hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵液中分子マーカーによる膵がん診断研究の総括とIPMN subtypeの臨床応用

膵癌およびIPMNにおける遺伝子発現解析を手術組織切除標本や膵液細胞診由来膵癌細胞よりマイクロダイセクション法などを用いてmRNAやmicroRNAを抽出し、膵癌予後や化学療法感受性への関連やIPMNsubtype分析への応用について検討した。膵癌でのClaudin-4およびS100A4mRNA発現は膵癌予後規定因子であった。膵癌でのmiR-21、miR17-5p、miR203高発現症例は予後不良であり、miR21やmiR17-5p強制発現により膵癌細胞の増殖、浸潤能や薬剤耐性が増強した。膵液検体中のmiR21、miR155発現は膵癌診断に有用であった。IPMNのsbbtype解析では、intestiNAltypeでReg4やclaudirr4が高発現し、特異な発現過程が存在する可能性を明らかとした。薬剤感受性解析では、mm一1・d(K高発現およびRヨM・RRM低発現症例、またmm低発現症例gemcitabineによる術後補助化学療法が有効であり、膵穿刺吸引細胞診検体から採取した上皮細胞でも解析可能であり、切除不能膵癌症例においても治療効果の予測が可能であることを証明した。マイクロアレイ解析により、MIRl42-5pやmiR204高発現群においてgemctabineによる術後補助化学療法が有効であることを明らかとした。およびSlooa4mRNA膵癌およびIPMNにおける遺伝子発現解析を手術組織切除標本や膵液細胞診由来膵癌細胞よりマイクロダイセクション法などを用いてmRNAやmicroRNAを抽出し、膵癌予後や化学療法感受性への関連やIPMN subtype分析への応用について検討した。およびSlooa4mRNA本研究の開始に先立ち、1992年から2008年までに当科で切除した膵癌とIPMN症例の予後調査を完了していた。病理医により、IPMN 90例と膵癌120例のFFPEサンプル代表切片の選択を行い、顕微鏡下に非腫瘍部分を排除し(マクロダイセクション)、Total RNAを抽出した。これまでの報告とマイクロアレイ解析を含めた基礎的実験により標的mRNAおよびmicroRNA群を選択し、FFPEサンプルから抽出したRNAサンプルを用いて発現解析を進めている。平成21年度には、膵癌においてLMO2低発現およびS100A4高発現が有意な予後不良因子であることを解明し、論文発表した。また、いくつかのmicroRNAや膵癌に特徴的な間質増生に関連する遺伝子群の発現が予後に関わることも解明しており、現在投稿中である。同時に、gemcitabine耐性膵癌細胞株を作成し、マイクロアレイ解析を行い、gemcitabine耐性膵癌細胞株において有意に発現が増減した遺伝子群を同定した。現在、これらの遺伝子群の発現と膵癌症例のgemcitabine術後補助療法後の治療予後との関わりについて解析を進めており、一部は投稿中である。IPMNについては、予後解析と病理組織学的解析から、subtypeと浸潤癌へ進展した後の転移や予後に有意な相関があることを解明し、論文発表した。Subtypeにより明らかに発現が異なる遺伝子群が存在することは既に報告済みであり、現在、これらの遺伝子群の発現と予後との関連について解析を進めている。多方面からの検討として、膵FNA細胞診サンプルからマイクロダイセクションにより標的細胞を採取し、mRNAやmicroRNA発現解析の有用性を検討中である。平成22年度は、更に多くの発現解析を行い、報告を行っていく。本研究の開始に先立ち、1992年から2008年までに当科で切除した通常型膵管癌と膵管内乳頭粘液性腫瘍(intraductal papillary mucinous neoplasm ; IPMN)症例の予後調査を完了していた。病理医により、IPMN90例と通常型膵管癌120例のホルマリン固定パラフィン包埋組織標本の代表切片の選択をあらかじめ行ってもらい、その薄切切片を顕微鏡下に非腫瘍部分を排除(マクロダイセクション)して、Total RNAを抽出した。これまでの報告とマイクロアレイ解析を含めた基礎的実験により標的mRNAおよびmicroRNA群を選択し、定量的real-time RT-PCR法を用いて発現解析を進めてきた。これまでに、我々はS100A4やmicroRNA-17-5pの発現が高いと通常型膵管癌の予後が不良であることを報告した。

一方、microRNA-200cの発現はE-cadherinの発現に関与し、通常型膵管癌において、microRNA-200cの発現が高いと予後良好であることを示した。また、IPMNではREG4の発現がintestinal type IPMNに関与することを報告した。平成22年度には、通常型膵管癌においてmicroRNA-203の高発現が独立した予後不良因子であることを解明し、論文発表した。また、内視鏡的に術前採取した通常型膵管癌の膵液検体を用いて、microRNAの発現解析を行い、miRNA-21やmiRNA-155の発現が増加していることを報告した。IPMNについては、claudin-4の発現がIPMNの癌化の過程に関与し、特にintestinal typeへの分化経路に関与することを報告した。引き続き平成23年度も、豊富な臨床検体を用いて、他のtarget geneによる発現解析を行い報告していく。更には、膵液中での遺伝子発現解析を行うことで、今後の臨床応用にも発展させていく予定である。本年度はまず、1992年から2011年までに当科で切除した通常型膵管癌と膵管内乳頭粘液性腫瘍(intraductal papillary mucinous neoplasm ; IPMN)症例の予後調査の更新作業を行った。それに伴い、新たに本年追加された組織標本を用いて、その薄切切片を顕微鏡下に非腫瘍部分を排除(マクロダイセクション)して、Total RNAを抽出し、実験検体を追加した。これまでの報告とマイクロアレイ解析を含めた基礎的実験により標的mRNAおよびmicroRNA群を選択していたものを、定量的real-time RT-PCR法を用いて発現解析を進めてきた。これまでに、我々はS100A4やmicroRNA-17-5pの発現が高いと通常型膵管癌の予後が不良であることや、microRNA-200cの発現はE-cadherinの発現に関与し、通常型膵管癌において、microRNA-200cの発現が高いと予後良好であることを示した。平成23年度は、膵癌のEGFR mRNA発現レベルがジェムザールによる術後化学療法による予後決定因子となりうることや、Claudin-4 mRNA発現レベルが膵癌予後規定因子となりうることを見出し、論文報告を行った。また、SenescenceがIPMNへの関与していることや、Insig2 mRNAが膵癌中で過剰発現し膵癌の低酸素状態と関連していることなどを報告した。また、ジェムザール耐性膵癌細胞株を樹立し、ジェムザール耐性に関与する24のmicroRNAを同定した。臨床検体を用いて解析では、ジェムザール治療群において、miR-142-5pおよびmiR-204の高発現群が予後良好であることを見出した。特にmiR-142-5pはジェムザール治療群において独立予後規定因子であった。
超高速アクティブビジョンを用いたマルチスレッド高速視覚センシング

