hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
de novo管腔形成の制御機構

上皮管腔組織は、様々な形態の器官を構成している。これらの器官のほとんどは、上皮細胞の頂端面に囲まれた管腔を持ち、ここで内容物の分解など上皮管腔組織に特徴的な機能を果たしている。機能的な形態の上皮管腔組織を形成するためには、個々の細胞は極性に沿って正しい方向に細胞分裂する必要がある。しかし、上皮管腔組織形成の初期段階については不明な点が多い。我々は、ROCOファミリーキナーゼLRRK1が、イヌ腎臓尿細管上皮細胞の嚢胞形成時、新たに管腔を形成すde novo管腔形成に重要であることを明らかにした。また、これまでの研究からLRRK1は、細胞分裂(M)期紡錘体の配向を制御することで、細胞分裂軸をコントロールしていることが明らかとなった。LRRK1によるM期紡錘体配向制御機構を解析したところ、(1)LRRK1はM期中心体において、M期キナーゼPLK1及びCDK1によってリン酸化され活性化すること、(2)活性化したLRRK1は中心体構成因子CDK5RAP2のCM1モチーフをリン酸化すること、(3)LRRK1によるCDK5RAP2のリン酸化は、CDK5RAP2とγ-tubulinとの結合を促進し、微小管nucleationに必須なγTuRCの活性化を引き起こすこと、(4)LRRK1は中心体からの星状体微小管形成に重要なこと、を明らかにした。星状体微小管は細胞膜と相互作用することで紡錘体の配向を制御することが知られている。LRRK1はCDK5RAP2のリン酸化及びγTuRCの活性化により星状体微小管形成を促進し、その結果を紡錘体の配向を制御している可能性が考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。これらの器官のほとんどは上皮細胞の頂端面に囲まれた管腔を持ち、ここで内容物の分解など上皮管腔組織に特徴的な機能を果たしている。しかし、上皮細胞集団の中で、管腔がいつ、どこに形成されるのか、また上皮細胞がどのように極性を獲得するのかなど、初期のステップについては不明な点が多い。我々はROCOファミリーキナーゼLRRK1が、イヌ腎臓尿細管上皮(MDCK)細胞の嚢胞形成において、新たな(de novo)管腔の形成に重要であることを明らかにした。昨年度までの研究から、LRRK1は細胞分裂(M)期の中心体において、M期キナーゼPLK1によって1790番目のセリンがリン酸化され、このリン酸化依存的にCDK1によって1400番目のスレオニンがリン酸化され活性化することを明らかにしていた。また、中心体で活性化したLRRK1は、中心体成熟に重要なCDK5RAP2をリン酸化し、中心体の微小管nucleation活性を促進することで、星状体微小管の形成及びM期スピンドル配向を制御していることを見出していた。今年度の解析で、LRRK1とCDK5RAP2の結合部位を検討したところ、LRRK1はCDK5RAP2のCM1モチーフと呼ばれる、種を越えて保存された領域で結合し、この領域をリン酸化していることを明らかにした。CM1モチーフは、CDK5RAP2と&#61543;-tubulinとの結合に重要な領域であり、CDK5RAP2はCM1モチーフを介して&#61543;-tubulinと結合することで微小管nucleation活性を促進している。我々は、LRRK1をノックダウンした細胞で、(1)CDK5RAP2と&#61543;-tubulinの結合が減少すること、(2)CDK5RAP2による微小管nucleation活性が低下すること、を明らかにした。これらの結果から、LRRK1はCDK5RAP2のCM1モチーフをリン酸化することで、CDK5RAP2と&#61543;-tubulinの結合を促進し、その結果CDK5RAP2依存的な微小管nucleation活性を促進している可能性が考えられる。これまで、LRRK1がM期中心体の微小管nucleation活性を制御し、スピンドル微小管の配向をコントロールすることで細胞分裂軸を制御している可能性を明らかにしてきた。この制御は、上皮管腔組織の管腔(lumen)を形成するのに重要なステップと考えられる。昨年度の解析から、LRRK1によるスピンドル微小管配向制御に関し、LRRK1の基質の同定および、LRRK1によるリン酸化の意義の解明が進み、LRRK1による制御機構のメカニズムがわかりつつある。今後は、リン酸化部位の同定を進め、その部位の解析などから、よりダイレクトに制御機構の詳細を明らかにしていく。

また、これまでの研究からLRRK1は、細胞分裂(M)期紡錘体の配向を制御することで、細胞分裂軸をコントロールしていることが明らかとなった。LRRK1によるM期紡錘体配向制御機構を解析したところ、(1)LRRK1はM期中心体において、M期キナーゼPLK1及びCDK1によってリン酸化され活性化すること、(2)活性化したLRRK1は中心体構成因子CDK5RAP2のCM1モチーフをリン酸化すること、(3)LRRK1によるCDK5RAP2のリン酸化は、CDK5RAP2とγ-tubulinとの結合を促進し、微小管nucleationに必須なγTuRCの活性化を引き起こすこと、(4)LRRK1は中心体からの星状体微小管形成に重要なこと、を明らかにした。星状体微小管は細胞膜と相互作用することで紡錘体の配向を制御することが知られている。LRRK1はCDK5RAP2のリン酸化及びγTuRCの活性化により星状体微小管形成を促進し、その結果を紡錘体の配向を制御している可能性が考えられる。今後は、以下の点に焦点を絞り解析を行っていく。(1)LRRK1によるCDK5RAP2リン酸化部位の同定:我々は、LRRK1がCDK5RAP2のN末CM1モチーフと結合し、この領域をリン酸化することを明らかにしている。この領域には、LRRK1のリン酸化候補部位が複数存在することから、それらの部位をアラニンに置換した変異体を作製し、GSTリコンビナント蛋白質を用いたin vitroキナーゼアッセイを行うことで、リン酸化部位の同定を行う。(2)LRRK1によるCDK5RAP2リン酸化の意義の解明:CM1モチーフは、微小管nucleationに必須な因子&#61543;-tubulinとの結合に重要な領域である。そこで、LRRK1によるCDK5RAP2のリン酸化が、CDK5RAP2と&#61543;-tubulinとの結合を促進し、その結果微小管nucleation活性を制御している可能性について、検討する。具体的には、リン酸化部位の同定後、非リン酸化型CDK5RAP2及びリン酸化模倣型CDK5RAP2変異体をそれぞれ作製し、&#61543;-tubulinとの結合、及び微小管nucleation活性に対する効果を検討する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
食品中の物質がう蝕および歯の修復機構に及ぼす効果の基礎的研究

