hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前漢王朝支配層の分析的研究

(1)李開元「前漢王朝主要官僚類型表」と「前漢王朝における主流社会の転換について」は、前漢王朝における官僚層の分析研究に関する基本データに基づいて、各官僚集団の興衰変化について追跡的考察をおこない、その結果を通して前漢200年間の政局、政治文化、支配階層および主流社会の変換に関する全体像を描写することにした。その結果によって、前漢王朝において、その政治と主流社会を導いて支えているのは、軍吏(軍層を含む)、法吏、儒吏および宗親という四大官僚集団であると分かった。さらに四大官僚集団の興亡離合のプロセスを通してみると、前漢王朝における二つの重要な変化が現れてくる。それは、1、尚功型政治と社会から尚法型政治と社会への転換、2、尚法型政治と社会から尚儒型政治と社会への転換ということである。(2)梅原郁「酷吏伝の諸相」は、漢代に始まった法吏の一類型、いわゆる酷吏について文献分析を通して検討したものである。氏は、前近代中国の法制の流れの中で、漢代から唐代までの酷吏を考察し、『史記』の酷吏と漢代以後の酷吏の間に、かなり大きな差異が潜んでいる点を明らかにした。つまり、歴代の酷吏は、おのおのその時代の「吏治」を色濃く反映し、そこに「酷吏伝」の作者個人の史観と感情が複雑に絡み合ったものではないだろうということである。(1)本年度は、研究計画書に従って基本的な設備備品、すなわちパソコンとグレードアップの部品、デジタルカメラおよび必要な中国書籍などの購入をまず行った。それらをもとに以下の作業も開始した。(2)まず(1)の設備を活用して基礎資料整理からとりかかった。文献史料の中心である『史記』、『漢書』、『前漢記』などから、前漢時代の中央(三公九卿を中心とする)・地方(王国相と郡太守を中心とする)の官員たちの履歴を徹底的に調べあげて、入力する作業が行われた。その各々につき、原籍・親属家属関係・軍功・家柄・職歴・功罪をはじめ、多くの必要な項目を設定し、詳細な個人履歴書の形式でデータベース化の作業も進めている。(3)(2)に加えて雲夢秦簡・居延漢簡・新居延漢簡、さらには尹湾漢簡など、新出の簡牘資料の中から官制・法制・爵制などの資料を網羅的に抽出し、これも項目をたててデータベース化するという作業も始めた。(4)研究協力者の梅原は漢代(前・後漢)の法制に関心を持ち、特に本研究の漢代官療体制と関係づけて、新しい見地から漢代の刑罰と官僚のつながりを明らかにしようと考えている。その際、研究責任者が作成している漢代官僚のデーターベースが大変有用となろう。直接には以下の問題に焦点を絞って研究している。(1)漢代の刑罰(含行政罰)と官僚の特権。(2)彼らの犯罪に際する縁坐・連坐について。(3)漢代に置かれた各種の「獄」と官員・官僚制の問題。(4)司法の長官としての廷尉についての綜合的研究。1)本年度は、『史記』、『漢書』、『前漢紀』などの文献史料の整理がかなり進んでおり、前漢中期と後期における中央・地方の官員を全部抽出し、個人履歴書の形式でそのデータの大半がほぼできた。このデータを完成し、さらに精密化にする上に、出土史料とかみ合わせ、漢代支配階層の変動と社会の変化についていっそう分析してゆきたい。漢の中期においては、漢初軍功受益階層の後を継ぐものとして漢政権の支柱となった軍吏と法吏を分析の重点におきたいが、漢の後期に儒教の台頭と伴う新興政治勢力の儒吏についての分析に力を入れたい。漢代400年の司法の中核に位置をしめる廷尉について、計画で述べたように、本年度は作成されたデータ・ベースを軸に使い、『史記』『両漢書』だけで約340に近い史料を抽出し、精密に検討を加えた。

また、「廷尉」の属官である賊曹、法曹はじめ、各種の法吏や獄えん、獄吏についても、現存文献資料のほぼ全部をあたり、関係資料が蒐集できた。こうした史料に基づき、最終的には、漢代の中央と地方の司法担当官吏の体制とその性格を論述する。その場合、なぜ彼らの多くが「酷吏」と称して難され易いのかという視点を一つの切り口とする。(2)司法と密接に関係する、漢代の法制、すなわち「律」について、最近江陵張家山の漢墓247号の竹簡の全貌が明らかにされた。とくに「二年律令」は貴重な資料であり、これを従来の研究に加え、比較検討することにより、改めて漢代の法制の一面が明らかにできるよう努力したい。(1)本年度は、『史記』、『漢書』、『前漢紀』など文献資料の整理がすべて完了しており、前漢中期と後期における中央・地方の官員(約600名)を全部抽出し、個人履歴書の形式でそのデータができた。それに前漢前期の官僚履歴データを付け加え、200年に亘る前漢王朝における官僚層の分析研究に関する基本データ、すなわち『前漢王朝主要官僚類型表』が出来上がった。(2)『前漢王朝主要官僚類型表』に基づいて前漢王朝の各官僚集団の興亡変化について追跡的考察をおこない、それを通して前漢王朝の政局、政治文化、支配層および主流社会の変換に関する全体像を描写することにした。その結果によって、前漢王朝において、その政治と主流社会を導いて支えているのは、軍吏(軍層を含む)、法吏、儒吏および宗親という四大官僚集団であると分かった。さらに四大官僚集団の興亡離合のプロセスを通してみると、前漢王朝における二つの重要な変化が現れてくる。それは、1尚功型政治と社会から尚法型政治と社会への転換、2尚法型政治と社会から尚儒型政治と社会への転換ということである。(3)研究協力者の梅原は、漢代司法関係の職務で最高かつ最も重要な「廷尉」着目し、その経歴、昇進過程、人間関係など詳細に調べ上げた。ところが研究の前段階で、特に景帝から武帝時代にかけ、法吏の代表といってもよい、「酷吏」と呼ばれる集団の発生に注意を惹かれた。そこで、従来の研究も参考にしつつ、この問題を追及すると、この時期の「酷吏」は、他の時代と違い、漢王朝が皇帝支配を進めるために、その有力な推進者として役割を果たしていたことが明らかになった。そうした成果をふまえ、次の廷尉の問題に取り組もうと考えている。
唾液腺に局在する膜輸送蛋白質の新規時空間定量解析法の開発

