hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光受容蛋白質は光によってどのようにその構造を変え機能しているのか?

本研究の目的は光受容タンパク質のイエロープロテインをモデルとして用い、タンパク質の機能発現メカニズムを分子構造との関係から解明することである。特に本研究では分子構造解析のための強力な手段である共鳴ラマン分光法と量子化学計算を用い、このタンパク質が示すいくつかの光反応サイクル中間体の構造決定や吸収波長制御の解明を行った。本年は発色団由来のラマンバンドの完全帰属に成功して中間体における構造解析を行うと同時に,吸収波長制御のメカニズムに関する知見を得た。また紫外光をプローブにした紫外共鳴ラマン分光による蛋白構造の解析も行った。得られた主な結果は以下の通りである。1.もっとも寿命が長く信号伝達に関与していると考えられる中間体の共鳴ラマンスペクトルを測定し、同位体ラベル効果の検討や密度汎関数法による詳細な振動解析からラマンバンドの帰属に成功した。帰属の結果から発色団の脱プロトン化状態や異性化状態を明らかにした。2.詳細なラマンスペクトルの解析から、光反応サイクル解明の鍵を握る短寿命中間体には複数のコンフォメーションが存在することを見い出した。3.活性部位近傍に位置して発色団と水素結合しているアミノ酸残基を置換した変異タンパク質のラマン測定から、タンパク部分との水素結合が発色団のプロトン化状態を制御することで吸収波長の制御を行っていることを見い出した。4.紫外光をプローブに用いた紫外共鳴ラマン分光により、タンパク部分由来のラマンスペクトルの測定を行った。励起波長依存性などから、構造変化しているアミノ酸残基の同定に成功した。本研究の目的は光受容タンパク質のイエロープロテイン(PYP)をモデルとして用い、タンパク質の機能発現メカニズムを分子構造との関係から解明することである。特に本研究では分子構造解析のための強力な手段である共鳴ラマン分光法を用い、このタンパク質が示すいくつかの光反応サイクル中間体の構造決定を行った。本年度には寿命の短い中間体における構造解析を試みると同時に、紫外光をプローブ光に用いた紫外共鳴ラマン分光によりタンパク部分の構造に関する知見を得た。1.可視光を用いた時間分解共鳴ラマン測定を行い、短寿命中間体の共鳴ラマンスペクトルの測定に世界に先駆けて成功した。得られたラマンスペクトルから発色団のイオン化状態や異性化状態を明らかにできた。2.ラマン測定と同時に密度汎関数法による詳細な振動解析を行った。また活性部位を構成する発色団の一部の原子を同位体ラベルした試料についてのラマン測定も行い、観測されたラマンバンドの帰属を行った。帰属および解析の結果、光反応サイクルの過程で発色団と周辺タンパク部分の水素結合の形成/解裂がおこることを明らかにした。この知見をもとに、新しい光反応サイクルモデルを提唱することができた。3.紫外光をプローブ光に用いた紫外共鳴ラマン分光により、発色団以外のタンパク部分由来のラマンスペクトルの測定に成功した。その結果、光反応サイクルの過程で活性部位だけでなくタンパク部分にも変化があらわれることを見い出した。
出芽酵母リボソームタンパク質遺伝子の転写制御機構の解明

出芽酵母のHMGBファミリータンパク質の一つHmo1は、リボソームタンパク質遺伝子プロモーターに特異的に結合し、転写活性化や転写開始点の決定に関与する。研究代表者によるHmo1の結合部位や機能について多角的な解析の結果、Hmo1とヌクレオソームが、それぞれコアプロモーターの5'側、及び3'側に結合し、コアプロモーター以外の領域への非特異的な転写開始複合体形成を抑制することにより、正しい位置からの転写を促進することが明らかになった。このような機構は特異的なシスートランスエレメントの相互作用に基づく転写開始位置決定とは概念的に異なるものである。本研究では、出芽酵母のHMGBタンパク質Hmo1が多くのリボソームタンパク質遺伝子のプロモーターに結合するという知見をもとに、RP遺伝子プロモーター上におけるHmo1の役割を分子レベルで明らかにすることにより、RP遺伝子の転写制御機構の全容解明を目指している。以下に21年度の主な研究成果について示す。研究代表者は、RP遺伝子プロモーター上におけるHmo1の正確な結合位置を高分解ChIP法により解析し、その結果Hmo1が、転写調節因子が結合するUAS(上流活性化配列)と、基本転写因子群が重合し転写開始前複合体(PIC)を形成するコアプロモーター(Core)の間に介在する機能未知の配列(IVR ; InterVening Regionと命名)に結合することが明らかになった。さらに同様の解析によりヌクレオソーム、PICの結合位置を調べた結果、ヌクレオソームとHmo1は互いに排他的な領域に結合すること、さらにPICはHmo1とヌクレオソームに挟まれた領域に形成されることが明らかになった。これらの並びから、Hmo1とヌクレオソームがPICの形成し得る領域を限定し、正しい位置にPICが形成されるのを助けている可能性が強く示唆された。この仮説は、HMO1遺伝子破壊によってPIC形成位置が上流側に大きくシフトすることからも支持されている。このような働きをする因子についての報告は未だかつて無く、本研究における発見は真核生物における全く新しい転写制御機構の存在を示す重要なものであるといえる。本研究では当初Hmo1がUASとCoreの間の領域に結合し、両者の距離を縮めるというモデルを考えており、結果としてそれは大きく修正されることになったものの、今後は新しいモデルについて、in vivo, in vitroの実験による検証を行い、引き続きRP遺伝子転写制御の全容解明を目指していく予定である。本研究では、出芽酵母のHMGBファミリータンパク質の1つHmo1が、リボソームタンパク質(RP ; ribosomal protein)遺伝子のプロモーターに特異的に結合し、その転写制御に関わること、HMO1遺伝子破壊によってRP遺伝子群の転写開始点が上流側にシフトすること、などの知見に基づき、Hmo1のRP遺伝子プロモーター上における機能を多角的な解析により分子レベルで解明することを目指した。その中で、分解能を可能な限り高めたChIP解析を駆使することにより、(1)Hmo1のRP遺伝子プロモーター上における結合位置を正確に特定すると共に、(2)ヌクレオソームがHmo1と排他的な領域に結合すること、(3)RNAポリメラーゼや基本転写因子群から構成される転写開始前複合体(PIC ; pre-initiation complex)がHmo1とヌクレオソニムの中間に位置するコアプロモー領域に結合すること、などを明らかにした。加えて(4)HMO1遺伝子破壊によって、PICの結合位置が、本来Hmo1が結合している領域へとシフトし、このことがHMO1遺伝子破壊株における転写開始点のシフトの原因となっていることも明らかとなった。これらの発見に基づき申請者は、Hmo1とヌクレオソームが、それぞれコアプロモーターの5'側、及び3'側に結合し、コアプロモーター以外の領域への非特異的なPICの形成を抑制することにより、正しい位置からの転写を促進するという新しい転写開始位置決定の制御機構のモデルを提示するに至った。このような機構は特異的なシスートランスエレメントの相互作用に基づく転写開始位置決定とは概念的に異なるものであり、転写制御の分野における全く新しい制御機構として学術的価値の高いものと考えている。
命題の局所的組織化に基づく,中学校数学科の幾何教育カリキュラムの開発と評価

