hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
色度分布とフラクタルによるロボット視覚の研究〜RoboCup:ロバスト視覚の実現

本研究では,視覚による移動ロボットの自律走行を目指し,ロボット自身が視覚から目印を見つけ,それに基づいて走行を可能とするようなロバストなロボット・ビジョンの実現を目的としている.本研究では,この目的を達成するために,色度分布による色彩の評価を行い,それに基づいたマーカー等の対象物の抽出手法を開発した.この手法の特徴は,ロボットにランドマークなどの目印を与えるのではなく,ロボットが,自らの視覚で得た画像中からランドマークになり得るマーカー(目印)を抽出するというアプローチを取ったことである.これは,人間の視覚で見える物がロボットにとっても見やすいとは限らないためで,ロボットに見やすいように環境を整備する(このような環境整備は人間の感覚的な要素が暗に含まれていると考えている)のとは逆に,ロボットにとって見やすいものを積極的にマーカーとして利用しようというアイディアである.本年度においては,この提案手法にフラクタルの概念を新たに適用した.具体的には,色度分布から求められた対象物の形状をフラクタル次元によって定量化することにより,色度分布による評価だけでなく,ある程度の形状をも評価することによって,よりロバストに対象物の抽出およびトラッキングが行えるようになった.この結果,屋外環境であっても,ロボットは標識や植え込みなどの目立つ対象物を検出し,これらをマーカーと見立てて位置制御を行うことにより,与えられた経路を正確にトレースすることができた.なお,平成12年6月,はこだて未来大学で開催されたRoboCup Japan Open 2000において,準優勝という成果を得た.本研究では,視覚による移動ロボットの自律走行を目指し,ロボット自身が視覚からマーカー(目印)を見つけ,それに基づいて走行を可能とするロバストな視覚の実現を目的としている.本研究においては,ロボットにランドマークなどの目印を与えるのではなく,ロボットが,自らの視覚で得た画像中からランドマークになり得る目印を抽出するというアプローチを取った.これは,人間の視覚で見える物がロボットにとっても見やすいとは限らないためで,ロボットに見やすいように環境を整備する(このような環境整備は人間の感覚的な要素が暗に含まれていると考えている)のとは逆に,ロボットにとって見やすいものを積極的にマーカーとして利用しようというアイディアである.そこで本研究では,画像を表色系の色度分布に変換し,画像全体の色彩を評価し,目立つ色の対象物をマーカーとして抽出する手法を開発した.さらに,ロボットの視点の移動および明るさなどの環境の変化に影響されないように,あえて対象物の形状を求めないことにし,フラクタル理論による形状の複雑さから同一の対象を特定する手法を開発した.なお,これによって抽出されるマーカーは人工物だけに限らず,自然にある対象物であっても構わない.本年度においては,これらの手法を移動ロボットに実装し,屋外環境を実環境としてロボットの直進走行を例題とした実験を行った.その結果,屋外環境においてもロボットは移動しながら,標識や植え込みなどをマーカーとして抽出できた.そして,それらを注視しながら,マーカーの位置計測を行い,視覚サーボによって高い精度で直進走行を実現することができた.このことから本手法は,環境を整備しない実環境であっても比較的ロバストにマーカーを抽出でき,かつ移動による見え方の変動があっても同一のマーカーを特定できることを確認した.本研究では,視覚による移動ロボットの自律走行を目指し,ロボット自身が視覚から目印を見つけ,それに基づいて走行を可能とするようなロバストなロボット・ビジョンの実現を目的としている.本研究では,この目的を達成するために,色度分布による色彩の評価を行い,それに基づいたマーカー等の対象物の抽出手法を開発した.この手法の特徴は,ロボットにランドマークなどの目印を与えるのではなく,ロボットが,自らの視覚で得た画像中からランドマークになり得るマーカー(目印)を抽出するというアプローチを取ったことである.これは,人間の視覚で見える物がロボットにとっても見やすいとは限らないためで,ロボットに見やすいように環境を整備する(このような環境整備は人間の感覚的な要素が暗に含まれていると考えている)のとは逆に,ロボットにとって見やすいものを積極的にマーカーとして利用しようというアイディアである.本年度においては,この提案手法にフラクタルの概念を新たに適用した.具体的には,色度分布から求められた対象物の形状をフラクタル次元によって定量化することにより,色度分布による評価だけでなく,ある程度の形状をも評価することによって,よりロバストに対象物の抽出およびトラッキングが行えるようになった.この結果,屋外環境であっても,ロボットは標識や植え込みなどの目立つ対象物を検出し,これらをマーカーと見立てて位置制御を行うことにより,与えられた経路を正確にトレースすることができた.なお,平成12年6月,はこだて未来大学で開催されたRoboCup Japan Open 2000において,準優勝という成果を得た.
高温超伝導SQUIDを用いた生体磁気計測システムの開発

本研究は高温超伝導SQUIDを用いた液体窒素温度(T=77K)で動作する高感度磁気センサを開発するとともに、これを用いた生体磁気計測システムを試作することを目的としている。特に、生体磁気計測において重要となるセンサの低周波雑音(1/fノイズ)を改善している。本研究で得られた成果の概要は以下の通りである。(1)傾角30度のバイクリスタル接合を用いて高性能SQUIDを再現性良く作製する技術を確立した。(2)バイクリスタル接合の接合特性の傾角依存性を電流輸送の機構から明らかにし、傾角30度の接合の有効性を理論的に明らかにした。(3)接合の1/fノイズの原因である接合の臨界電流の揺らぎの機構を明らかにするとともに、1/fノイズを電子回路的に抑制するためのacバイアス法を開発した。(4)SQUIDと磁界検出コイルを結合した直接結合型の磁気センサを試作した。その性能評価から、従来型の検出コイルではコイルにトラップした磁束のため大きな1/fノイズが発生していることを明らかにした。(5)この問題を解決するため、幅の狭い超伝導ループを4本並列につないだ新しい検出コイルの構造を開発した。その結果1/fノイズを大幅に減少させることに成功した。本研究では磁界検出コイルとして6mmx3mmの大きさのものを用いており、この場合f=1Hzでのセンサの磁気ノイズとしてはS_B^<1/2>=460 fT/Hz^<1/2>が得られた。この値は高周波帯での値S_B^<1/2>=175 fT/Hz^<1/2>の2倍程度にしか増加していない。今後、検出コイルの大きさを10mmxlOmmに拡大すればセンサの磁気ノイズはf=1 HzでS_B^<1/2>=138 fT/Hz^<1/2>、高周波帯でS_B^<1/2>=52 fT/Hz^<1/2>となることが期待でき、これらの性能は心臓磁界計測に充分なものである。本年度は高温超伝導SQUID磁気センサの高性能化を達成するために以下の課題を解決した。(1)まず、傾角30度のバイクリスタル基板を用いた高性能なジョセフソン接合の作製技術を確立した。この作製法によりR=10Ω程度の高抵抗接合を再現性良く作製することが可能となり、SQUIDの性能を大きく改善することが出来た。(2)また、ジョセフソン接合における電流輸送の機構を定量的に明らかにした。この結果により接合パラメータ(臨界電流と抵抗)の関係や接合の雑音特性を明らかにした。この結果を用いることにより高品質な接合の設計が可能となった。(3)次に、作製したSQUIDセンサの基本性能(磁束一電圧変換効率と磁束ノイズ)の評価を行った。測定結果は設計値と定量的に一致しており、設計の妥当性及び作製プロセスの高さを実証した。ただし雑音特性については若干の相違が見られ改善の余地を残している。(4)さらに、磁気センサ用の磁界検出コイルの最適設計を行った。検出コイルからSQUIDループへの磁束の伝達効率が最大となるような設計法を示し、その有効性を実験により確認した。

