hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノチューブをスキャホールドとして用いた顎骨再生療法の開発

本研究においては,カーボンナノチューブ(CNTs)を用いて顎骨再生を図ることを目的とし,CNTsの生体適合性の解明,CNTsを用いた骨芽細胞培養用スキャホールドの作製と細胞培養,および骨補填材としてのCNTs固化体の生体適合性の検討を行った.CNTsをラット皮下組織に埋入し,2年間経時的に組織学的,超微細構造学的に検索した.埋入初期では,周囲に肉芽組織が観察され,一部のCNTsはマクロファージに貪食されており,2年後においては軽度の肉芽腫性炎が認められた.透過型電子顕微鏡による観察では,埋入初期においては細胞内でCNTsの強い凝集が認められたが,経時的に凝集は弱くなる傾向を示した.また,CNTsの特有なチューブ状の構造には,ほとんど変化が認められなかった.これらの結果から,CNTsの起炎性は低く,生体内で安定であることが明らかとなった.CNTsを脱イオン水に分散し,ポリカーボネート膜(PC膜)で吸引ろ過することにより,細胞培養用のスキャホールドを作製した.このスキャホールド上で骨芽細胞様細胞を培養すると,細胞の形態は扁平であり,増殖はPC膜より速く,アルカリフォスファターゼ活性も高い結果が得られた.このスキャホールドをGBR膜として,ラット頭頂骨に作製した骨欠損部に応用すると,コントロールであるPC膜に比較し,骨修復は速い傾向を示した.CNTsをプラズマ放電焼結法により作製したCNTs固化体は,骨に近似した機械的性質を有しており,皮下組織および大腿骨に埋入したところ,優れた生体適合性を示し,骨補填材としての可能性が示された.以上の結果から,CNTsを用いた顎骨再生療法の可能性が示唆された.本研究においては,カーボンナノチューブ(CNTs)を用いて顎骨再生を図ることを目的とし,CNTsの生体適合性の解明,CNTsを用いた骨芽細胞培養用スキャホールドの作製と細胞培養,および骨補填材としてのCNTs固化体の生体適合性の検討を行った.CNTsをラット皮下組織に埋入し,2年間経時的に組織学的,超微細構造学的に検索した.埋入初期では,周囲に肉芽組織が観察され,一部のCNTsはマクロファージに貪食されており,2年後においては軽度の肉芽腫性炎が認められた.透過型電子顕微鏡による観察では,埋入初期においては細胞内でCNTsの強い凝集が認められたが,経時的に凝集は弱くなる傾向を示した.また,CNTsの特有なチューブ状の構造には,ほとんど変化が認められなかった.これらの結果から,CNTsの起炎性は低く,生体内で安定であることが明らかとなった.CNTsを脱イオン水に分散し,ポリカーボネート膜(PC膜)で吸引ろ過することにより,細胞培養用のスキャホールドを作製した.このスキャホールド上で骨芽細胞様細胞を培養すると,細胞の形態は扁平であり,増殖はPC膜より速く,アルカリフォスファターゼ活性も高い結果が得られた.このスキャホールドをGBR膜として,ラット頭頂骨に作製した骨欠損部に応用すると,コントロールであるPC膜に比較し,骨修復は速い傾向を示した.CNTsをプラズマ放電焼結法により作製したCNTs固化体は,骨に近似した機械的性質を有しており,皮下組織および大腿骨に埋入したところ,優れた生体適合性を示し,骨補填材としての可能性が示された.以上の結果から,CNTsを用いた顎骨再生療法の可能性が示唆された.本年度は,カーボンナノチューブ(CNTs)およびカーボンナノファイバー(CNFs)の生体適合性を検索するとともに,CNTsを用いた骨芽細胞様細胞,骨髄細胞の培養用スキャホールドを作製し,その有効性を検討した,長さの異なるCNTs,CNFsをラット腹部皮下組織に埋入し,経時的に光学顕微鏡および透過型電子顕微鏡で観察した.ともに,埋入初期では軽度な炎症反応が周囲に観察されたが,変性,壊死などの強い炎症反応は認められなかった.CNFsのほうが,炎症はCNTsに比較し軽微であり,長さの短いほうが,長いものより反応は軽微であった.CNFs,CNTsともに,貪食細胞に取り込まれ,ライソゾーム中に観察されたが,CNTsは構造に変化が認められないのに対し,CNFsは,長さが短くなり,結晶構造にも一部に変化が観察された.これらの結果から,CNTs,CNFsは,皮下組織においては起炎性が少なく,その構造により生体内での反応は異なることが明らかとなった.CNTsをPTFE膜,PC膜に吸引濾過により固着させ,細胞培養用スキャホールドを作製した.この膜状のスキャホールド上で骨芽細胞様細胞であるSaos2およびラット骨髄より採取した骨髄細胞を培養した.Saos2は,CNTsを固着していないPC膜,PTFE膜に比較し細胞の増殖は速く,また形態も異なっていた.またトリプシンで細胞を剥離することが困難であった.骨髄細胞を培養した場合,炎症性のサイトカインの発現とともに,骨関連タンパクであるオステオカルシンの発現が,コントロールであるポリスチレンディッシュに比較し多く認められた.これらの結果から,CNTsは,骨系細胞の培養用スキャホールドとして有効であることが明らかとなった.

