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現代インドにおける都市村落混住地域とグローカルネットワーク－社会空間の視点から

都市部に移住した若年世代が日常的には独立した別個の世帯として暮らしているのに対して、ラーバンにおいては、男系の原則や、さらには血縁関係自体にとらわれない新たなケアの関係が構築されていることが確認された。ラーバンにおける新たなケア関係においては、息子ではなく娘が両親の世話をすることが多々みられる。例えば、現在女性の雇用機会が増えているなか、女性が夫や家族・親族を説得し、ローンも夫と一緒に組みながらラーバン内の自分の両親宅の近くに家を建てるケースである。さらに注目すべきは、階層を超えたケア関係の構築である。ラーバンの中間層退職者たちは子供たちの世話にはなりたくないと主張し、都市で働いている息子たちが彼らを呼び寄せようと思ってもそれに応じないケースがよくみられる。そのかわり、近所に住む貧困者(未亡人や「出戻り」などを含む)を家事労働者として雇いながら、互いが家族のようにふるまっているケースがままみられる。そこでは、社会的弱者を含む相互的な新たなケアの関係が作られている。今後の課題は、そのような新たなケアの関係や親密ネットワークが、いかに現代インドにおける新しい価値観や社会的実践の原動力になっているかを調査研究することである。文化人類学今年度の2月3月に行った調査は、10月に調査地域を襲ったサイクローンが道路を破壊したため、現地調査のための移動に悪影響を及ぼしたが、そのかわり、災害の際に人々がどのように助け合い、既存の親密ネットワーク強化し、新たな親密ネットワークを築いていくのかについて聞き取り調査を行うことができた。さらに、災害時以外の助け合いについて、パラ村で興味深いケースが確認できた。そこでは、男系親族集団の原則だけでなく血縁関係自体にもとらわれない日常的なケア関係が構築され、都市的な自律的モビリティと農村的な共同態的関係を接合した、新たな社会実践がみられる。パラ村のようなラーバン在住の中間層退職者たちは子供たちの世話にはなりたくないと主張し、都市で働いている息子たちが彼らを呼び寄せようと思ってもそれに応じない場合がよくある。老人が一人暮らしをするために、近所に住む未亡人や「出戻り」などを含む貧困者を家事労働者として雇い、互いが家族のように振舞っているケースもある。そこでは社会的弱者を含む相互的な新たなケアの関係が作られている。それは農村における親族およびカーストヒエラルヒーに基づいた関係や、都市で見られる中間層雇用者と下層被雇用者の関係とは異なる、親族、カースト、階層を超える新たなケアの関係である。そこにはあるていど市場原理に応じた契約関係があるが、家事手伝いをしている人々は自分たちには一人暮らしの老人の面倒を見てあげているという自負や責任感があり、老人も彼らがそばにいてくれるおかげで自分は自宅で安心して一人暮らしができるという。そのように、市場の論理に包摂されない関係性の構築であり、互いを尊重しあう親密性への希求を現地調査によって確認できた。今年度の文献および現地調査から、現代インドの動態を理解するためには、村落と都市の関係の再編過程を検討することが重要であることが明らかになった。そこで注目すべきは、村落と都市の間をつないで急速に広がっている都市村落混住地域としてのラーバン(rurban)であり、その発展にともなう村落と都市の関係の変容、および多元的な社会集団の混住状況である。
海洋蛍光性溶存態有機物の光化学反応と残存性－バクテリアによる炭素長期隔離の鍵－

バクテリアを起源とする蛍光性溶存態有機物(FDOM)の光化学的反応特性と有機物の残存性を評価するために、実験的解析を実施した。静岡県下田沖の海水試料用いて培養実験を実施し、FDOMの蛍光強度は、暗条件では昼夜を問わず上昇し、昼間の明条件下では減少する結果を得た。海洋表層では、バクテリアによりFDOMが昼夜を通して生成され、生成されたFDOMの蛍光は昼間に低下することが確認された。海水試料への光照射実験では、蛍光強度が大きな減少を示す一方で、有機炭素濃度は変化を示さなかった。バクテリア由来FDOMは、光照射下で蛍光が消光した後も、炭素は有機化合物として保持されていることが示唆される。海洋表層における蛍光性溶存態有機物の生成過程と光化学反応による消光過程を明らかにするため、沿岸微生物群集を用いた培養実験を合計4回実施した。本実験は、暗所におけるバクテリアによる蛍光性溶存態有機物の生成と、明所における光化学反応による消光を前提として培養系を設定した。この目的のため、明瓶と暗瓶を用いて昼夜にわたる24時間の実験を行った。また、蛍光性溶存態有機物の生成量は微生物群集の現存量に依存すると仮定し、微生物群集が異なると予想される静岡県下田市(第1、2実験)、神奈川県三浦市(第3実験)および東京都中央区(第4実験)から試料を採取した。これにより、下記のことが明らかとなった。(1)4回の実験で得られた溶存態有機物の蛍光情報を、PARAFAC(多変量解析)により解析したところ、各試料ともに、海洋腐植様蛍光ピークC、同ピークM、およびチロシン様(第1、2実験)あるいはトリプトファン様(第3、4実験)の3種類の構成分が認められた。(2)植物プランクトン現存量の指標となるクロロフィルa濃度は、第1、2の実験において、0.31及び0.34&micro;g/Lと低く、第3、4の実験においてそれぞれ2.5、2.1&micro;g/Lと比較的高かった。また、バクテリア細胞数はクロロフィルa濃度と同様に、第1、3の実験では低く、第3、4の実験では下田の10倍程度と高かった。(3)昼夜を通した実験において、実験3においては、海洋腐植様蛍光ピークCおよびMが、暗所における増加を示した。一方、実験1、2および4においては増加は認められなかった。実験1、2では蛍光性溶存態有機物の生産者であるバクテリアの現存量が低いためと考えらる。(4)日中の明所では、何れも蛍光強度の低下が認められ、蛍光性溶存態有機物が光化学的消光を受けていることが明らかとなった。光化学的反応が生ずる海洋表層においても、バクテリアにより蛍光性溶存態有機物の生成が生じていることの証明が、本研究の主目的の一つであった。4回の実験中、生成が認められたのは1回の実験のみであったが、生成量が微生物群集の現存量に依存することを考えると、説明可能な結果であると考えられる。また、日中には予想通り蛍光の消光が生ずることが全ての実験において確認された。この様に、海洋表層における蛍光性溶存態有機物の基本的動態を明らかにすることができたため、おおむね順調に進展していると判断した。海洋表層における蛍光性溶存態有機物(FDOM)の生成および分解過程を評価するために、外洋域である西部北太平洋域(北緯32度、東経144度)および静岡県下田沖において、合計4回の培養実験を実施した。採水した試水を明および暗条件に設定した石英瓶を用いて、日没時から翌日の日没時まで24時間の培養を行った。その結果、暗条件下では試水中の腐植様FDOMの蛍光強度は24時間を通して増加した。24時間のFDOM蛍光強度の増加量を、同時に測定した溶存酸素濃度の減少量とを比較すると、正の相関を示した(r=0.83)。これは、FDOMの生成量が、溶存酸素濃度の低下量で示されるバクテリアの代謝量に依存することを強く示唆する。一方、明条件においてはFDOMの蛍光強度は顕著な低下を示し、FDOMの蛍光中心が光化学的に分解されることが実験的に明らかにできた。この結果から、海洋表層では、昼間・夜間を通してバクテリアによりFDOMが生成されるが、昼間においては光化学分解により蛍光強度が低下しFDOMの分解が生ずることが明確となった。この様な、FDOMが昼夜を通して生成、分解を繰り返すこと、また、その生成量はバクテリア代謝量に依存することを明らかにできた点は、本研究の最も重要な成果である。一方、同時に測定したDOC濃度は、外洋域、内湾域ともに、培養期間中を通した有意な変化は認められなかった。日中にFDOMの蛍光強度が低下するのに対し、DOC濃度の低下が認められなかった点は、蛍光の消失がFDOM分子の無機化を意味しないことを強く示唆する。すなわち、本実験により、蛍光の消失したポスト-FDOMが海洋表層に蓄積する可能性が確認された。

