hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間／空間ダイナミクスを考慮した統括的トラヒックエンジニアリングの評価と実現手法

次に、End-to-Endに複数経路(Subflow)が存在することを前提としたMulti-Path TCPによる空間的省電力TEの実現のために、H27年度に構築したテストベッドネットワークにおいて省電力MPTCPとして実装し、シミュレーション評価に続き実験を通して有効性を検証した。さらに経路中の利用状況に応じて時間的な省電力化を目指す省電力TCPにおいて、自身のフロー制御機構に基づく簡易な経路利用状況判断方法について検討した。以上は、申請時の実施計画に掲げた項目の(1)-(3)に該当し、H29年度は(4)に示した輻輳緩和TEを含めた統括的手法の検討に着手可能となっていることから順調に進展しているものと判断する。インターネットの普及・発展、および、M2M(Machine-to-Machine)/IoT(Internet of Things)など人間が直接的な通信主体ではない情報(ビッグデータ)の爆発的な増加に伴い、トラヒックエンジニアリング(Traffic Engineering, TE)の重要性はさらに高まっている。具体的には、送受信ノード間のトラヒック到達可能経路が複数あり、かつ、転送トラヒック量が増加した時、1)収容トラヒックの要求QoS(Quality of Service)を満たしつつ、2)複数経路を活用してネットワーク資源を有効に活用する、ことを目的とするが、トラヒック発生ノードの空間的な変動、および、短期的なトラヒック減少に基づく省電力化を意識する場合(省電力TE)、その実現において上記の2)は、2')少数のリンクや構成機器にトラヒックを集約して低利用ネットワーク資源を遮断する、となる。本研究課題では、トラヒック発生ノード群の空間的なダイナミクス、および、発生時点や送信量の時間的なダイナミクスを考慮し、ネットワーク利用を最低限に留めて余剰資源を遮断する省電力TE、もしくは、資源を最大限に利活用し転送品質の充足を優先する輻輳緩和TEを行う統括的な手法を提案、評価する。平成29年度は、無線網におけるアクセスポイントの時間的な統括的TEのためのTCPのフロー制御/輻輳制御機構の提案、および、MPTCP(Multi-Path TCP)を利用したEnd-to-Endの空間的な統括的TEの実現手法の検討と、両者の評価を通して本研究課題の統括を行った。インターネットの普及やIoTによる情報量の増加に伴い、トラヒックエンジニアリングの重要性は高まっている。その本質は、1)個々のトラヒックの要求品質を満たしつつ、2)ネットワーク資源を有効に活用する、ことであるが、収容トラヒック量の減少時には、2')トラヒックを集約して低利用ネットワーク資源を遮断、することで省電力化を図る。
ニューロン新生による嗅覚神経回路可塑性の制御機構の解明

マウス成体脳におけるニューロン新生の機能的意義を、神経回路レベルで明らかにするために、二光子顕微鏡を用いた覚醒マウスのカルシウムイメージング法により、嗅球のニューロン新生を解析した。新生ニューロンを除去したマウスを用いて、嗅球の主要な出力ニューロンであるMitral cell(僧帽細胞)の可塑的変化について解析を行った。ニューロン新生除去マウスで障害が見られている、匂いと報酬の関連学習課題遂行時における、Mitral cell集団の神経活動パターンの推移を、野生型マウスとニューロン新生除去マウスで比較すことで、新生ニューロンがどのように嗅球神経回路の可塑性に貢献しているか明らかにした。従来、ニューロンの産生は発生期においてしか行われないと考えられていたが、ヒトを含めた哺乳類の生後脳・成体脳においても神経幹細胞が存在し、側脳室周囲の脳室下帯や海馬・歯状回といった特定の領域では、ニューロンの新生が一生涯続いている事が解ってきた。生後脳において新たに産出される多くの新生ニューロンは既存の神経回路に組み込まれるが、このようなニューロン新生が個体にとってどのような生理的意義を持っているのかはほとんど明らかになっていない。本研究課題では、遺伝子改変マウス技術を駆使して新生ニューロンを特異的に遺伝子操作し、生後脳・成体脳ニューロン新生が、脳神経回路の形成・修飾や維持に果たす役割を解明する事を目標としている。特に、新生ニューロンを含む、嗅球の各種ニューロンサブタイプに、カルシウムプローブであるGCaMPを発現させ、神経活動の二光子イメージングを行う。本年度は、嗅球神経回路の二光子イメージングを行うための顕微鏡システムのセットアップと、GCaMPを発現させるためのAAVベクターインジェクションの方法論の確立を行った。研究計画書に沿って実験計画を進行させている。マウス生後脳・成体脳で起きているニューロン新生の機能的意義を、神経回路レベルで明らかにするために、二光子顕微鏡を用いた覚醒マウスのCa2+イメージング法により、嗅球のニューロンの神経活動を記録した。また、ニューロン新生の機能的意義を明らかにするために、ニューロン新生を遺伝学的に除去したモデルマウスの解析を行った。このマウスモデルでは、ニューロン新生が完全に除去されていることが確認されたので、嗅覚情報と報酬の関連学習課題を遂行させ、コントロールマウスとの比較を行った。加えて、嗅覚情報と報酬の関連学習課題を実施している時の、嗅球のニューロンの神経活動の二光子顕微鏡記録を行い、現在、詳細な解析をおこなっている。マウス嗅球では、一日当たり数千個の新生ニューロンが神経回路に組み込まれている。そのため、マウス嗅球はニューロン新生が神経回路の可塑性に与える影響を解析するのに優れたモデル系である。新生ニューロンを除去したマウスを用いて、嗅球の主要な出力ニューロンであるMitral cellの可塑的変化について解析を行うことで、成体脳で産生されるニューロンが、どのような生理的意義を持っているかについての新規知見が得られると期待される。、今後、iPS細胞等を利用した神経細胞移植による再生医療実現のためには、移植された外因性のニューロンの既存の神経回路への組込みを制御する事が重要なプロセスになる。この点でも、新生ニューロンの追加が既存の神経回路にどのような影響を与えるかを理解する事で、多くの示唆的知見を与える事ができると期待される。ニューロン新生の機能的意義を明らかにするために、ニューロン新生を遺伝学的に除去したモデルマウスの解析を行った。また、二光子顕微鏡を用いた覚醒マウスのCa2+イメージング法により、嗅球のニューロンの神経活動を記録することに成功した。哺乳類の成体脳においても神経幹細胞が存在し、側脳室周囲の脳室下帯や海馬の歯状回といった特定の領域では、ニューロンの新生が一生涯続いている事が解ってきた。成体脳において新たに産出される多くの新生ニューロンは既存の神経回路に組み込まれるが、それらの組み込み様式・規模については不明な点が多く、また、ニューロン新生が個体にとってどのような生理的意義を持っているのかはほとんど明らかになっていなかった。マウス生後脳・成体脳で起きているニューロン新生の機能的意義を、神経回路レベルで明らかにするために、二光子顕微鏡を用いた覚醒マウスのカルシウムイメージング法により、嗅球のニューロン新生を解析した。これらの研究成果は、哺乳類脳神経系の可塑的性質の更なる理解と、再生医療実現のための基盤的知識の充実に繋がることが期待される。

