hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リン酸化非依存性トリパノソーマ14-3-3分子の新規脂質代謝調節機構の解明と応用

具体的には、テトラサイクリン依存性14-3-3ノックダウン細胞および過剰発現細胞に相同組み換え法を用いペプチドタッグが付加されたアセチルCoAカルボキシラーゼは、アセチルCoA細胞株を樹立し、14-3-3タンパクの過剰発現下およびノックダウン下にて酵素のアフィニティー精製を試み、結合部位および、酵素活性を測定する予定である。14-3-3分子に結合するリン酸化ペプチドは、mode1, mode2, mode3とそれ以外のモチーフに分類される。これまでの研究でアフリカトリパノソーマ原虫の14-3-3(Tb14-3-3)分子は酵母からヒトまで保存されているmode1およびmode2モチーフには結合を示さないことを明らかにしてきた。mode3モチーフすなわち、C-末端のリン酸化モチーフ、pSer/Thr-X, pSer/Th-X-Xモチーフについては、近年明らかになったモチーフであるため、Tb14-3-3とmode3モチーフについては、検討を加えていなかった。そこでTb14-3-3分子に結合が予想されるリン酸化ペプチドを持つタンパクを、T.bruceiゲノムデーターベースを用い、mode3モチーフを持つタンパクをタグ付きタンパクとして、ヒト293T細胞に発現させ、タグ抗体で免疫沈降後,Far-western blot法にて、Tb14-3-3との結合を指標にスクリーニングした。その結果、Protein phosphatase 2C(PP2C)がTb14-3-3と結合することが判明した。次にPP2Cと他の9種類のmode3モチーフを持つC-末端のキメラ蛋白を発現させ、同様に、免疫沈降後Far-western blot法にて、Tb14-3-3との結合を指標にスクリーニングした。それにより、PP2Cより、SAP-domainを持つ分子量31kDaの機能不明タンパクp31-SAPの方が、Tb14-3-3により強固に結合する事が判明した。次にp31SAPをタグ付きタンパクとしてT.bruceiに発現させ、mode3モチーフ依存的にin vivoでTb14-3-3と結合することを、免疫沈降法にて証明した。これは、世界で初めて同定したTb14-3-3結合タンパクである。さらにこのp31SAP由来のリン酸化ペプチドは、Tb14-3-3と結合するタンパクをスクリーニングする上で有用であることを証明した(PLoS ONE 2010発表)。この発見により、生物間で保存されていないリン酸化ペプチド依存的にTb14-3-3が分子シャペロンとして結合タンパクに働きかけるという新展開が生まれた。Free Fatty Acid(FFA)とTriglyceride(TG)の蓄積がTb14-3-3IIの過剰発現で、またノックダウンの際、逆に減少がおこる現象は、Tb14-3-3Iには結合しないがTb14-3-3IIに結合するタンパク分子が引き起こす可能性を想定した。まず、Tb14-3-3I knock down T.bruceiにタグ付きTb14-3-3IIを発現させる遺伝子を導入あるいは、Tb14-3-3II knock down T.bruceiにタグ付きTb14-3-3Iを発現させる遺伝子を導入し、薬剤選択により、クローンを樹立し、それぞれクローンをB8, B9と命名した。B8, B9の細胞を用い、タグ抗体で免疫沈降後、Tb14-3-3IIタンパクのみに結合するタンパクをnanoLC-MS/MSにて解析中である。
ヒト母乳中コプラナPCBsの乳幼仔免疫機能に及ぼす影響

コプラナPCBs(Co-PCBs)はポリ塩化ジベンゾダイオキシンに相当する毒性をもつといわれている。ヒト体内および母乳中にはすでにこのCo-PCBsが微量ながら存在することが明かにされている。ヒト胎児は発生の初期から胎盤経由、母乳経由でCo-PCBsに暴露され続けていると推察される。本研究ではヒト体内に蓄積したCo-PCBsが胎盤経由、母乳経由で次の世代へどのような影響を及ぼすかを実験的に解析した。Co-PCBsを成熟雌マウスに投与した後、正常雄マウスと交配する。生まれた仔の免疫応答に関わるT細胞、B細胞の機能を次のようして調べた。(1)B細胞の機能については、胸腺非依存性抗原であるDNP-Dextranで刺激した後、脾臓中の抗DNP-IgM抗体産生細胞数を算定して種々の成長過程にある仔マウスのB細胞の抗体産生能を調べた。(2)T細胞の機能については、Co-PCBsの暴露をうけた乳幼仔マウスを、胸腺依存生抗原であるBalphaAなどのcarrierで前免疫しcarrie特異的T細胞を誘導する。一方同系正常マウスをDNP-KLHなどのhapten-carrierで前免疫してhapten特異的B細胞を誘導する。これら別々に誘導したマウスの脾臓細胞をin vitroで混合培養し、二次抗原としてB細胞を誘導したhaptenとT細胞を誘導したcarrierとの結合物DNP-BalphaAを加えて培養した後、培養細胞中の抗DNP-IgG抗体産生細胞数を算定して、仔マウスのT細胞のhelp r活性を調べた。雌マウスにCo-PCBの1mugおよび2mugを週5回経口投与した後に正常雄と交配し、生まれた仔の抗体産生能を調べたところ、Co-PCBの1mugを1日1回5日間合計5回経口投与した群では仔のIgM抗体産生能の抑制は観察されなかったが、Co-PCBの2mugを1日1回5日間合計5回経口投与した群では仔のIgM抗体産生能が抑制されることが示された。これらの成績から仔のIgM抗体産生に関しては、Co-PCBの1mugあるいは2mugの1日1回5日間の連続経口投与が仔の免疫応答能に影響を及ぼすか否かのCritical pointではないかと考えられた。またT細胞のhelp r活性に及ぼす影響もほぼ同様の成績が得られた。現在さらに詳しく解析中である。
肺炎クラミジアとカーボンナノ粒子による相乗的な気管支喘息の増悪化機序

