hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CCDカメラを用いたビデオ画像解析による動的反対回旋の研究

1.正弦波頭部傾斜運動おける動的反対回旋の計測電動式頭部傾斜装置を試作し,3名の正常被験者に0.16Hz1.33Hzの周波数で振幅5゚20゚の正弦波様頭部傾斜運動を負荷させCCDカメラで眼球運動を撮影し,ビデオ画像解析でそれぞれの刺激条件の動的反対回旋の利得と位相を検討した。その結果,(1)動的反回旋は頭部傾斜を代償する方向へ向かう,ゆっくりした回旋運動(緩徐相)と,逆むきの速い回旋運動(急徐相)から構成されることが認められた。(2)反対回旋の振幅は周波数が高いほど大きくなり,±20゚,0.66Hzでは平均16.8゚を示した。(3)周波数が高いほど急速相の頻度,振幅,速度が増大する所見が認められた。(4)刺激周波数の増加に伴い眼球反対回旋の利得が増加した。2.眼球反対回旋の動特性に関する研究(コンタクトレンズマ-カと画像計測装置を用いた回旋運動計測システム)生理食塩水で飽和したソフトコンタクトレンズを装置し,レンズの膨潤作用で角膜に接着させ,レンズ上に印した2個のマ-カをCCDカメラで撮影し(30Hz),コンピュ-タ,イメ-ジプロセッサによるビデオ画像解析で1画面毎にマ-カの追跡と,図心の座標計算を行い,回旋運動の時系列波形を検討した。その結果,(1)ソフトレンズのずれは検出されず,レンズによる生体侵襲はなかった。(2)計測システムの誤差は静止状態,回旋運動中ともσ=0.88゚以下であった。(3)眼球回旋運動計測の実時間処理を実現した。3.今後の展開あらゆる眼球運動計測に,ソフトレンズマ-カ方式,とビデオ画像解析を用いた実時間間処理システムを応用させたい。頭部傾斜の駆動にサーボモーターを,回転角度の検出にはロータリーエンコーダーを用いコンビューター制御によって任意の頭部傾斜を行わせることができる電動式頭部傾斜装置を制作した.この装置の特徴は0.16, 0.33, 0.66Hzの周期で±20°の傾斜範囲を回転角度1°の精度で正弦波様の運動をさせることが可能で,将来的には従来の方法では得ることのできなかった矩形波様の頭部運動の制御も可能である.頭部傾斜時に生じる代償性の回旋性の眼球運動計測には,眼球との間にズレをおこすことなく吸着ができるソフトコンタクトレンズを装用させ, 3時と9時の輪部にマークを入れ,これを目印としてCCDカメラ(30フレーム/秒)で撮影し,回旋運動を画像解析する.眼球運動計測の画像処理については,毎秒1000フレームという衝動性眼球運動計測にも十分なサンプリング速度をもつ高速ビデオシステムを用いて水平20°の衝動性眼球運動の計測を報告した.この画像解析にはVTRに録画された角膜反射像を汎用画像処理で追跡することによって眼球運動解析が可能であった.したがって,衝動性眼球運動に比べて速度の遅い回旋運動の計測には問題があまりないと考えられる.マイクロコンピュータで制御したサーボモータを駆動力に用い、これをプログラムで正確な正弦波傾斜運動を頭部に負荷させる装置を開発した。眼球運動の計測方法は、眼球結膜にマークをつけ、これを利用したビデオ画像解析による方法を用いた。このビデオシステムのサンプリング数は30フレーム/秒である。神経耳科、神経眼科的に異常のない成人を対象とし、5m前方の点光源を固視させ明室で頭部傾斜時の代償性眼球運動を解析した。

1.静的頭部傾斜時の代償性眼球反対回旋運動頭を右20度から左20度までの範囲を240秒間でゆっくりと傾斜させたときに生じる反対回旋運動は6.2度で、頭部傾斜角度の15.5%を代償することが判明した。2.動的頭部傾斜運動時の代償性眼球反対回旋運動1)正中頭位から左右20度の範囲を、周波数0.16Hz、0.33Hz、0.66Hzで傾斜運動させたときには、周波数が大きくなるにしたがい反対回旋運動の振幅が増大し、reset saccadeの出現頻度が増加した。2)反対回旋運動の振幅は0.16Hzでは8.7度、0.33Hzでは15.1度、0.66Hzでは16.8度と静的傾斜時に比較して頭部傾斜角度にたいする代償運動量がいづれも大であった。3)頭部傾斜運動にたいする代償性眼球運動のゲインは、周波数が大きくなるにしたがい増加し、0.16Hzでは0.54、0.66Hzでは0.62であった。電動頭部傾斜装置を用いて3名の正常被験者を対象に、周波数0.16Hz、0.33Hz、0.66Hz、振幅5度、10度、15度、20度の条件で正弦波様頭部傾斜運動を負荷し、それぞれの刺激条件について眼球の反対回旋運動を計測した。計測デ-タを解析プログラムにより、それぞれの利得、位相を計算し、ボ-ド線図として表示した。その結果、被験者にばらつきを認めるものの、平均的には0.13Hzで利得は0.24、位相は-8度、0.33Hzで利得は0.31、位相は-6度、0.66Hzで利得は0.42、位相は-3度、1.33Hzでは利得0.54、位相+5度を示し、刺激周数の増加にともなって利得が増加する周波数応答のパタ-ンが認められた。これらの刺激周数領域では眼球反対回旋の利得は極めて大きく、水平方向の頭部回転運動による前庭動眼反射の利得と近似することが明らかとなった。
双方向通信路と見なした全二重無線の符号化法の開発

