hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞死抑制活性強化蛋白質による虚血性心疾患及び薬剤性心筋障害の治療

TUNEL assayでは、ホルマリン固定後、パラフィン切片を作製し、その後TUNEL染色を行った。蛋白質投与群では、心筋組織においてTUNEL陽性核の数が6±1/100mm^2であり、Vehicle群(15±1/100mm^2)に対して有意(p<0.01)に減少した。さらに、これら心臓サンプルのタンパク抽出物において、アポトーシス関連蛋白質(Bax, Bcl-xL, VDAC, Caspase3 active form)の変化をウエスタンブロット法により調べた。その結果、アポトーシス誘導蛋白質として知られているBaxは、虚血無し正常灌流では発現が少なく、虚血35分のみで発現が増加することが分かった。Bax蛋白質が増加するモデルを用いて、心虚血35分再灌流120分モデルにおいて、虚血開始1分後に、細胞死抑制活性強化蛋白質を心筋投与を行ったサンプルを用いた結果、蛋白質投与群のBax,Bcl-xL,VDACの発現レベルはVehicle群と比較したところ、発現量に変化は見られなかった。一方、アポトーシス誘導蛋白質の一つであるCaspase3 active formの出現を調べたところ、正常灌流時では現れないが、虚血35分ではっきりと出現し、さらに虚血35分再灌流120分において、その発現が増加した。この同条件下において、虚血開始1分後に蛋白質投与群においてCaspase3 active formの発現をVehicle群と比較したところ、Caspase3 active formの減少が有意に見られた。これらの結果から、細胞死抑制活性強化蛋白質による心筋細胞死抑制のメカニズムは、虚血再灌流によるミトコンドリア経路のアポトーシスを抑制し、心筋細胞保護効果が示された。昨年度までに、心筋梗塞モデルにおいて、心拍動停止直後に細胞死導入法を可能にした細胞死抑制強化蛋白質を心筋内投与することによって、心筋梗塞層の軽減が見られ、さらに心機能の改善傾向が見られたことを報告した。(Arakawa, M, et. al. Life Sci. 2007)今年度は、これらの結果を踏まえて、(1)心筋細胞死抑制効果の機能解析(2)薬剤性心筋障害モデルに対する効果、(3)血管新生への影響について調べた。(1)について、心虚血の際に惹起されるストレスとして、活性酸素による障害が考えられ、ラット心筋細胞H9c2株を用いた培養条件下において、過酸化水素の添加における細胞生存率を調べた。過酸化水素(200nM)において細胞死抑制強化蛋白質(0,0.3,3,30nM)の同時添加において12時間後の細胞死をヘキスト33242とpropidium iodide(PI)で染色し細胞生存率を調べたところ40%の細胞生存率を示したが、細胞死抑制蛋白質(PTD-FNK)を同時添加した場合、72%の細胞生存率に上昇した。このことから、過酸化水素による酸化ストレスによる細胞死を抑制することがわかった。さらに過酸化水素によるアポトーシスを抑制していることが示された。次に、(2)について薬剤性心筋障害モデルとして、アンスラサイクリン系抗がん剤のドキソルビシン(0,0.5,5,50nM)とPTD-FNK(0,0.5,5,50nM)の同時投与24h後において、ドキソルビシン(0.5および5nM)の惹起する細胞死を20%抑制することが示された。現在この細胞死抑制効果の機能解析を行っている。
戦後社会学理論の言語観の解明ー国民社会化からその終焉までの社会史的背景に照らして

世界社会時代に相応しい新しい社会学的言語観を確立すべく、研究代表者の従前の成果を発展継承させつつ、主に文献精査により、研究期間の前半ではアルフレート・シュッツやタルコット・パーソンズなど戦中戦後期の社会学者、後半ではピエール・ブルデュー、ユルゲン・ハーバマス、ニクラス・ルーマンなどポスト戦後期の社会学者について、その言語観と社会的背景を明らかにする。必要に応じて海外アーカイブ等で資料収集も行う。
直列連結式温度成層型蓄熱システムの蓄熱量予測と蓄熱運転制御に関する研究

本研究は、直列連結式の温度成層型蓄熱システムの最適運転制御を目的として、任意入力変動条件下における蓄熱槽の槽内混合特性を把握し、実際の運転状況をシミュレート可能な槽内混合モデルを検討するための実験を行うと共に、蓄熱システム全体の運転シミュレーションを行うことにより、蓄熱システムの最適設計・運転制御に必要な蓄熱量の予測を可能としたものである。初年度には、蓄熱実験槽の内部を複数槽に分割して直列に連結した実験用蓄熱槽を構築し、種々の入力流量・入力温度条件を組み合わせた条件下で実験を行うことにより、一定流量・温度条件における基本的な槽内混合特性を検討し、槽内混合モデルを作成すると共に、流入口・連通口・取水口のそれぞれのモデルを作成し、モデルの予測精度の検証を行った。次年度には、蓄熱槽に流入する温度と流量を任意に変化させることができる制御システムを構築して、任意の変動入力条件に対応できるモデルの開発を行い、実システムの実測結果によるモデルの検証を行うと共に、実際の運転状況における蓄熱量の推移の予測精度の検証を行った。最終年度には、任意変動入力に対応する槽内混合モデルの再検討のために、入力が中断された後に再開されるような変動入力条件下における実験を実施し、また、二次側空調機への送水温度に関して重要な取水口付近の流れの状態を流体数値シミュレーションにより詳細に検討することにより、実際の運転状況に即した条件下で精度の高い槽内蓄熱量の予測を可能とするための研究を行った。本研究は、高い蓄熱効率が期待できる直列連結式の温度成層型蓄熱システムの最適設計および最適蓄熱運転を目標として、流入口・連通口などの蓄熱特性への影響の把握、槽内温度分布の推移を予測するためのモデルの構築、各種条件下での蓄熱量予測手法の開発を可能とするものである。これまでの研究成果として、温度成層型蓄熱システムの槽内混合特性については、単独槽による一定流量・一定温度入力のモデル化が完成している。また、単独槽の変動入力条件に対応したモデルの開発を現在行っており、直列に連結することによる第2槽以降の変動温度入力についても対応できるモデルである。初年度に当たる本年度は、複数槽を直列に連結した実験用温度成層型蓄熱槽を構築し、一定流量・温度条件における基本的な槽内混合特性を解明するために以下の研究を実施する。1.蓄熱実験槽の内部を複数槽に分割して、それらの槽を連通口により直列に連結した実験用蓄熱槽を構築し、流量計と制御バルブからなる流量調節装置により、さまざまな一定流量での実験が可能な実験装置を製作した。2.作成した実験装置により、種々の入力流量・入力温度条件を組み合わせた実験条件下における槽内温度分布の推移を計測することにより基本的な槽内混合特性を解明するとともに、流入口および連通口・取水口の槽内混合特性に対する影響を把握するために、数種類の流入口および連通口・取水口を設置した実験を行った。3.一定流量・温度条件における実験結果を基に、連結された個々の槽における時々刻々の槽内温度分布の推移予測を可能とするために、槽内混合モデルを作成するとともに、流入口・連通口・取水口のそれぞれのモデルを作成し、モデルの予測精度の検証を行った。これまでの研究成果として、単独槽による一定流量・定温度入力を基本として、変動入力条件に拡張したモデルの開発を行い、直列に連結することによる第2槽以降の変動温度入力についても対応できようになっている。初年度の昨年度には、直列に連結した実験用蓄熱槽を構築し、一定流量・温度条件における基本的な槽内混合特性を実験的に検討し、モデルの予測制度の検証を行った。

