hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
批判的思考ルーブリックによるメタ認知的活動を組み入れた思考力育成プログラムの開発

批判的思考力を「論理的に問題解決するとともに,メタ認知的活動を通して自らの問題解決を省察し,必要に応じて修正しようとする能力・傾向性」と捉え,メタ認知的活動を組み入れた批判的思考力育成プログラムを開発・実施した。プログラムは,パフォーマンス課題,批判的思考ルーブリック,メタ認知的活動のための可視化ツールからなる。プログラムによって学習者は,問題解決における複数の視点から検討や偏りのないデータ収集の重要性について自己の思考をメタ認知できることが明らかになった。また,批判的思考には学習経験の寄与が大きく,批判的思考傾向性による差はそれほど明瞭にならなかった。批判的思考力を「論理的に問題解決するとともに,メタ認知的活動を通して自らの問題解決を省察し,必要に応じて修正しようとする能力・傾向性」と捉え,メタ認知的活動を組み入れた批判的思考力育成プログラムを実施した。まず,「日本は今以上に外国人労働者を受け入れるべきか」といった多角的な視点からの判断が求められる課題に対して,資料の批判的検討(資料作成の意図,想定される受け手,送り手の立場,欠落している情報,反対意見の想定など)とグループ討論を通して判断させる。このとき,メタ認知的活動として,批判的検討ができたかどうかを,文字化された発話記録をエビデンスとして用いながら,批判的思考ルーブリックで判断してもらった。従来の批判的思考育成においては,ルーブリック達成の判断は個々の主観によるものであるが,発話記録というエビデンスに基づいて判断させる点に特徴がある。また,メタ認知的知識には,課題に対する知識(課題は難しいか),自分自身に対する知識(自分はそれができるか),他人と比較して自分はどうかの知識があると言われることから,批判的思考ルーブリックの判定はグループ討論の判定(グループとしてできたか)と個人の判定(自分はできたか)に分けて行ってもらった。結果として,以下の点が明らかになった。第一に,メタ認知的活動を行わない場合は,学習経験によって批判的思考力が異なっており,学習経験が浅い学習者は,学習経験が豊富な学習者に比べて判断を保留すべき状況でも判断を行ったり,限定的に判断を留めるべき状況でも断定的に判断を行ったりする。第二に,学習経験が浅い学習者でもメタ認知的活動を行うことにより,判断を保留すべき状況で判断を保留したり,限定的に判断を留めるべき状況で判断を限定して行ったりするようになる。初年度は教育プログラムの内容の精査,学習経験による批判的思考力の差の検討,メタ認知的活動の内容の精査に重点を置き,当初想定した通りの成果を上げることができたことから。本研究では,批判的思考の傾向性が高い学習者とそうでない学習者の問題解決過程の違いを明らかにし,その違いを批判的思考ルーブリックによって可視化するとともに,学習者にフィードバックし,メタ認知的活動に組み入れる思考力育成プログラムの開発を目的としている。「日本は外賛成・反対の立場でトゥールミンモデル(根拠,主張,論拠,裏付け,反証,強度)を作成してもらった。その後,30分のジグソー活動を行った。その後,批判的思考ルーブリックによる自己評価と,トゥールミンモデルの感想を尋ねた。批判的思考ルーブリックによる達成度の自己評価を求めたところ,「自分の意見と反する資料も平等に評価した」「情報が誰から送られたものかに注意を払った」,「情報の矛盾や欠落に注意を払った」,「反対の立場からの情報を想定した」については90 %以上の学生が達成した。「情報がいつ頃作成されたものか注意を払った」「情報が誰に向けて送られたものかに注意を払った」については70%の学生が達成した。これらに較べ,「書き手の論旨の飛躍に注意を払った」「情報が誰から送られたものかに注意を払った。」の到達度は低かった。他方,メタ認知的活動においては,「日々の生活で自分は,情報を反証することなく,鵜呑みにしてしまっている自分に気づいた」,「情報の根拠を反証することで,情報の信頼性を正しく判断することができる」,「トウールミンモデルを使うことで,問題のポイントに焦点化しやすくなる」,「主張や根拠を書くのに較べて,反証を書くのに時間がかかることからみると,物事を多様な視点から深く考えることが不得手だと気づいた」といった感想があった。批判的思考の傾向性については,批判的思考傾向性尺度を用い,傾向性高群と低群を分離し,比較したが,統計的に有意な差は得られなかったため,今後サンプルサイズを大きくして検討していく。批判的思考力育成プログラムについては,知識構成型ジグソーによる議論,批判的思考ルーブリックによる到達度の自己評価,自己評価の妥当性を確認するためのトウールミンモデルによる論理構造の確認を組み合わせ,メタ認知的活動を行わせることとした。一方,領域固有の知識の多寡が批判的思考に与える影響が考えられることが明らかになった。批判的思考の傾向性については,サンプルサイズが小さいためか,傾向性高群と傾向性低群に統計的に有意な差が見られなかった。知識構成型ジグソーにおいては,他者との交流を積極的に行うかといったパーソナリティも影響することが考えられ,この点は計画時にも想定していたことである。

多角的な視点からの判断が求められる課題に対して,資料の批判的検討とグループ討論を通して判断させるもので,メタ認知的活動として,批判的検討ができたかどうかを,文字化された発話記録をエビデンスとして用いながら,批判的思考ルーブリックで判断させた。結果として,メタ認知的活動を行わない場合は,学習経験によって批判的思考力が異なっており,学習経験が浅い学習者は,学習経験が豊富な学習者に比べて判断を保留すべき状況でも過度に判断を行うことが示唆された。また,メタ認知的活動を行うことにより,学習経験の浅い学習者でも判断の保留や限定的な判断が可能になることが分かった。次に,メタ認知低活動の支援ツールとしてトゥールミンモデルを導入した。モデルは根拠,主張,論拠,裏付け,反証,強度を構成要素とし,推論を可視化し検討可能な状態にした。トゥールミンモデルを使うことで,問題のポイントが焦点化しやすくなるとともに,「主張や根拠を書くのに較べて,反証を書くのに時間がかかる」といった事実から「自分は物事を多様な視点から深く考えることが不得手と気づいた」といったメタ認知的知識を得ることができることが分かった。自らの作成したトゥールミンモデルの妥当性を自己評価するために,根拠,主張,論拠の関係に焦点化したツールを開発した。また,批判的思考ルーブリックの自己評価を通してメタ認知的活動が支援できることが明らかになった。学習者の問題解決過程の違いについては,批判的思考傾向性やパーソナリティよりも学習経験が寄与している可能性が示唆された。批判的思考力を「論理的に問題解決するとともに,メタ認知的活動を通して自らの問題解決を省察し,必要に応じて修正しようとする能力・傾向性」と捉え,メタ認知的活動を組み入れた批判的思考力育成プログラムを開発・実施した。プログラムは,パフォーマンス課題,批判的思考ルーブリック,メタ認知的活動のための可視化ツールからなる。プログラムによって学習者は,問題解決における複数の視点から検討や偏りのないデータ収集の重要性について自己の思考をメタ認知できることが明らかになった。また,批判的思考には学習経験の寄与が大きく,批判的思考傾向性による差はそれほど明瞭にならなかった。初年度の検討によって,メタ認知的活動を組み入れた学習経験によって批判的思考力が向上することは明瞭となったが,批判的態度尺度(平山・楠見2004),Big Five尺度,継時的比較志向性,自己効力感といった個人差変数による差については明らかになっていない。このことから,個人差変数に着目して検討を行っていく。批判的思考力育成プログラムについては,知識構成型ジグソーで取り扱う内容の領域固有性(例えば「外国人労働者の受け入れ」であれば,その領域固有の知識の多寡)について,コンセプトマッピングによって測定し,領域固有知識が高い群と低い群における比較を行いたい。また,批判的思考傾向性の高低によって批判的思考ルーブリックによる達成度の自己評価について統計的に有意な差が見られなかったことから,サンプルサイズを大きくするともに,パーソナリティを個人差変数に組み入れた比較検討を行いたい。教育工学ウェアラブルデバイス購入のために計上していた物品費について,開発元での開発が終了し,適切な代替機が見当たらなかったため,既存の施設並びに安価な機器で代替した事による。国際学会のための英文校閲の謝金の支出について,予定していた期日までに作成が終わらなかっため。
超流動ヘリウム中の量子渦の微視的ダイナミクスの解明

