hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小児入院患者の周術期医原性有害事象に対する要因分析

さらに二次レビューとして、一次レビューのデータ全てについて、独立した医師がレビューを行い、周術期医原性有害事象とエラーを同定する。加えて、医原性有害事象をi)原因別(薬剤、手術、手術以外の手技・検査、看護、その他)、ii)重症度(死亡、致死的、治療介入を要する程度、それ以外の軽度なもの)、iii)予防可能性、iv)緩和可能性、v)エラーの発生段階、vi)責任職種について詳細に評価し、分類を行っている。二次レビューと併せて専任の研究補助員によりデータ入力を行い、データベースを作成した。平成30年度は手術を受けた小児を対象に多施設ヒストリカルコホート研究を実施し、レビューを行うと共にデータベースの作成を行った。データベース作成はおおむね研究実施計画通りに進展している。しかし、データベースを作成する際に追加データを収集する必要が生じ、次年度に再調査を行う予定を新たに計画したため、進捗状況はやや遅れているとした。平成30年度は引き続きレビュー作業を行い、データベースを完成させる予定である。医原性有害事象は薬剤性有害事象と比較して、原因が薬剤性、手術、手術以外の手技、看護、その他と複数に渡り、分類困難な症例が見受けられる。世界的に有用なエビデンスとするために、医療安全研究を行っている識者と建設的な議論を続けていく。次年度は、三次レビュー及び二次レビューで仕上がったデータベースを元にしたデータ固定を行い、最終のデータベースを完成させ、医原性有害事象の発生頻度を調査する。さらに医原性有害事象並びにエラーの発生が予後に与える影響も解析する。医原性有害事象は薬剤性有害事象と比較して、原因が薬剤性、手術、手術以外の手技、看護、その他と多岐に渡り、分類困難な症例が見受けられる。世界的に有用なエビデンスにするために、医療安全研究を行っている識者と建設的な議論を行い、得られたデータを論文化する。予定していた国際学会への参加を見送ったため、その旅費について未使用が生じている。また、データ入力については順調に進んでいるが、研究補助員のデータ入力期間が短いため、人件費においても未使用額が生じている。平成30年度及び平成31年度にデータ入力においての人件費、謝金及びデータベース作成に使用する予定である。また、国際学会に参加し、情報収集を行う予定である。データベース作成後、記述統計を行い、途中経過を国際学会で議論する予定であったが、研究の最終段階にて発表することとし、今年度は学会発表並びに論文作成を見送った。また、データベースの作成が順調に進んでおり、人件費の支出が当初の予定より低く抑えられたため、未使用額が生じた。次年度は、追加データの収集を行い、データの質を向上させた上で解析を実施し、学会発表や学会での議論、論文発表を実施する予定であり、当該未使用額はこれらに使用する計画である。
アレルギー疾患関連遺伝子発現制御を担う転写調節因子

免疫担当細胞、特にマスト細胞や樹状細胞を標的に転写調節因子の機能調節により、細胞の機能変化を誘導し、アレルギー疾患、自己免疫疾患モデルにおいて改善効果を示すことが確認され、新たな治療法を提案した。また、IgE受容体α鎖遺伝子多型が転写調節因子の結合および活性に影響を及ぼす結果エフェクター細胞上の受容体発現量を左右する作用を持つことが明らかとなったが、同多型がごく最近欧州におけるゲノムワイドスクリーニングにおいてアトピー関連多型であることが報告されたことから、民族を超えて支持された多型の機能を世界に先駆けて報告するに至った。転写調節因子PU.1は血球系細胞分化のマスターレギュレーターであり、単球・穎粒球系特異的遺伝子発現並びに細胞分化に必須であるばかりでなく、その発現量が造血系細胞分化の分岐を決定し得ることが明らかになってきている。現在、PU.1によって制御される遺伝子群をマイクロアレイによって網羅的に解析すると共に、異なる分化段階にある細胞への強制発現を介して機能発現の機構を解析している。また、赤血球・巨核球系列分化に必須の転写調節因子GATA-1についても同様に造血系幹細胞から樹状細胞分化誘導時に強制発現を行った結果、単球系細胞分化を抑制し、穎粒球系細胞への分化を促す働きがあることを確認している。一方、PU.1のパートナー分子であり単球系細胞特異的として知られているICSBP/IRF-8の発現をマスト細胞で認めたことから、マスト細胞もマクロファージや樹状細胞と同様にIL-12の主要な産生細胞として細菌感染に対する生体防御に関わることを見出した。他方、転写調節因子の標的となる遺伝子発現制御領域に存在する一塩基置換多型がアレルギー疾患感受性や表現型と関わる事例を、IgE受容体、IL-12などの構成分子をコードする遺伝子において見出し、多型が遺伝子機能に及ぼす影響を解析している。更には、多型と疾患との相関をより正確に把握することを目的に、様々なアレルギー疾患や異なる民族(日本と欧米)間での多型の頻度を解析している。アレルギー疾患に関わる転写調節因子について、特にI型アレルギー反応において中心的な役割を果たすマスト細胞・好塩基球特異的な遺伝子発現制御に重要なGATA-1、PU.1の機能解析を進め、PU.1の発現レベルがマスト細胞と単球系細胞分岐を決定する詳細について以下の成果を報告している。PU.1の発現を左右するとされているNotchシグナルのマスト細胞への作用としてその発現の有無が長らく議論の中にあったマスト細胞上のMHCIIの発現を誘導する働きを見いだした。また、マスト細胞におけるPU.1過剰発現実験からMHCII発現のマスターレギュレーターであるCIITAの第4プロモーターを介しPU.1が直接転写活性化を行う機能があることを示した。一方、マスト細胞・好塩基球に特異的に発現するIgE受容体α鎖遺伝子の制御領域に存在する-315C/T多型が先に報告した-66T/C多型と同様、転写調節因子の結合・活性化能に影響を及ぼす結果、好塩基球表面の受容体発現量を左右することによりアレルギー感受性に関わっている可能性を報告した。また、オーダーメイド医療実現化プロジェクトのゲノムワイドスクリーニング研究の一端として、アレルギー性喘息と相関があると報告されていたIL-12/23p40遺伝子制御領域の多型が転写調節因子Sp1の結合力に影響を及ぼす結果、疾患感受性に関わっていることを分子生物学的手法により明らかにした。IgE受容体α鎖遺伝子の他多型について、上述の多型との連鎖やアレルギー疾患への関わりを民族間の差異を考慮して解析すべく日本とポーランドのヒト遺伝子比較を進めている。
アジア地域の音楽文化の継承・育成の方法論的研究-アジア共通教材の視点から-

