hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電力システムから発生する電磁界の評価と防護に関する研究

本研究は、当初の計画にしたがって実施されている。得られた成果は下記の通りである。電力システムから発生する電界とこれによって人体に流れる誘導電流については、電界中に置かれた人体モデル内の電流分布の解析を行い、実験結果とよく一致する結果を得た。また、低周波数帯域の磁界内の球形人体モデル内部の誘導電流密度や磁束密度の不平等性が生体モデル内の誘導電界に及ぼす影響を明らかにした。電力システムから発生する商用周波数磁界については、ガス絶縁管路気中送電線のタンクに流れる渦電流を考慮して、単相および三相一括形送電線の内外における磁界を実験的にもとめ、送電線近傍における磁界環境の評価を行った。また、理論的検討もあわせて行い、その結果と実験結果とを比較することによって、理論の妥当性の検証を行った。さらに、電力設備近傍の磁界環境の評価を行い、これを改善するための方策について検討を行った。コロナ放電に起因する雑音障害については、油中で発生したコロナ放電波形にWalsh変換を加え、得られたスペクトルと絶縁油の劣化との関係を明らかにした。この結果、Walsh変換が絶縁油の劣化診断に有効であるとの結論を得た。さらに放射電磁波を用いた絶縁油中の発生コロナの位置標定に関する研究を行い、この方法が絶縁診断の目的に有効であることを明らかにした。コロナ放電の画像情報処理技術を直流高電圧を印加した空気中のコロナ放電の進展特性の解明に適用した。この結果、この手法が気流の変化などの環境条件によるコロナ放電の進展の解析に有効であることを明らかにするとともに、この方法によってコロナ放電に関連する環境の評価を行った。また、気中放電の解析にカオス理論を適用し、その有効性を検証した。本研においては、当初の計画にしたがって実施されている。平成7年度において得られた研究実績は下記の通りである。電力システムから発生する電界の解析については、インピーダンス法を利用して、生体モデル中に誘起された低周波数帯域の電界ならびに電流についての理論解析を行い、新しい知見を得た。この結果、媒質の周囲をこれと異なる導電率の物質で囲まれている場合の電界および電流密度を明らかにした。電力システムから発生する商用周波数磁界については、ガス絶縁管路気中送電線のタンクに流れるうず電流を考慮して、送電線路の内外における磁界について理論解析を行い、詳細な結果を得た。さらに、実験により理論解析結果が妥当であることを明らかにした。本年度購入した設備備品はこの実験に有効に利用されている。電力設備周辺における商用周波数帯の磁界については、3次元の磁界を測定するシステムを開発し、平等磁界発生装置を利用して、このシステムの測定精度を明らかにした。開発した測定システムを用いて、受変電設備近傍における磁界の測定を行い、その結果と電力設備の構成や負荷電流との関連について解析を行った。コロナ雑音の解析については、針-平板電極に直流電圧を印加した際に発生するコロナ雑音について解析を行った。コロナ雑音をWalsh変換を利用して解析を行い、各種電極構造とスペクトルとの関連を明らかにした。さらに、電極軸に対して直角方向から風を吹き付けた場合の風速とコロナ波形、発生頻度等の関係を実験的に明らかにし、この現象を放電機構の面から検討を加えた。さらに、放電の進展を画像表示させるための有効なノイズ除去の方法について検討を行い、得られた画像について検討を加えた。本研究においては、当初の計画にしたがって実施されている。平成8年度において得られた研究実績は下記の通りである。電界、磁界と人体に流れる誘導電流については、電界中の円柱形の人体モデル内の電流分布についての解析を行い、実験結果とよく一致することを示した。

また、位相差を有する低周波水平・垂直磁界内の球状人体モデル内部の誘導電流密度や磁束密度の不平等性が生体モデル内の誘導電界に及ぼす影響を明かにした。電力システムから発生する商用周波数磁界については、ガス絶縁管路気中送電線のタンクに流れる過電流を考慮して、単相および3相一括形送電線の内外における磁界について実験的研究を行ない、得られた詳細な資料によって送電線近傍における磁界環境の評価を行なった。また、実験結果について論理的解析を加え、理論の妥当性の検証を行なった。さらに、電力設備近傍における磁界環境についても解析、評価を行なった。油中において発生したコロナ放電波形にWalsh変換を加え、得られたスペクトルと絶縁油の劣化に起因するコロナ波形との関連を明らかにした。この結果、Walsh変換が絶縁油の劣化診断に有効であるとの結論を得た。さらに、絶縁油中における発生コロナの位置標定に関する研究も行ない、その有効性を明らかにした。コロナ放電の画像情報処理技術を用いた解析については、針-平板電極に直流高電圧を印加した際のコロナ放電の進展特性についての解析に画像情報処理技術を適用した。この結果、この方法が気流の吹付けなどの環境条件の変化によるコロナ放電の進展特性の解析に有効に利用できることを明らかにした。この研究によって、気流の変化によるコロナ放電に関連する環境の評価を行なった。
国際医療用語集を日本語で利用するための知識ベースの開発

この研究の目的は、国際医療用語集を日本語で利用するための知識ベースを開発することである。知識ベースとは、単に日英の対訳データベースではなく、そこから訳語に関する知識を抽出するツールである。登録データとしてはライセンスを取得した看護診断、看護行為、看護介入の用語集、並びに無償で研究利用が可能な医療用語集を用いた。これらの用語集から対訳データを作成し、その後、単語の出現頻度などから訳語のバリエーションを調査した。さらに、この知識ベースから、翻訳作業を支援するツール、用語を意味によって整理するオントロジー構築の2つを試作した。国際的な医療用語の標準化に対応するためには、国際医療用語集と日本語の概念にはどのような相違があるのか、そして、それは診療記録の電子データを分析する際にどの程度の影響があるのか、また、日本語にしか存在しない概念がどの程度あり、それを国際医療用語集の中でどのように取り扱うべきかなどを明らかにしなければならない。これらの議論を行うためには、実際に日本語と国際医療用語集との対応づけを行う必要がある。3年計画の初年度として、看護用語に関する日英の対訳データベースを作成した。看護用語に関する日英の対訳データベースの作成は、具体的に(1)NANDA看護診断、(2)看護介入分類NIC、(3)看護成果分類NOC、(4)看護実践国際分類ICNPの日・英の対応表を作成した。(1)、(2)については、出版社と利用許諾の契約を行い、一部のデータについては書籍からテキストの入力を行った。(3)については利用申請を行い、電子データを入手した((1)日本語308頁、英語212頁、(2)日本語704頁、英語718頁、(3)日本語611頁、英語539頁)。これらの電子データを文単位で対応付けを行う必要があったが、一部、日英の翻訳の過程で生じた正誤などの確認を人手で行い、対訳の基礎データを作成した。その後、この基礎データを、文単位で登録した対訳データベースを作成した。現データベースでは、日英の検索が行える機能しか実装できていないが、今後、形態素に基づく頻度分析を行い、さらに次年度以降、他分野の医療用語に関する対訳データを追加する予定である。他分野の医療用語に関する対訳データベース資料の作成前年度作成した対訳データベースに、日英の対訳が整備されている以下の4つの標準用語集:医薬品副作用報告に使用される(5)MedDRA(約5万語)、(6)医学中央雑誌シソーラスのUMLS版(研究ライセンス無償・約5万語)、(7)国際プライマリーケア分類ICPC、(8)国際生活機能分類ICFを登録できるようデータの構成を変換した。MedDRAについては研究機関用の無償ライセンス契約により入手したデータについて日英の対訳をエクセルベースで行い、医学中央雑誌シソーラスのUMLS版については、ライセンス取得後、MySQLにてデータの抽出・変換を行った。また、ICPC、ICFについては書籍からのデータをOCRを使用して認識させ、データの確認と日英の対応付け行った。看護用語の訳語候補に関するデータベース作成看護用語のオントロジーの作成作成したデータベースから語を抽出することにより、看護行為と看護診断に関するオントロジーを作成した。オントロジーは訳語を絞り込む際に活用できることを重視し、対象となる語としてはNICから看護行為に関する動詞とその目的語、看護診断からは判断とその対象とした。作成したオントロジーについては、ISO18104 Integration of a reference terminology model for nursingとの差異について考察した。今後、さらに上位のオントロジーとの関係を明らかにする必要がある。
コロイド分散液体における多分散性効果

