hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒドラ細胞接着分子

腔腸動物ヒドラの形態形成に重要な働きをすると考えられる細胞接着分子と接着関連分子の分離を目的とする研究を行った。PCR法による相同遺伝子分離を試み、β-カテニン全長と、インテグリンβ鎖の一部をコードするcDNAクローンを分離し、塩基配列を決定した。その他カドヘリン(又はプロトカドヘリン)と高い相同性を示すPCR断片も分離した。次にエピトープ選抜法によりABP-280(actin-binding protein、non-muscle filamin)と高い相同性を示す分子のcDNAを分離した。この分子は、外胚葉細胞の細胞接着領域に特異的に存在する。その他特異的分布を示す細胞骨格タンパク3種をコードする遺伝子を分子の分離し、配列決定を行った。またヒドラの解離細胞再集合体の形成と再生に関与する細胞表面分離を試みた。その結果、集合体の形成を阻害、集合体の細胞運動を促進する分子を同定し、その分離を進めている。ヒドラは単純な体制と強い再生力を持ち、形態形成を研究するための、理想的小動物である。申請代表者は、発生異常を示すヒドラ(Hydra magnipapillata)の突然変異系統を多数分離し、形態形成機構の研究を行ってきた。一方、細胞接着分子は、脊椎動物の形態形成に重要な役割を果たす。そこでヒドラにおいても細胞接着分子を分離し、その形態形成における役割を調べることを目的とし、以下の2実験を行った。(1)PCR法による相同遺伝子の分離。脊椎動物の細胞接着に関連する8分子を選び、42種のプライマーを合成し、PCR法による相同遺伝子の分離を試みた。その結果PCR断片4種を得た。そのうち2種はカドヘリン(プロトカドヘリン)、1種はインデグリンβ鎖、残りの1種はβカテニン遺伝子と、高い相同性を示した。目下、分離PCR断片を発現ベクターに組み込み、発現タンパクに対する抗体を作成し、その抗体を用いてヒドラ組織を免疫染色し、各分子の発現様式を調べる研究を進めている。(2)細胞集合体形成に関与する分子。プロカイン法でヒドラの外胚葉組織と内胚葉組織を分離し、分離組織をばらばらの細胞に解離し、再集合させ、外胚葉細胞集合体と内胚葉細胞集合体を作成する。この2種の再集合体を再接触させると、両者は強固に接着し、外胚葉上皮細胞は内胚葉組織の上に薄い層状構造として広がり、ヒドラが再生する。この細胞集合体形成、接着、再生過程に関与する細胞接着分子、その他の関連分子の分離を進めている。ヒドラの膜分画を、トリプシン処理して可溶して得た成分は、その一つである。この成分は、外胚葉上皮細胞の広がり運動を、特異的に素子する。この分子の精製を進めている。膣腸動物ヒドラは単純な体制と強い再生力を持ち、形態形成を研究するため、理想的小動物である。一方、細胞接着分子は、脊椎動物の形態形成において、重要な働きをする。そこでヒドラにおいても細胞接着分子を分離し、その形態形成における役割を調べることを目的として、以下の3種類の実験を行った。(1)PCR方による相同遺伝子の分離。脊椎動物と昆虫の細胞接着に関連する8分子を選び、PCR法による相同遺伝子の分離を試みた。その結果、β-カテニン全長と、インテグリンβ鎖のN末端以外のほぼ全長をコードするcDNAクローンを分離し、塩基配列を決定した。その他カドベリン(プロトカトヘリン)と高い相同性を示すPCR断片を分離してある。(2)エピトープ選抜法による分離。この方法により分離したclone-4はABP-280(actin binding protein、non-musche filamn)と高い相同性を示し、この遺伝子のコードする蛋白は外胚葉細胞のアドヘレンス及びセプテート接着領域に存在する。その他特定細胞種の特定部位のみに分布する細胞骨格タンパク3種をコードする遺伝子のcDNAクローンを分離し塩基配列を決定した。(3)細胞集合体形成に関与する分子。プロカイン法でヒドラの外胚葉組織と内胚葉組織を分離し、ばらばらの細胞に解離し、再集合させ、両集合体をを再接触させると、外胚葉上皮細胞は単層細胞層として内胚葉上に広がり、完全に包み込みやがて完全なヒドラが再生する。ヒドラ膜分画から、この細胞集合体形成における細胞運動を活性化あるいは抑制する因子の分離精製を進めている。
水素原子による二倍高調波の発生

中心対称性を持つ気体原子系では、強力なレ-ザ-光により種々の非線形過程が引き起こされるが、二倍高調波など偶数次の高調波発生は禁制である。しかし実験的には二倍高調波は観測されることが多い。本研究では、その機構を解明するため水素原子系の主量子数n=2ー1の遷移において実験および理論的解析を行なった。水素原子を試行原子に選ぶことにより、電気四重極遷移などの高次の効果の影響は無視でき、機構を解明する際の不要な因子を除去することができ、理論との定量的比較が可能となる。本研究において、二倍高調波発生の機構として、強力なレ-ザ-光により引き起こされる光イオン化に伴い生ずる電場(Charge Separation Field,CSF)により実効的に対称性が崩れることによるものであることを示すことができた。また外部から静電場をかけ、実効的なCSFを校正しCSFを直接測定することができた。また、光イオン化の際の電子、陽子の運動を電磁気学的に計算し発生するCSFを理論的に見積った。理論と実験の一致は十分良く、気体原子における二次の非線形過程についての問題を定量的に解決できた。水素原子を試行原子に選ぶことはもとより、CSFを実験的に求め定量的に機構を評価したのは本研究が最初の例である。また研究途上、極めて重要な事実が発見された。それは、DC電場下では二倍高調波発生を記述する非線形感受率は発生した光の伝播を記述する線形感受率とは全く異なる振る舞いを示し、双方に異なる量子干渉効果が生ずることである。この特徴は従来の非線形波長変換の困難を取り除きえる可能性を示すものである。また物理的には最近注目されている反転分布を持たないレ-ザ-作用と同一のものである。この発見も本研究の成果として特筆されるべきものである。本年度は本計画の初年度であり、実験システムの立ち上げ基礎デ-タの測定開始を行なうことが基本的方向である。補助金により真空分光器システムを購入し、水素原子ビ-ム装置を製作した。レ-ザ-システムは既に手持ちのシステムを校費により整備した。全ての装置は順調に稼働しすでに多くの結果が得られつつある。また極めて興味ある結果も得られつつある。1)外場の無い系での水素原子における二倍高調波発生(SHG)水素原子ビ-ム中に243nmの紫外レ-ザ-光を入射し1sー2sの2光子遷移の領域を掃引することにより2倍高調波発生を観測した。n=2ー1の遷移では多重極遷移は禁制であり、電気双極子遷移の効果のみを考えればよい。また、水素原子のビ-ムの濃度は低く衝突の効果も無視できる。2倍高調波発生の機構は原子がイオン化する際に生ずる電場(ChargeSeparationField:CSF)による1s、2s状態の混合に寄るものである。このCSFを定量的に測定するため水素原子に外部電場を13kV/cmまでかけることによりSHGの振る舞いを観測した。高電場領域での振る舞いを理論計算と比較較正しゼロ外場における実効的電場(CSF)を800V/cmと決定した。この値は原子のイオン化の際の電子の動的振る舞いの計算機simulationにより求められたものと良く一致する。2)外部電場下での水素原子のSHG本研究を実行、解析中に外部電場により分裂したシュタルク成分の中間では高効率波長変換のための理想的条件が満たされうることが発見された。

