hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺癌におけるマイクロＲＮＡ発現異常の同定と新規診断・治療法の開発

肺癌において発現が低下しているマイクロRNAとして、miR-34b/cおよびmiR-200cを同定した。miR-34b/cは、小細胞癌においてメチル化による発現の低下がより高頻度に認められた。悪性胸膜中皮腫細胞株を用いたマウスモデルにおいて、miR-34b/cの導入により抗腫瘍効果を認めた。miR-200cは、EGFR遺伝子変異を有する肺癌細胞株では発現が保たれていたが、それらの細胞株からEGFRチロシンキナーゼ阻害剤に対する耐性株を作成した際にその発現低下が確認され、またその耐性株では上皮間葉移行を認めた。この耐性株にmiR-200cを導入することで上皮間葉移行が解除されることも確認した。悪性腫瘍においてマイクロRNA (以下、miRNA)の異常が注目されている。miRNAはRNA干渉により複数のタンパク質の発現を抑制する。原発性肺がんは様々な病態の解明や新しい治療法の研究が行われているにもかかわらず、がんによる死因の第一位であり、さらなる病態の解明・新しい治療法の確立が急がれる。本研究の目的は、原発性肺がんにおけるmiRNA異常を解析し、その病態の解明と新しい治療法の開発を目指すことである。本研究では、原発性肺がん細胞株、臨床検体においてDNAのメチル化により発現が抑制されているmiRNAを同定する。同定されたmiRNAを原発性肺がん細胞株に遺伝子導入し、miRNA導入の効果・機能(抗腫瘍効果、標的メッセンジャーRNA、細胞周期等)を解析し、抗腫瘍効果とともに病態への関与を解明する。マウスモデルにおいてもmiRNAの抗腫瘍効果を検討し、ヒトへの臨床応用の可能性を探索する。3年間の研究期間内で以下の項目を検討する。# 1.原発性肺がんにおいてメチル化異常、発現異常を示すmiRNAの同定。# 2.該当miRNAの原発性肺がん細胞株に対する抗腫瘍効果の検討(in vitro)。#3.該当miRNAの機能解析と原発性肺がんの病態の解析。#4.原発性肺がんマウスモデルでの抗腫瘍効果の検討(in vivo)。前年度で同定したmiR-34b/cについては、比較のために正常中皮細胞において解析した結果、miR-34b/c発現を抑制することにより細胞増殖や浸潤能が亢進することを確認した。前年度で同定したmiR-34b/c以外に、miR-200cが原発性肺癌において発現異常を示すことを認めた。また、これらのmiRNAの機能解析として、miRNAをノックダウン後にMTSアッセイとコロニーフォーメーションアッセイにより腫瘍増殖の変化を解析している。最終年度前年度までにmiR-34b/cおよびmiR-200cについて、原発性肺がんにおいて発現が低下していることを同定した。特にmiR-200cは、EGFR遺伝子変異を有する原発性肺がん細胞株のEGFRチロシンキナーゼ阻害剤に対する耐性株を作成した際に、その耐性株においてその発現低下が確認され、またその耐性株では上皮間葉移行を認めた。そこで最終年度では原発性肺がん細胞株においてEGFR遺伝子変異の有無とmiR-200cの発現との関連を検討した結果、EGFR遺伝変異を有する細胞株ではmiR-200cの発現は保たれていることを明らかにした。また、EGFR遺伝子変異を有する原発性肺がん細胞株のEGFRチロシンキナーゼ阻害剤耐性株にmiR-200cを導入することで上皮間葉移行が解除されることも確認した。miR-34b/cについては、悪性胸膜中皮腫細胞株を用いたマウスモデルにおいて、アデノウイルスベクターによる導入で抗腫瘍効果を認めている。

本研究では、原発性肺がん細胞株、臨床検体においてDNAのメチル化により発現が抑制されているmiRNAを同定する。同定されたmiRNAを原発性肺がん細胞株に遺伝子導入し、miRNA導入の効果・機能(抗腫瘍効果、標的メッセンジャーRNA、細胞周期等)を解析し、抗腫瘍効果とともに病態への関与を解明する。マウスモデルにおいてもmiRNAの抗腫瘍効果を検討し、ヒトへの臨床応用の可能性を探索する。3年間の研究期間内で以下の項目を検討する。# 1.原発性肺がんにおいてメチル化異常、発現異常を示すmiRNAの同定。# 2.該当miRNAの原発性肺がん細胞株に対する抗腫瘍効果の検討(in vitro)。#3.該当miRNAの機能解析と原発性肺がんの病態の解析。#4.原発性肺がんマウスモデルでの抗腫瘍効果の検討(in vivo)。初年度として、#1,2の検討を行った。これまでmiRNA-34b/cのメチル化が小細胞肺癌(細胞株・肺癌)において比較的高いことを見出しており、miR-34b/cの抗腫瘍効果を見るために、アデノウイルスベクターにmiR-34bを組み込んでおり、アデノウイルスベクターによりmiR-34bが高効率に遺伝子導入できることを確認し、細胞増殖を抑制することを見出している。miR-34b/cに加えてmiR-200cが原発性肺癌において発現異常を示すことを同定しており、さらにこれらのmiRNAの機能解析として、miRNAをノックダウン後にMTSアッセイとコロニーフォーメーションアッセイにより腫瘍増殖の変化を解析している。網羅的解析はできてはいないが、これまでmiRNA-34b/cのメチル化に着目したところ、小細胞肺癌(細胞株・肺癌)においてメチル化の頻度が比較的高いことを見出しており、miR-34b/cの抗腫瘍効果を見るために、アデノウイルスベクターにmiR-34bを組み込み、アデノウイルスベクターによりmiR-34bが高効率に遺伝子導入できることを確認し、小細胞肺癌細胞株の細胞増殖を抑制することを見出している。今後はマウスモデルにおけるmiR-34b/cベクター導入による抗腫瘍効果をin vivoで検討を行うとともに、miR-200cなど、他の候補miRNA候補が同定されれば、同様に検討を行う(#4.原発性肺がんマウスモデルでの抗腫瘍効果の検討(in vivo))。今後は、上記結果を踏まえて、原発性肺癌におけるmiR-34b/cのさらなる機能解析(細胞周期、アポトーシス、浸潤能への影響)を行うとともに、他の候補miRNAの探索を行う(# 3.該当miRNAの機能解析と原発性肺がんの病態の解析)。さらに、マウスモデルにおけるmiR-34b/cベクター導入による抗腫瘍効果をin vivoに検討を行うとともに、他の候補miRNA候補が同定されれば、その検討をする(# 4.原発性肺がんマウスモデルでの抗腫瘍効果の検討(in vivo))。次年度使用額は51円であり、これは予想よりも安い金額で物品の購入が出来たことによる残額である。上記金額と、平成25年度に請求する研究費とを合わせた使用計画としては、標的miRNAのアデノウイルスベクターの作成とマウスモデルでの抗腫瘍効果の検討である。
無発語自閉症児の音声獲得のためのModeling-based approach

