hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CMB偏光観測望遠鏡のための偏光補正装置の開発

宇宙マイクロ波背景放射(CMB)Bモード偏光ゆらぎによるインフレーション宇宙の観測には、大角度(方位数l<100)の非等方性の観測が必要である。そのため、POLARBEAR実験、Simons Array実験では半波長板を用いた偏光変調技術を使用する。しかし、望遠鏡の非理想性等により、定常的な偏光信号が存在すると、検出器の応答性の変動により、大角度観測のノイズ源となってしまう。本研究の目的は、定常的な偏光信号の原因を特定すること、及び、その定常的な偏光信号を打ち消す装置を開発し、望遠鏡に搭載することである。本年度は、まず既に観測を行っているPOLARBEAR実験のデータを解析し、偏光信号源を調べた。特に、半波長板の反射防止膜の非一様性の影響について詳細に調査した。他の成分をフィットして取り除くことで、半波長板の非一様性の影響だけを取り出し、その強度が観測条件にどのように依存するのかを調査した。その結果、他の成分に比べて信号強度が安定であり、比較的問題にならないことが分かった。一方、偏光補正装置と同じ原理の較正観測のデータ解析を行い、偏光補正装置にどれだけのワイヤーが必要かどうかを見積もった。京都大学の田島治准教授のグループも同様の装置を用いた較正手法を計画しており、互いに意見交換しながら装置の開発を行った。1月には京都大学の研究者と共にチリに出張し、実際の望遠鏡を使って、ワイヤーが作る偏光信号の観測を行った。ただし、肝心の半波長板がまだ搭載されておらず、本研究の原理検証には至っていない。申請時の計画では本年度はじめにはSimons Array望遠鏡の1台目をチリの観測所に建設し、観測を開始する予定だった。しかし、日本で行われていた統合試験において、受信機のビーム特性の測定が難航し、その結果、1台目のチリへの輸送が半年遅れてしまった。また、本研究に必要不可欠な半波長板もチリには到着しているが、反射防止膜の真空漏れが発生するなど、トラブルが多く、いまだに望遠鏡に搭載されていない。それらの外的要因により本研究の原理検証試験が遅れている。・偏光補正装置の実証試験開発した偏光補正装置をチリ・アタカマ砂漠の望遠鏡に搭載し、実証試験を行う。偏光補正装置により偏光が作られていること、偏光信号が打ち消せること、大角度観測のノイズが落とせること、望遠鏡の分解能(ビーム)への影響が十分小さいことを確認する。・長期観測用の偏光補正装置の開発偏光補正装置の試作機の製作で得られたノウハウ、試験観測の結果を反映し、チリ・アタカマ砂漠の環境下で長期運用可能な偏光補正装置を開発する。開発した偏光補正装置をチリ・アタカマ砂漠の望遠鏡に搭載し、長期観測を行う。
植物生産場におけるInternet of Plants（IoP）の実現と機能化

作物の収量と品質を決定づける植物ー環境系の輸送プロセス(光合成,蒸散,転流,養水分吸収、体温、葉面対流等)の動態については、作物生産現場における連続・非破壊計測が不可能なために、それらの情報が農業者にとって可視化がなされておらず、日々の営農のために真に役立つ情報として機能するには至っていない。本研究では、この問題を解決するために、(課題I)実際の作物生産現場での植物ー環境系輸送プロセスの時空間変動の可視化と共有化および(課題II)Internet of Plants (IoP)の実現とその機能化に取り組む。初年度の2018年度においては、植物生産場において測定が比較的容易な環境要素(光、CO2、気温、湿度)の時空間変動の情報をインタネットで共有可能にするとともに、新たに葉面対流センサを開発し、生産施設内での光合成などの葉面輸送現象に影響する葉面境界層コンダクタンスも共有データ化した。これらの環境データを、多様な作物生理生態動的モデルを駆使して、作物生理生態情報(群落光合成、蒸散、体温)に変換しインタネット上で可視化、共有化することを可能にした。その際、植物個体群チャンバー等の新規の計測法とAIの機械学習を活用し、作物生理生態モデルの同定も可能にした。さらに、これらのシステムをイチゴ農家の6連棟ハウスおよび葉菜類水耕栽培中型ハウスに実装した。これにより、作物生理生態情報とAIが持つ学習機能(最適化、情報収集、パターン認識)を、作物生産現場で合理的に活用できる実験基盤が形成された。これらの成果を、学術誌(印刷中)および国際学会、国内学会(一部招待講演)で発表した。さらに、Internet of Plantsの概念を施設園芸を対象に社会実装する内閣府のプロジェクトが高知県、高知大学の主働で開始された。当初の計画通り、環境要素(光、CO2、気温、湿度)の時空間変動の情報をインタネットで共有可能にするとともに、新たに開発した葉面対流センサや植物個体群チャンバー等を駆使して、生産施設内の作物生理生態情報(群落光合成、蒸散、体温)もインタネット上で可視化、共有化できるようにした。さらに、これらのシステムをイチゴ農家の6連棟ハウスおよび葉菜類水耕栽培中型ハウスに導入し、AIが持つ学習機能等を、作物生産現場で合理的に活用できる実験基盤が形成された。これらの成果を、学術誌(印刷中)および国際学会、国内学会(一部招待講演)で積極的に発表した。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断される。IoPを介して収集した作物生産場の環境および作物生理生態の時空間変動の情報をAIに学習させ,成長予測、収穫(収量、収穫時期)予測さらにハウス内作物への環境調節(CO2施用,暖房,換気等)の最適化、さらに収量・収穫時期の調節を可能にするアルゴリズムを検討する。

さらに、Internet of Plantsの概念を施設園芸を対象に社会実装する内閣府のプロジェクトが高知県、高知大学の主働で開始された。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断される。IoPを介して収集した作物生産場の環境および作物生理生態の時空間変動の情報をAIに学習させ,成長予測、収穫(収量、収穫時期)予測さらにハウス内作物への環境調節(CO2施用,暖房,換気等)の最適化、さらに収量・収穫時期の調節を可能にするアルゴリズムを検討する。農家ハウスでの実験のために、当初予定していた謝金が農家の厚意により減額できた。また、大学構内の葉菜水耕栽培中型ハウスでも研究が可能になったため謝金が減額できた。現在査読審査中の国際誌の掲載料の支払いが、次年度に持ち越された。次年度は、国際誌への掲載料、および国際学会への参加費に充当する予定である。
部分計算法を応用した逐次型プロセスの並列化についての研究

