hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
演奏形態を考慮した室内音場シミュレーション手法に関する研究

本研究は、より現実的な音場評価システムを研究し構築しようとするものである。また、従来から用いられている音響指標の適用限界について見極め、演奏会で知覚される主観的印象そのものに対応した合理的な評価手法について明らかにしようとするものである。研究成果の概要を以下にまとめる。1.斜め方向から到来する後期音群を用いた心理実験の結果から、単一の方向成分を有する音場における方向別後期音エネルギ率DLRとLEVの関係が、複数の方向成分を有する後期音音場においても成り立つことを示した。2.残響時間を2.5秒に設定した場合の心理実験の結果から、DLRのLEVへの寄与の度合いは、側方,後方,上方の順に大きいこと、また後方および上方エネルギ率の寄与の度合いは側方の7割から9割であることを示した。また、残響時間が長くなるとDLR間の寄与の差が小さくなることを明らかにした。3.実音場インパルス応答を用いた心理実験の結果から、反射音密度並びに初期音の到来方向を限定した条件下で得られたDLRとLEVの関係が同様に成り立つことを示した。4.心理実験から得たDLRとLEVの関係に実測DLRを適用し、既存ホールにおけるLEV値を検討した結果から、LEVがホール音場の評価に大きな影響を与えることを示し、後期音の方向特性とLEVの関係を考慮した音場評価の重要性を示した。5.幾何シミュレーションによる後期音方向情報の予測を試み、LEVの推定手法について検討した結果から、LEVの知覚に対して有意差を生じさせない範囲内でDLRの予測が可能であることを示した。6.反射音の方向情報が舞台上における演奏のしやすさに関与するという心理実験結果を踏まえ、実音場舞台における物理測定を実施した。その結果から、初期反射音レベルおよび方向別反射音エネルギ比に関して舞台音場シミュレーションのための有効なデータが得られた。以上より、舞台音場を含めた室内音場シミュレーションによる予測評価について一定の有効性を得た。本研究は、従来の"単一音源"を前提とした音場評価手法を発展させ、(1)実際の演奏会における音場条件、すなわち"複数の音源"によって構成される演奏形態や楽器の特性といった音源側の諸条件を考慮に入れた、より現実的な音場評価システムを研究し構築しようとするものである。さらに、(2)従来から用いられている単一音源による音響指標の適用限界について見極め、聴取者が演奏会で感じる主観的印象そのものに対応した合理的な評価指標について明らかにしようとするものである。本年度(2003年10月追加採択決定)は、1.複数音源に対応可能な音場評価システムに関するハードウェアの構築、並びに、2.システムの調整と予備実験を実施した。従来の音源1系統入力による音場合成手法に対して、本研究では、舞台上の複数の楽器群によって生成される演奏会音場を合成するために、音源の再生系統を複数個設け、数種の楽音ソース(例えば、室内楽を想定する場合、1stバイオリン,2ndバイオリン,ビオラ,チェロの4つの楽音ソース)を同時再生するシステムを構築した。即ち、多チャンネル実時間畳み込み処理装置により、音源ソースごとに方向別インパルス応答を畳み込み、出力された結果を同一方向ごとに加算後、各方向の出力系へ送出するという方式とした。また、これらは、パーソナルコンピュータにより一括制御可能とした。ハードウェアの構築後、システムを適正に稼働させるために、周波数特性の補正、系統ごとのレベルバランス・ノイズ等の調整を行った後、予備的な聴感試験を行った。

さらに、モデル化した室インパルス応答(CADシミュレーションにて算出)を用いて合成した音場において、室内音響量の測定と分析を行いシステムの物理性能を確認した。今後、本システムを用い、演奏形態や音源(楽器)の特性が聴覚事象に与える影響を中心に、実験検討を進めていく予定である。本研究は、より現実的な音場評価システムを研究し構築しようとするものである。また、従来から用いられている音響指標の適用限界について見極め、聴取者が演奏会で感じる主観的印象そのものに対応した合理的な評価指標について明らかにしようとするものである。本年度は、システム調整と予備実験の実施後、構築した音場合成システムを空間音響に関する心理評価ツールとして稼働させ、1.音場の残響特性が空間印象に与える影響に関する心理評価実験、並びに2.実音場インパルス応答を用いた心理評価実験を実施し、より現実に近い音場条件における検討を進めた。また、得られた結果を既存ホールへ適用することにより、空間印象を考慮した合理的な音場評価手法について検討した。得られた知見を下記に記す。1.残響時間をコンサートホールとしては長めの2.5秒に設定し、方向別後期音エネルギ率とListener envelopment(LEV)の関係について検討した。その結果、残響時間を中庸な値としたこれまでの実験結果と同様に、方向別後期音エネルギ率のLEVへの寄与の度合いは、側方,後方,上方の順に大きいこと、また後方および上方後期音エネルギ率の寄与の度合いは側方の7割から9割であることを明らかにした。同時に、残響時間が長くなると各方向別後期音エネルギ率の寄与の差が小さくなることを示した。2.既存ホールの実測調査で得られたインパルス応答を基に作成した刺激音場を用い、方向別後期音エネルギ率とLEVの関係について検討した。その結果から、反射音密度並びに初期音の到来方向を限定した条件下で得られた後期音の方向分布とLEVの関係は、実音場のインパルス応答により構成した刺激音場においても成り立つことを示した。また、従来から用いられている音響指標の適用限界について見極め、演奏会で知覚される主観的印象そのものに対応した合理的な評価手法について明らかにしようとするものである。本年度(最終年度)は、音響心理実験から得られたこれまでの知見をもとに、1.実音場における空間印象に関する考察、2.シミュレーションを用いたLEV予測の有効性に関する検討、並びに3.舞台音場シミュレーションのための反射音方向情報の測定分析、を実施した。1.実音場における物理測定で得た方向別後期音エネルギ率DLRを、これまでの音響心理実験から得られている後期音の方向特性とLEVの関係に適用し、ホール内におけるLEV尺度値を推定した。その結果、ホール音場内ではLEVの知覚に有意な差が生じることが示された。これより、LEVがホール音場の評価に影響を与えることが示唆され、後期音の方向特性とLEVの関係を考慮した音場評価の重要性を確認した。2.空間印象を考慮した合理的な音場評価を行うためには、設計段階における実音場予測手法を確立する必要がある。
腎糸球体血行動態調節機構の性差:腎臓の老化機序を含めた生理的・病態生理的意義

