hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
めまいリハビリテーションへの応用を目的とした耳石ー眼反射の可塑性の検討

我々は、体性感覚刺激が前庭動眼反射の可塑性に及ぼす影響について検討を加えている。今年度は、平面スクリーンにOKNストライプを投射して視覚刺激を加えた(視覚による直線方向刺激)。OKNストライプを椅子と同じ速度で反対方向(X2パラダイム)、OKNストライプを椅子の2倍の速度で同方向(ー1パラダイム)に視刺激を加えながら振子様刺激(周波数0.16Hz、最大角速度60/秒))を20分間加えた前後の前庭動眼反射の利得を比較した。その結果、刺激前後で、いずれのパラダイムとも刺激前後で利得に変化を認めなかった。視覚刺激による半規管動眼反射の可塑性についても、刺激モダリティー依存の存在が確認した。圧刺激による体性感覚刺激を両肩左右方向に加えながら一定時間振子様回転刺激を加え、前庭動眼反射(半規管動眼反射、耳石器動眼反射)の刺激前後の利得の変化について検討を加えた。その結果、半規管動眼反射の利得は減少、耳石器動眼反射の利得は増加するという結果を得た。圧刺激による体性感覚刺激を両肩左右方向刺激は直線方向なので、回転加速度によって生じる半規管動眼反射の利得は減少、直線加速度によって生じる耳石器動眼反射の利得は増大すると考察した(モダリティー依存)。今回は、平面ボード上にレーザー光で照射した左右に動く光点を見ながら一定時間振子様回転刺激を加え、最もポピュラーである視覚刺激による前庭動眼反射の可塑性におけるモダリティー依存について検討を加えることを目的としている。今年度は、赤色光点を用いた滑動性眼球運動刺激装置(平面スクリーンを含む)を開発し、これを回転刺激装置に装着した。この装置は、レーザー光による赤色光点を滑動性眼球運動刺激様に動かすことができ、さらに、その動きを、椅子の動きと同期させることができるものである(同方向・反対方向)。装置を装着後、赤色光点を用いた滑動性眼球運動刺激装置の作動試験と、視覚刺激が適切に行われているのかどうか、椅子との同期がうまく行われているのかどうかなどについて検証した。また予備実験として、今回新たに設置した、視赤色光点を用いた滑動性眼球運動刺激装置を用いて、視覚刺激が半規管動眼反射の利得に及ぼす影響について検討を加えた。2名につき実験を実施し、予定通り、直線方向の視覚刺激を加えることが可能であることを確認した。思った以上に、赤色光点を用いた滑動性眼球運動刺激装置(平面スクリーンを含む)の開発と、回転刺激装置への装着に時間を要した。実験を実行する環境は整ったので、今後は当初の計画通りに、研究は実施される見込みである。圧刺激による体性感覚刺激を両肩左右方向に加えながら一定時間振子様回転刺激を加え、半規管動眼反射(semicircular ocular reflex: ScOR)と耳石器動眼反射(otolith ocular reflex: OOR)の刺激前後の利得の変化について検討を加えた。その結果、ScORの利得は減少、OORの利得は増加するという結果を得た。圧刺激による体性感覚刺激を両肩左右方向刺激は直線方向なので、回転加速度によって生じるScORの利得は減少、直線加速度によって生じるOORの利得は増大すると考察した(刺激様式のモダリティー依存)。今回は、平面スクリーンに指標を投射しこれを左右に動かしながら振子様回転刺激を加え、視覚刺激によるScORとOORの可塑性におけるモダリティー依存について検討を加える。本年度はまず、昨年度に開発した、レーザー光による赤色光点を用いた滑動性眼球運動刺激が視覚刺激として十分なのかどうかについて検証を加えた。その結果、視覚刺激としては不十分である(弱い)ことが判明した。そこで、被験者の眼前に設置した平面スクリーンに、白黒OKNストライプを投射して視覚刺激を行うことにした。被験者7名に対して、垂直軸回転刺激(earth vertical axis rotation: EVAR)の状態で、被験者の眼前に設置した平面スクリーンに、OKNストライプを椅子と同じ速度で反対方向(X2パラダイム)、白黒OKNストライプを椅子の2倍の速度で同方向(ー1パラダイム)に視刺激を加えながら振子様刺激(周波数0.16Hz、最大角速度60&#730;/秒)を20分間加えた前後のScORの利得を比較した。その結果、刺激前後で、X2パラダイム、ー1パラダイムとも刺激前後で利得に変化を認めなかった。当初、用いる予定であった、レーザー光による赤色光点を用いた滑動性眼球運動刺激が視覚刺激として不十分である(弱い)ことが判明したので、より確実に視覚刺激を加えることができる白黒OKNストライプを投射して視覚刺激を行うことに変更した。そのため、実験開始まで、予想以上に時間を費やす結果となった。今年度、EVARですでに被験者7名に対し実験を施行した。偏直軸回転刺激(off-vertical axis rotation: OVAR)の実験も、来年度から開始できる状態にあり、今後は当初の計画通りに、研究は実施される見込みである。我々は、体性感覚刺激が前庭動眼反射(vestibulo ocular reflex: VOR)の可塑性に及ぼす影響について検討を加えている。

圧刺激による体性感覚刺激を両肩左右方向に加えながら一定時間振子様回転刺激を加え、半規管動眼反射(semicircular ocular reflex: ScOR)と耳石器動眼反射(otolith ocular reflex: OOR)の刺激前後の利得の変化について検討を加えた。その結果、ScORの利得は減少、OORの利得は増加するという結果を得た。圧刺激による体性感覚刺激を両肩左右方向刺激は直線方向なので、回転加速度によって生じるScORの利得は減少、直線加速度によって生じるOORの利得は増大すると考察した(刺激様式のモダリティー依存)。2015年から指標を平面スクリーンに投射し、これを左右に動かしながら振子様回転刺激を加え、ScORとOORの可塑性における視覚刺激のモダリティー依存について検討を加えている。当初は、レーザー光による赤色光点を平面スクリーンに投射して、滑動性眼球運動刺激が視覚刺激として用いていたが、視覚刺激としては不十分である(弱い)ことが判明したためこれを改造し、平面スクリーンにOKNストライプを投射して視覚刺激を加えている。OKNストライプを椅子と同じ速度で反対方向(X2パラダイム)、OKNストライプを椅子の2倍の速度で同方向(ー1パラダイム)に視刺激を加えながら振子様刺激(周波数0.16Hz、最大角速度60&#730;/秒)を20分間加えた前後のVORの利得を比較した。その結果、刺激前後で、X2パラダイム、ー1パラダイムとも刺激前後で利得に変化を認めなかった。視覚刺激によるVORの可塑性についても、“刺激様式のモダリティー依存"の存在を確認することができた。我々は、体性感覚刺激が前庭動眼反射の可塑性に及ぼす影響について検討を加えている。今年度は、平面スクリーンにOKNストライプを投射して視覚刺激を加えた(視覚による直線方向刺激)。OKNストライプを椅子と同じ速度で反対方向(X2パラダイム)、OKNストライプを椅子の2倍の速度で同方向(ー1パラダイム)に視刺激を加えながら振子様刺激(周波数0.16Hz、最大角速度60/秒))を20分間加えた前後の前庭動眼反射の利得を比較した。その結果、刺激前後で、いずれのパラダイムとも刺激前後で利得に変化を認めなかった。視覚刺激による半規管動眼反射の可塑性についても、刺激モダリティー依存の存在が確認した。赤色光点を用いた滑動性眼球運動刺激装置(平面スクリーンを含む)えお用いて、視覚ー前庭矛盾刺激による、半規管動眼反射と耳石器動眼反射の可塑性について検討を加える。最終的に、我々が前に見出した、体性感覚刺激による半規管動眼反射と耳石器動眼反射の可塑性のモダリティー依存が、視覚刺激による半規管動眼反射と耳石器動眼反射の可塑性についても認められるのかどうかを検証し、今後めまい患者に対して行うリハビリテーションの行う上で、主病変部位が半規管にあるの耳石器にあるのかによって適切な手法を選択するうえで有用な基礎的なデータを構築する。EVARですでに被験者7名に対し実験を施行した。偏直軸回転刺激(off-vertical axis rotation: OVAR)の実験も、来年度から開始できる状態にあり、今後は当初の計画通りに、研究は実施される見込みである。
交雑個体群有明海スズキの遺伝的集団構造と両側回遊性

