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PISOTおよびSALEM数の解析的研究

本研究では、PISOT数およびSALEM数と呼ばれている極値的性質を持った代数的整数の研究を行った.その応用として、公比が自然対数の底eという超越数の場合に等比数列e^nの小数部分に関する評価を著しく改良することに成功した.もう一つのテーマであるMahler測度に関する研究では、新しい結果を得ることはできなかったが、この問題をある連続関数のクラス上の非線形汎関数の極値問題として捉えることができた.本研究はPisot数やSalem数と呼ばれる代数的数の研究、およびPade近似などの有理近似法を通して、超越数の性質を解析的に研究するものである.この分野における未解決問題として重要なものに、Mahler測度の下からの評価や無理数性・超越性などの問題がある.従来行ってきたPade近似およびPade型近似などの解析的手法を進展させ、小数部分に関する興味ある問題にも取り組む.本研究では、PISOT数およびSALEM数と呼ばれている極値的性質を持った代数的整数の研究を行った.その応用として、公比が自然対数の底eという超越数の場合に等比数列e^nの小数部分に関する評価を著しく改良することに成功した.もう一つのテーマであるMahler測度に関する研究では、新しい結果を得ることはできなかったが、この問題をある連続関数のクラス上の非線形汎関数の極値問題として捉えることができた.まず、本研究の主たるテーマであるMahler測度に関するLehmerの問題について研究を行った.これまでの最良の結果はDobrowolski(1979年)によるが、これを改良すべく様々な方法を試みたが、残念ながら改良することはできなかった.研究方向としては、Dobrowolskiと同じオーダーであっても、その係数を改良する問題があるが、これに関して、これまで知られている最良定数9/4を改良することはできなかったが、その導出に関して、連続関数に関するある種の不等式と密接に関連することがわかった.どのようにまとめるかは未定であるが、再度考察し結果を深めたい.次に、素数定理の初等的かつ単純な証明を研究した.よく知られているように、素数定理は数学における1つの金字塔であり、多くの研究者によって用いられている定理である.学生を含めより多くの人々に本質を理解してもらうことは、教育面だけでなく、数学にためにも重要と考えている.ErdosおよびSelbergは、素数定理の初等的証明を与え、後者はFields賞を受賞した.彼らの証明は、複素関数論を用いないという意味であり、決して簡単な証明ではない.この考察における本質部分は、いわゆるTauber型定理の部分を、どのように初等的にするのか、という点にある.このあたりの結果を著書の形で出版する予定である.また、以前からの継続テーマである無理数度の研究をおこなった.具体的には対数値、例えばlog2のような超越数に対する有理近似問題である.Lang予想に近づけるよう新しい方法として多次元モデルを導入し、3/2のベキ問題と平行して研究を行った.いまだ有意な結果は導けていないが、両者には共通点があり、特に共通因数をメインに多項式を選ぶのが鍵になりそうである.これにかんしては研究を続行している.代数的数、特にPISOT数ならびにSALEM数を公比に持つ等比数列の小数部分の分布問題に関しては、修士セミナーでの研究テーマでもあり、研究を継続している.研究目的の1つであった等比数列の小数部分の研究に関しては、指数関数とそのベキに関ずるHermite-Pade近似がexplicitに構成できることから、eのn乗の小数部分に関する考察を行った.従来のMahler,Mignotte,Wielonskyの結果を改良すべく研究したが、残念ながらまだ新しい成果を得るに至っていないが、見込みのある方法を現在解析中であり、研究を続行している.また、これまでの解析数論の研究をふまえ、World Scientific社から著書Problems and Solutions in Real Analysisを刊行することができた.特に素数定理の初等化を試みたが、まだ改良できるものと考えられるので、引き続き初等化の問題にも取り組んでいきたい.Pisot数およびSalem数を含むある種の代数的数を公比に持つ等比数列の小数部分に関しては、関連するテーマで大学院博士過程の学生を指導していることもあって若干の進展がみられた.一般の代数的数の場合の小数部分に関する研究では、最近のDubickas教授の研究結果が著しい.そのDubickas教授を本年度10月に招き、最近の研究情勢も含めて活発に意見交換を行った.この機会を利用し、さらに新潟大学の秋山准教授も交え、様々な研究討論が行えたことは、本研究の遂行上、大変有意義なことであった.Pisotによって、現在Pisot数と呼ばれる代数的整数と幾何数列の小数部分の分布の問題との密接な関係が明らかになって以来、この方面の研究が著しく進んで来た.しかしながら、超越数のベキ乗の小数部分に関しては、未だほとんど解明されていないのが現状である.本研究では、Pisot数やSalem数のような特徴ある代数的整数の研究を通して、超越数の数論的性質を解析するのが目的であるが、特にeとして知られる自然対数の底のベキ乗に対する小数部分の下からの評価を改良することに成功した.これは、従来のMahler,Mignotte,Wielonskyらの結果を大きく改良するもので、その方法はよく知られたHermite-Pade積分の留数計算であるが、得られた近似多項式(2変数)の係数部の素因数に関する研究法を工夫し、評価を大きく改善することができた.

しかし、予想される評価とは、まだ大きな差があり、引き続き研究を継続して行きたい.特に、評価のオーダーから言えば、Mahlerの得た最初のオーダーと同じものであり、Mahler自身も繰り返し述べているように、オーダーの改良は至難の業であろう.現状では、このPade近似が唯一強力な近似法であり、さらなる改良には新しい手法の開発が必要であろう.これに関しても、従来の研究をつづけて行きたい.研究成果は、現在、論文執筆中で、まもなく投稿予定である.前年度に引き続いて、超越数eを公比とする等比数列の小数部分、正確には整数からの距離に関する下からの評価について研究を続行した.この種の有理近似の問題では、無理数度の研究と同様に、あるパラメータを含む積分の評価に帰着する.本研究の成果は、有理係数の一次式における有理数の各分母の最小公倍数の詳細な研究・解析と、最高値を導くパラメータの導出の二点にある.まず、前者においては、最小公倍数の素因数の大きさに応じて場合分けを行い、それぞれの場合に含まれるpベキの個数を精密に評価することに成功した.もう一つのパラメータ値の選択においては、PADE近似式における係数部と剰余部の漸近式に同じ形の函数が現れる点は、無理数度の研究と同様なのであるが、この問題ではさらに素因数の個数から素数定理を用いて得られる約分部にも同じ函数形が登場する点で、新しい現象のように思われる.この点を追求する問題は大変興味深いのであるが、残念ながら完全に解明するまでには至らなかった.しかし、ほぼ最高値であろうと思われるパラメータ値を見い出すことには成功し、素因数の分布の形はきれいな対称性を有している.これは今後の課題であるとともに、他の超越数を公比に持つ等比数列に対しても研究対象としていきたい.以上の結果はJournal of NumberTheoryに受理され、現在印刷中である.
行為障害への記憶理論からの接近-習熱行為の解放・脱落および解体症状について-

