hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミリ波モーションセンシングMIMOレーダによる人物の動きの検出・同定に関する研究

本研究テーマは,ミリ波電波レーダによる人物等のモーション・センシングの実現を目指し,位置や動きの検出のみならず,動作の同定を通して,生活をより豊かにし,安全を確保するライフサポートシステムとして実用に資するセンサを開発することを目指している.その実現のため,本研究では,ミリ波帯で安定した性能を発揮するMIMOレーダを開発し,さらに人物の動きとドップラ周波数変動の分布を様々な観点から評価し,モーションセンサとしての特性を明らかにする.このようなセンサの実現は,ミリ波帯の利用促進に加え,カメラ等の既存センサの不得意領域を補完するものであり,センサフィージョンによるより豊かな生活環境実現のための要素技術の一つとして重要なものである.平成30年度までに,ハードウェアの点では,本研究の根幹をなす2送信4受信のミリ波MIMOレーダの製作を完了し,本研究の鍵となる仮想アレー化による高分解能化すなわち,Khatri-Rao仮想アレー化技術が空間アレーのみならず,周波数データに対して有効であることを明らかにした.さらにMIMO仮想アレー時の効果的な素子配置を解明した.また,信号処理手法においては,折り返しひずみを有するドップラ周波数推定アルゴリズムを開発し,実験により実証した.これは見かけ上のドップラ周波数およびビート周波数(位置)を用いたドップラ周波数の折り返し回数を推定するものであり,仕様を上回る速度を有するターゲットが存在した場合であっても,この補正を可能とするものである.複素レーダ画像処理においては,複素スパース信号処理による特徴量の抽出手法の手始めとして,特徴量をもとにした雑音除去アルゴリズムを開発した.平成30年度後半より,試作レーダによる人物トラッキングなどの屋内実験データの収集に取り掛かっている.当初の計画通りMIMOレーダの試作,折り返しひずみを有するドップラ周波数推定手法の開発,KR仮想アレー手法の理論的最適化を終え,屋内実験によるデータの収集に取り掛かっている.素子配置に関するレター論文も掲載され,またドップラの折り返しひずみ問題に関しても,論文投稿を終え,条件付き採録という状況である.昨年度までの主要な研究成果は,すべて論文として投稿済みという状況であり,順調といえる.また,レーダに関しては,安価で性能の改善が可能となることが判明したので,データの精度向上のためにもこのレーダシステムの改修(改良)を行う予定である.今後は,レーダターゲットの認識など,信号処理アルゴリズムの開発,改良を進める予定であり,昨年度までの雑音除去に加え,たたみ込みスパース信号解析アルゴリズムのプログラム開発を終えており,それをベースにした特徴解析に取り掛かる準備も整っている.今年度は,レーダハードウェアに関しては,比較的安価で,更なる高速パルス送信が可能となる改修ができることが判明したので,まずはその改修によるレーダ性能の向上を図りたい.その後,屋内における様々なターゲット(主に人物)の動きを中心に,マイクロドップラ等の時間変化からターゲット認識に有効な特徴量の解明に重点を置いて検討を進める.屋内以外にも,交差点における交通監視(車,人,自転車)におけるニーズもますます高まっている.屋内に加え,交差点を想定した屋外実験も視野に入れた検討を進めたい.信号処理アルゴリズムにおいては,たたみ込みスパース解析手法の開発を終え,直接法に比べ飛躍的に少ないメモリ,実行時間による解析が可能となったため,そのアルゴリズムの活用と,また近年急速に発展しているCNN(畳み込みニューラルネットワーク)に関しても,一部適用し,ターゲット認識における様々な手法の特徴と性能を比較検討したい.なお,CNNに関しても,既に基礎的な検討に着手しており,マイクロ波リモートセンシングにおけるSAR画像分類での有効性を確認している.そのアルゴリズムをMIMOレーダにおいて,どのように活用すべきかを明らかにする予定である.本研究テーマは,ミリ波電波レーダによる人物等のモーション・センシングの実現を目指し,位置や動きの検出のみならず,動作の同定を通して,生活をより豊かにし,安全を確保するライフサポートシステムとして実用に資するセンサを開発することを目指している.その実現のため,本研究では,ミリ波帯で安定した性能を発揮するMIMOレーダを開発し,さらに人物の動きとドップラ周波数変動の分布を様々な観点から評価し,モーションセンサとしての特性を明らかにする.このようなセンサの実現は,ミリ波帯の利用促進に加え,カメラ等の既存センサの不得意領域を補完するものであり,センサフィージョンによるより豊かな生活環境実現のための要素技術の一つとして重要なものである.平成29年度は,ハードウェアの点では,本研究の根幹をなす2送信4受信のミリ波MIMOレーダの製作を完了した.本研究では,仮想アレー化による高分解能化が一つのカギであるが,Khatri-Rao仮想アレー化技術が空間アレーのみならず,周波数データに対して有効であることを明らかにした.また空間アレーにおいては送信2素子,受信が4-8素子時における最適アレー配置問題を解き,既存の配置以上に有効な配置が存在することを示した.これらの検討成果がアレーの設計に生かされている.また,信号処理手法においては,折り返しひずみを有するドップラ周波数推定アルゴリズムを開発した.これは見かけ上のドップラ周波数およびビート周波数(位置)を用いたドップラ周波数の折り返し回数を推定するものであり,仕様を上回る速度を有するターゲットが存在した場合であっても,この補正を可能とするののである.複素レーダ画像処理においては,複素スパース信号処理による特徴量の抽出手法の手始めとして,特徴量をもとにした雑音除去アルゴリズムを開発した.当初の計画通り

MIMOレーダの試作,折り返しひずみを有するドップラ周波数推定手法の開発,KR仮想アレー手法の理論的最適化を終えている.また複素レーダ画像の処理においても,ターゲットの特徴量をもとにした雑音除去(SNR)アルゴリズムを開発し,次年度以降のターゲットの特徴量抽出の準備が整っている.なお,当初MIMOレーダ方式としては同時送信するSlow-time MIMO方式とすることを予定していたが,その後の折り返しひずみを有するドップラ周波数推定手法の検討により,各送信チャネルのドップラ応答が干渉するSlot-time MIMOより,まったく干渉しない時分割方式MIMOの方が,受信後の処理により,正しく補正しやすいことが明らかとなったため,ハードウェアは時分割MIMO方式のレーダとした.なお,ハードウェア自体はSlow-time MIMOとしての動作も可能となるよう設定している.この点のみが当初の計画から変更されているが,レーダ自体の分解能などの劣化は無く,むしろ当初予定していた方式よりも,より柔軟に幅広い動きを有するターゲットの対応可能なものとなっている.この点は,以降の実証実験等で確認したい.本研究テーマは,ミリ波電波レーダによる人物等のモーション・センシングの実現を目指し,位置や動きの検出のみならず,動作の同定を通して,生活をより豊かにし,安全を確保するライフサポートシステムとして実用に資するセンサを開発することを目指している.その実現のため,本研究では,ミリ波帯で安定した性能を発揮するMIMOレーダを開発し,さらに人物の動きとドップラ周波数変動の分布を様々な観点から評価し,モーションセンサとしての特性を明らかにする.このようなセンサの実現は,ミリ波帯の利用促進に加え,カメラ等の既存センサの不得意領域を補完するものであり,センサフィージョンによるより豊かな生活環境実現のための要素技術の一つとして重要なものである.平成30年度までに,ハードウェアの点では,本研究の根幹をなす2送信4受信のミリ波MIMOレーダの製作を完了し,本研究の鍵となる仮想アレー化による高分解能化すなわち,Khatri-Rao仮想アレー化技術が空間アレーのみならず,周波数データに対して有効であることを明らかにした.さらにMIMO仮想アレー時の効果的な素子配置を解明した.また,信号処理手法においては,折り返しひずみを有するドップラ周波数推定アルゴリズムを開発し,実験により実証した.これは見かけ上のドップラ周波数およびビート周波数(位置)を用いたドップラ周波数の折り返し回数を推定するものであり,仕様を上回る速度を有するターゲットが存在した場合であっても,この補正を可能とするものである.複素レーダ画像処理においては,複素スパース信号処理による特徴量の抽出手法の手始めとして,特徴量をもとにした雑音除去アルゴリズムを開発した.平成30年度後半より,試作レーダによる人物トラッキングなどの屋内実験データの収集に取り掛かっている.当初の計画通りMIMO
免疫チェックポイント阻害薬治療を最適化するためのHLAを含むバイオーカー探索

