hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散・連続空間における拡散結合システムの時空パターン制御

さらに,結合をサンプル値入力で実装する場合についても検討し,時変むだ時間線形サンプル値系における安定判別条件を導出し,それに基づくコンセンサス条件の導出を行った.フェーズbのテーマについては,これまでに行った検討を下に,限定的ではあるがあるシステムに対して超離散化を用いた制御の可能性について検討し,未解決な問題は残されているものの一定の成果を得ている.本研究を通じて得られた成果は,一部は既に国内外の会議において発表を行ったほか,国内外の雑誌に論文投稿を行い,一部は既に公表されている,または掲載決定している.現在,本研究を通じて得られた成果のうち,まだ公表されていないものについては,結果を整理し,公表する予定である.拡散非線形システムの時空パターン制御手法を開発することを目標に,本研究では,(a)離散空間拡散結合ネットワークの時空パターン制御(b)連続空間結合ネットワークシステムの時空パターン制御,について検討し,主に次の成果を得た.1.遅延結合ネットワークに対し,グラフ積により構成されるネットワークのネットワークに対する部分同期パターンと同期条件を検討し,それらの簡便な推定法を導出した.2.伝送遅延結合ネットワークに対して,むだ時間非依存同期のパターンとネットワーク構造との関係を明らかにした.3.非線形偏微分方程式系の制御のため,超離散化を用いた制御系設計アプローチを提案した.本年度は,研究実施計画に基づいて,予定の研究項目をほぼ終えている.a-ii)の解析ツールの開発には,一層利便性を高める必要があること,大規模ネットワークでの検証実験が必要であること,など次年度引き続き検討すべき事柄が有るが,当初2年目以降に予定していた超離散化による制御系設計についての検討も行い,その有効性についての指針を得ることができたことなど,研究計画よりも先に進行している事柄もある.したがって,全体として本研究の達成度は,おおむね順調に進展していると言える.28年度は,本研究課題の最終年度にあたる.当初28年度に本格実施を予定していたフェーズbの一部の内容は,平成26年度に先行して実施したため,本年度はフェーズaの研究のまとめを中心に据えながら,26年度に行ったフェーズbの一部の結果の整理と問題点の抽出等を行うことができた.28年度においては,これらの問題点の解決と,フェーズaとフェーズbの成果を統合することにより,時空パターンの制御への一つのアプローチを確立することを目指す.制御工学今まで,ほぼ研究計画通りに研究が進められているため,27年度においてはフェーズbとして,連続空間拡散結合システムの時空パターン制御の研究へと展開する.フェーズbでは,b-i)空間離散可による反応拡散系におけるパターン制御問題,b-ii)超離散化を用いた連続空間拡散結合ネットワークシステムの時空パターン制御問題をサブテーマに据え,研究を遂行する.
戦後・現代イギリス文学における「老い」とその変容

現代イギリス社会における「老い」を、文化的観点、身体論的観点、文学的観点から考察した。老いの意味と経験が文化的要素に深く規定されていること、老いの身体的現実を否定する言説が広く浸透していることが確認され、その過程と様子がさまざまなテキスト分析によって示された。結果的に、高齢化の進む社会において、老年期及び老年者の主体が、他者化されることなく、いかに表象・理解されうるかが大きな課題であることが理解された。同時に、それに文学・文化作品が重要な役割を果たしうる可能性が明らかになった現代イギリス社会における「老い」を、文化的観点、身体論的観点、文学的観点から考察した。同時に、それに文学・文化作品が重要な役割を果たしうる可能性が明らかになった本年度の研究目標は主に二つあった。一つは、「老い」に関する人文学・社会学分野の研究動向、成果を把握することである。このために、雑誌論文や書籍として出版された文献を調査した。また、7月に開催されたContemporary Women's Writing Network学会に出席し、文学分野の「老い」研究の最新動向に触れ、同じテーマの研究者と意見交換、情報収集をすることができた。これらの活動の結果、「老い」をテーマにした文学作品は増加傾向にあり、文学研究分野での関心も高まっている一方、研究事例はまだ限られており、「老い」の文学研究は理論的構築がされる初期段階にあることが分かった。現在議論されている思想や概念を知ることは、本研究課題の方向性を考える上で大いに役に立った。本年度もう一つの研究目標は、本研究課題の対象である戦後以降のイギリスにおける「老い」の文化的意味を理解することである。このために、二次文献資料を読むだけでなく、イギリスで「老い」に関連する第一次資料の収集、整理を行った。この結果、人口の高齢化により、「老い」に対する社会的関心が高まっていることがうかがえた。さらに、「老い」の意味が文化的・歴史的特殊性を有することが分かった。具体的には、消費文化の高まり、市場経済の発展、福祉政策の衰退などが、同時期イギリスの「老い」にまつわる言説や表象に大きな影響をもつことが分かった。次年度以降、消費文化の影響に注目して収集した一次資料を分析し、戦後以降のイギリスの「老い」の文化的意味を明らかにし、論文にまとめたいと考えている。以上二つの研究活動を踏まえ、次年度は文学テキストが「老い」の言説や表象にどう関わるかの考察を発展させたい。その際、語りの構造や形式に注目することが必要であるが、それに加え、意義ある研究成果を出すためには、特定の視点(テーマ)を見つけることが課題である。今年度は、文献資料の調査分析を継続すると同時に、前年度までの研究で明らかになった「老い」の社会的・文化的意味を踏まえ、文学作品における「老い」の分析を進めることを主な目標としていた。そこで、具体的な視点(テーマ)を見つけることが課題であったが、研究を進めた結果、「語り」の要素と認知症という二つを定めた。これら二つを切り口として、以下のように研究を進めた。認知症に焦点を当てた文学テキストの分析を進めるのに先立ち、認知症と老いとの関係についての先行研究の調査を行った。医学、哲学、社会学分野の文献が主であったが、認知症と老いに関連する理論や議論点の理解につながった。また、文学分野で認知症をテーマにした研究例も調査した。これは方法論の参考としても役に立った。「語り」は文学研究において重要な概念、要素であるが、老年期と「語り」のテーマをより深く発展させるために、ナラティブ・ジェロントロジーという新しい分野の研究について文献を通して学んだ。その結果、老齢期における語ることの重要性が分かった。また、ライフコースを「物語」と捉え、文学作品をその表象と解釈することで、老齢期についての理解が深まるだけでなく、人間のアイデンティティー形成の複雑さとライフコースについての様々な思想が浮き彫りになることが分かった。また、認知症患者を理解する際にも有効なアプローチであることが分かった。以上の調査研究を踏まえて、具体的に文学作品を分析し、「老い」がいかに表象されているか、そこから「老い」をいかに理解できるかの考察を進めた。また、「老い」をテーマとする二つの国際学会で研究成果の報告を行った。これらの学会では、複数の関連分野の研究動向を把握し、研究者と情報・意見交換を行う機会にも恵まれ、本研究課題の方向性を考えるうえで非常に有意義であった。本研究課題は、現代における「老い」を、文化的観点、身体論的観点、文学的観点から理解することを目的とし、文学作品等の分析を通して、戦後以降のイギリス社会において「老い」がどのように理解、表象されているか考察してきた。最終年度である今年度は、上記三つの観点を具体的に反映した以下の研究の成果を発表することに重点をおき、成果を論文にまとめた。1.老いと身体:文化的視点からーマーガレット・サッチャー元英国首相が、メディア及び文化作品でどのように表象されてきたかを分析し、その時代的変遷を考察した。

