hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微細加工技術に基づくグルタミン酸イオンチャネルセンサに関する研究

本研究では,半導体微細加工と,バイオナノ薄膜である脂質二分子膜とを結合させることにより,二分子膜系の最大の問題であったその機械的脆弱性の問題を解決し,チャネルタンパク質に基づくバイオチップやセンサを構築することを目的としている.前年度,シリコン微細加工に基づく安定化脂質二分子膜では,シリコン由来の大きな電気容量のためノイズ電流と過渡電流が大きいという問題があったが,熱酸化膜(SiO_2層)およびテフロン層を用いた絶縁層被覆を行いシリコンチップの電気容量を下げることにより,ノイズ電流幅を1-2 pA(peak-to-peak),過渡電流を1ms以下にまで下げることに成功した(Micro and Nanosystems, 2012, 4, 2-7.).この二分子膜系に,薬剤に対して敏感で,創薬において副作用評価対象となっている心筋の電位依存性カリウムチャネルhumanether-a-go-go-related gene(hERG)チャネルを包埋し,hERGチャネルセンサを構築し,そのチャネル電流および薬品反応性を評価した.hERGチャネルを発現したChinese hamster ovary(CHO)細胞を購入し,この細胞からhERGチャネルを膜画分の状態で抽出し,二分子膜への包埋を行った.薬剤応答性,カリウム濃度依存性はともにパッチクランプの報告値と一致しており,Siチップに中にhERGチャネルを再構成することに成功した。さらに,数10時間の測定が可能であり,スループットの向上に期待ができる.本研究では,半導体微細加工と,バイオナノ薄膜である脂質二分子膜とを結合させることにより,二分子膜系の最大の問題であったその機械的脆弱性の問題を解決し,チャネルタンパク質に基づくバイオチップやセンサを構築することを目的としている.シリコン微細加工に基づく安定化脂質二分子膜では,シリコン由来の大きな電気容量のためノイズ電流と過渡電流が大きいという問題があったが,熱酸化膜(SiO_2層)およびテフロン層を用いた絶縁層被覆を行いシリコンチップの電気容量を下げることにより,ノイズ電流幅を1-2 pA(peak-to-peak),過渡電流を1ms以下にまで下げることに成功した(Micro and Nanosystems,2012,4,2-7.).これは,生体チャネルの単一チャネル電流記録に適した電気特性と機械的安定性とを兼ね備えた人工脂質二分子膜系の構築に成功したことを意味する.次の段階は,構築した安定化脂質二分子膜系へ効率良くイオンチャネルタンパク質を埋め込むことであるが,この試行錯誤には十分な量のチャネルタンパク質が必要となるため,創薬に重要な2種のイオンチャネルを対象に大量発現細胞系の構築について検討した.遺伝子組み換え技術により目的イオンチャネルを細胞に発現させ、本研究室に細胞培養系の立ち上げとタンパク質の抽出を行い,今年度は活性を保持した状態での抽出法の構築まで進めることができた.本研究では,半導体微細加工と,バイオナノ薄膜である脂質二分子膜とを結合させることにより,二分子膜系の最大の問題であったその機械的脆弱性の問題を解決し,チャネルタンパク質に基づくバイオチップやセンサを構築することを目的としている.前年度,シリコン微細加工に基づく安定化脂質二分子膜では,シリコン由来の大きな電気容量のためノイズ電流と過渡電流が大きいという問題があったが,熱酸化膜(SiO_2層)およびテフロン層を用いた絶縁層被覆を行いシリコンチップの電気容量を下げることにより,ノイズ電流幅を1-2 pA(peak-to-peak),過渡電流を1ms以下にまで下げることに成功した(Micro and Nanosystems, 2012, 4, 2-7.).この二分子膜系に,薬剤に対して敏感で,創薬において副作用評価対象となっている心筋の電位依存性カリウムチャネルhumanether-a-go-go-related gene(hERG)チャネルを包埋し,hERGチャネルセンサを構築し,そのチャネル電流および薬品反応性を評価した.hERGチャネルを発現したChinese hamster ovary(CHO)細胞を購入し,この細胞からhERGチャネルを膜画分の状態で抽出し,二分子膜への包埋を行った.薬剤応答性,カリウム濃度依存性はともにパッチクランプの報告値と一致しており,Siチップに中にhERGチャネルを再構成することに成功した。さらに,数10時間の測定が可能であり,スループットの向上に期待ができる.東日本大震災によりクリーンルーム内の微細加工関連の装置が損傷し,12月に復旧するまでシリコンチップの作製が出来なくなってしまった.また,チャネル電流を記録する微小電流測定装置も1台全損し,記録装置不足の状態で1年間過ごさざるを得なかった.この他,震災により実験室の供給水の圧力が低下し,研究室内での超純水の調製が不可能になるなど研究環境が大きなダメージを受け,結果的に今年度の大半を震災復旧に費やすことになったため,研究の進捗は当初の予定よりも遅れている.安定化脂質二分子膜系の構築と,イオンチャネルタンパク質の発現系の構築まで進捗したため,今後は,構築した膜系への効率のよいチャネル包埋法の創案を目指す.当初,この研究課題は平成23年度から着手する予定であったが,震災の復旧に予想以上の時間と労力を取られてしまったため,次年度の課題として残ってしまった.
植物由来生理活性物質の探索および人工消化過程における抗酸化能評価

