hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ES細胞由来運動神経を組み込んだニューロチップによる次世代 FES システムの開発

心筋や平滑筋と異なり,骨格筋は機能のみならず生存という観点からも運動ニューロンの再支配が不可欠である.しかし,脊髄損傷など高位における重度神経損傷では神経組織の再構築は極めて困難であり,万一再生医療技術により再構築できたとしても神経ネットワークの再構築に要する時間が良好な機能回復を困難にする.この研究において我々はこのような状況においても速やかな神経再支配と早期の機能回復を可能とする技術の開発を試みた.心筋や平滑筋と異なり,骨格筋は機能のみならず生存という観点からも運動ニューロンの再支配が不可欠である.しかし,脊髄損傷など高位における重度神経損傷では神経組織の再構築は極めて困難であり,万一再生医療技術により再構築できたとしても神経ネットワークの再構築に要する時間が良好な機能回復を困難にする.この研究において我々はこのような状況においても速やかな神経再支配と早期の機能回復を可能とする技術の開発を試みた.1.ラット坐骨神経切断モデルを用いたin vivo実験大日方がタングステンを用いて神経周囲に設置して長期間安定的に刺激可能な電極を開発した。平田はラット胎児運動神経細胞を様々な比率でアストロサイトと組み合わせて神経遠位断端内に細胞移植し、神経細胞の生着率への影響及び麻痺筋への再支配への影響を確認した。また、平田は大日方と協力して移植神経への電気刺激により刺激により麻痺筋の収縮を制御できることを確認した。対外刺激装置による運動制御による歩行パターン影響は平田がげっ歯類用歩行解析装置Cat Walkを用いて解析し、大日方はビデオシステムを用いたmotion analysisにより実施している。現在は体外式刺激装置により麻痺筋の運動制御アルゴリズムを検討中であり、今後大日方が開発する予定のmicroelectroarrayに必要なデータを収集している。鳥橋はES細胞から運動神経細胞およびアストロサイトへと分化をさせる技術を確立した。これまでmagnet sortingにより分化誘導した細胞を単離してきたが、純度が90%程度に留まり、移植後に高率に腫瘍化する問題点があった。しかし、レーザーにより異常な細胞をあらかじめ排除したうえでsortingする技術を確立し、これにより移植後の腫瘍化の問題はほぼ解決している。今後は鳥橋から提供を受けたES細胞由来運動神経細胞およびアストロサイトのラット神経内への移植を行う予定である。3.人工神経への移植実験鳥橋らにより分化誘導された神経細胞およびアストロサイトを、我々が独自に開発したCMCゲルをはじめとする細胞外基質上に浮遊させ、コラーゲンスポンジとコラーゲン線維よりなる人工神経と組み合わせて筋肉中に移植し、生着を確認している。1.ラット胎児運動神経細胞を用いたin vivo実験ラット坐骨神経切断モデルにおいて、平田はラット胎児運動神経細胞を切断神経遠位断端内に細胞移植し、運動神経細胞の生着率への影響及び麻痺筋への再支配への影響を確認した。また、大日方とともに開発した長期間安定的に刺激可能な電極を用いて、移植運動神経細胞への電気刺激により麻痺筋の収縮を体外から自由に制御できることを確認した。2.ラット歩行解析大日方はmotion capture systemを用い、坐骨神経切断モデルラットのビデオ歩行分析をおこない、歩行パターン正常化に必要な刺激強度や刺激パターンを明らかにした。運動細胞移植と機能的電気刺激を組み合わせ、ラット下肢麻痺筋の運動機能が改善したことを確認した。今後大日方が開発する予定のmicroelectroarrayに必要なデータを収集している。鳥橋はGFP遺伝子導入ES細胞からレチノイン酸とShhを用いて運動神経細胞へと分化をさせる技術を応用し、magnet sortingとlasermicrodissectionを用いて、純度の高いES細胞由来運動神経細胞を得た。ラット坐骨神経切断モデルの末梢神経内へES細胞由来運動神経細胞を移植した。ES由来運動神経細胞の生着と軸索伸長、また、奇形腫形成のないことを確認した。現在、motion capture systemと歩行解析装置CatWalkを用いた機能評価をおこなっている。脳・脊髄損傷等の治療困難な神経麻痺に対する新たな治療法として神経幹細胞やES/iPS細胞を用いた細胞治療に熱い視線が注がれているが、神経細胞移植の効果に対する批判的な見方も根強く残っている。神経細胞移植の技術的な問題は、脳や脊髄再生に必要となる細胞数が膨大であり、腫瘍発生リスクが高い事である。また、移植可能な時期が外傷に伴う炎症が沈静化し、更にグリア瘢痕の形成が生じない期間に限られ、極めて治療可能な時間が限られることも臨床応用を考える上では大きな問題である。一方で、脳・脊髄に移植した神経細胞が機能するためには長駆の軸索再生が必要である事を考えると、理論的矛盾も見られ、神経回路網再構築を生じているのではなく移植細胞は損傷に伴う神経細胞死の緩和を齎しているに過ぎないと主張する研究者も多い。これらの背景を考えるとより少ない神経細胞移植により、確実な神経再支配を通じて速やかな機能回復を実現できる細胞治療技術の開発が必要と考えられる。そこで、本研究において個々の筋を支配する神経幹内に直接神経幹細胞、或はES/ iPS細胞より分化誘導した運動ニューロンを移植し、麻痺筋の機能を速やかに回復させ、更に機能的筋肉移植により統合された筋活動を実現する技術の開発を試みた。その結果、数百程度の生着運動ニューロンによりMMT3以上の有効な筋力が速やか、かつ安定的に得られる事が確認された。また、統合運動を実現するために理化学研究所で開発されているtacit learning programの活用を試み体の他の部位の動きから必要となる運動パターンを自動学習する事ができる制御システムの開発を試みた。

制御プログラムの有効性に関しては小型動物での確認が難しいため、加速度センサーを組み合わせた多自由度筋電義手を開発し健常ボランテイアと前腕切断患者を対象とした検討を行い、その有用性を確認する事ができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。ES細胞由来運動神経細胞を組み込んだneurochipを作成し、ラット坐骨神経切断モデルに移植し、生着を確認する。neurochip上で生着が困難であるときは、Waller変性後の末梢神経内に直接ES細胞由来運動神経細胞を移植し、電極を留置することで麻痺筋の機能再建を試みる。
大学人文社会系組織のリサーチ・アドミニストレーター固有の役割に関する研究

