hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
pH依存環境の計算化学とデータ科学の融合－分子凝集から生体分子機能まで－

分子集合状態で起こる化学反応に対する水素イオン指数(pH)依存性を取り扱える効率的な定pH法(配置選択定pH法)を確立し、それを適用して得られるミクロ運動ビッグデータに対して運動樹(Motion tree、MT)法による解析を行うことによって、pH変化に伴って変化する分子凝集や生体分子機能を分子論的に解明する。具体的には水性アルミニウム系やカルボン酸系で、分子凝集機構に関するpH依存の濃度特性を研究する。さらに生体分子機能に展開するために、非平衡MT法というデータ科学的手法を導入して、分子構造の時間変化を記述する原子群の座標・速度の時系列数値データ(ビッグデータ)を解析しアロステリック制御の分子機構を明らかにする。
MRIによる拡散強調画像を応用した新たな筋力評価方法開発

臨床研究Steroid治療中の患者群と健常者の腓腹筋のT2緩和時間は、36.4±2.43ms/30.7±1.10msで、両者に有意差(p,.05)を認めた。ヒラメ筋のT2緩和時間は、36.8±2.47ms/33.5±1.66msで、両者に有意差を認めなかった動物研究Steroid剤の投与を行ったウサギでは、腓腹筋(速筋)のT2緩和時間は有意に増加したが(24.6±1.9ms/29.7±1.8ms)、ヒラメ筋(遅筋)では有意な変化は認められなかった(33.0±1.4ms/33.8±1.3ms)。生理食塩水を投与した対照群では腓腹筋(25.4±1.9ms/25.7±1.2ms)、ヒラメ筋(32.0±1.4ms/32.3±1.4ms)ともに有意な変化は認められなかった。筋肉内の脂肪含有量には、Steroid投与群、対照群ともに変化はなかった。T2緩和時間延長の原因を探るために、MR検査後、液体窒素を用いて筋肉を凍結し、凍結切片のHE、NADH-TR染色を行った。その結果、steroid投与群では速筋に多く分布する2型筋線維径が萎縮し(55.6±6.9μm/40.8±2.5μm)、細胞外液量比(0.048±0.007/0.142±0.002)が増加していることがわかった。遅筋に多く分布する1型筋線維の太さ(57.7±2.9μm/56.1±3.7μm)には有意な変化は認めなかった。2型筋線維が多く分布する腓腹筋では、steroid投与による2型筋線維の萎縮により細胞外液の割合が増加し、その結果T2緩和時間が延長したものと考えられる。1型筋線維が多く分布するヒラメ筋では、萎縮の影響は少なく、T2緩時間にも変化が生じなかったものと考えられる。速筋におけるsteroid myopathyの指標として、T2緩和時間は有用であるとの可能性が示唆された。現在、ADC(apparent diffusion coefficient)についても検討を重ねている。上記の結果は2004第90回北米放射線学会、2005第64回日本医学放射線学術集会で発表した。論文としては、Radiology 238:650-657,2006に掲載された。ウサギを用いて、steroid剤の骨格筋T2緩和時間に及ぼす影響およびその原因について検討した。Steroid剤の投与を行ったウサギでは、腓腹筋(速筋)のT2緩和時間は有意に増加したが(24.6±1.9ms/29.7±1.8ms)、ヒラメ筋(遅筋)では有意な変化は認められなかった(33.0±1.4ms/33.8±1.3ms)。

生理食塩水を投与した対照群では腓腹筋(25.4±1.9ms/25.7±1.2ms)、ヒラメ筋(32.0±1.4ms/32.3±1.4ms)ともに有意な変化は認められなかった。筋肉内の脂肪含有量には、steroid投与群、対照群ともに変化はなかった。T2緩和時間延長の原因を探るために、MR検査後、液体窒素を用いて筋肉を凍結し、凍結切片のHE、NADH-TR染色を行った。その結果、steroid投与群では速筋に多く分布する2型筋線維径が萎縮し(55.6±6.9μm/40.8±2.5μm)、細胞外液量比(0.048±0.007/0.142±0.002)が増加していることがわかった。遅筋に多く分布する1型筋線維の太さ(57.7±2.9μm/56.1士3.7μm)には有意な変化は認めなかった。2型筋線維が多く分布する腓腹筋では、steroid投与による2型筋線維の萎縮により細胞外液の割合が増加し、その結果T2緩和時間が延長したものと考えられる。1型筋線維が多く分布するヒラメ筋では、萎縮の影響は少なく、T2緩時間にも変化が生じなかったものと考えられる。速筋におけるsteroid myopathyの指標として、T2緩和時間は有用であるとの可能性が示唆された。現在、ADC(apparent diffusion coefficient)についても検討を行っているが、MRI装置の傾斜磁場の関係でTEが十分短くできないため、S/Nが低下してしまい、調整を重ねている。臨床研究Steroid治療中の患者群と健常者の腓腹筋のT2緩和時間は、36.4±2.43ms/30.7±1.10msで、両者に有意差(p,.05)を認めた。ヒラメ筋のT2緩和時間は、36.8±2.47ms/33.5±1.66msで、両者に有意差を認めなかった動物研究Steroid剤の投与を行ったウサギでは、腓腹筋(速筋)のT2緩和時間は有意に増加したが(24.6±1.9ms/29.7±1.8ms)、ヒラメ筋(遅筋)では有意な変化は認められなかった(33.0±1.4ms/33.8±1.3ms)。遅筋に多く分布する1型筋線維の太さ(57.7±2.9μm/56.1±3.7μm)には有意な変化は認めなかった。
ゼータ電位による歯冠用および床用レジンへの口腔内細菌の吸着性の評価

これまで申請者は補綴材料表面に対する口腔内細菌の吸着の機序を明らかにすることを目的とし、補綴材料への口腔内細菌の吸着実験によって界面における口腔内細菌の初期挙動を明らかにし、口腔内細菌と補綴材料の界面化学的性質をゼータ電位の測定によって調べた。その結果、補綴材料表面に対する口腔内細菌の吸着には、静電的相互作用が関与していることが明らかとなり、ゼータ電位は補綴材料への口腔内細菌の吸着現象に重要な因子であることが示された。そこで被験試料に近年改良された歯冠用硬質レジン(3種)を用いゼータ電位による補綴材料への口腔内細菌(S.sanguis 10556、S.salivarius 9759)の吸着性の評価について検討した。これまでの研究では菌株のゼータ電位と補綴材料のゼータ電位の差が大きくなるほど吸着菌数が多くなることを報告してきたが、この差がある程度以上大きくなった場合には一致しない組合せがあった。本報告は補綴材料への口腔内細菌の吸着現象を推測する方法として、補綴材料のゼータ電位測定が有用であることを判断しようとしたものである。しかし今回用いた歯冠用硬質レジンについての結果からは一応の指標にはなり得るが、範囲の限界があるように考えられるため、応用範囲について今後考察すべき点もあることが示唆された。
腱板骨結合部修復過程におけるScx発現前駆細胞の動態解明