国際理解教育が重要な課題とされる今日の社会にあって、音楽教育の分野でも世界の諸地域の人々がそれぞれの音楽文化を相互に理解しあうための方法の開発が望まれている。本研究ではその一つの試みとして、アジア地域の音楽文化にみられる諸特性の中から、相互の音楽理解の糸口として考えられる共通性を抽出し、それを軸にした教材開発を行なうことを目的とした。共通性として「劇作法と音楽」「学習法と音楽」の2点を抽出し、日本と中国を主たる研究対象とした。教材開発の方法としては、ビデオ教材の製作およびビデオ教材を用いた指導計画の作成を行なった。1「劇作法と音楽」(日本の歌舞伎と中国の京劇)(1)演技と音楽...(歌)「連理引」(大太鼓)「見得」(ツケ柝、ツケ板)「六法」(能管、大太鼓)等(京)「急急風」「叫頭」(武場=打楽器類)等(2)場面描写と音楽...(歌)「着到」(能管、太鼓類)「ネトリ」(能管、大太鼓)「来序」(笛、太鼓)等(京)「小開門」「柳青娘」など(文場=弦楽器類)(3)自然描写と音楽...(歌)「雪音」(大太鼓)「風音」(大太鼓)等(4)動作の伴奏の音楽...(京)身段鑼鼓1...舞踊的動作身段鑼鼓2...一般的な動作(武場=打楽器類)2「学習法と音楽」(唱歌による器楽学習の方法)日本(能学囃子、箏曲、三味線、祭り囃子)と、中国(京劇の打楽器類)における唱歌の比較から、共通点(器楽学習における唱歌の役割)と相違点(日本-単一の楽器に対応する:中国-合奏に対応する)を明らかにした。アジア地域の劇作法と音楽との関連の共通性を軸にした教材開発を目的として以下のような研究を行なった。1歌舞伎の下座音楽の分析(1)演技と音楽の関わり・・・「連理引」(大太鼓)...妖怪などに後から引かれ身動きできない様子、「見得」(ツケ析、ツケ板)...動作の決まりを表現、「六法」(能管、大太鼓)...勇壮さを表現(2)場面描写と音楽の関わり・・・「着到」(能管、太鼓類)...出演者の到着、「ネトリ」(能管、大太鼓)...妖怪やお化けの登場、「来序」(笛、太鼓)...狐が現われる時、「シャギリ」(笛、太鼓類)...終幕の音楽(3)自然描写と音楽の関わり・・・「雪音」(大太鼓)、「風音」(大太鼓)など2京劇(アジアの劇音楽の一つとして)の分析(1)動作の伴奏の音楽(武場=打楽器類)・・・身段鑼鼓1...舞踊的動作身段鑼鼓2...一般的な動作(2)劇的効果の用途の音楽(武場=打楽器類)・・・劇的気分を盛り上げるリズムパターン「急急風」...立ち回りの緊張、「叫頭」...悲しみに打ちひしがれるなど(3)場面を表す音楽(文場=弦楽器類)・・・殿中に上がる、宴会を催す、掃除、着替えなどの場面を表す「小開問」...皇帝貴族の乗り物の到着など広い用途、「柳青娘」...若い女性の家事、若い男女の見初めなど3共通性を快にした教材開発歌舞伎の下座音楽と中国の京劇を「劇作法と音楽」という観点から比較するために、以上の分析の観点に基づいて、それぞれの専門家たちの演技および演奏によるVTRを作成した。1「劇作法と音楽」(日本の歌舞伎と中国の京劇)(1)演技と音楽...(歌)「連理引」(大太鼓)「見得」(ツケ柝、ツケ板)「六法」(能管、大太鼓)等(京)「急急風」「叫頭」(武場=打楽器類)等(2)場面描写と音楽...(歌)「着到」(能管、太鼓類)「ネトリ」(能管、大太鼓)「来序」(笛、太鼓)等(京)「小開門」「柳青娘」など(文場=弦楽器類)(3)自然描写と音楽...(歌)「雪音」(大太鼓)「風音」(大太鼓)等(4)動作の伴奏の音楽...(京)身段鑼鼓1...舞踊的動作身段鑼鼓2

...一般的な動作(武場=打楽器類)2「学習法と音楽」(唱歌による器楽学習の方法)日本(能学囃子、箏曲、三味線、祭り囃子)と、中国(京劇の打楽器類)における唱歌の比較から、共通点(器楽学習における唱歌の役割)と相違点(日本-単一の楽器に対応する:中国-合奏に対応する)を明らかにした。アジア地域の音楽の共通性を抽出する観点として、「学習法と音楽の関連」に焦点をあててつぎの手順で研究を進めた。1日本の伝統音楽の学習における「唱歌」と音楽の関わりについての研究(1)学習法としての「唱歌」に関する先行研究の吟味(2)能楽、祭りばやし、三味線などの「唱歌」の実際を、ビデオ教材(研究分担者の先行研究)を通して教材化のための要素を抽出2中国の京劇の伴奏音楽における「羅鼓経」(唱歌の一種)と音楽の関わりについての研究(1)「羅鼓経」の理論と音楽の実際に関する理論的研究(2)(1)に基づき、「羅鼓経」と音楽の関わりに関するビデオ教材の製作3日本の伝統音楽の「唱歌」と中国の京劇の「羅鼓経」の比較研究(1)共通点-器楽学習における「唱歌」の役割とその重要性(2)相違点-日本の伝統音楽における「唱歌」が、個々の楽器の奏法や旋律パターンと対応するものであるのに対して、京劇の伴奏音楽における「羅鼓経」は、4ないし5の楽器の合奏によって表現される音に対応する。4ビデオ教材を用いた指導計画の作成平成4年度に製作した「劇作法と音楽」、本年度の日本の伝統音楽と京劇の伴奏音楽の学習法(唱歌・羅鼓経)を対照させたビデオ教材を用いた指導計画を6編作成した。
凸最適化問題に対する加速（劣）勾配法の本質的なメカニズムの究明に向けて

