hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海藻および植物プランクトンの抗腫瘍活性に関する研究

分離多糖は酸水解後糖アルコールに変えてGC分析に供し,構成糖を同定した.試験に供した多糖類はラムナン硫酸,アルギン酸,アルギン酸のグルロン酸ブロックとマンヌロン酸ブロック,フコイダン,ラミナランならびにλ,i,κーカラゲナンポルフィランである.これらの中で,著明な腫瘍抑制効果が認められた多糖はアルギン酸,フコイダン,λ,κーカラゲナンであり,ポルフィランも高抑制率を示した.ただし,海藻多糖は純製品になる程,活性が低下する傾向が見られたので,糖タンパク質,糖脂質について検討を進めている.細胞増殖抑制試験による海藻・植物プランクトンに含まれる選択毒性物質の検索ヒト肺由来の正常2倍体WIー38をSuー40ウィルスでトランスフォームさせガン化したWIー38、VAー13細胞をRPMIー1640培地中で組織培養して56日後に試験を終了し、各Wellの細胞数を計測し、IC_<50>を算出して細胞毒性効果を比較した。(1)水溶性画分試料をホモジナイズ後水抽出して得た上清をpH3に調製し、クロロホルムで振盪し、水層を集めて細胞試験に供した。褐藻のオゴノリ0.86μg/ml、ナラワスサビノリ0.70μg/mlのIC_<50>値を示した。また、クロロホルム:メタノール(1:1)抽出後水洗して水層に抽出された画分の抗腫瘍活性を比較すると、緑藻ミル、ナガミル、ヒトエグサ、褐藻ほんだわら科のアカモク、オオバモク、ウガノモク、トゲモク、イソモク、こんぶ科のカジメ、アラメ、マコンブに比較的強い活性が得られた。有効成分は分子中に50%以上の糖を含有する糖脂質例えばヘキソース、スフィンゴジン脂肪酸の複合体の可能性が強いが、更に精製を継続中である。(2)脂溶性画分前述のpH3でクロロホルム可溶画分をシリカゲルカラムで中性、糖、リン脂質に分け、夫々を酸性白土を通して脱色した。得られた三画分を培養液に可溶化させるために可溶化剤として1%ジメチルスルホオキシド、1%ジメチルフォルムアミドを用いても溶解せず、1%トゥイーン80、HCOー60には溶解したが、細胞毒性が顕著であった。比較的毒性の少ないアセトン、エタノール、メタノール、ピリジンは脂質画分を溶解できなかった。混合溶媒やpH調整による可溶化、超音波処理も無効であった。更に物理、化学的条件を検討しており、動物試験を施行中である。細胞増殖抑制試験による海藻・植物プランクトンに含まれるいる抗腫瘍性物質の精査各種の海藻および植物プランクトンの計42種から多糖類、水溶性高分子画分、水溶性低分子画分、タンニン様物質の計77検体を抽出しヒト肺由来の培養腫瘍細胞W1-38VA-13に対する増殖抑制効果の調査を行った。1.多糖類緑藻ヒトエグサの粘質多糖ラムナン硫酸、褐藻アカモクとAscophyllum nodosumの粘質多糖フコイダンでそれぞれ18.6μg/ml,34.8μg/ml,39.2μg/mlで50%以上の増殖抑制効果が認められ、従来の免疫賦活能以外の直接毒性の存在する可能性が示唆された。2.水溶性高分子画分褐藻アカモク、ヒジキ、A.nodosum、マツモでそれぞれ70.7μg/ml,41.6μg/ml,80.2μg/ml、73.4μg/mlで50%以上の増殖抑制効果が認められ、その有効画分は多糖あるいは糖タンパクであると機器分析で判った。3.水溶性低分子画分緑藻コブシミル、褐藻ヨレモク、フシスジモク、アカモク、マメタワラ、ウガノモク、マコンブ、リシリコンブ、ミツイシコンブ、カジメ、マツモと有効海藻が多く、73.5μg/ml-2.7μg/mlで50%以上の増殖抑制効果を示し、中でもマツモが2.7μg/mlできわめて強い効果を示した。4.タンニン様物質褐藻A.nodosum、マツモ、オオバモクが増殖抑制効果を示したが、A.nodosumが10.1μg/mlと強い効果を示し、新しい抗腫瘍活性物質が期待された。
進化計算を用いたロボットの行動計画・制御の自動化

ロボットの行動計画・制御の自動化を目的として、今年度はロボットの動力学モデル学習における進化型ニューラルネットの有用性に着目して研究を進めた。新たに開発した進化型ニューラルネット手法である「CMA-TWEANN」について、国際会議GECCOの紀要論文として発表し、それを用いて動力学モデル学習を行う方法についての研究成果を進化計算シンポジウムにて発表し、IEEE Computational Intelligence Society Japan Chapterより、Young Researcher Awardを授与された。1.進化型ニューラルネットを用いた順動力学モデル学習のためには、「コンパクトなトポロジを持ち、且つ予測精度の高いネットワークモデル」を「効率的に探索」する必要がある。これらの要請に応えるべく、新たなアルゴリズムであるCMA-TWEANNを開発した。このアルゴリズムは動力学モデルの学習に有用であるだけでなく、強化学習問題における方策探索にも有効であることが示されている。2.進化型ニューラルネットを用いた順動力学モデル学習の有用性を示すために、シミュレータ上でのアルゴリズム実装と評価実験を行なった。いくつかのベンチマーク問題において、これまで知られている最良の手法(進化型ニューラルネットを使わないもの)に匹敵する性能を示すことがわかっている。さらに提案手法のスケーラビリティの高さから、より複雑な問題や実ロボットにおける学習問題に対しては、既存手法に比べて優れた性能を示すことが期待される。3.学習されたモデルと効率的な行動計画手法の統合を図るため、複数の異なる行動計画手法を実装し、比較評価を行なった。特にモンテカルロ探索木(MCTS)・微分動的計画法(DDP)・山登り法(HC)などを比較したところ、最も単純な山登り法の有用性が示された.高性能な進化型ニューラルネットアルゴリズムCMA-TWEANNの開発に成功し、それを用いた順動力学モデル学習などにおいて当初の想定を上回る成果が出ている。また複数の行動計画手法を比較したところ、比較的単純な山登り法の有用性が判明し、ソフトウェアの開発に要する時間が短縮できた。これまでの研究の進展は想定を上回るペースであり、今後も引き続き初期の研究計画に基づき、着実に研究を推進する予定である。
ショウジョウバエにおけるＳｘｌ　ｌｅｔｈａｌ下流候補遺伝子：ＮＨＰ２の機能解析

