hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動や体力向上は子どもの認知機能の発達を加速させるか－縦断研究による関連性の解明

本課題は,日本人小中学生の認知機能の発達に対して,体力・体格(肥満・やせ)そして運動習慣が与える影響を十分なサンプルサイズの被験者集団において縦断的に検討し,小中学生期の認知機能の発達と体力・体格・運動習慣との関連性を解明することを目的とする.2年目である今年度は,1年目に収集したデータの整理・連結作業を行い,学校・保護者そして子どもたちへの簡単なデータのフィードバックを行った.また実際の調査として,年度前半は体力・体格測定を実施し,年度後半に認知機能の測定,アンケート調査を実施した.体力測定は新体力テストの8種目に加え,研究代表者の所属する大学が開発した敏捷性テストであるNチャレンジテストを実施した.質問紙調査によって子どもの生活習慣(運動習慣,睡眠習慣,栄養摂取状況,テレビ・ゲーム視聴時間など)やメンタル要因に関する調査を行った.認知機能調査は,クラスごとに各校のパソコンルームで一斉に実施・測定した.認知機能としては抑制機能とワーキングメモリの課題に加え,関連記憶課題を測定した.初年度データをまとめた結果,1年目の調査参加者は小学3年生から小学6年生までの797名であり,2年目の調査参加者は776名であった.また1年目から2年目に追跡調査できた子どもは583名であった.今後,1年目そして2年目ともアンケート等での欠損データがあるため実際の縦断データの分析対象としては減少するが,できるかぎり追跡可能な子どもを増加させられるように調査協力校との連携・協力を図り,3年目の調査・測定を実施する.3年目では最終年度になるため,まずは横断データを用いた分析をしつつ,縦断データの欠損データの整理が完了し次第,本研究課題の主目的である体力・体格と認知機能との縦断的な関連性について分析する.さらに,その知見を学会等での成果発表そして社会還元することを目指す.ほぼ当初の研究計画の通りに調査・研究が進んでいるため.1年目そして2年目と同様の調査を実施し,発達および発育に伴う体力や体格の経年変化に伴う認知機能の発達について検討する1)対象:研究1年目および研究2年目である前年度に調査した子ども(小学4年生から中学2年生)を対象者として調査を実施する.2)体力・運動能力・体格および認知機能の調査:身長・体重,新体力テスト8種目,これに加えNチャレンジテストによって体力・運動能力調査を実施する.また,クラブ活動・少年団活動への所属の有無や日常身体活動量,幼児期の活動状況,運動時間・種目,座位活動時間(スクリーンタイムおよび家庭での学習時間など),睡眠時間・睡眠習慣について質問紙によって調査する.認知機能についても前年度と同様の認知テスト(抑制機能,ワーキングメモリ,関連記憶)を実施する.3)分析および論文化:横断データの分析および論文化を進める.縦断データについては欠損データの整理をする.横断データは実際の分析を進める.具体的な分析としては,認知機能と体力・運動能力や体格との関連性についての縦断的な関連性の有無を検討する.本課題は,日本人小中学生の認知機能の発達に対して,体力・体格(肥満・やせ)そして運動習慣が与える影響を十分なサンプルサイズの被験者集団において縦断的に検討し,小中学生期の認知機能の発達と体力・体格・運動習慣との関連性を解明することを目的とする.研究初年度である今年度の前半は調査に協力してくれる学校側との日程調整そして保護者への承諾をまず行った.3校の小学校から承諾を得て,小学3年生から小学6年生までの計4学年,各学年2クラス編成であったため,計840名ほどの子どもを当初の調査対象として,保護者に調査協力の依頼を行った.その後,体格測定そして体力指標として新体力テストに加え本学独自の敏捷性テストであるNチャレンジテストを実施した.年度の後半期では子どもの生活習慣(運動習慣,睡眠習慣,栄養摂取状況,テレビ・ゲーム視聴時間など)やメンタル要因に関する調査を質問紙を用いて行った.また,重要な評価項目である認知機能は子どもをクラスごとに各学校のパソコンルームにきてもらい,3035名が一斉に認知機能テストを実施した.体力テスト,Nチャレンジテスト,生活習慣調査および認知機能データについて測定修了後から電子データ化やID付与等の整理作業を進め,年度末時点でほぼすべての項目のデータ入力は完了した.2年目ではこの各項目データの連結作業と,体力や体格そして生活習慣と認知機能の横断的な関連性について簡単な分析を進める.ほぼ当初の研究計画の通りに調査・研究が進んでいるため.本課題は,日本人小中学生の認知機能の発達に対して,体力・体格(肥満・やせ)そして運動習慣が与える影響を十分なサンプルサイズの被験者集団において縦断的に検討し,小中学生期の認知機能の発達と体力・体格・運動習慣との関連性を解明することを目的とする.2年目である今年度は,1年目に収集したデータの整理・連結作業を行い,学校・保護者そして子どもたちへの簡単なデータのフィードバックを行った.また実際の調査として,年度前半は体力・体格測定を実施し,年度後半に認知機能の測定,アンケート調査を実施した.体力測定は新体力テストの8種目に加え,研究代表者の所属する大学が開発した敏捷性テストであるNチャレンジテストを実施した.質問紙調査によって子どもの生活習慣(運動習慣,睡眠習慣,栄養摂取状況,テレビ・ゲーム視聴時間など)やメンタル要因に関する調査を行った.認知機能調査は,クラスごとに各校のパソコンルームで一斉に実施・測定した.認知機能としては抑制機能とワーキングメモリの課題に加え,関連記憶課題を測定した.初年度データをまとめた結果,1年目の調査参加者は小学3年生から小学6年生までの797名であり,2年目の調査参加者は776名であった.