本研究では、部分計算法を応用して逐次型プログラムを並列化し実行効率の向上させる手法を研究すると同時に、変換されたプログラムがもとの機能を保存して、なおかつ並列度が向上していることを理論的に保証するための基礎研究として、並行プロセスの非インターリーブ的な等価関係についての研究を行った.逐次型プログラムの並列化手法については、先に発表した並行プロセスの部分計算手法の枠組みに基づき、いくつかの変換型部分計算手法が並列化に応用できることを確認した.また並列化の枠組みを具体的な言語に適用した例として、論理型プログラムの並列化手法について検討を行った.特に実際的なPrologのプログラムにおいて、ゴールや節の選択順序に依存してプログラムが正しく機能するような場合、ゴール節をそのまま並列に導出することによっては意図した解が得られない場合が存在する.そのようなプログラムを対象に、節の変換を行なうことによって、Prologで逐次に実行した場合と同様な結果を得られ、かつ並列に実行することが可能なプログラムに変換することが可能であることを示した.一方、並行プロセスの非インターリーブ的な等価性については、主にπ計算の体系を中心に扱った.すなわちπ計算に対して、プロセスの実行中に起こる事象の前後関係を示す半順序構造とプロセス枝分かれ構造を同時に表現する構造を定義し、その領域DBSを構成した.さらに、π計算のサブセットからDBSへの意味写像を定義し、その意味写像によって構成される等価関係が合同関係であることを示した.また、DBSの構造をテスタープロセスとして採用することによってACPの試験等価性を拡張し、より抽象度の高い等価性を構成することが可能であることを示した.またDBSの構造が、並行論理型言語の意味論を構成する際にも有効であることが示された.本研究では、部分計算法を応用して逐次型プログラムを並列化し実行効率の向上させる手法を研究すると同時に、変換されたプログラムがもとの機能を保存して、なおかつ並列度が向上していることを理論的に保証するための基礎研究として、並行プロセスの非インターリーブ的な等価関係についての研究を行った.逐次型プログラムの並列化手法については、先に発表した並行プロセスの部分計算手法の枠組みに基づき、いくつかの変換型部分計算手法が並列化に応用できることを確認した.また並列化の枠組みを具体的な言語に適用した例として、論理型プログラムの並列化手法について検討を行った.特に実際的なPrologのプログラムにおいて、ゴールや節の選択順序に依存してプログラムが正しく機能するような場合、ゴール節をそのまま並列に導出することによっては意図した解が得られない場合が存在する.そのようなプログラムを対象に、節の変換を行なうことによって、Prologで逐次に実行した場合と同様な結果を得られ、かつ並列に実行することが可能なプログラムに変換することが可能であることを示した.一方、並行プロセスの非インターリーブ的な等価性については、主にπ計算の体系を中心に扱った.すなわちπ計算に対して、プロセスの実行中に起こる事象の前後関係を示す半順序構造とプロセス枝分かれ構造を同時に表現する構造を定義し、その領域DBSを構成した.さらに、π計算のサブセットからDBSへの意味写像を定義し、その意味写像によって構成される等価関係が合同関係であることを示した.また、DBSの構造をテスタープロセスとして採用することによってACPの試験等価性を拡張し、より抽象度の高い等価性を構成することが可能であることを示した.またDBSの構造が、並行論理型言語の意味論を構成する際にも有効であることが示された.部分計算手法を用いた逐次型プロセスの並列化手法の研究と一貫として、本年度は並列プロセスの部分計算手法の基礎的研究のうち、主に並列プロセスの等価性に関する研究を進めた、すなわち本年度は、名前渡しを含む並列プロセスすなわちモ-バイルプロセスについて、その等価性の定義に対して二つの方向から考察を加えた.ひとつはπ計算によって記述されたモ-バイルプロセスの形式的意味を与える意味領域についての研究であり、もう一方はやはりπ計算によって記述されたモ-バイルプロセスの双模倣関係を用いた等価関係の定義についての研究である.前者の方向においては、意味領域の定義に以下のような手法を用いた.すなわちプロセスの実行によって生ずる事象の集合を、生起の因果性を表わす半順序構造とプロセスの分岐構造を表わす入れ子になった二種類の括弧によって構造化した要素を意味領域の元として用いた.ここで与えられたπ計算のプロセスに対して,半順序と入れ子の括弧構造をもつ事象の集合に対する意味写像を定めることにより、この写像によって同じ意味領域上の元に対応するプロセスについて、それらは等しいと定義することにより、プロセスの等価性を定義することができる.一方,双模倣性を用いた定義では、従来のπ計算の双模倣に基づく等価性の定義の欠点であるプレフィックス演算についての合同性の欠如を補うため、双模倣性の定義を拡張した.これらの結果によって、名前渡しを含む並列プロセスの部分計算手法の正当性の基礎となる概念が整理され、個々の部分計算手法が並列化に用いることが可能かどうかの半別手法についての見通しを得た.本研究では、特に逐次型プロセスの並列化の際に、変換手法の基礎となるモ-バイルなプロセスの等価性及び形式的意味論についての研究を行った.等価関係の研究では、標準的なラベル付き遷移システムを用いた操作的意味論をもつπ計算の体系について、C-双模倣の概念を定義し、それを用いて定義される等価関係の性質について研究を行った.

ここで提案したC-双模倣性は、従来の古典的な双模倣性の拡張である.すなわち関係RがC-双模倣性であるとは、Rが成立しているふたつのプロセスについて、任意の動作についてだけでなく、動作の対についても一方が実行できるなら、もう一方も同じ対を実行してRの関係を保存できることを意味する.ここではC-双模倣にもとづいてC-双模倣等価性を定義し、特にprefix演算についての合同性について述べた.また形式的意味論の研究では、π計算のサブセットによって定義されるモ-バイルプロセスの非インターリービングな表示的意味論のための領域について研究を行った.この研究ではDBS(dual bracket structures)の領域を新たに定義した.DBSは半順序付けられた事象、プロセスの枝分かれ情報を含む集まりである.半順序関係は、事象の間の因果関係をあらわす.プロセスの分岐情報は、入れ子になった2種類の括弧記号を使って表現している.さらにπ計算のサブセットからDBSの領域への意味写像を与えている.本研究では、部分計算法を応用して逐次型プログラムを並列化し実行効率の向上させる手法を研究すると同時に、変換されたプログラムがもとの機能を保存して、なおかつ並列度が向上していることを理論的に保証するための基礎研究として、並行プロセスの非インターリーブ的な等価関係についての研究を行った。逐次型プログラムの並列化手法については、先に発表した並行プロセスの部分計算手法の枠組みに基づき、いくつかの変換型部分計算手法が並列化に応用できることを確認した.また並列化の枠組みを具体的な言語に適用した例として、論理型プログラムの並列化手法について検討を行った。特に実際的なPrologのプログラムにおいて、ゴールや節の選択順序に依存してプログラムが正しく機能するような場合、ゴール節をそのまま並列に導出することによっては意図した解が得られない場合が存在する.そのようなプログラムを対象に、節の変換を行なうことによって、Prologで逐次に実行した場合と同様な結果を得られ、かつ並列に実行することが可能なプログラムに変換することが可能であることを示した。一方、並行プロセスの非イインターリーブ的な等価性については、主にπ計算の体系を中心に扱った。すなわちπ計算に対して、プロセスの実行中に起こる事象の前後関係を示す半順序構造とプロセス枝分かれ構造を同時に表現する構造像を定義し、その領域DBSを構成した.さらに、π計算のサブセットからDBSへの意味写像を定義し、その意味写像によって構成される等価関係が合同関係であることを示した.また、DBSの構造をテスタープロセスとして採用することによってACPの試験等価性を拡張し、より抽象度の高い等価性を構成することが可能であることを示した.またDBSの構造が、並行論理型言語の意味論を構成する際にも有効であることが示された.
β-ラクタマーゼ産生とクラス分類の同時判定を可能にする新規検出法の確立とその評価

