hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｍ細胞を起点とした病原体－宿主間相互作用の解明

粘膜免疫系の正常な機能には、免疫系細胞のみならず外部環境と接する上皮細胞による粘膜抗原の認識と選択的輸送が必要不可欠である。その中心的な役割を担うのは、パイエル板上皮層に存在するmicrofold(M)細胞である。本研究では粘膜面の宿主防御におけるM細胞の役割と微生物認識機構の解明を試みた。粘膜感染症に対するM細胞欠損の影響を調べた結果、M細胞欠損マウスでは粘膜感染に対する抵抗性が減弱することが判明した。自然免疫系には大きな異常は認められなかったが、適応免疫系の異常が観察された。これらの結果から、M細胞は粘膜面における抗原特異的な免疫応答の発動に貢献していることが明らかとなった。腸管粘膜は、食物に含まれる種々の微生物や常在細菌に曝されている。これらの外来抗原を絶えず監視し、免疫応答を適切に誘導することは重要な生命維持機構の一つである。そのため腸管には多数のリンパ球が集積しており、生体内で最大の免疫系を構築している。その正常な機能には、免疫系細胞のみならず外部環境と接する上皮細胞による粘膜抗原の認識と選択的輸送が必要不可欠である。M細胞には抗原トランスサイトーシスという仕組みが発達している。しかし、M細胞による抗原取り込みの分子メカニズムには未だ不明な点が多い。特にM細胞上に存在する抗原取り込み受容体に関する情報は少ない。そこで、本研究ではM細胞を単離してトランスクリプトーム解析を実施し、M細胞に発現する機能分子群を同定する。本年度は、Gp2遺伝子下流にVenus遺伝子を組み込み、M細胞レポーターマウスを樹立した。本マウスにRANKLを投与することで絨毛にM細胞を誘導し、EDTA処理により本マウスの腸上皮細胞を調整した。さらにフローサイトメーターを用いてGFP陽性細胞(M細胞)の単離条件を確立した。得られたM細胞および対照上皮細胞(GPF陰性)からRNAを抽出しトランスクリプトーム解析を実施した。これよりM細胞に発現する機能分子候補のプロファイリングを終了した。本研究では粘膜面の宿主防御におけるM細胞の役割と微生物認識機構の解明を試みる。今年度は前年度に引き続き、トランスクリプトーム解析によるM細胞特異的分子の探索を行い、複数の受容体候補を同定した。パイエル板上皮におけるこれら候補分子の局在を、GP2との共染色により解析した。さらに、M細胞欠損マウスを用いて粘膜感染症に対するM細胞欠損の影響を調べた。その予備検討として、適切な投与量と、感染時における粘膜免疫系の応答について解析を行った結果、自然免疫細胞と適応免疫細胞の双方が排除に関与していることが示唆された。M細胞欠損マウスと対照マウスにおいて感染感受性に差が認められたことから、今後はM細胞の存在の有無が自然免疫系と適応免疫系のどちらに顕著な影響を及ぼすかについて解析を実施する予定である。今年度は前年度に引き続き、M細胞欠損マウスを用いて粘膜感染症に対するM細胞欠損の影響を調べた。その結果、M細胞欠損マウスでは粘膜感染に対する抵抗性が低下するがことが判明した。当初の計画通りに研究が順調に進んでいる27年度が最終年度であるため、記入しない。免疫学これまでにM細胞のトランスクリプトーム解析からM細胞特異的遺伝子候補分子が得られており、さらに感染防御におけるM細胞の役割についても今後更なる検証を行う予定である。

これまでの計画書の内容に沿って研究が順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでにM細胞のトランスクリプトーム解析はほぼ終了しており、今後は1)in situ hybridization法によってM細胞特異的分子を選別し、その中から、2)抗原取り込み分子の同定を行う。
市販のDVD映画を発信型学習教材とする「いつでもどこでもCALL」の研究

本研究では学習者中心の視点から、学びの動機付けを最重要視した発信型学習のモデルを考察・構築することを目的とした。市販ビデオやDVDを使った学習方法は、英語にかぎらずあらゆる外国語の教授に携わる教師としては、一度は教材としての採用を検討するものである。が、実際問題としては、後述するように著作権などの問題のために普通の教室で「自由に」多数の学生が利用することは現実的ではない。これまでは(1)著作権法の遵守、(2)教材用クリップの作成、(3)CALL教室に限定された、(4)教材経費(学習者負担)のような問題点から、実際の学習者にとって・対して英語映画の魅力を授業に十分に活かすことは困難であった。したがって発信型英語教育を可能にするために、これらの問題を解決し、学習者の興味関心の高い英語映画を教材として、「自らの学習成果を映像とともに他の学習者へ伝達する」という「学習者発信型」の英語教育を構築しなければならない。所期の目的実現のために、第1に映画コンテンツ(DVD)と学習用データの分離で(1)著作権法の遵守、と(2)教材用クリップの作成とが解決する。第2にFD1枚に収まるCALLシステムを開発することで(3)CALL教室に限定された、という問題点と(4)教材経費(学習者負担)の問題点をクリアーすることが可能になる。さらに、本論文の後半で解説するプレゼンの評価に試用しはじめた「プレゼンテーション相互評価システム」を併用し、発信型学習(プレゼン)の評価・意欲の持続度の測定を行った。この研究により、これまで市販メディアを利用する時に、常に語学教師を悩ませている著作権問題を解決し、教師・学習者が著作権を尊重しながら「いつでもどこでも」同じ教材で授業・学習を継続できることの意義は大きく、この成果は顕著であった。本年度は、英語プレゼンテーションの学習効果について、Alex OKUDAの提唱するIPES(Illustrated Presentation for English Speaking)手法の考え方に基づき、これを計測するためのシステム開発・検証授業・学会発表を行った。DVD映画ではなく学習者が発表したい内容を自ら決定し、スライドショーを作成してプレゼンテーションを行った。DVD映画を用いた発信型英語教育は次年度に行う。本年度開発したRPAS(Real-time Presentation Assessment System)は、高校生向けプレゼンテーション学習支援ツールとして開発・実験済みのものであり、一部本研究用に改変をして利用した。聴衆について、アンケートを実施した。顕著な結果が現れた質問についてのみ、列挙する。いずれも同意非同意を4段階(41)で尋ねた。・聴衆として参加することの意義について(2)プレゼンに聴衆として参加することは、学ぶことが多い。・RPASの操作性(4)リターンキーを押すとき、判断に迷った。(9)質問するように促されたら、1つ以上の質問ができる。(10)意見を求められたら、1つ以上の意見が出せる。・総合評価(11)この方法(同時・同期・相互評価)は、英語力の向上に役に立つ。(11)は平均3.4で、RPASが聴衆の学習に効果的であることが確認された。特に(2)と(4)が平均3.8という高値になる一方で、(9)(10)は平均2.6、2.4と低い値を示した。これは、評価をしようとすると認知負荷が高まり、発音や間のように"内容と直接関係のない観点での評価"は、内容理解の妨げになるということを示唆している。つまり、"キーワードが判ったときにキーを押下する"ように指示すれば、"発表者の言いたいワードを聞き取る"ことに意識が集中し、英語の聞き取り・理解に大きな効果を得ることができると結論できる。少し慣れたら"キーワードが聞き取れたとき"や"納得したとき"のような評価観点を指示することがRPAS本来の効果的な利用法である。

