hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異機種小型自律ロボット群の相互作用方式と外部計算資源活用に関する研究

本研究では複数台の小型芝刈りロボットを使用した芝刈りマルチロボットシステムに関して,その統合的アーキテクチャの開発を行った.統合アーキテクチャは,(1)ロボットの信頼性向上のための多重化スキーム,(2)ロボット協調のためのエージェントフレームワーク,(3)ロボットの作業スケジューリング,そして(4)ロボットの行動戦略の学習を含む.開発した芝刈りロボットは人間に対する安全性を考慮し小型低出力であり,芝刈り機の基本機能以外にCPU,GPS,通信システムで構成されている.小型芝刈りロボットが芝刈りタスクを行う上での問題点として,スタックする,パストレース性能が低い,通信が不安定であることがこれまでの研究によって示されていた.また,広範囲の芝刈りタスクを行う場合,バッテリーの問題が発生する.そのため,ロボット自身のエネルギーが少なぐなると,充電ステーションまで戻り充電を行う必要がある.これらの問題点を考慮し,芝刈りロボット群と充電ステーションからなるシステムにおいて,ロバストで作業効率の良い作業戦略の考案が必要である.そのために,ロボットの信頼性向上のための多重化スキームを提案し,ロバストで作業効率の良い作業戦略の検討とその評価を行った.また,ロボット間協調を実現するためのエージェントおよびWebサービス技術に基づいたフレームワークを提案する.特に,Webサービス技術を基盤としたJavaモバイルエージェントの実現方法やWebサービスとしての連携性,有効性について確認を行った.ロボットの行動戦略の学習手法に関しては,衝突回避行動の学習および不整地におけるスタック状況からの脱出に関するオンデマンド学習の手法を考案し,シミュレーションおよび実機において有効性を確認した.本研究では複数台の小型芝刈りロボットを使用した芝刈りマルチロボットシステムに関して,その統合的アーキテクチャの開発を行った.統合アーキテクチャは,(1)ロボットの信頼性向上のための多重化スキーム,(2)ロボット協調のためのエージェントフレームワーク,(3)ロボットの作業スケジューリング,そして(4)ロボットの行動戦略の学習を含む.開発した芝刈りロボットは人間に対する安全性を考慮し小型低出力であり,芝刈り機の基本機能以外にCPU,GPS,通信システムで構成されている.小型芝刈りロボットが芝刈りタスクを行う上での問題点として,スタックする,パストレース性能が低い,通信が不安定であることがこれまでの研究によって示されていた.また,広範囲の芝刈りタスクを行う場合,バッテリーの問題が発生する.そのため,ロボット自身のエネルギーが少なぐなると,充電ステーションまで戻り充電を行う必要がある.これらの問題点を考慮し,芝刈りロボット群と充電ステーションからなるシステムにおいて,ロバストで作業効率の良い作業戦略の考案が必要である.そのために,ロボットの信頼性向上のための多重化スキームを提案し,ロバストで作業効率の良い作業戦略の検討とその評価を行った.また,ロボット間協調を実現するためのエージェントおよびWebサービス技術に基づいたフレームワークを提案する.特に,Webサービス技術を基盤としたJavaモバイルエージェントの実現方法やWebサービスとしての連携性,有効性について確認を行った.ロボットの行動戦略の学習手法に関しては,衝突回避行動の学習および不整地におけるスタック状況からの脱出に関するオンデマンド学習の手法を考案し,シミュレーションおよび実機において有効性を確認した.本研究は、複数台の小型芝刈りロボットを使用した芝刈りマルチロボットシステムに関して,その統合的アーキテクチャの開発および異機種ロボット群における相互作用方式と外部計算資源の活用を目的とする.本報告書は,(1)ロボットの作業スケジューリング,(2)外部計算資源の活用およびロボット協調のためのエージェントフレームワーク,(3)ロボットの行動戦略の学習について述べる.研究に利用する芝刈りロボットは人間に対する安全性を考慮し小型低出力であり,芝刈り機の基本機能以外にCPU,GPS,通信システムで構成されている.小型芝刈りロボットが芝刈りタスクを行う上での問題点として,スタックする,パストレース性能が低い,通信が不安定であることがこれまでの研究によって示されている.また,広範囲の芝刈りタスクを行う場合,バッテリーの問題が発生する.そのため,ロボット自身のエネルギーが少なくなると,充電ステーションまで戻り充電を行う必要がある.これらの問題点を考慮し,芝刈りロボット群と充電ステーションからなるシステムにおいて,ロバストで作業効率の良い作業戦略の検討とその評価を行った.また,外部の計算資源の活用およびロボット間協調を実現するためにエージェントおよびWebサービス技術に基づいたフレームワークを開発した.Webサービス技術を基盤としたモバイルエージェントを実現するためのマルチエージェントフレームワークを開発し,Webサービスとしての連携機能(ロボット間協調)を実装し,その有効性を確認した.最後に,ロボットの行動戦略の学習手法に関しては,外部環境での動作時に問題となる不整地におけるスタック状況からの脱出に関するオンデマンド学習の手法を考案し,実機上で実装を行い,その有効性を確認した.本研究では複数台の小型芝刈りロボットを使用した芝刈りマルチロボットシステムに関して,その統合的アーキテクチャの開発を行った.統合アーキテクチャは,(1)ロボットの信頼性向上のための多重化スキーム,(2)ロボット協調のためのエージェントフレームワーク,(3)ロボットの作業スケジューリング,そして(4)ロボットの行動戦略の学習を含む.開発した芝刈りロボットは人間に対する安全性を考慮し小型低出力であり,芝刈り機の基本機能以外にCPU, GPS,通信システムで構成されている.小型芝刈りロボットが芝刈りタスクを行う上での問題点として,スタックする,パストレース性能が低い,通信が不安定であることがこれまでの研究によって示されていた.また,広範囲の芝刈りタスクを行う場合,バッテリーの問題が発生する.そのため,ロボット自身のエネルギーが少なくなると,充電ステーションまで戻り充電を行う必要がある.これらの問題点を考慮し,芝刈りロボット群と充電ステーションからなるシステムにおいて,ロバストで作業効率の良い作業戦略の考案が必要である.