それを踏まえて、本年度は、任意の変動入力条件に対応できるモデルの開発、実システムの実測結果でのモデルの検証、実際の運転状況における蓄熱量の推移の予測精度の検証に関する以下の研究を実施した。1.蓄熱槽に流入する温度と流量を任意に変化させるための制御システムを構築して、様々な変動入力条件下における実験を実施し、冷接点装置を用いた精度の高い槽内温度の計測を行うことにより、変動入力条件における槽内混合特性を検討した。2.実験結果の分析を踏まえて任意変動入力対応モデルの再検討を行い、実システムにおける種々の条件下での槽内温度分布が予測できる槽内混合モデルを作成し、モデルの予測精度の検証を行った。3.現在稼動中の実システムの実測を夏期の冷房負荷が最大となる時期に行い、模型実験槽における混合特性と実規模蓄熱槽における混合特性の違いを検討するとともに、実大規模に槽内混合モデルを適用した場合の問題点を検討した。本研究は、直列連結式の温度成層型蓄熱システムの最適運転制御を目的として、任意人力変動条件下における蓄熱槽の槽内混合特性を把握し、実際の運転状況をシミュレート可能な槽内混合モデルを検討するための実験を行うと共に、蓄熱システム全体の運転シミュレーションを行うことにより、蓄熱システムの最適設計・運転制御に必要な蓄熱量の予測を可能としたものである。昨年度までに、直列に連結した実験用蓄熱槽を構築して、一定流量・温度条件における基本的な槽内混合特性を実験的に検討し、モデルの予測制度の検証を行うと共に、任意の変動入力条件に対応できるモデルの開発、実システムの実測結果でのモデルの検証、実際の運転状況における蓄熱量の推移の予測精度の検証を行ってきた。本年度は、任意変動入力に対応する槽内混合モデルの再検討のために、実験・実測に加えて流体数値シミュレーションによる詳細な槽内混合特性の把握を行い、実際の運転状況に即した条件下で槽内蓄熱量の予測を可能とするための以下の研究を行った。1.入力条件を任意に変化させることができる制御システムを利用して、入力が中断された後に再開されるような変動入力条件下における実験を実施し、変動入力条件下の槽内混合特性を把握した。2.詳細な槽内の混合機構を分析するために、二次側空調機への送水温度に関して重要な取水口付近の流れの状態を流体数値シミュレーションにより詳細に検討した。3.実験と流体数値シミュレーションの結果の分析を踏まえてモデルの再検討を行い、より予測精度の高い槽内温度分布および蓄熱量の時々刻々の予測を可能とした。4.太陽熱暖房システムの運転状況を仮定した蓄熱運転シミュレーションを行うことにより、蓄熱槽容量と槽内蓄熱量の関係の検討を行い、任意変動入力に相応した槽内混合モデルの応用的な適応可能性の検討を行った。5.研究成果を取りまとめた。
ニューロフィードバック制御型の神経結合動態計測による認知過誤リスク推定の研究

加齢により認知機能の予備能力(CR)が減少すると普段は明確な支障が無くても強い認知負荷が加わると急に認知過誤が発生して適切な対応ができず、予期せぬ事故や問題を引き起こしうる。本研究では高齢者に対する神経リハビリを最適化するために、神経回路の可塑的変化を非侵襲脳機能計測と行動データに基づいて定量化する手法を開発する。運動・認知機能の個人差が大きい高齢者のCRを推定する方法として神経フィードバック制御型の神経結合動態計測法を開発する。加速度計を使った日常動作記録や神経心理検査との相関を機械学習(AI分析)により明らかにし、指標の連続的拡張性を確保する。
水道原水中環境ホルモンの高度処理

有機性副産物のリサイクルは、注目されている。有機性副産物由来炭素材料は、環境ホルモン用吸着剤として用いることが可能であった。有機性副産物である綿実ハルブランを窒素雰囲気下837Kで炭化後、さらに1123Kで水蒸気賦活した炭素材料を製造した。その比表面積は、市販の活性炭とほぼ同程度になった。炭化および賦活条件に依存した。炭素材料への4-ノニルフェノールの吸着等温線を測定した。そ毒の結果、平衡濃度20μg/L以上において賦活時間の長い炭素材料ほど、4-ノニルフェノールの吸着量は増大したが、平衡濃度1μg/L付近では、平均細孔直径の小さい活性炭において高吸着量を示した。さらに多孔性炭素材料は、空気雰囲気下炭化され製造された。低濃度における4-ノニルフェノールは、製造した炭素材料により高効率で除去することが可能であり、その吸着量は、炭素材料の細孔サイズに依存することが明らかになった。したがって、4-ノニルフェノールは炭素材料により容易に除去できることが示唆された。次に,4-ノニルフェノールおよびビスフェノールAのシクロデキストリン(CD)溶液中における溶解度について検討した。4-ノニルフェノールおよびビスフェノールAのCD水溶液中における濃度は,CD濃度の増大に伴い,比例して高値を示した。4-ノニルフェノールのCD水溶液中における溶解度は,CDの内空半径およびヒドロキシプロピル基の置換度に依存した。さらに4-ノニルフェノール-CD包接化合物およびビスフェノールA-CD包接化合物は,オゾン処理により容易に分解され,さらに活性炭へも吸着されることが明らかになった。包接化合物は,オゾン分解により弱酸性の極性有機化合物へと分解されることが判った。したがって,CDの浄水工程への適用は,4-ノニルフェノールやビスフェノールAなどの内分泌撹乱化学物質除去効率の増強に使用できることが示唆された。近年,ビスフェノールAが環境水や食品から検出され,微量で内分泌撹乱作用を示すため,水環境や生態系への影響が懸念されている。したがって,高度水処理工程における環境ホルモン除去能を評価することは重要である。今回,表面改質炭素材料による低濃度ビスフェノールAの除去性能,さらに,綿繊維から炭素材料を製造し,そのノニルフェノール除去性能についても検討した。ビスフェノールAの未処理炭素材料および還元処理炭素材料への吸着量は,酸化処理炭素材料への吸着量に比べ高値を示した。さらに,極低濃度領域(100ppb以下)における還元処理炭素材料へのビスフェノールAの吸着量は,未処理炭素材料への吸着量に比べ若干増大した。したがって,極低濃度領域におけるビスフェノールAに対する炭素材料の吸着性能は,表面疎水性の強さに依存することが判った。一方,使用済み繊維のうち145万トンが毎年,埋立処理されているのが現状である。したがって,繊維のリサイクルという視点からも繊維由来炭素材料を開発する必要がある。綿繊維を900°C,60分間空気賦活した場合,炭素材料の比表面積および細孔容積は,窒素雰囲気下600°Cで60分間炭化した炭素材料の値に比べて高値を示した。また,空気賦活炭素材料によるノニルフェノールの除去量を測定した結果,空気賦活炭素材料によるノニルフェノールの除去量は,綿由来水蒸気賦活炭素材料とほぼ同程度となり,環境ホルモン除去に有効である。本研究の結果より,環境ホルモン除去特性は吸着剤表面の疎水性の強さに依存することより,綿繊維由来環境ホルモン除去用炭素材料を含む環境ホルモンの除去用炭素材料としては,還元処理炭素材料が有効であることが明らかになった。環境ホルモンであるノニル

