hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
作業動特性帯域の可変制御に基づく人間-機械協調系の力学的相互作用の実現

本研究では、人間とロボットの力学的な相互作用環境において、直感的な協調作業を実現するマン・マシンインターフェースとロボットの運動制御法を提案し、その有効性の検証を行った。具体的には、作業対象物が持つ固有の動特性であるinherent dynamicsと、従来制御法のインピーダンス制御(アドミタンス制御)との可変制御を実現する機械デバイスを開発し、両制御間での切替え制御が可能であることを実験的に示した。1.本研究の目的人間とロボットの力学的相互作用において、(a)インピーダンス制御のパワーアシスト機能と(b)対象物のinherent dynamicsを運動規範とする運動制御概念(inherent dynamics interactionと定義)を融合し、安定的かつ直感的な相互作用を融合する画期的なロボット制御システムを開発することが本研究の目的である。提案制御概念は、従来制御法では困難であったシステムの安定性と操作性の同時実現という"二律双生"を可能にする、全く新しいロボットの運動制御法となる。2.本年度の研究内容本研究では、動特性帯域の可変制御に基づく力学的相互作用を実現するロボット制御システムの提案を行った。平成22年度の研究実施内容を下記に示す。(1)動特性帯域の可変制御を実現するマン・マシンインターフェースの製作ロボットの運動制御法において、"インピーダンス制御"と"inherent dynamics interaction"の2種類の制御状態を連続的に可変させることのできる機械機構を有するインターフェースの製作を行った。(2)制御アルゴリズムの開発と提案制御法に対する検証実験製作したインターフェースを駆動させる制御アルゴリズムの開発を行い、動作実験を実施した。また、インターフェースの動作について定量評価を行う実験システムを構築し、提案制御法の有効性についての検証を行った。3.研究成果提案したロボット制御システムを用いることにより、人間とロボットの力学的相互作用において、"インピーダンス制御"と"inherent dynamics interaction"の連続的な可変制御が具現化できることを示した。また、その状態遷移についての定量評価システムを構築し、制御システムの有効性を実験的に明らかにした。1.本研究の目的人間とロボットの力学的相互作用において、(a)インピーダンス制御のパワーアシスト機能と(b)対象物のinherent dynamicsを運動規範とする運動制御概念(inherent dynamics interactionと定義)を融合し、安定かつ直感的な相互作用を融合する画期的なロボット制御システムを開発することが本研究の目的である。提案制御概念は、従来制御法では困難であった安定性と操作性の同時実現という"二律双生'を可能にする、全く新しいロボットの運動制御法となる。2.本年度の研究内容本年度は、動特性帯域の可変制御に基づく力学的相互作用を実現するロボット制御システムの開発・改良ならびにその検証を行った。実施内容を下記に示す。(1)動特性帯域の可変制御を実現するマン・マシンインターフェースの製作・改良ならびに制御法の構築ロボットの運動制御法である"インピーダンス制御"と"inherent dynamics interaction"の2種類の制御状態を可変させる機械機構を有するインターフェースの製作を行い、動作性能の評価実験を行った。(2)動特性帯域の可変制御についての検証実験とデータ解析インターフェースおよびロボットを駆動させる制御法に対する検証実験を実施した。また、提案制御法についての評価を行う実験システムを構築し、有効性の検証を行った。加えて、光トポグラフィ装置を用いて作業者の脳血流変化を調べ、高次脳機能の賦活状態に関わる解析を行った。3.研究成果提案システムを用いることにより、人間とロボットの力学的相互作用において、"インピーダンス制御"と"inherent dynamics interaction"の連続的な可変制御を具現化した。また、その有効性について、作業者の高次脳機能の賦活状態を計測し、提案システムの効果を明らかにした。
パルサー天体観測用計算機バス規格高精度時計ボードの製作

チェレンコフ望遠鏡でのエネルギー閾値が50GeV付近まで下がってくると、γ線パルサーのパルス放射が検出される可能性がある。数カ月に渡るパルサー観測では時刻記録用の時計は10^<-9>より高精度でなければならない。本研究では、現行の時計システムを整備しVME規格の高精度時刻記録用ボードを設計、製作した。γ線パルサーのパルス成分のカットオフが現れると思われる数10GeV領域のγ線観測は、現在のところ地上の解像型チェレンコフ望遠鏡が唯一の手段であり、この観測が世界初のパルス放射限界の検出となる可能性がある。CANGAROOではγ線を検出したPSR1706-44、Crab、Velaに加えて、大口径、高解像度である次期望遠鏡が建設され、また国立天文台がハワイ島に建設した「すばる」望遠鏡をチェレンコフ観測に利用する計画でも、観測可能なパルサー天体が増えることが期待される。このような計画に合わせてGPSシステムを利用した高精度時刻ボードの回路基板を複数製作した。このボードはCANGAROOの3.8m鏡、7m鏡だけでなく、将来のマルチ望遠鏡システムでも利用可能である。本研究では、パルサー天体観測のための時計システムとして、CANGROO現行の3.8m望遠鏡で用いている(1)水晶時計+CAMAC読み込みモジュールと、(2)CAMAC時刻補正モジュールと、(3)GPS受信器の、(1)(3)を一つにした計算機バス規格のボードに組み込んだ。計算機バスとしては標準化の進んでいるVME規格を採用した。時刻表示についても、VME規格のフロントパネル2幅に納めた。水晶発信器のクロックも、周期解析での時刻補正の簡便さを考えると、できれば4×10^<-11>(1カ月)の精度、安定度を有するRb原子発信器を採用することが望ましいため、将来Rb原子発信器を外部入力として接続できるような設計にし、内部クロックとしても常温で10^<-9>の精度を持つ恒温槽付き水晶発信器を実装した。
ストレス刺激に反応する情動ニューラルネットを用いた自律移動ロボットの行動制御