具体的には、高齢に達し認知症を患った彼女の政治人生をテーマとし、公人の伝記的物語という意味合いを持つ劇と映画の各一作品を分析対象とした。これらの作品は、実人生における現役全盛期と老齢期の乖離が、伝記ジャンルが希求する一貫した物語の成立を特に困難にすることを露呈し、その結果、「老い」の否定的意味合いを覆し切れていないことを明らかにした。メディアでの扱いも踏まえ、現代社会において「老い」が依然として否定的な意味合いをもつことが理解できた。2.老いと身体:文学的視点からー初老のイギリス人女性が旅に出るという共通の設定をもつ小説作品を通して、女性と老い、身体の関係を考察した。日常から脱して異空間に移動をするという物語構造が、女性の心理的かつ身体的な「老い」の経験を鮮やかに描くのに効果的な役割を果たしている一方で、「老い」の一面的な意味が助長されていることも示し、小説作品が「老い」の新しい意味を創造する難しさを指摘した。3.認知症と文学表象ー認知症は一般的に自己認識と自己表現の可能性を奪う病であると理解されているが、この理解を問題視し、認知症を扱った短編作品を読解した。ジェロントロジー分野の研究成果を参照しつつ、文学テキストが認知症をもつ人間やその経験を表現=語ることの可能性と限界について考えた。特定の文学作品の分析結果を学会で発表した後、雑誌論文として出版することを目指して論文作成作業を開始したが、まだ執筆途中である。また、これらを執筆するため、その他の文学作品を読み、分析する作業が遅れ気味である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の最終年度となる今年は、研究成果をまとめて論文として発表、または、口頭で発表するための準備を進めたい。
猛毒種子の採食がヤマガラ体内の寄生虫・腸内微生物に及ぼす影響の解明

シキミという樹木の種子は猛毒をもつにもかかわらず、ヤマガラという鳥によって運ばれていることがわかっている。本研究では、この特異な相利関係がヤマガラの体内微生物に及ぼす影響を明らかにする。特に、シキミ種子に含まれる猛毒物質がヤマガラの内部寄生者を減少させる可能性に注目する。シキミ自生地の内外でヤマガラの糞を採取し、そこに含まれるDNAの量を分析することで寄生者などの微生物の組成やアバンダンスを明らかにする。そしてシキミの種子を食べることが、ヤマガラの体内寄生者を減少させるかどうかを検証する。
肥満による重症喘息/難治性喘息の新規治療法の開発

重症喘息の中でも特に難治とされるのが、肥満重症喘息サブタイプである。肥満重症喘息患者は好中球炎症が主体と考えられていたが、大規模データの解析により好酸球炎症好中球炎症が主体のものまでheterogeneousな患者群であることが報告された。特に肥満による全身炎症が重症喘息・難治性喘息に深く関わっていることが明らかになってきている。本研究ではマウス肥満喘息モデルを用いてオートファジーに焦点を当てて、重症肥満喘息の難治化の病態を解明し、新規治療法の開発に挑む。本年はオートファジー遺伝子改変マウス(Atg5-/-マウス)を中心に肥満喘息モデル用いて検討を行った。1) Atg5-/-マウスを用いて肥満喘息マウスを作成したところ、肥満Atg5-/-喘息マウスではBAL中の好酸球が有意に増加し、気道過敏性も亢進していた。肥満Atg5-/-喘息マウス肺ではGATA3およびSTAT-6の発現も有意に上昇していた。2) Atg5-/-マウスおよびWT骨髄を用いてキメラマウスを作成し検討を行ったところ、上記1)の結果を支持する結果が得られた。またAtg5-/-マウス由来の免疫細胞と気道上皮細胞が協調して強い好酸球性炎症と気道過敏性の亢進を惹起していることが示唆された。4)気道上皮細胞から分泌され免疫細胞を介して好酸球性炎症を惹起する上皮関連サイトカインのうち、肥満Atg5-/-喘息マウスではTSLPの発現が亢進していた。そこで抗TSLP抗体を肥満Atg5-/-喘息マウスに投与したところ、肥満Atg5-/-喘息マウスの好酸球炎症と気道過敏性亢進はTSLP依存性であることが示された。以上の研究により、高度の好酸球性炎症を伴う重症肥満喘息では、オートファジー低下によってもたらされるTSLP上昇が病因に関与すると考えられた。重症喘息/難治性喘息患者の難治化の要因として従来からの好酸球性炎症に加えて好中球炎症の関与が報告されている。特に近年の肥満による全身炎症が重症喘息/難治性喘息に深く関わっていることが明らかになってきている。加えて、成人肥満の増加のみならず小児肥満の増加も報告され、肥満による喘息コントロールの難治化、重症化は今後の喘息診療の大きな課題である。本研究ではマウス肥満喘息モデルを用いて、オートファジーやインフラマソームに焦点をあて、重症肥満喘息の難治化の病態を解明する。さらにはオートファジー及びインフラマゾームを介した気道炎症制御による治療法の開発に挑む。1)肥満喘息モデルマウスの作成:野生型マウス(C57BL/6, 3-4週齢)に普通食(Chow)あるいは60%の高脂肪食(HFD)を12-16週負荷し肥満マウスを作成した。肥満マウスを用いてハウスダスト(HDM)感作による喘息モデルマウスを作成し、気管支肺胞洗浄(BAL)及びメサコリン負荷による気道過敏性(AHR)の評価を行った。また一部肺を用いてHE染色により病理評価を行った。2)遺伝子改変マウスの入手と維持・繁殖:LC3-GFPマウス、Atg5 floxマウス、Atg5 KOマウスを入手し、維持・繁殖を行っている。3)肥満喘息におけるオートファジー:オートファジー欠損マウスを用いて、高脂肪食負荷による肥満喘息マウスの作成を行っている。野生型マウスを用いた検討により、肥満モデル及び肥満喘息モデルの作成法を確立した。またBAL及びAHRによる気道炎症や気道気道抵抗も安定的な評価が確立された。また遺伝子改変マウスの入手及び維持繁殖も良好である。気管支喘息は気道炎症に起因する気道狭窄・気道過敏性の亢進を主病態とする炎症性肺疾患で、増加の一途をたどっている。重症喘息/難治性喘息は喘息全体の5ー10%を占めるにすぎないが、重症喘息/難治性喘息に要する医療費が喘息医療費全体の約半分を占めていることから、喘息診療の大きな問題となっている。本研究ではマウス肥満喘息モデルを用いてオートファジーおよびインフラマゾームに焦点を当てて、重症肥満喘息の難治化の病態を解明し、新規治療法の開発に挑む。本年は遺伝子改変マウスを中心に肥満喘息モデル用いて検討を行った。1)非肥満マウスと比較して肥満マウスは気道過敏性が亢進していた。一方で肥満マウスをHDMで感作した肥満喘息マウスは、非肥満喘息マウスと比較して好酸球を中心にBALの細胞数が低下し、気道過敏性も低下していた。2)オートファジー遺伝子改変マウス(Atg5-/-マウス)を用いて肥満喘息マウスを作成したところ、肥満Atg5-/-喘息マウスではBAL中の好酸球が有意に増加し、気道過敏性も亢進していた。3)Atg5-/-マウスおよびWT骨髄を用いてキメラマウスを作成し検討を行った。Atg5-/-マウス