本研究は、食品中のう蝕予防効果が期待される物質について、S.mutansに及ぼす作用を検討した。また、歯質に及ぼす影響を総合的に判定するために、エナメル質表面にS.mutansを付着・生育させ、経時的に菌と歯質表面の変化を形態学的に観察し、う蝕モデルの指標を得るための基礎研究を行った。物質とその濃度として、0.2%NaF溶液はフッ化物洗口に、0.5%緑茶抽出ポリフェノールは飲料や洗口に用いられ、100%キシリトール入りガムの口腔内濃度は10%程度と考えられるので、これらの物質に関して検討した。キシリトールに関しては明らかな生育抑制効果は認められず、glucoseを添加した場合pHの低下がみられた。ポリフェノールとフッ化物は菌数の減少がみられ、pHは低下しなかった。キシリトールとポリフェノールの混合は、相乗効果はみられず、混合時に両物質が反応するため、実験系からはずした。緑茶やウーロン茶、ミャンマーのDenta Thuka、フィリピンのTsaang Gubatがう蝕予防効果のある飲料として知られている。この浸出液に関して、緑茶とウーロン茶ではS.mutansの生育抑制が見られ、Tsaang Gubat、Denta Thukaは弱かった。緑茶成分のフッ素とポリフェノールについて、飲用濃度で検討した結果、S.mutansに対するの生育抑制作用の主体はポリフェノールであった。S.mutansを歯面に付着・生育させ、人工プラーク中のS.mutansの細胞外および細胞内の変化、エナメル質最表層におけるS.mutansの付着状態およびエナメル質の脱灰状態について結晶構造レベルで観察した。今回の研究では、S.mutansの人工歯垢やエナメル質が経時的にどのような変化を生じるか、光化学顕微鏡および透過型電子顕微鏡にて観察した。今後、このようなう蝕および予防の効果判定モデルの基礎的研究を続けていく予定である。【研究目的】食品中の物質の中でS.mutansの生育や増殖に影響を及ぼすとの報告が多いキシリトールおよびポリフェノールに関して、in vitroでS.mutans数の経時的増減および培地のpHへの影響を検討した。【結果】S.mutansの菌数:対照のBHI培地においては培養24時間までは増加し、その後、減少傾向がみられた。ポリフェノール群は経時的に減少し、48時間後にCFUs/mlは0となった。キシリトール群は24時間までは対照群とほぼ同様の増加を示したがその後の減少は対照より顕著であった。pHの変化:実験開始時のpHは7付近に調整した。対照とキシリトール群は培養12時間までは徐々に下がり、24時間後に急激な低下がみられ48時間以降は5.6付近で変化はみられなかった。ポリフェノール群では若干の低下はあったが72時間後も6.6と変化はあまりみられなかった。【考察】キシリトールに関しては本実験ではS.mutansの菌数の減少はみられずかえって増加を示した。これは対照と同様の増加であり、BHI液体培地中の牛Brainのブドウ糖(含有量不明)をS.mutansが利用したものと考えられる。キシリトールとブドウ糖が混在している場合、S.mutansはブドウ糖の方を利用したのではないかと考えられるが、ブドウ糖を除いたHeart-Infusion(HI)を用いた研究を行っている。また、ポリフェノールは静菌作用がみられたが、さらにキシリトールと混合した場合の効果を研究していく予定である。

また、歯質に及ぼす影響を総合的に判定するために、エナメル質表面にS.mutansを付着・生育させ、経時的に菌と歯質表面の変化を形態学的に観察し、う蝕モデルの指標を得るための基礎研究を行った。物質とその濃度として、0.2%NaF溶液はフッ化物洗口に、0.5%緑茶抽出ポリフェノールは飲料や洗口に用いられ、100%キシリトール入りガムの口腔内濃度は10%程度と考えられるので、これらの物質に関して検討した。キシリトールに関しては明らかな生育抑制効果は認められず、glucoseを添加した場合pHの低下がみられた。ポリフェノールとフッ化物は菌数の減少がみられ、pHは低下しなかった。キシリトールとポリフェノールの混合は、相乗効果はみられず、混合時に両物質が反応するため、実験系からはずした。緑茶やウーロン茶、ミャンマーのDenta Thuka、フィリピンのTsaang Gubatがう蝕予防効果のある飲料として知られている。この浸出液に関して、緑茶とウーロン茶ではS.mutansの生育抑制が見られ、Tsaang Gubat、Denta Thukaは弱かった。緑茶成分のフッ素とポリフェノールについて、飲用濃度で検討した結果、S.mutansに対するの生育抑制作用の主体はポリフェノールであった。S.mutansを歯面に付着・生育させ、人工プラーク中のS.mutansの細胞外および細胞内の変化、エナメル質最表層におけるS.mutansの付着状態およびエナメル質の脱灰状態について結晶構造レベルで観察した。今回の研究では、S.mutansの人工歯垢やエナメル質が経時的にどのような変化を生じるか、光化学顕微鏡および透過型電子顕微鏡にて観察した。今後、このようなう蝕および予防の効果判定モデルの基礎的研究を続けていく予定である。
保育所看護職の小児がんの子どもとその家族への支援内容とあり方

小児がんの子どもの受け入れ経験やご家族から相談を受けた経験のある保育施設での看護職にインタビューを前年度からの実施を継続して行い、看護職が実施した支援内容を明らかにした。研究対象は、小児がんを受け入れた経験のある看護職計10名である。平成29年度に得られたデータ(6名分)から質的に分析した結果、小児がんの子どもへの支援の内容は、158のコード、17のサブカテゴリー、6のカテゴリーが生成された。他の事例においても同様な結果が得られることが予測できた。保育所の看護職が小児がんの子どもとその家族に対して行っている支援の内容は次の6点あることが明らかとなった。1子どもの病状・治療、成長発達状況の把握と対策2保育上での対応に関する職員間調整3子どもの日々の健康状態把握と対応4医師への連絡・相談5保護者への気遣いと医療面の相談対応6職員の健康面への配慮であった。子ども状態を確認しながら、保育士の後方支援を行い、保護者に対しては、子どもの病気に対する受け入れ状況を考慮し、子育てへ前向きに取り組めるようにしていた。子どもの生活経験を増やすために、医師の協力を仰ぎながら、緊急時の体制づくりや日々の保育への環境設定をし、職員との協力体制を図り、職員のストレスに対しても、健康面の配慮も行っていた。看護職は、子どもの健康状態から考えられる状況を予測し、発達を総合的に見て対応していることが示唆された。小児がんに罹患した子どもの家族は、きょうだいや本人の成長を踏まえた子育てへの不安も図りしれない。今回のデータ分析によって、社会情動的側面の心身の発達の基盤が形成される重要な乳幼児期に、入院生活を強いられ、情緒の安定や発達面での影響を不安に思うご家族に対して、子どもの保育所での生活が有意義になるための支援の一つの手立てが得られた。平成29年度に実施したデータと平成30年度に実施したデータから、アンケートを作成予定である。平成30年度の協力者を得るのに時間がかかった点と、2年間のデータの見直しおよび分析に時間がかかった。そのため、今年度に実施するための計画書とアンケート作成をこれからとりかかるため、年5回の4月まで応募期間である研究倫理審査に提出ができなかった。現在、次の審査である7月末までの応募期間に提出予定である。審査が通過すると調査が、9月末から開始となる。2019年度は、前年度までに実施したインタビュー結果の看護職の対応に基づき、小児がんの子どもや家族のニーズに合わせた子どもの育成への対応について現状を明らかにする予定である。小児がんを受け入れていた経験のある施設だけでなく、仮に受け入れた場合、どのような点で問題になるのかについても調査予定である。アンケート作成に時間がかかることが予測されるが、パイロットスタディの協力および調査実施に支障はないと考える。2020年度は、前年度まで実施した調査内容をまとめ、支援のあり方についてニーズを検討する。保育施設の方に対して現場の状況について討論できる場を設け、支援のあり方を確認していく予定である。

