hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類の成体真皮再生をめざしたマウス胚創傷治癒メカニズムの解明

Xenopusと同じ両生類であるAxolotlにおいて、マクロファージを欠損させると四肢再生が異常になるという報告がなされた(Godwin JW et al., 2013 PNAS)。そこで平成26年度はこの論文と同様の手法を用いてマクロファージを欠損させた場合、マウス胚の皮膚再生が異常になるかどうかを確認した。昨年度と同様の手法(exo utero μサージャリー)でマウス13.5日胚ならびに17.5日胚の皮膚に人為的に創傷を形成させた上で、liposome中にclodronateを含有するクロドロン酸リポソーム(Clo-Lipo)をそれぞれの腹腔に注射して24時間発生を進め、Clo-Lipo注射の有無で創傷治癒の状態が異なるかどうかを確認した。1日齢の皮膚に対しても肉眼下での戦闘による創傷形成を行い、同様にClo-Lipo注射の有無で創傷治癒の状態が異なるかどうかを確認した。平成26年度中にはマクロファージマーカーのF4/80, CD68のマウス胚における免疫染色とマウス胚マクロファージを欠損させるためのLipo-Clo注射条件検討までしか行うことができなかったのだが、いずれも必要な条件を明らかにすることができた。この条件を用いて引き続き創傷治癒の状態の比較を行っていきたい。発生生物学昨年度に得られた結果が研究計画立案時には想定していなかったものであったことより平成26年度については交付申請書と異なる計画内容を立案していたが(平成24年度実施状況報告の今後の研究推進方策を参照)、変更後の計画は以下のものを除いておおむね予定通りに進めることができている。・創傷治癒部位を用いたマイクロアレイ平成25年度はマイクロアレイに用いるための創傷治癒部位サンプルの採取方法を検討し、安定してサンプル採取ができるようになった。この検討に想定より時間がかかり、現在このサンプルを用いてマイクロアレイを行う準備の段階に到達している。・瘢痕の有無と相関して発現変化する遺伝子をCre-Lox系で真皮細胞特異的に過剰発現させるTgマウスの作製真皮細胞特異的エンハンサーの探索(文献の中からの探索)を行った。しかし上記のマイクロアレイの結果が出ていないので、実際にTgマウス作製には至っていない。創傷治癒部位におけるPrx1四肢エンハンサーの活性化が見られなかったため、当初予定していたエンハンサー解析による上流シグナルの同定ならびにPrx1四肢エンハンサーを用いた遺伝子強制発現系の構築が不可能となった。そのため代替案として、創傷治癒部位特異的に発現する他の遺伝子の探索を行っている。また、エンハンサー解析以外の方法による上流シグナル探索も行っており、現在は文献で報告のあったFAKシグナルについて検討中である。マウス胚の創傷治癒時の瘢痕形成について、文献などによれば13.5日胚では瘢痕の形成が見られず14.5日以降の胚では瘢痕の形成が見られると報告されていた。しかし詳細に調べたところ、マウス胚における皮膚瘢痕の定義が文献によって異なっており、自らその定義を作り出す必要が生まれた。研究計画立案時には想定していなかった以上の事態に対応するために代替案を実施しているため、当初の計画よりもやや遅れていると判断した。これまでに創傷治癒部位について瘢痕形成のタイミングとPrx1 mRNA発現変化のタイミングを明らかにしたので、今後は創傷治癒部位の網羅的な遺伝子発現解析を行い、そこで同定された因子(Prx1を含む)の真皮細胞特異的loss-off-function解析(ノックアウトマウス解析やドミナントネガティブ型因子の過剰発現解析)とgain-of-function解析(当該の因子またはその修飾酵素などの活性を制御する因子を過剰発現)を行い、Prx1 mRNA発現や細胞の未分化正・増殖能・遊走性を確認する。
サイトカインによるIgE抑御機構にもとずくI型アレルギー疾患治療への試み

1)平成3年度において,In vitro,in vivoのマスウIgE産生系を確立し,この系に種々のサイトカインを加えることによりIgE産生抑制サイトカインを見い出した。その1つとして,以前より明らかなIFN-γであり,今回我々が見い出したIL-2である。IL-2によるIgE産生抑制効果は抗IL-2抗体にて中和された。又in vivoにおいても,IgE産生をIL-2が抑制する可能性が示唆された。IgE産生抑制物質を開発するために,まず,各種サイトカイン(IL-2,IL-4,IL-6)の定量法を開発した。MTT法にて各種サイトカイン(IL-2,IL-4,IL-6)を微量定量することが可能となった。このサイトカイン定量法を用いて検討すると,慢性関節リウマチの治療薬剤として,用いられている金製剤が強力なIL-2誘導物質であり,In vitro,vivoにおいて,IgE産生を抑制することが判明した。2)平成4年度において,ヒトIgE産生系においても,IL-2がその産生を抑制することが判明した。又,臨床上,血清IgE値の高値である,慢性関節リウマチの患者が金製剤による治療をうける際,症状の改善にともない,血清IgE値の減少が認められた。以上の結果より,動物実験モデルによるIL-2のIgE産生抑制は,ヒトの実験系でも証明され,IL-2誘導物質である金製剤は,IgE産生を抑制することが判明した。金製剤と同様にIL-2を誘導する物質の開発は,今後アレルギー療法の治療に有力な手段となる可能性が示唆された。従来、我々の研究室でマウスIgE抗体産生の研究を長期進めていた経緯があり、今回サイトカインを用いたマウスIgE産生系を確立した。LPS刺激B細胞にILー4を添加する系で、マウスIgEを2mg/mlの微量定量法を開発した。さらに、ILー4誘導性IgE産生をILー2が阻止することを思い出した。(文献)これは、ILー2のB細胞に対する直接作用であり、1)ILー2の増殖能がILー4の分化誘導能を阻止すること。2)IgE B細胞の誘導を抑制することなどが挙げられる。また、抗原特異的IgE産生系も、invitroの系で確立した。これらのマウスIgEのinvitroの系を利用して、IgE産生抑制物質を、今後スクリ-ニングする方向で検討を進めている。もう1つの目的である種々のサイトカイン(ILー4,ILー2)の定量法の開発も順調に研究が行われており、現在、ILー4 dependent cell lineであるCT,EV,ILー2 dependentcell lineである。CTLLー2を用いてのM.T.T.assayで、ILー4,ILー2ともに、0.5u/mlの濃度で検出可能となった。また、モノクロ-ナル抗ILー4抗体による2抗体法で、ILー4はELISAにても検出可能となってきている。今年度の研究成果をもとに、来年度は、目的の研究を実行する予定である。平成3年度において,IgE産生抑制物質として,IL-2を見い出した。さらに,サイトカイン微量定量法を,MTT法を用いて開発した。現在IL-4,IL-2,IL-6の微量定量を確立,アッセイを常時,おこなえる状態にある。in vitroのIgE産生系とくに,抗原特異的,非特異的な系において,IL-2がIgE産生を抑制することが明らかになったが,in vivoにおいてもIgE産生を抑制することが示唆された。我々は,現在,in vivo,IgE産生系(寄生虫感染マウス,DNP-KLHで過免疫したマウスを用いた系)に,IL-2を大量に投与し,IgEの抑制効果を確認している。さらに,平成4年度の研究目的であるヒトIgE産生系においても,新しい事実を見い出した。

