後、実際に片側内頚動脈閉塞症の患者群を約数名リクルートして、以下の手順に従い各種計測を試みた。1)MR装置にて、患者のMR Angiography (MRA)を施行し、片側内頚動脈閉塞症の確認と、その閉塞の状態や狭窄率を正確に把握した。2)T1強調画像、T2強調画像を撮影して、脳実質内にラクナ脳梗塞や脳萎縮以外の病変がないことを確認した。3)T1強調画像、T2強調画像のスライス面と同一面にMTRの元画像となるMO(MTパルス印加無し)とMs(MTパルス印加有り)画像を撮影した。

4)病側と健常側に左右対称性に関心領域(Volume of Interests ; VOI)を設定し、MRSのデータを収集した。5)患者の状態に合わせ、MRS, MTR測定後2時間以内にPET測定を開始した。PET測定では、トレーサとして酸素15標識のC^<15>O, ^<15>O_2, H_2^<15>Oの3種類を用い、脳血液量(CBV)、脳血液量(CBF)、酸素代謝量(CMRO_2、酸素摂取率(OEF)の一連の測定を1セットとして実施した。6)MTR、^1H-MRS、PETデータをROIベースにて比較を試みた。今回は6名の患者の測定を行った。うち2例はPETマシンのトラブルの為、比較検討から除外した。うち3例では、患者の大脳白質でMTRの低下、NAAの低下、CBFの低下が確認できた。うち1例ではOEF上昇に一致して、Choの上昇が確認できた。これらはPETの機能の一部をMRの機能に代替できる可能性を示唆しているものと思われた。15名の片側内頸動脈閉塞症(血管直径にして75%以上の狭窄を有する症例に限定)の患者を対象として、MR Spectroscopy(MRS), Magnetization Transfer Ratios(MTR)map, Positron Emission computed Tomography(PET)の測定を行った。まずMR装置にて、患者のMR Angiography(MRA)を施行し、片側内頸動脈閉塞症の確認と、その閉塞の状態や狭窄率を正確に把握した。次にT1強調画像,T2強調画像を撮影して、脳実質内にラクナ脳梗塞や脳萎縮以外の病変がないことを確認した。確認が終わった後、T1強調画像,T2強調画像のスライス面と同一面にMTRの元画像となるMO(MTパルス印加無し)とMs(MTパルス印加有り)画像を撮影した。これら一連のMR画像撮影が終わった後、病側と健常側に左右対称性に関心領域(Volume of Interests ; VOI)を設定し、MRSのデータを収集した。MRS, MTR測定後1時間以内にPET測定を開始。PET測定では、トレーサとして酸素15標識のC^<15>O, ^<15>O_2, H_2^<15>Oの3種類を用い、脳血液量(CBV)、脳血液量(CBF)、酸素代謝量(CMRO_2)、酸素摂取率(OEF)の一連の測定を1セットとして実施した。虚血の程度によりPETデータを基に、患者群をGroup 0,1,2に分類し、対応するMTR、MRS値の検討を試みた。その結果、Group0領域とは、PETデータ上、正常範囲内とみなすことができる領域のことであり、対応するMTR値及びMRS値とも正常値を示した。Group1に属する領域とは、rCBFが低下した分、rOEFが上昇することで代謝に必要な酸素を補いrCMRO2が維持されている領域であり、PET上、虚血ではあるがreversibleとみなせる領域のことであり、対応するMTR値はほぼ正常、Choは上昇傾向にあることが分かった。Group2に属する虚血領域は、rCBFがさらに低下、rOEFが上昇しても代謝に必要な酸素量を補いきれずrCMRO2も低下した部位であり、PET上、irreversibleとみなせる領域のことであり、対応するMTR値は低下を示し、MRS上もNAA値の低下,ChoはGroup1より低下傾向にあり、Lacも出現している領域も認められた。以上より虚血領域の分類はMTRとMRSでも分類できる可能性があることが示唆された。
マイクロホンアレーを用いた信号分離フィルタに関する研究

畳み込み混合モデルにおけるブラインド信号分離(BSS)問題に関する研究では,時間領域におけるこの問題の最適解が,独立成分分析(ICA)問題における局所解の中に含まれることを証明した.時間領域BSS問題へのアプローチとして,従来から多次元ICAとよばれる枠組みで解決しようという試みが数多くなされてきた.しかし,多次元ICA問題には複数の望まない局所解が存在するため,最適解を得る手法が確立していなかった.一方で,従来から知られているICA手法を多次元ICA問題に適用すると,最適解と思われる解に未知のフィルタをかけて順序をランダムに並べ替えたものが得られることが経験的に知られていた.本研究では,多次元ICA問題の最適解および最適解に未知のフィルタをかけてランダムに並び替えたものが,多次元ICA問題をICA問題として扱ったときに得られる局所解の中に含まれることを証明した.これによって,今までは経験的であった多次元ICA問題のICA手法を用いた解法に数学的裏づけを与えた.また,時間領域BSS問題と関連して昨年度に提案した誤差最小化フィルタ(EMF)に関する研究では,EMFの数学的性質を明らかにした.EMFは,2つの観測信号に何らかのフィルタをかけて得られる出力間の差が最小となるように設計したフィルタである.本研究では,観測信号を様々な条件下でモデル化し,それぞれの条件におけるEMF出力間の差の振る舞いを相関係数の観点から解析した.その結果,何らかの原信号が未知の経路を通過して観測されたときに,そのEMF出力間の2乗誤差が原信号間の相関係数を表していることが示された.独立成分分析(ICA)に関する研究では,kurtosis最大化ICAに必要な計算量の大幅な削減に成功した.kurtosis最大化ICAは,kurtosisに基づく評価関数を最大化することで,複数の信号が混合された観測信号から個々の信号を分離するものである.従来は,この評価関数を最適化するための手法として勾配法や不動点法などの繰り返し学習アルゴリズムが用いられてきた.しかし,これらのアルゴリズムでは適当な初期値から学習則に基づきパラメータを少しずつ更新していくため,初期値の選び方や観測信号の状態によっては,学習が収束するまでの時間が比較的長くなるという問題があった.この問題を改善するために本研究では,信号を分離するためのシステムを表す分離行列を複数のギブンズ回転行列へと分解し,個々の回転行列における評価関数の最適解が閉じた形で得られることを示した.音声信号のブラインド信号分離(BSS)に関する研究では,実環境における音声信号の混合過程を記述できる畳み込み混合モデルにおいて,信号を周波数帯域が一部重複した狭帯域信号に分割することによって効果的に信号分離を行うことができることを示した.従来の時間周波数領域変換と既存の瞬時混合ICA手法を組み合わせた周波数領域ICAでは,各周波数帯において分離された信号がどの源信号に由来する成分なのかを決定しなければならないという順序問題が発生する.本研究では,従来の時間周波数領域変換の代わりに,DFT基底関数を用いて隣接する周波数帯における狭帯域信号の周波数が一部重複するような狭帯域信号を生成し,各周波数帯において瞬時混合ICA手法を適用する手法を提案した.そして,隣接する周波数帯における互いに重複した周波数成分を用いることで,順序問題を解決することができることを示した.畳み込み混合モデルにおけるブラインド信号分離(BSS)に関する研究では,拡大行列を導入することによって,BSS問題を独立成分分析(ICA)問題と組み合わせ最適化問題の2つの小問題に分解して解く手法を提案した.本研究ではまず,畳み込み混合における信号のモデルを,現在及び過去のサンプルから成る拡大行列を用いて,瞬時混合モデルと同様の形式で表現した.これにより,BSS問題を,有効な解法が数多く提案されているICA問題として扱うことができるようになった.拡大行列にICA手法を適用して得られる信号は,互いに独立とはならないが,混合される前の原信号に未知のフィルタがかかった擬似独立成分であるとみなすことができる.次に,従来のICA手法では解決することができない順序の任意性問題について,この問題を,互いに独立な集合を探索する組み合わせ最適化問題として扱い,信号の時間構造を利用する手法を提案した.上記の組み合わせ最適化問題と関連して,誤差最小化フィルタ(EMF)を提案し,その最適なフィルタを閉じた形で導出した.EMFは,2つの観測信号が与えられたときに,それぞれの信号に何らかのフィルタを適用して得られる出力間の差が最小となるフィルタの組である.これは,信号の本質的な類似度を測るための尺度として用いることができる.本研究では,EMFを有限長インパルス応答(FIR)フィルタによって構成し,また,EMF出力間の差を平均2乗の評価基準によって測った.こうすることで,EMFの設計に使用する評価関数の最小化問題が固有値問題へと帰着され,その最適な解が閉じた形で得られることを示した.畳み込み混合モデルにおけるブラインド信号分離(BSS)問題に関する研究では,時間領域におけるこの問題の最適解が,独立成分分析(ICA)問題における局所解の中に含まれることを証明した.時間領域BSS問題へのアプローチとして,従来から多次元ICAとよばれる枠組みで解決しようという試みが数多くなされてきた.しかし,多次元ICA問題には複数の望まない局所解が存在するため,最適解を得る手法が確立していなかった.