2002年3月7月に筑後川河口域ならびに大牟田地先の干潟汀線域等でスズキ稚魚を採集するとともに汽水性かいあし類Sinocalanus sinensisの有明海における分布を調べた.これらの試料とこれまでに集積した試料について,耳石日周輪解析,耳石微量元素分析,胃内容物分析,ミトコンドリアDNA分析などを行った.1)1995年から1999年に採集されたスズキ稚魚の耳石日周輪を調べた結果,ふ化日(産卵期)は11月上旬から2月下旬に及び,年により1ヶ月程度のずれはあるものの,12月下旬をピークに前後1ヶ月に集中した.また,筑後川河口の汽水域に出現する群(河川溯上群)と大牟田採集群(非溯上群)の間にふ化日の差はみられなかった.2)耳石のSr/Ca比より推定した淡水遡上個体の割合は1997年には約50%であったのに対し,1999年では20%弱とその値は年によって大きく異なった.一方,淡水に溯上した個体のミトコンドリアDNAハプロタイプがタイリクスズキ型に著しく偏る点は各年とも共通して認められたが,大牟田汀線付近に出現するスズキでは年によってハプロタイプ型の比率は異なった.初年度の知見とこれらの知見を総合すると,有明海には少なくともタイリクスズキの遺伝的影響を強く受けた集団とその度合の弱い集団が存在し,前者は淡水域まで溯上する傾向が強いが,浮遊期の輸送条件等によって河川に溯上する割合は年によってかなり異なると考えられた.3)スズキを含む有明海特産魚の稚魚は低塩分域に集中し,その胃内容物の大半は汽水性かいあし類Sinocalanus sinensisで占められた.本種は筑後川では下流域の高濁度水塊の発達する低塩分汽水域に集中し,また,有明海に注ぐ河川の中では湾奥部の高濁度水が形成される川のみに分布することが確認された.有明海特産種の存在や存続は,高濁度水塊-S.sinensis-特産種と連鎖する"大陸沿岸遺存生態系"によって支えられていると推定された.2002年3月7月に筑後川河口域ならびに大牟田地先の干潟汀線域等でスズキ稚魚を採集するとともに汽水性かいあし類Sinocalanus sinensisの有明海における分布を調べた.これらの試料とこれまでに集積した試料について,耳石日周輪解析,耳石微量元素分析,胃内容物分析,ミトコンドリアDNA分析などを行った.1)1995年から1999年に採集されたスズキ稚魚の耳石日周輪を調べた結果,ふ化日(産卵期)は11月上旬から2月下旬に及び,年により1ヶ月程度のずれはあるものの,12月下旬をピークに前後1ヶ月に集中した.また,筑後川河口の汽水域に出現する群(河川溯上群)と大牟田採集群(非溯上群)の間にふ化日の差はみられなかった.2)耳石のSr/Ca比より推定した淡水遡上個体の割合は1997年には約50%であったのに対し,1999年では20%弱とその値は年によって大きく異なった.一方,淡水に溯上した個体のミトコンドリアDNAハプロタイプがタイリクスズキ型に著しく偏る点は各年とも共通して認められたが,大牟田汀線付近に出現するスズキでは年によってハプロタイプ型の比率は異なった.初年度の知見とこれらの知見を総合すると,有明海には少なくともタイリクスズキの遺伝的影響を強く受けた集団とその度合の弱い集団が存在し,前者は淡水域まで溯上する傾向が強いが,浮遊期の輸送条件等によって河川に溯上する割合は年によってかなり異なると考えられた.3)スズキを含む有明海特産魚の稚魚は低塩分域に集中し,その胃内容物の大半は汽水性かいあし類Sinocalanus sinensisで占められた.本種は筑後川では下流域の高濁度水塊の発達する低塩分汽水域に集中し,また,有明海に注ぐ河川の中では湾奥部の高濁度水が形成される川のみに分布することが確認された.有明海特産種の存在や存続は,高濁度水塊-S.sinensis-特産種と連鎖する"大陸沿岸遺存生態系"によって支えられていると推定された.スズキの産卵期は121月であり,発育の進んだ仔魚や稚魚は3月より筑後川河口域や下流域に出現するため,平成13年3月より調査を始め,7月まで幼稚魚の採集を行った.これらの採集で得られた仔稚魚とともにこれまでの調査で有明海の色々な海域で集めた仔稚魚,未成魚及び成魚を用いて,胃内容物組成,耳石日周輪によるふ化日,耳石年輪による成長,生殖腺指数,安定同位体比分析,耳石微量元素分析及びミトコンドリアDNAハプロタイプ分析を行った.得られた結果は以下のように要約できる.1)筑後川河口域の低塩分域に溯上したスズキ仔稚魚の主要な餌生物は大陸遺存性かいあし類Sinocalanus sinensisであり,この餌生物は体長40mmまで胃内容物中に優占した.体長40mmを越えると主な餌生物はアミ類Acanthomysis longirostrisへの移行した.2)1997年より2000年に採集された仔稚魚の耳石日周輸を精査した結果,年によって半月程度の差異は見られるもののふ化日は12月中旬1月中旬に集中した。