静岡県下田沖の海水試料用いて培養実験を実施し、FDOMの蛍光強度は、暗条件では昼夜を問わず上昇し、昼間の明条件下では減少する結果を得た。海洋表層では、バクテリアによりFDOMが昼夜を通して生成され、生成されたFDOMの蛍光は昼間に低下することが確認された。海水試料への光照射実験では、蛍光強度が大きな減少を示す一方で、有機炭素濃度は変化を示さなかった。バクテリア由来FDOMは、光照射下で蛍光が消光した後も、炭素は有機化合物として保持されていることが示唆される。蛍光の昼夜の変化について、更に微生物現存量の異なった海域を対象に実験を実施する。このため、沿岸に加えて、微生物現存量の少ない外洋における実験を実施するため、研究船による航海を利用する。また、現存量の高い状況で実験を実施するため、採取した試水に栄養塩を添加し、人為的に現存量を増加させた状態で、昼夜を通した実験を行う。また、船舶による研究航海の際に、日出および日没時に繰り返し海水を採取する。得られた試水について、蛍光特性および溶存有機炭素濃度を測定する。この情報から、日出時の海洋腐植様蛍光強度が日没時の強度より高い結果が得られるならば、海洋表層では、夜間における蛍光性溶存態有機物の生産と、昼間における光化学的消光が生じていることを示すことが可能となる。海洋物質循環本年度は試料採取および現場での実験実施のための滞在費を主な用途として旅費を500,000円を計上した。しかしながら、筑波大学内での実験を可能とする状況を整備できたことから、旅費に未使用分が生じた。また、物品費については、光化学反応を引き起こす紫外線センサーを購入したが、予定していたより安価な機種が販売となったため、予定額より少額の出費であった。当初計画の次年度の使用計画は以下の通りである。物品費:200千円、旅費100千円、人件費・謝金300千円、その他100千円。次年度使用額となった約500千円については、物品費、旅費、人件費・謝金に、それぞれ150千円、200千円、150千円を配分して使用する予定である。
遺伝的腫瘍における器官分化の可変性に関する研究

N.glaucaにはAgrobacterium rhizogenesのrol遺伝子群と高いホモロジーを有するNgrol遺伝子群が存在し、Nicotiana属の進化の初期にA.rhizogenesより転移したと考えられている。本研究では、Ngrol遺伝子群と遺伝的腫瘍形成との関連を検討し、今までにNgrolB,NgrolCの他にNgORF13,NgORF14も保存されており、これらの遺伝子はすべて遺伝的腫瘍で発現していることを明らかにした。また、GUSをレポーター遺伝子としたトランスジェニックF1植物の解析から、NgrolBは分裂組織の形成と、また、NgrolCは維管束組織の分化と関連して発現することを示した。本年度はコード領域も機能を保持しているかについて検討した。A.rhizogenesのRirol遺伝子群(RirolB,RirolC,RiORF13,RiORF14)の導入は多くの植物に毛状根を誘導するが、Ngrol遺伝子群(Ngro1B,Ngro1C,NgORF13,NgORF14)にはこの作用は認められなかった。Riro1BをNgro1Bで置換するとRiro1遺伝子群の毛状根形成機能が失われるので、Ngro1遺伝子群が毛状根を形成しないのはNgro1Bが原因と思われる。Riro1Bは単独でも毛状根を誘導するが、Ngro1C,NgORF13,NgORF14はRiro1C,RiORF13,RiORF14と同様にRiro1Bの働きを促進した。NgORF13単独でもこの促進効果を示す。一方、35S-NgORF13を導入したタバコトランスジェニック植物でも葉の縦方向への伸長抑制が見られ、少なくともNgORF13はコード領域も機能を維持していることが明らかになった。
矯正用ワイヤーの設計システムの確立-デロネイ格子生成法によるモデリングと最適化手法による決定-

矯正歯科臨床において、各患者ごとに治療効率のよい最適な治療法を決定することは、大変重要である。しかしながら、従来、矯正装置の選択とくにマルチブラケット法におけるアーチワイヤーの設計は、臨床的観点から術者の経験に基づいて行われてきた。本研究は、超弾性型Ti-Ni合金矯正用ワイヤーの改良、計算力学解析手法などの当該学問領域の発展をもとに、より効率のよい矯正治療法の確立をめざして、デロネイ格子生成法によるモデリングを組込み、システム全体を最適化アルゴリズムにより構築してコンピュータ・シミュレーションによるシステムを確立することを目的とし検討したものである。1.デロネイ格子生成法により歯および歯周組織モデルを作製した。各個人の不正な歯の排列状態に対応した歯および歯周組織の有限要素モデルの作製を可能とした。また、咬合力負荷時における歯周組織に加わる応力の検討および歯の変位様相の検討も行った。2.非線形材料ワイヤーの静力学解析モデルを作製した。設計された矯正用ワイヤーモデルと、実際の矯正用ワイヤーとの比較検討を行った。3.歯・歯周組織モデルと矯正ワイヤーモデルを統合した解析モデルを作製した。矯正力負荷時における歯の変位、移動様相についての検討を行った。また、矯正力負荷時の歯の移動にともなう歯周組織の変化様相の検討も行った。4.解析モデルに対する最適化手法の導入とその検討を行った。上記統合モデルに対して最適化手法を導入することによる本システムの検討を行った。そこで今回、超弾性型Ti-Ni合金矯正用ワイヤーの改良、計算力学解析手法などの当該学問領域の発展を基に、より効率のよい矯正治療法の確立をめざして、デロネイ格子生成法によるモデリングを組込み、システム全体を最適化アルゴリズムにより構築してコンピュータ・シミュレーションによるシステムを確立することを目的として本研究を計画した。本年度は、システムの各項目に対する基礎的検討を行なった。1)不正咬合形状のシステム入力2)歯・歯周組織のモデリング:とくにデロネイ格子生成法の適用各個人の不正な歯の排列状態に対応した歯および歯周組織の有限要素モデルを自動的に作成することを可能とした。3)ワイヤーの設計矯正臨床で近年広く用いられ効果を奏してきている超弾性型Ti-Ni合金矯正用ワイヤーに対し、接合方法の開発、断面形状の変更などにより様々な活用方法を開発した。4)矯正力の計算力学解析超弾性型Ti-Ni合金矯正用ワイヤーの複雑な矯正力発現に対しても、コンピュータ・シミュレーションを可能とした。5)最適矯正力か否かの判定6)設計変更、選択加えて、システムのアルゴリズム(最適化手法)に対しても基礎的検討を行なった。1.解析モデルの検討(1)デロネイ格子生成法により作製した歯および歯周組織モデルの妥当性の検討を行った。咬合力負荷時における歯根膜・歯槽骨などの歯周組織に加わる応力の検討、および歯の変位様相の妥当性の検討を行った。(2)非線形材料ワイヤーの静力学モデルの妥当性の検討を行った。