Spieberbergらも報告しているように,in vitroヒトIgE産生系においても,IL-2がIgE産生を抑制することを,我々も確認した。さらに,他施設との共同研究においてin vitro,IgE産生抑制物質として,現在,臨床上用いられている気管支拡張剤との類以構造をもつものが,明らかとなってきた。この新事実はこれからのI型アレルギー治療の方向性として興味がもたれる。さらに,骨髄移植にみられる他臓器アレルギーを制御する物質としてIL-2が見い出され,I型を含む臓器アレルギーの制御にサイトカインが重要であることを示している。ともあれ,サイトカインによるIgE抑制機構を利用してI型アレルギー疾患の治療に展望が示された。
量子ドットの量子準位統計における多体効果

本研究では、半導体量子ドット中の離散準位と多体効果の競合の問題に理論的に取り組んでいる。今年度は、(1)ドット中の少数電子系の多体状態、特に高磁場下での強い電子相関の電子状態と電気伝導特性への影響、(2)ランダム系での準位統計に対する相関効果、の考察を行った。最近のクーロン振動の実験を説明するため、2次元調和振動子型のポテンシャル中の少数電子系に対し、電子間相互作用を厳密対角化の方法で取り入れて基底状態、低励起状態を求めた。さらにその電子状態を用いて電気伝導度を計算した。高磁場下では、(i)電子がスピンをそろえて1電子準位を一つずつ占有するMaximum Density Droplet状態が、ある磁場領域において現れること、(ii)その領域は電子数の増加とともに狭くなること、(iii)さらに高磁場下では相関効果が非常に強い基底状態が現れ、その影響で伝導度が顕著に抑制されること、を明らかにした。(i),(ii)は実験結果と判定量的な一致を示し、また(iii)に関してもクーロン振動のピークの高さに着目することで観測が期待される。ランダムな量子ドット中の離散準位の分布は、ランダム行列理論の予言する準位統計からずれることが実験的に指摘されている。平均場近似やRPAの範囲の理論計算では実験結果が十分に説明できない。我々は基底状態のエネルギーに対して、クーロン相互作用の摂動計算を試み、対励起型の電子相関の寄与がランダム平均で消えずに残ること、その効果が準位絖計に質的な影響を与えること、を指摘した。新たに提案した準位分布は、定性的に実験結果と良く一致することが分かった。本研究では、半導体量子ドットにおける1電子準位の離散性と多体効果の競合の問題に対して、理論面からの解明を目指している。まず、最近のクローン振動の実験で1電子準位の殻構造が観測されたが、多体状態の数値計算を実行し、実験結果と比較を行った。半導体ヘテロ構造を縦型に微細加工した量子ドットのモデルとして、2次元調和振動子型のポテンシャル中の少数電子系を考え、電子間のクローン相互作用を厳密対角化の方法で取り入れて基底状態、及び低励起状態を計算した。(1)基底状態の磁場依存性を調べたところ、低磁場領域ではクーロン振動のピーク位置に1電子準位の殻構造が反映されること、準位交差の近傍で交換相互作用に起因する高スピン状態が現れること、高磁場領域では多体効果による基底状態の転移が生じること、が分かり、実験結果と定量的にも一致した。(2)さらに励起状態の磁場依存性を計算し、有限バイアス下での実験結果と比較を行った。その成果を実験グループと共著でScience誌に発表した。(3)次にクーロン振動のピークの高さを議論するために、上述の手法で求めた多体状態を基に、マスター方程式の方法を用いて電気伝導度を計算した。クーロン振動のいくつかのピークは温度上昇と共に高くなる異常性が実験で観測されていたが、それを説明する2つの機構を提案した。本研究の成果の一部と量子ドットの一般的解説をまとめ、日本物理学会誌に発表した。以上の知見を基に、ランダムな量子ドット中の量子準位統計における多体効果を議論する。実験結果からは、従来のランダム行列理論からのズレ、強い相互作用にもかかわらず「1電子準位」の存在、が示唆されている。電子数のより大きい系において、1電子準位の意味とその特性を解明する準備段階として、上述の厳密対角化の方法と局所密度汎関数法による計算の比較を行った。
エレクトロスピニング法によるナノファイバーの作製と電子デバイスへの基礎研究

