hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
葉層構造の多面的研究

特異多様体の埋め込みに対するリーマン・ロッホの定理をコサイクルレベルで証明し,それを基に特異多様体上の連接層の特性類を導入,計算した。森山洋一は,非ユニモデュラー・リー群の余次元1の局所自由な作用の力学的,定性論的研究を行い,リー群が可解の場合には,より簡単な形のリー群の作用についての研究に帰着できることが判明した。さらに,リー群が半単純の場合について,現在研究中である。高村政志は葉層構造と接触構造を融合したコンフォリエイションを研究中である。本研究の目的は、広く複素力学系などを含めた意味での葉層の構造、性質などを研究することであった。研究代表者(西森敏之)は、この数年、高余次元の葉層構造の定性論を展開するために、相似変換擬群の定性論を研究してきた。中心的なテーマは葉層構造の定性論の古典的諸定理の高余次元のアナロジーをつくることであり、サックスティーダーの定理のアナロジーとして、相似変換擬群においてバブルを持つ軌道の閉胞にある縮小元の不動点が存在することを示した。今回の研究では、バブルを持つ軌道がどういう条件の下に現れるかを調べた。結果としては、狭義のセミプロパーな軌道については、その軌道がバブルをもつ軌道であるための必要十分条件はその軌道上に有界な乗法的関数が存在することであるという定理が得られた。さらにいえば、ほとんどバブルをもつ軌道であるための条件は正の有界でほとんど乗法的な関数が存在することと同値である。証明のポイントはサックスティーダー・システムにおける狭義のセミプロパーな軌道の各点は空でない開集合であるテリトリーをもつということである。研究分担者の諏訪立雄は、特異正則葉層の留数について研究し、成果を得た。研究分担者の森山洋一と高村政志はローレンツ計量をもつ多様体上の全測地的葉層について研究し時間的葉、空間的葉、光的葉についての基本的な例を検討し知見を得た。
ファゴサイトーシス時に働くシグナルカスケードのリアルタイム解析

1,PKC分子種の中でβIPKCとεPKCのみが、食胞膜に限局して一時的に集積すること、この2種の集積様式が異なっていることをつきとめた。さらに、βIPKCの集積機序の詳細な解明に努め、βIPKCは食胞膜で限局的に産生されるdiacylglycerolとオシレーションを伴う細胞内のカルシウムの上昇により、オシレーションを伴って食胞膜に限局的に集積することがわかった。2,βIPKCのファゴサイトーシス時における機能を解明するため、カルシウム依存性PKCの選択的阻害剤を用いて、Fcγreceptor刺激時の活性酸素産生を測定した。活性酸素の産生を(1)細胞外への活性酸素産生、(2)食胞内への活性酸素産生に分けて考えると、(1)はβIPKCに完全に依存したが、(2)は部分的に依存していた。3,さらにPKCの機能を調節していると考えられるDGKのなかでカルシウム依存性のある分子種に注目したところ、DGKβのみがファゴサイトーシス時に集積した。活性酸素の産生は、DGK選択的阻害剤で処置すると、特に細胞外への活性酸素産生が著名に増加した。さらにこの阻害剤処置時のβIPKCの集積は著名に増強した。以上のことから、Fcγreceptorを介したファゴサイトーシスにおいて、細胞外への活性酸素の産生は、βIPKCにより制御されており、その調節をDGKβが行っていることがわかった。4,さらにβIPKCの基質であるp47^<phox>も食胞膜に限局的に集積することをつきとめた。以上のことから、Fcγreceptorを介したファゴサイトーシス時における活性酸素の産生は、食胞で限局するように厳密に制御されていることが推測された。そこで電子顕微鏡を用いてFcγreceptorを介したファゴサイトーシス時における活性酸素の産生部位を検索したところ、食胞に限局していた。以上の成果は、現在投稿中である。
マウスランゲルハンス細胞の遊走に及ぼす紫外線の影響

UVBの免疫抑制機序を知る目的で,UVBのマウスランゲルハンス細胞(以下LC)の遊走に及ぼす影響を検討した。UVB照射によるLCのインテグリン分子の発現およびインテグリン分子を介した細胞外基質(ファイブロネクチン,ラミニン)との接着性の変化,ケモカインレセプター(CCR6,CCR7)の発現およびリンパ節への遊走に関与するケモカインSLCに対する走化能を検討した。さらに真皮内のリンパ管へのマウス樹状細胞の遊走に対する影響を検討した。(方法)1.マウス表皮細胞浮遊液にUVB照射を行い,培養後,LCを精製し,(1)インテグリン分子の発現を解析した。(2)cell sorterを用いてLCを分離し,a)細胞外基質でコーティングしたプレート上で培養し,接着率を測定した。b)チャンバー上にLCを投与し,SLCを添加したチャンバー下に遊走したLC数を測定した。c)RNAを抽出し,RT-PCR法にてケモカインレセプターのmRNAの発現の変化について解析した。2.UVB照射した皮膚全層の組織培養を行い,真皮内リンパ管への樹状細胞の遊走を免疫組織染色にて検討した。(結果)1 (1)UVB照射によりα4インテグリン分子の発現が低下した。α5,α6,β1およびβ4インテグリン分子の発現に変化は見られなかった。(2)UVB照射により,a)ファイブロネクチンへの接着は低下したが,ラミニンでは変化が見られなかった。b)チャンバー下に走化する細胞数の減少した。c)しかし,CCR6および7のmRNAの発現の変化は見られなかった。2.リンパ管内樹状細胞によるcords像の形成がUVB照射により阻害された。(結論)UVB照射によりα4インテグリン分子の発現の低下する事でファイブロネクチンへの接着能が低下し,さらにSLCに対する走化能も低下した。また組織培養にてリンパ管内への遊走も阻害される事が予想された。以上より,UVBによりLCのリンパ節への遊走が阻害される事が予想された。UVBの免疫抑制機序を知る目的で、UVBのマウスランゲルハンス細胞(以下LC)の遊走に及ぼす影響を検討した。UVB照射によるマウスLCのインテグリン分子の発現およびインテグリン分子を介した細胞外基質との接着性の変化および真皮内のリンパ管へのマウス樹状細胞の遊走に対する影響を検討した。(方法)1UVB照射した培養表皮細胞浮遊液中のLCを、比重分離法にて精製し蛍光標識モノクローナル抗体にて染色した後、(1)インテグリン分子の発現を解析した。(2)cell sorterを用いてLCを分離し、細胞外基質(ファイブロネクチン、ラミニン)でコーティングしたプレートにて培養し、細胞外基質に対する接着率を測定した。2UVB照射した皮膚全層の組織培養を行った。真皮内リンパ管への樹状細胞の遊走を検討するため、培養後に真皮組織を分離し抗Ia抗体を用いて免疫組織染色を行った。(結果)1(1)培養開始24時間後、UVB照射によりα4インテグリン分子の発現の低下が見られた。培養開始48時間後では発現の低下は見られなかった。α5、α6、β1およびβ4インテグリン分子の発現についてはUVBによる発現の変化は見られなかった。(2)培養開始24時間後、UVB照射によりファイブロネクチンへの接着が低下したが、ラミニンでは変化は見られなかった。培養開始48時間後ではUVB照射によるファイブロネクチンへの接着に変化は見られなかった。2培養開始24時間後、リンパ管内樹状細胞によるcords像の形成がUVB照射により阻害された。(考察)以上の結果より、α4インテグリン分子の発現がUVBにより低下する事でファイブロネクチンヘの接着能が低下し、真皮内での遊走が阻害される事が推測された。また組織培養からもUVBによりリンパ節への遊走が阻害される事が予想された。