本研究の主たるテーマは、情動情報を扱うニューラルネットを構築し、それを移動ロボットの行動制御へ適用しようとするものであった。それは、生物の行動が、喜び、安堵、怒り、恐怖、など情動情報に左右されるからであり、自然な発想に基づいたものであった。しかしながら研究を進めていくと、生物のニューロンの仕組みがこれまで想定していたものと違っていることに気がついた。それは、生物のニューロンは電気的スパイク列で情報処理を行っており、情動ニューラルネットについても、スパイク列を扱うスパイキングニューラルネットでなければ真に生物の情動情報処理を模擬しているとは言えないのではないかということだ。そこで、研究方針を変更し、アナログ信号を扱う従来のニューラルネットで情動ニューラルネットを構築することを止め、スパイク信号を扱うスパイキングニューラルネットで情動ニューラルネットを構築する研究へと方針転換を行なった。方針転換の時期が遅れたこともあり、最終的にスパイキングニューラルネットで情動ニューラルネットを構築することはできなかった。しかしながら、本研究により、スパイキングニューラルネットの挙動解析を行なうことができた。また、スパイキングニューラルネットに対して、これまでにない新たなニューラルネットの学習方法の提案を行なうことができた。それは、遺伝的アルゴリズムを用いてスパイキングニューラルネットを学習する方法であり、シミュレーション実験のみであるがその有効性を確認している。スパイキングニューラルネットは、今後のニューラルネット研究の大きな柱であり、情動ニューラルネットをはじめ、多くの応用の可能性を秘めている。科学研究費補助金の研究期間は終了したが、今後もこの方針で研究を進めたい。人間など生物の行動は、喜び、安堵、怒り、恐怖、などに大きく左右されることが知られている。これらの情動は、生物の脳の機能として最も重要な役割を果たしており、心理学のみならず、工学、医学・生理学にも注目されている機能である。本研究では、これら情動の機能を有する人口ニューラルネットを構築し、それを制御系、とくに自律移動ロボットへ適用するものである。これまでは情動を単純に「快」と「不快」とに分類したニューラルネットの特性について調べてきた。しかし、今年度および次年度では情動をさらに細分化し、「喜び」、「安堵」、「怒り」、「恐怖」のそれぞれについて発火するニューロンを考えている。本課題で扱う情動ニューラルネットは、生物の中でも特に高度な感情的処理機能を有する高等生物の脳を模擬した、人口的な「脳」のモデルになると考えることができる。今年度、多くの国内および国際会議へ出席し、人口ニューラルネットおよび、制御理論についての資料収集を行なった。さらに、関係学会の発行する研究会資料を購入し、従来の研究と本課題の研究との関連について調査・検討を行なった。今後は、これらの調査研究を基に、情動ニューラルネットをロボット制御へ適用する予定である。また、本研究の発展として、最近注目を浴びているスパイキングニューラルネットとの関連が上げられる。これはパルス信号に基づき、ニューラルネットが情報処理を行ない、ネットワークの出力をパルス信号で出すものである。ロボットの外部環境からパルス刺激を受け取り、スパイキングニューラルネットで情動に基づく信号処理を行ない、外部にパルス刺激を出力し、ロボットの行動を制御する。本課題をこのような研究に発展させる予定である。

そこで、研究方針を変更し、アナログ信号を扱う従来のニューラルネットで情動ニューラルネットを構築することを止め、スパィク信号を扱うスパイキングニューラルネットで情動ニューラルネットを構築する研究へと方針転換を行なった。方針転換の時期が遅れたこともあり、最終的にスパイキングニューラルネットで情動ニューラルネットを構築することはできなかった。しかしながら、本研究により、スパイキングニューラルネットの挙動解析を行なうことができた。また、スパイキングニューラルネットに対して、これまでにない新たなニューラルネットの学習方法の提案を行なうことができた。それは、遺伝的アルゴリズムを用いてスパイキングニューラルネットを学習する方法であり、シミュレーション実験のみであるがその有効性を確認している。スパイキングニューラルネットは、今後のニューラルネット研究の大きな柱であり、情動ニューラルネットをはじめ、多くの応用の可能性を秘めている。科学研究費補助金の研究期間は終了したが、今後もこの方針で研究を進めたい。
清末のアヘン追放運動と中国アヘン税収をめぐる中央・地方間の抗争との関連

本研究は、清朝最末期、清朝体制再編の時期における財政中央集権化の試みと、アヘン追放運動との関わりを考察するものである。1906年「禁烟上諭」と1907年「中英禁烟協定」仮協定の締結に始まるアヘン追放運動は、中国政府がアヘン吸烟という旧弊の一掃を目指し、イギリスもそれに協力した改革運動であると評価されてきた。しかし、そのようなとらえ方は、当時の清朝中央政府が財政破綻に瀕しており、将来増収の可能性のある税源として中国アヘンがいかに重要であったかを過小評価していると思われる。本研究は、旧弊の一掃という大義名分の裏で、中国アヘンの課税権を中央政府が掌握しようとする企図がなされていたことを明らかにし、アヘン追放運動の狙いをとらえなおそうとするものである。本研究の結果、1906年以降、中央政府と地方政府との間で中国アヘン税収をめぐる争奪戦が激しさを増していたこと、「中英禁烟協定」は、アヘン貿易を停止させ、アヘンへの課税をめぐるイギリスの干渉を排除した上で、中国アヘンへの自由な課税を実現し、最大限の税収を確保しようとした政策であるという展望を示した。本研究に対する科研費の支給が19年10月からの追加支給であることにより、申請時の「研究計画調書」に記載した研究計画は大幅に変更を加えざるを得なかった。当初の計画では19年の夏にイギリス公文書館において外務省文書の収集に従事する予定であったが、それは実現できなかった。また、申請テーマとは別のテーマでの研究を始めており、そのテーマに関して報告や執筆をする必要性もあった。本研究に対する科研費支給が決まった10月以降は、本研究に関する研究文献・史料の収集を進めた。特に、20年2月末には北京の第一歴史〓案館を訪問し、『趙爾巽〓案』に収録されている四川総督時代の禁烟運動関連〓案を閲覧した。1906年から1907年の時期において中国最大のアヘン生産地である四川省のアヘン追放運動がどのように進められたかについて、地方の末端における反応をなまなましく伝える極めて興味深い史料であった。複写が許されなかったため、来年度以降再度訪問して史料を筆写する必要がある。この史料を見出したことによって、アヘン追放運動に対して四川省の役人たちは極めて消極的であり、末端では激しい抵抗運動が頻発していたことを知ることができた。アヘン追放運動が従来の評価に反して、民衆や地方官僚から強い反感を持たれていたことがわかる。この史料は本研究の目的達成に極めて重要な史料である。本年度は、清末の禁煙運動について、二つの課題を実行した。第一に、従来の研究(英語圏での研究と中国での研究が中心である)を収集すると同時に、それらを読み進める作業をおこない、第二に、前年度に引き続いて、北京の中国第一歴史档案館を訪問し、趙爾巽全宗档案の閲覧を進めた。その作業を通じて、従来の研究で論じられていることと、清末の四川省で実際に進められていたアヘン追放運動の実態との間に大きな乖離があることがわかった。従来の研究では、清朝政府は、アヘン追放を真摯に実行しようとし、イギリスも清朝側の意向を尊重してアヘン貿易停止に協力し、1907年に「中英禁烟協定」を結んだと評価されている。しかし、中国最大のアヘン生産地四川省の総督であった趙爾巽の档案から見えてくるものは、総督趙爾巽が清朝政府に上奏したアヘン追放策は建前に過ぎず、現実には実行し得なかったということである。趙爾巽档案においてもっとも興味深いのは、アヘン生産禁止を直接指導する立場にある各場の「團首」(州県の下部の地域である「場」に設置された地域防衛団のリーダー)の陳情書である。そこには、「團首」が農民からすさまじい抵抗に遭い生命の危険さえあること、農民暴動に発展する恐れがあるためこれ以上「指導」できないことが述べられている。また、農民の怒りを恐れて現場に姿を見せず役所に引きこもっている知県や知州などの役人への不信感が表明されている。