平成30年度は、マルチスレッド視線制御を用いた多視点高速ビデオサーベイランス試験を行った。1)人間等の高速な動きを計測するトラッキング試験:秒間500視線でのステレオ画像撮像・処理によるマルチスレッド3Dセンシングを実現し、固定カメラからの顔認識・ディープラーニング結果をベースとしたマルチカメラシステムによる複数の顔・部位の同時追跡を行い、アウトドアで3次元高速動作を行う人物等に対する実時間マルチスレッドセンシングを実現した。2)パノラマ/局所高速撮影を同時実現する広域サーベイランス試験:望遠ズームレンズを搭載した高速光線駆動機構を介して、橋梁等の大構造物等に対する撮影が可能なことを確認した上で、異なる視点に対する秒間数百枚の画像によるパノラマ画像生成をし、広範囲にわたる超空間解像度画像のライブ表示を実現した。構造物等に対する広範囲に対するパノラマ撮影と運動対象の高速撮影を同時実現した。3)顕微鏡の視野拡張を可能とするマイクロサーベイランス試験:高速ビジョンを装着したマイクロスコープと小型ガルバノミラーと連動させ、独立制御された秒間数百視線の撮影を対物レンズ視野を超える範囲に対し可能とし、顕微鏡視野を大きく上回る視野でのパノラマ画像生成・ライブ表示を実現した。数cm大マイクロ流路網で流れる細胞を完全に補足するために、マイクロ流路のパノラマライブ撮影による複数流路内を流れる同時細胞モニタリングを実現した。4)実システムでの動作試験を通した最終システム性能評価:多視点トラッキング試験、パノラマ広域サーベイランス試験、マイクロサーベイランス試験の最終的評価を行った上で、提案するマルチスレッド高速視覚センシングに関する総括を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、局所画像特徴に基づく尤度更新に基づき視線スレッドの時空間密度を適応制御する、高速画像認識と視線スレッドスケジューリングが統合したマルチスレッド高速視覚センシング理論の構築を中心に研究を進めた。最初にオフライン高速画像等を用い、色ヒストグラム等の局所画像特徴に基づく尤度分布に基づき視線位置を決定する単一対象に対するアクティブビジョン視線制御法について検討を行うとともに、高速2自由度ガルバノミラー等の光線駆動系ダイナミクスを考慮し、ミラー駆動角とミラー位置の整定時間の定量関係に基づいた視線スレッドスケジューリング法の検討を行い、視点切替速度が1ms以内の制約のもとで1000視点/秒の独立視線制御が可能であることを確認した。これらの視線スレッドスケジューリングに基づき、同一レート複数アクティブビジョンと等価となる時間均質な視線スレッドによるマルチスレッド視線制御法について動作検証を行い、独立制御された複数視点位置の制御が可能であることを確認した。なお、ミラー小型化に伴う光量減少の関係で露光時間1msとし、視点切替速度の1msと合わせて、視線スレッド時間粒度を2msと設定した。また視線スレッドに異なる時間密度・機能を持たせたヘテロジニアスマルチスレッド視線制御法の検討を行い、そのアルゴリズム例として、視線スレッドの半分をガルバノミラーの稼働範囲全体に対する探索モード、残り視線スレッドを同一レートでの追跡モードとして機能させ、異なる時間密度・機能で動作する複数アクティブビジョンと等価な動画記録が可能なことを確認した。なお次年度以降に予定した、時間均質な視線スレッドによるマルチスレッド視線制御法に基づく多視点高速ビデオサーベイランス試験の一部について、橋梁構造モデルに対する実時間振動分布計測や顕微鏡の視野拡張実験等を前倒しで実施したことを付記する。ミラー小型化に伴う光量減少の関係で秒間1000視点の視線切替を可能とした一方で、露光時間1ms+視点切替速度の1msとした視線スレッド時間粒度を2msと設定したため、現状では500視点/秒での撮影の実現となった。一方で次年度以降予定した多視点高速ビデオサーベイランス試験の一部を前倒しで実施しており、これらの状況を踏まえた上で研究全体としては、「おおむね順調に進展している」と判断した。秒間数百視線を独立制御可能とする超高速アクティブビジョンの開発を行った。具体的には以下の研究項目を実施した。1)マルチスレッド動作を可能とする高速ビジョンハードウェア:高速カメラヘッドと専用ボードを連動させ、512×512画像が1000fpsを実時間メモリマップできる高速ビジョンとFPGAボードやGPUボード等を連動させ、1000fpsでの物体検出・追跡を可能とした上で、時分割マルチスレッド動作により、複数視線スレッドに対応したマルチスレッド追跡機能を実装した。2)高速ミラーを用いた高速光線駆動機構:瞳転送光学系等の最適設計を含めた形でミラー小型化による高速光線駆動方式の検討を行った上で、高速光線駆動機構の試作を行い、画角±10度範囲で数百視線/秒の高速切替えが可能なことを実現するとともに、カメラ光学系と同軸設置した落射照明装置の検討を行った。3)フレーム単位の独立視線制御を実現する超高速アクティブビジョン:フレーム同期した試作光線駆動機構と高速ビジョンハードウェアの連動制御により、数百視線/秒の512×512画像撮像及び画像特徴量に応じた形での視線切り替えを可能とした。また時分割マルチスレッド視線制御機能を実装し、20視線スレッドに対応した10台の25fps仮想アクティブビジョン画像の実時間表示等、アクティブビジョンの基本性能を検証した。4)マルチスレッド視線制御による高速マルチターゲットトラッキング:シングルスレッド視線制御による500fps高速ターゲットトラッキング機能及び4視線スレッドに対する125fps追跡機能を確認するとともに、左右視点の高速切り替えに基づき250fps動作する実時間単眼ステレオトラッキングシステム、次年度以降に実施する予定であった2520x2048顕微鏡画像を250視点/秒切替え可能とした視野拡張システムへ適用を実施した。

