hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん患者エフェクター細胞を用いた脱フコシル化抗体のADCC活性解析

【背景、目的】ハーセプチンやリツキシマブなどの抗体製剤は、乳癌、胃癌、リンパ腫の治療体系の標準治療に組み込まれ、癌患者の予後向上に寄与してきた。しかし、その効果は依然として限局的であり、癌細胞が耐性を獲得するなど、さらなる改善が急務である。近年、抗体医薬において、抗体糖鎖からフコースを除去(脱フコシル化)すると、抗体依存性細胞障害活性(antibody-dependent cellular cytotoxicity;ADCC)が大幅に増強することが示された。しかし、現在までに、消化管癌を対象とした臨床検体での細胞株と消化管癌患者末梢血単核球細胞を用いた検証はなされていない。本研究では、消化管癌において、既存の抗体医薬に比し脱フコシル化抗体の有効性を示すことを目標としている。【結果】ターゲットとなる癌細胞は、EGFR陽性株としてMKN28(胃癌細胞株)を、HER2陽性株としてMKN7(胃癌細胞株)を用いた。抗体については、協和発酵キリン株式会社との共同研究協定締結に基づき、抗HER2抗体、抗EGFR抗体それぞれの脱フコシル型、通常型の無償供与を受けた。採取調整したPBMCをエフェクター細胞として各wellへ加え、37°C7時間培養を行う。その後、LDH法にて細胞障害度を測定し定量化する。通常型の抗体によるADCC活性では、20例の胃がん患者からのPBMCは、健常者からのPBMCに比し、有意にADCC活性が低下していた。また、脱フコシル型抗体を用いたADCCでは、癌患者、健常者ともに著明なADCC増強作用があり、さらに、そのADCC活性は、健常者PBMCと癌患者PBMC間での有意差はなくなっていた。本結果を、Oncology Letterに発表したさらに症例数を増加させ、また、脱フコシル型抗体とNK細胞上のFc receptorとの結合親和度の測定を行う計画である。胃癌、大腸癌など消化管癌に対して使用される、TrastuzumabやCetuximabといったモノクローナル抗体両方の重要な作用機序として、抗体依存性細胞障害(ADCC)がある。ADCCは、標的細胞である癌細胞の表面抗原に結合した抗体のFc部位が、NK細胞などの免疫担当細胞のFc受容体と結合することで、抗体依存的に誘導される細胞障害活性であり、獲得免疫後の細胞性免疫機構の1つとして知られている。ADCCを介する抗体製剤の開発がすすみ、有効な治療効果を認めるようになってきたものの、無効例、耐性例の出現もありADCCのさらなる増強のための工夫が急務である。抗体糖鎖のフコース含量とADCC活性に負の相関があることが報告されており、脱フコシル化抗体が開発され注目を集めている。本研究はHER1陽性、HER2陽性胃癌細胞株を対象として、通常型抗体および脱フコシル化抗体を用いてADCC活性の解析を行い、その意義を検討するものである。全血から末梢血単核球(PBMC)を分離し、MKN7およびMKN28胃癌細胞株を標的細胞としてPBMCと抗体投与、非投与下にADCC Assayを行い検討を進めている。抗HER1抗体、抗HER2抗体ともに、脱フコシル化抗体投与下での細胞障害活性は通常型抗体と比較し、有意なADCC増強効果が示唆された。脱フコシル化抗体のADCC増強作用から、今後臨床応用が期待されるが、さらに、癌患者のPBMCを用いた検討の追加や、ADCC抑制機序の解除などの基礎的検討、臨床的検討を行う。in vitroでのADCC測定系が当研究室内で確立し、脱フコシル化抗体の有用性が示されつつある。ある程度実験計画に沿って進捗していると言える。本結果を、Oncology Letterに発表したin vitroのデータの信頼性、再現性を高め、症例数を拡充する。

臨床データとの関連についても検討を進める。さらに症例数を増加させ、また、脱フコシル型抗体とNK細胞上のFc receptorとの結合親和度の測定を行う計画である。本研究での解析は癌細胞株および血液検体が主となるものであるが、それら手技はすでに当研究室でほぼ確立されていたこと、消耗品や種々の物品・設備、細胞株なども研究室内に揃っていたことから、当初の想定より新規の物品費がかからず、次年度使用額が生じることとなった。次年度使用額は主に実験関連の消耗品を主体とした物品費として使用する予定である。いままでの解析は、すでに研究室で確立した方法でアッセイしており、消耗品や物品が残余の物で代用できたため実質的な支出がなく、次年度使用額が生じることとなった。
体外でタンパクを発現させる画期的な心グラフト機能修飾法の開発