3)耳石年輪の形成を確認し,これを用いて年齢を推定したところ,これまで報告されている最も高い成長を示す瀬戸内海のスズキと同等の成長を示した.4)生殖腺指数の周年変化より,産卵期は121月と推定された.5)スズキと餌生物の安定同位体比を分析した結果,δ13cはスズキの回遊履歴を示す指標として有効であることを確認した.6)産卵場と推定される長崎県島原市で採集されたスズキ成魚の2割は淡水履歴を示す個体であったが,対岸の熊本県三角で採集された成熟には淡水履歴を示す個体は認められなかった.7)上記の成魚のmtDNAを分析した結果,島原群ではタイリクスズキ型ハプロタイプが高い比率で確認されたが,三角群ではこれとは逆にスズキ型ハプロタイプが高い比率を占めた.2002年3月7月に筑後川河口域ならびに大牟田地先の干潟汀線域等でスズキ稚魚を採集するとともに汽水性かいあし類Sinocalanus sinensisの有明海における分布を調べた.これらの試料とこれまでに集積した試料について,耳石日周輪解析,耳石微量元素分析,胃内容物分析,ミトコンドリアDNA分析などを行った.1)1995年から1999年に採集されたスズキ稚魚の耳石日周輪を調べた結果,ふ化日(産卵期)は11月上旬から2月下旬に及び,年により1ヶ月程度のずれはあるものの,12月下旬をピークに前後1ヶ月に集中した.また,筑後川河口の汽水域に出現する群(河川溯上群)と大牟田採集群(非溯上群)の間にふ化日の差はみられなかった.2)耳石のSr/Ca比より推定した淡水遡上個体の割合は1997年には約50%であったのに対し,1999年では20%弱とその値は年によって大きく異なった.一方,淡水に溯上した個体のミトコンドリアDNAハプロタイプがタイリクスズキ型に著しく偏る点は各年とも共通して認められたが,大牟田汀線付近に出現するスズキでは年によってハプロタイプ型の比率は異なった.初年度の知見とこれらの知見を総合すると,有明海には少なくともタイリクスズキの遺伝的影響を強く受けた集団とその度合の弱い集団が存在し,前者は淡水域まで溯上する傾向が強いが,浮遊期の輸送条件等によって河川に溯上する割合は年によってかなり異なると考えられた.3)スズキを含む有明海特産魚の稚魚は低塩分域に集中し,その胃内容物の大半は汽水性かいあし類Sinocalanus sinesisで占められた.本種は筑後川では下流域の高濁度水塊の発達する低塩分汽水域に集中し,また,有明海に注ぐ河川の中では湾奥部の高濁度水が形成される川のみに分布することが確認された.有明海特産種の存在や存続は,高濁度水塊-S.sinensis-特産種と連鎖する"大陸沿岸遺存生態系"によって支えられていると推定された.
物質流入に伴う釧路湿原湖沼生態系の環境悪化と再生方策に関する研究

釧路湿原流域は1960年代以降、大規模な農耕草地開発を受けて、湖沼周辺流域においても湿地・林地から農地へと転換されてきた。土地利用開発を受けた流域では、降雨時の地中浸透能の減少と地表流の増加、それに伴う湖沼への浮遊土砂、栄養塩類の流入・堆積、さらには湖沼の生態系変化と、連鎖的に湖環境が悪化すると考えられている。本年度(平成19年)の研究目的は、釧路湿原内湖の環境保全対策を確立するため、3湖(達古武湖・シラルトロ湖・塘路湖)における湖環境を悪化させる原因である栄養塩類(全窒素・全リン)の動態を把握及びシラルトロ湖の長期的な土砂堆積速度を明らかにすることである。釧路湿原内の3湖における浮遊土砂と栄養塩類(全窒素・全リン)のモニタリングの結果、3湖の流出河川は釧路川と合流するため、増水時に釧路川の流水が湖へ流入(逆流)する現象が確認された。浮遊土砂及び全窒素・全リンの流入に伴う富栄養化、植物プランクトンの増加による透明度の低下が水草の種類・現存量を減少するという自然環境の劣化につながっていると考えられた。また、長期間の土砂堆積速度の実態を推定するためにシラルトロ湖底コアを採取し、湖底堆積物に発見された2層の火山灰判別と放射性同位体濃度(137Cs)を測定した。釧路湿原には2層の火山灰が多く分布しており、下層は駒ケ岳-c2(1694年)と上層は樽前-a(1739年)である。137Csは1960年代の大気核実験の際に放出された放射性降下物で、その降下量は1963年にピークがある。2つの火山灰と137Csにより過去300年間の土砂堆積実態を把握すると、流域開発が進んだ1963年以後は土砂堆積量が多く、人間活動が少なかったと思われる1963年以前に比べて約2倍であり、浅化は進んでいることが分かった。本研究の結果により、今後釧路湿原の湖沼生態系保全のための基礎資料を提供できると考える。釧路湿原は流域の過度な土地改変による浮遊土砂と栄養塩類の流出に伴う生態系の悪化が進んでおり、湿原内の3湖(達古武湖・シラルトロ湖・塘路湖)でも土砂堆積による湖の浅化と陸地化、水質悪化、生物種の減少などが発生している。湿原の環境保全のため、対策を樹立し、活発な環境保全活動が展開されているが、湿原と比べて湖での研究はまだ少なく、湖沼生態系の悪化原因を明らかにした研究はない。そのため釧路湿原内の湖環境保全の対策樹立が難しい。本年度(平成18年)の研究目的は、釧路湿原内湖の環境保全対策を樹立するため、3湖における、湖環境を悪化させる原因である栄養塩類(全窒素・全リン)の動態を把握及び長期間の土砂堆積速度を明らかにすることである。釧路湿原内の3湖における浮遊土砂と栄養塩類(全窒素・全リン)のモニタリングの結果、3湖の流出河川は釧路川と合流するため、増水時に釧路川の流水が湖へ流入(逆流)する現象が把握された。また、長期間の土砂堆積速度の実態を推定するために塘路湖底コアを採取し、湖底堆積物に発見された2層の火山灰判別と放射性同位体濃度(^<137>Cs)を測定した。^<137>Csは1960年代の大気核実験の際に放出された放射性降下物で、その降下量は1963年にピークがある。2つの火山灰と^<137>Csにより過去300年間の土砂堆積実態を把握すると、流域開発が進んだ1963年以後は最も土砂堆積量が多く、人間活動が少なかったと思われる1963年以前に比べて約4倍であり、浅化は著しく進んでいることが分かった。現在、本年度に研究した結果を分析し、国際誌投稿を目指して論文を書いており、今後釧路湿原の湖沼生態系保全のための基礎資料を提供できると考える。

また、長期間の土砂堆積速度の実態を推定するためにシラルトロ湖底コアを採取し、湖底堆積物に発見された2層の火山灰判別と放射性同位体濃度(137Cs)を測定した。釧路湿原には2層の火山灰が多く分布しており、下層は駒ケ岳-c2(1694年)と上層は樽前-a(1739年)である。137Csは1960年代の大気核実験の際に放出された放射性降下物で、その降下量は1963年にピークがある。2つの火山灰と137Csにより過去300年間の土砂堆積実態を把握すると、流域開発が進んだ1963年以後は土砂堆積量が多く、人間活動が少なかったと思われる1963年以前に比べて約2倍であり、浅化は進んでいることが分かった。本研究の結果により、今後釧路湿原の湖沼生態系保全のための基礎資料を提供できると考える。
癌転移に関与する細胞側要因の解析

