hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多用途型日本手話言語データベース構築に関する研究

本研究では、手話の単語レベル、対話レベルから、言語学的な解析や手話工学分野で利用可能な、多用途型日本手話データベースを構築するための方法論の検討、並びに、データベースの構築を目的とする。平成30度は、以下の項目に対して検討を行い昨年度に引き続き、テストデータの収録を行った。(1)平成29年度に撮影した言語資料400単語の検証作業を行い、今年度撮影の方針を検討した。その結果、3次元動作データは、カメラ系と3次元系の同期解析、並びに、CG生成を考慮して、BVH形式データのフレームレートを120fpsから、カメラ系の59.94fpsに合わせて整数倍となる119.88fpsとした。さらに、表情などの非手指動作の詳細分析を考慮して、正面映像を4Kカメラとした。(2)今年度収録する言語資料は、前年度と同様に次年度の検証作業のため、手話母語者の研究協力者とともに2,000単語のテスト映像の収録作業を行った。テスト映像を基に、600単語、異動作同義語で894単語を東映東京スタジオで収録した。(3)前年度試作した多用途データ用のビュアーの機能検証作業では、3次元動作データをUNITYで、カメラ映像系を.NetFrameworkへ変更することで、フレームレートの異なるデータ間の同期再生を可能とできた。(4)アノテーション支援システムの設計:情報の可視化のためには、扱うデータに対してアノテーション作業を行わなければならない。研究者が簡単にアノテーションできるようにするための支援システムの映像部分の設計を行い、基本動作の確認まで行った。また、次年度の3次元動作部分の設計と映像部分との同期解析に関する設計も進行している。本研究の研究計画では、下記4項目を主に行う申請書となっていた。(1)言語資料収集方法、(2)言語資料収録方法、(3)データベース構築方法、(4)共通課題である。2018年度が終了した時点の下記項目の達成度を以下に示す。(1)は、選定方法、言語資料提供者もLARC内のデータベース検討委員会で検討を行った方針で、計画通り進行している。(2)は、2018年度までに、必要精度入力系の機材の確定が終わり、インフォーマントの右と左側のカメラを非手指信号の詳細分析を可能とさせため4Kカメラへ変更する予定である。目標単語数の収録は終了し、計画より少し多めに撮影が完了している。また、2019年度撮影候補単語の絞り込みも順調に進行している。この項目も、順調に進行していといえる。(3)は、既に収録の終了した1,394単語の多用途型データベースは分担者、LARCメンバーでは共有されている。(4)は、各データ形式を基に、ビュア部の設計、並びに開発は終了している。アノテーションのための解析支援部は、申請時の基本仕様部分は完成している。データ収録を最重要課題として予算を使用するため、提案しているNVSGモデルからの3次元動作データの自動アノテーション方法の検討を新たに追加した。この機能が実装できれば、3次元動作の自動抽出が可能となり、3次元動作からのアノテーション情報を用いた画像データのアノテーションすべき部分の自動候補抽出が可能となる。データベースのアノテーションにかかる費用を大幅に削減できる。平成31年度は、これまでのテスト収録を踏まえた、言語資料収集、並びに、言語資料の収録が重要な項目となる。当初の計画では、平成31年度から32年度にかけて4,000語彙収録予定であった。そこで、2年間の収録語彙の目標数は、3,0004,000語彙とする。また、データベースの価値を高めるため、対話の同期収録も行う。この対話収録においては、多用途データベースとするための異なる入力形式のデータを収録すると共に、映像のみの複数のカメラのみからの同期収録も予定している。これらのデータベース構築用語彙の収録は、既に8月1日から9月7日までの期間に集中して実施する予定である。撮影に先立って、最終的な語彙の選定、並びに、動作確定作業は、7月までに行う。現在までに、約1,500語彙の選定並びにテスト映像の撮影作業が終了している。アノテーション支援システムでは、3次元動作からの手形の自動抽出法について検討を行う。また、JASON(JavaScript Object Notation)形式で試作したアノテーションシステムの最終的なファイル形式の決定を行う。平成32年度は、当初の目標数4,000語彙の多用途型手話言語データベースの完成を目指す。また、現在打ち合わせが進行中の国立情報学研究所(NII)情報学研究データリポジトリ(IDR)からの公開を行う予定である。そして、開発したアノテーション支援システムは、すべての利用希望者へ配布を行う。さらに、BVH形式の3次元動作データは、マルチモーダルコミュニケーションの進展のため、手話の合成を目指す多くの機関へ配布を行う予定である。平成29年度は、以下の項目に対して検討を行いテストデータの収録を行った。(1)テスト用400単語の収集と(2)言語資料収録方法:言語解析、工学利用可能な手話語彙の抽出では、手話母語者の研究協力者とともに1,000単語のテスト映像の収録作業を行った。語彙収集においては、NTTの語彙頻度、対話コーパスの語彙出現頻度などを参照して行った。

様々な入力機器として手話映像をHDカメラ(60pfps MXF形式)3台、スーパースローカメラ(120fps MXF形式)1台、3次元動作を光学式モーションキャプチャVAICON T160(120fps ,BVHおよびc3d形式データ)42台、赤外線ならびに深度(距離)Kinect2 (30fps xef形式)1台からのすべてのデータを同期収録方式を検討した。そして、1,000単語のテスト映像から400単語、異動作同義語で545単語を東映東京スタジオで収録した。言語資料提供者は、手話母語者男女各1名の協力を得て行われた。(3)多用途データビュアーの開発と(4)データベース構築方法の検討:メディアの種類と時間解像度・空間解像度の異なるデータを最大4種類再生可能なビューを開発した。開発するアノテーション支援システムの一部に組み込み予定である。収録したさ400単語の属性を支援システムで扱い易いデータ構造に関して検討を行った。なお、本研究の実施及びデータの配布に関して、工学院大学倫理審査委員会承認番号H29-A-17を得ている。また、2名の言語資料提供者との間で資料の提供並びに配布に関して、同意書を得ている。本研究の柱となる多用途データベース構築のための、3次元動作データ、多視点ステレオ画像、距離センサーによる距離画像の同期収集方法の検討が順調に進み、時間解像度が異なっていてもタイムコードを基に収録可能性の評価が行えた。異なるメディアとの同期収録で問題の発生が予想されたKinectからのデータも正確にドロップフレームを検知し補間フレームの挿入により、他のデータのフレーム数の保証が可能となった。また、これら異なるメディアを同期再生可能なビュアーの開発も順調に進み、解析支援システムのめどが立った。また、収録語数を500単語と設定した目標も、異なり動作数で545単語の収録を行った。以上のことより、順調あるいはそれ以上の進展と考える。本研究では、手話の単語レベル、対話レベルから、言語学的な解析や手話工学分野で利用可能な、多用途型日本手話データベースを構築するための方法論の検討、並びに、データベースの構築を目的とする。平成30度は、以下の項目に対して検討を行い昨年度に引き続き、テストデータの収録を行った。(1)平成29年度に撮影した言語資料400単語の検証作業を行い、今年度撮影の方針を検討した。その結果、3次元動作データは、カメラ系と3次元系の同期解析、並びに、CG生成を考慮して、BVH形式データのフレームレートを120fpsから、カメラ系の59.94fpsに合わせて整数倍となる119.88fpsとした。さらに、表情などの非手指動作の詳細分析を考慮して、正面映像を4Kカメラとした。(2)今年度収録する言語資料は、前年度と同様に次年度の検証作業のため、手話母語者の研究協力者とともに2,000単語のテスト映像の収録作業を行った。テスト映像を基に、600単語、異動作同義語で894単語を東映東京スタジオで収録した。
犯行声明の本質：テロ組織による犯行声明表出の戦略的動機の理論的・実証的分析

