hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵臓のアミラーゼ分泌におけるコレシストキニンの細胞内情報伝達系の制御機構研究

膵臓のアミラーゼ分泌におけるコレシストキニン(CCK)の細胞内情報伝達系制御機構の解明を目的とし、前年度に、先天的にCCK-A receptor遺伝子を欠損するOLETFラットとそのコントロールであるLETOラットの膵腺房細胞またはその細胞膜画分を用いて種々の刺激に対するアミラーゼ分泌能、cyclic AMP(cAMP)産生能を比較した。その結果、dibutyryl cAMPに対するアミラーゼ分泌能、forskolinに対するcAMP産生能に関しては有意な差が認められなかったが、NaFに対するミラーゼ分泌能、cAMP産生能はOLETFラットにおいて増強されていることがわかった。これらのことから、両ラットの膵腺房細胞におけるGTP結合蛋白質の発現量が異なる可能性が考えられた。本年度は、両ラットの機能的相違(アミラーゼ分泌能、cAMP産生能)とGTP結合蛋白質の発現量との関係をさらに明らかにするため、両ラットの膵臓から細胞膜画分を調製し、Western blot analysisによりGsα、Giα、Gβの発現量を比較した。膵臓の細胞膜画分のWestern blot analysisを行ったところ、両ラットの膵臓におけるGsαおよびGiαの発現量には有意な差が認められなかったが、GβはOLETFラットよりもLETOラットにおいてより多く発現されていることがわかった。これらの結果から、両ラットのアミラーゼ分泌能、cAMP産生能の違いはGβの発現量の違いに起因し、膵腺房細胞においてGβがNaFによるcAMPの産生に抑制的に働き、アミラーゼ分泌を抑制することが示唆された。また、CCKは膵臓におけるGβの発現量を調節することによりアミラーゼ分泌を制御している可能性が考えられた。膵臓のアミラーゼ分泌におけるコレシストキニン(CCK)の細胞内情報伝達系制御機構の解明を目的とし、先天的にCCK-A receptor遺伝子を欠損するOLETFラットとそのコントロールであるLETOラットの膵腺房を用いて種々の刺激に対するアミラーゼ分泌反応を比較した。cAMPカスケードを介してアミラーゼ分泌を促進するセクレチン、vasoactive intestinal polypeptideに対する作用は両ラット間に違いは認められず、それぞれのペプチドとホスホジエステラーゼ阻害薬3-isobutyl-1-methylxanthineとを同時に用いた実験においても違いは認められなかった。一方、イノシトールリン脂質カスケードを介してアミラーゼ分泌を促進するアセチルコリンのアゴニスト(carbachol)、neuromedin Cに対してはOLETFラットの方が強い反応性を示した。また、カルシウムイオノフォアであるA23187、アデニレートシクラーゼに直接作用するforskolin、cAMPの非水解性アナログであるdibutyryl cAMPにおいては違いは認められなかったが、GTP結合蛋白質活性化作用を有するNaFに対するアミラーゼ分泌能はOLETFラットの方が有意に強かった。さらに詳細な検討を行うため、膵腺房細胞の細胞膜を調製し、種々の刺激に対するcAMP産生能を調べた。セクレチン、vasoactive intestinal polypeptide、forskolinに対する作用は両ラット間で違いは認められなかったが、NaF、GTPの非水解性アナログである5^1-guanylyimidodiphosphateに対する作用はOLETFラットの方が有意に強かった。また、carbachol、neuromedin C、NaFを用いて膵腺房細胞内のCa濃度変化を測定したが、両ラット間で違いは認められなかった。以上の結果から両ラットの膵腺房細胞のGTP結合蛋白質に量的違いの存在すること、ジアシルグリセロールを介する経路にも機能的な違いの存在することが示唆された。
黒毛和種牛の発育に伴う栄養生理学的特性の解明

【目的】黒毛和種牛(肉用種)の形態生理学的特徴として、ホルスタイン種牛(乳用牛)に比べて筋肉内へ脂肪が入りやすいことが知られているが、慣行飼養条件下においた黒毛和種牛とホルスタイン種牛を同時期で品種間比較した場合、黒毛和種牛の成長速度が小さいため、成熟期に到達するまでに多くの時間を要し、成熟時でも骨格が小型になる短所がある。この原因の一つに、糖代謝や窒素代謝に品種間で違いがあると想定されるため、同位元素希釈法を用いて体内におけるこれら代謝を定量的に解析した。本年度は、【方法】哺乳期の黒毛和種雄子牛6頭及びホルスタイン種雄子牛9頭に対して、生後1週齢から6時間間隔で均等量哺乳を実施し、馴致開始10日後から安定同位体標識尿素注入実験と、12-13週齢と6ヶ月齢の各12日間に、ベルトコンベアー式自動給餌装置を使用して濃厚飼料を2時間おきに均等給与して、哺乳期と同様に、尿素注入実験を実施した。更に、コレシストキニン(CCK-8:300pmol/kgBW)を18時間絶食させた哺乳期のこれら供試牛に頸静脈投与することにより、血漿中の成長ホルモン(GH)及びインスリン(INS)濃度に及ぼす変化について調査を行った。【結果】<安定同位体標識尿素注入実験>黒毛和種牛の尿素プールサイズは全ての供試ステージにおいて、同時期のホルスタイン種牛のサイズに比べ低くなった。また、尿素代謝回転速度は哺乳期、6ヶ月齢では類似した値を示したが、12-13週齢で黒毛和種牛の方が高くなった。<CCK-8静脈投与実験>哺乳期における黒毛和種牛の血漿GH濃度はCCK-8投与30分後から上昇し、以後低下したが、ホルスタイン種牛では投与45分後から緩やかに上昇した。一方、血漿INS濃度はCCK-8を投与しても大きな変化は認められなかった。以上の結果から、離乳後の反劉胃の機能が発達、確立していく時期に、窒素代謝の回転速度の品種間差異が成長速度に影響を与えている可能性があり、また、絶食下の2品種に摂食調節機構に大きく関連するCCKを投与した場合、品種によってGH反応に差異を生じることから、この差異が摂食調節機構に影響を与えている可能性があると示唆される。【目的】我が国において主力肉用牛として飼養されている黒毛和種牛は、ホルスタイン種牛(乳用牛)に比べて筋肉内へ脂肪が入りやすい反面、同齢において黒毛和種牛とホルスタイン種牛を比較した場合、黒毛和種牛の成長速度が小さいため、成熟期に到達するまでに多くの時間を要し、成熟時でも骨格が小型になる短所がある。この原因に、成長ホルモン、インスリン等の内分泌能に違いがあるほかに、糖代謝や窒素代謝にも品種間で違いがあると想定されるため、同位元素希釈法を用いて体内におけるグルコース及び窒素代謝を定量的に解析した。【方法】哺乳期の黒毛和種牛及びホルスタイン種牛各5頭に対して、生後1週齢から6時間間隔で均等量哺乳を実施し、馴致開始10日後から安定同位体標識グルコース注入実験、安定同位体標識尿素注入実験をそれぞれ実施した。更に、反芻胃移行期である13-14週齢において、注入実験開始10日前から自動給餌装置使用による濃厚飼料の均等量給与(2時間間隔)を実施し、哺乳期と同様に、安定同位体標識グルコース、尿素の注入実験を各々実施した。【結果】<糖代謝>哺乳期における黒毛和種牛のグルコース代謝回転速度平均値は14.69mg/min・kgで、ホルスタイン種と類似した値を示したが、反芻胃移行期における黒毛和種牛のグルコース代謝回転速度平均値はホルスタイン種よりも高い値を示した。<窒素代謝>哺乳期、反芻胃移行期の黒毛和種牛におけるリサイクル尿素の代謝回転速度はともにホルスタイン種牛より高い値を示した。また、血漿中の尿素態窒素基礎値も同一ステージで比較した場合、黒毛和種牛の方が高値を示した。以上の結果から、糖および窒素代謝に関係するこれらパラメータの違いが発育速度の品種間差異に影響を与えている可能性があると推察される。

