hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
NF-kB活性の振動とスイッチライク応答における制御メカニズムの解明

NF-kBは転写因子のひとつで、細胞運命決定に重要であることが知られている。NF-kB活性化の分子レベルの制御メカニズムの全容はいまだ解明されていない。私たちはNF-kB活性化に関わる分子ネットワークを数理モデルで表現し、NF-kB活性が示す振動とスイッチライク応答に焦点をあてて解析を行い、その結果を生物実験で検証した。振動とスイッチライク応答という2つの性質は、制御メカニズムがすべて同じというわけではないが、活性化に関わる分子の量や反応速度のバランスによって、補間可能であることが数値解析と理論解析で示された。また、それを生物実験でも証明した。転写因子NF-kBの活性は細胞外刺激に応答して、その活性ダイナミクスが振動を引き起こすこと、細胞外刺激濃度に応じて活性がON/OFFに変化するスイッチライク応答を引き起こすことが知られている。この振動とスイッチライク応答がどのような分子メカニズムで制御されているかを微分方程式の数理モデルを構築して、感度解析・分岐解析を行った。感度解析により、振動とスイッチライク応答に感受性の高い反応を同定した。これらの感度の高い反応は振動とスイッチライク応答で共通する反応と異なる反応が見られた。次に、モデル内のタンパク質濃度を変化させて、振動とスイッチライク応答が起きるかどうかを解析した。その結果、振動とスイッチライク応答の両方が見られる状態、振動だけが見られる状態、スイッチライク応答だけが見られる状態、両方見られない状態の4つのパターンがあることが推定された。ここまでは数値解析で予測されたが、理論的にもその4つのパターンがあるかを分岐解析で検証した。この検証には、振動とスイッチライク応答に感受性の高い分子と反応に絞り込んだシンプルモデルで解析した。分岐解析においても、タンパク質濃度の変化が同様の結果を引き起こすことが示された。これらの解析をノックアウトや過剰発現による細胞実験で検証したところ、モデルによる予測と一致した。次に、振動は遺伝子発現の調節に重要であることが知られているが、スイッチライク応答しなくても振動するのであれば、スイッチライク応答は振動にどのような影響を与えているかを解析した。その結果、スイッチライク応答が振動の振幅に影響し、それが遺伝子発現に影響するのではないかと示唆された。NF-kB活性の振動とスイッチライク応答の関係を数理モデルを使って解析し、その解析で推定された現象を実験的に検証することができた。転写因子NF-kBの振動とスイッチライク応答を示す数理モデル(47の連立微分方程式)を構築した。このモデルはNF-kBの動態だけでなく、上流の分子(CARMA1, TAK1, IKK)活性ダイナミクスも再現できる。このモデルを使って、分子と反応に対する摂動解析を行った。反応の変化に対する振動とスイッチライク応答に対する感受性の違いを同定し、それを実験で実証した。また、NF-kBの量的変化が振動とスイッチライク応答を切り分けることを数理モデルで予測し、これを実験で示した。振動とスイッチライク応答の性質を理論的に解析するために、感受性の高い分子に絞りこみ、分岐解析を行った。上流の活性が弱い場合でも、NF-kBの増加がNF-kB活性の振動をしやすくすることを示した。また、スイッチライク応答を引き起こすポジティブフィードバックがNF-kB活性のファーストピークを増強させることを示した。数理モデルを使って予測された振動とスイッチライク応答を示すものと示さないもの、4つのパターンの細胞を構築して、両方の性質が細胞の活性化に必要であることを示した。これらの結果は論文として報告した(Inoue, npj Systems Biology and Applications, 2016)。さらにスーパーコンピュータを利用して、実験を再現できる異なるパラメタセットの候補群を遺伝的アルゴリズムを使って計算した。現在、これらのパラメタセットから、パラメタが異なる場合でも持っているモデルとしての性質を解析している。研究実績に関して、論文(Inoue, npj Systems Biology and Applications, 2016)として報告した。引き続き、モデルのパラメタとダイナミクスの関係を解析している。本研究では、NF-κBの振動とスイッチライク応答のダイナミクスを引きおこすネットワーク構造間の関係について、数理モデルと生物実験により解析を行った。数理モデルは47の微分方程式、189のモデルパラメタから構成される。NF-κBの振動とスイッチライク応答を再現できる1つのパラメタセットに対して、感度解析、摂動解析、分岐解析を行った。その結果、振動とスイッチライク応答の分子制御メカニズムは、すべてが同じ制御ではないことが示された。振動に関しては、NF-κBのタンパク質の総量が増加すると、振動を起こしやすくすることが示された。これらの数理モデルの結果は、実験的にも示された。上記の数理モデルは1つのパラメタ値のセットに関してだけ解析を行っていたが、モデルの信頼性を上げるため、異なるパラメタセットでも同様の結果が得られるかを確認するため、パラメタ探索を行った。しかし、モデルパラメタ数が多く、従来のパラメタ探索法ではパラメタ値を広く探索することができなかった。そこで、実験データに基づいて探索パラメタ数を減らすように遺伝的アルゴリズムの改良を行った。改良法は既存手法と比較する小規模なモデルに関しては、既存手法より高速にパラメタを探索することができたが、NF-κBモデルへの適用がいまだできておらず、さらなる改良が必要である。NF-κBモデルのような大規模な数理モデルに関して、多様なパラメタセットが探索できる手法の開発が今後の課題である。NF-kB

活性化の分子レベルの制御メカニズムの全容はいまだ解明されていない。私たちはNF-kB活性化に関わる分子ネットワークを数理モデルで表現し、NF-kB活性が示す振動とスイッチライク応答に焦点をあてて解析を行い、その結果を生物実験で検証した。振動とスイッチライク応答という2つの性質は、制御メカニズムがすべて同じというわけではないが、活性化に関わる分子の量や反応速度のバランスによって、補間可能であることが数値解析と理論解析で示された。また、それを生物実験でも証明した。今後は本研究成果を論文としてまとめて発表する。また、モデルパラメタがオーバーフィッティングしている可能性を考慮して、実験を再現できるパラメタを広いパラメタ空間から探索して、パラメタに依存しないNF-kBモデルから推定される現象の検討と、振動とスイッチライク応答を変化させることができるパラメタから実験検証できるパラメタの探索を行う。実験を再現できるモデルパラメタセットの中から、感度などが異なるパラメタセットを分析し、パラメタに依存しないNF-kBモデルから推定される現象の検討および、振動の周期、振幅の調節を実験で検証可能な反応や分子ターゲットを探索する。システム生物学平成28年度に、研究結果を国際会議で発表する予定であったが、都合がつかなかったため、未使用額が生じた。このため、次年度に国際会議発表を行うこととし、未使用額はその経費に充てることとする。
活性の凍結と再解凍を利用した極低温域用温度計の開発