社会の諸問題解決を目指す確率的な要素を持たない数理モデルの中でも、特に大規模な凸最適化問題に話を限定する。それらの問題は、機械学習の分野で登場したり、より複雑な非線形最適化問題の近似的かつ現実的なアプローチとして注目を浴びている。大規模凸最適化問題に対して、最小化したい凸関数の関数値や(劣)勾配のみを用いた加速(劣)勾配法(1次法とも呼ばれる)による解法が近年、情熱的に研究されている。これらの特徴として、各反復に要する計算時間を一定に抑えることができる一方、反復回数が従来の方法より多くなるというデメリットがある。よって、アルゴリズムの反復回数が議論の対象となる。そんな中、凸最適化問題に対する加速勾配法を適用することによって得られた点列とある常微分方程式の時間軸による軌道が一致する研究が存在する。本年度は最近の加速勾配法の亜種に対する新しい常微分方程式を定式化し、それぞれの関連性を海外交流学生と検証を行った。次に、加速勾配法によって生成される点列において評価した勾配のノルムの値を加速勾配法の停止条件として用いる設定を考える。つまり、ある誤差ε>0以内にそのノルム値を抑えるために必要とする最悪の反復数の上限について、新しい予測ができ、数値実験による確認も行った。これは、大学院生との共同研究による成果である。最後に、連携研究者と一般的に用いられる条件よりは弱い条件のもと、凸最適化問題に対して、パラメータを変更しながら繰り返して加速(劣)勾配法を適用することにより、このアルゴリズムの総合反復回数の上限を見積もることに成功した。凸最適化問題に対する加速勾配法によって得られた点列とある常微分方程式の時間軸による軌道が一致する研究について、まず述べる。当初予定していた仮定とは異なる設定のもとでの予測ができたことは好ましいことであるが、更なる証明の検証と数値実験による裏付けが必要である。加速勾配法によって生成される点列において評価した勾配のノルムを停止条件として用いることについては、既存研究を少し拡張する成果が得られたので、目標以上の成果が達成できたこととなる。最後に、一般的な条件よりは弱い凸最適化問題に対する、最大反復回数の算出については、現在、成果をまとめて、学術雑誌に投稿する準備を行っている。最優先で取り組みたいのが、加速勾配法によって得られた点列とある常微分方程式の時間軸による軌道が一致する課題である。従来の解釈とは少し異なる結果であるため、更なる証明の検証、結果の解釈、そして、数値実験による確認が必要となる。加速勾配法によって生成される点列における勾配のノルムによる停止条件については、引き続き、具体的な関数などによる解析が必要となる。また、それにより、新しい発見があれば、その成果が論文としてまとまり得る。さらに、副産物として、過去に予想されていた結果の解決にもなる。加速(劣)勾配法の古典的な目的は予め設定した誤差以内の近似最適値を達成する最大反復数を見積もることである。しかし、実装においてより実用的となる生成される勾配列のノルムを考慮するアプローチによる結果も昔から細々と存在し、Nesterovの意味での「最適な」アルゴリズムを新しく発見する、もしくは、その「最適な」アルゴリズムが存在しないことを証明することを今後の大きな目標として、研究計画を進める予定である。

最優先で取り組みたいのが、加速勾配法によって得られた点列とある常微分方程式の時間軸による軌道が一致する課題である。従来の解釈とは少し異なる結果であるため、更なる証明の検証、結果の解釈、そして、数値実験による確認が必要となる。加速勾配法によって生成される点列における勾配のノルムによる停止条件については、引き続き、具体的な関数などによる解析が必要となる。また、それにより、新しい発見があれば、その成果が論文としてまとまり得る。さらに、副産物として、過去に予想されていた結果の解決にもなる。加速(劣)勾配法の古典的な目的は予め設定した誤差以内の近似最適値を達成する最大反復数を見積もることである。しかし、実装においてより実用的となる生成される勾配列のノルムを考慮するアプローチによる結果も昔から細々と存在し、Nesterovの意味での「最適な」アルゴリズムを新しく発見する、もしくは、その「最適な」アルゴリズムが存在しないことを証明することを今後の大きな目標として、研究計画を進める予定である。本年度、国際会議へ出席できなかったため、当初予定していた予算通りに執行できなかった。次年度の国際会議出席費用に使用予定。
スフィンゴミエリン特異的プローブを用いたラフト制御機構の解析

スフィンゴミエリンは哺乳動物細胞の主要構成脂質で、糖脂質やコレステロールなどとともにマイクロドメインを形成していると考えられている。このマイクロドメインは様々な細胞機能に関与している可能性が示唆されているが、その形成・制御機構はあまり明らかになっていない。本研究では、スフィンゴミエリンと特異的に結合する新規蛋白質ライセニンを用いて、スフィンゴミエリンの細胞内動態や分子間相互作用を解析することにより、マイクロドメインの生理機能を分子レベルで解明することを目指した。昨年度はライセニンとスフィンゴミエリンの結合様式について解析を行い、ライセニンがスフィンゴミエリン依存的に会合体を形成し、膜中に径3nm程度の小孔を開けることを明らかにした。本年度は脂肪酸鎖の異なる様々なスフィンゴミエリンを用いてライセニンとの相互作用を検討したところ、ライセニンはスフィンゴミエリンの親水性頭部のみでなく疎水性側鎖とも相互作用していることが明らかとなった。またスフィンゴミエリン膜の流動性がライセニンの会合体形成に影響することも明らかとなった。これらのことから、単独では可溶性蛋白質であったライセニンがスフィンゴミエリンと結合することにより膜中にもぐり込んでいると考えられる。次にライセニン耐性の培養上皮細胞変異株の性状解析を行った。ライセニン耐性株ではスフィンゴミエリンの合成は正常だが、細胞表面のスフィンゴミエリン量が顕著に低下しており、スフィンゴミエリンの細胞内輸送に異常があると考えられた。蛍光標識脂質を用いた実験の結果、耐性株では新規合成されたスフィンゴミエリンの細胞表面への輸送が低下している可能性が示唆された。リサイクリング経路については検討中である。一方、蛋白質の細胞表面への輸送には異常が認められなかった。スフィンゴミエリンは哺乳動物細胞の主要構成脂質で、糖脂質やコレステロールなどとともにラフトと呼ぱれるマイクロドメインを形成していると考えられている。ラフトは細胞内情報伝達・細胞内小胞輸送・細胞接着・細胞の極性形成など、様々な細胞機能に関与していることが示唆されている。最近ではスフィンゴミエリンがラフトの形成に必須であることが報告されている。本研究で私はスフィンゴミエリンの細胞内動態や分子間相互作用を解析することにより、ラフトの生理機能を分子レペルで明らかにしようと考えている。ライセニンはシマミミズ体腔液から単離された分子量41kDaの新規蛋白質である。これまでに私は、ライセニンがスフィンゴミエリンに特異的に結合し膜崩壊を引き起こすこと、ライセニンが細胞内のスフィンゴミエリンを特異的に検出するのに有用なプローブとなることを明らかにしてきた。本年度はライセニンとスフィンゴミエリンの結合様式について詳細に解析した。ヒツジ赤血球にライセニンを加えると赤血球膜に突起構造が観察され、そこには小孔が多く集まっていた。溶血実験よりこの小孔のポアサイズは3nm程度であることが明らかとなった。次に人工膜を用いてこの小孔の更なる解析を行った。スフィンゴミエリンを含む人工膜をライセニンとインキュベーションすると、径10-12nmのハチの巣構造が観察された。コントロールとして用いたホスファチジルコリンの人工膜ではこのような構造は全く観察されなかった。生化学的解析により、ライセニンはスフィンゴミエリン膜中で立体構造変化を起こし、不可逆的な会合体を形成することが明らかとなった。抗ペプチド抗体を用いた実験から、ライセニンは会合体中でC末端領域を外側に、N末端領域を内側にして存在していると予測される。また、スフィンゴミエリンはライセニンの会合体形成には必須であるがその維持には必要ではないことも明らかとなった。
旧世界ザル、類人猿、ヒトに共通して見られる骨関節疾患についての進化学的研究