ショウジョウバエ卵巣における生殖幹細胞は、細胞分裂により2つの娘細胞を生み出す。娘細胞の一方は生殖幹細胞として維持され、もう一方は4回の同調した不完全分裂によって、2細胞シスト、4細胞シスト、8細胞シストを経て、16細胞シストと呼ばれる合胞体を形成する。本研究では、rRNAに修飾塩基を付与する複合体の構成要素をコードするNHP2のシスト形成過程における役割に着目して解析を行った。NHP2タンパク質はシスト形成過程を通じて核小体に局在し、4細胞シストおよび8細胞シストにおける核小体のサイズ減少と並行して、NHP2タンパク質の発現が減少すること、16細胞シストにおいてNHP2タンパク質の発現が再び上昇することを明らかにした。次にNHP2の生殖系列特異的ノックダウン実験(NHP2 GS-KD)を行った。NHP2 GS-KDによって4細胞および8細胞シストが増加し、8細胞シストまでの正常なシスト形成過程の進行が促進されることを明らかにした。これまでにSex lethal遺伝子(Sxl)の機能阻害によってシスト形成過程が2細胞シストで停止する腫瘍様の表現型を示すことが知られている。Sxl GS-KDによる腫瘍様の表現型はNHP2 GS-KDを導入(NHP2-Sxl GS-KD)することで救済され、8細胞シストまでシスト形成過程が進行することを明らかにした。この結果はNHP2タンパク質の発現が4細胞および8細胞シストで減少することと一致している。NHP2 mRNAは、3 ́UTRにSxl結合モチーフを有し、Sxlタンパク質と直接結合することを明らかにした。Sxlは、標的mRNAの3 ́UTRへ直接結合することで翻訳を抑制する。以上の結果を総合すると、4細胞および8細胞シストにおいてSxlがNHP2を翻訳抑制することで、シスト形成過程が正常に進行していると考えることができる。29年度が最終年度であるため、記入しない。ショウジョウバエ生殖系列においてSex lethal (Sxl)と呼ばれるRNA結合タンパク質が初期卵形成過程を制御することが知られている。しかしSxlがどのように初期卵形成過程を制御しているのかは未だ明らかになっていない。本研究では、Sxl-GFP融合タンパク質と結合するRNAをコードする遺伝子としてNHP2に着目し解析を行ってきた。NHP2 mRNAはNHP2-RAおよびNHP2-RBという2種類のスプライシングバリアントを有し、このうちNHP2-RBは3'UTRにSxl結合モチーフを有することから、NHP2はSxlによって翻訳抑制されていると考えられる。そこでSxlによるNHP2の翻訳抑制を明らかにするために、まずRT-PCRによってSxl結合モチーフをもつNHP2-RBが初期卵形成過程で発現していることを明らかにした。つぎに内在性NHP2タンパク質の発現パターンを明らかにするために、CRISPR/Cas9システムを用いてEGFPをコードする配列のNHP2遺伝子領域へのノックイン(NHP2-EGFP)を行った。その結果、NHP2 mRNAは初期卵形成過程の生殖系列でほぼ均一に発現しているにもかかわらず、NHP2-EGFPの発現量は初期卵形成過程で一過的に減少することを明らかにした。さらにこの一過的な発現量の低下は、生殖系列特異的なSxl機能欠損変異体において観察されないことを明らかにした。この結果は初期卵形成過程においてSxlがNHP2を翻訳抑制していることを強く示唆している。SxlによるNHP2の翻訳抑制が卵形成過程に果たす役割を理解する上で、NHP2タンパク質の発現パターンを明らかにすることは重要な課題である。本年度は、CRISPR/Cas9システムによって内在性NHP2の発現パターンを明らかにすることができた。

以上の結果を総合すると、4細胞および8細胞シストにおいてSxlがNHP2を翻訳抑制することで、シスト形成過程が正常に進行していると考えることができる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
小児医療職観点を加味した養護教育専攻課程における医療事故予防教育法の新規開発

【目的】学校管理下での児童・生徒の負傷・死亡例に関する学校事故訴訟判例分析を平成29年度から継続して行い、学校設置者・教員の法的責任、法的リスクの詳細に加えて、具体的な事故発生時の内容等の現状を検討した。【対象】昭和31年から平成8年の学校事故(負傷・死亡例)における判例61件【方法】学校事故判例及び論文等調査を行い、検討項目は学校事故における法的リスクの詳細と死亡事故の内訳である。【結果・考察】1最終審は、最高裁判決10件、高等裁判決6件、地方裁判決45件であり、判決は、棄却が26件、損害賠償が18件、刑事罰が4件、差し戻し23が4件、不明が9件であった。2死亡事故は25件、被害者が死亡しなかった事故は34件、被害者が死亡したが事故との因果関係を裁判で認められなかった事故は2件であった。死亡事故の学校種別では小学校3件、中学校8件、高等学校・高等専門学校14件、大学2件であった。3死亡事故に対する被害者の判決勝敗では、勝訴16件、敗訴11件であり、死亡事故が故に被害者側が勝訴しやすいという訳ではなかった。勝訴した場合は、損害賠償8件と最も多く、次いで刑事罰が4件であった。4死亡事故の内容は、過失による事故9件、自殺6件、故意の暴行等5件、練習中5件、自然災害1件、ケンカ1件であった。4死亡事故の発生した時間帯は授業中10件、部活動5件、その他6件(放課後3件、体力テスト準備1件、生活指導1件、登校時1件)、不明6件であった。死亡事故の発生状況では校内が8件、校外が16件、不明が3件であった。【結語】学校事故では児童・生徒が死亡するリスクを認識し、死亡事故を含めて訴訟になった場合は、損害賠償や刑事罰等の法的リスクもあった。以上の研究成果を平成30年度に学会発表した。本研究は、学校で発生する小児医療事故の訴訟判例を、小児医療職(医師・看護師)の専門的立場・観点から、養護教諭の法的責任、原因究明、及び適切な事故後対応法を検討し、養護教諭が抱える医療リスクを明確にし、そのリスク軽減を図る方策を検討する。加えて、平成30年度に養護教育専攻課程の学生にとってニーズが高い、医療事故予防教育法(アルゴリズム教育)の新規開発を行うことを最終目的とした。具体的には、1学校における小児医学救急疾患の医療訴訟例の更なる渉猟を進めて医療職観点から集計し、本邦における学校救急の現状を把握(医療訴訟の判例収集は複数年に及ぶ)2医療事故予防教育法を趣旨としたアルゴリズム教育の検討3医療事故予防を重視した小児医学アルゴリズム教育法の作成(漫画媒体も使用)4小児医学、臨床医学、養護演習等の講義・実習で資料として使用し、その有用性を検討する予定であった。当初の研究計画として、平成30年8月までに医療事故予防を重視した小児医学アルゴリズム教育法の事前準備及び評価実験として小児医学、臨床医学、養護演習等の講義・実習で資料として使用し、その有用性の検討解析を行い、平成31年3月までに医療事故予防を重視した小児医学アルゴリズム教育法の開発、評価及び研究成果のとりまとめを行う予定であった。実際に、事前調査を開始すると、新たな知見等の当初予想し得なかった事情により本アルゴリズム教育法方法についての各種条件の最適化が必要となり、事前調査の再検討の後、変更した新たな方法(作成した小児医学アルゴリズム教育資料において記載事項を少なくすることや臨床写真と的確なイラスト漫画等を併用)として本調査に進む必要が生じた。平成31年度の研究期間延長申請を行い、結果、承認され平成31年に継続研究を行う。平成30年度の事前調査として、医療事故予防を重視した小児医学アルゴリズム教育法を作成し開始したが、新たな知見等から当初予想し得なかった事情により、本アルゴリズム教育法方法についての各種条件の最適化が必要となった。事前調査の再検討の後、変更した新たな方法(作成した小児医学アルゴリズム教育資料において記載事項を少なくすることや臨床写真と的確なイラスト漫画等を併用)として本調査に進む必要があった。今後の推進方策としては、学校における小児医学救急疾患の医療訴訟例の更なる渉猟を進めて医療職観点から集計し、本邦における学校救急の現状を把握し、医療事故予防を重視した小児医学アルゴリズム教育法の作成(臨床写真や漫画媒体等も使用)し、小児医学、臨床医学、養護演習等の講義・実習で資料として使用し、その有用性を検討していく。学校で発生する小児医療事故の訴訟判例を、小児医療職(医師・看護師)の専門的立場・観点から、養護教諭の法的責任、原因究明、及び適切な事故後対応法を検討し、養護教諭が抱える医療リスクを明確にし、そのリスク軽減を図る方策を検討し、加えて、養護教育専攻課程の学生にとってニーズが高い、医療事故予防教育法(アルゴリズム教育)の新規開発を行うことを最終目的としていく。【目的】平成28年度目的は、1)学校における主要な小児救急疾患選択と2)その医療訴訟例を医療職観点から集計し、学校救急の現状を把握(複数年必要)である。【対象・方法】日本スポーツ振興センター学校災害共済給付制度報告集計等から学校死亡・障害例を集計、加えて学校の小児医療訴訟例の収集を行った。【結果・考察】