この研究により、これまで市販メディアを利用する時に、常に語学教師を悩ませている著作権問題を解決し、教師・学習者が著作権を尊重しながら「いつでもどこでも」同じ教材で授業・学習を継続できることの意義は大きく、この成果は顕著であった。
生命動態システムに対する分子データ科学の構築

ラマン分光イメージングは非侵襲、非標識でサンプルに含有される(小分子も含めた)分子全体を網羅的に反映し、細胞や組織中の細胞、細胞核の形態だけでは検出・分類できない分子情報を包含している。今年度は、微弱なラマン信号から空間情報をできるだけ保持したままS/N比を向上させるsuperpixel分割法を導入し、光子統計によるポアソンノイズを考慮にいれたラマン組織学の情報解析技術を開発した。速度歪み理論に立脚したクラスター分類、状態識別に重要な波数(ラマンシフト)をアンサンブル学習(ランダムフォレスト)に基づいて同定する手法、ならびに各クラスターの密度分布関数を細胞、組織状態を識別する記述子として考案した。具体的に、細胞、細胞核の形態情報では診断が困難な甲状腺濾胞がんのがん診断、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFL)の線維症へ応用した。前者においては、一細胞に跨がって平均化されたラマンスペクトルを用いたクラスター分類予測(精度78%)に比べて、その記述子を用いた予測(精度90%)のほうが顕著に優位であること、すなわち、識別にはsubcellularスケールの空間解像度が最低限必要であること、後者においては組織学的には非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)同定に必要な繊維化などの形態異常は見られないものの、NAFL群のなかでは、ラマン分光的には正常肝細胞、NASHにそれぞれほぼ等しいクラスに大別されること、すなわち、まだ病理が組織学的には観察されていない極めて初期段階でも組織状態を見分けられる可能性が高いことを新規に見いだした。現在、論文2報を投稿中であるが、1報は高IFを狙っているため、掲載に到る時間が想定した以上に掛かっている。甲状腺濾胞癌株、甲状腺上皮細胞株に関して、固定、非固定、計測日の差違による微妙な計測条件の差違等に由来して分光画像データがラマンシフトが張る特徴空間において必ずしも分布が重ならないことが判明している。この問題に対して、新たな標準化を検討する。計測誤差、有限サンプルに由来する誤差に加えて、色素分子の退色キネティックスを考慮に入れて、1分子蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)時系列データから反応ネットワークおよびエネルギー地形を再構成する新しい解析手法を開発した。具体的には、情報理論における速度歪み理論に依拠する時系列解析手法を改良し、尤度関数を予め仮定しない累積和に基づく変化点解析、およびドナー・アクセプター色素分子の退色を表すノードを新たに導入し、色素分子の退色に依拠する見かけ上の構造遷移とそれ以外の実際の構造遷移を分類した。色素分子の退色の時間スケールが有意に異なる、アデニレートキネーゼの折り畳みの一分子FRET時系列データに適用し、状態数および状態間のネットワーク、エネルギー地形が変性剤および時間スケールとともにどう変化するかを明らかにすることに成功した。また、タンパク質の構造に依存して退色の時間スケールが異なることによる非平衡性を論じ、詳細釣合いの破れを定量する解析手法も併せて構築した。ラマン画像は多くの情報を含んでいるが、生スペクトルの信号が弱く、計測誤差や蛍光の混入に対応するため、再帰的な多項式フィッティングや特異値分解のような前処理を必要とする。我々は、前処理に含まれる恣意性を最小限に抑えるため、ウェーブレット多重分解によりスペクトルの低周波数成分を除いた高周波成分がつくるスペクトル空間におけるクラスタリング手法(教師なし学習)を検討した。甲状腺濾胞癌細胞株(癌細胞)と濾胞上皮細胞株(非癌細胞)の1細胞ラマン分子イメージングに適用した結果、すべての周波数成分を用いた場合に比べて、癌か否かの識別能が飛躍的に向上することを示唆する結果を得た。この他、F1-ATPaseの非アレニウスキネティックスの数理モデリング研究、非リボゾーム合成酵素の1分子FRET観察に関する国際共同研究等を実施した。

教師なし機会学習だけでなく、多角的に検証するためランダムフォーレストなどの(教師つき)アンサンブル学習なども適用し、得られた解析結果の妥当性を評価する。また、研究協力者の阪大藤田克昌准教授らとも密に連携を取りつつ、データの標準化を行い、より統計的な信頼性の向上を狙う。甲状腺濾胞癌株、甲状腺上皮細胞株に関して、固定、非固定、計測日の差違による微妙な計測条件の差違等に由来して分光画像データがラマンシフトが張る特徴空間において必ずしも分布が重ならないことが判明している。この問題に対して、新たな標準化を検討する。
活動記録法を用いた情報流動のミクロデータ調査手法に関する研究

本研究では、企業や個人間の地域的な情報流動の実態を把握・分析するためのミクロデータを収集する調査手法の確立を目的に複数地域で実施された調査から得られたデータの分析を行った。さらに、応用研究として研究開発活動を取り上げ、研究開発活動における企業組織内・組織間の情報行動の空間構造を明らかにし、研究開発部門の立地・配置の諸問題について情報の側面から評価を試みた。既往調査で得たデータの地域的比較の結果、地域の企業活動の相違を反映したと考えられる相違点は認められるものの、コンタクトの目的別比率や相手先の種類別比率については都市規模が異なる地域であっても概ね安定した傾向にあることが明らかとなった。情報の流れを示す指標として有効であると考えられる「指示与え」「指示受け」「会議・打合せ」の3目的合計が総コンタクトに占める比率も地域によらず安定的な傾向を示すことが明らかとなった。また、製造業事業所の管理職職員の情報行動は仙台市と福岡市で概ね似た傾向にあることが認められた。さらに、仙台市と東北地域、福岡市と九州地域および東京との情報的な上位下位関係が認められ、両都市のいわゆる支店経済性が情報の側面から読み取れた。コンタクトデータからは岡山市や倉敷市といった地方都市における都市圏内部の情報流動の地域的特質と地域間の連関が読み取れる。こうしたことから、活動記録法の手法は都市圏を形成する地域を対象とした地域分析に有効であると考えられる。97年度の調査からは研究開発活動においては電子メールなどの電子メディアの利用が一定程度普及していることが伺える。
ラマン分光法を用いた養殖魚介類成分の非侵襲的in vivo定量分析法の開発

