hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
省電力を指向した仮想網マッピング技術の確立

インターネットの消費電力は年々増加しており,その低減は急務の課題である.本研究では,消費電力の低減を目的関数として仮想網を物理網に収容する問題(仮想網マッピング問題)を対象として,まずは,数理計画法を用いて仮想網マッピングに伴う消費電力の下限値を導出し,次に,多項式時間で極力下限値に近い解を得られる仮想網マッピング技術を考案した.インターネットの消費電力は年々増加しており,その低減は急務の課題である.本研究の目的は,消費電力の低減を目的関数として仮想網を物理網に収容する問題(仮想網マッピング問題)を対象として,1)数理計画法により消費電力の下限値を導出すること,および,2)グラフ抽象化モデルであるブロッキングアイランドを利用して多項式時間で極力下限値に近い解を得られる仮想網マッピング技術を確立することである.平成27年度は,まず,仮想網マッピング問題を整数計画問題として定式化し,小規模網(8ノードリングネットワーク)で消費電力の下限値を導出した.さらに,大規模網でも多項式時間で仮想網マッピング問題を解ける従来のヒューリスティックアルゴリズムを対象として,ネットワーク機器の消費電力が1)その利用率にかかわらず固定である場合と2)その利用率に応じて変動する場合とで消費電力を比較評価し,前者と比較して後者が消費電力を1340%程度低減できることを明らかにした.平成27年度の研究計画である小規模網での消費電力の下限値の導出を完了しており,さらには従来のヒューリスティックアルゴリズムの省電力性能に対してネットワーク機器の消費電力モデルが及ぼす影響の調査までも完了していることから,本研究の進捗状況は順調であるといえる.インターネットの消費電力は年々増加しており,その低減は急務の課題である.本研究の目的は,消費電力の低減を目的関数として仮想網を物理網に収容する問題(仮想網マッピング問題)を対象として,1)数理計画法により消費電力の下限値を導出すること,および,2)グラフ抽象化モデルであるブロッキングアイランドを利用して多項式時間で極力下限値に近い解を得られる仮想網マッピング技術を確立することである.平成28年度は,まず,ブロッキングアイランドを利用した仮想網マッピング手法を提案し,その有効性を計算機シミュレーションにより評価した.その結果,1)ノードリソースがボトルネックとなる場合には,提案手法は従来手法と同等の利益を示し,リンクリソースがボトルネックとなる場合には,提案手法は従来手法よりも高い利益を得られること,2)リソース原価率の高低にかかわらず提案手法による利益改善の程度は同等であること,3)ノード・リンク価格比の大小にかかわらず提案手法による利益改善の程度は同等であることがわかった.平成28年度は,さらに,クラウド基盤ソフトウェアであるOpenStackを利用して,仮想網マッピングエミュレータを構築した.この仮想網マッピングエミュレータの動作確認実験を,4つの物理ノードで構成される小規模実験ネットワーク上で行った.その結果,構築した仮想網マッピングエミュレータが正しく動作することを確認できた.平成28年度の研究計画である仮想網マッピング手法の考案と仮想網マッピングエミュレータの構築を完了していることから,本研究の進捗状況は順調であるといえる.インターネットの消費電力は年々増加しており,その低減は急務の課題である.本研究の目的は,消費電力の低減を目的関数として仮想網を物理網に収容する問題(仮想網マッピング問題)を対象として,1)数理計画法により消費電力の下限値を導出すること,および,2)グラフ抽象化モデルであるブロッキングアイランドを利用して多項式時間で極力下限値に近い解を得られる仮想網マッピング技術を確立することである.平成29年度は,まず,仮想網マッピングエミュレータに対して,ノードマッピングだけでなくリンクマッピングをも行えるように拡張を施した.具体的には,仮想リンクの識別子であるVNIを経路選択時の指標として用いることで,各仮想リンクに対して個別に所望の物理経路をマッピングできるようにした.次に,拡張した仮想網マッピングエミュレータの動作確認実験を小規模実験ネットワーク上で行い,所望の仮想網が物理網上に適切に構築されることを確認した.インターネットの消費電力は年々増加しており,その低減は急務の課題である.本研究では,消費電力の低減を目的関数として仮想網を物理網に収容する問題(仮想網マッピング問題)を対象として,まずは,数理計画法を用いて仮想網マッピングに伴う消費電力の下限値を導出し,次に,多項式時間で極力下限値に近い解を得られる仮想網マッピング技術を考案した.平成28年度は,まず,ブロッキングアイランドを利用して多項式時間で下限値に近い消費電力を達成できる仮想網マッピング手法を考案し,その有効性をシミュレーションにより評価する.その後,平成28年度に実施予定である仮想網マッピングエミュレータを用いた評価の準備として,仮想網マッピングエミュレータを構築する.平成29年度は,平成28年度に構築した仮想網マッピングエミュレータを用いて,同じく平成28年度に提案した仮想網マッピング手法の実環境での有効性を評価する.情報ネットワーク
方言における述語構造の類型論的研究

