hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｐ－スピロ型アミノホスホニウム塩を触媒とする高度分子変換

本研究で注目したP-スピロ型キラルテトラアミノホスホニウム塩は当研究室で開発された有機分子触媒であり、アミノホスホニウムイオンの水素結合供与能に起因する高い立体制御能を有している。これまでに本研究では、反応点を複数持つ親電子種として電子不足なジエンあるいはトリエンを用いたアズラクトンの共役付加反応において、共役塩基であるトリアミノイミノホスホランが反応位置および立体の制御に極めて有効な触媒であることを明らかにしている。また、イミノホスホラン触媒のアルキル・アリール置換基を適切に選ぶことで、末端にアリール基が置換したジエンを基質とした場合に生成し得る16種の異性体のうちから、2つのジアステレオマーを独立にかつそれぞれほぼ完全な位置および立体選択性で作り分けることに成功している。今年度は、ジアステレオ選択性の反転の起源について迫るために、触媒のアルキル置換基が遷移状態に及ぼす影響についてX線結晶構造解析とDFT計算の双方から詳しく調べた結果、触媒のアルキル置換基周辺における立体環境の差が、ジアステレオ選択性の反転を引き起こすエネルギー差の起点になっていることを示唆する知見を得た。また、本触媒系が共役の方向の識別に焦点を当てたジエニルアルケニルケトンに対する付加反応においても1,6-付加を有利にすることを見出し、カルボニルからの距離および方向を制御した新しい共役付加反応の開発に成功した。並行して、本ホスホニウムイオンの遷移状態制御能を武器に、一般に困難とされるラジカル化学種の制御を目指した研究を行った。まず、ラジカル化学種の触媒的発生に焦点を当て、プロトン共役電子移動によって発生するシクロプロパノール由来のオキシラジカルから生成するカルボニルのβラジカルの付加反応を取り上げた。検討の結果、可視光増感剤とキラルイミノホスホランとの協働触媒系を用いることで目的の付加体を得た。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で注目したP-スピロ型キラルテトラアミノホスホニウム塩は当研究室で開発された有機分子触媒であり、アミノホスホニウムイオンが持つ水素結合供与能に起因する高い立体制御能を有している。これまでに本研究において、共役塩基であるトリアミノイミノホスホランが、電子不足なジエンあるいはトリエンに対するアズラクトンの共役付加反応における反応位置および立体制御に極めて有効な触媒であることを見出した。またこの過程で、末端がアリール基のジエンを基質とした場合には位置および立体選択性に関して再現性が低いという結果を得ており、この原因が系内に存在する水分子の数と密接に関連していると想定していた。今回、系内の含水量と選択性との相関についてキラルアミノホスホニウム塩の超分子イオン対としての性質と関連付けて詳細な調査を行ったところ、本反応においては含水量に加えて反応温度も選択性に決定的な影響を与えることを見出した。すなわち、比較的温度が高い0 °Cの条件ではアミノホスホニウムイオンと会合する水あるいはフェノールの添加が選択性に与える効果は小さく再現性を得ることも比較的困難であったのに対し、-30 °Cの低温条件下では水あるいはフェノールの添加により位置および立体選択性が大きく向上するとともに良好な再現性を得られることがわかった。この実験結果は、良好な位置および立体選択性の発現に有効な、アミノホスホニウムエノラートが添加剤を取り込んだ会合型遷移状態を安定に形成するためには低温で反応を行う必要があり、高温条件は不利であることを示唆している。また、この低温条件による会合型遷移状態の安定化効果を利用することでジアステレオ選択性の大幅な改善を達成し、最終的に用いるイミノホスホランのアルキル・アリール置換基を使い分けることで2つのジアステレオマーをそれぞれほぼ完全な位置および高い立体選択性で作り分けることに成功した。本研究においてこれまでに、反応点を複数持つ親電子種として電子不足なジエンあるいはトリエンを用いたアズラクトンの共役付加反応において共役塩基であるトリアミノイミノホスホランが、反応位置および立体制御に極めて有効な触媒であることを明らかにしている。また、末端にアリール基が置換したジエンを基質とした場合には、用いるイミノホスホランのアルキル・アリール置換基を適切に選ぶことで可能な8種の異性体のうちから2つのジアステレオマーを独立にかつそれぞれほぼ完全な位置および立体選択性で作り分けることに成功した。今年度は本法の合成化学的価値を示すために、生成物の誘導化を重点的に行った。まず、本反応の生成物が持つ多数の官能基をひとつずつ順番に変換するための手法を確立し、種々の非天然アミノ酸誘導体およびキラル1,2-アミノアルコール部位を含むキラル合成素子の合成につなげた。さらに、生成物が含むオレフィン部位を利用する変換として多置換プロリン誘導体の合成を検討し、DBUを作用させる条件と塩化白金を用いる条件を使い分けることでジアステレオ分岐型環化反応をそれぞれ高選択的に達成した。並行して、アミノホスホニウム塩を用いるラジカル反応の開発にも取り組み、アミジルラジカルの生成を経て進行する既知の環化反応をモデルに、可視光増感剤に触媒量のキラルイミノホスホランを共存させて反応を行った。その結果、イミノホスホランを添加した場合にのみ反応が進行する基質を発見した。

