hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無血清再集合培養法を用いたマウスES細胞及びヒト骨髄幹細胞からの顎骨・歯胚誘導

特異的遺伝子であるHoxa2,Distal-less1-4,Neuralcrestマーカー遺伝子であるAP2,Snail,Twist、歯のマーカー遺伝子であるアメロジェニン遺伝子の発現を認めた。以上の結果から、我々の開発した無血清培地ESF10培地を用いることによりマウスES細胞のみならず、ヒト間葉系幹細胞を長期間未分化性を維持して培養できることが明らかとなり、臨床応用への可能性が強く期待される。再生医療の手段として,近年ヒト胚性幹(ES)細胞や人工多能性(iPS)細胞が注目されている。しかしながら,ES, iPS細胞の増殖・分化制御については,フィーダー細胞や血清添加培地や成分が非公開の添加因子など,様々な培養条件で検討されている為,比較検討が非常に困難である。我々は,この様な問題を解決する為,フィーダー細胞無しで,マウスiPS(miPS)細胞の増殖・分化能を維持可能な無血清培養条件の確立を目指した。理化学研究所バイオリソースセンターcell bankより提供をうけた,胚線維芽細胞由来miPS細胞を用い,フィーダー細胞を用いない無血清培養条件を検討した。未分化マーカーとして,Oct3/4, Nanog遺伝子発現と,アルカリフォスタファーゼ活性について検討した。また,ラミニン処理プレート上で,FGF-2を添加しmiPSの分化能を検討した結果、我々が開発したマウスES細胞用無血清培地ESF7をもとに,マウスiPS細胞の未分化性を継代・維持可能な無血清培養系を確立できた。この培養条件で培養したマウスiPS細胞は未分化マーカーであるOct3/4, Nanogを発現していた。また,miPS細胞はラミニン処理とFGF-2を添加で、形態的に神経細胞特有の突起を形成した。これらの結果から、miPS細胞の増殖能と未分化性を維持可能な無血清培養系を確立したと考える。上記で決定した無血清培養条件下に,miPS細胞に、nodal, BMP-2, -4, -7, FGF-1, -2, -7, -10を添加し、スミロン・スフェロイドプレートに播種してスフェロイドを形成させ、10日間培養を行い、4%パラフォルムアルデヒドで固定、あるいは、RNAを抽出し、組織学的検討及びDNAマイクロアレイ解析を行った結果、nodal、およびBMP-4により顎顔面の位置情報を示す遺伝子発現を認めた。未分化な骨髄幹細胞をnodal、あるいはBMP 4,で処理した細胞群を混合し、スミロン・スフェロイドプレートに播種してスフェロイドを形成させ、10日間培養を行い、組織学的検討およびRNAを抽出した。4%パラフォルムアルデヒドで固定したスフェロイドのパラフィン切片を作製し、組織学染色(HE染色、アルシアンブルー・PAS二重染色、アニザリンレッド染色)を行い、誘導される組織を解析した。その結果、アルシアンブルー・PAS二重染色、アニザリンレッド陽性の組織の誘導を認めた。以上の結果から、我々の開発した無血清培地ESF10培地を用いることによりマウスES細胞のみならず、miPS細胞やヒト間葉系幹細胞を長期間未分化性を維持して培養できることが明らかとなり、臨床応用への可能性が強く期待される。
細胞内シグナル分子の捕捉と可視化のダイナミックス

この数年、共焦点レーザ顕微鏡やプローブ顕微鏡などに代表される超顕微技術が急速に進展し、生命科学の研究に大きな革新をもたらそうとしている。ナノメートルの高解像度の分子動態の計測や、細胞内1分子の可視化計測が可能になってきた。本研究ではそのような最新の超顕微技術を駆使して、現在の生命科学研究の最重要課題の一つである「細胞内シグナル分子の捕捉と可視化のダイナミックス」の解明を目的とする調査研究を行った。研究の遂行に当たっては、生物物理学、分子生物学、生化学、免疫学の分野で、課題の諸問題に関連して現在、我が国の研究の最先端をリードしている14人の研究者で研究班を構成し、活発な高度の調査研究を行った。具体的には、研究者ならびに研究分担者は当該年度において、種々の学会、生物物理学会(10月;福岡)、生化学会(10月;名古屋)、バイオイメージング学会(10月;浜松)、免疫学会(12月;神戸)等でシンポジウムのオーガナイザーや特別講演者を担当するとともに、海外の研究者を招聘し、各種の国際シンポジウム(2月;東京、3月;名古屋)を開催し、研究成果の公表、情報の交換、関連分野の研究の進展を図った。また、本基盤研究に関連する公開シンポジウムを名古屋で開催し、研究成果の公表、研究者間の交流を行うと同時に、若手の研究者の関連分野への研究参加についてもにも種々の試みを行った。また、米国の最先端の研究機関であるコールドスプリングハーバー研究所と国立予防衛生研究所で開催された国際シンポジウム等に参加し、研究成果の公表と、関連分野の情報の収集、研究討論、調査研究を行い、企画研究の進展を図った。同時に、次年度に特定領域研究申請のためのさらなる企画調査の実施についても班員全員が協力して推進することを決定した。
セラーズの認識論の研究と、その現代的意義の解明

セラーズの知覚認識に関する議論、および、その考察から得られた認識論的な知見、また心の哲学への影響を元に研究を遂行した。そこでは、非推論的な知識と彼が認めるものについて、それがどのような性質を持つのか、またそれを持つために当該の知識はどのような条件を満たしていなくてはならないかが主題的な研究対象となった。非推論的知識とは推論を介さずに得られるような知識のことをいうが、これはセラーズの意味についての機能主義理論の枠組の中で十分理解可能である。知覚における非推論性の問題は、経験的知識の基礎付けの問題である。それは、感覚与件を代表とする所与の神話へのコミットメントをせずにどのように知覚的認識の非推論性の権威を説得力のある仕方で説明することができるかという問題であり、私はそこで、信頼性主義へのコミットメントによってそれを理解することが可能であるというセラーズの説を部分的に修正し、信頼性を他者からの承認という観点から捉え直すことを提唱した。セラーズの信頼性は、自分自身の知覚システムに対する信頼性でしかなく、それは決して確実なものではないからである。他者からの承認という観点から信頼性を理解する事は意味の外在主義とも非常に相性がよいものであり、セラーズの哲学と現代の心の哲学における意味に関する標準的見解を結ぶひとつの鍵となる。もうひとつの非推論的知識の代表例は内観的知識である。内観的知識の問題点は、セラーズの批判的対象であるデカルトに代表されるような「内的談話」へのコミットを含まずにどのようにその非推論性が理解可能であるかという点である。セラーズはわれわれの言語活動をモデルとして思考を理解する際に内観の問題について言及したが、これを積極的に取り扱わなかった。私は内観に関する表象理論が思考=言語活動の内在化というセラーズの主張とよく親和するということを突き止めた。意味についての機能主義理論の枠組を維持したままで内観に関する説明を与えることができるということがわかったのである。セラーズの認識論の解明において根幹的な概念が「経験」であり、その概念を思考の特殊形式と位置づけるユニークなセラーズの概念理解が彼の認識論の中核にあると私は考え、この概念を用いたセラーズの認識論の分析に当たった。その部分的な成果を私は本郷形而上学クラブが主催する第八回国際会議にいおいて「Sellars'account of non-inferential knowledge」という題目の下、発表した。この発表で明らかになったことは、この発表で扱ったセラーズの中期の論文では、(1)いかにして我々は命題内容を伴った経験的信念を獲得するに至ったのかという発達心理学的な問題と(2)経験的信念はいかにして正当化されうるかという問題、また、我々が持つ概念の先行関係についての問題が明晰に区別されないまま議論されていることが明らかになった。特にセラーズは、後になって、概念的先行関係は既に言語習得した大人において成立するだけではなく、言語習得以前の幼児においても成立しているという主張をしたため、彼の立場は困難を極めた。この問題はセラーズが後に展開する機能役割意味論という意味の理論において同時並行的に扱われる思考と言語がいかなる関係を持つかというところに最終的に帰着するが、私の考えではセラーズが後期に標榜する機能役割意味論は、中期の思考の言語モデル仮説と上手く整合しないのである。なぜならば、思考の言語モデル仮説は人間の言語使用をモデルに取った大人の人間の思考に関する仮説であり、これと同じ高次の言語を習得していない幼児や動物には、同様の仕方で思考を帰属させることはできないからである。最終的にこの考えは論文として結実しなかったが、この路線でセラーズを読解する研究者はおらず、従って私の研究は大変有意義なものである。