海外の類型論的研究で提起されている諸問題を考慮にいれて、東北から沖縄に至る諸方言の、動詞述語、形容詞述語、形容動詞述語、名詞述語の調査分析を実施した。標準語にはない文法的カテゴリーや語形変化のあり方が明らかになった。研究成果の主要点は次の通りである。1)形容動詞は沖縄奄美地区では未発達である。2)本土諸方言では、形容動詞の語形変化において5つのバリエーションがある。3)本土方言では、形容詞において、終止形と連体形は同じだが、首里方言等では形式が異なる。4)東北方言と九州方言になかには<時間的限定性>を明示する方言がある。5)東北と奄美沖縄諸方言には<直接的エヴィデンシャリティー>を明示する方言がある。人称制限のあり方やテンスとの相関性においてバリエーションがある。6)奄美沖縄諸方言には<間接的エヴィデンシャリティー>を明示する方言がある。さらに、首里方言では文法化が進んで、mirativityという意味をも表すようになっている。7)<発見>と<想起>を異なる形式で表し分ける方言がある。8)形容詞には、多くの方言で<表出>を明示する専用形式がある。複数の全体会議および個別研究会を開催し、下記の調査研究を実施した。平成16、17年度の2回にわたって報告書を作成するための準備作業を行った。(1)動詞述語、形容詞述語、名詞述語の構造を把握するための調査項目を選定し、調査票を作成した。宮城県中田方言と熊本県松橋方言でのパーロット調査を実施し、調査項目の修正を行った。この結果、来年度、全国規模での調査が実施できる準備が整った。(2)上述の点に関わって、特に興味深い現象をもつ宮城県中田方言の述語のパラダイムと意味・機能の分析を行った。テンス的には過去形に位置づけられる2つの形式(「シタ」と「シタッタ」)が、動詞述語、形容詞述語、名詞述語のすべてに存在していることが明らかになった。この成果は学会誌に発表予定である。(3)接触言語であるウチナーヤマトゥグチの述語構造の分析を進めた。接触言語であるため、世代差や言語学習歴が極めて重要であることが明らかになりつつある。ワルシャワ大学で開催されたヨーロッパ日本協会において「Evidentiality of Uchina-Yamatuguchi」というタイトルで成果を発表した。(4)今年度の調査研究の前提となる、平成1314年度に実施された「方言のおける動詞の文法的カテゴリーの類型論的研究」のデータの整理を行いながら、地図化作業を行った。また、奄美地域や東北地域のバリエーションの調査研究も引き続き実施した。「東北から沖縄に至る、述語構造全体(動詞述語、形容詞述語、名詞述語)の、総合的調査を下記のように実施した。(1)動詞述語については、従来調査されていなかった、あるいは調査が不十分であった15地点について調査記述を行った。特に、エヴィデンシャリテイーに関わる様々な事実が提示できている。(2)形容詞述語については、パイロット調査を行い、その結果を踏まえて調査票のさらなる整備を行った。(3)名詞述語については、興味深い事実が見られる地点の記述を行った。上記(1)については、下記の報告書を作成した。データが膨大なため、冊子およびCD-ROMによる報告書とした。なお、この報告書では、これまでの成果を含んだ地図化も行った。科学研究費成果報告書『方言における述語構造の類型論的研究』大阪大学文学研究科また、工藤真由美、木部暢子、狩俣繁久、金田章宏、八亀裕美、高江須頼子、村上智美による共著として、下記のものを出版した。これには、調査票をCD-ROMとして添付している。工藤真由美編著『日本語のアスペクト・テンス・ムード体系-標準語研究を超えて-』ひつじ書房上記(2)については、最終年度のあたる来年度に研究成果報告書を作成予定であり、現在、20地点の調査が進行中である。形容詞調査にあたっては、近年の海外における類型論的観点からの形容詞論の研究成果を取り入れており、従来の形容詩論を乗り越えた成果が提示できる予定である。

昨年度に引き続き、今年度は、新たに作成された調査票に基づき「形容詞述語」「名詞述語」についての調査を実施した。統一調査票は、(1)標準語と諸方言間の共通性と相違性、(2)動詞述語との共通性と相違性、(3)海外の類型論的研究で提起されている諸問題を考慮にいれて作成した。具体的には次の項目である。1)形容詞、形容動詞、名詞述語間の形式的区別のあり方2)形容動詞の発達の程度差3)終止形と連体形の関係4)感情・感覚形容詞における人称との関係5)<表出>および<発見・想起>に関わるムード形式のあり方6)標準語にはない形態論的形式の有無(時間的限定性、エヴィデンシャリティーなど)7)テンスと他の文法的カテゴリーとの関係研究成果の主要点は次の通りである。1)形容動詞は沖縄奄美地区では未発達である。2)本土諸方言では、形容動詞に5つのバリエーションがある。3)本土方言では、形容詞において、終止形と連体形は同じだが、首里方言等では形式が異なる。4)<時間的限定性>を明示する方言がある。5)<直接的エヴィデンシャリティー>を明示する方言がある。6)<間接的エヴィデンシャリティー>を明示する方言がある。7)<発見>と<想起>を異なる形式で表し分ける方言がある。8)多くの方言で<表出>を明示する専用形式がある。以上をまとめて本年度報告書を作成した。
立体培養脂肪細胞による骨再生へのチャレンジ

マウス皮下脂肪由来幹細胞(ASC)を細胞表面抗原CD90/105による分取し、骨芽細胞への分化能と細胞特性を比較検討した。DNAマイクロアレイの結果から、特にCD90(+)/105(+)群は高い細胞増殖能・骨芽細胞分化能を示した。次にbmp2をコードしたアデノウイルスを感染させると、CD90(+)/105(+)群において早期の石灰化noduleを確認した。また、培養後にはCD105発現の減少がみられた。以上から、分取したASCには骨芽細胞分化能に違いがあることが明らかとなった。また、CD90およびCD105の発現量が細胞増殖および骨芽細胞分化において重要であることが示唆された。幹細胞に関する研究の躍進は甚だしい。組織にはその前駆体や未分化な細胞が含まれており、それらを特定の細胞へ分化誘導する場合、必ずしも初期化は必要ではない。そこで、容易に採取出来る脂肪組織から、脱分化脂肪細胞あるいは脂肪由来幹細胞を培養し、その立体培養コンストラクトの移植実験によって、同じ間葉系組織である骨組織の骨再生(骨形成)を小動物の骨欠損部において試みる。当該年度では、脂肪組織より脂肪由来幹細胞の単離・培養および膜抗原によるソーティングとそれらの培養に成功した。それぞれの骨芽細胞分化能に対してDNAマイクロアレイ、培養細胞染色を行ったところ、ソーティングした異なる細胞群によって特性に差が見られた。また、骨形成誘導因子であるbmp2のアデノウィルスベクターの作製に成功し、このベクターからアデノウィルスの発現と精製を行った。ウィルスの感染効率に関してタイター測定を行ったところ、十分な感染性が得られた。アデノウィルスによる遺伝子導入は効率が良い上、永続的なタンパク発現はなく、一過性の発現機序を持つため安全性も高い。今後は、bmp2の遺伝子導入によって、脱分化脂肪細胞あるいは脂肪由来幹細胞の効率の良い骨芽細胞分化を獲得し、骨再生(骨形成)促進を目指す。脂肪由来幹細胞(ASC)は他の体性幹細胞と同様に多分化能を持ち、細胞表面抗原であるCDマーカーのプロファイルは骨髄由来間葉系幹細胞(BMSC)などと類似している。そこで本研究では、CDマーカー発現特性の違いによってASCの骨芽細胞分化能を比較することを目的とした。マウスの皮下脂肪からASCを獲得し、フローサイトメトリーを用いて細胞表面抗原CD90/CD105の有無による分取を行った。そしてそれぞれの細胞集団における骨芽細胞への分化能と細胞特性を比較検討した。DNAマイクロアレイによるそれぞれの分取ASC群およびBMSCにおける遺伝子発現の結果から、ASCの骨芽細胞への分化能はBMSCと同等であった。特にCD90(+)/CD105(+)群は細胞増殖・骨芽細胞分化に対して高いポテンシャルが確認された。次にそれぞれの細胞集団にhuman bmp2をコードしたアデノウイルス(AdenoX-bmp2)を感染させ、骨芽細胞分化誘導培地にて培養すると、CD90(+)/CD105(+)群において早期に石灰化nodule形成を確認した。培養後のフローサイトメトリーからCD105発現の減少傾向がみられたが、これはBMP2遺伝子導入において顕著であった。次に、ASCを1ヶ月以上の長期間培養をしたところ、スフェロイド状の立体構造を形成し、多分化能のマーカー遺伝子であるOct3/4,Nanog,Sox2 mRNAの発現がin situ hybridizationで確認された。また、スフェロイドをリン酸カルシウムディスク上で培養すると、単球殿共存培養にて石灰化結節を形成した。以上の結果から、分取したASCには骨芽細胞分化能に違いがあることが明らかとなった。また、CD90およびCD105の発現量、そして単球やリン酸カルシウムとの共存が、細胞増殖および骨芽細胞分化において重要であると示唆された。幹細胞に関する研究の躍進は甚だしく、特に体細胞から初期化によって得られるiPS細胞は、任意の細胞へと分化誘導されることから、組織再生医学あるいは再生医療においても非常に画期的である。ところでそれぞれの組織にはその前駆体や未分化な細胞が含まれており、それらを特定の細胞へ分化誘導する場合、必ずしも初期化が必要ではない。皮下脂肪は技術的に採取が容易であり、患者への外科的侵襲が極めて小さい。さらに骨髄よりも多くの幹細胞が含まれているため、効率のよい骨芽細胞分化が期待されることから、移植までの工程を短縮できる可能性が示唆される。

