hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
医歯学系留学生のためのeラーニングによる医療コミュニケーション学習システムの開発

1.医療コミュニケーション教育のための医療現場に関する基礎データの収集と分析を行う目的で、「患者経験に関するアンケート」を作成し、240人からデータを収集した。患者が医師に対して持つ気持ちや、医療者とのやりとりに関して、選択肢および自由記述によって回答してもらい、これを分析した。2.本教材を使用する留学生がeラーニングに対してどのようなニーズを持ち、またどの程度のレディネスがあるかを調べる目的で、留学生に対してアンケート調査を行い、本研究で開発するeラーニングを使用する医歯学系留学生である学習者が、どれだけ自由にこのようなコンピュータを介在としたシミュレーション教材を受け入れ使用できるかを把握した。3.既存のコミュニケーション教育関係リソースの調査と内容分析(教材作成のための基礎調査)を行った。また、海外Drexel大学医学部から専門家Dennis Novack教授を招聘し、公開講演を行った。4.自主学習用教材のための診療場面のスクリプトを作成し、デジタルビデオを使って教材として映像化した。映像化を行ったタイトルとストーリーは、「本人確認」-初回の医療面接において、医師・歯科医師が行う患者の確認の仕方、「点滴間違い」-点滴に際する未熟な研修医と患者とのコミュニケーション、「手足の冷える患者」-過去の受診から不安を持つ外国人患者への対応、「腰が痛い高齢救急患者」-救急現場で、高齢患者とそのつきそいに対して、ため語や若者ことばがつい出てしまう若い医師の言動などである。5.作成した教材は、留学生と日本人学生に実際に使用してもらい、使用後コンピュータ上で内容評価をしてもらった。この評価は概ね好感度の高いものであった。6.これらの作成教材の使用結果と分析は、3rd Intemational Wireless Ready Symposium,およびLeiden University (Holland)-Japanese Linguistics Day等で発表した。これからの医療現場では、ますます医療者と患者との心の通ったコミュニケーションが必要になる。さまざまなコミュニケーションの難しさを扱った本教材は重要で、留学生だけでなく日本人学生にとっても自主学習教材として利用価値が高く、意義のあるものである。7.研究成果をホームページで公開した。全体構想:本研究は学生と教師双方が医療コミュニケーションを自主学習できるようなシミュレーション教材を開発し、評価し、公開することを目指している。具体的な目的:(1)医療コミュニケーション教育のための医療現場に関する基礎データの収集と分析、その結果をもとに教材のための内容面の枠組み(シラバス)を構築する。(2)既存のコミュニケーション教育関係リソースの調査と内容分析を行う。(3)医療教育関係者と学習者のeラーニング教材のレディネス調査およびその分析を行う。(4)シミュレーション教材試用版の作成、実施、および内容評価を行う。(5)医療コミュニケーション教育のための自主学習教材本編の作成、評価、改良および公開1.医療コミュニケーション教育のための医療現場に関する基礎データの収集と分析を行う目的で、「患者経験に関するアンケート」を作成し、240人からデータを収集した。本研究の目的は、「医歯学系留学生が患者との医療コミュニケーションを自主学習できるようなeラーニングによるシミュレーション教材を開発し、評価を行い公開すること」であり、本年度は資料収集と予備調査を中心に行った。平成19年度の研究成果1)医療コミュニケーション教育のための医療現場に関する基礎データの収集と分析:a.医療コミュニケーション教育関係のリソースを収集。論文・資料等の先行研究、文献調査、国家試験におけるコミュニケーション関係の問題の収集、OSCE(客観的臨床能力試験)の実態を調査し、それらの内容や効果を分析した。b.医療関係者と患者のコミュニケーションの現状を、診療現場の観察や患者からのアンケートにより収集した。

c.医療コミュニケーション教育をWeb上のeラーニング・マルチメディア教材で行っている海外の機関から、監修者であるDr.D.Novack氏(米国ドレクセル大学)を招聘し、講演やワークショップを通して情報収集および意見交換を行った。2)試用版の作成:医療コミュニケーションのシミュレーション場面素材の試用版制作を開始し、システムやサーバの操作をテストした。医療場面のスクリプト場面を作成、検討、ビデオ撮影し、eラーニング教材としの使用具合をテストした。上の研究成果による意義と重要性は以下の通りである。・医療コミュニケーション教育の資料を収集し、枠組みを作った。・留学生が医療コミュニケーションを学習するためのeラーニング教材の必要性がどのようなものかわかった。・医療の異なる分野の専門家が分担者として研究に関わり、日本語教育関係者と情報の共有を行いながら、専門性の高い医歯学系専門日本語教材作成のための基礎固めを行うことができた。・eラーニング自主学習教材試用版を作成することで、使用方法を確認し今後の研究の方向付けを行うことができた。(783字)1.医療コミュニケーション教育のための医療現場に関する基礎データの収集と分析を行なう目的で、「患者経験に関するアンケート」を作成し、240人からデータを収集した。患者の医師に対して持つ気持ち、医療者とのやりとりに関して、選択肢および自由記述によって回答してもらい、これを分析した。2.本教材を使用する留学生がeラーニングに対してどのようなニーズを持ち、またどの程度のレディネスがあるかを調べる目的で、留学生に対してアンケート調査を行ない、本研究で開発するeラーニングを使用する医歯学系留学生である学習者が、どれだけ自由にこのようなコンピュータを介在としたシミュレーション教材を受け入れ使用できるかを把握した。3.自主学習用教材のための診療場面のスクリプトを作成し、デジタルビデオを使って教材として映像化した。映像化を行なったタイトルとストーリーは、・「本人確認」-初回の医療面接において、医師・歯科医師が行なう患者の確認のしかた・「点滴間違い」-点滴に際する未熟な研修医と患者とのコミュニケーション・「手足の冷える患者」-過去の受診から不安を持つ外国人患者への対応・「腰が痛い高齢救急患者」-救急現場で、高齢患者とそのつきそいに対して、ため語や若者ことばがつい出てしまう若い医師の言動4.作成した教材は、留学生と日本人学生に実際に使用してもらい、使用後コンピュータ上で内容評価をしてもらった。
卵巣におけるGnRH様物質の遺伝子発現とその調節機構について