現実と法令との間の落差は大きい。これまでの研究は、清朝政府が示したアヘン追放の法令の文言に依拠してアヘン追放運動を論じてきた。しかし、これはほとんど意味を持たないのではないか。また、趙爾巽档案の中の知県や知州の総督への報告書からは、アヘン生産停止を「指導」するために、農民にアヘン生産をやめる代償としてお金を支払っていたという驚くべき実態が見えてくる。農家の損失補填をしないかぎり、アヘン生産を禁止できなかったのである。清朝政府にとって相当の財政負担となったであろう。趙爾巽が、「中英禁烟協定」に定められた十年以内にアヘン生産を停止するという条項を繰り上げて三年以内に一掃する政策を提案した背景には、短期間一時的に四川省のアヘン生産を可能な限り停止させ、停止したという事実をイギリスの調査団に見せる、という狙いがあるのではないか。調査団が納得して帰った後は、アヘン生産を再び黙認するという魂胆である。三年間損失補填をするという代償を支払い、対外的にアヘン生産停止をアッピールしようとした背景にはどのような狙いがあったのだろうか。趙爾巽档案の史料は、「中英禁烟協定」に関する従来の研究の不十分さをあきらかにするものである。本研究は、清朝最末期、清朝体制再編の時期における財政中央集権化の試みと、アヘン追放運動との関わりを考察するものである。1906年の「禁烟上諭」と1907年の「中英禁烟協定」の締結に始まるアヘン追放運動は、アヘン吸烟という旧弊の一掃を目指した社会改革運動であると評価されてきた。しかし、そのようなとらえ方は、当時の清朝中央政府が財政破綻に瀕しており、将来増収の可能性のある税源として中国アヘンがいかに重要であったかを過小評価していると思われる。本研究は、旧弊の一掃という大義名分の裏で、中国アヘン税収を地方政府から奪い、中央政府に吸い上げようとする企図がなされていたことを明らかにし、アヘン追放運動の意図をとらえなおそうとするものである。アヘン追放運動を考える際には、インドアヘンの追放と、中国アヘンの追放との二つに区分して考察する必要がある。まず、インドアヘンの場合、インドアヘン貿易自体、量的にも価値的にも、最盛期の10分の1に縮小しており、英領インド財政における重要性を失いつつあった。しかも、アヘンの輸出は不道徳であるというアメリカが主導する国際世論の圧力が強まっていた。この二つの理由から、イギリスにとってインドアヘン貿易を続けることのメリットは少なくなっていた。また、清朝中央政府は、輸入インドアヘンの関税収入を毎年571万兩獲得していたが、不都合な点もあった。一旦関税を払ったインドアヘンは内地において課税を免れるという規定は、精製アヘン(しばしば中国アヘンにインドアヘンが混ぜられている)に対する中国側の自由な課税を制約するものであった。すなわち、1906年当時、イギリスにとっても中国にとってもインドアヘン貿易はデメリットが大きい代物になりつつあった。その一方で、中国アヘンの生産は莫大な量にのぼり、正確な統計はないが、インドアヘン輸入量の30倍から50培以上ものアヘンが生産されていたと推計されている。その中国アヘンから清朝中央が獲得している税収は1907年当時約4500万両であったと言われている(英国公使ジョーダンの報告)。インドアヘン関税収人の7倍以上にもなる。また、清朝の歳人の6分の1にも相当する、しかも、地方政府が獲得している中国アヘンの税収ははるかに莫大であった。地方政府が獲得していた中国アヘン税収は、財政難に苦しむ義和団後の清朝中央政府にとって、垂涎の的であった。本研究を通じて明らかにできた点は、3点ある。
環境と経済性を考慮した海洋における波浪エネルギー変換システムの新構築

(1)ウェルズタービンは往復空気流中でも一方向整流弁を用いずに,常に一方向に回転できるタービンである.食違い角90°の翼配置でねじれがなく,対称翼を使用しているため,往復空気流中で作動するタービンとしては非常に簡単な構造であり,波浪エネルギー変換システムに最適である.しかし,簡単な構造であるが翼配置としては特殊な形状であるため,タービン内の流れを知ることは性能改善にとって非常に重要である.このような観点からタービン翼面の可視化実験を油膜法により実施し,迎え角とともに変化する翼面上の流れと失速機構の解明を行っている.(2)ウェルズタービン固有の特性をポテンシャル理論により理論的に解明している.(3)ウェルズタービンは効率改善の目的で動翼の前後に対称なガイドベーンが付加される.このガイドベーンを設計するにあたり,ウェルズタービン特性を加味した適切な形状を決定する方法を提案している.ガイドベーンは円弧翼列とし,円弧翼のソリディティ,円弧角,食違い角を決定する方法であり,実験による設計性能の確認も行っている.(4)2次元の浮体型波力発電システムの特性解析を微小振幅波の線形理論により算出する方法を提案し,実験結果との比較から実用的な精度で特性が把握できることを確認している.(5)波浪エネルギー変換システムは,波の上下動を空気の往復流に変換する空気室からなる一次変換装置とタービンからなる二次変換装置に大別できる.この二つの装置間のマッチングがシステムを設計する上で最も重要であり,個々の特性を把握しつつ,総合効率の向上と小型化によるコスト軽減を含めた設計方法を確立し,提案している.(6)システムの設計は縮尺模型実験の結果や理論解析を利用して実施され,尺度影響など考慮すべき点が多く,これらを把握するために実証実験の結果は重要であり,データの提供を受け解析を実施している.(1)ウェルズタービンは往復空気流中でも一方向整流弁を用いずに,常に一方向に回転できるタービンである.食違い角90°の翼配置でねじれがなく,対称翼を使用しているため,往復空気流中で作動するタービンとしては非常に簡単な構造であり,波浪エネルギー変換システムに最適である.しかし,簡単な構造であるが翼配置としては特殊な形状であるため,タービン内の流れを知ることは性能改善にとって非常に重要である.このような観点からタービン翼面の可視化実験を油膜法により実施し,迎え角とともに変化する翼面上の流れと失速機構の解明を行っている.(2)ウェルズタービン固有の特性をポテンシャル理論により理論的に解明している.(3)ウェルズタービンは効率改善の目的で動翼の前後に対称なガイドベーンが付加される.このガイドベーンを設計するにあたり,ウェルズタービン特性を加味した適切な形状を決定する方法を提案している.ガイドベーンは円弧翼列とし,円弧翼のソリディティ,円弧角,食違い角を決定する方法であり,実験による設計性能の確認も行っている.(4)2次元の浮体型波力発電システムの特性解析を微小振幅波の線形理論により算出する方法を提案し,実験結果との比較から実用的な精度で特性が把握できることを確認している.(5)波浪エネルギー変換システムは,波の上下動を空気の往復流に変換する空気室からなる一次変換装置とタービンからなる二次変換装置に大別できる.この二つの装置間のマッチングがシステムを設計する上で最も重要であり,個々の特性を把握しつつ,総合効率の向上と小型化によるコスト軽減を含めた設計方法を確立し,提案している.(6)システムの設計は縮尺模型実験の結果や理論解析を利用して実施され,尺度影響など考慮すべき点が多く,これらを把握するために実証実験の結果は重要であり,データの提供を受け解析を実施している.(1)ウェルズタービンは往復空気流中でも一方向整流弁を用いずに,常に一方向に回転できるタービンである.食違い角90°Cの翼配置でねじれがなく,対称翼を使用しているため,往復空気流中で作動するタービンとしては非常に簡単な構造であり,波浪エネルギー変換システムに最適である.しかし,簡単な構造とともに翼配置としては特殊な形状であるため,タービン内の流れを知ることは性能改善にとって非常に重要である.このような観点からタービン翼面の可視化実験を油膜法による実施し,迎え角とともに変化する翼面上の流れと失速機構の解明を行っている.(2)ウェルズタービンの効率改善の目的で動翼の前後に対称なガイドベーンが付加される.このガイドベーンを設計するにあたり,ウェルズタービン特性を加味した適切な形状を決定する方法を提案している.これは運動量理論を基礎としてガイドベーンなしのウェルズタービン特性から流入角,流出角を算出し,この流入・流出角を満たし,前縁がよどみ点となるように,特異点分布法によるポテンシャル計算で円弧翼のソリディティ,円弧角,食違い角を決定する方法であり,実験による確認も行っている.(3)2次元の浮体型波力発電システムの特性解析を微小振幅波の線形理論により算出する方法を提案し,実験結果との比較から実用的な精度で特性を把握できることを確認している.(4)波浪エネルギー変換システムは,波の上下動を空気の往復流に変換する空気室からなる一次変換装置とタービンからなる二次変換装置に大別できる.この二つの装置間のマッチングがシステムを設計する上で最も重要であり,ここの特性を把握しつつ,総合効率の向上と小型化によるコスト軽減を含めた設計方法を確立し,提案している.