1.小児救急疾患死亡例:健康被害事例(障害・死亡)は平成24年459例、平成25年443例、障害・死亡例は平成24年48例・411例、平成25年63例・380例であった。死因別(平成25)では、突然死、頭部外傷、溺死、窒息死(溺死以外)、内臓損傷、熱中症、全身打撲、その他、で23例、8例、3例、10例、9例、1例、7例、2例と突然死が一番多かった(36.5%)。2.障害集計内訳(平成25年度):歯牙障害、視力・眼球運動障害、手指切断・機能障害、上肢切断・機能障害、足指切断・機能障害、下肢切断・機能障害、精神・神経障害、胸腹部臓器障害、外貌・露出部分の醜状障害、聴力障害、せき柱障害、そしゃく機能障害、で72例、95例、25例、102例、2例、7例、44例、17例、89例、9例、8例、0例と視力・眼球障害が一番多かった(25.0%)。3.学校の医療訴訟例:平成28年度は学校医療事故訴訟判例を20件渉猟し、教員・学校設置者の法的責任・リスク等を調べ、教員責任は、1民事責任(損害賠償責任)、2代理監督者責任、3刑事責任(死刑、懲役、禁錮、罰金、拘留、科料、没収)、学校設置者責任は、1使用者責任、2代理監督者責任、3安全配慮義務であった。【結語】学校事故では児童・生徒が種々疾患で死亡するリスクをもつことがわかり、訴訟になった場合、民事・刑事罰が課せられることもありえた。以上の研究成果をpreliminary studyとして、平成29年度に学会発表する予定である。大きく研究計画を変更することなく、おおむね当初の研究予定の通り進捗している。【目的】学校管理下での児童・生徒の負傷・死亡例に関する学校事故訴訟判例分析を行い学校設置者・教員の法的責任を抽出することで、学校事故における法的リスクの現状を検討した。【対象】昭和31年から平成8年の学校事故(負傷・死亡例)における判例61件【方法】判例及び論文等調査を行い、検討項目は学校事故(負傷・死亡例)訴訟判例の1学校設置者の法的責任2教員の法的責任3被害児童・生徒の性別4学校事故発生の学校種5学校事故発生の時間帯である。【結果・考察】1学校設置者の法的責任は使用者責任、代理監督者責任、安全配慮義務、工作物責任、運行供用者責任の5つの責任。2教員の法的責任は、損害賠償責任、代理監督者責任、刑事責任、運行供用者責任、懲戒責任の5つの責任。3学校種全体では男子が51人(84%)、女子が7人(11%)、不明が3人(5%)で、男子が多くを占めていた。学校種別では、小学校は男子10人(77%)、女子3人(23%)、中学校は男子16人(84%)、女子2人(11%)、不明1人(5%)、高等学校・高等専門学校で男子23人(85%),女子2人(8%),不明2人(7%)であり、男子の割合が70%を超えていた。4小学校が13件(22%)、中学校が19件(31%)、高等学校・高等専門学校が27件(44%)、大学が2件(3%)と、高等学校・高等専門学校での発生が一番多く、全体の44%を占めていることが特徴。5授業中25件、部活動中17件、その他11件、不明8件と授業中が最も多く、次いで部活動の順であった。授業の内容は、体育11件、体育以外の授業8件、校外学習3件、その他3件であり、体育が最も多かった。【結語】過去の判例・論文報告においても、学校事故では児童・生徒が死亡するリスクがあることが分かり、訴訟になった場合は、各種法的リスクもあった。以上の研究成果を平成29年度に学会発表した。
肝特異的機能を有するヒト不死化肝細胞での人工肝の作製

人工肝に最も適した細胞は正常ヒト肝細胞であるが、長期間、容易に継代培養することは現在のところ困難である。我々は、ヒト胎児肝細胞にSV40 LT抗原を導入することによりヒト不死化肝細胞(OUMS-29)を樹立した。OUMS-29細胞は無限増殖能を有し、無血清培地で培養可能である。さらには、アルブミン、トランスフェリンなどの肝特異的蛋白質の産生、NADPH-cytochrome c reductase、P450 1A1、1A2、2E1、3Aなどの薬物代謝酵素の発現誘導が認められる。本研究では、OUMS-29細胞を人工肝に応用するためにさらなる肝特異的機能の亢進を目指した。肝特異的遺伝子の発現には肝臓に豊富に存在する種々の転写因子群が関与していることが知られている。このため、ノザンブロットによりこれらの転写因子群の発現を調べたところ、OUMS-29細胞ではHNF4αの発現が著しく減少していることが認められた。そこで、RT-PCRにより全長のヒトHNF4α遺伝子をクローニングして発現ベクターを構築した。そしてOUMS-29細胞にヒトHNF4α発現ベクターを導入することにより、ヒトHNF4αタンパク質を安定に発現する細胞株(OUMS-29/HNF4α)をクローニングした。この細胞株は、核でHNF4αを顕著に発現しており、かつ野生型のHNF4αと同様のDNA結合活性を有していた。さらには肝特異的遺伝子である血液凝固X因子、アポリポタンパク質AI、CII、CIII、α1-アンチトリプシン、およびHNF1αなどの発現が認められるようになった。このことから、ヒトHNF4αを導入することによりOUMS-29細胞の肝特異的機能が亢進することが明らかになった。
伊能忠敬山島方位記の解析による19世紀初頭地磁気偏角分布復元の四国九州山陰の拡充

