hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超大規模分子動力学法解析に立脚した合金組織形成過程の俯瞰的理解と高精度制御

平成30年度は,主に擬2次元凝固組織に関して粒成長過程のマルチフェーズフィールドシミュレーションを実践した.まず研究分担者(高木)グループにおいて分子動力学法シミュレーションで得られた原子座標に対してCommon Neighbor Analysys(CNA)およびクラスター解析を行うことで結晶粒構造を同定し,さらに結晶粒情報を連続体格子にマッピングするプログラムを作成した.これを用いて.原子情報の結晶粒構造を連続体格子にマッピングし,分子動力学法とフェーズフィールド法計算との完全同一時空間スケール粒成長計算を実践した.その際,異方性を考慮した場合と考慮しないMPFシミュレーションをそれぞれ行い,分子動力学とフェーズフィールド法計算結果の比較より,粒成長ダイナミクスにおける異方性の影響を詳細に検討した.さらに応用事例として,実際の凝固プロセスで頻繁に使用される微細化剤の影響を考察すべく,Al融液中にTi及びTiAl化合物微粒子を添加した場合の不均質核生成挙動の分子動力学法シミュレーションを行った.様々な微粒子サイズ・過冷度における計算を系統定期に行い,非熱的核生成が起こる過冷度-微粒子サイズの相関性を明らかにした.また結晶成長速度に関する微粒子表面の面方位依存性を詳細に検討し,Ti微粒子では(0001)面に優位性があることを明らかにした.これらの結果を査読付き英文論文にて公表した.昨年度に引き続き大規模計算を行うが,純物質系コードを合金系に改良し,合金過冷融液からの核生成・凝固過程の解析を行う.並行して高度なポスト処理コードを開発し,粒成長過程のさらなる知見を得る予定である.昨年度に実施した合金系の大規模計算を引き続き行い,得られた知見をまとめて論文投稿する予定である.研究実績の概要最後に述べた,大規模分子動力学とフェーズフィールドシミュレーションのマッピング技術を活用して,核生成から凝固,粒成長に至る一連の過程について,原子レベルとメソスケール手法のシミュレーションをシームレスにつなぎ,新しいマルチスケール解析の概念を提案する予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
新生児大脳皮質における睡眠時呼吸調整機能の発達過程の解明

本研究では,新生児を対象に,呼吸調整に関与する大脳皮質活動の発達について評価することを目的とした。特に,新生児が寝ながらに母親の声を聴くときの呼吸調整に着目した。3441週齢の新生児を対象に,胸部呼吸運動,心拍,脳波,大脳皮質血行動態を同時に計測した。その結果,母親の声には,高次認知活動とそれに伴う漸次的な呼吸活動を促進する効果があること,さらに急激な呼吸変化を和らげる効果もあることが分かった。そして,こうした効果は前頭前野の高次脳機能によってもたらされると考えられ,またこのような脳機能は38週齢までには充分に発達しているようだ。研究代表者はこれまで,脳波,NIRS(光トポグラフィ),呼吸運動を同時に計測して,神経活動と呼吸運動との因果関係を調べてきた。本研究課題では,新生児の大脳新皮質において呼吸調整に関与する部位を明らかにするとともに,早期産児と正期産児の発達的差異を評価することを目的とする。以上の目的を達成するため,慶應義塾大学医学部小児科学教室の協力のもと,新生児を対象に呼吸信号・脳波・NIRS信号の同時計測を実施している。今年度(平成26年度)は,早期産児群と正期産児群の各群について,脳活動から呼吸運動への情報伝達の様子(因果関係)を分析する作業に重点的に取り組んだ。脳活動と呼吸運動の因果関係の抽出精度を向上させるため,Complex Demoduration (CD)法による脳波解析ソフトを購入し,解析過程に組み込んだところ,早期産児群と正期産児群の両群において,脳活動から呼吸運動への情報伝達が存在する結果を抽出することができた。次年度は,脳活動から呼吸運動への情報伝達を支える神経システムが,早期産児群と正期産児群でどのように異なるかを詳細に調べる。また,先行研究において呼吸障害との相関が指摘されてきた新生児の臨床脳波(trace-alternant pattern, delta burst pattern)と,本研究において抽出された「呼吸運動調整に関与する脳活動」との関連を調べることを目指す。研究代表者はこれまで,脳波,NIRS(光トポグラフィ),呼吸運動などを同時に計測して,神経活動と呼吸運動との因果関係を調べてきた。最近では,成人・新生児の各々の大脳新皮質において,呼吸調整に関連する皮質部位を明らかにした。しかし,早期産児における呼吸調整と大脳新皮質の関連については未解明のままである。本研究課題では,早期産児と正期産児の各新生児について,脳活動から呼吸運動への情報伝達パタン(因果関係)を明らかにし,大脳新皮質における呼吸調整機能の発達について評価することを目的とする。また2つ目の目的として,先行研究において,呼吸障害との相関が指摘されてきた新生児の臨床脳波(trace-alternant pattern, delta burst pattern)に着目し,臨床脳波の出現時期と「呼吸信号・脳波・NIRS信号の因果関係」の出現時期の相関(一致率)を調べる。それにより,各種臨床脳波が呼吸調整機能のどのような側面を反映しているのかについて新たな解釈を見つけることを目指す。本研究課題では,早期産児を含む新生児を対象として,その脳活動と呼吸運動の関連性を調べ,大脳新皮質における呼吸調整機能の発達について評価することを目的とする。特に,先行研究において呼吸障害との相関が指摘されてきた新生児の脳波パタンに着目しながら,呼吸運動と脳波の関係,さらには大脳新皮質の血行動態との関係を調べ,呼吸運動に関わる大脳皮質部位の特定と発達的変化を把握することを目指す。以上の目的を達成するため,慶應義塾大学医学部小児科学教室と同大学文学部の協力のもと,新生児を対象に呼吸信号・脳波・NIRS信号の同時計測を実施し,神経活動と呼吸運動の関係性の分析を行っている。平成26年度までに60人の新生児を対象に同時計測を行い,そのうち39人から良好なデータを取得することができた。また,得られたデータをもとに呼吸運動と神経活動の関係性を解析した結果,呼吸運動に関連して活動する大脳皮質の部位や神経ネットワークを新生児の新皮質上で特定することに成功し,新しい知見を得ることができた。平成27年度は,これらの研究成果を積極的に報告していくとともに,データを早期産児群と正期産児群に分けて比較を行うことにより,呼吸調整に関する大脳皮質機能の発達的変化を詳細に調べ,本研究課題の目的に応える結論をまとめていくことを目指す。本研究では,早期産児を含む新生児を対象に,母親の声を聴かせたときの脳活動と呼吸運動の関連性を調べ,大脳新皮質における呼吸調整機能の発達について評価することを目的とした。本研究では特に,母親の声を聴かせることにより新生児の無呼吸発生率が軽減したという先行研究に着目し,音声知覚による呼吸調整の神経機序について調べた。以上の目的を達成するため,新生児の保護者から協力を得て,母親の声を聴かせたときの胸部呼吸運動・心拍・脳波・オプティカルトポグラフィの同時計測を行った。