1)3)については、超高速アクティブビジョンは、当初予定1024×1024画像ではなく512×512画像での500視点/秒の視点切替が可能となったものの、当該研究が実現を目指す時分割マルチスレッド視線制御の機能を実現する上で十分なものであり、概ね順調に進展している。4)については、当初予定した「複数可変レートビジョンの場合と等価なマルチターゲットトラッキング」については本年度実施が間に合わなかった一方で、次年度以降実施する予定であった顕微鏡視野拡張システムや実時間単眼ステレオトラッキングシステム等を前倒しで実施した。これらのことを総合的に鑑みて、概ね順調に進展しているものと判断した。平成30年度は、マルチスレッド視線制御を用いた多視点高速ビデオサーベイランス試験を行った。1)人間等の高速な動きを計測するトラッキング試験:秒間500視線でのステレオ画像撮像・処理によるマルチスレッド3Dセンシングを実現し、固定カメラからの顔認識・ディープラーニング結果をベースとしたマルチカメラシステムによる複数の顔・部位の同時追跡を行い、アウトドアで3次元高速動作を行う人物等に対する実時間マルチスレッドセンシングを実現した。2)パノラマ/局所高速撮影を同時実現する広域サーベイランス試験:望遠ズームレンズを搭載した高速光線駆動機構を介して、橋梁等の大構造物等に対する撮影が可能なことを確認した上で、異なる視点に対する秒間数百枚の画像によるパノラマ画像生成をし、広範囲にわたる超空間解像度画像のライブ表示を実現した。構造物等に対する広範囲に対するパノラマ撮影と運動対象の高速撮影を同時実現した。3)顕微鏡の視野拡張を可能とするマイクロサーベイランス試験:高速ビジョンを装着したマイクロスコープと小型ガルバノミラーと連動させ、独立制御された秒間数百視線の撮影を対物レンズ視野を超える範囲に対し可能とし、顕微鏡視野を大きく上回る視野でのパノラマ画像生成・ライブ表示を実現した。数cm大マイクロ流路網で流れる細胞を完全に補足するために、マイクロ流路のパノラマライブ撮影による複数流路内を流れる同時細胞モニタリングを実現した。4)実システムでの動作試験を通した最終システム性能評価:多視点トラッキング試験、パノラマ広域サーベイランス試験、マイクロサーベイランス試験の最終的評価を行った上で、提案するマルチスレッド高速視覚センシングに関する総括を行った。小型ガルバノミラーにおける集光率を向上させる瞳転送光学系等の光学系の導入を視野に入れる一方で、現状の500視点/秒での撮影速度でのシステム性能でも十分に計測系・処理系・駆動系が十分高速化されたものであり、次年度以降の研究計画における大きな影響を与えるものではないと考える。
両親媒性高分子の合成と物性

本研究は、一分子に親水性と疎水性の部位を併せ持つ「両親媒性高分子」を対象として、その溶液中および表面・界面における親水性鎖と疎水性鎖の挙動を観測することにより、親水性および疎水性相互作用に影響を与える諸因子について定量的な評価を行い、分子鎖形態と発現する機能との関係を解明することを目的とした。過去2年間の研究によって得られた成果を、研究計画の順に以下に記載する。1.両親媒性ポリマーの合成試料として用いた両親は媒性高分子は、親水性基部分と疎水性基部分とが共有結合でブロック状に連結したポリマーであり、ここでは、最近研究分担者の一人により開発されたリビングカチオン重合法によって合成した。まず、2-アセトキシビニルエーテル(AcOVE)の単独重合を行ったのち、2-フェノキシエチルビニルエーテル(PhOVE)を添加し前駆体ブロックポリマーを得た。つぎに、AcOVE部分をアルカリ加水分解することにより親水性の2-ヒドロキシエチルビニルエーテル(HOVE)に変換し、目的の両親媒性ポリマーを合成した。小角中性子散乱(SANS)測定のための試料として、PhOVEのフェニル基部分を重水素化したブロックポリマーの合成も行った。また、親水性鎖が同じHOVE単位で、疎水性鎖がn-ブチルビニルエーテル(NBVE)から構成される両親媒性ポリマーとその部分重水素化物を合成した。さらに、ビニルエーテル鎖とスチレン誘導体鎖から成る両親媒性4本鎖ブロックポリマーの精密合成も実施した。2.光およびX線散乱測定これらのポリマーが水溶液中においてミセルを形成することは、疎水性の強い色素が可溶化することから確認された。これらのミセルの大きさは、動的光散乱(DLS)測定により評価した。また、米国側の装置を用いた強制レイリー散乱測定によって、このミセル系の拡散係数を決定した。両親媒性4本鎖ブロックポリマーに関するDLS測定からは、極性のエタノール中では一分子として溶解しているが、無極性のクロロホルム中ではミセルを形成するという興味深い結果が得られた。ポリマー水溶液に関する小角X線散乱(SAXS)測定の結果からは、ポリマー濃度が増加してもミセル形状の変化はなく、ミセル数だけが増大することが明らかとなった。さらに、HOVE単位ととNBVE単位の組成比が(1:1)のブロックポリマーの場合には、有機溶媒中で逆ミセルを形成することがSAXS測定により確かめられた。3.中性子散乱測定部分重水素化ポリマーを用い、D_2O/H_2O混合溶媒系におけるコントラスト・バリエーション法によってSANS測定を行った結果、D_2Oが100%の溶媒系からH_2Oの分率が増加するにつれて散乱強度は減少し、極小値を示したのち増加に転じる傾向が認められ、この極小値前後で散乱曲線の形が変化することから、ミセル全体は均一ではなく内部に散乱長密度の異なる部分が存在することが確かめられた。これらのSAXSおよびSANS測定による実験事実をもとに、種々の高分子ミセルのモデルについて理論散乱曲線と実測曲線との比較を行うことにより、これらの両親媒性ブロックポリマーはコア・シェル二重構造をもつミセルを形成することが明かとなった。さらに、それらの大きさと形状は疎水性鎖の長さに依存して、短い疎水性鎖においては球状ミセルを形成するが、長い疎水性鎖の場合には回転楕円体状となることが確かめられた。4.表面・界面に関する測定合成した両親媒性ブロックポリマーが界面活性作用を有することは、系の表面張力がポリマー濃度の増加とともに低下することから確認された。これらのポリマーを光学用セルの表面に吸着させ、系中に導入したシリカコロイドとの界面近傍における相互作用をエバネッセント波光散乱法を用いて観測することにより、ポリマー界面がシリカ粒子に影響を及ぼす強さと距離について検討した。5.総合評価以上の実験結果を系統的に検討することにより、両親媒性高分子における親水性鎖および疎水性鎖の挙動と相互作用に関する極めて有用な情報が蓄積され、高い機能性をもつ新しい両親媒性高分子を分子設計するための基本的な知見が得られた。

