hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シナプトタグミンIの研究;多量体形成の重要性及びエンドサイトーシスにおける役割

シナプトタグミンI(SytI)は神経誘発性シナプス伝達における主要なCa^<2+>センサーであり、C2AとC2B、2つのCa^<2+>結合領域を持っている。近年特にC2B領域の2つのCa^<2+>結合部位、Ca1及びCa2がシナプス伝達において重要な役割を担っていることが分かってきている。これらのシナプス伝達における役割を精査するためにそれぞれの部位に変異を持っSytIをnullバックグラウンドで発現するショウジョウバエ幼生の神経筋接合部においてシナプス伝達を解析した。神経誘発性シナプス伝達はCa1部位に変異を持つ幼生では完全に消失していた、一方Ca2部位に変異を持つ幼生では強く抑制されてはいたが完全には消失してはいなかった。Ca2部位に変異を持つ幼生では神経誘発性シナプス伝達は外液中のCa^<2+>濃度依存的にquantal content(QC)が増加し、両対数グラフにプロットしたときの傾き(n)は野生型の3.1に対して2.0であった。そこで、我々はシナプトタグミンIC2B領域のCa1部位はCa^<2+>を感受するのに不可欠であるが、Ca2部位はCa^<2+>センサーの感受性に影響を与えると結論した。また、2つのCa^<2+>結合部位のうち一つが変異していてもnが2.0であることはSytIが二量体を形成して働いていることを示唆している。さらにこの神経誘発性シナプス伝達が完全に消失した幼生で高K^+誘発性シナプス伝達の頻度が一定の範囲ではCa^<2+>濃度依存的に低下することを明らかにした。これにより神経誘発性シナプス伝達における非同期のシナプス伝達抑制機構にもSytIが関わっている可能性を示した。これらの結果はJ Neurophysiol.に発表されている。当初申請者はすでにCa^<2+>依存的なself-oligomerizationが阻害されたSytIの変異体、AD3ではシナプス伝達(evoked transmission)のCa^<2+>依存性が低くなっていることを示していた。また、野生型SytIを持つショウジョウバエのevoked transmissionのSr^<2+>依存性はCa^<2+>依存性より低いという結果も予備的な実験により得ていた(研究目的、図1)。Sr^<2+>はSytIをself-oligomerizeしないことが知られており、AD3変異体でSr^<2+>依存性とCa^<2+>依存性に差がなければCa^<2+>依存的なSytIのself-oligomerizationがシナプス伝達に役割を持っている強い証拠となる。そこで、AD3変異体及び野生型ショウジョウバエ幼生神経筋シナプスでのシナプス伝達のSr^<2+>依存性を解析する計画を立てていた。Sr^<2+>は野生型においてもAD3変異体においてもCa^<2+>と比べ神経誘発性シナプス伝達を引き起こす能力が低かった。特にもともと伝達効率の悪いAD3変異体では5mMのSr^<2+>においてもシナプス伝達はほとんど引き起こされなかった。このことからAD3変異体にはCa^<2+>依存的なself-oligomerizationの他にも未だ知られていない障害があることが予想された。AD3変異はC2B領域にあるため、C2B領域の新たな機能が示唆された。また、様々なSytI変異体の幼生神経筋接合シナプスでのエンドサイトーシスの解析を行う計画を立てていた。幼虫で確立しているFM1-43を用いたエンドサイトーシス解析方法を幼生に応用する技術が確立しつつある。幼生でも幼虫と同等の大きさのsynaptic bouton(神経終末)を持ち、exo-endo cycling poolが観察できるようになっている。

これにより神経誘発性シナプス伝達における非同期のシナプス伝達抑制機構にもSytIが関わっている可能性を示した。これらの結果はJ Neurophysiol.に発表されている。
EBSP-高次ラウエ帯反射を用いた高分解能その場応力解析手法

近年、金属材料のさらなる高性能化を目指す上で不可欠となる極めて重要な技術として、結晶粒レベルでの不均一変形のその場観測が注目されている。しかし、現存の手法では、その場観測によるひずみ計測の空間分解能は数10nmに迫っているものの、応力測定はリアルタイムの計測はおろか、その空間分解能は1μmのオーダーにしか達していない。そこで、本研究では、材料中の応力分布をリアルタイムで計測する事を目的に、SEM-EBSP中の高次ラウエ帯反射を用いた新たな応力計測手法の検討を行い、その有効性を示した。しかし、現存の手法では、その場観測によるひずみ計測の空間分解能は数10nmに迫っているものの、応力測定はリアルタイムの計測はおろか、その空間分解能は1μmのオーダーにしか達しておらず、両者の「時空間的ミスマッチ」が問題となっている。そこで本研究では、SEM-EBSP中の高次ラウエ帯反射に着目し、「応力テンソルの絶対値」を「リアルタイム」に求めることが可能な「汎用超高分解能応力測定手法の開発」を行うことを目的とした。SEM-EBSP中のHOLZ反射を用いる上で解決すべき問題点は、「動力学回折効果の影響」と「エネルギー分散の影響」の2つあり、これらを適切に評価し補正する手法を確立する必要がある。そこで本年度は、前者の問題を解決する事を主眼に動力学回折強度計算を用いた応力測定プログラムの開発並びにエネルギーフィルターを用いたEBSP解析システムの設計を行った。SEM-EBSP中のHOLZ反射の計算プログラムの開発は、多波動力学回折強度計算プログラムを用いた。なお本研究では、晶帯軸毎に強く励起される逆格子点は異なることを利用し、各晶帯軸を含む領域毎に強く励起される逆格子点だけを用いた固有値計算を行うプログラムの開発を行った。なお、エネルギーフィルターを用いたEBSPの取得は、エネルギーフィルターの納入が遅れたため次年度に行うこととした。近年、金属材料のさらなる高性能化を目指す上で不可欠となる極めて重要な技術として、・結晶粒レベルでの不均一変形のその場観測が注目されている。SEM-EBSP中のHOLZ反射を用いる上で解決すべき問題点は、「動力学回折効果の影響」と「エネルギー分散の影響」の2つあり、これらを適切に評価し補正する手法を碓立する必要がある。初年度は、前者の問題を解決する事を主眼に動力学回折強度計算を用いた応力測定プログラムの開発並びにエネルギーフィルターを用いたEBSP解析システムの設計を行った。本年度は、SEM中に設置するエネルギーフィルターの設置並びにシリコンの単結晶基板を用いたEBSP像の取得を行い、微小なひずみを付加した時に生じる高次ラウエ帯反射の変化をあきらかにすることを目的とした。その結果、エネルギーフィルターを用いないEBSP像においても、高次ラウエ帯反射によるコントラストを検出可能なことや、高次ラウエ帯反射は低次の回折像である菊池線よりもはるかにひずみ変化に敏感であることが確認できた。以上の知見を元に、動力学回折強度計算を用いた応力手法を実際に得られたEBSP画像に適用することで10^-5程度の微小ひずみを精度よく計測できることが示された。
新規癌遺伝子による消化器癌の早期診断と化学放射線療法の感受性予測法の開発