細胞内の標的蛋白質の局在や刺激による細胞内移動を可視化して見る方法の一つとして、緑色蛍光蛋白質(GFP)を目的の標的蛋白質に融合させて細胞あるいは個体に発現させて、その蛍光を蛍光顕微鏡あるいは共焦点顕微鏡で捉える方法が、広く使われている。しかし、GFPは分子量が27kDaもあり、標的蛋白質の分子量が小さい時、定常配置に位置しにくくなること、標的蛋白質の刺激に応答した動きを阻害する。それには、レポーター分子の低分子量化が必要不可欠である。また、GFPは哺乳動物が持たない異種蛋白質であるために、個体に発現させた場合、その毒性や抗体の出現も問題となる。そこで、分子量が小さく、抗体ができないレポーター分子としてビタミンB12のポルフィリン環の蛍光を用いる手法を開発することを試みた。細胞内の標的蛋白質の局在や刺激による細胞内移動を可視化する方法の一つとして、緑色蛍光蛋白質(GFP)を目的の標的蛋白質に融合させて細胞に発現させ、その蛍光を蛍光顕微鏡又は共焦点顕微鏡で捉える方法が使われている。しかし、GFPは分子量が大きいため標的蛋白質が定常配置に位置しに<<なること、標的蛋白質の刺激に応答した動きを阻害することがある。それには、レポーター分子の低分子量化が必要である。また、GFPは哺乳動物が持たない異種蛋白質であるために、その轟性や抗体の出現も問題となる。そこで、分子量が小さく、抗体ができないレポーター分子としてビタミンB12のポルフィリン環の蛍光を用いる手法を開発する。(1)標的蛋白質とビタミンB12(レポーター)をつなぐ結合蛋白質を検索するため、ビタミンB12結合蛋白質を同定した。ビタミンB12が結合したアフィニティカラム(VB12-bounded Sepharose)を作製し、0.2MPhosphate buffer (pH7,5)で調製したラット耳下腺のホモジネートで、このアフィニティカラムを平衡化する。非吸着画分を洗浄後、10% glucoseを含む0.1M Phosphate bufferで溶出し、溶出画分を0.1M Phosphate bufferに対し透析する。必要に応じて、Sephacryl S-200を用いてゲル濾過を行う。アフィニティ溶出画分を二次元電気泳動後、各種抗体を用いたWestern blotting等により、ビタミンB12結合蛋白質を同定した。(2)(1)にて同定されたビタミンB12結合蛋白質の遺伝子のクローニングをしている。(3)ビタミンB12結合蛋白質融合標的蛋白質遺伝子発現用プラスミドベクターを作製した。(4)ビタミンB12結合蛋白質融合標的蛋白質発現用プラスミドベクターの細胞へのトランスフェクションし、今後、レポーターの局在・動態の可視化を行う。(1)標的蛋白質とビタミン(V)B12(レポーター)を繋ぐ結合蛋白質の同定-ビタミンB12が結合したアフィニティカラムを0.2M Phosphate buffer(pH7.5)で調製したラット耳下腺ホモジネートにて平衡化した。非吸着画分を洗浄後0.1M Phosphate bufferで溶出した。溶出画分を二次元電気泳動後、各種抗体を用いたWestern blottingにより、VB12結合蛋白質を同定した。(2)VB12結合蛋白質融合標的蛋白質遺伝子発現用プラスミドベクターの作製作製したビタミンB12結合蛋白質のcDNAを挿入したプラスミドベクターを調製した。標的蛋白質として水チャネル・アクアポリン(AQP)-5を用い、既に研究分担者らが作製したAQP5cDNA(Biochim Biophys Acta.1790,49-56,2009)をビタミンB12結合蛋白質発現ベクターに挿入する。この際AQP5のC-末にビタミンB12結合蛋白質を挿入するベクター(pFP-N1)とN-末に挿入するベクター(pFP-C1)の両方を用いて作製した。(3)VB12結合蛋白質融合標的蛋白質発現用プラスミドベクターの細胞へのトランスフェクションー前法(J Dent Res.82:476-80.2003)に従って、ラットより耳下腺を摘出し、コラゲナーゼとヒアルロニダーゼを用いて遊離細胞を調製した。この遊離細胞へ、(2)で作製されたベクターをトランスフェクションした。2時間後血清入り培養液の入った「生体培養チャンバー構造体」へ移し培養した。(4)レポーターの局在・動態の可視化-(3)より適宜細胞を集め、先に開発した「蛍光顕微鏡および遮蔽部材および顕微鏡観察システム」を用い、システム内のカルシウム濃度を変えてAQP5と結合したレポーターを経時的に共焦点顕微鏡で観察したところ、カルシウム濃度の増強に伴い、蛍光増強が認められた。(5)特許申請した。

1)ビタミンB12結合蛋白質融合AQP5蛋白質発現用のプラスミドベクターのラット唾液腺の導管へのトランスフェクションーAQP5cDNAをビタミンB12結合蛋白質発現用ベクターに挿入し、ウィスター系雄ラット(8週齢)の耳下腺へトランスフェクションした。2)ポルフィリン環蛍光によるAQP5の局在・動態の可視化-35日間飼育したラットの耳下腺を摘出、遊離細胞を調製し、培養溶液のカルシゥム濃度を変えるか、種々のアゴニストを加えて刺激しポルフィリン環蛍光を測定した。また、セビメリンを投与後、経時的に耳下腺を摘出して凍結切片を作成、包埋し、共焦点顕微鏡で観察した。3)ポルフィリン環蛍光の種々の実験操作による安定性の検討-1非イオン性界面活性剤抵抗性実験による解析-ビタミンB12結合蛋白質融合AQP5蛋白質のベクターをラット唾液腺の導管へのトランスフェクションしたラット及び対照ラットの尾静脈へセビメリンを投与し、経時的に耳下腺を摘出してホモジネートを調製した。3,000xgで10分間遠心して核と細胞残渣を除去した後、上清を100,000xgで60分間遠心して沈渣を得た。この沈渣を1%Triton X (TX)-100を含むTNE溶液で氷冷下にて30分間可溶化した後、遠心して可溶性画分(ラフト)と不溶性画分を得た。これらの画分をSDSーPAGEに供し蛍光を解析したところ、定常置に認められた。2浮遊実験による解析-耳下腺・顎下腺の片ホモジネートをTX-100及び種々の蛋白質分解酵素阻害薬を含むTNE溶液で可溶化した標品のはOptiPrep40%に調製して遠心チューブの底に置き、その上に各種まぅどのOptiPrepを積層し240,000xgで18時間遠心し、各画分の蛋白質をメタノール/クロロフォルムで沈渣として回収し、SDSーPAGEに供し蛍光を解析したところ、定常置に認められた。ほぼ提出した計画の通りに実験は進めている。本研究は、細胞内に存在するビタミンB12の蛍光をレポーターとして利用しようとするものである。しかし標的蛋白質がビタミンB12と直接結合するものについては問題ないが、直接結合しないものについては、結合を介在する蛋白質が必要となる。この結合介在蛋白質で分子量の小さいものの探索に苦戦している。24年度が最終年度であるため、記入しない。標的蛋白質とビタミンB12を繋ぐ結合介在蛋白質で分子量が小さいものを探索する。
プロテオグリカン型チロシンホスファターゼPTPζの神経機能調節機構