セラーズはわれわれの言語活動をモデルとして思考を理解する際に内観の問題について言及したが、これを積極的に取り扱わなかった。私は内観に関する表象理論が思考=言語活動の内在化というセラーズの主張とよく親和するということを突き止めた。意味についての機能主義理論の枠組を維持したままで内観に関する説明を与えることができるということがわかったのである。
熱音響振動系における時空カオスの実験的研究

スタックにより温度勾配を持つ細管内の気柱はある条件のもとで不安定となり気柱振動を引き起こす。非線形非平衡系の特徴的な現象であり熱音響振動と呼ばれている。最近米国を中心としてこの現象は冷凍機への応用性やまた豊富な非線形現象のため大いに注目を集めている。この音響振動は適当な条件の下で非周期的となりカオスを示す。私の研究目的はこの非周期的振動の時空構造を実験的に明らかにすることである。気柱の管壁に半導体小型圧力変換器を64カ所設置し、同時にA/D変換を行いこの振動の時空構造を捉える。さらに振動流体の特徴を正確に理解するために管の中心の速度をレーザー流速計を用いて測定し圧力との位相差を決定した。また2次流速(または音響流)を観測するために400mWのアルゴンレーザーを用いて振動流体の可視化(ラグランジュ計測)を行った。以下に現在までに明らかになった実験事実を示す。非線形現象を正確に捉えるためにまず線形で議論できる範囲を実験的に示し理論との整合性を示した。管の軸方向に沿った圧力分布および速度分布は定在波のそれに匹敵し特に温度勾配のある場所では速度に異常(飛び)が現れることを示した。またスタックから熱流と仕事流との間のエネルギー変換によって流れ出す音響エネルギー流速を実験で決定できた。定在波の特徴であるスタックからのエネルギーの“emission"が観測されその空間的分布はSwiftの線形熱音響理論と定量的に一致する結果であった。また可視化によって得られた音響流の作る流れの構造は初期にRayleighによって予言された渦構造と一致した。現在までに予備的な実験は全て完了し非線形への取り組みがなされている。
単一細胞の超高精度・超高速連続操作のためのオンチップロボットの開発

微細加工技術の発展とともに,単一細胞・微生物の特徴量計測はバイオテクノロジー分野で大変重要になってきている.特に,力学的特徴量計測のためには,細胞を単一細胞レベルで大量に操作可能な技術開発が必要である.我々は,ハイスループット処理が可能なマイクロ流体チップ内での細胞操作に対して,ロボット技術を統合し,搬送流路系において単一細胞の機械的連続計測を目的としている. 25年度は,細胞の機械的特徴量計測に関して,細胞のサイズに応じてシステム構築およびその評価を行った.直径が数マイクロメートルの細胞として赤血球を対象とし,その変形能に着目した機械的特徴量計測システムを構築した.システムを用いて,マイクロ流路内の赤血球を,位置決め精度±0.24マイクロメートル,駆動周波数20ヘルツと超精密・超高速に細胞を位置決めを達成した.さらに,構築したシステムを用いて,赤血球の体内循環時の毛細血管通過時の疲労特性評価を目的とした赤血球疲労評価を行い,その伸展能および回復能も用いることでこれを定量的に評価する方法を提案した.直径が数十マイクロメートル,数百マイクロメートルの細胞に関しては,動物細胞およびウシ・マウス卵子をそれぞれ対象として,前年度までに構築したロボット統合型マイクロ流体チップを用いた,画像フィードバックを用いた連続機械的特徴量計測を行った.流路内に投入した細胞をチップ外部に配置したシリンジポンプを用いて,チップ内の計測部へと搬送した後,チップに配置したプローブにより細胞を物理操作で変形させ,高速度カメラにて細胞の変形量および細胞の反力を計測する.これらの情報を基に細胞の力学的特徴量を計測し, 20/個のスループットで自動連続計測に成功した.本手法は,細胞の力学的特徴量のデータベース化だけでなく,細胞の品質評価,発生評価に貢献し得る.(抄録なし)微細加工技術の発展とともに,単一細胞・微生物の特徴量計測はバイオテクノロジー分野で大変重要になってきている.特に,力学的特徴量計測のためには,細胞を単一細胞レベルで大量に操作可能な技術開発が必要である.我々は,ハイスループット処理が可能なマイクロ流体チップ内で,マイクロロボットを非接触に駆動し,単一細胞の力学的連続計測を目的としている.24年度は,磁気駆動マイクロロボットの開発を行い,さらにマイクロ流体チップを組み合わせたロボット統合型マイクロ流体チップ(ロボチップ)を開発することで,細胞の連続力学的特徴量計測を行った.開発したロボチップには,マイクロ流路内で単一細胞を変形させるためのプローブと,その時の細胞の反力を計測するための力センサを有する.プローブの駆動には,高い操作力で駆動可能な磁気駆動を用いており,チップ外部に配置した電動ステージ上の永久磁石により非接触駆動を行った.非接触駆動方式により,バイオ応用のためのチップのディスポーザブル化が可能である.さらにプローブの位置決め精度を向上させるために変位縮小機構を搭載することで,従来より約10倍高い位置決め精度(約200nm)を実現した.細胞の力学的特徴量測定は,顕微鏡に取り付けた高速ビジョンにより行い,ポンプおよびプローブをリアルタイムで制御することで,チップ内の細胞の個々の細胞に対して位置決め・計測を自動で行うことが可能である.構築した測定システムを用いて,ウシ卵子の力学的特徴量連続計測を行い,20秒/個のハイスループット計測に成功し,細胞変形時の応力緩和現象を用いて,細胞の粘弾性特徴量計測に成功した.本手法は,細胞の力学的特徴量のデータベース化だけでなく,細胞の品質評価,発生評価に貢献し得る.微細加工技術の発展とともに,単一細胞・微生物の特徴量計測はバイオテクノロジー分野で大変重要になってきている.特に,力学的特徴量計測のためには,細胞を単一細胞レベルで大量に操作可能な技術開発が必要である.我々は,ハイスループット処理が可能なマイクロ流体チップ内での細胞操作に対して,ロボット技術を統合し,搬送流路系において単一細胞の機械的連続計測を目的としている. 25年度は,細胞の機械的特徴量計測に関して,細胞のサイズに応じてシステム構築およびその評価を行った.直径が数マイクロメートルの細胞として赤血球を対象とし,その変形能に着目した機械的特徴量計測システムを構築した.システムを用いて,マイクロ流路内の赤血球を,位置決め精度±0.24マイクロメートル,駆動周波数20ヘルツと超精密・超高速に細胞を位置決めを達成した.さらに,構築したシステムを用いて,赤血球の体内循環時の毛細血管通過時の疲労特性評価を目的とした赤血球疲労評価を行い,その伸展能および回復能も用いることでこれを定量的に評価する方法を提案した.直径が数十マイクロメートル,数百マイクロメートルの細胞に関しては,動物細胞およびウシ・マウス卵子をそれぞれ対象として,前年度までに構築したロボット統合型マイクロ流体チップを用いた,画像フィードバックを用いた連続機械的特徴量計測を行った.流路内に投入した細胞をチップ外部に配置したシリンジポンプを用いて,チップ内の計測部へと搬送した後,チップに配置したプローブにより細胞を物理操作で変形させ,高速度カメラにて細胞の変形量および細胞の反力を計測する.これらの情報を基に細胞の力学的特徴量を計測し, 20/個のスループットで自動連続計測に成功した.本手法は,細胞の力学的特徴量のデータベース化だけでなく,細胞の品質評価,発生評価に貢献し得る.今年度計画としていた,プローブおよびカセンサを有するチップ開発を終了し,次年度計画の画像フィードバックを用いたフローコントロールを用いた細胞位置制御,細胞の自動連続力学的特徴量計測システムを構築までを達成しているため。今年度構築したシステムを用いて,藍藻や珪藻などの水生微生物に力学刺激を与えその応答解析を行う。
視覚障害者に対する情報確保支援のためのソフトウェアの開発