多分散コロイド液体は複雑液体であるので、系の本質的部分を研究可能にする適当なモデルの導入は不可避である。同時に、系への理解を進展させるため、系の物理的諸量の表式を利用可能な形で入手することが重要である。本研究では、多成分剛体球湯川液体モデルを採用し、MSA近似でOrnstein-Zernike方程式から得た解析的解に基づいて、静的構造因子や中性子散乱断面積、熱力学的諸量等の解析的表式を得ることに成功した。これらの表式は、考察系の複雑さにもかかわらず、コンパクトかつ有用であり今後の応用が大いに期待できる。この方向の研究は統計力学固有の課題でもある。こうして得られた解析的表式を使って、剛体球湯川流体におけるサイズ分散と相互作用分散の効果を研究した結果の概要は次のようである。1.静的構造因子における効果:相互作用分散効果は、既に知られていたサイズ効果と定性的には同じ効果を持っており、サイズ効果よりは小さいことが分かった。2.圧力ー体積等温曲線への効果:相互作用分散効果は臨界点近傍で特徴ある効果を持っており、サイズ効果はこれとは逆向きの効果であることが分かった。3.2元多分散流体の場合について、測定可能構造因子を計算した。構造因子に"特異ピーク"があることが発見された。これは、サイズ分散に敏感であり、分散を大きくしていくと次第に従来知られていた"コブ"に移行する。さらに、このような特異な構造はコロイド粒子中の物質分布に密接に関係していることも分かった。溶媒中のコロイド粒子間力について、溶媒媒介相互作用がファン・デル・ワールス力よりも長距離力で重要になる場合があることを議論した。この研究は今後の更なる展開を必要としている。コロイド流体の熱力学的性質や静的構造に対して、コロイド粒子のサイズの分散や、コロイド粒子間相互作用の強さの分散がどの様な効果を持っているかを理論的に調べることが本研究の主な目的である。多分散コロイド液体は典型的な複雑液体であるので、系の本質的部分を研究可能にする適当なモデルの導入は不可避であり、同時に系の物理的諸量の表式を利用可能な表現で入手することが系への理解を進展させるために重要である。本研究では、多成分剛体球湯川液体モデルを採用し、MSA近似でOrnstein-Zerinike方程式を解いて得た解析的な解に基づいて、静的構造因子や中性子(または光子)散乱断面積、熱力学諸量等の解析的表式を得ることに成功した。これらの表式は、考察系の複雑さにもかかわらず、コンパクトで有用であり今後の有意義な応用が大いに期待できる。この方向の研究は現在も進展しつつあり、この課題はより条件の広い場合のOrnstein-Zernike方程式の解析的解の研究として統計力学固有のものでもある。(1)静的構造因子における効果:相互作用分散効果は、既に知られていたサイズ効果と定性的には同じ効果を持っており、サイズ効果よりは小さいことが分かった。(2)圧力-体積等温曲線への効果:相互作用分散効果は臨界点近傍で特徴ある効果を持っており、サイズ効果はこれとは逆向きのこうかであることが分かった。

本研究では、多成分剛体球湯川液体モデルを採用し、MSA近似でOrnstein-Zernike方程式から得た解析的解に基づいて、静的構造因子や中性子等散乱断面積、熱力学的諸量等の解析的表式を得ることに成功した。これらの表式は、考察系の複雑さにもかかわらず、コンパクトかつ有用であり今後の応用が大いに期待できる。この方向の研究は統計力学固有の課題でもある。こうして得られた解析的表式を使って、剛体球湯川流体におけるサイズ分散と相互作用分散の効果を研究した結果の概要は次のようである。1.静的構造因子における効果:相互作用分散効果は、既に知られていたサイズ効果と定性的には同じ効果を持っており、サイズ効果よりは小さいことが分かった。2.圧力ー体積等温曲線への効果:相互作用分散効果は臨界点近傍で特徴ある効果を持っており、サイズ効果はこれとは逆向きの効果であることが分かった。3.2元多分散流体の場合について、測定可能構造因子を計算した。構造因子に"特異ピーク"があることが発見された。これは、サイズ分散に敏感であり、分散を大きくしていくと次第に従来知られていた"コブ"に移行する。さらに、このような特異な構造はコロイド粒子中の物質分布に密接に関係していることも分かった。溶媒中のコロイド粒子間力について、溶媒媒介相互作用がファン・デル・ワールス力よりも長距離力で重要になる場合があることを議論した。この研究は今後の更なる展開を必要としている。
オリンピック開催が地域スポーツ活動に与えた影響に関する歴史・地域的観点からの考察

