hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加算型サウンドスポットシステムの高精度化

本研究は,音の聞こえるエリアと聞こえないエリアを多数のスピーカを用いて精度よく形成することを目的とする.(1)直線アレイや円形アレイを用いて,空間フーリエ変換に基づく,音の聞こえるエリアと聞こえないエリアを精度よく形成する方式を提案した.(2)直線アレイや円形アレイを用いて,スピーカの近くでのみ音が聞こえる水平面の近傍エリア再生方式を提案した.(3)直線アレイと円形アレイを併用し,上下にも音が広がらない3次元的な近傍エリア再生方式を提案した.これらの成果は,スピーチプライバシー,パーソナルオーディオ,および多言語同時再生技術などで非常に有用となると期待できる.本研究は,音の聞こえるエリアと聞こえないエリアを多数のスピーカを用いて精度よく形成することを目的とする.(1)直線アレイや円形アレイを用いて,空間フーリエ変換に基づく,音の聞こえるエリアと聞こえないエリアを精度よく形成する方式を提案した.(2)直線アレイや円形アレイを用いて,スピーカの近くでのみ音が聞こえる水平面の近傍エリア再生方式を提案した.(3)直線アレイと円形アレイを併用し,上下にも音が広がらない3次元的な近傍エリア再生方式を提案した.これらの成果は,スピーチプライバシー,パーソナルオーディオ,および多言語同時再生技術などで非常に有用となると期待できる.本研究では,「目的音が聞こえるエリアと全く聞こえないエリア」を作るサウンドスポットシステムの高精度化を目的とする.2013年度の目的は,(1)スポット拡大のための,目的信号に最適なマスク信号を計算する方法の開発,および,(2)最適なマスク信号に合わせたスピーカ配置(数の削減)の検討であった.これまでの検討では,マスク信号は白色雑音などの意味のない音としていたが,マスク信号も意味のある信号である方が望ましい.そこで,(1)と(2)を同時に検討し,任意のマスク信号を採用できる信号処理とスピーカ配置を同時に考慮した以下3つの方法を提案した.1つ目は,直線スピーカアレイを向かい合わせて配置し,マスク信号はそれぞれのアレイから逆位相で出力し,目的信号は2つのアレイの中間で同位相となるように出力する方式である.アレイ近傍ではマスク信号が聞こえるが,アレイの中心ではマスク信号は打ち消し合い,目的信号のみが聞こえる方式を提案した(音講論秋).2つ目は,直線スピーカアレイ型音場再現の1つであるSpectral Division Methodに着目し,再現音場の音圧を目的信号領域を1,マスク信号領域を0と割り当て,各スピーカの再生信号を解析的に導出し,安定したフィルタでマルチスポット再生する方法を提案した(信学技法,ICASSP2014採択).3つ目は,直線や円形の2次元スピーカアレイの近傍でのみ音が聞こえ,アレイから離れると聞こえなくなるエリア再生法である.この方法は,2次元アレイで3次元の音場再現をする際の次元ミスマッチに着目し,2次元アレイともう1つ追加のスピーカを設置し,基準位置での音圧を一致させ,それぞれを逆位相で再生することにより,基準位置で音圧が0となるエリア再生である(音講論春,信学技法).さらに,次年度の実環境での検討のための128チャネル分の直線スピーカアレイも実装した.本研究では,「目的音が聞こえるエリアと聞こえないエリア」を作るサウンドスポットシステムの高精度化を目的とする.昨年度は,2つの方式を提案した.(1)直線スピーカを用いたマルチスポット再生法:直線アレイ型音場再現の原理を応用し,音の聞こえるエリアの音圧を1,聞こえないエリアの音圧を0と矩形窓でモデル化し,解析的に安定なスピーカの駆動信号を得る方式であり,従来法であるエネルギー最大化法よりも高精度なエリア再生を実現した(ICASSP2014).(2)スピーカの近くのみで音が聞こえる局所再生法:直線アレイや円形アレイは2次元配置であるため,点音源とは放射特性が異なる.この原理を利用し,直線アレイで仮想の点音源を再現し,その仮想音源の場所に実際の点音源を設置し,逆位相で駆動すると,放射特性が異なるため,あらかじめ設定したラインでは音圧が一致するため,音圧が0となり,それより先には音が聞こえなくなる.また,(3)実際に64チャネルの直線スピーカアレイを実装した.今年度は,以下4点を行った.1つは,(1)は大きなアレイが必要となるが,コンパクトな円形アレイでの定式化を行い,従来のビームフォーミング法よりも高精度なスポット再生を実現した.2つ目は,同じく(2)を円形アレイと点音源を用いた手法に展開し,有効な局所再生を実現した.3つ目は,(3)で実装したアレイを用いてデモシステムを行った(当研究所内で研究奨励賞).4つ目は,3次元的な局所再生を提案した.(2)は平面以外の方向に音が漏れてしまう課題があった.それに対して,円形アレイと直線アレイを併用し,円形アレイの円の外側の放射音場を直線アレイで相殺する方法により,円形アレイの半径の内部のみで音が聞こえる3次元的な局所再生法を考案した(ICASSP2015).以上により,サウンドスポットシステムの高精度化に大きく貢献できた.音響信号処理一番の理由は,当初の計画がマスク信号の改良であったことに対し,今年度の研究成果により音声や音楽などの任意のマスク信号を採用できる信号処理を開発したことである.これまではマスク信号の無相関性に着目した方法であるのに対し,今年度はアクティブノイズコントロール(ANC)や音場再現の概念を導入した「空間的に音圧が0となる領域」を形成する信号処理を3方法提案することができた.