(5)システムの設計は縮尺模型実験の結果や理論解析を利用して実施され,尺度影響など考慮すべき点が多く,これらを把握するために実証実験の結果は重要であり,データの提供を受け解析を実施している.(1)ウェルズタービンは往復空気流中でも一方向整流弁を用いずに,常に一方向に回転できるタービンである.食違い角90°の翼配置でねじれがなく,対称翼を使用しているため,往復空気流中で作動するタービンとしては非常に簡単な構造であり,波浪エネルギー変換システムに最適である.しかし,簡単な構造であるが翼配置としては特殊な形状であるため,タービン内の流れを知ることは性能改善にとって非常に重要である.このような観点からタービン翼面の可視化実験を油膜法により実施し,迎え角とともに変化する翼面上の流れと失速機構の解明を行っている.(2)ウェルズタービン固有の特性をポテンシャル理論により理論的に解明している.(3)ウェルズタービンは効率改善の目的で動翼の前後に対称なガイドベーンが付加される.このガイドベーンを設計するにあたり,ウェルズタービン特性を加味した適切な形状を決定する方法を提案している.ガイドベーンは円弧翼列とし,円弧翼のソリディティ,円弧角,食違い角を決定する方法であり,実験による設計性能の確認も行っている.(4)2次元の浮体型波力発電システムの特性解析を微小振幅波の線形理論により算出する方法を提案し,実験結果との比較から実用的な精度で特性が把握できることを確認している.(5)波浪エネルギー変換システムは,波の上下動を空気の往復流に変換する空気室からなる一次変換装置とタービンからなる二次変換装置に大別できる.この二つの装置間のマッチングがシステムを設計する上で最も重要であり,個々の特性を把握しつつ,総合効率の向上と小型化によるコスト軽減を含めた設計方法を確立し,提案している.(6)システムの設計は縮尺模型実験の結果や理論解析を利用して実施され,尺度影響など考慮すべき点が多く,これらを把握するために実証実験の結果は重要であり,データの提供を受け解析を実施している.
接合藻ヒメミカヅキモの種分化機構解明に向けた生殖隔離状況調査と実験的検証

海外・国内数カ所の拠点において、ヒメミカヅキモの分布調査と採集を進め、系統株の確立を行った。交配試験により生殖的隔離状況を検討するとともに、それぞれの系統学的関係を解析した。台湾から単離された新規ヘテロタリック株を足がかりとして、最終的に新規交配群Gを構成する系統株を確立した。これらは、ゲノム解読に用いられている交配群IEと部分的な接合反応を示し、生殖隔離の実態を分子生物学的に解析するための重要な研究対象と位置づけられた。本年度は、8月に台湾、10月にネパール、3月にニュージーランドに滞在し、採集を行った。また、国内(宮崎県、静岡県、など数カ所)からも採集を進めた。ミカヅキモ属の分布調査と採集の際には、サンプルの生息環境について、温度、pH、水質などについて、詳細に記録し、加えて、接合子を得るための土壌サンプル採集も行った。これらを日本に持ち帰り、キャピラリー洗浄法を用いてこれらの株の無菌系統株確立を行い、光学顕微鏡での形態観察に基づき、種を同定した。最終的にヒメミカヅキモを、台湾から3株、ネパールから2株、国内から10株単離したが、ニュージーランドからはヒメミカヅキモを得られなかった。得られた株について接合誘導実験を行い、ホモタリック、ヘテロタリック、単胞子形成のいずれの生殖様式であるかを評価したところ、ほとんどの株がホモタリックであると考えられたが、山形県から単離されたyaga127-1株は、単独で接合子を作らず、ヘテロタリック株である可能性が示唆された。それぞれの系統株について、18S rDNA group I intron配列およびITS2領域の配列を決定し、系統樹を作成した。その結果、形態による同定結果を支持し、得られた株のほとんど全てが既存のヒメミカヅキモクレードに含まれた。同一形態種に分類されるものには、染色体数の倍数化が見られるものも含まれる。各系統株のゲノム含量について、顕微測光により定量する方法を確立し、これまで主に用いてきた系統株(NIES-67,68)では、約300Mbp程度であると見積もられた。本年度は、6月にアメリカ(ネブラスカ州リンカーン近郊)、8月にスイス(チューリッヒ近郊)、3月にオーストラリア(メルボルン近郊)に滞在し採集を行った。調査採集に際して、これまでとおり、採集地点の温度、pH、水質などについて、詳細に記録し、加えて、接合子を得るための土壌サンプル採集も行った。これらを日本に持ち帰り、光学顕微鏡での形態観察に基づき、種を同定した。また国内(三重、島根、北海道)からも採集を進めた。スイスおよびオーストラリアからは、それぞれ3株および5株のヒメミカヅキモ単離に成功したが、アメリカからはミカヅキモ属そのものを見いだせなかった。一方、国内からは8株の単離に成功した。得られた株について接合誘導実験を行い、ホモタリック、ヘテロタリック、単胞子形成のいずれの生殖様式であるかを評価したところ、ほとんどの株がホモタリックであると考えられた。また、それぞれの系統株について、18S rDNA group I intron配列およびITS2領域の配列を決定し、系統樹を作成した。これまでに得たホモタリック株と、系統樹上で近縁なヘテロタリック株を用いて、両者間で有性生殖反応が起こるかを検討したところ、低い割合でハイブリッド接合子の形成が見られた。ヘテロタリック株間の生殖隔離とは異なるものの、全く異なる交配様式への進化は、比較的簡単に起こり得たことが示唆された。海外(アメリカ合衆国、フロリダ州)および国内(函館、静岡)にて、ミカヅキモ属の生育調査と採集を進めた。調査に際して、これまでとおり、採集地点の温度、pH、水質などについて、詳細に記録し、加えて、接合子を得るための土壌サンプル採集も行った。その結果、静岡(麻機遊水池)から25株のヒメミカヅキモ系統株確立に成功した。得られた株について接合誘導実験を行い、ホモタリック、ヘテロタリック、単胞子形成のいずれの生殖様式であるかを評価したところ、1株がホモタリック株、16株が同一交配群に属するヘテロタリック株、8株が有性生殖反応を示さなかった。このヘテロタリック株は、既存の交配群(IIA, IIB, IE)との間に接合子を作らず、生殖的に隔離していた。また、この交配群は、これまでゲノム計画が進行中の交配群IEと系統的に近縁であり、両者を混合することで、若干の生殖反応が観察された。この交配群を新規交配群Gとし、次に、交配群IEと交配群Gの間で性フェロモンが作用し合うかを精査したところ、異なる交配群の有性分裂を誘導する活性が観察され、部分的に性フェロモンが作用することが明らかとなった。