一方で,従来から知られているICA手法を多次元ICA問題に適用すると,最適解と思われる解に未知のフィルタをかけて順序をランダムに並べ替えたものが得られることが経験的に知られていた.本研究では,多次元ICA問題の最適解および最適解に未知のフィルタをかけてランダムに並び替えたものが,多次元ICA問題をICA問題として扱ったときに得られる局所解の中に含まれることを証明した.これによって,今までは経験的であった多次元ICA問題のICA手法を用いた解法に数学的裏づけを与えた.また,時間領域BSS問題と関連して昨年度に提案した誤差最小化フィルタ(EMF)に関する研究では,EMFの数学的性質を明らかにした.EMFは,2つの観測信号に何らかのフィルタをかけて得られる出力間の差が最小となるように設計したフィルタである.本研究では,観測信号を様々な条件下でモデル化し,それぞれの条件におけるEMF出力間の差の振る舞いを相関係数の観点から解析した.その結果,何らかの原信号が未知の経路を通過して観測されたときに,そのEMF出力間の2乗誤差が原信号間の相関係数を表していることが示された.
血管内微細振動子による低侵襲的血栓直接破砕法の確立

脳梗塞を生じる血栓症は早期に血栓を溶解すれば、脳梗塞を改善させる事が期待できる。血栓の破砕を行なう為、1)振動撹拌装置を作成し、駆動方法を検討した。振動撹拌装置はセンサの機能も持ち、センサ機能を利用した血栓溶解度の効果を推定する方法を提案し、模擬血栓を利用しその効果を実験により示した。2)血栓に対し血栓溶解剤、機械的刺激負荷による破砕効果の検討、血管壁への機械的刺激による血管損傷程度を検討した。1)振動撹拌装置は圧電素子をアルミニウムでできた梁に貼付け作成し、周波数応答を有限要素解析すると共に,圧電素子に周期電圧を印加し、撹拌器の変位をレーザー変位計で計測し、振動撹拌装置の撹拌形態を解析した。撹拌器は入力電圧の周波数、振幅を変化させる事で、撹拌器の振動(撹拌)方向、振動(撹拌)領域、振動形態を変化させうる事を確認した。模擬血栓溶液として異なる濃度のグリセリン液を用い、2600Hz付近で撹拌器に正弦波振動を与えると,グリセリンの濃度が上昇するに伴い撹拌器の共振周波数は低下した。この結果解析から、共振周波数のシフト量から溶液の濃度を推定できる事が判明した。この計測手法と駆動の併用により,撹拌ながら撹拌効果を推定できるシステムを構築した。グリセリン溶液の撹拌実験を行い、本システムの有効性を検証した。2)血栓の破砕程度を調べる為、血栓溶解剤投与の有無、撹拌の有無に分けヘマトクリット(Ht)値の計測実験を行った。血栓溶解剤と撹拌のある時が最もHt値が高かった。ラットの大腿動脈にカニュレーションを行ない、マイクロガイドワイヤーを用いて機械的刺激を加え、血管壁の組織学的検査を行なうと機械的刺激が軽度であれば、内膜損傷が軽微である事が判明した。以上の結果より、血栓破砕には血栓溶解剤の投与に微細な振動負荷の相乗効果を利用すれば、低侵襲的な破砕効果が期待できると推論された。血栓を破砕するために1)微細な振動を発生する振動装置を作成し、その振動発生効果を検討、(2)血栓に対して血栓溶解剤である組織プラスミノーゲンアクチベーター(tPA)投与と機械的刺激を追加した場合の血栓の破砕効果を検討した。(1)振動子はアルミニウム製の梁にアクチュエータ及びセンサとして圧電素子を片面に貼付けた。入力信号はwaveform generatorによって正弦波およびパルス波電圧として圧電素子に加えられるようにした。電圧は高速電圧増幅装置によって50Vまで増幅されている。振動子の先端を溶液の水面から7mmの位置で加振した。この装置を用いて最も溶液に影響を与える入力信号を検討した。濃度の異なる溶液において圧電素子のインピーダンスを測定した。(2)血液2.5ccをセライト珪藻土を加えて血栓を作成し、tPAを単独に加えた場合と機械的刺激を付加した場合において破砕された溶液のヘマトクリット値を用いて相乗効果について解析した。

