hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イントロン長分布の多角的解析によるヒト・スプライシング機構の進化的解明

保存性がヒトにのみあることが確認されたのは一つのイントロンであった。微小イントロン中最長の65塩基長の6イントロンは全て哺乳類以前から出現していたのに対し、それより短いイントロンでは霊長類の共通祖先以前までさかのぼれるのは1イントロンしかなかった。また、実験的裏付けの有るイントロンは古い起源をもつ傾向が認められた。これらのことは、ヒトに至る進化過程で選択的スプライシングの多様化が遺伝子産物の多様化をもたらすなかで、微小イントロンを産するスプライシング機構が比較的最近になって多用されていることを示唆していると考えられる。【背景】イントロン長はヒトに至る系統群において、体制の複雑さに伴い長いイントロンが含まれるよう進化していると言われている。その理由は、選択的スプライシングによって限られた遺伝子から多様な転写物を産出し、複雑な制御を可能にする適応的意義にあると考えられているが、データ検証を伴う研究はほとんどなされていない。また、ヒト脳では他の臓器に比べ、長い遺伝子が特異的に発現する傾向があること、およびスプライス変異体が多様であることが知られている。このことは人類進化に伴う脳機能の複雑な制御の必要性に対して、遺伝子が長いことでエクソン-イントロン数が増え、多様な選択的スプライシングのパターンが増えたためであるのか、あるいは機能的制約が比較的低いイントロン内にスプライシング制御の配列を無制限に組み込んだためにイントロンが長くなったためであるのか、不明である。【方法】そこで、公開発現データであるbodymap2のヒト16臓器の発現データから、脳で最も高く発現している遺伝子や転写物を選び出し、それらのイントロン数、イントロン長(各転写物内での平均長、分散、最大長、最低長)、領域長といった特性を結び付けて、それぞれの間の関係を解析した。【結果】領域長の長い遺伝子には、エクソン-イントロン数が多いことによる遺伝子と、個々のイントロンが長いことによる遺伝子との二通りの様式の存在を示唆している。ヒト遺伝子のイントロンの中に、従来考えられていなかった65塩基長以下のものを発見し、微小イントロンとして発表した。実験的な裏付けをもつ転写物配列調査の結果、ヒトで見つかった微小イントロンと起源を共にするイントロンがヒト以外の生物で見つかったのは7微小イントロンであった。それ以外の微小イントロンはヒト以外の転写物配列情報が少ないのみならず、ゲノム配列の面から検討してもイントロン両端を示す配列が近縁種で保存されていない場合が多かった。そのため、微小イントロンの多くは起源が新しいか発現が限定的なものであると考えられる。昨年度までの状況判断に基づき、広い分類群の間で比較する計画を改め、ヒトおよびヒトの近縁種のイントロンを中心に解析を行っている。そのため、きめの細かい解析をすることができ、具体的な結論を得られるようになった。得られた解析結果の発表に向け、さらなる推敲が望まれる。微小イントロンの存在報告とその確からしさについてまとめた論文の受理に至ったが、時間がかかり過ぎたことは反省事項である。ゲノム進化学
ソフトウェアの安全性向上のための型理論

本研究の目的は,ソフトウェアの信頼性向上のため,型理論などの数理科学的手法に基づいたプログラムの検証手法を発展させることにあった.特に,これまでの申請者らによる検証手法を改良・発展させ,現実のプログラムの検証を可能にすることに主眼をおいた.3年間の主要な成果は以下のとおり.以下のいずれの研究においても実際にプログラム検証器のプロトタイプを作成し有効性を確認している.1.関数型プログラムの検証手法以前から,ファイルやメモリなどの計算資源を正しいプロトコルでアクセスするかどうかを検証するための資源使用法解析について研究を行っていたが,例外処理機構を扱っていないなど,実際のプログラミング言語とは開きがあった.そこで,従来の我々の検証手法を拡張し,例外処理機構に対応できるようにした.また,従来の型を用いた自動検証手法では,一般に解析精度が粗かったため,依存型の自動推論手法を考案することにより,精度のよい解析を自動で行えるようにした.2.並行プログラムの検証手法以前からπ計算を対象として,デッドロックなどの自動解析手法を研究していたが,実用化する上での解析精度,実際の言語が提供するプリミティブとの開きなどがあった.そこで,前者の問題をモデル検査などとの融合によって改善した.また,後者の問題に対処するため,ポインタや割り込みなどが入った言語に対する解析手法も考案した.3.情報流解析プログラムが機密情報を漏らさないかどうかを検証する情報流解析について研究を行った.従来から型を用いた情報流解析手法は提案されていたが精度が問題だったため,本研究ではモデル検査手法と融合させることにより,高速かつ精度のよい解析を可能にした.本研究の目的は,ソフトウェアの信頼性向上のため,型理論などの数理科学的手法に基づいたプログラムの検証手法を発展させることにあった.特に,これまでの申請者らによる検証手法を改良・発展させ,現実のプログラムの検証を可能にすることに主眼をおいた.3年間の主要な成果は以下のとおり.以下のいずれの研究においても実際にプログラム検証器のプロトタイプを作成し有効性を確認している.1.関数型プログラムの検証手法以前から,ファイルやメモリなどの計算資源を正しいプロトコルでアクセスするかどうかを検証するための資源使用法解析について研究を行っていたが,例外処理機構を扱っていないなど,実際のプログラミング言語とは開きがあった.そこで,従来の我々の検証手法を拡張し,例外処理機構に対応できるようにした.また,従来の型を用いた自動検証手法では,一般に解析精度が粗かったため,依存型の自動推論手法を考案することにより,精度のよい解析を自動で行えるようにした.2.並行プログラムの検証手法以前からπ計算を対象として,デッドロックなどの自動解析手法を研究していたが,実用化する上での解析精度,実際の言語が提供するプリミティブとの開きなどがあった.そこで,前者の問題をモデル検査などとの融合によって改善した.また,後者の問題に対処するため,ポインタや割り込みなどが入った言語に対する解析手法も考案した.3.情報流解析プログラムが機密情報を漏らさないかどうかを検証する情報流解析について研究を行った.従来から型を用いた情報流解析手法は提案されていたが精度が問題だったため,本研究ではモデル検査手法と融合させることにより,高速かつ精度のよい解析を可能にした.プログラムの安全性向上のために型理論に基づいたプログラム解析・検証・変換などの研究を行っている.本年度の主な研究成果は以下のとおり.1.型に基づく並行プログラムの解析手法の改良型に基づいて並行プログラムのデッドロックなどの解析を行う手法を改良し,再帰を用いて記述されたプロセスのデッドロックの有無を従来よりも精度よく解析できるようにした.2.順序付き線形型に基づくXMLストリーム処理プログラム生成手法の改良順序付き線形型に基づいてXML処理プログラムを効率のよいストリーム処理プログラムに安全に変換する従来の手法を改良し,バッファリング操作の自動挿入を可能にした.それにより,プログラマが順序付き線形型を意識しなくてもストリーム処理プログラムの生成することが可能になった.3.資源使用法解析の拡張ファイルやメモリなどの計算資源が正しく使用されているかどうかを検証する手法の拡張し,並行プリミティブや例外処理機構の入ったプログラムを扱うことを可能にした.4.プログラムの等価性の検証手法の研究プログラムの等価性を示す手法として,論理関係や双模倣などの手法があるが,現実のプログラムで必要となる再帰関数・再帰データ型・抽象データ型などを扱える手法が確立していなかった.本研究では双模倣の概念を発展させ,それらを扱える健全かつ完全な手法をはじめて与えた.また,プログラム等価性の一種である,情報流解析の正当性の基準として用いられる非干渉性についても論理関係を用いて証明する技法を考案したブログラムの安全性向上のために型理論に基づいたプログラム解析・検証・変換などの研究を行っている.本年度の主な研究成果は以下のとおり.1.並行プログラムのための型システムの改良型に基づいて並行プログラムのデッドロックなどの解析を行う手法を改良し,従来よりも精度よく解析できるようにした.また,プログラマが必要に応じて型宣言を行えるように型検査アルゴリズムを改良した.さらに,割り込みが入った計算体系においてデッドロックが起きないことを検証するための型システムも考案した.2.資源使用法解析の拡張ファイルやメモリなどの計算資源が正しく使用されているかどうかを型を用いて検証する枠組みにおいて未解決であった,プログラムから推論された使用方法が仕様に適合することを検査するためのアルゴリズムを考案し,その正当性を証明した.3.プログラムの等価性の検証手法の研究

