hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算高圧科学とデータ科学の融合による高温超伝導水素化合物の探索

平成29年度は、目的とする硫化水素に匹敵する高温超伝導水素化合物の発見には至らなかった。そこで平成30年度は超伝導性評価関数の予測精度を更に高めるようにデータベースの強化、評価関数作成方法の改良を行い、候補物質の再探索に取り組んだ。平成30年8月にランタン水素化合物で硫化水素を越える260 Kの超伝導が実験で発見され、第一原理計算によって新たな超伝導水素化合物が続々と報告されているため、これらのデータを収集してデータベースの更新を行った。アルカリ土類金属やその周辺元素の水素化合物で200 Kを越える超伝導転移温度(Tc)が、また、硫黄を筆頭とする第3周期以降の14、15、16族元素の水素化合物で100 Kを超えるTcが予測されており、これらも含めて62種類の化合物、497個のデータがデータベースに収録された。このデータベースに含まれる全データを使って超伝導性評価関数の作成に再度取り組んだ。圧力、空間群、質量、水素含有量、電子間クーロン斥力定数μ*を変数とする関数を準備し、これから得られる値(超伝導性評価値)とTcとの間に強い相関を持つものを優れた関数として5000世代まで遺伝的プログラミングで進化させた。これを繰り返して得られた50個の評価関数に対して10分割交差検証によって予測性能の検証を行い、最も優れた関数を「超伝導性予測器」として採用した。この超伝導性予測器を使って高温超伝導の候補物質を回帰分析で調べた。超伝導転移温度が200 Kを超える6つの2元系水素化合物(H3S、MgH6、CaH12、YH10、LaH10、AcH10)を基礎とする3元系水素化合物を準備してそれらの超伝導性評価値からTcを見積もったところ、KScH24及びSrZrH20でTc=150 K及び230 Kという結果が得られた。現在はこれらの第一原理的検証に取り組んでいる。平成30年度は、データベースの強化と超伝導評価関数作成方法の改良に取り組み、予定していたところまで研究を進めることができた。回帰分析で得られた候補物質について第一原理計算による検証を本格的に行う段階まで到達した。これらを踏まえて、研究はおおむね順調に進展していると評価した。令和元年度は、回帰分析で得られた高温超伝導の候補物質について第一原理計算による検証を実施する計画である。ここまでの研究結果をまとめて論文発表を行う。第一原理的検証を行うためには候補物質の最安定構造を遺伝的アルゴリズムで決定し、その構造を使ってフォノン計算を実行して超伝導性を調べるという手順となる。しかし、この方法では化学組成の安定性については直接的に調べることができないという問題がある。そこでこれを解決するために熱力学的に安定な化学組成も同時に探索できる新たな方法の開発に取り組んでおり、この研究についても並行して進める予定である。平成29年度は、データ科学的手法の部分について開発を実施し、高温超伝導を示す新奇水素化合物を探索するための基盤構築に取り組んだ。遺伝的アルゴリズムを用いた結晶構造予測法及び第一原理電子状態計算手法を用いて酸素-水素系、アルゴン-水素系、硫黄-酸素-水素系における高圧安定相と超伝導相を探索し、得られた結果をデータベースに追加した。アルゴン-水素系では、1500万気圧付近まで圧縮するとアルゴン格子間に存在する水素分子が解離して超伝導性が急激に強まり、ArH2やArH4で70ケルビンの超伝導になることを予測し、論文で発表した。また、他の研究グループによって既に報告されている23種類の2元系水素化合物に関する構造データ、超伝導データもデータベースに加えた。次に、機械学習に利用する遺伝的プログラミングコードの修正を行い、更新したデータベースを使ってターゲット物質の選定を実行した。圧力、空間群、原子量、水素含有量、電子間クーロン斥力パラメータμ*の5変数と四則演算子を使用して、機械学習によって超伝導転移温度と相関の強い関数(超伝導評価関数)を作成した。プログラムを使って網羅的に作成した3元系水素化物のデータリスト(空間群は三斜晶(No. 1)、圧力は100万気圧、μ*は0.13に固定)を超伝導評価関数に照合させたところ、H4FP、H5C4Mo2などの化合物が高温超伝導の候補として帰納的に選出された。これらの物質について第一原理的に検証を行った結果、H4FPについては直方晶Cmc21構造をとる300万気圧において27ケルビンの超伝導に、またH5C4Mo2については単斜晶Pm構造をとる20-50万気圧において15ケルビンの超伝導になることが理論的に明らかになった。平成29年度は、物質探索のための基盤構築を行い、候補物質の選定と計算科学的手法による検証の段階に到達し、当初に予定していたところまで研究を進めることができた。その一方で、選定された物質は期待に反していずれも高温超伝導とはならなかったため、今後は探索方法の見直しや改良が必要となる。これらを踏まえて、研究はおおむね順調に進んでいると評価した。

平成30年8月にランタン水素化合物で硫化水素を越える260 Kの超伝導が実験で発見され、第一原理計算によって新たな超伝導水素化合物が続々と報告されているため、これらのデータを収集してデータベースの更新を行った。アルカリ土類金属やその周辺元素の水素化合物で200 Kを越える超伝導転移温度(Tc)が、また、硫黄を筆頭とする第3周期以降の14、15、16族元素の水素化合物で100 Kを超えるTcが予測されており、これらも含めて62種類の化合物、497個のデータがデータベースに収録された。このデータベースに含まれる全データを使って超伝導性評価関数の作成に再度取り組んだ。圧力、空間群、質量、水素含有量、電子間クーロン斥力定数μ*を変数とする関数を準備し、これから得られる値(超伝導性評価値)とTcとの間に強い相関を持つものを優れた関数として5000世代まで遺伝的プログラミングで進化させた。これを繰り返して得られた50個の評価関数に対して10分割交差検証によって予測性能の検証を行い、最も優れた関数を「超伝導性予測器」として採用した。この超伝導性予測器を使って高温超伝導の候補物質を回帰分析で調べた。超伝導転移温度が200 Kを超える6つの2元系水素化合物(H3S、MgH6、CaH12、YH10、LaH10、AcH10)を基礎とする3元系水素化合物を準備してそれらの超伝導性評価値からTcを見積もったところ、KScH24及びSrZrH20でTc=150 K及び230 Kという結果が得られた。現在はこれらの第一原理的検証に取り組んでいる。平成30年度は、データベースの強化と超伝導評価関数作成方法の改良に取り組み、予定していたところまで研究を進めることができた。回帰分析で得られた候補物質について第一原理計算による検証を本格的に行う段階まで到達した。これらを踏まえて、研究はおおむね順調に進展していると評価した。平成29年度の研究成果によって新たな超伝導水素化合物を見つけ出すことに成功したが、依然として硫化水素に匹敵するような高温超伝導の発見には至っていない。そのため平成30年度は超伝導評価関数の予測精度を更に高めるように探索方法の改良を行い、候補物質の再探索に取り組む計画である。高温超伝導物質がうまく得られなかったことについて、機械学習で評価関数を作成する際に過学習に陥ってしまい、未知の物質に対する予測性能が著しく低下したことがその主な原因と考えられる。そこで、全データの90%を訓練データ(trn)、10%をテストデータ(tst)として交差検証を実行することで予測性能の優れた評価関数を作成するようにシステムを修正する。遺伝的プログラミングで作成した評価関数の各変数にデータベース内のデータを代入して得られた値と第一原理計算から得られた超伝導転移温度との間の相関係数の絶対値をXとすると、X ́= Xtrn + Xtst - |Xtrn-Xtst|の平均値が最大となる関数を最も優れた超伝導評価関数とし、これを使ってターゲット物質の選定を行う。令和元年度は、回帰分析で得られた高温超伝導の候補物質について第一原理計算による検証を実施する計画である。ここまでの研究結果をまとめて論文発表を行う。第一原理的検証を行うためには候補物質の最安定構造を遺伝的アルゴリズムで決定し、その構造を使ってフォノン計算を実行して超伝導性を調べるという手順となる。しかし、この方法では化学組成の安定性については直接的に調べることができないという問題がある。
競争政策の経済分析:競争・協調と経済厚生

