hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽光発電を用いた無線センサネットワーク長期間稼働のためのノードの移動手法

無線センサネットワークを展開したフィールドでは定期的に温度や湿度などの環境情報を収集することができ,少数のノードでフィールドを長時間被覆することが望ましい.本研究では,農地と水面の2種類のフィールドに対して,可動ノードを用いて被覆する手法をそれぞれ提案した.農地フィールドにおいては,発電量予測を行うことで10%の被覆時間延長と,4%のノード数削減ができることを確認した.水面フィールドにおいては,海流により流されたノードの位置調整手法の各部位が,1.3倍1.6倍の被覆時間を得られることを確認した.無線センサネットワークを展開したフィールドでは定期的に温度や湿度などの環境情報を収集することができ,少数のノードでフィールドを長時間被覆することが望ましい.本研究では,農地と水面の2種類のフィールドに対して,可動ノードを用いて被覆する手法をそれぞれ提案した.農地フィールドにおいては,発電量予測を行うことで10%の被覆時間延長と,4%のノード数削減ができることを確認した.水面フィールドにおいては,海流により流されたノードの位置調整手法の各部位が,1.3倍1.6倍の被覆時間を得られることを確認した.無線センサネットワーク(WSN)では,各センサノードの限られたバッテリ量を均等に消費することにより長期間稼働させるバッテリ均等化手法が求められる.平成25年度はバッテリ量の不均衡が起こる農業用WSNおよび海上モニタリングWSNについて,それぞれエナジーハーベスティングを利用したノードの移動によるバッテリ均等化の手法を提案した.海上モニタリングWSNについて,最少ノード数でWSNの半永久稼働と対象領域全体のセンシングの維持を達成するために,各ノードの自律分散計算によりセンシング/スリープのスケジューリングを行い,必要に応じてノードを移動させる手法を提案した.海流によりセンサノードが移動する様子をモデル化し,Javaによるシミュレーションを行った.これまでの成果をマルチメディア,分散,協調とモバイルシンポジウム(DICOMO2013)で発表した.一方,農業用WSNについて,各ノードの現在の位置と日時,作物により生成される日陰領域からセンシングを行う各地点の発電量を予測することによって,フィールドを被覆し,かつ,ノードの電池が枯渇しないよう各ノードの移動経路を決定する手法を提案した.実機センサノードのプロトタイプを制作して移動での消費電力および太陽光発電量を測定し,その測定数値に基づき,ネットワークシミュレータScenargieを用いてシミュレーション実験を行った.実験では作物の成長モデルを実装し,農地の畝やその結果,提案手法では従来手法に比べ指定した期間においてWSNを稼働させるためのノード数を4%抑え,ネットワーク寿命を10%延長することを確認した.これまでの成果をDICOMO2013およびDPS研究会にて発表した.平成25年度では,ノードが太陽光発電で充電しつつ移動しながら対象領域を被覆する手法について,農業用地と海上の2種類の環境で提案し,評価実験を行ってきた.しかし,発表した研究会等において,海上WSNでの海流のモデルが適切でないのではないかと指摘を受けていた.そこで平成26年度では,海上WSNについて,海流モデルの定義をより適切なものに改良し,新たにシミュレーション実験を行った.さらに,実験の比較対象について前年度よりも増やし,提案手法の各特徴がどの程度の被覆効率の上昇につながっているかや,海流速度の影響をより詳細に示した.その結果,84メートル四方の領域を10時間被覆するとき,提案手法の特徴である所属交換メカニズムが必要ノード数を約32%減少できることが分かった.また,海流の最大速度が0.1[m/s]から0.3[m/s]になると,ネットワーク寿命が半分以下に下がってしまうことが分かった.電力残量予測メカニズムが最大これらの成果をまとめてネットワーク系の国際会議CECNet2014にてポスター発表を行った.一方,農業用WSNについて,平成25年度では対象領域の大きさ,センシング頻度,ソーラパネルの大きさを1通りでしか実験していなかったが,これらの条件が変化したときに提案手法のパフォーマンスの変化がどの程度になるかを追加実験により明らかにした.その結果,提案手法でWSNを90日稼働させるには,対象領域の大きさが100メートル四方の領域では23ノード必要なのに対し,200メートル四方の領域では95ノード必要であった.また,センシング頻度を2倍にすると必要ノード数が20増加した.さらに,ソーラパネルの面積を2倍にすると必要ノード数が12減少した.これらの成果をまとめて国際会議AINA2015にて発表を行った.アドホックネットワークまず,農業用WSNおよび海上モニタリングWSNについて,エナジーハーベスティングを用いたバッテリ均等化手法を提案した.その有効性を評価するためのシミュレーションにおいて,太陽光発電量やセンサノードの移動のための電力消費量が必要となる.そこで,農業用WSN,海上モニタリングWSNに共通して必要な太陽光発電機能について,現実にどの程度の電力を得られるかを調べるために,充電機能の実機予備実験を行った.また,提案手法でセンサノードを移動させるため,地上での移動に必要な電力の測定も行った.この2点についての詳細を以降で述べる.充電機構のプロトタイプとして,サイズが104mm×48mmのソーラパネルから単3電池2本に対して充電を行うための最大電力点追従(MPPT)回路を制作した.これを用いて,日向と日陰の二種類の環境での太陽光発電量の測定を行った.その結果,日向では180[mW],日陰では24[mW]の発電量を平均して得られることが確認できた.また,影のでき方によって発電量が左右され,完全に影の状態になった場所ではほとんど発電量がないことも確認できた.

一方,移動にかかる消費電力の測定について,地上を走行するセンサノードとしてヴィストン社のビュートローバーを用いた.移動速度を50[cm/sec]に調整し,駆動中の電流を測定し,消費電力量を求めた.電流の測定はロボットを直進させ電流が一定になった値を計測した.その結果,ロボットを50[cm/sec]で移動させた場合の消費電力量は1680[mW]であった.以上の結果を用いて,農業用WSNについての提案手法の有効性をシミュレーションにより評価した.その結果,提案手法では従来手法に比べ指定した期間においてWSNを稼働させるためのノード数を4%抑え,ネットワーク寿命を10%延長することを確認した.今後は研究計画通り,農業用WSNおよび海上モニタリングWSNについてのテストベッドを構築し,実機実験を行っていく.そのためは,まずシミュレーション実験を構築する必要がある.現在は農業用WSNについてはシミュレーション実験が一通り完了しているため実機の制作に入るが,まだ提案手法のシミュレーション実装に至っていない海上WSNについて,早急にシミュレーション実験のプログラミングを行っていく.以上が完了した後には,それまでの成果をまとめ,論文誌や国際会議への投稿を予定している.
下部食道括約筋における筋原性緊張調節機序の解明と新規食道アカラシア治療薬の開発