本研究は、リサーチ・アドミニストレーター(以下、URAとする)の役割が大学等の理系研究組織を基に考えられており、大学人文社会系組織におけるURA固有の役割については例が少ない事を問題意識と捉え、事例研究を通じてURAの活動促進に繋げることを目的としている。本研究の開始後に役割分類で参考となるURAスキル標準が、2013年度末の公開という情報を得たため、先ず人文社会系の研究支援事例のシンポジウム参加者ヘアンケートを行い、研究支援業務を行っていないとされる8名を含む45名の回答(回収率60%)を得てスキル標準の公開後に分析した。アンケートでは、支援業務を行っている者に限定した質問の結果、文系組織支援者はスキル標準の3「ポストアワード」支援が多く、理系組織の支援者はスキル標準の一部を除く、1「研究戦略推進支援」、2「プレアワード」、3「ポストアワード」、4「関連専門業務」の支援全般に携わっている傾向があることが分かった。また、バックグラウンドと支援の関連の詳細を調べるため、バックグラウンドがa)文理両方で1名と文系10名(内、理系支援と文系支援各1名以外は全学支援者)と、b)理系3名(理系支援者)のURAにインタビューした。その結果、a)では、スキル標準の1から4のそれぞれに支援該当者がおり、特に4の産学連携とアウトリーチに関する支援が多い傾向が見られた。また、一部のa)のURAからは、支援上、文理関係無いとした見解を得たが、b)のURAからは同様に文理関係無いとした見解を得た一方、実験や医療等専門分野の知識がなければ進められない業務情報も得た。このことから、URAのバックグラウンドと支援組織は文理関係なく支援は行えるとしても、レイヤーによって支援組織や分野の専門知識が必要な場合もあるとした示唆を導くことができた。日本のURAは、今はまだ黎明期であり、今後より多くの事例が見出されることが予想される。
『阿闍世王経』の研究

昨年度半ばより引き続き,アメリカ合衆国・Stanford大学に滞在し,研究に従事してきた.昨年度後半より着手した博士論文の一部についての出版準備を進め,『阿闍世王経の研究-その編纂過程の解明を中心として』(山喜房佛書林,東京)として8月末に上梓することができた.同書ではその副題にあるように,主に文献学的方法論にもとづきながら『阿闍世王経』の編纂過程について論じ,筆者がこれまでに獲得しえた研究成果を広く公開することができた.今後はその成果をもとに,インド仏教思想史上における『阿闍世王経』の位置付けについて解明を進めていきたい.上記拙著の出版準備完了後は『阿闍世王経』のテキスト研究を再開した.すなわち,チベット・カンギュル諸本を用いて校合作業を進め,同経の巻(bam po)第五について校合作業を完了することができた.今後は同部分の訳注研究を進めながら,テキスト校訂を試みる.さらに,残る巻第一及び第二の部分についても校合作業および訳注研究に着手する予定である.また,他のカンギュル諸本との関連が明らかにされていない,新出のタボ寺写本やゴーンドラ写本などについて,校合・校訂作業にもとづきながら,二大系統としてしられるテンパンマ系・パンタンマ系との関係についても調査を進めている.一方,『阿闍世王経』と般若経典類との関連を探るために,『金剛般若経』『文殊般若経』『八千頌般若』について調査を進めている.今後は『二万五千類般若』などについても調査を進め,それらと『阿闍世王経』との関連について検討・考察を進めたい.今年度は研究代表者のこれまでの研究成果をまとめ,増補,発展させた学位論文「『阿闍世王経』の研究」を東京大学に提出した.学位論文の主要な成果のひとつとしては,『阿闍世王経』の編纂過程に関しては明らかにしたことが挙げられる.すなわち,阿闍世王が父を殺害したことからくる悔恨の念を解消する様が描かれ,本経の主題が展開する第V章から第X章の部分が編纂過程においても中心的な役割を果たしもの推測される,同時に,その第V章から第X章の部分を核として,大きく2つの段階を経て編纂されたと考えられる.つまり,第1段階として第V章から第X章の部分が第XI章から第XIII章の部分に結合し,次いで第2段階として第I章第II章,第III章,第IV章のそれぞれが第V章から第XIII章の部分に付加されたとみられる.これに関しては平成23年6月に開催される第16回国際仏教学会学術大会(台湾)にて口頭発表予定(発表受理済)である.学位論文のもう一つの主要な成果としては,『阿闍世王経』の第V章から第X章の部分についてチベット語訳テキスト,諸訳対照テキストおよび訳注研究を提示できたことである.とくにチベット語訳テキストについては11種のカンギュル諸資料の資料を校合したものであり,今後同経の研究を進めていく上で基礎となるものである.さらに,学位論文提出後には,新出のウランバートル写本やパタン写本を新たに加えて,学位論文では扱えなった第I章から第IV章,第XI章以降の部分について,チベット語訳テキストを作成する上での準備的作業である諸本校合の作業を進め,年度末にはほぼ完了したまた,これまで参加してきた辛嶋静志教授(創価大学)が主催する仏教写本の研究会の研究成果として,Buddhist Manuscripts from CentralAsia : The St. Petersburg Sanskrit Fragments所収の1篇が共著として平成23年度中に出版予定である.6月下旬に開催された第16回国際仏教学会学術大会(台湾・法鼓山僧伽大学)にて,前年度に提出した博士論文の主要な成果の一部である,『阿闍世王経』の編纂過程に関する口頭発表を行った.これによって,研究代表者のこれまでの主要な研究成果について国外の仏教研究者と共有することができ,さらに,彼らとも貴重な意見交換をすることができた.また,他の参加者の発表やパネルを聴くことで,海外研究者の最新の研究動向を知るとともに,彼らと交流を持つことができた.9月下旬からはアメリカ合衆国・スタンフォード大学に滞在し,宗教研究部門に在籍するPaul Hrrison教授のもと,在外研究を開始した.同教授はチベット・カンギュル研究や支婁迦識訳などの古漢訳経典の研究に関して国際的に令名高く,『阿闍世王経』サンスクリット語断片の出版も手がけておられる.そのHarrison教授のもとで研究代表者が研究に従事することは現在の研究課題を遂行することに資するところが非常に大きい.その具体的な成果としては,Winter Quarter前にはHarrison教授と校訂方法などを相談の上,試みに『阿闍世王経』第VI章のチベット語訳校訂テキストおよび諸訳対照テキストを作成した.Winter QuarterにはHarrison教授のゼミにおいて,『阿闍世王経』第V章の漢訳テキストを大学院生とともに講読する機会を得,研究代表者はそのゼミで用いる資料となる諸訳対照テキストを準備した.ゼミでの講読成果をフィードバックすることで大きな恩恵を被ることができた.また,Autumn Quarterには,同じく宗教研究部門の他教官のゼミにも参加し,道元著『正法眼蔵』「山水経」を購読する機会を得た.