更に、コレシストキニン(CCK-8:300pmol/kgBW)を18時間絶食させた哺乳期のこれら供試牛に頸静脈投与することにより、血漿中の成長ホルモン(GH)及びインスリン(INS)濃度に及ぼす変化について調査を行った。【結果】<安定同位体標識尿素注入実験>黒毛和種牛の尿素プールサイズは全ての供試ステージにおいて、同時期のホルスタイン種牛のサイズに比べ低くなった。また、尿素代謝回転速度は哺乳期、6ヶ月齢では類似した値を示したが、12-13週齢で黒毛和種牛の方が高くなった。<CCK-8静脈投与実験>哺乳期における黒毛和種牛の血漿GH濃度はCCK-8投与30分後から上昇し、以後低下したが、ホルスタイン種牛では投与45分後から緩やかに上昇した。一方、血漿INS濃度はCCK-8を投与しても大きな変化は認められなかった。以上の結果から、離乳後の反劉胃の機能が発達、確立していく時期に、窒素代謝の回転速度の品種間差異が成長速度に影響を与えている可能性があり、また、絶食下の2品種に摂食調節機構に大きく関連するCCKを投与した場合、品種によってGH反応に差異を生じることから、この差異が摂食調節機構に影響を与えている可能性があると示唆される。
ランキンパネル法の高度化による実海域船舶耐航性能計算システムの構築と実用化

周波数領域ランキンパネル法を,流体・構造連成解析を含む実海域船舶耐航性能計算プログラムでのコア計算法とするために,全ての周波数や速度ゼロを含む実用範囲の船速に対して高精度の計算ができるように高度化を図った。また,船体運動方程式における動的流体力に対する非線形性について実験的に調べ,heaveとpitchの連成流体力における非線形性が船体運動の非線形性に重要な役割を果たしていることを明らかにし,それを考慮した計算法について検討した。さらに,船体運動,抵抗増加,非定常波形などの計測と同時に,224個のFBG圧力センサーを用いた船体表面圧力の計測を行い,非定常圧力の船体表面分布を得ることに成功した。1.高次要素を用いたランキンパネル法による船舶耐航性能計算プログラムの開発:周波数領域での線形理論に基づくランキンパネル法における未知数を局所パネル座標での高次多項式で表し,パネル内での必要な積分をすべて解析的に積分できるよう定式化を行った。それを高次境界要素法の計算プログラムに組み込んでいるが,まだ完成に至っていない。パネル内で解析的に積分した式は複雑であり,その正しさ並びに計算効率の良さを確認するために,数値積分による計算結果との比較を行う準備も始めている。2.船舶耐航性評価に必要な多項目同時計測水槽実験:肥大船型としてバルク船模型を製作し,自由表面上での非定常波形,船側波形,船首近傍並びに船体中央での船体表面圧力,船体運動,抵抗増加の多項目同時計測を正面規則波中で実施した。実験は,九州大学応用力学研究所の水槽にて,大阪大学・広島大学の共同で行った。その計測結果と従来のコンスタント・ランキンパネル法による計算結果並びに細長船理論による計算結果を比較し,diffraction問題での非定常波形において両者に大きな違いがあることを確認した。3.ランキンパネル法を用いた流体・構造連成解析法に関する研究:学生の修士論文研究として以前からこの研究を行っているが,有限要素法による弾性変形固有モードの計算結果とランキンパネル法に基づく境界要素法の数値計算連結処理部分に,まだ幾つかの問題点が残されている。その解決並びに既に論文として公表されている浮体の弾性変形に関する実験値との比較・検証を引き続き行っている。また,周波数領域での線形理論による動的流体力を使ってメモリー影響関数を求め,復原力,Froude-Krylov力は入射波の水面上まで時々刻々積分して求めるという弱非線形の時間領域計算法を計算プログラムに組み込んだ。それを流体構造連成問題まで拡張することが今後の課題である。1.ランキンパネル法による船舶耐航性能計算プログラムの開発・改良:昨年度に引き続き,高次要素ランキンパネル法による計算プログラムの開発を行った。境界条件を満たす点とパネル内の積分点が離れている場合には解析的な処理よりも数値積分を行う方が効率的であることが分かった。また前進速度,動揺周波数が低い場合,外側の計算境界面から波の反射が起こり,妥当な計算結果が得られない問題を解決するために,漸近展開式に基づく解析的な放射条件を数値的に実現させる手法について種々検討した。従来手法より格段に良い結果が得られることを確認したが,更に検討の余地がある。2.船舶耐航性評価に必要な多項目同時計測水槽実験:これまでに製作したバルク船型とコンテナ船型を使い,バラスト(浅喫水)状態並びに低速状態で,自由表面上での非定常波形,船側波形,船首近傍並びに船尾近傍での船体表面圧力,船体運動,抵抗増加の多項目同時計測を正面規則波中で実施した。実験は大阪大学・広島大学の共同で行った。対応する数値計算を細長船理論(EUT),ランキンパネル法によって行って比較検討し,抵抗増加のピーク値にも実験と計算で差があり,運動振幅・位相の少しの違いによって変化することを確認した。3.ランキンパネル法を用いた流体・構造連成解析法に関する研究:船舶流力弾性問題の解析手法の妥当性を検証するために,論文として公表されている浮体の弾性変形に関する実験値との比較を行い,弾性変形に伴う復原力を正確に行い,適度な構造減衰力の導入を行うことによって良い一致が得られることが分かった。それにより,ランキンパネル法を用いた流体・構造連成問題に対する数値計算手法を信頼性あるものに出来た。またランキンパネル法を用いた時間領域での弱非線形計算法についても継続して研究を行い,一般船型に対しても静止水面上の幾何学的非線形影響を考慮できるようになった。1.船舶耐航性評価に必要な多項目同時計測水槽実験:これまでに製作したバルク船型を使い,向い波中ならびに追波中での船体運動,抵抗増加の計測と同時に,広範囲にわたる船体表面上での圧力の計測を重点的に行った。圧力計は従来型の歪ゲージ式圧力計と,船体表面に貼り付ける開発中の光ファイバー(Fiber Bragg Grating)センサーの両方を使い,精度・安定性などを確かめる実験を大阪大学・広島大学の共同で行った。対応する数値計算を細長船理論(EUT),ランキンパネル法によって行い,追波中での計測結果も理論計算値と比較的良く一致していることを確認した。2.ランキンパネル法による船舶耐航性能計算プログラムの開発・改良:昨年度に引き続き,ランキンパネル法による計算プログラムの改良・開発を行った。前進速度・動揺周波数が低い場合,外側の計算境界面から波の反射が起こり,妥当な計算結果が得られない問題を解決するために,解析的な放射条件を数値的に実現させる手法について種々検討した。