1つ目の方法では,ANCのように音を逆位相で打ち消し合う方法と,打ち消し合う位置で逆に目的音を強調する方法を組み合わせたものである.さらに,2次元直線アレイであるために音色が変わってしまう問題にも対応したフィルタリングも施している.2つ目の方法では,音場再現における再生音場の音圧を1と0に割り当て,各スピーカの再生信号を解析的に導出する.このような制御は従来の周波数領域の逆フィルタ制御でも可能であるが,フィルタが不安定になってしまう問題があった.それに対して提案法では,時空間周波数領域に音圧を直交展開して解析的に求めることにより,安定したフィルタとなり,高精度なスポット再生を実現している.この成果は,音響信号処理の中ではトップカンファレンスである(採択率も50%未満)ICASSP2014に見事採択された.3つ目の方法では,音場再現では誤差になる部分を逆に用いたユニークな方法により,直線や円形アレイともう1つ配置したスピーカ信号の誤差をエリア再生として実現している.この成果も国内学会で既に発表済みであり,現在投稿論文を執筆中である.上記の検討では全てにおいて直線スピーカアレイを用いているため,これらの理論検討に基づき,128チャネル分の直線スピーカアレイシステムを実装した.8チャンルごとに分解でき,横方向につなげれば直線アレイ,縦方向につなげれば平面アレイとして使用できる仕様としていることもポイントである.1年目は数式ベースの理論展開および計算機シミュレーションでの検討であった.それに対して2年目は,実環境における性能評価や実環境での改善法を目的とする,実環境での検討には,1年目に作成した128チャネル分の直線スピーカアレイを用いる.また,円形アレイシステムについても,今年度の初期に実装を行う.反射音が存在する場合,シミュレーションでの伝搬経路とは異なるため,性能が劣化することが予想される.まずは実装したシステムの性能を評価するために無響室での測定を行う.その上で,反射音の存在する実環境(防音室)での測定を行い,シミュレーションや無響室との結果と比較する.作成した信号を再生して特定の位置で録音を行うだけではなく,各スピーカからそれぞれの位置までのインパルス応答も測定する.これにより,直接音と反射音の関係がわかり,また,マスク信号を改良した場合でもスピーカ位置が変わらない場合は再測定の必要なしに評価できる.さらに,実際に人間が聞いた時の信号を解析するために,ダミーヘッド(=マネキン,現有設備)を用いた両耳での録音も行う.2014年5月にイタリアで開催される国際会議ICASSP 2014に採択され,その参加費および旅費に割り当てるため.
ミツバチ脳のリバースエンジニアリング：ダンスコミュニケーションの神経機構

本研究課題は、ミツバチのダンスコミュニケーションに使用されている空気の振動刺激を受容、処理する神経回路の構造およびその情報処理メカニズムを実際の生理、形態実験データに基づき解析を進めるものである。今年度は、ニューロンの形態モデルを標準的な脳座標系であるミツバチ標準脳にレジストレーションするための前段階として、既存の標準脳を発展させる形で、振動刺激処理に関係するDorsal Lobe, Subesophageal ganglia部分の詳細な構造を組み込んだ標準脳を構築した。さらに、これまでに得られたニューロンの形態と応答のデータベースから、対象となるニューロンを選別し、それらのデータにアクセス、利用するためのソフトウェア環境を整備した。一連の成果は、INCF Congress Neuroinformatics 2018、日本比較生理生化学会、Advances in Neuroinformatics 2018などにおいて発表した。一方、これまで進めて来た研究成果の発表に努め、国際ジャーナルBMC Bioinformatics, Front. Psychol., Front. Neuroinform.、国内関連雑誌昆虫と自然において論文発表を行った。また、朝倉書店より出版された「昆虫の脳をつくる」において、本テーマの研究代表者を中心に標準脳およびニューロンの形態モデルの構築方法、標準脳へのレジストレーション方法を解説した。今年度の研究によって対象となるニューロンの形態抽出と標準脳へのレジストレーションが可能となり、最終年度にむけて回路解析への準備が整った。平成30年度は、これまでの研究成果を論文として出版することに注力したが、標準脳の拡張を行うことができ、細胞モデルのレジストレーション、解析の準備を整えることができた。振動刺激情報処理に関与するニューロンの形態モデルを標準的な脳座標系であるミツバチ標準脳にレジストレーションするための標準脳を構築することができたことにより、これまで構築したニューロン及びデータベースから選別したニューロンの形態を標準脳上にレジストレーションすることが可能となった。まだ形態モデルを構築していないニューロンについて形態モデルの構築を進め、これらについて標準脳へのレジストレーションを実施する。さらに、標準脳上での各ニューロンのコネクティビティから、仮想的なシナプス結合状態を求め、さらに、各ニューロンの応答特性を考慮して、ニューロン間のコネクションを推定する。一連の解析より、ミツバチ脳内の振動刺激の情報処理機構の神経メカニズムの解明を進める。本研究は、ミツバチのダンスコミュニケーションに関わるミツバチ脳神経回路の構造と機能の解明を目指し、研究を実施している。共同で研究を進める福岡大学の藍は、細胞内染色法及び免疫染色法によって、触角に対してダンス時と同様の振動刺激を与えた時に応答が見られるニューロンの形態及びシナプス特性、並びにそれらの電気応答を計測を進めた。この実験により得られたニューロンの形態画像について、池野はマニュアル操作と画像フィルタリングと形態自動追跡ソフトウェアを併用した新たな形態抽出、形態モデリングのプロトコルを開発し、この方法により振動刺激に対して応答が見られた介在細胞DL-Int1について形態の抽出及びモデリングを実施した。その成果については、現在、論文誌への投稿を進めており、このプロトコルを確立できたことで、これまで得られたニューロン画像について、効率よく、高い精度で形態の抽出、モデリングを進めていくことが可能となった。さらに、これらのニューロンモデルを同じ座標系にマッピングし、その接続状態を解析するためのプラットフォームとなる標準脳を構築するための詳細な脳画像の撮影を行った。撮影された画像については、すでに公開されているミツバチ全脳の標準脳に対応した形で、振動刺激の受容、処理に関する脳領域の詳細な標準脳として活用できるように、関連する脳領域の抽出及び全脳画像へのレジストレーションを進めている。脳画像の処理、変換のアルゴリズム及び利用できるソフトウェアはすでに多く開発、発表されており、それらの中で我々の画像の処理に適した手法を選択し、それらを系統立て組み合わせることにより、独自の処理プロトコルを確立した。ダンスコミュニケーションに使用されている振動刺激情報処理に関与するニューロンの形態を抽出し、その形態モデルを構築するための処理プロトコルを開発した。ニューロンの形態は応答特性及びニューロン間の接続状況に大きく寄与しており、神経回路の特性を調べていく上で、基本となる情報である。細胞内染色法によって染色、共焦点レーザー顕微鏡によって取得された画像から、ニューロンの3次元形態を再構築し、形態モデルが得られることになり、標準脳にレジストレーションしていくためのパーツとして、ニューロンモデルが利用可能となった。一方、振動刺激情報を処理していると考えられる1次聴覚領野に関する詳細な脳画像を取得することができた。この画像に基づき、1次聴覚領野およびその周辺の領域形態の抽出を行い、この部位についての標準的な脳座標系を構築していく段階となった。