(5)最後に、SQUIDと検出コイルを直接結合した磁気センサを作製し、6mm角の小さな検出コイルにおいても磁界の分解能としてB_n<100fT/Hz^<1/2>が得られることを示した。これらの結果より液体窒素温度で動作する高感度磁気センサの開発が可能となった。今後はこの成果を基にシステム化を進めていく予定である。昨年度までの研究により傾角30度のバイクリスタル接合を用いた高性能SQUIDの作製が可能となった。本年度はこのSQUIDと磁界検出コイル(大きさ:6mmx3mm)を結合した磁気センサを高性能化するとともに、本センサを用いた微弱磁界測定システムを開発した。特に、生体磁気計測において重要となるセンサの1/fノイズを改善する方法を明らかにした。センサの1/fノイズはSQUIDを構成するジョセフソン接合と磁界検出コイルから発生していることが知られている。そこでまず、ジョセフソン接合の1/fノイズが接合の臨界電流の揺らぎにより発生していることを明らかにし、この揺らぎを電子回路的に除去するためのいわゆるacバイアス法を開発した。次に、検出コイルから発生する1/fノイズが検出コイルにトラップした磁束により生じていることを明らかにし、この問題を解決するため、幅の狭い超伝導ループを4本並列につないだ新しい検出コイルの構造を考案した。これらの改善によりセンサの1/fノイズを大幅に改善することに成功した。その結果f=1 Hzでのセンサの磁気ノイズはS_B^<1/2>=460 fT/Hz^<1/2>となり、高周波帯での値S_B^<1/2>=175 fT/Hz^<1/2>の2倍程度に抑えることに成功した。今後、検出コイルの大きさを10mmx10mmに拡大すればセンサの磁気ノイズはf=1 HzでS_B^<1/2>=138 fT/Hz^<1/2>、高周波帯でS_B^<1/2>=52 fT/Hz^<1/2>となることが期待でき、これらの性能は心臓磁界計測に充分なものである。
自己免疫性膵炎および硬化性胆管炎における発症機序と進展に関する免疫学的研究

基礎的・臨床的検討により、自己免疫性膵炎(AIP)、硬化性胆管炎(SC-AIP)患者やモデル動物においては、共通に存在する炭酸脱水酵素(CA-II)、ラクトフェリン(LF),膵分泌性トリプシン阻害物質(PSTI)に対する免疫応答が存在した。病変部の病態形成にはTh1、Th2が関与するもものTh17の関与は低く、また制御性T細胞(Treg)、特にICOS陽性Treg細胞の誘導がIgG4陽性細胞の浸潤に関与することが明らかになった。臨床的検討として、(1)自己免疫性膵炎(AIP)、SC-AIP、PSC、他の慢性膵炎の各患者および健常人に対して、血清IL-6,IL-10,IL-17,TGF-βの測定をELISA法にて行うとともに、(2)末梢血の制御性T細胞(Treg)、Th17細胞、IL10-産生T細胞の解析をフローサイトメトリーにより、行った。その結果、Th17細胞、IL-17には、差異を認めなかったが、IL-10陽性細胞と制御性T細胞は、AIPで有意に増加していた。(3)膵・胆管・肝組織を用いて検討すると、IgG4陽性細胞、制御性T細胞がPSCに比して、AIP, SC-AIPにおいて有意に浸潤していた。(II)基礎的検討として、(1)LF,CA-II,PSTIなどの疾患関連抗原に特異的な自己免疫性膵炎マウスやpoly-IC免疫マウス膵炎の作成を行った。(2)膵炎自然発症WB/Kobラットの解析と骨髄由来幹細胞の移入による発症阻止実験、によりTregやTh17細胞の関与を明らかにしつつあるが、Th17の関与は低いことが示唆された。1)臨床的検討(1)AIP、SC-AIP、PSC、他の慢性膵炎の各患者および健常人に対して、血清IL-6,IL-10,IL-17,TGF-βの測定をELISA法にて行ったが、いずれにおいても差異は認められなかった。(2)末梢血のTh17細胞には差異を認めなかったが、制御性T細胞(Treg)とIL-10産生T細胞数はコントロールに比して増加していた。(3)膵・胆管・肝組織の検索でも、明らかに多いTregの浸潤を認めた。2)基礎的検討胸腺摘出マウス、poly-IC投与による自己免疫性膵炎モデルマウスの作成ならびに自己免疫性膵炎自然発症WB/Kobラットの病理組織学的・免疫学的検討を行った。(1)胸腺摘出マウス、poly-IC投与自己免疫性マウスには血中自己抗体として抗CA-II抗体、抗lactoferrin抗体、抗PSTI抗体を高率に認めた。(2)膵・胆管・肝組織における病理組織学的検討ならびにTh1・Th2バランスをIFN-γ,IL-4,IL-5、のプライマーを用いてreal time PCRにて検討した。病変初期においては、IFN-γの発現増強を認めるもののIL-4,IL-5の発現は殆ど認めず、Th1優位であったが、数か月経過するとIL-4,IL-5の発現増強も認めTh2免疫も誘導された。さらに、セルレイン膵炎によるコントロール群に比して、明らかなFoxP3陽性細胞(Treg)の浸潤も認めるとともに、IL-10の発現増強を認めた。以上より、Tregの増加、IL-10発現増強が自己免疫性膵炎の病態に関与することが示唆された。(1)自己免疫性膵炎のヒトおよび動物組織の免疫学的・分子生物学的解析平成20年度にて作成したモデルマウスやWB/Kobラットの膵・胆管・肝組織におけるTh1・Th2バランスをIFN-γ, IL-4, IL-5、のプライマーを用いてreal time PCRにて検討した。TregとIL-10はCD4、CD25、FoxP3に対する抗体による免疫染色にて検討した。病変部ではTh1、Th2ともに発現していたが、ICOS陽性FoxP3陽性Tregの浸潤を認めたことより、末梢組織ではIL-10産生Tregが病態形成に関与する可能性が示唆された。(2)ヒトおよび自己免疫性膵炎動物モデル(胸腺摘出マウス、poly-IC投与マウス、AIP自然発症WB/Kobラット)の病理組織学的・免疫学的検討。ヒト、胸腺摘出マウス、poly-IC投与自己免疫性マウスの膵・胆管では明らかなFoxP3陽性細胞(Treg)の浸潤も認めるとともに、IL-10の発現増強を認めた。(3)膵炎自然発症WB/Kobラットにおける制御性T細胞、免疫担当細胞の解析と骨髄由来幹細胞の移入による発症阻止実験を行った。WB/Kobラット・では膵炎だけでなく、胆・唾液腺炎などの外分泌腺炎を自然発症することが病理組織学に確認でき、さらにTregとIL-10、IL-17、TGF-β産生細胞などの免疫担当細胞をフローサイトメトリーと共焦点レーザー顕微鏡を用いて経時的に検討した。