本年度は、この研究プロジェクトの最終年度なので、「昭和64年度の研究計画」として提出した3つの課題について、研究成果の取纏めを行った。第3に、民営化と規制緩和に関しては、日本の電気通信産業と流通業を例にとって、理論に立脚する批判的提言を2つの論文に纏めた。すなわち、論文6(電気通信事業における競争と規制)は、日本のテレコム改革に対する批判的検討を与え、論文7(日本の流通規制:大店法システムを中心として)は日米構造協議の一つの焦点でもある日本の流通規制に対する批判的評価を与えている。本プロジェクトに関する研究は今も継続中であり、近い将来には銀行業にたいする規制と経済厚生、生命保険産業における規制と経済厚生に関する論文が完成する予定である。この研究は、ゲームの理論を基礎に捉えて寡占産業の成果を厚生経済学の観点から分析し、競争政策の新たな基礎を構築することを目的とする。このような寡占産業の厚生経済学的研究は、ごく最近端緒についた理論的産業組織論のフロンティアであって、われわれはこの分野への体系的な貢献を意図している。幸い第1年度の研究は順調に進行し、以下の諸点に関して新たな知見を得ることができた。(1)規模の経済性を特徴とする寡占産業では、生産の技術的効率性と資源配分の効率性との感に二律背反が発生する。寡占産業内の企業数が少ないほど企業は規模の経済性を享受でき、生産の技術的効率性は高まるが、企業数ガ少なければ、価格は限界費用を上回って資源配分の非効率性が生れてしまうのである。われわれは、緩やかな仮定のもとに前者の効果は後者の効果を凌駕し、自由参入のもとでの均衡企業数よりも少ない企業数を維持すれぱ、経済厚生の観点から寡占産業成果を改善できることを発見した。さらに、この「過剰参入定理」は一般均衡の枠組みにおいても成立することを論証した。(2)次にわれわれは、2段階ゲームの枠組みを適用して、他に先駆けた新技術導入により費用を削減しようとする寡占企業間の戦略的行動を厚生経済学的に分析し、競争企業の数がある臨界水準を越えれば新技術への投資は社会的に過剰になることを論証した。(3)われわれはさらに、このような理論的結果が企業の組織形態とどのような係わりをもつかを解明するため、利潤最大化企業の他に利潤シェア型企業に対して基本理論の拡張を試みた。次年度は、これらの基礎的成果を英文の著書に纏め、また電気通信と銀行・流通の各産業に即して、その競争政策に対する含意を明らかにする計画である。
コケムシ骨格を利用した新たな古海洋環境復元指標の開発

時代的・空間的に広範な分布を示すコケムシについて、海洋環境指標として利活用できるか否か、その検証を行った。MART指標(群体を形成するコケムシの個虫サイズが水温と逆相関の関係にあることを利用して、群体が成長した期間における海水温の平均年較差を算出する)の検証の結果、個虫サイズと平均水温の年較差との関連が実証された。また、対象としたコケムシ骨格の酸素同位体比が平均水温変化と調和していることから、コケムシ骨格は古海洋環境復元指標として有用であると結論づけられる。コケムシ動物は、無性出芽した多数の個虫が集合した固着性の群体性動物である。特に唇口目コケムシの個虫(虫室)の大きさは、それが出芽した時の水温と逆相関の関係にあり、同一群体内における虫室の大きさの変異を解析すれば、海水温の平均年較差が算出できる(MART指標と呼ぶ)とされる。MART指標は、データの地域的不均質性や形態測定の問題、コケムシ動物そのものの生態や生活環などの情報が不足しているために、その信頼性と汎用性の問題がある。本研究では同位体地球化学の側面からMART指標の検証を行い、コケムシ骨格を新たな海洋環境指標として確立することを目指す。研究の第1のステップとして、本邦近海の広い緯度範囲でMART指標が適用され得るかを検証するため、平成21年度は熱帯域に分布するコケムシ試料として、沖縄県の八重山諸島に位置する石西礁湖の水深520mからの試料採取を実施した。3地点からコケムシ群体試料を採取し、その分類を行った。また、静岡県沼津市の大瀬崎で得られた現生コケムシ群体(Parasmittina sp.など)からMART指標を算出した。3群体を計測した結果、MART指標が各群体でそれぞれ異なり、値にばらつきがあることが判明した。このような結果が得られた原因の一つとして、各群体の大きさが小さいことから、若齢のコケムシ群体であることが推定される。すなわち、夏・冬という水温が極大・極小となる時期を越していない群体であるために、年較差の上場を有していないことが予想される。この問題を検証し解決するため、次年度においては、人工的な付着基盤を調査海域に設置してコケムシを成長させる、定点観測を実施する。このような観測データは世界的にも希少なものであり、海洋環境指標としてのコケムシ骨格の活用に極めて重要なものと考えられる。コケムシ動物は、真体腔をもつ原口動物の一門で、個虫が無性出芽して多数集合することにより、固着性の群体を形成する。特に唇口目コケムシの個虫(虫室)の大きさは、それが出芽した時の水温と逆相関の関係にあり、同一群体内における虫室の大きさの変異を解析することで、群体が成長した期間における海水温の平均年較差が算出できるとされる(これをMART指標と呼ぶ)。MART指標は、分析データの地域的な偏りや骨格形態(虫室)計測の問題、コケムシ動物そのものの生態や生活環などの情報が不足しているために、その信頼性と汎用性の問題が残されている。国内沿岸の広い緯度範囲でMART指標を検証するため、平成21年度の熱帯域(沖縄県八重山諸島の石西礁湖)での試料採取に引き続き、平成22年度は温帯域に分布するコケムシ試料として、静岡県沼津市に位置する大瀬崎の水深約524m付近にて試料採取を実施した。5地点からコケムシ群体試料を採取し、それらの分類を行った。また、前年度に実施した大瀬崎産のコケムシ群体のMART指標分析結果から、夏・冬という水温が極大・極小となる時期を経ていない群体である(すなわち年較差情報を有していない)ことが予想されたため、人工的な付着基盤を調査地点に設置してコケムシを成長させる定点観測を開始した。あわせて、前年に試験的に設置していた付着基盤を回収してコケムシ群体を観察した結果、この人工的な付着基盤がコケムシ群体の成長過程の解析に有効であることが検証され、本研究におけるMART指標分析に活用できることがわかった。一方、虫室計測の問題を解決するために、マイクロフォーカスX線CTスキャナーを用いた三次元群体骨格画像データを取得し、その検証を行った。