食品は摂食された後,口腔でその構造が破砕され,胃酸などの作用でスープ状となり,その結果,栄養成分のほぼ全量が腸管壁から吸収できるようになると考えられている.しかし特に植物系食品の場合,食品組織を構成する植物細胞はミクロンサイズであることから口腔や胃でのマクロな力学作用では完全に破砕することができない.それら細胞は難消化性の細胞壁で包まれているため,生化学的な人体での消化作用を受けても容易にスープ状とはならず多くの栄養成分が細胞組織内に残存する.食品に対する加工・調理操作は,それら残存成分の細胞組織からの乖離を促し,栄養成分の腸管壁からの吸収を高める作用を有する.特に加熱や発酵などの単位操作は,経験的には消化吸収を高めるための有効手段であると認識されている.このため消化段階において生理活性物質や機能性成分の食品組織からの乖離現象を検討することは,現実的な栄養素の消化吸収現象を把握するためにも極めて重要である.しかしその効果を定量的に検討した事例は見られない.本研究は,植物系食品に対する加工・調理法やその操作条件が摂食後の消化段階における含有成分の食品組織からの溶出性に及ぼす影響を調査,検討する.H30年度は納豆を模擬的に消化処理した際の含有タンパク質の消化性について調査,検討した.消化性を検討する手段としてin vitroでの模擬消化試験法を適用した.タンパク質の消化性評価にはSDS-PAGEによる分子量の分画手法を適用した.実験の結果,納豆を消化処理する過程でタンパク質の分子量分布が低分子量側に移動するとともに,低分子量のペプチドやアミノ酸が生成され,それらが抗酸化性や抗炎症性などの機能を示すことが確認された.本研究では,植物系食品に対する加工・調理法やその操作条件が,摂食・消化時における含有成分の生理活性や機能性に及ぼす影響を検討する.検討の手段として,in vitro系の模擬的な消化性評価法を適用する.H30年度は,研究対象の試料として発酵ダイズである納豆を用い,その消化性を検討した.試料として実験室レベルで発酵処理した納豆を用い,SDS-PAGEやアミノ酸分析などにより発酵処理したダイズのタンパク質,ペプチドおよびアミノ酸を分子量ごとに分画してその分布状態や抗酸化性などの機能性を調査した.その結果,納豆を消化処理した試料に含まれるタンパク質の分子量分布が低分子量側に移動するとともに,様々な種類のペプチドやアミノ酸の生成が確認された.また,消化過程で生成されたペプチドやアミノ酸の抗酸化性および抗炎症性を分析したところ,すべてのアミノ酸グループで含有量が増加し,特に必須アミノ酸の増加量が大きかった.以上の結果から,前年度までに明らかとなった発酵処理が納豆のペプチドおよびアミノ酸の生成に強く関係する結果とともに,納豆を摂取した後の消化過程においてもペプチドやアミノ酸の生成が進み,特に抗酸化性や抗炎症性を有するものの生成も多くなることが示された.したがって,食品としての納豆の健康機能性は,消化過程でのタンパク質の分解作用によっても生成することが明らかとなった.2019年度は,消化過程で生じる消化残渣の性質を調査,検討する.特に,消化残渣が有する抗酸化能や抗炎症作用などを調査,検討する.ダイズはタンパク質などの主要成分に加えて,難消化性の食物繊維も多く含有する.タンパク質などの栄養成分や抗酸化性を示す各種の成分は消化の過程で分解作用を受けて小腸で吸収されるが,食物繊維は消化過程で分解されずに残渣となる.残渣は大腸で水分を失ったのち排泄されることとなるが,その際,大腸内の腸内細菌により様々な作用を受ける.それら腸内細菌による作用は細菌叢によって異なることが判明しているが,具体的な機構は明らかではない.そこで,in vitroの系で模擬的に消化処理したダイズサンプルを利用して消化残渣の性情変化を検討する.このため,GC-MSに用いるカラムなどを新たに購入するまた,研究成果を発表するために国内外の学会に参加する.食品は摂食された後,口腔でその構造が破砕され,胃酸などの作用でスープ状となり,その結果,栄養成分のほぼ全量が腸管壁から吸収できるようになると考えられている.しかし特に植物系食品の場合,食品組織を構成する植物細胞はミクロンサイズであることから口腔や胃でのマクロな力学作用では完全に破砕することができない.それら細胞は難消化性の細胞壁で包まれているため,生化学的な人体での消化作用を受けても容易にスープ状とはならず多くの栄養成分が細胞組織内に残存する.食品に対する加工・調理操作は,それら残存成分の細胞組織からの乖離を促し,栄養成分の腸管壁からの吸収を高める作用を有する.特に加熱や発酵などの単位操作は,経験的には消化吸収を高めるための有効手段であると認識されている.このため消化段階において生理活性物質や機能性成分の食品組織からの乖離現象を検討することは,現実的な栄養素の消化吸収現象を把握するためにも極めて重要である.しかしその効果を定量的に検討した事例は見られない.本研究は,植物系食品に対する加工・調理法やその操作条件が摂食後の消化段階における含有成分の食品組織からの溶出性に及ぼす影響を調査,検討する.H30年度は納豆を模擬的に消化処理した際の含有タンパク質の消化性について調査,検討した.消化性を検討する手段としてin vitroでの模擬消化試験法を適用した.

タンパク質の消化性評価にはSDS-PAGEによる分子量の分画手法を適用した.実験の結果,納豆を消化処理する過程でタンパク質の分子量分布が低分子量側に移動するとともに,低分子量のペプチドやアミノ酸が生成され,それらが抗酸化性や抗炎症性などの機能を示すことが確認された.本研究では,植物系食品に対する加工・調理法やその操作条件が,摂食・消化時における含有成分の生理活性や機能性に及ぼす影響を検討する.検討の手段として,in vitro系の模擬的な消化性評価法を適用する.H30年度は,研究対象の試料として発酵ダイズである納豆を用い,その消化性を検討した.試料として実験室レベルで発酵処理した納豆を用い,SDS-PAGEやアミノ酸分析などにより発酵処理したダイズのタンパク質,ペプチドおよびアミノ酸を分子量ごとに分画してその分布状態や抗酸化性などの機能性を調査した.その結果,納豆を消化処理した試料に含まれるタンパク質の分子量分布が低分子量側に移動するとともに,様々な種類のペプチドやアミノ酸の生成が確認された.また,消化過程で生成されたペプチドやアミノ酸の抗酸化性および抗炎症性を分析したところ,すべてのアミノ酸グループで含有量が増加し,特に必須アミノ酸の増加量が大きかった.以上の結果から,前年度までに明らかとなった発酵処理が納豆のペプチドおよびアミノ酸の生成に強く関係する結果とともに,納豆を摂取した後の消化過程においてもペプチドやアミノ酸の生成が進み,特に抗酸化性や抗炎症性を有するものの生成も多くなることが示された.したがって,食品としての納豆の健康機能性は,消化過程でのタンパク質の分解作用によっても生成することが明らかとなった.食品は摂食された後,口腔でその構造が破砕され,胃酸などの作用でスープ状となり,その結果,栄養成分のほぼ全量が腸管壁から吸収できるようになると考えられている.しかし特に植物系食品の場合,食品組織を構成する植物細胞はミクロンサイズであることから口腔や胃でのマクロな力学作用では完全に破砕することができない.それら細胞は難消化性の細胞壁で包まれているため,生化学的な人体での消化作用を受けても容易にスープ状とはならず多くの栄養成分が細胞組織内に残存する.食品に対する加工・調理操作は,それら残存成分の細胞組織からの乖離を促し,栄養成分の腸管壁からの吸収を高める作用を有する.特に加熱や発酵などの単位操作は,経験的には消化吸収を高めるための有効手段であると認識されている.このため消化段階において生理活性物質や機能性成分の食品組織からの乖離現象を検討することは,現実的な栄養素の消化吸収現象を把握するためにも極めて重要である.しかしその効果を定量的に検討した事例は見られない.本研究は,植物系食品に対する加工・調理法やその操作条件が摂食後の消化段階における含有成分の食品組織からの溶出性に及ぼす影響を調査,検討する.H29年度は予備的な検討として,ダイズの発酵操作が含有タンパク質の溶出性,消化性に及ぼす影響を調査した.タンパク質の食品組織からの乖離・溶出性,消化時の分解性の検討にはSDS-PAGEによる分子量の分画手法を適用した.消化性の評価にはin vitroでの人工消化試験を適用した.実験の結果,浸漬,加熱,発酵と加工段階が進むとともに試料に含まれるタンパク質の分子量分布が低分子量側に移動した.またそれぞれの試料を人工消化した後ではさらに顕著に低分子量側への移動が確認された.本研究で検討した評価手法により,加工操作や消化によるタンパク質の分解現象を定量的に把握できることが確認された.
鮭鱒類の養殖環境改善のための行動学的・生理学的な動物福祉指標に関する研究