計測は新生児が浅い睡眠状態の時に行い,参加した新生児63名のうち,早期産児21名(出生週数2735週;検査時週数3436週),正期産児21名(出生週数3741週;検査時週数3841週)の計42名から体動ノイズを含まない良好なデータを取得した。また,計測中は母親の声だけでなく未知の女性の声も聴かせて,呼吸や神経活動への影響を比較した。分析の結果,通常の音刺激に対して生じる短潜時の急激な呼吸変化が,母親の声を聴いた場合には抑えられることが分かり,その抑制機序として前頭極を介した情動評価メカニズムの関与が明らかになった。また,母親の声を聴かせると,持続的注意に関連する脳波の出現とともに呼吸が緩やかに上昇し,このときは前頭極だけでなく背外側前頭前野の働きも関係することが明らかになった。以上のような傾向は,正期産児群では顕著に見られる一方,早期産児群では確認できなかった。以上の結果から,まず,母親の声には急激な呼吸変化を和らげる効果があり,そうした効果をもたらすのに充分な神経システムは,受胎後40週程度の大脳皮質において既に稼働していると結論する。また,母親の声に対する持続的注意の神経活動が呼吸運動を調整することも確認された。このような高次の認知活動に応じた呼吸調整システムも,受胎後40週程度で既に稼働し得ると結論する。本研究では,新生児を対象に,呼吸調整に関与する大脳皮質活動の発達について評価することを目的とした。特に,新生児が寝ながらに母親の声を聴くときの呼吸調整に着目した。3441週齢の新生児を対象に,胸部呼吸運動,心拍,脳波,大脳皮質血行動態を同時に計測した。その結果,母親の声には,高次認知活動とそれに伴う漸次的な呼吸活動を促進する効果があること,さらに急激な呼吸変化を和らげる効果もあることが分かった。そして,こうした効果は前頭前野の高次脳機能によってもたらされると考えられ,またこのような脳機能は38週齢までには充分に発達しているようだ。現在までに60人の新生児に対して計測を試み,早期産児19人(出生週数26週6日35週1日;検査時週数34週2日36週5日),正期産児20人(出生週数37週1日41週3日;検査時週数38週0日41週6日)の計39人から良好なデータを取得することができており,計測は順調に進んだ。データの解析についは,平成26年度までに,呼吸運動と神経活動の関係解析(偏有向コヒーレンス解析)を試みた。特に,本研究で着目する脳波成分を精度よく検出するための脳波解析ツールを導入した上で実行した。しかし,解析手法の一部の条件設定によって推定誤差が大きくなることを示唆する研究報告を受け,条件を変更して再解析を行ったところ,当初期待していた成果が得られない事が判明した。そこで,解析方針を変更し,新しい手法を構築した上で,呼吸運動に関わる大脳皮質部位の特定を試みた。具体的には,呼吸運動を詳細に調べて分類し,それぞれの呼吸のタイプに応じて特異的に出現する脳波成分と機能的な皮質間結合(コネクティビティ)について調べる,という方策をとった。その結果,新しい成果が得られ,大脳皮質における呼吸調整機能の評価が可能になった。残された課題は,呼吸運動に関連する大脳皮質の発達的な変化を明らかにすることと,得られた研究成果を発表することであり,当初の計画より遅れてはいるももの,平成27年度に行う予定である。認知神経科学,生理心理学平成27年度の具体的な推進方策は以下の通りである。
メダカ主要組織適合性抗原複合体領域の種内多型解析及び進化機構の解明

ニホンメダカOryzias latipesの主要組織適合性抗原複合体領域(MHC)の進化過程を明らかにするため、脊椎動物MHCの基本構造はクラスI抗原提示に関わる機能関連遺伝子の二型性に基づくものであると仮説を立て、クラスI抗原提示に関与するMHCクラスIA遺伝子(UAAとUBA)と免疫プロテアソームサブユニット遺伝子(PSMB8とPSMB10)のメダカ野生集団を用いた多型解析を行った。方法としてニホンメダカ野生集団(10地点、合計1245個体)について、PSMB10、PSMB8及びMHCクラスIA遺伝子(UAAとUBA)にそれぞれ特異的なプライマーを設計しPCRを行い塩基配列を決定した。この結果、PSMB10とPSMB8はハプロタイプを形成して二型性(N型ハプロタイプとd型ハプロタイプ)を示すことが明らかとなった。一方、UAAとUBAの抗原ペプチドと結合するα1とα2ドメインをコードするエクソンは多型を示し、明確な二型性は認められなかった。以上より、哺乳類MHCとは異なりメダカMHCにおいては、PSMB8とPSMB10を含む領域の二型性と、MHCクラスIA遺伝子の多型性の組み合わせにより、抗原提示の多様性を保証していると考えられる。また、ニホンメダカで明らかとなったPSMB10とPSMB8の二型性の起源を明らかにするため、メダカ近縁種である3種、O.celebensis、O.matanensis及びO.marmoratusの野生個体(合計400個体)について両遺伝子の多型解析を行った。解析の結果、解析した全ての種においてもPSMB10とPSMB8の二型性が認められた。以上の結果は、PSMB8/PSMB10の二型性の起源はメダカ属内での種分化に先行し、平衡選択により各集団で少なくとも3千万年もの間維持されてきたことが示された。一年目の計画として、ニホンメダカOryzias latipesの主要組織適合性抗原複合体領域(MHC)の進化過程を明らかにするため、脊椎動物MHCの基本構造はクラスI抗原提示に関わる機能関連遺伝子の二型性に基づくものであると仮説を立て、クラスI抗原提示に関与するMHCクラスI遺伝子(UAAとUBA)と免疫プロテアソームサブユニット遺伝子(PSMB8とPSMB10)ノメダカ野生集団を用いた多型解析を行った。方法としてニホンメダカ野生集団(10地点、合計1200個体)について、PSMB10,PSMB8及びMHCくらすI遺伝子(UAAとUBA)にそれぞれ特異的なプライマーを設計しPCRを行い塩基配列を決定した。この結果、PSMB10はPSMB8とパプロタイプを形成して二型性を示すことが明らかとなった。以上より、哺乳類MHCとは異なりメダカMHCにおいては、PSMB8とPSMB10を含む領域の二型性と、MHCクラスI遺伝子の多型性の組み合わせにより、抗原提示の多様性を保証していると考えられる。また、ニホンメダカで明らかとなったPSMB10とPSMB8の二型性の起源を明らかにするため、メダカ近縁種であるセレベスメダカOryzias celebensisの野生個体(2地点、200個体)について両遺伝子の多型解析を行った。セレベスメダカの野生集団はインドネシア・スラウェシ島で採取した。解析の結果、セレベスメダカにおいてもPSMB10とPSMB8の二型性が認められ、この二型性の起源はメダカ属内での種分化に先行し、3千万年前までに遡れることが示された。

