hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模計算機シミュレーションによる絡み合い高分子液体の非線形ダイナミクスの研究

さらにより複雑な非線形・非平衡領域のダイナミクスに関しては理論的理解が明らかに不足しており、計算機シミュレーションによる微視的物理過程への洞察が重要である。我々は大規模な分子動力学シミュレーションを行い、短い鎖状分子からなる過冷却液体と、絡み合いのある比較的長い鎖からなるメルトのダイナミクスとレオロジーを調べた。過冷却の場合、線形領域でストレス緩和関数G(t)が比較的短い時間においてモノマー間の斥力相互作用の存在によってstretched exponential的に振る舞い、長時間でようやく鎖のエントロピーが支配的になりRouse関数に漸近することを明確に示した。せん断変形に対する過冷却液体の過渡的応答が理論的挙動と大きく異なるのは前者の存在による。さらに非線型領域での応答について調べ、鎖の緩和時間が著しく大きくなる過冷却・ガラス状態では非常に弱いせん断速度に対しても高分子鎖の変形が容易に大きくなり、これがレオロジーに強烈な非線形挙動を引き起こすこと、さらに個々の鎖は不規則な回転運動をしていることを予見した。絡み合いのある場合について、世界で初めてシミュレーションによって絡み合い点を可視化することに成功した。せん断下での絡み合い鎖の運動の様子をアニメーション化することによって、その著しい非線形レオロジーのメカニズムを理解することに役に立つ。工学的応用の重要性から、高分子液体のレオロジーに関してはこれまで既に膨大な量の研究がなされている。特に単純分子にはない高分子特有の鎖の間の絡み合い効果の理解が最近の高分子物理学の発展につながった。一方で過冷却・ガラス状高分子のレオロジーはたとえ絡み合いがない場合でも粘弾性の効果と変形にたいする非線形効果が著しい。しかし基本的な現象の整理すらほとんどなされておらず、微視的レベルでのメカニズムの理解が必要とされている。
成人住民の生活習慣への介入による喪失歯、骨密度,咀嚼嚥下機能回復に関する研究

目的:成人住民について、歯の喪失リスクがある者について生活食事習慣の指導管理を行うことによって歯の喪失予防や歯口腔の健康度が改善されるかを確かめ、8020運動の地域展開の理論的根拠を明らかにすることを目的とする。方法:対象者は山岡町と上矢作町および飛島村の成人住民を対象として行われる健康診断や人間ドック参加者を対象とした。口腔の健康を維持する上で重要な、生活習慣や食生活習慣、口腔内状況を分析した。分析にはオッズ比、数量化II類等を用い、生活習慣や食生活習慣、口腔内状況の重要度を明らかとし、住民が各自でチェックすることのできる「歯の健康づくり得点」を町村ごとに作成した。町村ごとに得点の低い対象者のリストを作成し、個別の生活習慣や食生活習慣、口腔健康管理の指導および相談を行った。また、保有歯数と咀嚼能率との関係を明らかにするために測定を行った。結果:山岡町、上矢作町では9問から、飛島村では10問からなる歯の健康づくり得点を作成した。調査データより作成した、各町の健康づくり得点を用いて、個人ごとの得点を求めた。そして点数の低い者について個別の生活習慣や食生活習慣、口腔健康管理の指導および相談の対象者とした。山岡町の得点は15.6±3.4(平均±SD)点であった。上矢作町の得点は14.7±2.7点であった。山岡町:平成11年から12年、平成12年から13年の1年間の変化においてはケース群で歯の健康づくり得点の向上する傾向が見られた。CPIにおいては平成11年から13年ではオッズ比1.72でケース群で改善していた。上矢作町歯の健康づくり得点は平成11年から12年にかけての変化において介入の大きな影響は見られなかった。MDFは平成12年から平成13年にかけてケース群で改善または維持される傾向が見られた。飛島村において歯のさわやか得点が特に54点をカットオフとした場合に有意に2年間に歯を喪失していた。保有歯数と咀嚼能率では前歯部より、小臼歯部、および大臼歯部において保有歯数と咀嚼能率との相関係数が高かった。咀嚼能率に対して小臼歯部と大臼歯部では、相関係数は同様な水準であった。1998年6月から7月にかけ岐阜県山岡町、上矢作町で歯科健診を受診した者、それぞれ331名と345名を対象とした。歯科健診は歯の状態、CPIによる歯周疾患の状態についておこなった。さらに対象者に甘味嗜好傾向、歯磨き習慣、歯科受診状況、口腔内の自覚症状、食事嗜好につき調査を行った。さらにCPIによる歯周疾患とう蝕の状況を加え、調査および健診結果を点数化し個人ごとの点数を求めた。各町ごとに無歯顎者を除き点数の低い、すなわち生活習慣、口腔内に問題の多くある者からそれぞれ97名と79名を選び個別指導対象者とした。山岡町では結果説明会で対象者に対し個別指導を行い、説明会に来ない者に対しては個別に郵送にて通知を行い、町立診療所で個別指導をおこなった。

指導には歯科医師と歯科衛生士、保健婦があたった。上矢作では住民検診結果報告会にて個別指導の必要な対象者に個別指導の案内を行った。また電話やハガキによる連絡を行い町立診療所への来院連絡を行い、栄養・食生活習慣指導、口腔衛生指導を行った。指導には歯科医師、歯科衛生士、栄養士があたった。その結果、対象者のうち約8割の者に対し個別指導を行った。1998年6月から7月にかけ岐阜県山岡町、上矢作町で歯科健診を受診した者、それぞれ331名と345名の口腔内の状態および甘味嗜好傾向、歯磨き習慣、歯科受診状況、口腔内の自覚症状、食事嗜好のデータを元に、保有歯数と各生活習慣とを数量化II類で分析した。その結果、各生活習慣の保有歯数への影響力を偏相関係数で表すことが可能となり、さらにレンジを求め重みづけを行い20点満点で点数化した。その結果、上矢作町では「朝食」「甘味嗜好」「歯磨き回数」が上位(点数が大きい)に見られた。また山岡町では「煙草」「甘味嗜好」「歯肉腫脹」が上位3つであった。この点数を基に、各町それぞれに「歯の健康づくり得点」を作製し、特別の3枚複写のセルフチェック用紙を作成した。今年度はこの「歯の健康づくり得点」を用いて6月時の歯科健診および個別指導時の生活環境チェックを行ない対象者への個別指導を行った。今後、さらに続けて両町において各々の「歯の健康づくり得点」を用いて生活改善を働きかけていく予定である。1998年6月から7月にかけ岐阜県山岡町、上矢作町で歯科健診を受診した者、それぞれ331名と345名の口腔内の状態および甘味嗜好傾向、歯磨き習慣、歯科受診状況、口腔内の自覚症状、食事嗜好のデータを元に、保有歯数を基準変とし各生活習慣を説明変として数量化II類を用いて分析した。その結果、各生活習慣の保有歯数への影響力を偏相関係数で表わすことが可能となり、さらにレンジを求め重みづけを行ない20点満点で点数化した。今年度は昨年度に引き続きこの「歯の健康づくり得点」を用いて6月時の歯科健診および個別指導時の生活環境チェックを行ない対象者への個別指導を行なった。上矢作町では「歯の健康づくり得点」の点数は1999年度では平均13.9点、中央値14点、2000年度では平均13.9点、中央値14点であった。山岡町では、平均13.4点、中央値14点、2000年度では平均13.9点、中央値14点であった。また、愛知県飛島村において住民を対象に歯科健康診査と現在および過去における生活習慣の調査を行い、「飛島村歯のづくり得点」を作成した。飛島村ではこの点数をコンピュータで管理し、健診時に個別に生活および口腔環境の指導に用いている。今後、さらに続けて各町村において各々の「歯の健康づくり得点」を用いて生活改善を働きかけていく予定である。目的:成人住民について、歯の喪失リスクがある者について生活食事習慣の指導管理を行うことによって歯の喪失予防や歯口腔の健康度が改善されるかを確かめ、8020運動の地域展開の理論的根拠を明らかにすることを目的とする。方法:対象者は山岡町と上矢作町および飛島村の成人住民を対象として行われる健康診断や人間ドック参加者を対象とした。口腔の健康を維持する上で重要な、生活習慣や食生活習慣、口腔内状況を分析した。
生体ライブイメージングを用いた骨組織への刺激に対する細胞間伝達機構の解明

