hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
N400バイオフィードバックによる統合失調症の妄想知覚自己制御に関する基礎研究

本研究の目的は,統合失調症スペクトラムの病状悪化を予防するため,妄想知覚を自己制御する400バイオフィードバック技術の開発に向けた基礎研究の実施であった。平成30年度は,健常対照群38名に対し,平成29年度に作成したN400喚起課題を使用し,以下の要領で実験を行った。<N400喚起課題>実験概要を教示した後,N400喚起課題を実施した。<脳波測定>課題実施中の被験者脳波を測定した。基準電極を両側乳様突起結合とし,時定数5秒でFz,Cz,Pz,Fp1,Fp2,F3,F4,F7,F8,T3,T4,T5,T6,C3,C4,P3,P4,01,02の記録電極及び眼球運動を収録した。<脳波解析>被験者ごとに各条件の刺激呈示前200msの平均電位を基線として800msまで加算平均した。瞬目の影響を除くため,電位が基線を±75μv超えたエポックは除外した。各条件で使用可能なデータが40試行未満の被験者は解析から除外した。N400は,刺激呈示から335-485msの最大陰性電位の振幅の頂点を測定した。<心理学的測定>日本語版SPQ及び妄想観念チェックリストを実施した。また,WAIS-IIIを実施した。その結果,N400喚起課題は,良好な条件の下で健常群のN400を測定できることが示された。一方,臨床応用に向けて以下の課題が示された。第一に,適切な測定時間と認知的負荷のある課題の開発が必要である。本研究の課題は,患者が罹患時でも実施できるよう認知的負荷を減じたが,単調な作業のため眠気を訴える被験者が見られた。第二に,実験目的に合った健常対照群の募集法が必要である。本研究の被験者は所属機関の掲示板及びウェブで募集したが,参加者の多くは参加後の評判を聞いた知人であった。第三に,容易な脳波測定装置が必要である。測定装置の装着時間を短縮しなければ患者は負担に耐えられない可能性があると考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,脳波測定時の実験課題であるN400生起課題の日本語版を作成した。作成したN400生起課題日本語版の実施可能性を検証するため,健常者数名を対象に脳波測定を伴う実験を行った。その結果,患者群への実施を考慮すると,課題時間が長すぎるため患者に精神的な負担を与える可能性が懸念された。そこで,実験の途中で休憩時間を取れるように課題を三分割するよう変更した。脳波の測定方法は,10ー20法で19チャネルの測定を実施する手続きを採用した。電極の設置場所は,メジャーまたは手技により決定するのではなく,10ー20法に準拠した脳波キャップにより定義することとし,被験者間及び計測者間でのズレが最小限となるようにした。N400生起課題日本語版の実施中に測定された脳波データが,光磁気ディスクに収録可能で,N400を検出するためのソフトウェアで解析可能であることを確認した。上記の研究手続きについて,本学倫理審査委員会にて研究計画,同意文書,告知方法及び研究実施に関する承認を得た。本学倫理審査委員会による研究計画の承認後,健常対照群に実施予定の心理検査用紙,データ解析で使用する機器の購入を行った。また,健常対照群を募集するため,研究内容告知用のウェブサイトの作成を行った。作成したウェブサイトは,当科ホームページ上にリンクを添付した。また,健常対照群の被験者募集のパンフレットを学内掲示板に掲載し,実験参加者の募集を行った。健常被験者の募集が予定通りに進捗しなかった。今年度は,健常対照群の被験者を募集するため,研究内容の紹介及び実験参加を呼び掛けるウェブページを作成し,当科ホームページにリンクを作成したが,健常被験者の参加がなかった。その理由として,健常被験者は神経科精神科のウェブサイトを見る機会が少なく,被験者が集まりにくい可能性が考えられた。また,謝金の支払いがないことも要因の一つと考えられた。

各条件で使用可能なデータが40試行未満の被験者は解析から除外した。N400は,刺激呈示から335-485msの最大陰性電位の振幅の頂点を測定した。<心理学的測定>日本語版SPQ及び妄想観念チェックリストを実施した。また,WAIS-IIIを実施した。その結果,N400喚起課題は,良好な条件の下で健常群のN400を測定できることが示された。一方,臨床応用に向けて以下の課題が示された。第一に,適切な測定時間と認知的負荷のある課題の開発が必要である。本研究の課題は,患者が罹患時でも実施できるよう認知的負荷を減じたが,単調な作業のため眠気を訴える被験者が見られた。第二に,実験目的に合った健常対照群の募集法が必要である。本研究の被験者は所属機関の掲示板及びウェブで募集したが,参加者の多くは参加後の評判を聞いた知人であった。第三に,容易な脳波測定装置が必要である。測定装置の装着時間を短縮しなければ患者は負担に耐えられない可能性があると考えられた。来年度は,健常対照群を募集するため,被験者への謝金の支払いを行う。研究計画は,ウェブサイトだけではなく,学内の掲示板,学内メーリングリスト及び地域の掲示板による告知を通じて,広く学内外に参加を呼びかける。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
クローン病における抑制性腸管マクロファージの分化・機能異常の解析

我々は腸管マクロファージ(Mφ)の腸管恒常性の維持と腸炎発症における役割について研究を進めており、正常マウス腸管MφはM-CSFでin vitro分化誘導されるMφに機能が類似しており、細菌貪食能を有しTNFαやIL-6を産生するがTh1誘導性のIL-12やIL-23を産生せず、むしろ抑制性サイトカインIL-10を高産生するタイプであること、この分化誘導には内因性IL-10が必要であることを報告した。すなわち腸管MφはThl型adaptive immunityへの過剰なシフトを抑制する抑制性Mφの一面を有していた。さらにTh1型腸炎自然発症モデルマウスであるIL-10 KO miceを解析した結果から同miceでは骨髄単球由来M-CSF誘導性Mφや腸管Mφに分化異常が起こり細菌認識によりIL-12とIL-23を異常産生しTh1型免疫反応が誘導されることが明らかとなった(Kamada N,Hisamatsu T, et. al.J.Immunol2005)。さらに腸管Mφの機能をヒトCrohn病(CD)で解析することにより同疾患の病態形成における抑制性腸管Mφの機能異常の関与を明らかにし、発症機序における腸内細菌認識の制御異常の解明を目指した。ヒトCD患者の一部では末梢血からのM-CSFによるMφへの分化が障害されていることが判明し、内因性IL-10の産生低下によるものと考えられた。しかしながら、この現象は全てのCD病患者に認められたわけではなかった。そこで我々は腸管局所Mφの機能がIL-10 KO miceと同様にCD患者で変化していると考え腸管マクロファージの機能解析を行った。まず、CD腸管粘膜ではCD14÷CD33+の単球由来細胞の分画比率の増加を認め、この細胞群は単離培養すると紡錘形CD68+の付着細胞、すなわちMφと考えられた。CD患者手術標本より単離されたこの腸管Mφはコントロール(大腸癌患者非癌部)、潰瘍性大腸炎患者と比較しE.coli、E.feacalis刺激に対して高濃度のIL-12とIL-23を産生した。さらにIL-23は粘膜局所のT cell、NK cellからのIFN-g産生を促進し腸管局所の免疫応答をTh-1へとシフトさせているkeyサイトカインであることがわかった。しかもIFN-gは腸管Mφの分化に影響を及ぼしよりIL-23高産生型腸管Mφへと分化誘導する作用を有していることも判明した。このようにヒトクローン病においても腸管Mφの機能異常、特にIL-23-IFN-gを中心とした炎症サイクルが病態形成に深く関与していることが明らかとなった(Kamada N,Hisamatsu T,Hibi T, et.al.J.Clin Invest in press)。