薬剤の副作用のうち薬疹や間質性肺疾患(ILD)など免疫が関与すると考えられるものは特定のHLAが危険因子となる。免疫チェックポイント阻害薬では免疫関連有害事象(irAE)が問題となるが、免疫チェックポイント阻害薬の作用機序を考えると、irAEおよび効果はHLAに依存すると予想される。我々は先行研究において、ゲムシタビンとエルロチニブ併用療法によるILDは特定のHLAの組み合わせとオッズ比52の高い相関を示すことを見出したが、この実績に基づいて、免疫チェックポイント阻害薬を使用するがん患者でHLAを解析し、irAEおよび効果と関連するHLAの特定するために研究を実施している。「免疫チェックポイント阻害薬、免疫共刺激分子抗体薬による免疫関連有害事象、有効性とHLAの関連についての観察研究」を倫理委員会による審査・承認の後に実施している。組織学的もしくは細胞学的に診断された各種がんに対して免疫チェックポイント阻害薬を投与する20歳以上の患者で、免疫チャックポイント阻害薬や免疫共刺激分子抗体薬(市販されている抗PD-1抗体、抗CTLA-4抗体、抗PD-L1抗体、治験薬を含む)を初回投与予定の患者を対象としているが、安全性の観点から活動性の自己免疫疾患および再発性の自己免疫疾患の既往を有する患者、活動性の肝疾患・内分泌疾患・感染症・間質性肺疾患、HBs抗原陽性またはHBc抗体陽性またはHBs抗体陽性の患者は除外している。現在までに協力を得たがん患者のうち40例でHLA解析を実施した。こうちの1例で高度の肝障害をきたしたが、一般的に免疫関連肝障害と関連するHLA型を有していることが判明した。本研究のための前向き研究である「免疫チェックポイント阻害薬、免疫共刺激分子抗体薬による免疫関連有害事象、有効性とHLAの関連についての観察研」は倫理委員会による審査・承認を受け開始した。本年度は症例集積を継続するとともに一部の症例ではHLA解析も実施した。すでに40例の各がん患者でHLAのタイピングを終了している。免疫チェックポイント阻害薬による肝障害をおこした1例のHLAが一般に免疫関連肝障害と関連すると言われているHLA型と一致していることが判明したなど、研究の進捗は計画通りに進行していると言える。免疫関連有害事象は障害臓器の治療開始前からの炎症状態に依存する可能性もあり、がん種ごとの解析が必要と考えられるため、現在、さらなる症例集積を継続するとともに、すでに登録した症例の臨床情報の収集・整理を行なっている。すでに免疫チェックポイント阻害薬治療により重度の肝障害をおこした症例のHLAには注目して解析したが、軽度も含む肝障害、ILD、腸炎、腎障害、副腎不全、甲状腺機能低下症、甲状腺機能亢進症、下垂体機能低下症、下垂体炎、神経障害、1型糖尿病、皮膚障害等の免疫関連有害事象をNational Cancer Institute Common Terminology Criteria for Adverse Events(NCI CTCAE v4.0)に従って判定し、HLA型関連を解析する。関連はオッズ比とその95%信頼区間で解析する。その際、すべての免疫チェックポイント阻害薬を使用した患者全体で解析を行う。一方、標的が異なるとHLAとの関連も異なる可能性があるので薬剤ごとにも解析する。また、がん種ごとの解析も探索的に行う。免疫チェックポイント阻害薬の抗腫瘍効果にはHLA型以外にも、PD-1やPD-L1の発現、腫瘍へのリンパ球浸潤が関連する可能性があるので、本研究ではこれらも解析する。PD-1やPD-L1の発現解析では、既報で結果が一定していない免疫組織染色ではなくRNA in situ hybridization (ISH)技術を応用したRNAScope法を用いる。この方法ではRNAを1コピーから検出可能で、ターゲット遺伝子の細胞内局在を検証可能である。また、プローブを変えることによりPD-1、PD-L1のみならず免疫関連分子の発現も検討することができる。標準で用意されていない分子については、カスタマイズしてプローブを作成することも可能である。免疫組織染色と比べてこの方法では一般的にバックグランドのシグナルが低いため、より詳細な検討が可能である。また、PD-1、PD-L1の発現は腫瘍細胞および間質細胞で別々に解析する。先行研究においてゲムシタビンとエルロチニブ併用量によるILDは特定のHLAの組み合わせとオッズ比52の高い相関を示すことを見出した我々の実績に基づいて、本研究では免疫チェックポイント阻害薬を使用するがん患者でHLAを解析し、irAEおよび効果と関連するHLAを特定することを目的とする。「免疫チェックポイント阻害薬、免疫共刺激分子抗体薬による免疫関連有害事象、有効性とHLAの関連についての観察研」の研究実施計画書を作成し、倫理委員会による審査、承認を受けた。本研究の対象は組織学的もしくは細胞学的に診断された各種がんに対して免疫チェックポイント阻害薬を投与する20歳以上の患者で、免疫チャックポイント阻害薬や免疫共刺激分子抗体薬(市販されている抗PD-1抗体、抗CTLA-4抗体、抗PD-L1抗体、治験薬を含む)を初回投与予定の患者とした。