また、朝倉書店より出版された「昆虫の脳をつくる」において、本テーマの研究代表者を中心に標準脳およびニューロンの形態モデルの構築方法、標準脳へのレジストレーション方法を解説した。今年度の研究によって対象となるニューロンの形態抽出と標準脳へのレジストレーションが可能となり、最終年度にむけて回路解析への準備が整った。平成30年度は、これまでの研究成果を論文として出版することに注力したが、標準脳の拡張を行うことができ、細胞モデルのレジストレーション、解析の準備を整えることができた。昨年度の研究成果として確立したニューロンの形態抽出、形態モデル構築プロトコルを振動刺激に応答するニューロンに対して適用し、これらのニューロンについて形態モデルを構築していく。さらに、関連する脳領域についての標準的な脳座標系(標準脳)の構築も同時に進めていく。これらの結果に基づき、ニューロン形態モデルを標準的な脳座標系にレジストレーションし、ニューロン間の接続状態を予測し、その結果に基づき可能性のある神経回路構造、応答特性を求める計画である。振動刺激情報処理に関与するニューロンの形態モデルを標準的な脳座標系であるミツバチ標準脳にレジストレーションするための標準脳を構築することができたことにより、これまで構築したニューロン及びデータベースから選別したニューロンの形態を標準脳上にレジストレーションすることが可能となった。まだ形態モデルを構築していないニューロンについて形態モデルの構築を進め、これらについて標準脳へのレジストレーションを実施する。さらに、標準脳上での各ニューロンのコネクティビティから、仮想的なシナプス結合状態を求め、さらに、各ニューロンの応答特性を考慮して、ニューロン間のコネクションを推定する。一連の解析より、ミツバチ脳内の振動刺激の情報処理機構の神経メカニズムの解明を進める。当初、学会への参加費用など旅費を計上していたが、招待講演などについては先方から負担をいただき必要としなかった。また、当初購入を計画していたデータ解析用のPCについても、新しい製品が販売されることが予測されたため、本テーマの進行に合わせて次年度に新たな専用PCシステムを購入するために予算を繰り越した。今年度はデータ解析、論文執筆を中心に研究を進めており、既存の設備、物品により実験を行うことができたために研究分担者は当該予算を執行しなかった。次年度は、標準脳へのレジストレーション及びその結果の検証のために実験データの取得が必要となり、今年度の予算と合わせて執行する予定である。
骨粗鬆症及び変形性関節症の発症要因の解明:長期観察住民コホートの統合と追跡

本研究では、運動器障害による要介護予防を最終目的として、和歌山県山村部、漁村部、東京都板橋区の地域住民コホートを統合し、運動器障害のなかでも、特に頻度が高いと思われる変形性関節症(Osteoarthritis : OA)と骨粗鬆症(Osteoporosis : OP)の疫学指標を確立し、前向き調査を開始し、この取り組みをROAD(Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability)と名付けた。ROADベースライン調査結果から、40歳以上を対象としてOAおよびOPの有病率を推定した。OAはX線写真でKellgren-Lawernce(KL) 2度以上と診断されたものとし、OPはDual Energy X-ray absorptiometryで、腰椎L2-4および大腿骨頸部の骨密度を測定し、日本骨代謝学会の基準を用いて診断した。その結果、膝OA(KOA)の有病率は全体でみると、男性42. 6%、女性62. 4%であり、X線で診断されるKOAの有病者数は2530万人(男性860万人、女性1670万人)となった。変形性腰椎症(LS)の有病率は男性81. 5%、女性65. 5%であり、有病者は3790万人(男性1890万人、女性1900万人)、OPの有病率は、腰椎L2-4で男性3. 4%、女性19. 2%、大腿骨頸部で男性12. 4%、女性26. 5%で、腰椎OPの有病者数は約640万人(男性80万人、女性560万人)、大腿骨頸部OPの有病者数は約1, 070万人(男性260万人、女性810万人)と推定された。これらのいずれかをもつと診断されるものの割合は男性で84. 1%、女性で79. 3%となり、推定される有病者数(40歳以上)は総数4700万人(男性2100万人、女性2600万人)と莫大な数となることがわかった。ベースライン調査に引き続き、ROADでは、2008年から2010年にかけて3年目の追跡調査を開始し、2, 674人の参加を得て完了した。この解析からKOAおよびLSの累積発生率を推定したところ、平均3. 3年の追跡で、X線上新たにKL2度以上となったKOAの累積発生率は、男性2. 1%. yr、女性3. 6%/yr、LSは男性15. 3%/yr、女性10. 5%/yrとなった。急速な高齢化が進行するわが国では、高齢者の生活の質を維持向上させるために、骨折の原因となる骨粗鬆症(Osteoporosis : OP)、および膝痛、腰痛、歩行障害の原因となる変形性関節症(Osteoarthritis : OA)の予防が焦眉の課題となってきたが、わが国におけるOP、OAの疫学研究は少なく、疾病予防対策を立てる上で大きな障害となっていた。そこで、本研究において、我々は従来長期追跡を行ってきた住民コホートにさらに長期の追跡を行うと同時に(長期コホート)、このコホートを母体として、対象者の枠を拡大し、大規模住民コホートとして新たにベースライン調査を行い情報を収集する(拡大コホート)。これらを追跡することにより、OP、OAの発生率を推定し、それらに影響を及ぼす要因を明らかにする。さらにこれら疫学指標の国際比較も行う。

