hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非ホジキンリンパ腫における新規予後因子nm23を用いた層別化治療方法の確立

我々は血清中にnm23-H1蛋白が検出されることを見出しELISAの系を作成した。それにより、非ホジキンリンパ腫で血清nm23-H1高値の症例で予後不良となることを報告し、新しい優れた予後不良因子となることを明らかにした。しかし、リンパ腫における血中nm23-H1蛋白の機能についてはいまだ不明な点が多いため、リンパ腫におけるnm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにし、リンパ腫におけるnm23-H1の機能解析を行なった。1.nm23-H1の機能解析のひとつとして、リンパ腫細胞のRNAレベルにおけるnm23発現の検討を行なった。リンパ腫症例のリンパ節およびリンパ組織からRNAを取り出しRT-PCR法によりnm23発現を定量的に検討した。その結果、nm23-H1のRNAレベルでの発現は、血清nm23-H1と相関し、血清と同様にリンパ腫の予後因子となることを見いだした。2.血清nm23-H1は初発例のみならず、再発例および難治例のリンパ腫に対する化学療法における予後因子になることも見いだし、再発の早期予知が可能であることを報告した。3.ホジキンリンパ腫に対して、血清および細胞質内nm23を検討し、ポジキン細胞でnm23-H1が高率に陽性になることを見いだし、血清および細胞質内nm23-H1が非ホジキンリンパ腫同様ホジキンリンパ腫の独立した予後因子であることを見いだした。4.nm23-H1が分子標的治療薬であるリツキシマブを使用したびまん性大細胞型B細胞リンパ腫における治療研究に対して、予後因子となるかどうか検証した。その結果、リツキシマブ併用化学療法を行なってもnm23-H1が独立した予後因子になることを見いだした。5.甲状腺原発リンパ腫および乳腺原発リンパ腫においてnm23-H1高発現症例で有意に予後不良であることを見いだした。我々は血液中にnm23-H1蛋白が検出されることを見出し、少量の血清で短時間で定量的に測定できる系をELISA法で作成した。それにより、急性骨髄性白血病および悪性リンパ腫患者で正常対照に比し高値を示し、新しい優れた予後不良因子となることを明らかにし報告してきた。しかし、悪性リンパ腫における血中nm23-H1蛋白の機能についてはいまだ不明な点が多いため、リンパ腫細胞におけるHm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにし、悪性リンパ腫におけるnm23-H1の機能を解析することを目的とした。今年度は、nm23-H1の機能解析のひとつとして、リンパ腫細胞のRNAレベルにおけるnm23発現の検討を行いたい。nm23-H1のみならず、nm23-H2,-H3,H4およびその他のアポトーシス関連遺伝子なども併せて検討した。具体的には、リンパ腫症例のリンパ節およびリンパ組織からRNAを取り出しRT-PCR法によりnm23発現を定量的に検討した。今年度は、nm23-H1とnm23-H2を中心に検討し、血清nm23-H1との関係を検討し、相関することを見いだした。今後は、多施設多数例での検討を検討しており、非ポジキンリンパ腫のnm23による層別化治療を視野に入れた検討を行う予定である。我々は血清中にnm23-H1蛋白が検出されることを見出し、短時間で定量的に測定できるELISAの系を作成した。それにより、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫(B細胞性、T細胞性、NK細胞性)で血清nm23-H1高値の症例で予後不良となることを報告し、新しい優れた予後不良因子となることを明らかにした。

しかし、リンパ腫における血中nm23-H1蛋白の機能についてはいまだ不明な点が多いため、リンパ腫におけるnm23-H1蛋白発現とその細胞内局在を明らかにし、リンパ腫におけるnm23-H1の機能を解析を行なった。今年度は、nm23-H1の機能解析のひとつとして、リンパ腫細胞のRNAレベルにおけるnm23発現の検討を行い、nm23-H1、nm23-H2およびその他のアポトーシス関連遺伝子なども併せて検討した。具体的には、リンパ腫症例のリンパ節およびリンパ組織からRNAを取り出しRT-PCR法によりnm23発現を定量的に検討した。その結果、nm23-H1のRNAレベルでの発現は、血清nm23-Hlと相関し、血清と同様にリンパ腫の予後因子となることを見いだした。また、血清nm23-H1は初発例のみならず、再発例および難治例のリンパ腫に対する化学療法における予後因子になることも見いだし、再発の早期予知が可能であることを報告した。今後は、多施設において多数例での検討を検討しており、非ホジキンリンパ腫のnm23による層別化治療を視野に入れた検討を行う予定である。我々は血清中にnm23-H1蛋白が検出されることを見出し、短時間で定量的に測定できるELISAの系を作成した。それにより、非ホジキンリンパ腫(びまん性大細胞型B細胞リンパ腫、末梢T細胞リンパ腫、NK細胞リンパ腫)で血清nm23-H1高値の症例で予後不良となることを報告し、新しい優れた予後不良因子となることを明らかにした。今年度は、リンパ腫におけるnm23-H1の意義を基礎的に検討するとともに、多くの臨床検体による意義を継続的に検討した。ホジキンリンパ腫に対して、血清および細胞質内nm23を検討し、リードスタンバーグ細胞およびホジキン細胞でnm23-H1が高率に陽性になることを見いだし、血清nm23-H1レベルとの比較を行なった。その結果、血清および細胞質内nm23-H1が非ホジキンリンパ腫同様ホジキンリンパ腫の独立した予後因子であることを見いだした。また、nm23-H1が分子標的治療薬であるリツキシマブを使用したびまん性大細胞型B細胞リンパ腫における治療研究に対して、予後因子となるかどうか検証した。その結果、リツキシマブ併用化学療法を行なってもnm23-H1が独立した予後因子になることを見いだした。その後、甲状腺、胃、腸管などの節外臓器から発生するリンパ腫でも同じように予後因子となるかどうかの検討を行い、甲状腺原発リンパ腫および乳腺原発リンパ腫においてnm23-H1高発現症例で有意に予後不良であることを見いだした。
高難度手術体系的教育のためのシミュレーショントレーニングシステムの開発

膵切除に伴う膵消化管吻合は、非常に難易度が高い手技である。難易度が高い手技であるが故、膵消化管吻合に起因する術後合併症率は高く、時に致死的となる場合がある。この手技的に重要な膵消化管吻合についてのトレーニングプログラムやその評価方法については、各修練施設に委ねられているのが現状である。現状、確立された教育プログラムが存在しない膵空腸吻合のシミュレーターモデル・評価モデルを試作し、さらに加えて卓上で自主トレーニングを行うためのモデルを作成する事で、膵消化管吻合の手術手技向上に貢献したい。
学習中の大脳-小脳システムの可塑性の解明