由来の細胞が、好酸球炎症と気道過敏性の亢進に関わっていることが示された。4)肺特異的オートファジー遺伝子改変マウスを作成した。オートファジー遺伝子改変マウス(肥満Atg5-/-マウス)での検討が順調に経過している。また肺特異的オートファジー遺伝子改変マウスの作成が終了し、このマウスを用いた解析の準備を進めている。重症喘息の中でも特に難治とされるのが、肥満重症喘息サブタイプである。肥満重症喘息患者は好中球炎症が主体と考えられていたが、大規模データの解析により好酸球炎症好中球炎症が主体のものまでheterogeneousな患者群であることが報告された。特に肥満による全身炎症が重症喘息・難治性喘息に深く関わっていることが明らかになってきている。本研究ではマウス肥満喘息モデルを用いてオートファジーに焦点を当てて、重症肥満喘息の難治化の病態を解明し、新規治療法の開発に挑む。本年はオートファジー遺伝子改変マウス(Atg5-/-マウス)を中心に肥満喘息モデル用いて検討を行った。1) Atg5-/-マウスを用いて肥満喘息マウスを作成したところ、肥満Atg5-/-喘息マウスではBAL中の好酸球が有意に増加し、気道過敏性も亢進していた。肥満Atg5-/-喘息マウス肺ではGATA3およびSTAT-6の発現も有意に上昇していた。2) Atg5-/-マウスおよびWT骨髄を用いてキメラマウスを作成し検討を行ったところ、上記1)の結果を支持する結果が得られた。またAtg5-/-マウス由来の免疫細胞と気道上皮細胞が協調して強い好酸球性炎症と気道過敏性の亢進を惹起していることが示唆された。4)気道上皮細胞から分泌され免疫細胞を介して好酸球性炎症を惹起する上皮関連サイトカインのうち、肥満Atg5-/-喘息マウスではTSLPの発現が亢進していた。そこで抗TSLP抗体を肥満Atg5-/-喘息マウスに投与したところ、肥満Atg5-/-喘息マウスの好酸球炎症と気道過敏性亢進はTSLP依存性であることが示された。以上の研究により、高度の好酸球性炎症を伴う重症肥満喘息では、オートファジー低下によってもたらされるTSLP上昇が病因に関与すると考えられた。オートファジー欠損マウスを用いて肥満喘息マウスを作成中であり、このマウスを解析し肥満喘息におけるオートファジーの役割を解明していく。またLC3-GFPマウスを用いて肥満喘息における各細胞レベルでのオートファジーの可視化にも挑む予定である。一方で高脂肪食負荷に16週間を要することから、マウスの維持と管理に予想以上の労力を要している。中和抗体を肥満オートファジー遺伝子改変マウスに投与して、仮説の検証を遂行する。また肥満肥満オートファジー遺伝子改変マウスより気道上皮を単離し、ex vivoでの反応を解析する予定である。さらに作成した肺特異的オートファジー遺伝子改変マウスを用いて、肥満喘息モデルをの解析を行う。高脂肪食負荷による肥満マウスの作成に4ヶ月かかる。作成した肥満マウスは、気道過敏性や気管支肺胞洗浄液の解析を優先して行った。そのため当初予定したウエスタンブロットや共焦点顕微鏡による解析用のマウスが当該年度にそろわず、次年度に行う予定となったため。肥満マウスの作成に時間を要することから使用マウスが予定より少数であった。本年は順調に肥満マウスが作成されていること、また遺伝子改変マウスの準備が整ったことから計画されている研究を遂行する。
ハロゲン系による混晶半導体の気相成長

1.InGaPの気相成長InGaPは可視光半導体レーザ材料などとして重要な物質である。本研究ではGaAs基板と格子整合する【In_(0.49)】【Ga_(0.51)】Pの気相成長機構を解明するために、ハロゲン系単一温度域【Pt_1】によるInP,GaPInGaPの気相成長を行なった。その結果、InP,GaPの成長速度は通常用いられる温度範囲では1/Tに対して直線的に変化し、その活性化エネルギーはInPでは45Kcal/mol,GaPでは49Kcal/molであることを明らかにした。この結果から、これらの成長反応は表面反応律速であることを示した。また、ガス流量、Cl/H44などから得られたデータも表面反応律速を支持するものであった。InGaPの成長ではあらかじめ行なった平衡計算の結果、混晶組成の制御にはGaの輸送量の精密なコントロールが必要であることが明かにされた。実際の実験でも1%オーダーのGa量の制御が必要であった。InGaPの成長速度に関する基本データを実験的に求めた。現在までの所、この混晶の成長も二元化合物の成長反応と同様の機構で進むものと考えられる。2.多成分系の気相一団相平衡の解析・混晶の成長では成長する混晶組成が何によって決まるかを知ることが重要である。本年は最近その実用性が注目されているMOUPE法に対する熱力学的解析を行なった。その結果、(1)MOUPE成長の駆動力は【III_(s)】+/4【V_(4(y))】=【III】・【V_(s)】反応による【III】-【V】化合物の生成の自由エネルギーで、混晶組成は主として成分となる二元化合物のこの駆動力の差と供給ガス成分の【V】/【III】比に支配されている。(2)成長速度はr=【K_f】(【P(^0_(III))】-【P_(III)】)と表わされ、温度,【V】/【III】比に依存せず、【III】族の供給量に比例することを明かにし、MOUPE系で平衡モデルがよく成り立つことを示した。
グラム陽性好熱性細菌の2つの新規な呼吸鎖複合体の構造と機能

