hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統計的機械翻訳における翻訳・言語モデルの高速かつコンパクトな実装方法に関する研究

ダブル配列言語モデル(Double-Array Language Model: DALM)は、TRIEのコンパクトかつ高速な実装であるダブル配列をベースとし、言語モデルの性質を最大限利用することでバランスのよい実装を実現している。しかし、DALMはモデルパラメータとインデックスを共通の配列に格納しているため、パラメータの量子化による圧縮効果が得られないという問題があった。本研究では、量子化圧縮を可能とするため、確率値を格納した配列を分離した効率的なデータ構造とアルゴリズムを提案した。特に、配列サイズを小さくするために提案した「部分転置ダブル配列」が主要な成果である。初年度としての平成27年度は本研究の核となる(1)既提案の圧縮実装技術のさらなる実行時の高性能化、および(2)モデル構築の高速化の2つを重点的に研究した。(1)確率的言語モデルの3つの評価軸である検索速度、圧縮率、精度はトレードオフの関係にあり、すべての評価軸を同時に高めるのは困難である。我々は、トライ系実装の圧縮率を高めることが、全体的にバランスの取れた高性能化に直結すると考えて以下の研究を進めた。まず、これまで我々が開発してきたダブル配列に基づく実装手法のさらなる圧縮を目指し、シングル配列の適用手法を検討した。シングル配列は、ダブル配列以上のメモリ削減が理論的には期待できるが、現実には単語の種類数よりもはるかにノード数が多いという言語モデルの特性のため全体に適用がするのは困難である。そこで、ダブル配列のメモリ効率が特に悪化する「子をたくさん持つ」少数のトライ・ノードに対してのみシングル配列を適用する混合型の実装方法を考案した(「部分転置ダブル配列」と名付けた)。これによって、ダブル配列による従来の実装では困難であった言語モデルの量子化効率を高める可能性があることを実験的に示した。また、低次ngramモデルの種類数が極端に多い言語モデルではダブル配列によるモデルが大きくなってしまうという欠点があったが、部分転置ダブル配列を使うことによってこの問題も解消することが分かった。(2)モデル構築の高速化に関しては、ダブル配列にトライの子ノード群をぶつからないように配置する際の候補位置を一つづつずらすのではなく、大きくスキップする手法を考案した。これによって、従来の構築手法に対して5倍から10倍の高速化を達成した。以上の成果を達成した上で、従来のダブル配列に基づく言語モデルの実装をオープンソースの統計的機械翻訳システムで動作する形で公開した。全体的に、当初計画した手法で思ったほどの成果を上げることができなかったが、その原因等を分析することにより、当初計画よりもシンプルかつ効果的な手法を考案できた。(1)既提案の圧縮実装技術のさらなる高性能化手法の核として、当初は言語モデル全体に適用困難であるシングル配列を、言語モデルを分割して適用する手法を計画していた。しかし、評価実験の結果、分割数を非常に大きく取る必要があり、分割のオーバヘッドが大きくなり、思ったほどの圧縮効果が得られなかった。そこで、ダブル配列による実装とシングル配列による実装の長所・短所を比較検討した結果、それぞれの欠点を補い合う2つの手法の混合手法と言える「部分転置ダブル配列」を考案することができた。従来手法ではあまり圧縮できない特殊な言語モデルに対しても効果的な圧縮を可能とするとともに、従来法ではその性質上の制約から実装できなかった量子化による圧縮を可能とするデータ構造となった。(2)高速化の手法として当初の計画通り、string matching手法を用いて重複したチェックを行わない手法を開発した。評価実験によりこの手法で高速化することが分かったが、その高速化の本質は子ノード群を配置できないときに次の候補となる配置する場所を多めにスキップしていることによることが分かった。これにヒントを得て、オーバヘッドの大きいstring matching手法を使わずに、単にスキップ数を制御することによる高速化手法を考案した。これによって、string matching手法を使った場合よりも数倍高速な手法を得ることができた。並列化の検討については、(1)で計画していた手法を変更したため、次年度に繰り越すこととなった。以上のように、当初計画していた手法とはやや異なるが、ほぼ計画していた性能を達成できる手法を提案した。平成28年度は、おおよそ計画通りに研究を実施し、以下のような3つの成果を得た。(1)初年度に提案した部分転値ダブル配列データ構造を利用した言語モデルを実際に実装し、評価を行った。特に、言語モデルstateの組み込み手法を工夫し、統計的機械翻訳デコーダの効率を落とさない実装方法を考案した。評価結果としては、量子化ができないというオリジナルのダブル配列言語モデルの欠点を改良できることを示した。量子化しない場合で、オリジナルに対して速度と圧縮率でほぼ同等でありながら、8bit量子化を行った場合は約20%のサイズ縮小を達成した。(2)モデル構築時間が長いというダブル配列言語モデルの欠点を改良するために並列アルゴリズムを開発した。ダブル配列の元となるトライデータ構造を分割し、それぞれの部分トライ毎に並列にダブル配列を構築するが、ある特定の部分トライからの構築に他の部分トライの約10倍の時間がかかっていることが判明した。構築時間を均一化するため手法を検討し、トライノード数およびトライの葉ノード数を指標に分割基準を考案した。この分割基準で分割した場合、各部分の構築時間を最大で3倍の範囲内に納めることに成功した。結果として、同じ並列化数の場合、約2倍の高速化を達成した。(3)翻訳モデルの圧縮については「ベクトルbinning法」と名付けた新しい量子化手法を開発した。翻訳モデルの各翻訳フレーズペアは複数のパラメータ(典型的には4つ)を持つ。

パラメータ間には相関があるため、複数のパラメータをまとめてベクトル量子化すれば効率的に圧縮できる。言語モデルで有効なbinning法と呼ばれるスカラー量子化手法をベクトル量子化に拡張する方法を開発した。これによって、パラメータ4個を8bitで量子化したときに、各パラメータを独立に量子化した場合よりもBLEU値(翻訳性能)で1ポイントの向上を達成した。今年度は以下の3つのサブプロジェクトを計画していた。(1)部分転値ダブル配列を用いた言語モデルの実装と評価(2)ダブル配列の並列高速化(3)翻訳モデルの効率化(1)と(2)はほぼ目標を達成した。(3)については、当初予定していた翻訳モデルのインデックスにダブル配列を利用する手法では大きな圧縮率は得られなかった。このため、翻訳モデルのパラメータ量子化に焦点を当て、「ベクトルbinning法」という新しいベクトル量子化手法を考案した。残念ながら当初計画通りとはいかなかったが、パラメータ量子化手法の新しい手法を考案できたため、おおむね順調であると判断する。昨年度までの2年間の成果を発展・精密化すると共に、実証実験を実施した。特に、以下の3つの研究課題を中心に研究を実施した。(1)これまで部分転置ダブル配列という手法を考案し、ngram言語モデルの圧縮・高速化に効果的であることを確認している。本年度は、統計的機械翻訳システムと協調動作できるモジュールを整備し、部分転置ダブル配列をベースとした言語モデルの量子化を含めたトータルな性能評価を行った。その結果、メモリ使用量については、言語モデル他の実装法(例えば、SortedArray法)と同程度の量子化によるモデルサイズ削減効果を確認した。また、実行速度についても、部分転置手法を用いないダブル配列言語モデルと同等の速度を保てることを確認した。(2)ダブル配列言語モデルをさらにコンパクトにするために線形関数を用いたダブル配列手法の適用を行った。線形関数を用いたダブル配列は、言語モデルのように非常に大きなトライにそのままの形で適用すると逆にサイズが増大してしまうことを確認した。これを解決するために、トライの各階層毎に部分転置手法を適用する手法を考案し、これによって100万エントリ程度のモデルであれば、ベース配列の長さを50%程度に圧縮できることを確認した。(3)ダブル配列言語モデルの構築高速化手法の一つとして、部分転置手法による高速化効果を評価した。部分転置法は本来圧縮率を上げるための手法であるが、ダブル配列に配置が困難な大きな子ノード配列を小さく分割する手法であるため、高速化にも貢献できる。
mRNAサーベイランスの分子機構及びその生理、病理的役割の解析

