hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レプチンおよびTNFαによるオレキシン産生神経の制御機構とその生理的意義の解明

また、この作用はK-ATPチャネル開口剤(トルブタミド)、JAK2の阻害剤(AG490)、PI3K阻害剤(Ly294002)、によってそれぞれ完全に阻害されることが明らかになった。さらに、STAT3のconditional knockoutマウスにおいても、レプチンによるオレキシン神経の抑制は観察された。したがって、レプチンはJAK2の活性化、PI3Kの活性化、K-ATPチャネルの開口を介してオレキシン神経を抑制し、この作用にはSTAT3を必要としないということが明らかになった。これらの機構は、CNTF、IL-6やTNFαにおいても同様であった。これらの事から、レプチン、CNTF、IL-6やTNFαによるオレキシン神経の抑制にPI3キナーゼとK-ATPチャネルの活性化が関与することが明らかになった。また、この系にはSTAT3は必要がないことがわかった。これまで、サイトカインによる神経細胞の調節機構はほとんど解明されていなかった。今回明らかになった機構がオレキシン神経だけではなく、他の神経細胞でも使われている機構であるならば、レプチンなどのサイトカインによる神経細胞の調節機構として大変重要である可能性がある。レプチンは視床下部のニューロンに作用して摂食行動の制御に重要な役割をしている。視床下部にはNPY、POMC、MCH、オレキシン、CRHなど摂食行動の制御に非常に重要な役割を果たしている神経ペプチドを産生するニューロン群が存在している。レプチンはこれらのニューロンを介して摂食行動を制御していると考えられており、これらのニューロンのレプチンによる制御機構を解明することは摂食行動を理解するうえで重要である。本研究では、レプチンがこれらの視床下部ペプチド作動性ニューロンを制御するメカニズムを細胞レベルおよび個体レベルで検討することを目的とした。われわれはレプチンが、オレキシン神経のみならずエネルギーホメオスタシスの維持機構にかかわる他の視床下部神経へ及ぼす作用とその細胞内機構の解明を目的に解析を行った。スライスパッチクランプ法を用いた電気生理学的解析により、レプチンはオレキシンニューロンやNPYニューロンに対してJAK2およびPI3Kの活性化を介してK-ATPチャネルを活性化することにより抑制的に働いていることを明らかにした。一方、POMC神経に対してはJAK2およびMAPKKの活性化を介して非選択的カチオンチャネルを活性化することにより活性化を引き起こすことを見いだした。さらに、TNFαがPI3Kの活性化を介してK-ATPチャネルを活性化することにより抑制を引き起こすことを見出した。これらのメカニズムは、個体においてエネルギーバランスに応じた覚醒レベルの調節や、感染症にともなうノンレム睡眠の増加に関与している可能性があり、現在、オレキシン欠損マウスを用いて検討を行っている。
共同注意確立活動における指示表現の選択と対話相手の注意の調整

本研究は、対話参加者が意図する対象に向けて相手の注意を誘導・調整し共同注意を確立する過程を、自然談話データを用いて詳細に分析し、話者による指示表現の選択に関わる要因を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、対話参加者が物理的対象に向けて共同注意の確立を試みる直示的指示の場面を、平成29年度は、先行文脈に導入済の言語的対象に向けて互いの注意を調整し合う照応的指示の場面を観察し、そこに現れるジェスチャーや身体動作、および指示詞を始めとする指示表現の分布を分析し、(1)指示詞の選択には対象の物理的位置などの静的情報だけでなく、相手の注意やアクセス可能性という相互行為的要因が関わること、(2)指示詞の直示素性と質的・統語的素性の運用は(1)の要因に基づいて統一的に分析できること、(3)以上の分析は照応的な指示にも拡張可能であることを示した。以上の研究は、これまで国内外においてほとんど研究例がなかった指示詞の質的素性・統語素性の運用を分析した点、注意という相互行為的な要因を用いて直示的指示と照応的指示の連続性を示した点で新しい。平成30年度は、追加データを集め、直示的指示と照応的指示の中間に位置する指示(眼前に存在しながら既に言語的に言及されている対象の指示)に焦点を当てた分析を行った。その結果、対話参加者は、一度言及された対象の指示においては、直示的指示とは異なるジェスチャー・言語表現の組み立てを選択し、聞き手の注意を対象ではなく、進行する談話へと復帰させようとすることが分かった。以上の分析に基づき、本研究では、実際の指示場面の分析においては、これまで語用論における直示分析の理論的枠組みとなってきた直示用法から照応用法に至る連続体を、聞き手に要求する注意の強弱という観点からとらえ直す必要性を指摘した。以上の研究成果の一部は学術図書という形で公開予定である(現在編集中)。本研究は、対話参加者が、意図する対象に向けて相手の注意を誘導・調整し共同注意を確立する過程を、自然談話データを用いて詳細に分析し、話者による指示表現の選択に関わる要因を明らかにすることを目的とする。研究の特色は、従来、距離的対立をコード化する典型的な空間直示表現だとされてきた指示詞を、(1)通言語的な枠組みを用いて、話者による指示形式の選択を、聞き手に対象特定のための手がかりを与えるか与えないかという選択として捉え直した点、(2)その選択には対話参加者がやりとりによって構築する相互行為的な文脈要因が関わることを示した点、(3)また直示素性のみならず質的素性をも同一の概念を用いて分析できることを示した点である。平成28年度は、(2)の点について、分析を行うため、会話分析を専門とする研究協力者、山本真理氏(早稲田大学)とともに、各発話や言語表現のみならず、やりとりの組織化を分析対象とする会話分析が蓄積してきた手法を用いて、指示詞を含む一連の会話を、非言語行動も含めて分析した。その結果、実際の会話では、話し手は複数の指示表現を用いて同一の対象を指示すること、その際の指示表現の選択はやりとりによって誘導・調整される聞き手の注意の分量に依存しており、対象の空間的位置を考慮した指示表現の選択はむしろ有標であることが分かった。(3)の点について、これまで多くの分析が行われてきた指示詞の直示素性のみならず、後接する質的素性も、聞き手の注意という相互行為的な要因が話し手の形式選択に決定的に影響していることをデータをもとに示し、その成果を論文として発表した。次年度は、以上の成果をまとめ国際学会において発表することを予定している。その準備として、これまで行ってきた日本語指示詞に関する基礎的研究を英語の論文にまとめ発表した。対話参加者が、意図する対象に向けて相手の注意を誘導・調整し共同注意を確立する過程でどのように指示表現を用いているのかを明らかにするため、平成28年度は、(i)より相互行為的な会話場面の映像データの収集、(ii)会話分析の手法を用いたデータ分析を行うことを予定していた。(i)に関して札幌および秋田で、50時間を超える大学生同士の相互行為場面の映像データ・音声データを収集することができた。(ii)について、「研究実績の概要」で述べた通り、会話分析を専門とする研究協力者と共に、(i)で収集したデータを分析し、その成果を論文として発表することができた。したがって、今年度の計画は順調に進展していると考える。本研究は、対話参加者が、意図する対象に向けて相手の注意を誘導・調整し、共同注意を確立する過程を、自然談話データを用いて詳細に分析することで、話者による指示表現の選択に関わる要因を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、対話参加者が、周囲の環境の中に存在する物理的対象に向けて互いの視覚的注意の焦点を調整し合う直示場面を観察し、そこに現れる指示詞の分布を分析した。平成29年度は、対話参加者が、先行する談話に既に導入された言語的対象に向けて互いの注意を調整し合う照応的指示の場面を観察し、そこに現れる指示詞の分布を分析した。以上の分析から以下の3点が明らかになった。(1)対話参加者は、相手にとっての対象へのアクセス可能性(accessibility)を、発話時の対象の属性(空間的位置・可視性・抽象度)という静的な要因のみならず、対象への聞き手の注意の状態という動的な要因をも考慮して判断し、その判断に基づいて指示詞を選択している。

