hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
移動通信における最適送受信方式に関する研究

本研究は,OFDM移動通信における最適送受信の実現を目的とし,(1)送信線形処理である最小誤り率規範のプリコーディング,(2)同一チャネル干渉条件での最適受信,(3)ランダムアクセスにおけるマルチユーザ検出に焦点を絞り,検討を行った.具体的な研究内容は以下の通りである.(1)受信機において最尤検出を前提とし,そのビット誤り率(BER)を最小とするMIMO-OFDMプリコーディング方式を提案した.この方式は,ペアーワイズ誤りに基づくBERの上限を最小化するように,送信信号の線形処理を行なう.従来方式のMMSEプリコーダに比べ最尤検出のBER特性を大幅に改善できる.さらに,基地局において推定した希望信号のチャネル情報と,移動局からフィードバックされた干渉と雑音の相関行列とを用いる基地局制御プリコーディング方式を提案し,そのアルゴリズムを導出した.チャネル情報のみを用いた方式に比べBER特性を大幅に改善できる.(2)同一チャネル干渉環境におけるMIMO-OFDMの受信方式として,最尤推定に基づく受信機構成を提案した.提案方式は,各アンテナの受信信号を白色化フィルタリングすることで同一チャネル干渉の抑圧を行い,この出力からレプリカ信号を減算することで信号検出を行なう.白色化フィルタのフィルタ係数およびレプリカ信号の生成に必要なインパルス応答の推定は,固有展開に基づく,計算機シミュレーションにより,同一チャネル干渉によるBER特性の劣化を大幅に改善できることを明らかにした.(3)パケット伝送のスループット向上のため,パケット衝突時の非線形マルチユーザ検出と,メトリック合成を行うARQとを採用したパケット再送方式を提案した.まず,ユーザIDを検出することにより衝突パケットのユーザを特定し,各衝突パケットをマルチユーザ検出により抽出する.さらに,パケット誤りが検出されたときは,メトリックを合成することによりARQ再送回数の低減を図る.従来方式に較べて2倍以上スループットが得られる.本研究は,OFDM移動通信における最適送受信の実現を目的とし,(1)送信線形処理である最小誤り率規範のプリコーディング,(2)同一チャネル干渉条件での最適受信,(3)ランダムアクセスにおけるマルチユーザ検出に焦点を絞り,検討を行った.具体的な研究内容は以下の通りである.(1)受信機において最尤検出を前提とし,そのビット誤り率(BER)を最小とするMIMO-OFDMプリコーディング方式を提案した.この方式は,ペアーワイズ誤りに基づくBERの上限を最小化するように,送信信号の線形処理を行なう.従来方式のMMSEプリコーダに比べ最尤検出のBER特性を大幅に改善できる.さらに,基地局において推定した希望信号のチャネル情報と,移動局からフィードバックされた干渉と雑音の相関行列とを用いる基地局制御プリコーディング方式を提案し,そのアルゴリズムを導出した.チャネル情報のみを用いた方式に比べBER特性を大幅に改善できる.(2)同一チャネル干渉環境におけるMIMO-OFDMの受信方式として,最尤推定に基づく受信機構成を提案した.提案方式は,各アンテナの受信信号を白色化フィルタリングすることで同一チャネル干渉の抑圧を行い,この出力からレプリカ信号を減算することで信号検出を行なう.白色化フィルタのフィルタ係数およびレプリカ信号の生成に必要なインパルス応答の推定は,固有展開に基づく,計算機シミュレーションにより,同一チャネル干渉によるBER特性の劣化を大幅に改善できることを明らかにした.(3)パケット伝送のスループット向上のため,パケット衝突時の非線形マルチユーザ検出と,メトリック合成を行うARQとを採用したパケット再送方式を提案した.まず,ユーザIDを検出することにより衝突パケットのユーザを特定し,各衝突パケットをマルチユーザ検出により抽出する.さらに,パケット誤りが検出されたときは,メトリックを合成することによりARQ再送回数の低減を図る.従来方式に較べて2倍以上スループットが得られる.本年度は,(1)MIMO通信における同一チャネル干渉の問題と,(2)OFDM方式のパケット伝送に焦点を絞り,研究を行った.具体的な内容は以下の通りである.(1)同一チャネル干渉環境におけるMIMO-OFDMの受信方式として,最尤推定に基づく新しい受信機構成を提案した.提案方式は,複数のブランチ・メトリック生成器と,メトリックを基に信号判定を行う最尤検出器から構成される.ブランチ・メトリック生成器は,各アンテナの受信信号を白色化フィルタでフィルタリングして合成することにより同一チャネル干渉抑圧を行い,この合成信号からレプリカ信号を減算し2乗することでメトリックを生成する.白色化フィルタのフィルタ係数およびレプリカ信号の生成に必要なインパルス応答の推定は,受信信号並びに既知の送信信号の自己相関行列を固有展開することで行う.次に,演算量削減を図るため,ブランチ・メトリック生成器を1つに減らしパラメータ推定をRLSアルゴリズムで行う簡略化構成を検討する.計算機シミュレーションを行い,従来の干渉抑圧を行わない最尤受信に較べ,本提案方式は同一チャネル干渉によるBER特性の劣化を大幅に改善できることを明らかにした.(2)OFDMパケット伝送のスループット向上を図るため,パケット衝突時の非線形マルチユーザ検出と,メトリック合成を行うARQを採用したパケット再送方式を提案した.本方式では,まず,パケットの先頭に配置したユーザIDを検出することにより衝突したパケットのユーザを特定し,各衝突パケットをマルチユーザ検出により抽出する.さらに,CRCによりパケット誤りが検出されたときは,同一パケットが再度衝突するよう再送させ,メトリックを合成することによりARQ再送回数の低減を図る.計算機シミュレーションを行い,従来方式に較べて2倍以上スループット特性を向上できることを示した.本年度は,(1)MIMO-

