hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Non-inferiority仮説検定問題における尤度比統計量の漸近的性質

主に以下の2つのタイプの問題について研究成果を得た。1.母集団が指数分布に従い、さらに、打ち切り型データの場合に、non-inferiority仮説における尤度比統計量の漸近分布について研究を行った。特に、打ち切り条件が確率変数に依存した場合、その変数がどのような確率的条件を満たしていれば、尤度比統計量の漸近分布が得られるかも考察した。結果として、尤度比統計量は、自由度1のカイ2乗分布x用いた形で、1/2+1/2xと表現されるという結果を導いた。さらに、non-inferiority仮説を含む一般的な片側仮説を考え、加えて、k-標本の場合を取り扱うことで、その結果を拡張した。このとき、帰無仮説はいくつかのnon-inferiority仮説の和集合で表現される。この帰無仮説の境界上の点での漸近分布が導かれた。その境界点がひとつの仮説によって構成されているときは、2標本問題と同じ漸近分布をもち、境界点が複数の仮説に共通の場合は、その個数や仮説の関数形、さらには、標本数比や打ち切り条件に依存した複雑な形の漸近分布となることがわかった。2.Non-inferiority仮説は、それをより一般的な形で表現することによって、様々なタイプの仮説検定問題へと応用できる。ここでは、正規分布を仮定し、Non-inferiority仮説が関数関係で表現できる場合を考え、その関数が微分不可能な点をもつ場合の尤度比統計量の漸近的性質を考察した。その漸近的分布は、微分不可能な点での局所的な帰無仮説領域が、凸であるか、そうでないかによって、まったく異なる性質をもつことがわかった。この事実は、仮説が、積集合や和集合で表現される場合に応用が可能であると思われる。主に以下の2つのタイプの問題について研究を進めた。(1)母集団が指数分布に従い、さらに、打ち切り型データの場合に、尤度比統計量がどのような漸近的挙動を示すかについて考察を行った。タイプI打ち切り型モデルにおいては、その打ち切り時間も確率変数となり、したがって、尤度比統計量の性質を調べることは非常に困難である。そこで、この研究では、条件付尤度という概念を用いることによって、扱う確率変数の数を減らすというアプローチで、この問題の解決をはかっている。現在のところ、その漸近分布が、自由度1のカイ2乗分布x用いた形で、1/2+1/2xと表現されるという結果を導くことはできた。この結果は、以前から知られている2項分布での結果と一致しており、non-inferiority仮説検定問題での基本的な原理になっているといえよう。しかし、まだ大きな問題として、正則条件の整備が残っている。それは、打ち切りに関する条件と密接に結びついており、実際的な状況に即した正則条件の確立を試みるという課題が残されている。(2)Non-inferiority仮説は、それをより一般的な形で表現することによって、様々なタイプの仮説検定問題へと応用できる。ここでは、Non-inferiority仮説が、関数関係で表現できる場合を考え、その関数が微分不可能な点をもつ場合の尤度比統計量の漸近的性質を考察した。微分可能な点では、(1)で述べたような結果がでることは明らかである。そこで、微分不可能な点に注目した結果、その漸近的分布は、微分不可能な点での局所的な帰無仮説領域が、凸であるか、そうでないかによって、まったく異なる性質をもつことがわかった。

(1)前年度の研究で、指数母集団で打ち切り型データの場合に、non-inferiority仮説における尤度比統計量の漸近分布が、自由度1のカイ2乗分布χ用いた形で、1/2+1/2χと表現されるという結果を導いた。しかし、まだ大きな問題として、正則条件の整備が残っていた。この場合、打ち切り条件を定数に固定すると問題は簡単ではあるが、実際的な応用ではほとんど役に立たない。打ち切り条件が確率変数に依存した場合、その変数がどのような確率的条件を満たしていれば、尤度比統計量の漸近分布が得られるかを考察した。結果として、その条件は、各母集団での最尤推定量がそれぞれ一致性と漸近正規性を満たすような条件となることが導かれた。また、この条件は、non-inferiority仮説に依存しないで与えられることは興味深い結果である。(2)指数分布以外の様々なタイプの生存時間分布モデル、特に、ワイブル分布に対して、まったく同様の考察を行い、尤度比統計量の漸近的性質を調べることを試みた。この分布は、指数分布を拡張した形をしており、パラメータθに加えて、shapeパラメータγにも依存する分布である。ここでの問題はパラメータ数の増加である。まずは、shapeパラメータγを局外母数とみなした場合、θに関するnon-inferiority仮説検定問題に話を絞った。このとき、γの影響をできるだけ取り除くため、パラメータ直交化変換を行うことで、尤度比統計量の漸近分布を同様の形で導いた。主に、以下の2つのタイプの問題について研究を進めた。(1)前年度、打ち切り型指数モデルにおいて、2標本問題の場合に、non-inferiority仮説における尤度比統計量の漸近分布を求めた。本年度の研究では、non-inferiority仮説を含む一般的な片側仮説を考え、さらには、k-標本の場合を取り扱うことで、その結果を拡張した。このとき、帰無仮説はいくつかのnon-inferiority仮説の和集合で表現される。この帰無仮説の境界上の点での漸近分布が導かれた。その境界点がひとつの仮説によって構成されているときは、2標本問題と同じ漸近分布をもち、境界点が複数の仮説に共通の場合は、その個数や仮説の関数形、さらには、標本数比や打ち切り条件に依存した複雑な形の漸近分布となることがわかった。(2)前年度の研究で、打ち切り型ワイブル分布の場合に、shapeパラメータγを局外母数とみなしたとき、θに関するnon-inferiority仮説検定問題で、尤度比統計量がどのような漸近的挙動を示すかについて考察した。その際、γの影響を取り除くため、パラメータ直交化変換を行った。それに引き続き、本年度の研究では、γもまた興味あるパラメータである場合、つまり、2つの母集団が共通のshapeパラメータγをもち、それぞれの尺度パラメータがθとλであるとき、(θ/λ)のγ乗に関するnon-inferiority仮説検定問題を検討した。この問題は3つのパラメータを含むので、パラメータ直交化変換に加え、パラメータ削減の方法を導入する必要がある。その解決策として、条件付尤度やPartial尤度の概念を利用することを考えた。結果としては、統計量の漸近分布では、完全にパラメータ削減をすることができなかった。
NODマウスのT細胞活性化を調節する分子遺伝学的研究