以上の結果は、PSMB8/PSMB10の二型性の起源はメダカ属内での種分化に先行し、平衡選択により各集団で少なくとも3千万年もの間維持されてきたことが示された。
組織動きの周期性解析に基づく超音波エコー動画像のリアルタイム診断支援

新しい画像処理システムの開発によって、新生児頭部超音波エコー動画像から、動脈血流に伴う組織の周期的な動きを選択的に抽出し、三次元投影表示することに成功した。拍動組織は頭部主要動脈の構造を明瞭に反映し、虚血性疾患の診断に有用であった。本システムは拍動組織をリアルタイムで可視化できるので、超音波診断における「プローブの走査手技」と「組織動きの読影」の支援、特にCTやMRI装置のある検査室への搬送が困難な保育器内新生児に効果的であった。本研究の目的は、新生児頭部エコー動画像をターゲットとし、動脈血流に伴う組織の周期的な動きを選択的に抽出し、三次元投影表示することによって、超音波診断に特有な「プローブの走査手技」と「組織動きの読影」をリアルタイムに支援する、新しい概念の動画像診断支援手法を実現することにある。具体的には、新生児頭部超音波エコー動画像(二次元断層画像)を、超音波プローブに取り付けた姿勢センサー情報と共にディジタイズし、動脈血流に伴う組織の周期的な動きを選択的に抽出して三次元投影表示するシステムを試作する。本システムは、(1)超音波プローブに付加する姿勢センサー、(2)エコー動画像をビデオレートで非圧縮記録するディジタイザ、(3)組織動き抽出プロセッサ、(4)三次元投影表示モジュールの4要素から構成される。本年度は、全要素の詳細設計と(1)(2)(3)の製作を行った。その結果、新生児頭部エコー動画像(二次元断層画像)から、動脈血流に伴う組織の周期的な動きのリアルタイム抽出(VGAサイズで10fps以上)を初めて実現できた。本年度の研究成果は、三次元表示すべき組織がリアルタイムに特定できたという点で意義があり、次年度製作予定の(4)三次元投影表示モジュールに必要な入力が十分なレートで得られたという点で重要な研究成果である。本研究成果は医用画像に関する国際会議SPIE Medical Imaging 2008において口頭講演に採択された。また、医用画像情報学会、未熟児新生児学会の国内学会においても成果発表を行った。昨年度までに(1)(3)の試作が終了しているが、本年度は新たに(4)を製作した。具体的には、エコー原画像上に組織動き抽出結果をカラー重畳した2次元画像を、3次元空間の任意の位置に投影表示する機能を実装した。その結果、動脈拍動の三次元構造を明瞭に可視化できた。本研究成果について、医用画像に関する国際会議SPIE Medical Imaging 2009においてポスター発表を行った。また、試作済みモジュール(1)(3)のみの二次元システムについて、ユーザインターフェースのNICU向け最適化も行った。その結果、NICUで医師がプローブを徒手保持した状態でも使用可能であることを確認できた。本研究成果は、医用画像情報学会、未熟児新生児学会の国内学会において発表を行った。採択最終年の本年度は、複数断層面からの拍動組織の三次元形状抽出を試みた。プローブの傾きを変えながら撮影されたエコー動画像から、複数の二次元拍動強度画像を生成して三次元空間に投影し、断層面間の拍動強度を補間することによって、拍動強度分布を三次元格子上に生成した。拍動組織の三次元形状は、拍動強度の等値面を多数の三角形パッチで近似することによって抽出した。

抽出した拍動組織は、三次元投影された拍動強度画像に比べて、動脈および周辺組織の形状をより明瞭に可視化できた。本研究成果について、医用画像処理および可視化技術に関する国際会議SPIE-IS&T Electronic Imaging 2010においてポスター発表を行った。また、三次元表示の臨床医学的評価も行った。出血後水頭症、脳実質内出血症例について、拍動強度分布、主要動脈形状、およびその変化を描出することができ、未熟児新生児学会の国内学会において発表できた。
人口減少社会における復興まちづくりのプロセスデザインに関する研究