また,船体から離れた場所で徐々に波を減衰させる仮想摩擦係数の導入と従来のパネルシフト法を組み合わせた手法も検討し,殆ど問題なく全ての周波数・前進速度に対して計算できることを確認した。3.流体・構造連成解析法に関する研究:ランキンパネル法を用いた数値計算手法を更に信頼性あるものにするために,今年度は時間領域グリーン関数法を用いた計算プログラムを前進速度が有る場合に拡張させた。高次境界要素法を使うと水面に非常に近いパネル上での積分を行うことになるが,その際に計算精度が悪くなり,結果的に発散することを確認するとともに,その改良計算法について検討した。またランキンパネル法を用いた時間領域での弱非線形計算法については,波振幅を変化させた水槽実験を行うとともに,船体運動,抵抗増加に対する非線形影響について考察した。追波中での水槽実験によって船体運動・抵抗増加,船体表面での圧力の計測など,多項目同時計測の水槽実験は予定通り行われた。また,ランキンパネル法による数値計算法も,全ての周波数・前進速度に対しても妥当な結果が得られるようになり,追波中での実験結果とも良好な一致をみることができた。ただ,水槽実験に対応する時間領域での弱非線形数値計算が上手く行かず,それを次年度の課題として残した。1.船舶耐航性評価に必要な多項目同時計測水槽実験:昨年度の予備実験結果から、非定常圧力の計測におけるFBG方式圧力センサーの信頼性が確認できたので、本実験として224個のFBG式圧力センサーをバルク船模型の表面に貼り付け、224点での圧力計測を同時に行い、計測結果の内挿によって船体表面での圧力分布を求めた。このような計測結果は世界で初めてであり、画期的な成果と言える。この実験は、大阪大学・広島大学の共同で行った。計測結果に対応する数値計算も、細長船理論(EUT),ランキンパネル法によって行い,水面近くでの非線形性を除くと、全般的に良く一致していることを確認した。2.ランキンパネル法による船舶耐航性能計算プログラムの開発・改良:周波数領域での線形ランキンパネル法は、全ての周波数・前進速度に対しても計算領域の外側境界面からの波反射が発生することなく精度良く計算できるようになった。また、時間領域での弱非線形計算法の妥当性を検証するために、強制動揺の振幅を変えた流体力の計測実験、入射波振幅を変えた波浪強制力の計測実験を行い、動的流体力に対する非線形性の大きさについて調べた。また、その流体力を線形運動方程式に代入して船体運動を計算することにより、波浪中で直接計測した船体運動の結果が再現できるかどうかを検討した。それにより、heaveとpitchの連成流体力における非線形性を考慮できる計算法の必要性が明らかになった。3.流体・構造連成解析法に関する研究:時間領域グリーン関数法に高次境界要素法を適用する計算手法における数値不安定性の問題点を解決するための研究を昨年に引き続いて行ったが、特筆できる成果は得られていない。ランキンパネル法による波浪荷重の計算、流体・構造連成応答の計算もできるようにプログラムの拡張を行ったが、計算結果の妥当性の検証が未完成である。
培養心房細胞における心房性Na利尿ペプチドの合成および分泌機構

新生児ラットの心房と心室をコラゲナーゼを用いて遊離心筋細胞を作製し、心筋細胞の初代培養系での心房性Na利尿ペプチト(ANP)の合成および分泌機構を検討した。心房細胞でのANPの合成および分泌はデキサメサゾン、テストステロン、甲状腺ホルモンによって用量依存性に促進された。一方、心室細胞の細胞内ANP含量は心房細胞より少なかったが、デキサメサゾン、テストステロン、甲状腺ホルモンによりANPの合成および分泌は心房細胞と同様に促進された。特に心室細胞でのデキサメサゾンに対する反応性は心房細胞よりも大であった。異常のとからANPの生合成機序には糖質ステロイド、男性ホルモン、甲状腺ホルモン、といった複数の体液性因子の支配下にあり、特に心室では糖質ステロイドに対する感受性が高いという組織特異性の相違が示唆された。また新生児ラットでは心房、心室ともにANPの生合成能を有するが、心室では合成されると直ちに分泌されるという分泌様式で心房とは異なっている。心房細胞でのANP分泌はα_1受容体およびムスカリン性コリン受容体作働薬によって促進され、またCaイオノフォアやCキナーゼ活性化物質によっても促進された。特に両者の共存下てはANP分泌促進の相乗効果が認められた。以上のことから心房でのANP分泌機構に神経因子が関与し、受容体活性化以后、共通の細胞内情報伝達系、すなわちイノシトール3燐酸とジアセルグリセロールがセカンドメッセンジャーとしてそれぞれ細胞内Ca遊出とCキナーゼの活性化を引き起こしてANPの分泌が起こるものと考えられる。また最近発見された。内皮細胞由来の血管収縮性ペプチドのエンドセリンは電位依存性Ca経路アゴニストと同様にANP分泌を促進した。この事実はエンドセリンが内因性アゴニストとしてCa流入を介してANP分泌機構に関与している可能性が示唆される。また最近発見された。新生児ラット(1-2日令)の心房,および心室よりコラゲナーゼを用いて遊離心筋細胞を作製し, 20%牛胎児血清(FCS)を含むダルベッコ変法培地で培養した. 24時間後, FCSを含まない培地に置換して,種々のステロイド,甲状腺ホルモンを添加し,更に2日間培養して,細胞内と培地中の心房性Na利尿ペプチド(ANP)をRIAで測定した.心房細胞内ANP含量はデキサメタゾン,テストステロン,および甲状腺ホルモン(T3)によって用量依存性に増加し,同時に培地中のANP分泌も同様に増加した.心室細胞内ANP含量は心房よりも少かったが,デキサメタゾン,テストステロン, T_3によってANP合成は著明に促進されて,培地中へ分泌された.特に心室でのデキサメタゾンの反応性は心房よりも大であった.以上のことから,新生児ラットでは心房,心室ともにANPは合成,分泌されるが,心室では合成されると直ちに分泌されるというconstitutiveな分泌様式である.また,心房,心室でのANP合成は多彩なホルモン支配下にあり,特に心室では糖質コルチコイドに対する感受性が強いことから,組織特異性の相違が示唆された.培養ラット心房細胞を用いて心房性Naの利尿ペプチド(ANP)の分泌機構を検討した。心房細胞からのANP分泌はα-交感神経作働薬およびコリン作働薬により著明に促進したが,β-交感作働薬,バゾプレッシン,アンギオテンシンにより影響を受けなかった。

