hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コムギのミトコンドリアゲノムの構造と遺伝子発現の解析

(1)ミトコンドリアDNAクローンの構造決定:村井は#63(35,769bp)と#126(34,832bp)、塩月は#66(36,246bp)と#162(38,872bp)、荻原は#92(37,038bp)と#160(36,135bp)、宮下は#5(33,266)と#102(37,709bp)、椎名は#74(34,458bp)、寺地は#39(16,662bp)と#135(36,521bp)、中村は#146(36,595bp)と#190(39,803bp)、村田は#6(38,445bp)と#51(34,696bp)のクローンの全塩基配列を決定した。これらクローンの総塩基数は527,047bpに達した。山崎は2つのソフト、DynaclustとAssemble-Viewerを用いてクローンのアラインメントを解析した。常脇(代表者)は解析結果の総合的な取りまとめを行った。以下はその結果である。(3)ミトコンドリアDN4分子の数と形状:37遺伝子を含む190,267bpの線状分子、これからtrnK遺伝子の重複を介する分子内組換えによって切り出される91,987bpの環状分子、および、それぞれが56,895bp(15遺伝子)、39,803bp(6遺伝子)、34,458bp(10遺伝子)、36,246bp(12遺伝子)、38,872bp(9遺伝子)、34,696bp(9遺伝子)、36,521bp(5遺伝子)の7線状断片が同定された。これら断片が形成する分子の形状を確定するには、さらにクローンを追加して構造を決定する必要がある。(1)クローンの塩基配列決定:包含する遺伝子を異にする23ミトコンドリアDNAクローンを選び、塩基配列を決定した。配列を決定したクローンの総長は799,498bpである。(2)クローンの整列化:"Dynaclust"を用いる整列化により、15クローンからなる350,014bpと、3クローンからなる76,119bpの2つの線状contigが得られた。これらに含まれない、11,060bpの配列も同定された。その結果、特定されたユニーク配列の総長は437,193bpとなった。(3)組換え:ホモロジー検索により、組換え型クローンを11同定した。1クローンはContig間の組換え、他のすべてはContig内の組換えに起因するものであった。合計13種の組換えが特定できた。これらは、異なる長さの反復を介して起こったものであった。(4)遺伝子の同定:既報のミトコンドリア遺伝子に対するホモロジーサーチにより、6nad遺伝子、3atp遺伝子、3cox遺伝子、4ccm遺伝子、cobおよびmatr遺伝子、8rplおよびrps遺伝子、5orf遺伝子、3rRNA遺伝子、14tRNA遺伝子、計48遺伝子が機能的構造をもつことが確認された。(5)コムギとイネ遺伝子の構造比較:12の遺伝子で明確な構造の差違が見られた。イントロンサイズの違い、エキソンの融合などが認められた。ほとんどの構造差違は遺伝子内の反復を介しての組換えで説明ができた。(6)コムギミトコンドリア遺伝子の発現:33遺伝子について、幼苗期における転写活性を調べたところ、全遺伝子の発現が確認された。(7)考察:コムギミトコンドリアゲノムは2つの線状分子からなることが示された。イネで報告されている遺伝子のうち、4tRNA遺伝子以外はすべて同定された。イネ(約490kb)に比べると、本研究で同定できた配列は50kb程度足りない。この領域の解析が今後の課題である。最終的にコムギのミトコンドリアゲノムが2つの線状分子か、1つの環状分子かの決定は、その結果をまつ必要がある。
中国の株式制企業における所有構造・支配類型とパフォーマンス

この助成によって得られた研究結果は,証券経済学会全国大会平成7年度秋季大会(大阪商科大学に開催)において報告された。その要旨は『証券経済学会年報』第31号(平成8年5月刊行)に掲載されることになっている。その中で,(1)改革過程における中国国有企業の所有構造と支配構造の変化,(2)現在中国の株式制企業における所有構造と支配支配構造の特殊性,(3)中国における株式制企業の所有構造と支配構造に関する改革案,という3つの問題が論じられている。株式会社制度が導入と普及される背景が説明され,現段階の中国の株式制企業の所有構造が国全体・上海市・個別企業の3つのレベルで明らかにされ,支配構造における「新三会」と「老三会」と矛盾を指摘し,政府主管部門による企業への不当介入を防ぐための具体的方策を提案した。また,中国国有企業の改革をエージェンシー理論の視点からの研究も試みた。その成果は『経済と経営』(札幌大学経済学会)第26巻第3号(1995年12月)に発表されている。その中で,エージェンシー理論の基本概念を紹介した上,国有企業と政府間のエージェンシー問題が分析され,改革過程の過渡的形態として,中国企業に普及された請負制における経営者と政府主管部門の請負契約を分析した。その限界を指摘して,株式会社への移行の必要性を訴えた。今後の研究課題として,上場企業を中心に,支配類型と企業のパフォーマンスとの関連性を実証的に解明したい。また,有効な支配構造を確立するために,銀行の役割について,野本のメインバンク制度を参考しながら,研究していくつもりである。
作物根の発達過程と土壌改良効果を考慮した節水灌漑スケジューリングの最適化