本研究では、東日本大震災被災からの復興過程で直面する課題とプロセスデザインの方策として以下の点を明らかにしている。初めに、近年の災害復興事例における農山漁村における災害復興プロセスを整理している。次に、復興計画の策定、事業実施に関わる様々な課題の関係性を明らかにしている。また、支援活動から展開する社会関係資本構築のプロセスと住宅団地における地域社会の復興に向けたプロセスを明らかに、最後に、特殊な福島県の事例として汚染土壌の仮置場用地選定プロセスと合意形成の要因を明らかにしている。2014年度は岩手県小規模自治体の計画策定プロセスに関するヒアリング調査と、過去の災害復興プロセスの事例調査を行った。復興まちづくり計画策定プロセスに関する調査として、T村の全首長へのヒアリング調査を行い、災害発生時から復興計画策定までの初動期、復旧期、復興期に至る組織マネジメントを明らかにした。具体的には、過去の歴史と防災意識が初動期に影響を与えており、それが柔軟かつ組織的な避難所生活に繋がっていることが明らかになった。また、適切な避難所の確保と村内コミュニティによる支援により行政が早期に復旧復興へ集中できたといえる。その結果、4年目には新規住宅地が早期完成に繋がったといえる。災害復興プロセスの事例として、奥尻島と三宅島を対象に日常性回復に関するヒアリング調査を行った。三宅島では避難から帰島までの4年半における意識変化と意識差が現在に影響していることが分かった。帰島後の人口は大きく減少しておらず、教育環境に対する意識が帰島判断に影響していることが明らかになった。また、帰島後は災害、避難という苦境を共に経験したという共通体験がコミュニティ意識に影響し、日常生活の回復を早めたといえる。奥尻島では地区内での移転が大半であり、居住場所や景観が変化しても社会関係に大きな変化がなかったことが心理的安心に繋がっていたことがわかった。一方で、生活動線などは大きく変化しており、慣れるまでに時間はかかったことも明らかになった。以上より、コミュニティを再確認すること、心理的安心があることで時間変化に対応でき、日常性の回復につながることが明らかになった。仮設期における仮設商店街については、店主および利用者にヒアリング調査を行い、地域の商業を担う商業者および住民の両者にとって仮設店舗は生活再建に重要な位置づけにあることが明らかになった。(1)復興まちづくりの計画策定プロセス:漁業集落防災機能強化事業による復興計画を策定した地区について行政等にヒアリングを行い、漁業用地等算定方法および計画プロセスを明らかにした。また、Y町における震災後の人口減少を踏まえた将来人口予測を行い、従来予測より減少することを予測した。さらに今後の住宅再建予測と併せて住宅供給に生じる課題として物理的距離による遅れを明らかにした。(2)日常生活の回復プロセス:雲仙普賢岳の火災噴火災害により長期避難生活を経験した島原市の事例について、行政担当者および当時の住民代表者にヒアリング調査を行い、長期避難生活における日常生活回復までの意識変化およびコミュニティの維持のポイントとして、避難所生活から仮設住宅生活、公営住宅生活、再建した自宅での新生活、その後の復興を感じるに至るプロセスにおける仕事と買い物行動が重要であることがわかった。また、沿岸での住宅再建についてアンケート調査を行ったところ、就労への支援が求められているなど、期待されている支援内容が変化していることが明らかになった。(3)復興まちづくりプロセスにみる成果と課題:ニューオーリンズの復興プロセスと現在について、ヒアリング調査および現地調査を行い、地区における学校再建および教育システムの改善が住民の帰還および住宅再建に影響していることが明らかになった。また、住宅再建にかかる補助金の重要性だけでなく隣地の空き地を購入、合筆するなどにより未利用地の低減を図ること、また富裕層と低所得者層を混在させることで高級住宅化しないことなどが、新規居住者の増加に影響していることが明らかになった。復興事業との兼ね合いで、昨年度が復興集中期間の最終年度ということもあり、行政等と打合せをする中でヒアリング調査を平成28年度に行うことにした分、やや遅れていると判断する。一方で、事例調査については奥尻島、三宅島、玄界島、島原市、ニューオーリンズの調査を終えており順調である。また、昨年度の海外調査で資料収集およびH28年度の事例調査地の助言を得ることができたため、事前調査は進んでいる。福島県桑折町を事例として、放射線により汚染した土壌を除去した際の仮置場の決定プロセスについて町内会および役場にヒアリング調査を行った。当初は役場が中心となって除去土壌の仮置場を選定する方針であったが、町内会長を中心とした住民に委ねることで多くの仮置場が選定され、早期の除去を実現したことが明らかになった。さらにその要因として、復興協議の場では役場と住民の対立構造に陥りがちであるが、放射線汚染という特殊な環境下であったことから、住民を代表する会長が仲介としてリーダーシップを発揮することで、住民の同意を得やすかったことが明らかになった。また、震災直後の避難所運営について山田町O地区でヒアリング調査を行った。保育園や学校などが避難所になることが多いが、初期段階で親族や組を単位としたグループとすることで運営体制の構築が容易になることがわかった。また、感染症などの衛生問題が発生しやすい状況下において隔離できる場所を確保するなど、混乱を生じにくい環境を整えることで避難生活を安定させ、復旧へのスムーズな移行に繋がることが明らかになった。海外事例として、米国グランドフォークス(GF)の住宅移転事例についてヒアリングおよび現地調査を行った。

GFも土地買取により一定区域の居住者が移転したが、移転後の跡地利用の合意形成は容易ではなく、最終的には公共の利益を重視して公園整備となったことから、社会の利益という視点を重視することの示唆を得ることができた。一方でクライストチャーチの場合、強制移転した跡地利用はまだ未定であり、広大なレッドゾーンの公益性について課題が残されていることが明らかになった。以上の成果も踏まえて、復興を促進させるには、地域コミュニティの再編と居住地の再建とを同調させることが重要で、平時から防災・減災の仕組みを組み込むことの重要性を明らかにすることができた。本研究では、東日本大震災被災からの復興過程で直面する課題とプロセスデザインの方策として以下の点を明らかにしている。初めに、近年の災害復興事例における農山漁村における災害復興プロセスを整理している。次に、復興計画の策定、事業実施に関わる様々な課題の関係性を明らかにしている。また、支援活動から展開する社会関係資本構築のプロセスと住宅団地における地域社会の復興に向けたプロセスを明らかに、最後に、特殊な福島県の事例として汚染土壌の仮置場用地選定プロセスと合意形成の要因を明らかにしている。復興事業との兼ね合いもあり、行政へのヒアリング調査および資料収集の調整に影響が生じている。特に復興計画策定プロセスの検証については、行政から特定されることへの配慮を求められたこと、事業途中であることから慎重に対応する必要があることから、復興集中期間後に調査するよう計画変更した。その分、やや遅れていると判断する。一方で、過去の災害復興の事例調査については節目の時期を迎えているため、調査を行う条件が揃っており、順調に進んでいる。これまでに行政担当者と調整したとおり、平成28年度は行政へのヒアリングおよび資料収集を集中的に行う予定である。夏までには行政および住民ヒアリングを行い、夏から秋に国内外の事例調査、秋以降に外部支援団体への調査を行う予定で調整している。海外事例については、イリノイ大学オルシャンスキー教授のアドバイスで、洪水災害後に土地の嵩上げと住宅移転・再建を行ったノースダコタ州のGrand Forksを予定している。また、外部支援団体への調査については、団体事務局長に調査協力の承諾を得ている。さらに、これまでのコミュニティ形成支援についても、夏までに行政と住民にヒアリング調査を行う方向で調整が済んでいる。都市・地域計画2016年度に行政へのヒアリング調査および資料収集を集中的に行うため、2015年度は、夏頃までに他の首長ヒアリングと事例調査を中心に行う。また、行政への資料収集、ヒアリング調査に影響しない外部支援団体への調査を今年度行うことにする。具体的には復旧期から現在までの支援体制、内容の変化、今後の地域との関係についてヒアリング調査および資料収集を行う。さらに、秋から冬の間に海外の復興まちづくりの事例調査を行う。平成27年度に研究代表者が海外研修のため長期不在にした影響が大きい。
シナプス伝達抑圧とグルタミン酸容体

