hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単色化放射光を用いた微小血管造影法による皮膚血管の生理学的研究

単色化放射光を用いた微小血管造影法による皮膚血管の生理学的研究のために、つくば市の高エネルギー加速器研究機構にある放射光実験施設において血管造影の研究を行った。ラットを用いて大腿動脈よりカニュレーションし総腸骨動脈に留置、造影剤(イオパミロン3ml/sec)を注入した。薬剤注入前の股動脈及び尾動脈の造影を行い、続いてプロスタグランデインE1を留置したカテーテルより投与して同様に造影を行った。血管造影の方法はエネルギーレベル33.3keVの単色化放射光を照射し高精細ビデオカメラシステムにより撮影を行った。撮影後のデータはデジタルビデオテープに記録し解析を行った。まず、従来困難であった生体内での直径100μm以下の血管の観察が可能であることがわかった。さらにこのシステムを用いてラットの体温変化による尾動脈の詳細な変化を観察した。その結果、直腸温37°Cでは正中尾動脈と側副尾動脈のみが可視化でき、直腸温39°Cに上昇させると表在尾動脈が可視化可能になり正中尾動脈の著明な拡張も観察できたが側副尾動脈は拡張しなかった。これらのことは同じ組織に存在する血管であっても、その種類により温度変化に反応するものと反応しないものがあることを示しており、皮膚血流の生理学的反応は血管の種類が重要であることを示している。またプロスタグランディンE1投与により正中尾動脈の拡張が観察できた。このことは末梢循環不全の治療薬として使われているプロスタグランディンE1が皮膚血流を改善することを直接証明したことになる。現在までに単色化放射光を用いた微小血管造影システムにより従来困難であった生体内での直径100μm以下の血管の観察が可能である事がわかった。さらにこのシステムを用いてラットの体温変化による尾動脈の詳細な変化が観察されている。本年度において本実験は血管作動性薬剤が微小血管に与える影響を、生体内でとらえる目的で行った。方法はつくば市の高エネルギー加速器機構放射光実験施設において、ラットを用いて大腿動脈よりカニュレーションし総腸骨動脈に留置、造影剤(イオパミロン3ml/sec)を注入。薬剤注入前の股動脈及び尾動脈の造影を行い、続いてプロスタグランディンE1を留置したカテーテルより投与して同様に造影を行った。血管造影の方法はエネルギーレベル33.3keVの単色化放射光を照射し高解像度ビデオカメラシステムにより撮影を行った。撮影後のデータはアナログビデオテープに記録し解析を行っている。結果は現在の所5例のラットにおいて撮影を行ったが微小血管の血管径の有意な変化はまだとらえられていない。現在の結果の分析では、麻酔の方法、血管作動性薬剤の選択、薬剤の投与量や投与方法などに検討が加えられる必要があると考えている。本年度中に再度麻酔方法、プロスタグランディンの投与量などを変えて実験を継続する予定になっている。さらに薬剤を変えた効果や、皮弁による血行動態の変化を調べていく予定である。
非コードＲＮＡ　が相同染色体を対合させる仕組みの研究

本研究では、染色体上に蓄積する非コードRNAが相同染色体対合に果たす役割を明らかにするために、RNAと相互作用するクロマチン因子を同定する。そのために、分裂酵母を用いて、減数分裂に特有に見られる染色体構造を分子遺伝学解析と蛍光顕微鏡解析により解析し、特にRNAの関与を明らかにすることを目指す。蛍光タンパク質を発現する分裂酵母細胞を作成し、これを蛍光顕微鏡により観察する。今年度は、昨年度に発見した減数分裂に影響する核膜孔タンパク質について、さらに詳細な解析をおこなった。相同染色体対合におけるRNAの役割を理解するために、独自に作成したGFP融合ライブラリから核内にドットを作るものを検索し、RNAと共局在するクロマチン因子を選別した。生細胞イメージングの結果から、これらの因子が染色体上の特定の領域に結合することがわかった。このことから、これらの領域にRNAが蓄積することが相同染色体対合に必要であることが示唆された。また、減数分裂の進行における核膜孔タンパク質の役割を理解するために、核膜孔タンパク質をコードする遺伝子を破壊し、減数分裂への影響を解析した結果、胞子形成に軽度の障害を示すものがあった。このうちNup132遺伝子について、さらに詳細な解析を進め、減数分裂の進行において、染色体分離に影響することを明らかにした。これらの成果について、国際会議で4件の発表をおこなうと共に、3件の論文を国際学術誌に発表した。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、変異型の非コードRNAを作成し、RNAが染色体に蓄積する仕組みを解析した。また、核膜および核膜孔のタンパク質に注目し、減数分裂の進行における役割を解析した。1.非コードRNAが染色体に蓄積する仕組み非コードRNAのポリA付加サイトを欠失させると染色体に蓄積しなくなり、また相同染色体対合頻度が低下した。このことから、転写されたRNAがポリA付加と連動して染色体に蓄積すること、RNAの染色体蓄積が相同染色体対合に必要であることを示した(Ding et al., 2013)。2.核膜および核膜孔タンパク質の役割当該タンパク質をコードする遺伝子を破壊し、生育への影響を調べた。生育に必須でない遺伝子については、減数分裂への影響を解析した結果、胞子形成に軽度の障害を示すものがあった。このことから、生育には影響しないが減数分裂に特有の働きを持つ一群の核膜孔タンパク質があることがわかり、この結果を論文として報告した(Asakawa et al., 2014)。また、いくつかの核膜タンパク質遺伝子を破壊したなかで、染色体の分離に障害を与える遺伝子を発見し、学会で発表した(丹下ら、2013 ;原口ら、2013)。今年度は、非コードRNAの染色体への蓄積に関わるタンパク質を発見し、その相同染色体対合への関与を明らかにした。また、昨年度に発見した減数分裂に影響する核膜孔タンパク質について、さらに詳細な解析をおこなった。1.非コードRNAが染色体に蓄積する仕組み独自に作成したGFP融合ライブラリから核内にドットを作るものを検索し、RNAと共局在するクロマチン因子を選別した。これらの因子を欠損させることにより、相同染色体対合頻度が低下するものを選別した。この中には、RNAのポリA付加に関与する因子群が含まれた。このことから、転写されたRNAがポリA付加と連動して染色体に蓄積することが相同染色体対合に必要であることが示唆された。2.減数分裂の進行における核膜孔タンパク質の役割核膜孔タンパク質をコードする遺伝子を破壊し、減数分裂への影響を解析した結果、胞子形成に軽度の障害を示すものがあった。この成果については、4件の学会発表を行うとともに、論文1編を投稿した。