OFDMにおけるサブキャリア位相ホッピングと,(2)MIMO伝送路において通信路容量の上限を得られる通信方式に焦点を絞り,研究を行った.具体的内容は以下の通りである.(1)MIMO-OFDMにおける空間多重(SDM)方式では,各送信アンテナから独立した信号を送信することで,伝送レートの向上を図っている.また,周波数軸方向に誤り訂正符号を用いてパスダイバーシチを周波数ダイバーシチとして得ている.しかしながら,チャンネルの遅延スプレッドが小さく,有限サイズのインタリーバを誤り訂正符号に用いる場合,サブキャリア間のチャネル相関が低くならないため,誤り訂正符号の効果を完全には得ることはできない.そこで,OFDMにおいて誤り訂正符号のダイバーシチ利得を改善できる送信ダイバーシチ(TD)方式として,各サブキャリアで送信アンテナ毎に異なった位相回転(サブキャリア位相ホッピング:SPH)を施して送信を行うSPH送信ダイバーシチ(SPH-TD)や,サイクリック遅延ダイバーシチが提案されている.しかしながら,これらのTD方式はSDM方式には適用できない.そこで,MIMO-OFDMにおいて,SPHをSDMに適用できるように拡張し,送信ストリーム数を容易に変更できるSPH空間多重(SPH-SDM)方式を提案した.また,移動端末の受信アンテナ数が基地局の送信アンテナ数に比べて少ない環境において特性評価を行い,誤り訂正符号による周波数ダイバーシチ利得を向上でき,伝送特性を改善できることを示した.(2)MIMO通信路のエルゴード容量は,時不変サンプル過程の通信路相関行列から得られる通信路容量の集合平均で与えられ,その上限は通信路相関行列を集合平均に形式的に置換して得られる容量となる.しかしながら,その上限に対応する理論的な通信路容量は,厳密には得られていない.そこで,この上限が達成可能なMIMO伝送方式として,時変フェージング伝送路におけるシングルキャリア方式とマルチキャリア方式であるOFDMを考察した.まず,誤り訂正符号ブロック内のフェージング変動として,シングルキャリアでは時変インパルス応答,OFDMでは時不変であるが,周波数選択性フェージングによる伝達関数の変化を考慮して検討した,シングルキャリア伝送において,誤り訂正符号ブロック内で十分ランダム化される場合のエルゴード容量は,時不変伝送路における通信路容量の集合平均から与えられる通常のエルゴード容量より大きいことを示した.また周波数選択性フェージング環境におけるMIMO-OFDM伝送では,上限に近い値が得られることを明らかにした.本年度は,(1)MIMO-OFDMにおけるプリコーディング方式と,(2)MIMO-OFDM通信におけるMAP受信の伝送路推定に焦点を絞り,研究を行った.具体的内容は以下の通りである.
感性情報デコーディングシステム開発

好感度に関する感性情報を、生活環境下で、脳活動より読み取ることを目的とした。機能的MRIを用いた実験により、物や動物の写真を見たときに、好感度が高い時は、大脳の背内側前頭前野が活動をすることを明らかにした。次いで、多チャンネル光トポグラフィで同様の実験を行い、好感度が高い画像を見た時の脳の反応が、前額正中のセンサーに一番強く表れ、機械学習による感性情報の読み取りが可能であることを明らかにした。最後に、超簡易小型光トポグラフィを前額正中に装着し、日常生活中の背内側前頭前野の活動を計測したところ、好感度の高い状況で脳活動が増加することを個人のデータで検出できた。機能的MRIを用いて、実験室環境下において、さまざまな視覚刺激に対する好感度の評価中の脳活動を計測し、感性評価に関わる大脳皮質領域を同定することが平成23年度の研究目標であった。右利きの健康な大学生を対象として、様々な写真を感性評価用の視覚刺激として用い、それぞれの刺激に対する好感度や好みを、事前に、ビジュアル・アナログ・スケールを用いて被験者に評価させた上で、個人ごとに好感度や好みの度合い高い刺激、好感度や好みの度合いが低い刺激、ニュートラルな刺激に分類し、機能的MRI実験に用いた。東北大学加齢医学研究所の研究専用超高磁場MRI装置を用いて、視覚刺激に対する好感度や好みの度合いの判断を、ブロックデザインを用いて撮像し、個人ごとに好感度の判断に関与する脳の領域、特に好感度を強くもった時と、ネガティブな感覚を持った時に活動する脳領域を同定した。その結果、単に視覚刺激の好感度を判断させた場合には、好感度を強くもった時と、ネガティブな感覚を持った時に共通して、背外側前頭前野、頭頂連合野など多くの連合野が賦活すること、好感度を強く持った時にのみ、背内側前頭前野が賦活することを発見した。背内側前頭前野は、近赤外分光装置によりデータを得やすい領域であることから、この領域に関心領域をおくことにより、提示された画像に好感を持っているか否かのデコーディングを、近赤外分光装置によって行い得ると確証した。物品の購買意欲の観点から好感度(好み)を判断させた場合は、前部帯状回や腹側被蓋野など、大脳深部の領域の活動が好感度と関連することもわかった。これらの領域は近赤外分光装置では計測が極めて困難であるため、デコーディング実験は見送ることとした。前年度までの研究で、視覚情報(写真)を見た時の好感度は、背内側前頭前野の活動を近赤外分光装置でモニターすることでデコード可能であるが、温熱環境に関する反応は、個人差が非常に大きくデコードが難しいことを明らかにした。今年度は、超簡易型光トポグラフィ装置を用いて、実生活環境下(実験室の外)で、実際の人物や物体に対する視覚的な好感度評価を行わせ、脳活動計測直後に行ったVASによる内観調査結果と比較を行った。その結果、ある程度の再現性を持って、1試行ごとにポジティブな好感度に対応する脳活動の増加の計測ができた。また、視覚、温熱感覚以外のモダリティで、好感度のデコーディングの可能性についても検討した。さまざまな香り刺激を被験者に与え、多チャンネル近赤外分光装置を用いて、前頭連合野の活動を計測した。その結果、集団解析では、大脳左半球背外側前頭前野に、好感度の内観と弱い相関を示す領域が存在したが、個人解析では、被験者間で一致した結果を得られることができず、感性情報のデコーディングは不成功に終わった。3年間の研究を通して、近赤外分光装置を用いた感性情報のデコーディングは、視覚的な感性情報に対する好感度については可能であるが、他の感覚情報では難しいとの結論に達した。超簡易型光トポグラフィ装置で実生活環境下での好感度に対する脳活動の計測に成功したことは、将来、本研究を応用して視覚的感性情報を基にしたニューロマーケティング技術の開発が可能となると考察した。比較的信号ノイズ比の高い多チャンネル近赤外分光装置を用いて、平成23年度の実験に参加した同じ被験者に同じ好感度判別課題を遂行させ、前頭連合野の活動を計測した。被験者は実験室において机に正対して座らせ、PC上に提示する写真を見させた。写真刺激は、計60種類の刺激を3秒ごとに提示した。結果、機能的MRI実験と同様に、背外側前頭前野は好感度の強い画像と、ネガティブな画像の双方で強く賦活し、背内側前頭前野は、好感度を持つ画像でのみ賦活することが証明できた。次に機械学習によるデコーディングを行うため、測定した全チャンネルを解析対象とし、最初に主成分解析により情報量を減らした後に機械学習による解析を試みた。