本研究では、、アカラシアの新規治療の開発を目差し、下部食道括約筋(lower esophageal sphincter; LES)の安静時張力を維持する筋原性筋緊張調節の機序の解明を行った。LES安静時張力の維持にNa+/Ca2+交換機転(NCX)を介した細胞質Ca2+濃度([Ca2+]i)が重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに、このNCXを制御する因子として、gasotransmitterの1つである硫化水素(H2S)が重要な役割を果たすことを解明し、H2S/NCXの経路は、アカラシアの新規治療のターゲットとなる可能性がある。本研究は、食道アカラシアの新規治療法の開発を目差すため、ブタ下部食道括約筋(LES)がbasal toneを維持する筋原性緊張調節機序(myogenic tone regulation)を、平滑筋細胞内シグナル伝達経路の観点から解明した。以下に研究実績を示す。(1)基礎研究にて、筋原性緊張調節に対する細胞内カルシウム([Ca2+]i)の重要性:ブタLES輪走平滑筋条片で認めるbasal toneにジルチアゼムを投与すると[Ca2+]iの低下と伴った弛緩反応を認めた。L型カルシウムチャネルは、LES basal toneに関与することが判明した。また、細胞外液ナトリウム濃度を145mMから40mM (トリス置換)とすると、[Ca2+]iの上昇と伴った収縮反応を認めた。LES basal toneの維持に、Na+/Ca2+交換機転(NCX)が重要な役割を果たす可能性が明らかとなった。さらに阻害剤を用いた実験結果にて、LES basal toneにおけるNCXの調節に、Gasotransmitterの1つである硫化水素が関与している可能性が示唆された。(2)基礎研究にて、ブタLES筋緊張調節において、トリプシンがユニークな2層性収縮弛緩反応を引き起こすことを見いだし、その機序を明らかにした。トリプシンが引き起こす収縮反応にはRhoキナーゼが関与し、弛緩反応にはRhoキナーゼ、MAPキナーゼが関与することを解明した。(3)臨床研究として、高解像度食道内圧検査を用いて、食道アカラシアを代表とする食道運動異常症の患者に対して、LES機能を評価した。その結果、ヒトLES機能と血清コレステロール値とに相関があることを見い出した。さらに、ある種のサイトカインの発現パターンとヒトLES機能とに関連性があることを見い出した。本研究の目的は、下部食道括約筋(LES)がbasal toneを維持する筋原性緊張調節機序を解明し、未だ根本的な治療法がない食道アカラシアの新規治療法の開発を目差すことであった。以下に、研究成果を示す。(1)ブタ下部食道括約筋、平滑筋条片を用いた基礎的研究一昨年度までの研究にて、LES basal toneの維持における細胞内Ca2+の重要性が示された。その後の検討で、この細胞内Ca2+の維持に、当初推測されていたL型Ca2+チャネルに加えて、Na+/Ca2+交換機転(NCX)が非常に重要な役割を果たすことを明らかにした。昨年度は、このNCXの制御する因子として、LES細胞内で産生されるH2Sが重要な役割を果たすことを明らかにし、その産生酵素がcystathione-b-synthase及び3-mercaptopyruvate sulfurtransferaseであることを同定した。(2)食道アカラシアの前段階とされる食道胃接合部通過障害(EGJOO)に認めるLES弛緩不全の機序解明を目差した臨床的研究食道アカラシアの前段階であるEGJOOに認めるLES弛緩不全の機序を解明し、その治療薬を確立できれば、アカラシアの発症を予防できる。EGJOO患者に対して、高解像度食道内圧検査にて検討したところ、EGJOO患者では正常人に認める水咽頭刺激によって誘発されるLES弛緩が障害されていることを明らかにした。研究テーマ「下部食道括約筋における筋原性緊張調節の機序の解明と新規アカラシア治療薬の開発」に対して、研究の進歩状況は概ね順調と考えられる。昨年度は、LES basal toneの維持における筋原性筋緊張調節において、当初、想定していたL型Ca2+チャネルよりも、むしろNa+/Ca2+交換機転(NCX)が重要な役割を果たし、NCXを内因性に産生されるH2Sが制御する可能性を見いだしていた。昨年は、様々な方向から、H2SによるNCX機能調節が確実なものであることを証明した。さらに、内因性に産生されるH2Sの産生酵素がcystathione-β-synthase及び3-mercaptopyruvate sulfurtransferaseであることを明らかにした。すわなち、これら産生酵素阻害剤を用いることで、LES basal toneを低下させることで可能であり、食道アカラシアの治療薬となる可能性を見いだした。臨床的検討では、食道アカラシアの前段階とされる食道胃接合部通過障害のLES弛緩不全の機序の一因を解明し、基礎と臨床の両方向から、アカラシア治療薬の開発を目差した研究成果がでてきていると思われる。一方で、当初、研究計画にて予定していた、Rhoキナーゼを標的としたLES basal toneの機序の解明については、上記の研究を優先させたため、遅れている状態である。

本研究の目的は、下部食道括約筋(LES)がbasal toneを維持する筋原性緊張調節機序を解明し、食道アカラシアの新規治療法の開発を目差すことであった。以下が研究成果の概要である。(1)ブタ下部食道括約筋を用いた基礎的研究:初年度から次年度までに、LES basal toneの維持における細胞質Ca2+濃度の重要性を報告。この細胞内Ca2+濃度の維持に、L型Ca2+チャネルやRhoキナーゼの関与は小さく、Na+/Ca2+交換機転(NCX)が重要な役割を果たすことを解明した。このNCXの制御する因子として、硫化水素(H2S)が重要な役割を果たすことを明らかにしていた。最終年度では、H2S産生酵素の同定及びH2SとNCXの関連性についてさらなる検討を行った。我々は薬理学的な阻害剤と免疫染色法を用いて、ブタLESの筋原性筋緊張調節に関与するH2S産生酵素がcystathione-gamma-synthase (CBS)及び3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (3-MST)であることを明らかにした。さらに、NCXを過剰発現したTgマウスでは、H2S産生酵素阻害剤による細胞質Ca2+濃度低下率が有意に増大しており、H2SはNCX調節を介し、筋原性筋緊張調節を担っていると考えられた。(2)食道胃接合部通過障害(EGJOO)に認めるLES弛緩不全の機序解明:アカラシアの発症予防を目標に、前アカラシア状態であるEGJOOに認めるLES弛緩不全の機序の解明を行ったところ、正常人に認めるLES受容性弛緩が障害されていることを見出した。さらに、消化管アセチルコリンエステラーゼ阻害剤であるアコチアミドが、この障害されたLES受容性弛緩反応を回復させることを見出し、アコチアミドがアカラシア発症を予防薬となる可能性を示した。本研究では、、アカラシアの新規治療の開発を目差し、下部食道括約筋(lower esophageal sphincter; LES)の安静時張力を維持する筋原性筋緊張調節の機序の解明を行った。LES安静時張力の維持にNa+/Ca2+交換機転(NCX)を介した細胞質Ca2+濃度([Ca2+]i)が重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに、このNCXを制御する因子として、gasotransmitterの1つである硫化水素(H2S)が重要な役割を果たすことを解明し、H2S/NCXの経路は、アカラシアの新規治療のターゲットとなる可能性がある。下部食道括約筋(LES)の筋原性筋緊張調節の機序解明を目的として、交付申請書に従って、まずは細胞内カルシウム情報系の観点から、ブタLESにおける筋原性筋緊張調節(myogenic tome regulation)の機序を明らかにした。現在までに、L型カルシウムチャネルの関与、Na+/Ca2+交換機転(NCX)、硫化水素が重要な役割を果たすことを解明した。また、トリプシンが下部食道括約筋にユニークな2層性の重要な反応を引き起こすこを見い出し、その機序を解明し、英文原著論文として報告した。研究は、当初の計画どおりに進んでいると考える。さらに、高解像度食道内圧検査を用いた臨床的研究でも、ヒトLES機能障害の病態の解明の糸口となる研究結果が得られたため、研究計画はほぼ順調に進んでいると考えている。H2SによるNCX制御機構をさらに解明することで、LES basal toneをコントロールできる可能性があり、この後の食道
有機・有機金属ハイブリッド型混合原子価酸化還元活性分子群の創製