腱板修復術後の再断裂は臨床上の課題であり,効果的な修復促進のためには修復機構の理解が重要である.本研究ではScleraxis(Scx)GFPトランスジェニックマウスの損傷モデルを用いて,発生過程で腱付着部の形成に寄与するScxおよびSox9発現細胞の成体の腱板付着部損傷後の修復過程における参画を評価した.本モデルにおいて損傷後4週までに付着部線維軟骨層の再生はみられず,また,修復部において少数のScxおよびScx /Sox9共発現細胞がみられたが,その割合は経時的に低下した.以上より発生期に腱付着部の形成に寄与する前駆細胞が成体の修復過程においても限定的ながら関与している可能性が示唆された.basic helix-loop-helix型の転写因子であるScleraxis(Scx)は腱・靱帯およびその結合部を形成する前駆細胞で特異的に発現し、近年、Scxと転写因子のSRY-box containing gene 9(Sox9)を共発現する前駆細胞集団が腱・靱帯の付着部を形成することが報告されている。成体の腱板骨結合部損傷後の修復過程におけるScxおよびSox9発現前駆細胞の参画を明らかにするために、Scxの発現領域でGFPを発現するScxGFPマウス(20週齢)の腱板骨結合部損傷モデルを作製し、その組織切片を用いて免疫染色による解析を行い、Scx発現細胞の局在を経時的(損傷後3日、1、2、4週)に評価した。その結果、損傷部は損傷後1週から2週にかけて紡錘形の間葉系細胞と血管が豊富な肉芽組織で充填され、4週にかけて修復部のコラーゲン線維配列の改善を示すSecond harmonic generation(SHG)信号の増強を認めた。損傷後4週までに付着部線維軟骨層の再構築は認めなかった。損傷後2週以降の修復部においてSham群より多くのScx発現細胞が認められ、腱板と修復組織の境界ではSHG信号が高い領域に一致してScx発現細胞が認められた。損傷群、Sham群共にScx/Sox9共発現細胞は期間内においてほとんど観察されなかった。以上の結果から、成体の腱板骨結合部損傷後の修復過程において、Scx発現細胞はコラーゲン線維配列の高い修復組織形成に寄与する可能性が示唆された。また、本モデルの修復過程において正常の付着部線維軟骨層が再生しないことと修復部で観察されるScx/Sox9共発現細胞が少数であることの関連性が示唆された。現在、Scx発現細胞の増殖能および分化能を明らかにするため、増殖期細胞および間葉系幹細胞マーカーとの二重免疫染色による解析を行っている。ScxGFP遺伝子改変マウスの繁殖が遅れており、予定の標本数が達成できていないため、当初の予定よりやや遅れていると判断した。しかし、計画していた評価手法は確立されており、マウスの繁殖も安定してきていることから、次年度の解析は予定通り進めることができると考えられる。発生過程の腱・靱帯の前駆細胞にはbHLH型転写因子のScleraxis(Scx)が発現し,特にScxと転写因子のSox9を共発現する細胞集団が腱・靱帯付着部の形成に寄与することが報告されている。本研究では成体の腱板付着部損傷後の修復過程におけるScxおよびSox9発現細胞の参画を明らかにするために,ScxGFP遺伝子改変マウスの腱板付着部損傷モデル(損傷後4週までに線維軟骨層が再生しないモデル)の修復過程を経時的に評価した。その結果,損傷後1週以降の修復部にSham群より多数のScx発現細胞がみられ,また,修復部に少数のScx/Sox9発現細胞が損傷後1週をピーク(修復部関心領域全細胞中12%)として一過性にみられることを確認した。最終年度ではScx発現細胞の増殖能をKi-67,また,Sox9発現細胞と間葉系幹細胞の関連を間葉系幹細胞マーカーであるCD90とSox9の免疫染色で評価した。さらに,Scx発現細胞におけるFGF,BMP,TGFシグナルの関与についてそれぞれのシグナル伝達因子のリン酸化を免疫組織学的に解析した。その結果,Scx/Ki-67共発現細胞は最も高い損傷後1週で6%であり,修復過程においてCD90/Sox9共発現細胞はほとんどみられなかった。また,損傷後1週から2週にかけて一部のScx発現細胞においてリン酸化MAPKおよびリン酸化Smad3の発現がみられるものの,損傷後4週ではほとんどみられなかった。以上の結果から,腱板付着部損傷後に線維軟骨層が再生しない本モデルにおいて,ScxおよびScx/Sox9発現細胞の増殖能は限られていること,また,Scx発現細胞にMAPKおよびSmad3を介した制御が関与している可能性が示唆された。本成果はScxおよびScx/Sox9発現細胞を標的とした修復促進治療の確立につながる知見となることが期待される。腱板修復術後の再断裂は臨床上の課題であり,効果的な修復促進のためには修復機構の理解が重要である.

本研究ではScleraxis(Scx)GFPトランスジェニックマウスの損傷モデルを用いて,発生過程で腱付着部の形成に寄与するScxおよびSox9発現細胞の成体の腱板付着部損傷後の修復過程における参画を評価した.本モデルにおいて損傷後4週までに付着部線維軟骨層の再生はみられず,また,修復部において少数のScxおよびScx /Sox9共発現細胞がみられたが,その割合は経時的に低下した.以上より発生期に腱付着部の形成に寄与する前駆細胞が成体の修復過程においても限定的ながら関与している可能性が示唆された.前年度と同様の動物モデルを用いて、修復過程におけるScx発現細胞の増殖能および分化能を確認するため、間葉系幹細胞マーカー(Sca-1、CD90)、成熟腱細胞マーカー(Tenomodulin)、増殖期細胞マーカー(Ki67)とGFPの二重免疫染色による解析を行う予定である。さらに、Scx発現細胞におけるFGF、BMP、TGFシグナルの関与を確かめるために、それぞれのシグナル伝達因子のリン酸化を免疫組織学的に解析し、修復過程におけるScx発現細胞の分化と同時期に作用しているシグナルを同定する予定である。整形外科
新発想に基づく1b遺伝子型HCVの感染増殖システムの開発