ラマン分光技術は、脂質、タンパク質およびカロテノイド等の検出を迅速かつ簡便に行うことができ、さらに検体を傷つけることなく測定できる。本研究ではこの技術が食品の機能性成分の分析や食品の特徴付けに応用可能であるかどうか評価することを目的とし、ラマン分光法を用いて、市販されているサケの切り身のアスタキサンチン含有量、イカ類のタウリン含有量、さらに、クロマグロに含まれる不飽和脂肪酸の検出を行い、これらの成分含有量の測定を行った。従来、養殖魚介類の品質管理には、詳細な成分分析やDNA鑑別等の方法が用いられてきたが、どの方法も時間およびコストが膨大に必要である。ラマン分光技術を用いることで脂質やタンパク質等の成分検出を迅速、簡便かつ非侵襲的に測定できる。本研究では、国内外で生産される魚介類に含まれる主要成分(タンパク質、脂質等)や機能性成分(アスタキサンチン、タウリン等)について、ラマン分光法を用いて各成分の検出および定量方法の開発を行う。さらに養殖魚介類の種類や部位による成分濃度の違いを明らかにし、従来の成分定量法とラマン分光法による分析結果の違いを検討する。平成26年度は、検出の対象となる養殖魚介類はサケ類とし、主にアスタキサンチンの定量を試みた。また3種類の大西洋サケ、ギンザケおよびベニザケについてのアスタキサンチン量の違いについて検討した。それぞれ4.5、7.0および14.2 mg/kgとなり、切り身の赤色の濃さを反映していた。これらの結果から、ラマン分光法を用いてサケの切り身からアスタキサンチンの濃度を測定することが可能となった。もう1つの課題であるマグロの脂質についても、ラマン分光法を用いて特徴的なラマンバンドを検出できた。現在、詳細な脂質の定量方法を検討中である。また、次の目標であるイカ類のタウリン測定についても実験を進めている。本研究では、国内外で生産される魚介類に含まれる主要成分(タンパク質、脂質等)や機能性成分(アスタキサンチン、タウリンおよび多価不飽和脂肪酸)について、ラマン分光法を用いて各成分の検出および定量方法の開発を行うことを目標にして研究を行った。平成26年度は、サケ類の主要カロテノイドであるアスタキサンチンの定量が可能となった。平成27年度は、イカ類や軟体動物に多く含まれる機能性成分タウリンの検出および定量、さらにマグロの多価不飽和脂肪酸、特にDHA、EPAやアラギドン酸の検出を行った。ラマン分光法を用いてイカ・タウリンの検出・定量に成功し、その結果は液体クロマトグラフィーで同じサンプルを定量した値とほぼ同程度であり、ラマン分光法の精度の高さを証明した。次いで、マグロの多価不飽和脂肪酸の検出では、ラマンスペクトルパターン類似していたため、多変量解析法を用いた大量のデータ解析により不飽和度の違いでDHA、EPAおよびアラギドン酸を区別することに成功した。実際に定量した値は、同サンプルを用いたガスクロマトグラフィー解析の結果と同程度であった。以上より、ラマン分光法を用いることでマグロの多価不飽和脂肪酸の検出が可能であることが証明できた。平成26年度の達成目標は、ラマン分光を用いたサケ類の脂質、タンパク質およびアスタキサンチンの検出と測定、さらにマグロの脂質についても検出を試みることであったが、サケ類およびマグロの脂質の検出は可能なことが証明され、さらにサケのアスタキサンチンについては、ラマン分光を用いたアスタキサンチン濃度の測定方法を開発した。以上より、研究の達成度は,順調に進展していると言って良い。水圏生命科学次年度の計画としては、以下の2つの実験を遂行する。1)養殖魚介類、特にイカ類からのタウリンの検出を試みる。また、ラマン分光法により測定した成分を定量するため、各標品試料からラマンスペクトルを測定し、検量線を作成することで各成分の定量を可能とする。2)マグロの脂質のラマンスペクトルについてより詳細な解析を行う。脂質に含まれる機能性脂肪酸成分を測定することをめざし、ラマンスペクトルから複数あると考えられる脂肪酸の不飽和度を示すラマンバンドを特定し、そのバンド強度と通常の脂質バンドとを比較することで、不飽和脂肪酸(特に多価不飽和脂肪酸、DHAやEPA等)の含有量を推定することを試みる。また、同じ試料を用いて、一般的な定量法(ガスクロマトグラフィー)などとラマン分光法による脂質定量分析結果のそう完成を検討する。
エクスプローラーワールドワイドウェブサーバーのESLカリキュラムへの転換

Language Treeのデータベースエンジンの基礎が完成され、インターネット上のhttp://busboy.sped.ukans.edu/ltree/で閲覧できるようになった。Language Treeのデータベースををより新しいデータベース構造の発達に適合させた。平成8年に日本教育工学会で、平成9年7月にオーストラリアで開催された学会AusWeb97で、研究代表者によって中間報告がされた。詳細は、http://WWW.scu.edu.au/aw/posters/trippで閲覧できる。経験の少ないユーザーのデータベース使用を容易にするため入力システムのデザインを修正し、簡素化した。再編成したカリキュラム構造の構成は、中心となるカテゴリーをコミュニケーション、エラーとミス、文法、歴史的展望、言語と心理学、言語と社会、研究、教育法、試験法とした。368言語のためのNISO Z39.53言語コードをデータベース構造に採用したが、地理的な条件を考慮にいれてユーザーインターフェイスを簡素化するため段層構造を再設計した。通常のカリキュラムの範疇ではないが、ターゲット言語として一般英語の下に、サブカテゴリーとしてアメリカ、イギリス、カナダ、オーストラリア英語を設けることにした。Dublin Coreメタタグシステムはエクスプローラーのdbmlに合うように、また外国語指向のデータベースのニーズにも合うよう、特にリソース分野で改良、拡張をした。他にも通常のMIMEタイプに系列化されたメディアタイプと、そのほかの一般的な概要においてdbmlの修正が必要であった。現時点でdbmlの基本型は完成しており、グラフィックアイコンと入力,検索のためのユーザーインターフェースを改良する作業を継続している。サーチエンジンは再更新されて、WWW上で通常使われているものより更に進歩したものとなった。本年度、カンザス大学のExplorerグループとの共同研究により次のことを達成した。第一に、開発チームと会合し、Explorerプロジェクトの将来の方向を理解した。第二に、Rosettaデータベースを最新のデータベースストラクチャに沿うように変えた。特に、データベースマークアップ言語(dbml)をDublin Coreに適合させることが出来た。Dublin CoreはHTML文書の分類、検索、探査をマルチプラットフォーム、マルチブラウザストラクチャで可能にする一連のメタタグである。三次元仮想空間ブラウザであるHot Sauceのデモ版は標準メタタグストラクチャに適合するデータベースストラクチャを必要とする。まず、6階層、190カテゴリーからなるカリキュラム構造を組み立てた。大カテゴリーには、コミュニケーション、誤りとミス、文法、歴史的視点、言語と心理学、言語と社会、研究、教育、試験が含まれる。外国語の習得には学習者の母国語の分類を必要とすることがあるので、368種のNISO Z39.53言語コードを地域により階層的に分類してデータベース中に組み込みユーザーインタフェースを簡単にした。Dublin Coreメタタグシステムを今までのExplorerに合うように、また、外国語指向データベースのニーズに合うように特にリソース部分を修正、拡張した。その他にもdbmlには、メディアタイプ部分の修正として、オ-ディオフォーマットや辞書(モノリンガル、バイリンガル共に)などのリソースタイプの新たな分類が必要であった。また、ターゲット言語として、英語の種類のカテゴリーを含めることにした。つまり、一般英語のカテゴリーの下にサブカテゴリーとして米国英語、英国英語、カナダ英語、オーストラリア英語を設けた。現在、dbmlの基本形は完成しており、プログラマ-がグラフィックアイコンや入力・検索のためのユーザーインタフェースの作成に取り組んでいる。サーチエンジン自体は新たにデザインされ、WWW上で通常使われているものよりさらに進んだものとなるはずである。Rosettaから名称を変更した"Language Tree"のデータベースエンジンの基礎版が完成され、インターネット上のhttp://busboy.sped.ukans.edu/1tree/で閲覧できるようになった。平成9年7月にオーストラリアで開催された学会AusWeb97で、研究代表者によって中間報告がされた。