本研究は、テロ組織による「犯行声明」の表明、その動態を理論的・実証的に明らかにすることを目的とした。本研究は、理論構築部分、実証部分で構成され、大きく以下の3つの課題に応える。(1)なぜテロ組織は犯行声明を行うのか(行わないのか)、(2)犯行声明の表出がテロ組織の活動にいかなる影響を及ぼすのか、(3)これらの課題について、先行研究をベースに仮説を構築し、その妥当性をデータを用いて実証。(1)、(2)について、本研究では、テロ組織による犯行声明の表出は、テロ組織の戦略的思考の結果と捉え、特にテロ組織と支持住民との相互関係に着目する。上記研究課題において、本年度はテロ組織が用いる特定の戦略が、当該地域の住民の態度に如何なる影響をあたえ得るのか検討ならびにデータを用いた検証を行った。特に、1980年代以降、多くのテロ組織によって頻繁に用いられることとなった自爆テロに焦点を当て、自爆テロという人的・物的資源のかかる戦略を実行することによって、テロ組織は自らの政治目的に対するコミットメントを確保し、その結果、組織に対する人的資源の確保を行う、という仮説を構築した上で、実際にデータを用いて検証を行った(ベクトル自己回帰モデル)。その結果、自爆テロの増加は組織に対する人員の増加に繋がるが、逆の方向性は発生しない点が明らかとなった(×人員増加→自爆テロ)。本研究結果は、テロ組織による手法の戦略的選択と地域住民への影響を考える上で、重要な結果となる。加えて、本年度はプロジェクト初年度であり、可能な限り理論的説明を多角的に検討するため、International Studies Associationなど国際学会にて発表を行い、各国の研究者からフィードバックを得るとともに、意見交換を行った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
私的空間におけるアジア消費者間コンテンツ・シェアリング行動とメカニズムの比較研究

本研究は私的空間におけるアジア消費者間コンテンツのダウンロード行動およびシェアリング行動を概念的実証的に研究することを目的とする。インターネット普及率が高いアジアのデジタルコンテンツのダウンロード経験者を対象に、私的空間において娯楽コンテンツ利用行動の動機を探り、利用意思決定等を整理する。調査結果から、アジアの新中間層は増加したが、娯楽コンテンツに対する消費スタイルは下層とあまり変わらないことが分かった。日本娯楽コンテンツ企業がアジア市場で事業進出し展開するためには、現地に適用できる娯楽コンテンツの価格政策のほか、官民連携による情報利用のモラル普及活動等を多角的に展開していくことが大事である。平成26年度は中国(上海)とタイ(バンコク)で、研究協力者および海外研究協力者と伴う現地調査を実施した。1)中国の現地調査:兪炳強教授(沖縄国際大学、研究協力者)とともに、上海市場における消費者間コンテンツ・シェアリング行動に関する資料調査および現地視察を行った。具体的には1上海消費者の娯楽コンテンツ・シェアリングが多い商業施設、インターネットカフェ周辺などで娯楽コンテンツ・シェアリング状況などを視察した。2上海書城のブックスセンターで上海市場の関連資料や図書など精査し、必要な図書資料を購入した。3上海消費者の娯楽コンテンツ利用状況などについて、上海対外貿易学院教員と意見を交換し、アンケート調査の実施期間などについて調整した。2)タイの現地調査:タイのバンコク市場における消費者間コンテンツ・シェアリング行動に関する資料調査および現地調査を行った。具体的には、1日本娯楽ソフトのコンテンツ・シェアリングが多いチュラーロンコーン国立大学周辺およびラーチャパーソン地区商業施設、インターネットカフェ、サイアム駅周辺などで日本製娯楽ソフトコンテンツシェアリング状況を視察した。2チュラーロンコーン国立大学のブックスセンター、現地書店(アマリンブックセンター、SE-EDブックス)で関連資料や図書など精査し、購入した。3タイ大学の大学生を対象にしたアンケート調査の実施期間などについて研究協力者と打ち合わせを行い、チュラーロンコーン国立大学と国立ブーラパー大学にてアンケート調査を実施した。現在、筆者がタイで行った海外インタビュー・現地調査のデータを整理し分析中である。1本務校で教務部長の役職についたことで学内業務(管轄部署:研究支援課、教学課、学務課)が増え、本研究課題に取り組む時間を十分に確保できなかった。2中国の調査協力者は事故により、調査協力ができない状態となり、現地調査を延期することになった。1と2によって、当初の計画どおり現地調査研究を遂行することができなかったことが理由である。現在までの達成度の評価は「遅れている」である。1.国外調査:(1)シンガポール:エンターテインメントコンテンツの情報共有行動およびデジタル海賊について、国立図書館等で資料を収集した。現地視察については駅周辺、商店街でネットカフェを視察した。また、Media Development Authorityを訪問し、インターネット規制に関する情報収集した。(2)タイ:国立大学図書館、アサンプション大学等を訪れ、関連資料を収集した。現地視察については、高架鉄道BTS駅・地下鉄MRTの周辺ネットカフェ、大学、商業施設周辺のネットカフェを視察した。コンテンツ交換・情報共有行動について、大学の学生らと意見交換した。学生の多くが、スマホ、自宅PC等で違法エンターテインメントコンテンツをチェックし、収集していることがわかった。都市中間層の大学生でも友達、先輩、後輩、知り合いなどとコンテンツについて情報交換し、無料でエンターテインメントコンテンツを消費している実態が浮かび上がりました。2.国内調査(インターネットカフェ6カ所、鎌田駅周辺と五反田駅周辺):各ネットカフェでは、マンガ、PC端末およびその他設備(飲み放題、シャワー、女性専用スタイリング剤など)が整っており、個室があるため、宿泊プランなどが用意されている。ネットカフェは、利用者のもう一つの「私的空間」な存在であることが確認できた。情報共有・交換については、PC端末の中で、情報交換できるソフトがインストールされており、また、コンテンツを提供するホームページを検索すれば、コンテンツ内容をアップロード・ダウンロードすることが可能である。また、お店の客層について、若者と年配者の利用者が多いと感じた。特に、女性利用者向けに化粧品、禁煙スペースなどを提供しており、快適な私的空間を提供していると感じた。今回の情報収集により、インターネットカフェ=私的空間の機能を持つことが確認できた。本務校で地域産業研究科長の役職についたことで学内業務が増大し、本研究課題に取り込む時間を十分に確保できなかったためである。平成29年度の研究活動は国内(東京および千葉県)および国外調査(タイのバンコク)を実施した。1)国内調査:平成28年度の引き続き調査であり、東京消費者間コンテンツ・シェアリング行動とメカニズムに関する資料収集および視察調査を行った。東京駅と新宿駅周辺のインターネットカフェを中心に訪問し、3カ所のインターネットカフェを実際に利用し、店舗内環境、店内のPOP、雑誌・漫画の配置、個室部屋の設計、オープン・スペース配置などにて現地視察を行った。また、ジェトロ・アジア経済研究所図書館にて、アジア諸国の経済事情、東アジアの消費行動などの情報を収集した。2)国外調査:タイのバンコクにて現地視察および若者のヒアリング調査を行った。JETRO Bangkok Officeを訪問した。ジェトロバンコク事務所ではタイ政府に知的財産に関する情報提供(例、物理的な流通、税関、商品知的財産など)を中心に行っているが、コンテンツ・シェアリングに関する知的財産権の保護活動は行っていないことが分かった。現地視察については、BTS駅にあるネットカフェ、大学周辺(チュラローンコーン大学)、商業施設(サイアムSQUARE、パラゴンとMBKセンター)周辺で若者のヒアリング調査を実施した。知的財産権に関する教育は、タイの若者はあまり受けていない。