グラム陽性好熱性細菌Bacilllus stearothermophilusから新規に単離した呼吸鎖末端酸化酵素の1つシトクロムbd型キノール酸化酵素について、その遺伝子クローン化を完成し、配列を解析した結果、これまで配列の報告されたbd型酵素は2つのサブファミリーに分けられ、本菌のbdはそのうち新しい群の最初の単離例であること、bd型酵素一般に提唱されている立体構造の従来のモデルは変更する必要があること、などが示された。また、bd型酵素が主に発現している変異株K17を、caa_3型シトクロムc酸化酵素が主に働いている野生株と比較し、呼吸鎖のエネルギー変換効率と菌の増殖が呼吸鎖複合体の種類によって決められることを示した。もう1つの新規な末端酸化酵素であるシトクロムbo_3型のシトクロムc酸化酵素については、クローン化した遺伝子で野生株を形質転換し大量発現-精製系を構築した。これをリポソームに再構成し、caa_3酵素より低いながらH^+ポンプ活性を持つことを明らかにした。また、bo_3型酵素を主に含む変異株を単離し、それのエネルギー変換効率と菌の生育が野生株とK17株との中間になることを示し、やはりそれらが呼吸鎖複合体の種類によって決められることを確かめた。さらに、caa_3型酸化酵素のオペロンのすぐとなりに存在する遺伝子ctaAの産物が、インビトロでヘムOを酸化してヘムAに変換する酵素として働くことを示した。これら好熱性細菌の新規酸化酵素に関する知見と経験をアミノ酸発酵をするグラム陽性菌Corynebacterium glutamicumに応用し、この菌のシトクロムbd型キノール酸化酵素とその遺伝子を単離、解析した。グラム陽性好熱性細菌Bacilllus stearothermophilusから新規に単離した呼吸鎖末端酸化酵素の1つシトクロムbd型のキノール酸化酵素について、その遺伝子クローン化を完成した(11.研究発表[雑誌論文]の第1番)。配列を解析した結果、(1)これまで配列の報告されたbd型酵素は2つのサブファミリーに分けられ、本菌のbdはそのうち新しい群の最初の単離例であること、(2)bd型酵素一般に提唱されている立体構造の従来のモデルは変更する必要があることなどが示された。また、bd型酵素が主に発現している突然変異株を、本菌で最も主要な末端酸化酵素であるシトクロムcaa_3型シトクロムc酸化酵素が主に働いている野生株と比較し、呼吸鎖エネルギー変換効率と菌の増殖が、呼吸鎖複合体の種類によって決められることを示した(同第2番)。もう1つの新規な末端酸化酵素であるシトクロムbo_3型のシトクロムc酸化酵素については、クローン化した2つの構造遺伝子を含むプラスミドで野生株を形質転換することによって大量発現系を構築することができ、またその発現酵素を単離精製して、酵素学的解析を行った(論文準備中)。これにより、H^+ポンプ活性の分子メカニズムを解明するための実験的基礎が確立できた。この酵素の補欠分子族である高スピンヘムは、大部分がヘムOであるが一部はヘムAである。caa_3型酸化酵素のオペロンのすぐとなりに存在する遺伝子ctaAの産物が、インビトロでヘムOを酸化してヘムAに変換する酵素として働くことを示した(同第3番)。グラム陽性好熱性細菌Bacilllus stearothermophilusから新規に単離した呼吸鎖末端酸化酵素の1つシトクロムbd型のキノール酸化酵素とその遺伝子に関する論文を完成した。

これをリポソームに再構成し、caa_3型酵素より低いながらH^+ポンプ活性を持つことを明らかにした。またbo_3型酵素を主に含む変異株を単離した。この菌のエネルギー変換効率と生育が、caa_3型酵素が主に働いている野生株とbd型酵素が主に発現しているK17変異株との中間の値になることを示した。このことは、菌の細胞全体のエネルギー代謝効率や生育が、その細胞で働く呼吸鎖酵素の種類とそのH^+ポンプ活性によって決められることを意味している。さらに、これらの好熱性細菌の新規酸化酵素に関する知見と経験をアミノ酸発酵をするグラム陽性菌Corynebacterium glutamicumに応用した。この菌のシトクロムbd型キノール酸化酵素をはじめて同定し単離したところ、好熱菌のbd型酵素と同様メナキノンとのプレインキュベーションによって活性化された。このことは、活性に重要なキノン結合部位が、キノールを酸化する活性中心とは別に存在することを示す。またこの遺伝子を単離、解析した。
情報インフラストラクチャに基づく手話対話エージェントの試作

情報インフラストラクチャの整備が急激に進み、画像・音声信号等の双方向の通信が可能となりつつある。そこで、ジェスチャーによる対話手段の一種である手話による対話を取り上げ、「人間(聴覚障害者)-知的(手話対話)エージェント-人間(健聴者)系システム」を試作し、実現することを目的として研究を進めてきた。本年度は医療診断などの限られた状況に依存する単語を用いて、インタラクティブ性を重視する手話対話システムを構築し、健聴者と聴覚障害者との柔軟なコミュニケーションを支援するオンラインシステムを実現した。昨年度までは、下記に示すように13と4に研究を分割し、それぞれ個別に研究を進めてきた。・手話対話エージェントの研究(山口担当):手話対話エージェントに必要不可欠な、1.手話動作認識、2.手話動作登録・学習、3.手話動作生成の機能を実現する研究をそれぞれ個別に進めてきた。・手話特徴表現データベースの構築(鎌田担当):従来型の人間が視覚で利用する形式のデータベースを再構築し、上記1の機能へ有効となる4.手話特徴表現データベースの構築を行ってきた。本年度は、上記13の機能を統合して、一つのインタラクティブ手話インターフェイスにまとめあげた。これにより、手話動作の認識・生成機能を自動的に切替えることが可能となった。本システムでは、医師が話しかけると、その音声入力に対応した手話アニメーションを表示し、患者(聴覚障害者)が手話動作を行うと、その動作の認識結果を文字情報として示す。このように、本システムが手話通訳者に代わって、健聴者と聴覚障害者の間でのコミュニケーションをサポートするようになっている。また、上記の機能1に「手の形状」による単語特定、3に人間にとって見やすい表示を発想する処理を付け加え、4からのデータの移植も行った。その結果、昨年度のシステムよりも良好な結果を得ることができた。そこで、ジェスチャーによる対話手段の一種である手話による対話を取り上げ、1)曖昧情報記号化処理、2)曖昧情報学習処理、3)曖昧情報生成処理や4)手話特徴表現データベースなどの諸課題を解決し「人間(聴覚障害者)-知的(手話対話)エージェント-人間(健聴者)系システム」を試作する。特に、医療診断などの限られた状況に依存する限られた単語を用いたインタラクティブ性を重視する手話対話システムを構成し、聴覚障害者と健聴者との柔軟なコミュニケーションを支援するオンラインシステムを実現する。平成8年度は、本インターフェイスの要素研究(下記の1)4)の研究)を個別に実施した。1.手話対話エージェント(研究代表者山口担当)1)手話ジェスチャーの認識(単語への変換):ジェスチャーの画像情報は、ミクロな数値情報として計算機に入力される。この実情報としてのミクロ情報を、人間が理解できる言語的な表現、すなわち、「単語」+「質的ニュアンス」のマクロ情報にリアルタイムで変換するための研究を実施した。2)手話ジェスチャーの登録・学習:前述1)の認識のための知識が不足している場合に対応するため、ユーザが自ら新たな手話ジェスチャーを追加登録できる学習機能を実現した。3)手話ジェスチャーの生成(単語からの逆変換):逆推論機能、すなわち、マクロ情報である手話表現したい「単語」からミクロ情報である手話ジェスチャーを示す数値情報への状況依存形の変換を実現した。2.手話特徴表現データベースの構築(研究分担者鎌田担当)人間が視覚で利用する従来形のデータベースを再構成し、1)の手話ジェスチャーの認識へ有効となる4)手話特徴表現データベースを、医療現場を想定し構築した。さらに、その特徴データの手話対話エージェントへのダウンロードを簡略化するデータ構造変換機能を付加した。