なお、安全性の観点から活動性の自己免疫疾患および再発性の自己免疫疾患の既往を有する患者、活動性の肝疾患・内分泌疾患・感染症・間質性肺疾患、HBs抗原陽性またはHBc抗体陽性またはHBs抗体陽性の患者は除外することとした。2018年2月より症例集積を開始した。現在までにnivolumabを投与開始した悪性黒色腫4名、頭頚部癌2名、胃癌2名、原発不明癌1名で同意を得て、検体採取を終えている。すでに本研究のために前向き研究である「免疫チェックポイント阻害薬、免疫共刺激分子抗体薬による免疫関連有害事象、有効性とHLAの関連についての観察研」の研究実施計画書を作成し、倫理委員会による審査、承認を受けた。患者に対する説明、同意書の保管、検体採取および処理の体制を整え、症例登録および検体採取をすでに開始しているため、研究の進捗はおおむね順調と言える。HLA解析はまだ実施していないが、我々は造血幹細胞移植に伴うHLA解析の経験を十分に有しているため問題なく行える。免疫関連有害事象は障害臓器の治療開始前からの炎症状態に依存する可能性もあり、がん種ごとの解析が必要と考えられるため、さらなる症例集積を行う予定である。薬剤の副作用のうち薬疹や間質性肺疾患(ILD)など免疫が関与すると考えられるものは特定のHLAが危険因子となる。免疫チェックポイント阻害薬では免疫関連有害事象(irAE)が問題となるが、免疫チェックポイント阻害薬の作用機序を考えると、irAEおよび効果はHLAに依存すると予想される。我々は先行研究において、ゲムシタビンとエルロチニブ併用療法によるILDは特定のHLAの組み合わせとオッズ比52の高い相関を示すことを見出したが、この実績に基づいて、免疫チェックポイント阻害薬を使用するがん患者でHLAを解析し、irAEおよび効果と関連するHLAの特定するために研究を実施している。「免疫チェックポイント阻害薬、免疫共刺激分子抗体薬による免疫関連有害事象、有効性とHLAの関連についての観察研究」を倫理委員会による審査・承認の後に実施している。組織学的もしくは細胞学的に診断された各種がんに対して免疫チェックポイント阻害薬を投与する20歳以上の患者で、免疫チャックポイント阻害薬や免疫共刺激分子抗体薬(市販されている抗PD-1抗体、抗CTLA-4抗体、抗PD-L1抗体、治験薬を含む)を初回投与予定の患者を対象としているが、安全性の観点から活動性の自己免疫疾患および再発性の自己免疫疾患の既往を有する患者、活動性の肝疾患・内分泌疾患・感染症・間質性肺疾患、HBs抗原陽性またはHBc抗体陽性またはHBs抗体陽性の患者は除外している。現在までに協力を得たがん患者のうち40例でHLA解析を実施した。こうちの1例で高度の肝障害をきたしたが、一般的に免疫関連肝障害と関連するHLA型を有していることが判明した。本研究のための前向き研究である「免疫チェックポイント阻害薬、免疫共刺激分子抗体薬による免疫関連有害事象、有効性とHLAの関連についての観察研」は倫理委員会による審査・承認を受け開始した。本年度は症例集積を継続するとともに一部の症例ではHLA解析も実施した。すでに40例の各がん患者でHLAのタイピングを終了している。
ターゲット・エッジ指向型スクリーニングに基づくサルモネラ病原性分子機構の解明

病原細菌の多くは、進化した病原因子輸送装置TypeIIIproteinsecretionsystemを使って多様に分化した一群の病原因子(エフェクター)を宿主細胞に輸送し、細胞高次機能を攪乱、収奪する。サルモネラではこれまで38種のエフェクターが同定されているが、感染細胞の多岐にわたる変化は、いまだ同定されていない多数のエフェクターの存在を強く示唆していた。本研究では、エフェクター機能解析支援の新たな技術として、エフェクターが宿主因子を模倣するという特性に着目して、宿主因子(ターゲット)や相互作用(エッジ)の側からアプローチする全く新しいエフェクター機能解析技術を確立した。エフェクター機能解析支援の新たな技術として、エフェクターが宿主因子を模倣するという特性に着目して、宿主因子(ターゲット)や相互作用(エッジ)の側からアプローチする全く新しいエフェクター機能解析技術を確立した。本解析システムは2つの異なるサブシステムにより構成されており、以下で説明する。*3次元構造の模倣性探索によるハイジャック部位の推定本手法は、3次元構造の類似性に基づくエフェクター&#61683;真核生物プロテオーム間構造比較解析により、1次元アミノ酸配列同士の比較では検出されないレベルであっても、エフェクターが持つ宿主因子の模倣性を検出することが可能な解析手法である。例として、SptP&#61683;RPTP(GAP)間の類似性をプロテオームの中から検出することが可能であった。構造予測技術の導入により、エフェクター側の3次元立体構造が未知であっても模倣性の同定を可能とした。また、ファルマコフォアモデルによるプロファイル化技術も導入し、全体構造自体は完全には一致しないが電荷プロファイルや結合インターフェイスが保存されるという局所的な模倣性を検出できる。*機能モチーフの進化パターン解析による機能推定エフェクターの比較進化解析を行ったところ、エフェクターの進化速度はハウスキーピング遺伝子と比べかなり速いが、機能ドメインや相互作用表面の構造は高度に保存されている傾向にあった。例えば、SopBやSptPのオルソログ間比較において多くのアミノ酸置換が起こっていたが、Phosphatase機能モチーフ上でのアミノ酸置換は全く起こっていなかった。機能モチーフとそれ以外のサイトの間での進化速度の有意差を検証することで、推定された機能モチーフの信頼性を評価できる。また、本手法はエフェクター&#61683;宿主因子間相互作用複合体予測の精度向上に有効であることも示した。我々はこれまでにインフォマティクス支援インタラクトーム解析法を立ち上げ、昨年までにそのエフェクター指向型スクリーニング法を開発して新規エフェクター候補をリスト化した。本研究ではさらに感染宿主の機能変化から予測された宿主標的分子のプロファイリングに基づくターゲット・エッジ指向型スクリーニング法を構築して、新たな視点からエフェクターを探索し、エフェクターと標的分子の相互作用を軸としたサルモネラ病原性分子機構の解明に取りくむものである。エフェクター側からのアプローチとして、当研究室がこれまでに開発していたエフェクター予測ツールにより予測されていたエフェクター候補に対して分泌実験を実行した。結果として、STM1239およびSTM1670の分泌と宿主移行を確認した。ターゲット側からのアプローチとして、サルモネラがターゲットとしている宿主側の新規パスウェイを同定すべく、トランスクリプトーム・プロテオーム情報の統合フレームワークを構築し、オミクスプロファイリングを実施した。感染時に発現変化のあった遺伝子群に対してGene Ontologyのエンリッチメント解析を実行したところ、炎症やアポトーシス関連といった既知パスウェイのみが抽出された。新規パスウェイを同定するためにはさらなるオミクス情報の追加とオミクス情報の統合方法についてさらに検討する必要があると考えられた。次に3次元構造情報をベースとしたドッキング解析及び相互情報量(共進化)解析に基づくサルモネラ-宿主間インタラクトーム予測手法を開発した。本解析の結果から、病原因子と宿主因子の相互作用インターフェイスは高速に進化しているが、相互作用表面の構造上のフィッティングは維持する傾向にあった。