作物根の発達や土壌水分の吸収などの生理活動によって根群域付近に間隙が形成され,これによって土壌物理性が作物の生育に有利な状況に改良される.本研究では,これを作物根の土壌改良効果と定義し,地中灌漑圃場における作物根群域の発達過程と土壌改良効果を考慮に入れて土壌水分動態を予測し,節水効果を定量評価することを目的としている.平成29年度は以下の通り,研究を実施した.(1)作物根による土壌改良効果の評価作物根の発達過程を可視化して空間分布を評価するため,地中灌漑圃場をモデル化した装置を作成して実験を行った.実験期間中は土壌水分センサーを用いてスリット内の土壌水分状態を連続測定した.作物根の土壌改良効果を評価するため,実験終了後,スリット内の土壌をサンプリングして作物根含有率,保水性および透水性の空間的な変化を定量評価した.これらのデータを入力値として,構築するシミュレーションモデルに適用することとした.(2)シミュレーションモデルの構築地中灌漑圃場の土壌水分動態を精緻に予測するため,土壌中の水分および熱輸送のシミュレーションモデルを構築した.このモデルでは,作物根による土壌改良効果を考慮するため,作物根含有率および土壌物理性を計算領域内で空間的に変化させている.モデルを用いて得られた体積含水率の計算値は,実測値と概ね一致しており,本モデルの精度を確認することができた.このモデルを用いて地中灌漑後の土壌水分分布を可視化した.土壌改良効果を考慮する場合および考慮しない場合の土壌水分分布を比較し,土壌改良効果によって,上向きの水分移動が促進されることを確認した.さらに,計算領域下端からの排水量を算出したところ,土壌改良効果によって排水量が30%程度抑制されることが明らかとなった.これらの結果は,作物根の働きを考慮した新しい節水灌漑手法の確立に貢献するものである.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。作物根の生長に伴い,土壌物理性が作物の生育に有利な状態に改良される.本研究では,これを作物根の土壌改良効果と定義し,地中灌漑圃場における作物根群域の発達過程と土壌改良効果を考慮に入れて土壌水分動態を予測し,節水効果を定量評価することを目的としている.平成27年度は以下の研究を実施した.(1)作物根の空間分布および土壌物理性の変化を評価するため,栽培実験を学内のガラスハウスにて行った.本実験ではアクリル製のスリットを2つ設け,それぞれ地中灌漑および地表灌漑を実施した.スリット内には土壌を一様に充填し,作物を植えて根の分布状況を可視化した.実験期間中はスリット内の土壌水分状態を連続測定し,作物根の分布との関係を定量的に求めた.また,実験終了後に,スリット内土壌を採取して保水性および透水性を測定した.その結果,地中灌漑および地表灌漑では,作物根の分布傾向が大きく異なっていることが確認された.また,作物根の含有率に応じて土壌物理性が変化することが明らかとなった.(2)地中灌漑圃場の土壌水分動態を精緻に予測するため,土壌中の水分および熱輸送のモデルを構築した.このモデルから得られた土壌水分の計算値と,(1)の実験によって得られた実測値と比較したところ,計算値と実測値はおおむね一致しており,本モデルの妥当性が確認された.このモデルを用いて地中灌漑後の土壌水分分布を可視化し,土壌水分の根群域への到達を確認した.さらに,地表灌漑および地表灌漑の消費水量をモデルにより算出したところ,地中灌漑では地表灌漑に比べて,消費水量が60%程度抑えられることが明らかとなった.これらの結果は,複数の論文としてまとめて国内外の学術雑誌に既に受理されている.さらに,本研究の一部をまとめて国内学会で発表を行った.これが評価され,土壌物理学会において優秀ポスター賞を受賞した.平成27年度は学内のガラスハウスにおいて栽培実験を行い,灌漑方式の違いによる作物根群域の発達過程の違いを解明することができた.また,作物の生長に伴って作物根周辺に形成された間隙に起因して土壌の透水性および保水性が変化することを明らかにすることができた.これらのデータを用いて,節水灌漑圃場における土壌水分動態予測モデルを構築し,その精度を確認することができた.本研究の成果については論文としてまとめて査読付きの英文雑誌および和文雑誌にそれぞれ2報投稿し,既に掲載されている.また,筆頭著者として2件の学会発表を行った.そのうち,土壌物理学会では,優秀ポスター賞が授与された.以上より,本研究は「おおむね順調に進展している」と言える.現在も栽培実験を継続するとともに,モデルの改良も図っている.作物根の発達や土壌水分の吸収などの生理活動によって根群域付近に間隙が形成され,これによって土壌物理性が作物の生育環境が改善されることが知られている.本研究では,これを作物根の土壌改良効果と定義し,地中灌漑圃場における作物根群域の発達過程と土壌改良効果を考慮に入れて土壌水分動態を予測し,節水効果を定量評価することを目的としている.平成28年度は以下の通り,研究を実施した.(1)地中灌漑圃場を模したスリットを用いて,模型実験を実施した.実験期間中は土壌水分センサーを用いてスリット内の土壌水分状態を連続測定し,作物根の分布と土壌水分状態の関係を定量的に求めた.

さらには作物根の土壌改良効果を評価するため,作物根を含んだ土壌をサンプリングして透水性,作物根含有率および保水性を評価した.その結果,作物根含有率が比較的高い地点において,透水係数が増加する傾向にあることが明らかとなった.また,作物根によって保水性が変化することも確認された.(2)作物根によって形成された土壌中の毛管分布を明らかにするために,毛管束モデルを導入した.pF1.83.0の有効水分領域内では,特に圃場容水量(pF1.8)を保つ毛管の著しい増加が認められた.圃場容水量における毛管の空間分布を評価したところ,比較的深い地点での毛管の面積割合の増加が確認された.これらの結果は,現在論文としてまとめられつつあり,国外の学術雑誌への投稿を目指している.また,本研究の一部が評価され,土壌物理研究部会において招待講演を行った.平成28年度は学内のガラスハウスにおいて模型実験を行い,地中灌漑条件下における作物根群域の発達過程,土壌の透水性および保水性の変化を解明することができた.また,毛管束モデルを用いることで,作物根による土壌中の毛管分布の変化ならびに圃場容水量を保持する毛管の空間分布の変化を評価することができた.本研究の成果については論文として現在まとめており,査読付きの英文雑誌への投稿を目指している.また,筆頭著者として多数の学会発表を行った.そのうちの一部が高く評価され,農業農村工学会土壌物理研究部会において招待講演を行った.以上より,本研究は「おおむね順調に進展している」と評価することができる.現在も栽培実験を継続するとともに,モデルの改良も図っており,来年度も多くの成果を挙げることが期待される.作物根の発達や土壌水分の吸収などの生理活動によって根群域付近に間隙が形成され,これによって土壌物理性が作物の生育に有利な状況に改良される.本研究では,これを作物根の土壌改良効果と定義し,地中灌漑圃場における作物根群域の発達過程と土壌改良効果を考慮に入れて土壌水分動態を予測し,節水効果を定量評価することを目的としている.平成29年度は以下の通り,研究を実施した.(1)作物根による土壌改良効果の評価作物根の発達過程を可視化して空間分布を評価するため,地中灌漑圃場をモデル化した装置を作成して実験を行った.実験期間中は土壌水分センサーを用いてスリット内の土壌水分状態を連続測定した.作物根の土壌改良効果を評価するため,実験終了後,スリット内の土壌をサンプリングして作物根含有率,保水性および透水性の空間的な変化を定量評価した.これらのデータを入力値として,構築するシミュレーションモデルに適用することとした.(2)シミュレーションモデルの構築地中灌漑圃場の土壌水分動態を精緻に予測するため,土壌中の水分および熱輸送のシミュレーションモデルを構築した.このモデルでは,作物根による土壌改良効果を考慮するため,作物根含有率および土壌物理性を計算領域内で空間的に変化させている.モデルを用いて得られた体積含水率の計算値は,実測値と概ね一致しており,本モデルの精度を確認することができた.このモデルを用いて地中灌漑後の土壌水分分布を可視化した.土壌改良効果を考慮する場合および考慮しない場合の土壌水分分布を比較し,土壌改良効果によって,上向きの水分移動が促進されることを確認した.さらに,計算領域下端からの排水量を算出したところ,土壌改良効果によって排水量が30%程度抑制されることが明らかとなった.
中国・内蒙古エウェンキ-族の言語文化の実地研究

