hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クラスタ制御を用いた高周波振動試験システムの提案

はじめに加振台を模擬した4台の加振器によって支持される矩形平板に対し,クラスタ制御系の適用可能性について検討する.具体的には3D CADとCAEを用いて,試験機の加振台を想定した矩形平板の固有値解析と,本研究で提案するクラスタアクチュエーションによる平板の振動特性について,動解析を行ったのでその結果について報告する.次に,鉄製の矩形平板を4台の加振器によって支持し,通常の1点加振とクラスタアクチュエーションによって加振した際の周波数特性を比較し,優位性を検討する.最後に試験品の搭載を想定し,ダミーウェイトによる加振性能への影響について報告する.本研究は、振動試験機の加振台を対象に、クラスタ制御を応用することで、高周波数の試験を実現可能とすることを目的としている。初年度は、1次元構造物であるはりを対象に、2点支持されたはりの振動特性を明らかにすることと、クラスタアクチュエーションの適用可能性について研究を行った。はじめに、CAD/CAEを用いて2点支持されるはりのモデル化と固有値解析を行い、基本的な振動特性を明らかにした。また、数値解析と平行して2台の加振器を購入し、2点支持されるはりの具現化と、実験による振動特性の計測を行った。ここで、数値解析と実験の結果を比較したところ、固有値がほぼ一致することを確認したので、CAD/CAEでのモデル化が妥当であることを確認した。この結果を用いて、次年度は加振台を模擬した4点支持される平板の数値解析を行う予定である。次に、CAD/CAEモデルで2点支持されたはりの動解析を行い、クラスタアクチュエーションを行った際の、振動特性を明らかにした。その結果、これまでの研究で対象としていた周辺単純支持矩形平板におけるクラスタアクチュエーションと同様に、特定の振動モード群のみを励起することが可能で、対象外のモード群は励起されないことを明らかにした。具体的にはモード指数が奇数のモードのみが励起され、偶数モードは励起されないことを明らかにした。最後に、動解析の正当性を検証するために実験を行い、数値解析の結果と一致することを明らかにした。この結果から2点支持されたはりにおいて、クラスタアクチュエーションが成立し、特定のモード群のみを励起させることが可能であることを実証した。さらに中央1点支持されたはりを加振した際の振動特性を実験により計測し、クラスタアクチュエーションによるはりの振動特性と比較したところ、後者の方が1次モードが高くなることを明らかにした。本研究は、振動試験機の加振台を対象に、クラスタ制御を応用することで、高周波数の試験を実現可能とすることを目的としている。今年度は、加振器を新たに2台購入し、昨年度に購入した加振器2台と合わせて、矩形平板をクラスタアクチュエーションにより加振できる環境を整えた。平板を4点で加振することによるクラスタアクチュエーションは、在来の研究でも行っていた手法であるが、在来の研究は平板の周辺が単純支持されていたのに対し、本研究では4台の加振器が平板を支持しているのみで、周辺は自由支持となっている点が大きく異なる点である。このことから、まずは4点支持された平板の周波数特性を計測することから始め、次に実験モード解析により、平板のモード形状を確認した。この結果から、4点支持された平板のモード形状は、平板の中心を基準として見ると、対称形となっていることが確認できた。このことから、4点支持された平板においても、在来の研究と同様に、平板の4点の振動を計測し、この信号を加減算処理することによって、振動モードを4つのクラスタに弁別できることを明らかにした。次に、4台の加振器を駆動させて、クラスタアクチュエーションによる平板の振動特性を計測した。本実験では、特別なコントローラは用いずに、同一のホワイトノイズを4台の加振器に与えて平板を加振した。すなわち、奇数/奇数クラスタアクチュエーションにより、平板を加振する実験である。この結果から、平板の奇数/奇数モードのみが励起され、それ以外のモードについては励起されないことを確認した。最後に比較のため、平板中心を1台の加振器で支持し、ホワイトノイズによって加振した際の周波数特性を計測した。この結果をクラスタアクチュエーションの結果と比較することにより、本研究で提案している手法の優位性を示すことができた。今年度は、4台の加振器によって4点支持された矩形平板を対象に、クラスタアクチュエーションが実現できることを示すことを最大の目標としていた。この目標に対して、研究業績の欄で述べた通り、概ね良好な結果を得ることができたので、順調に進展しているものと判断する。本研究は振動試験機の加振台を対象とし、クラスタ制御を応用することで、高周波数の試験を実現可能とすることを目的としている。昨年度までの研究で、在来の一般的な手法と比較して、本研究で提案するクラスタアクチュエーションによる手法は、加振台の1次モード周波数を上昇させることに加え、加振台に発現するモードの数を減少させることが可能であることを明らかにした。今年度は実際の振動試験を想定し、加振台に試験品が搭載された状況下での加振性能の検証を行った。まず加振台中央に試験品を模擬した錘を固定し、クラスタアクチュエーションによる加振台の振動特性を実験により計測した。

