hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顔と声の人物同定情報の解明

人間の人物同定過程において、多数のこれまでの研究は、顔のみ、もしくは声のみの情報処理過程を中心に進められてきた。本研究課題では、発話中の未知人物の顔(または声)を脳内に表象として学習・形成した後、別のモダリティである声(または顔)が与えられた場合の人物同定マッチング課題をもとに、マルチモーダルな人物同定情報を特定する研究を進めている。前年度までの研究成果として、XnAB課題(学習刺激Xがn回提示され、別のモダリティの人物AとBのどちらがXと同一人物であるかの判断)を行った結果、X=顔の場合のほうが、X=声の場合よりも正答率が高くなることが明らかになっている。ただし、nを1、3、5回と変化させた場合、学習回数による正答率の上昇傾向はみられていない。ここでは、Xを繰り返し提示することで、「学習されるモダリティでの情報もしくは表象の強化」が行われていると考えられるが、そのことによっては、マルチモーダルな人物同定は促進されないことが分かる。今年度はさらに、n(XAB)課題(学習刺激Xと別モダリティの人物AとBを組み合わせて、n回提示される条件)での人物同定判断を行った。結果から、XnAB課題と同様に、X=顔の場合のほうが、X=声の場合よりも正答率が高くなることが明らかになった。さらに、n(=1,3,5)の回数増加に伴う学習効果がみられることが明らかになっている。ここでは、XとABの組み合わせを繰り返し提示することで、「学習されるモダリティと、別のモダリティとの間の人物同定情報リンクの強化」が行われていると考えられる。本研究は,人が他者の顔や声から人物を同定する際の,視聴覚相互に利用される情報を心理学的に明らかにすることを目的し,他者の人物同定成績を向上させるあるいは逆に低下させる要因を探る.顔の認識は,静止した一枚の写真や似顔絵からも人物同定が可能である.しかしながら,顔と声の組み合わせにより認識を行う場合は,顔の運動情報(特に表情)が重要であることが分かっている.そこで本研究課題では,「顔から得られる視覚的情報と,声から得られる聴覚的個人特性との統合過程」に着目し,モーションキャプチャによる運動情報解析と,コンピュータグラフィックスを使用した刺激作成を手法とした心理実験を行う.特に顔と声の知覚的情報にマルチモーダルに含まれる「人物同定」「表情認識」を可能にする情報を詳細に調べる.この情報特定を行うことで,顔学習によって声認識を行うようなシステム設計に必要な,精度向上に一役を担うことが可能である.初年度となる平成21年度は以下の研究を行った.【1】発話時の顔運動情報計測発話内容変化による顔運動情報の違いを調べるため,モーションキャプチャによる顔運動計測実験を行った.キャプチャする運動情報は,大学生5名から取得した.発話内容は,22年度に行う心理実験統制のため,限定された文章を複数の表情で発話する内容とした.装置は,工学院大学内にすでに設置してあるモーションキャプチャシステム上で動作させるリグシステムを購入した上で,設定変更により顔の運動計測システムへと移行して使用した.【2】モーションキャプチャデータの加工と解析上記で計測されたマーカの座標データについて,計測点の数と配置を系統的に操作するなど,次年度以降の実験を円滑に行うための刺激準備,プログラム作成,予備実験等を行った.人間の人物同定過程において、多数のこれまでの研究は、顔のみ、もしくは声のみの情報処理過程を中心に進められてきた。
皮膚生検によるパーキンソン病の組織診断法の確立

パーキンソン病および多系統萎縮症患者の下腿からの生検皮膚を用い,免疫組織化学および蛍光免疫組織化学を行った.両方法でパーキンソン病患者37例のうちレビー病理を証明できたものは3例に過ぎなかった.一方,多系統萎縮症15例では皮膚内にはレビー病理は見られなかった.皮膚でのレビー病理の検討は感度が低く,診断には有用とはいえない.パーキンソン病患者では多系統萎縮症患者に比べ,表皮内神経密度が低下していた.L-ドパ未治療患者でもL-ドパ治療を受けた患者と同様に表皮内神経密度は低下しており,パーキンソン病での表皮内神経密度の低下はL-ドパ治療の影響ではないと考えられた.以上のことからパーキンソン病と多系統萎縮症の鑑別に表皮内神経密度の検討は有用であるパーキンソン病および多系統萎縮症患者の下腿からの生検皮膚を用い,免疫組織化学および蛍光免疫組織化学を行った.両方法でパーキンソン病患者37例のうちレビー病理を証明できたものは3例に過ぎなかった.一方,多系統萎縮症15例では皮膚内にはレビー病理は見られなかった.皮膚でのレビー病理の検討は感度が低く,診断には有用とはいえない.パーキンソン病患者では多系統萎縮症患者に比べ,表皮内神経密度が低下していた.L-ドパ未治療患者でもL-ドパ治療を受けた患者と同様に表皮内神経密度は低下しており,パーキンソン病での表皮内神経密度の低下はL-ドパ治療の影響ではないと考えられた.以上のことからパーキンソン病と多系統萎縮症の鑑別に表皮内神経密度の検討は有用である臨床的に診断したパーキンソン病患者32例および多系統萎縮症患者9例から前胸部と下肢から皮膚生検を行い、2つの異なる固定の後切片を作成した(ホルマリン液で固定しパラフィン封埋後に切片を作成およびザンボニ液で固定後凍結切片を作成)。20例のパーキンソン病患者さんから得たホルマリン固定後の生検皮膚を用いて、抗リン酸化αシヌクレイン抗体を用いて免疫組織化学的に検討した。各症例の前胸部と下肢からの皮膚、それぞれ3切片を用いて、レビー病理(Lewy neurite)の有無を皮膚で検討した。その結果、20例中2例の皮膚で、明らかなLewy neuriteが見いだされた。これはパーキンソン病患者からの生検皮膚で見いだされた初めてのレビー病理である。しかしながら組織診断法としての皮膚生検と抗リン酸化αシヌクレイン抗体を用いた免疫組織化学的手法の組み合わせは感度が10%と低く、臨床的には不十分と言わざるを得ない。この結果をNeuroscience Lettersに発表した。現在抗thyrosine hydroxykase抗体あるいは抗PGP-9.5抗体と抗リン酸化αシヌクレイン抗体の二重染色を試みている。一方で、ザンボニ液で固定後作成した凍結切片を抗PGP-9.5抗体で免疫染色し、表皮内神経密度を計測している。パーキンソン病患者では表皮内神経密度が低下するのに対し、多系統萎縮症では表皮内神経密度が減少しないことを見いだし、現在投稿準備中である。パーキンソン病患者44例および多系統萎縮症患者15例から皮膚生検を行った。生検皮膚をホルマリン固定し、パラフィン封埋した後、切片を作成し、リン酸化αシヌクレイン抗体を用いて免疫染色を施行した。レビー病理(Lewyneurite)を光学顕微鏡で検索し、パーキンソン病2例に確認した。一方で、多系統萎縮症の患者でLewyneuriteは認めなかった。αシヌクレイン凝集の検出感度を改善する目的で、生検皮膚をザンボニ液で固定し、凍結切片を作成、リン酸化αシヌクレイン抗体とPGP-9.5抗体(神経軸索のマーカー)を用いて2重蛍光免疫組織化学を行い、位相差顕微鏡で検索することにより、神経線維に局在するリン酸化αシヌクレインの凝集を検出することを試みた。神経線維上の明らかなαシヌクレインの凝集はパーキンソン病の2例に認められたに過ぎなかった。また多系統萎縮症の患者皮膚では、神経線維上にαシヌクレインの凝集は認められなかった。以上より、αシヌクレインはパーキンソン病患者では皮膚の神経線維に凝集することはあるが、その検出頻度は低く、皮膚生検でパーキンソン病を病理診断することは難しいことがわかった。この原因として、パーキンソン病では皮膚の神経線維の脱落が早期に起こっていることが考えられる。一方で、多系統萎縮症では、皮膚神経の脱落はほとんどみられず、皮膚の神経密度の定量的計測が、両疾患の鑑別(早期には鑑別が困難であり、両疾患の予後は大きく異なるため、早期の鑑別診断が重要である)に有用であることが予想された。パーキンソン病患者と多系統萎縮症患者皮膚におけるLewy pathologyの検討Lードパ治療中のパーキンソン病(PD)患者29例、Lードパ未投与早期PD患者8例と多系統萎縮症(MSA)患者15例(probable MSA)の下腿から皮膚を採取し、リン酸化αシヌクレイン(αシヌ)抗体で免疫染色した。いずれの群でも神経束に一致するLewyneurite様のαシヌ凝集は認めなかった。さらに採取した皮膚をザンボニ液で固定後、神経軸索マーカーである抗PGP 9.5抗体とαシヌ抗体を用いて二重免疫染色を行い、共焦点顕微鏡を用いて神経線維上のαシヌの小凝集の有無を検討した。