本研究では、第11回冬季オリンピック札幌大会について、オリンピック施設の大会後の移管及び利用状況に関して施設管理者への面接調査等を行い、オリンピック施設の大会後の運営の仕方や地域スポーツ活動への還元の仕方等の観点より、既に資料を収集した第15回冬季オリンピック・カルガリ-大会との比較を行った。札幌の場合は、大会後の管理はアルペン競技及びボブスレ-競技会場を除き国や道、札幌市といった公的な運営の仕方であった。すべての施設は建設前に後利用も十分考慮したうえで建設されたが、国際大会も行える大型スポーツ施設の考朽化のため現状維持には莫大な費用が必要であるが、それらの利用者数は地域住民のスポーツに対するニーズの変化・多様化によりおおむね横ばいあるいは減少傾向にあった。それぞれの施設では、多様なスポーツプログラムを用意したり、観光名所としての施設の整備など、広く活用できるような工夫がみられた。一方、カルガリ-では、州や市あるいは民間,カルガリ-大学,CODA(Cauada Olympic Development Association)等の様々な管理形態がみられ、大会運営によって得た収益を基金として管理しているCODAからの資金援助もみられる。これらの施設は、まだ大会後あまり時間が経っていないこともあり、非常によく活用されていると思われる。我が国において1988年に第18回冬季オリンピック長野大会が開催されるが、大会の招致,施設建設,大会の運営に莫大な費用をかけるのでなく、その後の施設等の運営の仕方や地域住民への還元の仕方をまず十分に考慮する必要があろう。
CD163のゲノム編集によるアフリカ豚コレラ及び高病原性PRRS抵抗性ブタの開発

アフリカ豚コレラ(ASF)や豚繁殖・呼吸障害症候群(PRRS)は、多様な抗原性を示すウイルスによる感染症であり、有効なワクチンの開発は極めて困難である。本研究課題では、そのような感染症の新たな制圧方法として、遺伝子改変技術によるAFSおよびPRRS抵抗性ブタの開発を目的に、先ず、CRISPR/Cas9システムを利用して、両ウイルスのレセプター分子であるCD163を本来のスカベンジャー機能は保存し、レセプター機能を削除するゲノム編集により両ウイルスに対する感染抵抗性を付与した細胞株を樹立する。次に、ゲノム編集細胞の核移植による体細胞クローン技術により、ASFおよびPRRS抵抗性MMPを作製することを目的とする。平成29年度は、以下のような成果が得られた。1.ゲノム編集マイクロミニピッグ(MMP)胎仔線維芽細胞(PEF)株の樹立にピューロマイシン耐性遺伝子を含むプラスミドを使用するとプラスミド配列のブタゲノムへの導入が起こり、体細胞クローンを作製するに当たり、予期せぬ副作用が生まれる可能性があったので、プラスミドに変えて、sgRNA、Cas9蛋白およびピューロマイシン抵抗性DNA断片を使用する方法を確立した。2. 1の方法により、抗ウイルス作用が期待される可溶型CD163を発現するゲノム編集MMP PEF株を樹立した。3. PRRSウイルスに対するレセプター活性を有するCD163の5番目のScavenger receptorcysteine-rich (SRCR5)ドメイン内のレセプター活性に重要と考えられるアミノ酸に点変異を導入するためのプラスミドおよびゲノム編集用sgRNAを構築した。4. MMPのPEFのiPS細胞への誘導では、ES細胞様の形態を有する細胞を樹立したが、初期化因子としては、Oct-4AおよびSox2の発現を確認するに留まっている。1.ブタの遺伝子データベースにCD163遺伝子のlocusおよび全塩基配列が存在しておらず、CD163の各SRCRドメインを欠失させるためのイントロン配列が不明であったことからゲノム編集に使用される各種プラスミドの構築が遅れた。2.ゲノム編集MMP PEF株の樹立にピューロマイシン耐性遺伝子を含むプラスミドを使用するとプラスミド配列のブタゲノムへのランダムな導入が起こり、体細胞クローンを作製するに当たり、予期せぬ副作用が生まれる可能性があったので、プラスミドに変えて、sgRNA、Cas9蛋白およびピューロマイシン抵抗性DNA断片を使用する方法を検討するために時間を要した。以上の理由から、計画よりも遅れていると判断した。1.平成29年度に引き続きMMPのPEFのCD163遺伝子のゲノム編集を実施する。外来遺伝子の導入を避けるため、エレクトロポレーションには、ゲノム編集用プラスミドに代えて、Cas9タンパク質、sgRNAおよびピューロマイシン抵抗性DNA断片を使用する。2.ゲノム編集細胞の確認は、樹立した細胞株からDNAを抽出し、切断部位の上流と下流のプライマーを用いて、PCRで増幅し、塩基配列の解析により遺伝子の変異を確認する。3.ブタ受精卵にゲノム編集用遺伝子導入装置を使用して、Cas9タンパク質とsgRNAをエレクトロポレーションする。ゲノム編集の確認は、2と同様に実施する。5. iPS細胞の未分化能の確認は、ES細胞様の形態とアルカリフォスファターゼ染色陽性であること、および核初期化因子の発現をRT-PCR、蛍光抗体法およびウエスタンブロット法で確認する。6.ゲノム編集PEF由来体細胞クローン胚を仮親ブタに移植し、CD163ゲノム編集MMP体細胞クローン個体を作出する。

2.ゲノム編集MMP PEF株の樹立にピューロマイシン耐性遺伝子を含むプラスミドを使用するとプラスミド配列のブタゲノムへのランダムな導入が起こり、体細胞クローンを作製するに当たり、予期せぬ副作用が生まれる可能性があったので、プラスミドに変えて、sgRNA、Cas9蛋白およびピューロマイシン抵抗性DNA断片を使用する方法を検討するために時間を要した。以上の理由から、計画よりも遅れていると判断した。1.平成29年度に引き続きMMPのPEFのCD163遺伝子のゲノム編集を実施する。外来遺伝子の導入を避けるため、エレクトロポレーションには、ゲノム編集用プラスミドに代えて、Cas9タンパク質、sgRNAおよびピューロマイシン抵抗性DNA断片を使用する。2.ゲノム編集細胞の確認は、樹立した細胞株からDNAを抽出し、切断部位の上流と下流のプライマーを用いて、PCRで増幅し、塩基配列の解析により遺伝子の変異を確認する。3.ブタ受精卵にゲノム編集用遺伝子導入装置を使用して、Cas9タンパク質とsgRNAをエレクトロポレーションする。ゲノム編集の確認は、2と同様に実施する。5. iPS細胞の未分化能の確認は、ES細胞様の形態とアルカリフォスファターゼ染色陽性であること、および核初期化因子の発現をRT-PCR、蛍光抗体法およびウエスタンブロット法で確認する。6.ゲノム編集PEF由来体細胞クローン胚を仮親ブタに移植し、CD163ゲノム編集MMP体細胞クローン個体を作出する。
動脈硬化規定因子壁せん断応力のMRIによる非侵襲的ベクトル解析