本研究では, β-ラクタマーゼ産生性とクラス分類(A, B, C)の同時測定を可能にした新規検出法“Penta-well法"を構築した.β-ラクタマーゼ検出用のカットオフ値を0.48,クラスA, B, C検出用のそれを0.25, 0.4, 0.55と設定した時の感度と特異度は,クラスAで96.3%, 97.1%,クラスBでは97.4%, 100%、クラスCでは85.7%, 100%であった.さらに複数酵素同時産生株23株中21株(91.3%)のβ-ラクタマーゼを正確にクラス分類することができた.本法の臨床現場への導入は適切な抗菌薬治療および感染制御の向上に大きく貢献すると考える.β-ラクタマーゼ産生グラム陰性桿菌の蔓延が大きな問題となっている.特に, NDM-1産生菌に代表される複数クラス同時産生菌の増加が、臨床現場に大きな混乱と人的および経済的負担をもたらしている.【研究目的】日常検査業務におけるβ-ラクタマーゼ産生グラム陰性桿菌検出の効率化を目指し,新規検出法「Penta well法」を確立し,その有用性を評価する.【研究内容】(1)1回の測定でβ-ラクタマーゼの産生性の確認とクラス分類を可能とする迅速簡易検出法「Penta well法」の構築,(2)検査精度,コストパフォーマンスおよび省力化の面からの本法の臨床的有用性の評価,を行なう.【意義および重要性】本研究の独創的な点は,反応系を発色反応にしたことにより検査精度を格段に向上させたこと,さらに臨床現場に普及している自動検査機器(比色判定)への応用を可能にしていることである.本研究によるPenta Well法の確立は,病院検査室の日常業務におけるβ-ラクタマーゼ産生菌検出の迅速化と精度向上ならびに病院感染対策の効率化に大きく貢献できると考える.【研究成果】今年度は,測定条件の最適化を行ない,クラスB検出系における偽陰性の解消を試みた.検討の結果,サンプルは, TritonX-100 lysis-buffuerに菌を懸濁し,濃度を1.0/OD660に調整したものを使用すること,また,阻害剤は,クラブラン酸5mM,ジピコリン酸50mM,アミノフェニルボロン酸90mMを使用することで,クラスB検出系における偽陰性は解消することができた.現在,この条件をPenta Well法の最適条件とし,複数酵素同時産生菌を含めた臨床分離株を用いて,各クラスのcut off値の設定を行なうとともに,感度,特異度など検査精度の検討を行なっている.【背景】β-ラクタマーゼ産生グラム陰性桿菌の増加,特にNDM-1型メタロ-β-ラクタマーゼ産生菌に代表される複数酵素同時産生菌の増加が臨床現場に大きな混乱をもたらすとともに検査室の業務に多大な負担を強いている.【研究目的】日常検査業務におけるβ-ラクタマーゼ産生グラム陰性桿菌検出の効率化のために, β-ラクタマーゼの検出とクラス分類を同時に判定できる迅速簡易検出法「Penta-well法」を構築し,その有用性を評価する.【研究内容】(1) 1回の測定でβ-ラクタマーゼの産生性の確認とクラス分類を可能とする「Penta-well法」の構築,(2)検査精度,コストパフォーマンスおよび省力化の面から臨床的有用性の評価を行なう.【意義および重要性】発色反応を用いることにより検査精度を格段に向上させたこと,さらに臨床現場に普及している自動検査機器(比色判定)への応用を可能にしたところが本研究の独創的な点である.本研究による「Penta-well法」の確立は、病院検査室の日常業務におけるβ-ラクタマーゼ産生菌検出の迅速化と精度向上ならびに病院感染対策の効率化に大きく貢献できると考える.【研究成果】昨年度設定した最適条件に基づき,判定基準となるcut off値の設定を行なった.その結果, β-ラクタマーゼ検出系は, 0.48, class A, B, C検出用系は0.09, 0.4, 0.55となった.このcut off値における同時および日差再現性は0.94-1.83%, 3.44-6.96%と良好であった.107株を用いたときの本法の感度と特異度は, class Aが93.4%, 68.8%、class Bが96.8%, 100%、class Cが85.7%, 100%であった.さらに複数酵素同時産生菌23株のうち21株(91.3%)を正確に検出,分類した.【目的】日常検査業務におけるβ-ラクタマーゼ産生グラム陰性桿菌検出の効率化を目指し,新規検出法「Penta well法」を確立するとともに,その有用性を評価する.【研究成果】

(1)Penta-well法の評価:昨年度よりも菌株を増やし, class A, B, C検出用wellのcut off値を再度設定した結果, class Bは0.4, class Cは0.55と同じになったが, class AではESBL産生菌およびKPC産生菌を対象とした場合には0.25, TEM-1保有株も含めた場合には0.09となることが確認された.次にβ-lactamase産生株および非産生株の計116株を用いてPenta-well法の感度(Se)と特異度(Sp)を調べた結果, class AはSe 96.3%, Sp 97.1% (cut off値0.25), Se 93.4%, Sp 68.8% (cut off値0.09), class BはSe 97.4%, Sp 100%、class CはSe 85.7%, Sp 100%となった.複数酵素同時産生株23株中, 21株(91.3%)のβ-lactamaseは正確にクラス分類することができたが,複数酵素産生菌であるNDMー1産生株は偽陰性になった.(2)臨床的有用性の評価:従来の表現型試験には判定者の経験や主観が判定を左右するという弱点があったが, Penta-well法は吸光度測定とcut-off値設定によりその弱点を解決した.本検出法は, β-lactamase産生性と3つのクラス分類を同時に行なうことから,コストパフォーマンスおよび省力化の面からも有用性が高いことを確認した.また,将来WalkerWayなど自動分析機へ応用することも可能であり,より有用な日常検査になり得るものと考える.本研究では, β-ラクタマーゼ産生性とクラス分類(A, B, C)の同時測定を可能にした新規検出法“Penta-well法"を構築した.β-ラクタマーゼ検出用のカットオフ値を0.48,クラスA, B, C検出用のそれを0.25, 0.4, 0.55と設定した時の感度と特異度は,クラスAで96.3%, 97.1%,クラスBでは97.4%, 100%、クラスCでは85.7%, 100%であった.さらに複数酵素同時産生株23株中21株(91.3%)のβ-ラクタマーゼを正確にクラス分類することができた.本法の臨床現場への導入は適切な抗菌薬治療および感染制御の向上に大きく貢献すると考える.26年度の研究計画として挙げた課題(1)単独酵素および複数酵素産生菌を用いたcut off値の設定,(2)設定したcut off値を用いての同時再現性および日差再現性の検討,(3)単独酵素および複数酵素産生菌を用いた感度および特異度の検討,(4)「検査精度,コストパフォーマンスおよび省力化の面からの臨床的有用性の評価」に向けての準備,の4課題のうち課題3までを終了した.課題4「検査精度,コストパフォーマンスおよび省力化の面からの臨床的有用性の評価」に向けての準備については,名古屋大学医学部附属病院において,過去3年間に検出されたβ-ラクタマーゼ産生菌の分与を得て, PCRおよびシークエンスによる遺伝子型の同定は終了している.また,次年度これら菌株をもちいて行なう表現型試験とPenta well法との比較検討の準備のため,今年度は表現型試験としてModified Hodge Testの検討も行なった.Modified Hodge Testには指標抗菌薬として,カルバペネム系抗菌薬を使用するが,抗菌薬の種類により感度と特異度が異なることが報告されている. Penta well法をより高感度な検出法にするため,本研究で比較対照に用いる表現型試験(Modified Hodge Test)の使用抗菌薬の検討を行ない,エルタペネムが最も高感度であることを確認した(本研究成果を学会および論文に発表した).これらの成果を踏まえ,次年度は表現型試験とPenta well法との比較検討をすぐに始めることができる状況にある.これらの理由から,研究全体は概ね順調に進展していると考えている.臨床微生物学課題については,複数酵素産生菌の菌株数を増やし,引き続き感度および特異度の検討を行なうとともに,課題
間欠性破行を有する末梢動脈閉塞性疾患に対する効果的な運動療法および評価指標の検討