高階関数・プロセスを持つ言語のプログラムの等価性や定義や証明のための一般的な手法がこれまで提案されておらず,個々の言語ごとにアドホックな手法が提案されていた.そこで,高階言語のための一般的な定義方法・証明手法として環境双模倣の枠組みを提案・定式化した.4.割り込みの入った計算体系のためのデッドロック型とモデル検査の組み合わせによる情報流解析の手法の研究ブログラムが機密情報を漏洩していないことを検証するための新しい手法として,型システムとモデル検査を融合した手法を考案した.これにより,モデル検査のみを使うよりも高速で,型のみによる手法と異なり,情報が漏れる場合の具体例を生成することができる.本研究ではソフトウェアを実行前に検証するための型理論の研究を行っている.本年度は,並行プログラムの検証のための型システムに関して以下の成果が得られた.1.並行プログラムの停止性の検証のための型システムDengとSangiorgiによる並行プログラムの停止性の検証のための型システムを改良し,並行プログラムの停止性の自動検証を可能にするための型推論アルゴリズムを考案した.また,それらのアルゴリズムをプログラム検証器TyPiCalに実装した.2.使用法宣言を許す並行プログラムの型システムの決定不能性について並行プログラムの型システムにおいて使用法表現と呼ばれる型の宣言を許すと型システムが決定不能になることを証明した.これにより,使用法宣言を制限する必要性が理論的に確認された.3.通信チャネルのキューの長さの上限の解析通信チャネルのキューの長さの上限を推論する問題を型システムを用いて線形最適化問題に還元した.これにより,種々の最適化や競合条件の解析が可能となった.4.デッドロックの原因特定のための型エラースライシング型エラースライシングの概念をデッドロック解析のための型システムに適用することにより,デッドロックの原因個所をプログラムスライスとして取出す手法を考案し,実装した.5.割り込みの入った計算体系におけるデッドロックの解析割り込みの入った計算体系においてデッドロックの有無を静的に解析するための型システムを考案した.
療養病床におけるせん妄・転倒の発生率,抑制・安全具の使用状況と関連要因

せん妄の発症率と,せん妄の発症予防または早期発見・対処に役立つ関連因子(患者因子・ケア関連因子)を明らかにすることを目的として,病院での実態調査を行った。1.国内外の先進的モデル施設の調査から,標準化スケールや指標の活用によるケアの質監視,ケア人員の充実と継続教育,精神看護領域の患者対応法の活用,抑制使用に関する厳密な手順の遵守,多職種の有機的連携などの組織文化の定着が特色として挙げられた。2.看護系団体の研修参加看護師194名の調査から,標準化ツールの使用,ケアガイドラインの設置,カンファレンスの定期開催,職員の職務範囲の明確化,組織内の学習機会確保などケアシステムが整備されているほど,体内体外環境の調整,リスクアセスメント,睡眠確保,安全確保などのケアが実施され,看護師の困難感が軽減していた。3.協力の得られた特定機能病院の外科系病棟で,せん妄ケアの事例研究会の定期開催と標準化スケールの訓練および導入を行った。入院患者109名のデータから,術後の急性混乱状態の発症率は25%,そのうち過活動型のせん妄発症率は5%であった。高齢,術前認知機能障害,術後の状態変化,新たな治療の開始,ライン類の自己抜去などが関連因子であった。4.3.の病院の看護師のアセスメントとケアを質的に抽出した結果,看護師は患者の身体生理学的機能の観察を行い,せん妄の発症と関連因子を判断し,安全対策の実施,機能的な日常生活の維持,薬物療法に関する調整,非薬物療法のケア,治療的環境の調整を行っていた。5.3.の病院における事例研究会の学習活動分析から,(1)システム改善と医師・専門ケアチームとの連携,(2)対象者の主観的世界の理解と患者中心思考への変換,(3)身体アセスメントの技術向上と安楽を重視したケア,(4)せん妄発症に対する予測能力の向上,(5)(1)(4)から得られた看護師のケア困難感の緩和が,特徴として挙げられた。高齢患者の(1)痴呆罹患率とせん妄の発生率,(2)転倒・転落の発生率,(3)抑制・安全具使用状況,(4)看護職員の組織文化について,発生率・使用状況・関連要因を探索した。文献調査では,文献データベースから国内外の研究レビューを行い,定義と研究手法の洗練を行った。先進モデル施設調査:北欧の急性期ケア3病院の看護管理者・研究者への面接調査では,標準化スケールや指標を活用したケアの質監視,ケア人員の充実と教育,環境のバリアフリー化が組織文化の特色であった。北米の急性期ケア5病院における臨床専門看護師と看護管理者への面接調査では,標準化スケールを活用したケアの構造化・標準化,精神看護領域専門の患者対応法,抑制に関する北米基準の順守徹底が挙げられた。同国の長期療養1施設では,せん妄評価項目を含む全米基準MDSに基づいたケアプランの連動を調査した。その結果,多職種協働・連携システムの構築,最低品質の保証システム,データ活用とケアの改善・標準化が体系的に行われることが,ケアの質向上に必要な組織文化であった。国内では,先進的な高齢者ケアを特色とする病院の臨床専門看護師に面接し,病棟独立運営性の導入と競争原理による質向上,サービス顧客(職員相互を含む)評価と人事への反映,年単位の職員教育目標の明確化と徹底などが,ケアの質向上に貢献する組織文化であった。