本研究では、複素環内に高周期14,15,16族元素を導入した有機分子群を合成し、その構造、多電子酸化還元挙動を明らかにするとともに、一分子内に複数の孤立電子を持つ常磁性化学種を形成させ、その分子間、分子内におけるスピン相互作用の本質を解明し、混合原子価状態における可逆多電子移動を利用した新規な電子デバイス分子群の開発を行おうとするものである。高周期14,15,16族ヘテロ原子特有の最外殻電子の容易な授受による酸化還元活性の向上、および多電子移動過程の可逆性の向上、混合原子価状態の安定形成により、電子状態を自在にプローブが可能となる。本研究計画を実施するにあたり、専門を異にする研究者が有機的連携をはかり、研究代表者の小川が主として合成に携わり、分担者の木村が構造解析を行い、その後、分担者の吉本が物性評価を実施した。平成18年度は、標的分子群の一群であるベンゼン縮合型含フェロセン複素環分子群を,平成19年度は、標的分子群の一群であるチオフェン骨格に複数のフェロセンを導入した多置換チオフェン誘導体の高効率合成を実現するため、独自開発した経路での合成を小川が担当し、達成した。それらの化合物の構造決定は、木村が担当し、融点、赤外吸収スペクトル、紫外可視吸収スペクトル、核磁気共鳴、質量分析、元素分析、およびX線構造解析により実施した。さらに、その混合原子価状態における電気化学的特性を評価するため、吉本が担当し、サイクリックボルタンメトリーおよび電子スピン共鳴の測定を行った。その結果、目的の多段階酸化還元特性の発現が確認され、混合原子価状態を経由する分子系の創製が実現した。得られた新規な知見は、研究発表欄に記載した論文等で発表した。平成18年度は、標的分子群の一群であるベンゼン縮合型含フェロセン複素環分子群の高効率合成を実現するため、独自開発した経路での合成を小川が担当し、達成した。

本研究では、複素環内に高周期14,15,16族元素を導入した有機分子群を合成し、その構造、多電子酸化還元挙動を明らかにするとともに、一分子内に複数の孤立電子を持つ常磁性化学種を形成させ、その分子間、分子内におけるスピン相互作用の本質を解明し、混合原子価状態における可逆多電子移動を利用した新規な電子デバイス分子群の開発を行おうとするものである。高周期14,15,16族ヘテロ原子特有の最外殻電子の容易な授受による酸化還元活性の向上、および多電子移動過程の可逆性の向上、混合原子価状態の安定形成により、電子状態を自在にプローブが可能となる。本研究計画を実施するにあたり、専門を異にする研究者が有機的連携をはかり、研究代表者の小川が主として合成に携わり、分担者の木村が構造解析を行い、その後、分担者の吉本が物性評価を実施した。平成19年度は、標的分子群の一群であるチオフェン骨格に複数のフェロセンを導入した多置換チオフェン誘導体の高効率合成を実現するため、独自開発した経路での合成を小川が担当し、達成した。それらの化合物の構造決定は、木村が担当し、融点、赤外吸収スペクトル、紫外可視吸収スペクトル、核磁気共鳴、質量分析、元素分析、およびX線構造解析により実施した。さらに、その混合原子価状態における電気化学的特性を評価するため、吉本が担当し、サイクリックボルタンメトリーおよび電子スピン共鳴の測定を行った。その結果、目的の多段階酸化還元特性の発現が確認され、混合原子価状態を経由する分子系の創製が実現した。得られた新規な知見は、研究発表欄に記載した論文等で発表した。
社会的統合と個人的分化を止揚する学校像の探求－ドイツにおける「地域学校」の分析