図形情報に関する入力及び表示システムを開発した。晴眼者がマウスなどを用いて入力し,視覚障害者が音声などで情報を得るもので,将来的には授業などでの実時間のサポートを目指す。図形情報には多くの部品が存在し,その中のどれが重要化を知ることが情報伝達の上で重要であるので,システム開発と平行して,注視点の位置や動きから,図形情報の重要度などを推定する研究を行った。これらの解析を行う上で必要となる定量化の手法として,ショケ積分を用いた判別分析の開発と,特徴量の分布を考慮した正規化用いた回帰の改善を行った。前年度に引き続き,情報の効果的な伝え方の研究に加えて,視覚情報の伝達手段としての図形表示システムの改善と,伝達手段になる触覚情報に関わる研究,取得情報把握のための視線追跡に関わる研究,それらを解析する解析手法に関わる研究にそれぞれ取り組んだ。図形表示システムにおいて,初等幾何図形を対象とする機能を追加した。この場合,入力する図形の相互関係を把握する必要があるが,接触情報や図形の形状(折れ曲がりの判定などを含む)の認識を中心に研究を進めた。伝達手段については3点刺激のファントムセンセーションに関する研究を行い,触覚による伝達の新たな可能性を模索した。視線追跡については赤外線フィルタを用い,眼球および対象物の両方の画像を用いて視線(目がとらえている場所)を特定するシステムを用い,図形情報の重要度の定量化を試みた。評価手法に関しては,関数のグラフの特徴を比較するために定義域を一部に制限するための研究を行った。一部の数値データのグラフの特徴は一定の反応が見られるところに限定した解析が必要となることがあり,人間の目はそれを特徴的な形などから瞬時に特定している。これに対して,筋電位波形のF波と呼ばれる特徴的な波形の出現区間に関する研究を行った。筋電波形の解析は,視覚情報をもとに人の判断で行われる部分が多くあるが,この研究の成果はこの分野にも適応可能であると思われる。今年度の全体の成果をまとめると,各項目に対してそれぞれ昨年度から一定の進歩があり,さらに一部では新たな方向性が生まれたと思われる。今後新たな方向性を含めた上で,個々の部品を組み合わせ発展させる方向で研究を進めるつもりである。この年度の研究では,情報の効果的な伝え方の研究に加えて,視覚情報の伝達手段としての図形表示システムの改善と,伝達手段になる触覚情報に関わる研究,情報の取得情報把握のための視線追跡に関わる研究,それらを解析する解析手法に関わる研究にそれぞれ取り組んだ。情報の伝え方については数学の性質などを補助する図形に対して,関連する説明をもとにその部品に対する重要度を推定することで,与えるべき情報を制御する研究を行った。また,図形表示システムでは対象図形を必要に応じて増やすための認識手法の改善を,ファジィ積分をベクトル化することで行い,機械的な認識対象の追加を実現した。伝達手段についてはファントムセンセーションおよび冷温感覚の有効性に関わる解析を行った。視線追跡については赤外線フィルタを用い,眼球および対象物の両方の画像を用いた視線(目がとらえている場所)の特定に関わる研究をした。評価手法に関してはショケ積分を用いたグラフ図形の類似性に関わる研究を行った。曲線の類似性に関わる研究については筋電位波形の解析にも有効であることが分かり,適切なベースラインを推定することで解析が改善されることを示した。図形情報を効果的に伝えるためには,入力,解析,表現,出力といった様々な場面について改善を行う必要があり,今年度の全体の成果をまとめると,これらの対象に対してそれぞれを解決する足掛かりができた段階であるとみている。今後これらをもとに,それぞれの研究を進めるとともに相互に取り入れつつ改善する方向に進めるつもりである。平成26年度の成果を,情報入力,情報の表現,注視点の利用のそれぞれの立場から述べると,次のようになる。情報入力の立場からは,昨年度から取り組んでいる角判定に対して,その成果(論文1)をまとめたが,その成果を踏まえて判別を与えるための評価関数の検討について,研究を進めた。対応する定量化において,ショケ積分型の評価関数を用いているが,この評価関数は,いくつかの特徴量を組み合わせて成立している。その場合に,それぞれの特徴量を正規化([0,1]内の数値に変換)する必要があり,またこれを通して定性的な意味合いも,捕らえやすくなっている。この正規化の有効性に関する研究については論文2にまとめている。情報の表現については,説明をいくつかの部品に展開して捕らえ表現することにより,必要に応じて情報を得ることのできる構造を実現することができた。数学における説明は図形に関係するしないにかかわらず,概念を規定する「定義」と,いくつかの概念を用いて表現される「性質」(定理や捕題など)を多く含んでいる。これらの要素にはそれぞれ決まった部品があり,その実質的な情報構造は前提知識の量によりその複雑が変化する。論文3,発表1では必要に応じて詳細な情報に到達することのできる情報構造についての研究成果をまとめている。注視点については,平成25年度までの成果を用いて,初等幾何図形と説明が混在している対象に対して,対応する説明に対して注視点の動きがどれだけ反映されているかについて論文4でまとめている。また,注視点そのものの評価および精度向上についても,並行して研究をすすめ(発表3),最終年度さらにそれを踏まえて研究を進める予定である。最終年度である本年度は,視覚障がい者対象の図形情報表示システムに対して,構造を単純化する方向で若干の変更を加えた上で,その評価を行うことを主たる目標とした。加えて発展の途中段階である視線追跡や,評価手法の研究に対してもそれぞれ研究を進めた。