「ダウンロードコンテンツの再利用は違法です」と謳った啓発キャンペーンを聞いたことがあるが、実施レベルでの教育がないために浸透していない。違法エンターテインメントコンテンツの再利用については抵抗を感じない若者が多いようだ。また、エンターテイメントコンテンツの情報共有行動については、多くの若者は自宅PCで違法エンターテイメントコンテンツをアップロードする傾向があるが、視聴する際はスマホの方をよく利用することがわかった。本研究は私的空間におけるアジア消費者間コンテンツのダウンロード行動およびシェアリング行動を概念的実証的に研究することを目的とする。インターネット普及率が高いアジアのデジタルコンテンツのダウンロード経験者を対象に、私的空間において娯楽コンテンツ利用行動の動機を探り、利用意思決定等を整理する。調査結果から、アジアの新中間層は増加したが、娯楽コンテンツに対する消費スタイルは下層とあまり変わらないことが分かった。日本娯楽コンテンツ企業がアジア市場で事業進出し展開するためには、現地に適用できる娯楽コンテンツの価格政策のほか、官民連携による情報利用のモラル普及活動等を多角的に展開していくことが大事である。中国の現地調査では、視察調査、引き取り調査およびアンケート調査を行ったが、中国人の消費者間コンテンツ・シェアリング行動に関するアンケート調査が実施できなかったため、研究計画が遅れている状況です。H27年度、再度海外研究協力者と調整し、上海の大学でアンケートを実施する予定です。平成28年度調査予定どおり、日本国内で消費者間のコンテンツ・シェアリング行動に関する調査を行う予定です。並行して、海外研究協力者と調整し、平成27年度で実施できなかった海外調査および聞き取り調査などを行い、アジア消費者間のコンテンツ・シェアリング行動を検証します。H29年度は現地調査に向けて研究協力者と連携しながら、調査計画どおり、調査を行う。アジア消費者行動、マーケティングH27の調査計画通り、研究協力者および海外研究協力者と一緒に海外現地調査を行い、アジア消費者間コンテンツ・シェアリング行動の概念モデルを検証し、中国、台湾、韓国とフィリピンでアンケート調査および聞き取り調査を行う予定です。本務校で教務部長の役職についたことで学内業務(管轄部署:研究支援課、教学課、学務課)が増え、本研究課題に取り組む時間を十分に確保できなかった。また、現地調査協力者の事故により、調査を延期した。本務校で地域産業研究科長の役職に就いたことで学内業務における校務の増大によって、本研究課題に取り込む時間が十分に確保できなかった。
コリン作動性抗炎症経路を介した致死的熱中症の新たな治療戦略の開発

本研究の目的は、熱中症病態におけるコリン作動性抗炎症経路の関与を明らかにし、電気的迷走神経刺激による同経路の賦活化療法が新規治療法として有効か否かを解明することである。ラット熱中症モデルにおいて、迷走神経刺激を行うことで熱刺激後の死亡率は有意に改善し、炎症性メディエーターの上昇は抑制された。免疫組織学的解析では、迷走神経刺激は肺・脾臓における炎症細胞浸潤を抑制し、熱刺激により低下したアセチルコリン受容体の発現を改善させることが明らかとなった。本研究結果より、電気的迷走神経刺激療法は、熱中症病態におけるコリン作動性抗炎症経路の破綻状態を改善することで新規治療法になりえることが明らかとなった。我々は、熱中症の重症化過程において中枢性に全身炎症を制御するコリン作動性抗炎症経路の破綻が関与しているとの仮説を立てた。本研究の目的は、ラット致死的熱中症モデルを用い、熱中症病態におけるコリン作動性抗炎症経路の関与とその賦活による新規治療戦略の有効性を検討することである。1小動物用体温保持装置(Bio Research Center社製、BWT-100A)を用いた急速加温によるラット熱中症モデルを確立した。同モデルは、熱中症設定温度を41.5±0.2°Cとすることで、最重症の致死的モデルとなり7日間死亡率は、約70%である。2電気的迷走神経刺激(10V、2mS、5Hz、20分間)による熱中症モデルの死亡率改善効果を検証した。Sham群、熱中症群、熱中症導入後に電気刺激を行う群の三群間で比較検討したところ、熱中症7日後の死亡率は、迷走神経刺激により有意に改善した(74% vs. 39%)。3熱中症刺激により上昇する全身炎症指標であるTNF-α・IL-6値、および血管内皮障害指標であるE-セレクチン・トロンボモジュリン値は、電気刺激群で有意に低下することが確認できた。4熱中症病態においてコリン作動性抗炎症経路が破綻する機序を明らかにするため、熱中症刺激後6時間の脾臓のCD11b陽性炎症細胞および同細胞上のα7アセチルコリン受容体の発現の変化を評価した。熱中症刺激によりCD11b陽性細胞は増加するが、それらの細胞の大部分がα7アセチルコリン受容体を発現していないことが明らかとなった。このことは、熱中症病態においてコリン作動性抗炎症経路が十分に機能できない可能性を示唆する。以上の解析によって、熱中症により誘導されるコリン作動性抗炎症経路の破綻が、その重症化過程に影響を与えることが示唆された。また、コリン作動性抗炎症経路の賦活化療法は、熱中症の新規治療になる可能性があることが判明した。年々急増する重症熱中症の現行治療は対症療法の域を出ず、予後を改善し得る新規治療法の開発が急務である。致死的熱中症は高率に意識障害を合併し、中枢神経系異常が主たる病態の一つである。そのメカニズムは、脳虚血と脳浮腫(細胞障害、血液脳関門の透過性亢進と循環障害)によると考えられている。我々は、その重症化過程において、中枢性に全身炎症を制御するコリン作動性抗炎症経路の破綻が関与しているのではないかと仮説をたてた。本研究の目的は、ラット致死的熱中症モデルを用い、熱中症病態におけるCAPの関与とその賦活による新規治療戦略の有効性を検討することである。同モデルは、熱中症設定温度を41.5±0.2°Cとすることで、その重症度は致死的モデルとなり7日間死亡率は、約70%である。Sham群、熱中症群、熱中症導入後に電気刺激を行う群の三群間で比較検討したところ、熱中症7日後の生存率は、迷走神経刺激により有意に改善した(26% vs. 61%)。3熱中症病態において誘導される全身炎症が電気的迷走神経刺激によって制御されているかを血清学的に解析した。熱中症刺激により上昇する血清TNF-α・IL-6値、及び血管内皮障害の指標であるE-セレクチン・トロンボモジュリン値は、電気刺激群で有意に低下することが確認できた。以上の解析によって、熱中症により誘導されるコリン作動性抗炎症経路の破綻が、その重症化過程に影響を与えることが示された。また、電気的迷走神経刺激によるコリン作動性抗炎症経路の賦活化療法は、熱中症の新規治療になりうることが明らかとなった。当初の予定通り、解析が進んでいる。

