hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
臍帯血を用いた脳梗塞に対する再生医療の可能性

H16年度、得られた結果は慢性期脳梗塞に対する細胞移植は行動機能学上、回復をあまり期待できない結果が得られた。またH17年度、急性期亜急性期脳梗塞に対する細胞移植効果も有意な機能回復を認めなかった。この2年間ではstripping modelという大きな脳梗塞サイズを用いており、大きな脳梗塞に対しては臍帯血由来細胞移植および臍帯血由来血清移植のみでは機能回復に至るまでのポテンチャルは無いという残念な結果に終わった。そこで昨年度は脳梗塞サイズを縮小し、同様のストラテジーで機能回復を検討した。グループは下記の4群に分類した。(group 1 : shamoperation群、group 2:脳梗塞+臍帯血由来単核球集団移植群、group 3:脳梗塞+臍帯血由来血清移植群、group 4:脳梗塞+ラット血清移植群)脳梗塞を脳皮質に限局するものにしたためか、麻痺の程度は極軽度で対照群として作製したgroup 4ですら自然治癒を認めた。よって機能回復を検討する場合、適切な脳梗塞サイズ作製に留意が必要であることが反省点としてあげられた。適切な機能回復判定が得られなかったものの注目すべき点が1つ見出せた。慢性期における脳萎縮の程度がgroup 2の臍帯血由来細胞移植群において対照群に比して軽度であった点である。このことは細胞移植の何らかの効果を示唆するもので将来的に機能回復へと繋がる可能性があると思われる。従って、この現象のメカニズム等を解明すれば臨床応用への道が開けるかもしれない。2010年には65歳以上の高齢者が全人口の25%を越えると予想される我が国において、脳血管障害罹患率(特に脳梗塞)の増加が医療費圧迫の主な原因になっているのは明らかである。従って高齢者を中心とした高度神経機能障害を有する患者の社会復帰を促進するための、有効な神経機能回復治療法の研究・開発体制の整備は社会的・国家的急務である。今回我々は上記のような社会的背景をふまえて慢性期脳梗塞モデルをラットにて作製し、臍帯血移植実験を行った。尚、脳梗塞作製にはstripping modelを用いた。グループを4群に分類(group 1 : sham operation群、group 2 :脳梗塞+臍帯血由来単核球集団移植群、group 3 :脳梗塞+臍帯血由来血清移植群、group 4 :脳梗塞+ラット血清移植群)し、行動機能学的検査解析を施行した。Group 1のshamoperation群は明らかな行動学的異常を認めず。Group 2はGroup 3,4に比して行動機能学的回復が優位に高いと期待したものの明らかな有意差は得られなかった。現在、免疫組織学的手法を用いて原因を検索中であるが、stripping modelによる大きな脳梗塞巣作製(脳梗塞サイズの問題か?)、移植細胞の投与時期(慢性期移植は効果を生まないのか?)、移植細胞の投与領域(coreでは全く移植細胞生着が不可能なのか?penumbra areaでもどの領域で移植細胞の生着率がいいのか?)等に関して十分に検討を加え、脳梗塞再生治療における臍帯血由来細胞移植療法の有用性を見いだしたい。具体的には1.移植細胞の投与時期をもう少し早める2.移植細胞前にangiogenesisを考慮3.神経細胞保護剤の投与4.神経細胞への分化促進剤投与等である。慢性期脳梗塞に対する細胞移植は行動機能学上、回復をあまり期待できないという芳しくない結果が前年度に得られた。シンプルに考えて作製した脳梗塞サイズが大きすぎたのか、あるいは細胞移植時期が遅すぎたのかという疑問が生じた。そこで今年度は脳梗塞サイズを変更することなく、急性期亜急性期脳梗塞モデル(stripping model)に対し、研究を施行した。グループを4群に分類(group 1:sham operation群、group 2:脳梗塞+臍帯血由来単核球集団移植群、group 3:脳梗塞+臍帯血由来血清移植群、group 4:脳梗塞+ラット血清移植群)した。上記のgroup 3、group 4の血清移植にはオスモティックポンプを用いた持続的脳室内投与も含めた。急性期亜急性期であれば細胞移植効果あるいは血清からの神経細胞保護効果が行動機能学的に得られるのではと期待したが、脳梗塞を作製した各群において有意な機能回復を認めなかった。移植細胞の生着をいくつか認めたものの、機能回復までのポテンチャルは無かったと考察出来る。ここまでの結果をまとめるならば、残念ながら脳梗塞サイズが大きければ細胞移植、神経保護単独では機能回復に至るのは厳しいと言わざるを得ない。大きな脳梗塞に対するストラテジーを考慮する場合、梗塞巣を最小に抑制する為の神経保護をまず行った上で、細胞移植を考慮するといった多方面からのアプローチの必然性を改めて認識させられた。来年度は脳梗塞サイズを縮小し、同様のストラテジーで機能回復を検討する。

グループは下記の4群に分類した。(group 1 : shamoperation群、group 2:脳梗塞+臍帯血由来単核球集団移植群、group 3:脳梗塞+臍帯血由来血清移植群、group 4:脳梗塞+ラット血清移植群)脳梗塞を脳皮質に限局するものにしたためか、麻痺の程度は極軽度で対照群として作製したgroup 4ですら自然治癒を認めた。よって機能回復を検討する場合、適切な脳梗塞サイズ作製に留意が必要であることが反省点としてあげられた。適切な機能回復判定が得られなかったものの注目すべき点が1つ見出せた。慢性期における脳萎縮の程度がgroup 2の臍帯血由来細胞移植群において対照群に比して軽度であった点である。このことは細胞移植の何らかの効果を示唆するもので将来的に機能回復へと繋がる可能性があると思われる。従って、この現象のメカニズム等を解明すれば臨床応用への道が開けるかもしれない。
災害時の健康危機を支えるヘルス・リスクコミュニケーションのアルゴリズム開発