その結果、無負荷の際の周波数特性と比べて、1次モードの周波数が変化するといった若干の違いはみられたが、クラスタアクチュエーションの特徴である特定のモード群のみしか励起しないという特性は保たれており、試験品を搭載した加振台においても、本研究で提案する手法の有効性を示すことができた。次に、試験品が加振台中央に対して偏積された場合を想定し、錘を加振台中心からずらして固定した際の特性について検証した。この偏積の条件を考慮した理由は、実際の試験の際に、試験品の重心が常に加振器の中心と一致するケースが少ないことから、本手法の適用範囲を見極める必要があると考えたからである。錘を偏積させると、クラスタアクチュエーションの特徴である特定のモード群のみを励起する特性が保たれなくなることが明らかとなり、制御器側に何らかの工夫が必要であることが分かった。なお、各加振器が受ける負荷をロードセルによって計測したところ、錘のずれと比例するような結果が得られている。本課題の研究期間は28年度で終了しているが、今回整備することができた加振器群とロードセルのシステムを用いて、今後も研究を継続する予定である。はじめに加振台を模擬した4台の加振器によって支持される矩形平板に対し,クラスタ制御系の適用可能性について検討する.具体的には3D CADとCAEを用いて,試験機の加振台を想定した矩形平板の固有値解析と,本研究で提案するクラスタアクチュエーションによる平板の振動特性について,動解析を行ったのでその結果について報告する.次に,鉄製の矩形平板を4台の加振器によって支持し,通常の1点加振とクラスタアクチュエーションによって加振した際の周波数特性を比較し,優位性を検討する.最後に試験品の搭載を想定し,ダミーウェイトによる加振性能への影響について報告する.年度当初の計画では、2点支持されたはりの数値解析を行い、振動特性を解明することと、クラスタ制御を適用することで、高い周波数領域まで、ピークを回避しながら加振できることを目標としていた。これらの目標については、研究実績の概要で述べたとおり、ほぼ計画通り達成できたことから、順調に進展しているものと判断する。28年度は本研究の最終年度に当たることから、現実のシステムに応用できるような成果が得られることを目指す。具体的には、実際の振動試験の運用を想定し、平板上に荷重が負荷された際の加振性能を追求する。特に、クラスタ制御は構造物のモード形状が対称性であることを利用しているが、荷重が偏積された場合、モード形状の対称性が失われることが予想されるので、これに対応できるクラスタ制御手法の提案を目指す予定である。振動制御初年度については、ほぼ計画通りに目標を達成できたので、27年度も計画を着実に遂行することを目指す。具体的には、加振器を新たに2台購入して、初年度に購入した加振器と合わせて4台の加振器を用い、4点支持された平板の具現化と、クラスタアクチュエーションによる周波数特性の解明を主な目標とする。特に、従来の振動試験機では、中央を1点支持された加振台が用いられているが、本研究で提案する4点支持された加振台にクラスタアクチュエーションを適用することで、高周波数の加振が実現出来ることを明らかにする予定である。27年度にロードセルを購入して、28年度の研究準備をする予定であったが、28年8月に予定している口頭発表の準備や、分担者として実施している研究(科研費課題番号:25249022)の推進を優先したので、物品の購入手続きが遅れた為である。
心房細動の分子機構－カテプシンＫの役割及び遺伝子治療への応用

近年、不全期心筋にけるカテプシンKの高発現やその抑制による心室リモデリングの改善が報告されている。しかし、心房筋レベルでの検討はない。我々は、心房細動(AF)心房筋におけるカテプシンKの発現ならびに活性の増加を明らかにした。アンギオテンシン受容体拮抗薬は、心房細動持続時間、NADPHオキシダーゼの活性化による酸化ストレス産生やカテプシンKの発現/活性化を抑制し、心房筋リモデリングやその線維化を改善することが明らかになった。さらに、カテプシンKは有意に群より非AF群で高値だった。以上より、カテプシンKが新たなAF心房リモデリングのバイオマーカーや治療ターゲットになりうることが示唆された。[背景]カテプシンK (cathepsin K)は強力な哺乳類のコラーゲナーゼである。近年、心房細動(atrial fibrillation, AF)における心房のリモデリングには細胞外マトリックスのコラーゲナーゼによる分解の関与が指摘されている。今回、我々はカテプシンKがAF心房筋リモデリングに対するカテプシンKの役割及びアンジオテンシン受容体拮抗剤のAF抑制機序に関して検討した。[方法、結果]ウサギ高頻度ペーシング誘発心不全-AFモデルを作成し、心房筋におけるカテプシンファミリーの発現変化のスクーリングを行った。その結果、他のカテプシン比較し、カテプシンK蛋白発現がAF群で有意な増加を認められ、この高発現は心房筋におけるコラーゲン活性の上昇と密接に関連することが明らかにされた。アンジオテンシン受容体拮抗剤olmesartan投与は、AF持続時間、nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH)オキシダーゼの活性化による酸化ストレス産生、gp91phox発現、p38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(p38 mitogenactivated protein kinase, p38MAPK)リン酸化やカテプシンKの発現/活性化を抑制し、心房筋リモデリングやその線維化を改善することが明らかになった。[結語]以上のことから、アンギオテンシンIIが心房筋においてNADPHオキシダーゼの活性化による酸化ストレス産生やカテプシンの活性化を介し、心房細動及び心房のリモデリングを引き起こすことが示された。[背景]Cysteinnyl cathepsin K(カテプシンK)は強力な哺乳類のコラーゲナーゼである。近年、atrial fibrillation (AF)における心房のリモデリングには細胞外マトリックスのコラーゲナーゼによる分解の関与が指摘されている。今回、我々はカテプシンKがAFにおける心房リモデリングに対するバイオマーカーになりうるかを検討した。[結論]以上より、カテプシンKが心房リモデリングや治療の指標のバイオマーカーになりうることが示唆された。計画以上に進んでいる理由1)研究代表者は、『カテプシンと心血管病疾患』に関して絞って研究を行っており、本研究申請にあたって、既に予備実験も行い、一定の成果が得られていた。2)臨床研究に関しては、研究協力者である循環器内科の不整脈クループの因田・藤田先生のサンプル提供と解析の協力で、完成した。3)部分的基礎実験は、研究協力者である嶋野先生の実験実施とともに解析を行った。以上より、学会発表(平成24年度心臓病学会で若手研究優秀賞獲得:藤田)と論文投稿中(International Journal of Cardiology2013年2月28日)である。本研究におけるウサギ高頻度ペーシング誘発心不全モデルは、連携研究者である嶋野が報告した(Shimano M, et al. Heart Rhythm. 2008;5:451-9)モデルと同じモデルを使用する。方法:麻酔開胸下、心外膜リードを右室のfreewallに留置し、ペースメーカーを背部皮下に植え込む。同時にテレメトリー発信機を植え込む。毎分400回の高頻度ペーシングを4週間行い、心不全を作成し、次の検討を行う:2.組織学的検討:Masson trichrome染色による心房筋繊維化、TUNEL蛍光法による心房筋アポトーシス、CD68やCD4/8抗体などの染色による炎症性細胞浸潤やリンパ細胞の浸潤などの検討を行う。3.ラット胎児心房細胞を用い、細胞レベルでのカテプシンK発現調節機序、その酵素依存性コラーゲンとエラスチン分解能や心房筋細胞の低酸素誘導下でのアポトーシスへの関与の有無を検討する。4.カテプシン阻害剤を投与し、上記の検討と心機能の解析を行う。該当なし
波長多重通信用チタニアージルコニア系多層膜光分波フィルタの開発