本年度は,カーボンナノ物質の生体適合性,カーボンナノチューブ(CNTs)を吸着させたスキャホールド上で培養した骨芽細胞様細胞の性状および骨髄細胞のマイクロアレイを用いた遺伝子発現の差異,CNTsを吸着したGBR(Guided Bone Regeneration)膜の作製とその骨欠損部への応用,さらに各種CNTs固化体の作製を行った.CNTsとカーボンナノファイバー(CNFs)をラット皮下組織に埋入し,1年という長期にわたって組織学的,超微細構造学的に検索した.CNTsとCNFsは,ともにマクロファージに貪食されライソゾーム中に観察されたが,CNFsの長さが短くなっているのに対し,CNTsの長さには変化が認められず,CNTsは生体内で長期間安定であることが示された.CNTsを吸着させたスキャホールドで骨芽細胞様細胞(Saos2)を培養すると,CNTsを吸着させていないスキャホールドに比較し,アルカリホスファターゼ活性が高いことが明らかとなった.また,このCNTsを吸着させたスキャホールド上で骨髄細胞をデキサメサゾンにより骨芽細胞に誘導し,コントロールと遺伝子の発現の差異をマイクロアレイで比較すると,1日後ではCNTsを吸着させたほうに,骨関連のタンパクの遺伝子の発現が認められた.CNTsを医療用PTFE膜に吸着し,GBR用の膜を作製し,ラット頭頂骨に作製した骨欠損部を被覆するように埋入し,組織学的に検索した結果,CNTsを吸着させたPTFE膜で被覆したほうが,欠損部の骨形成は優れていることが明らかとなり,GBR膜として臨床応用の可能性が示唆された.また,CNTsをプラズマ焼結法により固化することで,機械的性質が骨と近似した生体材料を得ることができた.以上のin vitroおよびin vivoの結果から,CNTsをスキャホールドとして用いた骨再生療法の可能性が示唆された.最終年度である本年度は,カーボンナノ物質の皮下組織内長期埋入後の生体反応,カーボンナノチューブ(CNTs)を吸着し作製したスキャホールド上で培養した骨芽細胞の細胞形態の定量的解析,スキャホールドとしての多層カーボンナノチューブ(MWCNTs)と単層カーボンナノチューブ(SWCNTs)の比較,さらにMWCNTsをチタンに電着したスキャホールドの作製を行った.CNTsとカーボンナノファイバー(CNFs)をラット皮下組織に1年および2年間埋入し,光顕,透過型電顕に加え超高圧透過型電顕で観察し,組織反応を評価した.CNTsおよびCNFsともに,線維性結合組織に被覆されていたが,CNTsの炎症の程度は,CNFsに比較し,強い傾向を示した.超高圧透過型電顕観察から,CNFsは短くなり,結晶構造も変化することが示されたが,CNTsについても,これまでは結晶構造に変化がみられないと考えられていたが,今回の超高圧透過型電顕の観察により,長期経過後では結晶構造の変化を示唆する像が認められた.共焦点レーザー顕微鏡による観察により,骨芽細胞は,CNTs吸着スキャホールド上では,コントロールであるポリカーボネート膜上に比較し,長さが10倍近くに伸展し,厚さは2/3程度になることが明らかとなった.スキャホールドの吸着材料としてのMWCNTsとSWCNTsとの比較では,SWCNTsのほうが細胞増殖,アルカリフォスファターゼ活性は優れていることが示され,物理的構造の他に化学的性質がスキャホールドとしての性質に影響することが示唆された.MWCNTsをメッキ法により,チタンに表面修飾することが可能であり.チタンにメッキしたMWCNTs上においても,伸展した細胞形態を示し,良好な細胞増殖を示した.以上の結果から,CNTsは,骨芽細胞のスキャホールドとして有効であり,これを用いた顎骨再生の可能性が示唆された.
記憶学習のメカニズム解析及び血漿中脳由来エクソソームを利用した記憶学習能力の評価

記憶学習能力向上作用を有する食物由来抗酸化アミノ酸ergothioneine(ERGO)の作用機序の解明のため、ERGOの経口投与後、記憶学習能力が向上したマウス及び対照群の記憶を司る海馬歯状回(DG)においてプロテオミクス解析を行い、記憶学習能力の向上により発現変動する蛋白質を見出す。次に、マウスにおいて、それら候補蛋白質のDG特異的な発現制御を行い、記憶学習能力や各種シグナル分子を評価する。さらに、記憶学習能力が向上したマウスにおいて、血漿から得られる脳内環境を反映する脳由来エクソソーム中の、候補蛋白質の量と記憶学習能力との相関を分析し、血漿成分から記憶学習能力を評価する系の確立を目指す。
英国の内水面遊漁制度における魚類および環境資源の保全機能とその経済的基盤について

本研究により以下のような成果を得た。歴史的には、英国における現行の内水面漁業・遊漁制度の中核である「サケおよび淡水漁業法(1975)」に至る資源・漁場保全の制度やそれ以降の魚病対策と魚類資源の輸入・移入規制に関わる諸法令の形成過程を概観した。また魚類資源・漁場保全の現状を漁場利用者と共存的あるいは対立的な利害関係者との生態学的および経済的・制度的な相互関係として捉えた。次に、英国環境庁が旧国家河川管理局から引き継いだ河川利用ライセンス・システムに着目した。このシステムは日英の内水面利用(漁業・遊漁を含む)制度の最大の相違点であった。釣り人、取水業者、排水業者へライセンスを発行し、各収入を漁場保全、水源対策、汚染対策にそれぞれ拘束する収支構造を分析し、政府交付金への総体的な依存関係を明らかにした。また釣りライセンス料の収支を分析し、雑魚釣りのサケ・マス釣りに対する優勢下での後者への過剰な交付金補助を問題点とみなした。さらに、1998年発足の当該制度に関する諮問委員会の見直し案と2001年の政府回答とを分析した。そして改革の方向性を、現行の「集権的な漁場・魚類資源管理」体制から流域ごとの「漁場利用者集団による自主管理計画プラス財政補助」体制への転換として読みとった。最後に、内水面を含むコモンズの共同利用主体の存続条件として、外部利用者との利害調整機能と調整過程への政府の持続的関与とが必要である点に理論的含意を読み取った。加えて、わが国の当該制度改革への政策的含意として、英国のナショナル・トラストをモデルとした、漁場と魚類資源保全を目指す全国規模の民間支援組織の必要性を示唆した。1.文献研究の概要、まずCarty他とMillchampの『釣り関連法』にかんする2文献が把握できた。次に新たにHickely博士他の論文「英国の遊漁の価値評価」を読了。さらに問題の大枠はHodge博士の「英国の農業環境政策」にあることを把握した。2.研究者ネットワークの構築の概要、まずHickely博士は、英国環境食料農村地域省・遊漁担当者と判明、8月の訪英時には面会は不可能だったが、資料提供を受け今後の協力を約した。次にHodge博士はケンブリッジ大学所属、訪英時に面会し翌年4月からの在英研究を大森に認め氏のネットワーク利用も許可した。3.英国の遊漁に関する現地視察と釣り人インタビューの結果概要、まず視察地は、ケンブリッジ市(ケム川)、ヨーク(ウーズ川)、レイク・ディストリクト(周辺河川と湖)であった。視察とインタビューの結果、以下が確認できた。英国の遊漁は主に全土の貴族領地内のゲーム(フライ)フィッシングと中部以南の運河・公共の河川湖沼内で市民が行うコース・フィッシング(雑魚釣り)の二種類であること、そして後者こそが本研究の対象であり、そこでは、全国的なライセンス制度と具体的な魚類資源保護規則によって生息環境保全がなされていること。さらに、釣り人により上記規則の遵守が積極的になされており、そこに各地の市当局による独自の河川環境保全策が加味されていること。以上の視察は平成16年8月の3週間だけであったために、平成17年4月より1年間を通しての観察が必要であること。2.作業:次の図表を以上の著作・資料より作成。表1英国内水面漁業・遊漁制度の形成と展開、表2現行の英国内水面漁業・遊漁制度に関する法的および制度的枠組み、表3サケ淡水漁業法1975以降の追加的法律、命令および規則、表4国家河川管理局の収支構造、表5英国内のロッド・ライセンスの発行数と売上高、図1英国に於ける漁業・遊漁利害関係者の生態学的・経済的・制度的な相互関連図。