このようにヒトクローン病においても腸管Mφの機能異常、特にIL-23-IFN-gを中心とした炎症サイクルが病態形成に深く関与していることが明らかとなった(Kamada N,Hisamatsu T,Hibi T, et.al.J.Clin Invest in press)。我々は腸管マクロファージ(Mφ)の腸管恒常性の維持と腸炎発症における役割について研究を進めており、正常マウス腸管MφはM-CSFでin vitro分化誘導されるMφに機能が類似しており、細菌貪食能を有しTNFαやIL-6を産生するがTh1誘導性のIL-12やIL-23を産生せず、むしろ抑制性サイトカインIL-10を高産生するタイプであること、この分化誘導には内因性IL-10が必要であることを報告した。すなわち腸管MφはTh1型adaptive immunityへの過剰なシフトを抑制する抑制性Mφの一面を有していた。さらにTh1型腸炎自然発症モデルマウスであるIL-10 KO miceを解析した結果から同miceでは骨髄単球由来M-CSF誘導性Mφや腸管Mφに分化異常が起こり細菌認識によりIL-12とIL-23を異常産生しTh1型免疫反応が誘導されることが明らかとなった(Kamada N, Hisamatsu T, et al.J.Immunol 2005)。さらに腸管Mφの機能をヒトCrohn病(CD)で解析することにより同疾患の病態形成における抑制性腸管Mφの機能異常の関与を明らかにし、発症機序における腸内細菌認識の制御異常の解明を目指した。ヒトCD患者の一部では末梢血からのM-CSFによるMφへの分化が障害されていることが判明し、内因性IL-10の産生低下によるものと考えられた。しかしながら、この現象は全てのCD病患者に認められたわけではなかった。そこで我々は腸管局所Mφの機能がIL-10 KO miceと同様にCD患者で変化していると考え腸管マクロファージの機能解析を行った。まず、CD腸管粘膜ではCD14+CD33+の単球由来細胞の分画比率の増加を認め、この細胞群は単離培養すると紡錘形CD68+の付着細胞、すなわちMφと考えられた。CD患者手術標本より単離されたこの腸管Mφはコントロール(大腸癌患者非癌部)、潰瘍性大腸炎患者と比較しE..coli、E.feacalis刺激に対して高濃度のIL-12とIL-23を産生した。現在、このメカニズムについて解析中であるが、IL-10低産生の患者のように元々の単球系細胞自身に素因をもつ場合と、局所のサイトカインによりMφが分化段階で影響を受ける可能性が示唆されつつある。すなわち、CD患者においても結果的に腸管局所Mφが機能的分化異常を起こした結果、腸内細菌に対する過剰応答がおこり病態が形成されていることが考えられる。我々は腸管マクロファージ(Mφ)の腸管恒常性の維持と腸炎発症における役割について研究を進めており、正常マウス腸管MφはM-CSFでin vitro分化誘導されるMφに機能が類似しており、細菌貧食能を有しTNFαやIL-6を産生するがTh1誘導性のIL-12やIL-23を産生せず、むしろ抑制性サイトカインIL-10を高産生するタイプであること、この分化誘導には内因IL-10が必要であることを報告した。さらにTh1型腸炎自然発症モデルマウスであるIL-10 KO miceを解析した結果から同miceでは骨髄単球由来M-
新カイノイドの化学合成による伝達物質と受容体との関係解明

1)アクロメリン酸誘導体の合成と神経興奮活性.アクロメリン酸(Acr)の誘導体を数個合成し,その活性を比較した.ザリガニ神経筋接合部におけるアクロメリン酸の脱分極活性を他のカイノイドと比較すると,カイニン酸1に対し,ドウモイ酸は10,アクロメリン酸は100となる. Acrのピリドン環をピリジン環としたもの及びそれのCO_2H基をCH_2OH基にかえたものでは活性はやはり畧100であったが,これをN-オキシドとしたものや, CO_2H基をMe基にかえて2-メチルピリジンとしたものでは活性が畧10におちた.これらのことからカイノイドの神経興奮活性を強めるにはピロリジン環の4位にπ電子をもつものが必要で,特に2位に酸素官能基をもつ炭素があるピリジン環が5位で連ったものが活性を強めることがわかった.2)カイノイドの新合成法の検討. i)ピロリジン環上の3個のキラル中心をクライゼン反応で制御して合成する経路を試行中.セリンの酸基から炭素2個を増やして一級アルコールとし,フェニル酢酸エステルとしたものをシリルエノレートとしてクライゼン転位させる条件を現在探索中である. ii)アミノ酸のキラル炭素を含んだ不飽和中員環ラクトンを作り,これをラジカル環化させてから開環してカイノイドを合成する経路を検討している.セリンのCH_2OH基から炭素2個を増やしてαβ-不飽和酸とし,イソブテナールとセリンのアミノ基をつないだ.さらにイソブテンの二重結合に酸基をNBSによって附加させ, 9員環ブロモラクトンを合成した.現在Brをトリブチルチンヒドリドで還元してラジカルを発生させ,二重結合とトランスアンニュラーにC-C結合を作る反応を試行している. iii)ピロリジンの2位にはアミノ酸のキラル炭素を利用し, 3, 4位の立体配置をヘテロジールズアルダー反応で整える反応も検討中である.1)アクロメリン酸誘導体の合成と神経興奮活性.アクロメリン酸(Acr)の誘導体を数個合成し,その活性を比較した.ザリガニ神経筋接合部におけるアクロメリン酸の脱分極活性を他のカイノイドと比較すると,カイニン酸1に対し,ドウモイ酸は10,アクロメリン酸は100となる. Acrのピリドン環をピリジン環としたもの及びそれのCO_2H基をCH_2OH基にかえたものでは活性はやはり畧100であったが,これをN-オキシドとしたものや, CO_2H基をMe基にかえて2-メチルピリジンとしたものでは活性が畧10におちた.これらのことからカイノイドの神経興奮活性を強めるにはピロリジン環の4位にπ電子をもつものが必要で,特に2位に酸素官能基をもつ炭素があるピリジン環が5位で連ったものが活性を強めることがわかった.2)カイノイドの新合成法の検討. i)ピロリジン環上の3個のキラル中心をクライゼン反応で制御して合成する経路を試行中.セリンの酸基から炭素2個を増やして一級アルコールとし,フェニル酢酸エステルとしたものをシリルエノレートとしてクライゼン転位させる条件を現在探索中である. ii)アミノ酸のキラル炭素を含んだ不飽和中員環ラクトンを作り,これをラジカル環化させてから開環してカイノイドを合成する経路を検討している.セリンのCH_2OH基から炭素2個を増やしてαβ-不飽和酸とし,イソブテナールとセリンのアミノ基をつないだ.さらにイソブテンの二重結合に酸基をNBSによって附加させ, 9員環ブロモラクトンを合成した.現在Brをトリブチルチンヒドリドで還元してラジカルを発生させ,二重結合とトランスアンニュラーにC-C結合を作る反応を試行している. iii)ピロリジンの2位にはアミノ酸のキラル炭素を利用し, 3, 4位の立体配置をヘテロジールズアルダー反応で整える反応も検討中である.
隠蔽色と警告色の適応進化：昆虫体色の多様化を引き起こす遺伝・発生基盤解明への挑戦