<研究目的>ガウス・ウェーバーの1830年等偏角線世界図補正も目標に、18001816年の全国測量台帳伊能忠敬「山島方位記」67巻から稀少な地磁気偏角を解析し分布把握する。<今年度>(1)九州四国の偏角と分布を解析する。(2)1°45′W長崎1805年Kruzenstern他欧米人の稀少な観測データも照合用に資料収集。(3)日本地球惑星科学連合発表。(4)Asia Oceania geoscience Society2009準備するも、古地磁気部門が無く今年再参加します。(5)同2008年大会の拙論掲載の論集は発刊が2009年と合刊で本年6月に延期。(6)懸案の解析能率・偏角の近似による測量基点の逆算・統計精度・表現各向上のエクセル連続演算式化を山陰システムコンサルタントに依頼完成。(7)火成岩地層を避け種子島、佐多岬、上甑島、天草、小城、野母崎、北九州藍島の現地確認GPS緯度経度照合他検討を行い京都大学地磁気世界資料解析センターニュースで発表。(8)その後演算式に携わった面谷明俊氏が小生との連携下で島根半島を解析、京大地磁気センターニュースで発表、今後の地域分担徹底解析の先鞭になった。(9)高知市足摺岬の11地点、淡路島も同様現地照合し纏め中。この他壱岐最北端の島、対馬南端他偏角仮算出。(7)大正6年以来の研究空白を埋める小生唯一人11年研究の伊能忠敬「山島方位記」は重文から国宝への変更答申が出た。
脂肪肝形成抑制効果を有するいんげん豆抽出物中の生理活性成分の同定と有効性の検証

よって、本研究課題では生理活性成分の同定後、動物実験により有効性を検証する予定であったが、動物実験は中止して残りの研究費は返納することにした。平成25年度は、研究代表者が以前より検討してきたin vitro脂肪肝形成モデルに対して顕著な抑制効果を示したいんげん豆抽出物に焦点を当て、その抽出物中の生理活性成分を含んでいる可能性が高い分画を得ることを第一目標として研究を遂行した。クルードないんげん豆抽出物は、従来通り乾燥いんげん豆をミルで破砕し、含水エタノールで一晩静置した後、上清をフィルター濾過して調製した。この抽出物に含まれるエタノールをエバポレーターで留去後、SepPak C18カートリッジによる固相抽出を行った。まず蒸留水でコンディショニングしたカートリッジにいんげん豆抽出物を添加し、蒸留水で洗浄した洗浄液を水抽出物として分取した。複数の有機溶媒それぞれを10%, 30%, 60%, 90%の抽出液にて溶出した分画を濾過滅菌した。各分画における脂肪肝形成に対する改善効果の評価は、ヒト初代培養肝細胞を用いたin vitro脂肪肝形成モデルを用いた。すなわち、ヒト初代培養肝細胞に、高濃度長鎖脂肪酸を添加するのと同時に各分画を添加し、24時間後にOil Red O染色して細胞内への脂肪滴蓄積の程度を形態学的に評価した。また別に各処置を行った細胞をOil Red O染色した後、100%イソプロパノールで色素抽出して吸光度(測定波長490nm)を測定し、その数値の減少を脂肪滴の減少の指標として、脂肪滴蓄積の程度を併せて評価した。その結果、クルードないんげん豆抽出物を用いた場合と比べて、脂肪滴蓄積抑制の程度は低かったのではあるが、複数の分画において改善効果が認められた。脂肪滴蓄積抑制が低くなったのは、最終的な抽出物のマス量をクルードの抽出液にあわせたためであると考えられたため、ある程度の効果が認められた分画に関しては、何段階か用量をふって再検討を行う予定である。平成26年度は、前年度に引き続きin vitro脂肪肝形成モデルに対して顕著な抑制効果を示したいんげん豆抽出物中の生理活性成分を含む分画を得るための検討を行った。この抽出物に含まれるエタノールをエバポレーターで留去後、前年度同様固相抽出による分画作製と限外濾過法によるペプチド成分の分画作製を行った。固相抽出ではでコンディショニングしたカートリッジにいんげん豆抽出物を添加し、蒸留水で洗浄した洗浄液を水抽出物として分取した。これらと別に限外濾過法では3,000, 5000, 10,000, 30,000 kDaカットオフの各カートリッジでペプチドの分画を分子量ごとに細かく抽出した分画を濾過滅菌した。また顕著な脂肪滴蓄積抑制効果が認められた分画に関しては、脂質抽出を行い細胞内脂質濃度(中性脂肪、コレステロールなど)の測定を行った。その結果、固相抽出により得た分画において改善効果が認められたものがいくつかあり、細胞内脂質濃度も低下していた。平成27年度は、ヒト培養肝細胞を用いたin vitro脂肪肝形成モデルに対して顕著な抑制効果を有するいんげん豆抽出物からC18カラムを用いて固相抽出した分画中の生理活性成分の同定を目指した検討を行った。市販のいんげん豆を購入し、クルードないんげん豆抽出物を従来通り調製して前年度同様固相抽出による分画作製と限外濾過法によるペプチド成分の分画作製を行った。各分画における脂肪肝形成に対する改善効果の評価は、ヒト肝臓がん細胞HepG2細胞ならびにヒト初代培養肝細胞を用いたin vitro脂肪肝形成モデルを用いた。各培養肝細胞に、高濃度長鎖脂肪酸を添加するのと同時に各分画を添加し、24時間後にOil Red O染色して細胞内への脂肪滴蓄積の程度を形態学的に評価した。また別に各処置を行った細胞をOil Red O染色後、100%イソプロパノールで色素抽出して測定した吸光度の減少を指標に脂肪滴の減少を評価した。しかし、前年度では顕著な脂肪滴蓄積抑制効果を認めた分画において、今年度はその効果が思った程認められなかった。おそらく購入したいんげん豆の収穫年度や購入先が異なったためと考えられたため、複数回のいんげん豆の購入し直しや分画調製のやり直しを行うこととなった。