[目的]卵巣にGnRHの存在することは知られているが、その遺伝子発現など詳細はいまだ不明である。今回我々はRT-PCR法、5 ́RACE-PCR法、North-ern Blot法、によりGnRHの遺伝子発現およびその調節を検討した。[方法]8週齢ラット卵巣からtotal RNAを調整し、DNaseにて処置後、イントロンAエクソンIVまでの種々プライマーを用いてRT-PCRを施行した。また5 ́RACE-PCR法により転写開始点の同定を行った。次に4週齢ラットを対照群、PMSG刺激群、PMSG-HCG刺激群の3群に分類、Northern Blot法によりGnRH mRNAの発現とその変化を検討した。[成績]RT-PCR法により視床下部typeのものとイントロンAを含むGnRH mRNAを検出した。これらのPCR productはDirect Sequence法により塩基配列を確認した。さらに5 ́RACE-PCR法により卵巣におけるGnRHmRNAの転写開始点が、視床下部typeのpromotorの他にイントロンAにも存在することが示唆された。次にNorthern Blot法では視床下部typeのプローブを用いた場合、GT1-7細胞で約600bpのバンドを検出したが卵巣では約4kb,6kbのバンドを認めた。さらにイントロンAを規定するプローブを用いてre-probeしたところ、卵巣ではより強く約4kb,6kbにバンドを認めた。しかしGT1-7細胞ではシグナルは検出されなかった。またこれらのバンドはPMSGさらにHCG投与により発現量の増加がみられた。[結論]ラット卵巣においてGnRH mRNAは視床下部のそれとは異なる長さのものも存在し、この違いはイントロンAを含んでいると考えられた。そしてこれは、卵巣では視床下部のそれとは異なるpromotorが存在することが示唆された。これらはPMSG-HCGにより調節を受けており生体内での作用を有すること考えられる。
細胞周期制御

当特定領域研究は、平成12年度に発足し、「細胞周期制御の分子機構を明らかにすることによって生命科学研究の最重要課題である増殖と分化の制御の分子メカニズムの解明を推進し、21世紀の医学・生物学の諸問題の解決のための知的基盤の形成に資すること」を目的とし研究を推進し、平成18年3月に終了した。参加者は、計画班員延べ37名、公募班員延べ92名であった。今年度は、その研究期間の成果の取りまとめを行った。成果報告書は、1)領域の概要、2)研究領域における研究組織と各研究項目の連携状況、3)交付決定額、4)研究領域の設定目的及びその達成度、5)研究領域内の主な研究成果、6)研究成果の取りまとめ状況、7)班員の意見交換の場である全体進捗会議、8)当該研究分野及び関連研究分野への貢献度、9)研究成果公表状況、10)発表論文リスト、11)主な論文、12)参考資料I(毎年開催し国外から5-12名の招待講演及びほぼ同数の国内招待講演による国際ワークショップー覧)、13)参考資料II(研究課題一覧)からなり、1700頁を超える。なお、研究成果に関しては、単なる論文発表された成果のみならず、未発表や現在も研究が進行中であるが、細胞周期制御機構の包括的解明のために極めて重要な突破口となりうる新知見をできるだけ記載するように努めた。また主な論文に関しては、トップクラスの国際誌掲載論文のみならず、先進性並びに波及効果の期待される成果の論文も載せるようにした。高等生物に近いとされる分裂酵母とラット線維芽細胞をモデル実験系として、細胞周期の制御機構の研究を展開している.姉妹染色分体結合の形成機構と細胞周期開始制御機構の解明に著しい進展があった.分裂酵母で姉妹染色分体結合の形成に中心的な役割を果たすEso1、Emc1と名付けた2種の新規因子を見いだした.解析の結果、Eso1は、ピリミジン二量体を含んだDNAを鋳型としてDNA合成できるPolηと姉妹染色分体結合を促すドメインからなり、DNA複製装置と共に動きながら働くことが示唆された.一方、Emc1は、姉妹染色分体結合を担うコヒーシン複合体と結合し、Eso1が働かない限り結合形成を阻止すると共に、一端形成された姉妹染色分体結合を安定化する役割を果たしていることが判明した.すなわち、ファスナーに似た機構で姉妹染色分体結合が形成され維持されていることが分かった.一方、EGFとTGF-βの処理によって可逆的に癌化するラット線維芽細胞を用いた細胞周期開始制御機構の解析から、サイクリンDサブタイプとそれを利用するキナーゼとの組み合わせのうちCdk6-D3の組み合わせが、キナーゼインヒビターによって阻害を受けず細胞の増殖抑制条件下で、細胞の増殖能を特異的に制御していることが分かった.正常細胞は、S期を開始するには細胞外マトリックスタンパクに付着(足場)することが必要である.しかし、癌化すると付着なしにS期を開始できる.足場要求の細胞周期因子を新たに同定した.複製開始点の活性化に必須なCdc6の発現に足場シグナルが必要で、癌化の刺激によってこの要求性が消失することが分かった.当総括班は、特定領域研究「細胞周期制御」の計画・公募班の研究をより効率的に推進するために組織された。主たる活動は、領域全体の研究を見渡し、特に進展が期待される研究を促進するための小型機器類購入のサポート、意見・情報の交換を促進するための国際シンポジウムと研究進捗報告全体会議の開催である。一方、班員のなかでの情報・意見交換の場として重要な役割を果たしているのが研究進捗報告全体会議である。毎年実施した全体進捗会議での計画班および公募班員による進捗状況の発表を通じて、各研究項目の研究ならびに研究班全体の進行状況を評価し合った。最初の3年(平成13-15年度)は東大本郷キャンパスで進捗会議を開いていたが、班員同士の十分な交流と意見交換の場を持つために、16年度は函館大沼町営セミナーハウスにて、研究最終年度の17年度は宮崎シーガイヤにて4日間(一人15-20分の発表).掛けて全体進捗会議を行った。班員だけでなく所属研究室からも参加者が加わり100名以上に達し、熱心な討論が繰り広げられた。特定領域研究「細胞周期制御」は、平成12年度に発足した。計画研究開始にあたる今年度は、必要な設備・機器の購入を中心に各班の研究支援に当たった。一方、当特定領域研究主催の第1回国際ワークショップを、平成14年1月28-29日に東京大学本郷キャンパス山上会館で開催した。ワークショップのテーマは「G1コントロール」で、細胞の増殖開始制御、分化制御、アポトーシス制御の観点から、この領域の第一線で活躍中の欧州から5名の研究者と国内から7名の研究者を招聘し、講演が行われた。海外の講演者の内訳は、英国から2名、フランスから1名、イタリアから1名、オーストリアから1名であった。延べ150名の参加者があり、活発な討論が行われ、研究の進行状態と残された問題が浮き彫りにされた。特に、複製開始点の活性化機構と足場非依存性細胞周期開始機構に関して日本から注目すべき発表があり、欧州の研究者からはアポトーシスの機構に関する発表が注目された。これに引き続いて29日、30日と2日かけて、当研究班の進捗状況の報告会を東京大学医学部一号館で開催した。