培養細胞を用いて遺伝子型1bのC型肝炎ウイルス(HCV)の感染増殖システムの開発を試みた。本研究では、2009年にHCV RNAの複製を許容する細胞株として見出したヒト肝癌細胞株Li23と世界中で汎用されているヒト肝癌細胞株HuH-7を用いてHCV陽性血清(1b遺伝子型)をこれら細胞株に添加してHCVを感染させた。種々な条件下で感染実験を行ったが、HCVの増殖を確認するには至らなかった。その原因の1つとしてHCV受容体の1つであるCLDN1の発現量が非常に低くなっていることを見出し、CLDN1の発現補充が必要であることが分かった。培養細胞を用いたC型肝炎ウイルス(HCV)の感染増殖システムは、遺伝子型1bでは開発されていないことから、当該研究では、このシステムの開発を目指して実験を行った。これまで1b遺伝子型に属するHCV株由来のHCV RNAが自律複製しているクローン化細胞株の樹立に世界中で汎用されているヒト肝癌細胞株HuH-7の他に、Li23肝癌細胞株を用いて成功しているので、これらの細胞株におけるHCV感染性をまず調べた。HCVのソースとしてHCV陽性血清(1b遺伝子型)を用いた。この血清をこれら細胞株に添加してHCVを感染させた。1週間後に培養上清内のHCVコアの量をELISA法により測定した。しかしながら、この方法では、HCVコアの量は1 literあたり20 fmol以下と低値であった。感染1週間後の培養上清を未感染細胞にさらに感染させるめくら継代を3代に渡って行い、同様にHCVコアの量を定量したが、この方法によってもコアの量の増加は認められなかった。また、HCV RNA複製細胞を2年以上長期に継代培養して、HCV RNAの複製環境が整っていると考えられる細胞についても、同様にHCV感染実験に使用したが、HCVコアの上清中への放出はほとんど認められなかった。これらの結果から、用いた細胞では、HCV感染に関わる宿主因子が欠如しているのではないかと考え、現在までに知られている感染に必要な宿主因子(CD81, SR-BI, EGFR, CLDN1, OCLNおよびNPC1L1)のRT-PCRによる定量を行った。その結果、CLDN1の発現量が非常に低くなっていることを見出した。そこでCLDN1遺伝子の発現ベクターを作成して発現を補充した細胞を作成した。今後は、このような細胞を用いて再度HCVの感染増殖実験を行うことによりHCVの増殖が検出できるようになるのではないかと期待される。
豪雪地域の介護予防リスクの高い高齢者を早期発見する近隣見守りチェックリストの開発

民生委員、高齢者保健福祉サービスの世話役、地域包括支援センター介護支援専門員等にグループインタビューを行い、介護予防の必要が高い高齢者を早期発見するための地域住民による見守り項目を作成し、使用可能性について質問紙調査を行った。民生委員、老人クラブの会員、高齢者保健福祉サービスの世話役共に介護予防の必要な高齢者を早期発見するための見守り項目として「適している」割合が7割を超えた項目は、「買い物をしている」「ごみ出しをしている」等41項目中12項目であった。高齢者と関わる機会の多い地域住民が高齢者の生活の変化を早期に発見し、地域包括支援センター等と連携し、介護予防に貢献できる可能性が示唆された。平成24年度は、平成23年度に実施したA市及びB市の高齢者を見守る専門職と町内会長、民生委員・ボランティアへのグループ・インタビューの結果を分析し、共同研究者間で内容の検討を行った。1.地域の町内会長・民生委員・ボランティアの高齢者見守り活動が介護予防に果たす役割と課題について明らかにすることを目的とし、A市及びB市の高齢者を見守る専門職と民生委員・ボランティアへのグループ・インタビューの結果を分析した。その結果、3グループ共通して「高齢化が進み相互の見守りができない状況」の中で「高齢者がいつまでも田畑仕事ができる要介護予防の視点で見守る」ことを認識していた。また、町内会長では「繰り返し見守り活動を広報する」、民生委員では「早期発見の視点で町内会長や地域のネットワークから情報収集する」、ボランティアでは「高齢者が杖をついて歩けるところにサロンをつくる」等、職名に応じて予防の実践活動を行っていた。2.介護予防の必要が高い高齢者を早期発見するために専門職と民生委員・ボランティアがどのような項目で見守りを行っているかを明らかにすることを目的とし、専門職と民生委員・ボランティアの協働した介護予防のための見守りを考える基礎資料とするため、A市及びB市の高齢者を見守る専門職と民生委員・ボランティアへのグループ・インタビューの結果を分析した。その結果、介護予防の必要が高い高齢者を早期発見するための見守り項目として、50の重要アイテム、18のカテゴリー、8のコアカテゴリーが抽出された。民生委員やボランティアは買い物などの日常の変化を早期に把握している一方、専門職は受診状況などの専門的視点に加え、1年前と比較した生活の変化にも着目していた。民生委員,高齢者保健福祉サービス等の世話役・老人クラブの会員および地域包括支援センターの職員を対象に、介護予防の必要が高い高齢者を早期発見するための地域住民による見守り項目の使用可能性について質問紙調査を行った。調査内容は回答者の属性及び見守り項目の使用可能性(5段階評価)とし、見守り項目の使用可能性は、「適切である」「まあ適切である」を適切であるとして分析した。倫理的配慮として、調査の趣旨等を文書で説明し、調査票の回収をもって同意を得たものとした。なお、新潟県立看護大学の倫理委員会の承認を得て実施した。その結果、民生委員、老人クラブの会員、高齢者保健福祉サービス等の世話役共に介護予防の必要な高齢者を早期に発見するための見守り項目として「適している」割合が7割を超えた項目は、「食事を作っている」「ごみ出しをしている」「戸口まで道つけができている」「友人がいる」等41項目中12項目であった。また、地域包括支援センター職員では、地域住民が介護予防の必要な高齢者を早期に発見するための見守り項目として「適している」割合が7割を超えた項目は41項目中28項目で、「表情が乏しい」「家に閉じこもりがちになる(特に冬期間)」「同じものを毎日買うなどの物忘れがある」などの13項目で地域住民と比べて適しているとした割合が高かった(P<.05)。高齢者と関わる機会の多い地域住民が、食事やごみ出しなど日常生活を見守り、日常生活の変化を早期に発見することが可能であることが示唆された。一方「うつ」や「認知症」に関する項目については、見守り項目として適しているとした割合が低く、地域包括支援センター等の専門職が地域住民と連携をとりながら早期発見していく必要があると考える。本研究は豪雪過疎地域における介護予防リスクの高い高齢者を早期発見するための近隣の地域住民による見守りリストを作成することを目的とした。平成23年度は、介護予防の必要が高い高齢者を早期発見するための見守り項目を検討することを目的として、A市豪雪地域の高齢者を見守る地域住民((1)区長、(2)民生委員、(3)健康づくり推進員等地域の役員・老人クラブの会員・高齢者保健福祉サービス等の世話役など)と高齢者を見守る専門職((4)地域包括支援センターの職員、(5)地域担当保健師)、豪雪過疎地域に暮らす高齢者それぞれを対象に、介護予防の必要が高い高齢者を早期発見するために必要な見守り項目についてグループ・インタビューを行った。