運動学習のメカニズムを解明するために、サルを用いて眼球運動系を対象に学習中の覚醒サルの脳から神経活動の記録を行った。その結果、運動学習中、同一刺激によって引き起こされる眼球運動は学習初期から有意に減少したにも関わらず、MST野のニューロンの神経活動には変化は見られなかった。つまり、学習中、時々刻々と出力(眼球運動)が変わっているにもかかわらず、MST野では一定の信号が生成されていることが定量的に明らかにできた。ヒトや動物は、自分の腕や眼を滑らかに素早く、かつ正確に動かすことが出来る。生体の運動器は自由度が高く、非線形であるため、制御が難しい。しかし脳は適切な運動制御信号を環境に応じて生成している。脳の「外界の視覚情報を受け取り、処理し、筋への運動信号を生成する」という一連の視覚運動制御は、環境に適応して学習し変化するが、その情報処理の大部分は意識に昇らない潜在的な脳機能であり、神経メカニズムは未解明なままである。そこで本研究では、霊長類の潜在的で滑らかな高速・自動的感覚運動が、日々どのように修飾を受けているのか、その運動学習メカニズムを解明し、その知見を社会に還元することを目的とする。そのために、短潜時で誘発される追従眼球運動に注目した。追従眼球運動とは、視覚状態を良好に維持する高等霊長類で発達した運動系である。その着目すべき点は、視覚刺激によって約50ミリ秒で眼が動く「短潜時」で生じる運動である点である。このことから、視覚刺激を与えてから運動の開始までに関与する脳領域が限られている。代表者は、これまでに一貫した研究を行い、この視覚運動制御系に関して感覚(入力)運動(出力)までの全貌を明らかにしてきた。本研究では、学習を脳全体のダイナミックな変化と捉え、学習による脳の可塑的な変化の計算メカニズムを明らかにすることを目指す。具体的には、覚醒サルを対象に追従眼球運動の適応学習を誘発し、期間内に(1)(2)を押さえる。(1)学習前・中・後を通して、小脳の同一細胞からニューロン活動を記録する、(2)入力、出力、誤差、ニューロン活動について計算論的な解析を行う。当該年度には、(1)を行い、信頼できるデータを取り始めたところである。今後は、データの蓄積を行うとともに、ニューロン活動の解析を行って行く予定である。「研究の目的と実施計画」霊長類の滑らかな運動の学習メカニズムを明らかにするが目的である。そのため、「学習の座は小脳にある」という仮説に基づき、これまでの研究で追従眼球運動を対象とした制御モデルを構築し、シミュレーションした。そのモデルから、学習中の大脳皮質後頭・頭頂連合野の一部であるMST野および小脳腹側傍片葉のニューロン活動が予測された。本研究では、実際の慢性電気生理実験によって各脳領域から単一ニューロン活動を記録し、シミュレーションによって予測されたニューロン活動の時間波形およびそこにコードされている情報を比較・検討することを目標とした。本年度は、2頭のサルを用いて、追従眼球運動の運動学習課題を行わせ、それぞれ大脳皮質MST野および小脳腹側傍片葉から単一ニューロン活動の記録を行った。これまでに蓄積した運動学習中および学習成立後のオーバートレーニング中の大脳皮質MST野のニューロン活動に含まれる情報を解析した。その結果、大脳皮質MST野のニューロンの多く(7割)は、学習前後で活動を変化させなかった。さらに変化したMST野のニューロンについても、ニューロン活動の変化が学習後に生じていることが分かった。この結果は、少なくとも大脳皮質MST野では運動学習の初期学習効果の原因となる神経活動が生じていないことを明らかにした。
コヒーレントホットエレクトロン生成とその超高速デバイス応用に関する基礎研究

半導体結晶中でのバリスティックホットエレクトロンの生成およびそのコヒーレンス特性を理論的および実験的に研究した。まず、OMVPE成長法によりGaInAs/InPヘテロ構造を形成しホットエレクトロン発生を達成した。ホットエレクトロンのバリスティック伝導および位相コヒーレント伝導の様子を定量的に測定するためにダブルバリア構造による電子波ファブリペロ-共振器(共鳴トンネルダイオード)の共振特性を利用した。共鳴トンネルダイオードから測定される共鳴エネルギ幅について位相散乱を考慮して解析し実測結果との比較から位相コヒーレンス長を評価する方法を確立した。これを用いてGaInAs中のエネルギー100mevのホットエレクトロンの位相コヒーレンス長が80120nm以上あることを明らかにした。位相コヒーレンス長の上限値を明らかにするためには上記評価において構造不均一の影響を除去する必要がある。このために微細面積エミッタをもつRTDを用いることを考案し解析を行い条件を解明し微細エミッタRTD作製プロセスを開発しエミッタサイズ400nmまでの微細化を達成した。さらに、コヒーレンス長の温度依存性を実験的に求めるために高温での測定を可能にする三重障壁RTDによる評価法を考案し解析から150kまでの高温評価の可能性を明らかにした。結晶内に量子サイズ構造を形成し、これにコヒーレントホットエレクトロンを入射させて干渉・回折現象を生じさせこれを観測することを目指して量子サイズ構造形成技術を開発した。これまでの最小値40nmピッチの埋め込みGaInAs/lnpグレーティング構造形成を達成した。さらにOMVPE埋め込み成長前後での微細構造同士の超精密位置合わせ技術を開発した。電子ビームによるマーク検出のために白金(Pt)を用い、埋め込みグレーティングとCr/Au微細ストライプ電極の位置合わせを40nm精度で実現した。以上、コヒーレントホットエレクトロンの生成とデバイ応用を目指して、コヒーレンスの実験的解明および電子波回折観測のための超微細構造形成技術の基礎を築いた。OMVPE成長法によりGaInAs/InPヘテロ構造を形成しホットエレクトロン発生を達成した。(2)次に、ホットエレクトロンのバリスティック伝導および位相コヒーレント伝導の様子を定量的に測定するためにダブルバリア構造による電子波ファブリペロー共振器(共鳴トンネルダイオード)の共振特性を利用することに着目した。土屋・榊が提案した電圧電流特性の二階微分特性から共振エネルギー幅を測定する方法を用い、10meV程度のエネルギー幅を実験的に得た。(3)実験で得たエネルギー幅と位相コヒーレンス特性との関係を解明するために、共鳴トンネルダイオード特性を、位相散乱を考慮して解析し、エネルギー幅がトンネルバリアの反射率で決まる構造パラメータ領域と、位相散乱時間で決まる構造パラメータ領域とがあることを明らかにした。(4)理論結果に基づき、共鳴トンネルダイオードによりバリスティックホットエレクトロンの位相コヒーレンス特性を測定する方法論の基礎を築いた。(5)位相コヒーレンス特性評価において、ヘテロ界面の凹凸のような構造不均一性の影響を分離する必要があるので、エミッタ面積を微小化して共振特性を測定する方法を考案し測定デバイスの作製を行った。これまでの研究により、ホットエレクトロンの発生と電子波ファブリペロ共振器によるコヒーレンス特性測定を行い、バリスティックホットエレクトロンの電子波コヒーレンス評価の基礎固めが進んだ。