さらに,スタンフォード大学滞在開始以来,宗教研究部門で開かれる講演やワークショップに積極的に参加し,アメリカもしくは諸外国の研究者とも交流を持つ機会に恵まれた.また,ときに,カリフォルニア州立大学バークレー校で開かれる講演やシンポジウムにも足を運んだりもした.なお,今年度(平成23年度)半ばより博士論文の一部,第1部「研究篇」について出版準備を開始した.平成24年度中の出版を目指して作業を進めている.(Harrison教授には報告書への記載について了解を得ている.)昨年度半ばより引き続き,アメリカ合衆国・Stanford大学に滞在し,研究に従事してきた.昨年度後半より着手した博士論文の一部についての出版準備を進め,『阿闍世王経の研究-その編纂過程の解明を中心として』(山喜房佛書林,東京)として8月末に上梓することができた.同書ではその副題にあるように,主に文献学的方法論にもとづきながら『阿闍世王経』の編纂過程について論じ,筆者がこれまでに獲得しえた研究成果を広く公開することができた.今後はその成果をもとに,インド仏教思想史上における『阿闍世王経』の位置付けについて解明を進めていきたい.上記拙著の出版準備完了後は『阿闍世王経』のテキスト研究を再開した.すなわち,チベット・カンギュル諸本を用いて校合作業を進め,同経の巻(bam po)第五について校合作業を完了することができた.今後は同部分の訳注研究を進めながら,テキスト校訂を試みる.さらに,残る巻第一及び第二の部分についても校合作業および訳注研究に着手する予定である.また,他のカンギュル諸本との関連が明らかにされていない,新出のタボ寺写本やゴーンドラ写本などについて,校合・校訂作業にもとづきながら,二大系統としてしられるテンパンマ系・パンタンマ系との関係についても調査を進めている.一方,『阿闍世王経』と般若経典類との関連を探るために,『金剛般若経』『文殊般若経』『八千頌般若』について調査を進めている.今後は『二万五千類般若』などについても調査を進め,それらと『阿闍世王経』との関連について検討・考察を進めたい.インド仏教思想史上における『阿闍世王経』の位置付けを探るために他典籍の関連,特に平成23年度は般若経典類との関連について調査する予定であったが,スタンフォード大学での在外研究の準備や博士論文の出版準備などのために,残念ながらその研究時間を確保することができなかった.次年度も『阿闍世王経』のテキスト研究と他典籍との関連を探る研究の双方を推進するが,後者については,平成23年度に実施できなかった般若経典類との関連について調査を進めることにしたい。また,博士論文の出版準備も引き続き進め,次年度中の出版を目指す.
映像等の情報通信の教育利用および評価に関する調査研究

本研究の目的は,(1)企業等の協力あるいは教師や研究グループによる自主的な活動により各地で多数試行されている「ネットワークを利用したマルチメディア情報通信を学校教育に活用する種々のプロジェクト」の動向を把握し,適切に評価することにより,今後の教育実践及び必要な条件等に関して指針を与える。(2)これまで蓄積されてきた教育情報を相互に利用できるような仕組みを開発し,マルチメディアを中心とした教育情報の組織的な流通の促進を支援する。(3)マルチメディア及び情報通信を用いた教育実践の評価の枠組みと学習の評価の枠組みを作成し,それによる評価分析により,今後の教育実践のあり方等に関する指針を示す。ことである。平成8年度は,前年度と同様,分担者を(A)小・中学校におけるマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(B)教師支援のためのマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(C)マルチメディア・ネットワーク利用に関する教育的意義と評価方法の検討の3つのグループにわけて研究を進めた。(A)班では,遠隔共同学習,メディアキッズなど先進的な事例について,経過,成果の調査,問題点の検討をもとに,インターネットで実践できるカリキュラムのモデルとして「野菜・果物データベース」とその教材を開発し,実践してその実用性を評価した。さらに,これまで提供されてきたインターネットホームページを整備し,体験版のCD-ROMを作成して,実践校などに配布,啓蒙活動を進めた。(B)班では,前年度に,蓄積された教育情報(学習素材,メディア教材など)を各大学や各教育センターなどで利用できるように条件整備を図りながら、その教育利用の方法,成果についての実態調査を進めた。(C)班では,昨年に引き続き,Internet 100枚プロジェクトの課題研究,共同学習を中心に,経過,成果を追跡調査,技術的問題点,教師の意識の変容,教員養成の方法などを明らかにした。これらの成果は,最終報告書にまとめると同時に,文部省などに対して,今後進めるべき具体的政策を提言した。本研究は,1)マルチメディア情報通信の学校教育への適用に関する種々のプロジェクトの動向を把握し,適切に評価することにより,今後の教育実践及び必要な条件等に関して指針を与える2)教育情報をネットワークを通じて相互に利用できるような仕組みを開発し,マルチメディアを中心とした教育情報の組織的な流通の促進を支援する3)マルチメディア及び情報通信を用いた教育実践の評価の枠組みと学習の評価の枠組みを作成し,今後の教育実践のあり方等に関する指針を示す,を目的として進めている。平成7年度においては、分担者を(a)小・中学校におけるマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(b)教師支援のためのマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(c)マルチメディア・ネットワーク利用に関する教育的意義と評価方法の検討の3グループにわけ、それぞれ班長を設けて活動を行うこととした。(a)班については、Internetの100枚プロジェクトを中心として、典型的な実践校を数校あげ、その実践における問題点と成果をモニタするとともに、ネットワーク利用を支援するためのいくつかのソフトウェアを開発し、提供する準備を行った。(b)班については、岐阜大学、鳴門教育大学、静岡大学などを中心として、教師支援のための学習素材をネットワーク利用可能なように入力整備した。マルチメディア利用のための教材開発もあわせて行い、共同利用できるように整備した。(c)班については、国立大学教育実践関連センター協議会の協力を得て、関連する大学や(1)(2)の協力を得られた小中学校へのアンケート調査の実施を中心にして、ネットワーク利用の意義、方向性、実施上の問題点などに関する教師の意識を明確にした。これらの研究成果は、中間報告書として印刷し、関連各機関に配布している。ことである。平成8年度は,前年度と同様,分担者を(A)小・中学校におけるマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(B)教師支援のためのマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(C)マルチメディア・ネットワーク利用に関する教育的意義と評価方法の検討の3グループにわけて研究を進めた。(B)班では,前年度に,蓄積された教育情報(学習素材,メディア教材など)を各大学や各教育センターなどで利用できるように条件整備を図りながら,その教育利用の方法,成果についての実態調査を進めた。(C)班では,昨年に引き続き,Internet100校プロジェクトの課題研究,共同学習を中心に,経過,成果を追跡調査,技術的問題点,教師の意識の変容,教員養成の方法などを明らかにした。