多施設および介入調査の予備調査として,協力の得られた関東首都圏の大学附属病院において,せん妄に関する看護職員参加型の問題解決・臨床改善支援を行った。定期学習会により,ケア実践課題や方策を特定し,標準化スケールの使用について看護師の訓練と臨床実践導入,予備データ収集および予備解析を行った。また,睡眠活動パターン測定器の予備調査を実験室内にて実施した。今後は,現象発生率測定の信頼性を高める方法を継続検討し,施設調査を通して患者アウトカム測定を行う。一般病床における調査および介入研究として,関東首都圏の特定機能病院1施設・外科4病棟の参加協力が得られた。せん妄に関する看護職員参加型の問題解決支援の一環として定期学習会およびインタビューを実施し,ケア実践上の課題や方策を特定した。また,同4病棟の看護師に標準化スケール使用の訓練を行った後,せん妄の発症および関連要因とケアの内容についてデータを収集した。心臓外科,整形外科,脳神経外科,泌尿器科から,54名の患者の同意と参加が得られ,そのうち9名(16.7%)にせん妄の症状が見られた。方法上の課題として,術後の鎮静や抗痙攣剤投与後の意識レベル低下とせん妄との区別,認知機能のベースライン測定に用いた標準化スケールが受ける加齢・学歴・生活特性の影響,身体拘束についての管理者レベルでのシステム・アプローチなどについて,工夫や対応の必要性が指摘された。また,関東首都圏下で行われた看護系団体の研修において,主に一般病院から参加した看護師を対象に意識調査を行った。同意の得られた参加者(N=194)の回答を分析した結果,一般的に必要とされる疼痛管理や環境調整の実施率は高かった(70-80%)が,標準化ツールの使用や患者を中心とした生活調整の実施率は低かった(10%未満)。安全対策の機器類の導入は,既に導入済みで頻回に使用している場合と,全く導入していない場合とに分かれた。居宅療養施設の調査では,職員参加型の問題解決と実践変革の支援を行った。ケアについて職員が困難と感じる場面や対応について,複数の事例検討会やインタビューを通じて明らかにした。認知障害のある入居者の体験世界の理解,他職種の業務実践上の連携や責任分担の課題などが抽出された。今後,これらの結果をもとにさらにデータ収集・解析を進め,転倒・転落や点滴抜去,身体拘束など安全上の課題,職員の意識や組織文化との関連や介入の方向性を検討する。関東首都圏下の看護系団体の研修に参加した看護師で同意の得られた194名の意識調査から,以下が明らかになった。せん妄のケアシステムの整備状況では,(1)ケアのガイドライン設置,(2)チームカンファレンスの定期的な開催,(3)ケア提供者の職務責任範囲の明確化,(4)個人および組織内の学習機会の多さが,(4)実際に実施されるケア(体内環境の調整,リスクアセスメント,環境調整,睡眠確保,安全確保)と関連が高かった。これら(1)(4)の因子が,「せん妄のケアに伴う困難感」の軽減と関連が高かった。関東首都圏の特定機能病院・外科病棟のデータ分析結果から,同意の得られた患者110名中,せん妄の発生率は,ニーチャム混乱・錯乱スケール得点23点以下(中程度の混乱)が28名(25.5%),そのうち「過活動型」のせん妄状態を呈した患者は4名であった。
結び目理論における局所変形と有限型不変量の研究

1990年に結び目に対しVassiliev不変量が定義された。結び目不変量全体を階層分けしたものとして解釈でき、有限オーダーのVassiliev不変量は有限型不変量とも呼ばれる。この有限型不変量を組み合わせ的、具体的に研究することが本研究の第一の目的であった。研究の出発点になったのは、Goussarovと葉広により独立に証明された次の結果である。2つの結び目のオーダーn未満のVassiliev不変量が一致する必要十分条件は、その2つの結び目がC_n-moveの有限回の操作で移りあうことである。C_n-moveを用いて、主に以下の結果が得られた。研究分担者である中西氏との共同研究で、任意に自然数nと結び目Kが与えられたとき、Kとオーダーn以下のVassiliev不変量が一致し、更にKと同じConway多項式をもつ結び目が無限個存在することを示した。有限型不変量のなかで、Conway多項式の係数の結び目分類能力が弱いことを意味している。C_n-moveはオーダーnのVassiliev不変量を変化させる可能性がある。山田晴美氏との共1司研究で、基木的なC_n-moveはConway多項式のz^nの係数を変えないか、±2変化させることを示した。C_n-moveと有限型不変量としてのConway多項式の関係は、ほぼ解明できたと言えよう。結び目全体の集合に、C_n-moveを用いて、単体的複体の構造を入れることができ、C_n-Gordian complexと呼ばれる。中西氏との共同研究で、Conway多項式が一致する結び目の対で、その結びRから1回のC_n-moveで得られる結び目のConway多項式の集合が一致しないものが存在するという結果も得られた。この定理は、C_n-Gordian complexとConway多項式の双方に関係する興味深い結果であり、今後の発展を考察している。本年度の研究実施計画の1つとして,有限型不変量が一致する結び目の構成を挙げた。任意に自然数nと結び目Kが与えられたとき,Kとオーダーn以下のVassiliev不変量が一致する無限個の結び目を構成し,更にその無限個の結び目の性質を出来るだけ制限していくことが計画であった。一方,結び目の多項式不変量として、Conway多項式と呼ばれるものがある。変数zの整係数多項式であり,zのn次の係数がオーダーnのVassiliev不変量であることが知られている。具体的なVassiliev不変量として最も基本的なものである。本年度,中西氏(神戸大学)との共同研究の成果として,以下の定理を証明することができた。任意に自然数nと結び目Kが与えられたとき,Kとオーダーn以下のVassiliev不変量が一致し、更にKと同じConway多項式を持つ結び目が無限個存在する。すべてのVassiliev不変量に関しては,任意に与えたオーダーまでしか一致していないが,Conway多項式に関しては,完全に一致させることができた。このことは,Conway多項式の係数がVassiliev不変量として、判定能力の面で弱い不変量であることを示している。また,Goussarovと葉広により,結び目のオーダーn未満のVassiliev不変量が一致する必要十分条件がC_n-moveで移り合うことであるという定理が独立に証明されている。C_n-moveはオーダーn以上のVassiliev不変量を変える。局所変形の族であるC_n-moveがどのような不変量をどの程度変化させるか出来るだけ厳密に求めることも計画として挙げている。