立体化学の制御には至っていないものの、これは今後、選択的ラジカル反応の開発を推し進めていく上で重要な知見になるものと期待される。本研究で掲げている高度分子変換の価値を示すには、生成物の誘導化によって保護基の除去や各種有用化合物への変換を行うことが不可欠である。今年度の研究で、保護基を除去する方法と各種アミノ酸誘導体への変換を達成したことで、本1,6-付加反応の合成化学的価値を示すことができた。本成果は、本研究の価値を実証するものとして極めて重要である。本研究で注目したP-スピロ型キラルテトラアミノホスホニウム塩は当研究室で開発された有機分子触媒であり、アミノホスホニウムイオンの水素結合供与能に起因する高い立体制御能を有している。これまでに本研究では、反応点を複数持つ親電子種として電子不足なジエンあるいはトリエンを用いたアズラクトンの共役付加反応において、共役塩基であるトリアミノイミノホスホランが反応位置および立体の制御に極めて有効な触媒であることを明らかにしている。また、イミノホスホラン触媒のアルキル・アリール置換基を適切に選ぶことで、末端にアリール基が置換したジエンを基質とした場合に生成し得る16種の異性体のうちから、2つのジアステレオマーを独立にかつそれぞれほぼ完全な位置および立体選択性で作り分けることに成功している。今年度は、ジアステレオ選択性の反転の起源について迫るために、触媒のアルキル置換基が遷移状態に及ぼす影響についてX線結晶構造解析とDFT計算の双方から詳しく調べた結果、触媒のアルキル置換基周辺における立体環境の差が、ジアステレオ選択性の反転を引き起こすエネルギー差の起点になっていることを示唆する知見を得た。また、本触媒系が共役の方向の識別に焦点を当てたジエニルアルケニルケトンに対する付加反応においても1,6-付加を有利にすることを見出し、カルボニルからの距離および方向を制御した新しい共役付加反応の開発に成功した。並行して、本ホスホニウムイオンの遷移状態制御能を武器に、一般に困難とされるラジカル化学種の制御を目指した研究を行った。まず、ラジカル化学種の触媒的発生に焦点を当て、プロトン共役電子移動によって発生するシクロプロパノール由来のオキシラジカルから生成するカルボニルのβラジカルの付加反応を取り上げた。検討の結果、可視光増感剤とキラルイミノホスホランとの協働触媒系を用いることで目的の付加体を得た。本研究で掲げている高度分子変換を実現するには、キラルアミノホスホニウム塩触媒系における遷移状態の詳細な理解が不可欠である。今年度の研究によって、添加する水分子やフェノールなどが遷移状態の構造に与える影響が反応温度とどのように相関しているかを明らかにしたことで、遷移状態の精密制御に基づくジアステレオダイバージェントな1,6-付加反応の開発に繋がった。本成果は、本研究のコンセプトの妥当性を実証するものとして極めて重要である。今年度得た本アミノホスホニウム塩触媒系の遷移状態における理解を踏まえて、制御が難しいラジカル化学種の制御を指向した反応開発に取り組む。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度得た本アミノホスホニウム塩触媒系の遷移状態における理解を踏まえて、さらに高度な選択性の制御が必要な反応系の開発に取り組む。
吸引細胞診スメアを用いた甲状腺癌の組織型と悪性分化度の同時術前判定法の開発

〔結果〕1)C-myc p62免疫活性は、予後の悪い未分化癌で(91.7%)の高頻度にみられるうえ、乳頭癌の中でもリンパ節に転移のあった群での陽性率が有為に高く発現していた(P<0.01) 2)ER陽性細胞の多い癌ではEORTC(予後を示す指数)が低く、ER陽性率と予後とは逆相関がみられた。3)C-Ha-ras p21は乳頭癌で高頻度に検出(69.2%)されたものの悪性度との関係は明らかでなかった。4)EGFにおいても陽性率と甲状腺癌の組織型、悪性度いずれにも関係がみられなかった。5)乳頭癌においてはC-Ha-ras p21とEGF,TGFαの陽性率には相関がみられたが悪性度との関係はなかった。6)上記諸因子の発現状況によって濾胞腺腫と濾胞腺癌との鑑別を試みたが関連が得られなかった。7)髄様癌と未分化癌は吸引細胞プレパラ-ト上のCEAとCarcitoninを調べることによって術前に100%鑑別が可能であった。以上により、甲状腺癌においてはC-myc p62の発現か生物学的悪性度を示す指標であり、FRの発現は悪性度と負の相関にあることが判明した。当初これらを吸引細胞プレパラ-ト上で行い、予後の判定を術前にすることを目指したが、技術的に困難で術前の鑑別が可能であったのは髄様癌と未分化癌においてのみであった。甲状腺腫瘍に対して,酵素抗体法(間接法及びA.B.C.法)を用いた各種免疫組織化学的検討を加えた.これにより甲状腺腫瘍の悪性度がgrading出来るか調べる為である.これまでに甲状腺癌9例,そのうち高分化型のもの7例,周囲臓器に浸潤する低分化型のもの2例と,この他に腺腫2例を加えた11例に対してras P_<21>,EGF,TGFαの免疫組織染色を行った.EGFは腺腫を含めた11例のすべてで陽性であったが,強陽性を示したのは予後の悪い浸潤傾向の強い低分化型乳頭癌の2例であった. rasP_<21>,については腺腫の1例が染色されなかったものの,他の10例はすべて陽性であった.染色性の強弱と悪性度には今迄所相関性はなさそうである.TGFαについては腺腫の2例を除くすべてで陽性であったが,分化癌の2例と高度浸潤型の低分化癌の1例で強陽性を示した.以上より,症例数はまだ少ないが,これまでの結果からは甲状腺腫瘍の悪性度はEGFとTGFαの組み合わせで判定できる可能性があると思われた.今後さらに症例数をふやすと共に,本来の目的である甲状腺腫瘍の穿刺吸引細胞を用いた免疫染色を行い,術前の悪性度の判定の手段としたい.又, mic,erb2の免疫組織化学染色についても検討を加えるつもりである.なお,BrDUの検出は,検査試薬量では腫瘍内への取り込みが不良であるため,当面は大量使用時の副作用を考え,この方面での臨床研究を中止しているのが現状である.〔結果〕1)C-myc p62免疫活性は、予後の悪い未分化癌で(91.7%)の高頻度にみられるうえ、乳頭癌の中でもリンパ節に転移のあった群での陽性率が有為に高く発現していた(P<0.01) 2)ER陽性細胞の多い癌ではEORTC(予後を示す指数)が低く、ER陽性率と予後とは逆相関がみられた。甲状腺悪性腫瘍の中には通常の方法ではその由来の明らかでないものがある。また同じ乳頭腺癌でも予後の良いものと悪いものが混在しその判別が困難である。それらの正確な鑑別と予後の予測を免疫組織学的に行ないあわよくばそれを穿刺吸引細胞スメアで術前に判定することを目標としてきた。これまでの結果は以下のようである。I.甲状腺リンパ腫、小細胞性未分化癌、髓様癌相互の組織学的確定診断に当ってリンパ腫にはLCAが未分化癌にはケラチンか髓様癌にはCEAとカルシトニンが有力な鑑別上のマーカーとなり得る。II.甲状腺癌25例に対し通常の組織検索とともに癌遺伝子蛋白である。Ha-γas P21 EGF TGFαCmyc P62の発現を免疫化学手法にて調べた。

それによって(a)未分化癌にはCmycが高頻度に発現する。(b)乳頭腺癌ではリンパ節転移陽性例でCmycの発現が強い。(c)種々の癌遺伝子蛋白の発現と分化癌の悪性癌との間には未だ一定の傾向がみられずさらに分析例を増して検討する必要がある。
非免疫系の抗腫瘍性因子に関する研究