2018年9月から10月に研究代表者はスペインの共同研究先に滞在し、無線通信において必要になる符号化法について検討を行った。特に、送信機における送信エネルギーを非常に低く抑えた場合電磁波は量子的な振る舞いを示すようになるため、そのような状況下において通信路雑音による悪影響を取り除いて受信機においてメッセージを正しく復号するための一つの手段としてentanglement-assisted quantum error-correcting code (EAQECC)に注目をした。共同研究先との検討の結果、EAQECCの基礎的な理論化が十分に行われておらず、その分野の研究者が正しいと仮定して研究を進めている事柄のいくつかの正否が未検討であることがわかったため、それについて検討を行い、正しいことを厳密に証明した。その研究結果をQuantum Information Processing誌(インパクトファクター2.2)に投稿し、2018年度内に採録通知を受領した(掲載は2019年度を予定)。これらの研究打ち合わせと掲載予定論文のオープンアクセス化に伴う費用を科学研究費から支出した。2年度目は符号化法を新たに提案しその効果を検証することを予定していたが、外国との国際共同研究で概ね予定通り進めることができ、査読付き学術雑誌から採録通知を受領したので、おおむね順調であると判断した。引き続き、送信機での送信エネルギーが低く電磁波が量子的な振る舞いを示す場合における符号化法について検討を行う。無線通信の特徴の一つに第三者による傍受の容易さが挙げられる。傍受された場合伝達しようとしているメッセージが第三者に知られる場合もあり、メッセージに秘匿性が要求される場合、何らかの符号化によって秘匿性を保証することが必要になってくる。2019年度はこのような秘匿性を実現する符号化について検討を行い新たなる有用な知見を生み出していく予定である。従来の無線通信はアンテナから信号の送信または受信のどちらか片方しか出来なかった。その理由は送信している信号が受信信号よりはるかに大きい電力を受信アンテナにおいて持ち、受信信号をかき消してしまうからであった。全二重無線とは、自局からの送信信号の受信アンテナにおける干渉を巧みにキャンセルすることにより、他局からの信号を受信しながら自局からの信号を送信する技術である。この全二重無線について、通信路容量は未知であり、全二重無線の性能を最大限に引き出す符号化ならびに変調方法は本格的に研究されていなかった。本課題ではそれら2つの課題の解決を目指している。平成29年度は、通信路容量の解明に向けて、シャノンが1960年ごろに提案した双方向通信路に注目した。双方向通信路は、一対の端末のそれぞれが送信しながら受信出来るときの通信のモデルであり、端末1が送信する情報レート1と端末2が送信する情報レート2の2つの情報レートがある。有線通信で雑音が加法的白色ガウスであるときに、復号誤り確率を任意に小さく出来るための情報レート1と情報レート2の必要十分条件は、両方のレートが加法的白色ガウス雑音の通信路容量未満であることが、韓によって示されている。平成29年度は、送受信局におけるアンテナが1本でフェージングが準静的かつ周波数フラットでありかつ通信路状態情報が誤差無く得られる場合に、復号誤り確率を任意に小さく出来るための必要十分条件は両方のレートが通信路状態情報を持つ静的かつ周波数フラットフェージング通信路の通信路容量未満であることを明らかにした。当初の計画を概ね達成したから。平成29年度の結果を通信路状態情報の推定に誤差がある場合に拡張するとともに、端末が複数のアンテナを持つMIMO通信の場合に拡張する。また通信路容量に近い情報レートを低い復号誤り確率で実現する、具体的な符号化・変調方式の検討を行う。雑誌論文掲載を予定していたがまた論文投稿に至らず掲載料が発生しなかったため。

平成30年度は、研究成果の発表を対外的な発表を行っていく。2018年度の成果を発表した学術論文をオープンアクセス化するための費用が2019年度予算での支払いになるため、その分を2018年度あえて使わずに残したため。
イギリス近代における官僚制度改革とメリトクラシーの浸透に関する総合的実証研究

今期は、論文の執筆と発表を中心に研究活動を行った。まず、近代イギリスにおける下級官吏の協働意識と官僚制度改革の関係について考察した論文を『歴史学研究』に投稿した。査読の結果、今回は不採用となったが、指摘された点を修正し大幅に書き改めた上で再投稿を検討する。続いて指昭博(編)『はじめて学ぶイギリスの歴史と文化』(仮)(ミネルヴァ書房,刊行未定)に、「学校・教育」に関するコラムを執筆した。さらに今年度は、研究目的の柱のひとつに掲げていた「メリトクラシーを支える社会思想とその変容」に関する研究を進めた。その成果が、近現代イギリス社会におけるメリトクラシー観の変遷について考察した「メリット大国イギリス-近現代におけるメリトクラシー観の変遷-」である。現在、この論考は千葉歴史学会が主催する学術雑誌『千葉史学』で、投稿論文として査読を受けている。もう一つの柱である「海外におけるイギリス官僚制度改革への関心、影響」に関しては、『史林』第94巻第6号に論文「近代イギリス官僚制度改革史再考-調査委員会と官僚たちの同床異夢-」を掲載し、本国の官僚自身の改革に対する動きや思惑を踏まえた官僚制度改革史の再検討を行った。また受入研究者である金澤周作(京都大学)との、「旧き腐敗」に関する議論で得た着想から、「バトロネジの「終焉」-近代イギリスにおける官僚制度改革と能力主義の浸透-」を、『パブリックヒストリー』第9号の特集に執筆した。さらに日本アイルランド協会が発行する学術雑誌『エール』第31号の特集に「帝国の中の「アングロ・アイリッシュ」-マルタの教育改革でP.J.キーナンが果たした役割について-」を寄稿した(日本アイルランド協会の学会誌、『エール』編集部の都合で論文掲載号の発刊が遅れているため、2011年度の業績として申請はするが、頁番号を付すことができない)。国外での研究活動としては、まずロンドン大学のM.Phil.学位を10月31日付けで正式に取得した。8月にはユヴァスキュラ大学(フィンランド)でのワークショップで、イギリスの官僚制度にマルタ行政参事会が与えた影響について報告し、同大学の研究者や学生と意見を交換した。この成果は論文として、Journal of Maltese History誌で査読を受けている。国内では三回の学会発表を行った。まず6月に大阪大学西洋史学会若手セミナーで、戦後以降のイギリス近代史研究を概観し、現在のメリトクラシー研究に繋がる思想的変遷について報告した。またM.Phil.学位論文をもとに、10月には2010年度広島史学研究大会西洋史部会において報告を行った。さらに11月には日本アイルランド協会主催のシンポジウムで、帝国史を踏まえたマルタ-アイルランド関係について講演を行った。これは研究目的である「海外の動きも連動させた世界史的「近代化」モデルの構築」に向け、アイルランドに目を向ける切欠となった。その他の活動としては、5-6月には歴史学研究会大会、西洋史学会、ワークショップ西洋史・大阪に、8月にはアムステルダム大学で行われた国際歴史学会議に参加し、関連分野の研究者との議論や研究動向の調査を進めた。9月にはロンドンで史料調査を行い、近現代のイギリス政治にメリトクラシー概念がどう使用されたかを検討した。この研究はメリトクラシーの社会への浸透を考えるため、背景的知識を集積し考察のモデルケースを作り上げるのに役立った。同内容については、千葉大学西洋史研究室の科研報告書に研究ノートとして掲載される予定である。
ガレクチン9の骨髄由来免疫抑制マクロファージに対する分化誘導機序