そのために,ロボットの信頼性向上のための多重化スキームを提案し,ロバストで作業効率の良い作業戦略の検討とその評価を行った.また,ロボット間協調を実現するためのエージェントおよびWebサービス技術に基づいたフレームワークを提案する.特に,Webサービス技術を基盤としたJavaモバイルエージェントの実現方法やWebサービスとしての連携性,有効性について確認を行った.ロボットの行動戦略の学習手法に関しては,衝突回避行動の学習および不整地におけるスタック状況からの脱出に関するオンデマンド学習の手法を考案し,シミュレーションおよび実機において有効性を確認した.
試験管内転写ｔＲＮＡによる蛋白質合成系を用いたｔＲＮＡ修飾塩基の機能解析

tRNAの修飾塩基には似た分子骨格を持つが細部の構造が微妙に異なる修飾塩基が数多く存在する。本研究の目的は、無修飾tRNAによる蛋白質合成系に修飾塩基を導入し、翻訳過程における修飾塩基の機能を明らかにすることである。本研究ではmnm5s2Uと呼ばれる様々な中間体を経て合成される修飾塩基に着目し、この修飾がtRNAに付与する機能の生化学的な観察を目指す。また、中間体を含めて解析することで分子構造と翻訳における機能の対応付けを図る。
環境ストレスに対する生体応答におけるGABAシステムの多元的役割

遺伝子・細胞・神経回路レベルでCl-ホメオダイナミクスやマルチモーダルGABAに着眼した。GABA合成酵素GAD67やTauTのヘテロ欠損モデルを用い、母体でのストレス(遺伝的:GAD67,環境的:妊娠・拘束)応答における、視床下部CRH細胞へのGABA細胞の作用、胎仔ストレス(遺伝的:GAD67・TauT,環境的:母体の遺伝的・環境的ストレス)応答における、神経発生・移動・シナプス形成、胎盤機能、視床下部ー下垂体ー副腎系応答、行動変化を解析した。脳構築、シナプス可塑性、CRH分泌、corticosteron活性、DNAメチル化等のストレス応答におけるGABAの多元的役割が明らかとなった。【遺伝的素因(GAD67ヘテロ欠損)と環境的素因(妊娠)の交互作用の母体における検討】妊娠・非妊娠で血中ACTHをRIA測定した。非妊娠ではヘテロで野生型より有意に低かった。CRHはqPCRで、妊娠により視床下部でヘテロで野生型より有意に低くなったが、胎盤ではヘテロと野生型で差はなかった。【母体拘束ストレスと遺伝的素因(GAD67ヘテロ欠損)交互作用の仔における検討】妊娠15日目から45分の拘束・光刺激ストレスを3回/日X3日野生型母マウスに与え、同腹の野生型仔で生後21日に免疫組織化学を行ったところ、ヘテロ仔で見られたパルブアルブミン陽性細胞の減少を認めず、交互作用が示唆された。【神経発達障害リスクとしての胎仔脳内タウリン欠乏の検討】モデルとなるTauT-KOマウス胎仔脳のタウリン含有量をHPLCで測定したところ、野生型12.0、ヘテロ8.4、ホモ0.5 μM/100 mg proteinであったが、対照的にGABA量(0.05)に変化はなかった。【母体拘束ストレスGAD67ヘテロ欠損胎仔脳の神経細胞の発生・移動の解析】BrdUによる細胞分裂アッセイでは脳室帯の神経発生はストレスの有無で差はなく、GABA細胞発生のみストレスで減少した。細胞移動は皮質板細胞もGABA細胞もストレスの影響はなかった。【母体拘束ストレスとGAD67ヘテロ欠損交互作用モデル脳の網羅的DNAメチル化解析】生後21日齢の前頭葉を、ストレスの有無とGAD67遺伝型で「無、野生型」「無、ヘテロ」「有、野生型」「有、ヘテロ」に分け、PBAT法で網羅的DNAメチル化解析を行った結果、多数の遺伝子DNAにメチル化状態の変化がみられた。【成長後の上記モデル動物の行動学的評価】生後8週齢の仔マウスにopenfield testを行った。ストレスの有無、GAD67遺伝型、雌雄で8群に分け解析した。ヘテロで活動量や立ち上がり動作の回数がストレスにより変化する傾向があった。1.母体拘束ストレスとGAD67ヘテロ欠損相互作用の神経発生における検討:妊娠15日目から45分の拘束ストレスと光刺激ストレスを毎日3回3日間、野生型母マウスに与え、同腹のGAD67+/+仔でBrdUによる細胞発生日のアッセイを行い、GAD67+/GFPと比較した。GAD67+/+仔では神経発生は正常であったので、GAD67ヘテロ欠損と母体ストレスが重なることが要因であると証明できた。また、GAD67+/GFP仔では、同腹のGAD67+/+より、有意にcorticosterone濃度が高いが胎盤の不活化酵素である11β-hydroxysteroid dehydrogenese II(11β-HSD2)のmRNAに有意差は無く、胎仔由来のcorticosteroneに差がある可能性が示唆された。2.神経発達障害リスクとしての胎仔脳内タウリン欠乏の検討:胎仔脳でのタウリンの生理機能を検討するため、生後21日齢のTauT-KOマウス神経細胞の活動電位振幅と発火頻度に遺伝型間で有意差があった。SPAKのリン酸化も変化している可能性があった。3.モデル動物脳の網羅的DNAメチル化解析:生後21日齢のモデル動物の前頭葉、海馬、体性感覚野を回収し、「ストレス無、GAD67+/+」「ストレス無、GAD67+/GFP」と「ストレス有、GAD67+/+」「ストレス有、GAD67+/GFP」でPBAT法を用い、網羅的DNAメチル化解析を行った。4.成長後のモデル動物の行動学的評価:生まれた仔は里親に飼育させ、母マウスのストレスの影響を排除したうえで、生後8週齢に達した時点でIntelliCageを用いて、spatial learning, reversal learning, simple reaction time task, premature responseの行動実験を行なった。雌雄で差はなさそうだったので、すべて雄で解析することとした。ストレスの有無でspatial learning, reversal learningに差がある傾向があったが、例数がまだ足りないので結論はできない。1.脳内タウリン欠乏モデルの検討:タウリントランスポーターKOマウスの大脳皮質脳スライス標本のパッチクランプで微小シナプス電流を記録したところ、mIPSCの振幅と頻度は有意に減少していた。トニックGABA電流に変化なく、タウリンがGABAシナプス数と強度の維持に関与することを示唆する。3.成長後のモデル動物の行動学的評価: 2.の4群の生後8週齢雄を対象とした。