腎疾患の病態・進展に重要な糸球体血行動態調節機構に性差が存在するか否かを検討したが、糸球体血行動態の主な調節因子である輸出入細動脈の血管反応性・血管内皮機能に有意な性差を認める事はなかった。各種性ホルモンの有意な血管作用も認められず、生理的・病態生理的な成果は得られなかった。本研究では、腎濾過機能の調節に重要な髄質血流の性差を検討する実験系や腎細動脈の血管平滑筋細胞と内皮細胞の培養系確立を目指した実験系に関して、若干ながら進行が得られた。腎疾患の進展に性差があることは広く認識されており、多くの腎疾患で男性の腎予後は女性に比して不良である。腎疾患の病態・進行には糸球体高血圧および糸球体過剰濾過などの糸球体血行動態異常が重要な役割を演じていることから、本研究では「糸球体血行動態調節機構には性差が存在し、その結果、雄性では腎疾患の病態下で容易に糸球体血行動態異常が生じて腎疾患が進行しやすい」という可能性を検討している。具体的には、これまでに我々がオスの実験動物を用いて明らかにしてきた糸球体血行動態調節機構がメスでも同様か否か、違いが存在するならばその機序と病態生理学的意義を明らかにすることが目的である。これまでの検討では、生殖可能年齢(1年齢前後)のメスのウサギでは同年齢のオスと比較して、輸入細動脈のアンジオテンシンIIに対する反応性や血管内皮機能に有意な差異を認めなかった。現在、輸出細動脈の血管反応性に性差が存在するかを検討している。さらに、性ホルモンの糸球体血行動態への影響についても検討を開始した。具体的には生理的薬理的濃度(pMnM)のエストロゲンとアンドロゲンの輸出入細動脈への作用とそれにおよぼす内皮由来血管拡張物質(NO・PGなど)の影響を検討する。残念ながら未だ有意な成果は得られていないが、今後は上記に加えて高齢動物を用いた実験と「腎機能の老化」機序に重要と考えられている髄質血流の加齢性変化・性差を、特に血管平滑筋のCa^<2+> mobilization機構と内皮機能に焦点を当てて検討することで、「腎臓の老化の性差」に関する研究も行う予定である。昨年同様、現在までの検討では生殖可能年齢(1年齢前後)のメスのウサギでは同年齢のオスと比較して、輸出入細動脈の血管反応性・血管内皮機能に有意な差異が認められていない。そこで、性ホルモンの糸球体血行動態への影響についても検討を開始したところであるが、研究が遅れているのも相まって成果が得られていないのが現状である。現在に至るまで生理学的な検討で有意な成果が得られていないことから、分子生物学的な検討を行う準備中である。すなわち、現在、輸出入細動脈の血管平滑筋細胞と血管内皮細胞の培養系確立を目指しており、これが確立されれば血管平滑筋細胞のCa^<2+>mobilization機構の性差・内皮機能の細胞内シグナル伝達機構の性差に焦点を当てて検討したいと考えている。さらに、その加齢性変化とそれを引き起こす機序を検討することで「腎臓の老化の性差」に関する研究も行いたいと考えている。腎疾患の病態・進行には糸球体高血圧および糸球体過剰濾過などの糸球体血行動態異常が重要な役割を演じていることから、本研究では「糸球体血行動態調節機構には性差が存在し、その結果、雄性では腎疾患の病態下で容易に糸球体血行動態異常が生じて腎疾患が進行しやすい」という可能性を検討した。具体的には、これまでに我々がオスの実験動物を用いて明らかにしてきた糸球体血行動態調節機構がメスでも同様か否か、差異が認められる場合はその機序と病態生理学的意義を明らかにすることを目的とした。また、各種性ホルモンの糸球体血行動態への影響を検討することを目的とした。昨年までと同様、生殖可能年齢(1年齢前後)のメスウサギでは同年齢のオスと比較して、輸出入細動脈の血管反応性・血管内皮機能に有意な差異を認めなかった。

この理由として酸化ストレスを含めた血管環境の違いを実験系に取り入れる必要があったと考えている。各種性ホルモンの糸球体血行動態に及ぼす影響についても、検討した範囲において有意な成果は得られなかった。ウサギには性周期がないため性ホルモンの血管作用を検討するのに細動脈摘出時期を考慮しないで良いと考えていたが、実際には考慮を要するのかもしれない。また、我々が行う生理実験で得られた成果に分子生物学的裏付けを行う目的で、輸出入細動脈の血管平滑筋細胞や血管内皮細胞の培養系確立を目指して研究を行ったが、十分な成果は得られていない。
カチオン分布を制御したスピネル構造酸化鉄粒子の合成

アルカリ溶液を用いた独自のプロセスにより調整したマグヘマイトの多孔質酸化鉄粒子に水溶液中でCoイオンを吸着させた後、熱処理を施した。マグヘマイトの多孔質酸化鉄粒子は超常磁性を示し、そのブロッキング温度はCoイオン吸着後に熱処理を施すことにより大きく上昇した。また、Co K吸収端のX線吸収分光測定において、Coイオン吸着させて熱処理を施した多孔質粒子において、CoはCoFe2O4と類似した局所構造を有していることが確認された。Coイオンを吸着させた多孔質酸化鉄粒子に熱処理を施すことで、Coは主にマグヘマイトのカチオン欠陥を占有していることが明らかになった。スピネル構造の酸化鉄の粒子を作製するために、まず2価の鉄とリン酸を含む水溶液に酸素ガスを吹き込むことによりstrengite(FePO_4・2H_2O)からなる粗大粒子を作製した。次に、それらをアルカリ溶液に浸漬して粒子中のリンを溶出させることにより、外形を保持した状態のナノスケールの微細粒子で構成された多孔質鉄酸化物粒子が得た。この粒子中の鉄は、スピネル構造のγ-Fe_2O_3と類似した局所構造を持ち、大粒径であるため比較的取り扱いが容易で、さらに大比表面積を有していた。つまり、この多孔質鉄酸化物粒子の表面に水溶液中のイオンを吸着させ、熱処理による吸着イオンを浸透させることにより、機能性フェライトが得られる可能性がある。そこで、水溶液中でのこの多孔質鉄酸化物粒子へのCoイオン吸着特性を調べた。その結果、pHが約8以上となると水酸化Coが水溶液中で析出するため、精密なpHの制御が必須であるが、Coイオン吸着量はpHが高いほど増加することが明らかになった。また、多孔質鉄酸化物粒子の結晶構造の熱安定性の調査を行ったところ、250°C程度以下であればスピネル構造が保持されることが明らかになった。このため、pHを制御してCoイオンを吸着させた多孔質鉄酸化物粒子に250°Cで熱処理を施した。さらに、吸着したCoイオンの熱処理による変化を明らかにするために、振動型磁力計(VSM)およびSQUID(超伝導量子干渉素子)を用いて磁気的性質を調べた。その結果、この多孔質鉄酸化物粒子は超常磁性を示すが、Coイオンを吸着させた後、熱処理を施すことによりそのブロッキング温度が大きく上昇し、さらに、低温における保持力が大きく増大することが明らかになった。つまり、吸着したCoイオンが熱処理によりスピネル構造に入ることを示唆する結果が得られた。粒径が数十μmのリン酸鉄粒子をアルカリ溶液に投入することにより、酸化鉄の微細粒子で構成された多孔質粒子が得られる。この酸化鉄は、カチオン欠陥を有したスピネル構造のマグヘマイトと類似した局所構造を持つ。また、この多孔質酸化鉄粒子をCoイオンを含んだ水溶液に浸漬することによりCoイオンは表面に吸着する。昨年度までの研究において、その粒子に熱処理を施した後、X線吸収分光および磁化測定を行った結果、Coはカチオン欠陥サイトを占有することを強く示唆する結果を得た。カチオン欠陥を有したスピネル構造のマグヘマイトはレピドクロサイトと呼ばれる水酸化鉄に熱処理を施すことでも得られる。そこで、本年度は、レピドクロサイトの針状粒子にCoイオンを吸着させた後、それに熱処理を施した。TEM観察の結果、熱処理によりレピドクロサイトからマグヘマイトに構造変態が生じても、針状の粒子形態は保持されることが明らかになった。また、熱処理後の針状粒子には、多数の微細な孔が観察された。また、Coイオンを吸着させたレピドクロサイトに熱処理を施して作製したマグヘマイトの針状多孔質粒子は超常磁性を示すが、Coイオン吸着なしの粒子を用いた場合と比較して、高いブロッキング温度を示した。さらに、ブロッキング温度以下では、Coイオンを吸着させて作製したマグヘマイトの針状多孔質粒子は、Coイオン吸着なしで作製した粒子と比較して大きな保磁力を示した。レピドクロサイトに吸着したCoイオンが、熱処理後においてマグヘマイトのカチオン欠陥サイトを占有することを強く示唆する結果を得た。昨年度までの研究において、粒径が数十μmのリン酸鉄粒子をアルカリ溶液に投入することにより、酸化鉄の微細粒子で構成された多孔質粒子が得られることを示した。酸化鉄の微細粒子は、カチオン欠陥を有したスピネル構造のマグヘマイトと類似した局所構造を持つ。また、多孔質粒子をpHを制御してCoイオンを含んだ水溶液中に浸漬することにより、Coイオンを表面に吸着させることに成功した。本年度は、Co吸着後の多孔質粒子の磁気的性質におよぼす熱処理の影響を調べた。

