hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高精度超音波検査による脳微細損傷の診断確率

ハイリスク新生児の生存率向上とは対照的に、遠隔期に効率に高次脳機能障害を発症することが知られており、周産期及び新生児期の様々な因子が関係していることが予想される。超音波検査で脳微細構造の生理的・病的発育が観察できれば遠隔期の高次脳機能に直結する受傷起点や治療環境を同定し、ハイリスク児の予後を向上させることができると予想される。高周波超音波探触子を用いて得られた脳画像と退院時の頭部MRI画像を比較検討することで受傷起点や神経学的予後と直結する脳微細構造の変化を同定することを目的とした。本研究を実施するにあたり久留米大学倫理委員会の承認を得るとともに倫理委員会のホームページ上に公開した。久留米大学病院新生児センターでは33週未満の児や低酸素性虚血性脳症といったハイリスク新生児に対して退院前に頭部MRIを施行している。脳構造の経時的変化を検出するために出生から約2週間毎に頭部超音波検査を行い、早産児においては分娩予定日周辺、ハイリスク新生児においては退院前のMRI検査撮影日から数日以内に頭部超音波検査画像を記録した。超音波検査は当施設既存のフィリップス社製超音波装置を用い8MHzまたは15MHzに高周波探触子で超音波画像を記録した。2018年度には超音波検査装置の経年劣化のため機器の変更が行われた。超音波検査装置の変更後も同様にフィリップス社製超音波装置を使用し、8MHzまたは15MHzに高周波探触子を用いて画像の収集を行った。頭部MRI検査装置についてはGE社製3TsのMRI装置を引き続き使用した。超音波装置の経年劣化のため機器の変更を行ったため一時的に超音波検査による撮影が滞った。超音波装置は引き続きフィリップ社製のものを使用し、探触子も同様に8MHzと15MHzのものを使用することができたが症例数に関しては当初予定していた症例数に至らず、2週間ごとの撮影もブランクが生じた。昨年度までに引き続き低酸素性虚血性脳症などのハイリスク児や早産児を中心に頭部超音波検査を行う。相対的ステロイド欠乏や感染症などによるバイタルサインの変動といった臨床的イベントによる脳構造変化をとらえるために2週間ごとの頭部超音波検査画像を記録する。31年度後半には収集した超音波画像とMRI画像との解剖学的照合と臨床的イベントによる微細構造の変化の推定を行う。統計解析を行い、臨床背景と脳構造変化の関係性を明らかにする。ハイリスク新生児の生存率向上とは対照的に、遠隔期に高率に高次脳機能障害を発症することが知られており、周産期及び新生児期の様々な因子が関係していると思われる。超音波検査で脳微細構造の生理的・病的発育を観察できれば遠隔期の高次脳機能に直結する受傷起点や治療環境を同定し、ハイリスク児の予後を飛躍的に向上させられると予想される。高周波超音波探触子を用いて得られた経時的な脳画像と退院時の頭部MRI画像で得られた脳微細構造を比較検討することで、受傷起点や神経学的予後と直結する微細構造の変化を同定することを目的とした。久留米大学の倫理委員会の承認を得るとともに本研究について倫理委員会のホームページ上に公開し本研究を実施した。久留米大学病院新生児センターでは33週未満の児・低酸素性虚血性脳症などのハイリスク児には退院前の頭部MRI検査を行っている。まずは早産児を中心に分娩予定日周辺で撮影されたMRI画像と同日に、当施設既存のフィリップス社製超音波装置を用い8MHz及び15MHzの高周波超音波探触子で超音波画像を記録した。頭部MRI検査はGE社3TsのMRI装置を用い、T1強調画像・T2強調画像・FLAIR法・方向性拡散強調画像(DTI)を取得し、ADC・FAマップをそれぞれ作成する。29年度はMRI検査だけでなく病理組織学的構造から知られている空間位置関係をもとに、超音波検査で2週間毎の頭部超音波検査を基本に、臨床的イベント毎の頭部超音波検査を追加し、生理的・病的な微細構造の変化を探索した。H29年度には20例の超音波検査を予定していたが、15例ほどに留まった。また、頭部MRI検査と超音波検査のマッチングの方法の確立を検討中である。

2018年度には超音波検査装置の経年劣化のため機器の変更が行われた。超音波検査装置の変更後も同様にフィリップス社製超音波装置を使用し、8MHzまたは15MHzに高周波探触子を用いて画像の収集を行った。頭部MRI検査装置についてはGE社製3TsのMRI装置を引き続き使用した。超音波装置の経年劣化のため機器の変更を行ったため一時的に超音波検査による撮影が滞った。超音波装置は引き続きフィリップ社製のものを使用し、探触子も同様に8MHzと15MHzのものを使用することができたが症例数に関しては当初予定していた症例数に至らず、2週間ごとの撮影もブランクが生じた。低酸素性虚血性脳症などのハイリスク児を加え、早産児を中心に2週間毎の頭部超音波検査を基本に、臨床的イベント毎の頭部超音波検査を追加し、生理的・病的な微細構造の変化を探索する。分娩予定日周辺で撮影されたMRI画像と同日に超音波画像を記録し、病的及び生理的解剖学的構造のマッチングを引き続き行う。頭部MRI検査はGE社3TsのMRI装置を用い、T1強調画像・T2強調画像・FLAIR法・方向性拡散強調画像(DTI)を取得し、ADC・FAマップをそれぞれ作成する。頭部MRI画像とマッチングした病的及び生理的解剖学的構造について詳細に記録する。30年度には30症例を追加でエントリーし入院時から退院前頭部MRI検査撮影時まで横断的にデータ収集を行い、脳微細構造の経時的変化を記録する。またMRI撮影の際の固定具の購入とデータ保存・解析用のパソコンの購入と解析ソフトの購入を予定している。昨年度までに引き続き低酸素性虚血性脳症などのハイリスク児や早産児を中心に頭部超音波検査を行う。相対的ステロイド欠乏や感染症などによるバイタルサインの変動といった臨床的イベントによる脳構造変化をとらえるために2週間ごとの頭部超音波検査画像を記録する。31年度後半には収集した超音波画像とMRI画像との解剖学的照合と臨床的イベントによる微細構造の変化の推定を行う。統計解析を行い、臨床背景と脳構造変化の関係性を明らかにする。昨年度に超音波検査装置の故障のため再購入の予定であったが病院予算の関係で修理となった。超音波探触子も併せて購入予定として予算計上していたが、今年度に購入に持ち越しとなった。頭部MRI検査を呼吸抑制などの有害事象なく安全に行うために、当該年度は固定具の購入を予定している。また、データの収集及び解析に必要なデスクトップ型パーソナルコンピュータと統計ソフトを購入予定としている。経年劣化による超音波検査装置購入の際にプローブの購入も含めて病院の費用で賄うことができたため、当初予算計上していた高周波プローブの購入費用の支出の必要がなくなった。また、データ保存及び統計解析用の統計ソフトの購入費用が当初の予定より安く購入できた。以上の理由で残額が生じた。残額についてはデータ保存用の外付けハードディスク、USBメモリースティックや筆記用具等の購入を予定している。
抗体遺伝子の体細胞突然変異の導入制御におけるBc16の機能

