hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロ流動層の開発

マイクロ流動層の開発を目的として、初年度である本年度は『マイクロ流動層装置の製作』、『円筒型流動層を用いた流動化特性の測定』、『マイクロ流路の数値シミュレーション』、『DEM数値シミュレーションコードの開発』に取り組んだ。『マイクロ流動層装置の製作』ではレーザーカッターおよび3Dプリンターで試作を行い、いずれの方法においてもある程度の精度でマイクロサイズの装置の製作が可能であることを確認した。ただし、高精度の装置を製作するためには製作方法の工夫や外注が必要であることが分かった。『円筒型流動層を用いた流動化特性の測定』では、内径3、4、6mmのアクリル製流路に平均粒子径50μmのガラス粒子を充填した流動層を製作し、所有していたマイクロフィーダーに組み合わせることにより円筒型流動層の実験装置を準備した。流動化特性として流速に対する層高変化について内径の異なる装置で調べた。層高の変化は、内径の大きいラボスケールの特性と同様の傾向を示したが、流速が高くなると流動層の粒子の部分的な輸送を生じることが確認された。この原因として次のことが推測された。1つは層流流れでの速度分布が形成された影響を受けたということ。2つ目は粒度分布で小さい粒度の粒子が終末沈降速度の関係から浮上したということ。また、3つ目はそれらの複合的な影響。これについて調査するために、『マイクロ流路の数値シミュレーション』として流体計算ソフトウェア「PHOENICS」を用いた流れ解析、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いた粒度解析を実施し、これら結果の考察から上記で説明した2つの要因が複合的に影響したためであることが推察された。さらに、『DEM数値シミュレーションコードの開発』として、これまで当研究室で実施してきたDEM数値シミュレーションコードをベースにマイクロ流動層の数値シミュレーションコードの開発を行った。科研費申請書における平成30年度の年次計画では『マイクロ流動層装置の製作』、『マイクロ流動層の数値シミュレーション』に取り組むことを計画した。『マイクロ流動層装置の製作』では、マイクロ流動層の流動化特性の計測を行うための実験装置として、可視化用の矩形型流動層と円筒型流動層の設計製作を予定し、予定どおり本校所有のレーザーカッターおよび3Dプリンターで試作を行った。円筒型流動層については製作品で実験が十分に可能であったため、自主製作の装置で流動層の流動化特性の測定を行った。これらの流動化特性の測定は平成31年度に実施する計画であったが、装置製作が予想よりも進んだため前倒しで測定を進めた。また、この流動化特性の測定において粒子の飛び出し現象が観測されたため、これらの解析を行うために平成31年度に導入予定であったPIVシステムを今年度予算で前倒しして導入することとした。今年度導入予定であった外注での装置製作と数値解析用ワークステーションは次年度での導入に見送ることとした。予定していた内容よりも進んだため、導入品の予定を入れ替えた。『マイクロ流動層の数値シミュレーション』では、流体計算ソフトウェア「PHOENICS」を用いた流れ解析を実施しマイクロ流路内の流速分布等を解析した。さらに、これまで当研究室で実施してきたDEM数値シミュレーションコードをベースにマイクロ流動層の数値シミュレーションコードの開発を進めた。開発は解析の試行を繰り返しながら進めていく必要があり、この解析に数値解析用ワークステーションを用いるが、現在のところ当研究室で所有しているワークステーションで代用できている。上記のとおり、予定していた計画はおおむね実施できており、内容によっては予定よりも進めることができた。導入品の順序変更は計画が前倒しになったことが理由であるため、おおむね順調に進展していると判断できる。平成31年度の年次計画として『マイクロ流動層の流動状態・流動特性の計測』、『数値シミュレーションによる流動状態の解析』に取り組む。『マイクロ流動層の流動状態・流動特性の計測』については平成30年度に前倒して実施し始めているが、継続して測定を行う。粒子の運動状態をPIVシステムで可視化計測し、同条件で実施する数値シミュレーションと比較検討する。円筒型流動層では粒子の運動追跡は難しくなるため、粒子濃度分布や層膨張等を数値シミュレーション結果と比較検討して流動状態を推定する。『数値シミュレーションによる流動状態の解析』については、現在開発中のDEMを用いたマイクロ流動層の数値シミュレーションコードの開発を進める。また、流体計算ソフトウェア「PHOENICS」を用いた二流体モデルによる流れ解析を実施し、解析結果および実験結果との比較検討を行っていく。さらに、研究分担者である長田と協力して反応率測定用実験装置の製作を進める。平成32年度の年間計画『マイクロ流動層を用いた反応率の測定』、『反応率測定用実験装置内の流動状態の数値シミュレーション』に取り組む。マイクロ流動層での流動条件に対する反応率の評価では、「固体酸触媒を用いた酢酸エチルの加水分解反応」「活性炭微粒子を用いた次亜塩素酸の分解反応」をモデル反応として予定している。マイクロ流動層前後の濃度をガスクロマトグラフ、SBT法ー分光光度計により分析評価し、流動特性と反応率の関係について調査する。

『円筒型流動層を用いた流動化特性の測定』では、内径3、4、6mmのアクリル製流路に平均粒子径50μmのガラス粒子を充填した流動層を製作し、所有していたマイクロフィーダーに組み合わせることにより円筒型流動層の実験装置を準備した。流動化特性として流速に対する層高変化について内径の異なる装置で調べた。層高の変化は、内径の大きいラボスケールの特性と同様の傾向を示したが、流速が高くなると流動層の粒子の部分的な輸送を生じることが確認された。この原因として次のことが推測された。1つは層流流れでの速度分布が形成された影響を受けたということ。2つ目は粒度分布で小さい粒度の粒子が終末沈降速度の関係から浮上したということ。また、3つ目はそれらの複合的な影響。これについて調査するために、『マイクロ流路の数値シミュレーション』として流体計算ソフトウェア「PHOENICS」を用いた流れ解析、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いた粒度解析を実施し、これら結果の考察から上記で説明した2つの要因が複合的に影響したためであることが推察された。さらに、『DEM数値シミュレーションコードの開発』として、これまで当研究室で実施してきたDEM数値シミュレーションコードをベースにマイクロ流動層の数値シミュレーションコードの開発を行った。科研費申請書における平成30年度の年次計画では『マイクロ流動層装置の製作』、『マイクロ流動層の数値シミュレーション』に取り組むことを計画した。『マイクロ流動層装置の製作』では、マイクロ流動層の流動化特性の計測を行うための実験装置として、可視化用の矩形型流動層と円筒型流動層の設計製作を予定し、予定どおり本校所有のレーザーカッターおよび3Dプリンターで試作を行った。円筒型流動層については製作品で実験が十分に可能であったため、自主製作の装置で流動層の流動化特性の測定を行った。これらの流動化特性の測定は平成31年度に実施する計画であったが、装置製作が予想よりも進んだため前倒しで測定を進めた。また、この流動化特性の測定において粒子の飛び出し現象が観測されたため、これらの解析を行うために平成31年度に導入予定であったPIVシステムを今年度予算で前倒しして導入することとした。今年度導入予定であった外注での装置製作と数値解析用ワークステーションは次年度での導入に見送ることとした。予定していた内容よりも進んだため、導入品の予定を入れ替えた。『マイクロ流動層の数値シミュレーション』では、流体計算ソフトウェア「PHOENICS」を用いた流れ解析を実施しマイクロ流路内の流速分布等を解析した。さらに、これまで当研究室で実施してきたDEM数値シミュレーションコードをベースにマイクロ流動層の数値シミュレーションコードの開発を進めた。開発は解析の試行を繰り返しながら進めていく必要があり、この解析に数値解析用ワークステーションを用いるが、現在のところ当研究室で所有しているワークステーションで代用できている。
保存的セルオートマトンの構造とその計算能力