末梢動脈疾患患者(PAD)に対する運動療法の効果的な評価指標の確立を目的とした。運動療法は、心肺運動負荷試験(CPX)により得られた無酸素性作業閾値(AT)の強度にて、自転車エルゴメータ運動を3か月間実施した。最大歩行距離(MWD)と各種指標の関係を検討したところ、MWDの運動療法前後における改善率と腓腹筋におけるCPX後の酸素飽和度の回復時間(T1/2)の改善率とは有意な相関を示した。歩行能力の改善には腓腹筋における筋有酸素能力の改善が寄与しており、効果的な評価指標になると考えられた。末梢動脈閉塞性患者(PAD)に対して、心肺運動負荷試験(CPX)およびトレッドミルによる歩行試験を実施し、運動中の呼吸循環反応および外側広筋・腓腹筋における酸素動態の測定を行った。トレッドミル検査の際には、無疼痛歩行距離(PFWD)および最大歩行距離(MWD)の測定を行った。さらに、CPXにより得られた無酸素性作業閾値(AT)の強度にて、1回30分、週12回の自転車エルゴメータによる運動を3か月間実施させ、運動療法の効果について評価した。また、同年代のPADを有さない対照群に対しては、CPXを実施し同様の測定項目にて評価を行った。PAD患者の外側広筋および腓腹筋における筋酸素飽和度は、安静時において患側は健側に比べて低い値になっており、運動終了時においては、その差は増大する傾向だった。運動後の酸素飽和度の回復時間は、患側において遅延する傾向であった。対照群と比較すると、健側の酸素飽和度はほぼ同様の傾向であったが、患側は安静時より低値を示し、運動終了時の酸素飽和度はその差が増大する傾向であった。運動後の酸素飽和度の回復時間は、PAD群では遅延する傾向であった。また、運動終了時の酸素飽和度は、CPX時には外側広筋において腓腹筋より低値を示す傾向がみられ、トレッドミル運動時には腓腹筋においてより低値を示す傾向が認められた。3か月間の運動療法を実施することにより、PFWDおよびMWDの改善傾向が認められ、最大酸素摂取量の改善も認められた。また、外側広筋および腓腹筋における運動後の酸素飽和度の回復時間の短縮が認められた。昨年度に引き続き、当院血管外科を受診した末梢動脈閉塞性患者(PAD)に対して、心肺運動負荷試験(CPX)およびトレッドミルによる歩行試験を実施し、運動中の呼吸循環反応および外側広筋・腓腹筋における酸素動態の測定し、症例数の積み増しを行なった。トレッドミル検査の際には、無疼痛歩行距離(PFWD)および最大歩行距離(MWD)の測定を実施した。PAD患者の外側広筋および腓腹筋における筋酸素飽和度は、対照群と比較すると、健側の酸素飽和度はほぼ同様の傾向であったが、患側の酸素飽和度は安静時において低値を示し、運動終了時にはその差が増大する傾向であった。運動後の酸素飽和度の回復時間は、PAD群では対照群と比較して延長する傾向であった。また、PAD群の運動終了時の酸素飽和度は、CPX時には外側広筋において腓腹筋より低値を示す傾向がみられ、トレッドミル運動時には腓腹筋においてより低値を示す傾向が認められた。運動療法の実施方法については、計画と変更を行なった。当初はATレベルにて30分間継続する予定であったが、実施不可能な患者がいたため、継続できない場合には、5分間はATの50%強度に強度を低下させるインターバル運動とした。継続運動とインターバル運動ともにPFWDおよびMWDの改善傾向が認められ、最大酸素摂取量の改善も認められた。両運動の差については、引き続き検討する予定である。末梢動脈閉塞性患者(PAD)に対する運動療法の効果指標および効果的な運動方法の確立を目的として研究を行った。対象は血管外科を受診したPAD患者とした。検査項目は、PAD患者に対しては、心肺運動負荷試験(CPX)およびトレッドミルによる歩行試験を実施し、運動中の呼吸循環反応および外側広筋・腓腹筋における組織酸素動態の測定を行った。CPXにおいては、最高酸素摂取量(PeakVO2)および無酸素性作業閾値(AT)の評価を行った。また、トレッドミル検査の際には、無疼痛歩行距離(PFWD)および最大歩行距離(MWD)の測定を実施した。