当初の申請書通りに解析を進める予定である。ラット熱中症モデルにおけるコリン作動性抗炎症経路の賦活化療法の効果を、生理学的評価あるいは組織学的評価によって検討する。本年度同様に、物品費・旅費などに使用する予定である。
世紀転換期チェコ政治とオーストリア政治における変容と政治指導者―カイツルを例に

19世紀から20世紀への世紀転換期のハプスブルク君主国統治下のチェコ人居住区域では、名望家政党政治から大衆政党政治への移行が生じていた。同時にハプスブルク君主国の非ハンガリー部分であるオーストリア政治では、複数のナショナルな政治空間の集合体への変容(「国民化」)が生じていた。これらの変容の渦中にいた1人が、オーストリアの財務大臣経験者であったヨゼフ・カイツル(Josef Kaizl)であった。青年チェコ党とチェコ政治を代表する政治家であると同時に、オーストリア政治でも重要な役割を果たしたカイツルの政治指導や政治理念などの分析を通じて、これらの変容を解明するのが本研究である。
内因性睡眠物質の遺伝子検索に基づいた新しい麻酔補助薬の開発

睡眠と麻酔は、可逆的意識消失を伴うという大きな共通点を持っている。実際、ベンゾジアゼピン系薬物やバルビツレート系薬物といった睡眠薬が、臨床麻酔や集中治療の領域でも広く用いられている。しかし、生理的睡眠には単に眠っているという以上に、中枢神経系を保護したり修復したりするという機能や、免疫能を増強するという機能のあることが明らかにされてきている。さらに、この生理的睡眠は、腫瘍壊死因子やインターロイキン-1などのサイトカイン、成長ホルモン放出因子、プロスタンジンD2など複数の内因性睡眠調節物質によって調節されていることが最近の研究で解明されてきている。しかしながら、これら複数の内因性睡眠調節物質の相互関係や重要性の優劣などはいまだよく解っていない。また、睡眠のメカニズムが麻酔薬の作用とどのように関係しているかもよく解っていない。さらには、内因性睡眠物質を臨床麻酔の世界で積極的に応用するという研究もほとんどない。そこで、本研究では、まず最新のDNAマイクロアレイ法を用いて、断眠後の全脳の遺伝子発現プロフィールを検討した。また、生理的睡眠のメカニズムが麻酔と関係しているのかを、断眠と麻酔の相互作用を調べることによって検討した。結果、今回の研究では、成長ホルモン放出因子やインターロイキン1などのいくつかの睡眠に関係していると思われる脳内物質の遺伝子発現が、断眠によってたしかに増加していることが示された。また、生理的睡眠を刺激する代表である断眠が、2つの異なった静脈麻酔薬の作用を有意に増強した。以上の結果より、生理的睡眠のメカニズムが麻酔薬の作用部位や作用機序と関係していることから、今回の研究で遺伝子発現の増強した物質の麻酔への応用も示唆された。麻酔と睡眠は可逆的意識消失という大きな共通点を持ち、また生理的睡眠には単に眠っている以上に中枢神経系を保護したり修復するという機能や免疫能を増強するという機能があるため、生理的睡眠に関わる何らかの物質がより脳保護的に働く新しい麻酔補助薬として活用できる可能性がある。そこで将来の薬物開発につながる生理的活性物質を遺伝子検索によって探ることが本研究の目的である。今年度は、睡眠に関するストレスが中枢組織にどのように影響を与えるかを検討する目的で、麻酔薬投与による神経組織由来細胞の遺伝子発現プロフィールの変化をDNAマイクロアレイによって解析した。細胞はヒト神経芽細胞腫およびラットグリア膠腫由来の細胞を用いた。定法に従って培養した細胞を3群に分け、1群に静脈麻酔薬(ケタミン)、2群に吸入麻酔薬(セボフルレン)をそれぞれ添加し、3群はコントロールとして麻酔薬を加えないで一定時間処理した。その後RNAを各群から回収し、それぞれを異なる蛍光色素で標識したcDNAを調製した。それらを用いてマイクロアレイ上のDNAとハイブリダイゼーションを行い、コントロールと各薬物処理間で発現の変化が認められる遺伝子の検出を行った。その結果麻酔薬処理でコントロールとの間に明らかな遺伝子発現プロフィールに有意な差が認められた。現在その遺伝子の同定とその変化の意義の検討を行っている。今後この方法を発展させて、自然睡眠と麻酔の双方に関係する遺伝子を検索する予定である。睡眠と麻酔は一過性の意識消失を伴うという共通点があるため、生理的睡眠調節機構と麻酔メカニズムの関連は非常に興味深い。また、生理的睡眠には単に眠っている以上に、中枢神経を保護したり修復したりするという機能や、からだ全体の免疫能を増強して感染防御に役立っているという報告が最近なされている。そこで、睡眠を調節する何らかの生理活性物質が、新しい麻酔薬や麻酔補助薬の開発につながっていけば、将来麻酔は単に眠らせるだけではなくその間に睡眠のような生体にとって有利なものになる可能性がある。そこで、本研究によって睡眠と麻酔の関連性について詳細に調べ、さらに睡眠に深く関わる遺伝子を検索することによって将来の麻酔薬開発への糸口を見つけようとした。