骨の代謝調節は、骨表面に存在する骨芽細胞と破骨細胞および骨深部に存在する骨細胞の3次元的情報伝達により起こると考えられている。しかし、周囲を堅い骨基質に覆われている細胞の特性上、骨組織中での動態の解明は国内外で未だ実現に至っていない。研究者らは本研究で生きた骨組織を用い、その中に存在する骨系細胞によって営まれるカルシウム応答をリアルタイムで解析し、さらに応答細胞がどのように周囲の細胞へ情報を伝えているのかの一部を解明した。生体は、常に外界から様々なメカニカルストレスを受けている。特に骨組織は、メカニカルストレスに応答して骨量の維持および再構築がたえず行われている。そしてその代謝調節は、骨表面に存在する骨芽細胞と破骨細胞および骨深部に存在する骨細胞の協調的かつ連鎖的な情報伝達により起こると考えられている。研究者らは本研究で生きた骨組織を用い、その中に存在する骨系細胞によって営まれるメカニカルストレスへの応答をリアルタイムで解析し、さらに応答細胞がどのように周囲の細胞へ情報を伝えているのかを解明することを目的としている。これまでの研究結果から、1.本実験系における機械的刺激は骨表層に負荷される事が示唆された。2.定常状態で骨芽細胞および骨細胞にカルシウムオシレーションを認めた。機械的刺激を負荷した場合の細胞の反応率は、骨芽細胞および骨細胞とも有意に上昇した。また反応群におけるオシレーションの頻度や高さは、骨芽細胞は機械的刺激によって有意に上昇したが、骨細胞では変化を認めなかった。3.ギャップ結合を阻害した結果、骨芽細胞の細胞応答は変化を認めなかったが、骨細胞はその反応率において有意に減少した。以上の研究成果は、IADR (Internatiaonal Association of Dental Research)、日本骨代謝学会、日本矯正歯科学会、歯科基礎医学会等の国内外の学会で発表を行い、IADR Hatton Award、日本矯正歯科学会優秀発表賞をそれぞれ受賞した。現在研究結果をまとめており、国際誌に論文投稿する予定である。これまでの研究結果から、1.定常状態で骨芽細胞および骨細胞に自律性カルシウムオシレーションを認めた。2.骨細胞の自律性カルシウムオシレーションはギャップ結合による調節を受けた。3.骨芽細胞の自律性カルシウムオシレーションはギャップ結合による影響を受けなかった。4.本実験系における機械的刺激は骨表層に負荷される事が示唆された。以上の研究成果は、アメリカ骨代謝学会(ASBMR)、日本矯正歯科学会等の国内外の学会で発表を行い、第70回日本矯正歯科学会&第4回国際会議学術大会優秀発表賞を受賞した。そして以上の研究結果をまとめ、国際誌にBoneへ投稿し、受理された。
移動体からの情報アクセスのための音声インタフェースの開発

情報サービスの発展で提供される選択肢が数万以上のサービスが増加している。このようなサービスに対する音声インタフェースでは、従来のように事前知識による重み付けは、サービスの妨げにもなりかねない。本研究では、現在の音声認識では、安定した性能が得られない多選択肢に対して、高性能な音声認識を実現することを目的とする。これらの課題を実証的にすすめるため、本研究では、楽曲検索というタスクを設定する。このタスクは、インターネット上での音楽配信サービスのためのインタフェースである。実際の商用サービスにおいて、アーティスト名は1万内外、アルバム名は数万程度、曲名は数十万程度、となっており、多選択肢のタスクとして十分な規模である。音楽配信サービスなどの大量の固有名を対象とするアプリケーションでは、どの名称がよく使われるというような事前の確率情報が利用できないため、認識率が悪い。その原因を明らかにするために、一人当たり150単語(個別単語100単語、共通単語50単語)を50名が発話したデータを収録する。また、一般ユーザが様々な環境で音声認識を利用する場合には、マイクロホンやその使い方などの要素が大きく変動すると考えられる。そこで、オンライン環境で多数の被験者のデータを収集する。判明している問題点のうち、学習データにない音素については、音声合成手法を用いて学習データから補間する方法を提案した。辞書の分岐数が大きくなると認識率が悪くなる点については、辞書のサイズを実質的に圧縮する方法で対処する方法を提案する。辞書を分析したところ、外来語が多いため、音響モデルの学習に用いるデータに含まれないような音素(「フェ」「ディ」「ピュ」など)が多く含まれることがわかった。また、辞書のサイズが大きくなると認識性能が悪化するが、認識率の変化は一定ではなく、辞書や話者によって、5000語から10,000語程度のととろで急激に、認識率が低下する場合があることがわかった。オンライン環境で収録したデータに関しては、マイクロホンおよびその使用方法に変動が大きく、雑音区間を発話と誤って検出してしまう例が30%にのぼっており、検出モデルの性能向上が必要である。今年度は、多選択肢の音声コーパスを整備した。多選択肢のタスクにおいては、学習データに余り出現しない音素が多用されることがわかった。そのコーパスを用いて認識率を評価し、辞書のサイズが5000語を越えると悪化することがわかった。
複合型下垂体性小人症における下垂体転写因子の遺伝子解析