波長分割多重通信は、高速かつ大容量の光通信における容量の飛躍的な増大に対応する新たな技術である。高性能光分波フィルタの開発は波長多重数の増加に極めて重要である。本研究は傾斜機能材料の概念を光学多層膜の設計に導入することにより、先進型広帯域反射型と狭帯域透過型光学フィルタの設計および作製を行った。本年度は、研究実績は以下の通りに示す。1.対称構造と傾斜屈折率積層を有するSiO_2/TiO_2およびSiO_2/ZrO_2多層膜の最適化設計を行い、光学フィルタの光学特性に対する傾斜屈折率積層および対称構造の影響について理論的に検討した。2.ヘリコンスパッタ装置を用いて、屈折率傾斜の33層広帯域反射型SiO_2/TiO_2光学フィルタを作製した。フィルタは1340nmの中心波長があり、設計値とほぼ一致した優れた光学特性を持つ。また、作製した屈折率傾斜の33層狭帯透過射型SiO_2/TiO_2光学フィルタ中心波長は1550nmがあり、設計値とほぼ一致した優れた光学特性を持つ。3.ヘリコンスパッタ装置を用いて、屈折率傾斜の42層広帯域反射型SiO_2/ZrO_2多層膜光学フィルタを作製した。フィルタは770nmの中心波長があり、設計値とほぼ一致した優れた光学特性を持つ。4.作製したZrO_2単相およびSiO_2-ZrO_2混合相の多層膜試料について、SEMおよびTEMなどを用いて、構造を観察し、構造と光学特性との関係を明らかにした。
レトロウイルスベクター系を用いた造血幹細胞ターゲッティング法の開発:血液疾患における遺伝子治療にむけたレトロウイルスへの特定細胞親和性の賦与

現在の遺伝子治療法開発における重要課題の1つは、標的細胞にいかにして選択的に目的遺伝子を導入するかである。いくつかの方法が考えられるが、われわれは単クローン抗体を用いて、標的細胞ヘレトロウイルスベクターを介して目的遺伝子を導入する方法を開発する方向性をとっている。すなわち先ず、レトロウイルスエンベロプタンパク質gp70に対する単クローン抗体H715よりH715F(ab')^2断片を作製した。次に骨髄幹細胞表面マーカーであるc-Kitに対する単クローン抗体であるACK-2(熊本大,西川伸一教授より供与)よりF(ab')^2断片を作製することを試みたが、本抗体はラットを用いて作製されたものである為か、ペプシン処理により過分解をうけF(ab')^2断片を作製することができなかった。従って骨髄幹細胞への選択的遺伝子導入法開発にむけてKCR-2と同様の働きをすると考えられるマウスならびにヒトCD34単クローン抗体を入手し、同様な実験を再開している。ところで本法の応用範囲は、骨髄幹細胞に限られることなく、癌細胞に対する遺伝子ターゲッティング法として用いることも可能である。従って一方でわれわれはウシリンパ腫に対する単クローン抗体(C-143)を用いて上述と同様の方法で双特異性抗体を作製することにした。このウシリンパ腫に対する単クローン抗体は理研・間博士より供与されたものである。本抗体はウシリンパ腫のみならず、ヒトB細胞リンパ腫に対しても特異的結合力をもつことが既に明らかとなっている。そこでわれわれはヒトリンパ腫に対する新しい治療法の開発を目的にC143抗体のF(ab')^2断片を先ず作製した。次に上記のH715Fab'断片とC143Fab'断片とを結合させることで双特異性抗体を作製することができた。現在この双特異性抗体の結合能力をin vitroで検討中であり、もし結合性が腫瘍特異的であれば、in vivo系での腫瘍特異的遺伝子導入を検討していく予定である。
核酸などの生体関連物質の関与する化学反応の速度論的研究

1.1,8-ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン(別名プロトン・スポンジ、PSと略称)、およびクリプトピロ-ル(KP)の関与するプロトン移動反応を、種々の界面活性剤水溶液中で速度論的に研究した。アニオン性ミセル溶液中ではPSの共役酸であるPSH^+が水相とミセル相とに分配され、反応は水相および両相の界面とで起こっているとすると定量的に解釈できた。またミセル-水界面での反応の活性化諸量がミセルの表面電位に敏感であった。これらの結果は例えば生体系でのプロトン移動反応の制御など、ミクロ環境効果を考慮するうえで有効な知見を与えるものである。2.DNAとテトラキス(4-N-メチルピリヂル)ポルフィンとの結合反応の平衡と反応速度を調べた。錯体生成の平衡定数(K)はエタノ-ルを添加するにつれてやや増加した。塩濃度を増やすと、Kは低下したが、高濃度ほど低下の割合が著しい。これに対応して反応速度も、低塩濃度では単一指数関数的であるが、高塩濃度になるにしたがってダブル指数関数にフィットするようになった。これらの結果から、この結合反応はインタ-カレ-ションではなく、静電的なアウトサイド、バインデイングで、かつ多段的であることが明らかとなった。3.相補的なオリゴヌクレオチドの二重ラセン形成について、エネルギ-的に検討した。デオキシリボヌクレオチドであるdA_<10>・dT_<10>系ではT_m(融解温度:二重らせんが半量解ける温度)が0.032MNa^+バッファ中では17.8°Cであり、Na^+濃度を1.02Mにすると43.7°Cまで上昇した。この挙動から、このオリゴマ-はB型DNAのような二次構造であることがわかった。自己相補的なリボヌクレオチドAUGCAUでも、Na^+濃度の増加とともにT_mは増大したが、変化の割合はdA_<10>・dT_<10>ほどではなかった。
関節症性乾癬における新しいバイオマーカーの探索

