hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再生医療の実用化に資する殺菌性光異性化分子を応用した滅菌技術の構築

紫外線ーA(UVーA)照射による殺菌活性は、光異性化性のpークマル酸とフェルラ酸の誘導体を併用することにより向上した。合成した誘導体は、メチル基、ブチル基、フェニル基、Lーチロシン塩酸tertーブチルエステルをフェノール酸のカルボキシル基に結合させた。合成した化合物(4aーc、8、14)の中で化合物14が、大腸菌に対する光殺菌性試験において最も高い相乗殺菌活性を示した。そして、その殺菌力は、ラジカルスカベンジャーの添加により著しく低下したため、併用殺菌機構に活性酸素種(ROS)が関与していることが示唆された。さらに、フローサイトメトリー法により細胞内ROSの過剰生成を証明した。平成25年度の実施計画では、光異性化分子であるレスベラトロールを使用し、近紫外LED照射(365nm)を併用したウイルス不活化条件を決定することであった。しかし、前実験として大腸菌を使用した殺菌力評価試験において、その有効な殺菌力は、200mg/l添加で7.6J/cm2照射を必要とすることが分かった。従って、光異性化分子としてレスベラトロールを適用することは、有効濃度の面と光照射量の面から本研究目的の達成は困難であると判断した。そこで、レスベラトロールのように光異性化特性を有する他のポリフェノール類化合物であるトランスーpークマル酸とトランスーフェルラ酸を出発原料とした新規な殺菌性分子を合成することとした。合成反応においては適宜、官能基を保護し、ポリマー化と凝集化を生じさせるような修飾を可能とするためにLーセリンまたはLーチロシンを付加した。最終的に保護基を脱離し、得られた化合物の構造確認、質量分析を行い、目的物であることを明らかにした。次に殺菌評価試験は、大腸菌を滅菌水に2百万cells/mlに調製し、350ー385nm波長の光(ピーク365nm、4.77mW/cm2)を4.3J/cm2の光量で照射した。化合物の濃度は100マイクロMとした。その結果、初発菌数を1000オーダー減菌できることが分かった。そして暗室下においては、合成化合物は全く殺菌性を示さなかった。以上の結果より、トランスーフェルラ酸を光異性化部位とし、Lーチロシンで修飾した化合物が最も殺菌性の高い化合物として選定でき、これをポリマー化することにより本研究の目標とする化合物の創製が可能であると考えている。平成26年度は、光異性化特性を有するトランスーpークマル酸とトランスーフェルラ酸を出発原料とした光活性を示すと予想される化合物を合成し、その殺菌性評価を行った。まず、トランスーpークマル酸のカルボキシル基をメチル基、nーブチル基、フェニル基で修飾した化合物を合成し、350ー385nm波長の光(ピーク365nm、4.09mW/cm2)照射における光殺菌力の評価を行った。その結果、フェニル基を導入することにより相乗的光殺菌力が高くなることが分かった。さらにその相乗殺菌力には、活性酸素種が関与していることが、カタラーゼによる殺菌力の減少、過酸化水素反応性蛍光プローブの蛍光上昇から示唆された。次に、フェニル基の導入が光殺菌性の上昇に寄与することが分かったので、さらに高い光活性を示す化合物の探索を目的とし、トランスーフェルラ酸のカルボキシル基にフェニル基を導入し、光殺菌力を評価した。その結果、光殺菌力の上昇は認められたが、出発原料であるトランスーフェルラ酸と同程度の相乗活性であり、化学修飾の効果はなかった。そこで、フェニル基の代わりにLーチロシン塩酸塩で修飾することとした。Lーチロシンは、フェニル基を有するだけではなく、アミノ基がカチオンであるため、化合物とマイナス荷電の細胞膜との相互作用が強くなると予想された。上記と同様に殺菌試験を行った結果、光を併用した場合、高い殺菌力が得られ、その殺菌力は、化合物濃度が5マイクロMという低濃度であっても光のみの殺菌力と比較し有意な殺菌力の上昇を示した。さらに抗酸化剤を添加した殺菌試験の結果、光併用殺菌には活性酸素種が関わり、フローサイトメトリーによる細胞内活性酸素種の発生レベルを検討した結果、併用殺菌の場合、ヒドロキシルラジカルなどの高い酸化力を有した活性種が細部内に発生していることが分かった。化学LED照射を併用することにより殺菌性を示す化合物の決定はできた。しかしながら、当初の予定であったレスベラトロールの応用は不適であると判断し、新規化合物の創製に多くの研究時間を要したため実験計画に遅れを生じた。このために、皮膚細胞に対するLED照射毒性評価に関してもやや遅れを生じ、現在、LED照射による細胞増殖速度への影響検討を行っている段階である。

1.トランスーフェルラ酸を光異性化部位としLーチロシンを縮合させた新規化合物が、光応答により高い殺菌性を示したので、これをポリマー化し、本研究目標である球状凝集体を作製する。2.LED照射による細胞毒性評価を継続し行い、光照射毒性の低い照射量を決定する。3.上記2点の完了後、正常生細胞における新規ポリマーの細胞毒性評価を行い、そしてウイルス感染細胞との毒性の差異を検証する。独立行政法人科学技術振興機構の平成25年度研究成果展開事業研究成果最適展開支援プログラム(AーSTEP)・フィージビリティスタディ・ステージ探索タイプで研究課題が採択(平成25年度8月平成26年3月)されたため、その予算で購入した消耗品を本研究において共有できたため、結果として次年度使用額が生じた。細胞培養用および細胞・ウイルス不活化試験に使用する試薬、培地を保管するための冷蔵ショーケース(DCーME31A・大和冷機工業・25万円)が必要なため平成26年度前期に購入する。残金は、水溶性ポリマーの創製におけるポリマー合成に係る試薬、有機溶媒の購入、その物性を測定するための外注費に充てる。そして、細胞培養や微生物培養においては消耗品を多く使用するので、これら費用に予算を充てる。また、既に9月に開催される学会発表に(東京)登録し、さらに10月に国際会議での発表を計画しているので、それらの参加費、旅費にも充てる。
集積回路の超高速化に対応する分布定数・集中定数混在系としての解析手法の研究

