hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
デュアルスキャンを用いた大学生における内臓脂肪量の変化に関する研究

腹部内臓脂肪蓄積を要因とするメタボリックシンドローム(Mets)は心血管病の重要なリスクであり、40-74歳の男性の4人に1人がMetsである。Mets発症を予防するには、Metsが急増してくる20-30歳代に、介入の焦点をあて、Mets発症リスクの高い群を同定することが必要である。そこで、本研究では、長崎大学在学中に内臓脂肪面積の変化を経時的に追跡し、Mets構成因子とその背景にある遺伝・環境因子を明らかにすることを目的とした。H26年とH27年に各1回、血圧・ウエスト周囲径・デュアルスキャンによる内臓脂肪面積(VFA)の測定、生活習慣調査(喫煙、食習慣、運動習慣の聴取)、採血を行った。VFAは、H26年;男性42.7±25.7 cm2、女性35.8±14.1 cm2、H27年;男性42.7±25.7 cm2、女性35.8±14.1 cm2と男女とも、VFAの平均値はMetsの診断基準100cm2と比べて低い値であった。1年間のVFAの変化量の平均は、男性では3.0±16.7 cm2と有意に増加し(P<0.001)、女性は-2.3±13.5 cm2と有意に低下した(P<0.001)。VFAの増加と生活習慣の検討では、喫煙との関連性を認めた。1年間のMets構成因子(腹囲、血圧、脂質、血糖)の変化量の平均は(男性、女性の順に示す)、腹囲0.4±3.5、-1.2±4.2cm、収縮期血圧3.5±9.9、0.3±11mmHg、拡張期血圧2.2±8.0、0.3±8.2mmHg、中性脂肪1.9±80、-2.9±44mg/dl、HDL-C -0.14±7.6、-0.15±8.9mg/dl、血糖-0.44±14、-2.4±13 mg/dlであった。VFAの増加とMets構成因子の変化量との検討では、男性の腹囲と弱い相関を認めたが、その他の因子や女性においては有意な相関を認めなかった。申請時の計画では、内臓脂肪面積の測定を1,2年生時に一回と3,4年生時に一回の最低二回測定する事を予定していたが、健診対象者の兼ね合いがあり、内臓脂肪測定の対象を3年生時と4年生時の1年間以上の間隔をあけた2回へと変更した。H26年度に第一回目、H27年度に第二回目の身体測定(身長、体重、血圧、BMI、ウエスト周囲径)、生理検査(デュアルスキャンによる内臓脂肪面積の測定)、生活習慣の調査(食習慣、運動週間の聴取)、採血を予定した。予定通り、第一回目の身体測定、生理検査、生活習慣の調査、採血ならびに第二回目の身体測定、生理検査、生活習慣の調査、採血が終了した。内臓脂肪面積の変化量の検討、内臓脂肪面積と生活習慣の関連性ならびにMets構成因子(腹囲、血圧、脂質、血糖)との検討を行った。ただし、H28年度以降の計画として、肥満関連遺伝子多型の解析を予定していたが、肥満関連遺伝子多型の解析が行えていない。しかしながら、Mets発症に遺伝的因子、環境因子がどのように関わり腹部内臓脂肪面積の変化を来しているか詳細な検討は行われていない。
人工補助因子による酵素活性中心の制御と新規触媒能の開発

本研究では、従来のアミノ酸置換によるタンパク質活性中心の改変手法に加え、合成化学的手法による活性部位の修飾と創造、並びに人工機能化タンパク質の耐熱化、耐久性向上を目指した。研究助成期間では、(1)非天然金属錯体とタンパク質との複合化による人工有機金属錯体の創出と非天然触媒反応の開発(2)環境応答性高分子と電子伝達タンパク質との複合化による、人工センサータンパク質の開発を実現し、さらに(3)好熱菌由来タンパク質を基盤分子として利用することで、機能性タンパク質の耐熱・耐久化が可能であることを示した。本研究では、従来のアミノ酸置換による酵素活性中心の改変手法とは異なり、合成化学的手法による、活性中心の修飾と創造の方法論確立を目的としている。申請期間内での具体的な課題としては、(1)対象の酵素に基質以外の分子(補助分子)を取り込ませ、この分子の特性が酵素の性質と協同的に機能することによる酵素機能向上と改変、(2)天然の活性中心を非天然分子や金属錯体に置換した人工機能性タンパク質の創成、を目指している。本研究の目的は、過酸化水素を酸素源とする酸素原子添加酵素シトクロムP450BSβ(P450BSβ)の機能改変を化学的に行うことにより、これまで困難とされてきた酸化反応を実現することである。前年(17年)度の予備実験では、P450BSβのヘム空孔内に短鎖の脂肪酸(疑似基質)を取り込ませて固定し、さらに基質を導入することによって、非天然基質であるチオアニソールのエナンチオ選択的なスルフォニル化に成功していたが、18年度の研究では、疑似基質の精密な分子設計を進め、高度な酸化反応であるエチルベンゼンのアルキル鎖の酸素添加飯能に成功した。その反応活性は、同種の反応を触媒する天然酵素と同程度であり、P450BSβが、疑似基質との複合化によって、高活性な人工酵素へと形質転換できることを示した本研究は、Angew.Chem.Int.Ed.のVIPに選ばれ、2007年5月掲載予定である。ここで、開発する手法は、今後好熱菌由来の耐熱性ヘムタンパク質に応用し、実用的な人工酵素を目指しているが、18年度の研究では、その一環として、好熱菌Thermus thermophirus由来のチトクロムc552(Cytc552)を用いたタンパク質の機能改変に取り組んだ。その結果、70°Cの高温で持続的に機能する人工酸化酵素の創出に成功し、その反応過程で乗じる不安定中間体の長寿命化に成功した。この研究の成果は、18年度に学術雑誌で発表した(IchikawaY, Nakajima H, Watanabe Y, ChemBio Chem)ヘムタンパク質のヘムを取り除いた後の空孔内における有機金属化合物の挿入と配向制御を目指し、ヘムとは全く異なる分子構造を有するロジウムPhebox錯体および銅アミノ酸錯体とミオグロビンとの複合体形成を行った。得られた複合体はロジウムPhebox錯体、銅アミノ酸錯体ともに極めて安定であり、いずれの結晶構造でもタンパク質部分の構造に大きな変化はみられなかった。一方、空孔内での各錯体の位置と配向は、ヘムとは大きく異なっていた。ロジウムPhebox錯体の場合、ロジウムに配位するアミノ酸残基はヘムと同じHis93であったが、その配向はヘムに対して直立した状態であった。