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高分子液晶を用いたメカトロニクス機器の高速・高精度制御に関する研究

近年,電場によってそのレオロジー特性が制御可能なER流体の一つとして,高分子液晶が開発された.この高分子液晶は,電場によってニュートン流体としての粘性が制御可能であり,その特性は線形性が良く,精密な制御に適する.そこで,本研究ではこの高分子液晶を封入したダンパを用い,制御状態に応じた適切なダンピングを機械システムに対して与えることにより,より高精度な制御が可能となることを実証した.平成9年度および平成10年度を通じて得られた成果は以下のとおりである.(1)均一系ER流体の一つである高分子液晶は,粒子系ER流体と異なり電極間距離が微小であっても動作可能である.微小な間隔を持って対向する電極間に高分子液晶を封入し,微小な変位に対しても有効なダンパを構成した.(2)レーザ距離センサおよび高分解能ロータリーエンコーダを用いて高速・高精度位置決め制御実験を行った.高速移動時には,ERダンパへの印可電圧を制御してダンピングを最小とし,精密位置決め時にはダンピングが最大となるようにする.制御器はロバスト制御理論により決定した.(3)外力を推定してフィードフォワードすると,外力の影響を受けにくいシステムが構成できる.ただし,駆動系に弾性を有するシステムにこの方式を適用すると系が振動的となる.このようなシステムにERダンパを付加すると,サーボ剛性が非常に高くかつ安定性の良いシステムが得られることを実験により示し,その特性を解析した.(4)ダイレクトドライブ方式のサーボ剛性の向上は,高精度なメカトロニクスシステムを構成するための今後の一つの大きな課題である.これを達成するためには,ERダンパの使用が有効な方法であることを実験および解析により示した.近年,電場によってそのレオロジー特性が制御可能なER流体の一つとして,高分子液晶が開発された.この高分子液晶は,電場によってニュートン流体としての粘性が制御可能であり,その特性は線形性が良く,精密な制御に適する.そこで,本研究ではこの高分子液晶を封入したダンパを用い,制御状態に応じた適切なダンピングを機械システムに対して与えることにより,より高精度な制御が可能となることを実証した.平成9年度および平成10年度を通じて得られた成果は以下のとおりである.(1)均一系ER流体の一つである高分子液晶は,粒子系ER流体と異なり電極間距離が微小であっても動作可能である.微小な間隔を持って対向する電極間に高分子液晶を封入し,微小な変位に対しても有効なダンパを構成した.(2)レーザ距離センサおよび高分解能ロータリーエンコーダを用いて高速・高精度位置決め制御実験を行った.高速移動時には,ERダンパへの印可電圧を制御してダンピングを最小とし,精密位置決め時にはダンピングが最大となるようにする.制御器はロバスト制御理論により決定した.(3)外力を推定してフィードフォワードすると,外力の影響を受けにくいシステムが構成できる.ただし,駆動系に弾性を有するシステムにこの方式を適用すると系が振動的となる.このようなシステムにERダンパを付加すると,サーボ剛性が非常に高くかつ安定性の良いシステムが得られることを実験により示し,その特性を解析した.(4)ダイレクトドライブ方式のサーボ剛性の向上は,高精度なメカトロニクスシステムを構成するための今後の一つの大きな課題である.これを達成するためには,ERダンパの使用が有効な方法であることを実験および解析により示した.近年開発された高分子液晶は,電場によってニュートン流体としての粘性が制御可能であり,その特性は線形性が良く精密な制御に適する.本研究では,ロボット,ステッパーや工作機械など駆動系に弾性を有するメカトロニクス機器およびダイレクトドライブシステム(DDシステム)の高速・高精度化を目的として,高分子液晶を用いた新しい機械システム及びその制御系の開発について検討を行った.平成9年度の研究成果は以下の通りである.(1)0.5mmの電極間隔を持つERダンパをサーボシステムに付加し,予備実験を行った.その結果,駆動系に弾性を有するサーボシステムの振動的な挙動が抑えられ,良好な応答が得られた.(2)0.5mmの電極間隔を持つERダンパは,十分なせん断速度が得られないためダンパが大きなものとなった.さらに,精密な位置決めにも限界が見られた.上記の問題を解決するため,電極間隔が100μm以下のダンパの開発を行っている.このダンパは,駆動システムの一部として組み込めるよう小型化されたものであり,より高速・高精度な位置決めが達成できるように設計されている.(3)小型のダイレクトドライブモータとギャップセンサを用いて,微少な電極間距離におけるERダンパの効果を測定する装置を開発した.この装置では,過渡特性が計測可能であり,また種々の電極性状に対応できる.この装置は,本研究におけるERダンパの開発,電極形状の設計,制御系の設計に重要であるとともに,エレクトロレオロジー効果の工学的応用にとっても重要な役割を果たすと考えられる.近年,電場によってそのレオロジー特性が制御可能なER流体の一つとして,高分子液晶が開発された.この高分子液晶は,電場によってニュートン流体としての粘性が制御可能であり,その特性は線形性が良く,精密な制御に適する.そこで,本研究ではこの高分子液晶を封入したダンパを用いることにより,制御状態に応じた適切なダンピングを機械システムに対して与えることにより,より高精度な制御が可能となることを実証した.平成10年度に得られた結果は,以下のとおりである.(1)レーザ距離センサおよび高分解能ロータリーエンコーダを用いて高速・高精度位置決め制御実験を行った.

高速移動時には,ERダンパへの印可電圧を制御してダンピングを最小とし,精密位置決め時にはダンピングが最大となるようにする.制御器はロバスト制御理論により決定した.(2)外力を推定してフィードフォワードすると,外力の影響を受けにくいシステムが構成できる.ただし,駆動系に弾性を有するシステムにこの方式を適用すると系が振動的となる.このようなシステムにERダンパを付加すると,サーボ剛性が非常に高くかつ安定性の良いシステムが得られることを実験により示し,その特性を解析した.(3)ダイレクトドライブ方式のサーボ剛性の向上は,高精度なメカトロニクスシステムを構成するための今後の一つの大きな課題である.これを達成するためには,ERダンパの使用が有効な方法であることを実験および解析により示した.
碑文学・図像学的見地からみた古代ギリシアの外交-儀礼としての外交構築

