hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝性不整脈の新規原因遺伝子の同定と不整脈発症機序の解明および有効治療薬の決定

遺伝性不整脈102症例に対して次世代シークエンサーによる全エクソーム解析あるいは拡大候補遺伝子解析を行なった。High-Resolution Melting法でLQT1, LQT2, LQT3に異常を認めなかった先天性QT延長症候群65症例に対し、既報の15遺伝子の変異の有無を解析したところ、7症例にKCNQ1変異、6症例にKCNH2変異、1症例にCALM2変異を見出した。また、LQT1およびLQT2についてMLPAを行ったところ、1例に欠失変異を見出した。さらに、1症例にRYR2変異を、2症例にPKP2変異を見出した。Type 1 Brugada症候群25症例に対し、既報の23遺伝子の変異の有無を解析したところ、2症例にSCN5A変異、1症例にGPD1-L変異、1症例にSCN1B変異、1症例にTRPM4変異を見出した。ARVC 12症例に対し、既報の17遺伝子の変異の有無を解析したところ、4症例にDSG2変異、1症例にPKP2変異、1症例にRYR2変異、1症例にLMNA変異、1症例にTTN変異を見出した。見いだされた希少遺伝子変異の病的意義を明らかにするため、モルフォリノ、Crispr/Cas9システムあるいはENUミュータジェネシスを用いて遺伝子改変ゼブラフィッシュを作成し、機能評価を試みた。若年発症徐脈症例より見出されたLMNA遺伝子変異、LQTSより見いだされたKCNQ1遺伝子変異、KCNH2遺伝子変異について、それぞれの遺伝子のホモログであるゼブラフィッシュlmna遺伝子, kcnh2a遺伝子, kcnq1遺伝子の改変を行った。そのゼブラフィッシュ胚に対し、心拍数計測、心機能評価、光学マッピングによる刺激伝導速度測定、活動電位測定、心電図測定の評価などを行なった。研究目標のうち、(1)遺伝性不整脈家系に対し次世代シーケンサーによる網羅的遺伝子解析およびゲノムインフォマティクスを行い、希少遺伝子変異を検索することについては、新たに集積した102症例に対して解析することができた。一定の研究成果が得られ、おおむね順調に経過していると考えられる。(2)見いだされた希少遺伝子変異に対し、家族解析および動物培養細胞や遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いた機能解析を行い、原因遺伝子変異を決定することについては、これまでに遺伝性不整脈の原因遺伝子として報告された3遺伝子のホモログをノックアウトしたゼブラフィッシュを用いて機能評価を行うことができた。引き続き遺伝性不整脈家系を集積し、次世代シークエンサーを用いて遺伝子解析を行い、希少遺伝子変異を検索する。米国臨床遺伝・ゲノム学会より報告されたガイドラインに基づいて遺伝子変異の病原性を決定する。特に家族解析と機能解析を重点的に行う。見出された遺伝子変異のうち、イオンチャネル遺伝子について動物培養細胞を用いて機能評価を行う。全エクソーム解析で見いだされた新規疾患原因遺伝子変異について、モルフォリノあるいはCrispr/Cas9システムを用いてゼブラフィッシュの遺伝子改変を行い、その病的意義を評価する。さらに、動物培養細胞や遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いて遺伝子変異による不整脈発症機序を明らかにしたうえで、発症機序に基づいた有効治療薬を探索し、決定する。

(2)見いだされた希少遺伝子変異に対し、家族解析および動物培養細胞や遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いた機能解析を行い、原因遺伝子変異を決定することについては、これまでに遺伝性不整脈の原因遺伝子として報告された3遺伝子のホモログをノックアウトしたゼブラフィッシュを用いて機能評価を行うことができた。一定の研究成果が得られ、おおむね順調に経過していると考えられる。引き続き遺伝性不整脈家系を集積し、次世代シークエンサーを用いて遺伝子解析を行い、希少遺伝子変異を検索する。米国臨床遺伝・ゲノム学会より報告されたガイドラインに基づいて遺伝子変異の病原性を決定する。特に家族解析と機能解析を重点的に行う。見出された遺伝子変異のうち、イオンチャネル遺伝子について動物培養細胞を用いて機能評価を行う。全エクソーム解析で見いだされた新規疾患原因遺伝子変異について、モルフォリノあるいはCrispr/Cas9システムを用いてゼブラフィッシュの遺伝子改変を行い、その病的意義を評価する。さらに、動物培養細胞や遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いて遺伝子変異による不整脈発症機序を明らかにしたうえで、発症機序に基づいた有効治療薬を探索し、決定する。必要とする消耗品を購入するには足りない使用額であったため。次年度の研究費とあわせて消耗品を購入する予定である。
二次元触覚ディスプレイ実現のための基礎研究

本研究は、二次元平面の触覚情報を伝達することができる触覚ディスプレイの実現である。実現には小型・軽量かつ位置および力の情報が取得可能なアクチュエータが必要であり、本研究では、小型のデュアルソレノイドアクチュエータ(DSA)をセンサレス駆動することにより上記の要求を満たすアクチュエータシステムを実現する。初めに、小型DSAを設計・外注製作を行い、これまでに提案したセンサレス駆動手法の実装を行った。小型化に伴い、コイルの巻き数が減少するため、大きな出力を得るためには駆動電流を大きくする必要がある。しかしながら、大きな駆動電流により発生する熱が可動子の透磁率を変化させ、インダクタンス特性が変化し、センサレス位置推定の誤差が大きくなる問題が生じた。この問題を解決するために、インダクタンス特性変化による位置推定誤差の補償法を提案し、その後、補償法を導入したセンサレス位置制御の実装に成功した。また、製作した小型DSAの位置制御周波数特性は、従来のソレノイドアクチュエータおよびプロトタイプのDSAよりセンサレス位置制御周波数特性が良いことが実験により確認された。得られた研究成果は国際会議に論文投稿し発表した。次に、複数のアクチュエータの同時駆動を目的としたFPGAコントローラでのセンサレス制御の実装に取り組んだ。これまでの実験で使用しているDSPコントローラはセンサレス位置推定等の演算を直列的に処理するため、複数のアクチュエータを同時に駆動する際、演算時間がサンプリング時間を超え、制御の実装が困難になる問題があった。FPGAコントローラを用いることにより演算処理を並列に実行することが可能になり、複数のアクチュエータを同時に駆動することが可能になる。実験により、単体のソレノイドアクチュエータのセンサレス位置制御をFPGAコントローラを用いて実装することに成功した。当初の研究計画では、平成30年度において、「1.小型DSAの設計・製作およびセンサレス制御の実装」、「2.小型DSAを複数配列した触覚ディスプレイのミニモデル製作および制御の実装」を行う予定であった。項目1に関しては、小型DSAを設計・製作し、センサレス制御の実装に取り組んだ。小型化に伴い、駆動電流を大きくする必要があり、それにより生じる熱が位置推定誤差を大きくする問題が生じたが、補償法を提案することにより、高精度な位置推定を達成した。センサレス制御の実装まで成功したが、触覚情報を忠実に再現するには制御の周波数特性を更に改善する必要があることが文献調査により明らかになった。そのため、現在、更なる制御性能改善に取り組んでいる。項目2に関しては、複数のアクチュエータ同時駆動を目的としたFPGAでの制御実装に取り組んだ。単体のソレノイドアクチュエータのセンサレス位置制御実装まで成功したが、複数のアクチュエータ同時駆動までに至らなかった。上記の研究進捗状況から、やや遅れていると判断する。DSAの更なる制御性能改善およびマスタ・スレーブシステムによる触覚情報伝達の実現に取り組む。平成30年度に提案したセンサレス位置制御手法では、5 Hzまでの周波数帯域で高精度な位置制御が達成された。しかしながら、忠実な触覚情報の再現には更なる周波数応答の改善が必要である。磁気吸引力の非線形性が提案手法には考慮されていないことが原因であると考えられるため、非線形性を考慮したセンサレス制御手法を提案し、周波数特性改善を行う。その後、DSAを用いたマスタ・スレーブシステムを構築し、1対1での触覚情報伝達を実現する。また、アクチュエータの個数を増加させ、平面アクチュエータを構築し、平面アクチュエータを用いたマスタ・スレーブシステムによる平面での触覚情報伝達実現にも取り組む。研究成果は学術論文誌および国際会議に論文を投稿する。