本年度は保健師、看護師が行った健康危機への対処行動につながるヘルス・リスクコミュニケーションの理論的枠組みの設定であった。本枠組みは、当初30年度に予定していたデータモデルの設計にあたる。先行研究および、東日本大震災の活動記録等から細部にわたり行動レベルの内容の抽出が可能であることから、データモデルの原案を設定することとした。データモデル設計においては、概念要素の定義、要素間どうしを関連づけたものである。本研究ではオントロジーの手法を用いた。概念要素を定義し、そこから関連する要素のつながりを導いた。概念分析においては、データベースは、災害看護に関する文献とした。検索対象期間は1990年2017年にとし、キーワードは“災害看護"“保健師活動"“コミュニティ"“健康支援"“保健衛生"“自助"“共助"を設定した。分析方法は、研究命題の【情報】【行動】【コミュニケーション】に基づき看護活動を抽出しコード化、カテゴリ化を行い質的帰納的に分析した。東日本大震災に関する、保健活動、避難所支援活動に関する記録を分析データとした。データモデルの位置づけは、ヘルスリスク・コミュニケーションを被災した地域住民の相互作用に基づくプロセスとしてとらえた。そのプロセス要素として、i)認識した健康危機のシグナル、ii)アセスメントに基づいた情報化、iii)危機回避と制御のための介入の3点が抽出された。これらはデータモデルのコア概念となっていた。これをもとに、保健師・看護師の健康危機の察知、地域住民、傷病者への発信、介入、コミュニケーション手段に関するインタビューガイドを作成した。本年度は、データモデル設計を行った。仮データモデルが設計できたので、これをもとにより精緻化したインタビューガイドの作成が可能となった。特に、データモデルのコア要素の3点を軸としたインタビューガイドを体系化できたことは有益であった、これによりデータモデルの検証までのプロセスに一貫性ができると考える。ヘルス・リスクコミュニケーションの概念を構造化したデータモデルの原案が設定されインタビューガイドと連動させることができた。次年度は、被災地で活動した看護師、保健師を対象に、インタビュー調査を実施し被災地の健康支援内容について質的機能的に分析を行い、モデルとの関連性を検討する。具体的には以下のとおりである。調査の対象・データ収集については、熊本地震、東日本大震災において、避難所、仮設住宅の地域に暮らす住民の健康支援活動を行った看護師・保健師を対象とする。データ収集は半構成的面接法による。対象者のリクルートは、申請者及び分担研究者のネットワークを活用し、広く募集する。被災者の健康支援において、i)認識した健康危機のシグナル、ii)アセスメントに基づいた情報化、iii)危機回避と制御のための介入を基軸としたプロセス、困難さ、課題認識を半構成的面接法により導く。データ分析については、データから逐語録を作成、研究命題にそってコード化、カテゴリ化を行う。概念要素の抽出・分析のプロセスにおいては、研究組織メンバーとの討議により内容分析を行い、本年度設定したデータモデルとの関連性を検討する。

被災者の健康支援において、i)認識した健康危機のシグナル、ii)アセスメントに基づいた情報化、iii)危機回避と制御のための介入を基軸としたプロセス、困難さ、課題認識を半構成的面接法により導く。データ分析については、データから逐語録を作成、研究命題にそってコード化、カテゴリ化を行う。概念要素の抽出・分析のプロセスにおいては、研究組織メンバーとの討議により内容分析を行い、本年度設定したデータモデルとの関連性を検討する。29年度は、データ解析ソフト(70万円程度)を購入予定であったが本年度の分析では用いなかったため購入しなかった。30年度のデータ解析においては必要であることから購入予定である。
高速マイクロダイセクションによる膵癌遺伝子診断とナノテクノロジーによる治療予測

我々は、高速マイクロダイセクションを利用して膵切除組織より採取した標的細胞や膵液サンプルを用いて膵癌関連遺伝子の発現解析を行い、膵癌早期診断において有用な遺伝子を複数同定した。また、膵液を含めた細胞診サンプルにも高速マイクロダイセクションを導入し、標的細胞におけるh-TERT mRNA定量解析を行い、これまでに報告したテロメラーゼ活性測定法や膵液検体を用いた解析よりも更に高感度な癌精密診断法を確立した。電気化学テロメラーゼ解析を用いて膵液サンプル中のテロメラーゼ活性を測定するために卓上型の機器開発を行い、従来のTRAP法以上の感度・特異度でテロメラーゼ活性を検出することが可能になった。◆難治癌である膵癌の治療成績向上のためには、早期診断法の確立と治療効果予測に基づく的確な個別化治療が重要である。本研究では、この膵癌関連候補遺伝子群の中から高速マイクロダイセクションを利用して臨床診断に応用できる遺伝子群を選別し、膵液微量RNA解析による膵癌診断法を確立することである。さらに新たな電気化学チップによって高感度・簡便・迅速・安価な膵癌診断機器開発の基盤研究を進める。4.S100A11の発現解析を行ったところ、S100A11はIPMNにおいて高い発現があり、膵癌ではこれよりやや発現が低下することが判明した。膵液でも同様の結果であり、早期膵癌診断に有用である。(Ohuchida et al., Clin Cancer Res., 2006)5.電気化学テロメラーゼ解析を用いて膵液サンプル中のテロメラーゼ活性を測定するために卓上型の機器開発を行った。現在、従来のTRAP法と同程度以上の制度でテロメラーゼ活性を検出することが可能になった。本研究では、この膵癌関連候補遺伝子群の中から高速マイクロダイセクションを利用して臨床診断に応用できる遺伝子群を選別し、膵液微量RNA解析による膵癌診断法を確立することを目標としている。さらに新たな電気化学チップの開発によって高感度・簡便・迅速・安価な膵癌診断機器の実用化のための基盤研究を進める。1.平成18年度は、Muc familyを対象としてmRNA定量解析を行い、特にMuc1とMuc5ACが膵発癌過程において段階的に発現増強しており、膵液を用いた解析によって膵癌診断の一助となることを報告したが、その報告を引き継ぎ、平成19年度はMUC2の解析をすすめ、一部の膵癌、あるいは膵癌の前癌病変の一部であるIPMNの特定のサブタイプにおいて著明に発現がmRNAレベルで増強していることがわかった。2.平成18年度には電気化学テロメラーゼ解析を用いて膵液サンプル中のテロメラーゼ活性を測定するために卓型の機器開発を行ったが、平成19年度には、電気化学チップの改良をおこない、さらなる高感度を実現した定量装置を開発した。これにより、現在、従来のTRAP法以上の感度・特異度でテロメラーゼ活性を検出することが可能になった。3.平成19年度には、胎児関連遺伝子であるTwistの膵癌における解析を行い、報告している。Twistは、EMTに関連していることが報告されており、膵癌においても癌間質相互作用に基づくEMTが癌の転移・浸潤に深く関わっている報告されており、今後このTwistの膵癌における機能的な役割を同定していく予定である。4.平成18年度に続き、S100familyの中でも他の分子であるS100A2の発現解析を行ったところ、平成19年度にはS100A2が膵発癌の比較的遅い段階において発現増強があり、膵発癌の晩期マーカーとして有用であることを報告した。本研究では、この膵癌関連候補遺伝子群の中から高速マイクロダイセクションを利用して臨床診断に応用できる遺伝子群を選別し、膵液微量RNA解析による膵癌診断法の確立を目指した。さらに新たな電気化学チップの開発を行い、高感度・簡便・迅速・安価な膵癌診断機器の実用化のための基盤研究を進めてきた。1.平成18年度には、Muc familyを対象としてmRNA定量解析を行い、Muc1とMuc5ACの膵発癌過程における段階的に発現増強と膵液解析による膵癌診断の有用性を報告した。平成19年度はMUC2 mRNAの解析を進め、一部の膵癌、あるいは膵癌の前癌病変の一部であるIPMNの特定のサブタイプにおいて発現増強していることがわかった。また、S100A2やSlOOA6などのS100family蛋白の段階的発現増強や膵液解析における有用性も報告した。平成20年度には、転写因子であるLMO4の膵発癌過程における段階的発現増強を発見し報告した。

