hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪性胸膜中皮腫のペメトレキセド耐性を克服する新しい治療法の開発

悪性胸膜中皮腫の化学療法としてペメトレキセドが用いられているが、ペメトレキセドによる耐性化が問題となっている。そこで、我々は、ペメトレキセド耐性細胞株を作成し、耐性化に関与する分子を明らかにし、ペメトレキセド耐性を克服する新たな治療法の探索を行った。その結果、耐性化にはAktの発現量の増大が関与していることを発見した。そして、耐性化の克服治療法としては、ペメトレキセドとBEZ235を併用することにより有意な抗腫瘍効果を示すことを明らかにした。胸膜中皮腫の中心的化学療法剤としてペメトレキセドが使用されているが、本剤に対する耐性を獲得した患者には十分有効な治療方法が存在しない。このためペメトレキセド耐性克服方法の開発は緊急の課題である。本研究では、我々が独自に樹立したペメトレキセド耐性胸膜中皮腫株を用いて、その遺伝子発現プロファイルを親細胞株と比較することによりペメトレキセド耐性を付与する分子を明らかにし、これを制御すると共に、我々がこれまで検討してきたADCC機序増強による抗EGFR抗体療法と組み合わせることにより、より有効なペメトレキセド耐性克服治療方法を開発することを目的として本研究を行った。平成26年度はペメトレキセド感受性細胞株と、本細胞を持続的、段階的に高濃度セツキシマブ存在下で培養しクローニングし、樹立した耐性細胞株網羅的遺伝子発現解析をDNAマイクロアレイを用いて行った。具体的にはRNA抽出キットを用いてRNAを抽出し、その純度をAgilent2100バイオアナライザをもちいて検定のち、Agilent社Whole Human GenomeオリゴDNAマイクロアレイを用いて、網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、耐性細胞株だけに発現量が変動しているいくつかの耐性因子候補を見出した。平成27年度は平成26年度研究で行った、ペメトレキセド感受性細胞株と、同細胞を持続的、段階的に高濃度セツキシマブ存在下で培養しクローニングし、樹立した耐性細胞株における、DNAマイクロアレイデータを解析した。その結果、ペメトレキセドに耐性化した中皮腫細胞は、EGFR経路の発現は抑制されていたが、GPCRとその下流分子、ことにPI3Kの発現が増加していた。また低分子G蛋白であるRho、Racの発現も増強していた。この結果から中皮腫細胞はペメトレキセドに耐性化すると、増殖のドライブがEGFRからGPCR、低分子G蛋白系に移るものと考えられた。次にPI3K-inhibitor BEZ235はペメトレキセド耐性化細胞の増殖を抑えることを見いだした。本結果はペメトレキセド耐性化中皮腫細胞に対する新しい治療標的を示唆するものである。ほぼ当初計画どおり、耐性細胞株のDNAマイクロアレイによる網羅的発現解析の結果から、新たな分子標的をみいだすことができた。そのほかにも、同アレイ解析の結果からいくつかの耐性因子候補を見出しているため、これらを標的に次年度以降の研究計画を順調に進めることができるものと考えている。平成26年度は、ペメトレキセド感受性細胞株と、同細胞を持続的、段階的に高濃度セツキシマブ存在下で培養しクローニングし、樹立した耐性細胞株における、DNAマイクロアレイデータを解析した。その結果、ペメトレキセドに耐性化した中皮腫細胞は、EGFR経路の発現は抑制されていたが、PI3Kの発現が増加していた。平成27年度はPI3K経路の阻害剤PI3K-inhibitor BEZ235の効果を確かめた。平成28年度は、PI3K経路の他にマイクロアレイ解析で明らかになったGPCRとその下流分子、さらには低分子G蛋白であるRho、Racのペメトレキセド耐性化に及ぼす影響について検討した。総合すると中皮腫細胞はペメトレキセドに耐性化すると、増殖のドライブがEGFRからGPCRとその下流分子、低分子G蛋白系に移るものと考えられた。次にはペメトレキセド耐性化細胞の増殖を抑えると考えられる。

ほぼ当初計画どおり、耐性細胞株のDNAマイクロアレイによる網羅的発現解析の結果から、新たな分子標的をみいだすことができた。ことにPI3K経路阻害剤のペメトレキセド耐性株への効果は明らかであった。このことから研究計画は順調に進行していると考えた。悪性胸膜中皮腫の中心的化学療法剤としてペメトレキセドが使用されているが、本剤に対する耐性を獲得した患者には十分に有効な治療方法が存在しない。このため、ペメトレキセド耐性克服方法の開発は緊急の課題である。そこで、我々は、ペメトレキセド感受性細胞株に、ペメトレキセドを低濃度より徐々に濃度を上げていき約1年継代培養を繰り返して樹立した耐性細胞株作成した。親株の胸膜中皮腫細胞株とペメトレキセド耐性細胞株のDNAマイクロアレイを行った結果、耐性細胞株のEGFRの発現は抑制していたが、PI3KおよびGPCPの発現は増加していた。更に、これらの分子およびその下流系分子の遺伝子発現量をリアルタイムPCRにより、タンパク質発現量をウェスタンブロット法により確認した結果、親株と比べてペメトレキセド耐性細胞株のAtkおよびmTOR下流系のp70S6KとS6の発現量が増加していた。これらの結果から、ペメトレキセド耐性化に関わる分子は、PI3K/Akt/mTORシグナル伝達経路分子であることを発見した。これらの分子が活性化されていることにより、細胞増殖が維持されていると考えた。これらの結果から、耐性化の克服治療法として、PI3K/Akt/mTORシグナル分子を阻害する薬剤が耐性を獲得克服すると考えた。そこで、PI3KとmTOR阻害剤であるBEZ235を単剤における細胞増殖能を検討した結果、細胞増殖抑制を認めなかった。しかし、BEZ235とペメトレキセドを併用すると細胞増殖抑制を示し、有意な併用効果を示した。悪性胸膜中皮腫の化学療法としてペメトレキセドが用いられているが、ペメトレキセドによる耐性化が問題となっている。そこで、我々は、ペメトレキセド耐性細胞株を作成し、耐性化に関与する分子を明らかにし、ペメトレキセド耐性を克服する新たな治療法の探索を行った。その結果、耐性化にはAktの発現量の増大が関与していることを発見した。そして、耐性化の克服治療法としては、ペメトレキセドとBEZ235を併用することにより有意な抗腫瘍効果を示すことを明らかにした。ほぼ当初計画どおり、耐性細胞株のDNAマイクロアレイによる網羅的発現解析を行うことができた。その結果、いくつかの耐性因子候補を見出した。このことから、次年度以降の研究計画を順調に進めることができるものと考えている。見出した、耐性因子候補1つ1つについての検証実験がいまだ途上であるが、これらの検証が終わった遺伝子から計画通りマウスモデルを用いた検証に入る予定である。研究が進んだP3K経路とその阻害剤のペメトレキセド耐性株への効果の他に、マイクロアレイ解析の結果からみいだした、GPCRとその下流分子、低分子G蛋白系の検証を行う必要がある。このため当初計画を半年程度延長し、再実験後、論文作成投稿としたい(平成29年8月頃)。分子標的として新規であり、論文アクセプト(平成30年3月頃予定)の後、成果として公開したい。医歯薬学見出した、耐性因子候補1つ1つについての検証実験がいまだ途上である。これを薦めながら、検証が終わった遺伝子から計画通りマウスモデルを用いた検証に入る予定である。
肝硬変に伴う脾腫による血小板減少症の放射線治療