(1)試験溶液に最も影響を与える入力信号は共振周波数2.56kHzのデユーティ比50%の時であることが判明した。溶液の濃度を変化させると濃度が高くなるのに伴いインピーダンスは小さくなった(2)血栓の破砕はtPA単独投与に比べて、機械的刺激を負荷した方が溶液内のヘマトクリット値が高くなることが判明した。以上の結果より、圧電素子による振動により,溶を攪拌することが可能であり、インピーダンスを計測することから溶液の粘度を測定可能なことが検証できた。また血栓の破砕には血栓溶解剤に加えて機械的刺激を負荷した方が破砕効果は高いと考えられた。血管内の血栓の破砕には微細な振動を加えることにより低侵襲的破砕効果を示す可能性があると推論された。血栓の破砕を行なう為、1)振動撹拌装置を作成し、駆動方法を検討した。振動撹拌装置はセンサの機能も持ち、このセンサ機能を利用した血栓溶解度の効果を推定する方法を提案し、模擬血栓を利用しその効果を実験により示した。2)血栓に対し血栓溶解剤、機械的刺激負荷による破砕効果の検討、血管壁への機械的刺激による血管損傷程度を検討した。1)振動撹拌装置は圧電素子をアルミニウムでできた梁に貼付け作成し、周波数応答を有限要素解析すると共に,圧電素子に周期電圧を印加し、攪拌器の変位をレーザー変位計で計測し、振動撹拌装置の攪拌形態を解析した。撹拌器は入力電圧の周波数、振幅を変化させる事で、撹拌器の振動(攪拌)方向、振動(攪拌)領域、振動形態を変化させうる事を確認した。模擬血栓溶液として異なる濃度のグリセリン液を用い、2600Hz付近で攪拌器に正弦波振動を与えると,グリセリンの濃度が上昇するに伴い撹拌器の共振周波数は低下した。この結果の解析から、共振周波数のシフト量から溶液の濃度を推定できる事が判明した。この計測手法と駆動の併用により,攪拌しながら攪拌効果を推定できるシステムを構築した。このシステムを用い、グリセリン溶液の攪拌実験を行い、本システムの有効性を検証した。2)血栓の破砕程度を調べる為、血栓溶解剤投与の有無、撹拌の有無に分けヘマトクリット(Ht)値の計測実験を行った。血栓溶解剤と撹拌のある時が最もHt値が高かった。ラットの大腿動脈にカニュレーションを行ない、マイクロガイドワイヤーを用いて機械的刺激を加え、血管壁の組織学的検査を行なうと機械的刺激が軽度であれば、内膜損傷が軽微である事が判明した。以上の結果より、様々な駆動が可能な、同時に攪拌効果を推定可能な攪拌振動子を試作すると伴に、その攪拌効果を模擬血栓溶液において検証した。また、血栓破砕には血栓溶解剤の投与に微細な振動負荷の相乗効果を利用すれば、低侵襲的な破砕効果が期待できると推論された。
水チャンネルの発現からみた髄液産生吸収,頭蓋内圧調節機構の解明

申請者らは平成8年度の研究立案で,頭蓋内圧亢進時の髄液循環動態を視察するために,水チャンネルや浸透圧調節トランスポーター遺伝子の発現を検討することを揚げ,次のような知見を得た.1,水チャンネル遺伝子の発現:水チャンネル(MIWC)遺伝子は脳室上衣細胞ばかりでなく大脳白質にも広く発現が認められ,脳室壁を介した髄液の吸収以外にも水分子の移動に関係することが考えられた.しかし予想に反し,頭蓋内圧亢進・水頭症モデルや局所脳虚血モデルなど髄液循環の異常や脳浮腫を生じる病態では水チャンネル遺伝子の変動は認められなかった.水チャンネルには機能の異なるファミリーが存在すると言われており,MIWCのみの検討では病態をとらえきれない可能性があった.2,利尿ホルモンとの関係:c-type natriuretic peptide(CNP)は中枢神経系に広く存在しHormonalな髄液調節因子として注目されている.水頭症発現時のCNP遺伝子の発現を観察したが明らかな変動はみられなかった.発現量が微量であることや検討した時間的経過に問題がある可能性があった.3,グルタミン酸トランスポーター(GLAST)遺伝子の発現変化:GLASTはオスモライトあるいは興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の細胞内取り込みを行なう膜蛋白である.カオリン誘発水頭症ラットでは,カオリン注入後4日1週にかけて急激な頭蓋内圧亢進・脳室拡大をきたし,脳室周囲組織の破壊や神経伝達の異常をきたす.この時期に脳室周囲の反応性グリア細胞にGLAST遺伝子が著名に増加することを明らかにした(Masago et al.NeuroReport 1996).GLASTが髄液浸潤により傷害された局所脳組織において,浸透圧変化を還元する目的で,または損傷神経繊維から漏出したグルタミン酸を処理するために誘導された可能性がある.その他の浸透圧調節トランスポーター(タウリン,ミオイノシトールなど)に変動はなく,グルタミン酸と髄液循環障害との関連が示唆された.申請者らは平成8年度の研究立案で,頭蓋内圧亢進時の髄液循環動態を視察するために,水チャンネルや浸透圧調節トランスポーター遺伝子の発現を検討することを揚げ,次のような知見を得た.1,水チャンネル遺伝子の発現:水チャンネル(MIWC)遺伝子は脳室上衣細胞ばかりでなく大脳白質にも広く発現が認められ,脳室壁を介した髄液の吸収以外にも水分子の移動に関係することが考えられた.しかし予想に反し,頭蓋内圧亢進・水頭症モデルや局所脳虚血モデルなど髄液循環の異常や脳浮腫を生じる病態では水チャンネル遺伝子の変動は認められなかった.水チャンネルには機能の異なるファミリーが存在すると言われており,MIWCのみの検討では病態をとらえきれない可能性があった.2,利尿ホルモンとの関係:c-type natriuretic peptide(CNP)は中枢神経系に広く存在しHormonalな髄液調節因子として注目されている.水頭症発現時のCNP遺伝子の発現を観察したが明らかな変動はみられなかった.発現量が微量であることや検討した時間的経過に問題がある可能性があった.3,グルタミン酸トランスポーター(GLAST)遺伝子の発現変化:GLASTはオスモライトあるいは興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の細胞内取り込みを行なう膜蛋白である.カオリン誘発水頭症ラットでは,カオリン注入後4日1週にかけて急激な頭蓋内圧亢進・脳室拡大をきたし,脳室周囲組織の破壊や神経伝達の異常をきたす.この時期に脳室周囲の反応性グリア細胞にGLAST遺伝子が著名に増加することを明らかにした(Masago et al.NeuroReport 1996).GLASTが髄液浸潤により傷害された局所脳組織において,浸透圧変化を還元する目的で,または損傷神経繊維から漏出したグルタミン酸を処理するために誘導された可能性がある.その他の浸透圧調節トランスポーター(タウリン,ミオイノシトールなど)に変動はなく,グルタミン酸と髄液循環障害との関連が示唆された.申請者らは平成8年度の研究立案で,頭蓋内圧亢進時の髄液循環動態を観察するために,水チャンネルや浸透圧調節トランスポーター遺伝子の発現を検討することを掲げ,次のような知見を得た.1,実験水頭症モデルにおけるグルタミン酸トランスポーター(GLAST)遺伝子の発現変化: GLASTはオスモライトあるいは興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の細胞内取り込みを行う膜蛋白である.カオリン誘発水頭症ラットでは,カオリン注入後4日1週にかけて急激な頭蓋内圧亢進・脳室拡大をきたし,脳室周囲組織の破壊や神経伝達の異常をきたす.この時期に脳室周囲の反応性グリア細胞にGLAST遺伝子が著明に増加することを明らかにした(Masago et al. Neuro Report 1996). GLASTが髄液浸潤により傷害された局所脳組織において,浸透圧変化を還元する目的で,または損傷神経繊維から漏出したグルタミン酸を処理するために誘導された可能性がある.その他の浸透圧調節トランスポーター(タウリン,ミオイノシトールなど)に変動はなく,グルタミン酸と髄液循環障害との関連が示唆された.2,水チャンネル遺伝子の発現と病態モデル:水チャンネル(MIWC)