(2)従来多くの分析が行われてきた指示詞の直示素性(コ-/ソ-/ア-)のみならず、それに後接する質的素性(-レ/-コ/-ノなど)も相手にとっての対象へのアクセス可能性判断に基づいて選択されている。(3)直示場面に基づく以上の分析は、言語的に導入された対象への指示にも拡張できる。ただし、対象へのアクセス可能性を判断する上で、物理的対象への指示では、相手の顔や視線の向き・身振りなどが重要なリソースとして利用されるが、言語的対象への指示では、対象と照応詞の間に挿入された音声連鎖の長さ、構造的な複雑さ、内容の複雑さなどが主な指標として用いられる。本研究は、これまでほとんど分析例がなかった指示詞の質的素性について、自然談話データを用いて語用論的な分析を行った点、指示詞の直示素性と質的素性および直示用法と照応用法を注意という共通の概念を用いて分析した点で新しい。研究計画では、平成28年度に(i)会話場面の映像データの収集と、(ii)会話分析の手法を用いたデータの分析を、平成29年度に(iii)直示的指示と照応的指示の連続性の分析と、(iv)日本語指示詞に関する以上の分析を国際学会で発表することを予定していた。このうち、(i)(iii)までは予定通り完了することができたが、(iv)については現在進行中である。(i)については、平成28年度に、札幌および秋田で大学生同士の相互行為場面の映像データ・音声データ(約50時間)を収集した。これらは観光地における旅行場面、少人数でのスピーチ場面、少人数での雑談場面を含む。(ii)については、同じく平成28年度に、会話分析を専門とする研究協力者山本真理氏とともに、相互行為場面データから抽出した共同注意場面における指示詞の分布を分析した。その結果、「研究実績の概要」で述べた(1), (2)が明らかになった。(iii)の照応的指示の分析については、平成29年度に、コーパスを用いた談話分析の経験を有する舩橋瑞貴氏とともに、大学生の口頭発表データから約60例の照応的指示を抽出し、照応詞の種類とその選択の要因について分析した。具体的には、指示対象と照応詞の間に挿入される音声連鎖の長さ、構造的な複雑さ、内容の複雑さを数値化し、その数値の大小と照応詞の選択の相関性を示した。(iv)について、以上の成果をまとめ投稿したところ、直示的指示と照応的指示の連続性を主張するためには追加のデータ提示が必要である旨指摘があった。追加データの収集・分析を平成29年度以内に終えることは困難であったため、平成30年度までの補助事業の期間延長を申請した。本研究は、対話参加者が意図する対象に向けて相手の注意を誘導・調整し共同注意を確立する過程を、自然談話データを用いて詳細に分析し、話者による指示表現の選択に関わる要因を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、対話参加者が物理的対象に向けて共同注意の確立を試みる直示的指示の場面を、平成29年度は、先行文脈に導入済の言語的対象に向けて互いの注意を調整し合う照応的指示の場面を観察し、そこに現れるジェスチャーや身体動作、および指示詞を始めとする指示表現の分布を分析し、(1)指示詞の選択には対象の物理的位置などの静的情報だけでなく、相手の注意やアクセス可能性という相互行為的要因が関わること、(2)指示詞の直示素性と質的・統語的素性の運用は(1)の要因に基づいて統一的に分析できること、(3)以上の分析は照応的な指示にも拡張可能であることを示した。
動物の日長測定機構の解明

