hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実時間最適化による機械システムの高機能・高性能制御

本研究では,入力拘束を持つ機械システムに対する高性能制御アルゴリズムを構築した.具体的には,状態依存可変ゲイン制御則およびオンライン目標信号修正機構から構成される拘束制御システムに対するサーボ制御アルゴリズムを構築した.さらにこの手法を,外乱およびモデル化誤差が存在する場合に対し拡張した.ロバスト化された制御アルゴリズムを,逐次的に一変数の最適化問題に分解し,高速に解を得るアルゴリズムを構築した.構築した制御アルゴリズムを,ツインロータヘリコプターモデル実験装置に適用し,その有効性を検証した.本研究では,入力拘束を持つ機械システムに対する高性能制御アルゴリズムを構築した.具体的には,状態依存可変ゲイン制御則およびオンライン目標信号修正機構から構成される拘束制御システムに対するサーボ制御アルゴリズムを構築した.さらにこの手法を,外乱およびモデル化誤差が存在する場合に対し拡張した.ロバスト化された制御アルゴリズムを,逐次的に一変数の最適化問題に分解し,高速に解を得るアルゴリズムを構築した.構築した制御アルゴリズムを,ツインロータヘリコプターモデル実験装置に適用し,その有効性を検証した.本研究では,入力拘束を持つ機械システムに対する高機能・高性能制御アルゴリズムを構築することを目的とする.本研究で構築する制御則は,最適な軌道計画を担当する上位の制御器と,外乱抑圧を担当する下位の制御器から構成される.今年度は,下位制御器の設計法を構築し,平成19年度年度以降に実施する予定の検証実験の準備を行った.以下にそれらについで説明を行う.(1)状態空間の原点近傍ではハイゲイン,原点から遠い領域ではローゲインとなる,状態依存可変ゲイン制御則の設計法を構築した.この制御則では,毎時刻,状態量の観測情報をもとに凸最適化問題を解き,最適な状態フィードバックゲインが決定される.この手法を用いることで,入力拘束の存在下で,広い漸近安定領域と原点近傍における高い制御性能を両立することが可能となる.(2)状態依存可変ゲイン制御則を,振幅有界な外乱力が存在する場合にも、アルゴリズムの可解性が保証されるよう拡張を行った.(3)状態依存可変ゲイン制御則を,出力レギュレーション問題に対して拡張した.(4)状態依存可変ゲイン制御則をもとに,非線形Anti-windup制御器の設計法を示した.これにより,出力フィードバック形式で実装することが可能となった.(5)状態依存可変ゲイン制御則を実機械システムに実装するための環境構築を行つた.具体的には,毎時刻解く凸最適化問題をシンプルな行列の固有値問題に等価に帰着した.その結果,1回の最適化を0.1ms程度で解く事が可能となった.これにより,非常に広範囲な機械システムの制御問題に適用することが可能となった.次年度以降は,上記結果を踏まえ,1)開ループ軌道計画を含むより高性能な制御アルゴリズムの構築,2)移動体の位置・姿勢制御問題への適用を行っていく予定である.本研究では,入力拘束を持つ機械システムに対する高機能・高性能制御アルゴリズムを構築することを目的とする.今年度の研究内容・成果を以下に列挙する.(1)昨年度提案した状態依存可変ゲイン制御アルゴリズムを,任意の目標入力信号が加わった場合にも,アルゴリズムの可解性が全時刻で保証されるように拡張を行った.具体的には,制御アルゴリズムの可解性が保証される範囲で,出来るだけ元の目標信号と近い値を持つ修正目標信号を算出する目標信号修正機構を設け,ごれをフィードフォワード制御器として用いる.この方法の典型的な応用分野とし七は,航空機のフライ.バイ・ワイアシステムや,自動車のドライブ・バイ・ワイアシステム等のような,人がフィードバック系の内部に存在し,制御器として目標信号を発生させているシステムが挙げられる.(2)上記制御アルゴリズムを,ディジタル計算機上に実装する環境を構築し,ツインロータヘリコプターモデル実験装置に適用し,その有効性を検証した.本実験装置は,VTOL航空機やヘリコプターと類似した,不安定で,非線形性の強いダイナミクスを持つ.その結果,1)提案アルゴリズムを実行するにlはい毎時刻凸最適化問題を解く必要があるが,41回の最適化は0. 5ms程度で解く事が可能であり,十分実用可能であること,2)通常の固定フィードバック制御器と比較して,格段に高い目標値追従性能を達成できることが確認された.次年度は,1)更なる制御性能向上を目的とした開ループ予測を含む目標信号生成アルゴリズムの構築,2)提案アルゴリズムの冗長アクチュエータ制御問題への適用を行っていく予定である.本研究では,入力拘束を持つ機械システムに対する高機能・高性能制御アルゴリズムを構築することを目的とする。今年度の研究内容・成果を以下に列挙する.(1)研究代表者は,昨年度,状態依存可変ゲイン制御則およびオンライン目標信号修正機構から構成される拘束制御システムに対するサーボ制御アルゴリズムを提案した.今年度は,この手法を,外乱およびモデル化誤差が存在する場合にも,アルゴリズムの可解性が確保されるように拡張を行った.(2)ロバスト化された制御アルゴリズムは,厳密には,毎時刻二変数のLMI問題を解くことが必要となるが,この場合,毎時刻の計算時間が長くなる問題が生じた.そこで,この問題を,逐次的に一変数の最適化問題に分解し,高速に準最適解を得るアルゴリズムを構築した.このとき,最適化問題の構造を活用し,保守性が出来るだけ伴わないように工夫を行った.(3)上記制御アルゴリズムを,ディジタル計算機上に実装し,ツインロータヘリコプターモデル実験装置に適用し,その有効性を検証した.本実験装置は, VTOL航空機やヘリコプターと類似した,不安定で,非線形性の強いダイナミクスを持つ.

その結果,ロータ推力を限界付近まで用い,高速に目標値へ追従可能であり,かつ,外乱ロバスト性が極めて高い制御系を構築できることを確認した.なお, 1回の最適化は0.5ms程度で解く事が可能であり,十分実用化可能であることを確認した.
有限要素法による河床変動の解析に関する研究

