hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原初磁場を考慮した宇宙論・宇宙物理学の展開

(3)物質揺らぎの比較的小さいスケールの振幅を減少させること、(4)弱レンズ効果由来の宇宙背景放射偏光揺らぎの振幅を減少させること, (5)宇宙論パラメータ、特に暗黒物質とバリオン密度の決定に無視できない影響与えること,を解明した。当初の計画通り、アクシオン, X粒子、原初磁場のパラメータを理論計算と観測で制限されているヘリウム4や重水素等の元素組成を比較して制限し、そのパラメータ範囲内で、観測されているリチウム7量が生成可能かどうか調査し、その成果を論文として発表できたから.宇宙論・宇宙物理学(1)原初磁場のパラメータと起源の複合的制限および原初磁場を考慮した物理現象の定量的考察各々の原初磁場生成モデルで予想される空間分布と振幅を当研究で制限したパラメータと比較し、原初磁場生成モデルを選別、必要があればモデルを発展させて合理的な生成モデルを再構築する。また、制限された宇宙論パラメータと各スペクトルモデルごとの原初磁場のパラメータ範囲で、以下のように原初磁場を考慮した定量的研究を進める。a.先行研究では初期密度場にパワーロウの原初磁場を考慮してニュートリノの質量を制限した。当研究では、さらに宇宙背景放射の観測データを用い、原初磁場のスペクトルモデルは、パワーロウに加え対数正規分布関数も考慮して研究を進め、宇宙論的観測からのニュートリノ質量の制限を更新する。b.原初磁場の影響を考慮した背景重力波の振る舞いを定量的に考察し、現存する重力波観測機器の許容強度から得られる上限値と比較し、将来の背景重力波の直接観測のための指標を考察する。c.制限された原初磁場の範囲で、初代天体の形成論を定性的・定量的に考察する。宇宙背景放射と初期密度場における原初磁場、副次・前景成分の制限に関しては、申請した予算の大幅に減額による計算機環境の整備不足が影響し遅れたが、プログラムコードの改善による計算時間の短縮により、研究成果を論文として発表でき、計画より大幅に予算が制限された環境のもとでも目的通りの成果を出すことができたから。また、2014年度の研究計画である、「原初磁場と考慮したビッグバン元素合成とリチウム7問題解決策の探求」の一部、プログラムコードの開発と定性的考察に関して、前倒しして実行することができたから。2015年2月1日付けで茨城大学に異動したが、異動に伴う科研費の移動の手続き上、システム的に実質12月から1月の二ヶ月間、予算を使用することが出来ず、結果的に、計算機を一台購入する計画が実行できなかった.2013年度に、2014年度の研究計画である、「原初磁場と考慮したビッグバン元素合成とリチウム7問題解決策の探求」の一部、プログラムコードの開発と定性的考察に関して、前倒しして実行することができため、2014年度は、アクシオン, X粒子、原初磁場のパラメータを理論計算と観測で制限されている4Heや重水素等の元素組成を比較して制限する。そして、そのパラメータ範囲内で、観測されているリチウム7量が生成可能かどうか調査する。研究計画が当初の計画以上に推移していることと、2014年3月に新しい宇宙背景放射偏光揺らぎの観測結果が公開されたことを受け、2013年度に行った宇宙背景放射と初期密度場における原初磁場、副次・前景成分の制限において新い観測結果を反映させた発展研究を行う。昨年度に購入予定であった計算機一台に、次年度使用額をあてる。
NBS1遺伝子ノックアウトDT40細胞による放射線誘発DNA二重鎖切断修復の解析

本研究ではナイミーヘン症候群(NBS)原因遺伝子NBS1が放射線によって生じるDNA二重鎖切断の修復にどのように関わっているかを解明することを目的に、高頻度で相同組換えを示すニワトリB細胞株DT40を用いて作成したNBS1ノックアウト細胞の表現型の解析に加えて、NBS患者由来細胞を用いたNBS1の機能ドメイン解析も行った。ニワトリDT40細胞が持つ3つのNbs1アリルを全てターゲティングしたノックアウト細胞(Nbs1-/-/-細胞)は増殖が非常に遅いものの生存可能であり、ノックアウトマウスが致死であるのとは対照的である。Nbs1-/-/-細胞は、NBS患者細胞と同じく、放射線高感受性や放射線抵抗性DNA合成に加え、染色分体型の染色体異常を高頻度で起こす。また、少なくとも放射線感受性に関しては、ヒトNBS1遺伝子がニワトリDT40細胞のNbs1欠損を相補できることも明らかとなった。一方、NBS患者由来の不死化細胞株に、完全長あるいはN末やC末を欠損したNBS1タンパクを発現するようなNBS1 cDNAを導入し、これらの導入細胞の放射線感受性や、放射線照射後48時間後のRAD50/MRE11/NBS1複合体のフォーカス形成を調べた。その結果、C末側のアミノ酸665-693の領域にMRE11結合ドメインを見出し、このドメインがNBS患者細胞の放射線感受性およびNBS1複合体のフォーカス形成の両方に必須であることが明らかになった。このMRE11結合ドメインのアミノ酸配列は、酵母からヒトに至るまで保存されており、おそらくNBS1の最も重要な機能領域であると思われる。一方、最も良く保存されているN末側の領域は、NBS1複合体の細胞核への局在と放射線照射後のフォーカス形成には必須であるが、放射線感受性の相補には必須ではないことも明らかとなり、Nbs1タンパクのフォーカス形成はDNA再結合反応そのものとは異なる役割を担っていることが示唆された。本研究ではナイミーへン症候群(NBS)原因遺伝子NBS1が放射線によって生じるDNA二重鎖切断の修復にどのように関わっているかを解明することを目指している。平成12年度は、(1)高頻度で相同組換えを示すニワトリB細胞株DT40を用いて作成したNBS1ノックアウト細胞の表現型の解析と、(2)NBS患者由来細胞を用いたNBS1の機能ドメイン解析を行った。(1)についてはDT40細胞の3つのNbs1アリルをノックアウトしたNbs1-/-/-クローンが、NBS患者細胞と同じく、放射線高感受性や放射線抵抗性DNA合成に加え、染色分体型の染色体異常を高頻度で起こすことを解明した。また、ヒトNBS1遺伝子が、少なくとも放射線感受性に関しては、ニワトリDT40細胞のNbs1欠損を相補できることも明らかとなった。(2)については、NBS患者由来の不死化細胞株GM7166VA7に、pIRES1hyg発現ベクターに組み込んだ完全長あるいはN末やC末を欠損させるようなNBS1 cDNAをエレクトロポレーション法により導入し、これらのNBS1 cDNA導入NBS細胞の放射線感受性や、放射線照射後48時間後のRAD50/MRE11/NBS1複合体のフォーカス形成を調べた。一方、最も良く保存されているN末のFHAあるいはBRCTドメインは、NBS1複合体の細胞核への局在と、放射線照射後のフォーカス形成には必須であるが、放射線感受性の相補には必須ではないことがわかった。このことからフォーカス形成はDNA再結合そのものには直接関与していないことが示唆された。その結果、C末側のアミノ酸665-693の領域にMRE11結合ドメインを見出し、このドメインがNBS患者細胞の放射線感受性およびNBS