情報インフラストラクチャの整備が急激に進み、画像・音声信号等の双方向の通信が可能となりつつある。そこで、ジェスチャーによる対話手段の一種である手話による対話を取り上げ、「人間(聴覚障害者)・知的(手話対話)エージェント・人間(健聴者)系システム」を試作し、実現することを目的として研究を進めてきた。本年度は医療診断などの限られた状況に依存する単語を用いて、インタラクティブ性を重視する手話対話システムを構築し、健聴者と聴覚障害者との柔軟なコミュニケーションを支援するオンラインシステムを実現した。昨年度までは、下記に示すように13と4に研究を分割し、それぞれ個別に研究を進めてきた。・手話対話エージェントの研究(山口担当):手話対話エージェントに必要不可欠な、1.手話動作認識、2.手話動作登録・学習、3.手話動作生成の機能を実現する研究をそれぞれ個別に進めてきた。・手話特徴表現データベースの構築(鎌田担当):従来型の人間が視覚で利用する形式のデータベースを再構築し、上記1の機能へ有効となる4.手話特徴表現データベースの構築を行ってきた。本年度は、上記13の機能を統合して、一つのインタラクティブ手話インターフェイスにまとめあげた。これにより、手話動作の認識・生成機能を自動的に切替えることが可能となった。本システムでは、医師が話しかけると、その音声人力に対応した手話アニメーションを表示し、患者(聴覚障害者)が手話動作を行うと、その動作の認識結果を文字情報として示す。上記の機能1に「手の形状」による単語特定、3発想による人間にとって見やすい表示処理を付け加え、4からのデータの移植も行った。その結果、昨年度のシステムよりも良好な結果を得ることができた。このように、本システムが手話通訳者に代わって、健聴者と聴覚障害者の間でのコミュニケーションをサポートするようになっている。
結合振動子系における境界条件と隠れた対称性

これまで我々は、非線形振動を示す生きた真性粘菌を用いて、対称性を有する結合振動子系を構成し、この系の示す時空間パターンを系の対称性のみから理論および実験の両面から明らかにしてきた。粘菌を鎖状に配置した系では、系のもつ陽な対称性に対称性破壊分岐の理論を適用しただけでは説明できない時空間パターンが観測されていた。この観測結果は、N個の振動子からなる鎖状結合振動子系の境界条件を、実際には存在しない「隠れ振動子」を想定し、(N+1)個の環状結合振動子系の周期境界条件として扱うことでうまく説明できる。本研究では、この「隠れ振動子仮説」の論拠を示すことを目的とし、粘菌以外の結合振動子系(BZ反応系)による実験および数値シミュレーションを行った。BZ反応系については系の立ち上げが完了し、今後安定した結果が得られるよう系を改良し、隠れ振動子パターンが現れることを確認していく。また、粘菌結合振動子系における粘菌の総体積一定という拘束条件を結合振動子系連立常微分方程式モデルに組み込んだ数値シミュレーションでは、拘束条件による効果が様々な時空間パターンの特徴として現れることを確認した。これらと隠れ振動子仮説との関係を数理的に明示することが今後の課題である。さらに、本研究で得られたネットワーク構造に関する知見を用いて、代謝ネットワークの構造解析を行った。その結果、生物におけるネットワークがロバスト性や効率性など複数の指標をバランスよく実現するために不可避な構造を示していることを明らかにした。また、同様の性質が大規模人工ネットワークの代表であるインターネットについてもあてはまることを明らかにした。これまで我々は、非線形振動を示す生きた真性粘菌を用いて、対称性を有する結合振動子系を構成し、この系の示す時空間パターンを系の対称性のみから明らかにしてきた。対称な系の示す対称性破壊分岐の理論を用いると、粘菌の挙動を示す具体的な数理モデルなしにこれらのパターンを明らかにすることができる。しかし、粘菌を鎖状に配置した系では、系のもつ陽な対称性だけでは説明できない時空間パターンが観測されていた。この観測結果は、N個の振動子からなる鎖状結合振動子系には、実際には存在しない「隠れ振動子」があるものと考え、(N+1)個の環状結合振動子系として扱うことでうまく説明できる。すなわち、結合振動子系の境界条件によって、系は、あたかももう一つの振動子が存在するかのように振る舞うというアイディアである。本研究では、この「隠れ振動子仮説」の数理的な論拠を示すことを目的とし、実験およびシミュレーションを行った。粘菌結合振動子系では、系全体で粘菌の総体積が常に一定である。そこで、これが拘束条件となり、特殊なパターンを創出していると考えた。結合振動子系モデルは連立常微分方程式系で表せるが、この総体積一定の条件を方程式系にどのように組み込むかがポイントとなる。その結果、振動子系とは別に、体積保存則のためにダミーの変数をおき、その時間変化の和が常に一定であるように方程式を作りこむ系を考えた。その系では、拘束条件により、これまでシミュレーションではなかなか現れなかった、倍振動周期が主に観測された。
地震被害恕限度に基づいた地震荷重の策定