まず、睡眠と麻酔は本当に共通のメカニズムがあるのかを、睡眠を増強する様々な刺激を実験動物に加えた上で麻酔薬を投与して検討した。その結果、断眠やサーカデアンリズムといった生理的睡眠を刺激する代表的なものが、麻酔薬の作用を増強する事が分かり、脳内の生理的睡眠を制御する機構が麻酔薬の作用を修飾することが明らかになった。さらに断眠したラットの脳からRNAを取りだし、遺伝子発現プロフィールをDNAマイクロアレイによって解析した。その結果、睡眠に関わっていることがよく知られているある種の成長因子などの発現が断眠によって増強されており、今後これらの物質やその関連物質の麻酔への応用が期待される。
青年期における流行性耳下腺炎の流行を防ぐ方略の探索

本研究では医療系大学生を対象とした多施設横断研究により、地方自治体の助成によるムンプスワクチン接種と大学生におけるウイルス抗体価上昇との関連を検討し、青年期における流行性耳下腺炎の流行を防ぐ方略を探索する。ムンプスのウイルス抗体価のデータを各大学から入手し、学生の母子健康手帳に記載のワクチン接種状況および自己記入式調査票を回収する。地方自治体によるワクチン接種の助成の情報を統合し、成育歴、既感染歴やワクチン接種歴、保護者の職業、兄弟の数を共変量とした重回帰分析モデルを用いて各要因の係数を求め、地方自治体によるワクチン接種の助成が流行性耳下腺炎の流行防止にどの程度寄与したかを評価する。
現代英米文学と比較文学:異文化コンピュータ支援教育ソフトの開発・研究

名古屋市立大学教養部では、1988年度文部省情報処理教育補助金を受けて、すでに「PCマスター」「CAL教育用ソフト英語Ver.1.0」を開発・実用化している。これを、(1)英米における文学・比較文学の研究・教育、(3)コンピュータ支援学習教育・文化認知論、(4)文学評伝の新動向を把握する方向性において発展させてきた。その結果、(1)英米における英文学および比較文学研究分野では、近年とみに異文化論的な拡がりを背景にした論考が大きな注目を浴びていること、(2)日本から発信するアカデミックな比較文学研究の試みとして、T.S.エリオットの第一次試料に遡った異文化論的研究の推進だけでなく、世界性豊かな作家作品研究として、英米ではグラハム・グリーン、日本文学からは、例えば遠藤周作の比較文化的研究が重要性を増すこと、(3)文化認知論としては、マクル-ハン(Marshall McLuhan)、オング(Walter J.Ong)の提唱するメディア文化論、ひいてはコンピュータ認知論から注目を浴びているヴァーチャル・リアリティーという概念と伝統的文学規範との関わりが注目されることが明らかになった。結論的な方向性としては、(1)メディア文化・文明認知論にもとづいて新しい文学・比較文化論の地平を切り開くこと、(2)日本という文化的な風土環境を踏まえた、確固とした文化認知論的文学論の確立が迫られていること、(3)以上のような要請に相応しいソフトウェアの開発(基本的にはQUICK BASIC言語にもとづく名市大CAL英語ソフトを継承的に発展させると同時に、マッキントッシュHyper Cardのマルチメディア化を図りつつ、T.S.エリオットならびに遠藤周作関係の比較文化教材を内容とする)..といった課題との取り組みが切に要請されている。
タンパク質立体構造データベースに基づく分子間相互作用の解析

本研究は、豊富なタンパク質立体構造データベースを生かして、タンパク質間およびタンパク質-低分子間の結合(相互作用)を理解し、相互作用が未知のタンパク質について立体構造からその機能を予測することを最終目的とする。本年度は既知の複合体の立体構造データから相互作用部位の幾何学的特徴解析と蛋白質複合体のホモロジーモデリングを中心に行った。幾何学的特徴として凹形状を検出するアルゴリズムの開発を進めた。このアルゴリズムはまず小さなプローブ球と大きなプローブ球を蛋白質表面に多数置き、大きなプローブ球が接触できない小さなプローブ球の集合をポケットと定義した。プローブ球は蛋白質の3つの原子と接するように置く。今年度はプローブ生成の方法に改良を加え、計算時間がプローブ球の大きさに依存しない高速なアルゴリズムを開発した。検出された凹部位は実際の低分子結合部位と有意な相関があった。この成果は現在、論文準備中である。また、蛋白質間相互作用については、単純な幾何特徴だけでは予測は難しいため、複合体のホモロジーモデリングの可能性を模索した。まず、相互作用が進化的にどの程度保存するか検討したところ、ヘテロ複合体は同一残基率40%程度であれば比較的高い精度で予測できることがわかった。ホモ複合体は結晶のコンタクトの影響もあり、より不安定な予測になることがわかった。現在、これらの知見を酵母の全蛋白質に適用し、複合体をモデリングから新規の相互作用の予測することを試みている。また、相互作用以外に、基本的なホモロジーモデリングのフォールド認識の過程を2次構造予測を用いて感度を上げる試みも行った。この成果はProtein Engineering Design and Selection誌に出版された。また、構造比較サーバMATRASの維持作業も継続して行い、その紹介記事が「生物物理」誌に出版された。
高品位六方晶窒化ホウ素単結晶の創製と新たな機能発現