キャピラリー内に銅線電極を配置したエレクトロスピニング装置を開発した。本方法によって径の小さいナノファイバーを作製できた。カルバゾール前駆体ファイバーをエレクトロスピニング法で堆積し、その後に電解重合やドーピングを行うことによって、またファイバーへの金微粒子の添加量によっても発光特性を変えることができた。堆積したナノファイバーを用いて長距離伝搬表面プラズモン・バイオセンサを作製し、ヒト免疫グロブリンGの検出を試み、電子デバイス応用への基礎的な研究を行った。エレクトロスピニング(電界紡糸)法は、高分子溶液をシリンジに入れ圧力をかけながら先端の金属針に高電圧を印加することで高分子溶液を対向電極に放出し、数マイクロメートルから数十ナノメートルオーダーの極細の繊維構造体を対向電極の基板上に簡便に堆積できる技術である。この手法により作製される立体的な網見状の薄膜は、単位体積に対する表面積が極めて大きい、表面構造を改質しやすい、機械的特性が異なるなどの性質から、医療分野やフィルタなど従来の薄膜とは異なった応用が期待されている。また、導電性高分子を用いることで光電変換素子や電界効果トランジスタなどへの応用も期待されている。応用にあたっては、エレクトロスピニング法で作製されたファイバー及び堆積された薄膜の構造制御と電子・光機能が極ゆて重要となる。本研究では、本研究グループが提案したテフロンチューブ内に銅の細線電極を配置し、高分子溶液をテフロンチューブに入れ、溶液には圧力をかけず電圧のみを印加する新しい電極構造を用いるエレクトロスピニング法により様々な有機高分子ファイバーの堆積を試み、最適な作製条件について詳しく調べている。さらに、堆積されたファイバー膜を様々なデバイス応用に結びつけるために、基板上に得られたマイクロメートルやナノメートルオーダーのファイバー膜について重合処理やドーピング処理を行い新機能の発現についても調べている。これまでに、金属細線の先端位置依存性を調べ、位置により高分子溶液への電界のかかり方が変化し、ファイバーの構造が変化することを明らかにした。また、エレクトロスピニング法で堆積したポリカルバゾールファイバー膜をさらに電解重合処理や金のナノパーテクルを添加することで、発光特性を調整できることなども調べている。本研究グループが提案したテフロンチューブ内に銅の細線電極を配置し、高分子溶液をテフロンチューブに入れ、溶液に圧力をかけず電圧のみを印加する新しい電極構造を用いるエレクトロスピニング法により様々な有機高分子ファイバーの堆積を試みた。新しい本手法を用いてポリビニルアルコール(PVA)について、従来法と本手法で作製されるファイバー特性の違いを詳しく調べた。その結果、新提案の電極構造にすることで、従来法よりも容易に細かいワイヤを形成できることが明らかになった。ファイバーの機能化に向けて、PVAにポリ3ヘキシルチオフェン(P3HT)やポリエチレンオキシド(PEO)を添加したファイバーの作製も試みた。さらに回転コレクターを用いて混合ポリマーファイバーの配向制御も試み、光吸収の異方性を観察した。この結果は、今後のデバイス応用に有効であると考える。また、正孔輸送性材料として知られるポリビニルカルバゾール(PVK)溶液に金ナノ微粒子を複合した溶液を用いて、本手法のエレクトロスピニング法によりファイバー膜を作製し、さらにその後電界重合により導電性ポリマーへの変換を試みた。重合の違いや金ナノ粒子の含有量の異なる金ナノファイバー膜について、フォトルミネッセンスによる発光特性について、詳しく調べている。重合によって発光スペクトルが変化すること、また金ナノ粒子の添加量によっても発光特性が変化することが分かった。また、電気化学セル中での光電流特性も調べており、今後のデバイス応用につながる結果が得られつつある。本研究では、本研究グループが提案した新しいノズル構造・電極を持つことで、高分子溶液に電界を印加し易くしたエレクトロスピニング法を用いて様々な有機分子のナノファイバーを作製した。特に、今年度は電子デバイスへの基礎研究の一例として、高感度バイオセンサの開発を目指して、表面プラズモン励起と組み合わせた研究を開始した。バイオセンサは、特定の分子を改質した表面に吸着あるいは反応させて、その吸着量や反応の大きさを、電気的な量、あるいは光学的な信号、または物理的、化学的な変化量として種々の手法で計測することで、センシングを行う。表面積の大きいナノファイバーを測定分子の吸着あるいは反応物質として用い、その特性を最大限引き出し、高感度に測定するために、新奇性のある光学的測定法の表面プラズモン励起を用いた。また通常の表面プラズモン励起よりも電界強度が大きく通常よりも広い領域のファイバー上の分子を高感度に検出できるようにLong rangeの表面プラズモン励起法を用いた。基本となるバイオセンサの分子吸着膜を構成するファイバーとしてポリアクリル酸にβシクロデキシドリンを混合して用いた。高屈折ガラス基板上にスピンコートでサイトップを600nm堆積した上にエレクトロスピニング法で、ナノファイバーを堆積させた。このファイバーは水に可溶のため、熱処理を行い、さらに重合させ水に不溶とした。

その上にポリジアリルジメチルアンモニウムとポリアクリル酸の交互累積膜を堆積し、人免疫タンパクセンサを構築した。予備実験において、エレクトロスピニング法で作製したファイバーを用いたLong rangeの表面プラズモン励起で、高感度なバイオセンサの構築が可能と考えられた。ナノファイバーの特性を活かした様々なデバイスの開発に向けて研究を進めていくための、基礎的なデータが得られたと考える。エレクトロスピニング法によるナノファイバーの作製において、キャピラリー内に銅線電極を配置することで、ポリマー溶液に圧力を加える必要のない新しいエレクトロスピニング装置を開発している。この新しい方法によって従来よりも少ない溶媒で径の小さいナノファイバーが作製できている。また、金微粒子を含むカルバゾール前駆体ファイバーをエレクトロスピニング法で堆積し、その後に電解液中で電解重合やドーピングを行い、この処理によって発光特性を変えることができることを示してきた。さらに、ファイバーに添加する金微粒子の量によっても発光特性を変えることができた。ナノファーバーは表面積が大きく高感度なセンシングが期待できることから、表面プラズモン共鳴励起と組み合わせた高感度なバイオセンサへの応用研究を進めた。バイオセンサにおいては、ファイバーが抗体を固定するためのカルボキシル基を持っていること、水溶液中での使用のために水に溶け出さないことが必要である。そこでファイバー堆積後に架橋処理を行い、さらにファイバー上にカルボキシル基をもつ超薄膜で覆うようにイオン性高分子薄膜の順次層堆積法も用いた。また通常の表面プラズモン共鳴励起よりもより強いエバネッセント電界を発生し、水中で広がったファイバーで高感度のセンシングを行えるように、長距離伝搬表面プラズモン励起を用いるように超薄膜構造を制御して、長距離伝搬表面プラズモン・バイオセンサを作製した。構築した長距離伝搬表面プラズモン・バイオセンサーを用いてヒト免疫グロブリンG(IgG)の検出を試みており、IgGの導入で表面プラズモン共鳴励起での反射率の変化を検出している。このようにエレクロスピニング法により作製したナノファイバーを用いた電子デバイス応用への基礎的な研究を行った。新しいエレクトロスピニング法で作製されたナノファイバーの特性を活かしたLong rangeの表面プラズモン励起を用いた電子デバイスであるバイオセンサについても、研究を実施できた。特にファイバーとLong rangeの表面プラズモン励起を組み合わせることで、従来よりも高感度なバイオセンサ構築の可能性があり、今後の進展が期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。エレクトスピニング法で作製したナノファイバーとLong rangeの表面プラズモン励起を組み合わせることで、従来よりも高感度なバイオセンサ構築の可能性があり、今後の進展が期待できる。
福祉支援や保全に活用する移動ロボットのためのスティフネスセンサ開発