mRNAサーベイランス(mRNAの品質監視機構)、或いはナンセンス依存mRNA分解(NMD, nonsense-mediated mRNA decay)は、異常タンパク質をコードするナンセンスmRNAを特異的に識別し、分解・排除する機構である。これまで酵母や線虫の遺伝学と哺乳動物培養細胞を用いた生化学的な解析が行われてきたが、哺乳動物における分子機構や生理機能、さらには病理的な意義に関しては調べる手だてがなく、不明の点が多かった。本研究では、NMDの分子機構の更なる解明と同時に、その成果を利用して、NMDの操作が、医学・医療面でどのような応用可能性を有するかを探る事を目的とした。線虫の遺伝学の成果をもとにして、ほ乳類のNMDに関わるタンパク質群を同定する作業を通じて、SMG-1によるUPF1のリン酸化の重要性を発見した。私たちはmRNAサーベイランス系におけるナンセンスコドン認識(ナンセンスコドンを有する異常mRNAの認識)過程にhSMG-1によるhUPF1のリン酸化反応と、それに触発されたhUPF1を含むサーベイランス複合体の構造変化が中心的な役割を果たしていることを示す様々な証拠を手に入れてきている。サーベイランス複合体の実体解明に特に焦点を絞り、SMG-1と直接相互作用する分子の解析やSMG-1自身の構造機能相関の解析を進めた。ところで、NMDは本来的には、ナンセンスMRNAにコードされる異常タンパク質の有する毒性から細胞を守る防御機構と考えられる。しかし、免疫系の昂進がときとして生体に害を及ぼすことがあるように、NMDがときと場合によっては生体に害を及ぼしている可能性がある。このような可能性を検討する目的で、NMDの異常コラーゲン遺伝子に変異を有するUrllrich病筋ジストロフィー症の患者の線維芽細胞を用いた解析を行った。その結果、この患者の細胞では、NMDが、細胞の異常に大きく関わっていることを見出した。NMDを鎖害することにより、上記の細胞で見られた異常が回復した。この患者の変異に関しては、変異タンパク質が全く発現しなくなることが症状の重篤化に大きく作用しているが、NMDを阻害して変異タンパク質を発現させることにより、症状を緩和出来たことになる。ヒト疾患遺伝子や下等生物変異体の解析から明らかとなった遺伝変異の1/4程度は最終的にナンセンスコドンを有するmRNAを生じるタイプの変異であるらしい。ナンセンスコドンを有するmRNAはトランケート型のタンパク質をコードするが、実際にはこのようなタンパク質が検出されないことが一般的である。これはナンセンスコドンを有するmRNAが選択的に分解されていることに起因する。この現象は、nonsense mediated mRNA decay, NMDと呼ばれ、酵母からヒトに至るまで保存された真核生物に普遍的な機構であり、修復を逃れた遺伝子変異に由来する異常タンパク質に起因する毒性から細胞を守る、細胞の防御機構の一つである。これまでに我々は、高等生物におけるNMDの分子機構の解明を世界に先駆けて行ってきた。その過程で、hSMG-1という巨大プロテインキナーゼによるhUPF1というRNAヘリカーゼのリン酸化がNMDに必須の過程であることを見いだすと同時に、hSMG-1の活性阻害により、NMDを特異的に阻害することが始めて可能となり、NMDの生理機能やその操作の応用可能性を検証することが可能となってきた。

本研究では、これらの研究を更に進め、NMDの分子機構の更なる解明と同時に、その成果を利用して、NMDの操作が、医学・医療面でどのような応用可能性を有するかを探る事を目的とした。本年度は、hSMG-5,hSMG-6,hSMG-7という、線虫の遺伝学からNMDに必須であることがわかっていた遺伝子のヒト版の解析を通じて、これらにコードされるタンパク質hSMG-5,hSMG-7の機能を明らかとした。これらは、hSMG-1にリン酸化されたhUPF1に特異的に結合し、PP2Aというプロテインホスファターゼによる脱リン酸化を誘導し、この過程もまた、NMDに必須の過程であることを明らかとした。さらに、このようなhUPF1のリン酸化と脱リン酸化の過程で、hUPF1,hUPF2,hUPF3,や他の分子を含むmRNAサーベイランス複合体の存在を調べる新たな手法を開発し、それを用いて、この過程で、複合体のリモデリングが起きることを明らかとした。本研究では、NMDの分子機構の更なる解明と同時に、その成果を利用して、NMDの操作が、医学・医療面でどのような応用可能性を有するかを探る事を目的とした。(1)mRNAサーベイランス系の分子機構の解析hSMG-1によるhUPF1のリン酸化とそれに引き続くサーベイランス複合体のリモデリングの過程が、mRNAサーベイランス系における最も大切なナンセンスmRNA識別の段階と関わっていることを示唆する結果を得てきた。この過程のさらに具体的な機構を明らかとすることが可能となった。(2)mRNAサーベイランス系の特異的阻害技術の応用展開これまでに開発したいくつかの特異的なmRNAサーベイランス系の特異的阻害技術を用いることにより、変異遺伝子に由来するナンセンスmRNAだけを増加させることができる。これを用いることにより、未知の変異遺伝子を同定する事ができるはずである。この新たな疾患遺伝子発見法の有用性を検証した。(3)mRNAサーベイランス系の特異的阻害技術の応用展開これまでに、hSMG-1のノックアウトマウスを作成している。線虫では、mRNAサーベイランス系を抑制することにより、隠されていた遺伝子変異を顕在化することが知られており、遺云学のツールのひとつとなっている。hSMG-1のノックアウトマウスを用いることにより、この可能性をほ乳類で検証する。疾患モデルマウス作成法に、全く新しい方法論を提示できた。
HTLV-1関連疾患のマウスモデルの作製とHTLV-1レセプターの単離

