hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オージェ電子放出ハロゲンを利用したアルツハイマー病の新しい治療法の開発

本研究は、アルツハイマー病における老人斑の主要な構成成分であるAβ凝集体を早期に発見可能な分子イメージングプローブと内用放射線治療の概念を組み合わせることにより、臨床症状が顕在化する前にAβ凝集体を分解するという新しいアルツハイマー病の治療法を開発することを目的とする。β^-線を放出する放射性同位元素を用いた癌の内用放射線治療は臨床的に大きな成果を挙げている。しかし、老人班のようなびまん性の小さな凝集体にβ^-線を放出する分子プローブを集積させた場合、β^-線の飛程が数mmであるために正常細胞に対する傷害が大きくなる恐れがある。そこで、申請者は、β^-線ではなく飛程の短いオージェ電子を利用することにより正常細胞への影響無くAβ凝集体を分解できるのでないかと考えた。具体的には、医療用超小型サイクロトロンを用いて新規オージェ電子放出核種、Br-77を製造し、このBr-77をAβ凝集体に結合する分子イメージングプローブに導入することにより、Aβ凝集体を選択的に分解する治療プローブを開発する。昨年度は医療用小型サイクロトロンを用いたBr-77の製造方法を確立したので、今年度はそのBr-77を用いた新規分子プローブの設計・合成を行った。具体的には、Aβ凝集体への親和性が知られているIMPYの臭素誘導体BMPYを合成した。このBMPYの標識前駆体としてスズ体の合成を行い、このスズ体を用いてBr-77標識BMPYの合成条件の検討を行った。その結果、クロラミンTを用いる標識法でBr-77標識BMPYを合成出来ることが確認できた。β-線を放出する放射性同位元素を用いた癌の内用放射線治療は臨床的に大きな成果を挙げている。しかし、老人班のようなびまん性の小さな凝集体にβ-線を放出する分子プローブを集積させた場合、β-線の飛程が数mmであるために正常細胞に対する傷害が大きくなる恐れがある。そこで、申請者は、β-線ではなく飛程の短いオージェ電子を利用することにより正常細胞への影響無くAβ凝集体を分解できるのでないかと考えた。本年度は、まず医療用超小型サイクロトロンに利用したBr-77の製造方法を検討したので報告する。銅(Cu-63)とセレン(Se-77)を混合し、420°Cで2日間加熱する。次いで、530°Cで24時間、420°Cで4日間加熱しCu_2Seを作製する。作製したCu_2Seをアルゴンガス存在下800°Cから1020°Cで2時間加熱することによりタングステンターゲットに溶着した。このターゲットを医療用超小型サイクロトロンに装着し、(p,n)反応により放射化した。放射化後、ターゲットを1100°Cで1時間加熱し、Br-77を昇華させ0.6N NH_4OHにより回収した。回収した溶液をゲルマニウム半導体検出器でスペクトル分析し、目的のBr-77であることを確認した。収量は120180μCi/μAhであった。分子プローブの標識条件の検討や細胞実験に使用するには十分な放射能量を製造することができた。
プロリン異性化酵素Pin1と肥満発症との関係解明及び創薬への展開

本研究では、プロリン異性化酵素Pin1と肥満発症との関係について検討を行った。まず、肥満発症に関係するPin1結合蛋白を探索したところ、AMPKを同定した。Pin1によるAMPKリン酸化への影響を検討したところ、Pin1はAMPKリン酸化を抑制した。また、その作用機序としてAMPによる脱リン酸化保護機構をPin1が解除することで、結果的にリン酸化を抑制することが明らかとなった。さらに、Pin1 KOマウスの筋肉では、AMPKリン酸化がコントロールマウスと比較して促進されていた。以上より、Pin1はAMPKを抑制することにより、脂質代謝を制御していると考えられた。1肥満に関するPin1結合蛋白として今回、新たにAMPK subunitを同定した。この結合は、過剰発現系のみならず、内在性の結合も確認できた。また、Pin1を細胞に過剰発現させるとAMPKのリン酸化は抑制され、逆にPin1をノックダウンするとAMPKのリン酸化は抑制された。Pin1のイソメラーゼ活性を損失した変異体を過剰発現させたときには、AMPKのリン酸化を抑制しないことから、Pin1はイソメラーゼ活性を介してAMPKのリン酸化を抑制していると考えられた。細胞での検討と一致して、Pin1 KOマウスの筋肉では、AMPKのリン酸化がコントロールマウスと比較して促進されていた。以上の結果より、Pin1はAMPKのリン酸化を介してエネルギー代謝を調節している可能性が示唆された。2Pin1結合蛋白の探索をおこなったところ、脂肪酸合成に関わる新たな因子を同定することができた。これについても結合部位の同定や、機能に対するPin1の影響を検討している。3β細胞特異的Pin1 KOマウスを作成し、体重や糖代謝への影響等についても同時に解析している。プロリン異性化酵素Pin1と肥満との関係を明らかにするために、結合蛋白の同定及びその機能解析、並行して臓器特異的Pin1 KOマウスを作成し、糖・脂質・エネルギー代謝における各臓器のPin1の役割を検討した。具体的には、本年度は以下のことを明らかにした。まずPin1結合蛋白としてAMPKを同定し、Pin1がAMPKのリン酸化を抑制することを前年度報告したが、その作用機序としてPin1がAMPKの脱リン酸化に関与していることを明らかにした。また、Pin1とAMPK subunitの結合部位の同定を行った。次に、膵β細胞特異的Pin1 KOマウスを作成し、解析を行った。このマウスではβ細胞においてのみPin1の発現が消失していることを、ウエスタンブロットと免疫染色により明らかにした。β細胞特異的Pin1 KOマウスは糖負荷試験による耐糖能悪化を示したが、インスリン負荷試験では差は認められなかった。以上のことより、β細胞特異的Pin1 KOマウスはインスリン感受性に差は認められないものの、インスリン分泌能に異常があると考えられた。高脂肪食負荷マウスやob/obマウスといった糖尿病モデルマウスの膵島ではPin1の発現量が顕著に増大していることと考え合わせると、糖尿病時における代償的な膵島の肥大化にはPin1が重要であると考えられた。さらには、脂肪細胞特異的Pin1 KOマウスを作成し、このKOマウスが高脂肪食負荷による肥満に対して抵抗性を示すことも明らかにした。以上のことより、Pin1は各臓器でのエネルギー代謝に重要であると考えられた。最終年度は、プロリン異性化酵素Pin1とAMPK機能制御について引き続き解析を行った。Pin1はAMPKgamma1のみならず、AMPKgamma2やAMPKgamma3とも結合すること、またPin1と両者との結合には、複数のpSer/pThr-Pro配列が必要であることを明らかにした。また、Pin1によるAMPKリン酸化抑制機構として、1AMPは、LKB1によるAMPKリン酸化を促進するが、その作用を解除すること2AMPは、PP2CによるAMPK脱リン酸化を抑制するが、Pin1はその保護機構をキャンセルすることを明らかにした。また、複数のPin1阻害剤がAMPKのリン酸化を促進することも明らかにした。さらに、肥満発症に関する新規Pin1結合蛋白の同定を試みたところ、脂肪合成や脂肪分解に関わる複数の新規結合蛋白の同定に成功した。また、前年度に引き続き膵β細胞特異的Pin1 KOマウスの解析を行った。野生型マウスおよびβ細胞特異的Pin1 KOマウスに高脂肪高スクロース食を20週間負荷したのち、膵島の形態を解析した。特別食負荷後の両群のマウスの体重に差は認められなかったが、膵島の面積は野生型に比較してKOマウスの方が有意に小さかった。β細胞の細胞死の割合は、両群で差は認められなかったが、細胞増殖率はKOマウスの方で有意に低かった。脂肪特異的Pin1 KOマウスを作製し、高脂肪食負荷したところ、KOマウスは野生型マウスと比較して体重の増加が経度であることが明らかとなった。さらに、熱産生への影響を検討したところ、KOマウスの方が熱産生関連遺伝子の発現量が高いことが明らかとなった。