相同染色体対合におけるRNAの役割を理解するために、独自に作成したGFP融合ライブラリから核内にドットを作るものを検索し、RNAと共局在するクロマチン因子を選別した。生細胞イメージングの結果から、これらの因子が染色体上の特定の領域に結合することがわかった。このことから、これらの領域にRNAが蓄積することが相同染色体対合に必要であることが示唆された。また、減数分裂の進行における核膜孔タンパク質の役割を理解するために、核膜孔タンパク質をコードする遺伝子を破壊し、減数分裂への影響を解析した結果、胞子形成に軽度の障害を示すものがあった。このうちNup132遺伝子について、さらに詳細な解析を進め、減数分裂の進行において、染色体分離に影響することを明らかにした。これらの成果について、国際会議で4件の発表をおこなうと共に、3件の論文を国際学術誌に発表した。染色体に蓄積する非コードRNAが相同染色体の対合に影響する仕組みの一端を明らかにすることができ、その関連タンパク質を同定した。また、減数分裂に影響する核膜孔タンパク質について、論文投稿に至った。27年度が最終年度であるため、記入しない。減数分裂におけるRNAの役割を理解するために、これまでに同定したRNAと共局在するクロマチン因子に着目し、それぞれについて遺伝子破壊等により機能解析を進める。これらの解析から、減数分裂の進行を制御するRNAタンパク質複合体や核膜、核膜孔複合体、核内構造体の役割について理解をめざす。非コードRNAが染色体に蓄積する仕組みの一端を明らかにすることができた。また、減数分裂に影響する核膜および核膜孔タンパク質を見つけることができた。減数分裂におけるRNAの役割を理解するために、減数分裂の進行に影響を与えるRNA分子を検索し、同定する。そのために、独自に作成したGFP融合ライブラリから核内にドットを作るものを検索し、RNAと共局在するクロマチン因子を選別する。これらの解析から、減数分裂の進行を制御するRNAタンパク質複合体の構成因子を同定する。
癌抑制キナーゼSTK11によるデスレセプターシグナルのバランス制御機構の全容解明

Fas/CD95はデスレセプターの一つであり、Fasリガンドとの結合によってアポトーシスを引き起こす。申請者は、Fas誘導性アポトーシスを制御するキナーゼを網羅的に探索するためにキナーゼ特異的なRNAiスクリーニングを行い、Fas誘導性アポトーシスを正に制御する新たなキナーゼとして癌抑制遺伝子LKB1/STK11を同定した。そこで、本研究においてはこの機構を解明し、STK11によるFas誘導性アポトーシス制御機構の全容を解明することを目的とする。STK11は腫瘍抑制因子として機能するセリン・スレオニンキナーゼであるにも関わらず、アポトーシス制御に関する機能についてはよく分かっていない。これまでの予備検討から、STK11がキナーゼ活性依存的にアポトーシス誘導を促進していることが示唆されていたが、STK11欠損細胞を用いた再構築実験により、STK11はキナーゼ活性非依存的にもアポトーシスを誘導することが判明した。さらに、STK11によるキナーゼ活性非依存的なアポトーシス誘導機構は、キナーゼ活性依存的な機構よりも寄与が大きいことが判明した。そこで、当該年度はSTK11によるキナーゼ活性非依存的なアポトーシス誘導機構について解析を進めてきた。Fas誘導性アポトーシスには、ミトコンドリアを介する内部経路によるシグナル増幅を必要とする経路と、内部経路を必要とせずCaspase-8活性化のみで十分にアポトーシスを誘導可能な経路(外部経路)がある。当該年度の研究では、STK11がFasリガンド処置依存的なCaspase-8とCaspase-3を含む多分子複合体の形成を促進することで外部経路によるアポトーシス誘導を促進していることが示唆された。STK11は癌組織で多くの変異体が報告され、その中にはキナーゼ活性を保持した変異体も存在し、STK11はキナーゼ活性非依存的にも腫瘍形成を抑制していることが考えられるが、その分子機構は不明である。今年度は計画通り、STK11によるキナーゼ活性非依存的なFasシグナル制御機構の解析を遂行した。今年度の解析により、STK11がキナーゼ活性非依存的にアポトーシスを促進することが判明し、この機構がSTK11によるキナーゼ活性非依存的な抗腫瘍作用の一つであることが示唆され、その詳細なメカニズムについて解析を行った。その結果、STK11がFasの下流で、外部経路の活性化を促進させる多分子複合体を形成することでアポトーシスに対する感受性を高めていることが判明した。また、STK11を発現していないヒト子宮頸癌細胞株HeLaを用いて、癌組織で見出されている変異体の再構築細胞を作成し、Fas誘導性アポトーシスにおけるSTK11の機能的役割を解析した結果、癌組織で見出されたSTK11の変異体の一部は、アポトーシス誘導能がないことが判明した。これらの結果は、STK11の外部経路活性化能が、STK11の主要な抗腫瘍作用であることを示唆するとともに、本機構が癌の進展と深い関わりがあることを示唆している。よって、当該年度に遂行した、STK11によるキナーゼ活性非依存的なFasシグナル制御機構の解析は順調に進展したと判断した。今年度の研究によって、STK11がキナーゼ活性非依存的に多分子複合体の形成を促進することがわかった、また、この複合体の形成は、外部経路の活性化を促進し、より効率的にアポトーシスを誘導する新たな仕組みであることが示唆された。しかし、複合体の分子実態は未だ明らかになっていない。次年度においては、この多分子複合体の分子実態の解析を行う。また、STK11はキナーゼドメインの他に、核移行シグナル、膜へのアンカーに関与するファルネシル化サイト、上流キナーゼによるリン酸化部位等を有するため、これらの機能欠損変異体を作成し、変異体と同様に安定発現細胞株を樹立し、STK11のキナーゼ活性非依存的な多分子複合体の形成に必要なドメインや構造を明らかにし、多分子複合体の機能的役割を解明する。STK11がキナーゼ活性非依存的に生存シグナルであるNF-κB経路の活性化も抑制し、生と死のシグナルを両面から調節することでFas誘導性アポトーシスを協調的に促進することが示唆されている。しかし、STK11がNF-κB経路の活性化を抑制する機構については未だ明らかになっていない。そこで、STK11によるNF-κB経路の活性化抑制機能についての解析を進める。特に、STK11による生と死のバランス制御機構の解明を念頭に置き、今年度の研究で見出した、アポトーシスを促進する多分子複合体と生存シグナル活性化を担う複合体であるFADDosomeのクロストークや相互作用を解析する。また、癌組織で見出されている変異体の再構築細胞を用いて、それぞれの変異体のNF-κB経路活性化に対する影響を評価する。一方、細胞死を誘導するデスリガンドとして、Fasリガンドの他にTRAIL、TWEAK、TNF-αがある。生と死のバランス制御機構が他のデスレセプター下流でも普遍的に機能するか検証する。そこで、本研究においてはこの機構を解明し、STK11によるFas誘導性