本研究の目的は,(1)企業等の協力あるいは教師や研究グループによる自主的な活動により各地で多数試行されている「ネットワークを利用したマルチメディア情報通信を学校教育に活用する種々のプロジェクト」の動向を把握し,適切に評価することにより,今後の教育実践及び必要な条件等に関して指針を与える。(2)これまで蓄積されてきた教育情報を相互に利用できるような仕組みを開発し,マルチメディアを中心とした教育情報の組織的な流通の促進を支援する。(3)マルチメディア及び情報通信を用いた教育実践の評価の枠組みと学習の評価の枠組みを作成し,それによる評価分析により,今後の教育実践のあり方等に関する指針を示す。ことである。平成8年度は,前年度と同様,分担者を(A)小・中学校におけるマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(B)教師支援のためのマルチメディア利用・ネットワーク利用の実践に関する試行および調査検討(C)マルチメディア・ネットワーク利用に関する教育的意義と評価方法の検討の3つのグループにわけて研究を進めた。(A)班では,遠隔共同学習,メディアキッズなど先進的な事例について,経過,成果の調査,問題点の検討をもとに,インターネットで実践できるカリキュラムのモデルとして「野菜・果物データベース」とその教材を開発し,実践してその実用性を評価した。さらに,これまで提供されてきたインターネットホームページを整備し,体験版のCD-ROMを作成して,実践校などに配布,啓蒙活動を進めた。(B)班では,前年度に,蓄積された教育情報(学習素材,メディア教材など)を各大学や各教育センターなどで利用できるように条件整備を図りながら、その教育利用の方法,成果についての実態調査を進めた。(C)班では,昨年に引き続き,Internet 100枚プロジェクトの課題研究,共同学習を中心に,経過,成果を追跡調査,技術的問題点,教師の意識の変容,教員養成の方法などを明らかにした。これらの成果は,最終報告書にまとめると同時に,文部省などに対して,今後進めるべき具体的政策を提言した。
オレフィンの酸素官能基化による光学活性含酸素化合物の合成

フラノシドおよびピラノシドと称される含酸素化合物は生体機能の発現に重要な働きをしているのみならず、キラルシントンとして光学活性物質の合成原料としても重要である。従来、これらの化合物はグルコースに代表される糖類から誘導合成されているが、本研究ではオレフィンの酸素官能基化を基礎とする手法により合成することを目的とする。本年度では、ホモキラルなヒドロキシオレフィンの分子内オキシパラジウム化反応を利用し、光学活性フラノシドおよびピラノシド系化合物の合成を行なった。代表例を下式に示す。すなわち、β-ケト酸エステルの不斉還元で光学純度良く得られるβ-ヒドロキシエステル1__は、選択性良くアリル化されヒドロキシオレフィン2__を与える。この化合物は、式に示している反応条件で環化し3ケの不斉中心を持つ光学活性テトラヒドロフラン体3__を94%の立体選択性で与えることがわかった。この化合は、ルイス酸存在下求核剤、例えばトリメチルシランやトリメチルアリルシランと反応させると、C-5位のメトキシ基が95%以上の立体選択性で置換されフラン体4__や5__を収率良く与えた。ホモキラルな環状アセタールの立体選択的な開環反応から得られる光学活性ヒドロキシオレフィンも、同様の手法により光学活性ピラン体を与えることも明らかにした。代表例を下式に示す。
素材製造工程で使用される還元剤代替としての廃プラスチック利用に関する研究

素材産業からの炭酸ガス排出抑制に寄与することを目的として、本課題では、年間1000万トン排出されるプラスチックを石炭代替材として、様々な金属精錬において行われている炭素還元に利用するための基礎研究を行った。本年度は、クロム鉱さいの還元処理に、廃プラスチックを脱塩素した炭素質の固形燃料を用い、クロムの還元特性について検討するとともに、油化およびガス化が困難なPETについて、還元剤および化学原料として有用な合成ガス(一酸化炭素、水素)へのガス化の検討、およびこれらのシステムを使った場合の炭酸ガス抑制効果について検討を行った。実験では、脱塩素処理した混合廃プラスチックを粉砕したもの、クロム鉱さい、ケイ砂を混合したものを試料とした。この試料をアルミナ製ボートに入れ、種々の条件で加熱(還元)処理した後、環境庁告示第46号に従って、塩酸浸出による6価クロム溶出試験を行なった。また、NiOを触媒として消石灰とともにPETを熱分解することで合成ガス(一酸化炭素、水素)へのガス化率を求めた。さらに、これらの結果を基本に、現在石炭等化石資源を材料としている分野において、廃プラスチックを代替としたときの炭酸ガス抑制効果について評価した。クロム鉱さいからの6価クロムの溶出試験をするために、廃プラスチックを脱塩素した炭素質の固形燃料とともにクロム鉱さいの還元処理を行なった。酸素雰囲気下では、1000°Cとすると未処理の場合の1.6%以下に低減でできることがわかった。また、He雰囲気下、6001000°Cにおいて、約0.5%まで低減できることが明らかとなり、現在行なっているクロム鉱さいの処理においてオイルコークスの代替として脱塩素した混合廃プラスチックを利用できることが明らかとなった。また、PETなどのポリエステル類やPCを消石灰とともにNiOを触媒として熱分解することによって効果的に還元剤として作用するCOを含む合成ガスに転換できることを明らかとした。本年度は、クロム鉱さいの還元処理に、廃プラスチックを脱塩素した炭素質の固形燃料を用い、クロムの還元特性について検討した。実験では、脱塩素処理した混合廃プラスチックを粉砕したもの0.5g、クロム鉱さい(140200meshに粉砕)0.33g、ケイ砂(140200meshに粉砕)0.11gを混合したものを試料とした。酸素雰囲気下では、600及び800°Cでは一度還元された後、鉱さい中のMgOやCaOなどの塩基存在下の高温溶融状態において酸素による再酸化反応により6価クロムの再生が起こるため、クロムの溶出を抑えることができなかった。しかし、1000°Cとすると未処理の場合の1.6%以下に低減でできることが明らかとなった。また、He雰囲気下、6001000°Cにおいて、約0.5%まで低減できることが明らかとなった。以上より、現在行なっているクロム鉱さいの処理においてオイルコークスの代替として脱塩素した混合廃プラスチックを利用できることが明らかとなった。