ニューロン新生除去マウスで障害が見られている、匂いと報酬の関連学習課題遂行時における、Mitral cell集団の神経活動パターンの推移を、野生型マウスとニューロン新生除去マウスで比較すことで、新生ニューロンがどのように嗅球神経回路の可塑性に貢献しているか明らかにした。研究計画書に沿って実験計画を進行させる。嗅覚情報と報酬の関連学習課題を実施している時の、嗅球のニューロンの神経活動の二光子顕微鏡記録を行い、学習に伴う神経活動の変化を解析する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
脂肪肝炎における肝脂肪化のメカニズムの解明

メカニズムの解明。マクロファージはacrophage scavenger receptor(MSR)を介して修飾されたLDLを取り込んでいる。我々は以前よりMSR-Aノックアウトマウスを用いて、NASH(Non-alcoholic steatohepatitis)モデルの肝線維化進展、肝発癌が減弱する可能性を指摘してきた。今回の研究では、1in vivoモデル、2in vitroモデルの両者を用いて、肝細胞の脂肪化のメカニズムにおけるマクロファージの役割を検討した。【実験内容】C57BL/6マウス、♂(8週齢)およびマクロファージスカベンジャー受容体(Macrophage scavenger receptor A :MSR-A)欠損(MSR-A-/- )マウス(C57BL/6バック)に対して通常食(chow, n=4)およびメチオニン/コリン欠乏食(MCD) (MP Biomedicals #960439, n=6)を3週間投与し、24時間絶食の後肝臓、内臓脂肪及び尻尾を採取し、体重及び肝重量を測定した。肝組織の一般的評価としてH-E染色,肝の脂肪化の評価をOil red O染色で確認した。肝組織中および血清中の脂質プロファイル(コレステロール、中性脂肪、遊離脂肪酸、リン脂質等リポ蛋白の主要分画)は高感度ゲル濾過HPLC法でを検討した。4群(Wild chow群、Wild MCD群、KO chow群、KO MCD群)間でのデータを比較検討した。【実験概要】C57BL/6マウス、♂(8週齢)およびMSR-A欠損(MSR-A-/- )マウス(C57BL/6バック)に対して通常食(chow, n=4)およびメチオニン/コリン欠乏食(MCD) (MP Biomedicals #960439, n=6)を3週間投与し、24時間絶食の後肝臓、内臓脂肪及び尻尾を採取し、体重及び肝重量を測定した。マウスの肝脂肪化にマクロファージが関与する、という仮説を証明すべくVivoの実験を繰り返した。今回もC57BL/6マウスWild type(n=3)とMSR-A KOマウス(n=4)に対してMCDDを3週間投与し、肝脂肪化の程度がどう変化するかを検討した。本効果の長期継続の有無を判定するために8週の群も作成した。結果、MCDD3週投与ではWildに比しKO群で有意に肝細胞の脂肪化割合が減少したが、逆に8週後ではWildの方が有意に脂肪化を多く認めた。肝内および血清中の脂肪分析を行った。肝内TC, TG, PL,血清TC, TG, PL, ALTを調べたが現時点で脂肪化の変化を説明できるようなパラメータ変化を認めていない。in vivoの系で検討を続けてきたが思ったようにデータが出ていない。昨年度はマウスのSPF化を行い、より純度の高い条件下で再現性をとる実験を行ったが、過去のデータとの整合性について慎重に吟味する必要がある。昨年度までの研究では、マウスの肝脂肪化にマクロファージが関与する、という仮説を証明するべくin vitroの実験を繰り返し行った。In vitroの系では、肝細胞の脂肪化におけるmacrophageの役割を詳細に検討するべく、細胞培養:ヒト肝癌細胞株HepG2、マウス前駆脂肪細胞株3T3-L1、およびマウス肝細胞株AML12にオレイン酸やパルミチン酸を添加する系(Diabetes 2006;55:2301, Exp Mol Med, 2012 July 4)に、活性化したマクロファージを添加し、肝細胞の脂肪化の変化、脂肪滴関連蛋白の発現を検討した。マクロファージはヒトマクロファージ細胞株THP-1やマウスマクロファージ細胞株Raw 264.7細胞にLPSを添加し、活性化したものを用いる。更に、マクロファージが産生するTNF-alpha (J Hepatol 2003;39:978. Gut 2006;55:415)がHepG2細胞、3T3-L1細胞、AML12の脂肪滴のサイズや脂肪滴関連蛋白発現へ与える影響を検討した。最終年度の研究内容は、肝細胞とマクロファージを共培養した状態と肝細胞単独の状態で脂肪を添加し、脂肪化の程度の違いを明らかにすることであった。更に、マクロファージに対してゲノム編集技術、CRISPR/Cas9を用いてMSR-Aをノックアウトした群を作成し、脂肪化が抑制されるか否かを検討した。しかしながら、共培養の系において、再現性を持つ系を樹立することが出来なかった。また、MSR-Aのノックアウトが上手くいかず、実験系としては望まれた結果が認められなかった。メカニズムの解明。