本班の目的は癌転移機構の解明に資する、主として分子レベルの基礎的デ-タを提供することにある。細胞表面蛋白について村松は、癌におけるレクチン結合糖鎖抗原を解析し、その特定のものとヒト癌患者での予後の相関を明らかにした。杉本は、血小板凝集能に相関する蛋白として44kdのものを同定し、これに対する抗体を用いてマウス実験系での転移の抑制が可能であることを示した。これら糖鎖抗原は腫瘍細胞が血管内で内皮細胞に接着し、微小転移巣を形成するのに重要である。竹市と永渕は、細胞接着因子カドヘリンとそれに相互作用する因子の関係を調べ、カテニンのリン酸化がカドヘリンの細胞接着作用に大きく影響すること、また細胞接着面でのカドヘリン結合蛋白を同定した。榎本はBalb/c3T3細胞で、vーsrcの導入により著明な転移性の上昇がみられる変異株を分離し、この変異は細胞の運動性を変えることを示した。谷口は、アクチンと転移について検討し、B16黒色腫ではβmアクチン、3Y1細胞ではαアクチンのそれぞれの発現低下が重要であることを示した。さらにvーfosの導入でみられる転移性の上昇に際してカテプシン、トロポミオシン、EF1αなどの細胞骨格関連蛋白の発現上昇をみており、これらの蛋白と転移性の関連という新しい研究の局面を切り開いた。仙波はerbB2遺伝子蛋白のN末からC末までの各々のドメインについて解析し、リン酸化酵素活性の制御機構の分子機構をほぼ明らかにした。現在erbB2のシグナルが核まで伝わるカスケ-ドを明らかにしつつある。横路と丹羽はマウス肉腫細胞株について遺伝子ラベル法で解析し、腫瘍細胞が内的に持っているgenetic instabilityと宿主の微小環境下でのselectionにより、腫瘍のclonal evolutionが起こることを明らかにした。三島は、ヒト悪性黒色腫に対する免疫療法について、積極的に研究を進めている。
透析アミロイドーシス発症の分子機構解明-試験管内モデルと動物モデルの融合-

本研究でわれわれは、長期血液透析患者に発症するβ2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイドーシス発症の分子機構解明を目指し、リゾフォスファチジン酸など一部のリゾリン脂質、各種遊離脂肪酸等、陰性荷電を有する生体界面活性分子が、生理的条件下におるβ2-mアミロイド線維の試験管内伸長反応を促進することを明らかにした。また、モデル動物の確立を目指し、ヒトβ2-mトランスジェニックマウスを作成した。わが国における20万人以上の透析患者の内、多くが透析アミロイドーシスを発症するが、その病態解明、及び治療法の開発が急務となっている。われわれは、試験管透析アミロイド線維形成反応系を駆使し反応機構を解析し、また生体分子及び種々の有機化合物が線維形成に及ぼす影響を解析して来た。本研究では試験管レベル並びに開発中の透析アミロイドーシスのトランスジェニックマウスモデルを用いて(1)β2-ミクログロブリン(β2-m)からのアミロイド線維形成過程を解明すること、(2)種々の生体分子の線維形成・分解過程への影響を解析し発症の分子基盤を解明すること、(3)線維形成・分解過程を修飾する治療薬を探索することが目的である。本年度は以下の成果を得た。1.β2-mアミロイド線維(fAβ2M)の試験管内伸長の際にβ2-mの立体構造を部分的に変化させ、また同時に線維構造を安定化する必要があり、中性ではドデシル硫酸ナトリウム(SDS)等がこの効果を有することを見出してきた。今回、SDSに類似した構造を持つ生体分子である親水基に陰性荷電を持つリゾリン脂質について、中性pHにおけるβ2-mアミロイド線維伸長機構を速度論的に解析した。さらに、やはり陰イオン性界面活性剤であるミリスチン酸、リノール酸等の遊離脂肪酸にも線維伸長活性があることを見出した。2.試験管内線維伸長反応系に各種有機化合物を添加し、阻害活性をチオフラビンT蛍光法や電気泳動法などにより検索した結果、ある種のポリフェノール類が強い阻害活性を示すことを見出した。3.マウス由来のβ2-mをノックアウトしたヒトβ2-mトランスジェニックマウス(hβ2M Tg^+, mβ2m^<KO/KO>)の作成に成功している。現在、これらのマウスについて月齢を追ってアミロイド組織病変の発生を検索している。わが国における20万人以上の透析患者の内、多くが透析アミロイドーシスを発症するが、その病態解明及び治療法の開発が急務となっている。われわれは試験管透析アミロイド線維形成反応系を駆使し反応機構を解析し、また生体分子及び種々の有機化合物が線維形成に及ぼす影響を解析して来た。1.β2-mアミロイド線維(fAβ2M)の試験管内形成を誘起する生体内因子として、陰性荷電を持つ界面活性剤であるリゾフォスファチジン酸が有効であることを報告した。透析患者血中においてリゾフォスファチジン酸濃度が増加しているが、試験管内で線維を伸長させる為の有効濃度には達していない。リゾフォスファチジン酸と他の因子(尿毒症物質等)が協同的に線維形成に作用しているかあるいは、炎症局所などでは高濃度に存在する可能性があり、今後検討する予定である。2.β2-mアミロイド線維の核形成を誘起する生体因子や、影響を及ぼす薬剤を探索する為に、チオフラビンT分光蛍光光度法とマイクロプレート型分光蛍光光度計を用いた、ハイスループット測定システムを構築した。β2-mモノマーから核形成を誘起しうる条件を見出しており、今後探索を進める予定である。3.マウス由来のβ2-mをノックアウトしたヒトβ2-mトランスジェニックマウス(hβ2M Tg+,mβ2mKO/KO)の作成に成功している。われわれは本研究で、試験管レベルでの分子機構解明に止まらず、透析アミロイドーシスのトランスジェニックマウスモデルを新たに開発し、β2-mからのアミロイド線維形成過程、及びアミロイド線維のβ2-mへの分解過程を反応速度論的ならびに熱力学的に解析すると共に個体レベルでも検証し、線維形成・分解の統一的モデルを構築すること、これら試験管モデルとマウスモデルの両方を駆使して種々の生体分子の線維形成・分解過程への影響を解析し、透析アミロイドーシス発症の分子基盤、特に関節組織への特異的沈着機構を明らかにすること、及び線維形成・分解過程を修飾する有機化合物を試験管レベルで探索すると共にモデルマウスを用いて検証し、治療薬開発への糸口をつかむことを目指した。