今年度は、タンザニア、マハレ山塊国立公園の野生チンパンジーに関する論文を2本発表した。1本目の論文は、骨の形態学的、病理学特徴を生前の観察記録と照合すれば、骨からでも個体識別が可能であるという実例を示した論文である。この論文では、骨からの個体識別という手法が、ヒトのみならず野生チンパンジーに対しても有効であることを示すとともに、それ以外の非人霊長類に関しても今後の応用が期待できる可能性を指摘した。2本目の論文は、マハレの野生チンパンジーの睾丸の位置と動きを分析し、ヒトと比較した論文である。この研究によって、チンパンジーとヒトとの間に、睾丸の対称性に関して差異が存在する可能性があることが明らかになった。今年度の後半は、近年年々複雑になる化石人類-化石類人猿の系統関係を把握・確認することに力を注いだ。旧世界ザル、類人猿、ヒトに見られる諸特徴を進化の観点から比較・考察するためには、これらの種間の系統関係を押さえることがまず必要となるためである。本研究においては、豊富な化石資料が「存在する」という事実が知られているにも関わらず、その具体的な内容については極めてわずかしか知られていない、中国から出土した古人類・類人猿化石について、それらの情報を収集、整理、確認する作業を重点的に行った。具体的には、中国語で書かれたためにこれまで日本ではその内容がほとんど知られることがなかった中国の古人類・類人猿化石に関する学術資料を収集・解読し、化石の出土地、年代、共伴動物化石、古気候、化石の保存状態、化石上に見られた疾患の痕跡などについて、初歩的なデータベースを作成した。今年度前半は、京都大学霊長類研究所に保管されている各種霊長類の骨格標本を中心に調査を行い、各種霊長類においてそれぞれ骨関節疾患がどのような生体反応として現れるのか、その特徴を把握することと同時に疾患の頻度を調べた。また、海外における野生チンパンジーの骨格調査に備え、チンパンジーの形態と病理に関する資料を収集し、独自の調査票を作成した。9月後半から11月半ばまでの期間、タンザニアに渡航し、マハレ山塊国立公園において野生チンパンジーのオトナ5個体分の骨格標本を調査した。骨の形態特徴を生前の観察記録と照合させることによって、5個体すべての個体名が判明したことから、骨からの個体識別はチンパンジーに対しても非常に有効な手法であることが明らかになった。マハレのチンパンジーには関節疾患が多く、関節疾患は少ないと報告されているゴンベのチンパンジーとは違いが見られた。外傷はゴンベ同様マハレでも非常に多く、外傷の生じた部位や外傷の形状から、外傷には他のチンパンジーからの攻撃によるものと、高所からの転落によるものの2種類があることが推定された。タンザニアから帰国した後は、マハレの野生チンパンジー見られた骨関節疾患を、他の霊長類の骨関節疾患と比較した。その結果、これまでヒトのみに存在すると考えられていたある種の関節疾患が野生チンパンジーにも存在することが発見され、関節疾患に対する生体反応においてもヒトとチンパンジーが非常に近い関係にあることが示唆された。ヒト以外の霊長類の研究と平行して、ヒトの骨関節疾患の由来と歴史、特徴を探ることを目的として、東アジア地域から出土した古人骨における骨関節疾患に係わる資料を年間を通して継続的に収集した。今年度の前半は、昨年度の調査によって得られていたデータを分析し、その結果を2本の論文にまとめた。ともにタンザニア、マハレ山塊国立公園の野生チンパンジーに関する論文である。1本は、骨の形態学的、病理学特徴を生前の観察記録と照合させれば、骨からでも個体の識別は可能であって、この骨からの個体識別という手法は、ヒトのみならず野生チンパンジーに対しても有効な手法であるということを主張した論文である。この論文は2004年中に「霊長類研究」にて出版される予定である(11.研究発表参照)。もう1本は、マハレの野生チンパンジーに対称性かつ糜爛性の多発性関節炎が確認されたこと、そして、この疾患はヒトにおける関節リウマチ、もしくは若年性突発性関節炎と同じ疾患であるということを主張した論文である。こちらは現在投稿中の段階であり、この主張はまだ承認されたわけではない。今年度の後半は、古人類の疾患に関するデータベースの作成に本格的に着手した。収集対象としたデータは、中国から出土した古人類化石あるいは個人骨に関する骨変形の報告である。そのために、まず11月に北京、次いで12月に南京等に渡航し、古人類関係の資料と情報を収集した。その結果、近年中国では、長江流域を中心に華中、華南地方から新たに古人類化石が大量に出土していることが明らかになった。一方で、日本では北京原人を代表とする華北の古人類化石以外には、中国の古人類に関する情報はほとんど知られていない。そのため、疾患に関するデータ以外にも、これら中国南方の古人類に関する情報については、出土地、年代、哺乳類化石、古気候などのデータも同時にデータベース化を目指す方向で作業を進めることにした。目下、中国語で書かれた基礎文献からデータを抽出し、中国の古人類化石に関する総合的なデータベースを作成するという作業を継続して行っている。この作業は来年度も継続して行う予定である。

この論文では、骨からの個体識別という手法が、ヒトのみならず野生チンパンジーに対しても有効であることを示すとともに、それ以外の非人霊長類に関しても今後の応用が期待できる可能性を指摘した。2本目の論文は、マハレの野生チンパンジーの睾丸の位置と動きを分析し、ヒトと比較した論文である。この研究によって、チンパンジーとヒトとの間に、睾丸の対称性に関して差異が存在する可能性があることが明らかになった。今年度の後半は、近年年々複雑になる化石人類-化石類人猿の系統関係を把握・確認することに力を注いだ。旧世界ザル、類人猿、ヒトに見られる諸特徴を進化の観点から比較・考察するためには、これらの種間の系統関係を押さえることがまず必要となるためである。本研究においては、豊富な化石資料が「存在する」という事実が知られているにも関わらず、その具体的な内容については極めてわずかしか知られていない、中国から出土した古人類・類人猿化石について、それらの情報を収集、整理、確認する作業を重点的に行った。具体的には、中国語で書かれたためにこれまで日本ではその内容がほとんど知られることがなかった中国の古人類・類人猿化石に関する学術資料を収集・解読し、化石の出土地、年代、共伴動物化石、古気候、化石の保存状態、化石上に見られた疾患の痕跡などについて、初歩的なデータベースを作成した。
Ｄｏｕｂｌｅ　Ｃｈｏｏｚ実験によるニュートリノ混合角θ１３の精密測定