図形表示システムについては,サポートする人が入力し,視覚障がい者が音声により情報を受け取る形のシステムである。このシステムに関する研究は出発点において実時間におけるサポートを最終目標としたもので,簡便に入力し,分かりやすい形で伝えることが要求されるものである。作られる情報は図のみではなく,説明のためのテキスト情報も入力される。この場合どの要素を対称とするか,どこに説明を必要とするといった内容について検討を行った。対象の指定方法の改善については,ソフトウェアの仕様の変更で対応を試みることとし,分かりにくさの評価は,出来上がった文書をもとに定量化する方針をとった。図形および説明の入力の後,情報はXML形式で保存される。定量化は,そのXML文書をもとに行われる。この文書に含まれる情報から,図形に関わる複雑さに関わる情報をいくつか,数値化することを提案しこれを用いて,要素の分かりにくさの評価の糸口とした。現在開発中のソフトウェアでは,サポートする人がマウスを用いて図形を入力する形をとっているが,決められた情報をこれを用いて入力して得られたXML情報と,あらかじめアンケート調査で得た文書の分かりにくさを元に,文書の複雑さなどに関わるいくつかの特徴量をもとに分かりにくさの評価実施した。また,視線の解析にの改良のためには,座標情報を用いず動きの情報だけから,現在図を見ているのか,文を読んでいるのかを判定する研究や,注視点取得の改良,評価手法である包除積分に関する解析などについても,研究を進めた。図形情報に関する入力及び表示システムを開発した。晴眼者がマウスなどを用いて入力し,視覚障害者が音声などで情報を得るもので,将来的には授業などでの実時間のサポートを目指す。図形情報には多くの部品が存在し,その中のどれが重要化を知ることが情報伝達の上で重要であるので,システム開発と平行して,注視点の位置や動きから,図形情報の重要度などを推定する研究を行った。これらの解析を行う上で必要となる定量化の手法として,ショケ積分を用いた判別分析の開発と,特徴量の分布を考慮した正規化用いた回帰の改善を行った。この研究の目的は,視覚障害者に対して図形情報と等価な情報を提供する体制を整えることにある。そのために必要な事項として次のものが考えられる。(1)情報の入力。(2)情報の構造の把握と評価。(3)情報の重要度の評価。最終年度に向けて,これらの立場から研究が最終段階に入っている必要がある。(1)情報入力の立場からは,主に線図形の手書き入力に対して初年度から研究を進めている。特に26年度は図形認識の中の判別処理にかかわる改良を行うことができた。これにより,入力に必要な判断を処理するための汎用的な手法が得られたことになる(2)情報の構造の把握と評価については,数学的な記述(説明)の構造を抽象的に表現することができているので,27年度にその構造に関する評価を与えることで,汎用的な改良手法を確立する準備ができている状態といえる。
広域環境における大規模データ処理の最適化

平成25年度の研究目的である、書き込み処理も考慮した、データ・マイグレーションとプロセス・マイグレーションを併用したハイブリット型マイグレーションアルゴリズムの開発を行った。具体的には、FMI (Fault Tolerant Messaging Interface)の開発を行った。これは、プロセスを別のマシン上に移動(プロセス・マイグレーション)することが可能であり、また、符号化技術(XOR encodingを使用)を用いることにより、プロセスが保持しているデータも同時にマイグレーション先のマシンへ移動(データ・マイグレーション)することが可能である。特に、データ・マイグレーションでは、従来、仮想マシンのマイグレーションなどで使用されるストレージを介することなく、直接メモリを介してデータをマイグレーションすることにより、高速なマイグレーションを実現した。一般に、既存のシステムにマイグレーション機能を備えると、それに伴うオーバーヘッドがかかってしまうが、FMIでは既存の通信ライブラリ(MPI)と比べ、遅延(MPI : 3.555usec, FMI : 3.573usec)、及びスループット(MPI : 3.227GB/s, 3.211GB/s)に於いて、共にMPIと同等の性能を備えている。このような、オーバーヘッドを最小限に抑え、且つ、データ・マイグレーションとプロセス・マイグレーションを同時に行う通信ライブラリは世界で初の試みである。実際、昨年度に引き続き、今年度も大変選別の厳しい国際会議IPDPS(採択率: 21%)に採択(2014年5月に掲載確定)され、国際的に高く評価された。また、本研究課題で開発したFMIは、今後2018年ごろに登場が目されているエクサ・スケール・スーパーコンピュータ(一秒間に1018回の浮動小数点演算を行うマシン)の耐障害技術への応用が可能であり、HPC分野においてますます注目を集めつつ有り、国際的インパクトは非常に高い。(抄録なし)プロセス・マイグレーションのためのチェックポイントとデータの転送の高速化を行った。多数プロセスのマイグレーションでは、計算リソースに多大な負荷を与えると予測される。一昨年(2011年)のローレンスリバモア国立研究所で3ヶ月の滞在、研究活動を通じて、チェックポイントによるネットワーク及びストレージへの負荷は無視できず、事実、東京工業大学学術国際情報センターのスーパーコンピュータTSUBAME2.0でも同様の問題を抱えている。このため、より軽量な(Light weight)チェックポイントを行うシステムとチェックポイントの頻度を精緻に決定するための数理モデルが必要である。そこで、本年度では、世界的に多くのスーパーコンピュータに搭載されているInfinibandのRDMA(Remote Direct Memory Access)機能を利用し、非同期的にチェックポイントを行うシステムを開発した。これをローレンスリバモア国立研究所で開発されているSCR(Scalable Checkpoint/Restart)ライブラリと組み合わせることにより非同期かつ階層型チェックポイント(複数のストレージを使い分ける)を実現し、チェックポイントによるアプリケーションへのオーバーヘッドを削減しつつ、並列ファイルシステムへの負荷を軽減した。また、この非同期かつ階層型チェックポイントの最適な頻度を決定するため、マルコフモデルを用いた数理・確率モデルを用いた最適化手法を提案した。評価の結果、このシステムを次世代スーパーコンピュータに適用することにより、チェックポイント及びリスタートによるオーバーヘッドを1.11.8倍の削減できることを示した。ここで得られた成果は、国内外の会議で発表を行った。特に、採択率21%と大変選別の厳しい国際会議SC12において論文が採択され、本研究は、国際的に期待度が高くなりつつある。

