hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不均一誤り訂正符号の新しい構成法とその応用

不均一誤り保護符号:新しい構成法とその応用-不均一誤り保護(UEP)に対する畳込み符号の提案を行なった.この符号は一般化連接符号(GCC)として構成され,短いブロック符号を内符号とし,2元の畳込み符号を外符号として用いている.(ISITA'96).この構成法は多段復号法を行なうことで,実装に必要なコストを大幅に削減できるという利点がある.外符号としてパンクチャド畳込み符号(PCC)を用いた可変符号化率符号化法(WMWCC'96)に対する本構成法の応用は,このような方式で,最適な符号を構成することが可能であるということを示している.-外符号として非2元の最大距離分離(MDS)符号を用いて,内符号としてリ-ド・マラ-(RM)符号を用いたGCCを,高効率なトレリス線図に基づく復号器により実装できることを示した(ISITA'96).これらの符号の中には,比較対象となるBCH符号よりも良い性能を持つものがある.-高品位テレビ(HDTV)のディジタル衛星放送に対する新しい周波数利用効率の高い8PSKブロック符号化変調方式の提案を行なった.本方式により,重要度の最も高いビットに対しては,従来の符号化変調方式では現実的には不可能な,良い性能を達成することができる(GLOBECOM'96).-予備的研究として,レイリーフェージング通信路に対する上記のアイディアの拡張を行なった(GISS'97).不均一誤り保護符号:新しい構成法とその応用-不均一誤り保護(UEP)に対する畳込み符号の提案を行なった.この符号は一般化連接符号(GCC)として構成され,短いブロック符号を内符号とし,2元の畳込み符号を外符号として用いている.(ISITA'96).この構成法は多段復号法を行なうことで,実装に必要なコストを大幅に削減できるという利点がある.外符号としてパンクチャド畳込み符号(PCC)を用いた可変符号化率符号化法(WMWCC'96)に対する本構成法の応用は,このような方式で,最適な符号を構成することが可能であるということを示している.-外符号として非2元の最大距離分離(MDS)符号を用いて,内符号としてリ-ド・マラ-(RM)符号を用いたGCCを,高効率なトレリス線図に基づく復号器により実装できることを示した(ISITA'96).これらの符号の中には,比較対象となるBCH符号よりも良い性能を持つものがある.-高品位テレビ(HDTV)のディジタル衛星放送に対する新しい周波数利用効率の高い8PSKブロック符号化変調方式の提案を行なった.本方式により,重要度の最も高いビットに対しては,従来の符号化変調方式では現実的には不可能な,良い性能を達成することができる(GLOBECOM'96).-予備的研究として,レイリーフェージング通信路に対する上記のアイディアの拡張を行なった(GISS'97).
共振型光音響センサ

体内の成分を非侵襲で測定するための光音響センサを開発した。光音響センサは、シリコンの振動子からなり、シリコンとガラスの陽極接合により真空中に封止して高いQ値を持つことを特徴としている。また、センサにはレーザー光を通す、ガラスの窓を形成してある。パルスレーザー光をガラス窓を通して対象に照射し、吸収が起きた際に発生する音響波を、ガラスとシリコンの支持部を通して、センサの振動として検出する。開発したセンサは、ゼラチンに含有させたわずかなグルコースの濃度を測定することが可能であることを示した。肥満者の増加に伴う糖尿病患者の増加は、世界的に医療費の増大を招き、大きな問題となっており、予防という観点からもその簡易測定は極めて大きな需要がある。血液採取によらない糖尿病の非侵襲計測は、超音波、電気(インピーダンス)、光吸収などを利用した多くの研究がなされているにも関わらず、現在に至るまで、決定的な技術が実現していない極めて挑戦的な課題である。これに対して、光音響検出を利用したグルコース検出手法が知られている。本研究では、高感度な光音響センサを開発し、半導体LDでも光音響信号が計測できるようにすることで、家庭でも使える小型の生体物質検出システムを開発する。特にターゲットをグルコースとして、実証試験を行う。高感度検出のために、機械共振と音響共振の両方のセンサを開発し、システムの最適を図る。シリコンからなる片持ち梁型のセンサとドーナッツ型で共振モードをもつ圧電体からなるセンサの2種を試作評価した。2つのレーザーダイオードのレーザー光を利用し、その光音響の信号比から体内物質を検出するシステムのプロトタイプを試作した。センサは、検出対象と接するガラスに固定した。検出対象物にパルスレーザーを照射した際に発生する光音響波は、ガラスを通してセンサに伝達されるシステム構成とした。人の指や天然ゴム、PDMSなど各種材料で光音響信号が得られ、物資によりその信号強度が異なることを確認した。開発システムの動作確認のため、グルコースを混ぜたシリコーンゴムなどの試験片で検証実験を行い、グルコースの濃度に依存して光音響信号が増加するのを確認した。本研究では、高感度な光音響センサを開発し、半導体LDでも光音響信号が計測できるようにすることで、家庭でも使える小型のグルコース検出システムを実証する。高感度検出のために、センサにおいて機械共振と音響共振の両方を使うことを特徴としている。2つのレーザーダイオードのレーザー光を利用し、その信号比から体内物質を検出するシステムのプロトタイプを試作した。グルコースを混ぜたシリコーンゴムなどの試験片で検証実験を行い、グルコースの濃度に依存して光音響信号が増加するのを確認した。前年度に開発したセンサについて、その評価結果を基にセンサの最適化設計を進める。また、前年度の結果から計測おける問題点を明らかにして、個々の要素を再設計、再試作し、最終的なプロトタイプを試作する。初期試験では、人間の指に模したファントムとしてグルコースを溶かした寒天を用いて試作する。更に、動物の皮膚などを用いた検証実験を進める。人の血液を採取して計測した測定値と比較し、信頼性、再現性、分解能など総合的な特性を評価する。光音響により伝播する音波は、雰囲気の圧力や温度に依存することが考えられることから、信号強度の圧力・温度依存性などの評価も必要になる。また、レーザー光の散乱は皮膚表面の性状に影響されることから、信号の表面性状依存性も重要な検査項目となる。高感度センサ2ー3月に利用する機械等の利用料の請求が次年度になるため、繰り越した。繰り越し分は、前年度の施設等の利用料として利用する。
サリドマイドの抗糖尿病薬への展開