また銅アミノ酸錯体では、銅イオンに配位するアミノ酸残基もHis93から、その上方に位置するHis64に代わっており、錯体は、ヘム空孔内のヘムとは全く異なる位置に固定されていた。各錯体の配位子と空孔内部のアミノ酸残基側鎖との相互作用を詳しく検討した結果、このようなヘムとは全く異なる位置と配向の安定化は、配位子の構造にかかわらず、配位子部分とアミノ酸残基側鎖間の疎水性相互作用が大きく寄与することが分かった。ここで得られた結果は、タンパク質の空孔が天然補因子以外の金属錯体であっても柔軟に取り込み、タンパク質空孔内のアミノ酸残基側鎖と金属錯体配位子間での疎水性相互作用を形成することができれば安定な複合体を形成可能であることを示しており、タンパク質-金属錯体の安定化に重要であるかを示し、今後、求める機能を有する金属錯体を必要とする反応空間を有するタンパク質へ挿入し、安定な複合体を形成するための知見になると考える。なお、銅アミノ酸錯体とミオグロビン複合体の研究については、アメリカ化学会Inorganic Chemistry誌の掲載され、その表紙絵に採用された。本研究では、人工補助分子によるタンパク質の機能賦与・改変を目指し、4年間の研究を行っている。当初は、非天然型酵素活性の発現に焦点を当てた研究を行ったが、今年度は更に、情報変換機能の賦与を目指した研究を開始した。具体的には、i)亜鉛ポルフィリン置換チトクロムcを利用した、光応答タンパク質、ii)銅タンパク質アズリンと温度応答性ポリマー(ポリイソプロピル「温度変化→電気的応答」

シグナル変換系の構築、である。i)では、光照射によってスムーズに電荷分離を起こす機能改変チトクロムcを調製、電極への集積を図ることによって光応答電流が得られる、タンパク質修飾電極の作成に成功した。また、ii)では、アズリンの活性中心である銅イオンの配位子として、温度によって構造変化を生じるポリマーを固定した「アズリン-温度応答性ポリマー」複合体を調製した。得られた機能化アズリンは、酸化還元パートナーであるチトクロムc_<552>との電子移動反応において、ポリマーの構造変化に依存した反応速度の変化を示し、「温度変化→ポリマーの構造変化→タンパク質間電子移動変化」の過程を通じて、温度情報を電気的なシグナルへと変換することに成功した。現在は、電子移動速度の変化をより電流値の変化として検出することを目指して、機能化アズリンの電極への集積とデバイス化を目指した研究を進めている。以上のように、研究の進展具合は、おおむね順調であり、研究期間最終の21年度についても、様々な情報変換能を発現するタンパク質を人工補助分子との複合化手法を用いて実現してゆく。一般にタンパク質は、熱的安定性、耐久性が低く、基礎的な研究で生み出した人工機能化タンパク質をそのまま実際の反応へ応用することは容易ではない。申請者は、この問題に対するアプローチとして、熱的安定性と耐久性に優れた好熱菌由来のタンパク質を基盤タンパク質に利用し、機能化タンパク質の応用を志向する研究を行っている。課題研究の一環として、18年度より開始したこの研究は、19年度に70°Cで最大活性を発現する耐熱性酸化酵素(ペルオキシダーゼ)の創出として、成果を出すことができた[1]。ただし、この段階では、活性の耐久性に問題があったため(凡そ3分でほぼ失活)、その後さらに研究を進め、21年度の研究では、人工酵素の耐久性向上を実現しつつある(70°Cにおいて、1時間の触媒活性を保持)[2]。その過程で、好熱菌由来タンパク質を利用する人工酵素では、触媒の失活は、タンパク質の変性よりもむしろ活性点の分解に原因があり、分解抑制の機構を機能化の一部として組み込むことの重要性が明らかになった。人工的に機能を賦与したタンパク質では、反応機構の解析が容易であり、機構に基づく失活過程の同定と抑制のための分子デザインが行いやすい。これは、人工酵素の特徴である。本年度の研究成果は、明確な分子設計に基づくタンパク質の機能化に好熱菌由来タンパク質利用することが、応用を志向する人工酵素の創出に有効であることを示す端的な事例であると言える。
火炎式噴霧熱分解を用いた複合ナノ粒子構造制御による担持金属触媒の高分散・高耐久化

燃料電池の電極や燃料改質・排ガス浄化用触媒として広く使用される担持金属触媒においては,小さな金属粒子サイズと高い分散状態を長時間維持できる構造の開発が強く望まれる.本研究では,金属が担体に埋め込まれる形で固定化された複合ナノ粒子を作製し,金属粒子の凝集を防ぎつつ高い比表面積・分散状態を有する触媒構造を実現することを目的とする.本研究では白金/セリアを対象とし,火炎中で粒子生成を行う燃焼合成を用いて上述のナノ粒子構造を制御する.白金とセリウムの前駆体溶液を別々に火炎中に供給して燃焼合成を行うことで目的の構造を有するナノ粒子を作製する.その後作製した触媒粒子の耐熱安定性と反応活性を評価する.燃料電池の電極や燃料改質・排ガス浄化用触媒として広く使用される担持金属触媒においては,小さな金属粒子サイズと高い分散状態を長時間維持できる構造の開発が強く望まれる.本研究では,燃焼合成によって金属が担体マトリックスに固定化された複合ナノ粒子を作製し,金属粒子の凝集を防ぎつつ高い比表面積・分散状態を有する触媒構造を実現することを目的とする.2018年度はまず,燃焼合成装置の設計・製作を行った.燃焼チャンバーの中心に二重管構造の拡散火炎バーナーを設置し,前駆体溶液は超音波振動によって霧化してバーナー火炎中に供給する構造とした.また燃焼チャンバーには内部の観察および光学計測が可能なように複数の可視化窓を設置した.次に完成した装置を用い,火炎中にセリウム前駆体溶液を供給することでセリア粒子の合成を行った.その結果,前駆体濃度,当量比,希釈率を調整することにより粒子径100nm程度のセリア粒子が合成された.また白金前駆体とセリウム前駆体を均一に混合した溶液を用いて燃焼合成を行ったところ,粒径100nm程度のセリア粒子に10nm程度の白金が担持された粒子が合成された.合成した白金/セリア粒子の構造をSEM及びTEMにて観察した結果,白金は一般的なセリア表面に担持された構造ではなく,セリア内部に内包された構造となっていることが示唆された.2018年度は研究の柱となる燃焼合成装置が完成し,またこれを用いて白金/セリア粒子の合成に成功した.燃焼合成研究を進めるための土台が構築できたため,研究はおおむね順調に進展していると判断した.2018度は燃焼合成によりPt/CeO2粒子の合成に成功したが,得られた粒子の構造評価は不十分であった.