○研究目的音声言語を使用していない知的障害を伴う自閉症児に対して音声模倣課題を中心に指導を行い、ひらがな文字に対応した音声の学習、及び音声によるコミュニケーション手段の獲得に取り組む。○研究方法対象児は、本校小学部第4学年に在籍している知的障害を伴う自閉症男児1名。指導は個別の課題学習の時間に行い、指導の効果を検証するために、指導中のコミュニケーションに関する本児の変化及び指導場面以外の自然な文脈での本児の音声模倣の様子を記録した。(研究1)音声模倣及びひらがな文字の理解に関するアセスメント:ひらがな50音の中で音声模倣できない音は、「ぬ」と「ろ」だった。ひらがな文字を見てその音を言うことができる文字は一つもなかった。(研究2)音声模倣の指導:無意味な音(例えば「ぷぷ」「きー」等)のモデルを提示し、モデルに近い模倣反応(音の大きさ、正確さ)を分化強化した。○研究成果音声模倣課題場面で、モデルで示した音を聞いて表情が緩み、楽しそうに模倣する様子が見られるようになった。注意力の向上とともにコミュニケーション行動に対するポジティブな態度が形成された。また、ひらがな50音全て音声模倣できるようになり、指導を積み重ねる中で音声模倣した後に復唱することが増え、さらにやり取りの中で本児が自発的に発声する回数が増えた。指導場面以外にも、教室や放課後等に相手の言葉を聞き取り、自発的に模倣する揚面がみられるようになった。音声模倣課題を通して音韻知覚の力が伸び、聞き取った音を記憶し、構音企画して表出する力も伸びた。ひらがな文字の学習セットの開発までには至らなかったが、自閉症児の音声獲得のための指導に関して大きな知見を得ることができた。
視線情報を利用した大規模3次元流れ場の可視化環境の構築

本研究は,流れ場の複雑な振舞いに対する直感的な理解を促す可視化技術として,ユーザの視線情報を利用した流れ場の可視化環境を構築した.具体的には,流れ場を観察するユーザの視線特性と認知モデルを確立した上で,注視時間や視線の軌跡といった情報からユーザの関心やデータの重要度を予測し,それらに合わせて表示資源を合理的に配分し,非定常流の動的特性を効果的に可視化する方法を開発した.さらに,初心者のトレーニングおよび協調型ビジュアルデータマイニングを目的とする視線履歴の記録・可視化方法も併せて開発した.本研究は,流れ場の複雑な振舞いに対する直感的な理解を促す可視化技術として,ユーザの視線情報を利用した流れ場の可視化環境を構築した.具体的には,流れ場を観察するユーザの視線特性と認知モデルを確立した上で,注視時間や視線の軌跡といった情報からユーザの関心やデータの重要度を予測し,それらに合わせて表示資源を合理的に配分し,非定常流の動的特性を効果的に可視化する方法を開発した.さらに,初心者のトレーニングおよび協調型ビジュアルデータマイニングを目的とする視線履歴の記録・可視化方法も併せて開発した.本研究は流れ場の複雑な振舞いに対する直感的な理解を促す可視化技術として,ユーザの視線情報を利用した流れ場の可視化環境を構築することを目的としている.具体的には,流れ場を観察するユーザの視線特性と認知モデルを確立した上で,注視時間や視線の軌跡といった情報からユーザの関心やデータの重要度を予測し,それらに合わせて表示資源を合理的に配分し,非定常流の動的特性を効果的に可視化する方法を開発する.さらに,初心者のトレーニングおよび協調型ビジュアルデータマイニングを目的とする視線履歴の記録・可視化方法も併せて開発する.本研究プロジェクトの初年度に当たる平成18年度は,まず非接触型視線追跡装置を利用し,流れ場を観察するユーザの視線情報を取得する環境を構築した.そして流れ場を観察するユーザの視線特性と認知モデルを明らかにすることを目的として,視線と人間の注意や認知モデルとの関連を調べる実験を行った.実験データから,視線スキャンパスが認知的戦略と注意配置,マウスの動きが認知プロセスの結果であると分析できた.本研究では3次元流れ場の可視化を対象としているため,ユーザの視線に関する3次元情報を必要とする.今年度の大きな研究成果の一つは,視線追跡装置から得られる2次元スクリーン上の視線位置から3次元流れ場におけるユーザの注視点の3次元位置を算出する手法の開発に成功したことである.また近年テクスチャを利用した流れ場の可視化法が注目を浴びているため,テクスチャ合成法に関する新しい手法も提案し,実装を行った.本研究は流れ場の複雑な振舞いに対する直感的な理解を促す可視化技術として,ユーザの視線情報を利用した流れ場の可視化環境を構築することを目的としている.具体的には,流れ場を観察するユーザの視線特性と認知モデルを確立した上で,注視時間や視線の軌跡といった情報からユーザの関心やデータの重要度を予測し,それらに合わせて表示資源を合理的に配分し,非定常流の動的特性を効果的に可視化する方法を開発する.平成20年度の主な実績を下記にまとめる。1.3次元ボリュームデータを観測するユーザの視線の3次元位置を算出し、ユーザの関心領域を特定する方法を開発した。2.3次元流場における注視点情報に基づき、各領域におけるユーザの関心度合いを算出し、関心のあるよう領域の詳細を効果的に可視化するための流線を適用的に自動配置法を開発した。3.動的に変化する2次元非定常流を観察するユーザの注視情報を獲得方法を開発した。4.注視情報に基づき、2次元非定常流において、関心をもつ領域の詳細な可視化や、重要と思われる流れの追跡を効果的に行える流脈線・流線の自動生成アルゴリズムを考案・実装した5.ユーザの心拍などの生理データと視線情報を組み合わせることでユーザの注視に関する情報をより正確に特定する手法を提案した。また作業効率と注視及びマウスク操作との関係を実験により明らかにした。行った。6.流場の可視化に利用できるテクスチャ合成法に関する研究を行った。本研究は流れ場の複雑な振舞いに対する直感的な理解を促す可視化技術として,ユーザの視線情報を利用した流れ場の可視化環境を構築することを目的としている.具体的には,流れ場を観察するユーザの視線特性と認知モデルを確立した上で,注視時間や視線の軌跡といった情報からユーザの関心やデータの重要度を予測し,それらに合わせて表示資源を合理的に配分し,流場の特性を効果的に可視化する方法を開発する。平成20年度平成19年度に開発した視線情報に基づく流れ場の可視化アルゴリズムをさらに改善し、実装を完成させた。具体的な実績を下記にまとめる。1.複数のビューポイントからのユーザの視線情報を相補的に利用することにより3次元流場におけるユーザの注視点を特定するアルゴリズムの改善と実装を行った。2.各領域におけるユーザの関心度合いを算出し、関心のある領域の詳細を効果的に可視化するために流線の密度やボリュームレンダリングを行うときの不透明度を適応的に制御する方法を考案・実装した。3.動的に変化する2次元非定常流を観察するユーザの注視情報に基づき、2次元非定常流において、関心をもつ領域の詳細な可視化や、重要と思われる流れの追跡を効果的に行える流脈線・流線の自動生成アルゴリズムの改善と実装を行った。4.流場の可視化に利用できる非写実的レンダリング法の研究を行った。
分子生物学的手法を用いた肺癌転移機構の解析と転移診断への応用