その結果、多孔質粒子は超常磁性を示し、熱処理時間の増加および熱処理温度の上昇に伴いブロッキング温度は上昇することを明らかにした。Coを吸着していない多孔質粒子のブロッキング温度も熱処理を施すことにより上昇するが、同じ熱処理条件で比較すると前者の方が後者よりも高いブロッキング温度を示した。また、350°Cで熱処理を施したCo吸着後の多孔質粒子は5 Kの磁化曲線において大きな保磁力を示した。つまり、Co吸着後の多孔質粒子に熱処理を施すことにより、多孔質を構成する鉄酸化物微細粒子の磁気異方性定数が増大することを示唆する結果を得た。Co吸着後の多孔質粒子の形態におよぼす熱処理の影響を調べるために、窒素ガスの吸着特性を測定した。その結果、熱処理時間の増加および熱処理温度の上昇に伴い多孔質を形成する酸化鉄微細粒子の焼結により比表面積は減少するが、350°Cで熱処理を施したCo吸着後の多孔質粒子の吸着等温線には、メソ孔を有した多孔質体の特徴が観察され、熱処理後も多孔質の状態が保持されていることを明らかにした。Co K吸収端のX線吸収分光測定を行った。熱処理を施したCo吸着後の多孔質粒子はCoFe2O4と類似したXANESおよびEXAFSスペクトルを示した。吸着したCoが熱処理によりカチオン欠陥サイトを占有したことを強く示唆する結果を得た。リン酸鉄粒子(FePO_4・2H_2O)の共沈法による合成において、反応条件を制御することによりstrengiteだけでなくphosphosideriteの粗大粒子が得られることが明らかになった。アルカリ処理を用いた脱リンによる多孔質鉄酸化物粒子の作製において、研究開始当初よりも大きな展開が期待できる成果を得た。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画以上の成果が得られた。例えば、マグヘマイトと類似した局所構造を有した酸化鉄の多孔質粒子に熱処理を施すとヘマタイトへの変態が生じるが、CoやZnイオンの吸着によりヘマタイトへの変態温度が上昇する傾向を示すことを見出した。また、Coイオンを吸着させるだけで、多孔質粒子の超常磁性のブロッキング温度の上昇が観測された。これらの成果により、研究当初よりも大きな展開が期待できる。当初の計画通り、次年度は多孔質鉄酸化物粒子の表面に吸着したCoイオンの熱処理による浸透におけるCoの環境構造の評価および元素不均一性の評価などに研究を展開していく。また、カチオン分布測定のための準備や予備実験にも取り組む。さらに、今年度確立した手法を活用してNi、MnまたはZnなどのイオンを用いた機能性スピネルの合成も試みる。吸着したCoイオンの熱処理による侵入は、熱処理条件に強く依存することが予測される。そこで、当初は計画していなかったが、Coが吸着した多孔質鉄酸化物粒子に異なる条件で熱処理を施し、その磁気特性の詳細な調査にも取り組む。熱処理を施したCo吸着後の多孔質粒子は大きな保磁力を示した。このような磁気特性の変化は、多孔粒子を構成する酸化鉄微細粒子におけるカチオン欠陥へのCoの侵入に関連していると推察され、Co濃度に強く依存することが予測される。そこで今後は、Co吸着後の多孔質粒子において、熱処理条件やCo吸着量と保磁力の関係を系統的に調べる。これまでの研究では、CoおよびZnなどのFeとスピネル構造を形成する元素を吸着させて熱処理を施してきた。今後は、Feとスピネル構造を形成しない元素も吸着させる。
病院外心原性心停止患者における心室細動波形を用いた除細動成否の指標に関する研究