その結果、約83%の精度で、好感度を持った画像をみていることを、一回の計測で判定できることが可能となった。ネガティブな画像に関しても、最終的に約78%で判定が可能であった。局所のチャンネル情報に注目をすると、背内側前頭前野の信号を最も強く反映する前頭部正中とその近傍のチャンネルの信号が学習結果に最も強く寄与していることがわかった。また、視覚以外のモダリティに関する感性応答を調べるために、温熱環境の快適性評価を多チャンネル近赤外分光装置を用いて行った。その結果、快適性と相関する脳活動増加が、好感度と同様に、前頭部正中とその近傍のチャンネルに現れることを証明した。近赤外分光装置による計測では、機能的MRIとは異なり、1回の事象に対する脳反応の評価が可能であり、前頭部正中及びその近傍のチャンネルの情報を解析することにより、モダリティによらない、刺激に対するポジティブな感性情報をデコードできる可能性があると考察した。東日本大震災の影響によってMRI装置が故障し実験ができなかったため。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度は東日本大震災の影響で実験開始が遅れたが、平成24年度は計画通りに実験を進めることができた。平成24年度に関しては近赤外分光装置によるデコーディング研究を当初の研究計画通り遂行する。当初の計画通り研究を進め成果を対外発表する。
チタン/セグメント化ポリウレタン複合材料の人工腱への応用

力学的強度および生体機能性に優れた材料を創出するために,シランカップリング剤(γ-MPS)を用いて金属と高分子材料とを複合化した.金属材料にはチタン(Ti)を高分子材料には血液適合性に優れるセグメント化ポリウレタン(SPU)を選択した.その際,界面の接合強度を支配する因子を網羅的に解明し,界面の接合強度および界面の耐久性を界面の構造レベルで制御することを目指した.因子の解明は,シランカップリング剤の膜厚,Ti表面水酸基,SPU架橋数に着目した.このとき,Ti表面水酸基量の制御は過酸化水素浸漬により,SPU架橋数はUV照射によって制御を試み,それぞれの因子を制御した複合材料の界面の接合強度をせん断試験により算出した.その結果、過酸化水素浸漬処理およびUV照射によってそれぞれTi表面水酸基量およびSPUの架橋数を制御することができた.さらに,シランカップリング剤の膜厚,Ti表面水酸基,SPU架橋数を増加させると,界面の接合強度が増加したことから,それぞれが界面の接合強度の支配因子であることが明らかになった.また,それぞれの支配因子を制御した複合材料は超純水浸漬に対する耐久性が向上することが明らかになった.さらに,複合材料の生体機能性の評価を行うために,血小板粘着試験を行ったところ,Tiでは多くの血小板が粘着したが,Ti-SPU複合材料では,血小板粘着がみられなかった.これは,SPU由来の血液適合性が複合材料にも付与されたと考えられる.以上から,生体機能性を有する金属-高分子複合材料を創出し,その界面の接合強度の界面の構造レベルで制御することができた.力学的強度および生体機能性に優れた材料を創出するために,シランカップリング剤(γ-MPS)を用いて金属と高分子材料とを複合化した.金属材料にはチタン(Ti)を高分子材料には血液適合性に優れるセグメント化ポリウレタン(SPU)を選択した.その際,界面の接合強度を支配する因子を網羅的に解明し,界面の接合強度および界面の耐久性を界面の構造レベルで制御することを目指した.因子の解明は,シランカップリング剤の膜厚,Ti表面水酸基,SPU架橋数に着目した.このとき,Ti表面水酸基量の制御は過酸化水素浸漬により,SPU架橋数はUV照射によって制御を試み,それぞれの因子を制御した複合材料の界面の接合強度をせん断試験により算出した.その結果、過酸化水素浸漬処理およびUV照射によってそれぞれTi表面水酸基量およびSPUの架橋数を制御することができた.さらに,シランカップリング剤の膜厚,Ti表面水酸基,SPU架橋数を増加させると,界面の接合強度が増加したことから,それぞれが界面の接合強度の支配因子であることが明らかになった.また,それぞれの支配因子を制御した複合材料は超純水浸漬に対する耐久性が向上することが明らかになった.さらに,複合材料の生体機能性の評価を行うために,血小板粘着試験を行ったところ,Tiでは多くの血小板が粘着したが,Ti-SPU複合材料では,血小板粘着がみられなかった.これは,SPU由来の血液適合性が複合材料にも付与されたと考えられる.以上から,生体機能性を有する金属-高分子複合材料を創出し,その界面の接合強度の界面の構造レベルで制御することができた.
未知対象物のオンライン空力特性推定手法に基づく高機動型無人航空機の自律物体搬送