これは極めて重要な発見であり、現在理論計算、実験を進めつつある。中心対称性を持つ気体原子系では、強力なレ-ザ-光により種々の非線形過程が引き起こされるが、二倍高調波の発生は禁制であることが知られている。しかし実験的には二倍高調波は観測されることが多く、その機構は幾つかの提案はあるものの明確な結論は得られていなかった。本研究では、その機構を解明するため水素原子系の主量子数n=2ー1の遷移において実験および理論的解析を行なった。水素原子を試行原子に選ぶことにより、電気四重極遷移などの高次の効果の影響は無視できる。今期において二倍高調波発生の機耕として強力なレ-ザ-光により引き起こされる光イオン化に伴い生ずる電場(Charge Separation Field CSF)により実効的に対称性が崩れることによるものであることを示すことができた。また外部から静電場をかけ、実効的なCSFを校正しCSFを直接測定することができた。また、光イオン化の際の電子、陽子の運動を電磁気学的に計算し発生するCSFを理論的に見積った。理論と実験に一致は十分良く、気体原子における二次の非線形過程についての問題を定量的に解決できた。尚、CSFを実験的に求めたのは本研究が最初の例である。研究途上、極めて重要な事実が発見された。それは、DC電場下では二倍高調波発生を記述する非線形感受率は発生した光の伝播を記述する線形感受率とは全く異なる振る舞いを示し、双方に異なる量子干渉効果が生ずることである。この特徴は従来の非線形波長変換の困難を取り除きえる可能性を示すものである。また物理的には最近注目されている反転分布を持たないレ-ザ-作用と同一のものである。
動き知覚処理を行うアナログ・ディジタル混在型ビジョンチップに関する研究

1.電流モードアナログ回路とディジタル回路を接続するコンパクトな新しいインターフェースの開発電圧モード(入出力が電圧)で動作する従来のディジタル回路は、電流モードアナログ回路(回路がコンパクト・低消費電力になり得る)と接続することが困難である。そこで、電流モードアナログ回路との接続が容易な「電流モードで動作する基本ディジタル回路」の開発を行い、それらを組み込んだ「アナログ・ディジタル混載動き検出ビジョンチップ」を設計・試作した。入力画像の二値化,輪郭抽出などの動き検出前処理を電流モードディジタル回路で行うことにより、回路構成がコンパクトかつ次段のアナログ処理(動き検出)が容易になることを示した。2.電流モードアナログ回路にディジタル・アーキテクチャを取り込んだ「高次動き検出ビジョンチップ」の開発局所速度(オプティカルフロー)情報を統合して高次動き知覚処理を行うために、昆虫の視覚系に学んだ「自分(チップ)自身の運動状態を検出するビジョンチップ」の基礎開発を行った。局所速度検出と速度情報の統合に電流モードアナログ回路とディジタル回路を用いて、「自分自身の前進,後退,並進,回転運動を検出するビジョンチップの計算アルゴリズム」を確立し、チップ化の見通しを得た。
力覚人工現実感技術を用いた技能教育システム

筆者らはこれまで,動的な仮想物体を思いのままに掴み,操作することを目的とする力覚人工現実感の研究を行なってきたが,その過程でこの技術が,工場や医療における熟練作業,テニス,習字などの,手先運動と手先力を必要とする各種技能の熟練者(先生)から非熟練者(生徒)への伝達の手段として有望であると考えるに至った.そこで,(1)技能教育システム構成のための方法論を確立し,(2)具体例として習字教育システムを試作し,(3)実験を通して本技能教育法の有効性を検討する,ことなどを目的として,研究を行った.その研究成果の概要は以下のとおりである.先生のいる環境を仮想的に作りだし,先生が動かしたままの感覚(力,位置情報)をよりリアルに生徒に伝えるというバーチャルレッスンの概念を提案した.そして,その一応用例として,バーチャル習字システムを作り,その実験を行った.この装置を用いて,まず先生が設定された仮想の紙に文字を書き,筆先の軌道の座標とその座標における紙への押しつけ力をデータとしてファイルに記録する.そして生徒が学ぶときは筆をもち,先生が筆先を動かしたときの軌道や紙への押しつけ力がハプティック(位置・力)提示装置を制御することで再現されるような仕組みになっている.先生のスキルは,大きく考えて位置情報と力情報という2つの要素からなり,それを生徒に伝えるために2つのメディアを用いる提示法(位置直接提示法,力直接提示法)を提案した.さらに,これらの方法を実験的に検討した結果,ある程度の有効性が認められた.ただし,有効性の定量的確認は,今後の課題として残されている.筆者らはこれまで,動的な仮想物体を思いのままに掴み,操作することを目的とする力覚人工現実感の研究を行なってきたが,その過程でこの技術が,工場や医療における熟練作業,テニス,習字などの,手先運動と手先力を必要とする各種技能の熟練者(先生)から非熟練者(生徒)への伝達の手段として有望であると考えるに至った.そこで,(1)技能教育システム構成のための方法論を確立し,(2)具体例として習字教育システムを試作し,(3)実験を通して本技能教育法の有効性を検討する,ことなどを目的として,研究を行った.その研究成果の概要は以下のとおりである.先生のいる環境を仮想的に作りだし,先生が動かしたままの感覚(力,位置情報)をよりリアルに生徒に伝えるというバーチャルレッスンの概念を提案した.そして,その一応用例として,バーチャル習字システムを作り,その実験を行った.この装置を用いて,まず先生が設定された仮想の紙に文字を書き,筆先の軌道の座標とその座標における紙への押しつけ力をデータとしてファイルに記録する.そして生徒が学ぶときは筆をもち,先生が筆先を動かしたときの軌道や紙への押しつけ力がハプティック(位置・力)提示装置を制御することで再現されるような仕組みになっている.先生のスキルは,大きく考えて位置情報と力情報という2つの要素からなり,それを生徒に伝えるために2つのメディアを用いる提示法(位置直接提示法,力直接提示法)を提案した.さらに,これらの方法を実験的に検討した結果,ある程度の有効性が認められた.ただし,有効性の定量的確認は,今後の課題として残されている.
重要伝統的建造物群保存地区の水利と市民防災力を考慮した地震火災対策に関する研究