2.光およびX線散乱測定これらのポリマーが水溶液中においてミセルを形成することは、疎水性の強い色素が可溶化することから確認された。これらのミセルの大きさは、動的光散乱(DLS)測定により評価した。また、米国側の装置を用いた強制レイリー散乱測定によって、このミセル系の拡散係数を決定した。両親媒性4本鎖ブロックポリマーに関するDLS測定からは、極性のエタノール中では一分子として溶解しているが、無極性のクロロホルム中ではミセルを形成するという興味深い結果が得られた。ポリマー水溶液に関する小角X線散乱(SAXS)測定の結果からは、ポリマー濃度が増加してもミセル形状の変化はなく、ミセル数だけが増大することが明らかとなった。さらに、HOVE単位ととNBVE単位の組成比が(1:1)のブロックポリマーの場合には、有機溶媒中で逆ミセルを形成することがSAXS測定により確かめられた。3.中性子散乱測定部分重水素化ポリマーを用い、D_2O/H_2O混合溶媒系におけるコントラスト・バリエーション法によってSANS測定を行った結果、D_2Oが100%の溶媒系からH_2Oの分率が増加するにつれて散乱強度は減少し、極小値を示したのち増加に転じる傾向が認められ、この極小値前後で散乱曲線の形が変化することから、ミセル全体は均一ではなく内部に散乱長密度の異なる部分が存在することが確かめられた。これらのSAXSおよびSANS測定による実験事実をもとに、種々の高分子ミセルのモデルについて理論散乱曲線と実測曲線との比較を行うことにより、これらの両親媒性ブロックポリマーはコア・シェル二重構造をもつミセルを形成することが明かとなった。さらに、それらの大きさと形状は疎水性鎖の長さに依存して、短い疎水性鎖においては球状ミセルを形成するが、長い疎水性鎖の場合には回転楕円体状となることが確かめられた。4.表面・界面に関する測定合成した両親媒性ブロックポリマーが界面活性作用を有することは、系の表面張力がポリマー濃度の増加とともに低下することから確認された。これらのポリマーを光学用セルの表面に吸着させ、系中に導入したシリカコロイドとの界面近傍における相互作用をエバネッセント波光散乱法を用いて観測することにより、ポリマー界面がシリカ粒子に影響を及ぼす強さと距離について検討した。5.総合評価以上の実験結果を系統的に検討することにより、両親媒性高分子における親水性鎖および疎水性鎖の挙動と相互作用に関する極めて有用な情報が蓄積され、高い機能性をもつ新しい両親媒性高分子を分子設計するための基本的な知見が得られた。試料として用いた両親媒性高分子は、親水性基部分と疎水性基部分とが共有結合でブロック状に連結したポリマーであり、ここでは、最近研究分担者の一人により開発されたリビングカチオン重合法によって合成した。まず、2-アセトキシビニルエーテル(AcOVE)の単独重合を行ったのち、2-フェノキシエチルビニルエーテル(PhOVE)を添加し前駆体ブロックポリマーを得た。つぎに、AcOVE部分をアルカリ加水分解することにより親水性の2-ヒドロキシエチルビニルエーテルに変換し、目的の両親媒性ポリイマ-を合成した。また、小角中性子散乱(SANS)測定のための試料として、PhOVEのフェニル基部分を重水素化したブロックポリマーの合成も行った。
フレキシブルな機構の高速駆動・位置決め制御に関する研究

本研究ではまず,連鎖系でモデル化される多自由度振動機構系に対して最小エネルギ制限起動停止制御入力の厳密解を明らかにし,解析的な研究により乾性摩擦力が存在している場合でも本手法は有効であり,二次モードの固有振動数が一次モードのそれの約2.5倍以上ならば高次モードの影響は無視できることを明らかにした.また,一自由度振動回転機構系のアクセス過程の制振に本手法を適用し,その有効性を実験的に明らかにした.次に多自由度振動機構系の代表例としてフレキシブルアームが軸に取り付けられたアーム型回転位置決め機構をとり上げ,その振動を厳密に解析し数値解析による時刻歴応答と実験結果を比較することにより,非線形効果の影響を明らかにした.また空気の摩擦抵抗は質量と速度に比例する比例粘性減衰と考えることにより,その効果をほぼとらえることができることを示した.次に多自由度振動機構系の各運動モードに分離された運動方程式を直接用いてある評価関数を最小にする入力及び軌道を求める方法を明らかにし,多自由度振動機構系の最小エネルギー制振起動停止制御解を示した.そしてフレキシブルアームの制振位置決め制御に最小エネルギ制振起動停止制御を適用し,その有効性を実験的に明らかにした.また,任意の外乱によって励起される振動などを抑圧するために,駆動点の速度を最適軌道に追従させる駆動点速度追従フィードバック制御をフィードフォワード制振制御に併用することを提案し,その有効性を実験により示した.最後に,振動自由度を有する機構の先端部を目標値に追従・位置決めさせる閑ループ位置決め機構について,一つの振動自由度を有する機構系を対象に,先端の位置偏差及び速度偏差に比例する力を手前の質量に入力した時の系の運動について解析し,その発振のメカニズムを明らかにした.本研究ではまず,連鎖系でモデル化される多自由度振動機構系に対して最小エネルギ制限起動停止制御入力の厳密解を明らかにし,解析的な研究により乾性摩擦力が存在している場合でも本手法は有効であり,二次モードの固有振動数が一次モードのそれの約2.5倍以上ならば高次モードの影響は無視できることを明らかにした.また,一自由度振動回転機構系のアクセス過程の制振に本手法を適用し,その有効性を実験的に明らかにした.次に多自由度振動機構系の代表例としてフレキシブルアームが軸に取り付けられたアーム型回転位置決め機構をとり上げ,その振動を厳密に解析し数値解析による時刻歴応答と実験結果を比較することにより,非線形効果の影響を明らかにした.また空気の摩擦抵抗は質量と速度に比例する比例粘性減衰と考えることにより,その効果をほぼとらえることができることを示した.次に多自由度振動機構系の各運動モードに分離された運動方程式を直接用いてある評価関数を最小にする入力及び軌道を求める方法を明らかにし,多自由度振動機構系の最小エネルギー制振起動停止制御解を示した.そしてフレキシブルアームの制振位置決め制御に最小エネルギ制振起動停止制御を適用し,その有効性を実験的に明らかにした.また,任意の外乱によって励起される振動などを抑圧するために,駆動点の速度を最適軌道に追従させる駆動点速度追従フィードバック制御をフィードフォワード制振制御に併用することを提案し,その有効性を実験により示した.最後に,振動自由度を有する機構の先端部を目標値に追従・位置決めさせる閑ループ位置決め機構について,一つの振動自由度を有する機構系を対象に,先端の位置偏差及び速度偏差に比例する力を手前の質量に入力した時の系の運動について解析し,その発振のメカニズムを明らかにした.メカトロニクス機器の機構制御は定速駆動とアクセス位置決めに分類され、両者とも一定速度への起動・停止の高速化が重要な課題である。本研究はフレキシブルな機構を振動することなく高速駆動・位置決めできるフィードフォワードを主体とする最適制御法を明らかにすることを目的とし、当初の計画に従って研究を進めその80%を達成した。まず質量とばねの連鎖系でモデル化できる多自由度のねじり振動を有する回転機構を対象に、起動・停止時間と始端・終端の速度を与えたときの最小エネルギ制御の厳密解を求める手法を開発した。そしてすでに求めた多項式近似解と比較し、12次までの多項式近似解は最低次の固有周期の3倍以下の起動時間領域では厳密解に一致することを明らかにした。又1個のねじり振動を有する回転運動機構と制御系を製作し、固有周期の0.8及び1.3倍の加・減速時間で起動・定速走行・停止制御を行い、モータの摩擦トルク変動が数%程度なら残留振動はきわめて小さく、フィードフォワードを主体とする制振制御が有効であることを明らかにした。次に複数の振動自由度を有する1軸回転フレキシブルアーム機構に対し、始端・終端の状態量が拘束されない最適制御解を導く一般的な解析法を開発した。この理論は、従来のように状態方程式を用いず、機構系の性質が理解しやすい運動方程式を直接用いており、モード解析法と直接結合でき且つ容易に解を求め得るという特徴をもつ。一方フレキシブルな1軸回転アーム機構と制御系を製作し、2次振動モードまでを考慮してフィードフォワード制振アクセス制御の実験を行った。モータの摩擦トルクの変動によって前記の回転運動機構に比べて残留振動が生ずる場合がみられたがバンクバンク制御時に比べると著しく改善される。今後、フィードバック制御の併用によるフレキシブルな機構の高速駆動・精密位置決め制御法を確立する。
イオン選択性イオン交換体を活用した廃水の処理と水質監視システムに関する研究