1.人類学上の研究成果......三ケ年度にわたる実地研究を通して、ツング-ス系諸族の言語文化に関する相当の知見を得ることに成功した。ここでは、直接に参加して調査した三つの集団に限定して、成果を述べる。(1)ツング-ス・エウェンキ-(内蒙古ホロンバイル):ステップという自然環境により生業は伝統的な移動による牧畜(遊牧)。半世紀前に行なわれていた罠猟に関する資料が得られた。通説の父系氏族は調査した限り認められなかった。出自の父系性が濃い点は確認できるが、その機能とシステムに関しては今後の課題である。世界観と儀礼に関連する若干の記録を行なった。文化の基層にはエウェンキ-の特徴を想定できるが、表層では蒙古・漢・ロシアなどの文化要素の断片が観察できた。(2)ソロン(内蒙古ホロンバイル):主生業は牧畜。ただ、大興安嶺山麓のジタン村で観察されたように狩猟も併せ行なう。村は定着・集住。明確に父系出自を認識していて、30余の出自名称、そして関係名称を記録することができた。同時に、狩猟・通過儀礼なども若干記録したが、シャ-マニズム等の宗教に関しては、調査は事実上、不可能であった。(3)ナ-ナイ(ハバロフスク州アム-ル流域):最近の急激な経済社会変化により、伝統文化の衰退は著しい。だが、幸運にも、伝統的漁撈、子供の遊びや集団競技に関する高質の手書き資料が収集できた。また、女性シャ-マンによる病気治療儀礼の現場で、映像資料を記録することもできた。現在の村落は集合化定住型である。伝統社会の基本単位として、分散した父系系族を推定しうるが、親族を含む伝統社会の再構成は今後の課題である。なお、生態ー社会レベルで、上述の三集団(1)(2)(3)を比較すると、変容の度合いは(3)、(2)、(1)の順で少なくなる。それにもかかわらず、逆に、世界観・儀礼・口頭伝承といった分野では、(3)ナ-ナイの調査は今後とも有望である。2.言語学上の研究成果(1)ツング-ス諸語基礎資料の収集3か年を通じて、当初予定していた中国・内蒙古地方のみならず、ソ連邦ハバロフスク州をも調査地域に加えたことにより、言語学の調査研究にも大きな広がりが得られる結果となった。すなわち中国側のソロン語、ソ連側のナ-ナイ語を中心として、他の大半のツング-ス諸語に直接ふれることができたのは大きな収獲である。具体的には上の二言語のほかに、両地域にまたがるエウェンキ-語、ソ連側のウリチ(オルチャ)語、エウェン語、ウデヘ語についても、それぞれ話し手に接して基礎的なデ-タを収集することができた。これらの資料は、黒田、津曲も参加した過去の国内科研(昭和5254年度一般A240001:代表池上二良)等によって蓄積されてきたウイルタ語資料と合わせて、今後の比較研究にとってきわめて貴重である。(2)内蒙古ホロンバイル地方言語事情の調査初年度の中国・内蒙古ホロンバイル地方では、ソロン語とエウェンキ-語について、基礎語彙の採集を中心とした調査を行なった。この中には従来ほとんど記述されていなかった方言も含まれている。またモンゴル系諸語や中国語、ロシア語なども併用される同地域の複雑な言語事情と相互影響についてもつぶさに観察することができた。なお成果の一部としてソロン語の基本例文集がすでに刊行の運びとなっている。(3)アム-ル流域実地調査の実現2年度目、3年度目はツング-スの集中しているアム-ル流域の、これまで外国人には閉ざされていた辺地にまで足を踏み入れることができた。主としてナ-ナイ語の口頭伝承(物語、伝説、唄など)の収集とテキスト化の作業が行なわれ、一部は刊行に向けて具体的な準備が進められている。同時に文献資料の調査・収集の点でも大きな成果が得られ、実地調査による一次資料と合わせて、この分野での今後の前進を期するうえでの貴重な資料となろう。村は定着・集住。

同時に、狩猟・通過儀礼なども若干記録したが、シャ-マニズム等の宗教に関しては、調査は事実上、不可能であった。(3)ナ-ナイ(ハバロフスク州アム-ル流域):最近の急激な経済社会変化により、伝統文化の衰退は著しい。だが、幸運にも、伝統的漁撈、子供の遊びや集団競技に関する高質の手書き資料が収集できた。また、女性シャ-マンによる病気治療儀礼の現場で、映像資料を記録することもできた。現在の村落は集合化定住型である。伝統社会の基本単位として、分散した父系系族を推定しうるが、親族を含む伝統社会の再構成は今後の課題である。なお、生態ー社会レベルで、上述の三集団(1)(2)(3)を比較すると、変容の度合いは(3)、(2)、(1)の順で少なくなる。それにもかかわらず、逆に、世界観・儀礼・口頭伝承といった分野では、(3)ナ-ナイの調査は今後とも有望である。2.言語学上の研究成果(1)ツング-ス諸語基礎資料の収集3か年を通じて、当初予定していた中国・内蒙古地方のみならず、ソ連邦ハバロフスク州をも調査地域に加えたことにより、言語学の調査研究にも大きな広がりが得られる結果となった。すなわち中国側のソロン語、ソ連側のナ-ナイ語を中心として、他の大半のツング-ス諸語に直接ふれることができたのは大きな収獲である。具体的には上の二言語のほかに、両地域にまたがるエウェンキ-語、ソ連側のウリチ(オルチャ)語、エウェン語、ウデヘ語についても、それぞれ話し手に接して基礎的なデ-タを収集することができた。これらの資料は、黒田、津曲も参加した過去の国内科研(昭和5254年度一般A240001:代表池上二良)等によって蓄積されてきたウイルタ語資料と合わせて、今後の比較研究にとってきわめて貴重である。(2)内蒙古ホロンバイル地方言語事情の調査初年度の中国・内蒙古ホロンバイル地方では、ソロン語とエウェンキ-語について、基礎語彙の採集を中心とした調査を行なった。この中には従来ほとんど記述されていなかった方言も含まれている。またモンゴル系諸語や中国語、ロシア語なども併用される同地域の複雑な言語事情と相互影響についてもつぶさに観察することができた。なお成果の一部としてソロン語の基本例文集がすでに刊行の運びとなっている。(3)アム-ル流域実地調査の実現2年度目、3年度目はツング-スの集中しているアム-ル流域の、これまで外国人には閉ざされていた辺地にまで足を踏み入れることができた。主としてナ-ナイ語の口頭伝承(物語、伝説、唄など)の収集とテキスト化の作業が行なわれ、一部は刊行に向けて具体的な準備が進められている。同時に文献資料の調査・収集の点でも大きな成果が得られ、実地調査による一次資料と合わせて、この分野での今後の前進を期するうえでの貴重な資料となろう。
化合物半導体の伝導性制御に関する研究

