hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非定型抗精神病薬誘発性肥満におけるインクレチンの役割

この変化と糖代謝異常や体重増加がどのように関連しているのか今後も検討を進めていく。精神医学未治療統合失調症を対象に、GIP.GLP-1測定を含めたデータ収集、体重増加に関連するSNPの解析を継続しており、サンプリング体制や遺伝子解析等の実験系は支障なく遂行している。H25年度は内服中断症例も含めたサンプリング収集を行っていたが、観察期間中に中断した対象もあり、統合失調症の外来未治療例が当初予定していたサンプル収集数に達しなかった。未治療統合失調症のサンプリング収集、遺伝子解析については概ね順調に進行しており、基礎的データを利用し、すでに海外誌に論文発表、論文投稿を進めている。未治療、治療中断例の入院例まで対象として広げることで、サンプリングの修正を行い目標サンプル数まで達成する。入院例については、治療抵抗性統合失調症症例を対照に、種々の抗精神病薬からクロザピンへの切り替え例について、H24、H25年度と同様のプロトコルを用いサンプリングを行う。H24年度と同様にサンプル収集を進め、血糖値と関連するインクレチン関連遺伝子と得られた臨床データについての解析を行う。未治療統合失調症を対象に、GIP.GLP-1測定を含めたデータ収集、体重増加に関連するSNPの解析を継続しており、サンプリング体制や遺伝子解析等の実験系は支障なく遂行している。H25年度は内服中断症例も含めたサンプリング収集を行っていたが、観察期間中に中断した対象もあり、統合失調症の外来未治療例が当初予定していたサンプル収集数に達しなかったため、未使用額が発生している。OGTT、関連遺伝子タイピングはH24、25年度と同様のため、未使用額についてはサンプルを20名×2ポイントを収集すると1,460,000円(OGTTに伴う外注検査費用1回の評価につき39,000円)となり、次年度の外注検査費にあてる。TaqMan等試薬に充てる費用は、260,000円である。H25年度は、インクレチン関連遺伝子に加え、ニューロペプチドY遺伝子多型についても解析対象とするため、TaqMan等の試薬を追加購入予定である。
インターネットを利用した現職教育のための遠隔教育に関する基礎的研究

現在、わが国の教師教育は転換期を迎えている。世界的にみるならば、教師の資格として修士号を取得することを求めるようになっている。一方、わが国では現職教員のための修士課程は、全日二年制あるいは全日一年と定時制一年による制度が中心になっているが、この制度での大規模な拡張は望めない。教養審では修士課程を今後の課題としており、通信制大学院の構想もあるが、現行の大学院制度をそのまま拡張しての対応はできない。まったく新しいコンセプトが求められている。以上の問題意識を基に、本研究では教師教育制度の今後の基本的方向、現職教員の派遣状況の問題点、教育の実践的研究における研究方法論、職場と学習を統一する組織学習の考え方、教師の成長発達を基盤とする教師教育の在り方、SCSやインターネットなどの情報技術を利用した教師教育の可能性を検討するなど、長期的な展望のもとに遠隔教育で教師教育を実現するためにさまざまな方向から検討した。とくに大学院修士レベルの教育において、現職教員のための教師教育においては、教師の成長を促進するような基礎的資質ならびに実践的研究の方法論が重要であることが指摘された。また、現職教育については、大学と学校との協力関係が教師教育に新しい地平を開拓しつつあることが、海外事情を調査する過程で明らかになった。情報技術が進歩するに従って、大学と学校との協力関係はますます重要になるが、その場合の理論的根拠は従来の論理実証主義あるいは科学的認識の偏重にあり、これからの教育研究では組織論あるいは行為論が重要であることが指摘できる。研究初年度である平成8年度は,特に教師教育の教育内容および方法については重点的に研究を進めた。1.教師教育のパラダイムの世界的な比較研究および遠隔教育実施上の制度的・行政的問題点現職教員の遠隔教育において,大学院や研修等の再教育を行っている機関の情報を,主にインターネットを介して収集した。特に,タイのスコタイタマチェラット大学では,多くの現職教員に対する再教育を行っており,わが国でも参考となる点が多くあることが分かった。その他,米国の社会人教育機関とわが国の現職教員再教育との比較検討も実施した。2.教師教育の教育内容・方法および教材開発に関する研究遠隔教育では,教育内容・教育方法がきわめて重要である。実践科学の立場に立ち,その基礎基本となる次のような分析手法,授業設計法等を検討した。まず第一に,現職教員による授業分析等の方法論の検討である。第二に,現職教員の熟慮的思考育成を狙ったコースの開発とその評価である。現在のところ,これらの方法と内容は,遠隔教育を介さずに対面の形の実施しているが,遠隔教育における有効性の検討をさらに進めていく。3.インターネット,マルチメディアの活用および評価遠隔教育では学習者中心の評価を実施しながら,そお学習課程を多様化し,印刷教材,オ-ディオ教材CD-ROM教材,電話相談,ビデオ会議など,さまざまなメディアが活用されており,これらの特質やインターネット上に教材を展開する際の方法論について検討を行った。特にビデオ会議については,実用性を評価したが,種々存在するソフトウェアの中でもそのパフォーマンスには大きくばらつきがあることが明らかになった。次の3つの観点から教師教育のための遠隔教育システムの実現に向けて研究を推進した。1.現職教育と遠隔教育:現職教員に対する遠隔教育システムでは,理工学のような先端的内容を社会人に公開するのとはまったく異なる視点からシステムを構築する必要がある。そこで,現職教員のための大学院の現状分析に基づき,学校を基盤とした現職教育の展望について具体的提言を行った。また,システム構築にあたって種々の条件を考慮した具体的な設備と,平成8年度より稼動しているSCS(Space Collaboration System)を用いた現職教員大学院生を対象としたセミナーの実践を行った。2.教師教育プログラム:遠隔教育では,教育内容・教育方法がきわめて重要である。そこで,教師教育改革の流れに沿った遠隔教育システムを実現するための条件分析および教師の多様性や発達特性に合致したプログラムの構成法を検討し,具体的な提言を行っている。

また,教育内容として,教師の自己省察を促進しつつ,それを学校改善へと導くことのできる省察と協同による現職教育プログラムを開発・試行した。3.現職教育に関する海外事情:すでに欧米各国では教育改革の一環としての教師教育改革に取り組んできており,そこではインターネットやマルチメディアを利用した遠隔教育システムや,出前大学(outreach)のしくみが実現されている。そこで,大学と学校のパートナーシップに基づく教師教育システムを実現しているハワイ大学教育学部のMET(Master of Education in Teaching)プログラムを例に,パートナーシップや職能開発専門学校PDSs(Professional Development Schools)の実態調査を行いつつ,実現方法や日本の現状のシステムへの適用可能性を検討した。
架橋配位子を用いるナノ粒子三次元配列体の構築と機能