研究の過程で、従来からの共鳴トンネルダイオードの理論において位相破壊現象の取扱い方法に不十分な点がある問題を見いだし波動関数の相関関数を組み込むことでより適切な理論モデルを作ることでこれを解決した。半導体結晶中でのバリスティックホットエレクトロンのコヒーレンス特性の理論的および実験的解明を進め、GaInAs/InP二重障壁トンネルダイオード(RTD)を有機金属気相成長法により作製し、電圧電流特性の測定と理論解析結果との比較よりGnInAs中のエネルギー100meVのホットエレクトロンの位相コヒーレンス長が80-120nm以上あることを明らかにした。位相コヒーレンス長の上限値を明らかにするためには上記評価において構造不均一の影響を除去する必要がある。このために微細面積エミッタをもつRTDを用いることを考案し、理論解析を行い、コヒーレンス評価するために条件を解明した。微細エミッタRTD作製プロセスを開発し、エミッタサイズ400nmまでの微細化を達成した。さらに、コヒーレンス長の温度依存性を実験的に求めるために高温での測定を可能にする三重障壁RTDによる評価法を考案し、理論解析から150Kまでの高温評価の可能性を明らかにした。結晶内に量子サイズ構造を形成し、これにコヒーレントホットエレクトロンを入射させて干渉・回折現象を生じさせこれを観測することを目指して量子サイズ構造形成技術を開発した。これまでの最小値40nmピッチの埋め込みGaInAs/InPグレーティング構造形成を達成した。さらにOMVPE埋め込み成長前後での微細構造同士の超精密位置合わせ技術を開発した。電子ビームによるマーク検出のために白金(Pt)を用い、埋め込みグレーティングとCr/Au微細ストライプ電極の位置合わせを40nm精度で実現した。以上、コヒーレントホットエレクトロンの生成とデバイ応用を目指して、コヒーレンスの実験的解明および電子波回折観測のための超微細構造形成技術の基礎を築いた。
子育て支援政策と女性の労働需要の実証研究

本研究課題では、子育て支援政策が女性の労働需要、そして子どもの発達に及ぼす影響を検証することを目的としている。具体的には、以下の2つの研究課題を検証した。第一に「保育政策と女性の就業、子どもの福祉との関係」、第二に「税制と社会保険料が、女性の労働需要に及ぼす影響」である。まず前者の研究課題に関して、保育所の利用が母親の就業に及ぼす影響を検証し、国際査読雑誌である「Labour Economics」に論文を掲載した。また、保育所の利用は母親の就業だけでなく、子どもの発達にも影響を及ぼすことから、保育所における保育が子どもの行動的な発達に及ぼす影響を検証した論文を、国際査読雑誌である「Labour Economics」に掲載した。当該国際査読雑誌は、海外の読者が多く、日本の研究成果を国際的に発信することができた。また、社会保険料が、女性の労働需要に及ぼす影響を検証し、独立行政法人経済産業研究所のディスカッションペーパーとして公表した。当該論文は、「The Society of Labor Economists」年次大会、「Western Economic Association」年次大会にて研究報告を行った。また、国内外の研究者が最新の研究成果をコラムとしてまとめ掲載しているVoxEU(CEPRのポータルサイトhttps://voxeu.org/)にコラムの掲載が確定した。VoxEUは研究者をはじめ政策立案に関わる読者が多く、研究の国際的な発信が期待できる。加えて、労務コストと女性の労働需要を検証した研究を実施中であり、「American Economic Association」年次大会にて報告を予定している。学会報告により国内外の研究者からフィードバックを得た後にディスカッションペーパーとしてまとめ、国際査読雑誌に投稿予定である。計画通りに研究が進み、国際査読雑誌に2本の論文を掲載することができた。また、ディスカッションペーパーとして1本の論文を公表することができた。現在進めている研究も3つの国際学会にて報告が確定し、VoxEU(CEPRのポータルサイト)にコラムの掲載が確定した。以上の理由から、概ね順調に研究が進展していると評価した。今年度は予定通りに研究を進めることができた。来年度はディスカッションペーパーとして公表した論文の国際査読雑誌への投稿を進める予定である。また、新たに国際学会で報告予定の研究についても、ディスカッションペーパーとしてまとめ、国際査読雑誌への投稿を目指す予定である。打ち合わせや学会報告にかかる旅費として計上していたが、旅費の合計額が予定よりも安かったため残額が生じた。次年度はすでに3件の学会報告を予定しているため、当該学会にかかる旅費として計上する予定である。
東部アフリカと中・西部アフリカにおける民族文化の変容過程に関する比較調査