遺伝子は脳室上衣細胞ばかりでなく大脳白質にも広く発現が認められ,脳室壁を介した髄液の吸収以外にも水分子の移動に関係することが考えられた.しかし予想に反し,頭蓋内圧亢進・水頭症モデルや局所脳虚血モデルなど髄液循環の異常や脳浮腫を生じる病態では水チャンネル遺伝子の変動は認められなかった.水チャンネルには機能の異なるファミリーが存在すると言われており,今回検討したMIWCのみでは病態をとらえきれない可能性がある.今後は利尿ペプチドなどのHormonalな髄液調節因子との関連を検討することも考慮したい.申請者らは平成8年度の研究立案で,頭蓋内圧亢進時の髄液循環動態を観察するために,水チャンネルや浸透圧調節トランスポーター遺伝子の発現を検討することを掲げ,次のような知見を得た.1,水チャンネル遺伝子の発現:水チャンネル(MIWC)遺伝子は脳室上衣細胞ばかりでなく大脳白質にも広く発現が認められ,脳室壁を介した髄液の吸収以外にも水分子の移動に関係することが考えられた.しかし予想に反し,頭蓋内圧亢進・水頭症モデルや局所脳虚血モデルなど髄液循環の異常や脳浮腫を生じる病態では水チャンネル遺伝子の変動は認められなかった.水チャンネルには機能の異なるファミリーが存在すると言われており,MIWCのみの検討では病態をとらえきれない可能性があった.2,利尿ホルモンとの関係:c-type natriuretic peptide(CNP)は中枢神経系に広く存在しHormonalな髄液調節因子として注目されている.水頭症発現時のCNP遺伝子の発現を観察したが明らかな変動はみられなかった.発現量が微量であることや検討した時間的経過に問題がある可能性があった.3,グルタミン酸トランスポーター(GLAST)遺伝子の発現変化:GLASTはオスモライトあるいは興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の細胞内取り込みを行う膜蛋白である.カリオン誘発水頭症ラットでは,カオリン注入後4日1週にかけて急激な頭蓋内圧亢進・脳室拡大をきたし,脳室周囲組織の破壊や神経伝達の異常をきたす.この時期に脳室周囲の反応性グリア細胞にGLAST遺伝子が著明に増加することを明らかにした(Masago et al.NeuroReport 1996).GLASTが髄液浸潤により傷害された局所脳組織において,浸透圧変化を還元する目的で,または損傷神経繊維から出したグルタミン酸を処理するために誘導された可能性がある.その他の浸透圧調節トランスポーター(タウリン,ミオイノシトールなど)に変動はなく,グルタミン酸と髄液循環障害との関連が示唆された.
出産に関わるケアシステムの検討に関する研究-ケアの質の保証モデルに基づくケアの実態分析を通して-

本研究の目的は、出産に関わるケアの質の評価の実態を把握し、ケアシステムの検討のために必要な評価の指標を明らかにすることである。質の保障モデルに基づいて、3×3マトリックスの横軸である「構造」「過程」「成果」および縦軸である「環境」「消費者(産婦)」「ケア提供者(助産婦)」の組み合わせをもとに評価を行った。測定用具は、研究者らが開発した自記式質問紙であり、信頼性・妥当性の検討を行った。対象は32都道府県、58病院の病棟婦長57人、助産婦655人、産婦796人であった。その結果、1.ケア環境は、病棟形態としての産科病棟の独立が約30%、帝王切開率が平均19.5%であった。2.消費者は受けたケアの内、過程変数の「日常生活ケア」と「サポーティブケア」が、両方とも成果変数としての「分娩期サービス満足度」「出産体験の評価」との間に相関関係があった。また、ケア提供者も自分たちで行ったケアの内、過程変数の「日常生活ケア」」サポーティブケア」「モニタリングケア」が、成果変数としての「分娩期ケア満足度」との間に相関関係があった。3.消費者では、構造変数としての「ケアの一貫性」「情報伝達の一貫性」と、成果変数である「分娩期サービス満足度」「出産体験の評価」との間に関連性が認められた。また、ケア提供者では、構造変数としての「妊娠・分娩期ケア継続担当制」「分娩中に一人の助産婦が継続して関わること」と、成果としての「分娩期ケア満足度」との間に関係性が認められた。4.ケア提供者の過程変数である「モニタリングケア」は、「日常生活ケア」や「サポーティブケア」よりも強い相関関係を成果変数である「分娩期ケア満足度」との間で示していた。また、構造変数である「専門職性」との間でも最も強い相関関係があった。日本での出産に関わるケアの質の評価の実態を把握し、現状の問題点を明らかにするという3年間の目的に対して、本年度は妊娠出産育児期のケアの質の評価の実態を,ケアの受け手(妊産婦)と提供者(特に助産婦)の双方から把握するための質問紙の作成を行うことを計画した。そこで、質の保証モデルを用いた我々のこれまでの研究結果および文献検索から、助産婦が妊娠出産期に提供するケアの質の違いに影響している因子を探究することを目標とし、ケア構造、ケア過程、ケア結果の各要素の変数の検討を重ねた。その結果、ケア構造における環境構造要素は以下のように集約された。(1)病棟形態(産科病棟、混合病棟):母体搬送の受け入れ状況、分娩部の独立の有無、分娩件数、帝王切開率・母体搬送率、(2)看護方式、(3)ケアの継続性:助産婦にとってのケアの継続性/妊産婦にとってのケアの一貫性、(4)人員配置・勤務配置:妊婦および産婦に関わる助産婦の数、(5)助産婦の専門性:助産婦自身の認識/他の医療従事者の認識、(6)人間関係・力関係・スペシャリティ:助産婦にとっての分娩に対する主導性/妊産婦にとっての医師,助産婦,看護婦のチームワーク、(7)マネージメント:妊産婦と接する態度・表情,接遇の在り方、(8)病棟のポリシ-:婦長の考え,産婦ケアの方針などである。なお、ケア過程およびケア結果については、出産期の要素の再検討に加えて、妊娠期の要素の検討を継続している。