中西氏(神戸大学)との共同研究の証明に際して,ある条件を満たすC_n-moveがConway多項式を変えないという結果を導いており,この結果もC_n-moveに関する研究計画に対しての1つの成果である。前年度、中西氏との共同研究で以下の結果を得た。任意に自然数nと結び目Kが与えられたとき、Kとorder n以下のVassiliev不変量とConway多項式が一致する結び目が無限個存在する。Conway多項式のzのn次の係数はorder nのVassiliev不変量である。この結果により、Conway多項式の係数がある意味で弱い有限型不変量であることがわかる。一方、Goussarovと葉広により、2つの結び目のorder n未満のVassiliev不変量が一致するための必要十分条件がその2つの結び目がCn-moveで移りあうことであるという定理が独立に証明されている。即ち、Cn-moveはorder n未満のVassiliev不変量を変えないが、order n以上のVassiliev不変量を変えうる。今年度の研究計画の1つとして、1回のCn-moveでどの程度Conway多項式が変化するか研究することをあげた。Vassiliev不変量が一致するという代数的条件が、Cn-moveで移りあうという幾何的な条件に置き換えることができるので、具体的に基本的なVassiliev不変量であるConway多項式の係数をCn-moveはどの程度変化させるのか明らかにするという計画である。山田晴美氏との共同研究として、以下の結果を得た。1回のCn-moveでConway多項式のzのn次の係数は変化しないか、2あるいは-2変化する。また、n+1次以上の係数については、Cn-move 1回で殆ど自由に変化させることができる。この結果によって、Conway多項式に対するCn-moveの作用はほぼ完全に解明できたことになる。2つの結び目のオーダーn未満のVassiliev不変量が一致する必要十分条件は、その2つの結び目が互いにC_n-moveで移り合うことである。1回のC_n-moveでオーダーn以上のVassiliev不変量は変化しうる。昨年度、1回のC_n-moveで結び目のConway多項式のn次の係数は変化しないか、2変わることを山田晴美氏との共同研究で示した。Conway多項式のn次の係数は、もっとも基本的な有限型不変量である。今年度は、1回のC_n-moveで結び目のJones多項式から得られる有限型不変量はどの程度変化するか研究することが計画のひとつであった。Conway多項式の場合とは異なり、Jones多項式から得られる有限型不変量はオーダーが大きくなると変化量が様々な値を取るようになる。ある基本的な変化量があり、その2倍、3倍の変化量をとる場合が存在するのである。オーダーが大きくなるに従い、変化量の種類も増えていく。様々な計算結果から、各オーダーの変化量の最大値が予想されている。現在、その予想の解決を試みているところである。最後に昨年度に結果を得たのであるが、証明を改良し、今年度専門雑誌に掲載された結果を述べる。中西氏との共同研究で、以下の結果を示した。
脳性麻痺構音障がい者の発話スタイルの解析及びハンズフリーコミュニケーションの研究

脳性麻痺構音障がい者の音声コミュニケーションの実現を目指し,機械学習法を用いた構音障がい者の音声特徴量抽出法を提案した.また,アテトーゼ型の構音障がい者の場合,筋肉の緊張のため発話が不安定になりやすく,発話時に頭が動いてしまう場合がある.これに対して,顔方位に頑健な発話認識法を提案した.更に声質変換法を用いて構音障がい者の音声を健常者の音声に変換し,子音を強調する手法を提案した.脳性麻痺構音障がい者の音声コミュニケーションの実現を目指し,機械学習法を用いた構音障がい者の音声特徴量抽出法を提案した.また,アテトーゼ型の構音障がい者の場合,筋肉の緊張のため発話が不安定になりやすく,発話時に頭が動いてしまう場合がある.これに対して,顔方位に頑健な発話認識法を提案した.更に声質変換法を用いて構音障がい者の音声を健常者の音声に変換し,子音を強調する手法を提案した.脳性麻痺構音障がい者の音声コミュニケーションの実現を目指し,1.構音障がい者の音素体系構築,2.顔方位にロバストな唇領域特徴と音声特徴の統合による構音障がい者の音声認識,3.ランダムプロジェクションを用いた音声特徴量抽出の研究などを行った.1.「PLSAによる構音障がい者の音素体系構築」従来の構音障がい者の音声認識は健常者の音素体系を基に行われているが,両者の発声方法は異なり,音素体系が一致しない.そこで本研究では,PLSA(Probabilistic Latent Semantic Analysis)によって音素モデルを自動生成し,それによって音声認識を行う手法を検討した.発話が母音のみであれば,100%の正解精度で認識可能である事が示せた.2.「顔方位にロバストな唇領域特徴と音声特徴の統合による構音障がい者の音声認識」アテトーゼ型の構音障がい者の場合,筋肉の緊張のため発話が不安定になりやすく,発話時に頭が動いてしまう場合がある.これに対して,音声特徴としてデルタケプストラム係数のセグメント特徴量を用いる.また,発話時の頭部の動きに対しては,Active Appearance Model(AAM)を用いることで画像から顔方位にロバストな唇領域特徴を抽出し,音声特徴と共に用いることで,雑音の影響を受けず発話変動を考慮したマルチモーダル音声認識手法を提案し,有効性を示した.3.「ランダムプロジェクションを用いた音声特徴量抽出」複数のランダムマトリックスを用いて機械的に音声特徴量を変換し,各々のランダム写像に対する音声認識結果に投票を行い,最適な認識結果を求める手法を提案し,その有効性を示した.脳性麻痺構音障がい者の音声コミュニケーションの実現を目指し,H22年度では,「障がい者音声の解析」において,新たな音声特徴量抽出法,及び音響モデル構築手法による効果に関する検証を行った.また「ハンズフリー音声認識の解析」において,音源方向推定手法に関する研究を進めた.これらについて以下の3つのサブテーマを設定し研究を行った.現在の音声認識システムでは,Hidden Markov Model (HMM)が音響モデルとして広く用いられている.HMMは隠れ状態と観測のみからなる単純な構造の確率モデルであり,各フレームは独立であるという仮定がある.はっきりと発話された音声に対しては高い精度で認識を行うことができるが,我々の研究結果より構音障がい者のような明瞭度が低い発話を表現するには適していない事が分かった.そこで,H22年度において,HMMの独立性の仮定を緩和することでその表現能力を高めたモデルであるBuried Markov Modelを構音障がい者の音声認識に適用し,その有効性を示した.3.ハンズフリー音声認識のための音源方向推定の研究脳性麻痺構音障がい者の音声コミュニケーションの実現を目指し,H23年度では,「障がい者音声の解析」において,新たな音声特徴量抽出法,リップリーディングに関する検証を行った.また「ハンズフリー音声認識の解析」において,音源方向推定手法に関する研究を進めた.これらについて以下の3つのサブテーマを設定し研究を行った.1.非負値行列因子分解による構音障がい者の音声特徴量抽出構音障がい者の発話変動に頑健な音声特徴量抽出法を提案した.提案手法では,予め構音障がい者の安定した発話のスペクトルを用いて辞書を作成する.その辞書をNMFに適用して,不安定な発話のスペクトルを,辞書に含まれる安定した発話のスペクトル基底のスパースな線形結合(結合係数のほとんどが0)で近似表現し,その結合係数を特徴量として音声認識を行う.音声認識実験の結果,提案手法を用いることで,1回目の不安定発話において従来のMFCC特徴量を用いる場合よりも,10%の認識率の改善がみられた.今年度は,AAMを用いることにより,様々な角度の顔方位を正面に変換して,リップリーディングを行う手法を提案した.提案手法では,顔方向を正面に変換するため,横方向の発話内容を学習する必要がなく,正面での発話を学習するだけで横方向の発話を認識することができる.脳性麻痺構音障がい者の場合,不随意運動により発話時に頭部が動くため,従来手法では,様々な顔方向に対するデータを収録する必要があったが,提案手法により収録データ数を減らすことが出来た.3.音響伝達特性を用いた未学習位置の推定限られた位置の音響伝達特性を用いて,音響伝達特性から位置への回帰モデルを学習することで,未学習位置の推定もその音響伝達特性と回帰モデルを用いて行う手法を提案し、有効性を示した.