一年を通して変化する日長は動物の性腺発達や繁殖に影響を与える(これを光周性という)。視床下部の第三脳室上衣細胞で発現変動する甲状腺ホルモン活性化酵素(DIO2)および甲状腺ホルモン不活性化酵素(DIO3)は光周性の鍵遺伝子である。このうちDIO2は、長日条件特異的に下垂体隆起葉で産生される甲状腺刺激ホルモン(TSH)に発現が誘導されると性腺発達を促進することが判明したが(Nakao et al., Nature,2008 ; Ono et al., PNAS,2008)、DIO2と拮抗的に変動し、性腺発達を抑制するDIO3の発現制御機構は解明されていない。そこで本年度はDIO3の制御機構について検討することを試みた。DIO3は短日で高発現するが、長日では発現が抑制される。まず短日飼育下のウズラの脳室内にTSHを投与したところ、DIO3の発現が抑制された。そこでTSHの作用部位を特定するために、DIO3の転写調節領域約3kbを用いてルシフェラーゼアッセイを行った。このときTSHを細胞に投与しても転写活性レベルは変化しなかったが高い活性値が検出されたため、実験に用いたDIO3の転写調節領域の配列を調べたところ、転写因子のSP1の作用部位であるGC-boxが複数見つかった。そこで転写調節領域からGC-boxを欠失させたところ、先ほどの活性が有意に低下することが判明した。同様な抑制効果はSP1阻害剤であるミトラマイシンAを投与した際にも確認された。SP1の発現は脳室上衣細胞で確認されたが日長の影響を受けなかったため、次に長日条件下でDIO3発現を抑制する因子を探索した。まずTSHに誘導きれることが示されていたICERとDIO2の発現を詳細に調べた結果、これらの発現がDIO3の発現抑制開始に先立ち上昇を開始していた。さらに甲状腺ホルモン受容体が脳室上衣細胞で発現することや、ICERとT_3-TR複合体の結合部位がDIO3の転写調節領域に存在していたことから、それらの効果をルシフェラーゼアッセイにより調べたところ、双方が転写活性を抑制することが判明した。以上の結果より短日条件ではSP1が高いDIO3発現を実現していること、さらに長日に移行するとTSHにより発現誘導を受けるICERとDIO2由来のT_3がDIO3発現を抑制することが明らかとなった。本研究によりTSHはDIO2発現を促進する一方でDIO3発現を抑制するという相反する二つの制御を一手に担っていることが明らかとなった(Ono et al.,投稿準備中)。DIO2、DIO3はさまざまな動物の光周性を制御するが、本研究ではTSHがDIO2とDIO3の双方を制御することを世界に先駆けて発見した。今後、これらの成果が応用されて光周性研究が飛躍的に進歩し、将来的には家畜や家禽の生産性の向上につながることが期待できる。一年を通して変化する日長は多くの動物の性腺発育や繁殖に影響を与えるため家畜生産にとって重要である。申請者らはこれまでに、ウズラの脳内の下垂体隆起葉(PT)で長日特異的に発現、産生される甲状腺刺激ホルモン(TSH)が視床下部に作用して2型脱ヨウ素酵素(DIO2)の発現を上昇させることで日長依存的な性腺発育機構が成り立っていること(Nakao,Ono et al.,2008 Nature)、さらにはマウスにおいてもウズラと同様な日長測定機構が存在すること(Ono et al.,2008 PNAS)を明らかにしているが、動物の日長測定機構の全貌の解明には至っていない。そこで本研究は、性腺発育の律速段階として働くことが判明したTSHのβサブユニットであるTSHBの発現機構を明らかにし、脊椎動物の日長測定のメカニズムを解明することとした。TSHBはウズラに長日の光刺激を与えると約14時間後に時刻依存的に発現する。TSHBが発現するPTには概日時計が存在することやヒストンをアセチル化する酵素の発現が日内変動することがこれまでの研究により明らかとなっており、こうした要素がTSHB発現を制御している可能性がある。さらにリン酸化は光刺激による遺伝子発現を促進することが知られているため、とくにヒストンのリン酸化レベルと日長の関係を調べることで、長日依存的なTSHB発現機構を明らかにしていく。昨年度までの研究により、TSHBの転写開始点およびそこから上流約5kbの配列を決定し、複数の時計タンパクの結合領域を発見している。よって今後はこれらの時計タンパクが産生される詳細な部位決定を免疫組織化学法により行う予定である。また、PTにおける日長とヒストンのアセチル化およびリン酸化の関連性を調べるべくウェスタンブロットを行い、それらの活性化が日内変動か示すか否か検討中である。一年を通して変化する日長は動物の性腺発育や繁殖に影響を与える(これを光周性という)。我々はこれまでに、光周性のモデル動物であるウズラの下垂体隆起葉(PT)で長日条件特異的に発現する甲状腺刺激ホルモン(TSH)が視床下部に作用し、性腺発育誘導因子(DIO2)の発現を上昇させることで日長依存的な性腺発育機構が成り立っていること(Nature,2008)、さらにマウスにおいてもウズラと同様な日長測定機構が脳内に保持されていること(PNAS,2008)を明らかにしているが、光周性の全貌の解明には至っていない。

そこで本研究は、性腺発育の律速因子であるTSHの発現機構並びにDIO2と拮抗的に発現変化する性腺発育抑制因子(DIO3)の制御機構を明らかにすることを試みた。TSHBはウズラに長日の光刺激を与えると約14時間後に時刻依存的に発現するため、その発現は時計機構に制御されている可能性が高い。PTにはさまざまな概日時計が存在するが、このうちウズラ、マウスともに発現する新規時計遺伝子を同定した。さらにヒストンをアセチル化する酵素の発現が日内変動することも判明しつつあるため、これらの因子とTSHB発現機構の関連性を今後明らかにしていく。またDIO3は短日で高発現するが、長日では発現が抑制される。驚くことに、TSHをウズラの脳内に投与するとDIO2は上昇し、DIO3は減少した。DIO2は、TSH-TSHR-cAMPシグナル伝達系を介して活性化される。これに対し、TSHによるDIO3の抑制機構は不明である。そこで短日でDIO3を促す因子、長日でTSH下流下でDIO3を抑制する因子の同定を試みた。その結果、短日、長日それぞれの条件下でDIO3発現を制御する転写因子の同定に成功した。今回DIO3の制御機構が明らかとなったことで、長年不明であった動物の緻密な性腺発育機構、すなわちDIO2、DIO3の拮抗的発現変化の謎が解き明かされた。一年を通して変化する日長は動物の性腺発達や繁殖に影響を与える(これを光周性という)。視床下部の第三脳室上衣細胞で発現変動する甲状腺ホルモン活性化酵素(DIO2)および甲状腺ホルモン不活性化酵素(DIO3)は光周性の鍵遺伝子である。このうちDIO2は、長日条件特異的に下垂体隆起葉で産生される甲状腺刺激ホルモン(TSH)に発現が誘導されると性腺発達を促進することが判明したが(Nakao et al., Nature,2008 ; Ono et al., PNAS,2008)、DIO2と拮抗的に変動し、性腺発達を抑制するDIO3の発現制御機構は解明されていない。そこで本年度はDIO3の制御機構について検討することを試みた。DIO3は短日で高発現するが、長日では発現が抑制される。まず短日飼育下のウズラの脳室内にTSHを投与したところ、DIO3の発現が抑制された。そこでTSHの作用部位を特定するために、DIO3の転写調節領域約3kbを用いてルシフェラーゼアッセイを行った。このときTSHを細胞に投与しても転写活性レベルは変化しなかったが高い活性値が検出されたため、実験に用いたDIO3の転写調節領域の配列を調べたところ、転写因子のSP1の作用部位であるGC-boxが複数見つかった。そこで転写調節領域からGC-boxを欠失させたところ、先ほどの活性が有意に低下することが判明した。同様な抑制効果はSP1阻害剤であるミトラマイシンAを投与した際にも確認された。SP1の発現は脳室上衣細胞で確認されたが日長の影響を受けなかったため、次に長日条件下でDIO3発現を抑制する因子を探索した。まずTSHに誘導きれることが示されていたICERとDIO2の発現を詳細に調べた結果、これらの発現がDIO3の発現抑制開始に先立ち上昇を開始していた。さらに甲状腺ホルモン受容体が脳室上衣細胞で発現することや、ICERとT_3-TR複合体の結合部位がDIO3の転写調節領域に存在していたことから、それらの効果をルシフェラーゼアッセイにより調べたところ、双方が転写活性を抑制することが判明した。
ファジィ状態区間関係に基づく時系列医療データマイニング法の開発

本研究では,イベントの時間関係を表す状態区間関係にファジィ性を導入することで,抽象化した時間関係に基づき頻出パターンを抽出する時系列医療データマイニング法の開発に取り組む。本研究では3年の研究期間を3期に区分して研究開発を行う。第1期(2018年6月9月)から第2期(2018年10月2020年9月)の序盤にあたる本年度は,開発用ワークステーション等を導入して研究環境を整備するとともに,急性疾患(血液疾患等)及び慢性疾患(腎不全等)に関連する検査,処置,投薬について,連結不可能匿名化されたデータを病院情報システムから抽出し,開発用のテストデータセットを構築した。続いて,テストデータにおいて,使用される薬剤の種類と投与期間,実施される検査項目の種類と検査値の動き等に関する基礎的な統計分析を行った。また,従来法である期間付き状態関係に基づく時系列マイニング法を適用し,テストデータにおける頻出パターンの確認及び意味的評価を実施した。現在,状態区間関係にファジィ性を導入するための理論的検討を実施中である。研究準備,テストデータ作成,テストデータに関する基礎的分析など,第1期から第2期にかけて予定していた項目は概ね順調に進んでいる。引き続き第2期以降に予定されている項目について研究開発を進める。旅費支出が当初計画より少額であったため。次年度の学会発表旅費等として使用予定。
小脳プルキンエ細胞における活動依存性のmGluR1局在・活性の変化

