hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
SAM (S-アデノシルメチオニン)はメチオニン回路にて合成され、核酸やタンパク質等のメチル化反応で主なメチル基供与体として機能する。しかし、細胞増殖・分化時のSAM量の変動には不明な点が多い。代表者らは、SAMの量的変動が細胞応答を引き起こす可能性を考え、マウスでメチオニン回路阻害剤投与実験を行い、同回路の操作が、エリスロポエチン非依存性の赤血球造血を促進するという驚くべき新規知見を得た。本知見に基づき、エピジェネティック機構による赤血球造血調節機構の解明を本研究の主目的とする。また赤血球造血におけるSAMとメチオニン回路の機能の解明を副目的とする。2018年度は、以下の項目について研究を進め赤血球分化におけるエピジェネティク機構について重要な成果を得ることができた。1)赤芽球の網羅的エピジェネティック修飾変動解析;メチオニン回路酵素阻害剤投与マウスおよび対照マウスより赤芽球をソートし、DNAのメチル化変動をWGBS (whole genome bisulfite sequence)で、ヒストンのメチル化変動をヒストン修飾抗体のChIP-seq (chromatin immunoprecipitation sequence)で解析した。それぞれのデータを解析し、メチオニン回路酵素阻害により生じるエピゲノム変動の一端を解明した。2)赤芽球造血促進をもたらすタンパク質同定;タンパク質レベルで赤血球造血をもたらす因子を同定することを目指して、骨髄および赤芽球のプロテオームを質量分析で測定した。3)赤血球造血促進因子の同定;上記のデータの統合解析でメチオニン回路阻害剤投与効果に関わる「赤血球造血促進遺伝子」の候補を抽出した。代表者らは既にマウスへのメチオニン回路阻害剤の投与が骨髄赤芽球第II分画(好塩基性赤芽球)のSAM濃度を低下させ、本分画からの赤血球造血が著明に促進することについて、様々な条件下で再現実験を行うことにも成功し、本課題の妥当性に自信をもっている。また、当該分画の網羅的トランスクリプトーム解析(RNA-sequence)で広範な遺伝子発現変動が惹起されている事も確認している。このような知見はこれまで知られていないエピジェネティクス機構と赤血球分化の関係を強く示唆する。本年度の実験から、概要に述べた成果を得ており、分子機構を解明しつつあると考えている。特に、メチオニン回路酵素阻害剤投与マウスおよび対照マウスより赤芽球をソートし、DNAのメチル化変動をWGBS (whole genome bisulfite sequence)で、ヒストンのメチル化変動をヒストン修飾抗体のChIP-seq (chromatin immunoprecipitation sequence)で解析したが、この測定結果から赤血球分化促進の機構を理解する上で重要な結果を得た。得られたデータからは、大規模はDNAメチル化の変動はないものの、赤血球分化時に発現が変動することを確認できた遺伝子のなかにメチル化が変化するものを特定することができた。すなわち、メチル化変化が赤血球分化促進の原因となっている可能性がある。予定通り進める。具体的には以下の通り。また、次年度は論文発表を行う。赤芽球にはSAM濃度低下を維持しシグナルに変換する機構が備わっていると考えられた。しかし、赤血球造血が促進される具体的な機序や赤血球造血でのSAMの役割、メチオニン回路酵素の機能、そして補正機構阻害の仕組みはまだ不明である。そこで、この問題を解決するために、次年度は下記の研究を進める。1)赤芽球の網羅的エピジェネティック修飾変動解析;前年度の研究で、メチオニン回路酵素阻害剤投与マウスおよび対照マウスより赤芽球をソートし、各サンプルを用いてDNAのメチル化変動をWGBS (whole genome bisulfite sequence)で、ヒストンのメチル化変動をヒストン修飾抗体のChIP-seq (chromatin immunoprecipitation sequence)で測定した。一連のデータを解析し、メチオニン回路酵素阻害により生じるエピゲノム変動を明らかにする。特に、阻害剤処理群で選択的にメチル化が低下するゲノム領域を特定し、近傍遺伝子群の機能をオントロジー解析などにより推定し、細胞分化促進につながるメチル化低下を特定する。2)赤芽球のRNAメチローム解析;成熟RNAの安定性に関与するメチル化アデニン(m6A)の変動について、抗m6A抗体を用いたChIPで解析する。特にグロビン遺伝子mRNAについてメチル化量を比較する。3)SAM合成酵素mRNAの3'非翻訳領域(UTR)にはSAM濃度に応答してメチル化され、同mRNA半減期を短縮させる機構が存在することを既に報告している。赤芽球ではこの制御が作動しないことでSAM量低下をシグナルにすると予想される。この制御系に関わる因子を探索し、赤芽球で作動しない原因を明らかにする。
1)赤芽球の網羅的エピジェネティック修飾変動解析;メチオニン回路酵素阻害剤投与マウスおよび対照マウスより赤芽球をソートし、DNAのメチル化変動をWGBS (whole genome bisulfite sequence)で、ヒストンのメチル化変動をヒストン修飾抗体のChIP-seq (chromatin immunoprecipitation sequence)で解析した。それぞれのデータを解析し、メチオニン回路酵素阻害により生じるエピゲノム変動の一端を解明した。2)赤芽球造血促進をもたらすタンパク質同定;タンパク質レベルで赤血球造血をもたらす因子を同定することを目指して、骨髄および赤芽球のプロテオームを質量分析で測定した。3)赤血球造血促進因子の同定;上記のデータの統合解析でメチオニン回路阻害剤投与効果に関わる「赤血球造血促進遺伝子」の候補を抽出した。代表者らは既にマウスへのメチオニン回路阻害剤の投与が骨髄赤芽球第II分画(好塩基性赤芽球)のSAM濃度を低下させ、本分画からの赤血球造血が著明に促進することについて、様々な条件下で再現実験を行うことにも成功し、本課題の妥当性に自信をもっている。また、当該分画の網羅的トランスクリプトーム解析(RNA-sequence)で広範な遺伝子発現変動が惹起されている事も確認している。このような知見はこれまで知られていないエピジェネティクス機構と赤血球分化の関係を強く示唆する。本年度の実験から、概要に述べた成果を得ており、分子機構を解明しつつあると考えている。特に、メチオニン回路酵素阻害剤投与マウスおよび対照マウスより赤芽球をソートし、DNAのメチル化変動をWGBS (whole genome bisulfite sequence)で、ヒストンのメチル化変動をヒストン修飾抗体のChIP-seq (chromatin immunoprecipitation sequence)で解析したが、この測定結果から赤血球分化促進の機構を理解する上で重要な結果を得た。得られたデータからは、大規模はDNAメチル化の変動はないものの、赤血球分化時に発現が変動することを確認できた遺伝子のなかにメチル化が変化するものを特定することができた。すなわち、メチル化変化が赤血球分化促進の原因となっている可能性がある。予定通り進める。具体的には以下の通り。また、次年度は論文発表を行う。赤芽球にはSAM濃度低下を維持しシグナルに変換する機構が備わっていると考えられた。しかし、赤血球造血が促進される具体的な機序や赤血球造血でのSAMの役割、メチオニン回路酵素の機能、そして補正機構阻害の仕組みはまだ不明である。そこで、この問題を解決するために、次年度は下記の研究を進める。