さらにウエスタンブロッティングを行ったところ、交配群IEのPR-IPに対する抗体では、交配群GのPR-IPは検出されなかったものの、PR-IP Inducerに対する抗体では、弱いながらも交配群GのPR-IP Inducerと思われるバンドが検出された。今後、交配群IEと交配群Gの間にある隔離障壁が他の交配群との隔離障壁と共通するのかを解析することで、生殖隔離の共通機構の解明が期待される。ヒメミカヅキモ株について、アメリカでの調査では取得に成功しなかったものの、その他の拠点では概ね予定通りに調査が進み、株取得に成功した。また、取得株を用いた系統解析、交配試験なども概ね順調に進んでおり、ホモタリック株とヘテロタリック株の間でハイブリッド接合子が形成されるという新発見にもつながったため、おおむね順調に進展していると自己点検・評価した。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後も、予定通り、現地調査、採集、無菌系統株確立、系統解析などを進める。また、ヘテロタリック株間の生殖隔離のみならず、ヘテロタリズム、ホモタリズムといった生殖様式そのものの進化が種分化にどのように関係しうるのかについても、生理学的実験などを通して検証する予定である。
クマノミ類をモデル系とした海洋適応放散の進化遺伝機構

集団間の遺伝子流動を妨げる物理的障壁に乏しい海洋,特に熱帯・亜熱帯の浅海域における極めて高い種多様性の存在は大きなミステリーであるが,このような海域における多様な生息場所ニッチの存在により駆動される生態的種分化が高度な多様性創出機構として注目されている.海洋適応放散の鍵を握る熱帯・亜熱帯浅海域における極めて高い種多様性を説明する生態的種分化やその顕著なパターンである適応放散的種分化はいったいどのような進化機構によって生じたのであろうか?本研究では、イソギンチャクと共生して生活するクマノミ属魚類を対象にこの問いに迫るものである。なお、平成30年度の研究実績は以下の通りである。(1)クマノミ種間の生態的種分化の背後にある表現型変異の遺伝基盤を探るための種間交雑家系(現在F1世代)を育成中である。クマノミ類は成熟に時間を要することが知られているが、水族館の協力も仰ぎ、研究実施期間内にF2世代を得ることができるように(そしてQTL解析ができるように)最大限に工夫を重ねている。(2)クマノミ種間の生態的分化との関連が予測された脳のマクロ外形の精査を行い、種間で比較した。X線マイクロCTを用いた立体構造解析から、共生するイソギンチャク類への依存性が低い種においては、視覚情報処理に係わる視蓋の相対サイズが大きく、さらに、網膜視細胞の組織生理学的解析から、このような種の視力が高いことも判明した。このような形質は、イソギンチャクへの依存性が低く、行動範囲が広いという生態的特徴と関連した適応形質である可能性が示唆された。1年目としては、当初の予定通りの進捗状況と言うことができるため現在までは順調に進んでいるため、研究実施期間内にF2世代を得ることができるように(そしてQTL解析ができるように)することが最も重要な課題である(そのために水族館の協力を仰いでいる)。残金が少額であったため研究上必要な物品を購入できなかったため
大腸の炎症部位指向性粘膜付着型粒子システムの設計