成熟B細胞がメモリーB細胞へ分化する場が脾臓やリンパ節内の胚中心であることが明らかにされた。胚中心では、抗原刺激により活性化された成熟B細胞がそのIg遺伝子において高率に体細胞突然変異をおこして、抗原親和性がより高いB細胞クローンが選択的に増殖し、かつIg遺伝子のクラススイッチを起こして、IgG抗体を持つメモリーB細胞へと分化する。最近我々は、刺激前のBcl6欠損B細胞でIg遺伝子のスイッチ領域に体細胞突然変異が高頻度に見られ、IgG1ヘクラススイッチを誘導することにより、その頻度が倍加することを見出した。さらに、その体細胞突然変異では、Adenine(A)からGuanine(G)への変異が多く見られた。そこで、Ig遺伝子のV領域やスイッチ領域などにおける体細胞突然変異の導入制御におけるBcl6ファミリーの機能をその標的遺伝子を含めた分子のレベルで解析した。その結果、ADAR1がBcl6の標的遺伝子であり、Bcl6欠損マウスの各臓器において、ADAR1の発現が増強していたことやBcl6欠損マウスの細胞へのADAR1の過剰発現により、Ig遺伝子のスイッチ領域にAからGへの変異が誘導された。またすでに、ヒトの胚中心B細胞においてIg遺伝子以外の遺伝子(c-Myc遺伝子など)においても体細胞突然変異が起きることが明らかにされているので、Bcl6欠損B細胞においてc-Myc遺伝子の体細胞突然変異を解析したところ、その頻度が正常B細胞と比較して著しく高くなっていることも見出した。さらに、Bcl6欠損マウスの細胞へのADAR1の過剰発現により、c-Myc領域での体細胞突然変異の塩基配列を解析したところAからGへの変異頻度が異常に上昇していた。これらの結果から、Bcl6は胚中心においてADAR1の発現を抑制することにより、胚中心B細胞内の抗体遺伝子ばかりでなく様々な遺伝子における体細胞突然変異の導入を防いでいると考えられた。免疫記憶の成立がワクチン療法の原動力であり、ヒトの感染予防の根幹をなすといっても過言ではない。すでに、成熟B細胞がメモリーB細胞へ分化する場が脾臓やリンパ節内の胚中心であることが明らかにされた。最近我々は、Bcl6欠損メモリーB細胞ではIgGへのクラススイッチは正常に起きるのに、Ig遺伝子のV領域には体細胞突然変異が全くみられないことを明らかにした。そしてBcl6欠損B細胞のIg遺伝子領域を詳細に解析したところ、Ig遺伝子のスイッチ領域に体細胞突然変異が高頻度に見られ、かつその領域に正常B細胞では見られない体細胞突然変異が起きることを見出している。その結果、1)Bcl6欠損マウスでは、T細胞や腎臓細胞でもIg遺伝子のスイッチ領域に体細胞突然変異が高頻度に見られた。2)その体細胞突然変異では、AからGへの変異が多く見られた。3)ADAR1がBcl6の標的遺伝子であり、Bcl6欠損マウスの各臓器において、ADAR1の発現が増強していた。4)Bcl6欠損マウスの細胞へのADAR1の過剰発現により、Ig遺伝子のスイッチ領域にAからGへの変異が誘導された。

上記の結果から、Bcl6は胚中心においてADAR1の発現を抑制することにより、その体細胞突然変異の導入を予防していると考えられた。Bcl6欠損B細胞のIg遺伝子のスイッチ領域の体細胞突然変異を詳細に解析したところ、刺激前のBcl6欠損B細胞ですでにスイッチ領域に体細胞突然変異が高頻度に見られ、IgG1へクラススイッチを誘導することにより、その頻度が倍加することを見出した。さらに、その体細胞突然変異では、Adenine(A)からGuanine(G)への変異が多く見られた。そこで、Ig遺伝子のV領域やスイッチ領域などにおける体細胞突然変異の導入制御におけるBcl6ファミリーの機能をその標的遺伝子を含めた分子のレベルで解析した。その結果、ADAR1がBcl6の標的遺伝子であり、Bcl6欠損マウスの各臓器において、ADAR1の発現が増強していたことやBcl6欠損マウスの細胞へのADAR1の過剰発現により、Ig遺伝子のスイッチ領域にAからGへの変異が誘導された。またすでに、ヒトの胚中心B細胞においてIg遺伝子以外の遺伝子(c-Myc遺伝子など)においても体細胞突然変異が起きることが明らかにされているので、Bcl6欠損B細胞においてc-Myc遺伝子の体細胞突然変異を解析したところ、その頻度が正常B細胞と比較して著しく高くなっていることも見出した。また、Bcl6欠損マウスの細胞へのADAR1の過剰発現により、c-Myc領域での体細胞突然変異の塩基配列を解析したところAからGへの変異頻度が異常に上昇していたことから、ADAR1は染色体DNAのいろいろな部位にAからGへの変異を導入することが示唆された。これらの結果から、Bcl6は胚中心においてADAR1の発現を抑制することにより、胚中心B細胞内の抗体遺伝子ばかりでなく様々な遺伝子における体細胞突然変異の導入を予防していると考えられた。
ATP合成に関わるミトコンドリア呼吸鎖超複合体とATP合成酵素の高分解能構造解析