我々は記憶理論の観点から行為に関する脳内機構を探る試みとして、本年度は道具の使用動作についての研究をさらに進め、動物実験を含む先行研究の知見に鑑みこれまでの臨床研究を総括した。1.左半球内での機能分担ヒトの脳損傷時に観察される道具の使用動作の障害には、実際の道具の使用障害とは別に、動作のみ再現させた場合(パントマイム)の障害という病態が存在する。なぜ使用動作パントマイムのできない被験者が、実際の道具使用は可能なのか。実際の道具使用は可能ながらパントマイムが障害された9例について、使用動作パントマイムと、実際の使用動作を比較検討し、使用動作直後に道具から手を離すと、パントマイムで再現できなくなるという所見を得た。この2種類の課題における体性感覚情報の違いに着目し、さらに4例を追加して実際の道具の柄に類似した棒を持たせた場合のパントマイム成績を検討した。この新たな条件下での成績は、実際の道具使用と同程度に改善し、道具使用における体性感覚情報の重要性が確認された。先行研究と照合し、実際の道具使用動作は補足運動野、パントマイムでは運動前野と関連性が深いと考察した。2.左右半球での機能分担これらの病態は使用手にかかわりなく左半球損傷に伴って生じ、使用手とその対側半球との関連性が指摘されている動物実験における定説と異なる。ヒトの両半球は道具使用時にそれぞれどのような機能を担うのか。別の物品を介して目標の物品に対処する遠隔操作状況における右半球の役割について検討を加えた。対象者は79歳右利き男性、左半球全域に梗塞巣を有する症例である。重度の失語並びに右片麻痺を呈し、左手での道具使用・パントマイムはいずれも不可能であった。しかし左手を延ばす、物を摘む、回す等の基本的操作能力は保たれ、意図的に遂行可能で、単純な遠隔操作能力も保たれていた。この結果右半球にも合目的的に道具を使用できる機能が存在し、左半球から道具に関する固有情報が与えられれば、左手での道具の使用動作が可能と示唆された。2月から健常被験者を対象に上記知見をPET課題で実証すべく、プロトコールを作成した。
歯周病原性グラム陰性菌による呼吸器感染症起因性に関する研究

我々は今まで、Porphyromonas gingivalisとTreponema denticolaが歯周ポケット内で共生していることを報告しており、混合することでそれらの病原性は、相乗的に強まるという知見を得ている。そこで、P.gingivalisとT.denticolaの両菌種を単独であるいは混合して、マウス気管支に接種し菌の消長および炎症性サイトカイン産生誘導を検討した。P.gingivalis16-1株はTrypticase soybrothで、T.denticolaATCC33520株はTYGVS培地を用いて培養した。菌体は各々PBSに懸濁した後、20%skim milkを加え調整した。実験には繁殖用経産を終えたBALB/cマウスを用いた。麻酔下で、頚部を切開し気管支内に20μlずつ接種した。接種24、48,72,96時間後に肺胞洗浄液を採取し、生菌数を算定すると共にIL-1β、IL-6、TNFα、KCなどの炎症性サイトカイン量を測定した。P.gingivalis単独接種群では、72時間後肺胞洗浄液から生菌はまったく回収されなかったが、T.denticolaと共に接種した群では肺胞洗浄液中から10^3オーダーのP.gingivalis生菌が回収された。また、混合接種群の肺胞洗浄液中のTNFαおよびIL-6量はP.gingivalis単独接種群に比較し有意に上昇していた。以上のことよりP.gingivalisとT.denticolaのマウス肺への混合接種は、炎症性サイトカインの産生を強く誘導することが示唆された。歯周病原性グラム陰性菌の混合感染は、呼吸器感染症、特に誤嚥性肺炎に関与していることを示唆した。私共は、現在まで要介護高齢者の口腔内には肺炎起因微生物が高頻度に検出されることを報告してきた。特にADLが低下し、口腔清掃がままならない高齢者では、肺炎レンサ球菌などが高率に感染している事実を示してきた。高齢者、特に要介護者などに口腔衛生指導あるいは介護を実施すると肺炎起因菌の検出率が低下し、呼吸器感染症が減ることについても特別養護ホームでの調査によって明らかにしてきた。嫌気性の歯周病原性細菌の単独あるいは混合感染による呼吸器感染症起因性の有無をマウス気管支への細菌の接種法によって調べた。歯周病原性菌Porphyromonas gingivalis, Actinobacillus actinomycetemcomitans, Treponema denticolaおよびPropionibacterium acunesを感染させた。Streptococcus pneumoniaeは、10_7オーダーの接種で24日で全てのマウスを死滅させた。しかし、歯周病原菌を10_8オーダーの生菌を接種すると、24時間、48時間、72時間と肺洗浄液中の生菌数が経時的に減少し、グラム隠棲菌は96時間には観察されなくなった。肺胞洗浄液中のIL-1β、TNFα、IL-6およびヒトIL-8物質kcは歯周病原菌接種によって強く産生が誘導されてくることが分かった。これらが、致死的肺炎を起こさせないまでも、呼吸器感染症による発熱などのトラブルの原因になることが考えられる。いわゆる、老化マウス、compromised mouseを本実験に組み込む必要がある。
虚血脳損傷修復過程における神経細胞新生Neurogenesisの制御機構の究明