筋酸素動態の評価においては、安静時および運動終了時の酸素飽和度、運動終了後の酸素飽和度の回復時間(T1/2)を評価した。運動療法は、CPXにより得られたATの強度にて、1回30分、週12回の自転車エルゴメータによる有酸素運動を3か月間実施し、運動療法の効果について評価した。運動後の酸素飽和度の回復時間は、患側では健側と比較して延長する傾向であった。運動療法の前後において、PFWDおよびMWDは有意な延長を示し運動療法の効果が認められた。また、Peak VO2およびATも改善が認められ、心肺機能の改善が示唆された。運動終了時の酸素飽和度およびT1/2は外側広筋、腓腹筋の両者において改善が認められ、筋への酸素供給能の改善が示唆された。MWDと各種指標の関係を検討したところ、MWDの運動療法前後における改善率と腓腹筋におけるT1/2の改善率とは有意な相関を示し、歩行能力の改善には腓腹筋における筋有酸素能力が貢献していると考えられた。PAD患者に対する自転車エルゴメータによる運動療法は、最大歩行距離の改善に寄与し、歩行能力の改善には腓腹筋への酸素供給の改善が関係すると考えられ、CPX後の酸素飽和度の回復時間はPAD患者の有効な評価指標になると考えられた。血管外科学講座において、主任教授が交代したため、研究の引継ぎが十分にできなかった。また、分担研究者が複数退職したため、役割分担を含めて見直す必要が生じた。そのため、十分な症例を集めることができず、予定通りには進行していない。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、心臓血管外科の研究分担者を新たに追加し、研究対象者の増加を図る。近赤外線分光法による評価は継続して実施し、運動療法による評価指標の確立を目指す。運動療法の実施方法に関しては、十分な人数を確保できない可能性もあり、自転車エルゴメータによる運動を優先して実施し、継続運動とインターバル運動の差について検討をする予定である。
高度情報技術基盤社会に向けた初等中等教育の次世代情報教育の体系化に関する研究

AIやIoTなどに代表されるように、情報技術は急速に高度化して社会の基盤となり、生活、産業、ひいては社会構造が大きく変容しつつある。このため、次世代を生きることになる児童生徒には、高度情報技術が基盤となった社会を前提としたリテラシーの育成が求められる。しかし学校現場におけるICT整備は極めて貧弱なままであり、情報教育は先進諸国に大きく引き離されている現実がある。本研究は、高度情報技術社会に向けた初等中等教育における次世代情報教育を構想する。まず、大量データの蓄積やその知的処理によるサービスの発展等を前提とした高度情報技術社会の予測をもとに、現段階の情報教育からさらにシフトしていくべき方向について検討する。現段階の国内外の先進的な実践を視野に入れた上で、能力観、教育内容,カリキュラム、授業環境、教師教育、教員養成などにフォーカスし、今後10年間で情報教育の基盤となるであろう要素研究を個別に実証的に推進し、それらの研究成果と開発された実践や教材等の成果を体系化することを試みる。要素研究と成果の体系化の往還を経る過程で、その研究の成果を広く公表し、もって2030年頃と想定される学習指導要領の策定に対して学術的エビデンスを提供することで貢献しようというものである。申請時に予定していた要素研究とは、情報活用、探究学習、技術理解、文脈思考、情報化の影の克服、授業設計、学習環境、教師教育であったが、第1年次の研究の途上で、情報活用に加えてICTツール活用を、技術理解に加えて社会理解を、教師教育を教員養成と教員研修に分けて検討することとした。第1年次(平成30年度)は、高度情報技術社会に向けた初等中等教育における次世代情報教育を構想し、研究代表者と研究分担者で国内外の先進的な実践をレビューした。国外においては、国家レベルで情報教育のカリキュラムが体系的に位置付いている英国、中国を視察、さらにオーストラリア、アメリカの先進的なカリキュラムの例を調査した。国内においては、BYODが定着しつつある附属学校や私立学校を調査した。要素研究として、情報活用、ICTツール活用、探究学習、技術理解、社会理解,文脈思考、情報化の影の克服、授業設計、学習環境、教員養成,教員研修の11分野を検討した。第2年次(令和元年度)は、高度情報技術社会に向けた初等中等教育における次世代情報教育に関する各論的な分野をレビューし、要素研究の暫定的な概念化と体系化を図る。その際、小学校段階におけるプログラミング教育の加熱状況や、統計リテラシーのさらなる重視といった社会背景を勘案し、要素研究を拡張して、情報活用、ICTツール活用、探究学習、技術理解、プログラミング、社会理解、統計リテラシー、文脈思考、情報化の影の克服、授業設計、学習環境、教員養成、教員研修の13分野とし、研究分担者を加えて研究を推進する。
老齢動物における筋再生能低下機構の解明

筋再生の中心的役割を担う骨格筋の組織幹細胞である筋サテライト細胞は、成体での骨格筋量や機能維持に重要であると考えられている。本研究では、筋サテライト細胞を中心として、骨格筋を構成する細胞集団全体の個々の細胞における遺伝子発現状態を比較することで、筋組織の細胞全体の加齢変化を転写レベルで明らかにすることを目的とする。得られた情報を基盤として加齢で影響を受けやすい遺伝子群を特定し、その遺伝子発現を制御することで、筋分化能や筋再生能へどのような影響があるかを培養細胞系やモデル動物を利用して検討し、加齢性筋肉減弱症(サルコペニア)の発症メカニズムに関わる遺伝子群や細胞集団を特定することを目指す。
正弦波運動負荷法を用いた循環系の応答特性の評価法と健康指標への応用

体力などの生理機能の評価に際しては、スポーツ科学の立場からは最大能力の大小に関心がもたれるが、健康科学の立場からは最大能力よりむしろストレスや刺激に応じて必要な応答を速やかに行なう動的応答性がより重要であると考えられる。このような考えに基づいて、運動の変化に対する循環系およびガス交換系の動的応答特性を評価する方法の開発を目的とした。自転車エルゴメーターを用いて、強度の最小および最大が10および60%VO_2maxで、周期が116分の正弦波運動を反復行なったときの心拍数およびガス交換パラメーターをbeat-by-beatまたはbreath-by-breathに測定し、その振幅応答ならびに位相応答と運動周期や最大酸素摂取量との関係を検討し、以下の結論を得た。1振幅応答と運動周期の関係は、指数関数モデルによってよく近似される。その時定数は応答の速さと逆相関関係にあり、時定数が小さいほど機能のinertialityが小さく、速い運動変化にも忠実に追従することができる。また正弦波運動に対する応答の振幅とステップ運動に対する振幅の比と最大酸素摂取量との間に、高い正の相関があり、両者間に密接な関係のあるものと考えられる。2位相応答と運動周期との関係は、指数関数と一次関数とよりなる複合モデルによってよく近似することができる。その一次関数の係数(直線の勾配)は調節系の閾値と関係があり、係数が小さいほど閾値が小さいことが示唆された。3上記のinertialityと閾値は循環系およびガス交換系の調節の動特性の指標であり、新しい健康指標として利用し得る可能性が高い考えられる。実験準備器材購入、デ-タ解析用プログラムの開発およびテストランを行った。デ-タ解析用プログラムとして、心電図、心音図、耳朶脈微分波、インピ-ダニスカルジオグラムおよび動脈圧波をbeatーbyーbeatに分析し、心拍数、心周期分画、1回拍出量、収縮期血圧および拡張期血圧を自動的に計測できるものを開発した。実験成人男子9名を対象にして、周期が1、2、4、8、16分の正弦波運動負荷を加えたときの、上記パラメ-タ-を拍動毎に求めた。得られた主な所見は以下のとおりである。(1)正弦波負荷に対する心拍数の応答は歪んだ正弦波となり、上行脚より下行脚が急になった。(2)心拍数応答の振幅は運動の周期に依存し、その関係は指数関数によって近似できた。(3)心拍数応答の遅れ時間は、負荷の頂上におけるより谷における方が小さい。頂上または谷における遅れ時間の長さは運動の周期に依存し、その関係は指数関数と一次関数の複合モデルによってよく近似することができた。以上の所見は心拍数調節系にイナ-シャリティと閾値の存在を仮定することによってよく説明することができる。(4)心周期を収縮期と拡張期に分けて計測してみると、拡張期の応答と収縮期の応答は位相的に違っていて、前者の応答はきわめて速かであるのに対して、後者のそれは緩徐であることが明らかにされた。その他のパラメ-タについては現在分析中。昨年度の実験デ-タのうち解析未了分の解析を行い、さらに本年度の実験とその解析を行った。これらの結果について検討し、現在までに以下の所見を得た。運動強度の変化に伴って循環係の諸パラメ-タ-はそれにやや遅れて追従するが、その遅れ時間から判断した追従速度にはパラメ-タ-による差が大きい。最も追従の速いのは血圧であり、最も遅いのは左室駆出時間である。その他のパラメ-タ-はこれらの中間にあり、その順序には若干の個人差があるが、概ね次の通りである。收縮期血圧≒拡張期血圧,全拡張期,前駆出期,心拍数,全收縮期。

