hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織幹細胞を用いた歯関連組織の分化メカニズムの解明とその応用

ヒト幼若歯胚組織を用いて、各組織における組織分化能や歯牙組織形成が可能であるかを明らかとするため、歯冠形成期のヒト歯胚上皮組織と歯胚間葉組織を再構築して免疫不全動物へ移植を行った。ヒト歯胚上皮組織と歯胚間葉組織の再構築体からはエナメル質と象牙質が層状に組織形成されていることが認められた。さらに、ヒト歯胚間葉組織と歯小嚢組織を再構築して移植したところ、象牙質表層からセメント質や歯根膜といった歯根の組織構造が形成された。以上より、ヒト歯胚構造の適切な再構築を行うことにより、歯胚発生・組織分化が再現される可能性が示された。1.ヒト抜去歯からの細胞の分離と培養これまでに継続的に分離してきたヒト歯髄幹細胞(DPSCs),歯根膜幹細胞(PDLSCs)は継続的に分離,培養を行なっている.しかしながら,当初対象とする予定としていたヒト歯乳頭由来幹細胞(SCAP)の分離,培養は困難となった.その理由はSCAPの分離には歯の発達段階のある一定時期に限られているためであり,この時期の根未完成歯の入手に困難を極めているからである.今後も継続的に協力歯科医師の検索を進める.ヒトエナメル上皮細胞の分離は技術的に困難であり,長期間にわたる継続的な培養法はいまだ模索中ではあるものの,短期間の培養であれば実験に供することが可能となる分離,培養系を確立した.2.上皮細胞・間葉細胞共培養系における細胞動態の解析申請書に記載のヒトエナメル上皮細胞の共培養系におけるアメロゲニン遺伝子発現促進メカニズムを解析するため,歯乳頭間葉細胞と歯小嚢間葉細胞間でcDNAマイクロアレイ解析を行い,遺伝子発現量に大きな差のあるものをいくつか把握した.そのうち,基底膜物質であるラミニンに着目し,詳細な解析を継続している.また,このヒトエナメル上皮細胞のポピュレーションダブリング(PD)を計測した結果,PDは約15であり,歯肉線維芽細胞(PD=約8)と比較してたいへん優れた増殖能を持っていることが明らかとなった.3.細胞の分化や増殖を制御する因子の検索ES細胞やある種の間葉系幹細胞の未分化性の維持にはWnt経路が強く関与していることが明らかとなっている.本研究では,Wnt経路のうちGSK3を阻害する薬剤を使用し,ヒト歯根膜幹細胞におけるその効果を検討した.その結果,ある濃度の本薬剤は,ES細胞のマーカーであるOct4やNanog,Klf4の歯根膜幹細胞における発現を強く促進することを確認した.本研究は,(1)歯の分化・未分化維持メカニズムの解明,および(2)エナメル質・象牙質複合体,象牙質・セメント質複合体の作製を目的としている.本年度は,(1)に関して,共同研究先から不死化したラット歯原性上皮由来の上皮細胞およびマウス歯髄由来間葉系細胞を不死化後,セルソーターにてside population(SP)細胞のみを回収した未分化マウス歯髄由来間葉系細胞(以下,SP細胞)を入手し,上皮細胞と間葉細胞の混合共培養,透過性膜を使用した分離共培養での実験系の確立に努め,安定した実験結果が得られるようになった.更に,今年度はヒト歯原性上皮細胞と歯原性間葉細胞のcDNAマイクロアレー解析を行い,いくつか興味深い因子を抽出することができた.次年度は,in vitroでの実験系で,抽出された遺伝子の機能解明を行なっていく予定である。(2)に関して,これまで口腔内から採取された様々な幹細胞を用い,エナメル質・象牙質複合体,象牙質・セメント質複合体の作製が試みられてきたがうまくいっていないのが現状である.そこで,今年度は新たな幹細胞の探索を行い,抜歯窩治癒組織から未分化な間葉系細胞を単離することに成功した.この技術はこれまでの幹細胞採取技術と比べ,簡便かつ効率よく採取できる画期的な技術である.また,興味深いことにこれらの細胞とβ-TCPを混合し,免疫不全マウス背部皮下に移植することでβ-TCP周囲にシャーピー繊維様組織が入り込んだ硬組織が形成されている像が観察された.次年度はこの細胞を応用し,象牙質・セメント質複合体の作製を試みる予定である.様々な因子の関与が報告されてきた歯胚発生であるが,エナメル質・象牙質・セメント質のような歯の硬組織ばかりでなく歯髄・歯根膜といった軟組織においても組織分化や形態形成メカニズムの大部分は未だ解明されていない。マウスモデルおよびイヌモデルにおいて、摘出した歯胚を用いて異所的移植を行ったところ、発生した歯においては、通常二根で発生するはずの歯が単根を示した。これは、発生過程にある歯根の分岐は歯牙ではなく,顎骨側に制御因子がある可能性を明らかとした。

また、ボランティアから採取したヒト幼若歯胚組織を用いて歯牙形成が可能であるかを明らかとするため、歯冠形成期のヒト歯胚上皮組織と歯胚間葉組織を再構築して免疫不全動物へ移植を行った。移植後4ヶ月において、ヒト歯胚上皮組織と歯胚間葉組織の再構築体からはエナメル質と象牙質が層状に組織形成されていることが認められた。さらに、ヒト歯胚間葉組織と歯小嚢組織を再構築して移植したところ、象牙質表層からセメント質や歯根膜といった歯根の組織構造が形成された。以上より、生体外におけるヒト歯胚構造の適切な再構築を行うことにより、歯胚発生のメカニズムが維持されるばかりでなく、その後の歯組織分化が再現されることが実証された。歯胚発生には様々な因子の関与が報告されてきたが,歯の組織の分化や形態形成メカニズムの大部分は未だ不透明である.今年度は,歯の発生過程を理解するため,30日齢の胎仔の永久歯歯胚を摘出し,同胎仔に自家移植を行なった.その結果,大変興味深いことに,移植した歯牙は通常二根で発生するのに対し,一度摘出した歯胚を別の部位の顎骨に移植した結果,発生した歯根は一根であった.つまり,発生過程にある歯根の分岐は歯牙ではなく,顎骨側に制御因子がある可能性が強く示唆された.現在,歯根の分岐に関わる遺伝子を同定するため,レイザーマイクロキャプチャーダイセクションを用い,発生過程に有る歯胚の根分岐部および根尖相当部の顎骨組織を回収し,cDNAマイクロアレイにて網羅的に検討を行う予定である.また,ヒト組織および細胞をin vitroで立体構築することで歯が発生するかを検討するため,まず,エナメル芽細胞とその前駆細胞を含むヒト歯小嚢組織とヒト培養間葉細胞の再構成を行なった.つまり,ヒト培養間葉細胞としてはヒト歯乳頭由来幹細胞(SCAP)を使用し,上皮細胞層を含む歯小嚢組織上に直接間葉細胞を播種した群と,シート状に培養した間葉細胞で歯小嚢組織を被覆した群をそれぞれ短期間培養し,SCIDマウス背部皮下へ移植し,歯胚発生が起こるか現在経過を追っている.当初は上皮細胞の培養に困難を伴ったものの,共同研究先から歯原性上皮由来の不死化細胞株を入手し,良い実験系を構築することができた.25年度が最終年度であるため、記入しない。ヒト歯胚関連上皮細胞の分離,培養は当初の予備実験で用いた成体歯根膜中の上皮細胞培養よりも大変困難であり,当初の予定通りではないが,細胞株の使用や,当該細胞を含む摘出組織を使用することで対応している.ゲル内での再構築など,今後の計画には,手技的に困難な内容が含まれる.適宜,協力研究者とディスカッションならびに手技の確認を行いつつ研究を遂行する.25年度が最終年度であるため、記入しない。培養系での上皮細胞の分離,培養が困難で実験に供するに足る細胞の質と量の確保が困難であるため,まずは細胞株や歯胚関連上皮細胞を含む歯小嚢組織を細胞源として用い実験を進めている.細胞の分離,培養法は試行錯誤ではあるが継続して検討を行う.
新しいMACの概念-MACAORの特徴と基礎研究および臨床研究への応用