本研究では、乾癬性関節炎(PsA)のバイオマーカーの探索を目的とする。久留米大学皮膚科では乾癬患者レジストリの構築し、当科でのPsA患者について報告(2017年、於:東京)した。乾癬患者血清より抽出したエキソソームよりmicroRNAを抽出し、マイクロアレイによる解析を行った。また、乾癬患者血清から抽出したエキソソームからQC PCR panelによる解析を行った。乾癬は全身性炎症性皮膚疾患で、500-1000人の割合で発症し、日本には約10万-20万人の患者がおり、今後も患者は増えていくものと推定される。そのうち関節症性乾癬は皮疹に関節炎、脊椎炎、腱付着部炎などの関節症状を併発し、進行すると手指関節破壊などを生じ、患者のQOLは著しく低下する。関節症性乾癬患者のQOL向上のためには、早期診断ならびに治療効果判定のためのバイオマーカーの開発が望まれており、本研究では、関節症性乾癬におけるバイオマーカーの探索を目的とする。久留米大学皮膚科では昨年から乾癬患者レジストリの構築を開始した。2017年3月末現在、323名が登録されており、病型は尋常性乾癬289名、関節症性乾癬23名、膿疱性乾癬13名、滴状乾癬5名、乾癬性紅皮症3名であった。関節症性乾癬は23名のうち、内訳は男性17名、女性6名で、平均年齢は52.6歳(38-72歳)、皮膚症状から関節症状出現までの期間は平均9年(0-28年)で、4例(17%)は皮疹と関節症状が同時期に出現している。これまでの報告では、日本では乾癬患者の約5%(文献によっては約40%)に関節症性乾癬を合併すると考えられているが、本研究施設における関節症性乾癬は、当科で登録された全乾癬患者の7%であった。多くは皮膚症状が先行し、関節症状が出現するが、約15%は皮膚症状と関節症状が同時に出現する。残りの約15%で関節症状が先行するといわれているが、本研究では、関節症性乾癬患者23名のうち、17%が関節症状と皮疹が同時期に出現しており、これまでの報告と同様の結果となった。関節症状が先行した症例は本施設ではなかった。患者検体の渉猟のために、本年度はまず当科を受診するすべての乾癬患者について、患者ID、生年月日、乾癬病型、治療内容をカルテにて確認した。その結果、今後の患者検体の渉猟には乾癬患者レジストリ構築が必要と判断し、その構築に時間を要したため。乾癬は全身性炎症性皮膚疾患で、500-100人の割合で発症し、日本には約10万-20万人の患者がおり、今後も患者は増えていくものと推定される。本研究では、関節症性乾癬におけるバイオマーカーの探索を目的とする。久留米大学皮膚科では昨年から乾癬患者レジストリの構築し、2018年3月末現在、414名が登録されており、うち関節症性乾癬23名であった。1.関節症性乾癬は23名のうち、内訳は男性17名、女性6名で、平均年齢は52.6歳(38-72歳)、皮膚症状から関節症状出現までの期間は平均9年(0-28年)で、4例(17%)は皮疹と関節症状が同時期に出現している。以上の内容を乾癬学会で報告した。2.関節症性乾癬患者、尋常性乾癬より得られた血清からエキソソームを抽出した。さらに得られたエキソソームよりmicroRNAを抽出し、マイクロアレイによる解析を行った。関節症性乾癬患者vs.尋常性乾癬、関節症性乾癬治療前後、尋常性乾癬治療前後で比較解析した。いくつかのmircoRNAについて有意差を認めており、現在解析中である。3.関節症性乾癬患者、尋常性乾癬より得られた血清よりエキソソームを抽出。エキソソームよりcDNA合成を行い、QC PCR panelによる解析を行った。現在、解析結果を検討中である。本年度、乾癬患者レジストリ構築を行ったことで、今後の乾癬患者検体の渉猟を容易にすることが可能となった。今後は、患者検体を採取し、の血清、病変皮膚からエキソソームを抽出し、miRNA発現を、患者間、健常者と比較し最適条件について検討する。

皮膚科学,皮膚細胞生物学患者検体の渉猟のための乾癬患者レジストリ構築に時間を要したため。渉猟した乾癬患者の血清、病変皮膚からエキソソームを抽出し、miRNA発現を、患者間、健常者と比較し最適条件について検討する。更に、上記の最適化後にmiRNAのマイクロアレイ分析を行い、クラスター解析にてターゲット遺伝子などの特定と機能解析を行う予定である。
環境性肺疾患におけるスカベンジャー受容体ファミリーの協調的役割

環境性肺疾患は、粒子状化学物質や病原性微生物等を含む環境汚染物質の吸入曝露によって引き起こされる予後不良の慢性肺疾患である。その病態には肺胞マクロファージの初期炎症反応に続いて多様な免疫細胞および分子が入れ替わり関与すると考えられ、その複雑な生体応答反応は十分理解されていない。本研究ではマウスをモデル動物として用い、環境性肺疾患の病態をスカベンジャー受容体ファミリー分子に焦点を当てて時空間的に解析する。
客観的指標を用いた中学生に対する食育介入評価と食育ツールの有用性の検証

