hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光・磁場・渦運動を用いた新規キラル科学の開拓

本研究において我々は、磁気キラル二色性と機械的回転で生じる流体運動に誘起されたキラリティーについて研究した。光合成細菌及びクロリンJ会合体の磁気キラル二色性観測に成功した。また、パルス電磁石を用いた磁気キラル二色性測定装置を開発し、そして励起子キラリティーを有するペプチド化合物は、芳香族アミノ酸よりも磁気キラル二色性が強いだろうことを明らかとした。ロータリーエバポレーターの機械的回転で生じる流体運動を数値解析した。また、CDスペクトルの解析から水溶性ポルフィリンのキラルJ会合体の超分子構造について計算し、その捻れが計算された流体運動の捻れと一致することを見出した。本研究では、光・磁場・流体運動により誘起される分子キラリティーに基づく新規キラル科学の開拓を目的とする。具体的には、生体分子や光合成細菌の磁気キラル二色性を測定し、(1)生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係解明、(2)新規不斉合成法の開拓等を行う。また、エバポレーター回転で生成するキラルJ会合体を様々なスケールで解析することで、(1)流体運動と超分子ナノキラリティーの関係解明、(2)キラルJ会合体を不斉場とした単分子の光学活性誘起等も試みる。これらの研究を遂行することで、光・磁場・流体運動を利用した新規不斉合成法を開発するとともに、生命のホモキラリティー解明への手掛かりを得る。今年度は、流体運動で誘起される分子キラリティーに関して以下の知見を得た。水と同程度の密度を有するポリスチレン粒子の動きを撮影することで、エバポレーター回転で生じるナスフラスコ内のmmμmの水の動きを可視化し、巨視的流体運動を流体力学的に理論解析した。量子化学計算を用い、吸収・CDスペクトル・AFM等のデータを完全に再現できる数十nmオーダーのキラルJ会合体の構造を決定することに成功した。その結果、流体運動の捻れと超分子の捻れを比較し、それらの捻れの向きが一致することを見出した。これより、流体運動が超分子キラリティーを誘起するメカニズムについて初めて提案することに成功した。また、芳香族化合物のππ*と励起子キラリティーに基づく磁気キラル二色性を利用することで、ZnクロロフィルJ会合体における磁気キラル二色性の観測に成功した。これは、2例目のππ*による磁気キラル二色性であり、論文はChem.Commun.のa Hotarticleに選出された。具体的には、生体分子や光合成細菌の磁気キラル二色性を測定し、1生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係解明、2新規不斉合成法の開拓等を行う。また、エバポレーター回転で生成するキラルJ会合体を様々なスケールで解析することで、1流体運動と超分子ナノキラリティーの関係解明、2キラルJ会合体を不斉場とした単分子の光学活性誘起等も試みる。今年度は、エバポレーター回転で生じるナスフラスコ内の巨視的流体運動を流体力学的に理論解析し、流体運動の捻れが超分子の捻れを誘起することを明らかにした。この成果に関する論文は、PHYSICS OF FLUIDSに掲載された。また、置換基を導入した可溶性高分子ポリチオフェンについて、エバポレーターによる濃縮実験を行ったところ、回転の方向に依存して、ポリチオフェン会合体の円二色性信号が反転することも新たに見出した。現有する磁気光学効果測定装置を紫外領域まで測定できるように改良し、アミノ酸やペプチドの円二色性、磁気円二色性を測定した。その結果、芳香族化合物同士が励起子キラリティーを示す場合、磁気キラル二色性がより起こりやすいことを明らかとした。また、昨年度購入したパルス電磁石を用いて磁気キラル二色性測定法を開発し、パルス電磁石を用いた磁気キラル二色性測定に初めて成功した。本研究では、光・磁場・渦運動により誘起される分子キラリティーに基づく新規キラル科学の開拓を目的としている。具体的には、生体分子や光合成細菌の磁気キラル二色性を測定し、1生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係解明、2新規不斉合成法の開拓等を行った。また、エバポレーター回転で生成するキラルJ会合体を様々なスケールで解析することで、1渦運動と超分子ナノキラリティーの関係解明、2キラルJ会合体を不斉場とした単分子の光学活性誘起等も試みた。さらに、渦運動で誘起されたキラルJ会

合体を不斉場とすることで、軸配位により面不斉が誘起されるフタロシアニン錯体の光学活性が誘起されることを明らかとした。また、cmオーダーのエバポレーター回転で生じる渦運動が、どのようにnmオーダーの分子キラリティーを誘起するかを明らかにするために、回転方向及び回転速度が変更可能なエバポレーターとマグネティックスターラーを融合させた新規装置を開発した。これにより、鉛直方向の回転の影響を評価することを可能とした。この成果は、日本化学会春季年会にて発表した。これらの研究を遂行することで、光・磁場・渦運動を利用した新規不斉合成法を開発することに成功し、生命のホモキラリティー解明への手掛かりを得ることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。錯体化学、光化学、スピン化学26年度が最終年度であるため、記入しない。流体運動がどのように分子キラリティーに影響するか?は、長年解明が望まれていた難問であったが、今回、流体運動の捻れと超分子キラリティーの関係を初めて明らかとしたため。パルス電磁石を用いた磁気キラル二色性測定に初めて成功しており、エバポレーター回転の方向に依存して、ポリチオフェン会合体の円二色性信号が反転することも新たに見出したため。今年度、流体運動と超分子ナノキラリティーの関係を解明できたので、生体分子や光合成細菌の磁気キラル二色性を測定し、生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係解明、新規不斉合成法の開拓等を行う。これらの研究を遂行することで、光・磁場・流体運動を利用した新規不斉合成法を開発するとともに、生命のホモキラリティー解明への手掛かりを得る流体運動と超分子ナノキラリティーの関係を解明できたので、来年度は、これらについての論文を作成していく。また、パルス電磁石を用いた磁気キラル二色性測定装置が開発できたので、これを更に改良していくことで、生体分子などの弱い磁気キラル二色性の測定も行っていく。これらの研究を遂行することで、光・磁場・流体運動を利用した新規不斉合成法を開発するとともに、生命のホモキラリティー解明への手掛かりを得る26年度が最終年度であるため、記入しない。上述した推進方策に基づき、生体分子アミノ酸、ペプチドにおける磁気キラル二色性を測定し、生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係について研究を進める。さらに、今年度本科学研究費補助金で購入したパルス磁場発生装置(10T)と分光光学系を組み合わせることで、パルス強磁場下磁気キラル二色性測定装置を開発し、測定を行う。本研究を遂行するために適当な研究員を採用予定であったが、該当者がいなかったため、次年度使用額54,099円が生じた。54,099円は、次年度研究費と合わせ、本研究を遂行するための物品費、謝金などに利用する計画である。
クローン増殖能維持及び回復促進に帰す標的因子を探索する