効率のよいセルフリーHTLV-1感染系がないために、ウイルスの感染や増殖過程、感染細胞との相互作用などはまだ良く分かっていない。最近私たちはセルフリーのウイルスを活性を保って濃縮することに成功し、効率の良い感染系を樹立した。この感染系を用いて、従来感染効率が極めて悪いとされていたマウス細胞にも実際には効率良くHTLV-1ウイルスが侵入することを明らかにし論文を発表した(Jpn J Cancer Res 93:760-766,2002)。また、最近ウイルスや標的細胞表面の糖鎖修飾がHTLV-1の感染へ与える影響について検討した。Arthrobacter ureafaciers菌由来のneuraminidaseを用いて、セルフリーHTLV-1を処理すると、ウイルスの標的細胞への吸着や侵入は約10倍増加することが見られ、感染した細胞中のウイルスDNAも約3倍増加した。またneuraminidase処理はHTLV-1感染した細胞と感染していない細胞との細胞融合を促進することを見られた。Neuraminidaseを産生する微生物やウイルスなどの感染はHTLV-1の感染や増殖を促進することが示唆された。これらの結果をまとめて、投稿中である。ATLのマウスモデルを確立するために、129/sv系統のp53のノックアウトマウスを購入し、繁殖させた。繁殖しにくいことが分かった。そのうち、8匹の新生児マウスにHTLV-1産生細胞MT-2を投与して、感染マウスのリンパ腫の発症を観察していったが、特に腫瘍は見られなかった。現在、マウス体内のウイルスの分布やウイルス量について調べている。ウイルスレセプターの単離にはヒトT細胞の膜タンパク質を抽出し、精製したウイルス粒子を用いて、ウエスタンブロットを行ってきた。コントロールと比べることにより、特異的と考えられるバンドが幾つ検出された。これらのタンパク質を同定するために、イオン交換カラムで精製して、MS/MS解析により、レセプター候補として幾つかのタンパク質が同定できた。これらのタンパク質の抗体を入手し、ウイルスの感染を阻害するかどうかを調べたが、阻害性を見られなかった。候補タンパク質の抗体結合部位とウイルス結合部位が違う可能性を考え、発現ベクターを用いて発現させるなどして確かめる予定である。また、膜たんぱく質のモノクローン抗体を作り、ウイルス感染を阻害する抗体をスクリーニングによりレセプターを同定する方法も試みる予定である.効率のよいセルフリーHTLV-1感染系がないために、ウイルスの感染や増殖過程、感染細胞との相互作用などはまだ良く分かっていない。また、膜たんぱく質のモノクローン抗体を作り、ウイルス感染を阻害する抗体をスクリーニングによりレセプターを同定する方法も試みる予定である.
脳機能画像法による読み書き障害児の障害メカニズムの解明と、訓練の効果評定の試み

1.障害メカニズムの解明読み書き障害児の文字読みに関わる神経基盤を明らかにするために,機能的磁気共鳴画像をもちいて,定型発達児と発達性読み書き障害児に対して黙読課題を実施した.黙読課題では,最後が「ん」で終わる4文字の有意味単語と無意味単語を用意した.実験では,参加者に対して,単語と無意味単語の最初の3文字を呈示し,最後に「ん」を付加して黙読した場合に,自分の知っている日本語になるか否かを反応ボタンで答えてもらった.コントロール条件となる記号課題では,同じ記号を3つすべて同じ向きで呈示した場合と,1つだけ向きが異なるように呈示した場合を用意した.参加者には,記号の向きがすべて同じか否かを反応ボタンで答えてもらった.個人解析レベルで黙読課題と記号課題の比較をした結果,定型発達児の多くは上側頭回後方領域を中心とした環シルヴィウス領域に有意な活動が認められ,発達性読み書き障害児では,同領域の活動が狭いあるいは活動が認められなかった.今後,対象者を増やして集団解析を行う予定である.2.訓練の効果評価の試み発達障害児28名を対象に,昨年度開発した単語速読検査の信頼性係数を再検査法により推定した.その結果,読字障害を持つ児童(読字障害群11名)と,持たない児童(非読字障害群17名)のどちらも非単語課題では高い信頼性係数を得られた.しかし,非読字障害群では,単語課題の信頼性係数は若干低かった.本結果は,読字障害の有無に関係なく,安定して音読時間を測定するには非単語課題が有用であることを示唆している.1.障害メカニズムの解明読み書き障害児の臨床像を把握するために神経心理検査を作成・実施した.検査対象児から従来の考え(形態の想起障害)では説明できない症例を報告した(橋本ほか,2006).この報告では書字障害の背景に,漢字では学習方略の利用障害が,カタカナでは音韻と書字にかかわる運動覚との連合障害(あるいは運動覚の想起障害)という,異なるメカニズムが存在する可能性を指摘した.MEGをもちいた音読課題を実施した.実験では,測定中の頭の動きが問題となったので,子ども用の座椅子を測定装置に設置し,腰部をコルセットで固定,測定装置と頭部の隙間に低反発クッションを入れるという改良をおこなった.さらに頭部の位置を実験開始と終了時に測定し,位置のズレを確認することで,測定精度を向上させた.これらの計測精度の向上を行った上で,音読課題を実施した結果,健常児や健常成人に比べ,読み書き障害児では側頭葉の後下部に位置するCHで活動のピークが遅れるという知見を得た.今後,詳細な解析を行うと共に考察を加え,成果をまとめていく予定である2.訓練の効果評価の試み訓練効果を評価する音読検査がなかったため,新検査を作成し,その信頼性と妥当性を検証した.小学校3年生の男児25名を対象に種々の言語関連検査とともに,開発した単語速読検査を実施した.信頼性係数は再検査法にて求め,その結果,信頼性係数は0.88-0.91と高い信頼性をもつ検査を作成することができた.今後はこの検査をもちいて,訓練効果の評価指標として活用する予定である.平成18年度は,児童の機能画像計測に伴う特有の問題の解決に多くの時間を費やしたが,今年度はその経験を活かし,児童の機能画像測定を実施していく予定である.1.障害メカニズムの解明読み書き障害児の文字読みに関わる神経基盤を明らかにするために,機能的磁気共鳴画像をもちいて,定型発達児と発達性読み書き障害児に対して黙読課題を実施した.黙読課題では,最後が「ん」で終わる4文字の有意味単語と無意味単語を用意した.実験では,参加者に対して,単語と無意味単語の最初の3文字を呈示し,最後に「ん」を付加して黙読した場合に,自分の知っている日本語になるか否かを反応ボタンで答えてもらった.コントロール条件となる記号課題では,同じ記号を3つすべて同じ向きで呈示した場合と,1つだけ向きが異なるように呈示した場合を用意した.参加者には,記号の向きがすべて同じか否かを反応ボタンで答えてもらった.個人解析レベルで黙読課題と記号課題の比較をした結果,定型発達児の多くは上側頭回後方領域を中心とした環シルヴィウス領域に有意な活動が認められ,発達性読み書き障害児では,同領域の活動が狭いあるいは活動が認められなかった.今後,対象者を増やして集団解析を行う予定である.2.訓練の効果評価の試み発達障害児28名を対象に,昨年度開発した単語速読検査の信頼性係数を再検査法により推定した.その結果,読字障害を持つ児童(読字障害群11名)と,持たない児童(非読字障害群17名)のどちらも非単語課題では高い信頼性係数を得られた.しかし,非読字障害群では,単語課題の信頼性係数は若干低かった.本結果は,読字障害の有無に関係なく,安定して音読時間を測定するには非単語課題が有用であることを示唆している.
震源断層の不均質すべりと不整形地盤構造を考慮した理論地震動とその破壊力特性