当該年度の主な研究目的は、極低温用温度計の温度計測を担当するブラッググレーティング付き光ファイバの特性の把握にあった。そもそも極低温領域において、入手したブラッググレーティング付きの光ファイバが、どの様な振る舞いをするかの検証から研究を開始した。安全に利用する事が出来る寒冷として、液体窒素と液体ヘリウムを用いて、グレーティング部分から反射される光の変化の様子を調べた。この結果、使用した光ファイバへのヘリウムの吸蔵に由来すると考えられる波長変化の増幅現象を確認する事が出来た。波長変化の増幅は、極低温域でも感度を失わない温度計の開発にとって、大きな利点であるが、この現象の助けを借りても、4K以下の様な温度領域では、グレーティング部分の収縮に伴う光の波長変化の自由度は、凍結され失われている事を確認した。この事は、ブラッググレーティング付き光ファイバの素朴な温度計応用だけでは、極低温域の温度を正確に測定出来ない事を示しており、本研究が提案する補助治具の必要性を改めて認識する結果となった。温度特性の検証と並行して、グレーティング加工された部分から光が染み出す、クラッドモードと呼ばれる光の検証にも成功した。これは赤外線カメラによる漏れ光の可視化だけでは無く、光パワーメータを用いた、漏れ光の強度測定及び強度分布の定量化の成功を意味している。クラッドモードは、極低温域での温度計の感度の再生に必要と考えているエネルギー源であり、この光の精密な測定に成功した意義は大きいと考えられる。最後にグレーティング加工が施された光ファイバの、低温脆性の測定も行った。力センサのデモ機提供の協力を得る事で、常温環境及び、液体窒素環境での、引っ張り試験を行なう事が出来た。高価なブラッググレーティング付き光ファイバの破断試験が行えた事で、今後の温度計開発に必要な知見を得る事が出来た。本研究で開発を目指している、極低温温度計の構成要素の一つである、ブラッググレーティング付き光ファイバの特性の検証を主に行ってきた。もう一つの構成要素である、バイメタルに関しては、手持ちの市販品での簡単な試験が為されただけで、今後実用に耐える特性を備えたバイメタルを、どの様に入手していくかについて、検討段階に留まっている。光ファイバに関しては、購入出来る価格範囲の中で、充分仕様を満たす製品を手に入れる事が出来たが、バイメタルに関しても、研究費での支払い可能な価格での入手が可能かどうか、市場調査や協力会社の選定が今後重要になって来る。本研究課題は、極低温領域においても感度を失わない、温度計の開発が目標である。通常の感覚では、絶対零度に近い様な極低温の温度域では、熱的な活性が失われ、物のあらゆる自由度が文字通り凍結されてしまい、何かを検知する為に必要な感度を保つ事が非常に困難になる。温度計として機能する為には、この感度に相当する特性をうまく極低温域に持ち込む必要がある。光ファイバとバイメタルの組み合わせでは、金属治具として働くバイメタルの構成物質の比熱が、極低温域では温度の3乗に比例して小さくなる事を利用し、極微小なエネルギー供給があっても、金属の温度が敏感に変化する事実を利用して、温度計の感度を高めようとしている。またこのエネルギー供給の役割を担うのが、光ファイバによって供給される光子である。申請時の研究開発の骨格を維持したまま、「活性の凍結と再解凍」と表現した感度の維持に関する科学的な解釈の深化とより進んだ理解を、実験的検証を通じて目指していく。

本研究で開発を目指している、極低温温度計の構成要素の一つである、ブラッググレーティング付き光ファイバの特性の検証を主に行ってきた。もう一つの構成要素である、バイメタルに関しては、手持ちの市販品での簡単な試験が為されただけで、今後実用に耐える特性を備えたバイメタルを、どの様に入手していくかについて、検討段階に留まっている。光ファイバに関しては、購入出来る価格範囲の中で、充分仕様を満たす製品を手に入れる事が出来たが、バイメタルに関しても、研究費での支払い可能な価格での入手が可能かどうか、市場調査や協力会社の選定が今後重要になって来る。本研究課題は、極低温領域においても感度を失わない、温度計の開発が目標である。通常の感覚では、絶対零度に近い様な極低温の温度域では、熱的な活性が失われ、物のあらゆる自由度が文字通り凍結されてしまい、何かを検知する為に必要な感度を保つ事が非常に困難になる。温度計として機能する為には、この感度に相当する特性をうまく極低温域に持ち込む必要がある。光ファイバとバイメタルの組み合わせでは、金属治具として働くバイメタルの構成物質の比熱が、極低温域では温度の3乗に比例して小さくなる事を利用し、極微小なエネルギー供給があっても、金属の温度が敏感に変化する事実を利用して、温度計の感度を高めようとしている。またこのエネルギー供給の役割を担うのが、光ファイバによって供給される光子である。申請時の研究開発の骨格を維持したまま、「活性の凍結と再解凍」と表現した感度の維持に関する科学的な解釈の深化とより進んだ理解を、実験的検証を通じて目指していく。光ファイバにブラッググレーティング処理を行う企業技術者との仕様打ち合わせを、実際に工場での作業現場を見学して行う予定であったが、生産ラインの組み替えに伴い、見学の受け入れが難しくなったために、計上してあった旅費に余りが生じた。また、白色光源や光スペクトルアナライザ等の精密機器を埃から覆うための卓上クリーンブースの選定が遅れ、年度内の購入が出来なかったため、この為に計上した費用に繰り越しが生じた。
ニワトリのうま味受容機構の解明：畜産学と比較生理学への貢献

