hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
最先端のロボット教育の推進と「ロボット」をテーマにした国際交流

本研究は、最先端のロボット教育を通して小中学生の創造力や科学技術の向上および国際的な活動を通して国際交流をねらいとしたものである。子どもたちが「ものづくり」から離れつつあることが危惧される昨今、関西を中心にロボット教育を推進し、多くの子どもたちに科学プロジェクトを通した「ものづくり」の面白さを伝えることを意図し活動した。2016年度に行ったおもな活動内容を次に記す。1新学習指導要領中学理科において、「ものづくりの推進」が挙げられている。今回、ロボット教育ならびにプログラミング教育を授業の中で取り入れ、先駆的な取り組みとして、その役割を果たした。また、その実践は、本校研究誌にまとめ、発信した。2世界的規模のロボットコンテストであるWROロボット大会の啓発・運営に努めた。また本校生徒が大阪大会を勝ち上がり、3チームが全国大会の表彰台に上がる快挙を遂げた。また、オープン部門では3年連続で日本代表となり、インドで行われた世界大会にも出場し、ロボット発表において高く評価を頂き、日本の学生のロボット技術を広く世界に示した。そして、大会を通して世界中の同世代の中高生と交流を深めた。3地域の小学生を対象にしたロボットセミナーを開き、幅広くロボット教育ならびに「ものづくり」の素晴らしさにふれる機会を提供した。4先駆的なロボット教育活動を展開していることがきっかけで、多くの教育機関の注目を集めた。また、日経新聞や朝日新聞をはじめとるメディアにも採りあげられた。本校の取り組みを掲載機会は10回をこえる。
新しい発想にもとづくRNA血液診断システムの構築

自己免疫疾患患者の血液細胞あるいは骨髄液細胞で特異的に過剰発現している遺伝子群を、独自に開発した段階的サブトラクション法(多段差引法)を主とし、DNAチップ解析(Agilent, Hu44K)を補完的に用いて、包括的に単離・同定することにより、自己免疫疾患の発症に深く関わっている遺伝子を見出して解析することを目的として研究を進めてきた。最終的な判定は、患者血液から抽出したRNAを混合し、それをcDNA化したサンプルをテンプレートとしたRT-PCR法によって行い、このうち、発現レベルの再現性チェックに合格したものだけを採用した。対象とした自己免疫疾患は慢性関節リウマチ(RA)、全身性エリテマトーデス(SLE)、自己免疫性血小板減少性紫斑病(ITP)、顕微鏡的多発血管炎(MPA)、高安動脈炎(TA)、ウエゲナー肉芽腫症(WG)、抗リン脂質抗体症候群(APS)、アレルギー性肉芽腫血管炎(AGA)、悪性関節リウマチ(MRA)、側頭動脈炎(GCA)、バージャー病(BD)、結節性多発動脈炎(PN)である。単離した遺伝子については転写レベルを個々の患者で調べることによって病態との関連付けを行った。そのうちアンフィレギュリン遺伝子はSLE, ITP, RAという3つの自己免疫疾患において多くの患者で数十倍の過剰発現が認められた。RAの骨髄液細胞では各患者においてさらに数倍以上の過剰発現が見出された。そこでRAをモデルとして分子細胞生物学的な手法を用いて詳細に解析したところ、アンフィレギュリンがRA患者の滑膜細胞においてEGF受容体シグナル伝達経路の活性化を誘導することで、滑膜細胞の増殖の亢進を誘起していることを見出した。幾つかの自己免疫疾患特異的な遺伝子を包括的に単離するうち、本年度は動脈炎について多数の特異的な遺伝子の単離二成功した。動脈炎とは大動脈及びその主要な分枝や肺動脈、冠動脈に狭窄、閉塞、または拡張性病変をきたす原因不明の非特異的大型血管炎で、厚生労働省から難病の一つに指定されている。30人分のインフォームド・コンセントをとった動脈炎患者31名の血管細胞から8名の健常人の血液細胞を差し引くかたちの段階的サブストラクション法を行うことで高安動脈炎患者の発現特化型cDNA(TIAN)を包括的に単離した。これら遺伝子を調べることで未だ明らかになっていない動脈炎の病因の解明や早期診断・病態のマーカーにつなげることが可能となる。段階的サブトラクションは4次まで行いここでインサート率の低下と遺伝子の重複がみられたので、ほぼ単離できたといえる。シークエンスの結果、単離した73個のうち約半数は未知の遺伝子であった。健常人に比べて、患者で遺伝子の発現量が高い。また、単離した遺伝子のノーザンブロットから3つのタイプに分類できる。タイプ1は高安病患者にのみ発現しているいわゆるマイナスプラスタイプ、タイプ2は健常人も患者でも両方で発現しているが患者により強い発現がみられるタイプである。最も重要な意味をもつのはこのタイプ1の遺伝子であろう。単離した計73個のクローンでタイプ1は55個、タイプ2が16個、タイプ3は2個であった。一方、アジレント社のDNAチップを援用して、上記のノーザンブロット解析では検出できずPCRにおいてやっと検出できる発現量の低い動脈炎特異的な遺伝子を32種類見出した。これらについてリアルタイムPCRにより各患者個別の発現量を測定しながら病態との関連を解析しつつある。
管理戦略評価法による次世代水産資源管理ルールの構築