本調査研究は,国立民族学博物館のアフリカ部門が昭和52年以来,海外学術調査及び共同研究会等を通し,蓄積を企ててきた「アフリカ諸民族の物質文化の民族学的研究」の成果をふまえ,さらに新しい展開をはかろうと計画された.新しい展開の目標は,従来から社会,文化,歴史をそれぞれに顕著な相違が指摘されていた東部アフリカと中・西部アフリカを比較の視野に入れて対象地域を設定し,独立後20年たったアフリカ諸国の民族文化の変容過程を明らかにすることを目的とした.東部アフリカ:主要調査国であるタンザニアでは総論的にいえば,社会主義農業政策の修正により,部族を主体にした各地方独自の近代的な経済活動が始まっている.まず,北部地方のハナン山麓イラク族ではウジヤマー村が改組され,自主的農業組合が復活し,農業生産性はかなりな向上性を示しているが反面ナイル系バラバイガ族は放牧地を失い,牧畜業は著しく後退した.ついで南部地方のトゥクュ丘陵ニャキュウサ族では,市場活動が活発になり,都市と農村が経済的により緊密に結合し,栽培作物は質量ともに豊富になっているが,土地不足は深刻で各農家の牛飼養頭数は減少しつつあり婚資の額も低下した.このように独立後20数年を経過した東アフリカでは,牛牧文化複合は衰微して農耕文化の比重が高くなりつつある.中・西部アフリカ:主要調査国のカメルーンでは総論的にいえば交通通信設備の拡大により部族間交流が盛んになり,国民文化の普遍化が急速に進行している.北部ではベヌエ川中流域に多目的ダムが完成,広大な可耕地と放牧地が確保され,大規膜な人口移動が起こり,新しい部族混住の社会が出現している.その結果,牧畜フルベの間にも農耕化が進展している.南部では,バムン王権の伝統組織が大都市へ移住した臣下にもネット・ワークを拡大して,近代社会に新しい政治性を持ちつつある.伝統的なヤシ酒儀礼が都市でも行われ,経済的には互助組織の基礎になっている.総じて国全体の電力開発が進み,地方都市にも電気が供給され,家庭電化製品の普及が目ざましく,生活と文化のパターンに大幅な変化がみられる.マスコミを通しての政府公報が国民文化の形成に大きな影響をあたえている.本調査研究は,国立民族学博物館のアフリカ部門が昭和52年以来,海外学術調査及び共同研究会等を通し,蓄積を企ててきた「アフリカ諸民族の物質文化の民族学的研究」の成果をふまえ,さらに新しい展開をはかろうと計画された.新しい展開の目標は,従来から社会,文化,歴史をそれぞれに顕著な相違が指摘されていた東部アフリカと中・西部アフリカを比較の視野に入れて対象地域を設定し,独立後20年たったアフリカ諸国の民族文化の変容過程を明らかにすることを目的とした.東部アフリカ:主要調査国であるタンザニアでは総論的にいえば,社会主義農業政策の修正により,部族を主体にした各地方独自の近代的な経済活動が始まっている.まず,北部地方のハナン山麓イラク族ではウジヤマー村が改組され,自主的農業組合が復活し,農業生産性はかなりな向上性を示しているが反面ナイル系バラバイガ族は放牧地を失い,牧畜業は著しく後退した.ついで南部地方のトゥクュ丘陵ニャキュウサ族では,市場活動が活発になり,都市と農村が経済的により緊密に結合し,栽培作物は質量ともに豊富になっているが,土地不足は深刻で各農家の牛飼養頭数は減少しつつあり婚資の額も低下した.このように独立後20数年を経過した東アフリカでは,牛牧文化複合は衰微して農耕文化の比重が高くなりつつある.中・西部アフリカ:主要調査国のカメルーンでは総論的にいえば交通通信設備の拡大により部族間交流が盛んになり,国民文化の普遍化が急速に進行している.北部ではベヌエ川中流域に多目的ダムが完成,広大な可耕地と放牧地が確保され,大規膜な人口移動が起こり,新しい部族混住の社会が出現している.その結果,牧畜フルベの間にも農耕化が進展している.南部では,バムン王権の伝統組織が大都市へ移住した臣下にもネット・ワークを拡大して,近代社会に新しい政治性を持ちつつある.伝統的なヤシ酒儀礼が都市でも行われ,経済的には互助組織の基礎になっている.総じて国全体の電力開発が進み,地方都市にも電気が供給され,家庭電化製品の普及が目ざましく,生活と文化のパターンに大幅な変化がみられる.マスコミを通しての政府公報が国民文化の形成に大きな影響をあたえている.
本態性高脂血症におけるアポリポ蛋白およびその受容体変異に関する分子遺伝学的研究

本態性高脂血症には幾つかの種類があるが、中でも家族性高コレステロール血症は若年から高コレステロール血症が持続し、強い動脈硬化をおこすことで知られている。この疾患の本態はGoldsteinとBro=u′nのグループによって明らかにされた如く、低密度リポ蛋白(LDL)に対するレセプターの欠損ないし機能異常にもとづくものであって、遺伝子異常のためにレセプターの合成・細胞表面への移行、そしてLDLの結合と細胞内へのとりこみの各過程の障害が見られる。家族性高コレステロール血症におけるLDLレセプターの変異の実態を検討することは、本疾患の病態解明とともに血清コレステロール調節機構を明らかにするために重要である。今回の研究においては19例のホモ接合体から採取した培養線維芽細胞を用い、【^(125)I】標識LDL.LDLレセプターに対する単クローン抗体、【^(35)S】メチオニンを使って、LDLレセプターの変異の多様性についての検討を行い、遺伝関係を明らかにした。解析の結果を以下に略記する。レセプター活性をほぼ完全に欠損する細胞株の中には、【◯!1】レセプター前駆体の合成も行われないもの、【◯!2】みかけ分子量約12万の前駆体は合成されるが、成熟過程に障害があり、分子量16万の成熟体が殆ンど見られないもの、【◯!3】前駆体から成熟体への正常なプロセシングは行われ、抗体による成熟体の検出でかなりの量のレセプターを認めるが、実際にはLDLを結合出来ない機能障害型、を区別することが出来た。また、LDL結合能がある程度残存する機能不全型の中にも、上記【◯!2】【◯!3】を区別し得た。LDLを結合出来るが細胞内にとりこむことの出来ない内部転送障害型の1例については電子顕微鏡と螢光抗体法によって細胞生物学的な実証を得たが、さらに上記の生化学的検索によって、レセプターが細胞表面を離れ、メディウム中に遊離していることを知った。
超高速オプティカルネットワークの高サバイバルシステムに関する研究

本研究では、超高速光ネットワークにおけるセル損失を最小に抑え遅延最小な大規模光ノンブロック・スイッチである再帰構造型オプティカルスイッチGRNを新たに考案した。本方式のリンク故障などに対して故障回避ルーティングによりネットワーク生存率を高めるための光スイッチ方式ならびに適応型(アダプティブ)ルーティング方式の研究を行って来た。その結果、小規模ノンブロッキングスイッチ多段結合による大規模光バックボーンネットワーク方式が有効であることを明らかにした。また、一般型再帰結合型ネットワークGRNにおけるセル損失、遅延、クロストークならびにコストを検討した結果、GRNは大規模光ノンブロック・スイッチとして有用であることを示した。これらの研究成果に基づき、大規模光ノンブロック・スイッチ・ネットワークのルーティング制御、リンク故障の回避ルーティングならびに高サバイバル光ネットワークに関して詳細な研究を行った。その結果、スイッチクロスオーバーによるクロストーク制御法に関しては、パッキング方式を考案しその有効性を示した。更に、GRNのセルフルーティングと適応型(アダプティブ)ルーティングの制御法を考案し分散型制御が可能であることを明らかにした。ネットワークルーティング実装では、スイッチ故障やリンク故障が起こってもネットワーク生存率が高くなるアクティブレストレーションを考案し、故障回避により生存率を高めるルーティング方式であることを証明した。
アンコール遺跡群における砂岩浮き彫りの包括的な保存修復に関する研究

