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想定東海地震地域における文書・絵図を基礎とした地盤変化の研究

南海トラフ周辺で起った1707年の宝永地震による浜名湖北部の地盤変化を、文書(宝暦6年10月作成の気賀伊目村の村明細帳)によって検討した。得られた結論は、次のようなものである。(1)浜名湖北部地域気賀伊目村の約80パーセントの田地が1707年の宝永地震によって沈降した。(2)沈降した気賀伊目村地域は、宝永地震から50年後の1756年になっても高潮の際には浜名湖の水面下になるなど地震前の地形に戻っていない。24年度の成果は、以下の2点である。1.南海トラフ周辺で起った1707年の宝永地震による浜名湖北部の地形変化を文書(宝暦6年10月作成の気賀伊目村の村明細帳)によって検討した。得られた結論は次のようなものである。1つは、浜名湖北部地域気賀伊目村の約80パーセントの田地が1707年の宝永地震によって沈降したこと、2つは、沈降した気賀伊目村地域は、宝永地震から50年後の1756年になっても高潮の際には浜名湖の水面下になるなど、地震前の地形に戻っていないことである。2.静岡県西部に位置する浜名湖北西部の伊目低地において、過去の地震性地盤変動と津波の影響を明らかにするために地質調査を実施した。伊目低地は幅約100m、奥行き約300mの溺れ谷状の沖積低地である。低地内の7地点でハンドオーガーおよびジオスライサーを用いた掘削調査、堆積物の放射性炭素年代測定を行うとともに、各地点の標高の測量を実施した。その結果、伊目低地は縄文海進時に沈水した後、約1700年前までには河川による土砂の堆積が進んだが、以後も低地の奥にまで湖水が流入し、葦が生い茂るような状態が続いたことが明らかになった。低地の上流部が離水(陸化)するのは約800年前以降であり、低地の下流部では引き続き湖水が流入する葦原が広がっていた。低地の大半は標高0m以下であることから、現在のような水田が開かれたのは干拓事業によるものと推定される。低地の標高が低い点については、地震性の沈降の影響を受けた可能性があるが、その確証は得られていない。また,津波堆積物と認定できる堆積物は確認できなかった。現在、堆積物中に含まれる珪藻の分析を進めており、今後、地震性沈降と津波の流入に関する新たな知見が得られる可能性がある。23年度の成果は、以下の4点である。1、1707年宝永地震の震源が駿河湾内にまで達したかどうかは未決着の問題である。そこで、宝永地震前の元禄期と後の寛保期それぞれについて、榛原町(現静岡県牧之原市)から吉田町にかけての海岸や集落を描いた絵図を比較検討し、宝永地震前後で浜堤列の数は変わらず、道や主要な寺社の位置から海岸線の位置に明確な変化は認められないことを確認した。絵図の比較からは宝永地震後に海岸が顕著に前進(つまり、隆起)した様子は見られないことを明らかにした。2、ほとんど知られていなかった17世紀中期作成の名古屋市蓬左文庫蔵「遠江国図」の村高等を正保郷帳と比較検討することにより、本国絵図は正保期国絵図作成時の下図を元にした写図であることを明らかにし、論文として公表した(谷口央,名古屋市蓬左文庫蔵「遠江国図」について,災害・復興と資料1号,2012)。論文には絵図を掲げ、村の位置を明示し、そのうえで村高の文字情報をすべて翻刻した。17世紀中期の村の位置と村高の明示は、1707年宝永地震による地盤の隆起・沈降のために変化した地域を検討するための基礎を築いたことになる。3、浜名湖北部において地形調査を実施し、2地域の湖底において地震性の隆起が疑われる地形を確認した。4、浜名湖北部地域の湖岸の村の文書を調査し、1707年宝永地震後に気賀村地域(静岡県浜松市北区)が沈降したことを示す文書の原本を確認した。さらに、村の田地の大半が沈降したと推定できる史料を見出した。計画は、歌川学(『三河遠江の史的研究』1984)が水没したと推定し、さらに近世史料に地震で沈降したと記される気賀を含む浜名湖北部地域を中心に検討するものであった。

この地域の地形調査により2地域の湖底において地震性の隆起が疑われる地形を確認できたこと、また、1707年宝永地震後に気賀村地域が沈降したことを示す文書の原本を確認し、村の田地の大半が沈降したと推定できる史料を見出すことができたこと、さらに、浜名湖北部地域を含む遠江地域の1707年宝永地震以前の正保期国絵図の史料的性格を明らかにし、村の位置と村高を翻刻したことは、当初の計画とおり研究が進んでいることを示している。1.年度内に2回の研究打合せ会を新潟で開催し、年度内の作業についての綿密な打合せを行い、年度前半に地形・絵図・文書調査を行い、文書・絵図については記載された文字を読み取る作業を行う。秋の打ち合せ会では文書、絵図、地質試料年代分析の総合化により、確実に沈降した資料を確定し、地形復元作業を行う。2. 24年度は浜名湖南部地域の文書・絵図・地形の検討を中心に行うが、浜名湖北部地域で23年度に2地域の湖底において地震性の隆起が疑われる地形を確認できたので、地形調査では浜名湖北部地域での成果を確実なものとしたい。また、浜名湖北部の気賀村地域の調査で見出した村の田地の大半が沈降したと推定できる史料の翻刻を早期に行い、後半には成果に結びつけたい。さらに、1707年宝永地震以後と以前の遠江地域の絵図史料の検討により、遠江地域の地盤の隆起・沈降の具体像を明確にする。1.24年度の研究を推進するため、設備備品費としては、遠江地域自治体史史料集等書籍の購入に使用する。消耗品は文具類を購入する。旅費は研究打ち合わせ会、史料調査に使用する。謝金は文書・絵図文字情報翻刻のために使用する。2.前年度未使用額が生じた点について:調査予定地と研究対象史料を検討するなかで、23年度に本格的な調査をするよりは、24年度にまとめて調査地での調査と研究対象史料の本格的検討をするほうが研究遂行上効果的であると判断したため、当該研究費が生じた。3.未使用額と24年度の研究費を合わせて、本年度の調査によって見出した浜名湖北部の調査地点で、現地調査、ジオスラーサー立会のための旅費として使用し、さらにジオスライサー委託費に使用する。さらに得られた試料の年代を測定するための年代測定委託費に使用する。4.浜名湖北部の調査で見出した史料の翻刻に謝金を使用する。さらに、その地点の関連史料を調査するための旅費として使用する。
合成生物学的手法による環境応答型プロモーターシステムの開発と応用