除細動は心室細動(VF)による心停止を救命する唯一確実な手段である。本研究ではVF波形から除細動の成否が予測可能であるか検討した。最初に、除細動直前の5.12秒間VF波形の解析結果では、周波数領域における中間周波数と複雑性領域におけるdetrended fluctuation analysis(DFA)が有用な指標であった。次に,1秒間のVF波形の解析では、連続ウーブレット変換を用いた310Hzのパワーにより有用な指標であった。ROCを用いた検討では,中間周波数のAUCは0.77,310Hzのパワーは0.73で,1秒間のVF波形からでも除細動の成否の予測が可能であると考えられた。(1)新潟県メディカルコントロール協議会の承認のもと、新潟県における成人の病院外心停止症例において、救急隊員により電気的除細動が施行された心室細動症例の自動体外式除細動器(AED)内に自動的に保存された心電図波形を集積した(現在110症例)。(2)Viewerソフトで、各症例における除細動が成否を判断(判断基準は除細動施行後5秒以内に少なくとも同じ形状のQRSが2個認めた場合に成功例、これ以外は不成功例)、除細動施行直前5.12秒の心電図波形(心室細動波形)を選択、エクセルデータに変換した(最終的に除細動不成功127エピソードと除細動成功45エピソードに分類した)。(3)上記除細動施行直前5.2秒の心室細動波形に対して、周波数解析(ピーク周波数、中間周波数、周波数比、AMSA)、非線形解析(近似エントロピー、順列エントロピー、Detrended Fluctuation Analysis(DFA)、フラクタル次元)を行い、除細動の成否について差違があるかを検討した。(4)さらに、除細動施行前1秒前の心室細動波形に対して、連続ウェーブレット変換を行い、13Hz、310Hz、1030Hzのパワーを算出、除細動の成否について差違があるかを検討した。(5)除細動成否に関して有意な差を認めた解析項目は、ピーク周波数、中間周波数、周波数比、AMSA、近似エントロピー、DFA、フラクタル次元、310Hzのパワー、1030Hzのパワーであった(P<0.001)。(6)上記9解析項目について、Logistic Regression Analysisを行つたところ、周波数比、DFA、310Hzのパワーが有意な除細動成否の因子であることが判明した。以上の結果から、例えば、DFAが0.1単位増加すると除細動が成功する可能性が46%減少、逆に310Hzのパワーが500単位増加すると除細動が成功する可能性が13%増加することが判明した。1.「除細動直前の心臓マッサージの中断が短いほど、除細動の成功率は高くなる」という最近の知見から、除細動施行直前1秒と2.5秒のVF波形からの電気的除細動の成否の判定が可能か検討した。2.前年度の除細動直前5.2秒のVF波形に関する研究から、除細動成否の判定の為に有用な3指標(周波数比、DFA、連続ウェーブレット変換による310Hzのパワー)に加え、VF波形の隣合う電位差(傾斜)の平均値及び中間値(mean/median Slope)について、除細動直前の1秒間及び2.5秒間のVF波形について、成否の予測が可能であるかを検討した。3.その結果、1秒間のVF波形からの成否判定において、ROCカーブのAUCは、平均傾斜(0.759)>中間傾斜(0.75)と周波数解析及び連続ウェーブレット変換によるパワーよりも判別能が高く、一方2.5秒間のVF波形からの成否判定では、平均傾斜(AUC=0.79)>Fractal Dimension(0.773)>peak amplitude(0.714)の順に判別能が高いことが明らかとなった。4.以上から、除細動直前の2.5秒以内の判定であれば時間領域及び複雑性の指標、2.5秒5.2秒のVF波形からの判定では周波数領域の指標が有用であることが示唆された。1新潟県メディカルコントロール協議会の承認のもと、新潟県における成人の病院外心停止症例において、救急隊員により電気的除細動が施行された心室細動症例の自動体外式除細動器(AED)内に自動的に保存された心電図波形を集積した(最終的には3年間で170症例を集積)。

2 Viewerソフトで、各症例における除細動が成否を判断(判断基準は除細動施行後5秒以内に少なくとも同じ形状のQRSが2個認めた場合に成功例、これ以外は不成功例)、除細動施行直前2.5秒及び1秒間の心電図波形(心室細動波形)を選択、エクセルデータに変換した(最終的に除細動不成功171エピソードと除細動成功71エピソードに分類した)。4その結果、2.5秒または1.0秒の心室細動波形において上記3領域における計9指標は成否により異なることが判明した(すべてp<0.001)。5次に、成否に関して、logistic解析を施行、有意な成否に関する指標は、時間領域においては、1.0秒心室細動波形におけるmean-slope、median-slope、周波数、周波数領域では、2.5秒心室細動波形におけるmedian frequency、AMSAが有意な指標となった(p<0.05)。6以上から、時間領域及び周波数領域の指標が適切に除細動の成否を判定するには、それぞれ1.0秒、2.5秒の心室細動波形が適切であると結論した。また、複雑解析指標では2.5秒以上の心室細動波形が必要であると考えられる。
マウスモデルをプラットフォームとした乾癬の分子標的薬スクリーニングの確立

新規乾癬治療法の開発を目的に、乾癬マウスモデル(K5. Stat3Cトランスジェニックマウス)を用いて有用性が期待される薬剤の治療効果のスクリーニングを行った。抗IL-6抗体、ヒドロキシクロロキン、vascular adhesion protein (VAP)-1阻害剤について検討を行った結果、いずれの薬剤投与群も乾癬様皮疹の形成そのものは阻害できなかったが、ヒドロキシクロロキンは皮膚の肥厚を抑制する傾向にあり、VAP-1阻害薬は有意な表皮の肥厚抑制効果を認めた。今後更なる投与期間や投与量の検討により、新規治療法としての可能性が示唆された。乾癬モデルマウス(K5.Stat3Cマウス)に生じる乾癬様皮疹に対して治療効果をもつ薬剤を見出すべく、入手可能であった抗IL-6R抗体およびヒドロクロロキンに関して検討を行った。次に、同じ乾癬モデルマウスに、ヒドロクロロキン、PBSを腹腔内投与し、TPA塗布による乾癬様皮疹の誘導後、塗布部皮膚片の採取を行った。病理組織学的にはヒドロクロロキン投与群において皮膚の厚さはコントロール群に比べてやや薄い傾向であったが明らかな有意差はなく、real-time PCRによるIL-17A、IL-17F、IL-22、β-defensin3、S100A8遺伝子発現の検討でも、コントロール群と有意差を認めず、乾癬様皮疹形成に対する抑制効果を明らかにはできなかった。乾癬マウスモデル(K5.Stat3Cマウス)に生じる乾癬様皮疹に対して治療効果をもつ薬剤を見出すべく、VAP-1阻害剤に着目した。VAP-1は血管内皮接着分子として同定された分子であり、炎症性疾患の病変部で白血球遊走やサイトカインの放出に関与するとされている。乾癬患者では健常人に比べ、血清中および皮膚組織中の血管壁のVAP-1タンパクの増加が確認されている。まず、K5.Stat3Cマウス皮膚組織でのVAP-1発現を確認、K5.Stat3Cマウスを2群に分け、VAP-1阻害剤もしくは生理食塩水(コントロール溶媒)を腹腔内投与した。それぞれの群で0.68nmol TPA(12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate)を右耳、アセトンを左耳に塗布したところ、右耳にのみ乾癬様皮疹が誘導された。臨床症状および炎症による耳介の肥厚はVAP-1阻害剤投与群とコントロール群において有意な差を認めなかった。両側耳介皮膚を採取し、病理組織学的な変化、real-time PCR法によるIL-17A、IL-17F、IL-22、IL-23p19、S100A8、β-defensin、TNFαなどの乾癬の病態に関与する遺伝子発現の変化を検討したところ、遺伝子発現に関してVAP-1阻害剤投与群とコントロール群に有意な差を認めなかったが、病理組織学的には乾癬の皮疹に特徴的な表皮の肥厚に関しては、VAP-1阻害剤投与群はコントロール群の約75%ほどの肥厚にとどまり、有意差を認めた。以上の事実より、乾癬マウスモデル系での皮膚炎症に血管内皮細胞から分泌されるVAP-1が関与する可能性が示唆された。VAP-1阻害が乾癬の新しい治療戦略の一つとなり得る。皮膚科学投与方法および解析方法に関しては、その手順や検討項目の内容について、ほぼ確立することができたと言える。現在検討が終了した抗IL-6抗体、ヒドロクロロキンは、ヒト乾癬においても臨床効果が認められておらず、本研究のマウスモデルにおいて再現性が得られたことを示す結果であった。しかし一方で投与する様々な分子標的薬に関しては、効果判定を行うための必要量を入手することが困難であることが多く、臨床効果に期待が持てる分子標的薬を特定することが未だ出来ていない。当初予定していたJAK阻害薬やEGFRなどのシグナル阻害剤の入手に努める。また、抗体を用いたTOLL様受容体(TLR)シグナル遮断の影響も検討予定である。病理組織学的、遺伝子発現において効果を認める薬剤に関しては、速やかに臓器障害の有無、免疫学的な変動、代謝・排泄に関しての検討へと進めていく。当該年度では、マウスの管理、病理組織標本作製やreal-time PCRに用いたプラスチック器具や各種試薬などの物品費が主体となった他、情報収集のための学会参加は国内のみであり、使用経費が抑えられたことが理由として挙げられる。引き続きマウスの管理や測定等における物品費にあてる他、検討を行う分子標的薬の購入に多くの経費が必要となる。また、得られた成果の発表や情報収集のために、国内外での報告を行うための旅費、論文投稿時の費用に使用する予定である。
ペリサイト特異的ATP依存性カリウムチャネルが心機能に及ぼす影響の検討