設計された矯正用ワイヤーモデルと、実際の矯正用ワイヤーの材料特性との比較検討を行った。(3)歯・歯周組織モデルと矯正ワイヤーモデルとの統合を行った。2.統合した解析モデルの妥当性の検討を行った。矯正力負荷時における歯の変位、移動様相についての検討を行った。また、矯正力負荷時の歯の移動にともなう歯周組織の変化様相の検討も行った。3.解析モデルに対する最適化手法の導入とその検討を行った。上記統合モデルに対して最適化手法を導入することによる本システムの検討を行った。
ソルボリシス機構の統一的解釈

k_c基質のソルボリシスにおいて全溶媒中で多量のイオン対復帰がみられたが、その溶媒依存性は殆んど類似であり、強求核剤や過塩素酸アニオンの添加にもイオン対復帰量は変化がなかった。従って、k_C基質は、本質的に緊密イオン対中間体を含み、基質は殆んど無関係な、溶媒に固有の中間体イオン対復帰のエネルギー障壁を持つ事がわかった。従来のソルボリシスの溶媒解析にはイオン対復帰の考慮はk_Cソルボリシス基質に関する限りは不必要である事がわかった。ベンジルトシラートのソルボリシスにおいては、カルボカチオンが不安定になるにつれて、イオン対リターンは減少し、溶媒の求核性の増大およびイオン化能の低下によっても減少することがわかった。ボーダーラインのベンジル系ではS_N2-S_N1競争を実証する結果を与えた。現在ソルボリシス置換機構に対して、S_N2型置換遷移状態構造のタイト-ルーズで解釈するk_C-k_S連続スペクトルの概念が提唱されているが、本研究で得られた事実は、むしろこの定説と異なりS_N1、S_N2の二元性を基にした一般理論の必要性を示唆するものと考えられ、ソルボリシス置換機構に対して、S_N2型置換遷移状態構造の"タイト"-"ルーズ"の連続的変動の連続スペクトルとして解釈する1段階反応の協奏的S_N2と、逐次多段階反応を基本とするS_N1の二元性機構を考えるべきと結論される。Winstein-Grunwaldの溶媒効果解析では、ソルボリシスにおける溶媒和挙動は、遷移状態カルボカチオンの溶媒和安定化(Y)と溶媒自身の求核関与(N)に依存する。非局在化安定化の顕著なベンジル基質ソルボリシスにはこの式は適用されない。非局在化カチオンの挙動に対しπ-非局在化の度合を導入して全イオン溶媒和項(Y)を局在化・非局在化両項に分け、π-非局在化カチオン内の溶媒和効果を新しい因子として加えた3項式による溶媒効果直線自由エネルギー関係則の統一的解析法を確立した。^<13>Cー^<18>O二重ラベルの種々のアルキルトシレ-トを用い、ソルボリシスにおけるイオン対復帰を種々の溶媒中、種々の添加塩の存在下で^<13>CNMR ^<18>O同位体法を使用して解析を行った。αーtーブチルベンジル、2ーアダマンチルトシレ-トでは全溶媒中で顕著なスクランブリングが観測され、多量のイオン対リタ-ンの存在が明らかになった。これは中間体への求核攻撃もしくは更なるイオン対への解離のエネルギ-障壁がイオン化の障壁より高いことを意味し、これらの基質のソルボリシスがlimiting機構でないことを示唆する。またメタクロロ置換体でも同様の結果が得られ、ベンゼン環置・基によるカルボカチオンの安定性の低下にも関わらずイオン対復帰の相対値に変動がないことが明らかになった。一方、溶媒変動によりイオン対復帰の相対値に2倍程度の差異がみられた。したがって、置換基効果解析にはイオン対復帰に対する考慮は必要でないが、溶媒効果解析には見かけの速度からのイオン化速度の見積にはある程度の補正が必要であることになる。

αーtーブチルベンジルトシレ-トの各溶媒中におけるリタ-ンの割合はアダマンチル系と殆ど同じであり、ソルボリシスの溶媒効果解析において2ーアダマンチルトシレ-トと1:1の直線関係が得られたこと矛盾しない。結局、ここで取り上げた系の結果は、kc機構として帰属されている殆ど全てのソルボリシス系においてもその機構はlimitingではなく、反応速度にエネルギ-的寄与の考慮を要するイオン対中間体の介在の可能性を示唆しており、ソルボリシスの詳細機構の再検討の必要性が改めて明らかになった。tーブチルベンジルトシラ-トの^<18>Oー^<13>Cラベル体を用いた^<18>Oスクランブリング実験では、全ての溶媒で多量のリタ-ン観測され、溶媒によって2倍程度の差異がみられた。また置換基をmーClに変えてもリタ-ンに変化はない。これらはk_C基質の2ーアダマンチル、及び1ーアダマンチルエチルと全く同じ溶媒依存性を示し、また強求核試剤アジドイオンおよびチオウレアによってもイオン対復帰は影響されない事実より、いわゆるK_C基質は、本質的に緊密イオン対中間体を含み、殆んど基質には無関係な溶媒に固有の、中間体イオン対復帰のエネルギ-障壁を持つ事が分かった。^<18>Oー^<13>C二重ラベル無置換ベンジルトシラ-トのソルボリシスでは酢酸、トリフルオロエタノ-ルのような低求核能の溶媒中では、ソルボリシス速度と同程度の大きさのリタ-ンの速度が観測され、水性アセトンや水性エタノ-ルのような高求核性の溶媒でもわずかではあるが有意のリタ-ンが観測された。ベンジルカチオンを安定化するpーメチル置換基質では、更に大きなリタ-ンが観測され、逆に不安定なmークロロ体でも有意のリタ-ンがあり、全ての置換ベンジルソルボリシスS_N2ーS_N1競争を実証する結果を与える。ベンジルトシラ-トのアセトニトリル中でも^<18>Oのスクランブリングが観測され、求核試剤のない条件下でS_N1イオン化反応が存在する事の確証が与えられた。ソルボリシスの置換機構に対して、S_N2型置換遷移状態構造のタイト-ル-ズにより統一的に解釈するk_Cーk_S連続スペクトルの概念と、S_N1を基本としイオン化、求核種結合の二段階反応を考え、律速段階変動の連続的スペクトルとして解釈する統一的イオン対機構の概念が提唱されているが、むしろ現在の定説と異なりS_N1、S_N2の二元性を基にした理論の一般性を考えるベき証拠が得られた。従来の溶媒効果から帰納されたソルボリシス機構に対し、根本的再検討が要請される。t-ブチルベンジル、p-メチルベンジル、2-アダマンチル、及び1-アダマンチルエチルトシラートの全系において、全溶媒中で全く同一のイオン対復帰挙動と、全く同じ溶媒依存性を示した。この事実より、いわゆるkc基質は、本質的に緊密イオン対中間体を含み、基質には殆んど無関係な溶媒に固有の、中間体イオン対復帰のエネルギー障壁を持つ事が分かった。ベンジルトラシートのソルボリシスにおいては、不活性なS_N2性の高いm-クロロ体でも有意のリターンがあり、全置換ベンジルソンボリシスにS_N2-S_N1競争を実証する結果を与えた。アセトニトリル、アセトン中でも^<18>Oのスクランブリングが観測され、求核試剤のない条件下でもS_N1イオン化反応が存在する事の確証が与えられ、更に、求核置換反応のS_N2に共存するS_N1の推定速度を裏づけるスクランブリング速度が得られた。
画像の特徴抽出を用いた高精度で実用的な手ブレ補正技術の提案