今回の研究では、1in vivoモデル、2in vitroモデルの両者を用いて、肝細胞の脂肪化のメカニズムにおけるマクロファージの役割を検討した。MSR-A KOマウスのSPF化が必用となり、約半年を要した。更にマウス繁殖、維持に数ヶ月間を要した。このため、in vivoモデルの再現性の検討が遅れている状況である。消化器内科学in vitroの系として以下の2つを検討している。1Macrophage (Mφ)のcell lineを購入し、MSR-AをKOしたものとしないものでhepatocyteのcell lineとcocultureし、FFA滴下によるhepatocyteの細胞内TGの程度を確認する。条件としてa)Mφとhepatocyteが接触している場合、b)接触していない場合を検討する。一方、以前検討したMCDモデルの再現性を検討する。本年度の実験で、マクロファージの活性化を抑制することで肝脂肪化を抑制することがvivoの系において証明された。問題点としては1この現象が他のモデルでも起こるか?2MSR-Aのどの経路が肝脂肪化を抑制するかが不明、以上2点が挙げられる。研究実績に記載したように、マウスのSPF化に時間を要し、その間in vivoの検討が出来なかった。細胞培養に必要な各種メディウムや抗体の購入を予定しています。1in vivoモデル;現在高脂肪食モデルにおいてもMCDと同様な現象が起こりうるかを検討中である。2in vitroモデル;血液あるいは肝組織よりMACSビーズを用いてマクロファージを抽出し、MSR-A活性化の変化ならびにそれに伴う遺伝子変化を検討する予定である。in vitroの系を先行して検討する予定とした。つまり、ヒトmacrophageのcell lineを用い、MSR-AをKOしたものとしないものでhepatocyteのcell lineとcocultureし、FFA滴下によるhepatocyteの細胞内TGの程度を確認する系を予定している。
小分子－生体システム相互作用の分子階層における統合的解析

小分子の体内挙動は階層構造を持った生体システムとの物理的な相互作用の総体であり、その最も最下層で起こるイベントが分子間相互作用である。本研究ではまず、薬物小分子と薬物動態関連タンパク質との相互作用に関する網羅的な情報収集および構造活性相関解析の方法を確立した。さらに、酵素誘導を伴う薬物間相互作用の予測研究を中心に、薬物小分子が分子階層での相互作用から全身動態に及ぼす影響を予測する方法を開発し、汎用生体機能モデリング・シミュレーションプラットフォーム上で生体現象の再現に成功した。研究代表者の山下は、既に開発した薬物代謝酵素に関するテキストマイニングシステムに対して、辞書データベースの見直しとルールベースの拡充を図ることによって、化合物と核内受容体との相互作用に関する情報を抽出できるシステムを開発した。CYP3A4等の誘導に関与するPregnane X Receptor(PXR)を例にとり、このプロトタイプの性能を評価したところ、精度および再現率ともに約90%という高い値が得られた。この抽出結果に加え、Pub Chem Bioassayデータベース等で公開されている情報とを合わせて構造活性相関解析を行ったところ、分子の電気的性質とりわけπ-π結合に関与するパラメータが化合物とPXRとの相互作用に重要であることを明らかにした。一方、分担者の新島は既に開発した新規な化合物-タンパク質間相互作用予測法であるCGBVS(Chemical Genomics-based Virtual Screening)を用いて、核内受容体のリガンド予測を網羅的に行った。31種類の核内受容体および、約10万化合物間の既知相互作用情報をもとに学習モデルを構築し、交差検証によって予測性能を評価した結果、94.8%という高い予測精度を得ることに成功した。また、研究代表者の山下は、多階層生体システムにおける薬物動態モデルの開発にも着手し始めた。具体的には、rifampicinの臨床血中濃度データを、グリアランス理論に基づいた薬物速度論モデルにより解析し、AO1グループが現在、開発を進めているPhysioDesigner上でシミュレーションできることを確認した。ヒト肝細胞における薬物代謝活性および酵素誘導には著しい個体間変動が存在する。そこで、個体間変動を考慮した拡張最小二乗法計算によりパラメータ推定を行う方法を確立した。まず、CYP3A4による代謝についての構造活性相関を明らかにするために、各種薬物の濃度依存性実験の結果を非線形混合効果モデルにより解析し、ミカエリス定数および最大代謝速度に関するモデリングを行った。一方、リファンピシンによる薬物代謝酵素誘導について総合的に解析するために、ヒト肝細胞におけるCYP3A4 mRNA発現およびその酵素活性に関する情報を数多く収集した。得られた酵素誘導ダイナミクスモデルとリファンピシンの生理学的薬物速度論モデル、さらにCYP3A4基質薬物の生理学的薬物速度論モデルをPhysioDesigner上で連成し、シミュレーションを行ったところ、13種類の異なったCYP3A4基質薬物について精度よく動態予測が可能となることが示された。また、リファンピシンによるCYP3A4誘導に関する制御因子をより詳細に明らかにするために、リファンピシンの受容体として知られるPregnane X受容体と相互作用する分子についてのテキストマイニング解析、およびヒト肝細胞にリファンピシンを作用させたときのマイクロアレイ解析を行った。その結果、HNF4alpha、C/EBPalphaなどの制御因子、およびconstitutively active receptor(CAR)とのクロストークなどの情報が得られたほか、マイクロアレイ解析によりZNF498がリファンピシンにより有意に誘導されることが明らかとなった。そこで、ZNF498発現を抑制するsiRNAを作成しHepG2細胞に作用させたところ、CYP3A4の発現が上昇し、ZNF498がCYP3A4発現に対して抑制的に働いている可能性が示唆された。薬物代謝は薬物体内動態を決定する重要な因子であり、代謝酵素活性の変動により生じる薬物間相互作用は臨床上大きな問題となっている。昨年までの研究では、リファンピシンを例に、薬剤による初代肝細胞での酵素誘導に対するキネティックモデルを構築し、各薬剤の体内動態の生理学的モデルとを連成させることで、臨床での薬物間相互作用がシミュレートできることを報告した。酵素誘導に関するモデルをより精緻化するために、DNAマイクロアレイの結果に基づきリファンピシンにより発現変動する遺伝子群を同定し、ゲノム上での転写因子結合領域を解析することによってリファンピシンに応答する転写因子群を見い出した。さらにDNAマイクロアレイデータを大規模に収集し構造方程式モデリングを行うことによって、その転写因子ネットワークにおける相互作用を定量化した。一方、薬物やイオン等の輸送のキネティックデータから速度論パラメータを抽出する非線形最小二乗法プログラムを開発した。これを小胞体カルシウム動態の解析に応用し、リアノジン受容体遺伝子変異による動態変動をシミュレートすることに成功した。さらに、非線形最小二乗法プログラムに遺伝的数式プログラミングのアルゴリズムを実装することによって、速度論パラメータに対する固定効果を自動探索するプログラムを開発した。その結果、薬物動態に個体間変動が生じる要因を体系的に探索できるようになり、母集団薬物動態モデル開発におけるプレスクリーニングを効果的かつ効率的に実施できるようになった。