新規癌関連遺伝子SMYD2の化学療法・放射線療法に対する感受性遺伝子としての意義を検証した。現在まで感受性遺伝子としての意義を示すことはできていない。詳細な検討を進めている。早期診断・予後予測マーカーとして、血漿中の遊離DNAのSMYD2コピー数をSMYD2/RUNX3 ratioで示し、有用性を明らかにした。食道癌患者のコピー数は健常人より高値であり(p=0.16)、予後解析では、SMYD2高コピー数群の予後が不良であった(p<0.05)。肝癌、ファーター乳頭部癌でのSMYD2発現意義についても検証した。肝癌はSMYD2の坐位ずる1q32に増幅を持つ頻度が高く、細胞株レベルでは腫瘍の増殖、悪性度との関連を示すことができた。臨床検体での解析では現在のところ発現意義を見出せていない。乳頭部癌に関しては、SMYD2高発現症例で静脈浸潤陽性例が多く、予後不良な傾向を認めた(p=0.07)。今後、研究成果を更に発展させ、国内外学会、欧文誌に積極的に報告する予定である新規癌関連遺伝子SMYD2の化学療法・放射線療法に対する感受性遺伝子としての意義を検証した。今後、研究成果を更に発展させ、国内外学会、欧文誌に積極的に報告する予定である食道癌は、極めて悪性度の高い難治性の癌であり、手術、化学放射線療法、抗癌剤及び分子標的治療等の集学的な治療が望まれる。しかし、未だ実地臨床の現場で有望な診断及び治療標的分子は少ないのが現状である。申請者は、既知の食道扁平上皮癌の増幅領域のうち1q32-41増幅領域の再評価により、細胞増殖と腫瘍の悪性度に関わる新しい癌関連遺伝子SMYD2を同定した(Komatsu S, et al. Carcinogenesis2009)。今回は、今回、SMYD2に関して(1)各種消化器癌(肝癌、胆管癌、膵癌、胃癌他)での発現変化、悪性度への関与評価、(2)下流分子、標的分子の同定、(3)SMYD2とp53(血清抗体価)との同時測定による診断マーカーとしての応用、(4)化学放射線療法の感受性予測や耐性作用の解明、(5)血清遊離DNAのSMYD2増幅遺伝子コピー数の定量による早期・再発診断への応用を目的として研究を計画し、本年は(1)、(2)について研究を行った。(1)については、肝癌、ファーター乳頭部癌においてSMYD2発現の意義を免疫組織学的解析により評価した。判定は国立がん研究センター・津田均博士と共に行った。特に、ファーター乳頭部癌において、癌組織でSMYD2高発現患者群は低発現患者群より有意に予後不良な傾向を認め、ファーター乳頭部癌においてもSMYD2が癌の悪性度に関わることを明らかにした。現在、細胞株を用いてSMYD2の細胞増殖、浸潤との関わりについて解析を進めている。(2)に関しては、SMYD2と肝癌、ファーター乳頭部癌の抗癌剤感受性とSMYD2の関連を現在解析中である。また、今研究期間では、我々の施設で手術したファーター乳頭部癌患者のコホートを作成し、静脈浸潤が予後に関わることを明らかにし、欧文誌に報告した。今後、本年の研究成果を更に発展させ、実地臨床への応用を目指す予定である。また、研究成果は、積極的に内外の学会や欧文誌に報告する予定である。食道癌は、極めて悪性度の高い難治性の癌であり、手術、化学放射線療法、抗癌剤及び分子標的治療等の集学的な治療が望まれる。申請者は、既知の食道扁平上皮癌の増幅領域のうち1q32-41増幅領域の再評価により、細胞増殖と腫瘍の悪性度に関わる新しい癌関連遺伝子SMYD2を同定した(KomatsuS.et al.Carcinogenesis2009)。本研究は、SMYD2に関して(1)各種消化器癌(肝癌、胆管癌、膵癌、胃癌他)での発現変化、悪性度への関与評価、(2)下流分子、標的分子の同定、(3)SMYD2とp53(血清抗体価)との同時測定による診断マーカーとしての応用、(4)化学放射線療法の感受性予測や耐性作用の解明、(5)血清遊離DNAのSMYD2増幅遺伝子コピー数の定量による早期・再発診断への応用を目的として研究を計画した。

本年は(1)について、肝癌臨床検体とSMYD2発現について解析した。判定は国立がん研究センター・津田均博士と共に行った。現在のところ肝癌とSMYD2発現に悪性度等との関連を見出すことは出来ていない。更に染色法、症例を追加して検討する。一方、SMYD2発現株(Hep3B)のSMYD2siRNAによるノックダウンにより細胞増殖抑制は確認できており、FACSなど、さらなる細胞株レベルの解析を進めている。(5)に関して、血漿中の遊離DNAを用いて、SMYD2の増幅のコピー数を、realtimePCR解析で評価を行うことで、食道癌患者術前血漿と健常人血漿を比較して癌の存在診断、SMYD2増幅の有無の診断に有用であることを明らかにした。近日、英文誌で報告予定である。また、今研究期間では、我々の施設で手術した肝癌患者のコホートを作成し、関連した肝癌の治療知見を欧文誌に報告した。SMYD2解析においては、SMYD2が制御する癌抑制マイクロRNA、他の標的治療分子をアレイ解析で同定している。研究成果は、積極的に内外の学会や欧文誌に報告する予定である。癌関連遺伝子SMYD2と肝癌の関連について解析を進めてきた。肝癌はSMYD2の坐位ずる1q32に増幅を持つ頻度が高く、細胞株レベルでは腫瘍の増殖、悪性度との関連を示すことができた。今回、国立がんセンター津田均博士の指導のもと、肝癌臨床検体においてSMYD2の生物学的意義を明らかにすべく解析を行ったが、現在のところ意義を見出せていない。今後、引き続き染色法等の検討を繰り返し行い、発現意義を明らかにする予定である。血漿中遊離DNAを用いたSMYD2のバイオマーカーとしての意義についても検証をすすめてきた。異数性、治療・進行度による全DNA量の問題を回避し、単位染色体あたりの増幅コピー数を評価するために、SMYD2(1q32)のReference geneとして同染色体腕上に存在する非増幅遺伝子であるであるRUNX3(1p36)を用いて、血漿遊離DNAのコピー数をSMYD2/RUNX3 ratioで測定することとした。食道癌患者及び健常人の比較では、SMYD2/RUNX3血漿遊離DNAコピー数は健常人より高値であった(p=0.16)。予後解析では、SMYD2高コピー数群の予後が不良であった(p<0.05)。多数例での解析を進めて早期診断・予後診断バイオマーカーとして有用性を検証を行う。胃癌細胞株を用いて、SMYD2高発現細胞株に対してsiRNAを用いた遺伝子ノックダウン実験による5-FU、CDDPの抗癌剤感受性遺伝子としての評価を行った。しかし、現在のところ抗癌剤感受性遺伝子としての意義を明らかに出来ていない。今後は、食道癌や胃癌の臨床検体を用いて、臨床データと比較して発現意義の検証を続ける予定である。今年の研究成果を更に発展させ、臨床応用を目指して研究を継続する予定である。当研究成果は国内外学会、欧文誌に積極的に報告する予定である。臨床検体では、背景肝の状態、染色法などの問題を解決することで、今後臨床的意義を明らかにすることが可能と考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。SMYD2の肝癌での発現意義について、国立がんセンター津田均博士の指導のもと、臨床検体で明らかにする。また、血漿中遊離DNAを用いたSMYD2のバイオマーカーとしての意義も今後詳細に解析し報告予定である。
モジュライ空間の概代数性の研究