当該年度では、脂肪細胞を脂肪組織より単離・培養および脱分化させることに成功したものの、長期培養による多分化能を確認するには至っていない。一方で、脂肪由来幹細胞を分離して培養することに成功し、長期培養によって未分化のままスフェロイドを形成後、長期間維持されることが確認された。これは、ES細胞やiPS細胞に似た様相であり、さらに立体培養する上で適していると考えられる。次に、骨形成誘導因子であるbmp2のアデノウィルスベクターの作製に成功した。アデノウィルスによる遺伝子導入は効率が良く、永続的なタンパク発現はなく、一過性の発現機序を持つため安全性も高い。本研究では今後、bmp2の遺伝子導入によって、脱分化脂肪細胞あるいは脂肪由来幹細胞の効率の良い骨芽細胞分化を獲得し、骨再生(骨形成)促進を目指す。脂肪細胞および脂肪由来幹細胞の分離・培養の確立に時間が掛かったものの、膜抗原による細胞ソーティングおよびアデノウィルスベクターの作製は終了した。生体親和性スキャフォルドを用いた立体培養に至っていないが、確実に進行し、結果を得ている。脂肪細胞および脂肪由来幹細胞の分離・培養の確立に時間が掛かったことから、生体親和性スキャフォルドを用いた立体培養に至っていない。さらにアデノウィルスベクターの作製にも時間を費やしたことから、実験計画にやや遅れが生じた。しかしながら、確実に進行し、結果をえている。遺伝子導入による骨芽細胞分化を獲得すること、そして立体培養の確立を早期に行い、骨芽細胞分化を組織学的、分子生物学的に評価するする。また、脂肪由来幹細胞をいくつかの細胞膜抗原によってソーティングが終了した。そこで、同様に骨芽細胞分化を評価する。ソーティングした細胞にbmp2アデノウィルスの遺伝子導入を計画しており、効率の良い骨芽細胞分化を獲得と骨再生(骨形成)促進を目指す。また、立体培養コンストラクトを小動物の皮下あるいは骨欠損部に移植し骨形成・骨再生を評価する。本研究における脂肪由来幹細胞の骨芽細胞分化および骨形成は、骨髄細胞を用いた場合を対照群として比較する予定である。遺伝子導入による骨芽細胞分化を獲得すること、そして立体培養の確立を早期に行い、骨芽細胞分化を組織学的、分子生物学的に評価する。また、脂肪由来幹細胞をいくつかの細胞膜抗原によってソーティングし、同様に骨芽細胞分化を評価する。次に、立体培養コンストラクトを小動物の皮下あるいは骨欠損部に移植し骨形成・骨再生を評価する。本研究における脂肪由来の細胞の骨芽細胞分化および骨形成は、骨髄細胞を用いた場合の結果と比較する予定である。生体親和性の高い様々な分子構造をもつブロックを用いた立体培養コンストラクトの作製と、それらの動物移植手術と動物飼育に関して、主に研究費をあてる。成果発表のための学術大会参加費なども含まれる。試薬、動物など、基本的には消耗品の購入がほとんどであり、成果発表のための学術大会参加費なども含まれる。
推論ゲームにおけるヒト情報処理過程に関する計算論的研究

推論ゲームを解くためには、複雑な規則の理解、不確実要素を含む情報の統合、統合情報に基づく推論など、複数の情報処理を実行することが重要であり、ヒト固有の高度な知能が必要となる。本研究では、推論に関わる脳部位を特定するために、機械学習分野で提案されている推論課題を拡張し、不確実環境における報酬依存意思決定課題を提案した。本課題で被験者は、非観測状態と状態遷移の両方を推定する必要がある。これらの推定過程がヒトの高次機能の中枢部位である脳の前頭前野で行われているという仮説のもと、ヒトの行動およびfMRI実験を行った。解析の結果、ヒトは数学的最適戦略とは異なる戦略を取っており、これは負の報酬に関する主観的価値が大きくなるというプロスペクト理論によって説明できることが示唆された。さらに、行動データを説明する情報処理モデルを構築し、計算モデルに基づいた脳画像解析により、2種類の推定が前頭前野の異なる部位で行われていることを指示する結果を得た。これらの結果は、本年度内に研究会にて口頭発表する。また、さらなる考察を加え来年度に論文誌へ投稿することも予定している。さらに、前頭前野において階層的な情報表現、さらにはその階層性の生成が行われているという仮説のもと、階層的学習ゲームであるWater Jug problemを実装し、行動実験を行った。行動データ解析により、ヒトが課題の階層構造を認識して効率良い学習を行っていることが支持されたため、学習モデルの構築とfMRI実験を進めることを予定している。
高効率Ge検出器を用いたラムダハイパー核のγ線分光