研究代表者の山下は、トランスポーター基質に関するテキストマイニング技術の開発を行った。基質認識性が極めて広いP-糖タンパク質(P-gp)を例に詳細な解析を行った結果,精度および再現率ともに約90%という高い値が得られた。抽出された6852レコードから重複を削除し,照合確認まで行った結果,334個のP-gp基質を得ることに成功した。これらのP-gp基質に関し,チトクロムP450各分子種の基質とを比較したところ,CYP3A4基質との共起確率が顕著に高く,従来示唆されてきた点が本網羅的解析により実証された。一方,分担者の新島は,化合物-タンパク質間相互作用予測法であるCGBVS(Chemical Genomics-based Virtual Screening)モデルにおいて,9種類のリガンドーターゲットカーネル(類似度尺度)の適用可能性を,5つのタンパク質ファミリー(GPCR,キナーゼ,核内受容体,イオンチャネル,トランスポーター)について包括的に評価した。その結果,リガンドカーネルとターゲットカーネルの組み合わせが有意に予測精度に影響を及ぼし,最適な組み合わせはファミリーごとに検討すべきとの結論が得られた。また,山下は,リファンピシンによるヒト肝細胞でのCYP3A4の発現誘導について速度論解析を行うとともに,リファンピシンおよびCYP3A4基質薬物の体内動態を生理学的速度論モデルに基づいて解析した。その結果,リファンピシンによる酵素誘導のダイナミクスに基づいてCYP3A4基質薬物の体内動態変化が精度よくシミュレートできることを明らかにした。本薬物間相互作用モデルに関し,薬物体内動態をPHMLによって,リファンピシンによるCYP3A4の発現誘導をSBMLでモデル実装し,これら記述言語の組み合わせによる連成シミュレーションが可能であることを確認した。生体分子と化合物との相互作用に関するテキストマイニング技術を用いた情報収集は,転写因子,薬物代謝酵素,トランスポータと着実に拡がっており,ケモインフォマティックス解析を通じた分子間相互作用のモデル化も順調に進んでいる。生理学的モデルに基づく薬物の体内動態解析にも取り組み,薬物間相互作用の予測に成功するほか,本領域で開発するシミュレーション環境への実装にも着手し,情報科学者との連携も深めている。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子間相互作用に関する定量的モデルを構築することで,上位階層における生体現象との関連を明らかにする。また,小分子の体内動態を記述する標準的なフォーマットを策定することで,本ソフトウェア環境を動態研究者が簡便に使えるように整備する。薬物動態学26年度が最終年度であるため、記入しない。
Thrombospondin-2は、一般住民において心機能低下の予知因子であるか

宇久町研究において、2013年と2014年にthrombospondin(TSP)-2を446名に測定した。TSP-2は、空腹時血糖値、インスリン値、HOMA指数、eGFR(負)、高感度CRP、冠疾患の既往歴、NT-proBNPと有意に関連した。さらにHOMA指数、高感度CRP、冠疾患の既往歴およびNT-proBNPとは独立して有意に関連した。TSP-2は健常人でもcardiovascular-related危険因子と有意に関連しており、この446名に対して予後調査を行っており「血清TSP-2が一般住民において心不全発症の予測因子になり得るか」を検討するため縦断研究を展開中である。トロンボスポンジン-2(TSP-2)は、駆出率の低下した心不全の新規なマーカーであり、brain natriuretic peptide (BNP)と組み合わせることによって、濃厚な治療をするべきか否かの指標になることが報告されている。TSP-2は、腫瘍の成長と血管形成の強力な抑制剤として機能することが知られているが、一般の健常な住民における血行動態は明らかにされていない。我々は『TSP-2が一般住民において心機能低下の予知因子であるか』を疫学的に検討したが、TSP-2はNT-proBNPと正の有意な傾向(p=0.075)を示すものの、心機能低下の指標である心エコーのEjection fractionの低下とは関連を示さず、心不全患者を対象にした研究においてのみ関連を示すマーカーであることが示唆された。そこで、我々はTSP-2は健常な一般住民では、どの因子と関連するのかを検討した。血清TSP-2を従属変数とし単変量解析を行った結果、BMI、喫煙、収縮期および拡張期血圧と関連は認めず、総コレステロール値、中性脂肪、HDL・LDL-Cや頸動脈内膜中膜厚(IMT)とも関連性は認めなかった。しかし、空腹時血糖値(p=0.003)、インスリン値(p=0.006)、HOMA-R(p=0.002)、糖尿病治療あり(p=0.015)とは有意な正の関連を認めた。また、推定糸球体濾過量(eGFR)、高感度CRPとも有意な関連性を認めた(p=0.018, p=0.03)。さらに単変量解析で関連を認めたHOMA-R、eGFR、高感度CRP、糖尿病治療ありを説明変数として、血清TSP-2に対する独立性を検討するために、ステップワイズ法による重回帰分析を用いて解析した。結果、HOMA-Rのみが有意であった。この結果、TSP2は一般住民においてインスリン抵抗性と独立した強い関連を示すことが示された。当初の研究目的でTSP-2は駆出率の低下した心不全の新規なマーカーであり、さらにbrain natriuretic peptide (BNP)と組み合わせることによって、濃厚な治療をするべきか否かの指標になることを証明するために、救命センターで心不全患者症例での検討を行っているが、現時点で症例数がやや不足している。【背景】トロンボスポンジン-2(TSP-2)は、細胞外膜のマトリックスにおいて表出される糖タンパクであり、組織のリモデリングにおいて増加する。最近の研究では、TSP-2は心不全を有する患者に於ける心血管病死の有益な予測因子と言われている。しかし乍ら、一般住民における血清TSP-2レベルの臨床的な意義は、未だに明らかではない。そこで、我々はTSP-2と心機能低下を含めた心血管病関連因子の関係を明らかにすることを目的とした。【方法】長崎県宇久町において、定期的に行っている疫学研究に於いて、445人にTSP-2を測定し、TSP-2と心血管病関連因子の関係を単および多変量解析を用いて分析した。