アポトーシス制御機構の全容を解明することを目的とする。STK11は腫瘍抑制因子として機能するセリン・スレオニンキナーゼであるにも関わらず、アポトーシス制御に関する機能についてはよく分かっていない。これまでの予備検討から、STK11がキナーゼ活性依存的にアポトーシス誘導を促進していることが示唆されていたが、STK11欠損細胞を用いた再構築実験により、STK11はキナーゼ活性非依存的にもアポトーシスを誘導することが判明した。さらに、STK11によるキナーゼ活性非依存的なアポトーシス誘導機構は、キナーゼ活性依存的な機構よりも寄与が大きいことが判明した。そこで、当該年度はSTK11によるキナーゼ活性非依存的なアポトーシス誘導機構について解析を進めてきた。Fas誘導性アポトーシスには、ミトコンドリアを介する内部経路によるシグナル増幅を必要とする経路と、内部経路を必要とせずCaspase-8活性化のみで十分にアポトーシスを誘導可能な経路(外部経路)がある。当該年度の研究では、STK11がFasリガンド処置依存的なCaspase-8とCaspase-3を含む多分子複合体の形成を促進することで外部経路によるアポトーシス誘導を促進していることが示唆された。STK11は癌組織で多くの変異体が報告され、その中にはキナーゼ活性を保持した変異体も存在し、STK11はキナーゼ活性非依存的にも腫瘍形成を抑制していることが考えられるが、その分子機構は不明である。今年度は計画通り、STK11によるキナーゼ活性非依存的なFasシグナル制御機構の解析を遂行した。今年度の解析により、STK11がキナーゼ活性非依存的にアポトーシスを促進することが判明し、この機構がSTK11によるキナーゼ活性非依存的な抗腫瘍作用の一つであることが示唆され、その詳細なメカニズムについて解析を行った。その結果、STK11がFasの下流で、外部経路の活性化を促進させる多分子複合体を形成することでアポトーシスに対する感受性を高めていることが判明した。また、STK11を発現していないヒト子宮頸癌細胞株HeLaを用いて、癌組織で見出されている変異体の再構築細胞を作成し、Fas誘導性アポトーシスにおけるSTK11の機能的役割を解析した結果、癌組織で見出されたSTK11の変異体の一部は、アポトーシス誘導能がないことが判明した。これらの結果は、STK11の外部経路活性化能が、STK11の主要な抗腫瘍作用であることを示唆するとともに、本機構が癌の進展と深い関わりがあることを示唆している。よって、当該年度に遂行した、STK11によるキナーゼ活性非依存的なFasシグナル制御機構の解析は順調に進展したと判断した。今年度の研究によって、STK11がキナーゼ活性非依存的に多分子複合体の形成を促進することがわかった、また、この複合体の形成は、外部経路の活性化を促進し、より効率的にアポトーシスを誘導する新たな仕組みであることが示唆された。しかし、複合体の分子実態は未だ明らかになっていない。次年度においては、この多分子複合体の分子実態の解析を行う。
旧産炭地域の変容にかんする社会学的研究

かつて福岡県の筑豊地域は、北海道と並んで日本有数の産炭地域であったが、今日すべて炭鉱は閉山され、炭鉱住宅(炭住)から構成される生活の場としてのコミュニティのみが残存している。これらの炭住コミュニティは閉山後も、コミュニティ内の緊密な人間関係に支えられて、高いコミュニティ・モラ-ルが持続されていた。しかし時間の経過とともに居住者の社会移動によって生活構造は多様化し、コミュニティは変容しはじめる。本研究の結果、炭住コミュニティの変容過程は、(1)炭鉱閉山時のわが国全体の経済状況、(2)閉山企業の規模と地域政策、(3)炭住コミュニティの地理的条件、(4)行政の対応が、炭鉱離職者の転職可能性を左右し、さらに(5)炭住コミュニティの組織力、(6)居住者の生活構造と生活態度、などの諸条件によって多様化することが明らかとなった。(具体的には、北海道美唄市の三井美唄鉱業(昭38年閉山)と美唄炭鉱株式会社(昭47年閉山)との対比と、昭62年三井砂川鉱業所の閉山した上砂川町におけるコミュニティ再編成の開始が、それを端的に示す)また昭31年に閉山した福岡県直方市の旧木曾鉱業の炭住コミュニティにおけるインテンシ-ブな調査結果を、10年前の結果と比較したところ世帯主の高齢化、女性世帯主と第二世帯主の増加、住宅転売による新規来住民の流入によって、同質的な炭住コミュニティは異質化してきている。端的にはコミュニティ・モラ-ルが著しく低下し(平均スコア3.23→2.96)、その背景となる生活構造の多様化と、社会的ネットワ-クの脆弱化が指摘された(親しい近隣なしの比率3.3%→32.4%)。大都市コミュニティに比べれば、はるかに強い団結力を示していた炭住コミュニティも、閉山後30年以上経過すれば、エイジンブと移動の分離効果によって、解体しつつあることが明らかとなった。
光独立栄養培養細胞系を用いた葉緑体形質転換系の開発に関する研究

葉緑体遺伝子の形質転換の可能性を探るために、葉緑体遺伝子を形質転換するためのベクタ-を構築するとともに、光独立栄養細胞への直接的遺伝子導入において不可欠の光独立栄養培養細胞からのプロトプラストの単離、培養条件を確立した。またこれら実験に平行して、さきに単離した除草剤抵抗性葉緑体変異株の解析を進め、新しい機能性変異を導入するための知見を得た。また、葉緑体変異を持つ光独立栄養培養細胞株からの個体再生のための条件を確立するために変異株プロトプラストと葉肉細胞プロトプラストの非対称細胞融合を行い、変異葉緑体をもつ個体の再生を試みた。その成果概要は以下の通りである。1.葉緑体形質転換用プラスミドとしてpsbAのプロモ-タ-部分にカナマイシン抵抗性遺伝子(NPTII)を結合したキメラ遺伝子(pGSPK)を作成した。また葉緑体の形質を核支配の遺伝子として形質転換するプラスミドとして小麦のRuBISCO小サブユニットのプロモ-タ-、トランジットペプタイドをコ-ドする遺伝子部分にDIタンパク質の翻訳領域を結合したキメラ遺伝子プラスミド(pWSTPARK1)を作成した。2.葉緑体遺伝子の形質転換系(直接的遺伝子導入系)の開発において不可欠の光独立栄養培養細胞からのプロトプラストの単離、培養条件を確立した。また、GUS遺伝子を用いたトランジェントアッセイにより遺伝子導入の条件検討をおこなった。3.これまでに確立されたアトラジン抵抗性株の抵抗性の機構について解析を加え、D1タンパク質の立体構造の変化による抵抗性の獲得という新しい機構を明らかとした。4.葉緑体変異を持つ光独立栄養培養細胞株からの個体再生法を確立するために変異株プロトプラストと葉肉細胞プロトプラストの非対称細胞融合を行ない、アトラジン抵抗性と考えられる再分化植物体を得た。63年度はまずアトラジン抵抗性のpsbAを組み込んだ葉緑体あるいは核形質転換用プラスミドの作成を試みた。まずアトラジン抵抗性psbA遺伝子をそのままクローニングすることを試みたができなかった。そこで前半部と後半部に分けてクローニングしたpsbAを再度結合することを行った。その結果後半と前半が逆に結合したものは回収されたが正常に結合した遺伝子は作成できなかった。psbA遺伝子は原核生物型の強力なプロモーターを持ち、かつその産物であるQ_Bタンパク質は膜タンパク質であることより、形質転換された菌の生育に悪影響を及ぼしていることが考えられた。psbA全体をクローニングすることは困難と考えられたのでpsbAのプロモーター部分にカナマイシン抵抗性遺伝子(NPTII)を結合したキメラ遺伝子(pGSPK)を作成し、葉緑体形質転換用のプラスミドとすることとした。なお、核形質転換用プラスミドとしては小麦のRuBISCO小サブユニットのプロモーター、トランジットペプタイドをコードする遺伝子部分にQ_Bタンパク質の翻訳領域に結合したキメラ遺伝子プラスミド(pWSTPARK1)を作成することに成功した。一方、形質転換法を開発するためDirect Gene transfer法の改良を試みた。タバコプロトプラストを核で発現するカナマイシン抵抗性プラスミドDNA(pneo1101)と混合し、形質転換を試みた。電気刺激を与える塩条件を検討した結果、カルシウムあるいはカリウム溶液がプロトプラストの再生によいこと、また、弱い電気刺激はプロトプラストの再生を促進することを見いだした。さらに新しい光合成抵抗性変異株を作成するために、これまで取られたアトラジン抵抗性の機構についても解析を加えた。その結果、従来考えられてきたQ_