高純度六方晶窒化ホウ素(hBN)単結晶の創製と、これを利用した新たな機能発現を目的とした。hBNのバンドギャップが約6.4eVであること、炭素不純物と高輝度紫外線バンド端発光との相関を実験的に明らかにした。更にグラフェン基板材料として、hBN-グラフェン積層構造に加え、MoS2系等の新たな2次元電子系デバイス用基板、絶縁膜としての有用性を各国の研究機関との連携で明らかにした。不純物制御のための基礎研究として、BN多形及びAlNにおける希土類元素の配位環境を理論と微構造解析により明らかにした。本研究は、高品位六方晶窒化ホウ素(hBN)単結晶の創製と新たな機能発現として、(1)遠紫外線発光特性の高効率化、(2)半導体特性、(3)グラフェン用基板特性の制御を目的としている。これを実現するためには、高品質・大型のhBN単結晶創製と共に、不純物の添加・制御手法を確立することが必要である。そこで、本研究は既存の高純度hBN単結晶の合成技術を更にもう一段進め、更なる高純度化と、より大型の結晶作成のための(1)合成プロセスの高度化、制御された不純物の添加による(2)ドーピング技術の開発、得られた高純度結晶と不純物を添加した結晶の特性評価による新たな(3)機能発現と制御、の3要素により構成される。H23年度の主たる研究概要を以下に示す。・高品位単結晶合成と評価新たに10気圧までの高窒素ガス圧炉(高純度化のためにタングステンメッシュヒーターを用いて、炭素フリーとする)を導入した。hBN結晶の主たる不純物である炭素及び酸素は、現状の高純度結晶で数10ppm程度であり、本装置の導入によりにこれを100ppb以下のレベルにまで低減した上で、合成条件の最適化により、5mm程度までそのサイズを拡大したい。・グラフェン基板材料としての応用の観点では、hBN-グラフェン積層構造を構築する上での最適な熱処理法(アルゴン-酸素、及びアルゴン-水素中による450°C程度のアニール条件など)を明らかにした。・不純物制御と特性発現を目指し、水素ガス圧下におけるhBNの圧縮挙動をダイヤモンドアンビルセルにより観測した。類似構造を有するグラファイトの圧縮挙動との差違を明らかにした。H25年度の主たる研究概要を以下に示す。・高品位単結晶合成と評価新たに導入した10気圧までの高窒素ガス圧炉により、辺長4mm程度の多結晶hBNを合成した。これまでNi-Mo-Cr合金系溶媒を用いていたが、5万気圧領域で用いていたBa系溶媒も新たに適用し、10気圧領域での溶媒効果を検証した。その結果、粒子径数百μm程度ではあるが、遠紫外線発光挙動を呈する良質hBN単結晶が得られた。遠紫外線発光用hBN蛍光体粒子の作製プロセスとして有望である。・グラフェン基板材料としての応用の観点では、引き続き各国の連携研究機関に高圧合成で得たhBN単結晶を提供し、hBN-グラフェン積層構造による新規デバイスに加え、MoS2系等の新たな2次元電子系デバイス用基板、絶縁膜としての有用性を検証した。・新たな試みとして、高圧合成したhBN単結晶を10万気圧、室温800°C程度で処理することにより無拡散型の転移によるウルツ鉱型BN結晶を合成し、そのバンド端発光特性等を明らかにした。本研究は高輝度の遠紫外線発光やグラフェンデバイス用の良質基板への展開で求められている、六方晶窒化ホウ素良質単結晶の大型化と、新たな機能発現を目指している。H24年度は、前年度導入した窒素ガス圧炉(10気圧以下)を用いて、金属系溶媒(Ni,Co-Mo,Cr系)による結晶成長を行った。炉内の高さ方向の温度勾配を利用し、上段の低温度側でhBN再結晶化の収量が増大することを見いだした。得られた単結晶は、高圧合成によるものとほぼ同等であるが、欠陥の導入

機構に高圧合成と異なる傾向が見られている。バンド端で強いエキシトン効果を示すh-BNのバンドギャップエネルギーは未だに議論があるが、フランスCNRSグループとの共同研究により、発光の励起スペクトルと光伝導特性を測定し、そのバンドギャップエネルギーを6.4eV以上であることを明らかにした。hBNーウルツ鉱型(w)BNの圧力誘起構造相転移はマルテンサイト変態であり、静水圧環境を利用するなどによりhBN単結晶をうまく加圧できれば、準安定相であるwBNでもhBN結晶子と同様なスケールでの回収が期待できる。そこでラマン分光法を用いて単結晶hBNの圧力誘起構造変化をその場観察し、単結晶wBNを取り出すことを試みた。10GPa以上の圧力下でも単結晶が観察されたが、hBNの面内振動E2g2モードが消失した。減圧後に取り出した単結晶試料においてもhBNの面内振動が得られず、10GPaでhBNからwBNに相転移し、構造を保持したまま、wBN単結晶が回収できたことを示唆する。超高圧法によらずに高品位hBN単結晶を合成する上では金属系(Ni-Mo合金など)溶媒を用いるが、窒素溶解度が小さいことにより成長速度が小さいことが問題であった。H23年度この問題を解決するために、10気圧までの高窒素ガス圧下での結晶成長を行える環境を整えた(炭素フリー環境)。当該装置は長年の懸案であり、その稼働条件の最適化は次年度に引き続くが、これにより結晶成長の大型化に挑める。25年度が最終年度であるため、記入しない。今課題で重点的に取り組む、高窒素ガス圧下単結晶成長装置をH24年度に導入し、順調に稼働している。良質単結晶成長の大型化を実現するには結晶成長の諸条件を引き続き吟味する必要があるが、これまでの試行錯誤により、欠陥評価の観点では従来型の高圧合成法とほぼ同様か、一部それを上回る特性の単結晶が得られた。大型化のための最適化は引き続き課題であるが、合成装置の導入・稼働は順調に進んでいる。また、共同研究によりhBNのバンドギャップの詳細な評価、wBN単結晶への転換、グラフェン基板材料としての特性発現など、全体計画の枠組みも順調に進展している高窒素ガス圧(10気圧、炭素フリー)下、結晶成長装置により、高品位hBN単結晶の大型化に挑む。また、グラフェンデバイス基板としての応用では、引き続き国内外の研究機関との連携研究を通じて、点欠陥・残留不純物の特定・評価を行うと共に結晶品質の更なる高品位化を目指す。また、高水素ガス圧下(数千から数万気圧)におけるhBN単結晶の圧宿挙動を、X線構造解析、ラマン分光法により評価し、hBN層間における水素との相互作用を明らかにする。これにより、hBN単結晶の水素吸蔵特性を検証する。良質単結晶の大型化が依然として大きな課題である。これに加え、不純物添加による特性発現に注力していきたい。遠紫外線発光効率の増大のためには、半導体特性制御による注入発光への指針を得ることが重要で、p型、あるいはn型半導体特性の発現が引き続き大きな課題である。グラフェン基板材料として展開は、国内外約50研究機関との連携を進めているが、次年度も同様な連携研究を進めていきたい。BN結晶構造として知られているウルツ鉱型BNは単結晶が得られた例が過去になく、その特性が不明である。本研究で得られた良質hBNを原料として得られるwBN結晶の特性(半導体特性、発光特性など)を明らかにしたい。
現代の教師の「実態」に即応した法教育教師教育プログラム開発

本研究は、法教育に関する教師教育プログラムを開発することを目的とする。その目的を達成するために、1現在の日本の教師、特に、法教育に主として関わることになる社会科等教師が、法教育に関して、何を「不得意」としているのか、法教育についてどのような教育観・授業観を持っているのか等について、量的に調査を行う。2何人かの社会科教師を抽出し、量的調査の結果判明した「教えることが苦手な法概念」について、具体的にどのような授業を展開するのか、どのような課題があるのか、法教育について持っている教育観・授業観に基づいてどのような授業を行い、どのような教育効果があると考えているのか等について質的に調査を行う。3「法教育先進国」であるアメリカ合衆国等でどのような法教育でどのような法教育教師教育プログラムが実施されているのか等、調査を行う。以上、13を踏まえて、日本の教師教育プログラムの開発を行うこととしている。本年度は、2018年6月3日(第1回全体会)、7月22日(第1回質問紙WG)、10月19日(第2回質問紙WG)、12月26日(第2回全体会)に会議を開催し、主として1と3について研究を遂行した。1については、質問紙の予備調査用紙の作成を行い、2019年3月に現役中・高校教員等を対象にした第1回予備調査を行った。3については、CRFCが開催する教師教育イベントに研究協力者1名が参加し、参加者からヒアリング調査を行った。また、研究代表者がNCSSに参加し、資料収集を行った。「研究実績概要」の1に関連して、予備調査用紙が完成し、予備調査を実施することができたので。「研究実績概要」の1に関連して、予備調査結果の分析を通して、調査用紙のブラッシュアップを図り、本調査の実施を行っていく。「研究実績概要」の2に関連して、一部教員を抽出して調査を行う予定。「研究実績概要」の3に関連して、引き続き、アメリカ合衆国での調査を継続する予定。
魚類の味覚依存型摂餌行動解発の神経機構の生理・形態・行動学的解析