本研究では、洪水時における河川狭さく部の河床変動について、河床材料が一様砂の場合と混合砂の場合の二通りの実験を行なうとともに、一次元の河床変動計算法による数値シミュレ-ションを行なって検討した。さらに、三次元流計算法に基づく平面二次元河床変動計算法を提案し、河川湾曲部の実験結果に対する数値シミュレ-ションを試みた。得られた主要な結果をあげると以下のようである。1)実験結果より、河床は洪水時の流量増加に伴う平衝状態の河床低下量の増加に伴って、その河床高に移行するように河床低下が生じ、流量減少期にはその逆の河床上昇すなわち埋め戻し現象が起こる。しかしながら、埋め戻し現象は流量増加期の河床低下の程度に大きく左右され、流量増加期にある程度平衝状態に近づいていなければ埋め戻しが顕著に生じない。2)一次元の河床変動計算法を用いて河川狭さく部の実験結果を数値シミュレ-ションした結果、狭さく部上流端での埋め戻し現象を良く再現することができ、洪水時での狭さく部の河床変動計算に適用できることがわかった。また、河床材料が混合砂の場合、計算の際に用いる平均粒径に対する限界掃流力の重要性が認められ、この値を正しく評価する必要性があることが明らかになった。3)有限要素法と差分法を用いた流れの三次元解析法を河川湾曲流に適用し、その結果得られる河床のせん断応力を基に平面二次元河床変動の数値シミュレ-ションを行った結果、従来の実験結果で見られる湾曲部外岸側での洗堀と内岸側での堆積といった平面形状を再現することができ、本研究で提案した計算法の妥当性が認められた。本研究では、洪水時における河川狭さく部の河床変動特性について実験および一次元の河床変動計算法による数値シミュレーションによって検討した。1)一次元の河床変動計算法を用いて実験結果をシミュレーションした結果、狭さく部上流端での埋め戻し現象を良く再現でき、洪水時での狭さく部の河床変動計算に適用できることとがわかった。2)一定流量条件下での河床変動を数値シミュレーションした結果、狭さく部内の河床はその流量に対する流砂の動的平衡状態に移行しようとし、河床が平衡状態よりも高い場合は河床低下、低い場合は河床上昇すなわち埋め戻し現象が生じる。また、それらの現象は上流端から下流へと伝播するが、その伝播速度は埋め戻し現象の場合の方が緩やかである。3)実験結果より、河床は洪水時の流量増加に伴う平衡状態の河床低下量の増加に伴って、その河床高に移行するように河床低下が生じる。しかしながら、流量減少期での埋め戻し現象は流量増加期の河床低下の程度に大きく左右され、流量増加期にある程度平衡状態に近づいていなければ埋め戻しが顕著に生じない。4)実河川での数値シミュレーションより、狭さく部内の河床変動は狭さく部の長さ、狭さく部へのアプローチ部の長さ及び洪水の継続時間に大きく影響され、特に、アプローチ部の長さが長くなると流量増加期での狭さく部最上端での河床低下が遅くなり、その結果流量減少期の埋め戻し現象が生じにくくなる。本研究では、昨年度に引続き,洪水時における河川狭さく部の河床変動について検討したが、本年度は、河床材料を昨年度の一様砂から混合砂に変え、実験および河床変動の数値シミュレ-ションを行った。さらに、三次元流計算結果に基づく平面二次元河床変動計算法を提案し、河川湾曲部の実験結果の数値シミュレ-ションを試みた。

(1)実験結果により、昨年の一様砂河床の結果と同様に、河床狭さく部では、洪水の増水期に低下した河床が減水期に上昇するという埋めもどし現象が認められた。(2)混合粒径を考慮した流砂量式を用い、河床の粒度分布とともに河床変動を数値シミュレ-ションした結果、実験値を良く再現することができた。また、その計算の際に用いる平均粒径に対する限界掃流力の重要性が認められ、混合砂河床の場合この値を正しく評価する必要性があることが明らかになった。(3)実験前の初期状態の段階で、河床表層(最大粒径程度)とそれ以下の下層で粒度分布が大きく異なり、表層の粒度がかなり粗くなることが明らかとなった。さらに、その影響を計算の際に考慮しないと河床の粒度分布の計算精度が悪くなることがわかった。(4)有限要素法と差分法を用いた流れの三次元解析法を河川湾曲流に適用し、その結果得られる河床のせん断応力を基に平面二次元河床変動の数値シミュレ-ションを行った結果、実験結果で見られる湾曲部外岸側での洗堀と内岸側での堆積といった平面形状を再現することができ、本研究で提案した計算法の妥当性が認められた。
ヘテロエレメンタルシナジー触媒によるシェールガス化学的変換の新展開

本研究では、シェールガス革命により早期実現が求められているMTB(メタンtoブタジエン)プロセスでのキーテクノロジーである「高圧下でのメタンのドライリフォーミング反応(CH4+CO2→CO+2H2)」に用いる貴金属フリー触媒の開発に取り組んだ。Co-Al-Mg-O固溶体還元触媒でのAlのドープ量の影響やこの触媒への塩基性酸化物の添加効果について検討することで、高圧下でのメタンドライリフォーミング反応に用いる高い活性と耐久性を有する非貴金属触媒の開発に成功した。シェールガス革命により早期実現が求められているMTB(メタンtoブタジエン)プロセスでのキーテクノロジーである「高圧下でのメタンのドライリフォーミング反応(CH4+CO2→CO+2H2)」に用いるCo-Al-Mg-O固溶体還元触媒の開発に取り組み、以下に示す研究成果を得た。Co担持量、Al3+ドープ量の異なるCo-Al-Mg-O固溶体還元触媒を多数調製し、1MPa、850°Cでのメタンドライリフォーミング条件(CH4/CO2=1/1)で触媒活性の経時変化を調べた。さらに反応終了時までの炭素析出量を昇温反応法により定量し、炭素析出耐性を比較した。その結果、Coの担持量を1wt%とした場合、Al3+の添加なしではCoの還元度が20%以下であり、すぐに失活してしまうことが分かった。これに対し、0.1wt%のAl3+を添加するとCoの還元度が50%まで向上し、平衡値に近いメタン転化率が得られた。しかしながら、さらなるAl3+の添加は炭素析出量の増加を引き起こすことも分かった。B. Al3+の存在状態・位置の特定と、その作用機構の学理解明Coを1wt%としAl3+の添加量を変えた触媒を調製し、昇温還元プロファイルを測定した。その結果、Al3+の添加量の増加に伴い、Co2+の還元が促進されることが分かった。一方、XRD測定ではAlを含む化合物に由来するピークは得られず、Alの存在状態に関する知見は得られなかった。また、H2の化学吸着量測定から、Coの分散度を見積もり、O2の吸収量測定からCoの還元度を見積もったところ、Alの添加量を変えてもCoの粒子径は変化しないことが示唆された。そのため、Al3+添加量の増加による炭素析出量の増加は、よく知られているCo粒子径の増大とか関連付けられないことが分かった。計画書に記載した通りの実験を行い、予定通り研究が進捗したため、順調に進展していると判断した。本研究では、シェールガス革命により早期実現が求められているMTB(メタンtoブタジエン)プロセスでのキーテクノロジーである「高圧下でのメタンのドライリフォーミング反応(CH4+CO2→CO+2H2)」に用いる貴金属フリー触媒の開発に取り組み、当該年度では以下に示す研究成果を得た。B.Al3+の存在状態・位置を特定し、Co2+の還元促進、Co微粒子形成の学理を解明する。Al-NMR測定により、Alが0.1wt%の場合にはほぼすべてがMgOの岩塩構造の6配位空間に存在していることが分かった。0.5wt%では、MgOの6配位空間に位置する量も増えるが、MgAl2O4として存在する量が急激に増えること、1.0wt%では大部分がMgAl2O4として存在することが分かった。以上の結果から、MgO中にAl3+がMg2+と固溶置換することで、陽イオン欠陥が生成し、そのことによって、Co2+の還元が促進されたと結論した。なお、CO2-TPD測定の結果から、MgAl2O4の生成にともない、MgO上の塩基点が減少し炭素析出が起こりやすくなることも分かった。C.強塩基性酸化物をMgOにドープし、これを水素処理することで、Co微粒子上にCO2の吸着サイトを構築し、炭素析出耐性の向上をはかる。アルカリ土類金属酸化物の種類、調製法、含有量の異なる触媒を多数調製した。そして、高圧下での活性測定、反応後の触媒上での炭素析出測定により、ドーパントとして有望な元素の絞り込みに成功した。STEM-EDX観察の結果、Alが0.1wt%の場合には、MgOの内部までAl3+が固溶していることが分かった。一方、0.5wt%以上では、Alの一部がMgO表面に偏析し、昨年度のAl-NMRの結果と合わせるとMgAl2O4として存在することが分かった。この表面のMaAl2O3が触媒表面の塩基性を低下させることで、炭素析出が顕著になったことが示唆された。C.強塩基性酸化物をMgOに固溶し、これを水素処理することで、Co微粒子上にCO2の吸着サイトを構築し、炭素析出耐性の向上をはかる。塩基性酸化物のSrOを最適量(2wt%)添加することで、炭素析出を劇的に低下できた。