本研究では、物理的な質量保存に対応する性質をモデル化した数-保存的セルオートマトン(NCCA)の粒子移動モデルとしての性質を、その計算能力や計算量的側面から明らかにすることが目的である。1次元の場合にはモーション表現と呼ばれる粒子の移動を元にしたモデルと対応づけられることが知られているが、NCCAの近傍サイズとモーション表現の関係を明らかにするため、階層的モーション表現と呼ぶ新しいモーション表現を定義した。これは、それぞれの粒子の移動を決定するために参照する必要のあるセルの数に関して、適用順序を規定したモーションで表したもので、NCCAの性質をより大局的な粒子移動とより微細で複雑な粒子移動とを階層的に分離して理解することができる。例えば、単純な平行移動はたった一つのセルのみを参照するだけで可能であるが、複雑な粒子移動は多数のセルの粒子の配置に依存する。今年度はモーション表現と実際の遷移規則の引数パターンとの関係を調べるために、NCCAの遷移関数で値が1になる引数のパターンの集合を詳細に調べた。可能なパターン集合のうちNCCAに対応するものだけに着目すると、パターン集合が、われわれがquadとpairとよぶ、パターンの4つ組みまたは2つ組の集合として表現できることがわかった。さらに近傍サイズnとn-2のNCCAのquadとpairは密接に関係しており、quadのみまたはpairのみで構成されるNCCAに関しては、近傍サイズnとn-2の場合には相互にNCCAを導き出すことができる。この関係を用いて、quadとpairの組合せのみに探索範囲を限定した、新たなNCCA列挙手法を提案した。quadとpairによるNCCAの表現をさらに分析することにより、NCCA自体の性質をより深く調べることができると考えている。昨年度の研究で、すべての階層的モーション表現を包含するような木構造で表現すると、NCCAの規則を適切に圧縮表現する方法として用いることができることがわかり、逆にその木を構成することでNCCAの規則を列挙することが可能ではないかと予想されいた。また、近傍サイズnの階層的モーション表現はn-1の場合を包含した再帰的な構造を持っており、その性質を利用することで、すべてのn-1までのNCCAの階層的モーション表現が分かっている場合にnの場合を効率的に求められる可能性があることが示唆されていた。そこで今年度は、値が1のパターン集合の要素間の性質を詳細に調べた。その結果、値が1のパターンをノードとするグラフ表現として、われわれがquadとpairと呼ぶ二種類の部分グラフの集合として表現できることがわかった。すなわち、すべてのパターンの組合わせを考えなくてもquadとpairを構成しうる組合わせのみを調べることで列挙できる可能性がある。これは非常に興味深い知見であり、当初予定を変更しこの表現に関する研究を優先することにした。その結果、われわれは近傍サイズn-2のNCCAのうちquadのみ、またはpairのみで構成されるNCCAから近傍サイズnのNCCAでquadのみ、またはpairのみで構成される場合を求める方法を示し、さらに一般の近傍半径の場合にquadのみ、またはpairのみのNCCAの数を求められることを示した。われわれはこの異なる近傍サイズに関する関係を用いてquadとpairのみを順次探索することでNCCAを列挙する方法を提案した。もしquadとpairとが混在するNCCAの場合の数を求めることができれば、任意の近傍サイズのNCCAを列挙せずにインデクシングできる可能性がある。以上のように当初予定とは異なる方針で研究を遂行したため、「やや遅れている」を選択している。現在、quadとpairの両方が含まれている場合の組み合わせに対応するNCCAの性質について調べている。まだ、それらの場合に対応するNCCAを重複なく数える方法は見いだせていないが、さらに興味深い知見がこの方針から得られる可能性が高い。そこで、2018年度に引き続いて2019年度も継続し、NCCAを列挙することなくインデクシングする方法を提案したい。さらに当初の方針に準拠した階層的モーション表現と、この新たな表現方式の関係をも明らかにしたい。また、同じく当初の研究目的である2次元NCCAの場合にも階層的モーション表現を考えることができるが、まだその性質は明らかではない。そのとき、1次元におけるquadとpairの考え方を拡張して、2次元NCCAの粒子移動の特徴づ付けを行なえる可能性がある。2019年度はその観点から2次元NCCAも考察したい。2次元以上の場合をいきなり考えるのは難しいため、まず1次元の場合に関して取り組んだ。今年度はNCCAの規則から階層的モーション表現を求めるアルゴリズムを構成した。アルゴリズムの正当性はまだ証明には至っていないが、NCCAの近傍サイズと階層的モーション表現との関係についての新たな知見を得た。

特に、ある近傍サイズの階層的モーション表現を木構造で圧縮表現することでNCCAの構造を簡潔に表現できるだけでなく、新たな列挙手法を構成することができると予想された。階層的モーション表現で表すことで、NCCAの挙動をより直感的に理解できるだけでなく、その表現自体の有効性を持つことがわかった。任意に与えられたNCCAの規則から、その階層的モーション表現を求めるアルゴリズムを構成した。このアルゴリズムを用いて、近傍サイズが5以下のNCCAの階層的モーション表現をすべて求めた。その結果、各近傍サイズのNCCAの階層的モーション表現を根が平行移動か恒等写像に対応するモーションで、順次複雑なモーションをノードに持ち、すべての階層的モーション表現を包含するような木構造で表現すると、NCCAの規則を適切に圧縮表現する方法として用いることができることがわかった。逆にその木を構成することでNCCAの規則を列挙することが可能ではないかと予想された。また、近傍サイズnの階層的モーション表現はn-1の場合を包含した再帰的な構造を持っており、その性質を利用することで、すべてのn-1までのNCCAの階層的モーション表現が分かっている場合にnの場合を効率的に求められる可能性があることが示唆された。本研究では、物理的な質量保存に対応する性質をモデル化した数-保存的セルオートマトン(NCCA)の粒子移動モデルとしての性質を、その計算能力や計算量的側面から明らかにすることが目的である。1次元の場合にはモーション表現と呼ばれる粒子の移動を元にしたモデルと対応づけられることが知られているが、NCCAの近傍サイズとモーション表現の関係を明らかにするため、階層的モーション表現と呼ぶ新しいモーション表現を定義した。これは、それぞれの粒子の移動を決定するために参照する必要のあるセルの数に関して、適用順序を規定したモーションで表したもので、NCCAの性質をより大局的な粒子移動とより微細で複雑な粒子移動とを階層的に分離して理解することができる。例えば、単純な平行移動はたった一つのセルのみを参照するだけで可能であるが、複雑な粒子移動は多数のセルの粒子の配置に依存する。今年度はモーション表現と実際の遷移規則の引数パターンとの関係を調べるために、NCCAの遷移関数で値が1になる引数のパターンの集合を詳細に調べた。可能なパターン集合のうちNCCAに対応するものだけに着目すると、パターン集合が、われわれがquadとpairとよぶ、パターンの4つ組みまたは2つ組の集合として表現できることがわかった。さらに近傍サイズnとn-2のNCCAのquadとpairは密接に関係しており、quadのみまたはpairのみで構成されるNCCAに関しては、近傍サイズnとn-2の場合には相互にNCCAを導き出すことができる。この関係を用いて、quadとpairの組合せのみに探索範囲を限定した、新たなNCCA列挙手法を提案した。
セロネガティブ自己免疫疾患発症機構の免疫遺伝学的解析