魚類の摂餌行動は、餌の存在に気づき,探索、口腔内への取り込み、摂取に終わる。我々は味覚入力を介するこの摂餌行動解発の神経機構に関して、ゴンズイとヒメジを中心に形態・生理・行動学的解析を永年取り組み、今回は次の新たな知見を得た。1)餌のついばみ行動に関して蝶番関節を持ち、下顎骨のみを動かすことで口の開閉を行う。この関節では上顎骨と下顎骨の接触面が円柱面の一部を形成し、下顎骨が一方向にのみ動く。2)閉口に関わる筋肉として3種の下顎内転筋、開口に関わる筋肉として舌骨伸出筋、鰓蓋挙筋、口蓋弓挙筋などを同定した。3)3種の下顎内転筋と舌骨伸出筋は三叉運動ニューロンに、上記の他の筋肉は顔面運動ニューロンに主に支配される。三叉と顔面運動核は、それぞれ2つの亜核に分かれる。これらの個々の亜核葉末端で支配する筋肉が異なる傾向にあり、2つの運動核に体部位局在構築が存在することが分かった。4)三叉運動核は、顔面葉全体、顔面葉下部の綱様体、第三次味覚中枢の存在する下葉、及び三叉神経の感覚ニューロンからの入力を受ける。顔面葉の三叉運動核への出力ニューロンは小葉の下部に存在する大型のもので、その樹上突起野は各小葉全体に及ぶものと推察される。5)顔面運動核は、顔面葉尾方、顔面葉中間核、第三次味覚中枢の存在する下葉からの入力を受ける。6)三叉運動核は両側の顔面運動核と反対側の三叉運動核の3つの運動核と介在ニューロンを通して線維連絡をもつ。これは、顎骨運動や鰓蓋運動の連動と左右の協調の系として働いていると思われる。7)嗅覚除去したゴンズイも、夜間に与えたオキアミに対して一連の摂餌行動を遂行できることを示し、味覚を介する摂餌行動の神経機構を行動学的に確かめた。また、成魚のゴンズイは夜行性の行動様式を示し、内因性の概日リズムの存在を明らかにした。8)オジサンでの三叉、顔面、舌咽神経の中枢への投射を明らかした。また、触鬚小葉から顔面運動核への反射経路を明らかに、味覚情報が関与する触鬚の運動の神経機構を示した。ゴンズイの顔面葉各部位から脳幹網様体への投射経路を調べ、体部位局在的な投射が存在するかどうか調べた。投射経路の概要を最初に調べるために、固定した脳を使いDiI法を用いた。顔面葉の体部位局在構築に基づいて、体の各部位を表す部位(下顎内側触鬚、下顎外側触鬚、上顎触鬚、鼻触鬚、胴体部に対応した小葉)の何れかに局所的にDiIを与えた。その結果、各触鬚小葉内の最も腹側部位または小葉の直ぐ下の部位から脳幹網様体に投射がみられた。

現在この投射を痲酔下の魚でトレーサーを投与する実験で解析中で、各触鬚小葉から網様体に体部位局在的投射が存在することが分りつつある。顔面運動核への投射を調べる一環として、今年度はこの核を形態的に解析した。この核は前後に走るコラムを形成し、第四脳室直下にある内側亜核と顔面運動路より腹外側に広がる外側亜核からなることがわかった。また。この核からの樹状突起野は吻方と尾方共に広がり、広い範囲で入力を受けていることもわかった。触鬚小葉の固有ニューロンと出力ニューロンの微細構造を調べた。固有ニューロンは数10個が集塊を形成し、各細胞体はグリア性の膜を介して接しており、電気的な繋がりを示す所見は得られなかった。出力ニューロンの細胞体と樹状突起には多数のシナプスがみられ、このニューロンへの顕著な収束が明らかになった。赤外線センサーとクロノバイオロジーキットなどを用いて、行動量の定量的解析ができるシステムを立ち上げ、遊泳と摂餌行動の日周リズムを測定した。正常な個体は典型的な夜行性で、昼間は巣の中に入り夜間に巣からでて活発な遊泳行動をした。この遊泳行動の頻度は嗅覚よりも味覚入力に依存していることもわかった。摂餌は暗時になった直後の数分数10分間が最も活発であった。今年度の生理・形態学的解析は餌の取り込み・口腔内保持・選別の時に関与する三叉神経運動核と顔面神経運動核について、主にゴンズイで解析をおこなった。この2種類の運動線維の末梢への追跡と電気刺激法で、支配する筋肉を同定した。又、それらの筋肉の機能について解析し、開口、閉口、鰓蓋運動などの関与を明らかにした。三叉神経運動核は吻尾方向で二つの亜核に分かれており、吻方亜核と尾方亜核と命名した。一方、顔面運動核は内側と外側の亜核に分かれ、さらに外側亜核は背側部と腹側部に分かれた。この2つの運動核と末梢筋肉の支配関係を解析した結果、体部位局在構築の存在が明らかになった。生体標本で神経標識化合物を微小電極と通して微量注入する方法を検討し、効率的な注入技術が確立した。この方法で、何れかの運動核に標識化合物を注入して各運動核へ情報を送るニューロンを同定した。標識ニューロンは、延髓直下の網様体、顔面葉、迷走葉、上行性第3次味覚中枢など広い範囲でみられた。これらを解析し、この2つの運動核への三叉神経(触覚)と顔面神経(味覚)の情報が入る経路の概略が明らかになった。昨年度の行動実験はゴンズイが典型的な夜行性の活動を明らかにした。今年はこの活動が光照度によりどのように影響をうけるのか、また内因性によるものかどうかについて調べ、次の結果を得た。1)LD条件下で、明暗サイクルに同調した夜行性の活動リズムを示すことを20匹で確認した。そのうち17匹の活動パターンは、暗期開始後に活動ピークを示すものだった。2)照度を1500 lxから100 lx、10l1xに低下させた時でも活動リズムは明暗サイクルに同調した。3)1500lxのLL条件下ではほとんど活動を示さず(4例中4例)、10lxのLL条件下でも3例中2例が活動を示さなかった。4)DD条件下では調べた8例中すべてに自由継続リズムがみられ、それら自由継続周期の平均は24.2±0.4hr(±SD)であった。これらの結果より、ゴンズイ成魚の遊泳活動に明暗サイクルに同調した内因性活動リズムの存在が明らかになった。また、暗期に解凍したオキアミを水槽の隅に音を立てること無く与えると、数秒数10後にこれを捉えて摂餌することを確認した。この能力は嗅覚遮断した、個体でも全く変化しなかった。以上のことより、ゴンズイは自然界では暗期の最初の時期(日没前後)に活発に遊泳して、主に味覚を利用して餌を探すことが分かった。実験魚としてゴンズイを用いて、形態・行動学の実験を行い次の結果を得た。1)顔面運動核は内側亜核と外側亜核にわかれ、それらより生じる線維は脳内では顔面運動路を通り、末梢では主として舌顎神経枝を通り、舌骨下筋、舌骨内転筋、舌骨外転筋を支配することが分かった。
ヒトES細胞からのドーパミン産生神経誘導およびサルパーキンソン病モデルへの移植