近年、成熟動物脳で神経幹細胞が側脳室周囲、海馬歯状回に存在し、神経細胞を産生しつづけることが明らかになってきた。本研究では、ヒト脳疾患の最大の原因である脳血管障害、とくに脳梗塞に際しての海馬歯状回での神経幹細胞の動態、内因性神経細胞新生Neurogenesisについて明らかにしてきた。脳内での増殖細胞は、Bromodeoxyuridine(BrdU)腹腔内投与によりラベルした。増殖細胞の同定に用いた細胞マーカーは、神経幹細胞または神経前駆細胞に対してMusashi-1(Msi1),幼若神経細胞に対してDoublecortin(DCX),成熟神経細胞に対して微小管結合蛋白質2(MAP2), NeuN、星状グリア細胞に対してグリア線維性酸性蛋白質(GFAP)である。ラット一過性前脳虚血再潅流モデルでは、血流再潅流7-10日後をピークとした海馬歯状回顆粒下層(subgranular zone : SGZ)でのBrdU陽性の増殖細胞数の増加が観察された。これらのBrdU陽性細胞の約8割はMsi1陽性、GFAP陰性であり神経幹細胞または神経前駆細胞と考えられた。また若年令ラット(3ヶ月齢)では虚血後に分裂、増殖した細胞の大半は、1ヵ月後まで生存し、その約8割は成熟神経細胞のマーカー蛋白質であるMAP2,NeuNを発現し神経細胞に分化していた。しかし壮年期ラット(1年齢)では、虚血侵襲後の神経幹細胞の分裂、増殖は促進されるが、その生存維持が障害されていた。次にラット中大脳動脈閉塞モデルで虚血遠隔部位である非虚血側海馬での神経幹細胞の動態、神経細胞新生について検討した。血管閉塞7日後をピークとした一過性のBrdU陽性細胞の増加を非虚血側海馬SGZで観察した。同領域でのBrdU陽性細胞の8割はMsi1陽性、GFAP陰性であり、約5割がDCX陽性であるため、大部分が神経幹細胞または神経前駆細胞と考えられた。非虚血領域である海馬で、分裂増殖したBrdU陽性細胞はその生存維持が障害され、BrdU陽性細胞数は1ヵ月後には約2割に減少していたが、生存した細胞の9割は神経細胞に分化していた。我々は本研究期間内に、虚血に曝された海馬およぴ遠隔領域が虚血に曝された場合の海馬歯状回において、神経幹細胞または神経前駆細胞由来の神経細胞新生が生ずることを明らかとした。ラット中大脳動脈閉塞モデルおよびマウスー過性前脳虚血モデルを用いて、神経幹細胞の動態およびNeurogenesisに関する検討を行った。ラット中大脳動脈閉塞はナイロン糸を頚動脈から中大脳動脈分岐部まで挿入することにより作成した。増殖細胞のラベルはthymidine analogueであるBromodeoxyuridine(BrdU)を腹腔内投与することにより行った。ラット中大脳動脈閉塞後1-7日に亘って梗塞およびその周辺領域でBrdU陽性の増殖細胞の増加を認めた。

しかしその大部分は大型の核を有するマクロファージと考えられた。虚血4日目にBrdUでラベルされた細胞の一部は1ヵ月後にも同領域に観察された。神経細胞のマーカーである微小管結合蛋白質2(MAP2)との二重染色では、増殖細胞の一部はMAP2免疫反応を示し、神経細胞に分化していることが示唆された。また、ラット中大脳動脈閉塞モデルにおいて反対側の非虚血領域の海馬歯状回subgranular zone(SGZ)でも、虚血7日後にBrdU陽性細胞の増加が認められ、やはりそれらの一部は1ヵ月後に神経細胞に分化していることが神経細胞の別のマーカーであるNeuNとの二重染色から示された。またマウスー過性前脳虚血モデルは、レーザードプラ血流計により大脳皮質血流をモニターしながら両側総頚動脈を15分間クリップすることにより作成した。マウスにおいても虚血後4-10日にかけて、海馬SGZでの神経幹細胞の分裂、増殖が生じていることが、神経幹細胞のマーカーであるMusasiとの二重染色から明らかになり、また1ヵ月後には半数近くの細胞が残存し、そのうち7-8割の細胞がNeuN陽性となり神経細胞に分化していることが示唆された。近年、成熟動物脳で神経幹細胞が側脳室周囲、海馬歯状回に存在し、神経細胞を産生しつづけることが明らかになってきた。本研究では、ヒト脳疾患の最大の原因である脳血管障害、とくに脳梗塞に際しての海馬歯状回での神経幹細胞の動態、内因性神経細胞新生Neurogenesisについて明らかにしてきた。脳内での増殖細胞は、Bromodeoxyuridine(BrdU)腹腔内投与によりラベルした。増殖細胞の同定に用いた細胞マーカーは、神経幹細胞または神経前駆細胞に対してMusashi-1(Msi1)、幼若神経細胞に対してDoublecortin(DCX),成熟神経細胞に対して微小管結合蛋白質2(MAP2), NeuN、星状グリア細胞に対してグリア線維性酸性蛋白質(GFAP)である。ラット一過性前脳虚血再潅流モデルでは、血流再潅流7-10日後をピークとした海馬歯状回顆粒下層(subgranular zone : SGZ)でのBrdU陽性の増殖細胞数の増加が観察された。これらのBrdU陽性細胞の約8割はMsi1陽性、GFAP陰性であり神経幹細胞またば神経前駆細胞と考えられた。また若年令ラット(3ヶ月齢)では虚血後に分裂、増殖した細胞の大半は、1ヵ月後まで生存し、その約8割は成熟神経細胞のマーカー蛋白質であるMAP2, NeuNを発現し神経細胞に分化していた。しかし壮年期ラット(1年齢)では、虚血侵襲後の神経幹細胞の分裂、増殖は促進されるが、その生存維持が障害されていた。次にラット中大脳動脈閉塞モデルで虚血遠隔部位である非虚血側海馬での神経幹細胞の動態、神経細胞新生について検討した。血管閉塞7日後をピークとした一過性のBraU陽性細胞の増加を非虚血側海馬SGZで観察した。同領域でのBraU陽性細胞の8割はMsi1陽性、GFAP陰性であり、約5割がDCX陽性であるため、大部分が神経幹細胞または神経前駆細胞と考えられた。非虚血領域である海馬で、分裂増殖したBrdU陽性細胞はその生存維持が障害され、BrdU陽性細胞数は1ヵ月後には約2割に減少していたが、生存した細胞の9割は神経細胞に分化していた。我々は本研究期間内に、虚血に曝された海馬および遠隔領域が虚血に曝された場合の海馬歯状回において、神経幹細胞または神経前駆細胞由来の神経細胞新生が生ずることを明らかとした。
日本史史料全文テキスト・データベース構築のための効率的漢字入力システムの開発