フェノールは、それぞれ非イオン界面活性剤原料およびプラスチック原料として使用され,河川や土壌を汚染している。一方、ビスフェノールAは樹脂製造の中間生成物や缶のコーティング剤として大量に生産・使用されている。環境ホルモンは土壌に浸潤し、さらにその一部は地下水を汚染しているが、土壌や地下水の汚染状態の詳細調査や浄化対策は、ほとんど進んでいない。土壌中の環境ホルモンは水に対する溶解度が低いため、除去することが困難であるが、高水溶性シクロデキシストリンであるヒドロキシプロピルCD(HP-CD)により除去できる。今回、ビスフェノールA-HP-CD複合体またはノニルフェノール-HP-CD複合体の高度処理による除去について評価・検討した。内空半径の異なるHP-CD-ノニルフェノール複合体の炭素材料による除去量は、内空半径の大きいHP-CDにおいて最も高値を示した。ノニルフェノールのHP-CD水溶液への溶解度はβ-CDにおいて最も大きくなった。一方、置換度の異なるHP-CD-ノニルフェノール複合体の炭素材料による除去量は、置換度が高いHP-CDにおいて高値を示した。ノニルフェノールのHP-CD水溶液への溶解度は、置換度の小さいHP-CDにおいて最も増大が認められた。以上の結果より、高濃度ノニルフェノール汚染土壌を処理するためには、HP-β-CDのうち置換度が小さいCDほど至適であることが示唆された。一方、ビスフェノールAの場合、溶解度はHP-α-CD<HP-γ-CD<HP-β-CDの順で増大した。また、複合体の炭素材料への吸着量はHP-α-CD, HP-γ-CD, HP-β-CDともにほぼ同値となった。また,温度による差は、ほとんど認められなかった。一方,置換度の異なるHP-β-CDの場合,吸着量は置換度0.6のCDにおいて最も高値を示した。ビスフェノールAの吸着量は内孔半径に依存せず,HP-CD溶液の初濃度に依存していることが判った。したがって,ビスフェノールA-HP-CD複合体の炭素材料による除去には、置換度0.6のHP-β-CDが最適であることが示唆された。
C型肝炎ウイルスプロテアーゼ阻害剤の開発

(1)NS3発現バキュロウイルスの作成国立感染症研究所・鈴木哲朗博士から供与されたpUC3241からNS3遺伝子をPCRで増幅し、遺伝子断片をバキュロウイルスでのタンパク発現ベクターpACGHLT-A(BD Biosciences Pharmingen社)のSpel-NdeI siteにクローニングした(pACGHLT-Aはクローニングした遺伝子をGST融合タンパクとして発現する)。Bac-To-Bacバキュロウイルス発現システム(インビトジェン)を用いて昆虫細胞Sf9からウイルス液を調整した。(2)組換えNS3タンパクの産生と精製組換えタンパク発現のためにSf9細胞にGST-NS3を発現するウイルス液を感染させ、4日後にSf9細胞を回収。Lysis bufferにて細胞を可溶化し、遠心分離後の上清を回収した。GST-NS3タンパクを含むLysateにGlutathione Sepharose Beadsを加えて、4°Cにて3時間インキュベート。ビーズをLysis bufferにて洗浄後、Glutathione溶液にてGST-NS3タンパクを溶出した。溶出した組換えGST-NS3の一部を10%SDS-PAGE後、クマシー染色をおこなった。SDS-PAGE上、溶出されたタンパクの分子量は約43kDaで、融合タンパクの予想される分子量とほぼ一致した。またWestern blotにて、このバンドはNS3に対する抗体に特異的に反応することからGST-NS3であることが確認された。(1)NS3発現バキュロウイルスの作成国立感染症研究所・鈴木哲朗博士から供与されたpUC3241(19)からNS3遺伝子をPCRで増幅し、遺伝子断片をバキュロウイルスでのタンパク発現ベクターpACGHLT-A(BD Biosciences Pharmingen社)にクローニングした。(2)NS3組変えタンパクの発現Sf9細胞にGST-NS3を発現ウイルスを感染させ、4日後にSf9細胞を回収。GST-NS3タンパクを含むLysateにGlutahione Sepharose Beadsを加えて、4°Cにて3時間インキュベート。ビーズをLysis bufferにて洗浄後、Glutahione溶液にてGST-NS3タンパクを溶出した。現在、精製タンパクを大量調整し、精製組換えタンパクのProtease活性をすでに基質として報告されている合成peptideを用いて測定している。C型肝炎ウイルス(HCV)は長い年月をかけて肝臓をむしばみ、慢性肝炎から肝硬変、ひいては肝不全、肝癌をひき起こす。世界人口の約3%がHCVに感染していることが考えられている。本邦でもHCV感染症に対してインターフェロンとリバビリンの併用療法が保険適用となったが、ウイルス駆除率は決して充分ではなく、さらなる治療法開発が急務である。HCVの遺伝子NS3にコードされるプロテアーゼをターゲットとした治療薬開発が試みられてきたが、未だ特異的阻害剤はない。HCVタンパクのProcessingの解析からNS3は少なくともD/E-X-X-X-X-C/T-A/S(D, E, C, T, A, Sはアミノ酸1文字表記、Xは従来の方法でアミノ酸の特異性がみいだされていない)のC/TとA/Sの間を切断することが知られているが、NS3がユニークな立体構造をとることが阻害剤開発を困難にしている。化学合成されたランダムペプチドライブラリーを用いリン酸化酵素の基質のリン酸化モチーフを解析し、阻害剤を設計する試みが行われているが、最近この方法をプロテアーゼの基質特異性決定に応用した例が報告された。