これまで開発してきた温度誘導型遺伝子発現システムや細胞傷害感受性遺伝子発現システムと同様に、RTP801プロモーターを用いて低酸素感受性の遺伝子発現システムの構築を検討した。酸素濃度に対する感受性を高めるためにトランスアクチベーターに低酸素誘導因子(HIF)由来のODD領域を組込むこととした。ODD領域は高い酸素濃度時にユビキチン化を介してタンパク質分解を引き起こすことができるので、低酸素誘導型の遺伝子発現システムをさらに高精度なものにすることが期待できる。構築した低酸素誘導型遺伝子発現システムをHeLa細胞に一過性で遺伝子導入したところ、RTP801プロモーターによる低酸素状態の検出では発現の大きなリークが認められ、細胞センサーとしてはあまり良好ではなかった。しかし、トランスアクチベーターに酸素感受性のODD領域を組込むことで、低酸素状態に特異的にレポーター遺伝子発現を誘導することができた。次に、低酸素状態検出のための遺伝子発現ユニットをHeLa細胞のゲノム染色体に組込まれた細胞を作製した。種々の酸素濃度で細胞を培養し、レポーター遺伝子(GFP)の発現を観察・測定することで低酸素環境に応答した遺伝子発現を調べたところ、この遺伝子発現システムを導入されたHeLa細胞は、低酸素濃度に条件に応答して遺伝子発現を示し、センサー細胞を樹立することに成功した。さらに、三次元組織中の低酸素環境を検出するためのセンサー機能を評価するために、この細胞を用いて三次元細胞シートを作製し、GFP蛍光を観察したところ、酸素濃度が低いと考えられるシート内部において強い蛍光が観察された。これらの結果より、本研究で開発した低酸素応答型遺伝子発現システムは、低酸素環境に応答して遺伝子発現が誘導される細胞センサーとして利用できると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。前年度までに開発した熱ショック誘導型の遺伝子大量発現システムがガンの温熱遺伝子治療に有効であるか検討することを目的として、担ガンマウスを使った動物実験を行った。磁性粒子は交番磁場中で発熱するため、磁場照射をスイッチとした遺伝子発現システムとして使用することとした。磁性粒子を担ガンマウスのガン組織に注入したのち、本研究により開発した温熱誘導治療遺伝子発現ベクターをガン組織に導入し、磁場照射によってガン組織を43°C、30分加温した。加温による温熱効果により、加温をしなかったものに比べて腫瘍の増大がある程度抑えられたものの、腫瘍組織の増大が認められたのに対し、本研究で開発した温熱誘導型遺伝子発現システムで発現遺伝子をTNF-αとしたプラスミドを導入した腫瘍組織では腫瘍の増大が完全に抑えられた。腫瘍組織で発現されたTNF-α量を測定したところ、磁場照射なしでは全く発現されておらず、加温によって生産量が増していることがわかった。以上より、本システムの遺伝子治療における有効性が確認された。また、環境応答型遺伝子発現ユニット作製の他の例についても検討を行った。ティッシュエンジニアリング分野における利用を考慮して、細胞ダメージ応答や酸素濃度応答の遺伝子発現ユニットを新たに構築し、細胞センサーとしての利用を検討した。細胞ダメージを検出するための遺伝子発現ユニット構築では、p53遺伝子のプロモーター領域を利用して、発現感度を増幅するための転写増幅ユニットを組み込んだ合成プロモーターシステムを構築し、酸素濃度応答遺伝子発現ユニットの構築では、酸素応答性が報告されているRTP801プロモーターと高酸素濃度で分解されるタンパク質ドメインとして知られているODD領域を組み合わせて利用することで、転写レベルおよびタンパク質レベルでの低酸素を検出可能な遺伝子発現システムを開発した。開発した熱ショック誘導型の遺伝子大量発現システムがガンの温熱遺伝子治療に有効であるか検討することを目的として、担ガンマウスを使った動物実験を行い、磁場照射によるガン組織の加温による温熱効果と本研究で開発した温熱誘導型遺伝子発現システムを用いた遺伝子治療の併用で著しい効果がみられることを明らかにすることができた。

また、環境応答型遺伝子発現ユニット作製の他の例として、細胞ダメージ応答や酸素濃度応答の遺伝子発現ユニットを新たに構築し、細胞センサーとしての利用を検討した。細胞ダメージを検出するための遺伝子発現ユニット構築では、細胞障害を引き起こす薬剤の検出に利用できることを示すことができた。また、酸素濃度応答遺伝子発現ユニットの構築では、転写レベルおよびタンパク質レベルでの低酸素を検出可能な遺伝子発現システムを開発することができ、次年度に機能解析や応用のための検討を行う準備ができた。以上より研究は順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。構築した低酸素誘導型遺伝子発現システムを細胞ゲノムに組込み、気相酸素濃度変化に対する細胞応答をレポーター遺伝子発現挙動のモニターによって性能評価を行う。再生医療で扱われるような組織作製において、この細胞を混入させることで培養時の酸素環境のインジケーター細胞として使うことを試みる。この遺伝子発現システムのさらなる応用の可能性として、レポーター遺伝子の代わりにVEGFといった血管新生誘導因子の遺伝子に置き換えることで、人工組織を生体内に移植後に組織内部に毛細血管を誘導できるシステムとなるかについても検討する。また、これまで検討してきた遺伝子発現ユニットを細胞ゲノムの特定部位に組み込むための技術開発において、合成生物学的なアプローチを取り入れることによって、複数の遺伝子ユニットを細胞ゲノムの任意の位置に導入するための技術開発を行う。研究室ホームページ
1890-1950年代日本における≪語り≫についての学際的研究