一方、SrOを多量に添加すると、触媒活性が大きく低下することが分かった。D.強塩基性酸化物の存在状態・位置を特定し、炭素析出抑制の学理を解明する。2wt%のSrOを添加すると、MgO表面近傍に存在するMgAl2O4に由来する酸点を覆う。このことによって、触媒の塩基性が向上し、炭素析出が抑制されることが明らかとなった。一方、SrOの添加量が多い場合には、AlとSrが複合酸化物を形成し、Coの還元が抑制され、触媒活性が大きく低下することも分かった。本研究では、シェールガス革命により早期実現が求められているMTB(メタンtoブタジエン)プロセスでのキーテクノロジーである「高圧下でのメタンのドライリフォーミング反応(CH4+CO2→CO+2H2)」に用いる貴金属フリー触媒の開発に取り組んだ。Co-Al-Mg-O固溶体還元触媒でのAlのドープ量の影響やこの触媒への塩基性酸化物の添加効果について検討することで、高圧下でのメタンドライリフォーミング反応に用いる高い活性と耐久性を有する非貴金属触媒の開発に成功した。研究計画書に記載した通り、以下の事項について検討する。B. Al3+の存在状態・位置の特定と、その作用機構の学理を解明する。C.塩基性酸化物の種類と添加量の最適化により、炭素析出耐性をさらに向上させる。D.強塩基性酸化物の存在状態・位置の特定とその作用機構の学理解明に取り組む。研究計画書に記載した通り、引き続き、以下の事項について検討する。C.強塩基性酸化物をMgOにドープし、これを水素処理することで、Co微粒子上にCO2の吸着サイトを構築し、炭素析出耐性の向上をはかる。29年度が最終年度であるため、記入しない。触媒化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
常染色体性劣性遺伝を示す癌疾患群原因遺伝子のSNP解析

これまでに、正常群サンプル100サンプル、乳癌患者群177サンプルを収集した。乳癌患者の詳細な臨床情報をカルテより抽出し、データベース化を行った。また、これら計277サンプルについて、11個の遺伝子上にある130箇所のSNPのタイピングを行った。タイピングにはインベーダー法を用いた。タイピングを行った遺伝子並びにSNP数(括弧内)は、ATM(13),NBS1(16),BLM(20),WRN(17),FANCA(15),FANCC(17),FANCD2(6),FANCE(4),FANCF(3),XPA(5),XPC(14)である。これらのタイピングデータを用いてまず、乳癌患者群と正常群間でアレル頻度に差があるSNPの検索を行ったが、両者間で有意な差があるSNPは認められなかった。次に癌患者に特有に見られるハプロタイプの同定を試みた。まず最初に各遺伝子のハプロタイプブロック構造をGabriel法により推定を行った。次にハプロタイプブロック毎にアレル頻度の推定並びに各個人のディプロタイプの推定を行い、癌患者群と正常群で頻度に差があるハプロタイプを検索した。その結果NBS1遺伝子とWRN遺伝子で有意な頻度差を認るハプロタイプを同定した。NBS1遺伝子は3つのブロックに分かれたが、そのうち一つのブロック内の3つのSNPからなるG-G-Gハプロタイプの頻度が癌患者群で有意に高いことが示された(癌患者群での頻度0.60 vs正常群0.51 p=0.045)。またWRN遺伝子は3つのブロックに分かれたが、そのうちの一つのブロック内の2つのSNPからなるT-Gハプロタイプが癌患者群で有意に高いことが示された(癌患者群での頻度0.23 vs正常群0.15 p=0.048)。これら結果は癌の易罹患性の診断に応用出来る可能性があり、また新たな発癌メカニズムの発見に寄与できるものと考えられた。本研究では、常染色体性優性遺伝を示す遺伝性癌疾患または高頻度で癌を発症する疾患群の原因遺伝子に着目し、癌患者群、特に家系内発症が見られる患者群ならびに正常対照群におけるこれらの遺伝子内に存在するSNP多型を解析することにより、癌患者群にて有意に高頻度に認められるゲノム多型またはハプロタイプを見いだすことを目的とする。本年度は解析を行う遺伝子についてSNPジェノタイプのためのプローブの調製並びにジェノタイプのための条件検討を行った。ジェノタイプを決定する方法にはインベーダー法を用いることとした。また、ジェノタイプを決定する作業をより効率化するために、標的とするSNPの周囲を増幅する際には48個のプライマーをミックスしたマルチプレックスPCRを用いることとした。マルチプレックスPCRに用いるプライマーの作製、ならびに条件検討を行った。更に微量のDNAでもジェノタイプ決定を可能とするために、東京大学医科学研究所にて開発されたカードシステムを導入した。これらの結果、以下の遺伝子についてSNPジェノタイプが可能となった(括弧内は測定可能なSNP数);ATM(6),NBS1(10),BLM(17),WRN(5),FANCA(15),FANCC(17),FANCD2(4),FANCE(2),FANCF(2),XPA(1),XPC(7)。SNP解析を行う癌症例を収集するにあたり、財団法人癌研究会ヒトゲノム遺伝子解析倫理審査委員会にて本研究計画の審査を受け、承認を得た。現在症例の収集を続行している。本年度より研究に用いるDNAサンプルの収集を開始した。現在までに正常人サンプル100サンプル、乳癌患者サンプル61サンプルを収集した。また、正常人サンプル56サンプルについてはSNPのタイピングを行った。タイピングを行った遺伝子並びにSNP数(括弧内)は、ATM(6),NBS1(10),BLM(17),WRN(5),FANCA(15),FANCC(17),FANCD2(4),FANCE(2),FANCF(2),XPA(1),XPC(7)である。これらのタイピングデータを用いて各遺伝子のハプロタイプ頻度推定並びに各個人のディプロタイプの推定を行った。ハプロタイプの推定にはマイナーアレルの頻度が0.1以上のSNPのみを使用した。これらのデータをもとに、ADBlockソフトウエアを用いたハプロタイプブロック構造の同定を行った。その結果、例えばBLM遺伝子はハプロタイプ頻度推定に用いた9個のSNPすべてが同一のハプロタイプブロック内に存在し、5種類のメジャーハプロタイプが存在することが推測された。さらにこの結果をもとにして遺伝子毎にtSNPの抽出を行った。各遺伝子毎のtagSNPの数は以下の通りである(括弧内がtSNPの数);ATM(2),NBS1(2),BLM(5),WRN(2),FANCA(3),FANCC(2),FANCF(2),XPC(2)。なお、FANCD2,FANCE,XPA遺伝子についてはtSNPの抽出を行うことができず、今後の課題である。