1複合体のフォーカス形成の両方に必須であることが明らかになった。このMRE11結合ドメインのアミノ酸配列は、酵母からヒトに至るまで保存されており、おそらくNBS1の最も重要な機能領域であると思われる。一方、最も良く保存されているN末側の領域は、NBS1複合体の細胞核への局在と放射線照射後のフォーカス形成には必須であるが、放射線感受性の相補には必須ではないことも明らかとなり、Nbs1タンパクのフォーカス形成はDNA再結合反応そのものとは異なる役割を担っていることが示唆された。本研究ではナイミーヘン症候群(NBS)原因遺伝子NBS1が放射線によって生じるDNA二重鎖切断の修復にどのように関わっているかを解明することを目指している。平成13年度は、高頻度で相同組換えを示すニワトリB細胞株DT40を用いて作成したNBS1ノックアウト細胞の表現型の詳細な解析を行った。DT40細胞の3つのNbs1アリルをノックアウトしたNbs1-/-/-クローンは、NBS患者細胞と同じく、放射線高感受性や放射線抵抗性DNA合成を示し、染色分体型の染色体異常を高頻度で起こすことが明らかとなり、NBS1機能の解明に有用であることが確認された。また、放射線感受性に関して、ヒトNBS1遺伝子がニワトリDT40細胞のNbs1欠損を相補できることも明らかとなった。Nbs1-/-/-細胞はマイトマイシンC処理による姉妹染色分体交換の上昇が認められず、相同組換えに重要な遺伝子であるRAD54やRAD51パラログ遺伝子をノックアウトしたときと類似した性質を示した。実際、オブアルブミンなどの遺伝子を用いて標的組換え頻度を解析したところNbs1-/-/-細胞では標的組換えが全く起きないことが明らかとなり、Nbs1は標的組換えの機構である相同組換えによるDNA二重鎖切断修復に必須の因子であることが示唆された。このNbs1-/-/-細胞における相同組換え機能の欠損は、ヒトNBS1によって部分的にしか相補されず、放射線感受性がほぼ完全に相補されたのと対照的な結果を示した。しかしながらDT40細胞はもともと相同組換え頻度が高い細胞であるので、逆に部分的に相補されたレベルの相同組換え修復が起きれば細胞生存率は正常レベルで維持できることを示唆していると考えることができる。
耐高温酸化性と耐高温硫化性を兼ね備えたアモルファスアルミニウム合金の耐食機構

耐高温硫化性と耐高温酸化性を兼ね備えた材料を見出すことを目的として,スパッター法によりアモルファスアルミニウム-高融点合金を作製し,その耐高温硫化性を10^3Paの硫黄蒸気中,耐高温酸化性を空気中で調べた。アモルファスAl-Mo合金の硫化は,放物線則に従い,その耐高温硫化性は金属モリブデンよりも高く,これまで知られている金属材料の中でも最も高いことがわかった。生成したスケールは二層からなり,外層はAl_2S_3,内層はMoS_2が主体であった。また,スケールは硫黄の内方拡散により成長することがマーカー試験により明らかになった。このアモルファスAl-Mo合金が高い耐高温硫化性を示す理由は,内層の主体であるMoS_2へのアルミニウムのドーピング効果によると考えられる。実際,モリブデンへ少量のアルミニウムを添加した場合,その添加量に応じて硫化速度が低下することからも,このことは支持された。Al-Mo合金の高温酸化速度は,1123Kまでは,クロミアスケールを形成する合金に匹敵するが,それ以上の温度では,酸化モリブデンの蒸発のため,重量減少が起こり,耐酸化性は充分ではない。このAl-Mo合金にケイ素を添加すると,耐酸化性は1223Kまで典型的なアルミナスケールを形成する合金に匹敵するほどまで向上した。ただし,過剰のケイ素の添加は耐高温硫化性を低下させた。ケイ素の添加のより耐酸化性が向上するのは,Al-Mo二元合金の場合には,高温でAl_8Mo_3とAlMo_3が生成するのに対し,ケイ素を添加した合金ではモリブデンリッチの金属間化合物に代わって,シリコンリッチで,耐酸化性に優れたMo_5Si_3が生成することが最も大きな要因であり,これによりモリブデンの酸化が抑制されたと考えられる。Al-Nb合金は耐酸化性は低いものの,耐高温硫化性はニオブを上回ることがわかった。
トリスピラゾリルボレート配位子を持つマンガンセミキノナト錯体の合成と性質の解明

本研究ではトリスピラゾリルボレート(Tp)を配位子に用い、カテコール環上にさまざまな置換基を導入したマンガン-カテコール結合錯体1^x(X=tBu, Me, H(無置換), Cl, NO_2)を合成し、その分光学的、電気化学的挙動を確認し、さらには酸素との反応性について検討を行った。電子供与性基を有する錯体1^<Me>および無置換カテコラトを有する錯体1^Hは、電子スペクトルおよびサイクリック・ボルタンメトリー(CV)の結果から、ジ-tert-ブチルカテコラト配位子を有する錯体1^<tBu>と同様に原子価互変異性を起こしMn(II)セミキノナト種へと異性化していることが明らかになった。一方、電子吸引性基を有する錯体1^<Cl>、1^<NO2>はMn(III)カテコラト種のままであることが分かり、ESRの結果もこれを支持した。錯体1^xと酸素との反応はCV測定から予測された結果と同傾向であり、電子供与性置換基を持てば酸素と速やかに反応して、カテコール環の酸化を受けた有機化合物の生成が認められた。また、錯体1^<Cl>と酸素との反応はゆっくりと進行した。それに対し電子吸引性基を持つ錯体1^<NO2>では、中々反応の進行は認められなかった。本研究は、錯体化学の立場から、マンガンを活性中心に持ちエクストラジオール型の開裂様式でカテコール類の分解を触媒する酵素、カテコールジオキシゲナーゼの基質結合体や活性中間種の化学的性質および反応機構の解明を目的としている。本年度は、これまでの研究成果を踏まえ、酸素活性化や開裂反応に及ぼすセミキノナト配位子の置換基効果及び、セミキノナト錯体の分光学的性質の解明について検討を行った。tert-ブチル基を導入したMn(II)セミキノナト錯体の合成法を踏襲し、セミキノン上にニトロ基を持つ錯体と無置換の錯体の合成を行った。どちらの錯体も2つのオキソ配位子が架橋した二核Mn(III)錯体に相当するカテコールを作用させることで合成することが出来た。無置換錯体のIR、電子スペクトルのデータは、X線結晶構造解析を行ったtert-ブチル置換錯体のものと類似しているが、ニトロ置換錯体はセミキノナト配位子に特有の吸収が観測されず、試験的なESR測定でもシグナルが観測されなかった。このことより、無置換錯体はMn(II)セミキノン状態であるのに対し、ニトロ置換錯体はMn(III)カテコラト状態であると推察された。試験的ではあるが、ニトロ置換錯体と酸素分子との反応を行ったところ、tert-ブチル置換錯体における反応とは異なり、ゆっくりと反応の進行が確認された。現在、反応物の精製を行い、今後その各スペクトルを行う予定である。本研究では、トリスピラゾリルボレート配位子を用いて、エクストラジオール型マンガンカテコールジオキシゲナーゼのMn-基質結合体(カテコール基質結合錯体)について、モデル錯体の合成と反応性について検討を行っている。本年度は、カテコール上の置換某を変化させたマンガン-カテコール結合錯体の合成と分光学的性質、電気化学的検討を行った。カテコール上の置換基の異なる5種のマンガン錯体の合成法を確立することができた。また、その分光学的知見より、電子供与性置換基を有するときカテコール部位は一電子酸化されたセミキノナト状態となり、電子吸引性を有するときにはカテコール(ジアニオン状態)であることが明らかになった。また、ESRスペクトルから、無置換カテコール錯体が複核化している可能性も示され、次年度さらなる検討を行う予定である。試験的ではあるが、カテコール上が無置換もしくはメチル置換基を有するマンガン錯体では、酸素分子との反応が進行することが分かった。今後、その反応生成物(錯体、有機化合物)について単離・同定を試みる予定である。