本研究においては、特に射影代数多様体のモジュライ空間の準射影性について、完全な解答が得られた。即ち、非特異射影代数多様体のモジュライ空間は、ハウスドルフであれば、必ず準射影代数多様体となることが証明された(G.Schumacherとの共著論文、Annals of Mathematics)に掲載予定)。さらに、射影代数多様体の射影変形において、多重種数が変化しないことを証明した(Nagoya Math.J.に掲載済み)。これは長年の未解決問題で、今後の代数多様体の理論において極めて基本的な定理である。また一般型代数多様体の多重標準写像の解析を行い、次元nのみによる定数が存在し、すべてそれ以上のmと全てのn次元一般型代数多様体Xについて|mK_{X}|が双有理埋め込みを与えることを証明した。これは2次元の場合のBombieriの定理の広範な一般化であり、これから例えばSeveriの予想が証明される。さらに多重種数の変形不変性を一般化し、劣随伴定理の形にまとめた。これは、今後様々な応用が見込まれる。以上のように、本研究では代数多様体に関する、基礎研究の礎となるいくつかの重要な結果が得られた。今年度得られた重要な結果は、多重種数の変形不変性である。即ちTheorem 0.1π:X→Δを単位円盤上の滑らかな射影族とする。この結果は30年以上前に予想されていたが、ごく最近まで、進展のなかった問題である。また、G.Schumacherと共同で、偏極代数多様体のモジュライ空間が、概代数的であることを証明する論文を書き上げた。結果自身は、1年以上前に完成していたが、書き上げるのに時間がかかった。また、平成13年2月19日から2月22日まで、箱根静雲荘にて「モジュライ空間の幾何学」と題する研究会を開き、充実した情報交換を行うことができた。参加者は18名で、藤木明(阪大)、S.Lu(阪大)、辻元(東工大)、満渕俊樹(阪大)久松真人(東工大)、小林亮一(名大)、並河良典(阪大)、高山茂晴(九大)、野口潤次郎(東大)、Alan Huckleberry(名大)、宮嶋公夫(鹿児島大)、本多宣博(広島大)、松下大介(数理研)、山ノ井克俊(数理研)、吉川謙一(東大)、榎一郎(阪大)、日向隆幸(名大)、二木昭人(東工大)が参加した。この間、多重種数の変形不変性を確立するとともに、さらにそれを一般化して、劣随伴定理としてまとめた。また劣随伴定理を応用して、一般型代数多様体の多重標準写像の研究を進めた。その結果Severiの予想を肯定的に解決した。また劣随伴定理を用いてFlipの構成について研究し成果を得た。まず、この研究の当初の目標であった偏極代数多様体のモジュライ空間がHausdorffであれば、準射影的であるという定理を証明し、それが出版されることになった。これは70年初めのマンフォードの幾何学的不変式論の主要目標であったが、幾何学的不変式論を使うことなく証明が完成したことになる。また、多重種数の射影変形不変性を証明し、出版した。今年度は多重種数の変形不変性を劣随伴公式の形に一般化した。これは、代数多様体Xの部分多様体(特異点を許す)上の多重随伴束m(Kx+L)の(乗数イデアル層付の)切断の拡張定理として定式化される。これにより、主に一般型の代数多様体の多重標準系についての情報が、次元に関する帰納的構造を持つことが分かり、多重標準系の双有理性に関して、次元だけによる定数が存在して、その定数を超える全てのmにたいして|mKx|が双有理埋め込みを与えることを示した(投稿中)。但し、上記の定数は明示的に与えることは今のところできない(曲面の場合は5でよかった)。この結果は、一般型代数曲面に関するBombieriの定理の広範な一般化でありまた、Severiの予想を解決するものである。

すなわち、与えられた代数多様体に対し、その多様体から一般型代数多様体への支配的有理写像は、双有理同値を除いて有限個しか存在しない。さらに上の理論をモジュライ空間の理論へと応用しました。今後一般型代数多様体の双有理モジュライの小林双曲性を行う準備を継続中。
NMRによるアミロイドβペプチドとトランスシレチンの相互作用に関する研究