昨年度構築した管理戦略評価シミュレーションモデル(MSE)を用い、日本の資源管理で利用可能な様々なHCRのパフォーマンス比較をおこなった。特に、2018年6月に政府が発表した新しい資源管理方針に沿って、目標管理基準値だけでなく限界管理基準値をFの引き下げの境界とするようなHCRのパフォーマンス評価をおこなった。さらに、真の再生産関係が不明である場合に、誤った再生産関係を用いたとき、どのようなHCRをとれば比較的早いスピードで真の再生産関係の情報を得られるかのテストをおこなった。今まで蓄積してきた科学的成果をもとに、政府の新しい資源管理の方針に沿った新しい管理ルールを提案し、パフォーマンス評価することによって新しい管理ルールの妥当性を評価することができた。現在の簡単なシミュレーションモデルを、レジームシフトやまたがり資源など、特殊なシナリオを含むものまで発展させ、個々の系群について独自のMSEを実施する枠組みを提案する。昨年度の解析結果について論文発表する。我が国の水産資源評価・管理における様々な問題・不確実性を明確にした。まず,国内資源の漁業データ・資源評価データを整備・データベース化し,一括して取り扱えるようにした。作成したデータベースを用い,我が国資源ですいてされている加入量・親魚量を既存の再生産関係にあてはめ,どのような密度効果が働いているかを検討した.既存の再生産関係としては,Beverton-Holt, Ricker, Hocky-Stick型再生産関係を用いた.これらの再生産関係に対してデータのあてはまりの良さをAICcで比較したところ,多くの資源でこれら3種類の再生産関係へのあてはまりに大きな差がなかった.これは,現行のデータから密度効果の有無を明確に推定することが難しいことを示唆している.さらに,相互相関解析(cross correlation)手法を用い,毎年の加入量に親・環境・親と環境の両方のどれが影響しているかを検討した.結果として,我が国の10,6,11系群でそれぞれ親・環境・両者が影響していることがわかった.さらに,将来的な管理戦略評価モデルに向け,プロダクションモデルを仮定した簡単な個体群動態モデルを含む管理戦略評価のためのオペレーティングモデルのひな形を作成した.このオペレーティングモデルを用いて,我が国資源で用いられている生物学的許容漁獲量(ABC)を計算する経験式のパフォーマンスを評価し,管理目標を最大化することにより適切な調整係数を選んだ.本研究から得られた調整係数は,実際にABCを計算する際の調整係数として既に取り入れられ,論文化もなされた.その他,漁獲データの不確実性を考慮できる資源評価モデル(統合型資源評価モデル,stock synthesis)の我が国資源に対する適用可能性を有識者と検討する会合を催し,現行の漁業データが持つ不確実性とその評価の方向性について検討を行った.昨年度作成したデータベースを活用し,系群ごとに親魚量・加入量のデータを抽出した.これらのデータに再生産関係をあてはめ,最大持続生産量(MSY)を達成するときの資源量(BMSY)と漁獲率(UMSY)を推定した.これらの値を用い,日本周辺で漁獲されている37系群の資源状態の評価をおこない,世界の資源状態と比較した.さらに,各系群の自然死亡係数・成熟年齢・最大体長・卸売価格などの情報を収集し,これらを説明変数として,資源状態と漁獲圧が何によって決まるかを線形混合モデルにより明らかにした.結果として,漁獲率がUMSYを上回る資源は37系群の約半数を占め,同様に資源量がBMSYを下回る資源も約半数であった.37系群のうち,とくに,自然死亡係数が高く,成熟年齢が高く,最大体長が大きいもので漁獲率が高く,資源量が少ない傾向があった.また,漁獲量の総量規制がおこなわれているTAC管理対象種では,2013年の漁獲率が他の資源よりも有意に小さく,1998年以降の漁獲率の減少傾向も大きかった.これは,TAC管理の管理効果を定量的に示した初めての研究成果である.27年度の7月から3月まで産前・産後・育児休暇を取得したため,平成27年度に当初計画していた研究計画をすべて実施することはできなかった.とくに,新しい管理ルールを適用するためのオペレーティングモデルの拡張作業の進捗が遅れている.しかし,昨年度に作成したデータベースを活用した日本の水産資源の状態評価は順調に行うことができ,この成果によってオペレーティングモデルの拡張作業が順調に進む見通しである.また,世界的な漁業資源学者であるヒルボーン教授が漁業資源管理における科学的な問題を一般に広く紹介した著書「overfishing &#8211; what everyone needs to know (乱獲ー漁業資源の今とこれから)」の翻訳出版をおこなった.これは,非科学者を含めたステークホルダー間での合意形成が重要になる漁業資源管理において,科学的な情報を広く・わかりやすく提供するために非常に役立つものであり,この成果を含めて,現在までの達成度を「順調」と判断した.日本の資源状態をMSY管理基準値で評価した昨年度の結果を原著論文にまとめ、投稿し、ICES Journal of Marine Scienceに掲載された。さらに、今までの結果をふまえ、わが国の漁業資源をより効率よく管理するための新しい管理方策の開発に着手した。新しい管理方策では、最大持続生産量(MSY)をもとに目標となる資源レベルを設定し、不確実性を考慮しつつ、管理目標を一定期間内に達成するための確率を重視して毎年の漁獲レベルを決めるものである。これは、現在、利用されている管理方策に比して、次のような利点がある。

(1)漁獲量を最大化するときの資源量を目標資源量として設定することにより、漁業資源をより効率よく利用できる(現行は、避けるべき資源レベルが決められているが、目標資源量が決められていない)。(2)目標を達成するための期間を定めることで(現行では定められていない)、管理効果の事後評価を行うことができる。(3)目標への達成確率を重視することによって、資源評価や加入変動の不確実性を考慮した管理をおこなうことができる(現行では、不確実性は十分に考慮されていない)。さらに、これらの管理方策が実際にうまく働くかについて、簡単なシミュレーションモデルを用いた管理方策評価手法により評価した。昨年度に実施した研究成果を原著論文として科学雑誌に投稿し、掲載することができた。さらに、その研究成果を踏まえて、新しい管理方策の開発・提案に至ることができた。昨年度に論文投稿した研究成果(日本の資源状態をMSY管理基準値で評価)をもとに、今後、我が国資源管理において目標資源量を導入した場合の管理ルールを試験するためのMSEを構築した。特に、MSY資源量の不確実性を考慮し、一般的に用いられているMSY代替値を目標管理基準値にした場合、どのようなパフォーマンスの違いが生じるかを比較した。昨年度に論文発表した研究成果をもとに、新しい管理ルールを提案することができた。昨年度構築した管理戦略評価シミュレーションモデル(MSE)を用い、日本の資源管理で利用可能な様々なHCRのパフォーマンス比較をおこなった。特に、2018年6月に政府が発表した新しい資源管理方針に沿って、目標管理基準値だけでなく限界管理基準値をFの引き下げの境界とするようなHCRのパフォーマンス評価をおこなった。さらに、真の再生産関係が不明である場合に、誤った再生産関係を用いたとき、どのようなHCRをとれば比較的早いスピードで真の再生産関係の情報を得られるかのテストをおこなった。今まで蓄積してきた科学的成果をもとに、政府の新しい資源管理の方針に沿った新しい管理ルールを提案し、パフォーマンス評価することによって新しい管理ルールの妥当性を評価することができた。我が国資源の管理戦略評価を行うためのオペレーティングモデルの作成に着手し,そのひな形を完成させた.また,それを用いて,我が国の水産資源管理に用いられている管理ルールの改善の提案を行い,実際に利用され,論文化もんされた.また,再生産関係のあてはめを通して,最大持続生産量(MSY)を達成するための漁獲率や資源量を計算することができた.これをもとにして,我が国の水産資源の量やそれに対する漁獲率が,最大持続生産量を得るための資源量や漁獲率に比較して高いか・低いかを評価することができるようになった.また,我が国資源に適用可能な将来的な管理ルールとして,Hocky-Stick再生産関係とMSYをもとにした管理ルールを考案した.これらの結果については学会発表を行い,現在論文化に向けての準備中である.これより,本課題は,研究の達成度と結果の公表の両方の面から,おおむね順調に達成されていると判断した.27年度に実施した我が国資源の評価について論文発表をおこなう.また,今までの成果にもとづき,オペレーティングモデルを拡張する.
M_2(OA_C)_4錯体の固定化による新しいダイマー電極の合成と電極反応ダイナミクス