本年度も昨年度同様カリキュラム研究には学習目的と学習履歴に関する知見が必要であるとの問題意識に立って研究を進めた。学習目的の考察にあたっては,主権者形成に必要な論証指導のあり方を教育思想史の知見に依拠しながら研究した。学習履歴については小高俊夫氏・岡本光司氏(元静岡大)とともに考究したカリキュラムメーキングの基礎的研究をベースに考察を進めた。また,この研究の過程で,論証指導の困難性に着目し,学習者の心理についても考察を深めた。さらに,本年度は上述した思想的認識的意識的心理的考察を通して,論証の意識が希薄な江戸時代の数学(和算)と西洋文化を取り入れた明治以降の学校数学(洋算)における論証の持つ価値づけを歴史的,文化的な視点から,算数の間題を是正的に分析考案することにした。2つの視点から標記研究課題に対するアプローチを試みた。1つは、非ユークリッド幾何成立過程における高度な経験主義に着目したアプローチであり、いま1つは、小高俊夫氏(元静岡大)の図形領域におけるスキーマ形成と範例総合学習に依拠し、教師教育、教科書研究への展望をもちつつ行ったアプローチである。後者の視点からのアプローチはまだ形をなすまでにはなっていないが前者のアプローチによる研究は、第36回数学教育論文発表会(日本数学教育学会主催北海道2003)において、「学校数学図形領域におけるカリキュラム開発に関する研究」と題して口頭発表を行った。そこでは、数学教育のカリキュラムの開発に必要な4つの視点、すなわち、認識論的視点、教授学的観点、テクノロジー的観点、政治学的観点のうち、特に、認識論的観点に立ってガウス、カント、ヒルベルトなどにおける高度な経験主義を念頭におき、幾何学による諸空間の構造や観察されるべき公理の最少性に着目して考察を深めていった。その結果、学校数学図形領域のカリキュラム開発においては経験主義の観点からは次のような活動を学習者に促していくことの必要性が示唆された。(1)必要観を伴いつつ、既知の命題を基にして命題を局所的に組織化するとともに、実験・実測などによる命題の推測、検証を行う。(2)局所的準体系において、演繹の基になる命題の正しさを探る。今後は命題の局所的組織、すなわち局所的準体系を具体的にどのような教材で実現していくのかが課題になるが、それをスキーマ形成と範例統合学習の見地から具体化していこうと思念している。本研究の目的は,命題の局所的組織化を軸として、中学校数学科の論証指導カリキュラムを抜本的に再構築し、構築されたカリキュラムに基づく論証指導の有効性を実証することである。この目的を達成するために,平成16年度には,次の3点が実施された。●「命題の構成的体系化」に基づく論証指導カリキュラムのフレームワーク作りフレームワークは,次の3つの軸からなる。〓幾何と空間の関係非ユークリッド幾何の史的研究に基づいて,幾何学の思想的発展の段階を5つの段階に区別した。〓命題の証明及び組織の内容次のカテゴリーを設定した:「こと」の因果化,「こと」の合理化,命題の組織化,命題の体系化,命題の公理化〓命題の証明及び組織の表現証明の表現及び組織の表現という視点から,5つの段階を設定した。●命題と実験・実測の関係に関する生徒の意識調査小学校における図形の学習との連続性を考慮するために,命題と実験・実測の関係に関する生徒の意識を調査した。その結果,先行研究の成果以上に,生徒の意識の様相は複雑で,命題の全称性を実験・実測で判断しているとは限らないことがわかった。●論証指導の授業記録現行のカリキュラムが教室でどのように実施されているかをとらえるために,公立中学校における論証指導の授業32時間を記録した。カリキュラム研究においては学習目的と学習履歴に関する知見が必要不可欠である.本年度は,学習目的の考察にあたっては,主体者,主権者形成に必要な論証指導のありようについて探求した.論証はとりあげる命題のありようを正面から考察する課題を含み,おのずと,法的・政治的意識に深くかかわり,主権者としての意識を形成していことになるからである.また,学習履歴については,小高俊夫氏(元静岡大),岡本光司氏(元静岡大)とともに考究した「カリキュラムメーキングの基礎的研究」(1987年ICME発表)をベースに研究をすすめ,特に局所的組織化のもつ意味を具体化するための方策を模索した.この研究の過程で,論証指導の困難性に着目し,論証指導を受けている学習者の心の動きの特徴についても考察を行った.上述した思想的,認識的,実践的,心理的な考察を通じて,論証の意識が希薄な江戸時代の数学(和算)と西洋文化をとり入れた明治以降の数学における論証のもつ価値づけが歴史的,文化的な視点から考究することが本研究を進めるにあたり必要な研究課題として浮上してきた.本年度も昨年度同様カリキュラム研究には学習目的と学習履歴に関する知見が必要であるとの問題意識に立って研究を進めた。

さらに,本年度は上述した思想的認識的意識的心理的考察を通して,論証の意識が希薄な江戸時代の数学(和算)と西洋文化を取り入れた明治以降の学校数学(洋算)における論証の持つ価値づけを歴史的,文化的な視点から,算数の間題を是正的に分析考案することにした。
手術を勧められた若年性子宮頸がん患者の情報リテラシー能力育成プログラムの構築