T細胞の関与する肺疾患の過敏性肺臓炎病態はリコンビナントGal-9皮下投与により抑制されるが、この効果はCD11b、Ly-6C陽性単球・マクロファージ系の抑制性細胞の誘導に起因することを明らかにした。これらの細胞群はアルギナーゼを高発現し、T-cell receptor生合成阻害によりT細胞増殖、機能抑制に寄与する可能性が高い。In vitro系の検討でもCD11b、Ly-6C陽性で判別される当該細胞群の分化誘導作用が再現され細胞介在性の新規機序を解明し免疫学的に有意義な検討となった。過敏性肺臓炎(Hypersensitivity Pneumonitis, HP)はI型アレルギーとは異なる機序、すなわち、III型とIV型アレルギーによって起きる疾患と考えられている。その理由としてTh1型CD4細胞が主体となり病態の増悪が進む炎症であることが挙げられる。採択初年度の研究により、我々はマウス実験的HPモデル(Experimental HP, EHP)においてGal-9が当疾患による炎症を抑制すること、さらにその作用は主にCD11b^+Gr-1^+骨髄由来抑制性細胞(Myeloid-derived suppressor cell, MDSC)を介した機序であることを明らかにした。近年, MDSCはLy-6G陽性の顆粒球系とLy-6C陽性の単球系とに分類されることが示唆されていることからGal-9で誘導された肺局所のCD11b^+Gr-1^+細胞を詳細に解析したところ、Ly-6C陽性(単球系)細胞であることが判明した。in vitroにおいてEHPモデルで使用した抗原(T. asahii)とGal-9を組み合わせて骨髄幹細胞(c-kit陽性細胞)を刺激した結果、双方の共存下でのみ強くCD11b^+Ly-6C^<hi>細胞が誘導された(Ly-6G陽性細胞は誘導されない。)表現型としてMDSCである可能性が示唆された当細胞について、続く細胞単離実験で詳細な機能解析を行ったところ、T細胞増殖抑制活性を有しており、機能的にもMDSCであることが明らかとなった。以上の結果から、CD4ヘルパーT細胞(Th1, Th17)の抑制や制御性T細胞誘導のみならず、MDSCを介した抑制をGal-9が制御しうることは免疫学的にも重要な発見である。単年度の目標であったGal-9誘導MDSCによる炎症抑制機序の解明が達成され、かつin vitro分化系を構築できたことも本年度の成果である。一連の報告は現在論文投稿中であり、継続年度(2009年度)においても予定通り、Gal-9のナチュラルリガンドとして知られるTim-3の関与も含め、詳細なメカニズムを解析予定である。過敏性肺臓炎(Hypersensitivity Pneumonitis, HP)はI型アレルギーとは異なる機序、すなわち、III型とIV型アレルギーによって起きる疾患と考えられているが、その理由としてTh1型CD4細胞が主体となり病態の増悪が進む炎症であることが挙げられる。他のモデルマウスによるデータから炎症早期にGalectin-9(Ga1-9)による抑制機序の存在が示唆されていたが現在まで不明な点が多く残されていた。本研究ではGal-9による早期の炎症抑制機構の解析を目的とし検討を行った。本採択期間中の成果としてマウス実験的HPモデル(Experimental HP, EHP)において主にCD11b^+Gr-1^+骨髄由来抑制性細胞(Myeloid-derived suppressor cell,MDSC)による抑制誘導作用を明らかにした。近年、MDSCはLy-6G陽性の顆粒球系とLy-6C陽性の単球系とに分類されることが知られていることからさらに解析したところ、Ly-6c陽性(単球系)細胞であることが判明した。in vitroにおいてEHPモデルで使用した抗原(T. asahii)とGal-9を組み合わせて骨髄幹細胞(c-kit陽性細胞)を刺激した結果、双方の共存下でのみ強くCD11b^+Ly-6C^<hi>細胞が誘導されたため、表現型としてMDscである可能性が示唆された。当細胞について、続く細胞単離実験で機能解析を行ったところ、T細胞増殖抑制活性を有したことから機能的にもMDSCであることが明らかとなった。さらにマクロファージに対するGal-9の作用としてFcγレセプターの発現制御を明らかにし、当該作用によるIII型アレルギー疾患モデルである抗コラーゲン抗体誘導関節炎の抑制作用も明らかにした。興味深いことにこれらのMDSC分化誘導とFcγレセプター発現変化は相関しないことがわかった。すなわち、Gal-9は抑制性単球系細胞の分化と常在マクロファージへのFcγレセプター発現制御の2つの作用を有することが明らかとなった。

本研究の目標であったGal-9誘導MDSCによる炎症抑制機序解明を本採択期間中に達成でき、一連の研究成果は筆頭著者として論文発表を行った(European Journal of Immunology, 2010,Feb.40(2),p,548-558,査読有,Clinical Immunology, 2009,Nov.133,p.382-392,査読有)。
海中周囲雑音による物体映像化において雑音源位置が探知映像に与える影響に関する研究