本研究ではマウスの小脳培養細胞系において、代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR1)活性の神経活動による持続的変化とその結合分子であるHomer1aについて研究を行った。培養小脳プルキンエ細胞におけるmGluR1の活性を、細胞内カルシウムイメージング法およびホールセルパッチクランプ法により測定した。mGluR1活性化によるカルシウム応答と電流応答が、培養プルキンエ細胞の脱分極によって数時間にわたり増強することを見出した。このmGluR1応答の長期増強を引き起こす分子機構を明らかにするため、培養プルキンエ細胞におけるmGluR1の細胞内局在変化を細胞外ドメインに対する抗体を用いた免疫染色法によって調べた。その結果、プルキンエ細胞の脱分極によって、mGluR1の細胞表面から細胞内への取り込みが減少し、細胞表面のmGluR1数が増加することがわかった。次にmGluR1の局在変化を引き起こす機構を解析した。Homer1aのmRNA量が脱分極によって数時間にわたり増加すること、またmGluR1とHomer1aをHEK293細胞で共発現させると、mGluR1のみを発現させた場合に比べ、mGluR1の細胞表面から細胞内への取り込みが減少することがわかった。さらに、脱分極により引き起こされるHomer1aのmRNA発現量増加とmGluR1の細胞内局在の変化そしてmGluR1を介するカルシウム応答の増強すべてがMAPキナーゼ活性に依存していることも判明した。以上の結果は、プルキンエ細胞の脱分極によりMAPキナーゼ活性依存的にHomer1aが増加し、それがmGluR1の細胞膜から細胞内への取り込みを抑えることによって、細胞表面のmGluR1数が増加して、mGluR1応答の長期増強が起こることを示唆している。
成長軟骨板軟骨細胞に対する性ホルモンの影響

ネンブタール静脈麻酔下に、8週齢の雄の日本白色家兎から精巣を摘出した。10,15,20,25週で安楽死させた。すなわち精巣摘出-屠殺時期で,8-10,8-15,8-20,8-25週群の4グループを作った。またコントロールとして、10,15,20,25週齢の正常なウサギのグループを作った。屠殺時に採血し、テストステロン濃度が、精巣摘出群では、検出閾値(0.1ng/ml)以下であることを確認した。大腿骨頚部の成長軟骨板を観察するため、脱灰、パラフィン包埋後、2.5μmの薄切スライドを作成し、HE染色、PCNA、Caspase-3、Osteopontinなどの免疫染色を行った。精巣摘出群では、成長軟骨板の高さが減少し、増殖細胞層の柱状構造が正常家兎より早く乱れ、また増殖細胞層の軟骨細胞の形状が肥大化する傾向がみられた。また、免疫染色からは精巣摘出によって軟骨細胞の増殖能の低下、細胞死が増加する傾向がみられた。次いで、in vitroで軟骨細胞に対する性ホルモン負荷に対する影響を知るため、軟骨細胞の分離培養を行った.胎生17日の鶏の胸骨を摘出し、HE染色で頭側1/4が肥大細胞で、尾側1/2が非肥大細胞で構成されていることを確認した。胸骨の頭側5mm尾側8mmを採取し、Gerstenfeldらの方法に準じて培養した。培養した細胞からRNAを抽出し、reversetranscription-polymerase chain reaction(RT-PCR)法を行った。頭側の軟骨細胞ではX型コラーゲンを、尾側はII型コラーゲンを産生していた。すなわち、mRNAレベルで、前者が成熟した肥大細胞、後者が未熟な非肥大細胞であることが確認された。この培養系を用いて、性ホルモンの負荷実験を行った。テストステロン、エストロゲンを10-10,10-9,10-8,10-7,10-6mol/lの濃度勾配をつけ負荷した。APL活性、増殖能、細胞死、コラーゲンII、XなどのmRNA発現の変化を観察した。テストステロンでは、細胞増殖能の増加、エストロゲンでは、細胞死が増加する傾向がみられたネンブタール静脈麻酔下に、8週齢の雄の日本白色家兎から精巣を摘出した。テストステロンでは、細胞増殖能の増加、エストロゲンでは、細胞死が増加する傾向がみられた平成14年度は2つの実験を行った。まず、ネンブタール腹腔内麻酔下に8、15週齢の雄の日本白色家兎から精巣を摘出した。10週齢、15週齢、20週齢、25週齢でそれぞれ安楽死させ、その大腿骨頭を摘出した。すなわち精巣摘出-屠殺時期で、8-10週群、8-15週群、8-20週群、8-25週群、15-20週群の5つのグループを作った。屠殺時に採血し、テストステロン濃度が検出閾値以下(0.5ng/dl)であることを確認した。脱灰、パラフィン包埋後、2.5umの薄切スライドを作製し、その約半数について、ヘマトキシリン・エオジン(HE)染色を行った。増殖細胞層の柱状構造が正常家兎より早く、15週齢で乱れ、また増殖細胞層の軟骨細胞の形態が不規則に肥大化する傾向がみられた。