本研究は肺癌における転移関連遺伝子やその遺伝子産物の発現を,肺癌の細胞株および臨床例の組織において検討し,また肺癌転移に関連した新しい遺伝子のクローニングを試みることにより,肺癌転移の分子機構の一部を明らかにし,肺癌の転移診断や遺伝子治療の一助となることを目的とし,平成9年度より新規に開始された。多くの悪性腫瘍組織においてMMP-2とMMP-9の過剰発現は腫瘍の浸潤と転移に重要な役割を果たすとされている。本研究では,昨年度基底膜破壊に大きくかかわり、癌転移において重要な役割を果たすとされるマトリックスプロティナーゼ(MMPs)およびその阻害酵素(TIMPs)発現を,肺癌細胞株および肺癌組織において検索し、肺癌の浸潤転移では,MMP-2,TIMP-2が重要な役割をはたすことを明らかにした。今年度は非小細胞肺癌患者における血清MMP-9と腫瘍組織におけるMMP-9の発現と,その臨床像との関連につき検討した。その結果,血清MMP-9濃度は非小細胞肺癌の45.2%で上昇しており,血清MMP-9測定は非小細胞肺癌,特に扁平上皮癌と大細胞癌において腫瘍の負荷を評価する重要な指標であることを明らかにした。以上から新しい転移関連遺伝子の発見には至らなかったものの,肺癌の転移浸潤においては,今後さらにMMPsおよびTIMPsの調節機構解明,MMP-9の血中発現の意義につき,研究を進めることが重要と考えられた。本研究は肺癌における転移関連遺伝子やその遺伝子産物の表現を、肺癌の細胞株および臨床例において検討し、また肺癌転移に関連した新しい遺伝子のクローニングを試みることにより、肺癌転移の分子機構の一部を明らかにし、肺癌の転移診断や遺伝子治療の一助となることを目的とし、平成9年度より新規に開始された。本年度は、基底膜破壊に大きくかかわり、癌転移において重要な役割を果たすとされるマトリックスプロティナーゼ(MMPs)およびその阻害酵素(TIMPs)発現を、肺癌切除例を用い組織レベルで検索した。その結果肺癌細胞株および肺癌組織におけるMMP-2の陽性率は高く、肺癌の湿潤転移では、MMP-2が重要な役割をはたすものと考えられた。またTIMP-2の陽性率も高く、肺癌組織では病期進行に伴い陽性率が高くなることから,TIMP-2はMMPsを抑制的に調節するとともに、腫瘍増殖を促進する作用も有する可能性があるものと考えられた。現在はこれら酵素の血中移行を確認するため、酵素抗体法を用い血中濃度を確認している。今後は,マトリックスメタロプロティナーゼおよびその阻害酵素(TIMPs)の調節機構解明,マトリックスメタロプロティナーゼおよびその阻害酵素(TIMPs)の血中発現と転移との関連性、さらに新遺伝子の発現に向け、さらに研究を進めることを予定している。

以上から新しい転移関連遺伝子の発見には至らなかったものの,肺癌の転移浸潤においては,今後さらにMMPsおよびTIMPsの調節機構解明,MMP-9の血中発現の意義につき,研究を進めることが重要と考えられた。
新奇ppGpp合成酵素の発見と機能解明

ppGpp(グアノシン四リン酸)は、アミノ酸等の栄養源枯渇に伴い合成される異常核酸であり、バクテリアや植物の増殖等を制御することが知られている。本研究では、グラム陽性細菌である枯草菌において、これまでに知られていたppGpp合成酵素とは異なる二種のppGpp合成酵素(YjbM, YwaC)遺伝子を新たに見出し、これらの遺伝子産物がppGpp合成酵素として実際に機能することを証明した。原核生物では、アミノ酸欠乏等の栄養飢餓条件に呼応してppGpp(グアノシン四リン酸)が合成され、転写、翻訳、DNA複製等を抑制することが知られている。ppGpp合成酵素として、大腸菌では二種の酵素(Re1A、SpoT)が存在する一方、枯草菌をはじめとした多くのグラム陽性細菌では、大腸菌Re1A-SpoTホモログであるRe1Aタンパク質一種のみがこれまでに知られていた。しかし、これまで枯草菌において行われてきた遺伝学的、生化学的解析を踏まえて考察すると、枯草菌には、従来見出されていたRe1A以外にもppGppを合成する酵素をコードする遺伝子がある可能性は否定できなかった。こうした背景から、我々は、Re1A-SpoTホモログに保存されているppGpp合成ドメインのアミノ酸配列をもとに、枯草菌の全ゲノム塩基配列情報を再検証した結果、ppGpp合成ドメインのみを有する新奇ppGpp合成酵素をコードする二種の遺伝子(yjbM,ywaC)を新たに見出すことに成功した。平成19年度において、これらの遺伝子産物が本当にppGpp合成酵素として機能するか否かを調べるべく、両遺伝子を大腸菌relA遺伝子破壊株に導入したところ、細胞内におけるppGppの蓄積が認められた。次に両遺伝子産物をコムギ胚芽無細胞タンパク質合成系にて調製、精製したのち、これら酵素のppGpp合成活性をin vitroにて検証した。その結果、YjbM、YwaCとも実際にppGpp合成活性を有することが明らかとなった。以上のことから、枯草菌にはRelA-SpoTホモログとは異なるppGpp合成酵素が存在することが明らかとなった。以上の結果を、平成19年度に論文として投稿、出版に至った。1.枯草菌におけるre1A遺伝子欠失によるリボソームRNAオペロンの転写減衰が、新奇ppGpp合成酵素、YjbMおよびYwaCの構造遺伝子の欠失によって回復することを明らかにした。また、枯草菌re1A遺伝子欠失株では増殖速度の低下が認められるが、増殖速度が回復したサプレッサー変異株を多数取得、うち35株について変異部位を同定したところ、全てがyjbMもしくはywaC内に生じていることが明らかとなった。このことは、枯草菌におけるppGpp合成系がRelA, YjbM, YwaCの三種に限られることを強く示唆するものである。以上の結果をJ, Bacteriolに投稿し、近日中に受理される見込みとなっている。2.新奇ppGpp合成酵素、YjbMおよびYwaCの生理学的意義を探索すべく、re1A yjbM ywaC三重遺伝子変異株にてYjbMもしくはYwaCを人為的に発現誘導可能な株を構築し、その表現型について検討を行った。その結果、YwaCの発現により増殖が停止し、細胞内にてリボソームが不活化した状態(二量体)になることが明らかとなった。また、この二量体形成には機能未知タンパク質であるYvyDが必須であることを、遺伝学的・生化学的解析により明らかとした。
グリシンレセプター作動薬による胚発生率向上作用機序の解明と卵子老化予防への応用