残留不純物、空格子などの欠陥の少ない高品位結晶を成長させるため低温成長法としてMOCVD、減圧気相成長法および準熱平衡状態での成長法として溶液成長法を採用し、成長結晶の特性を相互に比較検討した。1.MOMBE法によるZnSeの成長(千葉大、吉川):ジメチル亜鉛とH_2Seを用いた成長系において、原料ガスの熱分解の必要性を成長機構および膜の特性に与える影響から明らかにした。2.ZnSeへの不純物の添加(千葉大、吉川、山梨大、松本):MOCVD法では熱分解しやすいジメチルヒドラジンを窒素アクセプタ原料として用いるとZnやSe原料の供給量に大きな影響を与えることなく流量変化による不純物添加濃度の制御が可能なことを明らかにした。減圧気相成長法では、VI/II比を大きくすると窒素の添加効率は単調に減少するが、残留ドナー不純物の混入はVI/II比が1付近で極小となり、VI/II比によって残留ドナーが関与する格子位置が異なる可能性が示唆された。ヨウ化エチルをヨウ素ドナーの原料にすると添加濃度を再現性よく10^<16>10^<19>cm^<-3>の範囲に制御できることを明らかにした。3.ZnSe/GaAsヘテロ界面の評価(山梨大、松本):両物質の格子定数と熱膨張係数の不整合のためZnSe成長層内に発生する格子歪の特質をX線回折法で明らかにした。界面付近の電子状態をCーV法とDLTS法で評価し、キャリアの空乏層と蓄積層を確認し、界面近傍に空間的に局在する電子捕獲準位を検出した。この準位はヘテロ界面の格子欠陥に対応すると思われる。4.カルコゲナイド溶媒からのZnSe、ZnSの成長とその評価(東理大、青木):Sb_<0.4>Te_<0.6>溶媒から成長させたZnSへの溶媒元素の混入量をXMAによる定量分析で明らかにした。成長結晶は光伝導を示すのでSbは光伝導に関与する準位をつくっている。Sb_<0.4>Se_<0.6>、Sb_<0.4>Se_<0.492>Te_<0.108>、Te、Sb_<0.4>Te_<0.6>の溶媒から成長させたZnSeへのTeの混入量は定量分析によると上の順に多くなり、TeはSbが共存すると混入しやすいことを明らかにした。
母乳の味の生化学的解析に基づいた乳腺炎の予知

乳腺炎時に乳児が授乳を拒否することがあり、原因の1つに母乳の味の変化が考えられる。そこで、母乳の味覚強度と呈味物質濃度について、乳腺炎と正常な母乳の比較を行ったところ、乳腺炎の母乳で旨味の強度が増加していた。片側性乳腺炎による炎症側と無症状側の母乳では、炎症側の母乳で旨味と塩味の強度が増加していた。炎症側の母乳ではグルタミン酸と5'-GMP、ナトリウムの濃度が増加し、カルシウムの濃度が減少していたことから、旨味と塩味の増加が、乳腺炎の母乳の特徴的な変化であると考えられた。また、授乳中の乳児の脳波を測定したところ、母乳育児の児で、授乳前よりも授乳中と授乳後のα波の増加やβ波の減少が認められた。母乳育児支援に関わる助産師の経験知の中に、母親が乳腺炎を起こす予兆として、乳児が授乳を嫌がる行動を示すという現象がある。過去の我々の調査において、乳腺炎および乳腺炎の前兆の母乳で、母乳の味が変化していることが明らかとなり、乳児が示す授乳拒否の一因であることが示唆された。そこで、本研究は、乳腺炎の母乳で起こる味の変化に関係する成分を分析し、その成分を検知することにより、乳腺炎の予知が可能であるかを検証することを目的としている。成分分析は、味分析後の母乳サンプルについて行い、アミノ酸、糖質、ミネラル、脂肪酸の濃度を測定した。先行研究において行った味覚センサによる味分析では、酸味・塩味・旨味・苦味・渋味の変化を測定した。その結果、正常な母乳と乳腺炎の母乳において最も特徴的な変化が認められたのは旨味であったため、成分分析もアミノ酸に加え、その他の旨味成分といわれるアミノ酸関連物質やヌクレオチドのグアニル酸とイノシン酸について行った。分析の結果、アミノ酸ではセリンとアスパラギン酸が、アミノ酸関連物質ではエタノールアミン、アンモニア、タウリンが関与しており、ヌクレオチドの関与は認められなかった。また、味覚センサによる味分析において、乳児の授乳拒否が増える乳腺炎の母乳では、旨味が増加する一方で、苦味や渋味といった不快な味が減少するという結果も得られているが、成分分析の結果からその原因を説明するデータが不足しており、可能性のあるミネラルについて、検討を重ねている。もう一方で、論文の中心的なテーマとして、児が感じる母乳の味覚についての考察が不可欠となるため、今後の調査の中に、母乳を飲む児の快・不快を脳波を用いて客観的に評価する内容を盛り込むこととした。次年度は、さらなるデータの補充、整理と解析を基に論文作成を行う。過去の我々の調査において、乳腺炎および乳腺炎の前兆の母乳で、母乳の味が変化していることが明らかとなり、乳児が示す授乳拒否の一因であることが示唆されている。そこで、本研究は、乳腺炎の母乳で起こる味の変化に関係する成分を分析し、その成分を検知することにより、乳腺炎の予知が可能であるかを検証することを目的として行った。成分分析は、味分析後のサンプルついて行い、アミノ酸、核酸、糖質、ミネラル等の濃度を測定した。基本的な味覚強度の平均と呈味物質濃度の平均について乳腺炎の母乳と正常な母乳の比較を行ったところ、旨味の強度が乳腺炎の母乳で大幅に増加していた。さらに、グルタミン酸、5'-GMP、ナトリウム、カルシウム、尿素とアンモニアを含む母乳中の味物質の濃度が乳腺炎時の母乳と正常な母乳で違っていた。この乳腺炎の母乳中の呈味物質の濃度変化は、おそらく乳腺細胞からの分泌活動の減少と乳腺炎中の乳房組織の透過性の増加にあったと考えられる。これらの詳細については、Breastfeeding Medicine(2014年)に報告している。先行研究において、乳腺炎時の母乳を拒否する児がいる一方で、乳腺炎時の母乳であっても拒否せずに飲む児もいたことから、母乳を飲む児の快・不快を客観的に評価する必要性が考えられた。そこで、母乳で育てられている乳児3名の授乳前中後の脳波を測定(EEGトレンドプログラムQP-160A日本光電)し、評価を行った。授乳中の乳児の脳波は、授乳開始から時間を経る毎にα波の分布が拡大し、電位が高くなっていることがわかった。また、授乳中に泣いた乳児においてはα波の分布が縮小し、電位が低くなっていたことから、乳児は快・不快を感じて母乳を飲んでいる可能性があると考えられた。母乳育児支援に関わる助産師の経験