PTPζは脳に多量に発現する受容体型チロシンホスファターゼであり、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンとして生合成される。本分子は、ヘパリン結合性成長因子プレイオトロフィンとミッドカインにより誘導される神経突起形成や神経細胞移動において、これらの受容体として機能している。本年度は、PTPζの情報伝達機構を明らかにする目的で、酵母two-hybrid systemを基盤にした新しいスクリーニング法(酵母substrate-trapping system)を開発し、本受容体の基質分子の同定を試みた。本法はPTPζのsubstrate-trap mutantをbaitとして用い、v-srcによるチロシン燐酸化に依存してbaitに結合する蛋白質をスクリーニングするものである。私は本法により、ラット脳cDNAライブラリーをスクリーニングし、いくつかの基質分子候補を同定した。その内のひとつGIT1/Cat-1は、(1)NIH3T3細胞において、PTPζのsubstrate-trap mutantと安定な複合体を形成する。(2)橋核線維の成長円錐の周縁部および糸状仮足においてPTPζと共存する。(3)PTPζとGIT1を共に発現しているB103神経芽細胞腫細胞をプレイオトロフィンで刺激すると、GIT1のチロシン燐酸化が増大する。(4)プレイオトロフィンを塗布したビーズでB103細胞を処理すると、ビーズ周辺にPTPζとGIT1が共集合するのが観察される。これらのことは、GIT1がPTPζの基質として、プレイオトロフィンの細胞内情報伝達に関与していることを示している。GIT1は、P21-activated serine threonine kinase(Pak)の調節を介して、細胞骨格系を制御していると考えられており、プレイオトロフィンにより誘導される神経細胞移動や神経突起伸長において、重要な役割を果たしていると考えられる。
アデノウイルスを用いたテロメラーゼプロモーター制御による頭頸部癌治療の開発

テロメライシンの感受性と細胞増殖速度、関連遺伝子、細胞周期特性、感染効率との相関を検索し、化学療法剤、放射線治療とテロメライシンの併用効果を検討した。頭頸部扁平上皮癌細胞株17種を用いてテロメライシン感受性及び細胞増殖速度との相関を調べた。フローサイトメトリーを用いて細胞周期特性をテロメライシン投与前後で測定した。テロメライシン感染後の感染効率をアデノウイルス遺伝子のE1A発現で測定し、感受性との比較を行った。また、感受性が低く、感染効率も低い細胞株に対し、化学療法剤を前処理し、感染効率に与える変化、及び感受性の変化を検索した。さらに、4Gyの放射線照射後にテロメライシンを投与する実験を行いその併用効果を検討した。その結果、テロメライシン感受性と細胞増殖速度の間には相関関係を認めた。テロメライシン感受性の高い細胞ではより細胞周期S期の割合が高く、相関を認めた。またテロメライシン感染後は全ての細胞でS期の割合が増加していた。テロメライシン感染効率はテロメライシン感受性と相関がみられた。感染効率が著明に低い細胞を用いて、低濃度の化学療法剤で前処理した結果、ストレプトライシンOで一時的に膜透過性を亢進したものでは著明に感染効率が増加した。化学療法剤で前処理することによって、著明に細胞障害性が亢進し、化学療法剤処理単独の結果に比較しても著明に抗腫瘍性が増強した。4Gyの放射線照射後にテロメライシンを投与したところ相加的な併用効果がみられた。担癌ヌードマウスモデルを用いた実験では,コントロール群と比較してテロメライシンと放射線治療との併用群においてテロメライシン及び放射線治療単独群と比較して有意に抗腫瘍効果の亢進がみられた。テロメライシンの感受性と細胞増殖速度、関連遺伝子、細胞周期特性、感染効率との相関を検索し、またテロメライシン抵抗性の細胞につき化学療法剤とテロメライシンの併用効果につき検討した。頭頸部扁平上皮がん細胞株17種を用いてまずMTT assayによるテロメライシン感受性を調べ、細胞増殖速度doubling timeとの相関を調べた。テロメライシン感染後2h、24h、48,72h後の感染効率をアデノウィルス遺伝子のEIA発現で測定し、感受性との比較を行った。また、感受性が低く、感染効率も低い細胞株に対し、パクリタキセル、シスプラチン、ストレプトライシンOを前処理し、感染効率に与える変化、及び感受性の変化をMTT assayで検索した。その結果、テロメライシン感受性と細胞増殖速度の間には相関関係を認めた(r=0.84)。テロメライシン感受性の高い細胞ではより細胞周期S期の割合が高く、相関を認めた(r=0.943)。また、テロメライシン感染後はすべての細胞でS期の割合が増加していた。テロメライシン感染効率はテロメライシン感受性と相関がみられた(r=0.86)。感染効率が著明に低い細胞を用いて、低濃度のパクリタキセル、シスプラチンさらにストレプトライシンOで前処理した結果、ストレプトライシンOで一時的に膜透過性を亢進したものでは著明に感染効率が増加した(p=0.02)。同様にMTT assayを行ったところ、パクリタキセル、シスプラチン、ストレプトライシンOで前処理することによって、著明に細胞障害性が亢進し、パクリタキセル、シスプラチン処理単独の結果に比較しても著明に高腫瘍性が増強した。
統合失調症の情動制御障害に関する神経同期活動異常の同定

統合失調症は、自我障害や幻覚・妄想に加え、著しい認知機能障害や情動面の制御の障害を有し、重篤な社会機能の障害をもたらす難治性精神疾患であるが、いまだその病態生理すら十分には解明されていない。現在、ガンマ帯域神経振動と知覚や認知機能との関連を示す知見はあるが、我々が知る限り、情動の制御に関する報告はない。さらに、統合失調症患者における情動制御異常の病態生理は殆ど解明されておらず、簡単な心理実験やfMRI研究から、前頭前皮質が情動制御やその異常に関連するとの知見はあるが、msec orderの脳活動を反映している脳波や脳磁図を用いた周波数解析の研究はなされていない。本研究のテーマでもある、“統合失調症の重篤な社会機能障害の原因でもある情動制御障害の病態に、ガンマ帯域神経振動異常が関わっている"との病態仮説を検証すべく、初年度は、実験系のセットアップならびに被験者のリクルートを開始し、まず健常者を対象に、脳波で予備的研究を行い、情動を制御(抑制)する際の、前頭部のガンマ帯域神経振動の変化を計測し、その解析を行った。その結果、情動制御時に前頭部のガンマ帯域神経振動が大きく変化することが示唆された。その結果の一部は、国内外の学会(SIRS2018、International Conference on Biomagnetism 2018、Annual Meeting of JSBP 2018、International Consortium on Hallucination Research 2018など)で発表した。また、上記予備的研究と並行し、脳波とfMRIの同時測定のセットアップも行い、同時測定の予備データの記録も開始した。初年度に行うセットアップと予備的研究を、概ね予定通り遂行することができたため。2019年度は、初年度に行ったセットアップと予備実験をもとに、患者群を対象に研究を進めていく。概ね予定通り研究は進んでいるが、一部次年度にも予備的研究を行うため。
不確実推論を用いた高信頼度反復復号アルゴリズムの設計と解析