項目1に関しては、小型DSAを設計・製作し、センサレス制御の実装に取り組んだ。小型化に伴い、駆動電流を大きくする必要があり、それにより生じる熱が位置推定誤差を大きくする問題が生じたが、補償法を提案することにより、高精度な位置推定を達成した。センサレス制御の実装まで成功したが、触覚情報を忠実に再現するには制御の周波数特性を更に改善する必要があることが文献調査により明らかになった。そのため、現在、更なる制御性能改善に取り組んでいる。項目2に関しては、複数のアクチュエータ同時駆動を目的としたFPGAでの制御実装に取り組んだ。単体のソレノイドアクチュエータのセンサレス位置制御実装まで成功したが、複数のアクチュエータ同時駆動までに至らなかった。上記の研究進捗状況から、やや遅れていると判断する。DSAの更なる制御性能改善およびマスタ・スレーブシステムによる触覚情報伝達の実現に取り組む。平成30年度に提案したセンサレス位置制御手法では、5 Hzまでの周波数帯域で高精度な位置制御が達成された。しかしながら、忠実な触覚情報の再現には更なる周波数応答の改善が必要である。磁気吸引力の非線形性が提案手法には考慮されていないことが原因であると考えられるため、非線形性を考慮したセンサレス制御手法を提案し、周波数特性改善を行う。その後、DSAを用いたマスタ・スレーブシステムを構築し、1対1での触覚情報伝達を実現する。また、アクチュエータの個数を増加させ、平面アクチュエータを構築し、平面アクチュエータを用いたマスタ・スレーブシステムによる平面での触覚情報伝達実現にも取り組む。研究成果は学術論文誌および国際会議に論文を投稿する。
植生遷移にともなう多様性・生産性関係の変化

生物多様性の役割を説明する「多様性・生産性仮説」は、植物の種多様性が高いほどその場所の生産性(1年に生産されるバイオマス)が高くなると予測する。この仮説は、人工草本群落では支持され自然植物群落ではほとんど支持されないという大きな矛盾に直面している。本研究は、この矛盾の原因は遷移段階の違いにあると予測し、遷移の速度を変えた野外操作実験によってその予測を検証した。結果、予測通り遷移初期状態の処理区では多様性と生産性に正の相関が見られ、遷移後期の処理区では負または無相関であった。この結果は、生物多様性の持つ生態系機能が時間的に変化することを示す画期的な成果と言える。【研究の目的】生物多様性の役割を説明する「多様性・生産性仮説」は、植物の種多様性が高いほどその場所の生産性(1年に生産されるバイオマス)が高くなると予測する。この仮説は、生態学において最も検証されてきた仮説の一つだが、大きな矛盾に直面している。それは、種数を制御した人工草本群落においては支持されるが、自然植物群落ではほとんど支持されていない点である。本研究は、この矛盾の原因は遷移段階の違いにあると予測し、植生遷移に伴う多様性・生産性関係の変化を検証する。そのために、遷移の速度を変える4種類の実験処理区を設けて、処理区間での植物の種間相互作用と多様性・生産性関係を分析する。【平成24年度研究実績】H23年度に設置した4つの処理区(1裸地化+毎年掘り起こし、2裸地化+毎年刈り取り、3裸地化+放棄、4掘り起こしなしで毎年刈り取り)を継続利用した。各処理区に1 m2方形区(40個)を新規配置した。7月、8月に各方形区内の0.1m2範囲で植物の地上部を刈り取り、植物地上部を種ごとに乾燥重量を測定した。また環境条件測定のため土壌を採取し、光環境を測定した。また、処理区1,2,3では、非破壊的な植生調査も行った(各処理区16方形区)。結果、予測通り遷移初期状態の処理区1では、多様性と生産性に正の相関がみられ、遷移後期の処理区では負または無相関であった。一方、遷移進行する処理区2,3ではその中間的なパターンを示した。次年度以降も同様の調査を続け、遷移進行区での変化を追跡する。それは、種数を制御した人工草本群落においては支持されるかが、自然植物群落ではほとんど支持されていない点である。【平成25年度研究実績】H23年度に設置した4つの処理区(1裸地化+毎年掘り起こし、2裸地化+毎年刈り取り、3裸地化+放棄、4掘り起こしなしで毎年刈り取り)を継続利用した。各処理区に1 m2方形区(40個)を配置した。本研究の発展課題として、地球温暖化によって多様性生産性関係がどの様に変化するかを、野外温暖化装置を用いた実験で検証を始めた。現在これらの成果を、論文にまとめている。