1)肺内受容器のうちの伸展受容器からの求心性情報がAORにおよぼす影響を肺容量増加と利尿剤であるフロセミド吸入により研究した。どちらも肺伸展受容器活動を高めRespiratory Distressを緩和することが示唆された。2)胸壁のproprioceptorsすなわち肋間筋の筋紡錘や腱紡錘、肋骨胸椎関節からの求心性情報がAORにおよぼす影響を調べるため、胸部硬膜外麻酔を施行しMACAORおよびDOCCLを検討した。胸部硬膜外麻酔はRespiratory Distressを緩和する効果があるがこれは吸収された局所麻酔の中枢効果によるもので神経ブロックによる求心性情報の遮断そのものはRespiratory Distressを憎悪させることが示唆された。平成11年度は(1)肺内受容器のうちの伸展受容器からの求心性情報がMACAORにおよぼす影響および(2)呼吸筋のうち下部肋間筋および肋骨胸椎関節部からの情報がMACAORに及ぼす影響を調べた。(1)合目的体動が出現する最高のイソフルラン濃度を定め、気道閉基から合目的体動が出現するまでの時間(DOCCL)を求心性情報の強度の指標として測定し、さらにPEEPあるいは肺内への吸入ガス注入により肺容量を増加させた状態で測定した。これを迷走神経切断前後で比較した。また迷走神経切断前後でのMACAORを比較した。肺容量の増加による肺伸展受容器の興奮はDOCCLを延長させ、この現象は迷走神経切断により消失した。また迷走神経切断によりMACAORは増加した(Anesthesia & Analgesia 1998;86:398-402)。(2)下部胸椎硬膜外腔に持続カテーテルを留置した後、合目的体動が出現する最高のイソフルラン濃度を定め、気道閉塞から合目的体動が出現するまでの時間(DOCCL)を求心性情報の強度の指標として測定し、リドカインによる硬膜外ブロック施行前後のDOCCLを比較した。またリドカイン筋注前後のDOCCLを測定し、リドカインの中枢作用がDOCCLに及ぼす影響を調べた。硬膜外麻酔および筋注はともにDOCCLを短縮させたが、硬膜外麻酔と筋注間にも有意差が認められ、下部肋間筋および肋骨胸椎関節部からの情報はDOCCLに影響を及ぼすことがわかった(第46回日本麻酔学会発表予定)。平成11年度は(1)胸部硬膜外麻酔による胸壁からの求心性情報遮断および(2)利尿剤であるフロセミド吸入による肺内受容器活動修飾がRespiratory Distressにおよぼす影響を調べた。(1)合目的体動が出現する最高のイソフルラン濃度を定め、気道閉塞から合目的体動が出現するまでの時間(DOCCL)およびMACAORをRespiratory Distressの指標として測定し、胸部硬膜外麻酔施行後の値と比較した。またリドカイン筋注後のDOCCLおよびMACAORを測定した。胸部硬膜外麻酔はRespiratory Distressを軽減したが、これは吸収された局所麻酔薬の中枢作用によるもので神経ブロック自体はRespiratory Distressを増悪させた。(第46回日本麻酔学会)2)フロセミド吸入によりDOCCLは延長し、MACAORは減少したことよりフロセミド吸入はRespiratory Distressを緩和する可能性が示唆された。(第47回日本麻酔学会発表予定)
妊娠性高血圧発症に関する病態論的アプローチ

妊娠高血圧症発症の病態を解明すべく,まずは臨床的に正常血圧例を対照として,妊娠高血圧例の循環動態を妊娠経過を追って検討した.予備実験として,本研究の主たる備品である非観血的連続心拍出量モニターが,妊婦においても信頼しうる成績を得ることが可能か否かにつき,スワンガンツを用いた熱拡散法との比較検討を行った.その結果r=0.78という高い相関性が確認された.妊婦心拍出量は妊娠高血圧症,正常血圧症例いづれも,妊娠初期より増加し, 24週をピークとして,以後32週を過ぎる頃より減少傾向がみられる.そして妊娠高血圧例では,その減少傾向が正常血圧例に比し一層著しい.また両症例とも,側臥位より仰臥位にて減少が, 32週を過ぎる頃から認められる.一方,血管抵抗は,両者とも妊娠24週迄低下し,その後32週を過ぎる頃より漸次上昇する傾向をみる.とくに妊娠高血圧例では妊娠経過を通じて高い血管抵抗を呈している.なお抑臥位は側臥位よりも早くから血管抵抗のたかまりをみる.こうした成績は,臨床的にも妊婦抑臥位での官現の妥当性を仄めかしている.そして,こうした血管抵抗のたかまりを招く誘因につき,昇圧系液性因子から求めてみたが,カテユーラミンズ, RAA系,パゾプレッシン,いづれにも血圧上昇と正の相関が認められず,昇圧系物質の妊娠高血圧発症への直接的関与は否定された.そこで,妊娠高血圧を招く臨床的背景因子から,子宮内圧の変動に着目し,動物実験による内圧上昇にて,胎盤,腎血流減少が生じ,これが子宮-腎反射を介することを既に循環面より明らかとした.それを今回腎神経を介していることを電気生理学的に証明した.更に今後,こうした胎盤,腎及血により招来される〓性因子としてのPGs,ホルモンなどの血管壁への影響を探る.妊娠高血圧症発症の病態を解明すべく,まずは臨床的に正常血圧例を対照として,妊娠高血圧例の循環動態を妊娠経過を追って検討した.予備実験として,本研究の主たる備品である非観血的連続心拍出量モニターが,妊婦においても信頼しうる成績を得ることが可能か否かにつき,スワンガンツを用いた熱拡散法との比較検討を行った.その結果r=0.78という高い相関性が確認された.妊婦心拍出量は妊娠高血圧症,正常血圧症例いづれも,妊娠初期より増加し, 24週をピークとして,以後32週を過ぎる頃より減少傾向がみられる.そして妊娠高血圧例では,その減少傾向が正常血圧例に比し一層著しい.また両症例とも,側臥位より仰臥位にて減少が, 32週を過ぎる頃から認められる.一方,血管抵抗は,両者とも妊娠24週迄低下し,その後32週を過ぎる頃より漸次上昇する傾向をみる.とくに妊娠高血圧例では妊娠経過を通じて高い血管抵抗を呈している.なお抑臥位は側臥位よりも早くから血管抵抗のたかまりをみる.こうした成績は,臨床的にも妊婦抑臥位での官現の妥当性を仄めかしている.そして,こうした血管抵抗のたかまりを招く誘因につき,昇圧系液性因子から求めてみたが,カテユーラミンズ, RAA系,パゾプレッシン,いづれにも血圧上昇と正の相関が認められず,昇圧系物質の妊娠高血圧発症への直接的関与は否定された.そこで,妊娠高血圧を招く臨床的背景因子から,子宮内圧の変動に着目し,動物実験による内圧上昇にて,胎盤,腎血流減少が生じ,これが子宮-腎反射を介することを既に循環面より明らかとした.それを今回腎神経を介していることを電気生理学的に証明した.更に今後,こうした胎盤,腎及血により招来される〓性因子としてのPGs,ホルモンなどの血管壁への影響を探る.
降海性サケ科魚類における死亡率と体サイズの性差に関する進化生態学的研究