そこで本年度はまず,集束イオンビーム走査型電子顕微鏡(FIB-SEM)を用いてPt/CeO2粒子の立体構造を把握し,PtがCeO2内に埋め込まれたコンポジット構造が実現できているかを確認する.次に燃焼合成における各種パラメータ(等量比,前駆体濃度,火炎長さ等)が粒子構造に与える影響を調査し,最適な粒子構造を設計するための指針を得る.これらに加え,今年度は前駆体の供給方法が粒子構造に与える影響を調査する.去年度はPtとCe前駆体溶液をあらかじめ均一に混合した状態で供給したが,今回はこれを別々に供給し,火炎直前で合流させる.これにより,研究目的で述べているような,不均一なコンポジット構造を有する粒子が合成できることが期待される.また,前駆体溶液をノズル先端から噴霧として供給する手法にも取り組む.これにより,超音波振動と比較してより粒子径の小さいナノ粒子を合成することを目指す.最終的には,上述の合成の結果得られた貴金属担持ナノ粒子を用い,管状リアクターにて触媒反応試験を行い,作製した触媒の耐熱安定性と反応活性を評価する.燃料電池の電極や燃料改質・排ガス浄化用触媒として広く使用される担持金属触媒においては,小さな金属粒子サイズと高い分散状態を長時間維持できる構造の開発が強く望まれる.本研究では,金属が担体に埋め込まれる形で固定化された複合ナノ粒子を作製し,金属粒子の凝集を防ぎつつ高い比表面積・分散状態を有する触媒構造を実現することを目的とする.本研究では白金/セリアを対象とし,火炎中で粒子生成を行う燃焼合成を用いて上述のナノ粒子構造を制御する.白金とセリウムの前駆体溶液を別々に火炎中に供給して燃焼合成を行うことで目的の構造を有するナノ粒子を作製する.その後作製した触媒粒子の耐熱安定性と反応活性を評価する.燃料電池の電極や燃料改質・排ガス浄化用触媒として広く使用される担持金属触媒においては,小さな金属粒子サイズと高い分散状態を長時間維持できる構造の開発が強く望まれる.本研究では,燃焼合成によって金属が担体マトリックスに固定化された複合ナノ粒子を作製し,金属粒子の凝集を防ぎつつ高い比表面積・分散状態を有する触媒構造を実現することを目的とする.2018年度はまず,燃焼合成装置の設計・製作を行った.燃焼チャンバーの中心に二重管構造の拡散火炎バーナーを設置し,前駆体溶液は超音波振動によって霧化してバーナー火炎中に供給する構造とした.また燃焼チャンバーには内部の観察および光学計測が可能なように複数の可視化窓を設置した.次に完成した装置を用い,火炎中にセリウム前駆体溶液を供給することでセリア粒子の合成を行った.その結果,前駆体濃度,当量比,希釈率を調整することにより粒子径100nm程度のセリア粒子が合成された.また白金前駆体とセリウム前駆体を均一に混合した溶液を用いて燃焼合成を行ったところ,粒径100nm程度のセリア粒子に10nm程度の白金が担持された粒子が合成された.

合成した白金/セリア粒子の構造をSEM及びTEMにて観察した結果,白金は一般的なセリア表面に担持された構造ではなく,セリア内部に内包された構造となっていることが示唆された.2018年度は研究の柱となる燃焼合成装置が完成し,またこれを用いて白金/セリア粒子の合成に成功した.燃焼合成研究を進めるための土台が構築できたため,研究はおおむね順調に進展していると判断した.2018度は燃焼合成によりPt/CeO2粒子の合成に成功したが,得られた粒子の構造評価は不十分であった.そこで本年度はまず,集束イオンビーム走査型電子顕微鏡(FIB-SEM)を用いてPt/CeO2粒子の立体構造を把握し,PtがCeO2内に埋め込まれたコンポジット構造が実現できているかを確認する.次に燃焼合成における各種パラメータ(等量比,前駆体濃度,火炎長さ等)が粒子構造に与える影響を調査し,最適な粒子構造を設計するための指針を得る.これらに加え,今年度は前駆体の供給方法が粒子構造に与える影響を調査する.去年度はPtとCe前駆体溶液をあらかじめ均一に混合した状態で供給したが,今回はこれを別々に供給し,火炎直前で合流させる.これにより,研究目的で述べているような,不均一なコンポジット構造を有する粒子が合成できることが期待される.また,前駆体溶液をノズル先端から噴霧として供給する手法にも取り組む.これにより,超音波振動と比較してより粒子径の小さいナノ粒子を合成することを目指す.最終的には,上述の合成の結果得られた貴金属担持ナノ粒子を用い,管状リアクターにて触媒反応試験を行い,作製した触媒の耐熱安定性と反応活性を評価する.
集約バスケットからのデータマイニング手法の研究

データマイニングの代表的な手法であるバスケット分析は,相関マイニングとも呼ばれ,どの商品が他の商品と一緒に買われるかのパターンを購買データから見つける手法である.既存アルゴリズムでは,複数のバスケットが集約されている場合などを扱えず,例えば,家族全員の買い物を1つにまとめたバスケットを分析することができなかった.本研究では,集約バスケットを定義し,それを従来のバスケットに復元して商品間の相関を求める手法を提案し,実際に,復元アルゴリズムを開発し,相関分析システムを実装し,製造業の実際のデータによって実験・評価した.その結果,有効性が確認され,製造業,流通業に拡大できることが示された.平成25年度の実施計画は,マイクロバスケット分析手法の開発と評価であった.通常のバスケット分析で,1回の購買の単位として扱われるバスケットの内容は,1人で買い物に来ているか,家族連れかによっても異なるし,また,買い物の頻度が,毎日か週末かによっても異なるので,これらを一律に1つのバスケットの内容として扱うのは問題である.そこで,バスケットは,実はより細かいバスケットが集約されているという前提で,より精度の高い相関関係を抽出する方法を,新たにマイクロバスケット分析と定義した.まず,マイクロバスケットの構成アルゴリズムであるが,これは,前年度に開発した仮想バスケット復元アルゴリズムを利用し,入力パラメータである集約度を自動生成する方向で開発した.集約バスケットをそのまま相関分析した場合の支持度と,仮想バスケットに分割した時の支持度の関係は,集約度の関係式で表される事が提案者によって明らかにされている.そこで,集約度を変化させながらマイクロバスケットを構成して,支持度を観測し,関係式を最も近似するような集約度で分割するアルゴリズムを開発した.また,バスケット復元アルゴリズムについても,購買履歴等データ等の自然さの指標として,アイテム出現数やトランザクションの大きさの分布がべき乗則になるような,データセット生成アルゴリズムを新たに設計して実装した.