昭和62年度に発足した本研究班も3年目に入り、一応のまとめができるようになった。すなわち、それぞれの因子について、ほぼ物理化学的性状を決定できたこと。もう1つは、生物学的作用もある程度明らかになったことである。以下、それぞれの抗腫瘍性因子について述べていく。1.腫瘍変性因子については、分子量、等電点などの物理化学的性質を決定できた。また、無血清培養下での産生を検討した。2.神経芽腫細胞増殖抑制因子については、高度精製が可能になった。同時にグリア細胞増殖抑制因子も分離された。3.軟骨由来抗腫瘍因子については、高度精製が可能となり、またこの因子の作用機序として血管内皮細胞の増殖抑制によることが明らかになった。4.昆虫体液中の腫瘍阻害因子については、センチニクバエの幼虫より、200kdaのタンパク質が見い出された。この物質は、蛹化に関係していることがわかった。また、この物質に対するモノクローナル抗体も作成できた。5.腫瘍由来増殖因子に対するモノクローナル抗体については、今回basic FGFに対するものを作成することができた。このモノクローナル抗体の特徴は、b FGF活性を中和することができることである。6.線維芽細胞由来のヒト骨髄性白血病細胞を分化する因子については、インターロイキン6と同じアミノ酸配列をとっていることが明らかになった。この物質と他のサイテカインとの相互作用について検討された。7.新生期脳由来抗癌因子については、高度の精製が進み、単一の物質として分離できた。また、この物質のアミノ酸配列の1部が決定され、全くの新規物質であることが確認された。8.腫瘍退縮因子については、作用機作として、血管の内皮細胞の増殖を抑制することによることが明らかになった。9.ブタ脾臓中の増殖阻害因子については、2.5万の分子量で、TGFーβとは異なる物質であることが明らかになった。
新規機能性ペプチド含有担体と臍帯由来幹細胞を用いた骨・軟骨再生に関する基礎的研究

ペプチドアレイ上における細胞制御ペプチドスクリーニング法で骨・軟骨分化促進ペプチドを、候補タンパク質中から探索し、機能的足場設計のための候補ペプチドのリストアップを行った。これらペプチドを自己配列ペプチド担体に化学修飾を行い、ハイドロゲルを作製した。本材料に臍帯由来間葉系幹細胞を播種・培養を行い、マウス皮下へ移植し、骨形成および軟骨形成の生化学および組織学的評価を行った。いずれのサンプルでも骨及び軟骨特有の細胞外器質の形成が乏しかった。本研究では、候補タンパク質中からリストアップしたペプチドを修飾した担体に、臍帯由来間葉系幹細胞を播種した複合体を、骨および軟骨へ効率的に分化誘導できなかった。1ペプチドアレイを用いたスクリーニング系の確立:実験系の確立には、骨芽細胞、臍帯組織由来間葉系肝細胞を用いて、細胞播種濃度、培地、測定項目、測定試薬、測定期間等の検討を行い、骨軟骨形成促進機能を有するペプチドを効率よく取得できるように最適化した。2ターゲットタンパク質配列の選定:プロテインデータベース(Uniprot)を用い、骨軟骨形成にかかわっているサイトカインに着目し、ターゲットタンパク質配列の選定を行った。特に、骨形成にかかわるサイトカインとしてBMP-2、BMP-4が報告されており、その中の配列中に骨形成促進ペプチドが存在するのではないかと考えた。そこで、8種の異種動物のBMP配列を用いアライメントすることにより、どの種の動物でも共通して保存されている配列こそが最重要配列であると考え、タンパク質配列中から25種類の9残基ペプチドの候補を取得した。3上記の検討後、2で得た25配列に対し、臍帯組織由来間葉系肝細胞、骨芽細胞を用いてWST-8活性、アルカリホスファターゼ活性を測定した。その結果、増殖を促進しているペプチド配列を3種類、骨分化を促進しているペプチドを4種類発見することに成功した。4また、得られたペプチド配列の中には過去に報告がなされている21残基ペプチドの一部分であったことから、本実験で行ったスクリーニング結果の妥当性を示すことができ、更に短くても効果があるペプチドとして発見されているため、有効性も示すことができた。本年度は軟骨細胞特異的接着ペプチドの探索を行った。本研究独自のクラスタリングとペプチドアレイを組み合わせた実験手法(コンビナトリアルかつ独創的な細胞制御ペプチドスクリーニング法(peptide array-based interaction assay of solid-bound peptide and anchorage-dependant cells PIASPAC法)を考案した。まず、3残基ペプチド全8000種類をクラスタリング手法により200種類のクラスターに分割した。その中から、コラーゲンIIに特徴的なクラスター140(合計42配列)を選択し、その中の10配列に対し、軟骨細胞と内皮細胞の接着強度の比較を行った。その結果、内皮細胞と比較して軟骨細胞が特異的に接着する配列を5種類発見することに成功した。更に、一番良い接着を見せたLYC配列に対し、SEMでの細胞形態評価を行ったところ、内皮細胞はほとんど接着していないのに対し、軟骨細胞は仮足を伸ばし接着している様子が観察された。また、臍帯由来間葉系間葉系幹細胞の分化誘導に関与すると想定されるTGF-beta、b-FGF、BMP-6等の成長因子のペプチド配列でも同様の検討を行っており、現在解析中である。臍帯由来間葉系幹細胞の軟骨分化誘導が当初予定より効率的でないため、計画を変更し軟骨細胞接着二焦点を当てて、実験をやり直したため。1昨年度までに行ったペプチドアレイを用いたスクリーニングにより、臍帯由来間葉系幹細胞の骨分化誘導を促進しうる3種類のペプチドを選定した。これらのペプチドをそれぞれ生体吸収性自己配列ペプチドに架橋し、骨誘導生体吸収性材料を作製した。作製した3種類の材料に臍帯由来間葉系幹細胞を播種し培養後、マウス皮下に移植した。移植3ヶ月後サンプルを回収し、HE染色、オステオポンチン、オステオネクチン、タイプ1コラーゲンに対する免疫染色、アルカリフォスファターゼ活性などで骨形成能の評価を行った。いずれの材料も骨様組織の形成は認めるものの、元来の骨組織と比較し量・質的にかなり劣った骨形成しか認めないという結果であった。2軟骨細胞への分化誘導を促進しうるペプチド配列の選別も1と同様の方法で行い、5種類のペプチド配列を選定した。同様の方法で生体吸収性材料にペプチドの修飾を行い、軟骨分化誘導生体材料を作製した。臍帯由来間葉系幹細胞を同材料に播種し、培養後マウス背部皮下へ移植した。移植3ヶ月後サンプルを回収し、HE染色、アグリカン、タイプ2コラーゲンに対する免疫染色などで軟骨骨形成能の評価を行った。いずれの材料も軟骨様組織形成を多少認めるものの、元来の軟骨組織と比較し量・質的にかなり劣った軟骨形成しか認めないという結果であった。3以上の結果より、分化誘導に関して根本的な改善が必要であり、浮遊培養、低酸素下培養、回転培養などや添加因子の見直しを行っている。臍帯由来間葉系幹細胞の骨・軟骨分化が当初の予定よりかなり悪く、実験自体の進捗に重大な妨げとなっているため。またこれらを使用して選別したペプチドも用いた移植実験で良好な結果を得られず、実験の見直しをしなければならなかったため。