従来の災害時における無人航空機の役割は空撮による情報収集であり,救援物資の運搬は十分考慮されていない.しかし, 2011年の東日本大震災では,道路が寸断され車両の到達が困難な場所や建物上層階に被災者が取り残される状況が発生した.この経験から情報収集だけでなく,物資運搬が可能な無人航空機が必要とされる.しかし,どのような物資がどれだけ必要かは事前には分からず,さらに物資は重心や空力形状を考慮していないため搬送が難しいという問題がある.ケースに入れて運搬する場合でも,ケース内の質量分布は未知であり,様々な形状のケースに対応する必要がある.この問題に対して,無人航空機が搬送物の形状や重量を認識し,臨機応変に搬送を行う制御アルゴリズムを構築することで解決を目指した.これまでに,搬送物の空力特性を利用した搬送制御アルゴリズムの構築と検証を行った.搬送物の空力特性が既知のとき,搬送物の空力特性を利用し効率良く飛行することが可能であることをシミュレーションにより証明している.平成26年度は飛行アルゴリズムの有効性を実験的に検証することを中心に研究を行った.構築したアルゴリズムを実機に実装し,効率的な飛行が行えるかどうかを検証した結果,搬送物の特性を活かし効率的に飛行することに成功した.また効率的に飛行可能な姿勢へ遷移する課程にも注目し,安全に飛行姿勢まで遷移させる手法を開発し,実験により有効性を検証した.検証の結果,無人航空機を安全に飛行姿勢へ遷移させることに成功した.これらの成果は雑誌論文へ投稿され,現在審査を受けている.また搬送中だけでなく空中静止状態においても,風の方向を推定して風の影響をもっとも受けにくい姿勢へ自動で遷移することが可能であることを,シミュレーションで証明した.次に物資搬送に特化した機体の研究開発も行った.従来型の回転翼無人航空機よりも制御出力が多く,位置と姿勢を完全に独立して制御可能な無人航空機を開発した.この機体は従来機体では侵入できないような狭い空間にも進入し物資を運搬することが可能であることを実験により証明した.そのため災害時の物資運搬などに有効である.この成果はロボット学会で高い評価を受け,雑誌論文へ推薦され査読中である.本研究課題は平成26年度が最終年度のため記入しない.本研究課題は平成26年度が最終年度のため記入しない.従来の災害調査における無人航空機の役割は,空撮により情報を集めることであり,被災者への救援物資の運搬は、十分考慮されていなかった.しかし, 2011年に発生した東日本大震災では,多くの道路が寸断され,車両の到達が困難な場所や建物上層階に被災者が取り残される状況が発生した.この経験から,情報収集を行うだけでなく,物資運搬が可能な無人航空機が必要となっている.しかし,どのような物資がどれだけ必要かは事前には分からず,さらに物資は重心や空力形状を考慮していないため搬送が難しいという問題がある.ケースに入れて運搬する場合でも,ケース内の質量分布は未知であり,また様々な形状のケースに対応する必要がある.この問題に対して,無人航空機が搬送物の形状や重量を認識し,臨機応変に搬送を行う制御アルゴリズムを構築することで解決を目指した.本研究では、無人航空機自身が未知の搬送物の空力特性を推定し、推定結果を用いて、効率よく物資を搬送する手法を構築するところに独創性と新規性がある.平成25年度は、まず搬送物の空力特性を利用した搬送制御アルゴリズムの構築および、実験による検証を行った.搬送物の空力特性が既知のとき、搬送物の空力特性を利用し、効率良く飛行することが可能か実験により検証した.搬送物の形状による影響を確認するため、実験では翼型の搬送物を用いて実験を行った.検証の結果、無人航空機は搬送物の空力特性を利用した場合、利用しない場合と比較して、23倍程度長距離を飛行可能になることが実験により明らかになった.また無人航空機による搬送物の空力特性推定において、推定値の妥当性を検証するための真値を得るため、無人航空機及び搬送物のスケールモデルを作成し、風洞試験を実施した.風洞試験の結果、搬送物及び無人航空機の空力特性を計測した.この結果を開発したシミュレータに実装し、より実機に近い飛行を再現することに成功した.従来の災害時における無人航空機の役割は空撮による情報収集であり,救援物資の運搬は十分考慮されていない.しかし, 2011年の東日本大震災では,道路が寸断され車両の到達が困難な場所や建物上層階に被災者が取り残される状況が発生した.この経験から情報収集だけでなく,物資運搬が可能な無人航空機が必要とされる.しかし,どのような物資がどれだけ必要かは事前には分からず,さらに物資は重心や空力形状を考慮していないため搬送が難しいという問題がある.ケースに入れて運搬する場合でも,ケース内の質量分布は未知であり,様々な形状のケースに対応する必要がある.この問題に対して,無人航空機が搬送物の形状や重量を認識し,臨機応変に搬送を行う制御アルゴリズムを構築することで解決を目指した.これまでに,搬送物の空力特性を利用した搬送制御アルゴリズムの構築と検証を行った.搬送物の空力特性が既知のとき,搬送物の空力特性を利用し効率良く飛行することが可能であることをシミュレーションにより証明している.平成26年度は飛行アルゴリズムの有効性を実験的に検証することを中心に研究を行った.

構築したアルゴリズムを実機に実装し,効率的な飛行が行えるかどうかを検証した結果,搬送物の特性を活かし効率的に飛行することに成功した.また効率的に飛行可能な姿勢へ遷移する課程にも注目し,安全に飛行姿勢まで遷移させる手法を開発し,実験により有効性を検証した.検証の結果,無人航空機を安全に飛行姿勢へ遷移させることに成功した.これらの成果は雑誌論文へ投稿され,現在審査を受けている.また搬送中だけでなく空中静止状態においても,風の方向を推定して風の影響をもっとも受けにくい姿勢へ自動で遷移することが可能であることを,シミュレーションで証明した.次に物資搬送に特化した機体の研究開発も行った.従来型の回転翼無人航空機よりも制御出力が多く,位置と姿勢を完全に独立して制御可能な無人航空機を開発した.この機体は従来機体では侵入できないような狭い空間にも進入し物資を運搬することが可能であることを実験により証明した.そのため災害時の物資運搬などに有効である.この成果はロボット学会で高い評価を受け,雑誌論文へ推薦され査読中である.本研究課題は平成26年度が最終年度のため記入しない.本研究課題は平成26年度が最終年度のため記入しない.本研究の構成要素は、搬送物の空力特性の推定及び推定結果を利用した自動搬送制御則の構築で構成されている.平成25年度は特に、推定結果を利用した自動搬送制御について研究を進め、おおむね計画通りに進展した.平成26年度は、当初の計画通り搬送物の空力特性の推定手法について研究を行う.無人航空機がオフラインで、搬送物のみの空力特性を推定する手法を構築し、実験により搬送物の空力特性を計測する.平成25年度の風洞試験により測定した搬送物の空力特性と推定結果を比較することで、推定手法の妥当性を検証する.また搬送物の推定手法と、構築した自動搬送制御則の統合作業を行い、搬送物の空力特性の推定から自動搬送までをオフラインで行うアルゴリズムを構築する.
生体肝移植術後における免疫抑制剤タクロリムスの至適投与法開発に関する研究

本研究の目的は我々の肝移植後における免疫抑制剤タクロリムス投与法の妥当性を薬物体内動態の解析から検討し、問題点を明確にすることにある。まず、タクロリムス投与量と日々のトラフ値の変動を過去の症例につき解析し、副作用、拒絶反応の発生率を検討したところ、初期の静脈内投与を主体とした症例では有意に薬物毒性、ウイルス感染症の発生頻度が高く、現行の経口投与のみによる投与法ではこれらの副作用が減少したのみならず、拒絶反応の発生も増加は認められなかった。従って、肝移植後のタクロリムス投与は、術直後から経口で投与することが有利であることが明らかとなった。つぎに、経口投与後の薬物動態を術直後と術後3週の時点で検討し、投与時期による変動につき解析を行った。術直後では経口投与後血中濃度がピークを形成する時間、ピークの高さ共に症例間で大きな差が認められ、消化管からの吸収と移植肝での代謝が不安定なことに起因すると考えられた。しかし、この時点でもAUCとトラフ値の間には有意の相関が認められた。術後3週では症例間の差は縮小し、AUCとトラフ値との相関もより明らかとなっていた。この結果から、術直後には移植肝機能及び消化管機能の回復程度を考慮した投与量の調節が必要であるが、トラフ値をモニタリングしつつ日々投与量を調節するかぎり、我々の経口投与法は薬物動態からみても合理的であることが示された。今回検討対象としたのは術後経過の安定した症例であり、今後は特に移植肝機能の不安定な症例における検討が重要となると思われる。
卵巣癌抗原同定の試み