調査は平成24年3月に実施し、逐語録から近隣見守りにおいて必要な項目に関する文脈を抽出し、アイテムとした。倫理的配慮として、調査の趣旨、個人情報に関する秘密を守ること等を文書及び口頭で説明し、文書にて同意を得た。なお、新潟県立看護大学の倫理委員会の承認を得て実施した。その結果、介護予防の必要が高い高齢者を早期発見するために見守る項目として、「身だしなみが整っている」「部屋の整理整頓をしている」「趣味をしている」「玄関前の除雪をしている」「生活パターンンに変化がある」「動作が鈍くなっている」「外出している」「出不精になる」「近所付き合いをしている」「地域・家庭内で役割をはたしている」「きちんと受診や服薬をしている」「足腰に痛みがある」「顔色が悪かったり体調不良の訴えがある」「よく眠れている(特に冬期間)」「相談回数が増える」「物忘れがあり同じことを繰り返し言う」「気力がなくなってきている」「表情が乏しくなる」「夏場に比べて冬期間の落ち込みが激しい」があげられた。今後は、この結果を整理して見守りリストの項目を作成し、妥当性・信頼性の検討していく予定である。平成24年度に介護予防が必要な高齢者を早期発見するための見守りリストを作成して、その内容の確認を地域住民に実施する予定であったが、平成23年度に実施したインタビュー内容の分析に時間がかかり、平成25年度にアンケート調査が持ち越しになっている。3年間の計画はほぼ順調に進んでいる。今後は、23年度に実施したグループインタビューの結果を分析し、介護予防が必要な高齢者を早期発見するための見守りリストを作成して、その妥当性・信頼性を検討していく予定である。25年度は作成した見守り項目について、高齢者を見守る地域住民にアンケート調査を実施していく予定である。また、地域住民から見守り項目の内容についてグループインタビューを実施し、見守り項目の妥当性・信頼性を検討していく。今後は平成23年度の結果から作成する介護予防が必要な高齢者を早期発見するための見守りリストの妥当性および信頼性の検討を実施する。調査対象は、見守りに承諾が得られたA市B区およびC区の75歳以上の自立または要支援の高齢者約100名とし、見守り調査の説明および同意書にて同意が得られた高齢者に、郵送にて質問紙を配布し、個別に回収する。また、地域包括支援センターの職員等から見守りリストを用いて同意が得られた高齢者への調査を行ってもらい、個別に回収する。その後、対象者をマッチングし、IBM SPSS Statistics 19を用いて分析を行う予定である。インタビュー対象者への謝礼3、000×20人×2回=120、000円切手代300円×500人×2回(送料・返信用)=300、000円成果発表旅費等80、000円×4人=320、000円テープおこし、集計作業等の依頼20、000円×5回=100、000円その他文具(コピー用紙、封筒、USB等)調査者への謝礼3,000円×10人×2回=60,000円高齢者への謝礼500円×100人=50,000円切手代200円×100人=20,000円(送料)
熱暴走に対する自己保護機構をもつ半絶縁高温超伝導コイルの開発

低炭素社会の実現に向けて、高温超伝導コイルによる発電・貯蔵エネルギーシステムの開発が急務である。しかし、高温超伝導コイルは、熱暴走によって焼損するという欠点があり、さらに熱暴走の検出が非常に困難である。そのため、本研究では、高温超伝導コイルの熱暴走に対する保護指針の探索を目指した。本研究では、要素開発として、高温超伝導コイルにおける熱電磁気解析に向けた数値計算システムを立ち上げおよび、高温超伝導線材の特性測定手法の開発、高温超伝導コイルの許容電流を増強に向けた高温超伝導薄膜の作製を行った。低炭素社会の実現に向け、高温超伝導コイルによる発電・貯蔵エネルギーシステムの開発が急務である。特に、冷凍機冷却によって、液体ヘリウムを用いない資源枯渇に対応した冷却システムにおける運用が期待されており、従来の低温超伝導コイルに比べ、飛躍的に高磁場における運用も期待されている。しかし、高温超伝導コイルは熱暴走により焼損するという欠点があり、その検出は非常に困難である。高温超伝導コイル熱暴走による焼損に対する保護方法としては、巻線ターン間の絶縁をしない無絶縁コイルによる自己保護が提案されているが、この手法は磁場安定性が低い欠点を持つ。そこで、本研究では、ターン間に半金属や半導体を用いた半絶縁コイルを提案し、磁場安定性・熱的安定性の両立した高温超伝導コイル機構の開発を目指す。本年度は、高温超伝導コイルの特性評価に向けた超伝導特性評価装置の立ち上げと、熱電磁気数値解析に向けた数値計算システムの立ち上げを行なった。また、高温超伝導コイルの要素開発として半金属はんだ接合した高温超伝導線材における超伝導特性評価を行なった。具体的には、(1)試料作製として、希土類系高温超伝導REBCO線材の作製、市販の高温超伝導(Y,Gd)BCO線材の半金属はんだ接合、(2)試料評価として、200A級超伝導線材の特性評価装置の立ち上げ、市販の高温超伝導(Y,Gd)BCO線材の評価、(3)熱電磁数値計算のため、有限要素解析ソフトCOMSOLによる数値計算システムの立ち上げを行った。結果として、(1)はんだ付けによる高温超伝導線材の劣化がないことを確認し、(2)仕様書通りの高温超伝導線材の超伝導特性を確認し、(3)計算システムの立ち上げを行なった。追加で有限要素解析ソフトの計算モジュールを購入する必要があるため低炭素社会の実現に向け、高温超伝導コイルによる発電・貯蔵エネルギーシステムの開発が急務である。高温超伝導コイルは、資源枯渇に対応した液体ヘリウムを用いない冷凍機冷却システムを用いた運用が期待されており、従来の低温超伝導コイルに比べ、飛躍的に高い磁場での運用も期待されている。しかし、高温超伝導コイルは、その許容電流である臨界電流以上の電流が流れた際に、熱暴走によって焼損するという欠点があり、その検出は非常に困難である。そのため、本研究では、高温超伝導コイルの熱暴走に対する保護方法の開発を目指す。本年度は、高温超伝導コイルの保護方法に向けた要素開発として、高温超伝導コイルにおける熱電磁気解析に向けた数値計算システムを立ち上げおよび、高温超伝導線材の特性測定手法の開発および高温超伝導コイルの許容電流を増加させるため特性向上に向けた高温超伝導薄膜の作製を行った。具体的には、液体窒素中700A級およびm長級の超伝導線材の大電流超伝導特性評価装置の立ち上げを行った。これを用いて、市販高温超伝導線材の超伝導特性評価を行った。また、立ち上げた数値計算システムを用いて超伝導コイルにおける電磁気数値計算を行った。さらに、不純物導入による高温超伝導薄膜の特性向上を達成し、高温超伝導コイルの許容電流向上に関する指針を得た。今後、本研究にて立ち上げた超伝導線材評価装置、数値計算システムおよび、得られた高温超伝導薄膜の特性向上の手法を用いて、より高い許容電流を持つ高温超伝導コイルの作製および、実機サイズでの熱電磁気数値計算を行う予定である。平成29年度には、小型の半絶縁高温超伝導コイルの試作と、コイル特性試験を行い、熱的安定性の検証を行う。また、平成28年度に得られた線材の要素特性と立ち上げた計算システムを用いて、高温超伝導コイルにおける熱暴走の数値計算と、構造の最適化を行う。超伝導応用希望購入物品の金額を下回っていたため研究の遂行に必要な物品を購入する
空間的注意のトップダウン制御