知の中に、母親が乳腺炎を起こす予兆として、乳児が授乳を嫌がる行動を示すという現象がある。過去の我々の調査において、味覚センサ(味認識装置SA-402Bインテリジェントセンサーテクノロジー社)を用いて母乳の味を分析したところ、乳腺炎および乳腺炎の前兆の母乳において、実際に母乳の味が変化していることが明らかとなった。中でも旨味の増加が特徴的に認められた。そこで、旨味成分に関わるアミノ酸に着目し、母乳の旨味とアミノ酸との関係を明らかにすることを目的として研究を行った。その結果、乳腺炎群の母乳は、対照群と比較して、アミノ酸濃度が上昇傾向にあり、中でも9種類のアミノ酸で有意な差がみとめられた。また、高濃度となったアミノ酸は、殆どが親水性のアミノ酸であった。各アミノ酸と旨味の関係を調べたところ、11種類のアミノ酸と旨味が正の相関関係にあった。しかし、旨味の代表的な成分であるグルタミン酸との相関は認められなかった。グルタミン酸は、それ自体では酸味を生じ、グルタミン酸ナトリウムの状態となって旨味を生ずることから、グルタミン酸の味を考える場合には、対となる陽イオンの影響を欠くことはできない。そこで、グルタミン酸への影響を調べるために、本研究の対照群と乳腺炎群について元素分析(Na、K、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn)を行った。その結果、乳腺炎群において有意にカルシウムの濃度が高くなっていた。カルシウムは苦味を生ずることから、本研究のグルタミン酸への影響が考えられた。今後は、アミノ酸以外の旨味成分である核酸系のイノシン酸やグアニル酸の濃度、それらの成分と味覚センサの旨味の値との相関の有無を明らかにし、論文としてまとめる予定である。本研究により、母乳の味の変化について、生化学的な検証が可能となれば、それにより、乳腺炎の予知と予防が可能になると考える。平成23年度より、先行研究の味分析に基づいて、味に関係する成分の分析を計画的に進めてきた。その結果、乳児の授乳拒否が増える乳腺炎の母乳では、旨味が増加するという現象の説明を成分分析の結果を基に行うことができ、分析項目も旨味関連物質と考えられるものの範囲を広げて行うことで、より説得力のある結果を得ることができたと考える。この点に関しての達成度は高い。しかしその一方で、我々の先行研究の中には、乳児の授乳拒否が増える乳腺炎の母乳では、苦味や渋味といった不快な味が減少するという結果もあるため、こちらの説明も必要であるが、これまでの成分分析の結果からは説明できるデータが十分ではない。可能性のあるミネラルについて分析方法を変えて、再検討を図っている。H23年度は当初の予定に沿って、母乳のアミノ酸、糖質、ミネラル、脂肪酸の分析を行い、中でも現在論文の中心的なテーマとして考えているのがアミノ酸についてである。今年度は、先行研究にて味覚センサが捉えた乳腺炎時の母乳の味の特徴的な変化である旨味の増加のメカニズムを、旨味を生ずる代表的な成分であるアミノ酸、中でもグルタミン酸の濃度変化を用いて説明できるのではないかと仮説を立てて行ってきた。しかし、対照群と乳腺炎群において、グルタミン酸で有意な増加が認められたものの、本研究の味覚センサが捉えた旨味の値とグルタミン酸では、相関関係が認められなかったため、旨味成分について更なる分析が必要となった。アミノ酸以外の旨味の代表的な成分としては核酸系のイノシン酸やグアニル酸が考えられる。中でもカツオなどの魚の旨味とされるイノシン酸は、魚が生きているうちは肉質内に存在しないが、魚が死ぬと筋肉中の酵素が活動を始め、増加すると言われている。
不安定原子価有機金属種の発生を鍵とする有機合成反応の新展開

Rieke亜鉛ーLDBBの反応系において、α,βー不飽和エステル類がβー位で還元的二量化を起こし、対応するアジピン酸エステル誘導体を与えることを見つけた。bis-enoateやketo-enoate、keto-alkeneが、還元的環化反応を起こすことも見つけた。これらの反応は、基質から生じるラジカルアニオン種に対してRieke亜鉛が高い一電子還元能を有することに基づく連鎖機構で進行しているものと考えられる。触媒量の電子メディエータDBB(di-t-butylbiphenyl)の存在下に、金属リチウムを用いて塩化亜鉛(II)を還元する方法で調製した活性金属亜鉛のRieke亜鉛には、DBBのラジカルアニオンであるLDBBが触媒量残存している。これらの混合物の存在下では、桂皮酸エステルがβ-位で還元的二量化を起こし、アジピン酸エステル誘導体が得られることを見つけた。H25年度は、他のα,β-不飽和エステル類やアミド類に関しても同様に反応が進行し、効率良く還元的二量化生成物が得られることを明らかにした。α,β-不飽和ケトンは、還元的二量化自体は効率良く進行するものの、生成物の単離に際して分子内アルドール反応が起こりやすく、現在その単離法を検討しているところである。本反応系が、α,β-不飽和カルボニル化合物全般に亘って汎用性をもっていることを示している。これら還元的二量化の反応機構に関する知見を得るために、引き続き検討を行っている。この反応の応用として、分子内に二つのα,β-不飽和エステル部を有する基質を合成し、その分子内環化反応の検討を始めた。5員環生成反応は進行が遅いようである。一方のα,β-不飽和エステル部が一電子還元を受けて生じるであろうラジカルアニオン種が、もう一方のα,β-不飽和エステル部に接近する際の最適な方向ー配座に関する問題と考えられる。6員環生成反応を今後検討する予定である。一方、共役二重結合を持たない単純カルボン酸アミドから生ずると期待できるケチルラジカルの発生と反応に関して、前倒しで検討を始めた。ケチルラジカル由来の生成物を単離確認した。このケチルラジカルはかなり安定であると考えられる実験結果を得ており、今後この特性を活かした反応設計を行って合成反応として仕立てる予定である。α,β-不飽和エステル類の還元的二量化に用いるRieke亜鉛-LDBB系の特性をさらに別の炭素ー炭素結合形成反応へと応用展開することを目指した研究として、二分子のα,β-不飽和エステルのβ-位同士を飽和炭素鎖で連結した構造の基質を合成し、還元的二量化反応と同様の条件下で環化反応を試みた。この検討を通じて分子間反応の還元的二量化と分子内反応の還元的環化の比較を行い、還元的二量化反応で起こる副反応は重合反応であり、低温かつ希釈条件下でこの重合反応を抑えることができることを見つけた。さらに、低温高希釈条件では環化速度が低下して未環化の還元体が多く生成するが、LDBBを加えると未環化還元体の生成が抑えられ、環化生成物が高収率で得られることを見つけた。この結果は想定している還元的二量化の反応機構を支持するだけではなく、二価亜鉛は反応性が低いのに対して、想定している一価亜鉛中間体が反応性が高い中間体であり、LDBBを等量加えることにより、連鎖機構によることなく一価の有機亜鉛反応剤を発生させることができる可能性を示唆している。分子内にケトンカルボニル基とα,β-不飽和エステル部位を有するketo-enoateやケトンカルボニル基と単純な炭素ー炭素二重結合部位を有するketo-alkeneの還元的環化についても検討した。いずれも効率の良い環化が実現した。なお、keto-enoateからの生成物は、環状骨格にヒドロキシ基とアルコキシカルボニルメチル基が置換した構造であるが、これらの立体化学に関しても検討を行い、両者の相対立体配置はsyn-であることを決定した。最終的にこれらの反応では、炭素ー亜鉛結合を有する有機亜鉛反応剤が生じていることが期待され、その有機金属反応剤のプロトン分解物を単離していると考えるのが妥当である。今後、この有機亜鉛中間体と求電子剤の反応を検討する予定である。本研究課題は、桂皮酸エステルに対してリチウムジ-t-ブチルビフェニリド(LDBB)の存在下に、活性な金属亜鉛であるRieke亜鉛を作用させることにより、βー位での還元的二量化が起こり、対応するアジピン酸エステル誘導体が生成することを見つけたことから始めたものである。この反応の概要を明らかにし、新しいラジカル的な還元反応として、他の反応にも広く応用することを目的として研究を行った。平成25年度には、α,βー不飽和エステルの置換様式に関して、さらにα,βー不飽和アミドに関する反応を検討し、その基質適用範囲が広いことを明らかにした。さらに、この反応の分子内環化への応用の検討も始めた。平成26年度には、環化反応に応用が可能な官能基の組み合わせを探ることを目的として研究を進めた。分子内に二つのα,βー不飽和エステル部位を有し、反応点であるβー位が炭素鎖で連結された基質であるbis-enoateを合成して、対応する環状化合物を得る検討を行った。さらにケトンカルボニル基とα,β-不飽和エステル部位を有するketo-enoateや、単純な炭素ー炭素二重結合部位を有するketo-alkeneの還元的環化についても検討し、いずれも環化が起こることを確認できた。