全国の木造の重伝建地区(国指定の町並み保存地区)は、地震火災による同時多発火災に弱い。しかし災害時に最も重要な役割を果たす住民が参加し、地区防災計画を定めた例は少数であった。このため、防災水利の整備事業の実施前、中、後、の段階別に地区を選定して住民ワークショップを実施し、図上防災訓練による想定と、発災対応型防災訓練による実践を試みた。得られた結果を総合することで、住民ワークショップの手法とその有効性を明らかにした。(1)現況の地理・社会特性・防災対策および地震被害想定等の調査現状評価を得るワークショップを行うための準備として、72地区の重要伝統的建造物群保存地区(以下、重伝建)に対し防災計画や被害予測の有無や内容について資料収集・アンケート調査を行った。この結果61地区より回答を得て、内容の整理を行った。(2)地区の被災史および災害対策の歴史に関する調査選定地区について、将来被る可能性のある災害を明らかにするために行う「過去の災害史に関する調査」を実施した。防災計画を計画中の篠山市篠山、事業実施中のうきは市筑後吉井、事業の完了した南丹市美山町北、の3地区を選定し、ヒアリング及び資料収集を実施した。(3)地域住民および住民組織のコミュニティ活動と防災活動等の調査地域住民主体の防災活動あるいは日常的な地域活動について調査を行った。上記3地区に加え、活動の活発な恵那市岩村町本通り、香取市佐原、さらに今後活動を進める要望があったため、重伝建以外の京都市法金剛院周辺地域について、活動の現状についてヒアリング調査を実施した。(4)地区内及び周辺に立地する個別文化遺産の特性調査(現有防災設備+水や緑地など)地区内及び周辺に立地する個別の文化遺産、特に城社寺等の特性を避難場所・水利拠点という2つの観点から防災拠点として活用する際の有効性について調査・整理した。篠山、筑後吉井、美山町北、法金剛院周辺の4地区を対象として、図面や現地実測によって神社仏閣の境内の面積や、防火帯となりうる緑地の分布、ため池などの水量の実測、地域住民へのヒアリングを行い、防災水利拠点や避難場所としての有効性を評価した。(5)地域住民による防災ワークショップの実施以上を整理し、上記4地区を対象として、地震火災時の地域危険度を評価するための市民ワークショップ(図上防災訓練)を実施した。以上の成果は、篠山においては実際の地区防災計画の策定に活かされ、法金剛院周辺においては寺院と住民との協働防災訓練開始へと結びつき、他の2地区においても自主的な市民防災行動計画づくりへのきっかけとなった。本研究の目的は、伝統的な木造建築の密集した街並み(以下、重伝建地区と略称)を、地震火災から守るため、断水のない風土の水資源を防火用水として再生活用し、地域住民の防災活動への潜在能力を高めることで、地域防災力を高める方策を研究することにある。本年度は、昨年度に選定した3地区のうち、京都府美山町(防災水利整備済み)および兵庫県篠山市(防災水利整備前)の2地区を対象とし、昨年度に実施したワークショップ「図上防災訓練(DIG)」による地域住民の防災意識の変化を把握するため、まず(1)事後評価アンケートを実施した。この結果、多くの住民が危険性への認識を改めたことが示された。次にDIGにより得た住民提案とアンケート結果を整理することで、(2)次なるワークショップ「発災対応型防災訓練」を企画・実施した。消火器設置場所の設定、バケツリレー訓練、放水銃の操作訓練、避難経路の確認などを実施した。訓練による効果を把握するため、訓練の前後で意識調査のためのアンケートおよび、訓練中のヒアリング調査を行った。最後に以上の結果を整理することで、(3)発災対応型防災訓練の住民意識に及ぼす影響について分析を行った。この結果、整備前(篠山)の地区でのワークショップでは、地域の防災体制の現状を明らかにする、自然災害に備えた対策を考えるきっかけとなる、今後の防災整備事業を行うにあたり地域住民の意見を反映させるきっかけになる、等の効果が得られた。一方の整備後(美山町)の地区でのワークショップでは、整備された防災設備の安全性と機能性を確認できる、防災設備が機能しない場合のフェイルセーフを考える機会になる、防災設備の改善策などを実際に使う地域住民から得られる、等の効果が得られた。(1)発災対応型防災訓練に基づいた防災計画の改善提案(1)発災対応型防災訓練ワークショップの課題整理これまでの図上防災訓練による課題抽出を受け、これを現場で確認し対策を検討するため、昨年度実施できなかった福岡県吉井町において発災対応型防災訓練を実施した。これを含めた合計3地区(京都府美山町(防災整備後)、福岡県吉井町(防災整備中)、兵庫県篠山市(防災整備前))で実施した発災対応型防災訓練を通じて得た課題を整理し、その要因の抽出を行った。(2)地震火災対策のための改善計画の提案