本研究では、トリスピラゾリルボレート配位子を用いて、エクストラジオール型マンガンカテコールジオキシゲナーゼのMn-基質結合体(カテコール基質結合錯体)について、そのモデル錯体の合成と反応性について検討を行っている。本年度は、カテコール上の置換基を変化させた各錯体と酸素分子との反応の検討、分光学データ、電気化学的データの獲得を行った。まず、4位にClおよびN02基を導入した錯体の電子スペクトルを測定すると、無置換体、4-メチル体そしてジ-tert-ブチル体のMn(II)セミキノナト種とは異なり、Mn(III)種に類似したスペクトル形を示した。また、そのESR(77K)の結果もMn(III)種の生成を支持した。5種のMn-カテコール結合錯体の電気化学的拳動について検討を加えた。カテコール上の置換基の電子供与性能が強い程、カテコール部位はセミキノン状態になり易いことが明らかになった。サイクリック・ボルタンメトリーにより各錯体のEpa値を調査した結果を示す(V vs.Ag/Ag+、電解質:0.1M-TBAP塩化メチレン溶液);ジ-tertブチル体(-0.62)、4-Me体(-0.39)、無置換体(-0.37)、4-Cl体(-0.27)、4-NO2体(1.21)。4-クロロ体と酸素との反応は数日を要し、反応後のIRではC=0伸縮に帰属出来るピークが観測され、カテコール部位の酸化が進行したことが明らかになった。また、4-ニトロ体と酸素との反応の再現性を確認したが、反応はほとんど進行しないことが明らかになった。以上の検討より、カテコール部位に電子供与性基を導入すると、カテコラト配位子はMn(III)との間で1電子移動を伴った原子価互変異性を起こし、Mn(II)セミキノナト状態へとなり易いことが分かった。またMN(II)セミキノナト種は酸素と容易に反応し、カテコール部の酸化(1,2-ベンゾキノンへの酸化、カテコール環の酸化的開裂)が進行することが明らかになった。その一方で、ニトロ基のような電子吸引性の強い基を導入した場合、原子価互変異性は起こりにくく、Mn(III)カテコラト状態を保持するため、酸素との反応は進行しづらいことが明らかになった。
リドカインの腫瘍細胞致死機構の解明

目的:腫瘍細胞におけるリドカインのアポトーシス誘導機序は不明である。リドカインによるアポトーシス誘導機序の一因として、局麻薬が細胞内でイオン化する過程で細胞内の水素イオンと結合することで細胞内がアルカリ化し、これによりミトコンドリアが脱分極し、結果として、ミトコンドリア経路のアポトーシスが誘導されると仮定した。これを検証すべく、リドカインのアポトーシス誘導時にみられるミトコンドリアの脱分極と細胞内pHのを蛍光イメージング法で同時に記録した。方法:ミトコンドリア膜電位感受性蛍光プローブJC-1および細胞内pH測定用蛍光プローブHPTSでミトコンドリア膜電位と細胞内pHを同時測定した。アポトーシス細胞数は、アネキシンおよびヨウ化プロピジウム(PI)で二重染色し、フローサイトメトリー(FACS)を用いて測定した。カスパーゼ活性を蛍光基質法およびウェスタンブロット法で測定した。結果:リドカインをはじめ局所麻酔薬の細胞毒性はミトコンドリア経路のアポトーシスすなわち、まず、カスパーゼ9が活性化されて、カスパーゼ3の活性化が誘導される経路であることが判った。ウェスタンブロット法においても、リドカインの24時間暴露後にカスパーゼ9およびカスパーゼ3の活性化型が著明に増加した。ミトコンドリア膜電位と細胞内pHは密接に相関した。リドカインをはじめとした局所麻酔薬は非荷電型が細胞内で荷電型になる際、細胞内の水素イオンと結合することで細胞内pHが上昇すなわち、細胞内がアルカリ化し、これにより、水素イオンの濃度勾配で形成されているミトコンドリア膜電位が崩壊、脱分極し、ミトコンドリア経路のアポトーシスのトリガーとなることが判った。リドカインは脊椎麻酔や硬膜外麻酔に使用されてきたが、脊髄神経細胞の変性や細胞死をもたらすなどの副作用が報告されてきたが、その原因は不明であった。研究代表者らもリドカインが臨床使用濃度以下から培養腫瘍細胞に細胞死を誘導することを観察した。この機序の一因として、リドカインが細胞内をアルカリ化させ、ミトコンドリアを脱分極しアポトーシスを誘導すると仮定し、これがリドカインによる脊髄神経細胞の変性や細胞死などの副作用の原因でないかと予想した。方法: HL-60細胞(ヒト白血病細胞)、Hela細胞(ヒト子宮癌由来細胞)を継代培養し、局所麻酔薬による細胞増殖抑制作用を細胞増殖アッセイおよびフローサイトメトリーで検証し、実際にアポトーシスが誘導されているかを検証した。リドカインによる細胞内pHへの効果と細胞毒性との関係についてHeLa細胞を用いてリドカインが細胞内pHおよびミトコンドリア膜電位にどのように影響するかをBCECFおよびJC-1を用いた蛍光イメージング法で測定した。プロピオン酸、酢酸等の弱酸でリドカインによる細胞内アルカリ化が中和された場合、細胞内pHおよびミトコンドリア膜電位はどのように変化するのか観察した。結果:リドカイン、ブピバカイン、メピバカインなどの局所麻酔薬で細胞内pHはアルカリ化し、ミトコンドリアは脱分極した。一方、家電型の局所麻酔薬QX-314では誘導されなかった。細胞内pHとミトコンドリア電位の間には強い相関がみられた。これら局所麻酔薬による細胞内pH上昇とミトコンドリアの脱分極はプロピオン酸、酢酸等の弱酸、CCCPなどのプロトンイオノフォアで中和された。以上の結果から局所麻酔薬は、塩基型で細胞膜を通過し細胞内で水素イオンを補足し荷電型になる際、細胞内をアルカリ化することでミトコンドリアを脱分極することでアポトーシスを誘導することが証明された。
フロー系を用いる骨格形成反応の開発研究