3.学会中間報告準備:漁業経済学会第53回大会(06年5月)一般報告会にて「英国内水面漁業・遊漁制度の概要とその魚類資源および生息環境保全機能」を報告(予定)。報告要旨やレジュメ報告時図表などを作成。4.中間報告をふまえた論文作成準備。さらに来年度報告予定,「1988年の英国内水面漁業・遊漁制度の見直しと政府の対応」について、図表などを作成準備。5.追加図書・資料の収集準備。6.英文論文作成準備(上記2の図表を英訳)本研究により以下のような成果を得た。歴史的には、英国における現行の内水面漁業・遊漁制度の中核である「サケおよび淡水漁業法(1975)」に至る資源・漁場保全の制度やそれ以降の魚病対策と魚類資源の輸入・移入規制に関わる諸法令の形成過程を概観した。また魚類資源・漁場保全の現状を漁場利用者と共存的あるいは対立的な利害関係者との生態学的および経済的・制度的な相互関係として捉えた。次に、英国環境庁が旧国家河川管理局から引き継いだ河川利用ライセンス・システムに着目した。このシステムは日英の内水面利用(漁業・遊漁を含む)制度の最大の相違点であった。釣り人、取水業者、排水業者へライセンスを発行し、各収入を漁場保全、水源対策、汚染対策にそれぞれ拘束する収支構造を分析し、政府交付金への総体的な依存関係を明らかにした。また釣りライセンス料の収支を分析し、雑魚釣りのサケ・マス釣りに対する優勢下での後者への過剰な交付金補助を問題点とみなした。さらに、1998年発足の当該制度に関する諮問委員会の見直し案と2001年の政府回答とを分析した。そして改革の方向性を、現行の「集権的な漁場・魚類資源管理」体制から流域ごとの「漁場利用者集団による自主管理計画プラス財政補助」体制への転換として読みとった。最後に、内水面を含むコモンズの共同利用主体の存続条件として、外部利用者との利害調整機能と調整過程への政府の持続的関与とが必要である点に理論的含意を読み取った。加えて、わが国の当該制度改革への政策的含意として、英国のナショナル・トラストをモデルとした、漁場と魚類資源保全を目指す全国規模の民間支援組織の必要性を示唆した。
ポリアミン誘導体の神経細胞保護効果に関する研究

ポリアミン誘導体であるTsHSPMGは、NMDA受容体(NR1/NR2AとNR1/NR2B)やCa^<2+_>透過性AMPA受容体活性を顕著に抑制した。このNMDA受容体活性阻害作用には電位依存性が見られたことから、ポリアミン誘導体はオープン・チャンネル・ブロッカーとして働くことが示された。NMDA受容体の変異体を用いて、ポリアミン誘導体の作用部位を検討した結果、チャンネル・ポアの細胞内領域に位置するNR1 E621やNR2B W607などの変異体によって、阻害作用は減弱することから、ポリアミン誘導体はチャンネル・ポアの深部に作用して働くことが考えられた。また、ラット海馬初代培養細胞を用いたポリアミン誘導体の神経細胞保護効果について検討した。興奮性アミノ酸であるNMDA暴露で誘発される神経細胞死に対して、1μM TsHSPMGはほぼ完全に神経細胞死を抑制した。また、このNMDA誘発性神経細胞死はNMDA受容体のオープン・チャンネル・ブロッカーであるメマンチン(30μM)によっても同様に細胞死が抑制された。次に、マウス腹腔内にNMDAを投与することで誘発される痙攣に対するポリアミン誘導体の影響について検討した。ポリアミン誘導体の脳室内または尾静脈からの前投与によって、NMDA誘発性の痙攣時間は有意に減少した。さらに、マウスの中大脳動脈を閉塞(1時間(処理することで生じる梗塞に対するポリアミン誘導体の影響について検討した。その結果、ポリアミン誘導体投与群ではコントロール群と比較して、梗塞体積が顕著に減少した。これらの結果から、ポリアミン誘導体はin vitro及びin vivoの両実験系において、神経保護効果を有していることが明らかとなった。グルタミン酸受容体の一種であるN-methyl-D-aspartate(NMDA)受容体は、高いCa^<2+>透過性をもち、海馬におけるシナプス伝達の長期増強をはじめとするシナプスの可塑性や発達時期におけるシナプス形成に関与している。一方、NMDA受容体の過剰な活性化は、多量のCa^<2+>を細胞内に流入させ、神経細胞死を引き起こすことで、アルツハイマー病などの様々な神経変性疾患に関与していることが報告されている。このNMDA受容体は、ポリアミン、特にスペルミンにより細胞外から二面的な活性調節を受け、脱分極時には受容体活性を促進し、過分極時には阻害する。そこで、NMDA受容体活性に対して抑制効果のみを示すポリアミン誘導体を開発することを目的とし、TsSPM、DnSPM、TsSPMG、TsPD、TsPDG及びBsPDGの6種類の直鎖ポリアミン誘導体を合成した。これらのポリアミン誘導体はスペルミンと異なり促進作用は認められず、阻害作用のみを示した。また、TsPDG及びBsPDGの阻害の程度は、アルツハイマー病治療薬であるメマンチンと比較して約50倍強く、変異体を用いた実験から、ポリアミン誘導体はNMDA受容体のチャンネル・ボア内部に直接結合して阻害作用を示すことが明らかとなった。次にラット海馬の初代培養細胞を用いて、NMDA誘発性の神経細胞死に対するポリアミン誘導体の神経細胞保護効果について検討した。TsPDG及びBsPDGの神経細胞保護効果はメマンチンと比較して、およそ30倍程度強いことが示めされた。NMDA受容体の過剰興奮は細胞内に多量のCa^<2+>を流入させることで神経細胞死を誘発し、脳虚血、てんかん、パーキンソン病、アルツハイマー病などの神経変性疾患に深く関与している。そこで、NMDA受容体を特異的に抑制する化合物を開発することを目的として、新規にポリアミン誘導体(TsHSPMGやBsHSPMGなど)を合成した。

昨年度にXenopus発現系を用いた電気生理学的な実験から、グアニジル基を有するホモスペルミン骨格にトシル基またはブタンスルフォニル基を付加したTsHSPMG及びBsHSPMGはNMDA受容体に対して、オープン・チャンネル・プロッカーとして作用することを明らかとした。そこで、in vivoにおけるポリアミン誘導体のNMDA受容体抑制効果について、NMDA投与によって誘発されるマウスの痙攣を指標に観察した。NMDAを腹腔内投与されたマウスの痙攣時間は、ポリアミン誘導体(0.5mg/kg i.v.)やNMDA受容体のアンタゴニストであるメマンチン(10mg/kg i.v.)の尾静脈投与によって有意に短縮され、メマンチンに比べポリアミン誘導体は低濃度で強くNMDA受容体を抑制することが示された。また、中大脳動脈閉塞モデルマウスを用いて、ポリアミン誘導体の脳保護効果について検討した。その結果、中大脳動脈の閉塞処理により誘発される梗塞体積は、ポリアミン誘導体を投与することで顕著に減少した。また、この効果はメマンチンよりも20倍強かった。これらの結果から、ポリアミン誘導体は、in vivo実験系において、脳機能保護効果を示すことが明らかとなった。
生物多様性保全の経済分析

