hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自律分散型Ｐ２Ｐトラヒック制御システム

一方,SopCastでは,接続先ピア数は20から50程度,通信スループットは最大で6Mbps程度となることが分かった.また,ザッピングの影響をほとんど受けないことも分かった.以上のように,映像視聴中には同時に20から100程度のピアに接続してデータを受信しているが,接続先ピアの所在地を確認したところ,接続先に地理的局所性はなく,様々な国からほぼランダムにデータを受信していることが分かった.そこで(2)では,P2P型映像配信サービスの通信機能の挙動分析として,他国のピアとの通信に追加遅延時間を挿入する手法を提案し,性能評価を行った.他国のピアとの通信に100ミリ秒から2秒までの追加遅延を挿入した結果,日本国内のピアとの通信比率が増加することが分かった.このことから,追加遅延を挿入することによって,P2P映像配信サービスにより生じるトラヒックを制御し,国際回線を通過する他国との通信トラヒックを削減できることが明らかとなった.なお,同じ実験をフランスでも実施したところ,日本で実施した場合と同じ結果が得られている.当初の計画どおり,1P2P型映像配信サービスの通信機能の挙動分析と,2P2P通信フローを自動的に認識・判定するための通信解析を実施し,所望の研究成果を得ることができた.また,通信機能挙動分析では,遅延挿入以外の方式としてパケット廃棄や帯域制御などの手法についても検討でき,更にはサービス品質に対する評価実験まで実施するなど,当初の予定を上回る研究業績を挙げることができたと考えている.研究業績として,ジャーナル論文1件(電子情報通信学会論文誌採録決定),国際会議4件(INCoS2012 2012年9月,SEATUC Symposium2013年3月,ICIS2013採録決定,SNPD2013採録決定),国内研究会3件(電子情報通信学会CQ研究会QoSワークショップ2012年11月,NS研究会2012年11月,同2013年3月),国内大会6件(電子情報通信学会ソサイエティ大会1件2012年9月,総合大会5件2013年3月)学生発表会1件(電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会2013年3月)の発表を実施した.また,現在2件目となるジャーナル論文の投稿準備中である.当初の計画どおり,(1)P2P型映像配信サービスのトラヒック解析と(2)P2P型映像配信サービスの通信機能の挙動分析を実施し,所望の研究成果を得ることができた.よって,本研究はおおむね順調に進展していると判断できる.研究業績は以下のとおりである.(1)の研究成果として,国際会議1件(WTC2012,2012年3月),国内研究会1件(電子情報通信学会CQ研究会,2011年7月)の発表を実施した.(2)の研究成果として,国内研究会1件(電子情報通信学会NV研究会,2011年11月),国内大会3件(電子情報通信学会総合大会,2012年3月),学生発表会1件(電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会,2012年3月)の発表を実施した.また現在,国際会議論文1件が投稿中であり,ジャーナル論文の投稿準備中である.当初の予定どおり,平成25年度の最大の研究目標は,P2P通信制御を行うルータ間での強調動作を実現するためのシステム開発を実施する.
不眠症に対する自律訓練法の効果研究:薬物療法とのランダム化比較試験

不眠症を訴える心療内科受診者では,受診時に既に睡眠剤を服用していることが多い。また不眠症だけでなく,他の身体疾患を併存していることが多い。このような患者への自律訓練法の効果を検討した。睡眠剤を服用している2名の患者は,ATを日常的に行うことで,薬物の服用を中止,あるいは減量できた。不眠症を抱え,かつ併存症状を有する患者への集団ATでは,症状に関するコントロール感が有意に改善した。不眠症患者の服用している薬物減量に関して,ATは有効な方法であった。またATは患者の症状コントロール感を高めた。ATは不眠症の治療として有効であり,今後RCT等,更なる検討の必要性が示唆された。不眠症外来クリニックに通院する患者に対して,自律訓練法による不眠症の改善効果と服用薬物の減量効果を検討した。治療効果を評価するため,睡眠日誌,ピッツバーグ睡眠質問票,日本語版不眠重症度質問票,Epworth Sleepiness Scale日本語版を用いた。自律訓練法は言語公式と呼ばれる決まった語句を心の中で反復暗唱し,関連する身体感覚に意識を向け続けることで心身のリラックスした状態を得るリラクセーション技法である。6種類の言語公式があり,患者の習得状況に応じて指導公式を増やした。通常の自律訓練法の指導により睡眠の改善が見られた。また薬物の減量効果も示されている。今後,倫理委員会の審査を受け,研究として必要数の患者を集め,治療効果の検討を行う。研究計画が妥当なものか,症例を通じて検討を行ってきた。研究計画では,毎週1回の受診で8週間ほどで治療が終了する予定である。予備的な検討であったため,患者に毎週の受診を求めることが出来ず,治療期間が長くなってしまっていた。実際の本研究では,治療期間などについても,患者の同意を得て行っていくため,予定通り8週間で治療が完了すると考えられる。自律訓練法は『睡眠障害の対応と治療ガイドライン』(第2版)において非薬物療法として取り上げられている心理療法である。段階的に自己暗示をくり返し,リラックスした状態を自ら作り出せるようにし,心身の緊張を解くことで睡眠を促す。このように不眠症状に有効であると紹介されているものの,その実証的な研究論文はほとんどない。不眠に対する非薬物療法としては,認知行動療法がこれまでの研究により有効であるというエビデンスを提示してきている。しかしこの技法は多岐に渡る複雑な方法であるため,現状では実施可能な医療機関が限られている。そこで従来より不眠症の治療として効果的と考えられている自治津訓練法を単独で行った場合の有効性を検討する。本研究では,不眠症外来クリニックに通院する患者に対して,自律訓練法による不眠症の改善効果と服用薬物の減量効果を検討する。通常の自律訓練法の指導により,睡眠の改善が見られた。研究のスタートが遅れたため,治療を適用した患者数が現時点で予定人数に達していない。不眠症に対する自律訓練法(AT)の効果に関して検討した。研究1では,心療内科受診者で多い,既に薬物療法が行われている患者に対しATを指導することが,不眠症の改善,薬物減量に効果があるかどうか検討した。(症例1)は70代の女性で,第5公式を開始した4ヶ月後から睡眠剤減量開始。9ヶ月目で薬物療法終了となった。(症例2)は,AT開始9ヶ月目で薬物の漸減開始(フルニトラゼパム1T→3/4T)。この時期から第3公式以降の訓練を開始し,早朝覚醒の更なる改善が認められた。研究2では,不眠症を抱え,かつ併存症状を有する患者を集団ATにて治療することで,不眠症および併存症状にどのような効果をもたらすかを検討した。対象は不眠症状を訴える患者7名。平均年齢は41.0歳。併存症として4名が疼痛,2名がめまい,1名が動悸・息苦しさを訴えていた。集団ATは2週間に1回,全6回実施し,第2公式まで指導した。治療の前後で抑うつ尺度,不安尺度,ピッツバーグ睡眠質問票,不眠重症度質問票,Epworth眠気尺度,症状に関するコントロール感(010点)の評価を実施した。治療後に併存症状の自覚的改善度を1点4点で評価した。各尺度の治療前後の得点をt検定した結果,症状に関するコントロール感(p<0.01)のみで有意な差が認められた。併存症状の目標達成度の平均値は1.71で達成度は低かった。約3か月のATの実施により,対象者は症状のコントロール感を高めていた。しかし期間内において抑うつと不安,不眠症状,併存症状に有意な改善は示されなかった。不眠症患者の服用している薬物減量に関して,ATは有効な方法であると考えられる。ただし,薬物を服用している患者では,AT前から睡眠に関して一定の改善が見られている。症状のコントロール感を指標とすることで,ATの効果の一部を評価する事が出来た。