α作働率およびコリン作働薬はそれぞれα_1およびムスカリン拮抗剤により抑制されることからα_1およびムスカリン性コリン受容体を介した機構である。一方Ca^<2+>イオノフォアおよびフォルボールエステルもANP分泌促進効果を持ち,両者の共存下では相乗作用を示したことから,ANP分泌機構に細胞内Ca^<2+>とCキナーゼが密接に関与していることが示唆された。また高Kuによる脱分極刺激および電伝依存性Ca経路アゴニストによりANP分泌は促進され,この効果はCa拮抗剤により抑制されたことからCa^<2+>流入もANP分泌機構に関与していることが示唆された。以上の成績からANP分泌機構に神経性因子(α_1とコリン系)が関与し,ぞれぞれ受容体活性代Ux后,共通の細胞内情報伝達系,すなわちイノシトール燐脂質代謝を介して生ずるイノシトール3燐酸とジアセルグリセロールがセカンドメッセンジャーとしてそれぞれ細胞内Ca遊出とCキナーゼの活性化を引き起こしANP分泌を促進するものと考えられる。最近ブタ血管内皮細胞で発見された血管収縮性ペプチド,エンドセリン(ET)は心房細胞からのANP分泌を用量依存性に促進した。この効果はCa拮抗剤により減弱されたがフォルボールエステルと相乗効果を示した。以上の成績からETはANP分泌の内因性アゴニストとして主にCa^<2+>流入を介して作用している可能性が示唆された。
温度制御による結晶化を利用したDNA薬剤に関するX線結晶解析

本研究の目的は、独自に開発した温度制御による結晶化法を用いることによりDNAのX線結晶解析の効率を飛躍的に向上させ、構造に基づいた核酸系薬剤のドラッグデザインへの基盤を確立することにある。今回の研究では、(1)温度制御結晶化法を結晶成長学的な観点から実証して、(2)これに基づいたB型・Z型DNAの結晶化と高分解能X線結晶構造解析を行い、(3)薬剤設計の基本となる特殊なDNA (デオキシ型リボザイム・ミニヘアピンDNA・ボロン化合物を導入したDNA)の結晶化を行った。本研究の目的は、独自に開発した温度制御による結晶化法を用いることにより、DNAのX線結晶解析の効率を飛躍的に向上させ、構造に基づいた核酸系薬剤のドラッグデザインへの基盤を確立することにある。初年度である昨年は、その試金石として1種類のDNA分子を様々な塩濃度下で結晶化して、A型、B型、Z型のDNA構造を人工的に作り出す実験を試みた。この実験はこれまで品質の悪いDNA繊維でしか成功していない。これに成功すれば、DNA薬剤における構造の設計の大きな手がかりとなることが期待される。しかも、本結晶化法で始めて可能となる実験である。解析にはDNA d(CGCGCG), d(GCGAAAGC), d(CGCGAATTCGCG)を選択した。特にd(CGCGCG)は、B型⇔Z型が原因と思われる結晶形変化の予備実験結果が報告されており、有望なDNA配列である。受託合成したDNAをゲルろ過クロマトグラフィーにより精製して実験に用いた。まず、結晶化溶液中でのDNAの変性温度(Tm値)を決定した。得られたTm値は35-60°Cであり、液温がTm値を跨ぐように、高温側から低温側へと変化させる様に実験を計画した。結晶化溶液を65°Cから25°Cまで5°C/dayで減少させて、9日で結晶化を完了した。2種類のMgCl_2濃度(20mM,200mM)と2種類のMPD濃度(10%,30%)を組み合わせた4条件で実験を行ない、MgCl_2 20mM-MPD30%の組合せで3種類のDNA全てで結晶を得ることに成功した。4条件の全てで結晶の得られたd(CGCGCG)については、MgCl_2濃度を広範囲に振って(0mMから500mM)様々な塩強度下で結晶を作成した。次に放射光(Spring-8)を用いたX線回折実験を行い、低MgCl_2濃度結晶(0-20mM)については0.9-1.1Aの高分解能データの収集に成功した。中濃度(20mM-100mM)、高濃度(100mM-)については逐次測定予定である。これらのデータを用いてワークステーションで立体構造を決定し、塩強度変化によるDNAの構造変化を追跡する予定である。本研究の目的は、独自のDNA結晶化法により構造解析の効率を飛躍的に向上させ、核酸系薬剤のドラッグデザインへの基盤を確立することにある。当初の計画通り二年目は、(1)DNAの金属イオンによる構造変化の解析と、(2)ヘアピン型DNAの結晶化を行った。(1)については、従来の結晶化法では得られなかった超高塩条件で結晶の作成に成功して、DNAと金属イオンの新しい相互作用を発見した。DNA d(CGCGCG)に対してCa2+またはMg2+を100:1以上の割合で加えると、未知の結晶が得られた。放射光Spring-8でX線実験を行ったところ、この結晶内ではDNAが直鎖状に連なっており、隣り合ったDNAの鎖間にCa2+やMg2+がはまり込んで接着剤の役割を果たして三次元の構造を形成していることが明らかになった。この発見は、DNAの高密度保存についての大きな手掛かりになると共に、DNA薬剤を高塩下で加工して用いる際の有用な情報と期待できる。(2)については、ヘアピン構造を持つと予想されるd(GCGAAAGC)および、そのヘアピンの核の部分を抽出してd(CGAA)の両方の結晶化を行った。両方について結晶が析出し、特にd(CGAA)についてはDNAの結晶であることが確認できた。20年度においてX線測定を行い、立体構造を決定する予定である。以上の結果は、本研究の特色である温度制御による結晶化法によって初めて可能となったものであり、本法の有効性を示すものである。また、この結晶化と解析の技法は、より広範なX線結晶解析にも応用できると思われる。この結果、タンパク質解析や中性子線解析でも副次的な成果を得ることができた。研究最終年度である20年度は、結晶化技術の完成とそれに基づいた応用実験を行った。