Si基板に作製したトレンチ構造の上にカーボンナノチューブ(CNT)を架橋し、直接NbN超伝導薄膜を形成することによって架橋超伝導ナノワイヤー(scNW)機械共振器を作製した。できる限り高振幅振動を実現させるため、典型的な架橋CNTを用いた共振器に比べて十分長い直線型のscNWの作製に取り組み、直径100nm、最大長さ13umの架橋scNWの実現に成功した。予備実験としてscNWの電気抵抗の温度依存性を測定し、約14Kで超伝導転移を起こすことを確認した。アーチ型の架橋scNWの作製も試みたが、CNTをアーチ型に成長させることは成功したものの架橋される確率が低く、作製が非常に高難易度であることがわかった。超流動ヘリウム中でのscNWの機械共振テストを行うため、冷凍機および配線回路の準備を行った。真鍮製のハーメチックコネクタ付フィードスルーを作製し、冷凍機内に同軸配線を増築した。また、試料台を設計・金属加工作製し、超伝導細線振動子と音叉型水晶振動子を準備した。これらの振動子は、ヘリウム液面計、配線回路や印加磁場中の動作チェック、および本実験における量子渦生成装置として用いる。液中で生成した渦環がscNWまで到達して検出できるように、各振動子とscNW基板を互いの間隔を微調整して試料台上に配置した。試料を冷凍機で温度1.3Kまで冷却し、購入した高周波ロックインアンプを用いて真空中および液体ヘリウム中で各振動装置の動作テストを行った。ナノワイヤー共振器については、磁場の有無で信号の相違を観測したが、現在のところ機械共振信号の確証までは至っていない。超伝導細線振動子と音叉型水晶振動子においては正常動作確認し、液体の粘性抵抗の温度依存性および超流動転移の観測に成功した。scNW共振器の作製、冷凍機および配線回路の準備、および超流動中での超伝導細線振動子と音叉型水晶振動子のテスト実験までは順調に進んだが、主題であるscNW共振器の共振信号の観測にまでは至らなかった。他の振動子は正常に測定できていることから、冷凍機内の配線回路や熱アンカーの取り回しの問題はないと思われる。現在以下の可能性について考えている。1.共振周波数が予想値と大きく異なっている、もしくはQ値が非常に高いため、現状の測定精度で観測できない、2.使用したscNW基板およびソケット周りの配線接続不良、3.そもそもscNWが正常に機械的強制振動してない。scNW共振器の機械共振信号を探索し、超流動中での共振実験を行う。現在までの進捗状況で述べた考えうる原因の解決に向けて、以下の改善を行う。1.より高分解能な発振器を用いて広範な周波数帯域で時間をかけて測定を試みる。2.基板上の配線不良に関しては、scNW基板を大量生産して、一つずつ調べることで正常動作する試料を探す。また、ソケット周りは出来る限り不要な接続部分を取り除き、シンプルな配線接続に改良する。3.本構造のscNWの超流動中の共振実験例はまだないため、先行研究の作製方法を踏襲し、CNTを用いず微細加工で作製した架橋ナノビームも同時進行で作製し、比較テスト実験を検討する。基本的にはトレンチ構造作製と同様のプロセスで作製可能である。また、最近新たに10MHzの高周波水晶振動子を見つけたため、この振動子の共振テストを行い、高周波領域での量子渦の生成検出実験への応用の可能性やscNW共振器との比較対象としての利用の可能性について調べる予定である。scNW共振器を量子乱流減衰過程で放出される素励起の検出器として用いるための評価実験を検討し、フォノン生成装置として超伝導接合デバイスを準備する。超伝導接合作製は、現在進めている別のテーマ研究ですでに確立した方法を応用する。本デバイスは上記の振動子とともに簡易冷凍機で同時にテスト実験を行う。

超伝導細線振動子と音叉型水晶振動子においては正常動作確認し、液体の粘性抵抗の温度依存性および超流動転移の観測に成功した。scNW共振器の作製、冷凍機および配線回路の準備、および超流動中での超伝導細線振動子と音叉型水晶振動子のテスト実験までは順調に進んだが、主題であるscNW共振器の共振信号の観測にまでは至らなかった。他の振動子は正常に測定できていることから、冷凍機内の配線回路や熱アンカーの取り回しの問題はないと思われる。現在以下の可能性について考えている。1.共振周波数が予想値と大きく異なっている、もしくはQ値が非常に高いため、現状の測定精度で観測できない、2.使用したscNW基板およびソケット周りの配線接続不良、3.そもそもscNWが正常に機械的強制振動してない。scNW共振器の機械共振信号を探索し、超流動中での共振実験を行う。現在までの進捗状況で述べた考えうる原因の解決に向けて、以下の改善を行う。1.より高分解能な発振器を用いて広範な周波数帯域で時間をかけて測定を試みる。2.基板上の配線不良に関しては、scNW基板を大量生産して、一つずつ調べることで正常動作する試料を探す。また、ソケット周りは出来る限り不要な接続部分を取り除き、シンプルな配線接続に改良する。3.本構造のscNWの超流動中の共振実験例はまだないため、先行研究の作製方法を踏襲し、CNTを用いず微細加工で作製した架橋ナノビームも同時進行で作製し、比較テスト実験を検討する。基本的にはトレンチ構造作製と同様のプロセスで作製可能である。また、最近新たに10MHzの高周波水晶振動子を見つけたため、この振動子の共振テストを行い、高周波領域での量子渦の生成検出実験への応用の可能性やscNW共振器との比較対象としての利用の可能性について調べる予定である。scNW共振器を量子乱流減衰過程で放出される素励起の検出器として用いるための評価実験を検討し、フォノン生成装置として超伝導接合デバイスを準備する。超伝導接合作製は、現在進めている別のテーマ研究ですでに確立した方法を応用する。本デバイスは上記の振動子とともに簡易冷凍機で同時にテスト実験を行う。共同研究機関である東京大学低温センターにおいて、スペクトラムアナライザーを拝借できることになったため、当初購入予定としていたネットワークアナライザーの代わりに高周波ロックインアンプを購入することになったことと、早い段階で十分な基板試料ストックができため、当年度は予定よりも微細加工使用回数が減少したことが理由である。次年度は、新しく基板試料を作製する可能性があるため、微細加工料および微細加工消耗品に使用予定であり、また、試料付近の配線の改良に必要な消耗品に使用する予定である。
両面の界面物性が相違する単分子膜の構成と電子移動