前年度よりも脂肪滴蓄積抑制効果は弱くなったが、ある程度の生理活性を有する分画を得ることはできたので、次年度に活性成分同定および動物実験に必要な分画の調製まで行っている。平成27年度は、研究代表者が埼玉医科大学から福山大学薬学部に異動したため、研究試薬・備品の移動や福山大学での研究環境のセットアップに時間がかかった。また本研究課題へのエフォートの配分が減少したため、研究の進行度が大幅に遅れている。また前年度までに見出していた脂肪滴蓄積を抑制することが期待できるいんげん豆抽出液から固相抽出した分画を作製して培養肝細胞を用いたin vitro脂肪肝形成モデルで脂肪滴蓄積抑制効果を確認したのであるが非常に活性が弱かったため、いんげん豆からの抽出物作製を何度もやり直す必要が生じたことも進捗が遅れた一因である。よって、本研究課題では生理活性成分の同定後、動物実験により有効性を検証する予定であったが、動物実験は中止して残りの研究費は返納することにした。平成26年度は、クルードないんげん豆抽出物から各種抽出法によりケミカル成分またはペプチド成分の分画を作製し、脂肪滴蓄積に対して顕著な改善効果を評価できる分画を得て、顕著な脂肪滴蓄積抑制効果のある分画から活性成分を同定することを目標としてきた。現在までのところ、脂肪滴蓄積を抑制することが期待できるいんげん豆の分画としては、固相抽出した分画に複数見出すことができた。しかし、活性成分の同定まではできていないことから、早急にLC-MSなどによる機器分析を行う必要があることから達成度としてはやや遅れていると評価した。最終年度は、派遣会社の研究補助員の雇用を維持し、LC-MSなどの分析機器を用いて生理活性成分の同定を試みる。また動物実験では、当初in vitro実験で最も効果の高いと考えられる分画中から同定した活性成分を用い、高脂肪食負荷マウスでの脂質異常症改善効果を検証する予定であったが、活性成分の同定ができる時期によってin vitro実験で最も効果の高いと考えられる分画を用いて脂質異常症改善効果を検証する予定である。衛生薬学、生活科学平成27年度より研究代表者の所属が埼玉医科大学医学部基礎医学部門生化学から福山大学薬学部薬学科に異動となったため、平成27年度は異動先の福山大学での研究環境のセットアップが必要となるため研究の進行度に遅れがでる可能性が高いのであるが、埼玉医科大学では老朽化のため利用できなかったNMRなどの分析機器が福山大学では常時稼働しているため、いんげん豆抽出物中の活性成分の同定の進展が期待できる。動物実験では、in vitro実験で最も効果の高いと考えられる活性成分1つに焦点を絞ることにより、研究期間内に予定していた研究項目を遂行できるよう尽力する。平成25年度は、クルードないんげん豆抽出物から各種クロマトグラフィーや固相抽出法により分画を作製し、脂肪滴蓄積に対して顕著な改善効果を評価できる分画を得ることを第一目標としていた。現在までのところ、「顕著」までは至らなかったが、脂肪滴蓄積を抑制することが期待できる分画を複数見出すことができているので、達成度としてはある程度評価できるものと考えている。一方で、ゲル濾過による分画作製および改善効果の評価に関しては、作製した分画がまだ少ないことから達成度としてはやや遅れていると評価した。平成27年度より研究代表者が埼玉医科大学から福山大学に異動したため、試薬や物品の移動と実験環境のセットアップを行うなど研究開始まで時間を要したため、次年度に持ち越す研究費が発生した。また異動後の研究へのエフォートが減少し、研究の進捗が大幅に遅れているため。
新規in vivo 幹細胞競合モデルの創成と分子基盤解明

腸上皮幹細胞(ISC)に焦点を当て、幹細胞競合の存在の有無とその分子基盤を明らかにすることを目的とした。平成27年度の結果を踏まえ、H28年度は、beta-NF誘導性にCreを発現するLgr5-EGFP-KI/Ah-Cre/Atg5-flox/R26R-IsI-tdTomatマウスを用いて腸幹細胞競合モデルの構築を行った。in vivoに低濃度(0.4mg)のbeta-NF投与1週間後にモザイク状のISCが誘導されたことから、tdTomato陰性ISCとtdTomato陽性ISCを精製してAtg5遺伝子の発現を比較したところ、前者と比べ後者でAtg5が数分の1に低下していた。幹細胞競合現象を観察するため、0.4mgのbeta-NF投与1ヶ月後に同様の検討を行ったところ、モザイク状のISCは観察されたものの、tdTomato陽性ISCでもtdTomato陰性ISCと同等のAtg5遺伝子発現が観察された。この結果は、beta-NF投与後に一部のtdTomato陽性ISCでAtg5が正常なものが残存しており、1ヶ月後に当該tdTomato陽性ISCが優位になった可能性を提示していた。この可能性を証明するため、in vivoに高濃度(1.6mg)のbeta-NF投与1ヶ月後に、tdTomato陰性ISCとtdTomato陽性ISCを精製して(高濃度のbeta-NF投与では、tdTomato陽性ISCのAtg5レベルは低下したまま)、両者をさまざまな比率で混合しオルガノイド培養を行った。その結果、培養8日後にいずれの比率でもtdTomato陰性ISCが多数を占める結果となった。これらの結果から、ex vivoではあるが、Atg5を正常に発現するISCとAtg5欠損ISC間で細胞競合現象が起こり、前者が勝者、後者が敗者となることが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。研究実績の概要で述べたように、当初、in vivo幹細胞競合モデルの立ち上げで、Creが誘導されている(tdTomato+)にも拘らず目的遺伝子の発現が低下しないことが判明し当該モデルの再考を余儀なくされた。明確な原因が不明であったが、タモキシフェン誘導性のLgr5-EGFP-Ires-CreERT2の代わりにbeta-NF誘導性のAh-CreERT2に切り替えてマウスを作製して検討したところ、tdTomato+ISCで目的遺伝子の発現が低下していることが確認できた。このことにより、同系統に切り替えて実験を遂行することが賢明であると判断した。上記以外にもCre依存性に活性化型の目的遺伝子が発現するマウスとの交配も進めており、系の立ち上げに予想外に時間がかかっものの概ね順調に推移していると判断した。今後は、前述したin vivo幹細胞競合モデルを用いて幹細胞競合現象の有無とその誘導機構の詳細を明らかにすべく研究を推進していく予定である。モザイク状ISC誘導に至適な濃度のbeta-NFを投与して経時的にクリプトを底面側から観察する。tdTomato+ISC/tdTomato-ISC比の減少が観察されれば、幹細胞レベルでの細胞競合現象が存在することになる。腸上皮幹細胞競合現象の存在が確認された場合には、オルガノイド培養系を用いて同現象の誘導に関わる分子基盤を解析する。in vivoでモザイク状ISC誘導に至適な濃度のbeta-NFを投与後にクリプトを精製、オルガノイド培養を開始する。経時的に細胞死や細胞増殖能をtdTomato+ISCとtdTomato-ISCの間で評価する。上記以外にも、Cre依存性にISCが活性化型bーCatheninを発現するマウスを作製しており、同様の解析を行いin vivo幹細胞競合現象の有無を解析していく。
マルチコアプロセッサ時代における高速データベース処理方式の実現

