hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトの触感測定用センサシステムの開発

これまでPVDFに加わるひずみの時間微分で出力となることが皮膚の感覚受容器の一つのパチニ小体の応答に類似していることに着目し評価を行ってきていたが、他の感覚受容器の特長も同時に持たせることを目的としてマイスナー小体やメルケル触板の出力のように持続的な力に対応して応答する特長に着目し、PVDF出力の値を時間に関して畳みこみ積分を行った。得られた値の時間平均値と官能検査結果のぺたぺた感を比較したところ、強い相関があることが確認された。また、昨年までに作製した対象物に対し押し付け擦る動作を行い触感を計測する装置において、センサ部を改良し乾湿両状態での計測を可能とした。対象として濡れた状態でのお皿の洗い上がりのキュキュッと感についての計測を行った。PVDF出力の畳みこみ積分値の変化において、動作開始時と動作終了時に大きなピークが得られ、洗い上がりによってその値が変化することが確認され、またこれらの値と官能検査の値で大きな相関が得られることが確認された。
脂肪酸シグナルを標的とする癌幹細胞ターゲティングの検討

一般的な食品成分である脂肪酸の癌幹細胞への影響を、幹細胞性への影響を与える機序、および、がん転移・がん化学療法への影響について検討を行った。とくに、トランス脂肪酸であるエライジン酸は、強い癌転移促進効果を有し、長鎖脂肪酸受容体からEGFRへのトランス活性化を介したwnt系の活性化、マイクロRNAを介した分化誘導遺伝子の抑制などによりがん幹細胞性を促進することが明らかになった。また、ω-6系長鎖脂肪酸であるリノール酸ではdormant stemに関連する遺伝子系の発現が亢進しており、化学療法においては癌幹細胞の存続を促進する可能性が示唆された。本年度は、当初の研究計画に従い、リノール酸・エライジン酸の各脂肪酸処理時の遺伝子発現変化、および、マイクロRNAの発現変化についてアレイ解析による比較検討を行った。DNAアレイを用いた発現解析では、エライジン酸では、HGF, linsulin, EGFRなど増殖系の遺伝子発現が促進されるのに対し、δ-notch, HH, retinoid receptorなど分化誘導関連遺伝子の発現低下が見られた。一方、リノール酸では、TGFβの発現亢進、糖代謝関連遺伝子群の発現亢進が見られ、細胞周期関連遺伝子や増殖シグナル関連遺伝子の発現が低下していた。これに対して、インテグリン関連因子などアポトーシス抑制遺伝子の発現は両者で亢進していた。マイクロRNAアレイを用いた発現解析では、エライジン酸では、発現亢進が31種で、発現低下が3種で見られた。一方、リノール酸では、発現亢進が13種に見られ、発現低下を来したものは認められなかった。両者に共通して発現亢進が見られたものは3種であった。これらのマイクロRNAに既にその機能が明らかにされているものはほとんど見られなかった。今後は、個々のマイクロRNAについて、その機能を検討し脂肪酸シグナルへの役割を検討して行く予定である。本年度は脂肪酸の標識化を予定に入れており、13Cを用いた標識は容易に行うことが可能であるがイメージングに使用できない。イメージング用に蛍光標識を行ったが脂肪酸分子に対する標識のサイズが比較的大きいため、その生理的影響を評価しつつある。もう一点の、ラフト外細胞膜の脂肪酸定量については上記13C標識脂肪酸を用いて検討中である。膜受容体の同定されていないエライジン酸(トランス脂肪酸)の既知の長鎖脂肪酸受容体であるGPR40およびGPR120との結合性を検討すると両受容体ともエライジン酸によりインターナライズした。エライジン酸はコレステロール・ラフト内に多く移行するが、ラフト内にはGPR40/120とともにEGFRが存在し、エライジン酸処理によりリン酸化レベルが亢進した。GPR40/120からEGFRへのシグナル伝達にc-SRCリン酸化が関与していた。この結果、GPR40/120→c-src→EGFR→ERK1/2へのシグナル伝達が確認された。エライジン酸が大腸癌細胞の転移促進作用を有することから癌幹細胞への作用が考えられた。そこで、幹細胞関連因子の発現を検討すると、EGFRの下流で、APC wild typeのCT26大腸癌細胞では、nucleaistemin発現亢進とEMT誘導が見られ、canonical Wnt signal活性化が認められた。一方、APC-nullのHT29細胞では、nucleaistemin発現亢進とnon-canonicalなWn5a, CD44発現亢進が認められた。このように、エライジン酸はGPR40/120を受容体としEGFRをトランス活性化し、癌幹細胞性を促進すると考えられた。当初の研究計画に沿ってほぼ予定した進捗が得られていいる。脂肪酸イメージングのための標識については初回標識がシグナルが低く、再標識を施行しつつある。本年度の研究計画には、(1)標識脂肪酸の作成、(2)DNAアレイによる遺伝子発現変化の解析、(3)脂肪酸によるマイクロRNA発現変化、(4)細胞形態・可塑性・浸潤能・運動能の検討の4点を挙げており、いずれのテーマにおいても結果が出ている、もしくは、結果が出つつあるところまで進捗している。このため、平成27年度の研究計画にスムーズに移行可能と考えられる。当初の研究計画に沿った平成28年度の計画、および、これまでの結果でより詳細な検討が望ましいものについて検討を行う。検討課題として、以下のものを計画している。1)脂肪酸特異的miRNAの特定と標識遺伝子の同定、2)脂肪酸標識によるイメージングと細胞形態変化と転移能変化の評価、3)間葉系幹細胞への脂肪酸の作用と阻害による転移への効果、4)病理組織標本で検討可能な脂肪酸シグナチャーの抽出とヒト大腸癌組織標本による検討分子病理

平成27年度研究計画では、細胞膜への脂肪酸組込、ラフトによるシグナル形成と癌転移能、脂肪酸の間葉系幹細胞への影響、および、リノール酸・エライジン酸の受容体・シグナルの癌細胞の幹細胞性への影響が挙げられており、それに従って研究を実施する。平成26年から継続するものとして、細胞膜への脂肪酸組込を引き続き行う。また、アレイ解析により抽出された遺伝子群・マイクロRNAの各脂肪酸のがん幹細胞における役割との関連について個々の遺伝子・マイクロRNA、または、そこから考えられるシグナル経路について検討を行う。脂肪酸標識の再試行と解析に必要な試薬類の納品時期が平成28年度にずれ込む可能性があったため、敢えて平成27年度中に発注しなかった。平成26年度の研究計画には、13C標識脂肪酸を用いた局在解析を行う予定であったが、これが平成27年度にずれ込んでいる。局在解析に必要な質量分析は外注に頼らざるを得なく、平成27年度に持ち越した助成金は本来26年度に13C標識による実験施行とその後の質量解析に用いる予定であった。上記の、脂肪酸標識の再試行と解析に必要な試薬類の購入に使用する計画である。平成27年度に、上記のように本来26年度中に施行する予定であった13C標識による実験施行とその後の質量解析を行うため、持ち越した助成金はこれに使用する予定である。
心臓性突然死の予防に向けた長期循環器変動の解明と在宅医療支援システムへの応用