造血幹細胞は生涯に渡り、全ての末梢血球を供給する。造血幹細胞への放射線影響は、これまで細胞死に注目されてきた。しかし、放射線障害からの回復において重要なのは造血組織を再建することであり、これは造血幹細胞のクローン増殖能なくしては達成できない。放射線によりクローン増殖能が失われる機構は明らかでなく、今日の被ばく医療を困難にしている。本研究では、造血幹細胞のクローン増殖能喪失の一因として想定される酸化ー抗酸化(レドックス)バランス崩壊や細胞老化と、放射線量との関連性を明らかにし、クローン増殖能の維持及び回復促進の標的を特定することを目的とする。本研究の成果は、放射線ばく露個体の影響評価や障害発症機構の解明につながり、致死的な放射線ばく露個体に対する新規治療法開発への貢献が期待される。平成30年度は、マウスへの全身照射後3時間、12時間、24時間における造血幹/前駆細胞の(1)生存率、(2)クローン増殖能、(3)細胞内活性酸素種量、(4)Nrf2発現量の変化、さらに(5)ミトコンドリア損傷頻度の変化について調査した。その結果、照射後12時間以内に生存率及びクローン増殖能は大幅に低下し、細胞内活性酸素種量と酸化ストレス応答因子であるNrf2の発現量が増加していた。一方、ミトコンドリア損傷頻度に顕著な変化がみられなかった。これらの結果は、放射線によるクローン増殖能喪失には活性酸素種と抗酸化機能が関与している可能性を示している。そこで平成31年度は、Nrf2とその標的遺伝子が放射線によるクローン増殖能維持に関与する候補因子であるか、ヒト細胞を用いて確かめる予定である。平成30年度に実施を計画していた項目のうち、基盤となる照射後24時間以内のクローン増殖能と細胞内活性酸素種量との関連性、さらに抗酸化機能に関与する酸化ストレス応答因子であるNrf2発現変化、ミトコンドリア損傷頻度解析により、クローン増殖能喪失には抗酸化機能が関与していることを明らかにした。これらの検証は現在も進めており、これらの結果がでる平成31年度は研究の進展が期待できる。平成31年度は、前年度の検討課題2「線量応答解析ならびにクローン増殖能と細胞老化やミトコンドリア機能との関連性解析」、特にクローン増殖能と細胞老化に関して継続して研究を推進すると共に、検討課題3「ヒト造血幹/前駆細胞での検証と応用への試み」に焦点を当て研究を進める。平成31年度に検討する具体的な項目は次の3点である。(2)ヒト正常細胞株およびヒト造血幹/前駆細胞(CD34+)への生体外照射による検証(3)クローン増殖能喪失に決定的な因子の同定と応用への試み造血幹細胞は生涯に渡り、全ての末梢血球を供給する。平成29年度は、マウスへの全身照射後7日までの期間における造血幹/前駆細胞の(1)生存率、(2)クローン増殖能、(3)細胞内活性酸素種量、(4)Nrf2発現量の変化、さらに(5)末梢血球数の変化について調査した。その結果、照射後1日以内に大きな変化が認められた。具体的には照射後1日目から生存率及びクローン増殖能の大幅に低下し、細胞内活性酸素種量は増加していた。一方、酸化ストレス応答因子であるNrf2の発現量に顕著な変化がみられなかった。そこで平成30年度は、上記5項目についてより早期の影響を追調査し、さらに抗酸化機能、細胞老化マーカーの発現解析、ミトコンドリア機能解析を行う予定である。平成29年度に実施を計画していた項目のうち、基盤となるクローン増殖能と細胞内活性酸素種量との関連性、さらに抗酸化機能に関与する酸化ストレス応答因子であるNrf2発現変化についてデータを得た。一方、ミトコンドリア機能解析や抗酸化機能の解析は現在も進めており、これらの結果がでる平成30年度は研究の進展が期待できる。

本研究の成果は、放射線ばく露個体の影響評価や障害発症機構の解明につながり、致死的な放射線ばく露個体に対する新規治療法開発への貢献が期待される。平成30年度は、マウスへの全身照射後3時間、12時間、24時間における造血幹/前駆細胞の(1)生存率、(2)クローン増殖能、(3)細胞内活性酸素種量、(4)Nrf2発現量の変化、さらに(5)ミトコンドリア損傷頻度の変化について調査した。その結果、照射後12時間以内に生存率及びクローン増殖能は大幅に低下し、細胞内活性酸素種量と酸化ストレス応答因子であるNrf2の発現量が増加していた。一方、ミトコンドリア損傷頻度に顕著な変化がみられなかった。これらの結果は、放射線によるクローン増殖能喪失には活性酸素種と抗酸化機能が関与している可能性を示している。そこで平成31年度は、Nrf2とその標的遺伝子が放射線によるクローン増殖能維持に関与する候補因子であるか、ヒト細胞を用いて確かめる予定である。平成30年度に実施を計画していた項目のうち、基盤となる照射後24時間以内のクローン増殖能と細胞内活性酸素種量との関連性、さらに抗酸化機能に関与する酸化ストレス応答因子であるNrf2発現変化、ミトコンドリア損傷頻度解析により、クローン増殖能喪失には抗酸化機能が関与していることを明らかにした。これらの検証は現在も進めており、これらの結果がでる平成31年度は研究の進展が期待できる。平成30年度は、前年度の検討課題1「クローン増殖能とレドックスバランスの関連性解析」を継続して推進すると共に、検討課題2「線量応答解析ならびにクローン増殖能と細胞老化やミトコンドリア機能との関連性解析」に関して特に焦点を当て研究を進める。平成30年度に検討する具体的な項目は次の4点である。(1)前年度の成果を補足する照射3日以内の生存率、クローン増殖能、細胞内活性酸素種量、Nrf2発現量、抗酸化機能のデータ取得・解析(2)ミトコンドリア膜量や膜電位に基づくミトコンドリア機能解析(4)白血球系、赤血球系、混合系コロニーを含む分化系統ごとの放射線感受性を検証平成31年度は、前年度の検討課題2「線量応答解析ならびにクローン増殖能と細胞老化やミトコンドリア機能との関連性解析」、特にクローン増殖能と細胞老化に関して継続して研究を推進すると共に、検討課題3「ヒト造血幹/前駆細胞での検証と応用への試み」に焦点を当て研究を進める。平成31年度に検討する具体的な項目は次の3点である。(2)ヒト正常細胞株およびヒト造血幹/前駆細胞(CD34+)への生体外照射による検証(3)クローン増殖能喪失に決定的な因子の同定と応用への試み次年度使用額が生じた理由は、平成29年度使用額で概ね目標とする成果が得られたためである。繰越額は、平成30年度実施予定の研究における消耗品購入に充当する予定である。平成30年度使用額で概ね目標とする成果が得られたため次年度使用額が生じた。これらは、平成31年度実施予定の研究における消耗品購入に充当する予定である。
内臓刺激による知覚と情動の形成機序