ヒト複合型下垂体性小人症(CPHD)は、下垂体前葉ホルモンの欠損を特徴とするもので、これまでにPOU1F1やPROP1といった下垂体特異的転写因子においてその遺伝子異常が報告されてきた。しかし、その一方でこれらの遺伝子に異常が見られない症例も報告されている。我々はロシア連邦のモスクワ内分泌研究所との国際共同研究で、最近同定された新しい下垂体転写因子であるHESX1やLHX3における遺伝子解析を、これまで遺伝子異常がみられなかった症例を対象として行った。末梢血から採取した染色体DNAを用いたシークエンシングの結果、すべての症例においてHESX1及びLHX3の遺伝子異常は報告されなかった。これまで、両遺伝子の変異を持つ症例の頻度は比較的低いことが報告されてきており、またHESX1について中隔欠損症(Septo-Optic Dysplasia)、LHX3については頚の固定を合併する複合型下垂体と特徴的な臨床症状を持つものに異常が報告されてきた。今回我々が遺伝子解析に供した症例も同様の臨床所見を持つものであったにもかかわらず、遺伝子異常がまったく見られなかったということは、下垂体性小人症の原因としてのこれら二つの転写因子異常が極めて稀であることを示唆するものであり、CPHDの成因を考える上で重要な知見であると考えられる。最近になって、PROP1遺伝子の遷延性発現によって性分化障害が引き起こされ、さらには下垂体腫瘍のリスクが高まるということが、動物モデルにて証明されている。そこで我々は現在本邦の下垂体腫瘍症例における性発育の評価をretro-spectiveに評価し、さらにPROP1の発現を、摘出標本を用いて観察することで、PROP1がヒトにおいて性分化、及び下垂体腫瘍発生に関わるメカニズムについて調査を現在行っており、現在患者の聞き取り調査中による性発育の評価を行っている段階である。ヒト下垂体性小人症は、下垂体前葉ホルモンの欠損を特徴とするもので、これまでにPOU1F1やPROP1といった下垂体特異的転写因子においてその遺伝子異常が報告されてきた。今回我々が遺伝子解析に供した症例も同様の臨床所見を持つものであったにもかかわらず、遺伝子異常がまったく見られなかったということは、下垂体性小人症の原因としてのこれら二つの転写因子異常が極めて稀であることを示唆するものである。そこで我々は次年度において、ロシア連邦及び本邦の下垂体腫瘍症例における性発育の評価をretro-spectiveに評価し、さらにPROP1の発現を、摘出標本を用いて観察することで、PROP1がヒトにおいて性分化、及び下垂体腫瘍発生に関わるメカニズムについて調査を行う予定である。
高等学校通信制課程における世界史科と道南地域史をつなぐＩＣＴ教材の開発について

本研究は通信制生徒に対する北海道道南地域と世界史をつなぐ教材開発を行い、勤務校WEB上で公開し、生徒の添削課題学習に活用しようとするものであった。今回の研究では次のような成果を得た。1.函館・渡島当別・沖縄で調査撮影を行い、地域教材活用集を作成し、勤務校WEB上で公開し、次年度報告課題と連動した生徒向け教材とした。なお、この教材作成にあたっては、小樽商科大学・札幌大学で歴史教育に関心を持つ大学生・大学院生に意見聴取を行った。2. ICT機材を活用し世界史の双方向遠隔授業配信を北海道富良野高校・北海道中標津高校を相手に実施した。実施のために必要な機材を本研究費で勤務校に整備した。3.沖縄県での研究検討会を実施し、琉球大学教育学部・沖縄県公文書館と本研究についての意見交換を行った。なおこの検討会には、成蹊中・高等学校の日高智彦氏に同行いただき、中高連携の観点から議論に加わっていただいた。4.韓国での授業検討会は実施出来なかったが、韓国側研究者と三菱財団受領研究“Comparative Study of the World History Teaching in Asian Countries"に関する研究会(東京)で教材開発に関する意見交換を行うことが出来た。5.地方協力校における専門外の教科教員に対して、双方向での教材共有や授業支援システムの構築を行った。6.以上の研究成果を高等学校歴史教育研究会の報告書や近現代史教育研究会および日本学術振興会委託事業“Reading the National historytextbook in Globalage-A case of an official Korean Historytextbook for high-school-"(英語報告)や上記三菱財団受領研究会で英語報告・公開した。なお高等学校歴史教育研究会の報告書に関しては、各種マスコミや新聞報道等でも取り上げられた。さらに計画書で記載した英文による論文集については、本年度出稿段階まで到達した。以上が本研究による成果である。
遅延耐性ネットワークにおける異種端末の共生を可能にする経路制御方式に関する研究

本研究では、特性の異なる多種多様な端末を柔軟に収容する遅延耐性ネットワーク実現を目的とし、生物の環境変化に対する適応性を応用したノードの特性に依存しない遅延耐性ネットワークにおける経路制御の実現を目指す。脳や細胞の成長過程で形成される化学物質による濃度勾配に着想を得た方式により、ノードの移動特性を考慮した経路制御を提案した。本方式は、自己組織的に形成した勾配にもとづいてメッセージを転送する。シミュレーション評価を通して、移動特性の異なるノードが混在する環境におけるメッセージ転送遅延を最大で50%削減することを明らかにした。さらに、提案手法である移動特性補正用勾配は、複数の既存方式に応用することが可能であり、既存のいくつかの経路制御手法の性能を改善できることを示した。本研究課題では、特性の異なる多種多様な端末を柔軟に収容する遅延耐性ネットワーク実現を目的とし、生物の環境変化に対する適応性を応用したノードの特性に依存しない遅延耐性ネットワークにおける経路制御の実現を目指す。平成24年度は、特性の異なるノード間の情報交換方法に取り組んだ。23年度までの成果から、ノード特性の中で移動速度と移動のパターンが経路制御の性能に比較的大きな影響を与えることがわかっている。そこで、脳や細胞の成長過程で形成される化学物質による濃度勾配に着想を得た方式により、ノードの移動特性を考慮した情報交換方法を提案した。本方式は、周囲のノードと局所的な情報交換にもとづいて経路制御に必要な勾配を形成し、形成した勾配にもとづいてメッセージを転送する。提案手法は、経路制御に必要な勾配(経路制御用勾配)に加えてノードの移動特性を加味した勾配(移動特性補正用勾配)を形成し、経路制御用勾配と移動特性補正用勾配を重畳することで、効率的なメッセージ転送する。経路制御用勾配は、隣接ノードから受信した情報をもとに自身の勾配値を計算し、その情報を他の隣接ノードに伝搬させることで形成する。移動特性補正用の勾配は、それぞれのノード内で計算する。具体的には、メッセージの目的地と通信した履歴をもとに時間減衰する勾配値を用いる。以上のように、提案手法は局所的な情報によって移動特性を補正する勾配を計算できる。平成23年度は、特性が異なるノードが混在した状況下で発生する課題の整理、および既存研究で示されている生物の適応的な振る舞いの中から遅延耐性ネットワークにおける経路制御に適した振る舞いを選定することに注力した。遅延耐性ネットワークにおける既存経路制御の再現シミュレーション評価を通して、考え得るノード特性の中で移動速度と移動のパターンが経路制御の性能に比較的大きな影響を与えることがわかった。ここで得られた知見をもとに、生物の細胞が取得可能な栄養素の変化に適応して内的構造を適応的に変化させるメカニズムを応用した経路制御の初期検討を実施した。検討した方式は、細胞の振る舞いをノードなどの制御エンティティ自体に適用するのではなく、制御されるメッセージ自身が生物システムの振る舞いを模倣する。メッセージ自身が次の転送先ノードを自律的に決定するというアナロジーにより、生物システムの適応的な振る舞いを、遅延耐性ネットワークにおける経路制御に適用できる見込みが得られた。シミュレーションにより初期評価により、移動特性が混在した環境下では、既存の発見的方法にもとづいた経路制御よりも低遅延でメッセージの転送を実現できることがわかった。研究計画に記した平成23年度計画通り、生物の適応的な振る舞いの選定と、その生物の振る舞いを遅延耐性ネットワークに読み替える点の実施を完了した。また、24年度の研究に向けて、課題の整理も完了している。研究計画通り、平成24年度は、生物の局所的な相互作用による共生行動を応用した経路制御に必要な情報取得方法の確立に取り組む。昨年度は、生物システムの適応的な振る舞いを遅延耐性ネットワークにおける経路制御に応用することに集中するために、ネットワークの状態はある程度自由に取得できるものと仮定したが、これは遅延耐性ネットワークでは実現が困難な仮定である。平成24年度は、この仮定を取り除くために、生物が局所的な相互作用にもとづいて共生行動をとる点を応用し、経路制御に必要な情報を取得する方法を実現する。ここでは、相互作用の及ぼし方(課題1)と、その相互作用を及ぼす範囲(課題2)を適切に決定する必要がある。平成23年度の研究で得られた知見に加え、研究活動スタート支援の補助のもとで実施したポテンシャル経路制御の知見を活用できる見込みがある。課題2に関しては、以下の方針で研究を進行する。