2-4個のテルピリジン部位を末端に有する多方向架橋型分子を新規に合成し、これらの架橋型分子を用いイソシアニド保護パラジウムナノ粒子を集積化させてナノ空孔を形成する研究を行った。この空孔への水素吸蔵とパラジウムナノ粒子の原子配列の間隙への水素吸蔵を合わせることにより、水素吸蔵能を高めることが目的である。合成したこれらの集積体の構造の各種分光法による解明と窒素吸着量による空孔解析および水素吸蔵量の測定により、本方法の有効性を実証した。本研究では、水素吸蔵特性を持つ金属バナジウムおよび金属パラジウムのナノ粒子を用いて架橋配位子による金属ナノ粒子とMetal Organic Framework (MOF)との複合化を検討し、両者の特徴を持つ構造体の創製を目的とした。金属バナジウムのナノ粒子を用いる構造体の合成は次のように行った。最初にTHF溶媒中、四塩化バナジウムを前駆体とし、架橋配位子及び保護配位子の存在下、SuperHydrideによる還元を行い、バナジウムナノ粒子の合成を行った。生成した黒色の反応液にメタノールを加え、遠心分離による精製を試み、透過型電子顕微鏡で観察したところ、ナノ粒子は上澄み中に確認された。この上澄みに対してテトラフルオロホウ酸鉄(II)(Fe(BF_4)_2)を加え、テルピリジン基を介した架橋反応を行い、遠心分離による精製を行ったところ、上澄み中にナノ粒子が確認された。ナノ粒子間の間隔が錯形成前では約2.5nmであるのに対し、錯形成後では約1.5nmと間隔が狭まっており、鉄(II)イオンの添加により架橋バナジウムナノ粒子ネットワークが生成したことが示唆された。金属パラジウムについては、ペンチルイソシアニドを配位子とするナノ粒子をSuperHydrideによる塩化パラジウムの還元法によって合成し、それをケイ素を中心とするテトラキス(テルピリジン)配位子で架橋することによるナノ細孔をもつ三次元構造体の合成と物理吸着および水素吸蔵特性を評価した。架橋配位子のサイズを大きくすることによって、窒素ガスの物理吸着能を示す細孔を有する構造体も得られた。4つのテルピリジン部位を末端に有しかつ大きさが異なる架橋型分子(「4方向配位子」と略す)をヨウ素化反応、鈴木カップリングを鍵反応として市販品より3工程で合成した。この架橋型分子を用いイソシアニド保護パラジウムナノ粒子(平均粒径: 2.5nm)を集積化させる実験を行った。架橋型分子とパラジウムナノ粒子の仕込み比、濃度などの条件検討を行い、規則的に配列したナノ粒子の生成条件及び、粒径分布の減少の臨界点を見つけ出した。また、架橋ナノ粒子の一部に関しては金属イオンを介して未架橋のテルピリジン部位を結合させ、その二次架橋ナノ粒子について、その水素吸蔵特性及び金属イオン導入前との変化を比較した。未架橋部分のテルピリジンと4方向配位子との結合による二次架橋についても検討を行った。これらの集積体の構造は電子顕微鏡(TEM)と核磁気共鳴スペクトル(NMR)により確認を行った。ナノ粒子についてバナジウム-パラジウム合金系、四面体型パラジウムナノ粒子についても合成検討を行い、その水素吸蔵特能力に関して測定を行った。いずれの場合も球状パラジウムナノ粒子よりも高い水素吸蔵特性を示した。
細胞骨格および液胞による高等植物の形態形成機構の解析

本研究においては、以下のようにタバコBY-2細胞などの形質転換細胞株の開発とそれらを用いた細胞骨格および液胞の動態解析を行った。1)生細胞での細胞内構造の可視化系の確立:チューブリン、フィンブリン、液胞膜タンパク質と蛍光タンパク質の融合遺伝子を導入し、微小管、アクチン繊維、液胞についての可視化系を確立した。2)立体再構築アルゴリズムの研究と実装:連続光学切片を基にサーフェスモデルとして3次元モデリングを行う立体再構築・解析ソフトウェアを開発するとともに、それを用いて細胞分裂時に現れるTVMなど、複雑な液胞構造の存在を明らかにしてきたが、実用的な立体画像構築ソフトウェアREANTのプログラムについて一応の完成をみた。3)液胞の成長と分化の解析:ほとんどの液胞を除いたミニプロトプラストを培養すると、細いチューブ状の液胞が連結した網状液胞を経て巨大液胞への発達が観られ、この液胞の分化・再生過程を経時的に観察することができた。液胞構造の維持や分布には細胞骨格の関与がみられた。4)細胞分裂における細胞骨格の関与:生細胞でのアクチン繊維の観察から、M期に表層のアクチン繊維が2本のバンド様構造(MFTP)に再編成され、このMFTPの間に細胞板が形成された。5)細胞分化過程における液胞および細胞骨格の動態解析:上記のBY-2細胞系は基本的に分化能を持たないので、細胞分化過程での液胞や細胞骨格の検討を行うべく、シロイヌナズナ培養細胞を用いた観察から、管状要素の細胞分化過程における特徴的な二次壁形成や液胞の動態が細胞骨格によって制御されていることが分かった。今年度の成果タバコBY-2細胞の分裂面決定における微小管の機能の解析表層微小管はM期に消失しG_1期に入ると再形成される。本研究ではGFP-tubulinを恒常的に発現するタバコBY-2細胞の形質転換株BY-GT16細胞を用いて、細胞分裂期前後の微小管の動態を詳細に観察した。高等植物細胞は、G_2の終わりからM期前期にかけて、核を取り囲む微小管の束である前期前微小管束(PPB)を形成する。PPBは将来の細胞質分裂の位置を規定すると考えられており、植物細胞の分裂において重要な役割を果たす。PPBが細胞分裂における分裂面を決定する機構を明らかにするため、2重PPBを持つ細胞でどのように紡錘体およびフラグモプラストが形成されるかを観察した。経時観察を行ったところ、多くの2重PPBを持つ細胞では前期から前中期にかけて多極の紡錘体が形成されることが分かった。しかし、その後に中期までの間に通常の2極の紡錘体構造へと修正された。2重PPBを持つ細胞では中期紡錘体の赤道面が細胞長軸に対し斜めになっており、その中期での赤道面の方向は後期から終期のフラグモプラストでも維持され、結果として細胞長軸に斜めの分裂面が形成された。これらの結果から、2重PPBの揚合でもPPBは紡錘体の極形成および分裂面の決定に関わっていることが示唆された。上記のように、tubulinとGFPの融合遺伝子を恒常的に発現する培養細胞を用いた観察系を開発し、CLSM観察などにより、細胞骨格の動態を生細胞においてタイムラプスで精査・分析できる解析システムを確立して、新知見を見出した。本年度は、主にタバコBY-2細胞の形質転換細胞株(各細胞内構造の可視化細胞株)の開発と細胞骨格および液胞の動態解析を行った。(A)生細胞での細胞内構造の可視化系の確立:チューブリン、フィンブリン、液胞膜タンパク質と蛍光タンパク質の融合遺伝子を導入し、微小管、アクチン繊維、液胞についての可視化系を確立した。(細胞株分与は本研究室のホームページのMTA参照。)