本研究は、2004年2006年度の科研費補助金による研究課題「古代ギリシアのポリスにおける碑文慣習文化に関する研究」(課題番号16520450)の継続研究である。前研究においては、碑文文化がどのように成立してきたか、どのように展開されたかについて焦点を当ててきたが、本研究ではポリスの中心聖域に建立された大部分の碑文が外交に関わる碑文であることに注目し、とくにデロス同盟関連の碑文について決議年代の再考を含めて再検討し、それを碑文文化の展開というより大きな枠組みの中に位置づけることを試みた。古代ギリシアの碑文文化をめぐっては1980年代末ころより研究が活発になってきており、今日まで続いている。史料の時代的な偏在、場所的な偏在から、その議論の中心は古典期のアテナイにあるが、そのうち前5世紀については、20世紀前半にはその歴史像が固められたデロス同盟研究に多くを負っている。一方、デロス同盟関連の個別碑文については,いくつかの重要な碑文の決議年代について再考を迫る研究成果が多く出されている。にもかかわらず、デロス同盟史の記述には反映されず、結果として碑文文化の研究にも反映されてこなかった。本研究では、新しい研究成果を取り入れた上で、また自身もその新しい研究動向に貢献する中で、アテナイにおいて決議碑文を建立する文化がどのような歴史的経緯の中で成立したのか、またそれがアテナイにおける外交のあり方をどのように反映したものであるのかを考察した。安易にアテナイ民主政と関連づけられてきた碑文文化をめぐる議論に警鐘を唱えるとともに、アクロポリスの変遷の歴史をふまえて決議碑文建立の文化の成立について考える必要のあることを示し、アクロポリス再建事業の一つの結果として外交に関わる決議碑文をアクロポリスに建立するという文化が成立したことを明らかにした。(1)本研究は、2004年2006年度の科研費補助金による研究課題「古代ギリシアのポリスにおける碑文慣習文化に関する研究」の継続研究である。本研究では、古代ギリシアの対外関係の構築に碑文文化が果たした役割について、碑文のもつ儀礼性と実用性双方に注目しながら考察することを研究目的としている。(2)研究は以下の2つの柱から進められる。(1)外交に関わる碑文について、条約、同盟などのみならず、対外関係の構築に深くかかわった個人に対する顕彰とそれに対する被顕彰者の返礼とも言える奉納行為にも着目し、古代ギリシアの外交の儀礼的側面を明らかにする。ここでは通時的な視点をまず重要視する。(2)デロス同盟研究を碑文文化という側面から捉えなおす。従来のデロス同盟研究では、古代ギリシアの政治史および経済史という側面からもっぱらすすめられてきた。通時的研究から得られる知見をデロス同盟研究の中に取り入れることで、デロス同盟におけるポリス間の関係を相対化し、デロス同盟のあり方の特徴について再検討を行う。(3)デロス同盟に関する碑文の成立年代についての通説は、近年大きな見直しを迫られている。研究者もこの問題に大きな関心を持ち、これまでに何本もの論文を発表してきた。デロス同盟関連碑文の成立年代の見直しが進めば、当然ながらアテナイの碑文文化のあり方についての見直しが迫られることにもなる。上述の研究を進める中で、この問題に立ち戻る必要性が最終的に予想されている。本研究課題は、平成16-19年度基盤研究C「古代ギリシアのポリスにおける碑文慣習文化に関する研究」の発展的継続研究である。平成19年度は、デロス同盟における貢租徴収と納入・保管場所についての研究にあらたに着手し、同盟国からの貢租はポリスたるアテナイにとっていかなる位置づけにあったのかについての考察をすすめつつある。

本研究の主目的である古代ギリシア世界の外交構築のあり方を考える上で中心的な課題の1つなると予想しているが、次年度の現地調査を通じて成果を報告し、まとめていきたいと考えている。また、古代ギリシアにおける外交のあり方について、アルカイック期からヘレニズム期まで通時的に考察するための準備にとりかかった。主として碑文史料から共通性と変化について整理している段階である。平成20年度は、まず昨年度より取りかかっていたギリシアポリス間の外交のあり方について、5月に開催された第58回西洋史学会大会西洋古代史部会小シンポジウムの基調報告において互酬関係とエヴェルジェティスムに焦点を当てて論じた。この報告をもとにした論考は、現在投稿中である。8月、および9月には、2回にわたり、ギリシア、トルコでの現地調査、博物館所蔵の碑文調査、およびイギリスで博物館調査と資料調査・収集をおこなった。聖域を中心とするポリスの公共空間に残る石碑建立の痕跡を検分することが第一の目的で、ギリシアの2博物館、大英博物館の3カ所に分散所蔵されているエリュトライに関するアテナイの決議碑文について一時期に集中して調査することが第二の目的であった。後者については3博物館での精査と過去の拓本、およびノートにもとつくデータの整理が終わりつつあるところで、平成21年度中に論文として投稿する予定である。年度を通じて、古代ギリシアの外交をめぐる政治文化の考察の視角として、石碑建立による建立主体と対象との相互関係とその関係の可視化をめぐる問題に焦点を当ててきたが、その基礎的な検討として、古代ギリシア人が可視化された言葉=文字に見出していた宗教的な力について、平成21年6月に開催される西洋古典学会のシンポジウムで報告する予定である。また、石碑建立という行為によりつくり出される建立の主体と対象との相互関係、およびそれによってつくり出された公共性を帯びた関係性については、平成21年5月に開催される歴史学研究会大会合同部会で報告する予定である。平成21年度は、アテナイの中心聖域であったアクロポリスが、主要な碑文の建立場所としてどのように利用されていたかについて通時的に考察することを試みた。とくに顕彰碑文と奉納碑、奉納物に関する記録とそれぞれの関係、さらに公的な表現方法と私的な表現方法との関係についての分析を行った。8月、9月に現地、および博物館に所蔵された関連碑文の検分をおこなうためにギリシア、イギリスに出張した。5月には全体を概観につながる報告「古代ギリシアの石碑-関係性の記録と記憶の共有」を報告し、また6月にはより広いパースペクティヴから文字に記録する意味についての考察「文字と社会」をそれぞれ歴史学研究会大会、西洋古典学会で報告した。学会報告をもとにした論文はすでに公表されている。さらに新アクロポリス美術館に関するエッセイをしたためた中で、奉納行為の意味について論じた(地中海学会月報326号)。年度後半は、デロス同盟期のアテナイとデロス同盟国との関係を碑文成立のコンテクストを明らかにすることから検討を進める作業にもとりかかり、これについては平成22年5月にアテネで開かれる研究集会で報告する予定である。
イハラてんかんモデルラットおよびその原因遺伝子の機能解析