昨年までは、ペプチドアレイを用いたスクリーニングにより得られた臍帯由来間葉系幹細胞の骨分化誘導を促進しうるペプチドを、生体吸収性自己配列ペプチドに架橋し作製した骨誘導生体吸収性材料に、臍帯由来間葉系幹細胞を播種・培養後、マウス皮下に移植したが、良好な骨形成を認めなかった。そのため移植期間を6ヶ月まで延長することにした。サンプルを回収し、HE染色、オステオポンチン、オステオネクチン、タイプ1コラーゲンに対する免疫染色、アルカリフォスファターゼ活性などで骨形成能の評価を行った。いずれの材料も骨様組織の形成は認めるものの、元来の骨組織と比較し量・質的にかなり劣った骨形成しか認めないという結果であった。昨年までは、得られた軟骨分化誘導を促進しうるペプチド配列を生体吸収性材料に修飾し、軟骨分化誘導生体材料を作製、そこに臍帯由来間葉系幹細胞を播種・培養後、マウス背部皮下へ移植したが、アグリカン、タイプ2コラーゲンなど軟骨に特異的な細胞外器質の発現がほとんど認められない結果であった。そのため本年度は軟骨分化に有利であると言われる低酸素下培養を採用した。同材料に臍帯由来間葉系幹細胞を播種し、低酸素培養後、マウスはイブ皮下に移植した。3ヶ月後サンプルを回収し、同様に評価を行ったが、軟骨特有な細胞外器質はあまり認められなかった。以上の結果より、臍帯由来間葉系幹細胞の骨・軟骨分化を誘導しうるペプチドのスクリーニング法で、我々の列挙した細胞外器質や成長因子由来のペプチドのみでは試行が不足していたのではないかという結論に至った。ペプチドアレイ上における細胞制御ペプチドスクリーニング法で骨・軟骨分化促進ペプチドを、候補タンパク質中から探索し、機能的足場設計のための候補ペプチドのリストアップを行った。これらペプチドを自己配列ペプチド担体に化学修飾を行い、ハイドロゲルを作製した。本材料に臍帯由来間葉系幹細胞を播種・培養を行い、マウス皮下へ移植し、骨形成および軟骨形成の生化学および組織学的評価を行った。いずれのサンプルでも骨及び軟骨特有の細胞外器質の形成が乏しかった。本研究では、候補タンパク質中からリストアップしたペプチドを修飾した担体に、臍帯由来間葉系幹細胞を播種した複合体を、骨および軟骨へ効率的に分化誘導できなかった。平成27年度は研究計画書通りに実験を行い、候補ペプチドの絞り込みもでき、進捗状況としてはほぼ順調である。分担研究者とともに、3次元培養などを含めた臍帯由来間葉系幹細胞の軟骨分化誘導方法の検討を重点的に行う。その結果により至適化を行い、後は計画通りに実験を進める。分担研究者とともに、培養方法の改善を含めた骨・軟骨分化誘導法の効率化に関してさらに検討を加え、実験を計画通りに行っていく。再生医療今年度は臍帯由来幹細胞のサンプル確保、今回得られた機能性ペプチドを含んだ担体の作成を行い、in vitroでの骨・軟骨分化誘導能・再生能の評価を行う。その結果得られた細胞ー担体複合体を骨欠損・軟骨欠損動物モデルに移植を行う。進捗が遅れているため、予定より経費使用が少なくなったため実験の進捗が遅れており、今年度も実験を行わなければならなくなったため実験自体が比較的順調に進み、物品購入などが予定より少なくて済んだため。また、情報収集などのための学会参加や人件費などを計上していたが、今年度は使用しなかったため。
分散的気候変動ガバナンスの有効性と行為主体の相関分析

地球環境ガバナンスにかかる構成要素をいかなる行為主体や行為主体のネットワークが充足しているかという観点から、問題解決を進めるうえで有効な行為主体とネットワークの配置を評価する手法を開発した。この視点から気候変動レジームを分析すると、既存研究から導かれる理論仮説とは異なる行為主体の配置の効果が、ガバナンス構成要素によっては導かれた。適切なステークホルダーとその組み合わせを適切なガバナンスの段階に配置することが、効果的な将来気候変動ガバナンスに必定であることが分かった。今年度の研究では、地球環境ガバナンスにかかる諸機能をいかなる行為主体や行為主体のネットワークが充足しているかという観点から、地球環境ガバナンスの有効性とそのパフォーマンスの程度を評価する手法を開発することに注力した。Norichika Kanie and Peter M. Haaseds.(2004)の最終章の結論部分でまとめられた、ガバナンスの諸機能とそれらの諸機能を充足する行為主体ならびに行為主体のネットワークの仮説的マトリクスを方法論の出発点とし、研究協力者であるマサチューセッツ大学アマースト校政治学部Peter M. Haas教授およびナンセン研究所(ノルウェー)Steinar Andersen博士との密な議論を通じ、ガバナンスの諸機能という概念を諸行為という概念に変更したうえで、今後の研究での検討課題となるリサーチ・クエスチョンを同定した。一方で、環境ガバナンスのパフォーマンス分析手法の本研究課題への適用も検討したが、パフォーマンスの評価と、そのパフォーマンスを充足する(ネットワーク化された)行為主体の関係をする手法をいかにしてガバナンスの行為分析と結合させるかについては年度内に結論を得ることができず、今後の検討への課題を残すこととなった。今年度の研究では、地球環境ガバナンスにかかる諸機能をいかなる行為主体や行為主体のネットワークが充足しているかという観点から、これまでの環境ガバナンスの事例を元に最善及び最悪の実践を検討するための仮説及び方法論を確立した。研究協力者であるマサチューセッツ大学アマースト校政治学部Peter M.Haas教授およびナンセン研究所(ノルウェー)Steinar Andersen博士と、2度のワークショップと一度のミーティングによる密な議論を通じ、ガバナンスをアジェンダ設定、交渉、履行、実施、制度の耐性という5つの要素(component)に分解する新概念を生み出した。その上で、それぞれの要素において、既存研究から得られる知見によって、行為主体の組み合せに関して、最善及び最悪の実務的パフォーマスを生み出す仮説を導きだした。これにより、来年度はこの検証を行うという道筋が出来上がった。仮説の検証に関しては、さらなる国際的研究協力者に要素ごとにテーマを分担して実施する。そのため、2010年2月にはそれぞれのテーマ担当者を集めてワークショップを実施した。地球環境ガバナンスにかかる諸機能をいかなる行為主体や行為主体のネットワークが充足しているかという観点から、地球環境ガバナンスの有効性とそのパフォーマンスの程度を評価する手法を開発し、あわせて今後の環境問題解決のための国際制度の方向性とそのオプションを提示した。本年度は、昨年度までに確立した方法論に沿ってケース研究による検証を海外研究協力者と共に進め、これまでの環境ガバナンスにおいて、アジェンダ設定、交渉、履行、制度の頑強性といった諸々の構成要素で、どのような行為主体や行為主体の結合、あるいはネットワークが、どのような効果を生んでいるのかに関しての研究をまとめた。当初想定していた仮説と異なり、実際にはアジェンダ設定には国家、特にリーダー国の役割が大きいこと、また、科学のネットワークの重要性が指摘された。交渉段階では、リーダー国の役割と共に、推進はNGOとの連携が効果的であることが分かった。逆に履行段階では、既存研究から導き出された仮説が証明される形となった。また、すべての構成要素を通じ、ネットワークの構築が問題解決に重要な役割を演じていることなどが明らかとなった。研究結果は地球システムガバナンス・コロラド会議で発表し、コメント等を受けて、現在英文書籍としての出版プロセスに入っており、2012年末の出版を目指している。また、本研究成果は、"NavigatingtheAnthropocene: Towards Effective Earth System Governance-A Call for Transformative Change"と題する共同執筆論文(Scienceに掲載)の中で、環境ガバナンスにおけるネットワークが頑強なシステムを生む点や、パートナーシップの重要性の指摘という形で反映された。
高齢者心身特性を考慮したLSV運転疲労低減技術の開発