Frutinone A,Cervinomycin A2,およびBikaverinに示されるように3-アシルγ-ベンゾピラノン構造を有する天然物は,幅広くかつ有用な生物活性を示すものが知られている.我々はこれまでにο-アルキノイルフェノールから6-エンド環化が位置選択的に進行することを見出し,フラボン骨格の構築に成功している.また本反応がフロー系で進行することを見出している.次に,ο-アルキノイルフェノールエステルにおいてアシル転位-環化反応がワンポットで進行し,3-アシルフラボン類が効率よく構築できると考え,検討を行った.ο-アルキノイルフェノールエステルに触媒量の4位置換アミノピリジン類を作用させると,アシル基が転位し,6-endo選択的に環化が進行した3-アシルフラボン誘導体を高収率で与えることを見出した.本手法は,炭酸エステルにも適用可能で,3位にカルボキシル基を導入することにも成功した.本反応が分子内アシル転位を伴い進行するためには溶媒の選択が重要であること,また,種々の置換ベンゼンについて活用できることを明らかにした.これにより,合成容易なο-アルキノイルフェノールエステルから同一時空間反応集積化により種々の置換3-アシルフラボノイド類縁体の効率的合成法を確立した.本手法は3-アシルフラボン含有生物活性化合物の合成法として汎用的な手法になると期待できる.本研究では,効率的かつ選択的な骨格形成を連続流通系において達成するべく,従来の有機合成に用いられるバッチ式とは異なるマイクロリアクターを活用したフロー系での合成法の開発を目的とする。従来のバッチ式ではスケールアップの都度反応条件,後処理条件の最適化が必要であるが,大きなスケールで反応条件を細かく最適化することは容易ではない。一方,工業プロセスに用いられる連続流通系での合成反応が実験室レベルにおいても達成できると,連続的に原料を供給することにより望む生成物を恒常的に得られるため,バッチ式のようなスケールアップは必要としない。そこで,フローリアクターを活用した合成法の開発を行うこととし,その足がかりとして,多様な生物活性を有するフラボノイド類の合成を目的としたフローリアクターによるγ-ベンゾピラノン骨格の選択的合成について検討した。検討の結果,出発物質であるアルキノンを,トリフルオロメタンスルホン酸を用いる酸性条件,またはジメチルアミノピリジンを用いる塩基性条件に付すことにより,位置選択的に環化反応が進行した目的とするγ-ベンゾピラノン骨格を構築できることを見いだした。また,見いだした反応条件をマイクロリアクターによるフロー合成に展開し,反応条件を精査した結果,フロー系においても望むフラボノイド類を高収率で得ることに成功した。Frutinone A,Cervinomycin A2,およびBikaverinに示されるように3-アシルγ-ベンゾピラノン構造を有する天然物は,幅広くかつ有用な生物活性を示すものが知られている.我々はこれまでにο-アルキノイルフェノールから6-エンド環化が位置選択的に進行することを見出し,フラボン骨格の構築に成功している.また本反応がフロー系で進行することを見出している.次に,ο-アルキノイルフェノールエステルにおいてアシル転位-環化反応がワンポットで進行し,3-アシルフラボン類が効率よく構築できると考え,検討を行った.ο-アルキノイルフェノールエステルに触媒量の4位置換アミノピリジン類を作用させると,アシル基が転位し,6-endo選択的に環化が進行した3-アシルフラボン誘導体を高収率で与えることを見出した.本手法は,炭酸エステルにも適用可能で,3位にカルボキシル基を導入することにも成功した.本反応が分子内アシル転位を伴い進行するためには溶媒の選択が重要であること,また,種々の置換ベンゼンについて活用できることを明らかにした.これにより,合成容易なο-アルキノイルフェノールエステルから同一時空間反応集積化により種々の置換3-アシルフラボノイド類縁体の効率的合成法を確立した.本手法は3-アシルフラボン含有生物活性化合物の合成法として汎用的な手法になると期待できる.
魚皮リポキシゲナーゼの特性に関する研究

太平洋沿岸各地で漁獲された新鮮なマイワシSardinops melanostictusの皮から抽出した水溶性物質を、ゲル濾過クロマトグラフィーで分画したところ、リノール酸を基質とした反応により、過酸化活性を有する2つのピークが得られた。いずれの画分ともヘムたんぱく質であった。この両画分をリノール酸と種々条件下で反応させ、生成物を分析した結果、いずれの画分とも、9および13-ヒドロペルキオシドの比は、約6:4と自動酸化生成物(1:1)に近く、また、13-ヒドロペルオキシドはラセミ体であった。この結果、マイワシ皮からは、予期したような13S-ヒドロペルオキシドを選択的に生成するリポキシゲナーゼを単離することはできなかった。そこで、皮中に存在する脂質過酸化活性物質をさらにイオン交換カラム、電気泳動で精製し、各種スペクトルを測定した結果、主成分はミオグロビン、第2成分はヘモグロビンだった。ミオグロビンについては、一次構造の決定を試みたところ、既知のキハダマグロに酷似していた。ミオグロビンには、ヒドロペルオキシド分解活性があり、低分子アルデヒドの生成により、魚臭発生に関与していることがわかった。ミオグロビンは、ヒドロペルオキシドにより活性化されたが、その機構にはフェリル型ミオグロビンの生成とともに、ヒドロペルオキシトの分解による活性酸素種の関与が示唆された。新鮮なマイワシを使用し、まず表面の粘液を脱脂綿で拭き取って集めた。つぎに、皮部からリン酸緩衝液で水溶性タンパク質を抽出した。以上の抽出液を用いて、リノール酸を基質として反応させ、脂質過酸化に起因する共役ジエン吸収(223nm)を指標として酵素活性を測定した。皮には、加熱による脂質過酸化活性が存在し、ゲルろか(Sephadex G-200)、イオン交換カラム(CM-Sephadex C-50,RESOURCEQ)による精製の結果、主要活性画分とヘムの分布が一致したことから、ヘム含有酵母の存在が確認された。主要活性画分によるリノール酸酸化物の組成を分析したところ、9および13-ヒドロペルオキシドの比は約2:3であり、今までに得られた13-ヒドロペルオキシドを選択的に生成する画分は得られなかった。マイワシ皮の脂質過酸化酵素は、ヒドロペルオキシドを生成するとともに分解する活性が極めて強く、同時にヒドロペルオキシドの異性化を触媒するものと考えられた。皮の粘液には、強い脂質過酸化活性が見られ、活性画分を部分的に精製を進めたところ、皮と同じ挙動を示す成分が検出された。タンパク質あたりの活性は粘液が皮より著しく高く、本酵素は皮から粘液に分泌されていることが示唆され、その生理的意義について興味が持たれた。また、皮抽出物のヒドロペルオキシドリアーゼ活性は、脂質過酸化活性と分離できず、同一タンパク質が両者の活性を持っているものと考えられた。太平洋沿岸各地で漁獲された新鮮なマイワシSardinops Melanostictusの皮から抽出した水溶性物質を、ゲル濾過クロマトグラフィーで分画したところ、リノール酸を基質とした反応により、過酸化活性を有する2つのピークが得られた。この両画分をリノール酸と種々条件下で反応させ、生成物を分析した結果、いずれの画分とも、9および13-ヒドロペルオキシドの比は、約6:4と自動酸化生成物(1:1)に近く、また、13-ヒドロペルオキシドはラセミ体であった。

