hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
真皮線維芽細胞からアプローチする毛髪異常疾患の原因究明

ヒロサキヘアレスラット由来皮膚線維芽細胞(HHR-DF)は初代培養で胞体の大きい多核の線維芽細胞が現れ,増殖能が低い.そこでHHR-DFに対する各種増殖刺激因子の影響を調べたところ,使用したいずれの因子によっても細胞数の有意な増加が認められなかった.また,HHR背部皮膚に直径10mmの皮膚欠損を作成し,再生治癒速度を解析したところ,創傷治癒の遅延が認められた.HHR-DFはある種の細胞増殖刺激に対する反応性が低下していると考えられた.ヒロサキヘアレスラット由来皮膚線維芽細胞(HHR-DF)は初代培養で胞体の大きい多核の線維芽細胞が現れ,増殖能が低い.そこでHHR-DFに対する各種増殖刺激因子の影響を調べたところ,使用したいずれの因子によっても細胞数の有意な増加が認められなかった.また,HHR背部皮膚に直径10mmの皮膚欠損を作成し,再生治癒速度を解析したところ,創傷治癒の遅延が認められた.HHR-DFはある種の細胞増殖刺激に対する反応性が低下していると考えられた.弘前ヘアレスラット(HHR)はSprague-Dawleyラット(SDR)から自然発生した乏毛ラットである.我々は最近,HHRでは塩基性ヘアケラチン遺伝子Kb21,Kb23,Kb26とKrt2-25などを含む7番染色体の末端領域7q36が80-kbにわたって欠失することを明らかにした.一方,HHRの線維芽細胞は培養を繰り返すと多核の大型細胞に形態が変化し,増殖能が低下することを見出した.今回の研究ではHHRの毛の異常がいかなる機序で生じるか,そしてその異常が線維芽細胞の形態変化や増殖能低下とどう関連するかを明らかにするため,体毛の肉眼的性状を調べるとともに,毛包の構造と毛周期をHE染色や免疫組織化学により顕微鏡学的に検討し,SDRと比較した.その結果,HHRの体毛は屈曲し,SDRの直線状の毛に比べ有意に短く,皮膚の単位面積当りの毛の本数も有意に少なかった.HHRでは,毛包の退行期が早期に始まり,退行期が進行するにつれて毛包の構造が完全に破壊され,リンパ球を主体とする炎症細胞の著明な浸潤が観察された.HHRでは,毛皮質は形成されていたが,髄質が拡大し,内毛根鞘は菲薄化し,毛小皮は欠損していた.SDRではヘアケラチンKb25は,マトリックスと髄質に発現したが,HHRではこうした組織学的部位では発現せず,皮質で発現していた.以上の結果はHHRの毛の成長に障害があり,毛根に存在する線維芽細胞の増殖能低下に起因していることを示唆している.遺伝子学的にみるとHHRの毛の異常は,複数のヘアケラチン遺伝子の欠失とその結果生じる融合ケラチン遺伝子の発現によると考えられ,HHRは毛包形成におけるヘアケラチンの役割を解析するモデルとなることが示唆された.これまで我々は,弘前ヘアレスラット(HHR)皮膚由来線維芽細胞(HHR-DF)を初代培養すると,継代5代目ころから大型の胞体を有する多核の線維芽細胞が大部分を占めることを見出している,さらに,HHR-DFの細胞増殖能は対照のSprague-Dawleyラット(SDR)由来皮膚線維芽細胞(SDR-DF)に比べて著しく低いことも明らかにした.平成22年度は、HHR-DFの細胞増殖能に対する各種増殖刺激因子の影響を調べた.5%ウシ胎児血清加Minimal essential medium(MEM)で培養したHHR-DFあるいはSDR-DFを以下の増殖刺激因子すなわちウシ胎児血清(520%),フォルボールエステル(PMA),TGF-β,塩基性線維芽細胞増殖因子で刺激し,細胞数を経時的に計測したところ,いずれの刺激によってもSDR-DFは刺激開始48時間で対象に比較して細胞数が1.5倍程度に増加するが,HHR-DFでは対象に比較して細胞数の有意な増加が認められなかった.すなわち,HHR-DFはある種の細胞増殖因子に対する反応性を欠如していると考えられた.さらに,HHR背部皮膚に直径5mmの皮膚欠損を作成し,創傷部位が再生治癒するまでの過程を組織学的に解析した.皮膚欠損部位に再生する肉芽組織の増殖速度は組織上の面積を指標に,また,肉芽組織を覆うように再生する表皮の増殖速度は再生表皮の長さを指標として計測したところ,いずれの指標もSDRに比してHHRで低い傾向を認めたが,有意差が認められなかった.データに多少のばらつきがある点と,5mmの皮膚欠損が小さいために両ラット間で創傷治癒に差がつきにくかった可能性があり,今後の検討課題である.これまで我々は,弘前ヘアレスラット(HHR)皮膚由来線維芽細胞(HHR-DF)を初代培養すると,継代5代目ころから大型の胞体を有する多核の線維芽細胞が大部分を占めることを見出している.さらに,HHR-DFの細胞増殖能は対照のSprague-Dawleyラット(SDR)由来皮膚線維芽綱脚(SDR-DF)に比べて著しく低いことも明らかにした.また、HHR-DFの細胞増殖能に対する各種増殖刺激因子の影響を調べた.5%

ウシ胎児血清加Minimal essential mediumで培養したHHR-DFあるいはSDR-DFを以下の増殖刺激因子すなわちウシ胎児血清(520%),フォルボールエステル(PMA),TGF-β,塩基性線維芽細胞増殖因子で刺激し,細胞数を経時的に計測したところ,いずれの刺激によってもSDR-DFは刺激開始48時間で対象に比較して細胞数が1.5倍程度に増加するが,HHR-DFでは対象に比較して細胞数の有意な増加が認められなかった.すなわち,HHR-DFはある種の細胞増殖因子に対する反応性を欠如していると考えられた.さらに、HHR背部皮膚に直径10mmの皮膚欠損を人為的に作成し,創傷部位において欠損部皮膚が再生するまでの治癒過程を組織学的に解析した.皮膚欠損部位に再生する肉芽組織の増殖速度は欠損部位の面積を指標に,また,肉芽組織を覆うように再生する表皮の増殖速度は再生表皮の長さを指標として計測したところ,いずれの指標もSDRに比してHHRにおいて小さい値を示した.したがって、HHRでは皮膚欠損に続いて生じる再生治癒が遅延していることが明らかになった。HHRでは表皮特異的に発現する細胞骨格分子であるケラチンの遺伝子が複数個欠損していることが明らかになっているが、HHRにおける創傷治癒遅延と何らかの関係があるものと思われる。
ミトコンドリア複合体II会合を標的とした骨格筋異常に対する新規治療法の確立