本年度は画像に発生する劣化を画像再構成問題で取り除くための手法に関して議論した.画像信号は被写体から,撮像機器内のアナログ・ディジタル処理を経て計算機上で扱える情報となるが,その過程において劣化が生じる.画像再構成技術は,これらの劣化過程をノイズとして画像から取り除き,本来の被写体の情報を得る技術であり,重要性が高い.本研究では,画像の超解像問題について,自画像からのサンプルによる辞書を用いて高速に高解像度画像を再構成する手法を考案した.また,画像のぶれ除去問題に関して,画像に特徴抽出フィルタを導入することで,ぶれ軌跡推定の精度向上を図った.また,差分逆畳み込みを周波数上で実現する方法を考案し,実行速度を大きく短縮した.また本年度は画像の回転・スケール・シフト量推定に関する研究発表及び論文投稿を行った.画像の回転量・スケール量・シフト量推定はぶれ推定を行うにあたって基礎となる画像処理技術であるほか,ステレオビジョン,画像の符号化,画像認識などの分野にも適用可能であり,重要度は高い.既存の回転・スケール推定はLog-polar変換を用いて画像の回転中心に関わらない推定を実行できるが,この手法は周波数特性の補間が必要で,大きな推定誤差を生じる問題点がある.本論文はラドン変換とサブピクセル精度のシフト量推定を用いた新しい回転量・スケール量推定のアルゴリズムを提案する.画像の周波数特性に対してラドン変換を適用すると,回転量は画像の回転中心やスケール量に関わらず同じ水平シフト量に変換され,これを用いた回転量推定は従来手法と比べて補間誤差の影響が少ない.加えてサブピクセル精度のシフト量推定を用いることで回転量推定精度を更に向上させることができる.テスト画像を用いたシミュレーションより,提案手法はLog-polar変換と比べてより高い精度での回転・スケール推定を実現できることを示した.本研究課題は高精度で実用的な手ぶれ補正技術を実現するための手法の研究を目的としている.本年度はこの課題の実現にあたって,手ぶれの特性を含む,画像に対する劣化過程を一般的に表現し,それを画像再構成問題によって補正するにあたり,処理時間の改善,事前情報の削除,画像再構成精度の向上を図るための方法を研究した.この過程で,手ぶれ軌跡推定の際に画像に特徴抽出を加えることで,ぶれ軌跡推定の精度を向上させることができた.また,手ぶれ補正の際に,周波数軸での共役勾配法を用いることで高速な処理を実現できることを示した.本年度は,既存の手法との精度比較を行い,提案手法が精度面,実行速度面で実用性が高い手ぶれ補正を実現できることを確認した.また,本年度は,ぶれ軌跡推定を行うにあたっての基礎理論となる,画像の回転・スケール・シフト量推定に関する研究を行った.これは,平成30年度の実施計画には含まれていなかった内容であるが,ぶれ軌跡推定精度の改善の他に,ステレオビジョン,画像の符号化,画像認識などの分野にも適用可能であり,その重要度は高い.本研究は画像に対して新たな変換アルゴリズムを適用することにより,既存の回転・スケール推定アルゴリズムよりも高速で高精度な推定を実現できる手法を考案した.本手法は国際学会において発表し,一定の評価を得るとともに,国際ジャーナルであるIEEE Accessに採択され,十分な進捗が得られたと判断する.さらに本年度は,GPUを用いた並列計算環境による評価を行い,消費メモリと実行時間に関する評価を行った.GPUを用いた深層学習のアルゴリズムによって,既存のぶれ軌跡推定やぶれ除去の精度をさらに向上させることができることが確認され,今後の研究の展開が期待される.本年度の研究で,GPUによる並列計算環境を用いた深層学習が,手ぶれ軌跡推定,手ぶれ補正において既存の手法より高い性能を示すことが明らかになった.そのため,来年度の研究では,深層学習を活用し,高精度で実用的な手ぶれ補正技術を模索する.深層学習を用いた手ぶれ軌跡推定は主に直線を推定するものが主であり,局所的な処理を用いることでぶれ軌跡の種類が限られる問題点に対処している.しかし,近隣の処理領域間でぶれ軌跡が類似すること,被写体の遠近で焦点ボケの大きさが決まることを制約にすれば,もっともらしいぶれ軌跡導出を実現できると考えられる.今後の研究では,深層学習を活用したより一般的な手ぶれ軌跡推定法を提案し,本年度に考案した特徴抽出と非線形最適化を用いたぶれ軌跡推定との比較を行い,より実用的なぶれ軌跡推定に向いたアルゴリズムの選定を行う.深層学習を用いた手ぶれ補正技術のアプローチは主に2つあり,ひとつは,既存のぶれ除去手法で補正した画像に含まれるノイズやリンギングを深層学習を用いて取り除く後処理的アプローチ,もうひとつは深層学習自身の持つ画像再構成能力を利用して,画像から手ぶれとノイズの両方を取り除くアプローチである.前者のアプローチは高速に処理できる一方で,入力に想定されるぶれ軌跡の種類が限られる.後者のアプローチは入力ぶれ軌跡に対する汎用性が高い一方で計算時間が非常にかかる問題点がある.今後の研究では,両方のアプローチについて,処理時間の改善,手ぶれ補正精度の向上,入力されるぶれ軌跡に対する汎用性を両立させる方法を模索する予定である.本年度は画像に発生する劣化を画像再構成問題で取り除くための手法に関して議論した.画像信号は被写体から,撮像機器内のアナログ・ディジタル処理を経て計算機上で扱える情報となるが,その過程において劣化が生じる.画像再構成技術は,これらの劣化過程をノイズとして画像から取り除き,本来の被写体の情報を得る技術であり,重要性が高い.本研究では,画像の超解像問題について,自画像からのサンプルによる辞書を用いて高速に高解像度画像を再構成する手法を考案した.また,画像のぶれ除去問題に関して,画像に特徴抽出フィルタを導入することで,ぶれ軌跡推定の精度向上を図った.