電極触媒反応は電極表面で一様に起こるのではなく特定の活性点のみが働いていると考えられているが、反応中その活性点のみの情報を得ることはむずかしい。そこで分子構造が明白な金属錯体Mo_2(CH_3COO)_4を不活性な炭素電極表面と反応させ、母体の化合物の構造を保った「構造規定された」活性点を合成することを目的とした。表面カルボキシル基を増やした活性炭素とMo_2(CH_3COO)_4をドライミキシングにより150°Cで2時間反応させた。この時気体として酢酸が発生していたため、錯体との反応は表面カルボキシル基と配位子の酢酸イオンとの交換反応である可能性が高い。最後に未反応の錯体を取り除くため200°Cで真空排気した。この後電極として成型し、モリブデンの広域X線吸収微細構造を解析することにより活性点の構造解析を行なった。既存のプログラムを用いたデータの解析に、本年度購入したパーソナルコンピュータを用いた。表面担持後の電極、0.26M-硫酸中で1.0V(vsAg/AgCl)に保った電極、0.0V(vsAg/AgCl)に保った電極のそれぞれの構造を解析した。フーリエ変換後の同径分布において、どの電極も0.13nm、2.8nm付近に明確なピークが認められた。これらはそれぞれMo-O、Mo-Moにあたり、ピークを逆フーリエ変換した後カーブ・フィッティングを行い、構造パラメータを求めた。電位に依存せずMo-Oは、0.17nm、0.21nmの2種類が認められた。一方Mo-Moは0.26nmと、4重結合を持つ母体化合物の0.211nmより伸びていることがわかった。以上よりMo-Mo二核活性点は4重結合から単結合近くまで変化して、表面に存在し、この電位範囲で安定に存在することが結論される。酸化数変化など、構造変化に関してさらに詳しい検討を要する。
降水レーダを用いた次世代土砂災害予警報システムの構築とその応用

リアルタイムに国土交通省九州地方整備局から送られてくる5分間隔1kmメッシュの雨量データをもとに土砂災害危険度マップを作成し、簡易GIS(地理情報システム)機能を備えたSNS(社会的人脈サービス)であるgiSightを開発し、これに表示する事に成功した。これを、水俣電縁プロジェクトサイトとして、水俣住民に提供するとともに、デモサイトを本システムに興味がある方へ提供し、さらに開発用サイトをインターネットで提供している。平成18年度に起こった7月豪雨のデータをもとに土砂災害危険度マップを作成しその有効性を検証した。発生限界降雨を求める計算にはアメダスのデータを使用し、実際の土砂災害危険度マップを降水レーダから求めているため、土砂災害の危険度が高い場所で土砂災害が発生しているのは間違いないが、過大評価となって空振りが目立つメッシュも数多く存在した。これは、降水レーダのデータから発生限界降雨を求める必要があることを示している。パソコンにおいて土砂祭儀危険度マップを表示するシステムとしては、Flashを用いたマツシュアップにより英語版YahooMapsを利用する方法が良さそうであることがわかった。ただし、地図の解像度が低いことから、レーザプロファイラのデータを併用した3Dマップを作成することを次年度への課題とし、現在熊本県と鹿児島県の所有するデータのうち水俣・川内川・垂水付近を収集中である。インターネットラジオを用いた災害情報システムについては、常時使われていないものは災害時にも使われないことから、常時は気象庁が提供しているXMLによる天気予報をテキスト読み上げプログラ(TTS)で読み上げてインターネットラジオで住民に流すことにし、情報提供業者と交渉中である。TTSのプログラムに関しては市販のものやオープンソースのものを含め現在検討中である。また、インターネットラジオにFM送信機を接続してさらに放送範囲を広げることも次年度に実験する予定である。パソコンにおいて土砂祭儀危険度マップを表示するシステムとして、Flashを用いたマッシュアップにより英語版YahooMapsとLiveEarthを利用することにし、Flash Playerで動作するFlex2とWebのコンテンツ管理システム(CMS)であるDrupalを用いたシステムをgiSightという名称で開発した。giSightには、DrupalのモジュールであるInviteやUser Realationship等を活用することにより、ソーシャルネットワークサービス(SNS)の機能を追加している。SNSは、登録の際に紹介者が必要であり、実際の人脈と同じように友人リストが表示される。この機能を利用して、防災情報の質の担保が可能である。また、地域住民にgiSightを日頃から地域SNSとして、地域の情報共有に利用することにより、災害発生時にもスムースに利用可能である。giSightはマーカとしてポイントやラインやポリゴンを置いて説明文や画像・動画を添付可能である。ここで英語版YahooMapsとLiveEarthは地図の解像度が低いことから、熊本県と鹿児島県の所有する高解像度航空写真(最大解像度20cm)のうち水俣・阿久根・出水地区の写真をマップチップとして生成し、巨大ストレッジAmazonS3に置き、それをgiSightで表示している。データの総量はこれだけで約8GBにおよぶが月当たりの保存料は150円程度である。次年度は入手可能な熊本県と鹿児島県の全航空写真をgiSightで表示可能にする予定である。giSightとGPS携帯電話それにインターネットラジオを組み合わせた情報システムに仕上げ、水俣住民に利用して頂いて、その評価を行う予定である。これを、水俣電縁プロジェクトサイト(https://minamata.gisight.org/)として、水俣住民に提供するとともに、デモサイト(https://demo.gisight.org/)を本システムに興味がある方へ提供し、さらに開発用サイト(https://www.gisight.org/)をインターネットで提供している。これらのサイトはSNSであるから、基本的にユーザ登録しないと使えないため、デモサイトは2週間の暫定アカウントを発行する事にしている。SNSを利用し、ユーザにより発信される情報の信頼性を、ユーザの人脈をたどる事によりユーザ自身が検証する事が可能になっている。giSightは2008年7月から、また2008年7月の1ヶ月間は衛星インターネットを用いた検証実験も行った。さらに、水俣の中山間部である久木野地区の愛林館まで無線LAN技術を用いたブロードバンドインターネットを敷設した。計6台の無線ルータを、2カ所の中継地点と、光ファイバーアクセス点(水俣市深川)および愛林館に設置した。中継点の1つである仁王木中継所は林道を重機で再開削し、手練りコンクリートで基礎を固めた。ネットの開設は2008年9月である。これらにより、平常時から利用可能な情報システムを住民に使っていただく事により、発災時にもスムーズに使えるシステムを構築した事になる。携帯電話による位置取得と警告の送出は、自動位置取得が携帯主要3社では制限されている事から実装は出来なかった。
ポリマーミセルの精密連結が拓く革新的自己組織化高分子材料の創成

本研究では、ポリマーミセルを個数・位置選択的に結合する手法を開発し、この結合法を用いて、ミセルを二量化、重合、配列制御して連結したナノ空間材料や三次元積層化した精密ネットワーク材料を創出する。本研究課題は、鎖状ポリマーを球状ポリマーミセルへと変換して精密に連結するという斬新な戦略に基づき、分子レベルでポリマーミセルを精密に連結した自己組織化高分子材料を創出する。これにより、ポリマー鎖の絡み合いがほどけると破断するといった高分子材料にまつわる根源的な課題の解決と独創的な機能発現を目指す。
キンドリング現象の形成と永続性に伴う脳内神経伝達物質の動態