経口投与による大腸癌治療を目指したpH依存性5-FU封入マイクロスフェア(MS)の設計を行った。MSは、エマルション溶媒抽出法、及び溶媒留去法により調製した。得られたMSは、平均粒子径が約150μmの球形で滑らかな表面を有していた。溶媒抽出法で調製したMSの方が、溶媒留去法で製したものに比べ、5-FUの封入率が高いことが判明した(抽出法37%、留去法19%)。Eudragit P-4135Fを基剤として用いたMSからの薬物の溶出は、pH6.8以下では6時間で35%以下に抑えられたのに対し、pH7.4以上では直ちに(30分以内)内封した薬物が放出された。さらにEudragit P-4135F及びpH非依存性のRS100からなるMSを調製した。MSの内部構造を電子顕微鏡およびRS100の蛍光標識化により観察した結果、RS100が表面に局在化した不均質な構造、すなわちコアシェル型構造を有していることが明らかとなった。次に、大腸炎治療を目指したpH依存性免疫抑制剤(タクロリムス)封入MSを設計した。pH感受性ポリマーとしてEudragit P-4135Fを使用し、油/油エマルション及び油/水エマルションを経由する溶媒拡散法及び溶媒抽出法により調製した。MSの回収率は油/水エマルション調製法の方が油/油エマルション法よりも優れていた。pH6.8では6時間で薬物の溶出率を10%以下に抑えることができ、pH7.4では30分以内にほとんどの薬物を放出させることができ、大腸デリバリーとして望ましい放出を示した。更に、Eudragit P-4135Fを使用し、カルシトニンの経口投与を目指したMSを設計した。調製法は水/油/水複合エマルションを応用し、内水相に薬物とマーカーのカルボキシフルオロセイン(CF)を封入した。薬物、CFともpH6.8では溶出率を4時間で20%以下に抑制でき、pH7.4では速やかに溶出する理想的な大腸デリバリーシステムを設計できた。MSをラットに経口投与したところ、溶液投与に比べカルシウム血中濃度曲線上面積が4倍も高く、薬理効果を8-12時間にまで延長させることができた。経口投与による大腸癌治療を目指したpH依存性マイクロスフェアの設計を行った。マイクロスフェアはエマルション溶媒抽出法、及び溶媒留去法により調製した。得られたマイクロスフェアは、平均粒子径が約150μmの球形で滑らかな表面を有していた。溶媒抽出法で調製したマイクロスフェアの方が、溶媒留去法で製したものに比べ、5-FUの封入率が高いことが判明した(抽出法37%、留去法19%)。薬物封入率は、マイクロスフェアの粒子径の増加に伴って減少した。これは、マイクロスフェアの粒子径が調製時に形成されるw/oエマルションの液滴径によって決まり、液滴径が大きいほど高分子及び薬物が固化するまでに時間を要するため、薬物がエマルションから漏出するためと推察された。Eudragit P-4135Fを基剤として用いたマイクロスフェアからの薬物の溶出は、pH6.8以下では6時間で35%以下に抑えられたのに対し、pH7.4以上では直ちに(30分以内)内封した薬物が放出された。また、マイクロスフェアの粒子径による薬物放出への影響はほとんど認められなかった。さらにEudragit P-4135F及びpH非依存性のRS100からなるマイクロスフェアを調製したが、pH7.4における溶出の制御はできなかった。マイクロスフェアの内部構造を電子顕微鏡およびRS100の蛍光標識化により、観察した結果、ポリマー同士が均一に混ざらずRS100が表面に局在化した不均質な構造、すなわちコアシェル型構造を有していることが明らかとなった。

pH6.8では6時間で薬物の溶出率を10%以下に抑えることができ、pH7.4では30分以内にほとんどの薬物を放出させることができ、大腸デリバリーとして望ましい放出を示した。更に、Eudragit P-4135Fを使用し、カルシトニンの経口投与を目指したMSを設計した。調製法は水/油/水複合エマルションを応用し、内水相に薬物とマーカーのカルボキシフルオロセイン(CF)を封入した。薬物、CFともpH6.8では溶出率を4時間で20%以下に抑制でき、pH7.4では速やかに溶出する理想的な大腸デリバリーシステムを設計できた。MSをラットに経口投与したところ、溶液投与に比べカルシウム血中濃度曲線上面積が4倍も高く、薬理効果を8-12時間にまで延長させることができた。
下顎全部床義歯における軟質裏装材の厚さに関する臨床的検討

下顎全部床義歯において,軟質裏装材の厚さの違いが咀嚼能力や咬合バランスといった臨床評価に及ぼす影響を追求した.さらに疼痛の発現に深く関与する顎堤粘膜厚径との関連性についても検討した.被験者は本学補綴科外来患者の中から,インフォームドコンセントを行って同意が得られた上下無歯顎者4名を選択した.実験義歯は軟質裏装材の厚さ以外の影響をできる限り少なくするために粘膜面のみを交換するもので,軟質裏装材には加熱重合型アクリル系のフィジオライナーを用い,厚さは1mmと2mmの2種類とした.下顎顎堤粘膜厚径を超音波粘膜厚さ計測器SDMを用いて,左右第一大臼歯相当部,左右第一小臼歯相応部,正中部のそれぞれの歯槽頂部と舌側部合わせて10部位について計測した.また,咀嚼能率の測定は,試験食品としてピーナッツを用いた篩分法にて咀嚼値を算出した.さらに,咬合圧分布測定システムT-スキャンIIで,咬合バランスとして咬合接触面積,荷重値,および咬合重心とその軌跡を測定した.その結果,下顎顎堤粘膜厚径は歯槽頂部は平均1.752.18mm,舌側部は平均1.331.40mmと舌側部の方が薄く,従来からの報告とほぼ同じ結果であった.咀嚼値は個人差が大きかったものの,軟質裏装材の厚さによる違いがみられなかった。咬合接触面積と咬合面圧荷重値でも軟質裏装材の厚さの違いによる影響はみられなかった.咬合バランスはすべての場合で中心付近にあり,良好な状態であった.咬合重心の軌跡では軟質裏装材の厚さを2mmにした義歯の方が,より宏定してスムーズに閉口する傾向がみられた.また,3名の被験者で軟質裏装材の厚さが1mmの義歯を装着した場合に,顎堤粘膜厚径が1mm以下の部位で疼痛を訴えた.これは,粘膜厚径が軟質裏装材の厚さを規定する1指標となることを示唆するものと考える.下顎全部床義歯において,軟質裏装材の厚さの違いが咀嚼能力や咬合バランスといった臨床評価に及ぼす影響を追求した.さらに疼痛の発現に深く関与する顎堤粘膜厚径との関連性についても検討した.被験者は本学補綴科外来患者の中から,インフォームドコンセントを行って同意が得られた上下無歯顎者4名を選択した.実験義歯は軟質裏装材の厚さ以外の影響をできる限り少なくするために粘膜面のみを交換するもので,軟質裏装材には加熱重合型アクリル系のフィジオライナーを用い,厚さは1mmと2mmの2種類とした.下顎顎堤粘膜厚径を超音波粘膜厚さ計測器SDMを用いて,左右第一大臼歯相当部,左右第一小臼歯相応部,正中部のそれぞれの歯槽頂部と舌側部合わせて10部位について計測した.また,咀嚼能率の測定は,試験食品としてピーナッツを用いた篩分法にて咀嚼値を算出した.さらに,咬合圧分布測定システムT-スキャンIIで,咬合バランスとして咬合接触面積,荷重値,および咬合重心とその軌跡を測定した.その結果,下顎顎堤粘膜厚径は歯槽頂部は平均1.752.18mm,舌側部は平均1.331.40mmと舌側部の方が薄く,従来からの報告とほぼ同じ結果であった.咀嚼値は個人差が大きかったものの,軟質裏装材の厚さによる違いがみられなかった。咬合接触面積と咬合面圧荷重値でも軟質裏装材の厚さの違いによる影響はみられなかった.咬合バランスはすべての場合で中心付近にあり,良好な状態であった.咬合重心の軌跡では軟質裏装材の厚さを2mmにした義歯の方が,より宏定してスムーズに閉口する傾向がみられた.また,3名の被験者で軟質裏装材の厚さが1mmの義歯を装着した場合に,顎堤粘膜厚径が1mm以下の部位で疼痛を訴えた.これは,粘膜厚径が軟質裏装材の厚さを規定する1指標となることを示唆するものと考える.軟質裏装材の厚さの違いが、患者の咀嚼能力や義歯に対する主観的評価にどう影響するかを明らかにし、さらに顎堤粘膜厚径との関連を追求する目的で、本研究の目的を理解し参加に同意が得られた上下無歯顎者3名を被験者として選択した。なお、3名とも顎堤の吸収が著明で、通常のレジン床義歯に対して、義歯不安定や疼痛を訴えている患者である。下顎の顎堤粘膜厚径を、超音波粘膜厚径測定器(SDM, Krupp Medizintechnik)を用い寺倉の方法に準じて計測した結果、部位によって粘膜厚径に個人差がみられるものの、下顎全体の様相については寺倉の報告とほぼ同じであった。義歯に対する主観的評価は、質問紙法を用いて咀嚼、審美、発音、総合的満足度などは5段階評価で、疼痛と装着感はVAS(Visual Analogue Scale)にて回答させた。