2.平成18年度に開発した、膵液サンプル中のテロメラーゼ活性を測定する電気化学テロメラーゼ解析のための卓上型機器は、平成19年度に電気化学チップの改良を加え、更なる高感度を実現した定量装置を開発した。従来のTRAP法以上の感度・特異度で検出することが可能となった。3.平成20年度には、膵液を含めた細胞診検体から高速マイクロダイセクション法により採取した標的細胞におけるhTERT mRNA定量解析を行い、これまでに報告したテロメラーゼ活性測定法や膵液検体を用いた解析よりも更に高感度な癌精密診断法を確立し報告した。4.平成20年度には、約140症例の膵切除組織ホルマリン固定パラフィン包埋サンプルからRNAを抽出し、過去の報告をもとに膵癌の予後因子となる遺伝子群の発現を網羅的にqRT-PCRで解析した。新たな膵癌切除後の予後因子や抗癌剤治療感受性に関わるいくつかの興味深い分子を同定した。本研究により、同定した新規癌関連遺伝子や電気化学チップの臨床応用への基盤が確立したと考えられる。
現代ロシアの都市住宅動向とその特殊性の研究：家計の住宅保有・住替動向を中心に

ロシアの都市住宅動向とその特殊性を家計調査データおよびアンケート,インタビュー調査に基づいて分析した。特にロシアで深刻な住宅問題である若年世帯の住宅取得と,住宅ローン利用の問題に焦点を当てて研究した。ロシアの若年家計の住宅保有・住替動向の中心は,新築・中古住宅購入とともに,賃貸住宅ではなく両親世代の住宅相続,交換も大きな割合を占めていること,住替にあたっては住宅ローン利用よりも,相続,交換によって得た住宅の転売利益が,住宅購入資金源として大きく寄与していることを明らかにした。本研究はまだ国内外で研究蓄積が少ないロシアの都市住宅市場の特殊性を明らかにすることを目的としている。平成26年度は世代間の住宅取得格差、住宅保有と住替の実態をロシア家計調査の個票データ分析から明らかにし、さらに文献サーベイと市場動向分析をおこなった。明らかにした点は以下の2点であり、それぞれ英語論文と図書所収論文として発表し、ロシアでの国際シンポジウム、国内学会研究集会において研究成果を発表した。また、ロシアでの現地調査も実施した。1ロシアの若年世帯層では住宅の第1次取得の資金制約が他の世代層より深刻であること、他方で、若年世帯の住宅の設備状況は他の世代層よりも設備率が高く、賃貸・持ち家にかかわらず住環境設備そのものはそれほど劣悪ではないことが本年度の研究で明らかになった。一方、中高年層の住宅は一次取得の住宅がソ連時代の国営住宅を無償で引き継いだことから、住み替え住宅資金制約があるものの、若年層よりも深刻ではないことが本分析から明らかとなった。中高年世帯層が他の世代層より深刻に抱える問題として明らかになったことは、居住している住宅の修繕費用の資金制約であった。取得した住宅の維持補修費用を確保することが難しいことと、ソ連時代の引き継いだ住居の急速な劣化が、この年齢層の居住環境を悪化させている。2さらに家計調査とは別にロシアの文献サーベイと市場分析を行った。ロシアの都市部では現在、ウクライナ問題に端を発する対ロシアへの経済制裁やルーブル安による経済低迷によって、ロシア都市部の駆け込み需要が発生し、またインフレによる建設コストの上昇等によって、一時的な住宅価格上昇が高級住宅を中心に発生している。さらに、インフレ抑制とルーブル安対策としてロシア政府が実施した金利引き上げが、更なるローン金利の引き上げ前の住宅ローンの駆け込み借入が増加していることを明らかにした。本年度は国際学会、国際研究集会等での発表を積極的に行った。研究を進展させる有益なコメントを受け、研究ネットワークをさらに拡大させることができた。発表した研究内容は、(1)ロシアの世代間住宅格差とその解決策について、(2)若年労働者の正規雇用と非正規雇用との住宅格差と世代間同居が、景況悪化さらに中長期的な視野で居住環境の悪化につながりかねないこと、(3)企業内福祉としての社宅住居の実態:極東・シベリアの事例について、である。また、27年度にロシアでおきた急激なルーブルと原油価格の下落によって、ロシア景気が悪化し、ロシアの住宅市場、住宅ローンにも大きな変化が生じている。住宅価格はセグメントによって異なる動きを見せ、平均価格が下落するものの高価格帯の住宅や一部中古住宅では逆に値上がりを見せた。他方で、住宅ローンの不良債権率がルーブル建てでは漸増、ドル建ての不良債権率は急上昇した。この結果、2016年1月末から2月にかけて住宅ローン返済見直しを求めて銀行に顧客が押し寄せる事態にまで発展している。ロシア政府がルーブル下落とインフレ抑制の対策として実施した基準金利引き上げ後、ルーブル価値とインフレ率の変動率が一定の落ち着きを見せたことで政府は、ローン金利抑制を目的とする基準金利の引き下げに政策転換した。さらに政府から金融機関へ緊急支援融資を実施するなど、ロシア政府は住宅ローン問題に対応策を出しているが、引き続き予断を許さない状況にある。こうした新しい変化についても分析し、成果の一部を図書所収論文、雑誌論文として発表した。また、住宅公共設備の更新問題についても研究をすすめ、ロシアの住宅公共料金値上げとエコ住宅導入による家計の住宅公共サービス費用の抑制関係について、政策をフォローし、研究成果の一部を論文に結実させた。国際学会等への研究発表は当初計画の2回より前倒しで積極的に行い、合計6回の発表を実施した。また研究の進展に新たに追加する内容として、本年度は特に当初想定されていなかった急激な景気変動によるロシア住宅市場の影響に焦点を当てて分析、その成果の一部を論文に発表した。また当初の計画通り、住宅ローン分析し、中古住宅流通、家計の住宅保有動機についても最新の景況変化を加味して研究し、成果の一部を発表した。さらに前年度に引き続き、世代間、若年世帯の住宅保有に焦点を当てて、国際学会で発表、研究成果の一部を論文に発表するとともに、獲得したコメントをうけさらに研究内容を進展させているところである。また研究課題の一つである、住宅公共設備の付帯状況と家計負担、政府の公共サービス改革、料金改革についてのサーベイと、現状について分析にも着手し、成果の一部も論文に発表した。他方で、国際学会等での研究発表回数が計画より多く実施したことも重なり、現地調査を実施することができなかった。現地調査の実施については引き続き研究協力者と打ち合わせを重ねた上で、次年度以降に実施を予定する。今年度は研究課題細目として掲げた「ロシア国民の住宅ローン理解」、「ロシア政府と個人の住宅資産認識とその特殊性」について、明示化する研究に取り組んだ。特に2014年以降急速に深刻化した経済危機がロシア住宅市場にもたらした影響からアプローチし、外貨建住宅ローン債務問題を中心に研究することで研究細目の解明を試みた。