【目的】ヒトの内臓感覚を作る脳部位はどこで、どのように制御されるのか?この問題はこれまでほとんど追求されていない。これを解決することが本研究の目的である。内臓知覚過敏と情動異常の双方を示す病態が過敏性腸症候群(IBS)である。その脳機能が解明できれば、内臓知覚から情動形成に至る経路が解明されうる。IBSでは催眠暗示により変化する内臓知覚時の局所脳賦活パターンが健常と異なるという仮説を検証した。【方法】対象は健常対照者(n=12)とIBS患者(n=12)である。直腸にバロスタットバッグを挿入し、催眠状態に導入し、鎮痛、中性、過痛の3つの催眠暗示を与えた後に大腸伸展刺激(40mmHg)を加えた。刺激と同時に、H_2^<15>Oを右正中肘静脈に静注し、positron emission tomography(PET)にて局所脳血流量を撮像した。【結果】対照者では、鎮痛暗示+刺激によって右腹外側前頭前野(VLPFC)とsubgenualACC(sgACC)が賦活された(p<0.005)。これに対して、IBS患者においては、鎮痛暗示+刺激によって右VLPFCと島が賦活された(p<0.005)。更に、同一の操作を受けた対照者に比べ、IBS患者においては、過痛暗示+刺激で、左扁桃体と後部帯状回の活性が有意に高まった(P<0.005)。鎮痛暗示+刺激では、対照者に比してIBS患者において右傍海馬領域が有意に高く(P<0.005)、sgACCは有意に低かった(P<0.005)。【考察と結論】IBS患者では催眠による内臓知覚時の局所脳賦活パターンが健常者とは異なるという仮説が支持された。これらの錯反応を正常化する脳科学的手法を開発することができれば、IBSを克服し、かつ、治療法のない難治性の内臓痛を制御できるようになる可能性がある。【目的】ヒトの内臓感覚を作る脳部位はどこで、どのように制御されるのか?われわれは、脳腸相関の機序の研究によ,り、国際的な評価を得ている。本年度は、セロトニントランスポーター遺伝子調節領域多型(5-HTTLPR)により内臓刺激による局所脳賦活様式が左右されるという仮説を検証した。【方法】対象は成人28名である。正中肘静脈より採血し、DNAを抽出した。PCR法で5-HTTLPRを分析し、s/s(n=14)、1/1、1/s、1/extra-1(n=14)、各多型を抽出した。正中肘静脈に合成樹脂のカニューラを留置した後、直腸あるいは下行結腸にポリエチレン製バロスタットバッグを挿入した。検査開始30分前から安静臥床とし、visceral stimulatorを用いてバッグに0,20,40mmHgの圧伸展刺激を加えた。同時に、H2^<15>を右正中肘静脈に静注し、positron emission tomography(PET)を行った。得られた局所脳血流量(rCBF)の画像解析をSPM2を用いて分析した。【結果】40mmHgの大腸伸展刺激により、s/s型の個体の左前帯状回ならびに右海馬傍回におけるrCBFの増加が有意に1アリルを持つ個体のrCBFの増加よりも大きかった(p<0.0001)。また、20mmHgの大腸伸展刺激により、s/s型の個体の左眼窩前頭皮質におけるrCBFの増加が有意に1アリルを持つ個体のrCBFの増加よりも大きかった(p<0.0001)。【考察と結論】内臓刺激による局所脳賦活様式が5-HTTLPRにより左右されるという仮説が支持された。その局所とは、前帯状回、海馬傍回、眼窩前頭皮質であり、それぞれ、感覚刺激に伴う陰性情動・conflict monitoring、侵害刺激の記憶、回避不可能な疼痛刺激への情動成分に関与していると考えられた。

更に、同一の操作を受けた対照者に比べ、IBS患者においては、過痛暗示+刺激で、左扁桃体と後部帯状回の活性が有意に高まった(P<0.005)。鎮痛暗示+刺激では、対照者に比してIBS患者において右傍海馬領域が有意に高く(P<0.005)、sgACCは有意に低かった(P<0.005)。【考察と結論】IBS患者では催眠による内臓知覚時の局所脳賦活パターンが健常者とは異なるという仮説が支持された。これらの錯反応を正常化する脳科学的手法を開発することができれば、IBSを克服し、かつ、治療法のない難治性の内臓痛を制御できるようになる可能性がある。
3点曲げ疲労試験によるCSPはんだ接合部の疲労信頼性評価に関する研究

近年、半導体製品、およびこれを用いた機器の高集積化、高速化、小型化が著しく、電子デバイスをプリント基板に接続する実装技術に残された設計空間は非常に限られている。そのため、実装におけるはんだ接合部寸法のマイクロ化は進み、CSP(Chip Size Package)のはんだ接合部のように高さおよび直径は既に百数十ミクロンから数十ミクロンにまでなっている。本研究の目的はマイクロ接合構造のCSPはんだ接合部の疲労寿命信頼性評価手法の確立と簡易に実行できる機械的3点曲げ試験による疲労試験法の開発を目的とした。平成12年度において得られた成果は下記のようになる。(1)CSPはんだ接合部の3点曲げ疲労試験を行い、はんだ接合部の疲労寿命を計測した。試験条件に合わせてはんだ接合部の非線形解析を行い、はんだ接合部に生じる非線形ひずみを求めた。そして、実験と解析の結果から3点曲げ疲労試験でも従来の温度サイクル試験とほぼ同様にはんだ接合部の熱疲労強度の加速試験法として用いることができると明らかにした。(2)さらに、3点曲げ疲労試験で得られたはんだ接合部の疲労き裂の発生寿命と進展寿命を計測した。その結果、3点曲げ疲労試験は基板の面外曲げ変形の顕著なパッケージに実装されたはんだ接合部の疲労寿命の挙動とほぼ一致することを明らかにした。また、はんだ接合部のき裂の発生寿命から線形被害則(累積則)に基づいて簡便にはんだ接合部のき裂の進展寿命を評価することができると分かった。(3)各種のパッケージの結果から、はんだ接合部の疲労き裂の発生寿命とき裂の進展寿命の関係はほぼパッケージの反り特徴に支配され、パッケージの反り状態を計るパラメータを求めることによって簡単にき裂の発生寿命からはんだ接合部の最終は段寿命を予測する方法を提案することができた。CSPはんだ接合部の3点曲げ疲労試験を行ない、はんだ接合部の疲労寿命を計測した。3点曲げ疲労試験は、はんだ接合部の基板の曲げ変形を利用して接合部に応力・ひずみを発生させ、繰り返し実行することによって疲労試験の役割を果たすものである。そのため、基板の長さの調整によって実行しやすい変位水準で試験を行なった。そしてマイクロ構造顕微鏡写真のスキャンニング画像(2次元)から試験体の形状情報を取り出し、その情報を利用して3次元有限要素法解析モデルを作成し、はんだ接合部に生じる応力・ひずみを解析し、試験法の違いによって発生する応力・ひずみ分布の相違を明らかにした。この解析結果と3点曲げ疲労試験の疲労寿命の結果より、精密せん断型マイクロ構造用疲労試験機を用いてはんだ接合部のせん断疲労試験(これまでの試験法)を行なった結果の両者の結果を比較して同様な結果を得ることができ、3点曲げ疲労試験の有効性を示すことができた。よって、3点曲げ疲労試験法の確立によって設計現場で試作された実装部品を実機ベースで実験することができ、設計現場での標準的な機械的疲労試験法として利用できることが考えられる。また、3点曲げ疲労試験の特徴であるはんだ接合部に生じる応力・ひずみの分布の形を基板の厚みと支持点間距離によってある程度で調節することができることにより、この特徴を利用して、はんだ接合部に生じる応力・ひずみ分布の形とき裂の発生、進展との関係を調べることができた。
胃腸上皮生及び胃癌において高頻度に欠失する遺伝子の同定