Bタンパク質の264番目のセリンの水酸基が失われることによる抵抗性の付加以外に、Q_Bタンパク質の立体構造の変化によっても抵抗性が獲得されることが明らかとなった。葉緑体遺伝子の形質転換系(直接的遺伝子導入系)の開発において不可欠の光独立栄養培養細胞からのプロトプラストの単離、培養条件を検討した。光独立栄養培養細胞株からのプロトプラストの単離は困難であったが、種々酵素条件を検討した結果、高濃度のCellulase R10、Macerozyem R10、Driselaseを用いることにより新鮮物重1gあたり約20万個のプロトプラストを得ることができた。さらにパ-コ-ルの密度勾配遠心により精製したプロトプラストを用い、培地中のグルコ-ス濃度と細胞密度を調整することにより10%のコロニ-形成率を得た。しかし、プロトプラストの収率がきわめて低いために形質転換条件の検討にはプロトプラスト調製の容易なin vitro培養タバコ苗を材料とし、GUS遺伝子を用いたトランジェントアッセイを行なった。その結果、昨年度検討した条件よりも長いパルス幅処理(1000V/cm、200μs)が遺伝子導入に必要であることが判明した。現在この条件にしたがい、光独立栄養培養細胞葉緑体の形質転換条件を検討している。またこの実験に平行して、葉緑体変異を持つ光独立栄養培養細胞株からの固体再生法を確立するために変異株プロトプラストと葉肉細胞プロトプラストの非対称細胞融合を行った。すなわち、アトラジン抵抗性光独立栄養細胞からのプロトプラストをガンマ線照射するとともに、葉肉プロトプラストをヨ-ドアセトアミド(IOA)で処理し、それぞれ単独での分裂増殖を抑制した。このような処理をしたプロトプラストを単独培養あるいは共存培養した場合には全くコロニ-が得られず、融合処理したものからのみコロニ-が得られた。得られたコロニ-を再分化培地に植え代え、アトラジンに対する抵抗性を試験してみたところ、融合処理由来のコロニ-からのみ再分化するものが得られている。今後この再分化植物体が変異葉緑体を持つか否か検討する予定である。
癌性疼痛に対する神経ブロツクの問題点の検討

1.反射性膀胱収縮運動に対する腰部硬膜外腔への神経破壊薬注入の効果椎弓切除後、直視下にラット腰部硬膜外腔へカテーテルを留置した。膀胱に挿入したカテーテルから生食水を注入し反射性膀胱収縮運動を記録した。硬膜外カテーテルから、生食、局所麻酔薬(1%カルボカイン)、神経破壊薬(6%フエノールイソビスト、無水アルコール)をそれぞれ注入して膀胱収縮運動を検討した。局麻酔注入群と神経破壊薬注入群で膀胱収縮運動は消失した。2.下肢の運動に対する腰部硬膜外腔への神経破壊薬注入の効果神経破壊薬注入の際、ラット下肢の屈伸運動が認められたので、運動神経への影響を検討する目的で、動物をウサギに変更し検討した。経皮的に腰部硬膜外腔へカテーテルを留置し神経破壊薬(6%フエノールイソビスト、無水アルコール)をそれぞれ注入した。運動の観察はビデオテープに記録した。注入直後から下肢の運動麻痺が認められ、注入後4週目まで観察したが、運動麻痺の回復は認められなかった。現在、下肢運動麻痺における神経系の組織標本を作成中である。なお、本研究結果の一部は、第28回日本ペインクリニック学会総会(平成6年、7月14-16日)において発表する予定である。
がん特異的代謝産物2-HGによるがん細胞代謝変化とがん化のメカニズムの解明

現在の医療では、進行・再発がんの完治は極めて難しいのが現状である。その原因の一端は、がん細胞の中でも治療抵抗性を示す特殊な細胞集団(がん幹細胞)が再発の原因となるからであるが、がん幹細胞の機能を裏打ちする分子基盤の理解には不十分な点が多く残されている。本研究では、アミノ期転移酵素に着目し、その機能解析を行うことで、がん幹細胞がどのようにして未分化状態を維持し高い増殖能を持つかを解明することを試みる。この解析により、がん細胞の持つ特殊な代謝状況を明らかにし、これを標的とする治療にむけた知識基盤の確立を目指す。
気孔密度と気孔長がイネの光合成・蒸散および収量構成要素の品種間差におよぼす影響