Lードパ治療中のPD患者2例に皮下神経線維に一致したαシヌ凝集を認めた。他群では神経線維にαシヌ凝集は認めなかった。PD患者の下腿皮膚ではαシヌ抗体を用いた通常の免疫組織化学ではLewy neuriteの検出は困難であり、また共焦点顕微鏡を用いた詳細な検討でもPD患者で皮下神経線維内にαシヌの凝集を認めることは低頻度であった。従って、広く行われている下腿の皮膚生検ではLewy pathologyを証明することは困難といえる。また早期の未治療PDにおいても同様であった。パーキンソン病と多系統萎縮症患者における表皮内神経密度の検討上記のザンボニ固定した皮膚に、二重蛍光免疫染色を行い、共焦点顕微鏡を用いて、表皮神経密度を定量した。Lードパ治療中およびLードパ未投与のPD患者群のいずれも多系統萎縮症群に比べ表皮内神経密度は低下していた。表皮内神経密度の計測はPDとMSAの鑑別に有用といえる。一方で、Lードパ治療中およびLードパ未投与のPD患者群間では神経密度に差がなく、PDにおける表皮内神経密度の低下は病期やL-ドパ治療の影響がないことが示唆される。パーキンソン病皮膚でのαシヌクレインの凝集の検出による診断についての結論が出せた24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究により、パーキンソン病の皮膚では神経の脱落が明らかであることがわかった。しかし多系統萎縮症では神経の脱落は見られない。従って皮膚の神経密度を定量的に検討することが、パーキンソン病と多系統萎縮症の鑑別に有用であることが推定されるため、今後は皮膚生検組織を用いて、上記の2疾患の鑑別での有用性を検討する予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
アメリカザリガニの硬組織の石灰化に関与する有機基質に関する研究

1.外骨格基質ペプチドCAP-1の構造活性相関アメリカザリガニの外骨格から単離されたCAP-1はin vitroにおいて、炭酸カルシウム結晶形成阻害活性とカルシウム結合活性を有しており、外骨格の石灰化に重要な役割を果たしていると考えられる。これらのin vitroにおける機能と構造の関連性を明らかとするために、大腸菌を宿主とした、様々な変異体CAP-1の発現系を構築した。得られたこれらのペプチドについて、炭酸カルシウム結晶形成阻害活性とカルシウム結合活性を調べた結果、C末端酸性領域を削除したペプチドはどちらの活性も低下したことから、C末端酸性領域がカルシウムイオンおよび炭酸カルシウム結晶との相互作用に重要であることがわかった。また、これらのペプチドについてCDスペクトルを測定した結果、すべてのペプチドはカルシウム濃度依存的にスペクトルが変化することがわかった。その中でもN末端領域を削除したペプチドは、他のペプチドと比較してスペクトルが大きく異なり、カルシウムによるスペクトル変化の割合も小さいことがわかった。以上の結果から、CAP-1のN末端領域はペプチドの構造の維持とカルシウムによる構造変化に何らかの寄与をしていることがわかった。2.CAP-1の発現制御機構の解明CAP-1は外骨格の石灰化が起こる脱皮後期特異的に発現していることから、エクジステロイドにより誘導される初期もしくは後期遺伝子によって、その発現が制御されていると考えられた。そこで、表皮組織を組織培養した結果、エクジステロイド存在下で一定時間培養した後に、非存在下で培養することによって、その発現が誘導されることがわかった。また、CAP-1の転写制御領域をクローニングし、哺乳類細胞、昆虫細胞を用いてレポーターアッセイを行ったが、転写活性化能に差は認められなかった。1.基質タンパク質の遺伝子のクローニング、発現解析アメリカザリガニの外骨格中に存在するcalcification-associated peptide(CAP)-1は炭酸カルシウム結晶形成阻害活性とキチン結合活性を有している。CAP-1をコードするcDNAをクローニングし、その全塩基配列を決定した結果、ORFは297bpであり、シグナルペプチドとCAP-1前駆体に加え、天然物CAP-1には存在しないArg-Lysの2残基をC末端にコードしていた。RT-PCRを用いた部位および時期特異的発現解析を行った結果、CAP-1遺伝子は外骨格の石灰化が起こる脱皮後期にのみ、上皮組織において強く発現していることが示された。2.CAP-1の機能部位解析天然物と組み換え体の結晶形成阻害活性を比較した結果、天然物の70残基目に存在するリン酸基が阻害活性に重要な役割を果たしており、天然物CAP-1には存在しないC末端の2残基も阻害活性の上昇に関与していることがわかった。3.外骨格由来の他の炭酸カルシウム結晶形成阻害活性タンパク質の機能、構造解析CAP-1と同様な手法で外骨格からCAP-2を精製、単離し、構造および機能解析を行った。CAP-2は65残基からなるペプチドであり、CAP-1と同様、キチン結合活性を有していたが、結晶形成阻害活性はCAP-1の約1/10であった。CAP-2のアミノ酸配列を基にCAP-2をコードするcDNAをクローニングし、その全塩基配列を決定した結果、ORFは252bpであり、シグナルペプチドとCAP-2をコードしていた。RT-PCRを用いた部位および時期特異的発現解析を行った結果、CAP-2遺伝子はCAP-1と同様に脱皮後期にのみ、上皮組織において強く発現していることが示された。アメリカザリガニの外骨格中に存在するCAP-1は炭酸カルシウム結晶形成阻害活性とキチン結合活性を有し、そのmRNAは石灰化が起こる脱皮後期に特異的に発現していることから、外骨格の石灰化に重要な役割を果たしていると考えられる。PCR法を用いてCAP-1をコードする遺伝子のゲノムDNA上での塩基配列を解析した結果、3エキソン、2イントロンからなる全長約2.4kbpの遺伝子であることが分かった。さらに上流の約1.7kbpについても解析を行った結果、エクジソンにより誘導される昆虫の初期遺伝子の応答配列と相同性を有する配列が複数存在していたが、エクジソン受容体応答配列は存在していなかった。また、ORFの一部分をプローブとしてゲノミックサザンハイブリダイゼーションをおこなったところ、CAP-1と相同な遺伝子がゲノム上に複数存在することが示唆された。2.CAP-1およびCAP-2のカルシウム結合活性CAP-1およびCAP-2をPVDF膜にドットブロットし、^<45>Caを含むバッファー中でインキュベートした結果、どちらもカルシウム結合活性を有することが明らかとなった。また、様々な濃度のCa^<2+>と競争実験を行い、Scatchard解析を行った結果、どちらのペプチドもCa^<2+>に対して解離定数約1mM程度の親和性を有していた。