そのために、遷移の速度を変える4種類の実験処理区を設けて、処理区間での植物の種間相互作用と多様性・生産性関係を分析する。【平成23年度研究実績】草原内に上記4つの処理区((1)裸地化+毎年掘り起こし、(2)裸地化+毎年刈り取り、(3)裸地化+放棄、(4)掘り起こしなしで毎年刈り取り)を設置し、各処理区1 m2方形区(40個)を配置した。7月、8月に各方形区内の0.1m2範囲で植物の地上部を刈り取り、植物地上部を種ごとに乾燥重量を測定した。また環境条件測定のため土壌を採取し、光環境を測定した。また、処理区(1),(2),(3)では、非破壊的な植生調査も行った(各処理区16方形区)。結果、予測通り遷移初期状態の処理区(1)では、多様性と生産性に正の相関がみられ、遷移後期の処理区では負または無相関であった。一方、遷移進行する処理区(2),(3)ではその中間的なパターンを示した。次年度以降も同様の調査を続け、遷移進行区での変化を追跡する。研究実績の概要で示したように、計画に沿った調査を進め予測通りの結果が得られている。今後も、平成24年度と同じ調査を継続する。植物の採集は、一度採集を行った方形区は用いず、毎年新しい方形区で調査を行う。非破壊方形区は3年間共通して用いる。また、得られたデータを論文にまとめ順次発表する。今後も、平成23年度と同じ調査を継続する。次年度使用額20077円は、最終年度の予算と合わせて人件費と物品費として全額執行する予定にある。本年度は物品費約31万円、謝金等約72万円、計約104万円を使用した。次年度は、昨年度からの繰越255,827円に本年度80万円を加えた計約105万円の直接経費を計画している。その内訳は、ほぼ昨年と同様の費目別執行を行う予定にあり、物品費約15万円、謝金等約80万円、学会発表等のための旅費約10万円への支出を予定している。
配位子搭載刺激応答ゲルによる錯形成空間制御に基づくf元素高度分離

原子力で発生する使用済燃料再処理で発生する高レベル廃液において、マイナーアクチノイド(MA)とランタノイド(Ln)といったf元素分離は放射毒性の大幅低減とごみの安定・減溶化に繋がる。しかしf元素の化学的性質の類似性からMA/Ln分離剤開発は世界的な手詰まり状態にある。閉塞状態を打破するため,本研究では刺激応答性ゲルを用いた“錯形成空間の制御"による高度分離の実験的・理論的成立性を探索することを目的とした。配位子をゲルに取り込ませることで新たに増える諸因子(局所水環境変化、高分子鎖、ゲル膨潤収縮特性等)が選択的錯形成・イオン認識に及ぼす影響,溶液中とゲル中の錯体構造の差異を種々の分析化学・溶液化学的手法,構造的手法を用いた調査により、錯形成空間制御に基づくf元素高度認識・分離達成を目指す。初年度はN,Oハイブリッドドナー系配位子、例えばピリジンジアミド、モノアミド、ポリアミノカルボン酸(水溶性錯化剤)に重合性官能基を付し、更に系統的に側鎖構造を変化させた架橋剤型配位子を新規合成した。これら配位子を感温性N-イソプロピルクリルアミドとの共重合ゲルを合成した。配位子の性能評価として電位差滴定やUV-vis滴定による酸乖離定数と錯形成性定数を取得し、f元素としてウラン、トリウム、ランタノイドについて吸着に及ぼす酸濃度、吸着温度、振とう時間依存性、吸着等温線を取得した。構造的アプローチとしては溶液とゲル中での錯体構造の差異を単結晶X線構造解析と放射光EXAFS(SPring-8, BL14B1, BL22XU)により探査した。本年度はコンベンショナルなXAFSで架橋剤型配位子とランタノイドとの錯体構造を各温度で取得した。来年度時分割XAFS法により昇温過程での錯体構造変化を調査し、全ての知見を纏めて錯体構造の可制御性と外部刺激応答性を論じる。初年度はゲルに搭載するための配位子と、それを搭載したゲルの合成から開始した。合成した吸着剤を用いて、溶媒抽出時とのf元素抽出挙動の差異を調べたところ、例えばウランとトリウムについてイオン認識性に差異が見られた。ウラン、トリウムの抽出、吸着実験は東北大学金属材料研究所アルファ放射体実験室における施設利用共同研究を利用して行った。構造的なアプローチとしては、合成した配位子とランタノイドの単結晶を合成し幾つかの構造を解析した。その上でSPring-8のBL14B1において、560°Cの各温度での溶液中ならびにゲル中での錯体構造を調査した。理論フィッティングは実施途中である。これまでに得られたf元素のイオン認識性と錯体構造に関する知見は国内会議発表、国際会議発表、論文投稿まで行った。概ね実験は計画通りに進んでいるといえる。本年度は昨年度取得した吸着データや構造データの取得を継続する。コンベンショナルなEXAFS実験データをベースとして、温度ならびに昇温速度を変化させた際の錯体構造変化の変化を計測し、理論フィッティングまでを完遂する。一連のランタノイドの吸着分離挙動との相関に関する知見をもとに再度配位子と吸着材の最適化を行い、高度なf元素認識を目指す。高分子物性に関しても併せて取得を進める計画である。

ウラン、トリウムの抽出、吸着実験は東北大学金属材料研究所アルファ放射体実験室における施設利用共同研究を利用して行った。構造的なアプローチとしては、合成した配位子とランタノイドの単結晶を合成し幾つかの構造を解析した。その上でSPring-8のBL14B1において、560°Cの各温度での溶液中ならびにゲル中での錯体構造を調査した。理論フィッティングは実施途中である。これまでに得られたf元素のイオン認識性と錯体構造に関する知見は国内会議発表、国際会議発表、論文投稿まで行った。概ね実験は計画通りに進んでいるといえる。本年度は昨年度取得した吸着データや構造データの取得を継続する。コンベンショナルなEXAFS実験データをベースとして、温度ならびに昇温速度を変化させた際の錯体構造変化の変化を計測し、理論フィッティングまでを完遂する。一連のランタノイドの吸着分離挙動との相関に関する知見をもとに再度配位子と吸着材の最適化を行い、高度なf元素認識を目指す。高分子物性に関しても併せて取得を進める計画である。研究分担者について、物品(消耗品)を購入しなくても放射光実験が実施出来たため次年度に繰り越した。次年度に合わせて実験に必要な物品購入と旅費として執行予定。
生態系温暖化ポテンシャルによる生態系の温暖化影響力の総合評価