「目的」:本年度は下記の2点に関する実験を行った。1)自発摂餌でニジマスを飼育する際に、優占魚が起動スイッチ占有することが多いため、スイッチの垂直位置を変え、行動、攻撃、体の損傷への影響について調べた。2)ニジマスの自発摂餌の学習効率を高めるため、未経験のニジマスの群れに対して既に自発摂餌を学習した個体を導入し、群れの成長や行動に関する影響について調べた。「結果と考察」:1)に関しては、自発摂餌のスイッチの垂直位置を、水槽表面(水面下3cm)と水中(30cm)とで比較した。その結果、スイッチ位置は成長、肥満度、および給餌量に影響を与えた。しかし、自発摂餌の学習、死亡率、残餌、体重のバラツキ、尾ビレ・尻ビレの裂傷と擦傷の発生には影響しないことが分かった。背鰭の裂傷はスイッチ位置とは無関係に増加した。また、スイッチの位置により遊泳層(上、中、下の3層)を選好する傾向が見られた。2)に関しては、すでに自発摂餌を経験した個体(1尾)を「チューター」として、未経験魚10尾からなる群れに導入した。その結果、ニジマスの群れの成長、肥満度、給餌量の改善が認められた。チューターのサイズは他の魚よりも大きかったが、他個体への攻撃や他個体の体の損傷の増加は認められなかった。さらに、チューターが他個体のスイッチ起動を抑制することもなかった。一方、チューターは他の魚に比してスイッチを精確に起動した。したがって、各水槽のチューターはファシリテーターとしての役割を担っていると考えられる。現在、自発摂餌を経験したチューターをイワナの群れと混養し、ファシリテーターとしての役割に関するする研究を行っている。ストレスは魚類の生理や成長、食欲、耐病性などに悪影響を及ぼすため、飼育中の魚類のストレス状態を知ることは大変重要であるが、現在、魚の遊泳時における非侵襲的ストレス測定法はまだ開発されていない。本研究は、養魚に適用できるストレス指標を開発するために、行動指標と外観指標について調べる。三種類の異なった自発摂餌条件でニジマスの成長、行動、鰭の損傷について調べた。ニジマス水槽(円筒型水槽、290リットル)に自発摂餌装置を設置して飼育し、自発摂餌の活動をクロノバイオロジーキットで記録し、外観はデジタルビデオとデジタルカメラによって記録した。第一回目の実験結果は下記のとおりである。1)三種類の自発摂餌給餌条件で好成長と低成長に関して有意差の傾向は認められなかったものの、各自発摂餌式給餌法で成長に有意差は認められなかった。2)どの条件も残餌は0.5%以下であった。3)全攻撃の66.7%が背鰭に対するものであった。4)自発摂餌給餌が行われている期間内での攻撃は、1回給餌条件で最も多く、3回給餌で最も少なかった。5)給餌条件の違っても、給餌期間外の攻撃行動に有意差は無かった。6)実験終了時の鰭の損傷は1回給餌群が最も大きく、明期自発摂餌給餌群が最も少なかった。第二回目実験では、個体別に飼育したニジマスの福祉の観点から給餌条件とストレスとの関係に関する実験結果は現在解析中である。初期結果としては、個体で飼育すると給餌法は福祉になんら影響が無い、言い換えれば傷の回復と関係がないという結果が得られている。現在、ニジマスとイワナを群れ飼育し明期期間中は自由に自発摂餌できる環境でのストレスの指標となる行動について実験している。
ワイマール期ドイツの失業者救済における「社会都市」―「社会国家」との関係を軸に―

本研究ではワイマール期「社会都市」における失業扶助の展開を取り上げる。ドイツでライヒが失業問題に取り組み始めたのは、戦時福祉事業が導入された1915年のことである。だが同事業では失業扶助の運営は都市に委ねられ、ライヒの役割は補助金の支出に限定されていた。この枠組みは1918年に導入されたワイマール共和国のライヒ失業扶助にも踏襲され、1927年にライヒ失業保険が導入されるまで続いた。本研究の目的は、このようなライヒ失業扶助の枠組みの下における、ライヒと都市の関係、都市内部における公的セクターと民間セクターの関係、そして、都市自治体の内部における失業扶助と公的扶助の関係について考察することである。本研究の目的は、ワイマール期ドイツの失業救済政策の展開過程とその成果・限界とを都市レベルでの分析によって明らかにし、「社会国家」と「社会都市」の重層的関係性を解明することにある。この研究を通じて、「社会国家」・「社会都市」関係の歴史的動態を都市レベルでの実証分析に即して検討することにより、「福祉社会」形成の多層的プロセスを明らかにするとともに、「長い20世紀」の歴史を把握する上での都市史研究の意義を問いかけることができよう。この研究目的を果たすために、平成26年度はまずドイツに赴き、ハンブルク国立図書館、ハンブルク州立公文書館、ハンブルク現代史研究所において、今後の研究の遂行に必要な未公刊一次史料および各種刊行史料の調査を行ってきた。この史料調査により、ワイマール期失業救済政策の柱となった、1918年のライヒ失業扶助令の運用実態をめぐるライヒや、自治体、当該政策を担う自治体連合体の史料を収集することができた。2年目にあたる平成27年度の前半は、平成26年度に引き続いてドイツに赴き、ハンブルク国立図書館、ハンブルク州立公文書館、ハンブルク現代史研究所において、今後の研究の遂行に必要な未公刊一次史料および各種刊行史料の調査を行った。この史料調査により、ワイマール期中期におけるライヒ失業扶助令の運用実態と、失業扶助および自治体の公的扶助の関係をめぐる史料を収集することができた。平成27年度の後半は、これら史料の整理・分析を進めるとともに、これまでの研究の中間的な取りまとめを行い、その成果を、平成27年10月に福島大学で開催された政治経済学・経済史学会2015年度秋季学術大会パネル報告において、「失業をめぐる都市ガバナンスー第1次大戦からワイマール期中葉のハンブルクー」として発表し、またその修正版を、平成28年3月に一橋大学で開かれた「歴史と人間研究会」第243回例会においても「『社会国家』の形成と都市ガバナンスーワイマール体制成立前後のハンブルクにおける失業扶助を事例にー」として報告した。以上の報告原稿は、報告のたびに指摘を受けた多様なコメントをふまえつつ論文として取りまとめ、『一橋経済学』に投稿した。本稿は、平成28年7月に刊行される予定である。平成27年度および平成28年度に行ったドイツでの史料調査と、一橋大学の附属図書館および経済研究所資料室に所蔵されている刊行史料の整理・分析を進めることにより、ワイマール期中葉にいたるまでの分析に必要な定性的ならびに定量的データを得ることができた。そして、2回の口頭発表の機会にそくして本研究の中間成果を取りまとめ、論文として投稿することが出来た。以上より、まだ本研究はまだ道半ばの状況にあるとはいえ、当初設定した研究視角にそって着実に研究を進展させているといえる。すなわち、本研究は、国家だけではなく、都市自治体や民間組織などの多様な自立的組織によって構成される多層的な「福祉社会」形成のプロセスを解明し、「長い20世紀」の歴史を把握する上での都市史研究の意義を問いかけることを目指すものである。本研究では、上記の課題を解明するために、次の3つの視角を設定した:(1)失業状況と都市失業扶助の運営状況の総合的把握、(2)失業扶助をめぐる政策思想の検証、(3)個別都市の事例分析。ハンブルクでの史料調査と、一橋大学の附属図書館および経済研究所資料室に所蔵されている刊行史料の整理・分析を進めることにより、上記(1)(3)の分析に必要な定性的ならびに定量的データを得ることができた。