本研究では,周囲雑音イメージングにおいて雑音源位置が探知映像に与える影響を調査した.ここで,ターゲット前方の雑音源を前方照明,背後を後方照明と呼ぶ.平成26年11月10-14日に内浦湾にて実海域試験を行い,イメージング装置の視野内のターゲットを映像化しながら,同時に雑音源位置を計測した.前方照明では,ターゲット散乱波が優位に計測され,ターゲット方位の受波強度は他の方位より大きくなった.逆に,後方照明では,直達雑音が優位に計測され,ターゲット方位の受波強度が小さくなった.この結果は,周囲雑音イメージングにおいてターゲット映像を正確に解釈するには,雑音源位置を予め把握する重要性を示している.本研究では,周囲雑音イメージングにおいて,雑音源位置が探知映像に与える影響を調査する.想定海域(内浦湾)の雑音源位置計測により,雑音源位置が計測バージ直下の水深約30 mの海底および海面の計測バージ底面に分布していることは既に把握している.ここでは,時間領域差分法による数値シミュレーションにより,同様の雑音源配置において視野角中心に幅1 mの剛体平板ターゲットを距離15 mに配置し,イメージング装置で受信される音波を計算し,ターゲットを捕らえられるかどうかを評価した.まず,ターゲットの背後に雑音源が存在せず,その前方に雑音源があり,ターゲット散乱波を受信ビームで捕らえることができる前方照明と呼ばれる条件で計算を行った.このときイメージング装置の向きはほぼ水平で,最大受信音圧は視野角中心から海面方向の約2度に現れた.これは,ターゲット散乱波に指向性があり,ターゲット散乱波を生成する雑音源はイメージング装置近傍の計測バージ底面にあること,つまり,前方照明でターゲット散乱波を検出できることを示した.次に,ターゲットの背後に雑音源が存在し,一部の雑音は受信ビームに直接捕らえられ,他の一部はターゲットに遮られるような後方照明と呼ばれる条件で計算を行った.このとき,イメージング装置の向きはほぼ垂直に近く海底を向くことになる.その結果,最小受信音圧は視野角中心に現れた.これは,海底から直接受信される雑音が支配的で,かつターゲット方向では雑音を遮っていることになる.つまり,後方照明によってターゲット方向で受信強度が小さくなり,シルエットのように検出していることを示した.以上より,想定海域における前方および後方照明の実験に対応できるように,イメージング装置を水平から垂直に自在に固定できるような治具を設計・製作した.これより,次年度における実海域試験の準備が整った本研究では,周囲雑音イメージングにおいて雑音源位置が探知映像に与える影響を調査した.ここで,ターゲット前方の雑音源を前方照明,背後を後方照明と呼ぶ.平成26年11月10-14日に内浦湾にて実海域試験を行い,イメージング装置の視野内のターゲットを映像化しながら,同時に雑音源位置を計測した.前方照明では,ターゲット散乱波が優位に計測され,ターゲット方位の受波強度は他の方位より大きくなった.逆に,後方照明では,直達雑音が優位に計測され,ターゲット方位の受波強度が小さくなった.この結果は,周囲雑音イメージングにおいてターゲット映像を正確に解釈するには,雑音源位置を予め把握する重要性を示している.本研究では,周囲雑音イメージングにおいて,雑音源位置が探知映像に与える影響を調査する.ここで,ターゲットの背後に何もなく,ターゲットの前方に雑音源があり,ターゲット散乱波を受信ビームで捕らえることができる理想的な条件を前方照明と呼ぶこととする.また,ターゲットの背後に雑音源が存在するような場合には,一部の雑音は受信ビームに直接捕らえられ,他の一部はターゲットによって遮られるような状態になると考えられる.このような条件を後方照明と呼ぶこととする.過去に得られた想定海域(内浦湾)の雑音源位置計測データを解析したところ,音源が主にテッポウエビであること,および,雑音源位置が概ね海底および計測バージの底面に分布しているという結果が得られた.計測バージの端に周囲雑音イメージング装置,反対の端にターゲットを配置する場合,受信ビームを水平方向に向け,その先にターゲットがあることになる.このとき,幅3m×高さ1mの平板ターゲットの後方散乱波強度を数値解析により計算したところ,ターゲット散乱波は強い指向性を持ち,イメージング装置の受信ビームに捕らえられる高強度の散乱波はバージ底面かつイメージング装置近傍の雑音源によって発生するものであった.つまり雑音源がターゲットの前方にある前方照明となり,ターゲット方向の受信ビームは他方向に比べて受信強度が強くなることがわかった.これより,想定海域において前方照明となる雑音源位置に対する探知映像は予測できた.一方,後方照明においては,計測バージの端に設置したイメージング装置の受信ビームを海底方向に向け,雑音源とイメージング装置の間にターゲットが配置されることを想定する.このような想定の下,ターゲットが遮る雑音強度あるいは直接受信する雑音強度がイメージング装置の各受信ビームでどのように変化するかを計算する数値解析を進めているが,まだ解析の途中である.海中周囲雑音を音源として物体を映像化する手法を周囲雑音イメージングと呼ぶ.雑音源位置は海域によって様々で,ターゲットとの配置関係は探知結果に影響を与える.本研究では,周囲雑音イメージングにおいて雑音源位置が探知映像に与える影響を調査する.

ここで,ターゲットの前方に雑音源がある条件を前方照明と呼び,背後に雑音源がある条件を後方照明と呼ぶ.内浦湾上のバージ周辺を想定海域とすると,雑音源は主にテッポウエビで,バージ底面と海底に分布することが以前の研究により把握されている.一昨年度と昨年度には,数値解析により,バージ底面の雑音源を前方照明,海底の雑音源を後方照明とした探知予測を行った.最終年度では,予測に従ってイメージング装置とターゲットを想定海域に配置した実海域試験を平成26年11月10-14日に行った.ターゲットには平板を複数用いて様々な形状に配列し,周囲雑音を用いてターゲット散乱波あるいは直達雑音をイメージング装置で計測した.また,同時に1対の正四面体アレイを用いて雑音源位置も計測した.まず,雑音源位置計測のデータを解析すると,以前と同様に,雑音源はバージ底面と海底に分布しているのを改めて確認した.次に,イメージング装置の計測データを解析した.受波ビームに捕らえられたターゲット散乱波あるいは直達雑音より,150-200kHzの帯域レベルを求めて画素値とした.前方照明では,ターゲット散乱波が優位に計測され,ターゲット方位の画素値はそれ以外の方位より大きくなった.逆に,後方照明では,直達雑音が優位に計測され,ターゲットは海底からの雑音を遮るように作用し,ターゲット方位の画素値はそれ以外の方位に比べて小さくなった.いずれの結果も数値解析による探知予測を裏付けた.これらの成果は,周囲雑音イメージングでは,雑音源位置を予め把握して,慎重にターゲット映像を解釈する必要性を示している.船舶海洋工学現時点では,想定海域において前方照明および後方照明における数値シミュレーションが完了し,両照明となる雑音源位置およびイメージング装置の向きに対する探知映像は予測ができた.さらに実海域試験に備え,周囲雑音イメージング装置とターゲットを固定する治具を用意する必要がある.前方照明および後方照明に対応するため,イメージング装置をほぼ水平から垂直に自在に固定できる治具を設計・製作した.前方照明に対応するようにターゲットを固定する治具は以前の実験に利用した既存品を再利用できる.追加として必要となる後方照明におけるターゲット固定用治具においては,イメージング装置の下にターゲットを吊り下げるものを設計し,その製作も完了した.後は,実海域試験を実施し,その実験データの解析を進めるのみである.現時点では,想定海域において前方照明となる雑音源位置に対する探知映像は予測できているが,後方照明における数値解析が完了していない.よって,後方照明となる雑音源位置に対する探知映像は予測ができていない状態である.今後に行う実海域試験に備え,周囲雑音イメージング装置とターゲットを固定する治具を用意する必要がある.以前の研究により,既に前方照明における実験を行う環境は整っている.ここでは,後方照明の実験を行うために周囲雑音イメージング装置を海底方向に下向きに固定し,さらにターゲットをイメージング装置の下に吊り下げる治具を設計・製作する必要があるが,後方照明における予測ができていないことから,治具の設計・製作も完了していない.周囲雑音イメージング装置およびターゲットを固定する治具の設計・製作は完了したことにより,実海域試験を実施する準備は整った.2014年の秋,11月中に内浦湾における計測バージにて,実海域試験を行う予定であり,その実験データ解析も年度内に完遂する予定である.今年度中に完遂できなかった後方照明における数値解析を早期に行い,探知映像の予測を行う.
遺伝的負荷の高い脳血管疾患の遺伝疫学と高リスク者戦略による2次予防