重症筋無力症(MG)発症に、抗AChR抗体は重要であり、自己免疫疾患と考えられる。しかし、日本の3歳未満発症頻度ピークの小児期発症MGの約70%は、症状が眼筋に限局性の潜在性全身(LG)型であり、抗AChR抗体値は低値か陰性である。このような小児期発症MG病因解明は、セロネガティブ自己免疫疾患の病因解明に役立つ。MG・LG型は、全身の神経筋接合部AChRが障害が示唆され全身型(G型)の一病型と考えられる。MG・LG型患者において,1)AChR感作T細胞からTH1細胞タイプリンホカイン産生が認められること,2)HLA-DアリルタイプにおいDRB1^*1302/DQA1^*0102/DQB1^*0604発現が高頻度に認めらる(pc<10^<-20>,R.R.=53.4)。臨床経過において、MG・LG型発症・増悪因子として、AChR感作TH1細胞の関与あるいはウイルス疾患感染症関与など細胞性免疫異常が示唆される。活性化TH細胞性状による誘導免疫異常とHLA-DB鎖アミノ酸配列多型性との関係が推測され、細胞性免疫障害による自己免疫疾患発症にDQB鎮57番目疎水アミノ酸(バリン(V))との関係が認めらる。小児期発症MG・LG型発症とHLA-DQB鎖(57番目VをもつDQB1^*0604)アミノ酸多型性の関与が考えられた。また、MG・LG型患者末梢血リンパ球から確立されたCD4+T細胞ラインは、TCRVα2および3クローン、TCRVβ6.1および8クローンの拡大が認められた。これらのCD4+T細胞ラインは、IL-2とIFNγ陽性TH1タイプかIFNγとIL-4陽性TH0タイプであった。これらのことは、小児期発症MG・LG型は特異なAChR抗原T細胞エピトープにより活性化される。自己抗原-MHC分子-TCR複合体形成において、認識T細胞抗原エピトープは可塑的と考えられ、T細胞抗原エピトープアミノ酸配列および抗原エピトープ可塑性が活性化T細胞性状発現に影響する。3歳以下に発生頻度ピークの小児期発症重症筋無力症(MG)は、70%以上が潜在性全身(LG)型と考えられる特異的臨床症状を認める.LG型において血中抗AChR抗体値は陰性あるいは低値を示した.また、自己免疫疾患発症と強い関連を認めることが多いHLA-Dタイプにおいて、HLA-DR1^*0901-DQB1^*0302-DQA1^*0101,DRB1^*1302-DQA1^*0301-DQB1^*0604,あるいはこれらのへテロアリルが高頻度に認められ、ー方成人G型MGにおいてHLA-Dタイプ有意な関係は明らかでない.AChR応答T細胞が発症に重要であるため、小児期MG・LG型はAChR抗原分子内ユニークT細胞抗原エピートープを認識すると考えられた.小児期MG・LG型患者末梢血単核球をAChR抗原α鎖分子、IL2およびIL4刺激培養、34週間培養にてCD4+AChR

高応答性細胞ライン4例(全例、HLA-DR9,13)(S.I.>10)を確立した。CD4+AChR抗原高応答細胞ラインからRT-PCR法を用いTCRVβレパトリーおよび産生リンホカインレパトリーの検討を行った。コントロールとして成人G型MG(血中抗AChR抗体、HLA-DR4,15)患者からCD4+AChR応答細胞ラインを作製した.成人発症G型MGにおいてVβ2、6.1、7、13.2または15クローンの拡大、一方、小児期発症MG・LG型においてVβ2、3、6.1、7、10、14または17クローンの拡大が認められた。同じあるいは違うVβクローンの拡大が認められた。また、産生リンホカインレパトリーの検討から成人発症G型MGにおいてTH2一様細胞の増加、小児期発症MG・LG型においてはTH1一様細胞の増加が認められた.Vβレパトリーにおいて同じVβクローンの拡大が認められ、DRハプロタイプの相違を考慮すると、成人発症タイプと小児期発症MG・LG型は異なったAChR抗原α鎖分子ペプチドを認識する可能性が示唆された。小児期発症MG・LG型の病因の解明はセロネガチブの自己免疫疾患の病因の解析に役立つと考えられた。小児期発症重症筋無力症(MG)の潜在性全身(LG)型において、血中AChR抗体は陰性あるいは低値を示す。従って、LG型は、セロネガティブ自己免疫疾患の病因解明に役立つ。MG・LG型のHLA-ClassIIタイプの解析は、HLA-DR1^*0901-DQB1^*0302-DQA1^*0101, HLA-DR1^*1302-DQB1^*0604-DQA1^*0301,あるいはこれらのヘテロアリル発現を高頻度に認た。小児期発症MG・LG型のHLA-ClassIIタイプ発現頻度と臨床症状の関係において、ヘテロアリル発現患者において、ステロイド治療抵抗性が認められ、寛解・憎悪を繰り返す。(投稿準備中)AChR抗体高値全身(G)型MGにおいて、HLA-ClassIIアリル発現頻度に相関が認められなかった。このことは、MG発症に重要であるAChR応答T細胞認識T細胞抗原エピト-プが、LG型とG型において相違するが、あるいは活性化AChR応答T細胞産生サイトカインの相違が違った病状形成をする可能性が示唆された。ヒトAchRα鎖分子を刺激抗原として、小児期発症MG・LG型患者(HLA-DR 9-DQ3/DR 13-DQ6ヘテロアリル)末梢血リンパ球からCD4+T細胞ラインを確立し、T細胞ラインのTCRVαおよびVβレパトリーを検討した。TCRVα1,2および3クローン、TCRVβ2,5.1および6クローンの拡大が認められた。TCRVβ2および6のCDR3領域のアミノ酸配列の解析において、アミノ酸配列相同性が認められ、単一クローンの拡大である考えられた。MG・LG型患者のCD4+T細胞ライン産生サイトカインパターンは、IL-2とIFNγ陽性TH1タイプかIFNγとIL-4陽性TH0タイプであり、抗体産生と関係するTH2タイプは認められなかった。重症筋無力症(MG)発症に、抗AChR抗体は重要であり、自己免疫疾患と考えられる。しかし、小児期発症MGの約70%は、症状が眼筋に限局性する潜在性全身(LG)型であり、抗AChR抗体値は低値か陰性である。MG・LG型は、全身の神経筋接合部AChRが障害が示唆され全身型(G型)の一病型と考えられる。MG・LG型患者においてHLA-DアリルタイプにおいDRB1^*1302/DQA1^*0102/DQB1^*0604発現が高頻度に認めらる(pc<10^<-20>,R.R.=53.4)。
青少年の衝動不耐性と解離機制の関係についての精神病理学的研究