癌抗原を同定するために,癌患者の血清で患者自身の癌細胞を検索する方法が以前より試みられてきた。近年それを応用したSEREX(serological identification of antigens by recombinant expression cloning)法が開発されメラノーマ,リンパ腫,食道癌,大腸癌などで癌抗原が同定されている。しかしどのような癌で,どのような癌抗原が検出されるのかなど評価はこれからの課題である。今回,卵巣癌を対象にこの手法を用いた癌抗原同定を試みた。卵巣癌組織ならびに血清は患者の同意を得た後採取した。2人の卵巣癌患者の組織よりRNAを抽出し,それを用いて相補的DNAのlibraryを作製した。その後,libraryと患者血清を用いて抗原抗体反応によるスクリーニングを施行し,患者血清と反応した陽性クローンを拾った。次に,そのクローンのsequenceを行い塩基配列を決定した。また得られたクローンを他の卵巣癌患者血清,正常人血清と反応させ,抗体の検出率を検討した。卵巣癌のSEREX法による検索で,5種の遺伝子に由来する10個の陽性クローンを単離した。すべて既知の遺伝子であり,TGFβ4,BP69protein, Human LipoamideDehydrogenase, KIAA0216,KIAA0016であった。これらは患者が反応している癌抗原の一部であると考えられる。またそれぞれの遺伝子にコードされている抗体の他の血清中の検出率は0-30%であった。以上の同定された抗体は,さらなる解析により,腫瘍マーカー,癌免疫療法へ応用できる可能性が示唆された。卵巣癌患者の血清は患者の同意を得た後30人分を採取した。また卵巣癌組織は手術時に採取(2例)した。まず卵巣癌組織のうち1例よりRNAを抽出しそれに相補的cDNAlibraryを作製した。その後組織を採取した患者血清と反応させ、反応するクローン2個採取した。その2クローンのシークエンスを施工し、塩基配列を決定した。2種共に既知の遺伝子であった。1種類はTGF(tumor growth factor)であり、もう1種はKIAA0016(機能等は未解析)であった。この2種は患者が癌組織の一部として認識している癌抗原の一部であると推察される。また、この2種類の抗原を他の卵巣癌患者の血清と反応させ、それぞれ抗体の検出率を検索した。それぞれ15例の血清を使用して抗原抗体反応を施行した。TGFに関しては、0/15との検出率でこの患者特異的な抗原と考えられた。また、KIAA0216では、3/15に抗原抗体反応が認められ、卵巣癌の一部の患者に抗体が検出されることが推察された。また卵巣癌細胞株skov-3のcDNA libraryを作製し、患者血清との反応を検索中である。現在まで有効なクローンは検出されていない。今後はこれらの得られたクローンの他の正常組織、あるいは腫瘍組織での発現を検索する。またskov-3のcDNA libraryを用いてさらに腫瘍抗原の検索を続行するとともに、新たな卵巣癌組織より抗原の検出を施行する予定である。
人工網膜における電気刺激の効率低下のシステム生理学的対策

人工的な感覚入力におこる心理物理的順応現象はBMIの有効性に悪影響を与えうる。そのため脈絡膜上ー経網膜刺激方式の人工網膜を用いて、電気生理学的に順応現象を評価し、操作することを試みた。ネコ大脳皮質視覚野の多点皮質電図から網膜電気刺激による誘発反応を記録し、頻回電気刺激による反応の減弱を記録することができた。しかし、当初計画した他の大脳皮質への同時刺激によって、この減弱は影響を受けなかった。順応を防ぐ方法についてはさらなる検討が必要と考えられた。人工感覚システム(人工網膜)の実用化のためには、連続する電気刺激によって生じる生体の反応の低下、いわゆる順応現象を克服する必要がある。本年度は網膜のSTS型刺激による視覚野の反応の順応を神経生理学的手法を用いて評価することを試みた。単一ニューロン記録の場合は、長時間同じユニット活動を多点で記録することが困難であり、頻回刺激の前後を比較して定量的評価を行うことが難しいと考えられた。そのため、皮質電図を評価手段として用いることにし、麻酔非動化したネコにおいて、硬膜を除去した大豊皮質の視覚野上に、4×4の皮質電図記録用電極を設置した。そして眼球側には4極の電気刺激用の電極を設置した。眼球側の各電極をそれぞれ個別に8秒毎に電気刺激し、それによる誘発反応を皮質上の各電極の平均加算によって求め、マッピングを行った。その中で一番大きな反応が得られる皮質電極に関して、網膜からの頻回刺激を与える前後でその大きさを比較した。誘発反応の中で潜時が一番早い波は11-15ミリ秒の潜時を持っており、その大きさを調べたところ、4点のどの網膜電極においても、頻回刺激を与えた後はその前に比べて誘発反応が低下することが確認された。さらに、頻回刺激後には、誘発反応記録用の電気刺激を低頻度に受けているにもかかわらず、時間が経つと誘発反応が回復し大きくなる傾向にあることもわかった。本研究は、連続する電気刺激によって生じる生体の順応現象を克服することを目標としている。昨年度の研究結果から、順応現象の評価として大脳皮質表面に設置した多点電極から記録する皮質電図を用いた。大脳皮質表面の電極から記録しながら、同時にこの多点電極の一部の電極を刺激することで、記録する皮質脳波およびその順応現象に変化が生じるかどうかを調べた。しかし、この皮質電極の一部に対して記録ではなく刺激を行うための特殊なヘッドステージに不具合があり、実際に試すことができなかった。皮質脳波を記録するために硬膜を除去すると誘発反応が大きく記録することができるが、その一方で、皮質表面の神経組織に徐々にダメージが生じて長時間にわたって記録することが難しくなる。そのため、硬膜を除去せずに硬膜上からの記録がこの系で現実的かを調べた。その結果、硬膜上での記録は硬膜を除去した場合の11.1から26.3%の大きさしかないため、小さな誘発反応を記録する場合には、電極と大脳皮質との距離を小さくするなどの電極デザインの更なる改良が必要であると考えられた。本研究は、感覚刺激の代替として人工感覚器から神経系に連続する電気刺激によって生じる生体の順応現象を克服することを目標としている。昨年までの結果から、大脳皮質表面に設置した多点電極から記録した皮質電図を用いて評価を行った。ただ、記録装置の故障と、実験室の移動のために麻酔・電気生理実験システムを再セットアップせざるを得なくなったために、刺激頻度に関する検討を中心に行った。麻酔非動化したネコの視覚皮質を中心とする領野に対して、硬膜を除去して設置した電極から記録された皮質電図を頻回刺激の前後で比較した。その結果、網膜に設置した電極から大きな誘発反応の得られる皮質電極においては、20Hz, 10Hzの頻回刺激は順応刺激として有効であったが、5Hz, 1Hzの刺激では有効ではなかった。網膜からの入力が大きく観察できない電極での皮質電図においては、順応刺激としての効果が弱く、20Hzでようやく観察できる程度であった。これらと昨年度の結果とを合わせると、皮質電極のマッピングの密度と、網膜における刺激電極の密度、そしてこの両方の相互の位置関係が一致するように設置できる電極のデザインが必要と考えられた。研究室の再編成のために実験室を移動させ、電気生理実験のセットを再構築する必要が生じたために、実験ができない期間があり、またそれに並行して記録装置の不具合が生じたため、進捗に影響を与えた。昨年までの結果に基づき、眼球の強膜上に設置した人工網膜電極からの刺激によって生じる反応を効率的に記録するために、記録のためにこれまで使用していた4×4の16極の皮質電極を分割し、それぞれ2×4個の電極を持つ2枚皮質電極を作成した。麻酔非動化したネコの半球間裂と皮質上面にこの記録電極を設置し光刺激に対する反応から各皮質電極直下の網膜部位対応を調べた。さらに、強膜上の刺激電極の位置をOCTで同定し、網膜血管パターンを手がかりとして、皮質電極の対応部位と重ね合わせた上で、対応部位に着目して電気刺激を行った。網膜電極は強膜上の血管の走行に制限を受けるため、鼻側網膜と耳側網膜の両方にまたがって、しかも中心野からは離れて設置されるため、片側大脳半球からは一部の網膜電極からの入力を受ける。また、半球間裂の皮質電極からは深部の17野の反応が、そして18野の反応が記録された。