壁せん断応力が小さくその時間的変動性が大である血管内壁は動脈硬化の危険性に強く曝されている。本研究では壁せん断応力を惹起する血流の3速度ベクトル成分(V)を、MR velocity mappingにより計測し、血管壁近傍における血流速度勾配(dV/dy:壁せん断速度、y:血管壁垂線方向の距離)をベクトル解析することにより以下の知見を得た。1.MR velocity mappingによる壁せん断速度のベクトル解析は、胸部大動脈における螺旋状血流にも適用可能であった(第61回日本循環器学会学術総会、平成9年4月1日)。2.胸部大動脈弓部での解剖部位別解析より、壁せん断速度による流体力学的動脈硬化危険因子は、弓部遠位内側壁において最大である(壁せん断速度:最小、時間的変動性:最大)ことが示唆された(AJR 1998;171:1285-1290)。3.腹部大動脈-左右総腸骨動脈分岐部における壁せん断速度ベクトル解析より、分岐部外側壁は内側壁に比し、壁せん断速度は小さくかつ時間的変動性は大く、壁せん断速度による流体力学的動脈硬化危険因子は分岐部外側壁でより強い傾向が示唆された(第65回日本循環器学会学術総会、平成13年3月26日)。4.左右腸骨分岐角度と分岐部外側壁における壁せん断速度との関係は、分岐角度が小なるほど小さく、その時間変動性は大なることが判明した(第65回日本循環器学会学術総会、平成13年3月26日)。MR velocity mappingによる非侵襲的壁せん断速度のベクトル解析は、流体力学的動脈硬化危険因子が強く作用する解剖部位および解剖形態の同定に有用であった。胸部大動脈内の複雑な螺旋状血流により惹起される壁せん断応力(実際に計測されるのは壁せん断速度である。壁せん断応力=壁せん断速度×血液粘性度)のベクトル解析が、MRIにより実行可能かどうかを検討するために、本来の目的である高コレステロール血症患者を対象とする前に、まず、正常ボランティア6名を対象とし、ベクトル解析を試みた。1.正常ボランティアにおける検討:壁せん断速度は上行、弓部近位部、遠位部、下行大動脈の各内側および外側の計8解剖部位において計測した。FLASHを用いたMR velocity mappingにより、6例全例の全解剖部位においてベクトル解析は可能であった。いずれの症例においても各解剖部位における計測値は一定の傾向を示した。すなわち、壁せん断速度は弓部遠位内側で最小となり、下行大動脈外側で最大であった。また、時間的変動性の指標であるoscillatoryindexのaxial成分は弓部遠位内側で最大であった。以上の成果は既にAJRに投稿中であり、平成10年度中には発行予定である(in revision)。2.高コレステロール血症患者における検討:平成9年度は治療前の3名において計測を行った。平成10年度中には症例を増やし、解析成果を基に投稿準備にはいる予定である。胸部大動脈における螺旋状血流に惹起される動脈硬化規定因子である壁せん断応力(実際には壁せん断速度の測定)のベクトル解析をMRI(MR velocity mapping)により非侵襲的に行ない、高コレステロール血症の治療効果判定における本法の有用性を評価するため、以下の検討を行った。1) MRIによる壁せん断速度(壁せん断応力=血液粘性x壁せん断速度)のべクトル解析、すなわち、正常者の胸部大動脈8解剖部位において、血管壁に平行かつ血管軸に平行な血流速度ベクトル成分と血管壁に平行かつ血管軸に垂直な血流速度ベクトル成分の法線方向への速度勾配を別個に求め、その実用性を確認した(AJR1998;171:1285-1290.)。2)その後、呼吸止め

MR velocity mapping(k-space segmentation)のソフトウェアが使用可能となったため、呼吸運動による測定部位のわずかな変動に起因する誤差を排除すべく、より厳密な測定方法のデータ収集条件を検討し、新しい撮像至適条件を確立した(未発表)。すなわち、至適撮像断面、至適マトリックス、至適VENC、至適TR等のデータ収集至適条件を決定した。3)未治療高コレステロール血症患者12名において(平成10年度末現在)、新しい撮像条件により壁せん断速度を測定した(未発表)。4)現在データ解析中であり、新しい撮像条件と併せ発表準備中である。壁せん断応力は動脈硬化規定因子として重要な物理量であり、これを測定することは臨床的に極めて重要である。特に胸部大動脈や大動脈瘤内においては血流は複雑となり、これにより惹起される壁せん断速度の評価にはベクトル解析が必須となる。MRI(MR velocity mapping)は血管壁近傍の血流速度勾配を定量的かつ三次元的に評価することが可能であるため、壁せん断応力(血液粘性x壁せん断速度)のベクトル解析が可能なはずであり、我々はその有用性をヒトにおいて実証した(AJR 1998;171:1285-1290.)。すなわち、正常者の胸部大動脈8解剖部位において、血管壁に平行かつ血管軸に平行な血流速度ベクトル成分と血管壁に平行かつ血管軸に垂直な血流速度ベクトル成分の法線方向への速度勾配を別個に求め、その実用性を確認した。1しかしその後の検討により、呼吸運動に伴い胸部大動脈血管壁の測定部位は移動し、これに起因する誤差は決して無視しえないことが判明した。そこで、呼吸止めMR velocity mapping(turboFLASH)を用いて、一回呼吸止め間の測定条件を規格化した。特に、胸部大動脈においてはk-space segmentationを採用すべきであることが示された。2一方、腹部大動脈に関しては呼吸運動による測定部位の位置変動は小さく、患者に呼吸止めを強いる必要はないことが示された。従来のFLASHを用いるMR velocity mappingにより腹部大動脈瘤内および左右内腸骨動脈分岐部における壁せん断速度の解析が現在進行中である。壁せん断応力が小さく、その時間的変動性が大なる解剖部位は流体力学的に動脈硬化の危険性が高いという事実は実験的モデルの知見より証明されている。しかし、臨床的に重要なこの動脈硬化規定因子をヒトの生体内において計測することは困難であった。MR velocity mappingが血管壁近傍の血流速度勾配を定量的かつ三次元的に評価することが可能であるという特性を生かし、血管壁近傍における血流速度勾配(dV/dy:壁せん断速度、y:血管壁垂線方向の距離)をベクトル解析し、本年度は以下の知見を新たに得た。1.腹部大動脈-左右総腸骨動脈分岐部における壁せん断速度ベクトル解析より、分岐部外側壁は内側壁に比し、壁せん断速度は小さくかつ時間的変動性は大く、壁せん断速度による流体力学的動脈硬化危険因子は分岐部外側壁でより強い傾向が示唆された(第65回日本循環器学会学術総会、平成13年3月26日)。2.左右腸骨分岐角度と分岐部外側壁における壁せん断速度との関係は、分岐角度が小なるほど小さく、その時間変動性は大なることが判明した(第65回日本循環器学会学術総会、平成13年3月26日)。
超音波スペクトロスコピー法に基づく血液粘性の非侵襲計測法に関する研究