日本史研究支援の史料全文テキストデータベース構築を促進するためには、史料原文の内容を人為的に加工する必要のない可変長データ処理システムの採用とともに、入力システムの抜本的な改善が必須の条件といえる。本研究では、可変長データ処理機能を備えるOSを採用するとともに、従来の漢字個々を認識し字単位でキーボードから入力する方式を離れ、漢字OCR装置を用いて活字化された漢字文字列を光学的に読取るという入力方式の実用化を図るものであった。そこで日本史史料の漢字字種や活字組の特性に配慮し、漢字OCRの読取効率を高め、さらには蓄積された漢字文字列の利用効率を高めるための新たなシステム開発を行った。まず読取効率を低下させる要因を明らかにし、登録漢字以外の字種で史料・史料群に頻出する漢字を外字として新規登録するシステムと、複雑な組版となる双行(割注)・傍注や行間書を効率的に読取るための逸行配列文字列自動読取システム、さらに蓄積した文字列データから一字(KWIC)索引を編成するシステム開発した。これら新規システムを組み込んだ漢字OCRシステムを稼働させ、醍醐寺所蔵『醍醐雑事記』を素材に用いて、データベース構築作業を試み、その結果として、本システムが全文テキストデータベースの構築には有効な入力手段であることを確認した。将来的にハードウェアの飛躍的な機能向上にともない、より効率的な漢字OCRと処理システムの登場が期待されようが、あくまで現状の機器能力のもとで本システムは高い稼働効率を達成できたものと考える。1、機器の試験的稼働と問題点の抽出平成2年9月に機器を導入し、OCR装置の基本的機能と、読取漢字文字列をデ-タベ-ス化するための可変長デ-タ処理システムの機能確認を前提に、多様な形態の既刊史料集を素材として、試験的な漢字文字列の読取処理を実施し、読取困難な活字組版や印刷状態の確認作業を進め、その問題点を明らかにした。2、システム開発の検討上記の作業を踏まえ、活字史料の効率的読取に不可欠の機能について検討を加え、その機能を実現するための、逸行配列文字列(双行、行間書等)の読取機能と、修飾文字列との関連定義機能を、当面のシステム開発の柱として決定した。3、変換辞書と漢字字種について当初、読取機能を支える変換辞書には、可能な限り多数の字種が収められることが望ましいと考えていたが、参照する辞書の規模と読取処理の効率は反比例することから、基本辞書とは別に、処理対象毎の頻出の字種の新規登録辞書をもたせる機能をシステム開発に追加した。4、読取素材の状況について読取処理にあたり、史料集の印刷状態(活字印刷、写植、写真製版の復刻)が読取効率を大きく左右することが明らかになり、読取素材として極力良質の活字印刷原本を採用することにした。1、史料デ-タOCR読取システムの開発開発システムの概要・詳細設計の仕様に基づき、下記二種類の処理プログラムの開発を外注した。A、拡張漢字デ-タ登録システム史料群毎に頻出する未登録の漢字を新規に登録し、読取り効率を高める。B、逸行配列文字列の自動読取逐行配列のなかに混在する行間書と双行の文字列を自動的に認識し、読取り処理を実行する。2、史料デ-タOCR読取システムの稼働・検収上記の処理プログラムを試験的に稼働させて問題点を明らかにし、実用のための準備を行った。3、醍醐雑事記の校訂読取り処理の素材として醍醐雑事記をとりあげ、その入力に先行して読点の付与等の前処理をほどこした。4、醍醐雑事記の読取作業設置機器に移植した処理システムにより、醍醐雑事記の読取り作業に着手した。1.OCR自動読取システムの機能改良昨年度に開発した逸行配列文字列の自動読取システムを稼動させるとともに、その機能上の問題点について処理プログラムの改良を行い、読取効率の向上を図った。2.KWICK索引編成システムの開発

漢字OCRによりデータファイルに蓄積された史料文字列データの有効活用を目指し、蓄積された文字個々を登録音読順に配列し、前後の文字列を併せて出力するKWICK索引の編成システムを開発した。3.漢字字種統一テーブルの構築漢字データの配列や漢字文字列検索に必須の条件としての、JISコード上に複数掲げられる異体字種の統一を図るために、異体と統一字体を定義する漢字字種テーブルを作成し、KWICK索引編成システムに組み込んだ。4.KWICK索引編成システムの稼働・検収開発したKWICK索引編成システムを試験稼働させて機能改良を施し、システムを検収した。5.『醍醐雑事記』KWICK索引の編成検収したKWICK索引編成システムを稼働させ、『醍醐雑事記』から入力したデータにより、KWICK索引を作成した。
魚の浮き袋に隠された代謝トリックの解明

魚類の浮き袋のガス腺と対向流血管系に発現する乳酸輸送体を同定し,乳酸の回収とグルコースの送達が効率よく行われるための仕組みを解明した。さらに,ガス腺細胞に予想外の酵素(Fbp: Fructose bisphosphatase)が特異的に高発現していることから,代謝の空転サイクルが作動していることを明らかにした。解糖系の一部を空回りさせることによって熱を発生させ,浮き袋内にガスを閉じ込め易くしているという驚くべき仕組みを解明した。1.乳酸輸送体の特性と動態解析(1)ガス腺細胞に発現する乳酸輸送体:ガス腺細胞に発現している乳酸輸送体MCT4b(Monocarboxylate transporter 4b)の特性を電気生理学的に解析し,高親和性の輸送体であることを明らかにした。抗体染色によりMCT4bがガス腺細胞の毛細血管寄りに発現していることも明らかにした。(2)対向流血管系に発現する乳酸輸送体:対向流血管系には,別のサブタイプMCT1bが発現していること,しかも動脈側の毛細血管内皮細胞にのみ発現し,静脈側には発現していないという興味深い事実を見出した。MCT1bは乳酸に対する親和性が低く,対向流血管系における乳酸の回収に理想的な輸送体である。対向流血管系に乳酸輸送体が配置されているという驚くべき発見は,グルコースを効率よくガス腺細胞に届けるための仕組みと共役したもので,他の対向流血管系の役割を考える際にも大いに参考になると期待される。2. ATP消費代謝トリック(空転サイクル)と熱発生の生理的意義の解明(1)空転サイクルの存在証明:浮き袋のガス腺細胞に予想外の酵素(Fbp: Fructose bisphosphatase)が特異的に高発現していることを見つけた。この結果は,ガス腺細胞で代謝の空転サイクルが作動していることを示唆する。空転サイクルとして有名なのは,褐色脂肪細胞のミトコンドリアにおけるATP合成系の空回りで熱を発生させる。私たちが見つけた系はこれとはメカニズムが異なり,解糖系の一部が空回りする空転代謝サイクルであるが,この場合も熱が発生する。熱の発生によってガス腺組織の温度が上がれば,気体の溶解度が減少し,浮き袋内にガスを閉じ込め易くなる故に,生理学的にも重要な過程といえる。
院外心停止例の救命に寄与する要因の多面的分析と治療ストラテジの構築に関する研究