この研究成果は、日本で初めてのもので、学会や研究集会での研究発表を行い有益なコメントを受けた。同時にこの研究成果発表が、マスコミや日ロ首脳会議で合意された日ロ経済協力関係企業の関心や問い合わせを喚起する効果ももたらした。現在それらのコメントを踏まえた成果の精緻化を継続中である。さらに、ロシア住宅市場の現状と課題について、日ロ比較から見た特殊性を明らかにした研究成果を図書所収論文2本にまとめあげた。さらに、日ロ関係史に関する翻訳論文を1本発表した。また、2016年9月半ばにソ連時代からの遺産をつかむための北海道大学図書館に出張して資料収集を実施した。2016年12月にはモスクワに出張し、関連資料を収集するとともに、次年度に向けた調査の打ち合わせを研究協力者と行った。2017年3月1日から、本課題を基礎課題とする国際共同加速基金を活用し、ロシア・ペテルブルグ、モスクワへの長期在外研究に着手した。このほか、ロシアの経済危機やその対応力の特殊性を対象にする研究の学会発表、2016年10月9日北東アジア学会第22回学術研究大会(慶応大学・三田キャンパス)、堀江典生氏報告(富山大学)「ロシア労働市場の経済危機対応力」に対する討論者を務めた。研究論文の発表、学会等の研究集会での研究成果発表、研究資料収集を通じて、研究細目課題である「ロシア国民の住宅ローン理解」とそのローン理解の未熟さが経済危機下の外貨建住宅ローンの不良債権問題へと発展していることを明らかにした。また、「ロシア都市部の中古住宅ストック流通」と「ロシア政府と個人の住宅資産認識」そのものが、ロシアの賃貸住宅市場が日本とは異なる特殊な発展をもたらしていることに通じており、強い持ち家志向と併存していることを明らかにし、研究計画を進展させた。さらにその特殊性がソ連の遺産に基づくものであるかを確認するべく、ソ連時代の資料収集も継続している。現地調査は、次年度に集中させることとなったため、2017年3月から始まる長期在外研究のための研究協力者との綿密な打ち合わせや資料、文献調査を行った。今年度は本研究課題の総括を意識した論文の執筆,捕捉研究調査,資料収集,分析に努めた。その成果の一部は,ソ連時代から現代ロシアにかけてロシアの住宅市場,家計の住宅資産認識と保有動向,住宅事情,ローン,ロシア政府の住宅政策の変遷をテーマに,雑誌論文ならびに図書所収論文として発表した。ソ連時代の住宅不足が若年世帯の取得難に姿を変えて問題が継続していることを明らかにし,その問題に対してロシア政府が新たな公営賃貸住宅をはじめとする賃貸住宅市場の拡大へと住宅政策を変化させ始めていることを明らかにした。若年世帯の住宅保有動向は,両親世代の住居の相続,賃貸流通市場動向,住宅ローン金利や金融危機にも左右され,ロシア特有の個人間の住宅流通が若年世帯の保有動向に一定の影響を与えていることも明らかにした。さらに,日本の若年住宅市場との比較でロシアの若年家計の住宅保有について研究し,研究発表ならびに論文発表(平成30年度に発表予定)も行った。
新しい人工知能技術を用いた腹部Ｘ線ＣＴ画像解析と診断支援

本研究では、腹部の多列検出器型CT(MDCT)画像を対象にして新しい人工ニューラルネットワークの理論(Revised GMDH-type Neural Network)を開発し、腹部の臓器の高精度な画像領域抽出と肝臓癌を対象にしたコンピュータ支援画像診断(CAD)システムの開発を行った。本研究で開発したニューラルネットワークでは、医用画像の複雑さに適するように情報量基準(AIC)または予測誤差平方和(PSS)を用いてネットワーク構造を自動的に自己組織化できる。また、学習理論に主成分回帰分析法を用いることにより高精度なパラメータ推定を行った。そして、肝臓癌の画像診断へ応用しその有効性を確認した。学習理論に多変量解析手法を用いて高精度解析を行う新しい人工ニューラルネットワーク(GMDH-type Neural Network)のアルゴリズムを開発して、このアルゴリズムを組み込んだ、コンピュータ支援画像診断(CAD)システムの製作を行った。本研究で開発したCADシステムは、大きく分けて2つの部分から構成されている。1つは腹部のMDCT画像を対象にして、多くの臓器の画像特徴量を解析して、それらの領域抽出を行う人工ニューラルネットワークを組み込んだ腹部画像認識抽出機構、もう1つは、多列検出器型から得られる画像データを処理して対象となる臓器領域を画像認識して異常箇所を抽出するための人工ニューラルネットワークスによる医用画像認識システムである。そして、開発したCADシステムを用いて、腹部の臓器の画像解析を行い、多列検出器型CT画像を用いて肝臓や他の臓器の領域を正確に抽出できることを確認している。次に、臓器内部の異常な箇所を抽出する人工ニューラルネットワークを自己組織化して、抽出した肝臓や他の領域に異常な個所があれば、その領域を抽出している。このような画像解析を、いくつかの臨床データを対象に行っている。本年度は、本研究を実行するために、学習理論に多変量解析手法を用いて高精度解析を行う新しい人工ニューラルネットワーク(GMDH-type Neural Network )のアルゴリズムの開発を行った。本研究で開発する人工ニューラルネットワークは、以下のような機能を備えている。1)最適な画像特徴量(入力変数)の自己選択機能:多列検出器CTや磁気共鳴断層撮影装置(MRI)から得られた3次元画像データは、それぞれの装置によって医用画像の画質が大きく異なる。また、対象となる臓器によって医用画像の特徴が大きく異なる。このために、精度の良い画像認識精度を得るためには、対象となる医用画像の種類にもっとも適した画像特徴量を自己選択することが重要である。このため、GMDH-typeニューラルネットワークに対象となる医用画像の特徴にもっとも適した画像特徴量を自己選択させる機能を持たせている。2)最適なニューラルネットワークス構造の自己選択機能:精度の良い画像認識精度を得るためには、対象となる医用画像の特徴に最も適したニューラルネットワークスの構造を自己組織化する必要がある。このため、GMDH-typeニューラルネットワークに、対象となる医用画像の特徴に最も適したニューラルネットワークス構造を自己選択させる機能を持たせている。以上のような機能を備えた、人工ニューラルネットワークのアルゴリズムを開発した。また、腹部の多臓器を同時に画像認識させる機能を持たせるようにアルゴリズムの機能拡張を行っている。さらに、これらのアルゴリズムを組み込んだ、肝臓癌の画像診断を行うためのコンピュータ支援画像診断システム(CADシステム)の構築を行っている。平成24年度、平成25年度で開発した腹部X線CT画像を対象にしたコンピュータ支援画像診断(CAD)システムを用いて、腹部X線CT画像の解析を行った。このCADシステムでは、複雑な特徴を示す医用画像を解析することが可能な新しい人工ニューラルネットワーク理論を組み込んでいる。このニューラルネットワーク理論は、学習理論に回帰主成分分析を用いて、特徴量の高精度な解析を行うことにより、対象となる医用画像の特徴をネットワークの中に記憶することができる。また、最適な画像特徴量(入力変数)の自己選択機能とニューラルネットワーク構造の自己選択機能を備えている。このため、多くの画像特徴量の中から対象となる腹部X線CT画像の解析に適した画像特徴量を自己選択することが可能である。また、ニューラルネットワーク構造の自己選択では、シグモイド関数型ネットワーク、ラジアルベース関数型ネットワーク、多項式型ネットワークの中から、対象となる腹部X線CT画像の特徴にもっともよく適合するニューラルネットワーク構造を自己選択することができる。平成26年度では、開発したCADシステムを用いて肝臓癌の領域抽出や、腹部のいろいろな臓器のコンピュータによる画像解析に応用することにより、問題点を抽出して、これらの問題点を解決するようにアルゴリズムの改良などを実施し、より実用的なコンピュータ支援画像診断システムの開発を行った。本研究で開発した人工ニューラルネットワークのアルゴリズムは、多くの中間層を備えた複雑な構造をした人工ニューラルネットワークを構成することが可能で、複雑な特徴を示す医用画像の解析に適しており、今後も研究を続けていく予定である。