攻撃的行動は、ときに周囲にはまったく問題のないように見える人々によって引き起こされる。臨床的等価例の予備的調査では、この種の「突発的な逸脱行為」のメカニズムとして、解離、外傷記憶の侵入的想起、自閉傾向の三者が候補としてあげられ、なかでも解離機制の関与が濃厚と推測された。また一般青年(大学生、専門学校生)を対象に質問紙表調査を行った結果、攻撃性、解離傾向、外傷記憶、自閉傾向の各々の間に有意な相関(中等度)が認められ、その因果関係の分析(重回帰分析)では、解離、外傷体験、自閉的傾向の三要因によって説明される攻撃性は21%であることが示された。上記から解離と攻撃性は直接的な因果関係のうちにはないものの、解離は何らかの形で攻撃性の発現を媒介していると推測しうる。解離の「突発的な攻撃性」発現への関与について、本研究から引き出された精神病理学的に妥当な解釈モデルは次のようなものであった。すなわち、解離はそれ自体としては危機的な状況から主体を防衛するものであるが、防衛の破綻の局面では(解離された)攻撃性の突発的な解放を誘発するものであり、そこに予見不能な性格を付加する可能性がある。さらにもう一つの統計的調査は、とくに女性においてインターネット使用などの現代的な生活習慣と青年の攻撃性の間の有意な相関を示していた。これらの結果には、さらに詳細な検討が必要とされているが、少なくともメディア使用の一般化が青少年の心理に及ぼす効果については一定の警戒が必要である。最近、社会的にも問題にされることが多い、青年期を中心にみられる「予見不能の突発的逸脱行動」について、以下の諸点からの検討を継続中である:1)犯罪既遂例の検討:代表的な鑑定症例を中心に、鑑別診断的、機構論的、精神病理学的に解析中である。2)臨床等価例の検討:(1)犯罪、自殺に危うく至るほどの激しい逸脱行為、(2)予見不能性、(3)器質的疾患などの除外といった基準で、臨床等価例(現在約20症例)を選択し、鑑別診断的、機構論的、精神病理学的に解析中である。臨床診断ではDDNOS、PTSD,IEDなど多岐にわたるが、予測に反して定型的な人格障害に相当する症例はまれである。3)逸脱行為と関係する機制としては、解離(人格の多重性、imaginary companionなど)、外傷記憶の侵入的想起、自閉傾向が、予備的考察の段階ではあげられる。これら諸傾向の相互関係を検討するため、各傾向に対応する諸検査(BAQ,AQ,DES、外傷体験尺度)を施行する準備段階にある。4)同様の検査バッテリーを一般青年群に対して施行し、突発的な逸脱に関与すると推測しうる諸傾向と、現代的な生活習慣(TV,TVゲーム、携帯電話、インターネット使用)との関係について、統計的解析を行う準備を行っている。予備的調査の段階では、インターネット使用(情報閲覧サイト)ならびにTVゲームと自閉傾向との間に有意な正の相関、携帯メール使用と解離傾向に有意な正の相関、外傷体験、解離傾向、自閉傾向の3者の間に有意な正の相関、またTVゲーム、インターネット使用と、敵意、身体的攻撃性との間に正の相関(ただし言語的攻撃性との間には負の相関)が推測される。こうした解析をさらに数的に進めることによって、「突発的な逸脱行為」-攻撃性諸因子-精神医学的機制(解離、外傷記憶、自閉など)の相互関係についての解釈を次年度に行う予定である。青年期を中心にみられる「予見不能の突発的逸脱行動」について、前年度に引き続き、以下の諸点からの検討を行った:1)犯罪既遂例ならびに臨床等価例の検討:突発的な逸脱行為に関する機制としては、解離傾向(人格の多重性、imaginary companionなど)、外傷記憶の侵入的想起、自閉傾向の三者が予備的検討の段階であげられた。

2)攻撃性とこれら3要因の相互関係をさらに検討するため、各傾向に対応する諸検査(BAQ, AQ, DES、外傷体験尺度)を一般青年650名に対して行った。その結果、攻撃性と上記3要因のどの要因間にも中等度以上の相関が認められた。また重回帰分析によって、3要因は全体として21%の確率で攻撃性に成因論的に関与していると認められた。3)突発的な逸脱に関与すると推測しうる諸傾向と、現代的な生活習慣(TV, TVゲーム、携帯電話、インターネット使用)との関係について、統計的解析を行った結果、インターネット使用(情報閲覧サイト)ならびにTVゲームと自閉傾向との間に有意な正の相関、携帯メール使用と解離傾向に有意な正の相関外傷体験、解離傾向、自閉傾向の3者の間に有意な正の相関、またTVゲーム、インターネット使用と、敵意、身体的攻撃性との間に正の相関(ただし言語的攻撃性との間には負の相関)が認められた。4)こうした解析をもとに、現代青年における突発的攻撃性の発現モデルを精神病理学的観点から提示した。
幹細胞を用いた難治性肺疾患に対する肺再生治療の開発