研究は保存科学のほか建築学、岩石学、微生物学、計測学など分野から実施された。遺跡と同質砂岩に各種の保存材料を投与し10年間の評価試験をおこなった。また回廊での試験施工評価も4年間モニタリングを行い、劣化部位のみの強度を回復することで、壁面の強度の一様化に成功した。欠損部や充填などに用いる修復材料の評価も実施し、その標準仕様を得た。石材に硝酸イオンが高濃度で存在することが判明した。浮き彫りの表面に繁茂する地衣類では各所から水溶性成分が初めて検出され、そのクリーニング法が課題となった。浮き彫りのレーザー測量による経年変化からはここ数年の劣化を定量的に把握することに成功した。各調査研究領域において次の成果を得た。1整備活用・修復事例調査:バイヨンのバ・レリーフのモチーフの配置構成と物語的展開の特質をバ・プオーンの中段テラス楼門の壁面に施されているバ・レリーフおよびプレア・ピトゥ寺院の中央祠堂のリンテルの装飾を分析して、バイヨンのそれと比較を行い、バイヨンとバ・プオーンの一部関連性が認められた。2建造物修復材料の調査:バイヨン内回廊の石材劣化の重要な一因と考えられる砂岩積コーベルアーチからの漏水現況を確認し,回廊南面と西面の一部において屋根伏図・断面図として測量・図化した。その結果,屋根庇柱の外転びと不同沈下によって屋根が変形し,身舎屋根の小壁から庇屋根の張り出す部分において規則的に目地開きが生じていることが確認された。3保存修復薬剤の施工に関する調査:回廊の浮き彫り部分の撮影を行ない2006年データとの比較を行なった。その上で試験施工箇所を選定し、クリーニング、強化処理を行なった。これらのクリーニング、強化処理では様々な方法で行ない、効果的な方法を確立した。4浮き彫りのモニタリング調査:現状未整備なエリアとバイヨン寺院全体の振動の測定を行ない、砂岩の振動特性や観光客による振動集中スポットの把握を行なった。十字回廊・内回廊・外回廊において石材劣化の調査を行った。目視による劣化状態の調査を行うとともに、携帯型XRFを用いて劣化箇所における化学組成分析を行った。多くの場所において、劣化していない石材と比較してリン、硫黄、カルシウムが高い傾向が見られた。内回廊において、アンモニウムイオン及び硝酸イオン濃度を測定すると共に、15Nの取込みによる窒素固定の寄与を推定した。また、降雨時の屋根からの滴下水及び床面の雨水pHと硝酸イオン濃度を測定し、pH5.0以下の場合は硝酸イオン濃度が高い傾向が認められた。各遺跡において都市・建築史に関連する研究を行った。バイヨンの内回廊では2007年の浮彫写真との定点観測となる記録を行い,8年間を経ての浮彫の劣化状況,着生物の付着状況に関する比較分析を行った。劣化状態の経年変化を観測するためにバイヨン外回廊の数か所において高精度レーザレンジセンサを用いて3次元形状計測を行った。また高所かつ狭所の計測のためにレーザレンジセンサシステムを新たに開発した。平成25年度の調査結果からバイヨンでの石材劣化の要因の一つとして塩類の析出が挙げられた。そこで石材劣化に関わる塩類を明らかにするために、塩類のサンプリングを行い、炭酸塩鉱物、硫酸塩鉱物、リン酸塩鉱物が確認された。強化撥水処置箇所のモニタリングを実施し、一部擬岩による補強を実施した。また、2007年曝露試供体を用いて、AEによって評価を行った。各処理試供体は未処理よりもAEの発生頻度は少なかった。強化撥水後の岩石表面から着生物の採取を行った。また回廊から採取した地衣類からシュウ酸が検出されたことから、降雨により石材着生地衣類からシュウ酸が溶出する可能性のあることがわかった。さらに、着生生物のモニタリング調査として、より効率的なDNA抽出法の導入、rDNA領域以外の新規遺伝子領域の利用など解析方法を改善した。2011年11月の調査で見つかった着生生物の駆逐に有効と考えられた菌類が、殺生性担子菌であることが判明し、地衣類の消滅も確認できた。模擬降雨実験を行い、低pHと硝酸イオン濃度の相関を調べ、屋根部材の隙間に堆積するコウモリのグアノが関与する可能性を明らかにするとともに、窒素化合物の循環に関わる細菌の探索を実施した。屋根からの漏水による床滞水を排水するための、オリジナル排水路を利用した方法を検討した。回廊屋根からの漏水は浮彫面だけではなく、背面の屋根の構造的修復の必要性を確認した。バイヨン寺院の劣化対策が地下水位の変動や雨水の処置と関係することから、航空測量による詳細な地形データを利用し、バイヨン寺院を中心に構える王都アンコールトムにおける水利構造の解明のための調査を行った。クメール遺跡に用いられている建築材である砂岩、ラテライト並びにレンガ材の表面に見られる黒色化のうち、藍藻類の付着以外にマンガン酸化物の付着によるものが存在することを明らかにした。その形態等からこのマンガン酸化物はマンガン酸化細菌の活動によるものと考えられた。バイヨン寺院の剥離劣化がコウモリ起源のアンモニアの微生物酸化による硝酸イオンであると考えられるが、その反応を担う微生物についての情報を得るために次世代シークエンサーによる菌叢解析を行ない、堆積物ではアーキアが行っている反応を壁面では細菌が進めていることを明らかにした。堆積物については複数の試料についてアンモニア酸化微生物の検索を機能遺伝子を対象に調査を行うことで環境との相関を明らかにした。