不眠症を訴える心療内科受診者では,受診時に既に睡眠剤を服用していることが多い。また不眠症だけでなく,他の身体疾患を併存していることが多い。このような患者への自律訓練法の効果を検討した。睡眠剤を服用している2名の患者は,ATを日常的に行うことで,薬物の服用を中止,あるいは減量できた。不眠症を抱え,かつ併存症状を有する患者への集団ATでは,症状に関するコントロール感が有意に改善した。不眠症患者の服用している薬物減量に関して,ATは有効な方法であった。またATは患者の症状コントロール感を高めた。ATは不眠症の治療として有効であり,今後RCT等,更なる検討の必要性が示唆された。今後,倫理委員会の審査を受け,研究として必要数の患者を集め,治療効果の検討を行う。患者と治療期間や評価方法,治療内容について十分な説明と同意(インフォームドコンセント)を得る。自律訓練法の睡眠薬の減量効果に関する効果研究という目的を果たすため,インフォームドコンセントを得ることは重要な手続きと考えられる。予定の被験者数に達した時点で,統計解析を行い,発表,公表の準備に取りかかる。臨床心理学被験者となる不眠症患者に対する自律訓練法の実施の遅れが生じている。被験者となる不眠症患者に対する自律訓練法の実施の遅れが生じている。被験者の募集を進め,研究を進めていくことで,人件費,謝金をはじめとする支出が生じる。被験者の募集を引き続き進め,研究を進めていくことで,人件費,謝金等の支出が生じる予定である。
外骨格ロボットによるユーザとロボットの相互作用を考慮したマルチタスク運動支援学習

本研究の目的は、ユーザとロボットの相互作用を考慮した外骨格ロボットの運動支援において、未知のタスクに対して汎化的な運動支援を設計することである。汎化的な運動支援において、効率的な学習の枠組みを構築することはきわめて重要である。そこで、ロボットのモデル化を事前に行う必要があると考え、モデル同定に関する研究を行った。また、多様な運動支援のために、多自由度ロボットにおける効率的な運動支援学習に関する研究も行った。まず、外骨格ロボットのモデル化に着目し、ロボットに装着された空圧人工筋のモデル同定に関する研究を行った。本研究では、モデル同定にユーザとロボットの物理的相互作用を用いる手法を提案した。ユーザがロボットを装着し、空圧人工筋に外力を加えることで、より実用的なモデル同定が可能となる。前年度は単関節・1個の同定に着目したが、本年度は複数関節・複数個のモデル同定を可能にした。実験の結果、従来手法に比べ、提案手法はより高い精度を示した。この研究成果は、1件の国内解説論文に採択された。次に、多自由度ロボットの効率的な運動支援学習に関する研究を行った。多自由度ロボットでは、自由度の増加により、学習に必要な時間が増加することが懸念される。本研究では、ユーザとロボットの筋シナジーを抽出し、制御に必要なパラメータの次元を削減する手法を提案した。実験の結果、従来手法をより学習が早く、複数のタスクにおいて被験者の筋負荷をより軽減させることを確認した。この研究成果は、1件の査読付き国際会議に採択、1件の査読無し国際会議で発表された。以上の研究成果により、多自由度外骨格ロボットにおける運動支援学習の枠組みを構築することができた。この枠組みは、汎化運動支援で問題となっていた学習の効率化に大きく貢献し、マルチタスク強化学習を加えることにより汎化運動支援が可能になると期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、ユーザとロボットの相互作用を考慮した外骨格ロボットの運動支援において、未知のタスクに対しても汎化する運動支援を設計することである。この手法は、複数のタスクデータから、共通する運動支援戦略をマルチタスク強化学習で学習し、タスクごとの特徴を示した低次元のパラメータで調整することで、そのタスクに適した運動支援が可能となる。未知のタスクに対しても再学習の必要がなく、効率的に汎化運動支援を学習することができる。本年度は、より効率的な汎化運動支援を学習するために、外骨格ロボットのモデル同定を行った。共通運動支援は複数のタスクから学習されるため、学習に必要な時間が増加することが懸念される。この問題に対して、あらかじめ設計されたロボットのモデルと、運動支援学習を組み合わせることでより効率的な学習が期待できると考えた。そこで、現在外骨格ロボットに使用されており、複雑である空圧人工筋のモデル同定に着目した。空圧人工筋は柔軟で高出力であるが、非線形性がありモデル同定に様々な外力を加える必要がある。従来では、複数のおもりを用いて外力を与えていたが、これらの手法は効率的ではない。本研究では、ユーザとロボットが協調して空圧人工筋のモデル同定を行う手法を提案した。この手法は、アクティブラーニングを用いて、モデルにとって最も情報量の高いデータを取得するためのユーザとロボットの行動を選択する。また、ユーザが適切な行動を行えるように、視覚フィードバックシステムを構築した。提案手法を肘関節空圧人工筋駆動の外骨格ロボットに導入しモデル同定実験を行った結果、従来手法よりも効率的にモデルが同定できることを示した。また、提案手法のモデルは従来使用されているパラメトリックモデルよりも精度が良いことが確認された。この研究成果は査読付き国際会議論文に採択され、発表を行った。本年度は、ユーザとロボットの相互作用を考慮した外骨格ロボットの汎化運動支援の効率的な学習に向けて、空圧人工筋のモデル同定に着目した研究を行った。アクティブラーニングという機械学習技術と視覚フィードバックシステムを用いて、ユーザとロボットが協調して空圧人工筋のモデル同定を行う手法を提案した。提案手法を肘関節駆動外骨格ロボットに導入した結果、従来手法より効率的な同定ができることを示した。この研究結果は査読付き国際会議論文に採択され、発表を行った。以上の理由により、特別研究員の研究進捗状況は期待通り研究が進展していると言える。