基本的にはこれまでの研究方針に基づきバイオインフォマティクスの手法で構築したサルモネラー宿主間インタラクトーム予測方法を改良し、精度の高い予測ツールに進化させる。リスト化されたエフェクター候補については、細菌学・分子細胞学・細胞生物学的なアプローチを組み込んで実証の段階に進む。本年度の研究結果から、病原因子と宿主因子の相互作用インターフェイスは高速に進化しているが、相互作用表面の構造上のフィッティングは維持する傾向にあった。本手法で既知相互作用複合体の構造を復元することが可能であったため、今後本解析をターゲットタンパク質が未知であるエフェクターに適用していく予定である。さらにエフェクター候補のリスト化とウェット実験による検証を目指す。
腎性骨異栄養症における骨改変機構の硬組織学的、超顕微的分析と骨代謝因子の解明

慢性腎不全による血液透析患者でのうち、多様な病態を示す腎性骨異栄養症患者の腸骨骨生検を行い、同症の骨改変機構を解明している。今年度は特に、同症による二次性副甲状腺機能亢進症で副甲状腺切除を余儀なくされた患者の腸骨生検(21例)を患者の了解のもと施行した。現在我々は、自動画像解析装置(Luzex F;NIRECO)を使用し、正確性の高い骨形態計測を行っている。その結果、これまで線維性骨炎と画一的に言われていた本症の病態は線維組織量、蛍光標識率から3型に分類されることを発見した。すなわち線維組織の量と骨代謝回転から、軽度、中等度、重度に分類され、これが同症の重症度:PTH値、疼痛および筋力低下など臨床所見、と相関する結果を得た。また共同研究者の高石の発表したX線の重症度分類とも一部は相関するが、すべての所見とは相関しない、またAL-p、Ac-pなど他の骨代謝マーカーとは明瞭な相関は認められなかった。現在症例を増やし、新しい骨代謝マーカー(P1PCなど)、より詳細なX線分類との相関を検討中である。しかしこの重症度分類は重要でこれにより手術の適否を決定できるか可能性がある。一方、Polymerase Chain Reaction(PCR法)による半定量的IL-1,4,6の腎性骨異栄養症各病態別の発現率の違いは、線維性骨炎でその発現率が最も高く、骨軟化症、骨低形成症では有為に低かった。しかし正常の骨でも発現するものがあり、今後はより正確な定量性を持った検査方法が必要である。各種病態における骨構成細胞の違いを電子顕微鏡で検討したが、現在のところ細胞内器官などでの明瞭な差異は認められていない。骨形態計測は、代謝性骨疾患において骨組織の動態を分析する最も基本的かつ必須の重要な手法である。しかし従来の方法は、研究者が顕微鏡を覗きながら1視野ごと輪郭をなぞるもので、労力が大きく、非能率的でしかも不正確であった。我々はLusex Fという新しい自動画像解析装置を使用し、連動するMacintoshコンピューターより、正確、かつ迅速な解析を行えるようした。具体的には、骨形態計測のstatic parameterである骨組織量、類骨量、類骨面、活吸収面、活形成面、線維組織量などが正確、迅速に測定できるようになった。その結果慢性腎不全および血液透析患者の腎性骨異栄養症の病理組織学的な分類である線維性骨炎、骨軟化症、無形成骨症の各病態の判別がきわめて容易になった。さらにテトラサイクリン二重標識の標本より、骨形態計測のdynamic parameterである石灰化速度、骨形成率も簡便に測定、計算出来るようになった。アルミニウム染色(Al)から、Al沈着部分の長さの測定も可能となり、Coburn,Mueunierの基準に準じたアルミニウム骨症の正確な診断も可能となった。しかし、これらdynamic factorの測定は手による`なぞり'を必要とした。以上の結果とPTH,Osteocalcin,AL-P,CT,β2-MGなどの骨代謝マーカー、さらにはgrade別に分類した骨膜下骨吸収像、腰椎rugger jeresy appearance,頭蓋骨斑状変化などのX線像を合わせ検討し、慢性腎不全、血液透析による腎性骨異栄養症の各種病態の解析を行っている。以上の研究の一端を第3回日本骨粗鬆症研究会(H6年10月;大阪)で発表し、第68回日本整形外科学会学術集会(H7年4月;横浜)で発表予定である。

慢性腎不全による血液透析患者のうち、多様な病態を示す腎性骨異栄養症患者の腸骨骨生検(35例)を行い、同症の骨改変機構を解明している。我々は通常のMGAM-4300システムに比し、はるかに正確性の高い自動画像解析装置(Luzex F)を使用し、骨形態計測の自動化を開発した。この骨形態計測の自動化により計測の簡略化、時間の短縮、精度の向上、標本の統一性、測定者間での測定誤差の減少が測れた。しかし現在自動計測できるparameterはTissue Volume, Bone Volume, Osteoid Volume, Bone Surface, Osteoid Surfaceなどstatic parameterに限られ、dynamic parameterは依然`なぞり'の作業を要する。また硬組織標本の染色性の一定化。測定時間の短縮など問題点も残存している(既発表)。これまで腎性骨異栄養症の組織所見は、線維性骨炎、骨軟化症、骨低形成症および混合型に分けられてきた。今回の症例もこの4組織に大きく分類された。我々は特に二次性副甲状腺機能亢進症で副甲状腺切除を余儀なくされた患者を検討(21例)した。その結果、これまで線維性骨炎と画一的に言われていた病態は線維組織量、蛍光標識率から3型に分類されるべきで、これにより手術の適否を決定できるか可能性がある。またPolymerase Chain Reaction(PCR法)による半定量的IL-1,4,6の各病態別の発現率の違いは線維性骨炎でその発現率が最も高く、骨軟化症、骨低形成症では有為に低かった。しかし正常の骨でも発現するものがあり、今後はより正確な定量性を持った検査方法が必要である。各種病態における骨構成細胞の違いを電子顕微鏡で検討したが、現在のところ細胞内器官などでの明瞭な差異は認められていない。
キャラクタを伴った仮想音楽教師による楽器演奏教授システムの構築