MART指標は、分析データの地域的な偏りや骨格形態(虫室)計測の問題、コケムシ動物そのものの生態や生活環などの情報が不足しているために、その信頼性と汎用性の問題が残されている。本研究では同位体地球化学の側面からMART指標の検証を行い、コケムシ骨格を新たな海洋環境指標として確立することを目指した。MART指標を検証するため、平成22年度から23年度前半にかけて、静岡県沼津市の大瀬崎海底の調査地点に人工的な付着基盤を設置し、コケムシを成長させる定点観測を実施した。観測終了後、付着基盤を回収してコケムシ群体を観察した結果、実験古生物学的手法である人工付着基盤がコケムシ群体の成長過程の解析に有効であることが実証され、本研究におけるMART指標分析に活用できることがわかった。平成22年度の研究活動によって有用性を確認したマイクロフォーカスX線CTスキャナーを用い、三次元群体骨格画像データを取得して虫室サイズの計測を行った。この結果、MART指標と平均水温の年較差との関連が実証された。一方、対象としたコケムシ種の骨格は方解石からなることが判明するとともに、骨格の微小領域の同位体分析から、酸素同位体に関しては、平均水温変化と調和していることが示された。これらのことから、コケムシ骨格は古海洋環境復元指標として有用であることがわかった。
骨格筋のカルシウム活性化とアクチン-ミオシン結合による活性化とはどこまで独立か?

通常のCa^<2+>活性化とCa^<2+>なしでのアクチン-ミオシン結合による活性化とがスキンドファイバーの伸展によって同じように促進されることから、両活性過程は独立でないという仮説をたてた。この仮説を検証するために、アクチン-ミオシン結合が最大に活性化されたスキンドファイバーにCa^<2+>を作用させたときのファイバーの分子形態変化を筋節長を変えてX線回折法で調べることにした。単離したウサギ腸腰筋筋線維を0.2%triton X-100を含む弛緩液で化学的にスキンドして標本とした。ラット腸腰筋も試みたが、本研究に十分なX線回折像が得られなかった。まず、アクチン-ミオシン結合により最大活性化を得る条件を張力測定実験で調べた。硬直結合の他に、MgATPに対してMgADPが過剰にあるときに主となるアクチン-ミオシン-MgADP複合体を検討した。筋線維の活性化程度を評価するためには、リン酸アナログであるフッ化アルミニウムまたはバナジン酸を収縮中サイクルにあるミオシンに取り込ませて安定な複合体を作り、これがアクチンの存在下に活性化によって解離していくことを利用した。この結果は通説に反して、硬直クロスブリッジやMgADP結合クロスブリッジだけでは筋線維を収縮中並みに活性化することは困難で、収縮性クロスブリッジの活性化効率がはるかに高いことを示唆した。そこで低イオン強度で形成されるクロスブリッジによる活性化を利用することを検討した。低イオン強度では筋線維の構成タンパクが抽出される可能性があるため、今後各クロスブリッジの活性化効率の定量的評価の研究と、構成タンパク抽出による微細形態変化の研究を優先することとした。
非線型ラプラシアンを含む発展方程式の解の漸近挙動

様々な非線型問題に於いて,古典的な(線型)ラプラシアンの修正版である非線型楕円型作用素が現れる.本研究課題では,そのような非線型作用素を主要項に持つ発展方程式を考え,それらの解の漸近挙動とそのメカニズムを調べた.具体的には,変動指数を含むp(x)-ラプラシアンや無限大ラプラシアンを含む拡散型方程式の解の長時間挙動を明らかにした他,fast diffusion方程式の消滅解の漸近形の安定性解析の基盤となる理論を構築した.様々な非線型問題に於いて,古典的な(線型)ラプラシアンの修正版である非線型楕円型作用素が現れる.本研究課題では,そのような非線型作用素を主要項に持つ発展方程式を考え,それらの解の漸近挙動とそのメカニズムを調べた.具体的には,変動指数を含むp(x)-ラプラシアンや無限大ラプラシアンを含む拡散型方程式の解の長時間挙動を明らかにした他,fast diffusion方程式の消滅解の漸近形の安定性解析の基盤となる理論を構築した.さまざまな非線形問題の研究に於いて,ラプラシアンを変形・一般化して得られる非線形楕円型微分作用素が現れる.そのような非線形作用素を主要項に持つ発展方程式を考え,それらの解の漸近挙動とそのメカニズムを明らかにすることが本研究課題の全体目的である.非ニュートン流の運動や第II種超伝導現象の巨視的モデルを表わすp-ラプラシアンを主要項に持つ発展方程式やプラズマ拡散を表わすFast diffusion方程式はその強い非線形性のため,解を具体的に求めることは難しい.本研究課題の今年度の取り組みでは,解の漸近的な形状(解の漸近形)を明らかにし,さらに解の漸近形が,初期値に対する摂動に対して安定的かどうかを調べる安定性解析を実施した.そもそも解の漸近形の安定性・不安定性の概念が未定義であったため,それらを定義するところからはじめ,安定性解析を実施するためにある関数空間の曲面上の無限次元力学系を導入し,最終的には漸近形の安定性・不安定性に対する十分条件を与えた.大まかに言えば,符号変化している漸近形は不安定であり,その漸近形にある小さな摂動を加えたものを初期値とする解は,別の漸近形を持つことになる.一方,定符号の漸近形は安定である.よって小さな摂動ならは漸近形は変化しない.さらに副産物として,ある爆発項付きの非線形放物型方程式の初期値空間を解の発散・消滅に応じて分類し,さらに前述した曲面がそれらのセパラトリクスになることを明らかにした.このように非線形偏微分方程式の初期値空間が漸近挙動に応じて完全に分類される例は少ない.様々な非線型問題に於いて,ラプラシアンを変形・一般化して得られる非線型楕円型微分作用素が現れる.ここではそのような非線型作用素を主要項に持つ発展方程式を考え,それらの解の漸近挙動とそのメカニズムを明らかにする.平成23年度は,空間非一様な指数(以下,変動指数)を持つp(x)-Laplacianと呼ばれる非線型楕円型作用素を主要項に持つ発展方程式に焦点を当て,適切性や比較原理などの基本的事項の検証および解の挙動・性質を調査し,最終的にはp(x)-Laplacianを主要項に持つ発展方程式が記述する非線型拡散の性質を明らかにすることを目的として研究を行った.変動指数を含む非線型問題は,機能性流体や画像処理などの工学的問題に現れる.また数学的に見ても,偏微分方程式論に留まらず,関数解析や実解析の展開を促す新しい問題である.そのため近年,北欧を中心に国外で盛んに研究が行われてきたが,国内に於いてはまだ研究例が多くない.特に放物型方程式の研究に関しては世界的にも研究例が少ない.研究成果の具体的内容:1.変動指数空間のamalgam空間を導入することで,p(x)-Laplacianを主要項に持つ非線型拡散方程式が劣微分作用素を含む発展方程式の枠組みに帰着されることを発見した.これによって,適切性,解の比較原理,周期解の存在などが保証される.2.解の長時間挙動(定常解への収束)を示した.特に外力項がない時,指数p(x)が2より大きいならば退化拡散,2より小さいならば特異拡散が起こることを示した.3.fast/slow拡散極限(p(x)が発散したときの極限問題)について,解の収束性と極限問題の表現を明らかにした.さらに指数が領域の一部でのみ発散する場合は,非線形拡散方程式と仮似変分不等式の融合問題として極限闇題が表現されることを示した.継続課題のfast diffusion方程式の解の漸近挙動については,これまでに得られた漸近形の安定性判定条件の枠からはずれる幾つかのケースについて個別の解析を行い,不安定な正値漸近形を発見した.平成24年度は,球対称領域におけるfast diffusion方程式の解の漸近挙動の安定性解析,および変動指数を含む二重非線形発展方程式の可解性に関する未解決問題に取り組み,以下の成果を得た.(1)球対称領域におけるfast diffusion方程式の解の漸近形の安定性解析平成23年度までの研究成果によって導入した解の漸近形の安定性解析の枠組みに従い,それまでの安定性判定条件ではカバーできなかった円環領域上の球対称な漸近形の安定性を調べ,空間2次元ではそれらが不安定になることを,高次元では漸近安定にはならないことを証明した.証明は,球対称な漸近形に対する新しい摂動法の導入と,摂動を与えた初期値からスタートするfast diffusionflowの解析に基づく.また不安定性の証明では,Emden-Fowler方程式の正値球対称解における線形化作用素のスペクトル解析を行っている.