イハラてんかんモデルラット(IER)は、てんかん症状を呈する原因不明の自然発症ラット突然変異体であり、その遺伝形式は常染色体劣性遺伝である。IERでは生後3ヶ月後からピクピクと不自然な筋肉収縮が認められ、生後5ヶ月から激しいてんかん発作を示し、生後1年前後で死に至る。以前の我々の解析により、IERには、海馬肥大と網膜層構造障害等の神経系の発生異常が認められた。しかし、その原因遺伝子については不明であった。本研究では以下の点について調べることによって、IER原因遺伝子産物が神経回路網形成に果たす役割について調べ、将来的にはIERの表現型の解析を基にてんかん発症メカニズムの解明を目指した。i)IER原因遺伝子の確定;連鎖解析で狭められたゲノム領域を、大規模シークエンサーを用いてすべて読み、IERで原因遺伝子にどのような異常があるのか調べた。ii)IER原因遺伝子産物の発現解析;原因遺伝子産物は細胞表面認識分子であった。その原因遺伝子産物に対する抗体と各種細胞マーカーとの免疫二重染色を行い、この分子の大脳・海馬・扁桃体等における発現細胞を同定した。iii)IER原因遺伝子産物の分子機能の解析;子宮内エレクトロポレーション法を用いて、胎児期のマウスの海馬へと原因遺伝子を導入し、その表現型を解析した。その結果、樹状突起形成不全が観察された。また、IER原因遺伝子産物の分子としての接着・反発性を調べるために、L細胞へ原因遺伝子およびそのファミリー遺伝子を強制発現させ、細胞の接着状況や細胞間の距離について調べることによって、分子間接着あるいは反発への寄与について検討した。また、海馬初代神経細胞に、原因遺伝子のshRNAやcDNAを導入し解析を行った。この結果でも、樹状突起の形成異常が見られ、上記L細胞の実験結果と合わせて、IER原因遺伝子産物の機能を解析した。マウスにおけるIER原因遺伝子産物の発現を確認したところ、ラットとほぼ同じであることが分かった。IER原因遺伝子のノックアウトマウスの出生直後から成体期までさまざまなステージの脳固定標本を作製し観察を行うと、IERと同じ表現型が観察された。イハラてんかんモデルラット(IER)の原因遺伝子が確定できたので、次にその原因遺伝子産物の発現解析を行った。この分子に対する抗体を作製し、種々の神経細胞あるいはグリア細胞マーカーとの免疫2重染色を行い、予定通り、大脳、海馬等における発現解析を行うことができた。さらに、子宮内エレクトロポレーション法を用いて、大脳あるいは海馬へ原因遺伝子を過剰発現させることによって、その原因遺伝子産物の機能解析を行った。さらに、IER原因遺伝子のノックアウトマウスを用いて、表現型の解析も始めている。このように、計画通り順調に進展した。今後は引き続き、子宮内エレクトロポレーション法を用いて、IER原因遺伝子産物の機能解析を行う。それと同時に、IER原因遺伝子のノックアウトマウスを用いて、表現型解析を行う。さらに、原因遺伝子産物の候補結合分子の発現、結合実験を行い、原因遺伝子産物ファミリー分子が作用する分子機序を調べる。また、IER原因遺伝子のファミリー遺伝子の突然変異体マウス(自然発症)も入手しているので、このマウスについても同様の解析を行う。このファミリー分子との関連を調べることによって、多様な神経回路網がいかにして精緻に構築されるのか、理解を深める。さらに、IER原因遺伝子ノックアウトマウスにおいて、IERと同様なてんかん発作がおこるかどうかについて出生数ヶ月後を観察する。本研究では以下の点について調べることによって、IER原因遺伝子産物が神経回路網形成に果たす役割について調べ、将来的にはIERの表現型の解析を基にてんかん発症メカニズムの解明を目指している。その原因遺伝子産物に対する抗体と各種細胞マーカーとの免疫二重染色を行い、この分子の大脳・海馬における発現細胞を同定した。また、IER原因遺伝子産物の分子としての接着・反発性を調べるために、L細胞へ原因遺伝子およびそのファミリー遺伝子を強制発現させ、細胞の接着状況や細胞間の距離について調べることによって、分子間接着あるいは反発への寄与について検討中である。この結果でも、樹状突起の形成異常が見られ、上記L細胞の実験結果と合わせて、IER原因遺伝子産物の機能を推定する予定である。

しかし、その原因遺伝子については不明であった。本研究では以下の点について調べることによって、IER原因遺伝子産物が神経回路網形成に果たす役割について調べ、将来的にはIERの表現型の解析を基にてんかん発症メカニズムの解明を目指している。i)IER原因遺伝子の確定;連鎖解析で狭められたゲノム領域を、大規模シークエンサーを用いてすべて読み、IERで原因遺伝子にどのような異常があるのか調べた。ii)IER原因遺伝子産物の発現解析;原因遺伝子産物は細胞表面認識分子であった。その原因遺伝子産物に対する抗体と各種細胞マーカーとの免疫二重染色を行い、この分子の大脳・海馬・扁桃体等における発現細胞を同定した。iii)IER原因遺伝子産物の分子機能の解析;子宮内エレクトロポレーション法を用いて、胎児期のマウスの海馬へと原因遺伝子を導入し、その表現型を解析した。その結果、樹状突起形成不全が観察された。また、IER原因遺伝子産物の分子としての接着・反発性を調べるために、L細胞へ原因遺伝子およびそのファミリー遺伝子を強制発現させ、細胞の接着状況や細胞間の距離について調べることによって、分子間接着あるいは反発への寄与について検討中である。また、海馬初代神経細胞に、原因遺伝子のshRNAやcDNAを導入し解析を行った。この結果でも、樹状突起の形成異常が見られ、上記L細胞の実験結果と合わせて、IER原因遺伝子産物の機能を推定する予定である。マウスにおけるIER原因遺伝子産物の発現を確認したところ、ラットとほぼ同じであることが分かった。IER原因遺伝子のノックアウトマウスの出生直後から成体期までさまざまなステージの脳固定標本を作製し観察を行うと、IERと同じ表現型が観察された。今後は表現型をより詳細に観察し、てんかん発症の原因を探索する予定である。イハラてんかんモデルラット(IER)は、てんかん症状を呈する原因不明の自然発症ラット突然変異体であり、その遺伝形式は常染色体劣性遺伝である。IERでは生後3ヶ月後からピクピクと不自然な筋肉収縮が認められ、生後5ヶ月から激しいてんかん発作を示し、生後1年前後で死に至る。以前の我々の解析により、IERには、海馬肥大と網膜層構造障害等の神経系の発生異常が認められた。本研究では以下の点について調べることによって、IER原因遺伝子産物が神経回路網形成に果たす役割について調べ、将来的にはIERの表現型の解析を基にてんかん発症メカニズムの解明を目指した。ii)
神経組織の加齢と内因性毒性物質についての研究