これまでの研究により、IDDM関連遺伝子座のうちIL-2がIdd3の責任遺伝子であることを示唆する成果を得てきた。この点を直接証明するために、有用なモデルマウス作製を目指している。そのようなマウス作製に必要な実験系として、今回の国際共同研究では、マウス胎仔胸腺細胞にレトロウイルス感染系によって目的とする遺伝子を効率に導入する方法を確立した。この系は現在進行中のIL-2遺伝子欠損NODマウスが樹立した際に、T細胞にNODマウス以外のIL-2遺伝子を発現させるために有用である。従来困難とされていたT細胞へのレトロウイルス感染系を、今回以下の3点で開発改良し、高い効率での遺伝子導入に成功した。1)ラットCD2のcDNAを組み込んだヴェクターを構築し、その発現を指標としてウイルス産生細胞および感染細胞を検出し、かつ濃縮することが出来るようになった。2)目的とする遺伝子導入を図る細胞へのウイルスヴェクター感染に際し、産生されたウイルス液でなく、ウイルス産生のパッケージング細胞と共に培養した。3)パッケージング細胞と被感染細胞である未熟胸腺細胞は密に接着させて培養した。今回開発したレトロウイルスによる遺伝子導入の系は、本研究でもくろんでいるマウス作製だけでなく、分化途上にあるT細胞へ種々の目的とする遺伝子を導入して分化に必要な分子解明にも有用な系である。また、NODとMishima mouse(MSM)マウスのIL-2遺伝子を比較したところ、第一exonにおけるCAG反復配列がNODでは8、MSMでは14であることが判明した。今後この意義については検討する予定である。これまでの研究により、IDDM関連遺伝子座の内IL-2がIdd3の責任遺伝子であることを示唆する成果を得てきた。また、NODとMishima mouse(MSM)マウスのIL-2遺伝子を比較したところ、第一exonにおけるCAG反復配列がNODでは8,MSMでは14であることが判明した。
ヒトT細胞白血病ウイルスによる自己免疫発症機構の解析

我々は先にHTLV-Iのtax遺伝子を導入したトランスジェニックマウス(HTLV-I-Tgマウス)を作製し、このウイルスがヒト関節リウマチに似た慢性関節炎を引き起こすことを示した。また関節炎の発症には、T細胞自己免疫およびIL-1、IL-6の過剰産生が関与することを明らかにした。本年度はIL-1の病態形成への関与の仕方を明らかにするために、IL-1およびIL-1レセプターアンタゴニスト(IL-lra)欠損マウスを用いて、免疫系に対する影響を検討した。1.HTLV-I-TgマウスのIL-1を欠損させると、関節炎の発症率が約半分に低下した。このマウスでII型コラーゲンに対する抗体産生、T細胞の反応性を検討し、応答が低下していることがわかった。2.IL-1 KOマウスにLPSを投与したところ、MIP-1αやL-セレクチンの誘導が弱かった。3.IL-1 KOマウスを羊赤血球で免疫したところ、抗体産生能が低下しており、IL-1は抗体産生に重要な役割を果たしていることがわかった。これらのマウスのT、B、APCの増殖能、抗原提示能は正常であったが、T細胞とAPCの相互作用がうまく機能していないことがわかった。4.IL-1ra KOマウスは、多発性の慢性関節炎を発症した。このマウスでは、リウマチ因子などの血中レベルが亢進しており、自己免疫になっていることがわかった。このことは、IL-1raの異常に基づく自己免疫が、関節炎の原因であることを示唆している。以上の結果から、HTLV-I-Tgマウスでは、関節で過剰産生されたIL-1により、種々の接着因子やケモカインの産生、あるいはT細胞とAPCの相互作用が活性化される結果、免疫系が過剰に活性化され、自己免疫になることが示唆された。
エクソソームのがん間質傷害作用を利用した腫瘍浸潤がん細胞傷害性T細胞の最適化

これまでの研究で、CD8+T細胞エクソソームは、間葉系マーカーを表現した腫瘍内間葉系幹細胞やがん関連線維芽細胞などのがん間質細胞に特異的に取り込まれそれら細胞を傷害でき、CD8+T細胞エクソソームによりがん間質を失った腫瘍は、浸潤や転移能を著しく損なうことを証明した。一方、近年、PD-1特異的抗体などを用いた免疫チェックポイント分子阻害によるがん細胞傷害性T細胞賦活法や、がん細胞特異的CAR-T細胞による免疫細胞療法など、細胞傷害性T細胞を用いたがん免疫療法が盛んである。しかしながら、これら免疫細胞療法では、新生血管があるがん間質部から侵入したがん細胞傷害性T細胞が、がん間質のバリアを超えてがん細胞が密に存在するがん実質部へ侵入できず、このことががんに対する免疫細胞療法の奏効率の低下につながる可能性が指摘されている。本研究では、CD8+T細胞エクソソームのがん間質傷害性をがんのワクチンや免疫細胞療法に応用し、その有効性を検証することが目的である。がん間質傷害性エクソソームは、DUC18マウス(CMS5a線維肉腫特異的CD8+細胞傷害性T細胞のTCR遺伝子導入マウス)脾臓細胞やBALB/c脾臓細胞のCD8+T細胞を培養した上清から分取し、コントロールとしてはOT-IIマウスCD4+T細胞、間葉系幹細胞、CMS5aがん細胞の培養上清から得られるエクソソームを使用した。また免疫細胞療法としては、がん細胞特異的CAR-T細胞とがん細胞特異的細胞傷害性T細胞のそれぞれに特異的ながん細胞の皮下移植腫瘍マウスへの尾静脈投与により行った。CAT-T細胞を用いた実験については、治療モデルの作製まで終了した。がん特異的細胞傷害性T細胞とCD8+T細胞エクソソームとの併用では、免疫細胞療法単独よりも腫瘍増殖が顕著に弱まり、併用なしでは周辺部にいた細胞傷害性T細胞が腫瘍実質部に移動していた。当初の研究計画では、がん特異的T細胞抗原リセプター(TCR)遺伝子導入T細胞療法とがん細胞特異的CAR-T細胞療法の免疫細胞療法を予定しており、がん特異的TCR遺伝子導入T細胞療法とCD8+T細胞エクソソームとの併用効果については概ね研究を完了している。がん細胞特異的CAR-T細胞の作製については、CAR遺伝子導入T細胞の取得はほぼ完了し、その特異的がん細胞担がんマウスへの移入実験を行なっているところであり、移入実験を重ねた結果、樹状細胞を用いたCAR-T細胞に対するワクチンが、CAR-T細胞の活性持続性に大変重要であることを明らかにした。エクソソームとの併用実験については次年度の課題となっている。このように、本研究課題は、当初予定していた研究計画の進捗をほぼ達成していると考えられる。また当初の研究計画では記載していなかった、アジュバンドとがん抗原ペプチドを用いたがんワクチンとCD8+T細胞エクソソームとの併用効果についての検討も、本研究テーマと目的に沿っており検討を開始している。間葉系細胞で構成されるがん間質の傷害作用に関わるエクソソーム分子の同定も並行して行なっており、T細胞の標的細胞傷害に関わる多くの傷害分子をCD8+T細胞エクソソームも持つことを明らかにしており、それら物質がエクソソームを介してどのように細胞傷害に関わるかの分子機序解明も同時に進めている。CD8+T細胞エクソソームを併用することによる、移入がん細胞特異的TCR遺伝子導入T細胞の腫瘍実質領域への侵入動態はほぼ観察が終了しているので、今後はがん特異的CAR-T細胞とCD8+T細胞エクソソームとの併用における移入細胞動態の詳細な解析を行う。CD8+T細胞エクソソームの併用におけるがん細胞特異的TCR遺伝子導入T細胞とがん細胞特異的CAR-T細胞との腫瘍内動態の類似点と相違点を明確にし、その違いをケモカインやサイトカインの測定により明らかにする。これと並行して、がん抗原ペプチドとアジュバンドを用いたがんワクチンで、CD8+T細胞エクソソームとの併用が腫瘍増殖と腫瘍浸潤T細胞動態にどのような変化を与えるか、免疫組織学や分子生物学的手法を用いて明らかにする。併用で、最も有効なアジュバンドを選択し、網羅的mRNA解析により、CD8+T細胞エクソソームを用いた併用で有効な免疫関連分子変化を明確にする。一方、間葉系細胞で構成されるがん間質の傷害作用が、CD8+T細胞エクソソームの如何なる分子に依存して起こるかの解析も進める。エクソソームのがん間質傷害機序解明と、併用での腫瘍内におけるT細胞動態に影響を与える免疫関連分子変化の探求は、免疫チェックポイント分子阻害治療を始め、あらゆるT細胞介在性がん免疫療法の有効な指標の一つになりうる。