素材産業からの炭酸ガス排出抑制に寄与することを目的として、本課題では、年間1000万トン排出されるプラスチックを石炭代替材として、様々な金属精錬において行われている炭素還元に利用するための基礎研究を行った。本年度は、クロム鉱さいの還元処理に、廃プラスチックを脱塩素した炭素質の固形燃料を用い、クロムの還元特性について検討するとともに、油化およびガス化が困難なPETについて、還元剤および化学原料として有用な合成ガス(一酸化炭素、水素)へのガス化の検討、およびこれらのシステムを使った場合の炭酸ガス抑制効果について検討を行った。実験では、脱塩素処理した混合廃プラスチックを粉砕したもの、クロム鉱さい、ケイ砂を混合したものを試料とした。この試料をアルミナ製ボートに入れ、種々の条件で加熱(還元)処理した後、環境庁告示第46号に従って、塩酸浸出による6価クロム溶出試験を行なった。また、NiOを触媒として消石灰とともにPETを熱分解することで合成ガス(一酸化炭素、水素)へのガス化率を求めた。さらに、これらの結果を基本に、現在石炭等化石資源を材料としている分野において、廃プラスチックを代替としたときの炭酸ガス抑制効果について評価した。クロム鉱さいからの6価クロムの溶出試験をするために、廃プラスチックを脱塩素した炭素質の固形燃料とともにクロム鉱さいの還元処理を行なった。酸素雰囲気下では、1000°Cとすると未処理の場合の1.6%以下に低減でできることがわかった。また、He雰囲気下、6001000°Cにおいて、約0.5%まで低減できることが明らかとなり、現在行なっているクロム鉱さいの処理においてオイルコークスの代替として脱塩素した混合廃プラスチックを利用できることが明らかとなった。また、PETを消石灰とともにNiOを触媒として熱分解することによって効果的に合成ガスに転換できることを明らかとし、また化石資源代替とすることにより各産業において3.1%から26.8%の炭酸ガスの排出抑制が可能であることを示した。
差集合族に基づく最適組合せ符号の構成および存在性の解明と多重アクセス通信への応用

本年,私は,多重アクセス通信における種々の通信方式に応じた組合せ符号の構成法の提示・存在性の解明と関連する差集合族の構成問題について,組合せ論的立場から研究を行った.1.先行研究で有限幾何を用いた最適光直交符号の様々な構成法が提案されているが,その中でも,シュタイナーシステムと呼ばれる組合せデザインを含む「良い」光直交符号に着目し,新たな構成法の提案を行った.構成法の流れは,良い性質を持つ既存の最適光直交符号を部分群に制限し,符号語重みが可変な光直交符号を構成し,符号語から重み一定となるよう元を取り除き,重み一定の光直交符号を得るというものである.また,重みの下限の計算では,有限体の乗法群の指数の高い部分群のコセット交差数の問題として定式化し,有限体のヤコビ和等を用い計算した.この結果は,新しい最適光直交符号の構成法を与えるとともに,指標論の新たな応用を発見したという点で重要である.2.金沢大学の山田美枝子教授と,[Szekeres,1969]の差集合族の構成法の一般化とそのアダマール行列への応用について共同研究を行った.Szekeresは,有限体の平方元の集合がなすPaley型の差集合を変形させることで,有限体の乗法部分群上で差集合族が得られることを示した.我々はその結果を一般の可換環上の差集合へ拡張を試み,可換環上のある条件を満たす差集合から,ある変形法を用いて,その単数群の部分群上で分割可能な差集合族が得られるための十分条件を与えた.特に,標数4のガロア環の加群上の既存のアダマール型差集合から,その単数群上の新たな分割可能な差集合族が得られることを示した.また,分割可能な差集合族を用いた対称的アダマール行列の構成法を与えた.この結果は,新しい分割可能な差集合族の構成法を与えるとともに,アダマール行列と差集合族との新たな関係性を見出したという点で重要である.本年,私は,多重アクセス通信における種々の通信方式に応じた組合せ符号の構成法の提示・存在性の解明と関連する差集合族の構成問題について,組合せ論的立場から研究を行った.1.先行研究で有限幾何を用いた最適光直交符号の様々な構成法が提案されているが,その中でも,シュタイナーシステムと呼ばれる組合せデザインを含む「良い」光直交符号に着目し,新たな構成法の提案を行った.構成法の流れは,良い性質を持つ既存の最適光直交符号を部分群に制限し,符号語重みが可変な光直交符号を構成し,符号語から重み一定となるよう元を取り除き,重み一定の光直交符号を得るというものである.また,重みの下限の計算では,有限体の乗法群の指数の高い部分群のコセット交差数の問題として定式化し,有限体のヤコビ和等を用い計算した.この結果は,新しい最適光直交符号の構成法を与えるとともに,指標論の新たな応用を発見したという点で重要である.2.金沢大学の山田美枝子教授と,[Szekeres,1969]の差集合族の構成法の一般化とそのアダマール行列への応用について共同研究を行った.Szekeresは,有限体の平方元の集合がなすPaley型の差集合を変形させることで,有限体の乗法部分群上で差集合族が得られることを示した.我々はその結果を一般の可換環上の差集合へ拡張を試み,可換環上のある条件を満たす差集合から,ある変形法を用いて,その単数群の部分群上で分割可能な差集合族が得られるための十分条件を与えた.特に,標数4のガロア環の加群上の既存のアダマール型差集合から,その単数群上の新たな分割可能な差集合族が得られることを示した.また,分割可能な差集合族を用いた対称的アダマール行列の構成法を与えた.この結果は,新しい分割可能な差集合族の構成法を与えるとともに,アダマール行列と差集合族との新たな関係性を見出したという点で重要である.
利用状況に応じた携帯端末向け個人認証の研究