肺炎クラミジアとカーボンナノ粒子の共刺激により、マクロファージからIL-1βの分泌が促進されるか検討した。その結果、肺炎クラミジア刺激により分泌されたIL-1βが、カーボンナノチューブにより分泌が促進した。透過型電子顕微鏡観察では、同一マクロファージ内に肺炎クラミジアとカーボンナノチューブが観察された。一方、カーボンナノチューブ刺激はIL-1β遺伝子発現を誘導しなかった。またアクチン重合阻害剤やカスパーゼ阻害剤はIL-1βの分泌を抑止した。さらにNLRP3ノックダウン細胞からのIL-1βの分泌も減少した。このように、カーボンナノ粒子は肺炎クラミジア感染の病態悪化に関与する可能性が示唆された。慢性炎症の中心的役割を担うIL-1βが、肺炎クラミジアおよびカーボンナノ粒子により、カスパーゼ1を介して相乗的に誘導されることをマクロファージ(PMA刺激THP-1細胞)を用いて検討した。カーボンナノ粒子としてカーボンナノチューブを用い、成熟型IL-1βの誘導はウェスタンブロット法にて確認した。まずマクロファージを肺炎クラミジア単独投与を行ったところ、成熟型IL-1βを誘導することを確認された。次に肺炎クラミジア感染マクロファージにカーボンナノチューブを投与したところ、成熟型IL-1β誘導が上昇することが認められた。このカーボンナノチューブ投与による成熟型IL-1β誘導の上昇は、カーボンナノチューブの濃度および時間依存的であることが認められた。また透過型電子顕微鏡を用いた観察を行ったところ、同一マクロファージ内に肺炎クラミジアとカーボンナノチューブの両方が存在している像が観察された。しかしながら、肺炎クラミジア感染マクロファージへのカーボンナノチューブの投与はマクロファージからのIL-1βのmRNA発現には影響を与えなかった。またカーボンナノチューブの存在は肺炎クラミジアの数への影響は認められなかった。このようにカーボンナノチューブが肺炎クラミジアと相乗的に成熟型IL-1βを誘導することが明らかとなった。現在、肺炎クラミジアおよびカーボンナノチューブによるIL-1β誘導の詳細なメカニズムを検討中である。慢性炎症の中心的役割を担うIL-1βが、肺炎クラミジアおよびカーボンナノ粒子により、相乗的に分泌誘導される分子機構の解明を試みた。肺炎クラミジア感染マクロファージにカーボンナノチューブを投与したところ、成熟型IL-1βの分泌が上昇した。カーボンナノチューブ投与による成熟型IL-1β分泌の促進は、カーボンナノチューブの濃度および時間依存的であった。また透過型電子顕微鏡観察を行ったところ、同一細胞内に肺炎クラミジアとカーボンナノチューブの両方が存在している像が観察された。そこで、マクロファージへの取り込みを阻害する阻害剤を用いたところ、成熟型IL-1βの分泌が抑制された。またカスパーゼ1阻害剤の存在下においても成熟型IL-1βの分泌が抑制され、カーボンナノチューブがカスパーゼ1の活性化を促進することが明らかとなった。さらにNLRP3インフラマソームを構成する遺伝子をノックダウンしたところ、成熟型IL-1βの分泌が抑制された。このようにカーボンナノ粒子はカスパーゼ1を活性化することで、肺炎クラミジアと相乗的に成熟型IL-1βを分泌誘導することが明らかとなった。微生物学本年度は、肺炎クラミジアおよびカーボンナノ粒子による成熟型IL-1β誘導を検討した。その結果、カーボンナノ粒子が肺炎クラミジアと相乗的に成熟型IL-1βを誘導することが明らかとなった。しかしながら、カーボンナノ粒子はIL-1βmRNA発現には影響を与えなかったことから、IL-1βのプロセッシングに影響していることが示唆された。このように本年度は当初の計画どおり研究が遂行できたため、「(2)おおむね順調に進展している」と判断した。次年度においても、当初の計画通り、肺炎クラミジアおよびカーボンナノ粒子によるIL-1β誘導の分子メカニズムの解明を目的に検討を行う。すなわち、カーボンナノ粒子が、どのようにして成熟型IL-1βを誘導しているか明らかにするために、IL-1β誘導にかかわる様々な阻害剤あるいは遺伝子ノックダウンシステムなどを使って実験を行う予定である。32,063円の次年度使用額は、本研究をより効率的に運用したために生じたものであり、次年度に使用予定の経費と併せて、本研究を完遂できるように阻害剤や遺伝子ノックダウンシステムを用いた実験に使用する。次年度は、細胞培養に関る培地・消耗品、阻害剤、遺伝子ノックダウンシステムに関る実験に加えて、研究成果発表にかかわる旅費ならびに論文作成に必要な費用に充当する予定である。
ラセン神経節神経幹細胞の増殖・分化制御機構の解明とその聴力再生への応用

聴覚神経における神経幹細胞研究は、その由来や分化傾向など未だ不明な点が多く、一次ニューロンである蝸牛ラセン神経節細胞は、成体哺乳類においては一度傷害されると再生しないと言われてきた。これに関して申請者は、成体マウスのラセン神経節(Spiral Ganglion: SG)においても内在性神経幹細胞が静止状態で存在するとの仮説を立て、成体ラセン神経節における内在性神経幹細胞(SG-Neural Precursor Cell: SG-NPC)を同定し、このラセン神経節神経幹細胞の増殖・分化制御機構を目的とした。申請者はNa-Kポンプ阻害剤であるウアバインを成体ICRマウスの内耳正円窓に投与し、薬物性内耳傷害モデルを作成した。ウアバイン投与1日後からSG領域でのニューロンマーカー陽性細胞は減少したが、その後に一部の細胞で増殖性マーカーの発現を一部の細胞で認め、成体マウスでも薬物性内耳傷害にともなって増殖性細胞が出現することが観察された。さらにこの増殖性細胞の分化傾向を調べたところ、その多くはグリア細胞マーカーを示したものの、一部はニューロンマーカー陽性を示した。これらの結果から、申請者はこれまで示されていなかったニューロン・グリア細胞への多分化能と増殖能を持った成体マウスSG-NPCの同定に成功した。しかし、この増殖した新生ニューロンは聴覚神経回路を再構築するにはその細胞数は十分であるとはいえず、この成体SG-NPCのさらなる増殖能・分化能の制御が聴覚再建には必須である。そこで申請者は複数の細胞増殖・生存促進因子を組み合わせ、これを薬物性内耳傷害モデルマウスの内耳正円窓に投与することで、SG-NPCの増殖を促すことに成功した。これらの結果は、成体哺乳類の聴覚神経再生について大きな意義を持つ結果であると考えられる。成体哺乳類のラセン神経節における内在性神経幹細胞が静止状態で存在する仮説の証明、およびその増殖因子への応答への検討については順調に証明できているものと思われる。しかしながら、増殖した内在性神経幹細胞の次世代シーケンサーを用いた1細胞RNAシーケンスによる詳細な検討については標的細胞の単離についてレポーターマウスが必要であると考えらえる。併せて、標的細胞のエピジェネティクス解析の検討とともに新たな解析体系を確立する必要があり、研究全体の進捗としてはやや遅れているものと判断する。この増殖した成体SG-NPCのより高効率のニューロンへの分化誘導を目指すべく、成体SG-NPCにおいて自己増殖およびグリア細胞分化を抑制し、ニューロン分化する最初のきっかけを与えるニューロン分化促進遺伝子を同定する。ニューロン分化促進遺伝子はbHLH型転写因子の遺伝子が広く知られており(Bertrand N et al, Nat Rev Neurosci. 2002)、SGNの発生段階においてもその1つであるNeurog1が重要な役割を担う。前述の1細胞RNAシーケンスデータを経時的に評価することにより、自己増殖およびグリア分化促進遺伝子の発現が低下した細胞でのニューロン促進遺伝子発現を評価し、傷害後SG-NPCにおけるニューロン分化促進遺伝子を同定し、その発現制御によるSGN特異的ニューロン分化の促進を目指す。ニューロン分化促進遺伝子の発現制御の1つとしては細胞内在性プログラムであるエピジェネティクスを介した制御が知られており、特にbHLH型ニューロン分化促進遺伝子NeuroD1の発現にヒストンアセチル化が関与することを研究協力者は報告してきた(Hsieh J et al, PNAS 2004)。そこで、成体マウスSG-NPCにヒストン脱アセチル化酵素を用いることで、SG-NPCにおけるエピジェネティック制御によるニューロン分化促進遺伝子発現の応答性、およびSG-NPCのニューロン分化促進を検討する。さらに、増殖した内在性神経幹細胞の由来・分化傾向、次世代シーケンサーを用いた1細胞RNAシーケンスによる詳細な検討のためには、増殖した内在性神経幹細胞の単離が必要であり、申請者は内耳増殖細胞の由来候補として神経管神経堤細胞由来細胞特異的発現遺伝子を標識するレポーターマウスの導入を予定している。