さらに、Pin1 KOマウスの筋肉では、AMPKリン酸化がコントロールマウスと比較して促進されていた。以上より、Pin1はAMPKを抑制することにより、脂質代謝を制御していると考えられた。Pin1によるAMPK機能制御機構について明らかにし、さらにβ細胞特異的・脂肪細胞特異的Pin1 KOマウスの解析まで着手できたので。代謝学今後は臓器特異的Pin1 KOマウスの解析を進めるとともに、膵島や脂肪組織でのPin1結合蛋白の同定を試みる。また、Pin1阻害剤をマウスに投与することで肥満が抑制されるか否かについても検討する。新たなPin1結合蛋白を複数同定でき、そのうちの一つ、AMPK subunitに関しては、かなりの解析が進んでいる。また、臓器特異的Pin1 KOマウスにおいても順調に作成できている。脂肪酸合成にかかわるPin1結合蛋白の解析をまず、行っていく。同時に臓器特異的Pin1 KOマウスの解析を進めていく。
日本・イギリス・フランスにおける絵本の国際比較研究

近年、絵本研究は進んだが、国際比較研究は未だ十分とは言えない。そこで、「狐」「イソップ寓話」という観点から、日本、イギリス、フランスの絵本を比較研究した。まず、各国のイソップ寓話受容と絵本化の流れを確認し、狐が中心となっている話をめぐって、挿絵や絵本作品を収集し、比較分析を行った。結果、イソップ寓話の受容は、各国の文化事情を反映して異なっていることが分かった。日本では、外国からの文化導入に特徴が見出される。このように、三ヶ国の挿絵や絵本には、その国情、文化、画家の個性が色濃く反映していることを確認した。文字と絵で総合的に表現している絵本については、近年関心も高く、研究も進んできているが、各国の絵本について国際的視野からの比較研究は少ない。そこで、日本・イギリス・フランスの絵本について研究を進めている3人が、狐が出てくるイソップ絵本という共通視点をめぐって共同研究を行い、資料収集、比較分析、考察を進めて、3力国の絵本の特徴を明らかにする。研究の初年度として、狐をめぐってイギリス・フランス・日本の絵本事情を整理することから始めた。毎月一回の研究会において、各研究者の進行状況を報告しあい、検討を続けた結果、下記の成果が得られた。(1)イギリスの場合17世紀あたりから、絵本の中に狐は度々登場してくるが、多くは狡猾なイメージを持ち、擬人化されるようになると紳士の風貌で描かれることが多い。この傾向は、画家によって表現方法は異なっていくものの大筋は変わらないように思われる。イソップ絵本は膨大な資料がある。(2)フランスの場合イギリスに少し遅れて絵本の中に狐は出てくるようであるが、イギリス、フランス、ドイツ、ロシアなどの国によって表現に特徴はあるものの、イソップや狐物語を描いたものが多い。特に、イソップはラ・フォンテーヌの文章は変わりなく伝えられ、画家の工夫で違いが生じている。(3)日本の場合古代から近現代まで、狐が登場する伝承・文芸は非常に多く、その性格も神性を帯びたものから狡猾な悪役まで幅がある。近現代の絵本の源といえる近世の絵草紙では、それらが擬人化された姿で描かれ、読者にとって親しい存在となっていて、その多様性が際だっている。検討の中で「イソップ寓話」に注目した。「イソップ寓話」が世界的に伝播する中、それぞれの国で翻訳され、挿絵が加わり、絵本化されている。その中から狐が登場する代表的な4話を取り上げ、国ごとに時代を追って整理し、比較検討することで、それぞれの特徴を明らかにする可能性が出てきた。英・仏・日のイソップ絵本について、鳥と狐、狐と葡萄、狐と山羊(狐が井戸に落ちた話)、ライオンの病気(狐が狼を騙す話)、狐と鶴の各話を取り上げて、その資料収集・分析を行い、変遷や特徴を整理した。特に、イギリスにおいては全般的に系譜を辿った。フランスにおいては前年度に調査が及ばなかった学校教育の教科書に注目した。日本においては近世以外に遅代の作品にも注目した。また、各国の絵本の比較を試みた。その結果、イギリスでは他のヨーロッパの影響を受けながらも、多様で大量のイソップ絵本が刊行され、その絵柄には話によっていくつかの型の変遷が見られた。フランスではイソップ寓話はラ・フォンテーヌによる寓話によって浸透し、それ以外のものはほとんど見られないが、絵本においてはその文章にさまざまな画家が挿絵を描き、その特徴を発揮している状況が見られた。絵柄についても、タブローとしてのデザイン性が高い。日本では近世は「伊曽保物語」として伝わり、挿絵は限られているものの近世期の擬人化の特徴を取り入れて、日本化されている。近代では再度翻訳物として出版されているが、明治期には江戸期の画風の影響を受けた日本化が色濃く見られ、文章にも「伊曽保物語」の影響を残すものも見られた。それ以降は欧米の影響を受けているが、その画風には日本独自の擬人化も見出すことができた。狐というテーマをめぐりイソップ寓話の5つの話に限って三カ国の絵本を調査・分析・比較を続けているが、各国の絵本の特性が浮き彫りにされると共に、それぞれの国の絵本に対する考え方、ひいては子どもに対する考え方を見出すことができると思われる。世界中で絵本の魅力が注目されているが、作家の個性および各国の歴史・文化や国民性を反映した特徴が見出せることを、英仏日の絵本の比較から考察しようとした。共通テーマとして、動物が主人公の作品として、イソップ寓話の狐の話から「狐と烏」「狐と鶴」等を取り上げた。イソップ寓話は世界へ伝播し、各国で書き留められ、口伝えで浸透した。時代や国によって話の内容や教訓、登場する動物などが異なる話もある。絵が加わり、ことば以外の表現が増えることで新たな表現世界が広がった。