これらの結果を用いればより少ない数のSNPにて同精度のハプロタイプ解析結果が得られることが示唆された。これまでに、正常群サンプル100サンプル、乳癌患者群177サンプルを収集した。乳癌患者の詳細な臨床情報をカルテより抽出し、データベース化を行った。また、これら計277サンプルについて、11個の遺伝子上にある130箇所のSNPのタイピングを行った。タイピングにはインベーダー法を用いた。タイピングを行った遺伝子並びにSNP数(括弧内)は、ATM(13),NBS1(16),BLM(20),WRN(17),FANCA(15),FANCC(17),FANCD2(6),FANCE(4),FANCF(3),XPA(5),XPC(14)である。これらのタイピングデータを用いてまず、乳癌患者群と正常群間でアレル頻度に差があるSNPの検索を行ったが、両者間で有意な差があるSNPは認められなかった。次に癌患者に特有に見られるハプロタイプの同定を試みた。まず最初に各遺伝子のハプロタイプブロック構造をGabriel法により推定を行った。次にハプロタイプブロック毎にアレル頻度の推定並びに各個人のディプロタイプの推定を行い、癌患者群と正常群で頻度に差があるハプロタイプを検索した。その結果NBS1遺伝子とWRN遺伝子で有意な頻度差を認るハプロタイプを同定した。NBS1遺伝子は3つのブロックに分かれたが、そのうち一つのブロック内の3つのSNPからなるG-G-Gハプロタイプの頻度が癌患者群で有意に高いことが示された(癌患者群での頻度0.60 vs正常群0.51 p=0.045)。またWRN遺伝子は3つのブロックに分かれたが、そのうちの一つのブロック内の2つのSNPからなるT-Gハプロタイプが癌患者群で有意に高いことが示された(癌患者群での頻度0.23 vs正常群0.15 p=0.048)。これら結果は癌の易罹患性の診断に応用出来る可能性があり、また新たな発癌メカニズムの発見に寄与できるものと考えられた。
悪性胸膜中皮腫の癌幹細胞を標的としたStat3阻害治療(START)に関する研究

a)細胞内ROS測定放射線照射による細胞死は直接DNAが損傷するか、細胞内の水と反応し、ROS (Reactive Oxygen Species)が発生し、それが細胞を損傷する場合のいずれかである。細胞内で産生されるROSをFACSで測定した。BBI-608単剤(10μM)では、放射線照射5Gy照射やアリムタ単剤(10μM)以上に中皮腫細胞内のROS増加を認めた。また、BBI-608(10μM)に放射線照射(2Gy)併用した場合、放射線照射(2Gy)やBBI-608単剤以上のROSが測定された。放射線照射(5Gy)では放射線照射(2Gy)よりもROS産生は増加したが、BBI-608単剤(10μM)には及ばず、BBI-608(10μM)に放射線照射(5Gy)併用した場合のROS産生の増加は2Gyと同等であった。BBI-608と放射線治療の相乗効果はこのROS産生が一因と考えられる。b)安全性試験(放射線障害モデルの確立)BBI-608のヒトへの投与において、重篤な間質性肺炎の報告は無いものの、実際の放射線との併用においての安全性を確認するために当院放射線科が確立している実験を行った。マウス(C57BL/6J)に対し15 Gyの全身照射を施行した。BBI608投与群では20mg/kgを1日内服させた。放射線照射後3.5日目に安楽死させた。安楽死後は、腸管を摘出し、10%ホルマリンで固定後、大腸陰窩細胞を顕微鏡でカウントした。放射線照射なしの状況下では、BBI608あり、無しは大腸陰窩細胞の数に有意な差を認めなかった。放射線照射下、BBI608あり、無しは大腸陰窩細胞の数に有意な差を認めなかった事から、放射線照射とStat3阻害剤(BBI608)併用による大腸の障害は認めず、併用による安全性を確認した。Stat 3阻害剤であるBBI-608は製薬メーカーが治験を行っている新薬である。以前から製薬メーカーとの情報交換を行っていたが、我々の研究結果に関心を持ち、メーカー側の検証希望の申し出があった。今年度はメーカーでの検証を待っていたが、検証の結果、効果を認めた。残りの実験を行い、論文作成に取りかかる予定である。b)Stat3阻害剤(BBI-608)と放射線治療との併用での安全性の確認。安全性試験(放射線障害モデルの確立)BBI-608のヒトへの投与において、重篤な間質性肺炎の報告は無いものの、実際の放射線との併用においての安全性を確認するために当院放射線科が確立している実験を行った。放射線照射による臓器障害については、C57BL/6Jマウスを用いた。各群5匹とし、放射線照射は15 Gyの全身照射。放射線照射後3.5日目に安楽死させ、腸管を摘出。10%ホルマリンで固定後、組織学的に検討、放射線障害モデルを確立した。BBI-608(10μM)に放射線照射(2Gyおよび5Gy)併用した場合のROS産生の増加を認め、BBI-608と放射線治療の相乗効果はこのROS産生が一因と考えられる結果が得られ、おおむね順調に進展していると考える。a)細胞内ROS測定:放射線照射による細胞死は直接DNAが損傷するか、細胞内の水と反応し、ROS (Reactive Oxygen Species)が発生し、それが細胞を損傷する場合のいずれかである。