脳性麻痺構音障がい者の音声コミュニケーションの実現を目指し,H24年度では,「ランダムプロジェクションを用いた構音障がい音声の認識および誤り単語検出」及び「非負値行列因子分解による構音障がい者の話者性を維持した声質変換」に関する研究を進めた.1.ランダムプロジェクションを用いた構音障がい音声の認識本研究では,アテトーゼ型の脳性麻痺による構音障がい者を対象とした音声認識の実現を目指している.彼らは意図的な動作時や緊張状態にある場合に筋肉の制御が難しくなり,アテトーゼと呼ばれる不随意運動を伴う.アテトーゼ型の構音障がい者の発話スタイルは健常者と大きく異なり,認識精度が著しく低下する.ランダムプロジェクションとは,空間写像の一手法で,その変換写像行列の各要素がある確率分布に従うランダムな値として定義される点に特徴を持つ.提案手法では,複数のランダム写像行列を用いて音声特徴量を変換した.各々の特徴量を用いて音声認識を行い,各認識結果を投票により統合することで最適な認識結果を得た.さらに,その投票結果に基づく正誤判定手法を提案した.2.非負値行列因子分解による構音障がい者の声質変換非負値行列因子分解を用いたExemplar-basedな声質変換を構音障がい者の発話に適用し,不安定な発話音声をより聞き取りやすく変換することを目指した.従来の統計モデルを用いた声質変換技術は,主として話者変換を目的としていたため,入力話者の声質は完全に別の話者の声質に変換されてしまう.本研究では,障がい者の母音と健常者の子音を組み合わせたCombined Dictionaryを用いることで,入力障がい者音声の話者性を維持しつつ,より聞き取りやすく変換することを可能にした.障がい者音声の解析に関しては,機械学習法に基づく新たな音声特徴量抽出法を提案し,従来手法よりも音声認識精度を改善出来ることを示した.更に脳性麻痺構音障がい者のリップリーディングの検討を行い,有効性を示すことが出来た。また,ハンズフリー音声認識に関しては,未知音源位置の推定方法として,音響伝達特性の回帰モデルを提案し,有効性を示すことが出来た.よって,本申請研究は,おおむね順調に進展しているといえる.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究代表者らは,これまで世界に先駆け脳性麻痺障がい者の音声認識の研究開発を進めてきた.今後は更に,新たなコミュニケーション手段の一つとして,(聴き取りの困難な)脳性麻痺構音障がい者の声を聴き取り易い声へ変換する手段が必要である.障がい者からの意見として,出来れば自分自身の声を皆に聴いてもらいたいという要望も存在し,生成される音声は,必ずしも障害者とは全く異なる声質を持った健常者の声にしたい訳ではない.よって障がい者の話者性を保ちながら,聴き取りやすい声に変換する技術の確立が必要である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
作業パフォーマンスを左右する脳内準備メカニズムの解明