本研究は、脳動脈瘤およびMoyamoya病、脳動静脈奇形の感受性遺伝子の同定を目指した。脳動脈瘤に関しては、17qcentの解析でTNFRSF13Bを感受性遺伝子として同定した。また、脳動静脈奇形については、遺伝要因の関与は小さいものと結論された。もやもや病については新規遺伝子mysterinを感受性遺伝子として同定した。もやもや病に関する以上の知見を用いて、治療および早期診断の導入が可能となった。本年度は、家族性脳動脈瘤と家族性Moyamoya病の遺伝的解析を行った。1.脳動脈瘤:1)Elastin(ELN),NOS2A,APOEおよびACE2について症例・対照相関研究を行った。2)染色体17番に焦点を当てた解析。3)少数の創始者効果が期待される地域での症例・対照研究の3つの検討を計画した。2.Moyamoya病:3世代以上にわたる常染色体優性遺伝の確実な家系の解析を行った。その結果以下の成果を得た。1)NOS2A,ACEELN,APOEについて、362例の症例、および332例の対照とし、相関解析を行った。その結果、統計的に有意な相関は確認されなかった。3)少数の創始者効果が期待される地域での症例・対照研究:男性症例29例、男性対照25例を用いて相関研究を行った。その結果、rs1435858(Chr4,p=5.86x10-5)、rs956215(Chr15,p=7.19X10-5),rs767603(Chr14,p=7.19X10-5),rs2019108(ChrX,p=0.000489)など既に連鎖が報告されている領域に相関が確認された。4)Moyamoya病:現在3世代以上にわたる8家系を用いて連鎖解析を行い、2家系について家系調査を行っている。我々は、遺伝的負荷のとして家族性脳動脈瘤、家族性もやもや病および家族性の脳動静脈奇形(AVM)について昨年に引き続き検討した。1)家族性脳動脈瘤に関する研究:3世代にわたり罹患の証明できる9家系に常染色体優性遺伝形式を仮定し連鎖解析を行なった。その結果19q13.3-19q13.4に、LOD=4.10(HLOD=4.10)連鎖領域を確認した。この領域は、我々が既に報告した領域と一致する。今後、この領域を候補とし候補遺伝子の解析を進める。また、平成18年度には、平成13年に登録した69名の追跡を行い、そのうちSAH発症者を除く46名(未破裂脳動脈瘤5名、前回に脳動脈瘤なし41名)に呼びかけたところ、新規参加者7名と、不参加の6名を除く40名がMRAに参加した。前回なしの36名のうち2名に新たに脳動脈瘤が見出された。今後も引き続き追跡を続ける予定である。2)家族性もやもや病:15家系を用いて、affected-member-onlyによるパラメトリック解析を行ったところ、有意な連鎖領域は1領域(LOD>3.6)のみであり、17q25に、LOD Score8.08の強い連鎖領域を認めた。この領域には90遺伝子が存在し、pseudogeneおよびhypothetical geneを除いた62の遺伝子について解析を進めている。3)家族性AVM:家族性AVM6家系およびAVMの高発性地域である岐阜県内のT市で症例26例および対照30例の協力を得て行なった。またこの地域から、2組のdiscordant identical twinsが参加した。家系を用いた連鎖の候補領域(p<0.05)と多発地域での相関研究での候補領域(p<5X10-6)の重なりは認められなかった。また、discordant identical twinsの2組を50Kの高密度SNPsでタイピングしたところ、配列の欠失、重複などは認められなかった。(1)脳動脈瘤:家系のおよび発症者の集積に努力し、現在18三世代家系、家族歴を有する10家系、孤発例62名の合計242名(発症者172名、非発症者79名)、MRA/MRIで異常を認めない384名の参加を得た。3世代家系として9家系を見出し、パラメトリック連鎖解析においては、19q13.3に連鎖を認め、以前の我々の見出した領域を確認するとともに、異なる民族と共通の領域を見出した。家族性脳動脈瘤の発症家系コホートの追跡をおこなった。本年度は2002年に参加した方々について再度MRA/MRIによる診断をおこなった。(2)もやもや病:17家系の連鎖解析で17q25.3に連鎖を認めた。領域は、さらにハプロタイプ解析を詳細に行った結果、75Mb-77Mbに絞りこむことができた。この領域には、遺伝子は、NCBIのデータベースでは、大よそ30存在する。さらに、現在検討の結果、最終的に遺伝子候補として5つ程度に絞り込むことができた。

(3)脳動静脈奇形:地域における相関解析と家族発症者の2つの手法を併用し、全ゲノム領域にわたり有意な相関を国際的に症例を求め検討した。さらに、2対の形質が一致しない一卵性双生児の全ゲノム解析を50Karrayで行った。相関解析と連鎖解析の双方で、p<0.05を満たす重複領域は認められなかった。また、2対の一卵性双生児の検討ではcopy number variationやmicrodeletionなどの変化は認められなかった。脳動静脈奇形と類縁関係にある肺動静脈奇形の症例について遺伝子の検索を行い、Endoglinのexon 7に異常を見出した。本課題においては、家族集積性の高い脳血管疾患である(1)もやもや病および(2)脳動脈瘤(3)脳動静脈奇形の3疾患についての検討を行う。本年度は、(1),(2)について検討を行った。もやもや病では、多くの動脈で、血管平滑筋細胞の増殖が認められるが、内頚動脈終末部を中心に最も高度に増殖が生じ、血管閉塞の原因となる。本疾患に係る(1)責任遺伝子、および(2)病理的検討によりPathwaysを同定し、脳動脈硬化の発生基盤を解明することを目的とする脳動脈瘤においては、家系内に3名以上の未破裂動脈瘤あるいはくも膜下出血を有する家系を対象とし、2001-2003年にかけて29家系に遺伝解析を行った。その結果、17cenに強い連鎖を認めた。今回これら家系を5年以上追跡し、新規の脳動脈瘤あるいはくも膜下出血を観察し、phenotypeをもとに再度連鎖解析を行い、感受性遺伝子の特定を目指す。もやもや病においては、国内、38家系205名、韓国では1家系5名の家系の参加を得た。また、我が国83名、韓国38名、中国24名、EU29名の参加を得た。合計で387名の参加を得た。これら家系で、候補遺伝子の検証を行う。また、現在、候補領域のBAC Libraryを作成した。現在遺伝研の協力を得てShotgun sequencingを行いつつある。機能解析について、現在候補遺伝子群についてZebra FishでのKnock outによる影響を観察している。生化学的な機能解析についても同時に進行させている。さらに、抗体を作成中であり、病理検索に用いる。脳動脈瘤においては、5年後の追跡を終了し解析を行いつつある。本年度は、(1)もやもや病および(2)脳動脈瘤について検討を行った。(1)においては血管閉塞の原因となる。本疾患に係る(1)責任遺伝子、および(2)病理的検討によりPathwaysを同定し、脳動脈硬化の発生基盤を解明することを目的とする。(2)においては、家系を5年以上追跡し、新規の脳動脈瘤あるいはくも膜下出血を観察し、phenotypeをもとに再度連鎖解析を行い、感受性遺伝子の特定を目指す。昨年までに作成したlibraryを用い、網羅的解析により、候補領域内において感受性遺伝子として新規遺伝子であるmysterinを認めた。機能解析について、Zebra FishでのKnock outによる影響を観察したところ、脈管のガイダンス異常が認められた。脳動脈瘤においては、5年後の追跡を終了し解析を行った。
大気化学反応で生成するフリーラジカルの状態検出