さらに,ここで導入した証明法をEF方程式の解の対称性の崩れ,部分対称性の研究に応用し,楕円型方程式の解の定性解析に対する新しい手法を提案した.(2)変動指数を含む二重非線形発展方程式の可解性平成23年度までの研究によって,変動指数を含む非線形発展方程式の可解性,解の漸近挙動を調べるための数学的枠組みが与えられたが,今年度は変動指数を含む多孔質媒体方程式型の二重非線形発展方程式を扱い,その解の存在を保証する一般的枠組みを構築した.証明では変動指数を含む関数空間の最近の結果と共に,古典的な発展方程式論・作用素論の道具立てを改良している.またここで得られた結果は特定の方程式だけではなく,類似構造をもつ一般的な発展方程式に適用可能なものとして定式化されている.変動指数が入った問題の研究によって幾つかの古典的な枠組みの欠点が明らかになり,本研究ではそれらを克服している点にも留意する.平成23年度の研究計画に述べた内容は,Lp-Lq型の減衰評価を除いて完遂している.24年度が最終年度であるため、記入しない。過去2年間の当該研究課題の遂行によって,新たに以下の2つの問題が生じている.来年度はこれらを解決し,3年間の研究成果のまとめを行いたい.1.Fast diffusion方程式の漸近形の安定性と領域の対称性の関係:過去2年間の研究で,漸近形の安定性と付随して現れる半線形楕円型方程式の非自明解の変分的な性質が深い関係を持つことが分かってきた.そのような非自明解の変分的性質は空間領域の対称性に大きく影響をうけるため,空間領域の対称性が漸近形の安定性にどのような影響をもたらすか明らかにする.2.変動指数を含む二重非線形問題:平成23年度の研究によって変動指数を含む非線形拡散方程式の基本的な取扱い方は分かってきたが、非線形性が高く従来の定数指数の場合でも制限の大きかった二重非線形問題では変動指数特有の困難が生じる.それらを克服し,可解性の証明や漸近挙動の解析をするための手法を提案する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
脳の可塑性におけるカルパイン・カルパスタチン系の役割

Ca^<2+>依存性システインプロテイナーゼ(カルパイン)及びその特異的内因子インヒビター(カルパスタチン)は広く動物各組織に分布しているが,脳のカルパインは記憶の蓄積に関与しているとの仮設もあり,脳におけるカルパイン・カルパスタチン系の生理的役割の解明がまたれている.このため,脳におけるカルパインとカルパスタチンの分布,及び両因子の活性調節に関する研究を行って,次の成果を得た.(1)カルパスタチンの構造と機能カルパスタチンに対するcDNAのクローニングとそのヌクレオチド配列の決定に成功し,この分子が4つのほぼ等価な,約140kDaの繰り返しドメイン構造を保つこと,及び,それぞれのドメインに相当する遺伝子発現によるポリペプチド断片がインヒビター活性を示すことを実証した.(2)カルパインの天然基質の探索カルパインの脳内における天然基質の探索研究の一環として,カルパインのトランスグルタミナーゼに対する活性化作用を検討した.部分精製したトランスグルタミナーゼは,カルパインの2つの分子種(I型及びII型)のいずれによっても強く活性化されることが知られた.すでに知られているカルパインのプロテインキナーゼC活性化作用とあわせて,これらの活性化反応の神経細胞における意義を解明することが今後の課題である.(3)老化モデル動物であるマウスSAMを用いた研究脳におけるカルパインとカルパスタチンの分布が, SAMと対照正常マウスとの間に差異を示すかどうか検討した.初歩的な実験結果では両者間に著差のないことが知られたが,なお詳細に検討中である.Ca^<2+>依存性システインプロテイナーゼ(カルパイン)及びその特異的内因子インヒビター(カルパスタチン)は広く動物各組織に分布しているが,脳のカルパインは記憶の蓄積に関与しているとの仮設もあり,脳におけるカルパイン・カルパスタチン系の生理的役割の解明がまたれている.このため,脳におけるカルパインとカルパスタチンの分布,及び両因子の活性調節に関する研究を行って,次の成果を得た.(1)カルパスタチンの構造と機能カルパスタチンに対するcDNAのクローニングとそのヌクレオチド配列の決定に成功し,この分子が4つのほぼ等価な,約140kDaの繰り返しドメイン構造を保つこと,及び,それぞれのドメインに相当する遺伝子発現によるポリペプチド断片がインヒビター活性を示すことを実証した.(2)カルパインの天然基質の探索カルパインの脳内における天然基質の探索研究の一環として,カルパインのトランスグルタミナーゼに対する活性化作用を検討した.部分精製したトランスグルタミナーゼは,カルパインの2つの分子種(I型及びII型)のいずれによっても強く活性化されることが知られた.すでに知られているカルパインのプロテインキナーゼC活性化作用とあわせて,これらの活性化反応の神経細胞における意義を解明することが今後の課題である.(3)老化モデル動物であるマウスSAMを用いた研究脳におけるカルパインとカルパスタチンの分布が, SAMと対照正常マウスとの間に差異を示すかどうか検討した.初歩的な実験結果では両者間に著差のないことが知られたが,なお詳細に検討中である.
最終強度解析に基づく骨組構造の信頼性評価に関する研究