その中でもN末端領域を削除したペプチドは、他のペプチドと比較してスペクトルが大きく異なり、カルシウムによるスペクトル変化の割合も小さいことがわかった。以上の結果から、CAP-1のN末端領域はペプチドの構造の維持とカルシウムによる構造変化に何らかの寄与をしていることがわかった。2.CAP-1の発現制御機構の解明CAP-1は外骨格の石灰化が起こる脱皮後期特異的に発現していることから、エクジステロイドにより誘導される初期もしくは後期遺伝子によって、その発現が制御されていると考えられた。そこで、表皮組織を組織培養した結果、エクジステロイド存在下で一定時間培養した後に、非存在下で培養することによって、その発現が誘導されることがわかった。また、CAP-1の転写制御領域をクローニングし、哺乳類細胞、昆虫細胞を用いてレポーターアッセイを行ったが、転写活性化能に差は認められなかった。
安全な食生活を営む中学校家庭科の学習

食事や食品の安全に対する学習は家庭科の学習においては大切な領域である。食材の特性を知ること,そのよさを最大限にいかした食し方が大切であり,中学生段階においては,自らが食材を栽培することによって,食材の特性を把握することができると考えた。栽培学習とその活用によって得られる食生活を家庭科学習に計画的に設定した。1年生4クラス160人対象で「豆腐作り」を設定し,研究を進めた。(1)大豆栽培(2)大豆の栄養(栄養学習の一環として)と大豆の加工品(3)豆腐づくり(4)おからを使った調理実習(5)おからから考える食材・食事と環境についての学習が大まかな流れである。食生活の自立の視点から,特に安全・安心を自分たちで築いていく学習として進めた。また,学校研究として異校種間交流学習を行っていたので,2年生では,大豆を含めて食材や食事をめぐる今日的課題について深く考えさせた。調べ学習・グループ討議を行い,自分たちの考えをまとめた。「私が築く食の安全・安心」というテーマを掲げ,グループごとに高校生に発表する機会を持った。大豆栽培は葉っぱの虫食いを見ることや,豆腐作りに必要な量を収穫するには労を要することが確認できた。金沢大学が里山・里海プロジェクトで連携している農業法人から入手し,にがりも揚げ浜式による珠洲塩田村からのものを活用した。塩作りの体験学習は教師のみが行った。乾燥大豆の硬さや色が豆腐となる変化を全員が体験し,残滓とも言えるおからの活用は食材を100パーセント利用することの意義を(1)食材の保存・保管と入手における消費者として主体的行動ができる生徒の育成(2)加工残滓(おから等)を活用した調理を生徒に考えさせ,環境負荷をより小さくすることの工夫を感じ取ることができた。さらに低い食料自給率や継続的な食品確保についての課題意識を持つことができ,2年生の学習につなぐことができた。
マイクロ燃焼エンジンを用いた振動型エレクトレット発電システムの開発基礎研究