大きな地震動が発生したときに建物の地震被害を皆無にすることは経済性を考慮すると難しい。社会的に大きな混乱を引き起こさないためには大災害とならない恕限度の範囲に被害量を収める必要がある。地震の社会的反応が新聞報道に表れていると考えて、1946年から1995年までの全ての被害地震について地震報道の全紙面に対する比を地震報道率と定義して地震後30日間を調査した。その結果、地震報道率は指数関数で近似できること、死者数との相関が高いこと,地震の報道はほぼ2週間で終わること、などが分かった。新聞の紙面数の影響を補正して調べた結果、死者数で数十名、建物全壊数で数百棟を境にして、それより大きな被害では個々の地震の特性は余り関係しないことが分かった。どこに地震が発生しても地震被害を一定にするためには定常的な地震活動を反映した地震ハザードが必要である。地体構造区分を反映した面震源モデルを設定して、定常的な地震活動を反映する安定した地震発生パラメータを推定した。これらのデータと減衰曲線を用いて確率的な手法で全国の再現期待値とその変動係数などのマップを作成した。100年再現期待値は東日本で300ガルで、その他で100から200ガルであることが分かった。被害量は震源域の建物数に関係するので、建物の集中度が人口密度に比例すると考えて、人口密度により区分した都市モデルを設定した。被害量を一定にするためには建物の破壊確率を建物密度に反比例させればよいので、地震荷重の割り増しを地震都市係数と定義してその値を求めた。平均的な都市部の人口密度を基準として8倍から16倍の集中度であっても、地震都市係数を2程度にすることで一定の被害量に収めることが可能であることを明らかにした。建物の地震被害を皆無にすることはできないので社会的に大きな混乱を引き起こさない恕限度がどの程度かを知ることは非常に重要である。戦後の大きな地震被害を引き起こした13の地震について地震後の社会的影響を新聞報道に表れた地震関係の紙面の比率で評価した。その結果、地震報道の割合は被害総量とくに死者数に関係すること,ほとんどの地震被害は2週間まで指数的に低減し、それ以後は疎らであることが分かった。3日間の平均地震報道率を25%とすると全壊数は110棟、死者数6名となる。4日目で報道率が5%となるのは全壊数は270棟、死者数13名となる。この程度の被害に抑えるためには地震動の特性と建物の特性を反映した破壊確率の評価と建物の分布が必要となる。日本付近の地震ハザードを推定するために、地震の発生の特性が同じと見なせる区域を地震地体構造によって33個の面震源に区分し、信頼性の高い百年間の地震カタログよりリカレンスカーブを作成して面震源の地震発生パラメータを推定した。3つの期間の地震の観測の精度が異なる点は補正して定常的な値とした。これらのデータと金井式の減衰曲線を用いて極値分布を求め、ハザードマップを作成した。その結果、地震ハザードのモデルとしては最大加速度の平均値が1倍と2倍と4倍となるモデルが設定でき、各モデルの再現期待値とその変動係数が得られた。建物の集積度それに対応する人工密度に反比例するように建物の破壊確率を設定すれば被害総量は一定にすることができる。その係数を地震都市係数として、それを地震ハザードのモデルとRC構造物を想定した強度モデルを用いて求めた。その試算例では、平均的な都市の人工密度を基準としてその16倍から1/8倍について計算した結果、地震都市係数は1.5倍から0.7倍になることが明らかになった。

大きな地震動が発生したときに建物の地震被害を皆無にすることは経済性を考慮すると難しい。社会的に大きな混乱を引き起こさないためには大災害とならない恕限度の範囲に被害量を収める必要がある。地震の社会的反応が新聞報道に表れていると考えて、戦後の全ての被害地震について地震報道の全紙面に対する比を地震報道率と定義して調査した。その結果、地震報道率は死者数との相関が高いこと,大きな混乱を起こさない地震の報道は2週間で終わること、などが分かった。新聞の紙面数の影響を補正して被害との相関を調べた結果、死者数で数十名、建物全壊数で数百棟を境にして、それより大きな被害では推定式とのばらつきが小さく、個々の地震の特性は余り関係しないことが分かった。どこに地震が発生しても地震被害を一定にするためには定常的な地震活動を反映した地震ハザードが必要である。地体構造区分を反映した面震源モデルを設定して、定常的な地震活動を反映する安定した地震発生パラメータを推定した。これらのデータと減衰曲線を用いて確率的な手法で地震動の年最大値の極値分布を求め、観測結果と比較してその妥当性を確認した。同様な方法で全国の再現期待値とその変動係数と再現期間換算係数のマップを作成した。被害量は震源域の建物数に関係するので、建物の集中度が人口密度に比例すると考えて、人口密度により区分した都市モデルを設定した。被害量を一定にするためには建物の破壊確率を建物密度に反比例させればよいので、地震荷重の割り増しを地震都市係数と定義してその値を求めた。平均的な都市部の人口密度を基準として8倍から16倍の集中度であっても、地震活動度の違い、建物強度や地震動強さの確率モデルによらず、地震都市係数を2程度にすることで一定の被害量に収めることが可能であることを明らかにした。
結び目に関連する群の表現

研究目的の1つは,結び目群の離散表現に付随したひねりアレクサンダー多項式が結び目の幾何学的性質をどのように反映しているかを調べることであった.それに関していくつかの結び目のSL(2,p)-表現を実際に求めてみて,それらに付随したひねりアレクサンダー多項式を計算したところ,古典的なアレクサンダー多項式やジョーンズ多項式などよりもかなり強力な結び目の不変量であることが判明した.特に,樹下-寺阪結び目とコンウェイの結び目の例でよく知られている互いにミュータントな結び目は古典的なアレクサンダー多項式やジョーンズ多項式では区別できないことが知られているが,それらの結び目もひねりアレクサンダー多項式を用いて区別できることがわかった.これに関して詳しくは「Twisted Alexander polynomial for finitely presentable groups」として発表予定である.一方,結び目群の有限群表現に関する計算実験を効率的に実行するために,結び目図式の計算機入力方法の研究を行った.その結果,結び目図式を文字列で表現する方法としてn-dataと呼ばれる結び目図式の表現形式を開発した.それについては論文「Coding link diagrams」に発表した.またn-dataを用いて結び目群の有限群表現に関する各種の計算機実験をおこなうために交点数10以下のすべての結び目および絡み目の図式のn-dataを作製した.現在それを用いたおおがかりな計算機実験を準備中で,その結果については将来発表する予定である.研究目的の1つは,結び目群の離散表現に付随したひねりアレクサンダー多項式が結び目の幾何学的性質をどのように反映しているかを調べることであった.それに関していくつかの結び目のSL(2,p)-表現を実際に求めてみて,それらに付随したひねりアレクサンダー多項式を計算したところ,古典的なアレクサンダー多項式やジョーンズ多項式などよりもかなり強力な結び目の不変量であることが判明した.特に,樹下-寺阪結び目とコンウェイの結び目の例でよく知られている互いにミュータントな結び目は古典的なアレクサンダー多項式やジョーンズ多項式では区別できないことが知られているが,それらの結び目もひねりアレクサンダー多項式を用いて区別できることがわかった.これに関して詳しくは「Twisted Alexander polynomial for finitely presentable groups」として発表予定である.一方,結び目群の有限群表現に関する計算実験を効率的に実行するために,結び目図式の計算機入力方法の研究を行った.その結果,結び目図式を文字列で表現する方法としてn-dataと呼ばれる結び目図式の表現形式を開発した.それについては論文「Coding link diagrams」に発表した.またn-dataを用いて結び目群の有限群表現に関する各種の計算機実験をおこなうために交点数10以下のすべての結び目および絡み目の図式のn-dataを作製した.現在それを用いたおおがかりな計算機実験を準備中で,その結果については将来発表する予定である.
３次元フォース解析による生体分子－溶液界面の構造・機能可視化