都市直下型地震により発生する地震動の性質を把握することは構造物の耐震設計や都市防災のために重要となる。このため、震源断層の不均質性と震源域における段差状の不整形地盤構造を考慮した論理地震動について検討を行うとともに、これが構造物の応答に及ぼす影響を検討した。兵庫県南部地震のような横ずれ断層を対象に、神戸市の南北断面を想定した理論地震動の検討を不均質サイズが異なる3つの断層すべりに対して行い、不均質サイズによる地震動の卓越周期の違い、断層破壊の方向による地震動の指向性や水平2成分の主軸解析、上下成分の大きさ等の性質を考察した。神戸市の深部不整形地盤構造では震災の帯に対応する地点では不均質サイズによらず地震動が大きくなることが理論解析により示された。震源域の堆積層部における理論地震動の水平2方向の大きさの関係について、主軸方向は概ね断層直交方向に一致するが断層平行方向に対する最大速度振幅比は不均質サイズによって変化し、不均質サイズが小さいほど断層直交方向成分の卓越が顕著となるという知見を得た。また、上下動については段差構造付近の堆積層側で大きな振幅となることが理論地震動解析により示された。震源域における過去の観測地震動や理論地震動における水平2方向成分を用いた構造物の水平2方向連成応答性状を検討するために、構造物のせん断ねじれ振動を波動論により検討するための方法を提案するとともに、パルス的な水平2方向入力に対するせん断ねじれ構造物のベースシャー係数スペクトル等の性質を考察した。その結果、強い方向性を有する地震動では主軸方向の構造物の応答は2方向入力の場合の方が強軸の方向成分のみ入力した場合より応答量が低減するという知見を得た。また、兵庫県南部地震における地震動の破壊力特性として、塑性率スペクトルや必要耐力スペクトルの空間分布に関する考察を行った。
医療現場の脳心血管系ストレス関連疾患発症対策に関する研究

医療職の職業性ストレスを客観的に評価した。(1)内視鏡医において、患者が高齢の時、悪性疾患が疑われる時、術時間が長いとストレスが高まることが分かった。また、大腸内視鏡では経験年数が少ないと医師の負荷が強いことが分かった。(2)外科医の手術後のストレスを左右するのは、患者の性別と術前合併症の有無であった。(3)看護職にとって最もストレスとなるのは、看取りで、医師にとって難易度の高い手技の解除が続いて高ストレスであった。医療現場のストレスを解析し、医療現場の脳心血管系ストレス関連疾患(心筋梗塞・脳梗塞など)予防のための方策を立てるのが、本研究の目的である。初年度は、医療職の中でも特別な手技や集中を必要としストレスが多いと考えられる内視鏡医24人を対象に、内視鏡業務中にホルター心電計を装着して心電図を継続的に記録し、記録された心電図の心拍変動の周波数解析より、146件の内視鏡的治療中の内視鏡医のストレス評価を試みた。1.周波数解析による低周波成分/高周波成分比(LF/HF)は、交感神経機能指標と言われているが、ストレスを強く感じているときはLF/HFが増加し、リラックスしているときはLF/HFが減少し、この指数でストレスを評価することが可能と考えられた。2.内視鏡医の経験患者例数、内視鏡治療に要した時間、治療・検査手技の難易度、また治療している患者の年齢、患者の病巣が悪性であるか否かなどによって、医師の受けるストレスが大きく変わることが分かった。3.次年度以降、医療現場の内視鏡医以外のスタッフのストレス評価に、ホルター心電計活用が可能であると考えられた。以上より、(1)術者が内視鏡手技に熟練するまでは、特にストレスが強いと考えられるので、経験例数の少ない医師に対するサポート体制の充実が重要と考えた。(2)熟練した術者であっても、治療時間が長時間になると、その間持続的に交感神経緊張状に曝露されることになるため、心・循環系に与える負荷は極めて大きく、適切なタイミングでの交代をルール化する、環境因子でのストレス軽減を試みるなど、物心両面での援助が必要と考えた。医療職のストレスに関する研究の初年度は、内視鏡医を対象に、術中のストレスを交感神経機能を指標に評価し、手技に伴い交感神経機能が亢進し、手技中に脳血管障害・心血管障害のリスクが高まることを報告した。研究2年目の本年度は、前年度と同様にホルタ心電図で記録した就労中の心電図のRR間隔のスペクトル解析による交感神経機能評価法で、病棟看護師のストレスを評価した。対象は、当大学のある病棟に勤務する看護師20人。就労時間の全RR間隔のタコグラムを2分刻みで周波数解析を行ない、低周波成分LF(0.04 to 0.15Hz)と高周波成分(0.15 to 0.4Hz)の比率LF/HF ratioを交感神経指標として用いた。簡単に記録できる形に開発した業務日誌に、1日の業務内容を記録し、1日のLF/HF ratioの変動と比較し、いかなる業務中に交感神経機能が亢進し、脳血管障害・心血管障害のリスクが高まるかを検討した。交感神経機能が最も高かったのは、死亡患者の送り出しのときであった。続いてベッドサイドでの侵襲的検査を行なう医師の介助、抗がん剤の点滴準備など、患者の病態に直結する業務時に交感神経機能が亢進することがわかり、これら業務が続くと、看護師の上記疾患のリスクが高まることが示唆された。今回の調査の範囲内では、対患者、対上司など人間関係のトラブルを経験した被験者はいず、対人関係のストレスを評価することはできなかった。初年度は、内視鏡医の内視鏡施術中のストレスをホルター心電計で記録した心電図のRR間隔の周波数解析で分析した。手技中に、「ストレスを感じていることを疑わせる交感神経緊張状態の相が有ること、術者の背景でその交感神経緊張状態の程度か異なることなどを指摘した。昨年度は、同様の手法を用いて、看護師の就労時間中の交感神経機能の推移を測定した。初年度同様に、看護師にとって交感神経機能が亢進する業務があり、その時ストレスを感じていることが疑われること、またストレスを感じる程度と看護師の背景の比較を検討した。最終年度の本年は、同手法を用いて、外科医の手術中の交感神経機能の推移を測定した。小さなホルター心電計と入っても器具を装着しての手術ということで、比較的手術時間の短い、泌尿器科医と形成外科医を対象に研究を行った。術中の交感神経機能変動を確認したが、その変化のパタンは内視鏡術中に比較して急峻ではなく、緩やかに機能変化が起こっている事が示唆された。