複合体I1,III2,IV1からなる超複合体構造が、単粒子構造解析によりヨーロッパや中国から報告された。各複合体の位置関係情報は得られたが、それぞれの複合体間での相互作用や、超複合体形成の意義については解明されていない。これまでに行ってきたミトコンドリア膜中の構造と機能を保持したまま呼吸鎖各複合体を精製する方法については、報告した(Protein Expr Purif. 2018)。末端酸化酵素である複合体IVの構造はこれまですべてダイマーを形成した酵素で行ってきたが、ミトコンドリア膜中でも、超複合体中でもモノマーとして存在した。Amphipolを用いダイマーとモノマーの活性比較を初めて可能とし実験を行うと、モノマーの方が高い活性を示した。これは、機能単位はモノマーである事を示している。複合体IVを安定化する界面活性剤の種類を検討することによりモノマー酵素のX線結晶構造解明に成功し、このモノマー構造から、カルジオリピンが超複合体中での複合体I及び複合体IIIとの相互作用に重要な役割を果たしていることを発見した(論文投稿中)。超複合体中の複合体IVが超複合体形成によりどのように影響を受けているかについては、ラマン分光法による解析も進めている。還元状態だけでなく、酸素の疑似物質としてのCO結合型等の検討を詳細に進めるとわずかな差を検出するに至っている。この知見からも更に超複合体の存在意義を考察する。複合体IIIとIVの間の電子伝達を担うチトクロムcの結合した共結晶化から、効率の良い電子伝達を可能とする第2のチトクロムc結合部位を発見した。構造解明を更に進める。複合体Vに関しては、プロトンの流入を行うFo部分の構造解明を目指し、膜中部分のsub-complexの調製法の確立を行っている。またこの膜中部分の結晶化には脂質メソフェーズ法が最適であると考え、脂質メソフェーズ法による結晶化を開始した。超複合体◎Amphipolにより安定化された超複合体標品と各々の精製標品の混合物を調製し、超複合体中及びMIX中の複合体IVのヘムのラマンスペクトルを測定し、わずかな差を発見するに至った。この再現性を検討するとともに論文作成を開始した。◎複合体IVのモノマーとダイマー酵素の活性比較を、Amphipolを用いることにより可能とし、ミトコンドリア中での機能単位はモノマーである事を明らかにした。また、界面活性剤の検討を行ってモノマー構造を決定した。ダイマー構造には酵素間に精製で用いたコール酸が結合しプロトン輸送経路を阻害していることがわかった。ダイマーは活性が低かったことから、ミトコンドリア膜中ではATPが結合し、待機型として存在するのではないかと考えられた。これに関しては論文投稿中である。◎超複合体を持たない生物の適応も発見したことから(BBA. (2017) Nov 27.)、ミトコンドリア膜中での超複合体の存在意義を議論できる可能性がある。◎チトクロムc添加が、超複合体の安定化に大きく影響した。また一方で、チトクロムcの複合体IVに対する第二の結合サイトがミトコンドリア膜に近い位置にあることを発見し共結晶化をおこなった。この構造から複合体IVとIIIの間での効率のよい、電子伝達を考察する。複合体V◎ミトコンドリア膜内の各複合体(I,III,V)の再現性良く高効率で精製する方法は論文としてまとめた(Protein Expr Purif. 2018)。〇本精製標品を膜へ再構成し、複合体VがCa2+に依存したチャネルとして働くことがイタリアのグループとの共同研究で示され、論文投稿を行った。◎プロトンの流入を行うFo部分の構造解明を目指し、膜中部分のsub-complexの調製法の確立を行った。◎この膜中部分の結晶化には脂質メソフェーズ法が最適と考え、脂質メソフェーズ法を開始した。現在投稿にまで至っている、複合体IVのモノマー構造から、超複合体中でのカルジオリピンの意義を明らかにした論文と、複合体Vがチャネルとしての働きも持つという事を明らかにした論文が受理されるように努める。また、作成中のラマン分光法による超複合体中での複合体IVの存在様式を解明する論文を投稿すると共に、ほぼ構造解明までに至っているチトクロムcの複合体IVに対する第2の結合部位に関する知見から複合体IIIと複合体IVの間の効率の良い電子伝達を考察する。そしてこの論文を早急にまとめる。これらは、最終年度であることから9月末までに完了するように努力する。超複合体の単粒子構造が、ヨーロッパや中国のグループから報告され、各複合体の位置関係については知見が深められた。しかし、それぞれの複合体間での相互作用や、超複合体形成の意義については明らかにされていない。複合体IIIと複合体IVとチトクロムcとの3者複合体の結晶化を進める。カルジオリピンが複合体形成に重要な働きをしていることが、複合体IVのモノマーの高分解能X線結晶構造解析からわかったので、酵素への脂質添加、または脂質メソフェーズ法の適応を行い、巨大な3者複合体の構造解明に挑む。また、昨年度、ミトコンドリアと逆反応ではある水の分解反応を行っているチラコイド膜中でも、光合成電子伝達複合体が更に大きな会合体である超複合体を形成していることを発見した。これの単粒子構造解析はすでに開始した。この知見もミトコンドリア呼吸鎖複合体の存在意義について知見を与えてくれると考えるので進める。

複合体Vについては、膜内部分の高分解能構造解明を目指した脂質メソフェーズ法による結晶化を更に進め、高分解能構造解析を目指し、プロトン流入がどのように回転と結びつくかを考察する。複合体I1,III2,IV1からなる超複合体をその機能を保持したまま精製する方法を確立すると共に、ATP合成を行う複合体Vを非常に安定に精製する方法をこれまでに確立してきた。これら複合体による連携したATP合成機構解明には、超複合体中での各複合体の相互作用、複合体Vのプロトン流入に伴うATP合成機構を原子レベルで理解する必要がある。本研究では、1複合体I1,III2,IV1からなる超複合体の構造と、2複合体Vの全体構造を原子レベルで解明すること、そして、3これら複合体による連携したATP合成の仕組みを明らかにすることを目指している。超複合体については、2015年に両親媒性高分子Amphipolにより安定化された超複合体標品の調製法を確立し、その標品を用いて分光学的な解析を試みてきている。Amphipolにより安定化された超複合体標品と各々の精製標品の混合物(MIX)中の複合体IVのヘムのラマンスペクトルを測定し構造変化の有無を、還元型、CO結合型について検討した。大きな構造変化はなく超複合体中での複合体IVの反応性に大きな変化がないことがわかった(論文作成中)。結晶化はAmphipolにより安定化された標品では困難であることがわかったので、それぞれの精製標品を混合し、会合体の調製を試みている。超複合体を持たない生物の適応を見出したことから(BBA, 2017 )、超複合体の存在意義について構造からだけでなく議論できる可能性が出てきた。効率の良い各複合体の精製法についての論文をまとめ(投稿中2018)、得られた複合体Vから、全体の結晶化だけでなくプロトンの流入を行うFo部分の構造解明を目指し、膜中部分のsub-complexの調製法の確立を行っている。またこの膜中部分の結晶化には脂質メソフェーズ法が最適であると考え、脂質メソフェーズ法が行うことができる環境を整えた。超複合体●Amphipolにより安定化された超複合体標品と各々の精製標品の混合物(MIX)を調製し、超複合体中及びMIX中の複合体IVのヘムのラマンスペクトルを測定した。構造変化の有無を、還元型、CO結合型について検討した所、大きな構造変化はなかったことから超複合体中での複合体IVの反応性は大きく変化しないことがわかった。●Amphipolで安定化された超複合体標品を脂質環境に移し、脂質を用いた結晶化条件の検討を行ったが、膜への移行に伴い各々の複合体に解離することがわかった。また、ジギトニンで調製した超複合体も各複合体へと、常にほぼ一定の割合へと解離していく現象が認めた。この比はミトコンドリア膜中での存在比と近似していた。これは、遊離の複合体と超複合体が、膜中で平衡関係にある可能性を示している。超複合体を持たない生物の適応も発見したことから(BBA. (2017) Nov 27.)、ミトコンドリア膜中での超複合体の存在意義を議論できる可能性がある。●チトクロムc添加が、超複合体の安定化に大きく影響した。また一方で、チトクロムcの複合体IVに対する第二の結合サイトがミトコンドリア膜に近い位置にあることを発見した。
文字切り出し・認識・知識処理の協調による連続体文字認識