Nehring-Puppeの属性アプローチに基づく多様性関数が、Nesting Propertyをもつには、多様性が高々2つの属性で与えられる必要がある。不確実性下での予防原則の妥当性は主体の選好に依存する。一方で、主体の選好に関わらず予防原則が採用される状況を特徴づけることはできなかった。陸上生態系での生物多様性の宝庫である森林を対象に、その最適利用モデルと貿易モデルを定式化し、解の性質を明らかにした。本研究は、生物多様性保全の問題から生じる新奇な二つの経済学的問題(多様性関数と特定の確率分布を想定できない状況の意思決定)に取り組み、その解明を通じて、生物多様性の保全と経済活動の調和に資することを目的としている。本年度は以下の研究を行った。(1)Weitzman多様性関数を多様性の過小評価値として用いる可能性の検討。(2)生物多様性の評価に関する調査。(3)新しい多様性関数へのアプローチの検討。(1)Weitzmanのアプローチは実用性に優れる一方、生物多様性の価値の限られた部分のみを表現しているにすぎない。一方、Nehring-Puppeの属性アプローチは、包括的な価値を表現できるが、選択可能な関数型は極めて広範にわたり、その特定化、意味づけが困難である。生物多様性保全の費用便益分析の遂行という実用的な要請を考えると、Weitzman多様性関数が価値を過小評価していると見なせる条件を見つけ、それとセットでその多様性関数を使うという方法が有望である。Weitzman多様性関数はNehring-Puppeのアプローチでは属性がNesting Propertyをもつことと同値である。そこで多様性を評価する任意のA個の属性に対して、最低いくつの属性を無視すれば、Nesting Propertyが得られるかを検討した。属性を無視することで過小評価性は保証される。残念ながら属性がA個ならば無視すべき属性はA-2個必要であることがわかった。またWeitzmanアプローチの多様性の値がNehring-Puppeのそれ以上となる数値例も作成した。(2)熱帯雨林の植物に対してその愛好家が抱く多様性の価値を調査した。実態として、現存する(あるいは絶滅した)任意の2種の間に何か違いがあれば、それが多様性の価僅を生み出す。したがって現存するn種に対して潜在的にA=2^-n以上の属性があると考えられる。(3)審美的な価値に基づいて多様性関数を構成することは、(1)、(2)の結果から、かなり困難といわざるを得ない。そこで、生態学的機能の観点から多様性関数を構成することを現在模索している。本年度の理論研究では、不確実性に研究の重点を置き、特に「予防原則」の経済モデルを研究した。予防原則とは、期待効用仮説が支持する決定よりも、より慎重な決定をとる際に、その選択を正当化するための言葉と見なすことができる。生物多様性保全の問題においてしばしば求められているのも、そうした慎重な態度である。予防原則が理論的に正当化できる条件を求めて、マックス・ミン・期待効用アプローチやGollierら(2000,2003)のベイジアン・モデルを検討した。しかし、経済的含意に富む条件は今のところ得られていない。たとえば、Gollierら(2000,2003)のモデルでは、CRRA効用関数を用いるとして、予防原則に沿った意思決定が行われるのは、相対的危険回避測度が1より小さい場合であり、大きい場合には反対の結果となる。このような結果はおなじみのものではあるが、同時に解釈に困るものでもある。特に、動学モデルにおいて最適経路が環境保全的となる条件(危険回避測度が1より大)と全く反対である。実態調査の側面では、引き続き生物多様性に対する人々の選好を知るための調査を行い、屋久島におけるエコツーリズムの実態を調べた。世界自然遺産に指定されて以来、屋久島は輸送能力の限界に近い訪問客を受け入れている。その多くが、縄文杉や白谷雲水峡といった人気スポットを訪れている。また、必ずしもエコ・ガイドの詳細な知識を求めているわけではない。これら屋久島の訪問者は多様性そのものではなく、多様性という記号を消費していると見なせるかもしれない。前年度調査したネペンテス・マニアが求める多様性(多様性のスペクトラムが内的外的に拡大することに価値を見出す)とはまったく異なる多様性への選好を知ることができた。本年度は、第1にこれまで2年間の理論的な研究を総合することを試みた。生物多様性保全に関わる2つの理論的問題は、第一に多様性の価値を表現する適切な多様性関数の特定化であり、第二に多様性喪失がもたらす結果に関する不確実性の表現である。両者は形式的には確率キャパシティとして表現される。また、生態系サービスの価値を除いた生物多様性の価値は、flexibilityの価値、あるいはoption valueとも解釈され、概念的にも多様性関数には不確実性が密接に関係している。

その関係を理論的にどのように整理できるか、また多様性関数を単なる測度関数ではなく多様性関数として意味あるものにするために、それにどのような制限を加える=構造を特定化するか。本年度行った生態学者、複雑系研究者、環境経済学者とのワークショップや、これまでの実態調査の結果を踏まえて、これらの課題を考察しているが、未だよいアイデアを得るに至っていない。もう1つの本年度の研究成果として、生物多様性保全の実現のための諸課題に関わる理論研究も遂行した。第一に問題が持続可能性に関わることに関連して、持続可能性が経済学的に支持される条件を明らかにした(Akao, 2009)。第二に、生息地の保全に密接に関わる共有資源の利用問題に関する理論的な考察を行った(Akao and Sorger, 2009)。第三に、生物多様性が発展途上国の開発と資源保全問題と密接に関わることから、貿易自由化が発展途上国の開発と資源保全に及ぼす影響をモデル分析した(Akao, mimeo)。生物多様性保全に関わって2つの理論的問題がある。第一に多様性の価値を表現する適切な多様性関数の特定化であり、第二に多様性喪失がもたらす結果に関する不確実性の表現である。本研究は、これら生物多様性保全の問題から生じる新奇な二つの問題(多様性関数と特定の確率分布を想定できない状況の意思決定)に取り組み、生物多様性の保全と経済活動の調和に資することを目的としている。本年度は研究計画の最終年度として、これまでの研究成果を積極的に公表するとともに、政策上のインプリケーションを得るという観点から、これまでの研究の包括的な見直しと研究の発展方向を検討した。ここで政策上のインプリケーションとは、具体的な生態系の保全に関わる意思決定方法としての費用便益分析(CBA)への応用である。多様性関数については、Nehring-Puppeの属性アプローチを見直すとともに、次のような生態系の価値関数を検討した。すなわち生態系の価値を、それを構成する個々の種の存在価値、機能グループと関連づけられる生態系サービスの価値、そしてその生態系固有の価値の合計と見なす。機能グループ内の冗長性は価値実現の確率と関連づけられる。不確実性については、Gilboa-Schmeidlerの不確実性回避アプローチとともにBewley流のナイト不確実性のアプローチを取り上げ、生態系保全のための不確実性下でのCBAにこれらがいかに応用されるかを考察した。不確実性下での生物多様性の価値はオプションプライス(事前的確定的支払意志額)として評価される。2つのアプローチによるその額の大小を検討した。
行動と脳の神経活動を結ぶ数理計算モデル技術