本研究では生化学の分野において強力な解析手法となったペプチドライブラリーを肝炎ウイルスプロテアーゼの基質特異性の解析に応用し、阻害剤を開発することを目的とする。我々は既に、HDVのNS3領域をGlutathione S Transferase(GST)に融合したGST-NS3発現ウイルスを昆虫細胞に感染させ、組換えタンパクを発現・精製した。この蛋白を大量調整を試みているが、組み換え蛋白のGlutathione-beadsからの溶出効率が低く、純度の高い精製蛋白の調整に時間を費やし、当初の予定から遅れが出ている。既に基質として知られている合成ペプチドを用いた活性測定を引き続き行なう。C型肝炎ウイルス(HCV)は長い年月をかけて肝臓をむしばみ、慢性肝炎から肝硬変、ひいては肝不全、肝癌をひき起こす。本邦でもHCV感染症に対してインターフェロンとリバビリン併用療法が保険適用となったが、ウイルス駆除率は充分ではなく、さらなる治療法開発が急務である。HCVの遺伝子NS3にコードされるプロテアーゼをターゲットとした治療薬開発が試みられてきたが、未だ特異的阻害剤はない。HCVタンパクのProcessingの解析からNS3は少なくともD/E-X-X-X-X-C/T-A/S(D, E, C, T, A, Sはアミノ酸1文字表記、Xは従来の方法でアミノ酸の特異性がみいだされていない)のC/TとA/Sの間を切断することが知られているが、NS3がユニークな立体構造をとることが阻害剤開発を困難にしている。化学合成されたランダムペプチドライブラリーを用いリン酸化酵素の基質のリン酸化モチーフを解析し、阻害剤を設計する試みが行われているが、最近この方法をプロテアーゼの基質特異性決定に応用した例が報告された。本研究では生化学の分野において強力な解析手法となったペプチドライブラリーを肝炎ウイルスプロテアーゼの基質特異性の解析に応用し、阻害剤を開発することを目的とした。我々は、HCVのNS3領域をGSTに融合したGST-NS3発現ウイルスを作成した。このウイルスを昆虫細胞に感染させ、NS3組換えタンパクを発現し、small scaleにて精製した。GST-NS3融合蛋白は、ゲル電気泳動上分子量約43kDaで、抗NS3抗体に反応した。Glutathioneで溶出することで組換え蛋白の大量調整を試みたが、beadsからの溶出効率が低く、大量精製が困難であった。基質として知られている合成ペプチドを用いた活性測定後、ペプチドライブラリーを用いた配列決定を試みた。
仮想現実環境で生起する運動知覚錯誤

本研究課題では、これまで余り議論されてこなかった<知覚する側の動き=眼球運動>が<視認された対象物の動きの知覚=運動知覚>の修飾に大きな役割を果たしている事を実験的に検討することを目的としている.感覚機能が十分に機能し得る条件が失われた時,例えば感覚器としての機能の閾値を越える刺激入力があった時,あるいは他のモダリティーからの外乱入力があった時に感覚の錯誤あるいは,異常が生ずることがあるので以下のような研究を行った.●これまでの視覚行動学的研究の歴史の中では、特に実験デバイスの制約によって、1)頭部を非動化して視覚刺激を呈示することが多く、2)実験パラメータによって自由に制御できる運動視覚刺激の作成が困難であるという理由により現在も研究が継続されている。本研究は、そのような制限条件を解除することで、より実体に近い実験データを取得した●自由に頭部を運動させ、その時に頭部運動を補償するような眼球運動が生じた時に、その眼球運動が(動く視対象)の運動をどのように修飾するかという点について、精密な頭部運動、ならびに眼球運動の計測を行い、被験者の運動印象の知覚との関連性を検証することを検討した.●また,既存のグラフィックデイスプレーによって様々な運動方向と速度をもつ運動刺激をプログラムし,2)グラフィックデイスプレーからの映像出力を、頭部搭載型の刺激提示装置に導出し、被験者の頭部が運動しても、運動刺激自体は被験者の挙動に同期するような事態を設定し,頭部運動が動的な視感覚に影響を及ぼすことを総括的にまとめることも行った.本研究ではこれまで余り議論されてこなかった〈知覚する側の動き=眼球運動〉が〈視認された対象物の動きの知覚=運動知覚〉の修飾に大きな役割を果たしている事を実験的に検討することを目的としている.これまでの視覚行動学的研究の歴史の中では、特に実験デバイスの制約によって、1)頭部を非動化して視覚刺激を呈示することが多く、2)実験パラメータによって自由に制御できる運動視覚刺激の作成が困難であるという理由により現在も研究が継続されている。本研究は、そのよな制限条件を解除することで、より実体に近い実験データを産出しようとするものである.本研究課題では、以上のような研究結果を踏まえた上で、(1)頭部の非動化を解除し、自由に頭部を運動させ、その時に頭部運動を補償するような眼球運動が生じた時に、対象物の運動がどのように修飾されるかという点について、精密な頭部運動、ならびに眼球運動の計測を行い、被験者の運動印象の知覚との関連性を検証することを研究計画とした。本年は,1)既存のグラフィックディスプレーに様々な運動方向と速度をもつ運動刺激をプログラムし,2)映像出力を、頭部搭載型の刺激提示装置を介して表示し、被験者の頭部が運動しても運動刺激自体は被験者の挙動に同期するような事態を設定した。検討の結果,能動的,受動的に係わらず頭部運動によって引き起こされた反射的VORが動的視覚刺激の運動方向と動機した時と非同期の時には運動感覚に明確な違いがあることがわかった.このことは頭部搭載型のデバイスを用いる仮想現実研究のデバイスにおいて,CPUが高速で円滑な運動映像を呈示すればするほど,被験者の頭部・身体運動が起きた時の運動錯誤は大きくなり,結果的に乗り物酔いに類似した症状をより多く起こさせることが予想されるということがわかった。本研究ではこれまで余り議論されてこなかった<知覚する側の動き=眼球運動>が<視認された対象物の動きの知覚=運動知覚>の修飾に大きな役割を果たしている事を実験的に検討することを目的としている。感覚機能が十分に機能し得る条件が失われた時、例えば感覚器としての機能の閾値を越える刺激入力があった時、あるいは他のモダリティーからの外乱入力があった時に感覚の錯誤あるいは、異常が生ずることも事実である。これまでの視覚行動学的研究の歴史の中では、特に実験デバイスの制約によって、1)頭部を非動化して視覚刺激を呈示することが多く、2)実験パラメータによって自由に制御できる運動視覚刺激の作成が困難であるという理由により現在も研究が継続されている。本研究は、そのよな制限条件を解除することで、より実体に近い実験データを産出しようとするものである。本研究課題では、以上のような研究結果を踏まえた上で、(1)頭部の非動化を解除し、自由に頭部を運動させ、その時に頭部運動を補償するような眼球運動が生じた時に、その眼球運動が(動く視対象)の運動をどのように修飾するかという点について、精密な頭部運動、ならびに眼球運動の計測を行い、被験者の運動印象の知覚との関連性を検証することを研究計画とした。本年は,1)既存のグラフィックデイスプレーによって様々な運動方向と速度をもつ運動刺激をプログラムし、2)グラフィックデイスプレーからの映像出力を、頭部搭載型の刺激提示装置に導出し、被験者の頭部が運動しても、運動刺激自体は被験者の挙動に同期するような事態を設定した。検討の結果、能動的、受動的に係わらず頭部運動によって引き起こされた反射的VORが動的視覚刺激の運動方向と動機した時と非同期の時には運動感覚に明確な違いがあることがわかった。このことは頭部搭載型のデバイスを用いる仮想現実研究のデバイスにおいて、CPUが高速で円滑な運動映像を呈示すればするほど被験者の頭部・身体運動が起きた時の運動錯誤は大きくなり、結果的に乗り物酔いに類似した症状をより多く起こさせることが予想されるということがわかった。