サリドマイドの、これまで知られていなかったいくつかの生物活性を発見し、引き続きサリドマイド関連化合物の構造展開研究を遂行した。その結果、(i)サリドマイド自体に、レチノイン酸や活性型ビタミンD_3で誘導される未分化血液細胞の分化を促進する活性を見出した。(ii)上記細胞分化誘導促進活性は、サリドマイドの主要な代謝物である、5位水酸化体ならびにN水酸化体、においても維持されていることを見出した。(iii)サリドマイドの既知の代謝物20種の網羅的合成を行い、そのほとんどに、上記分化誘導促進活性が維持されていることを確認した。しかし、TNF-α生産抑制作用は、一部の代謝物にしか確認できなかった。(iv)上記細胞分化誘導促進活性は、フォルボールエステル(TPA)やヘミン等による細胞分化誘導系においては観察されず、同活性が核内受容体経路が関与する細胞分化誘導に一般的である可能性を示唆した。(v)上記のサリドマイドの代謝物、5位水酸化体ならびにN水酸化体、が、チュブリン重合阻害活性を有することを発見した。(vi)上記サリドマイド代謝物をリードとして、新規かつ強力なチュブリン重合阻害剤、5HPP-33、ならびにビタミンD様細胞分化誘導剤、5APP-33、を創製した。(vii)サリドマイドの構造展開により、イソインドロン型新規血管新生阻害剤、インドール・インドリン型新規シクロオキシゲナーゼ阻害剤、フタルイミド型新規ヒストンデアセチラーゼ阻害剤が創製出来た。サリドマイドの糖尿病に対する有効性は、従来、その腫瘍壊死因子(TNF)-αの生産抑制作用によるものとされていた。そうした観点から、サリドマイドをリードにして、催奇形性のない強力なTNF-α生産抑制剤を創製したが、それらはサリドマイドの持つ抗糖尿病作用を再現しなかった。そこで、サリドマイドにTNF-α生産系以外の、抗糖尿病作用に関わる薬物標的事象を設定するところとなった。今年度は、α-グルコシダーゼ阻害、シクロオキシゲナーゼ(COX)阻害、一酸化窒素合成酵素(NOS)阻害、を標的事象とした構造展開を遂行した。その結果、(1)昨年度までに得られていたテトラクロロフタルイミド型α-グルコシダーゼ阻害剤の構造活性相関解析、並びにそれを元にした蛍光性バイオプローブの創製、(2)創製したバイオプローブを用いての、α-グルコシダーゼの可視化検出法の開発、(3)サリドマイド自体に、アスピリンには劣るものの、確実にシクロオキシゲナーゼ阻害活性のあることの確認、(4)フタルイミド型、ホモフタルイミド型、およびイソインロール型の新規シクロオキシゲナーゼ阻害剤の創製並びにその構造活性相関に関する部分的解答を得ること、(5)上記各種シクロオキシゲナーゼ阻害剤に関する、シクロオキシゲナーゼサブタイプ(COX-1 vs. COX-2)選択性を分離した阻害剤の分子設計関わる初歩的な経験則の構築、(6)非アミノ酸型・フタルイミド型新規一酸化窒素合成阻害剤の創製、などの成果を上げることができた。昨・平成15年度に引き続き、年サリドマイドの糖尿病に対する有効性が、シクロオキシゲナーゼ(COX)阻害、一酸化窒素合成酵素(NOS)阻害によるところもある、との観点から、これらの活性を指標に構造展開研究を行った。その結果、(1)フェニルフタルイミド型の新規シクロオキシゲナーゼ(COX)阻害剤を系統的に多数合成することによって、活性に及ぼす置換基効果と、そのシクロオキシゲナーゼ(COX)サブタイプ(すなわち、COX-1とCOX-2)選択性に及ぼす効果を解析し、構造活性相関に対するある程度の解答を得ることができた、(2)さらに上項(1)の成果を基盤に、その構造活性相関に関する解答を念頭に、インドール型ならびにインドリン型の、COX-1選択的阻害剤ならびにCOX-2選択的阻害剤を含む各種シクロオキシゲナーゼ(COX)の創製に成功した、(3)サリドマイド自体に、アスピリンには劣るものの、確実にシクロオキシゲナーゼ阻害活性のあることの確認、(4)フェニルホモフタルイミド型の新規一酸化窒素合成酵素(NOS)阻害剤を系統的に多数合成することによって、活性に及ぼす置換基効果と、その新規一酸化窒素合成酵素(NOS)サブタイプ(すなわち、nNOS, eNOSならびにiNOS)選択性に及ぼす効果を解析し、構造活性相関に対するある程度の解答を得ることができ、ある程度のサブタイプ選択性を引き出すことに成功した、などの成果を上げることができた。

(v)上記のサリドマイドの代謝物、5位水酸化体ならびにN水酸化体、が、チュブリン重合阻害活性を有することを発見した。(vi)上記サリドマイド代謝物をリードとして、新規かつ強力なチュブリン重合阻害剤、5HPP-33、ならびにビタミンD様細胞分化誘導剤、5APP-33、を創製した。(vii)サリドマイドの構造展開により、イソインドロン型新規血管新生阻害剤、インドール・インドリン型新規シクロオキシゲナーゼ阻害剤、フタルイミド型新規ヒストンデアセチラーゼ阻害剤が創製出来た。
治療抵抗性癌における癌微小環境負のスパイラル機構の解明

岡山大学にて根治切除された食道癌患者の切除標本を用いて化学療法および放射線化学療法後のCAFs発現を臨床病理学的に解析する。続いて正常線維芽細胞を用いて標準治療である化学療法や放射線治療によるCAFs化を定量化する。またCAFs化した線維芽細胞がどのように癌細胞に貢献するのかin vitroにて検討する。in vivoではCAFs化した線維芽細胞と正常線維芽細胞また癌細胞単独での腫瘍増殖や転移の検討を行う。最終段階ではPITを用いてin vitroでの上乗せ効果を検討し、in vivoではCAFsに対するPhotoimmunotherapy (PIT)を用いてCAFsを標的とした前治療の標準的治療への上乗せ効果を検討する。
トランスポゾンを用いたシュードモナス属細菌の遺伝解析系の構築

独特の遺伝子構成と発現制御様式とともに多様な化合物の代謝を持つシュードモナス属細菌の遺伝解析系の不備を克服するために、可動性のDNA因子であるトランポゾン(以下Tnと略)の誘導体をinvitro遺伝子操作で作製し、これらTn誘導体を用いてPseudomonas putidaの新たな遺伝解析系を構築した。(1)挿入突然変異誘発系と挿入部位の簡便なクローニング系の開発。トランスポゾンTn1722内に大腸菌ベクタープラスミドpACYC184を付加した誘導体Tnと伝達性プラスミドR388の接合伝達に関与するtra遺伝子群を連結させたプラスミドを作製した。このプラスミドを接合によりP.putidaに移入すると、Tn誘導体領域のみが宿主染色体上に転移した株が容易に得られ、6559の転移株中約0.7%はアミノ酸・核酸塩基生合成遺伝子の挿入突然変異体であった。これらの突然変異のうち約3割はtrpAB領域に分布していたことから、Tn誘導体の染色体への挿入はランダムではないと結論された。Tn誘導体がpACYC184の複製起点と薬剤耐性遺伝子をもつことを利用し、挿入突然変異体から調整した全DNAを制限酵素で消化した後、自己連結化し、大腸菌に直接形質転換することで、Tn挿入部位を含むDNA領域のクローニングを行なった。trpAB突然変異体の解析では、Tn挿入部位を含む30kbの領域の物理的地図の作製と地図上でのTn挿入部位の決定がなされた。(2)高頻度染色体伝達(Hfr)株の作製。R388のtra遺伝子群をpACYC184Tn1722上のTn内に付加して作製したプラスミドを接合によりP.putidaに移入すると、Tn誘導体領域のみ宿主染色体上に転移した株が得られた。転移株と他の栄養要求性突然変異株との接合実験から、転移株はHfr株の性質を示し、その染色体伝達はTn挿入部位を起点に一方向にのみおきることが判明した。また検討した2つのHfr株間では、染色体伝達の起点が異なり、伝達方向も互いに逆向きであることが見てだされた。
射影多様体の割線多様体について