また,差分逆畳み込みを周波数上で実現する方法を考案し,実行速度を大きく短縮した.また本年度は画像の回転・スケール・シフト量推定に関する研究発表及び論文投稿を行った.画像の回転量・スケール量・シフト量推定はぶれ推定を行うにあたって基礎となる画像処理技術であるほか,ステレオビジョン,画像の符号化,画像認識などの分野にも適用可能であり,重要度は高い.既存の回転・スケール推定はLog-polar変換を用いて画像の回転中心に関わらない推定を実行できるが,この手法は周波数特性の補間が必要で,大きな推定誤差を生じる問題点がある.本論文はラドン変換とサブピクセル精度のシフト量推定を用いた新しい回転量・スケール量推定のアルゴリズムを提案する.画像の周波数特性に対してラドン変換を適用すると,回転量は画像の回転中心やスケール量に関わらず同じ水平シフト量に変換され,これを用いた回転量推定は従来手法と比べて補間誤差の影響が少ない.加えてサブピクセル精度のシフト量推定を用いることで回転量推定精度を更に向上させることができる.テスト画像を用いたシミュレーションより,提案手法はLog-polar変換と比べてより高い精度での回転・スケール推定を実現できることを示した.本研究課題は高精度で実用的な手ぶれ補正技術を実現するための手法の研究を目的としている.本年度はこの課題の実現にあたって,手ぶれの特性を含む,画像に対する劣化過程を一般的に表現し,それを画像再構成問題によって補正するにあたり,処理時間の改善,事前情報の削除,画像再構成精度の向上を図るための方法を研究した.この過程で,手ぶれ軌跡推定の際に画像に特徴抽出を加えることで,ぶれ軌跡推定の精度を向上させることができた.また,手ぶれ補正の際に,周波数軸での共役勾配法を用いることで高速な処理を実現できることを示した.本年度は,既存の手法との精度比較を行い,提案手法が精度面,実行速度面で実用性が高い手ぶれ補正を実現できることを確認した.また,本年度は,ぶれ軌跡推定を行うにあたっての基礎理論となる,画像の回転・スケール・シフト量推定に関する研究を行った.これは,平成30年度の実施計画には含まれていなかった内容であるが,ぶれ軌跡推定精度の改善の他に,ステレオビジョン,画像の符号化,画像認識などの分野にも適用可能であり,その重要度は高い.本研究は画像に対して新たな変換アルゴリズムを適用することにより,既存の回転・スケール推定アルゴリズムよりも高速で高精度な推定を実現できる手法を考案した.本手法は国際学会において発表し,一定の評価を得るとともに,国際ジャーナルであるIEEE Accessに採択され,十分な進捗が得られたと判断する.さらに本年度は,GPUを用いた並列計算環境による評価を行い,消費メモリと実行時間に関する評価を行った.GPUを用いた深層学習のアルゴリズムによって,既存のぶれ軌跡推定やぶれ除去の精度をさらに向上させることができることが確認され,今後の研究の展開が期待される.本年度の研究で,GPUによる並列計算環境を用いた深層学習が,手ぶれ軌跡推定,手ぶれ補正において既存の手法より高い性能を示すことが明らかになった.
咬合診査に用いられる歯牙の触診法に関する研究

歯科の治療において、咬合の診査は重要な項目の一つに挙げられる。その診査法の一つである歯の触診法は、概略的な咬合状態を把握するための手法として広く臨床で用いられているが、これには上下顎の歯列間に介在物を置く必要がなく、手法そのものが極めて簡便であるという特徴がある。しかしながら本触診法については、未だ定型的なものはなく、精度や識別のメカニズムなどの論理的解明はほとんど行われていない。報告者はこれまで、歯の触診法についてその臨床的な手法や早期接触歯の識別能、さらには触診時の歯の挙動と手指の感覚について検討を行ってきた。しかし、何れの研究でも正常有歯顎者を実験の対象としてきたために、歯の挙動などの測定条件に限界があった。そこで今回、上顎中切歯、犬歯、および第一大臼歯を対象とし、触診時の歯の挙動と手指の感覚について、シュミレーターを用いて検討を行った。その結果として次に示す事実が明かとなった。1.触診時の手指圧は、これまでの報告に比べ総じて大きかったが、被験者間の差はさらに著明であった。2.干渉量が増えるに従って被験歯の唇側または頬側への変位が増える傾向を示したのは上顎中切歯のみであった。3、何れの被験歯についても、100mum以上の咬合干渉を付与した際には、過半数の被験者が識別可能であった。しかし識別の明瞭度は、中切歯や犬歯に比べて第一大臼歯は低くなった。4、以上の結果から、干渉付与には歯の変位量の変化と被験者の識別能には、特に一定した傾向は見られなかった。平成3年度の研究目標を達成すべく、まず平成3年度初頭にシミュレ-タ-の基本的構造部分の設計を行い、森田部分は歯科製作所に対し、その製作を依頼した。このシミュレ-タ-の基本部分は歯科実習用マネキン(ファントムPCT)に改造を加えたもので、咬頭嵌合位の厳密な再現性を得るために咬合器部分は完全蝶番式関節とした。また、人の下顎開閉運動を咬合器下弓部の振り子運動により模倣するため重心調節用可変分銅を取り付ける必要があった。本シミュレ-タ-は、既に納入され、愛知学院大学歯学部第3歯科補綴第3研究室内に設置されている。また平成3年度には以下のような調査と実験を行った。まず、左右の上顎犬歯および臼歯部における臨床上一般的と思われる触診圧を知る目的で、触診圧測定用シミュレ-タ-を用い、愛知学院大学歯学部補綴科に在籍する18名の歯科医師と22名の臨床実習生を対象とし、上顎左右犬歯ならびに中切歯に対する触診圧の調査を行った。その結果、歯科医師の上顎犬歯に対する触診圧は、中切歯とほぼ同様の50gであり、臨床経験の浅い学生に比べ、明らかに少ないことが解った(詳細については、愛知学院大学歯学会第38回学術大会にて報告)。次に上顎中切歯または犬歯の触診下での下顎の閉口速度に加え、触診による閉口運動路の変化を知る目的で目的で、健常有歯顎者5名について実験を行った。その結果、閉口直前の下顎運動の速度は、概ね切歯点で16.2m/secであり、触診による閉口運動路の変化は、殆ど認められなかった(閉口運動路の変化については4th Meeting of the International College of Prosthodoーntistsにて報告)。現在は、以上の研究結果についての論文執筆と、触診シミュレ-タ-の人工歯変位計の完成を急いでいる。平成3年度に引き続き、触診実験用シミュレーターの製作に努めるとともに、前年度までの研究を論文としてまとめた。