多自由度ロボットでは、自由度の増加により、学習に必要な時間が増加することが懸念される。本研究では、ユーザとロボットの筋シナジーを抽出し、制御に必要なパラメータの次元を削減する手法を提案した。実験の結果、従来手法をより学習が早く、複数のタスクにおいて被験者の筋負荷をより軽減させることを確認した。この研究成果は、1件の査読付き国際会議に採択、1件の査読無し国際会議で発表された。以上の研究成果により、多自由度外骨格ロボットにおける運動支援学習の枠組みを構築することができた。この枠組みは、汎化運動支援で問題となっていた学習の効率化に大きく貢献し、マルチタスク強化学習を加えることにより汎化運動支援が可能になると期待される。本年度は、空圧人工筋の協調同定に関する研究を行い、効率的な同定が可能であることを検証した。次年度は、アルゴリズム部分を再検討し、より一般化された手法を実装し、複数の被験者でも有効性が確認できるかを実験する。得られた実験結果をもとに国際論文誌の投稿を予定している。次に、ユーザとロボットが協調して同定した空圧人工筋のモデルを汎化運動支援学習に組み込み、効率的に学習ができるかを検討する。具体的には、空圧人工筋のモデルを加えた上で、ユーザとロボットの相互作用モデルを学習し、マルチタスク強化学習を導入する。提案手法の有効性を検証するために、複数名の被験者実験を行い、未知のタスクにおいてもユーザの負荷が軽減され、効率的に汎化運動支援が学習できるかを検証する。実験の結果をもとに次年度の後半に国際論文誌に投稿する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ネックレス型嗅覚 糸球体複合の構造解析

昨年度の研究結果として、Mab213抗体陽性嗅覚系もラット一次嗅覚系においてネックレス型嗅覚系を形成し、酵素組織化学的染色によるアセチルコリンエステラーゼ(AchE)強陽性糸球体と隣接関係にあり、その陽性構造の嗅球内分布及び嗅上皮内分布も明らかにされた。これらの結果を踏まえ、本年度は、電顕解析により、Mab213陽性ネックレス型糸球体とAchE強陽性糸球体様構造の超微細構造を明らかにした。Wistar系雄ラットを4%パラホルムアルデハイド、0-1.0%グルタールアルデハイド、リン酸緩衝混合液で灌流固定し、ラット嗅球ならびに鼻腔(脱灰標本)の前頭断切片をビブラトームあるいはクライオスタットによる凍結切片を作成後、Mab213抗体を用いた免疫組織化学およびAchEの酵素組織化学に供し、光顕および電顕レベルで検索を行った。鼻腔粘膜においては、Mab213陽性嗅覚受容体細胞は主に鼻腔尾側端背側部、特に鼻甲介のT1周囲および鼻中隔に接した鼻腔天井部に分布しており、その他、散在性に分布する陽性細胞が他の鼻腔後端粘膜にも観察された。嗅球では、最尾側でMab213陽性糸球体が全周を囲むように数珠状にネックレスパターンを呈して分布していた。またこれらMab213陽性糸球体は常にAchE強陽性の糸球体に隣接して存在していた。ネックレス型糸球体はトルイジンブルー染色で他の典型的な糸球体と同様な暗調小結節を有し、AchE強陽性糸球体は、暗調結節を有しない異型糸球体であり、免疫組織化学および酵素組織化学による電顕解析の結果、MAb213陽性嗅神経終末には大型有芯顆粒large dense-cored vesicle(径100-150nm)が豊富に存在しているおり、AchE強陽性糸球体は典型的な一次嗅神経終末が進入していない異型糸球体であることが判明した。これらについて学会発表と論文発表を行った。現在なお、これら糸球体同士の関係をOlfactory Marker Protein(OMP)、hPAX-P2、NCAM、GAD、Calbindin28K、cGMP関連抗原等の免疫組織化学により、比較解析中である。本年度は、Mab213抗体を用いた免疫組織化学により新たに同定されたネックレス型嗅覚系について、ラット一次嗅覚系における受容体細胞および糸球体の分布、アセチルコリンエステラーゼ強陽性の異型糸球体との関係を光学顕微鏡レベルで明らかにすることができた。また、電顕解析により、ネックレス型糸球体の超微細構造も明らかになりつつある。Wistar系雄ラットを4%パラホルムアルデハイド、0-1.0%グルタールアルデハイド、リン酸緩衝混合液で灌流固定し、ラット嗅球ならびに鼻腔(脱灰標本)の前頭断切片をビブラトームあるいはクライオスタットによる凍結切片を作成後、Mab213抗体を用いた免疫組織化学およびアセチルコリンエステラーゼの酵素組織化学に供し、光顕および電顕レベルで検索を行った。またこれらMab213陽性糸球体は常にアセチルコリンエステラーゼ強陽性の糸球体に隣接して存在していた。このネックレス型糸球体はトルイジンブルー染色で他の典型的な糸球体と同様な暗調小結節を有し、免疫電顕による解析の結果、現在、その陽性嗅神経終末には大型有芯顆粒largedense-cored vesicle (径100-150nm)が豊富に存在していることが確認された段階にある。

ネックレス型糸球体はトルイジンブルー染色で他の典型的な糸球体と同様な暗調小結節を有し、AchE強陽性糸球体は、暗調結節を有しない異型糸球体であり、免疫組織化学および酵素組織化学による電顕解析の結果、MAb213陽性嗅神経終末には大型有芯顆粒large dense-cored vesicle(径100-150nm)が豊富に存在しているおり、AchE強陽性糸球体は典型的な一次嗅神経終末が進入していない異型糸球体であることが判明した。これらについて学会発表と論文発表を行った。現在なお、これら糸球体同士の関係をOlfactory Marker Protein(OMP)、hPAX-P2、NCAM、GAD、Calbindin28K、cGMP関連抗原等の免疫組織化学により、比較解析中である。
脳におけるホスホリパーゼDの発現と活性調節