申請者らはトラックなどの大型車両における運転疲労低減技術として,シートサスペンションをアクティブ制御するシステムの研究を行ってきており,その基礎事項の検討を実車レベルで終了している.本申請課題は,これまでに得られた知見を活用し,今後高齢者の使用頻度が高まると予想されるLSV(Low Speed Vehicle)におけるアクティブシートサスペンションの開発を目的とした.LSVは,米国運輸省(DOT)が正式に認めている低速交通システムであり,すでに米国ではいくつかのコミュニティで高齢者ドライバが快適に運転できるシステムが構築されつつあり,日本においても21世紀の暮らしを快適・便利にする交通システムとして,LSVと同様な機能を有するコミュニティーカーが着目されはじめている.特に,1,2人乗り用としてデザインされた超小型サイズの電気自動車が,ここ数年各メーカから販売されている.リサイクル性の配慮や普通車相当の安全性を確保されているものもあり,一定地域内での移動手段また小旅行にも十分な機能を備えている.超小型サイズの電気自動車に対する需要は益々増大することが予想され、さらなる高付加価値製品開発への必要性も高まっている.本研究では低速走行専用の超小型車両を対象として,高齢者運転時の振動・衝撃の緩和,さらに非舗装道路走行時の不規則な外乱の抑制,不慣れな軽量超小型車両に対する違和感の除去等を実現しながら,快適性の向上による心身のストレス低減に基づいた運転疲労低減技術の開発を行った.1人乗り電気自動車に対し、小型かつ簡易装着可能なアクティブシートサスペンションを設計・製作し,複数被験者の官能評価に基づいた乗り心地,疲労抑制効果を検討しながら,高齢者評価中心のシステムを構築した.当該研究期間内には,高齢者の超小型車運転疲労における交通環境依存性の掌握と主観的な特性や身体的特性を考慮した制御系の確立を行い,これまで学術的に十分整理されていないこの分野の体系化を行った.申請者らはトラックなどの大型車両における運転疲労低減技術として,シートサスペンションをアクティブ制御するシステムの研究を行ってきており,その基礎事項の検討を実車レベルで終了している.本申請課題は,これまでに得られた知見を活用し,今後高齢者の使用頻度が高まると予想されるLSV(Low Speed Vehicle)におけるアクティブシートサスペンションの開発を目的とした.LSVは,米国運輸省(DOT)が正式に認めている低速交通システムであり,すでに米国ではいくつかのコミュニティで高齢者ドライバが快適に運転できるシステムが構築されつつあり,日本においても21世紀の暮らしを快適・便利にする交通システムとして,LSVと同様な機能を有するコミュニティーカーが着目されはじめている.特に,1,2人乗り用としてデザインされた超小型サイズの電気自動車が,ここ数年各メーカから販売されている.リサイクル性の配慮や普通車相当の安全性を確保されているものもあり,一定地域内での移動手段また小旅行にも十分な機能を備えている.超小型サイズの電気自動車に対する需要は益々増大することが予想され、さらなる高付加価値製品開発への必要性も高まっている.本研究では低速走行専用の超小型車両を対象として,高齢者運転時の振動・衝撃の緩和,さらに非舗装道路走行時の不規則な外乱の抑制,不慣れな軽量超小型車両に対する違和感の除去等を実現しながら,快適性の向上による心身のストレス低減に基づいた運転疲労低減技術の開発を行った.1人乗り電気自動車に対し、小型かつ簡易装着可能なアクティブシートサスペンションを設計・製作し,複数被験者の官能評価に基づいた乗り心地,疲労抑制効果を検討しながら,高齢者評価中心のシステムを構築した.当該研究期間内には,高齢者の超小型車運転疲労における交通環境依存性の掌握と主観的な特性や身体的特性を考慮した制御系の確立を行い,これまで学術的に十分整理されていないこの分野の体系化を行った.本申請では研究期間内に、1人乗り電気自動車に対し、小型かつ簡易装着可能なアクティブシートサスペンションを設計・製作し,複数被験者の官能評価に基づいた乗り心地,疲労抑制効果を検討しながら,高齢者評価中心のシステムを構築する.本年度は次の研究を実施し成果を得た.1.実車実験装置の改良前年度までに準備した装置の改良を行った.特に,アクチュエータ部はDCサーボモータとボールねじで構成していたが,本年度はリニアモータ(ボイスコイル式)を採用した.この使用によりダイレクトドライブ,メンテナンスフリーとなるメリットが得られた.シート面の加速度の他,フロア面の上下を検出するための加速度センサを設置した.2.評価試験の実施評価試験として室内実験を実施した.発車後にマークシート方式による疲労感などを5段階の尺度で評価する調査資料を作成した.また,長距離・長時間走行のための車載装置を準備した.加速度振動波形の時間領域における評価とそのパワースペクトルを計算し周波数領域での評価を実施した.これら計測値とアンケート調査結果を整理し,基礎データを得た.申請者らは,トラックなどの大型車両における運転疲労低減技術として,シートサスペンションをアクティブ制御するシステムの研究を行ってきており,その基礎事項の検討を実車レベルで終了している.本申請課題は,これまでに得られた知見を活用し,今後高齢者の使用頻度が高まると予想されるLow Speed Vehicleにおけるアクティブシートサスペンションの開発を目的とする.高齢者運転時の心身特性を考慮したシステム設計を行い,疲労低減ならびに運転支援技術の確立を目指している.低速走行専用の超小型車両を対象として,高齢者運転時の振動・衝撃の緩和,さらに非舗装道路走行時の不規則な外乱の抑制,不慣れな軽量超小型車両に対する違和感の除去等を実現しながら,快適性の向上による心身のストレス低減に基づいた運転疲労低減技術の開発を行っている.