詳細は、http://www.scu.edu.au/aw/posters/trippで閲覧できる。経験の少ないユーザーのデータベース使用を容易にするため入力システムのデザインを修正し、簡素化した。再編成したカリキュラム構造の構成は、中心となるカテゴリーをコミュニケーション、エラーとミス、文法、歴史的展望、言語と心理学、言語と社会、研究、教育法、試験法とした。368言語のためのNISO Z39.53言語コードをデータベース構造に採用したが、地理的な条件を考慮にいれて、ユーザーインターフェイスを簡素化するため階層構造を再設計した。通常のカリキュラムの範疇ではないが、ターゲット言語として一般英語の下に、サブカテゴリーとしてアメリカ、イギリス、カナダ、オーストラリア英語を設けることにした。Dublin Coreメタタグシステムは、従来のエクスプローラーのdbmlに合うように、また外国語指向のデータベースのニーズにも合うよう、特にリソース分野で改良、拡張をした。他にも通常のMIMEタイプに系列化されたメディアタイプと、そのほかの一般的な概要においてdbmlの修正が必要であった。現時点でdbmlの基本型は完成しており、グラフィックアイコンと入力、検索のためのユーザーインターフェイスを改良する作業を継続している。サーチエンジンは再更新されて,WWW上で通常使われているものより更に進歩したものとなった。
DNAの酸化損傷を誘導するリスクファクターとしてのライフスタイル等の定量化

本研究は、ライフスタイルに依存する個々人のストレス度(健康度)を遺伝子の酸化損傷リスクで客観評価するために、「ライフスタイル因子と尿中に排泄されるDNAの酸化損傷由来産物(8OHdG)との相関を導き出す事」をその主な目的としている。<対象>A社健康診断受診者(282名)、Bクリニック人間ドック受診者(57名)<測定項目>一般健康診断項目(性別、年齢、身長、体重、血圧、血液生化学)以外に、尿中の8OHdG,、dG,、NOx、クレアチニン、尿中アルブミン量等を測定した。<アンケート項目>一般問診以外に、」睡眠時間、労働時間、食習慣、飲酒、喫煙、運動等のライフスタイル因子の調査、及び検体採取前24時間の実際の生活調査を実施した。<主な測定データ>尿中8OHdG濃度:262.6+65.1ng/ml、尿中dG濃度:13.8+2.8μg/ml、尿中NO3-濃度:4490.7+659.6μmol/L、尿中アルブミン濃度:25.77+9.7μg/ml、尿中クレアチニン濃度:162.2mg/dl等であった。<考察及び今後の展開>今回最も重要な指標となる8OHdG濃度は、九大・高木が考案した測定法(PCT国際出願、JP01/02095)を利用した。本法は、HPLCにて試料をクロマト分離後に8OHdG濃度を電気化学検出、dGを紫外線吸光検出器で定量するもので、市販のELISA8OHdG測定キットより高感度(5000倍)で特異性が高い。しかしながら、データ検証のために同サンプルを市販のELISA法で測定したところ、ELISA法の方が約10倍程低値であった。(但し、相関係数は0.8以上)。また、8OHdG濃度は、クレアチニン補正値(8OHdG/クレアチニン)、dG補正値(8OHdG/dG)、NOx補正値(8OHdG/NOx)の何れとも高い相関性を維持していた。各ライフスタイル因子と、8OHdG関連指標との相関は、現在も引き続き統計解析中であり、最終的には、寄与度の高い因子をチョイスしてライフスタイルから遺伝子損傷リスクを推定するアルゴリズムの作製を目指す予定である。
子どもの精神病発症リスクの同定とメンタルヘルス向上のための包括的介入モデルの構築