2019年度は、前年度までに実施したインタビュー結果の看護職の対応に基づき、小児がんの子どもや家族のニーズに合わせた子どもの育成への対応について現状を明らかにする予定である。小児がんを受け入れていた経験のある施設だけでなく、仮に受け入れた場合、どのような点で問題になるのかについても調査予定である。アンケート作成に時間がかかることが予測されるが、パイロットスタディの協力および調査実施に支障はないと考える。2020年度は、前年度まで実施した調査内容をまとめ、支援のあり方についてニーズを検討する。保育施設の方に対して現場の状況について討論できる場を設け、支援のあり方を確認していく予定である。残金が生じた理由として、当初の1年目の研究の予定では、研究参加者が20名で、旅費等も高額な金額が発生すると想定していた。しかし、実際は、協力者が少なく、科研前のデータとあわせて10名になっている。そのため、対象者が減ったことに伴う謝金、旅費、データのテキスト化に関する費用が減額された。今後の執行計画として、アンケート作成し研究倫理審査までの間に、再度研究協力者が見つかった場合には、新たに交通費、謝金およびデータのテキスト化のための委託費が発生する可能性を検討した。また、アンケート作成の際に、協力していただく保育所を探す際に、団体への手続料および場合によっては、依頼のための交通費などが発生することを想定し計画をする。2019年度の計画でのアンケート調査に関する作成および印刷等においても予定通り使用計画に入れている。
光化学反応の機構に関する理論的研究

過酸化アルキルラジカルは、炭化水素の酸化過程における初期の段階に反応中間体として存在し、ラジカルの反応性が酸化反応の反応機構を大きく左右していると考えられ、多くの実験的研究がなされているが、反応障壁、遷移状態や反応中間体といった詳細な反応経過は明らかになっていない。本研究は理論的計算をもとにこの機構の検討を行い、次の結果を得た。(1)2つの水素結合を持った環状dimerよりジメチルテトラオキサイドの方が9.4kcal/mol安定で、かつ環状dimerから水素引き抜き反応をおこす場合の反応障壁が42.1kcal/molと高いことから、反応は全てこのテトラオキサイドを経て進行すると考えられる。(2)このテトラオキサイドは"C_2対称性構造"と"分子水素結合を持つ6員環構造"の2種類があり、それぞれの振動解析の結果と実験値は良い一致を示している。(3)テトラオキサイドからメトキシラジカルと三重項酸素に分解する経路では段階解離物であるCH_3OOOは得られず、協奏的に解離しメトキシラジカルdimerが生成しその反応障壁は6.1kcal/molと低い。(4)メトキシラジカルdimerは三重項と一重項がエネルギー的にほぼ縮重しており、dimerの解離に必要な障壁は4.2kcal/molであり、メターノールとホルムアルデへの反応障壁として4.7kcal/molが得られた。(5)一重項メトキシラジカルdimerから過酸化ジメチルが生成する反応障壁は1.2kcal/molと低い値を与えるが、過酸化ジメチルはさらに反応が可逆的に進行して他の生成物を与えるため、見かけの生成比は小さいと考えられる。(6)実験で提唱されたテトラオキサイドから六員環状の遷移状態を経てメタノールとホルムアルデヒドを生じる協奏過程や、四員環状の遷移状態を経て過酸化ジメチルを生じる協奏過程は、いずれの場合も反応障壁は高い。以上の結果から、self-reactionはテトラオキサイド中間体から出発しメトキシラジカルを経由し進行し、この際反応温度が高いとdimerは三重項で拡散しメチルオキサイドが生成し、低い反応温度の場合の一重項を経て水素引き抜き反応によりメタノールとホルムアルデヒドを生じると考えられる。
イオン性高分子ゲルを用いたマイクロポンプの作製

イオン性高分子ゲルを用いてマイクロポンプの駆動部分の原型を作製し、その動作性能を検討した。イオン性高分子ゲルは塩水溶液を吸収して膨潤する。この膨潤したゲル中に電流を流すと、イオンが移動する。同時に水和水の移動が起こるため、ゲルの体積変化が起こる。周期的に電流の向きを変えると、ゲルに周期的な膨潤収縮が起こることとなる。このゲルの動きを利用してマイクロポンプを作製することを最終目標として、その前段階として、大きさ1mm以下の2本の微小電極をイオン性高分子ゲル膜で覆い、電極間に交番電流を流すことによりゲル膜の厚さ方向の周期的変化を引き起こし、その変化量をレーザフォーカス変位計により高分子ゲル膜表面の上下運動として測定した。測定結果は、コンピューターに取り込み計算処理した。本研究では、微小電極に与える電圧をコンピューターで制御しており、電圧、電圧の正負を周期的に変えながら測定できるシステムを構築した。高分子ゲル膜としては、架橋ポリメタクリル酸膜をNaCl水溶液で膨潤させて測定に用いた。ゲル膜の動きは架橋度に依存する。測定結果は、1.5%架橋度のポリメタクリル酸膜において最大であった。さらに、塩濃度にも依存する。0.2moldm^<-3>が最適であった。このとき、ゲル膜の上下運動は最大で10μm程度であり、ゲル膜の厚さが100μmであり、ほぼ10%程度の動きであることが明らかとなった。なお、電圧は最大で500mVであり、水の電解電圧より低いことから、水の電解による気体の発生による膜の動きではない。レーザフォーカス変位計を用いることにより、膜厚の変化速度を測定することができた。その結果、収縮過程のほうが膨潤過程より速く進行することが明らかとなった。高分子ゲルの膨潤収縮の機構を明らかとしていく上でも更なる詳細な検討が必要である。マイクロポンプの原型として、18mm×18mmのガラス基板上に2本の銀微小電極(幅0.2mm、長さ3mm)を間隔0.2mmで平行に並べて作製し、その電極を厚さ0.1mmのイオン性高分子ゲル膜で被覆したものを作製した。電極間に0.1V0.5Vの周期的な電圧を加えると、ゲル表面が周期的に上下運動を繰り返す。微小な動きを検出するために、ゲル表面に反射板を置き、レーザー光線を当て、その反射光の動きを半導体位置検出素子を使って測定した。その結果、1V以下の低い電圧でゲル表面が動くことが明かとなった。水の電解の電圧1.2Vより低い電圧で作動することは重要である。電気分解による不純物生成を抑制するほかに、運動装置としてエネルギー変換効率が高くなるからである。レーザーフォーカス変位計を使い、表面の上下運動の幅はほぼ10μmであることが分かった。続いて、マイクロポンプを作製するために、5本の微小銀電極をガラス基板上に作製した。この系では、5本の電極に順次電圧をかけていくことが必要である。そのための電気回路を作製し、パーソナル・コンピューターで制御するようにした。現在、測定中である。再現性などについて、まだ検討すべき点が多々あるが、ゲル表面の膨潤で生じた山が一方向に進行することを確認できた。現在、問題点となっているのは、微小電極の作製である。5本の微小電極を再現性よく作製するためには、2本のときと比べて、より注意深い作業が必要である。電極製造過程の検討が必要なことが明かとなった。その他、イオン濃度、pH変化、温度変化などでゲルの膨潤収縮は起こるので、イオン性高分子ゲルの選択を含めて、ゲルの動きを誘導する方法についても再検討している。