本研究では、体色の異なるマイマイカブリ間の雑種系統を用いてQTLマッピングを行った。One QTL scan法によるQTLマッピングの結果、緑体色と青体色に関してLODがピークとなる複数の遺伝領域を見つけることができた。また、Two QTL Scan法では、緑体色と青体色に関してエピスタシスな効果をもつ遺伝領域を見つけることができた。これらのQTLがマイマイカブリ体色の遺伝基盤となっている可能性が考えられた。昆虫は100万種以上が存在する最も繁栄に成功した生物群であり、とりわけ、その色彩豊かな体色変異は、多くの生物学者を魅了してきた。昆虫体色の多様化は、隠蔽色と警告色という相異なる適応的意義により進展したと考えられている。隠蔽色とは、ナナフシや蛾のように木枝にカモフラージュした体色をさし、捕食者から身を隠す効果をもつ。一方、警告色は、スズメバチの黄色・黒色のコントラストのように毒々しく目立つ体色を示し、外敵に対し威嚇の効果をもつ。後者は、ミューラー型擬態やベイツ型擬態など、擬態として適応進化したと考えられているが、その適応進化過程、及び遺伝基盤は未解明な部分が多い。体色の著しい変異は地表徘徊性昆虫であるオサムシにもひろくみられる。東日本に生息するアオオサムシは大部分が緑色の体色をもつ一方で、房総半島南部の集団は赤体色をもち通称アカオサとも呼ばれる。貝食性オサムシであるマイマイカブリにおいても地域間で緑、赤、青など体色の著しい変異がみられるが、その適応的意義は全くわかっていない。これらの甲虫の体色変異は多層膜構造とよばれる幾層もの膜の重なりに対し異なる波長の光が反射することで金属光沢のある体色が生じている。体色変異の適応進化を考える上でその遺伝基盤が必須であるが、交雑系統等を用いた遺伝基盤の報告例は存在しない。そこで本研究では、オサムシ体色変異の適応的意義と遺伝基盤解明を目的にアオオサムシとマイマイカブリを用いた体色適応進化の研究を進めた。千葉県を中心としたアオオサムシのサンプリングを行い、RGB表色系とスペクトルフォトメーターを用いた分光測色法を用いて体色の定量化を行った。また、佐渡島亜種であるサドマイマイカブリと粟島亜種であるアオマイマイカブリを親集団とした戻し交雑個体に対し体色の定量化を行った。本研究では、当初、粟島亜種のアオマイマイカブリと北海道に分布するエゾマイマイカブリを用いた交雑系統の構築に取り組んでいたが、十分な個体数の累代系統の構築を進めることができなかった。理由として、エゾマイマイカブリの繁殖が難しかった点があがる。エゾマイマイカブリが北方地域に生息している集団であることもあって、これまで構築させた飼育条件下で十分数のマイマイカブリ個体の繁殖が難しかった。そこで交雑系統をアオマイマイカブリとサドマイマイカブリに変更し、研究をすすめるに至った。一方で、体色の定量化は、大きく改善させることができた。スペクトルフォトメーターを用いた分光測色法の定量化だけでなくRGB表色系を用いた3次元データの多変量解析により、体色を正確に測定することができた。本研究は、昆虫にみられる著しい体色変異が隠蔽色や警告色などの捕食者戦略として適応進化したとの仮説のもと、地表徘徊性昆虫であるオサムシを材料に、体色の遺伝基盤とその適応的意義を明らかにすることを主目的とした。主な材料としてマイマイカブリに焦点をあてた。マイマイカブリは、西日本の生息する亜種において黒く目立たない体色を持つ一方、東日本に生息する亜種では赤、青、緑など、著しく派手な体色変異を示す。これらのマイマイカブリ体色変異の遺伝基盤を解明するために、体色の異なるマイマイカブリ亜種間の戻し交雑系統から連鎖地図を作製し、体色を表現型値とするQTLマッピングを行った。その結果、One QTL scan法によるQTLマッピングの結果、緑体色と青体色に関してLODがピークとなる複数の遺伝領域を見つけることができた。これらのQTLがマイマイカブリ体色の遺伝基盤となっている可能性が考えられる。また、実験室内で黒体色をもつマイマイカブリと派手な体色をもつマイマイカブリの行動を観察した結果、黒体色の個体は夜行性である一方、派手な体色の個体は昼行性である傾向を観察することができた。この結果は、派手な体色が、日中、捕食者に対する警告色として機能している可能性を示唆している。この仮説を検証するために模型を用いた野外実験を行ったものの、体色間で攻撃率に差がなく仮説を支持する結果は得られなかった。しかし、模型が捕食者に対して十分認知されており、今後の研究につながる結果となった。

今後は、オサムシ体色の適応的意義を検証するため、野外においてオサムシの模型を用いた野外生態実験を行う。また戻し交雑個体を用いた連鎖解析と体色のQTLマッピングを行い体色関連遺伝子の探索を進める。また、QTL領域個所をマイマイカブリゲノム上で特定し、アノテーションデータから体色に関わる遺伝子の特定に取り組む。進化生態学当初、初年度にマイマイカブリ個体を用いたシーケンスを計画していたが、予定通りに系統構築を進めることができず、DNAシーケンスを行うことができなかった。そのためRADシングルエンドシーケンス費用を次年度に使用する計画となった。分子実験に必要な試薬・キット購入費、RADseq用のバーコード塩基配列購入費、RADseqシーケンス代金、野外調査での旅費代金に用いる。
生命秩序の膜インターフェイスを制御するソフトな分子間相互作用