肝硬変合併肝細胞癌の治療の主体は外科的切除、肝動脈塞栓術等がある。また、肝硬変に伴う脾腫の血小板減少が治療の障害になり治療を断念する場合も多い。肝機能を温存しながら腫瘍を消滅させる放射線治療が注目されている。現在放射線照射はリンパ腫などの悪性腫瘍による脾腫に対して血小板減少が改善するという報告がある。本研究は肝硬変に伴う脾腫による血小板減少症の治療法として、現在保険適応ではない放射線療法の臨床応用を目的とする。本研究は、肝硬変に伴う脾腫による血小板減少症の治療法として、現在は保険適応となっていない放射線療法の応用について、動物実験による基礎的検討、および、臨床症例による検討をし、将来的な臨床応用を目的としたものである。初年度は、臨床症例への実施の前評価として、肝硬変・肝癌症例について、脾腫を伴う症例を集め、脾臓への治療的な照射が可能かどうかを検討した。脾臓への治療的な照射として、20Gy、30Gy、40Gy、50Gyが照射される脾臓の体積について、脾臓全体の体積に占める割合を評価した。また、脾臓への照射が多くなるように計算した場合に、肝臓への照射がどのように変化するか、20Gy、30Gy、40Gy、50Gが照射される肝臓の体積について、肝臓全体の体積に占める割合を評価した。現在、症例を積み重ねているところである。30例以上の症例が集まった時点で、統計学的解析に本来の治療計画とで、脾臓、肝臓への照射量に有意差が生じるか、検討する予定をしている。基礎的研究の基礎実験として、ラットの胆管結紮モデルの作成を試みている。術中や術直後に、手技が原因と思われる死亡例が見られるため、手技の安定を図るために、モデル作成を繰り返している。術後の日数に応じて、再度、ラットを回復し、肝臓の肉眼的な変化を評価している。ラットにて、モデル作成が安定化すれば、ラビットなど、放射線照射により適した動物にてモデル作成を試みる予定をしている。本年度は、昨年度の続きとして外照射で、脾臓を標的に20Gyから50Gyを投与した。ラットでは、脾臓は腹壁に接した位置にあり、胃、小腸への照射線量が高く胃炎、腸炎を併発したが、解剖にて肝臓組織を染色(HE)したところ、肝実質への障害は低いと考えられた。閉塞性黄疸に誘発される肝硬変モデル(脾腫を伴う)を作成するため、Wistar系雄性ラット(体重200-250g)を使用した。肝機能低下モデルとして閉塞性横断を誘発するために、ether麻酔下に上腹部正中切開を行い、総胆管をlarge pancreatic ductとgreat pancreatic ductの間で2重結紮により切断した。総胆管結紮45週間後、麻酔下にて開腹し脾臓を露出させて脾のX照射照射(20mA、150Kv)を実施した。ラットを左側に固定し、全身を厚さ6mmの鉛シートで防護し、脾臓を滅菌したタングステンシート(3mm)の上で照射した。さらに脾臓摘出ラットを作成した。また、偽手術のみの無処ラットを対照として設定した。総胆管結繁の肝臓などへの影響では血清総ビリルビン値は無処置ラット群は約1.93mg/dl、結繁後1週ラット群6.90mg/dl、結紮後3週ラット7.5mg/dlであった。肝臓組織ではsinusoidの拡張を認め肝細胞全体が膨化していた。主として肝小乗周辺に浮腫,変性が著明で、Glisson鞘に接する小葉周辺では胆管の拡張,偽胆管の増生がみられ、胆汁うっ滞による肝硬変として矛盾しない所見であった。総胆管結紮後、1週間、3週間では末梢血液中の血小板には有意な減少は見られなかった。総胆管結紮により脾腫傾向が見られたが、照射により脾臓は縮小した。今回の研究では、脾臓照射による血小板の回復には有意な増加は見られなかったが、脾機能亢進に対しては将来的には有効な方法になりうると考えられた。
ケイ素および窒素の共添加による高機能ダイヤモンドライクカーボンの開発

ダイヤモンドライクカーボン(DLC)は、高硬度、高耐摩耗性、低摩擦係数などの特徴を有していることから、ハードコーティング材料などとして応用が進められている。また、DLCを用いた太陽電池など電子材料としての応用が注目されている。本研究の目的は、ケイ素(Si)および窒素(N)を添加したDLC(Si-N-DLC)を作製し、諸特性と組成・化学結合状態・構造との相関関係を解明することで、Si-N-DLCの更なる高機能化および新機能の発現を実現することである。平行平板型高周波プラズマ化学気相成長装置を用いて作製したSi-N-DLCおよびN添加DLC(N-DLC)の組成・構造・化学結合状態、電気的特性、光学的特性、機械的特性などの評価および熱的安定性について調べた。その結果、以下のことが明らかになった。N-DLCはSi-N-DLCと比べて膜構造が秩序化されており、ポストアニール温度の増加に伴いsp2環状炭素の形成が促進された。N-DLCはSi-N-DLCと比べてsp3結合成分が小さかった。また、N-DLCではアニール温度の増加によって、N-DLC膜中のsp2C=Cおよびsp2C=N結合成分は増加し、sp3C-Cおよびsp3C-N結合成分は減少した。N-DLCの光学バンドギャップはSi-N-DLCと比べて小さく、アニール温度の増加に伴い減少する傾向がみられた。以上、N-DLCとの比較から、Si添加により熱的安定性が向上することおよび化学結合状態および膜特性の制御が可能であることを示した。また、N-DLC/p型Siヘテロ接合の電流電圧特性は良好な整流特性を示した。今後、Si-N-DLC/p型Siヘテロ構造との比較を行い、Si添加の効果およびポストアニール効果について更に詳細に調べる。本研究の第一の目的は、Si-N-DLCの機械的特性、摩擦摩耗特性および熱的安定性の更なる向上である。第二の目的は、電気的特性が制御されたSi-N-DLCの開発である。諸特性が向上する作製条件、組成・化学結合状態・構造を明らかにすることを研究内容とする。平行平板型高周波プラズマ化学気相装置を用いて作製したSi-N-DLCおよびN-DLCの組成・構造・化学結合状態、電気的特性、光学的特性、機械的特性などの評価および熱的安定性について調べた。また、N-DLC/p型Siヘテロ接合の電流電圧特性は良好な整流特性を示し、Si-N-DLC/p型Siヘテロ接合の電気的特性の向上のための重要な指針を得た。以上、第一の目的のSi-N-DLCの熱的安定性の向上および第二の目的の電気的特性が制御されたSi-N-DLCの開発に関して基本的な知見が得られたことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平行平板型高周波プラズマ化学気相成長装置を用いてSi-N-DLC膜を作製し、同法で作製したDLC、Si添加DLC(Si-DLC)およびN-DLC膜との膜特性の比較を行う。膜特性は機械的特性、摩擦摩耗特性、耐熱性などを評価する。作製条件や原料ガスの検討を行い、さらにSi-N-DLCの耐熱性を評価する。各種C、Si、N源の原料ガスを組み合わせて各供給量を制御することで、Si-N-DLCの組成を網羅的に変化させる。また、成膜条件を変化させてDLC膜中のC原子のsp3とsp2の割合を変化させる。作製したSi-N-DLCの機械的特性、摩擦摩耗特性および化学結合状態・構造の熱的安定性を調べる。Si-DLCの最高使用温度である約500°Cを超える温度でSi-N-DLCを大気中で加熱し諸特性を調べることで、耐熱性を向上させる組成・化学結合状態・構造を探索する。Si-N-DLCの電気伝導性制御に関する研究を進展させる。プラズマ化学気相成長装置を用いてSi-N-DLC膜を作製し、同法で作製したDLC、Si-DLCおよびN-DLC膜との比較を行う。C源にはメタン、Si源には有機ケイ素、N源には窒素ガスを用いる。個別N源を使用する理由は、伝導性制御のためにN添加量を数%以下で精密に制御する必要があるためである。また、水素原子によるダングリングボンド欠陥の終端効果を検証するために希釈ガスに水素ガスを用いる。SiおよびN添加量、作製時の希釈ガスの水素流量およびポストアニール温度・時間などを変化させて、ナノ構造・組成、水素終端構造、欠陥、電気特性、光学特性を評価する。