既に平成25年度の研究目的である(1)"プロセス・マイグレーション機構の性能モデルを構築"を、"マルコフモデルを用いた数理・確率モデル"として、(2)"階層型ストレージの有効利用と実環境への適用"を、"階層型チェックポイントの次世代スーパーコンピュータへの適用"として一部実現している。また、ここまでの成果は既に論文としてまとめ、国際会議に採択された。これらの事実から、現在までの達成度は"当初の計画以上に進展している"と考える。平成25年度の研究目的である、書き込み処理も考慮した、データ・マイグレーションとプロセス・マイグレーションを併用したハイブリット型マイグレーションアルゴリズムのうち、特に、プロセス・マイグレーション技術に重点を置く。それは、今後2018年ごろに登場が目されているエクサ・スケール・スーパーコンピュータ(一秒間に1018回の浮動小数点演算を行うマシン)の耐障害技術への応用が可能であるとわかったためである。エクサ・スケール・スーパーコンピュータでは、物理的なシステムのサイズやその複雑性により、システムの障害率が急激に増加すると予想されており、耐障害技術の1つとしてプロセス・マイグレーションが注目を集めている。そのため、最終年度では、主にプロセス・マイグレーションを活用することにより、本研究の最終目的である、"連携型次世代スパコンにおける大規模データ処理及びシミュレーションの高速化"を行う。(抄録なし)
現代カンボジア文学の翻訳と研究

本研究ではカンボジアの現代文学作品を収集・翻訳した。カンボジアのプノンペンを中心に、20世紀初頭から現在に至るまでの現代文学作品(小説、およびエッセー)を収集し、翻訳権の取得できた作品は日本語への翻訳を行い、また作品をよりよく理解するための資料収集、作家へのインタビューを行った。同時に現地調査によりカンボジア国内での現代文学の動向を明らかにした。翻訳作品は、『現代カンボジア作家選』として紙媒体、電子媒体で公開した。今年度は、東京外国語大学附属図書館、及び同大学外国語学部カンボジア語専攻研究室に所蔵の文学作品、また日本国内の個人所蔵の文学作品の現況を調査し、さらに翻訳にふさわしい内容であるか、著作権の取得は可能であるか、等についての検討、確認を行なった。その結果、現在カンボジア在住の3名の作家による短編小説4篇、および『ヌー・ハーイ文学ジャーナル』に掲載された短編小説、またフランス在住の2名の作家による短編小説2篇が翻訳作品として適当であるとの結論に達した。8月にカンボジアにおいて文学作品、および文学関係資料収集、また文学作品の動向などを関係者から聞き取り調査を行った。そこで『ヌー・ハーイ文学ジャーナル』の編集者コ・タラリット氏より掲載作品の翻訳の許可を取得した。さらに、シム・チャンヤー、パル・ヴァンナリーレアク、およびマウ・ソムナーンの各氏よりそれぞれ短編小説「サオポアン嬢の喜劇」「星はいまだ輝き」「水の流れ」「ジャスミンの花輪」の翻訳許可を取得した。この4篇については現在日本語への翻訳を終えている。フランス在住の作家チョット・カイ氏からは「寺の小僧」「いとしの水牛」「危機」の翻訳権を取得した。もう一名については現在問い合わせ中である。翻訳作品公開の際に必要となる図像データを収集整理した。さらにカンボジアで収集した一連の最近のカンボジアの大衆小説を題材として、論文「現代の婦女庭訓としてのカンボジア大衆小説一女性のアイデンティティと新しい価値体系の形成」を執筆し『慶應義塾大学言語文化研究所紀要』第39号に掲載した。今年度は、東京外国語大学附属図書館、及び同大学外国語学部カンボジア語専攻研究室に所蔵め文学作品、また日本国内の個人所蔵の文学作品の現況を調査し、さらに翻訳にふさわしい内容であるか、著作権の取得は可能であるか、等についての検討、確認を行なった。その結果、現在カンボジアに遺族が在住の1名の作家による中篇小説1点、エッセー集1点および『ヌー・ハーイ文学ジャーナル』に掲載された短編小説が翻訳作品として適当であるとの結論に達した。そこでクン・スルンの遺族であるクン・ゲート氏より「人生の輝き」「容疑者」の翻訳許可を取得した。日本語への翻訳については、「人生の輝き」のうち、翻訳に適当と思われる6点について、また昨年度、翻訳権を獲得した「寺の小僧」「いとしの水牛」については、仮翻訳を終えた。さらにカンボジアで収集した一連の資料から、現代カンボジア文学の源流となったカシボジアの近代小説を題材として、論文「カンボジア近代小説『ソパート』に見られる民族意識と近代的自我」(岡田)、「クメール語の指示詞について」(上田)を執筆し『慶應義塾大学言語文化研究所紀要』第40号に掲載した。本研究の学術的背景は次のとおりである。四半世紀以上続いた内戦が終結したカンボジアが王国として再出発してから10数年が経ち、日本は、カンボジアの和平と復興のために協力を続け、現在でも援助の最大出資国となっている。政府レベルのみならずNGOによる支援、研究者によるさまざまな分野の学術的研究など日本人の活躍はめざましい。またカンボジアを訪れる日本人は外国人観光客数の中で常に首位を占め、日本人がカンボジアを知る機会は年々増えている。しかし、カンボジアの国語、カンボジア語によって書かれたものが海外はもちろん、日本に紹介されることは非常に少ない。カンボジアへの援助、学術的研究を行う上で必要となる社会、文化、カンボジア人の考え方、価値観を知る上で非常に有用なカンボジアの現代文学について知る機会はほとんどない。本研究では、そのような世界でも知られることの少ない、カンボジアの現文学作品を収集・翻訳することを第一の目的とした。カンボジアのプノンペンを中心に、20世紀初頭から現在に至るまでの現代文学作品(小説、およびエッセー)を収集し、個々の作品の内容を検討した。著作権に関しては十分に留意し、1970年以降の作品の作家や作家の遺族と著作権に関する書類を交わした。プノンペンでの調査・研究については、王立プノンペン大学人文社会学部国文科教員に協力をお願いした。翻訳権の取得できた作品について、日本語への翻訳を行い、また作品をよりよく理解するための資料収集、作家へのインタビューを行った。同時にカンボジア国内での現代文学の動向を明らかにした。そのため国内外の現代文学研究者と意見交換するだけでなく、クメール作家協会に所属する作家や出版社、書店へのインタビュー、また文学賞や文学に関するテレビ、ラジオ番組にも留意しながら行った。
アスピリン不応症の遺伝子診断法に関する研究