冠動脈粥腫破綻機序を解明するための三次元破壊力学手法による独創的解析と治療法開発

急性冠症候群の主原因は冠動脈粥腫の破綻とそれに続く血栓形成である。しかしながら、粥腫破綻の機序や態様には不明な点が多い。本研究では血管内イメージングを用いて破綻した粥腫を撮像し、その3次元画像を構築して、急性冠症候群を発症した破綻と、無症候性に終わった群に分けてその違いを決定している立体幾何学的特徴を抽出した。3次元破綻像は、shoulder type, longitudinal type, oval type, tunneltype, multipletypeに大別されるが、急性冠症候群を発症するタイプにはlongitudinal typeが多いことが判明した。粥腫の破綻の様式の違いにより、その後の臨床像が大きく異なることが判明し、粥腫の不安定性の評価や新しい治療法を考案するために重要な基盤を形成した研究成果であった。平成22年度の研究の主目的は実際に破綻した粥腫ならびに易破綻性と思われる粥腫の力学的構造や組織性状の実データを収集し、破綻という力学的プロセスを詳細に解明し、またそれに基づいた客観的指標の構築と生体イメージング解析技術の基礎検討を開始することであった。その結果、まず、血管内エコー装置(現有)、ならびに血管内光干渉断層法装置(現有)から詳細な解析を行うための画像信号取り出しを定量的に可能とするシステムを構築できた。(以下、両装置を用いて粥腫の画像生信号を収集することを単にイメージングと呼ぶ。次に、そのシステムを用いて、あらかじめ同意をとった心臓カテーテルを行う患者や剖検患者、ならびにWHHLウサギから採取した冠動脈ならびに大腿動脈の粥腫などに対し、血管イメージングを行ってデータを収集した。さらにex vivo,in vitroの試料は、組織染色を施して、生物顕微鏡ならびに蛍光顕微鏡で各スライスを観察、画像取り込みを行い、それを3次元顕微鏡画像解析ソフトで、任意の方向で組織の空間的配置関係を解析できるようにした。これらのデータは、すべて、コンピュータ上のデジタルデータとして蓄えられていて、H23年度以降行う予定であるプラーク破綻の破壊力学的な解析に対し、比較的十分な数と質を有していて、本研究の目的に沿った研究実施を引き続き行いうるほどの有用なデータである。プラークの破綻の瞬間というのはリアルタイムに画像で捉えられた報告は世界にいまだなく、そのため、破綻した後の状態を画像化して破綻のメカニズムを逆推定するわけであるが、本年度研究結果は、それを行うに十分なデータ数に至ったということを示し、破綻の新たなメカニズムを見出すことができる期待をもちうるという意義を有する。H23年度はH22年度に収集した実際に破綻した粥腫ならびに易破綻性と思われる粥腫の力学的構造や組織性状の実データに基づき、プラーク破綻の力学的メカニズムの解析を3D画像構築ソフト、流体力学シミュレーションソフト、超高速度撮影(1200コマ/秒)などの各手法を用いて行った。まず3D画像解析ソフトにより、プラーク破綻を呈した99例の患者の血管内エコー像から輪郭抽出を行い、プラーク破綻像の3D構築を行った(1例の所要時間5-6時間)。その結果、プラークの破綻は決して単純なものではなく、shoulder type, middle type, slit type, residual fibrous cap type, fibrous cap bridge type, tunnel type, rupture in rupture typeなど多岐にわたって分類されることが判明した。そして、急性冠症候群発症の有無はプラークの破綻様式によりある程度決定されることも判明した。次に流体力学ソフトを用いて、プラークの破綻から急性冠症候群を発症するために必要な閉塞性血栓の形成様式について種々のシミュレーションを行った。またプラークアナログを用いた超高速度撮影より、プラークの破綻は必ずしもプラーク表面の線維性被膜から始まるわけではなく、voidと呼ばれるプラーク内空泡から始まりうることがわかった。以上より、プラークの破綻の過程が部分的にではあるが、徐々に明らかになり、またその方向性は決して単一でないことが判明した。プラークの破綻様式の3D的な多様性について示した報告は今まで例になく、プラーク破綻機序の全容解明と、予防処置の発見的研究に向けて大きな意義を有する成果がえられた。その方向性の中で、次期H24年度は本研究結果を統合して結論を得ていく予定である。H24年度は、H22, 23年度において収集したデータの総括的検討を行った。すなわちH22,23年度において、実際に破綻した冠動脈粥腫ならびに易破綻性と思われる粥腫の力学的構造や組織性状の実データを血管内エコー法や光干渉断層図法によって収集したのであるが、これらは2次元的血管断面の断層図であり、これらから3次元再構築ソフトAVIZOやRealiaを用いて3次元立体画像を生成した。

これにより、粥腫の破綻は実に多岐にわたっており、種々の分類法で分類できることが判明した。その結果、プラークの破綻は決して単純なものではなく、shoulder type,longitudinal type, oval type, tunnel type, multiple typeなど多岐にわたって分類されることが判明した。そして、急性冠症候群発症の有無はプラークの破綻様式によりある程度決定されることも判明した。発症群と非発症群を分けて比較検討した結果、発症群では特にlongitudinal typeが多かった。単に破綻の程度が大きいというだけでは発症が決まるわけではなく、こうした形状が特に問題であることが示唆された。簡易な流体力学シミュレーションでは血栓形成の引き金になりうる血流の淀みがいかに多く形成されるかが問題であると考えられた。以上のように、粥腫破綻においては当該研究の主目的においた3次元的観点のとおり、粥腫の3次元的な破壊動態の特異性によってその後の急性冠症候群発症の行方が大きく決定されるため、単に破綻しやすさだけでなく破綻の仕方というものが患者の予後を決める大きな因子であることが示唆された。すなわち急性冠症候群の治療や予防には全く新しい視点が必要であることが示され、本研究は臨床的に大きな意義をもち、今後の研究の基盤となる成果をもたらしたものと思われる。