動物種一般にみられる生活史の雌雄差の進化要因・過程をよりよく理解するために,降海型サクラマス(Oncorhynchus masou)を対象として,死亡率と体サイズの性差がどのように進化的に関連しているのかを野外データから検証した。結果,北海道の2個体群において,メスの成魚サイズが大きい個体群ではメスの海洋生活期の死亡率が高いことが示された。このような死亡率と体サイズの性差の共在は,繁殖期の体サイズにはたらく淘汰の雌雄差により進化した性特異的な摂餌戦略の産物なのかもしれない。本研究の目的は降海性サケ科魚類を対象生物として,死亡率(海洋生活期の死亡率)と体サイズ(成体の体サイズ)双方の性差の進化的関連性についての知見を提供することである。本研究では降海型サクラマス個体群における降海直前の幼魚(スモルト)の性比や遡上(回帰)親魚の性比と体サイズなどの野外データを用いて下記の3つの予測を検証し,死亡率と体サイズの性差の進化的関連性を検証する。予測(1)(雄と比べ)雌の体サイズが大きい個体群では,雌の死亡率が高い予測(2)(雌と比べ)雄の体サイズが大きい個体群では,雄の死亡率が高い予測(3)体サイズに雌雄差がない個体群では,死亡率の雌雄差もない(これらの予測は,それぞれで逆も然りである。例えば,予測(1)では「雌の死亡率が高い個体群では,雌の体サイズが大きい」という関係も示している)動物種一般にみられる生活史の雌雄差の進化要因・過程をよりよく理解するために,降海型サクラマス(Oncorhynchus masou)を対象として,死亡率と体サイズの性差がどのように進化的に関連しているのかを野外データから検証した。本研究の目的は降海型サクラマスを対象生物として,死亡率(海洋生活期の死亡率)と体サイズ(親魚の体サイズ)双方の性差の進化的関連性についての知見を提供することである。今年度の野外調査の主な項目は,海洋生活期の死亡率を検証するために必要なデータであるスモルト(降海型幼魚)の性比を調べること,および次年度以降の調査情報として重要な産卵床の流程分布(繁殖区間)の調査と産卵床数からの雌親魚数の推定である。なお,調査河川の選定であるが,スモルトの密度や河川のサイズなどに着目した予備調査の結果から,別々川(道央太平洋側)と奥津内川(道南太平洋側)を主要な調査河川に選び,今年度の調査(スモルト期と繁殖期)を行った。スモルト期の調査の結果,スモルトにおける雌の割合は,別々川では71.3%(N=87)であったが,奥津内川では94.9%(N=59)となり,両河川間で大きな差があることが明らかとなった。また,繁殖期の調査の結果,別々川では河口から(上流方向で)約58kmの3km程度の区間が主要な産卵場になっていることが分かり,産卵床数から推定して,今年度は30尾ほどの雌親魚が繁殖したと考えられた。また,奥津内川では,同調査により河口から1km付近より上流側が主な産卵域になっていることが明らかとなり,産卵床数から今年度は少なくとも20尾ほどの雌親魚が産卵したと推定された。本研究の目的は降海型サクラマスを対象生物として,死亡率(海洋生活期の死亡率)と体サイズ(成体の体サイズ)双方の性差の進化的関連性についての知見を提供することである。今年度の主な調査項目は,海洋生活期の死亡率を検証するためのデータであるスモルト(降海型幼魚)と回帰親魚の性比を調べること,および回帰親魚の体サイズ・データを得ることである。なお,今年度の主要な調査河川は,北海道の別々川と奥津内川であった(予備調査は,他の約10河川においても行った)。上記2河川におけるスモルトの雌の割合は,別々川では75.0%(N=48),奥津内川においては89.9%(N=89)であり,両河川とも昨季とほぼ同じ値であった。また,回帰親魚における雌の割合は,別々川では52.7%(N=55),奥津内川においては76.2%(N=21)であり,両河川とも昨季のスモルトの性比と比べ,回帰親魚の雌の割合が有意に低下していることが明ちかになった。この雌の割合の低下は,両個体群において海洋生活期の死亡率は雄と比べ雌の方が高いことを強く示唆している。回帰親魚の体サイズは,別々川では雌の平均尾叉長が488mm(N=29),雄では435mm(N=26),奥津内川においては雌が507mm(N=16),雄では445mm(N=5)であり(ただし雄の尾叉長は,雌の体型に換算した場合の値である),両河川とも雌の方が有意に大きかった。