本研究では、毛細血管支持細胞であるペリサイト特異的に発現することを見出したKCNJ8およびABCC9複合体から為るATP依存性カリウムチャネルの心臓における機能解析を実施する。特に『ペリサイトにおけるATP依存性カリウムチャネルの機能異常が心疾患を誘発する』という仮説を検証することにより、ペリサイトによる心機能調節機構の分子基盤を明らかにし、疾患の発症機構の解明と治療法開発を目指した研究に挑む。
素粒子的宇宙像

本研究は,理論的研究及び実験的研究の両側面より成り,理論的側面ではsuperstringに代表されるような素粒子の究極理論と,それによる新しい宇宙像の追求が主要課題であり,1.理論1 (公理論的理論)について2.理論2 (現象論的理論)についてそれぞれ高エネルギー物理学研究所を中心として,数次に渡る研究打合せを行い, superstring理論,ニュートリノやaxionの関与する宇宙形成の理論的究明に多大な成果を得た.また,実験的側面では,3.核子崩壊5.ニュートリノの質量6.その他の検証実験のそれぞれについて個別の研究打合せを行い,またこれらの研究の主要な舞台である東京大学宇宙線研究所・神岡地下観測所での研究調査を数名の研究者が実施することができた.この結果,個々のテーマについての実験結果の解析,成果の取りまとめの大きな進展を見た.本研究の最大の目的は,上記各テーマ間,特に理論研究者と実験研究者の間の緊密な研究連絡であり,この目的を遂げる為に,昭和63年2月4日から6日迄高エネルギー物理学研究所に於いて「第2回素粒子的宇宙像研究会」を開催した.この研究会には各地より80名以上の関連研究者の参加を得て,成果の発表・討論を通じて素粒子的宇宙像の追求に新たな局面を切り拓いた.この成果は英文の研究会報告として出版される予定である.今後の素粒子的宇宙像の研究は,科研費重点領域によって実施されることになっており,更に一層の発展が期待されている.本研究は,理論的研究及び実験的研究の両側面より成り,理論的側面ではsuperstringに代表されるような素粒子の究極理論と,それによる新しい宇宙像の追求が主要課題であり,1.理論1 (公理論的理論)について2.理論2 (現象論的理論)についてそれぞれ高エネルギー物理学研究所を中心として,数次に渡る研究打合せを行い, superstring理論,ニュートリノやaxionの関与する宇宙形成の理論的究明に多大な成果を得た.また,実験的側面では,3.核子崩壊5.ニュートリノの質量6.その他の検証実験のそれぞれについて個別の研究打合せを行い,またこれらの研究の主要な舞台である東京大学宇宙線研究所・神岡地下観測所での研究調査を数名の研究者が実施することができた.この結果,個々のテーマについての実験結果の解析,成果の取りまとめの大きな進展を見た.本研究の最大の目的は,上記各テーマ間,特に理論研究者と実験研究者の間の緊密な研究連絡であり,この目的を遂げる為に,昭和63年2月4日から6日迄高エネルギー物理学研究所に於いて「第2回素粒子的宇宙像研究会」を開催した.この研究会には各地より80名以上の関連研究者の参加を得て,成果の発表・討論を通じて素粒子的宇宙像の追求に新たな局面を切り拓いた.この成果は英文の研究会報告として出版される予定である.今後の素粒子的宇宙像の研究は,科研費重点領域によって実施されることになっており,更に一層の発展が期待されている.
量子力学的ラベリングにより拡張されたデータマイニング理論の創出