また、WB/Kobラットを用いたモデルでは同系ラットの骨髄由来幹細胞を移入することにより、膵炎、胆管炎などの発症が抑制でき、Tregの減少が病因に関与すると思われた。以上より、Tregの増加、IL-10発現増強が自己免疫性膵炎の病態に関与することが示唆された。
沖縄島における侵略的外来生物グリーンアノールのサルモネラ保菌とリスク評価

沖縄島で捕獲されたグリーンアノール(Anolis carolinensis)608個体のSalmonella保菌実態を調べた。2009年、2010年、2012年および2013年の捕獲個体からは、それぞれ3.9%、1.0%、2.0%および4.0%の率で分離されたが、2011年捕獲の130個体からは分離されなかった。Salmonellaの血清型は、沖縄島において食中毒原因菌として頻繁に分離されるS. WeltevredenとS. Enteritidisであった。分離株の14.3%がオキシテトラサイクリン耐性を示した。小笠原諸島に次いで外来種グリーンアノールの定着が確認された沖縄島において、前者と同様に高率なSalmonella保菌が認められるか否かを調べた。また、その保菌率が経年的変化を示しているかを理解するため、過去に採取され保存されていた試料を用いて分析した。さらに、ヒト生活環境との関連を評価するために、本種が保有する大腸菌の薬剤耐性を調べた。2009年から2013年の間に沖縄島で捕獲され環境省那覇事務所で冷凍保存されていたグリーンアノールの死体を譲り受けた。死体を融解後、腸内容を採取しSalmonella検出の試料とした。検査に供した試料数は446で、その内訳は2009年に捕獲された個体からの検体数が178、2010年が100、2011年が130、2013年が38であった。前培養および増菌培養後にSalmonellaが検出されたのは9検体で、2009年と2010年および2013年に捕獲された個体からであった。検査精度を高めるためにSalmonellaの侵入性因子関連遺伝子(invA)をターゲットにしたPCR法およびLAMP法も同時に行ったが、いずれの方法でも結果は同様であった。沖縄島におけるグリーンアノールのSalmonella保菌率は2.0%で、小笠原諸島の保菌率(>30%)に比較すると極めて低率であった。さらに血清型別は、S. WeltevredenとS. Enteridisが中心であり、小笠原諸島で大半を占めていたS. Oranienburgは検出されなかった。大腸菌については、2010年から2011年の間に捕獲されたグリーンアノール200個体を検査し、そのうち42検体(21.0%)から検出された。分離株の薬剤耐性については、OTC単剤耐性が1検体、CET単剤耐性が10検体、ABPC-CETの2剤耐性が1検体認められた。2009年から2011年の間に沖縄島中部で捕獲され環境省那覇事務所で冷凍保存されていたグリーンアノールの死体を譲り受けた。現在まで検査に供した試料数は322で、その内訳は2009年に捕獲された個体の検体が177、2010年が39、2011年が106であった。前培養および増菌培養後にSalmonellaが検出されたのは7検体で、その全てが2009年に捕獲された個体であった。沖縄島におけるグリーンアノールのSalmonella保菌率は2%で、小笠原諸島の保菌率(30%<)に比較すると極めて低率であった。さらに血清型別は、Salmonella WeltevredenとS. Enteridisが中心であり、小笠原諸島で大半を占めていたS. Oranienburgは検出されなかった。大腸菌については、現在まで2010年の39検体および2011年の76検体を検査し、そのうち7検体から検出された。2010年に捕獲された1個体に、セファロチン(第一世代セフェム)耐性株の保菌が認められた。2011年までの捕獲地を中心にグリーンアノールの生息環境調査を行った。いずれの場所においても視認されず生体捕獲は行えなかった。沖縄島で既に冷凍保存されているグリーンアノールからの試料採取については、これまで322試料の検査を終え、当初の計画以上に研究が進展している。

島内の各種生物や環境からSalmonella分離用試料を採取については、実地調査で生息が視認できなかったため採取場所を特定できず行えなかった。冷凍保存個体の腸内容を試料とした前培養および増菌培養によるSalmonella分離とPCR法およびLAMP法によるSalmonella遺伝子の増幅は問題なく実施されている。血清型別および遺伝子型別は行えているが、試料数が少ないため傾向を解析できるまでには至っていない。グリーンアノールが保有するSalmonellaとヒト生活環境との関係を薬剤耐性の観点から評価するには本菌の分離率が低過ぎたため、新たに大腸菌を対象に加えて分離培養と薬剤耐性検査を実施し良好な結果を得ることができている。小笠原諸島のグリーンアノールから分離されたサルモネラの血清型や遺伝子型との比較検討から、病原体運搬者としてだけではなく病原体増幅者としてのグリーンアノールの役割が新たに見出されている。冷凍保存されたグリーンアノールからの試料採取および検査を進め、試料数に偏りがあるため達成の難しい年次があるが、各年次100試料以上の解析を行う。島内の各種生物や環境からSalmonella分離用試料の採取を行い、沖縄島内における本菌の分布状況と外来種グリーンアノールにおける本菌保有との関係をより明らかにするための情報を蓄積する。グリーンアノールと環境試料から、一定以上のSalmonellaが分離されたならば、血清型別および遺伝子型別(PFGE)により両者の関係性(インターフェイス)を分析する。さらに、ヒト生活環境との関係を明らかにするため、Salmonellaおよび大腸菌の両者で薬剤耐性菌の検索を進める。研究結果をまとめ、外来生物に随伴する病原体を含めた総合的な外来種対策および事業計画へのフィードバックを行う。沖縄島での調査を年末に行う予定であったが、気候等の諸事情により実行できなかった。このため、当該助成金を次年度当初の現地調査費に使用する計画である。
４次元線量分布測定システムの開発と治療中の患者個別線量付与モデルの構築