最初のKEKでのHyperballを用いた^7Li_Λの実験で、史上はじめて高分解能(keV)のハイパー核γ線の観測に成功した。さらにDoppler attenuation法でγ遷移の寿命(B(E2))の測定にも初めて成功した。この実験ではE2遷移(5/2->1/2)の寿命測定から、以前に坂東、元場等が理論的に予言したように、ΛがくっつくことでLi核の半径が小さくなる(shrinkage effect)ことが初めて実験的に明らかとなった。また基底状態のspin doublet間のM1遷移(690keV,3/2->1/2)を測定したことで、ΛNのspin-spin相互作用について決定的なデータを与えた。これらの成果は精密γ線分光の威力をしめしたものである。BNLでの^9Be_Λの実験ではLS力で分岐すると予想されるdoublet stateからの遷移(5/2->1/2と3/2->1/2)を観測した。現在まだ解析中だが極めて小さい分岐(30keV)を得ており、ΛN間のLS相互作用にも決定的な情報となる。このようにこの研究はハイパー核の精密γ線分光学の分野を新しく切り開いたもので、その学問的意義はきわめて大きい。また実験と平行して、肥山等によりLiなどクラスター構造をもつハイパー核の3体、4体系の精密な構造計算が行われ、ΛN相互作用のとり方と実験データの比較が行われ、ΛN相互作用にたいして重要な情報を与えた。この研究の目的は、高純度Geによる大立体角のガンマ線検出器(Geクリスタルボール)を建設し、ハイパー核の精密核分光学の学門領域を切り開くことにある。編成8年度は2台の60%効率の高純度Ge検出器を購入し、特に高い係数率におけるエネルギー分解能に注目して開発研究を行った。ハイパー核の研究には高エネルギーのπまたはK中間子ビームを用いるので、荷電粒子による大きなパルスが高い計数率で検出器に現われると考えられる。高速のリセット機能をもつ増幅器を用いて、実際に実験に用いるπ中間子ビームを用いてテストを行い、1MHzのπビームを用いても、^<60>Coのガンマ線の分解能で2.2keVを達成することができた。これで検出器単体としては使用を決定することができたと考えており、平成9年度に本体を建設する目処が立ったと考えている。一方これらの一連のビームを用いたテスト実験によって、どの程度のガンマ線のバックグラウンドが予想されるかについても結果を得た。この結果に基づいてシュミレーション計算を行い、高エネルギー物理学研究所及びブルックヘヴン国立研究所に対してそれぞれ(π,k)反応(K,π)反応を用いた軽いハイパー核(Pシェル)の精密ガンマ線分光の実験計画を作り提案を行った。ブルックヘヴン研究所では、すでに我々の実験計画が承認されており、高エネルギー研究所では審議中である。これらはハイパー核のスピン・スピンやスピン・軌道相互作用による微細構造の解明を目指すものである。以上のように、今年度はGeクリスタルボール本体制作の準備を整えて、最初に行う実験計画を作り、ハイパー核のガンマ線分光に向けて大きな一歩を踏み出したと評価している。平成9年度は12台の60%効率の高純度Ge検出器を購入し、クリスタルボール検出器としてほぼ完成させた。またCompton SuppressorとしてBGOを用いることを決定し、P&Dの後設計を行い、1セットを試作し実際の効果を測定した。中国のクリスタルで十分な性能が得られたので、仕様を決め中国の研究者と協力体制をとって、制作にかかることになった。また実際に実験に用いるπ中間子ビームとスペクトロメーターを用いてテストを行い、1MHzのπビームを用いても、^<60>Coのガンマ線の分解能で2.2keVを達成している。

高エネルギー物理学研究所及びブルックヘヴン国立研究所に対してそれぞれ(π,k)反応(K,π)反応を用いた軽いハイパー核(Pシェル)の精密ガンマ線分光の実験計画を作り提案を行い、それぞれ両研究所で我々の実験計画が承認されている。これらはハイパー核のスピン・スピンやスピン・軌道相互作用による微細構造の解明を目指すものである。以上のように、今年度はGeクリスタルボール本体制作をほぼ終了し、最初に行う高エネルギー物理学研究所及びブルックヘヴン国立研究所でのハイパー核のガンマ線分光実験に向けて、ほぼその準備をととのえたと評価している。本年度はまず14台の60%の効率の高純度GeとBGO-Compton SuppressorからなるGe-Ball検出器を完成させた。長時間の使用のため液体窒素の自動補給装置もつくった。また実験中の検出器のエネルギーと時間の更正およびエネルギー分解能のモニターのため、Coの更正用パルサーとモニターデータ測定装置も完成させた。6月からは高エネルギー研究所のπ中間子ビームを用いて^7Li標的についてはじめての実験をおこなった。(π+,K+)反応をSKSスペクトロメーターでtagして^7Li_Λの生成をおさえて、そこからのy線をGe-Ballで測定する。約1か月の測定の結果、はじめて高分解能でハイパー核^7Li_Λの励起状態からのγ線を観測することに成功した。5/2->1/2のE2遷移のγ線についてはエネルギーの値だけでなく、ドップラーシフト法でその寿命をはじめて測定し、Λ粒子のために原子核のサイズがshrinkしていることを確認した。また3/2->1/2の基底状態のスピンダブレットのM1遷移をはじめて測定することに成功した。値は689.7keVであり、ΛNのスピン-スピン相互作用の大きさを決める上で決定的な実験データを与えたことになる。夏にはこのGe-BallをBNL(米国)に輸送して現地で再度組み立てた。BNLでは(K-,π-)反応で^9Be_Λを生成しこのハイパー核からのγ線の観測をおこなった。約1ヵ月の実験で初期の目標のデータを得ることに成功した。現在鋭意データ解析中である。我々は新しい検出器を完成させ、ハイパー核のγ分光学をきりひらいた。このことはハイパー核の研究にとってきわめて大きな成果である。
電子線ホログラフィーによるナノ構造の三次元解析(Pt-MCM48左右螺旋の解析)

目的:本研究の目的はデジタル画像解析法を駆使した高精度の電子線ホログラフイー法を用いてナノスケールでの三次元螺旋構造における左螺旋か右螺旋かの判定手法を開発することである。実験方法:使用した試料はシリカメソ多孔体の一種であるMCM-48を鋳型にして作製した三次元の螺旋構造を有するPtナノワイヤーネットワークである。超音波洗浄器を用いて粒径数百ナノのPt-MCM48粉末試料をエタノール中で分散させ、カーボンマイクログリッドの上に載せた。実験装置はバイプリズムを搭載し、加速電圧300kVで電界放射型電子銃を備えた透過電子顕微鏡JEM-3000Fである。実験結果:Pt-MCM48粉末試料を電子線ホログラフィーで観察した。三次元の構造を再構成するために、以下のようなステップで解析を進める。1.電子線ホログラムを撮る。電子線ホログラムには、位相情報が含まれている。2.位相像(投影ポテンシャルの分布像)を得る。電子線ホログラムをフーリェ変換して正しいサイドバンドの位置を決め、それを原点と見做して逆フーリェ変換することにより再生像を得、その位相情報を抽出する。これを「再生した位相像」という。3.異なる方向へ投影したポテンシャルの分布像を得る。Pt-MCM48試料を回転させて電子ビームの入射方向を少しづつ変えながら、複数の電子線ホログラムを撮影し、各入射方向の位相像を得る。4.トモグラフィー的手法により三次元ポテンシャル分布を導出する。5.三次元ポテンシャル分布から螺旋の左右を見分ける。本年度(平成14年12月末まで)は1から3までの実験を行った。4および5の、多数の投影ポテンシャルから数値的に内部ポテンシャルの三次元分布の再構成を行うためのソフトウェア開発及び解析には至らなかった。
わが国に生息するカブリダニ類の発生生態と天敵資材としての有効利用に関する研究