携帯端末は様々な状況下で利用されるため,想定される脅威も様々である.よって,そのセキュリティ機能である個人認証も状況や脅威に応じて柔軟であるべきである.本研究では,この目的に資する個人認証の実現に取り組み,以下の成果をあげた.1)ユーザの秘密情報を変更せずに,提供しうる安全性を柔軟に変更可能な画像認証2)ライフログデータを想定し「特定の規則」を用いて秘密情報を定義する時限式パスワードによる個人認証3)振動や圧力入力の応用により,第三者に認証行為を覗き見されたとしても入力した秘密情報の窃取が困難な個人認証手法4)ユーザ自身により個人認証の利用可能性を制御する枠組みの提案携帯端末における個人認証(正規の利用者が携帯端末や各種サービスの利用者であるかを識別する処理)に関する改良について研究を実施し、以下の2つの研究成果を挙げ,国内会議において口頭発表を行った.1)振動機能を用いた覗き見耐性を持つ暗証番号入力方式の開発.2)選択と並べ替えによる画像を用いた個人認証手法の安全性向上手法の開発また携帯端末を含む個人認証の新たな方向性として、以下の2つの研究提案を行い、これらも国内会議にて口頭発表を行った.3)個人認証のパーソナライズを目指した規則ベース個人認証の提案4)個人認証における攻撃を遮断可能にする対策の提案.携帯端末における個人認証の改良に関する研究を実施し,以下の研究成果をあげた1)振動機能を用いた覗き見耐性を持つ暗証番号入力方式の研究携帯端末の振動機能を用いることにより,秘密情報の入力操作を複数回ビデオで録画したとしても,入力値の特定が困難な個人認証手法の研究を行った.今年度はプロトタイプシステムの改良を進め,国際会議でデモ発表を実施した.また本研究の成果が国内学会の論文誌に採録された.2)安全性を柔軟に変更可能な携帯端末向け画像認証の研究situation-awareな個人認証が必要になることを見こし,秘密情報を固定値にしつつも,状況に応じたリスクに対して個人認証が提供する安全性を柔軟に変更することの可能な携帯端末向けの画像認証手法を考案し,そのプロトタイプを実装した.また,その手法について国内会議で学会発表を行った.本研究では携帯端末のためにあるべき個人認証を再定義すべく,以下の課題に取り組むという目標をおいている.初年度の研究成果をふまえつつ,研究は順調に推移していると判断した.詳細については以下に述べる.課題1)situation-aware adaptive認証基盤の実現について:situation aware化が実現された際の個人認証として,situationによるリスクに応じて提供可能な安全性を柔軟に変更可能にしつつ,利用者が持つ秘密情報は同一のままで認証が可能な個人認証を画像認証の応用手法を提案した.この成果を発展させ,国際会議での発表,論文誌への投稿を進める.課題2)特定情報のかわりに特定規則を用いた個人認証:個人認証のパーソナライズ化として利用者のライフログを対象とし,また秘密情報を固有値とするかわりに"規則"として扱えるようにする個人認証を提案した.これをTwitterを対象として実装・評価実験を実施した.またその成果は国内会議で発表した.しかしそれらには利用可能性に疑問が残されているため,別のアイデアに関する考察を進める.課題3)覗き見攻撃対策について:携帯端末の振動機能を応用し,振動とユーザインタフェースを組み合わせた個人認証手法を提案した.この方法は,攻撃者がカメラを用いて複数回の認証行為を録画したとしても,入力した値の特定が困難な手法となっている.この成果は国際会議でデモ展示を行い,また国内学会の論文誌論文として成果を発表した.(1)安全性を柔軟に変更可能な携帯端末向け画像認証の研究situation-awareな個人認証が携帯端末向けには必要になることを想定し,秘密情報を固定値にしつつも,状況に基づくリスクに対して個人認証が提供しうる安全性を柔軟に変更可能な携帯端末向けの画像認証手法について新たな手法を考案し,プロトタイプ実装並びに評価実験を行なった.その研究成果は,国内論文誌に掲載された.また本研究の成果を国際会議へも投稿した.(2)「パターンロック型個人認証における覗き見対策」について,アイデア考案と,そのアイデアに対する基礎評価を実施した.(3)「覗き見対策」の一環として,圧力値を用いた秘密情報の入力手法と個人認証への応用についてアイデアをまとめ,入力可能性を検証するプロトタイプを実装した.またアイデアと予備評価実験の成果は,国内会議で2回ポスター発表を行った.今年度の目標は,これまでの研究成果を国際会議で発表することであったが,残念ながら設定した目標を達成するに至らなかった.この目標達成に向けた活動を継続するため,事業期間の延長を申請し,承認された.来年度もこの目標に向けて,論文執筆と国際会議への投稿を試みる予定である.本年度は,これまでに遂行してきた研究成果を国際会議で発表することを念頭に活動を進めた.結果として,研究成果の一つを国際会議にて発表することができた.発表した研究成果は「認証シャッター」に関する研究成果である.この研究は,国内会議では2014年に発表を行った研究である.個人認証に対する様々な脅威に対抗する手法として,個人認証そのものを改良するのではなく,個人認証の「利用可能性」をユーザ自身が制御することで個人認証の悪用を困難化する手法として提案したものである.今回の論文では,実装にこそ至っていないものの,システムコンセプトからプロトタイプシステムの設計,そして既存の手法やシステムとの差異をより明確に議論した論文として内容をブラッシュアップした内容として執筆した.この論文を,Availability, Reliability and Securityを主題として扱う国際会議ARES 2017の併催

Workshop FARES 2017に投稿し,採録となった.会議に参加して口頭発表を行い,会議参加者と提案手法の意義や問題点について議論を行ったことは,有意義な成果であると考えている.今後はプロトタイプシステムの実装を進め,実装システムを用いてユーザの個人認証に対する制御の意向について調査を進めていく予定である.携帯端末は様々な状況下で利用されるため,想定される脅威も様々である.よって,そのセキュリティ機能である個人認証も状況や脅威に応じて柔軟であるべきである.本研究では,この目的に資する個人認証の実現に取り組み,以下の成果をあげた.1)ユーザの秘密情報を変更せずに,提供しうる安全性を柔軟に変更可能な画像認証2)ライフログデータを想定し「特定の規則」を用いて秘密情報を定義する時限式パスワードによる個人認証3)振動や圧力入力の応用により,第三者に認証行為を覗き見されたとしても入力した秘密情報の窃取が困難な個人認証手法4)ユーザ自身により個人認証の利用可能性を制御する枠組みの提案本研究では,携帯端末のためにあるべき個人認証を再定義すべく、以下の課題に取り組む.という目標をおいている.初年度の成果を踏まえつつ、総合的にみて、研究は順調に推移していると考えている.詳細については以下に述べる.課題1)携帯端末の利用状況を推定し、situation-aware adaptive認証基盤の実現:今年度はこの研究テーマについて具体的な成果は生み出せなかった.ただし、situation-awareな認証基盤について検討を行う中で、個人認証のsituationをcontrolするという考えに至り、個人認証の利用可能性を正規利用者が制御する、というアイデアを発案、そのアイデアをまとめ国内会議で口頭発表し、意見交換を実施した.この活動を加味し、一定の研究成果はあると考える.課題2)特定情報のかわりに特定"規則"を秘密とするlife-logを応用した個人認証:個人認証のパーソナライズ化ということで、利用者のlife-logを対象とし、また秘密情報を固有値とするかわりに"規則"として扱えるようにする個人認証を提案し、Twitterを対象として実装・評価実験を実施した.またその成果を国内会議で発表した.これらのことから順調に推移していると考える.課題3)人間やカメラによる覗き見攻撃に対する安全性強化:暗証番号認証を対象とした覗き見攻撃対策として、携帯端末の振動機能とユーザインタフェースとの組み合わせにより、正規利用者の認証行為を繰り返しカメラで録画したとしても「振動発生タイミングが特定できないかぎり」入力値が特定困難な暗証番号入力手法を発案、実際に実装・評価を行い、成果は国内会議にて口頭発表を行った.
ヒト同種組織移植臨床応用のための凍結保存法による組織銀行システムの確立