一般的には、相互作用を及ぼす範囲を広くすると、得られる情報が多くなるため、ネットワークに関する正確な情報を得ることができる。しかし、遅延耐性ネットワークでは時々刻々とネットワークの状態が変化していることを考えると、この前提は成り立たない。相互作用を与える範囲が広くなると、情報の収集に要する時間が長くなる。この間にネットワークの状況が変化するため、収集した情報は既に正確なものではない。そのため、情報の正確性と得られる情報量のトレードオフを考慮した上で適切な相互作用を及ぼす範囲を決定する必要がある。平成24年度は、可視化による分析調査とデモンストレーションを計画している。そのために計算能力とグラフィック性能の高いノートパソコンが必要であるので、これを費用計上している。また、局所的な相互作用を評価するために、ある程度の大規模ネットワークでの評価が必要であるため、さらなる大規模ネットワークの評価のために、前年度導入した計算機の増強のための消耗品費を多く計上している。最後に、国内学会に加え国際会議での発表を予定しており、そのための費用を計上している。
学習による脳内単一神経細胞内でのｃＡＭＰ濃度上昇の測定

学習時にシナプス前細胞内でcAMP濃度が上昇するものと仮定されている。しかし、実際にcAMP濃度が上昇するのかは、これまでわかっていないかったで、モノアラガイ単一神経細胞を用いて検証することを目的とした。測定方法としては、cAMPセンサータンパク質によるイメージング法ならびにcAMPの抗体による超高感度ELISA法を用いた。イメージング法は残念ながら成功しなかった。一方、ELISA法については細胞内のcAMP濃度は10^-18 mol/cellくらいが定量できれば十分なはずであることがわかり、実際に今回のチャンピオンデータとしては、単一ニューロンでのcAMPは可能であることがわかった。本研究代表者は、脳の構造が簡単で神経細胞の数が少なく、しかし、脳高次機能の研究に最適な動物である軟体動物腹足類のヨーロッパモノアラガイ(Lymnaea stagnalis)を用いて、その脳高次機能変化の一つである「学習記憶機構」について研究を続けてきている。モノアラガイにおいて、学習記憶機構の鍵を握るキー・ニューロン(Cerebral Giant Cell:CGC)を以前に同定している。このCGC単一神経細胞をシナプス前細胞として、それに続くそしゃく運動を司どるCPG(central pattern generator)の神経細胞をシナプス後細胞とした回路で、シナプスの長期変化が起こることは、これまでにわかっている。そこでわれわれは多くの動物で示されている通り、学習時にシナプス前細胞内でcAMP濃度が上昇するものと仮定した。学習記憶機構を人為的にミミックするために、シナプス前側のCGC単一神経細胞内でcAMP濃度を上昇させてみた。その結果、学習記憶の生理学的応答を再現できることがわかった。しかしながら、cAMP濃度を人為的に上昇させているだけであって、本当に学習に伴ってこのシナプス前細胞でcAMP濃度が上昇するのかはわからなかった。そこで、「学習時に脳内の単一神経細胞内でcAMP濃度は本当に上昇するのか?」この問題をモノアラガイのCGC単一神経細胞を用いて検証した。測定方法としてはcAMPセンサータンパク質を適用した。しかしながら、このセンサータンパク質の応答はin vitroでは検出できたものの、in vivoすなわちCGC単一神経細胞では検出できなかった。そこで、cAMPの抗体を用いる方法を急遽取り入れ、免疫組織化学法によってcAMP濃度上昇を確認することがでできた。「学習時に脳内の単一神経細胞内でcAMP濃度は本当に上昇するのか?」これは世界中で誰も未だに示すことができていない問題である。この難問を、軟体動物モノアラガイから単離した脳を条件づけすることで、学習に関与する単一神経細胞においてcAMP濃度が本当に上昇しているのかを検証することが、本研究の目的である。検出方法としては、cAMPセンサータンパク質であるEpac1-campsを用いた。そこでまずは、Epac1-campsを大腸菌で発現させるための至適条件の検討を行い、これを決定した。次に、大腸菌をソニケーション破砕した上清からEpac1-campusを精製し、それがcAMPセンサータンパク質として機能することを確認した。cAMPが結合していないときはFRETが起こりYFPの蛍光強度が強い。しかしcAMPが結合すると、YFPの蛍光強度が小さくなることが確認された。すなわちCFPとYFPの強度比の変化がcAMPの濃度依存的に変化することが確認された。これはin vitroでは、大腸菌で発現・精製したEpac1-campusが、十分にcAMPを計測可能であることを示している。そこでさらに、モノアラガイの単一神経細胞に発現ベクターを導入して発現させるのか、または、タンパク質を人工的に発現させておいて、それを細胞に導入し、高感度で微量検出できるように、イメージング装置を改良して行くのか、このどちらの方法で研究を進めるのかを検討した。結果として、タンパク質を人工的に発現させておいて、それを細胞に導入したほうが良いことが分かった。このことは、Epac1-campsの合成タンパク質を細胞に導入する実験のほうが、汎用性が増すので良いと考えられる。当該年度までは予定通りに進むことは当初から予想されており、その通りに進んでいる。今後は、脳を単離した状態で条件づけを施し、学習記憶に関与する単一神経細胞内でのcAMP濃度上昇を証明する。モノアラガイは動物個体において、味覚嫌悪学習を習得できる。条件刺激としては嗜好性のショ糖を、無条件刺激としては忌避性の塩化カリウムが与えられると、その後、条件刺激であるショ糖を与えられて、もそしゃく運動(すなわち口を動かしてショ糖を食べる運動)を引き起こさなくなる。これをくちびると脳とを一緒に単離した標本を作製し、そのくちびるにショ糖ならびに塩化カリウムを順次与え、そして最後にショ糖を与える。このときに、この学習で重要な働きを示す単一神経細胞内でのcAMP濃度測定を行う。