心臓移植に利用できるドナー臓器を増やすためには、臓器修復法の開発が必要である。本研究では低温下で酸素を利用してエネルギーを作り出すことの功罪を分子生物学的に評価し、新しい概念を提示し得た。その大要は以下に要約される。1)心筋細胞では低温下で積極的に酸化的リン酸化が促進され、2)そのエネルギー源はオートファジーによって供給される可能性が高い、3)低温下での酸化的リン酸化は酸化ストレスを増強し、細胞障害がむしろ増強する、4)この酸化ストレスによる細胞死は抗酸化治療によって軽減できる、5)低温下での酸化的リン酸化、オートファジーを積極的に制御するタンパクが存在する。(全体構想)心移植における冷保存心グラフトを体外で修復し、再灌流後のグラフト障害軽減し、長期予後を改善する方法論を確立するために行う。グラフトを我々が開発した重水含有緩衝液内で低温酸素化、水素化し、冷保存中のエネルギー状態、細胞死、生存シグナルを生存方向に導く至適条件を見出し、そのメカニズムを追及する。(目的)重水液による新規心臓保護法において、1)新規心臓保護法の有用性:ラット心冷保存・移植モデル, 2)上記におけるa)アポトーシス・生存シグナル、b)保護性オートファジー、c)エネルギー代謝、d)細胞骨格関連タンパク、e)酸化ストレス・抗酸化能の推移, 3)シャペロン分子(14-3-3ζとその結合タンパク)の役割4)ラット心臓の低温酸素化下での遺伝子導入、タンパク発現の可能性、効果、を明らかにする。検討結果: A)重水を含有する新規臓器保存液を作成し、ラット心臓を48時間冷保存後に異所性に移植し、グラフト生存率を検討した。これまで、UW液を用いた冷保存では、16時間程度がグラフト生着の限界時間とされていた。われわれは既に重水液1(Dsol)で36時間の冷保存が可能なことを報告しているが(Wakayama 2012 Transplant Int)、今回、さらに改良した重水液2を用いたところ、48時間冷保存後の心移植グラフトの7日生存率は100%であった。B) 14-3-3ζが心冷保存障害を軽減するか否かを明らかにするために、14-3-3ζプラスミドベクター、レンチウィルスベクターを作成した。心筋細胞株(H9c2)に遺伝子導入し、安定発現細胞株を作成した。対照として、ヒト腎尿細管細胞株(HK-2)、ラット小腸上皮細胞株(IEC6)、マウス肝細胞株(AML12)にも同様に遺伝子導入し、安定発現細胞株を作成した。本研究は心移植における冷保存心グラフトを体外で修復し、再灌流後のグラフト障害軽減し、長期予後を改善する方法論を確立するために行う。グラフトを我々が開発した重水含有緩衝液内で低温酸素化、水素化し、冷保存中のエネルギー状態、細胞死、生存シグナルを生存方向に導く至適条件を見出し、保護メカニズムを精査する。具体的には、ラット心冷保存・移植モデルで検討するために、まず、ラット心臓の冷保存、移植モデルを作成した。現在、生存実験を行っている。生存実験が終わり次第、移植後の心グラフトを採取し、アポトーシス・生存シグナル、保護性オートファジー、エネルギー代謝、細胞骨格関連タンパク、酸化ストレス・抗酸化能の推移、等を解析する予定である。新液による臓器保護機序にシャペロン分子14-3-3ζとその結合タンパクが関与することが示唆されたので、ラット心筋細胞株(H9c2)を用いて、14-3-3ζの安定高発現細胞を作製した。冷保存、移植をmimicしたin vitro実験系を構築し、現在、14-3-3ζとエネルギー産生、酸化ストレス、アポトーシス、オートファジーを解析している。ラットでの解析が困難な分子もあるため、同様の実験をヒト尿細管上皮細胞株(HK2)を用いて行った。14-3-3ζ高発現HK2細胞では、冷保存によるATP減少が著明に抑制され、高度に保持されたATPにより、オートファジーが著明に抑制されることが明らかになった。(全体構想)本研究は心移植における冷保存心グラフトを体外で修復し、再灌流後のグラフト障害軽減し、長期予後を改善する方法論を確立するために行った。心グラフトを既存の臓器保存液および我々が開発した臓器修復液内で低温酸素化し、低温下でのエネルギー状態、細胞死、生存シグナルの推移を解明し、生存方向に導く至適条件を見出すものである。(結果)酸素溶存UW液中での冷保存における細胞機能を検討した。心筋細胞はUW液中で酸素溶存下では酸化的リン酸化によってATPを産生した。UW液には酸化的リン酸化の基質が含まれないので、エネルギー源として残存エネルギー基質あるいは自己消化(Autophagy)によるタンパク分解(アミノ酸生成)あるいはリン脂質分解(脂肪酸生成)に依存すると推測された。解糖、ミトコンドリア複合体1,3,4、lysosome (sutophagolysosome) protease等の阻害剤を併用した検討により、低温下で心筋細胞はutophagyを介してエネルギーを産生していることが示唆された。また、これらの機能を低温下で14-3-3ζが積極的に制御している可能性が強く示唆される結果を得た。興味深いことに、このエネルギー産生(酸化的リン酸化)は必ずしも細胞障害を軽減せず、むしろ酸化ストレスを増強していることも明らかになった。

実際、低温下でのエネルギー産生増強は軽度の酸化ストレス付加によって著明に阻害され、逆にある種の抗酸化物の併用によってエネルギー産生、細胞障害がともに軽減された。これらの結果は内因性抗酸化物が少ない心筋細胞においては、非生理的温度下での冠選択的灌流や灌流保存のような、酸化的リン酸化を促進する治療の有用性と共に、適切な抗酸化治療の必要性を示す結果と考えられ、今後の臨床応用に対して重要な知見を提供するものと考えられた。心臓移植に利用できるドナー臓器を増やすためには、臓器修復法の開発が必要である。本研究では低温下で酸素を利用してエネルギーを作り出すことの功罪を分子生物学的に評価し、新しい概念を提示し得た。その大要は以下に要約される。1)心筋細胞では低温下で積極的に酸化的リン酸化が促進され、2)そのエネルギー源はオートファジーによって供給される可能性が高い、3)低温下での酸化的リン酸化は酸化ストレスを増強し、細胞障害がむしろ増強する、4)この酸化ストレスによる細胞死は抗酸化治療によって軽減できる、5)低温下での酸化的リン酸化、オートファジーを積極的に制御するタンパクが存在する。ラット心臓への低温下での遺伝子導入(plasmid)により、移植後のタンパク発現を増強させることができるとされるが(Ohshima et al. 2002 Transplantation)、われわれの検討では低温下では殆ど遺伝子導入されなかった。それゆえ、心グラフトに14-3-3ζタンパクの発現を増強させることは断念し、まず、心筋細胞を用いて14-3-3ζ高発現の保護効果を検証することを先決とした。移植・再生医療低温下での遺伝子導入が困難なので、心グラフトの保存自体を4°Cではなく、20-25°C(sub-normothermic preservation)にする。われわれはこの保存法が可能な新規保存液を既に開発しているので、オリジナルの液を用いることによって、非低温下での遺伝子導入の至適条件を見出し、臓器保存、移植へと進め、Proof of Conceptを達成する予定である。これまでの心臓冷保存の限界時間を遥かに上回る長時間(48時間)の冷保存を実現し、保護作用を担うと推測される14-3-3ζを導入するためのベクターを作成し、安定発現細胞株も樹立した。動物モデルにおける心臓冷保存法の飛躍的な改善が担保されたことにより、その後のメカニズム解析は比較的スムースに進行すると予測する。また、メインの解析項目とした、14-3-3ζの発現ベクター、安定細胞株の樹立に成功したことにより、メカニズム解析もスムースに進行すると予測する。今後の検討に必要な条件、ツールを得ることができたことは、当初予定の通りであり、全体として概ね順調に進行していると考える。実験の進行上、実験の一部を次年度に繰り越したため、当該実験に使用予定であった試薬の購入費分が少々繰り越されることとなった。ラット心臓の冷保存・移植モデルを用いて、新規重水液2の効果を引き続き検討する。重水液2は低温下で酸素化することによって、酸化的リン酸化を促進し、UW液を遥かに凌駕する細胞保護効果を発揮することを確認済である。冷温から準常温(22-25°C)での保護効果、水素ガスの併用効果を確認するとともに、保護メカニズムをタンパクのリン酸化動態とエネルギー状態から検証する。
光合成系II酸素発生膜蛋白質複合体の三次元結晶化