本研究では、数理モデルを用いた解析技術を学習の発達の過程での回路の変遷や損傷・障害からの回復における回路の再編に関与する神経機構を明らかにする研究に応用することを目的としている。このとき、身体のダイナミクスを考慮に入れた筋骨格系モデルを用いて、脳活動と運動データとを関連づけ、因果関係を特定することを目指している。本年度は、運動を生成する運動野の活動を決める脳部位を調べるために、非線形モデルによるネットワーク解析を行った。また、これまで動物実験で行われていたリーチングタスクと脳活動の関係を脳波から計算した信号源によって解明する新たな解析手法を開発している。指の運動データと脳波から推定した信号源から、指の運動を推定するだけでなく、外部座標系の位置か内部座標系の関節角度や筋活動などの次元でデコーダーが作成できるかを検討した。その結果、内部座標系と外部座標系で異なるネットワークが存在することを示唆するデータが得られた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、数理モデルを用いた解析技術を、学習の発達の過程での回路の遷移や損傷・障害からの回復における回路の再編に関与する神経機構を明らかにする研究に応用することを目的としている。本年度は、手指の運動を対象に、fMRI画像から得られた賦活領域と解剖画像を用いて、運動に関連する運動関連領野の信号源を脳波から推定した。対象とする運動は、屈曲・伸展だけでなく、そのときの強度も2段階に変えて行った。変分ベイズ法を用いた信号源推定法を用いて、屈曲・伸展、屈曲の強と弱、伸展の強と弱の違いを分離する識別器を機械学習により獲得させ、そのときの識別器の重みの特徴から、識別に有効な領域を調べたところ、中心溝近辺の手指領域に信号源が選ばれていることを確認した。また、複数の被験者において高い精度で各タスクが識別できることが分かった。また、身体のダイナミクスを考慮に入れた筋骨格系モデルを作成するために、肩3自由度、肘1自由度のモデルを作成し、各22個の筋肉の張力から関節トルクを計算し、そのトルクを元に運動を生成するモデルを作成した。作成したモデルに筋肉への運動指令を入力することにより、人の運動の特徴である、ほぼ直線で、一つの頂点を持つ釣り鐘型の速度波形を示すことを確認した。脳の活動、身体の運動の情報を解析するツール群を拡充させ、様々な計測データに適応できるようにしていく予定である。本年度は、大規模データ解析手法の開発では、タスクを実行中の運動関連領野の情報表現とそのデータを変換するアルゴリズムを解析するために、脳波から信号源を推定し信号源からタスクのパラメータを推定するデコーダの重みを解析することで、領野間のネットワークを解析する手法を開発した。解析の結果、タスクに関連していると思われる所から、脳の広い領域に関係する部位が広がっていることが分かった。脳のどこでどのような情報が表現されているかを解析するためにも有効な手段であるといえる。また、多自由度腕のダイナミクスモデルを用いて力場を学習する前後で、内部モデルに相当するモジュールである、順モデルの予測、フィードバックコントローラの出力、逆モデルの出力などの運動関連パラメータがどのように変化するのかを解析した。制御対象や環境の事前知識を必要とせず、軌道と力を同時に学習できるモデルであるため、このような複雑な環境におけるシミュレーションが可能となった。その結果、内部モデルに相当するモジュールは力場の状態を学習していることが分かった。非侵襲計測手法である脳波から信号源を推定し、筋活動や運動の推定を試みてきたが、精度よく運動パラメータが推定できることから、推定に使用したデコーダの重みを解析することで空間分解能の高い情報を獲得することができた。さらに、力場の学習のような複雑な環境かにおいても、我々のモデルが適用できることが分かったため、今後、より複雑なタスクにおいても検証できる可能性が出てきた。本年度は、大規模データ解析手法の開発では、タスクを実行中の運動関連領野の情報表現を調べるために、脳波から推定した信号源が活動するパターンを詳細に解析した。脳の関連する領域は広範囲に広がるため、運動関連領野の局所的な活動パターンだけでなく、離れた領域での活動パターンを解析した。その結果、離れた領域での同期した活動が確認され、運動に関連した広範囲な脳活動を解析する手法の開発につながる成果が得られた。

また、多自由度腕のダイナミクスモデルを用いた大規模データの解析手法の開発では、筋骨格系モデルを用いた運動タスクにおいて新たな筋シナジーを獲得する過程を、筋電図や手先の力を計測し解析した。脳波から信号源を推定する手法を用いて、様々なタスクでのデコーディングを試みた結果、脳波信号を直接用いるよりも、信号源を推定した場合により精度が高くなることが分かった。これらの手法は、運動前後の脳活動を比較する場合においても有用な手法になるため、今後、脳の回路シフトの動態を調べることが可能となった。本研究では、数理モデルを用いた解析技術を学習の発達過程での回路の変遷や損傷・障害からの回復における回路の再編に関与する神経機構を明らかにする研究に応用することを目的としている。このとき、身体のダイナミクスを考慮に入れた筋骨格系モデルを用いて、脳活動度運動データとを関連づけ、因果関係を特定することを目指している。本年度は、大規模データ解析手法の開発では、指の運動タスクを行っているときの運動関連領野の活動から運動を識別するデコーダの作成において、昨年までに行ってきた信号源推定だけで無く、対規模ネットワークを解析するための信号源シナジーという新しい考え方を取り入れ、推定精度をより高めたデコーダを作成することができた。また、多自由度腕のダイナミクスモデルを用いた大規模データの解析手法の開発では、筋シナジーを用いた腕の運動制御モデルを作成し、手首と指の動きの識別を可能とした。脳波から信号源を推定し、さらに、信号源同士の同期的な活動を信号源シナジーとしてデコーデダーを作成した結果、信号源を単独で用いるよりも、指の運動方向識別において精度が高くなることが分かった。回路シフトの動態を調べる上でも、信号源単体の活動変化だけで無く、ネットワークとしての活動変化を可視化することができた。本研究では、数理モデルを用いた解析技術を学習の発達の過程での回路の変遷や損傷・障害からの回復における回路の再編に関与する神経機構を明らかにする研究に応用することを目的としている。このとき、身体のダイナミクスを考慮に入れた筋骨格系モデルを用いて、脳活動と運動データとを関連づけ、因果関係を特定することを目指している。本年度は、運動を生成する運動野の活動を決める脳部位を調べるために、非線形モデルによるネットワーク解析を行った。また、これまで動物実験で行われていたリーチングタスクと脳活動の関係を脳波から計算した信号源によって解明する新たな解析手法を開発している。指の運動データと脳波から推定した信号源から、指の運動を推定するだけでなく、外部座標系の位置か内部座標系の関節角度や筋活動などの次元でデコーダーが作成できるかを検討した。その結果、内部座標系と外部座標系で異なるネットワークが存在することを示唆するデータが得られた。本年度は、大規模データ解析手法の開発と、多自由度腕のダイナミクスモデルの作成を計画していた。大規模データ解析手法の開発では、タスクを実行中の運動関連領野の情報表現を解析するために、fMRIを用いた解析や、脳波を用いた解析を行った。fMRIを用いて、ボクセルデータだけによる、運動の識別や、脳波から信号源を推定することによる運動の識別を行った。運動関連領野のボクセルデータや、信号源データにより精度よく運動が識別できることが分かった。
ゲノムワイドDNAメチル化解析を用いた大腸SM癌における所属リンパ節転移予測