キンドリング現象は、Goddardら(1969)によって初めててんかんの実験モデルとして確立された。それ以来この現象の背景となる脳内神経機構を探る研究報告が数多くなされてきた。その中で脳内神経伝達物質であるモノアミンやアセチルコリン及びGABAなどが何らかの形でキンドリング現象の発生やその後の永続性に深く関わっていることが示唆されている。本研究は最近注目を集めているマイクロダイアリシス(局所的脳内透析)法を用いて、キンドリング現象の発生や永続性と密接に関連する脳部位から慢性実験下で連続的に透析液を抽出し、キンドリング現象の背景となる脳内神経伝達物質の動態を詳細に解析することを目的とした。今回は特に扁桃核キンドリングに伴う海馬のモノアミン系神経伝達物質(DAと5HT)に注目して解析した。被験体はマイクロダイアリシス法に最も適したラットを用いた。まず麻酔下で、扁桃核に慢性的にキンドリング刺激用ステンレス電極を植え込み、同時に、マイクロダイアリシスペローベ用のガイドカニューレを海馬に刺入した。一週間の手術回復期の後、毎日一回キンドリング刺激を行い、その刺激前後の数十分間の透析液を毎日採集し、分析した。その結果、キンドリングに判って、海馬のDAの代謝物質であるDOPACの量がキンドリング刺激前と比較して刺激後28倍に増大した。それに対して、5HTの代謝物質である5HIAAはキンドリング刺激に伴う顕著な変化は示さなかった。以上のことから、海馬内のDA系の代謝増進がキンドリング現象の発展過程、特に最終発作段階の発現に関わる一つの要因と考えられた。今後は、その他のモノアミン系物質や海馬以外の大脳辺縁系でのこれらの物質の細胞外変化を分析する必要がある。
矯正治療に伴う歯根吸収部の破歯細胞形成を誘導するセメント細胞アポトーシスの関与

In vivoにおいて、圧迫側歯根膜組織にTNF-α陽性細胞の発現が認められた。また、caspase 8陽性細胞およびTUNEL陽性細胞の増加を認めた。In vitroにおいては、compression force群の歯根膜細胞の細胞内にROS発現が認められた。またフローサイトメトリーにおいて、細胞周期のG1アレスト、アポトーシス細胞の増加が認められた。以上の結果から、歯根膜組織は至適矯正力によりTNF-α、caspase 8の発現と、ROS産生、細胞周期のG1アレストを通じアポトーシス細胞が発現することにより、矯正学的歯の移動時において、歯根膜組織の恒常性の維持に関与する可能性が示唆された。その結果、In vitroにおいては、compression force群の歯根膜細胞の細胞内にROS発現が認められた。ヘキスト33258染色では核の断片化などの形態変化が認められた。本研究の目的は矯正治療時の歯根吸収発生メカニズムの解明の一環として、破歯細胞形成・誘導にセメント細胞のアポトーシスが関与しているという仮説を基に、ラットを用いた実験的歯根吸収モデルにて、破歯細胞形成部にセメント細胞のアポトーシスが起こっているか観察する。さらに、破歯細胞形成とセメント細胞アポトーシスの関係を解明するためにin vitroで三次元歯根膜線維芽細胞・骨髄細胞・骨細胞共培養系に対する加圧刺激によるアポトーシスが破歯(骨)細胞形成を促進するかを検討する。24年度までにIn vivoにおいて、圧迫側歯根膜組織に炎症性サイトカインであるTNF-α陽性細胞の発現が認められた。以上の結果から、破歯細胞形成・誘導にセメント細胞のアポトーシスが関与している可能性が示唆された。【目的】歯科矯正学的歯の移動において、歯根吸収は予測困難な偶発症の一つである。歯根吸収の原因は複雑であるが、本講座では歯根吸収の発生に骨吸収性サイトカインが関与していることを報告している。ラットの実験的歯の移動時に、圧迫側歯根膜に生じた硝子様変性組織に隣接する有細胞セメント質のセメント細胞がアポトーシスを示し、さらにセメント芽細胞が骨芽細胞同様に破歯細胞の誘導に大きく関与しているとの報告や、矯正学的歯の移動時に圧迫側の圧縮された歯根膜細胞は移動の初期段階でアポトーシスによって除去され、同じ部位に骨吸収が認められたとの報告をしていることから、歯根吸収周囲組織のアポトーシスが破歯細胞の誘導に関与している可能性が考えられる。細胞死形態は、アポトーシス、オートファジー、ネクローシスに大きく分けられるが、細胞死がおきる時、これらの細胞死形態が混在している場合が多い。そこで本研究ではラットを用いた実験的歯根吸収モデルを用いて、歯根吸収部組織の破骨(歯)細胞形成と細胞死について免疫組織化学染色により検討を行った。【資料および方法】wistar系雄性ラットの上顎第一大臼歯を7日間10 gと50 gの矯正力で近心側へ牽引し、歯根吸収を惹起させた。当該部のパラフィン包埋切片はH.E.染色、TUNEL染色、TRAP染色を行った。【結果及び考察】10g群では12、24時間で歯槽骨側にTUNEL陽性細胞が認められ、5日後に歯槽骨側の吸収、TRAP陽性細胞がわずかに認められた。50g群では12時間後には歯槽骨側に、24時間後には歯槽骨・歯根側にもTUNEL陽性細胞が認められ、7日後に歯根吸収窩にTRAP陽性細胞が認められた。このことから歯槽骨・セメント質の吸収部歯根膜線維芽細胞の細胞死が破骨(歯)細胞の分化に関係している可能性が考えられる平成24年度はin vitroではヒト歯根膜細胞圧迫側モデルにて誘発されるアポトーシス細胞について検討することであった。得られた結果として、compression force群の歯根膜細胞の細胞内にROS発現が認められた。