晩婚化と少子化が同時に進む日本において、加齢による卵子/受精卵の受胎能力の低下の原因解明と予防法の開発は重要なテーマの一つである。しかし、これまで様々な関連因子が明らかにされてきたが、いまだに別の新しい因子が見つかっているような状況であり、完全な解明には至っていない。本実施者は、平成28年度までに実施していた若手研究(B)『哺乳類の初期胚発生におけるアミノ酸受容体の機能解明と卵子老化予防への応用』(課題番号15K20134)にて、受精卵膜上でCl-イオンチャネルとして働くグリシンレセプターが新たな因子の一つであること、マウス・ウシ受精卵へのグリシンレセプター作動薬の添加による胚発生率向上効果、グリシンレセプターノックアウトマウスの作製を行ってきた。本研究では、これらの研究を継続し、グリシンレセプター作動薬による低品質受精卵の胚発生率改善効果についてより詳しいメカニズムを解析し、応用研究に繋げることを目的として、1グリシンレセプター欠損モデル受精卵の作製・解析、2内因性のグリシンレセプターを欠損し、代わりにハロロドプシンを発現した「レーザー光で塩化物イオンチャネルをON/OFFできる」モデル受精卵を作製し、人為的に塩化物イオンチャネルを開口させることで、停止していた発生が再開するかどうかを解析し、グリシンレセプターと塩化物イオンの胚発生時における役割を明らかにし、3同様の実験をウシ受精卵でも実施し、他の哺乳類受精卵においても応用可能であるかどうかを検証する予定で研究を行っている。2018年度は2017年度からさらに大きく研究内容を増やし、各種グリシンレセプター阻害剤での実験、ノックアウトマウス受精卵での実験からグリシンレセプターの中でもヒトで偽遺伝子と考えられていたα4サブユニットが受精卵の初期発生を制御していることを明らかにし、論文発表の他、ベストポスター賞を受賞した。2018年度は2017年度の結果を踏まえ、グリシンレセプターα4ノックアウトマウスの受精卵における機能の解析を進め、さらに阻害剤を使ったメカニズム解析、作動薬での結果など実験は順調に進行することができた。また、2017年度に報告したようにグリシンレセプターα4の発現領域を調べるうちに、全く予想していなかった大脳のある特定領域で発現していることを明らかにした。この領域は摂食行動や表情筋を動かすために必要な領域であり、この領域でグリシンレセプターα4が発現しているという報告は未だになく、新発見である可能性が高い。この結果について当初計画にはないものの引き続き検討する。さらに昨年度から支援が決まった『文部科学省新学術領域研究先端モデル動物支援プラットフォーム総括支援活動(研究支援代表者:今井浩三)』分子プロファイリング支援活動に支援を受け、少なくとも6つのこれまでに報告されていない新規阻害経路を新たに発見することができ、この成果で論文を発表し、さらに学会発表においてベストポスター賞を受賞した。これらのことから、2018年度は「おおむね順調に進展している」とした。2018年度までに当初計画で予定していた実験と、大脳でのグリシンレセプターα4の機能や、初期発生に影響のある新規阻害剤など、新たに見つかった知見も含めほぼすべての実験を完了することができた。2019年度はこれらの知見をまとめ、すでに発表した論文の他に、新たに2つの論文投稿を計画している。実施者は、平成28年度までに実施していた若手研究(B)『哺乳類の初期胚発生におけるアミノ酸受容体の機能解明と卵子老化予防への応用』(課題番号15K20134)にて、受精卵膜上でCl-イオンチャネルとして働くグリシンレセプターが新たな因子の一つであること、マウス・ウシ受精卵へのグリシンレセプター作動薬の添加による胚発生率向上効果、グリシンレセプターノックアウトマウスの作製を行ってきた。そこで本研究では、これらの研究を継続し、グリシンレセプター作動薬による低品質受精卵の胚発生率改善効果についてより詳しいメカニズムを解析し、応用研究に繋げることを目的として、1グリシンレセプター欠損モデル受精卵の作製・解析、2内因性のグリシンレセプターを欠損し、代わりにハロロドプシンを発現した「レーザー光で塩化物イオンチャネルをON/OFFできる」モデル受精卵を作製し、人為的に塩化物イオンチャネルを開口させることで、停止していた発生が再開するかどうかを解析し、グリシンレセプターと塩化物イオンの胚発生時における役割を明らかにし、3同様の実験をウシ受精卵でも実施し、他の哺乳類受精卵においても応用可能であるかどうかを検証する予定で研究を行っている。2017年度はグリシンレセプターノックアウトマウスから受精卵を作製し、そのin vivoおよびin vitroでの発生能について検討を行い、現在、学術雑誌への投稿準備中である。2017年度の研究を遂行するなかで、グリシンレセプター欠損マウスの受精卵を使った解析を進めており、投稿論文を準備中である。また、グリシンレセプターa4の発現領域を調べるうちに、全く予想していなかった大脳のある特定領域で発現していることを明らかにした。この領域は摂食行動や表情筋を動かすために必要な領域であり、この領域でグリシンレセプターa4が発現しているという報告は未だになく、新発見である可能性が高い。