生理的体動を伴う腫瘍、主として肺がんや肝がんに対する高精度放射線治療の施行において4次元線量分布の計測は、照射中の時間構造を解析することができる手法として期待されている。本研究では、プラスチックシンチレータと増感紙、冷却式CCDカメラを用いて4次元線量分布計測システムを構築する。生じた発光をCCDカメラで計測し、取得した静止画から3次元線量分布を再構成する。照射中の連続した静止画(動画)を取得することで4次元線量分布の計測・再構成が可能となる。本年度は、小型のプロトタイプシステムを開発した。単純な正方形照射野を用いて照射した際に取得される静止画を解析することで基礎検討とした。本年度は下記の成果を得た。(1)増感紙からの発光より照射野形状の取得、プラスチックシンチレータからの発光より深さ方向の線量分布情報の取得が可能であった。これらのデータから3次元線量分布を再構成した(計測3Dデータ)。(2)プラスチックシンチレータ内で生じた発光量と線量の関係は線形であった。放射線治療計画装置で計算した線量分布と計測3Dデータを比較すると、照射辺縁がなまった形状であった。これは光の拡散等の影響であることが示唆された。(3)増感紙部分に照射野形状が明瞭に描出されるため、放射線照射位置の計測も可能であった。これらの結果から、静止画から3次元線量分布が計測可能であることが示され、すなわち連続した静止画データを用いることで4次元線量分布が計測可能である。照射辺縁がなまった形状になることに対して、再構成アルゴリズムの中に光の拡散補正処理をを導入する必要がある。本年度は、小型のプロトタイプシステムを開発し、基礎試験を行うことができた。しかしながら、multi-leaf collimator(MLC)で成形される複雑な照射野形状に対応可能であるかは不明であり、2019年度早々に試験する必要がある。また、患者個別QAQCを目的に放射線治療計画時の輪郭データ(RT-structure)を展開できるようなプログラムを試作した。2018年度に得た知見を元に、測定データに対する再構成アルゴリズムの改良と計測体型の最適化を行い、実際の治療プランを用いた4次元線量分布の再構成を目指したい。【光の拡散補正を含む再構成アルゴリズムの考案】逐次近似法を用いたアルゴリズムを開発する。放射線治療計画装置により正方形照射野で線量計算されたデータとそれに対応する測定データから再構成した3次元線量分布(計測3Dデータ)を比較し、繰り返し演算を行う。正方形照射野サイズごとに必要な繰り返し演算回数を決定する。次に、複雑な照射野形状のプランの等価正方形照射野サイズを算出し、そのサイズに見合う演算回数で補正処理を行う。【測定条件の最適化】被写界深度やスケーリング係数(1ピクセルあたりの長さ;mm/pixel)を考慮し、撮像距離とレンズの焦点距離、F値を最適化する。また、増感紙とプラスチックシンチレータで生じる発光のSN比の関係からCCDカメラの露光時間を最適化する。場合によっては、部分的にNDフィルタの使用を検討する。

放射線治療計画装置により正方形照射野で線量計算されたデータとそれに対応する測定データから再構成した3次元線量分布(計測3Dデータ)を比較し、繰り返し演算を行う。正方形照射野サイズごとに必要な繰り返し演算回数を決定する。次に、複雑な照射野形状のプランの等価正方形照射野サイズを算出し、そのサイズに見合う演算回数で補正処理を行う。【測定条件の最適化】被写界深度やスケーリング係数(1ピクセルあたりの長さ;mm/pixel)を考慮し、撮像距離とレンズの焦点距離、F値を最適化する。また、増感紙とプラスチックシンチレータで生じる発光のSN比の関係からCCDカメラの露光時間を最適化する。場合によっては、部分的にNDフィルタの使用を検討する。従来より研究室にて所有していたものを使用して4次元線量分布計測システムの検出器部分(プラスチックシンチレータと増感紙)を試作することができた。試作したプロトタイプシステムを用いて基礎試験を行った。この知見を元に、2019年度に臨床使用可能な検出器の開発を実施する予定である。
ヒト歯肉毛細血管内皮細胞の分離・同定法の確立

試料として、岡山大学歯学部附属病院または岡山県内歯科医院の患者20名(男性12名、女性8名、年齢19-83歳)から抜歯、および歯周外科時に切除された歯肉組織を用いた。ペニシリンG(100U/mL)、ストレプトマイシン(100μg/ml)を含むPBS(-)で試料を洗浄後、メスを用いて約3mmの小片に切断し、再び同緩衡液で洗浄した。細片した歯肉片を0.5%コラ-ゲナーゼ、1%EDTAを含む抗生物質含有MCDB107培地に37°C、1時間浸漬した。歯肉片を前述の緩衝液で3回洗浄した後、20%FBSを添加したMCDB107培地に移し、薬匙で歯肉片を擦過し、細胞を遊離させた。遊離した細胞を遠心し、増殖培地9.6ml(10%FBS、75μg/mL内皮細胞成長因子、30μg/mLヘパリン含有MCDB107培地)に懸濁した。この細胞をTypeIコラーゲンでコートした96ウェルプレートに、1ウェルあたり100μL分注し、5%炭酸ガス存在下37°Cで培養した。コンフルエントに達した細胞のうち、単層敷石状配列を呈し、かつ、他細胞の混入が認められないウェルの細胞を、以降継代培養した。血管内皮細胞の同定は、以下の4項目で確認した。(1)単層敷石状配列;コンフルエント時の細胞を位相差顕微鏡下で観察した。(2)von Willebrandfactorの存在;von Willebrandfactorの存在を間接免疫抗体法により観察した。(3)Dil-Ac-LDLの取り込み;蛍光標識されたアセチル化LDLの存在を蛍光顕微鏡下で確認した。(4)血管様網目構造の形成;Matrigel上での血管様網目構造の形成を位相差顕微鏡下で観察した。なおポジティブコントロールとして、正常ヒト臍帯静脈血管内皮細胞を、ネガティブコントロールとして、ヒト歯肉線維芽細胞を使用した。その結果、分離を試みた20例のうち、5例からヒト歯肉毛細血管内皮細胞を分離することに成功した。また、20、30歳代の患者から得られた試料では7例中3例(43%)、30、40歳代では8例中2例(25%)が分離可能であった。しかし、50歳以上の5例からは分離できなかった。
数理物理学における量子トポロジーとモジュラー形式の総合的研究