1.既に提案したベイジアンネットやグラフィカルモデルを含む一般的確率モデルに対する推論アルゴリズムをもとに,有効な符号のクラスを含む一般的確率モデルに対する一般的事後確率計算アルゴリズムを設計し,理論的及び実験的評価を行った.2.また,このアルゴリズムだけにとらわれず,事後計算アルゴリズムの収束性や計算結果の精度に対し,微分幾何からの考察を発展させ,学習理論や統計学から,より一般的視点を用いて考察した.3.事後分布を拡張した一般化事後分布を定義し,証拠として,ある事象の分布が与えられたもとでの確率推論を一般化確率推論として定式化し,その推論結果に保証があるアルゴリズムを提案し,その性質を解析した.さらに計算量・メモリ量の効率をより良くしたアルゴリズムと並列アルゴリズムへの改善,及び性能解析を行った.4.上記のアルゴリズムを,ジャンクショングラフ(JG)を拡張した拡張JGに適用して,効率的伝播アルゴリズムを提案し,その性質について考察した.LDPC符号より拡張JGを構成し,2のアルゴリズムを復号アルゴリズムとして適用し,その性質について理論及び実験の両面から考察した.5.畳み込み符号やtail-biting畳み込み符号についても拡張JGを用いて符号を表現し,2のアルゴリズムにより復号を行い,その性質について理論及び実験の両面から考察した.6.前年度で提案した一般的事後確率計算アルゴリズムを考察により明らかとなった収束性が保証される特別なクラスに適用することにより,推論結果にも保証があるもとで計算量・メモリ量の効率をより良くしたアルゴリズムへの改善,及び性能解析7.前年度の結果を実際の復号アルゴリズムへと発展させ,その性質について理論及び実験の両面からの考察を行った.1.既に提案したベイジアンネットやグラフィカルモデルを含む一般的確率モデルに対する推論アルゴリズムをもとに,有効な符号のクラスを含む一般的確率モデルに対する一般的事後確率計算アルゴリズムを設計し,理論的及び実験的評価を行った.2.また,このアルゴリズムだけにとらわれず,事後計算アルゴリズムの収束性や計算結果の精度に対し,微分幾何からの考察を発展させ,学習理論や統計学から,より一般的視点を用いて考察した.3.事後分布を拡張した一般化事後分布を定義し,証拠として,ある事象の分布が与えられたもとでの確率推論を一般化確率推論として定式化し,その推論結果に保証があるアルゴリズムを提案し,その性質を解析した.さらに計算量・メモリ量の効率をより良くしたアルゴリズムと並列アルゴリズムへの改善,及び性能解析を行った.4.上記のアルゴリズムを,ジャンクショングラフ(JG)を拡張した拡張JGに適用して,効率的伝播アルゴリズムを提案し,その性質について考察した.LDPC符号より拡張JGを構成し,2のアルゴリズムを復号アルゴリズムとして適用し,その性質について理論及び実験の両面から考察した.5.畳み込み符号やtail-biting畳み込み符号についても拡張JGを用いて符号を表現し,2のアルゴリズムにより復号を行い,その性質について理論及び実験の両面から考察した.6.前年度で提案した一般的事後確率計算アルゴリズムを考察により明らかとなった収束性が保証される特別なクラスに適用することにより,推論結果にも保証があるもとで計算量・メモリ量の効率をより良くしたアルゴリズムへの改善,及び性能解析7.前年度の結果を実際の復号アルゴリズムへと発展させ,その性質について理論及び実験の両面からの考察を行った.近年,誤り訂正符号の分野で提案されたTurbo符号,Turbo復号法はその誤り訂正能力の高さから21世紀の高信頼度情報通信,蓄積技術の重要な技術として注目を集めている.最近このTurbo復号を含む反復復号アルゴリズムが,知識情報処理の分野で不確実推論アルゴリズムとして用いられている確信度伝搬(BP:Belief Propagation)アルゴリズムの応用例として解釈されることが明らかとなってきている.しかし,残念ながら複雑な確率構造にBPアルゴリズムを適応した場合の性能は保証されておらず.いまだにTurbo復号法の理論的裏付けは不完全と言わざるを得ない.本研究では,BPアルゴリズムだけではなく,不確実推論の分野で用いられるアルゴリズムを事後確率計算法として一般化し,有用な符号を含む一般的確率モデルに対して,精度保証がある事後確率計算(復号)アルゴリズムの設計と理論的及び実験的解析を行うことであった.今年度においては,1.既に提案したベイジアンネットやグラフィカルモデルを含む一般的確率モデルに対する推論アルゴリズムをもとに,有効な符号のクラスを含む一般的確率モデルに対する一般的事後確率計算アルゴリズムを設計し,理論的及び実験的評価.2.また,このアルゴリズムだけにとらわれず,事後計算アルゴリズムの収束性や計算結果の精度に対し,既に発表した微分幾何からの考察を発展させ,学習理論や統計学から,より一般的視点を用いた考察.3.最ゆう復号法と事後確率最大化復号法の関連を考察することにより,繰り返し計算を用いた最ゆう復号法と反復MAP復号法とを総合的視点からとらえ,新たなアルゴリズムについての研究.を行った.近年,誤り訂正符号の分野で提案されたTurbo符号,Turbo復号法はその誤り訂正能力の高さから21世紀の高信頼度情報通信,蓄積技術の重要な技術として注目を集めている.最近このTurbo復号を含む反復復号アルゴリズムが,知識情報処理の分野で不確実推論アルゴリズムとして用いられている確信度伝搬(BP : Belief Propagation)アルゴリズムの応用例として解釈されることが明らかとなってきた.しかし,残念ながら複雑な確率構造(グラフ表現ではループのある構造)にBPアルゴリズムを適応した場合の性能は保証されておらず.いまだにTurbo復号法の理論的裏付けは不完全と言わざるを得ない.