ミオグロビンは、ヒドロペルオキシドにより活性化されたが、その機構にはフェリル型ミオグロビンの生成とともに、ヒドロペルオキシトの分解による活性酸素種の関与が示唆された。
ファーマコゲノミクスに基づく腎がん治療薬パゾパニブの個別化投与設計

パゾパニブは、進行性腎がんの1次治療として承認された分子標的抗がん薬である。しかし、用量制限毒性となる肝障害・高血圧等の重篤な有害事象のため、減量/中止を余儀なくされる場合が多い。これまで、パゾパニブ濃度が20.5μg/mL以上の症例で臨床効果が高かったと報告されている(Br J Cancer. 2014)が、毒性域についての検討はされていない。今回、パゾパニブを投与した腎がん患者において、血中濃度測定および遺伝子多型解析は順調に集積されていており(28名、採血218ポイント)、現在、血中濃度の個体間変動要因を探索するために、ファーマコゲノミクス解析を進めている。今回、パゾパニブ濃度と奏効率・副作用との関連性を解析した結果を報告する。滋賀医大病院でパゾパニブが投与され、本研究参加の同意を得た腎がん患者17名を対象とした。パゾパニブ濃度はトラフ値を採血し、高速液体クロマトグラフィーで測定した。投与開始3ヵ月の中央値の濃度と効果の関連性を、副作用発現時の濃度と副作用の重篤度の関連性を解析した。パゾパニブ濃度の中央値は49.2μg/mL(10.6-93.3μg/mL)であった。パゾパニブ濃度が20.5μg/mL以上の患者(12名)では、CR(1名)、PR(8名)、SD(3名)であり、20.5μg/mL以下の患者(3名)ではSD(1名)、PD(2名)であった。グレード3以上の副作用が発現した患者のパゾパニブ濃度(3名)は、グレード2以下の患者(14名)よりも有意に高値であった(73.1μg/mL vs 43.0μg/mL, P<0.05)。本結果より、パゾパニブ濃度が20.5μg/mL以上の患者で高い奏効率が認められ、パゾパニブの副作用は濃度依存的であることが示された。したがって、パゾパニブの効果を担保した上で重篤な副作用を回避するため、血中濃度のモニタリングは有用である可能性が示唆された。
地理情報科学標準カリキュラム・コンテンツの持続協働型ウェブ・ライブラリーの開発研究

本研究の第1の目的は、地理情報科学カリキュラムの開発研究、第2の目的は、地理情報科学カリキュラムコンテンツを持続協働的に提供するシステムの開発研究である。以下に報告するように、これらの目的を達成し、多大な成果を挙げて当プロジェクトを終了することができた。第1の目的に関しては、地理系、より広くは人文社会系向けの「地理情報科学カリキュラム」と、情報系より広くは理工学系の「地理情報工学カリキュラム」を作成し、さらにこれらの二つのカリキュラムに共通する部分を編纂した「基本地理情報科学・工学カリキュラム」を作成した。広い分野の多くの研究者、学協会、米国のカリキュラムに関して権威ある研究者よりコメントを十分取り込んだものとして作成することができ、全国の大学で利用できる標準カリキュラムを確立した。第2の目的では、第1に、上記のカリキュラムに従って実際に教育する場合に必要となる参考資料の情報をウェブから取得できるようにした。第2に、ウェブで提供されている地理方法科学・工学関連のコンテンツを査読し、優良なコンテンツ情報をウェブで提供できるようにした。第3に、GISプロフェッション認定とGISカリキュラム認定の研究を行って実施体制を作った。既に実施されて大きな社会貢献となっている。最後に、オンラインで地理科学教育をするシステムを開発し、実際にそれを使った授業を2年間に渡って行い、今後、広く提供することが可能となった。本研究の目的は、第1に、地理情報科学の教育で広く使うことのできる地理情報科学カリキュラムを、国内外の地理情報科学の関連学協会等で教育を行っている研究者の意見を反映させて策定することである。第2の目的は、地理情報科学カリキュラムコンテンツを持続協働的に提供するウェブライブラリーシステムの開発研究である。すなわち、地理情報科学カリキュラムに関するコンテンツ(講義、教材、教育用データ、資料など)を持続的にかつ協働的にウェブで提供することができる制度的仕組みと運営の方法を研究することと、それに基づくウェブライブラリーシステムの開発研究を行うことである。平成17年度においては、第1に、16年にGIS学会の策定した第1次カリキュラム案に対する各分野の研究者の意見を反映させて、第2次カリキュラム案を検討した。特に、地理学的観点、情報学的観点からの第2次カリキュラム案の検討を行い、それぞれの素案を作成した。第2に、欧米のGIS教育が確立している大学のカリキュラムの調査を行った。第3に、米国地理情報科学大学連合のカリキュラム策定委員であるマーブル教授、ケンプ教授を招聘し、日本案の討議を行った。第4に、国内の地理情報科学関連のコンテンツをウェブで提供している研究者の組織化を始めた。第5に、国際的なGIS標準教科書の基本用語を分析するためのディジタルデータを作成し、その初歩的分析を行った。本研究の目的は、第1に、地理情報科学教育で広く使うことのできる地理情報科学・工学カリキュラムを、国内外の地理情報科学・工学の関連学協会等で教育を行っている研究者の意見を反映させて策定することである。平成18年度においては、第1に、17年度に作成した地理情報科学カリキュラム案と地理情報工学カリキュラム案に対し、各分野からなるカリキュラム検討班がコメントを行った。第2に、それに基づき、18年度版の地理情報科学カリキュラム案と地理情報工学のカリキュラム案を作成した。第3に、米国・英国、国内の情報系、建設系、地理系大学、及び,民間企業等で現在、実施されている関連カリキュラムの調査を行った。第4に、オンライン教育の方法について実践を通じた検討を行った。第5に、GIS技術資格との連携方法を研究した。第6に、空間情報科学研究センターと連携してカリキュラム情報の共有を行う方法を検討した。第7に、以上のカリキュラム関係情報を広く研究者に伝えるウェブシステムを開発・運営した。最後に、上記今年度の成果を広くワークショップで公開した。