(目的)アルツハイマー病は、不溶性アミロイドの蓄積から始まり、神経細胞の機能不全や変性といった複雑な経路を経て痴呆発症へいたる疾患である。脳内におけるβアミロイドの蓄積は、アルツハイマー病の原因の一つであり、βアミロイドの蓄積を抑制することができれば、アルツハイマー病の治療薬開発につながると期待されている。近年、トランスシレチンはアミロイドβペプチドに結合しβアミロイドの蓄積を妨げているという報告がなされた。本研究では、NMRを用いてトランスシレチンのどのアミノ酸がアミロイドβペプチドに結合しているのか明らかとし、βアミロイド形成阻害剤の開発を目指す。(結果)NMRに必須の安定同位体ラベルを円滑に進めるためには、トランスシレチンの大腸菌による大量発現系が必要である。私は、以前に報告されたトランスシレチンの大量発現系を改良し、LB培地1リットルあたり200mgのタンパク質を得ることに成功した。発現系構築に関する研究結果をProtien Purification and Expressionに投稿した。さらに、42残基からなるアミロイドβペプチドとトランスシレチンが、どのように結合しているのかについてNMRを用いて調べた。その結果、42残基からなるアミロイドβペプチド(1-42)は、トランスシレチンのVal20,Gly22,Ala108,Leu110,Ala120に結合していることを明らかとした。これらのアミノ酸残基の立体構造上の位置から、トランスシレチンのdimer-dimer interaction siteにアミロイドβペプチドが結合していると予想された。現在、様々な長さのアミロイドβペプチドとトランスシレチンの相互作用についてNMRを用いて解析中である。
アルケン類の電解ジカルボキシル化による1,2-ジカルボン酸の環境低負荷型合成

研究計画に基づき以下の検討を行い、以下のような実績が得られた。1)シクロヘキセンなどの脂肪族アルケンの電解カルボキシル化については、種々検討を行ったが電解カルボキシル化は進行しなかった。しかしながら、1,3-シクロヘキサジエンなどの環状ジエンを用いるとジカルボキシル化反応が進行し、相当する2-シクロアルケン-1,4-ジカルボン酸を5493%の収率で得ることに成功した。さらに、ニッケル触媒を用いるβ-ブロモスチレンの電解ホモカップリング反応は高収率で進行すること、得られるフェニル置換ブタジエンの電解ジカルボキシル化も容易に進行すること、これらの2つの反応がワンポットで行えること等も明らかとした。2)超臨界二酸化炭素を反応媒体としてフェニル置換アルケン類の電解ジカルボキシル化を検討したところ、収率よく相当するジカルボン酸を得ることができ、有機溶媒を用いた反応と比較してもほぼ同様の収率でジカルボン酸が得られることを明らかとした。3)特異な骨格としてメチレンシクロプロパン構造を有するビシクロ[n.1.0]アルキリデン誘導体のアルケン部位に電子吸引性基を有する基質についてジカルボキシル化反応を検討した。その結果、カルボキシル化は容易に進行し、1分子もしくは2分子の二酸化炭素を固定化したモノカルボン酸及びジカルボン酸が基質選択的に生成した。また、得られたカルボン酸はすべてexo-異性体であり、カルボキシル化反応が立体選択的に進行していることを明らかとした。一方、ラクトンより容易に得られる環状α-アルコキシビニルトリフラートの電解カルボキシル化反応はニッケル触媒を添加することにより容易に進行し、相当する環状α-アルコキシ-α,β-不飽和カルボン酸を良好な収率で与えることを見出した。研究計画に従い、スチレンを基質に用いてアルケン類の電解ジカルボキシル化反応の反応条件を検討した。その結果、DMF中、陰極に白金板、陽極にマグネシウム棒、支持電解質にEt_4NClO_4を用い、二酸化炭素をバブリングしながら-10°Cで、電流密度25mA/cm^2,通電量3F/molの条件下定電流電解を行うと、スチレンの電解ジカルボキシル化反応が容易に進行し、相当するフェニルコハク酸を転化率73%、収率66%(反応したスチレンをから90%)で得ることができた。同様の反応条件を用いて様々なフェニル置換アルケンの電解ジカルボキシル化反応を行ったところα-メチルスチレンやβ-メチルスチレン、スチルベン、1.1-ジフェニルエチレンなどいずれの基質を用いた場合も、相当するジカルボン酸をそれぞれ68%、70-77%、84-91%、93%の高収率で得ることができた。また、1.2-ジヒドロナフタレンや1-フェニルシクロヘキセンのような環状アルケンでも本反応は問題なく進行し、それぞれ73%、65%の収率で相当するシクロアルカン-1.2-ジカルボン酸が得られた。一方、反応経路の考察のためにそれぞれの基質のサイクリックボルタンメトリーの測定を行った結果、基質の還元電位にある程度の差が見られ、二酸化炭素の還元電位との相関により基質によって反応経路が異なることが示唆された。以上のように、マグネシウム陽極を用いる電解ジカルボキシル化反応によりフェニル置換アルケンから相当する1.2-ジカルボン酸を高転化率かつ高収率で、しかも従来法と比較して短段階かつ環境低負荷型で合成することに成功した。本成果は、2000環太平洋国際化学会議をはじめとする学会・シンポジウム等で既に発表され、学術論文としてSynlettに投稿し、現在印刷中である。
軟組織三次元動画とエックス線透視動画を同時に評価できる新しい嚥下動態解析法