結び目・3次元多様体の量子不変量の幾何的および数論的な性質に関する研究を行った。特に色つきジョーンズ多項式の双曲幾何との関係、またトーラス結び目の場合についてはモジュラー形式との関連について研究を行った。また、ラマヌジャンのモックテータ函数理論を超対称共形代数に応用し、モックテータ函数のフーリエ係数と有限群の既約表現次数との関連を示すムーンシャイン現象に関する研究を行った。1.超弦理論における多様体の解析道具の一つが楕円種数である。楕円種数は、ウィッテンによって明らかにされたように、超対称性共形場理論(SCFT)を用いて構成でき、また特殊値はオイラー数やヒルツェブルフ指数などの位相不変量と一致することが知られている。例えば、K3曲面の楕円種数は中心電荷6のN=4SCFTを用いて表示される。モジュラー形式とも関連し、超ケーラー多様体の楕円種数はヤコビ形式となる。楕円種数はSCFTの指標を用いて展開できるが、K3曲面の場合、非BPS状態数は擬テータ函数のフーリエ係数に対応し、マチウ群の表現との関連が指摘されている。実際にマチウ群の各共役類に付随する楕円種数を構成し、表現との関連をより詳細に調べた。また、いくつかの共役類に対する楕円種数をK3ヒルベルト概形について考察し、ボーチャーズ積表示を与えた。2.チャーン・サイモンズ汎関数積分によって結び目の量子不変量が定義されるが、幾何的な解釈については不明な点が多く残されている。幾何的な性質を与える手がかりになるものと期待されるのが体積予想である。体積予想とは、色付きジョーンズ多項式の特殊値上の漸近形が、結び目の補空間の双曲体積によって定まるとの予想である。色付きジョーンズ多項式とはSU(2)ゲージ群を用いて定義される結び目の量子不変量である。この体積予想はいくつかの結び目においてのみ厳密に証明されているが、数値実験によって多くの結び目で確かめられている。体積予想は量子不変量と双曲幾何との関連を指摘しており、3次元多様体の量子不変量についても同じような関連性が予想される。本年度は、従来とは異なった量子群の表現を用いて量子6j記号を構成した。この量子6j記号の漸近形を解析し、双曲4面体の体積との関係を明らかにした。1.N=4超対称性共形場理論(SCFT)の指標公式は擬テータ函数を用いて表される。一方、K3多様体の楕円種数はヤコビ形式で記述されるが、楕円種数に含まれるSCFTの非BPS状態数はある種の擬テータ函数のフーリエ係数と一致する。このフーリエ係数が、マシュー群M24の規約表現の次数と奇妙な関係を持つことが指摘され(ムーンシャイン)、非常に注目を集めている。K3曲面の自己同型群とM24との関係はよく知られた事実であることから、ムーンシャインに対する幾何的な研究も行っているが、本年度の実績としては、他の複素多様体についても同様の現象が存在することを示した点があげられる。一例として、エンリケス曲面の楕円種数を解析し、その結果、マシュー群M12の規約表現次数との関係が同様に見られることを明らかにした。また、ムーンシャイン現象についての数学・物理両面からの情報交換の場として、研究集会を1月末に立教大学にて開催した。多くの出席者による活発な議論がもたれた。2.八の字結び目の色つきジョーンズ多項式の漸近的振る舞いを詳細に解析し、チャーン・サイモンズ不変量やライデマイスター・トーションといった、結び目補空間の基本群と関連する不変量が得られることを示した。3.一般の結び目に対し、色つきジョーンズ多項式の厳密な振る舞いを調べることは大変困難であるが、多項式に現れるある函数を二重対数函数で置き換えることによって、双曲幾何学的に興味深い函数が得られる場合がある。ある仮定の下でこの置き換えの有効性を議論した。1.超対称共形場理論(SCFT)を用いて楕円種数が構成されることはウィッテンによって明らかにされている。SCFTの指標にはBPS状態と非BPS状態の2種類があることが知られている。代表者と第1分担者は、前年度に引き続き、複素多様体の楕円種数における非BPS状態数についての解析を行った。もともとはK3曲面の場合についてムーンシャイン現象と呼ばれるマチウ群M24との関連が指摘されていたが、最近、他の多様体についても別のマチウ群M12との関連があることが示された。これらのムーンシャイン現象においては、超対称性としてN=4 SCFTが用いられていたが、N=2 SCFTを用いても有限群との関係が見え新しい現象が起こることを指摘した。2.代表者と第1分担者はK3曲面の楕円種数とマチウ群M24との関連を示すムーンシャイン現象についてより詳細な解析を行った。その結果、楕円種数がイータ関数を用いて表されることを明らかにした。これは、ジーゲルモジュラー形式のボーチャーズ積表示に起因することを示した。

3.量子不変量の漸近的な振る舞いは体積などの幾何学的構造と関連していると予想されている。第2分担者は八の字結び目の色つきジョーンズ多項式の漸近挙動を詳細に解析し、チャーン・サイモンズ不変量・ライデマイスター捻れが得られることを明らかにした。4.量子不変量の漸近挙動と体積などを結びつけるためには、具体的な体積の公式を得ておく必要がある。第3分担者は球面幾何における任意の四面体の体積を与える公式を得た。結び目のジョーンズ多項式に代表される量子不変量のうち、モジュラー形式に似た振る舞いを持つものが知られており、Zagierは量子モジュラー形式と名付けた。たとえば、三葉結び目の色つきジョーンズ多項式に付随するKontsevich-Zagier(KZ)級数がその典型的な例である。研究代表者は以前に、トーラス結び目〔三葉結び目もこの一種である〕の色つきジョーンズ多項式を詳細に解析し、変数が1の冪根であるときの振る舞いがKZ級数と似たような性質を持つことを示していた。今年度はJ.Lovejoyとともにこの結果をさらに進め、変数が1の冪根ではない時の級数の性質を調べた。研究分担者はケーブル化したトーラス結び目の色つきジョーンズ多項式の解析を行い、Chern-Simons不変量やReidemeister捻れといった古典的不変量との関連を明らかにした。また、量子群に起因する、色つきジョーンズ多項式とは異なる量子不変量についても漸近的な振る舞いを調べた。研究最終年度にあたり、招待講演者12名〔海外からも含む〕による国際研究集会を9月17-20日の4日間にわたって福岡にて開催した。量子不変量研究に関わる多くの研究者が参加し、最新の話題について議論を深めた。量子モジュラー形式はRamanujanによって導入されたモックモジュラー形式とも近い関係にある。研究分担者によって提唱された、モックモジュラー形式のフーリエ係数と有限群とのムーンシャイン現象と呼ばれる奇妙な関連についても引き続き研究を進めた。やはり最終年度にあたり、この話題についての国際研究集会〔内外の招待講演者10名〕を12月4-6日に東京で開催し、モジュラー形式、頂点作用素代数、スーパー代数などについて議論を深めた。26年度が最終年度であるため、記入しない。数理物理26年度が最終年度であるため、記入しない。楕円種数と超共形場理論の指標との関連について、研究代表者と分担者との共同研究が予定通り進展している。また、量子不変量の幾何学的解釈についても進展があり、双曲四面体の体積に関する知見がさらに深まった。量子トポロジーおよびモジュラー形式の数理物理的な研究を目標とする本研究の支援のもと、研究会を開催し、研究代表者・分担者のみならず数学・物理両分野の研究者交流をすすめた。また、研究代表者・分担者による新しい成果も数多く得られ、国際研究集会における発表、論文出版が順調に行われている。ジョーンズやウィッテンらによって1980年代に構成された結び目・3次元多様体の量子不変量は、最近の超弦理論など数理物理の研究において重要である。量子不変量とモジュラー形式との関連が指摘される一方で、モジュラー形式そのものも数理物理において主要な役割を演じている。本研究課題では、量子トポロジー、モジュラー形式の総合研究を目指している。研究実績で述べたような新しい結果が得られ、国際誌に掲載されており、研究は順調に進捗している。
腎細胞癌内TH1/TH2免疫調節機構、T細胞受容体解析および腎細胞癌免疫療法