(2)UVB照射により,a)ファイブロネクチンへの接着は低下したが,ラミニンでは変化が見られなかった。b)チャンバー下に走化する細胞数の減少した。c)しかし,CCR6および7のmRNAの発現の変化は見られなかった。2.リンパ管内樹状細胞によるcords像の形成がUVB照射により阻害された。(結論)UVB照射によりα4インテグリン分子の発現の低下する事でファイブロネクチンへの接着能が低下し,さらにSLCに対する走化能も低下した。また組織培養にてリンパ管内への遊走も阻害される事が予想された。以上より,UVBによりLCのリンパ節への遊走が阻害される事が予想された。
超音波内視鏡生検膵癌細胞の遺伝子発現情報解析による膵癌治療の個別的戦略

これまでに、消化器癌細胞株の遺伝子発現情報と抗癌剤感受性とを統計学的に解析し、抗癌剤感受性と相関する遺伝子群の抽出、及び遺伝子-抗癌剤間の相関ネットワークの構築を、主に肝癌細胞株を用いて行ってきた。この手法を膵癌に応用し、膵癌治療の個別化、最適化を図ることを目的として、膵癌細胞株の、臨床で膵癌に対して使用されている抗癌剤(Gemcitabine,5-FU,Cisplatin等)に対する感受性を検討した。その結果、膵癌は他の消化器癌細胞株に比べ、抗癌剤感受性が低いことが判明した。そこで、近年臨床の場において膵癌に対して最も使用されているGemcitabineに注目し、これを用いた膵癌化学療法の個別化・最適化のために、膵癌細胞株6種(Panc1,MIA-PaCa2,AsPC1,BxPC3,KPIN, Su86.86)を使用し、Gemcitabineに対する感受性をMTTアッセイで数値化した。また、1万個の遺伝子が収載されたcDNAマイクロアレイを用いて6種の細胞株の遺伝子発現情報を解析し、Gemcitabineに対する感受性と発現量が相関している遺伝子群を統計学的に抽出した。抽出されたGemcitabine感受性規定遺伝子群は、感受性と正の相関を示すものが15遺伝子、感受性と負の相関を示すものが15遺伝子、計30遺伝子であった。さらに、MIA-PaCa2細胞株に対してGemcitabineの1年間にわたる長期曝露をおこない、残存してきたクローンをGemcitabine耐性株として樹立した。樹立した耐性クローンは、元株と比較して約100倍のGemcitabine耐性能を獲得していた。この耐性株と元株の遺伝子発現情報の比較により、当初おこなった6種の膵癌細胞株を用いた系とは独立にGemcitabine感受性規定遺伝子群を抽出した。6種の細胞株を用いた系から抽出したGemcitabine感受性遺伝子群と、耐性株と元株の比較から抽出したGemcitabine感受性遺伝子群で、重複して抽出された遺伝子は6遺伝子であった。感受性と正の相関を示すものが2遺伝子(GPR3,CRYAB)、感受性と負の相関を示すものが4遺伝子(RPS13,TNFSF6,PELO,STXBP3)であった。これら6遺伝子を、Gemcitabine感受性に最も関与している遺伝子群として同定した。今後は生検で得られた検体で上記の6遺伝子について調べ、実際の治療効果との関連を検討する。これまでに肝臓癌の細胞株を用いて、その遺伝子発現プロファイルと抗癌剤感受性を統計学的に検討し、抗癌剤感受性と相関する遺伝子群の抽出および遺伝子薬剤間の相関ネットワークの構築をおこなってきた。この手法を膵癌臨床検体に応用し、膵癌治療の個別化最適化をはかることを目的として、膵癌細胞株を用いて膵癌患都実際の臨床で用いられているGemcitabine、5FU、シスプラチンなどの抗癌剤に対する感受性を検討した。この結果、膵癌細胞株の抗癌剤感受性は他の組織

由来の癌細胞株(胃癌や大腸癌細胞株)に比べて低いことが明らかとなった。さらに、用いた膵癌細胞株の遺伝子発現プロファイルを約1万の遺伝子が搭載されたマイクロアレイを用いて検討し、そのデータベース化をおこなった。これらのデータを統合し詳細な統計学的解析を加えることで、各薬剤の感受性規定遺伝子群を明らかにすることを進めている。また、GemcitabineについてMIAPaCa細胞株を用いて長期曝露をおこない、残存するGemcitabine耐性クローンを単離して、その耐性に関与する責任遺伝子をとらえる試みを行っている。一方、超音波内視鏡生検をはじめとする臨床検体で得られるサンプルは極少量であるため、マイクロアレイにて直接解析するには未だ困難である。そこで、細胞株で得られた情報を臨床検体に演繹するにあたり少量検体でも解析可能にするため、RNAのラベル法の改良を行うとともに、検体の保存法の改善を検討中である。さらに、十分な検体量を確保するために、超音波内視鏡による組織採取のみならず経皮的針生検、腹水中の癌細胞の収集などを合わせておこない、今後の解析に備えている。膵癌治療に用いられている抗癌剤であるGemcitabine使用の個別化・最適化をはかることを目的として、まず膵癌細胞株6種を用いてGemcitabineに対する感受性を検討し、各細胞株のGI50を明らかにした。さらに、用いた膵癌細胞株の遺伝子発現プロファイルを、1万種の遺伝子が搭載されたマイクロアレイを用いて検討し、そのデータベース化をおこなった。これらのデータを統合することで、GemcitabineのGI50と発現量が相関している発現遺伝子群を統計学的に抽出し、Gemcitabine感受性規定遺伝子群として明らかにした。いっぽうで、膵癌細胞株であるMIA-PaCa2細胞株に対してGemcitabineの約1年におよぶ長期曝露をおこない、残存してきたクローンをGemcitabine耐性クローンとして単離した(これらのクローンはGI50で親細胞に比べて約100倍のGemcitabine耐性能を有していた)。樹立したGemcitabine耐性クローンとそのparental細胞の発現遺伝子プロファイルを比較することによって、この系からもGemcitabine感受性規定遺伝子群を抽出した。複数の細胞株のGI50と相関する遺伝子から明らかにしたGemcitabine感受性遺伝子群と、耐性株の系から明らかにされたGemcitabine感受性遺伝子群とを比較し、重複した遺伝子(GPR3,FLJ10922,CRYAB,RPS13,FLJ25558,TNFSF6,PELO,STXBP3)をGemcitabineの感受性に最も関与している遺伝子として同定した。これらの細胞株で得られた情報を臨床検体に演繹するために、超音波内視鏡による組織採取のみならず経皮的針生検、腹水中の癌細胞の収集などを、今年度も引き続きおこなって、今後の解析に備えている。また、1万個の遺伝子が収載されたcDNAマイクロアレイを用いて6種の細胞株の遺伝子発現情報を解析し、Gemcitabineに対する感受性と発現量が相関している遺伝子群を統計学的に抽出した。抽出されたGemcitabine感受性規定遺伝子群は、感受性と正の相関を示すものが15遺伝子、感受性と負の相関を示すものが15遺伝子、計30遺伝子であった。さらに、MIA-PaCa
核酸で構成された人工イオンチャネルの創製