草型を異にするイネ15品種を用いて、圃場における止葉の光合成と気孔コンダクタンスの日変化を携帯型光合成蒸散測定装置で調べ、止葉の葉面積と気孔密度および気孔長、収量および収量構成要素を調査した。1.光合成の日変化を見ると、最大光合成を示す時刻は大方の品種で1012時であったが(9月5日)、8時や14時に最大を示す品種もあった。気孔コンダクタンスは光合成と同様の推移を示し、その最大は光合成の最大とほぼ同一時刻に現れた。18日後の再調査では、半数の品種で最大光合成が8時に現れ、気孔コンダクタンスの最大はさらに1時間早い時刻に現れた。2.気孔コンダクタンスと気孔密度×気孔長との関係を時刻別に調べると、午前6時から8時までは密接な品種間相関が見られたが、10時にはこの関係が消失した。11時にはやや回復したが、12時には再び消失した。13時、14時には関係が密接となり、15時には三たび消失し、16時、17時には関係が回復した。このように相関関係の有意性が時々刻々変化することは、全品種の気孔行動が太陽放射量の推移に追随するわけではなく、変わった気孔運動をする品種があることを示している。3.1株収量および収量構成要素と気孔特性との関連を見ると、気孔密度は1穂籾数と密接な関係があり、収量とも関係が見られた。気孔長は、それ単独では何の関係も示さないが、気孔密度×気孔長は1穂籾数および収量と極めて密接な関係があり、全気孔長(=気孔密度×気孔長×葉面積)では更に密接な関係が得られた。このことから、気孔特性は(葉面積も含めて)1穂籾数を通じて収量と関連することが明らかとなった。4.超多収品種密陽29号、水原258号の気孔数は止葉当り560-710万、その気孔長の総延長は73-87mに達し、ガス交換の窓口は品種日本晴の約3倍大きかった。
Cripto-1を標的とした大腸癌個別化治療法の確立

予後情報が明らかである大腸癌切除検体103例の大腸癌切除標本の免疫染色を行った。その結果、49例(48%)で陽性を示し、全生存期間との関連をカプランマイヤー法にて検討したところ、Cripto-1陽性例は有意に予後が悪かった(p=0.0112)。HT29, colo205に、Cripto-1発現を抑制するmiRNA発現ベクターを導入した。その結果、Empty Vectorと比較して約10分の1に発現が低下していることを確認した。機能解析を行っているが、Cripto-1発現抑制細胞株で細胞増殖能が低下している結果が得られている。最終的には移植実験を行い、増殖・転移能の変化を観察する予定である。現在までに38例の大腸癌切除標本の免疫染色を行った。ROckland社の抗Cripto-1抗体を用いて施行したが、22例(58%)でCripto-1陽性を示した。予想通り、大腸正常粘膜ではほとんど染色性を認めず、癌治療標的としての適性を満たしていると考える。Cripto-1陽性例・陰性例において予後を検討した所、5年生存率・無再発生存率では有意差は認められないものの、Cripto-1陽性例で予後の悪い傾向が認められた。今後140例を目標に解析数を増やし、予後やその他の臨床情報との関連を検討し、Cripto-1高発現症例を対象に検討を進めることの是非を明らかにしたい。Expression Vector Kitsを用いて、Critpo-1安定発現抑制大腸癌細胞株を樹立を試みている。現在Cripto-1高発現・高リンパ節転移細胞株である大腸癌細胞株HT-29においてはほぼ作製が終了している。あと2種の大腸癌細胞株でも同様に発現抑制細胞株を作成する予定である。この発現ベクターはGFPも組み込まれた発現ベクターであり、腫瘍形成・転移能の評価・追跡にも有用であると考える。安定した発現抑制が確認できれば、まずin vitroにて細胞増殖・浸潤能を評価後、免疫不全マウスを用いた移植実験に移る予定である。1.ホルマリン固定大腸癌切除標本を用いたタンパク質発現解析2000年2006年に東北大学病院で切除され、予後情報が明らかである大腸癌切除検体103例の大腸癌切除標本の免疫染色を行った。その結果、大腸正常粘膜ではほぼ染色を認めないのに比し、癌部では49例(48%)で陽性を示した。全生存期間との関連をカプランマイヤー法にで検討した所、Cripto-1陽性例は有意に予後が悪かった(p=0.0112)。単変量解析、多変量解析ではCripto-1陽性が独立した予後規定因子とはならなかったが、今後症例数を増やし、さらに検討する予定である。2.Cripto-1安定発現抑制細胞株を用いた細胞増殖能・転移能の検討Oncomine database及び(Sasaki H et al.2008)より、HT29, colo205をCripto-1高発現・高転移細胞株として抽出し、Cripto-1発現を抑制するmiRNA発現ベクターを導入した。抗生剤にてセレクションをかけた後、限界希釈法にてシングルコロニーを採取し、Cripto-1安定発現抑制細胞株を作成した。同細胞株をEmpty Vector導入細胞株と比較しすると、Cripto-1発現が約10分の1に低下していることを確認した(Real-Time PCR)。現在、機能解析を行っているが、Cripto-1発現抑制株で細胞増殖能が低下している結果が得られている。最終的には移植実験も行い、増殖・転移能の変化を観察する予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。大腸癌26年度が最終年度であるため、記入しない。予定通り、免疫染色を遂行している。また次ステップのin vivo実験に備えた安定発現抑制細胞株の作製にも取りかかっており、おおむね順調に進展していると考える。免疫染色を100例目標に施行し、Cripto-1発現と臨床病理学的因子との関連を明らかにする。そこで導き出された結果に基づき、適切なin vitro, in vivo実験を行い、大腸癌におけるCripto-1発現の意義を明確にし、治療標的としての適性を検討する予定である。
Green miceを用いた移植免疫寛容誘導に関わる新規遺伝子クローニングの試み

まず、戻し交配操作と胚移植法を用いて、B6,bm1またはbm12の遺伝的背景を持つGreen miceを作成し、SPF化した。脾細胞静脈内移入後の免疫寛容成立と質的あるいは量的な相関関係を示す移入アロ細胞腫が存在するかどうかを知るために、10^610^8個のB6,(B6xbm1)F1,(B6xB10.QBR)F1,(B6xbm12)F1もしくは(bm1xbm12)F1脾細胞をB6マウスに静脈内投与し、GFP発現を指標とした移入細胞の宿主内動態と、対応移植皮膚片の生着期間を検討した。MHCクラスI抗原の異なるbm1変異マウスの場合には、脾細胞の全ての細胞分画が量依存的に28週間に渡って宿主内で検出され、移入細胞の検出期間は皮膚移植片の生着期間と強く相関したが、何れの細胞分画も活性化はしていなかった。同じくクラスIが異なるB10.QBRの場合には、移入脾細胞は宿主内でbm1の場合と同様に全ての細胞腫が8週間程度まで維持されたが、何れの移入細胞数においても皮膚移植片は急速に拒絶されることが明かとなった。クラスII抗原の異なるbm12の場合には、何れの移入細胞数においてもB細胞が初期に選択的に排除され、皮膚移植片の生着延長も認められなかった。両MHC抗原が異なる(bm1xbm12)F1の場合には大量細胞移入後も全ての脾細胞は2週以内に完全に排除され、皮膚移植片は生着延長しないのみならず、同時にbm1に対する免疫寛容誘導を試みてもこれを阻害する強い免疫感作を起こすことが明かとなった。静脈内移入アロ細胞の生体内動態と免疫寛容誘導現象に、ある程度の関係を見いだしたが、Differential displayを行う根拠となる強い相関関係までは明らかにならなかった。更に静脈内移入アロ細胞の生体内動態と免疫寛容誘導のIn vivoにおける関係を詳細に検討する必要があるものと考えられた。
電子線実体位相顕微鏡の開発