本研究は、中等教育段階の生徒の民主的社会への社会化と個人の適性や能力に対応した分化の葛藤をいかに縮減するかをテーマにしている。そこで、この葛藤を止揚すべく挑戦していると見なせる、南西ドイツの「社会的な学校」「共同学校」(Gemeinschaftsschule、以下GMS)を分析の対象に、その理念、制度、実践の各次元から、2つの学校フィールドでの観察、校長、教員、生徒への聞き取り、既存資料の分析の方法で定点観測を試みた。得られた知見は次の通りである。1GMSは、個々の生徒に応じた学習スタイル(難易度、テンポ、形態、場)が可能な制度設計をしており、自律的な学習ができる生徒には、集合的な関係ゆえに生じる教員ー生徒間の緊張関係の少ない心地よい場である。また毎時間の記録帳や時折のコーチングが、生徒の目標達成をサポートしている。2一方、多様で異質な生徒がともに過ごすために必要な規律も設定されており、生徒がこれに応じられず教員との葛藤、生徒指導上の問題が生じることも日常的に見られる。3GMSでは、自律的学習が困難な生徒や特別支援を要する生徒にとって、教員のサポートを得にくくもある。またインクルージョンも進められているが、人的資源がより必要との教員の認識が見られる。4GMSでは入学時に教育修了資格(卒業資格)を設定しないことで、3種類の資格に応じた個々の生徒の学習が可能である。それと同時に、学年が上がるほど年度が進むほど、教育修了資格の取得が強調され、一斉教授的な時間(「インプット」)が増える傾向にもある。また、GMSにはないと喧伝される宿題が外国語では確認できる。5複数の教員ほかスタッフで複数の生徒を見る(「チーム教育」)上で、学習材の事前準備、活動中の対応、事後の記録や評価が、透明化・客観化・スタンダード化されており、これを担保する上でのスタッフの負担は大きい。初年度としてGMS(「社会的な学校」)を、1創設前の理念、2制度の設計、3実際の運営、の三つの観点で調査・考察した。1では1950年代以来のキリスト教民主同盟(CDU)の学校政策の批判として主に緑の党(Gruene)により構想されたこと、学校制度を通じた社会的階層の再生産を絶つ仕掛けとして提案されたこと。2では「多様な生徒がともに様々に学ぶ」理念は共通するが、自治体ごとの発想やその具体化により一様でないこと。それらは入学者の規模(学年あたりの学級数)、近隣のギムナジウム・実科学校・特別支援学校との関係(地理的条件、学校規模、特別支援の内容等)、校舎の新しさや改築状況のいかん、学校外機関や団体との関係などに見られる。3では、R市とW市のGMSを訪問、a.理念が運営に具体化された面の一方、b.理念と制度、そして制度と運営の間にずれや葛藤のあること。前者では週の半分近くは自立的な学習の時間として置かれ、コンピュータの活用を含む多様なメディアに促される教材が用意、個人や2,3人の学習で進められ、一斉教授が極力避けられていること、後者では教員の役割期待と実際(学習随伴者であるべきが指導的役割を離せないこと)、学習記録の発想とその活用(自己管理できない生徒とそれを応援しきれない保護者と教員の状況)、自立的学習の理念と(「放任」等の)実際(低学力の生徒への対応の難しさ)、とりわけ第二外国語での一斉教授(Input)の位置づけ(知らない状態で「学ぶ」ことの困難さ)等である。併せて、学校での教員の勤務時間の長さ、学年の生徒を複数教員で掌握、支援するために共通化された教材やテスト等の記録を担保する労力の多さ、また緩やかで静かな環境で、負荷少なく自分のペースで学ぶ良さを感じている生徒も認められる。上記の通り、各観点に即した文献研究および学校での実地調査を進めることができているため。2年目として、GMS(「社会的な学校」)の具体に主眼を置いた。つまり柱の一つである1創設前の理念は1年目をもって終え、2制度の設計および3実際の運営、に即して調査を進めた。まず2では、フィールドのW市とR市のGMSで、個別学習と一斉教授という両者の比重の変化(前者の減少と後者の増大)、生徒任せだった試験を受けるまでの日程の制限または一斉での試験、2016年告示の新学習指導要領への対応等が確かめられた。そして3では、a.理念が運営に具体化された部分として、各生徒の学習予定にしたがった個別学習が基本的に見られる、また教科書、プリント、ワークシート、コンピュータなど多様なメディアを用いて、それが促進される仕掛けが用意されている、"Logbuch"などと呼ばれる学習記録帳に生徒が記入、保護者と担当教員の確認を経て、自身の学習の振り返りを促進する等が挙げられる。その一方、b.理念と制度、制度と運営との不整合や葛藤の部分として、特別支援を要する生徒を含め自身の学習過程を十分には管理できない生徒への対応が容易でない、教員(学習随伴者と命名)の多忙さゆえに、コーチングが当初予定された2週間に1度の割合では実施できていない、7,8学年(学習コースと命名)へと学年が上がるほどに、卒業時の「出口保証」への圧力が強まり、Input(入力)を通じた学習機会が増加していること等が挙げられる。またW市のGMSでは、教員の入れ替わりが、この数年の間に約半数に登り、R市でもGMSからの転任希望が高いと、理念の現実化の困難も窺える。

これらの上で、実科学校から転校した生徒を含む生徒のGMSへの評価は高く、満足な学校生活が提供されていると見なせる。また、Inputの時間内に個別学習や2,3人でのグループ学習を含む、一斉学習の中にプロジェクト学習(調査、メディア作成、プレゼンテーション)を含む等の努力も確認できる。上記に述べるように、3つの研究の柱、とくにうち2つの柱に即して学校調査が定期的になされ、校長をはじめとした当該学校の関係者との良好なコンタクトが形成・維持されていると考えるため。3年目は、GMS(「社会的な学校」)の展開とその変化に主眼を置いた。つまり1創設前の理念と2制度の設計は、おおよそ把握できたので、3実際の運営に即して調査を進めた。その結果、以下の点を見出せた。(1)W市とR市の事例校では、次の共通点と相違点が認められる。(2)共通点では、a.学年が上がるほどに、個別学習を基本とした生徒主体の進度とやり方に替わって、入力(Input)の授業が増え、まずは基幹学校の教育修了(Hauptschulabschluss)を念頭に置いたゴール志向の強まりが、校長の発言からも伺える。これは州政府による教育修了試験制度が背景にある。b.新たな教材開発や生徒の問題行動への対応等から、学習を定期的に支援する仕掛けであるコーチングの頻度が下がり、形骸化の面が見られる。同様に、生徒が毎時間の活動を記入、保護者と担当教員の確認を経て、自身の学習の振り返りを促す"Logbuch"等の記録帳の点検、アドバイスも、まま等閑視されがちなことが見られる。c.州レベルの選挙等でのキャンペーンも影響して、GMSへの進学熱は冷め気味でもあり、入学者(新5年生)の確保に管理職は腐心している。(3)相違点では、a.W市では校長の尽力が功を奏したこともあって改築が漸進しており、たとえばアトリエと称する広い空間に、生徒一人ひとりの机と椅子、棚やロッカーが配されているのに対して、R市では、従来の校舎を引き続き使用しているため、自主的な学習をする環境としては不十分である。b.W市では多数の教員の入れ替わりと若い教員の増加によって、校長の描くGMS像への牽引が顕著なのに対して、R市では教員の異動は少ない一方、「みんな疲れている」とも聞こえており、休み時間の校庭監視などの「雑多な」業務を教員が担わざるを得ない加重負担も見られる。各GMSは、各市の財的条件の影響を少なからず受けていると判断できる。調査フィールドとして複数のGMSの協力が得られ、各校でのGMSの具体を定期的に観察し、校長をはじめ教員ほかスタッフから情報やコメントを得ることができている。理念と制度あるいは、制度と実態とのズレや葛藤についても複数の事実を見出すことができており、学校選択上の保護者や市の行政といった学校外の動向も視野に入っている。最終年度に向けて、事実を整理する枠組みもおおよそ定まり、現時点でのGMS(社会的な学校)の広範な把握と現在の時点での評価が可能な状況にあると判断するため。本研究は、中等教育段階の生徒の民主的社会への社会化と個人の適性や能力に対応した分化の葛藤をいかに縮減するかをテーマにしている。そこで、この葛藤を止揚すべく挑戦していると見なせる、南西ドイツの「社会的な学校」「共同学校」(Gemeinschaftsschule、以下GMS)を分析の対象に、その理念、制度、実践の各次元から、2つの学校フィールドでの観察、校長、教員、生徒への聞き取り、既存資料の分析の方法で定点観測を試みた。得られた知見は次の通りである。
弱視レンズ活用訓練の方法に関する研究