【結果】受診者の平均年齢は67.0±9.4歳で、TSP-2に有意な男女差は認めなかった。心血管病関連因子の中では、血糖(p<0.001)、インスリン(p<0.01)、HOMA-IR(p<0.001)、eGFR(p<0.01;負)、高感度CRP(p<0.001)、冠血管疾患の既往(p<0.001)およびNT-proBNP(p<0.001)と関連があった。さらに、ステップワイズ法における重回帰分析の結果、TSP-2は、HOMA-IR(p<0.001)、高感度CRP(p<0.001)、冠血管疾患の既往(p<0.001)およびNT-proBNP(p<0.001)と独立して関連していた。【結語】これらの結果は、一般住民に於いて、TSP-2と心血管病関連因子の有意な関係を示した初めての研究である。住民検診における、多人数のTSP-2と心血管病関連因子の有意な関係を証明することが出来ている。しかし、それが心機能低下の予知因子であるか否かについての考察はできていない。TSP-2は、NT-proBNP(p<0.001)と独立した関連性を有した結果を得たことは大きい。今後は、心機能低下の予知因子であるか否かの縦断研究を行う必要がある。Thrombospondin(TSP)-2は近年本邦で臨床報告された、心不全患者における新規の予後予測因子である。これまで申請者は、一般住民における横断研究で、血清TSP-2はインスリン抵抗性や心房細動と関連することを発表した。

今までに同様の報告はなく、心不全発症や予後に関する縦断研究は今後の課題となっている。また、我々は、2004年から開始された前向き疫学研究である「宇久町研究」において、2013年と2014年にTSP-2を合計446名に測定した。従って、「血清TSP-2が一般住民において心不全発症の予測因子になり得るか」を研究目的とした。446名(男性183名、女性263名)でのTSP-2の測定結果(平均年齢67歳)では、平均値は20.9±8.5ng/mlで、正規分布を示し性差を認めなかった。TSP-2は、空腹時血糖値(p<0.001)、インスリン値(p<0.01)、HOMA指数(p<0.001)、eGFR(p<0.01;inversely)、高感度CRP(p<0.001)、冠疾患の既往歴(p<0.001)、NT-proBNP (p<0.001)と有意に関連していた。さらに、これらの有意な変数をstepwise法を用いて独立性の検討を行ったところ、HOMA指数(p<0.001)、高感度CRP (p<0.001)、冠疾患の既往歴(p<0.0001)およびNT-proBNP (p<0.001)とは独立して有意に関連していることが示された。このことから、TSP-2は、心不全患者だけでなく、一般住民においても、cardiovascular-related危険因子と有意に関連していることが示された。現在、この446名に対して、定期的に予後調査を行っており、研究目的である「血清TSP-2が一般住民において心不全発症の予測因子になり得るか」を検討するため縦断研究を展開中である。宇久町研究において、2013年と2014年にthrombospondin(TSP)-2を446名に測定した。TSP-2は、空腹時血糖値、インスリン値、HOMA指数、eGFR(負)、高感度CRP、冠疾患の既往歴、NT-proBNPと有意に関連した。さらにHOMA指数、高感度CRP、冠疾患の既往歴およびNT-proBNPとは独立して有意に関連した。TSP-2は健常人でもcardiovascular-related危険因子と有意に関連しており、この446名に対して予後調査を行っており「血清TSP-2が一般住民において心不全発症の予測因子になり得るか」を検討するため縦断研究を展開中である。今後は、臨床的には当大学の救命救急センターにて、心不全患者を中心にTSP-2を連続して測定する。他の心不全のマーカー、炎症反応のマーカーは全員に実施する。さらに、心電図、心エコー図は全員に施行する。疫学的には、目的変数をインスリン抵抗性の指標であるHOMA指数として、一般住民において、血清TSP-2はインスリン抵抗性と強く関連するかの検討を症例数を増やして検討し、今後は縦断的検討を含めて行い、因果関係の検討も行っていく所存である。我々の横断研究の結果では、TSP-2は様々な心血管病関連因子の有意な関係を有することが分かっており、特に、高感度CRPを代表とした炎症反応との有意な関連、NT-proBNPという心不全の代表的なマーカーとの関連が明らかにされたのは大きな収穫と言える。しかし、目的はTSP-2が一般住民の予知因子となるか否かの縦断研究であり、最後の1年で、この因果関係を明らかにすることを目指している。循環器疾患の予防、疫学当大学救命センターでの心不全症例が少なかったために、TSP-2の採血が予定より少なく、予算を消費出来なかった。旅費、人件費・謝金に、かなりの予算を要したが、以前から保有していた物品を再利用したり、元々、その他の金額の見積もりを多くしていたため、当該助成金に残金が生じた。
腫瘍血管における血管内皮幹細胞システムの破綻

血管内皮細胞には多様性が存在し、一部には幹細胞様の性質を持つ内皮細胞が存在することが分かっている。今回腫瘍血管内皮細胞中の内皮幹細胞をより詳細に検討し、腫瘍血管内皮細胞が通常の内皮細胞とどのように異なるか解析を行った。腫瘍血管では内皮幹細胞が非常に高い割合で存在することが明らかとなった。また移植実験から、腫瘍血管内皮細胞も階層性を持つ内皮細胞集団であることが分かった。さらに遺伝子解析で薬剤耐性に関与する蛋白の上昇を特に幹細胞分画で認めた。薬剤耐性能に関わる蛋白の阻害剤にて内皮幹細胞の増殖阻害を認め、さらには腫瘍縮小効果も認めた。今後、血管内皮幹細胞システムを標的とした治療が期待できる。本研究は血管内皮細胞が、血管内皮幹細胞システムを構成しているとの概念に立脚している。腫瘍血管ではこの内皮幹細胞システムの分化異常が生じているとの仮説のもと腫瘍血管内皮細胞の分化誘導法の探索を行い腫瘍血管の「正常化」を目指す。本年度は(1)正常血管内皮幹細胞と腫瘍血管内皮幹細胞の分子レベルでの相違の解明、(2)正常血管内皮幹細胞の分化誘導メカニズムの解明を目指して研究を行った。(1)腫瘍血管中の血管内皮細胞さらには血管内皮幹細胞に関する詳細な検討を行った。様々な組織の幹細胞同定方法として利用されている、ヘキスト色素を用いたSide Population(SP)解析を行った。マウス肺がん細胞株をマウス肺に同所移植を行い肺がんをモデルとして、腫瘍血管内皮SP細胞の特徴を明らかにした。