衝動性、注意機能、場所学習、逆転学習、作業記憶に有意差は無かったが、「ストレス有」群で場所学習記憶保持が低下していた。社会行動性は「ストレス有、GAD67+/GFP」でのみ他群と有意差を認め、GABAとストレスで交互作用が確認できた。4.モデル成長後のシナプス伝達・神経回路機能の解析:GAD67-GFPノックインマウスの室傍核と正中隆起の免疫染色でCRH細胞へのGABA(GFP)入力を認めた。Cl-トランスポーターのKCC2とNKCC1の免疫染色では、室傍核のCRH細胞体にはKCC2が、正中隆起のCRH細胞終末にはNKCC1が発現するという明確な差異があった。CRH放出にGABAが視床下部で抑制、正中隆起で促進に働く可能性が示唆された。遺伝子・細胞・神経回路レベルでCl-ホメオダイナミクスやマルチモーダルGABAに着眼した。GABA合成酵素GAD67やTauTのヘテロ欠損モデルを用い、母体でのストレス(遺伝的:GAD67,環境的:妊娠・拘束)応答における、視床下部CRH細胞へのGABA細胞の作用、胎仔ストレス(遺伝的:GAD67・TauT,環境的:母体の遺伝的・環境的ストレス)応答における、神経発生・移動・シナプス形成、胎盤機能、視床下部ー下垂体ー副腎系応答、行動変化を解析した。脳構築、シナプス可塑性、CRH分泌、corticosteron活性、DNAメチル化等のストレス応答におけるGABAの多元的役割が明らかとなった。予定の大部分を実行でき、特に予定した計画の大きな変更もなく、予定通り残りの実験を今年度で達成するめどができた。学会や論文としての公開も順調にできている。27年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学1.神経発達障害リスクとしての胎仔脳内タウリン欠乏の検討:胎仔脳でのタウリンの生理機能を検討するため、TauT-KOマウスを利用して、生後21日齢で脳スライスを作成し、GABAシナプス発達への影響を電気生理学的に解析する。2.モデル動物脳の網羅的DNAメチル化解析:生後21日齢のモデル動物の前頭葉/海馬/体性感覚野を回収し、「ストレス有、GAD67+/+」と「ストレス無、GAD67+/GFP」、また胎仔内側基底核原基についてもRRBS法を用い、網羅的DNAメチル化解析を行う。3.成長後のモデル動物の行動学的評価:妊娠15日目から45分の拘束ストレスと光刺激ストレスを毎日3回3日間の母体拘束ストレスを行い、生まれたGAD67ヘテロと野生型の雄仔を対象とし、以下の行動解析を行う。認知機能評価:空間的参照記憶課題で場所学習機能を評価し、さらに報酬コーナーを変える逆転学習課題を行う。また、空間的作業記憶課題を与えて、空間認知における作業記憶障害の評価を行う。衝動性・注意機能評価:報酬に対してランダムに遅延時間が挿入され、反応時間の潜時で衝動性・注意機能を評価する。また、遅延価値割引課題でさらに詳しく衝動性を評価する。4.成長後のモデル動物脳の細胞配置の形態学的解析とシナプス伝達・神経回路機能の生理学的解析:GAD67ヘテロ欠損モデル成獣で、視床下部と正中隆起を灌流固定し、切片を作製し、GABA合成酵素やCRHの抗体で各々免疫染色し、各蛋白の分布と量を解析する。
管理会計システムの影響機能に関する理論的・実証的研究

本研究の目的は,管理会計システムが組織成員の行動に及ぼす影響機能,すなわち組織成員の行動を方向づける機能とその動機づけを促進する機能を解明することである。文献レヴューを通じて構築した分析モデルを,実務家に対するヒアリングを通じてリファインし,最終的に当該モデルを統計的な分析によって検証した。検証の結果,難易度の高い会計的目標や管理可能性を多少逸脱した会計的目標が,一定の前提の下,組織成員の動機づけを促進することが分かった。本研究の目的は,組織行動に対する管理会計システムの影響機能を解明することであり,そのために網羅的な文献のレヴューを通じて,影響機能に関する研究を整理・統合し,理論的な分析モデルを構築することである。当該年度においては,まずは国内の主要な会計ジャーナルに掲載された,管理会計システムの影響機能に関する先行研究を過去50年間に遡り抽出し,レヴューを行った。抽出に当たっては,渡辺(2013)の影響機能研究に関する次の定義を参考にした。また,レヴューにあたっては,研究対象の種類(対象とする管理会計システムあるいは会計手続きの内容)と範囲(特定のシステムの全体か一部か),目的機能(影響の方向づけ機能と動機づけ機能のいずれか一方か,あるいは両方か),理論ベース(経済学,社会学,心理学など,心理学の場合,例えば期待価値理論,達成動機理論などより詳細に分類),および研究方法(規範的研究,ケース/フィールド研究,サーベイ研究等)などの視点から整序した。最後に,レヴューの結果について,その概略を示す。第一に,過去50年間の間,会計学研究全体に占める管理会計研究の割合は,おおむね20%前後であり,管理会計研究全体に占める影響機能に関する研究は,おおむね10%前後と非常に少ないことが明らかとなった。とはいえ,2000年以降はミニ・プロフィットセンター・システムの研究が急増し,徐々に影響機能研究が増えつつある。第二に,2000年前後を境に,影響の方向づけ機能に関する研究が減少し,動機づけ機能に関する研究も徐々に増えつつあることが分かった。第三に,理論ベースは,経済学ベースの研究は年代に関わらず一定数コンスタントに行われているのに対して,近年,心理学ベースの影響機能研究が増えつつあることが明らかとなった。本研究の目的は,組織行動に対する管理会計システムの影響機能を解明することであり,そのために網羅的な文献のレヴューを通じて影響機能に関する研究を整理・統合し,理論的な分析モデルを構築することである。本年度は昨年に引き続き,組織心理学,社会心理学,教育心理学に関連する構成概念,およびインタラクティブ・コントロールといった管理会計システムの影響機能研究において今後重要な位置づけが想定される概念について,綿密な文献レヴューを行った。その結果,チーム効力感(「集団や組織において自分たちの集団の成員は,問題を解決し継続的な努力を通じて活動を改善できるという集団の効力感(Bandura,1997)」,チーム内インタラクション(「チームが目標を追求する際にメンバー間で行われる相互作用(Mathieu et al.,2006」),およびチーム間インタラクション(「チームが目標を追究する際に他のチームとの間で行われる相互作用」)という心理的な構成概念が抽出され,それらをベースとした理論的な分析モデルの構築を行った。より具体的に言えば,例えば,当該の管理会計システムを通じて組織成員がどの程度自己の行動の方向づけを行えているのかを捉える「結果予期」,および管理会計情報を通じて自己の職務努力をどの程度実感できているかを捉える「努力実感度」といった管理会計システムの影響機能を補足する構成概念が,上述したチーム効力感,チーム内インタラクション,およびチーム間インタラクションという心理的な構成概念を媒介して,動機づけと方向づけにポジティブな影響を及ぼし,結果としてチーム・パフォーマンスを促進することを明らかにする分析モデルを構築した。研究目的に照らして,概ね順調に研究が進捗している理由は,当該研究課題に対して振り向けることができると予定していたエフォートを,予定通りに傾注できたということである。本研究の目的は,組織行動に対する管理会計システムの影響機能を解明することである。そのために,平成26年度は当該システムの影響機能に関する徹底的な先行研究のレヴューを行い,平成27年度には先行研究の成果を統合する理論的な分析モデルを構築した。そして,当該年度においては,理論的な分析モデルをより現実的妥当性の高いものにリファインするために,管理会計システムの影響機能の活用を目途とした企業実践をサーベイした。最初に,管理会計システムは,組織成員の行動の必要性に対する認識基準,当該システムが提供する情報そのもの,組織成員が意思決定の際に想起する代替案の範囲,および会計目標に対する組織成員の受容性といったファクターに対する操作を通じて,組織成員の行動に望ましい影響を及ぼしている措定し,実際に日本企業がどの程度それらのファクターに対して配慮して管理会計システムをデザイン・運用しているのかを捉える質問票を作成した。そのうえで,東京証券取引所の一部と二部に上場している2,241社に対して,郵送による質問票調査を実施した。さらに,協力企業に依頼して,より深い洞察を得るために,管理会計システムの影響機能に関して,ヒアリング調査も実施した。質問票調査ならびにヒアリング調査の結果,明らかになった上記のファクターごとの管理会計システムの利用度合い,および当該システムに関する実務の意見を踏まえ,平成26年度までに構築した理論モデルを部分的に修正し,より現実的妥当性が高いと想定されるモデルに完成させることができた。