(1)本研究に直接関係する従来の多数の研究発表の整理を行ない、現状の解析手法の分析を行なった。(2)分布定数回路の特性インピーダンスZ_0(s)と位相特性θ(s)を有理正実関数近似する必要性を指摘するとともに、有理関数近似の一方法を与え、従来のpade法よりも優れた結果を得た。(3)集中定数素子で終端した多線条分布定数線路に対し、新しい過渡解析法を提案し、その妥当性を数値計算で示した。本方法はFettweisが偏微分方程式のために提案した多変数WDF(ウェーブディジタルフィルタ法)を採用している。この我々の方法は分布・集中混在系の取り扱いの際に生ずる困難さを解決している。(4)誘電体フィルタに対する多線条分布線路素子と集中定数素子混在の新しい等価回路を提案した。この等価回路は抵抗で終端した多線条分布線路素子と集中定数素子の二種類の並列混在系共振区間で交互に継続して得られた回路である。その素子値を理論的解析および実験結果で求めた。新しい等価回路の特性は従来のそれよりも広帯域で一致することを示した。(5)二種類の分布・集中定数素子混在系の共振回路を交互に継続して得られる無損失帯域はしご回路がLCはしご形回路の議論に帰着できることを示した。二種類のLC並列共振回路を交互に継続するはしご回路網構成のための必要十分条件を与えた。(6)有理関数によるミニマクス近似の最大誤差と最小p乗近似(p【greater than or equal】2)のそれの比の理論的下界値を提案し、いくつかの種類の関数に対しいくつかの数値例により、上記の理論値が実際の値にもかなり(7)さらに、回路解析では常に重要な平衡点の解析について、論文もいくつかを発表している。数値計算に関わる誤差を伴わない非負値性の判定法も与えている。本年度は、本研究課題に関して次の結果を得た。(1)分布・集中混在系の典型である携帯電話用900MHz帯送受信器用誘電体フィルタの特性を実験的に詳細に測定すると共に、この測定データを解析するための等価回路表現の新提案を行った。この等価回路は、分布定数素子と無損失集中定数素子(L,C)からなるものであり、従来の集中定数型等価モデルや分布定数形等価モデルよりも広い帯域で測定データと一致することを示した。(2)上記(1)の等価回路を利用して逆に、所望の伝送特性をもつ回路が構成できる条件を与えた。本条件はある簡単な制約条件のもとではあるが、回路構成のための必要十分条件となっている。(3)分布定数回路の特性インピーダンスと位相伝搬関数の近似法として、従来のパデ近似やAWE解析に代わり、正実性を保存する近似法について理論・数値計算の両面から検討を行なっているが、その際の基礎となる正実関数の判定に関連し、多項式の非負性を判定する従来よりもはるかに簡潔な方法を提案した。(4)回路解析を保証された精度のもとで計算するための効率的計算法を与えた。なお、当初の目標のうち、統合シミュレーションのための解析手法として、代数方程式の高速解法、回路シミュレーションにおける精度保証法の検討、シミュレーション用プログラムの開発は引き続き検討する。さらに、偏微分方程式の解法として最近提案されたウェーブディジタルフィルタ形解析法を、分布・集中混在形回路に拡張すべく検討を行っている。集積回路(VLSI)またはVLSIを複数組合わせたシステム全体の動作速度は、従来は主として論理ゲートでの遅延で支配されていた。

しかし近年、VLSIが微細化・高集積化し回路のクロック周波数が高くなるに従って、回路及びシステム全体の動作速度は、配線(Interconnect)での遅延に依存するようになりつつある。また配線部分で生じるクロストーク、反射、リンギング、オーバーシュート、アンダーシュート、減衰、波形歪み等に対する許容範囲も益々厳しくなっている。上でいう配線とは、VLSIチップ内の配線(信号用配線、接地用配線、電源用配線)、プリント基板上のチップ間配線(プリント配線)、及びプリント基板相互間の配線等を意味する。高周波クロックに対しては、配線部分を分布定数素子とみなしたより精密な回路シミュレーションが必要となり、分布・集中混在系に対する回路解析は実用上極めて大きい意義をもつ。分布・集中混在系の解析手法の開発に当たっては、上述のような問題の多様性により、手法及び考え方も多岐にわたり、これらを統一的・解析的に取扱うことはむつかしい。しかしながら共通の基盤として、1)分布定数特性の集中定数回路による近似等価回路の研究、2)混在系に対する数値解析の効率化・高速化手法の開発、等が重要である。本研究の成果は研究成果報告書(別添)に詳しく報告しているが、この報告の目次中、論文15)は本研究に関する基礎的事項を解説した招待論文である。また論文10)では分布定数系を解析する新しい方法として近年注目されるWDF(ウェーブディジタルフィルタ法)を分布・集中混在系解析へ適用するための工夫を提案している。論文4)、5)および12)は、前述の携帯電話用900MHz帯送受信器用誘電体フィルタに対する新しい等価回路の導出と、これを利用した回路構成に関する定理を与えている。さらに、回路解析では常に重要な平衡点の解析について、論文2)、7)、9)、14)等を発表している。論文1)は数値計算に関わる誤差を伴わない非負値性の判定法を与えている。
ナノ薄膜の座屈変形に起因する階層リンクル構造の自発的形成機構の解明

本研究は,硬質薄膜と軟質基板から成る薄膜ー基板系の座屈変形により自律形成する表面階層リンクルに着目し,その発現機構の解明と制御指針の獲得,機能性人工物としての有用性の実証を目的とする。前年度の研究成果をふまえ,平成30年度は,特にポリジメチルシロキサン(polydimethylsiloxane, PDMS)基板表面にダイヤモンドライクカーボン(diamond-like carbon, DLC)薄膜を蒸着して作製した薄膜ー基板系を用いて研究を推進した。その具体的成果を次の(1)から(6)に記す。(1)蒸着過程で薄膜に生じる圧縮残留ひずみにより,膜厚に応じて単一リンクルあるいはナノスケールとマイクロスケールのリンクルが重畳した階層リンクルが自律形成することを明らかにした。(2)蒸着後に薄膜に面内単軸圧縮ひずみを付与することにより,圧縮方向に対して直交する階層リンクルを作製できた。(3)圧縮ひずみ量および膜厚により,階層リンクルの寸法を調節できることを明らかにした。(4)圧縮ひずみ量の増大に伴い,座屈モードが遷移し,階層リンクルからフォールド(折畳構造)へと変形する現象を明らかにした。(5)階層リンクル表面の異方濡れ性を確認した。(6)(5)にもとづき,階層リンクルを用いて溶液膜の脱濡れを特定方向に規則的に発生させる手法を構築し,溶液中に分散した物質を一次元構造体として析出させ,所望の間隔で周期的に配置させることに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,柔軟基板に蒸着した硬質薄膜の座屈変形に起因する表面階層リンクル構造の自律形成機構解明と,同構造の機能人工物としての有用性実証を目的とする。平成29年度は,(1)使用材料の選定を兼ねた定性的観察実験と(2)薄膜の座屈変形理論の定式化に取り組んだ。以下にその具体的な成果を記す。・研究計画調書に記載した各種薄膜(SiOx,Pt,Diamond-like carbon)と基板(ポリジメチルシロキサン)から構成される系を使用し,いずれも特定の条件下で階層リンクル構造を形成することを顕微鏡法により確認した。また,薄膜に付与する圧縮ひずみ量の調節により,一次,二次リンクルそれぞれの幾何学寸法を制御できる可能性を示した。・当初は使用を計画していなかったアクリル粘着テープ基板の有用性を見出し,金属薄膜を使用した階層リンクル構造の作製に成功した。ポリジメチルシロキサンに比べ高いヤング率を有するこの基板は,圧縮ひずみ量の制御域を拡大し,多様な幾何学寸法を有した階層リンクル構造の自律形成を可能にする。・基板表面に蒸着した薄膜を弾性床に置かれた単純支持はりとしてモデル化し,仮想仕事の原理より階層リンクル構造の発生条件を明らかにした。本研究で定式化した結果は,一次リンクルが二次リンクルの形成に及ぼす影響を考慮したものであり,単一リンクル構造と階層リンクル構造の発生条件を明確には区別していない他の研究グループによる先行研究の問題点を解決する。平成29年度の研究計画は,(1)ポリジメチルシロキサン基板表面に形成した酸化薄膜(硬化層)の座屈変形挙動解析,(2)階層リンクル構造表面の濡れ性評価,(3)薄膜の座屈変形理論の定式化である。上述の通り,(1)と(3)に関しては当初の計画以上に進展している。(2)に関しては,予定していた接触角計一式の購入が困難なため達成できていないが,接触角測定環境整備に着手しており,平成30年度に速やかに実施する予定である。以上より,おおむね順調に進展している。以下三点に取り組み,階層リンクル構造の自律形成機構を明らかにし,その発現・変形を制御する汎用的な手法を確立する。また,同構造の機能表面としての有用性を実証する。