昭和63年度と平成元年度の2年間に亘って、桁要素で構成された立体骨組構造としての船体構造の最終強度解析とそれに基づく信頼性評価法の開発を目的として研究を行い、次の成果を得た。1.船体主構造を平板桁で構成された立体骨組構造にモデル化し、船体縦曲げ、剪断荷重および横荷重下での座屈と塑性崩壊に基づく最終強度と信頼性を評価するシステムを開発した。その概要は次の通りである。(1)平板で構成された桁要素が曲げ、剪断(2方向)、軸力およびねじりの複合荷重を受ける場合の断面の最終強度条件式を作用断面力および断面モ-メントの線形化近似式で表した。(2)従来開発されている塑性節点法と有限要素法を組合せた解析法により、構造全体の崩壊強度とその安全余裕を生成する方法を船体主構造のような立体骨組構造の解析が可能となるものに改良した。(3)構成材料の降伏応力および作用荷重の統計的性質が与えられた場合の確率的主要崩壊形式を生成、選定するとともに、構造全体の信頼性を評価する方法と組合せた船体骨組構造信頼性評価システムを開発した。2.上記システムを、24万DWT油槽船の中央部および船首尾L/4部に相当する立体骨組構造に適用し、数種の荷重条件下で数値計算を行った。得られた結果を取りまとめ、日本造船学会論文集に投稿している。3.大型ばら積貨物船の主構造の立体骨組構造への置換方法について検討を加えるとともに、構造信頼性評価を行った。主要崩壊形式やその生起確率の傾向等の特徴の考察より、本システムの妥当性を検討している。4.船底外板の全体最終強度の検討のため、面外変形を考慮した平面骨組構造の最終強度解析法の整備を行うととも、数値計算結果と従来の研究等との比較考察を行っている。また、板構造の骨組構造へのモデル化における注意点等を指摘している。(関西造船協会誌、213号参照。)昭和63年度と平成元年度の2年間に亘って、桁要素で構成された立体骨組構造としての船体構造の最終強度解析とそれに基づく信頼性評価法の開発を目的として研究を行い、次の成果を得た。)研究計画の初年度である昭和63年度には次のような成果を得た。1.船体構造を平板桁で構成された縦横骨組構造にモデル化し、船体縦曲げ、剪断荷重および横荷重下での塑性崩壊に基づく最終強度と信頼性を評価するシステムを開発した。(1)平板で構成された桁要素が曲げ・剪断(2方向)、軸力およびねじりの複合荷重を受ける場合の断面の最終強度条件式を、作用断面力および断面モーメントの線形化近似式で表した。(2)従来開発されている塑性節点法とマトリックス有限要素法を組合せた解析法により、構造全体の崩壊強度とその安全余裕を生成する方法を、船体縦横骨組構造のような立体骨組構造の解析が可能となるものに改良した。(3)構成材料の降伏応力および作用荷重の統計的性質が与えられた場合の確率的主要崩壊形式を生成、選定するとともに、構造全体の信頼性を評価する方法と組合せて船体縦横骨組構造信頼性評価システムの基本部分を開発した。2.上記システムを、24万DWT油槽船(2列縦通隔壁付)の中央部および船首尾L/4部に相当する縦横骨組構造に適用し、数種の荷重条件下で数値計算を行った。得られた結果を要約すれば次の通りである。

(1)各荷重条件下での冗長性を考慮した近似的主要崩壊形式を示し、船首尾L/4部では、鉛直剪断力と内外圧により鉛直部材(縦隔壁・船側)の横断面内崩壊が主体となること等妥当な結果が得られた。(2)今後は、座屈崩壊の影響が考慮できるものに改良し、船体にとって、より苛酷な荷重条件やその場合の主要崩壊形式とその生起確率の傾向が検討できるシステムとして完成させる予定である。本研究計画の最終年度である平成元年度においては次のような成果を得た。1.立体骨組構造としての船体主構造の最終強度解析に基づく信頼性評価に関する研究の取りまとめ前年度に開発した立体骨組構造としての船体主構造の最終強度解析に基づく信頼性評価システムを用い、24万DWTタンカ-の中央部および船首尾L/4部に相当する部分の解析を続行するとともに、研究成果の取りまとめを行い、日本造船学会論文集に投稿した。2.平面骨組構造としての船底外板の最終強度解析に関する研究の取りまとめ船底外板構造の全体最終強度に関する基礎的研究として、面外変形を考慮した平面骨組構造の最終強度解析法を整備した。また、2方向並列補強材付板構造に対する数値計算を行い、結果に対する従来の研究等との比較考察から、提案手法の妥当性を確かめている。さらに板構造の骨組構造へのモデル化における注意点等についても考察している。なお、研究成果は関西造船協会誌に投稿している。3.大型ばら積貨物船の主構造の立体骨組へのモデル化と構造信頼性評価に関する研究前年度開発している船体縦横骨組構造の信頼性評価システムを大型ばら積貨物船の主構造に適用するため、骨組構造への置換方法について検討を加えた。また、数値の荷重条件下で数値計算を行った。現在、計算結果の取りまとめと考察を続行中である。以上、本研究で開発した船体骨組構造の最終強度解析に基づく信頼性評価システムが種々の船体主構造の強度評価に適用可能であることが推察できることより、本研究の目的が達成されたものと考える。
新高感度求ジエン試薬の設計と合成及びその生理活性ジエン化合物の分析への応用