本研究の目的は「手術を勧められた若年性子宮頸がん患者の情報リテラシー能力育成プログラムの構築」である。研究代表者所属機関の倫理委員会の承認後に研究代表者が所属する患者会の研究協力の得られた対象者にインタビューによるデータ収集を行い、得られたデータを分析し、以下のような結果が得られた。若年性子宮頸がん患者の情報収集のツールはインターネットが主であった。しかし、書籍のみを情報収集ツールとする患者、日本のサイト以外にも海外の情報サイトを最優先にする患者もおり、様々な視点から情報収集活動をしていることが分かった。得られた情報は治療における意思決定や自身の癒しに活用されていた反面、情報整理ができたと語る患者は少なく、病気の進行により治療が最優先といった、差し迫った状況下では情報整理までは困難な状況であることが分かった。フォローされない情報やバックグラウンドの見えない“体験者"の話は信用性が無いといった顔の見えない情報への疑念は持っていたが、緊迫した状況下では自己に都合の良い情報を優先する傾向があることが分かった。また、患者の身近な支援者が情報収集する場合もあり支援者の情報リテラシー能力が問題と考えられる事例もあった。対象者を若年性子宮頸がん患者に焦点化したことで若年者の情報収集行動の特徴を捉えることができ、「正確な情報を得ること」「情報整理をすること」「情報を自己の個別に照らすこと」の3つが情報リテラシー能力育成のためのプログラムの中心となることが分かった。リテラシー能力には学歴、知識量、年齢、生活環境、価値観、人生観など様々なことが影響を及ぼすことが患者の語りから見えてきた。患者の情報リテラシー能力のレベルを見極めたうえでの、情報提供の仕方、その後のフォローを考えていかなければならないといった課題も見えた。研究代表者所属機関の倫理委員会の審査を受け、実施の承認を得たのち、研究対象者が所属する患者会(自助グループ)に対して、研究協力の依頼を行い、研究対象者の探索を行った。現在は、研究協力の同意が得られた対象者に、研究計画書のデータ収集方法に則り、研究自由回答法による半構造化面接を行い、データ収集を行っている。また、得られたデータを逐語訳として作成し、データの整理を行っている。同時に研究分担者とともに研究関連の文献収集・検討を行い、資料作成を行っている。研究協力の得られた患者会(自助グループ)から研究対象者の選定、紹介を受け、4名の面接が終了し、貴重なデータを得られている。今後も面接予定があり、順調にデータ収集を進めることができている。研究代表者所属機関の倫理委員会の承認後に研究対象者の所属する患者会に研究協力の依頼を行い、研究協力の同意が得られた研究対象者へのインタビューによるデータ収集を行っている。インタビューによるデータ収集は継続中であるが、すでに得られたデータは逐語訳として作成し、分析方法に則り分析を開始している。また、文献検索や資料作成などもすすめている。同時に研究分担者とともにインタビューで得られたデータに関して討議し、検討作業を進めている。研究協力が得られた患者会(自助グループ)から研究対象者の選定、紹介を受け5名の面接が終了し貴重なデータを得られている。データは逐語訳としすでに分析を開始することができている。平成27年から平成28年において自助グループに参加している、手術を受けた年齢が39歳以下の女性を対象に面接を実施。面接内容の逐語録をデータとし、修正版グラウンデッドセオリーアプローチの分析手法に則り分析を行った。手術を受けることを自己決定する際の情報収集方法は全員がインターネットを利用しており、特に同疾患体験者のブログ、SNSといったソーシャルメディアを利用していた。海外サイトの利用もしており国内だけでなく、広く情報収集する傾向が見られた。しかし、インターネットを利用して双方向に情報交換することはみられなかった。情報は診察時など主に医師とのコミュニケーション時に有効利用されていた。しかし、大量の情報から有効な情報を選別し選択することに多くの時間を費やしている状況がデータ分析より明らかになった。特に疾患に関する知識がなく、周囲に同疾患体験者がいない状況下の若年者にとっては情報の選別・選択の方法もわからず、情報に翻弄される状況も見られた。情報リテラシー能力の欠如は治療方法決定にも影響を及ぼす。今後はどのような情報を選別・選択しているかについて着目して分析を進める。現在の分析結果より若年性子宮頸がん患者はインターネットを活用して双方向に情報交換がしずらいことも明らかとなったためこれらをサポートするような育成プログラムを構築していく予定である。研究代表者の多忙により分析作業がやや遅れ、研究対象者の減少からデータ数が不足しているがすでに得られたデータの分析は進めることができている。

しかし、書籍のみを情報収集ツールとする患者、日本のサイト以外にも海外の情報サイトを最優先にする患者もおり、様々な視点から情報収集活動をしていることが分かった。得られた情報は治療における意思決定や自身の癒しに活用されていた反面、情報整理ができたと語る患者は少なく、病気の進行により治療が最優先といった、差し迫った状況下では情報整理までは困難な状況であることが分かった。フォローされない情報やバックグラウンドの見えない“体験者"の話は信用性が無いといった顔の見えない情報への疑念は持っていたが、緊迫した状況下では自己に都合の良い情報を優先する傾向があることが分かった。また、患者の身近な支援者が情報収集する場合もあり支援者の情報リテラシー能力が問題と考えられる事例もあった。対象者を若年性子宮頸がん患者に焦点化したことで若年者の情報収集行動の特徴を捉えることができ、「正確な情報を得ること」「情報整理をすること」「情報を自己の個別に照らすこと」の3つが情報リテラシー能力育成のためのプログラムの中心となることが分かった。リテラシー能力には学歴、知識量、年齢、生活環境、価値観、人生観など様々なことが影響を及ぼすことが患者の語りから見えてきた。患者の情報リテラシー能力のレベルを見極めたうえでの、情報提供の仕方、その後のフォローを考えていかなければならないといった課題も見えた。患者会(自助グループ)から紹介を受けた研究対象者への面接とデータ収集・分析を滞りなく実施していく。研究目的である「手術を勧められた若年性子宮頸がん患者の情報リテラシー能力育成プログラムの構築」に向けて準備を進めていく。約20名の面接を予定しているため、研究対象者の選定・紹介を遅延なく進めていく。面接によるデータ収集が継続中であるため、今後もデータ収集を進めるとともに分析を滞りなく実施していく。面接によるデータ収集が継続中であるため、今後もデータ収集を進めるとともに分析作業、検討作業を実施していく。研究対象者の面接人数が4名とすくなかった。それによって生じるはずであった謝礼、物品購入が発生せず、残金が生じた。研究対象者の面接人数が少なく、それによって生ずるはずであった、物品購入や謝金等が発生せず残金が生じた。(理由)研究対象者の面接人数が少なく、それによって生ずるはずであった物品購入費や謝金等が発生せず残金が生じた。(研究計画)面接人数は今後も予定されており、研究協力への謝金面接時の使用会場費、物品費に充てる予定である。次年度は面接人数が増加するため、研究協力への謝金や面接時使用会場費、物品費にあてる予定である。面接人数は今後も予定があり、研究協力への謝金や面接時使用会場費、物品費にあてる予定である。
ｒＲＮＡの置換変異によるリボソーム可塑性の研究