研究内容は,「大腸粘膜下層(SM)浸潤癌の所属リンパ節転移の有無をDNAメチル化の程度を解析することで予測できないか?」というものである.現治療ガイドラインでは,SM浸潤癌は内視鏡的切除を施行しても,浸潤距離1000μm以上の場合,所属リンパ節(LN)転移の可能性があるため,浸潤距離や脈管侵襲など病理学的因子をもとに追加腸管切除の適応が決められている.しかし,実際は,追加腸管切除を行なっても10%の症例でしかLN転移は認められないため,90%の症例ではover-treatmentとなってしまい,病理学的因子以外で、LN転移の有無を判別できる因子の探索が求められている.DNAメチル化の評価により,所属リンパ節転移の有無が予測することが出来るようになれば,大腸SM癌内視鏡的切除後症例における追加腸切除が必要な症例の絞り込みが可能となり,同時に不要な追加腸切除を回避出来るため,患者の利益のみならず医療経済的にも有益である.その結果,DiffScore 30以上(≒p<0.001)であるCpGサイトが5万個以上特定された.この中から候補となるgeneをいくつかピックアップして,validationを行ない,最終的にはLN転移の有無を判別できる因子の特定を行なう予定である.現在までに,EPIC Beadchipを用いて遺伝子網羅的に2群間比較を行なった.現在,特定された5万個以上のCpGサイトの中から,正常組織ではメチル化されておらず,また,少なくとも2つ以上連続したCpGサイトのうち,感度,特異度が共に高くなるようなcriteriaを満たすようなマーカーの抽出が必要であると考えている.上記結果を得ており,今後,他施設の検体を用いて,抽出した因子によってリンパ節転移の有無を判別できるかのvalidationを行う予定である.Validationの方法としては,改めて遺伝子網羅的に解析を行うか,あるいは,特定の遺伝子に絞ってpyrosequence法を用いてDNAメチル化の程度を測定するか,のいずれかが考えられるが,現在,検討中である.本研究の目的は,大腸粘膜下層浸潤(SM)癌におけるDNAメチル化をゲノムワイドに解析し,所属リンパ節転移の有無を予測しうる遺伝子のDNAメチル化を探索することである.DNAメチル化は,癌の発生や進行に重要な役割を果たしている.本研究は,所属リンパ節転移の有無とDNAメチル化の状態との関連性を解析する.そして関連性が高いと考えられる候補遺伝子を個別に解析し,所属リンパ節転移の有無における予測能について評価を行う.DNAメチル化の評価により,所属リンパ節転移の有無が予測することが出来るようになれば,大腸SM癌内視鏡的切除後症例における追加腸切除が必要な症例の絞り込みが可能となり,同時に不要な追加腸切除を回避出来るため,患者の利益のみならず医療経済的にも有益で,非常に重要性の高い研究である.大腸SM癌における内視鏡的診断や治療において本邦は世界をリードしており,その症例数は豊富であると考えられる.また,これまでに,大腸SM癌における所属リンパ節転移を予測するための臨床病理学的因子を用いた研究は数多く発表されている.しかし,現時点で大腸SM癌における所属リンパ節転移の有無のリスク評価を目的としたゲノムワイドDNAメチル化解析の報告はない.したがって,本研究により,大腸SM癌における所属リンパ節転移の予測精度を向上させうる新たな知見が得られる可能性が考えられ,不必要な追加腸切除術を回避することが出来るようになることが期待できる.現在までに倫理審査委員会での承認を受け,対象症例の選別を行った.対象症例のFFPEサンプルから未染のスライドを切り出し中である.今後は,全症例の切り出しが終了した後,スライドからDNAを抽出,ゲノムワイドなDNAメチル化を解析する予定である.対象症例の選別に時間がかかっている。研究内容は,「大腸粘膜下層(SM)浸潤癌の所属リンパ節転移の有無をDNAメチル化の程度を解析することで予測できないか?」というものである.現治療ガイドラインでは,SM浸潤癌は内視鏡的切除を施行しても,浸潤距離1000μm以上の場合,所属リンパ節(LN)転移の可能性があるため,浸潤距離や脈管侵襲など病理学的因子をもとに追加腸管切除の適応が決められている.しかし,実際は,追加腸管切除を行なっても10%の症例でしかLN転移は認められないため,90%の症例ではover-treatmentとなってしまい,病理学的因子以外で、LN転移の有無を判別できる因子の探索が求められている.DNAメチル化の評価により,所属リンパ節転移の有無が予測することが出来るようになれば,大腸SM癌内視鏡的切除後症例における追加腸切除が必要な症例の絞り込みが可能となり,同時に不要な追加腸切除を回避出来るため,患者の利益のみならず医療経済的にも有益である.その結果,DiffScore 30以上(≒p<0.001)であるCpGサイトが5万個以上特定された.この中から候補となるgeneをいくつかピックアップして,validationを行ない,最終的にはLN転移の有無を判別できる因子の特定を行なう予定である.現在までに,EPIC Beadchipを用いて遺伝子網羅的に2群間比較を行なった.現在,特定された5万個以上のCpGサイトの中から,正常組織ではメチル化されておらず,また,少なくとも2つ以上連続したCpGサイトのうち,感度,特異度が共に高くなるようなcriteriaを満たすようなマーカーの抽出が必要であると考えている.症例の選別を早急に行う。

上記結果を得ており,今後,他施設の検体を用いて,抽出した因子によってリンパ節転移の有無を判別できるかのvalidationを行う予定である.Validationの方法としては,改めて遺伝子網羅的に解析を行うか,あるいは,特定の遺伝子に絞ってpyrosequence法を用いてDNAメチル化の程度を測定するか,のいずれかが考えられるが,現在,検討中である.対象症例の選別に時間がかかっているため。ゲノムワイドDNAメチル化解析にかかる費用が予定よりも少なかったため,当該使用額が生じた.今後予定している,validationの際には多くの試薬が必要になると考えられ,その費用に当てさせていただく予定である.
聴覚障害学生の成長過程に応じた情報保障のあり方に関する実践的研究