その結果、収縮過程のほうが膨潤過程より速く進行することが明らかとなった。高分子ゲルの膨潤収縮の機構を明らかとしていく上でも更なる詳細な検討が必要である。
脳内アミロイドβ排除による水頭症治療の可能性検証研究

背景:治療可能な認知症である特発性正常圧水頭症(iNPH)にアルツハイマー病(AD)の病理の併存が多いことが報告されている。このAD病理の有無と臨床症状、およびシャント術後の改善との関連は明らかにされていない。目的:MRIで脳内アミロイドを描出できる新しい撮像法であるPADRE法をiNPH患者に対して実施し、iNPHにおける脳内アミロイドと臨床症状との関連を明らかにした。また脳脊髄液(CSF)中のADバイオマーカーで判定したAD病理の有無とシャント術後の脳血流の改善との関係も検討した。結果:iNPH40例にCSF排除試験を実施したところ24例が陽性であった。その中でシャント術で改善を認めたdefinite iNPHは11例(iNPHGSの歩行、認知、排尿のスコアはそれぞれ1.7±0.4, 1.7±0.6, 1.5±1.0。MMSE 25.8±0.3, TUG 11.9±2.2秒)であった。PADRE法によるMRI撮像が施行できた16例中、13例がCSF排除試験で陽性となり、このうち6例について検討を行ったところ、頭頂葉におけるアミロイド沈着量とTUGの時間との間に正の相関を認めた(p=0.019)。この結果より高位円蓋部の狭小化が認められる頭頂部のアミロイド沈着量が多いほどiNPHにおける歩行障害が強いことが明らかになった。またCSF中のADバイオマーカーによってAD病理併存群と非併存群とに分けて、シャント術後の脳血流の改善を比較したところ、非併存群では、被殻、扁桃体、海馬、海馬傍回で脳血流が改善したが、併存群では脳血流の有意な改善を認めなかった。この結果から、ADが併存したiNPHではシャント術後に症状が改善しても、脳血流の改善は得られにくいことが明らかになった。この知見は、長期的なシャント成績がAD併存群では限定的となる可能性を示唆するものと考えられた。1年間の受診症例数としては予定通りであったが、登録症例数は若干不足であり,AD病理の合併が確認できた症例はいなかった。また、新規に開発されたMRIの撮像法であるPhaseDifference EnhancedImaging(PADRE)を大阪大学医学部付属病院の機種に導入する際に、機器およびソフトウエアの調整が必要であることが判明し、今年度、PADREの開発者である熊本大学大学院生命科学研究部医療科学技術講座の米田博士と大阪大学大学院医学系研究科放射線科の渡邊博士との間で密な調整作業を行っていただいたが、いまだPADRE導入には至っていない。PADREは米田博士が開発し、特許を取得した脳内アミロイドβの蓄積をとらえることができる最新の撮像法である。熊本大学病院で放射線科専門医とMRI撮像法の調整を行い、熊本大学では日常診療において撮像可能となっている。しかし本撮像法を熊本大学病院以外の施設で実施するのは、初めてである。大阪大学病院では、熊本大学病院のMRIと同じPhilips社製の機種への導入を考え、調整を実施しているが、撮像可能になっていない。予想していたより導入に時間を要しており、予定通り研究が進んでいない状況である。また本研究ではPADREの撮像が完了した症例に対してアミロイドPETとシャント術後の髄液バイオマーカー測定を実施する計画になっているため、アミロイドPETの撮像とシャント術後の髄液バイオマーカー測定が行えていない。また平成29年10月末よりMRIのPhase Difference EnhancedImaging(PADRE)法を導入した。PADRE法導入後、上述の20例のpossible iNPH患者のうち、4例を仮登録し、PADREを実施した。仮登録症例のうちprobable iNPHの診断基準を満たして本登録となったのは2例であった。本登録症例のうち、髄液バイオマーカー検査の結果から、アルツハイマー病(Alzheimer's disease: AD)病理を有すると考えられた症例は0例であった。本登録された2例ともにシャント術が施行され、ともに術後経過は良好であった。平成29年度の1年間での受診症例数や、possible iNPHの診断基準を満たした症例数は、研究計画における目標を満たすものであったが、登録症例数は若干不足している。その理由としては、大阪大学病院のMRIへのPADRE法の導入が遅れたことが挙げられる。初年度に、PADRE法を導入するためには機器およびソフトウエアの調整が必要であることが判明した。初年度に引き続き、平成29年度にも、PADREの開発者である熊本大学大学院生命科学研究部医療科学技術講座の米田博士と大阪大学大学院医学系研究科放射線科の渡邊博士との間で調整作業を行い、平成29年10月末より、PADRE法による撮像が可能となった。そのため、平成29年度は、PADRE法での撮像が可能であった期間が5ヶ月間しかなく、登録症例数が不足してしまった。さらに、研究責任者である数井裕光が、平成30年1月1日に高知大学医学部医学科神経精神科学講座に教授として赴任したことに伴い、大阪大学医学部附属病院神経科精神科の診療体制に変更があり、円滑に症例登録を行うことができなかったことも、理由として挙げられる。本研究では、本登録後にシャント術を行った症例に対して、シャント術3か月後に髄液バイオマーカーを測定することとなっている。しかし、上述したシャント術を受けた2症例は、現時点ではまだ手術から3ヶ月が経過していないため、術後の髄液バイオマーカーの測定が行えていない。