これらのいずれかをもつと診断されるものの割合は男性で84. 1%、女性で79. 3%となり、推定される有病者数(40歳以上)は総数4700万人(男性2100万人、女性2600万人)と莫大な数となることがわかった。ベースライン調査に引き続き、ROADでは、2008年から2010年にかけて3年目の追跡調査を開始し、2, 674人の参加を得て完了した。この解析からKOAおよびLSの累積発生率を推定したところ、平均3. 3年の追跡で、X線上新たにKL2度以上となったKOAの累積発生率は、男性2. 1%. yr、女性3. 6%/yr、LSは男性15. 3%/yr、女性10. 5%/yrとなった。急速な高齢化が進行するわが国では、高齢者の生活の質を維持向上させるために、骨折の原因となる骨粗鬆症(Osteoporosis:OP)、および膝痛、腰痛、歩行障害の原因となる変形性関節症(Osteoarthritis:OA)の予防が焦眉の課題となってきたが、わが国におけるOP、OAの疫学研究は少なく、疾病予防対策を立てる上で大きな障害となっていた。そこで、本研究において、我々は従来長期追跡を行ってきた和歌山県山村、漁村コホートに加えて、その設立目的と追跡項目に共通点が多く、地域特性が異なる東京都板橋区のコホートを統合し(統合コホート)、この統合コホートを母体として、対象者の枠を拡大し、大規模住民コホートとして新たにベースライン調査を行い情報を収集することとした(拡大コホート)。この二本立てのコホート設定には、発生率を推定するのに必要なコホートの追跡期間を短縮し、さらに新しい疾病概念や診断、治療方法にも対応できるという利点がある。本年は、まず和歌山、板橋の拡大住民コホートのベースライン調査結果を統合し、3,040人の一般住民からなる骨関節疾患予防データベースを完成した。このデータベースから、日本骨代謝学会骨粗鬆症診断基準をもちいてOPの有病率を求めたところ、腰椎L2-4で男樫3.4%、女性19.2%、大腿骨頭部で男性12.4%、女性26.5%となった。ここから本邦のOP患者数(40歳以上)を推定すると、腰椎OPの密着数は約640万人(男性80万人、女性560万人)、大腿骨頭部OPの患者数は約1,070方人(男性260万人、女性810万人)と推定された。次に膝、腰椎XX線写真を用いて、Kellgren-Lawrence法grade2以上をOAありとした場合の膝、腰椎のDAの有病率を検討したところ、膝OAの有病率は男性42.0%、女性61.5%であった。一方、腰椎OAの有病率は男睦80.6%、女性64.6%であった。ここから本邦のOA患者数(40歳以上)を推定すると、X線で診断される膝OAの患者数は2530万人(男性860万人、女性1670万人)、腰椎OAの患者数3790万人(男性1890万人、女性1900万人)となり、従来の試算よりもはるかに多いことがわかった。急速な高齢化が進行するわが国では、高齢者の生活の質を維持向上させるために、骨折の原因となる骨粗鬆症(Osteoporosis : OP)、および膝痛、腰痛、歩行障害の原因となる変形性関節症(Osteoarthritis : OA)の予防が焦眉の課題となってきたが、わが国におけるOP、OAの疫学研究は少なく、疾病予防対策を立てる上で大きな障害となっていた。そこで、本研究において、我々は従来長期追跡を行ってきた住民コホートにさらに長期の追跡を行うと同時に(長期コホート)、このコホートを母体として、対象者の枠を拡大し、大規模住民コホートとして新たにベースライン調査を行い情報を収集した(拡大コホート)。初年度には長期コホートの追跡と同時に拡大コホートのベースライン調査を終了し、3,040人の一般住民からなる骨関節疾患予防データベースを完成した。本年度は、まず長期コホート結果から、40-79歳の男女の腰椎でのOP発生率を、男性55.6/10,000人年、女性231.7/10,000人年と推定した。
リアルタイムPCR法を用いた骨浸潤癌の術中迅速診断法に関する基礎研究

癌の外科的手術では病変の肉眼的辺縁から経験的安全域を設定し切除する。従来、病変切除断端部における癌細胞残存の有無を確認する目的で軟組織については凍結切片による術中迅速病理診断が行われてきた。しかし、骨浸潤を認める癌では骨組織が切除断端となっているのにも関わらず、現状では経験的な安全域での切除が行われるのみで、癌細胞の有無確認は不可能である。それは硬組織を含む試料では長時間を要する脱灰操作なくしてはミクロトームの刃が立たないため、軟組織と同様の診断法を適応できない事による。癌の浸潤様式は個々様々であるため、現実的には必要以上に広範囲の切除が行われているケースや、取り残しにより再発を認めるケースがある。近年、Polymerase Chain Reaction (PCR)法の普及により、1細胞レベルの微量な核酸を増幅し検出することが可能となり、癌細胞で特異的に発現している遺伝子のmRNAをPCR法を用いて増幅することが可能になった。更にリアルタイムPCR法の開発により迅速性、定量性が向上してきたため、同手法を利用した骨浸潤癌切除断端部における術中迅速診断に関する研究を計画した。本年度はまず(1)担癌マウスの作成と(2)脱灰標本切片によるIn-situ hybridizationによる癌細胞の局在部位同定をする予定としていた。担癌マウスを作成した後にマウス脛骨・大腿骨において規格化された脱灰切片標本を作る必要があった。また、H-E標本とIn-situ hybridization標本の作製を行い状態の良い標本を作るためには新鮮な試料から安定して迅速に作製することが必要であると考えた。そこで本研究では手始めに担癌マウス作成後の試料作製に当り手技の安定化を図るため実験器具の作製を行った。本実験器具の作製はフルヤ工業(株)に依頼して行った。設計・試作まで行った段階の平成15年6月中旬に一身上の都合が生じ、研究継続が困難な状況となったため本研究を中止することとなった。平成15年6月末日付にて当研究施設を辞職することとなったため、今後行う必要があった試作実験器具の評価は、予定していた担癌マウスの作成が未実施であるため未だ出来ない状態で本研究を中断した。
DNA合成に干渉する非コード配列での複製フォーク適応機構の研究

非コード領域は、脆弱部位、組換えホットスポット、へテロクロマチン、テロメア、セントロメア等、通常の配列と違う特性を持つ領域で、これらはDNA複製の進行に干渉する。染色体が安定に維持されるには、これら領域で複製フォークの機能適応が重要である。本課題ではDNA合成干渉の機能を持つヒトの非コード配列を単離する。さらにそのような配列でのヒト複製関連因子の挙動を解析し、ヒト細胞で非コード配列において複製フォークがどのようにして機能的適応をしているかを解明することを目的としている。これまでに、脆弱配列、セントロメア、ウイルス由来の末端反復配列を、SV40ウイルス複製開始点を持つpcDNAベクターに挿入した。これらをSV40T抗原発現のヒト培養細胞に一過的に導入し、SV40複製開始点依存的な複製活性を制限酵素DpnIに対する感受性から測定した。その結果、脆弱領域由来のイントロン配列、セントロメア由来のアルフォイド配列、ウイルス由来の末端反復配列で複製能が約半分になる有為な複製干渉が見られた。ウイルス由来の末端反復配列に関しては、ウイルス核抗原がこの配列に結合することが知られている。さらにこの核抗原は宿主複製因子RFCと強く結合する。我々は、この核抗原とRFCの結合が、複製クランプPCNAの効率のよい末端反復配列DNAへのロードディングに寄与することを示した。これは非コード配列に対してクランプが特異的にロードされることを示唆する。27年度が最終年度であるため、記入しない。染色体が安定に維持されるには、この領域で複製フォークの機能適応が重要である。本課題ではヒト細胞の非コード配列からDNA合成干渉配列を抽出し、この配列でのヒト複製関連因子の挙動を解析し、複製フォークの機能的適応機構の解明を目的としている。これまでに、脆弱配列、セントロメア、ウイルス由来の末端反復配列を単離し、出芽酵母YCpベクター、SV40ウイルス複製開始点を持つpcDNAベクターに挿入した。前者では出芽酵母野生株でのプラスミド安定性の測定を行った。いくつかの配列で、安定性への影響を示唆する結果が出たが、十分に有意と言えなかった。これに対して後者DNAについては、SV40T抗原発現のヒト培養細胞に一過的に導入し、複製能を制限酵素DpnIに対する感受性から測定した。その結果、さまざまな非コード配列で、この系の複製における干渉が見られた。このような複製干渉が見られたヘルペスウイルスの1種の末端反復配列については、このウイルス由来の核抗原は、この末端反復配列に結合するとともに宿主複製因子RFCに強く結合することが報告されている。我々の解析で、核抗原とRFCの結合によって、複製クランプPCNAが効率よく末端反復配列DNAにロードされることを明らかにした。したがって、非コード領域の複製と複製因子の特異的リクルートの間につながりがあることが示唆された。用意した代表的非コード配列について、ヒト細胞でのSV40ウイルス複製開始点依存的な複製を使って、複製干渉を解析することが可能になった。この解析系を使い、ウイルス末端反復配列に複製干渉があることを見いだした。またそのウイルスの核抗原と宿主複製因子RFCの特異的結合を基にして、この反復配列に両者の結合を介した効率よいPCNAのローディングがあることを示した。これは非コード配列の複製干渉に対して複製因子の特異的リクルートが起きることを示唆した重要な知見と考える。1.非コードDNA配列について、ヒト細胞、酵母細胞を使って複製進行の安定性の程度を定量的に進める。これに伴い、複製に関係した変異、薬剤の複製干渉への影響を解析する。2.複製干渉の見られた非コードDNA配列について、各ローダー、クランプの結合活性、結合特異性の解析を行い、複製干渉配列への複製因子のリクルートについて関連性を明らかにする。3.精製したヒト