1890年代から1950年代の日本において、知識人や芸術家たちを支えた≪語り≫を主題とする本研究は、哲学、政治学、経済学、文学、建築、美術工芸、演劇などの諸局面で、それが、どのような形で生産され、また消費されていったのか、その具体相を明らかにした。≪語り≫とは、近代化によって従来の生の地盤を掘り崩された後に生じた空隙を埋めるべく創出された、共同的な基礎的虚構群を意味する。本研究は、自己産出的な幻想によって自己を支える構造を、当該の時代の精神史の内に見出した。本研究は、哲学思想、美術工芸、建築、政治学、社会学、歴史学、文学と多ジャンルに亘る共同研究者および協力者の研究をベースに、本年度5回の研究会合をもち、研究成果の検証および情報の共有を行なった。会合での研究報告は、全体で11件を数え、申請時に予定していた分担者・協力者に加え新たな協力者も参加し、招聘講師も交えて多角的に考察することができた。考察された主要人物は、泉鏡花、宇野千代、岡本太郎、小山内薫、坂口安吾、清水幾太郎、下村寅太郎、丹下健三、野島康三、丸山真男、三木清、三宅雪嶺、村岡典嗣、柳宗悦であるが、本課題のテーマである近代化のなかで生と表現活動の基底となった語りを、それぞれの対象のなかから析出した上で、比較検討を加え、同研究グループによる前基盤研究の成果とリンクさせることによって、明治末期から太平洋戦争の前後にまで、精神史の見取り図を拡げることができた。また一つの目標として掲げた研究情報の国際的発信に関しては、第三回研究会における中華民国研究者の研究報告、同国・朝陽科技大学での代表者による講演、次年度予定されている同国の若手研究者との合同研究会に向けた予備会合、ロンドン大学(今年度予定していた同大学での学術講演は、先方の都合で今年度5月に実施されることになった)、ハイデルベルク大学、ベルリン・フンボルト大学の日本およびアジア研究者との交流準備などによって、一定の成果を上げた。研究内容の公表については、下記の業績欄に示すほか、研究全体を統一的に公開すべく、出版社との交渉を継続的に行なった。本研究は、哲学思想、美術工芸、建築、政治学、社会学、歴史学、文学と多ジャンルに亘る共同研究者および協力者の研究をベースに、本年度4回の研究会合をもち、研究成果の検証および情報の共有を行なった。内一回は、国立台湾大学日本語学系で、台湾の研究者との合同研究会のかたちで行われ、「近代化のなかの台湾と日本」という主題のもと共同討論ももたれた。会合全体での研究報告は、全体で14件を数え、申請時に予定していた分担者・協力者に加え新たな協力者も参加し、招聘講師も交えて多角的に考察することができた。考察された主要人物は、九鬼周造、谷崎潤一郎、寺山修司、富本憲吉、西田幾多郎、西谷啓治、長谷川如是閑、花田清輝、船山信一、丸山真男、柳宗悦、吉原治良、和辻哲郎などであるが、近代化のなかで生と表現活動の基底となった語りを、それぞれの対象のなかから析出した上で、比較検討を加え、昨年度の成果とリンクさせることによって、明治末期から太平洋戦争の前後にまで、精神史の見取り図を拡げ、新たな展望もうることができた。また一つの目標として掲げた研究情報の国際的発信に関しては、上記台湾大学での合同研究会のほか、同国・明志科技大学、ロンドン大学、ハイデルベルク大学、ベルリン・フンボルト大学での代表者による講演、カンビナス大学(ブラジル)、中国人民大学での分担者による講演などを通して一定の成果を上げ、さらに交流の可能性を拡大することができた。会合全体での研究報告は、全体で11件を数え、申請時に予定していた分担者・協力者に加え新たな協力者も参加し、2度に亘る海外からの講師招聘も加えて多角的に考察することができた。考察された主要人物は、葦津珍彦、九鬼周造、今和次郎、陳澄

波、寺山修司、高村豊周、夏目漱石、西田幾多郎、長谷川如是閑、丸山真男、村野藤吾、三木清、三宅雪嶺、夢野久作などであるが、近代化のなかで生と表現活動の基底となった語りを、それぞれの対象のなかから析出した上で、比較検討を加え、昨年度および一昨年度の成果とリンクさせることによって、明治末期から太平洋戦争の前後にまで、精神史の見取り図を拡げ、新たな展望もうることができた。また一つの目標として掲げた研究情報の国際的発信に関しては、エジンバラ大学、チューリヒ大学、台湾東海大学での代表者による講演などを通して一定の成果を上げた。ことにチューリヒ大学の講演がきっかけとなって、成果の一部をスイス・アジア研究への投稿として発表することとなり(印刷中)、2012年秋、さらに2014年に同地での合同研究会の計画も進めることができた。台湾東海大学の日本文化研究者との合同研究も企画段階に入った。研究内容の公表については、下記の業績欄に示すほか、研究全体を統一的に京都工芸繊維大学学術リポジトリーに近く公開する予定である。
電池材料研究のための高偏極放射性リチウム及び酸素同位体ビーム開発

充電式電池として高い性能を示すリチウムイオン二次電池や、高い発電効率を有する燃料電池は、広範囲で実用化が進んでおり近年その重要性はますます高まっている。次世代型電池として全固体リチウムイオン電池や固体酸化物形燃料電池が注目されており、高性能化に向けては高イオン伝導材料の出現が望まれている。本研究では、電池材料評価の重要な指標となるイオン拡散係数測定に利用可能な、短寿命放射性核8Liおよび19Oの高偏極・高強度ビームの新しい生成法を開発する。そしてこれらを用いて、ベータ線検出核磁気共鳴(β-NMR)法による電池材料中リチウム及び酸素イオンの拡散係数測定を目指す。
副甲状腺ホルモン受容体の歯槽骨における作用機序と歯の萌出機構解明