実験義歯は、咬合面圧力分布測定システムT-スキャンIIを用いた咬合バランスの計測や篩分法による咀嚼能力の測定に、咬合関係や粘膜面の適合状態といった軟質裏装材の厚さ以外の影響をできる限り排除するために、粘膜面のみを替える義歯とした。まず通報に従って上下全部床義歯を作製し、咬合調整や粘膜調整が終了した下顎全部床義歯粘膜面から模型を作製し、同時に複模型も3個作製した。次に上下顎義歯の咬合関係がずれないようにジグを作製し、粘膜面を1mm、2mmの厚さに規定した軟質裏装材でリライニングできるようにした。以上、今年度に予定していた研究実施計画はほぼ達成できた。なお、被験者のうち2名は既に2mmの厚さのフィジオライナーで裏装した実験義歯を装着中で、1名は作製中である。患者一人一人の顎堤に対して最も効果的に軟質裏装材を応用するために、その最適な厚さを設定する際の指標を作ることを目的として、軟質裏装材の厚さの違いによる咀嚼能力や咬合面圧力分布といった臨床評価への影響、および患者の顎堤粘膜厚径との関連性を検討した。被験者として、本学歯学部附属病院補綴科外来患者の中から、本研究の目的を理解し参加に同意が得られた上下無歯顎者4名(男性1名、女性3名)を選択した。実験義歯は、まず通報に従って上下全部床義歯を作製した後、下顎全部床義歯については前年度で報告したように粘膜面の軟質裏装材の厚さを1mmと2mmに規定してリライニングできるようにした。下顎の顎堤粘膜厚径は、超音波粘膜厚径測定器(SDM、Krupp Medizintechnik)を用いて寺倉の方法に準じて計測した。咀嚼能率は、ピーナッツ3gを20回咀嚼させた後、節分法にて計測した。咬合バランスや咬合面圧力は、咬合面圧力分布測定システムT-スキャンIIを用いて測定した。以上の測定を軟質裏装材の厚さを1mmと2mmに変えて測定し、厚さの違いによる影響を検討した。その結果、咀嚼能率と咬合面圧力では個人間で差が大きく、軟質裏装材の厚さの違いによって差はみられなかった。しかし、軟質裏装材の厚さが1mmの場合で3名の被験者が、顎堤頂もしくは顎堤頂相当部と思われる部位で咀嚼時に若干疼痛を訴えた。疼痛を訴えた部位の肉眼的所見に特に異常はみられなかったが、粘膜厚径は0.81.0mmと他の部位に比べて薄かった。厚さが2mmの場合では疼痛を訴えた者はみられなかった。これらのことから、咬合面圧力を垂直に受ける部位では、粘膜が薄い部位は軟質裏装材を厚くする必要があることがわかり、顎堤粘膜厚径が軟質裏装材の厚さを設定する際の指標であることが示唆された。
複合糖質を素材とした糖鎖分子と生体分子の相互作用の解明

近年、植物、動物をとわず細胞の認識に係わる現象に様々な形で、細胞表層の糖鎖が関与することが示唆されている。複合糖質の糖鎖の担う生物機能を解明するため、その素材を1)漢薬サイコ中に含有される抗潰瘍活性を有する酸性多糖体、2)無脊椎動物中に含有される糖脂質に求めた。抗潰瘍活性を有する酸性多糖体は、分子量63,000を有し、rhamnogalacturonan core(PG-1)にβ-(1-3)galactanが結合し、更にその側鎖にglucuronic acid又は4-O-mthl glucuronic acidが結合した6結合のgalactosc鎖を有している。これらオリゴ糖鎖及び、繰り返し構造を有するオリゴ糖誘導体を合成し、さらに、buplcuran 2IIcに対する抗体(抗bupleurann2IIc/PG-1抗体)が作成され、そのエピトープとしてPG-1の側鎖部分であるGlcA1-6Gal,4-O-Me-GlcA1-6Gal, GlcA1-6Gal1-6Gal,4-O-Me-GlcAl-6Gall-6Galが関連していると思われ、これらエピトープ部分の二糖又は三糖誘導体を含むモデル化合物の合成を試み、柴胡由来ペクチン様多糖のモデル化合物としてepitope糖鎖の糖クラスターへと導いた。寄生動物エキノコックス、及びマンソン裂頭条虫より見いだされたフコース含有新規糖脂質はhost-parasite interactionの観点から機能上興味があり、動物生薬として用いられている「地龍」及び「水蛭」由来の糖脂質Manα1→4Galβ1→6Galβ1-ceramide及びGalα1→6(Manα1→4)Galβ1→6Galβ1-ceramide、さらには同動物より見いだされたガラクトースの6位にホスフォコリン基が結合した両性イオン型糖脂質の合成を行い、ヒスタミン遊離抑制などの生物活性について検討した。複合糖質の糖鎖の担う生物機能を解明するため、その素材を1)漢薬、サイコ中に含有される抗潰瘍活性を有する酸性多糖体、2)無脊椎動物中に含有される糖脂質に求めた。これらの複合糖質のモデル合成あるいは全合成を行なうことにより、糖鎖及び糖鎖複合体の高次構造を明らかにすることはもとより、機能性糖鎖、或いは糖鎖プローブの開発を行うことにより、機能の解析、活性最小単位に基づく分子設計及び再構築を目的とした。1)標的多糖体の抗原決定基と考えられるラムノガラクツロナンコア構造(PG-1)は-4GalAβ1-2Rhamα1-の繰り返し構造と考えられ、この繰り返し構造を合成した。4位水酸基遊離のガラクトース誘導体にラムノースイミデート体を縮合させ、二糖とし、一方は、ラムノース2位水酸基遊離の受容体とし、一方は還元末端部位を活性化させ、互いを縮合させ、標的とする四糖を合成した。2)エキノコッカスの一種から単離された新規糖脂質Fucα1→3Galβ1→6Galβ1-ceramide及びGalβ1→6(Fucαl→3)Galβ1→6Galβ1-ceramideの糖鎖部分の合成については、まず受容体である6位水酸基遊離の2-トリメチルシリルエチルグリコシド誘導体を作成し、糖供与体である3位と6位に異なった保護基を有するチオフェニルガラクトース誘導体を縮合させ二糖とした。