ビデオ嚥下造影検査(VF)は嚥下運動を二次元のX線透視動画として観察するため、軟組織の三次元情報を欠如している。そこで、体表面の三次元運動情報をVFとシンクロさせる方法を開発することとした。開口が嚥下運動に与える影響をVFで観察しつつ、体表面の移動速度、距離、任意のポイントがなす角度などを定量的に記録できるシステムの開発に成功した。本システムは、計測だけでなく、体表面の動きを三次元動画として表現することも可能である。「ビデオ嚥下造影検査動画」と「検査中の外観様相動画」の同期を取るシステム構築を行った。「デジタルビデオテープから取り込んだ、あるいはコンピュータで直接キャプチャしたエックス線透視動画」を「ハンディカム、あるいはタブレット端末で撮影した検査様相動画」とコンピュータ上で編集して同期させた。この際、音声も同時に同期をとった。種類の異なる複数のデバイスで撮影した動画データを組み合わせたが(エックス線透視動画×様相撮影動画)、コンピュータで処理を行うことによって問題無く同期を得られた。研究成果を第21回日本摂食嚥下リハビリテーション学会で発表している。本研究成果は次の軟組織の三次元動画とビデオ嚥下造影検査動画を重ね合わせるシステムの構築の基礎データとなる。軟組織の三次元動画を作成するアプリケーション開発は、当初予定していた方法では実現が困難となったため改変を行っている。改変の目処が立ったのが、研究初年度末である。そのため、平成28年4月現在、アプリケーション購入の手続きを進めている。健常成人が種類の異なるエックス線造影剤加模擬食品を嚥下する様相をビデオ嚥下造影検査した。試験的に取得したデータでは、「ビデオ嚥下造影検査動画」、「検査様相動画」、「体表面に貼付したマーカーの動き」の同期・重ね合わせ動画作成に成功している。本アプリケーションでは、コンピュータ画像上でマーカー間の距離計測、角度計測などが可能である。初年度に予定していた嚥下動態を三次元解析するためのアプリケーション選定が終了している。今後は予定通りデータ蓄積を行う。前年度までで「ビデオ嚥下造影検査動画」と「検査中の外観様相動画」の同期を取るシステムを開発している(前年度研究実績の概要参照)。「体表面の軟組織の状態が嚥下機能に与える影響」を考察するため、上下顎の咬合状態が嚥下動態に与える影響を研究し、学会発表している。体表面の軟組織の動きが嚥下動態に強い影響を与えていることがわかった。本研究成果は次の軟組織の三次元動画とビデオ嚥下造影動画を重ね合わせるシステムで解析する事象を研究する基礎データとなる。三次元動画構築アプリケーションを平成28年度の初頭に購入している。「ビデオ嚥下造影検査動画」と「検査中の体表面三次元動画」をシンクロさせるため、調整、実験を繰り返した。「検査中の体表面三次元動画」のため、最初は生体の頭部を模したファントムを対象とし、三次元動画作成を試みている。画像取得用のカメラの種類、位置、コンピュータ画像処理の方法などを調整した。その結果、金属マーカーを座標点として三次元動画を作成することに成功している。その誤差は5%の範囲内にあり、精度が高いことがわかっている。つづいて生体の体表面の三次元動画の作成を試みている。上記の頭部ファントムと同様に、生体の体表面に金属マーカーを貼付し、座標点としている。頭部ファントムと生体の違いに起因するエラーが起きたため調整、実験を繰り返し、三次元動画の作成に成功している。これにより、ビデオ嚥下造影検査で喪失される軟組織の動きを三次元的に評価可能な方法を確立できた。三次元動画構築アプリケーションを購入した。ビデオ嚥下造影検査と体表面の軟組織三次元動態をシンクロさせる方法を開発した。生体の三次元動画作成に成功している。健常成人男性の体表面に5mmの鉄球を6個貼付し、ビデオ嚥下造影検査(VF)と体表面のマーカーとした。ヨード系造影剤を含むゼラチンゼリーを造影剤加模擬食品とした。X線透視装置を用いて、通常の嚥下と10mm開口、最大開口して嚥下する3通りのVF動画をコンピュータ上で取得した。体表面の動きを携帯音楽プレーヤー二台のカメラ機能とビデオカメラ一台を用いて撮影した。得られた動画をVFと同様にコンピュータに取り込んだ。得られた4種類の動画の開始点、終点、および再生速度を同期させた。コンピュータ上の仮想空間に設定する三次元座標のキャリブレーションのため、5mmの鉄球を8個埋め込んだ自作ファントムを撮影した。三次元運動解析ソフトウェアを用いて三次元動画を作成した。VFと同期した体表面軟組織3次元動画の作成に成功した。本動画は視野を360度変える事が可能であった。開口状態による嚥下動態の変化(6個の鉄球の速度・角度・距離・時間)を数値として記録することが可能であった。VFは嚥下運動を2次元のX線透視動画として観察するため、軟組織の3次元情報を欠如している。そこで、体表面の軟組織の3次元情報をVFとシンクロさせる方法を開発した。本法は側面VFしか行っていなくても、体表面軟組織の状態を数値で客観的に記録することが可能である。そのため、VFを単独で行うより、嚥下機能を詳細に評価できると考えている。また、市販のカメラ、コンピュータで作成可能なため汎用性が高い方法である。

ビデオ嚥下造影検査(VF)は嚥下運動を二次元のX線透視動画として観察するため、軟組織の三次元情報を欠如している。そこで、体表面の三次元運動情報をVFとシンクロさせる方法を開発することとした。開口が嚥下運動に与える影響をVFで観察しつつ、体表面の移動速度、距離、任意のポイントがなす角度などを定量的に記録できるシステムの開発に成功した。本システムは、計測だけでなく、体表面の動きを三次元動画として表現することも可能である。研究初年度に購入予定であった三次元動画構築アプリケーションの購入が研究二年目初頭の購入になった(研究費の使用が繰り越しになった)。わずかな遅れは否めないが、研究の進行に影響を及ぼすものではなく、予定通り研究を進める。軟組織の体表面の三次元動画作成に成功しているが、更に精度の高い方法を検討していく。また、被検者数を増してデータ蓄積を行う。歯科放射線研究初年度に購入予定であった三次元動画構築アプリケーションの購入が研究二年目初頭の購入になった。200万円を三次元動画構築アプリケーションの予算として予定していた。しかし、当初予定していた金額よりも安価で購入できたため差額が生じている。三次元画像構築&#8226;動画同期アプリケーションの購入に充てる。三次元動画構築の精度を高めるため、体表面の撮影を行うカメラの台数を増やす、あるいは他のアプリケーションの組合わせを計画している。
自己免疫疾患における組織浸潤リンパ球解析による増悪機序の解明

自己免疫疾患の増悪機序を明らかにするために、破壊性病変を主体とする橋本病と刺激性病変を主体とするバセドウ病のある自己免疫性甲状腺疾患をモデルに、それぞれの甲状腺浸潤リンパ球の解析を行い、それらの結果を比較することにより、自己免疫性甲状腺疾患の破壊性および刺激性増悪に関与するリンパ球サブセットを明らかにすることを試みた。フローサイトメーターを用いた解析より、橋本病の破壊性増悪に特徴的な変化として、末梢血に比し甲状腺内で細胞障害性T(Tc)細胞の増加を認め、バセドウ病の刺激性増悪に特徴的な変化として、CD5陽性B細胞の増加を認めた。また、橋本病とバセドウ病の両者に共通の変化として、末梢血に比し甲状腺内で甲状腺自己抗体産生能を有するCD5陰性B細胞の増加およびTαβ細胞の減少を認め、さらに甲状腺内免疫応答の増強を示唆するヘルパーT(TH)細胞の増加、サプレッサー・インデュサーT(TSI)細胞、サプレッサーT(Ts)細胞およびNK細胞の減少を認めた。サイログロブリン抗体および甲状腺ペルオキシダーゼ抗体はCD5陰性B細胞から産生され、CD5陽性B細胞はその産生を増強する可能性が示唆された。従って、自己免疫性甲状腺疾患の橋本病およびバセドウ病の甲状腺内では、ともに自己免疫応答の増強により甲状腺自己抗体を産生するCD5陰性B細胞が増加し、橋本病ではTC細胞が甲状腺破壊に働き、バセドウ病ではCD5陽性B細胞かTSHレセプター抗体の産生に関与している可能性が示唆された。一方、通常胸腺内でのみ見られnegative selectionと受けるとされるCD4^+CD8^+細胞と通常肝臓で胸腺外分化するT細胞として注目されているCD3^<1o>TCRαβ^<1o/->CD4^-CD8^-細胞が、自己免疫疾患の標的臓器である甲状腺内にも存在することを初めて見出し、病因との関連が注目された。フローサイトメーターを用いた解析より、橋本病の破壊性増悪時に特徴的な変化として、末梢血に比し甲状腺内で細胞傷害性T(T_C)細胞の増加を認め、バセドウ病の刺激性増悪時に特徴的な変化として、CD5陽性B細胞の増加を認めた。また、橋本病およびバセドウ病の両疾患に共通の変化として、末梢血に比し甲状腺内で甲状腺自己抗体産生能を有するCD5陰性B細胞の増加およびTαβ細胞の減少を認め、さらに甲状腺内免疫応答の増強を示唆するヘルパーT(T_H)細胞の増加、サプセッサー・インデューサーT(T_<SI>)細胞、サプレッサーT(T_S)細胞およびNK細胞の減少を認めた。従って、甲状腺自己免疫応答の増強により甲状腺内でCD5陰性B細胞が増加し、甲状腺自己抗体の産生が誘導されているものと考えられた。そして橋本病ではT_C細胞が甲状腺組織破壊に働き、バセドウ病ではCD5陽性B細胞がTSHレセプター杭体(TRAb)の産生に深く関与していることが示唆された。