本年度は、リゾフォスファチジン酸(LPA)など一部のリゾリン脂質、各種遊離脂肪酸(NEFAs)等、陰性荷電を有する生体界面活性分子が、生理条件下におけるβ2-mアミロイド線維の試験管内伸長反応を促進すること、その分子機構として、LPAおよびNEFAがβ2-mの天然構造を部分的にアンフォールドさせると共に、LPAがアミロイド線維表面に結合し、線維構造を安定化させることにより脱重合を阻害することを明らかにした。また、ヒトβ2-mトランスジェニックマウス(hB2MTg^<+/+>mB2m^<-/->)を作成し、血清β2-m濃度が患者血清の数倍にまで達することを確認した。本研究で得られた知見を統合することにより、透析アミロイドーシスの病態解明に向け、アミロイド線維形成・沈着における生体分子間相互作用モデルを構築することが出来た。
代謝関連眼底自発蛍光による加齢黄斑変性の病態解明

加齢黄斑変性の発症には、網膜色素上皮の加齢性変化が大きく関わっていると考えられる。眼底自発蛍光は網膜色素上皮細胞機能を反映する検査法である。世界的には眼底自発蛍光を定量的に計測する手法が報告されているが、高齢者においては、白内障など中間透光体混濁の影響を受けるため計測が困難であった。今回の研究では、緑色レーザー光と走査レーザー検眼鏡内部の参照プレートを用いることで、眼底自発蛍光を定量的に測定する手法を開発した。現在、眼科臨床において用いられている488nmのレーザー光に励起される眼底自発蛍光は、主に、網膜色素上皮細胞内にあるbis-retinoidであるA2Eが起源と考えられている。われわれはヒト生体眼得られた細胞のfluorescencespectroscopyによる結果から、A2E以外の蛍光物質が存在が予想された。この蛍光物質は500nm前後の波長成分にふくまれると考えられることから、リボフラビンなどの蛍光が含まれている可能性が考えられた。今回の研究では、以下の4点に焦点を絞り研究を行う計画を立案した。以下に目的と現在の現在の進捗状況を対比し記載する。[目的]1488nm励起自発蛍光の中のF520成分の由来を明らかにする。[進捗状況]生体試料の収集中。2500-530mのバンドパスフイルター作成、および撮影機器の調整による網膜代謝関連自発蛍光の眼底画像化。[進捗状況]フィルターを作成する以前に、現在、当科で保有している490nmおよび532nmの励起光による画像を解析し、この中間の波長帯の自発蛍光像の取得が可能かどうかを検討中である。この目的で自発蛍光画像の定量化手法を検討中である。3網膜疾患に対する臨床応用。疾患特異的所見の検討[進捗状況]2014年中に器機を開発し、来年度検討に入る予定4初期加齢黄斑変性における代謝関連自発蛍光の検討(年令、性別、病型など)との関係を明らかにする。[進捗状況]2014年中に器機を開発し、来年度検討に入る予定網膜細胞代謝に関与する自発蛍光の成分を含むと考えられる青色光の定量的計測を行う目的で、走査レーザー検眼鏡(SLO)の光路内にリファレンスを挿入し、青色自発蛍光と緑色自発蛍光強度の比較を行った。水晶体が、自発蛍光強度に与える影響、および高齢者における計測を行うことを想定し、白内障手術前後で、青色光、緑色光を用いた自発蛍光を撮影し、リファレンスで補正後その相関性を検討した。緑色光では、リファレンスの挿入により白内障手術前後でも、自発蛍光強度の相関性が得られたが、青色自発蛍光では、白内障手術前後での相関は極めて低く、今後検討の余地がある。今回の研究では、眼底自発蛍光による網膜の代謝機能の評価の可能性について検討することを目的とし研究を開始した。複数種類可視光眼底自発蛍光での撮影を目指し、青色(488nm)、緑色(532nm)の照射光による眼底自発蛍光の撮影を行った。両者を定量的に比較することを目的に、光路にリファレンスを挿入し、蛍光強度の定量化を行った。リファレンスには、単色レーザー光の強度測定の目的で3種類、蛍光強度比較のために2種類の反射、蛍光板を用意した。青色と緑色の自発蛍光を撮影の後、画像上でリファレンスの輝度を計測し補正を行った。組織学的な検討で網膜色素上皮のリポフスチンからの自発蛍光は年齢とともに増加することが知られているので、定量化した緑色、青色自発蛍光の年齢との相関を検討した。60歳代以上の緑色光では極めて弱い相関が得られたが、青色光自発蛍光は個体によるバラツキが大きく、相関が得られなかった。また、軽度の白内障手術前後で、青色自発蛍光では、術前後の蛍光強度に相関がなく、現有機器では、青色自発蛍光の定量的解析は困難であると考えられた。高齢者に多い白内障をはじめとした中間透光体による減衰の要因を除去し、緑色眼底自発蛍光による定量解析の精度を高めるために、撮影法の工夫を行った。強弱2段階の照射光を用い眼底を撮影し、リファレンスとの比から中間透光体の減衰率を算出した。減衰率を調整することにより、白内障手術前後の輝度測定値のバラツキは減少し、年齢に対し緑色眼底自発蛍光はR^2=0.4程度の正の相関性をもつことが判明し、学会発表予定である。青色、緑色蛍光の定量的比較が困難であったため、新たなパラメーターとして緑色自発蛍光と錐体細胞密度との関連を検討し、結果を解析中である。青色光による眼底からの眼底自発蛍光強度を、どのように定量化するかが今後の課題である。

眼科学一番の問題点は、水晶体自発蛍光の影響をどのようにして排除するかが問題である。排除する手段として、まず、水晶体による自発蛍光を定量化し、眼底自発蛍光に反映する手法を検討中である。また、白内障による照射光、励起蛍光の減衰に関しては、緑色光や赤外光による補正がある程度利用できるので、更に精度を上げる手法を検討している。目的とする自発蛍光の波長幅が狭く、現有器機に新たなフィルターを装備しても、目的の自発蛍光が捉えられない可能性があり、先に現有器機を応用し、この帯域の自発蛍光が捉えられるかどうかを検討する必要があるため。水晶体自発蛍光および水晶体による自発蛍光減衰量の定量化が必要となった。1488nm励起自発蛍光の中のF520成分の由来を明らかにする。[対応]本年度は、生体試料の解析に入る。2500-530mのバンドパスフイルター作成、および撮影機器の調整による網膜代謝関連自発蛍光の眼底画像化。[対応]年度前半に、定量化の手法を確立する予定3網膜疾患に対する臨床応用。疾患特異的所見の検討[対応]2015年度の開始に向けて症例を集積する。4初期加齢黄斑変性における代謝関連自発蛍光の検討[対応]2015年度開始予定前眼部自発蛍光の定量化およびリファレンスによる自発蛍光補正の精度の向上を目指す。H25年度予算でフィルター作成の予定であったが、自発蛍光定量化の研究が遅れており、フィルター作成に至っていない。自発蛍光定量化は年度前半に終了し、後半にはフィルター作成を行う。カメラ型自発蛍光装置でのフィルター作成も検討していく。
場の理論におけるパンルベ方程式の研究