グアニン塩基に富む核酸が形成する4重鎖構造は、タンパク質性のイオンチャネルと類似した構造を有している。ジャイアントリポソームに4重鎖核酸を埋め込み、リポソーム内のカリウムイオン濃度を蛍光指示薬で追跡した。また4重鎖核酸とプトロンイオノフォアをカップルさせたリポソームを調製し、リポソーム内のpHを蛍光指示薬で追跡した。両実験から4重鎖核酸がチャネルとして機能している可能性が示唆された。また4重鎖核酸の活用という観点から派生・発展した項目として、同核酸の抗プリオン活性とその構造学的基盤の解明、及び同核酸を核酸酵素のスイッチング素子として活用する事に成功した。グアニン塩基に富む配列からなる核酸は、カリウムイオン等の存在下で、4重鎖構造を形成する。この4重鎖構造は、イオンの結合という観点から見ると、タンパク質性のイオンチャネルと類似した分子構造を有している。そこで4重鎖構造を形成した核酸を膜に埋め込む事で、核酸で構成された人工のイオンチャネルを創製する事を目指した。カリウムイオン、カルシウムイオン等をキレートする事で4重鎖構造を形成する事が確認されている3種類の核酸を調製した。またリン脂質にコレステロールを少量加えたものを真空引きによってフィルム化し、その後水和する事によって、ジャイアントリポソームを調製した。そして水和の際に4重鎖核酸を共存させる事で、4重鎖核酸をジャイアントリポソームの2重膜に組み込む事を行った。ジャイアントリポソーム内にはカリウムイオンとその蛍光指示薬を封入した。蛍光顕微鏡でジャイアントリポソームの内部を、時間を追って観察したところ、リポソーム内部の蛍光強度の減少が観測された。これより4重鎖核酸がチャネルとして機能して、イオンの流出が生じた事が示唆された。次に通常サイズのリポソームにカリウムイオン及び外液より高いpHの水溶液を封入し、ここにプロトンイオノフォアを添加した。4重鎖核酸がイオンチャネルとして機能すれば、リポソーム内外の濃度の差に起因して、カリウムイオンの流出とプロトンの流入が同時に生じ、リポソーム内のpHは下がるはずである。リポソームに蛍光性pH指示薬(HPTS)も封入する事で、上記の現象を蛍光強度の変化として、蛍光分光器で検出した。その結果予想した通りのpHの低下が観測された。即ちこの系によっても、4重鎖核酸がイオンチャネルとして機能する事が強く示唆された。また4重鎖核酸の抗プリオン活性とその構造学的基盤を解明する事及び4重鎖核酸を核酸酵素のスイッチング素子として活用する事にも成功した。グアニン塩基に富む配列からなる核酸(DNA及びRNA)は、生理的な濃度のカリウムイオン等の存在下で、4重鎖構造を形成する。そこで本研究では、4重鎖構造を形成した核酸を膜に埋め込む事で、核酸で構成された人工のイオンチャネルを創製する事を目指している。カリウムイオン、カルシウムイオン等をキレートする事で4重鎖構造を形成する事が確認されている3種類の核酸d(GGGGTTTTGGGG)、d(G)20及びr(G)20を調製した。脂質2重膜内部の疎水的な環境への親和性を高めるために、これらの核酸の末端にコレステロールを付加したものも調製した。ここにカリウムイオン等を添加して、4重鎖構造を形成させる。一方リン脂質にコレステロールを少量加えたものを真空引きによってフィルム化し、それを温和な条件で水和する事によって、ジャイアントリポソーム(直径は100 umに達し、これは細胞の大きさに匹敵する)を調製した。さらにリポソーム調製機を用いて均一性を高めた。この際ジャイアントリポソーム内にはカリウムイオンとその蛍光指示薬を封入した。4重鎖を形成する3種の核酸を調製し(コレステロールを付加したものも調製した)、これをジャイアントリポソームの膜に組み込む事を行った。そしてジャイアントリポソーム内のイオン濃度を蛍光指示薬を用いてモニタリングしたところ、イオン濃度の減少が見出された。即ち4重鎖核酸がイオンチャネルとして機能している事を示唆する結果が得られた。

平成23年度にジャイアントリポソームを用いて得られた知見を、以下のような別の系を用いて検証・発展させる。通常サイズのリポソームにカリウムイオン及び外液より高いpHの水溶液を封入し、ここにプロトンイオノフォアを添加する。4重鎖核酸がイオンチャネルとして機能すれば、リポソーム内外の濃度の差に起因して、カリウムイオンの流出とプロトンの流入が同時に生じ、リポソーム内のpHは下がるはずである。リポソームに蛍光性pH指示薬(例えばHPTS)も封入しておけば、上記の現象を蛍光強度の変化として、蛍光分光器で検出できるはずであるので、この事を検証する。2重鎖核酸と1本鎖核酸を組み込んで同様な実験を行い、イオンの流れが4重鎖核酸に特異的に観測されるのか、あるいは核酸一般に見られるのかを検証する。現時点では前者の結果が得られる事を予想している。しかしもし予想に反して後者の結果が得られた場合には、塩基が外向きにフリップアウトし、一方糖ーリン酸骨格が中心軸に沿って配置したポーリングモデルがイオンの流れの担い手である可能性も検討する。主な用途は以下の通りである。4重鎖を形成する核酸を合成する為のアミダイト等の試薬、培地等の細胞培養用の試薬、成果の学会発表の為の旅費、実験補助者への謝金、学会誌投稿料等。
新規水チャネルの脳浮腫発症における機能の解析と新規脳浮腫治療薬の開発