この結果について当初計画にはないものの引き続き検討する。さらに、本計画について『文部科学省新学術領域研究先端モデル動物支援プラットフォーム総括支援活動(研究支援代表者:今井浩三)』分子プロファイリング支援活動に支援の申込を行い、採択され、グリシンレセプターに関与する様々な阻害剤の提供を受けた。その結果、少なくとも6つのこれまでに報告されていない新規阻害経路を新たに発見することができた。これらのことから、2017年度は当初計画以上の結果が得られたため、「当初の計画以上に進展している」とした。晩婚化と少子化が同時に進む日本において、加齢による卵子/受精卵の受胎能力の低下の原因解明と予防法の開発は重要なテーマの一つである。しかし、これまで様々な関連因子が明らかにされてきたが、いまだに別の新しい因子が見つかっているような状況であり、完全な解明には至っていない。本実施者は、平成28年度までに実施していた若手研究(B)『哺乳類の初期胚発生におけるアミノ酸受容体の機能解明と卵子老化予防への応用』(課題番号15K20134)にて、受精卵膜上でCl-イオンチャネルとして働くグリシンレセプターが新たな因子の一つであること、マウス・ウシ受精卵へのグリシンレセプター作動薬の添加による胚発生率向上効果、グリシンレセプターノックアウトマウスの作製を行ってきた。本研究では、これらの研究を継続し、グリシンレセプター作動薬による低品質受精卵の胚発生率改善効果についてより詳しいメカニズムを解析し、応用研究に繋げることを目的として、1グリシンレセプター欠損モデル受精卵の作製・解析、2内因性のグリシンレセプターを欠損し、代わりにハロロドプシンを発現した「レーザー光で塩化物イオンチャネルをON/OFFできる」モデル受精卵を作製し、人為的に塩化物イオンチャネルを開口させることで、停止していた発生が再開するかどうかを解析し、グリシンレセプターと塩化物イオンの胚発生時における役割を明らかにし、3同様の実験をウシ受精卵でも実施し、他の哺乳類受精卵においても応用可能であるかどうかを検証する予定で研究を行っている。2018年度は2017年度からさらに大きく研究内容を増やし、各種グリシンレセプター阻害剤での実験、ノックアウトマウス受精卵での実験からグリシンレセプターの中でもヒトで偽遺伝子と考えられていたα4サブユニットが受精卵の初期発生を制御していることを明らかにし、論文発表の他、ベストポスター賞を受賞した。2018年度は2017年度の結果を踏まえ、グリシンレセプターα4ノックアウトマウスの受精卵における機能の解析を進め、さらに阻害剤を使ったメカニズム解析、作動薬での結果など実験は順調に進行することができた。また、2017年度に報告したようにグリシンレセプターα4の発現領域を調べるうちに、全く予想していなかった大脳のある特定領域で発現していることを明らかにした。この領域は摂食行動や表情筋を動かすために必要な領域であり、この領域でグリシンレセプターα4が発現しているという報告は未だになく、新発見である可能性が高い。
心理モデルに基づく知的エージェントの意思決定機構とその応用

本研究では、自らの内部情報として心理モデルを構築し、その状態に基づいて自己の行動戦略決定を行う知的エージェントの開発に取り組んでいる。今回、本研究課題において、このような知的エージェントをWebベースの集団協調学習に応用し、学習者や指導者に代わってエージェントが、学習者間の学習時間調整の交渉や、アドバイスを必要とする学習者が適切な指導者を選択しその指導者との間での指導時間調整の交渉を行うようなシステムの実現に向けて研究を行った。具体的な研究内容としては、昨年度に国際会議で得られた指摘を考慮し、本エージェントを適応させる学習課題によって支援の内容に変化を持たせる必要性の検討と、その際のエージェントの戦略にも課題に応じた違いが必要であるかの検討を行った。これに関して、対象として想定する学習形態のモデル化と、個々のモデルについての調整戦略の見直しを行った。また、エージェントの交渉結果をどのように評価するかについても再検討を行い、個々の交渉を行った結果について、その影響の度合いを変化させることで最終結果がどのように変化するかについての実験が行えるようにシステムの改良を行った。また、新たにソーシャルネットワークサービスを利用した統合的な学習支援環境において、学習者、指導者のスケジュール調整を行う役割として本エージェントを適応するために、エージェントが扱う情報の見直しとそれを用いた時間調整の手法について検討を行った。今回、本研究課題において、このエージェントをWebベースの集団協調学習に応用し、学習者間の学習時間調整の交渉や、アドバイスを必要とする学習者が適切な指導者を選択し、その指導者との間での指導時間調整の交渉を学習者や指導者に代わってエージェントが行うようなシステムの実現に向けて研究を行った。具体的な研究内容としては、まず、一般的な日程調整問題等で利用されている複数者間の時間調整の手法について、それをエージェント間の交渉によって達成する手法として改良を行った。そして、そのために必要な心的情報および外的情報を分析し、その情報に基づいて心理モデルを構築するようにエージェントの改良を行った。また、学習者間や学習者と指導者間の時間調整のために必要な交渉戦略を洗い出し、それらを心理モデルの各状態に対応付けた。さらに、そのように集団協調学習支援に適応させたエージェントに基づく交渉活動の評価実験を行った。そして、これらの結果について、国際会議で発表を行った。またその後、今年度の研究結果と国際会議で得た議論・助言を踏まえ、次年度に向けての新たな問題定義を行った。具体的には、適応させる学習課題によって支援の内容に変化を持たせる必要性の検討と、その際のエージェントの戦略にも課題に応じた違いが必要であるかの検討が新たな課題として明らかになった。また、エージェントの交渉結果をどのように評価するか、個々の戦略の妥当性を如何に評価するかについても更なる検討が必要であることが明らかとなった。
高精度偏光観測で初めてえられる、量子論的ハンレ効果を用いた太陽彩層磁場構造の研究