ゲノムライブラリーの作成及びそのスクリーニングによる目標遺伝子の単離を目標として、研究を行なった。大腸癌細胞株WiDrからの、ゲノムライブラリーの作成に着手するのと平行して、JCRBから供与を受けたヒト末梢リンパ球ゲノムライブラリーを対象として、スクリーニングを開始した。欠失の認められる2.2kbpシグナルは、胃癌DNAをHinfI消化し、criptoのcDNAをプローブとしたサザン法にて検出されることから、ヒト末梢リンパ球ゲノムライブラリーを対象とした、スクリーニングにはcriptoのcDNAをプローブとし用いた。この結果、14の陽性クローンが得られた。これらは、制限酵素による切断パターンから6種類に分けられた。これらから、インサートを抽出し、これらをプローブとしてサザン法を施行したが、いずれのクローンからも、目的とする2.2kbpのシグナルは得られなかった。この原因としては、ライブラリーが上皮由来のものでないことや、スクリーニングの条件設定に問題があったことが考えられる。現在、WiDrからのライブラリー作成を行なっている。前年度の結果にて、23kbpDNA断片からcriptoによるスクリーニングにより陽性クローンを得たが、これは部分シークエンシングにより、チトクロームp4502D6との間に相同性が認められた。同遺伝子の変化をサザン法にて検索したところ、小数例において腫瘍部での変化が認められた。しかし、その頻度は目的とする遺伝子の欠失頻度に比較し低率であった。現在、マイクロサテライト法にて、さらに、検討を行なっている。
カスケード反応を基盤とする新規生物活性複素環の構築

われわれは最近の数年間、“潜在的活性種"の有効利用という概念に従って多種多様の新反応の開発研究を実施展開している。平成8年度本重点領域研究では、反応系中での反応カスケードによって生成した共役アレニルエステル体や三重結合の異性化によって生成した共役アレニルケトン体を利用して、カテプシンL、Bの特異的阻害剤開発へのリ-ド化合物の合成や各種分子内炭素環状エンドモード環化反応、複素環状エンドモード環化反応等の開発を達成した。本年度は、独自に開発した反応カスケードを利用して強力な抗菌活性と人腎臓デヒドロペプチダーゼIに対して極めて安定な非天然型1β-メチルカルバペネム抗生物質ビアペネムのペンダント分子であるメルカプトビシクロトリアゾリウムクロリドの実用的合成法を確立し、更に簡便なビアペネムの合成法を達成した。その鍵反応ともいえる反応カスケードとは、ピラゾリジン誘導体を炭酸水素カリウム水溶液中エチルホルムイミデ-トと処理すると一挙に数行程の反応が進行し目的のビシクロトリアゾリウムジスルフィド体が生成する反応である。強力な抗菌活性を有するビアペネムの結晶化に成功したのでX線結晶解析に付したところ、その分子構造が明らかとなり興味ある物性が示唆された。即ち、カルボキシレート酸素原子とペンダント分子の硫黄原子間に分子内非結合性相互作用が認められ、更にトリアゾリウム部位の2つの水素原子は用意に重水素交換されるほどかなり酸性であり結晶状態ではあるが分子間水素結合に関与していること等が明らかとなった。
遺伝子解析の倫理―個人遺伝情報保護とプライバシー―

本年度は遺伝子解析の進展という現状を踏まえて、個人遺伝情報に関わる生命倫理的な問題群を整理し、さらに「人間の尊厳」という概念の、個人遺伝情報の法的保護のための有効性を検討した。遺伝情報は保険契約や、雇用の際にも使用されうるために商品価値を持ちうるが、そのために個人遺伝情報の蓄積・売買・不正なアクセス・漏洩の可能性がある。だが個人遺伝情報は人体組織から明らかになるので、個人遺伝情報を保護するためには、人体組織を保護する必要がある。また身体組織の解析研究によって、研究者や企業に大きな利益がもたらされることがある。こういった現状を踏まえて、本研究ではカント的な「市場化・商品化・手段化されてはならないものの価値」としての「人間の尊厳」という概念に基づく個人遺伝情報保護の可能性を検討した。そして「人間の尊厳」という概念に基づく人体組織の保護によって、結果的に個人遺伝情報のプライバシーも保護しうることを明らかにした。また遺伝情報の保険契約の使用、生命倫理政策といった問題についても検討を行った。さらに昨年末に廃案になった「個人情報保護法案」と関連法案が、個人遺伝情報を十分に保護しうるかという点についても検討を試みた。そして生命倫理に関する諸議論における、哲学的倫理学の立場に基づく生命倫理学の妥当性について、特に宗教的価値観との関連から検討した。また遺伝子解析技術と遺伝子工学を念頭において、特に企業における技術者の社会的責任とコンプライアンス体制について検討と調査を行った。本年度は個人遺伝情報を電子化された医療情報として位置づけた上で、個人遺伝情報のプライバシー保護に関する情報倫理学的分析を試みた。まず遺伝子解析研究の進展と、それに伴う遺伝子診断技術の医療・産業方面への普及と診断情報の電子化という現状を踏まえて、個人医療情報に関するプライバシー保護のためにはどのような事態を回避しなければならないのかを明らかにした。また地域医療の電子ネットワーク化を視野に入れて、個人医療情報の法的・制度的保護(具体的にはその漏泄及び売買の防止)のための倫理学的根拠を示すことを試みた。特に電子化された医療情報の一次的使用には患者の暗黙の同意があると考えられるが、二次的使用についてはそれがないと考えられることから、その二次的使用に関しては事前の同意と匿名化の作業が必要であることを明らかにした。また遺伝子診断の普及と検査情報の電子化に関して、特に臨床検査におけるプライバシー保護という観点から議論を整理した。さらに人工生殖技術に関する倫理的議論における「尊厳」という原理の有効性について、胚及び胎児の道徳的価値の根拠という観点から明らかにした。また先端医療に関する諸議論においては、たとえ倫理的根拠が明確ではなくとも、規制のためには「安全性」という基準だけで十分であることを、クローン技術を例にとって明らかにした。また理性的原理の排除は道徳性の十分条件とはならないことを、「道徳的葛藤」において決定された行為の道徳的評価という観点から明らかにした。他に科学技術が社会に与える影響について、科学者の「アカウンタビリティ」という観点から考察を試みた。
VLDL受容体過剰発現による自閉症病態モデルの開発