廃水中のF^-を選択的に吸着除去するためのイオン交換体としてハイドロキシアパタイト(HAp)に着目し、実用化を想定したカラム法を用いてF^-に対する吸着特性や他種共存イオンにおける除去効率などの基礎的研究を行った。(1)微細粒子状のHAp(2050μm)をそのままカラムに充填すると密に詰まって溶液が流れなくなるため、カラム法による除去そのものが不可能になる。そのため、ガラスビーズ(内径0.06mm)を適当に混ぜ、カラムの形状を変えるなどにより、わずか数kg/cm^2の圧力でスムーズに送液できるカラム実験法を確立した。(2)本実験を遂行するためには連続的なF^-のモーターを行う必要がある。廃水にも適用できるようにイオン電極と連続溶液流れを用いた連続モニタリングシステムを開発した。電極表面の汚れの問題を解決するため、気体透過膜チューブによる分離をオンライン直結することにより、共存物の多い試料でも安定してF^-をモニターすることができ、キャリブレーションも容易である。本研究ではカラムによる吸着除去実験はすべて本モニターシステムにより行われた。(3)F^-は中性のみならず弱酸性(pH4)域でも吸着除去され、貫流交換容量(BTC)はわずかながら、かえって増加することがわかった。(4)フッ化鉛溶液ではPb^<2+>も吸着され、しかもF^-のBTCはPb^<2+>が共存しない場合の1.1mg/gから6.1mg/g以上へと大幅に増大することを明らかにした。これは、Pb^<2+>の吸着によりHApがゆるんだ構造になり、内部のイオンも交換に与るようになったためと考えられる。synergic効果として一部のイオン交換体に認められていることがHApにも実験で明確にされたことの意義は大きい。(5)陽イオンとして多量のNa^+や陰イオンとしてCl_-NO_3^-、SO_4^<2->の共存はF^-の吸着特性に余り大きな影響を与えないことも示された。このようなHApのすぐれた特性が明らかになったので、実際のメッキ廃液への応用を想定した実験を継続している。
細胞内1分子イメージングによる複数種分子の動態・分子数・相互作用に関する同時定量

生きた細胞で生体分子1個を観る新しい顕微鏡法を開発した。細胞の厚みより薄い局所的照明を用い、従来の楽射照明法よりも最高で8倍のシグナルノイズ比の高画質を得た。生体分子の細胞内における3次元観察とともに、時間と他の分子との相互作用を加えた5次元情報を取得することを可能にした。当方法は、生体分子の動きを、システムとして明らかにする新しい分野を切り拓くツールになる。薄層斜光照明法は、細胞内部だけを薄層状に照明することで背景光を抑えると共に、照明光強度を強めシグナルを強めるという特徴がある。全反射照明法(TIR)・薄層斜光照明法(HILO)・落射照明法(Epi)を自在に変化させることができ、細胞表面と細胞内部の任意の深さを瞬時に切り換えることができ、それぞれの場所での最適な観察と同時に、3次元イメージングが可能になる。複数種の蛍光ラベルタンパク質を用いることにより、マルチカラー3次元イメージングを行うことで、各タンパク質の刺激前後での分布変化、共局在変化を定量することができる。このシステムを用いて以下の研究を行った。細胞質-核間輸送の1分子イメージングを定量し、相互作用する分子数・結合時間・解離定数・1分子あたりの輸送速度・核あたりの輸送速度を求めた。シミュレーションにより、実験値と数値モデルがよく一致するとの結果を得た。免疫T細胞の活性化における、Vav1分子のmicrocluster形成とシグナル伝達との関係を分子イメージングにより明らかにした。免疫細胞である肥満細胞を刺激した際の、細胞内の亜鉛濃度が数分の間に小胞体付近の細胞質で上昇し、シグナル伝達のセカンドメッセンジャーとして働く。亜鉛放出部位を特定するために、亜鉛インジケータと小胞体マーカーの2色3次元イメージングを行い、刺激による亜鉛ウェーブの様子を可視化した。細胞内・生体内の分子機能を明らかにするためには、分子機構をシステムとして理解することが重要である。そのためには、生体分子数および相互作用を、空間・位置の関数として定量することが必須である。1分子イメージング・定量解析により、細胞における生体分子の分子動態、相互作用を定量的に明らかにできる。(1)免疫細胞(T細胞)におけるシグナル伝達分子が、活性化初期過程において、マイクロクラスターを形成することを我々は既に見いだしている。これをさらに発展させ、アダプター分子Vavについて、刺激後の動態を蛍光観察により解析した。変異分子の動態と合わせ、特定のチロシン残基がT細胞活性化初期過程に必須であることをつきとめた。Vavは、T細胞活性化初期過程において、アクチンとの相互作用に関与していることが知られており、このチロシン残基がシグナル伝達分子の集積、移動に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。(2)シグナル伝達は、やがて核内へと伝えられ、転写因子として作用開始する。T細胞における刺激前後の転写因子分布とその組合せの変化の研究を行った。GFP変異体または蛍光標識抗体を用いて転写因子のマルチカラー3次元イメージングを行い、1分子感度で可視化することができた。(3)細胞内で生きた1分子解析とシステムを結びっけるために、数値モデリング解析を行った。1分子イメージングと定量解析により、細胞質一核間輸送の分子機構に関して、細胞中における結合分子数・結合定数・相互作用が求められた。これをもとに、輸送分子と核膜孔複合体の2種類の結合部位を有するモデルを考え、ブラウン運動・結合解離・反応のシミュレーションを行った。その結果、一つの核あたり数100万分子/minで核内輸送されることや、濃度依存性など、実験結果をよく説明できた。以上のように、1分子研究を用いて、システムとしての細胞機能を解明している。

細胞の厚みより薄い局所的照明を用い、従来の楽射照明法よりも最高で8倍のシグナルノイズ比の高画質を得た。生体分子の細胞内における3次元観察とともに、時間と他の分子との相互作用を加えた5次元情報を取得することを可能にした。当方法は、生体分子の動きを、システムとして明らかにする新しい分野を切り拓くツールになる。薄層斜光照明法は、細胞内部だけを薄層状に照明することで背景光を抑えると共に、照明光強度を強めシグナルを強めるという特徴がある。全反射照明法(TIR)・薄層斜光照明法(HILO)・落射照明法(Epi)を自在に変化させることができ、細胞表面と細胞内部の任意の深さを瞬時に切り換えることができ、それぞれの場所での最適な観察と同時に、3次元イメージングが可能になる。複数種の蛍光ラベルタンパク質を用いることにより、マルチカラー3次元イメージングを行うことで、各タンパク質の刺激前後での分布変化、共局在変化を定量することができる。このシステムを用いて以下の研究を行った。細胞質-核間輸送の1分子イメージングを定量し、相互作用する分子数・結合時間・解離定数・1分子あたりの輸送速度・核あたりの輸送速度を求めた。シミュレーションにより、実験値と数値モデルがよく一致するとの結果を得た。免疫T細胞の活性化における、Vav1分子のmicrocluster形成とシグナル伝達との関係を分子イメージングにより明らかにした。免疫細胞である肥満細胞を刺激した際の、細胞内の亜鉛濃度が数分の間に小胞体付近の細胞質で上昇し、シグナル伝達のセカンドメッセンジャーとして働く。亜鉛放出部位を特定するために、亜鉛インジケータと小胞体マーカーの2色3次元イメージングを行い、刺激による亜鉛ウェーブの様子を可視化した。
食物繊維摂取時のムチン分泌促進機序の全容解明と腸管バリア機能増強への応用