血液粘度と強い相関のある赤血球凝集度を超音波反射スペクトルのピーク周波数から高感度・高精度で推定する方法を検討した.実際の血液の代わりに,赤血球と同サイズのグラファイトまたはアクリルの粒子を用いて静水及び流水の環境下で基礎研究を行った.単分散粒子での実験では,流れの有無に関わらない粒径とピーク周波数の関係が見られた.また二分散粒子を用いた実験では,混合比に対応したピーク周波数の変化が見られた.実際の血液を用いた実験への準備段階として,赤血球の模擬試料の凝集技術も確立した.超音波の反射スペクトルパワーにおけるピーク周波数から赤血球の凝集サイズを推定する手法について検討した。これまでのところ、実際の血液の代わりに赤血球と同等サイズの工業用粒子(グラファイト及びアクリル)を用いて実験を行い、ピーク周波数と凝集サイズの間には非常に強い相関性があることが証明された。この関係は、人体での血液粘度測定に対して好適箇所と考えられる上腕部静脈での血流速度でも維持された。また2種の粒子サイズが混在する試料に対しては、ピーク周波数がそれらの混合比に対応して得られた。また本研究に限らず、小粒子の凝集体サイズを制御したいというニーズは多数の研究において存在する。この問題に関して、市販の凝集剤の濃度によって凝集体サイズが制御できることを示した。加えて、多数の小粒子から成る凝集体を単独の大粒子で代替することによって、実験に費やす労力が大きく省略できる。このため、凝集体を大粒子で代替する際の補正方法に関しても調査を行い、これらの間の関係を明らかにした。研究実施機関の過去2年間では、赤血球凝集径の制御が困難であるために、赤血球と同等の粒径を持つ工業紛体を代替試料として用いていた。超音波による血液粘度推定技術を実用化するためには、検出が比較的容易な工業紛体から段階的に人体内の血液へと試料を近づけていく必要がある。平成25年度では測定試料をブタ血液として検討を行った。本研究は血液を透過した超音波スペクトルが赤血球凝集度によって変動することを利用するものである。このため、まずは赤血球の凝集度を制御する必要がある。しかしながら赤血球凝集制御の手法は確立されていない。よって、25年度ではまずこの課題に取り組んだ。赤血球凝集の機序がデキストラン線維による架橋であるとの知見より、ブタ血液試料への高分子デキストラン(70kDa以上)溶液の濃度を変化させることによって凝集度制御を試みた。ブタ血液とデキストラン溶液を混合し、一定撹拌後光学顕微鏡によって凝集径を測定した。顕微鏡画像上において、凝集体を包含する楕円の長径及び短径の平均値を凝集径測定値とした。その結果、デキストラン濃度の増加によって平均凝集径も漸増した。本研究課題の目的は、数段階の平均凝集径を持つ血液試料を用いての超音波スペクトルを測定することによって遂行できる。ブタ血液試料内における赤血球凝集制御技術の確立のみで25年度は終了したが、次段階として血液試料の流れのない状況での超音波スペクトル測定、さらに太い静脈径を持つ模擬血管内での流れ状況下での測定を行う準備を整えることができた。血液粘度と強い相関のある赤血球凝集度を超音波反射スペクトルのピーク周波数から高感度・高精度で推定する方法を検討した.実際の血液の代わりに,赤血球と同サイズのグラファイトまたはアクリルの粒子を用いて静水及び流水の環境下で基礎研究を行った.単分散粒子での実験では,流れの有無に関わらない粒径とピーク周波数の関係が見られた.また二分散粒子を用いた実験では,混合比に対応したピーク周波数の変化が見られた.実際の血液を用いた実験への準備段階として,赤血球の模擬試料の凝集技術も確立した.(1)様々な擬似凝集体試料のサイズの創出及び制御凝集現象が発生している血液内では、単独赤血球(直径8μm)から1mmを超える凝集体までが存在する。血液あるいは赤血球の実物を用いた試料調整は、その材料入手や凝集サイズ制御が困難である。ポリエステル粒子を含む溶液内に混入する凝集剤濃度によって凝集サイズを変化させることができ、ここでは作製した凝集体試料に対して顕微鏡観察及び超音波スペクトル観測を行った。その結果、当初の目論見通り、凝集剤の濃度によって凝集サイズの制御が可能であることが確認された。(2)装置の構成開発した装置は擬似血管、試料タンク、流量計、超音波トランスデューサ、反射板、記録系(デジタルオシロスコープ、パソコン)からなる。既知のサイズの粒子が分散している溶液を試料タンクに貯蔵し、それをシリコンチューブからなる擬似血管に流す。トランスデューサによって反射板からの超音波エコー信号が取得されデジタルオシロスコープを経て、流量計の計測値と共にパソコンにおいて記録される。本研究の実用の際には測定好適部位と考えられる上腕での血流速度をこの装置で実現した際には、静水時と同じ結果が得られた(即ち流れによる外乱の影響はないことが示された)。(3)凝集度算出アルゴリズムの構築凝集径が単分散(凝集径ピークが一つ)の場合と多分散(凝集径ピークが複数)の場合によって凝集度算出アルゴリズムを区別する必要があると考えた。ここではまず、単分散系の溶液に対して径の異なる粒子を徐々に加えていった場合のスペクトル分布の変化を観測した。この結果、スペクトルは2つの粒子サイズの特徴を兼ね備えた分布を持つことがわかった。

計画においては実際の生物試料を用いた実験に至るはずであったが、現在までのところ工業粒子試料にとどまっている。しかしながら、(1)凝集サイズの制御法、(2)大粒子によって凝集体を代替した際の補正法に関する非常に有益な研究を展開することができた。当初の計画がおおむね順調に達成されており、盛り込んでいた3項目、即ち(1)様々な擬似凝集体試料のサイズの創出及び制御、(2)装置の構成、(3)凝集度算出アルゴリズムの構築、の実施がなされた。25年度はブタ血液を主な実験材料として、24年度までに導きだした凝集体サイズ制御法やピーク周波数からの凝集体サイズ推定法の妥当性を検討する。これらの課題の中では、赤血球からの超音波反射の弱さを補償するための実験装置の改良や、凝集剤の種類や濃度の再検討なども含まれる。【24年度】多分散系の測定一般に、溶液中に様々なサイズの凝集体を含む場合、凝集径分布が近似的に修正対数正規分布で表現できることを利用して、超音波減衰測定データから凝集径分布を求めることができる。この最小化アルゴリズムを開発することによって、汎用性の高い凝集度推定が可能となる。※この多分散系の解析アルゴリズム開発が本研究最大開発課題であるため、最も多くの時間と量力を費やすことを予定している。該当なし【25年度】(1)臨床データとの比較検討:従来の採血測定による結果をリファレンスとし、本研究で開発したシステムで同一被験者を測定した場合の結果を以下の臨床実験時の検査項目で評価する。(1)従来法と新規手法との比較(健常者,疾患者,最低各5被験者)、(2)同一患者内での日内変動(起床時,飲食前後,運動状態変化時:最低5被験者)(2)被験者への提示指標の提案測定結果の提示においては詳細な凝集度分布の提示だけでなく、専門家以外の患者にも十分に理解が可能な「安全」「注意」「要受診」等のわかりやすい提示手段を用意する必要がある。この指標の妥当性に関しても医療機関との連携を行っていく予定である。
CMV病原性に関与する細胞因子を介した先天性CMV感染症における神経病態制御