本研究では、界面物性が表裏両面で相違する単分子膜を基盤とする分子集合体の特徴を解明すると共に、例えばこの膜で特定蛋白質を内包した機能小胞体の実現を研究目的とする。疎水長鎖(二本足)両端に分極率の異なる基を結合させた両親媒性分子を水中に分散させ超音波照射により、粒径約120nmの単一分散径小胞体となる。高濃度のヘモグロビンと共に分散させて調製した小胞体では、粒径約100nmの単一分散のヘモグロビン小胞体が調製された。小胞体の総体積の測定値と小胞体系がすべて単分子膜構造と仮定した総体積の計算値の一致から単分子膜構造を確認した。また小胞体の分散状態は極めて安定であり、分子運動の測定や小胞体の内包物漏出測定からもこの膜が高い安定度を持つことが明らかにされた。NMRシフト試薬を用いた膜の表裏に分布するホスフォコリン基の割合の測定から、超音波照射した系では表層に76%が分布、興味深いことはヘモグロビンを小胞体に内包させた場合では95%以上となり、水相の環境相違が分子配向に影響していることも明示できた。その結果、小胞体構造は確実に安定化され、粒径、粘度、膜透過度など大きな問題を認めなかった。また、小胞体内のヘモグロビンの自動酸化が外相に膜を透過できない還元剤を用いて抑制されることから膜を隔てた電子移動に関する知見が得られた。リトコール酸の両端に長さを変化させた長鎖を結合させ、その先に親水基を結合させた両親媒性分子を新規に合成、二分子膜に導入した場合、界面物性と関連して高い分散安定度が確認された。更に単分子膜中央部の運動の抑制、及び相転移温度以上での親水部付近の分子運動性の増大が具体的に観測された。そして、膜自体の分子透過度は二分子膜よりも大きい結果から、リトコール酸の立体構造が膜を乱している可能性が高い。また、膜厚が分子鎖長よりも短い系にて大きく分子充填状態が乱れることが明らかとなった。本研究では、界面物性が表裏両面で相違する単分子膜を基盤とする分子集合体の特徴を解明するとともに、例えばこの膜で特定蛋白質を内包した機能小胞体の実現を研究目的とする。疎水長鎖(二本足)両端に分極率の異なる基を結合させた両親媒性分子では、集合体の粒径約100nmの単一分散系となる(光散乱測定から解明)。更に、電顕観測(モリブデン酸染色、樹脂包埋割断)にて単分子膜構造を確認でき、小胞体の総体積の測定値と小胞体系がすべて単分子膜構造と仮定した総体積の計算値の一致からこれを証明した。更に、小胞体の分散状態は極めて安定であり、蛍光偏光解消法による分子運動測定や小胞体の内包物漏出測定からもこの膜が高い安定度を持つことが明らかにされた。NMRシフト試薬を用いた膜の表裏に分布するホスホコリン基の割合の測定から、表層に76%が分布、興味深いことはヘモグロビン(Hb)を小胞体に内包させた場合では95%以上となり、水相の環境相違が分子配向に影響していることも明示できた。

更に、オリゴ糖鎖を表面に導入した小胞体系では凍結融解や乾燥再分散操作に対しても粒径の変化やHb漏出が認められない安定系であることが明かとなった。また、小胞体内へHbを導入した系において酸素酸化したHbへ電子を供給するシステムの構築に成功、次年度は膜を介した電子移動によりこの制御を試みる計画としている。本研究では、界面物性が表裏両面で相違する単分子膜を基盤とする分子集合体の特徴を解明すると共に、例えばこの膜で特定蛋白質を内包した機能小胞体の実現を研究目的とする。リトコール酸の両端に長鎖を結合させ、更にその先に親水基を結合させた両親媒性分子を新規に合成、この分子集合体について解析を行ったところ、単分子膜構造が観測された。その安定度を、光散乱測定から得られた凝集や融合による粒径分布の変化、あるいは溶液粘度の変化から評価したところ、界面物性と関連して高い分散安定度が確認された。更に分子配向度を^1H-NMRおよび蛍光偏光解消法にて測定したところ、単分子膜中央部の運動の抑制、および相転移温度以上での親水部付近の分子運動性の大きな増大が具体的に観測された。そして、膜自体の分子透過度は二分子膜よりも大きい結果から、リトコール酸の立体構造が膜を乱している可能性が高い。更に長鎖の長さを変化させた一連のリトコール酸誘導体を合成、リン酸質二分子膜に導入した時の膜厚との相違が分子充填状態に及ぼす影響を分子配向度から解析した。その結果、膜厚が分子鎖長よりも短い系にて大きく分子充填状態が乱れることが明らかとなった。リン脂質型両親媒性分子を用いて高濃度ヘモグロビンを内包した単分子膜小胞体を構築した。小胞体構造は内相にヘモグロビンを存在させることにより確実に安定化され、粒径、粘度、膜透過性などにおいて大きな問題を認めなかった。このヘモグロビン小胞体は酸素を可逆的に結合する酸素運搬体として機能することを、酸素分圧に対する酸素化度の測定、および一酸化炭素から酸素にヘモグロビンの配位子を交換する実験から明らかにした。小胞体内のヘモグロビンは2価から3価に自動酸化されるが、膜を透過できない還元剤を用い、膜を介したヘモグロビンの還元挙動の解析から膜を隔てた電子移動に関する知見が得られた。
大腸菌低分子RNAによる遺伝子発現抑制系の解析