また、第1術者と第2術者に同時にホルタ心電計を装着して記録した交感神経機能は、同期していて、2人の術者は術中一心同体で作業していることが分かった。医師Aにとって不安を感じる事象は、医師Bにとっても不安をかんじさせるものであった。同一のリスク・マネージメント教育を受けているので、当然の結果ともいえる。
化合物半導体のヘテロ成長及びナノ構造の作製に関する研究

ZnTeは優れた高輝度純緑色発光ダイオード用の材料として期待されている。本研究では、p型ZnTe/ n型ZnOのヘテロエピタキシャル成長特性の解明を目的とした。n型ZnO基板上に有機金属気相成長法を用いて、ZnTeの薄膜成長を行い、X線回折法、ラマン分光法、フォトルミネッセンス法等により評価した結果、p型のZnTe(111)のエピタキシャル膜が得られていることが明らかとなった。また、ヘテロ接合ダイオードの電圧電流特性を測定し、ダイオードの整流特性が観測された。これらの研究成果は、Applied Physics Letters等の国際学術論文誌に公表した。ZnTeは、閃亜鉛鉱構造を有しており、直接遷移型のバンド構造を持ち、バンドギャップが2.26eVであり、波長に換算すると約550nmと純緑色に相当すること、融点が1295°Cと比較的低いためGaPやInGaNよりもはるかに容易にバルク結晶を作製できることから、従来よりも優れた高輝度純緑色発光ダイオード用の材料として期待されている。さらに、キャリアと光を閉じ込めることが可能なダブルヘテロ構造を形成できる可能性も指摘されており、現在実用化されていない緑色レーザーダイオードの有力な材料として期待できる。本研究では、n型ZnO/p型ZnTeのヘテロエピタキシャル成長特性の解明を目的としている。平成24年度は、n型ZnO基板上に有機金属気相成長法を用いて、ZnTeの薄膜成長を行った。作製された膜について、X線回折、X線ロッキングカーブ、ラマン分光法、フォトルミネッセンス法により評価した結果、p型のZnTe(111)のエピタキシャル膜が得られていることが明らかとなった。また、得られたヘテロ接合の電圧電流特性を測定し、ダイオードの整流特性が観測された。さらに、シンクロトロン光光電子分光法を用いて、ヘテロ接合のバンドオフセットの測定に成功した。これらの研究成果は、国際学術論文誌Applied PhysicsLetters, Japanese Journal of Applied Physicsに公表した。本研究では、n型ZnO/p型ZnTeのヘテロエピタキシャル成長特性の解明を目的としていた。平成25年度は、シンクロトロン光によるX線トポグラフィを用いたZnTe/ZnOサンプルのZnO基板(0001)面からの回折像観察を通して基板側の応力について評価できることを判明した。研究期間全体を通じて、n型ZnO基板上に有機金属気相成長法を用いて、ZnTeの薄膜成長を行い、X線回折法、ラマン分光法、フォトルミネッセンス法等により評価した結果、p型のZnTe(111)のエピタキシャル膜が得られていることが明らかとなった。これらの研究成果は、Thin Solid Films, Japanese Journal of Applied Physics, Applied PhysicsLetters等の国際学術論文誌に公表した。平成23年度は、GaAs(111)基板上にレーザー分子線エピタキシャル法を用いて、ZnOの薄膜成長を行い、作製された膜について、X線回折、X線ロッキングカーブ、ラマン分光法、フォトルミネッセンス法により評価した結果、ZnOのエピタキシャル膜が得られていることが明らかとなった。

また、得られたZnO膜の結晶性が成長温度、酸素圧力に強く依存していることが分かった。また、有機金属気相成長法を用いて、GaAs(111)基板上にZnTeのエピタキシャル成長に成功し、成長特性及び成長膜の結晶性、光学特性等を明らかにした。これらの研究成果は、国際学術論文誌Thin Solid Films, Journal of Crystal Growthに公表した。当初の研究計画では、ポーラスアルミナマスクを用いて、ナノ構造を作製する予定であったが、実験設備が置かれている建物の改修工事が行われたことにより、データの取得等が平成25年度で行うことになっている。それ以外の研究に関しては、計画通り、順調に進展している。当初の研究計画では、ガリウムを添加したZnOをターゲットを用いて、成膜実験を行い、膜の電子移動度、電子濃度とガリウム添加量との関係を明らかにする予定であったが、ターゲット物品の入荷が遅れたことにより、実験結果の解析等が平成24年度で行うことになっている。p型のZnTe基板上に、レーザー分子線エピタキシャル法を用いて、n型ZnOの薄膜を成長させ、作製されたヘテロ接合の電気特性、発光スペクトル及びドーピング状態について調べる。得られた基礎データから、異族半導体接合特有の現象を見出すと共に半導体の成長過程に関する議論を行い、本研究で提案された方法による異族化合物半導体の作製法の有用性を明らかにする。得られた研究成果は、国際会議で発表し、国際的に評価が高い学術論文誌に公表する。有機金属気相成長法を用いて作製されたZnTe膜上に、レーザー分子線エピタキシャル法を用いて、n型ZnOの薄膜を作製し、成長された膜の発光スペクトル及びドーピング状態について調べる。また、ZnO/ZnTeヘテロ接合のバンドオフセットをシンクロトロン光光電子分光法を用いて測定し、ヘテロ接合の作製技術を確定する。さらに、ZnOのナノ構造の作製も試み、ナノ構造のサイズ効果による光学特性への影響を調べ、発光スペクトルの特性を明らかにする。薄膜を作製する際、KrFエキシマレーザー用ガス、高純度酸素ガス、洗浄用薬品、ターゲット、冷媒及びガスケット等の真空部品が必要とされるため、これらを消耗品として購入する。また、研究成果発表のため、旅費及び論文投稿料として使用する。薄膜を作製する際、KrFエキシマレーザー用ガス、高純度酸素ガス、洗浄用薬品、ターゲット及びガスケット等の真空部品が必要とされるため、これらを消耗品として購入する。また、研究打合せ、研究成果発表のため、旅費及び論文投稿料として使用する。
文学批評再読による１９６０年代英国文化論－「モダニゼィション」による社会の消失