地震火災を想定した場合の、現状の防災システムの改善に資するため、ハード・ソフト両面を含めた改善提案を作成した。(2)ワークショップを通じた改善提案の評価と計画策定手順の整理(1)提案評価ワークショップの開催と結果の分析改善提案に対する評価を得るため、3回目のワークショップを開催した。先方の都合もあり、図上防災訓練は実施できなかったが、住民・消防行政担当者・保存行政担当者を含め意見交換を行い、評価結果をまとめた。(2)汎用的な伝建地区での防災計画策定手順の整理これまでの研究成果を整理し、住民参加による地震火災対策のための計画立案を可能とするための、汎用的な防災計画策定手法の整理を試みた。
(サイトカイン+bcl-2)遺伝子導入・欠損とSCIDマウスを用いた抗腫瘍効果

1.bcl-2遺伝子導入マウス+IL-6遺伝子+IL-6R遺伝子+gp130遺伝子導入の解析:(IL-6遺伝子+bcl-2遺伝子)導入T細胞の生体内移入実験により、キラーT活性を保持したままの長期生存を可能にするadoptive transferの画期的モデルを確立した。一方IL-6遺伝子欠損+bcl-2遺伝子欠損マウスではキラーTの分化誘導等は認められなかった。bcl-2遺伝子導入マウスにこれらのIL-6関連遺伝子(IL-6+IL-6R+gp130)をアデノウイルスベクターを用いて導入すると極めて強力な生体内キラーT分化誘導の相乗効果が認められた。2.アデノウイルスベクターに導入したIL-6遺伝子+IL-6R遺伝子+gp130遺伝子を自己のヒト癌が生着したSCID-PBL/huに投与し、相乗的ヒト・キラーT分化誘導を示した。このキラー活性は自己のヒト癌にのみ特異的であることを明らかにした。4.IL-6欠損患者を初めて見出し、この患者ではキラーT分化が全く認められないことを示した。5.IL-6遺伝子ノックアウトマウス及びIL-6TgマウスにIL-6R遺伝子とgp130遺伝子を導入して治療を行った。その結果、担癌IL-6Tgマウスでは腫瘍特異的キラーT誘導の相乗効果が認められ、IL-6(-/-)では認められなかった。これらの結果よりIL-6関連遺伝子導入+bcl-2遺伝子導入は抗腫瘍に強力な武器を提供することが示された。
自発行動発現の意思決定機構とセロトニン系の役割

本年度では,自発行動発現における適応的な意思決定機構の神経回路基盤を明らかにするために光刺激に応答する視交叉上核ニューロンの同定とセロトニン修飾の関係を調べた。麻酔下マウスの視交叉上核から単ーニューロン活動を傍細胞記録法を用い,光り刺激に応答するニューロンを記録した。光応答を示したニューロンには,光照射に対して一過性の興奮,持続性の興奮応答,また,持続性の抑制応答を示すものがあった。セロトニン系の修飾作用を調べるために,セロトニン選択的とり込み阻害剤(SSRI)を静脈投与し,神経活動に対する影響を調べた。SSRI投与によりニューロン活動が増加するもの,減少するものが観察された。この結果は,光入力を受けるニューロンがセロトニンによる修飾作用を受けていることを示唆する。今後は,どのようなセロトニン受容体が関与しているか調べる必要がある。さらに、習慣的な行動発現に関わる神経基盤と報酬のタイムスケールを制御するセロトニン神経系の働きについて調べた。マウスを用い、明暗環境下での輪回し行動から自発行動量とタイミングを定量化した。その後,恒暗条件下での自発行動発現のタイミングを調べ,短時間(30分間)の光照射によって起こる,自発行動発現タイミングの変化がSSRI腹腔投与(光照射30分前)により修飾されるかを調べた。通常,光照射により活動開始タイミングが早まるものが,SSRI投与後には変化が起こらなかった例を観察した。この結果は自発行動発現のタイミングに関わる神経回路機構にセロトニン系が関与する可能性をを示唆する。25年度が最終年度であるため、記入しない。自発行動発現における適応的な意思決定機構の神経回路基盤光刺激に応答する視交叉上核ニューロンの同定とセロトニン入力・修飾の関係を調べる。麻酔下ラットの縫線核に電気刺激用電極を留置し、視交叉上核から単一ニューロン活動を傍細胞記録する。光刺激に応答するニューロンが縫線核刺激にも応答するか調べる。本年度は、マウスの視交叉上核から傍細胞記録ならびに染色を行った。マウス視交叉上核はわずか300マイクロ程度の大きさで脳の最深部に位置するため非常に困難な実験であるが、着実に記録できるように工夫を凝らした。単一ニューロンの活動電位を細胞外記録し、LED光源による光刺激を与え光刺激に応答するニューロンを発見することができた。光応答ニューロンには光刺激を照射中に神経活動が増加するタイプと、それとは反対に、光刺激照射中に持続的な自発発火が停止するタイプのニューロンが観察された。これら光刺激により応答性が変化したニューロンは視交叉上核の比較的腹側側で記録された。背側側では光刺激に応答するニューロンは見られなかった。視交叉上核ニューロンのセロトニンに対する応答性を調べるために、単一ニューロン記録中にセロトニンの選択的とり込み阻害剤を腹腔注入すると神経活動が活発になるニューロンが観察された。5例中3例で増加、2例は変化しなかった。この結果はセロトニンの選択的取り込み阻害剤による一過性の細胞外セロトニンの増加が視交叉上核ニューロンの活動性に影響することを示唆するものであり、セロトニン受容体の拮抗薬注入などの実験を追加し、更に光刺激との相互作用を検討する必要があると考えられた。現在、免疫組織化学的にセロトニン受容体の発現や軸索の投射経路などを解析中である。視交叉上核は約300μm程度の大きさでかつ、脳の最深部に位置するため、視交叉上核からの安定したニューロン活動記録は難易度が高いことがわかった。そのため、実験試行数に対する記録数では当初の予想より低くなっている。

しかしながら、実験数の増加で補える程度の誤差であると考えられる。光刺激と薬剤注入および電気刺激などを同時に行い、着実かつ安定した記録を得るために固定装置などに追加の装備を取り付けるなど工夫が必要であると考えている。さらに慢性記録による行動実験を予定している。25年度が最終年度であるため、記入しない。
聴覚平衡感覚障害マウスのゲノム解析