本研究では,高密度燃焼が可能なナノポーラスアルミナ・白金触媒,再生熱交換器および断熱層を組み込んだ高効率マイクロセラミック触媒燃焼器,液体ピストンを用いた振動型マイクロスターリングエンジン,マイクロマシン・プロセスで製作され摩擦要素を持たない振動型静電誘導型発電器を用いることによって,燃焼型マイクロ発電器の先導設計を試みることを目的とし,以下の研究を行った.1)触媒層製作技術の開発燃焼用触媒層として工業的に応用可能な,コールドスプレー法でアルミ厚膜を形成し,陽極酸化によりナノポーラスアルミナを製作する新しい技術を開発し,触媒層として高い活性を持つことを示した.2)マイクロ触媒燃焼器の設計・実験評価流れと伝熱,表面反応を考慮した数値解析に基づいてマイクロセラミック燃焼器を設計し,試作した.精密セラミック積層技術を用いて,厚さ300-500μmの多層セラミックからなる触媒燃焼器を試作し,極めて大きな発熱密度が得られ,660°Cまで安定燃焼可能であることを明らかにした.3)セミフリーピストン・2相2成分小型スターリングエンジンの試作比較的低温度で高効率・高出力の実現が期待できる2相2成分スターリングエンジンを選択し,セミーフリーピストンエンジンの試作を行った.ディスプレーサ断面積20cm^2,パワーピストン断面積15.5cm^2のエンジンを試作し,2相状態の場合,27Hzにおいて6Wの出力が得られることを示した.4)フッ素系ポリマーCYTOPにより,極めて高い電荷密度を長時間持続可能であることを示し,発電器プロトタイプを用いた実験から,20Hzの低周波数振動において0.28mWが得られることを示した.また,MEMS技術を用いて,樹脂製の高アスペクト比バネに電極を埋め込む方法を開発した.振動子のプロトタイプを製作し,低い共振周波数を保ちながら,導電性を確保できることを示した.本研究では,高密度燃焼が可能なナノポーラスアルミナ・白金触媒,再生熱交換器および断熱層を組み込んだ高効率マイクロセラミック触媒燃焼器,液体ピストンを用いた振動型マイクロスターリングエンジン,マイクロマシン・プロセスで製作され摩擦要素を持たない振動型静電誘導型発電器を用いることによって,燃焼型マイクロ発電器の先導設計を試みることを目的とし,以下の研究を行った.1)触媒層製作技術の開発燃焼用触媒層として工業的に応用可能な,コールドスプレー法でアルミ厚膜を形成し,陽極酸化によりナノポーラスアルミナを製作する新しい技術を開発し,触媒層として高い活性を持つことを示した.2)マイクロ触媒燃焼器の設計・実験評価流れと伝熱,表面反応を考慮した数値解析に基づいてマイクロセラミック燃焼器を設計し,試作した.精密セラミック積層技術を用いて,厚さ300-500μmの多層セラミックからなる触媒燃焼器を試作し,極めて大きな発熱密度が得られ,660°Cまで安定燃焼可能であることを明らかにした.3)セミフリーピストン・2相2成分小型スターリングエンジンの試作比較的低温度で高効率・高出力の実現が期待できる2相2成分スターリングエンジンを選択し,セミーフリーピストンエンジンの試作を行った.ディスプレーサ断面積20cm^2,パワーピストン断面積15.5cm^2のエンジンを試作し,2相状態の場合,27Hzにおいて6Wの出力が得られることを示した.4)フッ素系ポリマーCYTOPにより,極めて高い電荷密度を長時間持続可能であることを示し,発電器プロトタイプを用いた実験から,20Hzの低周波数振動において0.28mWが得られることを示した.また,MEMS技術を用いて,樹脂製の高アスペクト比バネに電極を埋め込む方法を開発した.振動子のプロトタイプを製作し,低い共振周波数を保ちながら,導電性を確保できることを示した.1)触媒層製作技術の検討燃焼用触媒層として工業的に応用可能な,コールドスプレー法でアルミ厚膜を形成し,陽極酸化によりナノポーラスアルミナを製作する新しい技術の開発を行った.そして,パラジウムを触媒として用いる燃焼用触媒層の製作プロセスを確立した.2)高効率マイクロ触媒燃焼器の断熱構造の開発・最適設計・評価再生熱交換器を内蔵したマイクロセラミック燃焼器を設計し,試作した.精密セラミック積層技術を用いて,厚さ100500μmの多層セラミックからなる,直交流熱交換器を有する触媒燃焼器(外形30mm×30mm×5mm)を試作し,燃焼効率について,詳細な計測を行ない,極めて大きな発熱密度が得られることを明らかにした.また,流れと伝熱,表面反応を考慮した数値解析を行った結果,試作した熱交換器では固体中の熱伝導の影響が大きく,熱交換性能が十分でないことが判明し,改善を進めている.3)セミフリーピストン・2相2成分小型スターリングエンジンの試作熱サイクルとしては,比較的低温度で高効率の実現が期待できるスターリングサイクルを選択し,ディスプレーサを強制振動させるセミーフリーピストンエンジンのモデル化,および試作を行った.試作したエンジンは,ディスプレーサ断面積20cm^2,ディスプレーサ・ストローク15mm,パワーピストン断面積15.5cm^2であり,高温側流体温度370K,低温側流体温度333Kの温度条件の下で,振動周波数を変化させて出力を計測した.その結果,2相状態の場合,27Hzにおいて6Wの出力が得られた.また,数値解析からは,2相状態では単相の4倍の出力が得られることが示された.この結果を用いて,マイクロ燃焼エンジンの仕様について検討を進めている.4)表面電荷密度が高く,マイクロマシン技術と整合性が高いエレクトレット膜の侯

補としてフッ素系ポリマーCYTOPをとりあげ,CYTOPの特性を系統的に評価することによって,極めて高い電荷密度を長時間持続可能な高性能エレクトレット材料を開発した.本年度は,下記の研究を行った.1)セラミック触媒燃焼器の開発前年度の試作結果をもとに,新たに触媒燃焼器を設計・試作し,その評価を行った.改善点は以下のようである.・再生熱交換器と燃焼器を一体とせず,ステンレス細管製熱交換器を燃焼器に接続することにより,熱交換効率を向上させた.・燃焼器内のCFD解析により,高温下で接合部が破損する理由として,発熱分布の不均一性に伴う温度勾配であることが判明した.そこで,温度勾配を低減するために,半径流型構造とし,さらに触媒分布の最適化を行った.・燃焼器の最終組立方法をロウ付けからレーザー溶接に変更し,接合の信頼性を高めた.その結果,660°Cでの安定燃焼を実現することができた.2)エレクトレット発電器のモデル化エレクトレット発電器のモデル化を行い,数値シミュレーションにより,発電出力,静電反力の計算を行った.その結果,昨年度0.28mWの発電出力を得た実験結果とほぼ一致する電圧波形,出力特性を得ることができた.また,一方向に大きな静電反力が働くことを明らかにし,発電器を2相とすることにより,静電反力のオーダーを1桁下げることができることを示した.3)振動型エレクトレット発電器プロトタイプの試作MEMS技術を用いて,樹脂製の高アスペクト比バネに電極を埋め込む方法を開発した.振動子のプロトタイプを製作し,低い共振周波数を保ちながら,導電性を確保できることを示した.
微小脳システムにおける異種感覚選択行動の神経機構