3年間で実施された本課題の成果は、わが国の土着方カブリダニ相の発生実態が明確になったことである。従来の知見が少ない地域を取り上げ、まず平成11年度は北海道東部と鹿児島を中心に、平成12年度は東北地方、紀伊半島、石垣島を、最終年度の13年度には信越地方と中四国を中心に採集調査が行われた。また、これと平行して静岡県の茶園を平成12-13年度にかけて、栽培形態とカブリダニ相の関係から調査した。これらの調査結果は以下の通りに要約された(数値は全て雌成虫数)。1.北海道東部からは5種62頭のカブリダニが採集され、ケナガカブリダニが最多であった。2.鹿児島県(主としてチャ園と周縁)では6種53頭が採集され、ケナガカブリダニやオキナワカブリダニが多く採集された。3.精力的な調査が実施された東北地方からは6県から18種903頭が採集され、ケナガカブリダニ、フツウカブリダニ、キタカブリダニ、ケブトカブリダニ、トウヨウカブリダニなどが多く採取された。寄主植物としては、クズとヤマグワからそれぞれ13種、11種のカブリダニが採集された。4.紀伊半島からは7種52頭が、石垣島(竹富島を含む)では16種111頭(雄も含む)が採取され、後者には新種と日本発記録種が含まれた。5,静岡県のチャ園の調査からは6種347頭が採集された。優占種の構成には、各園の栽培及び害虫管理方式が影響し、慣行防除園ではケナガカブリダニが、無農薬園ではニセラーゴカブリダニが増えた。6.信越地方と周辺地域では21種978頭が採集され、イチレツカブリダニが最も多かったが、これは本種の特異的寄主であるホオノキからの採集例が多いためであった。7.中四国からは21種857頭が34種の寄主植物から採集され、ケブトカブリダニ、ケナガカブリダニ、コウズケカブリダニ、ニセラーゴカブリダニが個体数の上位を占めた。初年度に当たり、カブリダニ相の調査は距離的に遠い北海道と九州(鹿児島)で実施した。研究代表者、研究分担者及び協力者で採集調査を行い、持ち帰った寄主植物からカブリダニを採取し同定に供した。これらの種は、それぞれの気候帯における生息実態が確認された事により、今後の天敵利用における可能性が示唆された。1.北海道調査(1999年8月2-5日)今までに調査研究が実施されてない道東地区(調査地は、足寄/佐呂間/知床/標茶/根室/弟子屈)のカブリダニ相を調査した。主として農耕地沿いの雑草詳から次のようなカブリダニ[雌成虫数]を採集した。足寄町:ケナガ[23]、ミチノク[1]、佐呂間町:フツウ[18]、ケブト[1]標茶町:ミチノク[5]根室市:ラデマッヘル[4]、ミチノク[3]弟子屈町:ミチノク[2]、ケナガ[1]、ラデマッヘル[1]2.鹿児島調査(1999年8月19-21日)

鹿児島県では、栽培チャと路傍の雑草に採集を絞り、次のような採集結果を得た。鹿児島市:キタ?[4]、ケブト[3]、ウルマ[1]、オキナワ[1]指宿市:ケブト「4」、ウルマ[2]知覧町:ケナガ[15]、枕崎市:オキナワ[18]、ニセラーゴ[2]、ケナガ[1]、キタ?[1]東市来町:オキナワ[1]3.今後は採集範囲を拡大して、より広範な分布資料を整えるとともに、これらの室内飼育等も試みたい。3カ年計画で実施される本課題の、本年度は2年目に当たる。昨年度の北海道・九州地区でのカブリダニ相調査に引き続き、本年度は東北・紀伊・石垣島で同様の調査を行った。採集されたカブリダニは同定作業に供し、その生息域の確認とともに、今後の天敵利用によるハダニ類防除への可能性を検討した。また、これらの調査旅行と平行して、和歌山・静岡・奈良の各県の茶園やナシ園で栽培様式の違いによるカブリダニ相の変化について調査した。これらは次年度への継続調査であるため、結果は来年度の報告書にまとめて記す。以下に採集され分布が確認されたカブリダニの種類と[雌成虫数]を示す。なお、和名末尾の「カブリダニ」は全て省略した。1.東北調査(1次:2000年7月20-23日、2次:2000年8月5-8日、3次:2000年9月18-20日)合計1,031個体のカブリダニが主としてこの調査で採集された。主なものは:イチレツ[180]、ケナガ[155]、フツウ[142]、キタ[113]、ケブト[104]、トウヨウ[89]、コクフ[61]、ラデマッヘル[60]などであった。本格的調査の少なかった東北でのカブリダニ相が、徐々にではあるが解明された意義は大きい。2.紀伊調査(2000年8月17-19日)合計で52個体のカブリダニが、主としてクズ・アカメガシワ・クサギから採集された。その内訳は:ニセラーゴ[19]、ケブト[17]、ケナガ[6]、ウルマ[4]、キタ[4]、ナンポウ[1]、シコク[1]であった。3.石垣島調査(2000年11月10-13日)合計で111個体のカブリダニが、種々の南方性の寄主植物から採集された。主なものは:ウルマ[33]、ケブト[25]、ニセラーゴ[19]、ホンコン[9]、コウズケ[6]、シマモリ[3]、ナンポウ[3]などの分布が確認された。石垣島でのカブリダニ類の本格的調査は今回が初めてであろう。3カ年計画で実施される本課題の、本年度は最終年に当たる。一昨年度の北海道・九州地区、昨年度の東北・紀伊・石垣島地区でのカブリダニ相調査に引き続き、本年度は信越地方と中四国で同様の調査を行った。また、これらの調査旅行と平行して、静岡の茶園で栽培様式の違いによるカブリダニ相の変化について昨年に引き続き調査した。1.信越調査(2001年の5月10月に計10回調査を実施した)およそ50カ所の調査地点から合計21種1,132個体のカブリダニ成虫が採集された。主なものは:イチレツ[193]、ミヤコ[191]、ケナガ[182]、ケブト[154]、ホッカイ[90]、ラデマッヘル[79]、コクフ[67]などであった。本格的調査の少なかった信越地方でのカブリダニ相が、農業生態系を中心に徐々にではあるが解明された意義は大きい。また、ミヤコの進出がここでも実証された。2.中四国調査(2001年7月10月に計3回の調査を実施した。また各県試験場関係者から試料を送付していただいた)合計で21種966個体のカブリダニ成虫が、種々の寄主植物から採集された。
幼若ラット脳へのセボフルランの毒性に対する間葉系幹細胞の予防・治療的効果の検討