そして,既存のデータセット生成器と比べて,べき乗則分布において実データに近いかどうかを評価した.最後にアルゴリズムの評価については,購買履歴の実データから,複数の集約度を組み合わせて集約バスケットを生成し,これを入力として,マイクロバスケット分析を行い,元の実データとの比較によって評価を行った.評価は実データに対する統計量の比較とともに,マイクロバスケット分割アルゴリズムの計算量についても行った.データマイニングの代表的な手法であるバスケット分析は,相関マイニングとも呼ばれ,どの商品が他の商品と一緒に買われるかのパターンを購買データから見つける手法である.既存アルゴリズムでは,複数のバスケットが集約されている場合などを扱えず,例えば,家族全員の買い物を1つにまとめたバスケットを分析することができなかった.本研究では,集約バスケットを定義し,それを従来のバスケットに復元して商品間の相関を求める手法を提案し,実際に,復元アルゴリズムを開発し,相関分析システムを実装し,製造業の実際のデータによって実験・評価した.その結果,有効性が確認され,製造業,流通業に拡大できることが示された.平成24年度の研究実施計画は,集約バスケットからのマイニング手法の開発と,その分析アルゴリズムの開発と評価の2点であった.前者については,まず,集約バスケットのモデル化をおこなった.集約バスケットは真のバスケットモデルが集約されているという仮定で,真のバスケットモデルにおける特徴が,集約バスケットではどのように変換されるかを分析した.そして,復元された仮想バスケットの何割が真のバスケットモデルの統計的特徴を保存しているかについての理論的解析を行った.また,仮想バスケットの構成法を,真のバスケットモデルへの復元問題として形式的定義を与え,複数の復元方法について,実験・評価を行った.さらに,多重集合バスケットの応用として,時間や階層などの属性も加えられた場合のマイニング手法についても考察した.後者の分析アルゴリズムは,仮想バスケットの復元部分と,そこからの相関関係抽出部分に分けられる.復元方法を一般化すると,指定された確率変数に基づいて,アイテムをバスケットに分配するアルゴリズムの開発が必要になるが,これは,支持度と確信度を入力パラメータとする,トランザクションデータ生成プログラムを開発することと同等になる.現在提案されているデータ生成法は,頻度分布などに人工的な偏りがあり,現実のバスケットを反映していない.したがって,まずこれら既存のデータ生成アルゴリズムを精査し,頻出パターンの分布が,現実データからのものと同等になるようなアルゴリズムを開発した.さらに,生成データについての統計的解析や,アルゴリズム自体の効率の計算量的評価も行った.また,相関関係抽出部については,仮想バスケットから得られた支持度・確信度を補正する必要があり,集約度を考慮して統計的検定を行いながら補正を行うアルゴリズムを開発した.平成26年度の実施計画は,マイクロバスケット分析アルゴリズムの開発と評価であった.前年度までに開発した集約バスケット分析アルゴリズムと同様,アルゴリズムは仮想バスケットの復元と相関関係抽出に分けられる.ただし,集約バスケットからの復元では,入力として与えられていた集約度が,マイクロバスケット分析では未知数となるために,新しい仮想バスケット復元法の開発が必要となる.そこで,バスケット毎の集約度推定法と,繰り返しによるパラメータ最適化法の2つの手法を開発して,実験・評価を行うことによって有効性を確かめた.

前者は,バスケット要素集合の統計的特徴からバスケットの集約度を推定するものであり,バスケットに関する知識を利用する事によって精度を上げる事ができる.後者は,その入力が仮想バスケット,出力が集約バスケットとなるような集約バスケットデータ生成器を用意し,データ生成器からの出力である集約バスケットと,マイクロバスケットに分割した集約バスケットの統計的な特徴が一致するように,集約度などのデータ生成器のパラメータを調整しながら繰り返すことによって,最適なパラメータを探索する方法である.さらに,これらのアルゴリズムの並列化手法も開発し.実験による評価を行った.また,最終年度の実施計画として予定されていた製造業の実データによる評価についても行った.製造業においては,検査装置などの制約により,欠点を個品単位ではなく一定時間ごとの個数として検査していることが多い.したがって,得られる品質データは必然的に集約バスケットとなり,さらに集約度も大きいため,今まではバスケット分析の対象にはならなかった.実験では,ガラス製品の製造行程における使用金型データと欠品データをそれぞれ集約バスケットデータとして扱うことによって,特定金型と欠品の間の相関関係を求められる事を示した.知能情報学平成25年度の研究実施計画としてあげた課題について,以下に説明するように,アルゴリズムの開発と評価に関しては概ね順調に目的を達成できたが,国際会議などで成果を対外的に示すのがまだ不十分だと考えられる.マイクロバスケット分析のためには,通常のバスケットからマイクロバスケットを再構成して,そこから相関関係分析を行う必要がある.前年度に開発した集約バスケットからの仮想バスケット復元アルゴリズムとの違いは,集約度が未知ということである.このため,集約度を類推する方法の開発が必要であったが,今回は繰り返し近似法をベースとして行い,かつ,通常バスケットのアイテム重複度から集約度の範囲を絞り込む事によって,比較的少ない試行回数で集約度を推定して,マイクロバスケット分割ができることを示せた.また,バスケット分割アルゴリズムとして必要とされるデータ生成アルゴリズムについても,実データらしさを指標とすることを新たに検討し,アイテム出現数やトランザクションの大きさの分布がべき乗則になるような,データセット生成器を設計,実装して,マイクロバスケット生成に取り入れる事ができた.アルゴリズムの評価としては,実データから集約データを生成して,そこから,元の実データが復元できるかという実験を,複数の集約度で行って,精度の評価を行った.その結果,集約度が比較的少ない場合には,良好な結果が得られている一方,集約度が大きい場合には急激に精度が低くなる事も示された.さらに,アルゴリズムの計算量についても,入力とされるアイテムセットとその支持度の関係によっては,改善が必要であることもわかった.これらについては,次年度の課題とする.また,今年度は国内学会においての発表は行ったが,国際会議での発表はできなかったので,次年度の課題としたい.