量子力学的に拡張されたマルコフ確率場によるベイジアンネットワークシステムのデータマイニングへの応用のための理論体系の基盤の構築を行った.量子確率伝搬法の定式化を確立し,量子統計的学習理論に道を開くことに成功したことは特出すべき成果である.また,一次相転移を伴うシステムに対する統計的学習方式を拘束条件付きエントロピー最大化の視点から構築することに成功したことは想定されなかった成果である.量子力学的に拡張されたマルコフ確率場によるベイジアンネットワークシステムのデータマイニングへの応用のための理論体系の基盤の構築を行った.量子確率伝搬法の定式化を確立し,量子統計的学習理論に道を開くことに成功したことは特出すべき成果である.また,一次相転移を伴うシステムに対する統計的学習方式を拘束条件付きエントロピー最大化の視点から構築することに成功したことは想定されなかった成果である.平成22年度は,統計的性能評価手法を統計的学習理論の基本的モデルのひとつである隠れマルコフモデルに拡張するアルゴリズムの開発実装をおこなった.また,期待値最大化(Expectation Maximization: EM)アルゴリズムによる統計的機械学習アルゴリズムの実装と試験的数値計算を海外研究協力者であるD.M Titterington教授(英国グラスゴー大学)との電子メールによる研究打合せを通しての助言を受けながら進めた.その成果の一部は平成22年12月にアドコムメディア社から出版された「--CVIMチュートリアルシリーズ--コンピュータビジョン最先端ガイド3」のなかで「第6章.大規模確率場と確率的画像処理の深化と展開」を分担執筆し,その中で公開している.更に拡張された量子隠れマルコフモデルからデータを生成する量子モンテカルロ法の定式化を行い,具体的にデータを生成するアルゴリズムの開発・実装を連携研究者津田宏治主任研究員(産業技術総合研究所)からの助言を受けながらすすめ,生成されたデータのヒストグラムからモデルの妥当性を確認するための数値実験の準備をすすめた.研究分担者の井上純一准教授(北海道大学)は量子確率場モデルにおけるデータ生成過程の統計的解析手法の定式化に成功した.現在,これを量子力学的データマイニングに転用する準備をすすめている.近年,確率伝搬法の拡張の一つとして注目されている感受率伝搬法のスピングラス理論の1RSBとTAP方程式の立場からの拡張を行っている.この拡張は量子力学的に拡張された隠れマルコフモデルへの拡張も視野にいれて行われた.また,平成23年3月に実施する予定であったD.M.Titterington教授との研究打ち合わせは,東日本大震災の影響により,延期を余儀なくされ,直接経費の一部の平成23年4月以降への繰越しを行い,平成23年8月に改めて研究代表者がグラスゴー大学を訪問し,統計的機械学習理論の量子ラベリングへの拡張によるアルゴリズムについての助言を受けた.平成23年度は従来の統計的学習理論の基本的モデルのひとつである隠れマルコフモデルを密度行列の表現による量子隠れマルコフモデルへの拡張の定式化と拡張された量子隠れマルコフモデルからデータを生成する量子モンテカルロ法の定式化を具現化するプログラムを実装し,具体的なデータを生成に関する数値実験をすすめ,生成されたデータのヒストグラムからモデルの妥当性の確認を行った.また,生成されたデータからの統計的学習理論に従うモデル選択および予測・推論を行う学習アルゴリズムの作成も平行して行っている.特に統計的機械学習の量子力学的拡張とそのプログラム実装については海外研究協力者であるD.MTitterington教授(英国グラスゴー大学)との研究打合せを通しての助言を受けながら進めた.研究分担者の井上純一准教授(北海道大学)からの助言をうけながら,スピングラス理論における平均場モデルに対する統計的解析手法の量子力学的に拡張された隠れマルコフモデルによる統計的機械学習理論への転用を部分的に進めた.更に,安田宗樹助教(東北大学大学院情報科学研究科)との協力により,量子確率伝搬法による統計的学習理論の構築に向けての準備の一つとして,スピングラス理論の1RSBとTAP方程式の立場からの確率伝搬法による学習アルゴリズムの構築と離散型のチェビシェフ多項式を用いた一般の離散状態をもつマルコフ確率場モデルにおける確率伝搬法による統計的機械学習理論の構築を行った.これらの定式化の一部は確率的画像処理計算モデル,都市交通の予測モデルへと応用し,その有効性の検証を行った.これらの成果の一部は「Philosophical Magazine: The Study of Condensed Matter」,「Journal of the Physical Society Japan」などを中心とする世界的にインパクトファクターの高い学術雑誌の査読付き原著論文として公開している.平成24年度は平成23年度に定式化を行った密度行列の表現による量子隠れマルコフモデルに拡張するモデルに対する確率伝搬法のアルゴリズム設計とプログラム実装を行い,モデルの妥当性を確認を行った.また,生成されたデータからの統計的学習理論に従うモデル選択および予測・推論を行う学習アルゴリズムに対する確率伝搬法を用いた定式化を進めた.また,量子確率場における確率伝搬法と期待値最大化アルゴリズムを用いた量子隠れマルコフモデルによる統計的学習アルゴリズムを大規模ノードからなる場合にも適用可能な形に具体的プログラムの設計を研究分担者,連携研究者からの助言を受けながら行った.その数値実験から得られたデータの解析を通して,具体的なデータマイニングの問題に適用可能であることを確認した.また,マルコフ確率場を用いたラベリングに共通して内在する問題として一次相転移を伴う確率モデルにおける確率伝搬法とEMアルゴリズムによる統計的学習アルゴリズムを設計する新しい概念を発見するに至った.

そのアプローチは拘束条件付きエントロピー最大化を出発点とするものであり,これにより,従来は尤度のモデルパラメータに対する微分化の可能性を仮定し,期待値最大化アルゴリズムを用いていたところが,1次相転移が生じる場合には尤度が相転移点で微分不可能となるため,期待値最大化アルゴリズムを直接適用することが難しいという問題があった.拘束条件付きエントロピー最大化という視点を出発点とすることにより,この問題を解決し,従来法を含む改良された期待値最大化アルゴリズムという形で統計的学習システム設計理論を構築することが可能となった.この着想は海外研究協力者であるLenka Zdeboroba研究員(パリ大学,フランス)との研究打ち合わせを通して得られたものであり,当該研究計画で当初想定されなかった成果のひとつである.平成23年度までに密度行列の表現による量子隠れマルコフモデルによる統計的機械学習理論の構築とそのモデルにもとづくデータ生成のためのモンテカルロ法を具現化するプログラムを実装ができていることからおおむね順調に進展していると判断している.24年度が最終年度であるため、記入しない。すでに定式化を終えた密度行列の表現による量子隠れマルコフモデルによる統計的機械学習理論を様々のグラフ,ハイパーグラフ上で検証しつつ,津田宏治研究員の助言のもとでデータマイニングシステムへの有効性などを確認し,最終年度のとりまとめへと進んで行く.更に国立清華大学(台湾)のChiou-Ting Candy Hsu准教授からの助言を受けながらマルチメディアシステムへの応用の可能性の検討も行ってゆく.24年度が最終年度であるため、記入しない。
直交ウェーブレット変換を用いた設計用入力地震動の作成手法に関する研究

■研究目的構造物の耐震技術の改善・向上のための耐震安全性評価法のさらなる充実と合理化を目指し,現在開発中である"直交ウェーブレット変換を用いた設計用入力地震動作成手法"の改良,評価・検証を目的とした。■研究方法本手法は,複数の観測波を合成して規定の応答スペクトルを満足するような地震波を作成するものである。具体的には,直交ウェーブレット変換によって複数の観測波をそれぞれ各周波数領域の時刻歴波形に分解し,各分解波の振幅に重み付けを施し,それらを時刻歴上で再合成した波が規定のスペクトル特性に収束するまで重み付け量を調整する収束計算を行う。本研究では,設計ツールとして用いるための利便性も考慮し,合成に羽いる観測波の選定方法を検討した上で,作成した合成波に対する評価を行った。■主な研究成果(1)観測波の選定検討:用いる観測波の違いによりどのような合成波が作成されるかを確認するため,観測波選定時にマグニチュード・震源距離が異なる6ケースの組合せに対し検討した結果,各ケースの合成波の時刻歴包絡形,すなわちエネルギーに明確な差異が生じることを確認した。さらに,観測波の中に比較的大きな地震波,特に長周期側においてある程度の振幅を有する地震が含まれない場合は,ターゲットスペクトルに対して収束せず合成波が作成できないことを併せて確認した。(2)作成した合成波の評価:本手法で作成した合成波は,既存手法である正弦波合成法(乱数位相)による作成波と比較して,その周期非定常性においてより実地震に近い特性を有していることを確認した。さらに,両手法による合成波を入力波とした場合の1自由度系弾塑性応答解析により両手法の比較を行い,構造物の2次剛性が小さい場合には応答塑性率に大きな違いが生じること,さらに,特に既存手法では短周期側において応答塑性率が大きくなる傾向にあることを確認した。
マーラーの交響曲創作の美学的意義に関する研究-ジャンル概念の転換という観点から-