また、正常ではおおよそ20週齢で閉鎖する成長軟骨板が25週齢でも残存していた。次いで、in vitroでの軟骨細胞に対する性ホルモン負荷の影響を探る目的で、軟骨細胞の分離培養を行った。胎生17日目のニワトリの胸骨を摘出し、HE染色で頭側1/4が肥大細胞で、尾側1/2が非肥大細胞で構成されていることを確認した。胸骨の頭側5mmと尾側8mmを採取し、Gerstenfeldら(1989)の方法に準じて培養した。培養した細胞からRNAを抽出し、reverse transcriptaze-polymerasee chain reaction(RT-PCR)法を行った。頭側の軟骨細胞はX型コラーゲンを、尾側の細胞はII型コラーゲンを産生していた。すなわち、mRNAレベルで、前者が成熟した肥大細胞、後者が未成熟の非肥大細胞であることが確認された。この細胞培養系を用いて、性ホルモンの負荷実験を行う予定である。平成15年度は2つの実験を行った。まず、ネンブタール静脈麻酔下に、8週齢の雄の日本白色家兎から精巣を摘出した。10、15、20、25週齢でそれぞれ安楽死させた。すなわち、精巣摘出-屠殺時期で、8-10、8-15、8-20、8-25週群の4つのグループを作った。また、コントロールとして、10、15、20、25週齢の正常なウサギのグループを作った。屠殺時に採血し、テストステロン濃度が精巣摘出群では、検出閾値(0.1ng/ml)以下であることを確認した。脱灰、パラフィン包埋後、2.5μmの薄切スライドを作成し、HE染色、PCNAとCaspase-3、Osteopontinなどの免疫染色を行った。精巣摘出群では、増殖細胞層の柱状構造が正常家兎より早く乱れ、また増殖細胞層の軟骨細胞の形態が肥大化する傾向が見られた。また、免疫染色からは軟骨細胞の精巣摘出により、増殖能の低下、細胞死が増加する傾向が見られた。次いで、in vitroでの軟骨細胞に対する性ホルモンの負荷の影響を知るため、軟骨細胞の分離培養を行った。胎生17日目の鶏の胸骨を摘出し、HE染色で頭側1/4が肥大細胞で、尾側1/2が非肥大細胞で構成されていることを確認した。胸骨の頭側5mmと尾側8mmを採取し、Gerstenfeldらの方法に準じて培養した。培養した細胞からRNAを抽出し、reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)法を行った。頭側の軟骨細胞はX型コラーゲンを、尾側はII型コラーゲンを産生していた。すなわち、mRNAレベルで、前者が成熟した肥大細胞、後者が未熟な非肥大細胞であることが確認された。この細胞培養系を用いて、性ホルモンの負荷実験を行った。テストステロン、エストロゲンを10-10、10-9、10-8、10-7、10-6mol/lの濃度勾配をつけ負荷した。テストステロンでは、細胞増殖能の増加、エストロゲンでは、細胞死が増加する傾向が見られた。平成16年度は、2つの実験を行った。まずネンブタール静脈麻酔下に、8週齢の雄の日本白色家兎から精巣を摘出した。10,15,20,25週齢で安楽死させた。すなわち精巣摘出-屠殺時期で,8-10,8-15,8-20,8-25週群の4グループを作った。またコントロールとして、10,15,20,25週齢の正常なウサギのグループを作った。屠殺時に採血し、テストステロン濃度が、精巣摘出群では、検出閾値(0.1ng/mL)以下であることを確認した。
小胞体内腔タンパク質によってレドックス制御される新たなカルシウムシグナリング

小胞体局在のカルシウムチャネルであるIP3受容体タイプ1(IP3R1)は細胞内カルシウムシグナリングにおいて重要な役割を果たしている。最近、IP3R1をER内腔から制御する機構の存在が明らかとなった(Higo et al., Cell, 2005)。しかし、その詳細は未だ不明な点が多い。申請者はIP3R1に結合するER内腔タンパク質としてGRP78を新たに同定、ER内腔環境に対応したGRP78によるIP3R1活性制御機構を明らかにすることで、ER内腔におけるカルシウム動態制御機構という概念の具現化と体系化を目指し、研究を進めている。GRP78のIP3R1に対する機能を理解するためには両者の生化学的性質の検討が必須である。先ず、精製したリコンビナントGRP78とIP3R1小胞体内腔領域タンパク質を用い、in vitro結合実験を行い、両者が直接結合することを確認した。また細胞抽出液を用いた免疫沈降実験により、その結合はカルシウム、ATP,依存的であることが明らかとなった。次にGRP78のIP3R1結合領域を精製リコンビナントタンパク質を用いて検討した結果、GRP78の基質結合領域である事が分かった。更に、GRP78を過剰発現もしくはノックダウンした細胞を用いて細胞内カルシウムイメージング実験を行った。その結果、過剰発現ではIP3R1の活性が上昇し、ノックダウンではIP3R1の活性が抑制された。これらの結果を総合すると、GRP78はIP3R1に結合し、ATP分解によるエネルギーを用いIP3R1の機能的構造を保持することで、そのチャネル活性を制御すると考えられる。
ハンセン病療養所の要介護高齢者の摂取食形態と口腔内環境に関する研究

【研究目的】要介護高齢者の摂取食形態を調べ,入所者の口腔内細菌叢,口腔水分量および咀嚼機能を摂取食形態別に比較することによって,きちんと形のある普通の食形態の食事をすることの重要性を明らかにする。【対象】ハンセン病療養所である大島青松園の入所者102名(平均年齢77.4歳)を対象者とした。【方法】1.摂取食形態を普通食,軟食および絶食(非経口栄養剤)に分類して,対象者の食形態を調べた。2.採血して血清アルブミン量を測定した。3.滅菌綿棒で口腔粘膜全体を擦過して検体を採取した。その検体を血液寒天培地,チョコレート寒天培地およびカンジダ培地で塗沫培養し,菌量および菌の同定を行った。4.口腔水分計を用いて口腔内の水分量を測定し,咀嚼力判定ガムを用いて咀嚼能力を調べた。【結果】1.入所者の摂取食形態は,普通食78名,軟食19名および絶食5名であり,普通食の摂取者が最も多かった。2.食形態が普通食から軟食,絶食になるに従って,栄養状態の指標となる血清アルブミン量が減少した。3.普通食摂取者および軟食摂取者の口腔内からは,口腔内常在菌であるαレンサ球菌およびナイセリアを多く検出した。非経口摂取者の口腔内からは、日和見感染症の原因菌である緑膿菌、セラチアおよびメチシリン耐性黄色ブドウ球菌を多く検出した。また,普通食摂取者に比べて軟食摂取者の口腔内カンジダ菌の検出割合がやや多かった。4.食形態が普通食から軟食,絶食になるに従って,口腔水分量が減少し,咀嚼能力が低下する傾向があった。【考察】より普通の食形態に近い食事を提供することは,入所者に必要栄養量だけでなく「食べる楽しみ」を与え,QOLを向上させることにつながる。さらに,咀嚼による自浄作用や唾液分泌を促し,日和見感染症の原因となる細菌の増殖防止にもなる可能性が示された。
マイクロ流路を流れる複雑流体の流動計測および流動に対する流路のサイズ効果