DNAポリメラーゼを使い、これら非コードDNA配列上のDNA合成モードを解析する。さらに各クランプ、ローダーを含む各種複製因子存在下でのDNA合成モードの変化を解析する。これらの解析結果を基にして、特異的複製因子のリクルートによる非コードDNAの複製モードの切り替えについての知見を集め、それが非コードDNA安定性維持に重要であることを示す。27年度が最終年度であるため、記入しない。
金ナノディスクペアの局所表面プラズモン共鳴を利用した光計測型応力センサの研究

本研究は、物体内部に働く力を非侵襲的に計測する、光読み取り型の極微小な応力計測センサを提案する。そのために、金属ナノ粒子が持つ局所表面プラズモン共鳴効果を利用する。エラストマ基板上に配置された、約20nmのギャップを持つ、直径約100nm、高さ約50nmの2枚の金ナノディスクによるペア構造を製作した。エラストマ基板に歪を与えた状態でスペクトル計測を行い、ギャップの伸縮に応じて金ナノディスクペアの散乱光スペクトルが変化することを確認し、歪を光学的に読み取ることで応力を計測できることを確認した。本センサはsub μmの極小サイズに構成可能なので、埋め込みの侵襲を抑えた応力計測が実現可能となる。本年度は、センサの感度応力方向の多軸化に取り組んだ。前年度までに確立したセンサ試作プロセスを用い、前年度構築したシングルペア散乱光計測用の暗視野顕微鏡セットアップを用いてスペクトル計測を行った。多軸化の方法として着目したのは、入射線偏光の方向とナノ粒子ペアの配列方向の関係により、散乱スペクトルのピーク位置が変化する現象である。、DDSCATシミュレーションソフトウェアを利用した散乱計算の結果から、入射線偏光がペアの配列方向と平行な場合には、散乱光のピーク波長が最も長波長側に位置することが示唆された。さらに、入射偏光とペアの配列方向がなす角度を大きくしてゆくにつれ、ピーク波長が短波長側にシフトし、最終的に角度が90°のときに短波長の極小値を示すことが同様に示唆された。実験的にこのことを確かめたところ、入射偏光とペア配列の方向を変えるにしたがい、0°のときには約620nmにピーク波長をもつ赤色散乱光を示していたペアが、角度の増大により青色側に色を変え、90°のときに約550nmに波長ピークを持つ緑色の散乱光を示すことがわかった。以上により、本提案のセンサを利用して、計測時の入射線偏光の方向をコントロールしつつ、散乱スペクトル計測を行うことで、数百nmの非常に局所的な領域に作用する応力を、応力の方向を含めて取得可能となることがわかった。従来、歪ゲージなどの応力センサは、小さくとも数100μmのセンササイズを持ち、なおかつ電気配線などを必要とした。このため、ナノメートルサイズの局所域の応力計測には不適であったが、今回の提案するセンサにより、こうした局所応力をワイヤレスに計測する技術を実現できたといえる。本年度は、昨年度までの円形タイプの粒子形状をロッド形状に変更し、散乱特性の計算による検証と散乱スペクトル計測による実験的検証を行った。長さ120nm、幅50nm、高さ50nmの寸法を持つロッド形状に関して散乱計算を行った。線偏光入射方向がロッドの長手方向と平行の場合と直交する場合を比較すると、電磁波が感じる粒子サイズは前者の場合は120nmであり、後者の場合は50nmとなることが定性的にいえる。これにより、単一のナノ粒子の線偏光入射方向に関する共鳴散乱のコントラスを大きく高められる。つまり、入射線偏光方向がロッドに平行のときは大きな散乱が得られるが、直交する場合には無視できる程度の散乱強度が得られることを意味する。多軸センサを作るためには、1μm程度の寸法内に複数の軸に対応した粒子ペアを複数個配置する必要がある。読み出したい軸方向の応力のみを計測するためには、他の軸に起因する散乱信号の混入を防ぐ必要がある。ロッドの入射線偏光方向とロッド長軸が成す角度に依存した高コントラストな特性を利用することで、ある軸の散乱光を読みだしているときには、他の軸からの散乱は無視できる強度となる。つまり、粒子ペアが近接して複数存在していても、単一の方向に沿った応力のみを検出可能であることが示された。このロッド型の粒子を電子線直描技術を用いて製作した。製作精度の限界のため、ロッドの寸法は長さ140nm、幅79nm、高さ50nm程度となり、ギャップは20nm前後でばらつきが見られた。この粒子ペアをPDMS上に転写して散乱光を計測し、円形タイプのときと同様に一軸応力計測が可能であることを確認した。また、長軸方向が直交する二つの粒子ペアが1μmの距離に近接して存在した状況で散乱計測を行った。このとき、非計測対象となる軸の粒子ペアからの散乱光混入は見られず、計算結果の正しさが実験的に裏付けられた。本年度は、電子線描画技術の向上と、転写効率の向上に取り組んだ。電子線描画技術に関して、レジストの薄膜化(100nm厚)により精度向上がはかられた。長さ110nm、幅40nm、高さ50nmの金粒子に対し、ギャップ間隔20nm50nm程度の微細ギャップで配置できるようになった。