本年度は,心拍動の短期・長期ゆらぎの生理学的特性とその関係性を解明するため,生理学実験を行った.具体的には,呼吸間隔変化,姿勢変化,匂い刺激といった外部刺激に対する心拍・血圧応答と長期ゆらぎの関係性を評価した.生理学実験として,朝,昼,夜において心電図,血圧,呼吸計測を行い,外部刺激に対する心拍・血圧応答を抽出した.取得データに対して,それぞれの心拍・血圧応答に適した解析手法を採用した.匂い刺激については,呼吸位相領域から時間領域に復元する信号処理手法を新たに開発し,解析を行った.これらの結果,呼吸間隔変化により,収縮期血圧の短期ゆらぎの振幅変化は昼・夜より朝の方が大きいことを示した.また姿勢変化により,心拍・血圧の周期的な変動が見られ,異なる角度による心拍動のゆらぎの大きさは,夜より朝の方が大きく異なることを示した.そして匂い刺激により,グレープフルーツの匂い刺激に対して心拍動間隔の減少と収縮期・拡張期血圧の上昇が見られ,昼・夜より朝の変化が大きいことを示した.これらの結果から,心臓性突然死が多く見られる朝の時間帯において,他の時間帯とは異なる短期応答が見られることを明らかにした.また,心臓性突然死のリスク指標の抽出に向けて,外部刺激に対する心拍・血圧応答を用いて,心臓性突然死と関係している概日リズム評価を行った.具体的には,前年度に行った嚥下と上記3つの外部刺激を用いて,概日リズム評価を行った.その結果,安静時の心拍・血圧と嚥下に対する心拍・血圧応答を組み合わせて,主成分分析で複数の主成分を抽出し,マルチクラスに識別した際に最も高い識別率を示した.このように,非侵襲的に心臓性突然死のリスク評価に向けた概日リズムの評価指標を構築できた.以上により,心拍動の短期・長期ゆらぎの生理学的特性とその関係性解明,心臓性突然死のリスク評価に向けた概日リズム評価指標の開発を実現できた.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,心臓性突然死の予防に向けて,自律神経が生み出す心拍動の短期・長期ゆらぎの生理学的特性とその関係性を解明した上で,クラウド型生体情報取得技術を用いた在宅医療支援システムを構築することである.今年度は,これらの研究目的について研究実施計画を立案し, A.相関カスケード法を用いた長期ゆらぎの生理学的特性の解明, B.長期リアルタイム自律神経活動推定法の開発を行った.それぞれの具体的な内容,意義および重要性を以下に示す.Aについては,生理学実験により取得した被験者7名の0時18時の心電図の時系列データに対して,心拍動特性の関係性の変化を捉えることが可能な相関カスケード法を用いて評価を行った結果,心臓性突然死が多くみられる朝の時間帯に心拍動の時系列データの相関が変化することを示した.これは,心臓性突然死のリスク指標の提案という意義に対して,時間帯による心拍動の特性変化を抽出し,長期ゆらぎの生理学的特性を解明できたという点で,重要性が高い.Bについては,生理学実験により取得した被験者7名の0時18時の心電図・呼吸波形の時系列データを用いて,中央値を用いた統計解析アルゴリズムを構築し,副交感神経活動を高精度に推定可能な心拍動の短期ゆらぎを導出する際に用いるデータ数を変化させて手法の評価を行った.その結果,データ数を100としたとき,睡眠状態から覚醒状態に移行する際の短期変動,および睡眠時に睡眠段階の変化に伴う90分程度の長期変動を抽出できることを明らかにした.これは,在宅医療支援システムの構築という意義に対して,対象者がいつ・どこにいても生体情報を取得可能であり,自律神経活動の長期変動をリアルタイムに推定可能なシステムを構築できたという点で,重要性が高い.以上2つの研究成果により,心臓性突然死の予防に向けた長期循環器変動の解明と在宅医療支援システムへの応用に対して,重要な知見を得ることができた.本年度は,心拍動の短期・長期ゆらぎの生理学的特性とその関係性を解明するため,生理学実験を行った.具体的には,呼吸間隔変化,姿勢変化,匂い刺激といった外部刺激に対する心拍・血圧応答と長期ゆらぎの関係性を評価した.生理学実験として,朝,昼,夜において心電図,血圧,呼吸計測を行い,外部刺激に対する心拍・血圧応答を抽出した.取得データに対して,それぞれの心拍・血圧応答に適した解析手法を採用した.匂い刺激については,呼吸位相領域から時間領域に復元する信号処理手法を新たに開発し,解析を行った.これらの結果,呼吸間隔変化により,収縮期血圧の短期ゆらぎの振幅変化は昼・夜より朝の方が大きいことを示した.また姿勢変化により,心拍・血圧の周期的な変動が見られ,異なる角度による心拍動のゆらぎの大きさは,夜より朝の方が大きく異なることを示した.そして匂い刺激により,グレープフルーツの匂い刺激に対して心拍動間隔の減少と収縮期・拡張期血圧の上昇が見られ,昼・夜より朝の変化が大きいことを示した.これらの結果から,心臓性突然死が多く見られる朝の時間帯において,他の時間帯とは異なる短期応答が見られることを明らかにした.また,心臓性突然死のリスク指標の抽出に向けて,外部刺激に対する心拍・血圧応答を用いて,心臓性突然死と関係している概日リズム評価を行った.具体的には,前年度に行った嚥下と上記3つの外部刺激を用いて,概日リズム評価を行った.

その結果,安静時の心拍・血圧と嚥下に対する心拍・血圧応答を組み合わせて,主成分分析で複数の主成分を抽出し,マルチクラスに識別した際に最も高い識別率を示した.このように,非侵襲的に心臓性突然死のリスク評価に向けた概日リズムの評価指標を構築できた.以上により,心拍動の短期・長期ゆらぎの生理学的特性とその関係性解明,心臓性突然死のリスク評価に向けた概日リズム評価指標の開発を実現できた.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,交付申請書に記載した「研究の目的」を達成するために立案した研究実施計画に沿って研究活動を行った.その結果,当初計画していた解析手法よりも有用な解析手法・アルゴリズムを選択し,研究実施計画に実施した「長期ゆらぎの生理学的特性の解明」および「リアルタイム自律神経活動推定法の開発」を達成できた.以上より,現在までの研究進捗状況については,おおむね順調に進展していると判断した.今後の研究の推進方策としては,立案した研究実施計画に沿って,「呼吸位相領域解析および相関カスケード法を組み合わせた心拍動の短期ー長期ゆらぎの関係性解明」および「クラウド型生体情報取得技術を含む在宅医療支援システムの構築に向けた,心臓性突然死のリスク指標の抽出」を行う.心臓性突然死のリスク指標の抽出については,心拍動の短期ー長期ゆらぎの関係性解明およびリアルタイム自律神経活動推定法の開発を実現した上で取り組む必要があるが,心拍動の短期ー長期ゆらぎの関係性解明については,循環器活動や自律神経活動の複雑な生理学的特性を評価する必要があるため,基礎的な研究として心拍動の短期ー長期ゆらぎの関係性解明に向けた生理学実験・生体信号解析を重点的に行うこととする.
ソ連のシベリア・極東開発の地理的研究