本研究では、研究者らが先行研究で開始した、搬送先医療機関の治療体制、低体温療法などの集中治療に関するデータの集積を更に進めるとともに、従来評価が困難であった救急隊員が行う『心肺蘇生の質』も含めて、院外心停止例の救命に寄与すると思われる要因を包括して前向きに登録する仕組みを構築するとともに、多面的に分析し、院外心停止の社会復帰率を向上させるための治療ストラテジ、地域の救急医療体制を検討し、提案することを目的とする。平成30年度は前年度に引き続き病院到着後の集中治療に関するデータを前向きに登録・分析し、研究分担者・協力者との研究会議を概ね月1回のペースで定期的に開催した。平成28年12月までの9,822例(前年度時点では7,373例)の症例についてデータを確定し、解析テーマの検討を進めている。研究論文として、血清アルブミンと院外心停止後の社会復帰の関係について国際誌に報告を行った。更に、体温管理療法における目標温度と院外心停止後の転帰との関連について蘇生領域の国際雑誌であるResuscitation誌に報告した。米国心臓協会(AHA)年次学術集会において、高酸素暴露が院外心停止患者の生存と関連すること、高カリウム血症が院外心停止患者の転帰と関連することを示した。日本救急医学会総会・学術集会では、高齢の院外心停止患者の実態、転帰について示すとともに、院外心停止患者における二酸化炭素分圧の影響についても報告した。大阪府内の複数の消防機関(枚方市・寝屋川市、吹田市、箕面市・豊能町)と共同で、救急隊員が行う『心肺蘇生の質』に関わるデータを収集するコホート研究についてもデータ登録を進めている。本研究では、救急隊が蘇生処置を行った全ての院外心停止症例を対象としている。平成29年2月から症例登録を開始し、平成31年3月末時点で、1560例の症例を登録した。研究体制を更に発展させ、大阪府内の全救命救急センターを含む14施設からなる研究体制を構築し、研究を継続している。研究分担者・協力者との研究会議を概ね月1回のペースで定期的に開催し、データの継続的な収集、質の維持を図ると共に、現場の課題意識に基づいた解析テーマの選定を実現している。平成31年3月末時点で、平成28年12月までの9,822例(前年度時点では7,373例)の症例についてデータの確定を完了し、研究は順調に推移している。研究成果も順調に増加しており、体温管理療法における目標温度と院外心停止後の転帰との関連について蘇生領域の国際雑誌であるResuscitation誌に報告した。更に、血清アルブミンと院外心停止後の社会復帰の関係についても国際誌に報告を行った。米国心臓協会(AHA)年次学術集会において、高酸素暴露が院外心停止患者の生存と関連すること、高カリウム血症が院外心停止患者の転帰と関連することを示したほか、日本救急医学会総会・学術集会では、高齢の院外心停止患者の実態、転帰について示すとともに、院外心停止患者における二酸化炭素分圧の影響についても報告するなど、解析、報告数も増加している。心肺蘇生の質に関わるデータについては、協力消防機関に導入する除細動器に付属する加速度センサーで自動的に記録、収集し、データマネージャーがデータクリーニング後、研究者がダブルチェックしたうえで現場に還元する体制を構築した。平成29年2月から本登録開始しているが、平成31年3月末時点で、1560例の症例を登録しており、順調に症例集積が進んでいる。病院前蘇生記録、医療機関での低体温療法等の集中治療等の記録については、年間2000症例を超える症例集積を実現しており、引き続き症例の蓄積を進めるとともに、現在参加している救命救急センター以外にも救急受け入れ機関の参加を呼び掛けていく。研究分担者・協力者、参加施設との打ち合わせを定期的に開催し、研究の質向上を図るとともに、集積されたデータの解析、国内・国際学会での発表、論文作成を進める。解析テーマとしては、研究班員から提案のあった「膜型体外式人工肺を用いた蘇生開始時間と転帰との関連」「膜型体外式人工肺を用いた蘇生開始前の血液ガス結果と転帰との関連」「心肺蘇生中における乳酸値の意義」などの研究テーマについて解析を進めていく。最終年度に当たる令和元(平成31)年度は、これまでの分析結果を統合し、現時点で考え得る包括的な予後予測式の完成と論文投稿を目指す。合わせて、世界各地で院外心停止に関わるレジストリ研究を進める研究チームと意見交換を進め、PROM(patient related outcome measure)や集学的治療に向けた予後予測に必要な項目など、次なる課題設定と解決のための新規レジストリに求められる項目について検討を重ね、次期多施設共同院外心停止レジストリ構築に向けた準備を進める。心肺蘇生の質データの収集については、研究への参加を協議中の消防機関(札幌市、高崎市)からの登録開始を目標とする。引き続き、研究事務局、データマネージャーがデータの質を維持するとともに、米国アリゾナ大学の研究者等とミーティング(ウェブ会議を含む)を行うなどして、研究の質の向上に努める。十分な症例数が確保できた段階で、心肺蘇生の質のデータに基づくフィードバック、院外心停止例の状況別の搬送先選定基準等、院外心停止症例に対する包括的治療ストラテジの検討を進めることが可能となるよう基盤構築を進める。