リボソームは3つのrRNAと55の蛋白質から構成される精密な超分子複合体で、構成成分の変異や不和合は細胞死を招く。そのため、リボソームの各成分、とくに中心骨格を形成するrRNAは超保守的であり、16Sr RNAは生物種固有の分子として、微生物の進化系統解析にも用いられてきた。これに対し我々は、大腸菌rrnオペロンの完全欠損株(Δ7株)を用い、異種生物由来16S rRNA、23S rRNAによる生育相補試験を行った結果、大腸菌遺伝子との配列相同性が80%程度しか有さないものでも機能相補することを見出した。このことは従来考えられていたリボソームの保守性という既成概念を覆すものである。そのため、リボソームの各成分、とりわけ中心骨格を形成するrRNAは超保守的である。そのため、16Sr RNAは生物種固有の分子として、微生物の進化系統解析にも用いられてきた。これに対し我々は、大腸菌16S rRNA遺伝子の完全欠損株を宿主として異種16S rRNAによる生育相補性試験を行い、配列相同性が80%程度の異種16S rRNAが機能相補しうることを発見した。本課題では、メタゲノム由来16S rRNA及びDNAシャッフリングにより生み出される非天然型16S rRNAの機能性試験を行う。また同様の実験を23S rRNAにも拡張する。当該研究を通じ大腸菌リボソームの可塑性を徹底的に探る。平成25年度は、昨年度までに行った大腸菌16S rRNA遺伝子の完全欠損株(Δ7株)の相補実験をさらに徹底して行い、大腸菌16S rRNA遺伝子との配列相同性が78%程度と、従来以上に遠縁のバクテリア由来の16S rRNAによる機能相補を確認した。当該16S rRNAは大腸菌の属するプロテオバクテリアとは門のレベルで異なり、バクテリア間で広く互換である可能性が明らかとなった。ただし、機能相補の構造基盤については、二次構造の維持という従来のルールと同じであった。さらに相補実験を23S rRNAにも拡張した。23S rRNAについては、まず遺伝子の両末端に張り付くコンセンサスプライマーを生物群ごとに設計した。これをもとに環境DNAを鋳型にPCR増幅し、16S rRNA同様の手法で、ベクターにクローニングしライブラリーを作成、カウンターセレクションによる機能相補実験を行った。機能相補の程度、構造基盤などについては16S rRNAとほぼ同様の結果が得られた。また同様の実験を23S rRNAにも拡張して行う。上記研究により、大腸菌リボソームの可塑性を徹底的に探り、変異情報などを体系化する。平成24年度は、大腸菌16S rRNA遺伝子の完全欠損株(Δ7株)を相補しうる遺伝子をより徹底的に探索することを目的に、各種環境試料よりメタゲノムを調製し、16S rRNAをPCR増幅した。16S rRNAの発現ベクターに組み込み、Δ7株を形質転換した。ショ糖によるカウンターセレクションの有無により機能相補率を判定した結果、数千規模の相補株を取得した。中でも、とくに生育の遅い変異株に着目して分離し、大腸菌16S rRNA遺伝子との配列相同性が80%前後のものを数多く分離することに成功した。いくつかの変異株の16S rRNAを配列、二次構造、立体構造の点で詳細に解析し、溶媒露出部位に位置する領域において、挿入、欠失を伴う大きな配列変化とともに、二次構造においても変化していることがわかった。さらに、相補した16S rRNAのDNAシャッフリングによるランダムな組換えにも成功した。各種環境試料より機能性16S rRNAを分離することを試み、数千規模の遺伝子を取得した。

従来の相補遺伝子が数種類に留まっていることを考慮すると、リボソーム(16S rRNA)の機能可塑性の研究においてパラダイムシフトを起こすことができた。さらに、相補性16S rRNAのDNAシャッフリングにより、非天然の配列を生み出し、さらに相補性のスクリーニングにより、機能可塑性研究を更に推し進めることができた。DNAシャッフリングで得られた相補配列は自然界の試行錯誤の中で生まれ得た配列なのか、それらを宿した大腸菌の生育状態は天然型配列を宿したものと比較し生育に対し有利か否かなどとリボソームと細胞機能の点から新たな課題設定に対する糸口を得た。このように、当初の予定以上に明確に大きな進捗があった。メタゲノムからの機能性16S rRNAのスクリーニングについては環境試料を変えながら粛々と進めていく。本手法は23S rRNAにも適用し、16S rRNAと同様の観点から研究を進める。機能相補実験において特に重点的に進めるのはDNAシャッフリングにより得られた配列である。相補配列をクエリーとして既知配列DBを検索し、人工的に得られる配列が天然の進化でも同様の配列を生み出すのか、大腸菌を借りの宿主として機能性を評価し、フィットネスアドバンテージを与えるのか否かなどについて、徹底的に検証する。本研究により、「ありえた生命」に対し、一定の観点から議論することができると思われる。主に消耗品(遺伝子工学試薬、プラスチック製品類)の購入、論文発表、旅費に充当することを想定している。
高透過・高選択性酸素分離を指向した結晶性ナノ空間を生体模倣場とする分離膜の創製

多孔性金属錯体の各種ガス吸着特性を評価し、酸素選択透過膜に適した構造をスクリーニングした。また、その薄膜化およびガス透過試験による膜欠陥の有無の一次評価を行った。補助事業期間中の研究実施計画に掲げた下記の内容を実施した。「(1)酸素透過に適した多孔性金属錯体の合成、ヘムの固定化とその構造制御」として、各種多孔性金属錯体を合成し、その構造制御を行った。例えば、CoとZn、AlとZnをひとつの結晶構造内部に含む二元金属の多孔性金属錯体の合成に成功した。また、同一結晶構造内に異なる複数の有機配位子を共存させることに成功した。「(2)多孔性金属錯体の吸着特性の評価」として、各種ガスの吸着特性を評価し、その結果を材料調製・構造制御にフィードバックし、酸素分離に適した構造を検証した。同じ結晶トポロジーを保持しつつ、異なる複数の金属イオンや異なる複数の有機配位子の比率を変えて結晶内に導入することによって、細孔径(ケージ径と開口径)を連続的に制御できることを実証した。また、酸素吸着能の付与を目的として、多孔性金属錯体に鉄を主成分とし、かつ酸化還元特性をもつフェロセンなどの第三成分を多孔性金属錯体に複合化させた。「(3)多孔性金属錯体の薄膜化」として、多孔性金属錯体の核生成密度と結晶成長を制御し、結晶粒のサイズが異なる膜をin situで作製した。また、従来法では必須であった反応溶媒を一切用いない気相法による多孔性金属錯体の膜化手法を考案した。各種多孔性金属錯体の合成と構造制御に関する知見を得ることができた。また、合成した多孔性金属錯体の各種ガス吸着特性を評価し、その結果を材料調製・構造制御にフィードバックし、酸素分離に適した構造を検証することができた。分子の大きさに基づいた分離機構のみの活用では所望の酸素分離性能を得るには限界がある。本年度の成果として得られた多孔性金属錯体薄膜に酸素選択透過能を付与することが重要である。今後は、酸素吸着能をもつ鉄ーポルフィリン錯体などを多孔性金属錯体に導入・固定化する条件を探索し、酸素選択分離の機能を検証する。研究が当初の計画通りに進み、試行錯誤的な実験を削減できたため、次年度使用額が生じた。次年度に予定している研究計画では、開発試料の評価実験が増加するため、その他(主に実験機器の賃借料)として計上する。
角度分解電子衝撃脱離法による金属表面上の一酸化窒素吸着