・圧縮ひずみ量の増大に伴う座屈モードの遷移と表面微細周期構造の変化を顕微鏡法により詳細に解析する。・平成29年度に構築した理論の妥当性を検証する。特に,基板表面の初期凹凸形状が,薄膜の座屈変形挙動に及ぼす影響を明らかにする。・作製した階層リンクル構造の表面濡れ性を評価し,従来の単一リンクル構造のそれに対する優位性を示す。特に,一次,二次リンクルのアスペクト比が,液滴の静的・動的接触角や滑落角に及ぼす影響を詳細に解析する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
流れ場制御による新しい地盤環境修復技術の基礎的研究

地盤の汚染が問題となっているが、土壌に対する付着性・粘性が高く、揮発性に乏しい機械油を非掘削で地盤内から回収する技術は確立されていない。本研究では、室内土槽を用いた模擬油汚染地盤における界面活性剤による浄化の進行を記録する実験を様々な条件で行った。界面活性剤の投与パターンや圧入・吸引の方法、室内土槽の規模などの条件と浄化の進行の関係についての検討を通じ、浄化効率の高い流れ場制御のポイントを見出した。工場から地盤内に漏洩した機械油に対し、本研究では、流れ場制御による浄化技術を新たに着想した。1)互いに反応して発泡する2種類の界面活性剤の水溶液を上下から投与する。2)このうち下方投与側に増粘剤を添加することで浸透域を下から拡大させる。3)反応帯を上方に徐々に移動させ、下から上にスキャンするようにムラなく汚染油を回収する、という技術である。大型土槽(幅2m)を用いた浄化実験を行ったところ、発泡反応によって発生した気体が上流側で界面活性剤の浸透を阻害し、地表面に噴出してしまう問題が明らかとなった。一方、とくに化学反応や増粘剤の添加を行わない界面活性剤でも、流れを脈動的にすることで定常投与よりもムラなくかつ少量で汚染油を回収することができることを小型土槽(幅60cm)を用いた実験から見出した。そこで、本年度の研究ではこれを流れ場制御の主力技術とし発泡反応は補助的に用いるのが良いのではないかと考え、界面活性剤をどのようなパターンで投与するのが最も効果的であるのかを中心に実験を行った。この実験結果は非常に好ましく、従来よりも時間・界面活性剤使用量とも60%ほどに抑えることに成功した。小型土槽(幅60cm)を用いた実験で最も効果的であった界面活性剤の投与パターン3つにより大型土槽(幅2m)を用いた浄化実験を行ったが、下流側で汚染油が残留した。これは界面活性剤の脈動が上流から1mほどまでしか及ばず、下流側では機械油の下方を定常流的に通過しているためであることが明らかになった。これまでは界面活性剤の投与パターン制御により流れ場を脈動させていたが、今年度の実験の問題点(界面活性剤の脈動が上流から1mほどまでしか及ばず、下流側では機械油の下方を定常流的に通過している)に対する検討を通じて、下流側の吸引パターンを制御する新しい技術を着想するに至った。下流側の吸引孔の位置が実験中の水面となるが、空気も吸うために汚染油を含む液体に対する吸引力はどうしても低下する。これに対し、吸引孔を複数埋設し、吸引ポイントを徐々に下げてゆくことで常に液相に有効な吸引圧を作用させることが可能となる。最下段の吸引孔を使用したあとは水位を最上段の吸引孔まで上昇させる。これを繰り返すのであるが、水位を下降・上昇させるこの制御はこれまでの界面活性剤を横からぶつける方法よりも界面活性剤との接触面積が飛躍的に大きくなるため地盤内の油分を全体的に乳化・可動化させる効果が大きいと考えられる。このように、今年度の実験の問題点に対する検討を通じて、新しい技術を着想するに至ったことから、おおむね順調に進展している、と考えている。1)互いに反応して発泡する2種類の界面活性剤の水溶液を投与し、2)増粘剤添加液の浄化完了域封鎖による、浄化未完了域に対する投与の効率化、そして3)反応帯を上方に徐々に移動させ、下から上にスキャンするようにムラなく汚染油を回収する、という技術である。昨年(2015年)の実験において、小型土槽(幅60cm)を用いた実験で最も効果的であった界面活性剤の投与パターン3つにより大型土槽(幅2m)を用いた浄化実験を行ったが、下流側で汚染油が残留した。また、下流側の吸引パターン制御による水位下降・上昇による地盤内の油分の全体的な乳化・可動化は、界面活性剤の投与パターン制御による流れ脈動よりも地盤内の流れ場に与えるインパクトが大きいと思われた。2015年度の実験では小型土槽実験での結果が大型土槽実験では役に立たないことがほとんどであったので、今年(2016年)は大型土槽実験のみを行った。着目点は以下の3つである。着目点1互いに反応して発泡する2種類の界面活性剤の水溶液を投与することによる乳化促進工程の効率化。着目点2増粘剤添加液の浄化完了域封鎖による、浄化未完了域に対する投与の効率化。着目点3界面活性剤と汚染油の反応帯を上方に徐々に移動させ、下から上にスキャンするようにムラなく汚染油を回収する手順の最適化。上記着目点123の工程は組み合わせて実施することも可能であるが、性能評価の精度を上げるため、それぞれを独立した実験として浄化完了まで実施し、浄化の進行データを記録した。着目点1についての実験では、発泡ポイントが最上流に偏らないよう投与パターンの工夫を行った。これまでに小型土槽実験では何度も成功していたが、今年の実験ではこの工夫により地盤全体の汚染油を乳化し、大型土槽を用いた実験としては本研究室で初めて成功することができた。