ミトコンドリア複合体II(complex II)は、電子伝達系の一部であり、酸化的リン酸化によりATPを産生するが、ミトコンドリアDNA(mtDNA)にコードされていないこと、内膜のプロトン(H+)の濃度勾配に関与しないこと、超複合体に含まれていないことから重要視されてこなかったため、研究が全く進展していない。本研究の目的は、心不全に起因するcomplex IIの会合不全における形態・機能的制御の破綻が、ミトコンドリア呼吸能低下を介して骨格筋異常の発症・進展に関与するという仮説を検証し、その新規治療法を開発・確立するものである。ミトコンドリアのSDHA, B, C, Dのタンパク発現および活性、complex I由来の呼吸能にも群間に差がないにもかかわらず、complex I+IIおよびcomplex II由来のミトコンドリア呼吸能はsham(偽手術)群に比較し、心筋梗塞(MI)群で有意に低下することをあきらかにした。したがって、心不全モデルマウスの骨格筋complex II由来ミトコンドリア呼吸能の障害はミトコンドリア複合体会合因子の異常である可能性が考えられる。本年度の研究目的である心不全マウスの骨格筋におけるミトコンドリア複合体II依存的に呼吸能や会合因子が低下していることを明らかにした。ミトコンドリア複合体会合因子の欠損が骨格筋ミトコンドリア機能に与える影響を検討するため、骨格筋培養細胞におけるミトコンドリア複合体会合因子ノックダウン細胞およびノックアウトマウスがミトコンドリア機能、複合体タンパク質に関与することを証明する。また、関与が証明された場合、治療法を開発することを目的とする。心不全患者での運動耐容能の低下は独立した強力な予後規定因子であり(Circulation 1991)、我々はその主要因が骨格筋ミトコンドリア障害であることをあきらかにしてきた(Kinugawa S, Takada S. Int Heart J 2015; Takada S. Cardiovasc Res 2016)。しかしながら、ミトコンドリア機能の障害部位や制御機構は不明なままであった。本年度の研究目的である心不全マウスの骨格筋における単離ミトコンドリアを用いて、複合体タンパク、呼吸能や会合因子が低下していることを明らかにした。ミトコンドリア複合体会合因子の欠損が骨格筋ミトコンドリア機能に与える影響を検討するため、骨格筋培養細胞におけるミトコンドリア複合体会合因子ノックダウン細胞がミトコンドリア機能、複合体タンパク質に関与することを証明する。
ＰＨＳＲＮペプチドによる腹膜再生機構の薬理学的解明と臨床応用

腹膜透析では腹膜透析液中に含まれる高糖濃度が腹膜障害を引き起こすため、長期にわたって治療を継続することが困難である。我々は培養腹膜中皮細胞において高糖濃度が細胞接着分子のインテグリンを阻害することにより、中皮細胞の創傷治癒を阻害することを報告した。さらに、ラット腹膜透析モデルにおいてインテグリン活性化ペプチドPHSRNの腹腔内投与により腹膜中皮細胞の再生を改善させることも報告した。その機序としてPHSRNはα5β1インテグリンを刺激しFAK-p130Casを含む細胞内伝達経路を介した細胞遊走能を増強することで創傷治癒(腹膜中皮再生、肉芽組織吸収)が亢進すると考えられた。腹膜透析では透析液による腹膜劣化のため、10年以上の長期間治療を継続することが困難である。腹膜劣化の原因として、透析液中に含まれる高糖濃度やブドウ糖分解代謝産物(GDPs)などの非生理的物質が考えられている。我々は培養腹膜中皮細胞において、透析液中に含まれるブドウ糖の濃度により、インテグリン依存性の細胞接着が阻害され、中皮細胞の創傷治癒が阻害されることを報告した(Tamura M, Kidney Int, 63: 722, 2003)。また、インテグリン活性化ペプチドであるPHSRNがインテグリン依存性の細胞接着を亢進させ、腹膜中皮細胞の再生を促進させることを、培養腹膜中皮細胞とラット腹膜透析モデルの両者において明らかにした(Miyamoto T, Tamura M, Nephrol Dial Transplant, 25: 1109, 2010)。さらに、ブドウ糖に替わる浸透圧物質として開発されたIcodextrinでは、ブドウ糖のようなインテグリン依存性の細胞接着阻害作用がないことも明らかにした(Matsumoto M, Tamura M, Life Sci, 90: 917, 2012)。このように本研究は腹膜透析における腹膜劣化の発症機序の解明や、腹膜劣化進展の抑制について、インテグリンを介した創傷治癒という観点からの検討を行うことで、腹膜透析療法の長期間にわたる安全な実施を期待出来るようになる可能性があり意義が高いものと考える。腹膜透析患者における腹膜組織の劣化の原因として、腹膜炎などの急性腹膜障害の既往や透析液に含まれる非生理的物質への慢性暴露などが挙げられる。我々は腹膜中皮細胞を用いて透析液に含まれる高濃度のブドウ糖がインテグリンを介した創傷治癒過程を阻害することを報告した(Tamura M. Kidney Int. 63: 722, 2003)。最近、インテグリン活性化ペプチドであるPHSRNは糖尿病モデルラットにおいて皮膚の創傷治癒を促進することや、ラット角膜上皮細胞の遊走を促進し角膜潰瘍の治癒過程を促進することが報告されており、我々もインテグリン活性化ペプチドPHSRNにより腹膜中皮細胞の再生を促進することにより腹膜障害を抑制することを報告した(Miyamoto T, Tamura M. Nephrol Dial Transplant, 25:1109-1119, 2010)。さらに腹膜透析液の主成分であるブドウ糖やイコデキストリンによる腹膜中皮細胞の再生障害についても検討を行い、透析液に含まれる高濃度のブドウ糖はインテグリンを介した創傷治癒過程を阻害するが、一方で新しい透析液に含まれる浸透圧物質のイコデキストリンではこのような阻害作用がなく、腹膜障害性が少ない可能性があることを報告した(Matsumoto M, Tamura M. Life Sci, 90: 917-923, 2012)。本研究は腹膜透析における腹膜障害発症や進展の抑制について、インテグリンシグナルを介した創傷治癒という観点からの検討を行うことで、腹膜透析療法の長期間にわたる安全な実施を期待できるようになる可能性があり意義が高いものと考える。腹膜透析では透析液による腹膜劣化のため、長期間治療を継続することが困難である。また、インテグリン活性化ペプチドであるPHSRNが腹膜中皮細胞の再生を促進させることを,ラット腹膜透析モデルの両者において明らかにした(Miyamoto T, Tamura M, Nephrol Dial Transplant, 25: 1109, 2010)。