1.凍結保存同種組織移植の研究:凍結保存による組織バンク確立するための裏付けとして我々の組織凍結保存技術による保存組織の移植後宿主内での反応につき動物実験による研究を行なった。(1)凍結保存同種組織移植における移植組織を構成する細胞の抗原性の変化:PVG(RTlc)ラットをドナー、ACI(RTla)ラットをレシピエントとする移植モデルで、凍結保存同種血管移植および凍結保存同種気管移植を行なった。経時的な免疫組織染色を検討した結果、凍結保存組織移植後の上皮、内皮細胞の再生の時期や形式には組織による差異が認められた。また、凍結保存による移殖組織の抗原性の低下が示唆された。(2)凍結保存同種血管組織の移殖後創傷治癒能力保持の検討:Viabilityが保存された凍結保存組織の宿主内での反応について遺伝子レベルでの検討を目的に、創傷治癒促進因子であるfibroblast growthfactor(FGF)mRNAの発現を検討した。Wisterラット胸部大動脈の同系ラット背部皮下移植モデルを用いた。同種血管組織を摘出、凍結保存後、移殖後、経時的なFGF-mRNAの発現をRT-PCR法により観察した。結果、すべての時点でRt-PCRにより当該組織のFGF-mRNAの発現が示された。凍結保存血管組織はFGFなどのサイトカインの産生能を有し、移植後局所創傷治癒を促進することが示唆された。臨床的に凍結保存同種弁が、局所組織が脆弱な感染性心内膜炎に対して第一選択肢とされてきた理論的な裏付けを目指した研究の展開が可能となった。2.同種組織バンクシステムの研究:試験的に凍結保存同種弁バンクを設立し、コーディネーション、組織摘出、保存および保存弁の情報管理を行った。救急施設から腎臓、角膜、皮膚等の臓器・組織の提供と同時に28例のドナーから同種弁の提供を受けた。同時期に関連施設の病理解剖症例から承諾を得て同種弁の提供を受けた12例と、2群間で組織提供条件を比較した。結果、試行した組織バンクにより若年のドナーから短い温阻血時間で同種弁の提供を受けることができ、より良質な医療の提供につながることが示された。同種組織の保存と供給をつかさどる組織バンクの整備と組織移植に対する移植コーディネーターの関与のすみやかな実現が必要と考えられた。同時に、提供された組織の全国レベルでの有効利用、すなわち共同使用(aharing)のために統一した保存組織データーベースの作成を目指した。同種弁凍結保存研究を発表してきた全国の大学、研究組織との情報交換をを行ない、汎用ソフトウエアを用いた統一データーベースを作成した。【凍結保存同種組織移植の研究】凍結保存同種弁と凍結保存気管移植の実験により,種々の凍結保存組織の宿主生体内での反応につき検討した.[同種弁の移植実験]

PVG(RT1c)をドナー,ACI(RT1a)ラットをレシピエントとする移植モデルで、ドナーの大動脈弁を凍結保存し、1週間後に解凍し,レシピエントの腹部大動脈に異所性に移植した(A群).凍結保存を行わない移植群を対照群(B群)とし,摘出した大動脈弁葉を,免疫組織染色(抗RT1a抗体,抗RT1c抗体)により移植大動脈弁組織におけるドナー由来(RT1c陽性)細胞とレシピエント由来(RT1a陽性)細胞の存在分布を調べた.結果、A群では内皮細胞層は有意には染色されず,結合組織にもRT1a陽性の細胞の存在は明確ではなかった.B群でRT1a陽性の細胞浸潤が顕著であった.現在、移植後長期間での変化を追うべく観察している.[同種気管の移植実験]雑種成犬による凍結保存同種気管移植(A群)、自家気管移植(B群)、新鮮同種気管移植(C群)を行った.免疫抑制剤は全く使用しなかった.C群では全頭気管狭窄で死亡し、気管組織は粘膜上皮の脱落、軟骨壊死、慢性の炎症像が見られた.A,B群とも全頭6カ月以上生存した.犠死した気管組織はほぼ正常組織像を呈した.凍結保存同種気管移植では移植気管は長期経過後も拒絶されなかった.[考察]本研究では同種気管移植において凍結保存により移植気管の抗原性が低下したことが判明し,またラット同種弁の移植実験では移植後急性期では凍結保存同種弁は強い拒絶反応にはさらされないことが示唆された.組織による差異はあるが,凍結保存による移植組織の抗原性の変化(低下)が,各組織移植に有利に働いていると考えられる.[結論]凍結保存ラット同種弁の移植実験および凍結保存犬同種気管の移植実験を行い,移植組織は凍結保存後抗原性が低下し,宿主内での強い拒絶反応からは回避されることが示唆された.【同種組織銀行システムの研究】同種組織銀行の設立にむけて、我々が経験した組織(同種弁・皮膚)提供の現状と問題点を検討し報告した。現時点では、腎臓等の臓器移植ドナーからの組織の同時提供は、清潔環境下で、かつ短時間の温阻血時間での組織採取が可能で良質の組織提供に結びつくことを示し、今後、臓器移植ネットワーク等との連携の重要性および組織のみの提供者の場合の迅速な連絡体制と組織摘出の環境整備の重要性を明らかにした。【凍結保存同種組織移植における移植組織を構成する細胞の抗原性の変化の検討】[対象と方法]PVGラット(RTlc抗体)をドナーにACIラット(RTla抗体)をレシピエントに用い、凍結保存同種血管移植を行った。PVGラットの胸部大動脈を摘出し、TC-199培地を保存液、dimethylsulfoxide (DMSO)をcryoprotectantとして、programfreezerにより凍結し、液体窒素気層で4週間凍結保存した。保存血管を解凍し、顕微鏡手術下にACIラットの腹部大動脈に移植した(A群)。ドナー血管を凍結保存しない群を対象群(B群)とし、移植2ヶ月後に摘出し、移植血管におけるドナー由来細胞とレシピエント由来細胞の存在分布を調べた。ドナーおよびレシピエントが同じ組み合わせによる凍結保存同種頚部気管移植を行った。ラット頚部気管の凍結保存は前記血管移植モデルと同様に行った。
ｍｉＲＮＡ発現調節によるポリグルタミン病の治療法開発