また、ハンブルク大学現代史研究所のワークショップでの報告を通じてこれまでの研究成果を改めてまとめ直すことにより、今後の研究課題の論点を長期的な視点から見直すことができた。以上より、まだ本研究はまだ道半ばの状況にあるとはいえ、当初設定した研究視角にそって研究を進める基礎を固めることができたといえる。最終年度にあたる平成28年度の前半は、引き続きこれまでの史料調査で収集してきた史料の整理・分析を行う。その成果をふまえ、平成28年8月に再びドイツに赴き、ハンブルクを中心に史料調査を行い、今後必要となる史料の補完を通じて、さらに研究の進展を図る。そして、平成28年度の後半は、研究の最終的な取りまとめを進める予定である。西洋経済史平成27年度の前半は、引き続き昨年度の史料調査で収集してきた史料の整理・分析を行う。その成果をふまえ、平成27年8月に再びドイツに赴き、ハンブルクを中心に史料調査を行い、今後必要となる史料の補完を通じて、さらに研究の基礎を固める。また、これと並行して、国内の学会や研究会において研究の中間成果を発表する予定である。平成27年度の史料調査では、持参したUSBに史料を直接コピーすることができ、複写費がかからなかったため。史料および文献の複写費などが当初の試算よりも低い金額となったため。主にドイツでの史料調査の旅費に充当する予定である。主にドイツでの史料調査のための旅費に利用する予定である。
上行性賦活系としての脳幹アセチルコリンニューロンにおける共存伝達物質の機能的意味

脳幹の外背側被蓋核(LDT)に密集するアセチルコリン(ACh)ニューロンは共存伝達物質として一酸化窒素(NO)やサブスタンスP(SP)を持っていることが知られている。この研究はそれらの共存伝達物質が軸索終末から放出されるか否か、それらはどのような作用を及ぼすかを、種々の実験方法で試したものである。この研究以前に我々は、LDT刺激により主たる投射先である視床では中継細胞の興奮が起こることを示していた。NOやSPは血管に対する強い作用を有する物質であるため、同じLDT刺激が視床の血流にいかなる作用を及ぼすかを、ウレタン麻酔下のラットでレーザードプラー血流測定法により調べたところ、LDT刺激開始数秒後より約1分続く血流増加がみらた。この増加はムスカリン受容体の遮断で強く押さえられたが、この処置では抑えられない部分が残った。同様にLDTを刺激した時に視床でNO濃度が上昇するかどうかを、塩野義研究所で開発されたNO電極を用いて調べた。刺激電極がLDTにある時にのみ、刺激の強さに相関したNO濃度の増加が刺激直後にみられ、LDTニューロンの興奮により軸索終末からNOが放出されることが示された。シナプス後細胞に対する作用はラット脳のin vitroスライス標本において調べた。視床ニューロンはAChによって脱分極するものが多いが、SPを同時に作用させると、その脱分極が増強されるニューロン、逆にAChの作用が打ち消されて膜電位変化がみられなくなるニューロンなどがあった。このように、共存伝達物質であるSPは主伝達物質AChの作用を修飾するが、その修飾はニューロン毎に異なる複雑なものと考えられる。NOの作用については、残念ながらうまく試せなかった。脳幹の外背側被蓋核は上行性に視床や前脳基底部に広範に投射するアセチルコリン作動性ニューロンの密集している核である。この核を電気刺激すると視床の中継核である外側膝状核の中継細胞は興奮することが知られているが、その刺激が、その部の血流をどのように変化させるかを、レーザードプラ血流計のプローブを外側膝状核の直上まで刺入することにより調べた。実験は血圧の変化による影響の混入を避けるために上部頚髄を切断したウレタン麻酔下のラットを用いて行った。外背側被蓋核をくり返し電気刺激すると、外側膝状核の血流は数秒後から増加し、刺激をやめると1分近くかかってもとのレベルに戻った。同様の増加は細胞体のみを興奮させるグルタミン酸溶液の注入による化学的刺激でも生じるため、この効果は外背側被蓋核付近を通過する神経線維を刺激したことによるものではない。また電気刺激による血流の増加はムスカリン受容体拮抗薬であるスコポラミンの投与により強く押さえられたことから、外背側被蓋核ニューロンの軸索からアセチルコリンが放出されることによって起こったものであることが示唆される。ただし、アセチルコリン作動性ニューロンが直接に血管を支配しているのか、外側膝状核ニューロンの興奮によって生じた代謝産物の増加による二次的なものなのかは結論できない。また、スコポラミンに加えてニコチン受容体拮抗薬であるメカミラミンを投与しても、外背側被蓋核刺激による血流増加はわずかに残り、これが共存伝達物質によるものであることを考えてそれを証明しようとする実験を行ったが、動物の状態が安定しないなどの技術的な困難にぶつかり、成功しなかった。平行して行ったスライス標本での実験はようやく安定して記録できるところまで実験システムを確立し、アセチルコリンで脱分極が生じるところまで確認した。研究期間である来年度までには完成させられるであろう。