また、現在使用している界面活性剤は機械油の乳化性能は優れているものの起泡性は小さいので、発泡促剤の添加も試みた。結果的には気泡が過剰に発生したわりには油が残留してしまったが、乳化は促進されることが確認できたので、【乳化・発泡反応時間】→【輸送・発泡休止時間】→【乳化・発泡反応時間】というパターンでの繰り返しが効果的であることを見出すことに至った。着目点2についての実験では、主に吸引ノズルの形状変更により、増粘剤添加液の浄化完了域封鎖による浄化未完了域に対する界面活性剤投与の効率化に成功することができた。これにより、新たな発想を得た。増粘剤を使用するのではなく、現在使用している界面活性剤よりも低粘性の界面活性剤を併用するアイデアである。これにより、浄化の進行が促進するものと考え実験を行なった。実験回数がまだ少ないので、いまのところ好ましい結果は得られていないが、低粘性の界面活性剤の注入流速と注入位置について今後につながる知見が得られた。着目点3についての実験では、2つの吸引ポイントを使うだけで、およそ2 pore volumeという少量でも汚染の浄化ができるに至った。水位を下降・上昇させるこの制御はこれまでの界面活性剤を横からぶつける方法よりも界面活性剤との接触面積が飛躍的に大きくなるため地盤内の油分を全体的に乳化・可動化させる効果が大きいことが確認できた。このように、今年度の実験の問題点に対する検討を通じて、新しい技術を着想するに至ったことから、おおむね順調に進展している、と考えている。これまでの小型2次元土槽・大型2次元土槽は奥行きが5cmであり、実質的に2次元流れ場であった。そのため、奥行き方法の界面活性剤のロス・みずみち流れがどのようになるのかはこれまで測定されてこなかった。そこで今年度は、大型3次元土槽(内寸幅190.0cm×高さ120.0cm×奥行125.0cm)を用いた実験を行なった。しかし、2回行った大型3次元土槽実験では、圧入された界面活性剤が地表面に噴出してしまい、油を浄化する働きを十分に果たせないことが新たな問題として浮かび上がった。そこで、この問題の解決を新たな主眼に研究を進めた。圧入側の水位を固定した送液方法による実験を行なったところ、界面活性剤があふれ出すことがなくなり、より正確な実験結果を得ることができるようになった。ただ、この方法は圧入・吸引の圧力勾配が小さいため、途中から吸引孔付近に界面活性剤が停滞し汚染油が残ってしまった。状況を打開するため、界面活性剤ではなく水を越流水槽に入れることで粘性が大きい界面活性剤が停滞していた部分を溶かすことで、濃度が薄い界面活性剤となって汚染領域の油を溶かし実験を終了することができた。本研究では3年間にわたり、室内土槽を用いた模擬油汚染地盤における界面活性剤による浄化の進行を記録する実験を様々な条件で行った。その結果、界面活性剤の投与パターンや圧入・吸引の方法、室内土槽の規模など流れ場の制御と浄化の進行の関係について明らかにした。汚染エリア全体に対してムラをいかに作らないか、という点に着目して本研究は行われたが、結果的に効率の良い浄化となったのは、共通して吸引孔近傍での汚染油の停滞を取り除くような界面活性剤の流れ場制御を作成したケースであった。この知見をもと今後も研究を推進してゆきたいと考えている。地盤の汚染が問題となっているが、土壌に対する付着性・粘性が高く、揮発性に乏しい機械油を非掘削で地盤内から回収する技術は確立されていない。
フラグメントペプチドを用いたプリオンタンパク質凝集メカニズムの物理・化学的解析

プリオン蛋白質由来のフラグメントペプチド(hPrP)を用いて、二次構造と凝集性の関連とCu2+とpHの影響を検討した。hPrP180-192はCu2+非存在下で相互の結合量が多く、pH7.5において添加直後から経時的にβシート構造へ変化するとともに結合性と凝集性を示すことが明らかとなった。さらに、変異体のhPrP180-192 V/Iは、hPrP180-192と比較して凝集性が高く、Cu2+の非存在下で不可逆的にβシートへ二次構造変化を起こすことが明らかとなった。本研究により、プリオン蛋白質の凝集にC-端領域、特にhPrP180-192が深く関与している可能性が明らかとなった。平成27年度はプリオンタンパク質のC-末端由来フラグメントペプチド、hPrP180-192の他のフラグメントペプチドとの結合性について検討した。申請時の実験計画ではカラムスイッチHPLC法を用いる予定であったが、この方法ではhPrP180-192固定化レジンを大量に調整する必要があり、よりペプチド試料を節約できる方法として、Pull down assay法とAFFINIX QN mを用いた分子間相互作用を測定することとして検討を行った。Pull down assay法の結果、PrP169-192は銅イオン存在下、特異的にPrP180-192に結合し、この結果は分子間相互作用測定でも確認できた。また、PrP169-183とPrP169-183は銅イオン非存在下、PrP180-192固定化レジンに特異的に結合することが確認できた。一方、分子間相互作用は、PrP169-183では認められず、PrP180-192では相互作用が認められるという結果が得られた。これらの結果より、プリオンタンパク質の凝集にはPrP180-192を含む部分が関与していると考えた。次に、これらのフラグメントペプチドのSH-SY5Y細胞を用いて形態変化を観察するとともに、Caspase-3の活性を測定した結果、PrP169-189がプリオンタンパク質凝集の核とない得る可能性が示唆された。Pull down assay法とAFFINIX QN mの結果を考え併せると、PrP169-192が凝集及び毒性の核となるフラグメントペプチドと考えられ、今後このペプチドを中心とした詳細な検討を行う必要がある。加えて、本研究に付随して、極めて興味深い結果として、プリオンタンパク質のフラグメントペプチドを分解する低分子合成ペプチドを見出したので、切断点の同定などを行っている。カラムスイッチHPLC法で検討する予定であったペプチドーペプチド間の結合性はPull down assay法で検討でき、その目的は達成できた。また、分子間相互作用は予定通り検討できたことより、実験計画にしたがって遂行できたと考えている。さらに、実験計画にはなかった培養細胞に対する影響し、Pull down assay法と分子間相互作用測定法で得られた結果との相関を検討できたことは当初の計画以上に進展していると判断している。特筆すべきは、我々の見出した酵素活性を有する低分子ペプチドがプリオンタンパク質のフラグメントペプチドを分解する可能性を見出したことである。この低分子ペプチドに関してはすでにアメリカと日本において特許申請をしており、現在、プリオンタンパク質に対する切断活性に関して詳細に検討しているところである。背景・目的:前年度の検討より、ヒトプリオンタンパク質の凝集にはC末端領域が関わっていると考えられた。本年度C末端領域のフラグメントペプチドであるhPrP 180-192中心に物理的性質、細胞毒性について検討した。方法:相互作用はPull down assayと分子間相互作用測定装置(AFFINIX QNm)により検討した。立体構造解析にはCDスペクトルを用いた。凝集性は、蛍光色素チオフラビンTを用いて確認した。細胞毒性にはヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y株を用いて、アポトーシス誘導、WST8を用いた細胞増殖活性、およびCaspase-3の活性化を検討した。結果:Pull down assayおよびAFFINIX QNmの結果、銅非存在下でhPrP180-192同士の結合が見られたが、存在下では認められなかった。CDスペクトル測定では、溶液調製直後は銅の有無に関わらずランダムコイル構造をとっていたが、37°Cインキュベート後は非存在下でβシートへ構造に変化した。これに銅を添加するとランダムコイル構造へと変化した。チオフラビンTでは、銅非存在下で蛍光強度が増強し凝集がみとめられた。細胞毒性に関しては、hPrP169-189で細胞増殖能の低下、Caspase-3の活性化が認められたが、hPrP 180-192では確認できなかった。結論:C末端領域が凝集性や細胞毒性に関与していることが確認でき、銅の関与はないことが示唆された。考察:凝集の核となる領域と細胞毒性を示すために必要な領域にはわずかながら違いがあると考えられる。我々の発見した合成酵素ペプチド(Catalytide)が、hPrP180-192を分解することを見出しており、次年度において、構造変化とCatalytideによる分解の違いも検討し、凝集メカニズムの解明とともにCatalytideの作用も解明する。種々のフラグメントペプチドを用いて検討した結果、ヒトプリオンタンパク質の凝集と細胞毒性にはC末端領域が関与していることが明らかとなった。また、銅イオンは関わっていると考えられた。