空間的注意のトップダウン制御の神経機構を調べるため、注意の移動が必要となる行動課題(Covert tracking課題)をサルに訓練し、前頭眼野を含む外側前頭前野からニューロン記録をおこなってきた。今年度はこれらに加え、課題中の微小電気刺激を試みた。予備的な実験では、前頭眼野の電気刺激でmovement fieldを決め、そこに提示した視覚刺激を選択する頻度が、閾値以下の電気刺激で増加するかどうかを調べたが、一貫した傾向が認められなかった。そこで、眼球運動が誘発されない刺激部位での影響を調べることにした。色の変化によるターゲットの手がかりを与えずに4つの視覚刺激を3秒間動かしてその中のひとつを任意に選ばせた。動き始めから0,500,2000ミリ秒のいずれかで前頭眼野周囲の微小電気刺激を行った。刺激は同部位に視覚応答性のニューロンが存在することを確認してから行った。動きの方向によるバイアスを除外するため、視覚刺激はいずれも固視点から遠ざかる方向に動き始めるようにした。それぞれのタイミングでターゲット位置の平均を求め、電気刺激の有無でそれらを比較したところ、電気刺激の影響は、ターゲットが動き出すのと同時に与えたときにのみ認められることが分かった。同様の実験を眼球運動が誘発される部位で行った結果、電気刺激による明らかな影響はみられなかった。これは、眼球運動そのものではなく、視覚応答を示すニューロン群によって、空間的注意が制御されていることを示唆する。われわれは眼を動かさずに、視野内の物体のひとつだけを選択し、その動き伴って連続的に、随意に注意を移動させることができる。本課題では、こうした空間的注意のトップダウン制御の神経機構を調べている。注意の移動が必要となる行動課題(Covert tracking課題)をサルに訓練し、前頭眼野とその前方の外側前頭前野からニューロン記録をおこなっている。サルは、複数の妨害刺激(Distractor)を提示した条件でも標的を内的に追うことができるように訓練してあるが、神経活動を記録する際には、標的とともにひとつの妨害刺激のみを提示してきた(図1左)。これまでの研究で、標的の位置によって活動を変化させるニューロン(Attention type)に加え、妨害刺激の位置によって活動を変化させるもの(Distractor type)、標的と妨害刺激の両方の位置によって活動を変化させるもの(Conditionai type)が見出されている。後二者の応答は、妨害刺激に対する視覚情報処理の抑制に関与していると考えられるが、そうした信号は、見た目では区別のできない複数の物体を能動的に選別する際に必要となるのか、あるいは標的以外の物体であれば何に対してでも反応するのか、明らかではない。そこで、これまでの標的、妨害刺激とともに、常に色の異なる視覚刺激を第二の妨害刺激として同時に提示し、その際のニューロン活動を逆相関法によって解析した。その結果、第一の妨害刺激に応答するが、第二の妨害刺激には応答しないニューロンが見出された。こうした活動は、外的には見分けのつかない物体を内的に区別するときに有用になると考えられる。動いているものを内的に追跡するとき、外側前頭前野は標的の情報を増強するとともに、妨害刺激の情報を積極的に抑制するためのトップダウン信号を生成していると考えられる。今後は、本研究で見出された神経活動の定量的な解析と、電気刺激実験などを組み合わせることで研究の大きな進展が見込まれる。
分散システムにおけるプロセス間相互作用と故障耐性の研究

本研究課題においては、以下の3方面から研究を行った.(1)分散プロセス間の同期機構の統一的枠組み:相互排除問題を従来研究よりもさらに一般化した枠組みを提案し,それら問題のクラスの構造を明かにした.(2)微小分散ノードのための分散アルゴリズム設計手法:個体群プロトコルと呼ばれる分散システムにおいて,多数のノードの中から1つのノードを選び出すリーダー選択アルゴリズムを提案した.(3)モバイルエージェントの基礎理論:ネットワーク上を自律的に移動しながら複数のエージェントが複数箇所にわかれて集合する部分集合問題を提案し,その解法を示した.今年度は、センサーネットワーク向けの通信効率の良い自己安定アルゴリズム設計手法,ネットワーク上で動作するモバイルエージェントシステムの基礎理論,およびプロセス間同期問題に関するアルゴリズムの研究を行なった.-通信効率の良い自己安定アルゴリズム設計技法:基本的な考え方は通信回数を減らすという点であるが,単純に通信回数を減らしただけでは障害発生時でのシステムの回復時間が低下する.そこで障害が発生した直後は通信回数を自律的に増加させて回復時間の短縮を行なう.そしてシステムが正常な状況に回復すると,自律的に通信頻度を下げて通信量を減らす.この手法により総通信量を削減することが可能となった.-モバイルエージェントの基礎理論:ネットワーク上を自律的に移動しながら複数のエージェントが協調してタスクを達成する手法を研究した.これまでは全エージェントが一家書に集合する問題が頻繁に研究されてきたが,本研究ではエージェントが複数箇所にわかれて集合する部分集合問題を提案し,その解法を考案した.-新たなプロセス間同期問題:プロセス間同期問題の新たなものとして,相互包含問題を研究している.相互包含問題とは,従来良く研究されている相互排除問題と相補的な問題であり,少なくとも1つのプロセスが臨界領域に有ることを保証する問題である.本研究では相互包含問題のさらなる一般化を行ない,統一的な枠組を提案することで相互排除問題と相互包含問題との相補性の証明を行なった.今年度は、センサネットワーク向け通信効率の良い自己安定アルゴリズム設計手法、ネットワーク上で動作するモバイルエージェントシステムの基礎理論、および、あらたなプロセス間同期問題について研究を進めた。・通信効率の良い自己安定アルゴリズム設計技法:基本的な考え方は通信回数を減らすという点であるが、単純に通信回数を減らしただけでは、障害が発生したときに正常な状況に回復するまでの時間が長くなってしまう。そこで障害が発生した直後は通信回数を減らすことなく頻繁に通信をすることで、回復時間を短くする。そして正常な状況に回復し安定してからは通信回数を減らす。この方法で全体的な通信量を削減することに成功した。本成果は国際会議で発表し、最優秀論文賞を授与された。・モバイルエージェントの基礎理論:ネットワーク上を自律的に移動しながら、複数のエージェントが協調してタスクを達成する手法を研究した。これまでは全エージェントが1箇所に集合する問題がよく研究されてきているが、本研究ではエージェントが複数個所に分かれて集合する部分集合問題を新たに提案し、その解法を示した。また、1箇所に集合する問題に対しては、匿名単方向リングネットワーク上での乱択解法を示した。これらの成果は国際会議で発表した。・あらたなプロセス間同期問題:新たなプロセス間同期問題として、相互包含問題を提案し、その解法の研究をすすめた。相互包含問題とは、相互排除問題と相補的な問題で、少なくとも1つのプロセスが臨界領域に入っていることを保証する問題である。この問題は単なる理論的興味に限らず、センサネットワークでの動的なクラスタリング問題への応用がある。現在、研究成果を論文にまとめており、論文誌への投稿準備を進めている。今年度は、分散プロセス間の同期機構の統一的枠組み,微小分散ノードのための分散アルゴリズム設計手法,ネットワーク上で動作するモバイルエージェントシステムの基礎理論に関するの研究を行なった.-分散プロセス間の同期機構の統一的枠組み:相互排除の相補的な同期問題として相互包含問題を研究した.相互包含問題とは,少なくとも1つのプロセスが臨界領域に有ることを保証する問題である.本研究では相互包含問題と相互排除問題を統一した枠組みを提案し,それら問題のクラスが補演算に関して閉じていることを証明した.-微小分散ノードのための分散アルゴリズム設計手法:微小な2ノードが互いに接近した時にのみ相互に通信できる分散システムを想定した分散アルゴリズム設計手法の研究を進めた.特に,任意のグラフトポロジーを有する分散システムにて,多数のノードの中から1つのノードを選び出すリーダー選択アルゴリズムを提案した.-モバイルエージェントの基礎理論:ネットワーク上を自律的に移動しながら複数のエージェントが協調してタスクを達成する手法を研究した.これまでは全エージェントが一家書に集合する問題が頻繁に研究されてきたが,本研究ではエージェントが複数箇所にわかれて集合する部分集合問題を,木ネットワークを対象として提案し,その解法を考案した.上記成果はいずれも査読のある,学術論文誌および国際会議にて採録された.本研究課題においては、(1)分散プロセス間の同期機構の統一的枠組み, (2)微小分散ノードのための分散アルゴリズム設計手法, (3)ネットワーク上で動作するモバイルエージェントシステムの基礎理論の3方面から研究を進めた.(1)分散プロセス間の同期機構の統一的枠組み:相互排除の相補的な同期問題として相互包含問題を研究した.相互包含問題とは,少なくとも1つのプロセスが臨界領域に有ることを保証する問題である.本研究では相互包含問題と相互排除問題を統一した枠組みを提案し,それら問題のクラスが補演算に関して閉じていることを証明した.(2)微小分散ノードのための分散アルゴリズム