また、最新の結果については、本年度Chicagoで開催された72回IADR学術大会にて報告している。該当年度内に発表した研究内容の要旨は、以下の通りである。1.臨床実習生と補綴科医局員の触診時手指圧、ならびに早期接触歯の識別能を検討したところ、医局員の方が明らかに識別能が高く、中切歯、犬歯に対する触診圧は約50gと、学生より小さな値を示した。2.中切歯、犬歯に対する触診が、下顎の閉口運動経路におよぼす影響について検討した結果、習慣性閉口路は、歯の触診によりわずかにずれる(0.4mm)ものの、運動そのものの変動幅は、ほとんど変わらないことが示唆された。3.被験者3名を用い、早期接触の有無による歯の動態を観察した結果、加速度振幅と早期接触の高さとは、概ね関係はなく、歯の振動に含まれる1KHz以下の低周波成分の最大値、もしくは、フーリエスペクトルの累積70%値が、早期接触と強い関連性を示した。4.以上の結果の他に、習慣性閉口の終末には、下顎切歯点での垂直方向の速度が、正常者では16.2m/secであること、触診時手指圧が50gでは、25μmの早期接触でも、歯は、特異な動態を示すことなどが確認されている。そこで、触診実験用シミュレーターに、以上の条件を与え中切歯、または犬歯触診時の歯の変位量と早期接触の識別能について検討を加えた。その結果、50μm以上の早期接触歯については、被験者(補綴科医局員)の大半が識別可能であることが判明した。これについては、現在もなお、被験者数をさらに加えて検討中である。
放射線抵抗性癌の成因とその増感

本研究の目的は、放射線抵抗性癌の原因が、癌細胞の高い修復能力によるものか、高い防御機構によるものか、また活性化癌遺伝子の発現によるものか、その癌遺伝子の役割は何か等を明らかにすることによって、その増感方法を見い出し、より戦略的な放射線治療の基礎資料を提供することにある。研究方法:動物やヒトの抵抗性癌を用いて検討する。その方法は、in vitroのコロニ-形成法、in vivoのモデル系としてのスフェロイド法等で検討する。また亜致死障害(SLD)や潜在致死障害(PLD)修復をさせた場合に、放射線抵抗性になるのかどうかも検討する。その抵抗性の機構としては、活性化rasやraf癌遺伝子の発現の有無、DNAレベルの修復能、細胞内のスカベンジャ-量等について検討する。研究成果:ヒト骨肉腫細胞株(9株)は、ほとんどが抵抗性であったため、DoとDqから見て、特に感受性には大きな差が見られなかった。しかし、PLD修復能の非常に高い(生存率が15倍ほど上昇する)細胞株もあり、この高いPLD修復能ゆえにヒト骨肉腫が放射線抵抗性になっている可能性が示唆された。骨肉腫細胞が正常線維芽細胞に比べSLD修復能が高いことから、治療において2Gyを分割照射において抵抗性になる原因なのかも知れない。ヒト骨肉腫細胞においてその放射線抵抗性とras癌遺伝子との関連について検討したが、少なくとも調べたヒト骨肉腫ではras遺伝子の活性化と放射線抵抗性とは、対応していないと結論された。一方、細胞内のGSHが放射線感受性と関係していることを示唆する結果を得た。ゴ-ルデンハムスタ-由来のファイブロサルコ-マ細胞株(5株)において、放射線感受性の指標値であるDo値と初期DNA二重鎖切断量とが良い相関を示したが、修復不能DNA二重鎖切断量との相関は見られなかった。
暑熱環境下における運動時の高体温が中枢性疲労に及ぼす影響

運動能力は様々な要因によって決定され,体温や脳内神経伝達物質もその重要な要因の一つとして考えられている.本研究の目的は,運動生理学分野で注目されているテレメトリー(小型体温計の埋め込み)法とマイクロダイアリシス法をカップリングさせた系を用いて,運動時の中枢性疲労における体温調節中枢の役割を検討することであった.平成18年度は,実験環境を整備し,基礎的な安静実験,薬理実験及び運動実験を行った.平成19年度は初年度に得られた結果を基に,薬理学的手法を用いて脳内の特定の神経伝達物質を増大させた際の運動能力,体温調節反応及び神経伝達物質の変動を主に測定した.得られた成果は,以下のとおりである.・ド-パミン/ノルアドレナリン再取り込み阻害剤(Bupropion)の投与により,暑熱環境下における持久的運動能力の向上を観察した.Bupropion群の脳温及び深部体温は,体温の限界レベルを超える程上昇した.・安静時においてD_2レセプター促進薬(Quinpirole)を腹腔内投与したところ,脳温と深部体温の濃度依存的な低下及び熱放散反応の亢進が観察された.・セロトニン再取り込み阻害剤(Fluoxetine)を体温調節中枢に投与したが,運動能力及び体温調節反応に顕著な変動は観察されなかった.以上の結果は,安静時及び運動中の体温調節中枢における神経伝達物質が,体温調節機構や中枢を介した疲労に関与していることを支持するものである.他の神経伝達の役割については,さらに検討を進める必要がある.本研究の目的は,運動生理学分野で注目されているテレメトリー法とマイクロダイアリシス法をカップリングさせた系を用いて運動時の体温調節中枢(PO/AH)の中枢性疲労における役割を検討することである。初年度の平成18年度は,まず実験環境を整備した。具体的には,雄ラットの腹腔内に小型体温計(テレメトリー)を埋め込み,その後ガイドカニューラーを脳内PO/AHおよび前皮質(FC)に挿入した。実験当日,小動物用麻酔装置(新規購入)を用いて,マイクロダイアリシスプローブをPO/AHに,脳温測定用プローブをFCに挿入した。プロープ挿入2時間後から深部体温,脳温,尾部皮膚温を連続的に測定した。既存のHPLCシステムを用いてPO/AH内の神経伝達物質を定量した。実験終了後ラットの脳を取り出し,ミクロトーム(新規購入)を用いてプローブの挿入位置を確認した。安静および運動実験において得られた成果は,以下のとおりである。・安静時においてDA/NA再取り込み阻害剤(Bupropion)の投与により,脳温と深部体温の上昇,および熱放散系の抑制を観察した。PO/AH内のNAおよびDAの上昇も確認した。・運動前にBupropionを投与したところ,その後の暑熱環境下における持久的運動能力の向上を観察した。運動終了時におけるBupropion群の脳温および深部体温は,コントロール群に比較し有意に高い値を示した。・安静時においてD_2レセプター促進薬(Quinpirole)を投与したところ,濃度依存的な脳温と深部体温の低下,および熱放散系の充進が観察された。これらの結果は、安静時および運動中のPO/AHにおける神経活動が,体温調節機構や中枢を介した疲労に関与していることを支持するものである。最終年度となる平成19年度は,このホうなデータを踏まえ運動実験における薬理効果にっいてさらに検討を進めていきたい。運動能力は様々な要因によって決定され,体温や脳内神経伝達物質もその重要な要因の一つとして考えられている.本研究の目的は,運動生理学分野で注目されているテレメトリー(小型体温計の埋め込み)法とマイクロダイアリシス法をカップリングさせた系を用いて,運動時の中枢性疲労における体温調節中枢の役割を検討することであった.平成18年度は,実験環境を整備し,基礎的な安静実験,薬理実験及び運動実験を行った.平成19年度は初年度に得られた結果を基に,薬理学的手法を用いて脳内の特定の神経伝達物質を増大させた際の運動能力,体温調節反応及び神経伝達物質の変動を主に測定した.得られた成果は,以下のとおりである.・ド-パミン/ノルアドレナリン再取り込み阻害剤(Bupropion)の投与により,暑熱環境下における持久的運動能力の向上を観察した.Bupropion群の脳温及び深部体温は,体温の限界レベルを超える程上昇した.・安静時においてD_2レセプター促進薬(Quinpirole)を腹腔内投与したところ,脳温と深部体温の濃度依存的な低下及び熱放散反応の亢進が観察された.・セロトニン再取り込み阻害剤(Fluoxetine)を体温調節中枢に投与したが,運動能力及び体温調節反応に顕著な変動は観察されなかった.以上の結果は,安静時及び運動中の体温調節中枢における神経伝達物質が,体温調節機構や中枢を介した疲労に関与していることを支持するものである.他の神経伝達の役割については,さらに検討を進める必要がある.
筋収縮刺激による培養筋細胞を用いたミトコンドリア遊走機構の解明