射影多様体の割線多様体を調べる際,射影多様体のガウス写像や射影双対を調べることが重要と改めて気づき,主に深澤知氏(日本学術振興会特別研究員,受入機関:早稲田大学理工学術院)との共同研究を行った.そして,セグレ多様体の射影双対に関する再帰性,および,与えられた代数多様体の射影モデルのガウス写像の階数について研究を行った.当該研究期間中, 3本の論文を学術雑誌(どれも査読あり)に発表し,国際会議等(2件)を含む8件の口頭発表を行った.また, 2008年度末の時点において,掲載決定済みの論文が1本,投稿中の論文が1本,準備中の論文が1本ある.射影多様体の割線多様体を調べる際,射影多様体のガウス写像や射影双対を調べることが重要と改めて気づき,主に深澤知氏(日本学術振興会特別研究員,受入機関:早稲田大学理工学術院)との共同研究を行った.そして,セグレ多様体の射影双対に関する再帰性,および,与えられた代数多様体の射影モデルのガウス写像の階数について研究を行った.当該研究期間中, 3本の論文を学術雑誌(どれも査読あり)に発表し,国際会議等(2件)を含む8件の口頭発表を行った.また, 2008年度末の時点において,掲載決定済みの論文が1本,投稿中の論文が1本,準備中の論文が1本ある.基礎体の標数が正である代数幾何学においては,標数零の場合では起こり得ない様々な現象が観察されている.特に射影多様体Xの埋込接空間の振舞に関する正標数特有の現象の多くはXのガウス写像の分離性,および,(射影双対性に関する)reflexivityによりコントロールされることが知られている.したがって,ガウス写像の分離性とreflexivityの関係を明らかにすることが自然と問題になる.本研究代表者の従来の研究,深澤知氏(学術振興会特別研究員)の研究,そして,深澤氏との共同研究により解ってきたことは,射影多様体のセグレ積(つまり,直積のセグレ埋込による像)により,上記問題に関して興味深い様々な例が構成できることである.ここでいう"興味深い例"とは,ガウス写像が分離的にもかかわらずreflexiveではない射影多様体のことであり,1990年初頭証明されたS.Kleiman-R.Pieneの定理「reflexiveならばガウス写像が分離的となる」の逆が成り立たない事を示すものである.そのような経緯から2007年度は,深澤氏と共に,射影多様体のセグレ積のreflexivityについて調べることにした.その結果,射影空間P^-mと射影多様体Yのセグレ積Xに対して,Xがreflexiveとなるための必要十分条件をm,dim Y,そして,Yの一般ヘッセ行列の階数で記述することに成功した.これにより従来,散発的に構成されていた様々な例のreflexivity(またはnon-reflexivity)を統一的かつ理論的に説明することが可能となった.またこれは,本研究代表者の,2つ以上の射影空間のセグレ積のreflexivityに関する結果の一般化を与えている.深澤知氏(日本学術振興会特別研究員,受入機関:早稲田大学理工学術院)との共同研究により,標数p>0の基礎体上定義された射影多様体のガウス写像および射影双対に関する再帰性について研究を行った.これは研究課題である射影多様体の割線多様体を研究するための準備段階に相当するが,十分な成果を上げられたと思う.さらにこの成果から発展して,深澤氏および早稲田大学大学院博士後期課程在学中の古川勝久氏との3人による共同研究を開始した,これについてはまだ論文を纏めるに至っていない.
染色体転座やEGFレセプター/erb-B癌遺伝子の発現異常と細胞増殖の制御

EGFレセプター(EGFR)はプロトオンコジンc-erbBと相同であることが、昨年来の研究で次々と明らかにされた。我々は特に体細胞遺伝学的なアプローチで扁平上皮癌由来のA431細胞におけるEGFレセプター過剰産生がEGFR/c-erbB遺伝子の増幅に起因し、EGFレセプターの断片の異常産生にも第7染色体の転座が関与していることを示した。さらに、数種の扁平上皮癌細胞株で同様のEGFレセプターの過剰産生と遺伝子増幅を見出した。一方、手術時に得られた食道や肺の扁平上皮癌の組織では、高頻度でEGFレセプターの過剰産生が見られた。癌組織でのEGFレセプターの増加は、多くの場合遺伝子増幅に起因していたが、遺伝子増幅やレセプターmRNAの増加の見られない症例も新たに見出された。類似の現象を示す膵臓癌由来の細胞株、UCVA-1に関してEGFレセプターの生合成と分解速度を詳細に解析した結果、EGFレセプターの代謝回転が著しく遅くなることによって細胞表面のレセプターが増加するという新しいメカニズムの存在が明らかになった。EGFレセプターを過剰に産生する細胞はEGFによって却って増殖阻害を受ける。このような現象を解析するために、A431細胞とその変異株B7の膜標品を用いてリン酸化反応を調べた結果、A431細胞ではレセプター蛋白質の著しいリン酸化とそれに伴なう標的分子のリン酸化が先行する結果、ホスファチジルイノシトールのリン酸化が低下することが判明した。すなわち、レセプター過剰産生細胞では、リン脂質代謝の調節の乱れが要因となってEGFによる増殖阻害が起ると結論された。一方、このような癌細胞をヌードマウスに移植すると、ArzetミニポンプでEGFを供給することによって腫瘍は増大し癌組織での状況を再現した。in vivoとin vitroでの癌細胞のEGFに対する応答の差異を生ずる機構を今後追究していく。
情報セキュリティ基盤に起因するリスクを管理するための情報経済工学的研究