我々は、2005年5月から再生医科学研究所で樹立されたヒトES細胞(KhES-1,-2,-3)の解析を行っている。これらの細胞株からもドーパミン産生ニューロンが誘導され、培地中にドーパミンを放出しうることを確認した。パーキンソン病モデルカニクイザルの線条体に移植を行ったところ、3頭中1頭で腫瘍形成が認められた。このケースでは、PETスキャンにおいて腫瘍部位に限局して糖代謝の亢進が確認され、細胞分裂を示すfluorothimidineの取り込み上昇も認められた。組織診断では、未分化細胞の増殖が限局的にみられたが、奇形種を裏付ける骨・軟骨、皮膚、筋肉、消化管などの形成は認められなかった。fluorothimidine陽性部位に一致して、ES細胞のマーカーであるOct3/4陽性細胞の集積が認められた。移植細胞の解析を行ったところ、分化誘導期間の違いにより、腫瘍形成がみられたケースでは移植細胞の中にES細胞が混入していたのに対し、腫瘍形成がなかった2頭ではES細胞の混入はみられなかった。つまり、移植細胞へのES細胞混入が腫瘍形成の原因であると考えられた。また、MRIやPETは腫瘍形成を確認する上で有用な手段であることが確認された。これらの結果は現在投稿準備中である。移植細胞による腫瘍形成について、我々はマウスES細胞と正常マウスを用いて検討を加え、分化誘導後に神経系細胞のみを選別して移植することによって腫瘍形成が抑えられることを明らかにした(Fukudaら)。これらの研究によって、安全で効果的なES細胞移植を行うためには、神経幹細胞の純化が必要であることが明らかとなった。現在はヒトES細胞の選別方法開発に取り組んでいる。パーキンソン病に対する細胞移植療法を視野に入れて、ヒト胚性幹細胞(embryonic stem cell ; ES細胞)からドーパミン産生神経を誘導する報告が相次いでいる。細胞株によって増殖スピードや分化傾向に差がみられるようであるが、我々は京都大学で樹立されたヒトES細胞(KhES-1)を用いてドーパミン産生神経の誘導を行った。KhES-1細胞は、フィーダー細胞(MEF)上でほぼ単層の扁平かつ密集したコロニーを形成。ES細胞のマーカーであるSSEA-4,0ct-4,TRA1-60,TRA1-81を発現していた。コーティングをしていないディッシュでfloating cultureを行うと、neurosphere様の形態をとり、約4週間後には大多数の細胞がNestin, Musashi-1, NCAMといった神経幹細胞あるいは神経系細胞のマーカーに陽性となった。ついで、この細胞をポリオルニチン・ラミニンコート上で2週間培養すると、Tuj1陽性の神経細胞が出現した。さらにTH、AADC陽性のドーパミン産生神経と思われる細胞も認められた。これらドーパミン産生神経は、sphere cultureの時期に培養培地にPA6細胞のconditioned mediumを加えることによって有意に増加した。ヒトES細胞からもドーパミン産生神経が誘導可能であると思われる。次は、パーキンソン病モデルサルに移植して、神経機能に対する影響を検討する。我々はカニクイザルES細胞から誘導したドーパミン産生神経をサルパーキンソン病モデルの線状体に移植し、その細胞が脳内でドーパミン産生神経として機能しモデルサルの行動改善をもたらすことを明らかにした。その延長線上として、(1)京都大学再生医科学研究所において樹立されたヒトES細胞(KhES-1,-2,-3)からのドーパミン産生神経誘導を行い、その至適条件を明らかにする、(2)ヒトES細胞から誘導したドーパミン産生神経をサルパーキンソン病モデルの線状体に移植しその効果と安全性を明らかにする、ことを目標として本研究を行った。

SDIA法(マウス頭蓋骨由来間質フィーダー細胞との共培養)によって、いずれの細胞株からも効率にTuj1陽性の神経細胞、さらにはTH陽性のドーパミン産生神経が誘導され、高カリウム刺激に反応して培養培地中にドーパミンを放出した。PA6細胞はマウス細胞なので、この共培養で得られた細胞のヒトへの移植は他種移植とみなされ、病原体感染など安全面からも倫理面からも好ましくない。そこで、フィーダー細胞を用いない分化誘導を試みた。フィーダー細胞の代わりにマトリゲルを用い、分化誘導培地にPA6細胞の馴らし培地を用いたところ、SDIA法とほぼ同じスピード、同じ効率でドーパミン産生神経が誘導された。現在は、この馴らし培地に含まれる液性因子のうち、ドーパミン産生神経誘導に関与する分子の同定を試みている。京都大学再生医科学研究所中辻研究室で樹立されたヒトES細胞(KhES-1,-2,-3)を用いてPA6細胞との共培養(SDIA法)による神経分化誘導を行ったところ、いずれの細胞株からもドーパミン産生神経が誘導された。さらに、臨床応用を視野に入れて、マウス胎仔髄膜細胞による分化誘導を試みたところSDIA法と同程度のドーパミン産生神経への分化が確認された(Hayashi, et. al., 2008)。さらに、フィーダーを用いない神経分化誘導の試みとして、ヒトES細胞をマトリゲル上で、PA6の馴らし培地にて培養したところ、この方法でもドーパミン産生神経が誘導された。具体的には、マトリゲル上でヒトES細胞を神経幹細胞まで誘導し、その後FGF-2を加えて13週間浮遊培養し、その後23週間接着培養するとほぼ100%の細胞がニューロンとなり、その約半数がドーパミン産生神経となった。このsphere様の細胞塊をパーキンソン病モデルカニクイザルの脳に移植したところ、浮遊培養1週間の細胞では脳内で腫瘍様の増殖がみられた。細胞塊の内容を調べたところ、1週間培養の場合は未分化ES細胞がまだ混入していることが分かった(現在投稿準備中)。これらの結果は、ヒトES細胞からもドーパミン産生神経が誘導できることを示しかつ腫瘍形成の原因を示唆するものであり、今後の臨床応用に向けて重要な知見である。また笹井らと共同研究で、ROCK阻害薬がヒトES細胞の低濃度培養時の細胞死を抑制することを明らかにした(Watanabe, et. al., 2007)。神経誘導や細胞選別などでヒトES細胞の低濃度培養が必要になるが、この方法はその培養効率を格段に上げることで重要な技術となる。