そこで申請者は複数の細胞増殖・生存促進因子を組み合わせ、これを薬物性内耳傷害モデルマウスの内耳正円窓に投与することで、SG-NPCの増殖を促すことに成功した。これらの結果は、成体哺乳類の聴覚神経再生について大きな意義を持つ結果であると考えられる。成体哺乳類のラセン神経節における内在性神経幹細胞が静止状態で存在する仮説の証明、およびその増殖因子への応答への検討については順調に証明できているものと思われる。しかしながら、増殖した内在性神経幹細胞の次世代シーケンサーを用いた1細胞RNAシーケンスによる詳細な検討については標的細胞の単離についてレポーターマウスが必要であると考えらえる。併せて、標的細胞のエピジェネティクス解析の検討とともに新たな解析体系を確立する必要があり、研究全体の進捗としてはやや遅れているものと判断する。この増殖した成体SG-NPCのより高効率のニューロンへの分化誘導を目指すべく、成体SG-NPCにおいて自己増殖およびグリア細胞分化を抑制し、ニューロン分化する最初のきっかけを与えるニューロン分化促進遺伝子を同定する。ニューロン分化促進遺伝子はbHLH型転写因子の遺伝子が広く知られており(Bertrand N et al, Nat Rev Neurosci. 2002)、SGNの発生段階においてもその1つであるNeurog1が重要な役割を担う。前述の1細胞RNAシーケンスデータを経時的に評価することにより、自己増殖およびグリア分化促進遺伝子の発現が低下した細胞でのニューロン促進遺伝子発現を評価し、傷害後SG-NPCにおけるニューロン分化促進遺伝子を同定し、その発現制御によるSGN特異的ニューロン分化の促進を目指す。ニューロン分化促進遺伝子の発現制御の1つとしては細胞内在性プログラムであるエピジェネティクスを介した制御が知られており、特にbHLH型ニューロン分化促進遺伝子NeuroD1の発現にヒストンアセチル化が関与することを研究協力者は報告してきた(Hsieh J et al, PNAS 2004)。そこで、成体マウスSG-NPCにヒストン脱アセチル化酵素を用いることで、SG-NPCにおけるエピジェネティック制御によるニューロン分化促進遺伝子発現の応答性、およびSG-NPCのニューロン分化促進を検討する。さらに、増殖した内在性神経幹細胞の由来・分化傾向、次世代シーケンサーを用いた1細胞RNAシーケンスによる詳細な検討のためには、増殖した内在性神経幹細胞の単離が必要であり、申請者は内耳増殖細胞の由来候補として神経管神経堤細胞由来細胞特異的発現遺伝子を標識するレポーターマウスの導入を予定している。1細胞RNAシーケンスデータおよびSG-NPCにおけるエピジェネティック制御によるニューロン分化促進遺伝子発現の応答性、およびSG-NPCのニューロン分化促進の検討が遂行が本年度ではできなかったため、次年度使用額が発生した。
小児T細胞型造血器腫瘍のNOTCH1を中心とした遺伝子解析とその臨床応用

小児T細胞型造血器腫瘍のNOTCH1を中心とした遺伝子解析とその臨床応用小児T細胞型造血器腫瘍のNOTCH1を中心とした遺伝子解析とその臨床応用日本白血病治療委員会(JACLS)のプロトコールで治療したT細胞型急性リンパ性白血病(T-ALL)55例とT細胞型非ホジキンリンパ腫(T-NHL)14例を対象にNOTCH1遺伝子とその上流のFBW7遺伝子の解析を、高速液体高感度クロマトグラフィ法(WAVE analysis)を用いてスクリーニングを行い、PCR法、直接塩基決定法を用いて遺伝子変異を検索した。NOTCH1遺伝子の変異はT-ALL55例中19例(34.5%)に、T-NHL14例中6例(42.8%)にみられた。変異のみられた25例中16例(64.0%)はHDドメインに、8例(32.0%)はPESTドメインに、1例(4.0%)は両方のドメインに変異がみられたが、NOTCH1変異の頻度はこれまでより低率であった。欧米の報告ではNOTCH1遺伝子変異は予後良好とする報告と、予後相関しないという報告がある。今回の検討では、NOTCH1遺伝子変異を有する症例は5年無病生存率、5年全生存率は有意に高かった。FBW7遺伝子変異はT-ALLでは55例中8例(14.6%)に、T-NHLでは14例中3例(21.4%)にみられ、これまで報告のない変異もみられた。FBW7遺伝子変異は予後良好な傾向がみられたが、5年生存率に有意差はみられなかった。興味深いことにFBW7遺伝子変異のある症例は染色体異常がみられない例が有意に(p=0.016)多かった。これらのことによりNOTCH1遺伝子変異とFBW7遺伝子変異は予後のマーカーになることが示唆された。今後は次期プロトコールで多数例による検討を行なう予定である。現在PTEN遺伝子とNUP214-ABL1、EML-ABL1などのキメラ遺伝子についても検索を行ない、変異を有する症例の臨床的特徴、予後との相関について解析を行なっているところである。日本白血病治療委員会(JACLS)のプロトコールで治療したT細胞型急性リンパ性白血病(T-ALL)55例とT細胞型非ホジキンリンパ腫(T-NHL)14例を対象にNOTCH1遺伝子とその上流のFBW7遺伝子の解析を、WAVE法でスクリーニングし、PCR法、直接塩基決定法を用いて遺伝子変異を検索した。NOTCH1遺伝子の変異はT-ALL55例中22例(40.0%)に、T-NHL14例中7例(50.0%)にみられ、T-ALLの変異は15例はHDドメインに、7例はPESTドメインに、1例は両方のドメインに変異がみられ、NOTCH1変異の頻度はこれまでの報告より低率であった。NOTCH1遺伝子変異を有する症例は有さない症例に比べて5年無病生存率、5年全生存率は有意に高かった。FBW7遺伝子変異はT-ALLでは55例中8例(14.6%)に、T-NHLでは14例中3例(21.4%)にみられた。NOTCH1とFBW7遺伝子変異の両方またはいずれかがある症例は、5年無病生存率と5年全生存率はない症例に比べて有意に(p=0.007とp=0.023)良好であった。これらのことによりNOTCH1遺伝子変異とFBW7遺伝子変異の有無は予後のマーカーになることが示唆された。今後は次期プロトコールで多数例による前方視的検討を行なう予定である。また今年度はPTEN遺伝子についても解析を行ない、T-ALL/T-NHLの50例中8例(16.0%)に変異を認め、これらの変異のある症例の臨床的特徴、予後との相関について詳細な解析を行なっているところである。さらにAffymetrix社のSNPアレイを用いた網羅的ゲノム解析の準備をしているところである。PTEN遺伝子は10q23.3に座位し、いくつかの固形腫瘍で遺伝子異常が報告され、癌制御遺伝子とされている。今年度は日本白血病治療委員会で治療したT-ALLとT-NHLにおけるPTEN遺伝子の異常と臨床像の関係を検討した。またAffymetrix社のSNP特異的オリゴヌクレオチドプローブの500kのGene Chipを用い、T-ALLとT-NHLの発症と進展に関与する新規遺伝子の抽出を行い、その遺伝子の機能解析および予後との相関を検討した。PTEN遺伝子の解析では、T-ALL細胞株9株中4株(44.4%)、T-ALL新鮮検体50例中8例(16.0%)、T-NHL17例中2例(11.7%)に異常がみられた。予後との相関は明らかではなかったが、臨床像との関係の詳細な検討を進めている。PTEN遺伝子異常のみられた細胞株4株と新鮮検体2例に、同時にNOTCH1遺伝子の異常を認めた。PTENとNOTCH1の両方の変異がみられる症例の存在より、NOTCH1からのシグナル経路とPTENからの経路が異なることも想定され、下流のAKT/PI3経路の遺伝子の異常の検索を進行中である。