<行動解析>昆虫の湿度環境を検索し特定の湿度環境に留まる行動をワモンゴキブリを用いて解析した。定常的な湿度勾配のある円形のアリーナに4日間無摂水のワモンゴキブリを入れると、装置内の側壁にそって走り回る行動の後、乾環境よりも湿環境に長く滞在するようになった。そのおもな行動学的原因は、湿環境では乾環境での行動と比較して、1)空間的な移動を伴わない行動が増加すること,2)歩行速度が低下すること、3)歩行の曲がり(deg/cm)が増加することにあることがわかった。次に、摂水場所に到達する行動について解析し結果、摂水場所を発見し到達するまでの行動は、先ず1)高湿度を検出して立ち止まり、2)立ち止まったまま、触角と首を振って湿度勾配を検出(水のある方向を検出)し、3)より高湿度側に向かって歩行することの連続的な行動で組み立てられていることがわかった。<生理・形態学的解析>ワモンゴキブリの湿度温度感受性の中大脳投射ニューロンについて細胞内記録染色を行い、応答特性とニューロンの形態的特徴を明らかにした。湿度および温度受容ニューロンが中大脳触角葉の特定の糸球体複合体に終末していることは明らかにしていたが、今回の実験によって湿度および温度感受性の中大脳投射ニューロンの入力部位はこれらの糸球体複合体であることが明らかになった。投射先は前大脳の側葉とキノコ体傘部の特定の場所であることが判明した。さらに側葉には機能的部域性があり、中大脳湿度感受性ニューロンと中大脳温度感受性ニューロンの投射先は側葉内の異なる部分であることが判明した。また、分子遺伝学手法による研究結果から、脊椎動物の嗅球やショウジョウバエの触角葉では特定の受容タンパク質を発現している1種類の嗅感覚ニューロンは特定の1つの糸球体に終末するとされているが、今回の結果からこの1対1の関係は必ずしも一般化できないことが明らかになった。<行動解析>まず、昆虫は湿度環境を検索し特定の湿度環境に留まる行動を、コンピュータ支援行動解析装置を用いて解析した。実験材料にはワモンゴキブリを用いた。そのおもな行動学的原因は、湿環境では乾環境での行動と比較して、1)空間的な移動を伴わない行動が増加すること,2)歩行速度が低下すること、3)歩行と曲がり(deg/cm)が増加することにあることがわかった。次に摂水場所に到達する行動について解析した。片方の側路の先端に水を、もう一方の側路の先端に乾燥剤を置いたT字型の行動選択装置にワモンゴキブリを入れ、行動を観察した。行動の基本的パターンは歩行と立ち止まり行動の繰り返しなので、立ち止まり行動とその後の歩行の進行方向に着目して解析した。立ち止まり行動では、頭部を振る行動と頭部は固定し触角だけを振る行動が見られた。4日間無摂水のワモンゴキブリでは、水のある側路を選択する確率が高かった。初動から水のある側路を選択したものでは、しなかったものと比べ、初回の立ち止まり行動の中で頭部を振る行動の占める割合は高いなどの結果が得られた。

摂水場所を発見し到達するまでの行動は、先ず1)高湿度を検出して立ち止まり、2)立ち止まったまま、触角と首を振って湿度勾配を検出(水のある方向を検出)し、3)より高湿度側に向かって歩行することの連続的な行動で組み立てられていることがわかった。<生理・形態学的解析>触角からの情報は中大脳を経て全大脳キノコ体と側葉に送り込まれる。その経路について調べた。中大脳から全大脳への経路であるACT-IIIを通る中大脳投射ニューロンの1つのタイプでは、背側葉と後大脳から入力を受け、軸索はACT IIIを経由して、キノコ体α葉の後方に短い側枝を出しながら前大脳側葉の前方と側方に終末していた。側葉での終末部域はおもに匂い情報を運ぶ単一糸球体投射ニューロンの終末部域と異なり、入力部域も背側葉と後大脳であることから、このニューロンは機械感覚情報の経路になっていると推測される。このニューロンはキノコ体傘部には側枝を出していなかった。キノコ体傘部は、中大脳投射ニューロン軸索の終末形態からおよそ3層(周縁部・中層部・基部)に分けられ、触角葉からの投射ニューロンで、IACT、ACT IIを通るニューロンの大部分は周縁部と中層部に終末し、ACT IVを通るニューロンは基部に終末するものが観察された。これらの結果は、前大脳側葉でもキノコ体でもニューロンのモダリティや機能と関連した部域性を示唆している。ワモンゴキブリ触角上の感覚子内にある嗅覚・湿度感覚・温度感覚・機械感覚細胞の軸索の脳内投射を昨年度までに明らかにしているので、今年はおもに接触化学感覚細胞についてそれらの軸索の脳内投射を調べた。触角鞭節の各節において、先端付近に位置する比較的長い棘状感覚子内には、蔗糖あるいはナトリウム塩刺激に対して、興奮性応答を示す接触化学感覚細胞が機械感覚細胞とともにある。それらの感覚子からコバルトによる細胞外染色を行い、感覚細胞軸索の投射先を調べた。その結果、触角葉糸球体に終末する軸索と背側葉と食道下神経節に終末する軸索が観察された。触角柄節の感覚子から蛍光色素を取り込ませて感覚細胞軸索を染色した結果、触角葉糸球体に終末する軸索と背側葉および食道下神経節を通過する軸索が観察された。柄節には嗅感覚子は観察されず、接触化学感覚子と機械感覚子が観察されていることから、糸球体に終末する軸索はおそらく接触化学感覚細胞からのものと考えられる。以上の結果から、接触化学感覚情報は嗅覚・湿度・温度感覚と同様に、触角葉糸球体で一次処理されると考えられる。前大脳側葉から細胞内記録・細胞内染色を試みたが、現在までのところ湿度・温度刺激にだけ明瞭に応答するニューロンを同定する事ができなかった。光学的神経活動装置を用いた実験計画については、まだ機器の調整と触角神経を電気刺激によって興奮させながら適切な光感受性色素の検索をしている段階で、まだ湿度・温度・匂い刺激に対する脳ニューロンの応答を記録できる段階には達しなかった。<中大脳触角葉と背側葉のニューロパイル構築>触角神経は中大脳への入り口でいくつかの感覚ニューロンの軸索からなる束(経路)にわかれ、中大脳の部域毎に分かれて入力する。触角葉へは8経路(T1-T8)があり、それぞれの経路の軸索は1020の糸球体に終末する。背側葉へは5経路(T9-T13)があり、それぞれ特徴的な軸索の分枝が見られ、規則的な分枝パターンを持つ機械感覚のsomatotopic mappimgを示唆する経路もあった。<棘状感覚子ニューロンの中枢投射
新規な人工酵素としての抗体触媒を用いた不斉合成反応に関する研究

化学反応を常温常圧で著しく加速し、かつ高立体選択的に進行させる人工酵素へのアプロ-チとして、抗体に様々な触媒機能をもたせて天然酵素が触媒しない化学反応を効率よく進行させる抗体触媒の開発を第1の目的とする。そのため、(1)有機合成上有用な反応、とくに不斉合成反応の遷移状態と類以の構造を有する遷移状態類似体(TSA)を設計・合成し、そのTSAをハプテンとした抗体を作成する。(2)触媒活性部位と抗原分子を結合したアンカ-型触媒を合成し、抗体と溶液中混合することによって抗原ー抗体反応を利用して抗体内部に効率よく触媒部位を導入することにより、抗体のもつ不斉場を利用した抗体ハイブリッド触媒を作成する。また、抗体触媒の触媒作用に関する基礎的知見を得る目的から、(3)電荷の異なるハプテンを系統的に合成して、その抗体触媒の反応性と比較検討する。まず、(1)として2ーアルケニルオキシ酢酸の[2.3]Wittig転移反応を触媒する抗体触媒を得るため、3.5ージメチルテトラヒドロフランー2ーカルボン酸を設計・合成した。同化合物をハプテンとしたモノクロ-ナル抗体は現在作成中であるが、ポリクロ-ナル抗体は既に得られ、光学収率については収量が低く確認できていないものの、反応の進行が確認された。次に、(2)の結果として、触媒部位にマンガンポルフィリン錯体あるいはヒスチジン誘導体を有するアンカ-型触媒を合成し、それぞれを触媒として、抗体存在下、トリプトファン誘導体の二酸素添加酵素モデル反応およびアミノ酸エステル加水分解反応を行なったところ、反応はいずれも立体選択的に進行し、抗体ハイブリッド触媒の有用性が示された。また、(3)としてエステル加水分解反応のTSAが四面体構造を有していることから、リン酸エステル(アニオン性)、硫酸エステル(中性)、アンモニウム塩誘導体(カチオン性)を合成し、現在これらをハプテンとする抗体を作成中である。
皮膚筋炎特異的自己抗原誘導モデルマウスの確立と免疫機構解析