1.高感度求ジエン試薬の合成高感度蛍光性あるいは化学発光性の発色団を持つ求ジエン試薬を設計し,その合成を検討した。化学発光性のアクリジニウム基と1,2,4-トリアゾリン-3,5-ジオン環を結合させた化学発光性求ジエン試薬を新たに合成した。2.蛍光性求ジエン試薬(DMEQ-TAD)を用いた応用研究(1)DMEQ-TADを用いた血漿中のビタミンD代謝物の蛍光定量法を検討し,25-OHD_3,24,25-(OH)_2D_3並びに臨床診断上最も重要な活性型1.25-(OH)_2D_3(濃度は35-70pg/mL血漿)に関して,正確な蛍光アッセイ法を確立した。世界で初めて活性型1,25-(OH)_2D_3の蛍光定量分析に成功した。DMEQ-TADを用いる蛍光定量法により血中の主なビタミンD代謝物の一斉分析が可能となった。(2)共役ペンタエン構造を持つtrans-レチノイン酸及びその幾何異性体とDMEQ-TADとの環化付加反応ではいずれも高い位置選択性で一種の付加体を生成することを見いだし,その反応機構を提案した。trans-レチノイン酸は唯一モノ付加体,9-cis-レチノイン酸はビス付加体しか生成しないことが判明し,このDMEQ-TADの反応性はレチノイン酸の蛍光ラベル化に極めて優利であり,現在生体試料中のレチノイン酸の蛍光アッセイに応用している。(3)アオコが産生する毒素マイクロシスチン類は環状のヘプタペプチドで環外の側鎖部分に共役ジエン基を含む。DMEQ-TADは極性の高いペプチド分子とも効率良く反応し,蛍光ラベル化体を生成するすることを見いだした。現在環境中のマイクロシスチン類の蛍光ラベル化と分析法について検討している。標的基質を特異的、定量的に標識するために共役ジエン構造に着目し、高感度蛍光性ジエノフィル(DMEQ-TAD)の合成に成功している。本研究は標的とする微量基質のより高感度検出、高選択的認識が期待される新しいジエノフィルの合成を行うこと、更に、蛍光性DMEQ-TADを用いて共役ジエン基を含む生体活性物質の定量分析への応用を目的とする。本年度は、新しい高感度ジエノフィルの合成及びDMEQ-TADを用いた応用研究に関して検討した。1)ジエノフィルの合成:高感度な過酸化水素並びに過シュウ酸エステル化学発光検出に適用できるジエノフィルを合成した。化学発光性アクリジニウム塩構造を含むジエノフィルは不安定で用時調製する必要がある。現在、ビタミンDの定量的標識化およびHPLC分析に関する基礎的条件を検討している。2)DMEQ-TADを用いた応用研究:血中の25-OHD_3および24,25-(0H)_2D_3の蛍光アッセイ法を確立した。更に、活性型1,25-(OH)_2D_3について検討しているが、分析結果は半定量的であり、現在精査している。本蛍光アッセイの臨床への応用として、抗癌剤(シスプラチン)投与による化学療法患者のビタミンD代謝物に及ぼす影響について検討した。臨床パラメーターとして重要な25-OHD_3および24,25-(OH)_2D_3の正確な血中濃度測定に蛍光定量法が有効に利用された。3)DMEQ-TADとジエン化合物との反応性:DMEQ-TADとビタミンDおよびビタミンAとの付加反応機構に関して検討した。

ビタミンDとの付加反応では二種の6位のエピマーが生じるが、面選択性はA環上1位の水酸基及び反応溶媒に依存することを明らかにした。また、付加体の立体化学をCDスペクトルより決定し得ることを見いだした。一方、共役ペンタエン構造を含むレチノイン酸およびその幾何異性体との反応では、いずれも高い位置選択性を示し7、10-モノ付加体を生じたが、9-シス異性体の場合は2分子のDMEQ-TADが付加し、唯一ビス付加体を生成した。このDMEQ-TADの反応性を利用しレチノイン酸の蛍光定量法を開発していく予定である。本研究は標的分子に含まれる共役ジエン基を特異的かつ効率良くラベル化するための蛍光性あるいは発光性求ジエン試薬の設計と合成及び求ジエン試薬を用いて生体試料の高選択的,高感度定量分析への応用を目的とする。本年度は既に合成に成功している蛍光性求ジエン試薬(DMEQ-TAD)を用いたビタミンD代謝物,レチノイン酸及びマイクロシスチン類の蛍光定量分析への応用に関する研究を行った。1)ビタミンD代謝物の蛍光アッセイ法:前年度までに血中の25-OHD_3,24,25-(OH)_2D_3及び25,26-(OH)_2D_3の蛍光定量法を確立し実用化している。今年度は臨床診断上最も重要な活性型1,25-(OH)_2D_3(濃度は35-70pg/mL血漿)の蛍光定量に取り組みその蛍光アッセイ法を確立することができた。従って、DMEQ-TADを用いる蛍光定量法により血中の主要ビタミンD代謝物の一斉分析が可能となった。2)レチノイン酸とDMEQ-TADとの反応及び定量分析への応用:共役ペンタエン構造を持つtrans-レチノイン酸及びその幾何異性体とDMEQ-TADとの環化付加反応ではいずれも高い位置選択性を示し,その反応機構を提出した。またtrans-レチノイン酸は唯一モノ付加体,9-cis-レチノイン酸はビス付加体しか生成しないことが判明した。このDMEQ-TADの反応性はレチノイン酸の蛍光ラベル化に極めて優利であり,現在生体試料中のレチノイン酸の蛍光アッセイ法の開発を行っている。3)アオコが産生する毒素マイクロシスチン類の蛍光ラベル化反応:マイクロシスチンは環状のヘプタペプチドで環外の側鎖部分に共役ジエン基を含む。DMEQ-TADは極めて極性の高いペプチド分子とも効率良く反応し,蛍光ラベル化体を生成する。現在環境中のマイクロシスチン類の蛍光ラベル化と分析法について検討している。
循環腫瘍細胞の自然免疫による排除機構に着目した免疫治療ターゲット分子の探索

循環腫瘍細胞(circulating tumor cell: CTC)は腫瘍から遊離して血中を遊走する細胞で、腫瘍細胞と同様に個々の細胞に遺伝子変異やタンパク発現の多様性を持つと考えられる。CTCは外科手術中に増加し、術後に減少するが一部の患者では比較的長期に検出されることが報告されているが、その数的・質的変化の詳細やメカニズムは研究されおらず、自然免疫機構がこれに関与している可能性がある。そこで周術期の複数の時点でCTCを回収し、その遺伝子発現解析や癌幹細胞マーカー発現、免疫チェックポイント機構に関連する分子の発現の差異などを検討し、新たな免疫治療ターゲット分子を探索する。
東南アジア大陸部における生成的コミュニティ