中学生とその親が共に関係している食育モデルを新規に開発すること、および客観的指標によりその効果を評価することを目的とした。親子が関与する弁当をテーマにした食育介入は、給食の副菜(野菜)の摂取量増加、弁当のバランス改善に有効であった。また、介入終了7か月後の追跡調査では、給食の喫食状況は効果が持続していたが、弁当のバランスは元に戻っていた。食育は効果を確認しながら継続的に実施する必要があること、および効果が持続する食育プログラムの開発が必要であると考えられた。本研究は、中学1年生に対する食育介入であり、中学生とその親で共有できる食育モデルを新規に開発すること、および客観的指標に基づいてその効果を評価することを目的としている。今年度は、食育非介入群(平成21年度A中学1年生)として同意が得られた99名を対象に、実態調査I(6月)および実態調査II(10月)を下記に示す同一項目で実施し、非介入群における食習慣などの変化を把握した。【実態調査IおよびIIの実施内容と結果】1.自記式食事歴法質問票を用いて、自己申告による習慣的な栄養素等摂取量を推定した結果、実態調査IとIIで有意な差は見られなかった。2.給食残食調査:喫食前後に食缶の重量を計測し、喫食率を料理ごとに2日間測定した。また、学級担任の観察による残食量評価も実施した。これらの結果、残食量計測で、副菜の喫食率が、実態調査I(81.6%)よりII(71.2%)で減少した。学級担任の観察による残食量評価でも同様に副菜の喫食率が実態調査IIで低下した。3.デジカメを用いた親の手作り弁当の評価:A中学校で月に1度のお弁当持参の日を利用して弁当の写真を撮り、弁当の画像から主食:主菜:副菜の表面積比を算出した。理想とする主食:主菜:副菜=3:1:2からの誤差が±30%以内の者の割合は、実態調査I(12%)よりII(3%)で有意に減少した。さらに弁当の栄養素解析では、鉄、ビタミンA、ビタミンC、食物繊維量が実態調査IIで有意に減少した。4.唾液中S-IgA濃度測定:唾液採取は唾液採取キットで実施し、現在唾液中S-IgA濃度を計測中である。以上、中学1年生の食育非介入群において、副菜(野菜)の摂取量が6月に比較して10月には低下することが客観的指標で確認され、食教育の必要性が示唆された。今後、来年度に実施する中学1年生の食育介入群の調査結果と比較することで、食育介入効果を客観的に検証する。本研究は、中学1年生に対する食育介入であり、中学生とその親で共有できる食育モデルを新規に開発すること、および客観的指標によりその効果を評価することが目的である。昨年度は、食育非介入群における実態調査I(6月)および同一項目の調査II(10月末)を実施した。本年度は、食育介入群(平成22年度A中学1年生、117名)を対象に、昨年度と同一項員の介入前調査(6月)を実施し、その後、10月までに弁当などをテーマにした食育授業(45分)を5回行った。そして介入直後調査(11月)を実施して介入前後での変化を検証した。【これまでの結果】1.給食喫食調査:非介入群と同一献立の給食について、喫食前後に食缶の重量を計測し、喫食率を料理ごとに2日間測定した。また、学級担任の観察による喫食率評価も実施した。非介入群では、副菜の喫食率が、実態調査I(81.6%)よりII(71.2%)で低下していたが、介入群では、介入前(81.3%)より介入直後(88.7%)で喫食率の改善が見られた。学級担任の観察による給食の個人別評価でも非介入群では副菜の喫食率が実態調査IIで有意に低下したが、介入群では介入直後調査において副菜の喫食率が有意に改善した。2.デジカメを用いた親の手作り弁当の評価:A中学校で月に1度のお弁当持参の日を利用して生徒が持参した弁当の写真を撮り、弁当の画像から主食:主菜:副菜の表面積比を算出した。理想とする主食:主菜:副菜=3:1:2からの誤差が±30%以内の者の割合は、非介入群では実態調査I(12%)よりII(3%)で減少していたが、介入群では介入直後(16%)で改善が見られた。さらに非介入群の弁当の栄養素解析では、ビタミン類、食物繊維などが実態調査IIで有意に減少したが、介入群では介入直後でそれら栄養素の改善が見られた。3.唾液中S-IgA濃度測定:非介入群の唾液中S-IgA濃度は実態調査IとIIで有意な差はないが減少傾向であった。

現在介入群の唾液中S-IgA濃度を計測中である。以上より、親子が関与する弁当をテーマにした食育介入が給食の副菜(野菜)の摂取量増加、弁当の栄養バランスの改善に有効であることが客観的指標により示唆された。今後、この食育効果の継続性について客観的に検証する。本研究は、中学1年生に対する食育介入であり、中学生とその親で共有できる食育モデルを新規に開発すること、求よび客観的指標によりその効果を評価することが目的である。平成21年度は、食育非介入群における実態調査I(6月)および同一項目の調査II(10月末)を実施した。平成22年度は、食育介入群(平成22年度A中学1年生、117名)を対象に、非介入群と同じ調査を介入前(6月)に実施し、その後、10月までに弁当などをテーマにした食育授業(45分)を5回行った。そして介入直後調査(11月)を実施して介入前後での変化を検証した結果、給食喫食調査における副菜の喫食率の向上が確認された。また月に1度のお弁当持参の日を利用して生徒が持参した弁当の画像から主食:主菜:副菜の表面積比を算出した結果:、弁当で理想とする主食:主菜:副菜=3:1:2からの誤差が±30%以内の者の割合は、非介入群では実態調査1(12%)よりH(3%)で減少していたが、介入群で介入直後(16%)で改善が見られた。さらに非介入群の弁当の栄養素解析では、ビタミン類、食物繊維などが実態調査IIで有意に減少したが、介入群では介入直後でそれら栄養素の改善が見られた。しかしNicklasら(J School Health 1998;68:248-253)は、短期関の介入では効果があるがその効果は長続きしにくいことを示しており、日本における介入効果の持続性に関する研究はほとんどない。そこで平成23年度は、食育介入終了7か月後に、再度、追跡調査(平成23年度A中学2年生、116名)を実施し、食育介入効果の持続について検討した。その結果、給食喫食調査で、喫食前後に食缶の重量を計測して喫食率を算出すると介入群の追跡調査でも、副菜の喫食率が、介入直後(88.7%)と変化なく(89.5%)、効果の持続が示唆された。また学級担任の観察による給食の個人別評価でも追跡調査で介入直後調査における副菜喫食率が維持されていた。一方、生徒が持参した弁当の画像を用いた調査では、理想比(主食:主菜:副菜=3:1:2)からの誤差が±30%以内の者の割合は、介入直後(16%)と比較して追跡調査では6.5%に低下し、食育介入効果が維持されていないことが示唆された。以上より、親子が関与する弁当をテーマにした食育介入モデルは、給食の副菜(野菜)の摂取量増加、弁当の栄養バランス改善に有効であったが、介入終了後は学校給食の喫食状況に対して効果が継続したものの、弁当の栄養バランスは継続しない可能性が客観的指標により示唆された。本研究結果から食育は効果を確認しながら継続的に実施する必要があること、および効果が持続する食育プログラムの開発が必要であると考えられた。
アルツハイマー病の分子病態とミトコンドリア障害