近年、肺気腫をはじめとする閉塞性換気障害の患者は増加しており、慢性閉塞性肺疾患COPDは2020年には全世界の死亡原因の第3位になる。したがってCOPDの新たな治療法の開発は急務であり、今回COPDに対する幹細胞治療を用いた肺再生医療を考案することを目的とした。エラスターゼ吸入や肺全摘によるCOPD誘導マウスに対して、健常なマウスより脂肪幹細胞ADSCを分取し、経静脈的、経気管的に投与すると、移植細胞は障害肺へ集積した。肺機能解析には、小動物プレチスモグラフィや超偏極129XeMRIを用い、それぞれCOPDを改善させることを明らかにした。移植したADSCにより、肺内のHGF、SDF-1の発現が高くなり肺再生に関与することを示し、さらにADSCの一部がII型肺胞上皮へ分化することを免疫染色やFACSによる細胞ソートにより明らかにした。以上より、ADSCが損傷した肺胞細胞の新たな細胞供給源となり、肺再生の新たなメカニズムの一つになりえると考えられた。人工多能性幹細胞iPS細胞に関して、様々な成長因子を用いて肺胞上皮細胞への分化誘導法を検討した。分化誘導した細胞を標識して、上記と同様に肺障害マウスへの移植を施行し、肺胞への生着および呼吸機能の改善を確認した。ただし、iPS細胞からII型肺胞上皮への分化誘導法はいまだ確立されたものではなく、細胞移植の安全性を担保するためには未分化細胞の除去や分化誘導効率をさらに高める培養法の開発が必要である。肺の再生医療を考案する上で、脂肪幹細胞やiPS細胞が重要なツールになり得ると考えらえた。今後は、臨床応用をめざし、大動物を用いた安全性の確認を行っていく方針である。脂肪幹細胞を用いた研究に関しては、投与プロトコールを完成させ、大動物での投与実験を計画できる段階である。一方、iPS細胞から分化誘導した細胞を用いて、疾患マウスモデルへの細胞移植実験を実施しているが、効率のよい分化誘導を行わなければ腫瘍形成などの有害事象が起こり得るため、本年度も引き続き、マウスiPS細胞の分化誘導法および未分化細胞の除去法を検討していく。また、生着度の高い、肺胞前駆細胞の同定を進めている。また、細胞治療の臨床応用を目指した安全性の検討のため、今後大動物の肺切除モデル、肺気腫モデルを作成し、ADSC、分化したiPS細胞投与実験を行い、肺機能や肺組織に及ぼす影響を観察する必要がある。マウス・ヒトiPS細胞のII型肺胞上皮への分化誘導法を開発する。組織構築のために必要な呼吸器上皮における培養維持法を確立する。とくに、JQ1(BRD4阻害剤)による未分化細胞除去法やマトリゲルやラミニンを用いた三次元浮遊培養を用いた培養法を新たに試みる。分化誘導した細胞を用いて造腫瘍実験を行い、その安全性を確認する。さらに、肺再生に適した肺胞上皮幹細胞マーカーを同定し、生着に適した肺胞前駆細胞などの細胞群を明らかにする。また、脱細胞化した肺組織が同細胞の足場として働き、iPS細胞の分化・生着に関連することを検討する。同細胞を肺実質の脱細胞化肺構造(組織のスライス切片や肺構造を残して脱細胞化することによって作成した肺スカフォールド構造)に還流することで、その生着効率を評価し、肺構造の構築を評価する。幹細胞移植の安全性の検討のため、ブタなどの大動物を用いて、ADSCまたは分化したiPS細胞を肺動脈内投与し、生体内での移植細胞の動向を解析することで、免疫抑制プロトコールの実践を含めた移植細胞の安全性および肺再生効果を検討する。大動物アロ幹細胞由来肺胞前駆細胞、肺胞上皮細胞投与モデルを用いた免疫抑制剤の調整プロトコールシステムの確立し、臨床を想定したシュミレーションを行っていく。慢性閉塞性肺疾患COPDの新たな治療法の開発は急務であり、今回COPDに対する細胞治療を用いた再生医療を考案することを目的とした。今回、COPDに対する細胞治療を中心とした再生医療を考案するために、脂肪幹細胞ADSCおよびiPS細胞に着目し、細胞補充・生着型肺再生法を開発することを計画した。COPD誘導マウスに対して、健常なマウスよりADSCを分取し、経静脈的、経気管的に投与すると、組織学的に気腫性変化の改善を認め、呼吸機能検査では気道コンプライアンスの改善とガス交換率の改善を認めた。またADSCを肺胞上皮細胞への分化誘導培地で培養すると、分化前には発現していないII型肺胞上皮マーカーの発現を認めた。ADSCはII型肺胞上皮へ分化する可能性があり、肺損傷修復の過程で細胞供給源になる可能性が示唆された。人工多能性幹細胞iPS細胞を様々な成長因子を用いて肺胞上皮細胞への分化誘導法を検討した。iPS細胞から肺上皮への分化誘導については、確立した方法がないのが現状であり、胚性内胚葉、前方前腸、腹側化前方前腸、II型肺胞上皮への分化について、培養液、添加因子について検討を行った。それぞれの段階でのバイオマーカーを明らかにし、選択的に分化誘導する至適条件を2種類のiPS細胞を用いて明らかにした。さらに。

肺の再生医療を考案する上で、脂肪幹細胞やiPS細胞が重要なツールになり得ると考えらえた。平成29年度には、主として、脂肪幹細胞ADSC、分化したiPS細胞補充による肺障害マウスの解析を行った。ADSC補充による肺傷害修復については、現象として一定しており、そのメカニズムや効率の良い投与法を検討していく必要がある。また、iPS細胞から分化誘導した細胞を用いて、疾患マウスモデルへの細胞移植実験を行ったが、未分化細胞の存在による影響を考慮する必要があり、さらに効率のよい分化誘導を細胞種ごとに探索する必要がある。とくに、開発したプロトコールに加えて、未分化細胞を除去するレジュメを追加して行っていく。引き続き、マウスiPS細胞の分化誘導法を検討し、動物への投与実験を行い、肺機能や肺組織に及ぼす影響を詳細に観察する必要がある。また動物実験に並行して、ADSCやiPS細胞を用いて、各種間質細胞および細胞外器質を用いた共培養系(三次元培養)を確立し、生体内微小環境を再現し、In vitroでの器官形成を再現する試みを行っているが、再現性のある立体構造を構築するための培養法の確立に難渋しており、生体内に近い状況での組織修復・再生のメカニズムの解明を行う実験系の開発には時間を要する。近年、肺気腫をはじめとする閉塞性換気障害の患者は増加しており、慢性閉塞性肺疾患COPDは2020年には全世界の死亡原因の第3位になる。したがってCOPDの新たな治療法の開発は急務であり、今回COPDに対する幹細胞治療を用いた肺再生医療を考案することを目的とした。エラスターゼ吸入や肺全摘によるCOPD誘導マウスに対して、健常なマウスより脂肪幹細胞ADSCを分取し、経静脈的、経気管的に投与すると、移植細胞は障害肺へ集積した。肺機能解析には、小動物プレチスモグラフィや超偏極129XeMRIを用い、それぞれCOPDを改善させることを明らかにした。移植したADSCにより、肺内のHGF、SDF-1の発現が高くなり肺再生に関与することを示し、さらにADSCの一部がII型肺胞上皮へ分化することを免疫染色やFACSによる細胞ソートにより明らかにした。以上より、ADSCが損傷した肺胞細胞の新たな細胞供給源となり、肺再生の新たなメカニズムの一つになりえると考えられた。人工多能性幹細胞iPS細胞に関して、様々な成長因子を用いて肺胞上皮細胞への分化誘導法を検討した。分化誘導した細胞を標識して、上記と同様に肺障害マウスへの移植を施行し、肺胞への生着および呼吸機能の改善を確認した。ただし、iPS細胞からII型肺胞上皮への分化誘導法はいまだ確立されたものではなく、細胞移植の安全性を担保するためには未分化細胞の除去や分化誘導効率をさらに高める培養法の開発が必要である。今後は、臨床応用をめざし、大動物を用いた安全性の確認を行っていく方針である。脂肪幹細胞を用いた研究に関しては、投与プロトコールを完成させ、大動物での投与実験を計画できる段階である。一方、iPS細胞から分化誘導した細胞を用いて、疾患マウスモデルへの細胞移植実験を実施しているが、効率のよい分化誘導を行わなければ腫瘍形成などの有害事象が起こり得るため、本年度も引き続き、マウスiPS細胞の分化誘導法および未分化細胞の除去法を検討していく。また、生着度の高い、肺胞前駆細胞の同定を進めている。
異なる植生下の地下水涵養システムと鍾乳石形成の鍾乳洞内での “その場観測”