副甲状腺ホルモン(PTH)・副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)の受容体(以下PTH1R)は骨代謝だけではなく、歯の萌出に重要な役割を持つ。本研究は、Jansen型変異PTH1Rの分子病理,すなわちその誘導シグナリング経路と骨形成系細胞の分化に対する異常について解明するものである。これにより、歯槽骨におけるPTH1Rの作用を解明するとともに、PTH1Rの関与する歯の萌出機構を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、野生型およびJansen型PTH1R cDNAを組み込んだ発現ベクターを用い、その機能をin vitroの実験系にて解析を行った。平成29年度は、野生型およびJansen型PTH1R cDNAのc末にHAタグを組み込んだものを、DMP1 promoter/enhancer cassetteに組み込んだvectorを構築し、それら2種類のベクターを、それぞれ生後3-4日齢のマウス頭頂骨を切り出し、骨細胞および骨芽細胞系の細胞を分画・培養したprimary cultureにlipofectamin法を用いてtranfectionし、野生型およびJansen型PTH1R vectorの細胞内での発現確認を行うところまでの作業を行った。平成30年度は、DMP1 promoter/enhancer cassetteに組み込んだvectorを用いて、骨・歯槽骨特異的なJansen型PTH1Rトランスジェニックマウス(以下TGマウス)の作製を行った。TGマウス(胎生18日齢)は、コントロールマウスと比較し、その表現系において四肢の短縮、下顎の後退を認めた。また、マイクロCT画像解析から、特に頭蓋骨縫合部の骨基質の石灰化不全を認めた。さらに組織学的解析から、歯胚周囲歯槽骨の希薄化を認めた。副甲状腺ホルモン(PTH)・副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)の受容体(以下PTH1R)は、骨代謝だけではなく、歯の萌出に重要な役割を持つ。本研究は、Jansen型変異PTH1Rの分子病理、すなわちその誘導シグナリング経路と骨形成系細胞の分化に対する異常について、最終的にin vivoの手法を用いて解明するものである。これにより、歯槽骨におけるPTH1Rの作用を解明するとともに、PTH1Rの歯の萌出機構における役割を明らかにすることを目的としている。平成28年度においては、変異型PTH1Rの膜受容体からのシグナル、小胞体シグナルとproteasomeにおける分解のどちらが優位に生じるか、またそれは正常な歯槽骨の形成および歯の萌出にどのような影響を与えるか、さらに膜受容体の恒常活性と野生型PTH1RとJansen型変異PTH1Rの相互作用について、まずはin vitroの面から解析することを目的に研究を行った。野生型PTH1RおよびJansen型変異PTH1R遺伝子発現ベクターのC末に、それぞれFlagおよびHAタグを付けたものを、lipofection法を用いて骨芽細胞株であるMC3T3-E1細胞に遺伝子導入し、各PTH1Rを強発現させた。その後、細胞分画を行い、各分画ごとにWestern blotを行い、細胞内局在の違いを検討したところ、野生型PTH1RとJansen型変異PTH1Rにおいて局在の違いを認めた。当初の研究計画では、平成28年度はJansen型PTH1R cDNAを組み込んだ発現ベクターを用い、その機能をin vitroの実験系にて解析することであった。実際は、Western blotを行い、野生型および変異型PTH1Rの細胞内局在の違いについて、in vitroで検討を行うことができたため、おおむね順調に進展していると思われる。平成29年度は、DMP1 promoter/enhancer cassetteに組み込んだvectorを構築し、骨・歯槽骨特異的なJansen型PTH1Rトランスジェニックマウスの作製を行う計画であった。実際は、野生型およびJansen型PTH1R cDNAのc末にHAタグを組み込んだものを、DMP1 promoter/enhancer cassetteに組み込んだvectorを構築し、それら2種類のベクターを、それぞれ生後3-4日齢のマウス頭頂骨を切り出し、骨細胞および骨芽細胞系の細胞を分画・培養したprimary cultureにlipofectamin法を用いてtranfectionし、野生型およびJansen型PTH1R vectorの細胞内での発現確認を行うところまでの作業を行った。野生型およびJansen型PTH1Rは、それぞれ細胞内での局在に違いを認めた。DMP1 promoter/enhancer cassetteに組み込んだvectorの構築を行う際、DMP1配列が長いため、組み込み作業に予想以上に時間がかかったため。また、マウス頭頂骨のprimary cultureへのtransfectionを行う際の条件設定にもかなりの時間を要した。

本研究は、Jansen型変異PTH1Rの分子病理,すなわちその誘導シグナリング経路と骨形成系細胞の分化に対する異常について解明するものである。これにより、歯槽骨におけるPTH1Rの作用を解明するとともに、PTH1Rの関与する歯の萌出機構を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、野生型およびJansen型PTH1R cDNAを組み込んだ発現ベクターを用い、その機能をin vitroの実験系にて解析を行った。平成29年度は、野生型およびJansen型PTH1R cDNAのc末にHAタグを組み込んだものを、DMP1 promoter/enhancer cassetteに組み込んだvectorを構築し、それら2種類のベクターを、それぞれ生後3-4日齢のマウス頭頂骨を切り出し、骨細胞および骨芽細胞系の細胞を分画・培養したprimary cultureにlipofectamin法を用いてtranfectionし、野生型およびJansen型PTH1R vectorの細胞内での発現確認を行うところまでの作業を行った。平成30年度は、DMP1 promoter/enhancer cassetteに組み込んだvectorを用いて、骨・歯槽骨特異的なJansen型PTH1Rトランスジェニックマウス(以下TGマウス)の作製を行った。TGマウス(胎生18日齢)は、コントロールマウスと比較し、その表現系において四肢の短縮、下顎の後退を認めた。また、マイクロCT画像解析から、特に頭蓋骨縫合部の骨基質の石灰化不全を認めた。さらに組織学的解析から、歯胚周囲歯槽骨の希薄化を認めた。平成29年度以降は、以下のような研究推進方策に沿って研究を行う。2.採卵した受精卵にインジェクション(顕鏡注入)し、インジェクションした受精卵を仮親の卵管に移植し、産仔を得る。但し、この過程は専門技術を要するので、研究委託をする(予算として計上)。3.Founderマウスのジェノタイピングを胎生18日齢のFounderマウスの尾より抽出したゲノムを用いて、PCR法によりtransgeneが組み込まれたマウスのスクリーニングを行い、その後組織標本作製を行う。4.次年度以降、組織異常解析、遺伝子発現異常解析を行い、最終的には成果の発表を論文で行う。今後、構築したvectorを用いて、野生型およびJansen型PTH1Rのトランスジェニックマウスを作製する。このマウスを用い、PCNA(proliferating cell nuclear antigen)とBrdUの取り込みで細胞増殖を、また、type X collagenや軟骨基質の石灰化などをin situ hybridizationや未脱灰標本を用いた電顕観察によりJansen型PTH1Rの細胞内局在・シグナリングの変遷による組織への影響を野生型との比較も含め解析する予定である。平成28年度分の助成金は、当該年度内に使用する目的で使用計画をたて、実際に使用してきたが、14,522円分の消耗品のみ購入が3月となり、支払いが次年度となってしまった。
プラーク進展、破綻を予測するオンサイト冠動脈流体解析アルゴリズム開発

虚血性心疾患の診断は冠動脈造影に基づいた形態評価が主流であったが複数の臨床研究により形態診断のみでは不十分であることが示され、プレッシャーワイヤーを用いた機能的狭窄度の評価(FFR(Fractional Flow Rereserve)測定)が広く行われている。しかしながらプレッシャーワイヤーによる冠内圧測定は侵襲性を伴い少なからず合併症を生じるリスクがある。我々は境界条件を工夫することにより汎用のワークステーションでも解析可能なアルゴリズムを開発した。CFD解析結果に流線、壁面せん断応力を加えることによりハイリスク病変の検出、将来のプラーク進展を予測可能とすることを本研究の目的とする。
人腰椎椎間板の力学的特性に関する実験的および数値学的研究