b)安全性試験(放射線障害モデルの確立):BBI-608のヒトへの投与において、重篤な間質性肺炎の報告は無いものの、実際の放射線との併用においての安全性を確認するために当院放射線科が確立している実験を行った。マウス(C57BL/6J)に対し15 Gyの全身照射を施行した。BBI608投与群では20mg/kgを1日内服させた。放射線照射後3.5日目に安楽死させた。安楽死後は、腸管を摘出し、10%ホルマリンで固定後、大腸陰窩細胞を顕微鏡でカウントした。放射線照射なしの状況下では、BBI608あり、無しは大腸陰窩細胞の数に有意な差を認めなかった。放射線照射下、BBI608あり、無しは大腸陰窩細胞の数に有意な差を認めなかった事から、放射線照射とStat3阻害剤(BBI608)併用による大腸の障害は認めず、併用による安全性を確認した。BBI-608と放射線治療の相乗効果を認め、その機序の解析に細胞内で産生されるROSをFACSで測定した。BBI-608単剤(10μM)では、放射線照射5Gy照射やアリムタ単剤(10μM)以上に中皮腫細胞内のROS増加を認めた。正常組織へのダメージが懸念されたが、今回の実験でBBI-608と放射線治療併用の安全性が確認出来た。a)細胞内ROS測定放射線照射による細胞死は直接DNAが損傷するか、細胞内の水と反応し、ROS (Reactive Oxygen Species)が発生し、それが細胞を損傷する場合のいずれかである。細胞内で産生されるROSをFACSで測定した。また、BBI-608(10μM)に放射線照射(2Gy)併用した場合、放射線照射(2Gy)やBBI-608単剤以上のROSが測定された。放射線照射(5Gy)では放射線照射(2Gy)よりもROS産生は増加したが、BBI-608単剤(10μM)には及ばず、BBI-608(10μM)に放射線照射(5Gy)併用した場合のROS産生の増加は2Gyと同等であった。BBI-608と放射線治療の相乗効果はこのROS産生が一因と考えられる。b)安全性試験(放射線障害モデルの確立)BBI-608のヒトへの投与において、重篤な間質性肺炎の報告は無いものの、実際の放射線との併用においての安全性を確認するために当院放射線科が確立している実験を行った。Stat 3阻害剤であるBBI-608は製薬メーカーが治験を行っている新薬である。以前から製薬メーカーとの情報交換を行っていたが、我々の研究結果に関心を持ち、メーカー側の検証希望の申し出があった。今年度はメーカーでの検証を待っていたが、検証の結果、効果を認めた。今後は放射線照射との併用における安全性を確認する予定である。残りの実験を行い、論文作成に取りかかる予定である。予定していた実験(BBI-608と放射線照射併用によるROS産生測定)が順調に進んだ結果、余剰金が発生した。
連続音声認識手法を用いた走り書き・非目視手書き漢字認識の研究

連続音声認識の方法論をオンライン手書き文字認識の問題に応用して新手法を開発し、多くの成果を挙げた。原理は、連続音声認識における音素に代えて25種類の基本サブストローク、言語モデルに代えて漢字構造辞書を用いる。これに高度に進歩した連続音声認識の手法を応用して、漢字構造辞書を解空間とし、効率的な探索を行うことで、かなり崩れた手書き漢字でも認識できる技術を開発した。速度ベクトルを観測して隠れマルコフモデル(HMM)によってモデル化するため、筆先の運動から何の文字を書いたかの意図を認識する。このため字形の変動に強く、書かれた文字を人が読めなくとも認識できる場合も多い。モデルサイズ、辞書サイズは、実用になっている従来のDPベースの手法より小さく、認識速度は高速である。このような基本構成による技術を確立した後、速度ベクトル特徴量の検討(数種類の特徴量を開発・比較)、筆圧情報を用いた手書き文字認識、ストローク環境依存モデル(前後のストロークの影響による変形をモデル化)、ストローク列マクロモデル(連続する複数ストロークをまとめてモデル化)、モデルの筆者適応(少量のサンプルから筆者の癖を学習)、非目視手書き文字の認識(見ないで書いた文字の認識)、重ね書き文字列の認識(記入枠なしで連続文字を入力)、文字認識アルゴリズムの高速化(特に解探索法を改良して極めて高速になった)、数字・平仮名を構成する曲線サブストロークモデル(漢字と別の構成要素)、走り書き・非目視手書き・視覚障害者手書き文字データの収集などを行なった。この技術成果を核にして、視覚障害者のための文字コミュニケーション技術の開発を提案し、石川県から3年間に約1億円の支援によりプロジェクトを進めている。その過程で、100万文字を超える文字データ(走り書き・非目視手書き・視覚障害者手書き文字データを含むユニークなもの)を収集するなど、両プロジェクトが極めてうまく連携している。連続音声認識の方法論をオンライン手書き文字認識に応用する新手法開発を昨年度開始した。連続音声認識における音素に代えて25種類の基本サブストローク、言語モデルに代えて漢字構造辞書を用いるものである。漢字構造辞書を解空間とし、効率的な探索を行って認識を行う。これにより、辞書定義により新しい文字を容易に増やすことができ、たとえば教育漢字のみを学習データとして用いて、第一・第二水準の漢字も高い認識性能で認識できる。隠れマルコフモデル(HMM)の使用によって変動に強い。モデルサイズ、辞書サイズは、実用になっている従来のDPベースの手法より小さい。今年度は、以下のような成果があった。1.画の前後環境依存モデルの学習、マクロモデルの自動生成非目視や走り書きの文字では、位相幾何学的特徴(交差や閉曲線など)の保存は期待できない。本手法はペンの動きの中のミクロの意志の時系列を確率論的に捉える方法論である。前後の画の影響を表現するために、調音結合現象による環境依存変形を表現するために開発した隠れマルコフ網(HMnet)を用いて、前後環境依存ストロークモデルを開発して性能を向上させた。また、統計的に多数を占めるサブストロークの連鎖をマクロモデル化して、認識誤りを半減させる成果を得た。2.認識特徴量の改良従来の(x,y)座標の速度ベクトルに代えて、多次元量や加速度量などさまざまな認識特徴量を検討し、極座標系(r,θ)(速度絶対値とペン進行方向角度)が有効であることを見出し、かつそのモデル学習法を開発した。3.文字認識アルゴリズムの高速化Beam探索をベースとする高速解探索手法を用いて、第一・第二水準の全漢字を実時間以内で余裕を持って認識できるようにした。書いている間にそこまでの入力から推定される文字認識結果が表示される。