神経組織の老化の要因の1つに内因性毒性物質が関与している可能性がある。我々はそのうち脳内に大量に含まれるスフィンゴ脂質の脂肪酸がはずれたリゾフィンゴ脂質に注目し、その測定法の開発、合成、分解、代謝障害などを検討した。まずリゾ型脂質はそれが第1級アミノ基を持つことにより、それにOーフタルアルデヒドという蛍光物質を結合させ、サイコシン(セレブロシドのリゾ体)スフィンゴシン(セラミドのリゾ体)を高速液体クロマトグラフィーを用いて測定する方法を開発した。本方法は非常に高感度で数pmilまで定量が可能であった。その結果従来正常組織には存在しないといわれていたサイコシン、スフィンゴシンが正常マウス、ヒトの組織内に存在することを証明した。サイコシンは加齢により増加したがスフィンゴシンは比較的一定の濃度を保った。スルファチドのリゾ体であるリゾスルファチドも同様にヒト大脳白質に存在することが判明したが、加齢による変化は現在検討中である。これらリゾスフィンゴ脂質の毒性に関してはGLDにおいてサイコシンが脱髄やプロテオリピドプロティンのアシル化の阻害を起こすことを報告した。又、リゾスルファチドがミトコンドリア呼吸酵素を阻害することも報告した。合成に関してはスフィンゴシンの組織内分布よりおそらくセリンーパルミトイルCaAと密接に関係があると考えられた。サイコシンはスフィンゴシンとUDPがラクトースによりin vitroで合成されることが証明されたが、組織内にあるスフィンゴシンよりサイコシンの合成がおこることが判った。今後これらの内因性毒性物質であるリゾスフィンゴ脂質がどのような生理的役割を果しているかを検討するとともに、他のリゾスフィンゴ脂質の代謝および老化動物モデルを用いてリゾスフィンゴのはたす役割を検討する。神経組織の老化の原因の1つに内因性毒性物貭が関与している可能性がある.psychosineはミエリンの主要な脂貭であるcerebrosideの脱アシル化した誘導体で微量で細胞毒性があることが知られている.我々は今までpsychosineの微量測定法およびその代謝を検討し,遺伝性白貭変性症であるKrabbe病において著明なpsychosineの蓄積を証明した.同時に正常マウス神経組織内に微量ではあるがpsychosineが存在し,年令とともに増加することを見出した_<(J> Neurochem.49:92ー99,1987). Psychosineの微量測定法はそのアミノ基に蛍光を付け,高速クロマトグラフィーで検出するものであるが,同様の方法でsphinogolipidsの基本をなす構造物で,従来その存在は全く知られていなかった.その毒性はpsychosineと同様にごく微量でミトコンドリアやprotein kinase Cを阻害することが知られている.Sphirgosineは神経組織のみならず広く一般臓器にも存在し内因性の毒性物質として作用している可能性がある.今後, sphingosineの細胞内局在および年令との関係を検討してゆく予定である.一方psychosineの加令に伴う増加が,マウスのみでなく,ヒト神経組織でもあるが検討してゆく予定である.神経組織の老化の原因の一つには内因性毒性物質が関与している可能性がある。そのうち脳内に大量に含まれるスフィンゴ脂質の脂肪酸のはずれたリゾスフィング脂質に注目してその測定法、代謝、組織の障害を検討した。セレブロシドのリゾ型であるサイコシンはそれが第一級アミノ基を有しているため蛍光物質が容易に結合し、高感度の測定ができることを利用して、液体クロマトグラフィーによる測定法を確立した。その結果、サイコシンは正常マウスで加齢により増加することが判明した。

同様の方法でセラミドのリゾ型であるスフィンゴシンが遊離の形で正常組織内に存在することを世界で初めて報告した。この物質はあらゆる組織に存在するが、濃度は肺に多いことが判明した。スフィンゴシンのうちd18:1が多く、その1/21/5に相当してd18:0がみられた。又、中枢神経ではd20:1がd18:0と同量程度みられた。スフィンゴシンの加齢による変化は末梢神経で生営30日までは変化があまりみられなかった。今後、老化マウスを用いて検討する予定である。次にサイコシンの毒性を検討するためサイコシンの蓄積するtwitcherマウスを用いて実験を行ったが、サイコシンはミエリン中に大量の蓄積があることが判明した。そして、twitcherマウスではプロテオリピドプロティンのアシル化がin vitro、in vivoで阻害されていることを見出した。一方、スフィンゴシンおよびサイコシンの代謝を検討したところ、スフィンゴシンは容易にアシル化をうけるが、サイコシンの合成は非常に緩徐であることが判明した。スルファチドのリゾ型であるリゾスルファチドが正常組織に存在し、チトクロームC酸化酵素を阻害することを証明した。今後さらにこれらのリゾスフィンゴ脂質の主体での役割や、老化動物モデルを用いての代謝を検討する予定である。
事象の地平線スケールの動画解析で探る巨大ブラックホールの動的描像

人類史上初めて巨大ブラックホールの影を静止画で捉えたEHT(Event Horizon Telescope)による観測的研究を発展させ、さらなる観測データの蓄積と画像解析方法の向上により画像に時間軸を導入した動画撮影を目指す。それによって、ブラックホール周辺で起こるガスの運動やジェットの放出現象などさまざまな物理現象の時間変動を捉え、ブラックホールおよびその周辺の動的な姿を明らかにする。
機器操作タスクが自動車運転行動に及ぼす影響