本研究課題では、これまで余り議論されてこなかった<知覚する側の動き=眼球運動>が<視認された対象物の動きの知覚=運動知覚>の修飾に大きな役割を果たしている事を実験的に検討することを目的としている.感覚機能が十分に機能し得る条件が失われた時,例えば感覚器としての機能の閾値を越える刺激入力があった時,あるいは他のモダリティーからの外乱入力があった時に感覚の錯誤あるいは,異常が生ずることがあるので以下のような研究を行った.●これまでの視覚行動学的研究の歴史の中では、特に実験デバイスの制約によって、1)頭部を非動化して視覚刺激を呈示することが多く、2)実験パラメータによって自由に制御できる運動視覚刺激の作成が困難であるという理由により現在も研究が継続されている。本研究は、そのような制限条件を解除することで、より実体に近い実験データを取得した●自由に頭部を運動させ、その時に頭部運動を補償するような眼球運動が生じた時に、その眼球運動が(動く視対象)の運動をどのように修飾するかという点について、精密な頭部運動、ならびに眼球運動の計測を行い、被験者の運動印象の知覚との関連性を検証することを検討した.●また,既存のグラフィックデイスプレーによって様々な運動方向と速度をもつ運動刺激をプログラムし,2)グラフィックデイスプレーからの映像出力を、頭部搭載型の刺激提示装置に導出し、被験者の頭部が運動しても、運動刺激自体は被験者の挙動に同期するような事態を設定し,頭部運動が動的な視感覚に影響を及ぼすことを総括的にまとめることも行った.
97年7月出水市針原川で発生した土石流の流動シミュレーションに関する研究

1997年7月10日,鹿児島県出水市針原川において土石硫が発生し,死者21名を出す災害となった.この土石硫は,勾配26°の斜面で崩壊が発生した後,土石流化し,平均勾配6.8°の区間を流下し,勾配3.7°2.4°の区間で氾濫・堆積したものである.本研究の目的は,この土石流の流動シミュレーション手法のための基本的事項を明らかにすることである.得られた結果は以下の通りである.(1)針原川において発生した土石流の流動・堆積過程を明らかにするため,勾配の急減した水路において,上流側の土石流流下水路の勾配をθ_u=4°,6°とし,下流側の土石流堆積水路の勾配をθ_d=2°として水路実験を行った.河床材料として粒径d=0.84mmの粗砂とd=0.17mmの細砂を用いた.粗砂の場合,勾配急激点において多量に土砂が堆積し,時間の経過とともに上流,下流に堆砂が進行していく.一方,細砂の場合,勾配急激点で堆積するのではなく,それより下流側で最も多く堆積し,堆砂は上流側にあまり進行しない.(2)上述の(1)について数値計算を行い,実験結果と比較した.すなわち,運動方程式,全相連続式,固相連続式をマコーマック法を用いて差分化し,流量,水深,河床高を連立して計算した.境界条件は上流端で一定な流量と等硫水深を,流砂量として平衡硫砂量を与えた.下流端の量はBox差分を用いて計算した.初期条件としては,水深も流量も0とした.得られた計算結果は上述の実験結果(1)を良好に説明するものであった.以上の結果は,針原川において発生した土石流の流動シミュレーション手法のための基礎をなすものである.1997年7月10日,鹿児島県出水市針原川において土石硫が発生し,死者21名を出す災害となった.この土石硫は,勾配26°の斜面で崩壊が発生した後,土石流化し,平均勾配6.8°の区間を流下し,勾配3.7°2.4°の区間で氾濫・堆積したものである.本研究の目的は,この土石流の流動シミュレーション手法のための基本的事項を明らかにすることである.得られた結果は以下の通りである.(1)針原川において発生した土石流の流動・堆積過程を明らかにするため,勾配の急減した水路において,上流側の土石流流下水路の勾配をθ_u=4°,6°とし,下流側の土石流堆積水路の勾配をθ_d=2°として水路実験を行った.河床材料として粒径d=0.84mmの粗砂とd=0.17mmの細砂を用いた.粗砂の場合,勾配急激点において多量に土砂が堆積し,時間の経過とともに上流,下流に堆砂が進行していく.一方,細砂の場合,勾配急激点で堆積するのではなく,それより下流側で最も多く堆積し,堆砂は上流側にあまり進行しない.(2)上述の(1)について数値計算を行い,実験結果と比較した.すなわち,運動方程式,全相連続式,固相連続式をマコーマック法を用いて差分化し,流量,水深,河床高を連立して計算した.境界条件は上流端で一定な流量と等硫水深を,流砂量として平衡硫砂量を与えた.下流端の量はBox差分を用いて計算した.初期条件としては,水深も流量も0とした.得られた計算結果は上述の実験結果(1)を良好に説明するものであった.以上の結果は,針原川において発生した土石流の流動シミュレーション手法のための基礎をなすものである.1997年7月10日鹿児島県出水市針原川において土石流が発生し,死者21名を出す災害となった.その直後の調査によると,災害の直接的な原因は,針原川河口から約1.5km上流の右岸山腹斜面における崩壊であるということ,また,氾濫堆積土砂は広範な粒度分布を示し,微細土砂が約30%も含有されていることが判明した.本研究の目的は,この土石流災害について,微細土砂を多量に含有し,広範な粒度分布を持つ土石流の流動シミュレーション手法を明らかにすることである.得られた結果は以下の通りである.(1)実際現象の土石流の流速係数について,現地観測データを収集し,パラメータとして粒径や土砂濃度を含まない形式で流速係数を整理・調査した.収集された土石流観測データは,桜島,御岳,雲仙の土石流である.その結果,流動深hや径深Rが大きくなると流速係数は減少する傾向にある.観測地により流速係数に差異が見られるが,これは濃度や構成材料など土石流の特性の差に起因した結果であると考えられる.また,流量が大きくなると流速係数は減少する傾向があることが分かった.(2)全長12m,幅12.5cmの可変勾配水路において,河床材料として粒径d=0.17mmの均一な微細砂と粗砂との2粒径混合砂を用いて,土石流を発生させる実験を行った.河床勾配は4度18度の範囲とした.下流端においては流れを採取し,流砂量や流量を求めた.その結果,約8゚以上の水路勾配において、泥水を構成する微細砂の粒径が小さくなるほど,清水の場合より多くの砂礫を輸送することができることが分かった.