左室駆出時間これらの所見について考察した結果、(1)末消血管低抗,(2)心臓のinotropic作用および(3)chronotropic作用は、いずれも自律神経性の応答ではあるが、運動に対するこれらの応答の速さは(1)が最も速く、次いで(3)であり、(2)が最も遅いものと考えられる。このような自律神経性の応答性は、環境変化や生理的ストレスに対する生体の適応性ー特に自律神経を介するーを反映するものであり、健康や生命を維持する能力の指標として有用ではないかと考えられる。この点に関してはまだ十分な資料が得られていないので、次年度以降においてさらに検討をすすめる予定である。1プログラム作成これまでの循環機能のパラメーターに加えて呼吸機能の変化も同時に観察するため、V_E、V^^・_<O2>,V^^・_<CO2>、およびRをbeat-by-beatに自動解析するためのプログラムを作成した。2実験成人男子延べ35人を対象にして、強度が2060%V^^・O_<2max>で、周期が116分の正弦波運動負荷を行なわせ、循環および呼吸の各パラメーターについてbeat-by-beatあるいはbreath-by-breathに連続測定した。得られた主な結果は以下のとおりである。(1)呼吸パラメーターも循環パラメーターと同じく、負荷強度の変化にともなって正弦波状に変動した。(2)応答の振幅は負荷の周期の増大にともなって大きくなり、両者の関係は指数関数モデルによってよく近似することができた。(3)応答の遅れ時間は負荷の周期の増大にともなって延長し、両者の関係は指数関数と一次関数の複合モデルによって最もよく近似することができた。(4)呼吸・循環の調節系には、慣性に相当する性質(=inertiality)と閾値に相当する性質があと仮定すると、応答の変動をよく説明することができる。3.総合考察および結論これまでの3年間の研究結果について総合的に考察し、以下の結論を得た。人の循環系や呼吸系の運動に対する応答特性は、inertialityと閾値によって特徴づけることができる。これらは体力の指標になるばかりでなく、健康の指標としての意義もあると考えられる。またこの二つのパラメーターは正弦波運動負荷テストによって求めることができる。
和食の食材に用いる海産物中有機ヒ素化合物の包括的毒性評価と毒性軽減効果の解明

近年、低年齢者への無機ヒ素暴露からの脳機能障害が危惧されている。一方、和食の食材に使用する魚介類には脂質性ヒ素、また、海藻類にもアルセノシュガーや脂質性ヒ素が高濃度に含有し、それらの有機ヒ素化合物の異性体が多種存在する。有機ヒ素化合物は無機ヒ素に比較して生体影響に関する情報は乏しく、特に、妊娠期間や低年齢者への暴露と生体影響の解明は急務であると考えられている。本研究から、当該分野の解明に動物実験では検証する有機ヒ素化合物が多種であることや、大量の試験試料作製が困難である背景などもあり、新たな細胞毒性試験法による脳機能障害を評価する技術の創案が求められることなどを明らかにした。最近、海藻類や魚介類に高濃度含有しているヒ素の化学形態は、これまでに明らかにされているアルセノベタインに加えジメチルヒ素化合物であるアルセノシュガー(As-sug)や脂質性ヒ素化合物(As-lipd)であることが解明され、海産物は安全な食材であるか否かの評価が求められている。本研究では、As-sugやAs-lipdの一般毒性や発がん性の評価に際して、まず基礎となる無機ヒ素やDMAに対する細胞毒性の情報について、適切な細胞種の選択、そして、市販乾燥海藻類から作製したAs-sugについても検討を試みた。市販の乾燥海苔からAs-sug試験液を作製し、As-sugの濃度はHPLC-ICP-MS法にて分析した。試験に用いた細胞は、ヒト膀胱がん細胞株(T24細胞)とヒト子宮頸がん細胞株(HeLa細胞)である。陽性対照のヒ素化合物として無機ヒ素とジメチルアルシン酸(DMA)を使用した。一般細胞毒性はCCK-8法、アポトーシスは蛍光顕微鏡での観察、フローサイトメトリーによるsub-G1解析、ウエスタンブロット法によるCaspase-3、Cleaved Caspase-3の検出を行った。無機ヒ素とDMAを用いT24細胞とHeLa細胞にて感受性を検討した結果、ヒ素化合物添加48時間後、Cleaved Caspase-3を指標とした評価ではT24細胞がHeLa細胞に比較してやや鋭敏であった。さらに、sub-G1、アポトーシス小体の結果からもT24細胞の有効性が示唆された。これらの手法を用いて、海苔-As-sugについて検討した結果、無機ヒ素に比較して明らかに毒性は低かったが、DMAと構造骨格が類似することから、As-sugは無毒のヒ素ではなく、毒性に関する十分な検証が必要なヒ素化合物であることを明らかにした。海藻中As-sugに関する細胞毒性試験法は海外の研究機関においても検討課題となっている。本年度研究において、As-sugを検証する基軸となるDMA及び無機ヒ素の細胞毒性評価に対する適切な細胞種を選択することができ、これにより広範な検討が可能となった。さらに、市販乾燥海苔から抽出作製したAs-sugを用いた試験においても期待した結果が得られ、これらの研究成果から、研究はおおむね順調と判断した。和食食材において海苔に含有される有機ヒ素化合物の毒性評価は、海苔が寿司の普及とともに国際的に需要が高いことから、安全性の検証のためにも充分な研究の必要性がある。前年度の研究から、海苔中アルセノシュガー(As-sug)について一般毒性やアポトーシス試験などで検討した結果、無機ヒ素に比較して明らかに毒性は低い傾向にあるが、As-sugの主要な代謝物であるジメチルアルシン酸(DMA)に比較すると毒性に大きな差異がなかった。現状の研究結果を総合的に判断した結果、As-sugを無毒のヒ素として評価することは難しく、さらに、海藻類の調理や胃内での消化などを想定した検証の必要性も認識された。和食の普及から出汁の作製に必要な昆布についても、海苔と同様にAs-sugが豊富に含有される実態が明らかにされており、安全性の検証が求められる。本研究では、海苔や昆布に含有しているAs-sug類が無機ヒ素やDMAに脱メチル化(分解)するか否かを解明することにより、人が食事から摂取する海藻類中As-sug類の生体影響の解明に寄与すると考えている。国内で流通している主要な3地域の海苔と昆布を研究対象として、それぞれの海藻は超純水に室温で8時間浸しAs-sugを抽出した。調理や消化を想定した試験条件は、煮る、胃酸(pH 1.2)、消化酵素(pepsin)などとし、それぞれ1時間処理した。処理液をHPLC-ICP-MS法にて化学形態別にヒ素を測定したが、無機ヒ素やDMAの検出は認められなかった。IARCが発がん性物質として認定している無機ヒ素とDMAが、海藻類中As-sugから調理や胃内消化により生成されない/されにくい結果が確認できたことは意義があり、和食食材中ヒ素の安全性の検証が一歩前進したと考える。