極東は天然資源の宝庫と言われるが、自然状態のままでは、経済財として人間の生活向上に役立てることは出来ない。そのためには、採掘と販売のため多くの資金が必要であるが、資金不足による開発困難は当分続くであろう。さらに、現在では、資源のもたらす経済的利益を地元産地企業、地元行政府、中央政府の3者の間でどう分配するのかも解決すべき問題になっている。この研究では、つぎの天然資源について旧ソ連邦域内での分布を白地図上に点で示した。水力発電、石油・ガス、ダイヤモンド、金、錫、水銀、アルミニウム、タングステン鉱、鉛、亜鉛、蛍石、雲母、アスベスト、黒鉛、鉄綱石、銅、ニッケル、硫黄、準宝石、燐鉱石、岩塩、温泉。このうち、アンダーラインは、バイカル湖以東(東シベリアの1部と極東)に主として分布している資源を示している。金(プラチナ、銀を含む)の生産は極東に集中している。ヤク-チア(現在サハ共和国)では、ソ連時代200-300トンの金を毎年中央政府に送っていた。この総保有高もソ連の崩壊に伴い2300トンから230トンにまで低下したと言われている。極東の特産品として錫は有名である。旧ソ連の98%は極東が生産(埋蔵量では90%)。極東で不足している鉄鋼生産に関して、その埋蔵地は決して少なくないことが、地図上で確認できる。しかし、極東では製鉄一貫工場が未だに実現していない。とくに不足が著しいのは電力である。水力発電の開発余地は大きいのに、水力発電の総合ポテンシアルの6%しか開発されていない。極東の石油・ガスの埋蔵地はヤク-チア北部とサハリンの東北大陸棚である。前者はとくにガスの埋蔵量が大きい。両者とも今後の開発に大きな期待がかけられている。サハリン石油・ガス開発には、日本、米国、欧州の大企業が参加している。海底油田開発可能水深は200メートルが限度であるが、極東海域でこの範囲内で有望な鉱床は100箇所以上ある。石油生産とならんで、製油所の精製能力を引上げることも、極東の当面の緊急な課題である。平成2年度は研究代表者の望月喜市は平成2年7月、9月、および平成3年3月にそれぞれソ連極東地方、シベリアのハバロフスク、ビロビジャン、ノボシビリスク等に出向き資料収集、および当地の研究者との意見交換を行った。このとき西側ではなかなか入手困難であったソ連極東地方の産業デ-タの収集を行うことで出来た。とくにハバロフスクではハバロフスク経済研究所との今後の研究協力を求めることが出来たので次年度以降の研究に有益な結果をもたらすものと期待される。またこの折の収集デ-タの一部をもとに、「北海道とソ連極東との経済交流促進の可能性に関する研究」を研究成果としてまとめることができ、来年度以降の研究の足がかりとなっている。現在ソ連ではこれまでの指令型経済から、市場メカニズムを導入した経済への転換が計られようとしており、とくに日本との経済交流が期待されており、これまで隠されていたデ-タが公開されてきている。

このデ-タを次年度以降の研究に生かすように現在スラブ研究センタ-に日本学術振興会招へい研究者として滞在しているソ連からの日本経済の研究者A・ベロフ氏とも共同研究を行うべく計画を進めている。研究分担者の嶺野幸子は産業地図をパ-ソナルコンピュ-タによって入力するために、平成2年度は図形デ-タ処理に優れたマッキントッシュSE/30を一式購入して地図作成ソフト、図形処理ソフトなどを利用して極東ソ連の地域地図デ-タの作成を試みた。ただソフトウェアの性能の限界に加えて、入力の基礎となる地図デ-タそのものがソ連極東地域については詳細なものを未だに見つけるに至っておらず、期待した出力結果を得るに至っていない。平成3年度以降の引続きの研究課題となっている。(1)極東地域経済が従来の資源植民地タイプの経済から脱出し、豊かな天然資源が実際に地域住民の福祉に役立つための方策の探求が、極東経済の発展計画の中に現れた。(2)自立経済へ脱皮するための基本資産は、極東の場合は、豊かな天然資源以外にさしあたって見あたらない。(3)ソ連にとって外貨獲得のチャンピオンである石油生産が、チュメニの急激な生産低下を始めとして全体で四億トン以下に本年はなってしまう見通しである。これは採掘技術の陳腐化もさることながら、政治的不安定による採掘施設・部品の補給が麻痺していること、燃料の低価格政策による労働意欲喪失、石油精製能力不足、積み出し港湾能力の不備など、制度的側面にむしろ問題がある。(4)旧ソ連はCISに分解したが、地下資源の宝庫と言われるロシアも石炭、鉄鉱石などはカザフ、ウクライナなどから移入しており、石油はロシアが断然供給者である。このようにCIS諸国の資源依存度は大きいにも拘らず、相互資源供給関係が断絶し始めている。(5)地域主権が強烈に主張されはじめ、原則として資源は、その産出地の行政府に所有権があるということになりつつある。しかし、ダイヤモンド、金、石油・天然ガスなどは、共和国中央の権限がまだ強い。この処分権を地元と中央でどのくらいの割合で分掌するのかが、今後民族国家の独立問題と絡んで大問題になろう。(6)極東資源では、今後、ヤク-チアの天然ガス、サハリン大陸棚の石油・ガス、バイカル以北のベルフネ・チョン産地開発が日程に上ることになる。
シリコン表面の水素終端化とシリサイド形成過程の研究