模擬降雨実験を行い滴下水の分析結果からコウモリの影響を前年度に引き続き確認した。バイヨン寺院の浮き彫りの着生生物のモニタリング調査として、着生生物の消失等に着目して、生物調査を継続した。着生生物の除去法の開発として、8月と12月の2回に渡ってWHAT法による除去試験を予備的に行い、特に葉状地衣類に効果が見られた。バイヨン寺院の壁面において強化撥水処置を行った箇所のモニタリングを実施し、処置12ヶ月後の反撥硬度を測定した結果、処置2ヶ月後と比較して変化はなく、効果は維持されていたことを確認した。2007年より曝露試験を継続している強化撥水試供体の経時変化を吸水率および反撥硬度、一軸圧縮強度により評価し、8年間の変化の勾配を明らかにした。研究代表者ならびに分担者において研究が順調に進展している。渡航に際しても問題なく、計画通り実施でき、調査時期の変更なども起きていない。現地で実施される整備事業との調整も連携が取れており、浮彫試験施工に協力が得られた。特に、保存処理剤の経年変化ではバラバラであった石材表面反発硬度が一様に強化され、均質な硬度になるなどその成果はこれまでの基本データによって裏付けられた通りとなるなど、効果を得ている。微生物班、岩石班、計測班それぞれにおいても滞りなく、浮き彫り劣化に対するデータが集積できている。整備活用・修復事例調査ではドローンで撮影した上空の映像から、廻廊部分の屋根の石材配列伏図を作成した。また建築班で撮影した廻廊内観写真から、石材配列見上図を作成した。バイヨン中央塔では、ドローン映像から、解析用の画像を各面でおおよそ100枚ずつ切り出した。解析された中央塔のモデルから、各面の正対画像を書き出し、視認できる建物や個々の石材の外形線を書き起こした。保存修復薬剤の施工に関して、試験施工箇所のモニタリング調査を継続し、強化処理の評価と状態の観察を行なった。その結果良好な経過を確認できた。強化剤・撥水剤・生物除去剤による処理後の着生微生物の動態を明らかにするため、次世代シークエンサーを用いた真菌・細菌の網羅的な群集系統解析(メタ16S解析、メタITS解析)を初めて試みた。さらに、浮き彫り表面の着生生物の除去法として、薬剤に頼らないエコロジカルな方法を試みた結果、自然な脱離が確認でき、新たな着生は見られないなどその効果を確認した。石材(砂岩)劣化では、コウモリの排泄物に起因する塩類析出が重要な役割を果たしていると考えられており、硫黄およびリンの検出量は外回廊と比べて十字回廊および内回廊で高くなっていた。浮き彫りに用いられる砂岩に発生する黒色化現象の解析を行ない、マンガン酸化バクテリアの活動によりマンガンの沈着が生じた可能性が高いと推定された。浮き彫りの劣化進行モニタリング調査として、2013年と2016年に計測した3次元データ間の距離を計13か所で実施し可視化した。劣化現象の種類の変化も過去の図面を比較することで検討するなど、近年の劣化の進行を明らかにした。着生微生物の研究では、回廊などの堆積物と壁面で確認できるバイオフィルムでは硝酸イオン生成に関わる微生物の種類や量が著しく異なることがわかった。研究は保存科学のほか建築学、岩石学、微生物学、計測学など分野から実施された。
プロアンジオテンシン-12の単離精製および役割と生成変換機構の解明

プロアンジオテンシン-12(proang-12)は、12個のアミノ酸(Ang I-Leu-Tyr)からなる強力な昇圧作用を有する新しい生理活性ペプチドである。これまでproang-12は、血中より組織中に多いことから、組織レニン・アンンジオテンシン系の因子である可能性が高いと考えられてきた。しかし、その生成・変換機構、病態生理学的意義は明らかとなっていない。そこで本研究では、様々の疾患におけるproang-12の役割を明らかにして、疾患の治療や診断への臨床応用への可能性を検索すべく、基礎研究を展開した。その結果、レニンに依存する血中RA系とproang-12を介する組織中のレニン非依存性のアンジオテンシン産生経路が相互に独立して存在する可能性が明らかとなった。レニン・アンジオテンシン系(RA系)は、血圧や体液量の調節システムとして知られており、種々の循環器疾患の発展や進展において重要な役割を果たしている。近年、組織RA系の重要性が指摘されてきたが、その生成・変換機構および役割に関しては不明な点が多い。研究代表者は2006年に組織RA系の因子と考えられるプロアンジオテンシン-12(proang-12)をラット小腸より単離・同定した。そこで本研究は1、ヒトproang-12を単離同定し、アンジオテンシン関連ペプチドの系統的探索を行う2、様々な疾患におけるproang-12の病態生理学的意義を検討する3、proang-12の生合成およびAng IIへの変換機構を解明する以上3点を目的とした。ヒトのproang-12の単離・同定に関しては特異的なラジオイムノアッセイ(RIA)を確立し、胎盤・尿より精製を終了し、質量分析装置にてアミノ酸配列を決定中である。その他のproang-12関連ペプチドにおいてもAng IIのN末に特異的なRIAを用いて探索中である。次に病態生理学的意義を検討するため、高血圧自然発症ラット(SHR)、脳卒中ラット(SHRSP)等のモデル動物を用いて組織中および血中のアンジオテンシン関連ペプチド濃度を比較した。その結果、SHRはコントロール群と比較してproang-12が小腸・胃・脳において有意に低く、SHRSPにおいても小腸・胃・副腎・脾臓でproang-12濃度が低い傾向にあった。現在、アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬とアンジオテンシンIIタイプIレセプターブロッカーを経口投与し、アンジオテンシン関連ペプチドの組織中・血中濃度を測定中である。さらにヒト肺動脈上皮細胞を利用し、レニンまたはACE阻害薬、アンジオテンシノーゲンやproang-12を添加し、proang-12の生成変換機構についての検討中である。レニン・アンジオテンシン系(RA系)は、血圧や体液量の調節システムであり、種々の循環器疾患の発症や進展において重要な役割を果たしている。そこで本研究は1)ヒトproang-12を単離・同定し、さらにアンジオテンシン関連ペプチドの系統的探索を行う2)様々な疾患におけるproang-12の病態生理学的意義を検討する3)proang-12の生合成およびAngIIへの変換機構を解明することを目的として行った。ヒトのproang-12の単離・同定に関しては複数のRA系関連ペプチドを認識可能なラジオイムノアッセイ(RIA)を確立し、胎盤・尿より単離・精製を終了した。精製したペプチドは、質量分析装置にてアミノ酸配列を決定中である。また低塩刺激により血中RA系を活性化させ、RA系因子の変化を観察したところ、低塩食群で血中および組織中のAng I、Ang II濃度は上昇したが、proang-12の濃度に変化はなかった。さらに高血圧自然発症ラットにアンジオテンシンIIタイプIレセプタープロッカーおよびアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬を投与したところ、両群において血中のAng I、Ang II濃度は上昇したが、proang-12濃度には、変化がなかった。一方で、薬剤投与の両群において組織中のproang-12濃度が低下し、同様の低下が組織中Ang II濃度にも観察された。これらの検討によって、レニンに依存する血中RA系とproang-12を介する組織中のレニン非依存性のアンジオテンシン産生経路が相互に独立して存在する可能性が示唆された。
細胞―材料界面と細胞膜表面の分子プロセス解析に基づく新しいバイオマテリアルの創成（国際共同研究強化）