また、視覚と異なるモダリティとして、体性感覚の入力を受ける3野を選び、刺激用のステンレス製双極電極を設置した。このセッティングの下で、網膜電極を電気刺激し、20Hzおよび10Hzの順応頻回刺激と同時に3野へも同じタイミング頻回刺激を加えて、皮質脳波に与える影響を調べた。その結果、大脳皮質への電気刺激が人工網膜による順応に対して影響を与えると認めることはできなかった。今後、さらに刺激を行う場所、および、刺激のパラメータを変えて確認することが必要と考えられた。人工的な感覚入力におこる心理物理的順応現象はBMIの有効性に悪影響を与えうる。そのため脈絡膜上ー経網膜刺激方式の人工網膜を用いて、電気生理学的に順応現象を評価し、操作することを試みた。ネコ大脳皮質視覚野の多点皮質電図から網膜電気刺激による誘発反応を記録し、頻回電気刺激による反応の減弱を記録することができた。しかし、当初計画した他の大脳皮質への同時刺激によって、この減弱は影響を受けなかった。順応を防ぐ方法についてはさらなる検討が必要と考えられた。記録に必須である刺激と記録を電気的に切り替えて同時に実施できるヘッドステージが故障したため。新しい実験室で研究を再開できるようになったために、実験を遂行させる。感覚生理学故障した機器の修理を行い、研究を推進する。当初の計画では網膜の刺激を1点のみで行う予定であったが、刺激電極間での比較検討を行うために、後年で実施する予定の網膜における複数点の刺激を先行して実施できた。一方、刺激パラメータの検討については遅れがあるが、総合して概ね順調に進展している。実験室の再編成のために実験ができない期間が生じたため。平成26年度は計画通り執行したが、前年度の執行額が予定より少なかったことが次年度使用額を発生させた理由である。使用する中型動物の飼育費用と、実験に必要な薬品・消耗品類に充当する。計画通り推進する予定である。次年度は動物に関する経費の増加が予想されるため、それに充当する予定である。初年度につき、記録用の電極の設計・作成に予想以上の時間を要し、実験動物の使用数が見込みよりも少なかったため平成26年度は作成した記録電極を用いて、記録実験の回数が増加するため、次年度使用額分を実験動物関連の費用に割り当てて使用する計画である。
腸管上皮細胞のタイトジャンクションを介した小麦抗原吸収機序の解明

従来,食物アレルギーは食物を経口摂取することにより消化管で感作が成立してアレルギーを発症すると考えられていた。ところが近年,本邦において加水分解小麦を含有した石鹸を使用して小麦アレルギーを発症する患者が多発したことにより,食物アレルギー発症における経皮膚感作の重要性が注目されることとなった。今後の食品や化粧品の安全性を確保するために,加水分解小麦のアレルゲン性について検討する必要があると考え検証した結果、不完全な分解あるいは処理中の再重合による高分子量の蛋白質から成る加水分解小麦が高いアレルゲン性を示すと考えられた。従来、食物アレルギーは食物を経口摂取することにより消化管で感作が成立してアレルギーを発症すると考えられていたが、近年、本邦において石鹸中の加水分解小麦で経皮感作されて小麦アレルギーを発症したと思われる患者(加水分解小麦型小麦アレルギー)が多発した。今後の食品や化粧品の安全性を確保するために、経消化管的に感作されたと思われる従来の小麦アレルギー患者(通常型小麦アレルギー)との相違点を明らかにし、加水分解小麦のアレルゲン性について早急に検討する必要があると考えた。我々は、抗原に対する好塩基球の反応性を活性化マーカーCD203cの発現を指標として解析する方法に着目し、加水分解小麦型小麦アレルギーの主要抗原と考えられる加水分解小麦と、通常型小麦アレルギーの主要抗原と考えられるω-5グリアジンをアレルゲンとして用いてCD203c測定を行った。その結果、加水分解小麦型小麦アレルギーではアレルゲンとして添加した加水分解小麦の濃度依存性にCD203cの発現増強が認められたのに対し、ω-5グリアジン添加ではCD203c発現増強は認められず、一方で通常型小麦アレルギーではω-5グリアジンの濃度依存性にCD203cの発現増強が認められたが、加水分解小麦の添加ではCD203cの発現増強は認められなかった。このことより、BATは負荷試験に代わる臨床検査として応用出来る可能性を有する。さらに、石鹸に含有されていた加水分解小麦を含む計6種類の加水分解小麦のアレルゲン性について、ウェスタンブロット法、好塩基球活性化試験、ゲル濾過クロマトグラフィーなどを用いて検証した結果、不完全な分解あるいは処理中の再重合による高分子量の蛋白質から成る加水分解小麦が高いアレルゲン性を有する可能性が示唆された。これらの解析結果は、経皮感作による食物アレルギー発症の予防に応用出来る可能性がある。「運動やアスピリン内服が抗原吸収を促進する」とする仮説を実証するため、小麦による食物依存性運動誘発アナフィラキシー(Food-dependent exercise-induced anaphylaxis: FDEIA)患者において、主要原因抗原である小麦グリアジンを特異的に検出できる高感度ELISAを用いて負荷試験時の血中グリアジン濃度を測定した。負荷試験前後に経時的に採血を行い、エタノール抽出によりエタノール可溶性のグリアジン分画を測定した。その結果、小麦単独負荷の場合には血清中のグリアジンは検出されないか、または極低濃度であるのに対して、小麦+運動またはアスピリン負荷で症状が誘発された場合には、症状に先行して血中グリアジン濃度が上昇することを明らかにした。このことは小麦製品を経口摂取した場合、抗原分子は体内には吸収されないか、あるいは症状を誘発しない程度の量しか吸収されないが、運動やアスピリン負荷により多量の遊離抗原分子が吸収されると、体内でIgEと反応してアレルギー症状をきたすことを示している。健常人10人についても同様の試験を行い、小麦+運動またはアスピリン負荷による小麦蛋白抗原の吸収増加を認めた。さらに小麦+運動またはアスピリン負荷により誘発された症状は、プロスタグランジンE1製剤を同時に内服すると抑制され、かつ血中のグリアジン濃度の上昇も抑制された。健常人10人についても同様の試験を行い、プロスタグランジンE1製剤を同時に内服することにより血中のグリアジン濃度の上昇が抑制されることを証明した。この結果は、運動やアスピリンによる腸管からの抗原吸収増強作用には、cyclooxygenaseの阻害によるプロスタグランジン産生抑制作用が関与していることを示している。裏返せばプロスタグランジンは腸管上皮の粘膜バリアシステムに重要な役割を担っていることを示唆している。平成23年度の検討目標であった「ヒト生体内における小麦抗原の吸収に及ぼす運動、アスピリン内服の影響の系統的な研究」は、年度内に終了した。ここまでのデータについては、現在論文作成中である。平成23年度に証明したデータを元に、運動やアスピリンによる腸管からの抗原吸収増強作用には、cyclooxygenaseの阻害によるプロスタグランジン産生抑制作用が関与していることを、腸管上皮モデルを用いて検証する。さらに、近年本邦で大きな問題となっている加水分解コムギの経皮感作による小麦アレルギーの発症についても、同時に検討する予定である。2重槽培養セルを使用して、腸管上皮細胞株HT29細胞を培養し、アスピリンやプロスタグランジン添加による小麦抗原の透過性を検証する。