また1年目から2年目に追跡調査できた子どもは583名であった.今後,1年目そして2年目ともアンケート等での欠損データがあるため実際の縦断データの分析対象としては減少するが,できるかぎり追跡可能な子どもを増加させられるように調査協力校との連携・協力を図り,3年目の調査・測定を実施する.3年目では最終年度になるため,まずは横断データを用いた分析をしつつ,縦断データの欠損データの整理が完了し次第,本研究課題の主目的である体力・体格と認知機能との縦断的な関連性について分析する.さらに,その知見を学会等での成果発表そして社会還元することを目指す.ほぼ当初の研究計画の通りに調査・研究が進んでいるため.前年度と同様の調査を実施し,発達および発育に伴う体力や体格の経年変化に伴う認知機能の発達について検討する1)対象:前年度と同じ対象を調査するとともに,今年度の新小学3年生も調査対象者に加える.2)体力・運動能力・体格および認知機能の調査:前年度同様に身長・体重,新体力テスト8種目,これに加えNチャレンジテストによって体力・運動能力調査を実施する.また,クラブ活動・少年団活動への所属の有無や日常身体活動量,幼児期の活動状況,運動時間・種目,座位活動時間(スクリーンタイムおよび家庭での学習時間など),睡眠時間・睡眠習慣についても前年度同様に調査する.認知機能については前年度と同様の認知テストを実施する.3)分析および論文化:横断データの分析および論文化を進める.また,前年度の横断データと2年次のデータを結合し,認知機能と体力・運動能力や体格との関連性についての縦断的な検討を実施する準備を進める.1年目そして2年目と同様の調査を実施し,発達および発育に伴う体力や体格の経年変化に伴う認知機能の発達について検討する1)対象:研究1年目および研究2年目である前年度に調査した子ども(小学4年生から中学2年生)を対象者として調査を実施する.2)体力・運動能力・体格および認知機能の調査:身長・体重,新体力テスト8種目,これに加えNチャレンジテストによって体力・運動能力調査を実施する.また,クラブ活動・少年団活動への所属の有無や日常身体活動量,幼児期の活動状況,運動時間・種目,座位活動時間(スクリーンタイムおよび家庭での学習時間など),睡眠時間・睡眠習慣について質問紙によって調査する.認知機能についても前年度と同様の認知テスト(抑制機能,ワーキングメモリ,関連記憶)を実施する.3)分析および論文化:横断データの分析および論文化を進める.縦断データについては欠損データの整理をする.横断データは実際の分析を進める.具体的な分析としては,認知機能と体力・運動能力や体格との関連性についての縦断的な関連性の有無を検討する.データ分析用統計ソフトおよび認知機能評価ソフトの購入を見送り,それぞれ既存のソフトによって分析や評価などを行っているため,それらのPCソフト分の費用が圧縮された.しかしながら,函館や釧路への移動のために北海道内の移動旅費が予想以上に必要となった.ただ,削減分は3年目が縦断調査の仕上げにあたり,前年度までより丁寧に調査・測定する必要がある.とくに,追跡調査でありこの3年目のデータが特に重要であり,測定補助者の確保そしてより迅速なデータ整理のため有効かつ効率的な研究費使用を目指す.
和紙の保存性に及ぼす製造法の影響

耐久性のある良い和紙を選択し、使用することが、現在の資料を残すためだけではなく、過去の遺産の保存修理のためにも望まれている。和紙の主原料であるコウゾはアルカリ水溶液で煮熟され、繊維化される。アルカリとしては木灰、石灰、ソーダ灰(炭酸ナトリウム)、苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)が使用されている。煮熟剤の違いがどのように紙の耐久性などの違いをもたらすのかついて直接検討した例はない。そこで、同一の高知産楮から作成した和紙の保存性に及ぼす煮熟剤の違い、漂白の有無による影響について、検討することとした。本研究では、煮熟方法の違う和紙に酸(ドウサ)を塗布して湿熱劣化試験を行った。ドウサ引きを行った苛性ソーダ煮の試料はpHが大きく低下し、劣化処理によって大きな強度低下や変色を招いた。木灰や炭酸ソーダのようなマイルドなアルカリで煮熟した試料中にはアルカリが残留し、ドウサ塗布によるpHの低下を抑えることから、劣化処理による強度低下が少なかった。ほぼ同一のpHにおいても、漂白試料は未漂白試料よりも劣化しやすかった。和紙中のセルロースの重合度は強いアルカリである苛性ソーダで煮熟した場合は他のものに較べて低く、煮熟中に繊維が損傷を受けていることが明らかとなった。また、繊維中の構成化学成分としては、木灰などのマイルドなアルカリの方がヘミセルロース残量が多かった。煮熟剤を替えて作成した和紙の濡れ特性には差は認められなかった。以上の実験結果から、マイルドなアルカリで煮熟すること、そして漂白しないことが保存性の良い和紙を製造するための条件であると結論できる。耐久性のある良い和紙を選択し、使用することが、現在の資料を残すためだけではなく、過去の遺産の保存修理のためにも望まれる。和紙の主原料である楮はアルカリ水溶液で煮熟され、繊維化される。アルカリとしては木灰、石灰、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムが使用されている。木灰のようなマイルドなアルカリで処理すると良い紙ができると通常言われているが、この点についての詳細な比較研究はなく、実際にどのように紙の耐久性などの違いをもたらすのか、また、その違いはどのような化学組成の変化に起因しているのかについては依然として不明のままである。ここでは、日本画や版画に使用するドウサを再度取り上げ、煮熟方法の違いがこの様な酸の塗布によってどの様な保存性の違いを示すかについて検討し、保存性の良い和紙についての指針を示すことを目的とした。高知産の同一品質の楮を試料とし、木灰、石灰、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムで煮熟して製紙した。これらの和紙試料に所定量のドウサ(膠と明礬による滲み止め)を塗布し、強制劣化(80°C、65%RH、4カ月)した。紙の物性として引裂強さ、耐折強さ、引張強さ、色変化の測定を行った。ドウサ引きは、和紙の劣化を促進した。とくに、水酸化ナトリウムで煮熟した和紙は、ドウサ引きによる強度低下が大きかった。この実験からも、強いアルカリで煮熟すると、紙の保存性に悪影響を与えることが確かめられた。耐久性のある良い和紙を選択し、使用することが、現在の資料を残すためだけでなく、過去の遺産の保存修理のためにも望まれている。和紙の主原料であるコウゾのアルカリ水溶液で煮熟され、繊維化される。本研究では、煮熟方法の違う和紙に酸(ドウサ)を塗布した湿熱劣化試験を行った。

ドウサ引きを行った苛性ソーダ煮の試料はpHが大きく低下し、劣化処理によって大きな強度低下や変色を招いた。木灰や炭酸ソーダのようなマイルドなアルカリで煮熟した試料中にアルカリが残留し、ドウサ塗布によるpHの低下を抑えることから、劣化処理による強度低下が少なかった。ほぼ同一pHにおいても、漂白試料は未漂白試料より劣化しやすかった。和紙中のセルロースの重合度は強いアルカリである苛性ソーダで煮熟した場合は他のものに較べて低く、煮熟中に繊維が損傷を受けていることが明らかとなった。また、繊維中の構成化学成分としては、木灰などのマイルドなアルカリの方がヘミセルロース残量が多かった。煮熟剤を替えて作成した和紙の濡れ特性には差は認められなかった。以上の実験結果から、マイルドなアルカリで煮熟すること、そして漂白しないことが保存性の良い和紙を製造する為の条件であると結論できる。
義歯安定剤が咀嚼能力改善に及ぼす影響に関する総合的検討