腫瘍の退縮はIL-2やIFN-gの転写、放出を行うT細胞、即ちTh1細胞の活性と関連づけられている。故にTh2細胞はIL-4やIL-10の放出を介してプレカーサーからのTh1細胞の生成を抑制し、Th1を刺激する抗原提示細胞の能力を修飾することにより腫瘍免疫の発現を阻害するかもしれない。今回、マウス腎細胞癌(Renca)モデルにおいてTh1(IL-2,IFN-g),Th2(IL-4,IL-10)サイトカインおよびTGF-b1を検出し,明らかなサイトカイン発現パターンが認められるかを検討した。Th2サイトカイン、TGF-b1はRenca細胞接種後、担癌状態にて増強するように思われたが、Th1サイトカインはほとんど検出されなかった。50mgの抗マウスIL-4抗体の投与にて,Rencaの増殖は溶媒投与に比して軽度にしかし有意に抑制されたが、抗マウスIL-10抗体(50mg)は、抵抗腫瘍効果を示さなかった。1×10^5個のRenca細胞接種時に500mgの抗IL-4抗体を腹腔内投与したBalb/cレシピエントのうち、67%において腫瘍は拒絶されたが、IL-4抗体を投与されないレシピエントでは全例2週後には肉眼的腫瘍を形成した(p=0.02)。腫瘍を拒絶したレシピエント全例において著明な脾腫大を示し、脾臓においてはTh1サイトカイン発現の上昇、多核巨細胞の出現がみとめられたが、Th2サイトカイン、TGF-b1といった抑制性サイトカインの発現は担癌ホストのコントロールとほぼ同程度であった。またマウスIL-4を強制発現したRencaクローンを作製した。RencaHは多量、RencaLは少量のマウスIL-4を産生する。67%のRencaHはBalb/cにおいて拒絶されたが,RencaLとナイーブRencaはすべて生着した。比較的多量のIL-4産生がRenca腫瘍の拒絶に必要なように思えた。(1).ヒト腎細胞癌におけるTh1/Th2サイトカイン発現の解析近年サイトカイン産生パターンによりT細胞がTh1,Th2サブセットの分けられ、相互に拮抗することが知られてきた。15例のヒト腎細胞癌(hRCC)においてTh1(IL2,IFN-γ),Th2(IL4,IL10)サイトカインおよびTGF-β1発現をRT-PCR法にて検討した。IL2はいずれのhRCCにも発現されず。IL4は6/15例,IFNγは7/15例に発現。IL4,IFNγ同時発現は内4例に見られた。IL10は2/15例に発現され、IFNγ発現に付随していた。TGF-β1は5/15例に見られ、これらの腎癌ではIL4,IFNγ発現が各々1例ずつ弱く見られるのみであった。腎細胞癌にて摘出された腎臓の非腫瘍部分ではIL2(3/3),IL4(3/4),TGF-β1(3/3)の発現がみられ、IFNγ(0/4),IL10(0/3)は見られなかった。萎縮腎,水腎症ではIL2(3/3),IFN-γ(3/3),IL4(3/3),TGF-β1(2/3)とも発現されていた。IL10は発現されず(0/3)。

腎細胞癌では一部Th1/Th2サイトカインの拮抗的発現も見られたが、Th1+Th2の発現、いずれも発現しないものも見られた。TGF-β1の発現はTh1/Th2ともに抑制する可能性も示唆された。(2)マウス腎細胞癌(Renca)におけるTh1/Th2サイトカイン発現の解析、および抗IL4抗体の効果Renca移植(1×10^5)Balb/cマウスの腫瘍、脾臓におけるTh1(IL2,IFN-γ),Th2(IL4,IL10)サイトカインおよびTGF-β1発現をRT-PCR法にて検討した。脾において強いIL4の発現が見られた。腫瘍、脾ともTGF-β1発現があった。他のサイトカイン発現は弱かった。抗IL4抗体により腫瘍の増殖は抑制されたが、抗IL10抗体や抗IL4≠抗IL10抗体では抑制されなかった。Th2細胞が免疫抑制細胞として作用している可能性がある。腫瘍の退縮はIL-2やIFN-γの転写、放出を行うT細胞、即ちTh1細胞の活性と関連づけられている。故にTh2細胞はIL-4やIL-10の放出を介してプレカーサーからのTh1細胞の生成を抑制し、Th1を刺激する抗原提示細胞の能力を修飾することにより腫瘍免疫の発現を阻害するかもしれない。今回、マウス腎細胞癌(Renca)モデルにおいてTh1(IL-2,IFN-γ),Th2(IL-4,IL-10)サイトカインおよびTGF-β1を検出し,明らかなサイトカイン発現パターンが認められるかを検討した。Th2サイトカイン(IL-4,IL-10)、TGF-β1はRenca細胞接種後、担癌状態にて増強するように思われたが、Th1サイトカイン(IL-2、IFN-γ)はほとんど検出されなかった。50μgの抗マウスIL-4抗体の投与にて,Rencaの増殖は溶媒投与に比して軽度にしかし有意に抑制されたが、抗マウスIL-10抗体(50μg)は抵抗腫瘍効果を示さなかった。1x10^5個のRenca細胞接種時に500μgの抗IL-4抗体を腹腔内投与したBalb/cレシピエントのうち、6匹中4匹(67%)において腫瘍は拒絶されたが、IL-4抗体を投与されないレシピエントでは全例2週後には肉眼的腫瘍を形成した(p=0.02)。腫瘍を拒絶したレシピエント全例において著明な脾腫大を示し、脾臓においてはTh1サイトカイン(IL-2,IFN-γ)発現の上昇、多核巨細胞の出現がみとめられたが、Th2サイトカイン、TGF-β1といった抑制性サイトカインの発現は担癌ホストのコントロールとほぼ同程度であった。またマウスIL-4を強制発現したRencaクローンを作製した。RencaHは多量、RencaLは少量のマウスIL-4を産生する。67%のRencaHはBalb/cにおいて拒絶されたが,RencaLとナイーブRencaはすべて生着した。比較的多量のIL-4産生がRenca腫瘍の拒絶に必要なように思える。C3HマウスにおいてはナイーブRenca,RencaH、RencaLのいずれもFK506投与やDSTにかかわらず生着しなかった。Renca細胞におけるIL-4の強制発現はその強さにかかわらず、また免疫調節、抑制を加えてもMHCのバリヤ-を越えてアロのホスト(C3H)には受け入れられなかった。
バセドウ病緩解とCTLA-4・GD遺伝子異常/超高感度TSAb