平成10年度は、これらの要素に関して妊産婦と助産婦双方に対する質問紙の作成後にプレテストを実施し、その修正を経て本調査を行う予定である。わが国における出産に関わるケアの質の評価の実態を把握し、現状の問題点を明らかにするという3年間の目的に対して、2年目にあたる平成10年度は以下のことを行った。1.質問紙の作成:妊娠出産期ケアの質の評価の実態を、ケアの受け手(妊産婦)とケア提供者(助産婦)の双方から把握するために、質の保証モデルに基づいてケア構造、ケア過程、ケア結果の各構成要素を決定し、質問紙を作成した。さらに、ケアが提供される病棟の環境構造を把握するために、産科(産婦人科を含む)病棟の婦長に対する質問紙を作成した。環境構造因子には、病棟目標、顧客サービスの視点に基づく体制の有無、病棟形態、忙しさ要因、分娩部の勤務体制、分娩部の配置人数に対する受止め、病棟の設備・備品・物品、ケアの継続性、外来における妊婦ケアの現状、外来の助産婦活動の評価などが含まれている。2.プレテストの実施:上記で作成した3種類の質問紙に関して、4施設(1施設につき産科病棟婦長、助産婦、褥婦の各1名ずつ)においてプレテストを実施し、その修正と追加を行った。3.本調査の実施:全国の110カ所の総合病院にアンケート調査の実施を依頼し、承諾が得られた32都道府県の58施設に調査用紙を発送した。調査用紙の配布は、病棟婦長58、助産婦899、褥婦870であった。現在、返送された調査データをコンピューターに入力中である。平成10年度の調査で得られたデータの分析を産婦、助産婦、環境(病棟)毎に行い、以下のことが明らかになった。1.産婦:(1)産婦が分娩期をケアを担当する助産婦と妊娠中に出会った場合、一人の助産婦による分娩期の一貫したケアを受けた場合、助産婦による分娩期の情報提供の一貫したケアを受けた場合には、サポーティブケア・日常生活援助を受けた感じ、分娩期サービス満足度や出産体験の評価は高かった。(2)出産体験の評価は、ケア構造の因子に加えて、産婦の初経産別、帝王切開の可能性、分娩中の異常という産婦特性が関係していた。(3)サポーティブケアや日常生活援助と分娩期サービス満足度や出産体験の評価は、正の相関関係があった。2.産婦:(1)助産婦の専門職性は、3つのケア変数(サポーティブケア・モニタリンクケア・日常生活ケア)および分娩期満足度との関連があった。(2)ケア変数は互いに関連があった。(3)妊娠中の継続担当性および、分娩期に一人の助産婦が継続的に産婦に関わることができる場合は、分娩期ケア満足度が高い。(4)妊娠中からの関わりおよび、分娩時の産婦との関わりが強いほど、ケア実施度や分娩期ケア満足度が高い。3.環境:(1)7割強の病棟が目標を掲げ、その評価を妊産婦や病棟以外の人が行っている病棟が5割近くあった。(2)定期的に産婦ケアや、分娩期のケアの見直しを図っている病棟が6割あったが、個別的な質の高い妊産婦のケアが求められるバースプランや分娩の振返りを常に実施しているのは、2割に満たない現状であった。(3)産婦のプライバシーを守ったり、家族のための施設や設備は不充分で、8割以上の施設が改善の必要性を感じていた。
ハイブリッド型命令パイプラインによる超高電力効率プロセッサの研究