脳の成長発達期における麻酔薬の中枢神経毒性は成長後の学習障害も含め、げっ歯類を中心に数多く研究されている。酸化ストレスが神経毒性に重要な役割を果たしていることが明らかになっているが、そのメカニズムは明らかでない。今回Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH)オキシダーゼ阻害剤であるアポシニンが幼若期セボフルラン麻酔曝露によって引き起こされる、脳細胞のアポトーシスや成長後の学習障害への改善効果があることを発見した。骨髄由来間葉系幹細胞は幼若期セボフルラン麻酔曝露において、炎症反応は抑えられるも、アポトーシス抑制効果は認められなかった。セボフルランを含む麻酔薬の投与により、発達段階の中枢神経細胞で、アポトーシスを起こすなどの毒性があることが明らかとなっているが、予防・治療法はわかっていない。一方、間葉系幹細胞の投与が、中枢神経系に対して、組織の再生を促す効果があることが示されてきており、麻酔薬の毒性に対しても治療的な効果があるのではないかと期待される。本研究では、培養細胞系ならびに新生仔ラットを用いた実験モデルにより、骨髄由来の間葉系幹細胞が、セボフルランの持つ幼若神経細胞への毒性に対して、予防的または治療的な効果があるかどうかを検討することを目的としている。平成25年度の計画として、1.2.の2つを予定していた。1.ラット胎仔神経細胞とラット骨髄間葉系幹細胞の共培養系を用いた検討:前段階としてより培養の簡単なマウスの褐色細胞腫株であるPC12細胞を用いた。PC12細胞の幼若期からの各成長段階に麻酔薬を曝露させ、神経毒の最もおこりやすい時期を同定した。分化4日目のPC12細胞に骨髄間葉系幹細胞の共培養を行ったところ、治療効果は認められなかった。また、骨髄系幹細胞の培養上清のみを用いた神経毒の治療効果についても認められなかったため、速やかに2の実験に移行した。2. in vivo新生仔ラットモデルにおける骨髄間葉系幹細胞の予防・治療効果の検討:生後6日のラットを3%セボフルランに6時間曝露させるモデルを用いて、骨髄間葉系幹細胞の前投与により、神経細胞に起こるアポトーシスが予防できるかどうかを検討した。投与ルートとして皮下投与において、治療効果が認められなかった。引き続いて外頸静脈より投与方法を確立し、検討を行った。骨髄間葉系幹細胞前投与および培養上清前投与において、麻酔薬により引き起こされる炎症反応は抑えられたものの、神経毒治療効果は認められなかった。セボフルランを含む麻酔薬の投与により、発達段階のげっ歯類の中枢神経細胞でアポトーシスを起こすなどの毒性があることが明らかとなっているが、治療法はいくつか提示されているものの、完全に明らかになっていない。一方間葉系幹細胞の投与が、中枢神経系に対して、組織の再生を促す効果があることが示されてきており、麻酔薬の毒性に対しても治療的な効果があるのではないかと期待される。本研究では培養細胞系ならびに新生仔ラットを用いた実験モデルにより、骨髄由来の間葉系幹細胞がセボフルランの持つ幼若神経細胞への毒性に対して、予防的または治療的な効果があるかどうかを検討することを目的としている。平成25年度には当初科研費で平成25年及び26年の2年間で実施する予定であった以下の2つの実験を終了した(1.ラット胎仔神経細胞とラット骨髄間葉系幹細胞の共培養系を用いた検討および2.in vivo新生仔ラットモデルにおける骨髄間葉系幹細胞の予防・治療的効果の検討)これら2つの検討から幼若神経細胞への麻酔毒性に対して、骨髄間葉系幹細胞の予防効果については、炎症反応は抑えるものの神経毒そのものは抑制できなかったと結論が出来た。この結果については平成26年度に論文が受理された。しかしながら平成25年に神経毒を抑制できる効果的な薬剤を同定できたため、平成26年度はその薬剤を用いた神経毒抑制効果についての研究を行った。具体的にはNADPH-oxidase阻害薬であるapocyninは幼若期セボフルラン麻酔により引き起こされた神経アポトーシスと成長後の学習低下には治療効果があることを解明した。実験結果をまとめ、anesthesiology誌に投稿したところ、追加実験の指摘を受けたため、追加実験を行っている。セボフルランを含む麻酔薬の臨床使用濃度の投与により、成長発達段階の脳に広範なアポトーシスが認められ、成長後の学習障害が持続するということが明らかになっている。治療法はいくつか提示されているも、完全に明らかになっていない。本研究の課題名である「幼若ラット脳へのセボフルランの毒性に対する間葉系幹細胞の予防・治療的効果の検討」は、平成25年度のうちに実験を遂行し、平成26年度には論文として掲載された。結果を簡単に述べると、骨髄由来間葉系幹細胞は幼若期麻酔薬による神経毒に関して、炎症反応は抑えるものの神経毒そのものは抑制できなかったというものであった。その後、麻酔薬による神経毒を抑制できる薬剤の開発を進めたところ、NADPH-oxidase阻害薬であるアポシニンを一回投与することで、セボフルラン麻酔で引き起こされた神経アポトーシスを抑制し、ミトコンドリア障害を抑え、さらに成長後の学習低下まで回復できることを確認した。また、麻酔薬により成長後の学習障害が起こるメカニズムについて、学習行動実験直後に神経マーカーであるcfosの発現の違いに注目し、cfos陽性細胞の神経分布を解析した。