Double Chooz実験は原子炉ニュートリノ実験であり、混合角シータ13の精密測定を行なっている。2011年から後置検出器でデータ収集中であり、2014年末から前置検出器でもデータ収集を開始した。平成26年度までは後置検出器のデータのみでデータ解析を行ってきたが、平成27年度からは両検出器のデータを用いてさらなる測定精度の向上を目指している。Double Chooz検出器は他の原子炉ニュートリノ実験に比べて有効体積が小さいため、統計誤差を抑える為の工夫が必要である。統計量を増やすため、メインの解析で用いるnGd事象に加えて水素原子核の中性子捕獲事象(nH事象)も使うことが有利である。nH事象の場合、バックグラウンドが多いという問題点がある。本解析では、ニュートリノ信号の選別効率を保ちながら偶発的に生じるバックグラウンドを削減する解析ツールを開発し最適化した。偶発的バックグラウンドはシータ13の測定精度に影響を与えるためその削減は測定精度の向上に貢献していると考えられる。さらに報告者はDouble Chooz実験におけるエネルギー再構成及び検出器応答のキャリブレーション(較正)に大きく関わっており、検出器応答の理解と系統誤差の縮小にも貢献している。本科研費の旅費を用いて、国内及び海外で共同研究者と議論ができ、研究成果を発表できた。また、検出器のキャリブレーション実施を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。Double Chooz実験は原子炉ニュートリノ実験であり、混合角シータ13の精密測定を行っている。平成26年度までは後置検出器で取られたデータのみで解析を進めていた。平成27年度からは、データ収集が2014年12月に開始した前置検出器でのデータも利用し、更なる精密測定を目指している。2016年3月に両検出器を用いた解析結果を発表し、現在はさらなる測定精度の向上に向けデータ解析を進めている。両検出器を用いた解析の早い段階では統計誤差が主要となる。統計量を増やすため、メインの解析で用いるnGd事象に加えて水素原子核の中性子捕獲事象(nH事象)を使うことが有利である。nH事象の場合、バックグラウンドが多い問題点がある。本研究では、nH事象及びnGd事象における偶発的に生じるバックグランドを、ニュートリノ信号の効率を保ちながら削減する解析ツールを開発し、最適化した。このツールの利用によりシータ13の測定精度を向上できると考えられる。更に本研究者はDouble Chooz実験におけるエネルギー再構成及び検出器応答のキャリブレーション(較正)に大きく関わっており、検出器応答の理解と系統誤差の縮小にも貢献している。本科研費の旅費を用いて、本研究者は国内(東北大学)及び海外(ドイツ)において共同研究者と理論でき、研究成果を発表できた。また、検出器のキャリブレーション実施に参加できた。Double Choozは2016年1月に後置検出器のデータのみを用いた最後の測定結果を論文で発表した(JHEP誌)。この論文における解析はnH事象を用いて、2013年に発表されたnH解析結果よりも測定精度が大きく向上している。その理由の1つは本研究で開発したバックグラウンド削減のための解析ツールである。更に2016年3月に両検出器のデータを用いた、nGd事象での測定結果を国際会議で発表した。現在2016年の夏の国際会議に向けて解析のさらなる改善・最適化を行っているが、その進行も順調である。Double Chooz実験は国際原子炉ニュートリノ実験であり、混合角シータ13の精密測定を行っている。北フランスにあるショー原子力発電所の原子炉から生成される反電子ニュートリノを2器の大型液体シンチレータ検出器を用いて測定する。Double Chooz実験は2016年まで後置検出器で取得したデータのみを用いて解析を進めていた。2016年からは、建設が2014年末に完了した前置検出器のデータも含め解析を行っている。2016年3月の国際学会にて両検出器のデータを用いた初の解析の発表を行い、更に同年9月に改善した解析結果を発表している。現在は国際科学誌への論文投稿に向けて系統誤差の再見積や様々な解析の再確認に取り込んでいる。原子炉ニュートリノ実験ではニュートリノは逆ベータ崩壊反応を通じて、先発信号と後発信号の遅延コインシデンスとして測定される。後置信号は中性子の原子核への捕獲の際に放出されるガンマ線からなる。原子炉ニュートリノ実験ではガドリニウム原子核捕獲事象が一般的である。一方、Double Choozでは統計を増やすため水素原子核捕獲事象も利用する。その場合、環境ガンマ線によるバックグラウンド(偶発的バックグラウンドと呼ばれる)が多く、シータ13への測定精度に直接影響を与える。本研究の主な目的は偶発的バックグラウンド削減のための解析ツールの開発及び最適化である。開発したアルゴリズムによるバックグラウンド削減は以前の解析に比べ約10倍良くなっている。また、本研究者はエネルギー再構成や検出器応答のキャリブレーション(校正)の解析にも大きく関わっており、放射線源を用いたキャリブレーションのエキスパートでもある。キャリブレーションデータの解析を通じてエネルギー再構成における系統誤差の減少にも貢献している。本研究者は以前Double Chooz後置検出器のみを用いた解析のための偶発的バックグラウンド削減用解析ツールを開発し最適化した。27及び28年度は両検出器を用いたデータ解析のために以前開発したアルゴリズムの改良を行い、この新たなツールの最適化を行った。

開発したアルゴリズムはニュートリノ事象の特徴(後発事象のエネルギー及び先発信号と後発信号の間の距離と時間差)をニューラルネットワークのインプットとして利用し、事象ごとに信号らしさまたはバックグランドらしさを評価する。ニューラルネットワークを用いた解析は、以前Double Choozで使われていた単純な選別条件より約10倍多くのバックグラウンドの削減に成功している。また、本研究者は2016年4月に行われた放射線源を用いたキャリブレーション実施にエキスパートとして参加し、エネルギー再構成に欠かせないキャリブレーションデータの取得及び解析を行った。さらに2016年の夏に行われた国際学会及び2017年3月に行われた日本物理学会大会にて研究成果を発表している。Double Chooz実験は原子炉ニュートリノ実験であり、混合角シータ13の精密測定を行なっている。2011年から後置検出器でデータ収集中であり、2014年末から前置検出器でもデータ収集を開始した。平成26年度までは後置検出器のデータのみでデータ解析を行ってきたが、平成27年度からは両検出器のデータを用いてさらなる測定精度の向上を目指している。Double Chooz検出器は他の原子炉ニュートリノ実験に比べて有効体積が小さいため、統計誤差を抑える為の工夫が必要である。統計量を増やすため、メインの解析で用いるnGd事象に加えて水素原子核の中性子捕獲事象(nH事象)も使うことが有利である。nH事象の場合、バックグラウンドが多いという問題点がある。本解析では、ニュートリノ信号の選別効率を保ちながら偶発的に生じるバックグラウンドを削減する解析ツールを開発し最適化した。偶発的バックグラウンドはシータ13の測定精度に影響を与えるためその削減は測定精度の向上に貢献していると考えられる。さらに報告者はDouble Chooz実験におけるエネルギー再構成及び検出器応答のキャリブレーション(較正)に大きく関わっており、検出器応答の理解と系統誤差の縮小にも貢献している。本科研費の旅費を用いて、国内及び海外で共同研究者と議論ができ、研究成果を発表できた。また、検出器のキャリブレーション実施を行った。Double Choozは今後の解析では統計誤差を抑えるため、メインのnGd事象に加えnH事象も利用する予定である。本研究ではnH事象のために開発及び最適化したバックグラウンド削減解析ツールを改善し、nGdとnH両方の事象に適応させる。更にエネルギー再構成と較正による系統誤差を縮小させるためキャリブレーションデータ等の解析を行う。今年度にnH事象及びnGd事象とデータを用いてシータ13の測定を行い、学位論文を書くことを目標とする。本研究者は開発した偶発的バックグラウンド削減のための解析ツールによるニュートリノエネルギースペクトルへの影響の確認を行っている。今後はこの影響による系統誤差の見積もりや誤差の低減に向けた解析の最適化を行う予定である。
急性肺損傷発症機転における肺胞リンパ球の関与