(B)立体再構築アルゴリズムの研究と実装:連続光学切片を基にサーフェスモデルとして3次元モデリングを行う立体再構築・解析ソフトウェアREANT(reconstructor and analyzer of three-dimensional structures)を開発しつつ、それを用いて細胞分裂時に現れるTVM(tubular structure of vacuolar membrane)など、複雑な液胞構造の存在を明らかにしてきたが、本年度にはREANTの一応の完成をみた(下記のKutsuna and Hasezawaの文献を参照)。また、液胞動態の定量的解析のために、液胞膜の蛍光像や明視野像からの計測に適した動画像解析ソフトウェアを新たに開発した。これによる解析の結果、液胞の動きには、細胞周期の進行による時間的変化、細胞内での位置による空間的差異、液胞表層のアクチン繊維の局在、という時空間的な制御要因が存在することが分かった。(C)液胞の成長と分化の解析:殆どの液胞を除いたミニプロトプラストを培養すると、細いチューブ状の液胞が連結した網状液胞を経て巨大液胞への分化・再生過程を経時的に観察することができた。液胞構造の維持や分布には細胞骨格の関与がみられた。
相互利用の仕組とエリアを持つ学校複合施設の計画手法と管理・運営計画の研究

平成5年度へ6年度の2年間で、全国の代表的な学校複合施設20校の実態調査及びアンケート調査(学校教師、学校開放利用者、複合する地域施設利用者の3種類)を実施した。対象校は東京都7校、横浜市4校、福島県三春町4校、豊橋市、掛川市、新城市、滑川市、熊本市の各1校である。学校複合施設の形態から見ると、複合型10校、余裕教室転用型5校、隣接型3校、近接型1校、共用前提充実型1校である。1.学校複合施設に必要な計画手法-学校複合施設を計画するには、第1に学校と地域施設が相互に無い諸室と設備を設ける事が重要で、第2に学校専用部分、開放部分、地域施設のゾーニングと相互に入り易くする計画が大事で、第3に学校、地域施設とも開放しない備品等の収納空間の充実等が重要で、他にも学校と地域が交流できる場所をゾーニングを考慮しながら設ける等が必要であることが分かった。また、実際の利用では、温水プール、映像ホール、図書館等諸室、設備、情報等の高機能なものが相互利用が多い事が明らかになった。2.学校複合施設に必要な管理・運営計画-学校・地域施設とも開放する立場と利用する立場のどちらかであっても、利用できる場所と出来無い場所を明確にし、管理を徹底させる事を希望している。これは、明確にする事によって、利用する場合でもされる場合でも気軽に貸し、あるいは利用できる相互の安心感が大切であるという結果である。また、マナーの問題を教師、利用者の双方が気にしており、明確な利用のルールの確立が求められている。3.まとめ-今回の研究結果から、アプローチ、動線、ゾーニング、収納等現状で課題のある施設では明確にそれが指摘されている。また、学校と地域施設が相互に持っていない諸室と設備を持つ事によって相互利用が更に進むと考えている事が明らかとなる等の研究成果を得た。平成5年度は、東京の学校複合施設3校(台東区上野小、杉並第十小、港区和泉小)、静岡県1校(掛川市曽我小)、愛知県1校(豊橋市汐田小)、福島県3校(三春町中郷小、沢石小、中妻小)の8校について実態調査を実施した。調査の内容は学校教師アンケート、学校施設利用者アンケート、地域施設利用者アンケートの3種類で、学校及び地域施設の両方の立場から現状の相互利用の実態、課題を把握した。1.学校複合施設の教師の意向...教師は学校複合施設の相互利用について、学校を開放する場合でも、地域施設を利用させてもらう場合でも、「マナーの徹底」「開放諸室の明確化」「開放時間の明確化」を求めており、今後学校複合施設を計画する場合には、「学校に無い施設を地域施設に設ける」「無い設備を設ける」「学校から簡単に入れる」等の条件整備を求めている。2.学校複合施設の学校を利用する地域住民の意向...学校を利用している地域住民は、教師とほぼ同様の意向を示し、今後学校複合施設を計画する場合には、「学校の諸室をもっと良くする」「諸室の設備をもっと良くする」「学校施設へ入りやすくする」等の条件整備を求めている。また、学校施設で使いたい諸室は、従来の体育関係諸室に加えて特別教室の家庭科、音楽室等に加えて図書館があげられている。3.今年度は全般的な意向調査を実施すると共に、相互利用の実態を把握したが、実際に相互利用を可能として計画されている学校複合施設でも、実際の相互利用は限定され、必ずしも活発でない状況が見られた。

この理由として、学校・地域とも未だこの新しい仕組が始まって間がないため、双方とも慎重になっていることが想定され、今後より安心感を持って相互利用していける雰囲気の形成に課題があることが分かった。平成6年度は、東京の学校複合施設4校(中央区日本橋小、月島第3小、中野区江原小、第1中学校)、横浜のコミュニティ・スクール4校(本牧中学校・コミュニティスクール、上永谷中学校・コミュニティスクール、平戸台小学校・コミュニティスクール、六っ川台小学校・コミュニティスクール)、愛知県1校(新城市千郷中学校・西部公民館)、富山県1校(滑川中学校・生涯学習センター)、岐阜県1校(浪合村立浪合学校)、熊本県1校(熊本私立五福小学校・公民館等複合施設)の12校について実態調査を実施した。調査の内容は、学校教師アンケート、学校施設利用者アンケート、地域施設利用者アンケートの3種類で、学校及び地域施設の両方の立場から現状の相互利用の実態、課題を把握した。1.学校複合施設の教師の意向...教師は、学校複合施設の相互利用について、学校を開放する場合には、「学校備品等を収納できる」配慮を求め、学校開放を魅力的にするには、「地域施設に無い部屋を設ける」や「多様な活動に対応できる可変のスペースを設ける」等の意見があり、学校が地域施設を利用する場合には、「開放しない部分に入れない様にする」等の配慮を求め、学校がよく利用するには「学校に無い部屋・設備を設ける」等が必要としている。2.学校複合施設を利用する地域住民の意向...地域住民は、学校施設を利用しやすくするには「学校備品等を収納できる」配慮を求め、学校開放を魅力化するには、「開放された部屋に入りやすくする」、「学校の利用が少ない時間帯を開放する」を求め、学校が地域施設を利用する場合は、「学校が利用する諸室をまとめて配置する」、「開放しない部屋に入れない様にする」「学校から入りやすくる」等が必要としている。3.今年度の調査からは、学校の教師、地域住民とも比較的共通の意識を持ち、貸す側、借りる側とも、学校の備品の収納に対する配慮と相互に入りやすく、開放するエリアはまとめて配置し、開放しない部分に入れない様にする。また相互の利用を魅力的にするにはお互いに相互に持っていない諸室を設ける事等が大事であるとしている事が分かった。昨年度と今年度の調査で、20校について調査した事になり、その結果から、今後相互利用を積極的に行っていくための整備の課題を明らかにする事ができた。
植物の器官再生を制御する分子機構