肥満者の骨格筋細胞内には多量の脂肪が貯蔵されており、脂肪量とインスリン感受性は負の相関を示す。一方、インスリン感受性が亢進している持久鍛錬者の筋細胞内脂肪量は、肥満者よりもさらに多い。しかし、なぜ持久鍛錬者は多量の筋細胞内脂肪を有するのに、インスリン抵抗性を引き起こさないのか、不明である。本研究では、培養細胞実験系で、核の周辺にミトコンドリアと脂肪滴が局在すること、また、それらの解剖学的位置関係を有しながら脂肪滴を取り囲む現象を捉えた動画像を得た。インスリン抵抗性の背景に、ミトコンドリアと脂肪滴の解剖学的位置関係が影響する可能性が考えられた。一方、インスリン感受性が亢進している持久鍛錬者の筋細胞内脂肪量は、健常人(非運動選手)の2.5倍にも達し、肥満者よりもさらに多い。しかし、なぜ持久鍛錬者は多量の筋細胞内脂肪を有するのに、インスリン抵抗性を引き起こさないのか、筋内脂肪貯蔵が同量でも全く異なる生理現象を引き起こす要因は何か、不明である。電顕写真像において、骨格筋細胞内の脂肪滴はよくミトコンドリア近傍に存在する。エネルギー産生の効率を考えると、脂肪という原料とミトコンドリアというエネルギー産生工場が近接する細胞内環境は、理にかなった現象と捉え、平成25年度は、C2C12培養細胞を用いて、ミトコンドリアと脂肪滴のリアルタイムイメージング実験系を構築することを目的として次の実験を行った。C2C12培養細胞内に存在するミトコンドリアはMitoTracker試薬を用いて染色し、脂肪滴の同定にはLipidTOXを用いた。細胞内のミトコンドリアの局在について、核の周りを囲んでいるかのように染色された実験結果を得た。現在、定量化に向けての実験を進めている。一方、脂肪滴の染色については、電顕写真で観察されるような脂肪滴サイズの大小を区別して染色するまで至っていない。その要因として、細胞内の脂肪滴の絶対量が少ない可能性あるいは細胞内のエネルギー基質として脂肪を多量に消費している可能性などを想定している。現在、培養条件を調整し、脂肪滴が多量に観察される環境を模索している。現時点では、脂肪滴の大小を区別し定量化できる染色条件が確立できていないが、ミトコンドリアの遊走する可能性について、経時的に観察した予備データを得た。次年度には、2重染色の条件を確立し、電気刺激実験による経時的変化を観察する予定である。平成26年度は、平成25年度の実験結果より明らかとなった課題を解決するために以下の実験を行った。C2C12培養細胞を用いた実験系を用いて、培養溶液に50mMのパルミチン酸を添加して、脂肪滴が観察される培養条件を明らかにした。脂肪滴の同定にはLipidTOXを用い、緑色蛍光像にて評価した。これまでの培養条件においては、脂肪滴の観察が非常に困難であったが、パルミチン酸を添加した条件で培養することで、細胞内に脂肪滴の蓄積が観察できた。さらに、C2C12培養細胞内に存在するミトコンドリアをMitoTracker試薬で染色し、両者の局在を可視化した。タイムラプスを用いた経時的な変化を観察したところ、核の周辺にミトコンドリアと脂肪滴が局在すること、また、それらの解剖学的位置関係を有しながら脂肪滴を取り囲む動画像を得ることができた。筋内脂肪貯蔵が同量でも全く異なる生理現象を引き起こす要因として、ミトコンドリアと脂肪滴の解剖学的位置関係および核を含む3者の連動が左右する、という可能性をさらに高める結果が得られた。今後、タイムラプスで観察できる動画像領域には限度があるため、3者の連動を高確率で捉える実験条件の構築に向けて実験を継続したい。運動生理学本年度の研究計画として、培養筋細胞を用いたミトコンドリアの遊走を時間経過とともに可視化する目途が立った。1)C2C12培養細胞のミトコンドリアをMitoTracker試薬を用いて染色し、局在を確認できた。2)C2C12

培養細胞の脂肪滴の同定にはLipidTOX試薬を用いて染色し、定性評価は可能であるが脂肪滴の大小を区別し、定量的解析には至っていない。以上より、当初の計画のすべてが実行できていないことから、おおむね順調と評価した。平成25年度の実験成果に基づき、ミトコンドリアと核、そして脂肪滴を同時に染色し、時間経過を観察できる実験条件を確立する。そのためには、脂肪滴に大小を定量的に評価する染色および実験条件の確立が急務である。現在、細胞内への脂肪酸取り込みを亢進する実験を進めている。また、ミトコンドリアと脂肪滴の2重染色下において、経時的な変化をとらえる実験を同時並行で進めている。今後の研究の推進方策は、当初の実験計画と大幅な変更はないものと考えている。観察条件の確立を早急に実施し、筋収縮刺激で起こる事象を明らかにする予定である。
嗅神経細胞の分化・運命決定機構における転写因子Bcl11bの機能