本年度は、連続筆記体で書かれた英単語の認識の高度化と日本語手書き文字データの切り出しの研究を行った。1.対象データ:ニューヨーク州立大学から提供されている郵便書状宛名書きデータならびに、独自に採集した日本語住所データを用いた。2.HMM(Hidden Markov Model)手法を文字認識に適用することを試みた。HMM手法では、使用する特徴が1次元系列であることが必要とされる。そのため、文字パターンを水平方向に輪切りし、各区分において求めた特徴ベクトルを用いて、HMMによる学習・認識を行った。その結果、従来の方向性パターンマッチングにより得られた認識率75%に近い認識率が得られる見通しを得た。3.手書き文字データベースを拡大するため、オンライン文字パターンに変形を加える手法を開発し、これからオフラインパターンに変換することにより、大量のオフライン文字データベースを作る手法を開発した。4.英文字切り出し手法を手書き漢字対象に拡張し、接触文字切り出し手法を開発した。本年度は、連続筆記体で書かれた英単語の切り出し・認識・単語処理を行った。1.対象データ:ニューヨーク州立大学から提供されている郵便書状宛名書きデータを入手し、本年度購入した磁気ディスクアレイに格納して実験に使用した。本年度は、このデータのうち、連続筆記体で書かれたアメリカ州名・市名単語について認識を行った。2.文字切り出し:地名単語の画像を二値化し、輪郭解析によって複数の切断候補点を検出した。3.文字認識:切断候補点において単語を分割し、2個の候補点の組み合せによって区切られる部分を1文字と見なして、文字認識を行った。認識手法としては、ニューラル・ネットワークを用いる方法と、方向性パターンマッチング法とを比較したが、今回は方向性パターンマッチング法を使用した。認識部においては、類似度の高い候補文字5個を出力した。4.単語認識:切断候補点において分割した複数の文字パターンに関する候補文字を統合し、単語辞書と照合することによって、州名・市名として成立する単語を形成するような候補文字の組み合せを与える切断候補点ならびに認識結果を採用した。その結果、筆記体英単語に対して、高い単語認識率が得られた。本年度は、連続筆記体で書かれた英単語から切り出した文字の認識の高度化と日本語手書き文字データの収集を行った。1.対象データ:ニューヨーク州立大学から提供されている郵便書状宛名書きデータについて、本年度購入したワークステーションを使用して実験した。本年度は、このデータのうち、連続筆記体英文字について認識を行った。そのため、文字パターンを水平方向に輪切りし、各区分において複数の特徴を測定して、特徴ベクトルとした。本特徴を用いて、HMMによる認識を試みた。3.文字パターンは2次元パターンではあるが、文字の筆書は1次元時間パターンとして行われる。この観点から、1次元筆点移動パターンと2次元文字パターンとの整合を行うアルゴリズムを提案した。実験システムを開発し、実験の手書き文字に適用した結果、良い整合が得られ、モデルを用いた認識の可能性があることを示した。4.研究中の英文字認識手法を手書き漢字にも適用するため、文字記入用紙を作成し、実際に文字筆記データを採取した。
クラスターおよび凝縮系に生成する超励起状態の動力学

1.正・負イオン飛行時間同時計測法による超励起状態の観測CO_2からの光励起イオン対生成過程(2体解離CO^++O^-および3体解離C^++O^-+O)について研究した。光解離効率曲線の解析から2537eVに存在するこれまで知られていなかった2電子励起リュドベリ状態を検出し帰属した。さらに3体解離に対応する同時計測信号のスペクトル形から、解離機構と対称性について議論した。また、昨年度に開発した液体ヘリウム冷却型高濃度クラスター源を用いて、CO_2クラスターからの正負イオン対解離の観測を試みた。2.希ガス固体からの準安定原子の光誘起脱離現象希ガス凝縮層またはそれらの混合体表面に軌道放射光を照射し、光誘起脱離で放出される準安定原子の運動エネルギー分布と角度分布を測定した。今年度は、飛行時間スペクトルの分解能を向上させて運動エネルギー分布関数の信頼性を高めることにより、Ne固体中の励起子の初期緩和と脱離機構に関して詳しい議論を行った。3.Ar多層膜に凝縮したO_2からの酸素負イオンの脱離Ar凝縮層表面に酸素分子が0.530単分子層吸着した系に軌道放射光を照射し、光誘起脱離で放射されるO^-負イオンを飛行時間法で検出した。光の波長を4080mmの範囲で掃引し、O^-の生成効率を測定した。効率曲線上のピーク位置とO_2膜厚の変化に対するピークシフト量は、下地のArの光イオン化で生成する低速電子が、O_2に解離性電子付着してO^-が脱離するという2段階機構に基づいて説明された。
条件不利地域における、地域特性に応じた木造住宅密集市街地の再生手法に関する研究

本研究は、豪雪地、斜面地、小規模宅地が脆弱な都市基盤上に密集する大都市周縁地域等、持続的な居住環境の向上を目指す際、条件の不利な地域に立地する木造住宅密集市街地の実態を把握し、地域特性に応じた再生手法を確立することを目的としている。本年度は、昨年度の研究対象として取り上げた都市の中から、広島県尾道市中心市街地北部の斜面市街地エリア、長野県飯山市飯山駅周辺市街地エリアの2地域を選定し、まず住環境再生のための資源となる地域ストックの整理を行った。合わせて、昨年度行った地域の活動主体へのヒアリング調査結果の整理を行い、都市基盤の変容との関係のメカニズムについて分析を行った。さらに、メカニズムの分析で浮かび上がってきた市街地形成過程と住宅ストックとの関係に関して、地区を絞り込み、追加調査と関連資料の収集を実施した。空き家を含む建物と細街路の特性については現地悉皆調査と公図等の関係資料の収集により、活動実態の把握についてはヒアリング調査により分析を行った。また、活動組織へのヒアリングを元に、密集市街地再生における市民セクターの課題として整理、集約を行った。以上の調査・分析結果を元に、対象市街地における住環境のデータベースを地図情報ベースで作成した。このデータベースを用いて、地域の活動主体へのヒアリングや現地での意見交換のワークショップを行い、市街地再生に関する意見の再集約を行った。これらの結果を用いて、プロジェクトベースで市街地再生を行うための計画モデルを提示した。本年度は、まず最初に、本研究で位置づける条件不利地域の「条件」を明確に定義するための関連文献・研究の整理と、研究対象地域の選定を行った。その上で、各地域で具体的に、住環境再生のための資源となる地域のストックについて整理を行った。研究対象地域の選定については、条件不利地域に立地する木造住宅密集市街地を国内の都市からリストアップし、地方都市の密集市街地・斜面市街地の代表的事例として広島県尾道市の中心市街地を、豪雪市街地の代表的事例として長野県飯山市ほか2都市の市街地を選定した。それぞれの対象地ごとに、近代以降の市街地形成過程を分析し、次年度のケーススタディ対象地区を絞り込むための検討を行った。尾道市では、路地や井戸などの歴史的空間資源と様々な活動主体を、飯山市他の豪雪地域では、屋根形状や雪を処理するための空地の取り方、各建物構成要素の色彩・素材などを、地域特性に関連する要素として絞り込み、それぞれの要素ごとに悉皆調査を行った。大都市圏周辺、特に首都圏周辺の市街地については、都区部の典型的な木造住宅密集地区である15地区と千葉県下の1地区を選定し、都市基盤の変容や宅地規模、用途の混在状況、建物の更新状況などを調査した。合わせて、選定した各地域における地域再生に向けた活動実態調査を行った。住環境の実態把握については現地悉皆調査と行政資料の収集、活動実態の把握についてはヒアリング調査を中心に行った。以上の調査結果を、関連資料と合わせてデータベース化した。
Bi系超伝導体の還元処理によるTcの上昇とCuO_2面の構造変化