日米欧観測ロケット実験CLASP(Chromospheric Lyman-Alpha SpectroPolarimeter)の真空紫外用偏光分光装置を開発し、望遠鏡と共にCLASP観測装置として、平成27年9月3日NASA観測ロケットにて打上げ、世界初の太陽ライマンα線の偏光分光観測を成功させた。地上偏光較正試験と軌上偏光較正観測にて、目標の偏光精度0.1%の達成を確認した。観測されたライマンα線偏光は、理論モデルと概ね一致するが、太陽リム近傍ほど直線偏光が強い傾向が、ライマンα線中心で見られない点は、モデル予想を超え、太陽大気構造が複雑さを示す。また、ハンレ効果を示唆する結果も得られた。彩層・遷移層磁場測定を目指す日米欧観測ロケット実験CLASP (Chromospheric Lyman-Alpha Spectro-Polarimeter)のため、本研究で"真空紫外線用偏光分光装置開発"と"ハンレ効果によって偏光線輪郭から磁場診断する手法の検討"を行っている。前者についてまず、偏光分光装置の光学調整手法の検討を行った。大気に吸収されるライマンα光の最終光学調整は真空中で行う必要があるが、試験時間とコストを最小化するため、実際の回折格子と溝間隔のみが違うアライメント用回折格子を用意することで、可視単色光(He-Neレーザ)を使って多くの調整を大気中にて行っておく手順を編み出した。また、飛翔中に空力加熱されるロケット外表面からの輻射の影響も、熱数学モデルを用いて検討し、極端に悪いロケット温度の想定(120°C)でも、観測装置との間に金属板一枚「サーマルシールド」を挟むことで、観測装置の温度上昇は5°C以内に納まることが判った。軽量化のために構体の一部で使用しているアルミについて、その熱変形が光学性能を劣化させないことが明らかとなった。そして、偏光分光装置で実際に使用するスリット鏡等の光学素子のライマンα用反射コーティングも実施し、十分な性能を持つ素子が完成した。他方、後者・磁場診断手法の検討について、日米欧のCLASPチームによる科学会合にて、太陽大気構造起因の偏光と磁場起因の偏光(ハンレ効果)とを分離する手法を議論した。そこで、ハンレ効果が表れる輝線中央部とともに太陽大気構造のみ依存する輝線周辺部を計測すること、偏光分光観測するスリット領域とともにスリット周辺の彩層をCLASPの2次元撮像光学系にて取得すること、彩層コロナの分光観測を行うNASA IRIS衛星と協調観測を行うこと、といった必要な手段が確認できた。また、IRIS衛星との協調観測の重要性から、CLASPの飛翔はIRISの観測条件が悪い11月2月を避けることとした。本年度は、CLASP偏光分光装置のなかで最も重要な偏光モジュレーション装置(PMU)の開発を行い、フライト品を完成させることができた。PMU開発のポイントは、1.ライマンα波長(121.57nm)で遅延量180度を持つ波長板の開発、2.波長板を一定回転させる回転モータ駆動装置の開発、3.波長板遅延軸のモータ回転角基準への正確(<0.15度)な設置である。CLASPの波長板は、厚さの微妙に異なる2枚のMgF2結晶の板を、遅延軸を直交させて貼り合せて作られる。ここで遅延量を決めるのは、MgF2の複屈折度と2枚の板厚差である。別途行ってきた基礎実験によりライマンα波長でのMgF2の複屈折度がne-no = 0.004189±0.000039と判明していることから、今回、CLASPに必要な遅延量180度を得るために板厚差14.51μmの波長板を製作し、分子科学研究所・極端紫外光研究施設(UVSOR)の放射光を使用してライマンα波長での遅延量を測定した。結果、正確に遅延量180度の波長板が完成した。CLASP観測装置では、この波長板を観測光路中で一定速度で回転させることにより、観測光に含まれる直線偏光成分を強度変化に変換し、その強度変化をモータと同期して計測することにより偏光度と偏光方向を求める。CLASP観測装置に要求される0.1%の偏光測光精度を実現するには高い回転一様性が求められるが、今回、高安定度の回転モータ駆動装置を開発し、可視光用1/2波長板を実際に回転させて偏光変調による強度変動を計測した。まず、各瞬間の強度は一定回転での強度変動から3%以下の違いであることが確認でき、さらにCLASPでの計測モードを模擬してで疑似偏光を評価すると、0.006%(RMS値)と要求に対して十分小さいことが検証できた。最後に、項目1のライマンα用1/2波長板を項目2の回転モータに設置した。UVSOR放射光からのライマンα波長の光を直線偏光化して計測し、波長板遅延軸がモータ回転角基準から0.07度以内に設置できたことを確認した。平成26年度は、CLASP偏光分光装置のフライト品開発において、(a)大気中での真空紫外線偏光分光装置の光学素子アライメントと、(b)真空環境下での分光結像性能評価・偏光較正試験を実施した。ここでのポイントは、CLASP偏光分光装置の測定光・ライマンα線が大気で吸収されるにもかかわらず、如何に多くのアライメント作業を大気圧環境下で行うかである。

その手法は、He-Neレーザー光(632.8nm)をライマンα波長(121.6nm)と同じ方向に分散する可視光回折格子を使用し、He-Neレーザー光で作業を進めるものであり、試作器での手法検証は平成25年度に完了していた(G.Giono et al., Proc. of SPIE, 2014)。平成26年度、これを実際にフライト品光学アライメントに適用したところ、予定していた通り、フライト回折格子の方位角とCCDカメラの焦点位置以外のアライメントを大気圧環境下で容易に完了させることができ、真空環境下でのライマンα線での光学アライメントも続いて実施することにより、分光結像性能として1σ値=0.003nmという十分よい結果を得ることができた。その後実施したCLASP偏光分光装置の偏光較正試験では、ライマンα線光源から射出される直線偏光の方位角を45度毎に変えて装置に入射した。暫定的な解析結果によれば、CLASP観測装置全体に要求される偏光測定精度(0.1%)より約1桁良いレベルでの較正ができる感触を得た。また、ライマンα線よりも2000万倍以上明るい可視光の除去もCLASP観測装置の課題の一つであったが、偏光分光装置においても各種構造部材の黒色化を施し、可視光混入量の低減に対応した。平成26年度、太陽光入射試験においてCLASP偏光分光装置の焦点面への可視光混入量を計測したが、ライマンα線測定光量の0.1%以下に抑えられ、偏光測定に支障ないことを検証した。本研究費では、太陽の彩層遷移層が放つライマンα輝線の直線偏光を世界で初めて観測し、ハンレ効果によりその磁場情報を得ることを目的とした観測ロケット実験CLASP(Chromospheric Lyman-Alpha Spectro-Polarimeter)を進めている。平成26年度に組立と性能評価がほぼ完了したCLASP観測装置に対して、平成27年4月、宇宙科学研究所での振動試験を実施した。CLASPはNASA観測ロケットを使っての実験ながら、主に日本で装置が開発されるため、米国ロケット発射場での最終振動試験とほぼ同等の試験を米国への装置輸送前に実施することで、要対処箇所を事前に発見するための試験であった。実際、この振動試験にて、分光器カメラと太陽指向センサーエレキに、ケーブルと構造の干渉箇所が見つかり、米国での噛合せ試験と並行して対応することができた。また、ここで取得した観測装置の振動応答特性は、最終振動試験での合否判定に不可欠な指標となった。その結果、平成27年9月3日に実施した観測ロケット実験を成功に導き、太陽ライマンα線の偏光を世界で初めて観測した。この観測で得られたライマンα線の偏光スペクトルは、0.1%と真空紫外線としては極めて高精度で、原子偏光モデルで予想していた傾向と概ね一致するものであることが確認できた。但し、1,磁場によるハンレ効果に感度のあるライマンα線中心では、太陽の縁に近づくにつれて直線偏光が強くなるという散乱偏光の基本的性質が見られず、また、2,偏光には1020秒角程度の複雑な空間構造があることが判るなど、予想を超えた様相が明らかとなった。ロケット実験実施直後の平成27年9月の国際会議"9th Hinode Science Meeting"で、研究代表者の鹿野が、日米欧からなるCLASP計画メンバーを代表して、これらの観測結果を速報し、世界的にも注目されている。観測ロケット実験CLASPの米国での打上げは、研究計画調書の想定から若干(数か月)のみの遅延で完了することができた。
ウェルシュ菌ε毒素、α毒素の作用機構に関するラフトロジー的解析