70名近い班員が発表し、いずれも興味を引く研究ぞろいで、各班員にとってこれからの研究の参考になる有用なヒントが得られたとの意見であった。当総括班は、特定領域研究「細胞周期制御」の計画・公募班の研究をより効率的に推進するために、組織された。主たる活動は、意見・情報の交換を促進するための国際ワークショップと研究進捗報告全体会議の開催である。平成14年度は、第二班の班長である東工大岸本教授のオーガナイズにより、M-Phase Progressionのタイトルのもとに12月2日から4日まで湘南国際村センターで開催された。演者として、2001年度ノーベル医学生理学賞受賞者の英国Tim Hunt博士を始め欧米から12名、国内から6名の細胞周期の分裂期の研究で国際的にトップクラスの研究者を招聘し、最新の研究成果を発表いただいた。当研究班員を含め全国から若手の研究者を中心に200名以上の参加があり、大変有益な会合であった。一方、特に研究班員のなかでの情報・意見の交換の場として重要な役割を果たしているのが、研究進捗報告全体会議である。10月29-31日の3日間を費やして、東大医学部講義室で行われた。計画・公募研究者を問わず、各自10-15分で約80名の発表が行われ、前年度に引き続き班員からは大変有用な会議との声が多数聞かれた。なお、平成15年度の国際ワークショップは、第三班の班長である東大東江教授の担当で、Proteolysis in Cellular Functionのタイトルのもとに10月中旬開催予定である。主たる活動は、領域全体の研究を見渡し、特に進展が期待される研究を促進するために、小機器類購入のサポート、意見・情報の交換を促進するための国際ワークショップと研究進捗報告全体会議の開催である。平成15年度は、第三班の班長である東京大学大学院理学系研究科・東江昭夫のオーガナイズにより、proteolysis in cellular Functionのタイトルで平成15年10月27日,10月28日に東京ガーデンパレスにて開催された。演者には、ユビキチン依存性タンパク分解り機構を研究している国際的にトップクラスの若手研究者を中心に、欧米から7名、日本から9名の研究者を招聘し、最新の研究成果を発表いただいた。当研究班員を含め全国から若手の研究者を中心に150名の参加があり活発な討論がなされた。一方、特に研究班員のなかでの情報・意見の交換の場として重要な役割を果たしていろのが、研究進捗報告全体会議である。12月1日、2日、3日の3日間を費やして、前年と同じく東京大学医学部講堂開催された。計画・公募研究者を問わず、各自1015分で約80名の班員の発表が行われ、前年度に引き続き熱心な討論が繰り広げられた。なお、平成16年度の国際ワークショップは、第四班の班長である車京医科歯科大学・鍔田武志の担当で、細胞周期と密接に関連した細胞死と不死化に関するテーマで開催の予定である。当総括班は、特定領域研究「細胞周期制御」の計画・公募班の研究をより効率的に推進するために組織された。主たる活動は、領域全体の研究を見渡し、特に進展が期待される研究を促進するために、小機器類購入のサポートならびに意見・情報の交換を促進するための国際ワークショップと研究進捗報告全体会議の開催である。
半導体量子構造を用いた量子演算に関する研究

半導体量子ドットは量子演算を行う素子として注目を集めている。しかし、その物性に関してまだ未知な部分が多く残されおり、特に量子演算において重要な、演算可能時間及びステップ数を決める電子のスピン緩和について、実験的検証が済んでいない状況であった。非対称3重結合量子ドットにおける2電子間の相互作用を数値計算により求めた。この結果から2電子間のクーロン相互作用によって量子演算エラーが生じる可能性があることが解り、そのエラーを抑制するための設計指針を得た。またこの指針をもとに3重結合量子ドットをデザインし、独自の量子ゲートの動作を密度行列の時間発展により確認した。分子線エピタキシー結晶成長装置により多重結合量子ドットを作製し、光学的な評価により量子演算動作可能時間を与えるデコヒーレンスの静的及び動的な要因について調査した。量子ドット中のキャリアに関する様々な緩和過程を測定するための試料(積層量子ドット、InAlAs/AlGaAs QD)を作製した。Alを混入することによる量子ドットの励起子発光の短波長化は結晶性が多少悪くなるものの、位相緩和、スピン緩和を測定する強力な測定法である、四光波混合法といった非線形分光法の適用を可能にするため有効な手段である。780-850nmに励起子発光のある量子ドットを作製した。これは汎用のfs秒Ti : Sappaire pulseレーザが使用できる領域であり、その結果800ps程度のスピン緩和時間を得た。量子ドット内の局在電子スピンを量子ビットとして用いる場合、静的なデコヒーレンスは一般的に単一スピンの緩和過程が主たる担い手である。一方、量子情報処理時(量子ゲート動作時)のデコヒーレンスについて調べるため、非対称結合量子ドット(InGaAs+InAlAs/AlGaAs QDs)を作製し、円偏光励起の時間分解測定によりスピン緩和時間を調べた。量子ドット間の結合の強さを変えた試料を作製したところ、InGaAs量子ドット中のキャリアスピンは結合が強いと早く緩和(3ns1ns)した。この現象はDresselhaus効果に起因するものと考えられ、波動関数の対象性からInAlAs量子ドットの基底準位とInGaAs量子ドットの励起準位の間で生じる現象であり、基底準位間の共鳴励起による制御には直接効いてこない。この種の緩和を抑制する制御手法の設計指針を得た。しかし、その物性に関してまだ未知な部分が残されている。特に量子演算において重要な、演算可能時間及びステップ数を決める電子スピンの緩和過程について、実験的検証が済んでいない。量子ドット中のキャリアに関する様々な緩和過程を測定するための試料(積層InAlAs量子ドット)を作製した。Alを混入することによる量子ドットの励起子発光の短波長化は結晶性が多少悪くなるものの、位相緩和、スピン緩和を測定する強力な測定法である、pump-probe、four-wave-mixingといった非線形分光法の適用を可能にするため有効な手段である。780-850nmに励起子発光のある、多層量子ドットの作製に成功した。これは汎用のTi : Sapphireパルスレーザが使用できる領域である。また量子ドット間のキャリアダイナミクスを評価するための非対称結合量子ドット(InGaAs&InAlAs/AlGaAs QDs)を作製した。既に提案している量子演算を行うための量子ゲートでは、光パルス励起用いて量子ドット間のキャリアのトンネルを制御する。今回試作した結合量子ドットは差周波を用いることによって可能であると考えられる。非対称3重結合量子ドットにおける2電子間のクーロン相互作用を数値計算により求めた。量子ゲート動作中にクーロン相互作用によって意図しない状態に遷移してしまうエラーの存在を確認した。この影響について明らかにすると共に回避するための条件を求めた。またこの結果をもとに独自の量子ゲートの動作を密度行列の時間発展により確認した。

一方、量子情報処理時(量子ゲート動作時)のデコヒーレンスについて調べるため、非対称結合量子ドット(InGaAs+InAlAs/AlGaAs QDs)を作製し、円偏光励起の時間分解測定によりスピン緩和時間を調べた。量子ドット間の結合の強さを変えた試料を作製したところ、InGaAs量子ドット中のキャリアスピンは結合が強いと早く緩和(3ns1ns)した。この現象はDresselhaus効果に起因するものと考えられ、波動関数の対象性からInAlAs量子ドットの基底準位とInGaAs量子ドットの励起準位の間で生じる現象であり、基底準位間の共鳴励起による制御には直接効いてこない。この種の緩和を抑制する制御手法の設計指針を得た。
薬物溶出性ステント留置血管の機能異常発現に関する分子機序の解明