1.軽度高二酸化炭素血症が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:麻酔導入直後、2、4時間後、および手術終了時に、肺胞気管洗浄でAMを採取した。AMの炎症性変化の判定を、定量的RT-PCRを用いたサイトカイン(IL-1β、IL-8、IFNγ、TNFα、IL-4、IL-10)の遺伝子発現で評価した。さらにリンパ球の分布(CD4,CD8など)と接着分子(CD11a,b,c,18,49d, 54)の細胞表面抗原の変化をフローサイトメトリで評価した。サイトカインの遺伝子発現、活性リンパ球の上昇、リンパ球の表面抗原の増加はcontrol groupの方が有意に高かった。これらの所見から、軽度の高二酸化炭素血症は、術中の免疫系の変化を抑制することが示唆された。2.手術侵襲の違いが肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:手術侵襲の違いがAMに及ぼす影響を評価した。手術侵襲の違いにより3群に分けた。研究方法は研究1に準じた。サイトカインの遺伝子発現は低体温患者の方が有意に低かった。活性リンパ球の上昇、リンパ球の表面抗原の増加も、control群の方が有意に高かった。したがって手術侵襲が大きい程AMの機能変化が高度と考えられた。3.術中低体温が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:術中の低体温がAM機能に及ぼす効果を検討した。その結果、AM機能すべて低体温で抑制された。周術期低体温は、肺免疫系を著明に抑制することが示唆された。1.軽度高二酸化炭素血症が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:最近軽度の高二酸化炭素血症の肺保護効果が指摘されている。今回術中の高二酸化炭素血症がAM機能に及ぼす効果を検討した。麻酔導入直後、2、4時間後、および手術終了時に、肺胞気管洗浄でAMを採取した。AMの炎症性変化の判定を、Light cyclerを用いた定量的RT-PCRを用いたサイトカインの遺伝子発現で評価した。炎症性サイトカインとしてIL-1β、IL-8、IFNγ、TNFα、抗炎症性サイトカインとしてIL-4、IL-10を選択した。さらにリンパ球の分布(CD4,CD8など)と接着分子(CD11a, CD11b, CD11c, CD18, CD49d, CD54)の細胞表面抗原の変化をフローサイトメトリで評価した。IL-1、TNFα、IL-8、IL-4の遺伝子発現はcontrol groupの方が有意に高かった。結果を近日中に論文化する予定である。2.手術侵襲の違いが肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:手術侵襲が大きい程術後肺合併症が多いことが報告されている。手術侵襲の違いがAMに及ぼす影響を評価している。手術侵襲の大きな手術として、膵頭十二指腸切除術や広範囲肝臓切除などを選択した。中程度の手術として、結腸直腸切除などの下腹部手術を、軽度の手術として、整形外科または形成外科手術を選択した。実験1に準じてAM機能を評価している。まだ目的としている症例数には達していないが、多くの炎症性および抗炎症性サイトカインの遺伝子発現は、手術侵襲に比例して亢進していた。リンパ球の接着分子や活性リンパ球の増加の程度も同様であった。このことから手術侵襲が大きい程AMの機能変化が高度と考えられる。

AMの炎症性変化の判定を、定量的RT-PCRを用いたサイトカイン(IL-1β、IL-8、IFNγ、TNFα、IL-4、IL-10)の遺伝子発現で評価した。さらにリンパ球の分布(CD4,CD8など)と接着分子(CD11a,b,c,18,49d,54)の細胞表面抗原の変化をフローサイトメトリで評価した。サイトカインの遺伝子発現、活性リンパ球の上昇、リンパ球の表面抗原の増加はcontrol groupの方が有意に高かった。これらの所見から、軽度の高二酸化炭素血症は、術中の免疫系の変化を抑制することが示唆された。2.手術侵襲の違いが肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:手術侵襲の違いがAMに及ぼす影響を評価した。手術侵襲の違いにより3群に分けた。研究方法は研究1に準じた。サイトカインの遺伝子発現は低体温患者の方が有意に低かった。活性リンパ球上昇、リンパ球の表面抗原の増加も、control群の方が有意に高かった。したがって手術侵襲が大きい程AMの機能変化が高度と考えられた。3.術中低体温が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:術中の低体温がAM機能に及ぼす効果を検討した。その結果、AM機能すべて低体温で抑制された。周術期低体温は、肺免疫系を著明に抑制することが示唆された。
一般小中学生における性別違和感の安定性と心理社会的不適応との関連

本研究は、児童期・思春期に起こり得る性別違和感について、どの程度、特性として安定したものなのか、また、メンタルヘルスや心理社会的不適応とはどのような因果関係があるのかということについて、質問紙調査による大規模な数量的・縦断的データを用いて明らかにすることを目的としている。今年度は、調査協力者である児童・生徒に対して質問紙調査を実施することができた。調査は当初の予定通り、小学校4年生から中学校3年生までの約5,000名に、実施者らが開発した性別違和感尺度、メンタルヘルスに関する調査(抑うつ、攻撃性)、心理社会的不適応に関する尺度(対人関係困難、いじめ被害、非行経験)を含む質問紙調査を実施することができた。これは、児童期・思春期の性別違和感の特徴を明らかにするという目的に適った調査実施であったと言える。回収したデータは入力を行い、これまで実施してきた調査と縦断的データとして連結・分析中である。当初の予定通り、質問紙調査を実施することができたため。今後は、引き続き縦断データの収集のために、調査の実施の準備を進める。収集できたデータについては分析を行い、性別違和感尺度の安定性について長期的な傾向を明らかにするという視点で検討を行う。また、これまで内在化問題(抑うつなど)との関連は示されてきたが、外在化問題として表に出てくる行動(非行など)についても関連のあることや、社会においてマイノリティに位置づけられる人は偏見や差別を受ける状況に置かれやすいため,心理社会的問題を経験する頻度が高いことがある(マイノリティ・ストレス・モデル)と指摘されていることから、日本の児童生徒ではどのような傾向が見られるのか、検討する。当該年度で使用しなかった分を次年度に請求した。研究成果に関する学会発表、調査実施に関する打ち合わせ、収集したデータ保存のための機材(スキャナ等)の購入として使用する計画である。
生殖細胞の雄性分化を制御するRNA分子機構-Nanos2蛋白質を中心として-

