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多状態信頼性システムの構造関数の決定方法について研究

状態空間が半順序の多状態信頼性システムについて,モジュール分解や直列システムへの分解などを用いた確率的パフォーマンスの評価方法,構造関数のFTAを用いた決定方法,構成要素の重要度のネットワーク論的議論を示した.多状態,多ユニットの保全問題についてマルコフ決定過程を用い,最適保全政策の構造を明らかにした.不良診断,故障予測などに有効であるHiguchi法と呼ばれる時系列データのフラクタル的解析手法の理論的な特性を明らかにし,新たな手法を提案すると共にそれらの有効性を実データへの適用によって示した.状態空間が全順序であるときのモジュール分解を用いたシステムの確率評価の上下界について南アフリカで開催されたMMR2013で発表(招待)・公表し,現在国際専門誌に投稿中である.又状態空間が半順序の場合についての同様の結果についても,平成26年開催予定の国際会議で発表の予定である.いずれもモジュールに対する信頼性評価の近似値を積み上げることで,システムの信頼性評価のよい上下界が得られることを示し,システム設計での実践的な信頼性評価手法を提示した.又一方理論的には,二状態システムにおける同様の確率的上下界の多状態への一般化であり,その際に,従来気づかれていなかったnormal性と呼ばれる条件が必要であることが明確にされた.二状態システムと多状態システムの相互変換についての基本的な知見は得られており,平成26年度開催予定の国際会議で発表予定である.部品及びシステムの状態を0及び1の系列に表現することで相互変換が定式化され,このことによって二状態システムのFTを多状態システムの信頼性評価に応用するための契機が得られた.また,安全安心・リスク予測の観点から信頼性と関係すると考えられる避難時歩行者流動のシミュレーションを高層建築物と商用施設を対象として行い,平成25年秋及び平成26年春の日本オペレーションズリサーチ学会研究発表会で,直近の階段等に向かうことは必ずしも最適ではないことを示しながら,最適避難計画における基本的な原則を明らかにした,さらに故障データなどの時系列データのフラクタル的な解析手法であるHiguchi法が,これまで必ずしも明確ではなかったが,ボックス次元を与えることを強く示唆する結果を,河野の自己アフィン関数及び自己相似関数を用いることで示し,愛知大学経営学会主催ワークショップで発表・公表した.モジュール分解を用いた多状態システムの信頼性の確率評価に関して,状態空間が全順序である場合について南アフリカでのMMR2013での発表論文の拡張されたものが2014年国際専門誌(Applied Stochastic Models in Business and Industry, Published online in Wiley Online Library, 13 June, 2014)に掲載された.また状態空間が半順序の場合の結果はAPARM2014で発表され,さらに発展させたものが東京でのMMR2015で発表される.これらによって,多状態システムの実践的な信頼性評価手法が得られるだけでなく,二状態システムにおける極小パスベクトルや極小カットベクトルに対応するものを用いた包除原理などによる確率的評価手法も得られることになる.状態空間が束から一般の半順序集合に拡張された場合の直並列システムについての議論が,東京で2015年3月に開催された日本OR学会2015年春季研究発表会で公表された.フラクタル的な時系列データの解析手法については,拡張された結果が得られているが,適切な研究集会で公表する.多状態システムの一般的な確率的上・下界について,極小・極大状態ベクトルを用いたものとモジュール分解を用いたものを示した.多状態システムの構造関数の実践的な決定方法について,システムの各状態ごとにFTAを適応することで可能であること,その際に問題になることの定式化と解を示した.また多状態システムと複数の二状態システムの組が相互に変換されることを示し,多状態と二状態との相互関係を明らかにした.直・並列システムは信頼性理論に於いて基本的な構造であり,任意の二状態構造関数はこれらの基本的な構造関数に分解される.多状態システムに対する同様の分解とこれを用いた確率的な評価方法を示し,極小・極大状態ベクトルによる評価方法との関係について議論した.二状態ではこれら二つの方法は同値になるが,多状態では必ずしも同値ではないことが示されている.二状態システムにおける部品の様々な重要度を多状態の場合に拡張定義し,特に構造重要度が複雑ネットワークに於ける媒介中心性と同様のものであることを示した.さらに,多状態システムのモデル自体が多層的なネットワークシステムのモデルになることが示唆されている.多ユニットの取り替え問題に対して具体的な状況設定の中でマルコフ決定過程による議論を行い,最適政策の構造を明らかにした.故障診断や予測に於いて重要な役割を果たす時系列データのフラクタル的な解析手法についてさらに理論的特性の解明を進めた.状態空間が半順序の多状態信頼性システムについて,モジュール分解や直列システムへの分解などを用いた確率的パフォーマンスの評価方法,構造関数のFTAを用いた決定方法,構成要素の重要度のネットワーク論的議論を示した.多状態,多ユニットの保全問題についてマルコフ決定過程を用い,最適保全政策の構造を明らかにした.不良診断,故障予測などに有効であるHiguchi法と呼ばれる時系列データのフラクタル的解析手法の理論的な特性を明らかにし,新たな手法を提案すると共にそれらの有効性を実データへの適用によって示した.

「研究実績の概要」に述べたように,モジュール分解を用いた確率的評価の上下界については,2015年度6月に東京で開催されるMMR2015での発表でほぼ完成の域に達する.又,状態空間が半順序である場合のシステムの構造に関する議論は,直,並列多状態システムの定義がすでに示されているため,多状態システムの直・並列分解とそれを用いた信頼性評価は,束の場合とほぼ同様に行える.一方,二状態と多状態との相互変換に対しては,状態空間が全順序の場合について相互変換法及びこれによる単調性,normal性,relevant性などの関係が明らかにされている.状態空間が半順序の場合については,FTAの応用の仕方についての指針は得られており,ISS2015 in Hiroshimaで発表予定である.またネットワーク的な観点からの議論については十分に議論は深まっていないが,今年度中に一定の結論は得られる見通しである.時系列データのフラクタル的な解析手法については,拡張された結果はすでに得られており,適切な研究集会で公表する予定である.信頼性理論今後は,大きく下記の三つの方向に於いて研究を進める.(1)多状態システムに関する基盤的な研究:◎多状態FTAの必要性は,企業の方から肯定的な意見を得ている.状態空間が半順序である場合の多状態と二状態の相互関係を定式化し,従来のFTAと関係づける.◎状態空間が半順序である場合の多状態システムの直並列分解とそれを用いた確率上下界の定式化を行う.又これに絡めて,k-out-of-n,consecutive k-out-of-nシステムについての議論を行う.(2)多状態システムをより広い観点から位置づけるための研究:◎複雑系のより広いパラダイムの中に信頼性を位置づけることを目指し,二状態も含めた多状態システムの概念をネットワークシステムに関係づける.◎多状態の概念を生産現場での設備保全や在庫管理等へ応用することを目指した基礎的な研究を行う.これは研究分担者(申請中)が担当する予定であるが,主に複数部品について,マルコフ決定過程を用いた保全問題と関連する問題についての議論を進める.(3)信号データの解析手法に関する基礎的研究:◎時系列データのフラクタル的な解析手法についてすでに得られている結果を,適切な研究集会で公表する.研究の重要なポイントであるモジュール分解を用いた確率評価の上下界,二状態と多状態の相互変換についての基本的な定式化などについては,ほぼ当初の計画通りに進められている.特に前者は,最終目的である状態空間が半順序集合の場合についての結果まで得られている.相互変換については,全順序の場合の基本的な定式化が行われているが,この相互変換の十分な吟味とこれを用いたシステムの細かい性質についての議論が十分ではない.二状態システムにおけるFTを用いた多状態システムの構造関数の決定手順を明確にする.このことによって,二状態システムと多状態システムとの相互変換をFTAに関係づけ実践的なものにすると共に,多状態システムの理論を実践的な文脈の中に位置づける.又,これまで不十分であった議論についても進める.同時に,ネットワークの多層システムにおける故障の問題を多状態システムの観点から定式化することを試る.
マイクロビーム照射法を用いた神経幹細胞の増殖・分化に関する放射線の影響