Bi系超伝導体を還元処理すると、2201相ではTcが25Kから40Kまで、2212相では75Kから100Kまで上昇することが明らかにされてきた。このTcの上昇は、CuO_2面のキャリア濃度の最適化だけでは説明することができず、CuO_2面のミクロな構造変化と関係していると考えられている。本研究は、CuO_2面の電子構造や結合構造をXRD、湿式滴定、ラマン散乱等の手法によって検討し、超伝導性との相関を調べることを目的としている。ラマン散乱スペクトルによって、CuO_2面のミクロな構造変化を観察した。全てのBi系2212相のサンプルで、466cm^<-1>と630cm^<-1>付近にピークがみられた。過剰電荷を、Ca→YまたはSr→La置換によって減らしたものと、還元処理によって減らしたものでは、ストークスシフトに与える影響が大きく異なった。YまたはLaを置換して過剰電荷を減らしてゆくと、628cm^<-1>のピークが低波数側にシフトした。これに対し、Arの還元処理によって過剰電荷をへらしてもピーク位置はほとんど変わらなかった。同様に、466cm^<-1>のピークはYまたはLa置換によって低波数側にシフトしたが、Arの還元処理ではほとんどシフトがない。Boekhaltらによると、466cm^<-1>のピークはCuーOplaneのout of plane in phaseに、628cm^<-1>のピークはCuーOapexのz vibに帰属される。従って、YやLa置換はCuO_2面の形を変化させながら過剰電荷を減らしているのに対し、Arの還元処理はCuO_2面の形をあまり変えずに過剰電荷を減らしていること結論される。これは、CuO_2面の形をあまり変えずに過剰電荷を減らしてゆくと、過剰電荷0.1付近まではTcがほとんど変化しないことを意味し、従来の過剰電荷とTcの関係と異なることが示唆された。
ホルムアルデヒドをC1合成素子とするラジカル反応の新展開

ラジカルCl素子は一酸化炭素やイソニトリルの反応を通じ、その潜在能力が明らかとなっている。一方、ホルムアルデヒドは古くからイオン反応をはじめ数多くの反応に利用されその有効性が明らかとなっているにもかかわらず、ラジカル反応においては検討例が過去に数例しかなく、有効な反応として認識されているとは言い難い。これまでに、アルキルヨウ素化物とホルムアルデヒドに対してシアノボロヒドリドをラジカルメディエーターとして作用させると付加反応が効率よく進行することを報告している。さらなる展開として、アリールヨウ素化物のホルムアルデヒドへの付加反応について検討した。シアノボロヒドリドをラジカルメディエーターとし、4-ヨードアニソールとパラホルムアルデヒドとをアセトニトリル中に混ぜ、室温で低圧水銀灯照射を行ったところ、主に生成したのは還元体であるアニソールであった。つづいて、AIBNを開始剤とし、熱条件下で反応を検討したところ、低収率ではあるが目的とする付加体が得られた。一方、ベンゼンを溶媒として用いた場合、アリールラジカルがベンゼンと反応した生成物が得られた。そこで、別途詳細な検討を行った結果、アリールヨウ素化物のフェニル化反応が効率よく得られることを見出した。本反応では炭素-臭素結合および炭素-ヨウ素化結合の双方を有する基質を用いた場合、炭素-ヨウ素結合のみが選択的に反応することが分かった。得られる臭素化されたビアリールはさらなる官能基化が可能であり、本手法は合成化学上有用である。研究目的であるホルムアルデヒドをラジカルアクセプターとした炭素-炭素結合形成反応開発を足がかりとして新たな反応を開発することができた。一酸化炭素とホルムアルデヒドを組み合わせ新規炭素-炭素結合形成反応の開発を行う。初期の検討として、研究計画に記載した3つの反応に取り組み、反応条件の最適化を図る。具体的には、ラジカル前駆体や捕捉源の検討だけにとどまらず、置換基の立体効果や電子的要因を考慮する。さらなる検討として、初年度に得られた知見を基に他の多成分連結反応の検討を行う。時には、計算化学的視点からアプローチし反応条件を最適化する。ラジカルC1素子は一酸化炭素やイソニトリルの反応を通じ、その潜在能力が明らかとなっている。本研究ではこれまで未検討であった、ホルムアルデヒドの反応性や合成化学的有用性を明らかにすることを目的としている。アルキルカテコールボランとホルムアルデヒドとの反応を検討したところ、期待通り付加反応が進行しヒドロキシメチル化体が得られることを見出した。次に、ヨウ化アリールの検討を行った。そこで、ホルムアルデヒドの代わりに一酸化炭素をCl源として用い種々水素化ホウ素試薬を検討したところ、NHCボランを用いた場合効率よくヒドロキシメチル化体を与えた。また、中間体であるアルデヒドの還元は、ヨウ素化されたNHCボランが関与していることを明らかにした。以上、本研究ではホルムアルデヒドのラジカル反応に対する基礎的な知見を得た。今後、これらを指針とし多成分連結反応へ展開する。研究目的であるホルムアルデヒドをラジカルアクセプターとした炭素-炭素結合形成反応開発は、当初の研究計画以上の成果を達成することができている。また、一酸化炭素を用いた反応も達成できている。今後も引き続き検討を行なっていきたい。

一酸化炭素とホルムアルデヒドを組み合わせ新規炭素一炭素結合形成反応の開発を行う。初期の検討として、研究計画に記載した3つの反応に取り組み、反応条件の最適化を図る。具体的には、ラジカル前駆体や捕捉源の検討だけにとどまらず、置換基の立体効果や電子的要因を考慮する。さらなる検討として、初年度に得られた知見を基に他の多成分連結反応の検討を行う。時には、計算化学的視点からアプローチし反応条件を最適化する。一酸化炭素とホルムアルデヒドを組み合わせ新規炭素-炭素結合形成反応の開発を行う。
コンコーダンサや言語処理で利用可能な蓄積型の名詞・述語項構造辞書の構築