本研究の基盤である温度制御による結晶化について熱力学的な考察を行い、結晶化におけるエンタルピーの測定とDNA開裂が起こる温度の決定を行うことにより温度と結晶成長の相関を求め、本結晶化法の科学的な証明を行った(論文を学術誌に投稿中)。また、本技法により得られたDNA d(CGCGCG)結晶の品質は従来の結晶化法を凌いでおり、超高精度解析(dmin=0.90Å, Rmerge=3.3%, Rfactor=9.8%)での解析に成功した。さらに、塩強度によるDNAの構造変化を極低イオン状態(Na+40mM)と極高イオン状態(Ca2+, Mg2+500mM)で行うことに成功し、これまでに内特殊な立体構造を発見した(論文執筆中)。この結晶化技術を用いてDNA薬剤のモデルとして期待されているDNA酵素DNAzymeの結晶化を行った。結晶化に使用したDNAzymeは、これまでに発見されているDNAzymeの中で最もシンプルな構造を有しているDR31-DR17型(31baseと17baseの組み合わせ)と8-17型(30baseと17baseの組み合わせ)である。両方のサンプルで、65°Cから25°CへのDNA溶液冷却を5°C/dayで行うことにより、0.2x0.05x0.05mm3程度の結晶を得ることに成功した。今後は、放射光によるX線回折実験を行い、結晶がDNAzymeであることを確認してX線データの収集を行い、構造解析を進めていく予定である。
表現型可塑性の多様性の進化に対する複雑系アプローチと生態理解・工学応用への展開

本研究は,生物や社会に遍在する,表現型可塑性(環境条件に応じて異なる形質を発現する特徴)の多様性,特に,種内や種間で異なることの進化とその適応的意義を複雑系アプローチで明らかにし,その知見を鳥類の鳴き声を具体的な対象とした生態理解・応用に展開することを目的とした.具体的には,資源共有問題を対象としたニッチ利用重複回避戦略(可塑性)と生得的な選好性の共進化モデルを構築し,種間・種内相互作用の度合いに応じて可塑性多様性が生じることを示した.さらに,鳥類の歌行動における時間的重複回避行動をマイクロホンアレイで観測し,種間・種内における可塑性多様性の存在を示し,知見の応用可能性を検討した.本年度は次のことを行った.1)申請者らの提案する異種間での資源利用重複回避行動の共進化モデルを改変して,同種間における資源利用重複回避行動の進化モデルを構築し,予備的分析を行った.その結果,従来モデルのように可塑性(重複時回避確率)のみの進化を想定した場合には,ニッチの混雑度が中程度の場合において可塑性の分化が一時的に生じるのに加え,個性(重複にかかわらず選択する特定のニッチの種類)の進化を導入した場合には,より明確に個性と可塑性の多様化が生じることが判明した.2)同種間異種間における行動可塑性に基づく相互作用の具体的事例として野鳥の歌行動の時間的重複回避行動に注目し,名古屋大学名古屋大学大学院生命農学研究科附属フィールド科学教育研究センター稲武フィールド,および,米国カリフォルニア州アマドール郡において,録音調査を行った.録音はマイクロホンアレイを用いた可搬なシステムで行い,ロボット聴覚ソフトウェアであるHARKを用いて音源定位を自動で行うことで,従来の単一チャネルによる録音より正確に行動を調査できるか調べた.音源の到来方向や分離音源を参考にすることで,複数個体の歌行動をより正確に調査できる可能性が示され,主に国内の夏鳥の間で重複回避の傾向があるという予備的知見を得た.また,これらの試みを鳥類関係の学会等で発表し,応用の可能性について前向きな感触を得た.3)複雑な種間・個体間相互作用環境における生物の多様で柔軟な進化の一般的理解や応用の可能性を検討するため,人工生命研究や進化学に関する会議に出席し情報収集すると同時に,多重ネットワーク上の柔軟な協力行動の進化にレイヤ選択戦略の進化,種間相互作用関係の動的な共進化,多様なつ粒子群における創発的挙動の進化,個体学習と社会学習の進化,仮想多細胞生物の発生可塑性の進化などについても論じた.研究実績の概要に示したように,同種間での表現型可塑性進化において,可塑性の多様化が生じる条件が明らかになったため.特に,可塑性と個性の共進化を想定することで,集団内の形質が多様化する点に関して議論を推し進められたのは大きな進展であった.また,野鳥の歌行動の観測と分析に関しては,特に国内調査における予備的データと知見を得ることができ,観測の対象となり得る種や状況の検討を進めることができたため.同時に,音環境に応じたノイズの排除などシステムの活用のための課題も明らかにできた.本年度は次のことを行った.1)前年度までの同種間での資源利用重複回避行動の進化モデルと異種間モデルを融合し,異種間・同種間相互作用の頻度を明示的に調整可能に拡張した.同種間・異種間の相互作用頻度の度合いに応じて,種内の可塑性(利用ニッチ重複時の回避確率)多様性と種間の可塑性多様性が連続的に変化することが判明した.2)同種間における個体間相互作用の具体例として,揖斐川河口付近に生息する複数のオオヨシキリの歌行動を,連携研究者の奥乃教授,東京工業大学中臺教授を中心とするグループで開発中の8, 16チャネルマイクアレイ等を用い,また,いであ株式会社の観測協力を得て録音調査した.複数台のマイクを用いた録音から2次元音源定位を行い,歌の時間的重複回避傾向を示した2個体間の相互作用を移動エントロピーで分析した結果,一方が特に重複を回避しがちであることが判明し,同種間での行動可塑性多様性の存在が示された.3)ロボット聴覚ソフトウェアHARKの個体間相互作用分析への応用可能性の検討のため,名古屋大学稲武フィールドにおいて,ウグイスに対して同種の歌などを再生し行動(方位の変化)を観測するプレイバック・インタラクティブ実験を行った.プレイバックの有無・種類に応じて対象個体の移動傾向や,歌う歌の種類が異なることを,HARKから得られる情報から定量的に示すことができた.4)観測結果を3次元の仮想森林で体験可能なアプリケーションBird song explorerを作成した.5)多様で複雑な種間・個体間相互作用環境における生物の柔軟さの進化の一般的理解や応用可能性の検討のため,人工生命研究や進化学に関する会議に出席し,多重ネットワーク上の協力行動の進化,個体学習・社会学習の進化,物理的ニッチ構築を行う仮想生物の進化,仮想多細胞生物の発生可塑性の進化等についても論じた.研究実績の概要に示されるように,特に,同種・異種が混在する生態条件における集団内・集団間での可塑性多様性に関して一般的な知見が得られたのは大きな進展であった.また,野鳥の歌行動の観測と分析に関しては,連携研究者の奥乃教授の支援を受けて開発中の野鳥の歌観測システムであるHARKBirdとそれを用いた分析例として,国内の夏鳥間の歌行動の時間的重複回避行動の存在を成果としてまとめることができた.オオヨシキリの調査に関しても,8チャネルマイクアレイを用いた予備的知見を成果にまとめることができた.