エラストマー基板としてシリコーンゴムPDMSを用いてドライエッチングによる転写を行い、ほぼパターンずれなく転写可能であることを確認した。また、暗視野顕微鏡を用いた散乱光スペクトルセットアップを構築した。透過型の顕微鏡を暗視野構成とし、光路中に線偏光素子を組み込んだ。撮像系にビームスプリッタを組み込み、サンプルの顕微画像の狙った箇所(直径5μm程度)の分光が可能な構成を組み上げた。これにより、単一の粒子ペアの散乱光スペクトルを取得可能となった。この実験系を利用して、散乱スペクトルの粒子間隔依存性を検証した。この場合には、シリコーンゴム基板には変位を与えず、静的な条件下で実験を行った。その結果、直径120nm、高さ80nmの金粒子を用いた場合に、ギャップ間隔が広がるに従い、散乱波長ピークが青色方向にシフトしていることが確認できた。これは、シミュレーション結果とも整合的である。また、ギャップを動かしたところ、ギャップが小さくなると赤色方向に、ギャップが大きくなるにつれて青色方向にピーク波長が変位することを確認した。以上の結果により、ナノ粒子ペアが光学的な力センサの素子として有効に機能しうることを確認できたといえる。当初予定していた、センサの多軸化に向けて取り組み、ペアの配列方向に並行な偏光入力により、配列方向の応力を読み取り可能であることが確認された。これにより、将来的には、複数方向、例えばロゼッタ状に配列した複数のナノ粒子ペア群を用いて、平面応力を決定できる技術を確立したことになり、おおむね順調な研究成果を得られているといえる。今年度の当初目的に記載していた、製作技術の確立と実験系の構築、そして、ギャップ距離に依存したナノ粒子の散乱特性変化の特性確認、以上の3つの当初目標の項目を達成しているため、順調に進展していると判断した。現在、粒子の形状は円形であるが、DDSCATなどの散乱計算により、形状がロッドなど縦横にアスペクト比を有する形状のときに、入力線偏光の方向によるピークシフトが、よりシャープになることがわかりつつある。今後は、この方向を進めて、応力計測時のS/Nや他粒子ペアとのクロストークを減らすことをめざす予定である。今後は、センサの感度応力方向の多軸化に取り組む。平成23年度に利用したナノ粒子は円形であったため、今年度はロッド形状など複数の形状を試作し、偏光特性の向上に取り組む。また、各軸に対応する粒子ペアの相互の間隔を密にできればセンサのサイズが小さくなることが期待されるが、密になりすぎると粒子同士の近接場相互作用が発生するおそれがある。シミュレーションによる分析を併用することで、これらの問題に取り組んでゆきたい。粒子の形状と散乱スペクトルの関係について、シミュレーションを含め、検証を行う。基本的な計測系は前年度に組み上げたので、その装置を改造など微調整する目的で研究費を使用する。また、金属などの材料や電子線直描の機器利用料金に研究費を使用する予定である。
モデルタンパク質を用いたレチナ-ルタンパク質の発色機構及び機能の解析

レチナ-ルタンパク質は発色団レチナ-ルを共通に持つタンパク質であるが、タンパク部分が異なることにより、色・機能が異なる。バクテリオロドプシン・視物質・レチノ-ル結合タンパク質・レチノクロムについて発色機構・機能発現について比較した。バクテリオロドプシンについては部分ペプチドを用いて再構成し、その性質を調べた.化学的に合成したヘリックスA及びヘリックスBと天然のバクテリオロドプシンから調製した残りのヘリックスCーGを用いて再構成出来た。天然のものと同じ色のものと、480nm付近に吸収極大を持つものが生じた。これらは熱的に平衡にあり、各々個々に光反応サイクルを起こした。バクテリオロドプシンの発色にヘリックスAとBに有るアミノ酸残基が関与していることを示している。この研究を系統的に行うために組換えDNA技術により大腸菌でバクテリオロドプシンの部分ペプチドを合成させることに成功した。また機能発現時にへリックスBとGが動くことをX線回折実験から明かにした。視物質については各種動物の視物質のアミノ酸配列と色を比較した。脊椎動物では5色を基本として視物質遺伝子が進化してきたことが強く示唆された。各系統で保存されているアミノ酸残基が各色を発色させるのに働いているものと思われる。レチノ-ル結合タンパク質と同様βバレル構造を持つβラクトグロプリンを用いてレチナ-ル結合実験を行なった。結合状態を示す明確なスペクトル変化は検出出来なかった。そこでレチナ-ルとブチルアミンとから作ったシッフ塩基及びそのプロトン化シッフ塩基を結合させたが、結合定数が小さく、結合産物の解析に工夫が必要であることが分かった。レチノクロムの発色の基本として他のレチナ-ルタンパク質と同様プロトン化シッフ塩基結合をしていることによることが明らかになった。また機能発現時に、カルボキシル基の脱プロトン化を伴っていることが分かった。レチナ-ルタンパク質は、視物質のように、光情報を変換するもの、バクテリオロドプシンのように、光エネルギ-を電気化学的エネルギ-に変換するもの、レチノクロムのように光をコファクタ-として利用して異性化酵素のように働くものなど、タンパク質によってその機能は異なる。しかし、光を吸収する発色団はレチナ-ル(ビタミンAアルデヒド)である。遊離のレチナ-ルは近紫外部に吸収を持つが、色素の色はタンパク質によって異なっている。これらの差はタンパク部分の差にあるが、レチナ-ルタンパク質が膜タンパク質で結晶化が困難でまだ成功していないので、機能、色の差の実体が何であるのか明確でない。そこで、本申請研究では、水溶性で分子量(21kD)も小さくかつ結晶化もされ、3次元立体構造が明らかになっているレチナ-ル結合タンパク質を用いて、遺伝子操作でモデルタンパク質を作り、各種あるレチナ-ルタンパク質の差異の起源を明らかにすることを目的としている。本申請研究でモデルタンパク質とするレチノ-ル結合タンパク質は、既にそのアミノ酸配列や、三次元立体構造が明らかにされている。そこで、それらの報告をもとに、レチナ-ルを結合して視物質やバクテリオロドプシンのように発色する可能性のあるタンパク質の設計をした。そして、レチノ-ル結合タンパク質の一次構造は明らかになっているので、そのアミノ酸配列に従って、DNA合成機で人工的にcDNAを合成した。合成したcDNAを発現プラスミドに組み込み、それで大腸菌を形質転換し、タンパク質を大量に作るように工夫している。