本研究遂行にあたって最も重要な臨床データとして、100例近いプラーク破綻のデータ(1つのデータ獲得に約5-6時間要する)がほぼ順調に集積され、そのデータから急性冠症候群の発症がプラーク破綻の様式からどのように規定されているかを統計的に探索することが可能な例数となった。さらに、各例について数十項目の臨床的プロファイルも収集できた。その結果、プラーク破綻の様式の臨床的規定因子も検索可能となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、急性冠症候群の発症様式を決定するプラーク破綻の様式は何か、そしてさらにプラーク破綻の態様を規定する臨床的背景は何かを検索し、本研究を統合する方向に推進していく。そのため、流体力学、統計学、破壊力学的な種々の分析について3D的にアプローチする最先端手法を取り入れていく。その中で特に問題となるのは、3D情報の定量化である。これには独自の数学的定量化手法を発見していく必要がある、24年度が最終年度であるため、記入しない。
インターネットの活用による地域情報生成過程の変容に関する実証的研究

本研究は、「担い手」に着目し、地域情報生成過程の変容の一端を解明することを目的に実施した。地域メディア事業者を対象とした質問紙調査からは、これまでと異なる住民層への伝達、地域外に地域情報が多様な形態で伝播しつつある状況が明らかになった。さらに、事例調査からは、インターネット活用の「担い手」として、U・Iターン者などの当該地域出身者等が積極的に参画し、当該地域の活性化に対する意識そのものが活動のインセンティブになっていることが判明した。本研究は、今日の地域の変容を踏まえ、地域情報の担い手に着目し、インターネットを活用した地域情報生成過程の変容の一端を解明することを目的に実施するものである。先行研究においては、地域SNS、電子会議室などの先駆的な取り組みに焦点が当てられ、各々の特徴や参加者の動向把握が中心であったが、本研究では、「担い手」という観点から、「地域」を切り口として横断的に各種取り組みを扱うことで、地域内における新旧の地域メディアの相互関係の把握・分析を行うことを企図している。平成20年度においては、当初計画を踏まえて、下記の通り調査研究を進めた。1.関連文献・資料収集現在の地域メディア及び地域におけるインターネット活用動向の把握・実践的事例の収集。2.パイロット調査島根県隠岐郡海士町における実地調査(2008年9月)。行政及び住民に対して、インターネット活用の経緯・概況(地域ポータル、地域SNS、住民ディレクター等)に関してヒアリングを実施。当地域では、プロガーツアー等が開催されており、インターネットと現実の地域社会の融合が明らかになった他、Iターン者を中心としてインターネット情報の対外発信が企画されるなど、地域におけるインターネット活用の可能性が明らかになった。3.アンケート調査上述調査を踏まえ、全国の地域メディア事業者(約800)に対して質問紙調査を実施(2009年2月3月)したところ、130事業者より回答が得られた。ウェブサイトは全体の約6割において開設されており、自社の宣伝ツールとしての意味合いが強い一方で、媒体によっては、地域情報発信の有力な媒体として位置づけられていることが明らかになった。4.中間分析・とりまとめ上述の結果を踏まえ、地域におけるインターネットの活用状況と問題点・今後の可能性に関して把握・整理を行った。なお、21年度は、本年度の成果を踏まえて、地域情報生成過程に関して質的な面からアプローチしていく。本研究は、今日の地域の変容を踏まえ、地域情報の担い手に着目し、インターネットを活用した地域情報生成過程の変容の一端を解明することを目的に実施したものである。先行研究においては、地域SNS等の先駆的な取り組みに焦点が当てられ、各々の特徴や参加者の動向把握が中心であったが、本研究は、「地域」を切り口として横断的に各種取り組みを扱い、地域内における新旧の地域メディアの相互関係の把握・分析を行うことを企図した。平成21年度は、前年度に実施したアンケート調査(全国の既存地域メディア800事業者を対象としたインターネット活用動向の把握)分析に加えて、地域情報の生成に関わる多様な主体(行政、事業者、住民有志等)を対象とした事例調査(熊本県天草市、新潟県佐渡市、千代田区秋葉原地域、熊本県山江村ほか)を行い、生成過程に関して質的な観点からの把握分析を実施した。質問紙調査結果によれば、既存地域メディア(CATV、コミュニティFM、ローカル新聞等)は、ウェブサイトにおいて自社情報以外にも、地域団体とのリンク、地域行事・イベント情報等、当該地域に関わる事柄を掲載している。様々な問題点は包含するものの、インターネットの活用により「地域に住んでいる人のリアルな声が聞けるようになった」「青年層からの反応増加」「出身者に地元の情報を届けることで、ふるさとへの関心・意識が高まり、Uターン促進に貢献」「観光客や移住者の問合せ増加」等の効果が生じており、地域内においてはこれまでと異なる住民層への伝達、地域外にも地域情報が多様な形態で伝播しつつある状況が明らかになった。事例調査からは、各地域の状況は異なるものの、インターネットを活用する「担い手」には、U・Iターン者、他地域で事業を営む当該地域出身者等が積極的に参画しており、外部の視点を持った上での当該地域の活性化に対する意識そのものが活動のインセンティブになっていることが明らかになっている。
低分子量Gタンパク質R-Rasによる神経管形成制御機構の解析

神経管形成不全は、比較的発症頻度の高い神経疾患であり、その病理発症機序の理解は重要な課題である。神経管形成は、進化的に保存された平面細胞極性(PCP)制御因子群によって制御されており、これらの遺伝子の変異が神経管形成異常の原因となることが明らかになっている。ゼブラフィッシュは、胚が透明で体外で発生し、かつ遺伝学的操作も容易であることから、神経管形成研究の良いモデル生物である。ゼブラフィッシュの脊髄は、神経板を構成する細胞が集団的な細胞移動を行った後に、正中線に沿った対称細胞分裂を行うことによって形成される。PCP因子の一つである4回膜貫通型タンパク質Vangl2の遺伝子に変異を持つ突然変異ゼブラフィッシュでは、細胞集団の移動が遅延するものの、対称細胞分裂の時期は影響されないため、脊椎が左右に二重に形成される(Tawk et al., 2007, Nature)。しかし、PCP因子がどのような情報伝達機構によって制御され、神経管形成に関わるのかについては、不明な点が多く残されている。申請者は、神経幹細胞の細胞極性維持に関与する因子を探索する過程で、情報伝達経路の分子スイッチとして機能する低分子量Gタンパク質R-Rasの発現抑制が、vangl2突然変異体と同様の神経管形成異常を引き起こすことを見出した。CRISPR/Cas9ゲノム編集技術を用いてR-Ras変異ゼブラフィッシュを作出し、発現抑制実験の結果を確認した。