このため、腸管上皮細胞を購入し、2重槽培養プラスチック器具や培地・培養プラスチック器具などを購入する予定である。さらに腸管上皮モデルを透過する小麦グリアジン濃度を測定するために、高感度ELISAキットを購入する予定である。さらに、近年本邦で大きな問題となっている加水分解コムギの危険性を検証するために、免疫ブロットや好塩基球活性化試験などを用いて、小麦の抗原性についても検討する。このため、Allergenicity kitを購入し、好塩基球活性化試験も行う予定である。
カメムシ類における共生細菌の体外保存機構の解明

カメムシ類昆虫では、自身の生存に不可欠な相利共生細菌を次世代へ受け継ぐ際、共生細菌を分泌物中に封入し、一時的に体外で保管するという興味深い行動が知られる。本研究は脆弱な共生細菌ですら野外の環境ストレス下において維持しうるカメムシ産生分泌物の細菌保護機能に着目し、チャバネアオカメムシの共生細菌をさまざまな分子遺伝学的操作が可能な大腸菌に人工的に置き換えた独自の共生系を利用することで、分子遺伝学的アプローチおよび生化学分析的アプローチを両輪として課題を推進し、カメムシ類が共生進化の過程で獲得した驚異の細菌保護能力の分子作用機構を世界に先駆けて解明することを目的とする。
慢性閉塞性肺疾患患者のセルフマネージメントに関する情報量の研究

本研究では、慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者におけるセルフマネージメントに関する情報量が、呼吸器を専門とする医療機関(カナダ、日本)と総合病院(日本)おいて異なるか検討を行った。これら3つの医療機関では、セルフマネージメントの情報量に違いが認められた。今回の研究結果から医療機関によって患者のセルフマネージメントに関する情報量は異なり、医療機関によってセルフマネージメントプログラムの質が異なる可能性が示唆された。慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者は増加の一途をたどっており、2030年には死亡原因の第3位になると予想されている。COPD患者における治療、ケアでは増悪を予防するためのセルフマネージメント教育が必要であり、セルフマネージメントによって、増悪回数や入院回数を減少させることが報告されている。セルフマネージメント教育では患者に必要かつ適切な情報を提供し、患者自身がセルフマネージメントできることが目的であるが、日本における呼吸器疾患患者へのアンケートでは、療養生活に関する情報が十分に提供されていないことが報告されている。本研究では、COPD患者のセルフマネージメントに関する情報量に医療機関で差があるかを明確にするために、カナダと日本の医療機関においてセルフマネージメント教育の情報量が異なるかを2年間の計画で行う。初年度の本年度はカナダ、日本における医療機関での研究協力の環境づくり、データ収集を行った。カナダでは、COPD教育を専門的に行っているカナダマックギル大学呼吸器センターで研究協力を得た。研究協力を得るために、COPD患者へのセルフマネージメント教育を行っている医師、看護師と研究計画に関する検討会を開催した。日本では、カナダマックギル呼吸器センターと同じようにCOPD患者へのセルフマネージメント教育を専門的に行っている日本医科大学呼吸ケアクリニックで研究協力を得た。前述2施設は、セルフマネージメント教育を専門的に行っており、国際比較をしやすい。しかし、日本においては、COPDの専門外来は少ないため、専門的なケアを受けていない患者も多いのが現状である。このような患者のセルフマネージメントに関する情報量を把握するために、総合病院である東海大学附属病院呼吸器科外来にて、データを収集するための環境づくりを行った。次年度は、各施設でのデータ収集と解析を行う計画である。本研究では、慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者のセルフマネージメントに関する情報量が医療機関で差があるのか明らかにする目的で検討を行った。3施設における対象患者の平均年齢は、A:69.0±9.0歳、B:72.6±7.8歳、C:72.9±5.9歳であった。FEV1, %predictは、A:35.3±14.6%、B:72.6±7.8%、C:72.9±5.9%であり、Aが有意に低い結果であった(p<0.0001)。LINQスコアでは、A:3.9±2.6、B:6.3±2.6、C:9.8±3.6であり、3施設にて有意な差が認められた(p<0.0001)。FEV1, %predictとLINQスコアとの相関は認められなかった。LINQの項目では、薬、禁煙は3施設にて有意な差は認められなかったが、病気の理解、増悪の回避、運動、栄養は、A施設が有意に良い結果であった(いずれもp<0.05)。3施設において患者の重症度が異なっていたが、重症度と患者の情報量との相関は認められず、医療機関においてCOPD患者のセルフマネージメントに関する情報量は異なることが示唆された。セルフマネージメントの項目では、病気の理解や増悪の回避、運動、栄養は、各施設の患者で情報量が異なっており、国内外の医療機関において同じ質のセルフマネージメント教育が提供されるプログラムが必要であることが示唆された。カナダマックギル大学呼吸器センター、東海大学附属病院呼吸器科外来における医師、看護師との検討会、倫理審査委員会への申請などに時間がかかり、データ収集開始時期が遅れ、患者数の目標値に達すことができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。初年度達成することができなかった患者数を増やすために、データ収集日を増やし、調整する。
RAGEにより誘導される骨肉腫幹細胞モデルの確立とその分子機構の解明