この機序として、PHSRNはインテグリンによる細胞接着に中心的な働きをするFocal adhesion kinase (FAK)を活性化させ、細胞遊走能を向上させ創傷治癒を促進させることが明らかとなった。また、ブドウ糖に替わる浸透圧物質として開発されたIcodextrinでは、ブドウ糖のようなインテグリン依存性の細胞接着阻害作用がないことも明らかにした。本研究により腹膜透析における腹膜劣化の発症機序の解明や腹膜劣化進展の抑制について、インテグリンを介した創傷治癒が関与していることが明らかにされた。腎臓内科学PHSRNペプチドのインテグリンによる細胞内シグナル伝達に与える影響に関しては、ほぼ計画通り進捗しているが、一方で腹膜創傷治癒の促進による腹膜障害治療の臨床応用に向けて、PHSRNペプチドによる腹膜創傷治癒促進作用の機序解明やペプチドの最適な投与方法の検討を行うことについては、未だ十分な成果を挙げることが出来ていない。PHSRNのインテグリンによる細胞内シグナル伝達に与える影響に関しては計画通り順調に進捗しているが、一方で今回の研究で腹膜創傷治癒促進による腹膜障害治療の臨床応用に向けて、PHSRNペプチドによる腹膜創傷治癒促進作用の機序解明やペプチドの最適な投与方法の検討などを行うことに関しては、腹膜透析ラットモデルにおいてPHSRNペプチドの投与法と、各種サイトカン・成長因子の関与の検討を行っているが、未だ十分な成果を挙げることが出来ていない。ラット腹膜透析モデルにおいてPHSRNペプチドの最適な投与方法と、各種サイトカインや成長因子への影響について検討を行う。そのために、ラット腹膜透析モデルにおいて中皮細胞のの単層剥離による急性腹膜障害を惹起し、腹膜創傷治癒の過程において腹膜透析液成分とPHSRNペプチドが与える影響を検討する。ラット腹膜透析モデルにおいて中皮細胞の単層剥離による急性腹膜障害を惹起し、腹膜創傷治癒の過程において腹膜透析とPHSRNが与える影響を検討する。また、腹膜創傷治癒促進による腹膜障害治療の臨床応用に向けて、PHSRNペプチドによる腹膜創傷治癒促進作用の機序解明や、ペプチドの最適な投与方法の検討などを行う。当初は成果発表のため旅費や論文作成のための英文校正などを行う予定であったが、その支出がなかった。また計画がやや遅れており、試薬等の購入が予定を下回った。次年度は腹膜透析ラットモデル作成のため、ラット購入や手術関連費用(麻酔薬、手術器具など)を購入予定である。また、インテグリンシグナルについての研究を行うに当たり必要なFAKなどのプラスミドに関連した試薬類を購入する。培養細胞についてはrat腹膜中皮細胞や線維芽細胞などの購入や継代培養のための維持費用などが必要である。Western blotting用や免疫染色用の試薬も購入予定である。研究成果を国内外の学会で発表するための旅費が必要である。また英文原著作成に当たり、英文校正のための謝金や投稿費、掲載費なども要する。腹膜透析ラットモデルにおいてPHSRNペプチドの投与法と、各種サイトカン・成長因子の関与の検討を行っているが、一部予定通り研究が進捗しておらず実験が遅延しているところがあり繰越額が生じている。次年度は動物腎疾患モデルの作成のため、ラット購入、手術関連費用(麻酔薬、消毒薬、手術器具など)が必要である。
宿主細胞のオートファジーに着目したインフルエンザ関連肺炎の重症化メカニズム解明

インフルエンザ関連細菌性肺炎におけるオートファジーの役割を解析した。インフルエンザウイルスと肺炎球菌をA549細胞に重複感染させたin vitroモデルにおいて、オートファジー小胞を発現した細胞が経時的に増加し、その後減少した。重複感染マウスの肺では非感染マウスと比較して、LC3Bを発現している炎症細胞が増加した。In vitro重複感染モデルにオートファジー阻害薬を作用させた結果、interleukin(IL)-6は低下、matrix metalloproteinase(MMP)-10は増加した。重症インフルエンザ関連細菌性肺炎の病態・免疫応答にオートファジーが関連していることが示唆された。インフルエンザウイルスに肺炎球菌が重複感染した肺炎は、治療に抵抗性となり死亡率が高い。この要因の一つとして、重複感染に伴う過剰な炎症が自己の肺傷害を惹起し、重症化に寄与することが挙げられるが、その機序は不明である。オートファジーは、細胞が低酸素状態や飢餓に陥った際、自己の蛋白や細胞内小器官を消化することでエネルギーを産生して生き残るための仕組みである。近年、このオートファジーは、病原体に対する宿主の免疫機能に深く関与していることが報告されている。本研究の目的は、インフルエンザ関連死の原因となる細菌感染が合併した病態(重複感染)において、過剰な炎症が生じるメカニズムを宿主細胞のオートファジーに着目して解明することである。本年度は、まず、肺癌細胞株であるA549細胞を用いてin vitroにおけるインフルエンザウイルスと肺炎球菌の重複感染モデルの作成を行った。このモデルでは、肺炎球菌の単独感染群と比較して、インフルエンザの先行感染がある重複感染群において肺炎球菌のA549細胞への接着・侵入が亢進した。また、それに伴い、炎症性サイトカインの産生も亢進を認めた。重複感染した細胞に対してオートファジー阻害薬を作用させた場合、肺炎球菌の接着・侵入や炎症性サイトカインの産生が抑制された。重複感染モデルにおいて、薬剤投与の有無による遺伝子発現を比較するため、マイクロアレイを実施した。また、薬剤の細胞傷害性を確認するため、細胞外に放出されたLDHの測定を行った。これらは現在、結果を解析中である。これまでの検討により、オートファジー阻害薬がin vitroにおけるインフルエンザウイルスと肺炎球菌の重複感染モデルに与える影響について解析が進んでおり、概ね順調に進展していると思われる。しかし、マウスモデルにおける検討は、まだ進んでおらず今後の課題である。本研究ではインフルエンザウイルスと肺炎球菌が重複感染した際にみられる過剰な免疫応答をオートファジーに着目して解析する。それにより重症化に関与するオートファジー関連因子を同定すること、また、その因子に介入することによって過剰な炎症を抑制するための新たな治療戦略を考案することを目的としている。これまでの検討では、A549細胞を用いたインフルエンザウイルスと肺炎球菌の重複感染モデルにおけるオートファジー阻害薬の作用として、炎症性サイトカインの産生低下や肺炎球菌の接着・侵入の抑制を認めていた。更にマイクロアレイを用いて遺伝子発現の変化を比較したところ、蛋白レベルでの解析と同様に炎症性サイトカインの遺伝子の発現低下を認めた。また、逆にオートファジー阻害薬を作用させた場合に、マイクロアレイにおいて発現が増加したプロテアーゼの遺伝子について蛋白レベルで解析を実施した。そのプロテアーゼは、感染していないA549細胞にオートファジー阻害薬を作用させた場合においても蛋白レベルでの発現が増加していた。そのため現時点ではこのプロテアーゼの病態への関与や意義は不明であるが、今後も検討を継続する。細胞レベルでの検討に加えてin vivoにおける実験も開始している。具体的には、マウスを用いて重複感染モデルを作成し、単独感染と重複感染のそれぞれにおいて肺組織を採取した。現在、肺組織におけるオートファジー関連因子の発現について解析を進めている。A549細胞を用いたインフルエンザウイルスと肺炎球菌の重複感染モデルにおける検討により細胞レベルにおいて解析が進んでいる。また、マウスモデルを用いた実験も開始しており概ね順調に進展していると思われる。しかし、各結果の再現性の確認が十分でなく、今後の課題である。本研究の目的は、インフルエンザウイルスに肺炎球菌が重複感染した重症肺炎で見られる過剰な炎症が生じるメカニズムを、宿主細胞のオートファジーに着目して解明することである。前年度までの検討において、in vitro重複感染モデルにオートファジー阻害薬を作用させた結果、肺炎球菌の接着・侵入の抑制、およびInterleukin(IL)-6の産生低下を認めた。また、マイクロアレイによる遺伝子レベルにおける検討でも同様に、IL-6 mRNAの発現低下を認めた。一方、オートファジー阻害薬を作用させることにより、遺伝子レベルで発現が増加したものの一つにMatrix metalloproteinase(MMP)-10があり、蛋白レベルにおいても増加が認められた。本年度は、このin vitroモデルにおいて、オートファジーの過程で生成される小胞の発現について経時的な解析を行った。重複感染2時間後には少数の細胞において、また、6時間後には多くの細胞において小胞の発現が確認された。16時間後には発現している細胞は減少した。この結果より小胞の発現に経時的なピークがあることが示唆された。更に重複感染させたマウスの肺におけるLC3Bの発現を免疫染色によって検討したところ、非感染マウスと比較して、炎症細胞におけるLC3Bの発現が増加していた。これまでの検討によりインフルエンザウイルスと肺炎球菌が重複感染した重症肺炎の病態・免疫応答にオートファジーが関連していることが示唆された。