イギリスでは、多くのイソップ寓話の本が出版され、100話ほどを収めたテキスト体裁のものから、一話を絵本化したものまで多様に受容された。それに対してフランスでは、ラ・フォンテーヌが『寓話』の中で、独自の文体と解釈によってイソップの話を再話したものが長く定着し、その文章に多くの画家が各々挿絵を添えてきた。英仏のイソップ絵本は、中世の挿絵に端を発しながら、話によって定番の描き方を継承している。例えば、「狐と烏」では、一本の木に止まった烏が丸いチーズを咥え、その下で狐が恨めしそうに見上げている構図が多く見られるが、その背景、烏が咥えている物、狐の表情などを比較していくと、時代、国、作家の違いが見出せる。一方、日本では室町期にキリスト教布教の宣教師達から伝えられたイソップ寓話は「伊曽保物語」としてローマ字や国字で何度も刊行された。幕末には『絵入教訓近道』にも収められ、その挿絵には和服を着た烏や狐が描かれていて日本独自の受容が見られる。明治以降は再度英語からの翻訳本が『通俗伊蘇普物語』など様々に出版され、挿絵にも英語本の影響が見られる。大正・昭和期に絵本が盛んに刊行されるようになると、その擬人化などに日本の多様な狐のイメージが反映された特性も見受けられる。イソップ絵本を英仏日で比較することは、イソップ寓話の解釈のみならず、絵本における各国や画家の個性の違いを発見できる、興味深い視点と考えられる。なお、この成果を基に2009年度に梅花女子大学において資料展示、関連講演を予定している。最終年度である平成22年度に、とりまとめとして下記の2つの発表活動を行った。(1)展示及び公開講座「世界のイソップ絵本-イギリス・フランス・日本-」と題して、梅花女子大学図書館において、2009/5/116/4(前期)、6/87/11(後期)に研究成果を展示した。また、「世界のイソップ絵本-イギリス・フランス・日本-」と題する公開講座を共同で、2009/5/26に実施した。さらに「イソップ絵本再発見!-英仏日の絵本を比べて-」と題して、2009/6/9、16、23に連続の公開講座を行った。(2)研究報告書「日本・イギリス・フランスにおける絵本の国際比較研究-「イソップ寓話」をめぐって-」の刊行研究成果の報告として、下記の目次の報告書を編集・刊行した。1.研究の趣旨2.日本における「イソップ寓話」受容の歴史3.イギリスにおける「イソップ寓話」受容の歴史4.フランスにおける「イソップ寓話」受容の歴史5.コラム1講談社と小学館のイソップ絵本6.コラム2タウンゼンド『イソップ寓話300選』(1867)の日本での受容7.コラム3「カラスとキツネ」のカラスがくわえているものは「肉」か「チーズ」か8.座談会「日本・イギリス・フランスにおける絵本の国際比較研究」を終えて9.図版書誌「イソップ寓話」の各国における受容の変遷や特徴には、挿絵や絵本の比較をすることで、国民性の違い、それに基づく思想や文化の違い、画家や作者の個性の違いが明瞭に把握されることが分かった。日本では、海外からの新たな文化を受容した後、日本風に改めていくものの、次の文化の到来に伴い、変貌し、温存していかないという特徴を確認することができた。
SATソルバと機械学習手法を融合した自動設計検証に関する研究

本研究では,ハードウェア設計に対するカバレッジ駆動検証に関して,入力制約を考慮した,設計の種類によらない方式の確立,機械学習とSATソルバを用いる2方式の統合を目指している.本研究では特にトグルカバレッジと呼ばれる,設計内信号線の値の変化に着目している.2018年度は上記の2方式の統合のための土台として,分散実行に基づくカバレッジ駆動検証システムを実装・評価した.このシステムでは,通常のランダムシミュレーションとSATソルバを用いた入力パタン探索を,異なるプロセスとして任意個並列実行することができる.ISCAS'89ベンチマーク回路のうち規模の大きい設計5つに対して評価を行った.ランダムシミュレーションとSATソルバを順次繰り返して行う方法に比べて,ランダムシミュレーション用に1プロセス, SATソルバー方式用に3プロセスを割り当てた場合の結果では3600秒の時間制限の下で,5つの設計すべてについてトグルカバレッジが改善されるという結果を得た.例えば,もっとも規模の大きいs38417についてはカバーすべきポイントの総数2926個に対して,38個分の改善が確認できた.さらにSATソルバに変えてSMTソルバを用いる方式についてもプロトタイプ実装を行って評価した.SMTソルバは算術演算を多く含む設計に対して有効であり,実験の結果,算術演算器を18個-227個含む3つの設計に対していずれも改善が見られた.例えば,算術演算器を227個含みカバーすべきポイントの総数が10376個のDCT設計では,3600秒の制約のもとではSATソルバでは2037個しかカバーできなかったが,SMTソルバでは7356個カバーすることできて,大幅な改善が見られた.2018年度は,複数の方式の統合のための土台となる分散並列実行可能な検証システムの実装・評価を行った.また,SMTソルバを用いる方式についてもプロトタイプ実装・評価を行っている.以上は当初2019年度に予定していた内容である.当初は入力制約を考慮した方式の実装・評価を中心に行う予定であったが,今後の研究が容易になると判断し,上記の実装・評価を先行して行うこととした.これにより入力制約を考慮した入力パタンの生成や機械学習を利用する方式については,モジュールとして実装し,より容易にシステムに付け加えることができるようになる.一方,2018年度に予定していた入力制約を考慮した入力パタンの生成については,アルゴリズムの検討は行ったが未実装である.機械学習を利用する方式についても予備的な実験を行った段階にとどまった.2018年度は本来2019年度に予定していた実装・評価を行ったため,2018年度の計画分が遅れている.上記に述べたように,これは研究計画全体をより容易に進めるための変更であり,2019年度は当初2018年度に予定していた入力制約を考慮した入力パタン生成,機械学習の適用について検討・実装を続けていく.その後は当初の計画通り実施する予定である.本研究では,ハードウェア設計に対するカバレッジ駆動検証に関して,入力制約を考慮した,設計の種類によらない方式の確立,機械学習とSATソルバを用いる2方式の統合を目指している.本研究では特にトグルカバレッジと呼ばれる,設計内信号線の値の変化に着目している.2018年度は上記の2方式の統合のための土台として,分散実行に基づくカバレッジ駆動検証システムを実装・評価した.このシステムでは,通常のランダムシミュレーションとSATソルバを用いた入力パタン探索を,異なるプロセスとして任意個並列実行することができる.ISCAS'89ベンチマーク回路のうち規模の大きい設計5つに対して評価を行った.ランダムシミュレーションとSATソルバを順次繰り返して行う方法に比べて,ランダムシミュレーション用に1プロセス, SATソルバー方式用に3プロセスを割り当てた場合の結果では3600秒の時間制限の下で,5つの設計すべてについてトグルカバレッジが改善されるという結果を得た.例えば,もっとも規模の大きいs38417についてはカバーすべきポイントの総数2926個に対して,38個分の改善が確認できた.さらにSATソルバに変えてSMTソルバを用いる方式についてもプロトタイプ実装を行って評価した.SMTソルバは算術演算を多く含む設計に対して有効であり,実験の結果,算術演算器を18個-227個含む3つの設計に対していずれも改善が見られた.例えば,算術演算器を227個含みカバーすべきポイントの総数が10376個のDCT設計では,3600秒の制約のもとではSATソルバでは2037個しかカバーできなかったが,SMTソルバでは7356個カバーすることできて,大幅な改善が見られた.2018年度は,複数の方式の統合のための土台となる分散並列実行可能な検証システムの実装・評価を行った.また,SMTソルバを用いる方式についてもプロトタイプ実装・評価を行っている.以上は当初2019年度に予定していた内容である.当初は入力制約を考慮した方式の実装・評価を中心に行う予定であったが,今後の研究が容易になると判断し,上記の実装・評価を先行して行うこととした.これにより入力制約を考慮した入力パタンの生成や機械学習を利用する方式については,モジュールとして実装し,より容易にシステムに付け加えることができるようになる.一方,2018年度に予定していた入力制約を考慮した入力パタンの生成については,アルゴリズムの検討は行ったが未実装である.機械学習を利用する方式についても予備的な実験を行った段階にとどまった.2018年度は本来2019年度に予定していた実装・評価を行ったため,2018年度の計画分が遅れている.