CBCL(子どもの行動チェックリスト、Achenbach)を用いて、20歳代の統合失調症患者群および正常群を対象に遡及的なアンケート調査研究を行い、統合失調症の児童期におけるサブクリニカルな行動・心理特性を明らかにした。その結果、統合失調症の児童期に既にサブクリニカルな特性(ひきこもり傾向、不安・抑うつ、攻撃性欠損など)が存在することがあきらかになった。CBCLの8つの下位尺度を用いた判別分析では両群の82%(交差妥当化ずみ)が正しく分類され、この判別関数をアルゴリズムとして使用することにより統合失調症リスク群を児童期にスクリーニングするツール(ソフトウェア)を開発できることが明らかとなった。当該研究は、前精神病状態にある子どもの病態システムを解明し、リスク群の子どもに対しては発症予防と早期治療のための医療的アルゴリズムを、正常群の子どもに対しては個々の心理行動特性を踏まえた環境調整の在り方を提案することを目的としている。このため、まず子どもの基底障害階層モデルを完成させ、この階層モデルを基盤に精神病発症予防・早期診断・早期治療アルゴリズム・環境調整等の包括的介入モデルを構築することを計画した。具体的には精神病患者群・正常群を対象にした遡及的調査研究による子ども特有の基底障害の同定、子どものリスク群スクリーニング・ツールの開発、調査結果の精神病理学的検討による子どもの基底障害階層モデルの確立、子どものメンタルヘルスに関与する現代社会環境要因の検討、医療的アルゴリズムと予防的介入システムの統合が主な研究内容である。平成24年度の研究内容としては、1)遡及的アンケート調査およびデータ処理作業、2)子どものリスク群スクリーニング・ツールの開発、3)生物学的知見を組み込んだ子どもの基底障害階層モデルの構築を計画した。平成24年3月時点で、データ収集量は当初計画量に達していないが、統合失調症の児童期に既にサブクリニカルな心理・行動特性(引きこもり傾向、不安・抑うつ傾向、攻撃性の欠損など)が存在することが明らかになった。CBCLの8つの下位尺度を用いた判別分析では、hit-rate83,0%で患者群・正常群が正しく分類されることが示された。また、交差妥当化によっても81,7%で両群が正しく分類され、この判別関数を用いて統合失調症リスク群をスクリーニングするツール(ソフトウェア)を開発することが明らかとなった。生物学的知見については京都大学大学院医学研究科メディカルイノベーションセンターの疋田貴俊氏の協力を得て基底障害階層モデルの生物学的基盤部分を作成した。当該研究は、前精神病状態にある子どもの基底障害および病態システムを解明し、リスク群の子どもに対しては発症予防と早期治療のための医療的アルゴリズムを、正常群の子どもに対しては個々の心理行動特性を踏まえた環境調整の在り方を提案することを目的とした。このため、まず子どもの基底障害階層モデルを完成させ、この階層モデルを基盤に精神病発症予防・早期診断・早期治療アルゴリズム・環境調整などの包括的介入モデルを構築することを計画した。具体的にはCBCL(子どもの行動チェックリスト、Achenbach)を用いて、20歳代の統合失調症外来患者群および20歳代正常群を対象に遡及的なアンケート調査研究を行い、統合失調症の児童期早期(68歳)におけるサブクリニカルな行動・心理特性を明らかにし、子どもに特有の基底症状を同定した。その結果、統合失調症の児童期早期には既にサブクリニカルな心理・行動特性(ひきこもり傾向、不安・抑うつ、極端な対他者攻撃性欠如など)が存在することが明らかになった。CBCLの8つの下位尺度を用いた判別分析では、hit-rate 82%(交差妥当化済み)で両群が正しく分類され、この判別関数を利用したアルゴリズムで統合失調症リスク群を児童期早期にスクリーニングするツール(PCソフトウェア)を開発できることが明らかとなった。また、この統計学的研究結果と最新の生物学的知見を合わせて、子どもの基底障害階層モデルを作成した。この階層モデルを基盤にして、リスク群および正常群のすべての子どもを対象としたメンタルヘルス向上のためのさらに精緻な包括的介入モデルの構築を計画している。本研究の目的は、前精神病状態にある子どもの病態システムを解明し、リスク群に対しては発症予防と早期治療のための医療的アルゴリズムを、正常群の子どもに対しては個々の心理特性と現代社会の特徴を踏まえた、メンタルヘルス向上のために望ましい環境調整のあり方を提案することである。このため、まず、子どもの基底障害階層モデルを完成させ、この階層モデルを基盤に、精神病発症予防・早期診断・早期治療アルゴリズム・環境調整等の包括的介入モデルを構築することを計画した。具体的には精神病患者群・正常群を対象にした遡及的調査研究による子どもに特有の基底症状の同定、子どものリスク群スクリーニング・ツールの開発、調査結果の精神病理学的検討による子どもの基底

障害階層モデルの確立、子どものメンタルヘルスに関与する現代社会環境要因の検討、医療的アルゴリズムに加えて環境調整などの予防的介入を含んだ包括的介入モデルの構築が主な研究内容である。平成23年度の研究内容としては、1)遡及的アンケート調査と、2)子どものリスク群スクリーニング・ツールの開発を計画した。平成24年3月時点で、データ収集量は当初計画量に達していないが、既に以下の知見を得ている。統合失調症患者30人、コントロール群200人を対象として、CBCLを用いた遡及的かつ記述統計学的研究を行った結果、統合失調症患者の児童期に既にサブクリニカルな心理・行動特性が存在することが明らかになった。判別分析ではCBCLの全項目を用いた場合、hit-rate94,6%で両群が正しく分類されることが示された。この統計解析で得られた判別関数を用いて、児童期早期に統合失調症発症リスク群をスクリーニングするツール(ソフトウェア)を開発することができる。このツールはリスク群に対して早期かつ包括的な介入を行うことを可能とする。平成24年度の研究内容としては、1)遡及的アンケート調査およびデータ処理作業、2)子どものリスク群スクリーニング・ツールの開発、3)生物学的知見を組み込んだ子どもの基底障害階層モデルの構築を計画していた。アンケート調査のデータ収集量は平成25年3月時点で当初計画量の約70%にとどまっており、特に患者群のデータ収集が遅れている。データ量が十分でないため、判別関数をもとに試作したスクリーニング・ツールは未だ精度を欠く状態にある。基底障害階層モデルの生物学的基盤部分についてはほぼ完成した。平成23年度の研究内容としては、1)遡及的アンケート調査と、2)子どものリスク群スクリーニング・ツールの開発を計画していた。アンケート調査のデータ収集量としては当初、20歳台の統合失調症患者150名および健常者150名を計画していた。しかし平成24年3月時点で、患者30名および健常者200名となっており、患者データの収集が遅れている。これは当該研究についての患者からのインフォームドコンセントの取得が当初の予想以上に難渋したことに起因する。今後は、調査協力いただく京大病院精神神経科および滋賀里病院外来担当の研究協力者を増員し、データ収集のスピードアップを図る。また、データ収集量の不足により開発中のスクリーニング・ツールは未だ精度を欠く状態にある。1)引き続き、遡及的アンケート調査およびデータ処理作業を行う。2)上記統計学的研究によって明らかになった発症リスク因子を検証し、多因子の組み合わせを考慮した「子どもに特有の基底障害メカニズム」を解明する。また生物学的基盤研究および現代社会環境研究の最新知見を合わせて検証し、基底障害論モデルに組み込む。3)研究内容について討議するため、京都大学医学研究科において「子どもの前精神病状態の病態メカニズムの解明」と題してシンポジウムを開く。
ナノプローブを用いたS/TEM内インターカレーション過程その場観察の試み