また一方で、個体学習したモノアラガイから脳を単離してきて、非学習個体の場合と、当該の単一神経細胞内でのcAMP濃度の絶対量も比較してみる。これはEpac1-campsの定量性ならびにその濃度分解能から可能だと考えられる。イメージング実験用の試薬(消耗品)の購入にほとんどうぃ用いる。また学会発表が可能であればその参加旅費にあてる。
災害脆弱性評価に向けた日本の沖積平野の地形形成モデルの構築

東日本大震災を踏まえた沖積低地の災害脆弱性評価のための基礎として、グローバルな視点から日本の沖積平野の形成史および形成環境を解明した。日本の主要河川の下流側の沖積層は、総じてプリズム状を呈し、その断面積は流域面積と比例的である。東北日本太平洋沖地震においては、プリズムが厚く堆積している場所で、液状化が激しい傾向にあった可能性がある。沖積層は、氷河性海水準変動を通じた海域との相互作用、長期的な地殻変動パターン、河川流域の気候・洪水特性や土砂供給変動の組合せによって形成される。その地域性解明には、数十万年オーダーでの陸から海への物質移動の視点が不可欠である。関東平野の東京湾岸地域および利根川・中川低地を中心として、既存ボーリング柱状図を収集・解析して、沖積層の基底地形を復元するとともに、パーカッション式コアラーを用いて、沖積層を採取し、粒度や化学組成を分析した。東京湾岸地域では、沖積層基底の埋没谷地形が東北日本太平洋沖地震時の液状化の発生の拘束条件となっていること、とくに、埋没谷に挟まれた埋没河間低地と、埋立地よりも内陸側の旧干潟では液状化が生じにくかったこと、が示唆された。埋没谷の中心付近の直上では、沖積層の層厚が大きいため、地盤変動が生じやすいことは容易に想像されるが、本研究によって、埋没谷の谷壁斜面の直上でも地盤変動が生じやすいことが明らかになった。利根川下流部では、海面上昇期高海水準期に形成された埋没沿岸砂州の分布域においては、東北日本太平洋沖地震時の地盤変動が面的に広がった可能性を指摘した。従来、新潟平野の海浜砂州から砂丘列の周辺で地盤変動が生じやすいことは指摘されてきた。本研究により、完新世初期の古い時代に形成され、現在は河成洪水堆積物やデルタ堆積物によってほぼ埋没されつくしている砂堆堆積域においても、地表変動が生じやすい可能性が高いことが明らかにされた。中川低地では、縄文海進時に形成されたラビンメント面の分布北限付近を狙って、コアリングを実施し、埋没ラビンメント面を確認するとともに、同地形面の分布限界が、液状化されやすい場所の境界とおおむね一致する可能性を示した。関東平野を対象として、沖積層に挟在する海成層(沖積中部泥層)の分布の特徴を明らかにし、そのような分布となった原因を探る目的で、過去40万年間に遡って、海洋酸素同位体ステージMIS 1,5,7,9,11の間氷期に堆積した海成層の空間分布を復元・比較した。これら5枚の地層のうち、最新期のものが沖積中部泥層である。MIS 5までに繰り返された4回の海面上昇期には、陸化した地形をオーバーラップして、広域に海域が拡大し、地層が形成された。MIS 1では、海域の拡大は、直前のMIS 2の低海面期に形成された河谷内にとどまり、その結果、地層の発達域が著しく限定された。多地点で、ボーリング資料等をもとに、堆積深度-年代曲線を描き、垂直地殻変動速度の変遷を推定し、それらを統合し、関東造盆地モデルを検証した。数十万年オーダーでの沈降から隆起への転換が盆地の縁辺から中央へ進行したこと、その運動のなかで、たまたまMIS1の海進時に、陸をオーバーラップできなかったことが明らかになった。また、地殻変動条件を除くと、各堆積層の広がりはMIS曲線と調和的であり、グローバルな海水準変動を反映していることが明らかとなった。他方、濃尾平野では、等速沈降傾動が推定され、過去の海成層の分布は、グローバルな海水準変動を直に反映していることが確認された。以上の2つの対照的な長期モデルをもとに、日本列島スケールでの沖積中部泥層の分布について、35河川の下流域を対象に比較を行った。その結果、同層の面的広がりは、それ以前からの地殻変動傾向を反映する一方で、河川縦断方向の広がり、いわゆるコースタルプリズムの形状は、MIS 2の谷地形に強く規定されており、沈降速度がmm/yの一部低地を除き、海底地形と流域面積に支配されていることを明らかにした。日本全国、北海道から本州、四国、九州に分布する主要35河川を研究対象として、既往研究のレヴューを行い、今から2万年前ころの最終氷期最寒冷期の低海水準期における河床縦断面形を復元し、その関数形に関するデータベースを構築した。さらに、これらの河川の沖積層に含まれる海成層の堆積範囲とその層厚分布についても、データベース化を行った。その結果、最終氷期の河床縦断面形の定量的記載を日本で初めて行った。さらに、最終氷期最寒冷期に砂礫が現河口よりも陸棚側まで運搬されていた可能性を指摘した。