皮膚筋炎(DM)は、筋炎と間質性肺炎、皮膚炎を呈する膠原病の一つである。近年、抗aminoacyl-tRNA synthetase (ARS)抗体、抗transcriptional intermediary factor 1 (TIF1)γ抗体、抗melanoma differentiation-associated gene 5 (MDA5)抗体、抗Mi2β抗体を始めとする筋炎特異的自己抗体が種々同定され、それぞれの特徴的な臨床像が分析されてきているが、同定された自己抗原に対する自己免疫反応やこれらの自己抗体そのものと疾患病態の関係は不明である。これらの自己抗原は、過去の自己免疫性筋炎モデルマウスで用いられた抗原と異なり、臓器非特異的に細胞内にユビキタスに発現している蛋白である。本研究では、これらの自己抗原を、遺伝子組換え蛋白として精製し、マウスに免疫することで新規モデルマウスを開発するとともに、これらの自己抗原特異的T細胞・抗体を養子移入することなどで、その免疫機構を解明し、新規治療標的を同定に取り組んでいる。現在まで、バキュロウイルス昆虫細胞系にてヒトTIF1γリコンビナント蛋白を精製してB6マウスに免疫することで実験的筋炎を惹起することに成功し、本マウスではTIF1γ特異的T細胞や抗体を産生していることを確認した。TIF1γ免疫マウスのCD8 T細胞養子移入にて実験的筋炎を起こすことが可能であり、一方、CD4 T細胞や抗体養子移入では筋炎を起こせないことから、本筋炎はCD8 T細胞誘導性と考えられる。また、CD8 T細胞産生パーフォリン欠損マウスはTIF1γ蛋白免疫で弱い筋炎しか発症せず、グランザイムーパーフォリン経路は新規治療標的となり得る。他の自己抗原のMDA5蛋白やMi2β蛋白の精製には成功しており、マウスへの免疫と標的臓器の解析を施行中である。3つの自己抗原によるマウスモデルを計画しており、そのうちの一つのTIF1γでは平成32年度までに計画していた地点まで進捗している。他の2つの自己抗原MDA5とMi2βを用いたマウスモデルについては、計画通りに、蛋白の精製とマウスへの免疫に着手している。解析が大幅に進捗したTIF1γ誘導性筋炎モデルについては、論文投稿準備中である。他の2つの抗原免疫によるマウスモデルの解析は計画通り進める。
感染防御、炎症誘導に関わるマクロァージの活性制御機構

これまでにSTAT3をマクロファージで特異的に欠失させたマウスを作製し、STAT3がマクロファージでのIL-10シグナルに必須であり、マクロファージの機能抑制、さらには生体レベルで慢性炎症の抑制に必須であることを明らかにした。そして、STAT3変異マウスとSTAT1,TNF-α,IL-12,RAG2の各遺伝子欠損マウスとの二重変異マウスを作製し、その病態の変化を解析することにより、慢性腸炎の発症にはマクロファージ系細胞からの異常なIL-12産生が、強力なTh1反応を生体レベルで誘導することが大きな要因であることを生体レベルで明らかにしてきた。さらに、病原体構成成分を認識するToll-like receptor(TLR)ファミリーが、STAT3非存在下でマクロファージの異常活性化による慢性腸炎の発症のトリガーとなりことを、TLR4/STAT3二重変異マウスの解析により明らかにした。転写因子として作用するSTAT3の非存在下では、マクロファージはIL-10のシグナルが障害された結果、異常活性化に陥ることから、正常マクロファージではIL-10刺激によるSTAT3の活性化を通じ、何らかの炎症抑制に関わる遺伝子が誘導されてくることが予想された。そこで、IL-10刺激によりマクロファージで誘導される遺伝子を、DNAマイクロアレイを用いて検索した。その結果、マクロファージにおけるIL-10誘導性遺伝子としていくつかの遺伝子を同定した。これらの遺伝子を、マクロファージ系細胞株にレンチウイルスシステムを用いて導入した。その結果、IκBファミリーに属するBcl-3を導入した細胞では、リポ多糖刺激によるTNF-α産生が顕著に抑制されることを見出した。Bcl-3を導入した細胞では、IL-10で前処置したマクロファージと同様に、NF-κBのDNA結合能が障害されていた。Bcl-3ノックアウトマウス由来のマクロファージでは、IL-10前処置によるTNF-α産生の抑制が部分的に障害されていた。以上の結果から、IL-10で誘導されるBcl-3がマクロファ-ジ系細胞において、TNF-α産生の抑制に関与していることが明らかになった。
「捕食」は上半身全体で行う運動である