さらに、R-Rasが結合するグアニンヌクレオチド型依存的にVangl2との結合強度が変化することを見出した。本研究は、神経管形成における低分子量Gタンパク質R-Rasの生理的役割の理解を拡大するだけではなく、神経管形成異常の病理発症機構を明らかにし、その診断・予防法開発に貢献することが期待される。野生型ゼブラフィッシュの脊髄神経管内腔は正中線上に形成される。我々は、神経幹細胞の細胞極性維持に関与する因子を探索する過程で、アンチセンスモルフォリノヌクレオチド(AMO)を用いて低分子量Gタンパク質R-Rasの発現を抑制すると、脊髄神経管内腔が左右に2つ形成されることを見出した。この神経管形成不全は、AMO耐性の野生型rras mRNAを注入することによって回復したことから、R-Rasは神経管形成に機能する事が期待された。近年、AMOは標的外効果(off-target effect)を引き起こすことが報告された。そこで、Crispr/Cas9システムを用いて遺伝子破壊ゼブラフィッシュ系統を作出し、発現抑制実験の確認を試みた。しかし、rrasヘテロ接合体から得られたrras変異体ゼブラフィッシュでは神経管形成異常は観察されなかった。母性rrasが胎生rrasの欠損を相補している可能性が考えられたことから、rrasヘテロ接合体のオスとrrasホモ接合体のメスを掛け合わせてrras変異体を得たものの、やはり神経管形成異常は観察されなかった。次に、rras欠損が、rras2やrras3などの他の遺伝子によって相補された可能性を考え、rras変異体にrras AMOを注入する実験を行なった。もしAMOによる神経管形成不全が標的外効果であるならば、rras AMOを注入したrras変異体でも神経管形成不全が観察されるはずである。しかし、この変異体では神経管形成不全は観察されなかった。以上の結果から、rrasは神経管形成に関与することが示された。rras AMOによって観察された神経管形成不全の表現型は、平面細胞極性制御因子Vangl2の変異ゼブラフィッシュ胚で観察されたものと類似している。そこで、R-RasとVangl2が物理的に相互作用するのかを検討する。物理的相互作用を検討するために、培養細胞にVangl2あるいは野生型や各種変異型(GTP結合型やグアニンヌクレオチド非結合型を模倣する点変異体)のR-Rasを強制発現させ、免疫沈降を行う。さらに、本研究で得られた神経管形成における低分子量Gタンパク質の機能の理解をさらに拡大するために、当研究室で単離した低分子量Gタンパク質の機能解析を行う。これらの分子に対するAMO注入がゼブラフィッシュ神経管形成に及ぼす影響を検討するとともに、各種シグナル伝達経路の活性も検討する。神経管形成不全は、10,000人あたり3.5人程度が発症する比較的発症頻度の高い神経疾患であり、その病理発症機序の理解は重要な課題である。神経管は、神経板を構成する細胞が集団的な細胞移動をすることによって形成される。この協調的細胞移動は、進化的に保存された平面細胞極性(PCP)制御因子群によって制御されており、これらの遺伝子の変異が神経管形成異常の原因となることが明らかになってきている。

申請者は、神経幹細胞の細胞極性維持に関与する因子を探索する過程で、情報伝達経路の分子スイッチとして機能する低分子量Gタンパク質の発現抑制が、vangl2突然変異体と同様の神経管形成異常を引き起こすことを見出した。本申請課題では、低分子量Gタンパク質に注目し、神経管形成における役割を明らかにすることを目的としている。本研究は、神経管形成における低分子量Gタンパク質の生理的役割の理解を拡大するだけではなく、神経管形成異常の病理発症機構を明らかにし、その診断・予防法開発に貢献することが期待される。野生型ゼブラフィッシュの脊髄神経管内腔は正中線上に形成される。我々は、神経幹細胞の細胞極性維持に関与する因子を探索する過程で、アンチセンスモルフォリノヌクレオチド(AMO)を用いて低分子量Gタンパク質R-Rasの発現を抑制すると、脊髄神経管内腔が左右に2つ形成されることを見出した。この神経管形成不全は、AMO耐性の野生型rras mRNAを注入することによって回復したことから、R-Rasは神経管形成に機能する事が期待された。近年、AMOは標的外効果(off-target effect)によってp53依存的細胞死を引き起こすことが報告された。R-Ras発現抑制胚における神経管形成不全がp53依存的であるかを検証するために、rras AMOとp53 AMOを同時にゼブラフィッシュ胚に注入したが、表現型は抑制されなかった。この結果をさらに検証するために、Crispr/Cas9システムを用いて遺伝子破壊ゼブラフィッシュ系統の作出を目指した。5種類のガイドRNA(gRNA)を作製し、野生型ゼブラフィッシュ胚に注入した。これらのうち2種類のgRNAを用いた場合に遺伝子編集が行われることをPCRによって確認し、成魚を得た。これらのゼブラフィッシュの中から、フレームシフトを起こした部位から近い位置で停止コドンが現れる2個体を選別し、ゼブラフィッシュrras変異系統を2系統樹立した。さらに、rrasのGTPase活性活性化因子であり、マウスで神経管形成異常が報告されているPlexinB2(ゼブラフィッシュではplexinb2aとplexinb2bが存在)についても、変異系統を樹立した。神経管形成不全は、比較的発症頻度の高い神経疾患であり、その病理発症機序の理解は重要な課題である。神経管形成は、進化的に保存された平面細胞極性(PCP)制御因子群によって制御されており、これらの遺伝子の変異が神経管形成異常の原因となることが明らかになっている。ゼブラフィッシュは、胚が透明で体外で発生し、かつ遺伝学的操作も容易であることから、神経管形成研究の良いモデル生物である。ゼブラフィッシュの脊髄は、神経板を構成する細胞が集団的な細胞移動を行った後に、正中線に沿った対称細胞分裂を行うことによって形成される。PCP因子の一つである4回膜貫通型タンパク質Vangl2の遺伝子に変異を持つ突然変異ゼブラフィッシュでは、細胞集団の移動が遅延するものの、対称細胞分裂の時期は影響されないため、脊椎が左右に二重に形成される(Tawk et al., 2007, Nature)。しかし、PCP因子がどのような情報伝達機構によって制御され、神経管形成に関わるのかについては、不明な点が多く残されている。
カロテノイド酸化開裂酵素阻害剤の開発