1.ヒト腰椎(L4-5)脊椎機能単位(functional spinal unit:FSU)の連続的な前方-後方屈曲運動における力学的特性を調査した。その結果、全後方要素はL4-5FSUの前方屈曲剛性の約4050%、後方屈曲剛性の約3075%に関与し、その効果は後方屈曲では高変形領域ほど有意に大きかったが、前方屈曲では変形領域間の差を認めなかった。前方屈曲剛性には棘上・棘間靭帯の関与は少なく、椎間関節(両側で約30%)と黄色靭帯(約15%)が屈曲剛性に関与していた。後方屈曲剛性には棘上・棘間靭帯(1633%)と椎間関節(両側で1545%)の関与が大きかった。また、屈曲剛性を最小にするような回旋軸の位置は、前方屈曲では椎間板の前方部、後方屈曲では椎間板の後方部に存在した。2.ヒト腰椎FSUの連続的な前方-後方剪断運動における力学的特性を調査した。その結果、全後方要素はL4-5FSUの前方剪断剛性の約6070%、後方剪断剛性の約4045%に関与していた。前方・後方剪断剛性ともに椎間関節の関与が大きかった。椎間関節の片側切除により前方・後方剪断剛性ともに約2530%減少したが、両側切除後では前方剪断剛性値が著明に減少した。棘上・棘間靭帯切除と黄色靭帯切除の影響はほとんどなかった。3.ヒト腰椎FSUの連続的な引張-圧縮負荷およびねじり負荷における力学的特性に及ぼす椎間板変性の影響を調査した。その結果、後方要素が健常であれば、椎間板変性により圧縮およびねじり剛性値は増加し、引張剛性値は減少した。後方要素の切除は各剛性値を減少させた。後方要素各成分では、椎間関節が圧縮およびねじり剛性値に大きく関与し、ねじり剛性において、この関与は変性群でより著明であった。
次世代マルチコア・プロセッサに対応した制御系CADシステムの開発

現在、CPUの進化は大きな節目を迎えている。CPUを高速化する手法として動作周波数を上げる方法が限界に達し、1個のCPUに複数のCPUコア(演算処理の中心)を搭載する方法(マルチコア)が主流となりつつある。ただし,マルチコア・プロセッサを使用すれば,ただちにその性能が享受できるわけではなく,マルチコアに対応したソフトェアが必要となる。すなわち,この技術を活用した並列計算をサボートするソフトウェアの整備が必須である。一方,先進的な制御理論が構築され,ますます複雑な計算処理が必要となり,効率的に制御系設計を実行できる安価で使いやすいCAD環境が強く望まれている。本研究では,マルチコア・プロセッサを活用する並列計算手法を確立し,制御系の解析,設計,シミュレーションを効率的に実行できるCADシステムを開発することを目的とする。具体的に以下の内容を実施した。1.クアッドコア・プロセッサを2個搭載したコンピュータにより擬似オクタコア・プロセッサ環境を構築し、マルチコア・プロセッサの能力を活用できる手法を検討した。その結果、必要メモリの少ない単純処理について、マルチスレッド並列化により高いスケーラビリティを確認した。2.マルチスレッド等の並列化手法を柔軟に選択できる並列計算フレームワークを設計した。このフレームワークを用いると、並列処理手法を柔軟に選択できるので、プロセッサのアーキテクチャの移行期においても、コンピュータの性能を活用できる。3.制御系の解析、設計、シミュレーションからリアルタイム制御実験までをシームレスに実行できる環境を構築し、演習および実験で使用し、その有効性を確認した。現在、開発したシステムのインターネットを介した公開の準備を進めている。現在、CPUを高速化する手法として動作周波数を上げる方法が限界に達し、1個のCPUに複数のCPUコア(演算処理の中心)を搭載する方法(マルチコア)が今後23年で主流となる。この技術を活用した並列計算をサポートするソフトウェアの整備が必須である。本研究では,マルチコア・プロセッサを活用する並列計算手法および高速ネットワークで接続された複数台のコンピュータを活用する分散処理手法を確立し,制御系の解析,設計,シミュレーションを効率的に実行できるCADシステムを開発することを目的とする。並列処理に伴うオーバーヘッドを見積もり、並列化する処理を決定するため、実際にシステムを構築し、並列化による効率を調べた。1.マルチコア・プロセッサの性能を最大限に活用できるシステムの開発(1)申請したマルチコア・プロセッサを搭載したコンピュータを申請したギガビット・スイッチングハブに接続し、マルチコア・プロセッサ計算機環境を構築した。(2)シングルコア・プロセッサとマルチコア・プロセッサの処理能力等を比較し、マルチコア・プロセッサの能力を活用できる手法を検討した。(3)マルチCPUを用いた並列化処理手法による高速化を発展させ、マルチコア・プロセッサを用いた並列処理に応用する方法を検討し、マルチスレッドによる手法が有効であることを確認した。2.並列化手法を柔軟に選択できる並列計算手法の提案(1)マルチスレッド等の並列化手法を柔軟に選択できる並列計算フレームワークを設計した。このフレームワークを用いると、複数台のコンピュータで用いる分散処理手法とマルチコア・プロセッサを搭載したコンピュータで用いる並列処理手法を柔軟に変更できる。(2)シングルコア・プロセッサを搭載した複数台のコンピュータやシングルコア・プロセッサを複数個搭載したコンピュータによる並列処理とマルチコア・プロセッサを搭載したコンピュータによる並列処理で並列化手法を変更することで、プロセッサのアーキテクチャの移行期においても、コンピュータの性能をできるだけ活用できる方法を提案した。近年、CPUを高速化する手法として動作周波数を上げる方法が限界に達し、1個のCPUに複数のCPUコア(演算処理の中心)を搭載する方法(マルチコア)が主流となりつつある。一昨年に2個のCPUコアを搭載したデュアルコアプロセッサが、昨年末には4個のCPUコアを搭載したクアッドコアプロセッサが登場し、今後はより多くのCPUコアを搭載したCPUが登場する予定である。