脳幹の外背側被蓋核のアセチルコリン(ACh)ニューロンは一酸化窒素(NO)やサブスタンスP(SP)などの共存伝達物質を含有していることが知られており、今年度の研究では、これらの共存伝達物質がAChと共に軸索終末から放出されるか、また、それらはシナプス後細胞に対するAChの作用を修飾するかを調べた。まず、外背側被蓋核を電気刺激した特にその主たる投射先である視床でNO濃度が上昇するかどうかを、塩野義研究所で開発されたNO電極を用いて、ウレタン麻酔下のラットで調べた。視床に記録電極を固定して510分おきにNO濃度を測定すると、刺激電極が外背側被蓋核にある時にのみ、刺激直後にNO濃度が1.21.8倍に増加した。この増加は刺激の強さに相関していた。また、NO合成酵素阻害作用を有するL-ニトロアルギニンを静脈内投与すると、基礎的なNO濃度は低下した。このような結果から、外背側被蓋核のAChニューロンは、興奮によりその軸索終末からAChと同時にNOを放出するものと考えられる。共存伝達物質がシナプス後細胞に作用するか否かは、ラット脳のスライス標本を用いたin vitroの実験で調べた。視床ニューロンは灌流液中に混じて作用させたAChにより脱分極するものが多い。SPにより膜電位が変化(脱分極)したのは10%ほどのニューロンだけで、それらのニューロンではAChとSPを同時に作用させると、どちらか一方だけの時よりも強い脱分極得られた。SPにより膜電位の変化しないニューロンの中に、AChと同時に作用させるとAChの作用を打ち消して膜電位変化がほとんど起こらないようにする作用の見られたものがかなり存在した。このように、共存伝達物質であるSPは主伝達物質AChの作用を修飾するが、その修飾はニューロン毎に異なる複雑なものと考えられる。NOの作用については、残念ながらうまく試せなかった。
老化による細胞競合能低下のメカニズム

以前に行った遺伝学的スクリーニングから、細胞競合においてloser cellにアポトーシスを誘導する細胞死誘導因子の候補として、一つのmiRNAが得られた。ショウジョウバエの成虫原基上皮組織を用いた遺伝学的実験の結果、このmiRNAは、loser cellにおいて細胞自律的なメカニズムでアポトーシスを誘導していることが示唆された。これは、非細胞自律的なメカニズムによって、winner cellで発現したmiRNAがギャップジャンクションを介してloser cellへ伝達されるという当初の仮説とは異なっている。細胞競合におけるギャップジャンクションの必要性を検討するために、成虫原基上皮組織において、ギャップジャンクション構成遺伝子の発現を阻害した条件で細胞競合を誘導する実験を行ったところ、やはりギャップジャンクションはloser cellの細胞死に関わっていないことが示唆された。また、ショウジョウバエの卵巣濾胞上皮組織をモデルとした研究において、以前に行ったトランスクリプトーム解析から、mahjong変異細胞と正常細胞間での細胞競合が個体の老化に伴って起こらなくなる原因に関与する遺伝子、つまり老化に伴う細胞競合能の低下に関与している候補遺伝子を複数同定することに成功した。これらの遺伝子の中で、老齢個体で特に高い発現上昇が認められた11遺伝子のうち6遺伝子が自然免疫応答システムに関わるもの(Toll、Imd両シグナル経路下流の抗菌ペプチド)であり、慢性的な自然免疫応答の活性化が細胞競合を妨げている可能性が示された。自然免疫応答に関わるシグナル経路が、細胞競合での異常細胞の細胞死誘導に関わっているという報告は以前にもあるが、老化との関連性は一切報告されておらず、この結果は本研究の今後の展開に可能性を与えるものとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。細胞競合において、より適応度の低い細胞(loser cell)が、より適応度の高い細胞(winner cell)と隣接した際にloser cellにアポトーシスを誘導する細胞死誘導因子の候補として、以前に行った遺伝学的スクリーニングから5種のmiRNAが得られた。これらに関して、ショウジョウバエの成虫原基上皮組織においてmycの発現差によって生じる細胞競合条件で各々の機能解析を行ったところ、細胞死に関与するものは2種に絞ることができた。これら2種のmiRNAの細胞競合における機能を解析するために、遺伝学的モザイクを利用してショウジョウバエの成虫原基上皮組織に誘導した細胞競合において、(1)変異細胞(loser cell)のみで各miRNAの機能を阻害した場合、(2)正常細胞のみで各miRNAの機能を阻害した場合、それぞれの状況における変異細胞の細胞死を検証した。この結果、一つのmiRNAは、(1)の実験条件で変異細胞のアポトーシスが抑制され、(2)では抑制されなかったため、このmiRNAによるアポトーシス誘導は変異細胞自身での細胞自律的なメカニズムによるものと考えられた。また、ショウジョウバエの卵巣濾胞上皮組織をモデルとした研究では、以前に行ったトランスクリプトーム解析から、mahjong変異細胞と正常細胞間での細胞競合が個体の老化に伴って起こらなくなる原因に関与する遺伝子、つまり老化に伴う細胞競合能の低下に関与している候補遺伝子を複数同定することに成功した。これらの各遺伝子について、実際の細胞競合を誘導したモザイク組織における発現解析、及び変異体やGal4-UASシステムによるRNAiを用いた表現型解析を行うために必要なショウジョウバエの各遺伝系統の作成作業を行った。これらの研究成果については国内外の学会において発表を行った。(1)loser cellのアポトーシス誘導メカニズムの解析に関しては、概ね当初の計画通りに進んでいる。まず、mycの発現差によって生じる細胞競合条件下での機能解析から、以前に遺伝学的スクリーニングで得られていた5種のmiRNAを2種に絞ることができた。さらにこれらについて行った機能解析から、このうち1種のmiRNAはloser cellにおいて細胞自律的なメカニズムでアポトーシスを誘導していることが分かった。(2)個体老化に伴う細胞競合能低下のメカニズムの解析に関しては、概ね当初の計画通りに進んでいる。トランスクリプトーム解析から得られた関連候補遺伝子について機能解析を行うために必要なショウジョウバエの各遺伝系統の作成を行ったが、実際の機能解析のための実験は現在進行中である。

自然免疫応答に関わるシグナル経路が、細胞競合での異常細胞の細胞死誘導に関わっているという報告は以前にもあるが、老化との関連性は一切報告されておらず、この結果は本研究の今後の展開に可能性を与えるものとなった。(1)loser cellのアポトーシス誘導メカニズムの解析に関しては、現在まで順調に進んでいるため、平成30年度については申請書の計画通り、miRNAによる細胞競合依存的細胞死の作用機序の解析へと進む予定である。しかし、今年度の研究結果から、候補に残った一つのmiRNAはloser cellにおいて細胞自律的なメカニズムでアポトーシスを誘導していることが示唆されており、これは当初の仮説とは異なっている。このため、当初予定していたギャップジャンクションの機能解析に加え、このmiRNAの発現解析と機能解析に力を入れる予定である。(2)個体老化に伴う細胞競合能低下のメカニズムの解析に関しては、これまで研究計画通り、トランスクリプトーム解析から得られた関連候補遺伝子について機能解析を行うために必要なショウジョウバエの各遺伝系統の作成を行い、現在はショウジョウバエ卵巣濾胞上皮組織をモデルに解析中であるが、今年度はさらにショウジョウバエ成虫腸上皮組織での細胞競合においても解析を行う予定である。また、これらショウジョウバエでの解析から関連候補遺伝子を絞って、当初の研究計画通り哺乳類培養細胞を用いた実験系での解析も行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
多次元量子井戸構造の導入による半導体レーザの超高速化の基礎研究