本研究では、研究者らが先行研究で開始した、搬送先医療機関の治療体制、低体温療法などの集中治療に関するデータの集積を更に進めるとともに、従来評価が困難であった救急隊員が行う『心肺蘇生の質』も含めて、院外心停止例の救命に寄与すると思われる要因を包括して前向きに登録する仕組みを構築するとともに、多面的に分析し、院外心停止の社会復帰率を向上させるための治療ストラテジ、地域の救急医療体制を検討し、提案することを目的とする。平成27年度は、平成26年度までの基盤研究(C)に引き続き病院到着後の集中治療に関するデータを前向きに登録・分析し、研究分担者・協力者・参加施設との研究会議を概ね月1回のペースで定期的に開催した。研究参加施設の現場負担がこれまで以上に少なくなるよう、現場から上がった意見をもとにWeb入力システムの改修を行った。平成25年12月までの2,749例の症例について病院前ウツタイン記録との確定を完了し、研究参加施設からの提案のあった解析テーマの検討を進めている。さらに、平成27年度に研究協力関係を構築した大阪府内の複数の消防機関(枚方寝屋川市、吹田市、箕面・池田市)と共同で、救急隊員が行う、『心肺蘇生の質』に関わるデータを収集するコホート研究の登録を開始した(パイロット登録ののち9月から本登録開始予定)。『心肺蘇生の質』を含むコホート研究については、対象地域内で発生した院外心停止例のうち、救急隊が蘇生処置を行い医療施設に搬送されたものを対象とする。主たるアウトカムは、社会復帰(脳機能良好な状態での1ヶ月生存)とし、従来記録していた病院前蘇生記録(目撃状況、居合わせたものによる心肺蘇生の有無、蘇生処置の時間経過、初期心電図波形等)に加えて、心肺蘇生の質に関わる記録(胸骨圧迫の深さ、テンポ、胸骨圧迫中断時間等)を測定する。本研究は、院外心停止例の搬送先病院の治療体制及び、低体温療法などの病院到着後の集中治療に関するデータを前向きに登録・分析し、1.院外心停止例に対する病院到着後の治療体制・治療内容の実態把握、2.院外心停止例の搬送先選定基準の検討・予後予測因子の検討、3.院外心停止からの社会復帰率向上に寄与する治療体制・集中治療の検討を進めることを目的としている。基盤研究(C)ではWebによる症例登録システムを構築し、大阪の救命救急センターを中心に12病院から病院前ウツタイン記録と病院到着後蘇生記録を結合し、2012年には688症例を確定した。分析対象となった657症例において、治療目的体温管理が適応となる病院前心室細動であった症例のうち、44.2%(34/77)にしか施行されておらず、低体温療法等の適応にガイドラインとの乖離があることが示唆された。1ヶ月生存率は9.0%であり、脳機能良好な状態での1ヶ月生存率は3.0%だった。本研究成果は学術論文として英文国際雑誌に出版された(J.Intensive Care 2016)。基盤研究(B)では引き続き研究参加施設の現場負担が少ない体制を維持するため、研究事務局にデータマネージャーを確保し、データの質を維持するとともに登録症例数を確保している。平成25年12月までの2,749例の症例について病院前ウツタイン記録との確定を完了し、研究は順調に推移している。心肺蘇生の質に関わるデータについては、協力消防機関に導入する徐細動器に付属する加速度センサーで自動的に記録、収集し、データマネージャーがデータクリーニングした上で現場に還元する体制を構築した。
コンビナトリアル化学を基盤としたフラーレンレセプターの探索

研究計画近年フラーレン類を包接するレセプターの開発が盛んに研究されている。我々はカリックスアレーン類を基盤としたフラーレンレセプターの開発を行ってきた。これらの研究では、あらかじめデザインしたレセプター分子を逐次合成し、包接実験を行うため非常に多くの時間を必要とする。そこで、迅速にフラーレンを包接するレセプターの探索に、コンビナトリアル化学を応用することを考えた。本研究は金属配位による自己集合を基盤としたコンビナトリアル化学を利用することにより、非常に短時間でフラーレン類を包接するレセプターを探索する方法の確立を提案した。成果の概要我々はこれまでの研究でビピリジンをもつカリックス[5]アレーン二分子が銀イオンの添加により自己集合超分子二量体を形成し、フラーレンを効率良く包接することを報告している。この研究成果を基に本申請ではフェナントロリンと銀イオンの配位結合による自己集合を基盤としたレセプターライブラリーの新規構築法を提案し,種々の置換記を導入したフェナントロリンを合成した。これらの配位しは銀イオンの存在下,容易に自己集合し動的コンビナトリアルライブラリーを与えた。さて,官能基化されたフェナントロリンの銀イオンによる自己集合挙動について検討したところ,動的な配位平衡より,複数のライブラリーメンバーが存在する中にゲスト分子を添加するとゲストの鋳型効果による特定の化学種の増幅が確認された。また,得られた数十種類の化学種を含むライブラー混合物から質量スペクトルを利用して特定の機能を持つ化学種を検出する方法の開発に成功した。我々はカリックスアレン類を基盤としたフラーレンレセプターの開発を行ってきた。これらの研究では、あらかじめデザインしたレセプター分子を逐次合成し包接実験を行うため、非常に多くの時間を必要とする。そこで、非常に短時間で目的とするレセプターを探索する方法として、コンビナトリアル化学を基盤としたフラーレンレセプターの探索法を本申請で提案した。平成14年度は主に遷移金属の配位結合による自己集合を基盤としたフラーレンレセプターライブラリーの新規構築法を検討した。金属配位部にフェナントロリンを有する複数のサブユニットを合成し、これらのサブユニットの金属イオンの配位により誘起される自己集合反応を検討した。4種類の異なるフラーレン結合部位を持つサブユニットの混合物に銀イオンを添加したところ、超分子二量体の混合物が生成した。このライブラリー混合物を質量分析を用いて解析したところ、期待した通り統計的な分散を持っていることが分かった。このレセプターライブラリーにC_<60>を添加して、再度質量分析を行った。ライブラリーメンバーの内、C_<60>と結合するものは[M+C_<60>]+に相当する分子イオンピークが観測された。このように、質量数シフトを利用してライブラリーメンバーの包接能を評価することができた。現在のところ、ライブラリーメンバーは10種類前後であるが、これを数百程度に増やしても評価可能な方法を開発する。我々は非常に短時間で目的とするフラーレンレセプターを探索する方法として、コンビナトリアル化学を基盤としなフラーレンレセプターの探索法を本申請で提案した。平成15年度は主に前年度に開発したフェナントロリンを基盤とする自己集合コンビナトリアルライブラリーの動的挙動について検討を行った。フェナントロリンを有するサブユニットを銀イオンにより自己集合させた錯体について、^1H NMRを用いて検討したところ、この錯体の二量化の会合定数は非常に大きいことが分かった。さらに、2種類の錯体を混合するとそれぞれのサブユニットを交換することにより生じるヘテロダイマー型の錯体の生成が確認された。それぞれが^1H NMRで独立に観測されていることから,これらの錯体の配位子の交換速度はNMRの時間スケールより十分遅いことが分かった。この動的ライブラリーにC_<60>を添加したところ、ゲスト分子の鋳型効果による特定の化学種の増幅効果が観測された。複数の化学種が混在するこのライブラリーでC_<60>の包接による特定の化学種の増幅効果が見られたことは,目的の機能を持つレセプターの検出を容易にすることから,非常に興味深いことである。今後、より規模の大きな動的ライブラリーを用いてC_<60>だけでなく,C_<70>や高次フラーレンを包接するホスト分子の探索を行って行きたいと考えている。

さて,官能基化されたフェナントロリンの銀イオンによる自己集合挙動について検討したところ,動的な配位平衡より,複数のライブラリーメンバーが存在する中にゲスト分子を添加するとゲストの鋳型効果による特定の化学種の増幅が確認された。また,得られた数十種類の化学種を含むライブラー混合物から質量スペクトルを利用して特定の機能を持つ化学種を検出する方法の開発に成功した。
予防を科学する炎症細胞社会学