しかしながら、これら免疫細胞療法では、新生血管があるがん間質部から侵入したがん細胞傷害性T細胞が、がん間質のバリアを超えてがん細胞が密に存在するがん実質部へ侵入できず、このことががんに対する免疫細胞療法の奏効率の低下につながる可能性が指摘されている。本研究では、CD8+T細胞エクソソームのがん間質傷害性をがんのワクチンや免疫細胞療法に応用し、その有効性を検証することが目的である。がん間質傷害性エクソソームは、DUC18マウス(CMS5a線維肉腫特異的CD8+細胞傷害性T細胞のTCR遺伝子導入マウス)脾臓細胞やBALB/c脾臓細胞のCD8+T細胞を培養した上清から分取し、コントロールとしてはOT-IIマウスCD4+T細胞、間葉系幹細胞、CMS5aがん細胞の培養上清から得られるエクソソームを使用した。また免疫細胞療法としては、がん細胞特異的CAR-T細胞とがん細胞特異的細胞傷害性T細胞のそれぞれに特異的ながん細胞の皮下移植腫瘍マウスへの尾静脈投与により行った。CAT-T細胞を用いた実験については、治療モデルの作製まで終了した。がん特異的細胞傷害性T細胞とCD8+T細胞エクソソームとの併用では、免疫細胞療法単独よりも腫瘍増殖が顕著に弱まり、併用なしでは周辺部にいた細胞傷害性T細胞が腫瘍実質部に移動していた。当初の研究計画では、がん特異的T細胞抗原リセプター(TCR)遺伝子導入T細胞療法とがん細胞特異的CAR-T細胞療法の免疫細胞療法を予定しており、がん特異的TCR遺伝子導入T細胞療法とCD8+T細胞エクソソームとの併用効果については概ね研究を完了している。がん細胞特異的CAR-T細胞の作製については、CAR遺伝子導入T細胞の取得はほぼ完了し、その特異的がん細胞担がんマウスへの移入実験を行なっているところであり、移入実験を重ねた結果、樹状細胞を用いたCAR-T細胞に対するワクチンが、CAR-T細胞の活性持続性に大変重要であることを明らかにした。エクソソームとの併用実験については次年度の課題となっている。このように、本研究課題は、当初予定していた研究計画の進捗をほぼ達成していると考えられる。また当初の研究計画では記載していなかった、アジュバンドとがん抗原ペプチドを用いたがんワクチンとCD8+T細胞エクソソームとの併用効果についての検討も、本研究テーマと目的に沿っており検討を開始している。間葉系細胞で構成されるがん間質の傷害作用に関わるエクソソーム分子の同定も並行して行なっており、T細胞の標的細胞傷害に関わる多くの傷害分子をCD8+T細胞エクソソームも持つことを明らかにしており、それら物質がエクソソームを介してどのように細胞傷害に関わるかの分子機序解明も同時に進めている。CD8+T細胞エクソソームを併用することによる、移入がん細胞特異的TCR遺伝子導入T細胞の腫瘍実質領域への侵入動態はほぼ観察が終了しているので、今後はがん特異的CAR-T細胞とCD8+T細胞エクソソームとの併用における移入細胞動態の詳細な解析を行う。CD8+T細胞エクソソームの併用におけるがん細胞特異的TCR遺伝子導入T細胞とがん細胞特異的CAR-T細胞との腫瘍内動態の類似点と相違点を明確にし、その違いをケモカインやサイトカインの測定により明らかにする。これと並行して、がん抗原ペプチドとアジュバンドを用いたがんワクチンで、CD8+T細胞エクソソームとの併用が腫瘍増殖と腫瘍浸潤T
量子モンテカルロ法によるトンネル効果の研究

我々は、(1)クラスターアルゴリズムによる量子モンテカルロ法の高速化、および(2)量子系のシミュレーションの基礎となる古典系ゲルのモンテカルロ法による研究を行った。以下(2)について述べる。ゲルは、工学、医学、薬学など様々な分野で有用な物質であり、その基本的性質の解明は重要である。我々は、シンプルなモデルを用いて、ゲルの生成過程のモンテカルロシミュレーションを行った。モノマー、ラジカル、リンカーを使って、ラジカル重合反応をモデル化した。ラジカル重合の素過程のうち、成長反応と再結合をモデル化している。粒子は簡単のために球形ポテンシャルを仮定した。ラジカルとアクティブモノマー間には、レナードジョーンズポテンシャルを与えた。非アクティブ粒子とラジカル、非アクティブ粒子同士には、斥力ポテンシャル、結合した粒子間には、ばねポテンシャルを仮定した。シミュレーションにおいて、ラジカル数は40で固定し、モノマー数とリンカー数を変化させた。横軸を重合度、縦軸はクラスター数として、重合度分布を得た。N_m, N_lが両方とも小さい時は、低い重合度のクラスターが数多く存在する。中間の地点ではlong tailが見られる。N_m, N_l両方が大きいときは、2つのピークが見られる。本年度は(1)ヘリウムのクラスターモンテカルロ法を用いた研究、(2)ゲルのシミュレーションの2つのテーマについて研究した。(1)2次元正方格子上のヘリウムのモデルに関して、クラスターモンテカルロ法を用いて、高速化を行った。グランドカノニカル法を用いて、このモデルの超流動密度を計算した。(2)化学ゲルは、薬学、医学の分野でも注目される、重要な材料である。我々は、実験で直接観測しにくい、モノマー単位の構造に注目する。モンテカルロシミュレーションで、ラジカル重合ゲルを生成し、その構造を観測する。この研究では、化学ゲルに関する簡単なモデルを作成し、クラスターのパーコレーションを解析した。我々のモデルでは、アクティブモノマーがラジカルにより重合を繰り返し、高分子を生成する。その過程でリンカーを取り込むことで、高分子間の架橋ができる。ゲルの指標としては、パーコレーションの有無すなわち、クラスターの大きさが、系のサイズを越えるかどうかで判断した。モノマーの数が多い場合、リンカーが少ない場合は、小さなクラスター(1次元)のものが多く見られるが、リンカーが多くなるにつれて、3次元のクラスター1つに落ち着く。モノマー数が少ない場合では、様々な大きさのクラスターが乱立する状態である。また、リンカー数とモノマー数を変化させた場合の、最終状態のパーコレーションの平均数をカウントして、相図を得た。
白血病発症遺伝子AML-1のT細胞活性化における役割