脳浮腫の発症の機序は複雑であり、いまだ明確な回答はない。水チャネルであるアクアポリン(AQP)のうちAQP4は、発症あるいは回復における重要性が示唆されている。一方、AQP9は脳内には軟膜、海馬、白質などに存在し、詳細な検討によりアストロサイトに比較的発現していることがわかった。培養アストロサイトにおける発現は、P38PAMKとPKAを介して発現上昇、PKCを介して低下した。低酸素により、AQP9は低下し、再酸素しても発現は低下した。ラット中大脳動脈結紮モデルにおいて脳のAQP9の発現は増加傾向であった。AQP9の発現調節機構が明らかとなったため、脳浮腫の治療標的になりうる。水チャネル<アクアポリン4(AQP4)>は、脳浮腫の発症に大きく関与することが申請者のグループの研究により解明された。本研究では、脳に発現する新規水チャネル<アクアポリン9(AQP9)>の機能を詳細に検討し、さらに脳障害時のAQP9の機能変化や脳浮腫発症への関与を検討する。これにより、脳浮腫発生機序の完全なる解明と新規脳浮腫治療法の開発へのヒントを得ることを目的とする。AQP9の発現を抗AQP9抗体を用いて組織染色を行った。その結果、アストロサイトおよびカテコラミン作動性ニューロンに発現していることが明らかとなった。現在、電子顕微鏡によりさらに詳細な細胞内分布を検討している。培養アストロサイトを用いて発現調節機構を調査した。その結果、protein kinase A (PKA)を介してAQP9のmRNAならびに蛋白質の発現は増強し、protein kinase C (PKC)を介してAQP9のmRNAならびに蛋白質の発現は減少することが明らかとなった。これにより、AQP9の発現調節機構が明らかとなり、今後の機能調節研究に役立つものと考える。培養アストロサイトにおけるAQP9発現抑制系を確立するため、siRNAを数種類設計し、piGENE/mU6ベクターに組み込んだ。リポフェクション法によりpPURと共にアストロサイトに導入を試みた。現在、より効率の良い遺伝子導入条件を検討している。水チャネル<アクアポリン4(AQP4)>は、脳浮腫の発症に大きく関与することがわかっている。本研究では、脳に発現する新規水チャネル<アクアポリン9(AQP9)>の機能を詳細に検討し、さらに脳障害時のAQP9の機能変化や脳浮腫発症への関与を検討した。これにより、脳浮腫発症機序の完全なる解明と新規脳浮腫治療法の開発へのヒントを得ることを目的とした。脳におけるAQP9の発現は、主にアストロサイトに存在することが、培養細胞を用いたRT-PCRによる研究により明らかとなった。また、免疫染色により脳内全体に分布しており、軟膜、上衣、海馬、白質、視交叉上核などに発現を認めた。培養アストロサイトにおけるAQP9の発現は、高浸透圧によりP38MAPKを介して増加することが明らかとなった。また、dbcAMPによりPKAを介してAQP9の発現は増加することがわかった。さらに、TPAによりPKCを介してAQP9の発現は低下することがわかった。以上のように、AQP9の発現調節が解明されたことにより、発現調節が可能となった。培養アストロサイトに低酸素による障害を加えたところ、AQP9の発現は低酸素により経時的に低下していった。低温度培養(32°C)による保護効果を検討したが、AQP4は低酸素による発現低下を抑制できたが、AQP9では保護効果がなく、発現が低下し続けた。ラット中大脳動脈結紮モデルと腹膜炎による敗血症モデルを作成し、脳内のAQP9の発現を調査した。ラット中大脳動脈結紮モデルでは、アストロサイトにおけるAQP9の発現が増加傾向であった。一方、腹膜炎による敗血症モデルでは、AQP9の発現変化は明確には捕らえることができなかった。麻酔蘇生学当初の計画通り、AQP9の発現分布ならびに発現調節機構を明らかにすることができ、AQP9の基本的な機能が明確となった。また、アストロサイトにおけるAQP9の発現抑制系の作成は、ほぼ遺伝子導入は技術的に可能となっており、計画の重要な部分は終了している。以上のことから、当該研究はおおむね順調に進展しているものと判断する。アストロサイトにおけるAQP9の発現抑制系の作成を継続する。ほぼ遺伝子導入は技術的に可能となっており、より効率の良い遺伝子導入条件を検討していく。AQP9発現抑制株を確立した後、その形質の変化を確認し、AQP9の基本的機能を明らかにする予定である。研究に問題が生じた場合には、研究分担者からの助言を的確に求め、円滑な研究の遂行を目指す。

アストロサイトにおけるAQP9の発現抑制系の作成を継続する必要があり、研究費の繰り越しを必要とするため。以下の研究を次年度に速やかに遂行する。アストロサイトにおけるAQP9の発現抑制系の作成を継続し、より効率の良い遺伝子導入条件を検討する。AQP9発現抑制株を確立した後、その形質の変化を確認し、AQP9の基本的機能を明らかにする。
積分幾何学的手法による確率場の分布理論とその多変量解析への応用