平成27年度には、平成26年度に成功した環化反応に関して、多様な基質を合成し、それらの反応を検討することにより、基質の適用範囲を明らかにすることを目的として研究を行った。bis-enoateの環化に関して、LDBBを基質に対して等量用いることにより、6員環だけではなく5員環の形成も効率良く起こることが判明した。keto-alkeneの環化は、芳香族ケトンが良好な収率で環化体を与えるのに対して、脂肪族ケトンでは環化体の収率が低収率にとどまっている。何れの場合にも想定している新しいラジカル的還元反応が進行しているものと考えられる。Rieke亜鉛ーLDBBの反応系において、α,βー不飽和エステル類がβー位で還元的二量化を起こし、対応するアジピン酸エステル誘導体を与えることを見つけた。bis-enoateやketo-enoate、keto-alkeneが、還元的環化反応を起こすことも見つけた。これらの反応は、基質から生じるラジカルアニオン種に対してRieke亜鉛が高い一電子還元能を有することに基づく連鎖機構で進行しているものと考えられる。還元的二量化反応の分子内環化への応用とケチルラジカルの反応性に基づく反応を実現することが、H26年度の計画に関する主たる部分であり、これに関してはほぼ達成できている。この研究を通じて不安定原子価亜鉛中間体の発生を示唆する非常に興味深い結果が得られており、引き続き次年度でもこれらの研究を続ける予定である。さらに生じた亜鉛反応剤と求電子剤との反応も検討を始めており、Rieke Mnの反応検討も計画を前倒して取りかかっている。有機合成化学既に取りかかっている還元的環化で生じる有機亜鉛反応剤と求電子剤との反応に関する研究を推進する予定である。現在のところ、DCl/D2Oで反応を停止することによるD化を確認している。求電子性の高い反応剤から検討を行い、クロスカップリングまで検討を行う。場合により、過剰のRieke亜鉛を取り除く必要が有ると考えており、化学的除去や遠心分離による除去も考えている。また、還元的環化の反応挙動から示唆される不安定原子価亜鉛中間体の選択的発生と反応に関しても検討を行う。この場合には、αーハロエステルなどの構造的に単純な基質に対して、Rieke亜鉛の存在下に等量のLDBBを作用させることにより還元的にラジカル種を発生させ、これがRieke亜鉛と反応することにより不安定原子価亜鉛中間体の発生の検討を行う予定である。さらに、Rieke MnなどのRieke金属を用いる反応に関しても検討する予定である。これらの反応検討を通じて、本反応系の特徴や反応機構的な知見が得られるものと考えている。α,β-不飽和エステル類の還元的二量化の概要を明らかにすることが、H25年度の計画に関する主たる部分であり、これに関してはほぼ達成できている。この反応の応用としての分子内環化反応の検討も始めており、さらにケチルラジカルの発生と応用に関しては、計画を前倒して取かかっている。2年目に当たる今年度は、初年度の研究成果を受けて基質に関わる適用範囲を拡げることに重点を置いてきた。従って安価な通常の有機試薬を主に購入し、さらにこれらの試薬は他の予算からも購入した。
担癌生体における脾臓由来内因性LAK誘導法の開発と脾臓の細胞性免疫能の解析

内因性LAK誘導を目指した免疫化学療法の開発を目的とし実験を行った。まず化学療法剤とOK-432,rG-CSFの有効な投与タイミングを検討した。1.実験材料2.実験方法1)担癌マウス作製:MM48 2X10^5/headをマウス皮内に移植。8日後から治療を開始し、14日目に主腫瘍を切除しリンパ節移転に対する治療効果を検討した。なおDay14に主腫瘍を切除しないとDay48には全例死亡した。3)治療効果判定:生存率、生存マウスは腫瘍移植後48日後に解剖しリンパ節転移を病理組織学的に検討した。3.結果生存率(Day 48):1群1/7,2群1/7,3群3/7,4群1/7,5群0/7各群間に有意な差を認めない。リンパ節転移率(Day 48):1群5/6,2群0/6,3群3/4,4群3/6,5群3/7と2群においてのみリンパ節転移を抑制することができた。4.考察予定した実験動物、腫瘍を変更しリンパ節転移能の高い実験モデルを設定した。その結果リンパ節転移は抑制したが十分な延命効果が得られなかった。とりわけサプレッサーT細胞を抑制せずにOK-432,G-CSFを使用するとかえって予後を悪化させる可能性もありこの治療プロトコールは危険であると考えられた。現在、その原因を検討中である。
ヒト赤血球microRNAによるマラリア感染機構の調節