本研究は大腸菌低分子RNA (small RNA : sRNA)による遺伝子発現抑制系を詳細に解明することを目的にする。SgrS sRNAは標的であるptsG mRNAに塩基対形成により作用し、ptsG mRNAの翻訳阻害、および不安定化を誘起する。本研究により、SgrS/ ptsG mRNA間の塩基対形成がptsG mRNAの翻訳阻害に十分であることを見いだした。またptsG mRNAの翻訳阻害に十分なSgrS/ ptsG mRNA間塩基対の最小領域を明らかにした。これらの結果は、原核生物に広く存在するHfq結合型sRNAの作動原理の解明につながる。本研究計画は、大腸菌低分子RNAによる遺伝子発現抑制系を詳細に解明することを目的にしている。申請者らはこれまでに大腸菌低分子RNAのひとつであるSgrSによるptsG mRNAの抑制系の解析を行い、機能実体としてSgrS/Hfq/RNase E複合体の存在を明らかにし、SgrSによるptsG mRNA抑制において翻訳抑制が第一義的であることを示した。これらの結果から、翻訳抑制により効果的にptsG mRNAが抑制され、またSgrS/Hfqと相互作用するRNase Eにより不要になったptsG mRNAが速やかに分解される、という分子モデルを提唱した。平成20年度においては、SgrSによるptsG mRNA抑制系、特に翻訳抑制のin vitroでの再構成、低分子RNAを含む抑制系を担う機能複合体の構成成分であるRNase E/Hfqの詳細な相互作用領域の同定、およびSgrSと同様に遺伝子発現抑制機能を有する低分子RNAによる標的mRNA抑制の詳細な分子機構の解明に取り組んだ。その結果として、in vitro翻訳系であるPURESYSTEMを用いて低分子RNAによる標的遺伝子抑制の再構成に成功した。また、同系を利用して、低分子RNAによる標的mRNAの抑制において低分子RNA/mRNA間の塩基対形成自身が標的mRNAの翻訳抑制に十分であることを示した。これらの結果を、科学雑誌「Proceeding of National Academy of Sciences of the U.S.A.」に学術論文として発表した。これらの結果は、大腸菌をはじめとする原核生物における低分子RNAによる遺伝子抑制の分子機構の詳細な理解に貢献すると考えられる。また、遺伝子抑制機能を持つ低分子RNAは真核生物にも存在することから、これらの分子作用を比較分析することで、低分子RNAの作動原理の一般的な理解につながると期待している。平成21年度においては、平成20年度の成果を発展させ、合成RNAを用いてptsG mRNAの翻訳抑制に必要な塩基対形成の最小領域をin vitro再構成系により解析した。その結果、合成RNA/ptsG mRNAの14塩基対がptsG mRNA翻訳抑制に十分であることを見いだした。これらの成果を、科学雑誌「Molecular Microbiology」に学術論文として発表した。これらの結果は、広く存在するRNA抑制系の原理の解明に貢献すると考えられる。また、Hfq/RNase Eの結合について解析し、RNase EのHfqとの結合領域の同定、およびRNase Eに対する他のRNase E結合因子とHfqの競合を示した。これらのことは、低分子RNAの作動原理の解明に大きく貢献すると考える。
相変化材料とVO2の複合化による応力印加VO2結晶転移温度制御

VO2の実用化のため、現在の結晶転移温度(60°C)を生活温度以下にし、赤外遮断ガラス、電気メモリーなどといった応用に結びつける。結晶転移温度には、カルコゲナイドと呼ばれる相変化材料を用いて、その応力を利用してVO2の結晶転移温度を制御するものである。また、応用だけでなく検証転移の確認、そのメカニズムに対して研究を進める。具体的にはラマン散乱法やX線回折法によりVO2の点維持の結晶構造を観察し、応力の定量化や応力と転移の関係を明確にする。また、電気的にカルコゲナイドの相変化を制御することにより、VO2の結晶転移温度制御をはかる。
悪性唾液腺腫瘍におけるTrkB, BDNFの発現と機能の解析

2018度はSalivary dcut carcinoma(SDC)において、Tyrosine kinase receptor B(TrkB)のリガンドであるBrain-derived neurotrophic factor(BDNF)の発現の再解析を免疫組織化学(IHC)を用いて解析した。2016年度にもBDNFタンパク発現をIHCで行ったが、今年度は抗体クローンを変更して再度行った。染色結果評価は、各症例で染色強度のスコアリングを行った(0,わずかに染色される; 1+ ,軽度に染色される; 2+,中等度に染色される; 3+,強度に染色される)。各スコアの占める面積の割合を評価し、2+と3+の占める割合が30%を占める症例を陽性とした。その結果、9例が陽性、11例が陰性となった。統計解析を行った結果、多形腺腫から二次的に発生したSDC(ex-PA)と初発からのSDC(de novo)を比較した場合ex-PAの方が有意にBDNF陽性症例が多いことが明らかとなった(p=0.025)。その他、腫瘍サイズやpT因子、転移の有無などには相関性は得られなかった。BDNFはex-PAのSDCかde novoのSDCかの鑑別に有用な可能性がある。2017年度から継続してSDCのmRNA抽出、cDNA合成を行ってTrkB, BDNF, NT-4のmRNA copy numberの解析も行っている。その結果、TrkBではFLとT1のコピー数の増加が認められた。過去に行ってきたTrkB-IHCの結果との相関関係を解析したが、相関関係はなかった。qPCR解析において、パラフィン包埋ブロックからmRNA抽出、cDNA合成を行っているが、良質のmRNA抽出し想定以上に時間を要している。他の部位のパラフィン包埋ブロックを使用して再度実施する。また、mRAN抽出操作においては、脱パラフィン操作で使用したエタノール除去をより正確かつ確実に行う。さらにタンパク分解の時間を延長して確実なタンパク分解を行う。これにより質の高いmRNA抽出が可能と考えられる。TrkBの評価法は、ポジティブコントロール(神経細胞)の染色強度を3+、神経細胞よりもやや弱い染色を2+、わずかに染色されるものを1+、染色されないものを0とした。症例ごと各スコアの占める面積(%)を評価し、2+以上のスコアを占める割合が10%以上のものを陽性、10%未満を陰性とした。その結果、20例中10例が陽性となり、残り10例が陰性となった。また、pT1-3群とpT4a,b群を比較した場合、後者の方がTrkB陽性症例が有意に多いことが明らかとなった(p=0.010)。また、TwoStepクラスタ解析において、TrkB、T因子、N因子、M因子で解析したところ、TrkBの結果を最重要項目として2つのグループに分類することが可能であった。染色パターンはほとんどの症例でheterogeneityがあった。脈管侵襲、神経周囲侵襲を伴う癌巣には特異的な染色態度は明らかではなかった。BDNFは全例陰性となり、BDNFの発現は確認できなかった。また、予備実験の段階ではあるがBDNFと同様にTrkBのリガンドであるNeurotrophin-4(NT-4)のIHCも行った。その結果、NT-4陽性症例も数例認められ、SDCにおいてNT-4の発現の可能性が想定できる。また、TrkBのリン酸化も予備実験の段階ではあるが、陽性症例が認められ、リン酸化の可能性も想定される。pT因子において、TrkB発現が有意に高い(p=0.01)という結果が得られ、概ね順調に進んでいる。平成29年度はSalivary dcut carcinoma(SDC)において、Tyrosine kinase receptor B(TrkB)のリガンドであるNeurotrophin-4(NT-4)の発現の解析を免疫組織化学(IHC)を用いて解析した。評価は、各症例で染色強度のスコアリングを行った(0,全く染色されない; 1+,わずかに染色される; 2+;中等度に染色される; 3+,強く染色される)。各スコアの占める面積の割合を評価し、2+と3+の占める割合が70%を占める症例を陽性とした。その結果、半数の症例(10例)で陽性、残り半数(10例)は陰性を示した。統計解析を行った結果、年齢が高い群(60歳以上)でNT-4が陽性を示す傾向(p=0.054)があった。ただ、その意義ははっきりしなかった。その他、腫瘍サイズやpT因子、転移の有無、de novo/ex-PAなどには相関性は得られず、NT-4はSDCの増殖や転移、予後などに関与しない可能性が考えられた。IHCの他にSDCのcDNA合成も行った。これはSDCのホルマリン固定パラフィン包埋ブロックを使用した。QIAGENのキット(AllPrep DNA/RNA FFPE Kit)を用いてtotal RNAの抽出した。total RNAからApplied Biosystemのキット(High Capacity cDNA Reverse Transcription Kits)を用いてcDNA合成を行った。ターゲット遺伝子はTrkBーFL, T1, T2, HER2, BDNF, NT-4とした。ポジティブコントロールをヒトの神経組織と大唾液腺組織として、Real-time RCRでターゲット遺伝子発現の解析を行っている。2018度はSalivary dcut carcinoma(SDC)において、Tyrosine kinase receptor B(TrkB)のリガンドであるBrain-