昨年までに,1人乗り電気自動車に対し、小型かつ簡易装着可能なアクティブシートサスペンションを設計・製作していたが,実際に複数被験者の官能評価に基づいた乗り心地,疲労抑制効果を検討した結果,装置改良の必要性が発生した.そこで,本年度前半終了後,大幅な装置の作り変えを実施した.本年度の成果としては,次ページ研究発表にもあるように,官能評価の基礎的検討を実施し,また制御手法として新たに外乱相殺制御を用いて,乗り心地の大幅な改善を図り,その有効性を確認できたことである.1.走行試験による物理データと官能評価による主観データの相関性の検討前年度までに実施した官能評価に関するアンケート調査結果を多変量解析手法によって整理した。また,物理データである加速度振動波形の時間領域における評価とそのパワースペクトルを計算し周波数領域での評価を再整理した。本研究のようなアクティブ制御を実施した官能試験にあたって重要なことは,制御を実施していない車両(基準車両)との比較である.そこで,評価試験では制御車両に乗車後,基準車両に乗車した比較評価を実施した.特に,乗り心地と操作性の相反する部分に注目し,そのトレードオフを統計的に処理・評価した.具体的点検事項としては,ステアリング,ブレーキ操作等である。前述の心身特性と物理データとともに多変量解析手法によって整理し,これまでにない官能曲線(評価式)の作成を行った.2.第二次評価試験の実施一次試験の評価をもとに,実験条件,評価方法,装置,制御理論の再検討を行ない,第二次試験以降を実施した.3.結果の総括最終年度である本年は研究成果に対する総括を行った.
ムカデが示す歩行・遊泳間の遷移現象から解き明かす生物の適応的運動機能の発現機序

ムカデ(Scolopendra subspinipes mutilans)は陸上においては脚運動により歩行する一方で,水中では胴体の屈曲運動により遊泳する.こうした振る舞いは,脚や胴体といった身体部位に有する多数の自由度の協調パターンを巧みに変化させることで実現されている.本研究では,このムカデが示す環境に応じた運動パターンの生成に着目し,その発現機序を明らかにすることで,生物の環境適応的な振る舞いの背後にある柔軟な運動制御の本質を捉えることを目的とした.以下,本年度(平成30年度)の研究実績について報告する.本年度は,前年度までに蓄積してきた行動観察実験の結果をもとに,ムカデが示す歩行・遊泳間の運動パターンの遷移を再現しうる数理モデルの構築に取り組んだ.具体的には,水中と陸上という2つの異なる環境間を遷移する際の運動パターンの変化に着目することで,足場の有無に応じて各体節レベルで分散的に歩行と遊泳の運動モードが選択されているとの仮説を得た.そして,脚の接地感覚情報に基づく局所センサフィードバックにより各体節ごとに歩行運動と遊泳運動を切り替える自律分散制御則を設計した.その結果,本制御則を用いたシミュレーション実験により,ムカデの歩行・遊泳間の遷移現象を行動観察結果と定性的に同等なレベルで再現することに成功した.本研究成果は,歩行と遊泳という全く異なる運動パターン間の遷移において脚の感覚情報に基づく局所センサフィードバックが介在していることを示した点で非常に意義深いと考えている.本年度の研究実施計画は,歩行・遊泳間の遷移を再現する数理モデルの構築および検証用ロボット実機のプロトタイプ製作開始であった.前者については,上記の研究実績の概要で述べた通り,きわめて良好な結果を得ることができた.後者については,当初計画に比べて進捗がやや遅れているものの,防水仕様のロボットを製作するためのモータやセンサの検討は進めることができた.最終年度である次年度は,これまでに提案してきた制御則の妥当性をムカデ型ロボット実機を用いて実証するとともに,制御則の生物学的な解釈についても考察を進める.生物は,身体に有する膨大な自由度を巧みに協調させることで,さまざまな状況変化に対して瞬時に適応的かつ多様な運動を生成する.こうした振る舞いに内在する制御原理を効果的に抽出するため,ムカデの水陸両用ロコモーションに着目する.ムカデは陸上においては脚運動による歩行を示す一方で,水上では胴体の屈曲運動による遊泳を示すなど,培地の物理的特性の違いに呼応して身体自由度の使い方を劇的に変化させる.本研究では,行動観察実験,数理モデリング,シミュレーション,ロボット実機実験を組み合わせた構成論的アプローチにより,このムカデの運動パターンの遷移に内在する制御メカニズムの解明を目指した.初年度(平成29年度)の研究実績を以下に具体的に示す.まず,ムカデの多様な運動のキネマティクスデータを収集するため,さまざまな環境条件下で行動観察実験を行い,ハイスピードビデオカメラを用いて撮影した.その結果,脚運動と胴体の屈曲運動の活用度合いのバランスは,脚の接地感覚情報に基づく局所センサフィードバックによって変化している可能性が示唆された.本知見は,歩行-遊泳間の運動パターン遷移を再現しうる自律分散制御則の構築において重要な役割を果たすと考えている.また,ムカデの歩行運動における脚間協調メカニズムに関して,数理モデルの構築,シミュレーションによる検証を行った.これまで,ムカデが種により異なる足並みの疎密波の向きを示すことは,脚間協調制御則を構築するうえで大きな障害となっていたが,本研究では,状況に応じて足並みの疎密波の向きを変化させることのできる特異な種(セスジアカムカデ)に着目することで,同一の制御則で双方向の足並み疎密波を実現しうる数理モデルの構築に成功した.初年度の研究実施計画は,行動観察実験による歩行・遊泳運動のキネマティクスデータの収集と数理モデリングへの着手であった.行動観察実験では,キネマティクスデータの蓄積のみならず,脚運動と胴体の屈曲運動の活用度合いの変化に内在する制御メカニズムの抽出に資する振る舞いを観察することができており,良好な進捗である.また,数理モデリングにおいては,歩行運動における脚間協調制御に関して,足並みの疎密波の向きを状況に応じて変化させることのできる自律分散制御則の構築に成功しており,大きな進展があったと考えている.ムカデ(Scolopendra subspinipes mutilans)は陸上においては脚運動により歩行する一方で,水中では胴体の屈曲運動により遊泳する.こうした振る舞いは,脚や胴体といった身体部位に有する多数の自由度の協調パターンを巧みに変化させることで実現されている.本研究では,このムカデが示す環境に応じた運動パターンの生成に着目し,その発現機序を明らかにすることで,生物の環境適応的な振る舞いの背後にある柔軟な運動制御の本質を捉えることを目的とした.以下,本年度(平成30年度)の研究実績について報告する.本年度は,前年度までに蓄積してきた行動観察実験の結果をもとに,ムカデが示す歩行・遊泳間の運動パターンの遷移を再現しうる数理モデルの構築に取り組んだ.具体的には,水中と陸上という2つの異なる環境間を遷移する際の運動パターンの変化に着目することで,足場の有無に応じて各体節レベルで分散的に歩行と遊泳の運動モードが選択されているとの仮説を得た.そして,脚の接地感覚情報に基づく局所センサフィードバックにより各体節ごとに歩行運動と遊泳運動を切り替える自律分散制御則を設計した.その結果,本制御則を用いたシミュレーション実験により,ムカデの歩行・遊泳間の遷移現象を行動観察結果と定性的に同等なレベルで再現することに成功した.