CDスペクトルの経時的測定により、C末端領域の立体構造変化は緩やかであり、それに伴い凝集性が増加することが明らかとなった。さらにこれらの作用に銅イオンの関与は無いことが示唆されたことより、正常なヒトプリオンタンパク質(hPrPC)から凝集性の高い変異体(PrPSc)への立体構造変化においては、銅イオンと核となるPrPScは必要ないことを示唆している。プリオンタンパク質の毒性発現の過程は、OP-repeat領域で処理できなくなった銅イオンが中間領域に結合することで酵素耐性を獲得した後、エンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれたhPrPCあるいはC末端領域を含むhPrP-FPの相互作用により凝集し、細胞毒性を示す可能性が示唆された。つまり、細胞外における銅イオン濃度は大きく影響するが、細胞内における構造変化や細胞毒性には銅イオンは影響しないと考えられる。この考え方はこれまでとは少し異なっており、新たなメカニズムを提示できる可能性が見えた。さらに、本研究において、我々の見出したCatalytide (低分子合成酵素ペプチド)がC末端領域由来のhPrP-FPを切断することをみいだしており、さらなる検討は必要であるが、CatalytideがPrPScを分解する可能性が見出された。このことは、当初の研究計画には含まれていないことではあるが、タンパク質凝集が原因となる様々な疾病の治療薬となり得ることが考えられることより、当初の研究計画以上に進展していると判断している。前年度までの検討により、正常型ヒトプリオンタンパク質(hPrPC)C-末端由来の合成ペプチドhPrP180-192がhPrPC凝集に関与している可能性を見出した。平成29年度は、hPrPCの病的変異の一つであるV180Iに着目し、PrP180-192/V180IとhPrP180-192の凝集性と銅イオンによる影響を比較し、二次構造との関連を検討した。CDスペクトル解析の結果、銅イオン存在下ではhPrP180-192及びhPrP180-192/V180Iともにランダムコイル構造からの変化は認められず、また、HPLC分析においても可溶性ペプチドの減少は認められなかった。一方、銅イオン非存在下では、両ペプチドともランダムコイル構造から経時的にβシート構造へ変化し、HPLC分析ではともに可溶性ペプチドが減少していることが判明した。この溶液に銅イオンを添加すると、hPrP180-192はランダムコイル構造へ戻るとともに、可溶性hPrP180-192が増加したが、変異体のhPrP180-192/V180Iではランダムコイル構造へ戻らず、可溶性hPrP180-192/V180Iの増加も見られなかった。分子間相互作用測定装置(AFFINIX QNμ)を用いた分子間相互作用とチオフラビンTを用いた凝集性の検討の結果より、銅イオン存在下に比べ非存在下でより相互作用と凝集性が認められた。これらの結果より、銅イオンはhPrPCからhPrPScへの構造変化をコントロールしていることが考えられる。加えて、V180Iの変異が生じると、銅イオンによる立体構造制御が不可能になり、銅イオン有無に関わらず病原性が高くなることが考えられる。プリオン蛋白質由来のフラグメントペプチド(hPrP)を用いて、二次構造と凝集性の関連とCu2+とpHの影響を検討した。
第二言語としての日本語の語用論的能力の習得に関する縦断的研究