カロテノイド酸化開裂酵素(CCD)は動物・植物を問わず様々な生理活性物質の生合成に重要な役割を果たしている。CCDによって生合成されるこれらの生理活性物質の生理的意義を追究するため、CCDを標的とした生合成阻害剤の開発を行った。昨年度の研究によってCCDを標的としたアブシジン酸生合成阻害剤については活性・特異性の向上した改良型阻害剤を開発できたことから、本年度はアブシジン酸以外の2種の生理活性物質の生合成に関わるCCD(MAX3、MAX4、Diox1)に対する阻害剤の開発を行った。MAX3、MAX4は植物の枝分かれ制御物質(MAX因子)の生合成に関わるCCDである。昨年度MAX3、MAX4を標的とした阻害剤の開発を目的として研究を進めた結果、数種のリード化合物を見いだした。本年度はこれらリード化合物の構造を基本骨格として構造展開し活性相関研究を進めたが、リード化合物より優れた活性・特異性を有する化合物を見出すことはできなかった。しかしながら、本年度行った構造活性相関研究の結果から今後MAX因子生合成阻害剤を開発する上で重要な知見が得られた。Diox1はらん藻においてレチナールの生合成に関わるCCDである。これまでのCCD阻害剤開発と同様のストラテジーで化合物ライブラリーからインビトロでのDiox1の活性を指標としてリード化合物の探索を行い、Diox1阻害剤のリード化合物を見いだした。さらにこれらのリード化合物の構造を元に誘導体の合成を行ってDiox1阻害剤を開発した。この阻害剤は100μMでDiox1の活性をほぼ100%阻害する強い阻害活性を有していた。しかしながら、阻害剤の特異性を評価するために試験した他のCCDに対しても中程度の阻害活性を示し、特異性の点でやや問題が残った。カロテノイド酸化開裂酵素(CCD)は植物ホルモンアブシジン酸などの様々な生理活性物質の生合成に重要な役割を果たしている。CCDを標的としたアブシジン酸生合成阻害剤はすでに開発済であったが、活性及び特異性の点でまだ充分でなかった。そこで、開発したアブシジン酸生合成阻害剤の構造を基本骨格として新たな化合物の合成を行い、構造活性相関研究を行った。その結果、活性及び特異性の向上した改良型のアブシジン酸生合成阻害剤を開発した。さらに、植物の枝分かれ制御物質の生合成に関わるCCDを標的とした阻害剤の開発を目的として、そのリード化合物の選抜を行った。この枝分かれの制御物質の生合成に関わるCCDとアブシジン酸の生合成に関わるCCDは相同性が高いことから、これまで合成してきた化合物の中に標的とするCCDに対する阻害活性を有する化合物が含まれていると考え、この化合物ライブラリーを対象として選抜を行った。処理した植物の形態及び精製酵素の活性を指標として選抜を行った結果、形態と酵素活性の両方の選抜からそれぞれ候補化合物を見いだした。しかしながら、形態を指標して選抜した化合物は精製酵素に対する阻害活性がそれほど強くなく、かつ強いアブシジン酸生合成阻害活性を有していた。また、酵素活性を指標として選抜した化合物は植物の生育阻害活性を副作用として有していた。そこで、これらの化合物の構造を基本骨格として構造展開を試みている。
PHSを利用する相互通信機能を備えた自律型除雪・融雪ロボットの試作研究

本研究では、社会の高齢化が進む中、積雪寒冷地の冬期において多発する除雪機の操作中に発生する事故を減少し、高齢者や障害者でも安全な除雪作業を可能とすることを目的として、自律型除雪・融雪ロボットを試作し、性能評価することを計画した。このロボットは、安全性確保のためPHSを利用する相互通信機能を有すことが大きな特徴である。平成12年度は、これまで遠隔操作で制御していた除雪ロボットを自律型に改良することをメインテーマとした。ロボットにビジョンセンサを搭載し、視差を利用した奥行き認識手法を適用してカメラを往復運動させることでランドマークとの距離を計測し、除雪作業を行う制御アルゴリズムを確立した。ランドマークの形状認識により、ロボットは右左折、前後進、停止命令を理解し、オペレータが計画した除雪軌道に従った作業が精度良く実現出来ることを実験により検証した。さらに、LEDの発光を利用して夜間や降雪時でも形状が明確に認識できるランドマークの設計を明らかにした。平成13年度は、相互通信機能を利用した安全性の向上と融雪システムの検討をメインテーマとした。屋外のさまざまな状況下では、ロボットに搭載したセンサの誤作動が多発してしまうため、新たにビデオカメラとコンピュータを組み合わせた自動監視システムを開発し、その有効性を検証した。このシステムにより、未来の危険性を予測することが可能となり、人や動物、車などの移動物体との近接や衝突を未然に防ぐことが可能となった。融雪システムについては、従来から使用されている灯油ボイラを利用した融雪機の効率を定量的に評価し、より高効率が期待できるバブルジエットによる槽内撹拌を利用した融雪システムを試作し、性能評価実験を行った。当初は、除雪ロボットがこの融雪槽を牽引しながら作業を自律的に行う予定であったが、姿勢制御と安全性の確保に問題が生じたため、融雪槽は固定設置型とした。以上の成果は平成13年度に行われた、2件の国際会議で発表した。当該年度におけるメインテーマは、これまでPHSを用いてオペレータによる遠隔操作を実現してきた除雪ロボットを自律化することである。はじめに、その前段階としてあらかじめオペレータが作業内容を教示することで、通信機能を使用せずロボット単独での除雪作業が可能となるプログラム制御を試みた。その結果、遠隔操作の必要がなくなるものの、雪上ではスリップなど目標軌道から外れる原因となる状況が多いうえ、有効な除雪作業には雪質や路面の凹凸に適応したオーガの姿勢とエンジン回転数の制御が必要となることを明らかにした。そこで、ビジョンセンサを搭載した実験用モデルを製作し、人為的に凹凸を有するスリップしやすい走路を室内に設け、自律走行実験を行った。ランドマークの色情報あるいは形状により命令の種類を認識し、その中心位置座標から距離情報を獲得するアルゴリズムを構築し、プログラム制御と走行精度の比較を行った。その結果、プログラム制御では主として旋回時に大きな誤差を生じ、旋回の度に誤差が累積していくが、ビジョンセンサによる自律走行では旋回時でも補正動作が有効に働き、ほぼ目標通りの走行軌道が得られた。加えて、ロボットによる実際の除雪作業を想定し、夜間の降雪時などでも精度良い認識が可能なランドマークの設計について検討を加えた。このような状況下でマークとロボット間にある程度の距離がある場合でも、マークの背景を黒色塗装した上で内部光源をバックライトとして用い、拡散板と組み合わせることでマークの形状を明確に表示する設計が有効であることを明らかにした。