上記に述べたように,これは研究計画全体をより容易に進めるための変更であり,2019年度は当初2018年度に予定していた入力制約を考慮した入力パタン生成,機械学習の適用について検討・実装を続けていく.その後は当初の計画通り実施する予定である.研究計画について2018年度分と2019年度分を入れ替えて行うこととしたため,使用経費に差が生じた.具体的には商用のシミュレーションツールのライセンス費であり,これは2019年度に導入する予定である.
重水希釈法による重症肥満患者体脂肪量測定に対する研究

基礎実験として,正常ラットに重水を投与し,一定時間ごとに採取した血液を凝昇華装置にて精製し白金触媒下にて水素ガスと同位体交換反応を行わせる事によって,重水素化水素を求めガスクロマトグラフィ-にて血中重水濃度を求めた。この基礎的実験により血中重水濃度は投与後4時間以内に平衡状態となることが明らかとなった。次に実験群として普通食ラット,我々の開発した脂肪含量49%の高脂脂食により飼育した高脂肪食ラット,遺伝性肥満ラットであるZuckerラット及びそのヘテロであるLeanラットを用い重水希釈法による体水分量の測定と,直接法(ラットを断頭後,液体窒素にて凍結しパウダ-状に粉砕し,クロロホルムメタノ-ル法にて体脂脂量を直接測定する方法)により体脂肪量の測定を行い比較検討した。Zuckerラット,高脂脂食ラット,普通食ラットにおいて体重に有意差を認めなかったが,体脂肪率は有意に異っており,体組成の異なる群である事が確認された。重水希釈法による体水分量と,直接法による除脂肪体重の比は4群でほぼ等しく有意差を認めなかった。またすべての検体での除脂肪体重と体水分量の関係は,r=0.89との高い相関係数にて有意に相関しており,回帰直線はy=0.729Xと求められ,体水分量は除脂肪体重の72.9%を占めると結論づけられた。従って体組成の異なる群すなわち肥満においても正常体重者と同様に重水希釈法により体脂肪量が求められる事が動物実験より判明した。
媒質の三次元不均質性を考慮した数値的にロバストな長期的SSEデータ同化

測地観測データと数値シミュレーションを組み合わせたデータ同化により、断層の摩擦モデルのパラメータを同定し、スロースリップイベント(SSE)の発展予測が可能な数値モデルを創出できると期待される。1摩擦モデルにデータ同化の計算上のロバスト性を損なうような特徴が含まれる、2均質媒質しか扱えないため測地データとの整合性が十分ではない、という既往研究の欠点を、そのような特徴を含まない摩擦モデルの定式化、大規模数値計算に基づいた三次元不均質媒質の導入により克服し、ロバストかつ観測データと整合するSSEのデータ同化システムを構築し、豊後水道における長期的SSEの測地観測データを用いたデータ同化に適用する。
2次元自己回帰モデルに基づく適応的音声分析

研究目的について従来の1次元信号処理では雑音の影響を受けていた音声信号のスペクトルを雑音のスペクトルより分離して高精度に推定するために、直線上に等間隔に配置されたアレーマイクロホンに入射する音声信号に対して2次元自己回帰モデル(ARモデル)の時変係数を適応的に推定することについての研究を行った。具体的には、モデルの係数を適応的かつ高精度に推定するために、従来の2次元逐次最小2乗法を出発点とするが、その計算量が多いため、推定精度が同一でかつ計算量を削減した高速算法を開発した。また、アルゴリズムに時変性を持たせるための逐次最小2乗法の重み係数や必要マイクロホン数についても検討を行った。研究実施計画について画像処理の分野では、C.R.Zou等により2次元ARモデルに基づく高速な逐次最小2乗法のアルゴリズムが開発されている(IEEE Trans.onCAS II,Oct.1994)。本研究では、この手法を時間的な因果性を満たすマイクロホンアレー信号に適用できるように拡張し、さらに高速なアルゴリズムに改善した。また、逐次最小2乗法の時変量(重み係数)に関しても、1次元の手法における設定法がそのまま本手法に有効であることを確認した。実験はワークステーション上で行った。実験に用いた2次元データは、1次元のARモデルにより生成した合成音声を用いて、雑音も含んだ2次元信号として作成された。実験結果より、所望の音声スペクトルと雑音スペクトルが分離して推定され、本アルゴリズムの有効性が確認された。また、実験より、多くのマイクロホンが必要になったので推定精度を下げずに必要マイクロホン数を削減する方法も開発した。有声音声と無声音声に対する推定精度の違いについては、有声音声の場合、声帯波のピッチの影響を受けて推定精度が劣化する区間があることがわかった。
ショウジョウバエの時間認知