さらに、これらの変化が橋本病およびバセドウ病の増悪時にそれぞれ特徴的に認められる末梢血リンパ球サブセットの変化と合致しており、解析困難なヒトの疾患の増悪機序の解明を進展させることができた。自己免疫疾患の増悪機序を明らかにするために、破壊性病変を主体とする橋本病と刺激性病変を主体とするバセドウ病のある自己免疫甲状腺疾患をモデルに、それぞれの甲状腺浸潤リンパ球の解析を行い、それらの結果を比較することにより、自己免疫性甲状腺疾患の破壊性増悪に細胞傷害性T細胞(Tc細胞)とTγδ細胞が関与し,刺激性増悪にCD5陽性B細胞が関与している可能性を明らかにした。しかし甲状腺内免疫応答の増強により著明に増加しているB細胞がCD5陰性B細胞であった。そこでCD5陽性B細胞がCD5陰性B細胞による甲状腺自己抗体産生に及ぼす影響について検討した。CD5陽性B細胞とCD5陰性B細胞をセルソーター(FACStarシステム)で分離し,甲状腺ペルオキシダーゼ抗体およびサイログロブリン抗体を産生するCD5陰性B細胞にCD5陽性B細胞を加えると,それらの甲状腺自己抗体の産生が増加することをELISPOT法で確認した。TSHレセプター抗体産生能に関しては検出に用いたバイオアッセイ(FRTL5ラット甲状腺細胞のcAMP産生能をみる方法)の感度の問題でその効果を確認できなかった。また甲状腺浸潤CD8+CD28+Tc細胞およびCD3+TCRγδ+Tγδ細胞等をハプニング法とセルソーター(FACStar)を用いて分離し,それらの自己の甲状腺上皮細胞に対する細胞傷害活性を調べることを試みたが,個々のリンパ球サブセットの収量が少なく,有意の結果を得ることができなかった。
単一遺伝子座異常による自然発症シェ-グレン症候群モデル動物の開発

我々はaly変異ホモ接合体とヘテロ接合体100匹以上のマウスについて病理学的解析を行い、ホモ接合体でのみ、涙腺、唾液腺にヒトシェ-グレン症候群とよく類似した、導管周囲の単核球の浸潤と腺房細胞の変性を主体とする炎症所見を20週令以降ほとんどのマウスで認めた。さらに膵にも14週例以降導管周囲の単核球の浸潤と腺房細胞の変性を認め、進行したものでは、外分泌線は完全に脂肪組織で置換されていた。次に、ホモ接合体とヘテロ接合体の交配を系統的に行い、aly遺伝子のホモ接合と涙腺、唾液腺や膵の外分泌腺炎の発症が極めてよく相関することを明らかにした。これらの結果から、alyホモ接合体で認められる外分泌腺炎の原因がaly遺伝子またはその極めて近傍の遺伝子であることが強く示唆され、alyマウスを単遺伝子座変異による自然発症シェ-グレン症候群や慢性膵炎のモデルとして確立することができた。さらに、涙腺、唾液腺および膵の免疫病理学的解析によりこれらの臓器への浸潤細胞はほとんどがCD4^+T細胞であることを明らかにし、また、alylalyマウスのCD4陽性脾T細胞をリンパ球を持たないRAG2欠損マウスに移入すると外分泌腺炎がトランスファーできることを明らかにした。これらの所見は、alylalyマウスのシエ-グレン症候群は自己免疫反応により誘導されることを示し、さらに、この反応で、CD4陽性T細胞が重要な役割を果すことを強く示唆した。また、我々は、alylalyマウスを用いてシエ-グレン症候群の治療法について検索を行い、抗IL-10抗体投与によりシエ-グレン症候群が改善することを明らかにした。この結果は抗IL-10抗体が自己免疫疾患の治療に有効である可能性を示唆した。我々はaly変異ホモ接合体とヘテロ接合体100匹以上のマウスについて病理学的解析を行い、ホモ接合体でのみ、涙腺、唾液腺にヒトシェ-グレン症候群とよく類似した、導管周囲の単核球の浸潤と腺房細胞の変性を主体とする炎症所見を認めた。さらに膵にも導管周囲の単核球の浸潤と腺房細胞の変性を認め、進行したものでは、外分泌線は完全に脂肪組織で置換されていたが、ランゲルハンス島は保存されていた。このような所見はヒトの慢性膵炎とよく類似していた。また肺には血管炎を認めた。これらの炎症所見は、加令と共に頻度が上昇し、膵、肺の所見は14週令以上で全例に、涙腺、唾液線炎では20週例以降全例で所見を認めた。しかし性差は、認めなかった。なお、消化管、甲状腺、性腺には所見はなかった。以上よりalyマウスは外分泌腺の系統的な炎症を認め、自然発症シェ-グレン症候群や慢性膵炎のよいモデルであることが示された。次に、ホモ接合体とヘテロ接合体の交配を系統的に行い、aly遺伝子のホモ接合と外分泌腺炎の発症が極めてよく相関することを明らかにした。この結果はalyホモ接合体で認められる外分泌腺炎の原因がaly遺伝子またはその極めて近傍の遺伝子であることを強く示唆している。さらに、涙腺、唾液腺および膵の免疫病理学的解析によりこれらの臓器への浸潤細胞はほとんどがCD4^+T細胞であることが明らかとなった。したがってこのマウスでの外分泌臓器の炎症の発症機序に自己免疫機序が関与することが示唆された。我々は、平成7年度に病理組織学的、また、免疫組織学的検索によりaly/alyホモ接合体マウスがヒトシェ-グレン症候群と類似の唾液腺炎、涙腺炎、および膵外分泌腺炎を来たすことを明らかにした。