ヘキスト33258染色では核の断片化などの形態変化が認められた。以上のことから、予定の90%は遂行できているので、研究の進行状況はおおむね順調である。平成25年度は骨髄細胞・骨細胞の共培養を行う。この培養方法はすでに本講座で確立しているので、予定通り研究を推進する。具体的には1三次元培養系を用いた骨髄細胞・骨細胞共培養系にcompression forceを加え、RANKLとケモカイン(IL-8, MIP-1, MCP-1)の産生量と遺伝子発現量を検討する。2さらに、骨細胞に紫外線照射を行い人為的にアポトーシスを起こし、CICEB, PYCARD, BAK-1, TNFRSF, BCL-2およびアポトーシス(apoptosis)阻害剤であるカスパーゼ(caspase) 3の発現を検討する。平成24年度は骨髄細胞・骨細胞の共培養を行う。三次元培養系を用いてラット骨細胞、間質細胞、骨髄細胞を1,25(OH)2D3存在下で培養し、紫外線照射によりアポトーシスを惹起させ、破骨細胞形成をTRAP染色にて確認する。次に上記培養系の骨髄細胞上に歯根膜線維芽細胞を培養し、80 mm micro cover glass(消耗品費)を乗せ、分銅を用いて1.0、2.0、3.0、4.0 g/cm2で3、6、9、12、24時間負荷をかけ、破骨細胞形成をTRAP染色にて確認する。3. real-time PCR:ラットの骨細胞、間質細胞、骨髄細胞を1,25(OH) 2D3存在下で培養し、紫外線照射によりアポトーシスを惹起させた骨細胞より、また上記の培養系の骨髄細胞上に歯根膜線維芽細胞を培養し、それらにcompression forceを加え、CICEB, PYCARD, BAK-1, TNFRSF, BCL-2の遺伝子発現量の検討を行う。4.カスパーゼ阻害剤(Z-VAD-FMK)による阻害実験細胞培養液中にアポトーシス阻害剤であるZ-VAD-FMKを添加し、3と同様に産生量とmRNAの発現を検討する。
口腔がん克服に向けた代謝ストレスシグナル制御機構の解明

口腔領域で頻発する固形がんは、十分な血管新生がともなわないため低酸素・低グルコースストレス状態にあり、がん細胞は代謝要求性がきわめて高い状態にある。このようなストレス下では、オートファジーが細胞増殖に貢献していると考えられる。さらに、低栄養は不良タンパク質蓄積をまねき、小胞体ストレス誘導性の生存・増殖シグナルが発信される。ストレス耐性状態にある口腔がんを克服する一つの方策として、オートファジーや小胞体から発信される生存シグナルを抑制し、強い小胞体ストレスによる細胞死シグナルを惹起することが有効であると考えられる。本研究では、がん細胞における代謝ストレスシグナルを解明した。このようなストレス耐性状態にある口腔がんを克服する一つの方策として、オートファジーや小胞体から発信される生存シグナルを抑制し、強い小胞体ストレスによる細胞死シグナルを惹起することが有効であると考えられる。事実、ボルテゾミブなどの抗がん剤は小胞体ストレス誘導性アポトーシスを惹起する。本研究では、がん細胞における代謝ストレスシグナルを解明し、その分子標的に基づき、増殖シグナルを細胞死シグナルへと変換させることで新規口腔がん治療法開発に繋げることを目的とする。小胞体ストレスを分子標的とした疾患制御については、これまで小胞体ストレスの緩和という方策で様々試みられていたが、小胞体ストレス自体は細胞生存シグナルも発信することから、がん治療においては必ずしも得策ではない。そこで、代表者がこれまでに明らかにしてきた、ASK1-JNK経路を介した小胞体ストレス誘導性アポトーシスシグナルと、上記Atg12/Atg5複合体によるIRE1α経路の制御を組み合わせることで、がん細胞でとくに増強されているオートファジー・小胞体ストレスシグナルを「生存・増殖→細胞死」へとシフトさせることで、口腔領域に頻発する固形がんの全く新しい治療基盤を打ち出すことを目指す。平成27年度は、「Atg12/Atg5-IRE1α結合に必要不可欠な最短アミノ酸配列の同定」「Atg12/Atg5-IRE1α結合を阻害する分子基盤の開発」について実験を進め成果を得た。上記概要に従い、具体的に下記項目について研究を進めた。・Atg12/Atg5-IRE1α結合に必要不可欠な最短アミノ酸配列の同定。オートファジーを含めたオルガネラは、内因的・外因的なストレスに応答し環境に応じたストレスシグナルを発信している。同様に、質的・強度的に異なった小胞体ストレスの条件下で、Atg12/Atg5とIRE1αの結合も大きく変動することから、Atg12/Atg5のIRE1αへの結合を一方的に保持または破綻させることが出来れば、Atg12/Atg5の非古典的な役割を明らかにすることが期待される。本項目では、Atg12/Atg5がおおよそ200アミノ酸から成るIRE1αキナーゼ領域のどの領域に、またIRE1αに直接結合するAtg12側の結合領域をマッピングし、結合に不可欠な最短アミノ酸配列を同定した。・Atg12/Atg5-IRE1α結合を阻害する分子基盤の開発<単鎖型中和抗体の開発>同定した最短アミノ酸配列をもとに、当該領域に対するモノクローナル抗体を作製する。Atg12/Atg5-IRE1α結合は細胞内で起こる現象のため、重鎖・軽鎖からなる巨大な二本鎖抗体そのものが細胞内で中和抗体として機能する可能性は低い。近年、この抗原認識部位の可変領域を応用した単鎖型抗体が、各医学分野で特定の分子の機能を抑える新規の技術として期待されている。そこで、モノクローナル抗体産生ハイブリドーマより、重鎖・軽鎖の可変領域のアミノ酸配列および塩基配列を決定した。<細胞膜透過性結合阻害ペプチドの開発>単鎖型抗体の成否によらない予備的実験系として、Atg12およびIRE1α側のそれぞれの結合領域ペプチドを、膜透過性配列(TAT配列やオリゴアルギニンなど)を付加することで、Atg12/Atg5-IRE1α結合を競合的に阻害する結合阻害ペプチドを合成した。本研究では、がん細胞における代謝ストレスシグナルを解明し、その分子標的に基づき、増殖シグナルを細胞死シグナルへと変換させることで新規口腔がん治療法開発に繋げることを目的と、下記の検証を実施した。単鎖型中和抗体および結合阻害ペプチドの効果の有無を、リコンビナントAtg12とIRE1α(細胞質内領域)を用いて、分子間相互作用測定装置により解析した。その結果をもとに、抗体およびペプチドを改変することでさらに活性の高い阻害剤の開発を進めている。