南大東島における植生による地下水浸透メカニズムとそれに伴う鍾乳石形成メカニズムの違いについて検討した.その結果,二酸化炭素濃度の高い土壌に浸透した降水が多量の二酸化炭素を溶存し,その結果,下位の基盤炭酸塩岩を溶解する.しかし少雨期には,土壌の乾燥により,降下浸透する滴下水で蒸発が活発に起こり,それに伴い二酸化炭素が脱ガスする.それにより,滴下水の過飽和度が高くなり,石筍の成長速度が速くなる.洞内の滴下水量データから甘蔗園土壌の方が乾燥しやすいことが推定され,そのため,甘蔗園下の方が過飽和度は高くなり,石筍の成長速度は速くなることが明らかになった.本研究では,炭酸塩岩からなる亜熱帯島嶼域の異なる地表植生下での地下水涵養システムと気候変動に伴う鍾乳石形成過程の相違を明らかにするために,沖縄県南大東島の鍾乳洞を対象として, 1)地表植生の異なる鍾乳洞内での気象観測機器による地下水涵養量と洞内環境変化の連続観測と鍾乳石・滴下水・二酸化炭素試料の採取,と2)鍾乳石・滴下水・二酸化炭素試料の成長速度測定と化学組成・安定同位体比等の各種分析により,地表植生の違いによる降水の地下水涵養システム・涵養量の検討と鍾乳石の形成過程と鍾乳石に記録された気候変動記録の解析を目的としている.平成26年度には,沖縄県南大東島中央低地北東部の標高20m付近に開口する山下洞(森林植生下)・今村洞(甘蔗園下)を対象として,洞内への気象観測機器類の設置・観測,各種試料採取,ならびに洞外の土壌二酸化炭素調査を実施した.鍾乳洞現地調査では,第1回調査で山下洞内の地図(今村洞は作成済)を作成し,山下洞・今村洞両洞内に雨量計・温度ロガーを設置し連続観測を開始した.その後,夏季・秋季・冬季に現地調査を行い,データの回収を実施すると共に,機器設置地点の二酸化炭素濃度測定と同位体分析用二酸化炭素試料を採取した.また機器設置地点近傍より鍾乳石を,雨量計設置地点と鍾乳石採取地点において滴下水の水質化学的性質の違いとその季節変化を明らかにするために,現地調査ごとに滴下水を採取した.さらに洞内機器設置点の直上に位置する地点からは,土壌二酸化炭素濃度と二酸化炭素を採取した.採取した鍾乳石試料の一部は,年縞による成長速度の測定と炭素・酸素安定同位体比測定ならびに化学組成分析を実施した.また滴下水分析用機器についても新たに導入し,滴下水分析を開始した.本研究では,炭酸塩岩からなる亜熱帯島嶼域の異なる地表植生下での地下水涵養システムと気候変動に伴う鍾乳石形成過程の相違を明らかにするために,沖縄県南大東島の鍾乳洞を対象として, 1)地表植生の異なる鍾乳洞内での気象観測機器による地下水涵養量と洞内環境変化の連続観測と鍾乳石・滴下水・二酸化炭素試料の採取,と2)鍾乳石・滴下水・二酸化炭素試料の成長速度測定と化学組成・安定同位体比等の各種分析により,地表植生の違いによる降水の地下水涵養システム・涵養量の検討と鍾乳石の形成過程と鍾乳石に記録された気候変動記録の解析を目的としている.平成27年度には,平成26年度に引き続き,南大東島中央低地北東部の標高20m付近に開口する山下洞(森林植生下)・今村洞(甘蔗園下)を対象として,洞内への気象観測機器類の観測,各種試料採取,ならびに洞外の土壌二酸化炭素調査を実施した.鍾乳洞現地調査では,主に両洞内に設置済の雨量計を用いて,春季・夏季・秋季・冬季に滴下水量と温度の連続観測を継続した.そのデータの回収時には,機器設置地点の二酸化炭素濃度測定と同位体分析用二酸化炭素試料を採取した.また機器設置地点近傍の鍾乳石採取地点において滴下水の水質化学的性質の違いとその季節変化を明らかにするために,滴下水を採取した.さらに洞内機器設置点の直上に位置する地点からは,土壌二酸化炭素濃度と二酸化炭素を採取した.これら採取した二酸化炭素・滴下水試料については,炭素酸素同位体比,各イオン濃度,アルカリ度の分析を実施し,季節ごとの洞内環境ならびに滴下水の化学的特性について検討を実施した.平成27年度は,平成26年度に山下洞・今村洞あわせて6地点に設置した機器を用いて洞内環境変化の連続観測を実施することができ,概ね良好なデータを取得することができた.また研究用試・資料に関しても,異なる地表植生条件における季節ごとの二酸化炭素試料(洞内・洞外)・滴下水試料(洞内)等の採取が順調になされ,さらにこれらの分析もぼぼ滞りなく行われた.

したがって,概ね順調に研究は進展しているものと判断される.本研究では,炭酸塩岩からなる亜熱帯島嶼域の異なる地表植生下での地下水涵養システムと気候変動に伴う鍾乳石形成過程の相違を明らかにするために,沖縄県南大東島の鍾乳洞を対象として, 1)地表植生の異なる鍾乳洞内での気象観測機器による地下水涵養量と洞内環境変化の連続観測と鍾乳石・滴下水・二酸化炭素試料の採取,と2)鍾乳石・滴下水・二酸化炭素試料の成長速度測定と化学組成・安定同位体比等の各種分析により,地表植生の違いによる降水の地下水涵養システム・涵養量の検討と鍾乳石の形成過程と鍾乳石に記録された気候変動記録の解析を目的としている.鍾乳洞現地調査では,平成26年度に両洞内に設置した気象観測機器を用いて,平成26年度夏季28年度春季の2年間にわたる滴下水量・温度連続観測の継続,四季に応じた現地観測(二酸化炭素濃度)・試料採取(滴下水)を実施した.また得られた全試料について,滴下水においては地表植生による水質化学的性質の違いと同一植生条件下での季節による水質変動を明らかにするために水素・酸素同位体比測定,アルカリ度測定,溶存イオン分析を行い,二酸化炭素試料については,地表植生による炭素安定同位体比の違いと同一植生条件下での季節変動を明らかにするために,溶存無機炭素の炭素同位体比測定を実施した.これらより得られた成果について国際学会・国内学会で公表し,国内外研究者と議論を行い,今後の研究計画の策定の参考とした.南大東島における植生による地下水浸透メカニズムとそれに伴う鍾乳石形成メカニズムの違いについて検討した.その結果,二酸化炭素濃度の高い土壌に浸透した降水が多量の二酸化炭素を溶存し,その結果,下位の基盤炭酸塩岩を溶解する.しかし少雨期には,土壌の乾燥により,降下浸透する滴下水で蒸発が活発に起こり,それに伴い二酸化炭素が脱ガスする.それにより,滴下水の過飽和度が高くなり,石筍の成長速度が速くなる.洞内の滴下水量データから甘蔗園土壌の方が乾燥しやすいことが推定され,そのため,甘蔗園下の方が過飽和度は高くなり,石筍の成長速度は速くなることが明らかになった.平成26年度は,計画していた洞内環境変化の連続観測のための機器設置(山下洞・今村洞あわせて6地点)ならびに連続観測を順調に開始することができ,現在も洞内において連続測定を継続中である.これは当初予定していた地点より多くの地点であり,これにより同一植生下における地点間の違いよる環境変化についても,より詳細に検討することが可能となった.また研究用試・資料に関しても,異なる地表植生条件における季節ごとの二酸化炭素試料(洞内・洞外)・滴下水試料(洞内)・鍾乳石試料(全6試料)等の採取が予定通りに遂行でき,概ね順調に研究は進展しているものと判断される.平成28年度は,平成26・27年度に南大東島山下洞・今村洞にて,気象機器による連続観測により得られた滴下水量・温度,四季に応じた二酸化炭素濃度濃度・滴下水の水素・酸素同位体比,アルカリ度,溶存イオン濃度の結果を基に,地表植生による水質化学的性質の違いと同一植生条件下での季節による水質変動を明らかにする.さらに炭酸塩岩地域の水質に影響を及ぼすと考えられる土壌と洞内の岩石採取とを実施し,より詳細な検討を行い,研究成果を国際・国内学会で公表する.炭酸塩堆積学平成27年度は,平成26年度に引き続き,南大東島山下洞・今村洞にて,気象機器による連続観測の継続(滴下水量・温度),四季に応じた現地観測(二酸化炭素濃度)・試料採取(滴下水)を実施する(春季・夏季・秋季・冬季の4回を予定).また採取試料については,平成26年度分とあわせ,滴下水については,地表植生による水質化学的性質の違いと同一植生条件下での季節による水質変動を明らかにするために,水素・酸素同位体比測定(質量分析;熊本大にて実施),アルカリ度測定(滴定分析;熊本大にて実施),溶存イオン分析(イオンクロマト分析;熊本大にて実施)を行う.さらに二酸化炭素試料については,地表植生による炭素安定同位体比の違いと同一植生条件下での季節変動を明らかにするために,溶存無機炭素の炭素同位体比測定(質量分析;福岡大にて実施)を実施する.さらに当初計画にはないが,地表と鍾乳洞間における滴下水の変化を知るために,土壌と洞内の岩石採取と現地調査時に実施し,既存分析装置を活用して分析を実施する.
DINE欠損運動神経の骨格筋支配における発生学的異常の解析