IT技術の進展に伴い,自動車などの一般交通機械にも様々な機器が導入され,交通安全の向上および,利便性の向上が図られている.一方でこのような車載機器はドライバの注意散漫などを誘発し,事故発生リスクを増加させる可能性がある.そこで本研究ではまず機器操作タスクによって生じる操作性の影響を調査するため,ドライバモデルの構築を行った.またシミュレータ実験を実施し,機器操作タスクによって生じる運転操作への影響を明らかにした.さらに導出したドライバモデルのパラメータ同定法を導出した.IT技術の進展に伴い,自動車などの一般交通機械にも様々な機器が導入され,交通安全の向上および,利便性の向上が図られている.一方でこのような車載機器はドライバの注意散漫などを誘発し,事故発生リスクを増加させる可能性がある.そこで本研究ではまず機器操作タスクによって生じる操作性の影響を調査するため,ドライバモデルの構築を行った.またシミュレータ実験を実施し,機器操作タスクによって生じる運転操作への影響を明らかにした.さらに導出したドライバモデルのパラメータ同定法を導出した.まず,機器操作タスクによるヒヤリハット分析の導入として,一般ドライバーに対するアンケート調査を実施した。その結果,機器操作タスクなど体動を伴う副次タスクによるヒヤリハット体験が多くの人にあり,また時には事故につながるケースが散見された。ついで機器操作タスクにおけるオペレーションタスクを模擬したリーチングタスクが運転動作に及ぼす影響について調査した。まずリーチングによるリスク度合いを整理し,6レベルに分類した。またリーチング対象を手ののばし方について3種類設け,それぞれによる体動の量について動作計測実験にて明らかにした。その結果,リーチング対象位置が運転タスクポジションより遠いほど,視線移動量,左手の移動量,ひいてはハンドルを把持する右手の移動量が大きくなることを明らかにした。またその結果として生じる車両運動のふらつき量も大きくなることを明らかにした。また左手のリーチング動作に対して,ハンドルの修正荘だが送れる傾向にあることを示した。また緊急回避実験において,リーチングタスクが有る場合には危険回避後の修正操舵のオーバーシュートが大きくなることが明らかとなった。また車両運動の安定性解析により,リーチング動作によって不安定性が増加する傾向があることを示した。以上からリーチングタスクによるオペレーションタスクの危険性を解明することができた。他方、メンタルタスクの影響の関連研究として先急ぎ運転が運転行動に及ぼす影響について調査した。レーンチェンジ時の周辺車両との関係によって注意リソースが適切に配置できず追い越し対象である先行者との衝突リスクが増加する傾向が見られた。機器操作タスクが運転行動に及ぼす影響として,ドライバモデルの構築を行ってきた.入力は視覚入力を想定し,道路形状と自車の将来位置の誤差に対するフィードバックコントローラとして働くようなものである.これまでの実験で得られている,機器操作に伴うリーチングタスクによって,運転操作の揺らぎを,このドライバモデルのパラメータ変動にてとらえることを考え,各種機器操作タスクにおける,モデルパラメータの同定を行った.一方,主運転タスクにおける手腕の機械的特性の定量化が重要と考え,手腕の筋電位計測に基づくハンドル操作性との関係性の研究を実施した.ハンドルのトルクを制御できる反力装置を用い,ハンドルの機械インピーダンスを変化させ,ワインディングロードを運転させた際の操作のしやすさと,筋電位出力,さらに操舵角などの運転に関わる各種変数との関連を調査した.その結果,押し回し操舵時には上腕三頭筋が反力設定変化の影響を受けやすく,ちょうど操作性の高い筋電位の大きさが存在することを示唆した.以上から,機器操作タスクによる運転操作出力の変動に関するマクロモデルと,操作のしやすさに関する特徴が得られたため,両者の関連性を明らかにすることで操作性低下の原因と,ハンドル周りの反力設定変化による支援システムの構築へとつなげることが今後の課題である.
ゲノム・プロテオームデータベースの連携による高次生物知識発見に関する研究

ゲノム塩基配列データベース、mRNA発現データベース及びプロテオームデータベースを相互に連携し、各データベースに含まれる情報の相互補完・対応づけを行ったうえで、高次の生物知識を発見することを目的とし、1.ゲノム塩基配列データベースと質量分析技術を利用したタンパク質同定を含むプロテオーム解析を総合的に支援するコンピュータシステムの開発及びプロテオーム関連データの蓄積2.mRNA発現パターンとタンパク質発現パターンとの相互比較による生物知識発見を目標として研究を実施した。研究成果1.簡単にエンドユーザーが、自分の持つタンパク質二次元電気泳動像を登録し、電気泳動パターンの自動解析を行いことができるようにPiKA2システムのGUIを改良した。また、質量分析によってタンパク質スポットの同定を支援するシステムの構築を開始した。2.PCクラスターシステムを構築し、大量の二次元電気泳動像データの解析を高速に行えるように、PiKA2システムの解析プログラムを並列化した。3.パブリックに公開されているmRNA発現データベース、プロテオームデータベースの調査を行い、プロテオームデータベースに登録されているのと類似条件でのmRNA発現パターンがどの程度利用可能かを調査した。
近地津波の早期検知手法の開発

本研究は,地震発生から短時間で津波が来襲する近地津波を早期に検知する手法を開発することを目的としている.そのために,津波の発生要因を検討すると同時に,津波に比べ格段に早く伝播するレイリー波やそれによって励起される海面変動(以後,津波先行波と呼ぶ)を積極的に利用する方法を検討した.これまでの研究成果として以下のことが挙げられる.1.動的津波解析によるレイリー波・津波先行波・津波の相互関係の解明研究代表者らが開発した動的津波解析手法を用いて,断層運動による時々刻々の地盤変位を流体底部に与えることで津波を発生させ,支配方程式にナビエ・ストークス方程式を用いた厳密解法で津波伝播解析を行った.この解析を用いてレイリー波・津波先行波・津波の相互関係を求めた.2.レイリー波・津波先行波の伝播特性断層運動を考慮した津波解析の結果からレイリー波・津波先行波の振幅が断層正面,特に断層の破壊伝播方向で大きくなることが推察された.そこで,実際の現象と比較し本推察の妥当性を検証するため,1993年北海道南西沖地震津波の検潮記録や1999年台湾集集地震時に観測された多数の地震記録を用いてレイリー波・津波先行波の振幅の大きさや伝播方向を調べるとともに動的解析結果との比較を行い,上記の推察は妥当であることを確認した.3.ネスティングとVOF法を用いた津波の遡上解析本動的解析手法の流体解析にはSOLA-SURF法[C.W.Hirt他,1975]が用いられてきたが,手法上の制約から流体端部は鉛直壁のみの扱いであった.そこで,SOLA-SURF法を発展させたVOF法[B.D.Nichols,1980]を導入し,さらにネスティング手法と組み合わせることで端部鉛直壁の制約を取り払い,津波の発生・伝播・遡上解析を統一的に扱えるようにした.本研究は,地震発生から短時間で津波が来襲する近地津波を早期に検知する手法を開発することを目的としている.そのために,津波の発生要因を検討すると同時に,津波に比べ格段に早く伝播するレイリー波やそれによって励起される海面変動(以後,津波先行波と呼ぶ)を積極的に利用する方法を検討した.これまでの研究成果として以下のことが挙げられる.1.動的津波解析によるレイリー波・津波先行波・津波の相互関係の解明研究代表者らが開発した動的津波解析手法を用いて,断層運動による時々刻々の地盤変位を流体底部に与えることで津波を発生させ,支配方程式にナビエ・ストークス方程式を用いた厳密解法で津波伝播解析を行った.この解析を用いてレイリー波・津波先行波・津波の相互関係を求めた.2.レイリー波・津波先行波の伝播特性断層運動を考慮した津波解析の結果からレイリー波・津波先行波の振幅が断層正面,特に断層の破壊伝播方向で大きくなることが推察された.そこで,実際の現象と比較し本推察の妥当性を検証するため,1993年北海道南西沖地震津波の検潮記録や1999年台湾集集地震時に観測された多数の地震記録を用いてレイリー波・津波先行波の振幅の大きさや伝播方向を調べるとともに動的解析結果との比較を行い,上記の推察は妥当であることを確認した.3.ネスティングとVOF法を用いた津波の遡上解析本動的解析手法の流体解析にはSOLA-SURF法[C.W.Hirt他,1975]が用いられてきたが,手法上の制約から流体端部は鉛直壁のみの扱いであった.そこで,SOLA-SURF法を発展させたVOF法[B.D.Nichols,1980]を導入し,さらにネスティング手法と組み合わせることで端部鉛直壁の制約を取り払い,津波の発生・伝播・遡上解析を統一的に扱えるようにした.本研究は,震源域内を含む近地津波を,早期に検知し警報を発令するシステムを開発することが目的である.そのために,津波に比べ格段に早く伝播するレイリー波やそれによって励起される海面変動(以後,津波先行波と呼ぶ)を観測して津波を推定する点が本研究の新しい点である.これまでの研究実績として以下のことが挙げられる.1.動的津波解析によるレイリー波・津波先行波・津波の相互関係の解明従来の津波解析手法は,地盤の永久変位を津波初期波形として与え,伝播には長波近似を用いる近似解法であった.しかし,本解析手法では断層運動による時々刻々の地盤変位を流体底部に与えることで津波を発生させ,津波の伝播には支配方程式にナビエ・ストークス方程式を用いた厳密解法で津波解析を行った(以後,動的津波解析と呼ぶ).この動的津波解析を用いてレイリー波・津波先行波・津波の相互関係を2次元解析から求めた.今後は,引き続き3次元解析と理論解析から関係を求めていく予定である.2. 1999年台湾集集地震でのレイリー波伝播特性について動的津波解析の結果からレイリー波の振幅が断層正面,特に断層の破壊伝播方向で大きくなることが指摘されていた.そこで,実際の現象と比較し本解析手法の妥当性を検討するため,1999年台湾集集地震時に観測された多数の地震記録を用いてレイリー波の振幅の大きさや伝播方向を調べ,解析結果との比較を行った.3.波源近傍での津波遡上解析本研究の流体解析にはSOLA-SURF法[C. W. Hirt他,1975]が用いられてきたが,手法上の制約から流体端部は鉛直壁のみの扱いであった.