Gene Chipを用いたSNPアレイの解析では、T細胞受容体領域(7q35、14q11)の増幅と欠失以外に、6q、9p、11p、17p13等のホモ欠失やuniparental disomy(UPD)がみられ、このうち9p欠失領域にはp16/p15遺伝子のホモ欠失とUPDが同定され、11p13ホモ欠失領域ではWTI遺伝子が同定された。T-ALL50例とT-NHL17例における、WT1遺伝子の変異の検索では5例に変異がみられ、そのうちUPDが4例にみられた。WT1遺伝子以外に2つの新規遺伝子のホモ欠失とUPDをみい出し、いずれもT細胞の分化や増殖に関与する遺伝子であった。これらの遺伝子の変異解析と機能解析は進行中である。
超臨界流体クロマトグラフィー質量分析を用いたキラルリピドミクス

当該研究では超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)を用いて光学異性体の一斉分離が可能なキラルリピドミクスシステムを構築し,生体内,食品等における光学異性体の解析を行うことを目的として,各種技術開発ならびに応用研究に取り組んだ.各種トリアシルグリセロール光学異性体の分離に成功するとともに,トリアシルグリセロール位置異性体の分離にも成功した.また,食用油サンプル中の各種異性体および位置異性体の分離に成功した.さらに,糖尿病および心筋梗塞サンプルにおける脂質光学異性体の解析についても取り組み,疾患特異的なプロファイルを取得した.本年度も引き続き超臨界流体クロマトグラフィー/質量分析(SFC/MS)を用いたキラルリピドミクスシステムの構築に取り組んだ.rac-SSO,rac-SOL,rac-OOL,rac-LLO,rac-SLP,rac-OOP,rac-POL,rac-PLL,rac-POS,rac-PPS,rac-PPOなどのさらに多くのトリアシルグリセロールラセミ体標準品を用いて,SFC/MSにおける種々の分析条件の検討を行った.さらに,SOSとSSOやPOPとPPOなどのトリアシルグリセロール位置異性体の分離についても同時に検討を行った.各種キラルカラムを検討した結果,各種光学異性体の分離に成功した(特許出願,論文投稿準備中).また,SFCの特徴である低背圧を生かして,キラルカラムなど各種カラムを連結することにより分離能を向上させ,各成分の高解像度分離に成功した(特許出願).さらに,トリアシルグリセロール位置異性体の分離にも成功した(論文発表).また,本年度は,SFC/MSを用いたキラルリピドミクスシステムの生体成分,食品成分解析への応用に取り取り組んだ.構築したSFC/MSを用いたキラルリピドミクスシステムを用いて食品の成分や生体内成分中の脂質光学異性体のプロファイリングを行った.食用油サンプルにおいてトリアシルグリセロール光学異性体の分離に成功した(論文投稿準備中).また,各種食用油における位置異性体の分離についても成功した(論文発表).当該研究では超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)を用いて光学異性体の一斉分離が可能なキラルリピドミクスシステムを構築し,生体内,食品等における光学異性体の解析を行うことを目的として,各種技術開発ならびに応用研究に取り組んだ.各種トリアシルグリセロール光学異性体の分離に成功するとともに,トリアシルグリセロール位置異性体の分離にも成功した.また,食用油サンプル中の各種異性体および位置異性体の分離に成功した.さらに,糖尿病および心筋梗塞サンプルにおける脂質光学異性体の解析についても取り組み,疾患特異的なプロファイルを取得した.本年度は,超臨界流体クロマトグラフィー/質量分析(SFC/MS)を用いたキラルリピドミクスシステムの構築に取り組んだ.まず,トリアシルグリセロールラセミ体標準品rac-PPO-TAG, rac-OOP-TAG, rac-SSO-TAGなどを用いて,SFC/MSにおける種々の分析条件の検討を行った.各種キラルカラムを検討した結果,それぞれの光学異性体の分離に成功した.また,カラムを連結することより分離度を向上させることが可能であった.本年度も継続して超臨界流体クロマトグラフィー/質量分析(SFC/MS)を用いたキラルリピドミクスシステムの構築に取り組んだ.トリアシルグリセロールおよびリン質等のラセミ体および位置異性体の標準品を用いて,それぞれのターゲットにおけるSFC/MS分析条件の検討を行った.各種キラルカラムについて分離挙動を確認するとともに,アキラルカラムとの連結にも取り組み,各種光学異性体および位置異性体の分離に成功した(論文投稿中,特許出願準備中).これからの成果については,論文や総説などで報告するとともに,多くの学会の招待講演等で公表した.さらに,構築したSFC/MSキラルリピドミクスシステムを用いて,生体内や食品中の成分の脂質光学異性体の解析を行った.食用油脂サンプルにおいてトリアシルグリセロール光学異性体の分離および位置異性体のプロファイリングに取り組み,各種異性体の分離に成功した(論文投稿準備中).また,糖尿病および心筋梗塞モデル動物における脂質光学異性体の解析についても取り組み,疾患特異的なプロファイルを取得した(論文投稿準備中).さらに,糖尿病の臨床サンプルの解析についても取り組み,モデル動物とプロファイルの比較を行うとともに,マーカー成分の特定を試みた.今後,さらに検体数を増やして精度の高いマーカー成分の同定に取り組む.今年度予定していた超臨界流体クロマトグラフィー/質量分析を用いたキラルリピドミクスシステムの構築においては,トリアシルグリセロール光学異性体の分離系の開発に成功し特許を出願することができた.また,実サンプルの分析においても順調に進めることができている.今年度予定していた超臨界流体クロマトグラフィー/質量分析を用いたキラルリピドミクスシステムの構築においては,トリアシルグリセロール光学異性体の分離に成功し,順調に進めることができている.引き続きリン脂質等他の脂質光学異性体の分離系の構築に取り組むとともに,構築したキラルリピドミクスシステムを用いて,生体内,食品等における光学異性体の存在比に関する情報を取得するととともに,光学異性体の機能解析を行う.また,得られた成果について学会,論文等で報告する.引き続きリン脂質等他の脂質光学異性体の分離系の構築に取り組む.さらに,構築したキラルリピドミクスシステムを用いて,生体内,食品等における光学異性体の存在比に関する情報を取得するととともに,光学異性体の機能解析を行う.