膜貫通型メタロプロテアーゼECEL1は遠位関節拘縮症(DA)の原因遺伝子として近年新たに同定された。他の原因遺伝子と異なり、ECEL1は神経細胞特異的に発現するため、神経因性の新規の発症機序が想定された。本研究では齧歯類のECEL1相同物であるDINEの欠損マウスで運動神経支配の形成過程を詳細に追跡した。DINE欠損運動神経では軸索分岐が著しく低下することが明らかとなった。さらに、これらの表現型は、DA患者で同定された変異を有するノックインマウスにおいても再現された。以上の結果より、ECEL1変異によるDAが運動神経の分岐異常により発症する可能性が示唆された。本研究の目的は先天性関節拘縮症の原因遺伝子DINE(ECEL1)の働きを特に運動神経の発達過程に着目して解析することである。運動神経特異的にGFPを発現するHb9::GFPトランスジェニックマウスとの交配により、DINEノックアウトマウスの全身の運動神経を可視化した。上肢、下肢の運動神経の発達過程を詳細に追跡したところ、上肢ではE13.5から、下肢ではE14.5からDINE欠損運動神経の分岐の減少が認められた。発達が進んだE17.5の下肢で、10種類以上の運動神経の分岐を定量的に評価したところ、半数以上で分岐数が著しく低下していることが明らかとなった。また、運動神経の筋内分岐数の低下に伴い神経筋接合部の形成も乏しくなっていた。DINEのヒトホモログECEL1への変異は先天性関節拘縮症を引き起こすことが知られている。1塩基のみの置換でも疾患を発症することが報告されているが、特定の1塩基置換がDINEの働きにどのように影響するのかは明らかでない。本研究では、病原性の1塩基置換の機能的影響を明らかにするため、1塩基置換変異を導入したDINEノックインマウスの作製を計画した。ノックインマウスの作製はゲノム編集技術の1つであるCRISPR/Cas9システムを用いた。培養細胞を使ってシステムが機能することを確認した上で、CRISPR/Cas9システムのRNAを合成し、適切な変異の入ったオリゴDNAとともにマウス受精卵にインジェクションした。仮親に胚を戻し、生後3週齢の時点でジェノタイピングを行った。1塩基置換が正しく挿入されている個体は性成熟を待って野生型マウスと交配し、次世代に変異が引き継がれるか、を調べた。これまでに複数系統の作製に成功していることが確認できている。膜貫通型プロテアーゼDINEのヒトホモログの変異は先天性関節拘縮症を引き起こすことが分かっている。ヒトホモログ変異の機能的意義を明らかにするため、前年度に、ゲノム編集技術CRISPR/Cas9システムを用いて、変異をマウスへと組み込んだ。3系統の樹立が確認できたので、今年度はそれらの変異マウスの表現型解析を行った。DINEの760番目のシステインをアルギニンに置換したノックインマウス(Cys760Arg)は生直後に呼吸ができず死に至った。運動神経特異的にGFPを発現するHb9::GFPトランスジェニックマウスとの交配により、運動神経を可視化したところ、胎生期の横隔膜において運動神経の軸索分岐が著しく低下していた。DINEノックアウトマウスと同様に、変異マウスは運動神経の発達異常により、呼吸ができず死に至ると考えられた。また、横隔膜のみでなく、上肢、下肢でも運動神経の軸索分岐が著しく低下していた。CRISPR/Cas9によるoff-target効果は認められなかった。これらの結果は、原因不明の先天性関節拘縮症が運動神経の発達異常により発症することを示唆する初めてのものであった。さらに、Cys760Glyも同様の表現型を示したため、760番目のシステインがDINEの機能に必須であることが分かった。別の変異マウスGly607Serでも同様の運動神経の異常が確認され、現象が一般化できることが明らかとなった。これまでのところ系統間の表現型に明らかな差はみられていない。ゲノム編集技術を利用して作製したノックインマウスの表現型解析が当初の計画以上に順調に進み、次年度に予定していた一部の実験まで既に終了している。膜貫通型プロテアーゼDINEのヒトホモログECEL1の変異は先天性関節拘縮症を引き起こすことが分かっている。変異の機能的意義を明らかにするため、初年度に、ゲノム編集技術CRISPR/Cas9を用いて、患者で同定されたミスセンス変異をマウスへと組み込んだ。前年度には、作製した変異マウスの表現型解析を行い、DINE C760Rマウスの運動神経で軸索分岐の異常を見出した。また、別の変異マウスG607Sでも同じ異常が観察された。胎生期C760Rマウスの脊髄においてDINEの免疫染色を行ったところ、運動神経細胞の細胞体では発現が確認できたものの、神経突起の陽性反応は消失していた。Western blottingを行うと、グリコシダーゼEndo-H耐性のバンドがC760Rでは検出できず、翻訳後修飾の異常が生じていた。G607Sマウスで免疫染色を行うと、DINE陽性反応の著しい減少が認められた。real time PCRでも同様の発現低下が確認されたことから、G607Sでの発現低下がmRNAレベルで生じていることが明らかとなった。ECEL