時間の認知は最も重要な脳機能の一つである。しかし時間を「受容」する仕組みは明確でなく、その機構を理解することは脳科学の大きな課題である。本研究は、自由行動下のショウジョウバエにおいて、秒単位の時間認知を行動学的に解析し、それを制御する神経回路の理解を目指す。具体的には、電気ショック刺激の周期に同期した条件反射を定量する実験・解析系を構築し、時間条件付けのモデルを確立する。そして、課題遂行中の標的神経細胞の機能を操作することにより、計時機能を制御する神経化学基盤を明らかにする。このシンプルなモデル回路で得られた知見は、複雑な脳での作業仮説の検証に貢献し、時間認知機構の「縮図」として機能する。
固定が病的歯牙移動に及ぼす影響について

本研究の目的は、動物の歯に実験的歯周炎を惹起させ、固定の有無によって炎症がどのように進行するかを臨床的、レントゲン的に経時的に比較検討することである。岩川は、雑種成犬において歯周炎を惹起させてから4週までに1mm挺出したと報告している。この炎症に伴う挺出が固定によって制限され、炎症の進行に影響を及ぼすのではないかという仮説を本研究では前提として重要視している。本実験を行うのに先立ってビーグル犬においても同様に炎症によって挺出が生じるか否かを検証するため実験的歯周炎惹起後における歯の挺出量、PPD、PAL、角化歯肉、PTR、PTSを計測し健康な歯周組織を持つ歯と比較してみた。ベースライン時の実験的歯周炎惹起群の臨床データは、挺出量0.mm、PPD1.5mm、PAL3.5mm、角化歯肉5.2mm、PTR52.3、PTS1.4であり、健康群では挺出量0mm、PPD1.5mm、PAL3.5mm、角化歯肉5.1mm、PTR43.7、PTS0.7であった。実験的歯周炎惹起後12週の臨床データは、挺出量1.43mm、PPD3.7mm、PAL9.0mm、角化歯肉2.5mm、PTR141.3、PTS29.6であり、健康群では挺出量0.4mm、PPD1.3mm、PAL3.3mm、角化歯肉5.0mm、PTR48.9、PTS-0.11であった。実験的歯周炎惹起群におけるベースライン時と12週後の臨床データの比較ではすべての臨床パラメーターで有意差があったが、健康群ではなかった。また12週後における両群の比較ではすべてのパラメーターで有意差があった。さらに実験的歯周炎惹起12週後のレントゲン所見では約5mmの水平的骨吸収が観察された。以上の結果よりビーグル犬においても歯周組織の破壊を伴いながら歯が挺出していた。実験的歯周炎惹起後4週の臨床データは、挺出量0.79mm、PPD3.5mm、PAL6.3mm、角化歯肉4.5mm、PTR112.2、PTS10.2であり、健康群では挺出量0.3mm、PPD1.3mm、PAL3.7mm、角化歯肉5.0mm、PTR33.3、PTS3.3であった。これはビーグル犬2頭の結果であるので統計処理は行っていないが、明らかに実験的歯周炎惹起群の挺出量の方が健康群より大きかった。さらに、角化歯肉量を除く他のクリニカルパラメーターの値も同様に実験的歯周炎惹起群の方が大きかった。本結果は岩川の報告の挺出量には及ばないが、炎症で歯が挺出することを裏付けるものであった。また、実験的歯周炎群の4週時のレントゲン所見では、骨頂部の歯槽硬線が消失していた。今後、十分な予備実験も同時に行いながら実験を継続していく予定である。

実験的歯周炎惹起群におけるベースライン時と12週後の臨床データの比較ではすべての臨床パラメーターで有意差があったが、健康群ではなかった。また12週後における両群の比較ではすべてのパラメーターで有意差があった。さらに実験的歯周炎惹起12週後のレントゲン所見では約5mmの水平的骨吸収が観察された。以上の結果よりビーグル犬においても歯周組織の破壊を伴いながら歯が挺出していた。
腎不全時における有機アニオントランスポータ発現変動の分子機構解明

ヒトにおける腎不全モデル動物として繁用されている5/6腎摘出ラットを用い、腎不全の進展に伴う尿細管有機アニオントランスポータ群の発現変動を分子的・機能的に明らかにすることを目的として系統的な解析を行い、以下の研究成果を得た。5/6腎摘出2週間後の腎におけるOAT-K1、OAT-K2、OCT2 mRNAレベルは著しく低下していた。同時にin vivo体内動態実験を行ったところ、アニオン性抗癌剤メトトレキサート(MTX)並びにカチオン性H2阻害薬シメチジンの腎クリアランスは5/6腎摘出群で対照模擬処置群の20%に迄低下していた。一方、OAT-Kと同様に尿細管管腔側に局在し、MTXを輸送する有機アニオントランスポータMRP2の発現量は5/6腎摘出群で維持されること、血管側側底膜においてイオン性薬物の細胞内取り込みを媒介するOAT1、OAT3,OCT1発現は5/6腎摘出による影響を受けないことが示された。さらに、模擬処置群ではフォリン酸投与によるMTXの尿中排泄促進効果が認められたのに対し、5/6腎摘出群ではフォリン酸投与によるMTX腎挙動の変化は観察されなかった。同時に、5/6腎摘出ラットに微量のテストステロンを負荷したところ、OCT2発現の回復とシメチジンクリアランスの再上昇が認められ、腎不全に伴うカチオン性薬物の腎排泄能低下には、一部血清テストステロン濃度の低下に起因するOCT2発現低下によることが示唆された。以上、腎局在性有機イオントランスポータOAT-K並びにOCT2は、病変の進展に伴う発現変化とそれに伴う薬物腎排泄挙動の変化に深く関わることが明らかとなった。さらに、OCT2については腎病変そのもののみならず血清テストステロン濃度にも機能的・分子的に調節されることがin vivoレベルで明らかとなった。これらの研究成果は、イオン性薬物の尿中排泄機構を詳細に理解する上で有用な基礎情報を提供するのみならず、病態時における尿細管有機イオントランスポータ群の発現変動に着目した薬物の適正使用法確立の重要性を明らかにするものと考える。ヒトにおける腎不全モデル動物として繁用されている5/6腎摘出ラットを用い、腎不全の進展に伴う尿細管有機アニオントランスポータ群の発現変動を分子的・機能的に明らかにすることを目的として系統的な解析を行った。本年度では、腎不全モデルラットにおける有機アニオントランスポータ群の発現変動とそれに伴う機能変化に着目して解析を行い、以下の研究成果を得た。5/6腎摘出2週間以降の腎におけるOAT-K1、OAT-K2 mRNAレベルは著しく低下していた。同時にin vivo体内動態実験を行ったところ、メトトレキサートの腎クリアランスは5/6腎摘出群で対照模擬処置群の20%に迄低下していた。一方、OAT-Kと同様に尿細管管腔側に局在し、メトトレキサートを輸送する有機アニオントランスポータMRP2の発現量は5/6腎摘出による影響を受けないことが示された。さらに、臨床においてメトトレキサートの毒性軽減を目的に投与されるフォリン酸を用いたところ、模擬処置群ではフォリン酸投与によるメトトレキサートの尿中排泄促進効果が認められたのに対し、5/6腎摘出群ではフォリン酸投与によるメトトレキサート腎挙動の変化は観察されなかった。以上、腎局在性有機アニオントランスポータOAT-K1並びにOAT-K2は、メトトレキサートの尿細管分泌に対して重要な役割を有することが明らかとなった。さらに、フォリン酸投与によるメトトレキサート尿中排泄促進効果の検討から、OAT-K1並びにOAT-K2はメトトレキサート・フォリン酸救援療法の標的トランスポータとして機能しうることが強く示唆され、これらトランスポータの発現量は腎機能低下患者に対するメトトレキサートの使用可否の指標になり得ることが推察された。これらの研究成果は、アニオン性薬物の尿中排泄機構を詳細に理解する上で有用な基礎情報を提供するのみならず、病態時における尿細管有機アニオントランスポータ群の発現変動に着目した薬物使用法早期確立の重要性を明らかにするものと考える。同時に、5/6腎摘出ラットに微量のテストステロンを負荷したところ、OCT