本研究で使用した流路は、急縮小部を有する矩形断面のマイクロ流路内である。流路の材質は片面がPDMS、もう片面がガラスである。急縮小部を有する流路を選択した理由は、急激に変化する流れ場で複雑流体のもつ力学的特徴がよく現れるからである。試料流体は、分子量の異なる高分子の三種類の水溶液である。昨年度は、複雑流体である高分子溶液水溶液をマイクロ流路内に流し、流れ模様を観察した。その結果、分子量が大きくなるほど、急縮小部上流の角部に発生する循環二次流れの大きさ(代表寸法で無次元化してある)とその成長が、マイクロ流路とマクロスケールの流路とで大きく異なることがわかった。本年度はその原因を詳しく調べるため、側壁面の影響のない流路の幅方向の中央部で、厚み方向断面内の速度分布を計測した。この場合、片方がPDMS面、もう片方がガラス面である。急縮小部から十分上流の平行平板間において、分子量のもっとも小さな高分子の水溶液では、ほぼ左右対称な速度分布が得られた。しかし、流速が大きくなると、やや対称性が崩れ始めた。分子量を大きくすると、小さな流速でも対称性が大きく崩れた。とくにPDMS面付近では、見かけ上、壁面滑りが起こっているように見えた。ガラス面でも、PDMS面よりは小さいものの、滑りが生じているように見えた。一般に、高分子水溶液の場合、固体壁面近傍では高分子の濃度の希薄な層ができると考えられている。そのため、その層の粘度が主流に比べて極端に低下することによって、みかけの滑りが生じるのではないかと考えられてきた。従来の研究では、その現象を、微細管を通過する流体の嚠喨と圧力損失の関係から推測してきたが、本研究ではそれを直接測定することによって明らかにすることができた。このようなマイクロ流路内の特異な速度分布が、循環二次流れの成長の特異性に影響していると考えられる。本研究では、マイクロ流路内を流れる複雑流体の定常流動をとりあげた。用いた複雑流体は、高分子水溶液である。この高分子水溶液は、長さが最大で1μm程度のひも状でフレキシブルな分子がニュートン流体である水に分散した流体である。高分子が互いに絡まりあうことで、流体の内部に構造を有している。このような流体は、小さくともミリスケール以上のマクロなサイズの流路内流動ではニュートン流体と異なる流動を示すことが広く知られている。流路には、深さ30μmのマイクロ流路を用いた。この流路では、流路の幅方向が急激に狭くなる急縮小部を有している。上流部は幅が120μmで、下流部が幅30μmである。このように流路形状が急激に変化する部分で、複雑流体は一般に特徴的な流動を示す。また、マイクロ流路内流れと比較するために、流路形状が相似で約45倍のマクロサイズの流路も作成し、その流路内における流動も同様に調べた。流動の評価は、急縮小部角部に発生する循環二次流れの流れ方向サイズを測定することによって行った。流量を変化させることにより、流体の弾性的性質を表現するワイセンベルグ数Weを変化させ、それぞれのWeにおける渦の大きさを計測した。渦の大きさは、流路幅で無次元化することで評価した。レイノルズ数は1よりも十分小さい。

その結果、小さなWeでは、マイクロ流路内で発生する渦はマクロ流路内の渦よりもたいへん小さいが、Weが大きくなるにつれてマクロ流路内の渦の大きさに近づいていった。また、ほぼ同じWeにおいて、流れが定常状態から非定常状態に遷移した。マクロ流路内の流れでは流路サイズにかかわらず、渦の大きさはWeで整理することができるとされているが、本研究で用いたような微小サイズの流路における実験結果から、Weで渦の大きさを整理することができないことが明らかになった。本研究で使用した流路は、急縮小部を有する矩形断面のマイクロ流路内である。流路の材質は片面がPDMS、もう片面がガラスである。急縮小部を有する流路を選択した理由は、急激に変化する流れ場で複雑流体のもつ力学的特徴がよく現れるからである。試料流体は、分子量の異なる高分子の三種類の水溶液である。昨年度は、複雑流体である高分子溶液水溶液をマイクロ流路内に流し、流れ模様を観察した。その結果、分子量が大きくなるほど、急縮小部上流の角部に発生する循環二次流れの大きさ(代表寸法で無次元化してある)とその成長が、マイクロ流路とマクロスケールの流路とで大きく異なることがわかった。本年度はその原因を詳しく調べるため、側壁面の影響のない流路の幅方向の中央部で、厚み方向断面内の速度分布を計測した。この場合、片方がPDMS面、もう片方がガラス面である。急縮小部から十分上流の平行平板問において、分子量のもっとも小さな高分子の水溶液では、ほぼ左右対称な速度分布が得られた。しかし、流速が大きくなると、やや対称性が崩れ始めた。分子量を大きくすると、小さな流速でも対称性が大きく崩れた。とくにPDMS面付近では、見かけ上、壁面滑りが起こっているように見えた。ガラス面でも、PDMS面よりは小さいものの、滑りが生じているように見えた。一般に、高分子水溶液の場合、固体壁面近傍では高分子の濃度の希薄な層ができると考えられている。そのため、その層の粘度が主流に比べて極端に低下することによって、みかけの滑りが生じるのではないかと考えられてきた。従来の研究では、その現象を、微細管を通過する流体の嚠喨と圧力損失の関係から推測してきたが、本研究ではそれを直接測定することによって明らかにすることができた。このようなマイクロ流路内の特異な速度分布が、循環二次流れの成長の特異性に影響していると考えられる。
局所電場増強効果を利用した色素増感型ポリマー太陽電池の作成

本研究では銀微粒子による局所電場の増強効果を利用して色素の増感効果を大幅に増加させることでエネルギー変換効率の飛躍的増大を目的とする。また、電解質溶液への銀微粒子の溶解、液漏れによる劣化、細孔内拡散による過電圧による効率低下を防ぐために電解質溶液をポリアセチレンやポリチエニレンビニレン等の導電性高分子膜に置き換えることとする。本年はその前段階として「色素/TiO_2膜の作成と評価」、「色素/TiO_2太陽電池の作成と評価」を行った。また、複数の色素を複合した太陽電池の作製も試みた。すでに銀による吸収係数の増大を報告しているルテニウム色素(cis-(NCS)2Bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate)ruthenium(II))をエタノールなどの溶媒に溶解させ、その溶液にドクターブレード法により塗布、焼成して作成したTiO_2多孔質膜を浸し、乾燥して色素を担持する。さらに、ルテニウム色素/TiO_2太陽電池の作成条件を最適化した結果、約7%の変換効率のセルを作成することができた。また、このセルの収集効率の波長依存性も測定した。TiO_2のスラリーの作成条件、白金のアイランド膜の作成条件は特に変換効率に大きく影響を与えた。また、色素の光吸収過程の不足を補うことを目的に、光吸収スペクトルの異なる複数の色素を混合した色素増感型太陽電池も試作した。すでに銀による吸収係数の増大を報告しているルテニウム色素(cis-(NCS)2Bis(2,2'-bipyridy1-4,4'-dicarboxylate)rutheniumu(II))をエタノールなどの溶媒に溶解させ、その溶液にドクターブレード法により塗布、焼成して作成したTiO_2多孔質膜を浸し、乾燥して色素を担持する。その膜の光吸収特性を測定し、同時にその膜の光吸収係数から担持量を見積もった。このときTiO_2膜に担持したことによる色素の吸収スペクトルの変化も検討した。
極低温下で用いられるコンクリートの補強材に要求される品質に関する研究