先天性サイトメガロウイルス(CMV)感染症は、精神発達遅滞や感音性難聴などの神経・感覚器障害をはじめとしてさまざまな臓器障害を呈し、先天感染児の発育・成長や予後に重大な影響をおよぼすため、次世代の健全な育成を実現する上で当該疾患の克服は重要課題の一つである。本研究では、先天性CMV感染症における神経・感覚器障害の発症メカニズムの解明と発症制御に向けた知見を得ることを目指し、(1) CMV神経病原性に関与する細胞因子を同定し、細胞因子・ウイルス因子間相互作用についても解析する、(2)同定した細胞因子・ウイルス因子間相互作用がCMV神経病原性の発現にどのような役割を果たすのか明らかにする。
人側／装置側の両者の力触覚機能向上による新しい医用力覚呈示システム

3Dプリント等により生成した3次元モックアップ臓器を利用して,画像ならびに力覚の両者をプロジェクションするシステムを構築した.力覚提示装置と力センサを利用して,鉗子先端が臓器に接触したことを感知すると,その位置に応じて力覚提示デバイスから反力が生成される.これをドライボックス型トレーニングシミュレータと統合することで,トレーニングシステム型プロトタイプを製作した.また外科用把持鉗子の把持部に微小振動を付与することで術者の触覚知覚感度を向上させられることを実験により確認した.また受容器発火ネットワークモデルを用いて,人に与えるべき理想的なノイズ強度について考察した.H25年度は,補助物体としてゴムシートを用いた拡張力覚呈示技術の開発を行った.ゴムシートを左右方向にリニアアクチュエータにより伸縮させることによりゴムシートのもつバネ成分が変化し,それを触ったときの硬さ感覚を変更させることができる.また体腔内を模したボックス内にゴムシートとアクチュエータを置き,さらにゴムシートにプロジェクタで臓器画像を投影することで,簡易的なトレーニングシミュレータを構築した.触る位置の画像の明るさ情報に応じた目標硬さを設定し,その硬さを実現するようにアクチュエータがゴムシートを伸縮させることで仮想的な硬さ呈示を実現した.確率共鳴による知覚感度向上については,FitzHugh-Nagumo神経発火モデルをもちいて振動付与による神経発火状態をシミュレートし,与えるべき振動強度に関する検証を行った.平成26年度は,主に(1)モックアップ臓器に対する力覚重畳手法の開発,(2)触覚感度向上デバイスの手術用鉗子への適用と効果検証ならびに触覚受容器発火ネットワークモデルに基づく確率共鳴現象を効率的に起こすための適切なノイズ強度に関する考察を行った.(1)については,柔らかい樹脂でできた心臓ならびに肝臓の3Dモックアップを購入ならびにMRI画像から3Dプリントして製作した.これに対して,力覚デバイスにより力を付加することで,部位によって異なる硬さを提示できることを確認した.(2)については,振動発生デバイスを手術用外科鉗子に装着し,これを稼働させたときに,外科手技に必要となる力の知覚精度が有意に向上することを外科医による実験でも確認した.また昨年度に構築したFitzHugh-Nagumo神経発火モデルをベースにこれをネットワーク化し,4つの触覚受容器の発火閾値を従来文献の値を本に入力することで,皮膚内部の受容器応答をシミュレーションできるようにした.力覚提示の課題について,3Dプリントにより生成した3次元モックアップ臓器に対して,画像ならびに力覚の両者をプロジェクションするシステムを構築した.画像は,ミニプロジェクタを使って仮想的な腫瘍を投射したり,拍動する心臓の動画を投射したりできる.力覚は,力覚提示装置と力センサを利用して,鉗子先端が臓器に接触したことを感知すると,その位置に応じて力覚提示デバイスから反力が生成される.これをドライボックス型トレーニングシミュレータと統合することで,トレーニングシステム型プロトタイプを製作した.さらに,骨格筋電気刺激装置を利用して,人に力覚感を与える課題にも挑戦し,適切な電気刺激を与えることでユーザにかたさ感を与えることができることを確認した.知覚向上の課題について,これまでに構築した受容器発火ネットワークモデルを用いて,人に与えるべき理想的なノイズ強度について,パラメータを変更しながら,知覚向上効果を網羅的に調べた.また人の指先内の触覚受容器の構成にあうように受容器発火ネットワークを改良した.性能評価の課題について,鉗子操作における知覚向上効果について,触感閾値ならびに力制御精度の観点から調べる実験を行った.力覚提示の課題について,これまでに製作した形状をもした模擬臓器に,画像ならびに力覚の両者を同時投射するシステムの開発を行い,トレーニングシミュレータのプロトタイプを製作することができた点で大いに進捗があった.さらに骨格筋電気刺激装置を利用した硬さ感呈示システムを開発することができた.知覚向上の課題について,現象レベルで確認されていた鉗子操作時の知覚向上が,シミュレーションでもその性質を再現・評価できる可能性が示された.これをもとに,適切な振動強度について探っていく.性能評価の課題について,ベテランレベルの腹腔鏡外科専門医においても,鉗子操作時の触感閾値ならびに力制御精度が向上することが確認できた.これは実用面を考えると非常に意味のある結果といえる.以上のことから,当初の計画以上に順調に進展しているといえる.力覚提示の課題について,昨年度までに構築したトレーニングシステム型プロトタイプの改良を行った.利用する模擬臓器にはオイルをぬることで臓器のもつ触感テクスチャを再現した.これにより主観的な触感テクスチャの再現度がかなり向上することを確認した.また向上パフォーマンスの定量的評価を行った.またなぞり速度を変えたときの力覚提示精度評価実験を行い,提案する模擬臓器を使う力覚提示システムが,実際の臓器同様の触感テクスチャをもつおかげで,模擬臓器を使わないシステムよりも,高い力覚再現能力をもつことを確認した.知覚向上の課題について,これまでに構築した受容器発火ネットワークモデルを用いて調べた知覚向上効果が,実際に構築した知覚向上デバイスの効果と一致するかについて調べた.その結果,人の指に与える振動強度と触感感覚向上の間の関係性をシミュレーションである程度説明できることを明らかにした.性能評価の課題について,まずトレーニングシステム型力覚提示デバイスについて,その効果を調べる官能評価実験を行った.被験者には提案手法である模擬臓器を使った場合と,使わなかった場合でそれぞれ外科鉗子操作を行ってもらい,そのときの感想をアンケート評価した.