研究目的に「聴覚平行感覚障害をもたらすsh-2はヒトの遺伝性難聴に対応する疾患モデルマウスであると考えられている。このsh-2変異遺伝子の単離を」をかかげた。成果として期待通り原因遺伝子・新しいミオシン遺伝子(15型)が単離された。実施計画として、1)突然変異体の交配とその表現系の解析、と遺伝解析についての現在までの連捗状況、2)マウスのYACおよびBACクローンの単離と物理地図作成、3)候補遺伝子の検索と同定、をあげた。以下にその経過を概略する。sh-2変異マウスは内耳の有毛細胞等に形態学的異常がみられるが、その原因遺伝子は不明である。sh-2遺伝子座に対応するヒト17番染色体領域には、遺伝性のヒト類似疾患難聴(DFNB3)があり、両者は同一の原因遺伝子によると考えられている。聴覚平衡感覚障害を示すsh-2マウスを利用し、この原因遺伝子座近傍の物理地図の作成および候補遺伝子の検索を行った。詳細な遺伝地図が作成されたので、BACを用いた物理地図の作成を行った。BACクローン単離のためのプローブにはMit316,Mgl-1-L,Mgl-1,Mit26,Mit157を用いた。BACの構造解析、それぞれのBACの位置関係を明らかにするために、インサートDNAの両末端配列を単離し解析した。全体で21のBACクローンからなるコンティーグが得られ、それは組換え個体が得られない(sh-2が存在する)領域を完全にカバーしていた。この連結BACクローン群を元に、エクソン領域を精力的にスクリーニングした。その結果、sh-2領域にsh-1難聴原因遺伝子である7型ミオシンと相同性をもつ新しいミオシン遺伝子(15型)を発見した。アクチン結合ドメインに変異が存在し、この遺伝子が原因遺伝子であると判断された。この成果はヒトのDFNB3の遺伝子診断の基礎をもたらすものと考えられる。sh-2変異マウスは内示の有毛細胞等に形態学的異常がみられるが、その原因遺伝子は不明である。詳細な遺伝地図が作成されていたので、YAC、BACを用いた物理地図の作成を行った。YACライブラリーのスクリーニングにはsh-2座近傍のMit316,Mgl-1,Mit157,Pmp22遺伝子をプローブに用いた。その結果、1Mbから1.5MbにおよぶYACのコンティーグが得られた。YACの構造解析、それぞれのYACの位置関係を明らかにするために、インサートDNAの両末端配列を単離し解析した。また、BACクローンの解析系を平行して行った。クローンのスクリーニングはYACのそれとほぼ同様に行った。プローブには先ずMit316,Mgl-1-L,Mgl-1,Mit26,Mit157を用いた。さらにYACクローンで行ったように末端をSTS化し、得られたクローンを連結した。全体で21のBACクローンからなるコンティーグが得られ、それは組換え個体が得られない(sh-2が存在する)領域を完全にカバーしている。

次に、sh-2座をカバーする連結BACクローン群を元に、エクソン領域を精力的にスクリーニングした。その結果、sh-2領域にsh-1難聴原因遺伝子である7型ミオシンと相同性をもつDNA配列が発見された。しかも、その遺伝子発現はsh-2マウスで著しく減弱しており、有力なsh-2候補遺伝子であると考えられる。現在、完全長cDNAクローンの単離と変異の同定を行っている。sh-2変異マウスは内耳の有毛細胞等に形態学的異常がみられるが、その原因遺伝子は不明である。sh-2遺伝子座に対応するヒト17番染色体領域には、遺伝性のヒト類似疾患難聴(DFNB3)があり、両者は同一の原因遺伝子によると考えられている。聴覚平衡感覚障害を示すsh-2マウスを利用し、この原因遺伝子座近傍の物理地図の作成および候補遺伝子の検索を行った。詳細な遺伝地図が作成されたので、YAC、BACを用いた物理地図の作成を行った。YACライブラリーのスクリーニングにより、1Mbから1.5MbにおよぶYACのコンテイーグが得られた。同時に、BACクローンの解析系を行った。クローンのスクリーニングはYACのそれとほぼ同様に行った。プローブには先ずMit316,Mgl-1-L,Mgl-1,Mit26,Mit157を用いた。BACの構造解析、それぞれのBACの位置関係を明らかにするために、インサートDNAの両末端配列を単離し解析した。すなわち、末端のSTS化により得られたクローンを連結した。全体で21のBACクローンからなるコンティーグが得られ、それは組換え個体が得られない(sh-2が存在する)領域を完全にカバーしていた。この連結BACクローン群を元に、エクソン領域を精力的にスクリーニングした。その結果、sh-2領域にsh-1難聴原因遺伝子である7型ミオシンと相同性をもつ新しいミオシン遺伝子(15型)を発見した。アクチン結合ドメインに変異が存在し、この遺伝子が原因遺伝子であると判断された。この成果はヒトのDFNB3の遺伝子診断の基礎をもたらすものと考えられる。
高度な三次元造形のための設計支援システムの研究

本研究では形状に加え造形物の様々な性質に着目した高度な三次元造形を行うための形状モデリングに関する技術の開発を目指している。今年度前半は、三次元造形のためのモデリング手法として、重量特性を考慮し物体の内部構造をモデリングする手法について研究を進め、その成果を国内学会・国際学会で発表した。開発した手法では入力された外部形状の内側に、ユーザが指定する重心や総重量などの重量特性を満たすような密度分布を生成し、次にその密度分布を満たす構造を生成する。この手法によって、例えば、重心などの性質が影響を及ぼす手で使用する製品の試作において、外部形状を変えずに重量特性が異なる試作モデルを試すことが可能になる。また、均一な密度では自立しない形状に対し本手法を適用し、実際に自立する造形物を作ることができた。今年度後半はX線CTにより得られる三次元画像(ボリュームデータ)からの形状抽出について研究を進めている。X線CTにより、家電製品や自然物など複雑な内部構造を持ち様々な部品から構成される物体を内部構造ごと測定し、その三次元画像を取得することが可能である。しかし、ノイズやX線CTに固有のアーチファクトにより画質の劣化が起こったり、部品間の境界が不鮮明であるため、三次元画像から物体を構成する個々の部品を抽出することは非常に困難である。三次元画像から個々の部品を抽出することは三次元造形だけでなく様々な応用が可能であると考えられる。この研究を進めるにあたり、昨年の10月から今年の3月まで、ドイツに渡航し、アーヘン工科大学において、現地の研究者と共同で研究を行った。今年度前半は計画通り、修士課程で行っていた重量特性を考慮し物体の内部構造をモデリングする手法を拡張し結果をまとめ、国際学会で発表した。今年度後半はアーヘン工科大学において、X線CTによる形状抽出に関する研究を行った。領域拡張法やミーンシフト法など画像セグメンテーションで使われる手法を試したが、X線CT固有のアーチファクトによる影響により満足のいく結果は得られていない。そこで三次元画像からCT値の勾配の極大点を境界の候補点として抽出し、CT値だけでなく点群の形状の類似度を取り入れた境界抽出手法の開発を試みている。今後はX線CTにより得られる三次元画像データをモデリングや3Dプリントなどの応用に使用するために材質やパーツを認識することを目的として研究を行う。具体的には、次の課題を考えることで研究を推進させていく・三次元画像データから高精度な三次元形状の抽出・材質や形状の類似性を用い個々のパーツの形状抽出・複数の材質やパーツから構成される物体を効率的に表現するためのデータ構造の開発本研究では形状に加え造形物の様々な性質に着目した高度な三次元造形を行うための形状モデリングに関する技術の開発を目指している。具体的には、次の課題を考えることで研究を推進させていく・三次元画像データから高精度な三次元形状の抽出・材質や形状の類似性を用い個々のパーツの形状抽出・複数の材質やパーツから構成される物体を効率的に表現するためのデータ構造の開発
プロリルエンドペプチダーゼ・インヒビターが示す抗健忘作用の機構解明