臨床現場では様々な手術によって内視鏡カメラが体内の臓器の観察などに用いられている.また手術の目的によっては患部に対して施術を行う必要があるものの,画像情報だけでは手術が困難な場合が存在する.そのような状況では触覚情報を術者に伝える必要があるものの,大きな装置が必要であったり,内視鏡カメラに加えて計測デバイスも人体に挿入する必要があり,負担が大きかった.それに対して,本研究の目的はカメラ画像のみによって,物体に触れたときの触覚情報を得るための技術開発を行うことである.特にこのような技術開発によってロボットの手先の先端が外部の物体に触れたときの機械的な特性を得ることを目的とする.これによって他のセンサを体内に入れずに,臓器の状態を知ることが可能となる.これに関する従来研究では,ロボットの手先につけたバネの変位を画像から計測することで,物体のスティフネスを計算していた.しかしながら計算の制度が表面に触れるセンサの角度に依存することが分かった.そこで本研究では,新たに複数の片持梁を用い,異なる方向からの触診を可能にした.また片持梁を使うことで,センサが軽量化され,様々な商用カメラへの実装ができるようになった.このため,内視鏡のようなデバイスにおいても,画像情報を得られるだけでなく,物体のスティフネスが同時に計測できるようになるという利点がある.またこのセンサは電力などの外部装置が必要ないため,低コストで作成できるというメリットや,従来からある内視鏡のデバイスにそのまま使用できるセンサを開発した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。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,福祉支援や保全に活用する移動ロボットのためのスティフネスセンサの開発を行った.具体的には,視覚に基づくスティフネスセンサを,手術機械,アシスト装置,セキュリティそして災害対応などの様々なロボット技術に適用することを目的として,研究を進めた.本研究を遂行するにあたって,具体的に以下の3項目を設定した.(1)既存技術を使用して,スティフネスと力をフィードバックする仕組みをレスキューやアシスト装置,保全ロボットに導入する.(2)実時間でスティフネスと力をフィードバックする仕組みを活用して,遠隔操作における操作性を向上させる.(3)視覚に基づく物体判定を行うことで,自動ナビゲーションを達成する.これらの目的を達成するために,異なるセンサの設計と実時間での追跡アルゴリズムの開発を行った.アシスト装置や保全や遠隔操作によるレスキューロボットという異なる場面にてセンサを活用することを想定しているため,それぞれの場面に必要な要求仕様を先行研究から策定した.このときに,特に本研究室の有するアシスト装置とレスキューロボットをもとに仕様の策定を行った.また,新規にレスキューロボットシステムを構築して,研究を進めるための準備を行った.市販のカメラセンサを活用し,新たに購入するトルクセンサやモータを使用することで,異なる場面にも適用可能な技術とすることとした.更に有限要素法によるシミュレーションを用いることで,作ったセンサの有効性を確かめた.平成28年度に計画していた内容をおおむね達成できたため.本研究の目的は,外部装置による触覚フィードバックを開発し,人の触覚による探索や実際の物体を触った時の感覚を人に伝えるものである.それを様々なエンドエフェクタに取り付けられるようにすることで,異なるシステムへの応用を目指している.本年度は有限要素法によって,デザインの安定性検証や触覚システムの効果の推定を行い,提案するスティフネスセンサは通常のカメラにも取り付け可能であることが分かった.このセンサは複数の片持ち梁によって構成され,外部の物体に触れるときには,異なるスティフネスを有するバネのように働く.この梁の動きをカメラで撮影することで,検査対象の物体に応じて異なる特徴量の変化を捉えることができる.この特徴的な変化は接触点に加えられた力に応じて区別をすることができる.このように弾性の異なる梁を組み合わせることで,カメラによる画像のみで外部の物体のスティフネスを推定することができる.このスティフネスの算出には物体との接触角度には依存せず,またこの提案するセンサは完全にパッシブに動作し,電気は必要とせず,カメラと3Dプリント可能な構造から作られており,非常に安価に作成することができる.本年度は特に作成したセンサの実応用を目指しており,民間企業や医師との議論を通じて,提案するセンサシステムを手術ロボットに導入し,人の体の内部に存在する軟組織のスティフネスを実時間で計測するシステムの構築を検討している.本研究が提案するようなセンサシステムは医療用の機器などに実装されている.これらは侵襲性のある機器に使われ人の身体内部の検査に用いられる.これらの機器の操作は人やロボットアームによって行われる.このような操作では人の手に対する触覚フィードバックがなくなるが,提案するセンサシステムを活用することで,触れている組織の弾性などを知ることができる.現在は民間企業や医師と共同し,本システムを手術ロボットに導入可能か検証している.また物体のスティフネスに関する情報は実時間で,そしてカラー情報として得られる.ユーザに対して物体のスティフネスの情報を分かりやすく提示するためには,センサの3次元位置座標や姿勢を知る必要がある.本研究では磁気によるトラッキングシステムとロボットの運動学を用いてセンサの位置姿勢を推定することができている.臨床現場では様々な手術によって内視鏡カメラが体内の臓器の観察などに用いられている.また手術の目的によっては患部に対して施術を行う必要があるものの,画像情報だけでは手術が困難な場合が存在する.

そのような状況では触覚情報を術者に伝える必要があるものの,大きな装置が必要であったり,内視鏡カメラに加えて計測デバイスも人体に挿入する必要があり,負担が大きかった.それに対して,本研究の目的はカメラ画像のみによって,物体に触れたときの触覚情報を得るための技術開発を行うことである.特にこのような技術開発によってロボットの手先の先端が外部の物体に触れたときの機械的な特性を得ることを目的とする.これによって他のセンサを体内に入れずに,臓器の状態を知ることが可能となる.これに関する従来研究では,ロボットの手先につけたバネの変位を画像から計測することで,物体のスティフネスを計算していた.しかしながら計算の制度が表面に触れるセンサの角度に依存することが分かった.そこで本研究では,新たに複数の片持梁を用い,異なる方向からの触診を可能にした.また片持梁を使うことで,センサが軽量化され,様々な商用カメラへの実装ができるようになった.このため,内視鏡のようなデバイスにおいても,画像情報を得られるだけでなく,物体のスティフネスが同時に計測できるようになるという利点がある.またこのセンサは電力などの外部装置が必要ないため,低コストで作成できるというメリットや,従来からある内視鏡のデバイスにそのまま使用できるセンサを開発した.今後は,異なるセンサの仕組みを,遠隔操作によるレスキューと保全の場面において試験することを目指す.具体的には,以下の項目について取り組む.(1)内視鏡カメラの先端に提案するセンサを取り付け,やわらかさの異なる物体を探索し,スティフネスを計測できるかどうかを試験する.(2) (1)で作成したカメラとセンサをロボットアームに取り付けて,遠隔操作に使えるかどうかを試験する.(3)モーショントラッキングシステムを構築し,カメラ位置を算出するシステムを構築する.(4)移動ロボットに同様のシステムを取り付け,ヒトが存在する環境中で実験を行う.(5)センシングした物体を実際の地図に統合するための実験を行う.不確実性と非線形性に対処するためにセンシングの最適化を行う.これをセンサの構造と独立して行うために,深層学習を用いる予定である.また機械学習を用いることで,視覚的特徴量の運動と物体の特性の関係性を明らかにする.さらにセンサのデザインの最終設計を行い,ロボットによる触診の性能を評価する実験を行う.特に人の体の触診において有効化を調べる.また実際の人による触診のメカニズムを取り入れる.人は未知の物体に対しても探索的に触れて,異なる物体に対してもロバストに判断することができる.ロボットもこのように不確実性に対処し,物体の特性を実時間で知ることが重要である.このセンサの応用研究として,アームを有する移動ロボットに実装することで,環境の地図とともにスティフネスの情報を組み込むことを検討する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
公用クレジットカードの導入を中心とした公会計改革の法学的研究