両河川において昨季のスモルトの体サイズに雌雄差は認められなかったことから,上述の回帰親魚における体サイズの性差は,両個体群とも海洋生活期の成長率は雌の方が高いことを示している。まとめとして,昨年度および今年度の野外調査により,「雌が大きい個体群では雌の死亡率が高い」という性差形質の進化的関連性に係わる予測を検証するうえで有益なデータを得ることができた。本研究の目的は降海型サクラマスを対象生物として,死亡率(海洋生活期の死亡率)と体サイズ(成体の体サイズ)双方の性差の進化的関連性についての知見を提供することである。今年度の主な調査項目は,昨年度と同様,海洋生活期の死亡率を検証するためのデータであるスモルト(降海型幼魚)と回帰親魚の性比を調べること,および回帰親魚の体サイズ・データを得ることである。スモルトに関する調査は北海道内の8河川において行った。比較的サンプルサイズの大きかった6河川におけるスモルトの雌の割合(以下,雌率)は,奥津内川の73.1%(N=52)から別々川の90.3%(N=72)までの範囲であった。2010年に産卵遡上した回帰親魚(2009年降海群)に関する調査は,主に別々川と奥津内川において行った。別々川における回帰親魚の雌率は62.1%(N=58),奥津内川では70.6%(N=17)であり,回帰親魚の体サイズ(平均尾叉長)は別々川では雌が491mm(N=36),雄では441mm(N=22),奥津内川においては雌が490mm(N=12),雄では399mm(N=5)であった(ただし雄の尾叉長は,雌の体型に換算した場合の値である)。2008年降海群のデータと併せて解析した結果,両河川ともスモルトと比べ回帰親魚の雌の割合は有意に低下しており,スモルトの体サイズには雌雄差が認められなかった一方,回帰親魚の体サイズは雌の方が有意に大きいことが判明した。これらの結果は,両個体群において海洋生活期の死亡率は雌の方が高いが,同生活期の成長率は雌の方が高いことを示している。まとめとして,2008年度から今年度の野外調査により,性差形質の進化的関連性に係わる予測を検証するうえで有益なデータを積み重ねることができた。特に別々川と奥津内川において,2008年および2009年降海群のデータが揃ったことは大きい。スモルトに関する調査は北海道内の4河川において行った。それらの河川において計120尾のスモルトが採集され,各河川の雌の割合は,別々川の77.4%(N=31)から茂初山別川の53.7%(N=41)までの範囲であった。2011年に産卵遡上した回帰親魚(2010年降海群)に関する調査は,北海道日本海側に位置する床丹川と茂初山別川において行った。床丹川においては台風による増水の影響もあり,回帰親魚の採集数は9尾にとどまったが,茂初山別川では30尾と,比較的大きなサンプルサイズを確保できた。その茂初山別川における回帰親魚の雌の割合は66.7%,回帰親魚の体サイズ(平均尾叉長)は雌が493mm(N=20),雄では407mm(N=10)であった(ただし雄の尾叉長は,雌の体型に換算した場合の値である)。茂初山別川の2010年降海群のデータを解析した結果,スモルトと回帰親魚の性比には有意差がなく,スモルトの体サイズには雌雄間で有意な差が認められなかった一方で,回帰親魚の体サイズは雌の方が有意に大きいことが判明した。これらの結果は,当該年級群においては海洋生活期の死亡率に雌雄差がなかったが,同生活期の成長率は雌の方が高かったことを示している。
SOD活性中心に遺伝子変異を導入したALSモデルマウスに関する研究

筋萎縮性側索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis以下ALS)は進行性の神経変性疾患で、その予後はきわめて不良である。近年、家族性ALSにおいてCu/Zn superoxide dismutase(以下Cu/Zn SOD)遺伝子の変異が報告され、それによる運動ニューロン選択的細胞死の機序の解明が待たれている。本研究ではCu/Zn SOD遺伝子異常による運動ニューロンの選択的細胞死の機序を解明するために、研究代表者である青木が既に報告している日本人独自の点突然変異をマウスに導入し、ALSの新しいモデルマウスの作成を行った。遺伝子変異による臨床経過の違いのメカニズムを検討するために、常法により臨床的に非常に急速な経過をとるALS家系での点突然変異(L84V)と極めて緩徐な経過をとるALS家系の突然変異(H46R)を持つ2種類のトランスジェニックマウスの作成を行った。どちらの変異を導入したトランスジェニックマウスもCu/Zn SOD活性の上昇はなく、病理像として空胞変性の少ないヒトのALSに近いモデルと考えられた。脊髄前角の神経細胞脱落、グリオーシスは両変異ともに認められた。しかし神経細胞、ダリア細胞内に認められるLewy-body like inclusionがH46R変異マウスにおいて著明に認められるのに対して、L84V変異マウスではその頻度は低かった。変異の異なる2種類のトランスジェニックマウスを比較すると、Cu/Zn SOD遺伝子変異を伴う家族性ALSにおける臨床像と相似した結果であった。新しいモデルマウスの作成により、神経細胞およびダリア細胞に見られるinclusion bodyは神経細胞死に直接関与するものではない可能性および神経細胞死には小胞体ストレスが関与している可能性が示唆された。本研究はCu/Zn SOD遺伝子異常による運動ニューロンの選択的細胞死の機序を解明するために、研究代表者である青木が既に報告している日本人独自の点突然変異をマウスに導入し、ALSの新しいモデルマウスの作成を行う。臨床的に非常に急速な経過をとることALS家系での点突然変異(L84V)と極めて緩徐な経過をとるALS家系の突然変異(H46R)を持つ2種類のトランスジェニックマウスを作成し、その表現型の違いの検討により神経細胞死の機序の解明を目的とする。H46R変異はCu/Zn SOD遺伝子の活性中心に存在している。まずプロモーター領域を含むゲノムCu/Zn SOD遺伝子内に前述の日本人家族性ALS患者における点突然変異の導入を行った。さらに変異遺伝子をマウス受精卵の前核へ微量注入することによりトランスジェニック(Tg)マウスの作成を行った。生まれてきたマウスの尾部からDNAを抽出しサザンブロット法により導入遺伝子を確認した。全生存期間が約180日とほぼ同等の系統でH46R変異とL84V変異を導入したTgマウスを比較すると、発症から死亡までの経過はL84V変異が13.8日とH46R変異の25.7日と比較して急速であった。発現蛋白量はH46R変異のほうが大量であった。L84V変異の方がH46R変異よりも変異Cu/Zn SOD蛋白の神経細胞に対する障害性が高いことが想定されていたが、今回作成したTgマウスにおいてL84VとH46R変異の臨床経過に対する差が再現された。
透過型電子顕微鏡観察のための新しい染色法の開発

1) TEM観察の対象となる会合体として、申請者が長年研究してきた多数のゲル化剤を使った。官能基の異なるポリシロキサンを使用し、様々な溶媒中で染色を行った。これら試料のTEM観察を行い、染色効果の違いを比較し、最適なポリシロキサンと溶媒の組み合わせについて検討した。また分子量や構造の異なるポリシロキサンによって染色を行い、これら試料のTEM観察を行った。そして分子量、構造の違いによる染色効果の比較をした。その結果、ポリシロキサンとしては低分子量のものよりは比較的高分子量のものが適していることが判明した。また、官能基については重合性のポリシロキサンが適していることが分かった。一般に、水を溶媒とする分子集合体の染色ではコントラストが良くなかったが、有機溶媒中で形成されるゲル化剤の分子集合体は明確なコントラストが得られた。2)重合官能基を有する被染色体やケイ素化合物を用いたサンプルの光重合による染色では、重合官能基を有する被染色体やケイ素化合物を用いて、サンプルを調製し、これを光重合した。この重合体のTEM観察を行い染色効果の違いや形態変化について検討した。また試料を重合することでケイ棄化合物との共重合体を形威し、これによって電子線による試料の溶解を防ぐことが可能であると考えられ、この効果についてもTEMによって評価した。1)TEM観察の対象となる会合体として、ゲル化剤、ベシクル、二分子膜を使った。ゲル化剤については申請者が長年研究してきた多数の化合物を利用した。ベシクルや二分子膜を形成する物質は市販されている代表的なものを購入した。一般に、水を溶媒とするベシクルなどの分子集合体の染色ではコントラストが良くなかったが、有機溶媒中で形成されるゲル化剤の分子集合体は明確なコントラストが得られた。また試料を重合することでケイ素化合物との共重合体を形成し、これによって電子線による試料の溶解を防ぐことが可能であると考えられ、この効果についてもTEMによって評価した。
性ステロイド、特にアンドロゲンの中枢神経機能の性差形成における役割 ---グリア細胞機能調節因子としてのアンドロゲンに力点を置いた解析---