レチナ-ルタンパク質は、視物質、バクテリオロドプシン、レチノクロムなどあるが、タンパク質によってその機能は異なる。しかし、光を吸収する発色団はレチナ-ルである。遊離のレチナ-ルは近紫外部に吸収を持つが、色素の色はタンパク質によって異なっている。これらの差は、タンパク質部分の差にあるが、レチナ-ルタンパク質が膜タンパク質であり結晶化が困難で、結晶解析はまだ成功しておらず、機能・色の差の実体が何であるのか明確でない。そこで、本申請研究では、立体構造の比較的明らかにされているものを対象として、遺伝子操作の助けを借りて、各種あるレチナ-ルタンパク質の差異の起源を明かにすることを目的とする。レチノ-ル結合タンパク質と同様βバレル構造を持つβラクトグロブリンを用いてレチナ-ル結合実験を行なったが、結合状態を示す明確なスペクトル変化は検出出来なかった。プロトン化レチナ-ルブチルアミンシッフ塩基を結合させたが、結合定数が小さいことが分かった。バクテリオロドプシンは膜を貫く7本のαヘリックス(各ヘリックスをABCDEFGと名付ける)からなる。7本のαヘリックスを4本と3本に分けたペプチドに対応するDNAを作った。これを発現ベクタ-に入れ、大腸菌で発現させ、分離精製し、再構成実験を行なっている。ヘリックスA及びBをそれぞれ化学的に合成し、それとバクテリオロドプシンをキモトリプシン処理して得られたヘリックスCーGを含むペプチドからバクテリオロドプシンを再構成した。この産物は天然のものと同様560nmに吸収極大を持つもの(P560)と、480nmに吸収極大を持つもの(P480)の平衡混合物であった。ヘリックスAとBの間のペプチドを切断することによってこの現象が起こる。ヘリックスA、Bに色に影響を与える残基があることが予想されるので以後、DNAを用いて変異タンパク質を作り検討する。レチナ-ルタンパク質は発色団レチナ-ルを共通に持つタンパク質であるが、タンパク部分が異なることにより、色・機能が異なる。バクテリオロドプシン・視物質・レチノ-ル結合タンパク質・レチノクロムについて発色機構・機能発現について比較した。バクテリオロドプシンについては部分ペプチドを用いて再構成し、その性質を調べた。化学的に合成したヘリックスA及びヘリックスBと天然のバクテリオロドプシンから調製した残りのヘリックスCーGを用いて再構成出来た。天然のものと同じ色のものと、480nm付近に吸収極大を持つものが生じた。これらは熱的に平衡にあり、各々個々に光反応サイクルを起こした。バクテリオロドプシンの発色にヘリックスAとBに有るアミノ酸残基が関与していることを示している。この研究を系統的に行うために組換えDNA技術により大腸菌でバクテリオロドプシンの部分ペプチドを合成させることに成功した。また機能発現時にヘリックスBとGが動くことをX線回折実験から明かにした。視物質については各種動物の視物質のアミノ酸配列と色を比較した。脊椎物動では5色を基本として視物質遺伝子が進化してきたことが強く示唆された。各系統で保存されているアミノ酸残基が各色を発色させるのに働いているものと思われる。
車車間ネットワークの流動性を隠蔽する静的オーバレイネットワーク

本研究では,車車間ネットワークの流動性を隠蔽しその上位に安定して存在する静的なネットワークを構築する手法を考案している.これにより,多地点間データ共有アプリケーションや無線スポットのエリア拡張によるインターネットサービスの提供,交通量に応じた連動信号制御などのアプリケーションを容易に展開できるプラットフォームの実現を目指す.車車間通信を用いてデータをより多くの車両に配信するシナリオに基づくシミュレーション実験により,高いデータ配信率で安定的にデータ配信を行えることを確認した,本研究では,車車間ネットワークの流動性を隠蔽しその上位に安定して存在する静的なネットワークを構築する手法を考案している.これにより,多地点間データ共有アプリケーションや無線スポットのエリア拡張によるインターネットサービスの提供,交通量に応じた連動信号制御などのアプリケーションを容易に展開できるプラットフォームの実現を目指す.車車間通信を用いてデータをより多くの車両に配信するシナリオに基づくシミュレーション実験により,高いデータ配信率で安定的にデータ配信を行えることを確認した,本研究では、車車間ネットワーク(VANET)の流動性を隠蔽しVANETの上位に安定して存在する静的なオーバレイネットワークを構築する手法を考案している。このオーバレイネットワークは、VANETを構成する車両の物理的な移動に関わらず、一定の地理区画ごとに、ルータ機能とストレージ機能を備えた静的仮想ノードを提供する。隣接区画の仮想ノード間はオーバレイリンクで接続され、ある仮想ノードへ送信されるデータはその仮想ノードの区画の車両へと転送される。したがって、全体としてはあたかも静的なメッシュネットワークのように振舞う。これにより、多地点間データ共有アプリケーションや無線スポットのエリア拡張によるインターネットサービスの提供、交通量に応じた連動信号制御など、多様なアプリケーションをあたかも静的ネットワークで実装するように実現できるネットワーク環境の実現を目指している。本年度はこのプロトコルの基本設計を行った。具体的には、下位ネットワークとなるVANETの基本アーキテクチャ設計、オーバレイネットワークの基本アーキテクチャ設計、ならびに仮想ノード担当車両選出アルゴリズムと仮想ストレージ構成アルゴリズムの考案を行った。予備的なシミュレーション実験により通信の安定性に関する基本性能を確認した。その結果、単純に車車間ルーティングを用いて2車両間で通信を行う場合と比較し、より安定したパケット到着率が得られることが確認できた。今後はこの結果をもとに、実環境における性能調査のためテストベッド上でのプロトタイプ実装を行う予定である。本研究では、車車間ネットワーク(VANET)の流動性を隠蔽しVANETの上位に安定して存在する静的なオーバレイネットワークを構築する手法を考案している。本年度はこのプロトコルの詳細設計と評価を行っている。シミュレーション実験により、VICSなどの路側機から発信されるデータを車車間通信を用いてより多くの車両に配信するシナリオを設定し、データ配信確率と無線通信の安定性を評価した。その結果,高いデータ配信率で安定的にデータ配信を行えることを確認した。今後は19年度に得られた結果と合わせ、より現実性の高いトラフィックシミュレータを利用して様々なデータやアプリケーション、車両密度が異なる交通状況などにおける提案手法の有用性を示していく予定である。
脊髄損傷に対する遺伝子治療