放射線診断学開発したCADシステムは大規模なソフトウエアから構成されており、実際の臨床データを対象に画像解析を行った場合、いろいろな問題点が明らかになり、ソフトウエアの修正に長い時間がかかっているため。本研究で開発した、アルゴリズムを臨床画像データに適用した場合、改良すべき点が明らかになり、アルゴリズムの改良を行っているため。本研究で開発しているCADシステムは大規模なソフトウエアから構成されているため、アルゴリズムの修正を行う場合ソフトウエア修正に長い時間がかかっている。このため、ソフトウエア修正を短時間でできるように全体的なソフトウエアの構成を見直す必要があると考えている。また、多くの臨床データに適用して、診断精度と機能の確認を行う必要がある。今後これらのことを実行して実用なシステムにしていく。本研究で開発したアルゴリズムを組み込んで実用的なCADシステムを開発するためには、アルゴリズムの改良するべき点が多く残っており、今後はさらに多くの症例に適用して問題点を抽出して、実用的なCADシステムを開発する必要があると考えている。残金については3月中に全額納品済みで、4月以降に支払い予定です。
ACE阻害剤による眼内血管新生抑制の効果

ACE阻害薬による眼内血管新生抑制効果について2つの実験モデルを用いて検討を行った。脈絡膜新生血管モデル:Atenorol,Amlodipine,Enarapril,Perindoprilの4種の薬剤と蒸留水をコントロールに用いて検討を行ったところ、Enarapril,Perindoprilの2つの薬剤で有意に脈絡膜新生血管の発生を抑制した。一番強かったものはPerindoprilの20mg/kg投与群で、脈絡膜新生血管の発生を40%抑制した。上記のそれぞれのモデル動物について、網膜からRNAを抽出して、rt-PCRをおこなったところ、当初考えられていたVEGFの発現には各群間で差がなかった。その他にもFGF-2,IGF,PDGF-A,TGFbeta,angiopietinなどの血管新生に働くと思われる因子についても同様に検討したが、各投与群とコントロールの間で有意な発現の差は認められなかった。ACE阻害薬、特にPerindoprilは眼内血管新生を抑制することがわかった。代表的な血管新生促進因子の遺伝子発現については変化がなく、新生血管抑制のメカニズムについては依然として不明であるが、臨床的な応用に向けて大きく前進した。眼内新生血管モデルを用いてACE阻害剤の抑制効果をみた。1)C57bl/Jマウスの6週齢を全身麻酔下にクリプトンレーザーにて眼底に強度光凝固を行って、脈絡膜新生血管を誘導する。レーザー後毎日2週間ACE阻害剤であるペリンドプリル20mg/Kgとコントロールとして蒸留水を経口投与する。フルオレセインデキストランを左心室から注入し、眼球摘出して顕微鏡下に脈絡膜/強膜を単離してスライドグラス上にフラットマウントし、蛍光顕微鏡下に観察してできた脈絡膜新生血管の大きさ定量し、コントロールとペリンドプリル20mg/Kg投与群とで比較した。その結果小ペリンドプリル20mg/Kg投与群はコントロールに比べ、約45%の抑制効果をみた。2)生後7日のC57bl/J新生児マウスを母親とともに75%の高濃度酸素に五日間暴露し、その後、大気酸素濃度に戻して五日間放置して低酸素網膜症を発生させる。大気酸素濃度に戻した日から五日間毎日ACE阻害剤であるペリンドプリル20mg/Kgとコントロールとして蒸留水を経口投与する。五日後に眼球摘出してすぐさま冷凍してクライオトームで凍結薄切切片を作成し、血管内皮細胞のマーカーで染色してできた網膜新生血管の面積を定量し、コントロールとペリンドプリル20mg/Kg投与群とで比較した。その結果、ペリンドプリル20mg/Kg投与群はコントロールに比べ、約80%の血管新生の抑制効果をみた。
抗菌性ハイドロキシアパタイト微粒子ジェットによる機能性厚膜創成と予防歯科への応用