濃尾平野と関東平野の事例研究も行い、濃尾平野においては、前進性デルタの頂置層の堆積頂面である潮間低地を指標として、完新世における地震性傾動・沈降現象を検出するとともに、沖積平野が陸地であり続けるためには、長期的には氾濫原堆積物の累重が不可避であることを明らかにした。関東平野においては、沖積層地下の埋積地形面群の詳細復元を行い、とくに、中川低地と荒川低地とで、縄文海進時の波蝕台の形成に大きな差異があること、それが海進の時空間的規模の違いを反映していること、そうした地域差の要因として、後背地からの土砂供給の活発さが、重要であることを明らかにした。本研究を2010年度に申請後、東日本大震災が発生し、沖積平野の災害脆弱性が注目されるようになり、その結果、地盤変動の記載と沖積層の分析が公的研究機関によって一気に強力に推進され、研究計画全体の見直しを余儀なくされる状況におかれた。基盤c継続中につき、他の項目の科研費の追加申請が一切できず、一方で、震災の影響等で分析機器の不具合が生じ、それへの対応と学生管理上の業務の増大が重なり、1次データの取得ペースはやや遅れている。しかし、沖積低地の脆弱性評価項目として、地形発達を踏まえた埋没基底地形の重要性を確認することができ、研究パフォーマンスとしては、概ね順調に成果があがっていると評価している。既存文献のレヴューが順調に進んだので、沖積層のマクロな分布特性を掌握する課題を達成できた。一方で、フィールドワークに基づく、ケーススタディが予定どおりには進捗しなかった。主たる理由は東日本大震災が発生し、三陸海岸地域の小規模な沖積低地の集落が壊滅し、その被害状況を緊急調査する必要が生じたことである。この調査は緊急性を要したことに加え、当該年度の科研の個別課題とはやや目的がことなるとはいえ、本科研の研究課題のおおもとをなす基本課題としては一致しており、沖積低地の災害脆弱性を正しく評価し、減災に役立てるために是非、必要な調査であった。この調査の経験は、3カ年を通しての本科研課題の成果に反映させることができると考える。以上を鑑み、おおむね順調と判断した。上述のとおり、本科研費申請後、研究をとりまく社会情勢や国費による研究費の配分状況が一変したため、今年度は、そうした社会現象を冷静に受けとめ、基礎研究としてこれまで細々と蓄積してきた成果を総括するとともに、来年度以降の研究展開をはかるための準備的要素を含めた研究の推進を図りたい。本年度は、ジオスライサーまたはパーカッション式コアラーを用いたフィールドワークを実施し、沖積層最上部泥砂層を対象として、地質試料を連続サンプリングする。試料の、含水比測定、粒度分析、元素分析、鉱物分析を行い、年代試料が得られた場合はあ、その測定も行って、軟弱地盤の形成プロセスならびに、形成範囲の分布限界に関する実証的なデータ収集・解析をすすめる。東日本大震災以後の研究動向を踏まえて、可能であれば、人工改変が及んでいないと推定される地表付近の試料を高密度で採取し、津波堆積物や液状化の痕跡などの存否を検討したい。申請時に研究対象とした新潟平野を、これよりはるかに小規模な高田平野に変更するとともに、三陸平野を対象に加えて、東日本大震災を通じて沖積平野の脆弱性が露呈した地域とその近接域を分けた自然要因はなんであったのか、という視点から、改めて、沖積平野の発達史と地形構造を解析する手法開発に取り組む。
アクションリサーチによるサモアの児童の肥満予防教育プログラムの開発と評価

小学生の生活習慣が体格や健康状態に及ぼす影響を明らかにした上で、健康的な生活習慣を獲得し、肥満や生活習慣病を予防するための学校教育のあり方について検討した。A市立小学校に在籍する5・6年生全672人中同意が得られた563人を対象に、食生活、身体活動、睡眠等に関する質問紙調査と、身長、体重、腹囲、臀囲、血圧、腹部脂肪分布の測定を行い、各項目間の関連について分析した。その結果、朝食欠食、起床・就寝時間が遅い、友人と比べて食べる量が多い、食べる速さが速い、運動時間が短い、ゲームやTVの時間が長い者ほどBMI、腹囲、臀囲、血圧、腹壁皮下脂肪厚の値が大きい傾向がみられ、適量を規則正しく食べ、よく体を動かし、早寝早起きをするという成長期の子どもにとって当たり前で必要不可欠な基本的な生活習慣が乱れることで、肥満や小児生活習慣病のリスクが高まることが示唆された。早期からの健康的な生活習慣の確立を目指した教育を、子どものみならず家庭をも巻き込んで推進することが必要である。1.サモアの児童の健康状態および生活状況、健康生活に関する認識の調査に関する準備サモアのモデル小学校の児童に対するベースライン調査は、サモア側の事情により平成21年度に実施することになった。平成20年度は、ベースライン調査内容の再検討、実施計画の立案およびサモア側とのスケジュール調整を行った。ベースライン調査内容については、先行研究や文献、児童の健康教育を実施している小学校の見学等により検討を行った。対象が児童であること、またサモアの文化的規範や価値観を鑑みて、身体に侵襲を与える血液検査の代わりに、腹部超音波検査による腹膜前脂肪厚や尿酸値等の非侵襲的検査を行うこととした。さらに、専門家の助言を受けて、調査項目の中に子どものQOLやSOCを入れることとした。これらについては、サモア側の協力者と適宜、連絡・調整を図りながら行った。また、2名のサモア側協力者に10日間来日してもらい、小児の肥満予防に関する知識や技術について共に学習しながら調査内容の検討を重ね、ベースライン調査の実施計画の立案およびスケジュール調整を行った。2.アクションリサーチおよび統計的手法を用いた研究方法に関する学習大学のある市の保健師と共に、壮年期を対象とした肥満予防に関する保健事業に取り組む中で、アクションリサーチに関する理解を深めた。ベースライン調査、介入、介入後の評価(3回)、という一連の流れの中で、研究デザインや調査項目、身体的データの経時的な解析等、統計的手法を用いた研究方法について学習した。1.サモア南方沖地震・津波災害による影響に関する調査2009年9月に発生したサモア南方沖地震による被災地の状況を把握し、今後の研究の見通しを立てるために、発生1か月後の10月にサモアを訪問して、被災地域の視察および現地住民や看護・教育職者らとの面接、文書等の資料収集を行った。甚大な津波被害を受けた地域では、村が全滅し、集団避難した人々は山間部の高地に移住して新しい生活を始めていた。生活の基盤を失ったことによる直接的・間接的な問題の発生が時間の経過と共に予測された。子どもたちにも細菌性皮膚炎や下痢、口の周りのただれなどがみられていた。看護職者や教育職者も通常業務に加え生活の再建・復興にも追われて多忙を極めており、本研究の実施にはしばらくの時間を要することが明らかとなった。2.児童の健康およびライフスタイルに関する調査(Baseline Survey)サモアでの調査実施が困難な状況であるため、比較対照群として2010年79月に日本のN県K市内の全小学校の5・6年生672人を対象に、ライフスタイルと健康に関する質問紙調査と腹部脂肪に着目した身体検査(腹囲、臀囲、血圧、超音波による腹部脂肪分布(皮下脂肪厚および腹膜前脂肪厚)の観察等)を行った。その結果、(1)腹囲、臀囲、血圧、皮下脂肪厚および腹膜前脂肪厚の間に有意な相関がある、(2)朝食欠食傾向にある者や就寝時間が遅い者ほどBMIや腹囲の値が大きい、(3)クラスの友人と比較して食べる量が多い・食べる速さが速い・運動や体を使った遊びの時間が短い・コンピューターゲームで遊んだりテレビをみたりしている時間が長い者の方がBMI、腹囲、臀囲、血圧の値が大きいことが明らかとなった。成長期の子どもの基本的なライフスタイル(適量を規則正しく食べ、よく体を動かし、早寝早起きをする)の乱れにより、肥満や小児生活習慣病のリスクが高まることが示唆された。