本研究の目的はわれわれによって最近開発された電子励起イオン脱離(TOF-ESD)法をシリサイド問題に応用することにあった。シリサイドはその形成の初期過程で不明の点もあり原子レベルの解析が必要と思われる。原子状の水素がシリコンのダングリングボンドを終端化し、安定な表面が発現することが判っているので、この機構がシリサイド形成を解く鍵になると考えられる。遷移金属を中心としたシリサイドの研究はショットキーバリヤーや金属とシリコンの接触の観点から重要な問題である。最近、シリコンによる超LSIの技術がサブナノメーターの領域に入って素子のサイズが小さくなり、酸化物との界面、絶縁性および、温度上昇によるシリサイドの進行など、今後のデバイス技術の超精密化の問題点となっている。このような状況の下で安定した素子作りのために、良質の酸化物と共に、シリサイド形成の機構を再検討しておく必要があると考えられる。水素の高感度検知を可能にした電子励起イオン脱離(TOF-ESD)法を用いることにより、薄膜作成中の装置の中で、その場観察により水素の分析を行いながら成長様式を研究できる環境を作ってきた。この一つの応用として原子状水素によって終端化されたシリコン表面に形成されるシリサイドの機構を詳細に調べて、新しい機能性を持つシリサイド膜の発現を期待している。そのために、1.従来のRHEED-AES-TOF・ESDの他に、TOF-ESDと走査トンネル顕微鏡(STM)を組み合わせた装置の開発に取り組み、グラファイト上のニッケルの成長過程を観察し、√<3x>√<3>構造の成長を観察した。2.シリコンへの水素吸着特性や水素終端化の問題を追求し、Si(100)面とSi(111)面の違い、また、チョコラルスキー成長の結晶とフローテイングゾーン成長の違いで水素の吸着特性が異なることが判った。3.ニッケル面の制御と酸素、水素、一酸化炭素との相互作用を基礎的な見地から研究した。4.不完全ではあるがAl/H/Si(100)および、Ni/H/Si(111)等の研究にも取り組み、水素の効果で従来とは異なった成長様式が現れることを明らかにした。今後これらの成果を踏まえて原子レベルの観察による研究を予定している。超LSIプロセスの中でシリコンと金属界面のシリサイド化の問題は微細加工処理にともなって重要な問題となっている。最近、ヘテロエピタキシーの分野でシリコン表面を水素終端化してスムーズな金属膜の成長が期待され研究が行われている。ところが試料の処理温度によっては水素の脱離のために急激にシリサイド化する可能性もある。本研究では水素終端化シリコン上のシリサイド形成のメカニズムを研究することを主たる目的とした。本年度は本研究室で開発された電子励起イオン脱離(TOF-ESD)装置を用いて、(1)基板として用いるシリコンへの水素吸着過程を詳細に研究し、(2)その結果をふまえて、先ずシリサイド形成をしないアルミニウムのヘテロエピタキシーを水素の吸着のある無しで比較し興味ある結果を得ている。(3)またシリコン上での金薄膜の成長過程をオージェ電子分光と電子回折で調べシリサイド化の様子を研究した。今後は水素吸着表面との比較を行う。

(4)さらに、原子レベルの研究を推進するために低温領域で動作する走査トンネル顕微鏡と従来の表面研究装置、特に水素がその場観察可能な電子励起イオン脱離(TOF-ESD)装置との組み合わせを可能にした新しい分析装置の設計組立を行った。本研究の目的はわれわれによって最近開発された電子励起イオン脱離(TOF-ESD)法をシリサイド問題に応用することにあった。シリサイドはその形成の初期過程で不明の点もあり原子レベルの解析が必要と思われる。原子状の水素がシリコンのダングリングボンドを終端化し、安定な表面が発現することが判っているので、この機構がシリサイド形成を解く鍵になると考えられる。遷移金属を中心としたシリサイドの研究はショットキーバリヤーや金属とシリコンの接触の観点から重要な問題である。最近、シリコンによる超LSIの技術がサブナノメーターの領域に入って素子のサイズが小さくなり、酸化物との界面、絶縁性および、温度上昇によるシリサイドの進行など、今後のデバイス技術の超精密化の問題点となっている。このような状況の下で安定した素子作りのために、良質の酸化物と共に、シリサイド形成の機構を再検討しておく必要があると考えられる。水素の高感度検知を可能にした電子励起イオン脱離(TOF-ESD)法を用いることにより、薄膜作成中の装置の中で、その場観察により水素の分析を行いながら成長様式を研究できる環境を作ってきた。この一つの応用として原子状水素によって終端化されたシリコン表面に形成されるシリサイドの機構を詳細に調べて、新しい機能性を持つシリサイド膜の発現を期待している。そのために、1.従来のRHEED-AES-TOF・ESDの他に、TOF-ESDと走査トンネル顕微鏡(STM)を組み合わせた装置の開発に取り組み、グラファイト上のニッケルの成長過程を観察し、√<3>×√<3>構造の成長を観察した。2.シリコンへの水素吸着特性や水素終端化の問題を追求し、Si(100)面とSi(111)面の違い、また、チョコラルスキー成長の結晶とフローテイングゾーン成長の違いで水素の吸着特性が異なることが判った。3.ニッケル面の制御と酸素、水素、一酸化炭素との相互作用を基礎的な見地から研究した。4.不完全ではあるがAl/H/Si(100)および、Ni/H/Si(111)等の研究にも取り組み、水素の効果で従来とは異なった成長様式が現れることを明らかにした。今後これらの成果を踏まえて原子レベルの観察による研究を予定している。
仮想人間エージェントを用いたWWW上の個人向け番組制作の研究