本研究課題の目的は歯面上へのパラサイト定着による齲蝕(虫歯)の発生を,生体適合性のあるHA粒子に抗菌性を加味した機能性HA粒子を高速噴射成膜することにより阻止し,従来法と比較して長寿命で成体に優しいインターフェースを創成することである.本研究課題ではフッ素あるいは銀を添加した機能性HA粒子の開発, HA膜の機械的性質の測定評価,粒子衝突時のダイナミクス解明を行う.本年度の実績を以下に記す.・機能性ハイドロキシアパタイト(HA)粒子の開発HA粒子の合成工程においてフッ素を導入する手法の高効率化を行った.その結果, HAの前駆体にフッ化物溶液を導入するよりも,フッ化物を添加した状態でHAを合成する方が高い効率でフッ素化アパタイトが作成されることが明らかになった.・噴射実験並びに膜の機械的性質評価合成したHA粒子を用いて成膜実験を行った.HA粒子の噴射には新たに開発した粒子噴射装置を用いた.噴射条件および粒子合成条件をパラメータとして成膜実験を行い、スクラッチ試験,引張試験,押込試験により評価した.その結果,実歯と同等の強度を有するHA膜が創成されていることが確認された.・衝突噴流の流動ダイナミクス解明噴射された粒子の速度分布をPIVにより測定した.その結果,基板に衝突する直前に粒子速度が低下することが明らかとなった.この現象を流動ダイナミクスのシミュレーションおよびシュリーレン法による測定により解析した.本研究課題の目的は歯面上へのパラサイト定着による齲蝕(虫歯)の発生を,生体適合性のあるHA粒子に抗菌性を加味した機能性HA粒子を高速噴射成膜することにより阻止し,従来法と比較して長寿命で成体に優しいインターフェースを創成することである.本研究課題ではフッ素あるいは銀を添加した機能性HA粒子の開発,HA膜の機械的性質の測定評価,粒子衝突時のダイナミクス解明を行う.本年度の実績を以下に記す.・機能性ハイドロキシアパタイト(HA)粒子の開発研究HA粒子を合成する時にフッ素を導入することに成功した.またフッ素含有量をイオンクロマトグラフィーにより定量することを可能とした.・噴射実験並びに膜の機械的性質評価合成した粒子を実際に粒子噴射装置を用いて噴射した.その結果,開発した機能性HA粒子により成膜が可能であることを示した.また今年度の噴射実験結果から,機能性HA粒子の合成条件が成膜性および噴射性に影響を与えることが明らかとなり,今後の検討課題となった.またスクラッチ試験,引張り試験から噴射条件も成膜性に影響を与えることが明らかとなった.・衝突噴流の流動ダイナミクス解明実際の口腔内を想定した解析を行い,様々な形状の窩洞に対して粒子を噴射した際の流動ダイナミクスを解析した.その結果から最適な窩洞形状の提案も可能となった.またPIVを用いて流動ダイナミクスを実際に測定した.この結果により,飛散粒子を減少させる粒子回収機構設計の最適化が可能となった.本研究課題の目的は歯面上へのパラサイト定着による齲蝕(虫歯)の発生を,生体適合性のあるHA粒子に抗菌性を加味した機能性HA粒子を高速噴射成膜することにより阻止し,従来法と比較して長寿命で成体に優しいインターフェースを創成することである.本研究課題ではフッ素あるいは銀を添加した機能性HA粒子の開発, HA膜の機械的性質の測定評価,粒子衝突時のダイナミクス解明を行う.本年度の実績を以下に記す.・機能性ハイドロキシアパタイト(HA)粒子の開発HA粒子の合成工程においてフッ素を導入する手法の高効率化を行った.その結果, HAの前駆体にフッ化物溶液を導入するよりも,フッ化物を添加した状態でHAを合成する方が高い効率でフッ素化アパタイトが作成されることが明らかになった.・噴射実験並びに膜の機械的性質評価合成したHA粒子を用いて成膜実験を行った.HA粒子の噴射には新たに開発した粒子噴射装置を用いた.噴射条件および粒子合成条件をパラメータとして成膜実験を行い、スクラッチ試験,引張試験,押込試験により評価した.その結果,実歯と同等の強度を有するHA膜が創成されていることが確認された.・衝突噴流の流動ダイナミクス解明噴射された粒子の速度分布をPIVにより測定した.その結果,基板に衝突する直前に粒子速度が低下することが明らかとなった.この現象を流動ダイナミクスのシミュレーションおよびシュリーレン法による測定により解析した.
癌根治手術のための光プローブを用いた迅速定量病理診断法の開発

癌抗体マーカーと発光タンパク質を融合したプローブである抗carcinoembryonic antigen (CEA)-far-red bioluminescent probe (FBP)抗体を用いた癌細胞内のCEAの同定は、CEAを産生している消化管原発の腫瘍病巣のみならず、転移病変でも応用できる可能性がある。大腸癌の肝転移・リンパ節転移・腹膜播種性転移等では抗CEA-FBP抗体を用いた癌光イメージングはこれまで検討されていない。今回我々は、外科切除転移巣の組織切片を用いて、癌光イメージングの発現有無を検討するため抗CEA-FBP抗体の最適化条件の検討を研究期間内に行ってきた。モデル実験動物による癌迅速診断シミュレーションとして、現在マウス肝癌モデル作成を行っている。マウス異所性ヒト肝癌移植モデルおよびマウス同所性肝癌移植モデルを作成している。実験に供したマウス肝臓を0.5mm角の組織切片を作成し、癌部位を連続切片化した切片標本を作製した。今後、ヒト肝癌およびマウス肝癌でのα-fetoprotein抗体マーカー発光プローブ反応後、ルシフェリンを反応させ発光、試薬で染色し、癌の進行度を定量的に評価し最適化を目指す。次に発光プローブ試薬の最適化として、研究協力者の近江谷らは発光タンパク質をベースに各種病理診断用抗体と融合させた医療診断プローブの提供を目指している。本年度はウミホタルルシフェラーゼCluc及び甲虫ルシフェラーゼを病理診断用に精製、高活性な発光タンパク質を作製した。これをビオチン化し、病理診断用のビオチン化抗体とアビジンを介して結合させ、医療診断用のプローブとするため最適化条件の検討を継続中である。抗体マーカー発光プローブ反応、ルシフェリンを反応させ発光、試薬で染色などの医療診断用のプローブとするため最適化条件が遅れており、臨床検体使用までには至っておりません。目的:癌抗体マーカーと発光タンパク質を融合したプローブである抗carcinoembryonic antigen (CEA)-far-red bioluminescent probe (FBP)抗体を用いた癌細胞内のCEAの同定は、CEAを産生している消化管原発の腫瘍病巣のみならず、転移した腫瘍病変でも応用(同定)できる可能性がある。大腸癌および胃癌(CEA産生)の肝転移・リンパ節転移・腹膜播種性転移等の病変でも抗CEA-FBP抗体を用いた癌光イメージングが可能かどうかはこれまで詳細に検討されていない。今回我々は、過去に外科切除された転移巣の組織切片を用いて、抗CEA-FBP抗体を用いた癌光イメージングの発現有無を検討する。予想される結果:CEAを産生している転移性の腫瘍に対しても本法は応用可能である。この点については、原発巣(大腸癌もしくは胃癌)でもCEAを発現しているという証明が必要なので、原発巣と転移巣の両方に対して抗CEA-FBP染色が必要。エンドポイント:1本法が転移巣(胃癌・大腸癌肝転移、その他リンパ節転移、腹膜播種性転移にても検討)応用が可能か否か?→応用可能であれば、抗原-抗体反応に数時間incubationする必要があった従来法の免疫組織化学と比較して、短時間で判定が可能となり、術中迅速診断などでの有用性が高い。2稀な症例への応用、分化の悪い転移性腫瘍(低分化型胃癌;porの肝転移)は、光顕(組織形状HE染色)のみでは原発巣の推定が困難なことがあり、免疫組織化学染色を併用して判断することが多い。本法を用いて腫瘍組織にCEAを同定が可能か否か?→肝細胞癌(HCC)などではなく消化管を原発とした腫瘍の転移であることの推定が短時間で可能となる。ただしNegative controlとして抗CEA-FBPが原発性肝癌(肝細胞癌)で反応しないことを示す必要あり。本研究の目的は癌抗体マーカーと発光タンパク質を融合したプローブである抗carcinoembryonic antigen (CEA)-far-red bioluminescent probe (FBP)抗体を用いた癌細胞内のCEAの同定は、CEAを産生している消化管原発の腫瘍病巣のみならず、転移した腫瘍病変でも応用(同定)できる可能性がある。今回我々は、過去に外科切除された転移巣の組織切片を用いて、抗CEA-FBP抗体を用いた癌光イメージングの発現有無を検討することを目的としており、これまで癌抗体マーカーと発光タンパク質を融合したプローブである抗carcinoembryonic antigen (CEA)-far-red bioluminescent probe (FBP)抗体の最適化条件の検討を研究期間内に行ってきた。本年度には結果として、転移巣(大腸癌肝転移:4例、大腸癌リンパ節転移:3例、腹膜播種性転移:2例にても抗CEA-FBP抗体による発光による病理診断法の確立を行うことができた。しかし症例数が依然少なく、臨床応用としての迅速病理診断法の確立には至っていない。今後引き続き、「大腸癌原発組織および転移組織である肝臓、リンパ節、腹膜播種組織での癌光イメージングの発現検討、Stage分類および血中CEA濃度との相関関係」の検討を現在進めている。