(1)予算会計改革フランスでは、2001年8月1日財政基本法律に基づく予算会計改革が進行中であり、その施行作業の分析をもとにして、日本法の諸問題について、決算制度を中心として、ほぼ網羅的に立法論・解釈論を展開した(後掲・財政法講座所収論文)。(2)公物法やガバナンス論への展開公会計論の一環として、平成16年度までに成果主義的な行財政制度の考察を行ったのをうけて、今年度は、これを物的財産に関する公物法理論やパブリック・ガバナンス論に発展させた。具体的には、特別会計制度等との関係を考慮しながら、港湾の公物上の位置づけを論じたもの(後掲・千葉大学法学論集20巻2号掲載論文)、同じく港湾管理を素材にしつつ、国有財産の管理委託に関して考察したもの(同じく20巻4号掲載論文)を公表している。あわせて、PFIに相当するフランスの新しい法制度の分析・紹介を行った(季刊行政管理研究106号掲載論文)。今後、この観点からの考察を継続していきたいと考えている。(3)学説史的研究フランスの古典的な財政法学説のうち、特にオーリウとジェズの理論に注目して、昨年度までの研究を補充する論考を公表した(後掲・千葉大学論集20巻1号掲載論文)。現在の予算会計改革の位置づけを考えるうえでも、有益な作業であった。(4)その他の公表論文・公表予定論文以上に関連して、環境財政の日仏比較に関する仏語論文を公表した(千葉大学法学論集20巻3号23-36頁)。また、フランスの港湾制度に関する論考も、継続的に発表した(雑誌港湾2005年4月号・6月号、青淵10月号・11月号など)。さらに、平成17年3月に開催された日本財政法学会(会場=早稲田大学)における報告原稿を取りまとめており、近日中に同学会の学会誌において公表される予定である。公会計に関する議論の進展をふまえて、公用クレジットカードの研究に先立って、公会計一般の研究を行った。その成果は、大きく分けて3つに分類できる。(1)財政法の基礎理論研究フランス財政法の基礎理論を、憲法・行政法をはじめとした公法理論、財政学・経済思想との関係に留意しながら分析した著書として、『財政法理論の展開とその環境』を公刊した。これは、以下の研究の基礎にもなっている。(2)フランス法研究フランスの財政法学史に関する研究を総括した(日仏法学掲載予定論文)のに加え、政策評価をはじめとした最近のフランスの議論や制度改革の動向をフォローした(季刊行政管理研究掲載論文、内山忠明ほか編所収論文など)。このほか、フランス人研究者による政策評価についての講演翻訳も手がけた(自治研究80巻2号参照)。(3)日本における改革論以上の研究成果をもとに(あるいはそれと並行させながら)、日本の予算会計改革に関する諸問題を考察した。この研究実績は2つに大別され、ひとつは、複数年度予算の導入に向けた研究として、予算単年度主義と会計年度独立の原則の規範的意義を論じたもので、両原則の憲法規範性の問題を中心に考察した(雑誌地方自治掲載論文)。いまひとつは、広く成果主義に関する諸問題を論じたもので、現金主義的会計の改革、発生主義的会計の導入可能性などについて検討した(自治研究掲載論文、会計検査研究掲載論文)。特に後者は、昨年度の財政統制に関する序論的研究(その主たる成果として自治研究79巻2号・3号掲載論文)を発展させたものである。(1)予算会計改革現在、フランスにおいて、2001年8月1日財政基本法律に基づく予算会計改革が進行中であるので、その紹介に基づく研究に重点をおいた。内容的には、政策別予算の編成、発生主義的財務諸表の導入、定員管理の3点が中心である。日本法の立法論・解釈論を含めて、とりわけ後掲の季刊行政管理研究所収の論文で扱っている。(2)成果主義的な行財政の考察前年度に引き続いて、成果主義的な行財政制度設計の検討を試み、自治研究に連載中の論考を完結させた。内容的には、補助金と定員管理が中心になっており、(1)に述べたフランスの改革の動向と関連させながら論じたが、今後の議論のあり方として、財政法学にかぎらず広く公法学が、成果主義的な観点(結果志向型行政の観点)を取り込む必要があることを主張している。(3)複数年度型予算管理私自身にとっては昨年度の研究対象のひとつであったが、今年度は日本財政法学会(2005年3月、会場=早稲田大学)において同一のテーマが設定されたので、「フランスにおける複数年度型予算管理」と題して報告・討論を行った。(4)環境財政フランス財政論学会が環境財政をテーマとした総会を開催したので(2004年6月、会場=ナント大学)、予算改革と関連させつつ、日仏比較を基調として「日本における環境財政制度」と題する報告・討論を行った。(5)学説史的研究フランスの財政法学史を通史的にまとめた論考として、後掲の日仏法学所収論文が公表された。昨年までに行った、オーリウを中心とした学説史的研究を発展させたもので、現在の予算会計改革の位置づけを考えるうえでも有益であった。

(2)公物法やガバナンス論への展開公会計論の一環として、平成16年度までに成果主義的な行財政制度の考察を行ったのをうけて、今年度は、これを物的財産に関する公物法理論やパブリック・ガバナンス論に発展させた。具体的には、特別会計制度等との関係を考慮しながら、港湾の公物上の位置づけを論じたもの(後掲・千葉大学法学論集20巻2号掲載論文)、同じく港湾管理を素材にしつつ、国有財産の管理委託に関して考察したもの(同じく20巻4号掲載論文)を公表している。あわせて、PFIに相当するフランスの新しい法制度の分析・紹介を行った(季刊行政管理研究106号掲載論文)。今後、この観点からの考察を継続していきたいと考えている。(3)学説史的研究フランスの古典的な財政法学説のうち、特にオーリウとジェズの理論に注目して、昨年度までの研究を補充する論考を公表した(後掲・千葉大学論集20巻1号掲載論文)。現在の予算会計改革の位置づけを考えるうえでも、有益な作業であった。(4)その他の公表論文・公表予定論文以上に関連して、環境財政の日仏比較に関する仏語論文を公表した(千葉大学法学論集20巻3号23-36頁)。また、フランスの港湾制度に関する論考も、継続的に発表した(雑誌港湾2005年4月号・6月号、青淵10月号・11月号など)。さらに、平成17年3月に開催された日本財政法学会(会場=早稲田大学)における報告原稿を取りまとめており、近日中に同学会の学会誌において公表される予定である。
スマートフォン精液検査とeラーニングを用いた不妊症啓発システムの開発