上記のうち再現性の確認が十分でないものについてはその確認を、また、オートファジーに関連したその他のマーカーや細胞死関連因子との比較などを含めて研究を継続する予定である。インフルエンザ関連細菌性肺炎におけるオートファジーの役割を解析した。インフルエンザウイルスと肺炎球菌をA549細胞に重複感染させたin vitroモデルにおいて、オートファジー小胞を発現した細胞が経時的に増加し、その後減少した。重複感染マウスの肺では非感染マウスと比較して、LC3Bを発現している炎症細胞が増加した。In vitro重複感染モデルにオートファジー阻害薬を作用させた結果、interleukin(IL)-6は低下、matrix metalloproteinase(MMP)-10は増加した。重症インフルエンザ関連細菌性肺炎の病態・免疫応答にオートファジーが関連していることが示唆された。今後は、オートファジー阻害薬がどのように作用して、研究実績の概要で述べた結果に至ったのか、そのメカニズムについて検討を行っていく予定である。具体的には、肺炎球菌がA549細胞に接着する因子の発現や炎症を調節する因子への影響を遺伝子レベル・蛋白レベルにおいて検討していく予定である。また、重複感染においてオートファジー阻害薬を作用させることで、オートファジー関連因子がどのように変化するのかを検討する。in vitroによる検討のみでは生体への影響が評価できないため、今後はマウスモデルを用いてin vivoにおける検討も進めたいと考えている。これまで得られたin vitroにおける結果を元に、インフルエンザウイルスと肺炎球菌の重複感染マウスモデルを用いて実験を進める。具体的には、それぞれ病原体の単独感染群と重複感染群から採取した肺組織において、組織学的にオートファジー関連因子であるLC3Bの発現を比較する。また、p62など関連因子の測定を行い、定量的に比較する。更に、オートファジーの役割を明らかにするため、重複感染マウスにオートファジー阻害薬を作用させた上で、オートファジー関連因子の発現や炎症性サイトカインの発現の変化を解析する。また、肺内のウイルスや肺炎球菌の量を定量し、それらのクリアランスに与える影響を評価する。In vitroにおけるマイクロアレイの結果、特に顕著に変動した遺伝子について、重複感染マウスにおける発現を薬剤投与群と非投与群で比較する。感染症学、呼吸器病学購入を検討している試薬の価格が、次年度使用額(本年度未使用額)より大きかったため、来年度に繰り越して購入する予定とした。購入を検討している試薬の価格が、次年度使用額(本年度未使用額)より大きかったため、来年度に繰り越して購入する予定とした。
マイクロシュリーレン撮影, 静電探針併用による予混合乱流伝ぱ火災微細構造の解明

エンジン内での乱流燃焼の速さや火炎伝ぱ限界と密接な関連を有する,予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造の解明は,エンジン内燃焼の制御やそのシミュレーションモデル作成上重要な課題である.本研究は,予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造を明らかにするために,混合気の特性値(層流火炎反応域厚さ,層流燃焼速度,酸素濃度)及び乱れ場の乱れ強さを,それぞれ単独に変化させた燃焼実験により得られた乱流火炎シュリーレン像の画像解析結果と,その解析のための基本的な考え方を示す.球形に近い定容燃焼実験装置の中心部に,ほぼ等方的な定常乱れ場を作り,中心点火により燃焼実験を行った.実験に用いた5種類のプロパン混合気は,上述の特性値を変化させるため燃料と人工空気混合気を使用した.また,混合気初期圧は大気圧として,それぞれの混合気に対して乱れ強さを5段階に変化させた.その結果,乱流伝ぱ火炎の微細構造についてのシュリーレン像の解析と考察により,次の結論を得た.予混合乱流伝ぱ火炎シュリーレン像の縞間隔は,乱れ強さの増加とともに急激に小さくなる.これは,乱流火炎の厚さ方向に存在する火炎素面の影響がシュリーレン像に現われたことによるものと考えられる.同じ乱れ強さのもとでは,層流燃焼速度が大きいほど縞間隔は大きく,また層流火炎反応域厚さが厚いほど縞間隔は大きい.プロパン混合気を使用した場合,層流燃焼速度と層流火炎反応域厚さが一定であれば,酸素濃度が高いほど縞間隔は大きい.予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造モデルにより,シュリーレン縞間隔の解析を行った結果,乱れが強い場合には予測値と実測値は定量的によく反応するが,乱れが弱い場合の予測値は実測値のほぼ半分の値を与える.また,しわ状層流火炎モデル,群島状層流火炎モデルに関する考察を行い,ダムケラー数とレイノズル数の関数として遷移領域を示した.エンジン内での乱流燃焼の速さや火炎伝ぱ限界と密接な関連を有する,予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造の解明は,エンジン内燃焼の制御やそのシミュレーションモデル作成上重要な課題である.本研究は,予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造を明らかにするために,混合気の特性値(層流火炎反応域厚さ,層流燃焼速度,酸素濃度)及び乱れ場の乱れ強さを,それぞれ単独に変化させた燃焼実験により得られた乱流火炎シュリーレン像の画像解析結果と,その解析のための基本的な考え方を示す.球形に近い定容燃焼実験装置の中心部に,ほぼ等方的な定常乱れ場を作り,中心点火により燃焼実験を行った.実験に用いた5種類のプロパン混合気は,上述の特性値を変化させるため燃料と人工空気混合気を使用した.また,混合気初期圧は大気圧として,それぞれの混合気に対して乱れ強さを5段階に変化させた.その結果,乱流伝ぱ火炎の微細構造についてのシュリーレン像の解析と考察により,次の結論を得た.予混合乱流伝ぱ火炎シュリーレン像の縞間隔は,乱れ強さの増加とともに急激に小さくなる.これは,乱流火炎の厚さ方向に存在する火炎素面の影響がシュリーレン像に現われたことによるものと考えられる.同じ乱れ強さのもとでは,層流燃焼速度が大きいほど縞間隔は大きく,また層流火炎反応域厚さが厚いほど縞間隔は大きい.プロパン混合気を使用した場合,層流燃焼速度と層流火炎反応域厚さが一定であれば,酸素濃度が高いほど縞間隔は大きい.予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造モデルにより,シュリーレン縞間隔の解析を行った結果,乱れが強い場合には予測値と実測値は定量的によく反応するが,乱れが弱い場合の予測値は実測値のほぼ半分の値を与える.また,しわ状層流火炎モデル,群島状層流火炎モデルに関する考察を行い,ダムケラー数とレイノズル数の関数として遷移領域を示した.石油エネルギーの大部分は、各種動力源において燃焼過程を介して利用されているが、燃焼現象、特に実用上重要な乱流燃焼現象には、解明すべき多くの問題が残されている。その中でも、各種機関の熱効率向上や防災上の見地から重要な乱流燃焼の速さは、その伝ぱ火炎の微細構造と密接な関連を有する。本研究は以上のような観点から、予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造と伝ぱ機構を、シュリーレン撮影と静電探針法を同時に用いることにより解明しようとするものである。本年度は、あらかじめ乱れ強さ及び乱れの平均的な空間スケールを計測した乱流燃焼装置において、予混合乱流伝ぱ火炎のシュリーレン撮影とその画像解析を行った。シュリーレン撮影には、ダークポイントシュリーレンストップを用いた。実験では、混合気の層流燃焼速度を一定に保ち、層流火炎反応域厚さ及び乱れ強さをそれぞれ独立に変化させた。この場合、乱れ強さの変化に伴い、乱れの平均的な空間スケールも変化する。画像解析においては、シュリーレン縞模様の平均的な縞間隔と縞の厚さを、それぞれの条件につき計測し、解析を行った。解析によれば、未燃混合気の乱れのスケールは乱れ強さの増加に伴いわずかに大きくなるにも係わらず、火炎の平均的な縞間隔は逆に急激に小さくなる。これは、乱れ強さの増加に伴い乱流火炎反応帯厚さが厚くなり、そこに含まれる乱流火炎塊の数が急激に増加するためと考えられる。また、縞の厚さは層流火炎反応域厚さの増加に伴い厚くなることが明らかになった。