名詞や述語(動詞・サ変名詞・形容詞)の項構造(例えば「著者」ならば「Xの著者はYだ」(Xは作品で,Yは作者))をプログラムで利用可能な形でデータを構築すると共に,コーパスコンコーダンサとして利用者が簡単に辞書を組み合わせてパターンマッチで利用できる解析環境を構築する.辞書の記述とパターンマッチは項構造だけでなく構文(XがVしてくれる/Pなわけだ)まで視野に入れた記述枠組を構築する.これにより,語彙意味論で分析されている構文や項構造をプログラムの辞書として蓄積することができる.さらにパターンマッチとして利用できることで,語彙意味論の成果を処理で活用することが容易になる.名詞や述語(動詞・サ変名詞・形容詞)の項構造(例えば「著者」ならば「Xの著者はYだ」(Xは作品で,Yは作者))をプログラムで利用可能な形でデータを構築すると共に,コーパスコンコーダンサとして利用者が簡単に辞書を組み合わせてパターンマッチで利用できる解析環境を構築する.辞書の記述とパターンマッチは項構造だけでなく構文(XがVしてくれる/Pなわけだ)まで視野に入れた記述枠組を構築する.これにより,語彙意味論で分析されている構文や項構造をプログラムの辞書として蓄積することができる.さらにパターンマッチとして利用できることで,語彙意味論の成果を処理で活用することが容易になる.
冷え症者の皮膚と脳における温度感覚受容の機能的特性の解明

本研究の目的は、冷え症の皮膚と脳における温度感覚受容の機能的特性を明らかにすることであった。足部局所加温時の温覚感受性と皮膚血流増加反応は冬期より夏期の方が低いことから、下肢末梢部の皮膚温度感覚受容機能と皮膚血管拡張機能には季節差のあることが示唆された。冷え症者では夏期において下肢加温負荷時の局所性皮膚血管拡張反応が減弱することが示唆された。さらに、冷え症者では非冷え症者と比べて、常温下安静時に体温レベルに差がなくても頭頂部α波が抑制されていること、冷え症者の局所冷却中の前頭部酸素動態は非冷え症者と異ならないことが示唆された。冷え症とは、通常の人が苦痛を感じない程度の温度環境下において身体の末梢部に強い冷感を自覚するものであり、末梢血管収縮による血行障害が主因であるとされている。冷え症は四肢末端部の強い冷感から生じる苦痛のみならず、不眠、倦怠感、集中力の低下など精神面への影響も大きい。また、冷え症は夏季の学校・職場や各種公共施設の冷房環境により、冬季だけでなく1年を通して発現し、健康状態や生活の質の低下原因となっている。先行研究において、1)室温を低下させて全身を冷却した時の下肢末端部の冷覚感受性が冷え症者の方が非冷え症者よりも高いこと、2)冷え症者では下肢の皮膚冷受容体機能に脱感作が生じていることを示唆した。本年度は冷え症者の皮膚の温度受容機構の特性をより詳細に理解するために、冷覚だけでなく温覚の受容特性や皮膚血管拡張反応について検討した。対象者は下肢外傷や末梢動脈疾患などの異常のない健康な女子大学生11名であり、実験前に体の冷えに関するアンケートを行って冷え症か否かを判別した。冬季(13月)に中性温度環境下(室温28°C)で、以下の2つの局所温熱負荷試験を行った。プロトコール1では、左側の下腿部と足背部の局所の皮膚温を35°Cから25°Cまで-2°C/分の速度で低下させた後に25°Cから35°Cまで+2°C/分の速度で上昇させた。プロトコール2では、左側の下腿部と足背部の局所皮膚温を32°Cから42°Cまで+2°C/分の速度で上昇させ、42°Cで10分間維持した。いずれのプロトコールにおいても局所加温時の下肢の皮膚温度感覚および局所皮膚血管拡張反応は冷え症者と非冷え症者との間で明らかな違いが見られなかった。実験はほぼ予定通りに実施できている。冷え症は夏季の学校・職場や各種公共施設の冷房環境により、冬季だけでなく1年を通して発現し、健康状態や生活の質の低下原因となっている。先行研究において、1)室温を低下させて全身を冷却した時の下肢末端部の冷覚感受性が冷え症者の方が非冷え症者よりも高いこと、2)冷え症者では下肢の皮膚冷受容体機能に脱感作が生じていること、3)局所加温時の下肢の皮膚温度感覚および皮膚血管拡張反応には冷え症者と非冷え症者とで差のないことが示された。しかし局所温熱負荷時の四肢の皮膚温度感覚や皮膚血管拡張反応は季節の影響を受ける可能性がある。本年度は若年女性の冷え症者と非冷え症者を対象として、冬季と夏季に同一の局所温冷負荷実験を行い、温度感覚や皮膚血管反応に季節差があるか否かについて検討した。局所温熱負荷は3つのプロトコール(冷水への手部の浸水負荷、足部の局所冷却負荷、足部の局所加温)で行った。冷水負荷からの手掌部の皮膚温と温度感覚の回復は夏季の方が冬季よりも早く、足背部への局所加温時の温覚感受性と皮膚血流増加反応は夏季の方が低かったことから、四肢末梢部の局所性皮膚血管拡張機能には季節差のあることが明らかとなった。夏季において冷え症者は冷水負荷時の皮膚温の回復が遅く、足部加温負荷時の局所性皮膚血管拡張反応は減弱することが示唆された。ほぼ当初の計画通りに実験ができている。身体冷却中の皮膚温や皮膚血管運動には男女差のあることが報告されている。それらの反応の性差は温度感覚にも影響すると考えられるが、温度感覚の性差が対象者に潜在していた冷え症に起因したものなのか、それ以外の身体的要因によるものなのかは明らかでない。人が環境に対して冷感などを覚えるときには脳活動が生じるから、これを計測すれば温度感覚の性差や冷え症の特徴を評価できると考えられる。非侵襲脳機能評価法である脳電図法(EEG法)を用いた先行研究において、手部への加温および冷却負荷中にα波およびθ波に変化の生じることが観察されている。しかしながら、身体冷却中のEEG活動の性差の検討や冷え症者を対象にした研究は行われておらず、検討の余地が多く残されている。そこで本研究では、健康な男性9名と女性9名との間で体の冷えに係る愁訴の程度に差のないように調整した上で、局所皮膚冷却に対する温度感覚と脳波(EEG)の応答に男女差があるか否かを検討した。また、全被験者を冷え症者と非冷え症者とにグループ化し、2グループ間でこれらの生理的応答の違いについて比較した。