2発現の回復とシメチジンクリアランスの再上昇が認められ、腎不全に伴うカチオン性薬物の腎排泄能低下には、一部血清テストステロン濃度の低下に起因するOCT2発現低下によることが示唆された。以上、腎局在性有機イオントランスポータOAT-K並びにOCT2は、病変の進展に伴う発現変化とそれに伴う薬物腎排泄挙動の変化に深く関わることが明らかとなった。さらに、OCT2については腎病変そのもののみならず血清テストステロン濃度にも機能的・分子的に調節されることがin vivoレベルで明らかとなった。これらの研究成果は、イオン性薬物の尿中排泄機構を詳細に理解する上で有用な基礎情報を提供するのみならず、病態時における尿細管有機イオントランスポータ群の発現変動に着目した薬物の適正使用法確立の重要性を明らかにするものと考える。
ＩＴＡＣＯによる新しい地誌学の創生と地域の人縁生成に関する試行研究

国内外の大都市から限界集落に至るまで、条件不利や社会的排除を蒙りやすい人々に対象を絞り、現場に根ざしたフィールドワークを実践した。埋め込まれて語られないような、意味づけられることのない地理的情報を徹底的に掘り起こし記述することで、地域の系譜や記憶を抽出する実験的な試みを多面的に展開した。今後の地域のあるべき将来像や短期的な施策の展開に、地誌という形で地理学的に貢献できることが明らかにされた。地理情報システム(GIS)をはじめとして、地図化に資する地域のミクロなさまざな情報の収集を通じて、地域における確かな知の獲得をめざすITACOシステムの【フェーズI:地域のかたちの見える化】の作業に、各チームが没頭した初年度となった。まずインフラとして、地域に貢献する人材の育成を目指す教育システム(ITACO)を構築するための情報環境整備を重点的に行い、拠点とする都市研究プラザと連携する地理学教室において、GIS教育の環境を構築した。ソフト面では、研究フィールドの進捗状況に合わせてコンテンツ作成や教育実践イベントの調整・開催などを同時並行的に行った。平成22年度の具体的な成果は、以下に示すとおりである。和歌山県新宮市ではe-learningによる地域教育教材の作成を試行し、他のフィールドでも同様に、映像資料の作成やそれを用いた教育研修の企画を実施し、今後の継続的な教材開発と研修プログラムの開発へとつながることが確認された。大阪市生野区の在日コリアン集住地区では、社会福祉協議会や地元NPO団体との協働の下、社会問題の存在を住民に正確に認知をしてもらうために展示企画を実施し、地図が地域の知の発見と確認にもたらす効果を確認した。大阪市西成区では、広義の社会教育を実践する複数の既存民間団体との調整を行って、次年度にコンテンツ制作と教育実践を連動させたイベントの実施可能性を探った。広島市では、在日コリアンコミュニティ、とりわけバラックの撤去に関わる新聞記事を集成した出版物を刊行した。この他、海外での事例研究と国内との比較研究を行うために、都市研究プラザ主導の社会的包摂に向けた取り組みが進められている豪州・メルボルン大都市圏を対象とする調査を行った。社会的排除の現状に関するインタビュー調査のほか、関係諸団体と大学との連携のあり方について、現地のキーパーソンと意見交換をした。新しい地誌学の創生と地域の人縁生成という課題に対して、昨年度は、多方面からの切り口で、少しでもこうしたテーマへの核心に触れる試行実験を繰り返したと言える。GISによる地図表現の力を地域づくりに見える形でどう貢献するかについては、東大阪市では,同市の市民団体の活動史に関して,関連する諸団体から提供を受けた資料のデータベース化を進めた。この資料は,30年分・1,000冊以上の簿冊から構成されており,地域社会における様々なネットワーク形成の展開とその意義を明らかにしうるものである。また,データベースの活用手法や「見せ方」について関係者が自主的な取り組みを進められるようなサポートも行った。大阪市阿倍野区にある阿倍野プラザでは宗教者と市民との対話型レクチャー「阿倍野Religion-Cafe」を2009年8月の発足から今日までに計14回開催してきた。それらのうち、「宗教と翻訳言語、および芸術表現」の観点から編纂した冊子を刊行するに至った。地域住民を含む様々な立場の者が集う阿倍野Religion-Cafeで生成する対話は他では得ることのできない知見に満ちており、我々の宗教認識を大きく揺さぶるものとなっている。同じ大阪市の桜ノ宮に所在した、龍王宮の記憶を記録するプロジェクト」では、在阪済州島出身女性たちの祈りの場であった、この「龍王宮」を対象に、その場所の形成から消滅までの過程を行政文書や地図、空中写真などによって実証する傍ら、龍王宮に通ってきた人々の記憶を収集し、それを映像や文書で記録する作業を行なっている。2011年6月にその成果として、中間報告書・映像集を刊行予定である。新宮においては、主に在日コリアンの生業と地域形成について、今までまったく明らかにされてこなかった、もうひとつの都市史を記述することに成功した。同時にIターン者が地域にどのような力を与えるかについて、主に表現活動者を中心とした地域での役割について明らかにした。平成23年度は、地誌を通じた人縁生成の中でも、特に住民による関与の度合いの強化に力点を置いた研究を進めてきた。第一に、日雇い労働者集住地区を取り上げた『釜ヶ崎のススメ』(洛北出版)の刊行が挙げられる。これは、研究者による地誌編纂という性格を持ちつつも、地域住民による実際の活用を目指した「地域の教科書」、作りの成果でもある。第二に、昨年度から引き続き、大阪市阿倍野区では「阿倍野Religion Cafe」を月一回ペースで開催し、さまざまな宗教研究者・宗教者を招き、宗教を基軸とした新たな社会関係形成の試みを継続している。本年度の取り組みでは、長屋という限られた、しかし有機的なスペースが、「学びの場」として機能する上で重要なことが明らかとなった。