既に実用化されているリチウムイオン二次電池正極活物質材料であるLiNi0.8Co0.15Al0.05O2(LNCA)及びLiFePO4(LFPO)において走査透過型電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)による物性可視化によって,高温サイクル試験に伴う劣化抑制の添加元素効果及び充放電過程における履歴現象の起源解明を行った.リチウム化合物は大気中で特に酸素及び水分によって変質しやすいため,本助成金によって電極からFIBによる薄膜加工およびTEM内への装着において大気に曝露することなく転送できるグルーブボックス及びTEM試料ホルダーの開発を前年度に行った.これによって一連の転送過程においてリチウム電極取り扱いに必要な酸素分圧・露点の目標値を達成した.24年度には,このシステムを用いて,高温安定性に優れており,かつ資源として豊富な鉄を成分とする点で注目されているLiFePO4(LFPO)活物質に注目した.本物質を正極として用いたときの充放電履歴についていくつかのモデルが提案されていた.我々は収差補正器搭載走査透過型電子顕微鏡(STEM)-電子エネルギー損失分光(EELS)による測定を行い,100%充電状態からリチウムを50%挿入した活物質粒子では外側がLFPO相,内側がFPO(FePO4)相,逆に完全放電状態からリチウムを50%引き抜いた状態では外側がFPO,内側がLFPO相であるコアシェル構造になっていることを明らかにした.これによって本電極の履歴現象が説明できると共に,従来支持されてきた充放電過程のドミノカスケードモデルに修正が必要であることを示した.以上で開発された一連の分析手法は,今後そのままリチウム分布のイメージングに応用することができ,特にTEM内充放電過程を観察するのに適した全固体リチウム電池に対して適用していくことが今後の課題となる.既に実用化されているリチウムイオン二次電池正極活物質材料であるLiNi0.8Co0.15Al0.05O2(LNCA)及びLiFePO4(LFPO)において走査透過型電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)による物性可視化によって,高温サイクル試験に伴う劣化抑制の添加元素効果及び充放電過程における履歴現象の起源解明を行った.本研究はTEM用STM測定試料ホルダーを改良し、インターカーレーション反応過程をナノスケールでその場観察・化学状態測定を行うことを試みるものである。その具体的かつ喫緊の要求が高い応用例として次世代リチウムイオン電池正極活物質として期待されているLiFePO4の充放電過程におけるリチウムイオンの移動とそれに伴う構造相転移を透過型電子顕微鏡(TEM)と電子エネルギー損失分光(EELS)によってその場観察し、そのための試料マニピュレ-ションシステムを開発することにある。23年度は本経費によってグローブボックスを購入し、試料を大気曝露すること無くTEM内へ挿入するシステムを構築した。本システムではグローブボックス内露点-40°C、残留酸素・水分量1ppm以下という要求仕様を達成した。また予備実験として、充電50%のLiFePO4正極についてSTEM-EELSスペクトラムイメージを取得し、ナノ粒子である活物質のリチウム脱離領域可視化を行った。この結果、100%放電状態から半分リチウムを引き抜いた状態では、100nm以上の大きな粒子の外側がFePO4であるコアシェル構造を示す一方、逆に100%充電状態からリチウムを挿入していく過程では必ずしもコアシェルのような明確な二相分布になっていないことが明らかになった。また正極全体としては電解液に接している表面側から集電箔側にわたって特に充放電過程に依存する二相分布の濃度勾配は見られなかった。以上から本正極の充放電履歴の原因はミクロなリチウム挿入・脱離反応メカニズムに帰するべきであり、さらに二相境界の結晶学的な情報を明らかにする必要がある。以上の成果を2012年3月の日本金属学会春期講演大会で報告した。23年度に、リチウムイオン二次電池の電極の取り扱いに対して一般的に要求されるスペックを満たすグローブボックスを構築することができ、別経費で導入した不活性ガスによる試料搬送システムと組み合わせて、作製した試料を大気曝露すること無くグローブボックスからTEMへ挿入することが可能となった。また予備実験としてLiFePo4正極のFIBによる薄片作製条件が確立し、STEM-EELSスペクトラムイメージによってリチウムの可視化技術を確立している。さらにこれまで失われていた活物質粒子の結晶学的情報を効率よく取り出すための電子回折の自動取得システムも導入した。これらは次年度の動的観察における要素技術であり、あとは動的観察に有効なサブミクロンサイズの電池システムを作製するのみとなった。○固体電解質との複合ナノプローブチップ作製双方向リチウムイオン移動(充放電過程)を観察するために、電位を印可できる負極+固体電解質の複合ナノチップを作製する。これには前年度のナノチップ作製における技術開発に負うところが大きい。○充放電過程における化学結合状態マッッピング本研究で使用するTEM/STM試料ホルダーは当研究グループ現有の熱電子銃S/TEM(JEM2100S/TEM)と本学所有の収差補正電界放出型電子銃S/TEM(JEM-ARM2100F)と共用できる。このため実際の観察にはそれぞれの特性を生かし、使い分けを行う。熱電子銃TEMの空間分解能は1nm、収差補正器は0.1nmであるが、他方軽元素のLi分析には熱電子銃TEMが適切であることがわかっている。

これらによって、当研究室の専売特許であるSTEM-EELSスペクトラムイメージングによる化学結合マップを作成、この材料におけるリチウム引き抜き過程の全貌を明らかにする。24年度の直接経費は繰り越し額7.3万円を含めて77.3万円であり、主として成果報告のための国内・国外旅費に使用予定である。繰り越し額は投稿中の発表論文の英文校閲、投稿費に使用される予定である。物品の購入予定は無い。
捕捉イオン共鳴駆動型位相空間乱流の理論研究