また本研究では、髄液排除時の髄液検査の結果からAD病理を有すると考えられる症例に対して、アミロイドPositron Emission Tomography (PET)を実施することとなっている。しかし、現時点では、AD病理を有し、かつ本登録に至った症例がないため、アミロイドPETを実施できていない。背景:治療可能な認知症である特発性正常圧水頭症(iNPH)にアルツハイマー病(AD)の病理の併存が多いことが報告されている。このAD病理の有無と臨床症状、およびシャント術後の改善との関連は明らかにされていない。目的:MRIで脳内アミロイドを描出できる新しい撮像法であるPADRE法をiNPH患者に対して実施し、iNPHにおける脳内アミロイドと臨床症状との関連を明らかにした。また脳脊髄液(CSF)中のADバイオマーカーで判定したAD病理の有無とシャント術後の脳血流の改善との関係も検討した。結果:iNPH40例にCSF排除試験を実施したところ24例が陽性であった。その中でシャント術で改善を認めたdefinite iNPHは11例(iNPHGSの歩行、認知、排尿のスコアはそれぞれ1.7±0.4, 1.7±0.6, 1.5±1.0。MMSE 25.8±0.3, TUG 11.9±2.2秒)であった。PADRE法によるMRI撮像が施行できた16例中、13例がCSF排除試験で陽性となり、このうち6例について検討を行ったところ、頭頂葉におけるアミロイド沈着量とTUGの時間との間に正の相関を認めた(p=0.019)。この結果より高位円蓋部の狭小化が認められる頭頂部のアミロイド沈着量が多いほどiNPHにおける歩行障害が強いことが明らかになった。またCSF中のADバイオマーカーによってAD病理併存群と非併存群とに分けて、シャント術後の脳血流の改善を比較したところ、非併存群では、被殻、扁桃体、海馬、海馬傍回で脳血流が改善したが、併存群では脳血流の有意な改善を認めなかった。この結果から、ADが併存したiNPHではシャント術後に症状が改善しても、脳血流の改善は得られにくいことが明らかになった。この知見は、長期的なシャント成績がAD併存群では限定的となる可能性を示唆するものと考えられた。今後もtaptestおよび髄液バイオマーカーの測定を積極的に行っていき、登録の候補となる症例数を増加させる。また、PADREを大阪大学医学部付属病院で撮像可能となるよう、機器とソフトウェアの調整を熊本大学の米田博士と大阪大学放射線科の渡邊博士との間で引き続き行っていただき、次年度からは撮像可能とする。登録された症例に対しては、PADREを撮像し、かつ髄液バイオマーカーでアルツハイマー病理を確認できた症例に対してはアミロイドPETを施行する。現在、Philips社の技師もまじえて渡邊博士、米田博士が協議をかさね、PADREの導入を急いでいるところである。この撮像法が円滑に導入できるようにするためのソフトウェアの更新も行う予定であり、これにより来年度にはPADREが実施できると考えている。今回はアルツハイマー病理を有すると思われる症例は0例であった。
高品質の層序データ提供と若手育成のための浮遊性微化石統合データバンクの構築

本研究では,北西太平洋海域コア・陸上セクションを中心として,新第三紀・第四紀の浮遊性有孔虫,放散虫,石灰質ナンノ化石,珪藻の示準化石について,地理的生息範囲と生態的特徴を考慮に入れて,北西太平洋海域で有用な示準化石の検討と,統合データバンクとしてアトラスの作成をし,高品質の層序データの提供した.また,微化石サマースクールを毎年度開催し,若手育成を行った.本研究では,北西太平洋海域コア・陸上セクションを中心として,新第三紀・第四紀の浮遊性有孔虫,放散虫,石灰質ナンノ化石,珪藻の示準化石について,地理的生息範囲と生態的特徴を考慮に入れて,北西太平洋海域で有用な示準化石の検討と,統合データバンクとしてアトラスの作成をし,高品質の層序データの提供した.また,微化石サマースクールを毎年度開催し,若手育成を行った.本研究は,北西太平洋海域コア・陸上セクションを中心として,新第三紀・第四紀の浮遊性有孔虫,放散虫,石灰質ナンノ化石,珪藻の示準化石について,地理的生息範囲と生態的特徴を考慮に入れた微化石層序データを提供できる基礎を作ることを目的としている.平成17年度は,分類基準の明確化にかかる調査と標本画像データベース構築の準備をおこなった.東北大学で5月,8月に会議を開催し,4微化石群の専門家で意見交換を行い,それぞれの分類群が抱える問題点について,共通認識を得た.8月初旬に微化石サマースクールを東北大で開催し,専門家以外が抱える問題点の把握をおこなった.画像蓄積は,3Dリアルサーフェスビュー顕微鏡と実体顕微鏡を新規に購入し,浮遊性有孔虫と放散虫について1000枚程度の画像を蓄積した.石灰質ナンノ化石については,新第三系・第四系の化石層序レビュー,示準化石の評価およびカタログ作りをおこなった.珪藻について文献データから,年代層序の整理を行い,珪藻化石が基準面に用いられているのが31属の142タクサであることを明らかにした.4微化石群が連続して共産し,層位関係を統合して研究できる候補を8月に東北大学で開催した会議で候補を絞り込んだ.候補の一つである一関の第三系を9月下旬-10月初旬に調査した.もう一つの候補は,高知県南東部に分布する登層であり,陸上科学掘削をおこなうプランを決定するために12月に高知大学で研究集会を開催し,この基盤研究(A)の目的達成に相応しいことを確認した.この掘削は12月と1月に行い,約60mのコアを採集した.また,これまで浮遊性有孔虫化石層序が組まれている地点の堆積年代を決めるため,K-Ar法による年代決定をおこなった.これらの成果ならびに研究と平行して,今年度の浮遊性有孔虫,放散虫,石灰質ナンノ化石,珪藻について,各基準面の地域差をまとめる作業を開始した.この過程で,今年度の目的である分類基準の明確化には,高コントラストな3D画像を得る必要性が生じ,この目的をより推進するのに効果的なSteREO Discoveryを新規購入し,浮遊性有孔虫化石の撮影を開始した.これら成果をまとめると,今年度の研究実施計画で予定していた,層位関係を統合して研究できるセクションを選定・掘削を終え,化石層序の具体的問題点の洗い出しがおこなわれ,示準化石の画像蓄積,年代層序の情報の整理,分類学的問題点の洗い出し,数値年代の追加が,予定通りにおこなうことが出来た.今年度の成果に関係する計18件の研究発表が印刷された.本研究は,北西太平洋海域コア・陸上セクションを中心として,新第三紀・第四紀の浮遊性有孔虫,放散虫,石灰質ナンノ化石,珪藻の示準化石について,地理的生息範囲と生態的特徴を考慮に入れた微化石層序データを提供できる基礎を作ることを目的としている.・平成18年度は,高知県登層コアと,北西太平洋海域のODP Leg 145,科学掘削船「ちきゅう」の完熟航海で得られた海洋底コア,石川県能登半島第三系など日本海側の微化石層序の研究を行い,24微化石群の共産関係を確認した.登層については,その基礎となる地質概要について総括が公表された(岩井ほか,2006).・国立科学博物館で会議を行い,浮遊性微化石有孔虫,放散虫,石灰質ナンノ,珪藻の微化石アトラスのプロトタイプが提出され,タクサごとにアトラス作成上の課題について洗い出しが行われ,本格的アトラス作成のための基礎を固めた.・本科研費で購入した高精度デジタルカメラAxiocamHRcを用いて,有孔虫の実体顕微鏡写真を撮影し,アトラスのデータとした.・本科研費で購入した画像処理装置並びに制御用パソコンAxiocamMRCを用いて,公表図版に拡大して掲載できる石灰質ナンノ化石写真を蓄積し,アトラスのデータとした.・サーバー用パソコンを購入し,本課題開始以来撮影してきた画像の一括管理ができるようになった.・分類群ごとに蓄積した画像データを確認し,蓄積が不十分な種を洗い出しを行うとともに,分類学的問題点の議論を進めた.