平成24年度は、昨年度に引き続き、マイクロビーム照射実験では、増殖期の神経幹細胞における細胞核へのプロトン照射粒子数に対する生存率について、結果の精度向上を図り、線量依存性を示唆する結果が得られた。また、照射粒子数100個を細胞核へ照射した際の、DNA損傷の修復およびアポトーシスの誘発率について評価した。DNA損傷の修復は経時的な損傷修復が見られ、アポトーシスの誘発率は非照射細胞と比べて有意な上昇が見られた。よって、マイクロビーム照射実験のDNA損傷およびアポトーシス誘発率については、線量依存性についてそれぞれの検討を行い、昨年度に得られたブロードビームX線照射実験の結果と比較することによって、細胞核または一細胞という標的の違いによる放射線感受性の違いについて明らかに出来るという方向性が見えた。X線照射実験については、今年度より、分化誘導条件で神経幹細胞を培養し、異なる分化段階でマイクロビーム照射実験と同等の照射線量で放射線照射を行い、分化効率への影響について検討を行った。異なる分化段階での照射によって、神経細胞への分化効率の違いが示唆された。細胞分化の際には主に細胞核DNAが関与しており、X線で示唆された分化段階の違いによる分化効率の違いは、DNA損傷の修復機構および修復関連因子、細胞周期制御因子に対する放射線の影響が関与していると考えられる。今後、マイクロビーム照射を用い分化誘導条件で細胞核照射を行い、DNA損傷修復に伴う関連因子と分化関連因子との相関の有無について検討していきたい。これは分化の程度、すなわち発生段階における放射線感受性の違いを解明する一つの手がかりとなり得る。昨年度の地震の影響でマイクロビームを用いた実験計画を変更せざるを得なかったため、研究の進展が危ぶまれたが、細胞生存率に関する結果の精度向上やDNA損傷およびアポトーシス誘発に関する実験結果を得ることが出来た。また、X線実験では、神経幹細胞の特徴である分化能に関する放射線影響について結果をえることが出来た。したがって、概ね順調であった。発達期や成体の脳における放射線障害のメカニズムの解明を、神経幹細胞を用いてin vitroで行うことを目的とする。マイクロビーム照射によって細胞核もしくは細胞質を狙い撃ちした時のDNA由来・非由来の損傷による、神経幹細胞の特徴である自己増殖能と多分化能への影響を評価する。平成22年4月より、放射線医学総合研究所のマイクロビーム細胞照射装置(以下、SPICE)のマシンタイムが採択された。上半期は、SPICE専用の試料作成について検討を行った。マイクロビーム照射法を用いるためには、マイクロメータレベルでの狙いうちを実現する必要があり、細胞位置情報の決定を細胞に蛍光染色することで実現している。しかし、このような蛍光染色剤の細胞毒性は無視できないため、神経幹細胞に適したその染色濃度および染色時間に関して検討を行った。染色には、一般的に用いられている細胞核染色剤Hoechst33342は非常に強い毒性を示し、細胞質染色剤Cell Tracker Orange(以下、CTO)の方が適していることが分かった。この結果より、CTO染色濃度と染色時間を設定し、SPICE照射実験に必要な撮像パラメータを決定できたことから、細胞の位置抽出するための蛍光画像の取得が可能となった。下半期は、上半期で得られた結果を踏まえて、実際に細胞核への狙い撃ち照射実験を行った。照射後の細胞を固定し、YH2AX抗体を用いた免疫蛍光染色によって細胞核の狙い撃ちが可能であることを確認した。また、マイクロビーム照射実験と並行して、レファレンスとなるX線(200kVp)を用いて照射実験を行った。照射後の細胞の増殖曲線の結果を指標に、マイクロビームによる細胞核への狙い撃ち照射を行う際の照射粒子数の見積もりを立てることができた。今後、荷電粒子と光子による神経幹細胞の生物応答について評価・比較していく。発達期や成体の脳における放射線障害のメカニズムの解明を、Neural Stem Sphere法によって調製したマウスES細胞由来の神経幹細胞を用いて、この細胞の特徴である自己増殖能と多分化能に注目し、細胞核のみおよび細胞質のみへのマイクロビーム照射によるDNA損傷由来もしくは非DNA損傷由来の影響、また、ブロードビーム照射による影響を評価することを目的とした。平成23年度はマイクロビーム照射法を用いて、細胞核への"狙い撃ち"照射を行うことで、細胞質への影響を最小限に抑え、DNA損傷(量)=照射粒子数に対する、神経幹細胞の自己増殖能への影響を評価することを目的とした。試料は、平成22年度に確立されたマイクロビーム照射実験のための試料作成法に基づいて作成した。神経幹細胞は増殖条件下で培養を行い、細胞の核へ狙い撃ちをした。照射粒子数は前年度のX線照射の実験結果に基づいて50、100、200、500発とし、照射粒子数に対する細胞の生存の割合を算出した。照射によって生存率の低下がみられたが、照射粒子数に依存して生存率が低下するかについては、各照射条件における生存率のばらつきが大きかったため、さらに試料数を増やす必要があることが判明した。また、放射線の影響評価の基準となる硬X線(200kVp)のブロードビームを用いた実験では、昨年度に引き続き増殖曲線を取得した。また、照射によるアポトーシスの誘発が見られるため、アポトーシス関連タンパクであるPARP(Poly(ADP-ribose)polymerase)の発現をウエスタンブロットにより解析を行った。照射によってアポトーシスが誘発することを確認し、さらにアポトーシス細胞を検出するための時間の見積もりをとることができた。