本研究の目的は、申請者がこれまでに得た、光化学系II膜蛋白質複合体の低分解能三次元結晶を、種々の結晶化条件を詳細に検討することにより改良し、X線構造解析ができるような高分解能結晶を作製することである。今年度には次のような研究を行い、結果を得た。温度--4°Cから30°Cの間で結晶化を行い、10°C-30°Cで結晶を得たが、15°Cにおいて一番よい結晶ができた。標品の純度と均一性--従来のイネ光化学系II標品を再度ドデシルマルトシドで可溶化し、ゲル濾過により精製し、結晶化を行ったが、結晶性の向上は見られなかった。また、同様な方法を用いてホウレンソウとえんどう豆からも系II複合体を精製し、結晶を得たが、分解能はイネの結晶より低かった。界面活性剤--各種界面活性剤を検討した結果、従来のドデシルマルトシドとヘプチルチオグルコシド以外に、デシルマルトシドとMega-9が同様な結晶を与えた。以上により、結晶の分解能が著しく向上したことは見られなかったが、これは、結晶をハンゲングドロップからX線回折用キャピラリーチューブに装填する時の溶媒組成や温度の変化による可能性もあるので、今後、このような変化を軽減するよう工夫し、高分解能の構造解析を目指したい。
国際資本移動における直接金融の拡大と資本自由化政策の弾力的運用可能性

本年度は「発展途上国の資本自由化政策に関する実態調査とその弾力的運用可能性」に関する分析を行う予定であったが、前年度に行った「外資系企業による資金調達活動と現地生産活動の結合形態および強度に関する実態調査と分析」の継続分析である「国際M&Aの実態調査とその資金調達活動」を優先して行った。1990年代の国際資本移動活発化の背景に、世界レベルでの事業再編運動すなわち国際M&Aの活発化が存在しており、そこで民間機関のM&Aデータベース、米国商務省直接投資統計資料、そして国連直接投資関連資料に基づいて、コンピュータによる統計解析を行った。なかでも国際資本移動との関連から国際M&A活動のファイナンス方法に焦点を当てた。統計分析の際に次の点が問題となった。第一に、M&Aの定義が各統計資料ごとに多様であり統一された基準がない点である。これは機関投資家に代表される少数所有株主を有効支配株主として認めるかどうかという問題を含む。第二に、買収企業および被買収企業の国籍を規定することが難しい点である。例えば、同一国内におけるM&Aであっても、買収企業に対する経営支配を行っている親会社と被買収企業との国籍が異なる場合をどう考えるかという問題である。第三に、資金調達方法はある程度明確となったが、そもそもの資金がどこ(国)から供給されたかを特定することが困難であることである。とくに買収企業と被買収企業の国籍が異なるにも関わらず資金調達源が同一国内である場合には、国際資本移動をともなわないことを意味するので、この点の解明がM&A活動と国際資本移動分析をつなげる要となる。発展途上国政府による資本自由化政策については、国際M&A活動の資金調達源との関連で分析することが重要であることがわかった。本年度は「外資系企業による資金調達活動と現地生産活動の結合形態および郷土に関する実態調査と分析」を行った。政府系統計機関、民間シンクタンク、インベストメント・バンク、機関投資家そして多国籍企業を調査対象とし、統計データ収集およびヒアリングを行った。その結果、直接投資に代表される長期的国際投資活動とポートフォリオ投資に代表される短期的国際投資運動を連結させるデータ整備の必要性および後者による前者へのインパクトに付いての分析必要性が明らかになった。まず1990年代の国際資本移動は銀行間信用という間接金融形態だけでなく証券投資を軸とした直接金融形態の活発化が見られる事を確認した。証券投資活動の分析に関する従来の分析手法は、金融的動機に基づく資本移動を短期的取引あるいはポートフォリオ投資、生産的動機に基づく資本移動を長期的取引あるいは直接投資として区別し、それらを別個のものとして分析してきた。しかし分析の結果、短期的証券投資と長期的直接投資が密接に関連している事が明らかになった。90年代以降に活発化した国際M&A活動がこの具体例である。M&A活動は従来は直接投資活動として分類されてきたが、近年、M&A活動に金融的性質が付加されはじめている。というのは調査の結果、ポートフォリオ投資運動の舞台である国際債券市場においてM&A活動の為の資金調達運動が活発化していることが明らかになったからである。このことは長期資本運動と短期資本運動が国際債券市場を通じて密接に関連しはじめた事を意味する。この結果、上記課題の分析にあたっては、多国籍企業による直接投資運動のみに着目して国際資本移動を分析するのではなく、その資金調達活動に着目し、M&Aを中心とした直接投資活動に対する資金調達先の影響力の分析にまで範囲を広げる必要性が明らかになった。
神経系ガングリオシドが持つ生物学的機能の分子基盤の解明

シアル酸を含有する糖脂質(ガングリオシド)は細胞膜上でタンパク質やコレステロールとの集合体(脂質ラフト)を形成することによってシグナル伝達を担うと考えられている。その中でも、神経細胞に豊富なc系列と呼ばれる一群は、神経細胞の分化・増殖のみならず、アルツハイマー病への関与が示唆されるが、生物学的機能の詳細は未知と言ってよい。本研究では、c系列ガングリオシドの化学合成、さらには機能理解のための観察用・解析用プローブの開発を行う。これら合成分子を用いて脂質ラフトとの関係性を明らかにし、c系列ガングリオシドの機能の分子基盤を解明する。
熱帯性コオロギ感染モデルを用いた細菌の温度依存性病原性発動メカニズムの解明