本年度は脳で発現しているホスホリパーゼDのクローニングを行った.酵母,ヒマPLDやヒトPLD1のコンセンサス配列を用いてPCRを行いラット脳,肝臓から計3種のPLDをクローニングし,配列を決定したのち分裂酵母で発現させPLD活性を有することを検証した.一つはヒトで報告されているhPLD1と同じものであったのでrPLD1aと命名した.他の一つはそのスプライスバリアントで38アミノ酸を欠損するものであったのでrPLD1bと命名した.3番目の脳からクローニングされたものは新規の酵素で,PLD1が低分子Gタンパク質,PIP_2にのみ依存したのででrPLD2と命名した.以上により,ホスホリパーゼDはPLD1,PLD2,およびその存在がよく知られている脂肪酸依存性PLDに大別されることが明らかになった.RT-PCRによりPLDの組織分布を調べたところ,脳に存在するPLD1はb型が主で、a型はほとんど検出されないことが判明した.PLD2は脳に強く発現していた.また脂肪酸依存性酵素を精製する過程で酵素を強く阻害する因子が存在することを見出したので精製,同定を行い,それらがリゾホスファチジルセリン,ホスファチジルイノシトール,リゾホスファチジルイノシトールであることを明らかにした.これらのリン脂質は脳に存在するすべてのタイプのPLDをきわめて低濃度で阻害した.本年度は脳で発現しているホスホリパーゼDのクローニングを行った.酵母,ヒマPLDやヒトPLD1のコンセンサス配列を用いてPCRを行いラット脳,肝臓から計3種のPLDをクローニングし,配列を決定したのち分裂酵母で発現させPLD活性を有することを検証した.一つはヒトで報告されているhPLD1と同じものであったのでrPLD1aと命名した.他の一つはそのスプライスバリアントで38アミノ酸を欠損するものであったのでrPLD1bと命名した.3番目の脳からクローニングされたものは新規の酵素で,PLD1が低分子Gタンパク質,PIP_2にのみ依存したのででrPLD2と命名した.以上により,ホスホリパーゼDはPLD1,PLD2,およびその存在がよく知られている脂肪酸依存性PLDに大別されることが明らかになった.RT-PCRによりPLDの組織分布を調べたところ,脳に存在するPLD1はb型が主で、a型はほとんど検出されないことが判明した.PLD2は脳に強く発現していた.また脂肪酸依存性酵素を精製する過程で酵素を強く阻害する因子が存在することを見出したので精製,同定を行い,それらがリゾホスファチジルセリン,ホスファチジルイノシトール,リゾホスファチジルイノシトールであることを明らかにした.これらのリン脂質は脳に存在するすべてのタイプのPLDをきわめて低濃度で阻害した.
超音波を適用した持続可能な衣服洗浄システムの開発に関する基礎的研究

モデル汚れ物質-平板基質-洗浄液から成る系を用いて水系洗浄実験を行った。その結果、超音波の出力および液温が高く、アルカリ剤添加により、いずれの汚れとも洗浄が促進された。界面活性剤添加では、油汚れの洗浄率は増加したが、粒子汚れの洗浄率は低下した。人工汚染布の洗浄実験を行ったところ、モデル洗浄系での実験と同様の結果が得られた。以上の結果から、超音波は布洗浄の機械力として有効で、汚れの種類により洗浄液組成を変える必要があることがわかった。本申請では、洗浄の機械力として超音波を利用した新たな衣服洗浄システム開発のための基礎的研究を行う。初年度は、超音波を用いた固体粒子汚れの洗浄現象を明らかにするため、画像二値化処理機能を利用した洗浄性評価法を確立し、洗浄基質-汚れ物質-洗浄液から成るモデル洗浄系を用いて洗浄実験を行った。モデル洗浄基質にはポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムおよび布(スパン織物)、モデル固体粒子汚れにはサブミクロン大のカーボンブラック粒子を用いた。洗浄液には、超純水およびオゾン水、またこれらに界面活性剤(SDS)や水酸化ナトリウムを添加した水溶液を使用した。粒子は粒子分散液中からフィルムおよび布に付着させた。粒子が付着した基質は、周波数変調式超音波洗浄機により音圧計で出力を監視しながら20分間の間接超音波洗浄をした。洗浄容器の設置位置およびPETフィルムの観察部位は、音圧法とアルミ箔法を用いて洗浄槽内および洗浄容器内のキャビテーションの発生の分布を調べて決めた。その結果、超音波出力が大きくなると洗浄率が増大して洗浄性と機械力のよい対応関係が認められ、アルカリ存在下では洗浄率はわずかに上昇した。このように得られた結果が一般的な知見と矛盾がないことから、二値化処理による洗浄性評価法の妥当性が示された。この評価法を用いて粒子脱離の経時変化を調べたところ、洗浄率は5分で平衡に達していることがわかった。また、フィルム基質ではSDSを添加すると洗浄率は減少し、布では洗浄効果が得られなかった。これらの結果は、SDS添加によりキャビテーション発生が低減したためと考えられ、固体粒子汚れの超音波洗浄ではキャビテーション発生による機械力をコントロールする必要があることがわかった。オゾン水での洗浄では、SDS添加による洗浄率の減少は認められず、他の機能水を含めて洗浄効果について今後更に検討を進める予定である。超音波は軟質表面に吸収されやすいことから,硬質表面の洗浄に向いているとされている.しかしながら,超音波洗浄では大量の洗浄液を必要としないことから,節水が可能で環境負荷を低減できるという利用メリットは大きい.そこで本申請では,洗浄のための機械力として超音波を利用した新たな衣服洗浄システム開発のための基礎的情報を得るためことを目的として研究を行う.本年度は初年度に引き続き,超音波を用いた固体粒子汚れの洗浄現象を明らかにするため,画像二値化処理機能を利用した洗浄性評価システムを用いてモデル洗浄系による洗浄実験を行った.モデル洗浄基質にはポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムおよび布(スパン織物),またモデル固体粒子汚れにはサブミクロン大のカーボンブラック粒子と新たに酸化鉄粒子,油汚れのモデルには着色オレイン酸およびステアリン酸を用いた.洗浄液には,超純水およびアルカリ水溶液,ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)水溶液を使用した.洗浄液の液性を調べるため,pHおよび溶存酸素濃度の測定をした.その結果,超音波強度の指標である音圧5mV以上では,通常の撹拌洗浄に較べて大きな洗浄率が得られ,洗浄平衡に達する時間は5分程度と短時間で洗浄できることがわかった.基質に付着している粒子は,ほとんどが二次粒子として付着しており,粒子径の違いによる洗浄率には大きな差異は認められなかった.また,アルカリ剤添加系では,いずれの汚れも洗浄率が増大し,油汚れは100%近く除去された.界面活性剤添加系では,乳化やローリングアップによる油汚れの除去が促進されるが,固体粒子汚れの洗浄率は著しく減少した.これは,洗浄液の物性(表面張力,粘度など)の変化がキャビテーション強度の低下に影響したものと考えられる.つぎに、カーボンブラックを付着させた人工汚染布および湿式人工汚染布を超音波洗浄したところ,5分程度で洗浄平衡に達し,超音波出力を上げると洗浄効果は高くなった.布からのカーボンブラックの粒子除去には界面活性剤の添加効果はわずかであった.以上の結果から,超音波が汚れ除去に有効な機械力となり得る洗浄条件があることがわかった.今後は,超音波の周波数を変えるなど,布帛洗浄への超音波利用に向けてさらに検討していく予定である.最終年度は、モデル洗浄系を用いた洗浄実験を引き続き行い、初年度より確立してきた画像処理を利用した洗浄性評価システムを用いて洗浄性と洗浄液組成、液性、液温および粒子径との関係について調べた。モデル基質には、ポリェチレンテレフタレート(PET)フィルムを用い、モデル汚れにはカーボンブラック(CB)粒子、オレイン酸、およびステアリン酸を使用した。