本研究の目的は、ケイ素(Si)および窒素(N)を添加したDLC(Si-N-DLC)を作製し、諸特性と組成・化学結合状態・構造との相関関係を解明することで、Si-N-DLCの更なる高機能化および新機能の発現を実現することである。平行平板型高周波プラズマ化学気相成長装置を用いて作製したSi-N-DLCおよびN添加DLC(N-DLC)の組成・構造・化学結合状態、電気的特性、光学的特性、機械的特性などの評価および熱的安定性について調べた。その結果、以下のことが明らかになった。N-DLCはSi-N-DLCと比べて膜構造が秩序化されており、ポストアニール温度の増加に伴いsp2環状炭素の形成が促進された。N-DLCはSi-N-DLCと比べてsp3結合成分が小さかった。また、N-DLCではアニール温度の増加によって、N-DLC膜中のsp2C=Cおよびsp2C=N結合成分は増加し、sp3C-Cおよびsp3C-N結合成分は減少した。N-DLCの光学バンドギャップはSi-N-DLCと比べて小さく、アニール温度の増加に伴い減少する傾向がみられた。以上、N-DLCとの比較から、Si添加により熱的安定性が向上することおよび化学結合状態および膜特性の制御が可能であることを示した。また、N-DLC/p型Siヘテロ接合の電流電圧特性は良好な整流特性を示した。今後、Si-N-DLC/p型Siヘテロ構造との比較を行い、Si添加の効果およびポストアニール効果について更に詳細に調べる。本研究の第一の目的は、Si-N-DLCの機械的特性、摩擦摩耗特性および熱的安定性の更なる向上である。第二の目的は、電気的特性が制御されたSi-N-DLCの開発である。諸特性が向上する作製条件、組成・化学結合状態・構造を明らかにすることを研究内容とする。平行平板型高周波プラズマ化学気相装置を用いて作製したSi-N-DLCおよびN-DLCの組成・構造・化学結合状態、電気的特性、光学的特性、機械的特性などの評価および熱的安定性について調べた。また、N-DLC/p型Siヘテロ接合の電流電圧特性は良好な整流特性を示し、Si-N-DLC/p型Siヘテロ接合の電気的特性の向上のための重要な指針を得た。以上、第一の目的のSi-N-DLCの熱的安定性の向上および第二の目的の電気的特性が制御されたSi-N-DLCの開発に関して基本的な知見が得られたことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
音声認識システムのアーキテクチャとその設計支援システムに関する研究