これらの実験と並行して、乱流火炎微細構造計測用の静電探針とその回路の作成を行い、乱流火炎に対するその出力特性の確認を行った。また、予混合乱流伝ぱ火炎の前面だけが、2方向から同時に観測できる乱流燃焼装置の作成も行った。
便利社会の生活環境が高齢者の手段的ADL自立に与える影響

2030年には高齢者の半数近くは独り暮らしになることが推測されている。高齢者を取り巻く環境の変化が著しい中、加齢変化と慢性疾患を併せ持ちながら生活する高齢者は環境の変化に適応できないことが更なる生活不安を生む可能性が考えられる。そこでIADLの側面から高齢者の日常生活に潜む不便さを明らかにすることにした。公共交通機関(電車・バス・駅)、スーパーやドラッグストア、公共機関(銀行・郵便局・市役所・病院)を利用する高齢者18名の行動観察からは【安全を意識した行動】【スムーズな行動のための早めの準備態勢】【慣れに左右される行動】【認知機能と感覚機能の低下に伴う非効率性】【身体能力と比例する行動】【他者の言動を意識した行動】【加齢を意識した工夫】【機器操作への不安感】などの特徴が抽出された。また、前年度に続きインタビューデータの分析により病院を受診する際の不便さは【居住地に総合病院がない不便さ】【インターネット予約や機械操作の困難性】【病院の案内係の説明や対応の不足】【加齢による書類手続きや移動の困難性】【病院までの移動手段の制約】【診察やリハビリまでの長い待ち時間】【処方箋薬局からの受け取りに関する困難性】に類型化された。インターネットの普及により病院の予約が可能となったが、【インターネット予約や機械操作の困難性】を抱く高齢者にとっては利用に至らず、効率よく受診できないことへの葛藤を生じさせていた。これらのことからはIT機器の活用が不便性と利便性の自覚に較差を生じさせていることや、高齢者の既知や習慣、身体能力や物事の容易さが高齢者のIADLを円滑に進められるか否かに影響していることが明らかとなった。便利さの追求によりIT機器には新たな機能が導入され続けているが、これらが高齢者の機能低下に対応していなければ機器使用をはじめとする環境変化への不安感や不便さは容易に解消されないと考える。背景および目的:2030年には高齢者の半数近くは独り暮らしになることが推測されており、独り暮らしであっても自立した生活を送ることができるよう、高齢者の要介護の発生要因の一つである閉じこもりを予防する必要がある。近年、高齢者を取り巻く環境の変化は著しく高齢者にとってはその変化に適応できないことが更なる生活不安を生む可能性が推察できる。27年度の研究では、高齢者の自立した生活を阻むことに繋がる不便さの実態を明らかにすることを目的とした。研究方法:大阪府および近郊、ならびに名寄市及び名寄市近郊の市町村に所在するコミュニティセンター・シルバー人材センター、サービス付き高齢者住宅、シニアカレッジ、地域民生委員を通じて研究協力が得られた高齢者59名に、60分90分の面接調査を実施した。面接調査では(1)外出への思い(2)外出中に起こったアクシデント(3)外出先での困難さや苦労(4)不便さの体験(5)外出中に老い(老化)を自覚した体験を中心に聴取した。面接調査は2016年2月4月に実施した。なお、本研究は梅花女子大学の倫理審査委員会の承認を得た研究計画書に基づき実施した(承認番号:0010-0084)。結果:面接調査を実施した対象者の基本情報については、性別は男性15名、女性44名。年齢は60歳代4名、70歳代38名、80歳代14名、90歳代3名。家族構成は独居28名、夫婦二人24名、夫婦と子供の三人3名、二世帯2名、サービス付き高齢者住宅2名。健康状態は慢性疾患に罹患し通院中48名。手段的ADL評価点は5点1名、8点2名、9点3名、10点5名、11点2名、12点15名、13点31名。外出頻度と目的はボランティアや趣味、高齢者大学などの習慣的活動で週に23回35名であった。デイケアおよびデイサービスを週に13回の利用者が11名、買い物は57名が週に13回実施していた。27年度に予定していた面接調査によるデータ収集を終え、データのテキスト化の段階に進んでいる。背景および目的:近年、高齢者を取り巻く環境の変化は著しく高齢者にとってはそれらの変化に適応できないことが更なる生活不安を生む可能性が推察できる。2030年には高齢者の半数近くは独り暮らしになることが推測されており、独り暮らしであっても自立した生活を送ることができるよう、高齢者の日常生活に潜む不便さの実態を把握する目的で、28年度は高齢者の外出時に行動を共にしながら参加観察を行った。研究方法:大阪府および兵庫県ならびに北海道の市町村に所在する研究協力が得られた高齢者18名の行動観察を実施した。調査員は対象者の外出(病院・スーパー・郵便局・銀行・市役所・飲食店・駅・電車やバスでの移動など)に付き添い、行動をビデオ撮影や目視で観察し、行動観察中にインフォーマルインタビューを実施し、フィールドノートに書き留めた。インタビューを実施した対象者の基本情報については、性別は男性2名、女性16名。年齢は60歳代1名、70歳代8名、80歳代8名、90歳代1名。家族構成は独居9名、夫婦二人4名、夫婦と子供の三人1名、二世帯2名、子供と二人2名。健康状態は慢性疾患に罹患し通院中18名。IADL