平成25年度に臨床サンプルの分析を行う予定であったが,倫理委員会の承認に時間がかかりサンプルの年度内の入手が困難になったため,計画を変更し,次年度の行うこととした.上記の理由により臨床サンプルの分析を次年度に行うこととし,未使用額はその経費に充てることとした.設備備品費:当該研究においては設備の購入を予定していない.消耗品費:薬品類として,標準品,溶媒,その他試料調製に必要な試薬類を250千円予定,分析装置備品として,分析カラム,装置消耗部品を310千円予定.そのほかの消耗品として,試料調製,分析等に必要なガラス・プラスチック器具類を150千円予定.旅費:国内旅費として,研究活動・情報収集(共同研究先のほか,当該研究に関連のある分析技術,生物試料を保有する大学,公共研究機関,メーカーなど),成果報告に必要な経費として250千円を予定.また,海外旅費として,国際学会における情報収集のための渡航費として390千円を予定.謝金等:実験補助員の費用を200千円予定.その他経費:研究成果発表費用として,論文投稿や英文校正に必要な費用50千円を予定.
北海道東部における畑作・酪農流域河川の水質水文的評価

本年度は調査の最終年度にあたるため,調査事例の少ない十勝地方を対象として,水田地域における農業用水(畑作流域河川)・水田排水および畑作地域における雨と雪の水質成分について調査した。また,釧路・根室地方における酪農流域河川の土地利用と水質環境についての経年調査をもとに,北海道東部の畑作・酪農流域河川の水質水文的評価に供した。なお,本研究では,主として窒素とリンを指標として評価・考察を進めた。まず,水田地域における農業用水(畑作酪農流域)はT-N濃度≒0.413.7mg/L,T-P濃度≒0.110.5mg/L,一方,水田排水はT-N濃度≒0.245.0mg/L,T-P濃度≒0.060.54mg/Lとなり,施肥・代かき直後を除いて,水田は河川水質を汚濁するものではないと考えられる。帯広畜産大学構内における降水中の窒素・リンについてみると,降水量は1170.0mm,T-N濃度=0.55mg/L,T-P濃度=0.021mg/L,pH=5.8であり,降水からの窒素のインプットはT-N=643.5kg/km^2・yである。酪農流域河川の水質濃度は,酪農流域・改修河川の2流域でT-N濃度=1.36mg/L・1.64mg/L,酪農流域・自然河川ではT-N濃度=1.03mg/L,林野流域・自然河川ではT-N濃度=0.29mg/Lとなった。北海道東部における畑作・酪農流域河川の水質環境を保全するとき,汚濁負荷発生源の除去・抑制が優先課題となる。しかし,汚濁負荷発生源が同程度の場合には,自然河川が有する水質浄化機能や河畔域の緩衝帯による汚濁物質の河川への流入抑制効果などを積極的に発揮すべく,土地利用を再構築していくことが必要であろう。本年度は、まず北海道における農業流域河川の水質保全問題に関する各分野の資料・文献等を徹底的に収集し,申請者によるこれまでの研究も含めた水質環境の現状について整理・総括した。さらに,十勝管内において畑作流域河川の水質水文調査を実施するとともに,調査事例の極めて少ない降水中の窒素とリンについても採取・分析を進めた。畑作・酪農流域の現状としては,尿だめ・堆肥場周辺の状況が劣悪であることが示唆された。また,河川の水質濃度については流域の畑草地面積率や家畜の飼養頭数密度との間に正の相関関係が認められた。流域単位面積当たりの汚濁負荷源が同程度の場合には,自然河川や河畔の林野・湿地などが緩衝帯として浄化機能を発揮することも捕らえられた。これらの知見をもとに,平成12年度には十勝管内に設定した畑作流域において,流域の土地利用を活用した栄養塩類の流出抑制対策についてさらに検討を加える。たとえば,わずかに存在する水田を対象とした水質浄化の可能性についても検討したい。また,帯広畜産大学構内において降水を採取し,雨と雪の中の窒素とリンについて分析している。現在,雪については採取・分析がおおむね終了しており,雪の中の全窒素濃度は無降水継続日数に比例し降水量に反比例するなど,有意義な知見が得られた。平成12年度も雨について採取・分析を継続する。そして,年間を通して窒素とリンの総負荷量を算出し、降水によるインプットを考慮した畑作・酪農流域河川の水質水文学的評価を行う。
踵腓靱帯は腓骨筋腱のテンショナーとして機能し得るか？

足部外側靱帯群の1つである踵腓靱帯は、長・短腓骨筋腱の深層を横切って走行する。この解剖学的な位置関係から、足関節の運動に伴なって緊張した踵腓靭帯が腓骨筋腱を体表面方向にリフトアップすることで、腓骨筋の収縮を補助するテンショナーとして機能する可能性が推測される。本研究の目的は、踵腓靭帯がテンショナーとしての機能を有するのか否かについて機能解剖学的に解明することであり、足関節・足部の不安定性を有する患者のリハビリテーションへの臨床応用につながることが期待される。今年度は20体の解剖実習体を用いて、標本の作製ならびに最適な計測条件に関する種々の検討を実施している。前者に関しては、腓骨筋腱と踵腓靭帯以外の足部の肢位を変化させる障害となる腱や前距腓靭帯や後距腓靭帯等を予め切断して可動性を確保した上で、腓骨筋腱を腓骨筋腱溝より取り外し、踵腓靭帯を丁寧に剖出して、その付着部位、走行角度、長さ、幅等のパラメータを記録した。その後、腓骨筋腱を元の位置に整復し、膝関節で下腿を離断し計測標本とした。後者に関しては、まず腓骨筋腱の表面をスキャンする際に必要な標本固定用の治具について検討を行い、簡易な自作治具で回転式のスキャンテーブル上に直立した状態で標本を固定できることを見出した。さらに腓骨筋腱上に設置するマーカーの材質、形状、サイズ、および標本とスキャナーとの距離、スキャン時間・範囲等について検討を行い、足関節の運動時における踵腓靱帯の挙動を計測するための最適な条件設定につき、基礎データを得ることができた。なお、踵腓靱帯の形態的パラメータを計測する過程で、左右差に関する形態的バリエーションの性差について新しい知見が得られたので、国際学会にて発表を行った。本研究において最も困難が予想される点は、計測に係る条件設定である。この1年間検討を重ねた結果、足関節の運動に伴う踵腓靱帯の挙動について計測の準備が整った状況となっており、また標本も一定数確保できているため、"(2)おおむね順調に伸展している"とした。平成31年度はさらに20体の解剖実習体から標本を作成し、年度当初に導入した高性能デジタイザーを用いて、足部の肢位を変化させつつ腓骨筋腱および周辺の骨表面を設定した条件でスキャンし、マーカーの位置座標の変化をパーソナルコンピュータに記録後、3次元解析ソフトを用いてリフトアップの有無につきデータ解析を実施する。平成32年度は研究成果の総括ならびに論文作成を行う予定であり、年度ごとに取りまとめた研究成果は随時学会発表していく。平成32年度は研究成果の総括