本研究では,BPアルゴリズムだけではなく,不確実推論の分野で用いられるアルゴリズムを事後確率計算法として一般化し,有用な符号を含む一般的確率モデルに対して,精度保証がある事後確率計算(復号)アルゴリズムの設計と理論的及び実験的解析を行うことであった.今年度においては,1.前年度で提案した一般的事後確率計算アルゴリズムを考察により明らかとなった収束性が保証される特別なクラスに適用することにより,推論結果にも保証があるもとで計算量・メモリ量の効率をより良くしたアルゴリズムへの改善,及び性能解析2.前年度の結果を実際の復号アルゴリズムへと発展させ,その性質にっいて理論及び実験の両面からの考察を行った.近年,誤り訂正符号の分野で提案されたTurbo符号,Turbo復号法はその誤り訂正能力の高さから21世紀の高信頼度情報通信,蓄積技術の重要な技術として注目を集めている.最近このTurbo復号を含む反復復号アルゴリズムが,知識情報処理の分野で不確実推論アルゴリズムとして用いられている確信度伝搬(BP : Belief Propagation)アルゴリズムの応用例として解釈されることが明らかとなってきた.しかし,残念ながら複雑な確率構造(グラフ表現ではループのある構造)にBPアルゴリズムを適応した場合の性能は保証されておらず,いまだにTurbo復号法の理論的裏付けは不完全と言わざるを得ない.本研究では,BPアルゴリズムだけではなく,不確実推論の分野で用いられるアルゴリズムを事後確率計算法として一般化し,有用な符号を含む一般的確率モデルに対して,精度保証がある事後確率計算(復号)アルゴリズムの設計と理論的及び実験的解析を行うことであった.今年度においては,1.事後分布を拡張した一般化事後分布を定義し,証拠として,ある事象の分布が与えられたもとでの確率推論を一般化確率推論として定式化し,その推論結果に保証があるアルゴリズムを提案し,その性質を解析した.さらに計算量・メモリ量の効率をより良くしたアルゴリズムと並列アルゴリズムへの改善,及び性能解析を行った.2.上記のアルゴリズムを,ジャンクショングラフ(JG)を拡張した拡張JGに適用して,効率的伝播アルゴリズムを提案し,その性質について考察した.3.LDPC符号より拡張JGを構成し,2のアルゴリズムを復号アルゴリズムとして適用し,その性質について理論及び実験の両面から考察した.4.畳み込み符号やtail-biting畳み込み符号についても拡張JGを用いて符号を表現し,2のアルゴリズムにより復号を行い,その性質について理論及び実験の両面から考察した.
帝王切開術前の糖質輪液の種類と胎児酸素化、エネルギー代謝の関連

合併症のない予防帝王切開症例を対象に、母体の術前輪液製剤をブドウ糖添加群(以下G群)、マルトース添加群(以下M群)、糖質無添加群(以下C群)の3群に分類し、胎児娩出直後の母体動脈血および臍帯動静脈血の採血を行い、研究実施計画に従って、各々の測定を行なった。1.糖代謝因子G群でのみ、母体および臍帯血の血糖値の上昇と、それに伴う血漿インスリン値の上昇を認めた。C群に比して乳酸/ピルビン酸比はG群、M群でほぼ同等に抑制され、ケトン体の測定値もG群、M群でほぼ同等にC群に比して低値を示したことから母児の糖代謝促進は、G群、M群でほぼ同等と考えている。2.酸素化能因子血液ガス分析の結果、母体動脈血は、各群で差を認めなかったが、臍帯動静脈血では、G群でのみ酸素分圧の有意な上昇を認め、さらに、M群、G群で酸素飽和度、pHの上昇を認めた。酸素解離曲線でのP50の算出の結果、母体血では3群間で差を認めなかったが、臍帯血ではC群に比し、G群さらにM群で有意に低値を示しその結果、母体と胎児のP50較差は増大することになる。すなわち、低酸素環境で生活する胎児にとって、母体から胎児への酸素運搬が容易となり、胎児にとって有利な環境であると推測される。3.母体に糖質を投与した場合、新生児低血糖の有無について十分な観察が必要であるが、今回の研究結果では、重篤な低血糖およびその症状を呈した症例は認められなかった。以上の測定結果をもとに、さらに統計学的考察を加えるつもりである。
臨床看護と看護基礎教育における技術「抑制」に関する研究

平成10度は、既に抑制(身体拘束)を廃止した老人病院に勤務する看護職への面接調査を通して、(1)抑制廃止を可能にした要因、および(2)抑制しない代わりに使っている看護技術を明らかにした。(1)については、施設長と看護管理者の抑制廃止に対する明確な理念と強いリーダーシップ、抑制に代わる技術の活用、抑制廃止の効果の実感(患者の不穏状態の軽減、褥創の減少など)、看護スタッフの職務満足が高くなったこと、(2)については、物理的環境調整、柔軟な状況判断、危険の予測、家族へのインフォームドコンセント、などが明らかにされた。平成11年度は、身体抑制廃止の効果を標準化された指標を用いて実証することを研究目的とした。「抑制廃止福岡岡宣言」を行ったA病院に入院中の86名の患者を対象とし、当施設が3カ月毎に測定している「高齢者アセスメント表(MDS)」の記録から、抑制を完全に廃止した平成10年11月を基準として、その前後の変化(改善、不変、悪化)について、抑制群17名と非抑制群57名に分けて比較した結果、両群に最も大きく差が見られたのは、「D-1悲しみや不安な気持ち」「D-3問題行動」(p<0.01)などであり、抑制群の方に有意に改善がみられた。平成12年度は、看護基礎教育における「抑制」に関する教育の実態を明らかにした。質問紙調査を実施した結果、回答が得られた241名の教員のうち、約半数が抑制について授業していた。抑制を教える目的は「対象の安全安楽」が最も多く、次が「対象者の人権保護」であった。111名の教員のうち72名(64.9%)が安全と人権侵害の両側面をもつ抑制(縛ること)を教えることにジレンマを抱いており、抑制に関する教育理念、教育方法を再構築することの必要性に迫られていることが示唆された。今年度は、看護における抑制の実態を明らかにし、抑制を行わない看護実践を可能にしている要因を探ることが主要な目的である。方法は、まず抑制に関する実状を国内外の文献から探った。国内文献は1973年がら1997年までをCD-ROMおよび数種の二次資料を用いて、国外文献は1982がら1998までをCINAHLを用いて検索した。次に、文献検討を基に看護者への面接マニュアルを作成し、これを用いて、抑制を行っていない4施設(老人病院)に勤務する看護職15名(看護部長、総婦長、婦長、看護婦)を対象として半構成的面接を行った。その内容を、「その施設で抑制廃止を最初に言及した人」、「抑制使用型から非抑制使用型看護への移行を可能にした要因」、「抑制を廃止による変化」、「抑制をしない看護を維持している要因」という点から質的に分析した。「抑制」または「固定」に関する国内の文献は1988年前後から急増していた。398件を分析した結果、その多くは、臨床の看護婦による用具の開発や用具の改善に関する論述であった。国外の文献では、抑制に関する研究論文が数多くみられ、「抑制廃止のための教育」の評価研究などもあった。面接調査を行った4つの施設で抑制廃止の試みが始まったのは、413年前であった。抑制廃止を最初に言及した人は、看護職(婦長、主任)、または理事(医師)や院長であった。看護職であった場合、理事や院長である医師の賛同・協力が存在していた。