極低温下において鉄筋その他の補強材で補強されたコンクリート部材が曲げモーメントあるいは引張力を受けると、引張部のコンクリートがひび割れた際に補強材に大きな引張力が衝撃的に発生する。そして、場合によってはその衝撃によって鉄筋が破断することもあり得る。したがって、そのような部材中の補強材に発生するものと同じような衝撃力を直接補強材に与え、衝撃によって破断しないようにする補強剤の使い方を調べている。まず最初に、鉄筋について要求性能を明らかにすることができた。続いて、鉄筋以外の新素材について実験を試みた。新素材はコンクリートとの付着力も小さく、また、繊維とマトリックスとの複合構造となっているため応力測定が大変難しい。特にマトリックスは低温に弱く、極低温下での歪ゲージの信頼性にも不安が残った。主な成果は以下の通りである。(1)鉄筋はその種類によって、また冷間の曲げ加工の程度によって極低温下における耐衝撃性が大きく異なる。したがって構造物の設計においては、使用鉄筋の低温特性を実験により十分調査する必要がある。(2)鉄筋の耐衝撃性は歪時効によっても大きく低下する。(3)アラミド繊維については、-196°C程度の極低温下においてもコンクリート中での衝撃力に耐えることができそうである。(4)炭素繊維はその種類によって、また使用温度によっては極低温下における衝撃によって破断することがあるので、使用に当たっては注意が必要である。したがって、さらなる研究が必要である。極低温下において鉄筋に衝撃を与え、鉄筋が破断あるいはひびわれが発生するときの温度と衝撃の大きさとの関係を求める実験を行った。その手始めとして装置の検討を行ったが、今まで使用していたシャルピー衝撃試験機は衝撃の測定可能範囲が狭いことが分かったため、実験と平行して新たな試験機を作成する必要があった。新たな衝撃試験機は約5mの高さから種々の重さの重りを鉄筋上に落下させて鉄筋に衝撃を与えるものであり、これによって、実際のコンクリート中の鉄筋に発生する衝撃の大きさを鉄筋に与えることができるようになった。極低温において鉄筋の衝撃試験を行い、以下の結論が得られた。(1)一般の良好な鉄筋では、曲げ内半径2φまでの曲げ加工の範囲において、予歪み量と破断温度の関係はほぼ線形を示すと考えられるが、曲げ加工の影響を大きく受ける鉄筋では、予歪量が大きくなると破断温度がかなり上昇するため、温度の上昇に伴い、予歪量の増加による破断温度の上昇が頭打ちになると考えられる。(2)今回使用した非磁性鉄筋については、極低温下での耐衝撃性は大変優れている。(3)歪時効によって鉄筋が脆化する。以上のことから、極低温下で引張を受ける鉄筋コンクリート構造物に用いられる鉄筋は鉄筋の材質や形状、使用温度によっては構造物中で破断する可能性があることが明らかになった。極低温下において鉄筋コンクリート部材が曲げモーメントあるいは引張力を受けると、引張部のコンクリートがひび割れた際に鉄筋に大きな引張力が衝撃的に発生する。したがって、そのような部材中の鉄筋に発生するものと同じような衝撃力を直接鉄筋に与え、衝撃によって破断しないようにする鉄筋の使い方を調べている。前年までの、実験では必要な衝撃力が得られず、装置の改良を行ってきたが、今年度は実験も軌道に乗り、成果が上がってきている。昨年以降の主な結果は以下の通りである。(1)鉄筋の性質やメーカーによって常温の性質は同じであっても極低温下の破壊性能が大変異なっている。これは鋼材中の不純物の量や表面形状の違いによるものと思われ、使用前にこのような試験を行って性能を確かめるのが望ましい。(2)鉄筋の種類や使用される環境によって加工の程度を定める必要がある。(3)歪時効の影響が大きい。特に予歪が大きいものほど、その影響が大きくなるようである。

新素材の実験については、モルタル中に埋め込んだ状態で実験を行っているが、衝撃力を受けたときの歪の測定が大変難しく、現在のところ各種の実験法を試みているところである。極低温下において鉄筋その他の補強材で補強されたコンクリート部材が曲げモーメントあるいは引張力を受けると、引張部のコンクリートがひび割れた際に補強材に大きな引張力が衝撃的に発生する。そして、場合によってはその衝撃によって鉄筋が破断することもあり得る。したがって、そのような部材中の補強材に発生するものと同じような衝撃力を直接補強材に与え、衝撃によって破断しないようにする補強剤の使い方を調べている。前年までは鉄筋について、要求性能を明らかにすることができたが、今年度は主として、鉄筋以外の新素材について実験を試みた。新素材はコンクリートとの付着力も小さく、また、繊維とマトリックスとの複合構造となっているため応力測定が大変難しい。特にマトリックスは低温に弱く、極低温下での歪ゲージの信頼性に不安が残った。主な成果は以下の通りである。1)アラミド繊維については、-196°C程度の極低温下においてもコンクリート中での衝撃力に耐えることができそうである。2)炭素繊維はその種類によって、また使用温度によっては極低温下における衝撃によって破断することがあるので、使用に当たっては注意が必要である。したがって、さらなる研究が必要である。
波動方程式族の逆問題

介在物、空洞、亀裂などの媒質の不連続性や材料係数の同定に関する逆問題の逆解析手法の研究を行った。媒質の不連続性の同定に関しては、probe methodとenclosure methodの改良と完成を目指した。特にprobe methodに不可欠な一意接続定理と反射解の解析について研究した。その結果、probe methodの理論的な研究は、ほぼ完成したといえる。enclosure methodについては、その構成が難しい複素幾何光学解に替えてより容易に構成可能な振動・減衰解を用いることにより囲い込み法の適用範囲を広げた。また、probe method, enclosure method, singular source method, no response testなどの境界値逆問題の再構成手続きは、すべてno response testに包括でき、probe methodとsingular source methodはまったく同じものであることが分かった。散乱の逆問題については、有名なlinear sampling methodとよばれる再構成手続期が持つ困難を解消する2種類の新しい再構成手続きを見出した。さらに放物型方程式の不連続係数同定逆問題に対して探針法を研究し、空間1次元の場合に不連続性同定の再構成手続きを与えることに成功した。双曲型程式の不連続係数同定逆問題に対して代田氏が開発した数値計算手法の数学的な枠組みを作った。材料係数の同定の逆問題に関しては、残留応力の非破壊検査法の数学的な解析手法と鉄・コンクリート接合梁の損傷同定について研究した。前者に対しては、非斉次非等方弾性体の表面波の分散公式を導出と残留応力同定への応用を試みた。後者に対しては、周波数応答関数を使って、損傷を同定する逆解析手法を確立した。また、非線形波動方程式の係数同定逆問題について研究した。Dirichlet-Neumann写像の線形化を行い、それを用いれば係数の2次までの非線形項を求めることが可能との知見を得た。次の(i)(v)について研究した。(i)探針方に関する研究(iii)小介在物を持つ弾性体の方程式の解の漸近解析(v)不連続係数を持つ波動方程式の解の構造の研究それぞれに関するもう少し詳しい研究内容は次の通りである。(i)障害物による音響散乱の逆問題、亀裂の同定の逆問題、混合型境界条件を持つ境界値逆問題について再構成公式を与えた。また、探針法の数値解析について研究した。(ii)oscillating decaying solutionの構成方法を確立し、横等方弾性体内の空洞や介在物の凸包の再構成公式を与えた。また、2次元非等方導電体内の区分的に滑らかな曲線で囲まれた多角形空洞の凸包の再構成公式について研究した。(iii)小介在物の直径を小さくしたときの解の漸近展開と未知小介在物の位置、物理的特性の抽出に関する逆問題の研究を行った。(iv)Rayleigh波の分散公式を曲がった境界を持つ非斉次、非等方弾性体に対して導いた。そしてその分散公式の残留応力同定について研究した。(v)介在物により生じる不連続係数を持つ波動方程式について解の介在物の摂動に関する影響を解析した。特に解の介在物の摂動に関する微分公式を求めた。そしてそれを未知介在物の同定に関するアルゴリズムに応用することを研究した。定常波動と非定常波動とを用いる2種類の非破壊検査法により媒質の不連続性や材料係数の同定に関する逆解析手法の研究を行った。定常波動を用いる非破壊検査法の研究に関しては、探針法の完成を目指した。その研究成果としては、探針法に不可欠な一意接続定理と反射解の解析について一般的な結果と普遍的な方法を得ることができた。その結果探針法はほぼ完成したといえる。また研究協力者のR.Potthast教授から研究代表が指導している大学院生の王君に探針法の数値計算手法を教えて頂き、本研究組織においても探針法の数値解析が可能な研究環境を構築した。