その結果、正常肺に比べ肺腫瘍では血管内皮SP細胞の比率が約7%に上昇していることがわかった。また肺内皮SP細胞移植実験、培養実験から肺内皮SP細胞が肺腫瘍での血管内皮細胞の供給源になっている可能性が明らかとなった。腫瘍血管内皮SP細胞の遺伝子解析を行ったが現在のところ、腫瘍血管全体で発現していて正常血管内皮では発現を認めない新規因子をいくつか同定する事が出来たが、腫瘍血管内皮SP細胞を特異的に同定する事が可能なマーカーは判明していない。腫瘍血管内皮SP細胞に特異的ではないが高発現している因子として薬剤排出トランスポーターがあることが明らかになった。腫瘍内皮SP細胞では薬剤排出トランスポーターが高発現していることにより、ある種の血管新生阻害剤を細胞外に排出し薬剤耐性の原因になっていることも明らかにし論文報告を行った。(2)正常内皮幹細胞の網羅的遺伝子解析は順調に進んでいる。遺伝子発現情報も順調に解析を行っているが、血管内皮細胞の分化システム解明には至っていない。正常血管内皮細胞の遺伝子発現解析と腫瘍血管内皮SP細胞の機能解析に関しては順調に進んでいる。(1)腫瘍モデルの作製、腫瘍血管内皮細胞の解析、腫瘍から内皮細胞の分取さらには幹細胞同定方法であるヘキスト色素によるSP解析まで順調に行った。腫瘍内皮SP細胞と大多数の内皮細胞であるMain Population(MP)細胞との比較を行い血管内皮SP細胞が腫瘍血管形成において血管内皮細胞を供給する源になることを示した。また、腫瘍血管内皮SP細胞の遺伝子発現の特徴を明らかにして薬剤耐性との関与も示した。腫瘍血管内皮SP細胞の遺伝子網羅的解析に関してはまだ結果が出ていない。今年度も引き続き実験と解析を行っていく予定である。(2)正常血管内皮細胞の遺伝子発現解析は血管内皮SP細胞、さらには今までに明らかにしてきた表面マーカーを用いた幹細胞同定法による内皮細胞分画の両方の細胞でマイクロアレイ解析を行った。両細胞分画で同定した幹細胞様細胞は非常に多くの遺伝子発現が類似していることが明らかになった。腫瘍血管内皮SP細胞の網羅的解析、腫瘍血管内皮SP細胞の特異的表面マーカーの同定は達成できていない。また正常血管内皮細胞の分化を司るメカニズムの解明もまだである。マイクロアレイから得られた遺伝子の発現解析、さらにはその発現遺伝子の血管内皮細胞株でのノックダウンを行っているが内皮細胞の性質を変え未分化性を示す内皮細胞に脱分化させることはできていない。遺伝子発現の解析から得られた結果だけでは内皮細胞分化のメカニズムを明らかにするのは困難である可能性も検討している。エピジェネティックな解析も考慮する必要がある。全体的には到達できていない点も多々あるが、論文発表という方法で成果の報告ができた事を考慮に入れると順調に進展していると考えられる。腫瘍血管新生は腫瘍が大きくなるうえで必須である。腫瘍血管内皮細胞は正常血管内皮細胞と比べ形態的、機能的に異常であることが知られている。本研究は腫瘍血管内皮細胞の分化段階での多様性・異常性に注目して、内皮細胞を分化誘導し血管を正常化することを目的とした。まずマウス皮下腫瘍モデルを用いて、腫瘍血管内皮細胞をフローサイトメトリー(FACS)を用いて解析をした。腫瘍血管内皮細胞中には正常血管内皮細胞と同様に、ヘキスト解析で分離同定できる幹・前駆細胞様の性質を示す、特殊な内皮細胞(腫瘍ESP細胞)が存在することが明らかとなった。また、その特殊な内皮細胞は腫瘍環境中では増加していることが分かった。腫瘍血管内皮細胞とその特殊な腫瘍ESP細胞の遺伝子発現パターンを解析すると、正常組織では未分化性を示すマーカーが陽性であった。また、薬剤耐性に関与することが知られているABCトランスポーターの発現が亢進していることが明らかとなった。

腫瘍ESP分化を誘導する因子の探索と共に、このABCトランスポーターを阻害することにより腫瘍血管内皮細胞の細胞死を誘導できないか試みた。その結果、腫瘍血管内皮細胞はABCトランスポーターの阻害により、増殖が抑制されることが分かった、しかし一方では特殊な腫瘍ESP細胞は薬剤耐性を示すことが分かった。このことは、この細胞が現在問題となっている腫瘍血管の薬剤耐性機構の一因であることを示唆している。さらに、この特殊な内皮細胞の遺伝子プロファイリングを行い、この細胞を特徴づけるいくつかの因子を同定した。その中の因子の一つは血管内皮細胞の細胞死に関与する遺伝子であり、阻害により血管内皮細胞が細胞死を生じることが明らかとなった。今後は同定したいくつかの因子を用いて腫瘍血管の分化誘導、細胞死誘導を行うことが可能であると考えられる。血管内皮細胞には多様性が存在し、一部には幹細胞様の性質を持つ内皮細胞が存在することが分かっている。今回腫瘍血管内皮細胞中の内皮幹細胞をより詳細に検討し、腫瘍血管内皮細胞が通常の内皮細胞とどのように異なるか解析を行った。腫瘍血管では内皮幹細胞が非常に高い割合で存在することが明らかとなった。また移植実験から、腫瘍血管内皮細胞も階層性を持つ内皮細胞集団であることが分かった。さらに遺伝子解析で薬剤耐性に関与する蛋白の上昇を特に幹細胞分画で認めた。薬剤耐性能に関わる蛋白の阻害剤にて内皮幹細胞の増殖阻害を認め、さらには腫瘍縮小効果も認めた。今後、血管内皮幹細胞システムを標的とした治療が期待できる。腫瘍血管内皮SP細胞の網羅的遺伝子発現解析を引き続き行う予定である。肺腫瘍モデルをもとに解析を行ってきたが、網羅的解析は皮下腫瘍モデルを用いて行っている。マウスモデルを準備の上、皮下腫瘍の血管内皮SP細胞の分取、マイクロアレイ解析を引き続き行う。少なくとも合計で3回のデータが得られるまで行う予定である。正常血管内皮SP細胞、表面マーカーを用いた内皮幹細胞分画の遺伝子発現パターンは腫瘍内皮細胞と比較できる状態になっている。今後当初の予定通り以下(1)から(3)を行う予定である。(1)腫瘍血管内皮SP細胞の網羅的解析の継続(2)腫瘍内皮SP細胞、MP細胞の遺伝子発現パターンの比較(3)腫瘍血管内皮SP細胞のMP細胞への分化方法の探索また得られた遺伝子発現情報から培養細胞を用いてのsiRNAでの遺伝子ノックダウン解析を積極的に行う予定である。さらに現在までの成果から、血管新生阻害剤を用いて腫瘍の治療を行うと血管内皮SP細胞分画が残存することがわかった。血管新生阻害剤治療後の腫瘍血管内皮と治療していない腫瘍血管内皮細胞を比較することにより、腫瘍血管内皮幹細胞様の細胞特徴を明らかにすることができる可能性が考えられる。また、血管新生阻害剤耐性のメカニズムも明らかにできる可能性もあり、血管新生阻害剤耐性血管の遺伝子発現解析も同時に行う予定である。大規模データの解析を効率よく行う必要があり、専門家の協力を仰ぎながら解析を進めていく予定である。血管生物学