ウグイスに対するプレイバック・インタラクティブ実験についても,行動可塑性を理解する上で重要な,行動の文脈と歌の種類との関係を明らかにするための枠組みとしてのHARKBirdの意義を示すことができた.Bird song explorerに関しても,NPO法人バードリサーチによる視覚障害者向けの鳥の歌解説イベントや,デジタル博覧会NAGOYAでのデモンストレーションを行い,野鳥の歌環境を再現することの意義を検討することができた.また,名古屋大学稲武フィールドで行ったスピーカ再生による野鳥の歌の2次元定位実験が,人工知能学会研究会優秀賞を受賞した(松林志保,鈴木麗璽,小島諒介,中臺一博:複数のマイクロホンアレイとロボット聴覚ソフトウエアHARKを用いた野鳥の観測精度の検討).本年度は最終年度であり,本課題全体として次のことを行った.1)異種間・同種間相互作用の頻度を明示的に調整可能な,資源共有問題を題材とした行動可塑性と個性の共進化モデルを構築した.同種間・異種間の相互作用頻度の度合いに応じて,種内の可塑性(利用ニッチ重複時の回避確率)多様性と種間の可塑性多様性が連続的に変化することを示した.その両極端の条件における典型的な可塑性と個性の多様化傾向の比較分析し,それぞれ異なる仕組みで多様化する傾向があることを明らかにした.2)国内の夏鳥間の歌行動の時間的重複回避行動を,ロボット聴覚ソフトウェアHARKに基づく鳥類の歌に関する音源定位ソフトHARKBirdで観測した.複数のオオヨシキリのソングポストの二次元音源定位を行い,同種間での歌の時間的重複回避行動とその非対称性を定量的に示した.また,ウグイスに対するプレイバック実験を行い,移動履歴に基づく歌行動の可塑的なパターンを定量的に示した.3次元仮想森林体験アプリでその様子を再現した.4)HARKBirdの改良や,二次元リアルタイム音源定位システムへの拡張の検討,深層学習による分離音の自動分類と,その鳥の歌に関するインスタレーションへの応用,日本鳥学会での自由集会開催などを行った.5)多様で複雑な種間・個体間相互作用環境における生物の柔軟さの進化の一般的理解や応用可能性の検討のため,多重ネットワーク上の柔軟な協力行動の進化,実行機能と行動可塑性の進化,社会学習と個体学習の共進化,仮想多細胞生物の発生可塑性の進化,ニッチ構築する仮想被食生物の進化と多様化などについても論じた.以上を総合し,資源共有問題を含む社会的文脈において行動可塑性に多様性が種内・種間レベルで存在することを鳥類の音声コミュニケーションを題材に示し,その要因の一つとしての適応進化のダイナミクスに関して理解を深めることができた.本研究は,生物や社会に遍在する,表現型可塑性(環境条件に応じて異なる形質を発現する特徴)の多様性,特に,種内や種間で異なることの進化とその適応的意義を複雑系アプローチで明らかにし,その知見を鳥類の鳴き声を具体的な対象とした生態理解・応用に展開することを目的とした.具体的には,資源共有問題を対象としたニッチ利用重複回避戦略(可塑性)と生得的な選好性の共進化モデルを構築し,種間・種内相互作用の度合いに応じて可塑性多様性が生じることを示した.さらに,鳥類の歌行動における時間的重複回避行動をマイクロホンアレイで観測し,種間・種内における可塑性多様性の存在を示し,知見の応用可能性を検討した.前年度の知見と成果を踏まえて,次の事を中心に進める予定である.
在宅ホスピス高齢者における遺族への死別ケアとリスク指標の開発

第一段階は、訪問看護ステーションにおけるスタッフ支援と教育方法に対する実態調査を行った。全国訪問看護ステーション1,118名の管理者に対し、郵送及び集合調査を実施した。373名を有効回答とした。第二段階として、退院支援を担う医療職と福祉職を対象に半構造化面接を行った。第三段階は、全国訪問看護ステーション2200か所を対象として、横断的質問紙調査を実施した。680か所から回答を得た。今年度は、在宅で看とりを行なった利用者遺族に対する死別前後のケアニーズを把握する目的で遺族と専門職へのインタビューを実施した。さらに、段階別の調査として、郵送法および訪問看護師管理者研修会を通じて、関東地方と北海道地域の訪問看護ステーション1100箇所の管理者に対して在宅ターミナルケアについての質問紙調査を実施した。【研究方法】1)調査対象者:関東地方の訪問看護ステーションを利用し在宅において看取りを行なった遺族4例。病院福祉機関に所属する連携担当専門職4名。2)調査期間:2013年4月2014年3月。3)遺族への調査内容:1在宅を利用した経緯2在宅での看取りを行って良かったこと3在宅での看取りにおいて困ったこと4医療者への要望5死別後の遺族ケアへの要望6入院費用と在宅ケアに関わる費用の比較について7利用者属性,9看取り後1年間の間に体調の不調を感じているか。【倫理的配慮】データ-の管理方法,研究の全プロセスにおける匿名性,プライバシーの保証,非承諾及び途中辞退の権利とそれによる不利益を被らないことの保証を説明し同意を得た。【結果】各遺族の自宅で,約60分前後のインタビューを実施した。在宅を利用した経緯としては,主治医からの紹介であったことが述べられた。在宅での看取りにおいて困ったことは,24時間面倒を見る状況が続き,疲れてしまって寄り添えない状態であったことが語られた。医療者への要望としては,死別後のケアよりも退院前の在宅看取りについて、関わる時期別の状況と綿密なスケジュール等の情報提供を希望するが語られた。専門職の所属機関においては、約60分前後のインタビューを実施した。退院時の合同カンファレンス(退院時共同指導)を実施、退院支援において、多様な背景をもつ専門職同士がよりコミュニケートできるような方法について語られた。質問紙の回収は、373部であり現在解析中である。今年度は、在宅で看取りを行なった利用者遺族に対する死別後ケアにおける在宅ケアシステム上の課題を明らかにすることを目的に、訪問看護ステーション管理者を対象に半構造化面接を実施した。死別後遺族に必要なケア及びそのケアを実施するうえでの在宅ケアシステム上の問題について調査を実施した。「死別後のフォローが必要な理由」は、12名中7名が死別後独居になる家族であると回答した。管理者全員が遺族への死別ケアを実施していると回答した。「死別後ケアの予算と時間の確保」については、年間の予算として確保しているところは、1例のみであった。遺族に対する死別後ケアのための年間予算や時間が確保されていないにも関わらず死別後ケアを実施していたことは、遺族の生活環境を調整し、悲嘆・喪失からくる不安を軽減させるためのケアが欠かせないことであり、遺族の個別性を考慮した繰り返しの訪問が必要であることが示唆された。次に、在宅ホスピス高齢者遺族の死別ケアニーズとは何かを明らかにする目的で、関東地方の訪問看護ステーションを利用し在宅において看取りを行なった遺族へのインタビューを実施した。4名の遺族が求める死別ケアニーズとはどのようなものがあるかを整理し、重要ワードを検討した。「医療者への要望」としては、充分に満足している者、充分に満足していない者に分類された。満足していると回答した者3例は、介護期間が1年以内で<身体ケアを実践しながら、じっくり関わってもらえる><世間話や相談が気兼ねなくできる><同じ経験をしている家族会への入会>が抽出された。一方満足していないと回答した者は介護期間が5年以上で<決められた制度だけで不十分なため経済力で補った><家族が休めるように亡くなる前から家族ケアを行う><24時間対応を希望する><専門家養成の希望>が抽出された。平成25年26年度は、医療機関と在宅ケア機関で連携していくためのツール作成の前段階の調査を行った。在宅ホスピスケアに関わる訪問看護ステーションを対象として、無記名自記式質問紙を作成した。第一段階として、関東及び北海道地域の訪問看護ステーション管理者1,118名に対し、郵送及び集合調査を実施した。調査内容は、性別、年齢、在宅ケア年数、在宅看取りの年間の件数、設置主体、ターミナルケアにおいて悩んでいるスタッフ支援の有無、スタッフへの評価実施の有無、スタッフへの評価結果のフィードバックの方法、デスカンファレンス実施の有無、ターミナルケアにおけるスタッフ教育の有無と、それぞれに自由記述を求めた。単純集計とt検定を実施した。