大気環境化学でフリーラジカルの関与する気相の化学反応は非常に重要な役割を果たしている.しかしながら現在の段階では,大気環境における個々の化学反応に関する充分なデータが得られていない.そこで本研究では,新しい実験的手法および反応解析法を用いてフリーラジカルの関与する大気化学反応を解明することを目的としている.真空紫外域の波長可変レーザー分光法や共鳴多光子イオン化分光法を用いることにより,大気化学反応に関与していたがこれまで検出が不可能であった原子やフリーラジカルの検出や状態解析を行う.平成5年度には,成層圏で最も重要な活性種であるO(^1D,^3P)の生成および反応過程を中心に研究を行った.オゾンO_3を248nmで光分解したときに生じるO(^1D)とHClやCl_2との反応で生成するHおよびCl原子を真空紫外レーザー誘起蛍光法を用いることにより高感度で検出し,反応のダイナミクスを調べた.O(^1D)とHClの反応では二つの反応過程があり,一つはOH+Clでもう一つはOCl+Hである.この反応分岐比を正確に求めた.生成するClおよびH原子の並進エネルギーを測定し,反応余剰エネルギーがどのような割合でそれぞれの自由度に分配されるかを測定した.さらに,O(^1D)と炭化水素およびアルコールとの反応過程を調べた.また,成層圏でオゾン分子の光分解で生成するO(^1D)原子の最も重要な消失過程である窒素分子へのエネルギー移動反応を新しい観点から研究した.すなわち,素反応過程として,一回衝突で受け渡される並進および電子エネルギーの量や生成するO(^3P_j)の微細構造分布等を計測した.さらに,オゾン分子の紫外・可視波長域での光分解で生成する酸素原子O(^3P_j)の並進エネルギーや微細構造分布および角度分布を,真空紫外レーザー誘起蛍光法にて計測した.H_2O_2分子の光分解過程で生成するH原子の検出を行い,光分解ダイナミクスを研究した.このように,大気環境で重要な役割を果たす活性種の化学反応や光分解過程について研究成果を上げることができた.大気環境化学でフリーラジカルの関与する気相の化学反応は非常に重要な役割を果たしている.しかしながら現在の段階では,大気環境における個々の化学反応に関する充分なデータが得られていない.そこで本研究では,新しい実験的手法および反応解析法を用いてフリーラジカルの関与する大気化学反応を解明することを目的としている.真空紫外域の波長可変レーザー分光法や共鳴多光子イオン化分光法を用いることにより,大気化学反応に関与していたがこれまで検出が不可能であった原子やフリーラジカルの検出や状態解析を行う.平成5年度には,成層圏で最も重要な活性種であるO(^1D,^3P)の生成および反応過程を中心に研究を行った.オゾンO_3を248nmで光分解したときに生じるO(^1D)とHClやCl_2との反応で生成するHおよびCl原子を真空紫外レーザー誘起蛍光法を用いることにより高感度で検出し,反応のダイナミクスを調べた.O(^1D)とHClの反応では二つの反応過程があり,一つはOH+Clでもう一つはOCl+Hである.この反応分岐比を正確に求めた.生成するClおよびH原子の並進エネルギーを測定し,反応余剰エネルギーがどのような割合でそれぞれの自由度に分配されるかを測定した.さらに,O(^1D)と炭化水素およびアルコールとの反応過程を調べた.また,成層圏でオゾン分子の光分解で生成するO(^1D)原子の最も重要な消失過程である窒素分子へのエネルギー移動反応を新しい観点から研究した.すなわち,素反応過程として,一回衝突で受け渡される並進および電子エネルギーの量や生成するO(^3P_j)の微細構造分布等を計測した.さらに,オゾン分子の紫外・可視波長域での光分解で生成する酸素原子O(^3P_j)の並進エネルギーや微細構造分布および角度分布を,真空紫外レーザー誘起蛍光法にて計測した.H_2O_2分子の光分解過程で生成するH原子の検出を行い,光分解ダイナミクスを研究した.このように,大気環境で重要な役割を果たす活性種の化学反応や光分解過程について研究成果を上げることができた.
Clifford代数を用いた画像処理・復元に関する基礎的研究