多次元の添字を持つ実数値確率変数は確率場と呼ばれる.本研究では連続確率場の最大値の分布理論とその統計推測,とくに多変量推測統計への応用に関する研究を行った.最大値の分布はチューブ法あるいはオイラー標数法と呼ばれる積分幾何的アプローチによって上側裾確率の形で求めることができる.扱う問題は添字集合が滑らかな閉多様体である正則な場合と滑らかでない場合,すなわち添字集合が特異点を含むような非正則な場合とに大別される.後者の方がその数学的取り扱いが難しいが,その場合においても添字集合が局所的に凸ならば添字集合が滑らかな正則な場合とほとんど同様の議論が展開できることを示した.また多変量解析への応用として,2元順序カテゴリカルデータにおける独立性仮説の検定のための尤度比検定統計量の漸近帰無分布を導出した.行と列の一方または双方が順序尺度で分類されている2元順序分割表のモデリングとして提案されてきた方法の一つに,列と行のスコアに順序制約を仮定し対応分析型のモデルをあてはめるという方法がある.本研究で展開した一般論を適用することにより,尤度比検定統計量の漸近帰無分布を実用上十分な精度を与える漸近展開の形で導出することに成功した.またその分布を数値的に計算するための計算機プログラムを整備した.効率的に最尤推定値を求めるためには繰り返しニュートン法と分枝限定法が有効であることが判明した.ところで本研究課題を通して用いている積分幾何学的手法(チューブ法)は,確率場の最大値の分布理論のみならず,統計決定理論,とくに推定理論に用いることができることも明らかになった.具体的には,超曲面あるいは凸体へ射影する縮小型推定量で,射影先の曲率に応じて射影率を調整する推定量を構成することができた.多次元の添字を持つ実数値確率変数は確率場と呼ばれる.本研究では連続確率場の最大値の分布理論とその統計推測,とくに多変量推測統計への応用に関する研究を行った.最大値の分布はチューブ法あるいはオイラー標数法と呼ばれる積分幾何的アプローチによって上側裾確率の形で求めることができる.扱う問題は添字集合が滑らかな閉多様体である正則な場合と滑らかでない場合,すなわち添字集合が特異点を含むような非正則な場合とに大別される.後者の方がその数学的取り扱いが難しいが,その場合においても添字集合が局所的に凸ならば添字集合が滑らかな正則な場合とほとんど同様の議論が展開できることを示した.また多変量解析への応用として,2元順序カテゴリカルデータにおける独立性仮説の検定のための尤度比検定統計量の漸近帰無分布を導出した.行と列の一方または双方が順序尺度で分類されている2元順序分割表のモデリングとして提案されてきた方法の一つに,列と行のスコアに順序制約を仮定し対応分析型のモデルをあてはめるという方法がある.本研究で展開した一般論を適用することにより,尤度比検定統計量の漸近帰無分布を実用上十分な精度を与える漸近展開の形で導出することに成功した.またその分布を数値的に計算するための計算機プログラムを整備した.効率的に最尤推定値を求めるためには繰り返しニュートン法と分枝限定法が有効であることが判明した.ところで本研究課題を通して用いている積分幾何学的手法(チューブ法)は,確率場の最大値の分布理論のみならず,統計決定理論,とくに推定理論に用いることができることも明らかになった.具体的には,超曲面あるいは凸体へ射影する縮小型推定量で,射影先の曲率に応じて射影率を調整する推定量を構成することができた.多次元の添字を持つ実数値確率変数は確率場と呼ばれる。与えられた添字集合の閉領域における連続定常確率場の最大値の分布は、チューブ法あるいはオイラー標数法と呼ばれる積分幾何学的アプローチによって、上側裾確率の形で求めることができる。添字集合が滑らかな場合、すなわち添字集合が境界を持たない多様体である場合は、これらの積分幾何的アプローチはほぼ確立されている。本研究においては、添字集合が境界を持つ多様体である場合、あるいはその内点に特異点を含むような非正則な場合においても、添字集合が局所的に凸ならば(より正確にはその臨界半径が正ならば)添字集合が滑らかな場合とほとんど同様の議論が展開できることを示した。具体例として、2元順序カテゴリカルデータにおける独立性仮説の検定のための尤度比検定統計量の漸近帰無分布を導出した。行と列の一方または双方が順序尺度で分類されている2元順序分割表のモデリングとして繰り返し提案されてきた方法の一つに、列と行のスコアに順序制約を仮定し対応分析型のモデルをあてはめるという方法がある。本研究で展開した正規確率場の最大値の裾確率に関する一般論を適用することにより、尤度比検定統計量の漸近帰無分布を実用上十分な精度を与える漸近展開の形で導出することに成功した。一般に多次元の添字を持つ実数値確率変数は確率場と呼ばれる。本年度は昨年度に引き続いて積分幾何学的手法を用いた連続確率場の最大値の分布理論とその統計推測,とくに多変量推測統計への応用に関する研究を行った.扱う問題は添字集合が滑らかな閉多様体である正則な場合と滑らかでない場合,すなわち添字集合が特異点を含むような非正則な場合とに大別される.

後者の方がその数学的取り扱いが難しいが,そのような場合の具体的な例として昨年度は2元順序カテゴリカルデータにおける独立性仮説の検定のための尤度比検定統計量の漸近帰無分布を導出した.本年度はそれに引続きその漸近帰無分布を数値的に計算するための計算機プログラムを整備した.効率的に最尤推定値を求めるためには繰り返しニュートン法と分枝限定法が有効であることが判明した.また本研究課題を通して用いている積分幾何学的手法(チューブ法)は,確率場の最大値の分布理論のみならず,統計決定理論,とくに推定理論に用いることができることも明らかになった.具体的には,超曲面あるいは凸体へ射影する縮小型推定量で,射影の足の曲率に応じて射影率を調整する推定量を構成することができた.とくに主成分分析モデルにおいてそのランクがあまり大きくないことが事前知識として想定される場合,あるいは回帰モデルにおいて事前情報として非線形回帰曲面が想定される場合などにおける縮小推定量を具体的に構成した.
ＧＳＫ３β阻害による消化器がん治療法の開発と分子機構の解明

GSK3betaは糖代謝や細胞の増殖,分化,接着,運動などに関与する多機能酵素である。現在、開発が進められているGSK3beta阻害剤は治療薬に至っていない。GSK3beta阻害剤のがん治療への早期応用には日常診療で処方されている既存医薬品をがん治療に転用できるのではないかという着想から、GSK3beta阻害効果が判明した既存医薬品について、消化器がんを対象にがん抑制効果を検討した。医薬品は単剤使用で抗腫瘍活性を示し、併用使用でより効果的であった。以上の結果は、既存医薬品をDrug Repositioningとして利用した安全性の高い消化器がん治療臨床試験開始の足がかりになることを示唆した。我々は、GSK3β阻害による細胞生存や増殖抑制効果を大腸がんをはじめとする各種消化器がん細胞と動物実験で実証してきた。現在、開発が進められているGSK3β阻害剤は治療薬に至っていない。そこで、GSK3β阻害効果にもとづくがん治療法の実験的根拠を大腸がんを中心に示し、その成果をもとに他の消化器がん、とくに膵がんなど強度の浸潤と治療抵抗性を特徴とする難治性がんの治療法開発への応用性を見極めることを目的とする。本年度は、前年度に引き続き、本来の薬効とは関係なくGSK3β阻害効果が判明した医薬品について、培養がん細胞のGSK3β阻害効果と、細胞生存や細胞運動性に対する効果を検討した。当該医薬品のオランザピン[向精神薬]、シメチジン[ヒスタミンH2受容体阻害剤]、バルプロン酸[抗てんかん薬]、ヒドロキシクロロキン[SLE、抗マラリア治療薬]、ゲミフロキサシン[抗菌剤]について、培養がん細胞におけるGSK3β阻害効果と、細胞生存や細胞運動性に対する効果を検討した。当該医薬品の薬効濃度におけるGSK3β阻害効果をグリコーゲン合成酵素(GS)のリン酸化レベルの変化を指標に解析した。その結果、これらの医薬品は濃度依存的にGSのリン酸化を抑制したことから、GSK3β活性阻害作用が確認された。がん細胞に対する抗腫瘍効果をMTT assayやトランスウェル法で検討したところ、これらの医薬品はがん細胞の生存、増殖と細胞運動や浸潤を抑制した。さらに、医薬品の併用により効果的な抗腫瘍効果が観察された。以上の結果から、安全性が確認されたこれらの医薬品の併用はGSK3β阻害による大腸がん治療法の開発に有用であることが示唆された。GSK3betaはセリン・スレオニンリン酸化酵素であり,糖代謝の制御、細胞の増殖・分化・運動などに関与する多機能酵素である。我々は、GSK3betaが、がん細胞で過剰発現と異常活性を示し、がん細胞の生存、増殖や遊走を維持、促進することを大腸がんや膵臓がんなどの消化器がん細胞株用いてin virtoおよびin vivoにおいて証明してきた。そこで、本来の薬効とは関係なくGSK3beta阻害効果が報告されている既存医薬品での大腸がんおよび膵臓がんの治療効果を検討した。すなわち、オランザピン[向精神薬]、シメチジン[ヒスタミンH2受容体阻害剤]、バルプロン酸[抗てんかん薬]、ヒドロキシクロロキン[SLE、抗マラリア治療薬]、ゲミフロキサシン[抗菌剤]について、がん細胞におけるGSK3beta酵素阻害効果と、細胞の生存・運動性に対する効果を検討した。医薬品は薬理学的濃度の範囲で濃度依存的にグリコーゲン合成酵素のリン酸化を阻害し、かつ細胞運動を阻害した。その効果は、2種混合処理することにより、単剤使用よりも効果的であった。細胞増殖阻害実験では、単独使用(薬理学的濃度)でがん細胞の生存を阻害しなかったが、2種類の医薬品を処理することにより、ある種の組み合わせは、がん細胞の生存を阻害した。特にハイドロキシクロロキンと他の薬剤と組み合わせる事により高い抑制効果があった。以上の結果は、既存医薬品をDrug repositioningとして利用した安全性と有効性の高いGSK3betaを分子標的とした大腸がん治療のための臨床試験開始の足がかりになり得ることを示唆した。本年度は、新規合成阻害剤と、本来の薬効とは関係なくGSK3β阻害効果が判明した医薬品について、培養がん細胞のGSK3β阻害効果と、細胞生存や細胞運動性に対する効果を検討した。