本研究で「マラリア原虫は自らの増殖に、宿主であるヒトのmicroRNAを利用している。」との作業仮説を立て、ヒト赤血球microRNAのマラリア原虫の増殖に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。microRNAはタンパク質をコードしていない短いRNAであり、標的遺伝子のmRNAを阻害して遺伝子発現を負に制御している。マラリア遺伝子を制御するヒトのmicroRNAの発見、治療への応用を目指して研究を展開した。研究では、1)マラリア原虫はヒト赤血球に感染する寄生虫であり、ヒトmicroRNAとマラリア原虫遺伝子の関連を研究した。ヒト赤血球内microRNAをアレイ解析および核酸増幅法により解析し、多くのmicroRNAが循環赤血球に含まれていることを明らかにした。2)ヒト赤血球内microRNAはRNA分解酵素であるAgo2タンパクと結合しており、標的遺伝子のmRNAを分解し遺伝子発現を制御できることが明らかとなった。3)バイオインフォマティクスを用い、ヒト赤血球内microRNAの標的遺伝子をマラリア原虫DNAデータベースにより抽出した。4)遺伝子異常による先天性溶血性貧血であるサラセミア(地中海貧血)は、マラリア感染への抵抗性を持っている。サラセミア患者と正常のmicroRNAの差が、マラリア感染を抑制していると考え、サラセミア患者赤血球系細胞内microRNAを解析した。サラセミア患者はmicroRNA発現異常を示すことを明らかにした。これらの成果により、ヒト循環赤血球は活性のあるmicroRNAを含有しており、マラリア原虫の遺伝子発現を制御する可能性があること、遺伝子異常による発症しているサラセミア患者は、正常者とことなるmicroRNAを含有しており、結果としてマラリア感染への抵抗性を獲得している可能性があること、が示された。本研究のこのような成果は、新しいマラリア感染症の治療法・予防法の開発に重要な基礎的研究と考えられ、今後、具体的な治療法開発を目指した研究の発展が強く望まれる。本研究ではマラリア感染症の分子メカニズムに焦点を当て、「マラリア原虫は自らの増殖に、宿主であるヒトのmicroRNAを利用している。」との作業仮説を立て検証する。具体的には、1)ヒトmicroRNA(miRNA)がマラリア原虫の細胞内へ取り込まれること、2)ヒト赤血球miRNAのin vitro培養系におけるマラリア原虫への作用を明らかにすることを目的としている。マラリア原虫内にヒトmiRNAが存在、することを明らかにした。さらに、ヒト赤血球では低発現しているmiRNAを赤血球に導入し、その後にマラリア原虫を感染させたところ、qRT-PCR法によりマラリア原虫内への移行が確認された。正常およびサラセミア患者赤血球のmiRNAを、マイクロアレイ法で網羅的に解析した。その結果、サラセミア赤血球で高発現する一群のmiRNAを同定した。サラセミアは、マラリア感染に抵抗性を示す疾患であり、これらのmiRNAがマラリア原虫の増殖を制御する分子の候補と考えられた。マラリア原虫の完全長cDNAデータベースを用いてその標的遺伝子を抽出した。miRNAが生物学的機能を果たすにはRNA分解酵素活性を持つArgonaute2(Ago2)などの蛋白と複合体(RISC複合体)を形成している必要がある。我々は抗Ago2抗体を用いて赤血球内miRNAがmiRNA-RISC複合体で存在していることを証明した。
in situ RT-PCR法を用いた接着分子およびプロテアーゼmRNAの局在観察

(1)RT-PCRによる検討。進行胃癌組織30例と非癌部胃粘膜組織20例について、胃癌組織と非癌部組織での各サブユニットの発現率をRT-PCR法で調べるとαv、β6、β8は癌組織で有意に発現率が高かった。β5は、癌部で高い傾向が見られたが、統計学的有意差は認められなかった(p=0.0582)。(2)競合RT-PCR法による検討。PCR競合鋳型合成キットを用いて、574塩基対からなる癌遺伝子v-erbBのDNA断片から、両端にβ5のプライマーの配列を含む240塩基対の競合鋳型を作成した。この競合鋳型をサンプルに等量混ぜることによってサンプル内のβ5の定量が可能であった。定量的検索が可能であった進行胃癌組織21例と非癌部胃粘膜組織10例について、β5は癌部で140倍多く発現していた。(3)in situ hybridizationによる検討。組織切片上でβ5がどの程度発現しているかを調べるためにin situ hybridizationを施行した。対象は、手術がなされた胃癌患者の術前の胃生検組織(10%中性緩衝ホルマリン固定パラフィン包埋切片)65例で、まずこれらの症例をmRNA全量を反映するd(T)20 oligonucleotideの発現を検討し、mRNAがよく保存されていることを確認した。プローブは、PCRでジゴキシゲニン標識したDNAプローブを用いた。陽性細胞の割合からβ5の陽性スコアを算出すると、癌部で有意に高いスコアが得られた。(4)まとめ。αvβ5はビトロネクチンをリガンドとするインテグリンである。これまでのところモノクローナル抗体を用いたPLP固定パラフィン切片での免疫組織化学的検討でスキラス型胃癌においてβ5が陽性になる傾向が示されている(Kawahara et al.Pathol.Int.45:493-500,1995)。本研究でも競合RT-PCR法とin situ hybridizationを用いた検討で、β5が胃癌に高発現していることが確かめられた。これまでのところ胃癌切除症例10例の癌部および非癌部からRNAを抽出し、RT-PCR法を用いてインテグリンの各種α鎖およびβ鎖の発現をスクリーニングした。この結果、7例でαvとβ5が同時に多く発現していた。今後さらに症例数を増やし、内部標準となる競合DNA断片を人工的に合成して定量的RT-PCRを行い量的な確認をする予定である。また、組織切片上でどの様なインテグリンがどの程度発現しているかを調べるために、in situ hybridizationを施行した。対象は、手術がなされた胃癌患者の術前の胃生検組織(10%中性緩衝ホルマリン固定パラフィン包埋切片)70例で、まずこれらの症例をmRNA全量を反映するd(T)_<20>oligonucleotideの発現によりmRNAの保持があるか否かを検討し、mRNAがよく保存されている症例のみを選んだ。プローブは、PCRでシゴキシゲニン標識したDNAプローブを用いた。この結果、90%以上の症例においてβ5が陽性であった。今後、RT-PCR法によるスクリーニングで癌部に比較的発現量が多いα2、α5、αv、β1についても、定量的RT-PCRを行い量的な確認をする予定である。同様に通常のin situ hybridizationを行い、どの程度発現しているかをみる予定である。RT-PCR法によるスクリーニングの結果から、発現が量的に少ない場合は、in situ hybridizationでは良好な結果が得られない可能性が高いので、その場合は組織切片上のRT-PCR産物を通常のin situ hybridization法で検出するRT-PCR in situ法を用いて検出する予定である。胃癌において、vitronectin receptor(αvβ5)、collagen receptor(α2β1)、fibronectin receptor(α5β1)が重要な役割を演じているのではないかと予想している。