本研究では,弱視レンズ活用訓練の方法として広く用いられている「年少弱視児用弱視レンズ基本訓練ブログラム」と「弱視レンズ広視野空間探索訓練プログラム」を基に,弱視レンズ活用訓練の方法の検討と訓練教材の開発を目的として実施した。(1)盲学校における盲学校教諭免許状の取得串の低さや弱視特殊学級,弱視通級指導教室の教師は盲学校教諭免許状の所有が求められていないことから,弱視レンズ活用訓練のあり方のポイントを押さえることのできる弱視レンズ活用指導の映像マニュアルを作成・評価した。作成したマニュアルは,弱視通級指導教室で実際に弱視レンズ活用指導を行っている教諭に評価依頼し,修正を行った上で完成させた。弱視レンズ活用指導を開始する指導者にもすでに指導経験のある指導者にも有益であるとの評価が得られた。(2)効率的に指導が実施できることを意図した弱視レンズ活用指導用の訓練教材は,これまでの活用訓練を実施するのと同じ効率で行えることが明らかとなった。(3)「弱視レンズ広視野空間探索訓練ブログラム」に関して,指導項目間でスムーズに移行できない研究協力児がいたことから,その間に新規課題を導入することを試み,この新規課題の効果が検証できた。(4)羞明のある弱視児童の指導で白黒反転教材を作成・継続的評価を行い,内省から反転教材の方が見やすいこと,さらにパフォーマンスを検討しても望ましいことが明らかとなった。(5)作成した教材はすべて電子データ化したことにより,一人ひとりの弱視児の視機能及び弱視レンズの視認力に応じた教材の修正が可能となり,盲学校や弱視学級等での本教材の活用が期待されると考える。平成9年度平成16年度の教育学研究科附属障害児教育実践センターの教育相談に来談した弱視児に対する弱視レンズ活用指導の記録から弱視レンズ活用訓練の方法を検討することを目的とした。弱視レンズ活用訓練の方法として広く用いられている「年少弱視児用弱視レンズ基本訓練プログラム」と「弱視レンズ広視野空間探索訓練プログラム」を活用した指導結果から,おおむね良好な指導結果が得られることが整理できた。ただし,基本訓練プログラムにおいては,「動体へのピント操作」課題において困難を示す弱視児も存在することから,本課題の導入の時期を遅らせる必要性が示された。また,広視野空間探索訓練プログラムにおいては,「地図上位置関係の把握」課題において困難を示す弱視児がみられた。このため,その前段階課題として「記号位置関係の把握」という新規課題を導入した結果,「地図上位置関係の把握」課題がスムーズに達成できており,この新規課題の効果を今後も検証していく必要性が示された。さらに,研究開始時に作成段階にあった訓練教材に関して,盲学校や通級指導教室(弱視)の教諭から,一部教材でコントラストが悪いことが指摘された。さらに,弱視レンズ活用訓練プログラムの訓練素材に関しては,教育現場では必要に応じての対処療法的な作成にとどまったり,教材管理が不十分な点から,一括した訓練素材の完備という点でも評価された。また,附属障害児教育実践センターの来談者への適用状況から,羞明のある眼疾患の場合,白黒反転させた教材が有効である可能性が示された。本年度は,「弱視レンズ広視野空間探索訓練プログラム」の訓練教材の修正及び開発を行うことと,弱視レンズ活用指導の映像マニュアルを作成することを目的とした。(1)訓練教材の修正に関しては,前年までに作成したものの不備を点検し,再作成した。具体的には,コントラストが低い訓練教材を改良したこと,盲学校や弱視学級等で教師が一人で指導する場面を想定した指導の効率化を図るための教材の追加などである。(2)さらに,前年までに作成した教材はすべて白背景に黒文字や黒線を用いたものであるが,弱視レンズ活用訓練に支障がないものに限って,黒背景に白文字や白線の白黒反転教材とした。

これらの教材については,羞明のある小学校2年生の白児眼の弱視児童の指導で試行的評価を行い,内省から反転教材の方が見やすいこと,さらにパフォーマンスを検討しても望ましいことが明らかとなった。(3)弱視レンズ活用指導の映像マニュアルの作成は,「年少弱視児用弱視レンズ基本訓練プログラム」の弱視レンズ活用上のポイントを押さえられることを主眼とした。作成したマニュアルは,弱視通級指導教室で実際に弱視レンズ活用指導を行っている教諭に評価依頼し,修正を行った上で完成させた。弱視レンズ活用指導を開始する指導者にもすでに指導経験のある指導者にも有益であるとの評価が得られた。今年度の結果を踏まえ最終年度となる来年度は,実際的な検証を通して作成した教材の有効性の検討と映像化マニュアルを使用した場合の効果について検討を進めたい。本年度は,本学大学院教育学研究科附属障害児教育実践センターの教育相談に来談した弱視児に対する弱視レンズ活用指導により,前年度までに作成した教材が,個々の弱視児のレンズ活用技術の習得に有効であるか否かを実証的に検証すること目的とした.(1)連用弱視レンズ(単眼鏡)用のプロジェクタで投影する訓練教材については,これまでの活用訓練を実施するのと同じ効率で行えることが明らかとなった.(2)近用弱視レンズ(ルーペ)用の訓練教材に関しても,従来通りの効率で行えることが確認できた.さらに,「弱視レンズ広視野訓練探索プログラム」中の「文字カードさがし」.課題においては,従来10枚20枚のカードを机上に並べて訓練を実施していたものをB4用紙に必要枚数を印刷することにより,これまで以上の効率で指導可能であることが確認できた.(3)近用弱視レンズ用の訓練素材は,耐用性を高めるためにラミネート加工したが,周囲の光の反射が懸念されたが,特に支障が生じなりことが確認できた.(4)羞明のある弱視児童め指導で白黒反転教材を昨年度から継続的に評価し,内省から反転教材の方が見やすいこと,さらにパフォーマンスを検討しても望ましいことが明らかとなった.(5)作成した教材はすべて電子データ化したが,一人ひとりの弱視児の視機能及び弱視レンズの視認力により教材の文字の大きさや線の太さを修正することが容易であり,盲学校や弱視学級等での本教材の活用が期待されると考える.
運動器の臨床疫学研究（LOHAS)