(1)本学薬学類と共同で合成した3種類の新規合成化合物については、それぞれ10 nM-50 μMの範囲で試験管内酵素活性測定法により解析したが、大腸がん細胞由来のGSK3β活性に対する一定の阻害効果は認められなかった。このため、これらの化合物については、がん細胞に対する効果解析を実施しなかった。(2)GSK3β阻害医薬品の効果をグリコーゲン合成酵素のリン酸化レベルの変化を指標に解析した。その結果、いくつかの医薬品がGSK3β活性阻害作用を示した。また、これらの医薬品は薬理学的濃度の範囲で、大腸がん細胞の生存と運動を抑制した。(3)cell-based ELISA(cELISA)によるGSK3β阻害剤のスクリーニング法を開発するために使用するグリコーゲン合成酵素のリン酸化ペプチド特異抗体をデザインし、企業に委託、作成した。昨年度は研究代表者の体調不良により研究計画が遅延したが、本年度は順調に計画が進み、膵がんおよび大腸がんに対するGSK3betaを標的とした既存医薬品を利用した新たな化学療法の開発について提言ができた。研究代表者の体調不良のため、研究計画が遅延している。グリコーゲン合成酵素のリン酸化レベルの変化を指標にGSK3β阻害医薬品の効果を解析する予定であったが、全ての医薬品について解析ができなかった。また、対象化合物や医薬品のGSK3β阻害効果をがん細胞内で評価する測定系(cELISA法)の開発に必要となるグリコーゲン合成酵素の組み替え蛋白質および単クローン抗体の作成を行うことができなかった。今後、GSK3beta阻害効果のある医薬品を用いた動物実験を行い、細胞実験で効果が確認できた医薬品について、動物実験においても抗腫瘍効果があることを確認する。また、GSK3betaを標的とした、医薬品のスクリーニング方法開発について研究を進める予定である。今後、研究分担者と連携し研究計画のスピードアップを計り、着実に遂行する。次年度は、1: GSK3β阻害医薬品のGSK3β活性阻害効果の測定と検証、2: GSK3β阻害医薬品のがん細胞に対する効果解析、3:対象化合物や医薬品のGSK3β阻害効果をがん細胞内で評価する測定系(cELISA法)の開発と、それに必要となるグリコーゲン合成酵素の組み替え蛋白質および単クローン抗体の作成、4:GSK3β阻害ががん細胞の遊走や浸潤に及ぼす効果の解析、5:がん細胞の抗がん剤や放射線感受性に対するGSK3β阻害の効果解析を順次、行う。次年度に、既存医薬品の継続的な抗腫瘍効果の観察実験を行うために使用する計画である。次年度研究を進めるうえで常時、必要になる試薬、消耗品類や成果発表などに必要な経費として使用する。消耗品類として、GSK3β阻害薬、細胞培養試薬、生化学キット、細胞生物学キットなどを購入予定である。当該年度に繰越金が生じたのは、研究計画が遅延しているためである。発生した繰越金は、次年度のcELISA法の開発のための単クローン抗体の作成にあてる計画である。
持続可能な資源循環に向けた社会・産業構造の転換に関する研究

本研究では、国レベルでの分析と合わせて、地域レベルでの産業・家庭の諸活動、廃棄物の排出・処理状況を、マテリアルフローとして体系的に把握可能なマテリアルバランス表を作成すること、地域レベルで策定される廃棄物処理政策について、これを策定・実施する際の支援ツールとしてのマテリアルバランス表の有効性を検討すること、の二点を目的とする。本年度においては、先ず、特に廃棄物データなど地域資源循環に関する物量データを会計様式で計上することで、マテリアルフローの記述を体系的に可能とするマテリアルバランス表の枠組みを作成した。表体系の作成においては、マテリアルフロー分析や経済分析で用いられている物量・金銭会計表の枠組みをレビューし、これを元にして作成を行った。また既存の経済分析手法を利用した、本表での分析手法の作成を試みた。循環型社会の形成度合いに関する評価指標の作成も合わせて行った。ケーススタディとして愛知県に本表を適用し、本県の循環型社会形成度合いに関する評価を試みた。また本表を作成する際のデータの利用方法について検討した。また、家庭のライフスタイル変化に関する対策を実施した場合の、廃棄物の排出抑制効果について分析を試みた。更にマテリアルバランス表に加え、資源循環の貨幣フロー評価が可能なマネーフロー表を作成した。これらを名古屋市に適用し、本市の「ごみ非常事態宣言」後の一般廃棄物処理政策について評価を試みた。
シャジクモ藻類ヒメミカヅキモから探る植物の発生進化の分子基盤