離散的信号処理はユニタリ行列に関わる行列理論の一つである.本研究の目的は,従来の各種信号処理手法が依拠する行列理論が用いる係数体を複素数体やClifford代数体(四元数体等)を含めたものへ拡張する画像(信号)処理・復元手法の構築の可能性の基礎的検討である.既存の信号解析の主要な方法の(複素)フーリエ解析を対象にして詳細な検討を対称群との関連で行い,フーリエ変換と対称群の要素の置換行列の関係を新たに発見した.フーリエ変換と対称群との関係に基づき一般のユニタリ行列に内在する2個以上の対称性をもつ場合への理論的拡張への可能性を検討した.既存のフーリエ解析の四元数やClifford代数体(高次複素数体)への拡張は,虚数単位を四元数単位ベクトルに置き換える拡張はフーリエ変換の位数2の対称群の置換が深く関わっていることを明らかにした.このフーリエ解析の四元数やClifford代数体への拡張の手法は,ユニタリ行列の対称性が偶奇対称性のように対称性が位数2ではない場合,このままでは一般のユニタリ行列に適用できない.本研究では,すべての固有値が有限位数をもつユニタリ行列が本質的に関連する位数2とは限らない対称性を四元数やClifford代数体(高次複素数体)を用いて拡張するための理論的基礎を検討し,その拡張の方向性を見出した.1次元信号においてe個の対称性に係るユニタリ行列を,2次元信号に適用するときにe^2個の対称性に対して,対称性の縮退を起こさないようにe^2個の相異なるCl_nのvolume elementを用いて,Cl_nの中でe^2個の対称性を保持するようなユニタリ行列のCl_nへの埋め込みを一般に構成することは困難であることが示唆された.Cl_nの可換な部分体BやR_2n,0^+を用いた場合,e^2個の対称性が約半数強の対称性しか保持できなく,半数弱の対称性の縮退が生じてしまうが,ユニタリ行列をCl_nに埋め込むことが可能であることが示唆された.2次元信号の対称性が2以上の場合,Cl_nの要素を成分とする行列によるKronecker積表示を用いることで解析が可能であることが示唆されたが,3次元以上の多次元信号についてはテンソル積の表示となり,その解析は今後の課題である.離散的信号処理はユニタリ行列に関わる行列理論の一つである.本研究の目的は,従来の各種信号処理手法が依拠する行列理論が用いる係数体を複素数体やClifford代数体(四元数体等)を含めたものへ拡張する画像(信号)処理・復元手法の構築の可能性の基礎的検討である.既存の信号解析の主要な方法の(複素)フーリエ解析を対象にして詳細な検討を対称群との関連で行い,フーリエ変換と対称群の要素の置換行列の関係を新たに発見した.フーリエ変換と対称群との関係に基づき一般のユニタリ行列に内在する2個以上の対称性をもつ場合への理論的拡張への可能性を検討した.既存のフーリエ解析の四元数やClifford代数体(高次複素数体)への拡張は,虚数単位を四元数単位ベクトルに置き換える拡張はフーリエ変換の位数2の対称群の置換が深く関わっていることを明らかにした.このフーリエ解析の四元数やClifford代数体への拡張の手法は,ユニタリ行列の対称性が偶奇対称性のように対称性が位数2ではない場合,このままでは一般のユニタリ行列に適用できない.本研究では,すべての固有値が有限位数をもつユニタリ行列が本質的に関連する位数2とは限らない対称性を四元数やClifford代数体(高次複素数体)を用いて拡張するための理論的基礎を検討し,その拡張の方向性を見出した.1次元信号においてe個の対称性に係るユニタリ行列を,2次元信号に適用するときにe^2個の対称性に対して,対称性の縮退を起こさないようにe^2個の相異なるCl_nのvolume elementを用いて,Cl_nの中でe^2個の対称性を保持するようなユニタリ行列のCl_nへの埋め込みを一般に構成することは困難であることが示唆された.Cl_nの可換な部分体BやR_2n,0^+を用いた場合,e^2個の対称性が約半数強の対称性しか保持できなく,半数弱の対称性の縮退が生じてしまうが,ユニタリ行列をCl_nに埋め込むことが可能であることが示唆された.2次元信号の対称性が2以上の場合,Cl_nの要素を成分とする行列によるKronecker積表示を用いることで解析が可能であることが示唆されたが,3次元以上の多次元信号についてはテンソル積の表示となり,その解析は今後の課題である.離散的信号処理はユニタリー行列に関わる行列理論の一つである。本研究の目的は、従来の各種信号処理手法が依拠する行列理論が用いる係数体を複素数体やClifford代数体(四元数体等)を含めた信号処理手法の構築の可能性の基礎的検討である。今年度は、既存の信号解析の主要な方法の(複素)フーリエ解析を対象にして検討を行った。フーリエ解析は、四元数やClifford代数体(高次複素数体)への拡張があるが、虚数単位を四元数単位ベクトルに置き換える形式的拡張である。

フーリエ変換の本質は、信号の時間(周波数)軸に関する(偶奇)対称性であり、これには、変換行列の四つの固有値(±1,±i)に対する固有空間(正射影行列)が関わることが知られている。本研究では、固有値の符号±は、信号の時間軸と周波数軸の対称(偶奇)成分の統合と分離に関連すること、四つの固有空間に対応した正射影行列は全て実数行列となることを証明した。四元数は四つの実数の成分をもち、四つの正射影実数行列は、フーリエ変換の別の拡張への可能性を示唆する。また、これらの事実は、離散的信号処理の一般のユニタリー行列で、その最小多項式がx^M-1(Mが偶数)の形であれば、理論的に成立することを証明した。特に、ユニタリー行列が対称ならば、相異なる固有値に対応した正射影行列は全て実数行列となることも証明した。高次複素数体(Clifford代数体)の元が、実数を成分としたベクトルであるから、実数からなる正射影行列の存在は、多次元信号変換行列の拡張への可能性を示唆する。国内外の関連する研究に関する情報収集しつつ理論構築を行っているが、現在までこれらの知見に関する研究成果は国内外で公表されていない。また、本研究によって得られた理論的な成果を補助金で導入したコンピュータに実装して、検証を行っており、これらの結果を国内外の主要な学会に公表すべく準備を行っているところである。離散的信号処理はユニタリー行列に関わる行列理論の一つである。本研究の目的は、従来の各種信号処理手法が依拠する行列理論が用いる係数体を複素数体やClifford代数体(四元数体等)を含めた物へ拡張する信号処理手法の構築の可能性の基礎的検討である。今年度は、既存の信号解析の主要な方法の(複素)フーリエ解析を対象にして詳細な検討を対称群との関連から行った。フーリエ解析の四元数やClifford代数体(高次複素数体)への拡張があるが、虚数単位を四元数単位ベクトルに置き換える形式的拡張である。本研究では、固有値の符号±は、信号の時間軸と周波数軸の対称(偶奇)成分の統合と分離に関連すること、四つの固有空間に対応した正射影行列は全て実数行列となることに加え、フーリエ変換と対称群の要素の置換行列の関係を新たに発見した。この観点から見ると、四元数は四つの実数の成分をもつことに対応して、四つの正射影実数行列は、フーリエ変換と対称群との関係に基づく拡張への可能性を示唆する。また、これらの関係は、離散的信号処理の一般のユニタリー行列に対しても成り立ち、その最小多項式がx^M-1の形であれば、必ずそれに対応した置換行列が存在すること理論的に証明した。特に、ユニタリー行列が対称ならば、相異なる固有値に対応した正射影行列は全て実数行列となること、及び、高次複素数体(Clifford代数体)の元が、実数を成分としたベクトルであるから、実数からなる正射影行列の存在は、多次元信号変換行列の拡張への可能性を示唆する。引き続き国内外の関連する研究に関する情報収集しつつ理論構築を行っているが、現在までこれらの知見に関する研究成果は国内外で公表されていない。本研究によって得られた理論的な成果が電子情報通信学会論文誌に公表(採録済み)される予定であり、また、他の成果も同じに学会誌に投稿中で査読を受けているところで、成果の公表を行いつつ研究を行っている。離散的信号処理はユニタリ行列に関わる行列理論の一つである.
核小体移行型PTHrPトランスジェニックマウスにおける軟骨異常の解析