植物の再生はオーキシンやサイトカイニンによって著しく促進されるが、そのメカニズムは断片的にしか理解されていない。本研究では、網羅的な転写制御ネットワークを構築し、この分子機構の全貌解明を進めることを目指す。また私たちはヒストンバリアントが外植片を用いた組織培養系で茎葉再生を制御することを見出しており、本研究では転写制御に加えてクロマチンレベルの制御が器官再生において果たす役割も明らかにする。さらに、高度に分化した細胞が脱分化を介して個体再生を行う系としてプロトプラストの実験系を導入し、そこでの転写制御因子やヒストンバリアントの機能を解明する。これらの解析を通して、脱分化から再分化に至るまでの植物細胞の分化転換を制御する分子機構を包括的に理解する。先行研究から再生を司る鍵遺伝子の発現が並行して働く複数のシグナル経路によって制御されることが見えてきている。今年度は既報のマイクロアレイデータを用いてこれらの遺伝子がカルス誘導培地(callus inducing media, CIM)及び茎葉誘導培地(shoot inducing media, SIM)上でのカルス形成、茎葉再生過程においてどのタイミングで発現するかを確認した。次にこれらの転写関係をシロイヌナズナの培養細胞を用いたレポーターアッセイによって検証した。また注目する転写因子が外植片からの再生誘導時に下流遺伝子のプロモーターに実際に結合するかどうかをクロマチン免疫沈降法(Chromatin Immunoprecipitation, ChIP)PCRによって調べた。またヒストンバリアントの変異体を用いたRNAseq解析を行い、下流標的遺伝子の候補探索を開始した。さらにシロイヌナズナの葉肉プロトプラストからカルスを形成し、個体再生を誘導する実験系の確立を進めた。転写制御ネットワークの構築を着実に進めることが出来ただけでなく、ヒストンバリアントの機能解明に向けたRNAseq解析も順調に立ち上げることができた。実際に変異体の表現型から予測している下流標的遺伝子のいくつかが発現変動することを確認しており、同様のタイムポイントで発現変動する他の遺伝子についても今後解析を進める準備を整えることができた。プロトプラストからの再生系の構築についても光、温度、培地条件等の検討を終え、再現性よくカルス化を定量することが可能になった。今年度の研究から直接的な発現制御関係が確認される転写因子-プロモーター関係をさらに分子遺伝学的に検証する。ヒストンバリアントの標的と予想される遺伝子についてはレポーターラインを構築し、カルス形成時、茎葉再生時に発現のタイミングやパターンにどういった異常がみられるかを調べる。これらの解析から同定されるリプログラミング制御因子の変異体ついてプロトプラストからの再生実験を行い、表現型を検証する。
癌におけるカベオラを基軸とした生体膜ダイナミクス制御機構の解明

リネジ生存癌遺伝子であるTTF-1によって転写活性化される受容体型チロシンキナーゼであるROR1は、「カベオラ」と呼ばれる生体膜ドメインの形成に関与することで、肺腺癌における重要な生存シグナルを担っている。そこで本研究では、これまで多くの謎に包まれてきた生体膜でのカベオラの詳細な生成過程や生理機能、更にはカベオラに規定される生存・増殖シグナリングの区画化など、癌細胞での生体膜における規則性や多様性、或はこれまでにない制御機構の発見を目的とした。今年度は、受容体としてのROR1の新たな機能に着目し、重要なカベオラ機能の1つであるカベオラ依存的なエンドサイトーシス制御機構におけるROR1による詳細な分子機序の解明を行った。これまでの解析から、ROR1はカベオラ形成に関わるCAVIN1以外にCAVIN3とも結合し、CAVIN2とは結合しないという、非常に特異性を持った相互作用を示すことが分かった。また、肺腺癌細胞における内因性のROR1とCAVIN3は一部において細胞膜、および細胞質で共局在を示すことが分かり、細胞膜でのカベオラが集積している領域においてもROR1とCAVIN3は共局在していることが分かった。さらに、超高解像度共焦点レーザー顕微鏡を用いた解析から、ROR1とCAVIN3の共局在はアクチンフィラメント上に存在していることが判明した。次に、CAVIN3が結合するROR1の結合領域の同定を行った。様々なROR1の機能的なドメインを欠失させたROR1変異体を作製し、これらの変異体とCAVIN3を発現させることで免疫沈降を行った結果、CAVIN3はROR1のキナーゼドメイン内のN末から1/3の領域と相互作用することが分かり、これまで分かっていたCAVIN1やCAV1が結合する領域とは別の部位でCAVIN3はROR1と結合していることが判明した。平成30年度は、当初の研究実施計画の通り、概ね順調に進展した。これまでの結果から、肺腺癌細胞においてROR1はCAVIN3タンパク質と相互作用することで、カベオラ依存的なエンドサイトーシスの制御に関与する可能性が明らかになりつつある。つまり、肺腺癌細胞ではROR1はCAV1、CAVIN1、CAVIN3というカベオラ関連分子とそれぞれ異なる領域で相互作用することで、カベオラ形成とカベオラ依存的なエンドサイトーシスに関与している可能性が考えられた。これまでの解析から、CAVIN3が相互作用するROR1の結合領域が明らかとなったため、現在、ROR1のCAVIN3が結合する領域を欠損させたROR1欠損変異体を作製し、肺腺癌細胞に発現させることでこの結合領域が与えるカベオラ依存的なエンドサイトーシスへの影響について検討を行っている。内因性のROR1の発現の影響を抑えるために、発現させる野生型のROR1、およびCAVIN3が結合できない欠損変異体のROR1にはsilent mutation(siROR1に対する抵抗性)を加えたコンストラクトを作製し、細胞に発現させた後、siROR1処理を行い、内因性のROR1の発現を抑制させる実験系を構築した。これまでの予備的検討から、カベオラ依存的なエンドサイトーシスの指標にはコレラトキシンのサブユニットBに蛍光標識させたもの(CTB-488)を用い、細胞内への取り込みについて評価を行った結果、野生型のROR1を発現させた細胞では細胞内にCTB-488の取り込みが観察されるのに対して、CAVIN3が結合できないROR1欠損変異体を発現させた細胞では、CTB-488が細胞膜に留まり、細胞内への取り込みが阻害される傾向にあることを見出している。これまでの解析から、ROR1はCAVIN1以外にカベオラ依存的なエンドサイトーシスへの関与が示唆されるCAVIN3とも結合することが分かってきた。そこで、来年度は、CAVIN3の結合部位を欠損したROR1結合部位欠損変異体を用いて、さらに詳細にエンドサイトーシスへの影響について検討を行う。具体的には、蛍光を標識したコレラトキシンを用いてマルチウェルアレイスキャン装置により評価を行うとともに、ルテニウムレッドやCT-B-HRPを利用した電子顕微鏡による解析を行う。これまでの結果からROR1はキナーゼ活性も有していることから、ROR1を介したカベオラ依存的なエンドサイトーシスにキナーゼ活性が必要かどうかについても検討する必要がある。さらに、エンドサイトーシスにより生成される小胞の細胞内移動にはCAVIN3の調節下にあるミオシン関連蛋白質が関与していることから、それら蛋白質とROR1との相互作用についても詳細に解析を行う予定である。次に、エンドサイトーシスにより細胞内に形成される初期エンドソームにおける細胞内でのPI3K-AKT伝達経路に代表されるような重要な生存シグナルを制御するシグナリングエンドソームとしての機能や、細胞膜上に存在するEGFR等の受容体のターンオーバーを制御するリサイクリングエンドソームとしての機能に着目し、同様にCAVIN3蛋白質の結合部位を欠損したROR1欠損変異体を用いることで、生存シグナルへの影響や膜・小胞による細胞内輸送ネットワークへの影響について調べる。また、ROR1によって制御されたエンドソーム上においてAKTの活性化が起きていることを、スクロース濃度勾配遠心法により細胞内から特異的にエンドソームを抽出してくることで、生化学的アプローチによってもAKTの活性化がROR1によるカベオラ依存的なエンドサイトーシスによって制御されることを証明する。