本研究では、マルチコアプロセッサを活用するデータベース処理について、ディスクのバッファ管理方式ならびに時系列パターンマイニングに焦点を当てて、それらのアルゴリズムの研究と実現方式の研究を行った。その結果、バッファ管理に関してはコア数に対してほぼ線形のスループットを実現し、また、時系列パターンマイニングに関しては従来の手法よりもキャッシュミス回数を減らすことにより2倍の高速化、さらに6スレッドで4倍以上となるスケーラビリティを実現した。近年のマルチコアプロセッサの普及により、データベースシステムに代表される、多数のユーザが同時に共有データをアクセスするアプリケーションでは、データの一貫性保持のためのロックやセマフォ等の排他制御の存在が処理性能を落とす原因となっている。これは、ロックやセマフォでは、あるユーザが共有データをアクセスする際に、他のユーザがそのデータをアクセスすることを禁止し、アクセスの完了まで待機させるが、コア数の増加にともない同一データにアクセスする確率、すなわち待機させる確率が高くなるためである。本研究では、ロックやセマフォではなく、ノンブロッキング同期と呼ばれる新しい排他制御方式を、データベースで最も頻繁にアクセスされるバッファ管理部分に適用するための手法を開発した。ノンブロッキング同期を利用した任意のデータ構造の設計は困難であるが、GCLOCKと呼ばれる既存のバッファ管理手法にうまく適用可能であることを発見し、他のユーザの同一データへのアクセスを待機させることなく、排他制御が正しく行われることを証明した。本手法を64スレッド同時実行可能な計算機に適用して実験を行ったところ、ロックやセマフォでは同時実行スレッド数に対してほとんど性能が延びないのに対し、提案手法では同時実行スレッド数にほぼ比例した処理性能を達成可能であることを明らかにした。さらにデータベースの標準的なベンチマークを利用した実験でも、スレッド数増加による処理性能の低下がなく、高いデータベース処理能力があることを示した。近年のマルチコアプロセッサの普及により、データベースシステムに代表される、大量のデータを効率よく処理する必要のあるアプリケーションでは、プロセッサ内の複数の計算コアを使って高速に計算するアルゴリズムの開発が要求されている。また、各コアから共有して利用されるメインメモリ上のデータへのアクセスは、アクセスのレイテンシだけでなくアクセスの競合が発生するため、極力メインメモリへのアクセスを回避することが望まれる。本研究では、時系列イベントが格納されたデータベースをスキャンし、その中で頻出する時系列パターンを発見する時系列パターンマイニング処理を、マルチコアプロセッサを利用して効率よく計算する手法の提案を行った。提案手法は、既存のPAIDアルゴリズムを元にしており、CPUコア中のキャッシュを有効利用するためにデータ構造を工夫し、さらに局所的な幅優先探索を取り入れることにより、データ参照の時間局所性、空間局所性の両方の改良を行った。さらにマルチコアプロセッサを活用するために、データベース分割によるデータ並列を活かす並列化も取り入れた。キャッシュの有効利用の結果、元のPAIDに対して、アルゴリズムはほとんど変更していないにも関わらず約2倍の高速化を実現できた。また、並列化により、6コアを使用した場合、1コアの場合と比べて4倍以上の高速化を実現できた。このような結果を得た理由は、キャッシュの有効利用によりキャッシュミス率が半分以下となり、データアクセスのレイテンシが軽減できただけでなく、コア数を増加させた場合にはメインメモリへのアクセス競合を軽減できたことによる。換言すれば、提案手法は極めてマルチコアプロセッサ向けであると言える。
Regulation of the Fanconi anemia-BRCA pathway

英文原著論文1編、英文総説1編、和文総説1編の出版は重要な成果であると考える。また、平成29年度から新規に研究室を立ち上げたことを考えるとUSP28制御に関する重要な新知見を得ていることは順調な進展と考えられる。次年度、遠心機が必要となると考えられるので、その際に遠心機を購入する予定である。内定年度:2015英文原著論文1編、英文総説1編、和文総説1編の出版は重要な成果であると考える。次年度使用額として791,596円が生じたが、これは当初購入予定だった遠心機のうち1台を購入しないですんだためである(同じラボスペースを使用していた研究室が遠心機を一時的に使用させてくれているため)。
性能設計に基づく橋梁の耐震性能規定の提案

地震後の橋脚の損傷度が小さい場合にも,残留変位が大きいために橋梁はその機能を保持できなくなる場合があり,橋梁に生じる残留変位を適切に制御することが重要である.本年は,昨年度の研究で考案した「軸方向鉄筋の一部をPC鋼棒に置き換えこれにプレス・トレスカを導入した橋脚」(以下,Re-Centering橋脚)の地震応答特性を評価するために,解析的研究をさらに推進した.Re-Centering橋脚において,残留変位の低減効果だけでなく,その地震応答においても最適な解が得られるような橋脚を開発するために,橋脚断面の中心に配置するPC鋼棒の量,その付着を切る範囲(長さ),PCの緊張力,コンクリートに対する横拘束筋の量,軸方向鉄筋の量をパラメータにした,静的解析および地震応答解析を行った.その結果,コンクリートの横拘束筋量は通常のRC橋脚の2倍程度必要なこと,PC鋼棒の量を増加させることによって橋脚の水平力-水平変位関係における2次剛性を大きくすることができること,軸方向鉄筋量を小さくすると残留変位を小さくできるが,降伏耐力やエネルギー吸収性能が低下するため地震応答が大きくなることを明らかにした.また,降伏耐力やエネルギー吸収性能が小さいと地震応答変位が大きくなり,その結果,地震後の残留変位も大きくなること,大きな2次剛性を有する橋脚では,地震応答変位,残留変位がともに小さくなることを示し,正の2次剛性を確保することの重要性を指摘した.こうした成果は,米国土木学会論文集に2編の論文を投稿準備中である.解析で得られた結果に基づき,震動台加震実験のためにRe-Centering橋脚の模型を設計,建設し,現在,これから実験を実施するという段階である.地震後の橋脚の損傷度が小さい場合にも,残留変位が大きいために橋梁はその機能を保持できなくなる場合があり,橋梁に生じる残留変位を適切に制御することが重要である.本年は,昨年度の研究で考案した「軸方向鉄筋の一部をPC鋼棒に置き換えこれにプレス・トレスカを導入した橋脚」(以下,Re-Centering橋脚)の地震応答特性を評価するために,解析的研究をさらに推進した.Re-Centering橋脚において,残留変位の低減効果だけでなく,その地震応答においても最適な解が得られるような橋脚を開発するために,橋脚断面の中心に配置するPC鋼棒の量,その付着を切る範囲(長さ),PCの緊張力,コンクリートに対する横拘束筋の量,軸方向鉄筋の量をパラメータにした,静的解析および地震応答解析を行った.その結果,コンクリートの横拘束筋量は通常のRC橋脚の2倍程度必要なこと,PC鋼棒の量を増加させることによって橋脚の水平力-水平変位関係における2次剛性を大きくすることができること,軸方向鉄筋量を小さくすると残留変位を小さくできるが,降伏耐力やエネルギー吸収性能が低下するため地震応答が大きくなることを明らかにした.また,降伏耐力やエネルギー吸収性能が小さいと地震応答変位が大きくなり,その結果,地震後の残留変位も大きくなること,大きな2次剛性を有する橋脚では,地震応答変位,残留変位がともに小さくなることを示し,正の2次剛性を確保することの重要性を指摘した.こうした成果は,米国土木学会論文集に2編の論文を投稿準備中である.解析で得られた結果に基づき,震動台加震実験のためにRe-Centering橋脚の模型を設計,建設し,現在,これから実験を実施するという段階である.
Peer-to-Peerシステムにおける信用性の研究