自閉症は、対人的相互作用やコミュニケーションの障害、興味・活動の限定された反復的常動的な行動様式などによって特徴付けられる広範性発達障害である。自閉症の病態メカニズムはいまだ不明であり、根本的な治療法は確立されていない。このような背景のもと、自閉症の死後脳においてReelin mRNAの減少とその受容体の一つであるVLDL受容体(VLDLR : Very Low Density Lipoprotein Receptor)mRNAの増加が報告された。そこで本研究課題では、遺伝子改変技術によってVLDLR過剰発現ラット(Tgラット)を作製し、自閉症者に類似の行動学的変化を示すかどうかを解析することにより、本ラットが自閉症の病態モデルと成り得るかを検討することを目的とする。行動実験によりTgラットに自発運動量の有意な増加、および作業記憶の低下傾向が認められた。一方、社会性や不安に異常は認められなかった。多動や作業記憶の障害は自閉症を含め広範性発達障害に広く認められる症状であり、本ラットの自発運動量の増加および作業記憶の低下傾向は非常に興味深い。また、Tgラットの脳に組織学的な異常は認められなかった。発達障害や精神疾患者の脳に劇的な組織学的異常が認められていないことから、本ラットが劇的な組織学的異常を持たず、上記の行動学的異常を示したことは精神医学的に意義深く、発達障害や精神疾患のモデルとして有用であると考えられる。その要因の一つに適当なモデル動物が存在しないことが挙げられる。そこで本研究課題では、遺伝子改変技術によって作製したVLDLR過剰発現ラットが、自閉症者に類似の行動学的変化(社会性の障害、コミュニケーションの障害、認知機能の障害など)や、病理学的変化(小脳プルキンエ細胞の減少、両側扁桃体の容量増大など)を呈するかどうかを解析し、本ラットが自閉症の病態モデルと成り得るかを検討することを目的とする。21年度は行動実験を中心に解析した。まず基本的な行動を評価するために自発運動量を測定した。その結果、Tgラットにおいて自発運動量が有意に増加していた。一方、放射状8方向迷路課題によって空間認知における作業記憶を評価したところ、習得に有した時間および習得するスピードにおいて、それぞれコントロールと比べ有意な差は認められなかった。これらの結果から、本ラットは多動であり認知記憶機能は正常であることが明らかとなった。多動は自閉症を含め広範性発達障害に広く認められる症状であり、VLDLRを過剰発現することで多動という行動異常が現れることは非常に興味深い。22年度にコミュニケーションの障害、反復性の評価、および組織学的評価などを行った上で最終的な評価をする予定である。行動実験により、Tgラットに自発運動量の有意な増加および記憶学習の有意な低下が認められた。一方、社会性および不安に異常は認められなかった。また、VLDLRの関与が示唆されている大脳皮質層構造、海馬、小脳における組織学的な異常は認められなかった。多動は自閉症を含め広範性発達障害に広く認められる症状であり、本ラットの自発運動量の増加は非常に興味深い。

また、発達障害や精神疾患者の脳に劇的な組織学的な異常は認められておらず、またわずかな異常についても統一された見解がない。本ラットが劇的な組織学的異常を持たず、上記の行動学的異常を示したことは精神医学的に意義深く、発達障害や精神疾患のモデルとして有用であると考えられる。
大規模集積システムのための可塑性を持つ人工神経細胞デバイスの開発

本研究では、生体の神経細胞の機能をできる限り忠実に再現した人工神経細胞デバイスの開発を目指した。そのために、神経生理学者の意見を参考にしながら、神経細胞の信号処理の特徴を具備したハードウエアの実現を試みた。実際に神経生理学研究者との討論を進めていく中で、神経細胞の出力は様々な発火パターンを示すことがわかり、中でもバースト発火が脳の高次情報処理に深く関わっていることが分かってきた。そこで、バースト発火を中心とした発火パターンの外部制御可能なデバイスの開発に注力した。本年度の成果は下記のとおりである。(1)ホジキン・ハクスレー型の神経細胞モデルを模した電子回路において、発火パターンの外部からのパラメータ制御を試みた。電子回路シミュレータHspiceを用いて、設計した回路の動作を検証した。バースト発火周波数、バーストパルス数を外部より制御できることを明らかにした。(2)アナログ型ハードウエアの構造可変に関する検討を進めた。具体的には、入力と期待出力のデータペアを与えることにより、回路自身の自動設計を試みた。スイッチトキャパシタベースの書き換え可能LSIを用いて、GA(遺伝的アルゴリズム)による自動設計を試み、十分実用的な回路が実装できることを確認した。(1)の結果は、現時点では工学的な見地から神経細胞モデルを一種のパターン発生器とみたものであるが、ベースは神経生理学的知見に基づくモデルなので可変したパラメータの生理学的根拠も見出せることも期待できる。現在、神経生理学研究者とともに生物学的な観点からの検討を引き続き行っている。本研究において、神経生理学に基づいたデバイス設計の足がかりを作ることができた。今後は、本研究で得られた成果を元に、神経生理学研究者とより密に連携を取りながら回路の改良を進め発展させていく。本研究では、生体の神経細胞の機能をできる限り忠実に再現した人工神経細胞デバイスの開発を目指している。そのためには、神経生理学者が収集したデータをそのまま利用し、その応答を集積回路素子で実現する必要がある。また、試作したデバイスの応答を神経生理の立場からも相互評価することが重要であり、設計時においてその評価環境を十分に考慮しておく必要がある。本年度は、神経生理学者とのデータ共有環境の整備と集積化設計環境の整備および基本モデルの設計に注力した。1.神経生理学者が取り扱うデータと集積回路で取り扱うデータとの融合を実現するためのシステム構築を行った。具体的には、PCをベースとしたアナログデータの入出力制御システムを構築し、生理学者が用いている神経信号処理システム(pCLAMP)とデータ共有可能な設計環境を確立した。2.神経細胞デバイス設計試作のための集積回路設計環境(レイアウト設計CAD、アナログシミュレーション等)の立ち上げ、デザインルールの整備を行った。立ち上げた設計環境を用いて、本研究の基本デバイスとなる多入力・可変パラメータ素子を設計し、シミュレーションにて動作確認まで行えることを確認した。3.神経生理学者が注目する神経細胞の応答は非常に多種多様である。そこで、信号処理の立場から特徴的な応答を数種類選定し、その応答を実現する回路を集積化可能な素子を用いてモデル化した。現在、そのモデルを生理学者にフィードバックし、応答特性の評価を行っている。次年度は、生理学者の見解を反映したモデルをデバイスとして実現・試作を行い、実デバイスでの応答評価を行う予定である。
農民日記に関する史料学的研究