薬物溶出性ステント(DES)は近年冠動脈インターベンションの中心的な役割を担っており、これまで全世界で約600万人が植え込み術をうけている。DES留置後の機能異常発現に関する分子機序として、低分子量GTP結合タンパク質Rhoを標的蛋白質として同定された細胞内セリンスレオニンリン酸酵素であるRho-キナーゼが重要な役割を果たしていることを動物モデル・ヒトにおいて明らかなった。また臨床的に汎用されるカルシウム拮抗薬ニフェジピンにRhoキナーゼ抑制・DES留置血管保護作用があることが示唆された。【研究の目的】薬剤溶出性ステント(DES)留置血管でのRho-kinase(低分子量GTP結合蛋白質Rhoの標的蛋白質)の役割について明らかにすること【方法・結果】1) In vitro研究:ヒト冠動脈平滑筋細胞において、パクリタキセルを臨床的組織濃度である10^<-9>10^<-6>mol/Lとともに24時間培養するとROCK2とROCK1のmRNA発現が濃度依存性に亢進した(n=9)。また、同細胞を10^<-8>mol/Lのパクリタキセルとともに24時間培養するとRho-kinase活性(何による評価?)が亢進した(n=6)。2) In vivo研究:家畜ブタにパクリタキセル溶出性ステント(PES)と同様のプラットフォームを持つ金属ステント(BMS)を留置し4週後に血管反応性の評価を行った。セロトニン100μg/kg冠動脈内投与により、BMSと比較してPES留置周囲部分では血管過収縮がより顕著であった(PES-53±3 vs. BMS-32±4%, n=6, P<0.01)。セロトニンによる血管過収縮は選択的Rho-kinase阻害薬hydroxyfasudil(100μg/kg/3min)の事前投与により抑制された。一方ブラジキニンによる内皮依存性弛緩反応は両群で差異は認められなかった。3) Ex vivo研究:ステント留置部の近位端・遠位端を単離・内膜除去後にセロトニン負荷(1×10^<-9>3×10^<-6>mol/L)に」より生じる等尺性張力を測定したところ、BMS留置血管に比しPES留置血管でより強い収縮が認められた。4)組織学的検討: PES留置血管ではステント周囲の微小血栓の形成、ならびに炎症性細胞の浸潤がBMSに比しより高率に認められた。【研究の目的】これまで我々は薬剤溶出性ステント(DES)による冠動脈過収縮反応の病態にRho-kinase(低分子量GTP結合蛋白質Rhoの標的蛋白質)経路が重要な役割を果たしていることが明らかした。更に臨床的に汎用されるカルシウム拮抗薬(CCBs)の効果について検討した。【方法・結果】家畜ブタにパクリタキセル溶出性ステント(PES)と同様のプラットフォームを持つ金属ステント(BMS)を留置し4週後に血管反応性の評価を行った。CCBsとしてはニフェジピン(4mg/kg体重/日)をステント植え込み3日前より、血管反応性試験の1日前まで投与を行った。ニフェジピン非投与群では、セロトニン100μg/kg冠動脈内投与により、BMSと比較してPES留置周囲部分では血管過収縮がより顕著であった(PES -53±3vs.BMS -32±4%,n=12,P<0.01)。セロトニンによる血管過収縮は選択的Rho-kinase阻害薬hydroxyfasudil(100μg/kg/3min)の事前投与により完全に抑制された。PES留置血管ではステント周囲の微小血栓の形成、ならびに炎症性細胞の浸潤がBMSに比しより高率に認められ、かつ免疫組織学的検討ではPESストラッド周囲にRho-kinaseの発現が強く認められた。ニフェジピン投与群では、セロトニンによるステント留置部位の血管反応性は、PES留置血管、BMS留置血管ともに差異は認められなかった(PES -35±3vs.BMS -34±2%,n=4,P<0.01)。なおステント留置遠位部血管ではこのような血管反応性の異常は明らかではなかった。狭心症患者を対象とした臨床研究でも同様の反応が得られている。【研究の目的】ニフェジピン併用によりDES留置血管の冠動脈過収縮反応は抑制されることが示された。ニフェジピンの血管保護作用機序としてRho-kinaseを介する可能性が考えられた。【研究の目的】薬剤溶出性ステント(DES)留置血管でのRho-kinase(低分子量GTP結合蛋白質Rhoの標的蛋白質)の役割について明らかにすること【方法・結果】

1)In vivo研究:家畜ブタにパクリタキセル溶出性ステント(PES)と同様のプラットフォームを持つ金属ステント(BMS)を留置し4週後に血管反応性の評価を行った。セロトニン100μg/kg冠動脈内投与により、BMSと比較してPES留置周囲部分では血管過収縮がより顕著であった。セロトニンによる血管過収縮は選択的Rho-kinase阻害薬hydroxyfasudil(100μg/kg/3min)の事前投与により抑制された。2)臨床研究:冠動脈疾患患者(ヒト)においても、アセチルコリン冠動脈内投与に対する血管反応性をDES留置群とBMS留置群で比較検討した。動物実験と同様、DES群で血管過収縮反応が認められ、Rhoキナーゼ選択的阻害薬hydroxyfasudilによりその反応は抑制された。4)In vivo薬物介入研究:ブタステントモデルにおいて、臨床的に汎用されるカルシウム拮抗薬・ニフェジピン(4mg/kg体重/日)をステント植え込み3日前より、血管反応性試験の1日前まで4週間投与を行うと、Rhoキナーゼを抑制しDES留置血管に対して保護的に作用することが明らかになった【総括】DESによる冠動脈過収縮反応の病態にRho-kinase経路が重要な役割を果たしていることが明らかになった。カルシウム拮抗薬がRho-キナーゼ阻害効果を有するDES留置血管保護薬として有用である可能性が示唆された。
極小量子ビームを用いた細胞内元素分布解析による疾患機序の解明