本研究では、これまでに開発された高感度・高分解能FM-AFM法に基づく3次元フォースマップ技術を高度化し、力検出信号の実時間運動解析を取り入れることで、複雑な3次元構造をもつ生体分子に対しても安定な相互作用力測定を実現し、単一分子レベルでの生体分子間認識相互作用計測を可能とする新たな3次元相互作用力可視化技術の確立を目的としている。本年度は、生体分子の機能イメージングに関連して、3次元フォースマップ法の高度化および生体分子周囲の水和殻可視化についての研究に注力した。3次元フォースマップ法では、試料上の全面にわたってフォースカーブ測定を繰り返すことで、3次元的なフォース分布を取得するが、その際、探針が試料に接近・後退する時間を測定パラメータとして制御し、力応答信号の時間解析を行うことで、特異結合部の特性を明らかにし、さらには結合部位の空間統計分布を求めた。一方、探針が接触状態あるいは分子と強く結合している場合、外部励振による探針振動は複雑な運動となることから、熱雑音による励振による探針カンチレバーの周波数特性変化の解析も進めた。固液界面上に特徴的に出現する水和構造は、3次元フォースマッピングによって可視化できるが、原子的平坦性を有する固体結晶表面とは異なり、生体分子は複雑な表面構造をもつため、こうした分子上での水和構造も極めて複雑な構造となり、水和殻可視化は困難な計測となる。本研究では、カンチレバーの力学パラメータ(共振周波数・ばね定数)および探針の接近・後退運動を最適化することで、実用的な水和殻可視化測定を実現した。29年度が最終年度であるため、記入しない。
膵癌微小環境を構築する星細胞のｐｈｅｎｏｔｙｐｉｎｇとその制御による新規治療開発

本研究の目的は、膵癌の微小環境における重要な因子である膵星細胞のphenotypingを行うことで、膵癌細胞との相互作用においてより重要な働きを担っている細胞群を同定し、それを制御することによって膵癌の新規治療法開発を目指すことである。CD271陽性の膵星細胞は腫瘍周辺で発現し、患者の予後と負の相関関係を示すことが分かった。また、CD146陽性の膵星細胞はPanINの周囲に多く存在し、患者の予後と負の相関がみられることが分かった。これらの結果から、膵星細胞は機能的に多様性をもった細胞集団で、特定の膵星細胞のみを標的とした治療が有望であることが示唆された。本年度は、まず当研究室で樹立したヒト膵癌切除組織由来の膵星細胞の表面抗原をフローサイトメトリーを用いて解析した。CD271というタンパクに着目し、樹立した膵星細胞12種類を解析すると、CD271陽性細胞は0.0-2.1%の割合で認めた。また、膵癌細胞と膵星細胞とを共培養することによる膵星細胞の遊走能を検討したところ、より遊走能の高い膵星細胞集団の方が、そうでない細胞集団に比べてCD271のmRNA発現量が少ないことが明らかになった。次に、免疫組織化学染色法でヒト膵癌切除組織におけるCD271の発現を検討したところ、CD271は腫瘍の中心部分ではなく、腫瘍辺縁の間質に発現する傾向があることが明らかになった。さらに、CD271の陽性率と臨床病理学的因子との関連についても解析を行い、CD271の発現が強いほど予後が良好であることが判明した。以上のことから、CD271は一過性のマーカーであり腫瘍形成の早期の段階で膵癌間質に発現すること、さらにはCD271陽性細胞が癌間質相互作用において癌細胞に対して抑制的に働いていることが示唆された。また、リンパ管新生に関与するタンパクであるpodoplaninについて、膵星細胞における機能解析を行ったところ、podoplanin陽性細胞が陰性細胞と比較して膵癌細胞の浸潤能を増強することを解明した。当研究室で樹立したヒト膵癌切除組織由来膵星細胞の表面抗原の解析を、フローサイトメトリーを用いて行った。CD29, CD56, CD105, CD271などの表面抗原の解析を行い、CD271に着目するに至った。樹立した膵星細胞12種類を解析すると、CD271陽性細胞は0.0-2.1%の割合で認めた。膵癌細胞との共培養実験では、CD271の遺伝子発現は一過性に増加した後に、減少することが明らかになった。インナーカップに膵星細胞、アウターカップに膵癌細胞を培養して行う遊走能実験では、癌細胞が存在するアウターカップの方向に遊走する膵星細胞集団が、遊走しない細胞集団よりもCD271のmRNA発現量が少ないことが明らかになった。CD271陽性細胞を、セル・ソーターで分取して機能実験を行うことを試みたが、CD271陽性細胞の割合が非常に少ないためか、安定的かつ高純度のCD271陽性細胞を十分量分取することはできなかった。次に、免疫組織化学染色法でヒト膵癌切除組織におけるCD271の発現を検討した。CD271は腫瘍の中心部分ではなく、腫瘍辺縁の間質に発現する傾向があることが明らかになった。また、臨床病理学的因子との解析も行い、CD271の発現量が高いほど予後良好であった。以上のことから、CD271は一過性のマーカーであり、発癌過程の早期に膵癌間質に発現することや、CD271陽性細胞が癌間質相互作用において癌細胞に対して抑制的に働くことが示唆された。また、リンパ管新生に関与するpodoplaninについても解析し、podoplanin陽性細胞が陰性細胞と比較して膵癌細胞の浸潤能を増強することを明らかにし、現在論文投稿準備中である。本研究の目的は、膵癌の支持・進展に重要な微小環境を形成する膵星細胞のphenotypingを行うことで、膵癌細胞との相互作用においてより重要な働きを担っている細胞群を同定し、それを制御することによって膵癌の新規治療法開発を目指すことである。これまでにヒト膵癌切除組織由来の膵星細胞における表面抗原CD271,CD90やリンパ管新生に関与するタンパクであるpodoplaninの発現とその機能解析を行ってきた。本年は膵星細胞における表面抗原CD146に着目し、その解析を行った。免疫組織