当研究は、農民日記や庶民日記のうち、歴史研究の対象として充分な史料的内容をもつものについて、(1)主要で良質な日記について、記述年度中心のデータベースの作成(2)まだ活字化されていない日記を、収集し、解読し、全文テキスト化すること(3)既刊日記史料の原本に遡り史料価値について検討すること(4)全文テキスト化した日記の利用・研究方法を検討することを課題とし、まず、いくつかの良質な日記史料を抽出するために農民および庶民の日記史料の現在における刊行状況の把握に努め、改めて注目すべき日記史料の存在を確認し、データ整理を行った。これには、新しく良質の日記の存在が判明すると、その都度データを加えてきた。そのつぎに、所在を確認した注目すべき日記史料について、調査を行い、現地で時間の許す限り解読・筆記をして、解読・筆記ができない分はデジカメやフィルム撮影をしてきた。日常的に解読・筆記を行って原稿として蓄積し、あるていどの蓄積ができると、割付し入力(多くは外注による)を行った。入力した日記は7点(内2点は未完)、そして、まだ不十分であるが、外注で入力分の全文テキストの校正も行いつつある。なお、「研究成果報告書」の一部に所載したように、データ整理した日記は15に及ぶ。当研究は、当該日記研究の研究状況に規定され、日記史料に関する史料情報の収集と調査、中身の豊かな日記史料の解読と入力による全文テキストの作成、に比重をかけざるを得なかったが、研究成果としては、「農民日記の世界」「幕末維新期の日記史料研究」の2論文と、二つの口頭発表をすることが出来た。当研究が対象とする日記史料は、未だ活字化されていないものが大半を占め、多くの人が利用できる形になっていない為、新たに良質な日記のデータベース化を推進することが不可欠であり、補助事業初年度である今年度は、幾つかの日記史料を抽出して全文入力する作業を開始した。初めに、農民日記が数多く残されている東京都多摩地方・旧武蔵国多摩郡芝崎村名主鈴木平九郎の書いた「公私日記」(天保8年・1837安政4年・1857)を取り上げた。この20年間に及ぶ日記は、現在立川市歴史民俗資料館に寄託されているが、閲覧はコピーでしか許可されておらず、このコピー分と立川市教育委員会で活字化した20冊本の比較検討した上で20冊本を基本として割付し、外注入力を行った。当該入力分は8月末に全文テキストとして納品され、当該データをもとに調整及び追加入力を行った。次に、今年度現地調査を実施したのは、静岡県御殿場市(旧駿河国駿東郡山之尻村)名主滝口家の日記である。滝口家の当主は代々「永代村中年時記録」(安永2年・1773安政2年・1855)という記録を残した。この記録は、すでに御殿場市が市史編纂の過程で活字化し別冊史料集として25年前に刊行され、現物は所蔵者に返却されていた。所蔵者滝口氏入院等の事情があり調査は遅れたが、この日記は記録者が既に一日毎にまとめて記述していたので、記事ごとに分別して割付を行った。当該史料はくずし字が難解で、保存状況が良くない年もあり、なお調査を続けて編集する必要がある。滝口家の日記に代わり旧山城国葛野郡東塩小路村頭百姓日記の「若山要助日記」(嘉永3年・1850明治2年・1869)に関しては、刊行本の入手から本文の割付、外注入力データの納品・最終調整が順調に運び、この幕末政局と関わった京都の村方日記の全文テキストが完成された。

また、「古橋家日記」(旧三河国の名主による日記・慶応2年(1866)昭和まで残存)の読解に着手、約1年分を入力作業が出来る状態に整理した。当研究は、農民や庶民日記のうち、歴史研究の対象として充分な史料的内容をもつものについて、(1)まだ活字化されていないが主要な日記を、収集し、解読し、全文テキスト化すること、(2)既刊日記史料の原本に遡り史料価値について検討すること、(3)全文テキスト化した日記の利用・研究方法を検討すること、を課題としている。今年度は昨年にひきつづき研究を進めたが、とくに日記史料の現在における刊行状況の把握に努め、あらためて、注目すべき日記史料の存在を確認し、調査・収集・解読・割付・入力という作業を行ってきた。まず、駿河国駿東郡山之尻村(御殿場市)名主滝口家日記について、入力分と劣化が進んでいる原本との対比検討を行う。昨年解読をはじめた三河国設楽郡稲橋村(愛知県北設楽郡稲武町)名主古橋家日記について、文久三、慶応元から四年までを区切ってデジカメによる収集を行い解読をすすめ、解読したものは入力を済ませた。引き続き明治二年以降が残されている。武蔵国多摩郡連光寺村(多摩市)名主富沢家日記については、すでに入力済の10年分に加えて天保14年、安政26年、明治3年分を入力した。新たに、伊勢国飯野郡射沢村(三重県松阪市)豪商竹川竹斎日記を検討し、入力用に割付し外注して全文テキスト版を作成した。この他、秋田県公文書館蔵の門屋養安日記32冊、長野県東筑摩郡麻績村公民館蔵の葦沢家日記95冊、名古屋市立鶴舞中央図書館蔵の山田千畴日記などの原日記を調査検討してきた。今年度は、収集・入力・原日記調査に重点をおいたので、入力済みの全文テキストからの情報抽出の作業は次年度に行うこととした。農民日記や庶民の日記に関する研究推進を意図した当研究は、現在の研究状況の立ち遅れに影響され、良質で未刊の日記史料に関する史料情報の収集、中身の豊かな農民日記の解読とその入力による全文テキスト化に比重をかけることとなった。今年度の現地での収集・調査は、昨年度に引き続いて愛知県稲武町古橋懐古館にて行った。名主古橋源六郎(暉皃)の書き記した日記のうち明治初年の部分を調査し、収集にあたった。暉皃は、明治元年に三河県、明治2年に伊那県に出仕したので、明治初年は家の日記とは別に出仕時の日記がある。それは、メモのままであるが当時の西三河地方の動向をよく書き記しているので、調査時に解読筆写を進め、デジカメに収めた分は、素読を続けている。また、鹿児島県下の既刊行日記「守屋舎人日帳」は、入手の上内容の上質なことを確認し、現地の調査も行った。その他には現地に直接出かけないで、15の日記について、名称とその変化、筆記者の出身地・階層、日記の内容・年代等を、できるだけ詳細にリストアップする作業を行った。このリストは、「研究成果報告書」の一部に所載する。さて、入力済みの全文テキストから如何に歴史的情報を抽出するかが今年度の課題の一つであったが、この点は東京都多摩市の「富沢家日記」を素材として推進した。すでに入力分10年に5年分を加え、15年分について人物名、地名、事件、交際・信仰など、情報をとりつつある。その具体的な内容は、一部を「幕末維新期の日記史料研究」と題して「立正大学文学部研究紀要」20号に発表した。このような全文テキストから情報を引き出す試みは、いくつもの日記を素材として行ってみる必要がある。さらに歴史的情報抽出の方法を工夫すれば、農民あるいは庶民の日記史料研究をさらに大きく進展させることができるものと考えている。
給配水過程における病原細菌リスク増大に対する自由生活性アメーバの寄与とその制御