両側足背部の局所温度を33°Cから23°Cへ低下させてから再び33°Cへ加温する冷却-再加温負荷を2回繰り返した。温度感覚の測定には視覚的アナログ尺度を用い、EEGは頭頂部で測定し、4周波数帯(θ波、α1波、α2波、β波)のスペクトルパワーを解析した。その結果、足背部皮膚冷却刺激に対する温度感覚応答には男女差がみられなかったが、EEGのθ波パワーの変化に性差がみられた。また、冷え症者は皮膚冷却刺激に対して高い冷覚感受性を示し、非冷え症者との脳活動の違いは低周波数α波パワー応答の差として表出することが示唆された。本研究の目的は、冷え症の皮膚と脳における温度感覚受容の機能的特性を明らかにすることであった。足部局所加温時の温覚感受性と皮膚血流増加反応は冬期より夏期の方が低いことから、下肢末梢部の皮膚温度感覚受容機能と皮膚血管拡張機能には季節差のあることが示唆された。冷え症者では夏期において下肢加温負荷時の局所性皮膚血管拡張反応が減弱することが示唆された。さらに、冷え症者では非冷え症者と比べて、常温下安静時に体温レベルに差がなくても頭頂部α波が抑制されていること、冷え症者の局所冷却中の前頭部酸素動態は非冷え症者と異ならないことが示唆された。局所加温時の下肢の皮膚温度感覚や皮膚血管拡張反応は、季節変化の影響を受ける可能性があるために、冬季だけでなく夏季にも同じ実験を行って冷え症者の温熱生理学的な特徴を明らかにする予定である。温度感覚に関する生理心理学研究において、「冷え」の感覚はリッカート尺度やビジュアル・アナログスケールなどによって数値化されている。しかしながら、これらの言葉や視覚による感覚尺度は、言葉の意味がその対象や場面によって異なること、評定段階の使い方も人によって異なること、などの理由によって生理的測定値よりも誤差が生じやすいと考えられる。したがって温度感覚の評価や冷え症を判別するための生理学的指標の開発が強く望まれる。この問題を解決する端緒として、局所皮膚温度刺激中に非侵襲的な脳機能評価法(脳電図法や近赤外線分光法)を用いて脳活動の変化から冷え症を判別可能かどうかについて検討する予定である。この問題を解決する端緒として、局所皮膚温度刺激中に非侵襲的な脳機能評価法(脳電図法や近赤外線分光法)を用いて脳活動の変化から冷え症者の感覚受容機能の特徴を検討する。既に数例のデータを取得済みであり、平成29年度も継続して実験を行う予定である。運動生理学当初購入予定であったデータ入力装置(37万円)よりも温度感覚を数値化するためのスライドスイッチ(27万円)を優先的に購入する必要が生じた。差額の10万円は次年度購入予定の近赤外線分光装置の購入資金の一部として使用する予定である。当初予定していたよりも近い場所で開催された学会で成果発表したために旅費が少なくて済んだ。老朽化した体組成計を買い換える必要が生じたため、翌年度分として請求した助成金と合わせて使用したいと考えている。
リシール細胞技術を用いた複数タンパク質の細胞内導入法とその局在化法の開発

われわれは、細胞膜を透過性にして細胞質交換を可能にした「セミインタクト細胞リシール技術」を開発し、細胞内への生体物質導入法や導入した物質の様々な細胞内生命現象への影響などを光学顕微鏡下で可視化解析するシステムを構築している。この細胞内操作システムは、多種類のタンパク質成分や膜不透過性の(天然)化合物を、同時に定量的に細胞内に導入することが可能であり、かつオルガネラや細胞骨格の構造とトポロジーが保持されているため、導入されたタンパク質(群)の様々な動的平衡状態を「真の細胞環境内に近い状態で」計測できる。昨年度までに、in cell NMR測定に必要と思われる浮遊状態の細胞(基質からトリプシン処理により遊離させたHeLa細胞、T細胞系の株化細胞や個体から調製した血球系細胞など)をターゲットにしたリシール細胞法の基本プロトコルを作成した。今年度は、その基本プロトコルをさらに進化させ、(1)リシール操作後の細胞のviabilityや生存率の向上を目指す条件検討を行った。その結果、リシール効率及び生存率を飛躍的に増加させる化合物を数種類発見した。当該化合物の作用機序を解明することで,リシール操作に必要な細胞質成分の探索系を構築した。この他、(2)解析対象となるタンパク質や生体分子を導入したリシール細胞に、後から膜不透過性の中分子を、簡単にしかもリシール細胞にダメージを与えない状態で導入する新規の中分子導入法法を開発した。(3)これら膜不透過性中分子の細胞内での機能解析を生化学的手法または光学顕微鏡下の単一細胞レベルで定量的に解析する基本解析プロトコルを構築した。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、in cell NMR測定に必要と思われる浮遊状態の細胞(基質からトリプシン処理により遊離させたHeLa細胞、T細胞系の株化細胞や個体から調製した血球系細胞など)をターゲットにしたリシール細胞法の基本プロトコルを作成した(ゲル包埋型バイオリアクターを利用したin cell NMR測定への応用を目指す)。この他、(1)導入物質の分子量の多様化、(2)導入物質の細胞内での機能解析系の構築などに加え、リシール細胞に導入する細胞質の調製法としてできるだけ大量の細胞から均質な細胞質を調製する手法開発など、リシール細胞技術を、多様な性質と分子量のタンパク質・膜不透過性物質の細胞内導入に利用するための基本的プロトコルと、導入したタンパク質・膜不透過性物質の細胞内機能解析のための汎用的解析システムを構築した。今年度は、in cell NMR測定に必要と思われる浮遊状態の細胞(T細胞系のEL4株化細胞や個体から調製した血球系細胞など)に対するリシール細胞法の基本プロトコルを作成した。具体的には、主に遠心法を用い浮遊細胞のセミインタクト細胞化とリシール操作を行い、作成したリシール細胞の正常性の保持を主に細胞のリシール直後の生存率や増殖率を指標に検討し、高生存率・増殖率を保持できるリシール法を構築した。また、基質付着性細胞(HeLa細胞など)をトリプシン処理にて基質から浮遊状態にし、細胞質導入後にリシール操作を加え、再び播種し基質に付着・生育させ、その生存率と細胞増殖率を同様に検討することで、付着性細胞のリシール法の基本プロトコルを作成した、これら成果は、in cell NMRに使用されるゲル包埋型バイオリアクターの応用を目指すものである。この他。(1)導入物質の分子量の多様化:機能性ペプチド・核酸(10kDa)からIgG分子(150kDa)までの様々な膜不透過性物質を高効率で導入するためのリシール細胞法及びその改変法を開発した。(2)導入物質の細胞内での機能解析系の構築:リシール細胞の利点の一つに、導入されたタンパク質やペプチド、または、それらとともに導入された低分子化合物などが様々な細胞機能に与える影響を解析できることがある。今年度は、生命活動に関わる情報伝達系として中心的な役割を果たすキナーゼネットワークに焦点を絞り、導入物質がキナーゼネットワークに与える影響を定量的に解析するプロトタイプ解析系を構築した。それは蛍光顕微鏡とその画像解析手法を組み合わせた単一細胞のキナーゼ活性測定法である。これを。従来の平均的なキナーゼ活性を定量化できる生化学的手法(100,000個の細胞からの平均値)と組み合わせることで、信頼性のある細胞内キナーゼ活性の解析が可能となった。