ならびに論文作成を行う予定であり、年度ごとに取りまとめた研究成果は随時学会発表していく。初年度に新型のスキャナおよび解析ソフト一式(約200万円)の購入を計画しており、諸機種を検討していたところ、より安価で高性能な製品が年度末に発売されるとの情報を得たため、購入時期がずれ込んで2019年4月となった。そのため次年度使用額が生じている。この使用計画としては、スキャナおよび解析ソフト一式に160万円、国際学会発表旅費として20万円、その他の物品費や研究補助の謝金等として30万円を予定している。
超流動コンクリートの圧送を目的とした高性能コンクリートポンプの開発

高流動コンクリートの圧送を目的とした高性能なコンクリートポンプの開発を行うことを目的として、2種類(主流および補流)の任意の波形を有する脈動流を設定することができる小型ポンプ圧送装置を試作し、高流動コンクリートのコンシステンシーと同程度のコンシステンシーを有する可視化モデルコンクリートを用いて、脈動流を抑制させて定常状態の管内流動を形成させるコンクリートポンプの実用化の可能性について検討した。本脈動流抑制機構は、主流側の脈動流に対して新たに補流シリンダを設置し、主流の流速・圧力の時間的変動と対称的な脈動流を補流の脈動流として与え、主流の脈動流と補流の脈動流を合流させて、主流の脈動流を平滑化させて定常状態の管内流動を形成させるものである。合流部での管内流動の平滑化のための補流の条件を定量的に評価するために、合流部をアクリルブロックで管内が可視化できるように製作し、高流動コンクリートの可視化モデルを用いて、着目トレーサ粒子の流速ベクトル分布から管内平均流速の経時変化を求めた。また、管壁に取り付けた圧力センサーから求められる圧力の経時変化も求めた。その結果、補流の条件はコンクリートの粗骨材濃度に依存するが、主流の脈動流に対してある波形の脈動流を合流させることにより、合流後の管内流動を平滑化させることが可能であることが明らかになった。今後は、本高性能コンクリートポンプの実用化のために、実際の高流動コンクリートを用い、本脈動抑制装置を搭載した実機コンクリートポンプによる現場規模の圧送実験による検証実験を行う必要がある。また、高流動コンクリートのポンパビリティーに大きく影響をおよぼす細骨材の品質に関しては、遠心力による高品質砕砂の品質評価の定量化システムを開発し、その可能性について検討した。本研究課題を遂行するにあたり、本年度は、1)小型コンクリートポンプによる圧送実験の可視化を目的とした超流動コンクリートの可視化モデルの開発と2)コンクリートポンプの脈動流を再現させる小型ポンプ装置の開発ならびに脈動流を抑制させるための補助流動発生装置の開発を行い、以下の成果を得た。1)超流動コンクリートの可視化モデルとしては、モデルモルタルには無色透明な高吸水性高分子樹脂水溶液(比重1.0)、モデル粗骨材には人工軽量粗骨材(最大寸法20mm,24時間湿潤比重1.66,粗粒率6.6,実績率63.9%,メサライト系)が最適である。2)実際の超流動コンシステンシーと可視化モデルの相似性は3種類のコンシステンシー評価試験(スランプフロー試験、Lフロー試験ならびにVロート試験)によって検討した。その結果、一般の超流動コンクリートと同じコンシステンシーを有する可視化モデルの配合としては、モルタル相と粗骨材粒子群の容積比が0.5で、モルタル相の高吸水性高分子樹脂添加量をモデルモルタルのPロート試験の流下時間が30秒(スランプフロー試験・Lフロー試験)あるいは200秒(Vロート試験)になるときの添加量である。3)コンクリートポンプの脈動流発生装置ならびに脈動流を抑制するための補助流動発生装置に関しては、油圧ユニット部やセンサー部が完成し、脈動流と補助流が合流する箇所もアクリル樹脂製で製作され、上記の超流動コンクリートの可視化モデルによる圧送実験を行うことができることを確認した。来年度は、このコンクリートポンプの圧送実験装置を用いて脈動流と補助流の合流部の可視化実験を行い、合流部の形状の最適化について実験的ならびに解析的検討を実施する予定である。

本研究課題を遂行するにあたり、昨年度は、脈動流抑制機構を有するピストン式ポンプのコンクリートの管内流動状況を再現した小型コンクリートポンプ圧送試験装置を作製し、フレッシュコンクリートを1相系粘性流体モデルとして取り扱った場合は、本脈動流抑制機構の有効性を明らかにした。脈動抑制のメカニズムは、主流側の脈動流に対して新たに補流シリンダを設置し、主流の流速あるいは圧力の時間的変動と対称的な脈動流を補流の脈動流として与え、主流の脈動流と補流の脈動流を合流させて、主流の脈動流を平滑化させるというものである。本年度は、高流動コンクリートの可視化モデルとしてより実際的なモデルとしてモルタル相と粗骨材粒子群からなる固液2相系混相流体として、合流部における平滑化のための補流の脈動流の条件を求めることとした。合流部での脈動流の平滑化の程度は、可視化による画像データから求められる管内平均流速と管壁に取り付けた圧力センターから求められる圧力の経時変化に基づいて定量的に評価する。高流動コンクリートの可視化モデルとしては、モデルモルタルの粘性をP漏斗の流下時間で100秒と200秒の2種類、粗骨材濃度(粗骨材容積/モルタル容積)を0.1,0.4,0.6,0.8の4種類である。主流の脈動流は実機ピストン式ポンプの計測から近似させたもので1種類のみであり、補流の押出し速度を6段階に変化させた。種々の実験的検討より、いずれの圧送条件においても主流の脈動流を平滑化させることができる補流の押出し速度が存在することが明らかになり、本脈動流抑制機構が有効であると判断された。また、粗骨材濃度が高くなると、脈動流を最も効果的に抑制するための補流の条件が異なることが明らかになり、この原因としては、脈動流による材料分離の発生であると予想される。
小惑星周りの準周期軌道のダイナミクス