本研究の目的は、ヒト体温における病原体の感染実験に適した無脊椎動物モデルとしてフタホシコオロギが適用可能か明らかにすることである。本年度までに、37度条件下において、フタホシコオロギがヒト病原性細菌である黄色ブドウ球菌、リステリア、緑膿菌の体液注射により感染死することを見出している。さらに、ヒト病原性真菌であるカンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータ、クリプトコックス・ネオフォルマンスの体液注射によってもフタホシコオロギが感染死することを見出している。これらのヒト病原体のうち、27度の半数致死用量に比較して37度の半数致死用量が減少した病原体はリステリア、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータであり、これらの病原体が温度依存性の動物個体に対する病原性上昇機能を備えていることが示唆されている。本年度は、リステリアの病原性上昇効果にリステリアの病原性アイランドLIPI-1が必要であるか検討を行った。リステリア野生株のコオロギに対する半数致死用量は、27度に比べて、37度において6分の1に減少した。一方、LIPI-1欠損株のコオロギに対する半数致死用量は、27度に比べて、37度において2分の1に減少した。以上の結果は、リステリアの温度依存性のコオロギに対する殺傷活性上昇にLIPI-1が必要であることを示唆している。37度においてリステリアが哺乳動物細胞に対する毒素産生を増強する上でLIPI-1が必要であるという知見と本知見を合わせて考えると、37度におけるLIPI-1を介した毒素産生の増強は動物個体に対する殺傷活性に寄与すると考えられる。細菌の感染プロセスを理解する上で、感染モデル動物が必要である。無脊椎動物を用いた細菌感染モデルは多数の個体数を扱うことが可能であるため、細菌の遺伝子欠損株ライブラリーから病原性低下株を探索し、新しい病原性因子を同定する上で有効である。しかしながら、無脊椎動物の感染モデルとして利用されてきた、線虫、ショウジョウバエ、カイコは、ヒトの体温である37°Cにおいて長時間生存することができず、ヒトの感染症がおきる温度での病原性細菌の感染プロセスを明らかにするためには適当でない。そこで、我々は直翅目昆虫であるフタホシコオロギに着目した。フタホシコオロギは熱帯、亜熱帯域に生息する昆虫であるため、高温で生存することが可能である。さらに、世界中で爬虫類、両生類のエサとして養殖されているために、低コストで多数の個体を入手することができる。本研究において、我々はフタホシコオロギを用いて、ヒトに対する病原性細菌の感染モデルの確立を試みた。黄色ブドウ球菌、リステリア、または緑膿菌を体液中に注射されたコオロギは、24時間以内に死亡した。コオロギの黄色ブドウ球菌または緑膿菌に対する感受性は、37°Cと27°Cの間で変化しなかった。一方、37°Cにおいて病原性因子の発現量が増加することが知られるリステリア菌に対するコオロギの感受性は、27°Cに比べて37°Cにおいて上昇した。さらに、黄色ブドウ球菌の病原性に必要なcvfA、agr、srtA遺伝子の欠損株、ならびに、リステリアの病原性遺伝子群をコードするLIPI-1領域の欠損株は、それらの親株に比較してコオロギに対する殺傷活性が低下していた。以上の結果は、フタホシコオロギが37°Cと27°Cのふたつの温度条件においてヒト病原性細菌の感染モデル動物として利用可能であり、細菌の温度依存性の病原性システムの解明に有効であることを示唆する。本年度の研究において我々は、ヒト病原性細菌がフタホシコオロギを感染死させるか、ならびに、高温条件がコオロギの感染死を促進するかについて検討を行った。ヒト病原性細菌である黄色ブドウ球菌と緑膿菌がフタホシコオロギを感染死させるかを検討した。黄色ブドウ球菌、緑膿菌をコオロギの腹部から体液中に注射すると、コオロギは24時間以内に死亡した。このコオロギの死亡は、注射した細菌の用量依存的であった。コオロギの体液中に注射した緑膿菌または黄色ブドウ球菌は、時間の経過に伴ってコオロギの体液中で増殖することを明らかとした。さらに、これらの細菌によるコオロギの死亡は、抗生物質の注射によって抑制された。以上の結果は、フタホシコオロギが黄色ブドウ球菌と緑膿菌によって感染死することを示唆している。37°Cと27°Cにおいて、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、リステリアのコオロギに対する半数致死容量を求めた。黄色ブドウ球菌と緑膿菌のコオロギに対する半数致死容量は37°Cと27°Cの間で変化しない一方で、リステリアのコオロギに対する半数致死容量は27°Cに比べて37°Cにおいて減少することが判明した。この結果は黄色ブドウ球菌と緑膿菌に対するコオロギの感受性が高温と低温の間で変化しないが、リステリアに対するコオロギの感受性は高温で上昇することを示唆している。すなわち、コオロギは37°Cにおいて全ての病原体に感受性になるわけではなく、温度依存の病原性発現システムを有する特定の病原体に対して感受性になると推定される。以上の研究進捗状況から、本研究が計画に従って順調に進展していると判断する。ヒト体温における病原体の感染実験に適した無脊椎動物モデルは限られている。本年度の研究では、高温耐性の昆虫であるフタホシコオロギを用いて、ヒト病原性真菌の感染モデルの確立を試みた。

フタホシコオロギの体液中にヒトの病原性真菌であるカンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータ、クリプトコックス・ネオフォルマンスを注射したところ、27°Cと37°Cのいずれの場合も、48時間以内にコオロギが死亡した。カンジダ・アルビカンスとカンジダ・グラブラータのコオロギに対する半数致死用量は27°Cよりも37°Cにおいて小さくなったが、クリプトコックス・ネオフォルマンスの半数致死用量は27°Cと37°Cで同程度であった。カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータ、クリプトコックス・ネオフォルマンスの熱処理死菌はいずれも注射するとコオロギが死亡したが、死菌の半数致死用量は生菌の半数致死用量よりも5倍以上大きかった。クリプトコックス・ネオフォルマンスの病原性遺伝子として知られるcna1, gpa1, pka1の欠損株は、親株と比較してコオロギに対する半数致死用量が増大した。以上の結果は、フタホシコオロギがヒトの病原性真菌であるカンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータ、クリプトコックス・ネオフォルマンスの病原性を高温と低温の両方で評価出来る感染モデルとして有効であること、ならびに、カンジダ・アルビカンスとカンジダ・グラブラータの動物に対する殺傷活性は低温に比べて高温で増大することを示唆している。本年度の研究において我々は、ヒト病原性真菌がフタホシコオロギを感染死させるか、ならびに、高温条件が病原性真菌によるコオロギの感染死を促進するかについて検討を行った。カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータ、クリプトコックス・ネオフォルマンスによるコオロギの感染死を明らかとし、その用量依存性、時間依存性、生菌依存性を明らかとした。さらに、クリプトコックス・ネオフォルマンスのコオロギに対する殺傷活性は27°Cと37°Cの間で変わらない一方で、カンジダ・アルビカンスとカンジダ・グラブラータのコオロギに対する殺傷活性が27°Cに比べて37°Cにおいて増強することを見出した。以上の研究進捗状況から、本研究計画が順調に進展していると判断する。本研究の目的は、ヒト体温における病原体の感染実験に適した無脊椎動物モデルとしてフタホシコオロギが適用可能か明らかにすることである。本年度までに、37度条件下において、フタホシコオロギがヒト病原性細菌である黄色ブドウ球菌、リステリア、緑膿菌の体液注射により感染死することを見出している。さらに、ヒト病原性真菌であるカンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータ、クリプトコックス・ネオフォルマンスの体液注射によってもフタホシコオロギが感染死することを見出している。これらのヒト病原体のうち、27度の半数致死用量に比較して37度の半数致死用量が減少した病原体はリステリア、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・グラブラータであり、これらの病原体が温度依存性の動物個体に対する病原性上昇機能を備えていることが示唆されている。本年度は、リステリアの病原性上昇効果にリステリアの病原性アイランドLIPI-1が必要であるか検討を行った。リステリア野生株のコオロギに対する半数致死用量は、27度に比べて、37度において6分の1に減少した。一方、LIPI-1欠損株のコオロギに対する半数致死用量は、27度に比べて、37度において2分の1に減少した。以上の結果は、リステリアの温度依存性のコオロギに対する殺傷活性上昇にLIPI-1が必要であることを示唆している。
動的造影超音波法を用いた非切開リアルタイムリンパ管検出アルゴリズムの開発