21世紀の超高速大容量光情報伝送や光情報処理の実現のために、時間軸と空間軸の両方において高密度化が可能な光源の開発をはかる必要がある。本研究では、このような要請に答えることを目的として、昨年度に引続いて、量子細線や量子箱などの多次元量子井戸構造を有する半導体レーザーの超高速化の可能性および性能の極限について、理論的・実験的に明らかにする方向で研究を行った。この目的を達成するために、(1)量子細線、量子箱構造の作製技術の開拓を、本研究者らのこれまでの実績を踏まえてすすめ、多次元量子効果があらわれるレーザデバイスの実現をはかる、(2)変調速度が極めて大きく、双極子の位相緩和時間が十分短いと見なせない状況下におけるレーザダイナミックスの物理を、光非線形効果を考慮しつつ究明し、半導体レーザの超高速化の限界の解明とその打破のための方策を探る。本年度は、量子井戸構造を有する微小共振器において閉じこめられた電子と光子の強い相互作用の結果、真空ラド振動が起きていることを示した。また共振器のQ値を上げると、より少ない量子井戸でこの振動を観測することができることを示した。振動の周期は650fsecであった。これは電子と光子の超高速コヒーレント相互作用の究明に有効である。さらに、歪量子細線を有する微小共振器レーザを世界で初めて試作し、77Kにおける光励起実験に成功した。この結果は、電子と0次元光子の相互作用に立脚した究極の半導体レーザの実現に向けてきわめて有意義であると考えられる。
近世・近代の「菅公イメージ」形成と変容の研究

近世、近代の各ジャンルの「菅公イメージ」データ収集につとめた。それをとおして天神信仰に特有の在地縁起絵のうち、「太宰府系天神縁起絵」の作品集成、分析を行い、満盛院本掛幅縁起絵の全場面の解読を試みた。また松浦武四郎の天神信仰の分析から、天神信仰の神格の形成について新たな視点からの考察を提案した。そのほか、ギメ美術館本縁起絵巻について、伝来と様式上の特色を明らかにすることができた。今年度は、おもに作品調査と資料収集、その分析・考察を行い、次年度以降の基礎調査を行った。実地調査はあわせて5回行い、常盤山文庫所蔵の天神縁起絵巻等の調査ができたが、新出資料として、大阪天満宮所蔵天神縁起絵屏風、益田市萬福寺所蔵掛幅天神縁起絵等の存在を見出すことができた。またギメ美術館本天神縁起絵の様式について検討を試みることができた。おもな研究成果と進捗状況は以下のとおりである。(1)太宰府満盛院本天神縁起絵(「太宰府系」縁起絵)について島根県益田市萬福寺にて掛幅形式の天神縁起絵(紙本着色、10幅、18世紀)を見出すことができた。同本は、太宰府天満宮所蔵12幅本との密接な関連が指摘でき、その存在は、先般初めて紹介した菅生天満宮(大阪府堺市)12幅本、および九州地方に伝来する諸本(未紹介)とともに、仮に「太宰府系」と呼びうる掛幅形式天神縁起絵の存在を確かなものにする。近世の天神縁起絵展開への視野が大きく開けうるものである。(太宰府天満宮文化研究所他と協力して関連図録制作の企画が進められている。)(2)ギメ美術館本天神縁起絵の伝来と絵画様式について京都府長岡京市史編纂室とも協力して資料解読にあたり現長岡京市に伝来したことを確認した。また同本の絵が初期図様を用いながら描法には窪田派の様式との共通性が確認され、いまだ不明な点の多い天神縁起絵の制作環境についても新たな視点を提供できる。(3)天神縁起絵巻、版本等の詞書翻刻調査収集した多治速比売神社本、天神一代記図会等の翻刻作業を引き続き行っている。*このほか、近代文芸や演劇における「菅公イメージ」の資料収集を続けている。なかでも、谷崎潤一郎著『少将滋幹の母』における『大鏡』時平伝の利用は従来も指摘されていたが、「丁類」の天神縁起の文言が確認できたことも今年度の検討事項として、つけくわえておきたい。今年度は、昨年度に引き続き、作品調査と資料収集、その分析考察を行い、実地調査は、関西方面、東京方面、あわせて4回行った。(1)菅生天満宮所蔵・掛幅形式天神縁起絵について従来その詳細が未紹介であった近世天神縁起絵である菅生天満官12幅本(大阪府堺市)をとりあげ、形式と内容との関連およびその在地性に注目しつつ分析した論文「菅生天満官所蔵・掛幅形式の天神縁起絵について」(武田佐知子編『太子信仰と天神信仰-信仰と表現の位相-』、思文閣出版、2010年5月15日発行所収)を発表した。(2)太宰府系縁起絵およびギメ美術館本天神縁起絵について(昨年度に引き続き)昨年度調査で見出された益田市萬福寺所蔵天神縁起絵は、太宰府天満官12幅本と密接な関連があり、その存在は、菅生天満官12幅本(上記(1)参照)および九州地方に伝来する諸本とともに「太宰府系縁起絵」と呼びうる掛幅形式天神縁起絵の存在を確かなものにした。また現長岡京市に伝来したことを確認したギメ美術館本は、縁起絵初期図様を用いながら描法に窪田派の様式との共通性が認められる。これらはいずれもいまだその全容が未解明である近世天神縁起絵の考察を大きく開くものといえる。その研究分析および紹介のため、現在、太宰府天満官文化研究所、長岡京市史編纂室と関連図録制作を進めている。(3)近代文芸・造形作品における「菅公イメージ」の資料収集多様な分野における「菅公イメージ」の収集に鋭意努めているが、今年度はとくに、近代の学校教育現場での菅公像について、おもに京都市内学校所蔵品を調査した。また近代の菅公像の代表的な作例とされる東京・高尾天神社設置の渡辺長男作銅像菅公像(昭和5年制作)等、近代彫像についてもデータ収集に努めた。多様な分野における「菅公イメージ」の収集に鋭意努めているが、昨年度に引き続いて、作品調査と資料収集、分析考察を行った。実地調査は、山口・福岡方面、関西方面、東京方面、あわせて4回行った。(1)在地縁起絵について山口県立美術館編集、松崎天神