透過電子顕微鏡(TEM)ではその散乱角の小ささから、得られる像は試料の2次元投影像である。立体的な観察をしたい時は、試料を傾斜させ、2方向から得たれた投影像を両眼視するステレオ法や、多数枚からコンピュータで再構成するコンピュータトモグラフィ(CT)を用いねばならない。しかしこれらの技法では像の撮影、記録、再生に数分から数十分が必要で、適用できるのは十分に安定な試料の場合のみであり、試料を観察中に加熱したり、応力をかけたりと、さまざまに環境を変えてその場で実時間観察することはできなかった。また、通常の電子顕微鏡で観察できるのは、試料中で電子が吸収されたり大きく散乱される物体のみであり、電磁場や、生体高分子のように透過電子に強度の変化を与えない物の観察は容易ではなかった。しかし、これらの試料も、電子の散乱や吸収は小さいが、その波としての位相を変化させるので、電子線ホログラフィの技術を使うことにより顕視化することができる。本研究では、実時間でステレオ法により立体観察できるTEMを開発し、その装置とホログラム光学再生装置とを連結して実時間で試料の位相情報を立体視する技術の確立を目指した。3年間の開発研究の結果、陳が、照射ビームの傾きをビデオカメラのNTSC信号と同期させ1/30秒の時間分解能で実時間ステレオ観察するシステムのシミュレーションをレーザ光学系を用いて行い手法の有効性を確認した。そして、丹司と市橋は電界放出電子銃を搭載した200kV透過電子顕微鏡(日立HF-2000)に2台の静電偏向器を導入し,裸眼立体視用モニタを用いて実時間ステレオ透過電子顕微鏡を開発した。本装置を用いて、酸化亜鉛の微粒子や、アルミニウム中の転位を丹司と田中で立体観察した。さらに丹司が混合ビデオ信号として記録したステレオホログラムを陳が光学再生し、立体ホログラムが実時間で得られる事を確認した。両者の装置を組み合わせることで、実時間電子線実体位相顕微鏡が実現する。本研究で開発を目指す、電子線実体位相顕微鏡は、電界放出電子銃を搭載した、電子線ホログラム記録装置を基礎に構築する「実時間ステレオ電子線ホログラム作製システム(システムA)」と、小型He-Neレーザと液晶位相変調素子を組み込んだ「二重露光ホログラム同時再生光学システム(システムB)」とからなる。システムAには、照射系と結像系にそれぞれ電子線プリズムが組み込まれており、電子波は試料の一部を平行照射、また一部を斜め照射することができる。また、プリズムのフィラメント電位の正負を逆転することで、照射角度を左右反転させることができる。このような照射系により、試料の観察したい領域を斜め照射した物体波と、試料のない真空部分を平行照射した参照波とを結像系の電子線バイプリズムにより重ね合わせてホログラムを作る。このようにして、同一視野で視差角だけ照射角の異なる2枚1組のホログラムができる。現在、結像系に入れる電子線バイプリズムは稼動しており、照射系用電子線台形プリズムを設計製作中である。(以上、丹司、市橋担当)こうして得られる1組のホログラムを1/60秒毎に切り替えながら、高感度TVカメラを用いて時系列でシステムBの液晶位相変調素子に転送する。この光学系では、システムAで左右に照射角を変えて作製されたホログラムからできる2種類のサイドバンドを分離・再生し、TVカメラを通してステレオ画像表示モニターにて出力する。これにより、観察者は、位相物体を実時間で立体観察できる。

現在システムBは組みあがって、使用可能な状況にあるが、同時に、このシステムBの光学系を用いて、本研究の目指す実体位相顕微鏡をレーザ光学によりシミュレーションするべく、1/60秒毎にすばやく切り替わるレーザ照射光学系を製作中である。(以上、陳担当)本研究で開発する電子線実体位相顕微鏡は、電界放出電子銃を搭載した電子線ホログラム記録装置を基礎に構築する「実時間ステレオ電子線ホログラム記録装置(システムA)」と、He-Neレーザと液晶位相変調素子を組み込んだ「二重露光ホログラム同時再生光学システム(システムB)」とからなる。システムAには、照射系と結像系にそれぞれ電子線プリズムが組み込まれており、電子線の試料への斜め照射およびホログラムの記録を可能にする。また、照射系用プリズムのフィラメント電位の正負を逆転することで、照射角度を左右反転させることができる。このシステムによって、同一視野で照射角が異なる2枚1組の電子顕微鏡像及びホログラムを作る。昨年度に引き続き、照射系用プリズムを製作し、フィラメントに印加する矩形波電圧を、像の記録に用いる高感度カメラから取り出した垂直同期信号と同期させて、1/60秒毎に試料を左右交互に斜め照射し、1/30毎に立体画像を得る機能を実現した。(以上、丹司、市橋担当)次に、立体観察のテスト用試料としてテトラポッド形状の酸化亜鉛粒子を作成、観察し、照射角約4度において明瞭な立体画像を得ることに成功した。(以上、田中担当)システムBは、液晶位相変調素子にシステムAから転送される2枚1組のホログラムを時系列で出力し、レーザ光学系によってこのホログラムを再生する。位相像はステレオ画像表示モニタに出力され、位相物体の実時間立体観察が可能となる。現在システムBは組みあがっており、使用可能な状況にある。また、システムAの開発と並行して、システムBの光学系を用いて、本研究の目指す実体位相顕微鏡をシミュレーションするためのステレオ光学系を製作した。観察試料としてラテックス球を用い、溶液中での運動の様子を1/30秒毎に立体画像として記録、表示することに成功した。(以上、丹司、陳担当)本研究で開発する電子線実体位相顕微鏡は、電界放出電子銃を搭載した電子線ホログラム記録装置を基礎に構築する「実時間ステレオ電子線ホログラム記録装置(システムA)」と、He-Neレーザと液晶位相変調素子を組み込んだ「立体ホログラム再生光学システム(システムB)」とからなる。前2年度に実現した1/60秒毎に試料を左右交互に斜め照射し、1/30秒毎に立体画像を得る機能を向上して観察者の目に負担の少ないクリアーな立体像が得られるようになった。次に、立体観察のテスト用試料としてテトラポッド形状の酸化亜鉛粒子,およびステンレス鋼やアルミニウムの薄膜中の転位を観察し、照射角約4.6度において明瞭な立体画像を実時間で得ることに成功した。
振動モニタリングに基づく建築物の上部・基礎構造の総合的健全性評価に関する研究