CPUコア数の増加による効果を考慮し、並列化する処理を決定するため、実際にシステムを構築し、並列化による効率を調べた。具体的に以下の内容を実施した。1.マルチコア・プロセッサの性能を活用できるシステムの開発(1)申請したクアッドコアプロセッサを2個搭載したコンピュータを申請したギガビット・スイッチングハブに接続し、オクタコアプロセッサ計算機環境を構築した。(2)CPUコア数の増加に対する処理能力向上の関係を比較し、マルチコア・プロセッサの能力を活用できる手法を検討した。(3)必要メモリが少量である比較的単純な計算処理の場合、マルチスレッドによる並列手法を用いることで、マルチコア・プロセッサ計算機環境でスケーラビリティを実現できることを確認した。2.並列化手法を柔軟に選択できる並列計算手法の提案(1)マルチスレッド等の並列化手法を柔軟に選択できる並列計算フレームワークを設計した。このフレームワークを用いると、並列計算処理を簡単に記述でき、実行に用いるスレッド数を任意に設定できる。(2)マルチコア・プロセッサに搭載されるコア数の移行期においても、このフレームワークを用いれば、コンピュータの性能を活用できることを、オクタコアプロセッサ計算機環境で確認した。近年、CPUを高速化する手法として動作周波数を上げる方法が限界に達し、1個のCPUに複数のコア(演算処理の中心)を搭載する方法(マルチコア)が主流となった。本研究では、マルチコア・プロセッサを活用する並列計算手法および高速ネットワークで接続された複数台のコンピュータを活用する分散処理手法を確立し、制御系の解析、設計、シミュレーションを効率的に実行できるCADシステムを開発することを目的とする。1.マルチコア・プロセッサの性能を活用できる制御系CADシステムの開発(1)マルチコア・プロセッサにおいてマルチスレッドによりJavaプログラムを高速化する方法について検討し、行列の基本演算の高速化を実現した。(2)マルチコア・プロセッサを搭載した計算機にメモリを増設し、64ビットOS上で64ビット対応のJavaを用いると、並列処理の性能が32ビット環境より大幅に向上することを確認した。
プログラムの合成・変換・検証に関する知識の説明に基づく学習とリフォーメーション

本研究の成果は大きく5つに分けられている.以下に概要を述べる.1.等式言語の枠組みにおけるメタ機能を研究した.メタ機能は学習の結果を自己に反映させてシステムを成長させる基本的メカニズムであり,最近ではリフレクションと呼ばれて,盛んに研究されている.本研究では等式言語の枠組みでその可能性を実証しており,本研究遂行のための理論的な保証を提供している.2.等式言語の枠組みにおけるモジュール性について研究した.モジュール性は大規模なシステムを開発するための最も重要な概念であり,扱いやすい小さな部分システムの合成により最終的なシステムを完成させ得る技術である.本研究では特に,システムの検証や合成に重要な役割を果たす単純停止性のモジュール性を証明した.3.以上の2つの基礎の上に,EBLに基づくプログラムの検証,特に停止性の検証,について研究した.停止性検証はすべての先行順序からなる空間上での探索問題に帰着される.本研究では,その探索の過程でシステムが学習した知識を真偽維持システムで管理し,検証を効率化する手法を開発した.4.プログラムの合成へのEBL応用手法について研究した.この枠組みにおいては,プログラムの合成は等式理論の完備化と呼ばれている.この研究においても、探索の過程でシステムが学習した知識を真偽維持システムで管理することにより,効率の良い完備化手続きを開発することができた.5.プログラム変換についてEBLの考え方の利用を研究した.特に,停止性を保存する変換を考察の対象とした.本研究では合成可能(composable)な系の停止性について,混合系の非停止性を示す無限簡約列を純粋系の無限簡約列に変換する手法の一般化においてEBLの考え方を参考にしている.本研究の成果は大きく5つに分けられている.以下に概要を述べる.1.等式言語の枠組みにおけるメタ機能を研究した.メタ機能は学習の結果を自己に反映させてシステムを成長させる基本的メカニズムであり,最近ではリフレクションと呼ばれて,盛んに研究されている.本研究では等式言語の枠組みでその可能性を実証しており,本研究遂行のための理論的な保証を提供している.2.等式言語の枠組みにおけるモジュール性について研究した.モジュール性は大規模なシステムを開発するための最も重要な概念であり,扱いやすい小さな部分システムの合成により最終的なシステムを完成させ得る技術である.本研究では特に,システムの検証や合成に重要な役割を果たす単純停止性のモジュール性を証明した.3.以上の2つの基礎の上に,EBLに基づくプログラムの検証,特に停止性の検証,について研究した.停止性検証はすべての先行順序からなる空間上での探索問題に帰着される.本研究では,その探索の過程でシステムが学習した知識を真偽維持システムで管理し,検証を効率化する手法を開発した.4.プログラムの合成へのEBL応用手法について研究した.この枠組みにおいては,プログラムの合成は等式理論の完備化と呼ばれている.この研究においても、探索の過程でシステムが学習した知識を真偽維持システムで管理することにより,効率の良い完備化手続きを開発することができた.5.プログラム変換についてEBLの考え方の利用を研究した.特に,停止性を保存する変換を考察の対象とした.本研究では合成可能(composable)な系の停止性について,混合系の非停止性を示す無限簡約列を純粋系の無限簡約列に変換する手法の一般化においてEBLの考え方を参考にしている.本研究課題はEBL(説明に基づく学習)などの機械学習の技法を,プログラムの合成・変換・検証などのソフトウェア工学の分野に応用することである.いずれも,対象とするプログラミング言語として項書換えシステム(等式言語)を想定している.研究計画の初年度である平成4年度は主として,サーベイおよび準備的研究を行ない,次のような成果を得た.いずれも,すでに国際会議,研究報告等で公表している.1.項書換えシステムの停止性の証明を「説明」としてEBL技法を使うには,機械学習システム自身がこの問題分野(停止性証明)の背景知識を持たなければならない.この背景知識として(1)非コピー項書換えシステムまたは(2)単純停止項書換えシステムの体系を用いると,停止性の証明がモジュール化できるため,背景知識として有望であることがわかった.2.説明により与えられる知識をATMS(仮説に基づく真理維持システム)で管理することにより,停止性の検証を効率的に行なう手法を考案した.3.本研究の対象分野はプログラムであるため,作成するAIプログラムはプログラムをデータとしてもつことになる.特に,知識のリフォーメーションを行ない,自らを改変していくのが究極の目標である.そのためのアーキテクチャとして,最近注目を浴びている自己反映計算(リフレクション)を採用し,項書換えシステムにこの機能を付加した言語を設計し,その処理系を作成した.本年度は,3年間で計画されている本研究の第2年度であり,主としてプログラム合成に関する知識の説明に基づく学習について研究し,実験的なソフトウェアを構築した.また,次年度で予定されているプログラム変換に関する知識の説明に基づく学習の準備的な研究を行なった.その研究成果の一部は,本報告書の「11.研究発表」に記載した3編の論文で発表した.以下,各論文に対応させて,その概要を箇条書きで述べる.1.説明に基づく学習の研究は,通常,一階述語論理で表現された知識を対象にしてその理論が構築されている.ところが,本研究では項書換えシステムを対象としているため,知識表現言語は等式論理である.本研究成果は,この2つの論理をつなごうとした際に得られた副産物である.一階述語論理で良く知られた自然数とその計算の表現が,等式論理と関連付けられている.