RAGE過剰発現ヒト骨肉種細胞株(HOS-RAGE細胞株)と対称のmock導入ヒト骨肉種細胞株(HOS-mock細胞株)において、平成23-25年度に若手B研究によりHOS-RAGE細胞株では、Genechipによる発現遺伝子解析で有意に変化する遺伝子(主に細胞周期に関わるもの)を複数見出したが、spheroidを形成した状態がより幹細胞の性質に近いと考え、以下のassayを実施した。3.細胞増殖能の解析HOS-RAGE細胞株とHOS-mock細胞株の細胞殖能を比較すると、24,48、72時間後それぞれにおいてHOS-RAGE細胞株が有意に細胞増殖能が高かった。遺伝子発現の解析を、通常培養ではなく形成されたspheroidを用いることで、より幹細胞に近い条件での遺伝子の発現を評価することができたと考える。そして、それによって新たに興味深い遺伝子の発現をとらえることが出来た。RAGEによって、これらの癌関連遺伝子の発現を誘導するという報告はなく、新たな知見がえられつつあると考える。よって、おおむね順調に進展していると判断した。RAGE過剰発現ヒト骨肉種細胞株(HOS-RAGE細胞株)と対称のmock導入ヒト骨肉種細胞株(HOS-mock細胞株)において、平成23-25年度に若手B研究によりHOS-RAGE細胞株では、Genechipによる発現遺伝子解析で有意に変化する遺伝子(主に細胞周期に関わるもの)を複数見出したが、spheroidを形成した状態がより幹細胞の性質に近いと考え、その条件を用いて、網羅的miRNA解析を施行した。HOS-RAGE細胞株とHOS-mock細胞株をUltra Low Attachment Culture Dishで培養し、HOS-RAGE細胞株はspheroidからRNAを精製した。HOS-mock細胞株はspheroidを形成せず、接着細胞からRNAを精製した。これらをNEXTflex Small RNA-Seq kit v3を使用し、イルミナ社のプロトコールに従って149156bpのライブラリーを作成。Multiplex法によるシーケンス解析を行い、その後バイオインフォマティクス解析をしクラスタリング解析およびヒートマップの作成を施行。その結果有意に増加するmiRNAと低下するmiRNAを30個見いだすことができた。平成27年度に網羅的遺伝子解析で見出した遺伝子と関連性があるものもピックアップされており、さらに、他の癌腫で幹細胞での発現が報告されているものもピックアップされた。その中にはRAGEに関わることがすでに報告されているものも見出された。各miRNAの機能について、文献報告を含めて検索中である。予定通り、平成28年度はmiRNAの網羅的解析を実施し、新たに興味深いmiRNAの発現をとらえることが出来た。RAGEによって、これらの癌関連あるいは幹細胞に関連するmiRNAの発現を誘導するという報告はなく、新たな知見がえられつつあると考える。RAGE過剰発現ヒト骨肉種細胞株(HOS-RAGE細胞株)と対称のmock導入ヒト骨肉種細胞株(HOS-mock細胞株)において、平成23-25年度に若手B研究によりHOS-RAGE細胞株では、Genechipによる発現遺伝子解析で有意に変化する遺伝子(主に細胞周期に関わるもの)を複数見出したが、spheroidを形成した状態がより幹細胞の性質に近いと考え、その条件を用いて、平成28年度に網羅的miRNA解析を施行した。平成29年度は、その中でmiR-34aの発現がHOS-RAGE細胞株において有意に低下していることに注目し、HOS-RAGE細胞株とHOS-mock細胞株のRNAを用いてリアルタイムPCRでmiR-34aの発現を解析すると、HOS-RAGE細胞株のmiR-34aの発現がHOS-mock細胞株よりも有意に低いことを確認した。miR-34aは他の癌腫においてSOX2, NANOG, N-MYCといった多能性遺伝子を制御することやがん抑制遺伝子であるp53によって転写活性化されることが報告されており、これまでの解析で見出したSOX2, NANOG, MYCの発現に関わっている可能性が示唆された。そこで、RAGEがmiR-34aの発現抑制にどのように関わっているかさらなる解析を進めている。平成28年度は、平成27年度にGenechipで見出している標的遺伝子の発現をRealtime PCR (rt-PCR)で解析する。また、RAGE過剰発現ヒト骨肉種細胞株(HOS-RAGE細胞株)と対称のmock導入ヒト骨肉種細胞株(HOS-mock細胞株)のmiRNA arrayによる解析も行い、候補miRNAの発現の絞り込みを行う。そして、siRNAあるいはshRNA法を用いたHOS-RAGE細胞株の標的遺伝子ノックダウンによって肉腫幹細胞形質消失を指標に遺伝子を絞り込みを行う。さらに、同定された標的遺伝子の機能解析として標的遺伝子をHOS-mock細胞株に導入し肉腫幹細胞の形成が生じるかを解析する。さらにSCIDマウス移植による腫瘍形成・転移能を解析し、肉腫幹細胞の形質を有するか、つまり肉腫幹細胞への形質転換が生じるかを確認する。平成29年度は、平成28年度にmiRNAのGenechipで見出している標的miRNAの発現をRealtime PCR (rt-PCR)で解析する。miRNAの標的となる遺伝子をsiRNAあるいはshRNA法を用いたHOS-RAGE細胞株の標的遺伝子ノックダウンによって肉腫幹細胞形質消失を指標に遺伝子を絞り込みを行う。

さらに、同定された標的遺伝子の機能解析として標的遺伝子をHOS-mock細胞株に導入し肉腫幹細胞の形成が生じるかを解析する。さらにSCIDマウス移植による腫瘍形成・転移能を解析し、肉腫幹細胞の形質を有するか、つまり肉腫幹細胞への形質転換が生じるかを確認する。整形外科miRNA arrayの解析を次年度にずらしたため、次年度使用額が生じたが全体の計画には変更はない。動物実験、病理検体の解析を次年度にずらしたため、次年度使用額が生じたが全体の計画には変更はない。次年度の動物実験、病理検体解析に使用する予定する予定である。