本研究は、生態系が温暖化に及ぼす影響力を総合的に評価するために生態系温暖化ポテンシャル(EGWP)を提案し、限定した地域(都道府県レベル)における主要な生態系(森林、草原、農地)を対象としてその有効性を検討することを目的としている。生態系温暖化ポテンシャルは、各生態系におけるCO_2、CH_4、N_2Oの収支データから計算される。そこで、本年度は森林・草地・農地生態系を主たる研究対象地域として以下のような調査研究を行った。1.各種生態系における生態系温暖化ポテンシャルの解明森林・草原・湿地・農地生態系において、CO_2、CH_4、N_2Oガスフラックスの測定を行った。この測定に必要な消耗品等を購入した。その結果、CO2は吸収、CH4は湿地を除いて吸収、N2Oは農地が放出で外はニュートラルな生態系であることが明らかとなった。また,各生態系の生態系温暖化ポテンシャルを計算したところ,湿地が温暖化に対して最も悪影響をもたらす生態系であると評価された。また、今年度は冬期(積雪期間を含む)におけるガスフラックスについても明らかにした。2.生態系温暖化ポテンシャルによる地域レベルの温暖化影響力評価山梨県の生態系区分地図を作製しGIS化に成功した。これと各種生態系温暖化ポテンシャルから県レベルでの生態系温暖化影響力マップを作成した。今後は得られた成果を論文化し、社会へ還元していく予定である。生態系温暖化ポテンシャル(EGWP)は、各生態系におけるCO_2、CH_4、N_2Oの収支データから計算される。そこで、本年度は山梨県および長野県の森林・草地・農地生態系を主たる研究対象地域として以下のような調査研究を行った。1)森林・草原・農地生態系における生態系温暖化ポテンシャルの解明森林・草原(湿地を含む)・農地生態系において、密閉法によるCO_2、CH_4、N_2Oガスフラックスの測定を行った。大気-土壌間のCO_2ガスフラックス測定については、無電源地域でも使用可能な測定システムを製作し、その有効性を確認した。このシステムの製作のために備品として携帯用CO_2分析計2台とデータロガーやデータロガー(ハイコーダ)購入した。その結果、CO_2は吸収、CH_4は湿地を除いて吸収、N_2Oは農地が放出で外はニュートラルな生態系であることが明らかとなった。さらに、文献調査も合わせて行いフラックスデータの充実を図った。2)生態系温暖化ポテンシャルによる地域レベルの温暖化影響力評価山梨県の生態系区分地図を作製しGIS化した。また、生態系温暖化ポテンシャルの原単位をGISに組み込み、山梨県における生態系温暖化影響力のマッピングを行うための準備を進めた。1.森林・草原・農地生態系における生態系温暖化ポテンシャルの解明森林・草原(湿地を含む)・農地生態系(全部で10サイト)において、密閉法によるCO_2、CH_4、N_2Oガスフラックスの測定を行った。

その結果、CO_2は吸収、CH_4は湿地を除いて吸収、N_2Oは農地が放出で外はニュートラルな生態系であることが明らかとなった。また,各生態系の生態系温暖化ポテンシャルを計算したところ,湿地が温暖化に対して最も悪影響をもたらす生態系であると評価された。2.生態系温暖化ポテンシャルによる地域レベルの温暖化影響力評価山梨県の生態系区分地図を作製しGIS化に成功した。本研究は、生態系が温暖化に及ぼす影響力を総合的に評価するために生態系温暖化ポテンシャル(EGWP)を提案し、限定した地域(都道府県レベル)における主要な生態系(森林、草原、農地)を対象としてその有効性を検討することを目的としている。生態系温暖化ポテンシャルは、各生態系におけるCO_2、CH_4、N_2Oの収支データから計算される。そこで、本年度は森林・草地・農地生態系を主たる研究対象地域として以下のような調査研究を行った。1.各種生態系における生態系温暖化ポテンシャルの解明森林・草原・湿地・農地生態系において、CO_2、CH_4、N_2Oガスフラックスの測定を行った。この測定に必要な消耗品等を購入した。その結果、CO2は吸収、CH4は湿地を除いて吸収、N2Oは農地が放出で外はニュートラルな生態系であることが明らかとなった6また,各生態系の生態系温暖化ポテンシャルを計算したところ,湿地が温暖化に対して最も悪影響をもたらす生態系であると評価された。また、今年度は冬期(積雪期間を含む)におけるガスフラックスについても明らかにした。これと各種生態系温暖化ポテンシャルから県レベルでの生態系温暖化影響力マップを作成した。今後は得られた成果を論文化し、社会へ還元していく予定である。
希土類錯体を用いたチロシンリン酸化のリアルタイム検出

我々が開発したテルビウム(III)複核錯体を用いて、タンパク質チロシンリン酸化酵素(PTK)およびタンパク質チロシン脱リン酸化酵素(PTP)による、オリゴペプチド中のチロシン残基のリン酸化/脱リン酸化状態をリアルタイムで検出することに成功した。また、この錯体は、PTKとPTPが共存するような複雑な系にも有効であった。さらに、PTKおよびPTPの阻害剤のスクリーニングにも応用することが可能であることも明らかになった。平成23年度に見出した結果を発展させ、3種のタンパク質チロシンキナーゼ(Src、Fyn、EGFR)と4種の既知阻害剤(Dasatinib、Imatinib、Gefitinib、Staurosporine)を用いたモデル系において、すべての酵素ー阻害剤の組み合わせを検討したところ、既知の酵素ー阻害剤の組み合わせのみで発光強度の増大が顕著に抑制されることが明らかになった。また、その抑制の程度から、各阻害剤の50%阻害濃度(IC50)に相当する値を定量的に得ることに成功した。この結果は、見出したTb(III)錯体が、タンパク質リン酸キナーゼの阻害剤のスクリーニングに有用であることを示している。また、2種のタンパク質チロシンホスファターゼ(Shp-1、PTP B1)と2種の阻害剤(オルトバナジン酸ナトリウム、PTP inhibitor I)に対して、そのすべての組み合わせについて同様の検討を行い、Tb(III)錯体の発光強度の変化から、IC50に相当する値を得ることにも成功している。さらに、キナーゼとホスファターゼが共存した系に関しても、Tb(III)錯体の発光強度の変化から基質ペプチドのリン酸化の状態を見積もることに成功し、ここへ添加した阻害剤の効果の検出も可能であることが明らかになった。これらの結果は、本申請研究が目指すタンパク質中のチロシンリン酸化検出などのより複雑な系において、Tb(III)錯体からの発光を用いた検出が一つの有望な手段であることを示している。一方、オリゴペプチド配位子を用いたTb(III)錯体系に関しては、NMR等の測定によりペプチドーTb(III)間の結合定数に問題があり、実際にタンパク質のチロシンリン酸化の検出への応用が難しいこと明らかになった。そのため、タンパク質の化学修飾系へTb(III)錯体を応用することへと研究計画の変更を行った。タンパク質のリン酸化は、細胞機能の調節に大きな役割を担っている。特にチロシン残基のリン酸化異常は、細胞のがん化と関与していることが多く、創薬の大きなターゲットとなっている。平成24年度までに、Tb(III)錯体がオリゴペプチド中のチロシン残基リン酸化のみに発光応答することを明らかにした。また、タンパク質チロシンキナーゼ(PTK)やホスファターゼ(PTP)に対する既知の阻害剤の効果が、錯体からの発光から概算できることを見出した。今年度は、Tb(III)錯体からの発光を用いて、定量的に阻害剤の効果を評価し、従来の評価法との比較を行った。その結果、両手法で得られた値はよい一致を示すことが判った。しかし、種々のオリゴペプチドに対して同様の評価を行ったところ、正電荷を持つような基質オリゴペプチドでは、リン酸部位と正電荷を有しているTb(III)錯体の相互作用が相対的に弱くなり、リン酸化の有無による発光応答が小さくなることが明らかになってきた。そこで、Tb(III)錯体にアルキンを、基質ペプチドにシステインを介してアジドを導入し、両者のコンジュゲート化を行った。こうして得られた、Tb(III)錯体ー基質ペプチドコンジュゲートに対して、PTKによるリン酸化の影響を観測したところ、明確な発光増大が確認され、ミカエリス定数(Km)や最大初速度(Vmax)などのパラメータを算出することが可能であった。また、基質ペプチドに変位を導入して、各種パラメータを比較したところ、極めて妥当な値を得ることに成功した。このように、本研究で見出したTb(III)錯体は、様々な基質ペプチド中のチロシン残基のリン酸化状態をモニターするツールとして利用可能であり、PTKやPTPの阻害剤のスクリーニングに極めて有効なツールとなり得ることが明らかになった。当初の計画に従い、ファージディスプレイ法を用いてリン酸化チロシン残基を認識するオリゴペプチドーTb(III)錯体を探索したところ、数種類のペプチドが選択されてきた。中でも、ISPSHSQAQADLという配列を有するペプチドがリン酸化チロシンペプチドの検出に特に有望であった。しかし、NMRを用いてTb(III)とオリゴペプチドとの相互作用を検討した結果、直接的な相互作用が確認できなかった。そこで、タンパク質(今回はHuman Src由来のタンパク質)にシステインを導入し、Tb(III)複核錯体をこのシステイン残基に反応させる系を設計した。今年度は、システインが導入されたタンパク質の発現・精製に成功し、これらのタンパク質がリン酸化酵素(Csk)により目的通りにリン酸化されることも確認した。