本研究では、社会の高齢化が進む中、積雪寒冷地の冬期において多発する除雪機の操作中に発生する事故を減少し、高齢者や障害者でも安全な除雪作業を可能とすることを目的として、自律型除雪・融雪ロボットを試作し、性能評価することを計画した。このロボットは、安全性確保のためPHSを利用する相互通信機能を有すことが大きな特徴である。平成12年度は、これまで遠隔操作で制御していた除雪ロボットを自律型に改良することをメインテーマとした。ロボットにビジョンセンサを搭載し、視差を利用した奥行き認識手法を適用してカメラを往復運動させることでランドマークとの距離を計測し、除雪作業を行う制御アルゴリズムを確立した。ランドマークの形状認識により、ロボットは右左折、前後進、停止命令を理解し、オペレータが計画した除雪軌道に従った作業が精度良く実現出来ることを実験により検証した。さらに、LEDの発光を利用して夜間や降雪時でも形状が明確に認識できるランドマークの設計を明らかにした。平成13年度は、相互通信機能を利用した安全性の向上と融雪システムの検討をメインテーマとした。屋外のさまざまな状況下では、ロボットに搭載したセンサの誤作動が多発してしまうため、新たにビデオカメラとコンピュータを組み合わせた自動監視システムを開発し、その有効性を検証した。このシステムにより、未来の危険性を予測することが可能となり、人や動物、車などの移動物体との近接や衝突を未然に防ぐことが可能となった。融雪システムについては、従来から使用されている灯油ボイラを利用した融雪機の効率を定量的に評価し、より高効率が期待できるバブルジェットによる槽内攪拌を利用した融雪システムを試作し、性能評価実験を行った。当初は、除雪ロボットがこの融雪槽を牽引しながら作業を自律的に行う予定であったが、姿勢制御と安全性の確保に問題が生じたため、融雪槽は固定設置型とした。以上の成果は平成13年度に行われた、2件の国際会議で発表した。
ＡＬＬーａｎｄーＮｏｎｅ法を用いた網羅的プロテオミクスによる膜性腎症抗原の同定

膜性腎症抗原同定を目的として、腎生検試料(30例)をショットガン質量分析解析と新たに開発した「All and None」ソフトウエアにより糸球体プロテオーム解析を行った。病変の認められた腎生検試料切片からLaser microdissectionにより50個の糸球体を回収し質量分析の試料とした。タンパク質の同定にはMascotとProluCIDを用いた。膜性腎症群と対照群プロテオームとの比較から、膜性腎症に特徴的に増加或は減少しているタンパク質をAll and None法で特定し、Gene Ontology解析で関連するBiological Processを見出した(HKUPPに公表予定)。正常と膜性腎症のそれぞれ30症例の腎組織切片から、レーザーマイクロディセクションを使い、糸球体を集めた。50から55の糸球体切片から、1マイクログラムのタンパク質を得た。集めた糸球体を、トリプシンで消化し、ステージチップ(C-18カラム)でトリプシンと塩を取り除いてペプチドを精製した。この後、試料をハイパフォーマンス質量分析装置(Thermo Orbitrap Elite)で分析した。その結果、正常の症例からは、再現性良く平均2640のタンパク質とそれに対応する10000以上のペプチドを同定した。一方、膜性腎症の症例からは、ある程度のばらつきがあるものの、1750から2050のタンパク質を同定した。これら二つのプロテオームを比較し、膜性腎症に見つかって、正常の症例には見つからなかったタンパク質を430列挙することができた。これによって、膜性腎症の病態、病因の解析に大きく貢献できるものと考えられる。私たちは、このプロジェクトで、膜性腎症の病態、病因を明らかにすることを目的にして研究を行ってきた。私たちが考案した方法である、ショットガン法によるプロテオーム解析と、単純かつ効果的なヴィジュアルベーシック言語(VBA)を組み合わせた方法(All and None方法)を用いて、膜性腎症の30症例の腎組織で、解析を行った。まず、膜性腎症の腎組織切片で病変が認められた糸球体をレーザーマイクロダイセクション(MMI, CellCut)で切り取り、50個の糸球体を集めた。その後、それらの糸球体からタンパク質を抽出し、トリプシンで消化し、cー18カラムのステージチップで精製後得られたペプチド(50個の糸球体から1マイクログラム)を用いて、ハイパフォーマンス質量分析装置(LC-MS/MS)で分析、解析を行った。また、正常腎組織切片を用いて、同様に解析を行い、比較対照とした。タンパク質の同定には、マスコット解析ソフトを用いた。その結果から、膜性腎症の糸球体で特徴的な、病因、病態にかかわると思われるタンパク質を選び出し、そのプロテオーム情報をまとめた。また、これらのタンパク質のいくつかについて、発表されている文献を参照し、より詳細な検討を行った。更に、このデータをHuman Kidney and Urine Proteome Project (HKUPP)のデータベースと統合させ、膜性腎症の病態生理学的解明に役立てていきたい。質量分析計による解析を目的として、フォルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)組織標本からLaser microdissection(LMD)で切出した切片からのタンパク質抽出法について検討した.既報の方法(SDSによる可溶化とLiquid Tissue (Expression Pathology, Rockville, MD, USA))による可溶化に加えて、我々が開発を進めている,切出した組織切片を直接トリプシン消化する方法(On site direct dissection, OSDD)について検討した.最も一般的な方法と考えられるSDSによる可溶化については,温度,pH,他の界面活性剤との組み合わせについて検討した結果,4% SDS,0.5 % beta-D-octylglycoside, 50 mM Tris-HCl, pH 8.0による加熱条件下の可溶化が,Liquid Tissueを用いた場合と同様なタンパク質抽出効率を示した.さらに,タンパク質消化を,Lys-Cに続いてtrypsinによる2段階消化がペプチド回収率を改善することを見出した.現在,このSDSによる方法とLiquid Tissueによる方法で調製したペプチド試料を用いて,高分解能HPLCと、高感度、高精度、高分解能、高速スキャンが可能な質量分析計により解析を行ない,同定されたタンパク質の質的,量的相違について検討している.さらにOSDD法によって調製した試料についても同様な比較を行っている.質量分析計と腎生検試料からのサンプル調整の改良により、質量分析計解析による膜性腎症および正常の糸球体のタンパク質同定数が予想の数倍に増加(数100から2000種類に)した。また、そのラベルフリー定量法の進歩に伴い、膜性腎症の病態生理への関与、抗原候補となるタンパク質が急増した。そのために、平成24年度に行っていた抗体による検証対象タンパク質数が予定の約10倍程度増加し、さらに膜性腎症の病因・病態の詳細の解明が可能になったと考えられた。