抑制廃止後の変化として、褥創発生の減少、不穏状態の減少などがあげられ、転倒事故の顕著な増加はなかった。抑制の不使用を維持するためには、看護管理者の「抑制は絶対にしない」という強い理念とそれを実践へ導くリーダーシップが存在していた。次年度は、さらに拡大した抑制廃止の医療の現場を調査し(聞き取り調査、参加観察)、「抑制を行わない看護実践」を可能にする要因を明らかにし、非抑制使用型看護実践モデルを作成する。昨年度は、既に抑制を廃した老人病院での面接調査から、「抑制を廃止したことによる変化」として、患者の褥創や関節拘縮が少なくなったこと、不穏状態が改善したこと、看護職員のケアの質が向上したこと、看護職員の職務満足が高くなったこと、などが明らかになった(看護職員の主観的評価)。平成11年度は、身体抑制廃止の効果を客観的指標を用いて実証することを研究目的とした。「抑制廃止福岡宣言」を行った施設の1つであるA病院に入院している(入院していた)86名の患者を対象とした。実施時期は、平成11年8月である。研究方法は、当施設が3カ月毎に測定している「高齢者アセスメント表(MDS)」の記録から、抑制を完全に廃止した平成10年10月を基準として、その前後の変化について、抑制群と非抑制群に分けて比較した。86名のうち、急性症状が発生した者、および「状態の安定性」が疾患によって影響を受ける可能性のある者を除外し、最終的に67名(抑制群16名、非抑制群51名)について分析した。その結果、両群に最も大きく差が見られたのは、「D-3問題行動」(p<0.01)であり、非抑制群に、徘徊、暴言などの問題行動が改善した患者が多かった。また、「C-1日常生活における自己動作」について非抑制群の方が改善した患者が多い傾向が見られた。その他、「H-4注射」についても、非抑制群の方が注射の回数が減少した者が多く見られた。次年度は、看護基礎教育に焦点をあて、「抑制」に関する教育の実態を明らかにし、今後、抑制についてどのように教育を行っていくべきかを考察する。平成10度は、既に抑制(身体拘束)を廃止した老人病院に勤務する看護職への面接調査を通して、(1)抑制廃止を可能にした要因、および(2)抑制をしない代わりに使っている看護技術を明らかにした。(1)については、施設長と看護管理者の抑制廃止に対する明確な理念と強いリーダーシップ、抑制に代わる技術の活用、抑制廃止の効果の実感(患者の不穏状態の軽減、褥創の減少など)、看護スタッフの職務満足が高くなったこと、(2)については、物理的環境調整、柔軟な状況判断、危険の予測、家族へのインフォームドコンセント、などが明らかにされた。平成11年度は、身体抑制廃止の効果を標準化された指標を用いて実証することを研究目的とした。「抑制廃止福岡岡宣言」を行ったA病院に入院中の86名の患者を対象とし、当施設が3カ月毎に測定している「高齢者アセスメント表(MDS)」の記録から、抑制を完全に廃止した平成10年11月を基準として、その前後の変化(改善、不変、悪化)について、抑制群17名と非抑制群57名に分けて比較した結果、両群に最も大きく差が見られたのは、「D-1悲しみや不安な気持ち」「D-3問題行動」(p<0.01)などであり、抑制群の方に有意に改善がみられた。平成12年度は、看護基礎教育における「抑制」に関する教育の実態を明らかにした。質問紙調査を実施した結果、回答が得られた241名の教員のうち、約半数が抑制について授業していた。抑制を教える目的は「対象の安全安楽」が最も多く、次が「対象者の人権保護」であった。111名の教員のうち72名(64.9%)が安全と人権侵害の両側面をもつ抑制(縛ること)を教えることにジレンマを抱いており、抑制に関する教育理念、教育方法を再構築することの必要性に迫られていることが示唆された。
マイクロRNA/クロマチン制御因子の骨髄増殖性腫瘍進展および白血化における役割

進展した骨髄増殖性腫瘍(MPN)において、let-7マイクロRNA発現の低下やEZH2の変異などに伴いHMGA2が高発現していることが明らかになった。JAK2V617F(J)マウスとHmga2マウスから得られたHmga2-JAK2V617F(HJ)マウスでは、Jマウスと比べ脾腫の巨大化、貧血の進行が認められ、生存期間も短縮した。HJマウスとJAK2V617FにEzh2の欠失を伴うJAK2V617F+Ezh2- (JE)マウス造血幹細胞では遺伝子発現パターンが類似していた。従って、MPNにおける病態進展には、HMGA2が重要な役割を果たす場合があることが示唆された。骨髄増殖性腫瘍の中で予後の悪い骨髄線維症のほぼ全例でクロマチン制御因子のHMGA2が高発現するのに対し,他のタイプでは約30%に高発現する。正常造血では,let-7群のマイクロRNAとmRNAの結合とポリコーム群蛋白によるヒストンメチル化調節の両者によりHMGA2の発現は抑制されている。我々は約20例について検討を行い,HMGA2を高発現する症例の多くでlet-7低下かポリコーム関連遺伝子(EZH2,ASXL1など)変異のいずれかが認められる傾向を確認した。EZH2とASXL1の変異はともに予後不良の予測因子として知られているため、今後let-7とHMGA2の発現量の相関がMPNの予後およびポリコーム関連遺伝子の出現を予見するマーカーとなる可能性を検討する。また、HMGA2とJAK2V617Fの両者を導入されたマウスでは重篤な骨髄線維症を起こすことも判明した。これらの成果は米国血液学会において口演として発表した。今後論文化を目指す。骨髄増殖性腫瘍で見られる予後不良遺伝子の変異の下流と思われるHMGA2が実際に病態や予後に関与する可能性が明らかになった。この成果は米国血液学会において口演で発表することができた。骨髄増殖性腫瘍の真性多血症、本態性血小板血症、原発性骨髄線維症症例における末梢血白血球検体をこれまで100例以上集積し、遺伝子発現や変異の解析を進めている。これまでに、HMGA2過剰発現は骨髄線維症症例で高頻度に認められること、HMGA2発現は本態性血小板血症においてはほぼマイクロRNAのlet-7低下によるが、原発性骨髄線維症においてはマイクロRNA低下によるもの、ポリコーム抑制複合体構成因子の変異によるもの、その他に分類されることが示唆されつつある。一方、JAK2V617F-Tg/EZH2-KOマウスとJAK2V617F-Tg/HMGA2-Tgマウスの解析を行い、これらの造血幹細胞レベルにおける分子基盤が類似していること、JAK2V617F-Tg/EZH2-KOマウスでHMGA2を抑制することで骨髄増殖性腫瘍の重症化が抑制できる可能性があることを示した。これらのデータは国際学会で発表するとともに論文投稿中である。上記の通り、解析はほぼ予定どおり進行しており、成果も国際学会における口演を含め、複数の学会において発表されている。また、論文も最も主要なものは米国血液学会雑誌(Blood Advances)にminor revisionになっているほか、既に複数の論文発表が行われている。骨髄増殖性腫瘍(MPN)はJAK2変異等によるJAK-STAT系の恒常的な活性化を本態とするが,MPN病態の維持や病態進展には,付加的な要素が必要である。本研究によって、様々な遺伝子の発現調節にかかわる非ヒストンクロマチン蛋白で、がん遺伝子として知られるHMGA2が骨髄線維症(MF)などの進展したMPNにおいて、let-7マイクロRNA発現の低下やEZH2の変異などに伴いしばしば高発現していることが明らかになった(Harada-Shirado, Ikeda et al., BJH, 2015; Ueda, Ikeda, et al., Blood Adv. 2017)。我々はlet-7結合部位を欠くHmga2を発現させたΔHmga2(H)マウスにおいて、Hmga2高発現に伴いMPN様造血(全系統の血球増加と軽度の脾腫)、造血幹細胞の自己複製能の亢進がみられることを明らかにした。そこで、MFを起こすJAK2V617F(J)マウスとHマウスからΔHmga2-JAK2V617F(HJ)マウスを得て検討を行ったところ、Jマウスと比べ脾腫の巨大化、白血球増加、貧血の進行が認められ、生存期間も短縮した。HJマウスとJAK2V617FにEzh2の欠失を伴うJAK2V617F+Ezh2- (JE)マウスにおいて造血幹細胞の遺伝子発現を比較したところ,約40%と数多くの遺伝子が共通して発現増加していた。また,骨髄移植では,Jマウスと比較しHJマウスにおいてクローンが増加した。したがって,Hmga2の高発現は脾腫や貧血等の所見を重症化させるとともに、造血幹細胞の自己複製能を回復させ、病態の維持にも関わることが示唆された(Blood Adv., 2017)。JAK2V617F(J)マウスとHmga