義歯安定剤の使用により食品混合能力の有意な改善を認めた.主観的評価項目(患者満足度,口腔関連QOL,摂取可能食品アンケート)も有意差はないものの改善傾向を認めた.最大咬合力には効果は認めなかった.義歯安定剤を使用することによりC. albicansの増殖能力や菌糸への形態変化が促進されたことから,生体為害性が亢進される可能性が示された.これらのことから,義歯安定剤の使用により咀嚼能力は改善するが,使用においては義歯および口腔内の清掃を十分に行い可及的に菌数を減少させてから使用すること,また短時間で交換しながら使用することが望ましいと考えられた.この研究成果は学術大会で発表した.超高齢社会の現在、高度な顎堤吸収や口腔乾燥などを呈する義歯装着者が増加している。このような口腔内環境においては可撤性義歯製作に困難を極め、良好に義歯を使用できていない患者が存在するのも事実である。このような状況下で、自ら義歯安定剤を購入、使用し対応している患者も散見されるが、義歯安定剤の効果については明らかになっている部分は多くはない。そこで義歯安定剤の使用が及ぼす種々の影響、効果について検討したので報告する。【方法】義歯不適合を主訴とする患者および定期健診を希望する患者に対して、4週間義歯安定剤(クリームタイプ)を使用していただき、患者の主観的評価(満足度、口腔関連QOL)、および客観的評価(最大咬合力、ガム咀嚼能力、咀嚼リズム)の経時的変化を検討した。【結果】義歯安定剤不使用の状態での満足度が高い患者では、義歯安定剤使用後も満足度の変化は少なかった。義歯の適合状態が顕著に不良な患者においても主観的評価項目、客観的評価項目の改善度は少なかった。適合状態が中等度の患者群で最も評価項目の改善効果が見られた。【考察・まとめ】使用している義歯に対する満足度が高い患者では、義歯安定剤を使用したとしても劇的な効果は少ないと思われる。また、義歯適合状態が著明に不良な場合も義歯安定剤で不適合部分を補えないため、改善度が少なかったと考える。4週間の使用期間のうち、義歯安定剤の効果がある場合は、比較的初期に変化が表れその後の変化は少ないという傾向がみられた。今後は残存歯数(咬合支持数)、義歯の適合状態により被験者を分類、検討し、効果的な義歯安定剤の使用方法を確立することを目指す。また、細菌学的な検討も並行して行っていく。義歯安定剤使用時の微生物の付着性についても同時に評価を行う予定であった。申請者はこれまでレジンへの微生物の付着能を検討し報告してきた。義歯安定剤はその効果を発揮するために水分を取り込んでゲル化するが、同時に微生物も内部に取り込んでしまうため、これまで実施してきた方法では微生物数の変化を観察することは不可能であった。ゲル内に取り込まれた細菌を分離回収する手技を見出すことに時間を要したため、予定よりも進捗はやや遅れたが、概ね手技も確立できたので今後微生物の付着性の検討も行う予定である。義歯安定剤は薬局等で市販されており患者は歯科医師の指示がなくても自ら購入し使用可能であるのが現状である.しかし,義歯安定剤の効果について明らかになっている部分は多くはない.そこで義歯安定剤の使用が及ぼす種々の影響,効果について検討したので報告する.【方法】本年度も継続して義歯不適合を主訴とする患者および長期的に義歯を使用し定期健診を希望する患者を被験者とした.4週にわたり義歯安定剤(クリームタイプ)を使用して頂きその期間中の主観的,客観的評価の経時的変化を検討した.また,In vitroで義歯安定剤に対する微生物の付着,増殖能力(3,6,12,24時間)についての検討を行った.【結果】本年度は初年度より被験者数を増加することができた.得られた結果から,主観的評価項目の1つである口腔関連QOLは多くの被験者で改善する傾向を示した.また,他の主観的評価項目である患者満足度や客観的評価項目であるガム咀嚼能力において,義歯安定剤使用前から高値を示す被験者群では義歯安定剤使用による大きな変化は生じなかった.一方,当初の満足度や咀嚼力の値が低値中等度の群では改善する傾向が示唆された.義歯安定剤へのC.albicansの付着様相は各種義歯安定剤を使用した群の方が付着量は多かった.経時的に増殖した微生物数の変化は付着後初期に大きく増加しその後の変化は微増であった.【考察・まとめ】使用している義歯に対する満足度が高い患者では,義歯安定剤を使用したとしても,各種評価項目に大きな変化がなかった.これは初年度の結果からも同様の傾向がみられていたが,被験者数が増えた本年度でも同様の結果を得ることができた.

微生物学的検討からは,義歯安定剤の使用により付着する微生物数が増加し,比較的付着初期での増殖率が大きくなることが示唆された.義歯安定剤に対する微生物学的検討において初年度の課題であった,ゲル化した義歯安定剤から微生物を抽出することが可能となったため,in vitroで微生物の付着,増殖様相の観察を行っているが,実験結果にまだばらつきがみられるため継続する必要がある.機能評価についても被験者母集団が多い方が結果の信頼性が上がるので継続して被験者リクルートを行う必要がある.有床義歯装着者に義歯安定剤を適用し,義歯安定剤不使用時,使用直後,使用4週までの被験者の満足度,口腔関連QOL,および最大咬合力、ガム咀嚼能力の変化について昨年度より被験者数を増やして検討した.また,in vitroにおいて義歯安定剤がCandida albicansの病原性の変化に及ぼす影響についても調査した.義歯安定剤の適応により満足度や口腔関連QOLは多くの被験者で改善傾向を示した.いずれの調査項目も適用直後に改善が見られその後の変化は少なかった.ガム咀嚼能力も義歯安定剤の使用により向上したが,最大咬合力については大きな変化は認めなかった.最終年度では,in vitroにおいてC. albicansの病原性に及ぼす影響を検討するため,義歯安定剤に対するC. albicansの初期付着,経時的増殖様相および,酵母型から菌糸への形態変化について調査した.各種義歯安定剤(クリーム:Cr,パウダー:Po,クッション:Cu)および義歯床用アクリルレジン(コントロール:Co)上でC. albicansを4&#730;C,2時間培養し,付着菌数を定量した.さらに,菌が付着した各試料を37&#730;Cで培養し菌数および菌糸特異的遺伝子発現の変化を計測し病原性の経時的変化を検討した.その結果,初期付着については試料間で差は認めなかった.菌数は経時的な増加傾向を示し,特に培養2時間までの増殖量が顕著であった.また,同一培養時間においては義歯安定剤上のC.albicansの増殖量はコントロールより多かった.菌糸特異的遺伝子発現は,Cr,Poにおいて培養6時間で有意に亢進した.義歯安定剤の使用によりC. albicansの増殖は促進され,特にCr,Poにおいては口腔粘膜への為害作用を持つとされる菌糸への形態変化にも影響することが示唆された.義歯安定剤の使用により食品混合能力の有意な改善を認めた.主観的評価項目(患者満足度,口腔関連QOL,摂取可能食品アンケート)も有意差はないものの改善傾向を認めた.最大咬合力には効果は認めなかった.義歯安定剤を使用することによりC. albicansの増殖能力や菌糸への形態変化が促進されたことから,生体為害性が亢進される可能性が示された.これらのことから,義歯安定剤の使用により咀嚼能力は改善するが,使用においては義歯および口腔内の清掃を十分に行い可及的に菌数を減少させてから使用すること,また短時間で交換しながら使用することが望ましいと考えられた.この研究成果は学術大会で発表した.対象被験者を全部床義歯装着者、部分床義歯装着者と年度ごとに分けて研究を実施する予定であったが、より多くの被験者を獲得するため全ての義歯装着者をリクルート対象とする予定である。また、調査期間を当初8週としていたが、被験者の同意が得られないことが多々あったので4週に変更して行うこととする。平成28年度は国際学会や補綴系学会において報告していく予定である。顎堤の吸収状態や歯の欠損の状態により群分けしそれぞれの群間での機能評価の結果を比較検討する予定であるため,無歯顎者に限らず可能な限り被験者数を増加させる.微生物学的検討についても継続し実験回数を増やして結果を検討する.平成29年度は学会での報告を重ねていく予定である.歯科補綴学被験者数を増加して引き続き調査を行っていくために助成金を使用する。また、遅れていた義歯安定剤と細菌の付着能との検討を行うためにも研究費を使用する。次年度使用額は生じたものの多額ではなく概ね予定通り進めることができたと考える.被験者ごとに使用する義歯安定剤や咬合力計測シートなどの消耗品の購入。
V型ATP合成酵素の回転の直接観察