しかし、その検証に時間がかかることになり、全体の研究が遅れているが、反面、病態に関与するタンパク質候補が増えたことで、膜性腎症のパスウェイの解析が可能となると期待され、研究がさらに新しい方向にも発展した。以上のような研究の発展が理由で、その結論を今年度末までにまとめることが難しくなった。なお、未使用額は検証研究に必要な抗体や解析ソフトなどの購入に使われる。既に信楽園病院(新潟市)とMansura腎臓研究所(Mansura,エジプト)から膜性腎症のフォルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)腎生検試料(30例)を入手している.昨年度は,腎癌により腎摘除術を受けた患者の組織学的に正常な腎臓皮質から作成したFFPE試料の切片を用いて,Laser microdissection (LMD)により切り出した糸球体からのタンパク質抽出とトリプシン消化法の基礎的検討を行った.既存の方法(SDSによる可溶化とLiquid Tissue (Expression Pathology, Rockville, MD, USA))に加えて,独自に開発した,切り出した切片を直接トリプシン消化する方法(On site direct digestion, OSDD)について検討した結果,それぞれの方法の至適化に成功し,ほぼ同様な抽出効率,ペプチド回収率が得られることがわかった.現在,これらの方法で得られた試料の質量分析解析を行っており,それぞれの特徴,補完性,網羅性などについて検討している.正常の糸球体と膜性腎症の糸球体で有意に異なるタンパク質のペプチドのスペクトラムの解析を進めている。病態生理学的知見から、膜性腎症の病因に関わりうる候補タンパク質を選び出す。並行して、ばらつきを少なくするため、より多くの症例を、特に膜性腎症の症例を増やして解析を行う。これによって、より信頼性の高い膜性腎症に特異的なタンパク質群を決定する。バイオインフォマティクスを用いた解析により、これらのタンパク質パスウェイ、機能解析、タンパク質間相互作用を明確にする。このタンパク質に対する抗体を使った免疫染色、ウェスタンブロットによって、膜性腎症の病因における候補タンパク質の役割を明らかにする。現在入手している30例の膜性
現代的本質主義の論理と存在論

本質主義のいくつかのタイプに関する比較考察の結果、実在的定義に基づく定義的本質主義を基礎としつつも傾向本質主義と最小本質主義をも部分的に取り入れた「範疇的力能本質主義」を採用した。それに基づきつつ、擬似的実体としての穴と虹の実在的定義を試みた結果、前者を充填可能性という力能を有する依存的耐続者として、後者を具体的実在対象としての実在的個別性を欠く現象的耐続者として規定した。さらに、実体的対象の本質の一部である耐続性を貫時点同一性としての純粋生成として捉え、その実在性を時制や生成とともに三位一体的に擁護した。今年度は、必然的属性として本質を規定するクリプキ、パトナム流の本質主義に対し、実在的定義こそが本来の本質であるとするファイン、ロウ、オーダーバーグ流の本質主義に基づき、その個別的応用事例として、穴の実在的定義を試みた。穴については、拙著『穴と境界:存在論的探究』(2008)において、すでに次のような定義を提示した:「穴とは、物体の補空間のうち、その物体に外的に連結している充填可能な形状の部分に位置する、非質料的持続体である。」これは、物体に存在論的に依存する非物質的かつ持続的対象として穴を規定した定義であったが、その出版後、拙著に対する書評などに触れ、特にその中に含まれている「充填可能性」という概念の明確化の必要性を感ずることとなった。こうした経緯のもとで、今年度は二回の口頭発表とそれらに基づく'Power of Holes'、「穴の力」という二つの論文において穴の定義の再検討を行い、穴の充填可能性の基礎にある本質的属性としての非質料性、依存性、全体性の解明を行った。その結果、充填可能性を固性の対極に位置する極限的かつ創発的な力能(傾向性)として規定し、それに基づいて穴を一種の極限的な物理的対象として捉えられることを示した。そして最終的に穴を「(諸)物体の補空間のうちその(諸)物体に外的に連結している部分に、その(諸)物体の形状や配置に依存して創発する、充填可能性という力能(傾向性)を持つ非質料的持続体」として再定義した。本質主義の論理については、これまで視野に入れていたファイン、ザルタの研究以外に、ファインの本質主義の論理を批判的視点とともに継承しつつ展開させた、コレイア、マルコス、スタインヴォルドら若手研究者による諸研究があることを知り、現在、それらを含めて比較検討を進めている。今年度は、本質主義において重要なコプラ的de re様相の論理形式について考察するために、実体の持続に関わる時間的なde re様相としての時制を含む文の論理形式について考察した。具体的には以下のとおりである:時制表現とは、ある実体的対象において何らかの属性が例示される際の一種の「モード」としてのコプラ的de re様相を表す表現である。この際重要なのは、「実体的対象」の中核的本質として「耐続性」が含まれているということである。ここで想定されている属性の例示のモードとは、あくまでも属性例示における時間的側面に関するモードであり、実体的対象において成立している持続性としての耐続に関する還元不可能な独特のモードである。このように耐続に関するコプラ的de re様相として時制を捉えると、耐続者としての実体的対象に属性を帰属させる各時制的命題は次のように性格づけられる:(a)過去命題:耐続者のこれまでの持続としての必然的持続における属性例化に関する主張。(b)現在命題:耐続者の目下の持続としての現実的持続における属性例化に関する主張。(c)未来命題:耐続者のこれからの持続としての可能的持続における属性例化に関する主張。また、「コプラの副詞的修飾」としての時点指示とは、コプラを主語でも述語でもない独特のカテゴリーの表現として捉えたうえでそれに対する副詞的修飾を設定するということであり、主述文を「S-(tense,t)-P」という形式のものとして捉えるということである。つまり、主語としての「S」と述語としての「P」とが、一種の指標としての時点指定を伴う時制としての「(tense,t)」というコプラによって結びつけていることになる。この図式が、段階や時間的部分を主語と見なす「(S,t)-P」や「(S,t)-tense-P」とも、時点指示を述語の修飾と見なす「S-(P,t)」や「S-tense-(P,t)」とも異なっているところにその特徴がある。今年度は、実在的定義こそが本来の本質であるとする定義的本質主義を採用したうえで、その個別的応用事例として、特に〈鏡像〉と比較しつつ〈虹〉の本質について考察した。虹は、光線反射の所産であるという点で鏡像と物理現象としての類似性を有している。