本研究課題ではシンガポールナンヤン工科大学准教授Prof. Namjoon Cho、ドイツハイデルベルグ大学田中求教授、モンゴル国立大学教授Prof. Chimed Ganzorigと連携し、院内感染、食物毒の原因となるウィルスを検出するためのバイオセンサー開発のための基礎研究を行った。特に基礎研究の見地から焦点を当てたことは、水晶振動子マイクロバランス法(Quartz Crystal Microbalance: QCM)、表面プラズモン共鳴分光法(Surface Plasmon Resonance: SPR)、ELISA法(Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay)で得られる吸着カイネティクスから、微視的な分子認識メカニズム解明のための知見を得るための手法の確立を行った。ここでは特にウィルス認識ペプチドとターゲットとなるウィルスの相互作用の評価を行い、1分子の結合力の統計と巨視的に観察される結合・解離定数を定量的に相関づける新しいアプローチを報告した。内定年度:2015当該年度は脂質2重膜作製条件の確立のため、モンゴル国立大学(モンゴル)にて実験を行った。ここでは原子間力顕微鏡を用いた表面形状の測定を行い、脂質分子の調整、を行った。その試料について、本学(東京工業大学)にて機械的特性、分子の分布などに関してナノスケールで分析を行い、学術論文を発表した。その後、ナンヤン工科大学にて同様の使用に関して蛍光顕微鏡測定を行い、膜内における分子の拡散係数、溶液条件による膜の平坦さ・均一性に関して議論した。これらの成果をそれぞれ以下に述べる。1.細胞・生体組織の初期応答には吸着タンパク質層が重要な役割を果たしており、巨視的な生体適合性にも深く関わっている。しかし、タンパク質層を形成するタンパク質の構造、組成などを包括的に解析した研究はない。我々は独自の組成分析手法を用いて、血清中から人工材料表面に吸着したタンパク質の組成を定量的に分析した。さらに、血清タンパク質の吸着後の構造変化の分析と組み合わせて、接着細胞の初期応答との相関を見出した。2.物体間のナノメートルスケール空間に挟み込まれた水は、生体物質の付着、物体同士の摩擦などの現象に影響を与える特異的な性質を持つことが知られている。本研究では、独自に開発した光熱励振機構を組み込んだ振幅変調型原子間力顕微鏡を用い、水中で探針を振動させながら試料表面に接近させた時の振幅・位相変化を観察した。その結果に基づき、探針・試料表面の物理化学的性質を変化させた時の、水の動力学的応答の違いについて議論した。当該年度の計画として、「高選択性を保持した正確な細胞への情報伝達を可能とする不活性表面および疑似細胞膜プラットフォームの構築、および細胞への刺激の付与(情報伝達)」を設定した。従来の足場材料の問題であった、リガンド分子以外からの細胞へのシグナルを徹底的に抑制した足場材料構築を行う。代表者はこれまでに、血管内皮細胞(HUVEC)を用いた実験で、固体表面上に吸着した天然状態(変性していない)接着性足場タンパク質は、インテグリンとの分子認識は起こさず、細胞接着、伸展にほとんど影響を及ぼさないことを明らかにした。ここではこの知見を用いて、タンパク質吸着が少なく、吸着しても変性も起こさない単分子膜もしくは細胞膜を模倣した人工脂質2重膜にリガンド分子を配置し、正確に細胞に必要な情報のみを伝えるプラットフォームの確立をProf. Namjoon Choと連携し行うことができた。本国際共同研究では、基盤研究(B)「細胞ー材料界面と細胞膜表面の分子プロセス解析に基づく新しいバイオマテリアルの創成」の研究目標をさらなる拡張を目指した。平成26-27年度前半にかけて、近接場光学、原子間力顕微鏡技術を組み合わせ、当初の目的であった材料に接着した細胞膜表面の受容体タンパクの2次元分布のナノスケール分解能解析、足場タンパク質の形成過程のリアルタイム計測技術を確立した)。上記の解析技術はHeLa細胞、血管内皮細胞(HUVEC)などのモデル細胞系で確立し、医用工学分野の具体的な課題解決を目指した。本研究では外部刺激に対する細胞の応答をより包括的に議論するために、バイオインターフェース、バイオマテリアル分野で世界的にトップレベルにあるシンガポールナンヤン工科大学Prof . Namjoon Cho(人工脂質膜、細胞プラットフォームが専門), Prof. Lay Poh Tan(幹細胞の分化制御,遺伝子解析が専門)と連携し、以下の2点に焦点を絞り、研究を発展させることが出来た。1.高選択性を保持した細胞への情報伝達を可能とする不活性表面および疑似細胞膜プラットフォームの構築、およびそれを用いた細胞への刺激付与(情報伝達)2.細胞への刺激付与と細胞膜表面の分子応答プロセスと細胞内の遺伝子発現、および巨視的な細胞応答(接着、分化、細胞死など)の解析この2つの技術を上記のモデル細胞に加え、骨芽・破骨細胞、幹細胞、神経細胞など、それぞれ高齢医療、再生医療、神経系欠損治療に重要な細胞・組織に関して行った。本国際共同研究を通じて、1.高選択性を保持した細胞への情報伝達を可能とする不活性表面および疑似細胞膜プラットフォームの構築、およびそれを用いた細胞への刺激付与(情報伝達)2.細胞への刺激付与と細胞膜表面の分子応答プロセスと細胞内の遺伝子発現、および巨視的な細胞応答(接着、分化、細胞死など)の解析を2点を達成することが出来た。これは当初予定していた脂質2重膜を基板とする細胞プラットフォームのプロトタイプの作成という目標を大きく上回ることが出来、さらに情報科学的な手法も融合させ、今後の足場材料材料に対する細胞応答の相関解析へも発展させることが出来た。以上により当初の計画以上に進展していると結論した。

本研究課題ではシンガポールナンヤン工科大学准教授Prof. Namjoon Cho、ドイツハイデルベルグ大学田中求教授、モンゴル国立大学教授Prof. Chimed Ganzorigと連携し、院内感染、食物毒の原因となるウィルスを検出するためのバイオセンサー開発のための基礎研究を行った。特に基礎研究の見地から焦点を当てたことは、水晶振動子マイクロバランス法(Quartz Crystal Microbalance: QCM)、表面プラズモン共鳴分光法(Surface Plasmon Resonance: SPR)、ELISA法(Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay)で得られる吸着カイネティクスから、微視的な分子認識メカニズム解明のための知見を得るための手法の確立を行った。ここでは特にウィルス認識ペプチドとターゲットとなるウィルスの相互作用の評価を行い、1分子の結合力の統計と巨視的に観察される結合・解離定数を定量的に相関づける新しいアプローチを報告した。次年度は血管内皮細胞、HeLa細胞などのモデル細胞系で、研究を行い、その後は骨芽・破骨細胞、幹細胞、神経細胞など、より高齢医療、再生医療、神経系欠損治療に重要な細胞・組織に関して行い、目的・部位に応じた高効率な再生医療のための細胞足場プラットフォームの確立を目指す。また、実際に細胞にリガンドを通じた刺激を与え、その刺激応答の際の細胞内での分子プロセス、特に刺激に応答して発現した遺伝子解析を、Prof. Lay Poh Tanと連携して行う。しかしながら、「材料への接触」という外部刺激から「細胞挙動」までのプロセスを包括的に議論するためには、依然として細胞内の分子プロセスがブラックボックスとして残った。その様な理由から、細胞膜近傍のみならず、細胞内の分子プロセス(特に外部刺激応答による遺伝子発現)の解析を試みる。本国際共同研究においては、主には実験を中心として研究を遂行したが、研究を推進するにあたって情報科学的な手法を用いた相関解析が非常に強力であるという結論に至った。今後は材料に対する細胞あるいは組織応答のビッグデータを取得するためのプラットフォームの構築、およびデータ解析手法の開発が重要となることで意見の一致を見た。
超音波映像法による心臓冠血管動態三次元可視化装置の試作