平成18年度では、17年度で作製した核小体型PTHrP(副甲状腺ホルモン関連ペプチド)トランスジェニックマウス(Tgマウス)の組織解析を行った。胎生18日齢のTgマウスのgenotypingを挿入DNA特異的なprimerを用いて、核小体型PTHrP cDNAが過剰発現されているマウス個体を確認した。それらの大腿骨において、type II collagenを発現する骨端軟骨の静止層・増殖層では、PTHrPおよびmyc-tagは軟骨細胞の核および核小体に局在することが免疫組織学的に明らかにされた。このような、Tgマウス骨端軟骨を野生型マウスと比較すると、Tgマウスの静止層、増殖層、肥大化層の大きさは変わらず、骨端軟骨におけるPCNA陽性(増殖)軟骨細胞の比率、およびtype X collagen陽性肥大化層の領域も野生型マウスと比較しても違いが認められなかった。従って、核小体型PTHrPは、PTH/PTHrP受容体を介した作用とは異なり、軟骨細胞の分化増殖に著しい影響を及ぼさないと推測された。ところが、野生型マウスでは骨の長軸方向に平行な軟骨カラムが形成されるのに対して、Tgマウスの増殖層では、大きさおよび形状の異なる軟骨細胞が不規則に局在した。以前に報告したPTHrP欠損マウスでは軟骨細胞の形状や配列が不規則であったことを考え合わせると、軟骨細胞の形や配列性には核小体型PTHrPが関与する可能性が結論づけられた。本研究成果は平成18年度新潟歯学会第2回例会(平成18年11月)で報告するとともに論文作成中であり、平成19年度の日本骨形態計測学会、日本骨代謝学会にて発表予定(抄録提出済み)である。核小体移行を示す副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)マウスは、平成17年度の計画どおり作製ができている。以前の申請書の報告に基づき(Amizuka et al.,Biochem.Biophys.Res.Commun.2000)、transgeneするDNA constructとしてtype II collagen promoterを用いたcassetteにsignal sequenceの開始メチオニンをコードするATGよりも下流のCTGからのtruncated PTHrP遺伝子を挿入した。この遺伝子設計の場合、転写されたPTHrP mRNAは不完全なsignal sequenceを有するため、内在する核小体移行シグナル(87-107位アミノ酸)の作用で核および核小体へと移行することになる。このDNA設計が実際に動くか確認するため、マウス軟骨細胞のprimary cultureにこのDNAをtransfectionしたところ、軟骨細胞の核および核小体に一致したPTHrPの局在を認める一方、ゴルジ体や分泌顆粒には全く局在を認めることはできなかった。以上の実験結果を踏まえて、このDNAを採卵した受精卵にマイクロインジェクションし、founderマウスを作製した。胎生18日齢マウスの大腿骨、脛骨の組織切片を作製し、PTHrPの免疫局在を検討したところ、核に一致した反応を観察した。現在、核小体移行を示すPTHrPのトランスジェニックマウスができたばかりであり、計画通り、平成18年度にその組織異常解析を行う予定である。
脂質メディエーターによるアストロサイト機能制御におけるTRPチャネルの役割

脂質メディエーターの脳におけるシグナリング経路および生理学的・病態生理学的役割に関しては不明な点が多く残されている。そこで本研究では脳内で作用する脂質メディエーターのうち、スフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に着目し、アストロサイトに対する影響およびその意義についてTRPチャネル研究の観点から解析を行った。その結果細胞外から適用したS1Pはアストロサイトに対してTRPCチャネルを介したCa^<2+>応答を惹起し、ケモカインであるCXCL1遊離を惹起することが明らかとなった。その生理的意義や細胞内メカニズムに関しては更なる解析を必要とする。近年、脂質メディエーターの生合成や分解・シグナリング経路の制御破綻が末梢性疾患の病因となることが証明されつつあるが、脂質の宝庫と言われる脳におけるシグナリング経路および生理学的・病態生理学的役割に関しては不明な点が多く残されている。本研究は脳細胞のうち最も多数を占めるアストロサイトに着目し、脂質メディエーターの及ぼす影響におけるTRPチャネルの役割について解析することを目的とする。本年度は引き続き、脂質メディエーターのうちスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に着目し検討した。S1P受容体のうちラット培養アストロサイトにはS1P1-3受容体が発現しており、S1Pの濃度依存的に一過性Ca2+応答と持続性のCa2+濃度上昇が観察された。S1P誘発Ca2+応答はS1P2受容体阻害薬のJTE013、S1P3受容体阻害薬のCAY10444の共処置により有意に抑制され、またTRPCチャネル阻害薬Pyr-2およびTRPC3選択的阻害薬Pyr-3の共処置によっても有意に抑制された。S1Pの12-24時間処置によりアストロサイトにおいて産生・遊離される神経栄養因子、サイトカイン類、ケモカイン類についてreal-time RT-PCR法により検討したところ、ケモカインの一種であるCXCL-1のmRNA発現量が有意に増加した。またELISA法により検討したところ、CXCL-1遊離量はS1P処置により増大し、これはPyr-2、Pyr-3の共処置により抑制傾向を示した。以上より、S1PはアストロサイトにおいてTRPCを介したCa2+応答を惹起し、CXCL-1遊離を誘導すると考えられる。詳細な機序については更なる検討を要する。本研究は脳細胞のうち最も多数を占めるアストロサイトに着目し、脂質メディエーターの及ぼす影響におけるTRPチャネルの役割について解析する。本年は、脂質メディエーターのうち、スフィンゴシン-1-リン酸(S1P)およびアラキドン酸代謝産物に着目し検討した結果、下記の知見を得た。1、ラット培養アストロサイトにおけるS1P受容体(S1P1-3)の発現を確認した後、アストロサイトに、0.01 μMから10 μMの濃度でS1Pを適用したところ、濃度依存的に一過性Ca2+応答と持続性のCa2+濃度上昇が観察された。各種検討より一過性Ca2+応答は、細胞内Ca2+ストアからのCa2+放出によるものであり、持続的なCa2+応答は、細胞外からのCa2+流入に起因すると考えられた。さらに選択的阻害薬を用いた検討より、持続的なCa2+応答はTRPCチャネル、特にTRPC3を介していることが明らかになった。今後はS1P適用によるアストロサイト機能変化におけるTRPCチャネルの役割について詳細に解析する予定である。2、培養アストロサイトには、脂質メディエーターであるアラキドン酸およびその代謝産物により活性化するTRPV1が発現していることが報告されていることから、アストロサイトにおけるTRPV1の機能的役割について選択的アゴニストであるカプサイシンも用いて検討したが、現在までのところ有意な作用は観察されていない。今後はTRPV1の発現量がアストロサイトの活性化状態に左右される可能性も考えて詳細に検討する予定である。平成23年7月頃から原因不明の理由により該当の遺伝子改変マウスの繁殖能力の低下が観察された。薬学部SPF動物施設は狭く、余剰スペースが全くないことから、さらに繁殖ペアを増やすことは不可能であったため、平成23年度に使用するマウスの絶対数が不足することになり、実験が遅延することとなった。該当の遺伝子改変マウスの繁殖能力は回復傾向であることから、その絶対数は足りないものの、効率的に使用することで、実験を行う予定である。本年度は特にin vitro実験系においてS1Pシグナルにおける機能的な関与が示唆されたTRPCチャネルの中心的な役割について、中枢神経疾患のin vivo病態モデルも駆使して証明していく予定である。

次年度に繰り越した研究費を用いてin vitro実験系を中心にデータを取得するとともに、新たに交付される研究費を用いてin vivo実験系も駆使し、両実験系を用いて効率よく実験を行うことにより、研究費を適正に使用して、成果を得る予定である。