バセドウ病は難治疾患である。バセドウ病には緩解するものと緩解しにくいものがあり、両者を早期に区別することが大切である。バセドウ病患者治療の課題は「どのようにして緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別するか」ということである。「緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別すること」を中心にバセドウ病緩解をCTLA-4・GD遺伝子異常と超高感度TSAbから研究した。緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別する方法を明らかにした。さらに遺伝子レベルで緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別する方法を明らかにした。バセドウ病は自己免疫疾患である。バセドウ病発症は免疫制御機構の異常による。この免疫制御機構の異常には遺伝因子と環境因子が関与している。遺伝因子としてはCTLA-4遺伝子がある。CTLA-4遺伝子多形とバセドウ病緩解が関係していることを明らかにした(J.Clin Endoclin Metab 87:2593,2002)。CTLA-4のExon 1の49A/G多形がバセドウ病緩解に関係している。Aが多いものでは緩解するが、Gが多いものは緩解しない。Aが多いものでは抗甲状腺剤で治療する。Gが多いものは放射線療法あるいは手術をする。TSH受容体抗体(TRAb)が早期にきれいに消失するものは緩解するが、TRAbが複雑な動きを示すものは緩解しにくい。CTLA-4遺伝子多形とバセドウ病緩解が関係していることを明らかにした(JCEM)。バセドウ病患者治療上の課題は「どのようにして緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別するか」ということである。今回は後者を中心にバセドウ病緩解をCTLA-4・GD遺伝子異常/超高感度TSAbから研究する。緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別する方法を報告した。さらに遺伝子レベルで緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別する方法を明らかにした(Thyroid印刷中)。CTLA-4遺伝子多形とバセドウ病緩解が関係していることを明らかにした(J Clin Endoclin Metab印刷中)。CTLA-4のExon1の49A/G多形がバセドウ病緩解に関係している。

Aが多いものでは抗甲状腺剤で治療する。Gが多いものは放射線療法あるいは手術をする。バセドウ病は難治疾患である。バセドウ病には緩解するものと緩解しにくいものがあり、両者を早期に区別することが大切である。バセドウ病患者治療の課題は「どのようにして緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別するか」ということである。「緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別すること」を中心にバセドウ病緩解をCTLA-4・GD遺伝子異常と超高感度TSAbから研究した。緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別する方法を明らかにした。さらに遺伝子レベルで緩解するものと緩解しにくいものを早期に区別する方法を明らかにした。バセドウ病は自己免疫疾患である。バセドウ病発症は免疫制御機構の異常による。この免疫制御機構の異常には遺伝因子と環境因子が関与している。遺伝因子としてはCTLA-4遺伝子がある。CTLA-4遺伝子多形とバセドウ病緩解が関係していることを明らかにした(J Clin Endoclin Metab 87:2593,2002)。CTLA-4のExon 1の49A/G多形がバセドウ病緩解に関係している。Aが多いものでは緩解するが、Gが多いものは緩解しない。TSH受容体抗体(TRAb)が早期にきれいに消失するものは緩解するが、TRAbが複雑な動きを示すものは緩解しにくい。CTLA-4遺伝子多形とバセドウ病緩解が関係していることを明らかにした(JCEM)。
内因性筋肉成分による食肉のヘム色素安定化とその機能

生体内に存在し抗酸化作用を有する内因性物質のビタミン類ならびにペプチドは、食肉の色調保持と向上に効果的に働くことが期待される。本研究ではビタミンEとカルノシンを取り上げ、食肉の色調とヘム色素の安定保持に及ぼすこれらの効果を調べ、また、両物質による脂質の酸化抑制効果、塩漬肉色素の生成促進作用および加熱塩漬肉の色調への影響等を検討した。豚(と畜後24時間)の挽肉に食塩を2%量加え、これにビタミンEを0.02%量添加した試料およびカルノシンを0.51.0%添加した試料を、それぞれ好気的条件下で1週間、23°Cで保存した。その結果、両試料とも食塩添加によるヘム色素量の減少を抑制する作用を示した。好気的保存の場合、ビタミンE添加によりTBAR値が低下し、貯蔵中の脂質酸化は明らかに抑制された。カルノシン添加によりミオグロビンのメト化率およびTBAR値は共に低くなり、貯蔵中の脂質酸化は抑制された。それぞれの系に、亜硝酸ナトリウムを50100ppm添加し嫌気的条件下で1週間塩漬すると、対照試料と比べ添加試料では発色率が高く、残存亜硝酸塩量は低下した。加熱塩漬肉試料では、カルノシン添加量が多いはどpH値が上昇し、クッキングロスが減少した。そのpH値を無添加区と同じになるように塩酸で調整し加熱したところ、カルノシン添加区で発色率が高く、残存亜硝酸塩量の低下が認められた。ミオグロビンモデル溶液での実験結果から、未加熱系ではpH5.5およびpH7.5のどちらの系にも色調に変化が見られなかったが、亜硝酸塩を加えて加熱するとミオグロビンは赤色化するなどの特有の現象が観察された。生体内に存在し抗酸化作用を有する内因性物質のビタミン類ならびにペプチドは、食肉の色調保持と向上に効果的に働くことが知られている。本研究では、食塩を添加した豚挽き肉に対し、好気的および嫌気的条件下におけるヘム色素の安定保持に及ぼすビタミンEの添加効果を調べた。また、食肉試料についてビタミンEによる脂質の酸化抑制効果ならびに塩漬肉色素の生成促進作用を検討した。と蓄後24時間経過の豚ロース部挽肉に食塩を2%量加え、これにビタミンEを0.02%量ビタミンE製剤として添加した試料を、好気的条件下で1週間、23°Cで保存した。その結果、ビタミンEは食塩添加によるヘム色素量の減少を抑制する作用を示した。この系に、亜硝酸ナトリウムを50ppm添加し嫌気的条件下(真空包装)で1週間保持すると、対照試料と比べビタミンE添加試料では発色率が高く、残存亜硝酸塩量は低下した。この系にアスコルビン酸ナトリウムをさらに加えた場合、ビタミンEの添加によって発色率が明らかに増加した。次に、ビタミンE製剤および食塩を添加した豚ロース部挽肉試料を、好気的ならびに嫌気的条件下で2週間23°Cで保存した結果、いずれの条件においても食塩を含む試料で赤色度はやや増加する傾向を示し、好気的保存の場合、ビタミンE添加によりTBAR値が低下し、貯蔵中の脂質酸化は明らかに抑制された。嫌気的条件下では、ビタミンE添加によって食塩添加試料よりも赤色度が高く、貯蔵中の赤色度の低下も抑制される傾向を示した。嫌気的貯蔵下において食塩添加によるヘム色素の減少はみられなかったが、貯蔵中の脂質酸化はビタミンE添加により抑制されることを認めた。骨格筋中に存在するジペプチドのカルノシン(β-アラニル-L-ヒスチジン)が、ビタミンEと同様に生体内において抗酸化剤として働き、貯蔵中の豚肉においては脂質酸化や色調変化を抑え、他の抗酸化剤よりも効果的に働くことが報告されている。