また今後には稀な症例への応用、例えば分化の悪い転移性腫瘍(低分化型胃癌;porの肝転移は、光顕(組織形状HE染色)のみでは原発巣の推定が困難なことがあり、免疫組織化学染色を併用して判断することが多い)での。本法を用いて検討を予定している。癌抗体マーカーと発光タンパク質を融合したプローブである抗carcinoembryonic antigen (CEA)-far-red bioluminescent probe (FBP)抗体を用いた癌細胞内のCEAの同定は、CEAを産生している消化管原発の腫瘍病巣のみならず、転移病変でも応用できる可能性がある。大腸癌の肝転移・リンパ節転移・腹膜播種性転移等では抗CEA-FBP抗体を用いた癌光イメージングはこれまで検討されていない。今回我々は、外科切除転移巣の組織切片を用いて、癌光イメージングの発現有無を検討するため抗CEA-FBP抗体の最適化条件の検討を研究期間内に行ってきた。上記プローブ最適化条件を急ぎます。消化器外科研究協力者への機器運搬費用確保するため、研究費の使用を控えていた。必要な消耗品等で使用する予定です。
スポーツにおける動感形態の提示方法に関する研究

本研究はスポーツ指導において動き方(動感代行形態)を学習者に伝える際のビデオ利用の現状課題と可能性を検討し、促発処方に際しての提言を行うものである。映像機器を用いた呈示方法論は物理的な早さ(即時性)や情報量(精密性)として客観的に取り出すのではなく、対象運動の構造把握と代行化能力を前提に、習熟レベルの把握、目標値の設定、実的呈示(対話や模倣等)との補完等の共動感化行為の一つに位置付けることではじめて、「できる(発生)ための媒体」となり、自由習得学習への応用利用も期待される。本研究は運動指導者が教えようとする動感学習内容を学習者にどのような方法と手段によって理解させるべきかという、処方分析上の課題について考察を進め、動感意識に直結する視聴覚機器類の利用法について明らかにしようとするものである。学校や指導者養成機関及び競技スポーツにおける指導現場における動感呈示という方法論は、ビデオ映像などの媒体を用いて、客観的な学習内容の説明や、運動実施後の正否の確認を中心に行われており、そこでは、指導者の動感分析能力が直接問われないまま撮影が行われ、呈示内容が決められていることが多い。大学や研究施設に設置された大規模な収録システムにしても、基本的にはこのような「教える側」、「分析側」から必要とされ、客観的な実施映像を収録・呈示しようというのが殆どであり、そこでは動感発生という目的と直結しているわけではないことから、学習場面に常に利用されるわけではないという現状が殆どということが調査からも明らかになった。撮影・呈示方法論はその前提として動感問題の正しい分析能力と関わっていることを要求されるものであり、更に、動感内容によってはこのような視覚的情報の呈示方法だけでは不十分な場合も当然生じうることであり、そこでは示範などの試技形式と平行して活用していくことが効果的であることを指摘することができた。このような現状を踏まえ、過去の映像の単なる客観的な呈示というだけではなく、そこに自己の代行分析能力が必要とされることを明らかにしていく。そのような能力に裏打ちされながら、呈示映像の観察訓練をトレーニング活動に組み入れる試みを継続中であるが、現時点でも明らかな技能の向上が認められたことから、このような能力と動感発生素材との関わりについて更に調査していくものである。本研究は運動指導者が教えようとする動感的な指導目標像である代行形態を学習者にどのような方法と手段によって理解させるべきかという処方分析上の課題について例証を用いながら考察を進め、動感意識に有効な視覚的機器類の利用法ないし示範(模倣構成化能力)について検討を試みるものである。現行の機器利用形態をみると、学習者自身の課題意識の有無によって映像の観察行為が大きく左右されることが明らかとなってきた。また、その課題内容も成果形態に向けられた場合とその前提となるコツの動感意識に向けられた場合では、観察方法に差が見られるようである。今年度は新たな種目に対する(ここでは鞍馬ないし平行棒を対象)画像の収録・呈示機器を設置し、前年度の跳馬における踏切局面を中心とした動感意識の学習内容と併せてこのような呈示機器の有効な利用法について考察してきた。そこでは予め、どのような動感意識を対象に確認を迫ろうとしているのかが学習者側に予め把持されていないと、どのような映像情報が撮影されていたとしてもそれを確認されることは殆どない。一方で、映像自体に客観的な差異が殆ど見られないような微妙な変化に対しては、その本質的な差の存在は映像よりも指導者の代行形態の適否によってより有効に伝えられることがわかってきた。指導現場では映像機器の所有・設置に対する利用頻度は少ないものだった。客観的な分析目的よりも、学習者の自得利用環境(即時呈示システム)の構築で、積極的な利用例が見られた。体操競技、アイスホッケー、幼児の野外活動における例証により、学習者自身の課題意識の違いによって、観察内容が異なってしまうことが明らかとなった。また、その対象が行為の成果形態に向けられた場合とその前提となるコツの動感意識に向けられた場合では、観察方法に大きな差が見られ、後者は動感意識との比較のために繰り返し映像が再生され、動感対話や模倣の介入が特徴的であった。教わる側が自得方法論で成功する場合も珍しくなく、呈示の効果はこれらの違いを借問しながら確認することが必要であった。このテクスト共有の可否は課題難易度で異なり、高度な踏み切り技術や幼児の動感促発を対象とした場合、実映像の呈示よりも指導者の潜勢自己運動能力に基づく代行化能力と促発処方化能力次第で正否が分かれた。一方、独習者のトレーニングの場合、自我と他我の分業を促進させるためには、本例の即時呈示システムの設置が目隙像の呈示を伴うことで極めて有効であることも示された。

映像呈示の効果は、見る側の動感代行化能力とその共有にかかっていることが明らかとなり、常にその存在を借問などで確認しながら呈示する、動感促発システムとしての機器の導入・利用法が検討されるべきである。この代行化分析が省略されたまま設備機器を導入しても、運動発生や技能習得に貢献できない限り積極的な利用は望めないことになる。
The FMOS-COSMOS survey of star-forming galaxies at z~1.6 using Subaru/FMOS