現代社会においては,微量金属が環境から摂取され,様々な疾患の原因となっている.また,微量金属がパーキンソン病など難病との関連が示されているとともに,癌治療では薬剤として用いられている.本研究は,これらの微量元素の細胞内分布を測定することで,疾患のメカニズムや治療効果発現メカニズムを解析した.異型性肺炎の肺組織の解析では,鉄,ニッケル,クロム,アルミニウムなどの多数の元素が同時に検出され,画像化された.培養細胞を用いた検討では,プラチナの動態を測定することにより,細胞内で核への取り込みが,定量的に観察することが可能であった.本研究は,現代における難病の科学的確定診断に有用であると考えられた.現代社会においては,水銀,鉛,ヒ素,アルミニウム,カドミウムなどの有毒重金属が,環境または食物などから人体に摂取されており,さまざまな疾患の誘因となっている.また,亜鉛,アルミニウム等の微量金属がアルツハイマー病やパーキンソン病と関与している可能性や,がん化学療法ではプラチナを含む製剤が頻用されている.本研究は,マイクロビームを微細にスキャンする技術(大気マイクロピクシー)によって,細胞内の各種元素の分布を定量化し,がん,脳神経疾患,重金属病などの発生機序や治療効果発現カニズムを明らかにするための診断法の開発を行った.特定の元素の濃度と信号強度の定量的解析が可能なことは確認済みであるため,培養細胞と実験動物を用いてシスプラチンの細胞内の取り込みに再現性があることを確認した.薬剤の細胞内取り込みの初期段階から,細胞内の拡散,核への集積,細胞形態の変化,細胞死のいろいろな段階で,プラチナとともにP,S,Cl,Kなどの常在する元素を画像化し,それぞれの元素の動きを定量化し,画像解析を行った.また,肺組織の測定に先立って,粒度分布測定用標準粉末,岩石標準試料,を用いて正しく測定が可能かどうかを確認した.一部の肺標本については,粉塵やアスベストの暴露肺,中皮腫などのヒト組織を用いて標本を作製し細胞や組織中の重金属の定性的,定量的解析を行った.培養細胞を用いた抗癌剤の取り込みの研究では,微小プロトンビームにより核,細胞質の形態をきわめて明瞭に画像化することが可能であった.本研究による卓越した成果は,物理工学系から新たな医学生物学分野への応用,医工連携研究であること,体内の微量元素が可視化できるだけでなく定量化も可能であること,また,現代における難病(中皮腫,脳変性疾患)の科学的確定診断が可能となること,の3点が重要な点である.現代社会においては,微量金属が環境から摂取され,様々な疾患の原因となっている.また,微量金属がパーキンソン病など難病との関連が示されているとともに,癌治療では薬剤として用いられている.本研究は,これらの微量元素の細胞内分布を測定することで,疾患のメカニズムや治療効果発現メカニズムを解析した.異型性肺炎の肺組織の解析では,鉄,ニッケル,クロム,アルミニウムなどの多数の元素が同時に検出され,画像化された.培養細胞を用いた検討では,プラチナの動態を測定することにより,細胞内で核への取り込みが,定量的に観察することが可能であった.本研究は,現代における難病の科学的確定診断に有用であると考えられた.現代社会では,水銀,鉛,ヒ素,アルミニウム,カドミウムなどの有毒重金属が,環境または食物などから人体に摂取されており,さまざまな疾患の誘因となっている.また,亜鉛,アルミニウム等の微量金属がアルツハイマー病やパーキンソン病と関与している可能性や,がん化学療法ではプラチナを含む製剤が頻用されている.本研究は,マイクロビームを微細にスキャンする技術(大気マイクロピクシー)によって,細胞内の各種元素の分布を定量化し,がん,脳神経疾患,重金属病などの発生機序や治療効果発現カニズムを明らかにするための診断法の開発を行う.1培養がん細胞の元素分布とプラチナ系薬剤感受性,薬剤耐性との関連性,2ヒト肺組織(手術標本)内の金属粒子の種類を検出し,病態との関連性,3脳変性疾患(剖検標本)の亜鉛,アルミニウムの分布と病態との関係性,に関して検討を行う.本研究により,がん化学療法における効果発現が予想できるようになるばかりでなく,肺組織の金属粒子の種類がわかるようになれば,吸入歴が証明され中皮腫などの将来の発がん性の予測が可能となる.脳疾患では,微量元素による病態のなりたちに迫れる可能性を秘めている.培養細胞を用いた抗癌剤の取り込みの研究では,微小プロトンビームにより核,細胞質の形態をきわめて明瞭に画像化することに成功している.また,標準物質の測定により,細胞内元素の可視化だけでなく定量化も可能となっている.本研究による期待される卓越した成果は,物理工学系から新たな医学生物学分野への応用,医工連携研究であること,体内の微量元素が可視化できるだけでなく定量化も可能であること,また,現代における難病(中皮腫,脳変性疾患)の科学的確定診断が可能となること,の3点が重要な点である.特定の元素の濃度と信号強度の定量的解析が可能なことは確認済みであるため,おもに培養細胞と実験動物を用いてシスプラチンの細胞内の取り込みに再現性があることを確認した.薬剤の細胞内取り込みの初期段階から,細胞内の拡散,核への集積,細胞形態の変化,細胞死のいろいろな段階で,プラチナとともにP,S,Cl,Kなどの常在する元素を画像化し,それぞれの元素の動きを定量化し,画像解析を行った.

また,肺組織の測定に先立って,粒度分布測定用標準粉末,岩石標準試料,を用いて正しく測定が可能かどうかを確認した.一部の肺標本については,粉塵やアスベストの暴露肺,中皮腫などのヒト組織を用いて標本を作製し細胞や組織中の重金属の定性的,定量的解析を行った.肺組織を用いて重金属の分布データをさらに取得するとともに,脳組織では,アルツハイマー病,パーキンソン病の剖検組織を用いてアルミニウム,亜鉛の分布を中心に検討する.解析に適当と思われるサンプルが入手可能な時点で標本を作製する.肺および脳組織では,信号の画像的なパターン解析を行い,元素の組成(何がどの割合で混合しているどのような形状のものか)を同定し,細胞内でのそれぞれの分布を解析する.設備備品は,ほぼ現在の施設で実験が可能である.培養器具,実験動物などについては,信頼性のある実験結果を出すため,一年で約100万円の物品納入経費が必要と考えている.旅費に関しては,25年目の後半に,国際学会に発表,科学雑誌への投稿を行うため,30万円を計上した.
カイニン酸脳傷害に伴う脳内遺伝子発現に関する研究-スクリーニングと同定-

本研究では、大量のestrogenの慢性投与によって発現、または新たに出現した遺伝子をクローニングし、その生理学的意義を検討することを目的とした。estrogenという内因性のsex hormoneの大量投与が誘導する遺伝子を明らかにすることは、estrogenと脳機能の関連を考える上で重要である。神経細胞毒として知られているカイニン酸もestrogenも共にラット脳内にIGF-1 mRNAの発現を促すことが従来の実験によって明らかにされている。そこでカイニン酸とestrogenのそれぞれの場合について検討を進めた。Wistar系雄性6週齢ラットに、β-estradiol 1mg/kgを連続7日間腹腔内投与した。β-estradiol投与群及び非投与群(コントロール)の海馬及び大脳皮質よりmRNAを抽出し、cDNA libraryを作製した。probe DNAは投与群及び非投与群の各々のcDNA libraryよりshot-gun PCRで調製したものを用いた。投与群及び非投与群との間の比較はprobeの違いで選別され、screeningされるのは投与群のcDNAである。hybridizationは、non-radioactive methodで行った。また、カイニン酸投与ラットについては、2種の濃度のカイニン酸(6mg/kg、12mg/kg)を腹腔内に1回投与したラットを用いて、実験を進め、それぞれについて、いくつかのクローンを得た。カイニン酸投与群からのクローンひとつからは、カイニン酸受容体とホモロジーの高い結果を、又、estradiol連続投与群からのクローンからは、estrogen受容体とホモロジーの高いものと、somatostatinとホモロジーの高いものを得た。共に他にも配列未決定のクローンを得ている。wistar系雄性6周齢ラットに、β-estradiol 1mg/kgを連続7日間腹腔内投与した。β-estradiol投与群及び非投与群(コントロール)の海馬及び大脳皮質よりmRNAを抽出し、cDNAlibraryを作製した。hybridizationは、non-radioactive methodで行い、現在、3rdscreening中である。カイニン酸投与ラットについては、2種の濃度のカイニン酸(6mg/kg、12mg/kg)を腹腔内に1回投与したラットを用いて、現在、2ndscreening中であり、3rd screeningまでに10plaquesに絞る予定である。本年度中にそれぞれ、発現の違いが大きいものをさらに1-2phquesまでに絞り、その塩基配列を決定する計画である。
遺伝子導入を駆使した内皮細胞誘導型ハイブリッド人工血管の開発