本研究では、食肉の色調とヘム色素の安定保持に及ぼすカルノシンの効果を調べ、また加熱塩漬肉の色調への影響および色素保持効果について検討した。と畜後24時間の豚腿部挽肉に食塩を2%添加し、これにカルノシンを0.51.0%添加した試料を調製し好気的条件下で1週間、23°Cで保存した。その結果、カルノシン無添加の試料と比べ、添加試料では赤色度が増加し、カルノシンは食塩添加によるヘム色素の減少を抑制した。カルノシン添加によりミオグロビンのメト化率およびTBAR値は共に低くなり、貯蔵中の脂質酸化は抑制された。この系に、亜硝酸ナトリウムを100ppm添加し嫌気的条件下(真空包装)で1週間塩漬し加熱した結果、無添加試料と比べ0.5%カルノシン添加試料で発色率が高くなった。加熱塩漬肉試料では、カルノシン添加量が多いほどpH値が上昇し、クッキングロスが減少した。そのpH値を無添加区と同じになるように塩酸で調整し加熱したところ、カルノシンを添加した区で発色率が高く、残存亜硝酸塩量の低下が認められた。ミオグロビンのモデル溶液での実験結果から、未加熱系ではpH5.5およびpH7.5のどちらの系にも色調に変化が見られなかったが、亜硝酸塩を加えて加熱するとミオグロビンは赤色化するなどの特有の現象が観察された。
樹木による森林構造の形成とその種多様性維持における役割

沖縄島北部の亜熱帯常緑広葉樹林において、樹木の形態的特徴の種による違いや種内での可塑性が森林構造の多様性を形成すること、またそれらが樹木にとっての環境の不均一性を創出し、樹木の形態的特徴が変化することを、様々なスケールで示した。景観スケールでは、地形に応じた樹幹形の変化が種により異なることで優占種が入れ替わることを示した。同じ立地環境においても、個体密度や光環境に応じて樹冠形が変化することも示した。この変化のパターンは種や個体サイズにより異なっており、森林構造の不均一性の形成がさらなる不均一性に繋がるというメカニズムが示唆される。個葉レベルにおいても形態の可塑性は種により異なった。地形により樹幹形を大きく変化させるイジュやフカノキは葉のサイズ、形状の変化が大きいが樹幹形の変化が小さいイタジイやイスノキの葉の形態の変化は小さかった。この亜熱帯常緑広葉樹林においては立木だけでなく、ツル植物の森林構造形成への寄与が大きいことを示した。立木を対象にした毎木調査では測定されないツル植物は、特に斜面の下部や谷部で、林冠の主要な構成者となっていることが明らかとなった。ツル植物が有する物質生産機能、リターフォール生産能は非常に大きく、イルカンダ(マメ科)は谷部においては、森林全体では60%以上の優占度を持つイタジイよりものリターフォール生産力が大きいことが示された。さらにイルカンダはリター中の窒素含有量も多種と比べて2倍程度と多く、地上部構造から林床に供給される窒素量への寄与が非常に大きいことが示された。森林構造の不均一性は物質循環という観点からも生態系の不均一性を創出することで生物多様性の維持に寄与している可能性が示された.地形の違いにともなう森林構造の変化を調べるために、長さ150mにわたり5mおきに全天空写真を撮影し開空度を算出した。この150mのラインは尾根から谷へ下り、そこからまた別の尾根まで上るという形で様々な微地形を含む様に設定されている。開空度は大きな傾向としては尾根や斜面上部で大きく、谷や斜面下部で小さいと言えた。谷付近での開空度の減少は谷地形という低い開度の影響、高い樹高のもとに形成される階層構造、さらにはイルカンダなどの大型ツル植物の葉による林冠の被覆などが原因として考えられる。樹木の樹冠の形状の変化は種や環境条件により異なったが、種によっては立木密度や光環境に対応して変化するものもあった。地形による樹冠の形状の変化は明瞭ではなかった。尾根付近では立木密度が高いが樹高が低い、谷付近では立木密度は低いが樹高は高いという傾向に依存したパターンが内包されている可能性もあり、サンプリングデザインに検討の余地がある。解析方法を含めた検討が必要である。イルカンダのツル部分の胸高断面積合計は立木の5%にも満たなかったが、リターフォール量は立木で最も優占度の高いイタジイよりも多かった。イルカンダが林冠を覆うことで林分あたりのりターフオール量が増えるのかは、同様の立地環境でイルカンダが生育しないサイトとの比較研究が必要となる。また、イルカンダはリターフォールによる林床への有機物供給量が多いだけでなく、マメ科植物であるためリター中の窒素含有量も他種と比べて約2倍程度と多く、林床に供給される窒素量への寄与は有機物供給量の寄与よりも大きくなった。森林構造の不均一性は物質循環という観点からも生態系の不均一性を創出することで生物多様性の維持に寄与している可能性が示された.
MED12遺伝子の突然変異の有無による子宮筋腫発生機序の違いの解析

子宮筋腫の約70%でMED12遺伝子の突然変異が検出され、この変異が筋腫発生に関与するマスター因子の一つであることが示唆されている。一方で,残り30%のMED12変異がない子宮筋腫については、未だ発生機序の手掛かりは全く得られていない。我々はこれまでに、MED12遺伝子変異の有無で子宮筋腫のDNAメチル化プロファイルが異なることを見出し、DNAメチル化データをもとにMED12遺伝子変異のない筋腫に特異的なマスター遺伝子を検索できる可能性に至った。本研究では、ゲノムワイドなDNAメチル化と発現データを利用した統合的解析により、マスター遺伝子候補を選出し、発現改変したヒト細胞株を重度免疫不全マウスに移植する異種移植系を用いて、MED12遺伝子変異のない筋腫の発生に関わるマスター遺伝子を同定し、その分子機構を解明することを目的とした。MED12遺伝子変異のない筋腫に特異的なマスター遺伝子候補を選出し、選出した候補遺伝子について、発現を改変した子宮平滑筋細胞株を作製し、マウス腎被膜下に移植し、腫瘤形成能を調べることで筋腫発生に関わるマスター遺伝子を特定する予定である。現在、選出したマスター遺伝子候補について、その遺伝子発現を改変した子宮平滑筋細胞株を作製し、マウス腎被膜下に移植し、腫瘤形成能を調べているところである。今後は、腫瘤を形成したマスター遺伝子の発現を改変した細胞株で、トランスクリプトーム解析を行い、発現変化する下流遺伝子群を解析し、子宮筋腫発生の分子機構を探る予定である。