同じ人が同じ作業をやる時でも、ある時はうまくでき、あるときはうまくできない。この違いは、作業を行った時の注意や準備状態に大きく左右されている。本研究では研究代表者が開発した「準備内観報告パラダイム」による行動実験の知見を基に、準備状況の進行過程の神経メカニズムを明らかにすることを主目的とした。「準備内観報告パラダイム」に基づいたfMRI並びにMEG実験を実施し、rCMAが準備に関わる脳部位であることを特定した。また、リアルタイムで脳活動を読みだしコーディングができるハードウェアシステムを構築し、脳活動から被験者の注意や準備状況を推定することに成功した。同じ人が同じ作業をやる時でも、ある時はうまく出き、ある時はうまく出来ない。この様な作業結果の違いは、作業を行った時の注意や準備状態に大きく左右されている。注意はその重要性が古くから知られ、広く研究が進められている。しかし、準備状態の研究はほとんど手が付けられていないのが現状である。本研究では応募者が近年開発した「準備内観報告パラダイム」による行動実験の知見に基づき(Yamagishiら2010)、準備状態の進行過程の神経メカニズムを明らかにすることを主目的とする。平成25年度は「準備レベルが進んで行く過程に対応する神経機序の解明」を開始した。時間解像度の高いMEGと空間解像度の高いfMRIの両方の機材を用い、被験者が視覚課題に対して準備を進める過程の脳活動を測定し、階層ベイズ法(Satoら2004)を用いることでこれらのデータを融合し、被験者ごとに各脳部位でのミリ秒単位の神経活動を推定した。注意などの認知過程は特定の周波数の同期性を変化させることがわかっているため(Wordenら2000)、本研究においても推定された脳活動を周波数成分に変換して解析を行った。具体的には、推定された周波数パワーをモデルに当てはめ、モデルのパラメータを推定し、準備が十分になる時点の推定を行った。この時点と実際に準備が十分であると報告された時点の相関係数を領域ごと、周波数ごとに、モデルごとに計算し、準備レベルが進んで行く過程が、特定の脳部位や周波数でどのように(どのモデルのように)表現されているかの検証を行った。申請書作成時の初年度の計画をほぼ完了した。平成26年度はfMRI実験ならびにMEG実験の被験者を増やし統計解析を可能とした。内容としたはfMRIとMEGの両データを融合し脳表上の神経活動を推定し、準備信号の蓄積されていく過程のモデルに合う神経活動が、脳のどの部位にあり、どのように表現されているかを検討した。またリアルタイムで脳活動を読み出し、デコーディングができるハードウェアシステムの構築に着手した。申請書作成時の計画をほぼ完了した。注意はその重要性が古くから知られており、広く研究が進められている。しかし、準備状態の研究はほとんど手がつけられていないのが現状である。本研究では応募者が開発した「準備内観報告パラダイム」による行動実験の知見にもとづき(Yamagishiら2010)、準備状況の進行過程の神経メカニズムを明らかにすることを主目的とする。平成27年度は平成26年度に増やしたfMRIならびにMEG実験の被験者のデータの統計解析を進めた。fMRIの結果をMEGのソースの確からしい場所として逆問題を解き、脳表上の神経活動をミリ秒単位で推定した。また、リアルタイムで脳活動を読みだしでコーディングができるハードウェアシステムを構築し、準備状況の脳活動が計測できる環境設計を完了した。3年間の計画としては、初年度に研究補助員の適任者がみつからず、2年目からの採用となり、若干の遅れが出たため、平成28年度に補助事業期間延長を申し出、承認された。本年度は昨年度同様、有期補助員を確保できたため、実験解析が予定どおり遂行することができた。今年度はこれまでに収集したすべてのfMRIならびにMEG実験の被験者のデータの統計解析を進め、fMRIの結果をMEGのソースの確からしい場所として逆問題を解き、脳表上の神経活動をミリ秒単位で推定した。

この結果、作業の準備をすすめる際には、rCMAの特にガンマ波の活動があがり、その上がり方が大きいほど、後の作業パフォーマンスが高いことが統計的に示された。また、人が準備ができたと思うまでの時間は毎回ばらつき、その時間の逆数が正規分布に従うことが明らかになった。これはLater Modelで説明することが可能で、準備のレベルが脳内で時間とともに上昇していることを示唆している。また、リアルタイムで脳活動を読みだしでコーディングができるハードウェアシステムを構築し、準備状況の脳活動が計測できる環境設計を完了した。また、論文ならびに学会での発表を行い、多くの人への情報公開を行った。申請書作成時の計画を完了した。同じ人が同じ作業をやる時でも、ある時はうまくでき、あるときはうまくできない。この違いは、作業を行った時の注意や準備状態に大きく左右されている。本研究では研究代表者が開発した「準備内観報告パラダイム」による行動実験の知見を基に、準備状況の進行過程の神経メカニズムを明らかにすることを主目的とした。「準備内観報告パラダイム」に基づいたfMRI並びにMEG実験を実施し、rCMAが準備に関わる脳部位であることを特定した。また、リアルタイムで脳活動を読みだしコーディングができるハードウェアシステムを構築し、脳活動から被験者の注意や準備状況を推定することに成功した。本年度は、昨年度募集したものの適任者がみつからなかった有期補助員が確保することができ、実験解析ともに予定していたものを遂行することができた。3年間の計画としては、初年度に研究補助員の適任者がみつからず、2年目からの採用となり、若干の遅れが出たため、平成28年度に補助事業期間延長を申し出、承認された。短時間補助員を確保できたため、予定どおり解析ができるものと予想される。28年度が最終年度であるため、記入しない。認知心理学平成27年度も引き続き、有期補助員の確保ができたことから、予定どおり実験、解析ができるものと予想される。当初予定していた有期補助員を募集したものの、適任者がみつからなかった。しかし短時間技術員は公募の結果、一名を確保することができた。これにより、おおむね予定していた実験を遂行することができた。予定では研究技術員ならびに短時間研究補助員ともに初年度からの採用を計画しており、公募を行った。短時間補助員については初年度後半に採用に至ったが、研究技術員については、初年度該当者がなく、2年次からの採用となった。これにより全体の研究遂行が想定以上に時間がかかるものとなった。予定の有期補助員の給与には若干の残業時間を加味して予定していたが、作業の効率化などにより残業をほとんどせずに実験解析を進めることができた。そのため、人件費が当初予定より少なくなった。脳活動計測にかかる費用にあて、最終のデータ解析を行う。平成26年度は、昨年採用ができなかった有期補助員の確保ができたことから、予定どおり実験、解析ができるものと予想される。有期補助員を平成27年度も確保することができたため、今年度からの繰越分はその人件費に当てる。人件費として有期補助員を計画していた。
X染色体不活性化機構が作る常染色体クロマチンの性差の解明