生体分子による生命秩序形成において、秩序高度化の要はさまざまなレベルの秩序を繋ぐ生体膜のインターフェイスである。ここでは、情報や物質の交換を通して膜内外の秩序が有機的に結びつけられている。膜インターフェイスの機能発現は、複合体の形成、構造変化の誘起そして新たな相互作用の形成という過程で進むところに特徴がある。ここでの相互作用は、安定複合体の形成のような強固なものとは異なっており、ソフトな分子間相互作用と定義できる。本領域はソフトな分子間相互作用という新しい視点を踏まえつつ、膜インターフェイスを制御する分子メカニズムを構造生物学的な立場から解明することを目的に研究活動に取り組んできた。本年度は、特定領域の成果であるNa^+駆動V型ATPase K-ringの結晶構造の決定(Science)、ATP合成酵素の回転触媒機構の重要部分のNMRによる解明、Mg^<2+>トランスポーターの結晶構造の決定(Nature)、交差緩和法による巨大システムのNMRによる解析等、膜インターフェイスにおけるソフトな分子間相互作用の解明に大きく貢献した成果の取りまとめに取り組んだ。このとり組みを通して結晶構造解析と溶液NMR、固体NMR,計算機科学の組み合わせがソフトな相互作用の強力な解析法であることが明らかになった。この取りまとめでは、これらの成果と本特定領域のさまざまなとり組み、評価担当者の意見等を362ページの研究成果報告書にまとめて文部科学省に提出するとともに、各方面に広く配布した。また、この間に本特定領域の研究および活動金体についての事後評価があり、高い評価を得た。さらに、国際、国内学会において本領域の成果を広める活動に取り組んだ。本領域では生命に秩序をもたらす上で重要な役割を果たしている生体膜系に注目し、そこでタンパク質がどのような相互作用により、信号伝達、H^+-ATP合成酵素の回転、ミトコンドリア膜でのタンパク質輸送等を制御しているのかを研究し、ソフトな分子間相互作用が重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、巨大な分子あるいは分子複合体とリガンドタンパク質の相互作用を解析するための研究法の開発、生体膜、生きたヒト細胞におけるタンパク質の構造解析法の開発等でも顕著な成果を上げた。本特定領域は計画班員7名、協力研究者2名という小さな所帯で出発した。この半年、さまざまな点で積極的な取り組みを行い、公募班員を迎える準備は整えた。本特定領域出発早々、日本生化学会第76回大会で本領域の課題をテーマとしたシンポジウムを開催し、多くの研究者の参加のもとに活発な討論を行うことが出来た。平行して班会議を行い、領域としての活動方針を決め、班員間の協力体制をつくった。その後の各班員および協力研究者の努力により、研究面でも大きな成果を上げることができた。特に、ミトコンドリアへの膜輸送、NMRによる巨大タンパク質との相互作用の解析等で、重要な成果か得られた。これらの成果を踏まえて、2004年2月9日には本領域の公開シンポジウムを開催した。この中で、班員間の協力も徐々にではあるが、進みつつある。本領域は若手研究者の育成を重要な柱の一つとしているが、2004年1月に2週間にわたって開催されたWinter School of NMR Spectroscopy at the Frontier of progress in the Life Sciences(大阪大学蛋白質研究所・日本学術振興会主催)に多くの班員が組織委員、講師として大きく貢献したことも特筆に値する。このウィンタースクールはアジアの若手研究者の育成を目指す取り組みである。本特定領域のホームページも立ち上がり、領域外への発信の場となるとともに、領域内のコミュニケーションの場となることをめざしている。来年度は公募班員を迎えて新しい広がりと、新しい展開をめざしたい。研究項目A01では、哺乳動物細胞からラフトを調製し、そこにフィロティリン1とGαqが存在することを確認した。フィロティリン1はそのN末端ドメインを含む領域でGαqのN末端のαヘリックス領域と相互作用して、膜ラフトにおけるシグナル伝達のプラットフォーム形成に関与することを見いだした。Gタンパク質共役受容体のリガンドであるPACAP (pituitary adenylate cyclase-activating peptide)の天然に見られる27残基および38残基についてDPCミセルに結合した構造を決定した。紡錘体形成チェックポイントを持つZW10がアポトーシスを誘導するドメインをもつ小胞体タンパク質BN1P1がSyn18と結合して小胞体の膜融合に関与していることを明らかにした。研究項目A02では、H^+-ATP合成酵素のβサブユニットモノマーとリガンドの結合による構造変化の実態を溶液NMRを用いて明らかにすることに成功した。βサブユニットモノマーは5.2kDaの分子質量をもち、NMRの解析限界を超えるが、区分標識法を併用することにより、open型からclosed型への構造変化が起こっていることが明らかとなり、この構造変化がH^+-ATPase回転の駆動力を形成する一つであることが明らかとなった。ミトコンドリアタンパク質の輸送に関して、リガンドとの間の分子間SS結合を人工的に導入することで、ミトコンドリアプレ配列とその受容体Tom20コアタンパク質複合体の結晶化に成功した。研究項目A03では、転移交差飽和法を胴いて、膜結合KイオンチャネルKcsAとポアーブロッカーAgTxの相互作用解析を行い、Kイオンチャネルのポアーブロッカーに対する選択性を決定するアミノ酸残基の特定を行った。大腸菌のニッケルイオン取り込み機構を構成するタンパク質「NikA」の高分解能立体構造決定に成功した。この蛋白質は502残基からなるが、溶液NMRでほぼ全シグナルの帰属に成功した。