本申請では,初心者に楽器演奏を適切に指導する仮想のキャラクタを持った音楽教師の実現を目指す.仮想音楽教師は,初心者の演奏音の分析やカメラを用いた両手の手指形状の推定により,初心者の運指やタッチ,リズムなどの問題を見つけ出す.そして,コンピュータグラフィックスによる演奏例示や,問題改善のためのレッスン課題の提示など,そのレベルにあったアドバイスを行い,初心者を効率よく上達させる.平成25年度は,音大出身や教育大学音楽家出身など様々な経歴のピアノ教師に対して初心者を効率的に上達させるための工夫やモチベーションを向上させるための工夫について聞き取り調査を行った.ピアノを演奏するとき,演奏者は鍵盤に触れ,鍵盤を押し込み,ハンマーが弦を叩き,実際に音が出る.したがって,実際に音が出るタイミングより少し前に演奏者は鍵盤に触れている.聞き取り調査の結果,この鍵盤に触れたタイミングと鍵盤から手を放したタイミング(接鍵タイミングと呼ぶ)が重要であることがわかった.そこで,ピアノ演奏時を撮影した手指画像から接鍵タイミングを自動で検出する検出器の構築を行った.平成26年度は,平成25年度に構築した鍵盤への指の接触タイミングを検出するシステムを用いて,ピアノ教師の演奏と,演奏初心者の演奏における接触タイミングを比較した.その結果,演奏初心者では,接触タイミングと実際に音が出るタイミングのギャップがほぼ一定だったのに対し,ピアノ教師はギャップを変化させながら演奏していることが確認された.また,両者の手指形状を比較したところ,演奏初心者はほぼ一定だったのに対し,ピアノ教師はギャップの長短に応じて手指形状が変化することが確認された.そこで26年度には新たに,演奏初心者とピアノでギャップが大きく違う部分や,手指形状が大きく異なる部分を検索し,両者を比較することのできるツールの開発を行った.現在,開発したツールを用いて両者の比較を行うとともに,その結果について専門家に聞き取り調査を行っている.初心者が楽器演奏を上達させるためには教師によるレッスンが欠かせない.しかし,上達したいと思っても,時間的,空間的,金銭的理由によりレッスンを受けることが困難な場合がある.また,レッスンを受けていても同じ練習の繰り返しでモチベーションが下がってしまうこともある.そこで本申請では,初心者に楽器演奏を適切に指導する仮想のキャラクタを持った音楽教師の実現を目指す.仮想音楽教師は,初心者の演奏音の分析やカメラを用いた両手の手指形状の推定により,初心者の運指やタッチ,リズムなどの問題点を見つけ出す.そして,コンピュータグラフィックスによる演奏例示や,問題改善のためのレッスン課題の提示など,そのレベルにあったアドバイスを行い,初心者を効率よく上達させる.平成27年度には,以下の3項目を実施した.(g)仮想ピアノ教師の実現平成25年度に構築したピアノ教師のモデルを動作させるためのシステムを構築し,インタラクティブに会話しながらピアノのレッスンをする仮想ピアノ教師のプロトタイプを構築した.(h)音楽教師に必要な音楽能力の実装:平成26年にピアノ教師モデルを構築した手法を次々と計算機上へ実装していき,弾き間違いや弾き飛ばしの検出,運指間違いの検出,演奏時のタッチの違いの識別など音楽教師に必要な音楽能力をリアルタイム音楽システム開発プラットフォーム上に実装したシステムを構築した.(i)システムの公開:仮想音楽教師のベースとなる,音楽分析器および分析結果のデータベースを構築し構築を開始した.本申請では,初心者に楽器演奏を適切に指導する仮想のキャラクタを持った音楽教師の実現を目指す.仮想音楽教師は,初心者の演奏音の分析やカメラを用いた両手の手指形状の推定により,初心者の運指やタッチ,リズムなどの問題を見つけ出す.そして,コンピュータグラフィックスによる演奏例示や,問題改善のためのレッスン課題の提示など,そのレベルにあったアドバイスを行い,初心者を効率よく上達させる.演奏初心者とピアノ教師の演奏について,鍵盤への接触タイミングに着目し,その違いを明らかにした.演奏初心者では,接触タイミングと実際に音が出るタイミングのギャップがほぼ一定だったのに対し,ピアノ教師はギャップを変化させながら演奏していることが確認された.また,両者の手指形状を比較したところ,演奏初心者はほぼ一定だったのに対し,ピアノ教師はギャップの長短に応じて手指形状が変化することが確認された.そこで26年度には新たに,演奏初心者とピアノでギャップが大きく違う部分や,手指形状が大きく異なる部分を検索し,両者を比較することのできるツールの開発を行った.現在,開発したツールを用いて両者の比較を行うとともに,その結果について専門家に聞き取り調査を行っている.音楽情報処理計画通りに推進してゆく.音大出身や教育大学音楽家出身など様々な経歴のピアノ教師に対して初心者を効率的に上達させるための工夫やモチベーションを向上させるための工夫について念入りに聞き取り調査を行った.聞き取り調査の結果,重要とわかった「接鍵タイミング」について,ピアノ演奏時を撮影した手指画像から接鍵タイミングを自動で検出する検出器の構築まで到達したため,当初の目的を実現したと判断した.品切れで購入できなかった研究用物品があった。計画通りに推進してゆく。本年度購入する。当初,25年度中に1件の学会発表を予定していたが,26年5月に3件の学会発表を行うこととなったため,それに必要な国内旅費を次年度使用額として残すことにした.26年5月に行う,3件の学会発表で使用する.
複製異常によるトランスポゾン転移活性化機構の解明

DNA複製を行う場である複製フォークには多数の複製タンパク質からなる複合体レプリソームが局在する。レプリソームの構成因子のうちにはその機能が完全にわかっていないものも多い。また、近年出芽酵母において複製フォークの進行が妨げられるとチェックポイントが活性化され出芽酵母のレトロトランスポゾンの一種であるTy1の転移活性が上昇することが示された。しかし、その分子機構はほとんどわかっていない。出芽酵母のCtf4の機能解析を行い、Ctf4のC末端27アミノ酸がヘリカーゼのサブユニットであるCdc45との結合に必要であること、および、この領域がCtf4の機能に必須である事を見いだした。このことからDNA複製ストレス存在かで、Ctf4がCdc45とC末端領域依存的に結合してヘリカーゼの進行を制御することによりDNA複製フォークの安定化に寄与しているというモデルを提唱し、発表準備中である。出芽酵母のrtt101変異体ではチェックポイントキナーゼのDun1の活性依存的にTy1の転移活性化がおこる。その他のレプリソーム構成因子のうち、欠失させるとTy1の転移が上昇する遺伝子について、これらの転移上昇活性がDun1に依存しているかどうか調べた。その結果、複製フォークを安定化し、チェックポイント応答に関わるMRC1を欠失させるとTy1の転移がrtt101と同程度に上昇するが、この上昇はDun1を同時に欠失しても影響を受けなかった。以上の結果は、Rtt101とMrc1が異なる経路でTy1の転移上昇に寄与している事を示している。24年度が最終年度であるため、記入しない。近年出芽酵母において複製フォークの進行が妨げられるとチェックポイントが活性化され出芽酵母のレトロトランスポゾンの一種であるTy1の転移活性が上昇することが示された。しかし、その分子機構や、同様な現象が高等真核生物でも観察されるのかほとんどわかっていない。哺乳動物培養細胞においてもレトロトランスポゾンの転移が複製ストレスによって活性化されるかどうかを調べた。レトロトランスポゾンとしてLTR型レトロトランスポゾンMMTV、非LTR型レトロトランスポゾンであるLINE-1を用い、転移が起こった細胞が薬剤耐性となることを利用して、転移効率を調べた。その結果、いずれのレトロトランスポゾンを用いた場合でも、ヌクレオチドを枯渇させ複製フォークの進行を妨げるヒドロキシウレアで細胞を処理すると転移効率の上昇が認められた。この上昇はチェックポイントの阻害剤であるカフェインを同時に処理することにより抑制された。以上の結果は出芽酵母のTy1のみならず、真核生物の種々のレトロトランスポゾンにおいても複製ストレスによってチェックポイントの依存的に転移効率が上昇することを示している。Dun1の下流で起こるどのような現象がTy1の転移上昇につながるのかわかっていない。一般に、Dun1の下流には、リボヌクレオチドリダクダーゼの活性上昇と、チェックポイントに依存した遺伝子の転写活性化があることが知られている。出芽酵母の遺伝学的解析を行った所、これらの経路はいずれもDun1によるTy1の転移効率の上昇には必要ないことがわかった。この結果はDun1の下流に未知の経路が存在しTy1の転移上昇に関わっていることを示している。培養細胞を用いた解析の立ち上げに時間がかかった。生化学的解析を行うための組替えタンパク質の作成が難航している。解析方法の短縮化の模索を行う。比較的解析の行ないやすい出芽酵母を用いた解析をより行う。
分子性導体薄膜におけるテラヘルツ光を用いたフォノン励起光誘起相転移