しかし、鏡像が実際に見える位置にはそれに対応するような対象は何も存在しないため鏡像は実在しないのに対し、虹が見える位置には水滴中での光線の屈折・反射によって形成される一種の〈光源もどき〉が実際に存在するため虹は実在するという、実在性に関する大きな相違があるように思われる。しかし、実は虹が存在するかに見える位置は観測者の位置に相対的であり、その光源もどきによって形成されているアーチ上の虹は、知覚に導かれて結果的に観測者が選び取っている、水滴集団中の〈恣意的部分〉であるにすぎない。すなわち時空上の特定の位置に存在する〈対象〉としては虹も実在しない。この点において、虹は鏡像と同様の非実在性を共有していると言える。ただし、虹の場合は、各観測者にとってそれが存在するように見える位置においては実際に光線の反射・屈折という物理現象が起きているが、その個体としての切り出され方が観測依存的である、という理由でその実在性が否定されるのに対し、鏡像の場合は、個体としての客観性は成立しているが、それが存在するかに見える位置においては関連する物理現象もそれを起こす傾向性の所有者も存在しない、という理由でその実在性が否定されるという点で、非実在性の由来に関する対照性が両者の間には認められる。この意味で、虹も鏡像も私たちが知覚に導かれて創り出した非実在的な〈物もどき〉であるという点では共通しているが、その非実在性の主たる所以は、虹の場合は一種の〈形相性〉の欠如であるのに対し、鏡像の場合は一種の〈質料性〉の欠如であるのだとも言える。これまでに本質主義的主張の事例研究と本質主義の基礎となる実体に深く関わる時制命題の論理形式の分析を行った。前者に関してはその一般化がまだ不十分であり、後者に関しては本質主張命題への拡張が行われていないが、それらに向けての基本作業は完了しているので、概ね順調に進展していると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本質主義的主張の事例研究の一般化を行うために、より多くの事例を採り上げ、比較考察していく。また、本質主義の基礎となる実体に深く関わる時制命題の論理形式の分析を本質主張命題へ拡張するために、実体であることそのものの本質を究明していく。
呼吸筋機能解析のための胸腹部骨格筋複合認識技術の開発

本研究課題の目標は,骨格筋を用いた呼吸機能解析に応用可能な,胸腹部の骨格筋の複合認識技術の開発を行うことである.胸腹部の骨格筋について,筋線維の走行に基づく骨格筋の形状モデルを構築し,支配神経に基づく呼吸機能の複合解析を画像工学的アプローチにより実現することを目指す.ここでは,連携研究者および新学術領域内の研究班と連携し,骨格筋の画像認識に基づく呼吸筋の解析技術の開発を行った.前年度までに取り組んだ呼吸筋に関する認識手法の構築と呼吸器疾患に関連する筋の自動認識について,前年度は胸鎖乳突筋と肋間筋の2つの呼吸筋のみであった.最終年度の成果は,呼吸器疾患の一つであるCOPD(慢性閉塞性肺疾患)とその予後の関連が指摘されている脊柱起立筋について重点的に認識手法の構築に取り組んだ.具体的には,機械学習の手法であるRandom Forest法を改良した,Iterative Random Forest法を提案し,脊柱起立筋を3Dボリュームとして平均一致率93%(Dice値)で自動認識可能とした.また,この成果から,機械学習の手法が従来のハンドクラフト特徴量ベースの骨格筋認識で苦手とされていた大型で複雑な形状の筋に対して高精度な認識を実現したことから,計画班と連携し,深層学習(FCN-8s)を用いた脊柱起立筋のセグメンテーションを行い,Iterative Random Forest法とその精度を比較した.さらに,呼吸筋の機能解析をより多元的な解析にするためには,筋のボリュームだけでは不十分であると考え,筋の付着部位である,起始・停止を筋と同時に自動認識する手法を提案した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の目標は,骨格筋を用いた呼吸機能解析に応用可能な,胸腹部の骨格筋の複合認識技術の開発を行うことである.胸腹部の骨格筋について,筋線維の走行に基づく骨格筋の形状モデルを構築し,支配神経に基づく呼吸機能の複合解析を画像工学的アプローチにより実現する.ここでは,連携研究者および新学術領域内の研究班と連携し,骨格筋の画像認識に基づく呼吸筋の解析技術の開発に挑戦する.本年度の成果は,呼吸筋に関する認識手法の構築と呼吸器疾患に関連する筋の自動認識を実現した.まず,呼吸筋の認識手法の構築では,胸鎖乳突筋と肋間筋の2つの呼吸筋について取り組み,胸鎖乳突筋は筋の走行および確立モデルを用いた自動認識を実現した.そして,肋間筋では,内肋間筋と外肋間筋の2つの筋領域内の筋の走行を表現する筋走行モデルの構築を行った.そして,筋の存在領域を初期領域として得ることができた.次に,呼吸器疾患の一つであるCOPD(慢性閉塞性肺疾患)とその予後の関連が指摘されている脊柱起立筋の第12胸椎断面における筋横断面積の自動認識に取り組んだ.脊柱起立筋の自動認識では,機械学習による筋領域の自動認識に取り組み,ランダムフォレストによる領域自動認識と深層学習による領域認識の2つの手法の比較を行った.両手法ともに第12胸椎断面における脊柱起立筋の認識精度は90%超える一致率を得ることができた.次年度ではCOPD症例においてこれらの手法の検証を行う予定である.全身骨格筋の認識と解析に基づき,筋領域内の筋線維と脂肪織の同時解析の実現による呼吸筋機能解析のための胸腹部骨格筋複合認識技術の開発という最終目標を達成するため研究計画書に沿って研究初年度の項目に取り組み,上記の研究実績の概要で述べた結果を得た.研究初年度は,呼吸筋と付着する骨格に関する解剖学的構造のデータベース(DB)の構築を目標としており,具体的には,各CT画像内の画素を解剖学的定義に従って各骨格筋と骨の分類を計画していた.これは,解剖学医の協力のもと,精度の確認と必要な修正を加え,正確な解剖学的構造(対象筋肉と骨の位置と表面形状)を得る作業であり,肋軟骨におけるDB構築を行った.今後の研究の推進方策で述べるように,今年度作成された筋骨格のDBは胸鎖乳突筋,肋間筋および脊柱起立筋領域であるが,肋間筋は解剖学的には内肋間筋と外肋間筋に区別することが可能であり,これらの正解画像の作成が次年度の課題である.そのため,骨上の特徴認識により,より精密な筋の解剖学的構造単位毎のDB構築を目指す.次に,骨格と骨格筋の相対的位置関係に注目し,各呼吸筋を識別するための最適な特徴点を骨格構造から取得する方法の検証実験を行った.解剖学の知識に基づいて骨格筋と骨格の連結点(ランドマーク)を選別し,各ランドマークを画像上から検出する手順を開発した.本年度の対象は胸鎖乳突筋,肋間筋および脊柱起立筋であったが,他の呼吸筋についても実現することが次年度の課題となる.以上のように,当初の目標を達成し,呼吸筋認識のための初期手順の構築ができたものの,骨の微細特徴認識が精密な筋の部位別認識・解析に必要な可能性が新たに判明した.そのため,「おおむね順調に進展している」とし,今後は,以下で述べる研究の推進方策に基づき研究を継続する.本研究課題の目標は,骨格筋を用いた呼吸機能解析に応用可能な,胸腹部の骨格筋の複合認識技術の開発を行うことである.胸腹部の骨格筋について,筋線維の走行に基づく骨格筋の形状モデルを構築し,支配神経に基づく呼吸機能の複合解析を画像工学的アプローチにより実現することを目指す.