1)脳内の主たるグリア細胞であるアストロサイトとマイクログリアに培養系におけるアンドロゲン受容体の発現をRT-PCR法により検討した。その結果、両細胞ともアンドロゲン受容体を発現していることが明らかになった。2)アンドロゲンがどのような効果を培養グリア細胞に対し発揮するかを検討した。RT-PCRによる広汎な生理活性物質の発現変動を行った結果、テストステロンはアストロサイトの水チャネル蛋白質、アクアポーリン4(AQP4)をコードするmRNAの発現を上昇させることが分かった。更に、テストステロンに加えプロゲステロン、デヒドロテストステロンは、AQP4の発現を、mRNAレベルとタンパク質レベルの両レベルで上昇させた。このAQP4の発現上昇は、タンパク質キナーゼC(PKC)の活性化剤であるフォルボールエステルで処理することにより消失した。このことは、アンドロゲン、プロゲステロンの作用が、PKCを介する情報伝達系に依存して発現していることを示唆している。3)中胚葉系由来とされ単球・マクロファージに類似した性質を有するマイクログリアに、多能性神経幹細胞としての性質があることを見出した。マイクログリアに高濃度血清処理を行うと、未分化多能性幹細胞としての性質を有するようになり、幹細胞状態となったマイクログリアを無血清培養液中に移すと神経細胞やオリゴデンドロサイト、アストロサイト様細胞に分化する。これら一連の分化転換過程に対し、テストステロンにはアストロサイトマーカーであるGFAP陽性の神経前駆細胞への形質転換促進効果があった。更に、テストステロンはマイクログリア由来神経前駆細胞のGFAP-mRNAの発現様式を変化させていることも判明した。4)マイクログリアがL-セリン依存性に脂質運搬タンパク質、アポリポプロテインE(apoE)と、コレステロール、リン脂質、中性脂肪を放出することを見出した。さらに、テストステロンが、抑制的影響を示すことを明らかにし、現在その生理学的意義を追究している。脳内の全細胞数の40%を占めるアストロサイトに対する、アンドロゲンを中心とした性ステロイドホルモンの影響を細胞生物学的に解析した。アストロサイトに対しアンドロゲン等がどのような影響を持ち、またアストロサイトに対する作用が脳の性差形成に対して影響するのか否かなどこれまでに明らかになっていない部分が多いためである。本年度は下記のような実験的所見を得た。1.培養ラットアストロサイトにおける性ステロイドホルモン受容体発現の確認培養ラットアストロサイトにおいて、アンドロゲン、プロゲステロン、エストロゲンの各受容体の発現を、RT-PCRとイムノブロットにより確認した。2.水チャネル蛋白質、アクアポーリン4(AQP4)の培養ラットアストロサイトにおける発現に対する性ステロイドホルモンの影響テストステロンとプロゲステロン、デヒドロテストステロンは、AQP4の発現を、mRNAレベルとタンパク質レベルの両レベルで上昇させた。3.アンドロゲンによって発現誘導されたAQP4の機能的意義アンドロゲン処理によりAQP4の発現が上昇したアストロサイトに対し、培養液を全量純水に置き換えたところ、アンドロゲン処理を行っていないアストロサイトに比べ細胞の生存率が著しく改善していることが判明した。

以上の他、アストロサイトからL-セリンが分泌され、神経細胞やマイクログリア機能に大きな影響を与えていること、虚血負荷に対する神経細胞の長期化にわたる緩徐な細胞死の進行など、本研究と今後緊密に関係してくることが予想されるいくつかの重要な所見を得て、既に国際誌に論文を発表済である。脳内の全細胞数の40%を占めるアストロサイトに対する、アンドロゲンを中心とした性ステロイドホルモンの影響を細胞生物学的に解析を続けている。最近我々は造血幹細胞に由来するとされてきたマイクログリアが、神経細胞に分化しうるなど分化多能性を有することを見いだした。マイクログリアの機能的分化や増殖にアストロサイトが深く関与しているが、マイクログリアからの神経細胞の発生に対する、性ホルモンの影響の解析を開始した。本年度は下記のような実験的所見を得た。1.培養ラットアストロサイトにおける性ステロイドホルモン受容体発現の確認培養ラットアストロサイトにおいて、アンドロゲン、プロゲステロン、エストロゲンの各受容体の発現を、RT-PCRとイムノブロットにより確認したが、一方、マイクログリアにはこれらの性ホルモン受容体が殆ど発現していないことを見いだした。2.水チャネル蛋白質、アクアポーリン4(AQP4)の培養ラットアストロサイトにおける発現に対する性ステロイドホルモンの影響テストステロンとプロゲステロン、デヒドロテストステロンは、AQP4の発現を、mRNAレベルとタンパク質レベルの両レベルで上昇させた。この効果はホルモン濃度に依存性であった。このAQP4の発現上昇は、タンパク質キナーゼC(PKC)の活性化剤であるフォルボールエステルで処理することにより消失した。このことから、アンドロゲン、プロゲステロンの作用が、PKCを介する情報伝達系に依存して発現していることを示した。アンドロゲン処理によりAQP4の発現が上昇したアストロサイトに対し、培養液を全量純水に置き換えたところ、アンドロゲン処理を行っていないアストロサイトに比べ細胞の生存率が著しく改善していることが判明した。これらより、アンドロゲンが脳内の体液量や浸透圧調節に深く関与していることが判明した。男性脳、女性脳の違いを新たな観点から評価するため、全脳細胞の90%を占めるグリア細胞に対し、アンドロゲン等の性ステロイドホルモンがどのような影響を与えるかについて、細胞生物学的な解析を続けてきた。1最近我々は、中胚葉系由来とされ単球・マクロファージに類似した性質を有するマイクログリアに、多能性神経幹細胞としての性質があることを見出した。マイクログリアに高濃度血清処理を行うと、未分化多能性幹細胞としての性質を有するようになり、幹細胞状態となったマイクログリアを無血清培養液中に移すと神経細胞やオリゴデンドロサイト、アストロサイト様細胞に分化する。これら一連の分化転換過程に対する性ステロイドの影響を検討した。その結果、テストステロンにはアストロサイトマーカーであるGFAP陽性の神経前駆細胞への形質転換促進効果があることを見出した。更に、テストステロンはマイクログリア由来神経前駆細胞のGFAP-mRNAの発現様式を変化させていることも判明した。
高速デジタル移動体通信のための伝搬路モデル化と適応的時空間信号処理システムの構築