精製ミトコンドリア画分内にはBACE1およびγ-secretase複合体が少ないことより、ミトコンドリア内でAPPからAβが産生されている可能性は低いと考えられた。アルツハイマー病(AD)の病態にミトコンドリアの機能異常が関与していることが示唆されており、その機序として、アミロイドβ蛋白(Aβ)がミトコンドリア内に蓄積し、ミトコンドリアの機能不全を引き起こす可能性が考えられている。しかし、ミトコンドリアへのAβ蓄積のメカニズムについては不明な点が多く、ミトコンドリア内でのAβ産生の関与についても明らかではない。本年度、我々はミトコンドリア内におけるAPP代謝,Aβ産生について検討するため、培養細胞を用いて検討した。Swedish変異型のAPPを過剰発現するヒト神経芽細胞腫(SH-SY5Y)細胞を、遠心分離を用いた細胞下分画法によりミトコンドリア画分・マイクロゾーム画分に分離した。ウェスタンブロッティングでの解析では、APPはミトコンドリア・マイクロゾーム画分に同程度分布しており、BACE1はマイクロゾーム画分優位、Presenilin1、Nicastrin、APH-1aL、PEN-2はミトコンドリア画分優位に分布していた。α-CTF、β-CTFは両画分に存在していたが、β-CTF/α-CTF比はマイクロゾーム画分で有意に高かった。以上の結果から、ミトコンドリア画分内にはAPP,BACE1,γ-secretase複合体因子が豊富に存在しており、ミトコンドリア内においてもAPPの代謝、Aβ産生が行われている可能性が示唆された。一方、Aβ分子の中でも、第22位と第23位のアミノ酸残基においてターン構造を有するAβコンフォマーは毒性と活性酸素誘導能がより高いとされ、毒性Aβコンフォマーと呼ばれている。ヒト脳や脳脊髄液における毒性Aβコンフォマーの存在様態は不明であるため、その生化学的同定を試みたが、免疫沈降とWestern blot法の組み合わせにより、可溶性の毒性コンフォマーの同定が可能となった。AD脳ならびに、ヒト脳脊髄液では可溶性Aβの少なからぬ部分が毒性コンフォマーで占められており、総Aβと同様にN-/C-末端が不均一であることが示唆された。アルツハイマー病(Alzheimer's disease; AD)の病因関連分子は脳血管や老人斑に沈着するアミロイドβ蛋白(amyloid βprotein; Aβ)であるが、Aβがシナプス障害や神経細胞死をきたす機序に関しては未だ解明されていない。一方、ADではAβのフリーラジカル化した毒性構造物が増加している事やAβオリゴマーがミトコンドリア障害性に作用する事が示されて来た。本研究では、酸化ストレスがADの病態に関与していることを示す上記の知見に基づいて、ADにおけるミトコンドリア障害について、ヒト脳や血小板、また培養細胞を用いて、特にAβやAPOEとの関連を中心に生化学的に解析することを目的とする。本年度は、ADにおいてAβの細胞内沈着によりミトコンドリア機能障害が生じる機序を解明するために、ヒト神経芽細胞腫(SH-SY5Y)細胞にアミロイド前駆体蛋白質(APP)のSwedish型変異(APPsw)を過剰発現するSH-SY5Y細胞(SH-SY5Y APPsw)を用いて遠心分離法(ショ糖密度勾配法またはパーコール密度勾配法)を行い、得られたミトコンドリア画分に多量のAPP及びAβ切断酵素(BACE-1)が存在することを明らかにした。また、第22位と第23位のアミノ酸残基においてターン構造を有するAβコンフォマーの毒性と活性酸素誘導能が高いことが明らかにされて来たため、AD脳における、その生化学的同定を試みた。毒性AβコンフォマーはSDSの存在下でその特異的構造が失われやすいが、免疫沈降とWestern blot法の組み合わせにより、その同定が可能となり、AD脳では可溶性Aβの少なからぬ部分が毒性コンフォマーで占められている可能性が示唆された。【目的】アルツハイマー病(AD)の病態において、アミロイドβ蛋白(Aβ)がミトコンドリア内に蓄積し、ミトコンドリアの機能不全を引き起こす可能性が示唆されている。今回我々は、アミロイド前駆体蛋白(APP)を過剰発現する細胞を用いて、ミトコンドリアおよびマイクロゾームにおけるAPP、BACE1、γ-secretase複合体の発現量を評価し、ミトコンドリア内におけるAPP代謝について検討した。【結果】粗ミトコンドリア画分には、microsomeと同程度にγ-secretase複合体の構成蛋白であるPS1, NCT, Aph-1, Pen-2が含まれていた。BACE1はミトコンドリアよりもミクロソーム画分に優位であった。APP, ADAM10は両画分に同程度含まれていた。また、γ-secretase複合体構成蛋白は精製ミトコンドリアよりもライソソームを多く含む画分に多く回収された。精製ミトコンドリアにはADAM10と未熟型APPはあるが、BACE1およびγ-secretase複合体は少なかった。【結論】精製ミトコンドリア画分内にはBACE1およびγ-secretase複合体は少ない。したがって、ミトコンドリア内でAPPからAβが産生されている可能性は低いと考えられた。

神経内科学ADの病因関連分子は脳血管や老人斑に沈着するAβであるが、Aβがシナプス障害や神経細胞死をきたす機序に関しては未だ解明されていない。一方、ADではAβのフリーラジカル化して毒性構造物が増加していることが示されてきた。本研究では、酸化ストレスがADの病態に関与していることを示す上記の所見に基づいて、ADにおけるミトコンドリア障害について生化学的に解析する事を目的とする。本年度は、ミトコンドリア画分内にはAPP,γ-secretase複合体因子が豊富に存在しており、ミトコンドリア内においてもAβ前駆体蛋白(APP)の代謝、Aβ産生が行われている可能性が示唆された。また、毒性AβコンフォマーはAlzheimer病(AD)の新たな治療標的やよりよい診断マーカーとして期待されるが、ヒト脳や脳脊髄液における毒性Aβコンフォマーの存在様態は不明であるため、その生化学的同定を試みたところ、免疫沈降とWestern blot法の組み合わせにより、可溶性の毒性コンフォマーの同定が可能となった。本研究では、酸化ストレスがADの病態に関与していることを示す上記の知見に基づいて、ADにおけるミトコンドリア障害について、ヒト脳や血小板、また培養細胞を用いて、特にAβやAPOEとの関連を中心に生化学的に解析することを目的とするが、本年度は、培養細胞におけるミトコンドリア内に大量のAPPやBACE1が存在することを同定できた。またAD脳における毒性Aβコンフォマーの存在を明らかにすることが出来た。今後は、本年度の研究で明らかになった、ミトコンドリアで産生されるAβが如何にして毒性作用を発揮するかに関して、実験を推進したい。また、第22位と第23位のアミノ酸残基においてターン構造を有する毒性Aβコンフォマーについては、今後、ヒト脳におけるAD病変の進展に際していつから毒性Aβコンフォマーが脳脊髄液中に出現してくるか検討が必要である。今後は、本年度の実験で得られたミトコンドリア画分でのAβ40, Aβ42を検出・定量し、特に神経細胞毒性の強い毒性Aβコンホマーの産生がミトコンドリア、もしくはミトコンドリア周辺でも行われている事を証明し、さらにAβに関連したミトコンドリア機能障害がどの様に神経細胞死を誘導するのかを解明する予定である。また、毒性AβコンフォマーのAD脳や、認知症を呈さない高齢者を含めた非AD脳での存在様態を、症例数を増やし様々な疾患において生化学的に検討する。さらに脳脊髄液において毒性Aβコンフォマーが存在するか否か、ADのバイオマーカーとして用いることが可能か否かを検討する。該当なし。
ヒトパレコウイルス3型の受容体同定と感染重症化機序の解明