今後は、増殖条件における更なる検討を行うとともに、分化誘導条件における影響も検討できるように適した分化誘導条件の検討も行っていく。平成24年度は、昨年度に引き続き、マイクロビーム照射実験では、増殖期の神経幹細胞における細胞核へのプロトン照射粒子数に対する生存率について、結果の精度向上を図り、線量依存性を示唆する結果が得られた。また、照射粒子数100個を細胞核へ照射した際の、DNA損傷の修復およびアポトーシスの誘発率について評価した。DNA損傷の修復は経時的な損傷修復が見られ、アポトーシスの誘発率は非照射細胞と比べて有意な上昇が見られた。よって、マイクロビーム照射実験のDNA損傷およびアポトーシス誘発率については、線量依存性についてそれぞれの検討を行い、昨年度に得られたブロードビームX線照射実験の結果と比較することによって、細胞核または一細胞という標的の違いによる放射線感受性の違いについて明らかに出来るという方向性が見えた。X線照射実験については、今年度より、分化誘導条件で神経幹細胞を培養し、異なる分化段階でマイクロビーム照射実験と同等の照射線量で放射線照射を行い、分化効率への影響について検討を行った。異なる分化段階での照射によって、神経細胞への分化効率の違いが示唆された。細胞分化の際には主に細胞核DNAが関与しており、X線で示唆された分化段階の違いによる分化効率の違いは、DNA損傷の修復機構および修復関連因子、細胞周期制御因子に対する放射線の影響が関与していると考えられる。今後、マイクロビーム照射を用い分化誘導条件で細胞核照射を行い、DNA損傷修復に伴う関連因子と分化関連因子との相関の有無について検討していきたい。これは分化の程度、すなわち発生段階における放射線感受性の違いを解明する一つの手がかりとなり得る。平成22年3月に起きた東北地方太平洋沖地震の影響により、マイクロビーム細胞照射装置の稼動が長期に渡り見送られたが、わずかなマシンタイムの中で、マイクロビーム照射実験の研究の軸となる細胞の生存率に関しての傾向をあらかた提示することが出来た。また、ブロードビームによる実験結果からマイクロビーム実験に必要な条件に対する見積もりを取ることができた。したがって、おおむね順調に進展している。昨年度の地震の影響でマイクロビームを用いた実験計画を変更せざるを得なかったため、研究の進展が危ぶまれたが、細胞生存率に関する結果の精度向上やDNA損傷およびアポトーシス誘発に関する実験結果を得ることが出来た。また、X線実験では、神経幹細胞の特徴である分化能に関する放射線影響について結果をえることが出来た。したがって、概ね順調であった。外部研究機関で限られたマシンタイムの中で研究を遂行するため、引き続きマシンタイム前の打ち合わせを入念に行う。
アメーバ型分子ロボット実現のための要素技術開発とその統合

アメーバ班および他班が持つ各種分子ロボット要素技術を統合し、DNA情報を用いて形状を制御できるアメーバ型分子ロボットを開発した。分子アクチュエータとして、微小管と巨大リポソームとの着脱を制御する分子クラッチ、ペプチド鎖の集積で巨大リポソームを並進運動させる光誘起ペプチド繊維成長システム、圧力に応じて可逆的にリポソームの伸張収縮を繰り返す細胞骨格制御システム、カルシウム濃度に依存して形状を変化させる微小管ネットワークを開発した。微小管に付与された光応答性DNAを用いて微小管集団運動パターンを動的に変化させる分子制御機構ならびに分子集団運動パターンを計算機上で再現する実時間シミュレータを開発した。アメーバ型分子ロボットプロトタイプの実現に向けて,前年度に引き続き,班員が持つ技術の統合化を進めた.2013年度は,アメーバ運動を実現に向けて,DNA配列およびDNAナノ構造を用いた分子レベルでの微小管およびアクチンフィラメントの運動制御ならびにリポソーム全体の変形操作ならびに運動制御に注力した.具体的には下記の共同研究を推進した.DNA配列による微小管の運動制御に関しては,DNA修飾法を工夫することによりDNA修飾チューブリンから微小管の再構成が可能となり,微小管上での修飾部位の選択性および微小管のモビリティ改善を実現した(角五,葛谷).リポソームと分子モーターによるアメーバ骨格の作成に関しては,ランダムな運動の発生ならびに微小管とキネシン会合体の自己組織化による動的な形態変化を確認した.また,ミツバチ毒主成分の両親媒性ペプチドであるメリチンを利用して,ペプチドの膜変形作用を観察した.さらに,外部磁場により界面上を回転することで任意の方向に移動する細胞サイズのリポソームの作成に成功した(角五,平塚,瀧口).微小管の光運動制御に関しては,光応答性アミノ酸を導入したβシート形成ペプチドFKFEFKFEとDNA(dA20)を連結した複合体を合成し,光照射による主鎖の切断,DNAの切り離し,ならびにβシート繊維構造が誘起を確認した(松浦,平塚).微小管の運動シミュレーションに関しては,GPUを用いた3Dシミュレーションシステムを開発した(小長谷,角五).AFM画像におけるDNAナノ構造に関しては,自動認識ソフトのプロトタイプを開発した(小長谷,葛谷).アメーバ型分子ロボットプロトタイプの実現に向けて,前年度に引き続き班員が持つ技術の統合化ならびにシステム化を進めた.2014年度はアメーバ運動の実現に向けてDNA分子によりタグ付された微小管およびアクチンフィラメントの運動制御ならびにリポソームへの分子アクチュエータの導入に注力した.具体的には下記の共同研究を推進した.DNA配列による微小管の運動制御に関しては,異なる長さのDNA配列を化学的修飾した微小管に対して相補的な配列を持つ一本鎖DNA鎖を導入することにより,微小管集団運動のキネシン固定基板上での回転運動および並進運動をDNA配列で制御可能のであることを見出した(角五,葛谷).リポソームと分子モーターによるアメーバ骨格の作成に関しては,班間連携を推進し,細胞サイズリポソームへの,分子モーターシステムの導入と,オリゴDNA配列およびチャネル分子の導入を行い,知能班の小宮らと細胞サイズコンパートメント内でのDNA増幅の確認を行った(野村).また,光ピンセットを用いて直接測定することでリポソームの変形に要する力が約10pNであることを明らかにした(瀧口).分子間結合の光制御に関しては,応答性アミノ酸を介してβ-sheet形成能を持つペプチドとDNAを光連結し、DNAハイブリダイゼーションにより成長する光誘起ペプチド繊維システムの構築に成功した(松浦).また,モータータンパク質にカルシウムで制御可能な自己会合性のペプチド配列を結合させた人工キネシンを作製し,光刺激でカルシウム濃度を変化させることで微小管のネットワーク構造を変化させることに成功した(平塚).微小管の運動シミュレーションに関しては,GPUを用いて3D実時間シミュレーションシステムを開発した(小長谷,角五).また,AFM画像におけるDNAナノ構造自動認識に関しては対話型の認識システムを開発した(小長谷,葛谷).アメーバ型分子ロボットプロトタイプの実現に向けて前年度に引き続き班員が持つ技術の統合化・システム化を推進した.27年度はアメーバ運動の実現に向けて,DNAナノ技術による要素技術統合化,分子アクチュエータの高度化および群運動・設計支援システムの開発に注力した.具体的には下記の共同研究を推進した.要素技術統合化に関しては,巨大リポソームにモータータンパク質と微小管を導入し, DNA回路で統合したアメーバ型分子ロボットプロトタイプにおいて,その連続的な変形および運動のスイッチングを確認した.また,リポソームに導入可能なDNAオリガミ製チャネルをデザインし,そのチャネル電流の機械的なON/OFF挙動を確認した.また,微小管の集合と解離を光制御するためのアゾベンゼン修飾DNAをCuフリークリック反応によってチューブリンに効率よく導入する手法を確立し,光照射により形成可能なキネシン・微小管を実装した(野村,葛谷,角五,小長谷).分子アクチュエータの高度化に関しては,細胞骨格微小管を封入した巨大リポソームを圧力や温度の変化を利用して可逆的に繰返し形態変化させることに世界で初めて成功した(瀧口).また,天然の微小管や分子モータータンパク質を用いない、完全に人工合成した分子だけでマランゴニ効果によるリポソームの異方的な並進運動の観察に成功した(松浦)