そこで,SOLA-SURF法を発展させたVOF法[B. D. Nichols, 1980]を本解析手法に導入することで端部鉛直壁の制約を取り払い,近地津波の遡上解析を扱えるようにした.本研究は,地震発生から短時間で津波が来襲する近地津波を早期に検知する手法を開発することを目的としている.そのために,津波の発生要因を検討すると同時に,津波に比べ格段に早く伝播するレイリー波やそれによって励起される海面変動(以後,津波先行波と呼ぶ)を積極的に利用する方法を検討した.これまでの研究成果として以下のことが挙げられる.1.動的津波解析によるレイリー波・津波先行波・津波の相互関係の解明研究代表者らが開発した動的津波解析手法を用いて,断層運動による時々刻々の地盤変位を流体底部に与えることで津波を発生させ,支配方程式にナビエ・ストークス方程式を用いた厳密解法で津波伝播解析を行った.この解析を用いてレイリー波・津波先行波・津波の相互関係を求めた.2.レイリー波・津波先行波の伝播特性断層運動を考慮した津波解析の結果からレイリー波・津波先行波の振幅が断層正面,特に断層の破壊伝播方向で大きくなることが推察された.そこで,実際の現象と比較し本推察の妥当性を検証するため,1993年北海道南西沖地震津波の検潮記録や1999年台湾集集地震時に観測された多数の地震記録を用いてレイリー波・津波先行波の振幅の大きさや伝播方向を調べるとともに動的解析結果との比較を行い,上記の推察は妥当であることを確認した.3.ネスティングとVOF法を用いた津波の遡上解析本動的解析手法の流体解析にはSOLA-SURF法[C. W. Hirt他,1975]が用いられてきたが,手法上の制約から流体端部は鉛直壁のみの扱いであった.そこで,SOLA-SURF法を発展させたVOF法[B. D. Nichols,1980]を導入し,さらにネスティング手法と組み合わせることで端部鉛直壁の制約を取り払い,津波の発生・伝播・遡上解析を統一的に扱えるようにした.
フリーラジカルによるステント内再狭窄予防のための低侵襲治療の開発

まず初めに、in vitroの実験として、超音波そのものによる細胞障害作用を評価するために、A431(ヒト扁平上皮癌細胞)に1MHzの超音波を照射した。同様の実験を培養血管平滑筋細胞に対して行い、細胞障害作用の最も少ない超音波の設定(intensity、照射時間)について検討した。結果、Intensity、照射時間と細胞障害には明らかな相関関係は認めなかった。大動物実験では、予備実験で行っていたミニブタ腸骨動脈への金属ステント留置実験で、予想以上に内膜肥厚を来すことが確認されており、両側頸動脈へ金属ステントを留置した際の脳虚血の可能性も危惧された。そのため、実験計画を一部修正し、片側には現在臨床応用に向け研究が進められている生体吸収性ステントを留置し、比較検討を行うこととした。そのためにまずは、ミニブタ正常血管における金属ステントと生体吸収性ステントの生体反応を検討するとともに、長期飼育することで経時的に内膜肥厚を観察し、適切な内膜肥厚の時期を検討する方針とした。4頭のミニブタに金属ステントと生体吸収性ステントを留置しており、留置後6週、12週、24週に血管内超音波検査と血管造影検査を施行し、経時的な内膜肥厚を観察した。内膜肥厚に伴う体積狭窄率および最大狭窄部位における面積狭窄率を計測し、金属ステントにおいては経時的に内膜肥厚に伴う狭窄率が上昇することが示された。また、生体吸収性ステントにおいては6週をピークにその後血管構造がリモデリングしていくことが示唆された。この結果を踏まえ、6週時点での狭窄率では脳虚血をきたす可能性は低いと判断し、プロトコールを決定。6週時点での狭窄率を主要評価項目とし、副次評価項目として12週、24週での狭窄率、有害事象を検討することとした。超音波照射による血管平滑筋細胞への細胞傷害作用の確認を行った。超音波そのものによる細胞障害作用を評価するために、A431(ヒト扁平上皮癌細胞)に1MHzの超音波を照射した。超音波のintensityを0.1、0.3、0.6、0.9に設定し、照射時間を15秒、30秒、60秒として、各条件でのA431の細胞数の変化を測定した。各条件で4回ずつの照射後の細胞数の変化率を算出した。各条件での細胞数の変化率は4回の測定の平均値とした。また、予備実験で行っていたミニブタ腸骨動脈への金属ステント留置実験では、予想以上に内膜肥厚を来すことが確認されており、頸動脈へ金属ステントを留置した際の脳虚血の可能性も危惧された。そのため、追加予備実験として、ミニブタ腸骨動脈に金属ステントを留置し、長期飼育することで経時的に内膜肥厚を観察し、適切な内膜肥厚の時期を検討する方針とした。現在までに3頭のミニブタに金属ステントを留置しており、金属ステント留置後6週、12週、24週に血管内超音波検査を施行し、経時的な内膜肥厚を観察。現在長期飼育中である。上記研究実績概要の通り、追加の予備実験を要したため、当初の実験計画から若干の遅れが生じている。in vitroの実験と大動物実験によるステント留置手技獲得を同時並行で行うことで、実験の効率化を図っている。昨年度の予備実験で行っていたミニブタ腸骨動脈への金属ステント留置実験では、予想以上に内膜肥厚を来すことが確認されており、頸動脈へ金属ステントを留置した際の脳虚血の可能性も危惧された。現在までに4頭のミニブタに金属ステントを留置しており、金属ステント留置後6週、12週、24週に血管内超音波検査と血管造影検査を施行し、経時的な内膜肥厚を観察した。内膜肥厚に伴う体積狭窄率の平均値は6週、12週、24週でそれぞれ45.0%、73.9%、76.7%であった。また、最大狭窄部位における面積狭窄率の平均値は6週、12週、24週でそれぞれ74.8%、85.3%、88.6%であった。以上のことから、4頭全てにおいて、経時的に内膜肥厚に伴う狭窄率が上昇することが示された。病理組織学的な評価に関しては現在切片作成中である。現時点では6週時点での狭窄率を主要評価項目とし、副次評価項目として12週、24週での狭窄率、有害事象を検討する予定とした。ミニブタに確実に超音波照射を行うためには照射の際の鎮静が必須であり、その鎮静方法、薬剤投与ルートの確保に関して、更なる予備実験を行なっている。上記研究実績概要の通り、追加の予備実験を要したため、当初の実験計画から遅れが生じている。