本年度においては、免疫組織化学染色法を用いて、ニワトリ口腔の味蕾における苦味受容体、並びにうま味受容体の局在を検討した。はじめにニワトリ口腔組織切片において、ニワトリ味蕾の分子マーカーであるVimentin、苦味受容体タンパク質であるTaste receptor 2 type 7 (T2R7)、並びにうま味受容体タンパク質であるTaste receptor 1 type 1 (T1R1)の味蕾特異的な局在を明らかとした。次に、ニワトリ口腔における苦味受容体、及びうま味受容体を発現する味蕾の空間的な分布を検討するため、酵素処理によって剥離したニワトリ口腔上皮シートを用いて免疫組織化学を実施した。その結果、ニワトリ口腔上皮シートにおける苦味受容体、並びにうま味受容体を発現する味蕾の広範な分布を明らかにした。このことから、ニワトリの味蕾における苦味、及びうま味受容に関する分子メカニズムの存在が示唆された。また二光子励起顕微鏡を用いたニワトリ味蕾の3D形態解析により、苦味受容体、及びうま味受容体が単一の味蕾クラスター内の一部の細胞に発現し、味蕾マーカーであるVimentinと細胞レベルではほとんど共発現していないことが明らかとなった。さらにニワトリ口腔上皮シートにおける味蕾数の計測により、うま味受容体を発現する味蕾の数と、苦味受容体を発現する味蕾の数、及び全てのニワトリ味蕾を標識するマーカーであるVimentinを発現する味蕾の数との間に有意な差がみられなかったことから、ニワトリ口腔の大部分の味蕾において苦味受容細胞、並びにうま味受容細胞が分布していることが明らかとなった。これらのことから、ニワトリは口腔の広範な領域において苦味、及びうま味を知覚できる可能性が示唆された。当該年度においては、ニワトリのうま味受容機構について、主に免疫組織化学的な解析を進め、ニワトリの味蕾における苦味受容体、及びうま味受容体の局在を明らかにしている。また剥離したニワトリ口腔の上皮シートを用い、苦味・うま味受容体を発現する味蕾の分布についても解析を行い、ニワトリの口腔組織の味蕾の大部分にこれらの受容体が発現していることを見出している。これらの成果は、前年度までのニワトリ生体を用いたニワトリの苦味、及びうま味に対する感受性の解析結果と併せ、ニワトリの味蕾における苦味、及びうま味を感じる分子メカニズムの存在を強く示唆するものであり、ニワトリ飼料の嗜好性における苦味物質やうま味物質の重要性が示されたと考える。成果発表については、本年度の研究成果をまとめた原著論文が先日受理されている。本年度に関しては、日本学術振興会の若手研究者海外挑戦プログラムにより、研究機関のほとんどを海外の研究室で過ごしていたが、上記のような成果をあげることができている。これらのことから、本研究課題の進捗状況を「(2)おおむね順調に進展している。」と評価する。これまでの研究で、ニワトリのうま味受容体候補分子T1R1/T1R3 (Taste receptor 1 type 3)の全長塩基配列を5'RACE法により分子クローニングし、新規塩基配列を決定している。これらの塩基配列をベクターに組み込み、ヒト胎児腎臓由来培養細胞であるHEK293T細胞にトランスフェクションする。このニワトリうま味受容体を一過的に発現したHEK293T細胞をカルシウムイメージング解析に供し、うま味物質候補を作用させた際の細胞内カルシウムイオン動態を解析することで、ニワトリうま味受容体の機能を解析する。本解析により、「ニワトリがうま味を感じる物質」を効率的にスクリーニングすることができると考えられる。また前年度ニワトリの味蕾における苦味受容体、及びうま味受容体の発現を明らかとしており、今後は、ニワトリ味蕾における苦味受容、及びうま味受容における下流伝達分子の発現解析を実施する。苦味・うま味受容に関与する下流伝達分子の候補として、哺乳類の味蕾に発現し、苦味、及びうま味の伝達に関与しているα-GustducinやTRPM5 (Transient receptor potential melastatin 5)のニワトリ味蕾の苦味・うま味受容細胞における発現を解析する。うま味は基本五味の一つであり、食物中のアミノ酸や核酸を検出する役割を持つ。畜産動物であるニワトリのうま味受容機構を解明することは、新規飼料材料の創出や飼料効率の改善に貢献できる。さらに、鳥類であるニワトリのうま味受容機構を解明することは、動物の味覚受容機構の進化に関する知見を提供する。しかしながら、鳥類のうま味に対する感受性、並びにうま味受容機構についてはほとんど解明されていない。本年度は、主にニワトリ生体を用いた行動試験、並びにニワトリ口腔組織におけるうま味受容体の発現解析を行った。まず、ニワトリの味覚応答を検出するため、ニワトリの1分毎の飲水量を自動で計測する装置を開発し、ニワトリが、ヒトの苦味受容体に作用する物質には応答しないが、ニワトリの苦味受容体に作用する物質に応答し、飲水量が減少することを見出した。すなわち、本装置を用いてニワトリの味覚受容体に作用して生じる味覚応答を検出できることが示された。さらに、本装置を用いて、昆布だしの成分であるグルタミン酸ナトリウムおよび鰹だしの成分であるイノシン酸ナトリウムの混合溶液に対して、ニワトリが味覚応答を示すことを明らかにした。

さらに、うま味溶液を摂取させたニワトリに対して、内臓不快感を誘起する塩化リチウムを腹腔内投与すると、以後本来好ましいうま味溶液を忌避するようになった。これは味覚嫌悪学習と呼ばれる応答であり、ニワトリがうま味を味覚として感じていることをより強く示唆した。さらに、ニワトリの口腔組織におけるうま味受容体の発現を確認するため、味蕾を多く含む口蓋と、味蕾をほとんど含まない舌尖における受容体の発現量を解析した。その結果、哺乳類におけるうま味受容体遺伝子候補のうちいくつかが、口蓋において有意に高い発現を示した。従って、これらの受容体がニワトリにおいてもうま味受容体として機能している可能性が考えられた。現在までに、ニワトリ生体を用いた行動解析により、ニワトリがうま味溶液に対して短時間で応答できること、並びにうま味を味覚として感知、および学習できることを明らかにした。さらに、ニワトリの口腔組織において、複数のうま味受容体遺伝子が発現していることを見出した。これらの行動解析、並びに発現解析については、当初の予定以上の進展を見せている。一方、うま味受容体の機能解析においては、現在までにニワトリのうま味受容体のうま味物質に対する応答は得られていない。ニワトリの口腔組織に発現しているうま味受容体が実際にうま味物質を受容するかどうかは、ニワトリのうま味受容機構を明らかにする上で重要であるため、今後検討していく必要がある。また、うま味受容体がニワトリの味蕾において発現しているかどうかについても検討していく必要がある。これらのことを考慮し、おおむね順調に進展しているという評価を選択した。本年度においては、免疫組織化学染色法を用いて、ニワトリ口腔の味蕾における苦味受容体、並びにうま味受容体の局在を検討した。はじめにニワトリ口腔組織切片において、ニワトリ味蕾の分子マーカーであるVimentin、苦味受容体タンパク質であるTaste receptor 2 type 7 (T2R7)、並びにうま味受容体タンパク質であるTaste receptor 1 type 1 (T1R1)の味蕾特異的な局在を明らかとした。次に、ニワトリ口腔における苦味受容体、及びうま味受容体を発現する味蕾の空間的な分布を検討するため、酵素処理によって剥離したニワトリ口腔上皮シートを用いて免疫組織化学を実施した。その結果、ニワトリ口腔上皮シートにおける苦味受容体、並びにうま味受容体を発現する味蕾の広範な分布を明らかにした。このことから、ニワトリの味蕾における苦味、及びうま味受容に関する分子メカニズムの存在が示唆された。また二光子励起顕微鏡を用いたニワトリ味蕾の3D形態解析により、苦味受容体、及びうま味受容体が単一の味蕾クラスター内の一部の細胞に発現し、味蕾マーカーであるVimentinと細胞レベルではほとんど共発現していないことが明らかとなった。さらにニワトリ口腔上皮シートにおける味蕾数の計測により、うま味受容体を発現する味蕾の数と、苦味受容体を発現する味蕾の数、及び全てのニワトリ味蕾を標識するマーカーであるVimentinを発現する味蕾の数との間に有意な差がみられなかったことから、ニワトリ口腔の大部分の味蕾において苦味受容細胞、並びにうま味受容細胞が分布していることが明らかとなった。これらのことから、ニワトリは口腔の広範な領域において苦味、及びうま味を知覚できる可能性が示唆された。
繰り返し復号に適した誤り訂正符号の代数的構成とその実用化に関する研究