行列型パンルベ方程式(MPS)は非退化型のM(1,1,1,1),M(2,1,1),M(3,1),M(2,2),M(4)(k,l,m,n)と退化型のM(4)(*,l,m,n)がそれぞれパンルベシステムS_6,S_5,S_4,S_3',S_2,S_1に対応している。M(1,1,1,1)以外については、M(λ)と対応するS_kとの間の具体的な書き直しの式を求めており、S_k側の岡本変換群をM(λ)側の複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導くことをすでに行ってある。岡本変換群のすべてのgeneratorを複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導くことには成功していないが、多くのgeneratorが複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導けることはすでに証明してある。問題解決の鍵となるのが、M(1,1,1,1)とP_6の具体的な書き直しであるが、前年度その書き直し公式を見出すことに成功し、それを用いて、S_6の岡本変換群の各generatorをM_(1,1,1,1)側の複素ポアンカレ群(+ゲージ変換)から導く計算を進めている。この計算がうまくゆくと、M(1,1,1,1)→M(2,1,1)→M(3,1)orM(2,2)→M(4)(k,l,m,n)という退化系列とS_6→S_5→S_4orS_3'→S_2という退化系列の対応関係を利用して、M(1,1,1,1)以外のM(λ)と対応するS_kの間で、岡本変換群のすべてのgeneratorを複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導くことに見通しが立つと予想される。また、未解決であったM(1,1,1,1)に含まれるSubsystemでガウス超幾何方程式と同値なものを決定する計算も進行中である。家庭の事情の他、学部での突発的な事態への対応で、落ち着いて研究に取り組むことが難しかったため遅れている。また、Step1「フェルミオン場の方程式側に行列型第2パンルベ方程式(仮称)を構築する」を経なくても、Step2「行列型パンルベ方程式(MPS)の解の変換群の理論の完成」へと進める見込みが立ったこと、しかし、Step3以降に進むには「行列型第2パンルベ方程式の構築」がやはり必要となるなど、アプローチの順番やアプローチ方法に変更が必要となったため。具体的な成果が得られた解の変換群の結果の整理と、場の方程式の立場からの全体の構図の再検討を進める。この研究は、パンルベ方程式が2種類の場の方程式に深く関係することを根拠として進めている。2種類の場の方程式の一つはフェルミオン場の方程式(ディラック方程式等)で、他方は反自己双対ヤンミルズ方程式である。フェルミオン場の方程式は物質を構成する粒子(フェルミオン)を記述するのに用い、ヤンミルズ方程式は素粒子物理学で力の粒子(ボソン)を記述するのに用いられる。それぞれ研究手法が異なるため、パンルベ方程式の構造に対しても異なる知見が得られること、また、超対称性を考慮すれば、フェルミオンとボソンの入れ替えが可能になるが、パンルベ方程式を超対称性の立場から考察し新たな知見を得ることを研究の目標としている。反自己双対ヤンミルズ方程式に含まれる「行列型パンルベ方程式(MPS)」をモノドロミー保存変形の変形方程式として捉える見方と、フェルミオン場の方程式におけるモノドロミー保存変形とを比較するため、フェルミオン場の方程式側に、「行列型パンルベ方程式(MPS)」に対応する行列型の方程式「行列型第2パンルベ方程式(仮称)」を構成し直すことが全体の出発点(Step1)となるが、反自己双対ヤンミルズ方程式側が素粒子物理を背景としていることに対し、ここで取り扱うフェルミオン場の方程式が元々物性物理(Condenced matter)のIsing modelを背景としていることから、「行列型第2パンルベ方程式(仮称)」の構築がまだうまくいっていない。反自己双対ヤンミルズ方程式に含まれる「行列型パンルベ方程式(MPS)」をモノドロミー保存変形の変形方程式として捉える見方と、フェルミオン場の方程式におけるモノドロミー保存変形とを比較するため、フェルミオン場の方程式側に、「行列型パンルベ方程式(MPS)」に対応する行列型の方程式「行列型第2パンルベ方程式(仮称)」を構成し直すことが全体の出発点(Step1)となるが、「行列型第2パンルベ方程式(仮称)」の構築が困難であるため、遅れている。(1)平成28年度の計画のStep1で予定していた『「行列型パンルベ方程式(MPS)」をモノドロミー保存変形の変形方程式として捉える見方と、フェルミオン場の方程式におけるモノドロミー保存変形とを比較し、フェルミオン場の方程式側に、「行列型パンルベ方程式(MPS)」に対応する行列型の方程式「行列型第2パンルベ方程式(仮称)」を構成し直す』ことに関しては、準備として、パンルベ方程式のラグランジアンを計算し、パンルベ方程式をオイラー・ラグランジュ方程式としてとらえることができるようにした。(2)平成28年度の計画のStep2で予定していた『「行列型パンルベ方程式(MPS)」

「行列型第2パンルベ方程式」の双方での表示法、それぞれでの解の変換の状況を通じて、「行列型パンルベ方程式(MPS)」の解の変換群の理論を完成させる。』および、平成29年度の計画のStep2で予定していた『「行列型パンルベ方程式(MPS)」及び「行列型第2パンルベ方程式」をパンルベ方程式に書きなおしていくプロセスの再検討』に相当する部分として、未解決であったMPSのパンルベ6型への書き直しの完全な表示式を得た。MPSのうちのM(1,1,1,1)がパンルベ6型と同値であるとは言われてきたが、実際にはM(1,1,1,1)をパンルベ6型に書き直す一方向の変換しか得られておらず、パンルベ6型からM(1,1,1,1)への逆変換は表示式が得られていなかった。そのため、MPSの中でも最も一般的なM(1,1,1,1)の解の変換群を求める計算ができないでいた。しかし、逆変換の完全な具体的な表示式が得られたので、M(1,1,1,1)の解の変換群だけでなく、他のMPSの変換群を退化の観点から考えられる可能性が出てきた。パンルベ方程式を共形場理論の立場から論ずる理論が出てきており、そちらとの関係を意識しつつ、フェルミオン場の方程式側に、「行列型パンルベ方程式(MPS)」に対応する行列型の方程式「行列型第2パンルベ方程式(仮称)」を構成する必要が出てきたため。行列型パンルベ方程式(MPS)は非退化型のM(1,1,1,1),M(2,1,1),M(3,1),M(2,2),M(4)(k,l,m,n)と退化型のM(4)(*,l,m,n)がそれぞれパンルベシステムS_6,S_5,S_4,S_3',S_2,S_1に対応している。M(1,1,1,1)以外については、M(λ)と対応するS_kとの間の具体的な書き直しの式を求めており、S_k側の岡本変換群をM(λ)側の複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導くことをすでに行ってある。岡本変換群のすべてのgeneratorを複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導くことには成功していないが、多くのgeneratorが複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導けることはすでに証明してある。問題解決の鍵となるのが、M(1,1,1,1)とP_6の具体的な書き直しであるが、前年度その書き直し公式を見出すことに成功し、それを用いて、S_6の岡本変換群の各generatorをM_(1,1,1,1)側の複素ポアンカレ群(+ゲージ変換)から導く計算を進めている。この計算がうまくゆくと、M(1,1,1,1)→M(2,1,1)→M(3,1)orM(2,2)→M(4)(k,l,m,n)という退化系列とS_6→S_5→S_4orS_3'→S_2という退化系列の対応関係を利用して、M(1,1,1,1)以外のM(λ)と対応するS_kの間で、岡本変換群のすべてのgeneratorを複素ポアンカレ変換(+ゲージ変換)から導くことに見通しが立つと予想される。また、未解決であったM(1,1,1,1)に含まれるSubsystemでガウス超幾何方程式と同値なものを決定する計算も進行中である。家庭の事情の他、学部での突発的な事態への対応で、落ち着いて研究に取り組むことが難しかったため遅れている。また、Step1「フェルミオン場の方程式側に行列型第2パンルベ方程式(仮称)を構築する」を経なくても、Step2「行列型パンルベ方程式(MPS)の解の変換群の理論の完成」へと進める見込みが立ったこと、しかし、Step3以降に進むには「行列型第2パンルベ方程式の構築」がやはり必要となるなど、アプローチの順番やアプローチ方法に変更が必要となったため。
細菌膜貫通型センサーの局在とクラスター化によるシグナル伝達