陸上植物はシャジクモ藻類から進化したと考えられている。シャジクモ藻類における転写制御因子の多様化について調べるために、単細胞シャジクモ藻ヒメミカヅキモのゲノム配列より転写制御因子ファミリーを検出した。その結果、緑藻(Chlorophyta)では認められず、陸上植物で認められる75%の転写因子ファミリーがヒメミカヅキモに存在することが明らかとなった。また、ヒメミカヅキモ転写因子の1つであるCpMinus1は-型ゲノムにのみ接合型特異的に存在し、性決定遺伝子の候補の1つとして有性生殖を制御している事が示された。単細胞シャジクモ藻ヒメミカヅキモを用いて藻類から陸上植物への発生進化の基盤となった分子機構とその進化過程の解明を目指している。その鍵分子として、新たにMIP(Major Intrinsic Protein)ファミリーに着目した。MIPsは生体膜に存在し水や低分子を選択的に透過させる水チャンネルタンパク質である。陸上植物ではアミノ酸配列の類似性から7つのサブファミリー(PIP、TIP、NIP、SIP、XIP、HIP、GIP)が同定されており、その一部は水輸送や乾燥ストレス等に対する水収支の調節に関与している。このようなMIPsによる水収支機構は、藻類から陸上植物が進化する過程で陸上環境への適応にともない多様化したと推測される。今回、ヒメミカヅキモ概要ゲノム配列とESTおよびRNA-seqの配列より8種類のMIPホモログ(CpMIPs)を単離した。緑色植物を含めた系統解析の結果、5種類のCpMIPsは単系統群を形成し、ヒメミカヅキモ内で多様化していることが示された。残りの3種類はそれぞれSIP、XIP、HIPのグループに属し、これらはすでにシャジクモ藻類の進化段階で存在していることが示された。いっぽう、陸上植物において主要な細胞間水輸送経路を担っている原形質局在型PIPファミリーはヒメミカヅキモゲノムからは見いだされなかった。これらの結果から、PIPsが多細胞シャジクモ藻類からコケ植物に至る進化段階で急速に多様化したことが示唆された。緑色植物において、「有性生殖」や「多細胞体制」など発生進化上重要なイベントはシャジクモ藻類からコケ植物への進化段階で起きたが、どのような分子基盤の多様化がこれらの発生プロセスに働いたのかは不明である。本研究では、とくに単細胞シャジクモ藻ヒメミカヅキモの転写制御因子に着目し、陸上植物への発生進化の基盤となった分子機能とその進化過程の解明を目指している。これまでに、ヒメミカヅキモの有性生殖関連遺伝子の発現を統合する性決定遺伝子の候補として、接合型(性)特異的に発現する転写制御因子(CpMinus1)が見いだされていた。本年度は、このCpMinus1遺伝子の機能解析を中心に研究を進めた。CpMinus1遺伝子はbZIP型の転写制御因子をコードしていた。ヒメミカヅキモ両接合型細胞(+型/ー型)の概要ゲノム情報の比較したところ、本遺伝子は+型細胞のゲノムには存在せず、ー型細胞のゲノムのみに存在する「性特異的遺伝子」であることが明らかとなった。また、連鎖解析の結果より、CpMinus1遺伝子がー型細胞の表現型と完全に連鎖している事も示された。続いて、CpMinus1遺伝子をHSP70遺伝子プロモーターの下流で強制発現させるコンストラクトを作製し、+型細胞へ遺伝子導入した。その結果、本来は+型細胞であるにもかかわらず、ー型細胞に特徴的な現象である「単独でのプロトプラスト放出」が多くの細胞で確認され、かつ一部の細胞は自家接合能力を有した。以上の結果より、CpMinus1遺伝子産物がー型細胞の性質を発揮させる能力を持っており、性決定遺伝子の1つとしてヒメミカヅキモの有性生殖を制御している事が示唆された。緑色植物において、「有性生殖」や「多細胞体制」などの発生進化上重要なイベントはシャジクモ藻類(Charophyta)からコケ植物への進化段階で起きたが、どのような分子基盤の多様化がこれらの発生プロセスに働いたのかは不明である。本研究では、単細胞シャジクモ藻ヒメミカヅキモと陸上植物の比較ゲノム解析から、陸上植物への発生進化の基盤となった分子機構とその進化過程の解明を目指す。そのために、ヒメミカヅキモの植物転写因子ファミリーに着目している。20082009年度の特定領域および新学術領域研究(ゲノム支援)より、ヒメミカヅキモ概要ゲノム配列(+型;325Mbpx200, 型;340Mbp x200)とEST配列(5ライブラリー、30ステージ、172,441 ESTs)が解読された。これらに対し、植物転写因子ファミリーを特徴付ける様々なドメイン配列(DNA結合配列など)を投入して相同性検索を行った結果、70種類の転写因子ファミリーが検出された。

いっぽう、緑藻類(Chlorophyta)およびコケ植物に対する同様の解析からは、それぞれ55種類、75種類の転写因子ファミリーが検出されており、コケ植物で認められる転写因子ファミリーのうち75%が単細胞藻類であるヒメミカヅキモで既に存在している事が示された。これらの中には、NAC、TCP、GRAS、ARF、AUX/IAA、EILなどの転写制御/転写調節因子ファミリーが含まれており、シャジクモ藻類からコケ植物への進化段階で、形態形成や植物ホルモンシグナル伝達などの転写ネットワークの多様化が生じている事が示唆された。緑色植物において、「有性生殖」や「多細胞体制」などの発生進化上重要なイベントはシャジクモ藻類(Charophyta)からコケ植物への進化段階で起きたが、どのような分子基盤の多様化がこれらの発生プロセスに働いたのかは不明である。なかでも、植物の多様性創生をもたらした重要なステップである「有性生殖機構」の獲得はクレブソルミディウム藻綱から接合藻綱への進化段階で起きたと考えられている。このような発生プロセスの大きな変化は、マスター遺伝子となる転写因子の多様化とその下流で働く遺伝子群のネットワークの新たな確立によってなされたと考えられる。そのため、本研究では単細胞接合藻ヒメミカヅキモの転写制御因子に着目してきた。その中で、ヒメミカヅキモが有する2種類の接合型(+型/ー型)のうち、片方の接合型細胞(ー型)のゲノムのみに存在する転写制御因子(CpMinus1)を見いだしていた。形質転換によりCpMinus1遺伝子を+型細胞で強制発現させた株では、多くの細胞でー型細胞に特徴的な現象である「単独でのプロトプラスト放出」が確認され、かつ一部の細胞は自家接合能力を有していたことから、ヒメミカヅキモの有性生殖関連遺伝子の発現を統合する性決定遺伝子の候補であると考えられた。本年度は、CpMinus1の進化的な位置づけについて考察するために、クラミドモナスなどの緑藻類と陸上植物を含めた相同遺伝子の系統解析を行なった。さらに、ヒメミカヅキモの有性生殖過程を特徴付けている2種類の性フェロモン遺伝子Cp19ksuとCpPI、および受容体型タンパク質をコードするCpRLK1、CpRLP1遺伝子について野生型と形質転換株での発現量をリアルタイムPCRを用いて比較し、CpMinus1の下流で働く遺伝子群のネットワークについて検討を行った。生物学昨年度、ヒメミカヅキモ中の植物転写因子ファミリーの数と種類を明らかにし、陸上植物で存在する転写因子ファミリーのかなりの数がヒメミカヅキモを含む単細胞接合藻の進化段階で既に存在している事を示した。加えて本年度は、陸上植物への発生進化にとって枢要な役割を果たしたと推測されるMIPファミリーに着目して具体的な系統解析を進め、シャジクモ藻類からコケ植物への進化段階で植物水収支システムの多様化が起きた事を示せた。いっぽう、植物転写因子ファミリーの解析については、特に低発現遺伝子のRNA-Seqアセンブルの精度の問題で正確な配列決定に時間を要し、アミノ酸配列の特徴解析とタンパク質系統解析が当初の予定よりも遅れている。そのため今回は、自己評価を(3)とした。本年度は、ヒメミカヅキモの有性生殖関連遺伝子の発現を統合する性決定遺伝子の1つとしてCpMinus1遺伝子を同定した。
化学療法誘発性末梢神経障害に対する確率共鳴を利用したリハビリテーション開発と検証