本研究の目的は、20世紀初頭ウィーンにおいて交響曲というジャンルがもっていたアクチュアリティを浮かび上がらせつつ、その文脈の中で、マーラーの交響曲創作の意義を再検討することである。平成22年度は主として、音楽以外の当時の文化的・社会的な状況とマーラーの交響曲の具体的な接点を見出し、それらが作品にどのように反映されているかを考察してきた。マーラーを交響曲創作に駆り立てた動機を、当時の社会的・文化的状況との因果関係を説明することは困難であったが、その一方で、「交響曲」と題された彼の作品の特異な構成については、当時の社会との接点を具体的に指摘することができた。たとえば、今年度扱った交響曲第七番では、シンメトリックに配置された二つの夜の音楽〈Nachtmusik〉を、当時のウィーンで芸術の主題として好まれていたのみならず、フロイトによって体系化されもしたテーマ「エロスとタナトス」の表現として読み解くことができた。すなわち、この交響曲がシンメトリックな五楽章構成という、当時の交響曲としては珍しい構成をとっていることには、ここで表現された「エロスとタナトス」のテーマそれ自体の性質(対極でありながら不可分)が関係していると考えることができる。この研究により、解釈の手がかりが乏しく「難解」とされてきた交響曲第七番の解釈の可能性が広がるのみならず、この作品をウィーン的な文化的産物として具体的に解釈することが可能になると考えられる。本研究は、作曲家グスタフ・マーラーが交響曲というジャンルにこだわって創作を続けたことの意味を、当時の交響曲のアクチュアリティを考慮に入れながら再考することを目的としている。19世紀の音楽創作は、しばしば作曲家の個人的事情や作曲家としてのオリジナリティ創出の試みと執拗に結び付けられる傾向にあるが、本研究では、ジャンルが純音楽的な概念ではなく、社会的な性格をもつことを重視し、より広い視座からこの時代に交響曲を書くことが有した意味を検討する。今年度は、マーラーが宮廷歌劇場監督を務めた19世紀から20世紀への転換期(1897-1907年)のウィーンを対象とし、演奏会記録、プログラム、ウィーン・コンツェルトフェラインの年次レポート、また新聞・雑誌批評から、まず交響曲というジャンルが当時いかなるイメージを持たれていたのかを調査した。19世紀後半以降、ウィーンにはすでに多種多様な音楽があふれていたものの、交響曲というジャンルは美的価値が特に高いものとみなされ、とりわけナショナリスムの動向が高まる中で、大衆をひとつにする力のあるジャンルとして特別視されていた。さらに、その理念を具体的な形にするために、とりわけ批評家が先導するかたちで、交響曲を広く大衆に聴かせる演奏会シリーズを増やし、またそれを可能にする新たなオーケストラを創設することによって、交響曲演奏会制度を整えてゆく具体的なプロセスが、資料調査から明らかになった。
エピジェネティクス修飾を応用した３次元的歯胚形成能の検討

本研究では、エピジェネティクス修飾を応用し、歯根膜由来マラッセ上皮細胞から歯原性上皮幹細胞を作製し、間葉系幹細胞へ形質転換させた後、これらを用いた器官原基法による歯胚形成能について検討することを目的とする。近年、医療の分野では臓器再生を目指した研究が進められており、歯科では2009年に、摘出歯胚を上皮細胞と間葉系細胞とに分け、3次元共培養法である器官原基法を用いた歯の機能的再生が報告されて以降、歯胚を用いた歯の再生研究が進められている。研究代表者はこれまで、DNA脱メチル化剤の5-Aza-2'-deoxycytidine (5Aza)およびヒストン脱アセチル化酵素阻害剤のSodium Valproate (Vpa)を用いたエピジェネティクス修飾によってマラッセ上皮細胞の脱分化による上皮幹細胞の作製に成功した。この上皮幹細胞と間葉系幹細胞とを器官原基法を用いて共培養することで、歯を形成する為に歯胚を犠牲にすることなく、上皮-間葉相互作用による人工的な歯胚形成能を獲得できる可能性が期待され、エピジェネティクス修飾による歯の再生医療への可能性が広がると考えられる。今年度は、1 μM 5Azaと2 mM Vpaで作製したブタマラッセ上皮細胞由来上皮幹細胞とブタ歯髄細胞を器官原基法によっってType I Collagen gelで2日間共培養後、フローサイトメトリーを用いてAPC Mouse Anti-Human CD29の発現解析を行った。その結果、Azaと2 mM Vpaを用いないブタマラッセ上皮細胞とブタ歯髄細胞の共培養(Control)群に比べCD29陽性細胞数の上昇を認めた。CD29は歯胚形成に関与することから、エピジェネティクス修飾を用いた器官原基法は、人工的な歯胚形成能を向上させる可能性が示唆された。今年度は、器官原基法(3次元共培養)にて歯原性上皮幹細胞と間葉系幹細胞との共培養を行い、FACSによる細胞の発現解析を行った。しかしながら、器官原基法による上皮-間葉細胞塊は細胞数が少ないため、解析に長期間を要したことが実験計画に遅れを生じてしまった主な理由である。次年度は、器官原基法によって作製した上皮-間葉細胞塊の効率的な作製方法を検討し、動物実験系における人工的歯胚形成能についても検討していく予定である。しかしながら、歯を再生する為には歯胚を犠牲にしなくてはならないという問題点があり、臨床応用に向けては課題が多い。研究代表者は、所属する研究グループで行ってきたiPS細胞での研究背景(Yoshida et al. Med Mol Morphol. 48, 2015)を応用し、DNA脱メチル化剤の5Azaおよびヒストン脱アセチル化酵素阻害剤のSodium Valproate (Vpa)を用いたエピジェネティクス修飾によってマラッセ上皮細胞の脱分化による歯原性上皮幹細胞の樹立に成功した。申請者はまた、このマラッセ上皮細胞由来歯原性上皮幹細胞を用いて、間葉系幹細胞へと形質転換する可能性についても検証済みである。この歯原性上皮幹細胞と間葉系幹細胞とを器官原基法を用いて共培養することで、歯を形成する為の歯胚を犠牲にすることなく、上皮-間葉相互作用による歯胚形成能を獲得できる可能性が期待され、さらに、器官原基法によって得られた歯胚様の細胞塊を免疫不全マウスの頭蓋骨へ移植することで、硬組織形成能が獲得できれば、エピジェネティクス修飾による歯の再生医療への可能性が広がると考えられる。現在、マラッセ上皮細胞からの歯原性上皮幹細胞の作製に時間を要しており、代替案としてのヒト歯肉上皮前駆細胞を脱分化させる実験案も同時進行している。マラッセ上皮細胞からの歯原性上皮幹細胞の作製に時間を要しており、代替案としてのヒト歯肉上皮前駆細胞を脱分化させる実験案も同時進行している。