走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり, HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究では,細菌における膜貫通型センサーによるシグナル伝達の分子機構の解明を目指す.本年度のおもな成果は,以下のとおりである.(1)受容体の多刺激受容性:大腸菌走化性受容体による温度刺激の受容機構について解析し,膜外ドメインが必須でないことを示した.(2)受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:異種走化性受容体の共クラスターの構造と機能について解し,異種走化性受容体ダイマー同士が相互作用し,それがシグナル伝達に関与することを形成することを見出した.これは受容体によるシグナル増幅機構の解明に繋がる発見である.(3)走化性受容体を含む膜貫通型蛋白質の細胞内局在化機構:大腸菌の全Hisキナーゼ(28種)についてGFP融合体を作製し,局在観察を行った.その結果,膜貫通型キナーゼがそれぞれ特徴的な局在を示すことを見出した.そのうち極局在を示すもの一つについて,欠失体やキメラキナーゼの作製などさらに詳しい解析を行い,極局在に必須なドメインを同定した.一方,全反射型蛍光顕微鏡を用いた解析から,細胞膜中での受容体蛋白質(GFP融合体)の動きは細胞骨格またはそれに付随する構造により制限されることを見出した.(4)コレラ菌における3組の走化性相同システムの機能と局在:コレラ菌は, 3組のChe蛋白質群(Cheシステム)および45種の走化性受容体様蛋白質をもつ. GFP融合体の解析から,走化性に直接関与しない系の構成蛋白質が,微好気条件下でのみ極局在を示すことを見出した.また,アミノ酸走性に関わる受容体2種を同定し,それぞれが複数のアミノ酸の走性を媒介することを見出した.細菌走化性シグナル伝達系は,システム全体の働きを分子レベルで理解するうえで有力なモデル糸である.また,走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり,HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究では,階層縦断的解析によって,細菌における膜貫通型センサーによるシグナル伝達の分子機構の解明を目指す.本年度のおもな成果は,以下のとおりである.1.受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:異種走化性受容体およびそれらと相同性をもつ酸化還元センサーが,細胞の極で共クラスターを形成することを見出した.また,1種の受容体に刺激が入力されると,別の種の受容体にも構造変化が伝わることが示唆された.2.走化性受容体を含む膜貫通型蛋白質の細胞内局在化機構:大腸菌の全Hisキナーゼ(28種)についてGFP融合体を作製し,予備的な局在観察を行った.一方,全反射型蛍光顕微鏡を用いて,細胞膜中での受容体蛋白質(GFP融合体)の動きを観察することに成功した.3.コレラ菌における3組の走化性相同システムの機能と局在:コレラ菌は,3組のChe蛋白質群(Cheシステム)および45種の走化性受容体様蛋白質をもつ.GFP融合体を作製して観察したところ,走化性に直接関与しない系の構成蛋白質が,環境条件によってその局在を変えるという予備的結果を得た.また,半数以上の受容体様蛋白質について,どのCheシステムに属するのかを推定した.さらに,アミノ酸走性に関わる受容体を同定した.走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり, HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究では,細菌における膜貫通型センサーによるシグナル伝達の分子機構の解明を目指す.本年度のおもな成果は,以下のとおりである.(1)受容体の多刺激受容性:大腸菌走化性受容体による温度刺激の受容機構について解析し,膜外ドメインが必須でないことを示した.(2)受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:異種走化性受容体の共クラスターの構造と機能について解し,異種走化性受容体ダイマー同士が相互作用し,それがシグナル伝達に関与することを形成することを見出した.これは受容体によるシグナル増幅機構の解明に繋がる発見である.(3)走化性受容体を含む膜貫通型蛋白質の細胞内局在化機構:大腸菌の全Hisキナーゼ(28種)についてGFP融合体を作製し,局在観察を行った.その結果,膜貫通型キナーゼがそれぞれ特徴的な局在を示すことを見出した.そのうち極局在を示すもの一つについて,欠失体やキメラキナーゼの作製などさらに詳しい解析を行い,極局在に必須なドメインを同定した.一方,全反射型蛍光顕微鏡を用いた解析から,細胞膜中での受容体蛋白質(GFP融合体)の動きは細胞骨格またはそれに付随する構造により制限されることを見出した.(4)コレラ菌における3組の走化性相同システムの機能と局在:

コレラ菌は, 3組のChe蛋白質群(Cheシステム)および45種の走化性受容体様蛋白質をもつ. GFP融合体の解析から,走化性に直接関与しない系の構成蛋白質が,微好気条件下でのみ極局在を示すことを見出した.また,アミノ酸走性に関わる受容体2種を同定し,それぞれが複数のアミノ酸の走性を媒介することを見出した.
臨床応用へ向けたグルコキナーゼ活性化薬の展望と問題点