吉田らの方法に準拠して、V1-ATPaseの回転の観察を行うために、遺伝子操作によりローターサブユニットである、ガンマsubunitにシステイン残基を導入したmutantV1を合計10種類作成した(ガンマサブユニット2,32,58,90,95,100,116,120,144,163のセリン、もしくはアラニンをシステインに置換)。蛍光化されたアクチン線維をローターサブユニットに結合させるためには、ガンマのシステイン残基をNEM-ビオチン化する必要がある。作成したmV1うち明確にビオチン化されるのは100番目のものだけであった。現在、このmutantV1を用いて回転の観察をおこなっている。いまのところ、明確な回転を観察できていない。吉田らの方法に準拠して、V1-ATPaseの回転の観察を行うために、遺伝子操作により以下の改変を行う必要があった。1)A.Bサブユニットに存在する、4つのシステイン残基をセリンに置換する。2)AサブユニットのN末端にHis-tagを導入する。すでにV1の発現系を確立していたので、これに異変導入を行うことにした。当初、クンケル法で変異導入を試みたが、うまくいかなかった。T.thermophilusの遺伝子は極端にGCリッチなので、室温でのポリメラーゼ反応がうまく行かなかったのが原因と考えている。次に、PCRを用いて、変異導入を行ったところ、必要な全ての箇所に変異を入れることに成功した。DNAシークエンシングにより、変異の導入を確認した。変異導入されたmutant V1をNi-NTAカラムで精製した。菌体20gから、高度に精製された約1mgの酵素が得られた。比活性は野生型のV1とほぼ同じであった。Cysの除去やHistagの導入はATPase活性に影響しないことがわかった。次に同様の方法で、ローターサブユニットである、ガンマにシステイン残基を導入したmutant V1を5種類作成した(ガンマサブユニット58,100,116,120,144,163のセリン、もしくはアラニンをシステインに置換)。蛍光化された、アクチン線維をローターサブユニットに結合させるためには、ガンマのシステイン残基をNEM-ピオチン化する必要がある。それぞれのmutant V1のピオチン化効率を調べたところ、163のシステインが比較的反応性が良いことがわかった。現在、このmutant V1を用いて回転の観察をおこなっている。
ナノフォトニクスの理論的研究

光学素子の設計には幾何光学が有用である。幾何光学は光の伝搬の様子を記述するものであり、物質の屈折率の空間変化が光の波長に比べてゆっくりである場合に成立する。従って、周期構造中ではブラッグ条件近傍の光は多重散乱の寄与が本質的に効いてくるため従来の幾何光学は破綻する。そこで本研究では、周期系でのブラッグ条件近傍の波束に対して実効的な幾何光学を新たに構築することを目的とした。切り口として、固体電子論で盛んに議論されているベリー曲率の概念を光学に応用した。具体的には、X線動的回折理論により、結晶におけるX線のブロッホ波束の運動方程式を導出し、従来の幾何光学の方程式に対してベリー曲率による補正が有効的な磁場として加わること示した。そこで、実際にベリー曲率が寄与する物理現象として、歪みのある結晶中のX線の伝搬を考察した。結晶歪みの存在下でブロッホ波束の運動方程式を解き、波束の重心位置がシフトすることを見出した。その大きさは歪みの100万倍にも及ぶため、原子レベルのミクロな歪みが、マクロな波束のシフトとして観測できることがわかった。この結果はPhysical ReviewLetters誌に掲載され、さらに実験グループによって証明された。磁性と誘電性をあわせもつマルチフェロイクスと呼ばれる物質群における光物性に着目して、理論的な立場から以下の2つの新たな物理現象を発見した。(1)フォトニック結晶における磁気カイラル効果の巨大増強マルチフェロイクスにおける光物性として、光の進行方向に応じて屈折率の異なる磁気カイラル効果あるいは光学的電気磁気効果が知られている。しかし、この効果は非常に小さいために測定が困難であった。そこで、効果を増強させるためにマルチフェロイクスを光の波長程度の周期で並べてフォトニック結晶を構成することで、磁気カイラル効果に起因する反射率差を3桁以上に大きくできることを理論的に示した。この結果を用いると、光を波長ごとに分離できてしかも外部磁場により光の反射方向を変えられるため、光の分波光分波装置と光スイッチを同時に高速で制御できる光学装置が実現可能である。この結果はApplied PhysicsLetters誌に掲載された。さらに、貴田らの実験によって、フォトニック結晶においては磁気カイラル効果が3桁以上大きくなることが確認され、実験結果と併せて特許権を出願中である。(2)光線に作用する「ローレンツカ」光と電子とのアナロジーは古くから知られていたが、光子は電荷をもたないために、光線に対するローレンツカは知られていなかった。本研究では、マルチフェロイクスにおける磁化ドメインにおける磁気カイラル効果(光学的電気磁気効果)を利用することで、光の軌跡があたかもローレンツカを受けるかのように曲がることを理論的に発見した。このような光線に作用する「ローレンツカ」を利用すると、光が元来軌跡を戻れなくなるため、従来の光アイソレータを大幅に小型化できる。この結果は、Physical Review Letters誌に掲載された。
ロンゴロンゴのデジタルアーカイブと言語情報の抽出