完全分散型のP2P(peer-to-peer)システムでは、インデックス等の集中管理ピアが存在しないことから、各ピアが目標オブジェクトを発見し操作できねばならない。P2Pシステムの特徴である大規模性、開放性から、各ピアpが全てのオブジェクトの所在とサービス品質(QoS)を把握することは困難である。このために、各ピアが、自分の知人ピア(acquaintance)を通じてシステム内の状態を把握する必要がある。ネットワークの通信遅延、障害、ピアの故障等により、各知人ピアが、オブジェクトについての最新情報を保持しているとは限らない。従って、ピアPは、各知人ピアqを信用できるかどうかを自分で判断せねばならない。本研究では、主体的と客観的の二種の信用可能性概念を新たに定義した。主体的信用可能性(subjective trustworthiness)は、知人ピアqとの直接の交信により、ピアPの要求をより満足する応答を多く返す場合は高いものとなる。これまでのP2Pシステムでは多くの検索アルゴリズムが研究されてきているが、目標オブジェクトの所在を求めるものである。本研究では、所在に加えて、オブジェクトを操作する権限を委譲されているかどうかについても新たに考察している。オブジェクトを保有しているのみならずアクセス権を保持している知人ピアqの信用可能性は高いものとなる。一方、客観的信用可能性(objective trustworthiness)は、知人ピアqが他のピアからどのように信用されているかを示すものである。ここでは、ピアの主体的信用可能性にどの程度自信(confidence)を持つかにより、幾つかの方式を提案し、評価を行なっている。例えば、ピアPが最も自信を持つ場合は主体的信用可能性が用いられる。また、最も自信がない場合は、他のピアの評判を用いるものである。また、信用可能性の高いピアの存在する領域にはより深く検索を行う拡散型検索アルゴリズムCBF(charge-based flooding)を考案し、実装し評価を行った。この結果、ピアの検索効率を向上し通信負荷を軽減できることを示した。これらの成果はACM TASS等の論文誌、ICPP等の国際会議論文として発表を行なった。Peer-to-Peer (P2P)システムでは、膨大な数の対等なピアプロセスがある目的を達成するために協調動作を行う。P2Pシステムの大規模性、開放性から、各ピアがシステム内の他のピアのサービスについての情報をすべて把握することは困難である。このため、各ピアは自分の知人ピア(acquaintance)からの情報を基に必要とするオブジェクトに対する操作を行う。このとき、各ピアが、知人ピアをどのように信用するかが重要である。初年度(平成18年度)は,P2Pシステムにおける知人ピアの信用度とは何かについて主に議論した。新たにマルチメディアオブジェクトのサービス品質(QoS)、誰がどのオブジェクトをどのように利用できるかについてのアクセス制御、各ピアの信頼性、可用性等の従来からの概念を再検討、統合化して、新たに知人ピアの「信用可能度(trustworthiness)」の定義を行った。また、知人ピアがどの程度信頼されているかを示すために、「ランキング因子(ranking factor)」の概念を新たに定義した。ここでは、ピアが信頼できる知人ピアの評判(reputation)のみを考えることにより不確かな評判を除くことができる点に新規性があり有用である。

「信用可能度」と「ランキング因子」の概念を基に、膨大なピアプロセスの中から利用者の要求を満足するピアを発見するためのCharg-based flooding (CBF)アルゴリズム新たに考案し、実装と評価を行った。評価により、目標とするピアを発見するためのメッセージ数を減少し、発見する率を向上できることを示した。当初の予算では、評価用にパソコンを購入予定であったが、業績に示すように予想以上の研究成果があり、4回の海外のIEEE主催の国際会議(AINA, ICDCS/MNSA, ISM, FTDCS)での研究成果発表のための旅費として予算を主に利用した。国際会議での研究発表に加えて、11に示すように7件のInternational Journalに論文を発表した。パソコンとしては既設のものを活用した。膨大な数のピア(process)から構成されるP2P(peer-to-peer)システムでは、各ピアがシステム内の資源オブジェクトを見つけ操作を行なえねばならない。P2Pシステムの大規模性(scalable)、開放性(openness)から、各ピアがネットワーク内の全てのオブジェクトの所在を把握することは困難である。このために、各ピアが直接通信を行なえる知人ピア(acquaintance)を通じてシステム内の状態を把握する必要がある。ピアがオブジェクトの最新の情報を持ち、正しく動作しているとき正しいとする。全ての知人ピアが正しいとは限らない。各ピアは、どのように知人ピアを信用できるかを判断せねばならない。昨年度の研究で新たに定義した、主体的と客観的の二種の信用可能性(trustworthiness)概念をより詳細にし、新たに自信度(confidence)の概念を定義した。主体的信用可能性(subjective trustworthiness)は、知人ピアとの直接の交信により、ピアノ要求を満足する応答を多く返す場合は高いものとなる。これまでのP2Pオーバーレイネットワークでは、目標オブジェクトの所在を求める多くの検索アルゴリズムが研究されてきている。本研究では、所在に加えて、オブジェクトを操作権限の委譲も考慮している点が新規である。一方、客観的信用可能性(objective trustworthiness)は、知人ピアは他のピアからどのようにみられているかを示している。ここでは、ピアの主体的信用可能性にどの程度自信を持つかにより、幾つかの方式を提案し、評価を行なっている。ピアが最も自信を持つ場合は、自分からみた信用可能性、即ち主体的信用可能性が用いられる。また、ピアが最も自信がない場合は、ピアは、自分の信用可能性を用いず他のピアの評判、即ち客観的信用可能性を用いるものである。この両極端な場合の中間に、幾つかの主体的信用可能性と客観的信用可能性の組み合わせがある。これらについての考察と評価を行なった。
行動の組織化に関与する大脳皮質-大脳基底核連関の構造基盤の解明