また、PET布にモデル汚れを付着させて人工汚染布を作製して洗浄実験を行い、フィルム洗浄と比較検討した。さらに、節水洗濯の研究を進める上での社会的状況を知るため、兵庫県および神戸市が取り組んでいる行政施策や推進活動などについて調べ、国外の洗濯事情を調査した。超音波洗浄は従来の撹拌洗浄に較べてCB粒子およびステアリン酸汚れを極めて効果的に除去し、ステアリン酸汚れではアルカリや界面活性剤の存在下で高いレベルでの洗浄が可能となった。洗浄の温度依存性を調べたところ、CB粒子とステアリン酸は液温の上昇に伴い直線的に洗浄率が増大した。オレイン酸は、25°Cを超えると急激に洗浄率が上昇し、35°Cでほとんど除去されて温度依存性が大きいことがわかった。人工汚染布の超音波洗浄では、PETフィルムに較べて固体粒子汚れおよび油汚れの洗浄率が低いが、音圧を上げることにより洗浄率は高くなり、界面活性剤の添加効果が確認された。生活用水の利用実態調査では、近年の生活者の節水意識、節水機器の普及、および世帯の少人数化などにより、兵庫県および神戸市の水利用量は横ばい状態で、将来的には減少傾向にあることがわかった。これを受けて水道事業は、計画水量を下方修正し、浄水場の建設やダムの整備を取りやめ、太陽光発電設備の整備を計画して温室効果ガスの排出削減、浄水発生土の有効利用などを計画していた。また、節水型ライフスタイルの啓発と普及のための事業を実施しており、節水意識の向上と節水行動の習慣化により使用水量を減らすことができることが報告されていた。国外の洗濯事情を知るため、チューリッヒおよびウィーンで家庭用電気洗濯機や洗濯洗剤の市場調査を行った。
海底科学掘削用ドリルパイプのStick-Slip現象に関する数値解析

本研究ではドリルストリングに発生するStick-Slip現象を予測するための数値解析手法の開発を目的とした。Stick-Slip現象の問題は中立型遅延微分方程式を解く問題に帰着されるが,これを数値的に解くためには,初期履歴の設定およびドリルビットに作用する摩擦トルクの設定という2つの難点が存在する。初期履歴の設定の問題では連続条件に微小な擾乱を加えた初期履歴を与えることで安定なStick-Slipの数値解が得られることを示した。摩擦トルクに関してはトップドライブトルクの計測値から設定する方法を示した。これらの手法を用いれば模型レベルのStick-Slipは精度よく推定できることが分かった。本研究は海洋科学掘削に用いられるドリルパイプのStick-Slip現象の発生を精度よく予測するための数値シミュレーション法を開発すること目的としたものである。本年度は数値シミュレーションコードの基本部分を作成するとともに、シミュレーションの精度を検証するための小型模型実験を実施した。小型模型実験では約1mのテフロン管を用いたドリルパイプ模型を作成した。パイプの上下端にはジャイロセンサーが設置されており、それぞれの位置でのドリルパイプの回転角速度が計測可能である。このドリルパイプ模型をアクリル製の水槽内に設置し、下端を水槽底面に接地させてパイプ上端を一定回転で回転させ、パイプの回転数、パイプの設置荷重を系統的に変化させて、パイプ上下端での回転角速度とパイプ上端での回転トルクを計測した。パイプ上端は一定回転で回転しているにも拘らず、ドリルパイプの下端は接地摩擦の影響で停止とすべりを繰り返すStick-Slip現象が発生し、回転数や設置荷重によってその特性が変化する様子を計測した。一方、本研究で実施した数値シミュレーション法は捩じり振動方程式に基づいて導出される中立型遅延微分方程式を数値的に解くものであるが、接地部の摩擦特性を境界条件として設定する必要がある。摩擦特性は海底地質等の条件に依存するため一般的には予め設定することは難しい。本研究では実海域掘削でも容易にデータ収集が可能なドリルパイプ上端での回転トルクを基に海底での摩擦を推定し、それを数値解析プログラムに組み込むことでドリルパイプのStick-Slip現象を推定する方法を開発した。今回はBalanovの摩擦モデルを用い、このモデルに用いられる数種類のモデルパラメタの値を上端回転トルクから予測してStick-Slip現象の計算を行ったところ概ね実験結果によく一致する結果が得られた。本研究は海洋科学掘削に用いられるドリルパイプのStick-Slip現象の発生を数値シミュレーションによって高精度で予測することを目的としたものである。ドリルパイプ実機は最大で10,000mにおよぶ一方で直径は10cm程度の極細長大管であるため、相対的な曲げおよび捩じり強度は小さい。このためドリルパイプを回転させて海底下を掘削する際、海底下の地質特性によっては、掘削部位であるドリルビット部にドリルパイプの回転を阻害する大きな摩擦トルクが作用し、これに伴って大きな捩じり振動が発生することがわかっている。これはStick-Slipと呼ばれ、取得するコアサンプルの品質低下やドリルビットの破損につながるため、この発生予測が望まれている。昨年度までの研究では中立型遅延微分方程式の数値解法に基づくStick-Slip現象の推定法の開発と模型試験による検証を行った。この手法の特徴は計測されるドリルパイプのトップドライブトルクからドリルビット部に作用する摩擦トルクを推定して数値解析に組み込むことであり、ドリルビット部の回転速度の計算結果は模型試験による計測値におおむね一致することが分かっている。本年度は実機スケールでの数値計算を実施するとともに過去に計測されたドリルパイプ実機のドリルビット部の回転速度の計測値との比較検証を行った。計測結果はサンプリング周波数が大きいため時系列による比較は難しいが、ドリルビットの回転数の変動分布については概ね一致することが分かった。また、海底摩擦トルクの変動の影響を数値解析に取り入れる手法の開発を行い。模型試験結果と矛盾のない計算結果を得た。本年度の研究の達成目標は昨年度までに開発を行ったドリルパイプのStick-Slip現象を予測するための数値解析法をドリルパイプ実機に適用し、その数値解析結果の検証を行うことである。計算対象としたドリルパイプは地球深部探査船「ちきゅう」に搭載されたドリルパイプの実機と同形状で掘削深度は3,200mとしている。この深度での掘削については過去にドリルビットの回転数の時間変化が計測されており比較検証対象として適している。なお、数値解析に必要な海底摩擦トルクの与え方については、昨年度までに模型レベルの計算のために開発したものと同じものを用いた。実機を対象とした数値解析結果は模型試験レベルのスケールと挙動が大きく異なり、ドリルビットの時間変動が極めて激しくなることが分かった。一方、ドリルビットの回転速度の計測結果はサンプリング周波数が1、すなわち1秒に1回の計測となっているため時系列を直接比較することはできないが、回転速度の変動振幅、有義値など基本的な量は概ね一致することが分かった。これにより当初の目的であった実機を対象とする数値解析の実施は達成しており、本研究は概ね順調に進展していると判断できる。ただし、実機の数値シミュレーション結果についてはより詳細な検証が必要である。ドリルビットの回転速度の変動振幅や有義値はよく一致するものの、周波数解析を行った結果は実験と計算に差が見られるためこの理由について明らかにし、より高精度な数値シミュレーション法を開発していく予定である。海洋科学掘削は地震の発生予測や海底資源の調査等を目的に行われる。