低密度パリティ検査(low-density parity-check, LDPC)符号の復号アルゴリズムである「sum-productアルゴリズムに基づく繰り返し復号(以下「繰り返し復号」と略記する)」は、最大事後確率復号を良好に近似することが知られている。しかしながら、符号の検査行列から一意に定まるタナーグラフ内に閉路が存在するとき、繰り返し復号の近似精度が劣化することが知られている。特に長さ4以下の閉路が多数存在する時には、その劣化の度合が深刻となる。平成14年度の研究において、研究代表者は、巡回符号およびそれらに基づく符号に対して、長さ4以下の閉路を持たないタナーグラフを生成する検査行列を代数的に構成する手法を明らかにしている。また、平成15年度の研究においては、タナーによって提案された、タナーグラフによって定まる符号の最小距離の下界の精度について検討し、従来の代数的符号理論で得られている最小距離の下界(BCH下界)との関連について検討を行った。その結果、タナーの下界とBCH下界とが一致するいくつかの場合を指摘することに成功した。しかしながら、これらの符号のいくつかに対して繰り返し復号を適用した場合、高SNRにおいて誤り率の改善が見られなくなる現象(エラーフロア現象)が生じることが数値実験の結果から確認された。そこで、エラーフロア現象を回避する手法を開発するため、本年度は、従来のsum-productアルゴリズムに基づく繰り返し復号アルゴリズムを根本的に見直し、従来の繰り返し復号とは異なった原理に基づく復号方法について検討を行った。即ち、自由エネルギーのベーテ近似の極小解を反復計算することによって、LDPC符号の復号問題に現れる事後確率の近似計算をより精密に行う反復アルゴリズムに基づく復号方法を開発し、その高速化を行った。さらに、数値実験により、新たに開発したアルゴリズムがエラーフロア現象の回避に極めて有効であることを数値的に示した。低密度パリティ検査(low-density parity-check, LDPC)符号の復号アルゴリズムの一つである「sum-productアルゴリズムに基づく繰り返し復号(以下「繰り返し復号」と略記する)」は,最大事後確率復号法を近似することが知られている,しかしながら,符号の検査行列から一意に定まるファクターグラフ内に閉路が存在するとき,繰り返し復号の近似精度が劣化することが知られている.特に長さ4以下の閉路が多数存在する時には,その劣化の度合が深刻となる.本研究では,巡回符号およびそれに基づく符号に対して,繰り返し復号に適した検査行列を代数的に構成する手法について研究を行ない,以下のような成果を得た.1.巡回符号に対して,長さ4以下の閉路を持たないファクターグラフを定める検査行列を代数的に構成する手法を開発した.2.1.の手法によって構成可能な符号の符号化率には制限がある.そこで,符号化率の設定の自由度を広げるために,パンクチャド符号や積符号の考え方を用いて新たな符号を構成する手法について検討した.その結果,符号化率の制限を解消することが可能となった.3.2.で得られた符号は,元の符号に対する繰り返し復号をそのまま適用しても復号することができない.そこで,これらの符号に対する繰り返し復号法を新たに提案し,構成された符号の誤り率特性を計算機実験により検証した.低密度パリティ検査(low-density parity-check, LDPC)符号の復号アルゴリズムの一つである「sum-productアルゴリズムに基づく繰り返し復号(以下「繰り返し復号」と略記する)」は、最大事後確率復号を良好に近似することが知られている。エラーフロア現象は、符号の最小距離、および反復復号の異常終了の原因となるタナーグラフの構造に深く関わっている。そこで、エラーフロア現象を回避する手法を開発するため、本年度は以下のような研究を行った。1.タナーによって提案された、タナーグラフによって定まる符号の最小距離の下界の精度について検討し、従来の代数的符号理論で得られている最小距離の下界(BCH下界)との関連について検討を行った。2.従来の反復復号とは異なった原理に基づく復号方法である、自由エネルギーのベーテ近似に基づく復号方法を開発し、それがエラーフロア現象の回避に極めて有効であることを数値的に示した。

平成14年度の研究において、研究代表者は、巡回符号およびそれらに基づく符号に対して、長さ4以下の閉路を持たないタナーグラフを生成する検査行列を代数的に構成する手法を明らかにしている。また、平成15年度の研究においては、タナーによって提案された、タナーグラフによって定まる符号の最小距離の下界の精度について検討し、従来の代数的符号理論で得られている最小距離の下界(BCH下界)との関連について検討を行った。その結果、タナーの下界とBCH下界とが一致するいくつかの場合を指摘することに成功した。しかしながら、これらの符号のいくつかに対して繰り返し復号を適用した場合、高SNRにおいて誤り率の改善が見られなくなる現象(エラーフロア現象)が生じることが数値実験の結果から確認された。そこで、エラーフロア現象を回避する手法を開発するため、本年度は、従来のsum-productアルゴリズムに基づく繰り返し復号アルゴリズムを根本的に見直し、従来の繰り返し復号とは異なった原理に基づく復号方法について検討を行った。即ち、自由エネルギーのベーテ近似の極小解を反復計算することによって、LDPC符号の復号問題に現れる事後確率の近似計算をより精密に行う反復アルゴリズムに基づく復号方法を開発し、その高速化を行った。さらに、数値実験により、新たに開発したアルゴリズムがエラーフロア現象の回避に極めて有効であることを数値的に示した。
ヒト聴器(側頭骨)病変の病理組織学的研究