373名(郵送341名・集合調査32名)を有効回答とした。第二段階として、申請者が代表となり、関東地方の訪問看護ステーション管理者と看護職、老年看護学研究者を構成員とする合同会議を開催し、平成24年25年度に行った管理者への死別ケアインタビューの総合的整理を行った。その結果をふまえて、死別ケアの前提となる高齢者とその家族への退院支援と情報提供を効果的に行えること、ケアに関わる専門職同士がよりコミュニケートできるような方法について考察することを目的として退院支援を担う医療職と福祉職を対象に半構造化面接を行った。多職種における課題解決では、教育、制度という背景の違いにより、言葉が通じない、認識のずれが生じる可能性があり、十分な退院支援が行えない現状があることが明らかとなった。第三段階として、全国訪問看護ステーション2200か所を対象として、訪問看護ステーション管理者及び訪問看護師に、横断的質問紙調査を実施した。680か所の訪問看護ステーションから回答を得た。地域老年看護学初年度のインタビュー調査結果から、再度、質問事項を吟味しインタビューを実施することとした。初年度インタビューのまとめにおいて専門家からの助言を得ているが、検討修正も生じ、想定外の時間を要した。当初の計画では、遺族への半構造化インタビューは含めていなかった。大学院のプレゼンテーションにおいて、質的分析を得意としている研究者より助言を得たこともあり一部変更しているが概ね順調に進展しているといえる。当初の計画では、インタビュー実施後に訪問看護師、遺族への調査を実施することを予定した。しかしながら、訪問看護ステーションの規模や設置主体等が訪問看護師や利用者である遺族の質問紙回収について影響を及ぼすことを勘案し、段階別に調査を実施することとする。第一段階目として、関東地方と一部の地域への管理職への意識調査を実施しており、次に全国の訪問看護ステーション対象に訪問看護師と遺族への調査を実施したいと考えている。今年度は、先行研究のレビューやインタビューの質的分析から抽出された「死別ケアニーズとアウトカムと死別ケアが必要な遺族評価について」の内容を検討の上、調査項目を精選し質問紙を作成する。調査実施が、計画よりもやや遅延している。質的分析について、当初の見通しよりも難航しており量的研究の調査を段階別に行っている。量的研究の謝品の送付を次年度に持ち越している分があるため次年度使用額が生じている。全国の訪問看護ステーションを対象として、郵送調査を予定している。前年度のインタビュー調査により抽出された死別ケアニーズとアウトカム、在宅ケアシステムの現状を質問紙に含める。同意を得られたステーションを対象として、無記名自記式質問紙を作成し郵送法で実施する。訪問看護ステーションは、関東地方、北海道地域、中国地方を検討している。(1)調査対象者:在宅ケアを受けた65歳以上の年齢の利用者の受持ち訪問看護師とその遺族、各100名程度を目指す。(2)属性、死別ケアニーズ、死別ケア実施状況、健康状態・精神的健康、死別ケアについての希望を自由記述とする。統計解析は、統計ソフトSPSSを用いる。
心臓リハビリテーションによる骨髄老化への有効性の検証

心血管疾患における心臓リハビリテーション(心リハ)の有効性は広く知られている。しかしながら、効果における分子細胞生物学的な機序の解明は十分にされていない。申請者は、心血管病において、"骨髄老化"を病態背景と認識し、本研究では骨髄老化のバイオマーカーの変動を同定し、急性心筋梗塞症例の運動耐容能と心リハの効果との関連性を検討することを目的とした。バイオマーカーとしてmicroRNA(miR)に着目し、網羅的miR sequence解析により、急性心筋梗塞の急性期経過中に大きく変動を示すmiRを同定し、定量的PCR解析により循環血中発現量を検討した。免疫関連やミトコンドリア機能関連のmiRを含む一群のmiRが、他の重症度指標と独立して、心肺運動負荷試験により測定される最高酸素摂取量や嫌気性代謝閾値と統計学的に関連することが示された。特にmiR-181cに強い相関性を認め、換気効率とも相関していた。さらに、心リハ完遂症例において、換気効率の改善度とも関連していた。心筋逸脱酵素値や心臓超音波で見る心機能よりも、運動耐容能を示す最高酸素摂取量・嫌気性代謝閾値は、心疾患患者の予後をより反映することが報告されている。それを、安静時の末梢血液中miR測定で予測可能となるなら、画期的であると考えられる。このことは、急性心筋梗塞症例の予後・重症度評価とともに、心リハ参加基準を示す指標になり得るからである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。しかしながら、機序としての分子細胞生物学的な検討は十分にされていない。これを解明することは、心リハにおける運動療法の意義の明確化ならびに補完療法の開発につながると考える。心血管疾患の病態では骨髄由来細胞の関与が示されており、これまでの研究経緯より申請者は"骨髄老化"を病態背景としてとらえ、本研究では骨髄老化の血中指標を同定し、運動療法により可塑性が示されるかを検討する。今年度は、心血管病態への骨髄老化の指標の検討が主目的であった。循環microRNAを中心に検討を行い、急性心筋梗塞の急性期経過中1日後から7日後にかけて大きく変動を示す12種類を同定した。骨髄機能の表現型である免疫に関わるmicroRNAも含まれていた。さらに、これらの内2種類の変動率は、心臓リハビリ導入時に測定する最高酸素摂取量と正相関を示した。すなわち、急性期にみられる血中の骨髄機能関連等microRNAの変動が、亜急性期における重症度・身体機能を反映している可能性を示すことが出来た。しかし、この2種類のmicroRNAの変動は、血中の逸脱心筋酵素値や白血球数、心機能とは関連がなく、ほかの臨床指標との関連に関しては更なる検討が今後必要となる。また、他のmicroRNAの変動に関しては、その意義の解明には至っておらず、これと骨髄機能や他の身体機能指標との関連も検討が必要であると考える。今年度は、心血管病態への骨髄老化の指標の検討が主目的であり、急性心筋梗塞の急性期に免疫老化に関わるmicroRNAを含めた12種類の大きく変動を示すmicroRNAを同定した。さらに、これらの内2種類の変動率は、心臓リハビリ導入時に測定する最高酸素摂取量と正相関を示すことを明らかにした。すなわち、急性期にみられる血中の骨髄機能関連等microRNAの変動が、亜急性期における重症度・身体機能を反映している可能性を示すことが出来、本年度の主目的に対して研究はおおむね順調に進展していると考えられた。今年度までの検討で、バイオマーカーとしてmicroRNA(miR)に着目し、網羅的miR sequence解析により、急性心筋梗塞の急性期経過中に大きく変動を示すmiRを同定し、定量的PCR解析により循環血中発現量を検討した。昨年度から引き続き、症例数を増やし、現状では、免疫老化関連やミトコンドリア機能関連のmiRを含む一群のmiRが、他の重症度指標と独立して、回復期(心臓リハビリ導入時)の最高酸素摂取量や嫌気性代謝閾値と統計学的に関連することが示された。心筋逸脱酵素値や心臓超音波で見る心機能よりも、運動耐容能を示す最高酸素摂取量や嫌気性代謝閾値は、心疾患患者の予後をより反映することが報告されている。しかし一方で、心リハの効果と関連する指標は明確になっておらず、課題となった。そのため、予備試験で、心リハプログラム前後での網羅的microRNA sequence解析を実施し、検証中である。急性心筋梗塞発症早期の経時変化における網羅的miR sequence解析の結果を参考に、miR候補を選定し、定量的PCR解析により循環発現量を検討した。適宜、症例数を増やし、臨床統計学的に検証した。