ヒトパレコウイルス3型(HPeV3)は、軽微な胃腸炎や上・下気道炎などの乳幼児感染症の原因ウイルスであるとともに、新生児あるいは早期乳児の敗血症様症候群や脳脊髄膜炎などの重症感染症に関与する。HPeV3が重症感染症を引き起こす分子機構は不明であり、これらを解明するためには、ウイルス受容体の同定が極めて重要な課題である。本研究では、HPeV3の受容体遺伝子をレトロウイルス発現クローニング法により同定する。更に、同定した受容体を発現する動物モデルを樹立し、個体レベルでのHPeV3感染症の分子機構を解析することにより、新生児において重症化する病態の全容解明を目指す。
情報抽出に基づくユーザやドメインに適応的なマルチモーダル対話システム

収集した対話データを利用して、音声により情報案内を行う対話システムを部分観測マルコフ決定過程(POMDP)によって統計的に制御する枠組みの構築と評価を行った。具体的には、収録された対話データから統計的にユーザの意図、焦点、それに対応するシステムの行動を推定するモデルを構築し、対話の各ターンにおいて適切な振る舞いをモデル化した。このモデルを評価するため、構築された対話システムを実際のユーザを相手に運用した結果、ユーザの焦点(興味の対象)に応じて適応的にシステムを制御することの有効性が、ユーザの意図の追従・システムの行動決定の両面から示された。また、前年に対話の盛り上がり(継続ターン数)やユーザからの積極的な対話への参与(具体的な焦点を含む質問)が強化学習における有効な報酬であることが示されていたが、これに加えてシステムが行った情報案内の結果(ユーザが求める情報が得られたかどうか)を新たな報酬として導入し、その効果が確認された。ユーザの興味に応じて対話システムの行動決定を行うのが良いということは先行研究においても示唆されていたが、実ユーザに対するシステムの行動決定を定量的に計測することによりその知見が明確に示された。特に情報案内においては、ユーザの興味が現在の話題に対して継続している場合はその話題を継続し、興味が失われた場合は話題を変更するという人間同士の対話においては当たり前に行われていることが、焦点の導入によって対話システムにおいても実現されている。また、ユーザに適応的な対話システム構築のための検討として対話行為としての相槌に着目し、協調的な対話においては相槌の韻律や形態が先行する発話に同調することが確認された。ユーザの焦点とあわせて、言語・非言語双方の多様なモダリティを用いて対話システムの制御を行うことが、適応的・協調的な音声対話システムの構築に有効であることが示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。まず、システムを構成するモジュールの精度向上を、ドメインに応的に行う手法について研究した。具体的には音声対話における音声認識と、音声言語理解における述語項構造解析の精度向上の2種類を行った。音声認識の精度向上では、音声認識器の学習データに含まれる意味情報に着目し、Webに存在する大量のテキストから適切な学習データを選択する手法を提案した。対象ドメインの文書を種としてWebから関連した文章を収集し、意味的な類似性に着目して、ドメインに合致した文を選択する手法を提案した。意味情報を考慮することにより、音声認識の精度だけでなく音声言語理解の精度も向上することが確認された。述語項構造解析の向上では、点予測という考え方に注目し、部分的にアノテーションされたコーパスから学習可能な述語項構造解析器を構築する手法を提案した。この枠組みによってドメイン適応のために、ドメイン固有の現象が生じている部分に対してのみ部分的アノテーションを行い、それを利用することが可能となる。この結果、効率的なアノテーションが可能となり、解析器の迅速なドメイン適応が可能となった。次に、対話制御の獲得を行うため、これまでに構築した対話システムで対話データの収集・分析を行った。この結果、ユーザが何に興味を持っているかという焦点の情報が有用であることが考えられた。そこで、収集したデータを元に焦点の情報を活用する音声対話システムの構築を行った。この構築に際し、部分観測マルコフ決定過程(POMDP)を用いた統計べ一スの対話制御獲得を行った。このシステムを利用してデータの収集・分析を行った結果、ユーザの焦点を用いて、よりユーザに適応的な応答生成を行うことができることが示唆され、今後の研究に活用できると期待できる。

音声対話システムの言語モデルをドメインに適応する方法、及び述語項構造解析をドメインに適応する方法に関する研究を発展させ、前者については音声処理のトップカンファレンスであるIEEE-ICASSP及び人工知能学会論文誌において、論文が採択・掲載された。後者についても、自然言語処理の国際会議IJCNLPで発表した。さらに、ユーザの焦点に適応的に対話管理を行う方法を確率的な枠組みで設計し、ニュース記事に基づいて対話を行うシステムの実装を進めている。現在構築しているユーザの焦点に適応的な音声対話システムを用いて被験者による実験を行い、ユーザの焦点を用いながら対話を行うことの妥当性を検証する。また、研究計画にあるマルチモーダル情報を用いた拡張について検討を行い、その実装・検証を進める。
Th1反応優位性動脈硬化モデルマウスにおける変異型IL-4による治療法の開発