(1)スマートフォン精液検査は既に完成して市販化(メンズルーペ、テンガヘルスケア、東京)している。不妊症・生殖補助医療学習のためのeラーニングコンテンツの作成:不妊症・生殖補助医療教育のための教材となるコンテンツと学習成果を評価するためのクイズを作成した(こうのとりラーニング:https://www.el-re.dokkyomed.ac.jp)。コンテンツとクイズはインターネット上のVPSサーバーに保存し、適宜更新した。21問のクイズを作成し、誤った回答をした場合にコンテンツにて学習するようなシステムを作成した。コンテンツには、動画を多く使用し、一般の利用者に理解してもらいやすいように務めた。代表研究者と共同研究者の所属が異なるため、打ち合わせや実験の場所に関わらずサーバーの管理設定ができるようレンタルサーバーを使用した。(2)コンテンツ内容の更新と充実:コンテンツの内容は、最新の論文などの情報をアップすることにより、柔軟にメインテナンスを行い、直接学習者へ配信を行っている。プログラムエンジニアに委託し、スマートフォン・タブレット端末等のモバイル端末で学習できるよう、コンテンツの最適化を行った。こうのとりラーニングは足立区や横浜市の保健所も採用していただいており、現時点で一万人を超える利用者がいる。(3)eラーニング学習成果の評価:学習者の進捗状況はサーバー上で管理し、集計を行なった。コンテンツとなる教材はサーバー上に保存されており、改変は迅速、容易に可能である。そのため導入以後のコストを抑えることができた。性別、世代ごとにおける、学習成果を統計学的に評価する。各群における学習成果の結果の差を評価し、考察を行った。結果は日本生殖医学会、日本泌尿器科学会で発表された。スマートフォン精液検査は既に完成して市販化している。不妊症や妊娠知識を啓発するためのeラーニングである「こうのとりラーニング:https://www.el-re.dokkyomed.ac.jp/」も完成して一般公開している。こうのとりラーニングは足立区や横浜市の保健所も採用していただいており、現在1万人を超える利用者がいる。スマートフォン精液検査に関しては、関連する英語論文を3つ発表しており、eラーニングに関する発表も日本泌尿器科学会、日本生殖医学会に発表した。今後は、eラーニングの効果を検証するため、蓄積されたデータの解析を予定している。(1)不妊症・生殖補助医療学習のためのeラーニングコンテンツの作成:不妊症・生殖補助医療教育のための教材となるコンテンツと学習成果を評価するためのクイズを作成した(こうのとりラーニング:https://www.el-re.dokkyomed.ac.jp)。現時点で、6,000人を超える利用者がいる。eラーニング(こうのとりラーニング)の作成が終了し、一般公開されて、利用者のデータを収集している。現時点で6,000人を超える利用者がおり、そのデータを集計した結果を日本生殖医学会、日本泌尿器科学会で発表した。

各群における学習成果の結果の差を評価し、考察を行った。結果は日本生殖医学会、日本泌尿器科学会で発表された。スマートフォン精液検査は既に完成して市販化している。不妊症や妊娠知識を啓発するためのeラーニングである「こうのとりラーニング:https://www.el-re.dokkyomed.ac.jp/」も完成して一般公開している。こうのとりラーニングは足立区や横浜市の保健所も採用していただいており、現在1万人を超える利用者がいる。(1)妊娠を希望されるカップルに対するeラーニング参加者登録、バックグラウンドの評価:登録されたカップルのバックグラウンド(夫婦の年齢、既往歴、結婚してからの期間、不妊治療の有無、学歴、収入など)を調査する。スマートフォン精液検査前の不妊治療に対する意識調査を男女別々にアンケート形式で行う。(2)精液検査結果評価とeラーニング:スマートフォン精液検査を最低2回行い、結果を評価する。2回の評価のうち、精子濃度と運動率の双方のデータが1回でも基準値以上を達成できればコントロール群、精子濃度と運動率の双方のデータが基準値以上を2回とも達成できなかった場合は不妊症候補群とする。それぞれの群においてeラーニングを実施し、その効果を評価する。(3)男性の不妊症に対する意識と行動の変化の検討:スマートフォン精液検査とeラーニング実施後に、男性不妊症に対する意識変化についてアンケート調査を行う。また、それぞれの群において、不妊治療の有無、不妊治療を受けるまでの期間、実際の精液検査の結果、パートナーの妊娠・出産率、それにかかるコストなどを調査することにより、スマートフォン精液検査が不妊治療に与える影響について解明する。スマートフォン精液検査に関しては、関連する英語論文を3つ発表しており、eラーニングに関する発表も日本泌尿器科学会、日本生殖医学会に発表した。今後は、eラーニングの効果を検証するため、蓄積されたデータの解析を予定している。eラーニングの作成に、他の研究費を用いることができたので、昨年度の科研費の使用額を抑えることができた。また、昨年は海外出張にいかなかったため、旅費もかからなかった。予定されていた「人件費・謝金」はプログラム開発費として、「その他」の中に含まれている。最終年度に、プログラム開発、旅費を含めて計上する予定である。
無限次元等質空間上のMorse理論