高度な音声認識システムを実用化するためには,大規模な知識ベースを参照しながら,実時間内で動作し,高い認識率を得ることが望まれる.一方では,音声認識の用途から低コスト化の要求も強い.そのようなシステムを実現するには,並列処理化とパイプライン化を高度に含むアーキテクチャの効果的な設計と必要に応じたLSI化が不可欠である.本研究は,このような背景から,音声認識システムのアーキテクチャの検討とそのためのハードウェア設計支援システムの開発を目標としたものである.音声認識システムのアーキテクチャとしては,音声認識処理プロセスの構造化と並列処理を用いたシステムアーキテクチャについて検討した.まず,効果的な音声認識手法としてベクトル量子化手法の利用を検討し,特微量の検討とそれを用いた音韻認識実験を行なった.また,音声認識のためのベクトル量子化アルゴリズムの拡張についても検討した.次に,音韻レベルから単語,構文レベルまで階層的に処理可能な並列処理アーキテクチャを提案し,実際に,様々な音声認識手法を効果的に組み合わせて,認識率の向上と共に高速処理を図ったシステムを通信機能を持つLSI(トランスピュータ)上に実現した.並列処理を導入することにより,高速化のみならず,認識率の向上も図れることを実証した.音声認識のための設計支援システムとしては,主に音響処理や特徴抽出部の処理アルゴリズムをLSI化することを目的としたLSIアーキテクチャ設計支援システムを検討した.本システムは,主に信号処理を対象としており,処理アルゴリズムと処理時間やコストに関する制約を入力することにより, LSIのアーキテクチャを設計し,レジスタ・トランスファ・レベルのハードウェア記述を出力するものである.本研究はLSIアーキテクチャの設計システムの研究として多くの成果をあげつつあり,この分野の先駆けをなしたものといえる.高度な音声認識システムを実用化するためには,大規模な知識ベースを参照しながら,実時間内で動作し,高い認識率を得ることが望まれる.一方では,音声認識の用途から低コスト化の要求も強い.そのようなシステムを実現するには,並列処理化とパイプライン化を高度に含むアーキテクチャの効果的な設計と必要に応じたLSI化が不可欠である.本研究は,このような背景から,音声認識システムのアーキテクチャの検討とそのためのハードウェア設計支援システムの開発を目標としたものである.音声認識システムのアーキテクチャとしては,音声認識処理プロセスの構造化と並列処理を用いたシステムアーキテクチャについて検討した.まず,効果的な音声認識手法としてベクトル量子化手法の利用を検討し,特微量の検討とそれを用いた音韻認識実験を行なった.また,音声認識のためのベクトル量子化アルゴリズムの拡張についても検討した.次に,音韻レベルから単語,構文レベルまで階層的に処理可能な並列処理アーキテクチャを提案し,実際に,様々な音声認識手法を効果的に組み合わせて,認識率の向上と共に高速処理を図ったシステムを通信機能を持つLSI(トランスピュータ)上に実現した.並列処理を導入することにより,高速化のみならず,認識率の向上も図れることを実証した.音声認識のための設計支援システムとしては,主に音響処理や特徴抽出部の処理アルゴリズムをLSI化することを目的としたLSIアーキテクチャ設計支援システムを検討した.本システムは,主に信号処理を対象としており,処理アルゴリズムと処理時間やコストに関する制約を入力することにより, LSIのアーキテクチャを設計し,レジスタ・トランスファ・レベルのハードウェア記述を出力するものである.本研究はLSIアーキテクチャの設計システムの研究として多くの成果をあげつつあり,この分野の先駆けをなしたものといえる.1.音声認識アルゴリズム自体の検討としては、これまでに開発したベクトル量子化による特定話者音声認識システムのアルゴリズムをより効果的なものに改良すると同時に、不特定話者音声認識システムへ拡張することを試みた。不特定話者音声認識システムへの拡張としては、ベクトル量子化の頻度分布からなる量子化分布と呼ぶ特徴量を導入し、話者適応の観点からアプローチを行った。この特徴量を話者識別に用いた予備実験では良好な結果が得られた。さらに、この量を話者適応へ利用するためにシステム全体のアーキテクチャの調整と整理を行った。2.ハードウェアのアーキテクチャ設計支援システムに関しては、手続き型言語により記述されたアルゴリズムを入力とし、フロー解析を行い、制約条件にあった適切なハードウェアのデータパス系を合成するエキスパートシステムに関連して、以下のことを行った。入力の検証を行うためのシミュレータを開発した。フロー解析部をハードウェア合成のための特徴抽出を含む効果的な最適化を行うよう改良した。データフロー解析結果に基づいて適切なハードウェアを合成する知識ベースの充実を図り、様々なアーキテクチャが扱える機能を追加した。それに基づき数多くの実験を行った。3.音声認識システムの言語処理部としては、信号処理LSIを用いたマルチマイクロプロセッサ構成の試作システムの開発をもとに、言語処理部の処理アルゴリズムの並列処理、ハードウェア化のための基礎検討を行った。ハードウェアとして実現するために、既存の並列処理用プロセッサであるトランスピュータをアーキテクチャ設計のための部品とし、階層的に処理を行うシステムを検討した。実際にoccam言語を用いて並列にパタンマッチングを行うプロトタイプシステムを開発し、環境整備を行った。
森林が斜面崩壊抑制機能を発揮する崩壊規模の実証的・解析的研究

三重県宮川調査区域と福井県美山調査区域において森林の斜面崩壊抑制機能を明らかにするために,樹林における崩壊土砂の堆積について調査研究を行った。主要な研究成果は次の2点である。(1)立木の平均胸高直径と崩壊深との関係図において堆積事例と非堆積事例は判別分析により区分される。この傾向は,両調査区域にみられた傾向である。(2)立木に作用する受働土圧と堆積深との関係より,堆積可能な胸高直径d_bは崩壊深Dの3/2乗に比例する関係が得られた。従来の豪雨に伴う崩壊地の研究は,崩壊の発生しやすい場所がどこかという見方から数多くの調査がなされてきた。ところが,これまで樹林内あ立木によって崩壊土砂が堆積する調査研究はほとんどなされて来なかった。これは,大崩壊に着目することが比較的多く,その場合,樹林における堆積事例が無いためであった。小崩壊でも,樹林による堆積事例は少なく,また戦後植栽された樹林の生長度合いも低く,崩壊に対して期待がもてなかったためである。平成16年の豪雨災害は,三重県宮川流域,福井県足羽川流域などにおいて目立った災害が発生した。今後は樹林の生長発達が見込まれる時期にあり,今回の調査においても崩壊後の樹林内に崩壊土砂が堆積した事例がいくつか見つかっている。今年度は,三重県宮川調査区域と福井県美山調査区域において樹林にて発生した崩壊土砂の流下状態と堆積状態の調査研究を行った。調査にあたり,崩壊規模,斜面傾斜角,斜面平面型,胸高直径に関する特徴を把握した。その結果,堆積事例では流下事例よりも崩壊規模が小さく,樹林の胸高直径は大きいことが示された。堆砂事例と流下事例のデータは,胸高直径と崩壊深の因子を用いて整理を行った。この胸高直径と崩壊深に関する判別分析では,判別的中率73.792.3%で堆積事例と流下事例を判別できることから,樹林帯の堆積に胸高直径が強く影響していることが示唆された。堆砂事例が胸高直径に強く関係するという調査結果は,今後の防災対策に示唆を与える結果である。森林資源の利用と安全(斜面災害に対する安全)はトレードオフの関係にあり,生活に欠かせない森林資源の利用のために人工林等が伐採されれば安全性は犠牲になる。森林状態に対応した安全性の限界を見極めて,限界に達した状態で生ずる諸現象の発生を前提として利用を図ることが,リスクとベネフィトのバランスを考える上で極めて重要である。このような学術的視点と森林資源利用がもつ特性を踏まえて斜面崩壊後の土砂流出抑制機能の限界の定量化に向けた基礎的研究を行った。本研究を実施するために斜面崩壊地に隣接して生育する樹木の各種樹林サイズ,人工林の場合は森林簿に記載されている林齢と斜面崩壊規模との関係を把握した。調査区域は,2004年に斜面崩壊が多発した三重県の旧宮川村区域,同年福井豪雨の被害地旧美山町である。この項目の検討では,崩壊規模を崩壊地の最大幅と最大深(崩壊前の地表面と考えられる位置からすべり面までの深さ)で表現し,同時に崩壊地斜面全体の傾斜角とすべり面傾斜角(最大深が得られた位置の傾斜角)を計測し,樹林内立木に崩壊土砂の堆積状況を計測する。また,崩壊地周縁部に隣接する樹木の樹種,胸高直径,樹高を計測する。この計測等の結果から,林齢,樹体サイズなどの要因から斜面崩壊規模と堆積の特徴が示され,これらの要因が森林の斜面崩壊抑制機能に与える影響が明らかにされることが期待される。
近隣騒音訴訟等の裁判資料収集によるトラブル防止策の社会的手法構築に関する研究