小惑星は重力が微小であるため,小惑星近傍での宇宙機の運動に対して,太陽光圧が相対的に大きな外乱として寄与する.更に,小惑星は一般的にいびつな形状をしているため,重力が不均一に作用する.加えて,このような環境では宇宙機の軌道・姿勢運動が互いに強くカップリングする.これらの外乱源とカップリング効果により,小惑星近傍での宇宙機の軌道・姿勢運動は強く乱される.そこで,本研究ではこのような強環境下でも,安定な軌道・姿勢運動を達成するような運動解を解析している.平成28年度の研究では,小惑星周りの強摂動環境下で,太陽に対する宇宙機軌道・姿勢の幾何関係が一定となるように,太陽同期軌道と太陽追尾姿勢運動を同時に達成する手法を見出した.平成29年度は,この解析を推し進めて,軌道・姿勢カップリングの安定性を定量的に評価する手法を確立した.安定性評価は以下の3つの段階で行った.(I)太陽光圧と歪な重力場の影響を受ける軌道運動をラグランジュの惑星方程式で定式化し,系の固有値を用いて太陽同期軌道の安定性を解析的に評価した.(II)次に,太陽光圧と重力によるトルクの影響を受ける姿勢運動を線形化オイラー方程式で定式化し,太陽追尾姿勢運動が安定となる条件を解析的に導出した.(III)非線形な軌道・姿勢カップリング運動の運動方程式に基づいて,有限時間リアプノフ指数(FTLE)を計算して安定性を評価した.これらの解析的・数値的プロセスより,外乱が強く,軌道・姿勢カップリング効果が大きい小惑星周りの環境下でも,軌道と姿勢の条件を正しく設計すれば安定な運動が実現できることが示された.本手法を用いると,燃料を用いずに,自然に軌道・姿勢運動を長期間安定に保てるため,小惑星探査において宇宙機の軽量化や長寿命化につながる.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。小惑星は重力が微小であるため,小惑星近傍での宇宙機の軌道運動は,太陽輻射圧などの外乱の影響を受けやすく,従来の周期軌道は限定的な条件でしか成立し得なかった.これに対して,本研究では,推進機関によって能動的にインパルシブな速度変化(ΔV)を与えて周期性をもたせる準周期軌道(以下,「ΔVアシスト周期軌道」と呼ぶ)を考案し,飛躍的に自由度の高い軌道設計を可能にした.また,軌道形状も非常にシンプルであるため,実用性も高い軌道である.平成27年度は,ΔVアシスト周期軌道に関する基礎理論の構築を行った.第一に,軌道が成立するための初期条件を網羅的に探索し,ΔVアシスト周期軌道が解空間内でどのように分布しているかを解析した.これにより,ΔVアシスト周期軌道は涙滴型軌道やハート形軌道などのグループに分類できることを明らかにした.第二に,軌道上において,宇宙機の状態量の誤差がどのように拡大・収束するか,すなわち軌道の安定性を解析した.ここでは,ΔVを自然運動の一部として扱うことにより,ΔVアシスト周期軌道の安定性を解析する手法を考案し,従来の自然周期軌道と同様に,軌道の安定性を体系的に解析することに成功した.第三に,拡張モノドロミー行列という新たな行列を導入し,ΔVの方向,大きさ,タイミングを適切に変化させることで,軌道を安定化させる制御側を見出した.この成果により,少ないΔVで不安定な軌道を安定化し得ることが示された.加えて,このΔVアシスト周期軌道の応用として,2018年夏に小惑星到着予定のはやぶさ2のミッションを想定したシミュレーションを行った.この解析により,現実に想定される観測誤差,制御誤差等を加えても,わずかな燃料でΔVアシスト周期軌道を維持できるという結果を得た.以上より,ΔVアシスト周期軌道は実際のミッションへの適用可能性が高いことが確認されたと言える.当初の予定通り,軌道解の網羅的探索を行い,解全体の構造を体系的に理解することができた.加えて,軌道の安定性解析の結果をさらに拡張して,当初は計画していなかった,不安定な軌道を効率的に安定化させる制御側も見出すことができたため.小惑星は重力が微小であるため,小惑星近傍での宇宙機の運動は,太陽輻射圧などの外乱の影響を受けやすい.加えて,小惑星は一般に歪な形状をしているため,重力場が不均一である.これらの理由で小惑星周りでは,宇宙機の軌道運動と姿勢運動は強く乱される.本研究ではこのような強摂動環境下でも,安定な軌道・姿勢運動を達成するような準周期運動を解析している.平成27年度までの研究では,宇宙機を質点でモデル化し,軌道運動のみを解析していた.しかし,現実には宇宙機の姿勢が変化することで,太陽光圧の影響が変わるため,宇宙機の軌道運動と姿勢運動はカップリングする.そこで,平成28年度は宇宙機を剛体としてモデル化し,小惑星周りでの準周期的な軌道-姿勢カップリング運動について研究を進めた.本研究では,小惑星周りの強摂動環境下で,太陽に対する幾何関係が一定となるような太陽同期軌道と,太陽に対する姿勢が一定となるような太陽追尾姿勢運動を同時に達成する手法を提案している.初めに,太陽光圧と歪な重力場の影響を受ける軌道運動をラグランジュの惑星方程式でモデル化し,太陽同期軌道を解析的に設計した.次に,太陽光圧トルクと重力傾斜トルクの影響を受ける姿勢運動を線形化されたオイラー方程式でモデル化し,太陽追尾姿勢運動を達成する条件を解析的に導出した.最後に,これらの解の妥当性を検証するため,軌道-姿勢

カップリング効果を考慮した非線形な運動方程式を用いて,軌道と姿勢運動を数値的にシミュレーションした.これらの研究プロセスにより,提案する宇宙機の運用手法が,実際の小惑星探査ミッションにおいて有用性・実用性を有することが示された.本手法を用いると,燃料を使用することなく,宇宙機の軌道・姿勢を安定に保つことができるため,小惑星探査ミッションにおいて宇宙機の軽量化や長寿命化に貢献し得る.宇宙機の姿勢運動についての解析を行うことで,従来の準周期軌道に関する理論をより現実に近いモデルに拡張することができた.これにより,今まで見出されていなかった,小惑星周りの特異な軌道-姿勢カップリング運動を導出することができたため,本研究は大きく進展したと言える.また,運動の解析を解析的なアプローチと数値的なアプローチの両面から行うことで,理論に汎用性を持たせながらも,運動の厳密な評価が成されたことは特筆すべき事項である.小惑星は重力が微小であるため,小惑星近傍での宇宙機の運動に対して,太陽光圧が相対的に大きな外乱として寄与する.更に,小惑星は一般的にいびつな形状をしているため,重力が不均一に作用する.加えて,このような環境では宇宙機の軌道・姿勢運動が互いに強くカップリングする.これらの外乱源とカップリング効果により,小惑星近傍での宇宙機の軌道・姿勢運動は強く乱される.そこで,本研究ではこのような強環境下でも,安定な軌道・姿勢運動を達成するような運動解を解析している.平成28年度の研究では,小惑星周りの強摂動環境下で,太陽に対する宇宙機軌道・姿勢の幾何関係が一定となるように,太陽同期軌道と太陽追尾姿勢運動を同時に達成する手法を見出した.平成29年度は,この解析を推し進めて,軌道・姿勢カップリングの安定性を定量的に評価する手法を確立した.安定性評価は以下の3つの段階で行った.(I)太陽光圧と歪な重力場の影響を受ける軌道運動をラグランジュの惑星方程式で定式化し,系の固有値を用いて太陽同期軌道の安定性を解析的に評価した.(II)次に,太陽光圧と重力によるトルクの影響を受ける姿勢運動を線形化オイラー方程式で定式化し,太陽追尾姿勢運動が安定となる条件を解析的に導出した.(III)非線形な軌道・姿勢カップリング運動の運動方程式に基づいて,有限時間リアプノフ指数(FTLE)を計算して安定性を評価した.これらの解析的・数値的プロセスより,外乱が強く,軌道・姿勢カップリング効果が大きい小惑星周りの環境下でも,軌道と姿勢の条件を正しく設計すれば安定な運動が実現できることが示された.本手法を用いると,燃料を用いずに,自然に軌道・姿勢運動を長期間安定に保てるため,小惑星探査において宇宙機の軽量化や長寿命化につながる.現状は円制限3体問題をベースに議論をしているが,これをより一般的な楕円制限3体問題として定式化することを目標とする.加えて,小惑星の重力や,宇宙機の重量など,力学的なパラメータに変化があった場合に,解の構造がどのように変化するについて解析を進める.現在までに行っている小惑星周りの準周期的な軌道-姿勢カップリング運動は,フィードバック制御を加えない自然運動についての解析である.しかし,軌道運動と姿勢運動がカップリングするという小惑星近傍特有のダイナミクスを利用すると,姿勢運動の制御だけで軌道と姿勢を共に安定な状態に変化させ得る.このような制御理論の構築と,シミュレーション行うことが今後の方針である.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
深海底試料の共同利用システムの開発