シャーマニズムの実態から見る現代韓国人の心理と社会的背景

韓国伝統社会の特徴とされてきたシャーマニズム(巫俗祭儀、占い等)が、都市化や情報化が進む現代、農村から都市部へ、地方から首都圏へと形を変えながら拡大・浸透している実態を調査した。各地で祈祷処や祭儀場を見学し、シャーマンや祭儀の依頼者へのインタビューを実施した結果、人々が格差や競争の激しい社会で負った心の傷を癒すために、目に見えない霊的なものにすがる現状が明かになった。成果は人体科学会や関連シンポジウムで報告したほか、2本の学術論文としてすでに公刊した。日本、韓国のみならず、中国、モンゴル、オーストラリアのシャーマニズム研究者にも注目され、今後の共同研究を見すえた学術交流を開始した。2014年8月23日から9月4日にかけて、ソウル、蔚山、大邱で実地調査を行った。ソウル仁旺山国師堂では、イルサン市在住降神巫李氏の主宰で行われた神爵クッ(巫堂の霊力を高めるため自身に憑いている神に捧げる儀式)の一部始終を参観し、巫舞や砥刀舞などの身心変容技法について調査した。蔚山では、世襲巫ムン氏の神堂調査を行ったほか、研究協力者で易学者の李哲秀氏と東海岸水中陵付近の祈祷処調査を行った。大邱では前年行った予備調査で手掛かりを得た八公山の祈祷処と瀑浦クッ堂(祭儀場)を再訪し、巫堂および祭儀の依頼者へ詳しいインタビューを行ったほか、帝釈クッ(男子出生および財運祈願)を長時間にわたって見学し、録画を行った。これによって、現代の巫俗祭儀の進行方法および依頼者の心理や身体に与える影響を具体的に知りえることができた。以上の調査成果については録画映像の紹介も含めて二度の研究発表を行い、宗教学・文化人類学・人体科学等の研究者らと意見交換を行った。1.「現代韓国におけるシャーマニズムと『癒し』の実態」於:身心変容技法研究会(科研費基盤研究(A)「身心変容技法の比較宗教学」研究代表者:鎌田東二京都大学こころの未来研究センター教授)例会、京都大学、2014年11月13日2.「韓国シャーマニズムの身心変容技法ー巫舞を中心に」於:人体科学会第24回全国大会、京都大学、2014年11月29日前者の内容については同題の論文としてまとめ、『身心変容技法研究』第4号、2015年3月に発表した。後者については今後別の内容とも合わせて論文発表の方法を検討中である。2015年8月、韓国・釜山、蔚山、東海岸で実地調査を行った。釜山では影島大橋付近で14日に行われた「光復70周年記念1945年解放帰国船再現行事」を参観し、「挺身隊解怨相生大同ハンマダン」クッの参観をした。その後クッを主宰した巫堂(金東彦氏ほか3名)へのインタビューも行った。16日には、東海岸の文武大王水中陵で行われた部落祭(「第5回護国神文武大王文武大王祭・竜王大祭」)の取材をした。そのほか、蔚山市在住の万神ユン・クムスン氏と「甲山哲学館」館長・李哲秀氏(研究協力者)との打ち合わせを行った。これらの調査を通じて、現代の巫俗祭儀、とりわけ慰霊祭と部落祭の具体的な進行方法について知ることが出来た。また慰霊祭や部落祭を行うことで、共同体の安寧と繁栄やその構成員の幸福を願う現代韓国人の心理について具体的に知ることが出来た。これらの調査は録音・録画をしてあるため、今後詳細な分析をすることが可能である。またこれまで2年間の研究成果に基づいて、以下の口頭発表や行い、論文をまとめた。1.口頭発表「『癒し』としての現代韓国シャーマニズム」NPO法人東京自由大学特別企画「シャーマニズムの未来Part IIアジアのシャーマン:大陸・半島・列島を貫く基層文化」(2015年7月19日、於:角川本社ビル)2.論文「韓国シャーマニズムの「巫病」に見える身心変容」『身心変容技法研究』第5号、2015年3月当初計画した三地域(全州、大邱、釜山)での実地調査のうち、二地域での調査を行うことができた(蔚山を釜山近郊とみなす)。そのほか、ソウル地域と東海岸でも調査を行うことができ、その成果をあまり日をおかずに日本で報告・発表することができた。現代の韓国において、今なお伝統的な巫俗が人々の信仰を集めている実態を分析する本研究では、これまでに慰霊祭と部落祭を中心に調査を行ない、共同体の安寧と繁栄、構成員の幸福を願う心理について明らかにしてきた。2016(平成28)年度は、当初の予定では他地域(日本やモンゴル等)との比較研究を進め、韓国シャーマニズム特有の事情や社会的背景などを考察するつもりだったが、韓国国内の社会的変動の大きさに鑑み、韓国での実地調査を優先した。具体的には、2017年2月と3月の2度に分けて、ソウル、慶州、蔚山、東海岸地域(文武大王水中陵前)、釜山、珍島でそれぞれ調査を行った。慰安婦問題や大統領弾劾裁判で揺れるソウルや釜山などの都市部では、ろうそく集会及び少女像周辺での巫俗パフォーマンス等の実態調査を行った。一方、セウォル号事件現場近くの珍島や沿海部では、祈祷や慰霊祭などの調査やシャーマンに対するインタビューなどを行った。

これらの調査を通じて、個人の生死や共同体の存亡といった従来のテーマだけでなく、政治や社会的事件といった現代的テーマについても、慰霊や「癒し」を求める韓国人の特性が浮き彫りになり、巫俗の社会的な役割の大きさや民族的特色の強さを確認することができた。その成果の一部は、2017年3月にオーストラリア国立大学で行われた連続講義「東アジアにおける戦争と和解」の一回として、「韓国における宗教と和解:戦争の記憶とシャーマニズム」と題して発表した。慰安婦問題と少女像をめぐる国家間の葛藤の中、民間が主体となって「癒し」を求める動きを紹介し、韓国人の宗教的心性と巫俗の影響力について考察した。この内容は『身心変容技法研究』第7号(2018年3月刊行予定、京都大学こころの未来研究センター)に論文として発表する予定である。韓国伝統社会の特徴とされてきたシャーマニズム(巫俗祭儀、占い等)が、都市化や情報化が進む現代、農村から都市部へ、地方から首都圏へと形を変えながら拡大・浸透している実態を調査した。各地で祈祷処や祭儀場を見学し、シャーマンや祭儀の依頼者へのインタビューを実施した結果、人々が格差や競争の激しい社会で負った心の傷を癒すために、目に見えない霊的なものにすがる現状が明かになった。成果は人体科学会や関連シンポジウムで報告したほか、2本の学術論文としてすでに公刊した。日本、韓国のみならず、中国、モンゴル、オーストラリアのシャーマニズム研究者にも注目され、今後の共同研究を見すえた学術交流を開始した。当初計画した三地域(全州、大邱、釜山)での実地調査のうち、二地域での調査と大都市部のソウルで調査を行うことができた(蔚山を釜山近郊とみなす)。その成果をあまり時をおかずに研究会・例会で口頭発表したほか、他の研究者らと意見交換した結果も含めた形で論文として発表することができた。2014年度は市街地より郊外での調査が主となり、2015年度は、釜山市、蔚山市、東海岸地域における調査を行った。当初2015年度はソウル地域など都市部での調査にも取り組む予定であったが、2015年は戦後70周年という節目の年でもあって、韓国全土で戦争関連巫俗行事が多く開かれたので、それに合わせて調査をした。(なお、2016年3月初めには、別の科研課題遂行の時にソウル地域の調査も行った。)2016年度は引き続きソウル市街地での調査(巫堂養成教育機関と私設学院の訪問調査、クッ堂や占い屋の利用者のインタビュー等)を進めたい。それから全州で成果を得ることを目指し、実地調査を行いたい。聖地・母岳山のクッ堂や、市内の著名占い屋「処女菩薩」でのインタビューを行う予定である。韓国全国の調査を視野に入れながら課題遂行の締めくくりをし、韓国以外の地域の調査も実施し得られた資料を分析し、できれば秋頃に身心変容技法研究会で研究発表、11月には人体科学会全国大会で研究発表することを目指す。地域研究2014年度は市街地より郊外での調査が主となったが、ソウルで面識を得たシャーマニズム研究者と研究協力者である崔錫栄氏と意見交換をした結果、大都市部での動向を知ることが不可欠とわかった。2015年度はその情報を手掛かりにソウル市街地での調査(巫堂養成所の訪問調査、クッ堂や占い屋の利用者のインタビュー等)を進めたい。それと並行して、三地域のうち残る全州で成果を得ることを目指し、8月から9月にかけて実地調査を行う。得られた資料を分析し、できれば10月頃に身心変容技法研究会で研究発表、11月には人体科学会全国大会で研究発表することを目指す。