騒音訴訟および騒音事件に関する裁判資料を基に、トラブルの発生原因から、当事者相互の対応、係争のエスカレート状況、決着の内容までの詳細を調査し、これらのトラブル防止のために何が必要かを明らかにした。13件の事例について纏め上げ、この内容を書籍として出版し、地方自治体の騒音問題担当者などに配布し、トラブルの防止と解決のための資料として提供した。騒音問題に代表される近隣トラブルを対象として、その社会的な防止対策を検討する目的から、トラブルの経緯や当事者の心理などの詳細が記録・保存されている裁判記録(訴状、準備書面、証拠書類、判決書きなど)を調査し、実際に発生した事例の原因、経過、および結果の詳細を明らかにする研究である。初年度(平成25年度)は、判例検索システムや新聞記事検索システムなどを用いて調査事例を抽出し、全国の地方裁判所に出向いて抽出事案の裁判記録の閲覧作業を行った。裁判記録は膨大で、厚さにして30cm程度になるものもあるが、当事者以外の複写は不可のため、現地で閲覧作業を行って内容を把握・記憶し、必要に応じてメモを取り、研究室に戻ってその内容を報告書として再現するという作業であり、多大な労力を要するものである。また、出向いた地域では出来るだけトラブルの現場を実地検証し、時には、当事者の意見や感想なども聴取して、可能な限り詳細で正確な資料収集に努めている。今年度は、調査事例を更に追加するとともに、それらを取りまとめた事例集を書籍出版し、関係各所への配布を行う予定である。現代社会での騒音トラブルは、単なる隣人間の軋轢に留まらず、騒音訴訟や殺傷事件にまで発展し、市民生活の破壊、人生の喪失をもたらす可能性のある重大な社会問題となっている。これらの発生防止、増加抑制のための社会的方策を講ずるには、基本的な検討分析情報として、騒音トラブルの発生から訴訟や事件に至る詳細な経緯が必要である。訴訟および事件の詳細は、裁判の過程における訴状や準備書面、証拠書類、判決書きなどを通して明らかにされるため、裁判所や所管の地方検察庁でこれら裁判資料の閲覧を行えば、その内容を把握することができる。この方法を用いて多くの騒音訴訟および騒音事件の調査を行い、その結果に基づき騒音トラブルの社会的な防止策、解決策の在り方を検討し、条例や社会制度などによる方策を検討した。調査した事例は、騒音訴訟8件、騒音事件3件、その他近隣トラブル2件の計13件であり、それらのトラブル発生状況、当事者相互の対応、係争の経緯、決着の内容などの詳細を裁判資料を基に調べ上げ、その結果をA4版、234ページに亘る詳細事例集として纏め上げた。この書籍は、騒音トラブルに対する処理対応や受忍限度評価に関する参考資料、社会的な防止策立案時の資料、啓発パンフレットでの事例紹介や社会啓蒙の材料など、様々な面で騒音問題の防止・解決に役立ててもらうため、東京23区および都下全市、全政令指定都市や県庁所在市および県庁など、主な自治体の騒音担当部署に配布するとともに、一般市民も利用できるように、公共図書館、大学図書館をはじめ、各学会関係やマスコミ関係にも配布した。総計1000箇所への送付を行い、その反響も大きい。今後、この資料をもとに、トラブル解決のための社会的なシステム作りの具体的な動きが出てくることが大いに期待される。建築環境工学平成25年度は事例調査とその個別とりまとめが目標であり、ほぼ順調に進展している。騒音訴訟事例7件、騒音事件2件、その他2件の11件の調査を終了しており、その各事案の個別報告書を作成中である。騒音種別では、集合住宅での床衝撃音、学校や公園での子どもの声、空調室外機やボイラーなどの機械騒音などが含まれており、1つの事案でも相当量の資料となるため、全体的には、これまでに無い多岐に亘る近隣トラブルの総合資料となるものと考えられる。平成26年度では、更なる事例調査の追加を行って事案の種類と内容を充実させるとともに、それらの総合的な分析作業を行い、書籍にまとめる予定である。今後は、事例収集を終了した後、事例集の書籍作成作業に着手する。事例集は2部構成の予定であり、第1部は各事例の詳細経緯をまとめた事例集であり、第2部は騒音トラブル事例の分析編である。分析編では、収集した事例を発生原因毎に幾つかのパターンに類型化し、トラブルの初期対応やエスカレートの経緯等の分析から、トラブル発生の原因分析や当事者相互の対応の良否、どうすればトラブルにならなかった可能性があるか、あるいはエスカレートを防げたかを、当事者の心理分析や社会システムの評価などを中心に検証する。これらの分析結果をもとに、騒音トラブル防止のための条例等の制定や、社会的解決システムの構築の必要性を検討し、今後の社会的方策立案と社会啓蒙のための具体的内容と方向性を提示してゆく予定である。調査物件が予想よりやや少なかったため、それに伴う調査費用等が少なくなった。調査結果の事例報告集のページ数が予想より多くなる見込みであり、その印刷出版費用で相殺できる見込みである。
液体のクラスタ-ビ-ム化法による「液体内溶質分子の水和会合と構造発生の研究」

種々のアルキルカルボン酸の水溶液のクラスタ-質量分析を行ない、水和単量体、水和2量体、更に5量体までの水和ポリマ-について、その温度変化から、水和体形成反応、2量化反応、多量体形成過程の平衡定数、エンタルピ-変化、エントロピ-変化を求めた。その結果、アルキルカルボン酸のアルキル基が長くなるにつれて、水和のエンタルピ-変化は負の値が大きくなり、エントロピ-も又、負の値が大きくなって秩序の高い構造化が起ることが明らかとなった。即ち、アルキル基はその周りに水分子の水素結合ネットワ-クからなるシェル(殻)を作り、エネルギ-的に安定化する。更にこの水和体どうしが結合し合って、2量化、3量化が進ことがわかり、この過程はエネルギ-的には得をしないが、エントロピ-の増加によって促進されることが明らかになった。水の中では、アルキル基どうしが直接引力を及ぼし合う力は弱いが、このまわりの水のネットワ-クどうしが水素結合力によって更に大きなシェルを作り、アルキル基が隣接した2量体構造を安定化している。これは、水中における「疎水性相互作用」の本質的な形態であると考えられる。エタノ-ルと水の様々な割合の混合物について、同様の実験を行なったところエタノ-ルの体積濃度が20ー80%の場合、大変大きな構造体が生成してしていることがわか。これは基本的には、エタノ-ルと水の1:1混合結晶に近く、(C_2H_5OH)_<2ー6>(C_2H_5OHーH_2O)_mという組成であった。質量数が小さなクラスタ-は、ほどんどエタノ-ル分子ばかりからなっているが、エタノ-ルが8個以上含まれるクラスタ-では、水が付加してゆき、最終的にはエタノ-ルと水の割合が1:1になるというものであった。以上のように、液体をクラスタ-ビ-ム化して見ることによって、これまでには全く予想もされなかったような高次構造の存在が明確になった。
慢性疾患患者の主体性、自己決定とセルフケア推進のための患者教育方法の開発