本研究は,北西太平洋海域コア・陸上セクションを中心として,新第三紀・第四紀の浮遊性有孔虫,放散虫,石灰質ナンノ化石,珪藻の示準化石について,地理的生息範囲と生態的特徴を考慮に入れた微化石層序データを提供できる基礎を作ることを目的としている.本年度は,昨年に引き続いて微化石アトラスのプロトタイプの作成と標本画像データベース構築をおこなった.・高知県登層コア,能登半島など日本海側第三系,北西太平洋海域のODP・DSDPコアの微化石層序を引き続き研究を行なった.・微化石アトラスの作成にあたり,データ集積が年度当初に少なかった浮游性有孔虫を重点的に検討し,アトラス作成に必要なデータを多数取得した.・試料が手薄だった赤道太平洋の放散虫データのスライドを作成し,アトラスに必要なデータを集積した.・本課題で得られた成果について,日本古生物学会(宇都宮大),日本地質学会(北海道大),MRC研究集会(北海道大)など様々な学会で講演を行った.本研究は,北西太平洋海域コア・陸上セクションを中心として,新第三紀・第四紀の浮性有孔虫,石灰質ナンノ化石,珪藻の示準化石について,地理的生息範囲と生態的特徴を考慮に入れた微化石層序データを提供できる基礎を作る三とを骨的としている.本年度は,平成17年度からはじめた本課題の総まとめ,ならびに論文出版,学会発表を行ってきた.・過去4年間に東北大学で開催してきた微化石サマースクールで配付したテキストについて,著作権等の認可が必要な部分について,該当部分の割り出しと,調査を行った.該当部分が多数あること,さらには著者権者が不明な図表類もありほとんどを独自に再構成する必要があるとの結論に至った.数社と出版について相談したところ,全社が原則的に買い取り方式を希望しているため.原稿の完成と予算確保の手順が必要であることを明らかにした.・微化石サマースクールのテキストのうち,石灰質ナンノ分野のテキストの書き直しを行い,最新のものとした.他の浮遊性微化石分類群について,これまでの4回おこなってきたサマースクールで参加者の反応を参考に改善を行ってきた.これらの繰り返しの修正を経て,学部初頭レベルの学習書として,また専門家にとっては手軽な手引き書としての完成度をえるにいたった.・第5回微化石サマースクールを秋田大学で開催した.・本課題の総まとめとして,北西太平洋域の浮遊性有孔虫カタログ,石灰質ナンノ化石カタログの原稿を完成させ,出版できるようにした・特に,浮遊性有孔虫については,本研究課題で新たに得られた最新知見を統合することで,これまで種の区分や利用可能範囲について問題があった点が解消され,これまでにない良品質のカタログが完成した.石灰質ナンノ化石は,カラー情報も同定の一助となっていたが,本課題によって,カラー情報を必要十分に図示したカタログを作成し,初学者がすみやかに利用できるように配慮を行った.・放散虫,珪藻について,一部を残して北西太平洋域のカタログを総まとめとして執筆した.
神経上皮細胞の細胞周期および運動性の制御におけるPax6の役割

神経細胞(ニューロン)やグリア細胞を生み出す神経幹細胞として機能する神経上皮細胞は、細胞周期に依存した核運動を行なう極性細胞であるが、細胞周期や核運動を統合する機構や形態を維持する制御機構については未だ不明の点が多い。本研究課題では、Pax6変異ラット胚における神経上皮細胞の挙動のイメージング解析を行ない、神経上皮細胞の細胞周期および運動性の制御におけるPax6遺伝子の役割を明らかにすることを目的としている。18年度は、まず前年度に確立したラット胚脊髄神経管のスライス培養とレーザー顕微鏡を用いた細胞の挙動のイメージング法(Takahashi and Osumi,2007)により、Pax6変異ホモ胚神経上皮細胞の挙動を解析した。ニューロン産生からアストロサイト産生の移行期の神経上皮細胞を蛍光タンパク質により標識し、5分間隔での経時観察を行った。Pax6変異ホモ胚の後期神経上皮細胞では、前年度に野生型胚において解析した神経上皮細胞の細かいスパイク様の構造の数がやや増加しており、神経上皮細胞の微細構造に変化が生じていると考えられた。また前年の解析からPax6変異胚神経上皮細胞内において、分子の輸送や局在化に変化があることが示唆されていたことから、Pax6変異胚神経上皮細胞において、細胞骨格タンパク質および細胞骨格の制御に関わる因子の発現を解析した。Nestinやα-tubulin, Kinesin, β-catenin,δ-cateninの発現様式は野生型と比較して変化は見られなかったが、微小管形成に関与することが報告されているS100βの発現が神経上皮細胞の基底膜側末端で認められなかった。以上のことから、Pax6は神経上皮細胞の形態や細胞内輸送などを何らかの方法で制御しており、増殖および分化における神経上皮細胞の維持に重要な因子であることが示唆された。神経細胞(ニューロン)を生み出す神経幹細胞として機能する神経上皮細胞は、細胞周期に依存した核運動を行なう極性細胞であるが、神経分化過程において細胞周期や核運動を統合する機構は未だ明らかにされていない。本研究課題では、神経分化に重要な転写因子Pax6に注目し、Pax6変異ラット胚における神経上皮細胞の挙動の解析や細胞周期変化のイメージング解析を行ない、神経上皮細胞の細胞周期および運動性の制御におけるPax6遺伝子の役割を明らかにすることを目的としている。17年度は、ラット胚脊髄神経管のスライス培養とレーザー顕微鏡を用いた細胞の挙動のイメージング法の開発およびPax6変異ホモ胚における細胞調節因子サイクリン遺伝子群の発現様式の解析を行なった。電気穿孔法により蛍光タンパク質発現プラスミドを神経上皮細胞に導入した脊髄神経管からスライス標本を作製し、メンブラン上にコラーゲンゲルで包埋した後、顕微鏡に設置した小型インキュベーター内で培養した。1-2umの光学切片を倒立走査型レーザー顕微鏡によって、5分間隔で12-24時間タイムラプス画像を取得した。特に、神経上皮突起上で細かいスパイクが短い間隔で伸縮を繰り返す様子を観察し、固定標本では見ることができない、短時間での神経上皮細胞の挙動を明らかにする方法を確立できた。また、G1/S期移行に重要なG1サイクリンmRNAの発現パターンを解析した結果、野生型胚においてサイクリンD1およびD2のmRNAが細胞体の他に、基底膜側の突起末端に集積しており、Pax6変異胚においては、それらのmRNAが基底膜末端に局在せずに、細胞体と基底膜末端の途中に見られた。以上のことから、Pax6は突起内の輸送または基底膜末端にmRNAをアンカリングさせるために必要な因子であり、細胞周期の調節に関与する可能性を見いだした。
メラノサイト幹細胞の未分化性維持機構とその破綻による腫瘍発生の分子基盤