その結果,提案手法では統計的に有意な差で主観的な操作性が高いことを確認し,提案手法の有効性を確認した.次に外科鉗子型知覚感度向上デバイスを用いた知覚向上効果測定実験を行い,上記シミュレーション結果との比較を行い,提案する知覚向上デバイスの有効性を確認した.3Dプリント等により生成した3次元モックアップ臓器を利用して,画像ならびに力覚の両者をプロジェクションするシステムを構築した.力覚提示装置と力センサを利用して,鉗子先端が臓器に接触したことを感知すると,その位置に応じて力覚提示デバイスから反力が生成される.これをドライボックス型トレーニングシミュレータと統合することで,トレーニングシステム型プロトタイプを製作した.また外科用把持鉗子の把持部に微小振動を付与することで術者の触覚知覚感度を向上させられることを実験により確認した.また受容器発火ネットワークモデルを用いて,人に与えるべき理想的なノイズ強度について考察した.力覚提示の課題について,形状を模した模擬臓器型補助物体の製作が完了するとともに,補助物体に対する力覚重畳手法について大まかな方法が定まりつつある.知覚向上の課題について,確率共鳴現象による触覚知覚感度向上が,外科医がふだん利用している手術用外科鉗子を使ったときでも起こることを確認した.また触覚受容器発火ネットワークモデルを構築することができ,確率共鳴による触覚知覚感度向上を効率的に起こすための適切なノイズ強度を考察できる環境が整った.性能評価の課題について,医学分野で一般的に使われているスキル評価指標での評価を行うことができた.以上のことから,おおむね順調に進展しているといえる.今年度は最終年度として,力覚提示ならびに知覚提示のそれぞれについて性能評価を行い,開発したプロトタイプの評価を行う.力覚提示の課題について,製作したシステムの評価を行うために,システムが出力する応答の正確性に関する評価を行うとともに,装置利用時ならびに非利用時のそれぞれで被験者に使用感に関する感性アンケートを実施し統計的解析を行うことで,提案システムの有効性を評価する.知覚向上の課題について,H27年度に作成した触覚受容器応答シミュレータを用いて鉗子操作時に与えるべきノイズ強度に関する考察を行う.また実際にその強度の振動を生成できるバイブレータを装着した手術用外科鉗子を利用した被験者実験を行い,両者の結果を比較することで,シミュレータによる知覚向上効果の予測ならびに理想振動強度を計算する手法の開発ならびに評価を行う.28年度が最終年度であるため、記入しない。人間拡張学,ヒューマンインタフェース,運動アシスト力覚提示の課題について,製作した臓器を模したモックアップ
内臓脂肪組織の部位や発現遺伝子の違いが肥満・糖尿病発症に及ぼす影響

本研究では内臓脂肪で優位に発現する遺伝子が肥満・糖尿病の病態に関わる意義を検討する為に、マウスの大網、精巣上体、腸間膜、皮下の4種類の脂肪組織を摘出し、ヒトの内臓脂肪の遺伝子発現データと比較すると共に、内臓脂肪優位に発現する遺伝子の機能を解析した。ヒトおよびマウスの内臓脂肪および皮下脂肪組織に発現する遺伝子の解析から、ヒト内臓脂肪優位な遺伝子はマウスにおいても内臓脂肪優位であることが認められた。その中で内臓脂肪優位に発現する4種類の転写因子に着目した。TetOn3Gベクターに各4種類の転写因子の遺伝子を組み込んだドキシサイクリン(Dox)誘導性のコンストラクトを作成し、C3H10T1/2細胞株にトランスフェクションしたのちに、薬剤セレクションおよびシングルセルクローニングを行い、各転写因子安定発現C3H10T1/2株を樹立した。さらに樹立した脂肪細胞株において、IN Cell Analyzerを用いて、分化誘導効率、脂肪滴サイズ、脂肪滴密度等について分析し、分化誘導過程における機能を解析した。その結果、内臓脂肪で顕著に発現が高い転写因子の中で、Gata5遺伝子は分化前から発現を誘導することで、脂肪滴サイズを顕著に低下させ、脂肪細胞分化を著しく抑制することが認められた。さらに脂肪細胞分化に関わる遺伝子の発現を分析した結果、Gata5遺伝子の発現誘導は脂肪細胞分化初期に重要なCebpファミリー遺伝子の発現を顕著に抑制し、Ppargの発現を有意に低下させた。従って内臓脂肪で高発現する転写因子の一つであるGata5は脂肪細胞分化を負に制御することが示唆された。さらにGata5は内臓脂肪で高発現する分泌タンパク質の遺伝子発現を制御することを発見した。この分泌タンパク質は、高度肥満患者の減量手術1年後において有意に増加することから、新規のアディポサイトカインである可能性が示唆された。本研究ではマウスの大網、精巣上体、腸間膜、皮下の4種の脂肪組織を摘出し、各組織および脂肪組織と間質血管分画[SVF]の遺伝子発現プロファイルを明らかにして、ヒトのデータと比較するとともに、肥満・糖尿病の病態に関わる意義について探索した。まず、高脂肪食マウスと肥満糖尿病モデルob/obマウスから、大網脂肪、精巣上体脂肪、腸間膜脂肪、皮下脂肪の4組織を摘出し、ヒト内臓脂肪で発現が優位であった遺伝子群の定量PCRをおこなった。ヒト内臓脂肪で優位であった遺伝子群はマウスでも同様に内臓脂肪において優位であることが認められた。次に、高脂肪食マウスの4箇所の脂肪組織から脂肪細胞とSVFに分離し、ヒト内臓脂肪に優位な遺伝子群の発現パターンを確認した。その結果、内臓脂肪優位遺伝子の多くは、脂肪画分に比較してSVFに優位であった。それら遺伝子の発現は、コントロールマウスに比較して、高脂肪食マウスやob/obマウスにおいて低下した。さらにSVFに含まれるAdipose-derived stromal/progenitor cells (ASC)を培養し、分化誘導をかけ8日目にRNAを抽出し内臓脂肪優位遺伝子群の発現パターンを定量PCRにて評価した。その結果、内臓脂肪優位遺伝子群の多くは、脂肪細胞への分化誘導前のASCに発現しており、脂肪細胞への分化により発現が低下した。従って、我々が候補とした遺伝子群の多くは、内臓脂肪組織の中で脂肪前駆細胞に発現し機能している可能性が示唆された。現在、次年度に進める予定であったin vitro解析を前倒しし、内臓脂肪優位の遺伝子群の中で、数種類の転写因子についてドキシサイクリン誘導性の安定発現細胞株の作成を進めている。現在、マウス脂肪組織4種類の遺伝子発現パターンを解析し、候補遺伝子の抽出や、解析を進めている。次年度に計画していた数種類の候補遺伝子における安定発現細胞株の樹立および機能解析にかなりの時間がかかるので、前倒しして進めている。当初目的としていた、大網脂肪組織に焦点を当てた検証が遅れているので、次年度に進めて行きたい。本研究ではマウスの大網、精巣上体、腸間膜、皮下の4種の脂肪組織を摘出し、各組織および脂肪組織と間質血管分画の遺伝子発現プロファイルを明らかにして、ヒトのデータと比較するとともに、肥満・糖尿病の病態に関わる意義について探索した。昨年度までにヒトおよびマウスの内臓脂肪および皮下脂肪組織に発現する遺伝子の解析から、ヒト内臓脂肪優位であった遺伝子群はマウスでも内臓脂肪において優位であることが認められた。その中で内臓脂肪優位に発現する転写因子を4種類に着目した。今年度は、TetOn3Gベクターに各4種類の転写因子の遺伝子を組み込んだドキシサイクリン(Dox)誘導性のコンストラクトを作成し、C3H10T1/2細胞株にトランスフェクションしたのちに、薬剤セレクションおよびシングルセルクローニングを行い、各転写因子安定発現C3H10T1/2株を樹立した。その結果、内臓脂肪で顕著に発現が高い転写因子の中で、Gata5遺伝子は分化誘導前からDoxを添加し発現を誘導することで、脂肪滴サイズを顕著に抑制し、脂肪細胞分化を著しく抑制することが認められた。さらに脂肪細胞分化に関わる遺伝子の発現を分析した結果、脂肪分化過程におけるGata5遺伝子の発現誘導は脂肪細胞分化初期に重要なCebpファミリー遺伝子の発現が顕著に抑制され、Ppargの発現を有意に低下させた。従って内臓脂肪で高発現する転写因子の一つであるGata5は脂肪細胞分化を負に制御する機能を有することが示唆された。