1997年7月10日,鹿児島県出水市針原川において土石流が発生し,死者21名を出す災害となった.この土石流は,勾配26°の斜面で崩壊が発生した後,土石流化し,平均勾配6.8°の区間を流下し,勾配3.7°2.4°の区間において氾濫・堆積したものである.本研究の目的は,この土石流の流動シミユレーション手法のための基本的事項を明らかにすることである.得られた結果は以下の通りである.(1)針原川において発生した土石流の流動・堆積過程を明らかにするため,勾配の急減した水路において,上流側の土石流流下水路の勾配をθ_u=4°,6°とし,下流側の土石流堆積水路の勾配を,θ_d=2°として水路実験を行った.河床材料として粒径d=0,84mmの粗砂とd=0.17mmの細砂を用いた.粗砂の場合,勾配急減点において多量に土砂が堆積し,時間の経過とともに上流,下流に堆砂が進行していく.一方,細砂の場合,勾配急減点で堆積するのではなく.それより下流側で最も多く堆積し,堆砂は上流側にあまり進行しない.(2)上述の(1)について数値計算を行い,実験結果と比較した.すなわち,運動方程式,全相連続式,固相連続式をマコーマック法を用いて差分化し,流量,水深,河床高を連立して計算した.境界条件は上流端で一定な流量と等流水深を,流砂量として平衡流砂量を与えた.下流端のBox差分を用いて計算した.初期条件としては,水深も流量も0とした.得られた計算結果は上述の実験結果(1)を良好に説明するものであった.以上の結果は,針原川において発生した土石流の流動シミユレーション手法のための基礎をなすものである.
高性能熱交換器開発のためのマイクロチャネル内相変化二相流の熱伝達特性の解明

重要な省エネ技術である次世代型の高性能ヒートポンプ空調機用熱交換器として,冷媒の微細流路を用いた熱交換器の開発が行われている.本研究では,内径1mm程度の微細管内を冷媒が流れる際の熱伝達と圧力損失の特性に関して,実験を中心とした調査を行っており,平成22年度に以下の成果を得た.1.内径1mm程度の微細円管内の沸騰熱伝達率を予測する整理式を提案した.微細管内の沸騰熱伝達率は,従来提案されている整理式では,うまく予測することができなかった.そこで,フロン系冷媒,水およびCO2を含めた微細円管内沸騰熱伝達率のデータベースを作成し,これをもとに新しい整理式を作成した.本整理式は,従来の整理式と比べて高い予測精度を示した,2.伝熱の促進が期待できる矩形と三角形微細流路内の気液二相流動様相を,ガラス管と高速度カメラを用いた撮影画像から明らかにした.観察の結果,矩形と三角形の流路内では,表面張力の効果によって,流路断面の角部に液が保持され辺中央部の液膜は相対的に薄くなっていることが明らかになり,昨年度までに明らかにした矩形・三角形管の熱伝達性能の高さを裏付けることができた.3.水平に配置した微細円管内の沸騰熱伝達特性に関する実験を行い,昨年度までに得ている垂直配置における特性と比較して,その特性を明らかにした.水平流は,垂直流に比べて,ドライアウトとよばれる伝熱が急激に悪化する現象の発生領域が小さく,広い範囲で良好な伝熱性能を示した.4.昨年度までに本研究で明らかにした,微細円管内の流動様相および伝熱促進管である矩形・三角形管内の熱伝達特性について,それぞれ学会で発表を行った.以上の成果は,次世代型熱交換器の設計に対して大きく貢献するものである.なお,上記の13は,平成23年度に公表予定であり,1については既に雑誌論文に投稿中である.重要な省エネ技術である次世代型の高性能ヒートポンプ空調機用熱交換器として,冷媒の微細流路を用いた熱交換器の開発が行われている.本研究では,内径1mm程度の微細管内を冷媒が流れる際の熱伝達と圧力損失の特性に関して,実験を中心とした調査を行っており,平成21年度に以下の成果を得た.1,微細管内下降流の沸騰熱伝達と圧力損失に関する実験結果をまとめた論文をそれぞれ発表し,矩形および三角形の微細流路が円形流路に対して優れていることと,これらの特性は従来の整理式では十分に予測できないことを示した.2,矩形および三角形微細管内上昇流の沸騰熱伝達と圧力損失に関する実験を行い,非円形流路の熱伝達率は,特に流量や熱流束が小さい領域で円管に対して良好で,この要因は表面張力の効果による薄液膜の形成である可能性が高いことを示した.3,実験結果をもとに,熱交換器のコンパクト化に関する検討を行い,微細流路を用いた熱交換器は,従来の大径管を用いた場合に比べ,同程度の圧力損失を保って,コンパクト化が達成できることを示した.4,微細管内の沸騰熱伝達の特性は,熱流束と気相質量速度によって,3つの伝熱様式(熱伝導液膜蒸発,強制対流,核沸騰)に分類できることを示した.また,矩形管や三角形管では,円管に比べて,熱伝導液膜蒸発の寄与が強い領域が広いことを明らかにした.5,微細円管内の熱伝達と圧力損失の特性を,流動様相の点から明らかにするために,高速度カメラとガラス円管を用いて流動様相の観察を行い,既に得ている沸騰熱伝達と圧力損失の特性について,観察結果をもとに検討を加えた.14については公表済みであり,5については平成22年度に公表予定である.以上のように,微細管内の沸騰熱伝達と圧力損失に関して,大部分の特性が明らかになった.また,上昇・下降流ともに,矩形管や三角形管の非円形流路が有利であることを示した.重要な省エネ技術である次世代型の高性能ヒートポンプ空調機用熱交換器として,冷媒の微細流路を用いた熱交換器の開発が行われている.本研究では,内径1mm程度の微細管内を冷媒が流れる際の熱伝達と圧力損失の特性に関して,実験を中心とした調査を行っており,平成22年度に以下の成果を得た.1.内径1mm程度の微細円管内の沸騰熱伝達率を予測する整理式を提案した.微細管内の沸騰熱伝達率は,従来提案されている整理式では,うまく予測することができなかった.そこで,フロン系冷媒,水およびCO2を含めた微細円管内沸騰熱伝達率のデータベースを作成し,これをもとに新しい整理式を作成した.本整理式は,従来の整理式と比べて高い予測精度を示した,2.伝熱の促進が期待できる矩形と三角形微細流路内の気液二相流動様相を,ガラス管と高速度カメラを用いた撮影画像から明らかにした.観察の結果,矩形と三角形の流路内では,表面張力の効果によって,流路断面の角部に液が保持され辺中央部の液膜は相対的に薄くなっていることが明らかになり,昨年度までに明らかにした矩形・三角形管の熱伝達性能の高さを裏付けることができた.3.水平に配置した微細円管内の沸騰熱伝達特性に関する実験を行い,昨年度までに得ている垂直配置における特性と比較して,その特性を明らかにした.水平流は,垂直流に比べて,ドライアウトとよばれる伝熱が急激に悪化する現象の発生領域が小さく,広い範囲で良好な伝熱性能を示した.