食物や危険物等に由来する匂い分子は鼻腔内に存在する嗅神経細胞によって検出される。嗅神経細胞は外環境からの膨大な種類の匂い分子に対応するために多様な個性を持つ細胞集団として産生されるが、その産生制御メカニズムはよく解っていない。本研究によって、転写因子をコードする“Bcl11b遺伝子"が嗅神経細胞の産生制御メカニズムの一端を司ることが明らかとなった。モデル生物としてマウスを用いてBcl11bの機能を調べた結果、Bcl11bが大きく2種類に分かれる嗅神経細胞の片方の細胞集団にのみ発現し、どちらの細胞に分化するのか方向性を制御することによって、嗅神経細胞の産生に寄与していることを解明した。研究対象である嗅覚システムは匂いを感知する感覚神経系である。動物の鼻腔内には匂い分子を検出する嗅神経細胞が存在しており、それらは外環境からの膨大な種類の匂い分子に対応するため、1000種類を超える嗅覚の受容体遺伝子の中から1種類のみを発現することによって多様な個性を持つ細胞集団として産生される。本研究課題では、嗅神経細胞がどのような制御メカニズムによって多様な細胞集団として産生されるのか明らかにすることを目指す。研究代表者らは、これまでに転写因子Bcl11bが嗅神経細胞の産生制御メカニズムに関与していることを突き止めていた。平成25年度の研究計画では、嗅神経細胞の分化におけるBcl11bの機能を明らかにするために、Bcl11bの遺伝子発現解析とその機能欠失型変異及び、機能獲得型変異マウスの表現型解析を行った。その結果、Bcl11bが嗅神経細胞の産生を制御するメカニズムにおいて細胞自律的に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。具体的には、大きく2種類に分類される嗅神経細胞の片方の細胞集団にのみBcl11bが発現し、機能することによって、2種類の嗅神経細胞の産生バランスを制御していることを解明した。このことによって、これまでよく解っていなかった膨大な種類の匂い分子を検出する嗅神経細胞集団の多様性獲得メカニズムのモデルを提唱することが可能となる。現在、国際科学雑誌に論文を投稿するために準備しており、平成26年度中の投稿を予定している。研究実施計画書の平成26年度と27年度では、嗅神経細胞の産生過程において転写因子Bcl11bが関与しているメカニズムにおける分子レベルでのより詳細な解析を予定している。このための実験を既に開始しており、研究課題を遂行する上で新たに生じた問題点の対応策を検討中である。詳細は、今後の研究の推進方策に記す。本研究課題では、嗅神経細胞がどのような制御メカニズムによって多様な細胞集団として産生されるのか明らかにすることを目指している。研究代表者らは、これまでに転写因子Bcl11bが嗅神経細胞の産生制御メカニズムに中心的な役割を果たしていることを突き止めている。平成2526年度の研究では、嗅神経細胞の分化におけるBcl11bの生体内での機能を明らかにするために、Bcl11bの遺伝子発現解析とその機能欠失型変異及び、機能獲得型変異マウスの表現型解析を行った。このことから、膨大な種類の匂い分子を検出する嗅神経細胞集団の多様性獲得メカニズムの新たなモデルを提唱することが可能となった。既に、国際学会の招待講演で本研究の成果についての発表を行った。近々に、国際科学雑誌に論文を投稿するために準備している。研究実施計画の残り1年間では、Bcl11bが重要な役割を担っている嗅神経細胞産生制御メカニズムにおける分子レベルでのより詳細な解析を実施する。最終的に、転写因子Bcl11bがどのような遺伝子群を、どのような転写因子と共に、いつ、どのように、それらの遺伝子発現を制御しているのか明らかとし、嗅神経細胞産生制御メカニズムにおけるBcl11bの役割を明らかにする。研究対象である嗅覚は、動物個体の生存やその種の存続にとって重要な役割を担う感覚神経系である。食物や危険物、他個体などに由来する匂い分子は鼻腔内に存在する嗅神経細胞によって検出される。それら嗅神経細胞は外環境からの膨大な種類の匂い分子に対応するため、全遺伝子数の数%にもおよぶ嗅覚受容体遺伝子の中から1種類のみを発現することによって多様な個性を持つ細胞集団として産生される。本研究課題では、嗅神経細胞がどのような制御メカニズムによって多様な細胞集団として産生されるのか明らかにすることを目指し、研究代表者らはモデル生物としてマウスを用いて遺伝学的手法によって「転写因子Bcl11b」が嗅神経細胞の産生制御メカニズムの一端を司っていることを明らかにした。嗅神経細胞の分化におけるBcl11bの生体内での機能を明らかにするために、Bcl11bの遺伝子発現解析と、その機能欠失型変異及び、機能獲得型変異マウスを作出し、それらの表現型解析を行った。

マウスでは嗅神経細胞はその分化過程において発現する嗅覚受容体遺伝子の種類によってClassI型とClassII型の2種類に分かれている。Bcl11bは片方の嗅神経細胞集団にのみ発現し、それらが細胞分化の方向性を制御することによって、2種類の嗅神経細胞の産生に寄与していることを解明した。最終年度には、Bcl11bの下流遺伝子を同定するために、機能欠失型と機能獲得型変異マウスにおける網羅的な遺伝子発現解析を行い、Bcl11bがClassI型に発現する遺伝子群を広範に抑制していることが分かった。以上の研究結果から、膨大な種類の匂い分子を検出している嗅神経細胞集団の多様性獲得メカニズムの新たなモデルを提唱することが可能となり、国際学会の招待講演で本研究の成果についての発表を行った。論文が出版され次第ホームページ等でも公表する。食物や危険物等に由来する匂い分子は鼻腔内に存在する嗅神経細胞によって検出される。嗅神経細胞は外環境からの膨大な種類の匂い分子に対応するために多様な個性を持つ細胞集団として産生されるが、その産生制御メカニズムはよく解っていない。本研究によって、転写因子をコードする“Bcl11b遺伝子"が嗅神経細胞の産生制御メカニズムの一端を司ることが明らかとなった。モデル生物としてマウスを用いてBcl11bの機能を調べた結果、Bcl11bが大きく2種類に分かれる嗅神経細胞の片方の細胞集団にのみ発現し、どちらの細胞に分化するのか方向性を制御することによって、嗅神経細胞の産生に寄与していることを解明した。本研究課題である、匂いを感知する嗅神経細胞の分化・運命決定における転写因子Bcl11bの機能とその分子機構の解明のために、1嗅神経細胞分化・運命決定におけるBcl11bの機能解析、2嗅神経細胞におけるBcl11bの下流遺伝子の網羅的同定、3Bcl11bによるエピジェネティックな遺伝情報発現の制御機構の解析について、平成25年度から平成27年度までの3年間で実施する計画である。平成26年度末時点で、実験遂行上の問題点により進展が遅れている項目と、平成27年度の実験計画で既に実験データを得ている項目がある。平成2526年度の研究計画の実施によって、上記項目1嗅神経細胞分化・運命決定におけるBcl11bの機能の解明のための、機能欠損型及び、機能獲得型変異マウスの表現型解析を予定通りほぼ完了し、転写因子Bcl11bが大きく2種類に分けられる嗅神経細胞の産生バランスを制御していることを解明した。本研究課題の遂行によって明らかとなった嗅神経細胞集団の多様性獲得メカニズムの新たなモデルについて、平成26年度に1件の国際学会の招待講演を含む計2件の学会発表を行った。現在、論文発表のための準備を行っており、大学のホームページ等でプレスリリースも行う予定である。上記項目2について、研究を進める上で新たに生じた問題点を解決するためにBcl11b発現細胞の濃縮を試みているが、現時点では成功しておらず、Bcl11bの下流遺伝子の同定には至っていない。対策を今後の推進方策に記述する。上記項目3について、既に主要な実験データを取得しており、平成27年度で残りの解析を実施する予定である。