本研究では初級初期の日本語学習者(L2)10名の語用論的発達を13ヶ月に渡りロールプレイによって縦断的に観察し、依頼と謝罪に関わるストラテジーとスピーチレベルの発達過程を分析した。学習環境要因のインタビュー調査も行った。同時に日本語母語話者(NS)20名のデータも比較対照として分析した。結果、L2とNSでは依頼と謝罪で異なるストラテジーがある、L2の依頼補助部に大きな変化はないが直接的な依頼が減り間接的な依頼が増える、スピーチレベルは主レベルでは対人関係に応じ変化が見られるがサブレベルはNSのような変化がない、NSとの接触の頻度が相手に応じた語用論的能力の使用に影響を与えることがわかった。平成25年度は平成24年度11月より3ヶ月毎に実施している第1期生(5名)と第2期生(5名)の調査ー発話行為に関わるストラテジーと言語表現の調査、及び、学習環境要因調査ーのデータ収集と分析を進めている。また、比較対照として日本語母語話者20名のデータ収集も行った。データ収集及び分析対象の発話行為は依頼・勧誘・謝罪・提案で、データ収集方法としてはクローズド・ロールプレイを採用した。社会的・状況的な変数の影響は、クローズド・ロールプレイの状況設定を変えることで検証している。分析にあたっては、意味公式、及び、CCSRPで提唱された分類の枠組みを主に採用しているが、先行研究の多くは中間言語語用論の縦断的研究ではないこと、また、日本語における中間言語語用論の縦断研究の分析手法も十分に確立されていないため、新たな理論的枠組みや分析方法を開発する必要があり、現在は先行研究から分析の理論的枠組みと手法に関する示唆を得つつ、分析手法を構築している段階である。現在まで、収集したデータを用いて「依頼」と「謝罪」についての意味公式と言語表現の分析を行い、それらに関する研究発表を行った。平成26年度は、平成24年度11月より実施している日本語学習者10名への2調査(5名は平成24年11月より、他5名は平成25年11月より実施)、すなわち、1発話行為に関わるストラテジーと言語表現の調査、2学習環境要因調査の引き続き、3ヶ月毎に行った。ただし、調査対象学生の半数近くが海外留学により、日本国外に留学したため、調査は、一人の学習者につき、12ヶ月とした。本研究におけるこれらの調査は、中間言語語用論の縦断研究で、これまで日本語学習者に対する中間語用論の縦断的研究は行われてこなかった。したがって、本研究において、1年にわたる中間言語語用論に関わる言語データを収集したことは、学習者の語用論の発達を知る上で貴重な資料となる。データ収集及び分析対象の発話行為は、依頼・勧誘・謝罪・提案で、データ収集方法としては、先行研究で多く用いられているクローズド・ロールプレイを採用した。分析は、意味公式、及び、先行研究で提唱されているCCSRPという枠組みを採用しているが、それらは中間言語語用論の縦断的研究のための枠組みではないため、適宜、修正をし、分析のためのコーディングの判断としている。コーディングの信頼性を検証するために、日本語母語話者2名に研究協力者として、分析に関わってもらった。結果、コーディングの信頼性係数(α)は、9.6と高い数字が出た。現在までに、収集したデータの文字化は全て終了している。本年度(H26年度)は、分析に基づいて「依頼」「謝罪」「勧誘」のコーディングを終了した。研究成果は、依頼のsupportive movesの中間言語語用論について日本語用論学会大会のprocedingsを執筆したこと、応用言語学会(国際大会)において、依頼のheadact表現の中間言語語用論的発達についてポスター発表を行った。本研究では、日本語学習を始めたばかりの日本語学習者10名(日本の大学に在学する日本語学習者)の発話行為遂行に関わる語用論的能力の発達を三ヶ月ごとに1年にわたり縦断的に研究した。研究協力者は、調査開始時には初級初期であったが終了時には中級後半または上級であった。語用論的能力の発達を解明するには、初級から上級に至る習得過程を分析対象とする研究が求められるが、日本語教育における中間言語の語用論研究は主に中上級の学習者を対象とした研究に限定されていた。そこで、本研究では初級初期から中級・上級に至る過程を縦断的に、依頼と謝罪の発話行為のロールプレイ発話の分析と学習環境についてのインタビュー調査を分析することによって語用論的能力の発達を解明した。また、比較対照として、同年代の日本語母語話者20名(男性10名・女性10名)のロールプレイ発話の分析も行った。ロールプレイ発話の意味公式を分析した結果、依頼・謝罪ともに、当該の発話行為を達成するためのストレテジーの数や種類については大きな変化は見られなかったが、滞在期間の経過とともに対話者に応じたスピーチレベルに関わる表現に大きな変化が見られた。スピーチレベルはネガティブ・ポライトネスに関わる言語形式であり、学習者は、対話者の親疎・上下関係によってスピーチレベルを使い分けるという語用論的能力を発達させることがわかった。

そして、スピーチ・レベルの習得は、目標言語に対する接触頻度よりもその学習者が対話者との人間関係にどれだけ意識的かにより母語話者の発話に近づくかが決まること、学習者は独自の社会言語用論的なルールを作っていること、さらに、日本語母語話者が用いるスピーチ・レベルに関わる表現の習得が進んでいても、敬語表現の使用は日本語母語話者と違いが見られることがわかった。本研究では初級初期の日本語学習者(L2)10名の語用論的発達を13ヶ月に渡りロールプレイによって縦断的に観察し、依頼と謝罪に関わるストラテジーとスピーチレベルの発達過程を分析した。学習環境要因のインタビュー調査も行った。同時に日本語母語話者(NS)20名のデータも比較対照として分析した。結果、L2とNSでは依頼と謝罪で異なるストラテジーがある、L2の依頼補助部に大きな変化はないが直接的な依頼が減り間接的な依頼が増える、スピーチレベルは主レベルでは対人関係に応じ変化が見られるがサブレベルはNSのような変化がない、NSとの接触の頻度が相手に応じた語用論的能力の使用に影響を与えることがわかった。分析対象の発話行為のデータ収集は全て終わり、文字化も終了している。分析についても「依頼」以外に、「謝罪」「勧誘」の意味公式の分析、及び、head act表現の分析が済んでおり、研究発も国内外で順調に行っている。ただし、論文が来年度(平成27年度)中に採択されるようにするには、執筆の進度を進める必要がある。日本語教育平成27年度は、データの詳細な分析を行い、依頼だけでなく他の発話行為(謝罪、勧誘、提案)についても、研究発表と論文執筆を行う予定である。研究計画時の予定では、本研究において収集したデータ(音声データと書き起こしデータ)をweb上にて公開する準備を行い、閲覧は、申請者により許可された研究者だけが閲覧できる設定にする、としていたが、Webの構築と公開には相当の作業がかかることが予想されるため、まずは、研究成果の発表と論文執筆に力を注ぎたいと考えている。、分析対象の発話行為は、依頼・謝罪・勧誘・提案で、データ収集は順調に行われている。日本語母語話者の20名分のデータも収集済みである。データ分析に関しては、第1期5名(12ヶ月)の依頼と謝罪の意味公式と言語表現の分析が終了している。勧誘・提案に関しても順次、分析を行っていく予定である。データ収集に関して、第1期生(5名)の調査は、留学や帰国その他の事情により、同一学習者に対して12ヶ月以上継続してデータ収集を行うことができず、3ヶ月ごと計5回(12ヶ月)の調査となった。第2期生(5名)、3期生(5名の予定)においても同様の事情が見込まれ、それぞれ約1年間の調査になることが予想される。物品費及び人件費が当初の予定よりかからなかったため。平成26年度以降も引き続き、第2期生(5名)と第3期生(平成26年11月から実施、約5名の予定)に対する調査を継続して行う。これらのデータ分析を行うのと平行して、研究の発展途上において明らかになった結果から順次、学会における研究成果の発表を行い、論文にまとめて学会誌等に投稿する。当面は、依頼・謝罪の発話行為に焦点を絞り、分析を進めていく。研究発表のための交通費などにあてる予定である。物品費及び人件費が予定よりかからなかったため。データ分析のための人件費にあてる予定である。
カテプシンEの遺伝子発現調節機構及び膵癌特異的発現の解析