ヒト白血病には高頻度に起こる様々な染色体転座が関与しており、AML-1は急性リンパ性白血病などにおいて転座が認められる遺伝子として同定されている。AML-1のT細胞における役割を明らかにする目的から、Dominant Negative型AML-1 Tg(AML DN Tg)マウス及び、レトロウイルスを用いたAML-1発現系による解析を行った。AML DN Tgマウスのマイクロアレイによる解析から、AML DN TgマウスT細胞ではcyclin,tubulin,progesterone receptor,癌抑制遺伝子、nexin,myosin関連蛋白,ferrutin結合蛋白などの遺伝子で優位に発現が低下していることが認められた。AML DN Tgマウス及び、レトロウイルスを用いたAML-1発現系の解析から、AML-1はT細胞におけるサイトカイン産生において非常に特徴的な役割を持つことが分かってきた。すなわち、AML-1はIL-2及びIL-4産生に対して抑制的に働くのに対し、IFN-γの産生に対してはほとんど抑制効果を示さなかった。さらに、このAML-1による抑制は、直接IL-2及びIL-4遺伝子のプロモーター領域に働いた結果であることが分かってきた。ナイーブT細胞におけるAML-1の蛋白発現は、TCR刺激を受けるにともない短時間で減少していくことから、ナイーブT細胞がIL-2及びIL-4などのサイトカインを効率良く産生するためには、TCR刺激に伴うAML-1の発現抑制制御が必要である可能性が考えられた。また、この抑制効果を制御する領域としてAML-1のC末端側が必要である事、そして、この領域にGrouchoなどの転写を抑制的に制御する転写因子が会合する事が報告されている事などから、AML-1は抑制的働きを持つ転写因子がC末端側に会合することが、IL-2やIL-4の転写抑制に関与している可能性が示唆された。また、AML-1を恒常的に発現するTh1細胞株では、微量ではあるが持続的なIL-2の産生が認められ、IL-2の添加なしに増殖しうる事が観察された。このAML-1発現によって起こるT細胞の持続的増殖は、AML-1とリンパ腫との関係を示唆する重要な知見であると考えられる。
経営システムにおける利用と誤用

まず、企業組織で使うOAシステムの有用性の定義を明らかにする作業をシステミック・システムとしての企業組織の時・空間的な機能・営為の考察と並行して行い、高いレベルでのOAシステムの有用性とは、企業組織の意思決定にそのOAシステムが活用できることにあり、低いレベルでのそれは、企業組織における各機能の迅遠性・確実性などの保証にあるとした。ついで、企業における意思決定の間題を検討、ここでは意思決定を、「過去から現在までの情報を将来の行動への決定に変換するプロセス」(宮川)と捉え、その意思決定されるべき問題の構造を「1.構造が確定されている場合。2.半構造的な場合。3.非構造的な場合。」の3つに分類し、その各場合におけるOAシステムの役割を明らかにした。その結果、高いレベルでのOAシステムの活用には、不確定な環境要因および意思決定の構造の違いによって限界があるため、経営システムでの情報活動における機械と人間の役割を明らかにする必要が生じ、これを明確化した。また、意思決定に必要な情報の研究より、情報における「Pー情報(Physical Information)」と「Sー情報(Semantic Information)」およびシステムにおける「人工システム(Systematic System)」と「自然システム(Systemic System)」の概要を明らかにした。さらに、企業におけるOAシステムの利用調査を行い、導入されてはいるが利用されていないOAシステムや、導入された目的以外に利用されているOAシステムが存在することを明らかにし、これについての対応策としてシステム監査が有効であることを示した。企業組織機能の迅速性・確実性の追求におけるOAシステムについては、貿易作業のOA化を行ったNACCS(Nippon Air Cargoes Clearance System)をとりあげ、通関業務のOA化がその機能性向上に果たした役割をまとめ、低レベルのOA化の有用性を示した。また、全世界的なOAシステムであるWSS(World Shopping System)より、WSSが個人の輸入に果たす役割を国際VANを使った情報流通による物・商・金融流通の統合と意義をについて論じた。最後に、企業組織で利用するOAシステムの具体的役割をメンバ-全員で検討した結果、ル-ティン化した低レベルの意思決定ではその意思決定に必要な情報のシステム化が容易なためOAシステムの活用が有用であるが、非構造的な問題を解決する高いレベルでの意思決定では、その意思決定に必要な情報のシステム化が困難なためOAシステムの利用には限界があることを確認した。具体的には、まず伊藤とバックレ-がのシステミック・システム理論の研究より、その理論でOAシステムの限界について考察し、福田が企業組織メンバ-によってOAシステムに要求される情報の量と質が異なることを論理的に明確化しながら、OAシステムの限界と誤用防止策を明らかにした。さらに、ホッセイニは、合衆国におけるOAシステムは企業事務のコンピュ-タ化に限定されており、日本の定義のように包括的でないことを明らかにしながら、上位の意思決定に使われるコンピュ-タの意義と限界について福田と同じアプロ-チを行った。ついで、斎藤が企業の意思決定におけるOAシステムの有用化、すなわちP情報活用とそれによるS情報の進化について、そのバック・グラウンドを分析しながら、留意点を明らかにした。最後に山川が、第1第4の論点を総括するかたちで北川氏の「情報論理の3つの座標系」(「1.構造座標系,2.機能座標系,3.設営座標系」)を利用して、設営座標系の3つのカテゴリ-(「制御空間、営存空間、創造空間」)の内、制御空間、営存空間でしかOAシステムは有効ではなく、高度な企業組織の自己組織化のための意思決定を内包する創造空間では前2者の空間での活用以上のOAシステムの活用はありえないということを明らかにした。2.半構造的な場合。3.非構造的な場合。