海底を掘削するためのドリルパイプは最長で10,000mを超える長大管であり相対的に曲げおよび捩じり剛性が低くなるため大規模な変形が発生する。特に捩じりに関してはStick-Slipと呼ばれる大きな捩じり振動が発生することが知られており、掘削効率を低下させる要因となっている。本研究はこのStick-Slip現象を数値解析によって予測する手法の開発を行ったものである。この数値解析手法の難点は2点に集約できる。第1点は初期履歴の問題である。Stick-Slipの数値解析は中立型遅延微分方程式(NDDE)を解く問題に帰着できるがNDDEを解く場合、初期値ではなく初期履歴の設定が求められる。本研究では解の初期履歴依存性を系統的に調査し、導関数があらゆる時間で連続となる条件を満たす初期履歴にわずかな擾乱を加えたものを設定すると観測結果によく一致するStick-Slipが数値解として得られることを示した。第2点はドリルビットに作用するトルクの設定の問題である。ドリルビットは深い海底下にあるため、それに作用する力を推定することは困難である。それにも関わらずドリルビットに作用するトルクは数値解析上の境界条件となっており、その設定は不可欠である。そこで実際の掘削時には計測可能なトップドライブトルク(ドリルパイプ上端を回転させるために必要なトルク)を参考に数値解析結果がそれに一致するようにドリルビットに作用すうるトルクを決定する手法を示した。本研究の方法でStick-Slipの解析を行ったところ、テフロン管を用いた1mのドリルパイプ模型による計測結果とよく一致することが分かった。またドリルパイプ実機の計測結果と比較したところ、Slipが過大に計算されるものの定性的にはよい一致を示すことが分かった。本研究ではドリルストリングに発生するStick-Slip現象を予測するための数値解析手法の開発を目的とした。Stick-Slip現象の問題は中立型遅延微分方程式を解く問題に帰着されるが,これを数値的に解くためには,初期履歴の設定およびドリルビットに作用する摩擦トルクの設定という2つの難点が存在する。初期履歴の設定の問題では連続条件に微小な擾乱を加えた初期履歴を与えることで安定なStick-Slipの数値解が得られることを示した。摩擦トルクに関してはトップドライブトルクの計測値から設定する方法を示した。これらの手法を用いれば模型レベルのStick-Slipは精度よく推定できることが分かった。本年度の研究の達成目標は、ドリルパイプのStick-Slip現象を推定するための数値シミュレーション法の基本部分の開発を実施するとともに、同現象の模型実験を実施することで数値シミュレーション法の検証データを収集することである。このためにドリルパイプの小型模型実験装置を作成し、ドリルパイプ上下端での回転速度をジャイロセンサーで計測するとともに、それに概ねそれに同期したパイプ上端での回転トルクも計測した。
ニコチンの意思決定に与える影響と創薬標的としてのニコチン受容体

喫煙(ニコチン)は、依存症という副作用を持つ反面、精神症状を鎮静化する作用を併せ持つことから、創薬標的としてのニコチン受容体の有用性が指摘されている。本研究では、ニコチンの意思決定への影響、覚せい剤誘発意思決定障害に対するニコチンの治療効果、意思決定に関与する神経回路網におけるニコチン受容体の役割について検討した。その結果、ギャンブル試験では、ニコチン投与は意思決定に大きな影響をあたえないこと、ニコチン投与は覚せい剤誘発意思決定障害を緩解させることを証明した。その作用機序は不明であるが、少なくとも精神疾患で見られる意思決定障害の創薬ターゲットとして、ニコチン受容体が有用である可能性を示した。ニコチンはタバコの主成分であり、日々の行動・意思決定に関与する認知、注意、作業記憶、動機づけ、予測、衝動性などの心理的過程に影響する。それゆえ、依存症という副作用を持つ反面、精神症状を鎮静化する作用を併せ持つこと(ニコチンの二面性効果)から、創薬標的としてのニコチン受容体の有用性が指摘されている。そこで本研究では、ニコチンが意思決定に与える影響と創薬標的としてのニコチン受容体の意義について検討する。今年度は、当研究室で確立した小動物用ギャンブル試験法を用いて、ニコチンの意思決定への影響について行動薬理学的に検討した。ヒトの意思決定の検査に用いられているIowa gamblingtask課題を参考にして、8方向放射状迷路を用いた小動物用ギャンブルテストを開発した。ハイリスク・ハイリターンとローリスク・ローリターンの確率で大報酬(7個の餌ペレット)もしくは罰(キニン入り餌ペレット)が与えられる2つのアームを設定し、各アームの選択率から意思決定を判断する。正常動物は高い確率でローリスク・ローリターンアームを選択することを確認している。ニコチンの効果を見るために、ラットにニコチン0.3-0.6mg/kgの用量で投与した。急性投与の場合、ギャンブル試験の前に投与した。慢性投与の場合、ニコチンを1日1回30回投与することで、ニコチン依存ラットを作製した。その結果、ニコチンを急性あるいは慢性投与したラットはコントロールラットと比較して、意思決定・選択行動に大きな変化はなかった。このことから、来年度は、意思決定異常モデル動物に対するニコチンの効果について検討する予定である。本研究では、ニコチンが意思決定に与える影響と創薬標的としてのニコチン受容体の意義について検討する。昨年度はニコチンを急性投与あるいは慢性投与したラットはコントロールラットと比較して、意思決定に大きな変化がないことを報告した。今年度は覚せい剤誘発意思決定異常に対するニコチンの効果について検討した。その結果、ニコチンは意思決定異常を緩解させることを見出し、その効果は予期せぬ損失に対いする衝動的な行動を抑制することによることを見つけた。来年度は、選択的ニコチン受容体作用薬の効果について検討する。本研究では、嗜好品(ニコチン)の意思決定への影響、創薬標的としてのニコチン受容体の意義について検討する。これにより、新しい観点から創薬標的としてのニコチン受容体の有用性を証明することで、精神疾患の治療戦略に挑戦する。平成25年度は、ニコチンを急性投与あるいは慢性投与したラットはコントロールラットと比較して、意思決定に大きな変化がないことを証明した。平成26年度は、ニコチン投与は覚せい剤誘発意思決定異常に対して緩解作用を示すことを証明した。最終年度はニコチンの緩解作用に関わる脳領域についてc-Fosマッピングにより検討した。その結果、ニコチンの慢性投与は有意でないものの、側坐核におけるc-Fos発現の増加を引き起こした。しかし、意思決定異常を示した覚せい剤依存ラットの側坐核、線条体、島皮質において、c-Fos発現の有意な増加が見られなかったことから、ニコチンの緩解作用に関わる標的脳領域を特定できなかった。この原因は、染色方法の違いと、行動の個体間のバラツキによるものと考えている。以上、研究期間全体をとおして、本行動タスクでは、ニコチン単独では意思決定に大きな影響を与えないこと、ニコチンが覚せい剤誘発意思決定異常を緩解させることを証明した。その作用機序は不明であるが、少なくとも、意思決定障害におけるニコチンおよびニコチン受容体の意義は証明できたと考えられる。