リネジ生存癌遺伝子であるTTF-1によって転写活性化される受容体型チロシンキナーゼであるROR1は、「カベオラ」と呼ばれる生体膜ドメインの形成に関与することで、肺腺癌における重要な生存シグナルを担っている。そこで本研究では、これまで多くの謎に包まれてきた生体膜でのカベオラの詳細な生成過程や生理機能、更にはカベオラに規定される生存・増殖シグナリングの区画化など、癌細胞での生体膜における規則性や多様性、或はこれまでにない制御機構の発見を目的とした。今年度は、受容体としてのROR1の新たな機能に着目し、重要なカベオラ機能の1つであるカベオラ依存的なエンドサイトーシス制御機構におけるROR1による詳細な分子機序の解明を行った。これまでの解析から、ROR1はカベオラ形成に関わるCAVIN1以外にCAVIN3とも結合し、CAVIN2とは結合しないという、非常に特異性を持った相互作用を示すことが分かった。また、肺腺癌細胞における内因性のROR1とCAVIN3は一部において細胞膜、および細胞質で共局在を示すことが分かり、細胞膜でのカベオラが集積している領域においてもROR1とCAVIN3は共局在していることが分かった。さらに、超高解像度共焦点レーザー顕微鏡を用いた解析から、ROR1とCAVIN3の共局在はアクチンフィラメント上に存在していることが判明した。次に、CAVIN3が結合するROR1の結合領域の同定を行った。様々なROR1の機能的なドメインを欠失させたROR1変異体を作製し、これらの変異体とCAVIN3を発現させることで免疫沈降を行った結果、CAVIN3はROR1のキナーゼドメイン内のN末から1/3の領域と相互作用することが分かり、これまで分かっていたCAVIN1やCAV1が結合する領域とは別の部位でCAVIN3はROR1と結合していることが判明した。平成30年度は、当初の研究実施計画の通り、概ね順調に進展した。これまでの結果から、肺腺癌細胞においてROR1はCAVIN3タンパク質と相互作用することで、カベオラ依存的なエンドサイトーシスの制御に関与する可能性が明らかになりつつある。つまり、肺腺癌細胞ではROR1はCAV1、CAVIN1、CAVIN3というカベオラ関連分子とそれぞれ異なる領域で相互作用することで、カベオラ形成とカベオラ依存的なエンドサイトーシスに関与している可能性が考えられた。これまでの解析から、CAVIN3が相互作用するROR1の結合領域が明らかとなったため、現在、ROR1のCAVIN3が結合する領域を欠損させたROR1欠損変異体を作製し、肺腺癌細胞に発現させることでこの結合領域が与えるカベオラ依存的なエンドサイトーシスへの影響について検討を行っている。内因性のROR1の発現の影響を抑えるために、発現させる野生型のROR1、およびCAVIN3が結合できない欠損変異体のROR1にはsilent mutation(siROR1に対する抵抗性)を加えたコンストラクトを作製し、細胞に発現させた後、siROR1処理を行い、内因性のROR1の発現を抑制させる実験系を構築した。
少数データからの高精度な画像認識アルゴリズムの構築に関する研究

本研究の目的は,少数の教師情報しかない状況において,高精度な画像認識モデルを学習するアルゴリズムの構築である.そこで本提案では,1)限られた教師付きデータを最大限活用して深層学習の識別能力を可能な限り引き出す学習理論とアルゴリズム開発,2)シミュレーション等で学習したモデルをドメインの異なる実世界で動作させるためのドメイン適合手法の構築,3)効率的な教師データ作成のための深層学習に最適な能動学習アルゴリズムの開発,の3つの観点から,この困難な問題に取り組んでいく.少数の教師情報しかない状況において、高精度な画像認識モデルを学習するアルゴリズムの構築が目的である。限られた学習データで最大限の学習効果を得る方法、ソースドメインでシミュレーション学習を行い教師データのないターゲットドメインに適合させる方法、大量のデータの中から学習に有効なデータのみにアノテーションを行う能動学習を提案している。大量の教師データが必要である現在の深層学習を、さらに展開させる重要な項目であることから、研究意義は評価できる。特に、医療画像などの分野に対し深層学習を適用する際に問題となるデータ不足問題を解決するためなど、医療分野でたいへん実現が望まれているものであり、社会的意義も大きい。本研究の目的は,少数の教師情報しかない状況において,高精度な画像認識モデルを学習するアルゴリズムの構築である.そこで本提案では,1)限られた教師付きデータを最大限活用して深層学習の識別能力を可能な限り引き出す学習理論とアルゴリズム開発,2)シミュレーション等で学習したモデルをドメインの異なる実世界で動作させるためのドメイン適合手法の構築,3)効率的な教師データ作成のための深層学習に最適な能動学習アルゴリズムの開発,の3つの観点から,この困難な問題に取り組んでいく.
非平衡プロセスによる超軽量・高耐食性多目的Ｔｉ－Ｍｇ合金の創製