研究目的に照らして,概ね順調に研究が進捗している理由は,当該研究課題に対して振り向けることができると予定していたエフォートを,予定通りに傾注できたということである。本研究の目的は,組織行動に対する管理会計システムの影響機能を解明することである。そのために,平成26年度においては管理会計システムの影響機能に関する先行研究のレヴューを徹底的に行い,平成27年度には先行研究の成果を統合する理論的な分析モデルを構築した。その理論的な分析モデルをより現実的妥当性の高いものにリファインするために,平成28年度において企業実践をサーベイした。そのうえで当該年度においては,モデルを検証するために,東京証券取引所一部と二部上場の企業に対して郵送による質問票調査を実施した。本年度は,上記の分析モデルが,獲得したデータにフィットするかどうかを検証するために,共分散構造分析を行った。その結果,第一に組織成員が行動の必要性を認識する際の基準となる会計的目標の難易度を一定程度高めの水準に設定すること,および第二に会計上の管理可能性を多少逸脱しても,組織成員が行動を生起させる際に想起する行動代替案の範囲を会計指標を通じて適度に意識させることにより,職務の遂行可能感(自己効力感),職務遂行の組織に対する貢献感(統制感),職務における自律感(自己決定感・集約的効力感)が促進されることが分かった。また,上記の第一の要因と第二の要因は,会計目標に対する受容に対して,事前の想定とは反して,統計的に有意な正の影響は与えていなかった。しかし,それらの要因は,伝統的な管理可能性原則に従えば,むしろネガティブ影響を組織成員に対して与える危険性が高いと考えられるのにも関わらず,統計的に有意ではなかったとはいえ,正の影響を与えていたことは注目できる点であるといえよう。本研究の目的は,管理会計システムが組織成員の行動に及ぼす影響機能,すなわち組織成員の行動を方向づける機能とその動機づけを促進する機能を解明することである。文献レヴューを通じて構築した分析モデルを,実務家に対するヒアリングを通じてリファインし,最終的に当該モデルを統計的な分析によって検証した。検証の結果,難易度の高い会計的目標や管理可能性を多少逸脱した会計的目標が,一定の前提の下,組織成員の動機づけを促進することが分かった。研究目的に照らして,おおむね順調に研究が進捗している理由は,次の通りである。第一に,当該研究課題に対して振り向けることができると当初予定していたエフォートを,予定通りに傾注できたということである。第二に,文献収集を順調に行うことができたということである。最後に,文献レヴューの際に,重視するポイントを,研究対象の種類と範囲,目的機能,および理論ベースの3つに事前に絞り込んでいた点を挙げることができよう。チェックするポイントを限定したため,限られた時間の中で,多数の文献をレヴューすることができた。
ソーシャルメディアによる自殺関連情報の拡散は、自殺を引き起こすか？

まず、Twitterに投稿される情報量(Tweet数)を時系列解析し、自殺予防対策が行われている期間においては、自殺予防的な情報がわずかではあるが、統計学的有意に増加していることが明らかになった(+15.62、95%信頼区間4.1627.09)。次に、自殺関連情報が急増している時に、自殺に至りやすい特徴(脆弱性)の検討を行った。この結果は次の通りであった。男性(OR=1.12)、40歳以下(OR=1.09)、無職(RRR=1.12)、離別(RRR=1.11)、都市部在住(OR=1.26)はそれぞれ、それ以外のカテゴリに比べて、脆弱性があることが示された。ソーシャルメディアから自殺に関する書込み数(Tweet数)を抽出するためのツールを提供している企業の検討を行った。当初は、米国TOPSY社に依頼する予定であったが、予算や手続き上の問題などがら、ホットリンク株式会社の「クチコミ@係長」というサービスを用いることに決定した。次に、このツールにおいて自殺に関する書込み数(Tweet数)を出来るだけ、ノイズが少なく、かつ、簡易に取得するための検索語・検索条件を検討し、2011年1月1日以降のTweetについて、収集を行った。検索語としては、予防的な書込み(Tweet)も抽出するようにした他、「死にたい」等の「自殺」を直接含んでいない語の抽出も必要であると判断した。他に、次の2点について文献的な検討を行った。(1)自殺に関する書込み数(Tweet数)は、全体の書込み数(Tweet数)や曜日の変動によって強く影響を受けるため、それを除去する方法、(2)ソーシャルメディアと自殺に関する既存研究昨年度、ホットリンク社の「クチコミ@係長」を用いて入手したソーシャルメディア(Twitter)のデータ(平成23年1月1日平成26年12月31日の日時推移データ)を元に、時系列分析を行なった。データの抽出のための検索語は次のような条件とした。条件1「自殺or自死」、条件2「条件1 and (予防or防止or対策or支援orプロジェクトorシンポジウムor会議orパネルディスカッションor討論)」、条件3「条件1から条件2を除く」。このうち条件2を「予防ツイート」と定義し、条件3を「関連ツイート」と定義し、これらの日時推移について検討した。時系列分析では、「自殺予防に関する期間(自殺予防週間および自殺対策強化月間)においては、予防ツイートおよび関連ツイートが有意に変化しているのかどうか」という仮説を検証した。解析にあたっては、予測が出来うる限り正確に出来るようにARMA(AutoRegression MovingAverage)モデルを採用し、最も適切となるパラメータを推定した。この時、多数のモデル候補があったが、AIC(Akaike's Information Criterion)が最小になるモデルを採用した。この結果、予防ツイートは自殺予防に関する期間において、156件程度という少数ではあるが有意に増加していることが明らかになった。一方、関連ツイートは自殺予防に関する期間において有意な変化は認められなかった。この結果は、時系列分析で重要な定常性の検討が困難であったため、ARMAモデルが最良ではなかった可能性があるものの、自殺予防期間におけるソーシャルメディアの動きと捉える事に成功した結果と考える。この成果を平成27年11月に沖縄県宜野湾市で開催された第35回医療情報学連合大会(第16回日本医療情報学会学術大会)で口頭発表した。当初は、時系列分析は、サブ解析として行なうことのみを想定していたが、思いの外、学会発表での反響があったため、この研究成果も英文誌へ投稿するように予定を変更した。この時系列分析を英文誌に投稿するよう準備を進めているが、現時点では受理されておらず、この準備のため、作業量が増加し、全体として計画がやや遅れている。また、予定していた人口動態統計死亡票の取得が出来ていない。平成28年度には厚生労働省から統計法第33条に基づいて平成23年平成26年の動態統計(死亡個票)を取得した。データは自殺死亡(ICD10コードX60-84;159,490件)およびその他の不慮の死亡(ICD10コードW00-X59, Y01-Y59;115,072件)について取得した。このデータを整理し、昨年度までに収集、解析を行っていたソーシャルメディア(Twitter)のデータとの連結を行った。この連結したデータセットを用いて、ソーシャルメディアにおいて自殺関連情報が急激に広まっている際に、自殺を起こしやすい特性(脆弱性をもつ属性)を明らかにするための解析を実施した。具体的には、Case-only研究という研究デザインを用いて、Case-onlyオッズ比を算出した。このCase-onlyオッズ比は、交互作用の大きさを反映しているが、ある環境下(本研究では自殺関連情報の拡散)において、アウトカムを発症しやすい脆弱性をも反映しているものである。この結果、年齢(40歳以下)・男性・無職・婚姻状態(離別)・都市部居住という属性は、ソーシャルメディアにおいて自殺関連情報が急激に広まっている際に、自殺への脆弱性が高いという結果を得た。このような脆弱性は、その他の不慮の死亡では認められなかったため、自殺死亡特異的な現象と判断した。平成28年度までに上記結果および平成27年度に学会発表した結果について、論文投稿準備を行ったものの、査読有りの論文誌への論文受理には至っていない。ただし、2論文原稿をプレプリントとしてZenodo(CERNによるオープンな科学リポジトリ)への登録を完了している。