結合阻害活性においてin vitro実験系で最適化された単鎖型中和抗体および結合阻害ペプチドについて、CMVプロモーター下に挿入した環状DNAプラスミドベクターを作製した。HEK293細胞などを用いて、結合阻害活性を生化学的に確認した後に、扁平上皮がん細胞へ発現させ細胞内在性Atg12/Atg5-IRE1α結合レベルおよびXBP1、NF-κB、JNK経路の活性化を検証した。併せて、IRE1αの活性レベルについても解析し、これらの分子の関与を明らかにした。[in vitro評価]単鎖型中和抗体および結合阻害ペプチドの効果の有無を、リコンビナントAtg12とIRE1α(細胞質内領域)を用いて、分子間相互作用測定装置により解析し、その有効性を得た。[in cell評価]結合阻害活性においてin vitro実験系で最適化された単鎖型中和抗体および結合阻害ペプチドについて、CMVプロモーター下に挿入した環状DNAプラスミドベクターを作製する。HEK293細胞などを用いて、結合阻害活性を生化学的に確認した後に、扁平上皮がん細胞へ発現させ細胞内在性Atg12/Atg5-IRE1α結合レベルおよびXBP1、NF-κB、JNK経路の活性化を検証し、それらの関与を示すことが出来た。併せて、IRE1αの活性レベルについても解析した。in cellでの最終評価として、扁平上皮がん細胞を低酸素・低栄養環境で培養することで、オートファジーと小胞体ストレスを惹起させ、その状況での細胞生存・増殖と細胞死誘導の細胞応答バランスについて、生化学的・細胞生物学的に証明した。[in vivo評価]マウス個体レベルでの評価を目指すため、ウィルスによる結合阻害分子(単鎖型中和抗体および結合阻害ペプチド)の導入を目指した。ベクターとしては、増殖細胞に効率的に導入が可能なレトロウィルスと、現在既に遺伝子治療の実績が多いアデノ随伴ウィルス(AAV)の両者を検討し、その有効性を示すことが出来た。口腔領域で頻発する固形がんは、十分な血管新生がともなわないため低酸素・低グルコースストレス状態にあり、がん細胞は代謝要求性がきわめて高い状態にある。このようなストレス下では、オートファジーが細胞増殖に貢献していると考えられる。さらに、低栄養は不良タンパク質蓄積をまねき、小胞体ストレス誘導性の生存・増殖シグナルが発信される。このようなストレス耐性状態にある口腔がんを克服する一つの方策として、オートファジーや小胞体から発信される生存シグナルを抑制し、強い小胞体ストレスによる細胞死シグナルを惹起することが有効であると考えられた。事実、ボルテゾミブなどの抗がん剤は小胞体ストレス誘導性アポトーシスを惹起する。本研究では、がん細胞における代謝ストレスシグナルを解明し、その分子標的に基づき、増殖シグナルを細胞死シグナルへと変換させることで新規口腔がん治療法開発に繋げることを目指し、以下の研究を実施した。IRE1αは細胞質側にキナーゼ領域とRNase領域を持ち、Atg12/Atg5はキナーゼ領域にAtg12を介して直接結合する。これらの知見を元に、以下の研究項目を実行した。Atgファミリー分子による小胞体センサー活性制御メカニズムの解明(キナーゼ活性とRNase活性)
ケミカルダイレクトリプログラミングを活用した骨軟骨再生技術の創生

我々は、ヒト線維芽細胞から骨芽細胞を直接誘導する技術(ダイレクト・リプログラミング)を確立し、さらに1種類の化合物を添加して培養するだけでヒト線維芽細胞から骨芽細胞を誘導することにも成功した。本研究ではヒト線維芽細胞に化合物を添加して培養し、軟骨細胞を誘導する技術を確立する。そのために、1線維芽細胞から軟骨細胞へのコンヴァージョンの効率を向上。2軟骨細胞の性状解析と、正常な軟骨細胞との類似性等の評価。3コンヴァージョンの分子メカニズム解析。4in vivoにおける細胞動態、軟骨再生等の機能、および造腫瘍性の評価を行う。本研究の成果は、骨軟骨疾患に対する再生医療に有用であろう。
先行虚血、麻酔薬の心筋保護作用におけるミトコンドリアATP感受性Kチャネルの役割

先行虚血,あるいは揮発性吸入麻酔薬の心筋保護効果にミトコンドリアのATP感受性K(mito K_<ATP>)チャネルが重要な役割を果たすと考えられている。我々の研究目的は,mito K_<ATP>チャネル活性に及ぼす,プロポフォール,リドカイン,およびメキシレチンの影響について検討するとともに,先行虚血の心筋保護効果にmito K_<ATP>チャネルがどの程度関与しているかを検討することである。[方法]ラットの心臓をランゲンドルフ法にて灌流し,酵素灌流法により単一心筋細胞を取り出した。蛍光顕微鏡を使用しミトコンドリアのフラボプロテイン酸化蛍光を測定することにより,ミトコンドリアの酸化反応の指標とした。プロポフォール,リドカインおよびメキシレチンのmito K_<ATP>チャネル活性に対する作用を検討した。また,2,4 dinitrophenol(DNP,ミトコンドリアでのATP合成阻害薬)で標本を還流し,心筋虚血モデルとし,5分間の先行虚血,10分間の再還流後,15分間虚血した群(先行虚血郡)と先行虚血なしで15分間虚血した群(対象群)とでmito K_<ATP>チャネル活性を比較検討した。[結果]25μMジアゾキシド(mito K_<ATP>チャネル選択的開口薬)の添加によりフラボプロテイン自家蛍光はDNP値の63±19%(n=7)まで増強した。プロポフォール,リドカイン,およびメキシレチンは濃度依存性にジアゾキシドより誘導したフラボプロテイン自家蛍光を抑制した。また50%抑制濃度(EC50値)はそれぞれ14.6μg/ml(n=9),98±63μM(n=7),107±42μM(n=7)であった。また,対象群では15分虚血後にK_<ATP>チャネル活性がbaseline値に比較して188±45%増加したのに対して,先行虚血群では252±51%増加した。先行する短時間の心筋虚血、あるいは揮発性吸入麻酔薬の前投与が、続いて起こる長時間の心筋虚血に対して保護的に作用する。近年、この効果の機序としてミトコンドリアのATP感受性K(K_<ATP>)チャネルが重要な役割を果たす。我々の研究目的は、先行虚血や麻酔薬の心筋保護効果にミトコンドリアK_<ATP>チャネルがどの程度関与しているかを検討することである。【方法】ラットの心臓をランゲンドルフ法にて灌流し、酵素灌流法により単一心筋細胞を取り出した。蛍光顕微鏡を使用しミトコンドリアのflavoprotein酸化蛍光を測定することにより、ミトコンドリアの酸化反応の指標とした。ジアゾキシド(ミトコンドリアK_<ATP>チャネルの選択的開口薬)の反応を調べ、発生した蛍光が、ミトコンドリアK_<ATP>チャネル活性を反映していることを確認した。1、フェンタニルのミトコンドリアK_<ATP>チャネル活性に対する作用を検討した。また、2、2,4 dinitrophenol(DNP、ミトコンドリアでのATP合成阻害薬)で標本を還流し、心筋虚血モデルとし、5分間の先行虚血、10分間の再還流後、15分間虚血した群(先行虚血郡)と先行虚血なしで15分間虚血した群(対象群)とでミトコンドリアK_<ATP>チャネル活性を比較検討した。【結果】1、フェンタニルは濃度依存性にミトコンドリアK_<ATP>チャネルを有意に活性化した。以上の結果はフェンタニルがミトコンドリアK_<ATP>チャネルの活性化を介して心保護効果を示す可能性を示唆している。