実用可能な小口径人工血管は皆無であり、ヒトでは人工血管内面が内皮細胞に被覆されないという生体と人工物との境界部での治癒障害に根本的な問題に原因と考えられる。本研究では、その問題を解決すべく、人工血管内面に内皮細胞を誘導する小口径代用血管の開発に挑戦した。内皮細胞を誘導する方法のひとつとして血管構成細胞への遺伝子導入が有用ではないかとの仮説から、まず、血管構成細胞への遺伝子導入法の開発を検討した。それとともに、小口径代用血管に適した材料について、人工材料はもとより同種血管、脱細胞化血管を検討・評価した。1)血管壁細胞への遺伝子導入法の開発:血管壁の構成細胞のひとつである平滑筋細胞は血管内面・外面とは隔絶されており、遺伝子導入が難しいとともに、血管壁障害をきたすと血栓閉塞や瘤化の原因となるといった血管独特の困難性を有している。加圧法、HVJ-Envelopeベクター法、超音波法等を実施し、遺伝子導入効率や血管壁へのダメージを評価した結果、HVJ-Envelopeベクター法が最も遺伝子導入効率が高く、かつ、血管壁の物理的ダメージが少ない方法であることが明らかになった。あらたな小口径代用血管への応用が期待される。2)小口径代用血管の開発:イヌおよびヒト細胞播種人工血管をin vitro, in vivoで検討した。細胞は人工材料の素材によって細胞接着・増殖が大きく異なること、ヒト細胞は他の動物に比して、増殖因子等の投与下においても人工材料への接着・増殖能が乏しいことが明らかになったとともに、人工材料では移植直後の抗血栓性の問題により内皮細胞播種を追加しても長期開存を得られなかった。一方、同種動脈材料は、抗血栓性や細胞誘導性が良好であった。以上の結果より、ハイブリッド人工血管の小口径動脈領域への応用には、高等動物での生体と人工物との治癒という高いハードルが改めて問題となったが、一方、脱細胞化や脱細胞化グラフトなどの生体材料とした細胞播種ハイブリッドグラフト、さらには同種動脈グラフトへの遺伝子導入が今後、小口径代用血管として期待されると考えられた。1.雑種成犬の大動脈より、血管平滑筋細胞の培養系を確立し、以下の実験を行った。(1)人工血管壁内への培養平滑筋細胞の播種・Dacron織布人工血管に播種した培養平滑筋細胞はゆっくりと増殖を持続し、Dacron織布に対する平滑筋細胞の親和性は良好であることが確認された。・現在臨床で多用されているゼラチン被覆Dacron人工血管と、被覆を施していないDacron人工血管における培養平滑筋細胞の増殖を比較したところ、予想に反して、前者のゼラチン被覆は細胞親和性を改善しない(むしろ悪化させる)ことが明らかとなった。(2)新たな素材を用いた人工血管の応用優れた細胞親和性を有するとされるpolybuthylene terephthalateとpolyethylene terephtalateを素材とした径3mmの人工血管の提供を受け、培養平滑筋細胞を播種して培養し、Dacronより優れた細胞親和性を確認し、以後、この素材の人工血管をハイブリッド型小口径人工血管のscaffoldとしてゆくことを決定した。HGF遺伝子プラスミドをHVJ-Envelope Vectorを用いて培養平滑筋細胞へ導入し、導入効率と培養上清中へのHGF産生動態を検討中である。

2.今後、HGF遺伝子導入平滑筋細胞を小口径人工血管壁内に播種し、HGF遺伝子導入人工血管を実際にイヌ大腿動脈へ移植し、対側大腿動脈へ移植した遺伝子導入していない人工血管と比較して、人工血管治癒状態、内皮細胞誘導能を評価する。特に、HGFによって人工血管表面または内部に誘導されてくる細胞を詳細に検討し、人工物治癒におけるHGF遺伝子導入の意義を明らかにする。Hepatocyte growthfactor(HGF)プラスミド(アンジェスエムジー供与)をHVJ-Envelopeベクターでヒト培養平滑筋細胞に導入し、GFPプラスミドと共導入して導入効率をみるとともに、培養液中のHGF濃度をELISA法にて測定して、最適条件を決定し、以下の実験を行った。【人工血管への平滑筋細胞播種】人工血管(優れた細胞親和性を有するとされるpolybuthylene terephthalateとpolyethylene terephtalateを素材とした径3mmのテルモ社製人工血管)に上記の培養ヒト大動脈平滑筋細胞を播種して、HGFプラスミドを導入し、4週間培養して、培養液中のHGF濃度をELISA法で測定するとともに、4週後に人工血管を固定して走査電子顕微鏡で評価した。HGFプラスミド導入平滑筋細胞を有する人工血管からのHGFの分泌が確認され、形態学的にも細胞が人工血管の繊維間を橋渡しして足場を築くような形状で人工材料環境に適応したように見える形態が観察された。【平滑筋播種人工血管の移植】以上の結果を受け、HGF非導入およびHGF導入を施した平滑筋細胞播種人工血管を各1本ずつイヌ大腿動脈に移植し、2週後に摘出し、開存性を評価した。しかし、いずれもすでに血栓閉塞しており、HGF分泌による内皮細胞誘導が起こる前の移植直後の抗血栓性が問題であることが明らかとなった。【今後の方針】小口径代用血管として初期開存のための抗血栓性を克服するためには、(1)内皮細胞播種、(2)eNOS遺伝子導入(3)人工血管の構造の変更などの方法が考えられるが、内皮細胞播種が最も現実的であり、播種内皮細胞が平滑筋細胞の分泌するHGFで生存維持されることが期待される。平滑筋細胞に導入されたHGFプラスミドが内皮細胞の維持、アポトーシス防止に役立つかどうかを培養系で確認した上で、人工血管上で平滑筋細胞(HGFプラスミド導入)と内皮細胞を播種してイヌへの移植実験を行う。小口径領域に臨床利用可能な人工血管が存在しないことから、遺伝子導入により内皮細胞の人工血管内面への誘導を目指した小口径人工血管の作成を目的に以下の実験を行った。【肝細胞増殖因子HGF遺伝子導入平滑筋細胞播種ハイブリッド型人工血管のイヌ大腿動脈】HGFプラスミドをHVJ-envelopeベクターで導入した平滑筋細胞を人工血管壁に播種し、イヌの大腿動脈をこのハイブリッド型人工血管で置換した。対側にはプラスミドを導入しない平滑筋細胞を播種した人工血管を移植した。2頭の雑種成犬で移植後1週間後に移植した人工血管を摘出したが、いずれの人工血管とも血栓閉塞していた。以上より、内皮細胞の誘導が達成される以前のごく早期の抗血栓性がまずは達成される必要が明らかとなった。【内皮細胞播種を追加したハイブリッド型人工血管の移植実験】
ゲノム防御機構とがん抑制蛋白p53