補助事業期間終了後にはなるが、平成29年度中に査読有り論文誌に受理されるように作業を進める予定である。まず、Twitterに投稿される情報量(Tweet数)を時系列解析し、自殺予防対策が行われている期間においては、自殺予防的な情報がわずかではあるが、統計学的有意に増加していることが明らかになった(+15.62、95%信頼区間4.1627.09)。次に、自殺関連情報が急増している時に、自殺に至りやすい特徴(脆弱性)の検討を行った。この結果は次の通りであった。男性(OR=1.12)、40歳以下(OR=1.09)、無職(RRR=1.12)、離別(RRR=1.11)、都市部在住(OR=1.26)はそれぞれ、それ以外のカテゴリに比べて、脆弱性があることが示された。当初予定していた米国TOPSY社を利用出来なくなったため、新たな企業の選考が必要となり、遅れが生じた。最終的に契約したホットリンク社ではユーザサポートが充実しているため、遅れを取り戻すことが可能と考える。人口動態統計死亡票のうち自殺し某を統計法第33条の規程に基づいた提供の申し出を行ない、取得する。これを自殺に関する書込み数(Tweet数)のデータセットと連結させ、検討を行なう予定である。疫学・予防医学遅れを取り戻し、当初の研究計画に沿うように、研究を遂行する予定である。日々の自殺に関する書込み数(Tweet数)について外因影響(曜日・全体の書込み数など)を除去した数値で、データセットを作成し、自殺に関する書込み(Tweet)の推移等について検討する。次に、人口動態統計死亡票のうち自殺死亡を統計法第33条の規定に基づいた提供の申出を行い、取得する。これを自殺に関する書込み(Tweet)のデータセットと連結させ、検討を行う予定である。平成27年度は、その他(ツール利用料)は想定通りの使用額であったが、旅費・物品について、想定よりもやや安価であったため、次年度使用料が9,364円発生した。ホットリンク社に支払っているツール使用料について、「月額使用料×使用月数」を平成26年に一括で支払うものとして、算定していたが、実際は毎月の支払となっている。使用予定期間(現時点)は、平成26年12月平成27年5月である。そのため、平成27年支払分相当額が次年度使用額として発生した。平成28年度は、英文誌への投稿に際しての英文校正費用やオープンジャーナルへの投稿費用として使用する計画である。ホットリンク社に支払っているツール使用料のうち、平成27年4月分・5月分として使用される予定である。また、追加でデータ取得する予定で有り、その対価としても使用する予定である。
湿地生態系における樹木を介した土壌メタンの放出機構の解明

湿地土壌中のメタンが樹木を経由して大気へ放出される機構について、主に北海道のヤチダモ湿地林におけるメタン放出量の観測と木材組織の解剖学的観察から、以下のことを明らかにした。ヤチダモの幹からのメタン放出量とその季節的変動パターンは、比較的狭い調査地(0.12ha)内でも個体間で異なった。これらの変動には、地下水位とその季節的な変化が関与することが示唆された。幹からのメタン放出は昼夜を通してみとめられ、周日変動は小さかった。ヤチダモの根系には明瞭な通気組織や細胞間隙の拡大がみとめられ、メタンはこれらの木材組織を通してガス態で移動することが示唆された。湿地からの土壌メタンの放出機構において、水生植物や草本などの植物体内部の通気組織が重要な放出経路となることが従来から知られてきた。最近、樹木も土壌メタンの放出経路となりうることが報告され、その放出機構と全球メタン収支への影響について関心が高まっている。本研究では、冷温帯湿地林の林冠木を対象として、(1)樹体内部のメタン輸送経路と輸送様式、(2)メタン放出量に及ぼす環境要因、の解明に取り組む。平成23年度は、北海道中央部のヤチダモ林に調査区を設定し、樹幹表面でのメタンフラックスおよび各種環境要因の観測を行い、メタン放出量の律速要因について検討した。同調査地においてヤチダモ根系のガス輸送経路に関する予備的観察も行った。主な成果は次のとおり。1.メタン放出量の個体間変動:ヤチダモ10個体を対象として、樹幹表面(地上15cm)でのメタンフラックスを非通気型密閉法によって7月に測定した。メタン放出量は811305μgCH4 m-2 h-1と個体間の差が大きく、地下水位の傾度との対応がみられた。2.メタン放出量の周日変動:ヤチダモ3個体を対象として、樹幹表面でのメタンフラックスを8月(着葉期)と11月(落葉期)にそれぞれ24時間観測した。両時期とも、約100500μgCH4 m-2 h-1のメタン放出が夜間を含めてみとめられたが、放出量の周日変動は小さかった。メタン放出量に明瞭な日内変動パターンはみられず、光環境や大気飽差、樹液流速との関係がみとめられないことと、落葉期にも着葉期と同様のメタン放出が観測されることから、樹体内でのメタン輸送への樹液流の関与は小さいと考えられた。3.樹体内部のガス輸送経路:ヤチダモの根の横断切片を作成して樹皮の構造を光学顕微鏡で観察した。内樹皮には明確な破生型の通気組織は観察されなかったが、細胞間隙が発達してスポンジ状の構造となっていることを確認した。湿地からのメタン放出機構においては、草本などの植物体内部の通気組織が重要な放出経路となることが知られてきた。最近、樹木も土壌メタンの放出経路となることが報告され、その放出機構と全球メタン収支への影響について関心が高まっている。本研究では、冷温帯湿地林の林冠木を対象として、1樹体内部のメタン輸送経路と輸送様式、2メタン放出量に及ぼす環境要因、の解明に取り組む。平成25年度は、2324年度に引き続き、北海道中部のヤチダモ林において、樹幹からのメタン放出量と環境要因の観測を行うとともに、地表面でのメタンフラックス観測とヤチダモの根系の解剖学的観察を行った。また、新たに北海道東部の泥炭湿地においてハンノキの樹幹からのメタン放出量の観測を行った。1.ヤチダモ3個体で樹幹からのメタン放出量を810月に4回観測した。メタン放出量の季節変動に個体差が見られることや、地下水位が上昇する8月にメタン放出量が急激に増加する個体があることなど、24年度と同様の結果を得た。2.ヤチダモ林内の2か所で地表面メタンフラックスを510月に6回観測した。樹幹からメタン放出が認められる地点においても地表面ではメタンはわずかながら土壌に吸収されており、土壌表層のメタン酸化層をバイパスする樹木内部のメタン放出経路の重要性が示唆された。3.ヤチダモの根系を深さ1mまで10cm間隔で採取し、横断切片を作成して組織構造を観察した。深さ2060cmに分布する細根の皮層に明瞭な通気組織が認められた。深さ約2040cmに分布する中根や太根では、師部の細胞間隙の拡大が認められた。一方、60cm深より深い層では細根の多くが壊死していた。4.北海道東部の泥炭湿地においてハンノキ3個体の樹幹からのメタン放出量を911月に3回観測した。