また、ブロモアセチル化された蛍光色素と、これらの発現タンパク質を反応させた結果、目的のシステイン残基が選択的に反応することが明らかになった。一方、Tb(III)複核錯には、しばしば生体物質のラベル化等で利用されるHuisgen反応に対応するためにアセチレン残基の導入を行った。また、これまでに知られている数種類のタンパク質リン酸化酵素(キナーゼ)とその基質ペプチドについて、Tb(III)錯体存在下、酵素ー基質の組み合わせを種々変化させ発光強度を測定した。その結果、キナーゼとその特異的な基質ペプチドの組み合わせた場合にのみTb(III)錯体からの発光強度が上昇することが確認された。さらに、数種類の阻害剤について発光強度に対する影響を検討したところ、これまでに知られている阻害剤の特異性と一致する結果が得られた。これらの結果は、見出したTb(III)錯体がキナーゼ阻害剤のスクリーニングに使用可能であることを示す結果である。オリゴペプチドを基質として、既知の3種のチロシンキナーゼおよび4種の阻害剤の組み合わせ用いて、Tb(III)錯体がチロシンキナーゼ阻害剤の1次スクリーニングならびにIC50の定量に有用であることを示した。この成果は、本計画の妥当性を示すものであり、当初の最終目的の一部が実現できたものと考えている。また、本錯体がキナーゼのみならずホスファターゼの阻害剤のスクリーニングやキナーゼ・ホスファターゼ共存条件においても有効であることが明らかとなった。これは、最終目的であるタンパク質などを基質とする複雑な系でのチロシンリン酸化の検出に関しても、本錯体からの発光を利用した系が有望であることを示す重要な成果である。一方、オリゴペプチド配位子を利用したタンパク質のチロシンリン酸化の検出の系に関しては、当初計画していたチロシンのリン酸化に発光応答するオリゴペプチドーTb(III)錯体の構築が非常に困難であることが明らかになり、今後の推進方策に示すようなタンパク質に対してTb(III)錯体を化学修飾する系への研究計画の変更を行っている。Tb(III)錯体からの発光により、特定のタンパク質中の特定のチロシン残基のリン酸化をリアルタイムに観測するために必要なTb(III)錯体およびタンパク質を、それぞれ調製することに成功した。また、既知のチロシンキナーゼ、基質ペプチド、および阻害剤を用いて、Tb(III)錯体がチロシンキナーゼ阻害剤の1次スクリーニングに有用であることを示した。これらの実験項目は、本研究目的を実現するためには必須であり、得られた成果についても本計画の妥当性を示すものであった。したがって、本研究は、ほぼ計画通りに進行していると考えられる。一方、当初計画していたファージディスプレイ法を用いた、チロシンのリン酸化に発光応答するオリゴペプチドーTb(III)錯体の選択については、有望なペプチドは得られたものの、化学的な視点からその相互作用形式を決定するには至らなかった。このペプチドを配位子とする系については、より詳細な検討が必要であるといえる。当初の計画に記載のように、Tb(III)錯体を利用したチロシンリン酸化のリアルタイム検出に関して、タンパク質を対象とした系へと発展させる。
表面筋電信号を用いた関節角度推定型筋電義手の開発