ヒトなどの哺乳類では、2つの性の間でXX (雌)とXY (雄)というようにX染色体の数が異なっています。このままではX染色体状の遺伝子量が性によってことなるため、雌では2本あるX染色体のうち1本をほぼ全域に渡って不活性化するという遺伝子量補償機構が存在します。不活性化されたX染色体は、バー小体と呼ばれる凝縮した染色体構造(ヘテロクロマチン)として核内に存在します。私たちはこの凝縮構造を作るのに必要なHBiX1-SMCHD1複合体を発見しました。またヒトでは、SMCHD1はある種の筋ジストロフィーの原因遺伝子としても知られていることから、ゲノム全体でHBiX1-SMCHD1がどのように機能しているかを明らかにすることが必要です。本年度は、このHBiX1-SMCHD1複合体がX染色体以外のどこで、どのように機能しているかを明らかにするため、父方・母方由来と二本の相同染色体を区別することができるマウス細胞の系で、目的のタンパク質のゲノム上での結合位置を明らかにできるChIP-seq解析を行いました。その結果、X染色体に限らず二本ある相同染色体のうち一方にだけHBiX1-SMCHD1やヒストン修飾が局在している領域があることがわかり、HBiX1-SMCHD1がシスに機能できることがわかりました。この結果を、それぞれの遺伝子の発現状態を調べるRNA-seq法の結果や、またヒトにおける結果と比較することで、HBiX1-SMCHD1の機能するゲノム領域をより明らかにできると考えられます。26年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトなどの哺乳類では、X染色体の数が雄(XY)と雌(XX)との間で異なっているため、常染色体上の遺伝子量に対するX染色体上の遺伝子量が異なっている。そのため発生の初期に雌の2本あるX染色体のうち1本を、ほぼ全域に渡って不活性化するという遺伝子量補償機構が存在し、その結果見かけのX染色体の数が雄でも雌でも1本となる。不活性化されたX染色体は、バー小体と呼ばれる凝縮した染色体構造(ヘテロクロマチン)として観察され、この染色体高次構造が遺伝子発現の抑制に関わると考えられてきたが、どのような分子メカニズムで形成されるのかやその意義はわかっていなかった。またHBiX1-SMCHD1複合体の知見を発展させるため、種間での保存性を検証できるマウス細胞の系や、染色体構造をより詳細に観察できる多色プローブによるFISH法の系を立ち上げることができた。不活性化X染色体の凝縮に関わるHBiX1-SMCHD1複合体を明らかにすることができ、論文として発表することができた。また、この複合体が、X染色体だけでなく常染色体上での染色体高次構造にも関わっているという知見をヒト、マウスで得ることができている。ヒト細胞を用いたChIP-seq解析では、活性化X染色体と不活性化X染色体とを区別して解析したり、遺伝学的に同一な雄、雌細胞を準備することが不可能である。マウス細胞を使った系によりこの点を解決し、種間を通して保存されたHBiX1-SMCHD1の作用機構を明らかにする。またヒトとマウスで共通してHBiX1-SMCHD1によって制御を受ける領域を解析することで、常染色体上におけるHBiX1-SMCHD1の作用点を明らかにする。
マイクロRNA網羅的解析を用いた胃癌腹膜播種転移の分子機構解明と新規治療法開発

消化器癌転移メカニズムの解明と克服法の確立は生命予後改善に大きく貢献する。そこで本研究では、癌転移、とりわけ胃癌腹膜播種転移の分子シグナル機構の解明を目的として胃癌同時性腹膜播種を認めたhuman clinical sampleを中心としたmiRNA解析とcDNA発現解析を行った。胃癌組織におけるmiR-151-5p発現が腹膜播種群と有意な相関を示し、独立予後規定因子を示した。In vitroでは、miR-151-5p発現抑制が増殖能、浸潤能を有意に抑制していることが確認された。現在、さらなる機能解析を行っている。消化器癌転移機構の解明と克服法の確立は生命予後改善に大きく貢献する。癌細胞原発巣からの遊離、転移巣での接着、浸潤と増殖、血管新生の各過程に多数の転移促進・抑制分子群が関与している。これには癌細胞側で異常が認められる細胞接着・運動や増殖等の制御分子群だけでなく、転移臓器に特異的な微小環境条件が存在し癌細胞の臓器選択性と親和性を規定する分子群が想定されるが未解明な部分が多い。そこで本研究では、癌転移、とりわけ胃癌腹膜播種転移の分子シグナル機構の解明を目的として腹膜播種高発現胃癌細胞株と胃癌同時性腹膜播種を認めたhuman clinical sampleを中心としたmiRNA解析とcDNA発現解析により癌転移の臓器特異的なシグナル分子を同定することを目的とする。胃癌にて当院で切除された摘出標本99例から胃癌組織と正常組織から胃癌組織におけるmiR-151-5p発現解析を行ったところ、臨床病理学的因子では、腹膜播種群と有意な相関(p<0.01)を示し、発現高値群で生存率の低下(p<0.001)を認めた。比例ハザードモデルによる多変量解析でも、腹膜播種とともに、miR151-5p高発現が独立予後規定因子(p<0.001)を示した。miR-151-5p発現を認めたMKN45, MKN74の2細胞株を使用し、Anti-miRを用いてsiRNA transfectionを行ったところ、miR-151-5p発現抑制が増殖能、浸潤能を有意に抑制していることが確認された。現在、さらなる機能解析を行っているほか、その標的となる遺伝子解析を今後予定している。またその過程であらたなメカニズムとして、Brain derived neurotrophic factor/tropomyosin-related kinase B pathwayが腹膜播種転移形成に深く関与する可能性があることを報告している。本年度は、胃癌にて当院で切除された摘出標本99例から胃癌組織と正常組織からmiRNAの抽出とcDNA化を行い、realtime PCRにて測定し、その発現と臨床病理学的因子の検討を行った。胃癌組織におけるmiR-151-5p発現は臨床病理学的因子では腫瘍径、深達度、脈管侵襲、リンパ管侵襲、リンパ節転移などとの相関は認めないものの、腹膜播種群と有意な相関を示し、発現高値群で生存率の低下を認めた。比例ハザードモデルによる多変量解析でも、腹膜播種とともに、miR151-5p高発現が独立予後規定因子を示した。また胃癌組織におけるmiR151-5p高発現は予後不良因子となり、腹膜播種進展に関与している可能性が示唆された。来年度はin situ hybridizationを行い、胃癌組織における発現局在を確認するとともに、この機能解析をin vivoを中心に鋭意、実験を計画的に進めている。また、胃癌組織におけるcDNA発現解析と臨床病理学的因子の検討も並行して遂行し、国内外の学会や論文等で発表を行っている。すでにいくつかの遺伝子発現解析においては有意なデータを認めており、これを報告している。またmicro RNAの解析はすでにcinical sampleからのmicro RNAの抽出も終了しておりすでに測定を開始。今年度、さらなる解析を進める必要がある。今後は、昨年度に抽出し終えたmicro RNAの解析を中心にその機能解析と、遺伝子発現解析を並行して進め、あらたなtargetの癌進展への機序を解明し、そのvitro, vivoでの証明を鋭意進めていく。

また、腹膜播種高発現株作成に関しては、手技的にもcontaminationのリスクと生着率の低さが問題となっており、今年度、鋭意、実験を進めていく必要がある。
好酸球性副鼻腔炎における短鎖脂肪酸の機能解析