低酸素応答系遺伝子発現制御機構を応用した遺伝子操作

エリスロポエチン(Epo)遺伝子発現はhypoxia inducible factor-1(HIF-1)による正の促進とGATAによる負の抑制のバランスにより調節されている。従って、GATA阻害とHIF-1促進の両作用を持つ薬剤が新規Epo促進薬として使用されることが期待される。慢性貧血はinterleukin-1β(IL-1β)およびtumor necrosis factor-α(TNF-α)が増加し、GATA結合活性を増加させることによりEpo産生が抑制される機序が解明された。そこで前回我々はGATA特異的阻害薬(K-7174)の腹腔内投与により慢性貧血のモデルマウスに対する有効性を報告した(FASEB J 17:1742;2003)。さらにGATA結合活性阻害作用かつHIF-1結合活性亢進作用を持つK-11706を見い出しこれを経口投与することで慢性貧血のモデルマウスに有効であることを確認した。K-11706をHep3B細胞に添加することでGATA結合活性を抑制し、HIF-1結合活性を亢進させた。IL-1β,TNF-αによりGATA結合活性は亢進したが、K-11706添加により亢進したGATA結合活性は低下した。またIL-1β,TNF-αによりHIF-1結合活性は亢進したが、K-11706添加によりHIF-1結合活性はさらに亢進した。IL-1β,TNF-αによりHep3B細胞のEpo蛋白産生は抑制された。しかし、K-11706添加によりEpo蛋白産生は回復した。IL-1β,TNF-αによりEpo promoter・enhancer活性を抑制した。しかし、この系にK-11706を添加するとEpo promoter・enhancer活性を亢進させた。ICRマウスにIL-1β,TNF-αを腹腔内投与することにより、Epo産生を抑制し、ICFU-E、網状赤血球数、Hbを低下させた。しかしこの系に同化合物を経口投与するとEpo産生抑制が解除され、1上記パラメーターの改善が認められた。以上よりGATA結合活性阻害かつHIF-1結合活性亢進作用を有するK-11706の経口投与での慢性貧血改善の可能性が示唆された(Blood 104:4300;2004)。固形腫瘍は、中心部が低酸素になるため、低酸素に反応するhypoxia inducible factor-1(HIF-1)が増加することでHIF-1結合部位(HRE)を5'プロモーターに持つvascular endothelial growthfactor(VEGF)が増加し、腫瘍血管が増生する。HIF-1α鎖は大気中では402番目と564番目プロリンが、2-oxoglutarate(2-OX)を補酵素として水酸化されるために、von hippel lindau(VHL)と結合してプロテアゾームでユビキチン化され分解される。しかし低酸素下ではプロリンは水酸化されないため、α鎖は分解されずに、β鎖と結合して核内へ移行し、HREと結合してVEGFあるいはEpo遺伝子発現が亢進する。そこで低酸素下でも2-OXを投与することでHIF-1α鎖を分解してVEGF産生を抑制させることが可能かどうかを、低酸素でVEGFおよびEpoを生産するHep3B細胞を用いて解析した。低酸素での細胞の産生するVEGF蛋白におよぼす2-OXの効果をELISA法で測定した。この結果、2-OXの用量依存性にVEGF産生が抑制された。また、VEGFプロモーター・Epoエンハンサー活性をルシフェラーゼを用いて測定した所、2-OXの用量依存性にVEGFプロモーター活性が抑制された。しかし、VEGFプロモーターのHRE変異体では、2-OXによる抑制は認められなかった。細胞抽出物を用いたゲル・シフト法により、2-OXの用量依存性にHIF-1結合活性が抑制された。またwesternblot法により、細胞の産生するHIF-1蛋白も2-OXの用量依存性に抑制された。さらに、血管新生キットを用い、VEGF添加あるいは低酸素による血管形成を2-OXが用量依存性に抑制した。また、ICRマウス背部にメラノーマ細胞を接種した局所に2-OXを連日注射することで、著明な腫瘍増殖抑制効果を認めた。以上の結果より、HIF-1α鎖のプロリン水酸化の基質となる2-OXは、VEGFプロモーターを介して、VEGF蛋白産生を用量依存性に抑制することを認めた。よって2-OXは新たなVEGF inhibitorであり、今後2-OX抗腫瘍効果が期待される。

さらにGATA結合活性阻害作用かつHIF-1結合活性亢進作用を持つK-11706を見い出しこれを経口投与することで慢性貧血のモデルマウスに有効であることを確認した。K-11706をHep3B細胞に添加することでGATA結合活性を抑制し、HIF-1結合活性を亢進させた。IL-1β,TNF-αによりGATA結合活性は亢進したが、K-11706添加により亢進したGATA結合活性は低下した。またIL-1β,TNF-αによりHIF-1結合活性は亢進したが、K-11706添加によりHIF-1結合活性はさらに亢進した。IL-1β,TNF-αによりHep3B細胞のEpo蛋白産生は抑制された。しかし、K-11706添加によりEpo蛋白産生は回復した。IL-1β,TNF-αによりEpo promoter・enhancer活性を抑制した。しかし、この系にK-11706を添加するとEpo promoter・enhancer活性を亢進させた。ICRマウスにIL-1β,TNF-αを腹腔内投与することにより、Epo産生を抑制し、ICFU-E、網状赤血球数、Hbを低下させた。しかしこの系に同化合物を経口投与するとEpo産生抑制が解除され、1上記パラメーターの改善が認められた。以上よりGATA結合活性阻害かつHIF-1結合活性亢進作用を有するK-11706の経口投与での慢性貧血改善の可能性が示唆された(Blood 104:4300;2004)。固形腫瘍は、中心部が低酸素になるため、低酸素に反応するhypoxia inducible factor-1(HIF-1)が増加することでHIF-1結合部位(HRE)を5'プロモーターに持つvascular endothelial growthfactor(VEGF)が増加し、腫瘍血管が増生する。HIF-1α鎖は大気中では402番目と564番目プロリンが、2-oxoglutarate(2-OX)を補酵素として水酸化されるために、von hippel lindau(VHL)と結合してプロテアゾームでユビキチン化され分解される。