高気圧酸素がラット急性脊髄損傷におけるiN0SとGDNFへ与える影響方法:急性脊髄損傷作成後30分以内にHBO施行。1回のみをA群、その後も行なった群をB群、脊髄損傷のみをコントロールとした。損傷脊髄から経時的にtotal RNAを抽出しRT-PCRでGDNFmRNAとiNOSmRNAのsingle bandの検出を確認後Light cyclerで定量化。結果:GDNFmRNAとiNOSmRNAはHBO投与1日後、A・B群ともコントロールと比べ減少したが2日以降に差は認めず、A群・B群間にも差は認めなかった。考察:HBOはGDNFmRNAとiNOSmRNAの量という観点からは損傷後30分以内に効果があり以後回数を増やしても効果は期待できない。ラット脊髄損傷での経時的なGDNFの発現方法:急性脊髄損傷を作成、損傷脊髄からtotal RNAを抽出しGDNFmRNAの発現の経適を定量分析。また抗GDNF抗体を用いた免疫染色を行う。結果:RT-PCRではGDNFmRNAは損傷後30分で上昇、3時間でコントロールの10倍に達し減少、4週でコントロールと同程度に戻った。免疫染色ではGDNFは脊髄横断面全体に散在。コントロールではGDNF陽性細胞は脊髄前角にあるneuronと思われるNSE陽性細胞に弱く存在、ED-2,OX-42,GFAPと重なりは認めず。損傷後1日では損傷中心部にNSE陽性細胞はみられず、GDNF陽性細胞はED-2,OX-42と重なりがみられGFAPとは重ならなかった。GDNFはコントロールではneuron、損傷後はmacrophage, microgliaに存在すると考えられた。孝察:受傷後数時間でGDNFmRNAがup-regulateされていた。免疫染色ではGDNFはmicroglia, macrophageに存在し、損傷後の組織保護・修復に関与していると推察された。【結果】RT-PCRではGDNF mRNAは損傷後30分で上昇を始め、3時間でcontrolの約10倍のピークに達した。その後徐々に減少していき、損傷後4週にはcontrolとほぼ同程度のレベルに戻った。免疫染色ではGDNFは損傷部だけでなく脊髄横断面全体に散在していた。controlではGDNF陽性細胞は脊髄前角にあるneuronと思われるNSE陽性細胞に弱く存在しており、ED-2,OX-42,GFAPとは重なりは認めなかった。損傷後1日の脊髄では、損傷中心部ではNSE陽性細胞はみられず、GDNF陽性細胞はED-2,OX-42と重なりがみられた。GFAPとは重ならなかった。よってGDNFはcontrolではneuronに、損傷後にはmacrophage, microg1iaに存在していると考えられた。【考察】今回定量的RT-PCRによりGDNF mRNAは脊髄損傷後数時間という非常に早い段階でup-regulateされていることがわかった。また免疫染色ではGDNF蛋白の存在部位が受傷を契機にneuronからmicroglia, macrophageといった炎症性細胞にshiftしていることが示された。in vitroでは、炎症性サイトカインであるIL-1β,IL-6,TNF-αやFGFなどがグリアあるいは神経由来の培養細胞においてGDNF産生を促すとする報告がされているが、in vivoでもそれらのサイトカインが損傷後早い段階で、遺伝子レベルでGDNF発現を調節する働きがあるかどうかは定かでない。今後受傷後数時間以内に転写レベルでGDNF発現を促進する因子が何であるかを特定していく必要がある。

生物学的意義としては、損傷後早期のGDNFのmacrophage,microgliaからのparacrine secretionがneuronに対して保護的に働く機能を有しているのかもしれない。RT-PCRではGDNF mRNAは損傷後30分で上昇を始め3時間でcontrolの約10倍、その後徐々に減少し損傷後4週でcontrolと同程度に戻った。免疫染色ではGDNFは損傷部だけでなく脊髄横断面全体に散在していた。ControlではGDNF陽性細胞は脊髄前角にあるneuronと思われるNSE陽性細胞に弱く存在しED-2,OX-42,GFAPと重なりは認めなかった。損傷後1日では、損傷中心部ではNSE陽性細胞はみられず、GDNF陽性細胞はED-2,OX-42と重なりがみられた。GFAPとは重ならなかった。GDNFはcontrolではneuronに、損傷後はmacrophage,microgliaに存在していると考えられた。今回定量的RT-PCRによりGDNF mRNAは損傷後数時間という早い段階でup-regulateされていることがわかった。免疫染色ではGDNF蛋白の存在部位が受傷を契機にneuronからmicroglia,macrophageといった炎症性細胞にshiftしていることが示された。In vitroでは炎症性サイトカインであるIL-1β,IL-6,TNF-αやFGF等がグリア或いは神経由来の培養細胞においてGDNF産生を促すと報告されているが、in vivoでもそれらのサイトカインが損傷後早期に遺伝子レベルでGDNF発現を調節する働きがあるかは定かでない。今後受傷後数時間以内に転写レベルでGDNF発現を促進する因子が何であるか特定する必要がある。生物学的意義としては、損傷後早期のGDNFのmacrophage, microgliaからのparacrine secretionがneuronに対し保護的に働く機能を有しているかもしれない。今後はGDNF産生性のadenovirus vectorを導入し遺伝子治療の可能性と有効性を組織学的、運動機能学的に検討する。
靴の設計を目的とした歩行に関する基礎的研究

1.立位時における足型計測の実施について(1)20歳代の女子70名と65歳以上の女子80名、合計150名について、足部の生体計測とフットプリントおよび足の外郭投影図の採取を実施し、データの多変量解析を行い、立位時の足型特性について、若年層と高齢層の足型の差異等、靴の設計に際して有効な知見を得ることが出来た。それらの成果は1993年5月の日本家政学会において口頭発表をする予定ですでに申し込み済みである。2.歩行時の足型(特にボールジョイント部)の変化の把握(1)被験者5名を用いて、歩行時の足型の石膏採りを行い、従来から明確なデータを欠いていたボールジョイント部周辺の変化を立体的に捉え、靴の設計に有効なデータを得ることが出来た。今後はモデル数を増やし、足底部の柔軟度の設定等いくつかの補足実験を行なった後、学術誌への投稿を予定している。3.着用靴の種類あるいは体格による歩行様態の特性の検討(1)成人女子の被験者20名を用いて、素足・ロウヒール・ミドルヒール・ハイヒール着用時の歩行特性を、床反力測定装置および高速度撮影装置により測定した。解析の結果、履物別による歩行特性のいくつかの知見を得ることが出来た。(2)今後の展開としては、歩行環境として階段歩行を取り上げる必要があるので、生活環境における階段の実態調査を行い、それらに基づくいくつかの階段のモデルを作成し、解析法等を検討のため予備実験を行なっているところである。