非定常波動を用いる非破壊検査法の研究に関しては、線形化走時関数による斉次等法弾性体内の残留応力の同定に関するアルゴリズムを考案した。また、非斉次非等方弾性体の表面波の分散公式を導出したが、まだその公式は逆問題に応用するのにはまだ不十分である。分散公式の幾何学量と物理量の分離が今後の研究課題である。非定常波動による未知介在物同定に関しては、研究分担者の代田氏が開発した数値計算手法の数学的な枠組みを作った。そして同様な枠組みが亀裂や空洞の同定に関しても可能であるとの知見を得た。以上は、平成15年度の研究計画として記載した研究計画のいくつかに関する研究実績であるが、これ以外の研究計画:(ii)地震断層の規模の同定、(ii)材料係数の2次の非線形項の係数の同定法については、研究方法は定まったがまだ準備段階にある。(2)鉄梁とコンクリート梁の接合梁の損傷同定問題に対して研究した。接合梁の曲げを無視できるような検査を加えることが出来るときには、検査結果から損傷の再構成手続きを与えることを示した。曲げ変形を許す検査に対しては、最小二乗法による損傷同定のアルゴリズムを提案した。(3)放物型方程式の不連続係数同定逆問題にたいして探針法を研究した。空間1次元であって不連続係数が時間に依存しないときに不連続性の再構成手続きを与えることに成功した。(4)非線形波動方程式の係数同定逆問題について研究した。Dirichlet-Neumann写像の線形化を行い、それを用いれば係数の2次までの非線形項を求めることが可能との知見を得た。
リンパ管内皮間葉移行を司る分子機構の解明と関連疾患治療法の開発

血液は心臓から動脈へ送り込まれ毛細血管・静脈を経て心臓へ戻る。この血管系とは別個に組織液の排水路を形成するものがリンパ管である。リンパ管の機能不全により引き起こされる疾患としてリンパ浮腫があり、国内外で多くの患者がいるにも関わらず、有効な治療法は開発されていない。そのためリンパ管の内腔を形成するリンパ管内皮細胞の形成ならびに維持機構の解明は急務である。我々はこれまでリンパ管内皮細胞をtransforming growthfactor-β(TGF-β)存在下で培養すると、リンパ管内皮細胞のマーカーであるLYVE-1の発現が低下し、smooth muscle 22α(SM22α)などの間葉系細胞マーカーの発現が上昇することを見出した(この現象は内皮間葉移行(Endothelial-to-Mesenchymal Transition: EndMT)と呼ばれている)。今年度はTGF-βによってリンパ管内皮細胞において発現が変化する遺伝子を同定するために、次世代シークエンシングを施行した。その結果、TGF-βにより、より多くの間葉系細胞マーカーの発現上昇を確認すると共に、リンパ管内皮細胞の形質を維持するために必須である転写因子の発現が低下することを見出した。この転写因子の発現をsiRNAによって低下させるとTGF-βシグナルを活性化させるのと同様の変化が観察されたことから、この転写因子がTGF-βによるEndMTの誘導において重要な役割を果たしていることが示唆された。平成29年度はトランスクリプトーム解析を行い、EndMTを誘導する実行因子を同定したため、計画は概ね順調に進行している。平成30年度は、EndMTの実行因子である転写因子がどのような機序でその作用を発揮しているかin vitroの実験系で検討を進めながら、個体レベルの解析も開始する予定である。リンパ管は体液恒常性の維持に重要な役割を果たすことから、その機能不全はリンパ浮腫などの病態を引き起こす。血管を形成する血管内皮細胞はがんや心疾患などの病態においてVE-cadherinなどの内皮細胞マーカーの発現が低下し、SM22αなどの間葉系細胞マーカーの発現が上昇すると共に間葉系細胞へと移行することが示されており、この現象は内皮間葉移行(EndMT)と呼ばれている。最近リンパ管内皮細胞においてもEndMTが起きることが報告されたが、その機序については未解明な部分が多く残されている。そこで本研究課題においてはリンパ管内皮細胞のEndMTを誘導する因子を同定し,詳細な分子機序を明らかにするとともに、関連疾患の治療法の開発を試みる。得られた結果はリンパ管内皮細胞の形質維持の分子基盤を解明することで学術的に大きな波及効果を持つのみならず、関連疾患などの新規治療法の開発に役立つことが期待され、社会に対する貢献は大きい。今年度は炎症性サイトカインの一つであるTGF-βのリンパ管内皮細胞のEndMTに対する効果を検討した。TGF-β存在下で培養したリンパ管内皮細胞における間葉系細胞マーカーの発現を検討したところ、SM22αなどの発現が上昇し、リンパ管内皮細胞のマーカーであるLYVE-1の発現が低下することが示された。また、TGF-β受容体キナーゼ阻害剤により内因性TGF-βシグナルを抑制するとSM) 22αの発現が低下し、LTVE-1の発現が上昇することが明らかとなった。以上の結果から、TGF-βが血管内皮細胞と同様にリンパ管内皮細胞においてEndMTを誘導していることが示唆された。平成28年度においてはリンパ管内皮細胞のEndMTを誘導する因子を同定し、さらにその分子機序を進めているところであるので、本課題はおおむね順調に進展していると考えられる。平成29年度は、EndMTの誘導因子として同定されたTGF-βがリンパ管内皮細胞においてどのような遺伝子発現を介してその作用を発揮しているかin vitroの実験系で検討を進める予定である。

平成30年度は、EndMTの実行因子である転写因子がどのような機序でその作用を発揮しているかin vitroの実験系で検討を進めながら、個体レベルの解析も開始する予定である。