我々はすばる望遠鏡を用いて1500個の高赤方偏移(z1.6)の星形成銀河の包括的な研究を行ってきた。近赤外分光装置FMOSは大規模な銀河サンプルの為の光学的輝線を効率的に検出する。これらの測定が行われた大規模銀河サンプルは本研究以前に存在し得なかった。研究の成果として高赤方偏位の星形成銀河の物理的性質が近傍の銀河(z 0)における性質とどのように関連づけられ、宇宙の歴史の中で銀河進化の特徴をあたえたかを確立した。分光データにより特に星形成率、活動銀河核や爆発的星形成の性質、星間ガスの物理的状態(ダスト減光、金属量、イオン化状態等)や大規模な銀河の空間分布の測定を行った。
ヒト由来DNA修復酵素の超高感度スクリーニングと精製

活性酸素や電離放射線などフリーラジカルに由来するDNA損傷は、生成する損傷が多用なため、遺伝的な影響や修復酵素の解明が遅れている。DNA損傷の遺伝的な影響や修復酵素の研究を行う場合、特定の損傷を含むオリゴヌクレオチドを基質として用いることにより、従来限定された範囲でしか行えなかったDNA複製エラーや修復酵素のスクリーニングが効率よく行えると考えられる。本研究では、第一段階と、多数存在する活性酸素由来のDNA損傷の中から、突然変異性が高く発がんに深く関わると予想される損傷のオリゴヌクレオチド基質への導入と突然変異性の確認を目的として以下の実験を行った。1.分子構造的な観点からDNA複製エラーを誘発しやすいと予想されるα-deoxyadenosine(α)及び5-formyluracil(fU)をオリゴヌクレオチドに選択的に導入する方法を検討した。αはホスホロアミダイト法によりオリゴヌクレオチドへの導入が可能であった。fUは同様な方法では分解が起こることが分かり、より穏和な方法を検討した。この目的で、DNAポリメラーゼ基質として,fUのヌクレオチド三リン酸(fdUTP)を合成し、酵素反応によりオリゴヌクレオチドに導入した。2.αを導入したオリゴヌクレオチドをM13ベクターに組み込み、大腸菌にトランスフェクションした後、得られたprogeny phageのシーケンス解析を行った。その結果、αは選択的に一塩基欠失を誘発し、その頻度は塩基配列に依存することが明らかとなった。fUの突然変異性は、in vitroでDNAポリメラーゼによるfdUTPの取込挙動に基づき評価した。その結果、fUはアデニンと正しい塩基対を形成するほか、グアニンとミスマッチを形成しやすくなることが示された。さらに詳細な検討から、グアニンとのミスマッチにはイオン化型のfUが関与することが明らかとなった。今後、変異性の高い損傷を導入したオリゴヌクレオチドを基質として、高等動物由来のDNA修復酵素の検索・精製を行うことを計画している。
リグニンからの直接アルコール発酵を可能にする白色腐朽菌の代謝工学

石油資源の枯渇や地球温暖化への懸念を背景として、再生可能でカーボンニュートラルな資源である植物系バイオマスからのバイオ燃料生産やバイオベースポリマーの生産などの技術開発が切望されている。近年、セルロースなどに代表されるような植物細胞壁多糖類のリファイナリー技術については飛躍的な進展が見られるものの、植物細胞壁の約30%程度を占める高分子芳香族化合物であるリグニンについては、その安定性の高さや難分解性により、これを原料とした物質変換は未だ困難を極める。本研究では、リグニンを単独で完全分解可能な地球上で唯一の生物種である白色腐朽菌に着目し、これを代謝工学的に改良することで、リグニンを原料としたエタノール生産システムを構築する。具体的には優れたリグニン分解能力とエタノール生産応力を有する株を代謝工学的に創出することを目指す。これまでの研究において、ヒラタケやエノキタケなど幾つかの菌類を用いてバニリン酸や安息香酸を添加した培地でとして培養したところ、明確な生育が観察された。この生育挙動はバニリン酸や安息香酸の濃度に対して、異なる担子菌がそれぞれ異なる依存性を示した。さらに代謝物を解析したところ、菌によって異なる代謝物が検出された。現在、さらなる代謝経路の解明に向けた調査を実施しているとともに、前年度までに取得した芳香族代謝関連遺伝子をターゲットとした遺伝子組換えによる代謝工学を進めているところである。特別研究員の産休の為、当該年度は3ヶ月のみの研究期間であったことから、研究実施期間が限られており、当初の予定から見るとやや遅れてしまっていると判断した。しかしながら、芳香族代謝経路における代謝物の解析など、少しずつ良い成果が得られつつあり、今後に向けて明るい材料も得られつつある。【現在の進捗状況】で記載したとおり、研究期間が限られていたことから研究の進展状況はやや遅れているが、産休も終了し、これから研究のペースも戻ってくるものと思われる。成果としては徐々に良い結果が得られつつあり、今後も継続して実施していけば、現時点では大きな問題はないと判断している。本研究は、担子菌の代謝工学的改質により、リグニンを初発原料としてピルビン酸を経由したエタノール発酵を可能にする担子菌を創出することにある。本年度はリグニンモデル化合物を利用したバニリン酸や安息香酸の代謝経路に関する詳細な知見を得るため、その第一段階としてバニリン酸や安息香酸を炭素源とした培地で生育できるかどうかについての調査を実施した。その際、同位体ラベルしたモデル化合物は高価であることから、まずは非ラベル性のバニリン酸および安息香酸を用いて生育実験を実施した。本課題の主要な白色腐朽菌であるヒラタケを含む複数の担子菌を用いて生育実験を実施したが、いずれの菌においても明確な生育が観察されたことから、使用した担子菌類はいずれもバニリン酸や安息香酸を代謝できる可能性が示唆された。また、実際にリグニンを初発原料とした変換系を考えた場合には、高分子リグニンモデル化合物が必要であることから、合成リグニンとしてDHPリグニンの調整を試み、効率的にDHPリグニンを合成することが可能となった。一方、代謝工学的な改質を目指した取り組みに関しては、複数の担子菌について組換え系の構築を行い、担子菌に遺伝子を導入する系を確立することに成功した。また、次年度に組換え導入予定であるPseudomonas putida KT2440が保持するVanillatedemythylaseおよびBenzoate dioxygenase遺伝子についてもクローニングを行い、組換えベクターへの導入も完了した。外国人特別研究員の妊娠により、しばらくのあいだ産休に入るため、研究期間が空くことに対応するためのサンプルの保存などの作業もあり、代謝経路の解明が思うように進展せず、したがって、その後に続く、代謝経路の改質についても達成できていない状況である。ただし、次年度に実施予定のPseudomonas由来の酵素遺伝子の組換え実験の準備に取り組んだことなど今後実験を進めていくための下準備はほぼ整いつつあり、全体的な進度として著しい遅れとはなっていないと判断したため、やや遅れているとした。