また、全世界的なOAシステムであるWSS(World Shopping System)より、WSSが個人の輸入に果たす役割を国際VANを使った情報流通による物・商・金融流通の統合と意義をについて論じた。最後に、企業組織で利用するOAシステムの具体的役割をメンバ-全員で検討した結果、ル-ティン化した低レベルの意思決定ではその意思決定に必要な情報のシステム化が容易なためOAシステムの活用が有用であるが、非構造的な問題を解決する高いレベルでの意思決定では、その意思決定に必要な情報のシステム化が困難なためOAシステムの利用には限界があることを確認した。具体的には、まず伊藤とバックレ-がのシステミック・システム理論の研究より、その理論でOAシステムの限界について考察し、福田が企業組織メンバ-によってOAシステムに要求される情報の量と質が異なることを論理的に明確化しながら、OAシステムの限界と誤用防止策を明らかにした。さらに、ホッセイニは、合衆国におけるOAシステムは企業事務のコンピュ-タ化に限定されており、日本の定義のように包括的でないことを明らかにしながら、上位の意思決定に使われるコンピュ-タの意義と限界について福田と同じアプロ-チを行った。ついで、斎藤が企業の意思決定におけるOAシステムの有用化、すなわちP情報活用とそれによるS情報の進化について、そのバック・グラウンドを分析しながら、留意点を明らかにした。最後に山川が、第1第4の論点を総括するかたちで北川氏の「情報論理の3つの座標系」(「1.構造座標系,2.機能座標系,3.設営座標系」)を利用して、設営座標系の3つのカテゴリ-(「制御空間、営存空間、創造空間」)の内、制御空間、営存空間でしかOAシステムは有効ではなく、高度な企業組織の自己組織化のための意思決定を内包する創造空間では前2者の空間での活用以上のOAシステムの活用はありえないということを明らかにした。本年度の研究は、研究計画に基づいて実行された。まず理論研究の成果として、経営システムにおけるOAをより有効に機能させるためのリ-ダ-シップの問題を取り上げ、ソフトサイバネティック法の視点からまとめ上げた。次にOA導入企業における誤用を防止するにはどうしたら良いかといった視点からシステム監査の調査と研究を遂行した。その成果は、「OAの有効利用とシステム監査」としてまとめ上げられつつある。さらにOAと流通の問題を取り上げ、特にWSS(World Shopping System)の調査と研究を行った。この成果は、「OAと流通の研究」としてまとめ上げられつつある。この研究は、いまだ構想の域を脱していないが、今後草の根ネットワ-クや中小業者の輸入促進に役立てる研究になると考えられる。本年度の研究で、理論研究はニュ-ハンプシャ-大学と相互研究が可能であったが、応用研究としてのOAの利用と誤用の研究は、予備的段階であり、平成3年度に本格的に実行される。
磁性と超伝導におけるスピン,電荷、軌道ゆらぎの効果の理論的研究

1)我々のグループの最重用課題である銅酸化物高温超伝導について、スピンゆらぎの理論を中心に従来の研究と現状とを総轄する総合報告(英文、上田和夫氏と共著)を執筆した。スピンゆらぎの理論の特徴は、高温超伝導のみならず重い電子系、有機超伝導など強相関電子系の異常物性と超伝導とを磁気不安定点近傍の臨界ゆらぎという観点から、統一的に記述できるところにあり、高温超伝導の主要部分についてこの理論はほぼ全面的に成功しているが、ホールをドープしたキュプレイトのアンダードープ領域に見られる擬スピンギャップの起源の問題が未解決のまま残されている。この問題についても議論を加えた。2)ルテニウム酸化物:Sr_2RuO_4が奇パリティーの超伝導を示すことが発見されたが、それに対する一つの可能な機構として、軌道秩序に関する臨界点近傍の軌道ゆらぎによる機構を提案し、縮退ハバード・モデルを用いた理論計算を実行した(瀧本哲也)。3)2次元有機超伝導体(ET)_2Xの擬ギャップの機構に関する研究の手始めとして、以前に採用したダイマー・モデルの基となる分子軌道のタイトバインディング・モデルに遡ってFLEX近似の計算を実行し、ダイマー・モデルの妥当性について検討した。ダイマー形成の傾向が強いことがこの物質の反強磁性とd-波超伝導にとって極めて重要なことが明らかになった(近藤恒)。
心リモデリング過程における血管新生の関与-HGF遺伝子導入による血管新生の誘導-

(1)8%高食塩食を負荷したDahl食塩感受性ラットと0.3%食塩食負荷を行ったコントロール群のDahl食塩感受性ラットの比較検討において、心肥大期・不全期にCD31免疫染色法にてcapillary densityを計測したところコントロール群と比較し高食塩食負荷群では、有意に上昇していることが明らかとなった。これに伴い圧負荷心においては血管新生が誘導されることが明らかとなった。これが心筋組織内虚血に対する血管新生反応か否かを検討するため、現在hypoxia inducible preteinの関与を検討中である。また、心筋組織内虚血に対する血管新生がHGF/c-Met系を介しているかの検討のため抗HGF抗体および抗c-Metレセプター抗体による免疫組織染色・in situ hybridizationを行ったが、コントロール群に比較し有意なHGF発現の増強とc-Met発現の増強が確認できた。(2)血管新生療法による肥大心から不全心への進展防止のため、経カテーテル経冠動脈的にヒトHGFplasmid-HVJ-liposome-complexの心筋への導入を行った。ヒトHGFとラットHGFが交差反応を示さないことから、心筋局所にヒトHGFの発現は免疫染色を用い容易に確認され、心筋間質の繊維化は若干抑えられてはいるものの、残念ながら有意な血管新生の増強は認められなかった。以上より、現在HGF遺伝子導入による心筋間質リモデリングの予防を検討中である。(1)圧負荷ラットモデルの作成(圧負荷心肥大期モデル)Wister ratを麻酔下に腹部切開し両腎動脈直上の腹部大動脈を絹糸にて結紮し圧負荷モデルを作成した。圧負荷後1日・2日・3日・5日・7日・14日・28日の時点で頚動脈留置カテーテルより血圧・心拍数測定後、4%パラフォルムアルデヒドにて潅流固定し心摘出し、組織学的検討を加え、安定したモデルの作成に成功した。(2)Dahl不全心ラットモデルの作成(圧負荷不全心モデル)7週齢より8%高食塩食を開始したDahl食塩感受性ラットを飼育し、心不全モデルを作成した。血圧は尾動脈より測定し、左心機能は心エコーを用い経時的に評価し、安定したモデルの作成に成功した。(4)rat大腿筋へのNakedDNA法による遺伝子導入HGF plasmidの筋注後Western Blotにて血中HGFの発現を確認した。(5)HGF,c-Metレセプターの免疫組織化学的・生化学的検討現在圧負荷モデル心に対し、抗HGF抗体および抗c-Metレセプター抗体による免疫組織染色・in situ hybridizationを行い心肥大期・不全期でのHGFの発現とその組織内局在を検討中である。
酵素反応に伴う電子伝達・プロトン移動由来内部磁場のミュオン測定