聴覚障害学生のエンパワメントを促進する情報保障のあり方を提案すべく,個々の学生の成長過程を踏まえつつ,以下の実践的検討を行った。1)小型表示端末を用いた情報保障。2)音声認識字幕による英語の情報保障。3)聴覚障害学生自身による情報保障ニーズの検討および発表。4)教育実習における聴覚障害学生の障害認識の変化に関する検討。これらの検討から,1情報保障の「気づき」に応じた支援の導入,2学習権の保障のための充実した情報保障の提供,3就労移行に向けた,学生自らの選択による情報保障の吟味,の各段階にあわせた適切な支援の工夫の重要性が確認された。本研究の目的は,聴覚障害学生のエンパワーメントを促進する情報保障のあり方を提案すべく,聴覚障害学生の4年間の学生生活を通した障害認識の変化に注目し,卒業後の社会参加への移行を踏まえた種々の情報保障の使い分けを実践的に検討することである。そこで本研究二年次となる平成25年度は,主として以下の3つの実践的研究を遂行した。1.他大学の実態調査:PEPNet-Japan連携大学を中心に,聴覚障害学生支援の体制が整備されている大学3校を訪問し,聴覚障害学生の障害認識に対応した支援の働きかけの工夫について聞き取り調査を行った。その結果,情報保障の利用への心理的抵抗への配慮など,関わり方の配慮の工夫は見られるものの,個々の聴覚障害学生の成長過程に応じて,用いる情報保障の方法について工夫している様子までは見られなかった。2.G大学に在籍する個々の聴覚障害学生の障害認識の変化に関する実態調査:G大学教育学部における教育実習の特殊性に注目し,実習への取り組みを通した障害認識の変化と,情報保障についての意識の変化について分析を行った。大学での講義とは異なる,通常学校での教育実習への準備を進める中,能動的に情報を得ていこうとする心理面の変化が見られた。実習においては,聴覚障害学生自身の要望・選択によって,場面に応じて手話通訳と筆談を切り替える,授業を行う際の情報保障の手段をその都度変えていく,などの工夫が見られた。3.上記の1,2を踏まえ,障害認識の変化に対応した情報保障のあり方についての仮説モデルの検討を行った。(1)情報保障の重要性への「気づき」の段階,(2)権利としての学習参加の充実の段階,(3)卒業後の環境に合わせて聴覚障害学生自らが必要な情報保障を要望・選択していく就労移行の段階,の各段階にあわせた適切な支援を工夫していく必要があると考えられる。そこで本研究初年度となる平成24年度は,主として以下の3つの実践的研究を遂行した。1.障害認識に配慮した小型表示端末による字幕運用:群馬大学において,スマートフォンタイプの表示端末(iPhone及びiPod touch),タブレットタイプの表示端末(iPad及びiPad mini),小型PCの3パターンの表示端末を用意し,聴覚障害学生自身の主体的判断で情報保障の利用媒体が選択できるように整備した。また,情報保障の利用経験が少ない学生,自己の障害認識に関して揺れや否定的な思いを抱える学生も情報保障を利用できるよう,適宜面談を行いつつ,目立たないスマートフォンタイプを積極的に活用した。2.音声認識による字幕提運用による英語の情報保障:復唱・修正作業を要すると考えられてきた音声認識による字幕運用が,母語話者による英語の音声については復唱を介在させずとも十分実用に耐えうる高い認識精度を維持できることを確認した。そこで,前期における4名体制での試行的運用を経て,後期からは2名による実運用に移行した。これにより,従来は困難であった英語の話し言葉による授業へのアクセスが可能となった。3.聴覚障害学生自身による情報保障の必要性のアピール:PEPNet-Japanシンポジウム実践事例コンテストにおいて,自らの情報保障のあり方について聴覚障害学生自身がアピールする機会を設けた。本研究の目的は,聴覚障害学生のエンパワメントを促進する情報保障のあり方を提案すべく,聴覚障害学生の4年間の学生生活を通した障害認識の変化に注目し,卒業後の社会参加への移行を踏まえた種々の情報保障の使い分けを実践的に検討することである。そこで本研最終年度となる平成26年度は,以下の検討および総括を行った。個々の学生の障害認識の変化に対応した情報保障の実践として,(1)入学したばかりの聴覚障害学生の情報保障の1つとして,研修旅行のバス移動において,遠隔情報保障の運用を行った。(2)入学後にPCテイクを運用しつつ手話を習得した聴覚障害学生に対し,非公式の論文検討会を利用して,FM補聴器,PCテイク,手話通訳等の手段の併用による内省的な比較検討を行った。

(3)卒業後の社会参加を踏まえた情報保障として,ゼミの参加学生同士での相互手話通訳によってゼミの情報保障を行い,その中で主体的な発言の確保の方法について検討を行った。また,病院での看護実習における,難聴学生への合理的配慮のあり方について実践的に検討を行った。さらに,情報保障を通じて学生自身のエンパワメントを促進させる実践として,(1)手話で行われる一年生向けの授業における,先輩聾学生による聴学生のためのPCテイクの実施による相対性への気づき,(2)聾学校卒業生との交流による,通常学校卒業生の手話の必要性への気づき,(3)支援の多様性の経験の中で障害認識が肯定的に変化していくありようについて,全国的なシンポジウムの場において,聴覚障害学生自身が発表を行った。これらの実践を通して,(1)情報保障の重要性への「気づき」の段階,(2)権利としての学習参加の充実の段階,(3)卒業後の環境に合わせて聴覚障害学生自らが必要な情報保障を要望・選択していく就労移行の段階,の各段階にあわせた適切な支援の工夫の重要性が確認された。社会科学平成25年度の研究計画は,主として(1)PEPNet-Japan連携大学を中心とした他大学の実態調査と,(2)障害認識の各段階における情報保障のあり方についての仮説モデルの構築(3)情報保障支援への学生自身の認識の変化の分析であった。いずれについても,ほぼ必要な内容を遂行できている。平成24年度の研究計画は,主として(1)PEPNet-Japan連携大学を中心とした他大学の実態調査と,(2)障害認識に配慮した,小型表示端末,音声認識,手話通訳等を活用した情報保障の実践,(3)情報保障支援への学生自身の認識の変化の分析であった。(1)については,予定していた大学を十分に訪問できなかったものの,特に遠隔地支援の実践に取り組んでいるPEPNet-Japan連携大学の運営委員やコーディネーターとの情報交換を密接に行いつつ,今後も継続的な情報共有を図っていくことを確認した。(2)については,ほぼ予定していた実践を行っただけでなく,特に音声認識による字幕表示については,母語話者による英語の授業における直接認識方式による運用という新たな可能性を見いだしたこと,そして試験的運用を経て2名体制による通常運用を実現し得たことは,高校まで「リスニング」を経験したことがない聴覚障害学生を新たな世界に導くことに繋がる,大きな成果であった。(3)については,適宜,聴覚障害学生と面談をし,その学生の障害認識に寄り添いつつ,次の段階への促進を行ってきた。これについては残りの2年間での変化と合わせて成果を示していく予定となっている。以上を踏まえると,それぞれの研究内容により多少の違いはあるものの,総合的にはほぼ予定通りに進んでいると考えられる。平成25年度の研究において,教育実習に注目することで,聴覚障害学生の情報保障に対する意識の変化が捉えやすくなることが見いだせた。そこで平成26年度は,(1)聴覚障害学生支援について先進的な取り組みをしている教員養成系大学,総合大学の教育学部を中心に,教育実習に関しての実態調査を実施,
正常腸管上皮オルガノイドを駆使した慢性炎症による腸管発癌の機構解析