平成8年度はaly/alyマウスのシェ-グレン症候群に自己免疫機序が関与するかを調べるために、aly/alyマウスの脾細胞をリンパ球を持たないRAG2欠損マウスに移入し、シェ-グレン症候群が脾細胞でトランスファーできることを明らかにした。一方、このようなシェ-グレン症候群の発症はaly/+ヘテロ接合体脾細胞の投与では認められなかった。さらに、移入する細胞を種々のマーカーで分画しどのような細胞がaly/alyマウスのシェ-グレン症候群発症に関与するか検索した。その結果、、aly/alyマウスの脾臓T細胞のみ、あるいはCD4陽性T細胞のみの投与でもシェ-グレン症候群を誘導できるが、B細胞やCD8陽性細胞の投与ではシェ-グレン症候群を誘導できないことが明らかとなった。これらの所見は、aly/alyマウスのシェ-グレン症候群が自己免疫反応により誘導されることを示し、さらに、この反応で、CD4陽性T細胞が重要な役割を果たすことを強く示唆した。また、我々は、aly/alyマウスを用いてシェ-グレン症候群の治療法について検索を行い、抗IL-10抗体投与によりシェ-グレン症候群が改善することを明らかにした。この結果は抗IL-10抗体が自己免疫疾患の治療に有効である可能性を示唆した。
がん患者・家族の主体的な生活習慣の立て直しを導く案内書の開発

最終年度は、「がん患者・家族の主体的な生活習慣の立て直しを導く案内書(案)」の精錬に向けて修正を重ね、がん患者・家族と支援に携わる看護師にとって活用可能な内容へと発展させることを目標として、以下の3点について実施した。1)研究協力者(前々科研で実施した「がん患者と家族の生活習慣立て直し対話の会」に参加し、自分に適した生活習慣を見出して主体的に生きるようになったがん体験者、ならびに前科研の協力者である看護師)に案内書(案)の確認を依頼し、活用可能性の観点から得た意見をもとに修正を加えた。2)案内書が有効なツールとなるかを検証するために、協力者以外のがん看護に携わる看護師に協力を得て、がん患者・家族への生活習慣立て直し支援への活用を試みた。結果として、がん患者・家族の主体的な生活習慣立て直しを促すことが可能であることを確かめることができ、活用可能であることが確認された。支援を受けたがん患者・家族からは、当事者にとって最も生活習慣の立て直しに関心が高まり、且つ案内書が有益であるあるタイミングとして、がんの診断を受け初期治療を終えた直後であることが示された。さらに、案内書の文章表現、図表等の用い方に関して修正の方向性を得ることができ、調整を行なった。3)本研究の全体構想とその成果について、前々科研、前科研の取り組みを包含した形で、日本統合医療学会におけるシンポジウムならびに日本がん看護学会における教育講演ならびに交流集会で発表し、聴衆との交流を深めることができた。また、本研究の理論的基盤であるニューマン理論に基づく学者らが集う研究会(The University of Tennessee, College of Nursing, USA)においても発表し、今後の研究の方向性に示唆を得ることができた。研究の全体構想は、がん患者・家族が、再発や進行の予防をめざして生活習慣を見なおし、より好ましい生活習慣の立て直しに自ら取り組もうという意識と行動の転換を促進するような方略を探究し、それを医療施設内や地域社会に普及させることである。上記全体構想の一環をなす本研究の目的は、前々科研で開発した「がん患者と家族の生活習慣立て直し対話の会」支援モデルと、その活用を看護師らと試みた前科研実績から得た知見に基づき、がん患者・家族が自己の体験に潜む智慧を引き出して主体的に生活習慣の立て直しに取り組んでいけるような案内書を開発することである。今年度は、以下の3点について実施した。1)前科研の成果を発表し、討議を通して、医療施設での取り組み拡大の推進に向けて、案内書が有効なツールとなっていくであろう点を確認した。2)本研究の枠組みである「健康の理論」の創出者であるニューマン博士と、案内書のデザインや方法論について討議し助言を得た。がん患者・家族の関心を引き付け、生活習慣の立て直しに積極的に取り組んでみようと思えるような案内書が備えるべき特徴や条件について話し合い、案内書のイメージを明確にした。3)前々科研で「生活習慣立て直し対話の会」に参加以後、主体的に生活しているがん患者から、活用している知識や考え方、また、それらを智慧に転換し、活用していくプロセスについて聞き取りを実施した。結果として、全員が知識に縛られることなく、自身の身体の声を聴き、自分に合った方法を見出して暮らしていること、ならびにその根底には、`自分の健康は自分で守る'、`自分の身体は自分でよく見極める'という認識があることが明確になった。案内書には、知識や方法の伝達のみならず、がんとの共生力を自ら高めていけるような内容を盛り込むことが必要であることが示唆され、これらを踏まえた案内書(案)の作成を次年度の課題とした。今年度の目標は、1)学会等の参加を通して情報収集と討議を重ね、本研究の意義を確認した上で、現実に即した具体的な実施方法を練り上げること、2)前々科研の参加者であったがん患者から、生活習慣立て直しの体験について聞き取りを行い、案内書の方向性を描くことであった。学会参加のみならず、本研究の枠組みである「健康の理論」を創出したニューマン博士との討議の機会を得て、直接助言を受けることができたことから、理論的観点から研究の方向性を明確にすることができた。また、生活習慣立て直しの体験を持つがん患者の語りから、主体的な生活を送る上での智慧やその獲得プロセスについて、重要な情報を得ることができた。これらの取り組みを通して、案内書作成の方向性を描くことができたため、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。今年度は、以下の4点について実施した。1)前々科研で実施した「がん患者と家族の生活習慣立て直し対話の会」に参加し、自分に適した生活習慣を見出して主体的に生きるようになったがん体験者からの聞き取りを継続した。