我々はこれまでに、カテプシンEのcDNA及び遺伝子のクローニングに成功し、さらに、微量蛋白であるヒトカテプシンEの酵母を用いた組み換えヒトカテプシンEの大量精製を行ってきた。本研究はこれまでの成果を基に、カテプシンEの発現調節機構を解明し、病態、特に膵癌との関与を明らかにするものであり、これがひいてはカテプシンEの生理機能解明の手掛かりになるものと期待された。カテプシンEの病態との関連を検討したところ、免疫組織化学的解析で、カテプシンEが膵管細胞癌の100%(15例)に発現していることが認められた。正常膵では免疫組織化学的、酵素学的にも検出されず、膵臓でのカテプシンEの発現は癌特異的であった。カテプシンEが膵癌のマーカーとなる可能性を検討するため、膵癌例の血清及び膵液中のカテプシンEの存在を、ウエスタンブロットで解析したところ、血清中には検出できなかったが、膵癌例の膵液に高率に(5例中4例)認められた。我々は酵母を用い組み換えヒトカテプシンEを精製し、さらに、抗カテプシンEモノクローナル抗体を作成し、これらを用いenzyme link immunosorbent assay(ELISA)システムを確立し、カテプシンEの定量測定を簡便化した。ELISAにより膵癌、慢性膵炎例の冷凍保存膵液中のカテプシンEを定量し、膵癌診断能を検討したところ、膵癌では11例中8例(72。7%)、膵炎では43例中4例(9.3%)に膵液中のカテプシンEが認められ、膵液中のカテプシンEは膵癌のマーカーになりうると考えられた。本研究はこれまでの成果を基に、カテプシンEの発現調節機構を解明し、病態、特に膵癌との関与を明らかにするものであり、これがひいてはカテプシンEの生理機能解明の手掛かりになるものと期待される。カテプシンEが膵癌のマーカーとなる可能性を検討するため、平成6年度は、膵癌例の血清及び膵液中のカテプシンEの存在を、ウエスタンブロットで解析したところ、血清中には検出できなかったが、膵癌例の膵液に高率に(4例中3例)認められた。我々は酵母を用い組み換えヒトカテプシンEを精製し、さらに、抵カテプシンEモノクローナル抗体を作成し、これらを用いenzyme link immunosorbent assay(ELISA)システムを確立し、カテプシンEの定量測定を簡便化した。ELISAにより、膵癌、慢性膵炎例の冷凍保存膵液中のカテプシンEを定量し、膵癌診断能を検討したところ、膵癌では10例中8例(80%)、膵炎では22例中2例(9%)に膵液中のカテプシンEが認められ、膵液中のカテプシンEは膵癌のマーカーになりうると考えられた。カテプシンEはペプシノーゲンA、ペプシノーゲンC、カテプシンD、レニンと同じく酸性プロテアーゼの一つであり、1)細胞内プロテアーゼである、2)カテプシンDと異なりライソゾームには存在しない、3)胃粘膜皮蓋上皮細胞に最も多く存在する、4)胃以外に膵臓、胸腺、リンパ節、などの免疫系組織に存在する、という特徴を持つ。

カテプシンEの生理機能は、細胞内プロテアーゼであり胃以外に免疫系組織に主に存在することから、免疫機構、特に抗原形成に関与していると考えられているが、いまだ不明であった。カテプシンEと病態との関連を免疫組織化学的に解析したところ、カテプシンEが膵管細胞癌の100%(15例)に発現していることが認められた。正常膵では免疫組織化学的、酵素学的にも検出されず、膵臓でのカテプシンEの発現は癌特異的であった。我々はこれまでに、カテプシンEが膵癌マーカーとなりうるかを検討するため、組み換えヒトカテプシンEを用い作成したポリクローナル抗体とモノクローナル抗体を用い、enzyme immunosorbentassay(ELISA)を確立し、膵癌患者の血清、尿、膵癌患者の血清、尿、膵液中のカテプシンEを測定したところ、血清中にはカテプシンEは認められなかったが、尿中と膵液中に認められ、特に膵液中のカテプシンEは膵癌の75%と高率に認められ、膵癌マーカーとして有効と考えられた。膵液中のカテプシンEはCA19-9よりも特異度は高く膵癌と慢性膵炎との鑑別診断に有効であった。しかし、カテプシンEは膵腺腫や過形成でも免疫組織化学的に発現がみられ、膵液中にも腺腫でカテプシンEの検出される例が50%に認められ、カテプシンEの発現は膵癌発生の比較的早期に関係すると考えられた。
細菌細胞壁構成D-アミノ酸合成関連酵素の構造、機能の解析と特異的阻害剤の開発

細菌細胞壁には、高等動物には存在しない種々のD-アミノ酸が必須成分として含まれる。これらD-アミノ酸の生合成に関与する微生物酵素の特異的阻害剤は、選択性の高い新規抗生物質への応用が可能である。本研究では、これら酵素の構造と触媒機構の関連を明らかにし、これに立脚した特異的阻害剤を開発することを目的としている。このような酵素の一つであるグルタミン酸ラセマーゼは、ペプチドグリカンの構成成分であるD-グルタミン酸生合成に関与する。本研究では、E.coli由来の同酵素がペプチドグリカン生合成の中間体であるUDP-N-アセチルムラミル-L-アラニンにより活性化される現象について検討し、酵素タンパク質がこの活性化因子により構造変化を起こすこと、またこの活性化には酵素のN-末端領域が関与することを明らかにした。また、Bacillus pumlisの同酵素遺伝子をクローニングし、その発現が転写レベルでの調節を受けることを見い出した。また同じくペプチドグリカンの構成成分であるD-アラニンを供給するアラニンラセマーゼについて、X線結晶解析の結果から補酵素の両面に空隙が存在することを明らかにし、同酵素が他のピリドキサル酵素とは異なり、補酵素の両面で水素転移反応を触媒することを裏付けた。さらに、活性中心リジン残基をアラニン残基に転換した変異型酵素に対する1級アミンと2級アミンの活性化効果の違いから、アラニンラセマーゼ反応にはアルジミン転移の過程が必須であることを明らかにした。細菌細胞壁には、高等動物には存在しない各種D-アミノ酸が必須成分として含有され、細菌のユニークな酵素によって生合成される。これらの酵素の構造や触媒機構を解析し、触媒機構に立脚した特異的阻害剤を開発することを目的としている。D-グルタミン酸は細菌細胞壁ペプチドグリカンの必須構成成分であり、D-アミノ酸トランスアミナーゼあるいはグルタミン酸ラセマーゼにより生合成される。本研究代表者らは既に、P.pentosaseus及びE.coliのグルタミン酸ラセマーゼの遺伝子クローニング、酵素科学的諸性質の解明を行っている。両酵素のアミノ酸一次配列において、保存性の高い領域に対応するDNAプライマーを合成し、PCR法によって対応する領域を増幅させたところ、Staphyrococcus aureusやBacillus cereus、Pseudomonas aeruginosaにもグルタミン酸ラセマーゼ遺伝子が存在する可能性が示された。E.coliのD-グルラミン酸要求株、WM335のD-グルタミン酸要求性の相補を指標とし、Bacillus cereusから本酵素遺伝子をクローン化することができた。P.pentosaseusのグルタミン酸ラセマーゼを阻害する物質を検索し、セリンO-スルフエ-トが本酵素を強く阻害することを見いだし、その阻害機構を解析した。ついで、本酵素を阻害する物質を生産する菌をスクリーニングし、Bacillus subtilisに新しい阻害剤を見いだし、その構造を解明した。