derived neurotrophic factor(BDNF)の発現の再解析を免疫組織化学(IHC)を用いて解析した。2016年度にもBDNFタンパク発現をIHCで行ったが、今年度は抗体クローンを変更して再度行った。染色結果評価は、各症例で染色強度のスコアリングを行った(0,わずかに染色される; 1+ ,軽度に染色される; 2+,中等度に染色される; 3+,強度に染色される)。各スコアの占める面積の割合を評価し、2+と3+の占める割合が30%を占める症例を陽性とした。その結果、9例が陽性、11例が陰性となった。統計解析を行った結果、多形腺腫から二次的に発生したSDC(ex-PA)と初発からのSDC(de novo)を比較した場合ex-PAの方が有意にBDNF陽性症例が多いことが明らかとなった(p=0.025)。その他、腫瘍サイズやpT因子、転移の有無などには相関性は得られなかった。BDNFはex-PAのSDCかde novoのSDCかの鑑別に有用な可能性がある。2017年度から継続してSDCのmRNA抽出、cDNA合成を行ってTrkB, BDNF, NT-4のmRNA copy numberの解析も行っている。その結果、TrkBではFLとT1のコピー数の増加が認められた。過去に行ってきたTrkB-IHCの結果との相関関係を解析したが、相関関係はなかった。qPCR解析において、パラフィン包埋ブロックからmRNA抽出、cDNA合成を行っているが、良質のmRNA抽出し想定以上に時間を要している。平成29年度以降はパラフィン包埋ブロックからRNAを抽出し、遺伝子レベルでバリアントを含めたTrkBの発現を解析する。他の部位のパラフィン包埋ブロックを使用して再度実施する。また、mRAN抽出操作においては、脱パラフィン操作で使用したエタノール除去をより正確かつ確実に行う。さらにタンパク分解の時間を延長して確実なタンパク分解を行う。これにより質の高いmRNA抽出が可能と考えられる。免疫組織化学を用いたBDNFの解析で、多種類のクローンを用いて検討を行う予定であったが、2種類目の抗体で、ポジティブコントロールの調整が完了し、免疫組織化学におけるBDNF解析が終了したため、その分の予算が差額として生じた。平成29年度はReal-time PCRの解析を完了する予定であったが、ポジティブコントロールの調整等に時間を要し、複数のターゲット遺伝子の検索に至らなかったことから差額が生じた。次年度はPCRの解析を完了させ、培養細胞実験に取り掛かる予定である。また、他の唾液腺腫瘍に関しても解析を行う。パラフィン包埋ブロックからのmRNAに想定以上の時間がかかり、解析ターゲット遺伝子の一部は現時点では未解析である。その分の予算が差額として生じている。また、研究期間内に論文の英文構成、投稿を予定し、その分の予算を計上したが、研究遅延の為にその差額が生じた。平成29年度は主にTrkBの遺伝子発現の検討を行う。
脳卒中排尿障害患者の評価とリハビリテーション

【目的】脳卒中の回復期以降は、頻尿、切迫性尿失禁などの蓄尿時の症状が多い。蓄尿時の症状と排出時の症状が合併することは、臨床上は知られているが、病態、患者の特徴、治療の報告は少ない。そこで、本研究では、残尿を有する病態に着目して、併存症や尿流動態検査などの所見を検討した。また、その治療経過を観察した。【対象】平成8年から平成13年までに東海大学大磯病院に入院した排尿障害を認める79名を対象とした。男性36名、女性43名、平均年齢68歳である。発症より4週未満、排尿に影響する薬剤を服用中のもの、泌尿器科疾患を合併している症例は除外した。【方法】自然排尿後の残尿を導尿にて計測して、100ml以上認めたものを残尿あり群とした。残尿あり群と残尿なし群で性別、年齢、合併症、症状、脳卒中の病型、病変部位、身体の機能障害、ADL、尿流動態検査の所見などの諸因子を比較した。【結果】1)対象79名中30名に100ml以上の残尿を認めた。平均年齢は残尿あり群が71歳、残尿なし群が65歳で、残尿あり群が有意に高かった。糖尿病、前立腺肥大などの合併症については、2群間で明らかな差を認めなかった、60名に自覚症状について問診をとった。残尿感、排出困難感などの排出時の自覚症状を認めたものは残尿あり群21名中6名に留まった。Barthel indexを残尿あり群となし群で比較したところ、残尿なし群で有意に高かった。尿流動態検査(注入媒体:生理食塩水)を施行した33名中のうち、9名に残尿を認めた。残尿を認めた9名のうち4名は、蓄尿時に膀胱機能の過活動がみられた。また残尿を認めた9名中5名は排出時の膀胱機能が低活動で、4名に排出時の尿道過活動がみられた。2)残尿あり群に対してはα遮断薬、抗コリンエステラーゼ薬などの薬物療法が一部の症例で有効であった。しかし効果が不十分なため、導尿を要することもあった。排尿障害の一つであるDHIC(Detrusor Hyperactivity and Impaired Contractile Function:過活動膀胱かつ膀胱収縮能低下)は、臨床的には失禁があり、かつ残尿が多い型として認められる。脳卒中発症後に訓練目的で入院した患者のうち,失禁を認めるものの特徴および残尿が多い群と少ない群で合併症や能力障害に差異があるかを比較検討した.【結果】1.対象となった失禁を有する患者は18例で年齢は平均70歳、男性11例、女性7例。経過中に16例で尿路感染症の所見を認め、13例が何らかの排尿に関する薬物療法を受けていた。2.入院時に失禁に加え、残尿を100ml以上認めるA群9例と100ml未満のB群9例を比較すると、A群では糖尿病合併例が3例、前立腺肥大症合併例が1例、B群では糖尿病合併例が2例、前立腺肥大症合併例が2例で合併症の頻度について有意差は認めなかった。