本研究においては、NANOS2タンパク質とCCR4-NOT deadenylation complexの結合様式の解析を行った。その結果、CNOT1をNANOS2と直接結合する因子として同定した。また、この結合にはNANOS2のN末10アミノ酸が必須であることを明らかにした。最後に、CCR4-NOT脱アデニル化酵素複合体と結合出来ないNANOS2をトランスジェニックで発現させたところ、Nanos2ノックアウトマウスの表現型を全くレスキュー出来ないことが明らかになった。NANOS2タンパク質はマウス雄性生殖細胞に特異的に発現し、その雄性化に重要な役割を果たすRNA結合タンパク質である。その分子機構としては、CCR4-NOT deadenylation complexと結合して特定のmRNAの脱アデニル化を誘導すると考えられている。しかしながら、NANOS2タンパク質とCCR4-NOT deadenylation complexの結合の生化学的な分子機構や、その生理的意義については未だに不明である。そこで、本研究においては、まず、NANOS2タンパク質とCCR4-NOT deadenylation complexの結合様式の解析を行った。培養細胞への強制発現と免疫沈降法により、NANOS2とCCR4-NOT deadenylation complexの結合に必要なNANOS2のアミノ酸配列を探索した。その結果、N末10アミノ酸が必須であることが明らかになった。また、全てのCCR4-NOT deadenylation complexの構成因子を大腸菌で発現させ、同様に発現させたNANOS2タンパク質との結合解析を行った。その結果、CNOT1がNANOS2と直接結合することが明らかになった。次に、両者の結合の生理的意義を解析するために、NANOS2のN末10アミノ酸を欠いたcDNAをNanos2エンハンサーにつないだトランスジェニックマウスを作製し、Nanos2ノックアウトに導入した。その結果、CCR4-NOT deadenylation complexと結合できないNANOS2タンパク質はNanos2ノックアウトマウスの表現型を全くレスキューできないことが明らかになった。以上のことから、NANOS2とCCR4-NOT deadenylation complexの結合がマウス生殖細胞の雄性化に重要な役割を果たすことがはっきりと示された。まず、全てのCCR4-NOT脱アデニル化酵素の構成因子を大腸菌で発現させ、NANOS2タンパク質との結合の有無を解析した。また、この結合に必要なアミノ酸配列を探索したところ、NANOS2のN末10アミノ酸が必須であることが明らかとなった。次に、CCR4-NOT脱アデニル化酵素複合体と結合出来ないNANOS2をトランスジェニックで発現させたところ、Nanos2ノックアウトマウスの表現型を全くレスキュー出来ないことが明らかになった。しかし、一方で、この変異型NANOS2は野生型NANOS2が結合するmRNAに特異的に結合出来ることから、NANOS2のRNA結合特異性はCCR4-NOT脱アデニル化酵素複合体以外の結合タンパク質が決定していることが強く示唆された。
片腕・両腕運動の運動制御脳内プロセスの探求

両手運動は右手運動と左手運動を単純に組み合して構成されていると考えられてきた。だが、運動学習を用いた行動科学研究から両手運動の脳内過程は、単純に右手と左手それぞれの片手運動を制御する素過程の組み合わせだけでは構成されておらず、両腕運動特有の脳内過程の存在が示唆された。本研究では片腕運動中と両腕運動中の運動野へ経頭蓋磁気刺激を与え、皮質脊髄路の興奮性を評価することで、電気生理学的に神経プロセスの違いを調査した。その結果、両腕運動中の反対側の腕の運動方向特異的な皮質脊髄路興奮性の影響が確認された。さらに、右腕から左腕には興奮性、左腕から右腕には抑制性に作用し、興奮性への影響の左右差を確認した。両腕運動の神経プロセスは、反対側の腕運動条件に応じて切り替わることで柔軟な両腕運動が形成されることが運動学習を用いた行動指標による心理物理学実験データから示唆されている。これらの心理物理学的データをサポートするために、一次運動野への経頭蓋磁気刺激から記録できる皮質脊髄路の興奮性(運動誘発電位)を測定することで神経生理学的にも明らかにし、片腕・両腕運動の運動制御脳内プロセスを解明することを目的としている。まず、等尺性運動での力発揮をモニター上に視覚化し計測できる両腕マニピュランダムの開発を行い、このマニピュランダムを用いて、片腕・両腕運動条件の統制を取り経頭蓋磁気刺激を用いて皮質脊髄路の興奮性評価を行った。右利き被験者の左腕を計測肢として常に一定の肘屈曲運動負荷をかけ、反対側の右腕は安静条件(つまり左腕のみの片腕運動条件、両腕条件の比較基準)や様々な運動形態を取らせた。その結果、左腕は常に一定の運動条件下にあるにも関わらず、右腕安静条件(片腕運動条件)と比較して運動条件において皮質脊髄路の興奮性が高まることが示された。また、この運動条件を左右入れ替えたときには皮質脊髄路の興奮性の高まりは確認されなかった。これは左右の腕で片腕・両腕運動時の影響が異なり、利き手・非利き手に依存した両腕運動時の相互作用の違いを示唆するものである。具体的には、利き手(右腕)から非利き手(左腕)への影響が強く、非利き手から利き手への影響が弱い可能性を示した。次に、80%の皮質脊髄路繊維は延髄で反対側に乗り換えるが、残りの20%は同側の皮質脊髄路を通ることが知られる。次年度は両腕運動時の同側性の皮質脊髄路や脳梁を介した半球間抑制の貢献を調査することと、運動学習課題を組み込んだ行動指標と神経生理学的な電気生理学的指標の比較検討を行い、片腕・両腕運動の神経プロセス探求を進める。片腕と両腕による到達運動を一側の腕だけに注目すると同じ運動を行っているように見えるが、運動学習課題を用いた行動指標による研究で得られた知見から神経プロセスが異なることが示唆されている。そして、この片腕・両腕運動における一側の腕の神経プロセスの差異を電気生理学的に証明できれば、運動神経生理学分野の基盤となり、新たな運動学習法の提案や、リハビリテーション法の開発に結び付く。本研究の電気生理学的指標として、皮質脊髄路の興奮性評価ができる運動野への経頭蓋磁気刺激(TMS)から誘発される運動誘発電位(MEP)を採用し、行動指標と合わせて片腕・両腕運動の神経プロセスの違いを証明することを目的とする。運動は等尺性運動用マニピュランダムを用い、MEPを計測する左腕は一定の力発揮を課した。その間、右腕は8方向への力発揮(両腕運動条件)と安静状態(左腕の片腕運動条件)をランダムに行い、左腕のみの片腕運動時のMEPを基準に、両腕運動条件の運動方向毎のMEPへの影響を調べた。さらに、運動条件を左右の腕で入れ替えた計測も同様に行った。左腕を計測肢とした両腕運動条件は左腕のみの片腕運動条件で得られたMEPよりも振幅値が大きく、さらに方向特異性を確認した。一方、運動条件を左右反転させた右腕からのMEPにおいて、有意な差は確認できなかった。しかし、運動時の背景筋電図から期待されるMEPを推定し比較したところ、両腕運動条件から推定されるMEPは右腕のみの片腕運動条件で推定されるMEPよりも小さく、方向特異性も確認された。以上の結果から、見かけの上では一定の片腕運動を行っているが、対側の腕の運動の有無や運動方向による神経プロセスの違いを電気生理学的に示した。さらに両腕運動中の皮質脊髄路への影響は、右腕から左腕へは興奮性作用、左腕から右腕へは抑制性作用を示し、左右での非対称性と運動方向特異性を確認した。神経