設計手法:微小な2ノードが互いに接近した時にのみ相互に通信できる分散システムを想定した分散アルゴリズム設計手法の研究を進めた.特に,任意のグラフトポロジーを有する分散システムにて,多数のノードの中から1つのノードを選び出すリーダー選択アルゴリズムを提案した.(3)モバイルエージェントの基礎理論:ネットワーク上を自律的に移動しながら複数のエージェントが協調してタスクを達成する手法を研究した.これまでは全エージェントが一家書に集合する問題が頻繁に研究されてきたが,本研究ではエージェントが複数箇所にわかれて集合する部分集合問題を,木ネットワークを対象として提案し,その解法を考案した.以上の成果をまとめて論文誌および国際会議に投稿した結果、採択され、広く知られることとなった。本研究課題においては、以下の3方面から研究を行った.(1)分散プロセス間の同期機構の統一的枠組み:相互排除問題を従来研究よりもさらに一般化した枠組みを提案し,それら問題のクラスの構造を明かにした.(2)微小分散ノードのための分散アルゴリズム設計手法:個体群プロトコルと呼ばれる分散システムにおいて,多数のノードの中から1つのノードを選び出すリーダー選択アルゴリズムを提案した.(3)モバイルエージェントの基礎理論:ネットワーク上を自律的に移動しながら複数のエージェントが複数箇所にわかれて集合する部分集合問題を提案し,その解法を示した.順調に成果をあげ,成果はいずれも査読のある,学術論文誌および国際会議にて採録されている.分散アルゴリズム引き続き分散システムにおけるプロセス間相互作用の研究を,とくに分散プロセス間の同期機構の統一的枠組みを中心に進めて行く.具体的には,汎用同期アルゴリズムの構築,同期機構の複雑さの研究,同期実現プリミティブのなどである.これらの一連の研究を通して,プロセス間同期の全体像を明かにしてゆく予定である.ネットワーク障害に強い分散アルゴリズムのひとつである自己安定アルゴリズムの通信コスト改善に関する成果,ネットワークの自律的動作を可能とするモバイルエージェントのためのさまざまなアルゴリズムに関する成果,プロセス間相互作用としての相互包含に関する成果を得ることができた.これらは国際会議や論文誌で発表を行なった.これらのことより,本研究課題は順調に進展している.障害に強い分散アルゴリズムの一つである自己安定アルゴリズムの通信コストの省力化に関する成果、ネットワークの自律動作を可能とするモバイルエージェントに関する研究成果を得ることができ、国際会議にて発表することができた。また、プロセス間同期問題に関する研究も順調に進んでおり、論文誌への投稿に向けて執筆中である。これらの点より、研究はほぼ予定通り順調に進展していると考えている。
複合材料の強度信頼性向上のための特性発現性の解明