まず初めに、in vitroの実験として、超音波そのものによる細胞障害作用を評価するために、A431(ヒト扁平上皮癌細胞)に1MHzの超音波を照射した。同様の実験を培養血管平滑筋細胞に対して行い、細胞障害作用の最も少ない超音波の設定(intensity、照射時間)について検討した。結果、Intensity、照射時間と細胞障害には明らかな相関関係は認めなかった。大動物実験では、予備実験で行っていたミニブタ腸骨動脈への金属ステント留置実験で、予想以上に内膜肥厚を来すことが確認されており、両側頸動脈へ金属ステントを留置した際の脳虚血の可能性も危惧された。そのため、実験計画を一部修正し、片側には現在臨床応用に向け研究が進められている生体吸収性ステントを留置し、比較検討を行うこととした。そのためにまずは、ミニブタ正常血管における金属ステントと生体吸収性ステントの生体反応を検討するとともに、長期飼育することで経時的に内膜肥厚を観察し、適切な内膜肥厚の時期を検討する方針とした。4頭のミニブタに金属ステントと生体吸収性ステントを留置しており、留置後6週、12週、24週に血管内超音波検査と血管造影検査を施行し、経時的な内膜肥厚を観察した。内膜肥厚に伴う体積狭窄率および最大狭窄部位における面積狭窄率を計測し、金属ステントにおいては経時的に内膜肥厚に伴う狭窄率が上昇することが示された。また、生体吸収性ステントにおいては6週をピークにその後血管構造がリモデリングしていくことが示唆された。この結果を踏まえ、6週時点での狭窄率では脳虚血をきたす可能性は低いと判断し、プロトコールを決定。6週時点での狭窄率を主要評価項目とし、副次評価項目として12週、24週での狭窄率、有害事象を検討することとした。超音波照射による細胞障害性の検討ではintensity、照射時間との相関関係を明らかすることが出来なかったため、実験精度を上げる必要がある。具体的にはステントを浸したAPF溶液に超音波を照射した際の干渉の評価や、ステント切片の量の設定条件、さらには超音波の設定条件を見直し、データを蓄積していく予定である。大動物実験においては現在遂行中の予備実験の結果を解析することで、内膜肥厚の至適時期を決定するとともに、ミニブタの頸動脈へのステント留置手技獲得を目指す。現在までの実験でミニブタへのステント留置手技については手技的成功率、安全性に関して安定した成績を得ることが出来ている。また、追加で行なった予備実験で金属ステント留置後6週での狭窄率であれば脳虚血をきたす可能性も低く、評価が可能であることが示されたことで、プロトコールの作成も終了し、滞りなく本実験に移行することが可能となった。鎮静方法や薬剤投与ルートの確保に関しても、別で行なっているミニブタの実験方法の応用で解決可能と考えられることから、順次本実験を行なっていく予定としている。大動物実験の回数が予想より少なかったため繰越が生じた。大動物実験の実験数が当初の予定より少ない回数で有意な結果を得ることが出来たため、次年度繰越し金が生じた。来年度の大動物の購入費、飼育維持費、研究成果報告を目的とした論文作成費に充当する予定である。大動物実験における購入費や維持費、また実験に関わる人件費や、学会における発表などの旅費に使用する予定である。
血管系におけるFas(細胞死シグナル)の発現調節機構の解析-動脈硬化進展にFasを介した細胞死の関与する可能性の検討-

従来、動脈硬化の発症機序においては血管平滑筋細胞の細胞増殖が注目されていたが、最近、動脈硬化巣においては平滑筋細胞やマクロファージを中心に細胞死(アポトーシス)の亢進していることが数多く報告されている。しかし、この血管壁におけるアポトーシスのメカニズムは明らかではない。また、一方、動脈硬化巣におけるプラークの崩壊が急速な血栓症、すなわち、心筋梗塞などの発症機序に重要な役割を果たしている可能性が最近報告されている。そこで我々は、このプラークの崩壊の機序にアポトーシスの関与する可能性を検討する目的で、まず、in vitroの培養系を用いて血管平滑筋細胞におけるアポトーシスのメカニズムを検討した。本年度、我々はインターロイキン1(IL-1)や腫瘍壊死因子(TNF)などのサイトカインによって血管平滑筋細胞(VSMC)から産生される大量のNitric Oxide(NO)がVSMC自身に(アポトーシス)を誘導すること、また、NOはサイクリクGMPを介さない機構を通じて細胞死シグナルFasを誘導することをを明らかにした(文献1)。ところで、FasはFasリガンドと結合することによりアポトーシスを誘導するが、Fasリガンドは活性化されたTリンパ球に発現することが明らかにされている。動脈硬化巣においては、マクロファージと同時に数多くのTリンパ球の集簇していることが知られている。したがって、動脈硬化巣においてFas陽性の細胞はTリンパ球が発現したFasリガンドによってアポトーシスの誘導されることが予想される。さらに、我々は、in vivoのラットバルーン障害モデルにおいて、新生内膜内にアポトーシスが多数誘導されることを確認した(文献2)。現在、このモデルにおいてアポトーシスが誘導される機構を解析中である。
がん細胞のセラミド代謝系制御による効果的がん化学療法の開発