本研究は,アナウンサーなどの出演者のスピーチテキストにコマンドを埋め込んだ形の高水準番組記述言語を開発し,インターネット上で3次元仮想人間エージェントを出演者(バーチャル出演者)とする番組制作を可能にしようとするものである.まず,従来から我々が開発を進めていた仮想人間エージェントによるプレゼンテーションシステムを,World Wide Web(WWW)に対応させると共に,日本語を扱えるように改良した.次に,このような番組制作を自動化するため,天気予報を題材にして,天気キャスターが登場する形の天気予報番組のスピーチテキストを,予報データから自動生成するシステムを開発した.そのため,天気予報番組のコーパスを作成し分析した.スピーチテキストの生成では,まず,場所,時間別の天気予報データをクラスタリングし,各クラスタの内容を,「西日本はおおむね晴れ」といった内容の格フレーム表現に変換した.さらに,単文単位のテンプレートを用いて,スピーチテキストを生成した.予報内容をよりわかりやすく伝えるため,特定の場所や高気圧,低気圧,前線などを指示できるように,前述のテンプレートの中に,アニメーションの指示コマンドの候補を与えておき,スピーチテキスト中に指示コマンドが適当な間隔で挿入されるようにした.実験の結果,天気予報番組が実際に作成され,本研究のアプローチの有効性が確認された.これらの結果は,マルチメディアに関する国際会議International Conference on Multimedia Modeling(MMM2000)で発表された.本研究は,アナウンサーなどの出演者のスピーチテキストにコマンドを埋め込んだ形の高水準番組記述言語を開発し,インターネット上で3次元仮想人間エージェントを出演者(バーチャル出演者)とする番組制作を可能にしようとするものである.まず,従来から我々が開発を進めていた仮想人間エージェントによるプレゼンテーションシステムを,World Wide Web(WWW)に対応させると共に,日本語を扱えるように改良した.次に,このような番組制作を自動化するため,天気予報を題材にして,天気キャスターが登場する形の天気予報番組のスピーチテキストを,予報データから自動生成するシステムを開発した.そのため,天気予報番組のコーパスを作成し分析した.スピーチテキストの生成では,まず,場所,時間別の天気予報データをクラスタリングし,各クラスタの内容を,「西日本はおおむね晴れ」といった内容の格フレーム表現に変換した.さらに,単文単位のテンプレートを用いて,スピーチテキストを生成した.予報内容をよりわかりやすく伝えるため,特定の場所や高気圧,低気圧,前線などを指示できるように,前述のテンプレートの中に,アニメーションの指示コマンドの候補を与えておき,スピーチテキスト中に指示コマンドが適当な間隔で挿入されるようにした.実験の結果,天気予報番組が実際に作成され,本研究のアプローチの有効性が確認された.これらの結果は,マルチメディアに関する国際会議International Conference on Multimedia Modeling(MMM2000)で発表された.本研究は,アナウンサーなどの出演者のスピーチ原稿を基にした高水準番組記述言語を開発し,インターネット上で3次元仮想人間エージェントを出演者(バーチャル出演者)とする番組制作を可能にしようとするものである.平成11年度は,動作記述方法の検討,異なるエージェントのサポートと日本語対応,テキスト生成のためのコーパス作成の三点について,以下のように研究を進めた.1.動作記述方法の検討本研究課題に先行して開発していたプロトタイプシステムでは,独自形式による記述言語を用いていたが,最近のWWWにおける技術動向に鑑み,XMLによる記述に変更した.また,3.のコーパス作成と同時平行して,新たに必要なコマンド類を整理し,それらを実現した.2.異なるエージェントのサポートと日本語対応ユーザの好みにあわせた個人向け番組制作のために,エージェントのモデルに依存しない動作生成部を構築するとともに,可能な動作の範囲を拡張した.また,記述言語のパーザを改良して日本語のパージングに対応できるようにし,日本語TTSシステムを用いて,日本語音声のリアルタイム生成を行なった.3.テキスト生成のためのコーパス作成テキスト生成システムを構築するための準備として,天気予報番組を題材に,発話内容のコーパスを作成した.タグ付け法については,1.の記述方法と合わせて検討したが,記述の詳細さとコンパクトさとを両立させるため,今後も整理が必要である.本研究は,アナウンサーなどの出演者のスピーチ原稿を基にした高水準番組記述言語を開発し,インターネット上で3次元仮想人間エージェントを出演者(バーチャル出演者)とする番組制作を可能にしようとするものである.平成12年度は,平成11年度の結果をもとに,テキスト生成システムの開発,番組制作実験の二点について,以下のように研究を進めた.1.テキスト生成システムの開発平成11年度に作成した天気予報番組のコーパスをもとに,天気予報番組のコマンド付きスピーチテキスト生成システムを開発した.このシステムは,各地の時間毎の天気データをもとに,それらを要約し,格フレームによってスピーチテキストを生成するものである.2.番組制作実験実際に天気データを入力し,天気予報番組のコマンド付きスピーチテキストを生成し,それをもとに仮想人間エージェントによる天気予報番組を自動的に生成する実験を行なった.その結果,天気予報番組が実際に作成され,本研究のアプローチの有効性が確認された.また,上記の結果を,マルチメディアに関する国際会議International Conference on Multimedia Modeling(MMM2000)で発表した.その後もシステムの改良を続けており,その結果については近日中に学術雑誌への投稿を予定している.
肝再生開始機構における"ずり応力"の分子生物学的役割の解明と肝再生促進への応用

我々はこれまで肝再生開始機構の解明に向けて、細胞外マトリックスおよび細胞間接着因子と肝細胞増殖との関連の研究を進めてきたが、本研究では肝切除の直後に変動する残存肝の門脈血流量と、それに伴うずり応力(shear stress)の急激な変化が、肝再生開始機構に関与する可能性に注目し、その分子生物学的機序の解明を目的とした。肝切除後早期に変動するファクターとして、immediately early geneと呼ばれる遺伝子群の発現があるが、より上流の細胞内シグナルの存在が推測されるものの、未だその分子機構は解明されていない。今回、ずり応力による細胞内シグナル伝達の仲介分子として、注目されているRhoGTPase(Rho, Rac1, Cdc42)の肝再生開始機構への関与を検討した。具体的には、Rac1の変異体(N17Rac1)をin vivoで肝臓に強制発現させ、肝切除後の再生に及ぼす影響を検討し、ずり応力と肝再生開始機構の関連を検討した。またこれに先立ち、in vivoでのRac1の変異体(N17Rac1)導入効果を検討するために、肝虚血再灌流モデルにおいて、Rac1活性化抑制の再灌流障害抑止効果を検討したところ、アデノウイルスベクターによるN17Rac1強制発現により、著明な肝傷害抑止効果を認めた。このことから、本研究でのin vivoシステムにおいて有効にRac1活性が抑制されていることが確認された。現在までに、肝再生モデルにおける検討では、N17Rac1導入群における肝再生能の低下を認め、Rac1が再生開始機構において重要な役割を果たしていることが示唆されている。また、この現象のメカニズムをin vitroで検討するために、現在、肝臓由来細胞の初代培養系においてメカニカルストレスによる細胞増殖およびシグナル伝達への影響を観察し、Rac1の関与を調査中である。肝再生開始機構におけるずり応力の役割を検討すべく、in vitroにおいて肝細胞、クッパ-細胞、類洞内皮細胞を分離培養し、安定したviabilityを得るまでに至った。これらの細胞にずり応力負荷をかける予定であるが、現在その段階にまで至っていない。また、ずり応力によるシグナル伝達に関与することが予想されるRho GTPaseについて検討すべく、まず変異体Rac1(ドミナントネガティブ)発現アデノウイルス、Ad5N17Rac1をラット線維芽細胞(Rat2)に感染させ、感染細胞を使ったWestern Blotにより、組換えアデノウイルスによる効率的なN17Rac1の発現を確認した。今後、前述の肝細胞、クッパ-細胞、類洞内皮細胞に同様にAd5N17Rac1を感染させその導入効率を確認後、ずり応力負荷を行いたい。一方、肝切除後肝再生モデルにおける検討を行う前に、in vivoにおけるN17Rac1導入効率を検討した。雄性SDラットにAd5N17Rac15x10^5pfu/ratを尾静脈より投与し、72時間後に肝臓を採取し、そのホモジネートを用いたWestern Blot法により、in vivoにおけるN17Rac1の蛋白発現を確認した。また、実際にin vivoにおいてN17Rac1蛋白がRac1活性を抑制しているかを検討する目的で、これまでにin vitroを中心に報告されているN17Rac1蛋白の低酸素再酸素化モデルにおける肝細胞障害の軽減効果を、in vivoにて検討した。つまり、正常ラット、Ad5LacZ感染ラット、およびAd5N17Rac1感染ラットにおいて20分の全肝虚血後再潅流を行い、経時的に肝細胞障害を評価した。N17Rac1発現ラットにおいてのみ、著明な肝細胞障害抑制効果を認め、in vivoで発現したN17Rac1が有効に働くことが証明された。今後、肝再生に対する影響を検討する。