しかし低酸素下ではプロリンは水酸化されないため、α鎖は分解されずに、β鎖と結合して核内へ移行し、HREと結合してVEGFあるいはEpo遺伝子発現が亢進する。そこで低酸素下でも2-OXを投与することでHIF-1α鎖を分解してVEGF産生を抑制させることが可能かどうかを、低酸素でVEGFおよびEpoを生産するHep3B細胞を用いて解析した。低酸素での細胞の産生するVEGF蛋白におよぼす2-OXの効果をELISA法で測定した。この結果、2-OXの用量依存性にVEGF産生が抑制された。また、VEGFプロモーター・Epoエンハンサー活性をルシフェラーゼを用いて測定した所、2-OXの用量依存性にVEGFプロモーター活性が抑制された。しかし、VEGFプロモーターのHRE変異体では、2-OXによる抑制は認められなかった。細胞抽出物を用いたゲル・シフト法により、2-OXの用量依存性にHIF-1結合活性が抑制された。またwesternblot法により、細胞の産生するHIF-1蛋白も2-OXの用量依存性に抑制された。さらに、血管新生キットを用い、VEGF添加あるいは低酸素による血管形成を2-OXが用量依存性に抑制した。また、ICRマウス背部にメラノーマ細胞を接種した局所に2-OXを連日注射することで、著明な腫瘍増殖抑制効果を認めた。
脳血管障害のモデル解析とその無侵襲診断への応用

脳血管障害が微弱な血流雑音を発生することは以前から知られており,この現象を利用した脳血管障害の検出に関する研究は数多くなされている.その中で,脳血管障害が動脈瘤である場合,血流雑音の周波数スペクトル上に共振と考えられるスパイクが検出されている.本研究では,動脈瘤の第一近似として,薄肉球殻モデルを提案し,その振動モードおよび共振周波数の理論的な解析を行った.振動モードに関しては,軸対称振動を仮定し,0次,1次,2次モードの解析を行った.解析の際には,薄肉弾性球殻の周囲を満たす流体の粘性を考慮した.そして,外部流体の粘性,弾性球殻の肉厚,径,弾性率などを変化させた場合の共振周波数の変化について,数値計算によって評価を行った.その結果,外部流体の粘性を考慮しない場合と同様,球殻の共振周波数は径に対する依存性が大きく,径が大きくなるほど共振周波数が急激に低下することがわかった.実験では,動脈瘤を人工的に作製し,その振動の様子を測定を行った.血管を模したシリコーンゴム管に,ゴム製の球殻を接着させることで動脈瘤を模擬した.管内の水流(血流の模擬)の駆動源としてはポンプを使用し,周期的な水流をゴム球殻に送り込んだ.振動の測定には,加速度型振動ピックアップを用い,水中の球殻に直接接着させた.その際,球殻の振動モードを正確にとらえるため,測定は同時に複数の部位で行った.受波信号は増幅させた後,マルチチャンネルレコーダに記録した.収録したデータをコンピュータに取り込み,高速フーリエ変換(FFT)によって周波数スペクトルを求め,各測定位置間のコヒーレンスおよび伝達関数を算出した.理論モデルにおける解析結果との比較において,球殻の径が大きくなるにつれて共振周波数が低下する傾向は一致したが,完全な一致は得られなかった.この原因として,球殻の歪みや非線形振動の影響が考えられる.今後,さらなる検討が必要である.脳血管障害が微弱な血流雑音を発生することは以前から知られており,この現象を利用した脳血管障害の検出に関する研究は数多くなされている.その中で,脳血管障害が動脈瘤である場合,血流雑音の周波数スペクトル上に共振と考えられるスパイクが検出されている.本研究では,この点に着目し,動脈瘤の第一近似として,薄肉球殻モデルを提案した.そして,その振動モードおよび共振周波数の理論的な解析を行った.振動モードに関しては,軸対称振動を仮定し,0次,1次,2次といった低次モードの解析を行った.また,肉厚,径などの寸法や壁面の弾性率を変化させた場合の共振周波数の変化量について,数値計算によって評価した.その結果,球殻の共振周波数は径に対する依存性が大きく,径が大きくなるほど共振周波数が急激に低下することがわかった.実験では,動脈瘤を人工的に作製し,その振動の様子を測定した.血管を模擬したシリコーンゴム管に,動脈瘤を模擬したゴム製の球殻を取り付け,水槽の中に入れた.管内の水流(血流の模擬)の駆動源としてはポンプを使用し,周期的な脈動水流をゴム球殻に送り込んだ.振動の測定には,加速度型振動ピックアップを用い,水中の球殻に直接接着させた.その際,球殻の振動モードを正確にとらえるため,測定は,同時に複数の部位で行い,受波信号は,マルチチャンネルレコーダに記録した.そして,球殻の大きさなどのパラメータを変化させ,様々な条件の下でデータを収録した.その結果,ゴム球殻の径が大きくなるほど共振周波数が低下する傾向が見られたが,提案したモデルの共振周波数とは完全に一致しなかった.今後,外部流体の粘性率等を考慮した解析を行う必要がある.脳血管障害が微弱な血流雑音を発生することは以前から知られており,この現象を利用した脳血管障害の検出に関する研究は数多くなされている.その中で,脳血管障害が動脈瘤である場合,血流雑音の周波数スペクトル上に共振と考えられるスパイクが検出されている.本研究では,動脈瘤の第一近似として,薄肉球殻モデルを提案し,その振動モードおよび共振周波数の理論的な解析を行った.振動モードに関しては,軸対称振動を仮定し,0次,1次,2次モードの解析を行った.解析の際には,薄肉弾性球殻の周囲を満たす流体の粘性を考慮した.そして,外部流体の粘性,弾性球殻の肉厚,径,弾性率などを変化させた場合の共振周波数の変化について,数値計算によって評価を行った.その結果,外部流体の粘性を考慮しない場合と同様,球殻の共振周波数は径に対する依存性が大きく,径が大きくなるほど共振周波数が急激に低下することがわかった.実験では,動脈瘤を人工的に作製し,その振動の様子を測定を行った.血管を模したシリコーンゴム管に,ゴム製の球殻を接着させることで動脈瘤を模擬した.管内の水流(血流の模擬)の駆動源としてはポンプを使用し,周期的な水流をゴム球殻に送り込んだ.振動の測定には,加速度型振動ピックアップを用い,水中の球殻に直接接着させた.その際,球殻の振動モードを正確にとらえるため,測定は同時に複数の部位で行った.受波信号は増幅させた後,マルチチャンネルレコーダに記録した.収録したデータをコンピュータに取り込み,高速フーリエ変換(FFT)によって周波数スペクトルを求め,各測定位置間のコヒーレンスおよび伝達関数を算出した.理論モデルにおける解析結果との比較において,球殻の径が大きくなるにつれて共振周波数が低下する傾向は一致したが,完全な一致は得られなかった.