陽性細胞の割合からβ5の陽性スコアを算出すると、癌部で有意に高いスコアが得られた。(4)まとめ。αvβ5はビトロネクチンをリガンドとするインテグリンである。これまでのところモノクローナル抗体を用いたPLP固定パラフィン切片での免疫組織化学的検討でスキラス型胃癌においてβ5が陽性になる傾向が示されている(Kawahara et al.Pathol.Int.45:493-500,1995)。本研究でも競合RT-PCR法とin situ hybridizationを用いた検討で、β5が胃癌に高発現していることが確かめられた。
超音波による実時間三次元心筋局所収縮率分布イメージング法の開発

心筋壁運動の異常は、心筋梗塞等の虚血性疾患の早期に現れ、さらに局所壁運動異常の客観的、定量的な診断は、心疾患の病態評価や治療法の選択に役立つと考えられる。本研究では、従来の組織ドプラ法や心筋ストレイン法のようなビーム軸方向のみの壁運動の検出による限界を克服し、心筋壁運動の客観的、定量的な診断を可能とするため、真の収縮の状態を実時間で可視化する手法を開発することを目的とする。このため、二次元アレイプローブを用いた多次元的計測により、三次元の心筋局所変位ベクトルを計測する手法を開発した。また、変位ベクトルから得られる、歪みテンソルをもとに、心筋の局所収縮能を表すスカラー量としてのパラメータを導出し、心筋局所収縮能を画像化する手法を提案した。さらに、測定系モデル、心筋モデルを用いたシミュレーションにより、本手法における梗塞部位の描出能、および心臓自体の大きな動きや雑音分に対する頑健性について評価した。その結果、三次元の変位ベクトルの計測には、雑音に対し高い頑健性を持つことが示された。また、座標系に依存しないパラメータによる心筋の局所収縮率分布の画像化では、心筋の梗塞部位をその位置によらず描出されることを検証した。最後に装置化の簡便性の点から本手法を、通常の一次元アレイプローブに適用した二次元心筋ストレイン法についても検討した。以上、開発した手法では、心筋局所収縮率を高速、定量的に、かつ従来法では検出が困難な位置にある梗塞部位でも描出可能なことが確認された。実用化のためには、今後、二次元アレイプローブを用いた評価システムによる、臨床計測に近い条件での実験的検証が必要であるが、当初の目的はほぼ達成されたと考える。心疾患は我が国でも死因の上位を占め、その的確な診断とそれに基づく最適な治療が必要とされている。心筋壁運動の異常は、心筋梗塞等の心筋虚血疾患の早期に現れ、さらに局所壁運動異常の客観的、定量的な診断は、心疾患の病態評価や治療法の選択に役立つと考えられる。壁運動異常の診断法として、従来の超音波断層像を用いた目視による手法は、定性的、主観的であり、各部位の細かな動きの異常を把握するのは困難である。また、心筋壁速度をカラー表示する組織ドプラ法も利用されるが、心筋の収縮ではなく胸壁に対する速度なので局所的な壁運動異常の診断は難しい。本研究では、このような問題点を克服して、心筋壁運動の客観的、定量的な診断を可能とするため、超音波エコーから心筋の各部位における3次元的な真の収縮の状態を実時間で可視化する手法を開発することを目的とする。このため、初年度は以下の項自について研究を案施した。1.心筋局所収縮率分布の計測原理の開発複数回のパルス送信によりプローブの各アレイ素子で受信された位相シフトを統合することにより、空間内の各点において3次元の心筋変位ベクトルを求めるアルゴリズムについて検討した。また、心臓自体の大きな動きの影響を受けずに安定して心筋の局所的な収縮率分布を得る手法を考案した。2.シミュレーションによる特性解析開発した心筋局所収縮率分布の計測アルゴリズムの性能について、シミュレーションにより評価した。単純な短軸像の心筋モデルであるが、提案手法の有効性が確認された。3.心筋局所収縮率分布の表示法の検討断層面内での心筋収縮率分布を2次元ベクトルとして表示する手法を検討した。さらに、実際の心臓の動きや壁運動異常などを考慮した心筋モデルに対するシミュレーション解析、3次元ベクトルとしての表示法など、引き続き検討が必要であるが、上記のように初年度の自標はほぼ達成されたと考える。

心筋壁運動の異常は、心筋梗塞等の虚血性疾患の早期に現れ、さらに局所壁運動異常の客観的、定量的な診断は、心疾患の病態評価や治療法の選択に役立つと考えられる。この壁運動異常の診断法として、従来の組織ドプラ法や心筋ストレイン法は、心筋の胸壁に対する速度や、収縮の超音波送受方向の成分のみを表示するため、局所的な壁運動異常の診断は難しい。本研究では、このような問題点を克服して、心筋壁運動の客観的、定量的な診断を可能とするため、超音波エコーから心筋の各部位における3次元的な真の収縮の状態を実時間で可視化する手法の開発を目的とする。本年度は、最終年度として以下の項目について研究を実施した。【心筋局所収縮量を表すパラメータの導出】前年度に開発した手法で得られる心筋局所変位ベクトルと歪みテンソルは多数要素からなり、また座標の取り方に依存する点で扱いにくい。このため、座標系によらない量として、心筋の厚み方向の歪みや体積歪みなどを、収縮率を表すパラメータとして導出した。【一次元アレイ探触子への適用】三次元心筋収縮率分布の計測は、二次元アレイ探触子の利用を想定しているが、これを簡略化し実用化が容易なものとして、一般の一次元アレイ探触子を用いて断層面内での心筋収縮率分布を得る手法について検討した。壁運動異常のある心筋モデルを用いたシミュレーション解析により特性の評価を行った。【基礎実験による検討】蒟蒻、シリコンゴム等による心筋ファントムを用いて、基礎的な実験を試み、開発した手法の有効性を検証した。以上、開発した手法では、心筋局所収縮率を高速、定量的に、かつ従来法では検出が困難な位置にある梗塞部位でも描出可能なことが確認された。実用化のためには、今後、二次元アレイ探触子を用いた評価システムによる臨床計測に近い条件での実験的検証が必要であるが、当初の目的はほぼ達成されたと考える。