球脊髄性筋萎縮症(SBMA)はアンドロゲンレセプター(AR)遺伝子のCAGリピートの延長に起因する運動ニューロン病である。ヒト変異ARを発現する培養細胞とトランスジェニックマウスモデル(SBMA-Tg)を使用して、miRNA(micro-RNA)の関与を明らかにした。miR-196aを過剰発現させるAAVベクターをSBMA-Tgの筋肉に投与すると、血行性に神経系や他の筋に到達して、AR mRNAを安定化するRNA結合蛋白質であるCELF2の発現が低下して、変異ARのmRNA発現量が低下した。さらに、変異ARのモノマー及び凝集体の蓄積が脊髄や筋肉で低下してSBMA-Tgの表現型が有意に改善した。chicken β-actinプロモーターの調節下で異常延長したCAGリピート(AR97Q)をもつ、ヒト全長アンドロゲン受容体(AR)遺伝子を発現するトランスジェニックマウス(球脊髄性筋萎縮症マウス:SBMAマウス)においてmiRNAの発現をマイクロアレイを用いて網羅的に解析し、発現変化のみられたmiRNAを同定した。これらのmiRNAを培養細胞を用いてSBMの病態との関連を評価したところ、病因蛋白であるARの発現を減少させる効果があることを見いだした。さらに、AAV(アデノ随伴ウイルス)を用いてこのRNAのうちの一つをSBMAマウスに高発現させることによって、個体レベルでも病因蛋白質であるARの発現を制御して病態抑止効果を発揮するかどうかを検討した。AAV投与群では、変異したARの産生が抑制され、マウスの体重変化、生存率、Rotarod法(回転する棒の上につかまっていられる時間)、Cag eactivity測定法(24時間の動作の回数の測定)のいずれのパラメーターにおいても病態の改善効果を認めた。さらに、マウス解剖組織標本において免疫組織化学などの病理学的検索や蛋白発現解析により病態修飾効果の判定を分子生物学的に行ったところ、SBMAマウスの脊髄や筋肉において変異ARの蓄積が抑制されていた。以上の結果より、特定のmiRNAを高発現させることによる神経変性疾患の新規治療法の開発につながる成果と考えられる。神経変性疾患である球脊髄性筋萎縮症(SBMA)はポリグルタミン病のうちの1つで、難治性かつ予後不良な神経変性疾患であり、有効な治療法はこれまでのところ確立されていない。そこで本研究では、本疾患の病態メカニズムの解明と治療法の開発を行った。球脊髄性筋萎縮症(SBMA)はアンドロゲンレセプター(AR)遺伝子の第1エキソン内にあるCAGリピートの延長に起因する成人発症運動ニューロン病である。本研究では、CAGリピートが異常延長したヒト変異ARを発現する培養細胞及びトランスジェニックマウスモデル(SBMA-Tg)を使用して、生体内防御機構におけるmiRNA(micro-RNA)の関与を明らかにした。miR-196aを過剰発現させるアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターをSBMA-Tgに投与すると、ARもターゲットとするRNA結合蛋白質であるCELF2の発現が低下して、変異ARのmRNA発現量が低下した。表現型を対照群と比較検討したところ、miR-196a投与群では、運動能、生存率、体重減少が改善した。また、miR-196a投与群では、変異ARの核内蓄積が脊髄および骨格筋で減少した。また、miR-196aは、変異ARを正常ARに比してより減少させた。投与群では肝機能、腎機能などに異常はみられなかった。miRNAは、細胞内に存在する長さ20から25塩基ほどの1本鎖RNAで、他の遺伝子の発現を調節する機能を有すると考えられているncRNAの一種である。その機能は遺伝子発現の抑制にあると考えられている。miRNAは一部のmRNA(大抵は3'側非翻訳領域)に相補的な配列を有する。このmRNAとmiRNAとの結合により、翻訳が阻害される場合、またRNA干渉のようにmRNAの分解を引き起こす。AR mRNA発現量の減少によって、SBMA-Tの表現型および病理所見も改善した。球脊髄性筋萎縮症(SBMA)は、アンドロゲンレセプター(AR)遺伝子の第1エキソン内にあるCAGリピートの延長に起因する緩徐進行性の下位運動ニューロン疾患であり、四肢近位部の筋力低下・筋萎縮と球麻痺を主症状とする。患者は男性のみであり、女性保因者は通常無症状である。miRNAは一部のmRNA(大抵は3'側非翻訳領域)に相補的な配列を有し、このmRNAとmiRNAとの結合により、RNA干渉のようにmRNAの分解を引き起こす。chicken β-actinプロモーターの調節下で異常延長したCAGリピート(AR97Q)をもつ、ヒト全長AR遺伝子を発現するトランスジェニックマウス(SBMAマウス)においてmiRNAの発現をマイクロアレイを用いて網羅的に解析し、miR-196aなどの発現上昇を同定した。

これらのmiRNAを培養細胞を用いてSBMAの病態との関連を評価したところ、病因蛋白であるARの発現を減少させる効果があることを見いだした。さらに、AAV (アデノ随伴ウイルス)を用いてmiR-196aをSBMAマウスに高発現させると、ARもターゲットとするRNA結合蛋白質であるCELF2の発現が低下して、変異ARのmRNA発現量が低下した。AAV投与群では、変異したARの産生が抑制され、マウスの体重変化、生存率、Rotarod法(回転する棒の上につかまっていられる時間)、Cage activity測定法(24時間の動作の回数の測定)のいずれのパラメーターにおいても病態の改善効果を認めた。さらに、マウス解剖組織標本において病理学的検索や蛋白発現解析により病態修飾効果の判定を分子生物学的に行ったところ、SBMAマウスの脊髄や筋肉において変異ARの蓄積が抑制されていた。本研究により、特定のmiRNAを高発現させることによる神経変性疾患の新規治療法開発の可能性が示されたと考えられる。AAV(アデノ随伴ウイルス)を用いて特定のmiRNAをSBMAマウスに高発現させることによって、個体レベルでも病因蛋白質であるARの発現を制御して病態抑止効果を発揮することを見いだし、発表できる段階にあるため。25年度が最終年度であるため、記入しない。AAV (アデノ随伴ウイルス)を用いてmiR-196aを球脊髄性筋萎縮症(SBMA)モデルマウスに高発現させることによって、個体レベルでも病因蛋白質であるARの発現を制御して、病態抑止効果を発揮することを見いだし、論文として発表し、引き続きこの治療メカニズム基づいた新規治療法の開発を行っているため。Cre loxPシステムによる組織特異的ノックアウト法を用い、SBMAの病態を有しかつ汎神経特異的および運動神経特異的にDicer機能をノックアウトしたマウス(SBMAトランスジェニック/Dicerノックアウトマウス)を作成する。Cre recombinaseを発現させたマウスとして、汎神経特異的に発現させたマウスと、運動神経特異的に発現させた発現マウスを用いる。上記のマウスの表現型及び病理学的検索や蛋白発現解析により、Dicerノックアウトの効果を解明する。in vitroについては、神経系培養細胞モデルにおいてDicer遺伝子をノックダウンし、AR(正常及び異常延長CAGリピート)の発現量に及ぼす影響、異常ARの毒性の軽減効果を分子生物学的手法を用いて検討する。球脊髄性筋萎縮症、筋萎縮性側索硬化症、前頭側頭葉変性症などはいずれも難治性かつ予後不良な神経変性疾患であり、有効な治療法はこれまでのところ確立されていない。神経変性疾患では、いずれも異常な蛋白質の蓄積が神経細胞に対する毒性を発揮し、これが転写障害や軸索輸送障害などのニューロンの機能障害を起こしていることが明らかになっている。今後の研究では、異常ポリグルタミン蛋白質の新たな分解促進治療法の開発を進めるために、球脊髄性筋萎縮症以外のポリグルタミン病モデルの病因mRNAの分解機構を解明して、新たな病態抑制治療の開発を行っていく。