最近、いわゆる「アスピリン不応症」の病態が明確になってきており、大規模研究でも不応症の患者では血栓の予防効果が低く再発率が高いことが示されている。したがって抗血小板薬に対する感受性の原因となる因子の検出が急務となっている。本研究の目的は、抗血小板薬、特にアスピリンの効果の個体差の原因を、遺伝的多様性の観点から解明し、個別化医療の為基礎データを構築することにある。本研究では、まず高濃度のアスピリンに暴露した血小板は全血血小板機能測定装置(PFA-100)による閉鎖時間が著明に延長することを明らかとした。また不応症評価に適切なアスピリン濃度を決定した。PFA-100で評価すると健常人集団でのアスピリン不応と思われる固体が数十%に見られた。またアスピリン不応グループは、別の血小板機能評価法であるWBA-Neo(コラーゲン刺激)およびPRP比濁法(コラーゲン刺激)でも同様にアスピリンに対する感受性が低いこと、アスピリン非添加時の凝集率が高く、TXB_2産生量も多いことが明らかとなった。さらに本研究の成果として、PFA-100で評価したアスピリン感受性に関連する遺伝子多型を検出したこと、CVDの疾患感受性に関与する遺伝子多型を検出したこと、血小板ミトコンドリア遺伝子多型を検出するための予備検討が進められたこと、が挙げられる。これらの研究成果から抗血小板薬の反応性と関係する候補分子が検出された。今後機能との関連を詳細に検討すること、前向き研究により、遺伝子変異や血小板機能と臨床的アウトカムとの比較が必要である。本研究は抗血小板薬、特にアスピリンの効果に個体差があることの原因を、血小板機能に関係する因子の遺伝的多様性の観点から解明し、個別化医療の為の基礎データを構築することを目的としている。具体的には血小板機能と関連のある膜受容体、シグナル分子、血小板リガンドの遺伝子についてプロモーター領域、全exonとexon-intron境界域の塩基配列を解読し,ここで発見された多型と血小板機能(流動状態下での血小板粘着能、凝集能、血栓形成能など)の関連を解析する。今年度は,まずアスピリン不応症の診断に用いる血小板機能検査の基礎検討を行った。高濃度アスピリンに暴露した血小板は全血血小板機能測定装置(PFA-100)による閉鎖時間が著明に延長することが明らかとなった。次にin vitro不応症評価に適切なアスピリン濃度を検討した。さらに健常人より同意を得た後末梢血を採取し,PFA-100を用いてアスピリン存在下,非存在下で血小板機能を測定した。同時に凝固線溶系のパラメータを測定した。アスピリンは用量依存性に閉塞時間を延長した。健常人集団でのばらつきを検討した結果,アスピリン不応と思われる個体が数十%に見られた。またアスピリン服用中の患者における血小板凝集能を測定した結果,一定割合の患者では十分な凝集能の低下がみられなかった。血小板機能と,候補遺伝子(血小板の各種因子やリガンド、血管内皮細胞、薬物と結合する物質や薬物代謝酵素など)の関連を調べるため,buffy-coatより白血球を分離し、ゲノムDNAを抽出した。今後遺伝子のvariation(多型)と血小板機能の関連をassociation-studyで検討する予定である。本研究の目的は、抗血小板薬、特にアスピリンの効果の個体差の原因を、遺伝的多様性の観点から解明し、個別化医療の為の基礎データを構築することにある。具体的には血小板機能や抗血小板薬の効果と関連する膜受容体、シグナル分子、血小板リガンドの遺伝子についてプロモーター領域、全exonとexon-intron

境界域の塩基配列を解読し,ここで発見された多型と血小板機能(流動状態下での血小板粘着能、凝集能、血栓形成能など)の関連を解析する。昨年度の研究で高濃度アスピリンに暴露した血小板は全血血小板機能測定装置(PFA-100)による閉鎖時間が著明に延長することが明らかとなった。また不応症評価に適切なアスピリン濃度を決定した。PFA-100で評価すると健常人集団でのアスピリン不応と思われる個体が数十%に見られた。今年度の研究では、アスピリン不応グループは、別の血小板機能評価法であるWBA-Neo(コラーゲン刺激)およびPRP比濁法(コラーゲン刺激)でも同様にアスピリンに対する感受性が低いこと、アスピリン非添加時の凝集率が高く、TXB_2産生量も多いことが明らかとなった。今後血小板機能と候補遺伝子(血小板の各種因子やリガンド、血管内皮細胞、薬物と結合する物質や薬物代謝酵素など)の関連を調べるため,同意の得られた患者や健常人のゲノムDNAを用いて遺伝子のvariation(多型)と血小板機能の関連を検討する予定である。最近、いわゆる「アスピリン不応症」の病態が明確になってきており、大規模研究でも不応症の患者では血栓の予防効果が低く再発率が高いことが示されている。したがって抗血小板薬に対する感受性の原因となる因子の検出が急務となっている。本研究の目的は、抗血小板薬、特にアスピリンの効果の個体差の原因を、遺伝的多様性の観点から解明し、個別化医療の為の基礎データを構築することにある。昨年度までの研究で高濃度アスピリンに暴露した血小板は全血血小板機能測定装置(PFA-100)による閉鎖時間が著明に延長することが明らかとなった。またアスピリン不応グループは、別の血小板機能評価法であるWBA-Neo(コラーゲン刺激)およびPRP比濁法(コラーゲン刺激)でも同様にアスピリンに対する感受性が低いこと、アスピリン非添加時の凝集率が高く、TXB_2産生量も多いことが明らかとなった。今年度の研究成果は、PFA-100で評価したアスピリン感受性に関連する遺伝子多型を検出したこと、CVDの疾患感受性に関与する遺伝子多型を検出したこと、血小板ミトコンドリア遺伝子多型を検出するための予備検討が進められたこと、である。今年度のこれらの研究成果から抗血小板薬の反応性と関係する候補分子が検出された。今後機能との関連を詳細に検討すること、前向き研究により、遺伝子変異や血小板機能と臨床的アウトカムとの比較が必要である。
豊後水道内湾域で発生する地形性渦流の動態