本研究では,末端給水栓における微生物リスク管理の強化を目的として,レジオネラ等の病原細菌のリザーバーとして知られる自由生活性アメーバ(FLA)の水道システムにおける生態特性(特に内部寄生細菌叢)を調べるとともに,微生物リスク増大に対するFLAの寄与を評価し,有効なFLA/寄生細菌類の制御方法を提案する。平成30年度は,FLAが検出されやすくなる水質条件を抽出するため,使用頻度の異なる貯水槽水道システムの給水栓から採水し,残留塩素濃度と従属栄養細菌数(HPC)を測定した。同時に,FLAを測定するため試料1 Lを孔径8 umのメンブレンフィルターを用いて濃縮し,熱不活化した大腸菌液を塗布した無栄養寒天培地を用いて30°Cで培養した。また,試料の残留塩素を中和後,1未ろ過試料(FLA共存系)と28 umメンブレンフィルターによるろ過済み試料(FLA非共存系)に分け,それぞれ20°Cと30°Cで1週間静置してFLAの再増殖を比較した(再増殖促進試験)。調査の結果,FLAは19 PFU/Lの濃度で採水直後の試料から検出された。FLAは水温が低下した冬期の試料からも検出され,また残留塩素がほぼ消失した給水栓のみならず,0.4 mg/L超の遊離塩素が残留する試料からも検出された。現在,水道水由来のFLAを分離するための液体培養条件および夾雑細菌・真菌による汚染抑制手順を引き続き検討している。一方,再増殖促進試験の結果,採水直後にFLAが検出されたほぼ全ての未ろ過試料(1)においてFLAプラークの増加が確認された。その増加量は20°Cよりも30°C静置下で大きく,今回検出されたFLAは30°Cでより増殖しやすい種であったと推測される。なお,30°Cに静置した一部のろ過済み試料からもFLAが低濃度で検出され,栄養体のFLAの場合,孔径8 umのメンブレンフィルターでは完全に阻止できない可能性がある。昨年度は,自由生活性アメーバの検出条件を検討するための分離は完了しなかったが,現在引き続き検討中である。しかし,計画2年目後半以降に予定していた精密ろ過膜によるろ過処理の有効性評価については予備回分実験を実施し,本実験に取りかかれる体制を整えたため,おおむね順調と判断した。今後は,水道水からFLAを分離し培養した上で,自家蛍光を指標とした検出条件の予備的検討を行う。予備実験により,FLAの培養時に夾雑細菌の汚染抑制が大きな課題となっており,抗生物質添加のみでは十分な効果が得られないことが判明している。塩素消毒/熱処理によりFLA細胞のシスト化しつつ,夾雑細菌を不活化した上で,さらに抗生物質を組み合わせる等の工夫を行い,細菌汚染を回避する予定である。分離培養によりFLA細胞懸濁液を調製できたら,FLA細胞が有する自家蛍光物質を検出可能な励起波長ー蛍光波長の組み合わせを探索に着手する予定であり,現在は文献調査により候補対象物質の絞り込みを進めている。また,FLA細胞内部に寄生する健康リスクに直結するアメーバ抵抗性細菌(ARB)に関する情報蓄積を目的として,分離したFLA内部の細菌叢の解析準備も併行して進める。一方,平成30年度に予備実験を進めた精密ろ過膜によるFLA除去能強化の有効性評価について,まずはFLAが生息する水道水試料を用いて,予め培養したレジオネラ属細菌(臨床分離株ならびに環境(水道水)分離株)を添加して,経時的にレジオネラ属細菌数の変化を調べることで,FLA除去がレジオネラ生残性に与える効果の比較を進める予定である。また,本研究の最終目的である実浄水場試料を用いた精密ろ過膜処理の有効性評価に向けて,浄水場関係者との協力体制の構築を進めていく。その増加量は20°Cよりも30°

C静置下で大きく,今回検出されたFLAは30°Cでより増殖しやすい種であったと推測される。なお,30°Cに静置した一部のろ過済み試料からもFLAが低濃度で検出され,栄養体のFLAの場合,孔径8 umのメンブレンフィルターでは完全に阻止できない可能性がある。昨年度は,自由生活性アメーバの検出条件を検討するための分離は完了しなかったが,現在引き続き検討中である。しかし,計画2年目後半以降に予定していた精密ろ過膜によるろ過処理の有効性評価については予備回分実験を実施し,本実験に取りかかれる体制を整えたため,おおむね順調と判断した。今後は,水道水からFLAを分離し培養した上で,自家蛍光を指標とした検出条件の予備的検討を行う。予備実験により,FLAの培養時に夾雑細菌の汚染抑制が大きな課題となっており,抗生物質添加のみでは十分な効果が得られないことが判明している。塩素消毒/熱処理によりFLA細胞のシスト化しつつ,夾雑細菌を不活化した上で,さらに抗生物質を組み合わせる等の工夫を行い,細菌汚染を回避する予定である。分離培養によりFLA細胞懸濁液を調製できたら,FLA細胞が有する自家蛍光物質を検出可能な励起波長ー蛍光波長の組み合わせを探索に着手する予定であり,現在は文献調査により候補対象物質の絞り込みを進めている。また,FLA細胞内部に寄生する健康リスクに直結するアメーバ抵抗性細菌(ARB)に関する情報蓄積を目的として,分離したFLA内部の細菌叢の解析準備も併行して進める。一方,平成30年度に予備実験を進めた精密ろ過膜によるFLA除去能強化の有効性評価について,まずはFLAが生息する水道水試料を用いて,予め培養したレジオネラ属細菌(臨床分離株ならびに環境(水道水)分離株)を添加して,経時的にレジオネラ属細菌数の変化を調べることで,FLA除去がレジオネラ生残性に与える効果の比較を進める予定である。また,本研究の最終目的である実浄水場試料を用いた精密ろ過膜処理の有効性評価に向けて,浄水場関係者との協力体制の構築を進めていく。交付決定額が申請額を下回ったため,当初計画していた微粒子カウント式濁度計の購入ができなくなり,次年度使用額が発生した。必要時は他大学の研究者の協力を仰ぎ,測定させていただいているが,機種変更を含めて再度購入可能性を検討する予定である。
二足ロボットの省エネ歩行に関する実験的研究