評価点は5点1名、8点1名、9点5名、10点2名、12点2名、13点7名である。また、27年度に高齢者の潜在的ニーズを把握する目的で実施したインタビューのデータ分析にも着手した。69名のインタビューデータから日常生活上の不便さが語られたコードの抽出を行い、IT機器、金融機関、公共交通機関、公衆トイレ、エスカレーターやエレベーター、歩道、病院、ショッピングモールや飲食店に関するものに類型化した。高齢者がこれらの不便さを自覚する背景には認知機能や身体機能の低下といった加齢現象が大きく影響しており、社会が自動化・機械化され便利になっても、加齢に伴う不便さは解消されていないことが推察された。28年度に予定していた面接調査のデータ分析の初期段階に着手できており、同時に行動観察調査によるデータ収集は終了している。超高齢社会の進展に伴い2030年には高齢者の半数近くは独り暮らしになることが推測されている。高齢者を取り巻く環境の変化が著しい中、慢性疾患や加齢変化を併せ持ちながら生活する高齢者にとって、環境の変化に適応できないことは更なる生活不安を生む可能性が考えられる。本研究は便利社会における高齢者の日常生活に潜む不便さを明らかにし、IADLの自立の側面から課題を再考することを目的とする。平成29年度は高齢者のインタビューデータの分析と行動観察データの分析をおこなった。行動観察は、高齢者に同行する参加観察と高齢者の自然な行動を観察する自然観察の2つの方法で実施した。行動観察はスーパー・郵便局・市役所・飲食店・駅構内・電車やバス内とそれらの移動経路でおこなった。ビデオ撮影と対話ならびに目視により観察した高齢者の言動や環境ならびに雰囲気を分析した結果、気遣いに関連した現象(危険性)、身体機能の低下がもたらす現象(不便さ・危険性・予防策・工夫)、機器操作への心理的現象(消極性・依存性・抵抗感・あせり)であった。また、インタビューデータを質的に分析した結果からは公共交通機関と駅構内の不便さに関するもの70コード、歩行に関するもの138コード、買い物に関するもの73コード、ATMや携帯電話およびパソコンに関するもの148コードが抽出された。これらからは加齢を意識した積極性や加齢現象に対応していない物理的・人的環境に対する困難性や不利益さへの思いが抽出されており、社会が自動化・機械化され便利になっても、加齢に伴う不便さは解消されていないことが推察された。特に公共機器であるATMなどのIT機器は次々に新しい機能が導入されることにより高齢者の「使いづらさ」は、解消されにくいことが窺える。よって物理的および人的環境をハードとソフトの両面から高齢者の視点で整備することが重要な課題と考えられる。平成29年度は、インタビューデータの分析により「暫定的カテゴリーの発見」と、平成28年度に実施した行動観察調査のデータ分析に着手している。2030年には高齢者の半数近くは独り暮らしになることが推測されている。高齢者を取り巻く環境の変化が著しい中、加齢変化と慢性疾患を併せ持ちながら生活する高齢者は環境の変化に適応できないことが更なる生活不安を生む可能性が考えられる。そこでIADLの側面から高齢者の日常生活に潜む不便さを明らかにすることにした。公共交通機関(電車・バス・駅)、スーパーやドラッグストア、公共機関(銀行・郵便局・市役所・病院)を利用する高齢者18名の行動観察からは【安全を意識した行動】【スムーズな行動のための早めの準備態勢】【慣れに左右される行動】
断層横断箇所における高速鉄道施設の耐震性に関する基礎的研究

断層による高速鉄道の走行安全性を検討するため、噴火活動に伴う地殻変動により被災した橋梁の損傷を解析し、断層変位に関する情報が与えられれば橋梁の損傷を解析できることを示した。また、基礎免震を用いることにより、断層変位よる杭基礎の損傷を低減できることを明らかにした。断層モデルを用いて米国Landers地震と模擬的な断層による地震動特性を断層破壊の速度や断層による永久変位に着目して解析し、その特性を明らかにした。また、高速走行車両が走行直角方向に地震動を受ける場合を対象として、高速走行車両の振動特性をボギーと車体の弾性固定とダンパー特性、レールと車輪の非線形接触条件と車輪フランジのレール乗り上げに着目して検討し、断層変位を含む任意の地震動に対して動的解析可能な非線形履歴モデルを提案し、開発した。従来のモデルが、正弦波に対する線形系の車両の安定性を検討できるだけだったことに比較し、本モデルは断層変位を含む任意の地震動に対するレールと車輪の非設計接触条件を考慮して解析できる点で、大変ユニークなモデルである。このモデルを用いて、米国Landers地震や模擬的な地震断層による地震動の他、1995年兵庫県南部地震で観測された断層近傍地震動を作用させて、断層横断部における高速走行車両の安全性を解析した。この結果、高速走行車両はロッキング振動が卓越し、車輪がレールから浮き上がった状態でレールが車両走行方向とは直角に移動すると容易にレールに対するフランジによる車輪の相対変位拘束機能が失われ、高速走行車両は脱線するというメカニズムを明らかにした。さらに、路面走行時よりも橋梁走行時の方がはるかに高速走行車両の脱線が生じやすいことも明らかにした。本解析モデルは、今後、断層横断箇所を走行する高速車両の地震安全性を検討するために、有効に活用できると考えられる。1995年兵庫県南部地震以降、一断層近傍の強烈な地震動に対する1次的な耐震対策は各所で実施されてきたが、断層変位による交通施設、特に高速鉄道の耐震対策は現在に至るまでほとんど何も取り組まれてきていない。兵庫県南部地震では、たまたま淡路島に断層変位が生じたが、本州側には神戸の一部(塩屋)で断層が生じ、山陽本線の線路がわずかに座屈した他は、断層変位による著しい被害は生じなかった。新幹線も幸い営業開始時間前であったことから列車の運行には被害が出なかったせいもあり、高速鉄道が断層変位に襲われた場合の対策は注目されず、現在に至っている。しかし、将来、高速鉄道が走行中に断層変位に襲われた場合には、現状に技術では対応不可能な大きな被害を受けることが予想される。本研究は、断層を横断する箇所において、断層変位が生じても高速鉄道が脱線転覆しない技術方策を提案・開発することを目的とするものである。既往の蓄積が全くないことから、コジャエリ地震、ドュツェ地震、集集地震による鉄道線路の蛇行状態を詳細に調査し、長径間橋梁によるひずみの低減方式、エネルギー吸収装置を複数組み合わせた変位吸収装置を装備した高架橋方式、地下免震機構を有する半地下式鋼製チューブ方式をスターティングポイントとして提案・開発し、高速鉄道の脱線転覆を軽減するための課題と今後の研究につなげるための問題点を明らかにするために実施したものである。本年度は、ドュツェ地震の際の断層変位によって大被害を受けたドュツェ高架橋の地震被害状況を詳細に照査し、断層変位が高架橋基礎に与える影響を静的断層変位と動的地震応答に分けて解析した。この結果、断層変位による杭基礎の損傷メカニズを明らかにすることができた。また、地震とは異なるが、地盤変位とこれによる橋梁の被害の関係が詳細に調査されていることから、有珠山噴火に伴う地殻変動によって被害を受けたラーメン橋を解析し、地盤変位と損傷の関係を明らかにした。
21水酸化酵素欠損症の治療最適化のための尿中・血中のモニタリング指標の比較検討