わかりやすい最終ディフェンスである経済工学的リスク管理によって「(当該研究領域の公募概要に掲げられている)安心して生活できる情報環境」に貢献すべく,3つのアプローチを併用した.第一に,金融工学的基礎理論構築と産業経済学的実態調査を行い,本研究の本質的方向性に関する正当性確認を完了させた.前者では,情報セキュリティ基盤に起因する信用リスクをヘッジする金融派生商品を定義し,その価格評価理論を,離散時間モデルに対応できる設定で完成させた.後者では,セキュリティ分野における産学連携の実態が不十分なレベルであることを明らかにし,第二・第三のアプローチで完成度を高めるために必要となる課題を抽出した.第二に,リスク定量化を推進する政策学的施策設計を行い,リスク管理の実現性に関する社会制度的基礎を整えつつある.第一のアプローチで考察した派生商品を導入可能とするためには,リスク指標の定量化が必要である.その必要性を,本特定領域研究の領域内連携を活用し,法と経済の立場から理論的に明確化した.論文発表だけでなく,施策提言と実現という手段でも社会貢献を試み,実際に経済産業省の情報セキュリティ総合戦略に盛り込まれた.第三に,ネットワーク取引に関わる可用性確保と事後紛争解決機能のための暗号学的・工学的要素技術開発を行い,リスク管理サービスを提供するシステムの実現性に関する技術的基礎を整えつつある.具体的には,IPレベルの不正者追跡技術,秒単位まで精度を高めた電子時刻印システム,未知の分散サービス妨害攻撃を検知する技術に関して,初期的なシステム構成や基本性質を示した.以上要するに,本研究の本質的方向性に関する正当性確認を終了するとともに,実現性に関して社会科学的基礎と工学的基礎を整えつつある.今後は是非研究を継続し,第二・第三のアプローチの完成度を高め,全体をとりまとめる必要があろう.わかりやすい最終ディフェンスである経済工学的リスク管理によって「(当該研究領域の公募概要に掲げられている)安心して生活できる情報環境」に貢献すべく,3つのアプローチを併用した.第一に,金融工学的基礎理論構築と産業経済学的実態調査を行い,本研究の本質的方向性に関する正当性確認を完了させた.前者では,情報セキュリティ基盤に起因する信用リスクをヘッジする金融派生商品を定義し,その価格評価理論を,離散時間モデルに対応できる設定で完成させた.後者では,セキュリティ分野における産学連携の実態が不十分なレベルであることを明らかにし,第二・第三のアプローチで完成度を高めるために必要となる課題を抽出した.第二に,リスク定量化を推進する政策学的施策設計を行い,リスク管理の実現性に関する社会制度的基礎を整えつつある.第一のアプローチで考察した派生商品を導入可能とするためには,リスク指標の定量化が必要である.その必要性を,本特定領域研究の領域内連携を活用し,法と経済の立場から理論的に明確化した.論文発表だけでなく,施策提言と実現という手段でも社会貢献を試み,実際に経済産業省の情報セキュリティ総合戦略に盛り込まれた.第三に,ネットワーク取引に関わる可用性確保と事後紛争解決機能のための暗号学的・工学的要素技術開発を行い,リスク管理サービスを提供するシステムの実現性に関する技術的基礎を整えつつある.具体的には,IPレベルの不正者追跡技術,秒単位まで精度を高めた電子時刻印システム,未知の分散サービス妨害攻撃を検知する技術に関して,初期的なシステム構成や基本性質を示した.以上要するに,本研究の本質的方向性に関する正当性確認を終了するとともに,実現性に関して社会科学的基礎と工学的基礎を整えつつある.今後は是非研究を継続し,第二・第三のアプローチの完成度を高め,全体をとりまとめる必要があろう.
DNA超らせんダイナミクスの1分子レベル解析

生体内においてDNAは、2重らせんをほどくように(2本の鎖の巻きつき回数を減らすように)ねじられた状態で存在していて、このようなねじれは負の超らせん(negative super coil)と呼ばれます。本研究では、負の超らせんによりDNAがほどけた際に生じると考えられている、DNA3重鎖構造を1分子レベルで検出する方法を開発しました。光をあてると光る蛍光分子と呼ばれる分子が、蛍のように点滅する現象=蛍光のblinkingを操ることにより可能となりました(KACB法:Kinetic Analysis based on the Control of fluorescence Blinking)2重らせん構造を有するDNAは、線上でひずみの無い状態では、約3.6 nm(10.5塩基対)辺り1回の割合で互いに右巻きに巻きついている。生体内においてDNAは、2重らせんをほどくように(2本の鎖の巻きつき回数を減らすように)ねじられた状態で存在し、このようなねじれは負の超らせん(negative super coil)と呼ばれる。負の超らせんによりDNAはよりほどけやすくなり、ひずみの無い状態と比較してよりダイナミックに運動していると予想される。これにより、局所的に塩基対が解離したDNAほつれ構造、より長い塩基対解離に伴い生じうるDNA 3重らせん等、DNA局所構造の形成が促進されていると考えられるが、これら現象にリアルタイムでアプローチ可能な分析手段が無く、DNA超らせんのダイナミクスは明らかになっていない。研究代表者は、蛍光分子を1分子レベルで見たときに現れる物理化学現象である蛍光の点滅過程(blinking)に注目し、蛍光分子を核酸中に導入し、核酸構造を用いて蛍光点滅の制御を試み研究を行っている。27年度は、DNA超らせんの結果生じるDNA3重鎖構造を1分子レベルで検出するため、3重鎖構造の断面図とほぼ同じ大きさとなる蛍光分子Cy3に注目した。Cy3のblinkingを2重鎖構造、3重鎖構造で比較したところ、3重鎖構造特異的なblinking挙動を示すことがわかり、Cy3を用いて超らせんにより誘起される3重鎖構造を、blinking観測により1分子レベルで検出が可能であることが示された。DNA超らせんにより誘起される高次構造の一つである3重鎖構造をblinkingにより検出する系の構築に成功した。2重らせん構造を有するDNAは、線上でひずみの無い状態では、約3.6 nm(10.5塩基対)辺り1回の割合で互いに右巻きに巻きついている。Cy3のblinkingを2重鎖構造、3重鎖構造で比較したところ、3重鎖構造特異的な挙動を示すことがわかり、Cy3を用いて超らせんにより誘起される3重鎖構造の検出が可能であることが示された。28年度は、Cy3のblinkingのダイナミクスの詳細を検討すると伴に、1分子計測を行った。その結果、blinking観測条件ではCy3の光退色が非常に早いことがわかり、blinkingの点滅間隔が短すぎることがその主な要因であることがわかった。当初分析に利用予定であった蛍光分子Cy3では、蛍光点滅の間隔が短すぎるため、1分子計測には好ましくないことが判明した。これにより、種々のCy3以外の分子を使用せねばならず、有機合成から再度検討する必要が生じたため。DNAは生体内において、2重らせんをほどくように(2本の鎖の巻きつき回数を減らすように)ねじられた状態で存在し、このようなねじれは負の超らせん(negative super coil)と呼ばれる。負の超らせんによりDNAはひずみの無い状態と比較してよりほどけやすくなり、よりダイナミックに運動していると予想される。これにより、局所的に塩基対が解離したDNAほつれ構造、そしてより長い塩基対解離に伴い生じうるDNA 3重らせんなどのDNA局所構造の形成が促進されていると考えられるが、これら現象にリアルタイムでアプローチ可能な分析手段が無く、DNA超らせんのダイナミクスは明らかになっていない。