本総括班研究では、包括的single-cell transcriptome、遺伝子発現データ解析、エピゲノム解析、プロテオーム解析、リピドーム解析、マイクロバイオーム解析、遺伝子組換え動物作製を支援する炎症細胞社会解析センターを設置し、領域横断で使用可能な炎症細胞社会の解析プラットフォームを整備し、環境ストレス、ゲノム社会予防医学、脂質代謝生化学、循環器・肝臓・腎臓臨床医学、分子標的予防医学、計算生物学など多様なバックグランドを持つ研究者の連携を強力に促進することを目的としている。今年度は、オンラインコラボレーションソフトウェアSLACKを通じて情報解析支援チームと計画研究班、公募研究班の連携体制を強化した。また、各計画研究班、公募研究班の疾患モデル解析について、解析対象の設定から単細胞懸濁液の調製、調整した細胞サンプルのquality controlを含めた支援体制を構築し、包括的single-cell transcriptome支援をすすめた。これまでに肺、肝臓、腎臓、膵臓、腸管などの炎症疾患モデルについて包括的single-cell transcriptomeを行い、データを取得している。班会議や共同研究推進委員会などを通じて領域内での情報交換や共同研究を推進するとともに、公開シンポジウムや一般向けの科学コミュニケーション活動「免疫ふしぎ未来」を通じて本学術領域の広報活動を行った。昨年度構築した様々なオミックス解析支援体制を強化し、また単一細胞懸濁液の調製が困難な臓器の炎症疾患モデル解析については、細胞調製の段階から支援する体制を整えた。これにより、領域内で取得する炎症細胞社会データの質が安定し、疾患横断的な議論が可能になった。引き続き、各計画研究、公募研究を支援する。領域の運営方針、研究支援内容は、年2回開催する班会議にて主に策定するが、必要に応じて随時委員会を開催し、領域代表(総括班研究代表者)の承認のもと、柔軟に対応する。1) Single-cell transcriptome: Nx-1マイクロウェルデバイスおよびRhapsodyシステムを用い、固有のバーコードを持つ1細胞由来cDNA libraryを数千個の細胞について作成し、次世代シーケンサーを用いて各細胞の遺伝子発現情報を取得する。2)遺伝子発現データ解析:発現変動遺伝子抽出、GO解析、クラスター解析、パスウェイ解析なと&#12441;を支援する。3)エピゲノム解析: MSD-AFLP法などを用いたDNAメチル化解析、ChIP-seqなどによるヒストン修飾解析を支援する。4)プロテオーム解析:蛍光標識2次元ディファレンスゲル電気泳動解析システムと質量分析装置(TOF-MS)を用いて標的タンパク質の同定を支援する。5)リピドーム解析:液体クロマトグラフィーと三連四重極型質量分析計(TripleQ)を組み合わせたLC-MS/MS、ならびに四重極飛行時間型質量分析計(Q-TOF)を用いて、リピドーム解析を支援する。6)マイクロバイオーム解析:次世代シーケンサーを用いて、細菌叢の16S rRNA遺伝子配列に基づく網羅的解析を行い、腸内細菌叢遺伝子情報解析を支援する。7)遺伝子組換え動物作製支援: CRISPR/Cas9などの遺伝子編集技術を用いて、ノックアウトマウス、レポーターマウスの作製を支援する。本総括班研究では、包括的single-cell transcriptome(Nx1-seq)、遺伝子発現データ解析、エピゲノム解析、プロテオーム解析、リピドーム解析、マイクロバイオーム解析、遺伝子組換え動物作製を支援する炎症細胞社会解析センターを設置し、領域横断で使用可能な炎症細胞社会の解析プラットフォームを整備し、環境ストレス、ゲノム社会予防医学、脂質代謝生化学、循環器・肝臓・腎臓臨床医学、分子標的予防医学、計算生物学など多様なバックグラウンドを持つ研究者の連携を強力に促進することを目的としている。今年度は、次世代DNAシークエンサーを新規に導入し、包括的single-cell transcriptomeや遺伝子発現データ解析、エピゲノム解析の支援体制を整備した。計画研究【肺線維症の炎症細胞社会】の支援として、肺線維症モデルマウスから取得した病期の異なる肺細胞懸濁液について包括的single-cell transcriptomeを行い、正常、炎症極期、炎症終期における1000個以上のsingle-cell transcriptomeデータを取得し、計画班に提供した。また、エピゲノム解析、プロテオーム解析、リピドーム解析、マイクロバイオーム解析、遺伝子組換え動物作製などについて支援体制を構築した。総括班が主催した班会議において、各計画研究が分担する支援内容、費用負担などの取り決めを行うとともに、領域内での共同研究体制を構築した。また、ホームページを整備することで、本新学術領域研究ならびに計画研究の方向性を社会に発信し、さらに公開シンポジウムを通じて本学術領域の広報活動を行った。計画通り次世代DNAシーケンサーを導入し、single-cell transcriptome支援の第1号を行った。この支援の成果が公開シンポジウムで発表されたことにより、領域全体でsingle-cell transcriptomeに関する意識の共有や、各計画研究の方向性が具体的になり、現在複数の計画班からそれぞれの実験モデルに関する支援要請を受けており、順次支援を行う予定である。

また、各計画研究班、公募研究班の疾患モデル解析について、解析対象の設定から単細胞懸濁液の調製、調整した細胞サンプルのquality controlを含めた支援体制を構築し、包括的single-cell transcriptome支援をすすめた。これまでに肺、肝臓、腎臓、膵臓、腸管などの炎症疾患モデルについて包括的single-cell transcriptomeを行い、データを取得している。班会議や共同研究推進委員会などを通じて領域内での情報交換や共同研究を推進するとともに、公開シンポジウムや一般向けの科学コミュニケーション活動「免疫ふしぎ未来」を通じて本学術領域の広報活動を行った。昨年度構築した様々なオミックス解析支援体制を強化し、また単一細胞懸濁液の調製が困難な臓器の炎症疾患モデル解析については、細胞調製の段階から支援する体制を整えた。これにより、領域内で取得する炎症細胞社会データの質が安定し、疾患横断的な議論が可能になった。H30年度に引き続き、各計画研究、公募研究を支援する。領域の運営方針、研究支援内容は、年2回開催する班会議にて主に策定するが、必要に応じて随時委員会を開催し、領域代表(総括班研究代表者)の承認のもと、柔軟に対応する。1Nx1-seq:マイクロウェルデバイスを用い、固有のバーコードを持つ1細胞由来cDNA libraryを数千個の細胞について作成し、次世代シーケンサーを用いて各細胞の遺伝子発現情報を取得する。2遺伝子発現データ解析:発現変動遺伝子抽出、GO解析、クラスター解析、パスウェイ解析などを支援する。3エピゲノム解析:MSD-AFLP法などを用いたDNAメチル化解析、ChIP-seqなどによるヒストン修飾解析を支援する。4プロテオーム解析:蛍光標識2次元ディファレンスゲル電気泳動解析システムと質量分析装置(TOF-MS)を用いて標的タンパク質の同定を支援する。5リピドーム解析:液体クロマトグラフィーと三連四重極型質量分析計(TripleQ)を組み合わせたLC-MS/MS、ならびに四重極飛行時間型質量分析計(Q-TOF)を用いて、リピドーム解析を支援する。6マイクロバイオーム解析:次世代シーケンサーを用いて、細菌叢の16S rRNA遺伝子配列に基づく網羅的解析を行い、腸内細菌叢遺伝子情報解析を支援する。7遺伝子組換え動物作製支援:CRISPR/Cas9などの遺伝子編集技術を用いて、ノックアウトマウス、レポーターマウスの作製を支援する。引き続き、各計画研究、公募研究を支援する。
急性モルヒネ中毒による意識混濁と線条体オピオイド受容体との関係