従来は上部構造のみに注目して行われてきた地震被災後の構造ヘルスモニタリング技術を,上部構造と基礎構造を総合的に扱えるように拡張した。対象構造物は多層建築物と大屋根トラス構造とした。多層建築物ではとくに杭基礎を取り上げ,建物と近傍地盤の振動計測から杭の剛性変化を同定し,杭の損傷度を推定する段階的システム同定手法を開発した。同定モデルには地盤-構造物相互作用を考慮でき,かつ杭と地盤を分離可能なPenzienタイプのモデルを採用した。同定法の有効性は,シリコン材を地盤材料とする小型振動台実験と実建物の常時微動測定により確認した。このような杭損傷の大まかな情報が得られたことを前提に,どの杭が,どの深さで,どの程度の損傷を受けたのかをより詳細に調べるために,振動計測と波動計測を併用した掘削前・掘削後二段階損傷検出法の開発を目標とする基礎的な室内実験を行った。掘削前は加振機試験とアコースティックエミッション試験の組み合わせ,掘削後はインパクトハンマ試験と超音波試験の組み合わせにより,杭の総合的地震損傷検出法が構築できることを提案した。大屋根トラス構造では多点支持形式を対象に,まず上部構造の損傷か基礎構造の損傷かを判別した後,上部構造であれば損傷領域を探索し,その後,損傷部材と損傷接合部の位置と損傷度を推定し,基礎構造であればどの支持部がどの程度損傷したのかを推定する絞込み手法を開発した。また,この手法の妥当性を検証するために小型振動実験を行った。損傷領域の探索は損傷前後での接合部の運動エネルギー変化を指標としたが,この際3次元加速度センサを用いて3次元モード情報を使うことにより精度が向上することを確認した。また,損傷領域の中で損傷部材あるいは損傷接合部を探索する際,特定された損傷領域の外周部をテンション材で固めることにより損傷検出の精度が向上することを確認した。上部構造と基礎構造を一体化した建築構造システムの構造健全性を振動モニタリングにより維持する方法を構築することを目標に,理論・実験・実測の3本の柱を立てて研究を行った。理論:建築物の上部構造の損傷検出法を上部・基礎一体構造の損傷検出法に拡張発展させるための理論的フレーム構築の一環として,立体トラス屋根構造物の部材,接合部,および支持部の損傷を同時に検出することのできる方法を開発し,その有効性を振動模型実験により確認した。実験:次年度の本実験に備えて,地盤と構造物の相互作用を考慮した建物振動模型の設計と製作を行った。年度の前半で模型設計を終了し,後半を模型製作時期にあてた。建物模型は杭基礎を有する多層建築物を考え,杭周辺の地盤材料としてシリコン材を用いた。予備実験では基礎構造の損傷のみを対象とし,杭頭および杭中央部に大きさの異なる切欠きをいれて損傷を模擬した。予備振動実験を行い,従来の加速度センサを用いた計測により,杭周辺にシリコン材がある場合とない場合ともに,損傷前後で振動特性に変化が生じることを確認した。また,新たに導入した高速撮影ビデオにより,上部構造と杭の変形を計測できることを確認した。実測:杭基礎RC造中低層建物を実測対象に選び,常時微動測定を行った。常時微動測定には,研究室所有の6チャンネル同時計測可能なポータブルタイプを用いた。建物の鉛直方向と水平方向,さらに建物周辺の地表面上の水平方向の振動計測を行った。計測した時系列データからオフライン処理により建物のねじれ変形やスウェイ・ロッキングの相互作用成分をそれぞれ分離し,地盤特性と構造特性により各成分の寄与がどのように変化するのかを検討した。また,基礎構造の損傷を検出するための地盤-

構造物連成系多質点系モデルを構築し,上部構造,地盤,および相互作用に関するばね剛性と減衰を同定し,最後に杭のばね剛性と減衰を同定する方法を開発した。上部構造と基礎構造を一体化した建築構造システムの構造健全性を振動モニタリングにより維持する方法を構築することを目標に,理論・実験・実測の3本の柱を立てて研究を行った。理論:建築物の上部・基礎一体構造の損傷検出法作成のための一環として,基礎構造のみ損傷が生じた場合に損傷を検出することのできる方法を開発し,その有効性を実験結果及び観測結果より確認した。実験:昨年度設計と製作を行った地盤と構造物の相互作用を考慮した建物振動模型を用いて実験を行った。杭基礎の損傷のみを対象として,杭の損傷前後で上部構造の振動特性がどのように変化するのかに着目した。杭頭および杭中間部に切欠き,または切断することにより損傷を模擬した。杭頭部が大きく損傷した場合は固有振動数の低下という明確な変化が起こることを確認できた。損傷度の小さい場合,あるいは杭中間部で損傷が生じた場合は固有振動数の低下はほとんど生じないものの,損傷により伝達関数の形が変化することが確認された。損傷によるこのような上部構造の応答特性の変化から杭の損傷を間接的に検出する可能性があることが確認された。実測:研究室所有の測定器を用いて杭基礎RC造中低層建物の常時微動測定を行った。その結果から,昨年度開発した地盤一構造物連成系多質点系モデルを用いて,上部構造,地盤,相互作用ばね,および杭のばね剛性と減衰を同定した。上部構造と基礎構造を一体化した建築構造システムの構造健全性を振動モニタリングにより維持する方法を構築することを目標に,理論と実験に基づき研究を行った。理論:杭基礎RC造中低層建物の常時微動測定を行い,その応答時系列を用いて地盤-杭構造物連成系モデルを構築し,多段階システム同定手法により,上部構造,地盤,相互作用ばねを順次同定し,最終的に杭基礎の剛性と減衰を同定する方法を定式化した。さらに,同定手法の有効性を確認した。実験1:グローバルな視点から損傷を検出するために,杭の載荷実験において小型起振機とインパクトハンマを用いた振動計測,赤外線カメラによる温度計測,デジタルカメラ撮影による全体ひび割れ状況とせん断ひび割れ幅の分類を行った。実験2:ローカルな視点(超音波、AE、デジタルカメラ)から損傷を検出するために杭の載荷実験を行った。この実験ではグローバルモニタリングとローカルモニタリングを結ぶための基礎的データを得ることを目的とした。簡易AEセンサの測定は、せん断ひび割れ発生時および進展に多数のAE信号を受信することができた。超音波の伝播時間測定では、伝播時間とせん断ひび割れ幅の関係が確認できた。従来は上部構造のみに注目して行われてきた地震被災後の構造ヘルスモニタリング技術を,上部構造と基礎構造を総合的に扱えるように拡張した。対象構造物は多層建築物と大屋根トラス構造とした。多層建築物ではとくに杭基礎を取り上げ,建物と近傍地盤の振動計測から杭の剛性変化を同定し,杭の損傷度を推定する段階的システム同定手法を開発した。同定モデルには地盤-構造物相互作用を考慮でき,かつ杭と地盤を分離可能なPenzienタイプのモデルを採用した。
中学校地理的分野で創案的発想の形成とその知識共有を図る地図教材支援システムの開発