角度分解電子衝撃脱離法(ESDIAD)は、分子などが吸着した固体表面に低エネルギーの電子線を当て、これにより脱離してくるイオンの放出角度を測定することにより、吸着分子の吸着位置と結合方向を測定するものである。本年度においては、モリブデン(Mo)単結晶の(111)面の清浄化を行い、吸着させるNOの量や温度を変化させたときの低速電子線回折(LEED)及びESDIAD像の観測を行った。また、比較のために酸素を吸着させた実験も行った。観測は浜松ホトニクス社製の白黒CCDカメラ(C5985)と画像計測装置(DVS-20)を用いてコンピュータに取り込むことにより行った。Mo(111)清浄表面に一酸化窒素(NO)を吸着させるとLEED像は清浄な1×1パターンから各スポットの明るさが弱くなった薄い1×1パターンに変化し、このときのESDIAD像は中心から3方向に分かれたスポットが観測される。この状態から温度を上昇させると、ESDIAD像は個々のスポットは一旦輝度が上昇するが、次第に弱くなり700K前後で消滅する。このときLEED像は4×4パターンに変化する。この結果はタングステン(W)(111)表面上のNO吸着の実験結果と定性的にはよく似ているが、タングステンのLEED像は3×3パターンを生じるという違いが分かった。これは温度による構造変化の仕方がタングステンとモリブデンでは異なることを示している。また酸素吸着の場合には、3つのスポットの外側に新たなサブスポットが観測された。本年度においては、モリブデン(Mo)単結晶の(111)面の清浄化に成功し、低速電子線回折(LEED)及びESDIAD像の観測を行った。Mo(111)清浄表面に一酸化窒素(NO)を吸着させるとLEED像は清浄な1×1パターンから各スポットの明るさが弱くなった薄い1×1パターンに変化した。さらに、このときの電子衝撃による脱離粒子の角度依存性を測定したところ、中心から3方向に分かれたスポットが観測された。これらの実験結果は、Mo(111)表面上で原子が周期性を持たずランダムに吸着しているが、吸着位置そのものは表面垂直方向から傾き、かつ3方向にのみ吸着した状態にはあることを示している。この結果はタングステン(W)(111)表面上のNO吸着の実験結果と定性的にはよく似ているが、全く同じであるかは現段階では明らかではない。今後は吸着させるNOの量や温度を変化させたときの像の変化を測定し、より精密な吸着構造の決定を行う計画である。また、Moの方位の違う表面や他の遷移金属上でのNOの振る舞いを観測する予定である。
ポストゲノム時代の放射線治療における腫瘍感受性の視覚化

放射線治療を効果的に行うためには、個々の腫瘍に対する放射線効果や、各腫瘍の放射線感受性をを定量的に把握する必要がある。そこで本研究"ポストゲノム時代の放射線治療における腫瘍感受性の視覚化"では、個々の腫瘍に対する放射線照射効果が定量的に判断できるよう、NMRやESRなどの磁気共鳴の手法を用いて非侵襲的に放射線照射効果を視覚化する手法を開発しようとしている。腫瘍の放射線治療効果が腫瘍内の酸素濃度に強く依存することや、また、臨床の場において非侵襲的な手法による、腫瘍内酸素濃度測定法が見あたらないことから、平成13年度の研究では、まず腫瘍内の酸素濃度を定量的に測定する非侵襲的手法による測定システムの開発を開始した。私達が開発を目指しているこの手法は、ESR oximetry法と呼ばれ、真の無侵襲測定法であることより、被検者への痛みは皆無で、是非とも開発すべき手法である。本研究では、以下の3つのプロジェクトに焦点を絞り、検討を行った。1.非侵襲酸素濃度計測システムの設計:従来から培ったESR測定装置の知識を利用し、ラジオ波領域の低周波電磁波(1000MHz)を利用したin vivo ESRシステムを組み立てた。酸素濃度測定精度を向上させるには磁場の安定性が必須であるため、磁場安定化回路を新たに設計し、磁場を高精度にコントロールした。その結果、酸素濃度測定精度を一桁向上させることが可能となった。2.酸素感受性プローベの検索:酸素濃度によりESRスペクトルの線幅が濃度依存的に変化する化合物(一般に有機化合物)の検索を行った。それらの中で、グルコースベースの活性炭が最も可能性があった。現在、安定な第三級炭素ラジカルを侯補に検索中で、興味深い化合物が見つかりつつある。3.実験動物による評価:固形腫瘍を植えたラットを用い、腫瘍内に上記のプローベを注射し、プローベのESRスペクトルの測定から酸素濃度を評価しうるシステムを、ハードとソフトの面から組み立てを続けている。放射線治療を効果的に行うためには、個々の腫瘍に対する放射線効果や、各腫瘍の放射線感受性を定量的に把握する必要がある。腫瘍の放射線治療効果が腫瘍内の酸素濃度に強く依存することや、また、臨床の場において非侵襲的な手法による腫瘍内酸素濃度測定法が見あたらないことから、平成13年度の研究では、まず腫瘍内の酸素濃度を定量的に測定する非侵襲的手法による測定システムの開発を開始した。現在、以下の3つのプロジェクトについて、検討している。1.非侵襲酸素濃度計測システムの設計:従来から培ったESR測定装置の知識を利用し、ラジオ波領域の低周波電磁波(1000MHz)を利用したin vivo ESRシステムを組み立てを行っている。2.酸素感受性プローベの検索:酸素濃度によりESRスペクトルの線幅が濃度依存的に変化する化合物(一般に有機化合物)の検索を行っている。現在の所、安定な第三級炭素ラジカルを候補に検索中で、興味深い化合物が見つかりつつある。