1960年代の文学批評・政治的言説の読解により分かるのは、その支配的な文化のパターンが「社会からの逃亡」という形態をとることである。その一方で、この文化のパターンへの応答を、レイモンド・ウィリアムズのライティングに見出すことも可能であって、社会的なアクションには社会からの逃亡を含め、それに対するアクションが必ず生じるのだが、そうした組織化(organisation)のリソースは、例えば風景といった「物理的自然」に求められ、かつ、その組織化のイメージは場所に固有のものとなる。彼の言葉づかいに従えば、これは感情の構造であり、その限りにおいてイデオロギー的な(歪みをともなった)ものである。本研究課題「文学批評再読による1960年代英国文化論ー「モダニゼィション」による社会の消失」は、イギリスの文学批評を新たな角度から再読することで、1960年代英国文化論見直しの端緒をつけることを目的としている。この目的を遂行するために、以下の二つの方法論を採用している。1、従来の英国文化論において、1960年代は若者や学生の反乱など、社会への「反抗」の季節と解されてきたが、この時代を社会の「消失」という異なる観点から考察する。2、1960年代文化は、いわゆる「ポストモダン(脱近代)」時代の先駆とみなされることが多いが、これを、文学批評における「モダン」論ならびに政治的言説における「モダニゼィション」論という観点から、再解釈する。また、本研究課題が収集並びに分析すべきものとして、「一、1960年代の文学批評及び政治的言説」、「二、R・ウィリアムズの1960年代文化論」、「三、1960年代のウェールズ文学・文化」関連資料が挙げられる。二年目にあたる本年度(平成24年度)は、一、二、三の資料の収集と分析を継続的に進めつつ、また、初年度(平成23年度)の研究進展に伴い必要性が生じてきた、1960年代に至るまでの英国文化論の系譜の解明に必要となる資料の収集と分析も並行して行った。その成果の一部として、1960年代英国文化を形成した重要な前史としての、1950年代の文学批評と政治的言説の重なり合いを考察した論文を公表することができた。本研究課題は、イギリスの文学批評を再読し新たな強調点を見出すことで、1960年代英国文化論見直しの端緒を開くことを目的とし、初年度以降以下の方法論を採用してきた。ひとつは、1960年代文化を、従来的な「反抗の季節」という解釈とは、その力点を異にした形で記述することであり、もうひとつは、「脱近代化(ポストモダニゼィション)」の先駆けの時代として評されることの多いこの時代を、「モダン論」(文学批評)ならびに「モダニゼィション論」(政治的言説)という観点から考察することである。上記二点における「反抗の季節」、「脱近代化」とは、言いかえると、1960年代文化における支配的な思潮と言えるものであり、初年度ならびに二年度目においては、そうした支配的思潮を明らかにする作業を重点的に行ってきたが、これを継続しつつ、三年目にあたる本年度では、そうした支配的思潮に対するいわば反発としての勃興的なものを析出すべく、あわせてその解明を試みた。その際、、本研究が焦点を合わせている書き手の一人であるレイモンド・ウィリアムズと、その出身地であるウェールズ、ならびにウェールズ文化との関係の浮き彫りにする作業、あわせて、1960年代の前後の年代を考察することで、1960年代を20世紀後半というより長い時代のなかで位置付ける作業が、重要な課題として浮かびあがってきた。本研究課題「文学批評再読による1960年代英国文化論ー「モダニゼィション」による社会の消失」の最大の目的は、文学批評の再読を通して、1960年代英国文化論見直しの端緒をつけることにある。これを達成するべく、下記二つの観点から研究を行っている。「1.社会への「反抗」から、社会の「消失」へ」。1960年代は若者の反乱など社会への「反抗」の季節とされるが、この時代を社会の「消失」という観点から再考察する。「2.「モダン」と「モダニゼィション」」。文学批評における「モダン」論ならびに政治的言説における「モダニゼィション」論という観点から、1960年代文化を読み直す。また、本研究課題を進めていく上での原則的な軸は、以下の三つに置かれている。「(1) 1960年代の文学批評及び政治的言説の収集及び分析」。「(2)レイモンド・ウィリアムズの1960年代文化論の調査及び分析」。「(3) 1960年代のウェールズ文学・文化の調査及び分析」。本年度(平成23年度)は、1960年代英国文学批評、文化論、政治的言説、およびのこの三者に関連する文献の収集を行った。

なお(2)については、ウェールズのSwansea UniversityのThe Raymond Williams Papersにおけるアーカイヴ調査を行い、また、(2)及び(3)に関わるものとして、ウェールズの専門家から課題遂行上有益となる知見の提供を受けることもできた。なお、(2)のR・ウィリアムズについては、彼の初期ドラマ論を分析する口頭報告を行ったが、これによって1960年代の彼の文化論に至る重要な系譜を探ることができた。また、(1)及び(2)に関わるものとして、本研究課題の理論的基礎となる論文の公表を行った。本研究課題二年目にあたる本年度(平成24年度)の重点的目標は以下の通りである。1.初年度に引き続き、英国文学批評、レイモンド・ウィリアムズの文化論、およびウェールズ文学・文化に関連する資料の収集と分析を行うこと。2.その前史も含めた、1960年代の文学批評及び政治的言説の読解および分析と、その成果公表。1については、おおむね順調に入手と分析を進めた。また、2については、その成果の一部を、平成24年12月発行の論文において公表済みである。同論文では、ブレヒト(ドイツの演劇人)再発見に沸くイギリスの文学批評と、同時期の政治的言説が、ポピュラー・ポリティクス(分かりやすい「政治」)という点において同一の平面上に存在していることを論じている。その上で、レイモンド・ウィリアムズの文化論が、その両者とは異なる位相を持つことを、「二重視(double vision)」というキーワードを軸にしながら明らかにした。本研究課題の初年度にあたる本年度(平成23年度)の重点的な実施目標として、次の二つが挙げられる。1.英国(the United Kingdom)文学批評、レイモンド・ウィリアムズの文化論、ウェールズ文学・文化に関わる資料の収集。2. 1960年代の文学批評及び政治的言説の読解および分析、成果公表。1については、海外図書館(The Raymond Williams Papers, Swansea University)に所蔵されている資料含め、初年度に目標としていたものは、一部入手に時間を要するものを除いて、おおむね収集できたものと思われる。2については、1960年代の文学批評と政治的言説を、ライオネル・トリリング(アメリカの批評家・文学研究者)、ハロルド・ウィルソン(同時期の労働党リーダー)、レイモンド・ウィリアムズ(イギリスの批評家・文学研究者)の三者を論じることで分析した論文を公表できた。これは、文学批評/政治的言説という従来的区分をモダニゼィション論という地平から、その共通性と相違を新たにあぶり出しながら、1960年代英国における「社会の消失」という感情構造を考察するものである。初年度に目標としていた研究課題遂行上の基礎的理論の構築という観点からは、おおむね充分なものと言えるものと思われる。最終年度にあたる平成25年度では、平成23年度および24年度での資料分析、ならびに公表した論文で得られた知見を踏まえ、1960年代の英国文化論における、支配的な思潮ならびに勃興的な思潮を浮き彫りにすることを目指す。その際、初年度および二年度目の研究が、支配的思潮の解明に重点を置いてきたことを鑑み、最終年度では、勃興的な思潮の解明に力点を置くものとする。
溶融チタン浴を形成する溶融塩電解法によるチタンインゴットの直接溶製