地域住民に対する10年間のコホート研究から、腰部脊柱菅狭窄(LSS)の自然経過とQOL尺度との関係を明らかにした。初年度LSS陽性の67.8%は、10年後LSS陰性に変化し、LSS陰性の10.0%は、LSS陽性となった。また、LSSは腰痛特異的QOLに影響を与えていた。健康関連QOLはLSSの経時的変化と関係なく、初年度と比較し追跡時の全下位尺度で同等または低下していた。硬膜管面積は、LSSの推移との間に有意差は認められなかった。LSSと診断された患者は、画像上の硬膜管の狭小化に関わらず、必ずしも長期罹患している訳ではない。LSSの治療方針を決定する上で有用であると考えられる。福島県只見町と南会津町の検診受診者のうち、腰痛を主訴とする一般住民をリストアップした。さらに、症状(腰、下肢部)、腰部脊柱管狭窄診断ツール、腰痛関連QOL評価を含む調査票を完成させた。本学での臨床研究倫理委員会での承認を得た。運動器疾患と生活習慣病との関連性を、運動習慣を含む要因を検索するために、運動器疾患の特徴について調査を行った。腰痛は国民基礎調査で、男性1位、女性2位であり有訴率の高い症状である。運動器疾患のうち、腰痛の代表的な疾患は、腰部脊柱管狭窄である。しかし、地域住民における腰部脊柱管狭窄の長期間にわたる自然経過についての報告はほとんどない。本研究の目的は、地域住民に対する10年間のコホート研究から、LSSの自然経過とQOL尺度との関係を明らかにすることである。2004年(初年度)に調査に参加した80歳以下で、質問票への回答を得られた1,108名を対象とした。初年度LSS陽性の67.8%は、10年後LSS陰性に変化していた。一方、初年度LSS陰性の10.0%は、LSS陽性となった。健康関連QOLはLSSの経時的変化と関係なく、SF-36偏差得点は、すべての群で初年度と比較し追跡時の全下位尺度で同等または低下していた。初年度と10年後ともにに腰椎MRI検査を実施した133名の硬膜管面積を測定した。硬膜管面積は、LSSの推移別での比較にても有意差は認められなかった。脊椎外科調査票配布の準備が整っており、本調査を開始できる段階になっている。今後の推進案)リストアップされた対象者に、調査票を配布し、回収する。地元の補助員の協力を得て回収率をあげる。調査票の回収、データ入力および解析が必要であるため。平成25年度末に執行があり、研究機関の財務会計システム上、平成26年度の支出となったため、本年度の支出が0となった。平成25年度末には調査票の印刷代や結果のレセプトデータ化の委託費用を支出した。残額は、引き続き調査票の印刷代やアンケート調査の委託費用に計上する予定である。
TRPA1受容体の食事性リガンド受容機構の解析

TRPA1(Transient Receptor Potential Ankyrin 1)受容体と食品成分の相互作用を検討した。その結果、ケンフェロールやミリセチンなど数種類の新規TRPA1受容体アゴニストを見出した。また、代表的なフラボノイドであるケルセチンの配糖体および代謝物を用いてTRPA1受容体との相互作用を確認したところ、メチル化されたケルセチンがTRPA1受容体を活性化することが明らかとなった。そこで、相互作用部位の同定を目指し、抗フラボノイド抗体の作製を試みた。その結果、一部のフェノール性化合物を認識する新規モノクローナル抗体を得ることができた。本研究では、TRPA1(Transient Receptor Potential Ankyrin 1)受容体と食品成分の相互作用を免疫化学・分析化学的に明らかにすることで、受容体の機能性発現機構を分子レベルで解明することを目的としている。TRP受容体は、活性化するとエネルギー代謝亢進、不活性化すると鎮痛効果が期待される機能性イオンチャネルである。TRPA1受容体による食品成分受容機構の理解は、受容体を制御する上で重要な知見になると考えられる。本年度は、(1)ヒトTRPA1受容体を発現させたHEK293T細胞を用いたカルシウムイメージングによりTRPA1受容体を活性化するフラボノイド類を確認した。また、代表的なフラボノイドであるケルセチンの配糖体および代謝物、ダイゼインの代謝物を用いてTRPA1受容体との相互作用を確認したところ、メチル化されたケルセチンおよびダイゼイン代謝物であるエクオールがTRPA1受容体を活性化することが明らかとなった。(2)抗フラボノイド抗体を作製するため、ジヒドロキシフェニル酢酸とタンパク質をカルボジイミド法を用いて結合させ抗原を作製した。得られた抗原をBalb/cマウスの腹腔内に免疫後、細胞融合によりハイブリドーマを作製し、スクリーニングすることで新規モノクローナル抗体を得ることができた。当初の計画通り、フラボノイド類に対する抗体の作製を試み、新規モノクローナル抗体の作製に成功している。本研究では、TRPA1受容体と食品成分の相互作用を免疫化学・分析化学的に明らかにすることで、受容体の機能性発現機構を分子レベルで解明することを目的としている。食品成分による生理機能発現は、食品成分と受容体との分子間相互作用により惹起されると考えられることから、TRPA1受容体による食品成分受容機構の理解は、受容体を制御する上で重要な知見になると考えられる。本年度は、(1)TRPA1の既知アゴニストであるイソチオシアネートを培養細胞に処理し、抗イソチオシアネート抗体を用いて相互作用分子の確認を行った。その結果、TRPA1と思われるバンドに加え、いくつかのイソチオシアネート相互作用分子を検出することができた。そこで、電気泳動後のタンパク質バンドを切り出し、トリプシンによるゲル内消化後、MALDI-TOF/MS分析を行った。データベース検索により分子の同定を試みたところ、既知のイソチオシアネートと相互作用する生体分子に加え、新規分子の存在が示唆された。(2)前年度に得られたモノクローナル抗体の特異性解析をELISA法を用いて行った。その結果、一部のフェノール性化合物を認識することが示唆された。そこで、ケルセチン代謝物であるジヒドロキシフェニル酢酸を培養細胞に処理し、イソチオシアネート同様、相互作用分子の探索を行った。しかしながら、得られた抗体では相互作用分子を検出することができなかった。一方で、ABC法を用いた検討ではいくつかの陽性バンドを検出することができた。得られた抗体の特異性を解析するとともに、リガンド受容機構の解析を行う。食品機能学
P4-ATPaseによる生体膜のリン脂質動的秩序の形成機構