頭部の運動および下顎運動,体幹の運動,頭頸部の筋電図を同時記録できるシステムで,円盤状のリンゴを口にとりこむ運動(捕食)を被験運動として,上記の動きと筋電図の測定を行った.本研究の最大のポイントである捕食時にモーションキャプチャーのマーカーが手で隠れてしまい,体幹の動きをカメラで読み取ることが困難であることがしばしばであった.3名の被験者で測定を行ったものの分析に用いることができる測定結果が得られなかった.頭部の運動および下顎運動,体幹の運動,頭頸部の筋電図を同時記録できるシステムで,円盤状のリンゴを口にとりこむ運動(捕食)を被験運動として,上記の動きと筋電図の測定を行った.本研究の最大のポイントである捕食時にモーションキャプチャーのマーカーが手で隠れてしまい,体幹の動きをカメラで読み取ることが困難であることがしばしばであった.3名の被験者で測定を行ったものの分析に用いることができる測定結果が得られなかった.今までの研究において,下顎運動は6自由度顎運動測定装置TRIMETにて測定し,体幹の運動は光学式3次元モーションキャプチャーProReflexにて測定し,両者が3次元的に同時記録の可能なシステムが構築された.しかし,これらに同期する筋電図を記録するシステムがなかったため,トリガーパルスを入力することで3者が同時記録できるようになった.現在,被験者1名での予備実験の段階であるものの,23年度に複数人の被験者で測定・記録を始められるところまで完了した.記録された結果から(1)食物とりこみ(捕食)時の下顎運動に協調して,頭部だけでなく頸部・胸部・腰部にも協調した運動が存在するかを調べ,開口時の体幹の動態を明らかにする.また,その運動を司る筋活動の有無を確認する.(2)食物とりこみ運動に負荷を加えたときの運動と筋活動の変化を評価し,発生の機序と意義を明らかにする.以上を目標としている.6自由度顎運動測定装置TRIMETによる下顎運動の測定,光学式3次元モーションキャプチャーProReflexによる体幹の動きの測定,そして両者に同期する筋電図を同時記録できるシステムを構築した(22年度).予備実験を完了しており23年度に複数人の被験者で測定・記録予定であったが,分析に用いることができる結果が得られなかった.記録された結果から,(1)食物とりこみ(捕食)時の下顎運動に協調して,頭部だけでなく頸部・胸部・腰部にも協調した運動が存在するかを調べ,開口時の体幹の動態を明らかにする.また,その運動を司る筋活動の有無を確認する.(2)食物とりこみ運動に負荷を加えたときの運動と筋活動の変化を評価し,発生の機序と意義を明らかにする.以上を目標としている.本研究の目的を次の2点としていた.(1)食物とりこみ(捕食)時の下顎運動に協調して,頭部だけでなく頸部・胸部・腰部にも協調した運動が存在するかを調べ,開口時の体幹の動態を明らかにする.また,その運動を司る筋活動の有無を確認する.(2)食物とりこみ運動に負荷を加えたときの運動と筋活動の変化を評価し,発生の機序と意義を明らかにする.6自由度顎運動測定装置TRIMETによる下顎運動の測定,光学式3次元モーションキャプチャーProReflexによる体幹の動きの測定,そして両者に同期する頸部の筋電図を同時記録できるシステムを構築した.予備実験は完了し,3名の被験者で測定を行ったものの分析に用いることができる測定結果が得られなかった.予備実験での被験運動は開閉口運動および下顎限界運動,下顎タッピング運動であり,その測定方法や結果に問題はなかったが,本研究の最大のポイントである食物とりこみ(捕食)時にモーションキャプチャーのマーカーが手で隠れてしまい,マーカーをカメラで読み取ることが困難であることがしばしばであった.被験者が自分で被験食品であるリンゴを口へ運ばない(術者が被験者の口へ運ぶ),椅子の高さを変えカメラからの読み取り方向を変える,など工夫したが,いずれも被験者の心身へ負担をかけずに自然な形で被験食品を捕食することが難しかった.したがって,負荷をかけた時と自然な状態での比較から各運動の発生機序を分析する予定も遂行不可となった.複数の機器を使用するためか周囲に計測機器が多い場所であるためか筋電図測定結果にノイズが大きい,被験者集めに苦慮している.24年度が最終年度であるため、記入しない。周辺機器を整理することにより筋電図測定時のノイズ除去,被験者数の目標人数を減らすことを考えている.被験者数が少なくなっても,個人内での比較分析ができる測定条件・測定タスクを課しているので,タスク間の分析から目的に対する結論を導き出せるものと考える.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト呼吸運動準備電位の記録による情動としての随意呼吸運動の発現機序の解明

4名の健康被験者に最大吸息位で息こらえを10秒間(10s-BH)および限界(max-BH)までおこなわせ,息こらえ終了時に努力呼出させて脳波を記録した.前もって閉塞した気道へ呼出させることで,口腔内圧を計測した.10s-BHとmax-BHで口腔内圧曲線に相違はなく,呼吸筋に発生した張力は同程度であった.すなわち,運動出力の大きさは同程度であったと考えられる.10s-BHとmax-BHでの脳波をそれぞれ30-50回加算し,呼吸運動準備電位を得た.頭頂部での電位波形は,これまで観察されている通常の随意呼出の運動準備電位に類似した緩徐な陰性電位であり,また10s-BHとmax-BHでほぼ一致していた.この一方で,前頭部では,陰性に大きくふれる電位が10s-BH終了時の呼息に先行しており,またmax-BH終了時の呼息ではさらに大きな陰性電位が先行した.max-BHの電位から10s-BHの電位を差引いた電位分布をもとめ,両者の差異を引き起こす脳活動を双極子追跡法によって解析したところ,前頭前野に分布する電源として推定された.本研究で記録される呼吸運動準備電位は,これまで研究結果より,随意呼吸に特異的に先行するものであると考えられる.10s-BHは比較的容易に遂行される息こらえであるのに対し,max-BHとmax-BHは同程度あったが,両者の行動上の相違は,息こらえ継続の困難さであり,呼吸再開への動機の強さであると考えられる.本研究結果より,息こらえによる呼吸運動開始の強い動機の発生,あるいは強い動機に基づく随意呼吸の発現には,一次運動野の活動に先行する前頭前野の活動が関わっていることが示唆された.4名の健康被験者に最大吸息位で息こらえを10秒間(10s-BH)および限界(max-BH)までおこなわせ,息こらえ終了時に努力呼出させて脳波を記録した.前もって閉塞した気道へ呼出させることで,口腔内圧を計測した.10s-BHとmax-BHで口腔内圧曲線に相違はなく,呼吸筋に発生した張力は同程度であった.すなわち,運動出力の大きさは同程度であったと考えられる.10s-BHとmax-BHでの脳波をそれぞれ30-50回加算し,呼吸運動準備電位を得た.頭頂部での電位波形は,これまで観察されている通常の随意呼出の運動準備電位に類似した緩徐な陰性電位であり,また10s-BHとmax-BHでほぼ一致していた.この一方で,前頭部では,陰性に大きくふれる電位が10s-BH終了時の呼息に先行しており,またmax-BH終了時の呼息ではさらに大きな陰性電位が先行した.max-BHの電位から10s-BHの電位を差引いた電位分布をもとめ,両者の差異を引き起こす脳活動を双極子追跡法によって解析したところ,前頭前野に分布する電源として推定された.本研究で記録される呼吸運動準備電位は,これまで研究結果より,随意呼吸に特異的に先行するものであると考えられる.10s-BHは比較的容易に遂行される息こらえであるのに対し,max-BHとmax-BHは同程度あったが,両者の行動上の相違は,息こらえ継続の困難さであり,呼吸再開への動機の強さであると考えられる.本研究結果より,息こらえによる呼吸運動開始の強い動機の発生,あるいは強い動機に基づく随意呼吸の発現には,一次運動野の活動に先行する前頭前野の活動が関わっていることが示唆された.
前立腺がん患者免疫能のゲノム・エピゲノム解析