3.Barthel indexの値は2群間で有意差を認めなかった。A群ではFunctional Independence Measure(FIM)の排尿コントロールが退院時にも1あるいは2であり、9例中6例が自宅退院困難で転院となった。【まとめ】残尿を有する失禁患者への対応には難渋することが多く、介助量が軽減しない可能性がある。今後引き続き対象患者を増やし検討を行う予定である。(第13回日本リハビリテーション医学会関東地方会にて発表予定)【目的】脳卒中後に排尿障害を認める患者において、蓄尿期の症状に加えて残尿を合併する病態に着目し、残尿量、併存症や膀胱内圧検査の所見を検討した。【対象】脳卒中後の排尿障害を認め、尿路感染症状がなく、抗生物質・抗コリン剤など明らかに排尿に影響する薬物を服用していない患者27名を対象(男性12名、女性15名、平均年齢67歳)とした。泌尿器科疾患の合併例は除外した。【方法】自然排尿(尿意の訴えが明らかでない場合はセンサーを用いて自然排尿を検知した)後の残尿を導尿にて計測した。さらに残尿測定前後1週間以内に膀胱内圧測定を実施した。【結果】以下の知見が得られた。1.27名中12名に100ml以上の残尿を認めた。3名に糖尿病を認め、そのうち2名は100ml以上の残尿を呈していた。すなわち排尿困難症状や残尿感がなくても、残尿および残尿率が高い患者は少なくなかった。2.膀胱容量が小さい患者が多いため、残尿が100ml未満でも、残尿率としては高くなることがあり、20名中2名は2回とも50%以上であった。3.残尿を100ml以上認める12名中8名に膀胱内圧検査で蓄尿期に過活動膀胱を認めた。【目的】脳卒中後の排尿障害において、残尿を有する病態に着目して、併存症や尿流動態検査などの所見を検討した。また、その治療経過を観察した。【対象】脳卒中後に排尿障害を認めた60名(男性27名、女性33名、平均年齢67歳)を対象とした。発症より4週未満、明らかに排尿に影響する薬剤を服用している、泌尿器科疾患を合併している症例は除外した。【方法】自然排尿後の残尿を導尿にて計測して、100ml以上認めたものを残尿ありとした。また残尿測定前後1週間以内に尿流動態検査を施行した。1)60名中21名(平均年齢72歳)に残尿を認めた。全症例中、糖尿病合併例は8名で、4名に残尿がみられた。2)生理食塩水を注入媒体とした尿流動態検査を施行した33名中のうち、9名に残尿を認めた。残尿を認めた9名のうち4名は、蓄尿時に膀胱機能の過活動がみられた。また、残尿を認めた9名中5名は排出時の膀胱機能が低活動で、4名に排出時の尿道過活動がみられた。3)残尿あり群は有意に年齢が高く、また、排出時の尿道は過活動を呈する傾向があった。4)残尿が多い群に対してはα遮断薬・抗コリンエステラーゼ薬などの薬物療法が一部の症例で有効であった。しかし効果が不十分なため、導尿を要することもあった。
GFPキメラ蛋白質によるMAPキナーゼの核シャトル機構のダイナミックス

MAPキナーゼは細胞の分化・増殖の際に、中心的役割を果たす酵素である。抗原や細胞増殖因子などの刺激により活性化され、細胞外シグナルを核に伝達し、転写制御に関与する。しかし、刺激応答でのMAPキナーゼの核移行やMAPカスケードの活性化の分子機構についてはほとんど明らかにされていない。本研究では、MAPカスケードの3種類の蛋白質に着目し、細胞内動態の核移行のダイナミックを顕微光学法により追究した。具体的研究は2項目に大別できる。(1)MAPキナーゼカスケード蛋白質と蛍光蛋白質GFP(またはCFP、YFP、RFP)とのキメラ遺伝子の調製と細胞内発現。(2)MAPキナーゼの各シャトルとMAPキナーゼカスケード蛋白質の細胞内ダイナミックス。まず、蛍光性蛋白質GFPとMAPキナーゼ(ERK2)、MAPキナーゼ・キナーゼ(MAPKK ; MEK)およびMAPKKキナーゼ(Raf-1)とのキメラ蛋白質遺伝子(プラスミド)を調製し、それをラット好塩基球細胞株(RBL-2H3)に発現させ、MAPキナーゼカスケードの各種キメラ蛋白質を安定に発現する好塩基球細胞株を樹立した。次に、調製した好塩基球細胞株と共焦点レーザ顕微鏡を活用し、好塩基球の抗原刺激に伴うMAPキナーゼの核シャトル機構のダイナミックスを解析した。その結果、抗原刺激に伴いMAPキナーゼは数分で核内に移行するが、その後、再び速やかに核外に排出されることが明らかになった。また、MAPKKは速やかな核移行と核排出を行っているが、平均的には細胞質にその大勢が存在していることが判明した。一方、MAPKKキナーゼ(Raf-1)は抗原刺激に伴い細胞質から細胞膜にいったん移行するが再び細胞質に戻りMAPキナーゼカスケードの全体の制御に関与していることが明らかになった。この成果は、MAPカスケードの機能解明に対して重要な寄与をなすと判断された。抗原や細胞増殖因子などの刺激により活性化され、細胞外シグナルを核に伝達する。刺激応答の際にMAPキナーゼは核に移行すると推察されているものの、その核移行の分子機構についてはほとんど明らかにされていない。本研究では、MAPキナーゼとMAPキナーゼカスケード蛋白質の細胞内動態のダイナミックを顕微光学法により追究した。具体的研究項目は次の3項目に分け推進した。(2)蛍光エネルギー移動法(FRET)の計測可能な顕微光学システムの確立。(3)MAPキナーゼの核シャトルとMAPキナーゼカスケード蛋白質のダイナミックスの追究を行った。初年度の平成12年度の研究では、まず、蛍光性蛋白質GFP誘導体とMAPキナーゼ(ERK2)およびMAPキナーゼ・キナーゼ(MEK)とのキメラ蛋白質遺伝子(プラスミド)を調製し、それをラット好塩基球白血病細胞株(RBL-2H3)に発現させた。そして、MAPキナーゼカスケードの各種キメラ蛋白質を安定に発現する好塩基球細胞株の樹立に成功した。そこで、調製した好塩基球細胞株と共焦点レーザ顕微鏡を活用し、好塩基球の抗原刺激に伴うMAPキナーゼの核シャトル機構のダイナミックスを追究した。