縁起絵巻七百年記念『防府天満宮展図録』に「在地縁起絵と天神信仰」と題する論考を、これまでの調査成果を盛り込んで執筆し、天神信仰における在地縁起絵の特色と意味について論じた。(2)太宰府系縁起絵について島根県益田市萬福寺所蔵の天神縁起絵は、本研究課題の調査で見出されたものであるが、太宰府天満宮12幅本と密接な関連があり、菅生天満宮12幅本および九州地方に伝来する諸本とともに「太宰府系縁起絵」と呼びうる掛幅形式天神縁起絵の存在を確かなものにした。太宰府系天神縁起絵の集大成と紹介を目的とする、『太宰府系天神縁起絵の世界』(太宰府天満宮文化研究所)の制作に関わり、同書に「天神縁起の系譜」「在地縁起の諸相」「大鳥居本満盛院本からの展開」等の論考を執筆し、満盛院本の場面解説も担当した。(3)ギメ美術館本天神縁起絵について現長岡京市に伝来したことを確認したギメ美術館本について、『長岡天満宮資料調査報告書美術・中世編』に「ギメ東洋美術館所蔵北野天神縁起絵巻について」を執筆し、その伝来および図様の特色について論じた。(4)松浦武四郎の天神信仰について上記(1)に記した論文において、幕末期の文人・松浦武四郎の天神信仰についても考察した。彼が関係した西国の天満宮、菅公所縁の土地についての考察から、左遷途上の菅公を「客人としての菅公」と捉えるという新たな視点を得ることができた。この点について、これまで議論されていないものであり、「菅公イメージ」形成に重要なものと認められ、今後考察を展開していきたいと考えている。
妊娠・出産期女性の感情障害脆弱性の基盤となる神経内分泌機構の実験的検討

エストロゲンは視床下部ー下垂体ー副腎軸(HPA軸)に影響を与え,また,HPA軸の過剰亢進が感情障害と関連すると考えられている。そこで本研究では,エストロゲンの慢性的な循環レベルの向上がもたらす情動関連行動亢進効果に,HPA軸の反応変化が関与するかの解明を試みた。結果として,副腎除去はエストラジオールによるメスマウスの情動行動調節には影響を与えず,またエストラジオース投与によって視床下部のストレス関連ホルモンのmRNA発現は変化しなかった。これらの結果は,この情動関連行動亢進効果にはHPA軸の関与が低いことを示唆しており,他の可能性の検討が必要となる。女性は男性の2倍程度抑うつや不安などの情動障害に罹患しやすく、その発症にはエストロゲンなどの性腺ホルモン深く関与すると考えられている。しかしながら、エストロゲンはその用量や作用期間等により、情動関連行動に及ぼす効果が異なり、我々がこれまでマウスを用いて行ってきた研究では、発情期レベルのエストロゲンでは情動反応は抑制されるが、妊娠期に相当する高濃度の場合はむしろ情動反応が更新することが示されている。また、2つのエストロゲン受容体サブタイプ、ERαとERβのうち、情動抑制効果にはERβが、情動亢進効果にはERαが主に関与することも、ERαアゴニストとERβアゴニストを長期慢性投与した実験で確認している。平成26年度は、先行研究等によりエストロゲンの情動亢進効果にはストレス対処の神経内分泌反応系である視床下部ー下垂体ー副腎軸(HPA軸)が関与することが示唆されたため、エストロゲンの情動亢進が副腎除去により減衰するかどうかを検証した。結果として、副腎除去は、恐怖学習を全体的に低下させるものの、エストロゲンによる恐怖学習促進効果には影響を及ぼさないことが示された。したがって、HPA軸がエストロゲンの情動亢進効果に関与するとしても、それは視床下部ー下垂体レベルであると考えられる。女性は男性の2倍程度抑うつや不安などの情動障害に罹患しやすく、その発症にはエストロゲンなどの性腺ホルモンが深く関与すると考えられている。しかしながら、エストロゲンはその用量や作用期間等により、情動関連行動に及ぼす効果が異なり、我々がこれまでマウスを用いて行ってきた研究では、発情期レベルのエストロゲンでは情動反応は抑制されるが、妊娠期に相当する高濃度の場合はむしろ情動反応が亢進することが示されている。平成26年度の実験では、エストロゲンの情動亢進効果にストレス対処の神経内分泌反応系である視床下部ー下垂体ー副腎軸(HPA軸)が関与するかを検討し、結果としてHPA軸が関与するとしても視床下部ー下垂体レベルであることが示唆された。そこで、平成27年度は卵巣摘出メスマウスへ用量の異なるエストロゲンを慢性投与し、急性と慢性の拘束ストレスを施した際のメスマウスの情動反応と視床下部ホルモン反応を検討した。その結果、先行研究と一致して、高用量エストロゲンを投与したマウスの情動関連行動は亢進するが、急性や慢性の拘束ストレス処置による情動関連行動の変化は認められないことが示された。また、視床下部のコルチコトロピン放出ホルモンやバソプレッシン、オキシトシンといったホルモンに関しても、エストロゲン投与やストレス処置による明確な影響は認められなかった。視床下部のストレス反応系の変化なくエストロゲンの情動亢進作用が生じたという結果から、この作用は視床下部を中心としたストレス反応変化を介して生じているのではなく、むしろ異なる経路、例えば扁桃体や青斑核の活性変化などが関与している可能性が高いと考えられる。平成26年度の結果に基づいて実験内容を修正したが、平成27年度についてはほぼ計画の通り実行できたと考えられる。ただし,結果は期待したものではなかったため、今後の研究計画を若干変更する必要があると考えられる。我々はこれまでマウスを用いて、発情期レベルのエストロゲンでは情動行動は抑制されるが、妊娠期に相当する高濃度の場合はむしろ情動行動が増大することを確認した。しかしながら、多くの情動関連行動テストの測度は「不動」や「すくみ」などの行動を含むため、一般活動性の影響を強く受ける。そこで、エストロゲンの対極的情動調節効果が、一般活動性の変化を介したアーチファクトではないことを確認するため、本年度はまず、これまでと同様のホルモン操作手続きを用いて、マウスのホームケージ内回転輪走行活動を測定した。その結果エストロゲンの慢性投与は、用量にかかわらず、卵巣切除メスと比較して、走行輪活動によって測定されるメスマウスの一般活動性を増大させ、少なくとも高濃度のエストロゲンによるメスマウスの情動関連行動増大は、一般活動性の変化を原因とするものではないことが示された。次に、PTSDなどの情動障害の動物モデルとして一般的に用いられる恐怖条件づけ学習に対しても、エストロゲンが同様の効果を発揮するかを検討した。卵巣を摘出したメスマウスへ用量の異なるエストロゲンを長期慢性投与または単回急性投与し、文脈的恐怖条件づけと手がかり恐怖条件づけの2種類の恐怖条件づけテストでの恐怖反応を測定した。その結果、投与期間に関わらず、エストロゲンの高用量処置は、文脈的恐怖条件づけテストにおけるマウスのすくみ行動を促進させたが、手がかり恐怖条件づけテストにおいては、エストロゲン処置による差は示されなかった。