どの遺伝子発現の変化がある際に、炎症刺激を受けて腸管上皮が発癌するのかは不明である。本研究はマウス腸管上皮細胞をオルガノイド培養し、K-ras遺伝子の活性化あるいはAPC遺伝子の抑制、もしくはこれらを同時に変化させて、どの遺伝子異常が炎症発癌を起こすのかを検討した。K-ras活性化とAPCを抑制したオルガノイドは腫瘍増殖した。また、炎症を誘発するスポンジに比べ、プラスチックプレートと移植して出現した腫瘍径は大きかった。K-ras活性化単独、APC抑制単独では腫瘍増殖しなかった。腸管の炎症発癌にはK-ras活性化とAPC抑制が必要で、炎症反応の違いにより増殖性が異なることを見出した。炎症は発癌との因果関係が明らかな要因である。特に腸管発癌における炎症は、疫学研究のみならず基礎研究においても発癌要因としての確固たる証拠が示されている。一方で、腸管発癌は多段階発癌を示した初めての臓器癌でありながら、腸管上皮細胞にどの遺伝子変化がある際に、あるいは遺伝子変化がいくつ蓄積した際に、炎症刺激を受けて発癌に至るのかは不明である。本研究は、申請者自らが開発した“上皮細胞"と“炎症"の研究手法を融合させてこの課題に挑んでいる。すなわち前者には、正常マウス腸管を用いた上皮細胞再構成オルガノイド培養技術を用いる(PNAS 110: 11127, 2013)。この技術は腸管上皮組織を再構成(オルガノイド)する際に、shRNAやコンディショナル遺伝子改変マウス由来の組織を用いることで、任意の時間軸で、特定の発癌関連遺伝子発現を自在に組み合わせた腸管上皮組織(オルガノイド)を作ることができる特徴を活用する。一方後者は、現所属教室で開発した異物誘発炎症に着目した。これは、異物基材を変えることで急性や慢性の炎症を自在に、かつ限局して誘導できる仕組みを活用した。平成26年度の研究は、当初の計画に従って、正常マウスより腸管上皮細胞由来のオルガノイドを作製し、これらの発癌関連遺伝子を特異的shRNAで抑制した。また、LoxP-Stop-LoxP-K-rasG12Dノックインマウスの腸管よりオルガノイドを作製し、これに前述の発癌関連遺伝子発現の抑制を組み合わせたオルガノイドを作製した。単一のもしくは複数の発癌関連遺伝子発現の異なるこれらのオルガノイドは、異物誘発の慢性炎症もしくは急性炎症下への移植を終えている。現在、どの遺伝子発現の組み合わせの際に腫瘍が出現するのかを観察中である。慢性炎症と腸管発癌との関わりは、疫学や基礎研究において確固たる証拠が示されている。しかし、腸管上皮細胞にどのような遺伝子変化がある時に、あるいはどの遺伝子変化が蓄積した際に、炎症刺激を受けて発癌に至るのかは不明である。本研究は、この関係を明らかにするために、マウスの腸管上皮細胞を再構成するオルガノイド培養技術と異物移入による炎症反応を用いた。目的の発癌関連遺伝子の発現様式が異なるオルガノイドを作製するために、腸管上皮を次のものから得た。1)正常マウス(対照群)、2)ノックインマウス(コンディショナルに変異型K-ras発現誘導)、3)shRNAによる正常マウス腸管のAPC遺伝子発現の抑制、4)変異型K-ras発現+APC発現抑制を設けた。腸管上皮はいずれも雄マウスから分離した。急性(ゼラチンスポンジ)や慢性(プラスチックプレート)炎症を誘発する異物基材とともに移入し癌化した場合に移入した細胞由来であることを示すために雌の免疫不全マウスを用いた。対照には、マトリジェルを用いた。その結果,活性化K-ras発現+APC発現抑制オルガノイドは全て腫瘍増殖した。これは、小腸上皮の場合にのみ観察され、大腸上皮では観察されなかった。また、活性化K-ras単独、APC発現抑制単独、正常腸管(対照)は、腫瘍増殖しなかった。腫瘍組織から再びオルガノイドを作製し、異物無しで新たなマウスに移植したところ、対照群から樹立した腫瘍細胞を除きすべて生着した。さらに,プラスチックプレートとともに移植して出現した腫瘍はゼラチンスポンジとともに移植した腫瘍に比べて有意に大きく、これらから得たオルガノイド径も同様であった。以上より、マウス小腸上皮の炎症発癌にはK-ras遺伝子の活性化とAPC遺伝子の抑制が必要であることを見出した。さらに、プラスチックプレート移入により誘導される炎症反応は、スポンジによるものに対し、腫瘍増殖を促進させることを見出した。平成26年度の研究実施計画に則り、計画実験をほぼ遂行した。一部、当初予定していた大腸発癌関連遺伝子(p53)の検討を先延ばしにしており、現在当該遺伝子発現を抑制した実験を施行中である。細胞生物学

平成26年度の研究実施計画は概ね計画通りに進捗した。従って、平成27年度には当初の研究実施計画に則り、発癌組織から癌細胞株を樹立し、これらを用いて炎症発癌を促すシグナル解析へと移行する。
情報ネットワーク産業の理論並びに実証研究

1,本研究において「ゲーム理論的産業組織論」の立場から情報通信産業の現題課題を検討した。2,第一に、「ボトルネック独占」の功罪を理論的に検討し、その範囲・規模の経済性と産業内競争誘因の欠如を明らかにした。3,第二に、「アクセス・チャージ」の諸ルールの是非を理論的に検討し、ECPRと長期増分費用ルールの一長一短を明らかにした。4,以上の研究は今後の我が国の情報通信産業の理論並びに政策の議論の礎石となることが期待される。