好酸球性副鼻腔炎の鼻茸には好酸球を主体とする多数の炎症細胞が浸潤している。そして局所のTh2炎症が亢進し、難治化に関与していると考えられている。鼻茸組織におけるもう一つの病理学的特徴は、フィブリンの沈着である。フィブリンは凝固系の最終産物であり、組織修復や炎症反応の過程で生成され、通常であれば線溶系で分解される。しかし慢性炎症では、過剰なフィブリン沈着が炎症性サイトカインを産生する場となり、炎症反応を遷延化させることが知られている。鼻茸の上皮細胞では、線溶系因子である、tissue plasminogen activator(t-PA)が低下している。本研究では短鎖脂肪酸による鼻茸に対する影響を調べるために、1短鎖脂肪酸の受容体が気道上皮細胞に存在しているか、2短鎖脂肪酸を作用させるとt-PAが誘導されるかを検討した。その結果、鼻茸の上皮細胞、鉤状突起の上皮細胞及び正常ヒト気道上皮細胞に短鎖脂肪酸受容体である、G protein coupled receptor 41(GPR41)とGPR43が存在していることを見出した。また短鎖脂肪酸の中で、酢酸、プロピオン酸、酪酸、そして吉草酸がt-PAをGPR41とGPR43依存性に気道上皮細胞から誘導することを見出した。短鎖脂肪酸により誘導されたt-PAは活性を持つことも確認した。これらの一連の反応が、GPR41とGPR43依存性に生じること、そして培地中のpHや細胞障害に影響を与えないことを見出した。これまでの研究で、GPR41とGPR43が鼻上皮細胞に存在し、それらのアゴニストである短鎖脂肪酸を作用させることでt-PAが誘導されること、それらが活性を示すこと、そしてGPR41とGPR43依存性に一連の反応が生じていることを確認できた。これらの結果から、好酸球性副鼻腔炎の新規治療薬として、GPR41とGPR43の特異的アゴニストが候補になりうることが示唆された。今後は短鎖脂肪酸による気道上皮細胞に対するt-PA以外の分子に対する影響を調べ、好酸球性副鼻腔炎の病態にどのように関与するかを調査する予定である。好酸球性副鼻腔炎の鼻茸中には、好酸球、肥満細胞、好塩基球など様々な炎症細胞が浸潤しているため、これらの細胞にGPR41やGPR43が存在しているかを確認し、短鎖脂肪酸がこれらの細胞に対しどのような影響を与えるかを調べる予定である。指定難病である好酸球性副鼻腔炎においては、組織内のフィブリン沈着が著明である。この病態の原因の一つは、鼻茸上皮細胞におけるtissue plasminogenactivator (tPA)が低下していることである。これまで気道上皮細胞におけるtPAのアゴニストに関する報告はなかった。近年抗炎症作用や抗アレルギー作用を示す短鎖脂肪酸の重要性が注目されており、短鎖脂肪酸が気道上皮細胞でtPA産生を誘導するかを検討し、以下のことを見出した。1短鎖脂肪酸の受容体であるG protein-coupled receptor(GPR)41とGPR43がについて、これらが鼻粘膜組織において存在するか、手術にて採取された鼻茸と鈎状突起粘膜を用いて免疫組織化学にて検討した。その結果GPR41とGPR43が鼻粘膜上皮細胞に存在していることを見出した。2ヒト正常気道上皮(Normal Human Bronchial Epithelial cells:NHBE)細胞を用いて、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸を作用させ、tPAが誘導されるかを検討したところ、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸がtPA産生を誘導することを見出した。これらの反応において、短鎖脂肪酸によるNHBE細胞のcell viabilityや培地中のpHへの変化がないことも確認した。また培地中に放出されるtPAが活性を有していることが分かった。3GPR41とGPR43のシグナル阻害薬および各受容体のsiRNAを用いた実験により、短鎖脂肪酸によるtPAの産生誘導がGPR41とGPR43依存性であることを見出した。本研究で重要なテーマである、1短鎖脂肪酸の受容体であるGPR41とGPR43が鼻茸上皮細胞で存在こと、2酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸がtPA産生を誘導すること、3tPA産生誘導がGPR41とGPR43依存性であることを見出した。これらの結果は、短鎖脂肪酸受容体の特異的アゴニストにより、鼻茸上皮細胞からtPA産生を誘導できることを示唆している。これまで、好酸球性副鼻腔炎の特効薬はステロイド以外ないため、本研究で見出された結果が、新規治療薬の候補となる可能性がある。

本研究では短鎖脂肪酸による鼻茸に対する影響を調べるために、1短鎖脂肪酸の受容体が気道上皮細胞に存在しているか、2短鎖脂肪酸を作用させるとt-PAが誘導されるかを検討した。その結果、鼻茸の上皮細胞、鉤状突起の上皮細胞及び正常ヒト気道上皮細胞に短鎖脂肪酸受容体である、G protein coupled receptor 41(GPR41)とGPR43が存在していることを見出した。また短鎖脂肪酸の中で、酢酸、プロピオン酸、酪酸、そして吉草酸がt-PAをGPR41とGPR43依存性に気道上皮細胞から誘導することを見出した。短鎖脂肪酸により誘導されたt-PAは活性を持つことも確認した。これらの一連の反応が、GPR41とGPR43依存性に生じること、そして培地中のpHや細胞障害に影響を与えないことを見出した。これまでの研究で、GPR41とGPR43が鼻上皮細胞に存在し、それらのアゴニストである短鎖脂肪酸を作用させることでt-PAが誘導されること、それらが活性を示すこと、そしてGPR41とGPR43依存性に一連の反応が生じていることを確認できた。これらの結果から、好酸球性副鼻腔炎の新規治療薬として、GPR41とGPR43の特異的アゴニストが候補になりうることが示唆された。今後鼻粘膜細胞でもtPA産生誘導が短鎖脂肪酸により生じるか、鼻茸上皮細胞と正常鉤状突起細胞では、短鎖脂肪酸によるtPA産生メカニズムが違うのかを検討する。鼻茸組織内には好酸球、好塩基球、マクロファージなどの多数の炎症細胞が浸潤しており、好酸球性副鼻腔炎の病態形成に深くかかわっている。これらの細胞にもGPR41やGPR43が発現している。短鎖脂肪酸が鼻茸に浸潤している炎症細胞にどのような影響があるかを検討する。今後は短鎖脂肪酸による気道上皮細胞に対するt-PA以外の分子に対する影響を調べ、好酸球性副鼻腔炎の病態にどのように関与するかを調査する予定である。好酸球性副鼻腔炎の鼻茸中には、好酸球、肥満細胞、好塩基球など様々な炎症細胞が浸潤しているため、これらの細胞にGPR41やGPR43が存在しているかを確認し、短鎖脂肪酸がこれらの細胞に対しどのような影響を与えるかを調べる予定である。研究に伴う試薬及びキットの購入と、成果発表のための旅費に研究費を使用いたしました。当該年度に予定していた実験が順調に行えたため、次年度使用額が生じました。研究成果が順調に進行し、追加の遺伝子解析用のプライマーの購入を行わなかった。次年度に今後の研究のための試薬及び学会出張のために使用する予定である。