メタン放出量は最大3,827μgCH4 m-2 h-1を示した。湿地からの土壌メタンの放出機構において、水生植物や草本などの植物体内部の通気組織が重要な放出経路となることが従来から知られてきた。最近、樹木も土壌メタンの放出経路となりうることが報告され、その放出機構と全球メタン収支への影響について関心が高まっている。本研究では、冷温帯湿地林の林冠木を対象として、1樹体内部のメタン輸送経路と輸送様式、2メタン放出量に及ぼす環境要因、の解明に取り組んでいる。平成24年度は、23年度に引き続き、北海道中央部のヤチダモ林において樹幹表面でのメタンフラックスおよび環境要因の観測を行い、メタン放出量の律速要因について検討した。また岡山県蒜山の渓畔過湿地のヤチダモ植栽木において、樹幹からのメタン放出量を測定するとともに根系の解剖学的観察を行った。主な成果は次のとおり。1.樹幹からのメタン放出量及びその季節的変動(5月10月)は個体による違いが大きかった。10倍以上の放出量の変動を示す個体がある一方で、ほとんど季節的に変動しない個体もみられた。2.樹冠の着葉状態(開葉前・着葉期・落葉後)とメタン放出量との間に対応はみられず、樹体内でのメタン輸送への蒸散流の関与はないか、きわめて小さいと考えられた。3.地下水溶存メタン濃度及びその季節的変動は調査地内の位置によって大きく異なった。地下水位が高くヨシ群落が優占する地点では、約10000μg L-1のきわめて高い値でほぼ一定であったのに対して、地下水位が相対的に低くオニシモツケなどが優占する地点では、季節の進行に伴って12000μg L-1に上昇した。4.蒜山のヤチダモにおける樹幹からのメタン放出量は北海道での観測値に比べて著しく小さく、根系の組織構造に明瞭な破生型の通気組織は観察されなかった。調査地の設定および観測・調査を計画どおりに実施し、目的達成のために有効な各種のデータを取得した。25年度が最終年度であるため、記入しない。現地観測・調査・分析を計画どおりに実施し、目的達成のために有効なデータを蓄積した。平成2425年度は、計画どおり、メタン放出量の季節変動および地下水環境を主とする環境要因の観測を実施してメタン放出量のボトムアップ推定のためのデータを取得するとともに、メタンの炭素安定同位体比の分析およびヤチダモの樹体内部の木材組織の解剖学的特徴の観察を行い、メタンの輸送経路と輸送様式の解明に取り組む。平成25年度は、メタン放出に関わる要因の検討を進めて律速要因の解析を行う。また、樹体内部のメタン輸送経路と輸送様式に関して、メタンの炭素安定同位体比の分析およびヤチダモの樹体内部の木材組織の解剖学的特徴の観察を進める。
急性脳症解明のための細胞核とミトコンドリアにおける細胞死制御分子の機能解析

Apoptosis-inducing factor (AIF)は、ミトコンドリアの内膜に局在して電子伝達系に関与することで細胞の機能維持に働いていると考えられている。一方、刺激によりAIFは膜付近のL101/103付近において切断されたAIFは核に移行して細胞死を誘導すると報告があるが、AIFは細胞死には重要な役割を果たしていないとの報告(Immunity, 2015)もある。AIFのミトコンドリア内での役割としてCHCHD4タンパクとの相互作用が報告されているが(Mol Cell, 2015)、AIFの機能にはいまだ不明な点も多い。ごく最近になり、AIF遺伝子変異がシャルコー・マリー・トゥース病やカウチョック症候群など多くの複雑な神経系疾患に関与していることが報告されているが、AIF分子との関連性は明確ではない。以上のような背景から、細胞死への関与以外にAIFの細胞機能に与える影響を明らかにすることを目的として検討を行った。まず、ゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を用いてPC12細胞を改変し、切断されないAIF変異体(L101/103G)のみをRosa26 locusに有する細胞を樹立した。次に、この細胞を用いて細胞増殖とNGF分化の過程を解析すると、細胞増殖が顕著に減少するほかに、NGF刺激による神経様突起形成がMAPK(ERK, JNK, p38)リン酸化が野生型と同様に起きるにもかかわらずほぼ完全に阻害された。さらに、関与する原因遺伝子を明らかにするために、野生型とAIF変異体(L101/103G)の遺伝子発現をDNAマイクロアレイを用いて解析した。その結果、EGF receptor, early growth response-1, c-fosのほかneurexin-1, HSP70などの発現が著しく低下しており、AIFは細胞増殖や神経分化など多くの遺伝子発現制御に関与していることが示唆された。本研究はきのこによる脳症発生原因究明の研究で、これまでにapoptosis-inducing factor (AIF)が関与していることを示してきた。さらに、脳症とこの分子の分子メカニズムを明らかにする。ミトコンドリアに局在して酸化的リン酸化に関与する一方、細胞核に移行して細胞死を誘導するという相反する機能を有するこの分子の役割を完全に解明するために、ゲノム編集で改変することを検討した。まず、AIF第三エキソン中の2つのロイシンをアラニンに置換すると同時に、ピューロマイシン遺伝子を第二イントロンに導入するためのドナーベクターを4種類構築した。次に、目的導入箇所のDNA切断用TALENを4種類設計して、in vitroアッセイから高い切断活性を持つもの1つを得た。ドナーベクターおよびTALENを細胞に導入して、目的の相同組換えが起きた細胞群をPCRで確認しながら行ったが、目的の置換体は得られなかった。AIFの転写が弱くTALENのゲノムへのアクセスが充分でないことが原因と判った。条件を再検討して再実験を行うとともに、内在性AIFをそのままでミトコンドリア局在AIFをプラスミド導入で構築するための検討を行った。今後、望みのミトコンドリア局在AIF変異体を確立したら、核内およびミトコンドリア内での機能解析を行う内在性細胞死制御分子AIFのゲノム改変が、AIF自体の転写が弱い遺伝子でヘテロクロマチン様になってゲノム編集ツールTALENなどのアクセスが充分でないことから、改変に必要な最初のDNA2本鎖切断が誘導が難しい問題に直面したため。そこで、これを解決するために、これまでの手法の他に、別の方法、内在性AIFはそのままに、AIF変異体を新たにゲノムに導入した後に内在性をノックアウトする方法を検討し始めた本研究は、食用とされてきたスギヒラタケきのこによると考えられる食中毒死亡事例(約20名死亡)に関連して、この菌類摂取による脳症発生原因究明や原因物質の特定に関する研究である。これまでに、この菌類摂取によるミトコンドリア機能障害が深く関係していることを示してきた。さらに、脳症とミトコンドリア機能障害に関わる分子としてAIFを特定した。一方で、AIFはミトコンドリアだけではなく核内においても重要な役割を果たしていると考えられるが、技術的に生存に必修の分子AIFの核内のみの機能を解析できる実験系がそんざいしないことからその役割は現在まで明らかではない。そこで、急性脳症の発症に関わる分子の一つと考えられたAIFのミトコンドリア機能障害に関与する分子メカニズム、およびこれまで十分検討されていないAIFの核内での生理作用実態を明らかにすることを目的に研究を行う。ミトコンドリアに局在して酸化的リン酸化に関与する一方、細胞核に移行して細胞死を誘導するという相反する機能を有する分子AIF (apoptosis-inducing factor)のミトコンドリア内および核内での役割をまずin vitroで完全に解明するために、ドナーベクターとともにゲノム編集技術を用いてラットROSA26領域に核移行できない変異体作成を相同組換えにより行った。次に、同様にドナーベクター存在下ゲノム編集を用いて、相同組換えにより内在性AIFを破壊するためにエキソン7をhygromycin耐性遺伝子置換させ、様々な刺激下においてもAIFが核に移行できない変異体としてnu-defAIF細胞株を樹立した。現在、これを用いて、AIFのミトコンドリアおよび核内での役割を後明らかにしていくところである。本研究は、菌類摂取による脳症発生原因究明に関する研究である。