4.走り書き・非目視手書き文字データの収集昨年度に続き、今年度も精力的に二百人近い筆者により、非目視データ、走り書きデータを含む手書き文字の大量のデータ収集を行った。英数字&かな漢字データベース(γセット)、非目視手書き文字データベース(δセット:晴眼者による手下げ筆記、晴眼者による卓上筆記、視覚障害者による卓上筆記)、走り書き文字データベース(εセット)などを含む。視覚障害者の協力も得て、この種のデータに関して初の本格的収集である。5.筆順バリエーションの自動学習書かれた文字データから、その筆順を自動推定し、異なった筆順を漢字構造辞書に付け加える自動アルゴリズムを開発した。これにより、従来認識性能が極めて低かった誤筆順漢字入力の認識性能が数十倍に向上した。6.障害者向け応用開発の開始本技術を応用した「視覚障害者のための文字コミュニケーション技術開発」の提案が石川県の「地域産学官連携豊かさ創造研究開発プロジェクト」(リーダ:嵯峨山、3年間、予算総額1億円の予定)として採択され、今年度から開発を開始した。視覚障害者が手書き文字でモバイル機器を操作できるようにすることを狙う。連続音声認識の方法論をオンライン手書き文字認識に応用する新手法開発を一昨年度に開始した。連続音声認識における音素に代えて25種類の基本サブストローク、言語モデルに代えて漢字構造辞書を用いるものである。漢字辞書を解空間とし、効果的な探索を行って認識を行う。これにより、辞書定義により新しい文字を容易に増やすことができ、たとえば教育漢字のみを学習データとして用いて、第一・第二水準の漢字も高い認識性能で認識できる。隠れマルコフモデル(HMM)の使用によって変動に強い。モデルサイズ、辞書サイズは、実用になっている従来のDPベースの手法より小さい。3年間に、本研究開発は高度に、大幅に進み、人間には読めないような手書き文字もかなり認識できるようになった。1.走り書き、続け字、視覚障害者の手書き漢字の認識手法開発本手法はペンの動きの中のミクロの意志の時系列を確率論的に捉える方法論に依っている。前後の画の影響を表現するために、SSS(逐次状態分割)法およびSSS-free法を用いて、隠れマルコフ網(HMnet)を自動学習生成し、前後環境依存ストロークモデルを開発して性能を向上させた。また、サブストロークの連鎖を自動学習しマクロモデル化して、認識性能向上を行った。2.重ね書き連続漢字認識手法開発タッチパッド上の同一領域に次々に文字を重ね書きして文入力できる手法を開発した。漢字区切り情報は与えず、漢字連鎖確率モデルを統計文法とし、連続音声認識手法と同様の考え方に基づく。3.筆圧を利用したオンライン手書き漢字認識手法開発筆先の進行方向θと移動速度rに、さらに筆圧zを特徴量に加えたオンライン手書き漢字認識を行った。筆圧の時間微分量を使用すると性能向上が確認され、丁寧な手書き漢字(教育漢字)の認識率約98%を得た。
核内因子Ｄｍｒｔが支える大脳神経前駆細胞の個性獲得・維持機構の解明

哺乳類大脳皮質の発生過程において、神経前駆細胞が適切なタイミングで適切な細胞運命を獲得するメカニズムは、大脳皮質を構築する多様な神経細胞の産生を支える最も基本的なメカニズムの一つである。我々は本研究課題を通して、Dmrtファミリー転写因子群がこれら大脳神経前駆細胞の運命獲得に重要な役割を担っていることを明らかにした。本年度はこれらの研究成果を取りまとめ、論文投稿の準備および投稿後の査読者からのコメントに対応すべく各種実験を行った。具体的には、1Dmrtファミリー転写因子のターゲット配列として我々が同定したGsx2およびPax6ホメオボックス遺伝子のエンハンサー配列への結合が直接的であるか否か、また、2Dmrtファミリー遺伝子の欠損もしくは発現抑制がShhシグナリング関連遺伝子の発現に及ぼす影響、の2点を中心に解析を進めた。1については、Dmrtファミリー転写因子が結合すると推測される配列(Dmrt-BS)を欠損したGsx2およびPax6遺伝子エンハンサー配列を持つEGFPリポータートランスジェニックマウス(TG)を作製して検証した。その結果、Dmrt-BS欠損TGマウスにおいてもEGFPの発現パターンおよび発現強度は野生型配列を用いた場合と比較して顕著な違いは認められなかった。これらの結果は、Dmrtファミリー転写因子によるGsx2およびPax6遺伝子の発現抑制は非直接的もしくは複数箇所への直接結合による相互補完的な機構であることが推測された。また、2については、Dmrt遺伝子をsiRNAによりノックダウンした細胞をセルソーターで回収し、Shhシグナリングに関与することが知られている各種遺伝子群の発現変動をRT-qPCR法に解析した。その結果、Dmrt遺伝子の発現抑制によるShhシグナリング関連遺伝子群の顕著な発現変動は認められなかった。本年度は、Shhの条件的遺伝子欠損マウスと、申請者らがこれまでに作製したDmrt3およびDmrta2遺伝子の条件的二重欠損マウスとの組み合わせにより、Dmrt3/Dmrta2の機能におけるShhシグナルの関連性を検討した。具体的には、Dmrt3/Dmrta2遺伝子の条件的欠損マウスと、Shh遺伝子の条件的欠損マウス交配し、さらにこれらとNestin-Creマウスを交配させることにより得られた条件的三重欠損マウスの表現型を解析した。我々のこれまでの研究から、Dmrt3/Dmrta2遺伝子欠損マウス胎仔では、大脳皮質領域において異所性なGABA作動性ニューロンの産生が認められることが明らかとなっているが、上記の条件的三重欠損マウスにおいては表現型の顕著な回復(レスキュー)は認められなかった。これらの結果は、Dmrt3/Dmrta2が抑制している大脳皮質領域の腹側化シグナルは、大脳皮質領域腹側化抑制分子であるPax6が制御するShhシグナルなどとは異なるものであり、新しい背側維持機構の存在を示唆している。そこで今後は、樹立に成功したDmrt3/Dmrta2二重遺伝子欠損ES細胞に試験管内分化培養法を応用し、変異ES細胞を大脳新皮質神経前駆細胞に分化させ、変異細胞における分化状態を免疫組織化学的方法や遺伝子発現の網羅的解析することで、Dmrtが制御する大脳神経前駆細胞の個性獲得・維持機構の解明を試みる。今回の条件的遺伝子欠損マウスの実験にはNestin-Creマウスを用いたが、Nestin-Creマウスの大脳領域におけるCre遺伝子の発現は胎生中期(胎生10-11日齢前後)より顕著に認められるようになる。よってDmrt3/Dmrta2/Shh遺伝子の条件的三重欠損マウスにおける表現型が、Nestin-Creを用いたDmrt3/Dmrta2遺伝子の条件的二重欠損マウスとほぼ変わらないという結果は、Creが機能するタイミングが遅すぎることが原因である可能性が考えられた。そこで、Cre発現マウスを、大脳領域での発現がNestin-Creマウスより早い時期に認められるEmx1-Creマウス(胎生9日齢前後)に変更し、また、Shhシグナルの機能阻害をより確実にするため、Shh遺伝子条件的欠損マウスを、Shhシグナル伝達分子であるSmoothenedの条件的遺伝子欠損マウスに変更した。その結果、これらの条件的三重欠損マウスの表現型は、前述のNestin-Creマウスを用いたDmrt3/Dmrta2/Shh遺伝子条件的三重欠損マウスと比べてより重篤であったが、Emx1-Creマウスを用いたDmrt3/Dmrta2遺伝子の条件的二重欠損マウスの表現型とほぼ同一であった。これらの結果は一部当初の予想と異なるものであったが、適宜使用マウスを変更することで解析が順調に進行した。その結果として、Shhシグナルとは異なる分子メカニズムが大脳皮質領域の腹側化に関与しており、Dmrtがそれらを抑制しているという新しい分子メカニズムの存在の発見に至った。本年度は、Dmrt3/Dmrta2二重欠損ES細胞を用い、Dmrt3/Dmrta2がどのようなシグナル伝達経路を調節することで神経前駆細胞における大脳背側アイデンティティーを維持しているかを解析した。我々のこれまでの研究から、Dmrt3およびDmrta2遺伝子を同時に欠損させたマウスの大脳皮質神経前駆細胞では、大脳腹側神経前駆細胞の運命決定に必須の分子であるGsx2の異所的な発現上昇が認められ、Shh非依存的な新規の腹側化メカニズムの存在が示唆された。