.分子アクチュエータの群運動に関しては,カルシウムイオンの濃度により収縮する微小管ファイバ(人工筋肉)の系において,光照射の形状に応じた任意の形状の人工筋肉を形成させることに成功した(平塚).設計支援システムの開発に関しては,3次元実時間運動シミュレーションシステムを開発し,リング模様やストリーム模様などの微小管運動の再現に成功した(小長谷,角五).また,ニューラルネットワークを利用したAFM画像のDNAナノ構造自動認識システムの開発に着手した(小長谷,葛谷).要素技術統合化に関しては,DNA分子の信号によってモータータンパク質の動作を切り替えるアメーバ型分子ロボットプロトタイプのボディーの構築に成功した.分子モーター群の会合脱離をDNA計算による自動制御に関しては,酵素の作動条件が課題として上がっている.DNA液相大量合成系を用いてPEG-DNA複合体を大量に合成する手法を確立し,様々なDNAゲルを構築した.また領域の各研究者へ提供するプラットフォームを整備した.DNAシグナルにより微小管の集団運動を制御する方法を確立させた.また,光応答性DNAを用いることで集団運動の光制御に成功した(野村,葛谷,角五,小長谷).分子アクチュエータの高度化に関しては,光応答性ペプチド-DNAコンジュゲートを固定した相分離ジャイアントリポソームに365 nmの光を照射することにより,異方的なペプチド繊維成長を誘起することで、120 um/hと遅いながらもリポソームの並進運動に成功した(松浦).これまでのものと比べて約2桁少ない僅かな量の原料・試料からも行える様に界面通過法を改良し,大量作製した微小管封入巨大リポソームが,温度や圧力などの外部刺激によって変形を可逆的に繰返し起こすことを実証した(瀧口).分子アクチュエータの群運動に関しては,キネシン・微小管による人工筋肉の特性を調べた.人工筋肉が発生する力は約0.1-1 &#181;Nであり,力発生や速度は微小管の長さ分布に影響することが分かった.この人工筋肉をPDMSで作成した骨格状の構造に実装させることにより,大きさ数mmのピンセット・ペンチ型デバイスを動作させることに成功した(平塚).設計支援システムの開発に関しては, GPUを4基実装することにより2万微小管の運動シミュレーションに成功した(小長谷,角五).また,ニューラルネットワークを利用することによりDNAオリガミで作成したスマイリーマークの自動認識に7割程度成功した(小長谷,葛谷).アメーバ型分子ロボットの構築に向けて、H28年度は、アメーバ型分子ロボットプロトタイプの構築、分子アクチュエータ技術の高度化ならびに微小管集団運動制御の開発を行った。アメーバ型分子ロボットプロトタイプに関しては、巨大リポソームにモータータンパク質と微小管とDNA回路(クラッチ)を導入し、光刺激によるDNAシグナルの入力に応じて連続的な変形運動を示す状態と静止状態の制御を実現した。本機は分子ロボットキットとして領域メンバーに送付すると共に、本成果の論文発表を行った(野村)。分子アクチュエータの高度化に関しては、昨年度より並進運動速度が3.7倍(396 um/h)向上した光応答性ペプチド繊維成長システムをリポソームに実装し、リポソームの並進運動方向の光制御に成功した(松浦)。
ニホンザルの雌の社会的順位と養育投資行動