平成3年度は側頭骨検体の収集は、標本作成も技術的にも時間的にもレベルが上がり病理組織学的な観察に充分耐え得る標本の作成が可能となり、これらを継続するとともに、収集された検体の臨床病歴に関してまとめた。その病歴としては、クモ膜下出血、脳挫傷、脳腫瘍等の脳神経外科領域の疾患、頭頚部腫瘍を中心とする耳鼻咽喉科の症例が多く、そのほか種々の部位の悪性腫瘍の症例であった。これらの検体の病理標本を詳細に検討しいくつかのテ-マを挙げ、検体を選び、臨床病歴、側頭骨病理所見の検討を行った。まずその一つとして、生前に臨床症状を認め耳科学的な検索を施行されている6例の2次性側頭骨悪性腫瘍の検体に付き検討した。自験症例を原発巣、臨床症状、及び側頭骨所見などよりその原発巣から側頭骨への到達の様式の相違に着目し3つの様式に分け、自験症例の側頭骨病理所見及び過去の文献報告例を詳細に検討した。この結果、原発腫瘍により浸潤様式に差があり、それぞれの様式において腫瘍により破壊され易い部位、その結果引き起こされ易い症状があること、また逆に側頭骨内には解剖学的に腫瘍の浸潤に対しbarrierとなる部位の存在することを明かにした。また中耳炎既往のある症例に注目し中耳炎炎症性疾患の種々の病態における側頭骨の病理組織学的特異性などについても検討し報告した。そのほか聴器における加齢の変化についても着目し、臨床的研究、動物を用いる実験的研究と併せて、ヒト側頭骨における病理組織学的変化との関連性等についても検討し報告した。上記以上にも種々の病態における側頭骨の形態学的変化として、呼吸器装着状態における変化、全身性の神経変性疾患、代謝疾患等における側頭骨の病理組織学的変化についても現在検討を加えており、順をおってその結果を報告する予定である。当院における剖検症例に対し、解剖学教室、及び他科の協力のもとに側頭骨を採取し、病理標本を作製し、光学顕微鏡的観察を行い。病理組織学的所見につき検討してきた。さらにこれらの症例の臨床経過についても整理し、聴器病変との関連について検討を重ねている。現在、標本数は、数十に及び、中には貴重な臨床経過をもつ症例もあり、標本の作製、観察を進めているところである。様々な聴器病変が存在するなかで、本年は、特に悪性腫瘍の側頭骨への転移に着目し、悪性腫瘍による死亡患者の側頭骨につき検討した。側頭骨への悪性腫瘍の転移は、稀であり、存命中に臨床症状が出現し、種々の耳科的検査が施行されることは更に稀なことである。今回我々は臨床的に側頭骨転移を診断することのできた症例の病理所見を検討する機会に恵まれ、ヒト聴器における転移性腫瘍の浸潤様式、その臨床像と病理組織の関連につき検討し、学会にて報告し、関連雑誌へ投稿した。中でも、両側感音難聴、顔面神経麻痺をきたした腎盂癌を原発とするびまん性髄膜癌腫症の症例、耳内腫瘍、顔面神経麻痺、伝音難聴を初発症状とした肝細胞癌の側頭骨転移症例などは、臨床的にも過去に報告がなく、極めて稀な症例であり、病理組織学的に興味のある所見が得られ、その臨床状を裏付ける事ができた。更に我々は耳科的に臨床症状のない症例の側頭骨にも潜在的な転移を認める可能性があることより、今後更に広く病理組織学的検索を行う予定である。

側頭骨病理検体の収集は、各診療科、病理学教室の御協力をいただき順調にいっており、標本作製も軌道にのり標本数も50を超えた。本年は、2次性の側頭骨悪性腫瘍に着目し、自験症例が偶然に6症例ありこれらの標本につき、その詳細を検討した。悪性腫瘍の増加及び治療成績の向上に伴い末期患者の延命が可能となり、日常臨床において2次性側頭骨悪性腫瘍に遭遇する頻度も増加するものと思われる。しかし現在までに病理組織学的に転移浸潤及び臨床症状発現のメカニズムについて系統的に研究した報告はなかった。本年我々は、自験症例の臨床的、病理組織学的検討、過去の文献報告の検討より、側頭骨への悪性腫瘍の2次的浸潤を遠隔臓器からの血行性転移、隣接臓器からの直接浸潤、びまん性髄膜癌腫症の型での浸潤の3パタ-ンにわけ検討した。その結果、2次性の悪性腫瘍による臨床症状、原発臓器および腫瘍の病理組織の頻度、側頭骨標本で見た腫瘍の浸潤様式等につき(各浸潤パタ-ン別に特徴があり)、若干の知見を得ることができたのでこれらの結果を日本耳鼻咽喉科学会、日本基礎耳科学会等で口演し、同会誌に論文として投稿した。側頭骨検体収集は、各診療科、病理学教室の協力を得、順調に行われており現在約100症例の貴重な標本が収集されている。また標本作成も技術的にも時間的にもレベルが上がり病理組織学的な観察に充分耐え得る標本の作成が可能となった。収集された検体の臨床病歴としては、クモ膜下出血、脳挫傷、脳腫瘍等の脳神経外科領域の疾患、頭頚部腫瘍を中心とする耳鼻喉咽科の症例が多く、そのほか種々の部位の悪性腫瘍の症例であった。これらの検体の病理標本を詳細に検討しいくつかのテ-マを挙げ、検体を選び、臨床病歴、側頭骨病理所見の検討を続けている。まずその一つとして、生前に臨床症状を認め耳科学的な検索を施行されている6例の2次性側頭骨悪性腫瘍の検体に付き検討した。自験症例を原発巣、臨床症状、及び側頭骨所見などよりその原発巣から側頭骨への到達の様式の相違に着目し3つの様式に分け、自験症例の側頭骨病理所見及び過去の文献報告例を詳細に検討した。この結果、原発腫瘍により浸潤様式に差があり、それぞれの様式において腫瘍により破壊され易い部位、その結果引き起こされ易い臨床症状があること、また逆に側頭骨内には解剖学的に腫瘍の浸潤に対しbarrierとなる部位の存在することなどを明らかにした。また中耳炎既往のある症例に注目し、中耳の炎症性疾患の種々の病態における側頭骨の病理組織学的特異性についても検討し報告した。そのほか聴器における加齢の変化についても着目し、臨床的変化、動物実験と併せて、ヒト側頭骨病理組織学的変化についても検討し報告した。上記以外にも種々の病態における側頭骨の形態学的変化として、呼吸器装着状態における変化、全身性の神経変化疾患、代謝疾患等における側頭骨の病理組織学的変化についても検討しており順次、報告する予定である。
原発開放隅角緑内障感受性遺伝子の検索-ESR2遺伝子多型解析-