Cy3のblinkingを2重鎖構造、3重鎖構造で比較したところ、3重鎖構造特異的な挙動を示すことがわかり、Cy3を用いて超らせんにより誘起される3重鎖構造の検出が可能であることが示された。28年度は、Cy3のblinkingのダイナミクスの詳細を検討すると伴に、1分子計測を行った。その結果、blinking観測条件ではCy3の光退色が非常に早いことがわかり、blinkingの点滅間隔が短すぎることがその主な要因であることがわかった。29年度は、1分子蛍光観測手法およびその解析法を検討するため、ガラス基板上に固定した蛍光分子修飾核酸の構造転移の観測を行なった。その結果、2分間を超える1分子長時間観測に成功し、核酸構造転移の観測法を確立した。生体内においてDNAは、2重らせんをほどくように(2本の鎖の巻きつき回数を減らすように)ねじられた状態で存在していて、このようなねじれは負の超らせん(negative super coil)と呼ばれます。本研究では、負の超らせんによりDNAがほどけた際に生じると考えられている、DNA3重鎖構造を1分子レベルで検出する方法を開発しました。光をあてると光る蛍光分子と呼ばれる分子が、蛍のように点滅する現象=蛍光のblinkingを操ることにより可能となりました(KACB法:Kinetic Analysis based on the Control of fluorescence Blinking)DNA超らせんを研究するためには、一番単純なモデルが数千塩基対のプラスミドDNAとなるため、大量調整ができない。そのため、1分子「レベル」ではなく、真の1分子検出が必要となる。blinkingによる検出の達成は、原理的には本手法を1分子検出へと覆うよう出来ることを意味するが、実際の1分子検出のためには、蛍光分子の光耐久性、測定感度、など、クリアすべき条件が多数存在する。28年度は、27年度中に確立したblinking観測による3重鎖の検出法もちいて、1分子検出の達成を目指す。DNA超らせんを研究するためには、一番単純なモデルが数千塩基対のプラスミドDNAとなるため、大量調整ができない。blinkingによる検出の達成は、原理的には本手法を1分子検出へと応用出来ることを意味するが、実際の1分子検出のためには、蛍光分子の光耐久性、測定感度、など、クリアすべき条件が多数存在する。28年度は蛍光分子Cy3を用いた1分子検出を検討したが、測定条件での光耐久性が不十分であるという問題に直面した。29年度は、Cy3の類似骨格を有する種々のシアニン系色素に注目し、blinkingの点滅間隔がCy3に比べ長く、より長時間blinkingを観測可能な蛍光分子のスクリーニングを行い最適な蛍光分子を選出する。得られた蛍光分子を用いて、超らせんダイナミクスの検討を行う。核酸化学・光化学・生物有機化学DNA二重鎖、三重鎖の研究から超らせんの研究へと展開するに当たり、使用する蛍光分子を最適化する必要が生じたため。当初分析に利用予定であった蛍光分子Cy3では、蛍光点滅の間隔が短すぎるため、1分子計測には好ましくないことが判明した。
芳香族π拡張リビング重合によるグラフェンナノリボンの革新的合成

グラフェンナノリボン(GNR)はナノスケールの有限の幅を持つ2次元炭素シート状物質であり、端の構造に由来して電子的特性が変化する非常に興味深いナノカーボン材料である。その特性から次世代マテリアルズサイエンスの主役として大きく期待され、近年活発な研究が行われている。多環芳香族炭化水素(PAH)はsp2炭素と水素のみからなる縮環π共役化合物であり、GNR合成における有用なビルディングブロックである。また、PAHはその縮環様式によって特異な電子及び光物性を示すためことから、ナノカーボン材料のみならず有機電子材料の分野でも、望みの構造をもった多環芳香族炭化水素を効率的に合成・拡張する方法論の確立が近年強く望まれている。今年度、私は炭素-水素(C-H)結合直接変換反応を鍵とした新規PAHの合成とPAHの直接的π拡張反応の開発に取り組んだ。今年度は昨年度に引き続き、独自に開発したアリールアルキンをジベンゾペンタレンへと変換する反応を用いて、高度にπ拡張を施した縮環化合物の合成に取り組んだ。前年度に確立した合成戦略を念頭に2つのことのなるアリールアセチレン類を組み合わせることで、新たに2種類の縮環化合物の合成に成功した。核磁気共鳴スペクトル、量子化学計算の結果より、得られた分子が前年に合成したものとは異なる電子状態を取り得ることを明らかにした。これらの分子の系統的な物性評価によってグラフェンナノリボンを含む多環芳香族炭化水素群の[構造と物性]の関連性に対して有用な知見が得られると期待できる。この研究と並行し、新たに開発した多環芳香族炭化水素の骨格拡張を用いることで別法では合成が困難なPAH誘導体の合成に成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。今後この分野の研究を飛躍的に発展させるためには、構造を精密に制御したGNRを精密に合成することが必要不可欠である。そこで本研究では、これまでの合成法を凌駕する新規な方法論として多環性芳香族炭化水素(PAH)のπ拡張反応リビング重合を用いたGNR精密合成を目的とする。鍵となるPAHのπ拡張反応は非常に困難であり、これまでに報告例は僅かしかない。本年度はこの鍵反応の開発に取り組んだ。フェナントレンやトリフェニレンなど、PAHのベイ領域のC-H結合は他C-H結合にくらべて酸性度が高い。このため、これらに強塩基を作用させると、ベイ領域選択的に脱プロトン化が進行することが報告されている。また、グリニャール試薬などの有機金属反応剤が、遷移金属触媒存在下でアルキンに対して付加・分子内環化反応を起こすことが明らかとなっている。そこで、この両者の反応性に基づきPAHのベイ領域縮環型のπ拡張反応の開発を行った。種々検討した結果、ベイ領域のC-H結合を有機リチウム反応剤によって脱プロトン化したのち、生成したリチウム種と適切な遷移金属触媒によるジフェニルアセチレンへの付加・分子内環化反応によってフェナントレンのπ拡張に成功した。一方、上述の反応の開発の過程でPdCl_2/o-chloranil/AgOTf存在下、アリールアセチレンの二量化によってジベンゾ[a,e]ペンタレンが生成することを発見した。この反応で得られるジベンゾ[a,e]ペンタレンは、6員環が2つの5員環を挟むように縮環した構造を有し、その電子的性質から次世代機能性材料への応用が期待されている。本反応はこれまでに報告されている合成法の中で最も直接的な方法である。今年度、本研究では炭素-水素(C-H)結合直接変換反応を鍵とした新規PAHの合成とPAH直接的π拡張反応の開発に取り組んだ。「新規PAHの合成」昨年度、本研究ではパラジウム触媒存在下、アリールアセチレンが二量化し6-5-5-6の縮環様式をもつジベンゾペンタレンが生成することを見出している。ジベンゾペンタレンは有機電界効果トランジスタなどの電子材料として機能することが既に明らかとなっており、この骨格にπ拡張を施すことによってさらに高い機能の発現が期待される。そこで予め、π拡張されたアリールアセチレンを設計・合成し、二量化することで新規π共役化合物の合成に成功した。「PAHの直接的π拡張反応の開発」ピレン、フェナントレンなどのPAHへのC-H結合直接アリール化反応はPAHのπ拡張法として最も理想的な方法である。