化学染色法でヒト膵癌切除組織におけるCD146陽性膵星細胞を解析すると、膵癌の前癌病変であるPanINの周囲に多く存在し、浸潤癌の周囲ではあまり発現していないことが判明した。また、膵星細胞におけるCD146の発現は、膵癌患者の予後と負の相関関係がみられた。in vitroの実験で、膵星細胞におけるCD146の発現をRNA干渉を用いてノックダウンすると、膵癌細胞の遊走・浸潤を亢進させることが判明した。これらの結果から、CD146は浸潤癌が成立した後の段階では、膵癌細胞に対して抑制的な機能を有している可能性が示唆された。また、コラーゲンゲルを使用した3D培養系を確立し、膵癌の浸潤に促進的な作用を及ぼす特定の膵星細胞の同定を目指した。コラーゲンゲル表層に癌細胞と膵星細胞を共培養すると、膵星細胞の中でも膵癌細胞に先立ってコラーゲンゲル中に浸潤し、コラーゲンの厚みと線維の配向に変化を及ぼす細胞の存在を見出した。医歯薬学膵星細胞の表面抗原の解析による特異な性質を有する膵星細胞集団を明らかにすることを目標に本研究を行っているが、CD271陽性膵星細胞が膵癌に対して抑制的に働いているという新たな知見を得ることができた。さらにはpodoplaninが膵癌の浸潤能を増強することも解明した。これらは膵癌の微小環境のphenotypeの違いが癌間質相互作用の差異を生み出していることを示したという点で重要であり、おおむね研究は順調に進展していると言える。その一方で、CD271やpodoplaninが具体的にどのような機序で癌細胞へ作用しているのかについての詳細は未解明であり、今後も研究を進めていく。また、CD271陽性細胞のセル・ソーターによる分離について試みてはいるものの、CD271の発現が動的であることが原因で、細胞の分取が現状では実現できてない。膵星細胞の表面抗原の解析を通して、特異的性質を有する膵星細胞集団を明らかにすることを目標に本実験を行っているが、CD271陽性膵星細胞が膵癌に対して抑制的に働いていることを示唆する成果が得られた。しかし、その具体的な抑制機序の解明にまでは至っていない。当初計画に予定してあったCD271陽性細胞を、セル・ソーターを用いて高純度かつ安定的に分取することに成功していない。セル・ソーターを用いて、CD271陽性細胞を高純度かつ安定期に分取する技術の確立を目指す。それが困難であった場合には、リボ核酸干渉(RNAi)によるノックダウンや、強制発現によりCD271の発現量を制御する手法を用いてCD271の機能解析を行う予定である。具体的には、CD271陽性/陰性膵星細胞と癌細胞との間接共培養下での膵癌細胞の増殖能、遊走能、浸潤能の評価を予定している。これにより既知の結果を補完する成果が得られれば、その責任遺伝子の検索も行う。また、マウスへの膵星細胞と膵癌細胞の同所共移植実験により、CD271陽性膵星細胞の腫瘍形成能、転移能などへの影響についても検討する。それが困難な場合は、リボ核酸干渉によるノックダウンや、強制発現によりCD271の発現量を制御して機能実験を行う。具体的には、間接共培養実験における膵癌細胞の増殖能、遊走能、浸潤能の評価を行う。既知の結果を補完する成果が得られれば、その責任遺伝子の検索も行う。また、マウスへの膵星細胞と膵癌細胞の同所共移植実験により、CD271陽性膵星細胞の腫瘍形成能、転移能などへの影響を検討する。
タクロリムス誘導体のドラッグリポジショニングによる新規神経変性治療法の開発

球脊髄性筋萎縮症(SBMA)はアンドロゲン受容体(AR)内のCAGリピートの異常伸長に起因する神経変性疾患である。本研究ではSBMAにおけるタクロリムスとその誘導体のタンパク質分解機構の誘導効果を検討した。タクロリムス誘導体はSBMA培養細胞モデルにおいてタンパク質分解機構に関わる分子の発現量を増加させ、変異ARを減少させた。またタクロリムス誘導体の投与によりSBMAマウスの表現型は改善した。これらの結果はタクロリムス誘導体投与がSBMAの治療法の候補となる可能性を示唆する。本研究では多くの神経変性疾患に共通する特徴である異常タンパク質の蓄積とそれに伴う神経細胞の機能低下を改善する治療を目指し、遺伝性神経変性疾患の一つである球脊髄性筋萎縮症(SBMA)の動物モデルと培養細胞モデルに免疫抑制剤として使用されるタクロリムスとその誘導体を投与し、その効果を生化学的解析、病理学的解析などにより検討した。本疾患の原因である異常伸長したポリグルタミン鎖を持つヒト全長アンドロゲン受容体(AR)を導入したSBMA培養細胞モデルを使用しMTSアッセイ、WST-1アッセイ等を用いた細胞生存率の解析を行った結果、薬剤投与による有意な改善が見られた。薬剤投与による神経突起の伸長効果も確認でき、薬剤の細胞保護効果が示唆された。またウェスタンブロット、real-time PCR、免疫組織化学などを用いた解析により薬剤投与による変異ARタンパク質の発現低下とタンパク質品質管理機構に関わる分子の発現増加を確認した。ヒト全長AR遺伝子を発現するSBMAモデルマウスに対し薬剤を長期間投与し、マウス表現型を体重変化、生存率、Grip、Rotarod法を用いて解析した結果、すべての解析で表現型の改善が見られた。またSBMA培養細胞と同じく、SBMAモデルマウスの脊髄、骨格筋においても薬剤投与による変異ARタンパク質の発現低下が確認された。今後薬剤が作用するタンパク質品質管理機構に関わる分子の特定と分解経路の解析を行っていく予定である。当初の予定通りタクロリムス誘導体投与による細胞保護機能を解析し、SBMA培養細胞モデルの生存率改善効果、突起伸長効果が確認された。またSBMAモデルマウスへの薬剤の長期間投与も実施でき、病態進行抑制効果を確認している。また薬剤により発現が変化するいくつかの分解系に携わる分子の特定している。マウス組織の病理的解析も進んでおり研究計画はおおむね順調に進展している。SBMAの原因である異常伸長したポリグルタミン鎖を持つヒト全長アンドロゲン受容体(AR)を導入した培養細胞モデルを使用し、細胞生存率の解析を行った結果、薬剤投与による有意な改善が見られた。また薬剤投与による神経突起の伸長効果も確認でき、薬剤の細胞保護効果が示唆された。薬剤の効果と変異タンパク質の挙動を明らかにするために変異AR及びタンパク質品質管理機構に関わる分子に蛍光タンパク質を付加し、蛍光タイムラプス顕微鏡により解析した。薬剤投与により変異ARタンパク質の凝集が抑制され、タンパク質品質管理機構に関わるいくつかの分子の賦活化が見られた。ヒト全長AR遺伝子を発現するSBMAモデルマウスに対し薬剤を長期間投与し、マウスの表現型を体重変化、生存率、Grip、Rotarod法を用いて解析した結果、すべての解析で表現型の改善が見られた。また今回の長期間投与による副作用と考えられる所見は認められなかった。培養細胞と同じくSBMAマウスの脊髄、骨格筋においても薬剤投与による変異ARタンパク質の発現低下が確認された。薬剤の詳細な作用機序の解明と変異タンパク質分解経路の特定が今後の課題である。SBMA培養細胞においてタクロリムス誘導体投与による変異ARタンパク質の発現低下が確認できたため、様々な阻害剤やタンパク質分解に関わる分子のノックダウンを行い、タンパク質分解のメカニズムを探索する。今年度に行ったSBMAモデルマウスの表現型解析に引き続き、薬剤を投与したマウスの脊髄や骨格筋など各臓器についてウェスタンブロット、real-time PCR、免疫組織化学などを行い、タンパク質品質管理機構に関わる分子および神経栄養因子の発現を解析する。またマウス臓器、血液サンプルでテストステロン濃度や腎機能、肝・腎機能に対する薬剤の影響も解析する。SBMA培養細胞における分解系の阻害実験をふまえ、SBMAモデルマウスおける阻害剤存在下の薬剤投与による変異ARタンパク質分解の効果を解析し、変異タンパク質分解のメカニズムを解明する。神経内科学1月以降に使用した実験動物施設使用料の支払いが平成28年度になる。本年度より翌年度にかけて予定している実験動物関連への支払いに充当する。