我々はこれまで肝再生開始機構の解明に向けて、細胞外マトリックスおよび細胞間接着因子と肝細胞増殖との関連の研究を進めてきたが、本研究では肝切除の直後に変動する残存肝の門脈血流量と、それに伴うずり応力(shear stress)の急激な変化が、肝再生開始機構に関与する可能性に注目し、その分子生物学的機序の解明を目的とした。肝切除後早期に変動するファクターとして、immediately early geneと呼ばれる遺伝子群の発現があるが、より上流の細胞内シグナルの存在が推測されるものの、未だその分子機構は解明されていない。今回、ずり応力による細胞内シグナル伝達の仲介分子として、注目されているRhoGTPase(Rho, Rac1, Cdc42)の肝再生開始機構への関与を検討した。具体的には、Rac1の変異体(N17Rac1)をin vivoで肝臓に強制発現させ、肝切除後の再生に及ぼす影響を検討し、ずり応力と肝再生開始機構の関連を検討した。またこれに先立ち、in vivoでのRac1の変異体(N17Rac1)導入効果を検討するために、肝虚血再潅流モデルにおいて、Rac1活性化抑制の再灌流障害抑止効果を検討したところ、アデノウイルスベクターによるN17Rac1強制発現により、著明な肝傷害抑止効果を認めた。このことから、本研究でのin vivoシステムにおいて有効にRac1活性が抑制されていることが確認された。現在までに、肝再生モデルにおける検討では、N17Rac1導入群における肝再生能の低下を認め、Rac1が再生開始機構において重要な役割を果たしていることが示唆されている。また、この現象のメカニズムをin vitroで検討するために、現在、肝臓由来細胞の初代培養系においてメカニカルストレスによる細胞増殖およびシグナル伝達への影響を観察し、Rac1の関与を調査中である。
操作者から見た操作性を重視した人間-機械協調作業系の制御

本研究では,制御された動力機械を人間が物理的に直接操作する作業形態の人間-機械系「人間-機械協調作業系」において操作性の高いシステムを実現するために,有効な操作支援法とその制御系設計指針を探ることを目的とした.特に,複数自由度の作業について,操作対象の動特性に対する作業者の自己整形特性と,作業対象の動特性変化が作業者に伝わる感度に着目した.まず,平面内の2次元3自由度作業のシミュレーション実験を可能にする協調作業シミュレータを既設の実験装置を利用して開発した.以後3年間にわたり,このシミュレータを用いて,以下の3テーマについて実験的検討を行なった.第一に,人間-機械協調作業系における作業者の動特性自己整形特性に着目し,従来行なわれていなかった2次元3自由度,かつ視覚・操作運動覚併用の力外乱抑制作業について検討した.作業者から見た操作対象の動特性を変えるよう制御系を設定し,これに対する作業者の動特性自己整形特性を解析した.これにより,1自由度の場合と同様に,自己整形のしやすさと作業性能に相関があり,操作対象の特性設定の指針となることが分かった.第二に,操作性を左右する重要な特性として,作業対象の動特性変化が作業者に伝わる度合を示す対象変化感度関数の効果について検討した.例題としてビーム上を並進する振子系の安定化をとりあげ,作業性能を向上させる特性設定について調べた.その結果,対象変化感度と視覚情報を周波数領域で使い分けるように制御系を設計することによって,作業性能が高まることが明らかになった.第三に,自由度の高い随意作業における有効な支援法について検討した.例として,回転する対象平面上に閉曲線軌道を描くツール操作を支援する協調作業をとりあげ,視覚や力覚情報のフィードバックに加えて,運動学拘束を利用した補助手法も取り入れて作業性能の良否とその理由を分析した.その結果,作業フェースや条件によってそれぞれの効果が異なり,トレードオフが存在することが明らかになった.以上本研究によって,人間-機械協調作業系において作業者の主体的な作業を物理的に支援するための,制御系設計に有用な知見を得ることができた.本研究では,制御された動力機械を人間が物理的に直接操作する作業形態の人間-機械系「人間-機械協調作業系」において操作性の高いシステムを実現するために,有効な操作支援法とその制御系設計指針を探ることを目的とした.特に,複数自由度の作業について,操作対象の動特性に対する作業者の自己整形特性と,作業対象の動特性変化が作業者に伝わる感度に着目した.まず,平面内の2次元3自由度作業のシミュレーション実験を可能にする協調作業シミュレータを既設の実験装置を利用して開発した.以後3年間にわたり,このシミュレータを用いて,以下の3テーマについて実験的検討を行なった.第一に,人間-機械協調作業系における作業者の動特性自己整形特性に着目し,従来行なわれていなかった2次元3自由度,かつ視覚・操作運動覚併用の力外乱抑制作業について検討した.作業者から見た操作対象の動特性を変えるよう制御系を設定し,これに対する作業者の動特性自己整形特性を解析した.これにより,1自由度の場合と同様に,自己整形のしやすさと作業性能に相関があり,操作対象の特性設定の指針となることが分かった.第二に,操作性を左右する重要な特性として,作業対象の動特性変化が作業者に伝わる度合を示す対象変化感度関数の効果について検討した.例題としてビーム上を並進する振子系の安定化をとりあげ,作業性能を向上させる特性設定について調べた.その結果,対象変化感度と視覚情報を周波数領域で使い分けるように制御系を設計することによって,作業性能が高まることが明らかになった.第三に,自由度の高い随意作業における有効な支援法について検討した.例として,回転する対象平面上に閉曲線軌道を描くツール操作を支援する協調作業をとりあげ,視覚や力覚情報のフィードバックに加えて,運動学拘束を利用した補助手法も取り入れて作業性能の良否とその理由を分析した.その結果,作業フェースや条件によってそれぞれの効果が異なり,トレードオフが存在することが明らかになった.以上本研究によって,人間-機械協調作業系において作業者の主体的な作業を物理的に支援するための,制御系設計に有用な知見を得ることができた.本研究では,制御された動力機械を人間が直接物理的に操作する形態の人間-機械系において,操作者から見て操作性の高いシステムを実現するための制御系設計の指針を,実験により明らかにすることを目的としている.本年度はその初年度として,従来の研究成果を踏まえ下記を行なった.まず,6自由度ロボットマニピュレータのエンドエフェクタに模擬ツールを付加し,水平においたプラズマディスプレー上の表示に沿って,平面内2次元3自由度操作を可能にする作業シミュレータの制御プログラムを開発した.この作業シミュレータを用いて以下の3点について検討した.力外乱抑制時の操作者の動特性自己整形特性について,従来行なわれていた1次元動作,操作運動覚フィードバックのみの実験を,2次元3自由度運動,視覚・操作運動覚併用時に拡張し,実験と解析を行なった.その結果,操作性能が高くなるような操作対象特性を判定する指標と,個人差が顕著となる設定を示唆する結果が得られた.操作対象の動特性変化を操作者に伝える対象変化伝達特性の効果について,モデルタスクとしていわゆるボール&ビーム安定化作業を取り上げ,垂直平面内の2次元2自由度操作の実験的検討を行なった.その結果,明らかに操作性能が高まるような対象変化伝達特性の設定が存在し,被験者によって一定の傾向のあることが確認できた.