本研究の第1の目的は,地理情報科学カリキュラムの開発研究,第2の目的は,地理情報科学カリキュラムコンテンツを持続協働的に提供するシステムの開発研究である。以下に報告するように,これらの目的を達成し,多大な成果を挙げて当プロジェクトを終了することができた。第1の目的に関しては,地理系,より広くは人文社会系向けの「地理情報科学カリキュラム」と,情報系,より広くは理工学系の「地理情報工学カリキュラム」を作成し,さらにこれらの二つのカリキュラムに共通する部分を編纂した「基本地理情報科学・工学カリキュラム」を作成した。広い分野の多くの研究者,学協会,米国のカリキュラムに関して権威ある研究者よりコメントを十分取り込んだものとして作成することができ,全国の大学で利用できる標準カリキュラムを確立した。第2の目的では,第1に,上記のカリキュラムに従って実際に教育する場合に必要となる参考資料の情報をウェブから取得できるようにした。第2に,ウェブで提供されている地理方法科学・工学関連のコンテンツを査読し,優良なコンテンツ情報をウェブで提供できるようにした。第3に,GISプロフェッション認定とGISカリキュラム認定の研究を行って実施体制を作った。既に実施されて大きな社会貢献となっている。最後に,オンラインで地理科学教育をするシステムを開発し,実際にそれを使った授業を2年間に渡って行い,今後,広く提供することが可能となった。
X線光電子分光法によるエナメル質生検法の開発

これまでに、歯質ハイドロキシアパタイト{Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2}の新たな解析法として、X線光電子分光法(ESCA)を導入し、ヒト健全エナメル質、象牙質から、結晶中のリンと結合した酸素と水素と結合した酸素の原子数の比およびカルシウムとリンの比を求め、各試料間およびエナメル質、象牙質において結晶組成、構造に起因する差があることを確認した。さらに、抜去歯を提供したヒトの齲蝕感受性についても検討した。以上より、簡便かつ分析精度の高い歯質の齲蝕感受性を評価する方法として、ESCAを用いたエナメル質生検法の開発を試みた。そこで、研磨用のディスクおよびストリップスを用い、微量な歯質(0.1mg)を口腔内から採取し、ESCAにて分析、カルシウムとリンの比を求め、抜去歯のESCAによる分析と比較検討し、高い分析精度であること確認した。しかし、齲蝕感受性を解明するために、重要と思われる歯質結晶中のリンと結合した酸素と水素と結合した酸素の原子数の比を求めことはできなかった。これは、試料採取用のディスクおよびストリップス自体に酸素が含まれていたり、研磨砥粒を付着させる方法や母材の種類に問題があるためである。よって、ディスクおよびストリップスの母材や研磨砥粒に歯質構成元素を含まないものを開発する必要を生じた。現在までに、チタン合金を母材とした試料採取用ストリップスが有望であるという基礎データを得た。さらに、研磨砥粒を母材に付着させず、母材に細かい溝を形成し、試料採取をすることに成功した。本研究では、これらの結果をもとに歯質から非破壊的に試料採取のできるチタン合金ストリップスの開発に着手し、原型は完成したが、チタン合金の加工は、難しく厚さの点で若干の変更が必要であるという結論を得た。今後さらに検討を加え、X線光電子分光法によるエナメル質生検法の完成を目指す予定である。平成7年度は、X線光電子分光分析法(ESCA)を歯質ハイドロキシアパタイトの解析に応用し、その有効性を確認した。さらに、研磨用ストリップスを用い、微量な歯質(0.1mg)を口腔内から採取し、ESCAにて分析した結果、エナメル質生検法として有用であり、齲蝕のメカニズムの追求や、臨床における齲蝕感受性の判定にも充分応用可能である確認、その結果を報告した(1995日本歯科保存学雑誌第38巻5号P1205-1211)。次に、歯質の構成元素との重なりの少ないと思われるチッ化物を含む研磨砥粒を用いた試作ストリップスを作製し、この成分元素の確認を行った。さらに、歯質を非破壊的に採取し、その定性、定量分析を行ったが、砥粒を付着させるために用いる糊剤の影響と思われる測定誤差を生じた。そこで、現在糊剤の変更または、糊剤の固着方法の検討を行い、ストリップスを試作改良中である。現在までに歯質ハイドロキシアパタイト{Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2}の解析にX線光電子分光分析法を応用し、ヒト健全エナメル質、象牙質から、結晶中のリンと結合した酵素と水素と結合した酸素の原子数の比およびカルシウムとリンの比を求め、各試料間およびエナメル質、象牙質において結晶組成、構造に起因する差があることを報告した(1988日本歯科保存学会秋季学会)。さらに、抜去歯を提供したヒトの齲蝕感受性についても検討を行い、報告した(1991日本歯科保存学会春季学会)。

また、上記の結果をもとに、歯質の齲蝕感受性を評価する方法を検討し、簡便かつ分析精度が高く臨床において応用可能なX線光電子分光分析法によるエナメル質生検法の開発を試みた。これまでに、市販のコンポジットレジン研磨用ディスクを用いて、試料採取および分析を行った。すなわち、齲蝕を有するヒトの歯より、健全エナメル質、齲蝕エナメル質の微粉末(0.1g)を採取し、これを試料としてX線光電子分光分析装置(ESCA)にて、検討を行い、カルシウムとリンの比を求めた。さらに、高い分析精度でもあることも確認し、報告した(1995Vol.38.No.5日本歯科保存学雑誌)。しかし、結晶中のリンと結合した酸素と水素と結合した酸素の原子数の比は、試料採取用ディスク自体に酸素、炭素等が含まれているため、分析できなった。そこで、歯質ハイドロキシアパタイトの結晶構造の解析に重要と思われる元素の分析のために、研磨砥粒やディスク、ストリップスの母材に歯質構成元素の含まない試料採取用ディスク、ストリップスを開発する必要がある。現在までに、チタン合金を母材とした試料採取用ストリップスが有望であるという基礎データを得た。本研究では、これらのデータをもとに歯質から被破壊的に試料採取のできるチタン合金ストリップスの開発に着手し、原型は完成したが、チタン合金の加工は、難しく厚さの点で若干の変更が必要であるという結果を得た。今後さらに検討を加え、光電子分光法によるエナメル質生検法の有用な活用法を確立する予定である。
サハリン-旧樺太の第2次大戦後における日本人社会の崩壊過程の調査と関係資料の収集