当研究室を含めたいくつかの研究室ではこれを可能にする触媒系を確立しているが、依然として種類が少なくアリール化できるC-H結合の位置と選択性に問題を抱えている。このような背景の中、パラジウム触媒と適切なアリール化剤を用いることで、ピレン上のC-H結合の連続的な直接変換によって新たな様式のπ拡張が可能であることを明らかにした。グラフェンナノリボン(GNR)はナノスケールの有限の幅を持つ2次元炭素シート状物質であり、端の構造に由来して電子的特性が変化する非常に興味深いナノカーボン材料である。その特性から次世代マテリアルズサイエンスの主役として大きく期待され、近年活発な研究が行われている。多環芳香族炭化水素(PAH)はsp2炭素と水素のみからなる縮環π共役化合物であり、GNR合成における有用なビルディングブロックである。また、PAHはその縮環様式によって特異な電子及び光物性を示すためことから、ナノカーボン材料のみならず有機電子材料の分野でも、望みの構造をもった多環芳香族炭化水素を効率的に合成・拡張する方法論の確立が近年強く望まれている。今年度、私は炭素-水素(C-H)結合直接変換反応を鍵とした新規PAHの合成とPAHの直接的π拡張反応の開発に取り組んだ。今年度は昨年度に引き続き、独自に開発したアリールアルキンをジベンゾペンタレンへと変換する反応を用いて、高度にπ拡張を施した縮環化合物の合成に取り組んだ。前年度に確立した合成戦略を念頭に2つのことのなるアリールアセチレン類を組み合わせることで、新たに2種類の縮環化合物の合成に成功した。核磁気共鳴スペクトル、量子化学計算の結果より、得られた分子が前年に合成したものとは異なる電子状態を取り得ることを明らかにした。これらの分子の系統的な物性評価によってグラフェンナノリボンを含む多環芳香族炭化水素群の[構造と物性]の関連性に対して有用な知見が得られると期待できる。この研究と並行し、新たに開発した多環芳香族炭化水素の骨格拡張を用いることで別法では合成が困難なPAH誘導体の合成に成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。フェナントレンのベイ領域に対して、有機リチウム反応剤を反応させることによって脱プロトン化/リチウム種の生成を行った後、遷移触媒によってジフェニルアセチレンへの付加・環化反応を進行させることで段階的にではあるが、当初目的としていたPAHのπ拡張を行うことに成功した。また開発の過程で、全く新しい触媒反応を発見し、反応条件の最適化にも成功し、当初の計画以上に研究が進展していると言える。今年度は以前報告したアリールアルキンをジベンゾペンタレンへと変換する反応を用いて、高度にπ拡張を施した縮環化合物の合成に取り組んだ。本研究はアメリカ合衆国のオレゴン大学に在籍しているMichael Haley教授との共同研究として行い、計画通り分子の合成に成功した。この分子の物性評価によってグラフェンナノリボンを含む多環芳香族炭化水素群の[構造と物性]対して有用な知見が得られると期待できる。また、この合成研究と並行してパラジウム触媒による多環芳香族炭化水素を直接的に拡張する新たな反応を発見した。この反応は、最終目標であるグラフェンナノリボンの合成に向けて、非常に重要な方法論になると考えている。以上の点から今年度の研究進歩状況は期待以上のものであったといえる。
急性期脳虚血に対する新しい外科的治療法「経脳静脈逆潅流療法」の開発

実験動物はラットを用いた。ネンブタール全身麻酔下に両側大腿動静脈にPE-50カテーテルを留置し、気管切開、チューブ挿入後人工呼吸管理を行った。頚部皮膚正中部を切開し、両側頸動脈、左頸静脈を確保、右頸静脈内にはPE-50カテーテルを頭蓋内方向に約1cm挿入し固定した。頭頂部皮膚切開した前頭部に直径2mmの骨窓を設け、複合電極(水素クリアランス式組織血流メータ電極、pHメータ電極、熱電対電極)を左前頭葉皮質内に刺入した。以下処置前、両側頸動脈結紮後、加えて脱血による全身血圧の低下(収縮期血圧60mmHg)、20分後に左頸静脈を結紮、右頸静脈より自家動脈血を逆行性に脳内に注入(前年度は2.5ml/minの注入量であったが、今年度は5.0ml/minの注入量)を行った。連続的に局所脳血流量(1CBF)、局所脳pH(1pH)、局所脳温(1Temp)を測定し、前年度の実験結果と比較した。結果、処置前の全身血圧(SABP)は142±18/104±14mmHg)、1CBF=70.4±17.8(ml/100g/min)、1pH=7.4±0.1、1Temp=37.7±0.2(°C)であった。頸動脈結紮後はSABP=182±21/148±18、1CBF=17±12、1pH=7.26±0.11、1Temp=34.7±1.4となった。脱血後はSABP=60±4/41±3、1CBF=3.5±1.4、1pH=7.18±0.09、1Temp=34.4±1.3となった。20分後に5.0ml/minで逆潅流療法を行うと、SABP=70±10/48±9、1CBF=21.5±10.7、1pH=7.35±0.05、1Temp=36.8±0.9であった。これらの結果は2.5ml/minで逆潅流した前年度の値に比較し、若干悪化していた。脳静脈系の破綻、浮腫の助長などが考えられ、今後の検討課題であった。ネンブタール全身麻酔下に両側大腿動静脈にPE-50アテーテルを留置し,気管切開、チューブ挿入後人工呼吸管理を行った。頸部皮膚正中部を切開し,両側頸動脈,左頸静脈を確保,右頸静脈内にはPE-50アテーテルを頭蓋内方向に約1cm挿入し固定した。頭頂部皮膚切開し左前頭部に直径2mmの骨窓を設け,複合電極(水素クリアランス式組織血流メータ電極,PHメータ電極,熱電対電極)を左前頭葉皮質内に刺入した。