本研究では、表面筋電信号から手指関節角度を推定することで使用者の思い通りに動作する筋電義手の開発を目指して研究を行った。そこで、表面筋電信号のヒストグラムと線形モデルを用いた指関節角度推定手法を提案するとともに、提案法により推定された関節角度を再現するための2自由度指型ロボットを試作した。試作したロボットと指関節角度推定手法を実装した関節角度推定型筋電義手システムのプロトタイプを構築し、その実現可能性を確認した。本研究の主たる目的は,表面筋電信号を代表とする生体信号から指の関節角度を推定することで自由度の高い制御を可能にする実用的な筋電義手を開発することである.この目的を達成するために,本研究では「1.表面筋電信号から指関節角度を高精度に推定する信号処理手法の確立」,および「2.推定された手指関節角度を再現するための実用的な筋電義手の構造提案と試作」を行った.1.の指関節角度推定手法については,筋肉が収縮した際に筋電図に現れるスパイク状の電位の変化に着目し,このスパイクの発生頻度を筋電図の特徴量として指関節角度を推定する手法を提案した.特に最終年度である今年度は,スパイクの発生頻度の計算方法を見直すことで,従来よりも角度推定精度を向上させた手法を提案した.また,従来は表面筋電信号のみを用いて推定精度の検証を行ってきたが,今年度は針電極を用いてより深層部の筋電位を測定した信号である針筋電信号に対しても同じアルゴリズムを用いて指関節角度の推定実験を行い,提案手法が深層部の筋電位である針筋電信号に対しても適用可能であることを確認した.このことは,将来的に埋め込み型の電極を用いることで定常的に筋電義手を使用する患者を想定した場合に有効な手法となりうることを示唆している.2.の実用的な筋電義手の構造提案と試作については,昨年度に1関節につきモータを1つ有するワイヤ駆動型の指型ロボット,およびこのロボットを駆動させる小型モータコントローラと生体アンプの試作を行った.今年度はこのロボットと提案した指関節角度推定手法を組み合わせた義手システムの動作実験を行い,健常者である被験者から取得した筋電から第3指(中指)の動きをリアルタイムで推定し,ロボットを推定角度に追従させて動作させることが可能であることを確認した.ロボットの構造は今後検討の余地があるが,システムとしては目標を達成できたと考える.本研究では、表面筋電信号から手指関節角度を推定することで使用者の思い通りに動作する筋電義手の開発を目指して研究を行った。本研究の主たる目的は,表面筋電信号から指の関節角度を推定することで自由度の高い制御を可能にする実用的な筋電義手を開発することであり,この目的を達成するために本年度は「表面筋電信号から指関節角度を高精度に推定する信号処理手法の確立」および「推定した手指関節角度を再現するための実用的な筋電義手の構造提案と試作」を行った.信号処理手法に関しては,研究代表者が既に提案している表面筋電信号から複数の指関節角度を同時に推定する手法を元に拡張を行った.この手法には指関節を屈曲状態で保持した場合に角度推定値が振動的に変化するという問題があり,物体の把持などの日常生活で必要となる動作を行うことが困難であった.この問題点に対して本年度は屈筋側の表面筋電信号におけるパルス状の波形の出現頻度が屈曲を保持すると減少するという特性を確認し,この特性を利用して表面筋電信号から屈曲保持状態を識別するとともに,屈曲保持状態と判断した場合に角度推定値を固定(ホールド処理)することで推定値の振動的な変化を抑制する新しい手法を提案した.実用的な筋電義手の構造提案と試作については,本年度は実用的なシステムの構築を目的として,指1本分のロボット義手(義指)の試作と,試作したロボット義指の駆動に必要な周辺機器(モータコントローラおよび生体アンプ)の小型化を行った.ロボット義指についてはワイヤ・プーリ駆動機構で2関節駆動可能である,成人の第2指とほぼ同サイズの試作機を製作した.また,周辺機器については,仕様を決定した上で製作を依頼し,モータコントローラ(2系統)および生体アンプ(2Ch)ともに111.3mm×75mm×25.2mmのボックスに収まる大きさとすることができた.また,本年度は試作した義指システムに上述の信号処理手法を実装し,健常者による検証実験を行い,システムとしての動作確認を完了した.本研究の主たる目的は,表面筋電信号から指の関節角度を推定することで自由度の高い制御を可能にする実用的な筋電義手を開発することであり,この目的を達成するために本年度は「表面筋電信号から指関節角度を高精度に推定する信号処理手法の確立」および「推定した手指関節角度を再現するための実用的な筋電義手の構造提案と試作」を行った.本研究で期間内に行うことは,1.表面筋電信号から指関節角度を推定する手法がもつ実用上の問題点を解決する手法の提案,2.提案手法を実装した義手の設計・試作,である.このうち,1.については従来法における問題であった角度推定値の振動的な変化を抑制する新しい手法の提案を行った.

この提案手法は,角度推定値が振動的となることに対する根本的な解決策ではないものの,健常者を被験者とする実験による検証の結果,良好な結果が得られたことからも,おおむね順調であるといえる.また,2.の義手の設計・試作については,指1本分で2関節駆動可能な指型ロボットの試作機と,試作機を駆動させるための小型モータコントローラおよび生体アンプの製作を当初計画通り本年度中に終えることができたので,順調であるといえる.ただし,上述の通り,信号処理手法については根本的な解決策を検討することができなかったこと,また,指型ロボットおよびその周辺システムについては,システムの構築までに時間が掛かったことから,当初予定していた研究成果の学会等での発表が遅れており,これについては次年度に研究の遂行と並行して行っていくものとする.今後の研究では,まず本年度試作した指1本分のロボット義指システムにおけるハードウェア上の問題点を解決することを目指す.問題点としては,1.今回の指型ロボットはワイヤ・プーリ駆動機構となっているが,ロボット指の屈曲時にワイヤが弛み,屈曲角度によっては制御が良好に行えない部分が存在する.2.現在はモータが手の甲部分に取り付けられており,装着時にモータが邪魔になる.といった点が挙げられる.これらについては次年度の研究内で構造の検討と設計・試作を行っていく.また,当初の計画からの変更点としては,本研究を遂行する上で助言を受けている東京大学大学院情報理工学系研究科の満渕邦彦教授が行っている研究に,本研究の信号処理手法と指型ロボットを使用することとなったことである.この研究はマイクロニューログラム法と呼ばれる,針型の神経電極を先端部が神経束内に到達するように経皮的に刺入して神経信号の計測および神経刺激を行う手法を利用し,義手が物体を把持した際の圧感覚を神経を介してフィードバックすることにより感覚フィードバック機能を有する義手の可能性を検討するものである.この研究は最終的に期待される成果が感覚フィードバック機能を有する義手という画期的なものであるため,積極的に参加したいと考えている.このため,次年度以降では当初の計画に加えて,神経信号の処理なども行っていく予定である.本年度は,当初数回を予定していたロボット義指の試作が,実験および周辺機器の製作などの関係により1回となってしまったことと,予定していた学会等での成果報告が遅れていることから,一部予算を次年度に使用することとなった.次年度の研究費については,当初の予定通りロボット義指システムの試作用部品の購入および学会等での成果報告に関わる旅費として使用する.また,次年度に使用することとなった本年度の一部予算については,本研究の遂行について助言を受けている東京大学大学院情報理工学系研究科の満渕邦彦教授が行っている実験に参加する際の旅費としての使用を計画している.これについては,実験の目的が「感覚フィードバック機能を有する義手の実証実験」であり本研究とも密接に関連していることと,実験自体が機材等の関係から研究代表者の所属機関では実施不可能であることから,実験参加の旅費は研究を遂行する上で必要な予算であると考える.
筋線維芽細胞の消化管幹細胞制御機構の解明とニッチ因子による上皮分化誘導への応用