セラミドのアポトーシス誘導能を不活化することが知られているセラミド代謝酵素Glucosylceramide synthase (GCS)の発現レベルが、PI3-kinase/Akt経路の活性化レベルの高いがん細胞で亢進していた。そこで、本経路を遮断すると、がん細胞のGCS mRNAの発現が抑制され、酵素活性が低下した。その際、セラミド誘導性の抗がん剤に対するがん細胞の感受性が顕著に上昇した。また、GCS阻害剤やGCS siRNAによる発現抑制によっても同様の効果が認められた。即ち、PI3-kinase/Akt経路下流のGCSは、抗がん剤感受性を左右する「がん分子標的」であることが示唆された。PI3 kinase/ Akt経路の活性化レベルの高いがん細胞では、その下流の調節遺伝子にセラミド代謝酵素Glucosylceramide synthase (GCS)があり、発現が正に制御されていることからその発現レベル、酵素活性レベルが高い。したがって、セラミドを誘導することで抗がん作用を発現するドキソルビシンのような抗がん剤の感受性は、その代謝酵素GCSによって低下していた。本研究では、ドキソルビシンとそこにPI3 kinase/ Akt経路遮断剤を併用する際の細胞内セラミド量の変化を、マススペクトルによってモニターした。その結果、細胞内でC16、C18、C24セラミドが、一過性にドキソルビシン処理により上昇し、そこにLY294002やAkt1/2 inhibitorのようなPI3 kinase/ Akt経路遮断剤を併用すると(GCS代謝活性を低下)、いずれの分子種のセラミドもさらに上昇した。したがって、ドキソルビシンとPI3 kinase/ Akt経路遮断剤を併用することによる、抗がん作用の増強は、細胞内セラミドの上昇が媒介している可能性をみいだした。なお、ドキソルビシンによるセラミド誘導には、Sphingomyelinを分解してセラミドを生成するnSMase3の誘導が重要であることも見出した。セラミド代謝酵素の一つであり、セラミドをグルコシル化することでそのアポトーシス誘導能を不活化することが知られているGlucosylceramide synthase (GCS)の発現レベルが、PI3-kinase/Akt経路の活性化レベルの高いがん細胞で亢進していることを見出した。以前より、我々は上記の様ながん細胞において、PI3-kinase/Akt経路の特異的な遮断剤(LY294002やAKT1/2-inhibitor)を併用することによって、いくつかの抗がん剤の感受性を亢進させ、顕著なアポトーシスを誘導させることを明らかにしてきた。そこで、本年度の研究では、セラミド代謝経路、PI3-kinase/Akt経路、抗がん剤に対するがん細胞の感受性との関連について解析をすすめ、以下の様な知見を得た。1)PI3-kinase/Akt経路の活性化レベル、GCSの発現レベルの高いがん細胞では、LY294002やAKT1/2-inhibitorを併用することで、ドキソルビシン(DXR)による細胞死誘導効果を増強できる。それと同様の効果が、GCS阻害剤の併用や、siRNAによるGCSの発現抑制によっても見られた。2)LY294002やAKT1/2-inhibitorによって、がん細胞のGCS mRNAの発現が抑制され、その酵素活性が低下することを明らかにした。3)以上のことから、PI3-kinase/Akt経路の活性化レベルの高いがん細胞では、その下流の一つにセラミド代謝酵素GCSがあり、その発現、活性レベルを高くすることで、抗がん剤(DXR)感受性を低下させている可能性を見出した。即ち、PI3-kinase/Akt経路よりもGCSが、より有効な“がん分子標的"であることが示唆された。これまでに、セラミド代謝酵素の一つであり、セラミドをグルコシル化することでそのアポトーシス誘導能を不活化することが知られているGlucosylceramide synthase (GCS)の発現レベルが、PI3-kinase/Akt経路の活性化レベルの高いがん細胞で亢進していることを見出した。この様ながん細胞において、PI3-kinase/Akt経路の特異的な遮断剤(LY294002やAKT1/2-inhibitor)を併用することによって、ドキソルビシン感受性を亢進させ、顕著なアポトーシスを誘導させることを明らかにしてきた。本年度の研究では、セラミド代謝経路、PI3-kinase/Akt経路、別の抗がん剤であるビンクリスチン(VCR)に対するがん細胞の感受性との関連について解析をすすめ、以下の様な知見を得た。LY294002やAKT1/2-inhibitorを併用することで、VCRによる細胞死誘導効果が増強され、GCS阻害剤の併用や、siRNAによるGCSの発現抑制によっても同様の現象が見られた。

また、VCR及びそこにPI3 kinase/ Akt経路遮断剤を併用する際の細胞内セラミド分子の変化量を、マススペクトルによってモニターした結果、細胞内でC16およびC22セラミドが、一過性にVCR処理により上昇し、PI3 kinase/ Akt経路遮断剤を併用すると(GCS mRNAおよび代謝活性を低下)、いずれの分子種のセラミドもさらに上昇した。従って、VCRとPI3 kinase/ Akt経路遮断剤を併用することによる、抗がん作用の増強においても、GCS阻害による細胞内セラミドの上昇によって薬剤感受性が回復したものと考えられた。なお、VCRによるセラミド誘導には、セラミド合成のde novo経路の律速酵素であるSerine palmitoyltransferaseの発現誘導が重要であることも同時に見出した。生化学分子生物学本年度の目標である、抗がん剤ドキソルビシンおよびPI3 kinase/ Akt経路遮断剤併用によって誘導される細胞内セラミド量をモニターすることができた。セラミド代謝経路、PI3-kinase/Akt経路、抗がん剤に対するがん細胞の感受性との関連について解析できた。抗がん剤ドキソルビシンのほかのセラミド誘導性抗がん剤である微小管作用薬(ビンカアルカロイドやタキサン)などについても同様の解析、考察をおこなう予定。細胞内のセラミド量の定量を行う。最終年度に消耗品のコストがかかる。抗体などの消耗品基本的には、物品費に利用する。