1.サハリンに残存する文書資料の調査(既に入手したもの)1)ソ連軍の進駐直後の1945年9月初旬までに、ソ連軍は緊急調査を行い占領政策を樹立するために必要とする詳細な基本計画を作成した。2)樺太庁の解体とソ連民政体制の確立によって、日本人社会の基盤は稀薄となったが、尚、町内会隣組は残存し日本人社会の形態は維持されていた。3)1946年以降、民政化が進むにつれて「密告」体制が確立し日本人社会の弱体化が進んだ。4)1947年ごろから引揚げた日本人に替わり、大陸から疲幣したロシア人がサハリン移民として大勢移住しはじめた。2.一次帰国者の聞き取り調査1)引揚げ業務終了後もなおサハリンには1,000名ほどの日本人が残留したが、ロシア人、朝鮮系住民に較べて社会的地位はきわめて低く、生活条件は極度に悪化していた。2)スパイ容疑者として取調べを受ける多数の日本人残留者が秘密警察にチェックを受けていた。また、国外からサハリンへスパイとして送り込まれた日本人も若干存在していたよう3)残留日本人としての身分をかくしながら現在までほぼ50年を経過したが、サハリンにはまだそのような人びとによって日本人としての精神・生活文化が残存し、継続されている。3.国内資料の調査1)外務省外交史料館・国会図書館・および個人資料などから樺太におけるソ連侵攻時の日本人社会の混乱状態をかなり具体的に把握することができた。2)国会図書館資料や個人手記などから戦後のサハリン地区における「諜報活動」に関与させられた残留日本人が多くいた経緯が明らかとなった。上記1の1)について今年度内に調査報告を刊行する予定である。1.サハリン国立文書館所蔵日本側関係資料について(1)樺太庁作成資料のうち「真岡地区」を取りあげ、とくに終戦以降のソ連軍進攻による日本人社会の被災状態や混乱状態に関する公式的な記録を戦後、初めて把握した.2.サハリン国立文書館所蔵ソ連側関係資料について(1)ソ連軍進駐後、軍政下に樺太庁が存続し、日本人社会が行政上明瞭に在在したが、1945年12月30日付の命令書によって樺太庁は廃止させられていたことがわかった.これを機に日本社会の行政的機構が壊滅した。それ以後はサハリン州制が施行され、サハリン民政局が行政を担当し、日本社会は大きく変容させられることになる.(2)ソ連民政下において、日本人民住区での地方行政の実態をかなり明らかにすることができた.3.一時帰国者の聞き取りなどについて(1)ソ連軍進駐後の日本人社会は、ソ連軍政と秘密警察組織の監視下のもとで極度の圧政下におかれ、日本人社会の形骸化は急速に進展する.(2)会社、個人企業、商店等は、ソ連民政の下に国営に移管されたがそれぞれの経営主の抵抗や対処の実態が明らかとなった.(3)多くの理由によって止むなく戦後も残留した日本人は、まだ現地に居住し、劣悪な条件下のもとで生活を続けている多くの事例が明らかとなった。
ショウジョウバエレチノイド結合蛋白質の探索と機能解析

1.ショウジョウバエcDNAライブラリーのスクリーニングによる脊椎動物レチノイド結合蛋白質の相同分子の探索:この解析については、研究期間の終了時にショウジョウバエ全ゲノム構造が公開され、脊椎動物レチノイド結合蛋白質(RBP,CRBPなど)と相同性の高い蛋白質をコードする遺伝子は存在しないことがわかり、cDNAライブラリーのスクリーニングの結果と一致した。2.ショウジョウバエ網膜におけるイカレチナール結合蛋白質相同蛋白質の解析:イカで発見されたレチナール結合蛋白質(RALBP)に対する抗体を用いてショウジョウバエの網膜を調べたところ、複眼および単眼のinterphotoreceptormatrixに免疫反応を示す分子量約120kDaの蛋白質を見出した。この蛋白質はショウジョウバエのRALBPである可能性が高く、レチナールの代謝異常を引き起こす突然変異、ninaDとの関連を調べている。3.脊椎動物RPE65のショウジョウバエ相同蛋白質の探索:網膜色素上皮細胞に特異的に存在するRPE65蛋白質は脊椎動物門全体で非常によく保存された一次構造を持ち、visual cycleにおいて、重要な蛋白質と考えられている。そこで、相同蛋白質をショウジョウバエで探索したところ、アミノ酸残基の配列が約40%一致する蛋白質(DRPE65)を見出した。蛋白質のモチーフ解析から、類似のモチーフを持つ蛋白質が、植物のカロテノイド代謝酵素の中にも存在することがわかり、RPE65関連タンパク質は、動植物界において、レチノイド及びカロテノドの代謝に関与する蛋白質ファミリーを形成していることが強く示唆された。4.ショウジョウバエ光情報変換関連蛋白質INADの機能解析:視物質の代謝と密接に関係する光情報変換に関与する蛋白質INADの機能解析を行った。本研究は分子生物学的手法による研究の好材料であるショウジョウバエを用いてレチノイド結合タンパク質の探索と機能解析をすることによって、これまで脊椎動物でしか明らかとなっていなかったレチノイドの機能とその調節機構が、無脊椎動物にもあてはまる普遍的なものであるかどうかを検証し、また脊椎動物で未だ明かとなっていないレチノイドの機能を解明することを目的としている。本年度は公布期間が2ケ月足らずと短かったため、来年度以降の研究遂行の準備実験を行った。1.ショウジョウバエレチナ-ル結合タンパク質の遺伝子解析:イカの網膜より単離されたレチナ-ル結合タンパク質の抗体を用いてこの抗体と反応するショウジョウバエタンパク質を探索したところ、複眼と単眼に特異的に存在する分子量約115kDaのタンパク質が見つかった。このものは、これまでに知られていた、ショウジョウバエfatty acid and retinoid binding proteinとは分子量が異なり、異なるタンパク質と考えられたので、このものの遺伝子解析を進めるためにショウジョウバエ頭部から調整したcDNA libraryの発現スクリーニングの準備を行った。2.脊椎動物レチノイド結合タンパク質の相同タンパク質の探索:脊椎動物のレチノイド結合タンパク質である、CRBP,CRABP,IRBPおよび、CRALBPに共通のアミノ酸配列をもとにPCR法を行う準備を進めた。本研究は分子生物学的手法による研究の好材料であるショウジョウバエを用いて、光受容細胞における視物質の代謝に中心的な役割を果たしている、レチノイド結合蛋白質を無脊椎動物にまいて同定し、その機能を解析することによって、無脊椎動物の光受容および光情報変換の機構を解明しようとするものである。昨年にひきつづき、本年度も脊椎動物で知られている、レチノイド結合蛋白質の遺伝子DNAをもとに、ショウジョウバエ頭部よりのレチノイド結合蛋白質の探索を行ったが、今のところ発見されていない。