溶融チタン浴にチタンを溶融塩電解析出させることにより、チタンインゴットを直接得ることを最終目的とする.そのため、ESR装置を改良した新しい電解装置を設計・製作し、1)プロセスの熱解析、2)電流効率を支配する副次的電極反応の機構の検討、3)不純物の混入機構の検討を行った.まず、熱解析の基礎データである使用CaF_2-CaO-TiO_2スラグの電気伝導率を測定した.TiO_2濃度の依存性は小さいく、TiO_2の添加による電子伝導性の発現は認められなかった.従って、Ti源であるTiO_2がかなり高い濃度であっても、電解に支障がない.鋼のESRを行って、本装置の熱解析を行い、メタルプールの形状と電流・電圧条件の関係を明らかにした.TiのESRの場合、大気中では酸素のピックアップのためにO含有量があがり、融点が上昇することにより、スラグ温度をかなり高くしないとメタルプールは得られない.したがって、メタルプールを得るには、装置全体を不活性雰囲気で包む必要がある.CaF_2-CaOスラグを用いた単セルによる電析では、最大12%のカソード電流効率、100%以下のアノード電流効率しか得られなかった.この理由は、(1)Ca金属霧の生成とそのアノードでの再酸化、(2)生成Tiとスラグ中のTi^<4+>との反応によるTi^<2+>の生成とそのアノードでの再酸化、(3)電析したCaの還元力不足によるTi^<2+>の生成とそのアノードでの再酸化、などが考えられる.したがって、スラグ中TiO_2の添加量を適性にコントロールする必要がある.一方、スラグにAl_2O_3を添加した場合、70gの粒状電析物と約60%のカソード電流効率が得られた.この理由は(1)Al_2O_3がスラグ中に入ることにより、スラグ浴が高温に保たれた、(2)一旦生成したAlが効果的にTiの還元に寄与した、等が考えられる.この方法では、電析物中へのAlの混入は避けられないがTi-Alなどの合金製造には有効である.これらの実験結果を基に、ツインセル構造の電解装置を設計、製造し、運転した.これにより、プロセスの有効性が検証できた.それにより、「金属の溶融塩電解装置およびこの装置を用いた金属の製造法」なる特許出願を行った.また、実験の成果は学術誌論文1編、国際会議報告5報にまとめた.溶融チタン浴にチタンを溶融塩電解析出させることにより、チタンインゴットを直接得ることを最終目的とする.そのため、ESR装置を改良した新しい電解装置を設計・製作し、1)プロセスの熱解析、2)電流効率を支配する副次的電極反応の機構の検討、3)不純物の混入機構の検討を行った.まず、熱解析の基礎データである使用CaF_2-CaO-TiO_2スラグの電気伝導率を測定した.TiO_2濃度の依存性は小さいく、TiO_2の添加による電子伝導性の発現は認められなかった.従って、Ti源であるTiO_2がかなり高い濃度であっても、電解に支障がない.鋼のESRを行って、本装置の熱解析を行い、メタルプールの形状と電流・電圧条件の関係を明らかにした.TiのESRの場合、大気中では酸素のピックアップのためにO含有量があがり、融点が上昇することにより、スラグ温度をかなり高くしないとメタルプールは得られない.したがって、メタルプールを得るには、装置全体を不活性雰囲気で包む必要がある.CaF_2-CaOスラグを用いた単セルによる電析では、最大12%のカソード電流効率、100%以下のアノード電流効率しか得られなかった.この理由は、(1)Ca金属霧の生成とそのアノードでの再酸化、(2)生成Tiとスラグ中のTi^<4+>との反応によるTi^<2+>の生成とそのアノードでの再酸化、(3)電析したCaの還元力不足によるTi^<2+>の生成とそのアノードでの再酸化、などが考えられる.したがって、スラグ中TiO_2の添加量を適性にコントロールする必要がある.一方、スラグにAl_2O_3を添加した場合、70gの粒状電析物と約60%のカソード電流効率が得られた.この理由は(1)Al_2O_3がスラグ中に入ることにより、スラグ浴が高温に保たれた、(2)一旦生成したAlが効果的にTiの還元に寄与した、等が考えられる.この方法では、電析物中へのAlの混入は避けられないがTi-Alなどの合金製造には有効である.これらの実験結果を基に、ツインセル構造の電解装置を設計、製造し、運転した.これにより、プロセスの有効性が検証できた.それにより、「金属の溶融塩電解装置およびこの装置を用いた金属の製造法」なる特許出願を行った.また、実験の成果は学術誌論文1編、国際会議報告5報にまとめた.本年度は,必要な装置類を設計試作するとともに,関連する基礎的な研究を行った.(1)実験装置の試作DC-ESR装置を用いTi金属を直接液体状態で得るため,全く新しい構想に基づく装置を設計試作した.この装置は2つのESR電解槽を連結させたもので,一方でTi電析を,他方でCOガス発生を進行させる.また,両者の結合部の電解浴を非移行型プラズマで加熱するとともに,電解原料であるTiO_2を溶解添加する.