その結果、抗原刺激に伴いMAPキナーゼ数分で核内に移行するが、その後、再び速やかに核外に放出されること解明した(約15分)。MAPキナーゼのこのような核シャトルにはMAPキナーゼ・キナーゼ(MEK)の働きが密接に関与していることも示した。実験結果の解析からは、MEK自身も細胞質内と核内をMAPキナーゼよりもはるかに速い速度でシャトルしていることが判明した。MAPキナーゼは細胞の分化・増殖の際に、中心的役割を果たす酵素である。抗原や細胞増殖因子などの刺激により活性化され、細胞外シグナルを核に伝達する。刺激応答の際にMAPキナーゼは核に移行すると推察されているものの、その核移行の分子機構についてはほとんど明らかにされていない。本研究では、MAPキナーゼとMAPキナーゼカスケード蛋白質の細胞内動態のダイナミックを顕微光学法により追求した。具体的研究項目は次の3項目に分け推進した。(1)MAPキナーゼカスケード蛋白質と蛍光蛋白質GFP(またはCFP、YFP、RFP)とのキメラ遺伝子の調製と細胞内発現。(2)蛍光エネルギー移動法(FRET)の計測可能な顕微光学システムの確立。(3)MAPキナーゼの核シャトルとMAPキナーゼカスケード蛋白質のダイナミックスの追求を行った。まず、蛍光性蛋白質GFP誘導体とMAPキナーゼ(ERK2)およびMAPキナーゼ・キナーゼ(MEK)とのキメラ蛋白質遺伝子(プラスミド)を調製し、それをラット好塩基球白血病細胞株(RBL-2H3)に発現させた。そして、MAPキナーゼカスケードの各種キメラ蛋白質を安定に発現する好塩基球細胞株の樹立に成功した。そこで、調製した好塩基球細胞株と共焦点レーザ顕微鏡を活用し、好塩基球の抗原刺激に伴うMAPキナーゼの核シャトル機構のダイナミックスを追求した。その結果、抗原刺激に伴いMAPキナーゼは数分で核内に移行するが、その後、再び速やかに核外に放出される事が解明した。MAPキナーゼのこのような核シャトルにはMAPキナーゼ・キナーゼ(MEK)や細胞骨格蛋白質の働きが密接に関与していることを示した。抗原や細胞増殖因子などの刺激により活性化され、細胞外シグナルを核に伝達し、転写制御に関与する。しかし、刺激応答でのMAPキナーゼの核移行やMAPカスケードの活性化の分子機構についてはほとんど明らかにされていない。本研究では、MAPカスケードの3種類の蛋白質に着目し、細胞内動態の核移行のダイナミックを顕微光学法により追究した。具体的研究は二項目に大別できる。(1)MAPキナーゼカスケード蛋白質と蛍光蛋白質GFP(またはCFP、YFP、RFP>とのキメラ遺伝子の調製と細胞内発現。(2)MAPキナーゼの核シャトルとMAPキナーゼカスケード蛋白質の細胞内ダイナミックス。まず、蛍光性蛋白質GFPとMAPキナーゼ(ERK2)、MAPキナーゼ・キナーゼ(MAPKK ; MEK)およびMAPKKキナーゼ(Raf-1)とのキメラ蛋白質遺伝子(プラスミド)を調製し、それをラット好塩基球細胞株(RBL-2H3)に発現させ、MAPキナーゼカスケードの各種キメラ蛋白質を安定に発現する好塩基球細胞株を樹立した。次に、調製した好塩基球細胞株と共焦点レーザ顕微鏡を活用し、好塩基球の抗原刺激に伴うMAPキナーゼの核シャトル機構のダイナミックスを解析した。
情報欠落のない非線形再構成法による高速オンライン電子線トモグラフィの開発と応用