4.昨年度までに本研究で明らかにした,微細円管内の流動様相および伝熱促進管である矩形・三角形管内の熱伝達特性について,それぞれ学会で発表を行った.以上の成果は,次世代型熱交換器の設計に対して大きく貢献するものである.なお,上記の13は,平成23年度に公表予定であり,1については既に雑誌論文に投稿中である.
断層の野外調査で得られる情報から推定される破壊伝播と強震動

本研究のひとつの成果は、離散波数法によって静的変位も含めた大地震の断層近傍での変位場を求めたことである。静的変位は測地や地殻変動という分野で、そして地震動は地震学や地震工学の分野で別々に議論されてきたが、近年のGPS観測網の展開、あるいは強震動地震計の高性能化によって、同時に観測することが可能になりつつある。静的変位はDC成分すなわち周波数ゼロの成分として、動的変位として理論的には扱え、近地地震記録の合成に広く用いられている離散波数法では、その表現式から同時に計算できるはずだが、十分な精度の議論はなかった。地殻変動での理論と比べると、横すべり断層では安定した精度のよい静的変位が求まるが、低角逆断層では計算に含まれるパラメターを注意して扱わないと、静的変位だけでは精度の悪くなる場合もある。とりわけ波数の最大値を十分の大きく、P波の波数の8倍程度まで取ることが必要であることがわかった。もうひとつの研究内容は、断層の野外調査で得られた情報を基に断層運動の不規則性をできるだけ決定論的に再現し、そこからの1Hz前後までの強震動記録を合成、評価することである。地震や測地データのみでは1km以下の断層運動の不規則性は詳しく測定することは今だに困難である。地震に伴う断層調査なら断層の複雑な形状やすべり分布について100m以下のスケールでも正確に見積もることが可能で、よってこれより断層運動を再現すれば、かなりの高周波数帯域まで波形を予測できる。兵庫県南部地震の野島断層についての断層運動の複雑さより断層近傍の地震動を計算すると、単純な平らな断層からの予想に比べて大きく震動パターンなどが異なり、このような断層のデータを過去の活断層にまで広げて、強震動予測を検討する重要性が確認された。
化学プロセスにおける知的運転管理システムの設計

本研究の目的は、化学プロセスを対象としたデータ解析技術や運転管理技術を提案すると共に、多種多様な手法を整理・統合し、知的運転管理システムを計算機上に実現することである。本年度は、既に開発した異常検出手法を拡張し、異常診断手法の開発および各種手法のソフトウェア化を行った。古典的なSPC(Statistical Process Control)チャートに代わる運転監視方法として、多変量解析を用いる方法の有効性が確認されている。本研究では、異常検出性能を向上させるために、2種類の異常検出方法を提案した。1.移動主成分分析による異常検出:主成分分析を逐次適用することにより、主成分(あるいは複数の主成分が張る部分空間)の変化を監視する。なお、主成分の変化を定量的に評価するために、基準とする主成分と現時刻における主成分の内積に基づく指標を提案した。2.データの非類似度に基づく異常検出:運転状態がデータの分布に反映されることに着目し、データの分布の変化を監視する。なお、分布の変化を定量的に評価するために、基準とする正常運転時のデータと現時刻のデータとの非類似度を表す定量的な指標を提案した。さらに、過去の異常発生時のデータが利用可能な状況と利用不可能な状況の双方に対応するために、2種類の異常診断方法を提案した。1.過去の異常データが利用可能な場合:過去の異常データと異常検出時のデータの類似度に基づいて、現在の異常を特定する。2.過去の異常データが利用不可能な場合:各測定変数から監視指標への寄与を定義・計算し、寄与の大きな変数が発生した異常に関与していると判断する。提案した方法を、各種化学プロセスのシミュレーションデータに適用し、提案法が有効であることを確認した。本年度は、特に異常検出手法の開発を中心に研究を進めた。古典的なSPC(Statistical Process Control)チャートに代わる運転監視方法として、主成分分析に代表される多変量解析手法を用いる方法が提案され、その有効性が確認されている。この運転監視方法の長所は、変数間の関係を反映した管理限界を設定できる点にある。しかし、変数間の関係(運転状態)が変化しても、運転データが管理限界内に存在するかぎり、その変化を検出することができない。そこで、異常検出性能を向上させるために、2種類の異常検出方法を提案した。1.移動主成分分析による異常検出:変数間の関係の変化を検出するために、主成分分析を逐次適用することにより、主成分(あるいは複数の主成分が張る部分空間)の変化を監視する。従来法および新たに提案した方法を、実プロセスの特徴を反映したTennessee Eastmanプロセスのシミュレーションデータに適用した結果、提案法の異常検出性能は従来法と同等かそれ以上であることが確認された。
刺激伝導系を中心とした心臓性突然死関連マイクロRNAの局在解析