この装置には専用の電解槽,大型の直流電源,プラズマトーチが新たに必要であり,これらを設計試作した.製作した各部分の作動試験を行い,必要な改善を行った.さらに,新しい電源を用いたTi金属の再溶解実験,プラズマトーチの作動試験を行い,所定の性能を確認した.(2)小型装置による基礎実験ESR装置を用いたTi電解における種々の電解条件を最適化するため,Ti還元挙動を詳しく検討することが必要である.しかし,実際のESR装置内は,2000°C近い高温と激しい流動のため,このような検討は非常に困難である.そこで,かなり高温が得られる小型の外熱式電気炉を用いた研究を行った.実験では,ESR装置で用いるCaF_2-CaO電解浴に融点低下のためMgF_2に加え,さらにTiO_2等を添加したものを電解浴とした.実験温度は11001300°Cとした.研究の結果,(1)Tiは何段階かのステップを経て還元される,(2)Tiの還元電位はMgに対して0.5V程度貴であり,Caに対しては1.0V程度貴であるものと考えられる,(3)還元反応はこの温度範囲ではほとんど変わらない,ことを明らかにした.また,電解浴中のTiイオン源としてK_2TiF_6に着目して実験を行い,その利用可能性を明らかにした.これらの知見により,ESR装置を用いたTi電解採取法において電解条件,浴条件を最適化するための情報を得ることができた.1.単セルによる電解実験グラファイトをアノード、鋼板をカソードとし、約1.8kgのCaO-CaF_2(20-80)スラグを用い電解を行った。途中TiO_2試薬を約200g投入した。電解中には溶融塩の飛散が見られ、その量は約500gにもおよんだ。この飛散はアノードにおけるCOガス発生によるもので避けられないが、飛散スラグを浴へ戻す方策の必要なことが分かった。電流を800Aとした時、約72gのTi電析物が得られ、電流効率は約61%であり、Ti電析の可能性が確認できた。また、冷却水の温度上昇は最大約5°Cであり、冷却水系統の能力が十分であることを確認した。2.ESR操業カソードにメタルプールを作るためにESR実験を行った。まず、鋼を用いた実験を行い、電流-電圧条件とメタルプール形状の関係を明らかにした。併せて、スラグ温度の測定も行い、1800°C以上の温度を確認した。ついで、チタン棒を用いて実験を行った。電極の溶解は起こったが、発熱不足のためメタルプールは得られず、凝固物はスラグを巻き込んだ複雑形状の塊であった。これは、電流値が小さすぎたためと考えられ、更に最適条件を求める必要がある。3.スラグの電導度測定スラグの電導度におよぼすTiO_2添加の影響を明らかにするために、小型抵抗加熱炉を用いて、電導度測定を行った。黒鉛るつぼ中で溶融塩を溶解し、2枚のモリブデン板を電極として挿入した。両極間に電流パルスを印可し、電流の立ち上がりおよびカット時の電圧変化より電導度を求めた。セル定数は電導度が既知のNaClを用いて決定した。溶融塩系は、まず、低融点のCaF_2-MgF_2-CaO系を選び、この中にTiO_2を最大40%まで添加した。この系の電導度は10501200°Cの間で1.62.6 S/cmと温度上昇とともに増加した。TiO_2による変化はほとんど見られなかった。ついで、電解に用いるCaO-CaF_2(20-80)スラグを用い13701450°Cで測定を行った。この間、電導度は2.22.8 S/cmと温度上昇とともに増加した。TiO_2の添加効果は5%までは認められなかった。この結果をESR実験温度の1750°Cまで外挿した値は、ESR実験時の推定値と一致した。
転写因子による骨格筋萎縮・増量の分子機構解明

「寝たきり」や「ギプス固定」等により骨格筋を使わない状態が続くと、骨格筋量が減少し、その機能が低下する(廃用性筋萎縮/アトロフィー)。しかし、この廃用性筋萎縮の生じるメカニズムは不明である。本研究は骨格筋量の調節分子として、廃用性筋萎縮時に著しく変動する転写因子であるFOX01および関連分子に着目し、骨格筋の萎縮・増量の分子機構の解明を目指し研究を行うものである。FOX01マウスの遺伝子発現および培養細胞を用いたin vitroの検討から、FOX01による筋萎縮はA)蛋白質分解の促進、B)細胞増殖抑制、C)蛋白質合成の抑制、という経路の遺伝子発現を増強するためであることが示唆された。さらに、絶食・再摂食のようなエネルギー状態の変動により骨格筋において核内受容体RXRγの遺伝子発現がFOX01と逆方向に変動することを見出した。さらに、骨格筋特異的にRXRγあるいはそのドミナントネガティブ変異体を過剰発現するトランスジェニックマウス(RXRγマウスおよびDN-RXRγマウス)を作製し、その骨格筋ではそれぞれSREBP1cの遺伝子発現が著しく増加あるいは減少していることを見出した。以前に作製していたFOX01を骨格筋で過剰発現するトランスジェニックマウス(FOX01マウス)ではSREBP1cおよびRXRγの遺伝子発現が減少していた。In vitroの解析によりFOX01はRXR/LXRを介するSREBP1cの遺伝子活性化を抑制する事を明らかにした。これらの結果は、骨格筋においてSREBP1cの遺伝子発現はRXR/LXRにより活性化され、FOX01により負に調節されることをin vivo,in vitroで示すものである。研究目的:「寝たきり」や「ギプス固定」等により骨格筋を使わない状態が続くと、骨格筋量が減少し、その機能が低下する(廃用性筋萎縮/アトロフィー)。本研究は骨格筋量の調節分子として、廃用性筋萎縮時に著しく変動する転写因子であるFOXO1および関連分子に着目し、骨格筋の萎縮・増量の分子機構の解明を目指し研究を行うものである。結果および研究遂行状況筋萎縮時の骨格筋において誘導されるFOXO1遺伝子の転写調節機構をin vitro(培養細胞)およびin vivo(トランスジェニックマウス)の両面より解析を行っている。In vitroでC2C12筋肉細胞を用いて培養条件を検討し、FOXO1遺伝子発現が変動する条件を検索した。さらにin vivoで解析を行うため、FOXO1遺伝子-3kbのプロモーター領域を含むプラスミドを受精卵にインジェクションし、仮親の子宮に戻した。トランスジェニックマウスの誕生後、絶食あるいはギプス固定法によりマウスの筋萎縮を誘導し、骨格筋におけるレポーター活性を検討する。2、FOXO1トランスジェニックマウスの筋萎縮表現型の解析表現型解析の実験に必要な十分な数のマウスを確保した。そして、DNAマイクロアレイ法により、骨格筋における遺伝子発現プロフィールを網羅的に検討した。また、骨格筋を種々の免疫組織学的手法により解析した。さらに、運動能力、耐糖能、エネルギー消費量等を検討し、骨格筋の変化が全身の糖脂質代謝に及ぼす影響を検討した。現在、FOXO1マウスのインスリンシグナルを解析し、FOXO1マウスの骨格筋の細胞核内におけるFOXO1を含む転写複合体を同定する検討を行っている。また、骨格筋におけるFOXO1の標的遺伝子の同定とその発現調節について解析中である。

本研究は骨格筋量の調節分子として、廃用性筋萎縮時に著しく変動する転写因子であるFOX01および関連分子に着目し、骨格筋の萎縮・増量の分子機構の解明を目指し研究を行うものである。FOX01マウスの遺伝子発現および養細胞を用いたin vitroの検討から、FOX01による筋萎縮はA)蛋白質分解の促進、B)細胞増殖抑制、C)蛋白質合成の抑制、という経路の遺伝子発現を増強するためであることが示唆された。さらに、絶食・再摂食のようなエネルギー状態の変動により骨格筋において核内受容体RXRγの遺伝子発現がFOX01と逆方向に変動することを見出した。さらに、骨格筋特異的にRXRγあるいはそのドミナントネガティブ変異体を過剩発現するトランスジェニックマウス(RXRγマウスおよびDN-RXRγマウス)を作製し、その骨格筋ではそれぞれSREBP1cの遺伝子発現が著しく増加あるいは減少していることを見出した。以前に作製していたFOX01を骨格筋で過剩発現するトラスジェニックマウス(FOX01マウス)ではSREBP1cおよびRXRγの遺伝子発現が減少していた。In vitroの解析によりFOX01はRXR/LXRを介するSREBP1cの遺伝子活性化を抑制する事を明らかにした。これらの結果は、骨格筋においてSREBP1cの遺伝子発現はRXR/LXRにより活性化され、FOX01により負に調節されることをin vivo, in vitroで示すものである。