一般構造用あるいは生体用金属材料として応用可能な軽量、高強度、かつ生体適合性に優れたTi-Mgバルク合金の開発を目指して、直流マグネトロンスパッタ法を用いて同合金を作製し、その諸特性を調査・検討した。Ti-Mg合金薄膜を生理食塩水中に7日間浸漬した場合、生理食塩中へTiはほとんど溶出せず、Mgのみが優先的に溶出することがわかった。さらに、擬似体液中に30日間浸漬した場合、Ti-33mass%Mg合金薄膜では、純TiおよびTi-17mass%Mg合金薄膜とは異なり、表面にリン酸カルシウムが析出した。したがって、Ti-33mass%Mg合金は骨形成能および耐食性ともに良好であることがわかった。航空機等の大型輸送機器や埋め込み型生体器具への適用を目指して,合金状態図において固溶相を持たず,高温での溶解プロセスでは合金化できないチタン(Ti)(軽量・高耐食性金属材料)とマグネシウム(Mg)(実用金属材料中,最も比重が小さい金属材料)を非平衡プロセスを用いることにより合金化し,その合金の基礎的な材料特性を明らかにすることを本研究の目的とした.直流マグネトロンスパッタ法を用いて,Ti-Mg合金薄膜を作製し,生体適合性金属材料としての応用を考慮した特性評価(耐食性および生体適合性評価)を行った.ガラスあるいはシリコン(Si) (100)基板上に,直流マグネトロンスパッタ法により,Ti-xMg (x=0, 17, 33, 55, 100) (mass%)合金薄膜を作製した.本研究において作製したTi薄膜は(002)配向であり,Ti-17MgおよびTi-33Mg合金薄膜では,XRDパターンにおいて(100)および(101)のピークがみられた.また,Ti-55Mg合金薄膜およびMg薄膜は(002)配向であった.これらのTi-Mg合金薄膜を310 K (ヒトの体温相当)の生理食塩水に7日間浸漬した場合,すべての組成のTi-Mg合金薄膜において,Tiの溶出量はほぼICPの検出限界以下であった.Ti-17MgおよびTi-33Mg合金薄膜では微量のMgの溶出が見られ,Mgの溶出量はTi-55Mg合金薄膜およびMg薄膜において大幅に増加した.これらの結果から,本研究で作製したTi-Mg合金薄膜では,金属アレルギーの原因となるTiは溶出せず,Mgのみ溶出することがわかった.さらに,310 KのHanks溶液への浸漬を行い,骨の無機成分であるリン酸カルシウムの析出の有無を調査・検討した。その結果,Ti-33Mg合金薄膜において,合金薄膜上にリン酸カルシウムが析出した.一般構造用あるいは生体用金属材料として応用可能な軽量、高強度、かつ生体適合性に優れたTi-Mgバルク合金の開発を目指して、直流マグネトロンスパッタ法を用いて同合金を作製し、その諸特性を調査・検討した。本研究では、航空機等の大型輸送機器や埋め込み型生体器具等への適用を目指して、合金状態図において固溶相を持たず、アーク溶解等の通常の合金作製プロセスでは合金化できない軽量・高耐食性金属であるチタン(Ti)と実用金属材料中最も比重の小さいマグネシウム(Mg)との合金化およびその力学的特性および耐食性といった基礎的な材料特性を明らかにすることを目的としている。平成24年度は、非平衡プロセスであるDCマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラスおよびシリコン基板上に任意の組成のTi-xMg(at%) (x=0, 30, 50, 70, 100)合金薄膜を作製した。作製したTi-xMg合金薄膜を生理食塩水へ浸漬し、TiおよびMgの溶出量の調査を行った。Ti-xMg合金薄膜の組成は、投入電力を変えることで変化させた。TiおよびMgの濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-OES)および電子線マイクロアナライザにより分析し、表面状態をX線光電子分光法により分析した。さらに、結晶構造解析をX線回折法(XRD)により行った。作製したTi-xMg合金薄膜を37°Cの生理食塩水に7日間浸漬させ、TiおよびMgの溶出量をICP-OESにより測定した。Ti-xMg合金薄膜のXRDパターンより、Mgの割合が増加するに伴い、各ピークは低角側にシフトした。Mgの濃度増加に対し、(200)面の格子定数が線形に変化することから、Ti-xMg合金は固溶体となっていると考えられる。Ti-xMg合金薄膜を生理食塩水に7日間浸漬させた場合、Mgの含有量が50at%以下の合金薄膜では、Tiの溶出量はICPの検出限界値以下であった。一方、Mgの含有量が70at%の合金薄膜ではMgの溶出量が増加した。

平成24年度は、任意の組成をもったTi-Mg合金薄膜の作製および浸漬試験による膜の組成と各元素の生理食塩水への溶出量との関係の調査・検討を目的とし、それを達成した。ゆえに、本研究は計画通りに進展している。今後は、生体用金属材料としての可能性を探るために、引き続きTi-Mg合金薄膜を用いたTi-Mg合金の生物学的生体適合性の評価を行うとともに、生体用以外の超軽量・高耐食性構造材料としての適用を目指した非平衡プロセスによるTi-Mg合金バルク体の作製法の探索と力学的特性評価を行う。次年度は、非平衡プロセスによるTi-Mg合金薄膜およびバルク体の作製に必要なTiおよびMgターゲット、粉末原料としてTi粉末およびMg粉末を購入する。また、エタノールやアセトン等、実験器具や試料の洗浄等に必要な試薬類を購入する。さらに、本研究成果を国内外で広く公開するために、国内および国外での研究成果発表および情報収集のための旅費を計上している。また、研究成果を海外のインパクトのある雑誌に投稿するために、英文校閲代を計上している。本研究では、SEM、EPMAおよびXPS等の各種分析に関して、東北大学金属材料研究所内の共同利用装置を使用するため、共同利用装置使用料を計上している。
高特性な超指向性音響システムの実現と応用