初めに、同一剖検例の心臓凍結組織とホルマリン固定(FFPE)組織のシーケンス定量結果を比較した。FFPE組織では主に3'末端側から断片化が進行し、とくにGC含有が40%未満のmiRNAは検出リード数が減少した。よってFFPE組織では信頼性のある定量結果が得られないと判断した。次に解析対象と致死性心肥大として、凍結組織を用いて肉眼的にサンプリングが可能な左室作業心筋の解析を行った。心肥大を伴う心臓性突然死(SCH)、生理的心肥大(CCH)、心肥大のない健常例を比較すると、SCHとCCHでmiR-221が段階的に増加しており、miR-221が心肥大患者の突然死リスクマーカーとなる可能性が示された。本年度はバイオマーカー探索の前段階として、ホルマリン固定(FFPE)組織を用いたmiRNAシーケンシングで信頼性のある定量結果が得られるかを検討した。(1)同定結果:同一剖検例(n=3)の心臓凍結組織とFFPE組織を用いてmiRNAシーケンシングを行った。凍結組織からは646万リード、FFPE組織からは1139万リードが得られた。両組織ともに22ntのリードピークを認めたが、FFPE組織では11ntのリード数がより多かった。凍結組織では32%のリードがmiRNAデータベースにマッピングされたのに対して、ホルマリン固定組織では9.4%のマッピング率に留まった。FFPE組織では、主に3'末端側から断片化が進行しており、リード数の増加とマッピング率の低下を招いたと考えられた。(2)定量結果:上位240種のmiRNAについて、凍結組織・FFPE組織での発現量は指数スケールでは概ね良好な相関を認めた(0.88<r<0.92)。しかし、99種のmiRNAは両組織間で2倍以上の発現量の増減がみられた。FFPE組織で減少した30miRNAはGC含有率が低く(36±6%)、相対的に増加した69miRNAはGC含有率が高かった(54±9%)。そのため、シーケンス結果を総リード数で標準化した場合、発現最多のmiRNAは凍結組織ではmiR-1-3pだったのに対して、FFPE組織ではmiR-133a-3pとなる等の不一致が認められた。(3)バリデーション:GC含有率の異なるmiRNA(27-64%)について、10名分の凍結組織とFFPE組織を用いてリアルタイムPCRを行った。FFPE組織では、GC含有率40%以下のmiRNAが有意に減少していた。以上の結果から、FFPE組織ではmiRNAが不均一に断片化しており、包括的なmiRNAシーケンスでは定量性が必ずしも保証されないことが示された。順調であった点:剖検組織からのmiRNA抽出、次世代シーケンサーを用いたmiRNAシーケンシング、得られたデータの統合処理手法は確立できた。新たな発見:これまでも凍結組織とFFPE組織でのシーケンス結果を比較する報告は複数あったが、その定量性については指数スケールで概ね良好な相関を確認するにとどまっていた。本研究では個々のmiRNAの発現量まで注目し、実際にFFPE組織を用いたシーケンシングで有用な定量結果が得られるかを検討した。その結果、FFPE組織内では主に3'末端から断片化が起こること、GC含有量が少ないmiRNAは劣化が進行していることが明らかとなった。このような保存過程での変性が影響し、FFPE組織でのシーケンス定量結果は凍結組織と一致しない場合がある。これは疾患特異的なmiRNAを探索するうえで大きな障壁となる。miRNAシーケンスはバイオマーカーのスクリーニング法として有用であるが、その分析試料としてはFFPE組織よりも凍結組織が望ましいと判断した。計画の変更点:FFPE組織を用いると、顕微鏡下で詳細な組織所見を得たうえでサンプリングを行うことができ、より病巣特異的なバイオマーカー探索が行える。本研究も当初、FFPE組織の病理組織学的利点を生かし、心臓の刺激伝導系に沿って解析を行う予定であった。しかし今回、FFPE組織を用いた定量シーケンスの限界が明らかとなったため、今後は肉眼的サンプリングが可能な心肥大症例の凍結組織を用いて研究を進めていく。心肥大を伴う心臓性突然死(SCH、n=10)、生理的心肥大(CCH、n=8)、心肥大のない健常例(Con、n=8)の剖検心臓組織を用いて解析を行った。3群間で年齢・性別に有意な差はなかった。心重量は、各群450±15、478±18、325±19 g。身長で補正した心重量は2.7±0.1、2.9±0.1、2.0±0.1 g/cmであり、SCHとCCHはいずれもConと比較して有意な心肥大所見を示した。また、左室全周性に組織標本を作製し、顕微鏡下で測定したところ、心筋径が22.1±1.0、18.8±0.8、13.6±1.6 μm、核径が、8.4±0.7、7.5±0.6、5.2±0.5 μmと、SCHとCCHの心筋肥大所見が確認された。ただし組織学的にSCHとCCHに有意な差は認めなかった。次に各群それぞれ4症例の凍結心臓組織(左心室自由壁)から抽出したRNAを、次世代シーケンサーMiSeqを用いて網羅的に定量解析を行った。

その結果、ライブラリ平均2,644,048リードのヒトmiRNAがシーケンスされ、240種のmiRNAが共通して検出された。このうちSCHとCCH間で発現量に差が見られた8種のmiRNAについて、リアルタイムPCRで定量分析を行ったところ、miR-221がSCHで有意に増加していることが確かめられた。in vitoroおよび動物実験では、miR-221はオートファジーを阻害して心肥大と心不全を引き起こすことが知られており、本研究で明らかとなったSCH患者におけるmiR-221の増加も心筋クリアランス不全を表すものと推定される。miR-221が心肥大症例における突然死のリスクマーカーとなる可能性が示された。初めに、同一剖検例の心臓凍結組織とホルマリン固定(FFPE)組織のシーケンス定量結果を比較した。FFPE組織では主に3'末端側から断片化が進行し、とくにGC含有が40%未満のmiRNAは検出リード数が減少した。よってFFPE組織では信頼性のある定量結果が得られないと判断した。次に解析対象と致死性心肥大として、凍結組織を用いて肉眼的にサンプリングが可能な左室作業心筋の解析を行った。心肥大を伴う心臓性突然死(SCH)、生理的心肥大(CCH)、心肥大のない健常例を比較すると、SCHとCCHでmiR-221が段階的に増加しており、miR-221が心肥大患者の突然死リスクマーカーとなる可能性が示された。FFPE組織を用いたmiRNA定量シーケンスの限界が明らかとなったため、今後は凍結組織を用いたmiRNAシーケンスを研究の軸とする。当初はFFPE組織を用いて顕微鏡下で心臓刺激伝導系のサンプリングを予定していたが、今後は凍結組織を用いて肉眼的に安定してサンプリングが可能な左室自由壁の組織を解析対象とする。左室自由壁は当初の計画でも凍結サンプリング部位に含まれているため、これまでに収集した組織試料を活用できる。また、1症例あたり1カ所のサンプリング部位に絞り込んだことで、当初の計画より症例数を増やして解析を行うことができる。miRNAシーケンスおよびリアルタイムPCRの実験手法はすでに確立できており、今後も効率的に行える。対象疾患としては、心肥大による心臓性突然死症例を想定する。法医解剖症例では心肥大をしばしば認めるが、心不全を伴わない生理的心肥大と致死的心不全をきたす病的心肥大の鑑別は肉眼的に困難である場合が多い。ANPやBNPといったタンパク質が心不全マーカーとして知られているが、生理的心肥大と病的心肥大について分子学的差異はいまだ十分に明らかとなっていない。本研究では、生理的心肥大例と病的心肥大症例の心臓組織でのmiRNA発現を比較することで、心不全重篤化の診断マーカーとなるmiRNAの発見を目指す。実際に心不全で死亡した患者の心臓組織をシーケンシングすることで、法医解剖における診断精度の向上と致死的心肥大の病態解明が期待される。法医学使用する次世代シーケンサーとして、当研究室が所有するLifeTechnologies社のIonPGMを予定していたが、学内共用機器としてIllumina社のMiSeqが使用可能となった。そのため使用する試薬等消耗品費に差が生じた。また、論文投稿費については他の研究費から支出した。MiSeqではIonPGMよりも大容量のデータを低コストで得ることができる。そのため次年度では、解析サンプル数を増やしてmiRNAシーケンスを行う予定である。