以下,処置前,両側頸動脈結紮後,加えて脱血による全身血圧の低下(収縮期血圧が60mmHg:強度前脳虚血モデル),20分後に左頸静脈を結紮,右頸静脈より自家動脈血を逆行性に脳静脈内に任入(2.5ml/min)(経脳静脈逆潅流療法)を連続的に行った。連続的に局所脳血流量(lCBF),局所脳pH(lpH)、局所脳温(lTemp)を測定した。結果、処置前の全身血圧(SABP)は140±15/100±12(mmHg),lCBF=67.5±18.0(ml/100g/min),lpH=7.4±0.1,lTemp=37.6±0.2(゚C)であった。頸動脈結紮後はSABP=180±20/150±18,lCBF=18±6.5,lpH=7.26±0.09,lTemp=36.8±0.3,脱血後はSABP=62/44,lCBF=2.4±2.1lPH=7.14±0.07,lTemp=34.5±1.5となった。20分後に逆潅流療法を行うと、SABP=64/41,lCBF=26.7±12.8,lpH=7.39±0.04,ltemp=37.7±0.8と改善を示した。以上の知人本法は強度脳虚血の治療法として,ある程度有効であることが示されたので,今後は逆潅流圧や潅流量の増加,各種脳保護物質の同時投与などにより,さらなる効果について検討する予定である。実験動物はラットを用いた。エンプタール全身麻酔下に両側大腿動静脈にPE-50カテーテルを留置し、気管切開、チューブ挿入後人工呼吸管理を行った。頸部皮膚正中部を切開し、両側頸動脈左頸静脈を確保、右頸静脈内にはPE-カテーテルを頭蓋内方向に約1cm挿入し固定した。頭頂部皮膚切開した前頭部に直径2mmの骨窓を設け、複合電極(水素クリアランス式組織血流メータ電極、pHメータ電極、熱電対電極)を左前頭葉皮質内に刺入した。以下処置前、両側頸動脈結紮後、加えて脱血による全身血圧の低下(収縮期血圧60mmHg)、20分後に左頸静脈を結紮、右頸静脈より自家動脈血を逆行性に脳内に注入(前年度は2.5ml/minの注入量であったが、今年度は5.0ml/minの注入量)を行った。連続的に局所脳血流量(ICBF)、局所脳pH(1pH)、局所脳温(1Temp)を測定し、前年度の実験結果と比較した。結果、処置前の全身血圧(SABP)は142±18/104±14mmHg),1CBF=70.4±17.8(ml/100g/min),1pH=7.4±0.1,1Temp=37.7±0.2(°C)であった。頸動脈結紮後はSABP=182±21/148±18,1CBF=17±12,1pH=7.26±0.11,1Temp=34.7±1.4となった。脱血後はSABP=60±4/41±3,1CBF=3.5±1.4,1pH=7,18±0.09,1Temp=34.4±1.3となった。20分後に5.0ml/minで逆灌流療法を行うと、SABP=70±10/48±9.1CBF=21.5±10.7,1pH=7.35±0.05,1Temp=36.8±0.9であった。これらの結果は2.5ml/minで逆灌流した前年度の値に比較し、若干悪化していた。脳静脈系の破綻、浮腫の助長などが考えられ、今後の検討課題であった。
ビタミンEのヒト体内での代謝特性と生理機能の検討

食事から摂取する栄養素の多くは、試験管内で生理作用が観察されても、実際にヒトが摂取した際にはその作用が顕在化しにくい。その要因の一つに摂取後の体内動態の関与が挙げられる。ビタミンEは酸化ストレスにより発症する生活習慣病との関係が注目されている重要な栄養素であるが、近年動物実験でビタミンE同族体間や他の食品成分の間で代謝の相互作用が報告されている。したがって、ヒトが栄養状態を適正に保つために必要なビタミンE摂取量は体内動態を考慮して算出する必要がある。本研究ではビタミンE摂取時の代謝特性と生理機能を明らかにすることを目的とした研究を行った。本年度は健常成人女性13名を対象として1RRR-γ-トコフェロール100 mg、または2RRR-γ-トコフェロール100mgとRRR-α-トコフェロール50 mgを含むカプセルを摂取させた際の代謝特性についての検討を行った。食事記録によるビタミンE摂取量と、血中ビタミンE(α-トコフェロール、γ-トコフェロール)濃度と代謝産物(CEHC)の血中、尿中排泄量の測定を実施した。その結果、γ-トコフェロール100 mgの摂取によって血清γ-トコフェロール濃度は上昇したが、α-トコフェロール50 mgの同時摂取によってその上昇は抑制された。また、γ-トコフェロール100 mgの摂取によって血清α-トコフェロール濃度は低下し、α-トコフェロール代謝産物の排泄量が増加した。以上の結果から、α-トコフェロールとγ-トコフェロールは互いの代謝に影響を与えることが示唆された。2017年度に産休育休のため研究を中断した。期間延長の申請済みなので、1年後ろ倒しで計画を進めていく予定である。当初の計画を1年遅れで開始したため遅れが生じているが、当初の目標であったヒト摂取試験でのビタミンE濃度の代謝産物の解析は順調に進めることができた。申請者のグループではビタミンEと代謝の相互作用を示す食品因子として、ビタミンKやゴマなどを見出している。今後はビタミンE同族体に加えてこれらの食事因子も検討に加える。本研究は、トコフェロール同族体摂取時のビタミンE代謝特性および抗酸化・抗炎症作用を明らかにすることを目的としている。研究1年目の本年はヒトを対象としたトコフェロール摂取試験を行う予定であったが、研究者本人が産休・育休を取得し研究を中断したため実施することができなかった。但し、研究再開後すぐに実験が再開できるよう、血中ビタミンE、尿中CEHC濃度測定技術の習得、条件設定などを行うことができた。2017年7月から2018年3月末までの9か月間産休育休を取得したため、予定していた実験を行うことができなかった。産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う補助事業期間延長承認申請をしたため、今後1年ずつずらして研究を行う予定である。29年度は育児休業期間中であり、研究を中断していたため、助成金を使用しなかった。平成30年度は、ヒトがビタミンEを摂取した際の代謝特性について、ヒト摂取試験を行い、ヒト血中ビタミンE濃度、ビタミンE代謝物排泄量の測定を測定する。研究計画は、当初の予定を一年ずつ遅らせて行う予定であるため、今年度は今回繰り越した金額程度の支出になる見込みである。2017年度は産休育休期間中のため研究を中断しており、経費を使用しなかった。
養護者による高齢者虐待共依存ケースへの対処法と看護職の共依存対応コンピテンシー