トリバ-スとウィラ-ドは(1)母親のエネルギ-投資が子の繁殖成功を高め、(2)投資効果が子の性によって異なり、(3)投資が母親の栄養条件により変化するとき、栄養状態のよい母親は投資効果の大きな性の子により多く投資し、栄養状態の悪い母親は投資効果の少ない性の子により多く投資すると考えた.子の性別(息子か娘か)によって母親による子への投資が異なることは「差別的な親の投資」と呼ばれる。本研究の目的は、ニホンザルでも「差別的な親の投資」が実際の現象として認められるか、また認められる場合にそれがトリバ-スらの仮説によって説明されるかの2点であった。この目的のために、多摩動物公園の飼育ニホンザル集団で1991年生まれのアカンボウの母子交渉を観察することにした。ところが、1991年には雄が8頭に対し、雌のアカンボウがわずか1頭しか生まれず、サンプル数に大きな偏りが生じてしまった。しかし、当面の目標を次年度以降にデ-タをつなげることと、性別にかかわらず9組の母子間で個体差を比較することに修正し、予定どおり調査を実施した。9組の母子について、授乳時間、母親の毛づくろい時間、1m以内の近接時間、運搬頻度、雲搬によらない子の母親追従頻度、ひとり遊びと仲間遊び時間、母親の攻撃頻度、拒否行動出現頻度、子のかんしゃく頻度を測定した。各アカンボウを30分間x20回(計10時間)ずつ個体追跡した。期間は9ー11月。その結果,授乳時間,遊び時間には個体間に統計的有意差がなかったが,その他の観察項目には差が認められた.個体差をもたらす要因としては,子の性の他に,子の齢,親の年齢と出産歴・社会的順位,きょうだい数と構成など多くの変数が考えられ,現在分析中である.子の性別だけに注目すると,9頭中唯ーの雌の子に対する母親の態度は,運搬や授乳の拒否行動が最も高く,運搬行動が最低であった.トリバ-スとウィラ-ドは(1)母親のエネルギ-投資が子の繁殖成功を高め、(2)投資効果が子の性によって異なり、(3)投資が母親の栄養条件により変化するとき、栄養状態のよい母親は投資効果の大きな性の子により多く投資し、栄養状態の悪い母親は投資効果の少ない性の子により多く投資すると考えた.子の性別(息子か娘か)によって母親による子への投資が異なることは「差別的な親の投資」と呼ばれる。期間は9ー11月。その結果,授乳時間,遊び時間には個体間に統計的有意差がなかったが,その他の観察項目には差が認められた.個体差をもたらす要因としては,子の性の他に,子の齢,親の年齢と出産歴・社会的順位,きょうだい数と構成など多くの変数が考えられ,現在分析中である.子の性別だけに注目すると,9頭中唯ーの雌の子に対する母親の態度は,運搬や授乳の拒否行動が最も高く,運搬行動が最低であった.
日本産アザミ属植物の系統解析と分類学的再検討

30年度は、カガノアザミ亜節については山口県、島根県、広島県における調査・採集を行った。また、近縁な別種と考えられているフジアザミおよびテマリフジアザミ、アズマヤマアザミおよびカズサヤマアザミの関係を明瞭にするためフジアザミ・テマリフジアザミは山梨県三ツ峠山、静岡県御殿場市の富士山麓、石川県白山、栃木県日光で調査、植物採集を行った。アズマヤマアザミおよびカズサヤマアザミは千葉県館山市、君津市、南房総市、鴨川市、成田市で調査、植物採集を行った。それに加えて国立科学博物館筑波研究施設、千葉県立中央博物館所蔵のさく葉標本についても調査した。その他の地域でも、秋田県、山形県、新潟県、福島県、長野県、群馬県、栃木県などでアザミ属植物の調査を行った。フジアザミ・テマリフジアザミは葉緑体DNAのpsbA-trnH領域、5trnL-3trnL領域、3trnL-trnF領域、yc6F-psbMR領域についてハプロタイプ解析と、形態解析を行い、両者の違いを検証した。外部形態は頭花の長さ、総苞の大きさ等を各集団で計測、比較したところ4形質で集団間で有意差が見られたが、フジアザミとテマリフジアザミの間には有意差が見られなかった。また総苞片の長さなど記載の範囲に収まらない形質が多く存在した。葉緑体DNAハプロタイプ解析ではほとんど差異は見られなかった。アズマヤマアザミとカズサヤマアザミについてもDNAハプロタイプ解析と、形態解析を行った。カズサヤマアザミの形態的特徴について、博物館所蔵のさく葉標本について観察したところ、カズサヤマアザミと同定された標本の多くが、カズサヤマアザミの記載的特徴と一致しないことがわかった。その形態的形質はアズマヤマアザミの形態と重なることから、両者に明瞭な違いは無く、分類について再検討すべきとの結論になった。カガノアザミ亜節については29年度は分布の中心である北陸地方(石川県、富山県、福井県)について現地調査、植物採集をおこない、集団のサンプルを得た。30年度は中国地方、山口県、島根県、広島県における調査・採集を行った。得られたサンプルの外部形態形質の解析と、MIG-seqによる詳細な系統解析に向けたDNA抽出・調製をおこなうことが出来た。また、近縁な別種と考えられているフジアザミおよびテマリフジアザミ、アズマヤマアザミおよびカズサヤマアザミに着目し、各自生地でで調査、植物採集を行った。フジアザミおよびテマリフジアザミ、アズマヤマアザミおよびカズサヤマアザミともに、これまでの分類について再検討すべきとの結論を得た。カガノアザミ亜節2倍体種、フジアザミおよびテマリフジアザミ、アズマヤマアザミおよびカズサヤマアザミを用いたこれまでの結果から、種を記載する際に用いられた形質の変異の幅が十分に検討されておらず、連続した形態的変異のなかで特徴的な個体や集団を捉え、十分な検討をおこなわないまま多数の種を記載していた可能性があることがわかった。そこでカガノアザミ亜節の2倍体種、分布域全体の集団について種の記載に用いられた形態形質とMIG-seqを用いた分子系統解析を比較検討し、これまでに記載された種の再検討をおこなう。実際の遺伝的なまとまりと、形態形質の変異の幅を比較検討し、これまでに記載された多くの種の記載は正しいのか否か、実際の形態的なまとまり、遺伝的なまとまりと、記載された種の特徴が一致しない場合、分類の再検討をおこなう。30年度に調査したカズサヤマアザミとアズマヤマアザミは異なる亜節に含まれる、予備調査で形態的特徴からフジアザミ節となっているフジアザミが系統解析ではナンブアザミ節に含まれるなど、節、亜節レベルの再検討も必要である。この問題についてもカガノアザミ亜節の調査対象種をカガノアザミ亜節以外にも拡大し検討したい。キク科アザミ属は5節(タカアザミ節、ナンブアザミ節(含25亜節)、フジアザミ節、モリアザミ節、ヤナギアザミ節)150種あまりが知られ、そのほとんどが日本で記載された固有種となっている(門田, 2016)。多様な種分化が見られるアザミ属であるが、集団内、集団間の変異が大きく、記載に用いられた分類形質にも変異が認められるなど、形態的な特徴が不明瞭である。そこで葉緑体DNAの5領域の塩基配列の解析と、次世代型シークエンサーによるMIG-seq法を用いて、アザミ属の系統解析を行った。系統樹解析の結果、日本に自生するアザミ属は、ナンブアザミ節から北海道固有種の大半が属するチシマアザミ亜節とエゾノサワアザミ亜節を除いた1ナンブアザミ節グループ、チシマアザミ亜節とエゾノサワアザミ亜節からなる2北海道グループ、3タカアザミ節、モリアザミ節、ヤナギアザミ節グループの3グループに分けられた。