C*トーラスの複素射影代数多様体への群作用に関するBialynicki-Birulaの定理のMorse理論版を証明した.氏の定理は固定点集合が有限のときに,作用を受けている射影代数多様体がC*トーラスの表現と同型な不変開集合で覆われることを示しているが,当研究においてはそのトポロジー版として,コンパクトLie群の作用を受けるコンパクト多様体の固定点で添え字付けられた不変開集合たちによる被覆であって,それぞれが対応する固定点における接表現と同変微分同相となるようなものを表現被覆と名づけ,ある不変双曲力学系の存在が表現被覆の存在を導くことを示した.この定理の系として,不変モース関数の存在が表現被覆の存在を導くこと,言い換えれば,表現被覆の存在が不変Morse関数の存在に対する障害を与えることが分かる.またさらにこのことから,コンパクト・トーラスからの固定点有限作用を受けている任意のHamilton空間が表現被覆をもつことが示される.次に,上記の結果の逆として,表現被覆の存在が不変双曲力学系の存在を導くかを考え,作用している群がトーラスで,表現被覆が複素チャートを与え,その複素構造に関して作用が正則な場合に肯定的な結果を得た.前年度に位相的生成元を用いた双曲力学系の構成を与えていたが,これが所望の力学系を与えることを証明した.上記の結果と合わせれば,複素多様体への正則なトーラス作用の場合にはある種の不変双曲力学系の存在と表現被覆の存在がほぼ等価であることが分かったことになる.1.ソリッド・トーラス(あるいはその補空間)内の絡み目を混合絡み目といい,Lambropoulouにより通常の絡み目のHOMFLYPT多項式の類似物がMarkovトレースを用いて構成されている.本研究ではまずGeck-Iancu-MalleによるMarkovトレースのウェイトの明示公式を用いて混合絡み目のAlexander多項式を再定義し,それを用いて混合絡み目のAlexander多項式と,ソリッド・トーラスに絡まった部分をほどいて得られる部分(これは通常の絡み目に相当する)のAlexander多項式との関係を調べ,それらの間の関係を決定した.具体的にはソリッド・トーラスへの絡み具合をあらわす量と,絡まった部分をほどいて得られる部分のAlexander多項式の積に分解することがわかった.2.トーラス作用とそれに関して不変な概複素構造をもつ多様体について,トーラスの位相的生成元に着目することにより多様体上のある力学系を構成し,トーラス作用の固定点集合の各連結成分の次元が高々1次元のときにこれが双曲力学系を与えることを証明した.GKM他応対に課せられるGKM条件は局所的な条件であるため,一般の場合に群作用不変なMorse関数の存在を言うのは難しいと思われるが,上記の双曲力学系はMorse関数の定める負乞配ベクトル場の類似物となっており,これを用いることにより,上記の難点を克服できるのではないかと考えている.C*トーラスの複素射影代数多様体への群作用に関するBialynicki-Birulaの定理のMorse理論版を証明した.氏の定理は固定点集合が有限のときに,作用を受けている射影代数多様体がC*トーラスの表現と同型な不変開集合で覆われることを示しているが,当研究においてはそのトポロジー版として,コンパクトLie群の作用を受けるコンパクト多様体の固定点で添え字付けられた不変開集合たちによる被覆であって,それぞれが対応する固定点における接表現と同変微分同相となるようなものを表現被覆と名づけ,ある不変双曲力学系の存在が表現被覆の存在を導くことを示した.この定理の系として,不変モース関数の存在が表現被覆の存在を導くこと,言い換えれば,表現被覆の存在が不変Morse関数の存在に対する障害を与えることが分かる.またさらにこのことから,コンパクト・トーラスからの固定点有限作用を受けている任意のHamilton空間が表現被覆をもつことが示される.次に,上記の結果の逆として,表現被覆の存在が不変双曲力学系の存在を導くかを考え,作用している群がトーラスで,表現被覆が複素チャートを与え,その複素構造に関して作用が正則な場合に肯定的な結果を得た.前年度に位相的生成元を用いた双曲力学系の構成を与えていたが,これが所望の力学系を与えることを証明した.上記の結果と合わせれば,複素多様体への正則なトーラス作用の場合にはある種の不変双曲力学系の存在と表現被覆の存在がほぼ等価であることが分かったことになる.当該研究者はGKM多様体のMorse理論的側面を追って研究している.一般の(群作用を加味しない)滑らかな関数の場合,Morse-Smale関数の存在が常に言えるが,我々の場合群作用も込めて考察しており,群作用不変なMorse関数の存在に関する一般論はいまだに知られていない.このことが最初の一歩を踏み出すことに支障をきたしている.これが上記の達成度を与えた理由である.当該研究者はGKM多様体のMorse理論的側面を追って研究しているが,GKM条件は局所的な条件であるため,群作用不変なMorse関数の存在について意味のあることをいうのは難しいと思われる.今後はMorse関数にこだわらるのではなく,それが定める双曲力学系の方に視点を移して研究を推進していく.23年度中に実際にトーラスの群作用固定点が高々1次元の場合にそのような双曲力学系を構成できたので,今後はこれが負乞配流と類似の性質をもつことを示していく.
新情報技術による教育発展計画と教育実践研究ネットワーク形成に関する国際共同研究

本研究では、社会的・経済的・技術的状況に対応し、かつ10年後を目指した教育発展計画の調査・開発を遂行し、共通する諸問題について国際的な共同研究を実施するために、次の2つのアプローチを設定した。(1)教育機関の状況とその潜在的な役割、(2)新しい情報技術の現状と教育における潜在的な役割である。また、教育目標の変化を明確にしたうえで、情報技術の教育利用によって、次の5点を主要な目的として定めた。(横糸の目標)a.自己教育(学習)の重要性と教育資源の確保、b.カリキュラムと教育内容の改革、c.教師の教授機能の変化と教師教育の改革、d.国際的な教育情報ネットワーク形成の構想、e.インターネットによる教育情報の提供・流通である。これらの研究に加えて、教育実践研究ネットワークを形成・構築するための課題を同定することを目的として討議を重ねてきた。その結果、教育センター、学校、地域、政策、技術基盤、インフラ等の諸観点がそれぞれ、今後10年間でどのように発展可能性をもつものであるかを明らかにした。今後、同分野の研究・プロジェクトが受け継ぐべき課題群は、次の段階性をもって設定すべきであると思われる。(1)教育学部相互の教育研究に関する情報流通体制の整備(情報流通による教育実践研究ネットワークとして整備すべき蓄積情報、流通体制、活用環境について検討を行う)。(2)データベースの整備(デジタル化技術の進歩にあわせ、各センターで蓄積されたVTR、フィルム、印刷物等の情報をデジタル化し、データベースの整備を行う、各センター間及び附属学校は光ファイバーを敷設し、各データベースの相互利用を本格的に開始する)。(3)国際的ネットワーク整備(光ファイバー網の全国的な敷設にともない、各センター、国際機関との接続を進め、全国の学校との情報交流を実現する体制を整備する)。
疾患特異的ヒトiPS細胞によるPM/DM筋線維のMHCクラスI発現亢進機序の解明