プロリルエンドペプチダーゼは脳に活性が高く、バソプレシンやブラジキニンなどの低分子生理活性ペプチドに作用するプロリン特異性ペプチダーゼである。この酵素に特異的なインヒビターが実験動物に起こした健忘症を防止することを見い出してきた。プロリルエンドペプチダーゼ遺伝子の研究から、アセチルコリンエステラーゼはプロリルエンドペプチダーゼ・スーパーファミリーに含まれることが推定された。これまで、脳から酵素が精製されているが、脳酵素遺伝子のクローニングは報告されていない。そのため牛およびヒト脳プロリルエンドペプチダーゼ遺伝子のクローニングを行った。牛脳プロリルエンドペプチダーゼcDNAは2130bpで710個のアミノ酸をコードしていた(分子量80640)。このcDNAを発現ベクターに挿入し大腸菌で発現させ、Toyopear1HW-65CとDEAE-Toyopear1のカラムクロマトグラフィーにより単一に精製した。酵素はpH8.0で最大活性を示し、等電点は5.5であった。また、酵素はこれまで報告されている真核生物由来の酵素と同様DFPとPCMBで阻害された。更に、ヒト脳プロリルエンドペプチダーゼ遺伝子cDNAは牛脳由来のそれと同様2130bpで710個のアミノ酸をコードしていた(分子量80732)。同様にcDNAを発現ベクターに挿入し大腸菌で発現させることに成功した。現在、脳内各部位でのmRNAの量を測定し、アセチルコリンエステラーゼの分布との関係を調べている。プロリルエンドペプチダーゼは脳に高い活性を持ち、TRH、ブラジキニン、サブスタンスP、ニューロテンシンなど多くの生理活性ペプチドのPro-Xを切断し不活性化するが、他のペプチダーゼと異り蛋白質には作用できないオリゴペプチダーゼである。このように、生理活性ペプチド特異的に不活性化することから、代謝調節に働いていることが推定される。しかし、酵素の脳内での生理的機能は現在のところ不明である。本年は、ヒト脳プロリルエンドペプチダーゼに焦点を絞り、分子生物学的研究と酵素の立体構造の解明を目指し、ヒト脳由来の酵素遺伝子をクローニングするとともに大腸菌で発現させ、発現酵素の酵素化学的研究を行った。ヒト脳cDNA Iibraryをスクリーニングし、プロリルエンドペプチダーゼをコードするcDNAを得た。このcDNAの塩基配列をジデオキシ法で決定し、ヒト脳プロリルエンドペプチダーゼcDNAは2130bpのORFからなり710残基のアミノ酸をコードしており、これより分子量80732Da、当電点5.47と推定された。ヒト脳酵素は、ヒトT-cell、ウシ脳、ブタ脳、F.meningosepticumのアミノ酸配列とそれぞれ99%,94%,96%,38%の相同性を有していた。それらの配列を比較すると、活性に関与すると推定される3残基(Ser,His,Asp)が存在すること、また後半に比較的高く保存されていることが分かった。この遺伝子をtac promoterを有する発現用ベクターpFM005に組み込み、LA培地(1.5L)で大量培養をおこない、Toyopeanl HW-65CとDEAE-Toyopeanlで単一に精製し、酵素化学的性質を明らかにした。
労働契約概念の現代化とその再定義に関する比較法研究