本研究成果は,歩行と遊泳という全く異なる運動パターン間の遷移において脚の感覚情報に基づく局所センサフィードバックが介在していることを示した点で非常に意義深いと考えている.本年度の研究実施計画は,歩行・遊泳間の遷移を再現する数理モデルの構築および検証用ロボット実機のプロトタイプ製作開始であった.前者については,上記の研究実績の概要で述べた通り,きわめて良好な結果を得ることができた.後者については,当初計画に比べて進捗がやや遅れているものの,防水仕様のロボットを製作するためのモータやセンサの検討は進めることができた.次年度は,数理モデリングを引き続き進めるとともに,検証用ロボット実機のプロトタイプ製作に着手する.数理モデルにおいては,本年度構築した歩行運動モデルをベースに,行動観察実験で得た知見をもとに歩行-遊泳間の運動パターンの遷移を再現しうるモデルへの拡張を試みる.最終年度である次年度は,これまでに提案してきた制御則の妥当性をムカデ型ロボット実機を用いて実証するとともに,制御則の生物学的な解釈についても考察を進める.
抑制された否定的感情の表出が心理的・身体的健康に及ぼす臨床的効果の検討

本年度は以下のデータを分析し、学会で発表および論文などにまとめた。(1)乳腺外来に初めて受診する患者の心理的ストレスについて調べた。その結果、乳癌患者の心理的ストレスには、特性不安の高さと過去1年のストレスライフイベント経験の多さが関与していることがわかった(第10回日本緩和医療学会・第18回日本サイコオンコロジー学会・第18回日本総合病院精神医学会発表)。(2)初発の乳がん患者の心理的ストレスについて初診時から退院後といった治療経過のなかで調べた。その結果、感情抑制傾向の高い人と特性不安の高い人は、心理的ストレスがいずれの時点においても高く、乳がん患者に対する告知後からの心理的介入の重要性が示唆された(日本心理学会第69回大会で発表、Health Communication・Psychosomaticsに掲載、Mood State and Healthを共著)。(3)看護系大学に勤務する助手の精神的健康について調べた結果、助手の精神的健康を考える際には、個人達成感、脱個人化、情緒的消耗感の関与、さらに主体的な職務および結果が捉えられる職務の重要性が示唆された(第31回日本看護研究学会・第25回日本看護科学学会発表)。(4)大学生を対象に精神的健康について調べたところ、過去1年のストレス経験の多さ、特性不安の高さ、および怒り抑制の高さが精神的不健康を導きやすいことがわかった(第69回日本心理学会で発表)。(5)不登校を伴う睡眠障害患者の心理的特徴について健常者と比較した。その結果、睡眠障害児は健常児と比較して、引っ込み思案で、感情を抑制しやすく過剰適応の傾向が高いことがわかった(第30回日本睡眠学会で発表)。(1)本年度は、昨年までに収集した以下のデータを分析し、その結果を発表した。(1)乳がん患者を対象に、治療経過における心理的苦痛について、否定的感情の抑制傾向と不安特性から検討をした。その結果、"否定的感情の抑制傾向の高さ"および"不安特性の高さ"は、治療経過中の心理的苦痛と密接に関与しており、これらの要因は心理的介入が必要な患者を初診時において十分にスクリーニングすることができると考えられた。(第8回日本緩和医療学会総会のワークショップ、第13回日本サイコオンコロジー学会のパネルディスカッションおよびシンポジウム、総合病院精神医学会で口頭発表。Psychiatry and Clinical Nuerosciencesに掲載、Health Communicationに印刷中。さらに、Psychosomaticsに投稿中。)(2)大学生を対象に、否定的感情傾向、対処スタイル、および精神的健康との関係について検討した。その結果、感情を抑制し、かつ対処行動が情緒型や回避型である場合、精神印に不健康に陥りやすいことがわかった。(日本心理学会第67回大会でポスター発表、精神科治療学に掲載)(2)新たに以下の点について、データ収集・分析し、論文にまとめた。(1)8名の乳がん患者に対して自己コントロール感の回復をめざした心理的介入を実施した。(2)精神疾患患者を対象に、感情抑制傾向とストレス耐性、また対人関係の持ち方、さらにはその思考および知覚様式について調べ、その一部はデータを分析した。統合失調症患者では、(1)陰性症状および思考の異常により、対称図形の選好が顕著であったこと、(2)健常者と比較して、まとまりに乏しく整合性に欠け、暗く冷たいぬり絵を作成したことがわかった。(精神医学、臨床精神医学に印刷中)上記の点を実施するにあたり、さまざまな学会や研究会に参加し、その情報収集にあたった。1、本年度は以下のデータを分析し、学会で発表および論文などにまとめた。(1)初発の乳がん患者に告知後から心理的介入を実施し、その臨床的有用性を検討した。その結果、確定診断後から心理的介入を実施する臨床的有用性が示唆された(第17回日本サイコオンコロジー学会、第17回日本総合病院精神医学会で発表)。(2)日本心理学会第68回大会で「サイコオンコロジー」のワークショップを開催し、論文や本に"乳がん患者の心理的苦痛"をまとめた(Psychosomaticsに掲載、Mood State and Healthを共著)。(3)看護系大学の助手を対象に、職務満足感とストレス対処行動と精神的健康について検討した。職務満足感の低い人、消極的行動・認知対処スタイルを用いる人は精神的に不健康だった(日本心理学会第68回大会、日本看護学教育学会第14回大会などで発表)。(4)精神科の入院患者を対象に、集団療法の臨床的特性とその意義について、感情との関連から検討した(精神科治療学に掲載)。統合失調症患者を対象に、感情表出のひとつである絵画療法との関連から描画について検討した(精神医学に掲載)。2、新たに、以下の点についてデータ収集中あるいは収集済みである。(1)乳がん患者を対象に"不安特性、感情抑制、ストレス"と"心理的苦痛"との関連、(2)精神疾患患者を対象に、感情抑制傾向とストレス耐性と精神的健康との関連、(3)大学生を対象に、感情抑制傾向とストレス耐性と精神的健康との関連本年度は以下のデータを分析し、学会で発表および論文などにまとめた