紫外線により誘導されるピリミジン2量体は他の損傷と比較して修復効率が悪く、DNA複製の進行を阻害することが多い。Rad18はRad6と共同して停止部位でのPCNAをモノユビキチン化することで、損傷乗り越え合成に関与するポリメラーゼηの誘導に関与することを示した。Rad18蛋白質はSDS-PAGEにおいて2本のバンドとして検出される。このうち85kdに相当する分子種は75kdに相当するもう1本の分子種がモノユビキチン化したものであることを質量分析により明らかにした。Rad18のモノユビキチン化機構を解明するため、分子内のRINGフィンガー領域(RFD)及びZnフィンガー領域(ZFD)に点突然変異を導入し、これらの変異Rad18蛋白質のモノユビキチン化を野生型と比較検討した。野生型Rad18蛋白はRad6蛋白の発現量に依存してモノユビキチン化が促進されるのに対してZFD変異型ではモノユビキ・チン化がほとんど見られなくなること、RFD変異型は速やかに分解され、発現量が著しく減少することがわかった。また、Rad6結合部位(R6BD)を欠損したRad18は野生型細胞中ではモノユビキチン化されるのに対し、Rad18^<-/->マウス細胞中ではモノユビキチン化されない。一方、ZFD変異型Rad18は両細胞中でもモノユビキチン化されないことが明らかとなった。更に酵母でのTwo-hybrid法の解析からRad18蛋白はZFDで2量体を形成することも明らかとなった。これらの実験結果より以下のモデルを提唱した。Rad18はR6BDを介してRad6と結合する一方、ZFDを介して2量体を形成する。2量体中の一方のRad18はRad6と結合したもう一方のRad18によりモノユビキチン化される。更にこれら2種類のRad18蛋白質の細胞内局在を免疫染色法や生化学的方法を用いて解析した結果、モノユビキチン化されたRad18は主として細胞質に局在し、ユビキチン化をうけていない未修飾型Rad18は核内に局在することが明らかとなった。これらの実験結果は、過剰なRad18をモノユビキチン化することで核から排除し、核内のRad18の量を調節している可能性を示す。p53蛋白はDNA損傷を含む種々の細胞ストレスにより安定化・活性化される。これらのプロセスにはp53を含む蛋白のリン酸化反応が重要であることがわかってきている。DNA損傷の場合には複数のシグナル伝達経路が同時に活性化されるため、現在のところ、その機構の解析は困難な情況にある。そこで比較的単純な系である浸透圧ショック(Osmotic shock:OS)の場合について詳細な解析を行い以下の知見を得ることができた。OS後p53が56時間後をピークとして一過性に安定化される。これに伴いp53のser33がリン酸化されるが、これまで重要性が指摘されているser15,20,46のリン酸化は認められない。この時、p53依存的にp21が発現され細胞周期がG1/Sで停止する。ser33はこれまでのin vitro及びin vivoの実験よりCAK,JNK,p38^<MAPK>でリン酸化されることが報告されている。JNKの特異的阻害作用をもつJBDを発現してもp53の安定化・活性化は影響をうけないのに対し、p38^<MAPK>の特異的阻害剤SB203580の添加により、OS後p53の安定化は認められるのに対し、ser33のリン酸化は阻害された。これに伴い細胞周期の進行も認められた。p38^<MAPK>の重要性を確認するため、その上流でp38^<MAPK>の活性を調節しているMKK6のドミナントネガティブ型を発現する安定型細胞株を作製した。これにOSを加えた所、p53の発現は正常に認められるのに対し、ser33のリン酸化は抑制され、またp21の発現もほぼ完全に押さえられた。これらの結果からOSに伴うp53の活性化にはMKK6/p38^<MAPK>の経路の活性化が必須であることが判明した。一方複製後修復に関与するRad18の機能を解析するため、現在ノックアウトマウスを作製中である。これと平行してES細胞レベルでのダブルノックアウト細胞の作製を試み、複数の細胞クローンを得ることができた。現在このES細胞株を用いて、各種DNA損傷に対する感受性の変化や変異原処理後の変異頻度を解析中である。高等真核細胞における複製後修復機構を解明するため、マウスES細胞でのRAD18ノックアウト細胞を樹立した。このES細胞ではRAD18由来のmRNA及びタン白は全く検出されなかったが、増殖速度は正常ES細胞と同一であった。このことからRad18タン白は細胞の生存には必須ではないことが示された。また紫外線(UV)照射後の新生鎖DNA長を測定すると、正常細胞と比較して短いことから複製後修復に異常が起こることが明らかとなった。UVやアルキル化剤によるDNA損傷後に誘導される突然変異頻度は正常細胞よりむしろ低下する傾向がみられた。しかし、姉妹染色分体交換(SCE)の出現頻度は正常培養条件下及びDNA損傷後共に正常より23倍高く、また外来性DNAのゲノムへの組換え頻度及び相同組換えの頻度はそれぞれ正常細胞の20倍及び2倍と明らかに高くなることが初めて示された。