本研究は意識混濁の機序の解明のために線条体の役割に注目した。その理由は線条体が大脳皮質の全ての領野から感覚、運動その他の行動に関する全ての情報を受けて、その処理の結果を大脳基底核の諸核から、視床、そしてまた大脳皮質へと伝えるループを形成していること、そのループの機能の理解にμとκあるいはenkephalinとサプスタンスPとの拮抗関係が重要な働きをしていると考えられるからである。その過程で本年度は以下の2点の事実が明らかとなった。(1)線条体cholinergic interneuronのシナプス可塑性。線条体cholinergic neuronにおいてグルタミン酸シナプスにおけるEPSPのLTPが起こると同時に、テタヌス刺激後線条体の他のGABAニューロンを介した抑制性シナプス後電位(IPSP)がcholinergic interneuronに入るようになることが明らかとなった。すなわち、disynaptic IPSPのfailure rateが減少し、presynapticなLTPを惹起すことを明らかにした。EPSPのLTPの機序については、カルシウムチャネルからのカルシウム流入とドーパミンD5受容体の活性化が必要であることがわかった。この二重に起こる可塑性がサルで見られた条件付け感覚応答の機序ではないかと考えられた。(2)線条体GABA/parvalbumin interneuronにおけるシナプス可塑性とmediumspiny neuron。このニューロンは非常に速い発火を示し、この細胞同士が互いにgap junctionにより電気的に結合していることから、線条体の情報処理上極めて重要な細胞であると考えられている。我々は、この細胞が白質のテタヌス刺激によりEPSPのLTPを示すことを見出した。しかも、medium spiny neuronとの同時記録により常にこのニューロンからmedium spiny neuron方向に脱分極性のIPSPを与えること、したがってテタヌス刺激により見掛け上のLTPをmedium spiny neuronに惹起すことを見出した。

我々は、この細胞が白質のテタヌス刺激によりEPSPのLTPを示すことを見出した。しかも、medium spiny neuronとの同時記録により常にこのニューロンからmedium spiny neuron方向に脱分極性のIPSPを与えること、したがってテタヌス刺激により見掛け上のLTPをmedium spiny neuronに惹起すことを見出した。
上皮組織の分化パターンと形態形成をつなぐ力学制御メカニズムの解明

上皮組織の形態形成を理解するためには、細胞の分化や増殖などを制御する化学的特性と組織の物性や内部応力などの力学的特性の二つの側面を明らかにする必要がある。これまでの研究の結果、網膜前駆神経上皮はcanonical Wntシグナルにより神経網膜(NR)と網膜色素上皮(RPE)の二つの分化状態へと領域化され、ミオシン活性の時空間制御を通じて、領域特異的な物性を獲得することが眼杯形成に必要であることを明らかにしてきた。しかしながらこういった化学的シグナルがどのようにして組織の形態変化を実現する力学的シグナルへと変換されるのかという分子レベルのメカニズムについては、他の多くの上皮形態形成過程と同様にほとんど明らかにされていない。そこで本研究では、ES細胞からの眼杯形成系を用いて、化学的シグナルと力学的シグナルのフィードバック機構を明らかにし、in vitroで上皮組織の変形をコントロールする技術の確立を目指した。本研究を遂行した結果、眼杯形成過程において、NRとRPEの境界領域特異的にカルシウムの濃度上昇が観察されること、またその結果境界領域の細胞がapico-basal方向にconstriction(lateral constriction)を起こすことを明らかにした。これらの結果から、マクロな組織変形の結果引き起こされる力場の変化を局所の細胞が感知し、カルシウム濃度上昇という化学シグナルに変換され、細胞形態へと影響を与える。さらに局所の細胞形態変化が再びマクロな形態へとフィードバックされるというこれまでに提唱されていなかった新たな眼杯形成モデルの提唱に至った。また、これまでに開発してきた三次元多細胞力学動態シミュレーションを用いてこのモデルの検証を行なった(論文作成中)。27年度が最終年度であるため、記入しない。申請者はこれまでに、胚性幹細胞(ES細胞)からの分化誘導系を用いて、in vitroでマウスおよびヒトの眼杯形成を再現できる実験系を構築した。解析の結果、網膜前駆神経上皮はcanonical Wntシグナルにより神経網膜(NR)と網膜色素上皮(RPE)の二つの分化状態へと領域化され、ミオシン活性の時空間制御を通じて、領域特異的な物性を獲得することが眼杯形成に必要であることが明らかになった。そこで本研究では、ES細胞からの眼杯形成系を用いて、上皮組織において化学的シグナルが力学的シグナルに変換されるための分子機構を明らかにし、in vitroで上皮組織の変形をコントロールする技術の確立を目指した。平成26年8月、当初の予想に反し、組織形態形成過程の細胞内カルシウム動態解析を行った結果、その解釈を確定するために新たな予備実験が必要であることが明らかになった。また、それに伴い新たな解析手法の開発が必要となったため、当初の予定より研究の進展に4ヶ月の遅延が生じた。当初予定していなかった、実験計画の変更が生じたために、研究費の繰越を行なった。繰り越した研究費でカルシウム動態の解析を行い、現象を定量化することに成功した。この定量データを元にシミュレーションを行ない、形態形成過程の力学動態を予測した。カルシウム動態解析を行い、カルシウム動態と形態形成をつなぐ新たな形態形成モデルを得ることができた。眼杯形成過程においてマクロな形態と局所の細胞の間にあるフィードバックの関係を明らかにすることができた。今後は、より詳細な分子機構を明らかにしていく予定である。