本研究の目的は、光誘起相転移における電子-格子相互作用の寄与を直接観測することによって、光誘起相転移のメカニズムを解明することである。具体的には、電子-格子相互作用が顕著である分子性導体を対象とし、フォノンモードに対応するテラヘルツ(THz)光を照射し、系をフォノン励起した時の電子物性の変化を測定する。また、ここで、分子性導体における線形THz分光測定を行い、分子性導体の物性研究において未開拓であるTHz領域の分光特性を明らかにする。以上の結果により、光誘起相転移における協力的相互作用や発現条件を解明する。また、フォノン励起による新規光誘起相転移の発現を狙う。具体的な対象として、2次元伝導体κ-BEDT-TTF塩を選んだ。κ-BEDT-TTF塩は、圧力や組成により反強磁性モット絶縁体相や超伝導相などと相が変化する系として大変注目されている。また、わずかな電子-格子相互作用の違いにより相変化が起こるため、光誘起相転移の研究対象として有用である。これまでに、κ-BEDT-TTF塩の大面積単結晶薄膜試料の作製および未解明であるTHz領域の分光測定を行った。THz分光測定に必要な大面積薄膜試料の作製条件を見出し、径2mm程度のこれまでにない大型試料作製に成功した。また、THz分光測定に適する基板の種類を特定した。以上の方法は、K_BEDT-TTF塩だけでなく他の分子性導体のTHz分光測定に応用できる。このように、THz分光測定における分子性導体試料作製法を確立した。次に、THz時間領域分光法を用い、κ-BEDT-TTF塩の線形THz分光測定を行った。温度依存性、偏光依存性を測定し、THz領域のスペクトル構造を明らかにし、超伝導ギャップ構造は透過スペクトルには現れないことを確認した。これは、κ-BEDT-TTF塩の超伝導状態がd波超伝導であることを示唆する結果である。
児童虐待の臨床法医学鑑定を見据えた小児の胸腺の非侵襲的検査法の確立

法医解剖において長期にわたり常習的に虐待された児童の胸腺は退縮していることが指摘されてきた。裁判では、虐待の時期や期間等を問われることがあり、変色斑(皮下出血)等の色調変化を推定根拠とすることが多いが、主観的とも指摘され、現在のところ、医学的に確立した客観的な指標はない。そこで、胸腺機能に影響を及ぼす疾患を有しない未就学児を対象に超音波検査を施行して胸腺の大きさを測定し、その方法を確立しつつデータを蓄積する(対照群)。一方、虐待が疑われる未就学児を対象に、同様に検査をおこない(虐待被疑児童群)、そのデータを比較して、生体鑑定における被虐待児の判別および虐待期間の推定への応用を検討する。
脳浮腫の行動学的及び生化学的研究

ラットを用いて実験的脳浮腫を作製し、その際の行動学的な研究を行った。脳浮腫は水中毒法を用いて作製した。予備実験によって、ラットの体重の10%以上の純水を腹腔内に注射すると、経時的に脳水分量が増加し、2ないし3時間後に最高値を示した。このとき、脳組織中のナトリウムおよびカリウムの含量は減少した。(水負荷によるナトリウムに含量の減少は有意であるが、カリウムは体重の20%水負荷のときのみ有意な減少をみた)。なお抗利尿ホルモンとしてのピトレッシン(バゾプレッシン)の投与はしなくても水中毒による脳浮腫は作製し得た。2の水中毒ラットに対し、明暗箱を用いて、電撃に対する能動的回避学習を行わしめたところ、体重の10%の水を負荷した群では学習の障害が認められた。また20%の水を負荷した場合は電撃からの回避はできず、また逃避すらも不可能であった。以上から脳浮腫によって行動学上の障害がみられることが明らかとなった。別に硝酸銀注入法による脳浮腫モデルを用いて、まず脳浮腫時の脳水分量増加とナトリウム増加を確認した。また脳組織中の過酸化脂質の増加も若干の工夫を加えて行った。これにより脳浮腫によって過酸化脂質が増加することが確認された。また組織内のリソゾーム酵素活性、特にβーGlucuronidase活性が増加することも認めた。次にステロイド(ベタメサゾン)、過酸化防止剤AVS、蛋白分解酵素阻害剤アプロチニンないしウリナスタチン等を投与したところ、脳浮腫は抑制され、脳水分量、ナトリウム含量、リソゾーム酵素活性等の異常も抑制されることがわかった。次にこの脳浮腫モデルにおける行動学的研究を試みたがまだ十分なデータを得るに至らなかったので、今後の課題としたい。初年度は各種の実験的脳浮腫のうち、水中毒法によるモデルについて、まず検討した。体重200300gのラットの腹腔内に、体重1020%の蒸溜水を注射し、2時間後に断頭して脳をとり、乾燥重量法で脳水分量を求めた。対照群に比較して水中毒群では投与量依存的に脳水分の増加がみられた。脳組織内のナトリウム、カリウムの定量も行っているが、データに若干の不備があるため電解質の変化は次の機会に報告する。さて多量の水分を投与したとき、尿量が増加することが予想される。従って脱水分量が尿量によって影響される可能性を無視する目的で、ピトレッシンを使用する報告(Wasterlainand Plum,1969)もある。しかし今回の基礎実験ではピトレッシンの投与は不必要と思われる結果を得た。次に行動を観察すると水中毒ラットでは自発運動の低下がみられた。しかし今回は定量的なデータは得ていない。また脳浮腫ラットでは学習能力の低下があるかどうかについて以下検討した。明暗箱を用い、暗室内のラットに対し、室内ランプ点灯5秒以内に明室へ逃げないと床より電撃ショックが発来するようにした。電撃はアルミニウム棒の床へのショッカー・スクランブラーを通じて交流電流が流れるようにした。正常対照ラットでは、試行回数は30ないし50回で電撃からのavoidanceが完成した。しかし体重の10ないし20%の水分を負荷されたラットでは、行動が緩慢なだけでなく、あきらかなactive avoidance完成の遅延を認めた。別に脳内硝酸銀注入法によるモデルでは、脳内のリソゾーム酵素の活性が増加することを認め、浮腫脳内の水分増加と関連することを認めた。