2、虚血実験において、対象群では15分虚血後にK_<ATP>チャネル活性は基準値に比較して188±45%増加したのに対して、先行虚血群では252±51%増加した。以上の結果は、先行虚血による刺激が、それに引き続いた虚血時に開口率を上昇させるというミトコンドリアK_<ATP>チャネルの特性により心保護効果を生じる可能性が示唆された。先行虚血,あるいは揮発性吸入麻酔薬の心筋保護効果にミトコンドリアのATP感受性K(mito K_<ATP>)チャネルが重要な役割を果たすと考えられている。我々の研究目的は,mito K_<ATP>チャネル活性に及ぼす,プロポフォール,リドカイン,およびメキシレチンの影響について検討するとともに,先行虚血の心筋保護効果にmito K_<ATP>チャネルがどの程度関与しているかを検討することである。[方法]ラットの心臓をランゲンドルフ法にて灌流し,酵素灌流法により単一心筋細胞を取り出した。蛍光顕微鏡を使用しミトコンドリアのフラボプロテイン酸化蛍光を測定することにより,ミトコンドリアの酸化反応の指標とした。プロポフォール,リドカインおよびメキシレチンのmito K_<ATP>チャネル活性に対する作用を検討した。また,2,4dinitrophenol(DNP,ミトコンドリアでのATP合成阻害薬)で標本を還流し,心筋虚血モデルとし,5分間の先行虚血,10分間の再還流後,15分間虚血した群(先行虚血郡)と先行虚血なしで15分間虚血した群(対象群)とでmito K_<ATP>チャネル活性を比較検討した。[結果]25μMジアゾキシド(mito K_<ATP>チャネル選択的開口薬)の添加によりフラボプロテイン自家蛍光はDNP値の63±19%(n=7)まで増強した。プロポフォール,リドカイン,およびメキシレチンは濃度依存性にジアゾキシドより誘導したフラボプロテイン自家蛍光を抑制した。また,50%抑制濃度(EC50値)はそれぞれ14.6μg/ml (n=9),98±63μM (n=7),107±42μM (n=7)であった。また,対象群では15分虚血後にK_<ATP>チャネル活性がbaseline値に比較して188±45%増加したのに対して,先行虚血群では252±51%増加した。
生活習慣病の予防と遺伝子環境交互作用の解明を目指した大規模コーホート研究

本研究は、佐賀市民約12000名を20年間にわたって追跡し、がんなどの生活習慣病の罹患・死亡に関わる生活習慣と遺伝要因および遺伝子環境交互作用を明らかにする事を目的とした。追跡調査(死亡者183名、がん新規罹患者267名を把握)、生活習慣調査票の再現性調査(434名に実施)、横断研究(食事・身体活動・ストレス・遺伝子多型と炎症・血糖の関連など)、5年後の第二次調査(8454名に実施)を実施した。今後さらに追跡を継続し、縦断研究を実施する。本研究では、20052007年にベースライン調査に参加した佐賀市民12078名を20年間にわたって追跡し、がんなどの生活習慣病の罹患・死亡に関わる生活習慣と遺伝要因(遺伝子多型)および遺伝子環境交互作用を明らかにして、日本人における生活習慣病の予防に資する事を日的とした。調査内容は、生活習慣などに関する質問票調査、血液検査と遺伝子解析のための採血、血圧測定、身長・体重・体脂肪率・腹囲・臀囲の測定、電子歩数計による身体活動量の測定、および長期間の健康状況に関する追跡調査である。今同の5年間の研究期間には、以下の検討を行う。(1)がんなどの生活習慣病の罹患・死亡状況に関する追跡調査を実施する。(2)ベースライン調査に基づく、横断研究を行う、メタボリックシンドローム、(腹部)肥満、血液検査値(HbAlc、血清脂質、尿酸、肝機能、高感度CRP、アディポネクチンなど)などを結果指標として、種々の生活習慣要因、身体計測値、身体活動量、候補遺伝子多型との関連および遺伝子環境交互作用を検討する。(3)生活習慣の変化や血液成分の変化を考慮するために、ベースライン調査から約5年後にベースライン調査とほぼ同様な内容の第二次調査を実施する。(4)ベースライン調査と第二次調査に基づいた縦断研究を実施する。両調査で共通に測定する血液検査結果(ヘモグロビンAlc、高感度CRPなど)の変化などを結果指標とする。本研究では、がんなどの生活習慣病の危険因子と防御因子および遺伝子環境交互作用を解明するために、将来20年くらいにわたる追跡研究を開始すると共に、べースラインデータを用いて種々の横断的研究を行う事を目的とした。べースライン調査は佐賀市において平成17年11月から平成19年12月にかけて実施され、12078名(協力率19.7%、男性5081名・女性6997名、血液提供者12072名、遺伝子解析同意者12041名)の参加者が得られている。なお、本研究は日本多施設共同コーホート研究(J-MICC Study)の共同研究としても計画された。対象者への協力依頼内容は、生活習慣・病歴などに関する質問票への記入、血液検査と遺伝子解析のための採血、血圧測定、身長・体重・体脂肪率・腹囲・臀囲の測定、電子歩数計による身体活動量の測定、および長期間の健康状況に関する追跡調査である。本年度は、まずべースラインデータの入力を行ってデータベースを構築すると共に、佐賀市の住民基本台帳との照合および住民票照会により平成18年12月までの死亡者および転出・転居者の把握を行った。また、横断的研究として、心血管疾患危険因子を複数保持する者を検出するための腹囲のカットオフ値を検討した結果、現行のメタボリックシンドロームの腹囲基準(男性85cm、女性90cm)では特に女性において見逃しが多い事が明らかとなった。さらに、食事パターンと血清高感度CRPの関連を検討した結果、男性において魚介類中心の食事パターンが炎症を促進させ、主食がパン中心の食事パターンおよび大豆類中心の食事パターンが炎症を抑制する可能性が示唆された。本研究では、平成1719年にベースライン調査に参加した佐賀市民12078名(協力率19.7%、男性5081名・女性6997名、血液提供者12072名、遺伝子解析同意者12041名)を20年間にわたって追跡し、がんなどの生活習慣病の罹患・死亡に関わる生活習慣と遺伝要因(遺伝子多型)および遺伝子環境交互作用を明らかにして、日本人における生活習慣病の予防に資する事を目的とした。本年度は、まず上記対象者の平成21年5月までの生存・異動状況を確認し、死亡者(平成19年末まで)および転出者の死因およびがん・循環器疾患・糖尿病・高血圧症の罹患状況を把握した。また、前年度実施した再現性調査(434名に1年後調査を実施)のデータ解析を行って、身体活動量に関する幾つかの項目(歩行・起立時間など)を除いて、生活習慣調査票の再現性が満足できるレベルにある事を報告した。