生体膜の脂質二重層は、その内葉と外葉において脂質組成の非対称性を有し、動的秩序を保持している。生体膜の動的秩序の変化は、アポトーシス、血小板の凝集、筋芽細胞の融合のような生理機能に必須である。本研究では、脂質二重層の時空間的な脂質の組成変化をもたらすP4-ATPase(flippase)に着目し、P4-ATPaseの活性を調節する分子機構を解明し、生理機能とどのようにリンクしているかを明らかにすることを目的とした。本研究では、PSを特異的にフリップするP4-ATPaseのATP11Cの活性調節メカニズムを明らかにした。ATP11Cは細胞膜に存在し、PSをフリップすることで細胞膜の脂質組成の非対称性を維持している。ATP11Cが、Ca2+シグナルによってPKCが活性化されるとエンドサイトーシスされることで細胞膜から隔離され、細胞膜のPS-フリップ活性が低下することを見出した。そのメカニズムとしてPKCによってATP11CのC末端がリン酸化されることでエンドサイトーシスに必須なジロイシンモチーフが形成され、クラスリンによって細胞内に取り込まれることを明らかにした。エンドソームに取り込まれたATP11CはCa2+シグナルがなくなると再び細胞膜へリサイクルされることを発見した。したがって、ATP11Cはシグナル依存的に細胞膜から隔離されるが、その後細胞膜に戻ることで細胞膜の脂質非対称性の恒常性を担っていることが考えられた。さらに、このようなATP11Cのエンドサイトーシスによる活性調節は、GPCRのセロトニン受容体やヒスタミン受容体の活性化によるCa2+シグナルによって制御されることも明らかにした。したがって、このようなGPCRの活性化シグナルの下流でATP11Cの活性が調節され、細胞膜のPSの非対称性が制御されていることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。そのメカニズムとしてATP11CのC末端が必要であることを明らかにした。さらに、エンドサイトーシスに必須なジロイシン様モチーフを同定し、ATP11CがCa2+依存的なPKCの活性化によってリン酸化されるとジロイシンモチーフとして機能し、エンドサイトーシスされることを明らかにした。ジロイシンモチーフはクラスリンのアダプタータンパク質と結合することが知られている。本研究では、クラスリンのノックダウン実験により、このエンドサイトーシスがクラスリン依存的であることを明らかにした。また、種々のPKCのアイソフォームのノックダウン実験により、ATP11CはPKCαの活性化によってエンドサイトーシスされることが明らかした。当初の研究計画通り実験が進み、ATP11Cのエンドサイトーシスに重要な配列を同定し、その分子メカニズムを明らかにしつつある。一方で、本領域に参加したことによって、異分野との共同研究が可能となり、細胞膜の膜粘度を測定する方法を開発することに成功した。したがって、当初の計画以上の進展があり、フリッパーゼを発現する細胞をもちいて細胞膜の粘度を測定し、リン脂質フリップ活性による細胞膜性質の変化を生物物理学的手法で測定し評価できると考えている。

さらに、このようなATP11Cのエンドサイトーシスによる活性調節は、GPCRのセロトニン受容体やヒスタミン受容体の活性化によるCa2+シグナルによって制御されることも明らかにした。したがって、このようなGPCRの活性化シグナルの下流でATP11Cの活性が調節され、細胞膜のPSの非対称性が制御されていることが示唆された。ATP11Cのエンドサイトーシスに必須な配列を決定した。この配列だけで必要十分であるかを検討するとともに、細胞膜のホスファチジルセリンフリップ活性を測定し、ATP11Cのエンドサイトーシスによる細胞膜のホスファチジルセリンフリップ活性の関連を検討する。さらに、生細胞における一時的なPSの露出を検討し、ATP11Cのエンドサイトーシスとの関連を調べる。また、ATP11Cの結合タンパク質の探索を行う。次に、生理的条件下でもATP11Cのエンドサイトーシスによる活性制御が行われるかどうかを検討する。さらに、領域内の共同研究によって開発した粘度測定方法を用いてP4-ATPase発現による細胞膜の性質変化を調べていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。
脂質漏出性糸状菌の漏出機構の解析と応用

我々は高度不飽和脂肪酸生産性糸状菌Mortierella alpina 1S-4を土壌より単離し、油脂発酵生産を行うとともに脂質生合成経路を解明してきた。また、一連の変異処理の過程で脂質を漏出する変異株V6株を取得した。漏出した油滴小胞膜の脂質成分のうち、極性脂質の主要成分3種の分子種を単離し分析を行った結果、この内一つはステロールにグルコースが結合したステロール配糖体であると考えられた。残りの2種は、スフィンガジエニン型長鎖塩基から構成されるセレブロシド、および、ヒドロキシスフィンガジエニン型長鎖塩基から構成されるセレブロシドであると推定した。また、脂質の漏出の顕在化には、細胞壁の脆弱性と旺盛な生育が必要であることがわかった。一方で、M.alpinaの分子育種法の整備を行い、一回交差による相同組換え効率を改善すべく非相同組換えに関与するKu80遺伝子の破壊、及び、複数の遺伝子機能の評価に必要な多重要求性変異株の構築に成功した。変異株V6株の漏出した油滴小胞膜の脂質成分のうち、極性脂質の主要成分であったセレブロシド様脂質をシリカゲルカラムクロマトグラフィー及びHPLCを用いて精製し、3種の分子種を得た。この内一つはGLC及びGC-MSの分析結果から、ステロールにグルコースが結合したステロール配糖体であると考えられた。残りの2種をGLC、GC-MS、MALDI-TOF-MSによる質量分析及びNMR分析の結果から、グルコース、炭素数14、15、16の2-ヒドロキシ飽和脂肪酸、9位にメチル基、4位と8位に二重結合を持つスフィンガジエニン型長鎖塩基から構成されるセレブロシド、および、グルコース、炭素数14、15、16の2-ヒドロキシ飽和脂肪酸、炭素数19で、2つの二重結合と2つの水酸基を持つヒドロキシスフィンガジエニン型長鎖塩基から構成されるセレブロシドであると推定した。今後、これらセレブロシドの機能性を評価する予定である。また、一方でM. alpina 1S-4を変異処理し、コロニーの表面が油滴小泡で覆われた変異株を選抜した結果、新たにV6株よりも菌体外脂質生産量の多いYM19株や、脂肪酸組成の異なる油脂を漏出する変異株を見いだした。顕微鏡観察下において、YM19やV6株は菌糸先端部が膨らみ溶菌する表現型を示したことから、漏出を誘発する変異と細胞壁合成との問に何らかの関係があることが予想された。そこで平板培地成分の検討を行い菌糸形態および脂質漏出への影響を検討した結果、浸透圧安定化剤、細胞壁合成前駆体、ならびにある種の抗生物質の添加にて脂質の漏出が抑制され、親株様の菌糸形態の復帰を確認した。このことより、脂質の漏出の顕在化には、細胞壁の脆弱性と旺盛な生育が必要であることが示された。今後M. alpina 1S-4の遺伝子破壊系を確立し、漏出機構に関与する遺伝子の特定、漏出の制御に取り組む。我々は糸状菌Mortierella alpinaを用いた高度不飽和脂肪酸の商業生産に成功している。この研究過程において、脂質を菌体外に分泌する変異株を見いだした。脂質漏出性の顕在化には、旺盛な生育と細胞壁の脆弱性が必要であることがわかっており、本年度は、脂質漏出原因因子の特定、ならびに、厳密な脂肪酸生合成経路の代謝制御に必要となる遺伝子ターゲティング法の開発を行った。まず、非相同組み換えに関与するku80遺伝子の前後を欠損させたku80破壊用ベクターを構築し、遺伝子銃にて導入後、一回交差によるku80遺伝子の破壊を試みた。結果、PCR法により左ku80遺伝子の破壊を確認することができた。本結果により、低い頻度ながらも一回交差での遺伝子破壊が可能であることを示せた。続いて、本破壊株をホスト株とし、△5不飽和化酵素遺伝子の破壊により脂肪酸組成の改変を試みた。しかしながら、相同組み換え頻度の向上は確認できず、本菌においてはku80遺伝子が有効ではない、あるいは、一回交差の相同組み換えを利用しているため、培養中に脱落している可能性が示唆された。また、ku80遺伝子と同様に非相同組み換えに関与するlig