本研究は、2年にわたって実行され、この間以下の知見と成果を得た。1.本手法はカテ-テル前方視に適していることから、深度10mmから始まる計測対象空間(奥行き10mm、縦4mm、横4mm)を0.2mm×0.2mm×0.5mmの立体分解能で計測が可能な、3mm径のリング形振動子(8分割、10MHz)を設計試作し、球面波状のパルス超音波を送波して受波した反射波の畳み込みによって三次元的な構造情報の計測・可視化が可能であることを確認した。2.多チャネルデ-タ収集装置:入力数8チャネル、サンプリング周波数40MHzの8ビットウエ-ブメモリ(128kB)を作成した。これは安価なビデオ用AD変換器を使用したので汎用化が容易である。3.像再生用1チップDSPプロセッサの試作:各振動子から像再生点までのパルス往復距離を送波超音波の位相に換算して受波信号を重畳加算する波動タイムフライト法をハ-ドウエア化したもので、4mm×4mmの平面Cモ-ド像を0.2mm×0.2mmの分解能で再構成するプロセッサ-を試作した。4.像再生用アルゴリズムの開発:三次元物体を可視化するための各種映像法アルゴリズムを考案した。また、立体視表現法も検討したが、場所の正確な認識には不向きであった。5.水槽による基礎実験:血管を模擬したシリコンチュ-ブ内を水で満たし、反射強度が大きい金属部品を設置してその形態と位置を観察した結果、毎秒1シ-ンの計測レ-トで実行可能であった。以上、本手法実用化の基礎を固めたので報告する。研究計画に記載のとおり,装置の試作とプログラム開発を行った。1.マトリクスアレイ探触子の開発:計画当初は,30mm×30mmの外形サイズに25個程度の振動子を設置する予定であったが,基礎実験の結果から,振動子の数を減らしても音響窓への制限が小さくなる方が好ましいことが判明したので,外径3mmの環状アレイ探触子を試作した。探触子数は8,送波周波数12.5MHzで約二波長のパルス送波が可能である。2.多チャネルデ-タ収集装置と超高速プロセッサの試作:計画当初は別々のボ-ドで作成する予定であったが,経費節減と高速性の確保には同一基板上に実装する方がよいことが判明したので一体化して設計・製作した。なお,アナログ系とディジタル系が混在するため開発は難行したが,±2Vの入力レンジ,40MHzの8ビットAD変換,4Kバイトの記憶容量をもつ超高速8チャネルパラレルデ-タ収集装置ならびに,50nsの積和演算が可能な超高速プロセッサの試作に成功した。3.画像化プログラムの開発:ワ-クステ-ションによりシミュレ-ション実験を先行して実行し,立体像可視化のためのビジュアル・プレゼンテ-ション技術を開発した。このプログラムを1チップDSPのROMに焼きつけ,有効性を確認した。4.モデル実験の実行:当初予定した試作装置の開発が順調に進行したので,モデル実験によって各装置の性能やプログラムの良否を評価した結果,来年度の本格的実験試験に向けての課題が整理できた。以上,本年度の計画は順調に進行し,当該年度内での完成に十分明るい展望がえられていることを報告する。本研究は、振動子を二次元的に配置したマトリクスアレイ探触子を開発し、球面波状のパルス超音波を送波して、複数の振動子で受波した反射波の畳み込みによって三次元的な構造情報や血流動態を計測・可視化しようというものである。最終年度にあたる本年度は、本試作装置の評価試験と新手法の有用性の検討を進めるべく、当初計画通り下記の研究計画に沿って試作研究に従事した。

1.モデル水槽内実験:水槽内に設置した針金や糸などで作成した物体の立体像計測実験を施行して,試作装置の性能試験を行い,送受波パワ-の測定や表示する立体像の表示方法などを中心に基礎デ-タを収集した.しかし、パイプ内を流れるマイクロカプセルの動態計測実験は画像計測レ-トが向上せず実施できなかった。2.装置細部の手直しと画像化ソフトウエアの改善:上記実験の結果をふまえ,振動子の改良による送波のパワ-アップを実現するとともに,立体像表示の画像化ソフトウエアに関する改良を試みた.3.動物実験の施行:当初計画では、大型成犬や山羊などによる心臓立体像の計測や生体応用可能なマイクロカプセルを使用した心臓・冠血管内血流の三次元可視化実験を試みる予定であったが、画像化プロセッサの高速メモリ-の調整に手間取り,実施できなかった。4.試作装置の問題点と実用化への検討:試作装置の画像化性能は、10mmから20mmまで0.5mmおきに4mmx4mmのCモ-ド像20枚を秒1コマで表示可能、各Cモ-ド像は400画素(1画素0.2mmX0.2mm)で表示可能、疑似三次元表示可能、などである。以上、新方式による三次元可視化装置の試作に成功したので、今後は装置の実用化に向けて努力する予定である。
モノアミン減少による神経細胞死の発生機構の解明

モノアミンがシナップスの形成維持を促進する機能を持っていることを、これまでの研究で明らかにしてきた。モノアミンの減少によるシナップス密度の低下が、シナップスを介して受け渡しされる賦活因子の減少を招き、その結果神経細胞死が惹起される可能性を確かめた。生後1週のC57BL/6J系マウスに、モノアミンの枯渇剤としてレセルピンを0.5g/kg体重を連日4日間投与した。実験開始1-4日間、毎日潅流固定し、脳の前額断連続切片を作成、apoptosisの指標であるTunel染色を行った。大きさから判断して神経細胞と考えられるTunel染色陽性細胞は少数ながらレセルピン投与後1日から観察された。投与開始2日後に最大頻度となり、全陽性細胞の70%がこの時期に観察される。4日後には陽性細胞はほとんど観察されない。出現頻度を吻尾方向で見ると、頭頂葉から尾側部位に集中して全層に陽性細胞が出現していた。はっきり陽性細胞と認められるものの他に、濃染せず偽陽性と分類した細胞も陽性細胞とほぼ同数観察された。生理食塩水を投与した対照群でも陽性細胞は確認されたが、出現頻度はレセルピン投与例の1/10以下であった。生後1-2週は大脳皮質でシナップス形成が最も盛んに生じている時期であり、モノアミン除去によるシナップス密度の低下は著しく、神経細胞の生存に及ぼす影響は大きいと考えられる。レセルピンの投与によりモノアミン欠乏性の神経細胞死の可能性は示唆されたが、今後セロトニン、ノルアドレナリンの選択的除去などにより更に研究を進める必要がある。