研究目的は、患者の主体性、自己決定を尊重した民主的な患者教育方法の視点から、慢性疾患の患者教育に対する患者の反応パターンや教育担当者の患者の反応に対するアセスメント、教育技法等を分類・分析し、その事例分析から効果的な患者教育に関する看護実践モデルを開発することである。研究方法は、患者の反応、看護婦の思考過程・判断と教育方法・ケアが明記できる記録用紙に従って約150例の教育事例を収集し、1事例あたり1217名の看護研究者・熟練看護婦で集団討議し、分析を行う方法である。初期の分析では、特に患者の行動変容のきっかけとなった言動を「とっかかり言動」と命名し、その時の患者の反応、看護婦の判断、教育方法を検討した。その結果、患者の行動変容と良好な自己管理の維持には、「とっかかり言動」、「病気・治療に関する知識・技術」、「教育方法に関する知識・技術」、教育者の「Professional learning climate」が関わっていた。これらの構成要素を検討する中で、構成要素間の関係が明らかになり、「患者教育のための看護実践モデル」が開発された。この看護実践モデルの適応を調べるため48事例を使って検討した。この適応検討によりモデルの精製、各概念の明確化がなされ、モデルの修正が行なわれた。第2版モデルの構成概念は「とっかかり/手がかり言動とその直感的解釈」、「病気・治療に関する知識・技術」、「生活者に関する知識・技術」、「教育方法に関する知識・技術」、教育者の「Professional learning climate」となった。新たに追加された部分は、患者を生活者として捉らえる視点が重要であるとの判断から、実践知の多くが「生活者に関する知識・技術」として独立したこと、および「とっかかり言動」が「とっかかり/手がかり言動とその直感的解釈」となったことであった。本研究の目的は、患者の主体性、自己決定を尊重した民主的な患者教育方法の構築であるが、今年度は第1段階の慢性疾患の患者教育に対する患者の反応パターン、教育担当者の患者の反応に対するアセスメントや教育技法等を分類・分析することである。患者教育事例のフォーマット、分析枠組み、分析規準を作成し6医療施設において患者教育事例約120例を収集した。教育事例の対象疾患は、糖尿病、高血圧、腎疾患、癌等であったが多種に渡っている。事例記録はプロセスレコードとし、プロセスレコードは患者の反応を中心に場面・トピックごとに記載した。分析は、特に患者の行動変容に結びつくきっかけとなった患者および看護婦の「とっかかり言動」とその後の看護ケア、教育方法の抽出である。分析には、1事例あたり58名の研究者が担当し、23時間かけて討議、分析した(総勢26名の看護研究者)。分析方法は、プロセスレコードに記載された患者教育事例を専門家による集団討議の形でなされ、その検討過程で分析者の経験から出された「言動、看護婦の判断、ケア」をも加えて抽出がなされた。患者の行動変容に結びつくこととなった「とっかかり言動」と判断されたものに関して、患者の言動からは、患者の治療に対する感情や意向が表現されたものが多くを占めた。看護婦の言動では、患者のことばを「傾聴」「共感」しようとしている時に患者の行動に変化が見られた。しかし実際には、患者の行動変容の可能性を阻害した、あるいは阻害しそうになった言動が多数抽出された。ケアでは、患者が「それならやれそう」「やれるかもしれない」と表現するような方法を提示したとき行動変容が認められた。本研究の目的は、患者の主体性、自己決定を尊重した民主的な患者教育方法の構築であるが、今年度は第2段階である慢性疾患患者の教育事例分析から教育に関する看護判断モデルを開発することである。

収集した患者教育事例約120例の結果を受けて、教育ニード、患者教育内容・方法とその効果についての検討を行った。また、患者教育担当看護婦50名に教育ニード、患者教育内容・方法についての面接(インタビュー)調査を行い、同時に収集事例患者の診療記録・看護記録の教育記録を収集した。分析には、1事例あたり710名の研究者が担当し、debriefing techniqueを用いて分析した。患者の行動変容に結びつくこととなった要素では、患者の治療に対する感情や意向の表出と看護婦の傾聴、共感的態度であった。教育方法では、患者自身にとって実現可能な方法の提示、または選択肢を提供した時に、自己効力(self-efficacy)を示すと思われる言動が現れ、行動変容が認められた。看護判断の背景に関しては、看護婦には患者の達成目標に強固な枠(または偏見)があり、これを基準に「意欲がない」「やれる・やれない」を判断する傾向があった。患者の状況から判断すると高すぎる目標、達成不可能な目標であっても医学的に理想の状態を目標とすることを捨てられない看護婦が存在していた。つまり、看護婦自身の価値基準を患者に押し付けていることに気がついていない状態であった。これらには、患者の基準に照らし合せて考えてみるとか、患者の意識や行動に食い込んでいこうという発想の転換が必要であろう。患者の立場・価値基準に立って、お互いの目標をすり合わせするという教育が看護婦に必要かもしれないと考えられた。本研究の目的は、患者の主体性、自己決定を尊重した民主的な患者教育方法の構築であるが、今年度は第3段階である慢性疾患患者の教育事例分析から患者教育に関する看護実践モデルを開発し、その適応について検討を開始することである。患者教育事例約120例のうち、特に40例について詳細な分析を行なった。分析には、1事例あたり812名の研究者や臨床家が担当(総勢41名)し、教育方法を抽出、モデル化した。「患者教育のための看護実践モデル」は、「とっかかり言動と看護婦の解釈」「内容(療養)に関する知識・技術」「教育方法に関する知識・技術」「Professional learning climate:教育的人間関係を作る看護婦個人の専門的雰囲気」が互いに関連し合って「患者教育アプローチの効果」を生していると説明できた。「とっかかり言動と看護婦の解釈」では、看護婦が患者の言動や状況などの少しの情報から、患者が行動変容する手がかりとなるものに注目し、解釈・判断する部分である。「内容(療養)に関する知識・技術」とは、疾患・治療に関する知識や生活者として理解する上での知識、たとえば発達段階や家族関係、社会的役割等の知識を表す。「教育方法に関する知識・技術」は、学習理論(たとえば自己効力理論やモデリング理論)、保健行動関連理論、行動療法、カウンセリング技術、ストレスマメージメント等。「Professional learning climate]とは、看護婦の価値観・信念などを基盤に患者に向き合う姿勢である。患者との相互作用により患者が認知して教育効果となる。これらが総合されて「患者教育アプローチの効果」を生みだすと考えられるが、今後は事例を通しこのモデルの適応を検討していく。
冠動脈多枝病変の治療法選択における定量的冠血流比を用いたリスク評価の実用性の検討

QFRに基づいた患者リスクスコア(FSS)の有用性を従来のFFRを用いたFSSと比較して検証するランダム化比較試験である。本研究の特徴は、割付されるのが登録患者ではなく、登録患者の治療方法を決定する2つのハートチームが、A) QFRに基づくFSSを与えられたアームもしくは、B) FFRに基づくFSSを与えられたアームに各々割付され、それぞれのチームで決定された治療方針(PCIもしくはCABG)の同等性を検証する。この研究でなされる治療決定は架空のものあり、実際の患者の治療方針を決めるものではない。主要評価項目は対象患者に対して2つのアームで決定されたそれぞれの治療法の一致の度合いである。
数学的理解を促す「説明する活動」の分析モデルの開発研究