磁化不均一環状プラズマに生じる捕捉イオン乱流を対象とし、共鳴によって相関した粒子群(グラニュレーション)が生じた場合、i.)周波数スペクトルの広がりを起こす事、ii.)粒子の相関が、通常の流体的なExB散乱とシア流れのみならず、歳差運動速度差によって失われて行く事、iii.)位相空間を介して、磁場に垂直な方向の流れと平行な方向の流れが互いに変換される事、を明らかにした。学会発表や論文執筆を通じて成果を発信した。本研究では、捕捉イオン乱流において、共鳴が強く相関した捕捉イオンが生じる場合の輸送の理解を目標としている。本年度は、i.)共鳴によって相関した捕捉イオンが環状プラズマのトロイダル運動量の輸送に寄与すること、ii.)共鳴によって相関した捕捉イオンが引き起こす輸送がシア流れによって抑制されること、を明らかにした。i.)トロイダル運動量輸送への応用:共鳴が強い捕捉イオン乱流の輸送理論を、トロイダル運動量輸送の問題に応用した。その結果、ポロイダル流が加速する場合に、捕捉イオンがつくる位相空間構造を介してトロイダル流が加速される機構を見出した。また、ここで示されたトロイダル流の加速は、環状プラズマにおける残留応力成分として理解されることが明らかとなった。ここで示された変換過程は、小型から中型の装置の、安全係数が高い領域において強く表れることを示した。ii.)シア流れによる抑制効果の運動論的乱流への拡張:トロイダルプラズマにおける輸送が、シア流れによって抑制される機構が理論および実験的に示されている。そのような知見は流体モデルに基づいて得られていたが、本研究では共鳴が強くでる運動論的な乱流へとシア流れによる抑制モデルを拡張した。その結果、流体的な時間スケールに比して歳差運動が決める時間スケールが無視できない場合には速度空間自由度の補正が表れることを示した。その結果、相関長が短くなるという従来の抑制機構に加え、共鳴を保った粒子の数が減少することによる抑制機構が明らかとなった。本研究は、磁化不均一環状プラズマにおける捕捉イオン乱流を対象とし、共鳴が強くなった場合の乱流場の特徴付けを行うことを目的とする。今年度は特に、流れがない場合の乱流場の特徴付けを行った。その結果、捕捉イオン乱流では、共鳴が強くなり相関した粒子群(グラニュレーション)が生じた場合には、特徴的なスケールとして空間的には乱流の相関長程度、エネルギー空間的には共鳴幅程度の大きさを持つ事が明らかとなった。定量的には、グラニュレーションは分布関数の位相空間2点相関関数で特徴付けられる。特に、グラニュレーションが持つ特徴的なスケールにおいて、準線形理論では再現できない強い相関を持つ事がわかった。巨視的な物理量への影響としては、共鳴粒子の塊としてグラニュレーションがプラズマの中を動きチェレンコフ放射を行うことで、分散関係を満たさない揺動成分が生み出される。その結果周波数スペクトルに広がりが起こることが明らかとなった。今年度の研究を通じて、今後の研究へと展開できるテーマが得られた。すなわち、現状の理論的枠組みでは、揺動ポテンシャルが大きくなると、グラニュレーションが作り出す密度揺動が平均密度によりも大きくなってしまうという問題がある。改善策として、エネルギー積分のカットオフを従来の共鳴幅ではなく共鳴エネルギー差で評価する事が有効ではないかとの着想を得ている。これについては今後の研究で詳細な解析を進めて行く予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。プラズマ物理26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していた、位相空間乱流が関与する輸送理論のトロイダル運動量輸送の問題への応用についての理論解析が進み、実験的観測が可能となるパラメータ領域を明示することができたため、研究が順調に進展していると判断する。また、新しい実験観測法を確立するための足がかりとして、シア流れによる抑制機構を、運動論的乱流に拡張することができた。これらの理由により、研究がおおむね順調に進展していると判断する。本研究では、具体的な実験観測法の提示を最終目標に掲げている。本年度の研究で得られたトロイダル加速効果の実証方法の他にも、i.)流れシアによる抑制機構に着目した実証方法の具体的提示、ii.)流れを伴わない場合の位相空間乱流の乱流特性の評価とその実証方法の模索、を軸に研究を進める。i.)については、今年度得られた解析結果に基づき、シア流れによる抑制効果が速度空間を介して強くなるパラメータ領域を明示する。ii.)については理論解析を進め、位相空間乱流の特徴となる、小さなスケールでの強い相関や亜臨界不安定性、周波数スペクトルのブロードニングの度合いを評価し、これらの効果が顕著となるパラメータ領域を明らかにする。
音声コミュニケーション中心の少人数授業における日本語母語話者のドイツ語習得過程

本研究は、音声コミュニケーションを中心とした少人数授業により、日本語を母語とするドイツ語学習者の発話行動にどのような変化が生じるのかを、文法、語彙・理解方略、音声、コミュニケーション行動の4つの側面から実証的に分析し、少人数授業を通じたドイツ語習得過程を明らかにすることをめざすものである。平成16年度18年度にかけて、各学期の開始時と終了時に合計11回の調査をおこない、述べ73名の学習者に対してドイツ語母語話者との会話調査を行なった。そのうち、2回以上調査に参加したのは19名、3回以上調査に参加したのは7名である。調査課題は1)自由会話、2)映画のストーリーの説明、3)ロールプレイ、4)あらかじめ用意された会話を音読し、最後の部分だけ指示に従って自由に発話する、の4種類で行なった。調査ではデジタルビデオカメラ2台による録画とDATによる録音をおこない、会話資料はすべて文字化した。また比較のため、同じ課題を母語話者にも行なってもらっている。本研究の分析結果としては、ポーズの長さや出現する位置、先行する発話への反応速度の変化など音声面での変化、統語構造の複雑化と使用語彙の拡大、コミュニケーション上の問題が生じた際に使用するストラテジーの頻度やレパートリーの拡大など、音声コミュニケーションを中心とした少人数学習者の言語行動のさまざまな側面に変化が現れていることが確認されている。また転記上に見られる問題点からも、日本語を母語とする学習者言語は複雑かつ動的な性質を持つことが確認できる。ただし学習者によって変化の幅が異なることからも、学習歴との関係も考慮する必要があることが必要だと考えられる。本研究では、音声コミュニケーションを中心とする少人数授業における学習者の発話を記録し、それを分析することによって、日本語を母語とするドイツ語学習者の言語行動の変化を調査し、授業内の学習活動と習得過程との関連を分析することを目的としている。この目的のため、平成16年度は、まず分析の一次資料に使用するための少人数授業での学習者の発話を記録した、学習者4人または5人のグループ5つ、計18人の授業内の活動を1学期分、デジタルビデオカメラ2台で撮影し、さらに音声分析のため、デジタル録音機器(DAT)およびマイクロフォン2機を用いて、ステレオ録音した。上記の一次資料に加え、学習者8名に対し、コースの開始直後およびコース終了後の計2回、各20分程度のインタビューを行った。インタビューは1)自由会話、2)映画のシーンの説明、3)ロールプレイ、の3部で構成した。1)の自由会話では簡単な自己紹介を促すための質問を母語話者が行った。2)の映画のシーンの説明には、"Der Falschspieler"という10分ほどの無声映画を使用し、内容をインタビュアーにドイツ語で説明させた。3)のロールプレイでは「ドイツの大学でのサマーコースでクラス変更を申し出る」と状況を設定し、母語話者を相手に学習者がクラス変更を交渉する内容の対話を行った。以上の3部から構成される同一の課題を2回おこなった。このインタビューの内容も全てデジタルビデオカメラ2台を用いて撮影し、デジタル録音機器(DAT)およびマイクロフォン2機を用いてステレオ録音した)。このようにして収集した一次資料、2次資料ともに、現在、記録した発話のトランスクリプト(文字化)をすすめているところである。本研究は音声コミュニケーションを中心とした少人数授業により日本語を母語とするドイツ語学習者の発話行動にどのような変化が生じるのかを、文法習得、語彙・理解方略、音声、コミュニケーション行動の4つの側面から実証的に分析し、少人数授業を通じたドイツ語習得過程を明らかにすることをめざすものである。学習活動との関係も含めて考察することにより、日本語を母語とするドイツ語学習者に向けた音声コミュニケーション重視の学習環境を総合的にデザインための指標を明らかにすることも目標のひとつとしている。