なお、グループ1にはフジアザミ節であるフジアザミ、チシマアザミ亜節のアサヒカワアザミ、そしてエゾノサワアザミ亜節のアポイアザミが含まれた。2倍体全サンプルの主成分分析(SNP数987)では、ナンブアザミ節のノアザミが優占するグループ(ClusterI)とその他のサンプルグループ(ClusterII)に分かれた。さらにCluster IIのサンプルで主成分分析(SNP数1107)を行った結果、チシマアザミ亜節とエゾノサワアザミ亜節が優占するグループ(ClusterIII)とその他のグループ(ClusterIV)に分かれた。葉緑体DNAにおける塩基配列から得られた系統樹において、ナンブアザミ節がタカアザミ節、モリアザミ節、ヤナギアザミ節と離れた系統を示し、ナンブアザミ節とこれら3節を異なる節として扱うことは妥当だと考える。しかし、フジアザミ節の種はナンブアザミ節に含まれる可能性が示唆された。現在までに、国立科学博物館筑波研究施設から提供されたさく葉標本と植物採集で得られたアザミ属および近縁の72種、74個体について葉緑体DNAの5領域の塩基配列の解析と、次世代型シークエンサーによるMIG-seq法を用いて、アザミ属全体の系統解析を行ない、日本国内のアザミ属の系統関係を大まかに明らかにすることができた。また、北海道固有種であるチシマアザミ亜節とエゾノサワアザミ亜節の種やノアザミのナンブアザミ節内における系統的な立ち位置が明らかになった。同時に、検出力の高い次世代型シークエンサーを用いた解析によっても亜節や種ごとの系統的な構造が解明されなかったことから、アザミ属は形態的変異の割に遺伝的変異が相当低いことが示唆された。そして、ヒレアザミ属やアレチアザミ属とアザミ属の系統関係や、フジアザミ節とナンブアザミ節の系統関係はこれまでの分類に背く結果であり、このことから今後の分類体系の見直しが必要と考えられた。30年度は、カガノアザミ亜節については山口県、島根県、広島県における調査・採集を行った。また、近縁な別種と考えられているフジアザミおよびテマリフジアザミ、アズマヤマアザミおよびカズサヤマアザミの関係を明瞭にするためフジアザミ・テマリフジアザミは山梨県三ツ峠山、静岡県御殿場市の富士山麓、石川県白山、栃木県日光で調査、植物採集を行った。アズマヤマアザミおよびカズサヤマアザミは千葉県館山市、君津市、南房総市、鴨川市、成田市で調査、植物採集を行った。それに加えて国立科学博物館筑波研究施設、千葉県立中央博物館所蔵のさく葉標本についても調査した。その他の地域でも、秋田県、山形県、新潟県、福島県、長野県、群馬県、栃木県などでアザミ属植物の調査を行った。フジアザミ・テマリフジアザミは葉緑体DNAのpsbA-trnH領域、5trnL-3trnL領域、3trnL-trnF領域、yc6F-psbMR領域についてハプロタイプ解析と、形態解析を行い、両者の違いを検証した。外部形態は頭花の長さ、総苞の大きさ等を各集団で計測、比較したところ4形質で集団間で有意差が見られたが、フジアザミとテマリフジアザミの間には有意差が見られなかった。また総苞片の長さなど記載の範囲に収まらない形質が多く存在した。葉緑体DNAハプロタイプ解析ではほとんど差異は見られなかった。アズマヤマアザミとカズサヤマアザミについてもDNAハプロタイプ解析と、形態解析を行った。カズサヤマアザミの形態的特徴について、博物館所蔵のさく葉標本について観察したところ、カズサヤマアザミと同定された標本の多くが、カズサヤマアザミの記載的特徴と一致しないことがわかった。その形態的形質はアズマヤマアザミの形態と重なることから、両者に明瞭な違いは無く、分類について再検討すべきとの結論になった。
口唇裂患者の三次元的術前顔面形態の分析による術後形態予測と手術法改良に関する研究-非接触型・高速三次元曲面形状計測装置による分析-

<緒言>本研究は口唇裂患者の術前術後の口唇外鼻形態を三次元的に計測・分析し,各症例における術前の口唇破裂の程度や顎裂・外鼻形態の違いが術後の形態変化にどのような影響を与えるかを検討し,より良き手術法改良の検討を行うことを目的としたものである.<対象ならびに方法>平成10,11年度鹿児島大学歯学部附属病院第2口腔外科にて口唇形成手術を施行した片側性口唇・口蓋裂患者60名(口唇裂13名,唇顎裂20名,唇顎口蓋裂27名)を対象とし,非接触・高速三次元形状計測装置(ボクセラン)を用いて術前,術後2週間,1か月,3か月,1年目の口唇外鼻形態を計測・分析した.<結果ならびに考察>1.術前形態について(破裂型による口唇外鼻変形の程度・様式の分析)鼻柱基部および鼻翼基部の偏位値を求め,各裂型別の形態を分析したところ,口唇裂症例群では,左右,上下,前後の何れの方向においてもその変形度は小さく,左右方向では唇顎口蓋裂症例群が,上下方向では唇顎裂症例群が最も変形度が大きく,前後方向では唇顎裂症例群と唇顎口蓋裂症例群が同様の変形度を示していた.2.術後形態の変化上述の術前形態の差による術後形態変化の差を分析した結果,術前形態の変形度の大きい症例では,術後形態に変形を残しやすい傾向が認められた.以上より,手術前顎堤調整,手術デザイン,手術法,術後管理の更なる改良が必要と思われた.<緒言>本研究は口唇裂患者の術前術後の口唇外鼻形態を三次元的に計測・分析し,各症例における術前の口唇破裂の程度や顎裂・外鼻形態の違いが術後の形態変化にどのような影響を与えるかを検討し,より良き手術法改良の検討を行うことを目的としたものである.<対象ならびに方法>平成10,11年度鹿児島大学歯学部附属病院第2口腔外科にて口唇形成手術を施行した片側性口唇・口蓋裂患者60名(口唇裂13名,唇顎裂20名,唇顎口蓋裂27名)を対象とし,非接触・高速三次元形状計測装置(ボクセラン)を用いて術前,術後2週間,1か月,3か月,1年目の口唇外鼻形態を計測・分析した.<結果ならびに考察>1.術前形態について(破裂型による口唇外鼻変形の程度・様式の分析)鼻柱基部および鼻翼基部の偏位値を求め,各裂型別の形態を分析したところ,口唇裂症例群では,左右,上下,前後の何れの方向においてもその変形度は小さく,左右方向では唇顎口蓋裂症例群が,上下方向では唇顎裂症例群が最も変形度が大きく,前後方向では唇顎裂症例群と唇顎口蓋裂症例群が同様の変形度を示していた.2.術後形態の変化上述の術前形態の差による術後形態変化の差を分析した結果,術前形態の変形度の大きい症例では,術後形態に変形を残しやすい傾向が認められた.以上より,手術前顎堤調整,手術デザイン,手術法,術後管理の更なる改良が必要と思われた.平成10年度鹿児島大学歯学部附属病院第2口腔外科を受診した口唇・口蓋裂患者について,以下の方法にて研究を行なった.1.口唇裂患者が生後3か月頃に口唇形成手術目的で当科に入院した時点で,非接触・高速三次元形状計測装置(ポクセラン,既購入)を用いて術前の口唇外鼻形態を計測し,光磁気ディスクに保存した.2.同様に,術後2週,1か月,3か月,1年目の口唇外鼻形態を同装置を使用して測定し.保存した.3.これらの測定結果を分析用三次元ソフトを用いて,i.術前形態の把握(1)破裂型による口唇外鼻変形の程度・様式の分析.(2)同じ破裂型を有する症例においても.口唇外鼻形態の変形の程度,様式が異なるため,より細かい分析による破裂型の亜分類の試み.ii.術後形態の変化上述の術前形態の差による術後形態変化の差に違いが有るか否かの検討.を行っており,現在分析中である.これらの結果を手術デザイン,術後管理へとフィードバックし,よりよい治療結果を得る方法を検討する予定である.<緒言>本研究は口唇裂患者の術前術後の口唇外鼻形態を三次元的に計測・分析し,各症例における術前の口唇破裂の程度や顎裂・外鼻形態の違いが術後の形態変化にどのような影響を与えるかを検討し,より良き手術法改良の検討を行うことを目的としたものである。<対象>平成10,11年度鹿児島大学歯学部附属病院第2口腔外科にて口唇形成手術を施行した口唇・口蓋裂患者60名(口唇裂13名,唇顎裂20名,唇顎口蓋裂27名)を対象とし,非接触・高速三次元形状計測装置(ボクセラン)を用いて術前,術後2週, 1か月,3か月,1年目の口唇外鼻形態を計測し分析を行った。<結果並びに考察>計測結果より,以下の結果を得た。