シナプス小胞の開口分泌に関与する新しい分子のクローニングと機能の解析

我々はIL-3/GM-CSF/IL-5のレセプター系でのシグナル伝達をより詳細に解析するためにmRNA differential display法を用いてIL-3、GM-CSF、IL-5などで誘導される遺伝子を探索したところ、SNAP-23(synaptosome-associated protein of 23 kDa)のマウスホモログの遺伝子断片をクローニングした。SNAP-23遺伝子はIL-3、GM-CSF、IL-5のみならずIL-2やIL-10、LIF、SCF、EPO、G-CSFなどいろいろなサイトカインの刺激により種々の造血系の細胞において誘導された。また、種々の臓器でのSNAP-23 mRNAの発現状況をtissue blotにより検索した結果、脳と精巣ではその発現が非常に弱かったものの、心、肺、肝、腎など種々の臓器において広範に発現していた。そこで今回、種々の臓器で発現していたSNAP-23がいかなる細胞に発現しているのかをin situ hybridization法、および免疫組織染色法、免疫電顕法により検討した。1. tissue blotにてSNAP-23 mRNAの発現量の多かった肝、腎においてin situ hybridization法を行ったところ、肝では肝細胞に、腎では尿細管上皮にシグナルを認めた。2. SNAP-23のC末端のペプチドを用いて抗SNAP-23ポリクロナール抗体を作成し、免疫組織染色を行ったところ、肝細胞および腎尿細管上皮の細胞膜に強いシグナルを認めた。3.免疫電顕によりこれらのシグナルは主に細胞膜に認められた。現在、その他の臓器においていかなる細胞がSNAP-23を発現しているか検討中である.我々はIL-3/GM-CSF/IL-5レセプター系でのシグナル伝達をより詳細に解析するためにmRNA differential display法を用いてIL-3、GM-CSF、IL-5などで誘導される遺伝子を探索したところ、SNAP-25(synaptosome-associated protein of 25 kDa)と核酸レベルで60-70%のホモロジーを有する遺伝子の断片をクローニングした。SNAP-25は脳のシナプスにおいてsyntaxinやsynaptobrevinと複合体を形成することによってシナプスにおける開口分泌に関与する。今回得られた遺伝子が脳以外の組織において発現されるSNAP-25類似の分子なのかを検討し、さらにこの新規の遺伝子の発現における種々のサイトカインの役割を検討した。1.今回得られた遺伝子断片はcoding regionの3′側の一部と考えられるため、これをプローブとしてIL-3で刺激した造血系細胞から作成したcDNA libraryより全長cDNAのクローニングをおこなった結果、この遺伝子はSNAP-23のマウスホモログであった。2.種々の臓器での発現状況をNorthern blot analysisにて解析した結果、脳と精巣ではその発現が非常に弱かったものの、心、肺、肝、腎、脾など種々の臓器で広範に発現していた。3.マウスSNAP-23はIL-3/GM/CSF/IL-5に加えて、種々のサイトカイン(IL-2,IL-10,LIF,SCF,EPO,G-CSF)の刺激によってもその発現が誘導された。4.Ba/F3細胞に種々のhGM-CSFR欠失ミュータントを発現させ、レセプターのどの部位がSNAP-23発現に必要かを検討した結果、レセプターの遠位部が必要であった。このことはSNAP-23発現のためのシグナル伝達はJAK-STAT系以外の、たとえばRAS-RAF-MAPK系などによることが示唆された。現在、その他の臓器においていかなる細胞がSNAP-23を発現しているか検討中である.
化学防衛による植物陸上進出・陸域生態系適応戦略の解明

ゼニゴケ油体中に高度に蓄積されるセスキテルペン類の細胞特異的蓄積機構を明らかにするため、テルペン合成最終ステップを触媒するテルペン合成酵素遺伝子の同定を進めた。これまでにゼニゴケテルペン合成酵素は複数同定されているが、その中でセスキテルペン合成に関与すると考えられる遺伝子をゼニゴケゲノム全体で探索した。その結果、30程度の関連遺伝子が確認された。そのうち、菌類テルペン合成酵素と相同性の高い遺伝子群はDNAレベルで95%以上の高い相同性を示した。そのうち9個は第6染色体に近接して座乗し、比較的近い過去に重複が数回起こることで遺伝子数が増したことが予想された。このうちのひとつ、MpFTPS1についてそのプロモーター配列を蛍光タンパク質遺伝子の上流につなげゼニゴケを形質転換してプロモーター活性の細胞特異性を解析した。その結果、MpFTPSプロモーターは油体細胞で特異的に活性化されることを確認した。一方で同じセスキテルペン合成酵素と考えられる遺伝子の中でMpFTPS1とは別グループの細菌タイプに属する遺伝子プロモーターについても同様の解析を行ったところ、このプロモーターは油体細胞では一切発現せず、油体細胞以外の特定の細胞でのみ発現していることを明らかにした。こうした解析から、ゼニゴケは陸上進化に伴いテルペン合成酵素を高度に重複させることでテルペン類の多様性を確保し、十分な防衛能力を獲得したこと、また、テルペン合成経路の細胞特異性を獲得することで通常の細胞とは区画化した状態で高濃度に防衛物質を蓄積する能力を得たことが推察された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は1細胞トランスクリプトーム解析実施のための基盤技術の確立を進めた。ゼニゴケ葉状体をバーミキュライト上で栽培することで油体細胞を特異的に分化成長させることを見いだし、条件最適化を実施した。その結果、寒天培地状で生育させた葉状体では向軸側表皮近くの葉緑体リッチな細胞集団に油体細胞が散見されるが油体そのものは細胞容積の10%程度の未成熟な状態であった。一方、バーミキュライト栽培では油体が細胞容積の半分以上を占めるに至り、また、葉緑体がほとんど見られない海綿状組織で油体細胞が多く見られた。油体中のテルペノイドはテルペン合成酵素によって生成される。ゼニゴケゲノムには十数個のテルペン合成酵素が存在する。