そこで、これらのメカニズムが外因性(extrinsic)もしくは内因性(intrinsic)のどちらの因子で制御されているのかを明らかにするため、In vivoで認められた細胞運命の腹側化が、In vitro分化培養系(SFEBq法)においても再現されるかどうかを検討した。その結果、In vitro分化培養系においては、Dmrt3/Dmrta2遺伝子二重欠損細胞においても野生型細胞と同様に、Pax6やEmx1/2などの大脳皮質神経前駆細胞マーカーの正常な発現が認められた。これらの細胞では、Gsx2など大脳腹側神経前駆細胞マーカーの発現は全く認められなかったことから、二重欠損マウスにおいて認められた背側領域の運命転換は、何らかの細胞外シグナルに依存していることが明らかとなった。我々のこれまでの研究から、これら運命転換の表現型には、腹側化シグナルとして知られているShhシグナルは関与していないことが明らかとなっている。そこで、FgfやTgf-betaシグナルなど、他の腹側化シグナルの関与も検討したが、現在のところ、上記のシグナル伝達機構が、Dmrt3/Dmrta2遺伝子欠損マウスにおける表現型の出現に関与する証拠は得られていない。ES細胞の分化培養を用いた細胞運命決定・維持メカニズムの解析において、培地の組成が細胞運命の決定に及ぼす影響を最小限にとどめながら再現性の高い実験系を構築することは、得られる結果の解釈を単純化するために最も重要な要素の1つである。我々がES細胞分化培養系に用いたSFEBq法は、成長因子の添加を行わずにES細胞を大脳皮質領域細胞へ分化させることが出来ることから、我々の目的に最も適した分化培養系であると考える。しかしながら、我々の予備的な実験から、SFEBq法を用いてDmrt3/Dmrta2二重欠損ES細胞を分化させた場合、野生型ES細胞を用いた場合に比べ、細胞の分化様式が実験ごとに異なりやすいことが明らかとなった。今年度はその原因の同定に時間を要したことで、全体の実験計画の進行がやや遅れることとなった。最終的に、その原因が培地に添加するマトリゲルにあることが判明し、SFEBq法からマトリゲルを除いた変法を用いることで、再現性の高い結果が得られた。そこで次年度は、分化培養法をこのSFEBq変法に変更したうえで、当初の実験計画の行程に従って実験を進める予定である。本年度は、哺乳類大脳皮質の発生に必須の転写因子であるDmrt3およびDmrta2が如何にして大脳神経前駆細胞に特徴的な遺伝子発現を制御しているのかを明らかにするため、これまで行ってきたクロマチン免疫沈降法と次世代シーケンサーを用いた解析(ChIP-seq法)により得られたデータのより詳細な解析を進め、大脳神経前駆細胞においてDmrt3およびDmrta2が結合するゲノム領域の同定を試みた。その結果、Dmrt3およびDmrta2は、これらの因子を欠損した神経前駆細胞で発現が大きく変動する遺伝子であるPax6およびGsx2の転写終結部位からそれぞれ下流に6kbおよび22kbのゲノム領域に結合していることが明らかになった。そこで、これらのゲノム領域が大脳皮質神経前駆細胞においてどのような機能を担っているのかを明らかにするため、遺伝子発現の調節に関わることが知られている各種ヒストン修飾(H3K4me1, H3K4me3, H3K27ac, H3K27me3)に対する抗体と野生型マウス胎児脳を用いたChIP-seq法による解析を行った。
悪性脳腫瘍における糖蛋白糖鎖A2G2Fを分子標的とした創薬の展開

現在、A_2G_2Fに特異的に結合するLCAレクチン或いは抗体を用いてTargeting化学療法、免疫療法、またisotopeなどを用いてin vivoで腫瘍のimagingが可能か等、検討を進めている。また、A_2G_2Fの髄液中、血液中での値を測定することにより、神経膠腫の診断が可能かどうか検討を進めている。今後、悪性神経膠腫に特異的なマーカー分子が明らかとなり、この分子を用いた分子診断、分子標的治療の発展が期待される。LCAレクチン或は抗体に抗癌剤、immunotoxinなどを包合することにより薬剤を病巣局所に集約させ生体の有害事象を最小限に食い止められる可能性がある。また、糖鎖の異常と腫瘍の病態病理に関する知見が得られる可能性がある。糖蛋白糖鎖の研究は、脳腫瘍研究にブレークスルーを与える可能性が期待される。現在,A_2G_2Fに特異的に結合するLCAレクチン或いは抗体を用いてTargeting化学療法,免疫療法,またisotopeなどを用いてin vivoで腫瘍のimagingが可能か等,検討を進めている。また,A_2G_2Fの髄液中,血液中での値を測定することにより,神経膠腫の診断が可能かどうか検討を進めている。今後,悪性神経膠腫に特異的なマーカー分子が明らかとなり,この分子を用いた分子診断,分子標的治療の発展が期待される。LCAレクチン或は抗体に抗癌剤,immunotoxinなどを包合することにより薬剤を病巣局所に集約させ生体の有害事象を最小限に食い止められる可能性がある。また,糖鎖の異常と腫瘍の病態病理に関する知見が得られる可能性がある。糖蛋白糖鎖の研究は,脳腫瘍研究にブレークスルーを与える可能性が期待される。
現地用漂砂濃度,流向,流速の3要素同時簡易測定装置の研究