本研究から、当該分野の解明に動物実験では検証する有機ヒ素化合物が多種であることや、大量の試験試料作製が困難である背景などもあり、新たな細胞毒性試験法による脳機能障害を評価する技術の創案が求められることなどを明らかにした。研究対象の海藻中As-sugをさらに市販の乾燥昆布から作製し、海苔と昆布中As-sugについて、詳細な毒性試験と評価を実施する。高濃度のAs-sugを含有している海産物の安全な食べ方を検討するために、28年度研究にて確立したT24細胞及びHeLa細胞の実験系を用いて、As-sugによる酸化的DNA損傷、アポトーシスなどに対して毒性軽減に寄与する可能性がある抗酸化物質としてアスタキサンチン、フコキサンチン、グルタチオン等をそれぞれ作用させ毒性軽減の効果を検証する。これらの抗酸化物質による作用を解明し、機能性食品の利用や食物の食べ合わせによるヒ素化合物の毒性の軽減や排泄の促進などに関する研究成果の獲得を試みる。予防医学市販乾燥海苔から抽出作製したAs-sug、そして化学試薬である無機ヒ素やDMA等を用いた細胞毒性試験のうち、アポトーシス関係の検査に使用する高感度な蛍光顕微鏡の修理等により予定の実験が延期され、その結果として研究費の使用が次年度に繰り越しとなった。28年度での研究において仮説として想定していた研究成果の獲得に目算が立っており、29年度は28年度から実施している海藻中のAs-sugの毒性評価を高度化し、さらに毒性軽減効果に関する検証を行い、当初の目標の達成を目指す。
MAPK/ERKシグナル伝達経路遮断に基づく犬前立腺癌の新規分子標的治療法の開発

犬の前立腺癌は雄犬において発生する悪性腫瘍であるが、有効な全身治療法はない。BRAFはMAPK/ERK経路を構成要素であり、この経路の活性化は、腫瘍の増殖と病態進行に重要な役割を果たす。近年、犬前立腺癌においてBRAFの点突然変異が高頻度に発現することが報告された。昨年度は、犬前立腺癌細胞におけるRAF阻害剤の腫瘍増殖抑制効果を明らかにした。本年度の研究実績は以下のとおりである。3頭の前立腺癌罹患犬の前立腺組織より得た細胞を培養後、免疫不全マウスの皮下に移植した。その結果、これらの細胞はin vivoでの増殖能を持ち、形成された腫瘤の病理組織学的検査やBRAF遺伝子変異解析によりBRAF変異陽性の前立腺癌細胞であることが証明され、3種の犬前立腺癌細胞株(CHP-2、-3および-4)の樹立に成功した。犬前立腺癌細胞株に対して、4種のMEK阻害剤(Trametinib、Cobimetinib、Selumetinib、PD0325901)および1種のRAF/MEK阻害剤(RO5126766)について細胞増殖抑制試験を実施し、それらの抗腫瘍効果を検討した。結果として、これらの阻害剤はBRAF変異陽性犬前立腺癌細胞において、高い細胞増殖抑制能を持ち、かつ細胞毒性は低いことがわかり、MEKを標的とした分子標的治療が有用である可能性が示唆された。RAF阻害剤のin vivoでの有効性を明らかにするために、犬前立腺癌細胞を免疫不全マウスに皮下投与した後、昨年度のin vitro研究で有効性が最も高かったRAF阻害剤(GDC-0879)を経口投与した。その結果、コントロール群と比較して、阻害剤投与群では30から40%程度の腫瘍縮小効果が得られた。In vitro研究では、MAPK/ERK経路を構成するRAFおよびMEKの抗腫瘍効果について明らかにした。現在、最下流に位置するERKに関して試験を実施中である。また、in vivo研究においても、今年度のRAF阻害剤に続き、MEK阻害剤について実施の準備を進めており、次年度前半での実施が可能である。次年度は、MAPK/ERK経路の最下流の因子であるERK阻害剤のin vivoでの抗腫瘍効果について検討を進める。また、ヒトにおいてはRAF阻害剤の単独使用により数カ月程度で薬剤耐性が起こることがわかってきており、複数種類の阻害剤を併用することで耐性を克服できる可能性が示唆されている。そのため、RAF阻害剤との最適な組み合わせについても検討を行っていく予定である。また、犬前立腺癌に対するMEKおよびERK阻害剤のin vivoでの有効性について、免疫不全マウスを用いて検討する。犬の前立腺癌は、高齢の雄犬で発生する悪性腫瘍であり、局所浸潤や遠隔転移が高頻度に認められる。犬前立腺癌の治療は、外科療法、放射線療法、および化学療法があるが、これらの治療の有効性は低く、有害な副作用が少ない新規の全身治療法の開発が求められる。BRAFは、RAFタンパク質ファミリーに属するセリン/スレオニンキナーゼであり、MAPK/ERK経路に関与する。MAPK/ERK経路の活性化は、細胞の分裂・増殖、分化、血管新生およびアポトーシスなどに関与しており、腫瘍の発生と病態進行において重要な役割を果たしている。近年、犬の前立腺癌において、BRAFの点突然変異が高頻度に発現することが報告された。この遺伝子変異により構造変化したBRAFはMAPK/ERK経路を活性化させて、異常な細胞増殖を惹起する可能性がある。本年度は、以前樹立に成功した犬前立腺癌細胞株CHP-1を用いて、4種のRAF阻害剤(Vemurafenib、Dabrafenib、EncorafenibおよびGDC-0879)の腫瘍細胞増殖抑制効果について検討を行った。結果として、Dabrafenibを除くVemurafenib、EncorafenibおよびGDC-0879では、CHP-1において顕著な細胞増殖抑制効果が認められた。このことか、変異BRAFの存在は犬の前立腺癌において、細胞の増殖や生存に重要な役割を果たしており、犬の前立腺癌における新たな標的治療となる可能性が示唆された。犬の前立腺癌に対するRAF阻害剤の腫瘍増殖抑制効果に関する検討は順調に進んでいる。加えて、新たに2つの新規犬前立腺癌細胞株の作出を目指し継代培養を行っているところであり、次年度初頭には樹立できる目処がたっており、研究がさらに進展するものと考えられる。