女性原発開放隅角緑内障(POAG)、非緑内障コントロール症例を対象に、エストロゲン受容体β(ESR2)遺伝子全領域について多型解析を行い、新たに眼圧との関連を認めるESR2遺伝子多型を同定した。これは、本遺伝子多型が女性における眼圧制御、POAGの眼圧上昇に関与していることを強く示唆するものである。緑内障は、視神経の脱落により高度の視機能障害を来す疾患であり、臨床的には、視野狭窄を認め、末期には視力低下も伴う。緑内障の中で最も頻度が高い原発開放隅角緑内障(POAG)の発症、進行において、高眼圧は最も重要な危険因子と考えられ、現在の臨床の場においては、眼圧下降が唯一確立された治療手段といっても過言ではない。しかし、眼圧上昇に関与する感受性遺伝子の検索は未だ不充分である。Estrogenは受容体と複合体を形成し、様々な遺伝子の転写を活性化する。これら受容体として、estrogen receptor alpha(ESR1)とbeta(ESR2)が知られており、眼内においてもその存在が報告されている。我々は、ESR2遺伝子の2つの多型(rs1256031,rs4986938)の頻度が女性POAG症例で高く、rs1256031遺伝子多型のリスクアリルを持っている程、眼圧が高いことをみいだした。本研究を発展させ、ESR2遺伝子の眼圧上昇、POAG発症への関与のメカニズムを明らかにするため、本遺伝子全領域について多型解析を行い、病態に直接関与している遺伝子多型を同定するため、ESR2遺伝子全領域における一塩基多型(SNP)の中で、マーカーに適していると考えられるタグSNP3つ(rs1256049,rs1273916,rs1256120)を選定し、allele specific primer real time PCR法を用いて遺伝子型を決定した。そして各SNPにおけるPOAG群、control群の多型頻度、眼圧との関連について検討したところ、これらSNPには有意な関連は認められなかった。よってこれらSNPと連鎖の少ない他の領域のSNPがPOAG発症に関与していると考えられた。更にタグSNPを選定解析し、発症に関与しているSNPの絞り込み同定を行っていく。我々は、E3R2遺伝子の2つの多型(rs1256031, rs4986938)の頻度が女性POAG症例で高く、rs1256031遺伝子多型のリスクアリルを持っている程、眼圧が高いことをみいだした。本研究を発展させ、病態に直接関与している遺伝子多型を同定し、ESR2遺伝子の眼圧上昇、POAG発症への関与のメカニズムを明らかにするため、脚2遺伝子全領域における一塩基多型(SNP)の中で、マーカーに適していると考えられるタグSNPを選定し、allele specific primer real time PCR法を用いて遺伝子型を決定した。そして各SNPにおけるPOAG群、control群の多型頻度、眼圧との関連について検討したところ、女性POAGとcontrol群の遺伝子型、allele頻度に有意差を認めるSNP rs1256059を新たに同定した。これは、これまでの結果が偽陽性ではなく、やはりESR2遺伝子多型が女性POAG発症に関与していることをさらに強く示すものである。緑内障の中で最も頻度が高い原発開放隅角緑内障(POAG)の発症、進行において、高眼圧は最も重要な危険因子であり、現在の臨床の場においては、眼圧下降が唯一確立された治療手段といっても過言ではない。これら受容体として、estrogen receptor alpha (ESR1)とbeta(ESR2)が知られており、眼内にも発現している。

我々は、ESR2遺伝子全領域における一塩基多型(SNP)の中で、マーカーに適していると考えられるSNPを選定し、各SNPにおける正常眼圧群、高眼圧群の多型頻度、眼圧との関連について検討したところ、女性において正常眼圧群と高眼圧群におけるrs928554,rs944461,rs1256059,rs1256031のallele頻度に有意差を認め、rs928554 G allele,rs944461 T allele,rs1256059 T allele,rs1256031 C alleleを持っている症例は、持っていない症例と比べ約1.4-1.7倍高眼圧になりやすかった。また、rs928554,rs1256059,rs1256031の遺伝子型により最高眼圧に有意差を認め、rs928554 G allele,rs1256059 T allele,rs1256031 C alleleを持っている症例程、最高眼圧が高かった。最高眼圧との関連が認められたこれら3SNPsは、重回帰分析においても同様に眼圧との関連を認めた。これら解析結果から、ESR2遺伝子多型が女性における眼圧制御、POAG眼圧上昇に関与していることを明らかにすることができた。
歴史叙述に関する分析哲学的研究

従来の歴史哲学は、主として「歴史の意味」や「歴史の発展段階」といった大局的な問題を論じることに力を注ぎ、総じて世界観の学という性格をもっていた。しかし、価値観の多様化が進行し、西欧中心の歴史観が批判の矢面に立たされている現在、世界史の流れを一元的に説明するヘ-ゲル以来の歴史哲学はその役割をすでに終え、新たな歴史哲学の形成が喫緊の課題となっている。そのためには、マクロレベルの「歴史観」ではなく、ミクロレベルの「歴史叙述」に焦点を合わせた研究が不可欠である。本研究では、歴史叙述の基本的構造を現在の分析哲学、とりわけ言語行為論の成果を手がかりにして解明することを試みた。歴史は「作る」ものでも「成る」ものでもなく、「語る」ものにほかならない。これが本研究の出発点である。歴史叙述の対象である「歴史的出来事」は、過去に生起した事件のありのままの再現ではない。それは「想起」の遠近法による選択と再編成、すなわち「解釈学的変形」を被った出来事であり、「客観的事実」であるよりは「解釈学的事実」と呼ばれるべきものである。だが、過去の想起は「語る」という行為によって媒介されなければ、単なる個人的思い出に留まる。言語行為を通じた過去の出来事の「構造化」と「共同化」こそが、歴史的事実の成立要件である。こうした歴史叙述の基本単位をなす言語行為を「物語行為」と名づければ、歴史とは物語行為による「言語的制作」の所産にほかならない。本研究の成果は、「物語行為論」を歴史哲学の基礎理論として位置づけ、その構造的契機を分析哲学の概念装置を援用して解明したところにある。それを歴史意識の形成過程と具体的に結びつける作業は、今後の課題として残されている。本年度の研究の目標は、歴史を叙述する言明の特質を語用論および言語行為論の概念装置を用いて解明することであった。その過程で明らかになった幾つかの重要な論点は以下の通りである。1.歴史叙述の対象である「歴史的事実」は、過去に生起した出来事のありのままの再現ではない。過去の出来事が「想起」という行為を通じて再現されるとき、そこでは記憶の遠近法による濾過と秩序づけが行われ、出来事は一種の「解釈学的変形」を被らざるをえない。それゆえ、歴史的事実は「客観的事実」であるよりは、むしろ「解釈学的事実」と呼ばれるべきものである。2.過去の出来事が歴史的事実となるためには、単に「想起」されるだけでなく、それについて「語る」という言語行為による媒介が不可欠である。「語る」という行為がなければ、想起された出来事は単なる個人的感懐や思い出に留まる。思い出は「語られる」ことによって初めて「構造化」され、「共同化」される。「語る」という行為を通じた過去の出来事の構造化と共同化こそが、歴史的事実の成立条件である。3.「歴史を語る」という特徴的な言語行為を「物語行為」と名づけたい。英語の“history"と“story"とが語源を同じくする語であることからもわかるように、「歴史」と「物語」とは対立するものではなく、むしろ歴史の原型である「口承」や「伝承」を見れば明らかなように、両者は表裏一体のものである。「物語行為」は、想起された出来事を一定のコンテクストの中に配置し、それを時間系列に従って配列することによって「歴史」を構成する。それゆえ、「物語行為」は、われわれの「歴史的経験」を構成する最も原初的な言語活動にほかならない。以上の知見に基づいて、「物語行為論」を「歴史哲学」の基礎理論として位置づけること、これが次年度の目標である。