さらに,高度なツール操作作業の例として,水平面内に回転運動する対象に対して望みのツール軌道を実現する操作を取り上げ,視覚的な補助情報提示手法と,操作運動覚を介した力覚的な補助情報提示手法として,基本的と思われるいくつかの手法を実現し,その効果を実験により検討した.その結果,目標運動に対する操作結果の評価指標として,軌跡の偏差,操作方向の速度偏差,ツールの向きの偏差のそれぞれについて,視覚と操作運動覚に対して有効な補助手法があることが確認できた.今年度は,昨年度開発した2次元作業シミュレーション実験システムを用いて,下記の3つのサブテーマについて2次元ッール作業の実験を行ない,それぞれにおいて,操作者から見て操作性の高い人間-協調作業系を実現するための方策を検討した.1.能動的力外乱抑制2次元ツール操作時における操作運動覚ループの自己整形特性を調べ,ツール動特性パラメータによる操作性の違いを検討した.特に,操作性能に基づいて操作性や自己整形の成否を評価するためには,従来用いられていた開ループゲインクロスオーバ周波数では判断が困難な場合があり,閉ループ感度関数に基づく指標の方がより適切であることを明らかにした.2.不安定な対象を扱う作業昨年度のボール&ビームタスクをさらに発展させた実験対象として,ビーム上を自由に並進する振子系を考案し,操作者への視覚情報の提示と運動覚に関する対象動特性変動感覚の補償それぞれの効果と干渉を調べ,後者の有効な補償方法として,視覚に任せるべき低域を十分遮断したバンドパス特性が有効であることを明らかにした.3.随意2次元ツール軌道生成作業回転する対象上に操作者が幾何学的な随意軌跡を描く作業を取り上げ,対象面への相対インピーダンス拘束,および横滑り拘束特性をベースに,仮想的なツール特性を付加することによって操作者にとって操作しやすい協調制御の1手法を開発した.以上により,操作者の自己整形特性,対象変化感覚の補償効果,随意ツール作業を補助する仮想ツール特性という3つの側面から,視覚と操作運動覚を用いた2次元ツール作業において,操作者から見た操作性の高い人間-機械協調作業系を実現するための有力な知見を得た.今年度は,昨年度に引き続き2次元協調作業シミュレータを用いて,以下3点の検討を進めた.まず,作業差の操作運動覚補償特性について,人間-機械協調作業系を人から見ると一種の手動制御系と見なせることに注目し,操作点の運動や操作力の感覚に基づく作業者のふるまいを,手動制御系における操作運動覚補償要素として解析した.この要素は,人の腕などの機械インピーダンスと,随意操作補償要素の部分とからなるが,従来はこれらを分けた検討は行われていない.そこで本研究では,インピーダンス固定と操作による相殺の2通りの外乱抑制実験や,ステップ状に操作点を移動させる随意操作実験を行ない,表面筋電位情報も利用してこれらを分離同定する手法の基礎を固めた.次に,不安定な対象を操る作業として,昨年度に引き続き自由並進振子系のスライダ変位抑制タスクについて,制御系設計上の主要特性である対象変化感度関数による補償の効果を調べた.今年度は特に,作業系全体を手動制御系として捉え,被験者の視覚補償特性と操作運動覚補償特性が対象変化
イシサンゴが産卵時期を決定する仕組みの生理学的解析

沖縄のサンゴ礁を形成する造礁サンゴの一種であるウスエダミドリイシAcropora tenuisは、初夏の満月に一斉に産卵するという、季節と月相に対応した生物リズムを示す。産卵時期を決定するために、ウスエダミドリイシは外環境から季節と月相の情報を読み取っていると考えられるが、どの環境要因を指標としているのか明らかにされていない。本研究は、屋内水槽における飼育実験から、ウスエダミドリイシが季節と月相を読み取るための指標としている環境要因を特定することを目的とする。また、産卵と関連して発現が変動する遺伝子の探索を目的に、次世代シークエンサを用いた網羅的遺伝子発現解析を行う。
政府行動の実証分析-地方自治体の効率性計測-

既存の地方財政システムへの懸念は、本来なら自立可能である地方に対して、その自立を阻んでいるのではないかということである確率的フロンティア分析を用いた検証の結果、わが国の地方交付税制度は、地方自治体の費用最小化へのインセンティブを低下させていることが明らかとなった。さらに、行政内部での意思決定ルールの改善を通じて職員を規律付ける制度が地方自治体の費用最小化インセンティブに寄与している可能性が示され、地域住民のモニタリング強化を通じて財政運営の規律付けを図る制度は、必ずしも財政運営の効率化には寄与していない可能性が示された。そこで、わが国が目指すべき地方財政システムとして、地方交付税制度に代わる新たな財政移転制度を提言するとともに、情報公開制度の在り方として、地域住民だけではなく行政内部の職員にいかに費用最小化インセンティブを与えれば良いのかについて議論した(今後の展開として、具体的な提言の取りまとめを行う予定である)。本研究の目的は、地方財政システムに起因する地方自治体の非効率性を計量的に検出し、その実証結果をもとに、公共部門の制度設計を検討することである。そこで、本年度に行った研究は、その計量分析のための準備的な作業と試算的な実証分析である。具体的には、地方自治体の非効率性効果を明示的に扱うことができるフロンティア費用関数あるいは生産関数めサーベイを行った。既存研究のフロンティア費用関数あるいは生産関数の改善すべき問題点は、最先端の計量経済学の発展と関連している。したがって、研究雑誌を中心にフロンティア関数の近年の動向を調査するとともに、計量経済学を専門とする研究者からの専門知識の提供を受けた。今後、これらの情報をもとに、計量分析のプログラム構築を行うことになる。また、本年度は試算的な意味を持つ実証分析も行った。具体的には、複数年度のクロスセクション分析を別個に行い、その一部を研究発表した(『地方交付税の経済学』(有斐閣、共著))。これらの情報をもとに、今後、より信頼性の高い計量分析(パネル分析)を行い地方自治体の行動原理を解明することで、公共部門のあり方(国と地方のあり方)に関して、提言を取りまとめる予定である。研究の目的は、地方財政システムに起因する地方自治体の非効率性を計量的に検出し、その実証結果をもとに、公共部門の制度設計を検討することである。本年度に行った研究の着眼点は、財政の透明性とその効率性との関係である。近年、公共部門にも企業経営の概念を導入すべきであると言うNPM(公共経営)の議論が盛んである。公共部門を効率的に経営するためには財政責任・説明責任の確立が不可欠で、その責任を確立するのが、財政運営の透明性(情報公開と政策評価)であるとされている。しかしながら、このような議論が盛んな一方で、これらの透明性が実際に事業の効率性に及ぼす効果の経済学的検証はまったくなされていない。そこで本稿の目的は、地方自治体における透明性が、事業の効率性に及ぼす効果を実証的に分析することにある。フロンティア費用関数を用いた実証分析によれば、行政内部での意思決定ルールの改善を通じて職員を規律付ける制度が地方自治体の費用最小化インセンティブに寄与している可能性が示され、地域住民のモニタリング強化を通じて財政運営の規律付けを図る制度は、必ずしも財政運営の効率化には寄与していない可能性が示された。したがって、財政運営の効率化は、行政内部の職員に客観的なデータで説明できない事業については再検討の必要性を認識させるメカニズムを通じてのみ実現していることが明らかとなった。今後、これらの情報をもとに地方自治体の行動原理(意思決定の仕組み)を解明することで、公共部門のあり方(国と地方のあり方)に関して提言を取りまとめる予定である。
DNA修復機構の種特異性に関する比較研究