本研究の目標は,光学的に可視化が難しいとされる10 mmより深い位置に存在するリンパ管を非切開・リアルタイムで観察可能な独自の評価手法・解析アルゴリズムを開発し、汎用性が高い既存の超音波診断装置に実装することである。併せて,近赤外蛍光と超音波の両者で機能する造影剤を開発し,浅部から深部までシームレスに可視化する近赤外蛍光・超音波デュアルイメージングの礎を築くことである。研究期間内では,ファントム実験を基に提案法の原理確認,送受信パラメータの最適化を行い,in-vivo(動物実験)での検証まで行う。
反芻家畜の筋肉蛋白質蓄積に及ぼすホルモンおよび飼料蛋白質の影響

本研究は、昨年度に引き続いて、尿へ排泄される3-メチルヒスチジン(3MH)の量から筋肉蛋白質の分解、合成量を測定する方法(3MH法)によって、反芻家畜における筋肉蛋白質の代謝に及ぼす、飼料蛋白質の違いおよびホルモン様の作用を表すサリノマイシンの影響を調べた。得られた結果は、次のとうりである。1.標準的な飼料に、30ppmのサリノマイシンを添加すると、血漿のアミノ酸の中でセリン,ロイシン,チロシン,ヒスチジンの濃度が上昇した。一方、グルタミン酸,グリシン,アラニン,イソロイシンの濃度は低下した。これに対して、血漿中の3MH濃度は、0.52μmolesから0.74μmolesへと著しく上昇した。この結果は、血漿の3MHの濃度の変化から、筋肉蛋白質の分解量の変動を推察できる可能性を示した。2.蛋白質飼料として、ルーメンでの分解性が劣るコーングルテンミールを与えると、筋肉蛋白質の分解速度は1.80%ldであった。分解性の優れている大豆粕に切り換えると分解速度は1.12%に低下した。サリノマイシンを添加すると再び1.58%に分解は高まった。合成速度もほぼ同様の対応を表した。3.これらの結果は、ルーメンでの分解性の優れている蛋白質を反芻家畜に与えた時には、そのアミノ酸は動物に効率よく利用される事を示しているのに対して、一方、ルーメンでの分解性の悪い蛋白質を与えると動物の必要としているアミノ酸が十分供給されないがために、動物のからだの蛋白質を分解、動員して補っている事が明らかになった。これらの現象は、1.で示したように、ある程度は、より簡便な手法である血漿の3MHの濃度の変動からも推測できることもわかった。
モンゴル半乾燥気候の草原における陸面水文過程に関する研究

本研究はモンゴルの半乾燥気候の草原において、陸面過程モデルによる水文過程の算出精度向上に必要な知見を得る事を目的としている。陸面過程モデルMATSIROのオリジナル版およびより詳細な凍土過程を組み込んだ改良版を用いてモンゴルの半乾燥草原にて計算を実施した。観測に基づいた土壌の熱水パラメータを与えたところ、正味放射量と潜熱フラックスの観測値をよく再現でき、土壌水分の再現性が向上した。さらに詳細な凍土過程を組み込んだモデルにより地中熱流量および顕熱フラックスの再現性は大幅に向上した。モンゴル草原のような季節凍土帯では土壌パラメータと凍土過程が熱水収支の再現性に重要であることが分かった。本研究はモンゴルの半乾燥気候の草原において、土壌水分と蒸発散量の観測データと陸面過程モデルの計算結果の比較検証を行い、陸面過程モデルによる水文過程に関わる要素の算出精度向上に必要な知見を得る事を目的としている。今年度は陸面過程モデルMATSIROに凍土過程を組み込んだ改良版のモデルを用いた計算も行った。現地は季節凍土域に属しており、土壌の凍結融解が水文過程の再現性に大きな影響を及ぼすと考えられる。土壌が凍結した際に凍結した氷は液体水より大きな熱伝導率と小さな熱容量をもつので、そこを考慮したMATSIROに凍土過程を組み込んだモデル(Saito, 2008, JGR)による実験を行ったところ、地中熱流量および顕熱フラックスの再現性は大幅に向上した。一方、表層土壌水分の再現性も多少は向上したが、冬季の凍結時にモデルの方が高い値を示す傾向は変わらなかった(Miyazaki et al., 2013)。さらに、モンゴルでは草原と森林がパッチ状に分布する地域があり、草原に隣接した森林における熱・炭素収支の季節変化と年々変動に関する解析を行った(Miyazaki et al., 2014)。森林は草原に比べて冬季のアルベドが低い事や、森林には地下に永久凍土が存在することにより、草原に比べて蒸発散量の年々変動が小さい事などから草原の水文過程の位置づけを明らかにした。本研究の結果も含んだ他研究費により行われた中国とモンゴルの半乾燥気候の草原域における複数の陸面過程モデルの相互比較結果によると、本研究で得られたのと同様に顕熱フラックスは潜熱フラックスに比べて不確実性が大きく、その原因は乾燥域においては潜熱フラックスは蒸発量が降水量により制限を受けるが、顕熱フラックスは自由度がより大きいことによると指摘された。本研究はモンゴルの半乾燥気候の草原において、土壌水分量(SWC)と蒸発散量(ET)の観測データと陸面過程モデルの計算結果の比較検証を行い、陸面過程モデルによる水文過程に関わる要素の算出精度向上に必要な知見を得る事を目的としている。今年度はモンゴル半乾燥気候の草原の観測データを用いて、SWCとETに関する解析を行い、ETとSWCの関係ならびにその年々変動と季節変化の特徴を明らかにした。次に陸面過程モデルMATSIROに1981年から2009年までの現地観測で得られた気象データ(気温、比湿、風速、気圧、降水量、放射量)を入力して計算した。その際、土壌の水理特性パラメータについて、グローバルなデータセットで用いられているパラメータを用いた実験(CTLラン)と現地観測を基にしたパラメータを用いた実験(OBSラン)の2つの実験を行った。モデルによる計算結果と2002年11月から2007年4月までのSWC、地温、正味放射量(Rn)、顕熱フラックス(H)、潜熱フラックス(LE:ETに同じ)の現地観測結果と比較検証を行ったところ、次のような結果が得られた。OBSランの方がCTLランに比べて全ての要素において再現性が向上した。両ランともに地温、RnとLEのモデルによる観測値の再現性は高かった。しかし、SWCについては、再現性が悪く、特に冬季の凍結時については、モデルの方が観測に比べてかなり高い値を示していた。これについては、モデルの性能だけでなく、観測ではSWCについて液体水分量のみ測定可能でモデルには含まれる凍結水分量を計測できないという観測方法の問題とも関連があると考えられる。なお、本研究とは別経費で行った中国の草原でのMATSIROの計算結果と観測値の比較検証を行った研究によると、モデルによる各要素の再現性は中国の草原とモンゴルの草原での同様の傾向がみられた。陸面過程モデルMATSIROのオリジナル版および凍土過程を組み込んだ改良版のモデルを用いた計算をモンゴルの草原(Arvaikheer, Kherlen Bayan Ulaan:KBU)にて行った。