油体細胞特異的テルペン合成酵素を見いだすため定量的RT-PCRによって寒天培地からバーミキュライトに移植した後に発現が誘導されるテルペン合成酵素を検索し、テルペン合成酵素3, 5, 7遺伝子が特異的に発現誘導されることを明らかにした。一方、1細胞トランスクリプトーム解析においてはゼニゴケ葉状体切片内の油体細胞内容物をキャピラリーで吸い出す実験系を構築し、解析を進めたが、この実験系ではどうしても油体細胞以外の細胞の内容物がコンタミし、特異的な1細胞トランスクリプトーム解析には不向きであることが明らかとなった。そこで、細胞壁分解酵素や物理的細断法でのプロトプラスト採取方法の確立を進め、RNA単離に成功した。一方、変異体スクリーニングについては、致死率数十パーセントでアルビノ変異体出現率が1割程度のEMSを用いた化学変異導入系を確立できた。これまでに数千系統をスクリーニングし、候補株を1つ得たが、残念ながら配偶体形成不全形質と判明し、その後の検討が進められなかった。当初予定していた1細胞トランスクリプトームは28年度内に終了することができなかったが、その基盤技術となるプロトプラストの単離に成功したため、比較的早い時期に1細胞トランスクリプトームデータを得ることができる。また、油体細胞誘導条件の最適化が完了し、油体細胞の消長と二次代謝産物量が相関することを確定できた。その上で、本誘導条件で誘導される遺伝子を探索し、テルペン合成酵素3, 5, 7遺伝子が特異的に誘導されることを見いだした。これらテルペン合成酵素は油体細胞特異的二次代謝に寄与していると考えられる。また同時にこれら遺伝子を油体細胞のマーカーとして利用可能となり、今後よりスムーズに油体細胞単離が可能となる。ゼニゴケ油体細胞の1細胞トランスクリプトーム解析を進めた。当初、葉状体切片内の油体細胞内容物をマイクロキャピラリーで吸い取ることを試みたが、油体細胞壁が硬く、細胞が破裂することが多かったため油体細胞特異的に内容物を吸い取るのが困難であることが明らかとなった。プロトプラスト化を試みた。細胞壁分解酵素を組合わせた被子植物細胞プロトプラスト化条件ではゼニゴケ葉状体からプロトプラストを調製できなかった。そこで、0.7 Mマンニトールによる高浸透圧下で原形質分離を起こし、カミソリ刃で組織を細断する方法を採用した。その結果、数は少ないものの油体細胞プロトプラストを取り出すことに成功した。油体細胞プロトプラストをキャピラリーで吸い取り、RNAを単離、cDNA化、増幅し、次世代シークエンサー解析を実施した。油体細胞特異的マーカー遺伝子としたMpTPS7は油体細胞特異的に発現量が高いことが確認され、油体細胞特異的転写物プロファイルが得られていると考えられたが、別の油体細胞

特異的マーカー遺伝子のMpSYP12Bは発現量が低いためか検出できず、また、ひとつひとつの細胞での発現プロファイルが予想以上に異なっており、効率的に油体細胞特異的発現遺伝子群を同定できなかった。これは油体細胞がその成熟の程度などによって遺伝子発現プロファイルを大きく変えるためと考え、油体細胞を成熟度によって分ける技術の確立と、細胞ひとつひとつの個性を平均化するため、一定数以上の油体細胞をまとめてトランスクリプトーム解析に供する必要を認めた。そのため、高浸透圧条件での細断法の高効率化による大量の油体細胞プロトプラストの調製と、セルソーターによる分画技術の確立を進めている。当初の目的であったゼニゴケテルペン合成酵素群の解析についてはほぼ終了し、関連遺伝子群のうち、油体細胞特異的と考えられるテルペン合成酵素群を絞り込み、その発現制御様式を明らかにした。もうひとつの目的である1細胞トランスクリプトーム解析については予備的なトランスクリプトームデータの収集は終え、その結果に基づいて実験系の最適化を進めている段階にある。本研究期間内に解析を終了させ、油体細胞特異的発現遺伝子を同定し、その機能の推測が可能となっている状況にある。変異体単離については既に10,000株以上をスクリーニングし、三次スクリーニングに至った株を数株単離している。これまでは顕微鏡下での油体細胞確認であったが、現在は油体細胞特異的代謝産物であるマルカンチンをHPLC分析する方式も採用し、より広範囲でスクリーニングが可能となっている。ゼニゴケ油体中に高度に蓄積されるセスキテルペン類の細胞特異的蓄積機構を明らかにするため、テルペン合成最終ステップを触媒するテルペン合成酵素遺伝子の同定を進めた。これまでにゼニゴケテルペン合成酵素は複数同定されているが、その中でセスキテルペン合成に関与すると考えられる遺伝子をゼニゴケゲノム全体で探索した。その結果、30程度の関連遺伝子が確認された。そのうち、菌類テルペン合成酵素と相同性の高い遺伝子群はDNAレベルで95%以上の高い相同性を示した。そのうち9個は第6染色体に近接して座乗し、比較的近い過去に重複が数回起こることで遺伝子数が増したことが予想された。このうちのひとつ、MpFTPS1についてそのプロモーター配列を蛍光タンパク質遺伝子の上流につなげゼニゴケを形質転換してプロモーター活性の細胞特異性を解析した。その結果、MpFTPSプロモーターは油体細胞で特異的に活性化されることを確認した。一方で同じセスキテルペン合成酵素と考えられる遺伝子の中でMpFTPS1とは別グループの細菌タイプに属する遺伝子プロモーターについても同様の解析を行ったところ、このプロモーターは油体細胞では一切発現せず、油体細胞以外の特定の細胞でのみ発現していることを明らかにした。こうした解析から、ゼニゴケは陸上進化に伴いテルペン合成酵素を高度に重複させることでテルペン類の多様性を確保し、十分な防衛能力を獲得したこと、また、テルペン合成経路の細胞特異性を獲得することで通常の細胞とは区画化した状態で高濃度に防衛物質を蓄積する能力を得たことが推察された。今回油体細胞特異的に発現しているとして得られたテルペン酵素遺伝子についてレポーター遺伝子を用いてその特異性を確認する。レポーター遺伝子としてmCitrine、TdTomatoを用いる。一方、1細胞トランスクリプトームについては早急にプロトプラストの大量調製技術を確立し、RNA単離、cDNA化を進めて次世代シークエンサーに供する。
心拍変動解析は補助人工心臓離脱を判定し得るか