医療用X線CTと同様な原理で電子顕微鏡を使ってナノの分解能を持つ電子線CTが広く応用され、生物、材料科学分野の3次元構造解析に役立っている。しかし、装置の仕組みから一般に全方位の投影像が得られないため、特に奥行方向の分解能が低く、また、断層像を得るまでに少なくとも1時間以上かかるなど実用性に大きな問題があった。本研究では、これらを解決するために、独自に考案してきた断層像の演算方法の性能を大きく向上させ、分解能の劣化を無くした。また、少ない撮影枚数からでも視野のオートトラッキングとオートフォーカスを行うオンラインCTシステムを世界に先駆けて試作した。提案の新たな電子線断層再構成法(濃度量子単位を用いた非線形離散濃度階調再構成法)に大きな進展があった。本手法は従来からの逆投影法(医療用X線CTで用いられる)に代わる新たな手法として考案した。理由は、電子線断層法(CT法)では、試料傾斜角度にかなりの制限があり(±60°70°)、また、電子線による照射損傷を抑えるため、撮影方位数(撮影枚数)を減らすなど、逆投影法が使える条件(全方位に細かな角度間隔で撮影できること)にないからである。新たな再構成法は上記の問題点を克服してきたが、パラメータをどうセットするかの問題点があった。しかし、今回、大きな進展があった。すなわち、新手法を採用し、異なる法則から、近似ではあるが疑似断層像を自動生成し、投影データは自動生成の中から主に最適な断層像を選択する判定にのみ利用するとした改良である。これにより、応募の研究計画でも書いた`試料傾斜による視野外混入の問題'にも対処でき、通常の切片試料にも応用できる見通しが出来た。もう一つの計画の、オンライン電子線CTシステムの完成に大きく近づけた。このシステムに欠かせないスポットオートフォーカスの信頼性を大きく向上させたからである。電子線CTでは試料を高角度に傾斜するため、傾斜軸上付近とこれに離れた撮影視野では焦点がかなりずれる。従ってスポットオートフォーカスによって、傾斜軸上付近を常に焦点合わせする必要がある。既に独自に考案した`高精細自己相関関数'と呼ぶ、画像の鮮鋭度を測る方式を採用しているが、どのような試料であっても、また撮影倍率に関わらず常に正確に動作する汎用性の高い方法を見出した。それは、像の焦点が合っているほど自己相関関数のピークのプロファイルが鋭くなるが、そのプロファイルの傾きを高精度に測れるようにしたことである。これらの成果によって、実験実証に確実に進めることが出来るようになった。1)本手法(非線形離散濃度階調再構成法)の改良について、研究実績の概要で述べたように、本再構成法の最適化の方式を基本から改めた結果、それまでの問題点が解消され、現在のところ順調に推移している。すなわち、断層像の再構成演算における最適解を求める方式として、`総当たり方式'に切り換えた。膨大な演算量を避けるため、低解像度の近似断層像から徐々に解像度を上げる方式を採用して実用的な方法で行っている。2)オンライン電子線CTシステムの試作これも研究実績の概要で述べたように、システムの試作で残っていた開発課題のスポットオートフォーカスについて、汎用化の目処が立ち、順調である。観察試料が変わったり、撮影倍率が変われば様々な画像の様相が変化するため、局所的な画像を対象とするスポットフォーカスの汎用化はこの分野では難しいとされてきた。しかし、今回、中心部の自己相関関数を使って、鮮鋭度を正確にしかも高速に、更にノイズに影響されずに測る方法を見出した。この計測法と、電子レンズの制御を組み合わせてスポットオートフォーカスを実現した。以上からシステムに必要な開発課題は全て基本終えられたので、順調な推移である。3)試料準備について、本再構成法の検証実験には、界面、表面構造が重要な試料が適している。このために、所属機関内のプロジェクト研究で共同作製されたエコマテリアル薄膜積層デバイス(TiO2/Ti/炭化層/生分解性樹脂、など)を取り挙げ、本研究用にサンプリングすることが出来るようにした。既に予備的オンライシステムによるCT実験を行って、試料として使えることを確認している。また、その材料の切削時の厚さを変えることで、電子線ダメージによる形状変形の程度を変えることが出来ることも確認した。これによって、その場CT実験の試料としても使える可能性が出てきた。これらの事から試料準備も順調である。本研究課題で重要な位置を占める新たな再構成法“濃度量子単位を用いる非線形離散濃度階調再構成法"について、前年度に大きく改良した点を推し進め、概ね実用レベルに達成することができた。これにより、これまで複雑な構造には対応が難しかった試料にも応用が行えるようになった。その達成に至った重要な改善点は、再構成に至る処理過程で、1低精細度から高精細度に、また低濃度階調数から高階調数へと徐々に精度を上げていく方式にしたこと、2本方式では投影データに基づくある領域内の一定量子単位数の条件下で濃度量子を移動することで再構成が行われるが、ここで、各方位の投影データとの誤差を常に下げるようにアルゴリズム化できたことである。これらによって本格的な応用実験が行える準備ができた。もう一つの計画の、オンライン電子線CTシステムが完成した。様々な試料であってもスポットオートフォーカス(スポットAF)によって、傾斜軸上付近を常に正確に焦点合わせできる手法・システムが必要であったが、これが実験室レベルではあるが完成した。

既に、オンライン実験を行っており、そこでは高速化のため、AFのみで連続試料傾斜し、シリーズの撮影後に、既に開発済みの正確な位置合わせ処理を行っている。スポットAF以外の本システムの他にない利点は、少ない方位数シリーズ(例えば10°刻みなど)であっても高精度の位置合わせが行えることである。エコマテリアル薄膜積層デバイス(TiO2/Ti/炭化層/生分解性樹脂、など)で界面の3D解析実験を行った。本年度、独自に改良して導入(購入)した、“3D解析ホルダー"(汎用性の高い試料回転機構をもつ)が本応用実験に役立っている。1)新たな再構成法の進捗実績の概要で述べたように新たな改良によって概ね本格的な応用実験が行えるまでに至ったことで順調であるといえる。ただ処理時間は数時間あるいはそれ以上に掛かる場合もあるため高速化の課題は残っている。2)オンライン電子線CTシステムの進捗こちらも概要で述べたように、実験室レベルではあるがオンラインシステムを完成できたことで順調である。更なる高速化のため前年度より計画を少し変更し、試料傾斜ごとの撮影視野のオートトラキング制御は外した。傾斜シリーズの撮影後に高精度の位置合わせを行うので問題は無い。以上、昨年度の進捗状況で述べたように応用試料の準備も出来ていることから順調に進展しているといえる。本研究で独自に開発を進めてきた断層再構成法である“濃度量子単位を用いる非線形離散濃度階調再構成法"の実用レベルの手法が完成した。ここで強調すべきは、“視野外投影像問題"にも対応できるように改良したこと、また、何故、この再構成法で“情報欠落問題"が解消し、少ない投影像枚数でも再構成ができるかの理論的理由を明らかにしたことである。ここで、視野外投影像問題、とは、実際の試料の傾斜角度が大きくなるにつれ、傾斜無しの撮影視野の外から対象以外の投影像が入り込み、断層像再構成に偽像をもたらす悪影響のことである。また、情報欠落問題、とは、試料傾斜角度が±70°程度が限界のため要は真横の投影像が得られず、その結果、偽像が大きく断層像を劣化させる問題である。本再構成法では、断層像の濃度を表すのに“濃度量子"と呼ぶ濃度階調の単位を多数用いて、それを必要な位置に必要な数積み重ねて再構成する。量子数は線形理論から投影像データより決まる。再構成は、本来、傾斜投影像シリーズとの誤差が最小となるように断層像を作ることであるので、その有限個の量子を投影像シリーズとの誤差を最小にするように最適に配置すればよい。この方法を考案した。明確な界面をもつナノ粒子や積層半導体デバイスなどに応用し、その界面が、ほぼ偽像なく再構成されている。これらの実験の半数は、昨年度にほぼ完成したオンライン電子線CTシステムを使って行ったが、更に本年度、オートフォーカス、投影像シリーズの位置合わせ、の各機能を高性能・高機能に改善した。位置合わせ法では、傾斜角度間隔が通常より5倍から10倍(10°20°)に広げた少ない枚数の投影像であっても正確に行えるようにさらに改良した。これにより、撮影時間が大きく短縮でき、動的“その場"3D解析に応用できる基盤整備ができた。
アドオンゲノムコホートによるアトピー性皮膚炎と自閉スペクトラム症の戦略的病態解明

本研究においては、主として以下の3つの事業を遂行する。1三世代コホートのアドオンコホートの実施、2オミックス解析と疾患クラスタリング、3クラスタリング結果に基づき、アドオンコホートデータとオミックス解析データのシェアリング及び統合解析によるアトピー性皮膚炎と自閉スペクトラム症のリスク予測式構築及び病態解明。1のアドオンコホートについては、これを実施できる期間が限られている。三世代コホートの児が4歳5歳となり、センター型調査を受けるのは2021年3月31日ですべての児について完了する。本研究課題の遂行は喫緊の課題であり、この時期に実施しなければ二度とこのような調査は実施できない。