豊後水道の内湾域では、同水道内を流れる潮流と岬状地形との相互作用で、潮流周期に同期して「地形性渦流」が発生することが既往の研究で知られている。本研究の目的は、この地形性渦流の発生・消滅過程とその動態(実態やその時・空間変動特性など)を、練習船を使った現地調査から明らかにすることである。現地調査としては、豊後水道の内湾域である九州・佐伯湾を例にとり、2年間にわたり潮汐周期に同期したCTD・ADCPの連続観測および定点での多層水温係留系観測を複数回行った。また、豊後水道を横断する定期フェリーを使って観測されている航走連続水温観測記録を解析した。その結果、佐伯湾の地形性渦流に関連した物理過程として、以下のことが明らかになった。(1)佐伯湾では豊後水道の上げ潮流時に反時計回り、下げ潮流時に時計回りの地形性渦流が形成される。(2)佐伯湾では上げ潮流に伴って豊後水道から黒潮系暖水が湾内上層へ、低温の海水が湾内下層へそれぞれ侵入してくる。(3)湾内には地形性渦流が形成されると、その渦流の中央で下層の低温水が中層へ湧昇させられる。(4)地形性渦流に伴う下層の湧昇現象は短時間に突発的に発生している。(5)地形性渦流は円錐を逆立てた形状をしていて、その鉛直軸は海面から海底へ向かって、海底斜面に沿って、湾口方向へ傾いている。次にその他の研究結果として、以下のことがわかった。(6)佐伯湾の表層水温は豊後水道中央、同水道東側、および宿毛湾の三海域により低水温である。(7)佐伯湾中央部や宿毛湾口北側の高茂岬付近では局所的に水温が低くなっている。(8)佐伯湾口部の潮汐フロントは3月11月まで維持されている。特に6月9月までは先鋭なフロントが形成されている。今後の課題としては、地形性渦流の発生から消滅に至るまでの物理過程を明らかにする必要がある。また佐伯湾内でのADCPの周回観測を行った。この観測データを解析し、佐伯湾における地形性渦流の詳細な流動構造や鉛直循環流の収束・発散機構などを突き止めたい。豊後水道内湾域で発生する地形性渦流の動態に関して、本年度は以下のような研究結果を得た。夏季(1998年8月)豊後水道中央の佐伯湾(九州側)および下灘湾(四国側)の各湾で、弓削・広島両商船高等専門学校の練習船による潮汐周期に同期したCTD-ADCPの往復観測を行い、地形性渦流の発生に関わる水温・塩分・密度の断面構造を捉えた。同時に、広島商船高等専門学校所有の海底設置型ADCPと自記録式水温計を佐伯湾の湾口部に係留し、定点における時系列観測も行った。しかし残念ながら、海底設置型ADCPの係留系観測は海上保安本部に正式設置申請を行ったにもかかわらず、漁業者との連絡がうまく取れず、不慮の事故により係留系を破損し、時系列観測は途中で中止した。

また、豊後水道を横断する定期フェリー(宿毛市-佐伯市間)による航走連続水温記録を解析し、フェリー航路上における表層水温場の変動特性およびそれから見た地形性渦流の動態を定性的に把握した。この定期フェリーによる航走連続水温観測記録から、佐伯湾の湾口部で夏季を中心として表層水温の水平勾配が周期的に変動する現象が見いだされた。この変動現象は半日周潮および大潮-小潮の潮汐周期に同期していて、がなり規則的な現象であることがわかった。次年度は2年間で得られた結果を総合し、豊後水道内湾域における地形性渦流の動態や発生・消滅過程を定性的に解明する。また、地形性渦流に関する既往の研究事例を整理し、その発生機構を要因別に分類する。さらに、地形性渦流の潮汐周期の時・空間変動特性や三次元構造について考察し、その概念図を作成する。最終的に、以上をまとめて報告書を作成する。豊後水道の内湾域では、同水道内を流れる潮流と岬状地形との相互作用で、潮流周期に同期して「地形性渦流」が発生することが既往の研究で知られている。本研究の目的は、この地形性渦流の発生・消滅過程とその動態(実態やその時・空間変動特性など)を、練習船を使った現地調査から明らかにすることである。現地調査としては、豊後水道の内湾域である九州・佐伯湾を例にとり、2年間にわたり潮汐周期に同期したCTD・ADCPの連続観測および定点での多層水温係留系観測を複数回行った。また、豊後水道を横断する定期フェリーを使って観測されている航走連続水温観測記録を解析した。その結果、佐伯湾の地形性渦流に関連した物理過程として、以下のことが明らかになった。(1)佐伯湾では豊後水道の上げ潮流時に反時計回り、下げ潮流時に時計回りの地形性渦流が形成される。(2)佐伯湾では上げ潮流に伴って豊後水道から黒潮系暖水が湾内上層へ、低温の海水が湾内下層へそれぞれ侵入してくる。(3)湾内には地形性渦流が形成されると、その渦流の中央で下層の低温水が中層へ湧昇させられる。地形性渦流に伴う下層の湧昇現象は短時間に突発的に発生している。(4)地形性渦流は円錐を逆立てた形状をしていて、その鉛直軸は海面から海底へ向かって、海底斜面に沿って、湾口方向へ傾いている。次にその他の研究結果として、以下のことがわかった。(6)佐伯湾の表層水温は豊後水道中央、同水道東側、および宿毛湾の三海域より低水温である。(7)佐伯湾中央部や宿毛湾口北側の高茂岬付近では局所的に水温が低くなっている。(8)佐伯湾口部の潮汐フロントは3月11月まで維持されている。特に6月9月までは先鋭なフロントが形成されている。今後の課題としては、地形性渦流の発生から消滅に至るまでの物理過程を明らかにする必要がある。また佐伯湾内でのADCPの周回観測を行った。この観測データを解析し、佐伯湾における地形性渦流の詳細な流動構造や鉛直循環流の収束・発散機構などを突き止めたい。
運動はNrf2を活性化し組織障害因子TWEAKに誘発される肥満肝疾患を改善する