培養下で形成された小脳顆粒細胞・プルキンエ細胞間のシナプスは生体ヤ切片標間で知られているのと同様の可塑的変化を体す、顆粒細胞と下オリーブ核ニューロンの組み合わせ刺激は上記のシナプス伝達を長期間抑圧し、その際にはプルキンエ細胞のグルタミン酸に対する感受性が低下することを示唆する結果も得られている。さらにこのシナプス伝達抑圧を誘導する必要十分条件がプルキンエ細胞の脱分極と顆粒細胞の活性化が同時に起こることであることも既に報告した。プルキンエ細胞の脱分極により細胞内へCaイオンが流入することが予想され、その細胞内Caイオン濃度の上昇が細胞内情報伝達糸に動きジシナプス伝達抑圧の誘導に寄与することが考えられた。そこで本研究では、プルキンエ細胞内Caイナン濃度の上昇と顆粒細胞の活性化に伴うグルタミン酸のプルキンエ細胞への庭与の組み合わせがプルキンエ細胞のグルタミン酸に対する応答性を抑圧するか否か検討した。まず、グルタミン酸投与とプルキンエ細胞の脱分極を組み合わせたところ、グルタミン酸に対する電塩応答の抑圧が引き起こせた。脱分極のみ、またはグルタミン酸投与のみでは抑圧は起こらゐ、またプルキンエ細胞に強立なCaイオンキレーターであるBAPTAを10mM加えて脱分極とグルタミン酸投与を組み合わせても抑圧は引き起こされなかった。次にCaイオンキレーターであるが紫外光照射によりキレーターとしての活性化が低下するNitr5とCaのbufferを加え、光照射とグルタミン酸の投与を組み合わせたところグルタミン酸応答の抑圧を引き起こすことができた。なお光照射のみまたはBAPTAを加えたプルキンエ細胞において光照射とグルタミン酸投与を組み合わせても、抑圧は起こらなかった。以上の結果から、プルキンエ細胞は細胞内倍aイオン濃度の上昇と同時にグルタミン酸を投与されるとグルタミン酸に対する感受性が低下することが明らかとなった。
接合型FETを活用した低雑音, 高感度バイオセンサの開発

FET型免疫センサの高感度,高安定化に関する研究を行った.まず,接合型電界効果トランジスタ(JFET)を用いた新しい構造のFET型バイオセンサを設計,製作し,次に抗原(抗体)の固定化にLB(ラングミュア・ブロジェット)法の活用をこゝろみた.その結果ゲート表面電圧変化1μV以下の検出が可能となり,抗体(抗原)検出感度10^<-8>mol/l以下を有するFET型免疫センサを得ることが出来た.製作したFET増幅部の構造と特長は次のとうりである.通常FET型バイオセンサはMOS構造でつくられるが,本研究ではJFET構造の活用を図り,低雑音で製作プロセスの簡易なセンサを開発したものである.ゲート部の構造は分離ゲート型とし,半導体にはSOS(シリコン・オン・サファイア)基板を用いた.同一基板上に4個のJFETを作製し,集積化センサとした.次に抗体(抗原)の固定化法としてLB法を活用し,ゲート電極部へのタンパクの固定化に同法が有用であることを明らかにした.固定化プロセスは次のとうりである. BaCl_2と抗ヒトグロブリン抗体を含む純水上にステアリン酸を展開し,抗体とステアリン酸の単分子混合膜をゲート電極上に付着させた.この方法によりゲート電極上に表面密度3×10^<-9>〓/m^2の抗体を固定化することが出来た.これはほぼ最密の免疫グロブリンの単分子層に相当する.このようにして作製した新しい構造の免疫センサにより次のような特性(改善)が得られた.(1)低雑音化:センサの入力換算雑音電圧20nV以下.(2)寿命:2週間以上.(3)構造及びプロセスが簡易な集積化センサ:主にSOS基板の活用により素子分離プロセスが簡易化出来たことによる.(4)高感度化:抗体検出感度10^<-8>M濃度以下.FET型免疫センサの高感度,高安定化に関する研究を行った.まず,接合型電界効果トランジスタ(JFET)を用いた新しい構造のFET型バイオセンサを設計,製作し,次に抗原(抗体)の固定化にLB(ラングミュア・ブロジェット)法の活用をこゝろみた.その結果ゲート表面電圧変化1μV以下の検出が可能となり,抗体(抗原)検出感度10^<-8>mol/l以下を有するFET型免疫センサを得ることが出来た.製作したFET増幅部の構造と特長は次のとうりである.通常FET型バイオセンサはMOS構造でつくられるが,本研究ではJFET構造の活用を図り,低雑音で製作プロセスの簡易なセンサを開発したものである.ゲート部の構造は分離ゲート型とし,半導体にはSOS(シリコン・オン・サファイア)基板を用いた.同一基板上に4個のJFETを作製し,集積化センサとした.次に抗体(抗原)の固定化法としてLB法を活用し,ゲート電極部へのタンパクの固定化に同法が有用であることを明らかにした.固定化プロセスは次のとうりである. BaCl_2と抗ヒトグロブリン抗体を含む純水上にステアリン酸を展開し,抗体とステアリン酸の単分子混合膜をゲート電極上に付着させた.この方法によりゲート電極上に表面密度3×10^<-9>〓/m^2の抗体を固定化することが出来た.これはほぼ最密の免疫グロブリンの単分子層に相当する.このようにして作製した新しい構造の免疫センサにより次のような特性(改善)が得られた.(1)低雑音化:センサの入力換算雑音電圧20nV以下.(2)寿命:2週間以上.(3)構造及びプロセスが簡易な集積化センサ:主にSOS基板の活用により素子分離プロセスが簡易化出来たことによる.(4)高感度化:抗体検出感度10^<-8>M濃度以下.
高齢者の起立・歩行機能と姿勢制御機能に及ぼす足趾ケア効果の検証