新規合成法を開発し、G蛋白質結合型受容体(opioid receptor like 1)の2つの膜貫通ドメインを含むC末端部位251-350の合成に成功した。特定領域研究第2回公開シンポジウム「Molecular Soft Interactions at Biomembrane Interface」を開催した。若手の講習会も開いた。今年度最大の成果はイオン輸送回転モーターに関するものである。柿沼らは腸内連鎖球菌E.hiraeのナトリウムイオン駆動V-ATPaseのK-ringのX線結晶構造をJ.Walker教授と共同でScience誌に発表した。阿久津らはこれを受けて、好熱菌H^+-ATP合成酵素サブユニットcモノマーの溶液構造をNMRにより決定し、大腸菌のサブユニットc溶液構造と基本的特徴は似ているが、pH依存性が異なることを見いだした。この結果とK-ring, c-ringの結晶構造に基づき、今まで提案されていたサブユニットcリングの回転とプロトン輸送機構モデルに問題があることを明らかにし、新しいプロトン駆動cリング回転機構を提案した。白川らはSUMO-1化されたチミンDNAグリコシラーゼ中央領域のX線結晶構造決定し、Natureに発表した。杉田らは筋小胞体カルシウムポンプのカルシウム結合、非結合状態について誘電体理論に基づく静電エネルギー計算、分子動力学計算を行い、カルシウムの結合部位の構造は非常に安定であること、非結合状態では対抗輸送させるプロトンと膜貫通部位に存在する水分子が立体構造の安定化に重要な働きをしていることを明らかにした。嶋田らは交差飽和法を側鎖プロトンの利用に発展させるために、マウスモノクローナル抗体複合体間の相互作用界面の解析にメチルプロトンの利用を試み、その有効性を確認した。藤らはGPCRのオリゴマー化に関連するインターフェイスを予測する方法を開発し、関連データベースGRIPの構築を行い、インターネットで公開した。この研究は二つの国際会議でポスター賞を獲得した。また、「蛋白質核酸酵素」増刊号「生命秩序を担う生体超分子」(阿久津・嶋田・月原編集)を編集し、本特定領域の研究成果を集約、公開した。本年度の特徴的な研究を以下に上げる。研究項目A01では、ムスカリン受容体M_4のアゴニスト依存性細胞内移行とアゴニスト除去による細胞表面へのリサイクリングを調べた。また、G蛋白質活性化ペプチドマストパランXの膜結合構造を固体NMRによって精密に決定するとともに、それとリン脂質膜の相互作用構造を決定する方法論を開発し、その結合面、膜に入り込んでいる深さを明らかにした。研究項目A02では好熱菌H^+-ATP合成酵素サブユニットc単体の溶液構造決定に引き続き、大腸菌サブユニットcの固体構造を固体NMRで解析した。
利用者と環境に適応する自己組織型ビデオ会議支援環境に関する研究

平成12年度は、平成11年度の研究成果に基づき、自己組織型ビデオ会議支援環境の実験システムの詳細設計および実装・評価を行った。まず、昨年度の機能設計に基づき、システムの詳細設計を以下の通りに行った。1.エージェント全体構成の決定2.各エージェントの機能分担の決定3.エージェントアーキテクチャの定義4.エージェント間プロトコル、メッセージの仕様定義5.知識獲得と知識定義ここで、特に注目される研究成果としては、3.において、本研究で実装に用いるエージェント指向コンピューティング基盤であるADIPS(Agent-based Distributed Information System)フレーワークの拡張機能を新たに設計した点である。具体的には、エージェント間の協調をより高度かつ柔軟に行うためのメタ機能(M-INTER機構)を導入した。また、M-INTER機構の動作に関連するプロトコル、メッセージの定義、およびエージェントの知識構成法に関しても検討を行った。次に、上記設計に基づき、プロトタイプシステムの実装を行った。実装にはADIPS97フレームワークを用いた。更に、実装したシステムを用いた動作実験を行い、昨年度定義された各機能が設計通りに実現されているかを検証した。その結果、各機能が設計通り実現されていることが確認された。また、以上の研究成果は、図書、国際会議への参加、及び英文学術論文誌への投稿の形で発表し、本研究のまとめとした。11年度は、自己組織型ビデオ会議支援環境の,エージェント指向コンピューティングの概念に基づく概念設計を行った.設計に先立ち,まず以下の準備作業を行った.1.対象とするビデオ会議システムの上級利用者の協力を得て,システム運用時に必要な様々な知識の獲得を行い,エージェントに埋め込む知識の準備を行った.具体的には,複数のQoS調整戦略に関する静的な知識,および運用時にそれらを切り替えて最適な戦略を選択するための知識などを獲得し,エージェントの知識処理部に記述・格納するための準備を行った.2.対象とするビデオ会議システムを,インターネットを仮想的に実現した実験環境上で動作させ,様々な状況下でのシステムの挙動を観察し,その特徴を把握した.次に,準備作業の結果をもとに,エージェント指向コンピューティングに基づいた自己組織型ビデオ会議支援環境の機能設計を行った.設計された機能とそれらを実現するためのエージェントは以下のとおりである.1.利用者要求の変化を獲得,理解する機能(主に利用者エージェントにより実現される)2.計算機資源の変化を獲得,理解する機能(主に計算機資源監視エージェントにより実現される)3.ネットワーク資源の変化を獲得,理解する機能(主にネットワーク資源監視エージェントにより実現される)4.各変化間の関係(包含関係,競合関係,依存関係等)を認識する機能(主に競合発見エージェントにより実現される)5.上記の変化に対し,システムパラメータを自律的に変化させる機能(主にビデオ会議管理エージェントにより実現される)6.現在のシステム構成で対応が可能か否かを判断する機能(主にビデオ会議管理エージェントにより実現される)平成12年度は、平成11年度の研究成果に基づき、自己組織型ビデオ会議支援環境の実験システムの詳細設計および実装・評価を行った。
トマトにおける光合成産物の転流経路と糖代謝に関する研究

平成5年度には葉の配列に変異の小さい近縁野性種のトマトを用いて、葉序と維管束走向システムを明らかにした。平均開度は約135度であったので、開度法で表すと葉序3/8に近かったものの、厳密には直列線上に配列する例は少なかった。斜列法では3:5と表され、ほとんど例外なく適用された。維管束は節間に8本認められた。平成6年度においては、栽培種のトマトで経済的に重要な5品種を選んで、葉序と維管束走向システムについて調べた。その結果、栽培種のトマトは、5品種とも、平均開度が約135度であったので、葉序3/8に近いものとみられたが、近縁野性種に比べて変異が非常に大きかったので、直列線は認められなかった。一方、斜列法で表すと、5品種とも3:5と表され、ほとんど例外なく適用された。したがって、トマトの葉序は栽培種においても斜列法で3:5と表す方がふさわしいと結論された。主茎の維管束は葉の配列に対応して走向し、1つの節間には2本が1束状になった太い維管束が3組と、細い維管束2本の、合計8本が縦走していた。光合成産物は維管束内を転流しているので、維管束の走向システムに従った特定の転流経路が存在するものと考えられた。光合成産物は葉で合成された後、トマトでは主に糖質の形態で転流するが、その間に代謝されるので、部位によって糖質の濃度と組成が大きく異なる。ところで申請者はこれまでの研究において、葉柄、茎、果実などの同じ部位であっても、何本か走向している維管束間において、転流物質の濃度と組成が異なっていることを、メロンなどのウリ科そ菜について明らかにしてきた。トマトにおいてもこのような可能性が大きいので、本研究計画においては同じ観点からトマトにおける転流経路を繊維束単位で明らかにしつつあり、転流が早く盛んに行われている維管束内での糖代謝を分析中である。トマトの葉と花序の配列は、主茎上においても仮軸上においても、基本的なモデルが示されないまま、いくつかのパターンが提案されてきた。申請者らはこれまでの研究において、主茎上の葉序は開度法で示すと3/8、斜列法で示すと3:5であることを明らかにしてきた。平成5年度の研究では、維管束走向と葉と花序の配列との整合性を調べたところ、両者の間に合理的な整合性が認められた。申請者らが示したトマトの葉序は、従来述べられていたものと全く異なる新しい知見である。この研究結果は、従来言われていたトマトの様々な維管束走向のパターンを統一的に捉えることができるとともに、申請者らが明らかにしてきた葉と花序の配列の正当性を裏づけるものであることが示された。維管束内を移動する光合成産物の転流、分配については、トマトにおいても詳しく調べられているが、葉序並びに維管束走向システムを正しく捉えていないために、その解析にいくつかの問題点を含んでいた。本研究で得られた成果をトマトにおける光合成産物転流や、転流物質の糖代謝の研究に適用することによって、解析の正確さが格段に向上すると期待される。