東南アジアの新しいコミュニティはしばしば、移動、排除、放逐によって発生する。そこでは人びとは多様な欲望やニーズを達成するために、伝統的な制度や規範に依拠するよりも新たな協同性を構成していく。それらのコミュニティは周縁的であり、国家、行政、企業やNGOなど外部勢力との対立、闘争、交渉や連携を経験する。その過程においてそれらのコミュニティは、内部の多様性を保存しながら自ら「生成変化」することで存続しようとする。本研究の目的である、生と生存のニーズに基盤をおく新たなコミュニティや運動に関する調査を、タイ、ラオス、オンボジアにおいて行った。田辺は、タイ王国ランパーン県・チェンラーイ県のHIV/エイズ感染者ネットワーク、チェンセーン郡立病院等で聴き取り調査を行い、感染者の置かれた状況を時間的推移のなかで明らかにした。松田は、タイ王国チェンダオ県・メーワン県・チェンマイ県のコミュニティ・フォレスト運動を調査し、「コミュニティの再想像」という観点からその展開過程を位置づけた。高井は、タイ王国ノーンカーイ県・ラオス人民民主共和国ビエンチャン市においてベトナム系コミュニティの移住歴・アイデンティティに関する調査を行った。阿部は、カンボジア王国のクメール・ルージュ特別法廷をめぐる諸活動のなかで、各地の住民がいかにして法廷の進行に関与していくのか、という観点から参与観察を行った。藤田は、タイ王国アユタヤ県の工場労働者から聴き取りを行い、彼(女)らのコミュニティ内部における階層差の現状と要因について検討した。各分担者の調査対象は、いずれも現代的な社会変化のなかで生じた新たな人間関係・人間集団の在り様を反映するものとなっている。研究成果をつき合わせる過程では、共通する課題が当時者の生存とニーズであることを具体的データとともに再確認し、次年度の方向性が「外部機関等との連携、葛藤、交渉」、「対象の生成的な局面の明確化」となることを把握した。また、生成およびコミュニティ概念に関する理論的認識を共有・深化させるため、国内の話題提供者を招聘し、講演を依頼した(1件)。代表者および各分担者による当該年度の調査結果を踏まえた論文は3件、学会報告は1件、書籍は1件である。本研究の目的である生と生存のニーズに基盤をおく新たなコミュニティや運動に関する調査・研究を行い、各人の調査データを比較検討した。田辺は、ラオス・プアイサーイ市で活動を展開する援助組織Norwegian Church Aid(NCA)を訪問し、感染者グループの組織化の概況を把握すると同時に、タイ・バンコクの保健省とACCESS財団において抗レトロウィルス薬治療に関する資料収集を行った。松田は、タイ・チェンダオ県、チェンコン県、チェンマイ県において、コミュニティフォレスト運動の導入経過と困難に焦点をあてた実態調査を実施した。高井は、タイ・ウドンターニー県、ノーンカーイ県、ラオス・ビエンチャン市のベトナム系住民居住地区にて経済生活や社会関係の過去と現在に関する聞き取りを行った。阿部は、カンボジア・プノンペン市のクメール・ルージュ特別法廷裁判部およびカンボジア資料センターで特別法廷の審理展開に関する資料収集を行うと同時に、社会開発センターの公開フォーラム「正義と国民和解」に参加した。古谷は、タイ・チェンマイ県において、Northnet財団が支援する民間治療師グループのメンバーからグループへの参加動機・目的にっいて聞き取りを行った。藤田は、タイ・アユタヤ県において、工場労働者へのインタビュー調査を実施するとともに、郡庁、県庁において労働者の実態に関する行政資料を収集した。代表者および各分担者による当該年度の調査結果をふまえた研究発表は書籍2件である。本研究の目的である生と生存のニーズに基盤をおく新たなコミュニティや運動について調査・研究を行い、これまでに収集した調査資料を総合的に分析し、最終成果報告会を開催した。田辺は、ラオス・サワナケート市において抗レトロウィルス剤(ARV)治療と感染者グループについての調査を行った。松田は、タイ・チェンマイ県のコミュニティフォレスト運動に関わるNPOと彼らが活動する村落において、伝統的規範と近代的自然保護の論理の接合過程に関する聞き取り調査を行った。高井は、タイ・ノーンカーイ県とウドンターニー県に居住するベトナム系住民に対して、世代間の相違に注目しながら彼らの社会関係について調査を行った。阿部は、カンボジア特別法廷への被害者参加を支援するNGO、カンボジア記録センターと社会開発センターを訪問し、その証言聴取プログラムに同行、また裁判部関係者へのインタビューを行った。古谷は、タイ・チェンマイ県などにおいて、北タイ民間治療師のクライアントに対し、病いの経過および彼らが治療師を選択するにいたった要因について聞き取り調査を行った。藤田は、タイ・アユタヤ県において、東北部からの女性移動労働者と地域住民の関係について調査を行った。最終年度である本年は、成果報告会として研究代表者・研究分担者・海外研究協力者の各人が論文を提出し、2010年3月6-7日の2日間にわたり、チェンマイ大学社会・人類学科にて'Communities of Becoming' in Mainland South East Asiaと題するセミナーを開催した。

報告者は、各調査地における具体的事例から、人々の欲望やニーズの実態、また彼らがそれを実現するために外部勢力とどのように協働し、交渉し、あるいは葛藤を抱えているのかを明らかにし、そこに見られる多様な「生成変化becoming」の局面を提示した。提出された論文は、今後、招聘したコメンテーターからのコメントおよび参加者全員による議論の内容をふまえた上で修正され、研究成果報告書としてまとめられる。
酸化的ストレッサー存在下におけるαシヌクレイン凝集体形成と神経細胞死の関連

黒質線条体ニューロンの神経伝達物質であり、強力な酸化的ストレッサーであるドパミン(以下DA)はパーキンソン病の病態機序を考える上で鍵を握る物質である。DAはその酸化物であるキノン体を経てメラニンに変換される過程で多くのReactive oxygen speciesを産生し、脂質・タンパク質の過酸化、ミトコンドリア呼吸鎖やDNAの傷害をもたらし神経細胞死を惹起することが知られている。さらにDAキノンはLewy小体の主要構成成分であるα-シヌクレインと複合体を形成し、細胞毒性の高いプロトフィブリル産生を惹起するといわれている。我々はパーキンソン病における黒質神経細胞死の病態を明らかにする目的で、メラニン合成の律速酵素であるチロシナーゼの発現をin vivoで操作可能な細胞モデルを作成した。ヒト神経芽腫細胞SH-SY5Y内で過剰発現されたヒトチロシナーゼタンパクはライソゾームと推定されるコンパートメントに集簇し、(1)細胞内DA、メラニン含量の増加をもたらし、(2)ドーパオキシダーゼ、DAオキシダーゼ双方の触媒機能を有し、(3)細胞質内に黒質細胞のneuromelaninに酷似した色素顆粒を生じさせること、さらに(4)細胞内ROSの増加をもたらすことを確認した。さらに、この細胞に野生型及びA53T変異型α-シヌクレインを共発現させることで、(i)DA酸化物で修飾を受けたα-シヌクレインオリゴマーの形成が促進されること、(ii)MAPキナーゼ系のリン酸化に先立ってミトコンドリアからのチトクロームの放出およびこれに続くミトコンドリア膜電位の低下が惹起されるとともに、(iii)アポトーシスが促進されることを明らかにした。本細胞モデルはシヌクレイノパチー神経細胞死におけるカテコール酸化物の関与を解析する上で有力なツールとなることが期待される。パーキンソン病をはじめとするsynucleinopathyの病態解明のため、培養ヒト神経芽腫細胞SH-SY5をを用いてαシヌクレイン過剰発現細胞モデルを作成し、細胞内凝集物形成と細胞死との関連を検討した。同細胞を既知の種々の酸化的ストレッサーに暴露させ凝集体形成の頻度を検討した結果、2価の鉄イオンが最も効率よく細胞内凝集を惹起させることを確認した。さらにこの細胞をレチノイン酸・BDNFで分化誘導し、分裂増殖を停止させることで高率に大型の凝集体を形成可能なことを見出した。凝集体はユビキチン、ニトロチロシン、ユビキチン、脂肪染色陽性であり構成蛋白は酸化的修飾を受けていること、また患者脳内の神経細胞中にみられるLewy小体を模倣したものと推察された。また凝集体はMTOCのマーカーであるγチューブリン、分子モーターダイニンと共存していること、微小管重合阻害剤であるノコダゾールの培地への添加が凝集抑制をもたらすことなどから、その形成過程に所謂アグレソーム等に代表される微小管を介した細胞内能動輸送系が関与していることが示唆された。さらにノコダゾールによる凝集体形成抑制時にアポトーシスが有意に促進されること、また凝集体陽性細胞と活性型caspase 3陽性細胞はほとんど一致しないことも確認した。これらの実験結果は、蛋白凝集体形成自体は、細胞が自らを防御する生理的反応であることを強く示唆するものと考えられた。本細胞モデルはsynucleinopathyの病態解析、および種々の薬物のスクリーニングに有用であると考えられた。
拡散テンソル線維路解析とサポートベクトルマシンによるアルツハイマー病の早期診断