さらに、ベースライン調査に基づく横断研究で、1)加速度計(ライフコーダ)による身体活動量が高い者において高感度CRPが低い傾向にある事、2)特に低強度の身体活動量が高い者において総アディポネクチン・高分子量アディポネクチンが高い傾向にある事、3)食事パターンとしてシーフードパターンが肝機能検査値の上昇、パン食パターンが肝機能検査値の低下と関連している事、4)コーヒー飲用が肝炎ウイルス感染とは独立して肝機能検査値の低下と関連している事を報告した。現在、ヘモグロビンA1cおよび血中脂質(総コレステロール、HDL-コレステロール、中性脂肪)を結果指標として、種々の候補遺伝子多型(アディポネクチン、PRKAA2、PPARなど)との関連および生活習慣要因との交互作用に関する検討を進めている。また、横断研究の一環として、血中サイトカイン(IL-6、IL-8、IL-10、TNF-αなど)の測定およびミトコンドリア遺伝子多型の解析を進めている。本研究では、平成1719年にベースライン調査に参加した佐賀市民約12000名を20年間にわたって追跡し、がんなどの生活習慣病の罹患・死亡に関わる生活習慣と遺伝要因(遺伝子多型)および遺伝子環境交互作用を明らかにして、日本人における生活習慣病の予防に資する事を目的とした。本年度は、まず平成17年度にベースライン調査に参加した佐賀市北部在住の約1900名について、5年後の第二次調査を実施し、約1400名の調査を完了した(参加率74%)。また、住民票照会により平成22年7月までの対象者の生存・異動状況を確認し、平成17年度のベースライン参加者(約1900名)および転出者(76名)についてはがん・循環器疾患・糖尿病・高血圧症の罹患状況を把握し、死亡者(平成2021年の63名)については保健所にて死亡票を閲覧してその死因を調査した。さらに、既に学会発表を行った内容の論文発表(メタボリックシンドロームの腹囲基準値の検討、食事パターンと高感度CRPの関連の検討)を行うと共に、ベースライン調査に基づく横断研究で、1)男性において能動喫煙あるいは受動喫煙の増加に伴い高感度CRPが上昇する傾向にある事、2)食事パターンとしてパン食パターンがHbAlcの低下と関連しているが、ADRβ2・ADRβ3遺伝子多型との交互作用は明らかでない事、3)女性においてPPARG遺伝子のAlaアリル保有者がHbAlcの低下傾向を示し、BMIおよび高脂肪食摂取との交互作用が認められる事を報告した。現在、がん・循環器疾患・糖尿病の罹患者について、その疾病の詳細(診断日、診断根拠など)について医療機関への問い合わせを実施すると共に、HbAlc、血中脂質、アディポネクチン、サイトカイン、高感度CRPなどを結果指標として、種々の候補遺伝子多型との関連および生活習慣要因との交互作用に関する横断的検討を進めている。本年度は、まず平成18年度にベースライン調査に参加した佐賀市東部・南部在住の約5000名について、5年後の第二次調査を実施して約3500名の調査を完了し、前年度の調査と合わせて約4900名の第二次調査参加者を得た(参加率73%)。また、住民票照会により平成23年7月までの対象者の生存・異動状況を確認し、平成18年度のベースライン参加者(約5000名)および転出者(55名)についてはがん・循環器疾患・糖尿病・高血圧症の罹患状況を把握し、それぞれの疾患の詳細について医療機関への照会あるいは出張採録を行った。
救急車からの高速データ通信を目指した高軌道衛星の調査研究

救急隊員が気管内挿管を行っているアメリカバージニア州では、その15%が食道に誤って入っているという情報があり、また現行の通信システムでは、救急隊員に適切な指示を出す、メディカルコントロールが確立されていない。見通し通信(仲上-ライスフェージング)は、通信の中でももっとも簡単な通信で、多量のデータを伝送できる。本研究は、天頂に飛来し、一見、止まって見える衛星があれば、都市部を走行中の救急車から高速データ通信(アップリンク)が可能と考え、その調査研究を行った。都市環境での受信電力測定では、長楕円軌道衛星COMETS衛星(さきがけ)のICEビーコンを走行しながら受信電力を測定し、高仰角(73度)では、静止軌道に比して格段の見通し率の改善することを確認した。都市環境における光学的障害物計測では、試験走行のデータから、2つのアンテナ(空間的タイバーシティ)を2.3m以上離さすとシャドウイングを高い確率で回避できることが算出された。また過去の東京都救急搬送データより、日本全国4800台の救急車には、呼損率0.02では6回線、全国規模では84回線が必要であること、またITU BT.500-9に準拠したMPEG-2医療画像評価より、帯域3.0Mbpsが最適であることが分かった。搭載機器、ことに中継器では、相互変調積による影響を回避すべき設計を提案した。また高軌道衛星の経済性として、IMT-2000との比較、また医療費削減と打ち上げコストの比較を、急性心筋梗塞をモデルに検討を加え、高軌道衛星4機が十分採算の合う通信手段であることが求められた。我が国のすべての地域を対象に救急車内の患者の動画像、データを高軌道衛星に伝送すべく、その是非、最適軌道、必要回線数を求めるのが最終ゴールである。具体的には、社会的課題、技術的問題点を洗い出し、高速衛星回線(動画像)による効用の臨床検証、都市環境における最適軌道、呼損率からの最適中継器の数を算出し、中継器が設計できる段階まで煮詰め、21世紀に向けた新しい社会システムを検討している。この中で今年度は、2つのテーマに研究、検討を行った。1、都市環境におけるCOMETS衛星からのビーコン信号の電力測定1999年6月、7月にかけて停波直前のCOMETS衛星(NASDA打ち上げ失敗のため超楕円軌道となる)のICE(23GHz)ビーコン波を利用し、富山県高岡市内で走行中の車で、スペアナによる受信電力の測定を行い、木立、建物からのshadowingを計測した。これにより静止軌道上NTT DoCoMo衛星(N-ster)に比して、東から西の走行では、32%の見通し率の改善を認めた。一方、超楕円軌道の衛星は、ほとんど継続して移動体から高速通信がターゲットに入るが、しかし、受信波はBessel関数として空間に存在し、走行により横方向に、衛星の秒7kmの飛行により縦方向に激しく変化していることも明瞭に測定された。これは、回線マージンが乏しいとフェーズロックが外れてしまい、QPSK、PSKでは通信が成り立たなくなることも推測される。2、高軌道衛星(例:TUNDRAなど)の最適軌道と高速デジタル通信のシミュレーション超楕円軌道の衛星技術は、わが国はまったく有しておらず、このBessel関数の処理、および最適軌道の検討を、シミュレーションを用いて数学的に行った。すでにBessel関数の数学的な解を求めるに至っている。なおshodwingのレイリー関数などの演算も、マルコフモデルで行っている。1、最繁時呼損率から求めた回線数(回線数算出)救急車よりの医療画像は、回線利用時間(東京都の資料より平均27分、搬送患者の8.5%が重症であり、この重症者を対象として回線を使用)は比較的短いものの、一旦通信が成立すると、伝送の所要時間の割合が高いといった特徴がある。ポアソン分布、アーレンの式より最繁時呼損率を求めた。東京都6回線、全国50回線。