3.実験動物による評価:固形腫瘍を植えたラットを用い、腫瘍内に上記のプローべを注射し、プローベのESRスペクトルの測定から酸素濃度を評価しうるシステムを、ハードとソフトの面から組み立てを続けている。放射線治療を効果的に行うには、個々の腫瘍に対する放射線効果や、各腫瘍の放射線感受性を定量的に把握する必要がある。そこで、本研究"ポストゲノム時代の放射線治療における腫瘍感受性の視覚化"では、個々の腫瘍に対する放射線治療効果を定量的に判断出来るように、MRI、ESRを用いて非侵襲的に放射線照射効果を視覚化しようとしている。平成14年度では、以下の2点について検討を行った。1.L-バンドESRオキシメトリ一法の高精度化昨年度組み上げたオキシメトリーシステムを用いると、腫瘍内組織の酸素濃度を測定可能であることを示した。放射線治療が可能かどうかの判定をするには、組織内の酸素分圧を高精度に測定する必要があり、装置の高精度化を行うには磁場の安定性が重要になる。そこで、本年度は,ESRの主磁場を高精度にコントロールする回路、および、磁場安定化電源を加え、さらに磁石の周りの温度安定性を上げるように装置を改良した。その結果、測定可能な酸素濃度の精度を1桁上げることが可能で、現在、30mmHgと40mmgの酸素分圧の判定が可能となった。2.酸素感受性プローベの開発昨年度までの、グルコースベースからなる酸素感受性活性炭を製作することが出来たが、問題はスピン濃度が上げられないところであった。本年度は、賦活化の過程について詳細な検討を行った。改良点は、賦活時に十分な圧力が賭けられるように、装置の改良を行い、加熱時の温度を従来よりも高く、また添加する水分も増加させ、賦活化の効率を上げた。その結果、グルコースのスピン濃度を50倍に上げることが出来た。
シマリス脳の初代培養系を用いた冬眠特異的タンパク質の機能評価

冬眠動物シマリスの神経培養細胞を作成し、冬眠の分子的なメカニズムの探索を目指す実験基盤を整備した。神経細胞の培養に先立ち、胎児を得るために、シマリスの交配系を確立した。メス個体の観察を通して、発情鳴きをしているときに交尾させることで、計画的に胎児が得られることがわかった。培養に関して特筆すべき成果は、neurosphereの作成に成功し、大量の神経系stem cellの凍結保存できるようになったことである。stem cellから神経細胞への分化誘導も順調で、常時冬眠シマリス由来の神経細胞を用いた実験が可能となった。さらに低温耐性を調べるための培養デバイスを作成し、低温下での培養も可能となった。5°C恒暗条件下における冬眠モニタリングにより、冬眠様式が決定された雌雄の冬眠タイプと非冬眠タイプを交配に供試した。交配は、自然日長条件下と20°C恒暗条件下で実施された。2015年6月より自然日長条件下で雌雄のシマリスを飼育し、発情の同期化を行ったところ、その後発情が誘発され、供試動物の約30%の雌において発情鳴きが認められた。発情した雌雄を同所させ交尾行動を観察したところ、冬眠タイプ同士の同型交配については、すべてのペアにおいて高頻度の交尾行動を誘発することができ、妊娠雌4頭を得ることができた。一方で、非冬眠タイプ同士の同型交配については、雌は発情したものの雄の発情が認められず、妊娠雌を得ることができなかった。また、20°C・恒暗条件下における交配に関しては、冬眠タイプ同士の同型交配による妊娠雌を3頭得ることができたが、非冬眠タイプ同士の同型交配については、雌の発情は認められるものの交尾には至らず、妊娠雌を得ることができなかった。冬眠タイプ同士の同型交配から得られた妊娠雌2頭より胎児を摘出し、以下に述べる神経系培養細胞の実験に供試した。シマリス脳の細胞の培養については順調に進捗しており、神経細胞及び代表的なグリア細胞であるアストロサイトの初代培養に関しては培養系を完全に樹立した。神経細胞の同定には、e.jpMAP2, NeuNなどのマーカー蛋白に対する抗体を用いた免疫細胞化学染色を行った。アストロサイトに関しては、同様にGFAPの免疫染色で同定した。最も特筆すべきは、neurosphereの作成に成功し、大量の神経系stem cellの凍結保存できるようになったことである。シマリスの交配は現時点では年間で2ヶ月ほどしか可能ではなく、通年で実験を行うにはこのようなストックが欠かせない。stem cellから神経細胞への分化誘導も順調であり、いつでも冬眠シマリス由来の神経細胞を用いた実験が可能となった。神経細胞及び代表的なグリア細胞であるアストロサイトの初代培養に関しては培養系を樹立したこと、また、培養条件の繰り返しの検討の結果、neurosphereの作成に成功し、大量の神経系stem cellを凍結保存できるようになったことである。これにより、いつでも冬眠シマリス由来の神経細胞を用いた実験が可能となったことから、当初予定より順調と判断した。なお、培養条件の詳細はラットあるいはマウスとは若干異なるため、現在論文発表の準備中である。シマリス胎児を供出するにあたり、これまでに繁殖実績のある5°C恒暗と自然日長条件下で交配を実施した。5°C恒暗下では、約90%の雌で発情が認められたが交尾成功したのはそのうち約15%であった。自然日長下では、雌の発情率が低く約20%であったが、交尾成功率は高く、約85%の発情雌で交尾が認められた。本交配を通じて胎児を作出し、シマリス脳の細胞の培養系を確立することに成功した。神経細胞及び代表的なグリア細胞であるアストロサイト、及びミクログリアの初代培養に関しては培養系を完全に樹立した。細胞種の同定は免疫組織化学法で行った。大部分の市販の抗体がシマリスに使用可能であることが確認でき、研究を進める上でのメリットとなった。神経細胞の同定にはMAP2, NeuNなどのマーカー蛋白の抗体を、アストロサイトに関しては同様にGFAPの抗体を用い免疫染色で同定した。マイクログリアは形態及び蛍光ビーズのphagocytosisで確認した。最も特筆すべきはneurosphereの作成に成功し、大量の神経系stem cellの凍結保存できるようになったことである。シマリスの交配期間は現時点では年間で2ヶ月ほどしかなく、通年で実験を行うにはこのようなストックが欠かせない。stem cellから神経細胞への分化誘導も神経細胞マーカーを用いて確認してある。これにより、いつでも冬眠シマリス由来の神経細胞を用いた実験が可能となった。さらにシマリス由来細胞の低温耐性を調べるための培養デバイスを作成した。このデバイスにより、CO2インキュベーター無しでも神経細胞の培養が可能となり、温度を変化させる実験が安価、容易に実施できる態勢となった。予備的実験では、シマリス神経細胞は、少なくとも20°Cで24時間の培養では生存率に変化が無いことを確認している。冬眠誘導物質の添加と組み合わせた低温耐性の実験が可能となった。

stem cellから神経細胞への分化誘導も順調で、常時冬眠シマリス由来の神経細胞を用いた実験が可能となった。さらに低温耐性を調べるための培養デバイスを作成し、低温下での培養も可能となった。神経系stem cellの樹立に成功したことから、冬眠特異的タンパク質(HP)の機能評価に向けたプラットフォームを用意できた。HPの機能評価はリコンビナントを用いたHPに加え、精製HPを使用する予定である。今年度は、リコンビナントHPの作成とともに、併せてこれまで収集してきたシマリス血漿を用いて精製HPを作成し、最終年度の中で神経培養細胞に対するHPの曝露を行い、細胞内のAMPKカスケードの応答を評価するところまで持っていきたい。動物生態学本学の会計システムの運営上、年度内の3月末に購入・検収した物品について、支払いが4月となった物品費が今年度の執行にカウントされなかったことにより、次年度使用額が発生した。次年度の物品費に計上する。
基本演算としての3次元構造類似比較技術とそのスパースモデリングへの応用