前年度、J-PARC/MLFミュオン実験施設で実施した酵素反応のミュオン回転緩和(μSR)法による予備的実験から、酵素反応に伴う電子伝達・プロトン移動により生ずる生体内の内部磁場によると思われる現象が観測された。この予備的実験では、酵素反応阻害剤であるリマ豆由来トリプシン阻害剤(LBTI)とタンパク質を分解する酵素の一種であるキモトリプシンとの複合体を測定試料として用いた。酵素反応を行っているタンパク質のμSR測定データをRisch-Kehr理論で解析を試みたところ、1つではなく2つの緩和振動数を導入する必要があることが判明した。2年目の平成27年度では、この結果を確認するために、キモトリプシン単独の試料による対照実験を行った。J-PARCの度重なるトラブルにより実験が困難なため、スイスのポールシェラー研究所で、キモトリプシンとLBTIとの複合体、さらに対照実験としてキモトリプシン(酵素)単独の試料による外部磁場及び温度を変えたμSR実験を実施した。得られたμSR測定データを久保-鳥谷部関数を用いて解析を試みたところ、キモトリプシン-LBTI複合体(酵素反応あり)とキモトリプシン単独(酵素反応なし)とでは緩和振動数に差が見られた。以上の結果から、酵素と酵素阻害剤の複合体によるμSR実験では酵素反応を観測している可能性があるもののまだ断定はできない状況である。さらにミュオンは酵素反応の電子およびプロトン移動の様子を探る方法として有用である可能性はあるものの、酵素(タンパク質)の分子構造は複雑なので、ミュオンのタンパク質分子との相互作用(ミュオン捕獲位置)の素過程の確認を含めたさらなる実験を実施する必要性と他の分析法の結果とともに慎重に研究を進めなければならない。27年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の平成26年度では、昨年12月にJ-PARC/MLFミュオン実験施設で、酵素反応のμSR観測の予備的実験を行い、酵素反応に伴う電子伝達・プロトン移動により生ずる生体内の内部磁場によると思われる現象が観測された。この予備的実験では、μSR測定で必要な量のBPTIが入手困難なため,同等の阻害能を有するLima Bean Trypsin Inhibitor (LBTI)とChymotrypsinとの複合体を測定試料として用いた。ChymotrypsinはTrypsin同様、タンパク質を分解するセリンプロテアーゼである。Trypsin-LBTIとChymotrypsin-LBTIの各複合体について測定試料を準備したが、測定前の予備実験で後者の方がミュオン実験に相応しい調整であると判断し、これを用いた。現在、継続して解析を進めていることころであるが、装置のartifact(系統誤差)と考えられる量をAgのμSR測定データで補正した後、酵素反応を行っているタンパク質のμSR測定結果をRisch-Kehr式で解析すると、2つの緩和振動数Γearly、Γlateを導入する必要があることが判明した。Γlateは酵素反応に伴う電子伝達・プロトン移動により生ずる内部磁場に起因するものと考えられる。この実験は予備的なものであり、今年度はこれを確認するために、-50°C以下にして酵素反応を凍結、あるいはLBTIの代わりに酵素反応を完全に止める阻害剤Diisopropyl Fluorophosphate (DFP)を使う等のコントロール実験を試みる必要がある。本研究課題は超低速ミュオン実験装置で実験を行うことを目的としているが、装置のトラブルやJ-PARCの事故などにより立ち上げ作業が遅延しており、さらに今年1月にJ-PARC/MLFミュオン実験施設で発生した火災の影響で4月現在も利用再開が未定である。

加えて、J-PARC/MLFの実験課題募集が、その実験課題募集直前の実験期間に実験を実施する以前に行われることから、実験結果を基に実験課題申請を行わなければならないこともあり、次回の実験が早くとも1年後となってしまい、計画通りに課題申請および実験ができないことが原因である。しかし、昨年12月にJ-PARC/MLFミュオン実験施設で、酵素反応のμSR観測の予備的実験を行った結果、これまで酵素反応をしないタンパク質等のμSR観測とは明らかに異なるスペクトルが観測されたことは、今後の本測定への励みになっている。27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年12月にJ-PARC/MLFミュオン実験施設で、酵素反応のμSR観測の予備的実験を行い、酵素反応に伴う電子伝達・プロトン移動により生ずる生体内の内部磁場によると思われる現象が観測され、現在、解析を進めていることころであるが、装置のartifact(系統誤差)と考えられる量をAgのμSR測定データで補正した後、酵素反応を行っているタンパク質のμSR測定結果をRisch-Kehr式で解析すると、2つの緩和振動数Γearly、Γlateを導入する必要があることが判明した。Γlateは酵素反応に伴う電子伝達・プロトン移動により生ずる内部磁場に起因するものと考えられる。この実験は予備的なものであり、今年度はこれを確認するために、-50°C以下にして酵素反応を凍結、あるいはLBTIの代わりに酵素反応を完全に止める阻害剤Diisopropyl Fluorophosphate (DFP)を使う等のコントロール実験を試みる必要がある。今年1月にJ-PARC/MLFミュオン実験施設で発生した火災の影響で4月現在も利用再開が未定であり、さらに装置のartifact(系統誤差)のない装置での実験も必須であることから、国外のミュオン実験施設での実験を計画している。具体的には英国のRIKEN-RALあるいはスイスのPSIで実験を行うことを検討している。実験としては、Chymotrypsin-LBTI、Chymotrypsin-DFPの各複合体、Chymotrypsin、LBTIの各単独、計4種類の試料を準備し、温度および磁場を変化させた条件下でのミュオン実験を検討している。
ユビキタス社会における創造的人材育成をめざした科学教育プログラムの開発と評価