本年度は以下の3つの試験を行い以下の結果を得た。1昨年度までにin vitroでムチン分泌促進作用を確認したペクチン加水分解物のin vivoでの作用をラットで解析した。その結果,O-結合性糖鎖を指標としたムチン量は1.5%加水分解物飼料摂取ラットにおいて対照ラットの1.5倍に増加した。一方,ムチン量をELISA法により測定した場合増加量は1.3倍であり優位な差には至らなかった。2対照,サイリウム,小麦ふすまおよびフラクトオリゴ糖飼料を摂取させたラットにロペラミドを投与することで便秘を誘導したところ,対照,小麦ふすまおよびフラクトオリゴ糖飼料を摂取させたラットでは糞便量が有意に減少した。一方,サイリウム飼料摂取群では糞便量の減少が軽度であった。このときサイリウム飼料摂取群ではムチン排泄量が低下せず,分泌型ムチンであるMuc2の発現量は定常時と同レベルに保たれていた。また,結腸ムチン層の厚みはサイリウム摂取群で他の群に比べ薄い傾向を示した。サイリウム摂取により分泌されたムチンが潤滑剤として機能することで糞便排泄を促進したと考えられる。3食物繊維の摂取による腸管内容物中のムチン量の増加が腸内細菌に与える影響を解析するため,ラットに1.5%豚胃粘膜ムチン添加飼料を摂取させた。その結果,大腸へのムチン流入量の増加は酪酸産生菌であるAllobaculumやRoseburia属細菌を増加させることが明らかとなった。この菌叢の変化はムチン添加飼料摂取により,短鎖脂肪酸の中でも特に酪酸の増加率が大きいことと一致していた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,動物および培養細胞実験により,「DF摂取時のムチン分泌促進機序の全容を解明」するとともに,DFの新たな栄養生理的意義として,「ムチン分泌量の増大を介し腸管バリア機能を高めることで,リーキーガット症候群や炎症性大腸疾患の予防に寄与する」ことを明らかにすることを目的としている。本年度は研究を遂行するにあたり必要な材料および実験手法の確立を目的として実験を行い以下の結果を得た。1.ムチン分泌を促進する食物繊維素材としてペクチンを用いて細胞系でのムチン分泌促進作用を比較・検討した結果,その植物起源,メトキシ化度,分子量に関わらずペクチンはムチン分泌を促進することが明らかとなった。また,ペクチンの加水分解物を調製し,その活性を測定したところペクチンと比べ,その加水分解物は10倍程度ムチン分泌促進能が高いことが明らかとなった。今後,これを大量調製し,動物試験に供する。2.ラット小腸でのムチン分泌機序の解析を行うため,小腸韓流試験法の条件検討を行ったが,ムチンの回収率に問題があるため,今後さらなる検討が必要である。3.腸管バリア機能の指標として,Cr-EDTAの尿中排泄量の測定系を確立した。この試験から,ある種のオリゴ糖の摂取は腸管透過性を上昇させることが明らかとなった。4.ムチン層の厚みおよびバクテリアと粘膜上皮との接触を明らかにする手法として,FISH法および免疫染色法で腸内細菌およびムチンを可視化する方法を確立した。小腸韓流試験法の条件の確立を除き,概ね本年度の計画を遂行することができたため。本年度は,動物および培養細胞実験により,「DF摂取時のムチン分泌促進機序の全容を解明」するとともに,DFの新たな栄養生理的意義として,「ムチン分泌量の増大を介し腸管バリア機能を高めることで,リーキーガット症候群や炎症性大腸疾患の予防に寄与する」ことを明らかにすることを目的として試験を行い,下記の結果を得た。1.ペクチンを酵素処理・分画後,低分子化ペクチンを得た。得られた画分は酵素処理前のペクチンと比べ30倍強いムチン分泌促進作用を持つことをヒト杯細胞株(HT-29MTX)で確認した。また,得られた画分は中性糖の比率がペクチンに比べ高く,ペクチン分子中のhairy regionを主成分とすると考えられた。2.ラット結腸ムチン層の厚みを測定するための方法として,大腸をカルノア固定後,アルシアンブルー染色する方法を確立した。3.各種食物繊維を摂取した際の結腸杯細胞数,ムチン量およびムチン層の厚みを解析した。大腸で嵩を持つ食物繊維では糞便に排泄されるムチン量は増加し,一方で結腸組織のムチン層は薄くなる傾向があることを見出した。4.腸管内容物中のムチン量の増加が大腸発酵に与える影響を解析するため,ラットにムチン添加飼料を摂取させた。その結果,摂取したムチンは腸内細菌によって効果的に短鎖脂肪酸へ代謝されることが明らかになった。つまり,腸管内容物中のムチン量の増加は下部腸管の主要エネルギー源である短鎖脂肪酸の供給に寄与している可能性が示唆された。計画した試験を実施し,in vitroでムチン分泌促進活性をもつペクチンを酵素処理・分画後,低分子化ペクチンを得ることができた。また,各種食物繊維を摂取した際の結腸杯細胞数,ムチン量およびムチン層の厚みを解析し,大腸で嵩を持つ食物繊維では糞便に排泄されるムチン量は増加し,一方で結腸組織のムチン層は薄くなる傾向があることを見出した。これについては,再現性も含め更に解析を行っていく。