近年,運動療法によるNAFLDの優れた改善効果が判明している.NF-E2 related factor 2 (Nrf2)は侵害刺激に対して,生体が発動する防御機構を制御する転写因子である.NAFLD男性肥満者を対象とした3ヶ月間の有酸素性運動は,各Nrf2標的分子(NQO1,HO-1,Catalase,GCLM,GCLC,GPX)の遺伝子発現を増加させた.有酸素性運動は,Nrf2活性化を介した抗炎症・酸化ストレス応答を誘導することで様々な炎症や酸化ストレス障害を改善させると考えられた.酸化ストレス可視化マウスを用いて,続的走運動がNrf2の活性化を誘導するかを検討したところ,in vivo imagingにおいて,骨格筋,肝臓,内臓脂肪組織におけるNrf2の活性化が確認された.また,Nrf2の賦活化は,続的走運動が誘導する骨格筋の酸化ストレスと筋損傷を抑制し運動耐容能を向上させた.さらに,続的走運動を負荷によりKupffer細胞の異物貪食能が増大しLPSの除去能が増大することを見出した.ヒトメタボリック症候群に類似する過食肥満モデル“p62遺伝子欠失マウス"に60 %高脂肪食を摂餌させると重症の脂肪性肝炎を発症することを見出し,本マウスに対して継続的走運動による肝病変の改善効果について検討した.運動群(Ex)は安静群(Rest)に比較して,肝脂肪化に差は認められず(Ex 2.3 ±0.2,Rest 2.7 ±0.2),炎症(Ex 0.8 ±0.2,Rest 1.6 ±0.2,P < 0.05)および線維化(Ex 0.3 ±0.2,Rest 1.4 ±0.3,P < 0.05)の改善が認められた.継続的走運動による肝病変の改善(特に炎症と線維化の改善)の背景には,Nrf2活性化を介した抗炎症・酸化ストレス応答の誘導が関連していると考えられた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)の発症には,細菌関連分子であるlipopolysaccharide(LPS)の関与が知られている.一方で,運動はNAFLDの病態を改善するが,その詳細なメカニズムは不明な点が多い.そこで,運動がKupffer細胞(KCs)機能,LPSクリアランス,および炎症応答に与える影響について検討した.野生型雄マウス8週齢を用いて,未処置群(Pre),12週間安静群(3moR),12週間運動群(3moTr)の群分けを行なった.運動群にはトレッドミル走運動(18m/分, 50分/日,5日/週)を実施した.最終運動日の翌日にLPS(10μg/kg)を尾静脈投与し,同部位から血液を経時的に採血し,血漿中のLPS濃度とサイトカイン濃度を測定した.さらに,KCsの貪食能を測定するために,LPSと同様にlatex-beadsを尾静脈投与した.その後KCsを単離し,KCsにおけるbeads貪食能と,貪食能と炎症に関与する受容体の発現レベルをFACSにて解析した.LPSクリアランスは,Preに比べ3moRで低下したが,3moTrでは有意に増加した.LPS投与1.5時間後の炎症性サイトカイン(TNF-α,IL-6)は,3moTrでは3moRに比して有意に低値を示した.クロドロネートリポゾームによるマクロファージの除去を行なうと,運動後のLPSクリアランスの増加とLPS刺激による炎症性サイトカイン濃度の減少効果は消失した.KCsのbeads貪食能は,3moTrにおいて増加した.運動はKCsにおける外因性LPSの処理能力増大とそれによる炎症応答を抑制した.また,各種ホルモンを測定した結果,DHEAのみPreに比べ3moRで低下したが,3moTrではその低下が抑止された.RAW264.7にDHEAを添加すると,beads貪食能は濃度依存的に増大した.非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)では病態進行に伴うdehydroepiandrosterone(DHEA)濃度の低下が報告されてきた.今回の成果として,運動が及ぼすNAFLDの病態改善メカニズムの一つに,DHEA産生によるKCs貪食能の向上とLPSクリアランスの増大の関与が推測された.これまで運動はNAFLDの病態を改善するが,その詳細なメカニズムは不明な点が多かったことより意義のある成果である.腸内細菌のエンドトキシンは肝に炎症と酸化ストレスによる肝障害を引き起こすことより,生体のエンドトキシンの処理は重要である.申請者らは,継続的運動はクッパー細胞(KCs)の貪食能を向上させ,エンドトキシンに対する生体クリアランスの増大と炎症応答の低下を誘導することを見出した.運動実践はエンドトキシンによる炎症・酸化ストレス病態の改善に有用と考えられる.そこで,肥満を有する脂肪性肝疾患(NAFLD)患者を対象に運動療法を実施し,その病態改善効果について検討した.51名の参加者をランダム化により有酸素運動(中強度と高強度),レジスタンス運動の3群に割り付け,運動の種類と強度の違いがNAFLDに及ぼす影響を比較検討した.Transient elastographyにて肝脂肪蓄積(CAP値)と弾性度(LS値)を測定した.また、造影超音波検査にてKCsの貪食機能について測定した.運動は体重減少には依存しないNAFLDの改善効果を有していた.CAP値は3群すべての運動において同等に減少した(-13%, -14%, -13%).

LS値は高強度運動のみで減少が認められた(+8%,-17%,-9%).KCsの貪食機能も高強度運動のみで改善が認められた(+12%,+18%,+7%).肝脂肪蓄積は運動実践の種類に依存せずに改善したが,肝弾性度は高強度運動のみにおいて減少した.その背景にはKCsの貪食機能とそれによるエンドトキシンの減少による炎症反応の改善が生じていると考えられた.高強度運動はNAFLDの肝線維化の抑止に有用である可能性が示唆された.これまでの研究成果により,肥満を有する脂肪性冠疾患(NAFLD)患者に対する運動実践には,体重減少には依存しない肝病態の改善効果を有することが判明している.近年,運動療法によるNAFLDの優れた改善効果が判明している.NF-E2related factor 2 (Nrf2)は侵害刺激に対して,生体が発動する防御機構を制御する転写因子である.NAFLD男性肥満者を対象とした3ヶ月間の有酸素性運動は,各Nrf2標的分子(NQO1,HO-1,Catalase,GCLM,GCLC,GPX)の遺伝子発現を増加させた.有酸素性運動は,Nrf2活性化を介した抗炎症・酸化ストレス応答を誘導することで様々な炎症や酸化ストレス障害を改善させると考えられた.酸化ストレス可視化マウスを用いて,続的走運動がNrf2の活性化を誘導するかを検討したところ,in vivo imagingにおいて,骨格筋,肝臓,内臓脂肪組織におけるNrf2の活性化が確認された.また,Nrf2の賦活化は,続的走運動が誘導する骨格筋の酸化ストレスと筋損傷を抑制し運動耐容能を向上させた.さらに,続的走運動を負荷によりKupffer細胞の異物貪食能が増大しLPSの除去能が増大することを見出した.ヒトメタボリック症候群に類似する過食肥満モデル“p62遺伝子欠失マウス"に60 %高脂肪食を摂餌させると重症の脂肪性肝炎を発症することを見出し,本マウスに対して継続的走運動による肝病変の改善効果について検討した.運動群(Ex)は安静群(Rest)に比較して,肝脂肪化に差は認められず(Ex 2.3 ±0.2,Rest 2.7 ±0.2),炎症(Ex 0.8 ±0.2,Rest 1.6 ±0.2,P < 0.05)および線維化(Ex 0.3 ±0.2,Rest 1.4 ±0.3,P < 0.05)の改善が認められた.継続的走運動による肝病変の改善(特に炎症と線維化の改善)の背景には,Nrf2活性化を介した抗炎症・酸化ストレス応答の誘導が関連していると考えられた.野生マウスに加えて,肥満やNAFLDモデルを用いて,運動が誘導する病態改善効果の検証とその分子メカニズムを解明していく予定である.野生型に加えて,肥満マウスモデルを用いて運動負荷を行う.In vivo実験において,KCsのlatex beads貪食機能と貪食に関与する表面タンパク質(CD68, MARCO, SR-A)の発現レベルを解析する.さらに,ステロイドホルモン(DHEA, testosterone, corticosterone, estradiol)とアディポカイン(leptin, adiponectin)濃度を測定する.In vitro実験では,マウスマクロファージ細胞株(RAW264.7)に対してステロイドホルモンを添加し,latex beads貪食能とendotoxin刺激に対する炎症応答シグナル分子(NFκB-p65)の発現に及ぼす影響を検討する.