この上皮幹細胞と間葉系幹細胞とを器官原基法を用いて共培養することで、歯を形成する為に歯胚を犠牲にすることなく、上皮-間葉相互作用による人工的な歯胚形成能を獲得できる可能性が期待され、エピジェネティクス修飾による歯の再生医療への可能性が広がると考えられる。今年度は、1 μM 5Azaと2 mM Vpaで作製したブタマラッセ上皮細胞由来上皮幹細胞とブタ歯髄細胞を器官原基法によっってType I Collagen gelで2日間共培養後、フローサイトメトリーを用いてAPC Mouse Anti-Human CD29の発現解析を行った。その結果、Azaと2 mM Vpaを用いないブタマラッセ上皮細胞とブタ歯髄細胞の共培養(Control)群に比べCD29陽性細胞数の上昇を認めた。CD29は歯胚形成に関与することから、エピジェネティクス修飾を用いた器官原基法は、人工的な歯胚形成能を向上させる可能性が示唆された。今年度は、器官原基法(3次元共培養)にて歯原性上皮幹細胞と間葉系幹細胞との共培養を行い、FACSによる細胞の発現解析を行った。しかしながら、器官原基法による上皮-間葉細胞塊は細胞数が少ないため、解析に長期間を要したことが実験計画に遅れを生じてしまった主な理由である。マラッセ上皮細胞からの歯原性上皮幹細胞の作製に成功すれば、そちらを優先に実験を進行していくが、ヒト歯肉上皮前駆細胞の脱分化による歯原性上皮幹細胞の作製が達成できれば、今後の実験案はそちらの細胞を用いる可能性もある。次年度は、器官原基法によって作製した上皮-間葉細胞塊の効率的な作製方法を検討し、動物実験系における人工的歯胚形成能についても検討していく予定である。実験進行の遅れにより、セルソーティングの作業を行わなかったことや、マウス実験を行っていないことによる予定物品費の減少、また予定の学会発表を行えなかったことによる予定旅費の減少により次年度使用額が生じた。次年度は実験の進行により予定していた物品費が必要となる可能性があり、学会発表の予定もしている。実験進行の遅れにより、動物実験を行っていないことによる予定物品費の減少等により次年度使用額が生じた。
塗抹標本上の細胞の立体構築に関する研究

これまでに本研究代表者らは共焦点走査型レーザー顕微鏡(LSM)を用いて,塗抹標本上の細胞の各および細胞質の立体構築を再現してその三次元情報を検討する方法を確立し,偏平上皮(癌)細胞について検討した.その結果,(1)従来比較的厚い細胞と考えられていた正常傍基底型細胞は核,細胞質ともに他表層型および中層型の細胞より薄いこと,(2)核の異型を伴った細胞は正常細胞に比べて核の暑さが著しく異なること,(3)上皮内癌の細胞の核は球に近いの形態をしていること,(4)偏平上皮癌細胞は立体的に見て厚く,しかも凹凸のある形状をしていること,(5)炎症細胞,萎縮細胞においては核は厚みを増さないことなどを確認し,たとえ裸核細胞であっても炎症細胞や萎縮細胞と,癌細胞との鑑別が可能なことを明らかになった.また近年開発された分子生物学的な染色体検索法として,Fluoresence in situ hybridization(FISH)法を細胞周期間期の細胞に適用しすべての塗抹標本上の細胞の染色体数を検討する技術を確立し,癌細胞と非癌細胞ではその染色体数異常の発現率で差の認められることを確認した.そしてFISH法で検出される染色体のセントロメア由来のシグナルを上記と同様に核内の立体的な存在部位を明らかにし,良性,悪性細胞において違いが見られるかについて検討している.さらにこの技術は,胎児の出生前診断に応用することが可能であった.すなわち超音波断層法にて染色体異常を伴った先天性異常が疑われた症例に対し,羊水穿刺を行い,FISH法で短時間(16時間)で18-trisomyと診断することが可能であった。
オートファジーの栄養的制御機構:アミノ酸シグナリングと食品制御

A.オートファジーに対するアミノ酸のシグナリング機構の解析1)アミノ酸シグナルのターゲットとしてのLC3の解析:肝細胞でオートファジー開始段階のマーカータンパク質であるLC3の不活性型(I型、遊離型)から活性型(II型、膜結合型)への変換がアミノ酸の刺激に応じて抑制的に制御することが示され、アミノ酸作用のターゲットがオートファゴソーム上のこの分子であることが証明された。細胞内分画をしたところ、細胞質画分にもII型の存在が認められた。この予想外の結果を追求したところ、Phase Partition法および特異的な酵素Atg4B法によるLC3のlipidationを検討したところ、いずれも否定的な結果となり、この細胞質に存在するLC3-II(LC3-Ils)は通常のもの(LC3-IIm)とは違う新しい型であると結論した。B.食品成分によるオートファジーの調節1)ビタミンCのオートファジー活性化機構アスコルビン酸(AsA)のオートファジー促進作用はアミノ酸の共存下でのみ証明された。その作用機構として、デヒドロアスコルビン酸(酸化型)も同様に効果を示したことから、その還元性は直接関与しない可能性が示された。また、AsA合成不能のODSラット肝細胞を用いて、細胞内AsAをゼロにした状態でも細胞外AsAはオートファジー促進能を維持し、またAsAの細胞内への特異的輸送を阻害してもその促進能は影響しなかったことから、AsAは細胞外から作用している可能性が示された。2)抗酸化剤とオートファジーの関係AsAとともにビタミンEも促進能を示したが、アミノ酸の共存は影響せず、両者の作用は異なることが示された。上記のAsAの結果から、単純に抗酸化性が有効であるとは考えられなくなった。さらに茶成分であるEpigallocatechin gallateにもこの促進能が認められ、広汎な食品成分にオートファジーの制御物質が存在することが強く示唆された。A.オートファジーに対するアミノ酸のシグナリング機構の解析1)細胞膜上のアミノ酸センサーの同定と解析:ロイシン結合タンパク質p103に対する特異抗体を数種類作成し、ロイシンのオートファジー調節作用を修飾するか否か検討しているが、明確な結果が得られていない。2)アミノ酸作用の細胞内シグナリング経路の解析:細胞種の違いによるシグナリングを検討するため、単離肝細胞、灌流肝臓、培養H-4-II-E細胞を用いて、調節性アミノ酸のERK1/2のリン酸化とオートファジーに対する影響を調べた。その結果、どの細胞でもオートファジーの調節作用は共通であるが、ERKリン酸化の方向性、ERK阻害によるオートファジー調節機能の消失の応答には細胞種により違いがあった。3)アミノ酸シグナルのターゲットとしてのLC3の解析:オートファジー開始段階のマーカータンパク質であるLC3が、特にサイトゾル中のI-型からII-型への修飾反応をモニターすることにより、1020分という短いアミノ酸の作用を検出することに成功した。これは、アミノ酸のシグナリングの最下流のターゲットがこの段階であることを強く示唆するものである。B.食品成分によるオートファジーの調節1)米タンパク質のオートファジー活性化機構:他の食品タンパク質に比べて米タンパク質がタンパク質分解を促進するという効果の機構を探るべく努力したが、この一年間にわたる実験を通して再現性が得られず、進展していない。2)抗酸化剤とオートファジーの関係:ビタミンCでは、当初、結果が得られなかったが、偶然、アミノ酸による抑制条件下でのみ促進効果が見られた。その後、ビタミンEについても調べたところ、今度はアミノ酸の有無に関わらず促進効果が見られた。