本研究の目的は,ユビキタス技術を用いた複数の協調学習支援システムを構築し,それらのシステムを有効に活用した『創造的人材の育成』を可能にするような科学教育プログラムの開発と評価をするとともに,その成果を受けて,新しい科学教育のあり方を提案することであった。創造的人材に求められる資質能力領域として,科学的議論・論述能力,科学概念統合能力,科学的観察・情報活用能力,科学的推論・問題解決能力の4領域を設定し,それぞれの領域に対応させて,ITシステムを活用した新しいタイプの授業を実験校に導入し,実証実験を行った。その結果,学習者における資質能力の向上に寄与できる授業のデザイン指針を策定することができた。本研究では,ユビキタス技術を用いた複数の協調学習支援システムを構築し,それらのシステムを有効に活用した『創造的人材の育成』を可能にするような科学教育プログラムの開発・評価をするとともに,その成果を受けて,新しい科学教育のあり方を提案することを目的としている。具体的には,創造的人材に求められる資質能力領域として,「科学的議論・論述能力」「科学概念統合能力」「科学的観察・情報活用能力」「科学的推論・問題解決能力」の4領域を設定し,それぞれの領域に対応させて,従来から高い評価を得ている4つのITシステム(Knowledge Forum,再構成型コンセプトマップ, clippicKids, CarettaKids)や新規開発のデジタル運勢ライン等を活用した新しいタイプの授業を実験校(神戸大学発達科学部附属住吉小・中学校)に導入し,具体的な実証実験を行う。また,その成果に基づいて,新しい科学教育プログラムの目的・目標,内容,方法,評価のあり方を提案し,さらに,それらの一部を教師教育プログラムとして利用できる形にまとめる。本研究では、小中一貫(義務教育9年間)の科学教育を前提として、ユビキタス技術を用いた複数の協調学習支援システムを構築し、そのシステムを有効に活用した『創造的人材の育成』を可能にするような科学教育プログラムの開発・評価をするとともに、その成果を受けて、新しい科学教育のあり方を提案することを目指している。初年度としては、「科学的議論・論述能力」「科学概念統合能力」「科学的観察・情報活用能力」「科学的推論・問題解決能力」の4つの主要な資質能力領域を設定し、それぞれの領域に対応させて、従来から高い評価を得ている4つのシステムを活用した教育プログラムを実験校(神戸大学発達科学部附属住吉小・中学校)に単元レベルで導入し、予備的な検討を行った。(1)全体コーディネート及び評価グループ:研究枠組みの検討全体の研究開発をコーディネート及び評価をするグループは、各授業開発グループと連携しながら、それぞれの授業開発とその評価を全面的に支援するとともに、テーマであるユビキタス社会における創造的人材要件の確定やその育成のための目的論、方法論、内容論、評価論に関するフレームワークを議論し、研究全体の方向性を明確にする準備作業を行った。(2)授業開発グループ:問題点の整理と改善方向の模索各授業開発グループでは、主に従来のシステムの問題点を整理し、その改善の方向を探るための研究を行った。「科学的議論・論述能力」グループでは、電子掲示板型システムであるKnowledge Forumを利用した評価実験を行った。「科学概念統合能力」グループでは、知識マップ型システムである再構成型コンセプトマップ作成ソフトウェアの「あんどう君」及び新規に開発したデジタル運勢ラインシステムの評価実験を行った。「科学的観察・情報活用能力」グループでは、モバイル型システムのケータイ情報共有システムであるclippicKidsを通年レベルで導入した評価を実施した。「科学的推論・問題解決能力」グループでは、センシングボードとPDAを統合したシミュレーション・システムであるCarettaKidsの改良に取り組んできた。(1)全体コーディネート及び評価グループ:研究枠組みの精緻化,実験授業のデザイン全体の研究開発をコーディネート及び評価をするグループでは,各授業開発グループと連携しながら,それぞれの授業開発とその評価を全面的に支援するとともに,テーマであるユビキタス社会における創造的人材要件の確定やその育成のための目的論,方法論,内容論,評価論に関するフレームワークを議論し,研究全体の方向性をさらに明確化した.(2)授業開発グループ:学習支援システムのデザインと授業の実施「科学的議論・論述能力」グループは,小学校の総合的な学習の時間において,Knowledge Forumを利用した科学的議論・論述能力育成型カリキュラムの開発・評価を行った.開発した単元は論争的な科学技術問題の原子力発電を取り上げたものであり,科学的議論・論述能力の基礎となる問題定義能力の観点から評価を行った.「科学概念統合能力」グループは,再構成型コンセプトマップ作成ソフトウェアの「あんどう君」及びデジタル運勢ラインシステムを利用し,概念転換を促進する効果を分析した.「科学的観察・情報活用能力」グループでは,ケータイ情報共有システムであるclippicKidsを利用した学校家庭連携型の単元を開発し,その評価を行った.「科学的推論・問題解決能力」

グループでは,複数の学習者の協調と個々の学習者の内省を同時に支援することを目指した協調学習支援手法の評価を行った.今年度は、同時多入力ボードによって構成される共有空間と,PDAによって構成される個人空間を融合した環境問題学習支援システムを用い,学校で行った実践の分析・評価を進めた.(3)成果発表研究成果は,NARST2007,ED-MEDIA2007,CSCL2007等において発表することができた.本年度の研究実績の概要は,以下の通りである.(1)学習支援システムの改善と授業デザインの精緻化,体系化「科学的議論・論述能力」グループは,電子掲示板型システムであるKnowledge Forumを取り上げ,小学校の理科において化学分野の「燃焼の3要素原理」の授業開発を行った.評価に際しては,科学的議論・論述能力の基礎となる科学的思考としての原理・法則のメタ理解という観点を採用した.「科学概念統合能力」グループは,再構成型コンセプトマップ作成ソフトウェア「あんどう君」の改良版の開発・評価を行った.学習者による科学概念の統合を従来よりも促進するために,リフレクション機能を強化した.同時に,小学校の理科において「生命の誕生」「水溶液」など計3つの単元開発と評価を実施した.また,デジタル運勢ラインシステムを利用した授業も継続的に開発した.「科学的観察・情報活用能力」グループは,ケータイ端末とWebページで構成された科学的観察を支援するシステムを用いて,教育実践を支援する仕組みの充実を図った。また,教育現場と連携して実践的なプログラムを開発・評価した.開発したプログラムでは,特に,小学校低学年における科学的観察能力の育成を目差し,学校のみならず家庭でも科学的学習に取り組むことを試みた.「科学的推論・問題解決能力」グループは,センシングボードとPDAを統合したシミュレーション・システムのCarettaKidsを使用した環境問題学習を対象として行った小学校での実践の分析を進めた.(2)成果発表研究成果の発表については,国内では,日本科学教育学会年会(岡山大会)や日本理科教育学会全国大会(福井大学)で発表されるとともに,海外では,ED-MEDIA2008(オーストリア),ICCE2008(台湾),NARST2009などに採択された。また,これらの学会発表,国際会議の発表をまとめて,学術論文の作成にも注力した.本年度の研究実績の概要は,以下の通りである。(1)学習支援システムの改善と授業デザインの精緻化,体系化本年度は最終年度として,授業デザインの体系化という観点から複数年度の授業デザインを比較検討し,すぐれたデザイン指針を確定する作業に注力した。「科学的議論・論述能力」グループでは,電子掲示板型システムであるKnowledge Forumを取り上げ,小学校の理科における「燃焼の3要素原理」「電力問題」等の授業実践データの分析を行った。
雷空電理論波形の伝搬解析に基づくポータブル雷モニタの開発