高齢者の転倒予防にむけ、爪切りを中心とするフットケアを高齢者(健康および施設入所)に提供し、足の状態や姿勢保持機能に及ぼす効果を検証した。健康高齢者に3ヶ月間と6ヶ月間の足趾ケアを提供した結果、SCIOスコア評価(爪白癬状態)に改善がみられた。さらに足底に胼胝を持つ者以外にも、爪白癬を持つ者の立位姿勢にも改善傾向が認められた。しかし、ケア介入終了後は、セルフケアだけでは改善した足状態の維持は困難であった。施設入所高齢者では、爪白癬の状態は改善する者もいたが、姿勢や動作機能では変化を確認することはできなかった。本研究では、生活援助技術の1つとされている「足趾ケア」が、高齢者の起立動作や歩行、特に転倒予防における姿勢制御機能の面で、どのように働きかけているのか検討することである。特に、高齢者に提供される'足趾ケア'の身体的効果を、運動力学の評価を取り入れ転倒予防という視点から解き明かしていくことを目的とする。そこで、平成20年度は、(1)高齢者用の歩行・起立動作と姿勢制御能に関する評価方法の検討、(2)健康高齢者を対象とした'足趾ケア'による変化の検討を計画として挙げた。1.計測機器の改良および測定項目の検討:座位姿勢で足趾間力の計測可能であるか否か、座高面が調整可能な市販椅子を用いて検討を行った。健康者の足趾間力は、十分に計測可能と判断できた。しかし、足趾間力の変化については、微細な力の変化を十分に反映することはできなかった。そのため、介入効果を判断していく指標ではなく、足趾力の状況を判断していく指標とすることとなった。バランス機能およびバランス制御能に関する計測は足底荷重状況と重心軌跡、ファンクショナルリーチとし、その他、自覚症状に関する質問および足状態に関する観察を測定項目にしていくことなった。2.健康高齢者を対象とした検討:60歳以降の健康高齢者男女5名を対象に、足趾ケアの提供による身体反応の違いについて6ヶ月間の継続介入調査を実施した。被験者の自覚症状(立位・歩行時の足裏感覚)ならびに外観からの皮膚・爪の状態においては改善傾向がみられた。しかし、計測データ(バランスおよび姿勢制御等)においては、変化はみとめられなかった。本研究では、「足趾ケア」が、高齢者の起立動作や歩行、特に転倒予防における姿勢制御機能の面で、どのように働きかけているのか検討することである。平成21年度は、昨年度に引き続き(1)健康高齢者を対象とした'足趾ケア'による変化の評価を行うとともに、新たに(2)施設内入所高齢者を対象とした'足趾ケア'による変化の検討を計画として挙げた。1.健康高齢者を対象としたケア終了に伴う変化の検討:60歳以降の健康高齢者男女を対象に、足趾ケアの提供による身体反応の違いについて継続介入調査を実施した。足トラブル(爪白癬,腓腫)のタイプが異なる9名の高齢者を対象に、4週間毎に3ヶ月間フットケアを実施した。グループIは、爪白癬のみを有する高齢者であり、グループIIは胼胝のみを有する者、グループIIIはどちらも有しない者である。フットケア提供の結果、SCIOスコアで評価された爪白癬状態には変化は認められなかった。立位姿勢時の重心位置も変化なかった。立位時の足底圧においては、グループIとグループIIでは改善され、グループIIIでは変化なかった。このことより、爪切りを中心とするフットケアは、足底に胼胝を持つ高齢者の立位姿勢に影響を及ぼすだけでなく、爪白癬を持つ高齢者の立位姿勢にも影響を及ぼすことが示唆された。この成果については、看護介入としてのフットケアの効果として、2010年5月にThe NANDA-I/AENTDE International Congressにて報告予定である。2.施設内入居高齢者を対象とした検討:平成22年3月末現在、施設内入所健康高齢者49名に対して足趾ケアの提供を行った。そのうち、6ヶ月を超えて追跡評価ができた者は、7名であった。被験者の自覚症状や外観からの皮膚・爪の状態においては改善傾向がみられたが、立ち上がり動作や立位・歩行動作での変化は確認されなかつた。平成22年度は、(1)健康高齢者を対象とした'足趾ケア'介入終了後の追跡評価を行うとともに、前年度から継続事項である(2)施設内入所高齢者を対象とした'足趾ケア'による変化の検討を計画として挙げた。

1.健康高齢者を対象としたケア終了に伴う変化の検討:60歳以降の健康高齢者男女9名を対象に、足趾ケア介入終了後6ヶ月後、ならびに1年後の足の自覚症状とセルフケア実施状況について調査した。結果、セルフケアの実施状況はケア介入以前と同じ状態となっていた。足の自覚症状については、6ヶ月の時点ではケア終了時と変わらず歩行時の違和感は消失したままであったが、1年後の時点では違和感が出現していた。2.施設内入居高齢者を対象とした検討:施設内入所健康高齢者80名に対して足趾ケアの提供を行ったうち、3ヶ月を超えて追跡評価ができた者は14名であった。被験者の自覚症状や外観からの皮膚・爪の状態においては改善傾向がみられたが、立ち上がり動作や立位・歩行動作での変化は確認されなかった。さらに、6ヶ月時点で爪白癬状態の評価SCIO (Scoring Clinical Index for Onychomycosis)にて改善が認められた者が2名(16.7%)、12ヶ月時点では4名(50%)が改善していた。しかし反対に、姿勢・動作評価では12ヶ月時点において1名で機能低下が認められ、それ以外の者では変化は認められなかった。このことより、足趾ケアは、爪白癬といった皮膚病変の改善には有効な介入であることが示唆されたが、姿勢制御への効果という点では明確には示すことができなかった。
Importin13遺伝子の減数分裂期生殖細胞分化を制御する分子機構の解明

細胞分化等を誘導する分子の細胞内局在変化の引き金となるImportinファミリーの一つ、Ipo13遺伝子の減数分裂期生殖細胞細胞分化における役割について研究を進めた。全長(long)のIpo13(L-Ipo13)は標的タンパク質カーゴ分子であり核内で活性を示すubiquitin-conjugating enzyme 9(UBC9)の核局在を誘導する。しかし、精巣特異的発現を示す、核移行領域欠損型のTestis specific(TS)-Ipo13はUBC9の核への局在化を誘導しなかった。さらに両者の共発現ではL-Ipo13のUBC9の輸送活性が阻害されることを観察した。また、UBC9が核局在を示さない条件下では、生殖細胞の減数分裂の進行が遅れる様子を観察した。以上の観察から、転写開始点の使い分けによって得られると推測されるTS-IPO13は、Ipo13遺伝子の全長産物であるL-IPO13の細胞質核間輸送活性を低下させ、UBC9などの標的カーゴ分子の核蓄積を阻害して、減数分裂期の生殖細胞の分化を制御していると結論づけた。減数分裂期にL-IPO13によって細胞内局在化を誘導される細胞分化に必須の分子群の実態を明らかにするため、以下2点において研究活動を行った。1、生殖細胞分化に必須なIPO13の標的カーゴ分子の単離・同定、およびその機能の解明生殖細胞分化においてL-IPO13により時期特異的に輸送されることが明らかになっており、生殖細胞分化に必須であることが予想されるUBC9について、胎仔卵巣を用いたジーンサイレンシングの実験系で解析した。胎仔卵巣にUbc9のsiRNAを導入したところ、siRNAを導入した卵巣では、卵母細胞における減数分裂マーカーであるSCP3の発現様式を異常にさせることが明らかになった。2、TS-IPO13によるL-IPO13物質輸送活性の調節機構の解明L-IPO13の核への物質輸送活性に対してnegative regulatorとして働くと推測されるTS-IPO13について、まず、細胞内のTS-IPO13とL-IPO13の存在比を変えて、UBC9タンパク分子の細胞内局在を解析した。精細胞由来の培養細胞であるGC1細胞にLipofection法により導入したL-Ipo13に対し、TS-Ipo13を共発現させると、L-IPO13の標的核内タンパクであるUBC9の核局在化が変化し、TS-Ipo13の濃度依存的にUBC9の核局在化が抑制されることが明らかになった。以上の結果から、UBC9は減数分裂期の生殖細胞において重要な機能を担っていることが明らかになり、その核局在化はL-Ipo13とTS-Ipo13の発現調節によって制御されていることが明らかになった。Importinによって媒介される輸送は、細胞内の分子の核-細胞質輸送のための鍵となる分子機構であることが知られており、この分子機構は細胞機能のために重要な働きをする。しかし、Importinの輸送活性を制御している分子機構については、ほとんど解析されていない。本研究課題では、ステージに特異的なImportin13(Ipo13)の発現が、マウス生殖細胞において減数分裂の生殖細胞分化を制御することを示すことを目的とした。Ipo13は、異なる転写開始点を使い分けることによって、それぞれ別の転写産物を産出する。全長をコードする転写産物(L-Ipo13)は、雌雄の生殖細胞のパキテン期ステージで主な発現を示すが、より短い転写産物(TS-Ipo13)は、特に成体精巣の生殖細胞に発現する。ubiquitin conjugating enzyme 9 (UBC9)を核蓄積させる活性はL-Ipo13にはあるがTS-Ipo13にはないと考えられ、L-Ipo13発現が減数分裂の生殖細胞で始まった後、UBC9が核蓄積することと一致している。胎児の卵巣でのIpo13活性をsiRNAノックダウンすると、減数分裂の進んだ生殖細胞数が減少することが観察され、またこのときUBC9が核蓄積した細胞数が減少していることが観察された。さらにまた、L-Ipo13とTS-Ipo13を共発現させた細胞では、与えるTS-Ipo13濃度依存的にL-Ipo13の輸送活動を抑制されることが観察された。
繊毛運動における周期安定性とその制御機構の解析