二地点とも季節凍土域に属しており、土壌の凍結融解が水文過程の再現性に大きな影響を及ぼすと考えられる。土壌が凍結した際に凍結した氷は液体水より大きな熱伝導率と小さな熱容量をもつので、そこを考慮したMATSIROに凍土過程を組み込んだモデル(Saito, 2008, JGR)による実験を行ったところ、地中熱流量および顕熱フラックスの再現性は大幅に向上した。一方、表層土壌水分の再現性も多少は向上したが、冬季の凍結時にモデルの方が高い値を示す傾向は変わらなかった(Miyazaki et al., 2013)。土壌水分については、観測値の空間不均一性や凍結時の観測値の問題が関係している可能性が高い。地温の鉛直分布の再現性をKBUにおいて確認したところ、改良版は年最高値について1mより浅いところでは、オリジナル版に比べて再現性が高かったが、深いところにおいてはオリジナル版の方が再現性が高かった。一方、年最低の地温については、オリジナル版、改良版ともに浅い層ではモデルの方が低めの値であったが、深い層では改良版のモデルにより良く再現されていた。改良版による地温の再現性の向上には凍結による熱伝導率と熱容量の違いを考慮したことによると考えられる。地理学概ね、当初計画通りに研究が進捗しており、当初は想定していなかった土壌水の凍結時の熱伝導を改良したスキームの導入により、顕熱フラックスおよび地中熱流量の再現性が上がる事がわかった。モンゴルでよく見られる草原に隣接した森林における熱・炭素収支に関する解析結果を査読付き論文として出版した。さらに、本研究の成果を他研究費による複数の陸面過程モデルの相互比較実験にも生かすことにより、本研究で用いた陸面過程モデル固有の結果による知見に加えて、より一般性のある知見を得ることができた。モンゴルの草原における観測データの解析ならびに陸面過程モデルによる計算環境の整備は終了した。陸面過程モデルによる計算の実施と水文過程に関する観測値との比較検証もおおむね順調に進んでいる。地温の再現性については、熱伝導率に観測値を基にした値を与えることで、観測値を再現できる事が分かった。しかし、凍結時の土壌水分量の再現性について、現状のモデルでの問題点が明らかとなった。モンゴルの草原は季節凍土帯に属しており、陸面過程モデルの精度向上の為には、凍結・融解時の水移動の過程について更なる検討が必要であることを示した。さらに中国の草原における計算を別経費を用いて行った結果とも比較して、両地点での陸面過程モデルによる水文過程再現性についても明らかとなった。本研究で得られた半乾燥気候の草原における陸面水文過程の再現性向上に関する研究成果についての論文の投稿とその受理を目指すとともに、次の研究課題を模索する。また、成果の社会還元に鑑み、ホームページを通じて成果を発信するために、ホームページの作成を行う。今年度の研究で明らかとなった凍結時の土壌水分量の再現性の問題点について整理する。次に算出精度向上の為に、まずは土壌の水理特性パラメータを変化させた場合の感度実験を行い、観測値との比較検証から、適切なパラメータセットについて検討する。パラメータセットの変更だけでは、再現性が向上しない場合、他の陸面過程モデルを参考にして、新たな過程を組み込むことを検討する。
明清期における道教の暝想法(内丹)について

宋代までの内丹における「性功」とは一般的に、欲望を除去して静浄な心境を保つという仏教的精神修養であった。しかし、宋学の影響を内丹も受け、明清に至ると「性功」を「気質の性」が気の偏倚のために偏ってしまわないよう保つこととする例があらわれた。ただし、多くの内丹家は、「理」には言及せず、あくまでも「気」に即する「気質の性」のみを「性功」の対象としていた。内丹思想は純粋な理念としての「理」へと向かう可能性を帯びつつも、「気」の操作体系である以上「気」を越えられないというジレンマを抱えていたのである。このような思想的状況にあって、清の劉一明は、「陰陽交合」を陰気と陽気の交合とはとらえず、「性」と「情」の交合とした。つまり、劉一明は煉気に取って代えて、修性を内丹の主要功法としたのである。内丹はもはや「気」の操作体系ではなくなり、人間の精神のみを対象として操作し、それを修煉するものとなったのである。劉一明が最終的に目指すのは、「天賦の性」(朱子学における「本然の性(理)」にあたる)のみの人間となること、人間の「理」化であった。人間の「理」化とは、具体的には人間が気の影響を受けない純粋な理念としてとらえられることを指す。劉一明は「玄竅」という論理的概念装置を設定し、その力動性によって、気としての人間を理念・思惟としての人間へと位相転換・次元移動するのである。劉一明は、人間の質料的気としての側面をもはや重視せず、人間の本質を純粋な理念・思惟それ自体にあると考えたのである。明清思想史は、ふつう心学から経世致用の学へ、ないし理学から考証学へと転換したと説明されている。しかし、内丹思想の世界においては、人間の精神活動・知的営為を純粋化・抽象化して考える思索・思弁が展開されていたといえるのである。しかもそれは禅や心学のように直観・直覚に帰結するものではなく、いくつかの概念装置を準備しつつ、論理的に方法として追求されるものであった。明清の思想には、従来考えられてきた思想史的展開とは異なる、もう一つの道が存在していたのである。明清内丹諸流派に共通して用いられる功法・概念について、その意味・用法の異同を比較検討すると、そとに反映されている各流派に固有の、または共通の問題意識が浮かび上がってくる。この作業によって諸流派の思想的位置関係が把握され、明清の内丹思想が全体としていかなる方向へ向かおうとするものであうたのかを明らかにしうると考えられる。以上のような研究方針に基づき、平成15年度は、清初まさには成立していたと思われる『張三〓先生全集』の三段逆行理論を主に取り上げ、明清初の他の内丹文献と比較検討した。その結果以下のようなことが明らかになった。他の多くの文献では「煉精化気」「煉気化神」「煉神還虚」(三段逆行)の初期段階とされている「築基」「煉己」という功法が、『張三〓先生全集』においては朱子の心性論をモデルとしつつ「性」の修養(精神的修養)と規定されていた。この「築基」「煉己」は三段逆行(煉気・身体的修養)と同時平行的に進行していき、丹薬完成という内丹の終着点において終結するものとされていた。そこには朱子学的「性」を内丹の主要対象に位置づけようとする意図がみられる。ただし、あくまで人間の内面のみを対象とする内丹理論であるがゆえに、『張三〓先生全集』は朱子学の主要概念である「理」に言及することを自覚的に避けていた。このことは、内丹思想が形而上的「理」を強く意識しつつも、気と密接にかかわる「性」の理論にとどまるという、極限的状況に到達したことを示している。『張三〓先生全集』は、明清内丹思想がより形而上的存対象を志向し展開したことの一つの極点たる事例といえるのである。