狂犬病ウイルスを用いたニューロンの越シナプス性ラベルにより、サルの一次運動野に多シナプス性に入力する大脳基底核、小脳、前頭前野のニューロン分布、および前頭前野に多シナプス性に入力する頭頂・側頭連合野のニューロン分布を詳細に調べた。その結果、以下のことが明らかになった。(1)淡蒼球内節および視床を経由して一次運動野の下肢、上肢、口腔顔面領域に入力する線条体ニューロンは、それぞれ被殻の背側から腹側に向かって局在分布しており、さらに上肢領域を遠位部と近位部に分けた場合、それぞれを再現する線条体ニューロンは、被殻の外側部あるいは内側部に局在分布していることが明らかになった。このような線条体ニューロンの分布様式は一次運動野から線条体への入力の体部位局在分布と一致するため、一次運動野に由来する大脳皮質一大脳基底核ループはいわゆる閉回路を形成していることが示唆された。(2)小脳核(歯状核と中位核)および視床を経由して一次運動野の下肢、上肢、口腔顔面領域に入力する小脳皮質プルキンエ細胞は、それぞれ小脳皮質の吻側から尾側に向かって局在分布しており、さらに上肢領域を遠位部と近位部に分けた場合、それぞれを再現する線条体ニューロンは、小脳皮質の尾側部あるいは吻側部に局在分布していることが明らかになった。また、特に上肢や口腔顔面'領域を再現するプルキンエ細胞の一部はcrus領域にも分布していた。(3)運動関連領野(主に6野)を経由して一次運動野の下肢、上肢、口腔顔面領域に入力する前頭前野ニューロンは、下肢が内側部(9野内側部)、上肢が背外側部(9野外側部、46野)、口腔顔面領域が腹側部(12野)に優位に分布しており、さらに上肢領域を遠位部と近位部に分けた場合、それぞれを再現する前頭前野ニューロンは、9野外側部・46野背側部あるいは46野腹側部に局在分布していることが明らかになった。(4)前頭前野(特に9野と46野)に多シナプス性に入力する頭頂・側頭連合野のニューロン分布については、現在解析中である。前頭葉に分布する運動領野や前頭前野は、大脳基底核との間で大脳皮質-大脳基底核ループを形成しており、このようなループ回路は運動制御だけでなく運動学習や認知行動のさまざまな局面に深く関与している。本研究では、神経解剖学的及び分子生物学的手法を用いて、行動の組織化に関与する大脳皮質-大脳基底核連関の構造基盤を解明することを目的とした。平成16年度は主として、ニューロンに高い親和性を持ち、逆行性かつ越シナプス性に感染する狂犬病ウイルスを用いて、従来の単シナプス性ラベルでは困難であった多シナプス性神経回路の選択的可視化を行うことにより、大脳皮質-大脳基底核ループの全体像を明らかにするとともに、運動領野や前頭前野に投射する多シナプス性皮質入力及び小脳入力の枠組みを解析した。

具体的には、電気生理学的に同定した一次運動野の上肢領域や下肢領域に狂犬病ウイルスを注入し、注入後の生存期間を変化させることにより、逆行性にラベルされるニューロンの分布が大脳基底核、小脳、及び大脳皮質でどのように推移するかを詳細に検討した。その結果、ウイルス注入後3日の生存期間で視床を介した二次ニューロンの越シナプス性ラベルが淡蒼球や小脳核に多数みとめられ、3日半の生存期間で三次ニューロンとして線条体投射細胞や小脳皮質プルキンエ細胞が、さらに、4日の生存期間ではさまざまな領域で四次ニューロンのラベルがみとめられた。同様の所見は大脳皮質においても得られ、前頭葉ではより長い生存期間で、前補足運動野や帯状皮質運動野吻側部などの高次運動野を含む運動領野に加えて、さまざまな前頭前野領域がラベルされ、特に前頭前野背外側部では、下肢領域に比べて上肢領域が優位に再現されていることが明らかになった。平成17年度は、狂犬病ウイルスを用いたニューロンの越シナプス性ラベルにより、サルの一次運動野に多シナプス性に入力する大脳基底核のニューロン分布を詳細に調べた。その結果、淡蒼球内節及び視床を経由して一次運動野の下肢、上肢、口腔顔面領域に入力する線条体ニューロンは、それぞれ被殻の背側から腹側に向かって局在分布しており、さらに上肢領域を遠位部と近位部に分けた場合、それぞれを再現する線条体ニューロンは、被殻の内外に局在分布していることが明らかになった。このような線条体ニューロンの分布様式は一次運動野から線条体への入力の体部位局在分布と一致するため、一次運動野に由来する大脳皮質-大脳基底核ループはいわゆる閉回路を形成していることが示唆された。本研究計画では、同様にして一次運動野に入力する小脳及び前頭前野ニューロンの体部位局在分布についても詳細に解析した結果、小脳核及び視床を経由して一次運動野の下肢、上肢、口腔顔面領域に入力するプルキンエ細胞は、それぞれ小脳皮質の吻側から尾側に向かって局在分布しており、また、運動関連領野を介して一次運動野に入力する前頭前野ニューロンについても、領野間で異なる体部位局在性を示すことがわかった。以上のデータから、行動制御に関与する神経回路の基本的枠組みが明らかになった。現在、前頭前野を中心に、大脳基底核、小脳、頭頂・側頭連合野、及び海馬を巡る神経回路網の解明を進めている。また、パーキンソン病のモデルザルにおいて、代謝調節型グルタミン酸受容体タイプ1の発現が淡蒼球内節・外節や黒質網様部で特異的に低下していることを形態学的に明らかにするとともに、淡蒼球や黒質のニューロン活動にこのグルタミン酸受容体が関与していることを電気生理学的に示した。狂犬病ウイルスを用いたニューロンの越シナプス性ラベルにより、サルの一次運動野に多シナプス性に入力する大脳基底核、小脳、前頭前野のニューロン分布、および前頭前野に多シナプス性に入力する頭頂・側頭連合野のニューロン分布を詳細に調べた。その結果、以下のことが明らかになった。(1)淡蒼球内節および視床を経由して一次運動野の下肢、上肢、口腔顔面領域に入力する線条体ニューロンは、それぞれ被殻の背側から腹側に向かって局在分布しており、さらに上肢領域を遠位部と近位部に分けた場合、それぞれを再現する線条体ニューロンは、被殻の外側部あるいは内側部に局在分布していることが明らかになった。(2)小脳核(歯状核と中位核)および視床を経由して一次運動野の下肢、上肢、口腔顔面領域に入力する小脳皮質プルキンエ細胞は、それぞれ小脳皮質の吻側から尾側に向かって局在分布しており、さらに上肢領域を遠位部と近位部に分けた場合、それぞれを再現する線条体ニューロンは、小脳皮質の尾側部あるいは吻側部に局在分布していることが明らかになった。また、特に上肢や口腔顔面領域を再現するプルキンエ細胞の一部はcrus領域にも分布していた。