その結果、ギャンブル試験では、ニコチン投与は意思決定に大きな影響をあたえないこと、ニコチン投与は覚せい剤誘発意思決定障害を緩解させることを証明した。その作用機序は不明であるが、少なくとも精神疾患で見られる意思決定障害の創薬ターゲットとして、ニコチン受容体が有用である可能性を示した。おおむね順調である。ただ、今年度中にニコチンの意思決定障害緩解作用の標的脳領域を見つける予定であったが、個体間のばらつきにより、有意な結果を得るまでに至っていない。現在、例数を追加して再現性を得るための生化学的実験を行っている。薬理系薬学ニコチンの意思決定異常緩解作用の責任脳領域を明らかにする。また、覚せい剤誘発意思決定異常に対する選択的ニコチン受容体作用薬の効果について検討する。先行論文によれば、ニコチンは意思決定異常を誘発すると報告されていたが、本研究タスクにおいては、そのような異常が見られなかった。用量の問題は残されているが、予想に反した結果だといえる。この理由の一つに、個体間のばらつきが挙げられる。現在、再現性が良くなるように行動解析システムを見直し、新たに構築できるように進めている。実験内容を工夫することで、当初の予定していた必要見込み額より少なく済んだため、来年度に繰り越すこととした。我々が独自に発見した覚せい剤誘発意思決定異常モデルラットに対するニコチンの効果について検討する。またその時の、脳内の責任部位についても検討する。追加実験や論文作成費に使用する予定でいる。
網膜芽細胞腫タンパク質RBとヒストン脱メチル化酵素複合体による細胞系譜制御機構

網膜芽細胞腫タンパク質RBが間葉系細胞を特定の細胞系譜に誘導する分子機序について検討した。特に研究代表者らがRB結合性タンパク質として見出したヒストン脱メチル化酵素補助因子(CoDM)とRBの協調的作用について解析を行った。In vitroの脂肪前駆細胞の分化誘導系を用いてRB/CoDMが成熟脂肪細胞形成に必要であることを明らかにした。CoDMはヒストン脱メチル化酵素HDMの酵素活性に必須な因子であるが、本課題では、RB、CoDM及びHDMがヒストン脱メチル化を介してエネルギー消費遺伝子の発現を抑制していることを発見した。これらの知見は、RBが細胞内エネルギー代謝を転写レベルで制御することにより細胞系譜制御に寄与している可能性を示唆している。網膜芽細胞腫タンパク質RB及びヒストン脱メチル化酵素HDMによる遺伝子発現調節が、脂肪細胞分化及び機能に及ぼす影響について研究を実施し、以下の項目を明らかにした。HDMの補助因子であり、且つRBと結合する分子であるCoDMが脂肪細胞系譜で発現しており、マウス胎児線維芽細胞において脂肪細胞分化に伴いCoDMの発現が誘導されることを見出した。また、3T3-L1脂肪前駆細胞において、HDM、CoDM、RBのいずれをノックダウンした場合でも細胞内脂肪の蓄積が抑制された。これらのことから、RB-HDM複合体は脂肪前駆細胞が脂肪滴を蓄積する成熟脂肪細胞に転換する過程に重要な役割をもつことが示唆された。RB-HDM複合体は、クロマチン構造変換を伴う遺伝子発現制御に関与すると予想されたため、前述のCoDM又はRBをノックダウンした3T3-L1脂肪細胞を用いて、標的遺伝子の網羅的検索をcDNAマイクロアレイにて実施した。その結果、ミトコンドリア内エネルギー消費に関わる遺伝子群がRB-HDM複合体の転写抑制の標的となっていることが明らかとなった。このうちのひとつであるRTG-1遺伝子のプロモーターをルシフェラーゼ遺伝子に連結し、レポーター遺伝子試験を実施したところ、そのプロモーター活性がRB-HDM複合体により調節されていることが示された。これらの結果から、RB-CoDMは脂肪細胞内のエネルギー消費を抑制することにより、細胞内脂肪蓄積を促進している可能性が示唆された。前年度に網膜芽細胞腫タンパク質RBとヒストン脱メチル化酵素HDMが共役して脂肪細胞における脂肪蓄積を促進することを明らかにした。今年度は、脂肪蓄積制御におけるRB-HDMの作用機序を検討した。1. HDMによるエネルギー消費の制御前年度にcDNAマイクロアレイを用いて、HDMノックダウン脂肪細胞ではエネルギー消費遺伝子が高発現していることを見出した。本年度は、これら遺伝子のHDMによる制御機構を検討した。クロマチン免疫沈降法により、いくつかのエネルギー消費遺伝子のプロモーター領域にHDM及びその補助因子CoDMが結合していることを脂肪細胞を用いて確認した。さらにHDM、CoDM及びRBのいずれをノックダウンした時でもエネルギー消費遺伝子プロモーターのヒストンメチル化が亢進していることを発見した。これらのことから、RB-HDM複合体はエネルギー消費遺伝子のヒストン脱メチル化を介してその転写を抑制することにより、脂肪蓄積を促進している可能性が示唆された。2.マウスにおけるHDMの発現解析生体内におけるHDMの挙動を検討する目的で、HDM及びその補助因子CoDMのマウス組織(肝臓、骨格筋、精巣周囲白色脂肪及び褐色脂肪)における発現をmRNA及びタンパク質レベルで解析した。HDM及びCoDM共に脂肪組織で高発現を示し、CoDMは白色脂肪組織で高発現を示した。さらに、高脂肪食給与により肥満を発症したマウスにおいてはHDM、CoDM共に顕著に高発現を示すことを見出した。これらのことから、HDM複合体はin vitro試験で示唆されたように白色脂肪組織で脂肪蓄積に寄与していると共に、肥満病態に関与している可能性が示唆された。以上のことから、RB-HDM複合体はエネルギー消費を転写レベルで制御することにより脂肪組織の脂質代謝に寄与していることが示唆された。
がん細胞により活性化される標的間質細胞の同定と間質誘導機構の解明