本研究は、繊維強化複合材料の強度信頼性を向上させるための特性発現因子の解明を目的とするものである。まず、繊維を棒要素、マトリックスを4節点アイソパラメトリック平面応力要素で代替した複合材料強度予測の有限要素シミュレーション手法を考案した。供試材料として連続ボロン繊維強化エポキシ樹脂複合材料を用い、本シミュレーション手法の有効性を検討するとともに、強度信頼性に関わる界面はく離の役割について考察した。その結果、強度の平均値を高め、変動係数を減ずる界面せん断強度の存在を確認した。この値はマトリックス材料のせん断強度より幾分低い値を取るものと推測される。また、強度信頼性は破断繊維周りの損傷性と大きく関係することがわかった。つまり、適度な界面はく離は、繊維破断の累積効果を助長し強度信頼性を向上させる役割を担うことを確認した。一方、繊維強化複合材料の強度信頼性を高める特性発現性を確率モデルによて見いだすことを目指し、複合材料内の繊維破断点が集積しながら成長(以下、クラスターと呼ぶ)する現象を状態推移として表現し、2次元配列Chain-of-bundles確率モデルへマルコフ過程の導入を図った。題材として連続ボロン繊維強化アルミニウム材を想定した結果、クラスターの成長につれて両過程ともに低寿命域における分布の傾きが大きくなり、破壊確率曲線はマスターカーブに近づくことを明らかにした。この手法を拡張し、繊維破断に付随する界面はく離やマトリックス割れを考慮したマルコフ過程についても検討した。その結果、従来の実験事実やFEMによるシミュレーション結果と定性的に一致することを見いだした。さらに、本手法を3次元配列Chain-of-bundles確率モデルに対応できるようマルコフグラフを拡張し、同様な傾向が発現されることを確認した。初年度では、金属基繊維強化複合材料の強度信頼性に関わる特性発現機構について検討した。まず、スクイズキャスト法を用い織物SiC繊維強化アルミニウム基複合材料を製造した。続いて、引張試験およびAE(Acoustic Emission)測定によりその強度信頼性に及ぼすAEパラメータの影響について調査した結果、次の点が明らかになった。1)製造されたSiC/Al複合材の引張強度は、繊維マット1枚において平均強度86.586MPa、また繊維マット2枚重ねで平均強度88.545MPaが得られた。これらの値は純Alの焼鈍材より大きい値を示す。また、試験片の厚みを薄くし複合部の体積率を上昇させることにより、引張強度の向上が期待できる。2)SiC/Al複合材の引張強度を行い、試験片長手方向におけるAE事象分布を測定した。その結果、本材料では事象数の局所ピークが1ケ所または数ケ所に発生し、その成長が試験片の最終破壊を導く。局所ピークが数ケ所に現れる場合、それらの成長は競合する。3)総事象数および総AEエネルギと強度は、0.50.6の相関係数を有し、比較的強い相関を示した。一方、破壊位置において累積した事象数は強度とほとんど相関を持たない。4)2)および3)の結果から、AE事象数の局所ピークが多数現れると強度が増加することが結論付けられる。AE事象数は複合材内の微視損傷と対応付けられるため、このことは材料内で損傷を多数受けた試験片は高強度を呈することを意味する。まず、織物強化樹脂基複合材料の強度信頼性に関わる特性発現機構をAE(Acoustic Emission)測定により検討するとともに、昨年度実施した金属基複合材料の特性発現性と比較した。その結果、以下の結論が得られた。(1)樹脂基複合材料(8枚朱子織2層)に対して試験片長手方向におけるAE事象分布を測定したところ、事象の局所ピークは現れず一様に分布した。これは、局所ピークを有した金属基複合材料と異なる特徴である。

(2)樹脂基複合材料では、織物90°層における繊維-マトリックス間の界面はく離が著しく現われるため、材料破壊を決定づける繊維破壊対応のAE事象が明確に現われない。そこで、AE振幅値の低い界面はく離対応の事象を取り除くために、60dB、70dB、80dBおよび90dBをしきい値として事象分布解析を再度実施した。その結果、70dB以上をしきい値に設けるとき、金属基複合材料の測定結果と同じように、23の局所ピークが現われた。さらに、一方向繊維強化複合材料における繊維の強度発現性を表わす解析モデルをマルコフ過程に基づき提案した。これは、クラスター(繊維破断点の集積)周辺の荷重分担を最近接繊維のみに限定した1状態出生過程ならびに次近接繊維にまで分散させた2状態出生過程を想定するものである。繊維の寿命分布として時間依存型ワイブル分布を採用し、複合材料の破壊確率(寿命分布)曲線を解析的に導出した結果、以下の結論が得られた。1)両出性生過程ともに臨界クラスターサイズの増加につれて低寿命域における分布の傾きは大きくなり、各々の破壊確率曲線はマスターカーブに近づいた。また、2状態出生過程による確率曲線は1状態出生過程より良好な寿命発現性を呈した。2)最小値分布による材料全体の寿命分布に関しては、寸法の増大とともに破壊確率曲線は低寿命側にシフトするが、分布の傾きは大きくなることが認められた。つまり、複合化によりこの材料の寿命は低下かするが、ばらつきは改善される。本年度は繊維強化型複合材料の強度信頼性を高める特性発現性を解析的に見いだすことを目指し、複合材料内の繊維破断点が集積しながら成長(以下、クラスターと呼ぶ)する現象を状態推移として表現することによって2次元配列Chain-of-bundles確率モデルヘマルコフ過程の導入を図った。クラスターの変化を1状態および2状態出生過程で表わすことにより、2種類のマルコフグラフから与えられる連立常微分方程式から破壊確率曲線を解析的に導出した。題材として連続ボロン繊維強化アルミニウム材を想定した結果、クラスターの成長につれて両過程ともに低寿命域における分布の傾きが大きくなり、破壊確率曲線はマスターカーブに近づいた。また、2状熊出生過程による確率曲線は1状熊出生過程のものより良好な寿命発現性を呈した。これらを従来の数値的手法であるPitt-Phoenixモデルと比較した結果、確率曲線はわずかに過小評価されるものの概ね一致した。また、この手法を拡張し、繊維破断に付随する界面はく離やマトリックス割れを考慮したマルコフ過程についても検討した。状態推移条件として界面はく離比を定義し、この比によって界面はく離とマトリックス割れが分岐するマルコフグラフを作成した結果、従来の実験事実やFEMによるシミュレーション結果と定性的に一致することを見いだした。さらに、本手法を3次元配列Chain-of-bundles確率モデルに対応できるようマルコフグラフを拡張し、上記の傾向が発現されることを確認した。
認知症リスクの早期発見：事象関連電位P300潜時と脳機能ネットワークの研究

1平成30年410月にかけて、久留米大学の近隣市町村と地域包括支援センター等の協力のもと「物忘れ予防検診」をひと月に一度、合計七か所において実施した。認知症リスクの早期発見のためのスクリーニング項目として、HDS-R・MMSE等の神経心理学的検査、探索眼球運動計測、光トポグラフィーを用いた血流測定(NIRS)、嗅覚識別検査、体組成計測を用い、認知症の疑いがある参加者およびリスクが高い(前認知症)と考えられる参加者については久留米大学物忘れ外来の受診を促した。30年度の検診参加者は約150名、そのうち物忘れ外来でのフォローは約3割であった。2大学病院におけるfMRI検査、事象関連電位P300測定などの精査の後、全スタッフにて前認知症も含め、今後の治療方針を検討した。330年度における物忘れ予防検診参加者・物忘れ外来受診者を対象に、久留米大学高次脳疾患研究所にて、安静時脳波と視覚誘発事象関連電位P300を測定した。(約50名)4健常者データとの比較が必要であったため、物忘れ検診参加者のスクリーニング検査で健康と判断された方に検査協力を依頼し、別日にて久留米大学病院と高次脳疾患研究所にてMRI,自動車運転シミュレーター検査、脳波測定、NIRS測定を実施した。(約20名)30年度の物忘れ予防検診も計画どおり実施でき、本研究課題である脳波を用いた事象関連電位P300潜時、安静時脳波も認知症群とリスク群についてはその後の物忘れ検診にて、健常群については、個別に依頼し研究協力いただいた。研究開始時の予定通り、物忘れ予防検診の実施、物忘れ外来での脳波測定、事象関連電位P300成分とLORETAによるネットワーク解析について、計画通りに遂行できた。2年間にわたり蓄積したデータを用い、P300成分(潜時・振幅)、DMNと他のスクリーニング検査項目(HDS-R,MMSE,fMRIーVSRAD,VbSEE)との関連性について検証し、学会・論文にて発表する予定である。1平成29年410月にかけて、久留米大学の近隣市町村と地域包括支援センター等の協力のもと「物忘れ予防検診」をひと月に一度、合計七か所において実施した。29年度の検診参加者は約150名、そのうち物忘れ外来でのフォローは約3割であった。329年度における物忘れ予防検診参加者・物忘れ外来受診者を対象に、久留米大学高次脳疾患研究所にて、安静時脳波と視覚誘発事象関連電位P300を測定した。(約50名)529年度のデータを用い、P300成分(潜時・振幅)と他のスクリーニング検査項目(HDS-R,MMSE,fMRIーVSRAD,VbSEE)との関連性について検証し、臨床神経生理学会にて報告した。29年度の物忘れ予防検診の計画・準備は前年度に行い、実施自体も4月10月であるため、本研究課題である脳波を用いた事象関連電位P300潜時を検診のスクリーニング項目として追加することは時期的に困難であった。しかし、そのことは計画段階で想定できていたため、29年度分の脳波測定は物忘れ外来にて実施することとし、当初の予定通り、物忘れ予防検診の実施、物忘れ外来での脳波測定、事象関連電位P300成分とLORETAによるネットワーク解析とについて、ほぼ計画通りに遂行できた。