これまでにミトコンドリア機能障害が関係していることを示してきたが、これに関与する分子AIFの機能の完全解明を目指してこれまでにミトコンドリアにのみ局在して核に移行できない変異体を作製して核内での役割を検討しようとしてきた。AIFエキソン3中の2つのロイシンをアラニンに置換するために、TALENおよび相同組換え用のドナーベクターを細胞に導入して抗生物質による選抜を行ったが、エキソン3での改変は困難であった。そこで、変異体を組換えの起きやすいROSAの領域にまず導入して、その後、内在性の野生型AIFを破壊することを試みた。このため、準備段階に多くの時間を費やしたが、目的の変異体が完成したため、今後は順調に進行可能な状況である。本研究は、食用とされてきたスギヒラタケきのこによると考えられる食中毒死亡事例(約20名死亡)に関連して、この菌類摂取による脳症発生原因究明や原因物質の特定およびそのメカニズムに関する研究を行うものである。これまでの研究で、この菌類摂取によるミトコンドリア機能障害が深く関係していることを示してきた。さらに、脳症とミトコンドリア機能障害に関わる分子としてAIFを特定した。一方で、AIFはミトコンドリアだけではなく核内においても重要な役割を果たしていると考えられるが、AIFの核内での機能を解析できる実験系が存在しないことから明らかにはなっていない。ミトコンドリアに局在して酸化的リン酸化に関与する一方、細胞核に移行して細胞死を誘導するという相反する機能を有するとこれまで考えられている分子AIF (apoptosis-inducing factor)のそれぞれの細胞内小器官での役割を完全に解明するために、神経系培養細胞を用いて、CRISPR/Cas9を用いてゲノム編集を行い、核移行できない変異体AIFをROSA26領域に導入した。次に、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により内在性AIFのエキソン7を破壊することでAIFを機能喪失させた。これにより、核に移行できないAIFのみを持つ細胞を構築した。ウェスタンブロット、細胞内局在、PCR等により目的の細胞が樹立できたことを確認した。AIFのミトコンドリアおよび核内での役割を解析中である。神経系培養細胞を用いて、神経突起誘導させることで、核内へ移行できないAIFの神経突起成長に与える影響なども合わせて検討する。本研究は、スギヒラタケきのこ摂取による脳症発生原因究明と機能解析に関する研究である。分子AIF機能の完全解明を目指してこれまでにミトコンドリアにのみ局在して核に移行できない変異体を作製して核内での役割を検討しようとしてきた。前年度にエキソン3の破壊による変異体作製が難航したため、核移行できない変異体を一旦ROSA2領域へCRISPR/Cas9を用いて導入して、その後、CRISPR/Cas9を用いてエキソン7を破壊することで内在性AIFの機能欠失を目指し行った結果、目的の変異体作製に成功した。現在、ゲノムの目的箇所の配列確認およびタンパクレベルでの確認を終了して、この細胞を用いた機能解析を開始しているところである。
犬骨髄間質細胞と合成ペプチドAG73を用いた神経再生医療の検討

本研究申請者は犬脊髄損傷に対する再生医療の取り組みとして、自家移植の可能な犬骨髄間質細胞に着目し、研究を進めている.申請者は犬骨髄間質細胞がラット脊髄後根神経節ニューロンの突起(軸索)を伸長させる作用を持つことを確認し、この作用はフィブロネクチンやラミニンなどの細胞外マトリクス蛋白の産生によるものであることを報告した。本研究では、犬骨髄間質細胞が液性因子を介して神経軸索の伸長を促進するのか、またこのときに最も重要な液性因子は何かを検討した。犬骨髄間質細胞より得られたコンディショニングメディウムはラット神経細胞の軸索を有意に伸長させることを確認した。この犬骨髄間質細胞が有する軸索伸長作用は濃度依存性であり、神経成長因子による作用であることが考えられた。次に得られたコンデイショニングメディウムを5種類の神経成長因子(BDNF, NGF, NT3, NT4/5)に対する中和抗体を用いて前処置を行った。それぞれの中和抗体により前処置したコンディショニングメディウム中でラット神経細胞を培養したところ、NGF中和抗体による処置を行った群のみ軸索伸長高価が有意に抑制された。このことは、犬骨髄間質細胞がもつ液性因子を介した軸索伸長作用は、NGFによるものであることが示唆された。また、平成20年度はラットの脊髄損傷モデル作製の再現性を検証するための予備実験を実施した、ラット脊髄挫傷装置を用いて、ラット脊髄損傷モデルを作製し、後肢運動機能を経時的に評価した。後肢運動機能の損失と回復度合いは、脊髄の損傷程度とほぼ比例し、再現性のあるモデルを作成できることを確認した。
複雑反応系に対するダイナミックス理論の基礎構築