上皮細胞の胃型・腸型発現の変化は幹細胞レベルでの胃型・腸型の変化によってもたらされると考えられ、幹細胞nicheとしての筋線維芽細胞の組織特異性を明らかにする意義は大きい。本研究課題において消化管上皮の組織特異性に関与する因子について、特に消化管上皮間質の筋線維芽細胞の機能に着目し、研究を進めた。マウス胃・腸上皮の間質筋線維芽細胞株を樹立し、Notchシグナル、Sonic Hedgehogシグナルなどに関連する因子の発現が異なることが示唆され、消化管筋線維芽細胞にも組織特異性が存在する可能性を示した。それらが幹細胞機能維持・腸管上皮の組織特異性に関連していることが示唆された。これらをもとに、消化管3次元培養システム内で生体内の環境に近似した形での動的な機能解析を今後も継続し、胃型・腸型腺管の組織恒常性維持機構に関する新たな知見が得られるものと考えている。癌細胞における胃・腸粘液形質の表現型の相違と浸潤への影響について、臨床検体も併せて検討を行った。とくに大腸側方発育型腫瘍において、MUC5AC、MUC6、CD10などの異所性胃型・腸型粘液形質発現や、幹細胞マーカーとしてのSOX2、内分泌細胞分化としてのChromogranin A発現が、腫瘍の肉眼型亜分類毎に異なることを明らかにし、これらは早期大腸側方発育型腫瘍における悪性化・浸潤を予測するマーカーになり得るものである。癌幹細胞の胃型・腸型発現の制御機構には類似点が多いと予想され、本研究の結果は正常組織のみならず、癌細胞における胃型・腸型発現の制御による新たな治療戦略の礎になるものと考えられる。胃・小腸・大腸の間質筋線維芽細胞における組織特異的因子の同定に関して、マウス胃、小腸、大腸それぞれから間質筋線維芽細胞を単離、培養し、各組織の筋線維芽細胞株を樹立した。total RNAを抽出し、逆転写反応にてcDNAに変換し、real-time RT-PCRにて遺伝子発現の検索を行っている。幹細胞機能維持に関連するWnt、BMP、Notchシグナルなどのターゲット遺伝子発現、とくにSonic hedgehogシグナルに着目し、解析をすすめている。胃、小腸、大腸それぞれから単離した間質筋線維芽細胞株とそれぞれの上皮のfragmentを長期間3次元培養系にて共培養し、上皮間質相互作用における胃型腸型粘液形質発現の誘導能に関しても検討している。各組織でのコラーゲンゲル内での間質筋線維芽細胞の培養に差があるため、適切な培養条件もあわせて検討中である。潰瘍性大腸炎からの炎症性発癌過程における形質の胃型化にかかわる因子を検討するにあたり、大腸癌細胞株を用いてTNF-α刺激が腸型形質を司るCDX2発現を抑制すること、それに伴う胃型形質を司る因子の発現への影響をreal-time RT-PCRなどで検索を行っている。臨床検体を用いた発癌過程における異所性胃型粘液形質、腸型粘液形質および幹細胞マーカーなどの発現の意義についても検討をおこない、内視鏡的粘膜下層剥離術で切除された大腸側方発育型腫瘍(LST)約100例に関する臨床病理学的検討を行い、LSTの亜型と組織異型度により、異所性胃型粘液形質(MUC5AC、MUC6)、腸型形質(CD10)、内分泌細胞分化(chromogranin A)、SOX2発現に差がみられ、悪性化および浸潤の予測マーカーとなる可能性を見出している。消化管各組織における筋線維芽細胞株を樹立し、間質においても組織間で異なる因子の存在の可能性を見出しており、3次元培養系での上皮分化誘導への基礎となる知見を得たことから、おおむね順調に進展していると判断した。消化管上皮の組織特異性に関与する因子について、特に消化管上皮間質の筋線維芽細胞の機能に着目し、研究を進めている。胃・腸上皮の間質筋線維芽細胞において、Notchシグナル、Sonic Hedgehogシグナルなどに関連する因子の発現が異なることが示唆され、それらが幹細胞機能維持・腸管上皮の組織特異性に関連していることが示唆された。これらをもとに、消化管3次元培養システム内で生体内の環境に近似した形での動的な機能解析を行い、胃型・腸型腺管の組織恒常性維持機構に関する新たな知見が得られるものと考えている。とくに大腸速報発育型腫瘍において、MUC5AC、MUC6、CD10などの異所性胃型・腸型粘液形質発現や、幹細胞マーカーとしてのSOX2、内分泌細胞分化としてのChromogranin A発現が、腫瘍の肉眼型亜分類毎に異なることを明らかにし、これらは早期大腸発育型腫瘍における悪性化・浸潤を予測するマーカーになり得るものである。胃・腸組織それぞれから組織特異的筋線維芽細胞株を樹立し、Notchシグナル、Sonic Hedgehogシグナルなどに関連する

因子の発現の解析から消化管間質筋線維芽細胞にも組織特異性があることを示しており、大腸速報発育型腫瘍において、異所性胃腸形質発現や内分泌細胞分化などが悪性化・浸潤を予測するマーカーになり得ることも明らかにしており、おおむね順調に進展していると考えている。上皮細胞の胃型・腸型発現の変化は幹細胞レベルでの胃型・腸型の変化によってもたらされると考えられ、幹細胞nicheとしての筋線維芽細胞の組織特異性を明らかにする意義は大きい。本研究課題において消化管上皮の組織特異性に関与する因子について、特に消化管上皮間質の筋線維芽細胞の機能に着目し、研究を進めた。マウス胃・腸上皮の間質筋線維芽細胞株を樹立し、Notchシグナル、Sonic Hedgehogシグナルなどに関連する因子の発現が異なることが示唆され、消化管筋線維芽細胞にも組織特異性が存在する可能性を示した。それらが幹細胞機能維持・腸管上皮の組織特異性に関連していることが示唆された。これらをもとに、消化管3次元培養システム内で生体内の環境に近似した形での動的な機能解析を今後も継続し、胃型・腸型腺管の組織恒常性維持機構に関する新たな知見が得られるものと考えている。癌細胞における胃・腸粘液形質の表現型の相違と浸潤への影響について、臨床検体も併せて検討を行った。とくに大腸側方発育型腫瘍において、MUC5AC、MUC6、CD10などの異所性胃型・腸型粘液形質発現や、幹細胞マーカーとしてのSOX2、内分泌細胞分化としてのChromogranin A発現が、腫瘍の肉眼型亜分類毎に異なることを明らかにし、これらは早期大腸側方発育型腫瘍における悪性化・浸潤を予測するマーカーになり得るものである。癌幹細胞の胃型・腸型発現の制御機構には類似点が多いと予想され、本研究の結果は正常組織のみならず、癌細胞における胃型・腸型発現の制御による新たな治療戦略の礎になるものと考えられる。28年度の成果を基盤に、3次元培養を用いて筋線維芽細胞の幹細胞制御機構の解明と上皮分化誘導への応用を目指して研究を推進する予定である。消化管3次元培養システム内で組織特異的筋線維芽細胞の上皮分化への影響を検討し、生体内の環境に近似した形での動的な機能解析を行い、胃型・腸型腺管の組織恒常性維持機構に関する新たな知見を得たいと考えている。実験に用いる試薬などの経費が見積もりより低くなったため。しかし、次年度に遂行する実験において当初予定より多くの経費が必要となる見込みである。これまで消化管上皮の組織恒常性維持に関与する筋線維芽細胞の機能について検討し、胃・腸の筋線維芽細胞の特異的因子を明らかにするため、樹立した胃・腸筋線維芽細胞株を用い実験を遂行している。Sonic hedgehog、Notchシグナルなどに関連する因子の胃・腸組織間の相違の可能性を見出しているが、既存の試薬を用いることができたことなどから、当初の予定より本年度使用額が抑えられた。実験結果の精度を高めるために、次年度に各因子の上皮分化への影響を確認することを予定しており、各シグナルの遺伝子発現・蛋白発現を解析するなどにおいて、次年度使用額が生じることになった。各種薬品(各種抗体、PCR関連試薬、ウェスタン解析関連試薬など)、病理組織(免疫染色など)、および細胞培養関連、実験動物(マウス、ラット)の飼育費、研究成果発表の際の旅費などに使用する。
高血圧の発症機序における食塩とストレスの関連に関する研究