これは、これらの蛋白質が3次元的な構造は似ているにも関わらず、特定の活性中心のようなところが遺伝子レベルでは進化的にあまり保存されていないことを示唆しており、分子進化の機構を考える上で、新しい視点を与えるものと考えられる。しかし、これらの結果から、DNAの類似性を元にしたレチノイド結合蛋白質の発見は可能性が低いことが解り、別の方法を考えなくてはならなくなった。そこで、遺伝子からの探索は中止し、大型のハエを用いて、レチノイドと結合する蛋白質の精製に着手した。また、これと平行して、視細胞における光情報変換関連蛋白質の機能を解析する手段として、これらの蛋白質の変異分子を発現する系統をいくつか作製し、その表現系をin vivoで解析した。これらのうち、イノシトール燐脂質代謝に関連する、ホスファチジルイノシトール転移蛋白質(PITP)については,マウスのPITPがショウジョウバエの視細胞中でショウジョウバエのPITPと同様の働きをすることが解り、この蛋白質が進化的によく保存されていることが明かとなった。本研究は、網膜における視物質の代謝に中心的な役割を果たしている、レチノイド結合蛋白質をショウジョウバエにおいて同定し、その機能を解析することによって無脊椎動物の光受容機構を解明しようとするものである。本年度は脊椎動物でレチノイドの代謝に関与していると考えられているRPE65遺伝子と相同性の高い遺伝子を探索した。脊椎動物のRPE65蛋白質は網膜色素細胞に局在する蛋白質で、一次構造が魚類から哺乳類まで非常によく保存されていることや、RPE65遺伝子が視細胞変性の原因遺伝子の一つであることから、視機能に重要な役割を果たしていると考えられている。そこで、ニワトリのRPE65遺伝子の配列を元にPCR法等で、ショウジョウバエ成虫頭部のcDNAライブラリーから、約2500塩基対のcDNAクローン(Drosophila RPE65)を単離した。ORFから予想された蛋白質のアミノ酸配列はニワトリのRPE65蛋白質と37%の相同性があり、他の脊椎動物とも35%以上の相同性があった。Drosophila RPE65遺伝子の発現様式をノーザン解析で調べたところ、この遺伝子が頭部でのみ発現していることがわかった。また、線虫C.elegansのゲノムデータベースよりDrosophila RPE65と相同性の高い配列を見出し、このうち2カ所の配列が脊椎動物でもよく保存されていることがわかった。C.elegansにはオプシンがないことを考えると、この遺伝子が、無脊椎動物では視覚以外の機能にも関与している可能性が考えられた。
遠隔看護における健康状態のアセスメント手法の開発に関する研究―カオス分析によるバイタルサイン情報の活用―

高度情報化社会が進むなかで、それらの情報通信網を通じた新しい看護の方法として遠隔看護の研究が進められている。この遠隔看護を実施していく場合に、重要となるアセスメント手段として対象の生体情報をどのような手段で簡便に取得するかは重要な課題である。本研究は、遠隔看護を通じて、簡便に生命兆候を取得していくための手段として、指尖容積脈波の測定結果をカオス分析することによって、新しいかくれた生命兆候の予測につながるのではないかという仮説を立てて、その検証を以下の2つの実験と、一つの実施例から試みた。(1)指尖容積脈波のカオス分析と自律神経の日内変動についての実験(2)遠隔看護におけるカオス分析結果の実用性に関する実験(3)糖尿病患者に対する遠隔看護システムを用いた試験的運用(1)の実験結果から、指尖容積脈波のカオス解析結果から得られるカオスアトラクターの変化とエントロピー値の変化に何らかの相関があることが示唆された。それらの結果を踏まえて、継続的看護の支援方法として遠隔看護に用いる際に、その値の有効性と評価について、健康人と共に、糖尿病患者に遠隔看護を実施しながら分析を加えた((2))。その結果、カオス分析によって得られた値が、健康度の指標となる可能性が示唆できた。そこで、(3)において、実際の遠隔看護システムのなかで、糖尿病患者に対して長期的な関わりを持ちながら、カオス解析の結果の活用性についての試験的運用を144日間にわたって行った。その結果、カオス分析を含んだ遠隔看護システムの実用性と、継続看護に対する効果性の評価が得られた。平成13年度は、(1)遠隔看護システムのハード環境の整備(解析用コンピュータ、複雑系シミュレーションシステム)(2)バイタル情報収集のための機器の設計・組立て(血中酸素濃度計、鼓膜温計、ほか既存機器で対応)(3)バイタルサイン情報のカオス分析システムの構築(カオス理論実験・開発キット)を進め、構築したシステムに基づき以下のような検証研究を行った。◆研究目的バイタル情報のなかでも、脈波形から得られた非線形時系列データを、複雑系科学の代表的な手法であるカオス解析により処理することで、これまで看護婦が経験や勘によって捉えていた情報を、客観的な指標としてどこまで捉えることができるか、またそれらの情報を遠隔看護において、どのように活用できるかについて検討した。◆実験方法実験は、研究協力の得られた健康な5名のボランティア(男1名、女4名)に対して、仕事前後の脈波計のカオス分析結果と生体の日内変動との関連を捉えた。一回の測定は約10分間で、そのうちの安定したデータが得られる5分間をデータ解析区間とし、脈波は、その間の2時点(25秒間、5000ポイント)をパソコンに取り込んでカオス解析(コンピュータ・コンビニエンス:複雑系シミュレーションシステム)を行った。心電図データは、AD変換(カノープス,AD98)してパソコンに取り込み、そのデータを用いてRRインターバル解析プログラム(キッセイコムテック,PASHERVAR)によって心拍変動解析を行い、測定時点での自律神経活動を捉えた。◆研究結果RRインターバル解析による自律神経活動の変化では、5人ともに仕事後に交感神経活動の増加がみられた。カオス分析によって得られたアトラクターの軌道の変化をみると、仕事後の方が仕事前よりも軌道が安定している傾向がみられた。この傾向は、KSエントロピーの値からも確認でき、脈波形のカオス分析結果が疲労やストレス状態の指標になることが示唆された。遠隔看護を実践するためには、遠隔地からバイタル情報を取得して、クライエントの健康状態を総合的に把握する必要がある。従来のバイタル情報は、体温・脈拍・血圧を線形時系列データとして捉えていた。しかし、この方法では、遠隔看護における看護観察情報に必要なバイタル情報を得ることは困難である。