第三に、多様な社会的背景を持つ人々が存在し、かつ震災を経験した神戸市長田区を事例に、異なる人々が共に集う「共在」をキーワードとし、多様な人々が交差する空間/場所の記憶を学際的な手法によって記録・編纂する試みを行った。その特筆すべき成果としては、報告書『まちかどの記憶とその記録のために-神戸長田から/へ』の出版が挙げられる。第四に、昨年度から継続した大阪府東大阪市での社会運動データベース化について、データベース活用に伴って生じた諸課題を、特に運動を構成してきた人々の社会関係や地域性との関連から明らかにし、今後の住民主体での取り組みの方向性を整理した。同じ継続事業として、新宮調査は紀伊半島でのみどりの雇用による地域定着の現状と、可能性の調査も行われ、年度を越すが報告書として上辞する予定である。これら以外にも、新たな取り組みとして、郊外での「多文化共生」を基軸とした持続可能なコミュニティ構築に向けた調査研究(三重県四日市市)、海外の事例研究(豪・メルボルン市での社会的包摂に向けた大学・地域連携の実態)でも成果を上げた。
カーボンナノチューブ各層への選択的異元素ドープによる新機能創出と応用に関する研究

平成30年度は2層カーボンナノチューブへの窒素ドーピングを高周波窒素プラズマ処理により行い、詳細な構造解析や電気特性を調査した。透過型電子顕微鏡観察により、10分以下の窒素ドーピング処理を施しても同軸構造への明らかな構造変化が起こらないことを確認した。また分光分析(紫外可視近赤外分光分析、蛍光分光分析、ラマン分光分析)により、窒素ドープ処理により2層カーボンナノチューブの内層チューブに明らかな物性変化が観察されなかった。一方、ラマン分光分析により外層チューブに起因するラマンスペクトル変化と、構造欠陥に起因するスペクトルの変化が起こった。これらの結果から、窒素ドープ処理を施しても、2層カーボンナノチューブの内層チューブの構造変化に伴う物性変化が起こらない一方、外層チューブは窒素ドーピングによる構造や特性変化が示唆された。またXPS測定により実際に窒素ドーピングされていることが確認されたことから、外層チューブに選択的に窒素ドープされたことが示唆された。電気化学測定によるKOH水溶液を用いた酸素還元特性を調査した結果、窒素ドープ処理を施した2層カーボンナノチューブの活性向上が確認された。これは外層チューブに選択的にドープされたドーパントが影響していることが考えられる。また水の接触角の測定結果により親水性に変化していることも影響していると考えられる。電気伝導特性を測定した結果、窒素ドーピング処理を施すことにより伝導特性が減少することが分かった。これは外層にドープされた窒素が散乱源となることや、窒素プラズマ処理の際に原子レベルの構造欠陥が外層チューブに導入されたことに起因すると考えられた。2層カーボンナノチューブの外層への窒素ドーピングに成功し、内層チューブの物性を大きく変化させることなく外層チューブのみを選択的に窒素ドープされていることを実験的に明らかにすることができた。また電気化学測定により窒素ドーピングに伴う電気化学活性の向上を明らかにすることができた。これらの成果により、他の異元素ドープにおいても同様に内層チューブの物性を大きく変えることなく外層チューブのみへ選択的異元素ドーピングの可能性を見出すことができた。今後は平成30年度により得られた選択的窒素ドーピング2層カーボンナノチューブのさらなるドーピング制御や高化学活性化のために、ドープサンプルに対し熱処理等により後処理を施すことで検討する。また窒素ドーピング処理により外層への窒素ドープが可能であったが、電気伝導率が大きく減少することが分かったが、これはドーパントがグラファイト型の窒素に加え、多くのピリジン型やピロール型に起因すると考えられる。熱処理を施すことにより、それらの型の濃度を変えることが期待でき、それにともなう電気伝導特性や電気化学活性度の影響を検討する。また2層カーボンナノチューブへさらに構造欠陥を導入したサンプルへの窒素ドーピング処理や、直径の異なる2層カーボンナノチューブへの同様のドーピングによる変化も検討し、構造や特性の違いも検討する予定である。また2層カーボンナノチューブへホウ素ドーピングを施すことで、ドープによる構造や物性変化、または電気化学特性等への影響を明らかにする実験を開始する予定である。

また窒素ドーピング処理により外層への窒素ドープが可能であったが、電気伝導率が大きく減少することが分かったが、これはドーパントがグラファイト型の窒素に加え、多くのピリジン型やピロール型に起因すると考えられる。熱処理を施すことにより、それらの型の濃度を変えることが期待でき、それにともなう電気伝導特性や電気化学活性度の影響を検討する。また2層カーボンナノチューブへさらに構造欠陥を導入したサンプルへの窒素ドーピング処理や、直径の異なる2層カーボンナノチューブへの同様のドーピングによる変化も検討し、構造や特性の違いも検討する予定である。また2層カーボンナノチューブへホウ素ドーピングを施すことで、ドープによる構造や物性変化、または電気化学特性等への影響を明らかにする実験を開始する予定である。
初学者及び開発途上国の歯学生のための安価で反復継続可能な切削技能訓練ツールの開発

歯を削る技能は、歯科医師に必須だが修得が難しい。歯や模型を実際に削る訓練やシミュレーターは反復継続が難しいことから、我々は安価に反復継続訓練可能な歯科用ハンドピース型技能訓練具を開発した。これは初学者や開発途上国の歯科医師養成にも貢献しうる。初年度は訓練プロトコルの開発と本ツールの改良、2年目は確定した訓練プロトコルによるデータ収集、3年目は本ツールの訓練効果を検証し、海外へと発信する予定である。
PI3K/Akt経路からみた高用量インスリンの心筋に対する陽性変力作用の検討