本研究課題では高電力効率なin-order実行系と,縮小された高性能なout-of-order実行系の,2つ実行系からなるハイブリッドなパイプラインを持ったプロセッサのアーキテクチャを研究し,これによりプロセッサの性能を保ちながら消費電力を大きく削減することが可能となった.本研究課題では,当該分野における世界最高峰の国際会議であるIEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture (MICRO)にて本研究の論文が採択されたのをはじめとして,この新しいアーキテクチャに関する提案や評価結果を国際会議や論文誌にて発表した.H24年度は基本方式や要素技術を検討し,方式提案を行うとともに,シミュレータやプロセッサの作成とそれによる評価を行った.方式提案においては,プロセッサのバックエンド部分をさらに省電力化するための方式を提案し,それについての論文を先進的計算基盤システムシンポジウムSACSISに投稿,採録が決定している.また,提案方式では縮小されないプロセッサのフロントエンド部分の問題を解決するためにRTC方式の改善を行い,それについての論文を同シンポジウムに投稿,採録が決定している.なお,これらの研究は同シンポジウムにおいてそれぞれ「最優秀論文賞」「優秀若手研究賞」の受賞が決定しており,高い評価を得ている.シミュレータやプロセッサの作制・評価については,(1)IPCと消費電力を測るためのシミュレータ,(2)LSI試作に先立つFPGAで検証を行うためのプロセッサ,(3)プロセッサ内のROB/RF部分のフルカスタム・レイアウトをそれぞれ実装・作成した.(1)のうち,IPCについては代表研究者が所属する開発チームによって開発されているプロセッサ・シミュレータ「鬼斬」に提案方式を実装して評価した.また,消費電力についてはプロセッサの電力や回路面積を評価するためのシミュレータ「McPAT」に提案方式を実装し,評価した.これらの評価からは非常に良好な結果を得ており,プロセッサ全体で消費電力を20%削減しながら,逆にIPCを10%向上させられることが確かめられた.平成25年度は提案するプロセッサの試作と評価を主に行った.また,前年度に引き続き基本方式や要素技術を検討し,方式提案を行うとともに,シミュレータによる評価を行った.申請者を含む開発チームは現在, System Verilogで実装したFPGA上で動作するout-of-orderスーパスカラ・プロセッサ「雷上動」を開発中である.平成25年度に行った開発により,「雷上動」のout-of-orderスーパスカラ・プロセッサとしての基本的な機能が完成した.「雷上動」は2命令同時フェッチ/5命令同時発行可能であり,NEON SIMD命令(サブセット)を実行可能であるなど,商用プロセッサARM Cortex A9と同等水準の構成を実装している.開発したプロセッサは,平成25年度に行われた情報処理学会主催のプロセッサ設計コンテスト「The 1st IPSJ SIG-ARC High-Performance Processor Design Contest」において優勝の成績をおさめた.また,これにより情報処理学会コンピュータサイエンス領域奨励賞を受賞した.特筆すべきは,その他のほぼ全ての上位入賞チームが特定問題に対するアクセラレータによって性能向上を図っていたのに対し,「雷上動」ではあくまで汎用のout-of-orderスーパスカラ・プロセッサのみによってより高い性能を実現したことである.これは「雷上動」の完成度の高さを証明するものであると言える.平成25年度はこの「雷上動」上において提案方式の実装を一部開始しており,平成26年度は引き続きこの開発を行っていく予定である.平成26年度は提案するプロセッサの試作と評価,論文投稿などを主に行った.また,新たな要素技術を検討し提案を行うとともに,シミュレータによる評価を行った.特筆すべき研究実績としては,本研究における提案やこれまでに行った評価をまとめた論文がIEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture (MICRO)に採択されたことである.MICROはマイクロアーキテクチャ分野に関する世界最高峰の国際会議であり,論文の採択は極めて難しいことで知られる.この採択は,本研究における,1.提案方式が単純な構造により,2.通常のスーパスカラ・プロセッサよりも高い性能と,3.大幅に低い消費エネルギーを同時に実現する点が,世界でも一流の研究者達によって実際に認められた点にあると言える.平成26年度までに行った研究により,提案方式では既に実現できている基本方式に加え,さらに大きな性能向上や低消費エネルギー化を実現できる可能性があることがわかった.これを狙う拡張には2つの方向性がある:1つは提案方式の構造を利用してメモリレベル並列性を抽出し,低消費エネルギーでより大きな性能を達成するものである.もう1つは,提案方式において,さらに消費エネルギーを削減する低消費電力モードを追加し,従来の実行方式と切り替えながら実行する方式である.現在はそれぞれを実現するべく新たな提案の実装と評価を行っている.平成27年度は,これまでの研究成果をまとめた論文を論文誌に複数投稿し,それぞれ採録された.また,これまでの研究によって得られた知見を元に,新たな要素技術を検討し提案を行うとともに,シミュレータによる評価を行った.これまでに行った研究により,提案方式では既に実現できている基本方式に加え,さらに大きな性能向上や低消費エネルギー化を実現できる可能性があることがわかっている.これを狙う拡張には2つの方向性がある:1つは提案方式の構造を利用してメモリレベル並列性を抽出し,低消費エネルギーでより大きな性能を達成するものである.もう1つは,提案方式において,さらに消費エネルギーを削減する低消費電力モードを追加し,従来の実行方式と切り替えながら実行する方式である.現在はそれぞれを実現するべく新たな提案の実装と評価をしている.下記の理由により,研究はおおむね順調に進展していると考える:・提案方式の基本部分については論文が当該分野のトップカンファレンスにて採択されるなど,順調に実績が出ている.

平成27年度は,これまでの研究成果をまとめた論文を論文誌に複数投稿し,採録が決定している.・「研究実績の概要」で述べた新たに提案する方式については基礎的な実装や評価を終えたため国内研究会において複数の発表を行っており,現在国際会議に論文を投稿している.この新たに提案する方式については当初の計画を超えて新しく発展した研究成果である.本研究は平成27年度が本来は最終年度であったが,研究成果をまとめた論文の投稿が当該年度中に間に合わなかったため,研究期間を平成28年度にまで延長して投稿を行った.当該論文については平成28年度中に論文誌に採録された.それ以外の,基本方式の提案やその評価などの予定していた研究内容については,平成27年度中に全て完了しており,当初の計画通りに非常に高い電力効率のプロセッサを実現することができた.また,これらの成果についてまとめた論文はこれまでに世界最高峰の国際会議に採択されるなど,非常に大きな成果を得ることができた.また,これまでに行った研究により,提案方式で既に実現できている基本方式に加え,さらに大きな性能向上や低消費エネルギー化を実現できる可能性があることがわかっている.これを狙う拡張には2つの方向性がある:1つは提案方式の構造を利用してメモリレベル並列性を抽出し,低消費エネルギーでより大きな性能を達成するものである.もう1つは,提案方式において,さらに消費エネルギーを削減する低消費電力モードを追加し,従来の実行方式と切り替えながら実行する方式である.これらについては,これまでに基本方式の考案や予備評価などを終えており,それぞれ良好な結果を得ている.このため,本研究課題終了後も引き続きこれらの研究を進めていく予定である.本研究課題では高電力効率なin-order実行系と,縮小された高性能なout-of-order実行系の,2つ実行系からなるハイブリッドなパイプラインを持ったプロセッサのアーキテクチャを研究し,これによりプロセッサの性能を保ちながら消費電力を大きく削減することが可能となった.
血小板由来vesicleによる脊髄切断部アストロサイトの機能調節機構