他に脳内ATP、クレアチン燐酸、乳酸等を生化学手法を用いて定量を行って、次年度の実験への準備とした。初年度に水中毒法のモデルを用いて実験的脳浮腫を作製し,行動学的にそのラットを評価して,記憶学習に障害のあることが示唆された.今年度はまず水中毒法による実験的脳浮腫を作製して,脳組織中に水分が増加する事実を確認した他,脳内のナトリウムは減少しカリウムは有意な減少を示さない事実も確認した.これは細胞内外の分布からみて首肯し得ることであった.これらの状況はパゾプレッシンの投与の有無にかからわず,常に水中毒において認められた.このようなモデルにおける重篤な浮腫を示す大量の水分投与例では,ラットは運動量が著しく減少し,自由な探索行動が殆ど消失した.また明暗箱に置いても暗〓部へ移動しようとする行動が見られなかった.脳浮腫の程度が強いためなのか,別に身体の他の部分における水中毒のため行動が不自由になったものかは不明である.しかし行動の減少があることから見て回避学習の検査を行うには受動的回避は不向きであって,能動的回避を検討する目的で,ランプ点灯後5秒で電撃の来る装置を作ったものである.体重10%分の水を腹腔内投与されて2時間後を標準的な水中毒モデルとしたが,この場合,回避学習が成立するまでの試行回数の有意な増加がみとめられた.体重の5%の水分投与では脳浮腫といえるだけの脳水分の増加はみられず,また記憶学習にても障害を認めなかった.また記憶の保持についても正常対照群と体重の5%の水分投与群ではともに正常な「節約効果」を認めたが,一旦学習後に体重の10%の水分投与をうけた群では「節約効果」が有意でなく,記憶の保持の障害が示唆された.また硝酸銀注入による脳浮腫モデルにおいて増加するリソゾーム酵素の活性が各種プロテアーゼ阻害剤の生体内投与により抑制されることを認めた.これは重要な知見と考えられた.前年度には水中毒法による実験的脳浮腫を作製して、行動学的な検討も行ったが、今回は主に硝酸銀脳内注入法による脳浮腫について研究をすすめた。本法によっても、脳内の水分、ナトリウム、カリウムの含量は変化を示した。ナトリウムは水中毒法による脳浮腫と異なり有意な増加を示したが、エバンス青による血液脳関門の損傷が明らかとなった事と同じく、多くの血管原性脳浮腫ミデルに認められるのと同じ結果であった。また、血液脳関門の損傷を伴う型の脳浮腫はステロイドによって浮腫の程度の軽減や、その発生の予防が可能といわれている。そこで、ステロイド(ベタメサゾン)、蛋白分解酵素阻害剤としてアプロチニンとウリナスタチン、脂質過酸化防止剤としてAVSの四種類の薬物をラットに注射(6時間おき、4回)して、対照群(生理食塩水を注射)と比較し、水分量が有意に減少して正常ラットのそれに近づくことを認めた。また脳リソゾーム膜が浮腫発生前に破壊されて、中の水解酵素が病態を進行させるともいわれるので、浮腫群、各種薬物群それぞれについて、脳リソゾーム酵素活性を測定した。すると脳浮腫時にはβ-Glucuronidaseの活性が上昇し、各種薬物によってその上昇が抑制されることが認められた。そしてリソゾーム膜の崩壊に膜の脂質の過酸化が関連するといわれるため、脳の過酸化脂質の測定を試みた。しかしこの測定は甚だ再現性に乏しいことがあり、本研究者が独自に基礎実験からやりなおす必要があった。この測定法の改善等については一応のまとめができたので、その方法で測定して、やはり硝酸銀注入法ではリソゾーム膜の損傷に伴って過酸化脂質が増加することが示された。また、この増加はラットにAVSを投与することで防止し得た。
PPARγ欠損マウスを用いた肥満・インスリン抵抗性・動脈硬化の分子機構の解明

第一に、PPARγヘテロ欠損マウスが高脂肪食による肥満・インスリン抵抗性の出現に抵抗性であったことに着目し、高脂肪食負荷時の野生型マウス、PPARγヘテロ欠損マウスの白色脂肪細胞における遺伝子の発現パターンの違いをDNAチップ技術を用いて比較検討した。PPARγヘテロ欠損マウスでは、レプチンに加えアディポネクチンの発現レベルの上昇が認められ、インスリン抵抗性モデル動物への投与実験によりアディポネクチンがインスリン感受性ホルモンであることが明らかとなった。第二に、PPARγアンタゴニストを肥満インスリン抵抗性モデルマウスに投与したところ、アンタゴニスト投与群では非投与群に比し体重の増加が少なく、またインスリン抵抗性が有意に改善されたことから、PPARγ活性の中等度の抑制はインスリン抵抗性や糖尿病の治療に結びつくことが示唆された。第三に、ヒトで同定されたPPARγ活性を低下させるPro12Alaの多型が肥満・インスリン抵抗性・糖尿病に抑制的に働くか患者解析を行った。Alaアリル保持者の頻度は糖尿病群で1.8%、非糖尿病群で4.3%と非糖尿病群で高く、本多型は2型糖尿病抵抗性因子として働くことが示唆された。さらに肥満者では本多型保持者は非保持者に比してインスリン感受性が高く、また血中レプチン値が高いことが明らかとなった。第四に、PPARγヘテロ欠損マウスの血管機能について検討した。PPARγヘテロ欠損マウスの内皮依存性血管弛緩反応は野生型に比し有意に障害されていた。また大動脈のeNOSの発現が低く、血圧が高値であった。さらにカフ障害モデルにより内膜肥厚を誘導したところ、PPARγヘテロ欠損マウスでは野生型に比し約2倍の内膜肥厚を認めた。第1にPPARγヘテロ欠損マウスが、高脂肪食による肥満・インスリン抵抗性の出現に抵抗性であった事に着目し、野生型およびPPARγヘテロ欠損マウスに高脂肪食を負荷した際の遺伝子発現の変化をDNAチップ技術を用いて系統的・網羅的に明らかにし、PPARγによって調節される脂肪細胞肥大やインスリン感受性調節に関与する遺伝子群を同定する事を試みた。これまでの我々の研究室や他の研究室の結果と合致してPPARγヘテロ欠損マウスの小型脂肪細胞ではレプチンが高発現でTNFαやPAI-1の発現レベルが低下しているのが認められた。さらにPPARγヘテロ欠損マウスではアディポネクチンの発現レベルが上昇しているのが認められた(Nature Medicine,in revision)。第2にPPARγアンタゴニストをin vivoに投与することにより肥満・インスリン抵抗性・高血糖への改善効果を検討した。6週齢のyellow KKAyマウスに高脂肪食のみ、または高脂肪食とPPARγ活性を抑制するRetinoid X受容体アンタゴニストを投与したところ、アンタゴニスト投与群で体重の増加が有意に少なく、また有意にインスリン抵抗性が改善されたことから、PPARγ活性を抑制するRetinoid X受容体アンタゴニストが脂肪細胞肥大化とそれに伴うインスリン抵抗性の増悪を防止することが強く示唆された(投稿中)。第3に、ヒトで同定されPPARγ活性を低下させるPro12Alaの多型が肥満・インスリン抵抗性・糖尿病に抑制的に働くか患者解析を行った。