人間の「理」化とは、具体的には人間が気の影響を受けない純粋な理念としてとらえられることを指す。劉一明は「玄竅」という論理的概念装置を設定し、その力動性によって、気としての人間を理念・思惟としての人間へと位相転換・次元移動するのである。劉一明は、人間の質料的気としての側面をもはや重視せず、人間の本質を純粋な理念・思惟それ自体にあると考えたのである。明清思想史は、ふつう心学から経世致用の学へ、ないし理学から考証学へと転換したと説明されている。しかし、内丹思想の世界においては、人間の精神活動・知的営為を純粋化・抽象化して考える思索・思弁が展開されていたといえるのである。しかもそれは禅や心学のように直観・直覚に帰結するものではなく、いくつかの概念装置を準備しつつ、論理的に方法として追求されるものであった。明清の思想には、従来考えられてきた思想史的展開とは異なる、もう一つの道が存在していたのである。
モジュール構造を持つ多重相互結合型神経回路網による複合連想モデル

我々は、機能モジュールのモデルとして"隠れユニット"を加えた相互結合型神経回路網を考え、これを多数用いてこれらを互いに連結した多重相互結合型回路網(MMNN)と、従来から我々が提案としている大規模櫛型ニューラルネットCombNET-IIを組み合わせたモデルを提案している。このモデルでは、CombNET-IIを、入力刺激を分類し入力刺激に対応した直交パターンを生成するために用い、MMNNを、その直交パターンとすでに記憶されている上位概念との相互干渉により不完全な入力情報から不足した情報を補い完全な上位概念を連想させるために用いる。今回は、このモデルを手書き文字認識に適用した。今回の実験では、CombNET-II単独では誤認識した場合でも、MMNNと組み合わせることにより正しく認識できることが明らかとなった。本モデルにおいて、文字の特徴量に30%のノイズを加えた場合、CombNET-II単独では37.4%であるにもかかわらず、本モデルによれば89.4%もの認識率が得られ、本モデルの想起能力の高さが示された。さらに、今年度は、本モデルを時空間連想記憶に適用した。ここでは、時間的な順序の連想記憶が形成されると考えられる海馬の自己回帰回路を参考に、機能モジュールに時間的な順序の記憶も可能にすることにより、全体として空間的・時間的な複雑な時空間連想が可能な新しいMMNNを考案した。今回の実験では、互いにモジュールが協調・競合しあい各々記憶したイメージパターンとアルファベット文字の並びに記憶させた順序で連想させることができた。今後、本モデルの各基本モジュールを視覚連合野・聴覚連合野などの連合野とし、連結モジュールを海馬、すなわち、連合野からの情報を連合・連想する記憶回路としてみなすことにより、海馬と大脳皮質の相互関連の解明に適用する高次脳機能モデルとして検討を進めていく予定である。
がん細胞の増殖・遊走のdichotomy（二者選択）を制御する分子機構の解明

細胞は遊走時に増殖せず、増殖時に遊走を停止することが知られており「増殖・遊走ダイコトミー」と呼ばれている。がん細胞も同様であり、抗がん剤に対する抵抗性の原因とされている。アクチン結合分子Girdinは、神経芽細胞やがん細胞の遊走を促進する分子であるが、最近、Girdinはアミノ酸輸送複合体CD98の局在を制御して、mTORC1の活性を抑制すること、さらに細胞分裂時の紡錘体チェックポイントの制御分子であるMad2と複合体を形成することを見出した。本研究の目的は、Girdinの機能解析を基点にして、増殖・遊走ダイコトミーの分子機序の理解を目指すことである。本年度は下記の検証を行った。(1)Girdin/CD98複合体の機能解析と意義:これまでにGirdinはCD98hcの細胞内ドメインに直接結合することを証明している。本年度は上記結合が細胞内アミノ酸の組成に与える影響をアミノ酸アナライザーで検証した。Girdin/CD98の結合により、複数の必須アミノ酸の細胞内濃度の低下とmTORC1活性の低下を誘導することが示された。(2)GirdinとMad2の結合の生化学的解析と意義:現在までにGirdinのC末端ドメインとMad2が結合することを見出している。本年度はMad2が紡錘体チェックポイントの重要な因子であることから、Girdinと細胞周期の関連を調べたが明らかな相違はみられなかった。(3)GirdinとCD98およびMad2の結合のスイッチ機構:GirdinはAkt、MAPキナーゼ、Src、Cdk5、EGF受容体によってリン酸化されることが報告されている。これらのキナーゼの活性化体の過剰発現がGirdinとCD98との結合に与える影響を検証した。その結果、GirdinのN末端がMAPキナーゼでリン酸化を受け、CD98複合体との結合を増強することを生化学的手法で明らかにした。GirdinとCD98複合体の結合の意義については研究実績の概要で記したように複数の結果が得られ、論文として発表した。Mad2との結合については生化学的な直接結合の証明は可能であったが、その細胞生物学的な意義については研究の進捗がやや遅れている。Girdinが増殖・遊走ダイコトミーを制御している可能性について、細胞生物学的手法で検証をすすめるとともに、臨床の病理検体を用いた検証も進める。具体的には食道癌の術前化学療法・放射線療法の前後におけるGirdinの発現レベルを免疫組織染色によって評価することを予定している。これによりがん細胞の遊走を制御するGirdin分子の発現が抗がん剤への抵抗性に関わっている可能性を検証する。
脳卒中片麻痺に対する神経筋電気刺激の効果