本研究は,H20告示の学習指導要領において重視される「説明する活動」着目し,それを分析する視点の導出とモデルの構築をねらいとした。そのためにまず算数・数学的に理解したと判断できる説明とは,手続きと根拠を関連付けることができる子どもの発話や活動にあらわれると仮定した。次に,モデルを構築して実証することを研究課題に据えた。結果として,子どもの発話は,「手続きの説明」と「根拠の説明」を区別して分析することと,特に図形学習では,「事実の説明(例:測定の結果)」が手続きの正しさを証明するための根拠として用いられる場合が多いため「事実の説明」の質的考察並びに量的分析をする必要があることを明らかにした。平成22年度研究課題:数学的理解を促す「説明する活動」の分析モデルの構築平成22年度前期の課題「課題1.分析モデルの構想」年度前期に,次の2点を重点的に行った。1)関連する文献の収集しつつ、本研究に関連する数学教育における研究領域を明確にする。2)小学校算数科・中学校数学科「図形」領域の授業(主に年度中期以降に実施される)の観察・記録,授業前/後調査を行なうために,協力校(大学教育学部附属小・中学校)の教師に,実施計画等を説明し,研究協力への理解を求め,研究授業の実施内容や日程等を調整した。上記1),2)を通して,数学的理解を促す「説明する活動」は,《手続きの説明》と《根拠の説明》の2つに説明の対象を大別し,両者間の移行の段階を定めたモデルを構想した。平成22年度後期の課題「課題2.分析モデルの構築」年度後期には,小学校算数科・中学校数学科「図形」領域の授業の観察・記録をし,Pirie & Kierenの超越的再帰理論に基づいて構想した数学的理解を促す「説明する活動」の分析モデルを実証的に検討している。これを踏まえて,理論的側面並びに実証的側面から検討した分析モデルを暫定的に構築したい。本課題の最終的な結論は,平成23年度前期の課題として残されている。平成23年度研究課題:数学的理解を促す「説明する活動」の分析モデルの実証的検証-小・中「図形」領域の学習指導の接続に焦点を当てて-,1.平成23年度前期の研究課題:分析モデルを用いた授業分析年度前期に次の点に取り組んだ。(1)平成22年度に行った実験授業(小学校5年生「合同な図形」/中学校2年生「証明」)の詳細な分析を通して,「《手続きの説明》の多様性」と「《根拠の説明》の一様性」について考察し、多くの場合、《手続きの説明》と《根拠の説明》とは、1対1対応で関連し合っていないことを示した。(2)上記(1)の考察を、国際学会で発表し、研究に関する意見交換や資料収集を行った。2.平成23年度中期の研究課題:分析モデルに基づく授業構成原理の導出年度中期に、次の点に取り組んだ。(1)《手続きの説明》と《根拠の説明》のほかに、それらにかかわる《事実(測定値、計算の答え)》などが説明に用いられることを小・中学校での授業を詳細に分析して述べた。(2)小学校算数科の教科書から読み取れる《手続きの説明》と《根拠の説明》を求める箇所を抜き出し,それらの内容を扱う授業の流れを想定して,共通点(多様な子どもの考えを整理する段階が必要)を明らかにした。3.平成23年度後期の研究課題:分析モデルに基づく授業構成原理を用いた授業の設計と実施H23中期で取り組んだ2)までで明らかにした,「説明の対象の分類」と「多様な考えの整理」をする場面を授業構成に設定することを前提とし,H24年度に,その前提を踏まえた授業の設計と実施が残された。本研究では、主に次の(i)と(ii)の課題を設け,それぞれ考察した。i)モデル化する理解の対象の焦点化の問題(理解のモデルは,ほとんどすべての数学的概念に適用できるモデルを構築しようとするために,モデルが漠然としたものになるという点):モデル化する理解の対象を、数学の対象(代数的対象と図形的対象)で区別し、図形的対象(図形の合同)に焦点化して理論的に研究し実証した。ii)理解過程研究における規範的特性を保証するための方法論に関する問題(集団授業の設計や構成に、子ども個人の理解過程を表す理解モデル研究の所産が、十分に反映されていない点):「自分の考えを表現し、伝え合う活動」「説明する活動」を取り入れた授業実践において、「理解しようとする事柄に対して、自ら仮定-結論(命題)を作り出して推論する行為(推論行為)」という内面的行為を外面化するモデル(数学的理解を促す「説明する活動」の分析モデル)の開発研究を行った。

研究全体の結果として、中学校第2学年の学習内容「作図活動を通して図形の存在証明を行う」ときに生徒に求める説明は、「手続き」、「手続きによって得た事実」、そして「根拠」を明確に区別して表現させる必要があることを明らかにした。このときの指導について、次のACが、具体的な手立てとなると想定できる:A「手続きの説明」の際、手続きの順序を明示させること、B「手続きによって得た事実」を明らかにする際、Aで示した手続きを踏めば誰でも得られる結果であるかどうかを確認させること、C Aで明示した手続きから得ている「仮定」、「条件」を用いて「結論」を導くよう注意を促すこと。このとき、Bで得た事実を「仮定」として用いないことに留意させること。資料収集や授業観察・実験授業に関わる環境は,ほぼ順調に準備できている。25年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度研究課題:数学的理解を促す『説明する活動』の分析モデルに基づく授業構成原理の検証H23年度の本研究において修正・精緻化した「説明する活動」の分析モデル(H22年度の本研究で構築)と分析モデルに基づく授業構成原理(H23年度の本研究で想定)を、小・中学校での実験授業を通して検証し、修正して,まとめる。また、本研究の成果を報告書としてまとめ、残された課題や本研究に関連して導出された新たな課題を明らかにする。
新規肥満・糖尿病モデルZFDMラットの病態発症機構の解明