21水酸化酵素欠損症(21-OHD)は、副腎でのコルチゾール、アルドステロンの産生が障害される疾患である。治療を適正に行うことは容易ではない。血液中の17ヒドロキシプロゲステロン(17OHP)や尿中プレグナントリオールという代謝産物を測定する事でも治療が適正かどうかを判断することができると言われてる。今回の研究では、プレグナントリオールと17-OHPを比べ、17-OHPを治療の判断材料として使えるかどうか、について調べる。共同研究施設を受診している21水酸化酵素欠損症患者30例を対象として、3日間にわたり尿中プレグナントリオールと血液中17-OHPを測定し、比較する。
嚥下機能レベルに対応した嚥下障害患者への食事援助方法の開発

在宅や施設で患者の摂食・嚥下機能レベルを客観的に判断できる測定方法を見出し、患者・介助者が食事を食べる行為と介助の困難さを軽減する援助方法の開発を目指した。健常者の摂食・嚥下機能を測定し判定指標と測定方法を検討した。次いで在宅や施設の神経難病患者に同様に測定した結果、神経難病患者の嚥下機能の特徴が明らかになり、在宅や施設で神経難病患者の嚥下機能レベルの判断に今回の測定方法は活用できる可能性を得た。本研究は、在宅や施設などの臨床現場ではあまり実施されていない患者の嚥下機能レベルを客観的に判断できる容易な測定方法を見出し、さらに嚥下機能レベルと食べられる食物の種類や形態との関係を検討し、食事の援助方法を開発することを目的としている。その第一段階として平成22年度は、嚥下機能の測定方法の確立とその方法を用いた嚥下機能障害のレベルを判定するための基準値の検討を行った。その結果、看護師が在宅や施設でできる測定内容として、舌を突出した時の舌の長さ、「ア」と「イ」の発声時の左右口角間の幅、判定ガムを用いた咀嚼能力試験、口腔機能測定器「健口くん」(竹井機器工業株式会社)を用いた「パ」「タ」「カ」の音節交互反復運動試験と反復唾液嚥下テスト、口腔筋力測定器(竹井機器工業株式会社)を用いた舌の突出時と挙上時の舌筋力測定と口を閉じる時の口輪筋力測定の7項目を整理した。また、現在嚥下機能に障害がない2080歳の健常者49名を対象に嚥下機能を前述の7項目で測定し、測定方法と安全性が確認できた。測定結果では「パ」「タ」「カ」の音節交互反復運動試験の「カ」の発声では60歳以上から5秒間の発声回数が減る傾向が見られた。今後、他の測定項目においても分析を進め、嚥下機能障害のレベルを判定するための基準値を決定する。本研究では、在宅や施設などで患者の摂食・嚥下機能レベルを客観的に判断できる容易な測定方法を見出し、患者・介助者にとって経口的に食事を食べる行為とその介助の困難さを少しでも解消する援助方法の開発を目指している。その第一段階として、平成22年度23年度前半は、患者の摂食・嚥下機能の障害レベルを判定する指標および確実で容易な測定方法を検討するために、2485歳の健常者55名の摂食・嚥下に関わる機能を測定した。その結果、健常者の口輪筋・口唇の筋力と運動範囲、舌の筋力と運動範囲、口唇・舌・軟口蓋の動き(速度)、嚥下運動、咀嚼運動の機能は、50歳以上の被験者に年齢との相関がみられた。特に70歳以上の被験者は、口角を伸展する筋力、舌を自在に動かす筋力・舌圧、軟口蓋の動きなどが著しく低下しており、このことが口腔内に摂りこんだ食物を舌で食塊にして咽頭に送り込み、飲み込むという嚥下運動の低下に繋がっていると推察された。また、測定した項目・方法は、在宅や施設で患者に苦痛を与えずに測定が可能で、摂食・嚥下機能障害がある患者の機能レベルの判定指標として活用できることが示唆された。そこで、平成23年度後半は、神経難病患者のうち嚥下ができ食事ができる患者を対象に、健常者に行った測定項目と患者の食事状況の調査を開始し、平成24年3月において調査を継続している。本研究は、在宅や施設などで患者の嚥下機能レベルを客観的に判断できる容易な測定方法の検討、嚥下機能レベルと食物の種類や形態との関係の検討から食事援助方法の開発を目指している。平成24年度は、神経難病患者の嚥下機能と食生活状況の関連、本研究の測定方法が食事援助にむけたアセスメントに活用できるかを検討した。対象は、在宅や施設で生活している神経難病患者10名で、食生活状況の調査と平成23年度に健常者に行った摂食・嚥下機能測定(口輪筋・口唇の筋力および運動範囲、口唇の閉鎖力、舌の筋力と運動範囲、口唇・舌・軟口蓋の動き、嚥下運動、咀嚼運動)を実施した。また、対象者6名がパーキンソン病、3名がパーキンソン症候群、1名が大脳皮質基底核変性症であり、年齢は40歳代1名、60歳代4名、70歳代以上5名であった。8名に嚥下障害があった。結果、平成23年度に調査した健常者の年齢別平均と比較では、60歳代4名は口唇の運動範囲や嚥下運動、および舌の突出筋力と運動範囲が低く、うち2名は口唇・舌・軟口蓋の動きと口唇の閉鎖力も低かった。咀嚼運動は全員が健常者と同様に良好であった。

70歳代以上の5名は、測定した全項目で低かった。特に嚥下運動は、30秒内に嚥下ができなかった者が2名、1回のみ2名、2回目まで1名であり、嚥下に時間を要した。また、舌の筋力では突出筋力が挙上筋力よりも低かった。咀嚼運動は、中程度から良好の範囲であった。食生活状況では食物の種類や形態を変えるのではなく、大きさや軟らかさを考え、できるだけ家族と同じ物を食べるように工夫していた。嚥下障害があっても口から食べられる神経難病患者の場合、舌・口唇の筋力や運動範囲が低下しているが、咀嚼力を維持できていることが明らかになった。そのことが家族と同じものを食べることに繋がっていると考えられ、咀嚼力を生かす食事援助方法が必要と考えられた。在宅や施設などで患者の摂食・嚥下機能レベルを客観的に判断できる容易な測定方法を見出すために、当初、被験者を患者として計画していたが、事前に測定方法の安全性の確認や測定指標の作成するために、健常者を対象にした測定を追加した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度12月から患者を被験者にした摂食・嚥下機能レベルの調査を行っている。今後は、被験者を増やして調査の継続を行い、その結果の分析から摂食・嚥下機能レベルを健常者と患者で比較し、また、患者の摂食・嚥下機能レベルに対応する食事内容等について検討する。
胚性幹(ES)細胞の自己複製と分化における転写因子ネットワーク解析