移動体通信の爆発的な進展につれて、周波数の枯渇や容量不足が問題になってきている。また、画像伝送を始めとしたマルチメデア移動体通信に対する要求も高まってきている。こうした高速デジタル移動体通信を実現していくためには正確な伝搬路特性を表現するモデルの構築が不可欠である。更にそのような伝搬路特性を測定するシステムを構成しなければならない。本研究では、デジタル通信方式の観点から高速デジタル移動体通信にための伝搬路特性(時間及び空間領域における)を正確に測定するシステムの構築を行なった。オフラインの測定系を構築すると共に、オンライン処理を可能にするDSP中心のハードウエア実装も試みている。特に、超解像手法を駆使し、限られたアレイアンテナ数、周波数点数のもとで、到来方向、遅延時間、到来信号レベルの同時推定の手法を開発した。これに関連してニューラルネットワークや凸2次計画法に基づくアルゴリズムの精密化が行なわれた。更にそれらの成果を基に、適応的な時空間信号処理システムを提案した。具体的にはマルチキャリアを用いたアレー信号処理方法、ダイバーシチィ技術とビーム整形技術との関係、到来方向及び遅延時間を考慮した新しいプリコーディング法、多次元ESPRIT法の開発等が主な成果である。時間領域と空間領域との複合アレイ信号処理は、伝送品質の向上(例えば、同期補足の向上、パケットスループットの改善など)に大きく貢献するものと期待される。(1)伝搬路の精密なモデル化:1.5GHz及び2GHzにおいて移動通信のための伝搬路特性の測定を行なった。1.5GHz帯においては、市街地におけるフェージング特性、偏波変換特性を包絡線検波方式で行ない、併せて偏波共用アンテナの有用性を明らかにした。従来提案されているRayleigh分布やRice分布では微細なフェージング構造を表現できないことが判った。そこでこれらを一般化したフェージング統計分布を提案し、実測特性とのよい一致を見た。また、統計モデルのパラメタ計算法を幾つか開発し車速の推定や、確定到来成分と確率的な成分の分離を行なった。さらに2GHz帯の測定は大学構内において同期検波方式によって行なった。また、受信アンテナを空間的に移動することにより空間信号処理を実質的に実現した。これにより多重遅延時間の分離測定と多重到来波の角度分離に成功した。また、推定結果はレイトレーシング法によるシミレーション結果とよい一致をみた。今後測定距離を延ばすために、受信感度の向上と同期系の確立を目指す必要があることがはっきりした。(2)適応時空間信号処理システム:高次統計量、4次キュムラントを導入することにより仮想アンテナを実現することが可能になり到来角度及び遅延時間の分解能を向上させることが可能になった。さらに到来角度情報を用いて多重到来信号の分離に成功した。また、マルチキャリア方式を利用した新しい伝送方式を提案し、これが同期外れに強い性質を持つことを明らかにした。具体的にはマルチキャリアを用いたアレー信号処理方法、ダイバーシテイ技術とビーム整形技術との関係、到来方向及び遅延時間を考慮した新しいプリコーディング法、多次元ESPRIT法の開発等が主な成果である。

時間領域と空間領域との複合アレイ信号処理は、伝送品質の向上(例えば、同期補足の向上、パケットスループットの改善など)に大きく貢献するものと期待される。
脳内胆汁酸の生理的意義解明に関する研究

胆汁酸は、肝においてコレステロールより生合成され、腸肝循環しているため、通常血中や末梢組織中にはごく僅かにしか存在しない。最近当研究グループにおいて、ラット脳組織中の胆汁酸の検索を行ったところ、3種の遊離型胆汁酸が存在し、しかもそれらのうちケノデオキシコール酸(CDCA)はある種の蛋白質と強くバウンドしていることが示唆された。そこで今回、脳内における胆汁酸生合成の可能性を検討するとともに、CDCAを固定化したアフィニティーゲルを用いて結合蛋白質の解析を行った。まず、側鎖カルボキシル基に重酸素を標識した3β-ヒドロキシ-5-コレン酸を調製し、ラット脳ミクロソーム画分とインキュベートした結果、7α位に水酸化を受けることが判明した。次いで、生成した3β,7α-ジヒドロキシ-5-コレン酸の重酸素標識体を調製し、先と同様にラット脳ミクロソーム画分とインキュベートすることにより、7α-ヒドロキシ-3-オキソ-4-コレン酸が生成することが判明した。さらにその重酸素標識体を調製してラット脳細胞質画分とインキュベートしたところ、CDCAが経時的に生成することが明らかとなった。以上の結果から、脳内に3β-ヒドロキシ-5-コレン酸が存在すると、それが酵素的にCDCAに変換される可能性が強く示唆された。CDCA固定化ゲルに対してラット脳細胞質画分を添加し、洗浄後、高濃度のグアニジン溶液を添加して結合蛋白質を抽出し、得られた蛋白質混合物を二次元ゲル電気泳動法を用いて分離したところ、数種の蛋白質が特異的に濃縮された。トリプシンを用いるゲル内消化後、MALDI-TOFMSによるペプチドマスマッピングに付し、ペプチドマスフィンガープリンティング法によるデータベース検索を行ったところ、ビタミンD依存性Ca結合蛋白質の他、チューブリンや14-3-3蛋白質ζなどのアルツハイマー病に関与する蛋白質が同定された。胆汁酸は、肝においてコレステロールより生合成される炭素数24個のカルボン酸であり、腸肝循環しているため、通常血中や末梢組織中にはごく僅かにしか存在しない。最近当研究グループにおいて、LC/ESI-MSを用いてラット脳組織中の胆汁酸の検索を行ったところ、3種の遊離型胆汁酸が存在し、しかもそれらは、ある種の蛋白質と強くバンドしていることを世界に先駆けて証明した。そこで今回、脳内胆汁酸の由来を解明するとともに、プロテオミクス手法を用いてその結合蛋白質の解析を試みることとした。さらにその重酸素標識体を調製してラット脳細胞質画分とインキュベートしたところ、ケノデオキシコール酸(CDCA)が経時的に生成することが明らかとなった。一方、脳内においてCDCAに結合する蛋白質を特定するため、CDCAを固定化したアガロースゲルを用い、ラット脳細胞質画分中の結合蛋白質の抽出を試みた。