ウエルシュ菌による家畜類の腸性毒素血症の原因毒素であるε毒素、およびヒトガス壊疽の原因毒素であるα毒素について、毒素作用の分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った。ε毒素は、神経細胞の脂質ラフトに親和性を示し、7量体を形成し、膜透過孔を形成する。本研究では、ラフトの脂質環境の変化がε毒素のラフトへの結合や7量体形成にどのように影響を及ぼすかについて検討した。ラフトの主要構成脂質であるコレステロールの除去、合成阻害はε毒素の7量体形成を阻害するが、他の主要脂質であるスフィンゴ脂質の合成を、フモニシンB1で阻害した場合、MDCK細胞の毒素感受性が増加した。RDMPでスフィンゴ糖脂質の合成を阻害した場合でも同様な結果であった。他方、スフィンゴミエリンを合成阻害した場合は、毒素感受性が減少した。ガングリオシドGM1を添加した場合、毒素の結合、7量体形成、毒素感受性は減少した。MDCK細胞の培養時間の延長に伴いガングリオシドが増加し、毒素感受性が低下すること、本菌が産生するシアリダーゼで処理すると、毒素感受性が増加したことから、ガングリオシドの増加は、シアル酸増加を導き、その結果毒素の結合を阻害すると結論した。次に、ガス壊疽の主要な原因と考えられているα毒素による血小板凝集と、ラフト及びその脂質環境の関係性について検討した。ホスホリパーゼCとスフィンゴミエリナーゼ活性を有するα毒素は、血小板のラフトに高い親和性を示し、かつラフトに濃縮されたスフィンゴミエリンを分解しセラミドを産生すること、変異毒素はラフトへの結合性を示すが血小板凝集を示さないこと、α毒素は脂質ラフトを凝集すること、抗セラミド抗体は血小板凝集を抑制することを明らかにした。このことから、α毒素のスフィンゴミエリナーゼ活性により産生されるセラミドの作用により、ラフトのクラスター化が惹起され、血小板凝集のシグナル伝達が導かれると結論した。ウエルシュ菌のε毒素は、MDCK細胞の細胞膜ラフトにイオン透過性の7量体を形成する。今回、ラフト構成脂質成分と7量体形成の関係について検討した。スフィンゴミエリンの減少は、毒素感受性を低下させ、スフィンゴ糖脂質の減少は、感受性を亢進させた。細胞外からガングリオシドG_<M1>を取り込ませた場合、毒素感受性は低下した。また、感受性の変化と7量体形成量はよく相関した。ε毒素はガングリオシドG_<M1>に結合しなかったことより、ラフトにおけるスフィンゴミエリンとスフィンゴ糖脂質の比が毒素の感受性に影響を与えると考えられた。次に、スルファチド、アシアロG_<M1>、ガラクトシルセラミド、N-アセチルノイラミン酸、N-アセチルノイラミニルラクトース存在下で感受性を調べた結果、スルファチド存在下で感受性が低下した。一方、細胞をシアリダーゼ処理した場合、感受性が亢進した。これらのことから、ラフト表面において陰性電荷の存在の増加が、毒素感受性を低下させると考えられた。ラフトを破壊するコレステロール除去剤(methyl-β-cyclodextrin)で血小板を処理すると、α毒素による血小板凝集が著しく低下することが分かった。さらに、α毒素は主として血小板のラフト画分に検出された。一方、α-毒素による分解産物の一つであるセラミドに注目し、抗セラミド抗体存在下で血小板にα毒素を作用させた。

その結果、抗セラミド抗体は、血小板凝集速度を低下させた。また、ラフトに親和性を持つ蛍光試薬(DiIC18)により血小板を標識し、α毒素を作用したところ、ラフトの凝集と思われるパッチ形成が観察された。以上より、α毒素は、血小板ラフトに結合し、セラミドを生成しラフトのclusteringを起こすとことが分かった。さらに、ラフトのclusteringにより血小板凝集のシグナル伝達に関与するタンパク質が活性化され血小板凝集を引き起こす可能性が示唆された。ウエルシュ菌による家畜類の腸性毒素血症の原因毒素であるε毒素、およびヒトガス壊疽の原因毒素であるα毒素について、毒素作用の分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った。ε毒素は、神経臓細胞の細フトに親和性を示し、7量体を形成し、膜透過孔を形成する。本研究では、ラフトの脂質環境の変化がε毒素のラフトへの結合や7量体形成にどのように影響を及ぼすかについて検討した。ラフトの主要構成脂質であるコレステロールの除去、合成阻害はε毒素の7量体形成を阻害するが、他の主要脂質であるスフィンゴ脂質の場合、フモニシンB1で合成阻害した場合、MDCK細胞の毒素感受性が増加した。他方、スフィンゴミエリンを合成阻害した場合は、毒素感受性が減少した。ガングリオシドGM1を添加した場合、毒素の結合、7量体形成、毒素感受性は減少した。MDCK細胞の培養時間の延長に伴いガングリオシドが増加し、毒素感受性が低下すること、本菌が産生するシアリダーゼで処理すると、毒素感受性が増加したことから、ガングリオシドの増加は、シアル酸増加を導き、その結果毒素の結合を阻害すると結論した。次に、ガス壊疽の主要な原因と考えられているα毒素による血小板凝集と、ラフト及びその脂質環境の関係性について検討した。ホスホリパーゼCとスフィンゴミエリナーゼ活性を有するα毒素は、血小板のラフトに高い親和性を示し、かつラフトに濃縮されたスフィンゴミエリンを分解しセラミドを産生すること、変異毒素はラフトへの結合性を示すが血小板凝集を示さないこと、α毒素は脂質ラフトを凝集すること、抗セラミド抗体は血小板凝集を抑制することを明らかにした。このことから、α毒素のスフィンゴミエリナーゼ活性により産生されるセラミドの作用により、ラフトのクラスター化が惹起され、血小板凝集のシグナル伝達が導かれると結論した。
離散時系列におけるレベル交差点数の統計的性質に関する研究