アルツハイマー病の重症度の推移等の臨床経過と、辺縁系回路を構成する回路の拡散能の上昇、拡散異方性低下という拡散テンソル異常の程度との関連を解明する事を目的に、臨床所見、心理テスト、MRI通常画像、容積画像、拡散テンソル画像の検討を行った。拡散テンソル画像の解析により、アルツハイマー病では重症度に応じて、鉤状束および帯状束の拡散異方性の低下、拡散能の上昇がみられることを確認できた。2年間の経年変化の研究ではFA値・ADC値は、同時期のMMSEスコアと相関した。今回の検討では、翌年のMMSEとも相関することが示され、予後予測に応用可能と考えられた。鈎状束の拡散異方性(FA)および拡散能(ADC)によるアルツハイマー病の予後予測が可能かどうかを検討する目的で、本年度は、2年以上の経過観察ができたアルツハイマー病・軽度認知障害の症例に関して、鈎状束のFAおよびADC、とMMSEスコアの変化の相関を検討した。対象は臨床的にアルツハイマー病または軽度認知障害が疑われ、年一度の拡散テンソル画像およびMMSE測定が症例29例(2年間20例、3年間9例)である。拡散テンソル画像から、両側鉤状束と考えられる線維路を拡散テンソル解析ソフト(dTV. SR)を用いて解析し、FA値とADC値とMMSEスコアとの相関を検討した。検討した項目は1) FA値・ADC値と同時期のMMSEの相関、2) FA値・ADC値と翌年のMMSEの相関、3) FA値・ADC値の年間変化(ΔFA、ΔADC)と同時期のMMSEの年間変化(ΔMMSE)の相関、1) FA値は同時期のMMSEと正の相関(相関係数r=0.26)を示した。ADC値はMMSEと負の相関(r=-0.30)を示した。2) FA値は翌年のMMSEと正の相関(r=0.32)を示した。ADC値はMMSEと負の相関(r=-0.29)を示した。3)ΔFAと同時期のΔMMSEでは統計学的に有意な相関はなかった(r=0.35)。ΔADCと同時期のΔMMSEでは有意な相関はなかった(r=0.14)。4)ΔFAと翌年のΔMMSEでは有意な相関はなかった(r=-0.06)。ΔADCと翌年のΔMMSEでは有意な相関はなかった(r=-0.07)。FA値・ADC値は以前の報告と同様に、同時期のMMSEスコアと相関した。一方、FA値・ADC値の年間変化については予後予測への応用は困難と思われた。

今回の検討では、翌年のMMSEとも相関することが示され、予後予測に応用可能と考えられた。これまでの研究で、拡散テンソル画像の解析により、アルツハイマー病では重症度に応じて、鉤状束および帯状束の拡散異方性の低下、拡散能の上昇がみられることを確認できた。本年度は今までの測定に加えて、のべ100検査のテンソルトラクトグラフィーを施行し、データの蓄積を行っている。また、平行して、この拡散テンソルの概念を一歩進めたq-space imagigでの鈎状束、後部帯状回の解析も行っている。q-space imaging(QSI)は、複数の異なる強度のMPGを印加した一連の拡散強調像から得られる信号減衰曲線から、スピン変位の確率分布を得る手法である。アルツハイマー病(AD)症例でQSIを行い、鈎状束、後部帯状束について、0偏位確率密度(0MaxProb)、確率分布の半値全幅変位(dFWHM)、軸平均拡散尖度(mAKC)を算出し、対象例と比較検討した。対象はAD群6例、対照群6例である。両側の鉤状束、後部帯状束と考えられる線維路をVOLUME-ONEおよびdTV. FZRを用いて作成し、0MaxProb、dFWHM、mAKCを算出した。これらの係数をAD群と対照群で比較検討した。AD症例では0MaxProbが鈎状束で左3.06%、右3.18%、後部帯状束で左3.29%、右3.31%と、いずれも対照群より有意に低値となった。dFWHMは鈎状束で左12.2μm、右11.8μm、後部帯状束で左11.6μm、右11.6μmと、左後部帯状束を除き対照群より有意に高値となった。mAKCはAD群の鈎状束で左0.55、右0.58、後部帯状束で左0.61、右0.61と、いずれも対照群より有意に低値となった。AD症例では、対照群と比較して、辺縁系回路の神経束の0MaxProbは低下、dFWHMは拡大、mAKCは低下を示した。神経線維の脱落などのADに関連した変化を反映したものと推察された。症例の蓄積は進んでおり、今までにのべ700例を超える症例の撮像を行った。Brain Res誌に現時点での結果を報告し、すでに電子出版されている。本論文では、アルツハイマー病の予後と鈎状束、下縦束、下後頭前頭束の拡散違法性が関連しているとするものである。現在、客観性を高めるためにフリーウェアである自動化ソフトによる解析を試みているが、技術的問題を克服できずにいるところである。また、平行して行っているQSIでの検討については、すでに日本神経放射線学会での報告を行った。症例の蓄積を引き続き進める。特に経過観察の症例を多く確保することに努める。縦断的研究であり、撮像の質を経時的にも保ち続けることが重要であるが、それに関しては、使用するMRI装置を固定し、ソフトも同一のものを使い続け、撮像条件を一定のものとすることで担保してきた。これからもその努力を続ける。解析のソフトに関して、重大な技術的困難に直面している。これに関しては、操作の容易なソフトの購入を検討している。二年以上にわたる臨床所見、心理テストの所見の経緯が追跡できている症例に関して、正常群、MCIからアルツハイマー病に移行した群、MCIで安定していた群、軽度のアルツハイマー群に分けての検討を行う。さらに、MCI症例ですでに抗認知症薬を投与されている症例に関して、症状の進行が抑えられた群、症状の進行が抑えられなかった群に関しても検討する。