システムを完成するために、今年度は試料処理過程における紫外線照射や過酸化水素水・塩酸による煮沸と珪藻殻溶解との関連、国内のDSDP・IPOD試料のプレパラート作成を中心に検討を進め、堆積物試料・プレパラートのカタログの作成を行なった。試料を泥化するために、紫外線照射や過酸化水素水・塩酸による煮沸を必要とするが、その手法は珪酸重合体からなる珪藻殻の溶解を引き起こす。そのため、この処理はプレパラート作成過程で珪藻種組成が改変するという重要な問題を含んでいる。それを解決するため、珪藻殻の溶解実験をするとともに、処理試料の走査型電子顕微鏡による殻表面微細構造の観察、エネルギー分散分析や反射電子像解析によって形態学的・物質科学的に検討した。その結果明らかとなった下記の事実にもとづき、最も効果的な処理方法が明確となった。紫外線照射による珪藻殻の溶解は顕著でない。過酸化水素水・塩酸による煮沸に伴なう珪藻殻の溶解や、珪藻殻を構成する珪酸重合体からの元素の溶脱は、顕著でないが認められる。なお、過酸化水素水・塩酸による煮沸は、珪藻殻の溶解とともに、発泡による珪藻殻の破壊を促進し、元の種組成改変の要因となる。検討結果によれば、各堆積物試料を代表する珪藻種組成に重大な影響を与えない処理条件として、60分以内の紫外線照射、20分以内の15%過酸化水素水、5%塩酸による煮沸という限界が設定される。堆積物試料・プレパラートの情報化は、堆積物2173試料、プレパラート444試料についてなされ、それらのカタログを作成・印刷した。前者は地理的に北・南太平洋,赤道太平洋,日本海,フィリッピン海,地中海,ベーリング海,南・北太平洋等の試料を含み、地質時代は古第三紀から現世にわたるものである。後者は前者の一部で、国外に送付予定のものを含めて、その作成数は約9000豆である。
PTSD患者におけるEMDR治療の神経学的・心理学的影響の検討:PET研究

本年度は17年度に引き続きデータの蓄積を行い、全データを対象に解析を行った。対象は、大阪大学医学部附属病院神経科精神科の外来に通院中のPTSD患者7名。年齢23-38歳の男女。SSRIを8週間以上服薬した上で、PTSD症状が持続しており、本治療研究の参加を希望した者。いずれの患者も、研究について十分に説明を受けた上で、研究参加に同意する意志を書面にて表明した。精神疾患の診断基準DSM-4に基づいた症状評価尺度であるCAPS-DXは7例の平均が92点と高く、いずれもPTSDと診断された。全例薬物療法を継続しながら、EMDRを施行した。1人につき710セッションのEMDRを行った結果、いずれも症状は改善し、CAPS-DXは平均35点となった。EMDR施行前後で、H_2^<15>O-PETによる脳賦活検査と、ロールシャッハ・テストなどによる心理学的状態の評価を行った。PET賦活検査では、外傷体験を想起させる内容の文章を聴覚的に提示した。対照課題として、情動的に中性な患者の体験を文章にして提示した。情動賦活課題と対照課題をpseudo-randomな順に反復して行い、PET測定とともに心拍数、主観的な恐怖の尺度を記録した。PETの結果として、EMDR開始前は右扁桃体と小脳虫部の賦活が有意にみられた。EMDR後にはそれらの賦活は消失していた。EMDR前後の比較では、EMDR前に小脳虫部の、EMDR後には右前部帯状回の相対的な活動の高さが示された。ロールシャッハ・テストでは、EMDR前に全例に共通して顕著にみられたのがMoR反応(Morbid反応:損傷反応)であったが、EMDR後には全例で消失した。PTSDの症状の改善前後で、客観的な指標の明らかな変化を捉えることができた。EMDRが心理学的な変化をもたらす際に、その基盤として生物学的な水準でも変化が生じていることが示された。PTSD患者5名を対象として、薬物療法とEMDRによる症状改善の前後で、PET賦活検査とロールシャッハ検査を行った。対象の患者5名は、阪大病院精神科の外来に通院中のPTSD患者であり、薬物療法後もPTSD症状が持続し、CAPS-DXにて65点以上という基準をみたした。治療法として、薬物療法を続けながらEMDRを施行した。EMDRに熟練した精神科医が施行した。症状の指標であるSUDsやVoCが十分改善するまで、最大10セッションまで施行した。いずれの症例も4ヶ月間ほどで症状の改善がみられた。その前後にロールシャッハ・テストによる心理学的状態の評価、およびPET賦活検査を行った。ロールシャッハ検査では、症状改善前には、いずれの症例にも共通してモービット反応が目立って認められた。これは他の精神疾患ではあまりみられない反応であり、PTSDに特異的な反応である可能性が示唆された。さらに、このモービット反応は、EMDR後にはいずれの症例においても軽減あるいは消失し、PTSDの症状の強さを反映することが示された。対照課題として、情動的に中立な文章を提示した。情動賦活課題と対照課題をpseudo-randomな順に行い、その際の脳活動をPETにより記録した。その結果、症状改善後にくらべて症状改善前に情動賦活課題でより強い賦活がみられたのは右扁桃体、逆に活動低下がみられたのは前部帯状回であった。これらの領域はこれまでにもPTSDの病態との関係が示唆されていたが、EMDRによる症状改善の前後で同一被験者において変化がみられたことは重要な知見と考えられた。次年度も症例を増やして同様の検討を行い、PETと心理検査との相関などにも注目して考察を進めていく。

ロールシャッハ・テストでは、EMDR前に全例に共通して顕著にみられたのがMoR反応(Morbid反応:損傷反応)であったが、EMDR後には全例で消失した。PTSDの症状の改善前後で、客観的な指標の明らかな変化を捉えることができた。EMDRが心理学的な変化をもたらす際に、その基盤として生物学的な水準でも変化が生じていることが示された。