1.術前形態について(破裂型による口唇外鼻変形の程度・様式の分析)鼻柱基部および鼻翼基部の偏位値を求め,各裂型別の形態を分析したところ,口唇裂症例群では,X,Y,Z軸の何れの方向においてもその変形度は小さく,X軸方向では唇顎口蓋裂症例群が,Y軸方向では唇顎裂症例群が最も変形度が大きく,Z軸方向では唇顎裂症例群と唇顎口蓋裂症例群が同様の変形度を示していた。2.術後形態の変化上述の術前形態の差による術後形態変化の差を分析した結果,術前形態の変形度の大きい症例では,術後形態に変形を残しやすい傾向が認められた。以上より,手術前顎堤調整,手術デザイン,手術法,術後管理の更なる改良が必要と思われた。
わが国における児童文化財の人格形成上の意義に関する研究

1.これまで行なって来た面接調査にもとづいて、読者の側,及び編集者の側からみた『少年倶楽部』の特質とその歴史的意義について検討しまとめをおこなった。2.同じくこれまで行なって来た質問紙調査の結果を検討し、昭和初期から中期にかけての『少年倶楽部』の読者の読書の実態と形態,印象に残った作品のジャンルとその内容,後に与えた影響等について分析した。3.上記1・2の結果、同誌の普及度,浸透度が予想以上に大きいこと、そしてその影響は従来同誌に対して言われて来た"低俗な娯楽性と反動的・軍国的な教化性"という性格とはかなり異なった、より教養的であり、国際協調的な側面を持つものであったということが言えそうである。従って大正期から昭和期にかけての児童文化財の性格を大衆的対童心主義的という二つのカテゴリーによって単純に対比し分類することにはかなりの問題があり、実際の作品や具体的影響を勘案しながら再検討する必要があると思われる。4.これらの成果にもとずき当時の社会・教育的情勢の中での同誌の位置づけと役割、他の児童文芸雑誌との性格の相異等について討論・検討を行なった。5.『少年倶楽部』の小説・読物類についての内容分析の方法の開発を試みたが、膨大な内容に関する網羅的な枠組みを生み出すことには終に成功せず、限定された部分の内容に関して、登場人物の特徴,主要テーマの分類,などを試みるに止まった。この点に関しては、尚、持続的な検討を読けたいと考えている。6.以上の成果にもとづいて研究報告書を作製した。
深層学習、光干渉断層計測定結果を用いた変分近似ベイズ視野進行予測モデルの拡張

本研究では下記の操作を行う。1半教師付き学習を応用した深層学習法を用いた約25,000例分の視野結果と光干渉断層計による網膜神経節細胞層厚の特徴量抽出モデルを構築する。2深層学習法による特徴量抽出には、これまで主に用いられてきたDenoising AutoencoderではなくVariatoinal Autoencoderを応用し、精度向上が図れるか明らかにする。31で得られた視野検査結果、光干渉断層計による網膜神経節細胞層厚の特徴量の複合的な時間変化に対する変分近似ベイズ法を構築する。413による検証モデルを用いて視野進行解析及び予測精度の向上が図れるか明らかにし、英国で施行された多施設ランダム化比較試験による未治療群のデータを用いて予測モデルの検証及び訓練を行う。現在のところ、約25,000例分の視野結果と光干渉断層計による網膜神経節細胞層厚の特徴量抽出モデル構築のためのデータ収集、およびその後の解析に用いる200例400眼の複数回の視野および光干渉断層計データの取得へ向けデータ抽出を行い、匿名化、データフレーム構築を行っている。更に変分近似ベイズモデルを中心10度視野データでも再訓練し、視野進行を予測するモデルの構築し、第8回World Glaucoma Congressにて報告し、論文化を行っている。同時に英国でのUKGTSデータのうち視野データについてデータ取得を行っている。また、変分近似ベイズモデルを用いた高速視野測定アルゴリズムの有用性の検証を行っている。順調にデータの構築が行われている。引き続き視野および光干渉断層計データの収集を行い、同時に視野進行予測モデルの構築を行う。本年度は既存のモデルの中心10度視野への応用や、データ取得の加速を優先的に行った。
ERK5を介した内皮間葉転換抑制機構の解明と動脈硬化性疾患予防への応用