このような研究は、申請者がこれまで行ってきたメロンとキュウリの光合成産物転流経路と転流物質の糖代謝で示してきた研究を除いて、国内においても国外においても見あたらない。現在、トマトの維管束走向システムと光合成産物の転流経路との関係について研究中である。平成5年度には葉の配列に変異の小さい近縁野生種のトマトを用いて、葉序と維管束走向システムを明らかにしてきた。その結果、平均開度は約135度であったので、開度法で表すと葉序3/8に近かったものの、厳密には直列線上に配列する例は少なかった。斜列法では3:5と表され、ほとんど例外なく適用された。平成6年度においては、栽培種のトマトで経済的に重要な5品種を選んで、葉序と維管束走向システムについて調べた。その結果、栽培種のトマトは、5品種とも、平均開度が約135度であったので、葉序3/8に近いものとみられたが、近縁野生種に比べて葉の配列の変異が非常に大きかったので、直列線は認められなかった。一方、斜列法で表すと、5品種とも3:5と表され、ほとんど例外なく適用された。したがって、トマトの葉序は栽培種においても斜列法で3:5と表す方がふさわしいと結論された。主茎の維管束は葉の配列に対応して走向し、1つの節間には2本が1束状になった太い維管束が3組と、細い維管束2本の、合計8本が縦走していた。光合成産物は維管束内を転流しているので、維管束の走向システムに従った特定の転流経路が存在するものと考えられた。光合成産物は葉で合成された後、トマトでは主に糖質の形態で転流するが、その間に代謝されるので、部位によって糖質の濃度と組成が大きく異なる。ところで申請者はこれまでの研究において、葉柄、茎、果実などの同じ部位であっても、何本か走向している維管束間において、転流物質の濃度と組成が異なっていることを、メロンなどのウリ科そ菜について明らかにしてきた。トマトにおいてもこのような可能性が大きいので、本研究計画においては同じ観点からトマトにおける転流経路を維管束単位で明かにしつつあり、転流が早く盛んに行われている維管束内での糖代謝を分析中である。
骨膜細胞の多分化能およびコラーゲン遺伝子の発現と調節について- Double in situ hybridization法による解析-

鶏胚椎体組織を用いた関節軟骨成長板においては急速なコラーゲン遺伝子のスイツチonとoff(II、IX型→X型)がおこり、細胞外マトリックスのダイナミックな改築が示唆されるが、本研究では、ビオチンおよびジゴキシゲニン標識各型コラーゲン遺伝子プローブを用い、鶏胚関節軟骨および異所性骨軟骨組織において一個の軟骨細胞内で二種類のコラーゲン遺伝子の転写関節がなされている軟骨細胞を螢光double in situ hybridization法により形態学的に証明する事を目的とした。1).鶏胚椎体組織(stage 4546)の関節軟骨成長板における観察:椎体関節成長板の同一スライド切片上で、II型コラーゲンmRNAの局在とX型コラーゲンmRNAの局在が赤色螢光(ロータミン)と緑色螢光(FITC)の局在パターンとして明瞭に区別出来た。増殖軟骨細胞にはII型コラーゲンmRNAを肥大軟骨細胞にはX型コラーゲンmRNAが主として発現しており、その境界部の前肥大軟骨細胞内にはII型およびX型コラーゲンmRNAの両シグナルを本手法で証明した。感度に関しては従来われわれが報告してきたトリチウム標識CDNAプローブによる細胞内両遺伝子発現パターンとほぼ一致し、本法の有用性が示された。2).幼鶏骨膜移植による異所性内軟骨性骨化組織における観察:幼鶏胚骨骨膜組織の胸筋筋膜上への移植後9日目の異所性骨組織は典型的な骨組織および軟骨組織のほかに異型軟骨組織からなっていた。この異型軟骨組織では骨膜移植後早期よりX型コラーゲン遺伝子が発現しているが、double in situ hybridization法では上記1)の椎体関節成長板にみられる様な明瞭な局在パターンは観察されず、II、X型両コラーゲンmRNAが早期より同時に骨膜細胞から軟骨細胞への分化とともに発現していた。また、典型的な肥大軟骨細胞が骨梁に接する部位ではI,X型コラーゲンmRNAの両シグナルをもつ細胞が観察され、肥大軟骨細胞から骨芽細胞への移行を示すphenotypeの存在が示唆された。3).一個の軟骨細胞内に複数のmRNAを同時に観察する事が可能であり、内軟骨性骨化過程の分子レベルの形態学において、本研究の応用性がさらに広まっていくものと考えられる。
プロテオーム解析および遺伝子導入による薬剤耐性消化器癌の耐性回避に関する研究