生理学当初、等張性運動の両腕運動におけるロボットアームマニピュランダム(KINARM)を用いた皮質脊髄路の興奮性を計測する予定だったが、最終的な目的である同側性の皮質脊髄路の興奮性を評価するための予備実験を行ったところ運動条件の設定が難しく、現在調整中である。そのため次善策として等尺性運動形態における実験系の確立を行い並行して研究を進めた。さらに実験データは筋電図電極から得るが、筋肉によってデータの得やすさが異なる。当初、上腕三頭筋だけに筋電図電極を装着する予定だったが、計測筋に上腕二頭筋、三角筋前部、三角筋後部も追加し網羅的にデータを記録した。その結果、上腕二頭筋が最適な計測筋であると判断し、データ計測を進めている。新たな実験環境のセットアップでは、特注の両腕マニピュランダムを発注し、その後予備実験を執り行った。そのため運動条件の変更はあったが、これまでに計測したデータにおいて研究の目的である"片腕・両腕運動の神経プロセスの違い"を神経生理学的に示せるデータの確認ができた。片腕・両腕の運動制御における神経プロセスの違いを電気生理学的に示せたことは大きな一歩となった。さらに、両腕運動条件の中でも左右差の存在を示せたことは重要な知見である。現在この左右差は利き手、非利き手に依存するものだと予想しているが、さらなる実験系で明確にすることが重要である。現在は同側性の皮質脊髄路の興奮性評価のための実験系も進み、データ解析と得られたデータからの方針を今後決定していく。これまでの研究推進度は概ね予定通りであるが、平成26年4月から所属研究機関が変更になった。特注で準備したマニピュランダムや磁気刺激装置は前所属研究機関の所有物であり、今後のデータ計測は東京にて実験を進めることになる。これまでよりも進度が遅れる可能性はあるが、現所属研究機関から積極的に東京大学に赴き研究推進に遅れが生じないように努める。等張性の運動形態における実験系が難しく現在調整中なので、研究の主軸を等尺性の運動形態による片腕・両腕運動時の神経プロセスの探究に変更する。現在までに基礎データが得られたので、今後は片腕・両腕運動での運動学習課題を含めた、より複合的な条件でのデータ獲得をめざす。運動学習課題は皮質脊髄路の興奮性を調整することが知られている。本研究においては対側性に加えて同側性の皮質脊髄路の興奮性の評価も行う。ここで重要なことは片腕運動と両腕運動の神経プロセスの違いを示すことで、片腕・両腕運動のそれぞれの運動条件ごとに、対側性と同側性の皮質脊髄路の興奮性それぞれを計測し評価指標とする。対側性の皮質脊髄路の評価は、参考できる先行研究や研究代表者の経験があるが、同側性の皮質脊髄路の興奮性評価を用いた研究は無いので試行錯誤しながら検討することになるだろう。しかし、3月までに計測した同側性の皮質脊髄路の興奮性評価のためのデータを基として方向性を定めることが可能だと考えている。未使用額は平成25年度の使用予定額(1,500,000円)の1%以下(7,592円)であり、おおよそ予定通りの使用状況であった。平成26年度から所属研究機関の変更があり実験系が滞ることを避けるために、平成25年度末は実験を詰めて進める必要があった。本研究はヒトを対象とした実験のため、被験者への謝金支払いが伴う。そのため、いつ被験者が来ても対応できるように若干の余裕を持ちつつ直接経費を使用する必要があった。未使用額はもともと実験被験者への謝金として使用する予定であったため、平成26年度も同様に実験被験者への謝金経費として使用する予定である。
金属錯体のナノ集積化を指向した人工DNAの構造・機能構築

本研究では、金属錯体型人工DNAを用いて、様々な金属イオンの空間配列を設計・合成し、自然界にない新しい構造・機能(機能性素子、生物学的機能等)を創出し実用化を図ることを目的とした。DNAは遺伝情報を司る生体高分子であるが、我々はその分子構造を基に新しい機能性分子を創製する研究を行っている。まず、核酸塩基を金属配位子に置き換えた数種の人工DNAを化学的に合成した。これらの人工DNAは、水素結合の代わりに金属イオンと錯体をつくることにより塩基対を形成して、二重らせん構造となる。例えば、ピリジン型核酸塩基を利用して、金属イオンをトリガーとした、二重らせんや三重らせんなどのDNA高次構造の制御が可能になった。また、これらの人工DNAは、二重らせんの中心に、「数」と「順序」を制御して金属イオンを配列化する場として優れている。例えば、ヒドロキシピリドンを核酸塩基として用いた人工DNAの中心に、磁性を持つCu^<2+>イオンを思いどおりに15個、一次元的に並べることができた。二重らせん構造の中でCu^<2+>イオンは平面四配位型をとり、Cu^<2+>-Cu^<2+>間約3.7オングストロームの距離でスタッキングしている。また、Cu^<2+>イオン間には強磁性的な相互作用がみられ、Cu^<2+>イオンの数に応じてスピン量子数が系統的に変化した。「新しい分子を作り、集合させ、新しい分子機能を創り出す」には、どの原子をどのように空間的にならべるかを示す定量的な設計図が必要である。自然界に見られる究極的な機能をもつ生体分子やそのシステムは、新しい分子を設計するときに様々な重要な指針を提供してくれる。本申請では、遺伝情報を司るDNAのユニークな構造と機能に着目し、金属錯体の新しいナノ集積化法を提案した。DNAは遺伝情報を司る生体高分子であるが、我々はその分子構造を基に新しい機能性分子を創製する研究を行った。核酸塩基を金属配位子に置き換えた人工DNAを化学的に合成し、これを利用して、金属イオンをトリガーとした、二重らせんや三重らせんなどDNAの高次構造の制御を行った。また、この人工DNAは、二重らせんの中心に、「数」と「順序」を制御して金属イオンを配列化する場として優れている。例えば、人工DNAの中心に、磁性を持つ銅イオンを思い通りに15個、一次元的に並べることができた。二重らせん構造の中で銅イオンは平面四配位型をとり、銅-銅間約3.7オングストロームの距離でスタッキングしている。また、銅イオン間には強磁性的な相互作用がみられ、銅イオンの数に応じてスピン量子数が系統的に変化した。これまでの金属イオンの一次元集積化の方法はほとんどが結晶化を基本としていたため、金属イオンの数や、複雑な配列構造を制御することは困難であった。我々は、金属錯体型人工DNA中で、定まった数の金属イオンを思い通りに並べることに成功した。

例えば、ヒドロキシピリドンを核酸塩基として用いた人工DNAの中心に、磁性をもつCu^<2+>イオンを思いどおりに15個、一次元的に並べることができた。二重らせん構造の中でCu^<2+>イオンは平面四配位型をとり、Cu^<2+>-Cu^<2+>間約3.7オングストロームの距離でスタッキングしている。また、Cu^<2+>イオン間には強磁性的な相互作用がみられ、Cu^<2+>イオンの数に応じてスピン量子数が系統的に変化した。現在は、これらの結果を踏まえて、複数種の人工核酸塩基を用いて、異種金属イオンの配列化を検討している。