。(2)初発の乳がん患者の心理的ストレスについて初診時から退院後といった治療経過のなかで調べた。その結果、感情抑制傾向の高い人と特性不安の高い人は、心理的ストレスがいずれの時点においても高く、乳がん患者に対する告知後からの心理的介入の重要性が示唆された(日本心理学会第69回大会で発表、Health Communication・Psychosomaticsに掲載、Mood State and Healthを共著)。(3)看護系大学に勤務する助手の精神的健康について調べた結果、助手の精神的健康を考える際には、個人達成感、脱個人化、情緒的消耗感の関与、さらに主体的な職務および結果が捉えられる職務の重要性が示唆された(第31回日本看護研究学会・第25回日本看護科学学会発表)。(4)大学生を対象に精神的健康について調べたところ、過去1年のストレス経験の多さ、特性不安の高さ、および怒り抑制の高さが精神的不健康を導きやすいことがわかった(第69回日本心理学会で発表)。(5)不登校を伴う睡眠障害患者の心理的特徴について健常者と比較した。その結果、睡眠障害児は健常児と比較して、引っ込み思案で、感情を抑制しやすく過剰適応の傾向が高いことがわかった(第30回日本睡眠学会で発表)。
計算科学によるα-Tiの双晶クラック抑制機構の解明

α-Ti合金における室温プレス成形性の向上に向けて、微量添加元素による双晶界面のクラック抑制機構を探る。α-Tiは高比強度、耐食性、生体適合性に優れ、構造材料から生体材料まで幅広い分野で利用されているが、難プレス成形材であることが問題となっている。これはα-Tiで形成される双晶界面においてクラックが生じることが一因であることが挙げられる。そこで本研究では、分子動力学計算による転位と双晶の相互作用の解析及び第一原理計算による双晶界面の破壊耐性の解析を行う。これら原子論と電子論の結果を比較考慮することで、単独の計算では解明し得ないクラック抑制メカニズムを明らかにすることを目指す。
計算解剖学および遺伝学的手法を用いた妊娠初期ヒト胎児における新しい診断基準の確立

本研究は、所有するヒト胎児標本について、三次元画像所見を計算解剖学的手法により形態学的に解析、また、標本から遺伝学的データを抽出し、形態学的診断と組み合わせ、有用な診断基準を確立しようとするものである。中枢神経系について三次元モデルを作成し、脳の各部分のセグメンテーションを行った。このデータはランドマーク設定の後、幾何学的形態測定学(GM)に応用可能である。また、古標本からのDNA抽出については、長期間ホルマリンに液に浸漬されていたため、DNA変性が進行したためかシークエンス解析を実施できるレベルの抽出DNAは得ることが困難であった。現在、各種検査法の進歩により出生前診断が胎児期(妊娠中期)から胚子期(妊娠初期)へとより早期化しつつある。外表形態のみならず内臓までもクリアに描出されるようになる一方、細かな計測的基準は未だ確立されていない。世界有数のヒト初期胎児標本群である「Kyoto Collection」はその標本数の多さから、子宮内の人口集団をほぼ反映していると考えられている。本研究は、この標本群を用いて、世界最高の高解像度で三次元イメージングを行い、得られた画像所見を計算解剖学的手法により数値として表現することで、妊娠初期胎児形態の定量的基準を作成する。また、異常例の標本から遺伝学的データを抽出し画像所見と比較することにより、形態学的診断を遺伝学的に裏付け、臨床的に有用な診断基準を確立しようとするものである。【高解像度高速胚撮像法の確立】位相CTを利用した画像撮像を行った。186時間のマシンタイムを得て、実験動物のデータが順調に得られたので、ヒト胚子での撮像に移行し約30体のデータを得た。今後、詳細な画像解析を行う。【計算解剖学的解析による先天異常診断】既存のMR画像データベースを用いての解析を試みた。まず初年度はデータのハンドリングとエッジ検出を行った。エッジ検出にはCannyアルゴリズムを利用した。エッジ検出は高い精度で出来ている。また、今回DeepLearningの環境構築も行ったが、windows環境でのDeepLearning環境の構築は各種DeepLearningフレームワークがwindowsサポート対象外ということもあり、うまくいかなかった。【古標本からの核酸抽出法の開発】豊富で利用可能なヒト胚子サンプル群を活かし、安定してこれらのサンプルからゲノムDNAを抽出できるプロトコルの確立を目指した。一定の成果を得て、論文化することができた。古標本からの核酸抽出法の開発において、パイロットの成果ではあるが、論文出版にまで到達することができた。現在、各種検査法の進歩により出生前診断が胎児期(妊娠中期)から胚子期(妊娠初期)へより早期化しつつある。本研究は、このKyoto Collectionを用いて、世界最高の高解像度で三次元イメージングを行い、得られた画像所見を計算解剖学的手法により数値として表現することで、妊娠初期胎児形態の定量的基準を作成する。144時間のマシンタイムを得て、ヒト胚子の撮像を行い18体のデータを得た。【計算解剖学的解析による先天異常診断】既存のMR画像データベースを用いての解析を試みている。ヒト胚子画像のMR画像解析の方法として、部位の3Dの構造を考慮に入れた3D Conventional Neural Network (3D-CNN)による識別学習を検討した。検討は主にベンチマークが手に入る放射線画像診断における肺結節の良性・悪性の判別のアルゴリズムからの応用が可能かを中心に検討し、各部位である確率を出力する回帰3D-CNNとその3D-CNNを用いてフィルタリングした結果を用いて、さらに全体の識別を行う2段階の識別手法を構築中である。今後は、実際のMR画像での学習のためのスモールデータセットによる検討をする予定である。【古標本からの核酸抽出法の開発】外表異常の認められないコントロール胎児20例を選出し、前年度までに確立した抽出プロトコールに基づき、DNA抽出を行った。抽出されたDNAは、長期間にわたる固定液内保存の影響により、170±50塩基長に高度に断片化されていた。概要に書ききれなかったが、海外の共同研究先と協力し、異常例における遺伝学的解析にも着手できている。本研究は、Kyoto Collectionを用いて、世界最高の高解像度で三次元イメージングを行い、得られた画像所見を計算解剖学的手法により数値として表現することで、妊娠初期胎児形態の定量的基準を作成する。【高解像度高速胚撮像法の確立】位相CTを利用した画像撮像を引き続き行った。192時間のマシンタイムを得て、ヒト胚子の撮像を行ったが、マシントラブルの影響もあり、データが解析に耐えるかどうかについては検討を要する状態である。