本研究の目的は、中学校地理的分野で創案的発想の形成とその知識共有を図る地図教材支援システムの開発である。開発したシステムは,社会科地理教育の教材用として利用されることを意図している.まず、メッシュ地図の情報は,凡例の項目とその項目に対応したメッシュ単位の情報をそれぞれXMLで表現したものを利用している.メッシュ地図の位置情報は,データベースに登録されている.システムは,URIをもとにメッシュ地図の全体のメッシュ画像と凡例別のメッシュ画像を生成し,分類して画像を管理する.検索は,メッシュ地図を画像イメージに変換し,その類似度にもとづいて画像検索を行う.検索結果は,利用者に思惟の素材となる情報として利用されるよう意図する.また、システムは、調査することをサポートするための方法を提示する。地図の読み上げ技術は未知の場所に歩いて歩行者を対象とした地図を読み込むために使用される。地図内の情報は、限られたエリア内のルールベースのシンボルの配置で表される。そのような限定されたシンボルの情報を使用して推測する学習者は、例えば、地図を特定することで場所を指定することが困難な場合、山、森、または特定の場所の特定の特性のない住宅街によって、地図を読み取るために歩行者を助けるために、人がマップに記載されている情報に加えて、場所を推定するために適切な情報を提供することで推測するためにサポートする方法を用いている。中学校において,学習成果の再利用性(さらに発展させた課題として取り組む等)や,個々の学習成果(地図)を統合して別の観点から比較して分析できるようにするなど,学習者の気づき,発見の仕掛けを持つ協調学習に適した効率的な地図制作支援と課題の継続・統合など課題を持続的に発展させていけるような制作過程を組み込んだ地図教材システムを開発するのが目的である.開発するシステムは,学習成果の再利用性に着目する.学習成果の再利用性とは,開発する地図教材システムを利用して制作される「土地利用図」や「環境調査図」,「案内図」などの学習成果の中から,学習者が有益と思われるテーマやその凡例を用いて別の地区との比較ができるようにすることである.個々の観点で調査された成果をもとに,他の学校でも利用してもらえるようにする.このために,システムの適用範囲は,学習者個人または小グループ,クラスあるいは同じテーマでの学習活動を行うコミュニティを対象とし,協調学習の概念を導入する.具体的には,システムに,学習者たちが設定した課題発見から問題の設定と地域調査をもとに表現した地図をWeb上に公開する.本研究の目的は、中学校地理的分野で創案的発想の形成とその知識共有を図る地図教材支援システムの開発である。本研究は,地図を用いた学習成果(学習者が編集した主題図)の再利用性や,個々の学習成果(地図)を統合して別の観点から比較してみるなど,学習者の気づきや発見の仕掛けをもつ協調学習に適した地図教材システムを開発するのが目的である.

本年度は,学習者が共通の枠組みで編集した主題図をWeb上で全体のイメージからの比較,凡例間の比較によって,類似性のある要素を検索できるようにするための検索システムを開発した.本システムは,国土地理院が配信している電子国土情報を組み込んで,地図編集をおこなえるシステムで編集を行った成果(土地利用を表現した複数のメッシュ地図)を用いて,その類似性を検索できるようにしたものである.メッシュ地図の情報は,凡例の項目とその項目に対応したメッシュ単位の情報をそれぞれXMLで表現している.このデータを用いて,1つのメッシュ地図を30×30ピクセルの地図全体を表現したカラー画像と,さらに10に区分した凡例別のモノクロ画像を生成した.そして,画像をインデックスとしてデータベースに登録した.その際に,同時に類似度の計算を行い画像名(URI情報)のインデックスキーを付けて登録した.検索システムは,このその類似度にもとづいて類似性の高い画像一覧を出力する.類似度は,ユークリッド距離と重み付きユークリッド距離を用いて計算し,その結果を比較した(学会で成果報告).また,検索結果を表示する際に,利用者に思惟の素材となる情報として利用されるよう,類似の比較を2段階で提示する方式を提案した.第1段階では,主題図を対象とした類似検索,第2段階では,主題図を構成する凡例別の検索結果を出力する.検索結果では,地図上での比較で,凡例のどの項目が,領域としてどのように類似しているのかを表示する.システムでは,学習者が,検索結果をもとに地域間比較をすすめるための題材として,用いることを意図している.本研究は,学習成果の再利用性(過去の成果をさらに発展させた課題として取り組む等)や個々の学習成果(編集した主題図)を統合して別の観点から比較してみることによって,学習者の気づきを誘発したり,発見めいた仕掛けを提供する地図教材システムを開発することが目的である.当該年度の成果は,前年度までにおいて開発してきたメッシュ地図編集システムを用いて作成したメッシュによる土地利用図から,他の図面との比較を行える機能を開発する.これは,土地利用の特徴などで他の地域と似ている図面を検索して提示できるようにするものである.この機能は,前年度に国内シンポジウムで発表したものの拡張版である.類似度を示す指標は,画像検索で用いられる距離尺度を用いて類似度を算出した.その算出値に基づきメッシュ図全体を示した画像番号とその図を構成する土地利用の地目別番号とを関連付けしてインデックス化してデータベースに格納した.開発後,複数の図面を用いて,機能の検証実験をおこなった.実験に用いた地域は,これまで一般的な土地利用の地理的な説明ができる地域である.被験者は,対象とする地図全体のイメージにひきずられ,システムが提示した地目別の詳細な類似性を指摘することができなかった.これらの知見をまとめて,ドレスデン(ドイツ)で開催されたICGG(International Gonference on Geometry and Graphics)で発表した.本システムが,主題図全体とメッシュで表現された土地利用の地目別の類似のインデックスにより,出力される結果と,被験者による目視による類似性との比較により,本システムの機能が有効であることを示した.本研究は,学習成果の再利用性(さらに発展させた課題として取り組む等)や,個々の学習成果(地図)を統合して別の観点から比較して分析できるようにするなど,学習者の気づき,発見の仕掛けを持つ協調学習に適した効率的な地図制作支援と課題の継続・統合など課題を持続的に発展させていけるような制作過程を組み込んだ地図教材システムを開発するのが目的である.本年度は,学習者が仮説を立て,実際に地域調査を行う記録するツールの開発に取り組んだ.学習者は,仮説にもとづいて行う地域調査研究で使用する本端末システムを用いて,写真やメモをクライアントマシンにまず登録する.それをWebサーバに蓄積していく.蓄積した情報を再利用できるようにするため,学習者の記録資料として,調査地点の画像と,対象となるランドマークや調査対象物の切り出し画像,その場所の位置情報(GPSで取得),方位(センサーで取得),メモを記録していく.その学習者の調査内容をサーバに登録し,位置や方位による絞り込みや,画像検索の結果を,調査している学習者の端末へ位置情報,方位,画像,メモの関連する周囲の調査データを送信する.