重症心不全のため左心補助人工心臓(LVAD)装着を要する患者の中には、心機能回復し、LVAD離脱に到達するものも存在する。LVADで負荷が軽減された状態で、補助を停止した時の真の心機能を評価する指標は確立されていない。我々は心電図から心臓自立神経機能を推定する心拍変動(HRV)に着目した。本研究では3頭の成ヤギに対して心不全モデルを作成した後LVADを装着し、術後1週間毎に心機能とHRVとの関連を解析した。1例LVAD装着後6週間の観察を達成した。心機能回復とHRV指標の上昇傾向が認められた。拍変動は心機能を反映する可能性が示唆された。また実臨床においてもHRV測定可能な環境を整えた。補助人工心臓装着を要する患者の中には、心機能が改善し補助循環からの離脱が可能な患者が存在する。しかし補助人工心臓が装着され心臓が減負荷された状態において、人工心臓の補助を停止した時の真の(潜在的な)心機能を評価する指標は確立されていない。心臓自律神経の状態は心不全の重症度と関連していることはすでに知られており、我々は心電図から心臓自立神経機能を推定する心拍変動(HRV)に着目し、デバイス装着下においても真の心機能を推定する手段として応用可能ではないかと考えた。本研究ではまず3頭の成ヤギ(体重5153kg)に対してマイクロスフィアを用いた冠動脈微小梗塞と、引き続く28日間の連続的頻脈ペーシングにより心不全を作成した。心不全完成後、体外式遠心ポンプを用いた左心補助人工心臓(LVAD)を装着した。術後1週間毎のクランプテストで心機能を評価し、HRVとの関連を解析した。心拍変動は真の心機能を反映する可能性が示唆された。また心臓以外の不調も鋭敏に反映し、真の心機能を含む「真の全身状態」の指標として有用であると考えられた。平成27年度は研究代表者が施設を異動し、動物実験のデータの解析と、臨床現場における心拍変動解析システムの構築を行った。1動物実験の解析:前年度、冠動脈微小塞栓と引き続く連続的頻脈ペーシングにより心不全を作成し、1例においてLVAD装着後6週間の観察を達成したことを報告したが、この実験中の定点採血から自律神経の指標であるカテコラミンを計測し心拍変動の指標と比較した。ベースラインのLow frequency power (LF)= 1835ms2でアドレナリン(Ad)/ノルアドレナリン(NAd)= 21/23pg/mlであったが、心不全作成の後LF=6.3ms2まで低下し、Ad/NAd=104/289pg/mlに上昇した。LVAD装着1週目でLF=38.6ms2、Ad/NAd=25/96pg/mlとLFの回復とカテコラミンの低下を認めた。LVAD装着4週目ではLF=216ms2、Ad/NAd=19/101pg/mlとなった。従来交感神経系の指標とされてきたLFは、心不全で交感神経が亢進すると低下し、改善し交感神経系が落ち着くと上昇する可能性がある。臨床では心不全治療薬としてβブロッカーが確固たる地位を得ているが、交感神経の抑制と心機能改善はLF値の上昇に反映される可能性が考えられ、LF値は機械的循環補助下にある患者においても心機能の回復を測る指標となり得ると考えた。2臨床現場における心拍変動解析システムの構築:機械的循環補助を要するような患者は集中治療室やそれに準じた病棟に収容される。心電図はほぼ確実についており、生体モニターに表示される。リアルタイム心拍変動解析装置を用いて、生体モニターから直接外部出力して心電図を解析するシステムを考案した。実際に接続が可能であるところまで確認することができ、一人の患者であれば連続的な解析が可能となった。本年度は臨床現場での心拍変動解析を開始し、解析を進める方針であった。しかし、病院内の電子カルテシステムの使用はハードルが高く断念した。リアルタイム心拍変動解析システムを用いたデータ収集の体制は整えたが、いまだ複数患者のデータの解析を達成できていない。【最終年度】平成27年度に臨床現場における心拍変動解析(HRV)の方法を検討し、心電図モニターからリアルタイムに心電図信号を受信してHRVを解析する方法を確立した。平成28年度は実際に左室補助循環装置(LVAD)を装着した患者を対象に、日常診療の範囲内でモニター心電図からHRV解析を試みた。重症心不全のためにLVADを装着した患者1名にHRV解析を行った。本患者において、LVADが取り外せるかを判定する離脱試験を施行した際にHRV解析を施行し得た。LVADを装着した状態から、LVADを停止し、数分間循環動態の変化を観察した。また生理食塩水を急速点滴静注し、前負荷をかけて同様に血行動態を計測した。この間、心電図をリアルタイムに解析した。本患者は十分心機能が回復していたため、循環動態に大きな変動を認めなかったが、HRV指標はこの間、大きく変動した。試験中患者は覚醒状態であり、点滴挿入の痛みや、試験中の声かけ、息止めなどが自律神経系に作用した可能性を考えた。一定の傾向を見出すことはできなかったが、循環動態安定している状態では、HRVはそれ以外の部分に影響され、大きく変動する可能性が示唆された。

残念ながら本患者が心機能を回復してゆく過程は集中治療室に解析装置を置くことができず施行し得なかった。【研究機関を通して】本研究はLVADを装着した患者の真の心機能を侵襲なく測る方法がないという点、自律神経機能が心機能と密接にかかわるという点から、自律神経機能が新しい心機能の指標となるかという着想のもとスタートした。多くを動物実験にあて、成ヤギを用いた心不全モデルに対してLVADを装着し、血行動態、心機能の回復過程とHRVを連続的に測定し得た。得られたデータは限定的ではあったが、HRVはLVAD装着状態の全身状態の指標として有用である可能性が示唆された。重症心不全のため左心補助人工心臓(LVAD)装着を要する患者の中には、心機能回復し、LVAD離脱に到達するものも存在する。LVADで負荷が軽減された状態で、補助を停止した時の真の心機能を評価する指標は確立されていない。我々は心電図から心臓自立神経機能を推定する心拍変動(HRV)に着目した。本研究では3頭の成ヤギに対して心不全モデルを作成した後LVADを装着し、術後1週間毎に心機能とHRVとの関連を解析した。1例LVAD装着後6週間の観察を達成した。心機能回復とHRV指標の上昇傾向が認められた。拍変動は心機能を反映する可能性が示唆された。また実臨床においてもHRV測定可能な環境を整えた。本年度は大動物(成ヤギ)を用いた心不全モデルの作成から、完成した心不全モデルにLVADを装着する全過程を観察しデータを採取するという、動物実験でしか成し得ない侵襲的な実験を実施した。心不全モデル作成過程およびLVAD装着手術は侵襲が大きく、3例中2例を心不全作成過程およLVAD装着手術で失った。1例において心不全モデルにLVAD装着後、1か月以上の観察を達成することができた。一貫したデータを取得できたのはこの一例であったが、大動物心不全モデルにLVADを装着するという実験系における問題点、LVAD装着下の心機能評価における心拍変動の有用性、もしくはその限界について知見を得ることができた。しかし、動物実験においてはLVAD装着後のデータを複数例得たり条件を変化させたデータを得るには至らず、統計学的な結論を得ることはできなかった。臨床においてはLVAD装着患者はさほど頻繁に現れないので、経皮的補助循環装置にもその解析対象範囲を広めてデータ採取を行う方針としている。今後、リアルタイム心拍変動解析システムを用いたデータ収集によって、術者の技量によらず、無侵襲で、かつ客観的に心機能を解析する手法を開発していきたい。心臓血管外科、補助循環心拍変動解析は基本的に心電図を取得、解析するのみであるから無侵襲であり、それが最大の利点である。大動物実験で得られた知見をもとに、実際の臨床現場においてデータ取得、解析ができるように準備を進めている。また補助人工心臓装着患者はまだ症例数が少ないため、経皮的心肺補助装置装着患者にも研究の対象を広げデータ採取を計画中である。前年度は大動物実験と情報収集に研究費を使用した。動物実験の費用については、当該施設の既存の備品を効率よく使用することができ、結果として主に旅費に研究費を使用したため、総合的に出費を抑えることにつながった。本年度も備品を効率的に使用し、データ解析ソフトおよび解析コンピュータに主に計上したので、結果的に出費を抑える結果となった。今年度は大動物実験と情報収集に研究費を使用した。