この細胞内操作システムは、多種類のタンパク質成分や膜不透過性の(天然)化合物を、同時に定量的に細胞内に導入することが可能であり、かつオルガネラや細胞骨格の構造とトポロジーが保持されているため、導入されたタンパク質(群)の様々な動的平衡状態を「真の細胞環境内に近い状態で」計測できる。昨年度までに、in cell NMR測定に必要と思われる浮遊状態の細胞(基質からトリプシン処理により遊離させたHeLa細胞、T細胞系の株化細胞や個体から調製した血球系細胞など)をターゲットにしたリシール細胞法の基本プロトコルを作成した。今年度は、その基本プロトコルをさらに進化させ、(1)リシール操作後の細胞のviabilityや生存率の向上を目指す条件検討を行った。その結果、リシール効率及び生存率を飛躍的に増加させる化合物を数種類発見した。当該化合物の作用機序を解明することで,リシール操作に必要な細胞質成分の探索系を構築した。この他、(2)解析対象となるタンパク質や生体分子を導入したリシール細胞に、後から膜不透過性の中分子を、簡単にしかもリシール細胞にダメージを与えない状態で導入する新規の中分子導入法法を開発した。(3)これら膜不透過性中分子の細胞内での機能解析を生化学的手法または光学顕微鏡下の単一細胞レベルで定量的に解析する基本解析プロトコルを構築した。平成27年度までに、「細胞環境下でのタンパク質分子の動的構造測定技術」における細胞内導入法として、「リシール細胞法」の基本プロトコルを構築できたと考えている。また、そのプロトコルで作成されたリシール細胞の増殖率や本来の細胞機能の保持力なども形態的解析を中心に確認できた。平成28年度は、このリシール細胞の機能保持力をさらに生化学的・生物物理学的手法を駆使して確認するとともに、これまでに確立した手法・条件を基に、予定していた「解析標的タンパク質の細胞質・オルガネラ・核内の特定遺伝子座やドメインへの局在化法の開発」を行う。特に、オルガネラターゲティングとしては、細胞の代謝環境制御に重要な役割を果たすミトコンドリアターゲティングシステムを中心に開発を行い、また、核内移行シグナルを付加した制御性のタンパク質核内局在化法の開発と特定遺伝子座へのタンパク質の局在化法としてCRISPR-Cas9システムの応用などを試みる。そして、昨年度、予備的な研究結果を既に得ている「病態細胞質」(例えば、糖尿病態細胞質など)の導入による細胞内導入タンパク質の局在や機能変化の解析法開発を試みる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ストレス解析による非アルコール性肝障害発症機構の解明と防御

非アルコール性肝障害(NASH)の発症メカニズムの解明と発症予防、発症遅延に向けた運動の効果を明らかにすることを目的に研究を行った。主として、NASHのモデル動物であるSTAMマウスを用いて、NASH発症に伴う酸化ストレスマーカーの変動を追跡した。同時にマウスに運動負荷を与えることによってNASH発症の予防効果を生化学的検査等によって評価した。本NASHモデル系において、肝障害とともに顕著な酸化ストレスの亢進がみられた。肝臓の所見およびトリグリセリド蓄積の改善から、運動によるNASH発症抑制が期待される。近年、国内外ともに罹患者が急増している非アルコール性肝障害(NASH)の発症機構を解明するとともに、発症予防、発症遅延のための方策を提供することを目標として研究を推進した。初年度は、NASH発症の動物モデルを用いて、酸化ストレスの量と質の特定を進めた。酸化ストレスの中でもNASH発症に関与するストレス種を新規バイオマーカーであるヒドロキシリノール酸(HODE)およびヒドロキシアラキドン酸(HETE)に注目した。NASHの治療方法として、一般的に食事の制御や運動負荷が用いられている。NASHモデル動物としてはSTAMマウスを用い、高脂肪飼料を与えて8週間飼育した。運動の負荷としては、回し車を用いた。運動負荷によって、AST,ALTの低下、肝臓中のTG低下、NAFLD Activity Scoreの改善が認められた。さらに、興味深いこととして、バイオマーカーのHETEが運動負荷によって顕著に低下することが判明した。動物実験に関して目標数を達成。また、分析も終了し、期待通りのバイオマーカー変動を見出すことができた。一方、動物実験の結果を人試験へ展開するため、文献検索など実験の計画を鋭意進めた。近年、国内外ともに罹患者が急増している非アルコール性肝障害(NASH)の発症機構を解明するとともに、発症予防、発症遅延のための方策を提供することを目標とした。その中で、特に注目するのは、「酸化ストレスの量と質の特定」である。NASHの発症には酸化ストレスが関与し、ビタミンEによってその抑制が可能であるとの報告もあるが、いまだにメカニズムは不明である。酸化ストレスの中でもNASH発症に関与するストレス種を新規バイオマーカーであるヒドロキシリノール酸(HODE)によって特定する。さらに、特定できたストレス種の発症に至る閾値をモデル動物実験によって定量的に評価する。最終的にヒト被験者試験を行うことにより、NASH予防、抑制のための方策を提供する。新たに開発したNASHモデル動物(STAMマウス)における血液および臓器を用いて、酸化ストレスマーカー等の測定を行った。STAMマウスの疾病進行に伴って、肝臓障害マーカーの値は顕著に高くなり、同時にHODEの値も高値を示した。しかしながら運動によって肝臓障害マーカーは有意に低くなるもののHODEの値には変化は見られなかった。HODEを用いると、異性体によってラジカル酸化(9,13-(EE)-HODE)、酵素酸化(9,13-(ZE)-HODE)、一重項酸素酸化(10,12-(ZE)-HODE)の特定が可能であるが、それぞれの異性体を比較しても有意な変動は見られなかった。以上のことから、NASH発症には酸化ストレスが関与し運動によってNASHの緩和が見られた。しかしながら、NASHの緩和の際に酸化ストレスの低下は見られず疾患の完全治癒には運動以外の因子も必要であると推察される。STAMマウスを用いた動物実験を鋭意進め、バイオマーカー、特にHETEの変動追跡による発症メカニズム解明を進める。一方で、運動によるNASH改善効果を検証する。その際、運動量の正確な把握と人への応用展開の観点で条件設定を行う。酸化ストレス使用する予定であった旅費や消耗品を極力削減し、節約に努めたため。動物実験を加速度的に推進する費用として用いる。具体的には、動物購入費、分析に必要な消耗品費等である。