動脈硬化症の発症、進展における炎症性機序の関与とその治療的方策を検討した。培養血管平滑筋細胞において、酸化LDLに含まれる強力な脱分化促進物質LPAが増殖能亢進だけではなく、NADPH依存性の細胞内酸化ストレス亢進、低分子量G蛋白racの活性化を介してケモカインであるMCP-1産生をもたらし、炎症型形質の存在が示唆された。このような炎症性シグナリングは、抗酸化剤だけではなく、スタチン投与により抑制され、薬理学的な治療、病態改善の可能性が示唆された。ApoE欠損動脈硬化モデルマウスを用い、代表的Th1型サイトカインINF-γの可溶性受容体の過剰発現により動脈硬化性病変の抑制を認め、この事は動脈硬化性機転におけるTh1型獲得免疫反応の重要性と免疫調整療法の治療的意義を示唆するものである。また易動脈硬化性B6系マウスに、Th2反応の主要細胞内伝達経路であるSTAT6欠損を導入したところ、Th1反応優位型の免疫学的特性に加え、肥満や耐糖能異常など生活習慣病的形質を示し、Th1/Th2バランスの異常が血管病変形成に関与する可能性が示唆された。変異型IL-4を用いた細胞生物学的解析や治療法開発については、マウスのwild type IL-4及び細胞特異性Q116E IL-4 mutein遺伝子を、pAdvCMVLinkl (shuttle型発現vector)にsubcloningし、primary cultureで分離したマウスの血管壁細胞への遺伝子導入や炎症型形質発現への影響を検討、in vivoの実験にも有用なIL-4 muteinのadenovirus vectorの開発を行った。以上の研究結果は、動脈硬化の炎症性側面を一層強固し、炎症機転、免疫反応の修飾による治療的効果を期待させる知見と考えられる。研究助成に深謝し、引き続き心血管病の病理学的諸問題の解決のため精進したい。引き続き遺伝性動脈硬化モデルマウス(ApoE KO mice)を飼育し週齢に相当する動脈硬化性変化を検討した(久留米大学動物実験承認番号1408)。IL-4muteinのadenovirus vector作成に関してはwild type IL-4,Q116E IL-4 muteinについて再度direct sequenceし全長の塩基配列を確認し、5'末端の余分なspacer部分を削除して再度pAdvCMVLink1(shuttle vector)にsubcloning中である。平滑筋細胞を介した血管壁の炎症性機転について、酸化LDLの主要成分で平滑筋細胞の強力な脱分化促進物質LPAが、低分子量G蛋白Racの活性化を介しNADPH依存性の細胞内酸化ストレス増加を来す系に対し、HMG CoA reductase inhibitor、pitavastatinがRac-1活性化の抑制とNADPHoxidaseのmembrane-bound components (p22phox、gp91phox)の発現をmRNA levelで抑制する機序で制御する事を見出した(論文投稿中)。また各種増殖因子の下流でprotein kinase Cと同様にdiacylglycerolによって活性化されるbeta2-chimaerinによるRac-1活性制御を平滑筋細胞ではじめて報告した(in print)。従来の形質転換因子やそのシグナリングと炎症機転や酸化ストレス反応を仲介するシグナリングは密接に関連しており、炎症性形質の発現自体も動脈硬化形成に関与する平滑筋細胞の示す形質変化の重要な側面である可能性が示唆される。また血管新生抑制因子である色素上皮由来因子の役割に関するin vitro

ないし病理組織学的検討や動脈硬化病変形成への関与が示唆される幹細胞の分化、増殖に関する糖化後期生成物AGEの影響についても論文報告を行った。本年度は研究代表者(加藤)の久留米大学から琉球大学への転籍に伴い、琉球大学においても本研究に関する遺伝子組み換え実験(整理番号624)、動物実験(整理番号4461)の承認を得て、研究を継続した。in vitroの実験に関しては、易動脈硬化性とされるC57BL/6J系統のマウスより、Kobayashi等の方法(JAT,2005)により平滑筋細胞の単離培養を試み、wild type IL-4,Q116E IL-4 muteinのlipofectin法によるtransient transfectionを行い、細胞増殖、細胞分化(平滑筋actin、ミオシン重鎖)、炎症型形質発現(ICAM-1,MCP-1,IL-18)、血管壁リモデリングに関与する間質基質collagen, fibrotectin、それらの分解酵素MMP-1,MMP-2や分解阻害物質TIMP-1の発現、活性について検討中である。in vivoの実験に関しては、遺伝性動脈硬化モデルマウス(ApoE KO mice)の飼育と組織学的な動脈硬化病変の半定量法を構築し、継続して作製中のIL-4 muteinを発現するadenovirus vectorを用いて、全身的な炎症機転のスイッチ(Th1/TH2シフト)による硬化性病変の変化とその治療的意義を検討したい。公表した研究業績としては、炎症刺激に応答した細胞内酸化ストレス反応に重視されている低分子量G蛋白Rac-1の新規調整因子beta2-chimaerinについて、培養血管平滑筋で増殖因子下流のシグナルで活性化する事を証明した論文が掲載された。また、ラットの5/6腎摘出による高血圧性疾患モデルを用いて、全身性の炎症、酸化ストレス反応を仲介する一酸化窒素NO生成の調節機構について、内因性NO合成酵素阻害物質ADMAとその律速分解酵素DDAH系が関与する事を報告した。培養系を用いた実験では、C57BL/6Jマウス由来よりcollagenase法で単離した平滑筋様細胞をはじめ、他種の平滑筋細胞、間葉系幹細胞ST2を用いて、LPA等の動脈硬化性物質に対する増殖、分化形質発現、サイトカイン発現を検討し、形質転換刺激が、低分子量G蛋白racやNADPH依存性の細胞内酸化ストレス応答を介してMCP-1、IL-18等の炎症性蛋白発現を示す事を報告した。この経路はスタチンによって阻害される事から血管壁細胞の炎症性形質発現が、薬理学的な治療法探索上の標的となりうる事を示している。動物実験ではApoE knockout mouseにTh1サイトカインの代表であるINF-gammaの可溶性受容体の過剰発現を生じる抑制実験において、動脈硬化病変の程度や組織学的脆弱性の軽減を認め、Th1経路の動脈硬化誘発性を証明した。IL-4変異体によるTh2サイトカインの制御についても引き続き解析を進めている。またTh1/Th2双方のシグナリング制御に関与するIL-18について、SP-A