更に肥満者では本多型保持者は非保持者に比してインスリン感受性が高いこと、本多型保持者は非保持者に比して血中レプチン値が高いことが明らかになった(Biochem.Biophys.Res.Commun.271:212-216,2000)。第1に高脂肪食負荷野生型マウス、PPARγヘテロ欠損マウスの白色脂肪細胞における遺伝子の発現パターンの違いをDNAチップ技術を用いて比較検討した。野生型マウスではTNFαやPAI-Iが多く発現、ヘテロ欠損マウスではレプチン、アディポネクチンが多く発現、アディポネクチンは脂肪組織由来のインスリン感受性因子と考えられた。第2にPPARγヘテロ欠損マウスとレプチン作用を欠損したob/obマウスやdb/dbマウスや、レプチン作用が障害されたKKAyマウスとの掛け合わせを行った。まずC57BL/6J遺伝的背景のPPARγヘテロ欠損マウスを樹立、C57BL/6J遺伝的背景のob/obマウス、db/dbマウスおよびKKAyマウスとの交配を進め、体重・インスリン感受性を検討中。第3にPPARγアンタゴニスト(HX531)の肥満・インスリン抵抗性・高血糖への改善効果を検討した。KKAyマウスに高脂肪食とHX531をあわせて投与すると体重増加・脂肪細胞肥大化、インスリン抵抗性とそれに伴う糖尿病の発症が抑制されたが、PPARγヘテロ欠損マウスに両者を投与するとインスリン抵抗性が惹起された。PPARγアンタゴニストはPPARγ活性の中等度低下によりインスリン抵抗性、糖尿病の治療に結びつく。第4に血管機能を検討した。PPARγヘテロ欠損マウスのアセチルコリンに対する皮依存性血管内弛緩反応はやや右方にシフト、10-5Mのアセチルコリンに対する最大反応はヘテロ欠損マウスで有意に低下。大動脈のeNOS発現は低下傾向、今後マクロファージ機能、高脂肪食負荷時の動脈硬化病変の検討を行う。第5に脂肪細胞、骨格筋、マクロファージ、血管内皮細胞など組織特異的PPARγ欠損マウス樹立のため、米国NIHのGonzales博士よりPPARγ遺伝子floxマウスを入手し、Cre蛋白を脂肪細胞、骨格筋、肝臓、膵β細胞など特定組織のみで発現するトランスジェニックマウスとの掛け合わせを進めている。
黒潮の流路変動と屋久島周辺の魚類相：海中の見えざる障壁を探る

屋久島と周辺の島嶼において潜水採集等で得られた魚類標本や魚類の水中写真に基づいて魚類相の研究を行った。その結果、多くの新種や日本初記録種を発見し論文に発表した。また、西部太平洋に広く分布するハタ科アカハタの個体群構造を遺伝的に解析した結果、日本本土の個体群は琉球列島及びそれ以南の個体群とは大きく異なること、小笠原諸島の個体群は伊豆諸島・本州の個体群に近いことを明らかにした。さらに、奄美群島の島々を調査することによって温帯性魚類の南限が種子島にあり、屋久島の魚類相は琉球列島の魚類相に類似することが判明した。これらの結果は、黒潮が温帯域の浅海性魚類の南下を妨げる障壁であるという仮説を支持する。屋久島及び周辺海域における熱帯性魚類と温帯性魚類の種組成が黒潮の流路変動によって大きく影響を受けることが予測されている。本研究課題において、黒潮の運搬効果と障壁効果を詳細に解明するために、本年度は黒潮流域の南側にあたる与論島の魚類相調査を行った。同時に四国南西部に位置する沖の島において魚類相調査を実施した。これらの調査は、国立科学博物館、鹿児島大学、高知大学、神奈川県立生命の星・地球博物館、三重大学と合同で行い、与論島と沖の島から約550種の浅海性魚類を採集・撮影した。沖の島からはハタ科ヌノサラシ族のSuttonia属の1新種が採集された。現地調査と平行して、琉球列島から九州南部にかけての魚類の分布情報(画像)2136件をデータ、ベース化した。これらの標本に基づいて、黒潮によって南方から屋久島周辺海域に運搬される熱帯性魚類の解析を進めた。また、薩摩半島西岸、鹿児島湾、種子島の調査を行い、九州南部沿岸まで分布するが、黒潮が障壁となって分散を妨げられ、屋久島および屋久島南方海域に出現しない魚類の目録作成を進めた。さらに、沖の島調査で過去に採集された魚類を加えて同島から採集された魚類の目録作成も進めた。今年度の本研究過程で、これまでの分布の南限が九州本土であった温帯性のクジメが屋久島から、オニカサゴが硫黄島から発見された。これらの魚種をより詳細に調べることにより、大隅諸島周辺海域の魚類の種組成と海流の関係を解明する新たな糸口が見つかることが予測される。本年度は「黒潮が障壁となって分散を妨げられている魚類」に加えて、「黒潮によって運搬される魚類」の研究を行った。トカラ列島や与論島、種子島を中心とする九州南部の島々と高知県南西岸に重点を置いて魚類相調査を実施した。これらの調査は,国立科学博物館,鹿児島大学,高知大学,神奈川県立生命の星・地球博物館の協同で行った。その結果、トカラ列島からは日本初記録1種、屋久島からは同島初記録となる20種を採集し、与論島からも日本初記録5種を採集し、論文にまとめて出版した。さらに、与論島の魚類については、600ページを超えるフィールドガイドを出版した。現地調査と平行して,魚類画像10,209件(12887点)をデータベース化した。この中にはダイバーによって提供された画像が8,275件(10,019点)含まれる。今年度の研究により,従来、九州南部周辺から報告のなかった多数の魚類が発見された。この結果は黒潮流域の魚類相調査が未だに不十分であることを示している。今回、初めて記録された魚類は黒潮によって南方海域から運搬されたものと考えられる魚種であった。屋久島及び周辺海域における熱帯性魚類と温帯性魚類の種組成が黒潮の影響を受けることが予測されている。本年度は最終年度に当たるため屋久島周辺の種子島に重点を置いて大規模な魚類相調査を行い,200種2000個体を採集し,記録することができた。本研究課題の一環として20122013年度に同島から得られた標本と合わせて,『種子島の魚類』図鑑の作製を進めている。図鑑は2015年9月に出版予定である。本研究により種子島の魚類多様性が明らかになり,マダイ,オオニベ,マハゼなど多くの温帯性の種が種子島を分布の南限としていることが分かった。これらの魚は鹿児島県本土や種子島を含む南日本に広く分布しているが,屋久島と同島以南の島嶼には出現しない。種子島と屋久島は地理的に20 kmほどしか離れていないが,魚類相は大きくことなることが判明した。この結果,熱帯性魚類と温帯性魚類の分布境界は屋久島と種子島の間に存在することが明らかになった。