従来の歴史哲学は、主として「歴史の意味」や「歴史の発展段階」といった大局的な問題を論じることに力を注ぎ、総じて世界観の学という性格をもっていた。しかし、価値観の多様化が進行し、西欧中心の歴史観が批判の矢面に立たされている現在、世界史の流れを一元的に説明するヘ-ゲル以来の歴史哲学はその役割をすでに終え、新たな歴史哲学の形成が喫緊の課題となっている。そのためには、マクロレベルの「歴史観」ではなく、ミクロレベルの「歴史叙述」に焦点を合わせた研究が不可欠である。本研究では、歴史叙述の基本的構造を現在の分析哲学、とりわけ言語行為論の成果を手がかりにして解明することを試みた。歴史は「作る」ものでも「成る」ものでもなく、「語る」ものにほかならない。これが本研究の出発点である。歴史叙述の対象である「歴史的出来事」は、過去に生起した事件のありのままの再現ではない。それは「想起」の遠近法による選択と再編成、すなわち「解釈学的変形」を被った出来事であり、「客観的事実」であるよりは「解釈学的事実」と呼ばれるべきものである。だが、過去の想起は「語る」という行為によって媒介されなければ、単なる個人的思い出に留まる。言語行為を通じた過去の出来事の「構造化」と「共同化」こそが、歴史的事実の成立要件である。こうした歴史叙述の基本単位をなす言語行為を「物語行為」と名づければ、歴史とは物語行為による「言語的制作」の所産にほかならない。本研究の成果は、「物語行為論」を歴史哲学の基礎理論として位置づけ、その構造的契機を分析哲学の概念装置を援用して解明したところにある。それを歴史意識の形成過程と具体目に結びつける作業は、今後の課題として残されている。
上部マントル構造からみる背弧海盆の大地震と沖縄トラフ拡大

本研究の目的は海域における総合観測から「活動的背弧海盆での大地震発生様式」「沖縄トラフの拡大プロセス」を明らかにすることである。研究対象領域は2015年に薩摩半島西方沖地震が発生した北部沖縄トラフである。研究目的を達成するために海底地形・地層調査、海底地震・磁力同時観測を行い、北部沖縄トラフの上部マントル不均質構造を明らかにし、不均質構造と地震発生・背弧海盆拡大プロセスとの関係を明らかにする。2018年度は8月に長崎大学水産学部練習船「長崎丸」航海において九州周辺海域での調査を行った。航海計画では2017年薩摩半島西方沖地震の震源域である北部沖縄トラフでは海底地形・地層調査を行う予定であった。しかし、台風の接近による荒天により航海計画が変更されたため海底地形・地層調査は実施することが出来なかった。一方、沖縄トラフの背弧海盆拡大に影響を与えていると考えられる、前弧域の沈み込み帯である北部琉球海溝周辺においては長期観測型海底地震計の回収設置作業を行うことが出来た。長崎丸は2018年3月に竣工され、サブボトムプロファイラ・マルチナロービーム測深機は新たに装備された観測機器である。そこで中之島周辺海域においてテスト観測として、サブボトムプロファイラ・マルチナロービーム測深機の同時観測を行い、音波の干渉状態や音波発振間隔の違いによる海底・地下イメージの解像度の違いなどを確認した。このテスト観測の結果、同時観測を行ってもサブボトムプロファイラでは良好な地下構造イメージを得ることが出来ることが確認できた。また、2019年度に開始予定の長期海底地震・磁力観測に向けて観測装置のランニングテスト・観測手法の検討など観測準備作業を開始した。本研究では大容量の地震波形データを用いた研究を行う予定である。そこで大容量ハードディスクを搭載した解析用ワークステーションの整備を行った。2018年度は薩摩半島西方沖地震震源域の海底地形・地層調査を中心とした調査・観測を実施予定であった。しかし、当初予定していた海域調査が台風による荒天により実施できなかったこともあり、研究計画に比べ遅れている。予定が変更となった2018年8月の長崎丸航海では船に搭載されているサブボトムプロファイラ・マルチナロービーム測深機の動作確認を行い、搭載機器の操作方法や性能について把握することが出来た。これにより2019年度の観測計画を立てるために有用な情報を得ることが出来た。一方、男女群島女島など北部沖縄トラフ周辺の離島で行っている臨時地震観測のデータ収集作業は予定通り実施した。2019年度は4月と8月の2回の調査を長崎丸にて実施予定である。そこで2018年度は新たに開始予定の長期海底地震・磁力観測に向けて観測装置のランニングテスト・観測手法の検討など観測準備作業を開始した。さらに本研究では大容量の地震波形データを用いた研究を行う予定である。4月の航海では観測対象領域の海底地形と地層調査および男女群島女島で九州大学が実施している臨時地震観測点のデータ回収作業を行う予定である。8月の航海では海底地形と地層調査、長期観測型海底地震・磁力計(OBSM)の設置作業を行う予定である。地層調査はトラフ軸に垂直な方向に長さ約40kmの測線8本を設定し実施予定である。同時にマルチナロービーム測深機を用いた海底地形調査を実施予定である。海底観測は東京大学地震研究所所有の長期観測型海底地震計に東京海洋大学が所有する磁力計を搭載したOBSMを5台、薩摩半島西方沖地震震源域に設置して開始する。海底観測は2020年8月まで継続する予定である。また海域での地震観測と並行し、女島以外の離島地震観測を含む陸域での地震観測データの収集を進め、走時トモグラフィー解析に向けてデータ処理を行う。

このテスト観測の結果、同時観測を行ってもサブボトムプロファイラでは良好な地下構造イメージを得ることが出来ることが確認できた。また、2019年度に開始予定の長期海底地震・磁力観測に向けて観測装置のランニングテスト・観測手法の検討など観測準備作業を開始した。本研究では大容量の地震波形データを用いた研究を行う予定である。そこで大容量ハードディスクを搭載した解析用ワークステーションの整備を行った。2018年度は薩摩半島西方沖地震震源域の海底地形・地層調査を中心とした調査・観測を実施予定であった。しかし、当初予定していた海域調査が台風による荒天により実施できなかったこともあり、研究計画に比べ遅れている。予定が変更となった2018年8月の長崎丸航海では船に搭載されているサブボトムプロファイラ・マルチナロービーム測深機の動作確認を行い、搭載機器の操作方法や性能について把握することが出来た。これにより2019年度の観測計画を立てるために有用な情報を得ることが出来た。一方、男女群島女島など北部沖縄トラフ周辺の離島で行っている臨時地震観測のデータ収集作業は予定通り実施した。2019年度は4月と8月の2回の調査を長崎丸にて実施予定である。そこで2018年度は新たに開始予定の長期海底地震・磁力観測に向けて観測装置のランニングテスト・観測手法の検討など観測準備作業を開始した。さらに本研究では大容量の地震波形データを用いた研究を行う予定である。4月の航海では観測対象領域の海底地形と地層調査および男女群島女島で九州大学が実施している臨時地震観測点のデータ回収作業を行う予定である。8月の航海では海底地形と地層調査、長期観測型海底地震・磁力計(OBSM)の設置作業を行う予定である。地層調査はトラフ軸に垂直な方向に長さ約40kmの測線8本を設定し実施予定である。同時にマルチナロービーム測深機を用いた海底地形調査を実施予定である。海底観測は東京大学地震研究所所有の長期観測型海底地震計に東京海洋大学が所有する磁力計を搭載したOBSMを5台、薩摩半島西方沖地震震源域に設置して開始する。海底観測は2020年8月まで継続する予定である。また海域での地震観測と並行し、女島以外の離島地震観測を含む陸域での地震観測データの収集を進め、走時トモグラフィー解析に向けてデータ処理を行う。
クライオ電子顕微鏡を用いた心筋リモデリングの分子基盤の解明