5FU感受性(NUGC-3)および耐性(NUGC-3/5FU/L)胃癌細胞株を用い,抗癌剤であるS-1の成分である5FUとCDHP添加による抗腫瘍効果を比較し,その作用機序について検討した。癌細胞株における5FUの増殖能への影響1)5FU単独でのIC_<50>は,感受性株および耐性株で各々6,320μMであった。2)CDHP単独では,細胞増殖に影響を与えなかった。3)各々のIC_<15>の5FUおよびCDHP(2および50μM)の同時添加は,耐性株に対して5FU単独換算のIC_<30>に相当する相乗的細胞増殖抑制効果を示したが,感受性株には影響を与えなかった。癌細胞株における5FUの細胞周期への影響5FUはDNA合成が行われるS期にのみ作用することが知られており,5FU添加により各細胞株でのS期に留まっている細胞の割合を検討したが,有意な相違を認めなかった。癌細胞株における5FUの代謝酵素(TS,DPD)への影響耐性株のDPD活性は測定感度以下であった。また,CDHPは5FU単独投与によるTSmRNA発現増加を耐性株では有意に抑制したが,感受性株では抑制しなかった。以上より,5FUとCDHP併用投与は,DPD非依存性,TS発現抑制を介して,5FU耐性胃癌細胞における増殖抑制効果を示す可能性が示唆された。尚,当教室の下記研究協力者とともに上記内容の成果を論文としてまとめ,該当論文が日本消化器病学会奨励賞を受賞し,5月の学会総会において授与される予定である。研究協力者:藤源靖弘(准教授),富永和作(講師),渡辺俊雄(講師)癌細胞株における5FUの増殖能への影響ヒト由来胃癌細胞株の親株(5FU感受性株:NUGC3)および5FU耐性株(NUGC3/5FU/L)を用い、5FU添加による増殖能への影響をMTT法により検討したところ、以下の結果を得た。1)感受性株、耐性株のIC_<50>(50%細胞増殖抑制濃度)は各々6および320μMであり、耐性株は約50倍の耐性を獲得していた。2)両細胞株にIC_<15>(感受性株、耐性株おのおの2および50μM)に相当する5FUおよび5FUの分解酵素であるDPDの強力な分解阻害剤であるCDHPを投与したところ、CDHP単独投与では細胞増殖に影響を及ぼさなかった。一方、5FUおよびCDHPの同時投与においては、感受性株では5FU単独投与群と細胞増殖抑制に差はみられなかったが、耐性株においては5FU単独投与群にくらべ細胞増殖抑制効果の増強を認めた。その効果は、5FU単独投与時のものに換算するとIC_<30>(100μM)に相当した。癌細胞株における5FUの細胞周期への影響5FUによる既知の5FU関連代謝関連蛋白および細胞周期関連蛋白への影響親株および5FU耐性株を用い、既知の細胞周期関連蛋白であるRB, E2F, CDKI, p53に関して5FU添加による発現の変化をWestern blot法で検討したが、5FU添加による明らかな変化は認められなかった。ヒト胃癌細胞株における5-FUの増殖能への影響ヒト由来胃癌細胞株の親株(5-FU感受性株:NUGC3)および5-FU耐性株(NUGC3/5FU/L)を用い、5FU添加による増殖能への影響をMTT法により検討したところ、以下の結果を得た。2)両細胞株にIC_<15>(感受性株、耐性株おのおの2および50μM)に相当する5-FUおよび5-FUの分解酵素であるDPDの強力な分解阻害剤であるCDHPを投与したところ、COHP単独投与では細胞増殖に影響を及ぼさなかったが、5-FUおよびCDHPの同時投与においては、感受性株では5-FU単独投与群と細胞増殖抑制に差はみられず、耐性株においては5-FU単独投与群にくらべ細胞増殖抑制効果の増強を認めた。その効果は、5-FU単独投与時のものに換算するとIC_<30>(100μM)に相当することが判明した。5-FU感受性株におけるCDHP併用添加による殺細胞増強効果の機序上記で認めた殺細胞効果の増強機序として、5-FU代謝にまつわる酵素への影響として解析を試みた。その結果、DPD蛋白質発現量においては、感受性株に強く、逆に耐性株においては、DPD蛋白質発現はほとんど認められなかった。一方細胞増殖に強い影響を与えるthymidilate synthase(TS)の遺伝子発現において、併用添加群に抑制的な作用が認められることが判明した。これらの結果より、培養細胞系における併用投与での相加的作用は、5-FU分解酵素の抑制機序ではなく、増殖促進作用のあるTS抑制機序であることが示唆された。

3)各々のIC_<15>の5FUおよびCDHP(2および50μM)の同時添加は,耐性株に対して5FU単独換算のIC_<30>に相当する相乗的細胞増殖抑制効果を示したが,感受性株には影響を与えなかった。癌細胞株における5FUの細胞周期への影響5FUはDNA合成が行われるS期にのみ作用することが知られており,5FU添加により各細胞株でのS期に留まっている細胞の割合を検討したが,有意な相違を認めなかった。癌細胞株における5FUの代謝酵素(TS,DPD)への影響耐性株のDPD活性は測定感度以下であった。また,CDHPは5FU単独投与によるTSmRNA発現増加を耐性株では有意に抑制したが,感受性株では抑制しなかった。以上より,5FUとCDHP併用投与は,DPD非依存性,TS発現抑制を介して,5FU耐性胃癌細胞における増殖抑制効果を示す可能性が示唆された。尚,当教室の下記研究協力者とともに上記内容の成果を論文としてまとめ,該当論文が日本消化器病学会奨励賞を受賞し,5月の学会総会において授与される予定である。研究協力者:藤源靖弘(准教授),富永和作(講師),渡辺俊雄(講師)
地域高齢者の閉じこもり症候群とその心理的ならびに社会的要因

寝たきりの発生原因の一つと考えられてきた「閉じこもり症候群」に焦点をあて、在宅高齢者の閉じこもりの実態と身体・社会・心理的特徴を把握するため、山形市在住の60歳以上の弾性147名、女性153名を対象に閉じこもりに関する個別訪問調査を1997年に実施した。うち、調査完了者234人を分析対象となった。総合的移動能力尺度を用いて、屋内にとどまっている者を閉じこもり群、日常生活の行動範囲が屋外に及ぶ者を非閉じこもり群と操作的に定義した。閉じこもりの関連要因として、身体的特徴は日常生活動作(ADLと略す)、高血圧の既往歴などを、社会的特徴は日常生活行動、家族・近隣関係、老研式活動能力指標を取り上げた。心理的特徴は心理的依存症、生きがい、主観的健康感などを取り上げた。基本属性は年齢、性別、最終学歴、配偶者の有無とした。その結果、閉じこもり群は12名(5.1%),非閉じこもり群は222名(94.9%)であることがわかった。年齢で2群間に有意な差が見られた。年齢が高くなるほど、活動性が低下して家に閉じこもりがちになることが示された。また、閉じこもりの関連要因として、身体的特徴では、ADLの歩行・小便・入浴・着脱衣で介助の必要な人が閉じこもり群に多かった。社会的特徴では炊事・洗濯・掃除、家・庭の手入れ、孫・配偶者の世話、新聞雑誌を読む、テレビの視聴、趣味・稽古ごとの日常生活行動と老研式活動能力指標で閉じこもりと有意な関連が認められた。社会的な側面から見ても、知的な活動や、社会で独立した生活を送るための能力が低い人が閉じこもり群に多いことが示された。また、閉じこもりと有意な関連があった心理的特徴は、生きがいがないことと主観的健康感でも健康でないと評価した者に閉じこもりが多かった。以上より、閉じこもりは高齢になるほど多くみられ、身体的ADLや主観的健康感、日常の生活行動など身体・社会的特徴のみならず、生きがいや主観的健康感という心理的特徴との関連もあることがわかった。
衝撃波照射にあらわれるガン細胞の鑽孔現象の動力学的機序に関する研究