昨年度の聞き取りから、がんとの共生力を自ら掴んでいくことが、生活習慣立て直しの秘訣であることが明らかになったため、今年度の聞き取りでは、この部分に焦点をあててより具体的に体験を語ってもらった。結果として、`がんの捉え方の転換'、`生きる意味、生き方の転換'に包含される形で主体的に知識を獲得し、生活習慣立て直しに至っていることが明らかになった。2)聞き取りを行った体験者の意見や要望を取り入れながら、「がん患者・家族の主体的な生活習慣の立て直しを導く案内書(案)」の作成を進め、全体の骨子と要素が決定し、具体的な内容の精選の段階まで到達した。3)ニューマン理論に基づく研究者が集まる会に参加し、ニューマン博士をはじめ米国のスカラーとの意見交換を経て、案内書の冒頭もしくは巻末に、理論的な考え方についての解説を加えることを決定した。4)前科研の継続的な取り組みの成果を発表し、医療施設だけでなく地域における看護活動においても案内書が有効なツールとなることを確認した。今年度の目標は、昨年度描いた方向性に向かって、活用可能な案内書(案)を作成することであった。そのために必要な、生活習慣立て直し体験者からの聞き取りを継続し、案内書(案)に盛り込むべき要素を抽出できたこと、その方向性についてニューマン博士をはじめ、ニューマン理論に精通する学者らとの討議の上で検討できたことは、目標到達に向けて意義ある成果であった。しかし、それらを案内書(案)として形にするためには、詳細な検討が必要であり時間を要している。本研究の重要な点は、がん患者・家族と看護職者・研究者が協働で案内書を開発することであり、研究者の一存で作成することではない。ここに時間を注ぐことは意義あることであると考えるため、進捗状況はやや遅れているが、成果につながる重要なプロセスであると判断する。今年度は、案内書(案)の活用可能性ならびに修正の方向性を明確にすることを目標として、以下の3点について実施した。1)昨年度までの成果を踏まえて、「がん患者・家族の主体的な生活習慣の立て直しを導く案内書(案)」のアウトラインを描いた。昨年度までに実施したがん体験者の語りから抽出した案内書(案)の全体の骨子と要素を具体的な形にし、序盤に案内書(案)を貫く理論的基盤を打ち出すこと、ならびにそのもとでのがんの見方を明確に示すことが必須であることを確認した。その後の、各論において記述すべき内容については検討を要した。根拠となるデータのエビデンスレベルに関する表記等、提示すべき情報に関して意見が分かれたが、討議の過程を経て、案内書の目的は生活習慣立て直しの方向性について行動レベルで示すことではなく、がん患者・家族が能動的に生活習慣立て直しに向かっていく姿勢を支援するものであることを研究者間で再認識することができ、この点において有意義であった。2)案内書(案)のアウトラインについて、がん看護のエキスパートである実践家看護師とがん体験者に提示し、不足点や追加点また活用可能性について検討した。結果として、がん患者・家族と支える医療者にとって広く活用される案内書とするためには、がん対策推進基本計画の見直し(第3期)、地域包括ケアシステムの整備、がん遺伝診療等の発展など、近年のがんを取り巻く医療・政策の潮流を捉えた内容に精錬させる必要があることが話し合われた。検討は次年度に持ち越し、内容精錬の方向性を明確にすることを目標に継続的に討議する。
意味情報を活用した生理学モデル開発の支援手法

医療・創薬応用が期待されている細胞の生理的機能動態に関するモデルの開発を促進することは非常に重要である。本研究では、まず、細胞の生理学モデルにおいて参照される語彙集合を定義するための細胞生理学オントロジを設計、構築し、形式的に記述された細胞モデルに対して意味情報を付加する方法を提案した。さらに、モデルに付加された意味情報を活用して新たなモデルの構築を知的に支援する手法を開発した。細胞モデルの構成要素に関する生理学知識を表現するオントロジーを設計した。具体的には、細胞のチャネル電流やイオン濃度などの細胞モデルに現れる物理量、および、それらを定義するために必要な細胞構造、細胞内区画、生化学物質などに関する概念と、概念間の関係を定義するための基本スキーマを設計した。生命科学に関連するオントロジーはこれまでにも様々なものが提案・公開されているが、本研究で設計した細胞生理学分野で用いられる具体的な物理量に関するオントロジーはこれまでにない新しいものである。細胞モデルの効率的に開発できるようにするためには、細胞モデルの意味情報に即した開発支援が重要である。細胞モデルは数式として定義され、その数式は細胞に関する物理量の関係を定義したものであるため、細胞モデルに意味情報を付加するためには、本研究で設計した物理量のオントロジーが非常に有用である。設計した基本スキーマに基づいて構築したオントロジーのプロトタイプはhttp://cybow.astem.or.jp/cpo/にて公開するとともに、国内外の学会にて関連する発表を行った。次いで、生理学モデルの形式的記述に対して意味情報を付加する方式を検討した。検討方式を検証するため、高機能な細胞モデルについて形式的記述を作成し、実際に前述オントロジーによるアノテーションを行った。また、アノテーションを簡便に行えるようにするため、研究代表者が本課題とは別に開発している細胞モデル編集ソフトウェアCybowModellerに、アノテーション付加機能を実装した。なお、CybowModellerのソースはhttp://cybow.sourceforge.net/にて公開されている。平成21年度に設計したオントロジとアノテーション方式を用いて細胞学モデルに付加される意味情報を活用して、生理学モデルの開発を知的に支援する手法について検討を行った。検討結果に基づいて,異なる研究グループにより開発された細胞モデル部品を組み合わせて細胞モデルを構築する際に,細胞モデル部品の定義に付加された意味情報と細胞モデル構造とを用いた推論により,各モデル部品に含まれる変数の同一性を判断し,変数間の参照関係を自動設定する手法を設計した.細胞モデル構築においては多くのモデル部品を既存モデルから取り込んで利用する事が一般的であり,従来は手動で取り込みモデルの変数間の参照関係を設定する必要があったが,本手法により簡便にモデル構築が可能になる.また,本設計手法のプロトタイプを,研究代表者が本課題とは別に開発している細胞モデル編集ソフトウェアCybowModellerへの機能追加として実装した.さらに,昨年度の細胞モデル記述形式に対するアノテーション方式に加えて,生理学実験プロトコル記述形式に対する意味情報のアノテーション方式を設計した.これにより,細胞モデルに対して複数の実験プロトコルを適用したシミュレーションや,異なる細胞モデルに対して同一の実験プロトコルを適用したシミュレーションか簡便に実行する事が可能になる.また,昨年度に引き続いて,細胞生理学オントロジのスキーマ設計の改良と,登録概念の充実化を行った.本オントロジはhttp://cpo.dynabios.org/にて公開している.