本課題は、イースター島で作られた記号の列が彫り込まれた木製の遺物について、デジタルデータの収集、そのようなデジタルデータ収集に必要な技術の研究、および収集したデジタルデータから言語情報を抽出することを目的としている。対象となる遺物は現在20点ほどが遺されており、中でも比較的大きなものを所有する教会に連絡をとるなど、所有者・所有機関に対して研究への協力を要請した。研究目的前段の収集に関しては、残念ながらデータを直接収集するための協力を得ることができなかった。研究目的の後段である遺物の形状データからの言語情報抽出については、記号を形状をもとに文字に分類する問題に取り組んだ。これは既知言語に対する手書き文字認識の手法を参考に、記号形状の特徴量を得て、その特徴量の違いの大きさから、文字としての分類を見つけようとするものである。未解読文字の場合は正解が分からないため、既知言語を用いて手法の評価を行う。本課題の初年度にこの研究手法の基礎を作った。その時点では現代日本語の手書き文字を用いて評価を行った正解率は、その時点では満足のいくものではなかった。手法の評価のためには、さまざまな既知言語の文字データの収集と整備が必要となる。そこで、NIIおよび国文研が公開している日本語の江戸期の手書き文字のデータ、および解読が進んでいる考古学的文字としてエジプトの神官文字の画像データについて、画像を文字に分類する問題に合わせて整理した。当初、形状の特徴量だけから分類することは困難と考えていたが、分類の候補についてクラス内の形状の類似を用いて選択することが有効であるという知見を得た。本課題では、イースター島で作られた、記号の列が彫り込まれた木製品のデジタルデータを収集するとともに、そのような収集に必要な技術の研究、および収集したデジタルデータから言語情報を抽出することを目的としている。対象となる遺物は20点ほどが遺されており、そのうち、比較的大きなものを所有する教会に連絡をとるなど、所有者・所有機関に対して研究への協力を要請している。また、3Dスキャナの利用実績のある、日本における販売代理店ならびに博物館において機材について調査を行い、当初予定していた機材の解像度が適切でないことが判明した。レーザーによるスキャンであれば高い解像度が期待できるものの、対象が木製品であるために、強い光を当てることによる表面の劣化などが懸念される。そこで近年注目されているSfMを用いることを検討している。SfMは対象を複数の方向から撮影したデジタル写真(複数の平面画像)を元に3次元の形状を復元する技術である。本研究が対象とする遺物には細い線で記号が彫りつけられており、その線が判別できる程度の解像度が必要である。H27年度は実物での実験・データ収集に先立ち、実物と同程度の大きさの記号が、実物よりも明瞭な線で彫られた木製品を対象にSfMを用いて形状を復元する実験を行った。当初、米国製の三次元スキャナを購入する予定であったが、科研費応募時点から研究費の使用開始までの間の為替変動によって、購入は困難になってしまった。一方、当該機材を実際に使った経験者からの聞き取り調査によって、公称の解像度に疑念があることが判明した。対象遺物の所有者は国外の個人ならびに機関であるため高頻度の訪問は難しく、また測定による対象遺物へのダメージを最小限にするために、測定機材については十分に考慮する必要がある。所有機関の一つである在ローマの教会からは、測定について、他の博物館を優先して欲しいとの回答をもらっている。本課題では、イースター島で作られた記号の列が彫り込まれた木製品のデジタルデータを収集するとともに、そのような収集に必要な技術の研究、および収集したデジタルデータから言語情報を抽出することを目的としている。デジタルデータの収集にあたっては、SfMというモデリング方法を使うことを検討している。SfMは、対象物を複数の方向から撮影した二次元のデジタル写真から三次元の形状を復元する技術であり、従来のレーザーを用いた三次元の形状計測に比べて、強い光を当てる必要がないために遺物にダメージを与えるリスクが小さい。彫られた線を認識するための手法の概要としては、表面を構成する平均的な面と表面の点の位置の差分を用いる。このとき、平均的な面が自由曲面であるために、平均的な面の構成の仕方に工夫を要する。また、彫られた線を文字として認識するために、手書き文字認識の手法を参考にしている。とくにグレイスケールの文字画像から文字の輪郭を識別しようとする手法は、画素の濃度を平均面との差分に置き換えて考えることで、本課題に大きなヒントを与えるものと注目している。未解読言語の解読という、正解が不明なために評価が難しい課題であるため、手法自体を既知の言語を使って評価するという研究方法をとる。その目的で、既知言語の文字画像から言語情報を抽出する実験を行うのに必要な、対照実験用データの整備を進めている。また、こうした、失われた言語を対象とする計算機を用いた研究分野を知ってもらうために、学会誌への解説記事の執筆および学会での講演を行った。当初購入を予定していた三次元形状測定用の機材は、その後の調査により、公称の精度が確保できないなどの問題があることが分かった。代わりにSfMを検討しているが、実際のロンゴロンゴ遺物においては、線が浅くなだらかに彫られているため、文字形状を判別できる精度を確保するには工夫が必要である。

文字形状を得たあとの段階については、言語情報として文字への分類を抽出することを目的としている。その提案手法を評価するために対照実験用データの整備を進めている。こちらについては、碑文の写真画像からエジプト古代文字のデータを作成した。また、NIIと国文研から江戸くずし文字のデータが公開されたので、これを実験に使うためのソフトウェアを開発している。本課題は、イースター島で作られた記号の列が彫り込まれた木製の遺物について、デジタルデータの収集、そのようなデジタルデータ収集に必要な技術の研究、および収集したデジタルデータから言語情報を抽出することを目的としている。対象となる遺物は現在20点ほどが遺されており、中でも比較的大きなものを所有する教会に連絡をとるなど、所有者・所有機関に対して研究への協力を要請している。データ収集の方法としては、対象物を複数の方向から撮影した二次元画像から三次元のモデルを復元する方法を用いる。これは従来のレーザーを使う三次元計測に比べて、強い光を使わないため、遺物に与えるダメージが少ないという利点がある。遺物形状の計測データからは、彫られた記号の形状が得られる。遺物のデータから抽出する言語情報として、記号を文字に分類する問題に取り組んだ。これは既知言語に対する手書き文字認識の手法を参考に記号の特徴量を得て、その特徴量の違いの大きさから、文字としての分類を見つけようというものである。未解読文字の場合は正解が分からないため、既知言語を用いて手法の評価を行う。本課題の初年度にこの研究手法の基礎を作ったが、その時点での正解率は満足のいくものではなく、ひきつづき正解率を向上させる努力をしている。なお、手法を評価するために既知言語の文字データを収集・整備する必要がある。こちらは現在のところ二次元の画像データだが、研究用などに公開されている日本語手書き文字のデータを調査し、また解読が進んでいる考古学的文字としてエジプトの神官文字の画像データの調査および整理を行った。申請当初予定していた三次元形状測定用の機材は、その後の調査により、公称の精度が確保できないなどの問題があることが分かった。代わりにデジタルカメラを用いたSfMを検討し、模型を対象に計測実験をしている。実際のロンゴロンゴ遺物においては、線が浅くなだらかに彫られているため、文字形状を判別できる精度を確保するには工夫が必要である。対象となる遺物は現在20点ほどが遺されており、中でも比較的大きなものを所有する教会に連絡をとるなど、所有者・所有機関に対して研究への協力を要請した。研究目的前段の収集に関しては、残念ながらデータを直接収集するための協力を得ることができなかった。研究目的の後段である遺物の形状データからの言語情報抽出については、記号を形状をもとに文字に分類する問題に取り組んだ。
安全性と利便性を備えた情報連携システム