犬前立腺癌細胞株に対して、4種のMEK阻害剤(Trametinib、Cobimetinib、Selumetinib、PD0325901)および1種のRAF/MEK阻害剤(RO5126766)について細胞増殖抑制試験を実施し、それらの抗腫瘍効果を検討した。結果として、これらの阻害剤はBRAF変異陽性犬前立腺癌細胞において、高い細胞増殖抑制能を持ち、かつ細胞毒性は低いことがわかり、MEKを標的とした分子標的治療が有用である可能性が示唆された。RAF阻害剤のin vivoでの有効性を明らかにするために、犬前立腺癌細胞を免疫不全マウスに皮下投与した後、昨年度のin vitro研究で有効性が最も高かったRAF阻害剤(GDC-0879)を経口投与した。その結果、コントロール群と比較して、阻害剤投与群では30から40%程度の腫瘍縮小効果が得られた。In vitro研究では、MAPK/ERK経路を構成するRAFおよびMEKの抗腫瘍効果について明らかにした。現在、最下流に位置するERKに関して試験を実施中である。また、in vivo研究においても、今年度のRAF阻害剤に続き、MEK阻害剤について実施の準備を進めており、次年度前半での実施が可能である。次年度は、RAF阻害剤の下流因子であるMEKやERKなどの阻害により、より強い腫瘍細胞の増殖抑制効果が観察されるか検討を行う。また、CHP-1細胞を皮下に移植した免疫不全マウスを用いて、RAF阻害剤のin vivoにおける有効性および有効投与量について検討を行う予定である。次年度は、MAPK/ERK経路の最下流の因子であるERK阻害剤のin vivoでの抗腫瘍効果について検討を進める。また、ヒトにおいてはRAF阻害剤の単独使用により数カ月程度で薬剤耐性が起こることがわかってきており、複数種類の阻害剤を併用することで耐性を克服できる可能性が示唆されている。そのため、RAF阻害剤との最適な組み合わせについても検討を行っていく予定である。また、犬前立腺癌に対するMEKおよびERK阻害剤のin vivoでの有効性について、免疫不全マウスを用いて検討する。使用物品に関しては、既存の試薬、器具で一部実施できたため次年度使用額が生じた。来年度は試薬、器具の補充が必要になるため、新規購入の予定である。今年度購入予定であったウェスタンブロット用の1次抗体および2次抗体の購入を次年度に延期したため、次年度使用額が生じている。
漸増する経皮電気刺激装置による疼痛刺激に対する抑制系の作用の評価の試み

中枢神経における疼痛刺激に対する抑制系の作用の程度を臨床の場で簡便に評価できる方法は確立さていない。そこで,漸増する経皮電気刺激を行い,最初の最も強く感じられる刺激と終わりの刺激の程度が等しく感じられる電気刺激の漸増の程度(以下漸増率)を測定することにより抑制系の作用(の一部でも)の程度を推測できるのではないかと考え研究を行った。実験方法:パルス数6,パルス周期2秒,デユ-テイ20%,出力電圧210V,インターバル5秒,繰り返しの度に3または5%の出力電圧増加の設定とした。刺激電極は使い捨て鍼灸針と心電図用電極を用いた。結果:健康成人における漸増率は11.9±6.9(平均±標準偏差)%であった。有痛患者で有痛部に最も近い部位で,有痛時(VAS>30mm)と治癒時(VAS<30mm)で比較すると,漸増率は有痛時には平均0.3±0.9%であったが治癒時には10.4±6.5%と有意に上昇した。有痛時には上下肢共に低値となったが,有痛部と最も部位での漸増率は有意に高かった。有痛部位に最も近い部位とその対肢(上肢に対して下肢,下肢に対して上肢)の漸増率に有意な相関がみられた。平成7年度は次の装置を作製し健康成人10名より正常値と考えられるデータを収集した.電気刺激装置仕様はパルス数:1100,パルス周期(パルスとパルスの間隔):0.110秒,デユ-テイ:0100%,出力電圧:250V,繰り返し回数:120回,インターバル:25秒,増減値:050%で,ノート型パソコンで制御する.実験方法今回はパルス数6,パルス周期2秒,デユ-テイ20%,出力電圧210V,繰り返し回数10回,インターバル5秒,増減値は繰り返しの度に5%増加の設定で,健康成人10名でデータを収集した.刺激電極は使い捨て鍼灸針と心電図用電極を用いた.6発の電気刺激を行い6発目の刺激がそれまでに一番強く感じられた刺激(3発目前後が最も強く感じられることが多い)と同等に感じられた時の電圧の開始電圧(1発目のパルス)に対する増加率を記録した.刺激部位は両前腕および両下腿とし,それぞれの部位で5回ずつデータを取り,その中央値で表わした.結果健康成人における刺激が等しく感じられる時の刺激電圧の増加率は,それぞれ右前腕:15.5±4.4%,左前腕:15.0±6.2%,右下腿:20.0±8.2%,左下腿17.0±7.9%であった.有痛患者と比較検討する予定である.中枢神経における疼痛刺激に対する抑制系の作用の程度を臨床の場で簡便に評価できる方法は確立されていない.そこで,漸増する経皮電気刺激を行い,最初の最も強く感じられる刺激と終わりの刺激の程度が等しく感じられる電気刺激の漸増の程度(以下漸増率)を測定することにより抑制系の作用(の一部でも)の程度を推測できるのではないかと考え研究を行った.実験方法:パルス数6,パルス周期2秒,デユ-テイ20%,出力電圧210V,インターバル5秒,繰り返しの度に3または5%の出力電圧増加の設定とした.刺激電極は使い捨て鍼灸針と心電図用電極を用いた.結果:健康成人における漸増率は11.9±6.9(平均±標準偏差)%であった.有痛患者で有痛部に最も近い部位で,有痛時(VAS>30mm)と治癒時(VAS<30mm)で比較すると,漸増率は有痛時には平均0.3±0.9%であったが治癒時には10.4±6.5%と有意に上昇した.有痛時には上下肢共に低値となったが,有痛部と最も離れた部位での漸増率は有意に高かった.有痛部位に最も近い部位とその対肢(上肢に対して下肢,下肢に対して上肢)の漸増率に有意な相関がみられた.