繊毛打周期の変動の時間経過を解析するために、ムラサキイガイの鰓繊毛(largeabfrontal cilia)を用いて、数千回にわたる繊毛打の周期を逐次測定する方法を開発した。各繊毛打毎の周期変動には、フラクタル構造が認められ、この周期列の自己相関をとってフーリエ解析し、パワースペクトルを求めたところ、特定の周波数成分の存在を示すピークは検出されなかった。このことから、繊毛打の周期変動には明らかに不規則で予測不可能な「ゆらぎ」が存在することが示唆された。生体が運動の安定性をコントロールする上で、ゆらぎとその修飾が重要な役割を果たしていると考え、その性質を解明し、より深く生体運動の仕組みを理解するために、外界からの入力で対する繊毛運動周期のゆらぎの変動を調べた。プレパレーションを浸している外液を灌流し、人工海水から実験液に交換することで、神経伝達物質および、粘性負荷の繊毛打周期に対する効果を解析した。この結果、セロトニンによって周期の平均が短くなるだけでなく、最頻領域近傍のデータ点の減少と周期の頻度分布の最頻領域への集中が起こり、全体としてゆらぎが減少することがわかった。また、粘度を高くして繊毛に力学的負荷を加える条件でも、セロトニンの場合と同様のゆらぎの減少がみられ、この効果はある範囲の粘度で、粘度の上昇にともなって高まった。さらに、これらの効果は可逆的であり、外液を再び人工海水に戻すことで、繊毛打周期はもとのゆらぎを回復した。このようなセロトニンや粘性負荷による繊毛運動のゆらぎに対する修飾は、二枚貝の鰓における、フィルターフィーディングの際の神経支配による繊毛打の安定化と外力負荷に応じた出力の調節を示唆している。
BAP1変異による食道癌発癌の機構解明と分子標的薬適応の可能性の検討

食道癌におけるBAP1遺伝子変異およびBAP1遺伝子を含む染色体領域の欠失を初めて確認した。F170I変異例ではBAP1遺伝子座が広汎にLOHを来していることが確認され、両alleleとも不活性化していた。HCF1を基質として脱ユビキチン化能を評価し、wildに比べて有意に低下していた。自己脱ユビキチン化能も評価し、低下していた。wildでは核内に存在しているのに対し、F170Iは細胞質に存在していることが確認した。マイクロアレイ解析で、wildとF170Iでは癌化経路に関係する遺伝子発現に有意な差が認められた。切除標本において、食道扁平上皮癌の約40%にBAP1陰性例があることを確認した。悪性黒色腫や悪性中皮腫で高率にBAP1遺伝子変異が同定されることが報告されている。我々は28例の食道癌切除標本(正常部および腫瘍部)を解析し、このうち2例にBAP1遺伝子変異を同定した。いずれも、これまでに報告されたSNPsとは一致しない。1例においては、BAP1の脱ユビキチン化酵素活性を担う領域の、種間で極めて高度に保存されている残基であるフェニルアラニンがイソロイシンに置換する点突然変異が体細胞変異として同定された。このBAP1変異体の脱ユビキチン化酵素活性を検討したところ、野生型と比較して、脱ユビキチン化酵素活性が著しく低下していることが明らかになった。変異特異的な脱ユビキチン化酵素活性の著明な低下による網羅的な遺伝子発現調整への影響をマイクロアレイ法により検討したところ、多くの遺伝子発現に再現性を持って影響があることが確認された。特に再現性をもって変動が大きかった遺伝子に着目し、現在、western blot法で確認実験を行っているが、それらはapoptosis誘導や上皮間葉転換に関係する遺伝子であり、BAP1の未解明な機能の解析に繋がるかもしれない。また、もう1例のBAP1遺伝子変異は、BAP1遺伝子のイントロン領域に同定された。この遺伝子変異は、正常食道粘膜由来のgenomic DNAにおいても同定され、SNPsまたはgermline mutationである可能性が示唆された。この変異によるBAP1のmRNAのsplicingへの影響について検討し、この変異により、転写効率が低下することが明らかになった。Real time PCRの手法による大量サンプルでのスクリーニング法を確立し、一般の食道癌患者286例中4例にこの遺伝子変異を同定した。この遺伝子変異あるいは多型は1000Gene projectでは報告されていないためChi二乗検定ではp<0.001、Fisherの正確法検定ではp=0.002で有意に食道扁平上皮癌患者と相関があった。特にアミノ酸置換を伴うF170I変異を確認した例ではMLPA法によりBAP1遺伝子座が広汎にLOHを来していることが確認され、両alleleとも不活性化していることが示された。転写関連因子であるHCF1を基質として脱ユビキチン化能を評価したところ、本変異例ではwildに比べて有意に低下していることが確認された。自己脱ユビキチン化能も評価し、同様に低下していることを確認した。BAP1の自己脱ユビキチン化はBAP1内の核内移行シグナルのユビキチン化を来し、BAP1を細胞質へ移送することが報告されており、免疫染色法で評価し、wildでは核内に存在しているのに対し、F170Iは細胞質に存在していることが確認出来た。網羅的な遺伝子発現を調べると、wildとF170Iでは癌化経路に関係する遺伝子発現に有意な差が認められた。このように本変異により局在および機能的に喪失することが確認出来た。実際の切除標本において、免疫組織化学的解析を行った結果、食道扁平上皮癌の約10%にBAP1陰性例があることを確認した。それらには核および細胞質ともに陰性である例と核陰性だが細胞質強陽性の例があることを発見した。別の腫瘍での報告例から、核と細胞質陰性例はbiallelic lossである可能性が示唆される。一方で、核陰性で細胞質陽性例では本例のようなLOH+脱ユビキチン化能低下を来す変異例であることが示唆された。最近の報告例からBAP1の脱ユビキチン化能を制御するUBE2Oの機能が報告され、公開されている食道癌での遺伝子変異からはUBE2Oの遺伝子変異もあることから、BAP1遺伝子変異のみならず、BAP1脱ユビキチン化能を制御する遺伝子群の異常も発癌に関係している可能性が示唆された。特にアミノ酸置換を伴うF170I変異を確認した例ではBAP1遺伝子座が広汎にLOHを来していることが確認され、両alleleとも不活性化していることが示された。