複雑反応系ダイナミックスにおける相空間の構造解析理論の構築:従来の統計的反応論では、反応速度定数の存在が自明のものとされ、ポテンシャル井戸内における存在確率は指数関数的な時間変化をすると考えられている。しかし統計的反応論の前提であるエルゴード性が成り立たない場合、ポテンシャル井戸内の存在確率が必ずしも指数的な時間変化をするとは限らない。ポテンシャル井戸内におけるエルゴード性の仮定を満たさない反応論のモデルを用いて、ベキ的な挙動における相空間構造を解析した。このモデルでは、ポテンシャル井戸内における古典軌道の滞在時間分布において比較的短い滞在時間にベキ的な分布が見られる一方、長時間の滞在時間分布は指数的になっている。相空間構造を解析した結果、ベキ的挙動の軌道が非線形共鳴から離れたところを動いていること、これに対して指数的な軌道が共鳴の交差を中心とした領域を動いていることが判明した。これらは、非エルゴード的なポテンシャルでは複数の異なる統計的挙動を観測できることを意味しており、同様の結果が、HCN→CNHの異性化反応においても見出された。蛋白質フォールディングにおける粗視化されたスケールに現れる協同性を評価するために、無限小変位に対する軌道不安定性を評価するリヤプノフ指数を有限空間スケールに一般化した有限サイズリヤプノフ指数と主成分解析を融合した新しい解析手法を開発した。46ビーズたんぱく質モデルの折り畳みダイナミックスに適用し、折り畳み温度において、(天然状態を探し当てるための)変性状態のダイナミックスは、粗視化された有限空間スケールにおいては、数学的に探索効率がもっともよいと知られるLevy飛行的な弾道的拡散運動をしていることなどを新規に明らかにした。
酸感受性イオンチャネルをターゲットにした関節痛の新規治療法の開発

関節疾患において関節液は酸性化し、侵害受容器のプロトンをリガンドとするイオンチャネルを開口する。動物関節痛モデルを用いてプロトン反応性イオンチャネルの選択的ブロッカーの有効性を検討した。ASIC1a, ASIC3, TRPV1のうちASIC3選択的阻害薬だけが、変形性関節症モデルおよび組織障害を伴わない繰り返し酸投与による関節痛モデルにおいて明らかな鎮痛効果を発揮した。また、ASIC3選択的阻害薬は、優れた鎮痛効果を有するだけでなく関節保護作用を併せ持ち、理想的な関節痛治療薬として有望であると考えられた。研究計画に沿って、前年度までに確立したラット関節痛モデルと行動学的疼痛評価法を用いて平成24年度の研究を行った。研究内容として、関節内に分布する酸感知機構(ASIC1, ASIC3, TRPV1)に対するブロッカーを関節内注射し、疼痛抑制効果がみられるブロッカーの同定と適切な投与量、投与期間を検討した。結果、ASIC3ブロッカー(APETx2)が他のブロッカーと比べて疼痛抑制効果が高く、APETx2濃度2.5μg/kgで関節痛が完成する前の段階で先行投与する方法が最も優れていた。本研究で得られた結果を元に、ASIC3を介した非炎症性疼痛モデルとして、酸の関節内繰り返し投与による長期間持続する酸惹起性慢性関節痛モデルを新たに作製した。ヒアルロン酸を担体とするブロッカー注入法は、技術的に可能であったものの、行動学的疼痛評価において担体を利用する優位性を認めなかった。ここまでの本研究の結果は、関節痛に対するASIC3をターゲットとした革新的治療法の基盤となる重要な意義をもつと考えている。研究計画に沿って、前年度までに確立した関節痛モデルと酸感受性イオンチャネル(ASIC)ブロッカー治療モデルの2つのモデルラットを用いて平成25年度の研究を行った。研究内容としては、逆行性トレーサーで標識した膝関節を支配する脊髄後根神経節(DRG)細胞におけるASIC発現率を免疫蛍光染色にて比較検討した。また、関節構成体の組織学変化も2群間で比較検討した。本研究の結果、DRG細胞におけるASIC発現率は関節痛モデルで約2倍に増加するが、ASICブロッカーの関節内投与により有意に発現率が低下することが観察された。前年度までに、ASICブロッカーによる関節痛抑制効果が観察されたが、その一機序を説明しうる結果であった。さらに、ASICブロッカー投与により、関節痛モデルにおける関節破壊が抑制されることが観察され、ASICブロッカーは鎮痛と関節破壊抑制効果を併せ持つ理想的治療薬となりうる可能性が示唆された。研究計画に沿って、関節痛モデルの作製と行動学的評価、および酸感受性イオンチャネル(ASIC)ブロッカーによる鎮痛効果に関する実験を行った。1.関節痛モデルの作製と行動学的疼痛評価1)変形性関節症モデル(関節痛モデル)の作製:雄Sprague Dawleyラットを用い、片側膝関節に2%モノヨード酢酸を注射して作製する。組織学的検討により、関節軟骨の変性摩耗や軟骨下骨の破壊等の変形性関節症に合致する所見を認めた。2)行動学的疼痛評価:incapacitance meterを用いた荷重分布の左右差およびvon Freyフィラメントを用いた足底の痛覚過敏を評価した。再現性良くモノヨード酢酸投与後28日目まで持続する関節痛モデルである結果を得た。2.ASICブロッカーによる鎮痛効果に関する予備実験ASIC非選択的ブロッカーであるamilorideおよびASIC3選択的ブロッカーであるAPETx2の2種類のASICブロッカーを使用した。各ASICブロッカーは、過去の報告を参考に2種類の用量設定(amiloride: 50および150mg/kg、APETx2: 20と50μM)とした。これらのブロッカーは関節痛を抑制する予備実験の結果を得た。ここまでの本研究の結果は、関節疾患のなかでももっとも頻度の高い変形性関節症に対するASICをターゲットにした革新的治療法開発の基盤となる重要な意義をもつと考えている。プロトコルの小さな変更点はあったものの、概ね計画通り順調に進展している。関節痛モデルとして、現在主に使用している変性モデルのほかに、炎症性疼痛モデルや酸惹起性慢性関節痛モデルを追加してASICブロッカーの有効性を確認する。またブロッカー投与に伴う関節支配神経に発現する疼痛関連分子の変化および関節構成体に対する影響を検討する予定である。ASICブロッカーのより効果的な関節内投与方法を模索する。細かな用量設定に関する実験とヒアルロン酸ナトリウムを担体とした投与方法に関する実験を予定している。さらに、ASICブロッカーによる関節支配神経や関節構成体の変化を検討する予定である。動物、抗体、ASICブロッカーなどに使用予定である。