パラメトリックスピーカの実用化において,電気から音響へのパワー変換効率を改善する必要がある。パラメトリック音は超音波キャリアの周波数を下げることで増加するという事実に沿って,長距離音響アラートシステムの実現のため,25kHzの超音波エミッタを試作し,効率改善を試みた。また,パラメトリックスピーカを駆動する際の信号の流れは,超音波への変調プロセス,超音波エミッタの駆動プロセス,そして超音波の自己復調プロセスに分けられる。本研究では,これら3プロセスのモデリングを通して信号の流れを96kHzのサンプリング,16ビットの量子化で数値シミュレーションし,特性改善が期待できる開発システムを構築した。超音波の細いビーム幅という特徴と,超音波の非線形性に基づく自己復調現象を活かした超指向性音響システムの実用化において,復調するオーディオ信号の歪み低減に関して未だ十分な研究成果が得られていない。そこで,超音波変調方式を再検討し,歪み低減に特化した変調方式を提案し,高特性な超指向性音響システムを実現するとともに,その応用を推進することが本研究課題の目的である。ここでは,歪み予測器と負帰還回路の組み合わせで歪み低減に対処することを提案している。ところで,自己復調現象の理論モデルに,従来からBerktayの式が利用されているが,このモデル式は非線形性が比較的弱いときに適用できる。本音響システムを実際に利用する際は非線形性が比較的強い場合であり,このときはBerktayの式の適用限界を超えるため,Merklingerのモデル式の利用がより現実的である。このことを,復調されるオーディオ信号の歪み(高調波歪みと混変調波歪み)の観点から,40kHzのキャリア超音波を用いて実証した。すなわち,Merklingerの式を利用すれば,自己復調現象で生成されるオーディオ信号の波形が理論予測できることを,実験を通して示した。この結果は,本研究課題の目的のひとつである復調音の歪み低減化の実現において大きく前進したことになる。超音波の自己復調過程で高調波歪みや混変調波歪みが発生するが,この理論予測,そしてその理論予測を帰還回路に組み入れたサブ回路の構成を,本研究で具体的に示すことである。そこでまずは,理論予測については,従来から超音波の自己復調現象の数式化において利用されているBerktayのモデル式よりも,より高音圧まで適用できるMerklingerの式が適していることを実証した。すなわち,超指向性スピーカは指向性の鋭いオーディオ信号を生成する際に,不要で明瞭度の低下を引き起こす非線形歪みを発生する。このスピーカの更なる実用化において,この非線形歪みを低減することが重要である。そこで,復調されるオーディオ信号の波形を予測するに適した簡易式を再考し,予測した波形と実際に復調されるオーディオ信号を実験を通して比較した。この比較の際に,代表的な被変調波としてAMとSSB信号を用い,超音波エミッタから放射されるキャリア超音波の包絡線関数から,復調オーディオ信号の波形を予測する検討を行った。この結果,予測した波形と実際の波形が類似することから,Merklingerの式の利用が適することが分かった。この結果を具体的に回路に組み入れるところで研究の進展が遅れている。超音波の非線形伝搬に伴う自己復調現象を活用したパラメトリックスピーカ(超音波スピーカ)は,小口径でありながら指向性の鋭さに大きな特長がある。このスピーカは,現在,ある特定の領域にいる人のみに音声や音響信号の情報を提供する,またトンネルや地下街の壁等の音反射に伴う残響を低減し,音源信号と同じ明瞭度を保ったまま音響信号を伝送するなど,音環境改善の一方策のデバイスとして広く利用されつつある。本研究課題は,非線形伝搬に際して発生する音響信号の歪み低減化と,パラメトリックスピーカの具体的応用の検討を進めることにある。前年度は,前者の歪み低減化について検討するため,波形再生プロセスを定式化し,その波形の予測を理論と実験で進めてきた。そして,歪み低減の実現に向けての指針を得た。今年度は,後者の工学的応用について準備を行った。この課題として,光のように細ビーム幅の音波を長距離伝搬させる音響システムの実現を目指した。具体的には,数百メートル離れたある特定の小領域の人に,アラーム音を伝える装置の実現について,理論と実験で検証を行った。理論により,キャリア超音波の周波数を従来の40 kHzから下げることで,超音波から可聴音への変換効率がおよそ610 dB上昇すること,また再生可聴音のビーム幅も狭まることが予測できた。そこで,25 kHzの市販の超音波センサを多数利用した104 cm×80 cmの大開口超音波エミッタを試作し,音場の基礎データを得る実験を行った。その結果,理論予測のように,大開口化によりおよそ800 mまでの長距離に対し,音響信号を聞き得ることができた。しかも,使用した超音波センサの周波数特性に起因して,従来の40 kHz用センサを用いたときよりも低域周波数特性が上昇し,音声信号を聞く際の違和感が低減した。小口径でありながら鋭い指向性という点で特長のあるパラメトリックスピーカは,多くの応用が考えられている。しかしながら,再生される可聴音に多くの歪みが含まれること,最終的な実用化において,超音波が聴覚に与える曝露問題を解決する必要がある,また,電気パワーから可聴音の音響パワーへの変換効率が低いことの課題が未解決のままである。

超音波曝露の課題は,聴取位置がスピーカから遠く離れるほど超音波自体減衰が大きいことから解決される。歪みの低減化は,前年度に行った非線形システムの定式化で解決できるが,超音波エミッタ自体の歪み発生要因もあり,複雑である。一方,一般に可聴音の音圧が超音波の音圧の2乗で増加し,また超音波の音圧は超音波エミッタに加える電圧に比例することから,変換効率は駆動電圧を上げれば上昇すると考えられる。この考えに基づき,本音響システムの応用の一環として大音響長距離音響放射システムを構築し,実験を推進した。しかし,非線形特有の現象,すなわち,駆動電圧があるレベル以上になると送波音圧レベルが頭打ちになる,いわゆる飽和現象が存在することが判明した。したがって,大音量化においては,この飽和現象を考慮の上検討する必要がある。この飽和はKZK非線形方程式を利用した理論でも確認されたことは本研究の実施に伴うひとつの成果といえる。更に,エミッタの口径を大きくして大音量化を行うことは,特に再生周波数が高いときには従来の線形音源と同じ指向性に近づくことから,パラメトリックスピーカとしての特長が失われることも判明した。以上の課題点から,大音量化を伴う長距離音響放射システムの開発研究には遅れが生じている。超音波のさまざまな非線形現象のなかでも自己復調作用を巧みに利用したパラメトリックスピーカは,その指向性の鋭さに特長をもつ。しかし,パラメトリックスピーカの再生音(パラメトリック音)は歪み成分が多いことが短所であり,その歪みの低減化を本研究の中心課題として取り組んだ。歪みの低減化は,基本的には送りたい入力可聴信号とパラメトリック再生音との差成分を予測し,その成分を前もって送りたい信号に負で加算することで達成できる。この考えのもと,まず入力信号を超音波周波数帯域に変換する,いわゆるアップコンバート過程(変調プロセス),被変調信号をパワー増幅して超音波エミッタから超音波として放射する過程(駆動プロセス),そして変調され空中に放射された超音波から可聴信号を生成するダウンコンバート過程(自己復調プロセス)に分け,それぞれ3つのプロセスを定式化してコンピュータでパラメトリック音の再生過程をシミュレーションした。パラメトリックスピーカの変調キャリア周波数は多くの場合40kHzが利用されるので,数値シミュレーションにおけるサンプリング周波数を96kHzのハイレゾルーション音源として取り扱い,量子化16ビットでC言語プログラムにコーディングした。そして,入力信号からパラメトリック音までの信号の流れをすべてコンピュータでシミュレーションできる環境,すなわちソフトウエアに基づくシミュレータを構築した。この構築によって,パラメトリックスピーカのシステム化において,今までハードウエアとしての物理的変調器が不要となり,その代わりに小型化や利便性に特長をもつソフトウエアで達成できた。本研究の課題である歪みの低減化には今一歩という段階であるものの,ソフトウエアとしてのシミュレータが完成したことで,パラメトリックスピーカの構成がシンプルになる。なお,研究成果としてシミュレータに関する特許を出願したパラメトリックスピーカの実用化において,電気から音響へのパワー変換効率を改善する必要がある。
筋ジストロフィー犬で見出されたプルキンエ線維の選択的障害と心電図異常の関連性