本研究の目的は,ネットワーク上で安全かつ円滑にユーザ情報を複数のサービスシステム間で情報連携する仕組みの構築,および,構築したプロトコルの実装実験による検証を行うことであり,さらに,仕組みの構築については(1)第三者だけではなく,制御センターをも対象とした情報漏洩対策,(2)連携される情報の信頼性を保つための仕組みの構築,(3)ユーザがシステムを信頼できるための要件の調査を行う必要がある。2018年度は,上記(1)および(2)について,本研究代表者および民間企業の研究協力者からなる研究グループがすでにそのおおまかな仕組みを特許出願しているものについて,その実施の限定を解除する形で拡張した。具体的には以下の通りである。1人のユーザに割り当てられているID情報は,ユーザがサービスシステムを利用するときのユーザID(uID),当該ユーザに対してサービスシステムおよび制御センターが利用する識別子(管理マスタID,mID),ユーザが利用する携帯端末および制御センター間で共有されるID(アプリケーションID)の3種類であるが,情報連携の際,制御センターが当該ユーザの管理マスタIDを特定し,連携元と連携先の少なくとも一方に連携のためのリクエストを送信するようにする。これまでは,双方に送るようにしていたが,片方のみで連携が可能とすることで,実施の限定を緩和でき,それにより,より多くの実施スタイルをカバーできるようになる。この研究成果については,先行する特許に対する分割出願の形で発表した。本研究の目的は「研究実績の概要」で述べた通り,(1)第三者だけではなく,制御センターをも対象とした情報漏洩対策,(2)連携される情報の信頼性を保つための仕組みの構築,(3)ユーザがシステムを信頼できるための要件の調査であるが,2018年度は(1)および(2)を行った。この研究成果については,上記「研究実績の概要」で述べた通り,先行特許出願の分割出願という形で発表している。(1)および(2)を実現する具体的な方法であるが,制御センターは複数のサービスシステムの間に位置するため,中間侵入攻撃を行うことが可能である。そのため,サービスシステム間の暗号化通信および認証が必須となる。一般的な実現方法は,公開鍵基盤に基づく認証および暗号化通信を行うことであるが,公開鍵暗号系は通信量が増えると処理に時間がかかることがあるため,本研究では登録時に鍵を共有することにより,共通鍵暗号方式やハッシュ関数(MAC)を多く利用することも検討している。2019年度は,2018年度に構築した情報連携プロトコルについて論文発表を予定しているが,それと平行して,(C)のシステム実装を行う予定である。これについては,現時点では大きな困難は見受けられない。具体的には,本研究グループが2015年度から科学研究費の助成を受けた研究のノウハウの多くが,本研究に流用できるためと考えている。したがって,2019年度の研究については,2018年度の研究成果を利用し,すぐにでも開始できる状態となっており,以上のことから,おおむね順調に進展していると判断できる。本研究の目的は「研究実績の概要」で述べた通り,(1)第三者だけではなく,制御センターをも対象とした情報漏洩対策,(2)連携される情報の信頼性を保つための仕組みの構築,(3)ユーザがシステムを信頼できるための要件の調査であるが,プロトコルの構築については,実装することも念頭に置いている。つまり,本研究では,情報連携の(A)プロトコル構築,(B)安全性解析だけではなく,(C)システム実装を行う必要があると考えている。というのは,プロトコル構築や安全性解析というのは,必ずしも実装を必要とはしない課題であるが,本研究では,安全であるだけではなく,ユーザにとって使いやすく,また,既存のサービスシステムに導入しやすいことも要件としているためである。さて,(A)のプロトコル構築そのものについては,2018年度の研究成果で特に問題ないと思われる。残りの(B)(C)について,それぞれ2019年度,2020年度で実施すればよい。(B)安全性解析は,第三者や制御センターへの情報漏洩や,不正なサービスシステムや制御センターのなりすまし検知だけではなく,ユーザの個人情報保護の適切な利用,サービスシステムや制御センターに対するトラストの構築といった広い意味での安全性も意味している。Trusted Party(TP)とRelying Party(RP)が1対1になっているモデルではなく,本研究におけるモデルでは1対多になっていたり,別のエンティティを介した1対1になっていたりするので,相応のトラストフレームワークを構築する予定ではある。

これまでは,双方に送るようにしていたが,片方のみで連携が可能とすることで,実施の限定を緩和でき,それにより,より多くの実施スタイルをカバーできるようになる。この研究成果については,先行する特許に対する分割出願の形で発表した。本研究の目的は「研究実績の概要」で述べた通り,(1)第三者だけではなく,制御センターをも対象とした情報漏洩対策,(2)連携される情報の信頼性を保つための仕組みの構築,(3)ユーザがシステムを信頼できるための要件の調査であるが,2018年度は(1)および(2)を行った。この研究成果については,上記「研究実績の概要」で述べた通り,先行特許出願の分割出願という形で発表している。(1)および(2)を実現する具体的な方法であるが,制御センターは複数のサービスシステムの間に位置するため,中間侵入攻撃を行うことが可能である。そのため,サービスシステム間の暗号化通信および認証が必須となる。一般的な実現方法は,公開鍵基盤に基づく認証および暗号化通信を行うことであるが,公開鍵暗号系は通信量が増えると処理に時間がかかることがあるため,本研究では登録時に鍵を共有することにより,共通鍵暗号方式やハッシュ関数(MAC)を多く利用することも検討している。2019年度は,2018年度に構築した情報連携プロトコルについて論文発表を予定しているが,それと平行して,(C)のシステム実装を行う予定である。これについては,現時点では大きな困難は見受けられない。具体的には,本研究グループが2015年度から科学研究費の助成を受けた研究のノウハウの多くが,本研究に流用できるためと考えている。したがって,2019年度の研究については,2018年度の研究成果を利用し,すぐにでも開始できる状態となっており,以上のことから,おおむね順調に進展していると判断できる。本研究の目的は「研究実績の概要」で述べた通り,(1)第三者だけではなく,制御センターをも対象とした情報漏洩対策,(2)連携される情報の信頼性を保つための仕組みの構築,(3)ユーザがシステムを信頼できるための要件の調査であるが,プロトコルの構築については,実装することも念頭に置いている。つまり,本研究では,情報連携の(A)プロトコル構築,(B)安全性解析だけではなく,(C)システム実装を行う必要があると考えている。というのは,プロトコル構築や安全性解析というのは,必ずしも実装を必要とはしない課題であるが,本研究では,安全であるだけではなく,ユーザにとって使いやすく,また,既存のサービスシステムに導入しやすいことも要件としているためである。さて,(A)のプロトコル構築そのものについては,2018年度の研究成果で特に問題ないと思われる。残りの(B)(C)について,それぞれ2019年度,2020年度で実施すればよい。
ラピッドサイクラ-の抗うつ薬投与における血漿中ニューロペプチドY、CRF濃度の変化