麻酔曝露群において、脳扁桃体において非曝露群に比較してグルタミン作動性神経が減少していることをつきとめた。以上の研究成果より、平成27年度国内の学会で1回、国外の学会で2回発表を行った。また、アポシニンの効果をBritishjournal of anesthesiaにまとめ、受理された。cfosの発現についての論文は現在リバイズ中である。脳の成長発達期における麻酔薬の中枢神経毒性は成長後の学習障害も含め、げっ歯類を中心に数多く研究されている。酸化ストレスが神経毒性に重要な役割を果たしていることが明らかになっているが、そのメカニズムは明らかでない。今回Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH)オキシダーゼ阻害剤であるアポシニンが幼若期セボフルラン麻酔曝露によって引き起こされる、脳細胞のアポトーシスや成長後の学習障害への改善効果があることを発見した。骨髄由来間葉系幹細胞は幼若期セボフルラン麻酔曝露において、炎症反応は抑えられるも、アポトーシス抑制効果は認められなかった。科研費で計画していた研究計画は平成25年度のうちに明らかにすることが出来た。その内容を論文にまとめて平成26年に受理された。また、麻酔薬の神経毒に対する治療法の開発としてNADPH-oxidase阻害薬であるapocyninを見出し、実験を終了し、結果をまとめて投稿したところ追加実験の指摘を受け、現在行っている。麻酔麻酔薬の神経毒に対する治療法の開発としてNADPH-oxidase阻害薬であるapocyninを見出し実験を行い、結果をまとめて専門雑誌に投稿したところ追加実験の指摘を受けた。そこで平成27年度は追加実験を施行すること、内容をまとめて再度論文として投稿すること、また研究成果を国内外の学会で発表することを計画している。追加実験を行う内容についてはすでに議論済みであり、Western blot analysisおよび行動実験の追加実験を行う。その後速やかに論文をまとめ、国内外に広く報告する予定である。科研費で計画していた研究計画は平成25年度のうちに明らかにすることができた。その内容を論文にまとめて、現在投稿準備中である。また麻酔薬の神経毒に対する治療法の開発として効果的な薬剤を発見したため、現在追加実験を行っている。「産前産後の休暇又は育児休業による中断」承認日:H27.3.2幼若神経細胞への麻酔毒性に対して骨髄間葉系幹細胞の予防効果については、炎症反応は抑えるものの神経毒自体は抑制できなかった。しかしながら効果的な薬剤の同定に成功したため、その薬剤について麻酔の神経毒抑制効果について引き続き研究を行っている。追加実験を予定している。具体的にはWestern blot analysisおよび行動実験の追加実験を行う。その後速やかに論文にまとめ、国内外に広く報告する予定である。
Glushkovオートマトンの拡張に基づくPOSIX正規表現の効率的照合手法

正規表現のパターン照合はテキストデータの検索・加工に欠かせない技術であり,広く利用されている.しかしながら,POSIX標準規格が定める正規表現のパターン照合(部分式の捕獲も考慮した最左最長一致による照合)については効率的な照合手法がほとんど知られておらず,バックトラックを用いて試行する非効率的なアルゴリズムが主に用いられてきた.本研究では,Glushkovオートマトンの独自拡張を用いたより効率的な照合手法を提案し,その正当性の証明を与え,計算量を解析し,試験実装により実際のいくつかの事例で著しい効率改善を確認した.正規表現のパターン照合はテキストデータの検索・加工に欠かせない技術であり,広く利用されている.しかしながら,POSIX標準規格が定める正規表現のパターン照合(部分式の捕獲も考慮した最左最長一致による照合)については効率的な照合手法がほとんど知られておらず,バックトラックを用いて試行する非効率的なアルゴリズムが主に用いられてきた.本研究では,Glushkovオートマトンの独自拡張を用いたより効率的な照合手法を提案し,その正当性の証明を与え,計算量を解析し,試験実装により実際のいくつかの事例で著しい効率改善を確認した.正規表現を用いたテキストの照合は,現在広く用いられている情報処理の基盤技術のひとつであり,正規表現エンジンの様々な実装が存在する.しかしながら,従来の正規表現エンジンには,(1)入力によっては照合にかかる計算コストが爆発に増大し事実上計算出来なくなる,(2)効率を犠牲にせずPOSIX規格準拠することが難しい,(3)アルゴリズムの正当性が厳密に証明されておらず重大なバグが発見されることがある,といった問題のいずれかを持っている.そこで,従来の実装の多くがバックトラックに基づいているのに対し,Glushkovオートマトン(ポジション・オートマトン)の独自改良に基づく新たなアルゴリズムを開発し,これらの問題を解決しようというのが,本研究である.初年度である平成22年度には,当初の研究計画通り,照合アルゴリズムの基本設計を完了した.これにより,(1)POSIXの最左・最長規則を,構文木を用いて簡潔かつ厳密に形式化する方法,(2)Glushkovオートマトンに正規表現の部分式に関する情報を補うことで最左・最長規則にしたがう照合パスを表現するタグ付きオートマトンの考案,及び正規表現からタグ付きオートマトンを構築する方法,(3)このタグ付きオートマトン上で,バックトラックに拠らずに,あいまいさのないパターン照合を実現する照合アルゴリズム,の3点を明らかにした.また,プロトタイプの試験実装を行い,実際の効果を検証した.これらの成果については,国際会議で公表した.また,このアルゴリズムの正当性の証明をほぼ完成しており,これに関しては,現在,投稿準備中である.現在、幅広く利用されているPOSIX正規表現の諸実装は、(1)最左最長規則に正しく準拠できていない、(2)準拠はしているがバックトラックをおこなうため場合によっては実行効率が著しく低下する、(3)アルゴリズムの正当性が証明されていないため根本的な誤りが発見される場合がある、といった改善すべき問題点が挙げられる。そこで、Glushkovオートマトン(あるいは、ポジション・オートマトンとも呼ばれる)として知られる枠組みを独自に拡張することで、(1)(3)の問題点を解消した正規表現の新たな照合アルゴリズムを明らかにし、その正当性の証明を与えるとともに、その効率的実装を行おうとうのが本研究の目的である。3年計画の第2年度である本年度は、昨年度考案・公表した拡張ポジションオートマトンの構築アルゴリズムおよびそれに基づくパターン照合アルゴリズムの試験実装、実行効率の検証実験、さらに実験結果に基づくアルゴリズムの最適化の研究課題に取り組んだ。また、昨年度に進めたアルゴリズムの厳密な正当性証明の洗練とそれを出版するための作業に取り組んだ。前者においては、本研究の手法を食欲(greedy)照合の場合に応用するための研究にも着手した。これは当初の研究計画には含まれていないが、研究を進める中で新たに行うことにしたものである。食欲戦略は本研究が対象とする最左最長戦略と並んで重要なあいまいさ除去の戦略である。実用上幅広く利用されていることから本研究の手法が適用可能であることを明らかにする意義が大きいため、当初計画を一部修正して優先的に取り組んだ。この結果、従来知られている最も効率的な手法のひとつ(Freche&Calldelli 2004)と比較しても、本研究の手法のほうが更に高速であるケースが多く見られることが実験的に明らかになった。POSIX規格では正規表現の照合をおこなう際に,その部分式も含めて最左最長の照合をおこなうように定めている.一方,現在一般に用いられている正規表現照合エンジンは,ごく一部を除き,バックトラックに基づく方式を用いている.このため最左最長照合の効率の良い実行が極めて困難であるという問題がある.さらにバックトラックに基づく方式には,入力によっては照合の計算量が指数的に爆発し手に負えなくなるという問題もある.そこで,バックトラックを用いる代わりに有限オートマトンを用いて部分式を含めた最左最長照合を実現する新たな手法を提案するのが本研究である.本研究の方法は,正規表現の処理で通常用いられることの多いThompsonの非決定性オートマトン(以下,Thompson NFA)ではなくGlushkov(1961)とMcNaughton/山田尚勇(1960)らによって独立に提案されたポジション・オートマトンを独自に改良したものを用いるというものである.