本研究は、研究代表者らが新規に確立した肥満・糖尿病モデルZFDMラットの病態発症機構を明らかにすることを目的とし、メタボローム解析を中心とした詳細な表現型解析ならびに単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの検討を行った。その結果、糖尿病発症前に肥大した膵島が出現すること、肥大膵島はインスリン分泌障害を呈すること、肥大膵島では解糖系およびヘキソサミン生合成経路の亢進によりタンパク質の糖鎖修飾の一つであるO-GlcNAc化が亢進していることがわかった。本研究の成果は、糖尿病の病態の解明や新規のメカニズムに基づく治療薬の開発の基盤となる。糖尿病などの多因子疾患の病態発症機構の解明には動物モデルを用いた解析が有力な手段である。本研究では、研究代表者らが新規に確立した肥満・糖尿病モデルZucker fatty diabetes mellitus(ZFDM)ラットを対象として、メタボローム解析を中心とした詳細な表現型解析ならびに単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの検討により、当該ラットの病態発症機構を明らかにする。本研究は、糖尿病の病態の解明や新規のメカニズムに基づく治療薬の開発の基盤となるだけでなく、他の類似研究における疾患モデルの有用性を実証するものである。平成27年度は、ZFDMラットを対象として6週齢から糖尿病発症前の12週齢までの病態発症過程について下記の解析を行った。(1)病態発症・進展過程の経時的な表現型の解明:病態発症過程の詳細な表現型を明らかにするため、fa/fa個体(肥満・糖尿病発症)と対照のfa/+個体(正常体重、糖尿病発症なし)のオスについて、6週齢から12週齢まで経時的に経口糖負荷試験による耐糖能の評価、インスリン負荷試験によるインスリン抵抗性の評価、膵臓の組織学的解析を行った。(2)病態発症・進展過程の経時的な代謝プロファイルの解明:病態発症過程の詳細な代謝物プロファイルの変化を明らかにするため、6週齢から12週齢まで経時的に採取した血漿および各種臓器(肝臓、膵臓、骨格筋、脂肪)サンプルを用いてメタボローム解析を行い、血中および臓器中代謝物の経時的推移ついて検討した。(3)単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの解明:病態発症過程におけるインスリン分泌障害の詳細を明らかにするため、6-8週齢および10-12週齢時に単離した膵島を用いて、グルコース刺激やインクレチン(GLP-1, GIP)刺激によるインスリン分泌について検討した。当初の計画通りに研究が進捗している。本研究では、研究代表者らが新規に確立した肥満・糖尿病モデルZFDMラットを対象として、メタボローム解析を中心とした詳細な表現型解析ならびに単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの検討により、当該ラットの病態発症機構を明らかにする。平成28年度は、ZFDMラットを対象として12週齢から糖尿病発症後の24週齢までの病態進展過程について下記の解析を行うとともに、単離膵島を用いたメタボローム解析およびトランスクリプトーム解析を行った。(1)病態発症・進展過程の経時的な表現型の解明: fa/fa個体(肥満・糖尿病発症)と対照のfa/+個体(正常体重、糖尿病発症なし)のオスについて、12週齢から糖尿病発症後の24週齢まで経時的に経口糖負荷試験による耐糖能の評価、インスリン負荷試験によるインスリン抵抗性の評価、膵臓の組織学的解析を行った。(2)病態発症・進展過程の経時的な代謝プロファイルの解明: 12週齢から糖尿病発症後の24週齢まで経時的に採取した血漿および各種臓器(肝臓、膵臓、骨格筋、脂肪)サンプルを用いてメタボローム解析を行い、血中および臓器中代謝物の経時的推移ついて検討した。(3)単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの解明: 8週齢および12週齢時に単離した膵島を用いて、メタボローム解析およびトランスクリプトーム解析を行った。その結果、特に12週齢のfa/fa個体において解糖系からTCA回路へと続く主要な糖代謝経路に異常が認められた。本研究は、研究代表者らが新規に確立した肥満・糖尿病モデルZFDMラットを対象として、メタボローム解析を中心とした詳細な表現型解析ならびに単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの検討により、当該ラットの病態発症機構を明らかにすることを目的としている。平成29年度は、前年度に引き続きZFDMラットについて12週齢から糖尿病発症後の24週齢までの病態進展過程について詳細な解析を行うとともに、ZFDM系統の起源である肥満モデルZFラットについても同様の解析を行った。さらに、単離膵島を用いたメタボローム解析とトランスクリプトーム解析から病態発症に関与する代謝物・代謝経路を特定した。(1)病態発症・進展過程の経時的な表現型の解明:肥満モデルZFラットでは12週齢時に肥大した膵島が見られ、24週齢時にも肥大したまま保持されていた。ZFラットはZFDMラットと同程度のインスリン抵抗性を示すが、耐糖能障害は軽度であった。(2)単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの解明:

ZFDMラットとZFラットから単離した膵島を用いたメタボローム解析およびトランスクリプトーム解析により、ZFDMラットの膵島、特に肥大した膵島ではインクレチン受容体の発現低下、解糖系の亢進、乳酸産生の亢進、TCA回路の減弱、グルコースからのグルタミン酸産生の減弱などの異常が認められた。これらが肥大膵島におけるインクレチン応答性インスリン分泌障害に関与することが示唆された。(3)病態発症・進展に関与する代謝物・代謝経路についての細胞レベルおよび個体レベルの解析:上記の単離膵島を用いた解析により解糖系から分岐するヘキソサミン生合成経路の亢進が示唆され、実際にこの経路の最終産物であるUDP-GlcNAcが結合したO-GlcNAc修飾タンパク質の増加が認められた。本研究は、研究代表者らが新規に確立した肥満・糖尿病モデルZFDMラットの病態発症機構を明らかにすることを目的とし、メタボローム解析を中心とした詳細な表現型解析ならびに単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの検討を行った。その結果、糖尿病発症前に肥大した膵島が出現すること、肥大膵島はインスリン分泌障害を呈すること、肥大膵島では解糖系およびヘキソサミン生合成経路の亢進によりタンパク質の糖鎖修飾の一つであるO-GlcNAc化が亢進していることがわかった。本研究の成果は、糖尿病の病態の解明や新規のメカニズムに基づく治療薬の開発の基盤となる。平成28年度以降は、ZFDMラットを対象として12週齢から糖尿病発症後の24週齢までの病態進展過程について下記の解析を行うとともに、ZFDM系統の起源である肥満モデルZFラットについても同様の解析を行う。さらに、単離膵島を用いたメタボローム解析や、病態発症に関与する代謝物・代謝経路について細胞レベルおよび個体レベルの解析を行う。(1)病態発症・進展過程の経時的な表現型の解明:12週齢から24週齢まで経時的に経口糖負荷試験、インスリン負荷試験、膵臓の組織学的解析を行う。さらに、肥満モデルZFラットについても同様の表現型解析を行い、ZFDM系統と比較検討する。(2)病態発症・進展過程の経時的な代謝プロファイルの解明:12週齢から24週齢まで経時的に採取した血漿および各種臓器(肝臓、膵臓、骨格筋、脂肪)サンプルを用いてメタボローム解析を行い、血中および臓器中代謝物の経時的推移ついて検討する。さらに、肥満モデルZFラットについても同様の解析を行う。(3)単離膵島を用いたインスリン分泌障害のメカニズムの解明:肥満モデルZFラットを対象として6週齢から12週齢まで単離膵島からのインスリン分泌の検討を行うとともに、ZFDMラットおよびZFラットから単離した膵島を用いたメタボローム解析により、インスリン分泌障害に関与する代謝物・代謝経路を同定する。(4)病態発症・進展に関与する代謝物・代謝経路についての細胞レベルおよび個体レベルの解析:上記(2)および(3)の解析から特定された代謝物・代謝経路について病態生理学的な意義を明らかにするため、化合物やノックダウンにより細胞レベルで代謝経路を遮断した際のインスリン分泌や代謝変化を検討する。さらに、酵素の遮断薬や活性化薬をZFDMラットに投与して糖尿病発症に対する影響などの個体レベルの解析を行う。