我々は、現在までにうつ病者に、ノルアドレナリンに選択性のある抗うつ薬デスメチルイミプラミン(DMI)を経口投与して、成長ホルモン(GH)、コルチゾール、ニューロペプチドY(NPY)、CRFの基礎値及び変化を、健康成人と比較して、検討してきた。今回はさらに、頻回に病相を繰り返すタイプとして知られているラピッドサイクラ-のうつ病相の患者に対してDMIを投与し、上記物質の検討も行った。方法は、サーカディアンリズムを考慮し、午前11:00にDMI50mgを経口投与し、投与前、投与1時間、2時間、3時間後に採血を行った。測定は、GH、コルチゾールはヘパリン処理後、そしてNPY、CRFはEDTA処理後、Sepak C_<18>カラムで抽出した後凍結乾燥し、専用のキットによりラジオイムノアッセイにより施行した。なお、うつ病患者は初発群と再発群(ラピッドサイクラ-)であり、いずれも未服薬であった。結果は、GHはDMI投与により健康成人では増加していたが、うつ病患者では有意にその反応性は鈍化していた。コルチゾールは、うつ病患者で基礎値が低下傾向であった。また、NPYは基礎値が増加傾向、CRFは基礎値が低下傾向であったが、有意な差はなく、DMIによる変化は健康成人と同様に上昇傾向で、特に有意差は認められなかった。さらに、うつ病患者の中での初発群とラピッドサイクラ-の比較では、特に差異は認められなかった。これらにより、うつ病患者ではGH反応の鈍化にみられるα_2受容体の低感受性、視床下部-下垂体-副腎系の亢進が認められたが、うつ病患者の中でのラピッドサイクラ-の特徴は認められなかった。今後は、症例を増やして検討を進めていくつもりである。
両親媒性分子吸着膜によるコロイド粒子の分散安定性の制御

1.負電荷を有するポリスチレンラテックス微粒子にカチオン界面活性剤を吸着させた分散系では,表面電荷が丁度打ち消しあう時よりも,僅かに負電荷が残っている時の方が迅速に粒子凝集することを見出した.この挙動の原因を明らかにするため,粒子への界面活性剤の吸着量を測定したところ,分散媒中の活性剤濃度が極めて低い条件下でも活性剤は多量に吸着しており,粒子凝集が最も顕著となる場合(活性剤濃度:2μM)は,粒子の表面負電荷一個あたり630分子もの活性剤が吸着していることがわかった.このことより,ポリスチレン粒子はかなり膨潤していて,活性剤は対イオンを伴って粒子内部まで潜り込んで吸着し,粒子表面全体の疎水性が増加していると考えられた.一方,ポリスチレン粒子を原子間力顕微鏡のコロイドプローブとしてコロイド粒子-シリカ基板間に働く力の測定を行ったところ,活性剤濃度が2μMの時に大きな付着力が観測された.以上より,分散液で見られた迅速な粒子凝集は接触した微粒子同士の強い付着力に起因することが示唆された.2.粒子の分散安定性には吸着した両親媒性分子の溶媒和や吸着層の力学特性が重要な役割を果たすので,両親媒性分子薄膜の物性をよく理解する必要がある.そこで,リン脂質が水中で形成する2分子膜を吸着膜のモデル系として取り上げ,膜の力学特性の評価を行った.光学顕微鏡で観察可能な巨大リン脂質ベシクルを交流電場法で作成し,マイクロピペットで吸引した際のベシクルの変形に伴う表面積の変化と吸引圧との関係から膜の面積弾性率を求めた.その結果,アルキル鎖の短いリン脂質の方が面積弾性率が低いことや,膜中に疎水性ペプチド(グラミシジンA)を導入すると膜が柔らかくなるが,コレステロールを導入すると固くなることを確認した.膜を柔らかくすると膜間斥力が増すので,リン脂質を吸着した系での分散安定化に寄与すると思われる.1.負電荷を有するポリスチレンラテックス微粒子にカチオン界面活性剤を吸着させた分散系では,表面電荷が丁度打ち消しあう時よりも,僅かに負電荷が残っている時の方が迅速に粒子凝集することを見出した.この挙動の原因を明らかにするため,粒子への界面活性剤の吸着量を測定したところ,分散媒中の活性剤濃度が極めて低い条件下でも活性剤は多量に吸着しており,粒子凝集が最も顕著となる場合(活性剤濃度:2μM)は,粒子の表面負電荷一個あたり630分子もの活性剤が吸着していることがわかった.このことより,ポリスチレン粒子はかなり膨潤していて,活性剤は対イオンを伴って粒子内部まで潜り込んで吸着し,粒子表面全体の疎水性が増加していると考えられた.一方,ポリスチレン粒子を原子間力顕微鏡のコロイドプローブとしてコロイド粒子-シリカ基板間に働く力の測定を行ったところ,活性剤濃度が2μMの時に大きな付着力が観測された.以上より,分散液で見られた迅速な粒子凝集は接触した微粒子同士の強い付着力に起因することが示唆された.2.粒子の分散安定性には吸着した両親媒性分子の溶媒和や吸着層の力学特性が重要な役割を果たすので,両親媒性分子薄膜の物性をよく理解する必要がある.そこで,リン脂質が水中で形成する2分子膜を吸着膜のモデル系として取り上げ,膜の力学特性の評価を行った.光学顕微鏡で観察可能な巨大リン脂質ベシクルを交流電場法で作成し,マイクロピペットで吸引した際のベシクルの変形に伴う表面積の変化と吸引圧との関係から膜の面積弾性率を求めた.その結果,アルキル鎖の短いリン脂質の方が面積弾性率が低いことや,膜中に疎水性ペプチド(グラミシジンA)を導入すると膜が柔らかくなるが,コレステロールを導入すると固くなることを確認した.膜を柔らかくすると膜間斥力が増すので,リン脂質を吸着した系での分散安定化に寄与すると思われる.本研究課題では,両親媒性分子をコロイド粒子表面に吸着させた際の分散安定性がどの様に変化するかを検討し,粒子の分散性を制御するための諸因子を明らかにする事を目指した。本年度は以下の知見を得た。1)負電荷を表面に有するポリスチレンラテックス粒子(粒径0.16μm)にカチオン界面活性剤を吸着させた際の粒子表面の電位の変化を電機泳動光散乱装置を用いて測定し,分散安定性との関係を調べた。その結果,表面電荷が丁度打ち消し合う(表面電位がゼロになる)場合よりも,わずかに負電荷が残っている時の方が粒子間の凝集が速やかに起こることを見出した。これは,吸着した界面活性剤の疎水基間に何らかの引力的な相互作用が働いているためと解釈される。また,吸着量の測定をしたところ,カチオン界面活性剤は極めて低濃度(数μM)から粒子表面に吸着するが,吸着した活性剤の殆どは表面電位に影響を与えていないことが示唆された。2)粒子の分散安定性には吸着した両親媒性分子の電荷、溶媒和、吸着層の力学特性が重要な役割を果たすので,両親媒性分子薄膜の物性や薄膜間に作用する力の性質をよく理解する必要がある。そこで,リン脂質分子が水中で形成する2分子膜を吸着膜のモデル系として取り上げ,膜の力学特性(柔らかさ)を評価するための実験系の確立を目指した。そして,交流電場中でリン脂質を膨潤させることにより光学顕微鏡で観察することが出来る巨大1枚膜ベシクル(直径数十μm)を調製することに成功した。