免疫老化関連やミトコンドリア機能関連のmiRを含む一群のmiRが、他の重症度指標と独立して、回復期(心臓リハビリ導入時)の最高酸素摂取量や嫌気性代謝閾値と統計学的に関連することが示された。心臓超音波で見る心機能よりも、運動耐容能である酸素摂取量は、心疾患患者の予後をより反映することが報告されている。発症早期の末梢血液中miR測定で、運動耐容能が予測可能となるなら、画期的であると考えられる。しかし一方で、これらが、心リハの効果と関連するかは明確にならなかった。そのため、運動耐容能の予測因子と、心リハ効果の判定因子は分けて検証していく必要性が考えられた。別途、予備試験として、心リハプログラム前後での網羅的microRNA sequence解析を実施し、詳細な検証を実施している。心血管疾患における心臓リハビリテーション(心リハ)の有効性は広く知られている。しかしながら、効果における分子細胞生物学的な機序の解明は十分にされていない。申請者は、心血管病において、"骨髄老化"を病態背景と認識し、本研究では骨髄老化のバイオマーカーの変動を同定し、急性心筋梗塞症例の運動耐容能と心リハの効果との関連性を検討することを目的とした。バイオマーカーとしてmicroRNA(miR)に着目し、網羅的miR sequence解析により、急性心筋梗塞の急性期経過中に大きく変動を示すmiRを同定し、定量的PCR解析により循環血中発現量を検討した。免疫関連やミトコンドリア機能関連のmiRを含む一群のmiRが、他の重症度指標と独立して、心肺運動負荷試験により測定される最高酸素摂取量や嫌気性代謝閾値と統計学的に関連することが示された。特にmiR-181cに強い相関性を認め、換気効率とも相関していた。さらに、心リハ完遂症例において、換気効率の改善度とも関連していた。心筋逸脱酵素値や心臓超音波で見る心機能よりも、運動耐容能を示す最高酸素摂取量・嫌気性代謝閾値は、心疾患患者の予後をより反映することが報告されている。それを、安静時の末梢血液中miR測定で予測可能となるなら、画期的であると考えられる。このことは、急性心筋梗塞症例の予後・重症度評価とともに、心リハ参加基準を示す指標になり得るからである。今後の研究計画は以下の通りである。A:前年度の検討では、急性心筋梗塞後に変動する血中miRNA群の網羅的解析を行い、変動するmiRNA候補を抽出し、PCRで定量解析を行った。免疫に関するものも含まれており、運動耐容能との関連が示唆された。本年度でも、引き続き症例数を増やし、検証精度を向上させる。B:それら指標に対する心臓リハビリテーションの効果について検討する。C:候補miRNAの機能解析を目指す。運動耐容能の予測因子と心リハ効果の判定因子の二つの探索に分けて、検証していく。運動耐容能と末梢循環miRとの関連は、解析が進んできており、より正確に実証していくとともに、その意義について深く迫るようにする。次年度の研究計画は以下の通りである。A:回復期の運動耐容能と相関を認めた免疫老化関連miRを含む一群のmiRに関して、次年度も、引き続き症例数を増やし、検証精度を向上させる。B:今年度の検証で同定した免疫老化関連miRを含む一群のmiRの、ヒト臓器における発現を検証する。
コンカレント型生産指示方式に関する研究

本研究では、従来の引張り型生産指示方式をシーケンシャル型生産指示方式と定義し、それに対するコンカレント型生産指示方式を提案し、両者の特性を解析し、比較検討することにより、提案したコンカレント型生産指示方式の有効性を検討した。まず、文献調査を行うことにより、生産指示方式の特性に影響を与える要因を整理し、本研究で対象とする多段階生産在庫システムの条件を検討した。続いて、多段階生産在庫システムに対する生産指示方式のモデルを構築した。引張り型生産指示方式をシーケンシャル型生産指示方式と捉えてそのモデルを構築し、それに対するコンカレント型生産指示方式のモデルを提案した。特に、シミュレーション実験用のプログラムも開発することを念頭におき、シミュレーション言語において規定する待ち行列ネットワークモデルを構築し、そのモデルを元に実験用プログラムを開発した。さらに、2種類の生産指示方式それぞれについて開発したシミュレーションプログラムにより、それぞれの生産指示方式の特性を解析し、その上で、特性に有意な影響を与えることが明らかとなった要因について、要因と各生産指示方式の特性との定量的な関係を解析した。その結果、提案したコンカレント型生産指示方式は、従来のシーケンシャル型生産指示方式と比較して、各在庫点の在庫量の削減に有効な方式であることを明らかにした。以上より明らかにした成果について、国内の学会において1件、また、国際会議において2件発表した。さらに、国内学術雑誌に1件、および、国際学術雑誌に1件投稿中である。