サモアでの調査実施が困難な状況が継続していたため、当初の計画で比較対照群として設定していた日本のN県K市内の全小学校の5・6年生672人を対象に、2010年79月にパイロットスタディとして、ライフスタイルと健康に関する質問紙調査と腹部脂肪に着目した身体検査(腹囲、臀囲、血圧、超音波による腹部脂肪分布(腹壁皮下脂肪厚および腹膜前脂肪厚)の観察等)を実施し、血液生化学検査のデータと照合させた。今年度は項目間の関連についての分析を進めた結果、新たに以下の示唆が得られた:(1)腹部脂肪分布に関しては、腹膜前脂肪厚は腹部肥満の指標となりうると予測していたが、肥満度の増加により腹膜前脂肪厚のみならず腹壁皮下脂肪厚も増加しており、腹壁脂肪指数との有意な関連は認められなかった。児童の肥満は内臓脂肪型ではなく皮下脂肪型である可能性が高い。(2)腹壁皮下脂肪厚および腹膜前脂肪厚は血圧との有意な関連は認められたが、中性脂肪との関連は明らかではなかった。小児期や思春期は成人期と異なり成長過程にあること、肥満に伴う脂質代謝異常の発現が一様ではないことが理由として挙げられる。(3)ボディイメージに関しては、男子も女子も、魅力や憧れを抱くのは、健康的と思うものよりも痩せているものであり、特に女子に強い傾向がみられた。とりわけ、普通の体格の児童ほど痩せているものを選ぶ傾向がみられていた。成長期にあり第二次性徴の発現もみられつつある小学校高学年の児童にとって、世間の風潮に流されることなく「健康的=素敵、なりたい」と思えるような学校教育のあり方を検討する必要がある。
重症病態に対する能動的アプローチによる病態改善の試み

マウス熱傷負荷後sepsisモデルを用いた免疫変動の解析マウス熱傷負荷後sepsisモデル:BALB/cマウスの背部に30%のIII度熱傷を負荷しその11日後にエンドトキシンを静注し、熱傷受傷後のsepsis病態を再現したモデルである。CCR4桔抗薬連続投与群において有効性が示唆された。2.熱傷負荷後のリンパ球サブセットの解析熱傷負荷により牌細胞中のCD3ε陽性Tリンパ球の細胞数に減少傾向が見られた。また、CD4陽性Tリンパ球のうち、CCE4陽性細胞の割合に減少傾向がみられた。3.エンドトキシン投与後の肺組織中サイトカイン・ケモカイン動態の測定肺組織中のCXCケモカインであるMIP-2はCCR4桔抗薬投与下において、ンドトキシン投与後有意に減少した。一方で、CCE4に対する特異的リガンドである、CCケモカインCCL17はエンドトキシン投与前からCC措抗薬投与群において有意に高値を示し、エンドトキシン投与後もCCR4措抗薬投与群において有意に高値であった。CCL22はエンドトキシン投与4時間後にCCM措抗薬投与群において。有意に高値を示した。炎症性サイトカインであるTRF-aはCCL1と同様の動態をとっていた。IL-6はCCL22と同様の動態を示した。CCL2についてはエンドトキシン投与前後において両群間に有意差認めなかった。4.エンドトキシン投与後の肺病理組織像エンドトキシン投与後、CCR4拮抗薬投与群では肺への炎症細胞浸潤が軽減され間質の浮腫も軽減していた。CCE4桔抗薬の投与により、熱傷負荷後sepsisモデルの病態改善を認めた。マウス熱傷負荷後sepsisモデルを用いた免疫変動の解析マウス熱傷負荷後sepsisモデル:BALB/cマウスの背部に30%のIII度熱傷を負荷し、その11日後にエンドトキシンを静注し、熱傷受傷後のsepsis病態を再現したモデルである。1.熱傷負荷の有無によるエンドトキシン投与後72時間の生存分析熱傷負荷の有無により生存率に有意差(p=0.003)を認めた。2.熱傷受傷後のTh2ケモカイン動態の解析3.エンドトキシン投与後のTh2ケモカイン動態の解析CCR4拮抗薬単回投与群では、エンドトキシン投与後72時間生存率に有意差は認めなかったが、CCR4拮抗薬連続投与群においては、有効性が示唆された。最終年度には、CCR4拮抗薬連続投与下におけるTh2ケモカイン動態の分析と、脾細胞を用いてhelper T細胞上の細胞表面マーカーの検討などを行い、生存率改善に至ったメカニズムを探究する予定である。有意に高値を示した。
自己細胞と生分解性ポリマーによる再生血管の作成と遠隔期における機能および質的評価

我々は自己骨髄細胞を生体吸収性ポリマーに播種し、それを生体内に移植する方法で、中口径の再生血管を作る研究を行ってきた。ビーグル犬を用い、径8mmグラフトを埋植し、その短期から遠隔期に至る再生血管の組織学的評価、生力学的評価、炎症の評価、形態の評価などを行ってきた。具体的には、全身麻酔のもと骨髄細胞を採取し、密度勾配法により骨髄単核球細胞を分離し、それをポリカプロノラクトンとポリ乳酸からなるスポンジ状共重合体ポリマーをポリグリコール酸で補強したハイブリッドポリマー上に播種した。インキュベータ内にて自己血清に浸した状態で1-2時間保管し、細胞の播種されたポリマーを右開胸下に実験動物の下大静脈に移植し、1、3、6ヶ月、12ヶ月以上まで経過観察した。下大静脈グラフトは移植後約2週間を過ぎた時点より内腔面は徐々に内皮化され、長さ2cmのグラフトの場合、約1ヶ月で血管内皮細胞にて被覆される。他の血管壁を構築する血管平滑筋および膠原線維、弾性線維などのは経時的に増殖傾向を示し、約1年で正常に近い静脈組織となる。本研究の目的である長期遠隔期の再生血管については、経時的に血管の強度が増し、壁厚も減弱し約1年で正常静脈とほぼ同等の組織像、生力学的特徴を示した。則ち、1年かけて、体内にて再生血管が作成されるということになる。また、本材質を使用した場合においては、遠隔期での石灰化は認められず、良好な組織形態を示した。炎症の変化としては、免疫組織学的検索に於いてCD4、MCP-1の陽性細胞は経時的に減少し、CD4のMrnaにおいてもその傾向が認められた。今後は、狭窄などの事象を起こさない条件・材料を研究開発していく予定である。我々は生体吸収性ポリマーを足場(Scaffold)として、自己骨髄細胞をそれらに播種培養することで生体内で目的組織を作製するTissue Engineeringの手法を用いた再生血管の研究を行っている。実験はビーグル犬を用いた。全身麻酔のもと骨髄細胞を採取し、密度勾配法により骨髄単核球細胞を分離する。それをポリカプロノラクトンとポリ乳酸からなるスポンジ状共重合体ポリマーをポリグリコール酸で補強したハイブリッドポリマー上に播種する。インキュベータ内にて自己血清に浸した状態で1-2時間培養し、右開胸下に下大静脈に移植する。1、3、6、12ヶ月まで観察した後、採取した再生組織の成熟度およびその経時的変化、播種した骨髄細胞のポリマー内での影響を評価する。下大静脈グラフトは移植後約2週間を過ぎた時点より内腔面は徐々に内皮化されてゆく。1ヶ月の時点ではvon Willebrand Factor陽性の細胞が血管内腔面に一層に集積している様子が免疫組織化学染色で確認されており、血管内皮細胞の成熟が認められた。また血管壁を構築する血管平滑筋および膠原線維、弾性線維などの細胞外マトリックス(ECM)も経時的に増殖傾向を示した。補強材として用いているポリグリコール酸は約8週間で分解・吸収され、それに伴い移植後23ヶ月の時点ではNative静脈に近い壁構造を持つ再生血管が作成可能であった。我々はこれらの基礎実験を背景に2000年より、先天性心疾患患者に対する再生血管を用いた血行再建術の臨床応用(Fontan手術(TCPC)または肺動脈パッチ)を始めており、最長で5年以上の長期成績を評価してきた。動物実験レベルでも23年の長期間観察症例を得ており、肉眼的評価および組織学的検討を行っている。