培養メラノーマ細胞を用いて、3次元構造を持つ球体状のメラノーマ細胞群(メラノーマ・スフェロイド)の特性評価を行った。その結果、メラノーマ・スフェロイドは、生体のメラノーマ腫瘍塊に類似した性質を有していることが実証された。この所見は、メラノーマに対する新規治療法を開発する際に、メラノーマ・スフェロイドがより有益な情報をもたらす可能性を示唆するものである。特に、サリノマイシンと三酸化ヒ素の併用により、高い抗腫瘍効果が得られたことは注目に値する。我々は本研究課題において、PI3K経路の下流分子であるSTAT3に着目して、メラノサイト幹細胞の未分化性維持機構とその破綻による腫瘍発生の分子基盤を解明する。この課題を達成するため、まずTyrosinase-CreマウスとPten-flox/floxマウス作成することを試みた。しかし、メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウスは、交配を繰り返したにもかかわらず、出生率が低く、生存しても成体にいたるまでに死亡した。そのため、実験に必要な個体数を得ることができなかった。そこで、Ptenホモ欠失マウスを作成することを断念し、Ptenヘテロ欠失マウスを用いて、今後の研究を遂行することとした。メラノサイト幹細胞の生存維持におけるPTENとSTAT3の関与を解析するため、Ptenヘテロ欠失マウス、Stat3ホモ欠失マウス、Ptenヘテロ欠失かつStat3ホモ欠失マウス、野生型マウスにおける白髪化の自然発生率を経時的に長期解析している。さらに、PI3K経路とSTAT3経路の腫瘍発生における動的役割を解明するため、マウスB16-BL6メラノーマ細胞株を使用して準備実験を実施した。まず、細胞をspheroid状に増殖させる3次元培養法を確立し、通常の2次元培養した場合と比較した。その結果、spheroidは(1)コロニー形成能、self-renewal能、抗癌剤耐性能などが高いこと、さらに(2)slow-cycling細胞を多く含み、このslow-cycling細胞は抗癌剤処理に抵抗性を示すこと、などの興味深い知見が得られ、癌幹細胞を標的とする新規分子の選択に役立つものと期待される。現在、luciferaseを発現するstable transformantを作成中であり、spheroidの多臓器への転移能を検索する予定である。遺伝子改変マウスを用いた研究戦略が予定より遅れていたため、培養メラノーマ細胞を用いて、3次元構造を持つ球体状のメラノーマ細胞群(メラノーマ・スフェロイド)の特性評価を行い、スローサイクリング細胞を含む細胞集団を標的とした新たな化学療法の選択肢を検討した。その結果、以下の所見が得られた。(1)3次元培養法によりメラノーマ細胞株を6日間培養したところ、球体状の構造を持つ細胞集団が形成された。同じ培養条件でさらに3日間培養することにより、より密な構造を持つ細胞集団が得られた。(2)自己複製能アッセイにより自己再生能力を評価したところ、単層培養細胞と比較して、スフェロイド中にクローン原性の性質を持つ細胞が多く存在していた。(3)BrdU保持能より細胞周期の遅い細胞を同定したところ、単層培養細胞と比較して、スフェロイド中にBrdUを保持したスローサイクリング細胞が多く含まれていた。(4)各濃度のドキソルビシンを添加した細胞の生存率を比較したところ、単層培養細胞と比較して、スフェロイド中にドキソルビシンに対し抵抗性を有する細胞が多く含まれていた。この結果を反映して、単層培養細胞と比較して、スフェロイド中にはドキソルビシンによるアポトーシス誘導に抵抗性を有する細胞が多く含まれていた。(5)サリノマイシンあるいは三酸化ヒ素を単剤で投与した場合と比較して、併用して投与した方が、スフェロイド細胞の生存率が顕著に減少した。以上の所見より、メラノーマ・スフェロイドは、単層培養細胞と比較して、生体のメラノーマ腫瘍塊に類似した性質を有していることが実証された。この結果は、メラノーマに対する新規治療法を開発する際に、単層培養細胞と比較して、メラノーマ・スフェロイドがより有益な情報をもたらす可能性を示唆するものである。この課題を達成するため、まずTyrosinase-CreマウスとPten-flox/floxマウス、あるいはStat3-flox/floxマウスを交配し、メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウス、Stat3ホモ欠失マウス、Ptenホモ欠失かつStat3ホモ欠失マウスなど作成することを試みた。その結果、メラノサイト特異的Stat3