グルコキナーゼ活性化薬が膵β細胞機能・増殖に与える分子機構を明らかにし、グルコキナーゼ活性化薬がより効果的に作用する治療戦略を検討した。グルコキナーゼ活性化薬によるIRS-2発現増加は、膵β細胞機能には関与しないが、膵β細胞増殖に影響を与えることを明らかにした。酸化ストレスはグルコキナーゼ活性化薬による膵β細胞機能・増殖関連因子の発現増加作用を減弱させた。グルコキナーゼ活性化薬とインクレチン関連薬との併用は効果的である可能性が示唆された。新しい糖尿病治療薬に関しては、われわれは以前より「膵β細胞量を増やす治療」という観点に着目しており、近年われわれも含め多数の報告があるインクレチン関連薬に加え(Sato K, Nakamura A, et al. Endocrinology, 2012)、グルコキナーゼの活性化を介した治療戦略が有用であることを唱えてきた(Terauchi Y, et al. J Clin Invest, 2007)。近年グルコキナーゼ活性化薬による糖尿病治療の可能性に注目が集まる中、私はグルコキナーゼ活性化薬が長期にわたる糖代謝改善作用に加え、膵β細胞増殖作用も有し、その増殖作用にはIRS-2が重要であることを明らかとした(Nakamura A, et al. Endocrinology, 2009; Nakamura A, et al. J Diabetes Invest, 2011; Nakamura A, et al. Diabetologia, 2012)。最近の臨床試験で、罹病期間が長くインスリン使用中で血糖コントロール不良な2型糖尿病患者においては、グルコキナーゼ活性化薬の長期投与の有効性が認められなかった。この臨床データにおける病態をわれわれは2型糖尿病モデルマウスであるdb/dbマウスを用いて再現し、インクレチン製剤との併用で膵β細胞量・機能に関する遺伝子発現を回復させることを見出した(Nakamura A, et al. Diabetologia, 2012)。さらに糖尿病治療薬と発癌との関連が注目される中、われわれが樹立した高脂肪食負荷肝腫瘍形成モデルマウスを用いて、グルコキナーゼ活性化薬の肝腫瘍形成に与える影響を検討したところ、肝腫瘍を形成する割合はグルコキナーゼ活性化薬の投与群と非投与群で差を認めず、少なくとも肝腫瘍形成を増大させる可能性は低いと考えられた。グルコキナーゼ活性化薬による膵β細胞機能・量調節の分子機構の解明に関すること、酸化ストレス亢進状態におけるグルコキナーゼ活性化薬の膵β細胞に対する効果に関することを国内外の学会発表、さらには論文として発表した(Nakamura A, et al. Diabetologia, 2012)。平成23年度に得られた結果を基にして、グルコキナーゼ活性化薬の肝作用の分子メカニズムの検討と、作用メカニズムから見たグルコキナーゼ活性化薬の臨床応用へ向けた課題の抽出に関して引き続き行っていく。上記研究を推進させるために、おもに分子生物学的試薬やマウス飼育管理費に使用する予定である。
3D屋内空間へのセンサ最適設置を支援するセンサネットワークシミュレータ

本研究では,屋内環境において障害物(静止物,移動物の両方)が存在する対象監視空間をセンサの検知範囲でカバーするためのコスト最適なセンサ設置位置を決定する方法の考案と,対象屋内空間の形状,センサの検知範囲・形状,センサ設置可能エリアおよび設置コストを自由に設定し,3D仮想空間上に最適センサ設置位置およびカバー範囲を可視化するツールの開発を行った.また,本ツールで算出した実空間上のセンサ位置に実際にセンサを設置しカバレッジを計測することにより,提案手法の有効性を確かめた.本研究では,屋内環境において障害物(静止物,移動物の両方)が存在する対象監視空間をセンサの検知範囲でカバーするためのコスト最適なセンサ設置位置を決定する方法の考案と,対象屋内空間の形状,センサの検知範囲・形状,センサ設置可能エリアおよび設置コストを自由に設定し,3D仮想空間上に最適センサ設置位置およびカバー範囲を可視化するツールの開発を行った.また,本ツールで算出した実空間上のセンサ位置に実際にセンサを設置しカバレッジを計測することにより,提案手法の有効性を確かめた.ビルや家屋などの建物内にスマート環境を構築するためには,空間内の環境情報のセンシング・収集のため,無線センサネットワーク(WSN:Wireless Sensor Network)の敷設が必須である.しかし,建物内は複雑な構造を持つ3D空間であり,監視が必要な領域を十分な精度でセンシングするWSNを敷設するのは,障害物による無線通信範囲・センシング範囲への影響,センサ設置位置・コストの制約を考慮すると,非常に難しい問題である.本研究では,要求性能を満たす屋内WSNを効率良く設計するため,障害物のある3D空間への最適なセンサノード設置位置決定推定機能を持つ屋内WSNシミュレータを開発する平成22年度は,(a)無線シミュレーション機能の検討,(b)障害物を考慮した有効センシング範囲の計算機能の検討および設計,(c)予備実験のためのテストベッドの構築を行った.(a)に関して,Line-of-sightに基づく電波伝搬と,既存電波伝搬シミュレータとスマートスペースシミュレータUbiREALを連携させる方法について検討を行った.(b)(c)に関して,障害物の影響を考慮した各センサのセンシング範囲の計算方法について検討を行った.センシングする空間物理量として,まず,照度,電波(受信信号強度:RSSI)を対象とし,各センサのセンシング範囲を一定半径の球または円錐でモデル化を行うとともに,障害物のある対象空間をできるだけ少ないコストでカバーするセンサ配置を計算する方法について検討を始めた,また,Arduinoにセンサを搭載したセンサノードからなるテストベッドを構築し,球および円錐によるセンシング範囲モデルと実際のセンシング範囲との誤差について調査した.本年度の成果は,情報処理学会DICOMO2010シンポジウムおよび第57回MBL研究会で発表し,それぞれ,優秀論文賞,優秀発表賞を受賞するなど高い評価を受けたビルや家屋などの建物内にスマート環境を構築するためには,空間内の環境情報のセンシング・収集のため,無線センサネットワーク(WSN:Wireless Sensor Network)の敷設が必須である.しかし,建物内は複雑な構造を持つ3D空間であり,監視が必要な領域を十分な精度でセンシングするWSNを敷設するのは,障害物による無線通信範囲・センシング範囲への影響,センサ設置位置・コストの制約を考慮すると,非常に難しい問題である.本研究では,要求性能を満たす屋内WSNを効率良く設計するため,障害物のある3D空間への最適なセンサノード設置位置決定推定機能を持つ屋内WSNシミュレータを開発する.平成23年度は,(1)3D-WSN被覆問題の定義とアルゴリズム(準最適なセンサ設置位置決定機能)の設計,(2)アルゴリズムおよび専用GUIの実装を行った.(1)に関して,平成22年度に開発したセンシング範囲のモデルに基づき,障害物のある3D-WSN被覆問題(監視対象領域を,設置するセンサ群のセンシング範囲で被覆し,かつ,任意の2センサノード間で無線通信が可能であるセンサノード群の設置位置決定問題)を定義した.定義した問題は典型的な組合せ最適化問題であり,NP困難なため,実用的な時間で最適解を算出するのは困難である.そのため,本問題に対する準最適解を計算するヒューリスティックアルゴリズムを考案した.また,障害物として静止物以外に,人などの移動する障害物の影響も考慮した3D-WSN被覆問題を定義し,アルゴリズムを考案した.(2)に関して,考案したアルゴリズムを実装し既存のシミュレータであるUbiREALに組み込んだ.UbiREALにより構築した3D仮想空間に監視対象領域(センサにより被覆されるべき領域)およびセンサを設置可能な場所の範囲を直観的かつ容易に設定できるようにするため,専用GUIを設計・実装した.また,本アルゴリズムの計算結果をもとに,UbiREAL上でアプリケーションを実行できるようにするため,算出したセンサノードの位置に基づいて,センサノード群を仮想空間に自動的に設置する機能を設計・実装した.以上の方法で開発した屋内WSNシミュレータを使って,実在の空間・障害物を設定し,計算時間やセンサ設置位置の有効性に関する評価を行った.本年度の成果は.国際会議IEEE WoWMoM2012で発表予定である.