Duchenne型の筋ジストロフィー(DMD)では、近年、人工呼吸器の普及により呼吸不全が死因となるケースが減少した結果、心不全で死亡する割合の増加が認められる。我々は、DMDに類似した重症の経過と筋病理像を呈する筋ジストロフィー犬(筋ジス犬)を用いて、心筋障害のメカニズムを明らかにすることを研究課題としてきた。DMD同様に筋ジス犬でも左室心筋障害が明らかとなる以前の幼若齢より、心電図異常Q波が観察され、致死性不整脈と考えられる突然死も認められたことにより、刺激伝導系の異常が疑われた。病理学的に検討したところ、作業心筋の変性が見られる以前に既に刺激伝導系プルキンエ線維の空胞変性が起こっていることを見いだした。さらに、変性したプルキンエ線維において、カルシウム依存性蛋白質分解酵素であるμ-カルパインの集積が見られること、cardiac Troponin I (cTnI)がμ-カルパインの基質の一つであることから、プルキンエ線維をlaser captur emicrodissectionにより分離採取し、ウェスタンブロット及び免疫沈降により解析を行った。その結果、1)cTnIがμ-カルパインによる断片化を受け、断片化されたcTnIが血清中に遊離していること、2)断片化されたcTnIがE3タイプユビキチンリガーゼの一つであり、骨格筋の萎縮に関連している分子muscle-specific RING finger protein1(MuRF-1)によりユビキチン化を受けていることが明らかになった。以上のことから、筋ジス犬のプルキンエ線維では、細胞内カルシウムの増加により活性化されたμ-カルパインによってcTnIが断片化され、さらに、MuRF-1によりユビキチン化を受けた後ユビキチンプロテオソーム系によって蛋白質分解が起こり、空胞変性に至っている可能性が考えられた。本研究は、筋ジストロフィー犬(筋ジス犬)の心刺激伝導系プルキンエ線維の選択的空胞変性を生ずる分子病理学的な機序を明らかにすると共に、プルキンエ線維の障害と不整脈を含む心電図異常との関連を明らかにすることを目標としている。特にジストロフィン欠損のDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)では、近年、人工呼吸器の普及により呼吸不全が死因に占める割合が減少し、逆に心不全の割合が増加していることが注目を集めている。そこで、ジストロフィン欠損の筋ジス犬で見出された心刺激伝達系のプルキンエ線維の空胞変性と心電図異常の関連を明らかにすることができれば、DMDの心不全に対する予防策にもつながり、重要な意味を持つ。平成16年度の検討の結果、空胞変性に陥っているプルキンエ線維において、カルシウム依存性タンパク質分解酵素であるμ-カルパインの集積が見出された。μ-カルパインの基質が何であるのかが、最も注目されるが、既にカルパインによる分解を受けることが明らかにされ、拡張型心筋症の病態に関与することが提唱されているcardiac Troponin-I(cTN-I)について検討した。cTN-Iは筋ジス犬プルキンエ線維でのみ分解を受け、しかも、血清中でその分解産物が検出される場合があることが判明した。これらの結果より、血清cTN-Iは少なくとも筋ジストロフィーにおける心筋障害のマーカとして使用できる可能性が生まれた。また、筋ジス犬プルキンエ線維でcTN-Iがカルパインによる分解を受けることが、空胞変性に関わる可能性が高い。そこで、microarray、proteome解析など網羅的な方法も含めて分子病態の研究を更に進めたいと考えている。

我々は、DMDに類似した重症の経過と筋病理像を呈する筋ジストロフィー犬(筋ジス犬)を用いて、心筋障害のメカニズムを明らかにすることを研究課題としてきた。DMD同様に筋ジス犬でも左室心筋障害が明らかとなる以前の幼若齢より、心電図異常Q波が観察され、致死性不整脈と考えられる突然死も認められたことにより、刺激伝導系の異常が疑われた。病理学的に検討したところ、作業心筋の変性が見られる以前に既に刺激伝導系プルキンエ線維の空胞変性が起こっていることを見いだした。さらに、変性したプルキンエ線維において、カルシウム依存性蛋白質分解酵素であるμ-カルパインの集積が見られること、cardiac Troponin I(cTnI)がμ-カルパインの基質の一つであることから、プルキンエ線維をlaser capture microdissectionにより分離採取し、ウェスタンブロット及び免疫沈降により解析を行った。その結果、1)cTnIがμ-カルパインによる断片化を受け、断片化されたcTnIが血清中に遊離している、2)断片化されたcTnIがE3タイプユビキチンリガーゼの一つであり、骨格筋の萎縮に関連している分子muscle-specific RING finger protein 1(MuRF-1)によりユビキチン化を受けていることが明らかになった。以上のことから、筋ジス犬のプルキンエ線維では、細胞内カルシウムの増加により活性化されたμ-カルパインによってcTnIが断片化され、さらに、MuRF-1によりユビキチン化を受けた後ユビキチンプロテオソーム系によって蛋白質分解が起こり、空胞変性に至っている可能性が考えられた。
術前のストレスは術後SIRSの危険因子となる

本研究の目的は、術前のストレスが手術後の炎症反応に及ぼす影響について検討し、ストレスが術後合併症の危険因子となりうるかどうかを明らかにすることである。また、術前の薬剤や環境整備などの介入によって、これらの影響を緩和することができるかどうかもあわせて検討する。これまで、ストレス単独、手術単独で術後の免疫応答を検討した研究はいくつもあるが、両者が複合したときにどのような影響をもたらすかについては未知の点が多く、本研究はその点を明らかにすることを主眼としている。