得られた蛋白質混合物を二次元ゲル電気泳動法を用いて分離したところ、数種の蛋白質が濃縮されることが判明した。ゲル内消化後、MALDI-TOFMSを用いてそれらの構造を解析したところ、ビタミンD依存性Ca結合蛋白質の他、チューブリンや14-3-3蛋白質などが同定された。胆汁酸は、肝においてコレステロールより生合成される炭素数24個のカルボン酸であり、腸肝循環しているため、通常血中や末梢組織中にはごく僅かにしか存在しない。最近当研究グループにおいて、LC/ESI-MSを用いてラット脳組織中の胆汁酸の検索を行ったところ、3種の遊離型胆汁酸が存在し、しかもそれらのうち、ケノデオキシコール酸はグアニジンを用いる蛋白質変成操作を加えることにより初めて検出されることから、脳内においてある種の蛋白質と強くバウンドしていることが示唆された。そこで今回、ケノデオキシコール酸を固定化したアフィニティーゲルを調製し、これを用いて結合蛋白質の特異的抽出を試みるとともに、プロテオミクス手法を用いてその結合蛋白質の解析を行った。まず、ケノデオキシコール酸のβ-アラニン抱合体を調製し、これをカルボジイミド法を用いてアガロースゲルに固定化した。これに、ラツト脳細胞質画分を添加し、緩やかに混合した後、リン酸緩衝液、水/メタノール混液などを用いて順次洗浄して非特異的結合蛋白質を除去した。次に、先と同様に高濃度のグアニジン溶液を添加してケノデオキシコール酸と強く結合した蛋白質を抽出し、得られた蛋白質混合物を二次元ゲル電気泳動法を用いて分離したところ、数種の蛋白質が特異的に濃縮されることが判明した。トリプシンを用いるゲル内消化後、MALDI-TOFMSによるペプチドマスマッピングに付した。ペプチドマスフィンガープリンティング法によるデータベース検索を行ったところ、ピタミンD依存性Ca結合蛋白質の他、チューブリンや14-3-3蛋白質などのアルツハイマー病に関与する蛋白質が同定された。
多施設間ネットワークに対応した画像連携診断装置の研究

(1)1998年度は、画像連携に必要な機能および実際に2つの画像表示装置を結んで、画像連携を行うときのプロトコールとコマンドの作成を行った。パソコンでシステムを作成し、ソフトウェアはjava言語を使用して開発した。CT画像(512x512x10bit)を表示するのも約6秒を要した。階調を変更して画像を表示するのに1秒以内で表示できた。(2)1999年度は、2台の画像診断装置を構内ネットワーク(LAN)の環境で、それぞれネットワークに接続し、画像連携診断を実際に行い、問題点を抽出した。ネットワーク上を流れる情報は、患者のプライバシー保護やシステムの安全性の面からなるべく少なくなるようにし、患者の氏名、生年月日などの個人情報はネットワークを経由ぜずに、off-lineで渡すような方法とした。これは、インターネットなどの広域ネットワークを安全に利用する方法が確立していないためである。さらに画像連携診断のために画像データベースを充実させた。画像をX線フィルムからとCTから直接入力し、約1000画像分をデータベースに蓄積した。また、画像診断のための画像表示プログラムおよび画像連携プログラムを開発した。(3)臨床面の評価をするために、実際に複数の症例で画像連携を行い、システムの有効性や画像診断における効率を検討した。この結果、画像の表示、マウスカーソルは、双方で連動しほぼ満足する結果であったが、画像の表示されるウインドウの位置が双方で連動せず、複数の画像を表示する場合に、装置Aでは、2つの画像が左右に並んで表示され、装置Bでは上下に並んで表示されるというような問題点が発生した。画像連携診断装置では、双方の画面の大きさが統一されないとこのような問題が生じ、また、複数の画像を同時に表示する場合には、どちらの画像が上側になるか画像の積み重ねを管理する必要があった。臨床的な有効性については、二人の医師が直接対面して、討論するのとほぼ同等の臨場感が得られ、また、症例の読影についてもネットワークを介しても十分な精度で行うことが可能であった。ただし、ソフトウェアの機能が未だ十分でなく、表示スピードなどは未だ改善すべき点があった。本年度は、以下の3項目について研究を行った。(1)画像連携に必要な機能の検討:画像連携機能を2カ所以上の場所をネットワークで結んで、遠隔診療(特に遠隔画像診断)を行うための機能と位置づけた。高精細な画像を遠隔地より、読影時に画像の選択、拡大・縮小、濃度調整、アノテーション機能について検討した。機能要件として(1)救急患者の紹介、(2)多施設問のレクチャー、(3)2施設間のコンサルテーションなどに必要な機能を検討した。(2)画像連携機能のインプリメンテーション:コマンドフォーマットは“発言者)コマンド:パラメタパラメタ"とした。例:慶応)SetWindow:250 600。発言者はログオン時の名前、コマンドは:(コロン)で終わる。パラメタは空白で区切る。イメージデータは、IS&C規格(共通規格)フォーマットで、画像ID(id)と画像データ(ii)は区別して送る。ヘッダ、その後イメージデータがバイナリで送られる。セッションへの参加は、以下のような順番でコマンドを送る。ソケット接続(サーバアドレス、ポート番号はあらかじめ取り決めておく)後、ログオン、サーバーに画像データ要求、サーバに表示条件問い合わせ、サーバに矢印座標問い合わせ、離脱要求など。

(3)画像連携機能の問題点:コマンドをJava言語により作成している。画像表示プログラムはほぼ完成し、Windows95の環境(PentiumII300MHz,Memory128MB、JDK1.2)で512x512x12ビットのCT画像を約6秒で画像読み込み・表示できる。画像表示条件の変更は、1秒以内である。イントラネットのLANでは、TCP/IPのネットワーク転送のオーバーヘッドをほとんど無視できた。視聴者が大勢になった場合のサーバー・レスポンスなど調査する必要があった。1. 2台の画像診断装置を構内ネットワーク(LAN)の環境で、それぞれネットワークに接続し、画像連携診断を実際に行い問題点を抽出した。ネットワーク上で流れる情報は、患者のプライバシー保護やシステムの安全性の面からなるべく少なくなるようにし、患者の氏名、生年月日などの個人情報はネットワークを経由せずに、off-lineで渡すような方法とした。これは、インターネットなどの広域ネットワークを安全に利用する方法が確立していないためである。2.さらに、画像連携診断のために画像データーベースを充実させた。画像をX線フィルムからとCTから直接入力し、約1000画像分をデータベースに蓄積した。また、画像診断のための画像表示プログラムおよび画像連携プログラムを開発した。3.臨床面での評価をするために、実際に複数の症例で画像連携を行い、システムの有効性や画像診断における効率を検討した。この結果、画像の表示、マウスカーソルは、双方で連動しほぼ満足する結果であったが、画像の表示されるウインドウの位置が双方で連動せず、複数の画像を表示する場合に、装置Aでは、2つの画像が左右に並んで表示され、装置Bでは上下に並んで表示されるというような問題点が発生した。画像連携診断装置では、双方の画像の大きさが統一されないとこのような問題が生じ、また、複数の画像を同時に表示する場合には、どちらの画像が上例になるか画像の積み重ねを管理する必要があった。臨床的な有効性については、二人の医師が直接対面して、討論するのとほぼ同等の臨場感が得られ、また、症例の読影についてもネットワークを介しても十分な精度で行うことが可能であった。ただし、ソフトウエアの機能が未だ十分でなく、表示スピードなどは未だ改善すべき点であった。
周波数領域等化ブロック伝送方式を用いた1セル繰り返し移動体通信システムの研究