過去の研究では、インスリンの陽性変力作用に関して一致した結果が得られていない。本研究では、インスリンの心機能に及ぼす影響をPI3K/Akt経路の面から検討することを目的とした。初年度は単濃度インスリンの陽性変力作用について研究して、次年度ではインスリンの陽性変力作用を用量と時間の面から検討した。更に最終年度では、心筋内pAkt測定とPI3K/Akt阻害薬を用いることで、インスリンの陽性変力作用の用量依存性変化をPI3K/Akt経路の面から解明することを目的とした。実験方法は、ラットから摘出した心臓に大動脈・肺静脈・肺動脈へカニュレーションを行いLangendorff法で灌流を開始した。肺静脈から左心室内にバルーンカテーテルを挿入して左室圧dP/dt maxを求めた。肺動脈から流出する灌流量を冠流量とした。このモデルにおいて、インスリンの心機能に及ぼす影響を0.5、5.0、50Unit/Lの3濃度を用いて、用量依存性・継時的変化について検討した。実験の結果、インスリンを投与すると用量依存性に心機能は有意に上昇した。この陽性変力作用は低用量インスリンでは持続したが、高用量インスリンでは短時間で低下することが示された。更に最終年度の結果では、心筋内pAktは低用量インスリンでは増加し続けたが、高用量インスリンでは短時間で増加したのちに急速に低下することが判明した。また、PI3K/Akt経路の阻害薬であるWortmanninにより、インスリンの心筋内pAkt増加と陽変力作用は用量に関わらず抑制されることが示された。本研究から、心臓外科手術や心不全患者の麻酔において、強心薬としてインスリンを使用する新たな根拠が得られ、機序としてインスリンによるAktのリン酸化促進が示された。更に、高用量インスリンではAktのリン酸化が急速に進むことでタキフィラキシーを起こすことも解明された。過去の研究では、インスリンの陽性変力作用の有無に関しては未だ一致した結果が得られていない。本研究では、「インスリンの心機能に及ぼす影響は、用量、グルコース量、時間、心筋の状態によって変化する」という仮説を立て、PI3K/Akt経路の面から検証することを目的とした。本年度は、正常心筋のおけるインスリンの陽性変力作用についてPI3K/Akt経路の面から検討した。心臓灌流用システムを用いて、ラットから摘出した心臓に大動脈・肺静脈・肺動脈カニュレーションを行いLangendorff法にて灌流を開始する。肺静脈から左心室内にバルーンカテーテルを挿入して左心室圧(LVP)を測定した。LVPから左室dP/dt maxを求めて、心収縮能の指標とした。肺動脈から流出する冠灌流液を経時的に採取して冠流量とした。灌流終了時に心筋を凍結乾燥して、心筋内のpAkt濃度をRat-ELISAキットを用いて測定した。上記のラット摘出心臓モデルにおいて、正常ラットの心筋におけるインスリンの心機能に及ぼす影響を対照群との間で比較検討した。実験の結果、高用量インスリンを投与すると心機能は有意に上昇した。また、心筋内pAkt濃度はインスリン投与により有意に上昇した。この結果から、正常心筋において高用量インスリンは陽性変力作用を有することが示された。本研究により、心臓外科手術や心不全患者の麻酔においてインスリンを使用する新たな根拠が得られた。過去の研究では、インスリンの陽性変力作用の有無に関して未だ一致した結果が得られていない。本研究では、インスリンの心機能に及ぼす影響の用量と投与時間による変化について、PI3K/Akt経路の面から検討することを目的とした。昨年度は単濃度のインスリンの陽性変力作用とPI3K/Akt経路の関与について研究したが、本年度は正常心筋のおけるインスリンの陽性変力作用を用量と投与時間の面から検討した。LVPから左室圧dP/dt maxを求めて、心収縮能の指標とした。上記のラット摘出心臓モデルにおいて、正常ラットの心筋におけるインスリンの心機能に及ぼす影響を0.5、5.0、50 Unit/Lの3濃度を用いて、20分間投与時の用量依存性の影響と継時的な変化について検討した。本結果より、心臓外科手術や心不全患者の麻酔においてインスリンを使用する新たな根拠と高用量投与時の問題点が判明した。ただし、この高用量インスリンで認められたタキフィラキシーにPI3K/Akt経路が関わっているかについては未解明であるため今後検討が必要である。本研究の目的の一つである、インスリンの正常心筋に対する陽性変力作用の用量依存性変化について示すことができた。また、高用量ではタキフィラキシーを示すことも解明でき、2年目の研究としてはおおむね順調に進展していると考えている。

初年度は単濃度インスリンの陽性変力作用について研究して、次年度ではインスリンの陽性変力作用を用量と時間の面から検討した。更に最終年度では、心筋内pAkt測定とPI3K/Akt阻害薬を用いることで、インスリンの陽性変力作用の用量依存性変化をPI3K/Akt経路の面から解明することを目的とした。実験方法は、ラットから摘出した心臓に大動脈・肺静脈・肺動脈へカニュレーションを行いLangendorff法で灌流を開始した。肺静脈から左心室内にバルーンカテーテルを挿入して左室圧dP/dt maxを求めた。肺動脈から流出する灌流量を冠流量とした。このモデルにおいて、インスリンの心機能に及ぼす影響を0.5、5.0、50Unit/Lの3濃度を用いて、用量依存性・継時的変化について検討した。実験の結果、インスリンを投与すると用量依存性に心機能は有意に上昇した。この陽性変力作用は低用量インスリンでは持続したが、高用量インスリンでは短時間で低下することが示された。更に最終年度の結果では、心筋内pAktは低用量インスリンでは増加し続けたが、高用量インスリンでは短時間で増加したのちに急速に低下することが判明した。また、PI3K/Akt経路の阻害薬であるWortmanninにより、インスリンの心筋内pAkt増加と陽変力作用は用量に関わらず抑制されることが示された。本研究から、心臓外科手術や心不全患者の麻酔において、強心薬としてインスリンを使用する新たな根拠が得られ、機序としてインスリンによるAktのリン酸化促進が示された。更に、高用量インスリンではAktのリン酸化が急速に進むことでタキフィラキシーを起こすことも解明された。本研究の目的である、高用量インスリンの心筋に対する陽性変力作用を有することが示された。また、その作用機序に関してもPI3K/Akt経路を介していることを示唆するデータが得られ、初年度の研究としてはおおむね順調に進展していると考えている。今後は、心筋内pAkt量を測定したり、PI3K/Akt経路の阻害薬であるWortmanninを用いることで、インスリンの心筋に対する陽性変力作用におけるPI3K/Akt経路の役割を解明する予定である。今後は、高用量インスリンの心筋に対する陽性変力作用について、PI3K/Akt経路の阻害薬であるWartmanninを用いることで更に機序を解明する。また、インスリンの濃度を変えて、経時的な変化についても検討を加える予定である。ラットから心臓を摘出して、大動脈・肺動脈にカニュレーションを行いLangendorff法による摘出心臓標本を用いて研究を行ったが、本年度は濃度変化による影響を検討するために多くの実験が必要になり予想以上の期間が必要になった。このため測定用キットや測定用薬剤などの物品購入が遅れ繰越金が生じた。ラットから心臓を摘出して、大動脈・肺動脈にカニュレーションを行いLangendorff法による摘出心臓標本を用いて研究を行ったが、初年度は安定した実験結果が得られるまでに予想以上の期間が必要になり、Rat ELISAキットや薬剤などの物品購入が遅れ繰越金が生じた。次年度は、ELISAキット(96 well/プレート)を追加購入する予定である。