これらのことから、Rad18は複製後修復を通してゲノムの異常組換えを抑制していることが明らかとなった。一方がん抑制タン白p53の安定化・活性化機構を解明するため、高浸透圧培養条件下でのp53の挙動を解析した。この結果p53の安定化には少なくともMdm2のダウンレギュレーションによるMdm2の抑制が関与していることを明らかにした。またp53の活性化にはMAPキナーゼカスケードを構成するMKK6→p38の活性化が重要で、それを通してp53N端側のセリン33がリン酸化され、それに引き続きp300が結合してC端側のリジン382がアセチル化される機構が働いていることを明らかにした。興味あることに高浸透圧条件下でのp53の活性化の際には従来言われてきたセリン15、20、46のリン酸化は観察されなかった。このp53の活性化経路は更にUV等のDNA損傷の際にも働くことを示唆する結果も現在得られつつある。DNA損傷に伴いRad18の転写レベルは損傷に比例して減少する。15J/m^2照射して23時間後にはRad18mRNA量は照射前の25%程度にまで減少するにもかかわらず、Rad18タン白量はほとんど変化しない。このようなタン白量の維持には新規のタン白合成が必要であった。更に解析してゆくと、Rad18タン白の翻訳レベルが上昇していることが判った。Rad18の核内局在部位を免疫染色法で調べると、Rad18には核内に均一に分布する分子種の他に、核内の特定部位に濃縮してドットを形成(Nuclear Dots ; ND)する分子種のあることがわかった。細胞に種々のDNA損傷を加えると短時間のうちに大部分のNDを形成するRad18は核内に拡散する。Rad18タン白の機能を調べる目的から、常法に従って、RAD18ノックアウトマウスES細胞を作製した。これらのノックアウトES細胞を用いて、(i)種々のDNA損傷に対する感受性、(ii)誘導突然変異の頻度、(iii)姉妹染色分体交換の頻度、及び(iv)外来性DNAのゲムノDNAへ組み込まれる頻度等を調べた結果、高等真核細胞においても我々の単離したRad18タン白が複製後修復に関与し、その欠損に伴いゲノム不安定性の表現型が生じること、およびRad18は何らかの機構で組換えを抑制していることが明らかとなった。UV^S症候群(UV^SS)は紫外線照射後のRNA合成の回復が選択的に異常を示す新しい遺伝性疾患として我々が報告したものである。今回転写共役型DNA修復(TCR)の異常の有無を調べるため、DHFR、p53遺伝子内に生じたシクロブタン型ピリミジン2量体の修復を詳細に解析し、予想通りTCR異常のあることを明らかにした。またUV^S細胞においてはコケイン細胞(CS)同様、低線量のUVでp53の活性化・安定化が起こり細胞周期がG1で停止することを示した。複製後修復におけるRad18の役割を調べる目的からRAD18ノックアウトマウスより細胞株を樹立した。これらの細胞は正常コントロール細胞株と同じ増殖曲線を示すことからRad18は増殖には必須でないことが確認された。
UWB技術を用いたマイクロ波マンモグラフィの基礎研究

マイクロ波による乳がん組織検出技術について,実験およびシミュレーションによって検討した.胸部電磁ファントムを用いたUWBマイクロ波後方散乱実験とともに,電磁界シミュレーションを行った.また,後方散乱信号から乳がん組織の位置を特定するアルゴリズムにより,乳がん組織の検出確率および誤警報確率を算出した.後方散乱波強度が微弱であるため,皮膚からの不要反射を抑圧することが重要であることを明らかにし,その対策技術のアイディアを得た.交付額マイクロ波による乳がん組織検出技術について,実験およびシミュレーションによって検討した.胸部電磁ファントムを用いたUWBマイクロ波後方散乱実験とともに,電磁界シミュレーションを行った.また,後方散乱信号から乳がん組織の位置を特定するアルゴリズムにより,乳がん組織の検出確率および誤警報確率を算出した.後方散乱波強度が微弱であるため,皮膚からの不要反射を抑圧することが重要であることを明らかにし,その対策技術のアイディアを得た.交付額1.乳がん組織検出方式の比較検討マイクロ波の後方散乱,バイスタティック散乱,前方散乱などの測定方式を採用した場合の利害得失を机上検討し,測定系ハードウェアおよび信号処理アルゴリズムの実現性や性能の比較から,後方散乱方式を最初に取り上げることとした.2.マイクロ波後方散乱実験系の開発と実験実施(1)電気的にきわめて小さい抵抗装荷TEMホーンアンテナを試作し,マイクロ波放射特性を実測した.(2)乳房組織および乳がん組織を電気的に模擬する胸部ファントムを開発した.各組織のマイクロ波複素比誘電率を同軸プローブ法によって実測し,それらの妥当性を確認した.(3)上記のホーンアンテナ,胸部ファントム,XYスキャナ,マイクロ波ベクトルネットワークアナライザおよび制御用コンピュータを組合せた後方散乱実験系,および実験制御ソフトウェアを開発した.(4)乳がん相当組織がある場合とない場合とで1次元スキャンの後方散乱特性がどのように違うかを実測し,乳がん組織検出の可能性を明らかにした.3.乳がん検出アルゴリズムの開発後方散乱データより乳がん組織を検出するためのアルゴリズム開発に着手したが,完成には至らなかった.4.皮膚組織からの不要反射抑圧法の検討皮膚組織は,体外に置かれる整合媒体や乳房組織とマイクロ波比誘電率が異なるため,皮膚からの不要反射をいかに抑圧するかが問題となることが判明した.マイクロ波後方散乱データから皮膚境界面を推定するのではなく,別途,光学的に検出することによって不要反射を有効に抑圧しうることを見出した.1.マイクロ波後方散乱実験系の開発と実験実施(1)乳房組織および乳がん組織を電気的に模擬する胸部ファントムを開発した.乳腺および乳脂肪相当組織は大豆油,腫瘍組織はアクリル製容器に封入したジアセチン65%水溶液でそれぞれ実現した.(2)自前で試作した抵抗装荷TEMホーンアンテナ,胸部ファントム,XYスキャナ,マイクロ波ベクトルネットワークアナライザおよび制御用コンピュータを組合せた後方散乱実験系を開発した.(3)乳がん相当組織がある場合とない場合とで2次元スキャンの時間領域および周波数領域における後方散乱特性がどのように違うかを実測し,乳がん組織検出の可能性を追究した.初期がんに対応する小さな腫瘍組織からの後方散乱波レベルはきわめて低く,一方,皮膚からの反射レベルが高いため,検出は相当に困難なことが明らかになった.2.乳がん検出アルゴリズムの開発後方散乱データより乳がん組織を検出するためのアルゴリズム開発を継続した.腫瘍が存在する場合としない場合との後方散乱特性に差異はあるが,存在しているか否かの判定は,本研究課題の期間中には完成に至らなかった.3,皮膚組織からの不要反射抑圧法の検討皮膚組織は,体外に置かれる結合媒体や乳房組織とマイクロ波比誘電率が異なるため,皮膚からの不要反射をいかに抑圧するかが問題となることが判明した.整合を最適とする結合媒体の特性を数値的には求めることができたが,その実現は困難である.マイクロ波後方散乱データから皮膚境界面を推定するのではなく,別途,光学的に検出することによって不要反射を有効に抑圧しうることを見出した(特許出願準備中).
視覚・感性認知機能の創発メカニズムの構成論的解明

われわれの脳は、発達過程における自然な視覚体験を通じて、基本的な視覚・感性認知機能を自律的に獲得している。本研究は、脳の学習原理や情報処理制約、ネットワーク構造を定式化し、さまざまな認知機能に対応した視覚情報表現を自己組織的に獲得する深層学習フレームワークの構築を目指す。そして、サルの視覚野から網羅的に記録した神経活動データを評価尺度として、提案モデルの生物学的妥当性を検証したうえで、その情報表現と感性表現との関係性を明らかにする。