前年度に提案した「擬似受動歩行システム」の拡張をおこなった。擬似受動歩行システムとは重力を最大限に活かしつつ,小アクチュエータを併用して受動歩行を能動制御するものである。今年度は荷重移動が省エネにどのような影響を及ぼすかに重点を置き,新型機を製作した。重心の上下動,すなわち腰部の上下動に着目し,歩き方を大まかに二パターン用意した。一つは昨年までと同様,遊脚の振り抜きに際して脚を伸縮して腰部の上下動が生じるもの,もう一つは遊脚の伸縮を床との接触回避にのみ使い,腰部を上下動させないものである。比較実験の結果,腰部の上下動を抑えることにより3割近い省エネ効果が認められた。特に上半身の荷重を増やしていった場合,両者の差はさらに拡大することを確認した。今後の人型ロボット等への応用を考えると,後者の優位性を明確に示すことに成功したと言える。さらに上半身の前後動が与える影響についても検証をおこなったが,現段階では明確な省エネ性については確認できないところである。しかしながら上半身の前後動が遊脚の振り抜きの反動となり,外乱の影響を受けにくくなっていることが確認できた。よって実用上においては前後動を併用することは外乱抑圧のためのコスト(計算・エネルギー等)の削減になることが期待できる。なお,今年度の研究を通して,受動歩行に特徴的な「丸い足裏」からの脱却への道筋をつけることができた。これは荷重の観測により適度なトルク入力を行なうことで普通の扁平足裏でも「丸い足裏」と同様の重力作用を得ることが可能であることを数学的に示したものである。適切な設計により,最終的にはバネ要素の付加のみで実現が可能である。実験機の足裏をこれと取り替え,「丸い足裏」と同様の歩行が実現できることを確認し,いわゆる普通の人型ロボットへの適用が楽しみな結果となった。遊脚軌道,および重心位置・姿勢が歩行持続性に与える影響について詳しく調査するために,新たに受動歩行システムを拡張した試作機を制作し,「擬似受動歩行システム」として提案した。このシステムは重力を利用して斜面をアクチュエータ無しで降りる受動歩行というアイデアを平面に拡張したものであり,小パワーのアクチュエータと重力を併用するものである。脚機構,特に膝部分については回転関節タイプと伸縮タイプを比較検討し,エネルギー損失や実機での再現性などの観点から伸縮タイプを採用した。これにともない,脚伸縮によって歩行システムがどのような影響を受けるのかを整理し,定式化した。そして伸縮パターンについて計算機シミュレーションによる検討をおこない,伸縮量にある程度の最適値が存在することや,伸縮周波数は脚長によって決まる基本周波数やその奇数倍波が適していることを発見した。試作機においては,伸縮機構がスムースでなかったり,関節部にがたつきがある場合,適切と思われる伸縮パターンを実現しても歩行は困難であった。このような場合には操作者が伸縮パターンを適宜調整することにより歩行が可能となったが,その調整則には明確な特徴が現れず,解析は困難であった。よって伸縮機構のスムース化やがたつきの低減などの改良を実験機に加えていった。この結果,操作者の調整を必要とせずに安定した歩行を実現することに成功した。また,伸縮量や伸縮周波数などの適正な値も計算機シミュレーションと同様の傾向を示した。加えてロボットの重心位置・姿勢による歩行持続性への影響も検証をおこなった。歩行速度や歩幅が重心の前のめりの度合に依存して大きくなる傾向を確認した。さらに,前のめりの度合(姿勢角)がより小さい場合は,歩行周期が何パターンかに分岐する兆候を示した。これは受動歩行システムに見られるカオス性との関連性が考えられる。
運動による肝臓の代調節機構およびIL-6/STAT3/FGF21の役割の解明

本研究は運動による肝臓の代謝改善の分子機構を、特に運動により骨格筋から分泌されるIL-6と、肝臓で代謝を改善させるSTAT3およびFGF21に着目して明らかにし、運動模倣薬治療の端緒となることを目的とした。その結果、運動は肝臓のIRS-2を上昇させると同時に、STAT3のリン酸化が亢進させること、また肝臓のFGF21の発現が運動によって増加すること、またこれがあらかじめIL-6の中和抗体の投与によりキャンセルされることを見出した。これら運動による肝臓の代謝改善の分子機構を、IL-6、STAT3およびFGF21等に注目し、in vitroおよびin vivoにおいてさらなる解析を行っている。本研究は運動が肝臓の糖代謝や脂質代謝を改善させるメカニズムを明らかにすること、特に運動によって骨格筋から分泌されるIL-6と、肝臓で代謝を改善させる分子の一つであるSTAT3、およびFGF21機能に着目して、運動による肝臓の代謝調節機構を明らかにすることを目的として計画した。そして将来的には、これらの分子および作用経路の治療標的としての可能性を検討し、運動模倣薬の端緒を見出すことを目指している。H26年度我々は、運動が肝臓のIRS-2を上昇させせると同時に、STAT3のリン酸化が亢進しすること、また肝臓のFGF21の発現が運動によって増加すること、またこれがあらかじめIL-6の中和抗体の投与によりキャンセルされることについて、より詳細なデータを集積した。そして、運動によって増加するIL-6による肝臓の代謝改善作用が、STAT-3を介する可能性を検証するため、アルブミンプロモーター下にCreレコンビナーゼを発現するマウスと、STAT3のFloxマウスをかけあわせて、肝臓特異的STAT3欠損マウスを作成した。このマウスを運動させ、肝臓における糖代謝および脂質代謝への影響をみると同時に、FGF21のmRNAおよび蛋白の変化を現在検討中である。また、前述実験系では、生下時より遺伝子が欠損するため、様々な代償的な代謝変化の結果のみを見る可能性があるため、STAT3のFloxマウスにCreレコンビナーゼを発現させるアデノウイルスを静注し、比較的急速に肝臓特異的なSTAT3を欠損させた上で、運動実験を行うことにより、二次的な代謝変化をある程度排除した検討も同時進行させている。また、in vitroにおいては、ラット肝芽腫細胞をレコンビナントIL-6で刺激することにより、糖代謝・脂質代謝の変化にあわせて、FGF21のmRNAおよび蛋白レベルの変化を検討中である。本研究は運動が肝臓の糖代謝や脂質代謝を改善させるメカニズムを明らかにすること、特に運動によって骨格筋から分泌されるIL-6と、肝臓で代謝を改善させる分子の一つであるSTAT3、およびFGF21機能に着目して、運動による肝臓の代謝調節機構を明らかにし、これらの分子および作用経路の治療標的としての可能性を検討し、運動模倣薬の端緒となることを目的とした。H27年度(最終年度)我々は、運動によって増加するIL-6による肝臓の代謝改善作用が、STAT-3を介する可能性をin vivoにおいて検証するため、肝臓特異的STAT3欠損(Alb-Cre:Stat3-flox)マウスを運動させ、肝臓における糖代謝および脂質代謝への影響と、FGF21のmRNAおよび蛋白の変化を検討した。また、STAT3のFloxマウスにCreレコンビナーゼを発現させるアデノウイルスを静注し、比較的急速に肝臓特異的にSTAT3を欠損させることにより、二次的な代謝変化をある程度排除した条件下でも同様の運動実験を行っている。さらに、ラット肝芽腫細胞およびマウス初代培養肝細胞をレコンビナントIL-6で刺激することによる、糖代謝・脂質代謝およびFGF21への影響を検討している。そしてこれらの結果が、Alb-Cre:Stat3-floxマウスからの初代培養肝細胞や、Stat3-floxマウス初代培養肝細胞へのCre発現ウイルスの感染により、STAT3を欠損させた場合、どのように変化するか検討している。本研究では、運動による骨格筋における作用が、肝臓に与える代謝をみるという、in vivoにおける実験が中心となっている。今回、研究の端緒となる初期データは得られていたものの、マウスの運動による効果は、負荷(トレッドミルの勾配、速度)や負荷の継続時間および、負荷後から解析までの時間など、およびマウスの週齢等、様々な条件によって異なり、また実際、データのばらつきも多かった。そこで、解析に最も適した条件、および再現性が安定して得られる条件を確立するため、あえて慎重な検討を行ったうえで、研究をすすめている。