本研究の目的は、さまざまなDNA修復機構のなかでも、特にアルキル化剤による致死、突然変異あるいは発癌の主要な原因とされている【O^6】-メチルグアニンの修復と、紫外線によるピリミジンダイマーの除去修復機構とに的を絞って、遺伝子クローニングなどの新技術を導入することによってこれらのDNA修復機構の種特異性と普遍性を明らかにすることにある。そのために研究分担者だけでなく、関連分野の第一線の研究者を招いて研究会を開催することなどによって情報の交換に努めると共に、研究の活性化をはかった。本研究班員による主要な研究成果は以下の通りである。1.大腸菌の【O^6】-メチルグアニン修復遺伝子(ada遺伝子)を、この修復能を欠いているヒト癌細胞にトランスフェクションで導入した。得られたクローンでは大腸菌のada遺伝子が活発に発現していた。すなわちこれらのヒト細胞では大腸菌のメチル転移酵素が大量に作られており、アルキル化剤に対して著しく抵抗性になっていた。2.哺乳類や魚類を含めて17の異なる生物種より得られた26系統の培養細胞について、メチル転移酵素の活性を調べた。最も高い活性を示したのはヒト、カンガルー、ラットなどで、逆に活性が低かったのはハムスター、イヌ、カエルなどの細胞であった。3.細胞性粘菌およびショウジョウバエにおいて、ピリミジンダイマーの除去修復に関連した遺伝子のクローニングのために、修復能欠損株の樹立や形質転換クローンの分離とその解析を行った。4.細胞に外来の遺伝子DNAを導入する方法としては、リン酸カルシウム法がよく知られているが、高電圧パルスによって細胞膜に孔をあけて遺伝子を注入する装置を試作して種々検討した結果、この電気穿孔法は非常に有用であることが分った。
グリア細胞発生ドメインマップの作製-グリア細胞機能多様性の細胞生物学的基盤

前年度までに、前脳領域における転写因子Olig2(脊髄ではオリゴデンドロサイトと運動ニューロンの分化に必須である転写因子)の発現パターンと、時期特異的なCreリコンビナーゼの誘導による細胞系譜の解析を行った。本年度はこれを発展させて、Olig2系譜グリア細胞の細胞種とOlig2のグリア細胞産生における機能を解析した。胎生後期の大脳皮質でOlig2を発現している細胞では、約60%がGLASTを、40%がPDGFα受容体を発現しており、大半がグリア前駆細胞であることが明らかにされた。また胎生早期に前脳腹側部でOlig2を発現していた細胞は、3-5日間でOlig2の発現を停止し、このような細胞は多くがニューロンに、一部はアストログリア前駆細胞に分化していた。したがって、胎生早期の前脳Olig2ドメインからは主にニューロンが産生され、グリア細胞の多くはこれ以外のおそらく前脳背側部のOlig2発現細胞に由来するものと考えあれる。Olig2の欠損で前脳領域でもオリゴデンドロサイトの数が激減することがすでに報告されているが、この領域でのアストロサイトの発生におけるOlig2の機能は議論の的となっている。我々の解析では、Olig2の欠損により大脳皮質でアストロサイト前駆細胞の数(もしくは密度)が半減するのに対し、前脳基底部では大きな変化は見られなかった。以上の結果から、前脳領域ではOlig2発現細胞はグリア前駆細胞であること、および領域特異的にアストログリアの分化を正に調節していることが明らかとなった。これらの成果の一部は、Developmental Biology誌に投稿しrevised versionの査読を受けている段階である。Olig2は、発生期の中枢神経系に特異的に発現する遺伝子で、脊髄では脳室層腹側部に限局して発現が始まる。この領域から運動ニューロン(MN)とオリゴデンドロサイト前駆細胞(OLP)が出現することから、pMN(-OL)ドメインとよばれる。pMNドメインの細胞が、MNとOLPのみに分化するのかそれ以外の細胞にも分化するのかは明らかではない。また、前脳領域でもOlig2の強い発現が認められるが、その細胞分化における機能は全く不明である。本研究では、Takebayashiらによって作製されたOlig2^<CreER>ノックインマウスとレポーターマウスをかけ合わせ、胎生期のマウスでタモキシフェン依存性時期特異的組み換えを誘導し、Olig2系譜細胞にレポーター分子(LacZやEGFP)を永続的に発現せしめてその細胞分化を解析した。脊髄では、胎生中期(胎齢9.5)に組み換えを誘導すると、MNとOLPがレポーター分子を発現しており、これまでの報告どおりOlig2系譜の細胞がこれらの細胞に分化することが示された。これらは組み換えの時期に依存して、MNは早期のOlig2陽性細胞のみから分化し、一方OLPは胎齢後期になるほどレポーター分子を発現する細胞の割合が高くなった。さらに、GFAP陽性を示すアストロサイトや中心管周囲の上衣細胞にも、レポーターを発現する細胞が少なからず認められた。Olig2系譜細胞がこれらの細胞に分化することが始めて示された。一方、前脳領域のOlig2系譜細胞は、前脳基底部のコリナージックニューロンに分化する細胞があることも示された。今年度の結果から、Olig2系譜の細胞はこれまで考えられていた以上に、多種類の細胞に分化することが明らかになりつつあり、今後はOlig2遺伝子による細胞分化調節機構を明らかにしたい。Olig2は脊髄動物の中枢神経系で発現するbHLH型転写因子である。その初期の発現領域が、特定の細胞サブセット(脊髄では運動ニューロンとオリゴデンドロサイト、前脳ではGABAニューロン)の起源と一致することが示唆されてきた。