また、既存の人工血管と比較しての石灰化、血管壁のリモデリングなどの解析も行う予定である。現在、ポリマーに播種する細胞の起源として骨髄細胞単核球成分を用いているが、より簡便で、より安全な採取方法および培養方法の検討も行っている。我々は生体吸収性ポリマーを足場(Scaffold)として、自己骨髄細胞をそれらに播種培養することで生体内で目的組織を作製するTissue Engineeringの手法を用いた再生血管の研究を行っている。動物実験にはビーグル犬を用い、全身麻酔のもと骨髄細胞を採取し、密度勾配法により骨髄単核球細胞を分離、それをポリカプロノラクトンとポリ乳酸からなるスポンジ状共重合体ポリマーをポリグリコール酸で補強したハイブリッドポリマー上に播種した。インキュベータ内にて自己血清に浸した状態1-2時間保管する。その後、細胞を播種したポリマーを右開胸下に実験動物の下大静脈に移植する。1、3、6ケ月、12ケ月以上まで観察した後、採取した再生組織の成熟度およびその経時的変化、生力学的変化につき検討した。遠隔期において狭窄や腹水の貯留の認められないグラフトに関しては、経時的に血管の強度が増し、壁厚も減弱し約1年で正常静脈とほぼ同等の組織像、生力学的特徴を示した。則ち、1年かけて、体内にて再生血管が作成されるということになる。また、本材質を使用した場合においては、遠隔期での石灰化は認められず、良好な組織形態を示した。炎症の変化としては、免疫組織学的検索に於いてCD4、MCP-1の陽性細胞は経時的に減少し、CD4のmRNAにおいてもその傾向が認められた。
疾患発症機構の迅速再現系の構築に向けたヒト体細胞遺伝子組み換え法の開発と創薬展開

本年度はこれまでの研究成果を踏まえ、癌細胞株および癌組織で高頻度に発現上昇する遺伝子として同定した複数個の癌特異的な治療標的候補分子(標的分子)の機能解析を進め、創薬スクリーニングモデル構築に向けた基盤アッセイ系の基礎検討を以下の項目を中心に進めた。(1)各標的分子をコードする遺伝子を導入した細胞を用いて細胞表現型を観察し、各種発現情報解析による標的分子の下流・関連遺伝子の探索を行った。(2)HJURP、WDHD1の各分子の組み換え細胞の抽出蛋白を免疫沈降法と質量分析法を併用して解析し、標的分子における癌化に関わる蛋白修飾変動や標的分子と相互作用する蛋白群を同定した。(3)各種標識された標的分子を発現する細胞株を用いて、標的分子の動態(発現と細胞内局在の変化)およびそれが及ぼす細胞形態変化を観察した。(4)各標的分子の発現細胞をマウスに移植して、同定した分子経路がin vivoの系で成立するかを確認した。以上により、新規薬用化合物等のhigh throughput screening系構築に必要な標的分子機能の迅速・高感度検出系の構築を実施した。平成19年度は、これまで蓄積してきた各種発現ベクターを用いた体細胞遺伝子相同組み換え技術および遺伝子安定発現細胞作製技術の創薬スクリーニング系への応用をめざした技術的検討の一環として、アッセイ系のモデル標的分子となる癌細胞の発生、増殖等にかかわる癌関連分子の探索・機能解析および遺伝子相同組み換えに影響を与える新規の遺伝子の同定と解析を重点的に行った。(1)モデル標的分子の探索と遺伝子安定発現細胞作製技術の検討:癌治療薬開発モデルの構築を念頭に置いて4種類の肺癌細胞の増殖・浸潤等に関わる遺伝子を同定し(FGFR10P, KIF4A, LY6K, HJURP)、これらの分子が関わる肺癌の発生・悪性化機構を明らかにした。(2)遺伝子相同組み換えに影響を与える分子の解析:同定した新規遺伝子HJURP (Holliday junction recognizing protein)の癌細胞の遺伝子相同組み換えに関わる機能を詳細に解析した。またHJURPが肺癌細胞で高レベルかつ高頻度に発現を認め、その遺伝子産物はATMシグナルの下流分子としてリン酸化修飾を受けて活性化すること、さらにHJURP蛋白質は癌細胞においてhMSH5やNBS1等と結合して相同組み換えによる2本鎖DNA切断修復やdbosomal DNAリピートの安定化に関わることを明らかにした。一方、癌細胞におけるHJURPの発現をsiRNAで阻害すると、著しい染色体不安定化や細胞老化が誘導されることを確認した。すなわちHJURPの活性化は、無限分裂能を獲得した癌細胞で生じる過度のゲノム不安定化やDNA損傷を制御、修復することにより致死的なDNA障害応答機構や細胞老化を抑制して、癌細胞の不死化に寄与している可能性が示された。平成20年度は、各種発現ベクターを用いた遺伝子相同組み換え技術・遺伝子安定発現制御細胞の作製技術を創薬スクリーニング系へ応用した癌治療薬開発モデルの構築を念頭において、アッセイ系のモデル標的分子(治療標的候補分子)となる癌細胞の発生、増殖等にかかわる癌関連分子の探索・機能解析を中心に行った。(1)モデル標的分子の探索とその分子経路の解明:癌で発現上昇する標的分子の安定的な機能阻害・亢進系の構築は治療薬開発に直結するが、あわせて薬剤の副作用の軽減にむけた正常臓器での発現を考慮した最適の標的分子の抽出が必要である。そこでヒト癌組織および正常34臓器の遺伝子発現データベースを参照して癌細胞株および癌組織で共通して発現上昇し、生命維持に重要な臓器でほとんど発現を認めない、いわゆる癌-精巣(胎児)抗原をコードする遺伝子としてDLX5など複数の癌特異的な標的分子を引き続き同定し、それらの分子経路の阻害化合物の開発に向けた機能解析を進めた。結果、これらの標的分子が関わる肺癌の発生・悪性化(増殖・浸潤)機構を明らかにした。またこれらが癌バイオマーカーや免疫療法の標的となる癌抗原であることをあわせて明らかとし、臨床応用における用途、有用性を広範な視点から確認した。(2)モデル標的分子の安定発現制御技術を用いた創薬スクリーニング系の構築:標的分子の安定的な発現阻害・亢進系を用いて作製した細胞の表現型の観察、下流・関連遺伝子の探索を行うとともに、質量分析法を応用した下流・関連蛋白と相互作用分子の探索、細胞内動態の検証等を進め、創薬スクリーニング系の構築を進めた。