平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の強定常楕円過程で有限次元同時分布が正規分布の尺度混合分布である場合において,原過程からの等間隔標本のレベル交差点数の平均公式が既に与えられている(Tanaka and Shimizu,2001).本研究では,同過程を仮定し,観測される等間隔標本Y_1,...,Y_Nを1,0,-1と3値変換した系列を利用して1および2ステップレベル交差点数の期待値および分散公式など,レベル交差点数の性質の更なる研究の遂行を主な目的とした.ここで,1ステップレベル交差点数とは固定されたレベルu, v(u>v)に対して,[Y_t≧uかつv≦Y_<t-1><u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1>≧u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1><v]または[Y_t<vかつv≦Y_<t-1><uとなるようなt(2≦t≦N)の個数をいい,2ステップレベル交差点数とは[Y_t≧uかつY_<t-1><vまたは[Y_t<uかつY_<t-1>≧u]となるようなt(2≦t≦N)の個数をいう.15年度では,1および2ステップレベル交差点数の期待値公式について研究し,その成果はShimizu and Tanaka(2003)によって発表された.同論文では,応用として平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の定常ガウス過程において1階および2階の離散観測階差時系列の2ステップレベル交差点数(極値の個数および変曲点の個数の一般化)の期待値公式も与えている.16年度では,2値変換した系列において回遊数のもつ漸近的性質を研究し,その成果はTanaka and Shimizu(2004)に与えられている.また,分散公式に関する論文(Shikama and Shimizu)を投稿し,それは現在査読中である.平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の強定常楕円過程で有限次元同時分布が正規分布の尺度混合分布である場合において,原過程からの等間隔標本のレベル交差点数の平均公式が既に与えられている(Tanaka and Shimizu,2001).本研究では,同過程を仮定し,観測される等間隔標本Y_1,...,Y_Nを1,0,-1と3値変換した系列を利用して1および2ステップレベル交差点数の期待値および分散公式など,レベル交差点数の性質の更なる研究の遂行を主な目的とした.ここで,1ステップレベル交差点数とは固定されたレベルu, v(u>v)に対して,[Y_t≧uかつv≦Y_<t-1><u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1>≧u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1><v]または[Y_t<vかつv≦Y_<t-1><uとなるようなt(2≦t≦N)の個数をいい,2ステップレベル交差点数とは[Y_t≧uかつY_<t-1><vまたは[Y_t<uかつY_<t-1>≧u]となるようなt(2≦t≦N)の個数をいう.15年度では,1および2ステップレベル交差点数の期待値公式について研究し,その成果はShimizu and Tanaka(2003)によって発表された.同論文では,応用として平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の定常ガウス過程において1階および2階の離散観測階差時系列の2ステップレベル交差点数(極値の個数および変曲点の個数の一般化)の期待値公式も与えている.16年度では,2値変換した系列において回遊数のもつ漸近的性質を研究し,その成果はTanaka and Shimizu(2004)に与えられている.また,分散公式に関する論文(Shikama and Shimizu)を投稿し,それは現在査読中である.従前の研究(Tanaka and Shimizu,2001)では,平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の強定常楕円過程で有限次元同時分布が正規分布の尺度混合分布である場合において,原過程からの等間隔標本のレベル交差点数の平均公式を与えた.本研究では同過程を仮定し,観測される等間隔標本Y_1,...,Y_Nを1,0,-1と3値変換した系列を利用して1および2ステップレベル交差点数の期待値および分散公式を求めることを主な目的とした.ここで,1ステップレベル交差点数とは固定されたレベルu,v(u>v)に対して,[Y_t≧uかつv≦Y_<t-1><u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1>≧u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1><v]または[Y_t<vかつv≦Y_<t-1><u]となるようなt(2≦t≦N)の個数をいい,2ステップレベル交差点数とは[Y_t≧uかつY_<t-1><v]または[Y_t<vかつY_<t-1>≧u]となるようなt(2≦t≦N)の個数をいう.期待値公式については当初の目的を達成しShimizu and Tanaka(2003)によって発表された.同論文では,応用として平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の定常ガウス過程において1階および2階の離散観測階差時系列の2ステップレベル交差点数(極値の個数および変曲点の個数の一般化)の期待値公式を与えている.

分散公式については計算を終了し,投稿の準備を進めているところである。また,2値変換した系列について回遊数のもつ漸近的性質を得ることも目的とした.これについては論文を雑誌に投稿し,現在査読中である.従前の研究(Tanaka and Shimizu,2001)では,平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の強定常楕円過程で有限次元同時分布が正規分布の尺度混合分布である場合において,原過程からの等間隔標本のレベル交差点数の平均公式を与えた.本研究では同過程を仮定し,観測される等間隔標本Y_1,...,Y_Nを1,0,-1と3値変換した系列を利用して1および2ステップレベル交差点数の期待値および分散公式を求めることを主な目的とした.ここで,1ステップレベル交差点数とは固定されたレベルu, v (u>v)に対して,[Y_t≧uかつv≦Y_<t-1><u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1>≧u]または[v≦Y_t<uかつY_<t-1><v]または[Y_t<vかつv≦Y_<t-1><u]となるようなt (2≦t≦N)の個数をいい,2ステップレベル交差点数とは[Y_t≧uかつY_<t-1><v]または[Y_t<vかつY_<t-1>≧u]となるようなt (2≦t≦N)の個数をいう.期待値公式については当初の目的を達成しShimizu and Tanaka (2003)によって発表された.同論文では,応用として平均0,分散1,自己相関関数ρ(h)の定常ガウス過程において1階および2階の離散観測階差時系列の2ステップレベル交差点数(極値の個数および変曲点の個数の一般化)の期待値公式を与えている.2値変換した系列において回遊数のもつ漸近的性質はTanaka and Shimizu (to appear)で研究されている。また、分散公式に関する論文(Shikama and Shimizu)を投稿した。論文は現在査読中である。
アミロイドイメージングによるアルツハイマー病診断・治療評価系の確立

アミロイドβ蛋白を主成分とする老人斑の蓄積はアルツハイマー病に特徴的な病理変化であり、新規治療薬の主たる標的とされている。もし脳内アミロイドβ蛋白蓄積量を定量評価することができれば、早期診断法および薬効評価系として活用することができる。そこで本課題では、脳内アミロイドβ蛋白蓄積量の計測法を確立することをめざし、研究代表者らが開発した[^<11>C]BF-227を用いて健常人18名、アルツハイマー病患者16名、軽度認知障害12名を対象としたPET検査を実施した。その結果、アルツハイマー病患者16名中15名(93.8%)、軽度認知障害12名中8名(66.7%)で大脳皮質におけるBF-227の集積上昇を確認した。この中に経過観察期間中にアルツハイマー病へ進行した3名の軽度認知障害の症例も含まれており、本検査が軽度認知障害の予後予測に有用である可能性も示唆された。また本検査のアルツハイマー病診断における有用性をFDG-PETと比較した。ROC解析におけるAUC値は、FDG-PET(0.8606)に比べて、BF-227-PETでは0.9896と高く、BF-227を用いたPET検査の方がアルツハイマー病診断において感度・特異度に優れた検査と考えられた。さらに新しい18F標識プローブである[18F]FACTを用いた探索的臨床試験を開始し、アルツハイマー病患者脳内におけるプローブの特異的集積を観察した。以上の所見から、[^<11>C]BF-227および[18F]FACTの認知症診断における有用性が確認された。そこで本課題では、脳内アミロイドβ蛋白蓄積量の計測法を確立することをめざして、研究代表者らが開発した[^<11>C]BF-227を用いて健常人10名、アルツハイマー病患者10名を対象としたPET検査を実施した。その結果、アルツハイマー病患者の大脳皮質における[^<11>C]BF-227の集積量は有意に上昇しており、健常高齢者と容易に鑑別可能であった。アルツハイマー病患者における[^<11>C]BF-227の高集積部位は、Neuritic plaqueの好発部位と一致していた。Logan graphical analysisを用いて[^<11>C]BF-227の分布容積を算出したところ、大脳皮質における分布容積の対小脳比は、健常者の平均値に比べて約20%30%上昇していた。さらに小脳ROI値を入力関数として代用しても、血漿データを用いた場合と同様の分布容積値が算出され、本検査が無採血でも実施可能であることが確認された。さらに^<18>F標識アミロイドβ蛋白計測用プローブの前臨床的評価についても並行して実施し、アミロイドβ蛋白との結合親和性、選択性、脳血液関門透過性、安全性に優れたプローブ候補化合物を見出すことに成功した。