〈目的〉高血圧発症の前状態と考えられている若年境界域高血圧者と、age-matchさせた正常血圧者における、ストレス時の血行動態及び交感神経副腎髓質系の反応性の違いについて検討した。〈方法〉男性境界域高血圧患者18名(22±3歳)と男性正常血圧者17名(22±2歳)を対象とした。精神ストレスとして計算ストレスを5分間かけ、その前及び最中に血圧、心拍数、心拍出量(色素希釈法)、前腕血流量(straingauge plethysmograph)の測定カテコ-ルアミン用の採血を行った。感覚ストレスとして1分間の寒冷刺激を行い同様の測定を行った。〈結果〉(1)計算ストレスでは血圧上昇の反応性は境界域高血圧者と正常者の間に有意な差はなかった。(2)心拍出量の増加は境界域高血圧者の方が正常者に比して大きい傾向にあった。(3)総末梢血管抵抗の低下は境界域高血圧者の方が有意に大きかった。(4)前腕血流量の増加は境界域高血圧者の方が有意に大きかった。(5)計算ストレス時の血中ノルエピネフリンの上昇反応は、有意差はなかったが、血中エピネフリンおよび、総カテコ-ルアミンは境界域高血圧者で大きい傾向にあった。(6)寒冷ストレスでは前進血行動態、局所血行動態、血中カテコ-ルアミンの反応は両群間で差はなかった。以上より、境界域高血圧者では正常血圧者に比べて、計算ストレス時に心拍出量および前腕血出量の増大反応および血中総カテコ-ルアミンの上昇反応が著明であったことから、境界域高血圧者では正常血圧者に比べて精神ストレス時の交感神経副腎髓質系の過大反応があることが推察された。近年、食塩による血圧上昇機序に腎交感神経系の亢進が関係していることが報告されている。今回、食塩高血圧発症機序における食塩とストレスの相互依存的役割を明らかにする目的で、Deoxycorticosterone acetate(DOCA)投与ラット(食塩感受性高血圧モデル)に対して高Na食または高Na食+高K食を投与し、4週間飼育後、精神的ストレスであるair stressを負荷し、血圧、尿中ナトリウム、カリウム排泄、腎血行動態、血中および尿中カテコールアミンの変化を測定した。実験4週目air stressを行うため、ラットを改良型ボールマンケージに入れ、顔面に(一定の弱い圧で)空気を吹き付けた。腎血漿流量(RPF)はPAH法にて、また糸球体濾過率(GFR)は^3H-Inulin法にて測定した。正常ラットに、air stressを行っても尿中ナトリウム排泄は変化しないが、食塩感受性高血圧モデルのDOCA-食塩高血圧ラットでは、air stress時に腎交感神経活動の亢進を生じ、尿中ナトリウム排泄が低下した。更に、air stress時にはRPF、GFRの変化も伴わなかったことから、尿中Na排泄への影響は腎神経を介する直接作用によるものと考えられた。一方、高Na食と同時に高K食を投与されたDOCA-食塩ラットでは、血圧上昇の抑制がみられ、また、air stress時の腎交感神経活動の亢進および尿中ナトリウム抑制の低下がみられなかった。以上より、食塩高血圧ラットでは、ストレスに対して腎交感神経活動の亢進が起こり、ナトリウム貯留を生じ、これが高血圧発症と関係しているものと考えられた。一方、カリウムの投与はストレスに対する腎交感神経系の反応性を改善させ、その結果、ナトリウムバランスが正常に保たれることにより、降圧を生じたと考えられた(1989年度3月、日本循環器学会発表)。
現実的な形式的オブジェクト指向分析と計算機支援環境

平成13年度は、以下の2つの成果を得た。ITSシステムアーキテクチャモデルを実例として、記述面の検証を行った。ITSシステムアーキテクチャモデルとはITS(高度道路交通システム)で提供される45個のサービスについて、それらの実現方式をUMLで記述したモデルである。このモデルでは、クラスダイアグラムを用いて、複数の抽象度、及び、複数の視点から記述してある。そこで、これら複数のダイアグラム間の整合性について検討を行った。そして、ダイアグラム間の整合性を定義し、計算機を用いて検証を行った。その結果、多数の不整合を発見することに成功した。検証した整合性はクラスと関連の出現関係に関する単純なものである。大規模システム開発の場合、構築するモデルが巨大なものとなるため、このような単純な検証でもかなりの誤りを発見できることがわかった。また、単純な整合性は、モデル構築者からも軽視されがちであり、計算機による機械的な検証が有効に働いた。OCLからSQLへの変換手法を提案した。ITSシステムアーキテクチャモデルを対象とした整合性に関する検討からわかるように、大規模システム開発では記述面の整合性の検証が有効に働く。そこで、このような記述面の整合性検証を行うための枠組みとして、関係データベースに格納されたモデルを検証する手法を提案した。この手法では、構築したモデルを関係データベースに格納し、モデル間の整合性をOCLで記述する。そして、OCLを対応するSQLに変換し、関係データベースに発行することにより検証を行う。平成13年度は、この手法の基礎となる技術である、OCLからSQLへの変換手法を提案した。