さらに、免疫染色法で評価し、wildでは核内に存在しているのに対し、F170Iは細胞質に存在していることが確認出来た。網羅的な遺伝子発現を調べると、wildとF170Iでは癌化経路に関係する遺伝子発現に有意な差が認められた。このように本変異により局在および機能的に喪失することが確認出来た。実際の切除標本において、免疫組織化学的解析を行った結果、食道扁平上皮癌の約40%にBAP1陰性例があることを確認した。それらには核および細胞質ともに陰性である例と核陰性だが細胞質強陽性の例があることを発見した。別の腫瘍での報告例から、核と細胞質陰性例はbiallelic lossである可能性が示唆される。一方で、核陰性で細胞質陽性例では本例のようなLOH+脱ユビキチン化能低下を来す変異例であることが示唆された。BAP1遺伝子変異のみならず、BAP1脱ユビキチン化能を制御する遺伝子群の異常も発癌に関係している可能性が示唆された。これらの結果から、英文論文として科学誌に発表した。一方、germlineで確認出来た遺伝子変異についてはin vitroで、この変異を導入することで下流のエクソンの発現効率が低下することが示された。現在、健常人のゲノム情報との検討を行っているが、発癌リスク因子である可能性もあり、国際特許に出願した。食道癌におけるBAP1遺伝子変異およびBAP1遺伝子を含む染色体領域の欠失を初めて確認した。F170I変異例ではBAP1遺伝子座が広汎にLOHを来していることが確認され、両alleleとも不活性化していた。HCF1を基質として脱ユビキチン化能を評価し、wildに比べて有意に低下していた。自己脱ユビキチン化能も評価し、低下していた。wildでは核内に存在しているのに対し、F170Iは細胞質に存在していることが確認した。マイクロアレイ解析で、wildとF170Iでは癌化経路に関係する遺伝子発現に有意な差が認められた。切除標本において、食道扁平上皮癌の約40%にBAP1陰性例があることを確認した。上述した結果を得られており、英文論文として科学誌に投稿することが出来た。germline変異については下記のように東北メディカルメガバンクとの共同研究に着手した。このようにいずれの面でも進展が見られており、ほぼ予定通りに進行しているものと考える。臨床腫瘍学今後はBAP1の脱ユビキチン化を促進しるような化合物の探索研究を開始する。このために、現在、本研究で実際の腫瘍での変異である事を確認した変異F170Iを発現誘導可能なプロモーター下に細胞に導入する(現在、作成中)。これを樹立し、化合物スクリーニングに進む予定である。一方、germlineで確認出来た遺伝子変異については現在、その病的な意義について検討中である。今年度には東北メディカルメガバンクとの共同研究を提案し受理された。関連する倫理委員会でも承認を受けたため、今後の研究結果が待たれるところである。本研究により、BAP1遺伝子変異(あるいは多型)が少なくとも一部の食道癌発癌に関与していることを明らかにすることができた。すなわち、このBAP1変異体の脱ユビキチン化酵素活性を検討したところ、野生型と比較して、脱ユビキチン化酵素活性が著しく低下していることが明らかになった。
アスパラギン酸分節注入モデルによるCaspase阻害薬の脊髄保護効果の検討

従来、in vivoではreuptake activityにmaskされてしまうためexcitatory neurotoxicityに特異性の高い実験動物モデルが乏しく、その有効性や作用機序を解明することが困難であった。独自に脊髄をそれ自体では障害を与えない程度の短時間虚血にしながら、アスパラギン酸を分節注入することにより、対麻痺を作成するという新しい実験動物モデルを開発した。このモデルでcaspase inhibitorであるdiazoxideとMK-801、riluzoleとの併用のaspartateneurotoxicityにたいする脊髄保護の有効性を評価した。New Zealand white rabbitを用い,A群(n=7)では,diazoxide(4mg/kg)を術前に静脈投与した.B群(n=7)はdiazoxide(4mg/kg)とNMDA受容体阻害薬MK-801(6mg/kg)を投与した.C群(n=7)はriluzoleを術前10日間(100mg/kg/day)経口投与させたのち、diazoxide(4mg/kg)を投与した.D群は、controlとして、溶解液のみ注入した。カテーテルを右大腿動脈から腹部大動脈にむけ挿入、先端をbifurcationから5mm上の位置に固定した。腹部大動脈を左腎静脈直下とbifurcationで血流を遮断した状態で、30mMのアスパラギン酸溶液を2ml/minの速度で10分間カテーテルから注入した。手術後、神経学的所見をTarlovのmodified scoreに従い、12、24、48時間後、評価した。Tarlov scoreは、A群で3.8±0.9,B群は3.4±0.6,C群は4.0±0.6,D群は0.8±0.6とA群でD群より有意に良好な回復を示した(p<0.05)。A群とB群、C群の各群間に有意差は認めなかった。病理組織学的検索では、D群では、灰白質の神経細胞の脱落および白質の障害が著明であったが、A群、B群、C群とも灰白質の軽度のeosinophilic changeのみであった。アスパラギン酸虚血下分節注入による脊髄障害にたいしdiazoxideは有効だがNMDA受容体阻害薬、riluzoleとの併用効果は認めなかった。【本年度の研究結果】対麻痺は、胸腹部大動脈瘤手術の深刻な合併症であり、いったん下肢機能が回復した後に対麻痺に陥る病態は、delayed onset paraplegiaとよばれ、約30%を占める。興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸やアスパラギン酸のexcitatory neurotoxicityと、downstream cascadeであるnitric oxide(NO)による神経細胞の障害が,対麻痺の発生に関与するといわれる。アスパラギン酸虚血下分節注入モデルを用いて,Caspase inhibitorであるDiazoxideの効果をin vivoで評価した。New Zealand white rabbitを用い,A群,B群の2群に分けた.A群では,Caspase inhibitorであるDiazoxide(4mg/kg)を術前に静脈投与した.B群はcontrol群として,vehicleのみを同様に投与した.全麻下に開腹し、腹部大動脈を腎静脈の直下およびbifurcation直上で剥離した。カテーテルを右大腿動脈から腹部大動脈にむけ挿入、その先端をbifurcationから5mm上に固定した。