本研究は雷放電による電磁波放射(雷空電)を測定し、数百km圏内の雷活動(位置と規模)を単体でモニタする小型軽量なポータブルシステムの開発に関する研究を行った。特に、雷空電の理論伝搬解析に力点を置き、電離層反射の入射角依存性を定量的に明らかにし、落雷位置推定精度向上に成功した。これらの結果は、雷空電に関連する電磁気学に新しい知見をもたらしただけでなく、雷害に対する防災科学発展にも貢献するものである。本研究は、雷放電に伴う電磁波放射(雷空電)を測定し、雷活動(位置と規模)を単体でモニタする小型軽量なポータブルシステムの開発を研究目的とする。本年度は主に、雷空電の計測周波数帯域と計測SN比環境の推定精度への影響について、不均質異方性媒質としての電離層の雷空電伝搬への影響を厳密に考慮した理論計算波形を用いて検討を行った。その結果、数Hz1GHz程度までの非常に広い周波数帯域を有する雷空電に対し、一部の周波数帯域(110kHz)を用いて位置推定を行っても、中緯度地方において距離は最大約10km程度、方位は0.1度程度変化するのみで推定可能であるということが分かった。SN比に関しては、遠方の落雷が対象であるほど距離推定に対するSN比耐性が強いということが分かった。これは、電離層反射波を用いて距離推定を行っているためである。また、従来雷空電の電磁波観測において未知物理量として扱われてきた放電速度に関連する物理量を周波数スペクトルから推定できることを理論から導出し、さらに、その情報を用いて帰還雷撃電流モーメント推定への応用に成功した。これらの雷空電に対する理論解析結果は、来年度に製作するシステムに対し、計測周波数帯域、電磁界センサと受信機の雑音レベルの決定など、システム仕様を決定する上で非常に重要な結果となった。また、本システム開発のための仕様決定だけでなく、特に雷撃電流モーメント推定は、電磁界観測から放電速度に関連する物理量を提供できることを新たに提案しており、雷放電物理に対しても意義のある結果が得られたと考えられる。来年度は、上記の理論解析結果を踏まえて、システム開発と評価を行い、さらに雷空電伝搬解析に対して、未だ明らかになっていない放電の向きに対する波形特徴について理論解析を行う。本研究の最終目標である雷活動(位置と規模)を単体でモニタする小型軽量なポータブルシステムの開発に対し、以下のような研究成果を得た。まず、雷空電伝搬特性の理論解析において、雷空電の電離層反射に対し、第一反射波が最も入射角依存性の影響が大きいことを明らかにした。落雷点までの水平距離推定は、電離層反射波間の時間差を用いて推定しており、従来は反射波の中でSN比の良い第一反射波を使用してきた。このため、本研究では入射角に対し電離層反射係数が安定しない第一反射波を使わない距離推定法を新たに開発した。そして、従来法と推定誤差率を比較したところ、従来法は夜間の雷空電に対し距離誤差率20%以下だったのに対し、新しい推定法は5%以下となった。よって、第一反射波を用いない新しい距離推定法により、大幅な誤差改善を得ることができた。次に、前年度にシステム設計を行ったポータブル雷モニタの試作機(電磁界センサ:40mm、プリント基板:90×190mm、総重量350g)に対し、評価実験を行った。電磁界センサは、従来の1m程度の大きさのものから40mmまで小型化を図ったが、10pT/√HzのVLF帯雷空電をSN比40dBで計測できる性能を有するものを開発することができた。またシステムのポータブル化に伴い開発した姿勢検出の機能は、精度5度以下で検出できる結果を得た。そして、実際に試作機を用いて落雷位置推定を行い、多地点観測システムの推定結果と衛星で観測された可視画像(雲画像)と比較した。比較の結果、試作機による落雷位置推定結果は多地点観測システムと同様に雷雲周辺に分布し、自身の姿勢によらず自動で落雷位置を検出できる機能を有することが確認された。
New strategies for cochlear afferent dendrite and synaptic regeneration.

これまでの動物モデルによる研究と臨床研究によって、インスリン様成長因子-1(IGF-1)の急性難聴における聴力改善効果が示された。今回我々は、IGF-1の聴力改善効果のメカニズムを検討するために、内有毛細胞(IHC)とらせん神経節ニューロン(SGN)のシナプス再生に焦点を当てた。蝸牛から得た組織、抽出物によるex vivoモデルを用いて細胞傷害モデルを作成し、IGF-1を作用させた。結果、IGF-1は、ホスホイノチド-3-キナーゼ-Aktシグナル伝達経路を介し、IHC-SGN間シナプスの再生を促進した。近年、聴覚システムの発達と維持において、IGF-1の持つ役割が注目されている。最近我々は蝸牛有毛細胞におけるIGF-1の保護効果と細胞内シグナル伝達を報告した。本研究の目的は、IGF-1のらせん神経節神経に対する治療効果を、内有毛細胞とのシナプス再生に焦点を当てて、検討することである。P2-3マウスの蝸牛を用い、蝸牛軸を含む蝸牛第二回転を切断し、切片として培養液の中で培養した。NMDAとカイニン酸を用いてらせん神経節細胞と内有毛細胞を結ぶ求心性神経線維の変性を誘導した。まず、NMDAとカイニン酸の毒性を評価し、らせん神経節細胞は保たれるが求心性神経線維が著明に変性する容量を決定した。次に、IGF-1のらせん神経節求心性神経線維に対する治療効果を評価した。NMDAとカイニン酸で障害を与えた後、培養液にIGF-1を複数の濃度で作用させた。さらに、内有毛細胞に接触する求心性神経線維の数を、シナプス前後の小胞の数として、神経フィラメントであるミオシンVIIa、CTBP2、PSD95を免疫染色することによって計数した。結果、IGF-1は容量依存性にシナプス前後の小胞に接触する求心性神経線維の数を増加させた。らせん神経節神経に対するIGF-1の治療効果は、IGF-1シグナル伝達経路の阻害剤であるMEK/ERKインヒビター、PI3K/Aktインヒビターによって失われた。本研究により、IGF-1が、らせん神経節求心性神経線維、およびらせん神経節細胞と内有毛細胞のシナプス接触を回復する効果を持つことが示された。聴覚システムの発達と維持において、IGF-1の持つ役割が注目されている。この結果をもとに現在、IGF-1がらせん神経節求心性樹状突起、およびらせん神経節細胞と内有毛細胞のシナプス接続を回復する効果について検討を進めている。IGF-1のシグナル伝達経路に関与する蛋白の一つに、Netrin-1がある。今回我々はP2マウスから採取した蝸牛を用い、内有毛細胞に接続するらせん神経節神経をNMDAとkainateを用いて傷害した。その後、netrin-lを複数の濃度で作用させた。さらに、neurofilament、myosin VIIa、CTBP 2、Shank 1に対する免疫染色を行い、シナプス小胞に接続する求心性樹状突起、シナプス後終末、シナプス前終末におけるnetrin-1の神経再生効果を評価した。結果、netrin-1の効果は、求心性樹状突起とシナプス後終末の回復において顕著であった。netrin-1は求心性樹状突起とシナプス後終末の回復において重要な役割を持つ可能性があることが示唆された。耳科学らせん神経と有毛細胞間シナプスの免疫染色の条件設定にやや時間を要した他は、概ね予定通り実験を進めることが出来た。今年度の研究成果に基づき、IGF1のらせん神経節シナプスに対する再生効果、ならびにIGF-1の細胞内シグナル伝達に関与するNetrin1とGAP43の神経軸索成長促進効果について、ウエスタンブロット、qPCR、免疫染色を行い検討する。これまでの結果を元にして論文を作成する。当初購入を予定していた抗体の中で、同じ研究室の研究員から譲り受けたものがあり、購入しなくて済んだため。研究室を移籍したため、実験系を立ち上げるために新しく抗体、実験動物や試薬を購入する予定である。