ヒト血小板由来の膜小胞がラットの脊髄アストロサイトに与える影響を検討した。アストロサイト培養系に対して、血小板の上清分画もしくはマイクロパーティクル分画を投与したところ、両分画ともにアストロサイト生存維持あるいは細胞接着分子や細胞外基質分子の発現に対して促進作用を認めなかったが、突起伸展と遊走に対して促進活性を認めた。また、成熟ラット脊髄切断部に血小板由来分画を投与したところ、アストロサイトの活性化や軸索再生誘導作用は認めなかった。しかし、一連の脊髄切断実験の過程で、ある条件下では、脊髄組織を一部除去して端端接合した創部(脊髄短縮術)を越えて軸索再生を誘導できることを発見した。本研究は脊髄損傷の再生的治療法の確立につながる挑戦的研究である。一般に、脊髄損傷で局所的に破壊された神経ネットワークは復元することはなく、これに伴う機能障害は永続する。これは、脳・脊髄などの中枢神経組織では、切断された神経軸索は直ちに再生を開始するが、脳・脊髄に存在するミエリンや損傷部に生じるグリア瘢痕が軸索伸長阻害因子となり損傷部を超えて伸びることができないと考えられているが、詳細は不明である。本研究では、成熟ラット脊髄切断部に血小板由来分子(あるいは、microparticles)を投与することにより、脊髄切断部の分子環境を変化させ、切断部を越える軸索再生を誘導すること、そして軸索再生を誘導できた場合には、そのような切断部局所環境とはどのような分子環境であるのかを見いだすことを目的とする。特に本研究では、申請者の従来の研究結果より、血小板由来分子の標的細胞としては、切断部局所の成熟アストロサイトを考えている。25年度は、その基礎研究として、In vitroの培養アストロサイトに対する血小板の作用を検討した。Walkowiakらの方法により、末梢血から血小板を分離し、これを培養アストロサイトに投与して、アストロサイト生存維持作用・アストロサイト突起伸展刺激作用・アストロサイト遊走促進作用およびアストロサイト細胞膜表面への軸索伸長誘導分子発現促進作用等を有するか否かを検討した。血小板上清分画・microparticle分画ともに、アストロサイトの生存維持作用は認められなかったが、アストロサイト突起伸展刺激作用とアストロサイト遊走促進作用を認めた。また、NCAM, L1CAM, Nr-CAM, N-cadherinなどの分子発現に対する誘導作用は、有意な変化を認めなかった。研究代表者はこれまでの研究で、成熟ラットの脊髄切断後数時間以内という超急性期に、再生を開始したばかりの軸索に対して、損傷部のアストロサイトが誘導的に作用することを見出したことから、通常は成熟哺乳動物の中枢神経では困難と考えられている「損傷部を超える軸索再生の誘導」も、このような超早期のアストロサイト機能の適正化によって可能になるのではないかと考えて、本挑戦的萌芽研究を提案した。そして、損傷部の超急性期反応では、重要な制御因子と考えられる血小板に着目し、血小板によるアストロサイト機能制御に焦点を当てて研究した。25年度には、研究分担者の協力を得て、ヒト血小板由来因子(培養上清分画とmicroparticle分画)を入手し、得られた血小板をラットアストロサイトの培養系に投与して効果を検討した。アストロサイトの細胞死に対する保護作用とアストロサイト細胞膜表面へのNCAM等の有効分子発現誘導作用は、有意な変化を認めなかったが、アストロサイトの突起伸展作用と遊走促進作用には、血小板は促進作用を示した。続いて26年度には、in vivo実験系で成熟ラット脊髄切断モデルに対する血小板の作用を検討したが、損傷部アストロサイトに対する保護作用を認めず、軸索再生誘導への積極的な促進作用も認めなかった。これらの結果より、損傷超急性期に血小板によって損傷部アストロサイトが突起伸展等の機能修飾は受けるが、軸索再生に対して誘導的に作用するものではないと判断された。ただ、このような成熟ラット脊髄切断実験を繰り返す過程で、特定の条件下で、単純な脊髄切断だけでなく、脊髄を異なる二カ所で切断してこれに挟まれる領域を切除し、頭側断端と尾側断端を接合した場合(脊髄短縮術)でも創部を越えて軸索再生が起こることを見いだした。今後、この点についても検討して行きたい。脊髄損傷と神経軸索の再生血小板の分離には、やや手間取ったものの、その後のIn vitro実験は、おおむね順調に進んでいる。25年度の結果を踏まえ、26年度は主にin vivoの成熟ラット脊髄切断モデルに対して血小板上清分画・microparticle分画を投与して、損傷部局所のアストロサイト環境が、軸索伸長誘導に適した環境に変化するか否かを検討する予定である。当該年度は、おおむね予定していた計画通りに実験を実施できたが、少額の未使用金(次年度使用額)が発生した。本研究課題は基金課題であるため、未使用金の有効利用のため、次年度使用額とした。未使用
老化とDNA障害性ストレスシグナルカスケードに関する研究

ヒトにおいて、単一遺伝子異常により比較的若年期に種々の老年病を発症し老化症状を呈する早期老化症の原因遺伝子の同定・分子レベルでの解析により、ゲノムDNAの安定化機構の破綻が老化において重要な要因の一つであることが明らかになってきた。DNA傷害性ストレスシグナルカスケードにおいて、Chk2を中心にp53の安定化及び活性化のメカニズムおよび寿命制御転写因子FOXOの活性化の分子メカニズムを明らかにするとともに、ゲノムDNA安定化と老化の関係を明らかにすることを目的として研究を行った。Chk2は、Chk2はMdm2のSer78をリン酸化することによってp53タンパク質の安定化を制御していることを明らかにした。また、Chk2はp53のタンパク質安定化および転写活性化を制御することにより、DNA傷害に応答したp53による転写依存的および非依存的アポトーシス誘導機能を制御していることを明らかにした。さらに、DNA傷害に応答して誘導される細胞老化には、ATM-Chk2-p53非依存的な遅延したメカニズムによる経路によって誘導されることを示した。これらのことより、DNA傷害性ストレスシグナルカスケードの活性化による細胞死・細胞老化誘導によって、がん化を抑制するとともに、組織幹細胞の欠乏によって老化が誘導される可能性を示唆した。FOXOに関しては、寿命延長に重要なNAD依存性脱アセチル化酵素SIRT1が、物理的、機能的かつ生理学的にFOXOと相互作用することを明らかにした。また、FOXO1が血管分化に重要な機能を果たしていることを示した。FOXOはp53と同様にDNA傷害性ストレスに応答して活性化され、DNA修復・細胞周期・細胞死に関わる遺伝子とともに抗酸化酵素郡の発現を制御していることから、DNAの安定化に寄与して老化を制御していると考えられる。ヒトにおいて、単一遺伝子異常により比較的若年期に種々の老年病を発症し老化症状を呈する早期老化症の原因遺伝子の同定・分子レベルでの解析により、ゲノムDMAの安定化機構の破綻が老化において重要な要因の一つであることが明らかになってきた。ゲノムDNAは、放射線・紫外線などの外的要因のみならず、細胞の代謝の結果として生じる活性酸素等の内的要因によって常に傷害を受けている。生体には、このようなゲノムDNAにおける傷害・変異を監視し、修復する機構、すなわちDNA傷害性ストレスシグナルカスケードが備わっている。今年度は、Chk2を中心にDNA傷害によるp53の安定化及び活性化のメカニズムおよび寿命制御転写因子FOXOの活性化の分子メカニズムを明らかにするとともに、FOXOの生理機能とりわけゲノムDNA安定化と老化の関係を明らかにすることを目的として研究を行った。1.Chk2によるMdm2を介したp53の安定化・活性化メカニズムp53の安定化はmdm2によって制御されている。Cbk2がmdm2と相互作用し、p53との結合ドメインのSer78をリン酸化することを見出した。Ser78のリン酸化状態をmimicするAspに置換したmdm2はp53との結合活性・分解活性も低下していた。それに伴い、mdm2がp53の転写活性・アポトーシス誘導活性を抑制する能力が減少していた。即ち、Chk2はmdm2のSer78をリン酸化することによってp53の安定化・活性化を制御していることが明らかとなった。2.寿命制御因子SIRT1によるFOXOの活性制御メカニズムSIRT1は、種々の生物において寿命を制御している。FOXOとSIRT1が相互作用することを明らかにし、FOXOの活性がSIRT1のNAD+依存性脱アセチル化活性化介して制御されていることを明るかにした。