4遺伝子をRNAi法により、発現抑制を促し、相同組み換え頻度の向上を検討したが、有意な結果は得られなかった。いずれの試みにおいても、2回交差により安定した破壊株の構築が必要であることがわかった。一方で、複数の遺伝子の影響の評価には複数のマーカーが必要となり、そのための多重栄養要求性変異株の取得を行った。ウラシル要求性株の胞子に対しUV照射を行い、生育したコロニーを最少培地にて評価した。結果、ウラシルと各リジン、ロイシン、メチオニン、ヒスチジンの二重の栄養要求性を示す変異株の取得に成功した。今後、相補実験によるマーカー遺伝子の構築を行うことで、複数の遺伝子の評価に利用できるホスト株の構築が可能であることを示せた。
口腔粘膜由来ｉＰＳ細胞を用いたセメント質・歯根膜再生型インプラントの開発

口腔粘膜由来iPS細胞とエムドゲイン、マトリゲルの存在下にHAT-7細胞との共培養にて、iPS細胞株の細胞増殖、形態変化、ならびに歯の発生過程で発現する転写因子であるMsx1、Pax9、Lhx6の発現と共培養でラット歯原性上皮細胞(HAT-7)表面におけるPax誘導因子の存在とラット歯原性上皮細胞(HAT-7)表面におけるPax9の誘導活性を認めた。エムドゲイン、マトリゲル、GFRマトリゲルに含まれる細胞成長因子を抗体アレイおよびBio-Plexサスペンションアレイシステムを用いて網羅的に解析したが細胞成長因子の同定には至らなかった。H23年度の研究からHAT-7細胞との直接的共培養系において口腔粘膜由来iPS細胞におけるPax9の発現が誘導されていることを確認したが、HAT-7細胞表面にPax9の発現を誘導する分子が存在していることを確認するため、HAT-7細胞をコンフルエントの状態まで培養した後、4%パラホルムアルデヒドで固定し、細胞の生命活動を停止させるとともに細胞膜表面上に存在しているタンパク性分子を固定し、固定したHAT-7細胞をPBSにて十分洗浄した後、口腔粘膜由来iPS細胞を播種し、Pax9の誘導活性の存在を確認するHAT-7細胞表面にPax9の発現を誘導する分子が存在していることが確認された。エムドゲイン、マトリゲル、GFRマトリゲル(生理活性物質を生化学的方法により除去したマトリゲル)およびHAT-7細胞の歯原性間葉細胞分化誘導活性の差に着目し、それぞれの細胞外基質あるいは細胞膜表面に存在している細胞成長因子の組成の違いから、Msx1、Lhx6、Pax9のそれぞれに対する誘導因子の同定を行い、1)エムドゲインとマトリゲルとの比較からLhx6の誘導因子を、2)マトリゲルとGFRマトリゲルとの比較からMsx1の誘導因子を、3)エムドゲインとHAT-7細胞の細胞膜との比較からPax9の誘導因子を同定した。また同様の方法により、歯原性間葉細胞に発現することが知られているGli2およびBarx1の遺伝子発現を誘導する分子についても同定を行い、これらの因子を用いて口腔粘膜由来iPS細胞の培養を行い、periostin、N-tenascin等の発現および石灰化基質形成能を指標として、セメント芽細胞、歯根膜細胞への分化誘導条件の確立した。口腔粘膜由来iPS細胞とエムドゲイン、マトリゲルの存在下にHAT-7細胞との共培養を行い、iPS細胞株の細胞増殖、形態変化、ならびに歯の発生過程で発現する転写因子であるMsx1、Pax9、Lhx6の発現についてRT-PCR法、Western blot法を用いて検討し、口腔粘膜由来iPS細胞が適切な分化誘導刺激により歯原性間葉細胞に分化する能力を有することが確認された。HAT-7細胞との直接的共培養系において口腔粘膜由来iPS細胞におけるPax9の発現が誘導されていることを確認した。エムドゲイン®、マトリゲル®、GFRマトリゲル®(生理活性物質を生化学的方法により除去したマトリゲル®)およびHAT-7細胞の歯原性間葉細胞分化誘導活性の差に着目し、それぞれに含まれる細胞成長因子を抗体アレイおよびBio-Plexサスペンションアレイシステムを用いてタンパク質レベルで網羅的に解析した。細胞外基質あるいは細胞膜表面に存在している細胞成長因子の組成の違いから、Msx1、Lhx6、Pax9のそれぞれに対する誘導因子の同定を行い、これらの因子を用いて口腔粘膜由来iPS細胞の培養を行い、periostin、N-tenascin等の発現および石灰化基質形成能を指標として、セメント芽細胞、歯根膜細胞への分化誘導条件の確立を試みた。同定された分化誘導因子を、Terminal-modified poly(ethylene glycol)法、あるいはトレシルクロリド法により、誘導因子を固定化したチタン表面上で口腔粘膜由来iPS細胞を培養し、細胞接着を走査型電子顕微鏡観察およびCrystal violet染色法により評価したところ、口腔粘膜由来iPS細胞の歯原性間葉細胞、セメント芽細胞、歯根膜細胞への分化が確認された。われわれが以前に報告(日口外誌55, 474-481,2009)した骨髄間質由来成体幹細胞の歯原性細胞への分化誘導についての研究で用いた方法に準じ、われわれがすでに保有する口腔粘膜由来iPS細胞とエムドゲイン、マトリゲルの存在下にHAT-7細胞との共培養を行い、iPS細胞株の細胞増殖、形態変化、ならびに歯の発生過程で発現する転写因子であるMsx1、Pax9、Lhx6の発現についてRT-PCR法、Western blot法を用いて検討し、さらにエムドゲイン、マトリゲル、HAT-7それぞれの分化誘導能に骨髄由来生体幹細胞の場合と同様の差があるかどうかについても検討を行い、以下の結果を得た。口腔粘膜