3位水酸基遊離の二糖誘導体に導き、フコースを導入し三糖とした。一方で、Galβ1→6Gal誘導体の6位を脱保護し水酸基とした後、チオフェニルガラクトース誘導体を縮合して三糖とし、更に先の3位を脱保護してフコースを導入し四糖誘導体とした。近年、植物、動物をとわず細胞の認識に係わる現象に様々な形で、細胞表層の糖鎖が関与することが示唆されている。複合糖質の糖鎖の担う生物機能を解明するため、その素材を1)漢薬サイコ中に含有される抗潰瘍活性を有する酸性多糖体、2)無脊椎動物中に含有される糖脂質に求めた。抗潰瘍活性を有する酸性多糖体は、分子量63,000を有し、rhamnogalacturonan core(PG-1)にβ-(1-3)galactanが結合し、更にその側鎖にglucuronic acid又は4-O-methyl glucuronic acidが結合した6結合のgalactose鎖を有している。これらオリゴ糖鎖及び、繰り返し構造を有するオリゴ糖誘導体を合成し、さらに、bupleuran2IIcに対する抗体(抗bupleurann2IIc/PG-1抗体)が作成され、そのエピトープとしてPG-1の側鎖部分であるGlcA1-6Gal,4-O-Me-GlcA1-6Gal, GlcA1-6Gall-6Gal,4-O-Me-GlcA1-6Gall-6Ga1が関連していると思われ、これらエピトープ部分の二糖又は三糖誘導体を含むモデル化合物の合成を試み、柴胡由来ペクチン様多糖のモデル化合物としてepitope糖鎖の糖クラスターへと導いた。寄生動物エキノコックス、及びマンソン裂頭条虫より見いだされたフコース含有新規糖脂質はhost-parasite interactionの観点から機能上興味があり、動物生薬として用いられている「地龍」及び「水蛭」由来の糖脂質Manα1→4Galβ1→6Galβ1-ceramide及びGalα1→6(Manα1→4)Galβ1→6Galβ1-ceramide、さらには同動物より見いだされたガラクトースの6位にホスフォコリン基が結合した両性イオン型糖脂質の合成を行い、ヒスタミン遊離抑制などの生物活性について検討した。
生体侵襲・生体反応相互作用から生じる臓器不全の病態解明とその予防・治療体系の確立

生体侵襲と生体反応に基づく臓器不全発症機序の研究をさらに発展させ、神経内分泌反応・凝固線溶反応・免疫炎症反応三者の連関の病態生理を明確にすることにより臓器不全発症機序を体系的かつ網羅的に解明し臓器不全の新たな予防および治療方法の確立を目指した。具体的には神経内分泌反応の賦活あるいは抑制が抗炎症反応と凝固線溶反応制御を通じて臓器不全発症を予防して生体侵襲に対して生体恒常性を維持することにより症例の予後を改善することの証明を試みた。方法および結果:雄性ウィスターラットにLPS(15mg/kg)を静注して敗血症を作成した。同時に抗MIF抗体あるいはisotpye-matchedIgG抗体を対照として静注した。抗MIF抗体はin vivo,in vitroでMIF作用に拮抗することが証明されている。心機能評価にはラット用心エコーを使用した。アポトーシスへの影響を確認するために抗アポトーシス蛋白Bcl-2およびアポトーシス誘導蛋白Baxを測定した。抗MIF抗体はLPSによる心機能抑制を制御することを心エコーで確認した。同時に抗MIF抗体は心筋VEGF発現をmRNAおよび蛋白レベルで抑制し、Bcl-2/Bax蛋白比を増加させた。考察・結論:MIFはVEGF発現抑制を介してLPSによるラットの心機能抑制を引き起こすことが明らかになった。この機序の一つとしてLPSによる心筋細胞アポトーシス誘導の関与が示唆された。MIFの制御が敗血症性心機能抑制を制御する可能性が示唆され、今後の臨床応用が期待される。基礎的検討2.予備実験:TNFαの最大産生を起こすLPS静注量ではJN403がその産生を抑制できないことを確認した。そこでTNFα最大産生90%を起こすLPS量の使用量を確認するために、LPS量によるTNFα産生の濃度反応曲線を得てLPS静注量を決定した(15mg/kg)。同時に文献検索により刺激薬(3.0mg/kg)と拮抗薬(2.0mg/kg)を決定した。3.臓器不全実験:脳、肺、心、肝、腎、血液(DIC)を標的として、対照群、LPS,LPS+JN403,LPS+JN403+mecamylamineの4群を設定して2010年11月に実験を開始し、現在結果を集積中である。臨床的検討生体侵襲として敗血症と外傷を選択し、生体反応としてのDIC/MODS発症の病態生理を検討した。微小血管血栓形成による多臓器不全発症の病態生理、線溶系抑制型DICによる臓器不全発症の病態生理等を明らかにし、その内容を国際学会で発表し、英文誌上に総説および原著論文として公表した。〔727文字〕基礎的検討2.標的臓器を肝臓として対照群、LPS, LPS+JN403, LPS+JN403+mecamylamineの4群を設定してTNFα,VEGF, PAI-1産生と発現を血清と肝臓で測定した。予備実験で設定したLPS(15mg/kg)、刺激薬(3.0mg/kg)、拮抗薬(2.0mg/kg)を使用した。上記4群での血清発現はTNFα(26.4,623.7,842.8,1343.8)、肝臓発現TNFα(2.7,3.8,4.6,7.2),VEGF(2.2,3.2,3.6,3.5),PAI-1(0.03,1.25,1.23,1.27)であった。刺激薬JN403の用量調節の必要性を示唆する結果と評価した。臨床的検討生体侵襲として敗血症、外傷、心停止蘇生を選択し、生体反応としてのDIC/MODS発症の病態生理を血管新生因子(VEGF, Angiopoietin, Tie2), elastase, MIF, TAFI等で検討した。その結果これらの因子とDIC/MODSの関連が明確になり、その内容を国際学会で発表し、英文誌上に原著論文として公表した。具体的内容1.ニコチン性アセチルコリン受容体刺激が、TNFα/IL-6発現を制御して凝固線溶活性化によるDIC発症を抑制すること、その結果多臓器不全(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)への進展を予防し敗血症症例の予後を改善すると言う仮説を検討した。LPS誘発ラット敗血症モデルで非選択的ニコチン性アセチルコリン受容体刺激薬nicotineと同受容体拮抗薬mecamylamineを使用した。2.標的臓器を肺臓として対照群、LPS, LPS+nicotine, LPS+nicotine+mecamylamineの4群を設定してTNFα, IL-6, VEGF, PAI-1産生と発現を血清と肺臓で測定した。投与薬物量は予備実験で設定したLPS(15 mg/kg)、刺激薬(2.0 mg/kg)、拮抗薬(2.0 mg/kg)を使用した。