高齢者虐待および共依存の国際的文献レビューを行った。結果、高齢者虐待の困難事例については、欧米と日本とでは社会文化的背景の相違があることが掌握された。共依存そのものについては米国での研究が進んでいるものの、それと高齢者虐待を結びつけて論考する研究は少なかった。一方で、わが国の高齢者虐待研究に関しては、量的、質的研究が混在するが、共依存に特化したところでは事例研究が中心であり、尺度等を用いた研究は見当たらず、今後の開発が期待されることが掌握された。次に、研究フィールドの確保を目指して、複数の高齢者虐待の研修会等の開催に関与した。結果、2か所のフィールドを得ることができた。次年度に協力を仰ぐことを目指して計画調整を行った。文献検討とフィールド確保が遂行できたため次年度は高齢者虐待の困難事例のヒアリング調査を実施するとともに、研究協力者とともに事例分析を進める。一方で、困難事例ケースへのコンサルテーションを行い、評価活動を継続する。さらに看護職の共依存対応コンピテンシーに関する文献レビューに取り組む。今年度は文献レビューが中心であったために予定の使用額に至らなかった。次年度はフィールド開拓に向けて出張(交通費、宿泊費)、会議開催等を行うための費用が発生する予定である。
筋萎縮に対する再荷重過程における微細筋損傷と酸化ストレスとの関連の解明

本研究課題は、筋萎縮および再荷重過程の微細筋損傷と酸化ストレスの変動について検証した。ギプス固定により廃用性筋萎縮を誘発し、その後、2週間の再荷重を実施した。再荷重直後に炎症細胞の浸潤を認め、微細な筋損傷が生じている可能性があった。実験期間中の酸化ストレス度は正常範囲内であったが、抗酸化力はギプス固定後2週間で臨床的境界線レベルまで低下し、再荷重1日後にはさらに減少し、その後、正常範囲内に回復する変動が認められた。廃用性筋萎縮および再荷重過程の酸化ストレス度および抗酸化能の変動は、リハビリテーションの臨床における筋萎縮の回復過程への理解に寄与する可能性がある。リハビリテーションにおいて、運動療法は骨格筋に対する最も有効な治療法である。しかし、運動療法は骨格筋に対し機械的ストレスを加わるため、骨格筋の微細損傷が生じ筋萎縮を誘発しうる。骨格筋の筋萎縮に関与する因子として酸化ストレスの関与が指摘されているが、微細筋損傷を伴った萎縮筋に着目し、筋内の活性酸素種がどのような影響を及ぼすのかについて解明されていない。本研究目的のひとつとして、萎縮筋に対する再荷重で生じる微細筋損傷過程の酸化ストレス、抗酸化力の変動を評価し、さらに臨床で実施される運動療法の条件において、酸化ストレス、抗酸化力が運動負荷の新たなバイオマーカーとなりうるかについて検討した。C57BL6系雄マウスを用いて、コントロール群、非荷重群、再荷重分群のそれぞれに、生理学的解析、筋生検における病理学的解析とサイトカイン、酸化ストレス解析を実施した。誘発された筋萎縮モデルマウスにおいて短時間の再荷重では筋萎縮の改善が認められなかった。しかし、サイトカイン(IL-2、TNF-α)、酸化ストレス(ヒドロペルオキシド)の発現の変動が、再荷重によって認められた。以上の結果から、酸化ストレスとサイトカインの動態が廃用性筋萎縮誘発と再荷重のプロセスにおいて筋萎縮や微細筋損傷の病態を反映する一助になる可能性が示唆された。筋萎縮モデルマウスに対する再荷重の骨格筋の微細筋損傷の生理学的解析、病理学的解析、酸化ストレス解析とした研究予定は、ほぼ計画通り解析が進んでいるため、おおむね順調と評価した。今後の研究の推進方策にも示すように、研究計画のうち未着手である遺伝子の発現の網羅的な解析や骨格筋構成タンパク質発現の生化学的解析は、次年度実施してより多角的に評価を進めていく。本研究の目的は、萎縮筋に対する再荷重過程において、微細筋損傷と酸化ストレス及び抗酸化力の変動を評価し、廃用性筋萎縮に対する運動療法における酸化ストレス、抗酸化力が運動負荷の新たなバイオマーカーとなりうるかについて検討することである。平成28年度は、C57BL6系雄マウスを用い、コントロール群、筋萎縮群、再荷重群のそれぞれについて、形態・組織学的解析、マイクロアレイ法による遺伝子発現の網羅的な解析に着手した。また、筋生検における病理学的解析と炎症性サイトカイン(IL-1β、IL-2、TNF-α)及び酸化ストレス解析(ヒドロペルオキシド)についても検討した。誘発された廃用性筋萎縮モデルマウスでは、短時間(24時間)の再荷重による筋萎縮の改善は認められなかった。同様に再荷重における微細筋損傷はHE染色やマクロファージ免疫染色の結果から、明らかには認められなかった。炎症性サイトカインであるIL-1β、IL-2、TNF-αのいずれも筋萎縮時に最大値を示し、IL-1β、TNF-αは再荷重時に低値を示した。血清ヒドロペルオキシドでは筋萎縮時に比べて再荷重時に高値を示した。また、骨格筋マイクロアレイ解析では、Ncf1、Ncf2は筋萎縮及び再荷重時に発現量が増加し、Nox4は筋萎縮時に発現量が増加した。以上の結果から、酸化ストレスと炎症性サイトカインの動態は廃用性筋萎縮誘発と再荷重のプロセスの一部を反映するため、バイオマーカーとしての可能性が示唆された。廃用性筋萎縮モデルマウスに対する再荷重の骨格筋の微細筋損傷の生理学的解析、病理学的解析、酸化ストレス解析とした研究予定はほぼ計画通り解析が進み、遺伝子発現を網羅的な解析まで実施した。しかし、筋萎縮、再荷重時の抗酸化力および骨格筋構成タンパク質発現の生化学的解析は十分に解析ができていないため、やや遅れているとした。次年度実施してより多角的に評価を進めていく。本研究の目的は,廃用性萎縮筋に対する再荷重過程において,微細筋損傷と酸化ストレスおよび抗酸化力の変動を評価し,廃用性筋萎縮に対する運動療法における酸化ストレスおよび抗酸化力が運動負荷の新たなバイオマーカーになりうるかどうかについて検討することであった.我々がすでに確立しているプロトコールと同様に,C57BL6マウスを用いて,コントロール群,ギプス固定群,再荷重群に分類し,形態・組織学的解析およびマイクロアレイ法による遺伝子発現の網羅的解析を実施した.さらに,酸化ストレス度,抗酸化力および還元度のそれぞれの項目を定量化した.その結果,2週間のギプス固定により,筋湿重量が減少し廃用性筋萎縮が誘発された.再荷重1日では廃用性筋萎縮の改善は認められなかった.また,再荷重1日後には炎症細胞の浸潤がみられ,微細な筋損傷が生じている可能性が示唆された.しかし,再荷重2週では廃用性筋萎縮の筋湿重量や筋組織像の改善が認められた.