生体には、このようなゲノムDNAにおける傷害・変異を監視し、修復する機構、すなわちDNA傷害性ストレスシグナルカスケードが備わっている。今年度は、Chk2を中心にDNA傷害によるp53の安定化及び活性化のメカニズムおよび寿命制御転写因子FOXOの活性化の分子メカニズムを明らかにするとともに、FOXOの生理機能とりわけゲノムDNA安定化と老化の関係を明らかにすることを目的として研究を行った。Chk2は、DNA傷害に応答したp53依存的アポトーシス誘導に重要な機能を果たすことを示してきた。p53はPumaなどのアポトーシス誘導因子の転写を介したメカニズムとp53自身もしくはHistoneH1.2が直接ミトコンドリアへ移行する転写活性非依存的メカニズムによってアポトーシスを誘導する。本研究において、Chk2はp53の転写活性依存的及び転写活性非依存的アポトーシス誘導活性をp53たんばく質の安定化及び活性化を介して制御していることを示した。FOXOに関しては、酵母やDrosophilaにおいてCRによる寿命延長に重要なNAD依存性脱アセチル化酵素SIR2の哺乳類ホモログSIRT1が、物理的、機能的かつ生理学的にFOXOと相互作用することを明らかにした。さらに、SIRT1は酸化ストレスに応答してNAD依存的な脱アセチル化を介してFOXOの転写活性を制御していることを明らかにした。また、FOXO1 KOマウスを樹立してFOXO1が血管内被細胞のVEGF応答性に必須で、血管分化に重要な機能を果たしていることを示した。
軸索再生に至適なシュワン細胞の同定

本研究は末梢神経再生に重要な役割を果たすシュワン細胞の多様性に注目したもので、その目的は、最も優れた軸索再生効果を持つシュワン細胞の亜型を同定し、その機能改善効果と分子生物学的機序を明らかにすることである。これまでに、軸索再生効果を定量する独自のモデルを開発し、シュワン細胞、線維芽細胞、骨髄間質性細胞の比較では、シュワン細胞のみが軸索再生効果を持つこと、シュワン前駆細胞、シュワン未熟細胞、シュワン修復細胞とシュワン非修復細胞の4種の比較では、修復型シュワン細胞が最も軸索再生効果に優れること、シュワン前駆細胞とシュワン未熟細胞は、全く軸索再生を有しないことを明らかにした。これらのことは、後根神経節神経細胞と各シュワン細胞の共培養を行い、神経突起長を検討した場合でも同様であった。また、修復型シュワン細胞が軸索再生効果に優れる機序として、神経栄養因子の発現量が多いこと、遺伝子発現のプロファイルが、他のシュワン細胞と大きく異なること、接着因子が関与していることなどを明らかにした。以上の点を、末梢神経学会、国際幹細胞学会、アメリカ神経科学会、日本整形外科基礎学術集会、日本再生医療学会などで報告し、現在、論文投稿中である。今後は、シュワン細胞の感覚、運動神経の支持性の違いが軸索再生効果に与える影響、修復型シュワン細胞の軸索再生効果の分子生物学的機序、および末梢神経損傷後の機能改善効果を明らかにしていく予定である。軸索再生に至適なシュワン細胞の分化度とその大まかな機序が明らかになり、順調に解析がすすんでいる。また、トランスクリプトームにより、分子生物学的機序解明につながる知見も得られ始めている。シュワン細胞の局在による、軸索再生効果の違いの検討に関しても、動物実験の一部が終了し、すでに一部の解析結果が出始めている。シュワン細胞の局在による軸索再生効果の違いを、in vivoとin vitroの両面から明らかにする。トランスクリプトームの解析結果を元に、後根神経節神経細胞の培養系を使用して、修復シュワン細胞の軸索再生効果の分子メカニズムを明らかにする。また、最終的に確定した至適シュワン細胞移植による、機能再生効果を検討する。本研究は末梢神経再生に重要な役割を果たすシュワン細胞の多様性に注目したもので、その目的は、最も優れた軸索再生効果を持つシュワン細胞の亜型を同定し、その機能改善効果を明らかにすることである。平成29年度は、シュワン細胞の分化度に着目し、シュワン前駆細胞、未熟細胞、また2種の成熟細胞(修復細胞と非修復細胞)の軸索再生効果を、われわれが開発したラット坐骨神経の無細胞処理モデルを使用して、比較検討した。シュワン前駆細胞、未熟細胞、非修復細胞は、順に胎生14日、18日、生後10週のRFP発現同種ラットの坐骨神経から採取した。修復細胞は坐骨神経切断1週後に採取した。各細胞百万個を無細胞野に移植し、2週間後の坐骨神経矢状断切片に免疫染色を行い、軸索再生と移植細胞の生着、増殖能を評価した。各細胞は良好に生着し、前駆細胞、未熟細胞は高い増殖能を示していた。しかし、軸索再生効果をしめしたのは、成熟細胞の2種類のみで、修復細胞が最も優れていた。このことは、感覚神経細胞と各シュワン細胞の共培養を行い、神経突起長の長さを検討した場合でも同様であった。これらの結果をH30年度の末梢神経学会、国際幹細胞学会、日本整形外科基礎学術集会、アメリカ整形外科基礎学術集会などで報告する予定である。また、シュワン細胞の局在に着目し、運動神経、感覚神経を支持するシュワン細胞の、各神経軸索に対する再生効果を検討する予定であるが、各シュワン細胞の作成方法を確立した。軸索再生に至適なシュワン細胞の分化度が明らかになり、順調に解析がすすんでいる。これらの結果は平成30年度に開催される国内外の関連学会で報告予定である。また、未分化シュワン細胞が損傷軸索の再生促進効果をまったく有しないことが判明し、本研究プロジェクトの方向性を大きく決定付ける結果が得られたと考える。2つ目の目的である、シュワン細胞の局在による、軸索再生効果の違いの検討に関しても、細胞の調整、作成方法、評価方法を確立し、順調に進んでいる。