ホモ欠失マウスは野生型と同様の表現型のまま、成体に至るまで生存が可能であった。そのため、実験を開始するのに、十分な個体数を確保するに至った。しかし、メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウスは、交配を繰り返したにもかかわらず、出生率が低く、生存しても成体にいたるまでに死亡した。そのため、実験に必要な個体数を得ることができなかった。そこで、Ptenホモ欠失マウスを作成することを断念し、Ptenヘテロ欠失マウスを用いて、今後の研究を遂行することとした。まず、メラノサイト幹細胞の生存維持におけるPTENとSTAT3の関与を解析するため、メラノサイト特異的Stat3ホモ欠失マウスと野生型マウスに放射線を3Gy照射したところ、照射4週後には両者とも同様の表現型であったので、現在も観察を継続している。さらに、Stat3のホモ欠失による白髪化の自然発生が、Ptenのヘテロ欠失により回復するかを検討するため、Ptenヘテロ欠失マウス、Stat3ホモ欠失マウス、Ptenヘテロ欠失かつStat3ホモ欠失マウス、野生型マウスにおける白髪化の自然発生率を経時的に長期解析している。これまでの研究では、色素細胞特異的プロモーターとしてDctを使用していたが、今回はより特異性が高く、効率の良いTyrosinaseプロモーターを用いた。しかし、Tyrosinase-CreマウスとPten-flox/floxマウスを交配し,メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウスを作成したところ、メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウスは出生率が低く、生存しても成体にいたるまでに死亡した。この所見は予想外の結果であったため、多くの時間をかけて交配を繰り返してみたが、同様の結果であった。この理由を考察すると、Tyrosinaseが中枢神経でも発現することと関連があるものと思われる。すなわち、メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウスでは、中枢神経でもPtenが欠失しており、そのため脳の肥大と脳浮腫による水痘症が発症しているのであろう。この所見はDctプロモーターを使用した際にも起こったことであるが、Tyrosinaseプロモーターを使用すると、より高度の異常が生じた可能性がある。そこで、以下に述べるPtenヘテロ欠失マウスとメラノーマ細胞株を用いて、3次元培養法による準備実験を推進している。しかし、Tyrosinase-CreマウスとPten-flox/floxマウスを交配し、メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウスを作成したところ、メラノサイト特異的Ptenホモ欠失マウスは出生率が低く、生存しても成体にいたるまでに死亡した。
帰納的学習の機能を有する手書き文字認識のための並列分散モデルの開発

本研究では,帰納的な学習が期待できそうなニューラルネットワークを組み込んだ並列分散型の認識システムを構成し,その性能の向上を計る作業を既存の図形処理機能との統合技術とからめて進めた.具体的には、BPモデル(多層構造のフィードフォワード型パーセプトロンであり、1986年ランメルハート氏等により提案されたバックプロパゲーションという学習アルゴリズムが適用できるモデル)を一般化した新しい並列分散型モデルであるFPモデル(Fuzzy Partition Model)を我々は提案しているが、先ずはそのモデルに基礎を置いた文字認識システムを構築することから始めた.システムを構築するにあたっては、頑健さを一つの目標にし、実際の使用に耐えうるもの作り出すことを第一目標とした。そのため、システムの構築にあたっては以下のことがらについて検討し改良を加えた。・画像取り込みの際に生じる文書の回転に対する補正・濃淡図形に対する適切な2値化・ノイズ除去・ずれ、変形に強い特徴ベクトル・文字の切り出し手法・文字形状を考慮した認識結果の評価本研究では,帰納的な学習が期待できそうなニューラルネットワークを組み込んだ並列分散型の認識システムを構成し,その性能の向上を計る作業を既存の図形処理機能との統合技術とからめて進めた.具体的には、BPモデル(多層構造のフィードフォワード型パーセプトロンであり、1986年ランメルハート氏等により提案されたバックプロパゲーションという学習アルゴリズムが適用できるモデル)を一般化した新しい並列分散型モデルであるFPモデル(Fuzzy Partition Model)を我々は提案しているが、先ずはそのモデルに基礎を置いた文字認識システムを構築することから始めた.システムを構築するにあたっては、頑健さを一つの目標にし、実際の使用に耐えうるもの作り出すことを第一目標とした。・画像取り込みの際に生じる文書の回転に対する補正・濃淡図形に対する適切な2値化・ノイズ除去・ずれ、変形に強い特徴ベクトル・文字の切り出し手法・文字形状を考慮した認識結果の評価平成3年度では、我々が新しく提案した並列分散モデルFPM(Fuzzy Partition Model)の性能評価実験を印刷英数字の認識実験覚をとおして行った。代表的なニュ-ラルネットワ-クであるBPモデル(多層構造のフィ-ドフォワ-ド型パ-セプトロンであり、1986年ランメルハ-ト氏等により提案されたバックプロパゲ-ションという学習アルゴリズムが適用できるモデル)を一般化した新しい並列分散型モデルであるFPモデル(Fuzzy Partition Model)を提案し、パタ-ン認識の一つである印刷英数字の認識に適応しその性能評価を行った。性能評価は、学習に費やされる時間、認識率、及びそのハ-ドウエア化という観点から調査研究した。印刷英数字の認識実験の結果、FPMは従来法に比べて学習時間、認識率の点で特に優れていることが判明した。特に、学習時間は1/5から1/10近く短縮された。さらに調査を続けた結果、学習時間の優位性の理論的な説明づけが可能になった。すなわち、FPMのモデルの学習時間の評価関数としてカルバックダイバ-ジェンスを適用しているが学習時間の短縮に貢献している事が判明した。また、パタ-ン認識に重要な汎化能力はネットワ-クを決定するパラメ-タの個数だけでなくそのネットワ-クで表現できる関数の複雑さにも依存すりことが分かった。表現できる関数の複雑さが同じならばパラメ-タの固数が多い方が汎化能力が高い。最後に反省事項としては、帰納的学習の導入による認識率の向上という観点から、研究をすすめてきたが、必ずしも認識率の向上につながるものと言い切れない場合があることが判明した。帰納的学習の功罪についての調査が不十分であった。・画像取り込みの際に生じる文書の回転に対する補正・濃淡図形に対する適切な2値化・ノイズ除去・ずれ、変形に強い特徴ベクトル・文字の切り出し手法・文字形状を考慮した認識結果の評価
シビレエイ電気器官神経終末Caチャネルの生理機能及びその分布に関する研究

1.シビレエイ電気器官からシナプトソームを調製し、高K溶液を用いた脱分極刺激によって誘起されるアセチルコリン量を化学発光法により定量した。そして、ω-コノトキシンGVIA、ω-コノトキシンMVIIC、ω-アガトキシン、カルシセプチン、ジヒドロピリジンのようなCaチャネルブロッカーを作用させて、アセチルコリン遊離に対する阻害効果を調べた。その結果、シビレエイ電気器官神経終末には、哺乳類のN型、P型、及びL型に対応する3種のCaチャネルが存在することが示された。また、ω-コノトキシンMVIICはP型及びN型の両方のCaチャネルを阻害することが示された。2. L型Caチャネルのα_2δサブユニットを認識する抗体を利用した抗体カラムクロマトグラフィーにより、シビレエイ神経L型Caチャネルのα2δサブユニットを精製した。この時、α2δサブユニットと供にシンタキシンが精製されたことにより、これら2種の蛋白質は神経終末の形質膜において複合体を形成していることが明らかとなった。更に、抗シンタキシン抗体を用いたカラムクロマトグラフィーの結果と合わせて考えると、シンタキシンにはCaチャネルと複合体を形成しているものと単独で存在しているものがあることが分かった。3. P型及びN型Caチャネルに特異的と思われる配列を持ったペプチドを合成し、これらに対する抗体を作製した。4.シビレエイ中枢神経系の電気葉からmRNAを抽出し、cDNAライブラリーを作製した。これを大腸菌に発現させて、抗体によりスクリーニングを試みているところである。