また同じくペプチドグリカンの構成成分であるD-アラニンを供給するアラニンラセマーデについて、X線結晶解析の結果から補酵素の両面に空隙が存在することを明らかにし、同酵素が他のピリドキサル酵素とは異なり、補酵素の両面で水素転移反応を触媒することを裏付けた。さらに、活性中心リジン残基をアラニン残基に転換した変異型酵素に対する1級アミンと2級アミンの活性化効果の違いから、アラニンラセマーゼ反応にはアルジミン転移の過程が必須であることを明らかにした。
半構造化環境を利用したロボットの自律的環境モデル構築とタスクプランニング

半構造化環境とは、ロボットの活動を支援するための物理的・情報的な整備が部分的に施された環境のことをいう。本課題では、半構造化環境における自律ロボットの環境認識・モデル構築および行動計画の手法について研究を行った。主な成果としては、視覚による環境認識を支援する「マーカ」の分野において、「正面付近から観測したときの姿勢精度が悪い」という原理的な問題を解決する、マイクロレンズアレイを用いた画期的な高精度マーカを開発した。(1)-1非構造化領域のモデル化を利用した生活支援ロボットアプリケーションの開発前年度までに開発していた,視覚マーカによって構造化された環境を利用して自動で物体操作を行う生活支援ロボットアームのシステムを拡張し,非構造化物である人間の顔を対象に,自動で飲み物のカップをユーザの口元に運ぶシステムを開発した.ここでは,顔認識技術を応用し,検出したユーザの顔のIDと位置・姿勢を利用することで,構造化物と同様の扱いができることを示し,その有用性を示すことができた.(1)-2より精度の良い環境構造化のための視覚マーカの開発レンチキュラーレンズと縞模様パターンを用いることで,角度検出に関して従来の平面視覚マーカより20倍ほどの精度と安定性をもつ新しい視覚マーカを開発した.また,このマーカを活用し,ハンドカメラを装着したロボットアームと操作対象物体との自動位置合わせを行うことで,より広範囲なロボット初期位置からでも自動物体操作が可能となることを実証した.(2)人間-ロボット間で共有可能なモデルを記述する手法の研究人間の生活全般を記述する共通言語としてWHOで採択されているICF(国際生活機能分類)を利用することで,人間の生活と支援ロボットの機能をリンクさせる手法を検討した.これにより,今後の課題として,オントロジー工学を利用したICFの整理と,ロボットの機能の記述,および生活環境・作業環境のモデル化・記述法の開発が必要であることが明らかになった.昨年度開発した視覚マーカはレンチキュラーレンズによって生じる1次元モアレパターンを活用したが,今年度はこれを拡張し,マイクロレンズアレイによって生じる2次元モアレパターンを用いた新たな視覚マーカを開発した.本マーカは昨年度のマーカよりも製造過程がシンプルとなり,今後の実用化により適したものといえる.また,従来のARマーカが苦手としていた正面付近からの観測においても,昨年度と同様,本マーカは姿勢誤差1deg未満の非常に高精度な姿勢推定が可能であることを種々の検証実験により実証した.位置・姿勢の情報は環境構造化の基礎であり,これを高精度化することによってロボットはより正確かつ細かい環境情報を取得することができるようになるため,本マーカは今後のサービスロボットのための環境構造化ツールとして非常に有用と考える.本年度はこのような物理的な環境構造化ツールの開発に加え,それをキーとしてロボットに与える環境情報を記述するための枠組みの検討を行った.ここでは,人間と共存するサービスロボットを指向し,人間の生活機能を記述する共通言語として最近注目されているICF(WHO国際生活機能分類)を応用することを検討した.さらに,このICFをロボットシステムで活用するべく,オントロジー工学の手法により計算機処理可能な形式に再編成する試みを開始した.こうした試みを発展させることで,人間の生活環境・生活機能を体系的に記述することができるようになり,ロボットが提供するサービスの機能を明確に定義することが可能になると考える.ロボットのための環境構造化ツールとして重要な高精度視覚マーカについて、その実用性を高めるため、照明条件に対するロバスト性の向上、認識角度範囲の拡大を行った。LentiMark型、ArrayMark型の2種類のマーカを並行して開発し、ID認識機能の有無によって用途に応じて使い分ける方式とした。それぞれ実用化を目指したデザインの再検討を行うと同時に、マーカ認識ソフトウェアの改良を行った。LentiMarkの認識ソフトウェアについては、複数の異なるID、大きさのマーカを同時に認識できるようにした。高精度視覚マーカとハンドにつけた小型カメラにより、従来マーカよりもはるかに高精度で安定した位置合わせを行うロボットアームシステムを構築した。人間の生活環境と生活機能を、機能オントロジーの概念を用いて体系的に記述する手法を検討した。当初の研究目的は情報面における環境構造化の技術開発が中心であったが,その基礎となる物理的な環境構造化ツールの開発が予想外に進捗し,その開発を優先したため.24年度が最終年度であるため、記入しない。物理的な環境構造化ツールである新型のARマーカをキーとし,情報面での環境構造化技術の研究を進める.具体的にはICF(WHO国際生活機能分類)をオントロジー工学の手法で再編成し,それをベースに人間の生活環境の記述と利用の枠組みを構築する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
腫瘍血行動態改善による放射能標識モノクローナル抗体の腫瘍集積性増幅に関する研究

ヒト大腸癌LS-180移植ヌードマウスにおいて、アンギオテンシン-IIによる昇圧操作に基づく腫瘍血流増加作用およびキニナーゼ阻害剤(エナラプリル)による血管透過性亢進作用を利用し、放射能標識モノクローナル抗体の腫瘍集積性の改善が得られるか検討した。TI-201塩化タリウム、Tc-99m標識アルブミンを組織血流量、組織血液量あるいは血管透過性のマーカーとして、アンギオテンシン-II、エナラプリルの至適投与量を検討した結果、各々2μg/kg/min、30μgの投与量において最適の腫瘍血行動態改善が得られた。この操作により血圧は、96/61から153/67に上昇した。昇圧操作を72時間まで持続し観察した結果、1時間までの昇圧であれば正常臓器血行に影響がないことが確認された。このように決定した最適操作下におけるIn-111標識抗大腸癌モノクローナルA7抗体の体内分布を抗体投与後168時間まで観察したところ、腫瘍への放射能集積は対照群と比べ有意に増加し、かつ正常臓器放射能分布は減少した。投与72時間後における腫瘍集積は対照群の1.62倍の高値を示した。腫瘍内放射能分布をオートラジオグラフィで観察したところ、対照群では放射能は主に腫瘍辺縁にのみ存在したのに対し、操作群においては腫瘍深部にまで放射能の分布がみられた。以上の結果から、アンギオテンシン-IIおよびキニナーゼ阻害剤投与による腫瘍血行動態の改善により、放射能標識モノクローナル抗体の腫瘍集積性の改善が得られることが確認された。操作法の改良により、より高度の改善が得られるものと考えられる。