本研究は、被用者および従属的な自営業者も包含する「個人的雇用契約」として雇用関係を再定義するイギリスにおける理論的基盤と法的手法を検討するものである。雇用関係は非典型雇用を中心に多様化し、また、ギグ・エコノミー(Gig Economy)の登場は伝統的なビジネスモデルを根本から変えようとしている。各国の法的保護のあり方をふまえ、労働法の再編成の方策を検討することが必要である。本研究は、雇用システムの変化や就業形態の多様化を受けて、従属的な労働契約関係を対象とする画一的な労働法規制が機能不全にあるという問題意識から、近代法の雇用契約概念を再定義することを企図する法的手法の意義と限界、その制度設計のあり方を検討するものである。近年では、雇用システムの変化や就業形態の多様化、IT(情報技術)化の進展により、SOHO、テレワーク、在宅就業者といった雇用と自営の中間的な働き方や、フリーランスやクラウドワークといった働き方が急速に増加している。また、使用者のイニシアティブで契約形式や契約内容を変更することにより、労働関係法規の適用を免れようとする、いわば就業形態の「非雇用化」ともいうべき現象も顕著になっている。伝統的な従属的な労働関係を対象とする画一的な労働法規制は、多様化する就業形態の実態と乖離しつつあり、これまでの手法は判断基準としても機能不全に陥っている。こうした状況において、諸外国においては、「雇用契約」そのものの再検討を行い、これまでの従属的関係を基礎とする近代法の雇用契約概念について根本的な構造転換を図り、それを現代の雇用関係に適合的な形に再編成することを企図する理論的検討が本格的になされている。そこで、本研究では、雇用システムの制度設計において、労働契約概念の現代化を企図して、より広い契約概念を用いる法的手法に注目し、これを契約概念の「再定義」の問題として位置づけ、雇用関係にどのような法的保護や法規制を及ぼすべきかについて検討を行う。平成27(2015)年度には、日本における労働契約をめぐる裁判例や文献の分析・研究を行いつつ、イギリス及びEUにおける雇用システムをめぐる環境変化と、これに対応した労働法の展開と雇用契約概念をめぐる理論動向を調査し、歴史的視点から新たな視点を見いだすための情報収集、整理を行った。日本の既存研究の問題状況を調査するとともに、イギリス及びEUの労働法の歴史研究は、予定通り順調に進んでいる。イギリス現地にて、日本では入手困難な文献資料や論文、裁判資料等を収集できたが、今後はその内容を研究していくことになる。日本および欧米諸国の状況が現在も流動的に動いているため、なお確定的な示唆を得られるにはいたっていない。これらの点は、今後研究を発展させていくことによって、十分達成可能である。本研究は、雇用システムの変化や就業形態の多様化を受けて、従属的な労働契約関係を対象とする画一的な労働法規制が機能不全にあるという問題意識から、労働契約概念の現代化を企図して、近代法の雇用契約概念について根本的な構造転換を図り、それを現代の雇用関係に適合的な形に再編成することを検討する理論動向に注目し、労働契約概念を「再定義」する法的手法の意義と限界、その制度設計のあり方を検討するものである。労働法は、農業社会から機械化・工業化への転換期において、社会経済的に由来する課題を解決すべく生まれてきた。そこで基本的に想定される関係は、企業と継続的な契約関係に基づいた「労働」であり、労働法は、指揮命令下で働く「従属労働」をその基本的な対象とする法分野として生まれ、発展してきた。ところが、スマートフォンやアプリなどのインターネット技術の発展により、従来と異なる新しい「労働」が生まれようとしている。近年では、雇用システムの変化や就業形態の多様化、IT(情報技術)化の進展により、SOHO、テレワーク、在宅就業者といった雇用と自営の中間的な働き方や、会社に所属しないフリーランスという働き方が急速に増加している。欧米では、ここ数年で急速に「シェアリングエコノミー(Sharing economy)」とよばれる現象が進んでいる。それはモノのシェアにとどまらず、人による「労働」そのものの需要と供給がオンデマンドでマッチングされる現象である。アメリカとイギリスの動向を調査するとともに、研究会で報告し、質疑応答のなかで検討を行った。2年目はアメリカとイギリスのシェアリングエコノミーの動向に注目してリサーチ作業を行った。自家用車を相乗りする「ライドシェア」サービスの最大手の企業であるUberのサービスをめぐって訴訟の動向も明らかになった。ライドシェアサービスの特徴は、1乗客がスマホアプリで現在情報を利用した配車リクエストをする、2目的地を入力するとドライバーのスマートフォンに地図が反映される、3支払いは事前に登録したクレジットカードから自動で行われる、4ドライバーと乗客が互いに評価をする、というものである。問題は、どのような基本的視点に基づいて、こうした働き方に対応した労働法を構想するかであり、この点についての検討は本格化していない。労働法は、社会構造の変化のなかで、新たな対応を選択すべき時期が近づいている。現時点で検討材料は揃いつつある。今後は成果をまとめる段階に入る。今年度は、海外で急速に拡大しているギグ・エコノミー(Gig Economy)ないしシェアリング・エコノミー(Sharing Economy)とよばれるオンデマンド経済の拡大について、Uber訴訟の検討を通じて法的問題点をあきらかにする検討を試みた。

コンサルティングや業務請負、クラウドワーク、フリーランスといった従来型の働き方に位置づけられるものもあれば、ライドシェアに代表されるように、個人的活動の延長で収入を得る新たな働き方が世界各国で急速に広がっており、イギリスにおいては第3のカテゴリである「労働者(worker)」概念が活用され、アメリカにおいては「独立労働者」概念を労働政策のレベルで検討がなされていることが明らかになった。イギリスとアメリカのUber訴訟の動向については、「シェアリング・エコノミーと雇用関係ーアメリカとイギリスにおけるUber訴訟をめぐる覚書ー」季刊労働法257号(2017年)139頁において公表した。また、NHKの集金人をめぐる労働者性をめぐる下級審裁判例の判断が揺れうごいており、「NHK地域スタッフの労働者性と労契法17条1項の類推適用」法律時報89巻3号(2017年)126頁として公表した。本研究は、被用者および従属的な自営業者も包含する「個人的雇用契約」として雇用関係を再定義するイギリスにおける理論的基盤と法的手法を検討するものである。雇用関係は非典型雇用を中心に多様化し、また、ギグ・エコノミー(Gig Economy)の登場は伝統的なビジネスモデルを根本から変えようとしている。各国の法的保護のあり方をふまえ、労働法の再編成の方策を検討することが必要である。平成28(2016)年度には、イギリスでの調査研究によって得られた資料の分析を進め、イギリスにおける学説上の議論状況を明らかにするとともに、雇用契約概念の再定義をめぐる理論について総合的な研究を行う。イギリスにおける雇用契約概念をめぐる議論状況は、急速に変化しつつある。雇用契約の歴史的な形成過程との関連も含め、時代背景とともに雇用契約がどのような機能を担ってきたのか、その機能を描き出す。そのうえで、イギリスにおいて学説上争われてきた概念上のいくつかの論点についての整理を試みる。上記の作業と並行して、国内外で開催される労働法のあり方に関する学会、研究会などに可能なかぎり参加し、情報の発信と収集を行う。平成29(2017)年度には、新たな理論構築を試みる年度として位置づけられる。これまでの研究を総括しつつ、本研究の成果をとりまとめ公表する。わが国においては、インターネットを通じて働き手に仕事を紹介するクラウドソーシングが拡大している。クラウドソーシングのサービスでは累計登録数が330万件を超えたという。「働き方改革」が安倍政権最大のチャレンジと位置づけられているのは周知のとおりであり、そういった状況を背景に、経済産業省はライドシェアといったシェアリングエコノミーを含めた「雇用関係によらない働き方」について、検討を開始した状況にある。オンデマンドの働き方が世界各国において急速に広まるなか、労働法はこうした動きに対してどのように対応すべきかが問われている。このような基本認識に立って、シェアリングエコノミーの基本的特徴をとらえたうえで、アメリカとイギリスにおいて提起されているライドシェアサービスのUber(ウーバー)をめぐる訴訟を検討し、公表の準備段階にある。平成29(2017)年度には、全体を通した理論構築を試みる年度として位置づけられる。これまでの研究を総括して、本研究の成果をとりまとめて公表する。
次世代発光素子のための固体青色燐光性を有する渡環型白金錯体の開発