多発性筋炎(PM)患者の筋線維ではMHCクラスI発現が健常人より亢進しており、PM患者のヒト(h)iPS細胞から分化した筋細胞のMHCクラスI発現を健常人と比較し、発現の差に寄与する分子を同定すれば、PMの新規治療に応用可能と考えた。健常人/PM患者のhiPS細胞クローンに対し、筋原性転写因子MyoDを導入し、無数のMyoD-hiPS細胞サブクローンからなるバルクとバルク細胞の筋分化条件を樹立した。同一患者の複数のMyoD-hiPS細胞バルクは、同様の筋細胞へと分化したが、蛋白産生には差を認め、hiPS細胞由来筋細胞を用いた健常人とPM患者のMHCクラスI発現の比較検証は困難と判断した。多発性筋炎(PM)の筋傷害の主病態は細胞傷害性CD8T細胞が担うと推定されているが、治療には副腎皮質ステロイドやアザチオプリン等、病態に対し非特異的な免疫抑制薬が使用される。そして、既存の治療に副作用を呈したり、治療抵抗性であったりする症例を依然認め、病態の更なる解明と病態に基づいた新規治療薬の開発が喫緊の課題である。PM患者では、健常人と比較し、筋線維の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI発現が亢進しているので、PM患者のMHCクラスI発現亢進機序を解明することは、PMの病態に基づいた新規治療薬の開発につながると考えられる。PMでは病態に遺伝因子の関与も推定されているので、本研究では、PM患者から疾患特異的ヒトiPS細胞(hiPS細胞)を樹立し、hiPS細胞にドキシサイクリン(Dox)誘導性の筋原性転写因子MyoD発現ユニットを導入後に、DoxによりMyoDを強制発現させて筋細胞へと分化させる。そして、健常人hiPS細胞由来の筋細胞と比較し、MHCクラスI発現の差やその差に寄与する分子を同定することを目的とする。さらに、同定した分子がPMの新規治療標的に成り得るかを、PMマウスモデルのC蛋白誘導性筋炎(CIM)を用いて検証する。上記の目的に対し、2016年度は複数の健常人/PM患者由来のhiPS細胞の樹立と、樹立したhiPS細胞1クローンへのMyoD発現ユニットの導入による、無数のMyoD-hiPS細胞サブクローンからなるMyoD-hiPS細胞バルクの樹立を行った。また、MyoD-hiPS細胞バルクが筋細胞へと分化する条件を検討し、本研究のように、複数の健常人/PM患者由来のMyoD-hiPS細胞バルクを筋細胞へと分化させてMHCクラスI発現やその差に寄与する分子の比較ができるよう、MyoD強発現hiPS細胞バルクを樹立し、筋細胞へと分化することを確認した。健常人4名とPM患者5名の末梢血中のCD34陽性造血前駆細胞に山中4遺伝子を導入し、各検者のhiPS細胞を3クローンずつ樹立した。次に、hiPS細胞にDox誘導性MyoD発現ユニットを導入し、MyoD-hiPS細胞を樹立した。PMの遺伝的特性を正確に評価するため、pluripro基質を用いてhiPS細胞へのMyoD発現ユニットとネオマイシン耐性遺伝子の導入効率を高め、MyoDのゲノムへの導入箇所やコピー数の影響が平均化される無数のネオマイシン耐性MyoD-hiPS細胞サブクローンから成るバルク細胞を樹立した(健常人3名、PM患者4名)。バルク細胞は、Dox誘導によるMyoD発現率が約50%と低く、筋細胞へ分化しなかった。そこで、Dox誘導翌日にMyoD強発現分画をFACSで回収し、Doxを含む筋分化条件で培養を継続したところ、回収した細胞は筋細胞へと分化した。この改変した分化条件を複数の検者由来のバルク細胞に対し施行したが、先にFACSによる回収を終えて筋分化基質への播種までに時間を要したMyoD強発現分画の生存率は悪かった。よって、複数のバルク細胞に対しFACSを施行し、筋細胞への分化誘導を継続させて性状を比較することは困難と考えた。次に、回収したMyoD強発現分画を、lamine 511上でDox非存在下で培養したところ、未分化状態を維持することができた。これらの細胞はDox再誘導によりMyoDを約80%発現し(MyoD強発現hiPS細胞バルク)、筋細胞へ分化した。MyoD強発現hiPS細胞バルクを用いた筋分化は、筋分化誘導時にFACS操作を必要とせず、複数のMyoD-hiPS細胞の比較に最適と考え、健常人2名/PM患者3名分まで樹立した。健常人hiPS細胞の安定化、そして最適なMyoD-hiPS細胞バルクの筋分化条件の確立に時間を要し、進行が遅れている。多発性筋炎(PM)では、副腎皮質ステロイドやアザチオプリン等、病態に非特異的な治療に対し副作用や治療抵抗性を示す症例も多く、病態に基づいた新規治療薬の開発が重要である。PM患者の筋線維では、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI発現が健常人より亢進しており、MHCクラスI発現亢進機序の解明は、PMの病態に基づいた新規治療につながると考えられた。

そこで、PM患者からヒトiPS細胞(hiPS細胞)を樹立し、ドキシサイクリン誘導性の筋原性転写因子MyoD発現ユニットを導入後(MyoD-hiPS細胞)に筋細胞へと分化させた際のMHCクラスI発現の程度を健常人MyoD-hiPS細胞と比較し、さらに発現の差に寄与する分子の同定を目指した。昨年度は複数の健常人/PM患者のhiPS細胞クローンにMyoDを導入し、無数のMyoD-hiPS細胞サブクローンからなるMyoD-hiPS細胞バルクの樹立とバルク細胞の筋細胞分化条件を確立し、今年度は、hiPS細胞由来筋細胞のMHCクラスI発現を健常人とPM患者とで比較する予定であった。しかし、別の機会に同一検者の複数のhiPS細胞クローンからそれぞれ樹立したMyoD-hiPS細胞バルクが筋細胞に分化する際のサイトカインを定量したところ、産生量に差を認め、hiPS細胞のクローン間差の影響が考えられた。よって、同一検者のhiPS細胞由来筋細胞のMHCクラスI発現にもクローン間差があると予想され、hiPS細胞を用いた健常人とPM患者との特定の分子発現の比較検証は困難と判断した。そこで、hiPS細胞由来筋細胞を用いた新たな研究を計画し、hiPS細胞由来筋細胞を抗原特異的に傷害するCD8T細胞の系の樹立と、その系に対しマクロファージ(Mψ)を共培養させてPM患者の筋病変での炎症性細胞浸潤の状態をex vivoで再現してMψや筋細胞自体がCD8T細胞の筋細胞傷害能に与える影響の検証をすべく、本研究に適した抗原特異的CD8T細胞を有する研究室から細胞を入手し、現在その培養・増殖等に着手している。多発性筋炎(PM)患者の筋線維ではMHCクラスI発現が健常人より亢進しており、PM患者のヒト(h)iPS細胞から分化した筋細胞のMHCクラスI発現を健常人と比較し、発現の差に寄与する分子を同定すれば、PMの新規治療に応用可能と考えた。健常人/PM患者のhiPS細胞クローンに対し、筋原性転写因子MyoDを導入し、無数のMyoD-hiPS細胞サブクローンからなるバルクとバルク細胞の筋分化条件を樹立した。同一患者の複数のMyoD-hiPS細胞バルクは、同様の筋細胞へと分化したが、蛋白産生には差を認め、hiPS細胞由来筋細胞を用いた健常人とPM患者のMHCクラスI発現の比較検証は困難と判断した。まず、もう23名の健常人/2名のPM患者hiPS細胞から、MyoD強発現hiPS細胞バルクを樹立する。その後、健常人/PM患者のMyoD強発現hiPS細胞バルクを筋細胞へと分化させ、MHCクラスI発現の程度をFACSで解析する。PM患者の筋線維でのMHCクラスI発現亢進には、筋内膜に浸潤する抗原特異的CD8T細胞が産生するIFNγの影響も考慮されるので、IFNγ存在下で健常人/PM患者hiPS細胞を筋細胞へと分化させた際のMHCクラスI発現も評価する。次に、健常人/PM患者hiPS細胞由来の筋細胞で、MHCクラスI発現経路に関わる分子の発現量の違いをWB法やRT-PCRで検証を行う。対象分子は、IFNγ刺激により発現が亢進する1細胞内のペプチド分解に関わるプロテオソームや2細胞小胞体(ER)内へペプチドを取り込むTAPを第一に考えている。他の候補分子は、3ER内でMHCクラスIとペプチドの結合を安定化させるシャペロン分子、4ER内のペプチドをトリミングするERAP、5MHCクラスIと複合体を形成できなかったペプチドを細胞質内へ輸送するERAD、6細胞膜上のMHCクラスI-ペプチド複合体をユビキチン化してエンドソーム内での分解を促進するMARCHを考えている。健常人/PM患者hiPS細胞由来の筋細胞で発現量の違いを見いだせた分子のMHCクラスI発現への実際の影響を検証する。