脳卒中後に生じる片麻痺に対する治療として、新たな電気刺激療法を開発し、その効果や作用メカニズムを検証する。新たな電気刺激療法とは、これまで表面電極では困難とされてきた手指などの個々の筋肉を選択的に電気刺激ができ、随意的な筋収縮に合わせて刺激可能なシステムである。本研究では、この電気刺激療法を用いて片麻痺上下肢の筋を選択的に刺激することで、片麻痺に対する新しい治療法を確立する。また、作用メカニズムの検証のために近赤外線分光法(fNIRS)や電気生理学的検査(筋電図検査)を行い、脳の可塑性発現の実証ならびにさらに効果的治療の開発を行い、機能回復を促進するリハビリテーション治療の確立を行う。経過としては、平成26年度は「電気刺激療法の効果の確認」と「近赤外分光法や電気生理学的検査」を中心に行った。「電気刺激療法の効果の確認」においては、手指伸展や手背屈、肩屈曲、足背屈などの目的とする運動を確認し、最も筋収縮を誘発する刺激ポイント(モーターポイント)の特定を行い、随意運動と電気刺激を同期させ反復する方法にて効果的に電気刺激治療を行うことができた。「近赤外分光法や電気生理学的検査」においては、電気刺激療法の介入による脳の可塑性発現(可塑性変化)の有無を近赤外線分光法(fNIRS)を用いて明らかにし、また、同時期に電気生理学的検査(筋電図検査)を行い、神経伝導や脊髄前角細胞の興奮性をみることでより生理的な機能回復が得られることを検証した。被験者6例を対象に検証を図ることができ、近々学会発表予定である。経過としては、平成26年度は「電気刺激療法の効果の確認」と「近赤外線分光法(fNIRS)や電気生理学的検査(筋電図検査)」を中心に行った。「電気刺激療法の効果の確認」においては、手指伸展や手背屈、肩屈曲、足背屈などの目的とする運動を確認し、最も筋収縮を誘発する刺激ポイント(モーターポイント)の特定を行い、随意運動と電気刺激を同期させ反復する方法にて効果的に電気刺激療法を行うことができた。「近赤外線分光法や電気生理学的検査」においては、電気刺激療法の介入による脳の可塑性発現(可塑性変化)の有無を近赤外線分光法(fNIRS)を用いて明らかにし、また、同時期に電気生理学的検査(筋電図検査)を行い、神経伝導や脊髄前角細胞の興奮性をみることでより生理学的な機能回復が得られることを検証した。被験者6例を対象に検証を図ることができた。平成27年度は、症例数の蓄積を図り、電気刺激療法の効果をさらに高めるとともに、そのメカニズム解明にも取り組んだ。また国際学会での報告を行った。前述のように当初の計画に沿って実施し、対象となる被験者も選定のうえ目標症例数に達している。本研究では、脳卒中後に生じる片麻痺に対する治療として、新たな電気刺激療法を開発し、その効果や作用メカニズムを検証した。本研究では、この電気刺激療法を用いて片麻痺上下肢の筋を選択的に刺激することで、片麻痺に対する新しい治療法を確立した。また、作用メカニズムの検証のために近赤外線分光法(fNIRS)や電気生理学的検査(筋電図検査)を行い、脳の可塑性発現の実証ならびにさらに効果的治療の開発を行い、機能回復を促進するリハビリテーション治療の確立を行った。経過としては、平成26年度は、電気刺激療法の効果の確認と近赤外分光法や電気生理学的検査の実施を行った。平成27年度は、電気刺激療法の効果の確認と近赤外分光法や電気生理学的検査の実施は引き続き行い、さらに効果的な電気刺激療法のシステムの開発を行った。平成28年度は、さらに効果的な電気刺激療法のシステムの開発についてのデータ取得および結果のまとめ、研究総括、学会発表、国際誌投稿を行った。

得られたデータは、学会で発表し、論文にまとめて投稿した(Matsumoto S, et al. Brain Inj. 30(13-14):1722-1730, 2016)と(Tomioka K, Matsumoto S, et al. J Phys Ther Sci. 29(2):212-215, 2017)。治療効果をフォローしながら片麻痺や筋・末梢神経・脊髄・脳の活動を解析し、有効性を実証することで神経筋電気刺激療法が今後の脳卒中片麻痺患者への新しい治療法の一つとなると考えられた。さらには、医療経済や社会に対しても非常に価値ある研究といえる。脳卒中後に生じる片麻痺に対する治療として、新たな電気刺激療法を開発し、その効果や作用メカニズムを検証する。新たな電気刺激療法とは、これまで表面電極では困難とされてきた手指などの個々の筋肉を選択的に電気刺激ができ、随意的な筋収縮に合わせて刺激可能なシステムである。本研究では、この電気刺激療法を用いて片麻痺上下肢の筋を選択的に刺激することで、片麻痺に対する新しい治療法を確立する。また、作用メカニズムの検証のために近赤外線分光法(fNIRS)や電気生理学的検査(筋電図検査)を行い、脳の可塑性発現の実証ならびにさらに効果的治療の開発を行い、機能回復を促進するリハビリテーション治療の確立を行う。前述のように当初の計画に沿って実施し、対象となる被験者も選定のうえ目標症例数に達している。当初の計画に沿って実施していく。次年度はさらに「効果的な電気刺激療法のシステムの開発」と「データ取得および結果のまとめ、研究総括、学会発表、国際誌投稿」を進めていく方針である。リハビリテーション医学当初の計画に沿って今後も実施していく。次年度は「電気刺激療法の効果の確認」、「近赤外分光法や電気生理学的検査の実施」、「さらに効果的な電気刺激療法のシステムの開発」を進めていく方針である。次年度実施計画にある「さらなる効果的な電気刺激療法のシステムの開発」に対して、必要物品が生じると判断したため。卒中片麻痺患者自身が自ら取り付けが可能で、自動運動にしたがって訓練が行える電気刺激装置を開発する。ポータブル式電気刺激NM-F1が必要である。
開境界条件下の可解格子模型と表面臨界現象

本年度は課題の内容のほかに、興味ある発見があり、それらの研究を主におこなった。以下ではその内容、成果について記す。列転送行列の固有値問題は、静的な統計力学におけるもっとも重要な問題といえる。ところが、可解といわれる格子模型においても、この問題は現在まで十分に、解析されてこなかった。実際、近年発展した量子群の表現論をもちいて可解性を保証するヤング-バクスター方程式の三角関数解は系統的に構成しうるが、それは、1サイトの統計重率をあたえるのみであり多サイトからなる列転送行列の固有値問題は、それとは次元の異なる問題であるといえる。報告者は、国場敦夫氏との共同研究等によってヤング-バクスター方程式をみたす頂点模型の固有値問題に対して解析をおこなった。Reshetikhinらによって提唱された解析的ベ-テ仮説を拡張することにより基本表現にたいする頂点模型の列転送行列の固有値にたいする具体形を得、それらが、ベ-テ仮説方程式下で特異性をもたないことを証明した。またヤング図形のヤンギアン類似という概念を導入することにより結果を解釈した。これらの図形はヤンギアン代数のあらわな基底となっていると期待される。また、報告者らによって予想された列転送行列間の関数方程式とくみあわせることにより、基本表現にかぎらず多くのテンサー表現に対する結果を得ることに成功した。これらの結果は周期的境界条件下でのものであり、当年度の課題にあるようにさらに、開境界条件下での列転送行列の固有値問題へ拡張するのが今後の課題である。