文脈的恐怖条件づけは海馬依存、手がかり恐怖条件づけは扁桃体依存とされているため、本研究における相異は、恐怖学習に対するエストロゲンの作用部位を反映したものであると推測される。エストロゲンは視床下部ー下垂体ー副腎軸(HPA軸)に影響を与え,また,HPA軸の過剰亢進が感情障害と関連すると考えられている。そこで本研究では,エストロゲンの慢性的な循環レベルの向上がもたらす情動関連行動亢進効果に,HPA軸の反応変化が関与するかの解明を試みた。結果として,副腎除去はエストラジオールによるメスマウスの情動行動調節には影響を与えず,またエストラジオース投与によって視床下部のストレス関連ホルモンのmRNA発現は変化しなかった。これらの結果は,この情動関連行動亢進効果にはHPA軸の関与が低いことを示唆しており,他の可能性の検討が必要となる。平成26年度の実験で、副腎除去がメスマウスの恐怖学習を全体的に低下させるものの、エストロゲンによる恐怖学習促進効果には影響を及ぼさない事を発見した。実験内容は幾分修正したが、平成26年度についてはほぼ計画の通り実行できたと考えられる。ただし,結果は当初期待したものではなかったため、今後の研究計画は若干変更の必要がある。高用量のエストロゲン投与が視床下部のコルチコトロピン放出ホルモンやバソプレッシン、オキシトシンといったホルモンの分泌に影響を与えなかったことから、平成28年度はターゲットを扁桃体や前頭前野等におけるセロトニンの機能変化に変えて、情動調節との関わりを検討していくことにする。また、一連の実験の中で、文脈恐怖条件づけと手がかり恐怖条件づけとで、エストロゲンの及ぼす効果が異なることが示唆されたため、これについても検討を行うこととする。実験心理学副腎除去がエストロゲンの情動亢進効果に影響を及ぼさないことが示されたため、平成27年度は視床下部でのCRHやその受容体発現に対するエストロゲン高用量投与の効果を検証し、高用量エストロゲンの情動亢進効果とHPA軸の関わりを検証していくこととする。また、これまで我々の研究室では恐怖学習については文脈恐怖条件づけしか検討してこなかったが、近年他の研究グループによって文脈恐怖条件づけと手がかり恐怖条件づけとで、エストロゲンの及ぼす効果が異なることが示唆されたため、これについても検討を行うこととする。また28年度においては、特定の領域のERαの機能を阻害することで、高用量エストロゲンの情動亢進効果を確定することを試みる。当初想定していた結果が示されなかったために、予定した吸光マイクロプレートリーダーとこれに関連する消耗品の購入が遅れ、残額が生じた。これらについては、H27年度開始早々に執行予定である。H27年度研究費については、上述の吸光マイクロプレートリーダーの他、各種アゴニスト、各種ホルモンの免疫化学測定キット等、実験実施に必要な消耗品の購入に使用する。また、脳内微量注入のためのマイクロインジェクションポンプも購入する。さらに、研究成果発表のための学会参加費等にも用いる。
センサーデータに機械学習の方法を適用した構造物の損傷検知に関する基礎的検討

高度経済成長期に建設された膨大な数のインフラが老朽化を迎えているが,技術者不足により点検が進んでいない.1つの改善策は,低価格化が進んでいるセンサーを構造物に設置して得られるデータの分析から,自動的に損傷を検知する方法を補助的に用いることである.本研究はセンサーデータに機械学習の方法を適用することで構造物の損傷検知を自動化し,インフラ点検技術者不足の問題に寄与することを最終目標としているが,特に,損傷検知手法の適切な選択や損傷検知能力向上のためのデータ処理の手法を検討し,実用化につなげるものである.高度経済成長期に建設された膨大な数のインフラが老朽化を迎えているが,技術者不足により点検が進んでいない.1つの改善策は,低価格化が進んでいるセンサーを構造物に設置して得られるデータの分析から,自動的に損傷を検知する方法を補助的に用いることである.本研究はセンサーデータに機械学習の方法を適用することで構造物の損傷検知を自動化し,インフラ点検技術者不足の問題に寄与することを最終目標としているが,特に,損傷検知手法の適切な選択や損傷検知能力向上のためのデータ処理の手法を検討し,実用化につなげるものである.
口腔白板症の悪性化を予測可能にする遺伝子診断法の開発・研究

申請者らは病理組織学的に扁平上皮癌と診断された患者を対象に、その生検組織、あるいは外科切除組織を用い、p53遺伝子の異常、HPV(ヒトパピローマウイルス)の感染について検索し、高頻度にp53遺伝子の異常、HPVの感染を認めた(Oncogene,12:1663-1668,1996)。また、噛みタバコの習慣のあるスリランカの口腔癌、前癌病変(International Journal of Cancer,77:839-842,1998)、DMBA誘発ハムスター頬粘膜扁平上皮癌、前癌病変(日本口腔外科学会雑誌,42:347-362,1996)についても同様の検索を行い、それぞれの遺伝子異常の相違について検討した。その結果、スリランカの口腔癌ではp53遺伝子のエクソン5に遺伝子の一部欠失を含む比較的大きな遺伝子異常が数多く認められた。これは日本人の口腔癌やDMBA誘発ハムスター頬粘膜扁平上皮癌ではあまり認められず、噛みタバコ中にp53遺伝子のエクソン5に特異的に異常をきたす因子が含まれていることを示唆している。このように遺伝子の特定の部位に異常が集積することから噛みタバコ中の特定の成分が発癌物質としてp53遺伝子をはじめ、他の遺伝子の特定の部位にも異常をきたしたり、修復障害をきたすという可能性が示唆された。このp53遺伝子の異常を同定する方法として新たにyeast functional assayを導入し、より簡便、正確な診断を可能にした(Oncogene,15:2667-2674,1997)。さらにras遺伝子群についてもMASA (mutant allele specific amplification)を用いて詳細に検討を行い、DMBA誘発ハムスター頬嚢粘膜癌では比較的早期に異常が起こっていることを明らかにした(日本口腔外科学会雑誌,44:925-930,1998)。またこれらの異常が癌化のどの段階で起こっているか、また、前癌病変の癌への「なりやすさ」、クロナリティを判定するために、多重病変を有する患者の癌組織、あるいは前癌病変の組織を用いて遺伝子変異、染色体上の変異を検討し、公表した(第90回米国癌学会)。申請者らは北海道大学歯学部附属病院口腔外科を受診し、病理組織学的に扁平上皮癌と診断された患者を対象に、その生検組織、あるいは外科切除組織を用い、p53遺伝子の異常ならびにヒトパピローマウイルス(HPV)の感染について検索し、高頻度にp53遺伝子の異常、HPVの感染を認めた。両者に異常が認められた症例では有為に予後は良好であり、p53遺伝子の異常、あるいはHPVの感染以外で予後を不良にする因子が存在する可能性が示唆された(Oncogene,12:1663-1668,1996).前癌病変においては現在までのところ異常は認められていない。南アジア地域では噛みタバコの習慣があり、これに起因して口腔癌(特に頬粘膜癌)が多発している。今回、当科と協力体制の整っているスリランカの口腔癌、前癌病変を対象としてp53遺伝子の異常を検索した。また同時に口腔癌の動物モデルであるDMBA誘発ハムスター頬粘膜扁平上皮癌についても同様の検索を行い、それぞれの遺伝子異常の相違について検索した。その結果、スリランカの頬粘膜癌ではp53のエクソン5に遺伝子の一部欠失を含む比較的大きな遺伝子異常が数多く認められた(New England Journal of Medicine投稿中)。