がんの発育進展にはがん細胞とがんを構成する間質細胞との相互作用が重要な枠割を果たしていることがこれまでの研究で明内なってきている。また、実際のヒトがん組織において、がんを構成する間質線維芽細胞の増殖能はがん患者の予後に相関しがん悪性度を規定する因子の一つであることをこれまでに報告してきている。本研究ではがん間質形成に骨髄由来細胞がどの程度関わるかを明らかにする目的で、様々なヒトがん細胞を用いた検討を行うために、Rag1遺伝子欠失GFP遺伝子導入マウスを作製し、その骨髄細胞をSCIDマウスに移植し、同マウスに移植した間質形成能の異なる様々なヒトがん由来細胞が形成する間質細胞の骨髄細胞の役割を検討し以下の結果を得た。1)Rag1遺伝子欠失GFP遺伝子導入マウスの作製が出来た。また同マウスの骨髄細胞のSCIDマウスヘの移植は5Gyの放射線照射によりほぼ90%以上の骨髄細胞が変換され、骨髄移植動物モデルとして用いることが可能と考えられた。本骨髄移植SCIDマウスに膵臓がん、大腸がん、乳がん血球由来ヒト腫瘍細胞株を移植し、そのがん間質形成能と骨髄由来細胞の形質を確認できた。2)ヒト膵がん、乳がん、大腸がんそして血球由来腫瘍細胞の順でマウス皮下に間質形成が認められた。各がんの間質形成には骨髄細胞由来血管内皮細胞、線維芽細胞が様々な割合で関与していることが示された。これらの結果は、がんの間質は様々な起源を有する細胞により構成されていることが初めて示された。3)がん問質細胞の増殖能を検索したところ、骨髄由来線維芽細胞の増殖能は骨髄以外由来線維芽細胞に比べて有意に高いことが示された。これら結果は、がん間質を構成する間質線維芽細胞のなかでがんの悪性に関わると考えられる線維芽細胞は骨髄由来である可能性が示された。がんの発育進展にはがん細胞と間質細胞との相互作用が重要な役割を果たしている。がん間質を構成とする新生血管や線維芽細胞の細胞由来とそのがん間質誘導機構を解明する目的で本年度は動物モデルならびに試験管内モデル作製を試み以下の結果を得た。1)Lac Z遺伝子を導入されたマウス(B6129-TgR26Sor)由来骨髄細胞を非標識B6マウスに移植し骨髄細胞だけがLac Zにて標識されているマウスモデルを作製した。このマウスに同系マウス由来のLew islung carcinomacell lineを移植してがん細胞により間質を誘導させ、がん細胞による間質誘導に骨髄由来の細胞が誘導されているかを検討した。Low is lungcarcinoma細胞の間質形成能は一般に乏しく、間質細胞は、ほとんど血管細胞で構成されていた。また、このがん細胞が誘導する間質血管細胞の一部はLac Z陽性であり、これらの結果よりがん新生血管の一部は骨髄由来であることが示された。2)種々のヒトがん細胞株を用いて間質誘導機構の違いとその標的細胞を同定する目的で免疫不全マウスであるRAG-1遺伝子欠失マウスを改変しRAG-1遺伝欠失Lac Z遺伝子導入マウスを作製した。同マウスを用いて多種のヒトがん細胞株を移植するとがん細胞株の種類に応じて間質形成能が異なることを組織学的に確認することができた。これらの結果より、本動物モデルにより各がん細胞株による間質誘導機構の違いを検討することが可能になると考えられた。

3)動物実験モデルで用いたがん細胞とその組織から得られた間質細胞を用いて、試験管内で間質誘導能についての検討のための試験管内モデルの作製を開始した。がんの発育進展にはがん細胞とがんを構成する間質細胞との相互作用が重要な役割を果たしていることが、これまでの研究により、明らかになってきている。また、実際のヒトがん組織において、がんを構成する間質線維芽細胞の増殖能はがん患者の予後に相関し、がん悪性度を規定する因子の一つであることをこれまでに報告している。今年度は、がん間質形成に骨髄由来細胞がどの程度関わるかを明らかにする目的で、Rag-1遺伝子欠失GFP導入マウスの骨髄をSCIDマウスに移植し、同マウスに移植した間質形成能の異なるヒトがん細胞の形成する間質における骨髄細胞の役割を検討し以下の結果を得た。1)Rag1遺伝子欠失GFP遺伝子導入マウスのSCIDマウスへの骨髄移植はSCIDマウスを5Gy放射線照射によりほぼ90%以上の骨髄が変換され、骨髄移植動物モデルとして用いることが可能と考えられた。本骨髄移植SCIDマウスに膵臓がん、大腸がん、乳がんそして血球由来腫瘍細胞株を皮下に移植しそのがん間質の出来方を検索し、また同時に骨髄由来の細胞が各主眼の間質形成に関わっているかを明らかにした。2)ヒト膵がん、乳がん、大腸がんそして血球由来腫瘍細胞の順でマウス皮下に間質形成が認められた。各がんの間質形成には骨髄細胞由来血管内皮細胞、線維芽細胞が様々な割合で関与していることが示された。以上の結果は、がんの間質は様々な起源を有する細胞により構成されていることが初めて示された。3)がん間質細胞の増殖能を検索したところ、骨髄由来の線維芽細胞の増殖能は骨髄以外由来線維芽細胞に比べて有意に高いことが示された。これらの結果は、がん間質を構成する間質線維芽細胞のなかで、増殖能を有しかつがんの悪性度に関わる線維芽細胞は骨髄由来の可能性が高いことが初めて示された。