化学療法誘発性末梢神経障害(chemotherapy induced peripheral neuropathy: CIPN)による手指巧緻運動障害を運動学データで定量化するために,小さなオブジェクトを把持する運動を3次元運動計測システムにて分析した.そして,得られた座標データを3階微分して得られる躍度が健常者よりも高い値になっていることを確認した.これは,CIPNによって運動のスムースさが障害されていることを示しているデータであり,手指巧緻運動障害を運動学的に定量化することができたことになる.一方で,単純な運動である「手指タッピング運動」の運動的数値には異常が認められなかったことから,CIPNの手指巧緻運動障害は筋力低下などの単純な運動障害ではなく,感覚ー運動ループにおける運動制御異常であることが示唆された.以上の事から,CIPNの体性感覚機能を向上させることが,手指巧緻運動障害への適切なリハビリテーションであることが考えられたため,我々は体性感覚機能を向上させる確率共鳴現象ランダムノイズ刺激デバイスの開発・検証した.そして,健常者の体性感覚機能がランダムノイズ付加によって向上することを心理物理実験によって確認することができた.現在では,CIPN症例にランダムノイズを付加した際の手指巧緻運動を計測して,その効果の検証を実施している.当初は,振動刺激によってしびれ感が増幅するのではないかと懸念されたが,確率共鳴現象を誘発する刺激強度は極めて低いため,しびれや不快感などは増幅しないことは確認できている.平成29年度に計画していた「CIPNに特徴的な運動障害の簡易評価システム構築」はおおむね順調に進行しており,手指巧緻運動の計測そのものは数分で実施可能なまでに簡略化できてきている.また,手指タッピング運動の計測および分析方法も確率することができており,こちらも臨床現場に応用できるレベルにまで達している.ただし,これらは運動学的分析のみであるため,今後は運動力学データの簡易計測に向けて整備をしていく必要がある.なお,これらの研究成果は国際ジャーナルおよび国内学会で成果報告をしている.また,平成29年度に計画していた「体性感覚機能を向上させる確率共鳴現象ランダムノイズ刺激デバイスの開発」についても,おおむね順調に進展しており,既に健常者での予備実験は修了して,その効果を確認することができている.平成30年度以降に計画している「確率共鳴現象がCIPN患者の運動障害へ及ぼす効果の検証」について,既に効果検証プロトコルは確定しており,参加する症例のリクルート体制も整備されているため,おおむね順調に進行している.平成30年度以降に計画している「確率共鳴現象がCIPN患者の運動障害へ及ぼす効果の検証」を進めるべく,随時CIPN症例を対象にした検証作業を実施する.そして,それぞれの症例の症状と照らせ合わせながら,リハビリ効果が得られやすい(あるいは得られにくい)特徴分析を実施し,その効果の射程を明確にしていく.具体的には,「刺激なし条件」,「感覚閾値以下のランダムノイズを付加する条件」,「感覚閾値以上のランダムノイズを付加する条件」のそれぞれの条件下での運動評価を実施し,開発したランダムノイズ振動バンドにおけるCIPN患者の運動機能へ及ぼす即時的効果を検証する.そして,レトロスペクティブに症状との関連について調査をする.その検証作業が終了したら,複数医療機関や在宅リハビリの現場にそのまま応用して,長期臨床試験まで実施することを計画している.化学療法誘発性末梢神経障害(chemotherapy induced peripheral neuropathy: CIPN)による手指巧緻運動障害を運動学データで定量化するために,小さなオブジェクトを把持する運動を3次元運動計測システムにて分析した.そして,得られた座標データを3階微分して得られる躍度が健常者よりも高い値になっていることを確認した.これは,CIPNによって運動のスムースさが障害されていることを示しているデータであり,手指巧緻運動障害を運動学的に定量化することができたことになる.一方で,単純な運動である「手指タッピング運動」の運動的数値には異常が認められなかったことから,CIPNの手指巧緻運動障害は筋力低下などの単純な運動障害ではなく,感覚ー運動ループにおける運動制御異常であることが示唆された.以上の事から,CIPNの体性感覚機能を向上させることが,手指巧緻運動障害への適切なリハビリテーションであることが考えられたため,我々は体性感覚機能を向上させる確率共鳴現象ランダムノイズ刺激デバイスの開発・検証した.そして,健常者の体性感覚機能がランダムノイズ付加によって向上することを心理物理実験によって確認することができた.現在では,CIPN症例にランダムノイズを付加した際の手指巧緻運動を計測して,その効果の検証を実施している.当初は,振動刺激によってしびれ感が増幅するのではないかと懸念されたが,確率共鳴現象を誘発する刺激強度は極めて低いため,しびれや不快感などは増幅しないことは確認できている.平成29年度に計画していた「CIPNに特徴的な運動障害の簡易評価システム構築」はおおむね順調に進行しており,手指巧緻運動の計測そのものは数分で実施可能なまでに簡略化できてきている.また,手指タッピング運動の計測および分析方法も確率することができており,こちらも臨床現場に応用できるレベルにまで達している.ただし,これらは運動学的分析のみであるため,今後は運動力学データの簡易計測に向けて整備をしていく必要がある.なお,これらの研究成果は国際ジャーナルおよび国内学会で成果報告をしている.また,平成29年度に計画していた「体性感覚機能を向上させる確率共鳴現象ランダムノイズ刺激デバイスの開発」についても,おおむね順調に進展しており,既に健常者での予備実験は修了して,その効果を確認することができている.

平成30年度以降に計画している「確率共鳴現象がCIPN患者の運動障害へ及ぼす効果の検証」について,既に効果検証プロトコルは確定しており,参加する症例のリクルート体制も整備されているため,おおむね順調に進行している.平成30年度以降に計画している「確率共鳴現象がCIPN患者の運動障害へ及ぼす効果の検証」を進めるべく,随時CIPN症例を対象にした検証作業を実施する.そして,それぞれの症例の症状と照らせ合わせながら,リハビリ効果が得られやすい(あるいは得られにくい)特徴分析を実施し,その効果の射程を明確にしていく.具体的には,「刺激なし条件」,「感覚閾値以下のランダムノイズを付加する条件」,「感覚閾値以上のランダムノイズを付加する条件」のそれぞれの条件下での運動評価を実施し,開発したランダムノイズ振動バンドにおけるCIPN患者の運動機能へ及ぼす即時的効果を検証する.そして,レトロスペクティブに症状との関連について調査をする.その検証作業が終了したら,複数医療機関や在宅リハビリの現場にそのまま応用して,長期臨床試験まで実施することを計画している.研究環境を予定よりも安価に整備することができたために使用額が下回ったが,研究は予定通り遂行できているため,2018年度の研究成果公表のために係る費用として使用することを計画している.