平成17年度は、(1)前年度(平成16年度)に収集した資料、特に会話調査部分の分析を継続しておこない、(2)ひきつづき、あらたなデータの収集を行った。(1)平成16年度に収集した会話調査データの分析については、発話データの文字化を中心に作業を行い、文字化の作業は終了した。(2)新規のデータ収集としては、少人数授業での発話を記録した一時資料に加え、4月・7月・10月・2月の計4回会話調査を行い、学習者計18名にインタビューをおこなった。また10月と2月の調査では、平成16年度と同じ課題1)自由会話、2)映画のストーリーの説明、3)ロールプレイに加え、4)あらかじめ用意された母語話者との会話を音読し、最後の部分だけ指示に従って自由に発話する、という課題を追加して行った。また比較データとして同じ課題を母語話者にも行ってもらった。平成17年度に収集した会話調査データも文字化の作業をすすめ、文字化作業はおおむね終了している。また、平成17年度は、少人数授業を担当しているドイツ語母語話者にもインタビューも行い、母語話者から見たコースや学習者の発話状況についても補足資料を収集した。なお、本研究の研究成果(途中経過)については、2005年10月に開催された日本独文学会秋季研究発表会にて、ポスター発表で報告を行った。本研究は音声コミュニケーションを中心とした少人数授業により日本語を母語とするドイツ語学習者の発話行動にどのような変化が生じるのかを、文法、語彙・理解方略、音声、コミュニケーション行動の4つの側面から実証的に分析し、少人数授業を通じたドイツ語習得過程を明らかにすることをめざすものである。平成18年度は、平成16年度・17年度に収集した資料、特に会話調査部分のデータ分析を継続し、加えてあらたにデータ収集も行なった。新規のデータ収集としては、4月・7月・10月・2月の計4回、合計16名の学習者にドイツ語母語話者との会話調査を行なった。調査課題は平成17年度に引き続き、1)自由会話、2)映画のストーリーの説明、3)ロールプレイ、4)あらかじめ用意された母語話者との会話を音読し、最後の部分だけ指示に従って自由に発話する、の4種類で行なった。また比較のため、同じ課題を母語話者2名にも行なってもらっている。平成18年度に収集した会話調査データも前年度までと同様に文字化の作業をすすめ、2月の最終調査分を除き、文字化作業を終了した。これまでの分析結果では、ポーズや先行する発話への反応速度など音声面の変化、統語構造の複雑化と語彙の拡大、コミュニケーション・ストラテジーの使用頻度増加とレパートリーの拡大など、コミュニケーション行動を含み、学習者言語のさまざまな側面に変化が現れていることが確認されている。なお、2006年7月には、本調査が調査基盤としている音声コミュニケーションを中心とした少人数授業の試みについて、本プロジェクトとの関連も含め、日本独文学会関東支部主催のドイツ語教育研究会において研究代表者1名・研究分担者2名が共同で報告を行った。また2006年8,月には、韓国で開催されたアジア・ゲルマニスト会議(ソウル大学)において、研究代表者が調査プロジェクトの報告を行なっている。
糖尿病モデル動物における反復性低血糖発作が心筋へ及ぼす影響と病態の解明

今回の研究では血糖値変動が心筋に直接影響し、虚血再灌流障害に対してより脆弱になるか検討した。高グルコース濃度の培養液に暴露した心筋細胞では正常グルコース濃度にて培養した細胞より心筋細胞内の活性酸素種量が有意に増加し、培養液グルコース濃度を変動させた細胞ではさらに活性酸素種量が増加した。また酸化ストレスに対する脆弱性を調べるため過酸化水素水にて細胞障害を誘導した結果、各群のミトコンドリア膜電位が有意に低下したが、持続高グルコース暴露細胞は正常グルコース細胞に比し細胞障害が大きく、グルコース変動心筋細胞は持続高グルコースに比べさらに細胞障害が大きくなった。動物モデルを用いた実験では、摘出心臓をランゲンドルフ心臓灌流装置にて20分間灌流停止と30分間再灌流を行ない、梗塞サイズを評価した。糖尿病群では正常血糖群に比し梗塞サイズが有意に大きく、さらに血糖変動群では糖尿病群よりも有意に拡大した。ミトコンドリアの形態変化を電子顕微鏡にて観察した結果、糖尿病群と血糖変動群では正常血糖群に比べミトコンドリアが有意に膨化しており、顕著なクリステ構造の破壊が認められた。次にこれまでに認められた結果の機序を探るため心筋内の活性酸素種量と内在性抗酸化酵素活性について検討した。活性酸素種の指標である心筋内malondialdehyde (MDA)は正常血糖群よりも糖尿病群、糖尿病群よりも血糖変動群で有意に増加していた。それとは逆に抗酸化酵素であるcatalaseとsuperoxide dismutase(SOD)の活性は正常血糖群よりも糖尿病群、糖尿病群よりも血糖変動群で有意に低下していた。マイクロRNAの発現をマイクロアレイを用いて網羅的に解析した結果、低血糖発作を繰り返させることにより2種類のmicroRNAの発現が有意に増加しており、この発現変化が細胞内抗酸化システムの減弱を誘導し、虚血耐性の低下につながると考えられた。本課題では、「糖尿病患者における低血糖発作」のような血糖変動が心筋細胞における活性酸素種の発生を促進し心機能へ悪影響を与えるのではないかとの仮説を基に研究をすすめている。これまでに得られた結果として、培養液を24時間毎に高濃度グルコース(4500mg/L)→低濃度グルコース(300mg/L)に交換したグルコース変動モデルを作製し心筋細胞を曝露したところ、グルコース濃度変動のない高グルコース下で培養した細胞よりも酸化ストレス(過酸化水素)に対してより脆弱となっていた。同様の現象は動物実験においても認められ、ストレプトゾトシン(STZ)誘発糖尿病ラットに絶食+インスリン注射を行ない低血糖発作を繰り返させることにより冠動脈結紮による心筋梗塞サイズが持続高血糖(STZ)ラットに比べ有意に拡大していた。また培養心筋細胞を用いた実験では培養液中のグルコース濃度変動により高グルコース下培養より有意に活性酸素量が増大していた。以上の結果より血糖変動は活性酸素の増加を介して心筋の虚血耐性を低下させると考える。今後の方針として、この現象のメカニズムを探るためNADPH oxidase活性、レニンアンジオテンシン系の活性、AGEs-RAGEの活性、そしてマイクロRNAの発現変化の関与について検討を行ないたい。現在のところマイクロアレイを用いた網羅的解析より数種類のマイクロRNAの発現が血糖変動により変化しており、それらを細胞に遺伝子導入して細胞機能への影響や標的遺伝子の探索を行なっていく方針である。