研究開始時の予定通り、物忘れ予防検診の実施、物忘れ外来での脳波測定、事象関連電位P300成分とLORETAによるネットワーク解析について、計画通りに遂行できた。◎30年度も29年度と同様の規模とスケジュールで地域における物忘れ予防検診、物忘れ外来でのフォローを実施する。◎29年30年度に得られたデータを解析し、1象関連電位P300潜時と他のスクリーニング検査項目との関連性について検証する、2DMNをはじめとする大域的ネットワークを同定し、その機能的結合性とP300潜時の関連性について検証する、3300潜時のカットオフ値を確立する。◎認知症リスクの早期発見のバイオマーカーとしてP300潜時を加えた「新たな検診システム」を構築し、スクリーニングゾーンの拡大を目指す。2年間にわたり蓄積したデータを用い、P300成分(潜時・振幅)、DMNと他のスクリーニング検査項目(HDS-R,MMSE,fMRIーVSRAD,VbSEE)との関連性について検証し、学会・論文にて発表する予定である。1)当初、購入予定としていたアクティブ電極システムは久留米大学が所有しているポータブル型脳波計に同期させるものであり、10-20法に基づき測定するためにはGammaboxを2個購入する必要があったが、ほぼ同じ価格で、同等の測定が可能、より簡便で持ち運びしやすい生体信号収録装置Polymate Pro MP6100が発売されたため、そちらを購入することとした。2)当初の予定より、研究相談や打ち合わせの頻度が多くなったため、研究分担者と代表者が使用する旅費を追加申請した。データ入力・解析のための人件費と論文投稿にかかる予算を計上していたが、その機会がなかったため。次年度は論文投稿や学会発表に向けての研究相談や学会出張のための旅費が多く見込まれるため、翌年度分と合わせて使用する。
遺伝性網膜疾患の中型-大型動物モデルの拠点形成と新規治療法開発

研究代表者は、これまで一貫してウサギやイヌなどの中型-大型動物による独自の遺伝性網膜疾患モデルの作出・発見に従事してきた。本年度(2018年度)の成果の最初として、我々が2015年に発見した完全型先天停在夜盲のイヌモデル(cCSNBイヌ)の原因遺伝子を突き止めて確認し、英文論文として投稿した(現在国際誌にて査読中)。この遺伝子は、当初予想した通り現在ヒトで確認されているcCSNBの原因遺伝子として知られている5つの遺伝子の1つであり、我々のcCSNBイヌがまさにヒトのcCSNBのモデルそのものであることが判明した。この遺伝子は比較的短い遺伝子であり、アデノ随伴ウイルスベクターに搭載することが可能であった。今年度は、この遺伝子を共同研究者である岩手大学理工学部の冨田浩史教授との共同研究により、プラスミドより光感受性遺伝子(ChR2)を切り出したベクターへサブクローニングし、発現用プラスミドを用いて非増殖性アデノ随伴ウイルスを作製することができた。ベクターを3種類の濃度で調整し、これを冷凍保存して硝子体注射による遺伝子治療に用いるための準備が整った。また本年は、三重大学医学部動物実験施設においてイヌ(ビーグル犬)による遺伝子組み替え実験の十分な準備を行った。動物実験施設内にイヌ(ビーグル犬)の遺伝子導入実験およびERGによる機能評価と行動実験が可能な十分な広さのP2A特定飼育区域を確保し、ここに電気生理学的および行動実験の機器を搬入した。そして、正常なビーグル犬において硝子体注射とERG記録、および暗所における行動実験を繰り返し行った。これにより、2019年度に本格的に硝子体注射による遺伝子導入実験を行うことができる環境が整った。イヌのような大型動物実験を用いた遺伝子導入実験では、特に実験環境の確保と整備が重要である。その意味で、本年度は飼育施設である北山ラベスと実験施設である三重大学医学部動物実験施設において遺伝子組み替え実験の十分な準備を行うことができた。実験に使用するイヌは北山ラベスにおいて適宜繁殖を行い、常に15匹程度のcCSNBイヌ(ビーグル犬)が確保できるように系統維持を続けている。三重大学医学部動物実験施設においては、十分な広さのP2A特定飼育区域を確保し、ここに電気生理学的および行動実験の機器を搬入した。その後、正常なビーグル犬において硝子体注入とERG記録、および暗所における行動実験を繰り返し行うことができた。これにより、2019年度に本格的に硝子体注射による遺伝子導入実験を行うことができる十分な環境が整った。一方で、共同研究者である岩手大学理工学部の冨田浩史教授は、本研究で硝子体注射するためのアデノ随伴ウイルス(3種類の濃度)を作成することに成功し、冷凍保存によりいつでも三重大学に譲渡することができる状態を整えている。2019年度は、岩手大学から三重大学へウイルスを譲渡し、生後1-2年の成人イヌおよび生後1-3か月の幼児イヌに対し硝子体内へ遺伝子組換えアデノ随伴ウイルスを投与する。ベクターの注射は網膜下注射よりもまずは硝子体内注射で行い、3種類の濃度の注射液を準備する。治療後3か月の段階で網膜を摘出し、cCSNBイヌに正常遺伝子が発現しているかどうかを免疫組織学およびPCRで確認する(分担研究者杉本)。その後、cCSNBイヌの夜盲症状が改善しているかどうかをERGと暗所行動実験で確認する(分担研究者生杉、松原)。ERGでは、特に暗順応後の杆体応答b波が確認できるかどうか、また長時間刺激による錐体応答においてON応答が確認できるかどうかが鍵となる。また行動実験では、赤外線カメラを使用して障害物を置いた暗所における歩行の様子が遺伝子治療によって改善したかどうかを録画ビデオによる衝突回数で定量的に確認する予定である。