2.Knuth-Bendixの完備化手続きは,与えられた等式仕様を満たす完備なプログラム(項書換えシステム)を生成するプログラム合成手続きと解釈できる.しかし,この手続きを効果的に実行するためには,停止性を保証するための適切な半順序を決めなければならない.本研究では,複数の半順序のもとでの完備化手続きを提案し,それを効率良く実行するために,完備化の推論結果を説明とともに真偽維持システムATMSで管理する手法を設計した.推論系はATMSの学習結果を効果的に利用することにより,効率良く実行できる.3.プログラム変換の研究においては,プログラムをデータとみなして,手続きが構築される.本研究では,項書換えシステム(TRS)をデータとみる表現およびTRSで記述されたプログラムが動的に自分自身の一部を変換するような仕組みを自己反映計算の枠組みとして与えた.本研究は人工知能の分野で開発された「知識の説明に基づく学習」(EBL)の考え方を,ソフトウェア工学の問題領域である「プログラムの合成・変換・検証」に応用することを目的としている。過去2年間において検証と合成の部分について成果を上げてきている。本年度は本研究の最終年度であり,合成の部分の成果をさらに洗練化させるとともに,変換の部分に重点を置いて研究を進めた。その成果の概略を項目ごとに示す。1.プログラムの合成に関してEBLの考え方を導入し,効率のよいシステムを構築した。本研究の枠組みである等式言語あるいは等式論理においては,プログラム合成は等式理論の完備化と呼ばれている。すなわち,完備化は等式で仕様記述された理論を入力されると,その理論を実現するプログラムを完備な項書換え系の形式で出力する。この研究においては,探索の過程でシステムが学習した知識を真偽維持システムで管理することにより,効率の良い完備化手続きを開発することができた。特に,本年度はこのシステムを推論規則として形式化し,通常のシステムとの関連のもとで,その健全性と完全性を証明した。2.停止性を保存するプログラム変換を考察の対称として,EBLの考え方を利用した。与えられた項書換え系の停止性の証明が困難なとき,その停止性を保存したまま適切な系に変換することにより、もとの系の停止性を示そうというのがその動機である。本研究では合成可能(composable)な系の停止性について、混合系の非停止性を示す無限簡約列を純粋系の無限簡約列に変換する手法の一般化においてEBLの考え方が利用された。3.3年間にわたる本研究成果の全体を総括し、知識のリフォーメーションという観点から、その発展の方向を検討した。
インターネットを利用した学習素材の評価は、アンケート法が最適なのか?

インターネットを利用した教育素材を有効活用できる学生と活用できない学生の違いを知ることを目的に、東京歯科大学第3学年の学生を対象にアンケートを行った。調査項目は,インターネット利用状況,日常生活でのインターネットの利用目的,日常の学習におけるITを利用した教育素材の利用頻度およびそれらが日常の学習に役立つかどうかの4つの内容とした。その調査結果と総義歯学教育用Webを日常の学習で役立たせることができたかどうかとの関連について,2項ロジスティック回帰分析を行った。その結果,総義歯学教育用Webを日常の学習で役立たせることができたかどうかとインターネットの利用期間,利用場所および週当たりの利用時間との間に関連は見られなかった。しかし,総義歯学教育用Webを日常の学習で役立たせることができたかどうかと日常生活におけるインターネットでのニュースの利用との間に関連が認められた。また,総義歯学教育用Webを日常の学習で役立たせることができたかどうかと普段の学習での他のインターネットを利用した学習素材を利用しているかどうか,またそれが役立っているかどうかとの間に強い関連が認められた。これらを総合すると,単にインターネットの利用歴や利用時間の長短ではなく,普段のインターネットの利用目的が大きくかかわっていることがわかる。つまり、コミュニティ機能やCD-ROMなど特定のコンテンツを利用しているものと,ニュースや東京歯科大学教育用Webなど自ら検索し,情報を得る作業を行っているものとの間の差であると思われる。よって,今後は学生への情報検索方法の教育のさらなる充実や情報検索の行いやすいコンテンツ作りを進める必要が示唆された。さらに,アンケート法によるインターネットを利用した教育コンテンツの評価は,調査対象者の背景と共に調査,分析をすることが重要であることが明らかになった。本研究課題は、学習用ホームページに焦点を絞り、その利用動向を調査する方法を確立し、実際の利用との相関を確認しながらその信頼性を高めていくことを試みることである。アンケート法による評価は学生の協力が不可欠であり、頻回な評価は学生の負担が大きいだけでなく、調査の信頼性を低下させるものと思われる。そのため、コンテンツ提供者側のみの情報により評価を行うことができれば、更新が容易であるホームページを利用して学習素材を提供する利点を最大化することができるものと考えられる。本年度は、まずアンケート法による調査を行った。このアンケートは、インターネット利用歴、パソコン利用のスキルから教育用ウェブの利用状況、利用状況とその評価などを含んでいるものである。また、他のマルチメディア媒体や教育媒体との利用頻度、評価についても調査を行った。これにより、ベースとなるデータを蓄積することができた。また、来年度にこのアンケート法の結果と比較を行うための課題用ウェブサイトを構築し、評価方法の検討を行った。また、被験者の作業と開発者の想定した手順との比較検討をアクセスログ解析サーバにて記録・分析を行うためのシステム開発を行った。テスト対象サイトは我々がこれまで開発し、実際に提供を行っている「総義歯学・高齢者歯科医学」教育用サイトをベースにして開発を行った。来年度は、評価を行うタスクの決定を行った後、この2者の比較検討を行っていく予定である。
新規HIV根絶法の開発