本研究の目的は,自然科学の諸問題の解決を,3次元(3D)構造を解析し類似比較する技術により支援・推進することである.研究の結果,所期の目的達成に必要な要素技術について以下のような成果を得た.今後,これらを医療等の分野の問題に適用する予定である.1.軽量な3Dボクセル形状特徴:3次元測量などで得られるボクセル3Dモデルは巨大である.その中からある部分形状を探索するためには,多量(10^6個)の局所形状特徴を抽出し,これを解析する必要があり,抽出が軽量でありかつコンパクトな局所形状特徴が要求される.我々は,軽量な処理で抽出でき,かつ,特徴が2進ビット列(256512bit程度)であるボクセル形状特徴3DORBを提案した.実験の結果,既存の高次元実数値ベクトル3D形状特徴に比べ1/40程度のデータ量でほぼ同等の3D形状比較精度を得た.2.部分形状を検索要求とする3D形状検索:大規模な3D形状の中から,とある位置(3DOF),向き(3DOF),スケール(1DOF)で存在する部分形状を探索したいという要求がある.その自由度は計7DOFである.多数(例えば100k個)の3Dモデルからなるデータベースから部分形状検索を行うと,計算量が非常に大きくなる.我々は,部分形状をもとに,高速かつ高精度に,その部分形状を含む全体形状モデルと,その部分形状の位置を検出できる手法を提案し評価した.本手法では,ランダムな位置,向き,スケールをもつランダムなアスペクト比の,互いにオーバーラップのある多数の直方体で空間を分割し,その直方体を単位に部分形状クエリと比較する.特徴抽出の高速化,局所特徴のコンパクト化とその比較の高速化,等により一定のスケーラビリティを実現した.部分をクエリとした3D形状検索の場合で評価したところ,実用的な検索速度と検索精度が実現できた.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。1. 3次元構造比較処理要件の調査:産業用CADや医療画像などについて要件調査を行った結果,部分-全体比較の要求が高かった.ある部分形状と全体3次元モデル群を比較し,その部分形状を含む3次元モデルの検索や,部分形状の位置同定を行う処理である.医療画像では,MRアンギオグラフィーの3次元ボクセルデータから動脈瘤を引き起こしやすい血管の形状を検索する場合が考えられる.また,機械CADモデルでは「2つの部分形状が隣接して配置される場合の検出」等の要求がある.2. 3次元構造比較基本演算の開発:上記のように,ある部分形状と(全体)3次元構造を比較する処理の要求は高い.このような処理の実現には,3次元構造の全体から多数(例えば10^6以上)の局所特徴を抽出し,これを各部分ごとに統合し,その部分の統合後特徴と部分形状の統合後特徴を比べる方法がある.このような部分比較の実現を目指し,我々は,抽出処理が軽くサイズがコンパクトな局所形状特徴3DORBを考案した.この特徴は3次元ボクセルデータを対象とし,1辺数十ボクセル程度の立体を局所領域として,これを回転正規化の後,局所領域内の画素値比較により直接500ビット程度の2進ベクトル(ビット列)を抽出する.3DORBの性能を実験的に評価したところ,最新の3次元形状特徴に比べ検索精度は多少劣るものの,そのメモリ使用量は大幅に少ないことが確認できた.研究成果は査読付き国際学会BigMM2015で口頭発表予定.単一の形状特徴では形状を十分に捉えられないため,複数の形状特徴を組み合わせて用いることが多い.しかし,その組合せは方法により得られる精度に大きな差が生まれる.我々は,複数の異種の形状特徴をそれらの特徴空間を融合し,全体として高い構造比較の精度を得る手法を考案・評価した.研究成果は査読付き国際学会BMVC2014で口頭発表した.本研究の目的は,自然科学の諸問題の解決を,3次元(3D)構造を解析し類似比較する技術により支援・推進することである.研究の結果,所期の目的達成に必要な要素技術について以下のような成果を得た.今後,これらを医療等の分野の問題に適用する予定である.1.軽量な3Dボクセル形状特徴:3次元測量などで得られるボクセル3Dモデルは巨大である.その中からある部分形状を探索するためには,多量(10^6個)の局所形状特徴を抽出し,これを解析する必要があり,抽出が軽量でありかつコンパクトな局所形状特徴が要求される.我々は,軽量な処理で抽出でき,かつ,特徴が2進ビット列(256512bit程度)であるボクセル形状特徴3DORBを提案した.実験の結果,既存の高次元実数値ベクトル3D形状特徴に比べ1/40程度のデータ量でほぼ同等の3D形状比較精度を得た.2.部分形状を検索要求とする3D形状検索:大規模な3D形状の中から,とある位置(3DOF),向き(3DOF),スケール(1DOF)で存在する部分形状を探索したいという要求がある.その自由度は計7DOFである.多数(例えば100k個)の3Dモデルからなるデータベースから部分形状検索を行うと,計算量が非常に大きくなる.