微小管結合タンパク質MAP4は、微小管を安定化し、また微小管同士を架橋して平行に整列させて微小管ネットワーク形成を促し、心筋細胞の形態を維持する。一方でMAP4の過剰発現は、細胞の変形や分子モーターKinesinによる物質輸送異常を惹起し心肥大や心不全の病態を生じる。MAP4はTau類縁の天然変性タンパク質に属するため構造解析は困難と考えられていたが、我々はクライオ電子顕微鏡の単粒子解析法により、一本の微小管にMAP4とKinesinを結合した複合体の高分解能立体構造解析に成功した。これによると、MAP4は微小管の長軸方向に沿って結合し、tubulin同士の縦の結合を安定化することにより微小管の脱重合を抑制していることがわかった。また、MAP4とKinesinが同時に微小管に結合すると、MAP4はKinesinを微小管上にトラップすることによりKinesinの微小管上の運動を阻害し、その結果、細胞内物質輸送を阻害することが明らかとなった。細胞レベルの電子線トモグラフィーによる立体構造解析については、健常者由来のiPS心筋細胞の凍結置換法を用いた電子線トモグラフィーによる立体構造解析と、COS7細胞を用いたクライオ電子線トモグラフィーによる立体構造解析の実験条件の検討を行っている。前者については、iPS心筋細胞の電子顕微鏡グリッド上での培養条件を決定し、70nm厚の超薄切片を作製した。現在、細胞骨格などの微細構造を保持しつつ良好な染色を得たところであり、今後トモグラフィー撮影へと進み、立体構造解析を行う。後者については、凍結条件の検討を行っており、アクチンなどの細胞骨格が一本一本描出可能な条件が得られ始めている。MAP4-Kinesin-微小管複合体のクライオ電子顕微鏡構造解析を行い、MAP4による微小管の安定化や細胞内物質輸送の分子機構を解明、学術雑誌へ掲載することができた。また、細胞レベルのトモグラフィーについても、iPS心筋細胞は凍結置換法によりトモグラフィー法まで進み、またCOS7細胞を用いてクライオ電子線トモグラフィー法により立体構造を得られ始めている。今後は、健常者のiPS心筋細胞のトモグラフィー撮影を行い、良好な立体構築が可能となった段階で、拡張型心筋症由来のiPS心筋細胞を用いた立体構造解析へと移行する。また、COS7細胞を用いたクライオ電子線トモグラフィーの条件検討を進め、iPS心筋細胞のクライオトモグラフィーへと移行する。iPS心筋細胞については、凍結後に試料を薄くする必要があり、FBS-SEMなどを用いた細胞切削技術を導入する。
咀嚼機能の獲得における抑制性シナプス形成の役割の解明

近年咀嚼機能に問題のある子どもが報告されている。この問題解決には咀嚼を獲得するメカニズムを解明することが重要である。本研究では、1咀嚼の獲得期における抑制性シナプスの形成・成熟パターンを電気生理学的・組織学的に解析する、2抑制性シナプス形成の時期特異的抑制が咀嚼に与える影響を調べる、3抑制性シナプス形成に対する口腔感覚の役割を調べることを目的とし、咀嚼機能の獲得に対する抑制性シナプス形成の役割の解明を目指す。本研究によって咀嚼機能の獲得に関わる神経メカニズムの新たな知見が得られるとともに、神経科学を基盤とした新たな咀嚼訓練法の開発や、摂食に問題のある子どもの対処法の確立に大きく貢献できる。
近赤外分光法および微小循環システムを用いた脳蘇生法の検討

本研究では、脳蘇生法の基礎データーとして、脳虚血や低酸素時における脳内酸素化状態の変化を脳血管と脳細胞の両面から解明した。〈研究方法〉ラット15匹を3群に分け(1)低酸素後酸素再吸入モデル(2)脳虚血後再灌流モデル(3)脳塞栓症モデルを作成し、近赤外分光装置を用いて脳血管内ヘモグロビンの酸素化状態、脳細胞内チトクロムオキシダーゼの酸化-還元変化を経時的に測定した。〈結果〉(1)低酸素後酸素再吸入モデル---窒素吸入および酸素再吸入により、脳血管内ヘモグロビンの酸素化-脱酸素化状態が変化し、やや遅れて脳細胞内チトクロムオキシダーゼの酸化-還元変化が認められた。酸素再吸入時には、脳血管拡張により脳内総ヘモグロビン濃度が上昇したが、チトクロムオキシダーゼの過剰酸化は認められなかった。(2)脳虚血後再灌流モデル---両側頸動脈を遮断すると、脳血管内と脳細胞内がほぼ同時に低酸素状態に陥ったが、再灌流時には脳血管内の酸素化が先に出現し、やや遅れて細胞内チトクロムオキシダーゼの酸化変化が認められた。再灌流時には脳内総ヘモグロビン濃度が上昇し脳血管拡張が示唆された。(3)脳塞栓症モデル---頸動脈より20umの微小粒子を持続的に注入すると、脳細胞内チトクロムオキシダーゼは還元されたが、血管内ヘモグロビンの酸素化状態は変化せず、このことから脳内シャント血流の発生が示唆された。一方、20umの大粒子注入では、脳虚血実験とほぼ同様な結果がみられた。〈考察〉今回の研究結果では、(1)脳障害を引き起こす原因(低酸素、脳虚血、脳塞栓症)により、脳血管内の酸素化状態と脳細胞内の酸素化状態はそれぞれ異なった変化を示した。(2)脳塞栓実験では大粒子と小粒子で結果が異なり、小粒子塞栓では脳内シャントの発生が示唆された。以上の結果は、今後の脳障害発生メカニズムの解明や脳蘇生法を研究していく過程で、重要な基礎データーになるものと思われた。
サルコペニアの摂食嚥下障害の病態解明と確定診断基準創造

サルコペニアの摂食嚥下障害の病態、リスク因子、診断を解明するために、以下の研究を行う。1超音波エコーによる嚥下関連筋の筋肉量・輝度の変化を継時的にみる(症例報告・集積)。2超音波エコーによる嚥下関連筋の筋肉量・輝度と、咽頭残留との関連をみる(横断研究)。3サルコペニアの摂食嚥下障害の様々なセッティングでの有病割合およびリスク因子を調べる(横断研究、多施設データベース研究)。4サルコペニアの摂食嚥下障害診断フローチャートを改訂して確定診断を創る研究。