胚性幹細胞(ES細胞)は哺乳類の初期胚(胚盤胞)に由来する幹細胞で、様々な細胞へと分化する能力(分化多能性)を維持したまま、半永久的に増殖する。未分化のまま増殖を繰り返す姿は単細胞生物を連想させる。これまでにES細胞は恒常活性型のRas蛋白質であるERasを特異的に発現していること、さらにホメオボックス転写因子Nanogは分化多能性の維持に必須であるを報告してきた。ES細胞の特性はNanogを含む複数の転写因子による相互作用により決定されると考えられる。本年度の研究目的はNanogの発現を規定する転写因子、Nanogと複合体を形成する転写因子因子、そしてNanogにより転写調節される標的遺伝子を同定することであった。1.Nanog遺伝子の調整領域の解明レポーター遺伝子解析によりNanog遺伝子が未分化ES細胞特異的に発現するのに必要なエンハンサー領域を同定した。またSox2とOct4の2つの転写因子がこの領域に結合することを見いだした。2.Nanogの標的遺伝子探索未分化状態がSTAT3により維持されているES細胞と、Nanogにより維持されている細胞との間で、DNAマイクロアレー解析を行った。その結果、NanogとSTAT3が調節していると考えられる標的遺伝子を複数同定した。3.Nanogの複合体解析Nanogは他の転写調節因子やクロマチン修飾因子と複合体を形成する可能性がある。そこでNanogと結合する蛋白因子の精製をアフィニティー精製により試みた。現在のところ、特異的にNanogと結合する蛋白質は同定できていない。
経験学習における学習者の迷いを最適化する"相互作用制御"教材設計法の開発

本研究では、これまで実践した後でしか評価できなかった経験学習の成果を、教材等の設計段階で予測可能なものにするという目的のため、経験学習的な手法が多く用いられる専門職大学院において、学習プログラムの試作と実験を繰り返し実施した。当初目標とした、学習者の状態に応じて動的に変化する教材の実装までには至らなかったが、学習者に、より適切な試行錯誤を含む解の探索(ヒューリスティックス)の機会を提供するための知見を得た。本研究の目的は、経験学習を成功させるための重要な要件である「学習者の迷い」を、適切に制御する技法を開発することで、これまで、実践した後でしか評価できなかった経験学習の成果を、教材等の設計段階で予測可能なものにすることである。目的を実現するため、経験学習的な手法が多く用いられる専門職大学院において、学習プログラムの試作と実験を繰り返し実施した。また、この時、獲得した能力の他の技術や学術の分野(以下、文脈)への転移を視野に入れ、数学・発想法・映像表現の異なる文脈について、並行して試作と実験を実施した。2011年度においては、学習者のふるまいのモデル化に取り組み、次のような知見を得た。(ア)学習者が十分に試行錯誤するには、当該分野における適切な基礎知識および技能が必要である。(イ)循環的学習の過程において、グループワークと個人ワークを適切に切り分けることが必要である。2012年度は、これらを実現するために、(A)基礎知識および技能を効率的に習得するための対話型かつシミュレーション型の独習教材の開発(B)集合教育において、できるだけ短時間で、誤解なく基礎知識および技能を伝達できる教示技法および資料作成技法の開発(C)教授者によるフィードバックのタイミング、および動機づけによる学習者のふるまいの違いの計測(D)に取り組んだ。今後は、これらの成果を取りまとめ公開するとともに、より詳細に条件を設定し、実験を重ねることで、技法を体系化してゆく計画である。本研究は,経験学習における学習者の迷いの制御である.平成23年度は,複数の異なる学習内容についての,ゲーム形式による教材を設計し,それぞれの学習内容に応じた学習モデルに準拠した上で,発話のプロトコル分析による状態検出を行った.網代・松田(2011)『ゲームの形態とプレーヤの特性との交互作用に着目したゲーミング設計技法に関する基礎研究』(日本シミュレーション&ゲーミング学会2011年度秋季全国大会発表論文集)では,ゲーミングシミュレーションにおけるゲームの設計技法の新たな知見の獲得を期待し,同じ対象を扱った2種類のゲーム(『ファイヤーファイター』と『クロスロード』)について,プレーヤのディスカッションを記録し,発話の内容を比較することで,両者のディブリーフィング以降の展開の違いを明らかにし,ゲーム設計技法への知見を抽出した.網代・松田(2011)『学習者のディスカッションの記録による循環的学習モデルにしたがった学習状態の検出』(日本教育工学会研究報告集JSET11-4)では,実務家修士課程の学生を対象とした数学基礎教育において,学習者の状態に応じて動的に対応できる学習支援プログラムの設計技法の確立に向けて,学習者のディスカッションを記録し,発話の内容を循環的学習モデルおよび数学的な見方・考え方にしたがって分類し,学習状態を検出した.網代『AIITにおける撮影スタジオを用いたデザイン教育の実践報告』(産業技術大学院大学紀要第五号)では,造形におけるプロダクトデザイナではない人材が,プロダクトデザインに参加し,有為な知見を創造できる手段として,プロダクトの撮影を通じて,プロダクトを評価するコミュニケーション手段の確立を目的とした,撮影スタジオを使用した実験的教育についての,学習者の発話のプロトコル分析の結果を報告した.研究は,概ね計画通りに進行している.平成23年度計画は,ゲーム教材発問の要件(因子)抽出(A),学習成果の評価法確定(B),学習者の状態検出法の確立(C)ゲーム教材発問の要件と学習成果の組み合わせによる評価(D)および学習成果と学習者の状態の組み合わせによる評価(E)である.ゲーム教材発問の要件(因子)抽出(A)については,たとえばエンタテインメントにおけるシミュレーションゲーム等を調査し,個々のコマンドにおける,意思決定から結果に至る過程の描写,現状から目的達成までの見取り図の描写等の知見を用いて,数学教材の試作ー実践ー評価をくりかえし実施した.学習成果の評価法確定(B)については,たとえば,数学的な見方・考え方(松田稔樹(1993)「教授活動モデルに基づく授業改善」,坂元昂監修・牟田博光編『教育システム工学第1巻・教育システムの設計と改善』,第一法規出版)等を精査し,学習内容を詳細化し,複数の学習経路を持つ全体の見取り図を作成し,学習内容間の学習者の必ずしも一定方向でない移行をモデル化した.学習者の状態検出法の確立(C)については,プロトコル分析法,テキストマイニング法,脳波の計測方法,学習者の行動記録の方法について研究した上で,(B)で定めた学習モデルを用いて,検出すべき状態を特定した.