水中衝撃波フォーカッシングを利用する医療法は、腎臓結石の破砕除去ばかりでなく、衝撃波と骨との干渉を利用する整形外科への応用、衝撃波と気泡の干渉を利用する脳血栓の血行再建術への応用など、目覚ましい発展を遂げている。中でも、抗ガン剤を投与した環境下で、抗ガン剤に反応しないガン細胞に対して衝撃波を照射するとき、ガン細胞の表面が鑽孔される間に抗ガン剤が強制的にガン細胞の中に取り込まれることが発見されている。本研究はこの機序の解明を目指し、本年度に得た結果を要約すれば:(1)生体中の衝撃波伝播を数値シミュレーションするために、衝撃波伝播に対して非一様な特性を示す生体を模擬する媒体の生成について考察した。模擬主体は複雑な構成を持つが数値計算モデルの設定が容易である必要があり、ほぼ同一直径を持つゼラチン球と液体の混合物が適当と判断し、ゼラチン球の量産に成功した。さらに、その中を伝播する衝撃波の減衰・反射・回折を明らかにした。(2)水中衝撃波を定量的に光学可視化するために、有限干渉縞ホログラフィ干渉計写真の縞分布をフーリエ縞解析する方法を確立し、次年度計画に組み込まれている位相変位干渉計法のソフト開発と運用の準備を完了した。(3)非一様媒体中を伝播する衝撃波と界面の干渉を定量的に数値解析するために、界面の大変形を精度よく記述できる差分法を開発し、数値シミュレーション法を確立した。特に、確立した数値解法を検定する問題として液滴と衝撃波の干渉過程の実験結果と比較し、良い一致を導びいた。(4)飛行体直径25mmの縦型二段軽ガス銃を試作し、その先端に遊離ガン細胞を浮遊させた試験槽を取り付けて、様々の強さの衝撃波を負荷したときの標記の実験に対する準備を完了した。中でも、抗ガン剤を投与した環境下で、抗ガン剤に反応しないガン細胞に対して衝撃波を照射するとき、ガン細胞の表面がされ鑚孔される間に抗ガン剤が強制的にガン細胞の中に取り込まれることが発見されている。模擬生体は複雑な構成を持つが数値計算モデルの設定が容易である必要があり、ほぼ同一直径を持つゼラチン球と液体の混合物が適当と判断し、ゼラチン球の量産に成功した。(2)水中衝撃波を定量的に光学可視化するために、有限干渉縞ホログラフィ干渉計写真の縞分布をフーリエ縞解析する方法を確立し、次年度計画に組み込まれている位相百変位干渉計法のソフト開発と運用の準備を完了した。(3)非一様媒体中を伝播する衝撃波と界面の干渉を定量的に数値解析するために、界面の大変形を精度良く記述できる差分法を開発し、数値シミュレーション法を確立した。

水中衝撃波フォーカッシングを用いて手術なしに腎臓結石を破砕除去する治療法は衝撃波の最も有効な平和利用である。本研究グループは東北大学医学部との共同研究の一環として、体外衝撃波結石破砕術の設計製作に従事し、1987年、この装置は厚生省の薬事承認を得た。一方、水中衝撃波の医療応用はその応用範囲を、現在、脳血栓の低侵襲的な除去と血行再建術の開発、抗ガン剤と併用する癌治療法、整形外科の分野では偽関節の非侵襲的治療法、関節痛の治療など、また、新しい薬剤注入法の開発など医療全体に広げている。本研究は、抗ガン剤併用の癌治療における、衝撃波照射で遊離癌細胞あるいは組織癌細胞が穿孔される過程を、衝撃波工学の見地から明らかにしようとするものである。2年間に研究活動を通じて得られた結果を予約すれば:(1)生体中を伝播する衝撃波の挙動を定量的に解明するためには、光学可視化法を中心にする計測法を用いるが、その精度には限界がある。したがって、数値シミュレーション法で生体と衝撃波の干渉を模擬することが必要である。そのために、生体模擬物資を特定して生体と衝撃波の干渉をアナログ実験することが重要である。ゼラチン球をひまし油中に充填して、その中を伝播する衝撃波の減衰と屈折を定量的に計測した。これは有効な模擬法である。(2)有限干渉縞二重露光ホログラフィー干渉計法を開発し、フーリエ干渉縞解析法を用いて、非常に微弱な縞の変化から水中衝撃波の圧力変化を推定する方法を確立した。(3)非一様媒体中の衝撃波と界面の干渉過程を定量的に数値模擬する差分法を開発し、空気中においた液滴と衝撃波の干渉、水中での気泡の挙動を数値的に明らかにした。また、実験と数値解とは非常に良く一致し本研究法の妥当性を検証した。(4)縦型ガス銃を開発して、高速飛行体は液面を照射したときに水中の高圧を計測した。また、この装置が本研究目的に有効であることを実証した。今後、この研究課題をさらに追求して、衝撃波医療の発展に寄与できることを確認した。
スポーツ選手の免疫学的コンディショニングの必要性についての調査

運動やストレスに伴う免疫学的パラメータの変化は多数報告されているものの、その意義は未だ明らかにならず、実用的な研究が少ない。そこで2003年7月国際運動免疫学会コペンハーゲン大会の将来構想委員会において、今後スポーツ選手など運動に伴う免疫学的な問題に焦点を当てることを提案した。その結果、2005年モナコでの学術集会、2007年10月日本での学術集会では実用的な研究に焦点を当てることになり、本研究の代表者永富は国際運動免疫学会副会長に選出され、同時に2005年学術集会のプログラム委員長を務めることになった。この決定に伴い、これまでほとんど行われてこなかったスポーツの現場での免疫系が関連する問題点の調査を実施した。様々なレベルのスポーツ種目指導者に面接の上、質問紙を作成し、平成15年12月2月にかけて、大学生、プロスポーツ選手、実業団スポーツ選手、目本代表候補選手などを対象に無記名のアンケート調査を実施し1409名から回答を得た。有効街回答1367件を分析した結果、およそ20%にあたる274名が免疫に関連する疾患がスポーツ活動の障害になっていることを申告した。原因疾患として48.9%が急性上気道感染症を、25.2%がインフルエンザを、22.3%が花粉症を挙げた。インフルエンザ以外は軽症疾患といえどもスポーツ実施者にとっては無視できない問題であることがあらためて浮き彫りにされた。詳細な分析結果は現在報告書にまとめつつあり、各競技団体に配布する予定である。また本研究代表者が代表を務める日本運動免疫学研究会では2005年、2007年の学会に向けて今回明らかになった現場での問題点に関連する研究を奨励していく予定である。