当研究課題では、動脈硬化性疾患におけるERK5の関与とERK5を介したエピゲノム修飾の関与を明らかにすることを目的としている。内皮間葉転換(EndMT)では内皮細胞マーカー分子の発現が低下し、通常はエピゲノム修飾等によって発現が抑制されている間葉系細胞マーカー蛋白の発現が上昇し、心血管疾患を誘導している可能性が示唆されている。今回、培養ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いた検討から、NO供与体の添加によりVE-カドヘリンの発現が上昇し、逆にNO消去剤で減少することを見出した。このことから、NO産生が内皮マーカーであるVE-カドヘリン発現、すなわちEndMT誘導に関与する可能性が示唆された。また、玉ねぎなどに豊富に含まれるポリフェノールの一種であるケルセチン誘導体がHUVECにおいてERK5を活性化させ、eNOSの発現を増加させることを見出した。この血管内皮細胞保護効果は、マウスにおいてL-NAMEによって惹起された血管障害も改善することからも確認された。EndMTに対するケルセチンの影響を検討するため、強力なEndMTの誘導刺激であるTGF-βシグナルに対するケルセチンの影響について検討した。その結果、ケルセチンを投与したマウスにおいて血漿TGF-βは変化しなかった。一方、大動脈組織においては予想と反してTGF-βの下流シグナル伝達分子であるSmad-2/3のリン酸化を増加させることが明らかとなった。培養細胞を用いてケルセチンのSmadリン酸化に対する影響を検討したところ、血管内皮細胞ではなく血管平滑筋細胞におけるTGF-βを介さない直接的な活性化機構が働いている可能性が示唆された。現在さらに詳細な機序の解明を進めている。我々の予備実験において、一酸化窒素(NO)合成酵素(NOS)阻害剤であるL-NAMEを投与することによって内皮障害を惹起したマウスにおいて、大動脈血管内膜における内皮細胞マーカーであるVE-カドヘリン蛋白発現の低下が観察されている。申請者らはこれまでにピタバスタチンが血管内皮細胞においてERK5の活性化を介してeNOSの発現を増加させることを報告しているが、同様にVE-カドヘリン発現も増加させ得ることが観察された。ピタバスタチンはマウスにおいてL-NAMEによって惹起された血管障害を改善するが、これにはERK5の活性化を介したEndMTの抑制が関与することが示唆された。さらに申請者らは、玉ねぎなどに豊富に含まれるポリフェノールの一種であるケルセチン誘導体がHUVECにおいてERK5を活性化することを明らかにした。ケルセチンもピタバスタチンと同様にマウスにおいて血管保護効果を示した。そこで現在はERK5内皮特異的欠損マウスに対するL-NAME投与とピタバスタチンあるいはケルセチンの効果について解析を行なっているところである。現在のところ野生型マウス及び培養細胞を用いて検討を行ってきた。内皮障害を伴う動脈硬化性疾患モデルマウスにおいてEndMTが誘導されている可能性を見出し、ピタバスタチンあるいはケルセチンといったERK5を活性化させる薬物が内皮細胞マーカーの発現増加を介してマウスの血管障害を改善する可能性が示された。さらなる検討に向けて現在内皮細胞特異的ERK5欠損マウスの作成が完了しつつあり、今後は当マウスを用いて検討を行う予定である。また、これらの薬剤や食品由来因子がエピゲノム修飾に変化をきたすか否かを検討するため、HUVECゲノムDNAのメチル化パターン解析を試みている。動物実験と培養細胞を用いたin vitroの検討を並行して進めていることから、概ね順調に進んでいると言える。EndMTに対するケルセチンの影響を検討するため、培養内皮細胞を1ヶ月の長期間、ケルセチンの存在下にて培養を続けた。

そこで得られたDNAサンプルに関してエピゲノム修飾の変化を認めるか否か、次世代シークエンサーを用いて検討を行った。mRNAの発現については細胞の分化に関わる遺伝子の変化を認めたものの、DNAのメチル化は、ケルセチンの1ヶ月投与による影響は認めなかった。現在は培養血管内皮細胞におけるエピゲノム修飾に対するケルセチンの影響と並行し、強力なEndMTの誘導刺激であるTGF-βシグナルに対するケルセチンの影響についてin vivo, in vitroにて検討を進めているところである。現在までに内皮障害を伴う動脈硬化性疾患モデルマウスにおいてEndMTが誘導されている可能性を見出し、ピタバスタチンあるいはケルセチンといったERK5を活性化させる薬物が内皮細胞マーカーの発現増加を介してマウスの血管障害を改善する可能性が示された。一方で、EndMTを強力に誘導することが知られているTGF-βの血中濃度がモデルマウスで低下し、下流のシグナルであるSmad-2/3の活性化がダウンレギュレートされている結果を得た。ケルセチンの投与によってTGF-β濃度に影響を及ぼさなかったものの、Smad-2/3の活性化を上昇させるという仮説に反する結果が得られた。これは、内皮細胞におけるTGF-βシグナルと中膜における線維化促進作用としてのTGF-βシグナルが混同して検出されているためだと考えた。そこで、それぞれを個別に検討できるよう、マウスから血管内皮細胞を単離する手法を確立しているところである。以上の通り、当初の予定と異なるアプローチで研究を進める必要が出てきたが、概ね順調に進展していると言える。当研究課題では、動脈硬化性疾患におけるERK5の関与とERK5を介したエピゲノム修飾の関与を明らかにすることを目的としている。内皮間葉転換(EndMT)では内皮細胞マーカー分子の発現が低下し、通常はエピゲノム修飾等によって発現が抑制されている間葉系細胞マーカー蛋白の発現が上昇し、心血管疾患を誘導している可能性が示唆されている。今回、培養ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いた検討から、NO供与体の添加によりVE-カドヘリンの発現が上昇し、逆にNO消去剤で減少することを見出した。このことから、NO産生が内皮マーカーであるVE-カドヘリン発現、すなわちEndMT誘導に関与する可能性が示唆された。また、玉ねぎなどに豊富に含まれるポリフェノールの一種であるケルセチン誘導体がHUVECにおいてERK5を活性化させ、eNOSの発現を増加させることを見出した。この血管内皮細胞保護効果は、マウスにおいてL-NAMEによって惹起された血管障害も改善することからも確認された。EndMTに対するケルセチンの影響を検討するため、強力なEndMTの誘導刺激であるTGF-βシグナルに対するケルセチンの影響について検討した。その結果、ケルセチンを投与したマウスにおいて血漿TGF-βは変化しなかった。一方、大動脈組織においては予想と反してTGF-βの下流シグナル伝達分子であるSmad-2/3のリン酸化を増加させることが明らかとなった。培養細胞を用いてケルセチンのSmadリン酸化に対する影響を検討したところ、血管内皮細胞ではなく血管平滑筋細胞におけるTGF-βを介さない直接的な活性化機構が働いている可能性が示唆された。