このベシクルをマイクロピッペットで吸引して変形させ,変形量と吸引圧との関係から膜の固さを評価するための装置を作成した。1.負電荷を有するポリスチレンラテックス微粒子にカチオン界面活性剤を吸着させた系では,表面電荷が丁度打ち消しあう時よりも,僅かに負電荷が残っている時の方が迅速に粒子凝集することが見出されている.この挙動の原因を明らかにするため,ラテックス粒子へのカチオン界面活性剤の吸着量を測定した.その結果,分散媒中の活性剤濃度が極めて低い条件下でも活性剤は多量に吸着しており,粒子凝集が顕著となる時(活性剤濃度:2μM)では粒子の表面負電荷一個あたり630分子もの活性剤分子が吸着していることがわかった.これは,ポリスチレン粒子はかなり膨潤していて,カチオン活性剤分子は粒子内部に対イオンを伴って潜り込んで吸着し,粒子表面全体の疎水性を増加させていることを示唆する.一方,ポリスチレン粒子を原子間力顕微鏡のコロイドプローブとし,コロイド粒子-シリカ基板間に働く力測定を行ったところ,活性剤濃度が2μMの時に大きな付着力が観測された.したがって,分散液で見られる迅速な粒子凝集は,接触した微粒子同士が強い付着力で結びつくことで起こると考えられる.2.粒子の分散安定性には吸着した両親媒性分子の溶媒和や吸着層の力学特性が重要な役割を果たすので,両親媒性分子薄膜の物性や薄膜間に働く力の性質をよく理解する必要がある.そこで,リン脂質分子が水中で自発的に形成する2分子膜を吸着膜のモデル系として取り上げ,膜の力学特性の評価を行った.光学顕微鏡で観察可能な巨大リン脂質ベシクルを実験対象とし,このベシクルをマイクロピペットで吸引して変形させ,変形に伴う表面積の変化と吸引圧との関係からリン脂質膜の面積弾性率を求めた.その結果,アルキル鎖の長いリン脂質の方が面積弾性率が高いことや,膜中に疎水性ペプチド(グラミシジンA)を導入すると膜が柔らかくなるが,コレステロールを導入した場合には固くなること等が確認された.
消化管からもグルカゴンが分泌されるか？糖尿病におけるプログルカゴン細胞の役割

グルカゴンとGLP-1は共通の前駆体プログルカゴンから生成される。膵臓から分泌されるグルカゴンは糖新生を亢進させ血糖を上昇させるが、消化管より分泌されるGLP-1はインスリン分泌促進やグルカゴン分泌抑制を介し逆に血糖を降下させる。最近、代謝ストレス・加齢などにより膵α細胞からGLP-1が分泌されることが報告されている。一方、消化管からもグルカゴンが分泌される可能性が示唆されているが、その詳細は明らかではない。本研究の目的は、プログルカゴン遺伝子プロモータ下に蛍光蛋白Venusを発現するmGluVenusマウスを用いて胃粘膜を含む消化管においてグルカゴン分泌細胞が存在するかを細胞レベルで再確認する。その上で、発現メカニズムや生理作用、糖尿病など代謝異常へ関わりについて転写調節の視点から明らかにする。現在、このマウスの組織で蛍光タンパクの発現について蛍光顕微鏡下で膵島(α細胞)、胃粘膜、十二指腸、空腸、回腸で確認できた。各消化管よりコラゲナーゼで消化後、フローサイトメトリー(FCM)を用いて、蛍光陽性細胞を分離した。回腸からはからはVenus陽性細胞をFCMで選択に分離するに成功したが、胃粘膜からは十分にVenus陽性細胞を採取することはできていない。今後、コラゲナーゼでの消化法を検討し、再検討する予定である。一方、粘膜中のグルカゴン含量については組織抽出液からELISA法、および受容体結合に基づくバイオアッセイ法で膵臓や小腸のみならず、胃粘膜からも抽出できている。研究代表者が、2018年の9月に旭川医科大学から滋賀医科大学へ異動した。その異動前後実験を実施ができなかったことと、実験で使用するプログルカゴン遺伝子のプロモータ下に蛍光蛋白Venusを発現するマウス(mGluVenusマウス)について、施設間移動およびMaterial Transfer Agreement (MTA)の再申請をしなければ実験を継続できなかったため、実験の実施が遅れている。それでも、新たにオキシントモデュリンとグルカゴンの活性を測り分ける測定計は樹立した。また小腸からプログルカゴン陽性細胞を単離する方法は確立した。A)消化管におけるグルカゴンの存在を細胞レベルで証明する。1膵島、胃、十二指腸、空腸、回腸からVenus陽性の細胞を分取し、グルカゴンとGLP-1の細胞内含有量をELISA法と、受容体結合cAMP産生能の基づいた測定法で測定し比較する。2グルカゴンとGLP-1発現に必須な酵素であるPC2とPC1/3の遺伝子発現について、リアルタイムPCRで測定し比較する。3膵α細胞の分化に重要な転写因子Arx、Maf-B、Pax6の遺伝子発現を比較する。4胃に関しての(プロ)グルカゴン産生細胞については、陽性細胞の局在を免疫組織化学(免疫電顕をふくめ)探索する。5消化管ホルモンは単一細胞に複数の遺伝子が発現している事が多いことから、他の消化管ホルモンの遺伝子発現についてリアルタイムPCRで測定し、免疫組織法で確認する。B)糖尿病状態や代謝ストレスは、消化管グルカゴンの発現を調節するか?糖尿病、肥満モデルを作成する。mGluVenusマウスに1低用量ストレプトゾトシンを投与する。2インスリン遺伝子異常糖尿病モデルであるAkitaマウスとmGluVenusマウスのホモトランスジェニックを交配する。3高脂肪食や高果糖負過食で飼育。これらで高血糖、代謝ストレスのモデルマウスを作成し、グルカゴンとGLP-1の細胞内含有量を測定し比較する。PC2とPC1/3の遺伝子発現をグルカゴンとGLP-1発現のマーカーとして用い、正常状態と、糖尿病状態とで比較する。C)胃グルカゴンは糖尿病治療の標的になるかマウスに胃部分切除を行い、血中グルカゴン濃度をELISAと受容体結合cAMP産生能の基づいた測定法で測定する。加えて、ブドウ糖負荷、脂肪酸負荷などを行い、グルカゴンの変化と、血糖値、遊離脂肪酸、インスリン分泌との関連を明らかにする。