2マウスから得られたHmga2-JAK2V617F(HJ)マウスでは、Jマウスと比べ脾腫の巨大化、貧血の進行が認められ、生存期間も短縮した。HJマウスとJAK2V617FにEzh2の欠失を伴うJAK2V617F+Ezh2- (JE)マウス造血幹細胞では遺伝子発現パターンが類似していた。従って、MPNにおける病態進展には、HMGA2が重要な役割を果たす場合があることが示唆された。論文化を目指し、症例の検体のさらなる集積と検討を追加する。JAK2V617FにEZH2のノックダウンを加えたマウスによる検討を行い、内因性のHMGA2増加の有無や造血に及ぼす影響を確認する。症例については、さらに追加して検討を進める。特に真性多血症症例については未発表の部分が残されており、症例の集積を行う。具体的には、真性多血症30症例についてHMGA2 mRNA発現量の測定と次世代シークエンサーによる遺伝子変異解析を行う。マウスモデルについては、造血幹細胞や赤芽球計前駆細胞における遺伝子発現パターンが判明したため、亢進している経路を抑制することで病勢の進行を抑制できるか、といった点を中心に検討を進める。血液学消耗品の使用金額が予想と異なっていたため試薬購入を工夫するなどして、支出を抑制できた。抗体の購入等を予定している次年度予算が計画上少なかったため、次年度において利用できるメリットは大きい。具体的には真性多血症症例の遺伝子発現解析ならびに網羅的な遺伝子変異解析を行う。また、マウス造血の解析を追加する。
高次高調波発振器と発振アレー機能化技術の研究

本研究は、次世代自動車技術として車-車間や路-車間の通信、前後左右の車間距離をレーダーで測り自動車に車間距離を制御する技術を構成するために用いるレーダー技術の検討を行う。検討するレーダー技術では自動車への実装が目的であり、構成が複雑で大型だったフェーズドアレーレーダーの構成をここに提案する発振アレー機能化技術を用いてシステム構成の簡易化のための原理実験を行った。発振アレー機能化技術の主眼と特徴は、Push-Push発振器の中の共振電磁波動場を効果的に活用することである。移相可変の原理は、基本発振周波数において隣接発振器間で周波数同期をとり、同時に発振器間の位相差を可変制御する。その出力信号は、第2次高調波信号である。発振器#1と#2の間で基本発振周波数信号における位相差をθとすれば、第2次高調波周波数信号ではその2倍の2θの移相可変ができる。これは、Push-Push発振器を用いたことによる大きな特徴である。同様にして、発振器#3の出力は4θの位相を持たせることが原理的に可能である。研究の成果としては非対称共振器型発振器アレー、方向性アンプ位相器型発振器アレーなどを提案・実現した。さらに、非対称共振器型発振器アレーを用いて2素子のアンテナ構成から成るフェーズドアレービームステアリングの検討を行い、基本的なビームステアリングの動作実証を行った。この原理によって、従来のフェーズドアレー技術の簡易化だけではなく、各種センサや通信分野においても実用上の効用が期待される。発振アレー機能化技術を実現するために、その構成法を複数提案し、それぞれにおいて発振器出力の位相制御ができることを確認することができた。さらにその一つである非対称共振器型の検討ではビームステアリングの実証も確認した。発振アレー機能技術では、複数の構成法を提案し、その基本動作を実証してきた。現在、2素子フェーズドアレー基本特性の実現まで進捗したが、今後は本技術を用いて多素子構成や2次元フェーズドアレーへの展開が今後の検討課題である。本研究は、ミリ波・テラヘルツの超高周波帯発振器の簡易・経済化を実現することを主な目的としている。これを実現するために、安価なマイクロ波帯発振素子を用いて、そこから得られる第8次高調波を取り出す発振器の実現を目指す。また、本研究で行う第8次高調波発振は世界的に見ても類をがない高次高調波発振の実現であり、学術的にも大きな意義がある。研究では、発振器の出力周波数をV帯(4075GHz)として発振器の構成要素である1波長リング共振器の電磁界解析と負性抵抗回路の精密な設計を行い、回路を試作して動作の実証を行った。その結果、10GHz帯半導体素子(HEMT)を用いて所望の第8次高調波発振(50GHz)を確認することができ、その出力電力も目標の-10dBmを上回る-4dBmの出力電力が得られた。また、共振器において第8次高調波信号が安定するように共振器の形状を工夫し意図的に共振境界条件を形成したことで、発振器の雑音特性を改善することもできた。得られた発振器の位相雑音特性は1MHzオフセットで-99dBc/Hzであり、不要高調波の抑圧も-15dBcと高調波発振器として十分な特性を得ることができた。以上のように、本研究では世界で初めて第8次高調波発振を実現する発振器を実現することに成功した。今回は周波数50GHzのミリ波帯において発振器の実証を行ったが、本技術は数100GHzからテラヘルツ帯においても応用が期待される技術であり、本研究の第8次高調波発振の実現は、産業・学術の両面から見て高次高調波発振実現性の実証、ならびにその簡易・経済化に大きく寄与するものである。

この原理によって、従来のフェーズドアレー技術の簡易化だけではなく、各種センサや通信分野においても実用上の効用が期待される。発振アレー機能化技術を実現するために、その構成法を複数提案し、それぞれにおいて発振器出力の位相制御ができることを確認することができた。さらにその一つである非対称共振器型の検討ではビームステアリングの実証も確認した。発振アレー機能技術では、複数の構成法を提案し、その基本動作を実証してきた。現在、2素子フェーズドアレー基本特性の実現まで進捗したが、今後は本技術を用いて多素子構成や2次元フェーズドアレーへの展開が今後の検討課題である。
希少野性生物の遺伝学的多様性の分子生物学:希少種ニホンジカ個体群の保全