さらにこのGata5は内臓脂肪で高発現する分泌タンパク質の遺伝子発現を制御することを発見し、現在in vitro, in vivoでの詳細な解析を進めている。現在、内臓脂肪優位に発現する遺伝子のうち、顕著に発現の高い転写因子4種類と分泌タンパク質1種類の安定発現脂肪細胞株を作成し、機能解析を進めている。また候補とした分泌タンパク質とそれを制御する転写因子Gata5の脂肪細胞特異的遺伝子改変マウスを作成する為に、それぞれのfloxマウスの作成に着手した。大網脂肪組織に焦点を当てた検証が遅れているので、次年度に進めて行きたい。本研究では内臓脂肪で優位に発現する遺伝子が肥満・糖尿病の病態に関わる意義を検討する為に、マウスの大網、精巣上体、腸間膜、皮下の4種類の脂肪組織を摘出し、ヒトの内臓脂肪の遺伝子発現データと比較すると共に、内臓脂肪優位に発現する遺伝子の機能を解析した。ヒトおよびマウスの内臓脂肪および皮下脂肪組織に発現する遺伝子の解析から、ヒト内臓脂肪優位な遺伝子はマウスにおいても内臓脂肪優位であることが認められた。その中で内臓脂肪優位に発現する4種類の転写因子に着目した。TetOn3Gベクターに各4種類の転写因子の遺伝子を組み込んだドキシサイクリン(Dox)誘導性のコンストラクトを作成し、C3H10T1/2細胞株にトランスフェクションしたのちに、薬剤セレクションおよびシングルセルクローニングを行い、各転写因子安定発現C3H10T1/2株を樹立した。さらに樹立した脂肪細胞株において、IN Cell Analyzerを用いて、分化誘導効率、脂肪滴サイズ、脂肪滴密度等について分析し、分化誘導過程における機能を解析した。その結果、内臓脂肪で顕著に発現が高い転写因子の中で、Gata5遺伝子は分化前から発現を誘導することで、脂肪滴サイズを顕著に低下させ、脂肪細胞分化を著しく抑制することが認められた。さらに脂肪細胞分化に関わる遺伝子の発現を分析した結果、Gata5遺伝子の発現誘導は脂肪細胞分化初期に重要なCebpファミリー遺伝子の発現を顕著に抑制し、Ppargの発現を有意に低下させた。従って内臓脂肪で高発現する転写因子の一つであるGata5は脂肪細胞分化を負に制御することが示唆された。さらにGata5は内臓脂肪で高発現する分泌タンパク質の遺伝子発現を制御することを発見した。この分泌タンパク質は、高度肥満患者の減量手術1年後において有意に増加することから、新規のアディポサイトカインである可能性が示唆された。昨年度は、ヒト内臓脂肪に優位な遺伝子のマウスにおける各種脂肪組織での発現パターンを明らかにした。さらに現在、数種類の転写因子に着目し、ドキシサイクリン誘導性の安定発現細胞株を作成中である。今後は、安定発現株の脂肪機能関連遺伝子の発現や脂肪合成能などで機能を評価する。評価にはIN Cell Analyzerを用いて、分化誘導効率、脂肪滴サイズ、脂肪滴密度、核サイズ等について詳細なin vitro解析をおこなう。また、分化誘導関連遺伝子や脂肪細胞機能関連遺伝子の発現を定量PCRにて測定する。
体格補正シミュレーションを用いた全身放射能測定装置による身体組成の測定

東大原子力センターの人体用全身放射能測定装置は、大面積のプラスチック・シンチレータを検出器と、高感度なので短時間で身体カリウム量が測定できるが、一方ではエネルギー分解能が低い。被測定者の体格を適切に補正しないとかなりの測定誤差を生じる。従来は箱型人体模型で体格補正を行ってきたが十分な精度が得られなかったため、科研費(昭和63年度)の交付を受け、シミュレーション・コード・EGS4を用いた補正方法を検討し、シミュレーションの妥当性が明かにされた。本研究はシミュレーションのための人体のモデル化について検討した。人体にMIRDファントムを参考にし、(1)体内の各臓器・組織のカリウム濃度の分布について、(2)骨や肺など、その他の軟組織とは密度が異なる組織・臓器の影響、を考慮した人体のモデル化を試みた。骨格筋、骨組織をはじめ、脳、消化管、心臓、肝臓など約20種類の臓器・組織のカリウム濃度分布について検討した。計数効率に大きく寄与するものは、特に骨格筋、骨組織に含まれるカリウム-40によるγ線があげられ、前者ではシンチレーターへの総沈着粒子数の約76%、後者では11%に及んだ。そのほかの臓器の寄与は小さく、人体のモデル化に当たって、かなり臓器を簡略化できることが本研究で明らかにされた。体内の密度は組織によっては大きく異なり、たとえば骨組織の密度は軟組織に比べはるかに高い。γ線の散乱は物質の密度によって異なるので、次に密度の違いが計数効率にいかに影響するかを検討した。骨組織の密度を本来の密度、および仮に軟組織と同じ密度に設定した場合の両者のシミュレーションを行い比較したところ、骨組織によるγ線の遮蔽の効果は小さいことも解明された。簡単な人体モデルで正確な値が求められると予想され、シミュレーションを人体測定に応用する可能性が本研究により確認できた。