今日のエイズウイルス(HIV)感染症治療の最終目標は、体内からの潜伏感染細胞の完全除去である。近年、新しい治療法として、潜伏感染細胞を排除することを目的としたKick and Kill療法が行われているがKillの段階が十分でない。申請者は、ウイルス放出を阻害する非天然型イノシトールリン脂質誘導体L-HIPPOを創製し、Killの新たな方法としてL-HIPPOを用いた細胞死誘導法“Lock-in and apoptosis"法を開発した。本研究ではこの“Lock-in and apoptosis"を用い、Kick and Kill療法を発展させて臨床使用を目指す。
TOF距離撮像素子のためのジッタ低減技術の確立と極限的距離分解能の追究

光飛行時間型(Time-of-Flight: TOF)による距離撮像カメラは、距離分解能(距離精度)が数ミリメートルと乏しく、物体認識用途に限られている。この距離分解能を数10マイクロメートルまで高めることができれば、計測分野への応用展開が可能となり、TOF法の強みである小型・高速性を享受した新たな3次元計測デバイスの創出につながる。本研究では、現在距離分解能を律速する要因となっているゲート信号の時間ゆらぎ(ジッタ)を低減する手法を確立し、TOF距離撮像装置としての極限的な距離分解能達成を追究する。
細胞障害に対する水チャネル<アクアポリン>の保護的作用と新しい脳浮腫治療への応用

水を特異的に通過させるアクアポリン4(AQP4)は、脳浮腫に深く関与している可能性が示唆されている。脳浮腫の抑制にはアストロサイトにおけるAQP4機能の維持が重要と考え、AQP4機能を解析するためにsiRNAによるAQP4発現抑制系をほぼ確立できた。また、細胞障害におけるAQP4機能を解析するために、培養アストロサイトを用いた低酸素障害モデル系を確立した。脳浮腫は頭部外傷、脳血管障害、脳腫瘍など様々な病態に随伴して発症し、しばしば致命的となるにもかかわらず、依然として治療法は浸透圧利尿薬の投与や外減圧術などの対症的なものに限られている。また、脳浮腫の発生機序でさえ十分には解明されていなかった。水チャネルであるアクアポリン4(AQP4)は、脳において発現し、水の移動や脳脊髄液の産生・吸収に関与している。申請者は、初期実験により、APQ4機能が低下すると細胞が脆弱化する可能性を発見した。本年度の成果を以下に示す。(1)培養アストロサイトを用いた低酸素障害モデル系の作成細胞障害時のAQP4の機能解析や薬物のスクリーニングなどに応用するために、低酸素による簡便な細胞障害モデルを作成した。アストロサイトをラット脳より単離・培養し、大気コントロールチャンバにより低酸素負荷をかけることで細胞障害を引き起こした。短時間で効率よく細胞障害が起こるモデルが完成した。(2)RNAiを用いたAQP4ノックダウン培養細胞株の確立培養アストロサイトにAQP4 mRNAを阻害するRNAiを遺伝子導入し、AQP4の発現を低下(ノックダウン)させた培養細胞株(cell line)の構築をめざした。数種類のRNAiを設計・作成し、一時的な遺伝子導入を試みた。効率よく遺伝子導入を行うことができる条件は確立できた。現在、一時的な遺伝子導入を行ったアストロサイトにおいて、効率よくノックダウンできる塩基配列の選択を行っている。今後、AQP4ノックダウン培養細胞株の確立を行っていく予定である。水チャネルであるアクアポリン4(AQP4)は,様々な臓器に発現し,水の移動の調節,細胞容積の調節,ホルモンの分泌に関与している。これまでに,脳において多種類のAQPが発現し,水の移動や脳脊髄液の産生・吸収に関与していることを報告してきた。また,初期実験により,AQP4の機能が低下すると低酸素による細胞障害が容易に起こることを最近見出した。そこで,RNAi(interfering RNA)を用いてAQP4発現を低下させた(ノックダウン)培養細胞系を作成しAQP4発現が低下した細胞は細胞障害が起こりやすくなること証明するため本研究を行った。培養アストロサイトにAQP4 mRNAを阻害するRNAiを遺伝子導入し,AQP4の発現を低下(ノックダウン)させた培養細胞株(cell line)の構築を行った。まず,siRNA(short interfering RNA)を複数設計し,一時的な遺伝子導入を行った。様々な条件を詳細に検討した結果,ウエスタンブロットにより,効率よくAQP4蛋白の発現を減少させる(ノックダウン)塩基配列を決定することができた。さらに,現在それらのRNAi配列のpiGENE/mU6ベクター(Clontech社)への組み込みを試みており,得られたクローンのスクリーニングを施行している。適切なクローンが発見できれば,ピューロマイシン耐性遺伝子を発現するpPURベクター(Clontech社)を同時に遺伝子導入し,ピューロマイシン耐性細胞を10株程度選出し,適切な株を選定していく予定である。水チャネルであるアクアポリン4(AQP4)は、様々な臓器に発現し、水の移動の調節、細胞容積の調節、ホルモンの分泌に関与している。申請者の研究室ではこれまでに、脳において多種類のAQPが発現し、水の移動や脳脊髄液の産生・吸収に関与していることを報告してきた。さらに申請者は、初期実験により、AQP4の機能が低下すると低酸素による細胞障害が容易に起こることを最近見出した。つまり、APQ磯能が低下すると細胞が脆弱化する可能性を発見した。そこで、本研究では、まず(1)簡易な細胞障害モデルとして、培養アストロサイトを用いた低酸素負荷による障害モデル系を完成する。次に、(2)RNAi(interfering RNA)を用いてAQP4発現を低下させた(ノックダウン)培養細胞系を作成し、(1)のモデルを適応してAQP4発現が低下した細胞は細胞障害が起こりやすくなることを明らかにする。同時に、その機序を詳細に検討する。さらに、(2)によりAQP4機能あるいは発現を維持することで細胞脆弱化が抑制できることが明らかとなれば、(3)AQP4機能を維持する化合物や方法を見出し、新しい脳浮腫治療薬開発を目指す。RNAiを用いたAQP4ノックダウン培養細胞株の確立を試みた。

培養アストロサイトにAQP4mRNAを阻害するためのRNAi(正確にはshort hairpin RNA : shRNA)を導入し、AQP4発現の低下は抗AQP4抗体を用いたウエスタンブロット法により確認した。これにより、アストロサイトにおけるAQP4発現量の調節が可能となった。現在、細胞株の選択を行っており、今後、AQP4発現量の低下により細胞の性質がどのように変化するかを検討していく予定である。