本年度は以下の3つの試験を行い以下の結果を得た。1昨年度までにin vitroでムチン分泌促進作用を確認したペクチン加水分解物のin vivoでの作用をラットで解析した。その結果,O-結合性糖鎖を指標としたムチン量は1.5%加水分解物飼料摂取ラットにおいて対照ラットの1.5倍に増加した。一方,ムチン量をELISA法により測定した場合増加量は1.3倍であり優位な差には至らなかった。2対照,サイリウム,小麦ふすまおよびフラクトオリゴ糖飼料を摂取させたラットにロペラミドを投与することで便秘を誘導したところ,対照,小麦ふすまおよびフラクトオリゴ糖飼料を摂取させたラットでは糞便量が有意に減少した。一方,サイリウム飼料摂取群では糞便量の減少が軽度であった。このときサイリウム飼料摂取群ではムチン排泄量が低下せず,分泌型ムチンであるMuc2の発現量は定常時と同レベルに保たれていた。また,結腸ムチン層の厚みはサイリウム摂取群で他の群に比べ薄い傾向を示した。サイリウム摂取により分泌されたムチンが潤滑剤として機能することで糞便排泄を促進したと考えられる。3食物繊維の摂取による腸管内容物中のムチン量の増加が腸内細菌に与える影響を解析するため,ラットに1.5%豚胃粘膜ムチン添加飼料を摂取させた。その結果,大腸へのムチン流入量の増加は酪酸産生菌であるAllobaculumやRoseburia属細菌を増加させることが明らかとなった。この菌叢の変化はムチン添加飼料摂取により,短鎖脂肪酸の中でも特に酪酸の増加率が大きいことと一致していた。当初の計画通り,研究を遂行する。1.低分子化ペクチンムチン分泌促進作用をラット試験により確認する。2.各種食物繊維を摂取した際の杯細胞数,ムチン量,ムチン層の厚みとの関連を解析する。また,便秘時における応答についても合わせて解析を行う。3.腸管内容物中のムチン量の増加が腸内細菌叢に与える影響を解析する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
アスペルギルス感染におけるアレルゲン探索とアレルギー応答の解析

近年、アスペルギルスを吸引することで発症するアレルギー喘息様の気管支肺アスペルギルス症が問題となっている。その中でこれまで私たちはSignal Sequence Trap法によって病原因子となり得るアスペルギルスの抗原候補を選択し、抗原候補パネルを作成してきた。これらの中にはアレルギー炎症を誘導するようなアレルゲンとなりうるものも含まれると考えられ、これらの抗原候補の中から新規のアレルゲン候補分子を見つけることを目標とする。またその候補分子が誘導するアレルギー炎症応答メカニズムを解析する。さらに新規アレルゲンに対する抗体を作製し、気管支肺アスペルギルス症に対する新規診断法への応用を目指す。
母性行動異常をきたす遺伝子改変マウスの分子神経化学的解析

すべての哺乳類において、親による子育て(哺乳、仔の安全や衛生を守るなどの母性的養育行動)は子の生存にとって不可欠である。したがって親の脳内には養育本能を司る神経メカニズムが備わっており、その基本的な部分はすべての哺乳類で共通であると考えられる。そこで我々は、人間の養育行動とその病理の理解を深める目的で、マウスをモデル動物として養育行動の神経メカニズムを解析している。本研究では、養育しているマウスとしていないマウスの脳内養育行動中枢(内側視索前野、MPOA)を単離し、DNAマイクロアレイ法による網羅的遺伝子発現解析を行うことにより、養育している時だけ発現が上昇する遺伝子群を探索した。見出された遺伝子群はすべて、細胞内シグナル伝達系の一つであるERK経路に関連していた。実際にマウスが養育を開始すると15分でERKが活性化される。また、ERK活性化を特異的阻害剤SL327によって抑制すると、養育未経験なマウスは養育行動を学習できなくなった。しかし、すでに養育を十分習得した母マウスの養育行動にはSL327は影響を与えなかった。さらに、転写因子FosBの遺伝子破壊(KO)マウスでは、養育行動が低下していることが知られているが、このFosBKOマウスでは、MPOAにおけるSPRY1およびRadの発現量が低下していた。SPRY1とRadはそれぞれ、ERK活性化およびカルシウム流入を介した神経細胞活動に対しフィードバック抑制を行う。さらにRadは神経突起の伸長などの形態変化を誘導する機能も持つ。以上の結果より、仔マウスからの知覚刺激により親マウスの脳のMPOAニューロンにおいてERK活性化が起こり、cFos/FosB転写システムが活性化されてSPRY1とRadを誘導し、これらの分子によってニューロンの活性制御と形態変化が起こることが、養育行動の獲得に重要であると考えられた(投稿中)。児童虐待やネグレクトなどの不適切養育の理解のためには、まず養育行動をつかさどる神経メカニズムを明らかにしなければならない。そこで我々は、哺乳や子の安全を守るといった基本的な養育行動が哺乳類において進化的に保存されていることに着目し、マウスモデル系を用い、養育行動の神経メカニズムの解析を行っている。平成17年度の研究では、脳内の養育行動中枢(内側視索前野、MPOA)を単離し、DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現解析を行った。それにより、養育行動に伴ってMPOAのニューロン内で、細胞内シグナル伝達系の一つであるMAPカイネース-cFos経路が活性化されていることが明らかになった。さらにその下流で発現が誘導される遺伝子群も同定し、免疫組織化学法やIn situ hybridization法など他の手法によっても確認している。これらの結果より、仔マウスからの知覚刺激により親マウスの脳ではMPOAニューロンの転写システムが活性化し、形態変化を含むニューロンの可塑的変化が起こって、長期にわたり養育行動を行うようになると考えられた(投稿準備中)。また、転写因子FosBは、マウスが離乳前の仔マウスにさらされたとき、母性行動の中枢とされる内側視索前野に特異的に発現が誘導されること、またFosB変異マウスでは野生型に比べ、巣づくり、哺乳、レトリービング(仔を巣にまとめる行動)に広汎な異常があることから、母性行動発現制御に中心的な役割を果たしていることが期待される。そこで、出産当日の母マウスのMPOAおよび嗅球を摘出、同様にDNAマイクロアレイ法による網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、いくつかの遺伝子において、両方の組織に共通した顕著な発現変化が認められた。この結果は、免疫組織化学的方法によっても確認された。現在、この原因をゴルジ染色などの組織学的方法を用いて探索中である。
ドーパミン非依存性精神活動の解明