I浮遊漂砂濃度と同粒径分布同時測定装置光遮断方式液中微粒子測定装置の実海水(北海道伊達漁港沖,室蘭市効外イタンキ浜波砕帯)での試験を行った。その結果,本装置は,採水方法,その処理,現場設置方法等に改良の余地はあるものの,粒径74400μmの範囲のおける総個数濃度,粒径分布の構造とその変動特性が同時に判る等,濃度とその粒径に関する特性評価に十分適用できることを確認した。II積分方式による現地据置型漂砂濃度定装置の開発捕砂器に時々刻々に蓄積する漂砂のデ-タ伝達に光ファイバ-を,記録にはゼンマイ式時計と写真フィルムを用い,安価に整作できる現地据置用の漂砂捕集濃度計を設計・試作し,実海水で試験した。捕集部は外径60φ肉厚2mmのアクリルパイプ,底面から200mmに20×50mmの窓が4ケあり,2φの光ファイバ-35本が底面から順に埋込まれ,有効測定高70mm分解能2mmである。光漂は窓上部30mmにあり,電源は乾電池である。記録部は底面底板下部に取付けた210φ,高さ160mmのドラムに内臓され,週巻のゼンマイ式時計のドラムに写真フィルムを巻付け,光フィイバ-からの光信号により時々刻々に感光し記録される仕組みになっている。前記の実海水において同時に実施した試験結果から,試作装置には電源対策,装置の設置方法等に改良すベき点があり,記録紙処理,デ-タ解析に多くの人手を要するが,安価に製作できることから多数点の同時測定を要する調査研究に有用であり,実用化に明るい見通しを得た。III流向・流速簡易測定装置の開発圧電素子を応用した現地据置用簡易測定装置については,用いる素子の基礎的特性試験,検出回路設計,記録方式及びデ-タ処理の検計,使用材料の検討等を終え,現在装置の基本設計段階に入っている。
医原性免疫不全症関連リンパ増殖性疾患の分子遺伝学的特徴の解明

医原性免疫不全症関連リンパ増殖性疾患に関して、以下の検討を実施した。1.臨床病理学的検討:2008年2017年に杏林大学医学部付属病院にて診断・加療された悪性リンパ腫・リンパ増殖性疾患の連続症例を対象として、既往歴・投薬歴を含む臨床所見及び病理組織像の詳細につき、後方視的に再検討した。これまでに医原性免疫不全症関連リンパ増殖性疾患は約40例見出しており、組織学的にはびまん性大細胞型B細胞性リンパ腫相当の像を呈する症例が主体であった。臨床像(年齢、性、背景病変、投薬内容)、組織像を指標に、治療反応性、予後を含めた患者転帰の規定因子について解析を実施中である2.免疫組織学的検討:医原性免疫不全症関連リンパ増殖性疾患について、ホルマリン固定パラフィン包埋検体を用いた免疫組織学的検討を行った。比較対象として、通常型悪性リンパ腫のホルマリン固定パラフィン包埋検体から組織マイクロアレイを作成し、同様の免疫組織学的検討を実施した。主に悪性リンパ腫の亜型分類に汎用される表面マーカーや予後因子と知られるマーカーの発現の検討を行い、医原性免疫不全症関連リンパ増殖性疾患と通常型悪性リンパ腫の異同、予後を含めた臨床像との相関につき、解析を実施中である。3.分子遺伝学的検討:医原性免疫不全症関連リンパ増殖性疾について、次年度以降に実施予定の包括的な分子遺伝学的検討のため、ホルマリン固定パラフィン包埋検体から核酸の抽出を行った。悪性リンパ腫・リンパ増殖性疾患を対象とした、臨床病理学的検討に想定以上に時間を要したため、免疫組織学的検討を十分には実施できなかった。本年度は臨床病理学的検討を完遂するとともに、免疫組織学的検討を本格的に実施する。包括的な遺伝子発現・遺伝子変異解析についても開始する。当初予定していた免疫組織学的検討を十分に実施できなかったために、一部助成金を持ち越した。翌年度請求分の助成金の一部と併せ、免疫組織学的検討の検討において使用する予定である。
血管および腸管平滑筋の生理・生化学的差異に関する研究-平滑筋収縮の周期性の生理・生化学的機序-

平滑筋はその収縮パターンからtonic筋およびphasic筋に分けられる。Tonic筋は刺激により持続性の収縮を発生するもので、多くの動脈がこれに当たる。Phasic筋は自発性の興奮性を持つ筋で、刺激により静止張力の上昇を伴わずに、自発性収縮の大きさのみが増強される筋である。消化管のある部分(胃、結腸の一部)がこれにあたる。この様な収縮パターンは、生体内でそれぞれの目的にかなった生理的役割を演じているものと解釈され、独特の収縮制御機構の存在が予想されるにもかかわらず、これに関する研究はほとんど行われていない。本研究は、各種平滑筋の収縮蛋白系の生化学的性格を比較し、機能との関連を明らかにすることを目的として計画されたが、3年間の研究を通して以下の知見を得ることが出来た。1)子宮平滑筋は典型的なphasic筋であり分娩時に律動的に収縮を繰り返し、胎児を分出する。従来この律動性収縮の発現にはオキシトシンやプロスタグランジン類が関与されるとされてきたが、血小板活性化因子(PAF)に注目し、妊娠後期の子宮筋がPAFに対して高い感受性を有することを発見し、新たな分娩誘発物質の候補として提唱した。2)気道平滑筋は典型的なtonic筋であり、臨床的には喘息治療薬(cAMPを増加させるβ作動薬、テオフィリンなど)の対象として注目されている。ウシ気道平滑筋を用いて細胞内Ca濃度、ミオシン燐酸化、収縮張力の3つのパラメーターを脱分極時ならびに受容体刺激時で測定し、これに対するcAMP増加の影響を検討した。3)tonic筋である動脈平滑筋ではエンドセリンが低濃度で持続性の収縮を発生させることが知られていが、phasic筋(あるいは混合型)である静脈におけるエンドセリンの作用は明らかでなかった。ウサギ頚静脈でエンドセリンがETAとETBの2つの受容体を介してtonicな収縮を発生させること、そしてこれらの収縮がプロテインキナーゼCを介して起こることを明らかにした。4)ラット大動脈におけるプリン受容体の役割をあきらかにした。5)ラット大動脈とウサギ頚静脈を用いて新たなエンドセリン受容体サブタイプの存在を明らかにした。6)その他の成果については研究成果報告書を参照されたい。本年度は、各種平滑筋の収縮機序の生理学的性質と、収縮蛋白系の生化学的性格を比較し、機能との関連を明らかにすることを目的として実験を行った。Tonic筋の例として、大動脈ならびに気管平滑筋、phasic筋の例として胃、大腸、および子宮平滑筋を用いて実験を行った。その結果、様々な成績が得られたが(裏面の業績目録参照)、本報告書では、特に興味ある知見が得られたニワトリ筋胃平滑筋の成績を紹介する。ニワトリ筋胃は、高濃度Kやアセチルコリンなどいずれの刺激によっても一過性収縮のみを発生する典型的なphasic筋であり、持続性の反応を示す他の筋とは性質が大きく異なる。Fura-2を用いて細胞内Ca濃度と収縮張力を同時に測定すると、細胞内Ca濃度も張力と対応して一過性であった。