周波数領域等化ブロック伝送方式に基づいたマルチユーザ通信システムによって1セル周波数繰り返しの移動体通信システムを実現するための要素技術の研究を行った.主な成果を以下に示す:1)送信ビームフォーミングウェイトの決定の際に経験的に使用されていたSLNR(Signal to Leakage plus Noise Raito)の理論的裏付け. 2)サブキャリア毎に1ビットの受信CSI(Channel State Information)のフィードバックのみで,最適解に近い電力配分を実現するアルゴリズムの実現. 3)周波数領域等化システムにおける非同期干渉信号の効果的な抑圧法の提案.周波数領域等化ブロック伝送方式に基づいたマルチユーザ通信システムによって1セル周波数繰り返しの移動体通信システムを実現するための要素技術の研究を行った.主な成果を以下に示す:1)送信ビームフォーミングウェイトの決定の際に経験的に使用されていたSLNR(Signal to Leakage plus Noise Raito)の理論的裏付け. 2)サブキャリア毎に1ビットの受信CSI(Channel State Information)のフィードバックのみで,最適解に近い電力配分を実現するアルゴリズムの実現. 3)周波数領域等化システムにおける非同期干渉信号の効果的な抑圧法の提案.本研究では,周波数領域等化ブロック伝送方式に基づいたマルチユーザ通信システムによって1セル周波数繰り返しの移動体通信システムを実現することを想定し,このようなシステム最も大きな問題となす"干渉"を空間軸及び周波数軸の信号処理によって抑圧する手法を検討した.これまで特に下り回線の通信において送信ビームフォーミングを用いて干渉を抑圧する手法が提案されており,SLNR基準のウェイトを用いることで良好な特性が得られることが経験的に知られていたが,その理論的な裏づけは十分になされていなかった.そこで本研究では,2ユーザ環境でSLNR基準の送信ビームフォーミングを行ったときに得られるウェイトを解析することで,このウェイトがパレート最適な解を与えることをはじめて理論的に示した.ここで興味深いことは,SLNR基準の非協力ゲームのナッシュ均衡点が,受信SINR基準の非協力ゲームのパレート最適点になっているということである.さらにSLNR基準に基づくビームフォーミングと,マルチユーザ環境でのリソースの割当法の一つである繰り返し注水定理にSLNR基準による評価関数を導入した手法を併用することで従来手法に比べて非常に少ないオーバーヘッド(フィードバック量)で大幅に周波数利用効率を改善可能であることを計算機シミュレーションによって明らかにした.本研究では,OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式やサイクリックプレフィックスを用いたシングルキャリア伝送(SC-CP)方式などの周波数領域等化ブロック伝送方式に基づいたマルチユーザ通信システムによって1セル周波数繰り返しの移動体通信システムを実現することを想定し,自動的にサブキャリアの共有や棲み分けが行われる送信電力配分法を提案した.従来,このような目的のためには,繰り返し注水法による送信電力配分が提案されているが,この手法では端末で受信SINRを観測するために複数回にわたって実際に信号を送信し,かつ観測された実数値のSINR情報をサブキャリア数分だけ基地局にフィードバックする必要があり,そのオーバーヘッドが実装上の大きな問題であった.本研究では,これまでに送信ビームフォーミングのために提案されているSLNR基準を導入することにより,原理的にフィードバックが不要な電力配分法について検討した.この手法では基地局からの実際の信号送信は不要であるものの,干渉基地局から希望端末までの通信路情報が全く利用出来ないため,従来法に比べて達成可能レートが小さくなってしまう.そこで提案方式では,サブキャリアにつき1ビットの情報を1度だけフィードバックし,これをSLNR基準を用いた電力配分の初期条件に利用することで,干渉基地局-希望端末間の通信路情報を考慮しつつ,電力配分を決定するためのオーバーヘッドを大幅に削減している.さらに,計算機シミュレーションにより,提案方式を用いることで従来の繰り返し注水法による手法とほぼ同等の特性が得られることを明らかにしている.本研究は,OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式やサイクリックプレフィックスを用いたシングルキャリア伝送(SC-CP)方式などの周波数領域等化ブロック伝送方式に基づいたマルチユーザ通信システムによって1セル周波数繰り返しの移動体通信システムを実現すること目的としている.本研究ではこれまでに,送信ビームフォーミングのために提案されているSLNR基準を導入することにより,サブキャリアにつき1ビットの受信CSI (Channel State Information)のフィードバックのみで,干渉基地局-希望端末間の通信路情報を考慮しつつ,電力配分を決定する手法を提案している.計算機シミュレーションにより,この手法が従来の繰り返し注水法による手法とほぼ同等の特性が得られることを明らかにしている.本年度の研究では,より積極的な同一チャネル干渉対策として,受信アレーアンテナを用いた干渉キャンセラの検討を行った,特に基地局間で同期がとられていない一般的な状況を想定し,非同期の干渉信号の抑圧が可能な方法を新たに考案した.提案方式の特徴は,次のとおりである.1)Pre-FFT型ワイドバンドのアレーの採用,2)アレー出力で干渉信号を完全に抑圧,3)FDE出力でのSNRが最大にあるようにアレーウェイトを制御.これらの方針により提案方式は同期,非同期の両方の干渉信号に対して,極めて効果的な抑圧効果が得られることを数値実験によって確認した.これにより,本研究の目的である,1セル繰り返しの移動体通信システムの実現に大きく近づいた.
歯肉組織中の慢性炎症巣における形質細胞増殖に関する研究

辺縁性歯周炎罹患患者から採取した歯肉組織から1)アセトン固定AMeX法を用いたパラフィン切片、2)10%中性ホルマリン固定を用いたパラフィン切片を作製した。これに抗PCNA抗体を用いたPAP法を施し、角化上皮の基底細胞層を対照として、増殖細胞の染色性について比較した。1)では陽性反応が細胞質にまでび慢性に生じるため、特に炎症性浸潤細胞の陽性の判断が困難であった。2)では陽性反応が核に限局し、陰性との区別がつきやすかった。従って、10%中性ホルマリン固定標本を用いて以降の検索を行なった。しかし、この固定法では使用可能なモノクローナル抗体が限られていたため、検索の対照は、増殖細胞(PCNA)、T cell(UCHL-1)、B cell(L26)とした。歯周炎患者4名12部位から採取した炎症性歯肉組織において、上皮細胞以外のPCNA陽性細胞、B cell、T cellの分布について検討した。PCNA陽性細胞は散在性にごく少数のみであったが、血管内や血管の付近に存在する傾向があった。炎症性細胞浸潤のまばらな上皮直下や、ポケット上皮の上皮脚に囲まれた狭い結合組織内に散在していた。リンパ球を主体とした浸潤巣内には数個存在していたが、形質細胞主体の浸潤巣の内部には殆ど存在していなかった。またB cell、T cellの集簇部に数が多いという傾向もなかった。今回の検索では、歯肉局所で爆発的に増加する形質細胞の由来を明確にすることはできなかった。形質細胞の集簇は、抗原刺激に惹起された炎症反応の結果であり、少なくとも形質細胞自体の局所での分裂はなく、血管からの新たなリンパ球の補充によってその周辺に新しい炎症巣ができ、それが連続するようにして広がっていくようである。今後は症例数をふやし、以上の知見を明確にする必要があると思われる。