快情動、人格、注意など主要な精神活動や運動を制御する極めて重要な脳内物質であるドーパミンを欠乏させたマウスを準備して行動科学的、生化学的、分子生物学的に解析した。ドーパミンが欠乏しても歩行できること、むしろ多動を示すことが明らかとなった。この異常な多動は、抗精神病薬のハロペリドールなどによっては抑制されなかったが、クロザピンによって抑制された。クロザピンの多様な作用機序の中で、ムスカリニックアセチルコリン受容体作動効果が、このマウスの多動抑制と関わる可能性が示唆された。ドーパミン欠乏によりアセチルコリン神経伝達が抑制され、異常行動が誘発されると考えられた。ドーパミンは、快情動、人格、注意など主要な精神活動や運動を制御する極めて重要な脳内物質である。ドーパミン欠乏マウスの解析は、ドーパミンシステムの機能解明において画期的な手法であるが、予備検討により、従来の条件ではドーパミンが脳に残存していることが明らかになった。そこで本研究では、真のドーパミン欠乏マウスを用いることで、ドーパミンシステムの精神活動における真の役割の解明を目指した。ドーパミン欠乏マウスは、ドーパミンの前駆体であるL-DOPAを毎日投与することで長期間飼育することができ、L-DOPAを3日間断薬すると細胞外ドーパミン量は検出限界以下になることが平成24年度までにわかった。また、この真のドーパミン欠乏マウスは、定型抗精神病薬のハロペリドールでは抑制されない異常な多動を示し、この多動は非定型抗精神病薬のクロザピンによって抑制されることが明らかになった。さらに、クロザピンの多くの作用の中で、ムスカリニックアセチルコリン受容体作動作用が多動抑制と関係していることが明らかとなった。そこで、ドーパミン欠乏マウスにコリンエステラーゼ阻害剤であるドネペジルを投与したところ、このマウスの多動が抑制された。また、マイクロダイアリシス法によりドーパミン欠乏マウスにおける細胞外アセチルコリン濃度を測定したところ、有意な低下が認められた。さらに、ドーパミン欠乏マウスの脳における遺伝子発現変化を網羅的に調べた結果、アセチルコリンの合成酵素であるコリンアセチルトランスフェラーゼの遺伝子発現が低下していることが明らかになった。これらの結果は、ドーパミンが枯渇すると異常行動が現れ、この異常行動にはアセチルコリンシステムが関与することを示唆している。平成24年度は以下の成果を得た。ドーパミン欠乏マウスは、ドーパミンの前駆体であるL-DOPAを毎日投与することで長期間飼育することができた。L-DOPAを1日間断薬してからマイクロダイアリシス分析によって線条体における細胞外ドーパミン量を測定したところ、ドーパミンが検出された。また、メタンフェタミンを投与すると、細胞外ドーパミン量が数倍に上昇した。一方、3日間のL-DOPA断薬後では、細胞外ドーパミンは検出限界以下であった。3日間のL-DOPA断薬後に移所運動量試験を行った結果、ドーパミン欠乏マウスは初期には低活動であったが、30分間に徐々に行動量が増加し、その後測定した5時間は顕著な活動亢進を示した。定型抗精神病薬のハロペリドールを投与したところ、野生型マウスでは強い鎮静効果が現れたのに対して、ドーパミン欠乏マウスの活動量は亢進したままであった。次に、非定型抗精神病薬のクロザピンを投与したところ、野生型マウスと同様にドーパミン欠乏マウスにおいても移所運動量が顕著に低下した。クロザピンには多数の作用点が知られているが、それぞれの作用点に特異的な薬物を投与したところ、ムスカリニックアセチルコリン受容体作動薬がクロザピンと同様に移所運動量を低下させることが明らかとなった。

平成26年度は以下の成果を得た。ドーパミン欠乏マウスに、ドーパミンの前駆体であるL-DOPAを毎日投与することで長期間飼育し、その後3日間のL-DOPA断薬をすることでドーパミン欠乏マウスを準備し実験に用いた。前年度に、クロザピンがドーパミン欠乏マウスの多動を抑制し、クロザピンおよびその代謝物の多数の作用点の中でムスカリニックアセチルコリン受容体作動効果が主にドーパミン欠乏マウスの異常を抑制したことから、今年度は、他の非定型抗精神病薬の効果を検討した。非定型抗精神病薬のジプラシドンおよびオランザピンには、ドーパミン欠乏マウスの多動を抑制する効果は認められなかった。オランザピンにはムスカリニックアセチルコリン受容体への作用が知られているが、クロザピンの代謝物による作動作用と違い、拮抗作用が主であるため、効果が認められなかった可能性が考えられる。これらの結果は、ドーパミンが枯渇することによる異常行動は、非定型抗精神病薬の中でもクロザピンなどムスカリニックアセチルコリン受容体作動効果を誘発する薬物のみで改善されると考えられる。また、非定型抗精神病薬の中でもクロザピンのみに認められる抗精神病作用とクロザピンによるドーパミン欠乏マウスの異常行動の改善効果との類似性を示唆している。精神神経科学特に研究を妨げる予想外の事象は生じなかったため。特に研究を妨げる予想外の事象は生じなかったため。当初計画通りに推進する。研究分担者一名(藤田)が産休及び育休の期間中だったため担当部分の経費を次年度使用とした。また、その結果に基づき研究を進める部分も次年度使用とした。研究分担者(藤田)が育休より復帰したので当初の計画通り研究費を使用する。繰越し分を当初の次年度交付予定額に加えることで、非常勤職員の長期雇用などを可能にして、より有効に研究費を執行して研究を推進する。
堅果の豊凶と野ネズミの個体数変動パターン：食性解析に基づく栄養学的アプローチ

堅果の豊凶は森林生態系に広範な連鎖的影響を引き起こすが,その鍵となる堅果と野ネズミとの関係についてはいまだ十分には解明されていない.本研究では,人口統計学的解析と食性解析に基づく栄養学的アプローチによって生存と繁殖にかかわる個体群動態の過程を解明する.具体的には,1二つの調査地で得た野ネズミ個体群の長期データを統計学的に詳細に解析し,堅果の豊凶が野ネズミ個体群の生存率,繁殖率に与える影響を解明する.2野ネズミの糞をDNAメタバーコーディング法で分析し,繁殖にとって重要なタンパクソースと全食物中の堅果の利用割合とを解明し,野ネズミ個体群動態における堅果の相対的重要性を評価する.堅果の豊凶は森林生態系に広範な連鎖的影響を引き起こすが,その鍵となる堅果と野ネズミとの関係についてはいまだ十分には解明されていない.本研究では,人口統計学的解析と食性解析に基づく栄養学的アプローチによって生存と繁殖にかかわる個体群動態の過程を解明する.具体的には,1二つの調査地で得た野ネズミ個体群の長期データを統計学的に詳細に解析し,堅果の豊凶が野ネズミ個体群の生存率,繁殖率に与える影響を解明する.2野ネズミの糞をDNAメタバーコーディング法で分析し,繁殖にとって重要なタンパクソースと全食物中の堅果の利用割合とを解明し,野ネズミ個体群動態における堅果の相対的重要性を評価する.
各種変異p53遺伝子導入細胞による放射線治療と制癌剤のスクリーニングシステム

(1)4種類の変異p53遺伝子を導入した細胞の放射線感受性を測定したところ放射線感受性が、p53の変異部位によって異った。放射線感受性と相関している項目は、yeast functional assayの判定とアポトーシスの誘導であった。また、いくつかの制癌剤に対する感受性を調べたところ、制癌剤によって変異p53遺伝子導入細胞の感受性が異なった。(2)これらの実験結果をもとにして、データベースによる各種癌細胞におけるp53の変異部位を検索して、p53タンパク質アミノ酸配列全領域での変異部位、変異頻度、どのアミノ酸へ変異したかを調べて、作成すべき変異p53遺伝子のデザインを行った。(3)デザインした変異p53遺伝子のうち、変異頻度が比較的多いものから順に人工的に変異を導入した。初めはアマーシャム社のSculptorにより変異p53遺伝子を作成していたが、製造中止となり、同社の新製品であるU.S.E.Mutagenesiskitにより変異p53遺伝子を作成した。しかし、この新しい商品は変異導入を細胞導入発現ベクター上で行えるものであるが、変異導入効率が低く変異の導入が成功したかどうかはシークエンスを行わないと分からない為、変異遺伝子の作成に時間がかり、現在も変異p53遺伝子の作成を続けている。