1変異を有する患者の一部に外眼筋の運動異常がみられる。そこで、変異マウスの外転神経の発生過程をwhole mount免疫染色により詳細に調べたところ、E12.5の時期にC760Rでは、軸索伸展が途中で止まる個体、間違った方向に伸びた個体が合計すると半数程度で認められた。このような軸索伸展の異常はG607Sマウスでも再現された。外転神経の発達異常は、ヒトホモログ変異を有する患者の表現型が神経因性に生じている可能性を示唆するものであった。外転神経の異常は、横隔膜、四肢の運動神経でみられた異常とは、時期、表現型、浸透率などいくつかの点で異なっていた。運動神経のタイプによってなぜこのような差が生じるのか、は今後の課題である。膜貫通型メタロプロテアーゼECEL1は遠位関節拘縮症(DA)の原因遺伝子として近年新たに同定された。他の原因遺伝子と異なり、ECEL1は神経細胞特異的に発現するため、神経因性の新規の発症機序が想定された。本研究では齧歯類のECEL1相同物であるDINEの欠損マウスで運動神経支配の形成過程を詳細に追跡した。DINE欠損運動神経では軸索分岐が著しく低下することが明らかとなった。さらに、これらの表現型は、DA患者で同定された変異を有するノックインマウスにおいても再現された。以上の結果より、ECEL1変異によるDAが運動神経の分岐異常により発症する可能性が示唆された。DINEノックアウトマウスの上肢、下肢での運動神経の解析が計画通りに順調に進んでおり、必要なデータを取り終えた状態にある。また、ゲノム編集技術を利用したノックインマウスづくりは初めての試みであったが、当初の計画以上に順調に作製が進み、次年度に予定していた一部の実験まで既に終了している。なぜDINEタンパクの1アミノ酸が置換しただけで運動神経の発達に異常がみられるのか、その原因を変異ごとに翻訳後修飾、局在など多角的に調べる。先天性関節拘縮症の発症原因をモデル動物を用いて探索している作製したノックインマウスの運動神経が異常を示すかどうか、運動神経を可視化し検証する。運動神経の可視化は運動神経特異的にGFPを発現するHb9::GFPトランスジェニックマウスとの交配により行う。複数系統のノックインマウスが存在するため、異なる変異を有する系統間で表現型を比較し、その違いを明らかにする。
携帯型生体アンプを用いた睡眠中の生体現象分析システムの開発

携帯型アンプを用いた睡眠中の生体現象分析システムを開発する目的で,被験者の睡眠中の生体現象を無線テレメータシステムと携帯型生体アンプとを用いて同時記録後,睡眠段階と心拍数,bruxism発現時の咬筋筋活動の持続時間と積分値をそれぞれ算出し,両装置間で比較した.結果は,いずれも両装置間で近似し,装置間に有意差が認められなかった.これより,携帯型アンプを用いた生体現象分析システムは,無線テレメータシステムによる生体現象記録システムと同程度の精度で記録できることが確認された.携帯型アンプを用いた睡眠中の生体現象分析システムを開発する目的で,被験者の睡眠中の生体現象を無線テレメータシステムと携帯型生体アンプとを用いて同時記録後,睡眠段階と心拍数,bruxism発現時の咬筋筋活動の持続時間と積分値をそれぞれ算出し,両装置間で比較した.結果は,いずれも両装置間で近似し,装置間に有意差が認められなかった.これより,携帯型アンプを用いた生体現象分析システムは,無線テレメータシステムによる生体現象記録システムと同程度の精度で記録できることが確認された.近年、本体が300gと小型であるが、生体現象を24チャンネルで24時間連続記録できる携帯型アンプが市販され、大型の睡眠ポリグラフと同等の記録を行え、また付属のPCカードにデータが記録されるため、自宅での応用が可能となってきた。そこで、本研究は、簡便かつ高精度の携帯型生体アンプを用いた睡眠中の生体現象分析システムの開発を試みた。被験者は、全身に臨床的な異常と咀嚼系に障害の既往が認められず、事前に実験の主旨についての説明を受け、同意した20歳代の健常者5名を選択した。生体現象は、TEAC社製携帯型生体アンプを用いて、被験者の夜間睡眠中の両側咬筋筋電図、オトガイ筋筋電図、脳電図、心電図、呼吸運動図、眼球運動図をデータレコーダに同時記録した。次いで、データレコーダから再生した生体現象を表示でき、咬筋筋活動の定量的分析を行えるプログラムを作成した。これにより、睡眠中の生体現象のデータをオンラインリアルタイムでコンピュータのディスプレイに表示して被験者の状態をモニタリングし、正確な記録が行われているか否かを確認できた。また、記録した生体現象のデータは、全チャンネル表示、各チャンネル表示、複数チャンネル表示を選択できることに加え、必要チャンネルの拡大、縮小表示をすることができた。さらに、記録した夜間睡眠中の咬筋筋活動について、振幅、積分値、持続時間、間隔時間をそれぞれ算出し、コンピューターのディスプレイに表示することができた。これらのことから、携帯型生体アンプで測定した生体現象をモニタリングし、正確な記録が行われているか否かを確認すると同時に必要な部分の生体現象データを記録、分析できる生体現象分析システムを開発できた。近年,本体が300gと小型であるが,生体現象を24チャンネルで24時間連続記録できる携帯型アンプが市販され,大型の睡眠ポリグラフと同等の記録を行え,また付属のPCカードにデータが記録されるため,自宅での応用が可能となってきた.そこで,本研究は,簡便かつ高精度の携帯型アンプを用いた睡眠中の生体現象記録システムの有用性を検討することを目的とした.被験者は,全身に臨床的な異常と咀嚼系に障害の既往が認められず,事前に実験の主旨についての説明を受け,同意した20歳代の健常者5名をとした.被験者の睡眠中の生体現象は,日本光電社製無線テレメータシステムとTEAC社製携帯型生体アンプを用いて,咬筋筋電図,オトガイ筋筋電図,脳電図,心電図,眼球運動図をデータレコーダに同時記録した.データは,オンラインリアルタイムでコンピュータのディスプレイに表示して被験者の状態をモニタリングし,正確な記録が行われているか否かを確認した.分析は,無線テレメータシステムと携帯型生体アンプで記録した生体現象から,任意に選択した区間の睡眠段階と心拍数,bruxism発現時の咬筋筋活動の持続時間と積分値をそれぞれ算出後,両装置間で比較した.任意に選択した区間の睡眠段階と心拍数,bruxism発現時の咬筋筋活動の持続時間と積分値は,いずれも両装置間で近似し,両装置間に有意差が認められなかった.これらの結果から,睡眠段階と心拍数,bruxism発現時の咬筋筋活動の持続時間と積分値の分析に際し,携帯型アンプを用いた生体現象記録システムは,無線テレメータシステムによる生体現象記録システムと同程度の精度で記録できることが確認され,臨床応用できることが示唆された.近年,本体が300gと小型であるが,生体現象を24チャンネルで24時間連続記録できる携帯型アンプが市販され,大型の睡眠ポリグラフと同等の記録を行え,また付属のPCカードにデータが記録されるため,自宅での応用が可能となってきた.