我々は,部分形状をもとに,高速かつ高精度に,その部分形状を含む全体形状モデルと,その部分形状の位置を検出できる手法を提案し評価した.本手法では,ランダムな位置,向き,スケールをもつランダムなアスペクト比の,互いにオーバーラップのある多数の直方体で空間を分割し,その直方体を単位に部分形状クエリと比較する.特徴抽出の高速化,局所特徴のコンパクト化とその比較の高速化,等により一定のスケーラビリティを実現した.部分をクエリとした3D形状検索の場合で評価したところ,実用的な検索速度と検索精度が実現できた.1. 3次元構造比較処理要件の調査:少々遅れている.産業用等のCADモデルに付いては調査が進展した.しかし,それ以外の3次元構造,例えば,医療用3次元撮像データ,医薬品分子の3次元構造,等についての要件の調査が遅れている.2. 3次元構造比較基本演算の開発:おおむね順調である.ボクセルを対象とするコンパクトで軽量な形状特徴3DORBを提案し評価した.また,3DORB以外の形状特徴についても複数の手法を検討中である.さらに,これら抽出した多数の局所特徴を,3次元構造の局所ごとに効率的・効果的に統合してその局所と他の局所との形状比較を行うための特徴統合法に付いても検討を進めている.3.疎性モデリングの3次元構造解析・比較技術への適用:おおむね順調である.論文の発表には至っていないが,疎性モデリングを距離の学習に応用する手法の検討を進めている.27年度が最終年度であるため、記入しない。1. 3次元構造比較処理要件の調査:本新学術領域の他の研究グループと連携を強化し,他研究グループが実際に使用するデータを入手するなどして,3次元構造比較の要件の調査を進める.2. 3次元構造比較基本演算の開発:ボクセルを対象とするコンパクトで軽量な局所形状特徴3DORBについて,その形状比較精度の改善を行う.また,新たな形状比較手法の検討も行う.例えば,ボクセル3次元データから深層学習を用いて局所特徴を抽出する方法について検討を行う.また,分子の立体構造のように可塑性のある3次元構造に適した3次元局所形状特徴を検討する.これら局所特徴は,3次元構造から多数を抽出し,これらを局所領域あたり1つの特徴ベクトルに統合して比較する.その比較の精度は用いる特徴統合法によって大きく変わる.今後,これまで用いられてきたBag-of-Features法等よりも精度の高い特徴統合法について検討する.3.疎性モデリングの3次元構造解析・比較技術への適用:特徴空間における特徴間距離比較の改善に特徴群の分布を考慮した多様体学習が用いられる.多様体学習では,特徴点をその近傍に基づいて多様体を近似したグラフを生成し,このグラフの構造を解析する.ここで,グラフ生成には近傍の半径等の複数のパラメータがあり,これらパラメータの選択により多様体学習の効果が大きく左右される.対象とするデータがground truth(正解例)を持ち,これを用いて結果を評価しつつパラメータ最適化ができれば良いが,多くのデータではそのようなground truthが存在しない.我々は,疎性モデリングの考え方を多様体学習に組合せることで,ground truthの無い場合でもパラメータの最適化を自動で行うことのできるような多様体学習の手法を検討する.27年度が最終年度であるため、記入しない。
糖尿病による難聴に関する研究

糖尿病による難聴に関する研究ヒトの側頭骨連続切片を用いて形態学的変化を検討した。加齢変化を除くために一般的に若年発症する1型糖尿病群26耳(平均37.5歳)とコントロール群30耳(平均38.4歳)を比較した。糖尿病群で血管壁の肥厚、全蝸牛回転で血管条の萎縮、基底回転の外有毛細胞の有意な障害を認めた。中回転および頂回転で螺旋靭帯の有意な委縮を認めた。螺旋神経節細胞、内有毛細胞の障害は認めなかった。蝸牛内の電位の形成には血管状だけでなく、さらに外側の螺旋靭帯も大きく関与していることが知られているが、これまでに我々が検討していなかった。そこで螺旋靭帯についても追加検討した。螺旋靭帯を繊維細胞のタイプによってI, II, III, IV, Vのエリアに分け、それぞれのエリアの細胞密度の低下を0 :消失、1:0から1/3、2:1/3から2/3、3:2/3以上残っているとして、各蝸牛回転ごとに判定して糖尿病群とコントロール群で比較検討した。その結果、中回転および頂回転ですべてのエリアで有意な螺旋靭帯の委縮を認めた。研究1:2型糖尿病によりインスリンによる治療を要した重症群11症例と経口血糖降下剤で治療し得た軽症群7症例、糖尿病を有しないコントロール群26症例のヒト側頭骨連続切片を光学顕微鏡下に観察した。結果:重症群でコントロール群と比較して血管条毛細血管と螺旋血管の壁の有意な肥厚を全回転で認めた。血管条の萎縮は重症群でほぼ全回転コントロール群と比較して有意な萎縮を認めた。重症群および軽症群の両群の基底回転でコントロール群と比較して有意な外有毛細胞の欠損を認めた。各群間に内有毛細胞および螺旋神経節細胞は有意な差は認められなかった。また、螺旋血管の壁の肥厚と傷害された外有毛細胞の割合、血管条毛細血管の壁の肥厚と血管条の面積の間にそれぞれ相関関係は認められなかった。研究2:1型と糖尿病についても同様の検討をおこなった病群。1型糖尿病26耳とコントロール群30耳を比較し、研究1と同様の結果を得た。螺旋靭帯についても追加検討を行った。糖尿病患者における難聴は蝸牛内の細小血管症と血管条および外有毛細胞の障害により起こると考えられた。細小血管症が引き起こす血流障害だけでなく、高血糖状態による他の要素も血管条および外有毛細胞の障害を起こしている可能性が示唆された。研究3:正円窓膜の肥厚について検討している。まずはコントロールとして、ヒト側頭骨連続切片を用いて正常群とメニエル病群の正円窓膜の厚みを測定して検討した。今後、糖尿病群と比較検討する。研究4:2005-2008年に当院で入院加療した、突発性難聴患者100例を対象に糖尿病の有無と治癒率について検討した結果、2群間に有意差を認めなかった糖尿病による内耳障害については定説がない。一般的に糖尿病は加齢とともにその有病率が高くなり、加齢変化が加わることがこの研究を困難にさせている。これまでに我々はミネソタ大学所有のヒト側頭骨を用いて加齢変化を除外するために、若年で発症する1型糖尿病患者(26耳:18-68歳,平均38歳)の内耳と非糖尿病群を比較検討した。次に65歳未満(平均53歳)の2型糖尿病患者(36耳)の内耳を非糖尿病群と比較検討した。実際に糖尿病により難聴が起こるのか?糖尿病と感音難聴の関連について調べるために当科における突発性難聴患者を対象に検討した。2004年1月から2008年12月まで当科で突発性難聴と診断された症例。発症から30日以内。前医で初期治療が行われているものは除く。10歳未満は今回の検討から除外した。上記を満たす272例(13-85歳平均51歳)を対象に検討した。この結果、当科の突発性難聴患者のうち糖尿病を有する割合は日本人の糖尿病有病率よりも高かった。また、年齢が低いほどよりその差は大きかった。

60歳以上の群で糖尿病合併群の有無で初診時の重症度、治療後の聴力改善に差がなかった。60歳未満の群で糖尿病合併の有無で初診時の重症度に差がないにも関わらず、糖尿病が合併群で有意に聴力改善が悪かった。糖尿病患者では突発性難聴を発症する割合が高くまた、難治性であった。糖尿病は聴力障害に関与している可能性が示唆された。