本研究は、独自に開発した渡環型白金錯体をプラットフォームにして固体燐光の新しい発光波長制御法を開発しようとするものである。3次元状の独自の形状を持たせることで結晶のような固体状態でも強い燐光を示すようになった本錯体の構造的な特徴を活かした新しい励起エネルギー制御法を確立し、高輝度で色純度の高い固体燐光を達成しようとするものである。
血管系NADH/NADPH oxidaseの分子的同定、活性化機構とその意義

活性酸素産生に伴う血管床における酸化的ストレスの増大は動脈硬化や高血圧性血管障害など種々の病態の形成に関与しているだけではなく、虚血性心疾患の発症にも大きく関わっている。血管床における活性酸素産生機構は、未だ十分に明らかにされていないが、NADH/NADPHoxidase活性が、血管細胞の活性酸素産生において一義的な役割を果たしていることが明らかとなった。しかしながら、その分子的本体、活性調節機構は不明である。本研究は、分子生物学的手法を用いて、血管NADH/NADPH oxidaseの本体を明らかにし、さらにその活性調節機構、血管機能における役割を検討することにより、動脈硬化、高血圧性血管障害、虚血性心疾患など種々の血管病変形成機転を酸化的ストレスの観点から解明しようとするものである。1、血管NADH/NADPHoxidaseの発現動態と、活性酸素産生における役割の検討我々は、これまで、剖検で得られた冠動脈標本を用いた検討により、NADH/NADPHoxidaseの必須の構成要素であるp22phoxが、ヒト冠動脈の内皮細胞、平滑筋細胞、線維芽細胞に発現しており、その発現が動脈硬化の進展とともに、増強することを報告した。今回、NADH/NADPHoxidaseの他の構成因子、すなわちp47phox、p67phoxの発現について検討した。p47phox、p67phoxは、p22phoxと同様に、ヒト冠動脈に発現しており、動脈硬化をともなう冠動脈においては、これらの発現が増強していた。さらに、Dihydorethidium法による活性酸素の産生の検討では、NADH/NADPHoxidaseの発現様式に一致して、活性酸素の産生の増強が認められた。2、血管特異的gp91phoxの同定NADH/NADPHoxidaseの構成要素のなかで、p22phoxは、貪食細胞系、血管系に共通したものであると考えられているが、gp91phoxに関しては、不明の点が多い。最近、gp91phoxのホモログとして、消化管上皮に高度な発現が認められるMox-1、甲状腺におけるTHOX、腎臓におけるRENOXと、組織特異的なgp91phoxのホモログが次々と同定されている。我々は、ヒト臍帯静脈内皮細胞のcDNA libraryをgp91phoxの抗体でスクリーニングすることにより、血管特異的gp91phoxのホモログを同定しようと試みている。現在、数種の陽性のクローンを得て、解析中である。
仕様記述言語LOTOSで記述された分散システムの動作の可視化

申請者らの論文「安本,東野,松浦,谷口:マルチランデブを用いたLOTOS仕様の実行の可視化,情報処理学会論文誌,Vol.37,No.5,pp.687-697(1996年5月)」において,並行や割込動作などを含む分散システムの一つのノードの動的実行状況を可視化(動作状況をアニメーションなどを用いて図的に表示すること)する方法を考案した.また,申請者らが従来から開発しているLOTOSコンパイラにアニメーション表示機能を追加することで,システムの動作状況をディスプレイ上に高速に図的表示するシステムを構築した.次に,複数ノードが協調して動作する分散システムの全体の動的実行状況を元のシステムの実行効率を低下させることなく可視化するため,分散システムの異なるノード間に指定されたマルチランデブ(複数プロセス間で同期し動的にデータ交換をする機構)の効率良い実現法を考案した.以上を,申請者らの研究会報告,(1)「マルチランデブを用いた分散システムの記述とバス結合ネットワーク上での実行」,情報処理学会研究会報告96-DPS-79-12,pp.59-64(1996年11月),および(2)「バス結合型ネットワーク上でのマルチランデブの実現法」,電子情報通信学会技術研究報告SS96-7,pp.17-24(1996年7月)で発表した.また,考案した手法に基づき,異なるノード間にマルチランデブが指定された分散システムおよび可視化用シナリオが書かれたLOTOS仕様から,分散ノード間で協調動作する目的コード群を自動生成するコンパイラを作成した.現在一般配布に向け準備中である.申請者らの論文「安本,東野,松浦,谷口:マルチランデブを用いたLOTOS仕様の実行の可視化,情報処理学会論文誌,Vol.37,No.5,pp.687-697(1996年5月)」において,並行や割込動作などを含む分散システムの一つのノードの動的実行状況を可視化(動作状況をアニメーションなどを用いて図的に表示すること)する方法を考案した.また,申請者らが従来から開発しているLOTOSコンパイラにアニメーション表示機能を追加することで,システムの動作状況をディスプレイ上に高速に図的表示するシステムを構築した.次に,複数ノードが協調して動作する分散システムの全体の動的実行状況を元のシステムの実行効率を低下させることなく可視化するため,分散システムの異なるノード間に指定されたマルチランデブ(複数プロセス間で同期し動的にデータ交換をする機構)の効率良い実現法を考案した.以上を,申請者らの研究会報告,(1)「マルチランデブを用いた分散システムの記述とバス結合ネットワーク上での実行」,情報処理学会研究会報告96-DPS-79-12,pp.59-64(1996年11月),および(2)「バス結合型ネットワーク上でのマルチランデブの実現法」,電子情報通信学会技術研究報告SS96-7,pp.17-24(1996年7月)で発表した.また,考案した手法に基づき,異なるノード間にマルチランデブが指定された分散システムおよび可視化用シナリオが書かれたLOTOS仕様から,分散ノード間で協調動作する目的コード群を自動生成するコンパイラを作成した.現在一般配布に向け準備中である.