元来のポジション・オートマトンでは正規表現の部分式に関する情報が失われてしまうため,ポジション・オートマトンの遷移に部分式の情報をアノテーションとして付加することで,部分式を含めた最左最長照合を実現するアルゴリズムを得ることができた.本研究の主要な成果は以下の通りである.(1)バックトラックに依存せずに部分式を含めた最左最長照合をおこなうアルゴリズム与え,その計算量を明らかにした(特に入力文字列長に関しては線形オーダ).(2)同アルゴリズムの正当性の厳密な証明を与えた.(3)本研究の方式が貪欲(greedy)照合にも転用可能であることを示し,さらに決定性オートマトン(DFA)への変換によって更なる効率化が可能であることを明らかにした.(4)提案手法に基づく照合エンジンの試験実装をおこない効率化が可能であることを実験的にも検証した.一部当初計画にはなかった研究項目(食欲戦略への応用)が加わったため研究の優先順序を若干修正したが、おおむね当初計画の通り進んでいる。一方、(研究分担者の震災の影響で)本年度の成果の論文としての年度内の公表が間に合わなかった点が改善すべき点として挙げられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度である本年度は、(1)昨年度の検証実験の結果に基づき、拡張ポジションNFAからDFAを生成するアルゴリズムを完成させ照合アルゴリズムのさらなる効率化をはかることと、(2)昨年度から着手した新たな研究項目である食欲戦略への応用の2つに取り組む。同時に、昨年度の研究成果のうち論文としての公表が遅れているものについて早急に作業を進める。
分子シャペロンを標的とした細胞系譜制御による糖尿病治療法の開発

[研究課題(2)]臨床で用いられている薬剤との併用効果の検討温熱と微弱電流の併用処置により,2型糖尿病モデルマウスの脂肪量の顕著な減少が認められた.そこで,脂肪細胞に分化する3T3-L1細胞を用いて,温熱と微弱電流が直接的に脂肪細胞を減少させているか検討し,さらに糖尿病治療薬との併用の可能性を模索した.その結果,肥大化脂肪細胞特異的に,温熱と微弱電流の併用処置を行った細胞では,細胞死の促進が認められた.また,肥大化していない成熟脂肪細胞の細胞死は誘導せず,成熟脂肪細胞における油滴合成,油滴分解能,および蓄積油滴量にも影響しないことが明らかになった.したがって,温熱と微弱電流の併用処置は,肥大化脂肪細胞に対する直接的且つ選択的な細胞死誘導作用を有することが示された.したがって,既存の糖尿病治療薬であるピオグリタゾンに類似した作用があると示唆されるため,ピオグリタゾンの用量を減少させても有効性は維持し,且つ副作用は軽減することが可能ではないかと考えられる.[研究課題(3)]2型糖尿病の病態改善におけるHsp72の作用機序の解明Hsp72過剰発現マウスを用いて,高脂肪食負荷による病態発症を検討した.その結果,野生型マウスと比較して,Hsp72過剰発現マウスでは,空腹時血糖値や随時血糖値の改善が認められた.また,Hsp72過剰発現マウスに微弱電流を処置することで,さらなる病態改善が認められるか検討した.その結果,興味深いことに微弱電流は脂肪量を顕著に減少させた.したがって,血糖の改善においてHsp72が重要であることが示された.[研究課題1]温熱と微弱電流の併用による治療的効果の検討温熱と微弱電流の併用処置により2型糖尿病の発症過程を抑制できることが明らかになった.そこで,本処置により治療的効果も得られるか検討した.はじめに,野生型マウスに高脂肪食を5ケ月間与え続けて肥満から2型糖尿病を発症させた.そのマウスに本処置を開始した結果,空腹時血糖値の有意な低下が認められ,インスリン値も同様に低値を示していた.このマウスは肥満から2型糖尿病を発症するモデルになるが,肥満に伴い内臓脂肪が蓄積すると1)アディポネクチンの低下および2)血中TNF-αの増加が認められ,結果的にインスリン抵抗性を惹起することが知られている.そこでこれらサイトカインを測定した結果,併用処置した群では,興味深いことにアディポネクチンの増加および血中TNF-αの減少が有意に認められた.したがって,本処置法が肥満を伴う2型糖尿病を治療的に改善することが明らかになった.[研究課題3]2型糖尿病の病態改善におけるHsp72の作用機序の解明温熱と微弱電流を併用処置することでHsp72が増加することが明らかになった.そこで併用処置によりインスリンシグナルの亢進が認められるか検討した.はじめに,インスリン抵抗性モデル細胞の作製し,温熱と微弱電流がインスリン抵抗性を改善するか,Aktのリン酸化を指標に検討した.その結果,顕著なAktのリン酸化亢進が認められた.また,Hsp72コンストラクトを遺伝子導入した結果,やはりAktのリン酸化が増加していた.さらにHsp72siRNAを用いた結果,温熱と微弱電流によるAktリン酸化亢進が抑制されることも明らかになった.したがって,温熱と微弱電流の併用によりHsp72を増加させることでインスリン抵抗性が改善できることが示唆された.[研究課題(2)]臨床で用いられている薬剤との併用効果の検討温熱と微弱電流の併用処置により,2型糖尿病モデルマウスの脂肪量の顕著な減少が認められた.そこで,脂肪細胞に分化する3T3-L1細胞を用いて,温熱と微弱電流が直接的に脂肪細胞を減少させているか検討し,さらに糖尿病治療薬との併用の可能性を模索した.その結果,肥大化脂肪細胞特異的に,温熱と微弱電流の併用処置を行った細胞では,細胞死の促進が認められた.また,肥大化していない成熟脂肪細胞の細胞死は誘導せず,成熟脂肪細胞における油滴合成,油滴分解能,および蓄積油滴量にも影響しないことが明らかになった.したがって,温熱と微弱電流の併用処置は,肥大化脂肪細胞に対する直接的且つ選択的な細胞死誘導作用を有することが示された.したがって,既存の糖尿病治療薬であるピオグリタゾンに類似した作用があると示唆されるため,ピオグリタゾンの用量を減少させても有効性は維持し,且つ副作用は軽減することが可能ではないかと考えられる.[研究課題(3)]2型糖尿病の病態改善におけるHsp72の作用機序の解明Hsp72過剰発現マウスを用いて,高脂肪食負荷による病態発症を検討した.その結果,野生型マウスと比較して,Hsp72過剰発現マウスでは,空腹時血糖値や随時血糖値の改善が認められた.また,Hsp72過剰発現マウスに微弱電流を処置することで,さらなる病態改善が認められるか検討した.その結果,興味深いことに微弱電流は脂肪量を顕著に減少させた.したがって,血糖の改善においてHsp72が重要であることが示された.