前立腺がんはホルモン感受性であることや進行が比較的緩やかであること、抗がん剤抵抗性、更には、無症状で進行して病理解剖時に始めて検出されるなどの特性を有する。これらより、がん進行や予後には生体の免疫能が大きく関与していることが推察されている。そこで、前立腺がん患者におけるがん細胞に対する宿主免疫反応を検討し、更に進行がん症例への個別化治療への科学的根拠を得るために免疫能のゲノム解析を実施することを目的とした。初年度は、テーラメイドペプチドワクチン療法を受けた去勢抵抗性前立腺がん患者の内、900日以上生存できたLong-termsurvivor20例と300日以内に死亡したshort-termsurvivor20例について、ワクチン投与前の末梢血中の各種サイトカイン、ケモカイン、グロスファクターの測定ならびにワクチン投与前後の末梢血単核中の遺伝子発現をcDNAマイクロアレイを用いて測定し両群間における発現パターンを比較検討した。昨年度は、引き続き前立腺がんに関して遺伝子発現プロファイル解析を行い、当初より生存期間と相関の認められる複数の遺伝子の再現性が確認された。本年度は、これまでに見いだしたMDSCなどに発現の認められる遺伝子群の他、別の特徴を持つ遺伝子群が新たに見いだされてきたため、検証を実施中である。SNP解析はこれまでに見いだした遺伝子領域の解析が良好であったため、その更なる解析に重点を置いた。さらに、見出したSNPによる診断キットを試作し、その評価に前立腺がん検体を中心に検体を拡充し、そのバイオマーカーとしての有用性について検証した。本年度は、テーラメイドペプチドワクチン療法を受けた去勢抵抗性前立腺がん患者の内、900日以上生存できたLong-termsurvivor20例と300日以内に死亡したshort-termsurvivor20例について、ワクチン投与前の末梢血中の各種サイトカイン、ケモカイン、グロスファクターの測定ならびにワクチン投与前後の末梢血単核中の遺伝子発現をcDNAマイクロアレイを用いて測定し両群間における発現パターンを比較検討した。末梢血中のワクチン投与前の各種サイトカイン測定では、IL-6のみがshort-term survivorに有意に高い結果であった(p=0.009)。マイクロアレイ解析では、ワクチン投与前に19遺伝子が異常発現(15遺伝子,、up-regulated; 4遺伝子、down-regulated)しており、up-regulatedした15遺伝子の内13遺伝子はワクチン投与後も異常発現していた。これらの遺伝子は、骨髄由来細胞(myeloid-derived cells, MDCs)に関連したものであった。IL-6ならびにMDCsは、がんワクチン療法の予後不良因子であることが示唆された。現在、これらの異常発現遺伝子からワクチン投与前に測定することで予後予測バイオマーカーとなり得る候補遺伝子を選択している。昨年度は、テーラメイドペプチドワクチン療法を受けた去勢抵抗性前立腺がん患者の内、900日以上生存できたLong-termsurvivor20例と300日以内に死亡したshort-termsurvivor20例について、ワクチン投与前の末梢血中の各種

サイトカイン、ケモカイン、グロスファクターの測定ならびにワクチン投与前後の末梢血単核中の遺伝子発現をcDNAマイクロアレイを用いて測定し両群間における発現パターンを比較検討した。本年度は、引き続き前立腺がんに関して遺伝子発現プロファイル解析を行い、マーカー候補を探索し、顆粒球に主に発現している遺伝子群が予後不良因子になる可能性を見出した。さらに、マーカー候補遺伝子のSNP解析を行い、がんワクチンに対する個々人の反応性や適格性に関するSNP同定の解析データとした。前立腺がんはホルモン感受性であることや進行が比較的緩やかであること、抗がん剤抵抗性、更には、無症状で進行して病理解剖時に始めて検出されるなどの特性を有する。これらより、がん進行や予後には生体の免疫能が大きく関与していることが推察されている。そこで、前立腺がん患者におけるがん細胞に対する宿主免疫反応を検討し、更に進行がん症例への個別化治療への科学的根拠を得るために免疫能のゲノム解析を実施することを目的とした。初年度は、テーラメイドペプチドワクチン療法を受けた去勢抵抗性前立腺がん患者の内、900日以上生存できたLong-termsurvivor 20例と300日以内に死亡したshort-termsurvivor 20例について、ワクチン投与前の末梢血中の各種サイトカイン、ケモカイン、グロスファクターの測定ならびにワクチン投与前後の末梢血単核中の遺伝子発現をcDNAマイクロアレイを用いて測定し両群間における発現パターンを比較検討した。昨年度は、引き続き前立腺がんに関して遺伝子発現プロファイル解析を行い、当初より生存期間と相関の認められる複数の遺伝子の再現性が確認された。本年度は、これまでに見いだしたMDSCなどに発現の認められる遺伝子群の他、別の特徴を持つ遺伝子群が新たに見いだされてきたため、検証を実施中である。SNP解析はこれまでに見いだした遺伝子領域の解析が良好であったため、その更なる解析に重点を置いた。さらに、見出したSNPによる診断キットを試作し、その評価に前立腺がん検体を中心に検体を拡充し、そのバイオマーカーとしての有用性について検証した。遺伝子発現プロファイル解析を行い、マーカー候補を探索し、顆粒球に主に発現している遺伝子群が予後不良因子になる可能性を見出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。マイクロアレイを用いたバイオマーカー解析の目的で学習データ様の前立腺がん患者検体を予後不良群20例と良好群20例の合計40例を中心に検体提供および解析を実施したが、前立腺がんにおける中間生存群の解析およびSNPs解析のためのゲノムDNA抽出を行う。
脳梗塞を有する脳に対するより安全な選択的脳灌流法の確立

弓部大動脈全置換術の際用いられる脳保護法のうち順行性選択的脳灌流法は生理的であり、脳エネルギー代謝等の面から他の脳保護法より優れている。しかし、脳梗塞の既往を持つ患者では術後脳機能障害の頻度が高いことが指摘され、我々の弓部全置換術220例の多変量解析による検討において、脳梗塞の既往が術後脳機能障害のindependent predictorであることを報告した(Ann Thorac Surg 2000;70:3-8)。脳梗塞を有する脳に対する順行性選択的脳灌流法の及ぼす影響について我々は、脳梗塞犬をMolinari GFら(Stroke 1970;1:224-31,232-44)の報告に準じて開頭することなく内頚動脈からシリコン円柱を注入し、Willis動脈輪を超えて中大脳基部の穿通枝付近に留置することで作成し検討、報告した(J Thorac Cardiovasc Surg 2001;122:734-40)。その結果、人工心肺を用いた超低体温下順行性選択的脳灌流法(α-stat management,直腸温20°C)を120分間行うと、脳梗塞を有する群では対照群と比較して、1.venous-arterial lactate differenceの増大2.血中グルタミン酸濃度の上昇することを認め、特に復温中の嫌気性代謝の亢進と順行性選択的脳灌流中の脳虚血の可能性を示した。現在、脳虚血と特にFree Radicalの観点からhigh performance liquid chromatographyを用いた各種虚血因子の測定法の確立、順行性選択的脳灌流中のpH managementの差による脳保護効果の検討、Free Radical Scavengerの投与による脳神経細胞障害抑制効果の検討を行っている。