希少種ニホンジカの保全方法を検討するために、ツシマジカ、ケラマジカ個体群の遺伝学的性質を以下の要領で解析した。(1)遺伝子試料の採集:ツシマジカについては平成6年11月から7年3月までの間に有害獣駆除で捕獲された36個体から組織標本を採取してDNAを抽出した。ケラマジカについては、生体捕獲が困難であったので、遺棄死体から得た骨片を材料としてDNAを抽出することを試みた。(2)遺伝子分析1『種の再検討』:PCR法によって核ゲノムに存在するDRB3遺伝子の第2エクソン部分、GH遺伝子の第1エクソン部分を増幅して、PCR-RFLPによって異変を調べた、その結果、ツシマジカ、ケラマジカともにホンシュウジカとは大きく遺伝的に異なることが明らかになった。(3)遺伝子分析2『個体群の多様性の評価』:RAPD法によって、ツシマジカ、エゾジカ、ホンシュウジカの4個体群の遺伝的多様性を測定した。その結果、band-sharing値で比較したところではツシマジカ<エゾジカ<ホンシュウジカの順に多様性が減少していることが明らかになった。本研究によって、シカ個体群の多様度を比較する方法論が得られたと同時に、希少種個体群では遺伝的多様性が減少していることが実際に確認された。
シナプス可塑性のin vivo誘導とその応用.

今回神経伝達物質グルタミン酸のプレシナプスからの放出を模倣する"ケイジドグルタミン酸の2光子励起分解法"を生体マウスに応用する方法を開発した。成体マウス大脳皮質2/3層錐体細胞において機能的なAMPA型グルタミン酸受容体の分布は樹状突起スパインの体積に比例することを初めて見出した。次に大脳皮質5/6層錐体細胞の樹状突起スパインに頻回にグルタミン酸を投与することにより、樹状突起スパインの体積の1時間以上にわたる減少、すなわちスパイン体積の長期的可塑性を誘導することに成功した。ケイジドグルタミン酸は光を当てることにより、神経伝達物質の一つであるグルタミン酸を放出する化合物である。これをマウスの脳内に投与し、2光子励起法を用いて任意のシナプス(スパイン)にグルタミン酸を投与する。このようにして生きた動物のシナプスを直接刺激する方法を確立し、神経科学的な解析に応用することが本研究の目的である。以下に主要な成果を述べる。テーマ1低分子化合物の脳表面から脳内への拡散の検討まずケイジド化合物のような低分子量の化合物が脳内にどのように拡散していくかを分子量が同等の蛍光分子Alexafluor 488を用いて調べ、脳内の濃度を推定した。また、色素の蛍光強度を脳外と脳内で比較することにより脳内の細胞間隙の割合を推定した。これは、カリウム電極や電子顕微鏡による結果とほぼ一致した。これにより脳内ケイジド化合物投与の基盤が整った。テーマ2機能的なグルタミン酸受容体分布の検討次に、実際にケイジドグルタミン酸を必要な濃度脳内に拡散させ、2光子励起法を用いてそれぞれの単一スパインにグルタミン酸を投与した。これにより、大脳皮質2/3層錐体細胞樹状突起のそれぞれのシナプスの機能的なグルタミン酸受容体の密度はスパインの体積に比例することが初めて生体マウスで確認できた。テーマ3グルタミン酸投与によるシナプス可塑性のin vivo誘導上記の結果から、機能的なグルタミン酸受容体の密度はシナプスの形態(スパイン体積)から推定できることがわかった。そこで、我々はスパイン体積を指標にして、頻回刺激による可塑性の誘導を試みた。その結果、1時間以上にわたるスパイン体積の縮小をin vivoで誘導することに成功した。単一スパインの可塑性をin vivoで生じさせた報告はまだ無く、将来的な治療への応用や脳内の計算メカニズムの解析につながる成果と考えている。シナプスに任意のパターン/強度の刺激を与えることによりシナプスの可塑性を生体内で誘導する方法を確立することが本研究の目的である。その手段として、光を当てることにより、神経伝達物質の一つであるグルタミン酸を放出する化合物であるケイジドグルタミン酸を用いる。本年度はこれをマウスの脳内に投与し、2光子励起法を用いて任意のシナプス(スパイン)にグルタミン酸を投与する方法を論文として投稿した(印刷中)。テーマ1低分子化合物の脳表面から脳内への拡散の検討まずケイジド化合物のような低分子量の化合物が脳内にどのように拡散していくかを分子量が同等の蛍光分子Alexafluor 488を用いて調べた。テーマ2機能的なグルタミン酸分布の検討実際にケイジドグルタミン酸を必要な濃度脳内に拡散させ、2光子励起法を用いてそれぞれの単一スパインにグルタミン酸を投与した。これにより、大脳皮質2/3層錐体細胞樹状突起のそれぞれのシナプスの機能的なグルタミン酸受容体の密度がスパインの体積に比例することを初めて生体マウスで確認した。テーマ3グルタミン酸投与によるシナプス可塑性のin vivo誘導上記テーマから、シナプスの機能とスパイン体積の強い相関を見出したので、スパイン体積を指標にして、頻回刺激による可塑性の誘導を試みた。その結果、スパイン体積の縮小をin vivoで誘導できた。スパイン体積の拡大については、十分な条件検討ができなかったので、次年度も継続して実施する。ケイジドグルタミン酸の2光子励起光分解による局所グルタミン酸投与をin vivoに適用し、それを応用する方法の開発を行うことが本研究の目的である。本年度は、この方法論開発の内容を論文発表と学会発表で報告した。さらに以下のテーマについて解析を行った。テーマ3グルタミン酸uncagingによるシナプス可塑性のin vivo誘導樹状突起スパイン体積増大の誘導を様々な方法(theta stimulation, High-Kdepotentiation, neuromodulators, etc.)で試みたが、現在までに確実に任意のスパインに体積増大を生じさせる条件を見出だすことはできなかった。

一方、本テーマで見出した「in vivo(生体)マウス大脳新皮質錐体細胞樹状突起スパインの収縮」現象のメカニズム解明のため、一旦培養脳スライスの系に立ち戻り解析を行った(テーマ7)。我々はcofilinタンパク質をパッチピペット等を用いて細胞に注入するとスパインが収縮することを見出し、このタンパク質がスパインの収縮と深く関係しているとみて解析を進めた。テーマ4脳インターフェースデバイスを用いた樹状突起長期観察.東京大学工学部一木研究室と共同開発したデバイスを用いることにより、数日から1週間にわたって薬剤を一定濃度投与した条件下で、大脳皮質樹状突起スパインの変化を経時観察したNMDA型グルタミン酸受容体阻害剤存在下やEnriched Environment(EE)等でスパイン新生率あるいはスパイン消滅率が人工脳脊髄液を潅流したときと異なることを見出した。現在データ数をさらに増やして確認を得ているところである。