hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内カルシウム動態調節によるシナプス可塑性のシナプス部位特異的制御機構の解明

グルタミン酸は、シナプス前終末に活動電位が到達するとカルシウムチャネルからカルシウムが流入することで放出されるが、シナプス前終末では、カルシウムストアから放出されるカルシウムによっても修飾を受けると想定されている。シナプス後部では、NMDA受容体を介して流入するカルシウムによりシナプス可塑性が誘導される。本研究計画では、シナプス前終末およびシナプス後細胞特異的な遺伝子改変技術を用いて、カルシウムストアからのカルシウム放出を調節すると考えられている分子の役割を、分子レベル、細胞・ネットワークレベル、および、個体レベルで解明することを試みる。
バイオエタノール製造時の副産物である残渣リグニンの環境保全物質への創製

バイオエタノール残渣リグニンの高度活用を目指し、新規環境保全物質を創製することを目的とした。アルカリ水熱処理により残渣リグニンを水可溶性物質に変換した後、アクリル酸との共重合を試みたが、相溶性の問題から共重合ポリマーを得ることができなかった。しかしながら、ε-カプロラクトンとの共重合により、高い膨潤性を示す新規バイオポリエステルの調製に成功した。また、アルカリ水熱処理による残渣リグニンの水溶化メカニズムを、モデル化合物を用いて明らかにした。木質バイオマスからのバイオエタノール生産"に関する研究は、カーボンニュートラルで食料と競合しないという点から、世界中で精力的に研究されているものの、その副産物である残渣リグニンの利用に関しては、ほとんど研究がなされていない。研究代表者らは、これまでこの残渣リグニンの高度活用を目指し、鋭意研究を進めた結果、親水基を導入するような特別な化学反応を行わなくても、水溶性ポリマーに変換できることを見出した。この親水性ポリマーの性質を生かし、植物由来の新規環境保全物質を創製することを目的とした。今年度は、この残渣リグニンのうちでも、最も化学変換が難しいとされている硫酸加水分解残渣リグニン(SAL)を原料として研究を進めた。SALに水熱処理を施すことにより、残渣リグニンにカルボキシル基が導入されることが分かった。このカルボキシル基を利用し、ε-カプロラクトンとの共重合を試みた。その結果、均一なポリマーを創製することができた。今後、その物理化学特性について解析する予定である。また、リグニンの親水化反応およびその化学構造の解析についても検討を行った。その結果、反応温度が上昇するに従って、酢酸エチルに可溶な低分子画分が増加した。また、上記で述べたように、水熱反応を行うと残渣リグニンにカルボキシル基が導入されるが、それ以外の化学構造の変化がないかを赤外吸収スペクトルにより解析したところ、酢酸エチルに可溶な低分子画分において脂肪族メチレンの吸収が増大していた。このことは、水熱反応により、芳香環の一部が破損し、脂肪族に変換されたことを示唆している。今後、他の解析手法により詳細を調べる予定である。その物理化学特性について解析した結果、有機溶媒可溶部分(ポリε-カプロラクトン)と不溶部分(SAL)とが3次元ネットワークを形成していることが分かった。ε-カプロラクトンとSALとの割合を工夫することにより、有機溶媒に対する高膨潤性ポリマーを調製することが可能となった。また、得られたポリマーの粘弾性特性についても解析したところ、ε-カプロラクトンとSALとの比率によって性質が大きく異なることが分かった。木質バイオマスからのバイオエタノール生産に関する研究は、カーボンニュートラルで食料と競合しないという点から、世界中で精力的に研究されているものの、その副産物である残渣リグニンの利用に関しては、ほとんど研究がなされていない。研究代表者らは、これまでこの残渣リグニンの高度活用を目指し、鋭意研究を進めた結果、親水基を導入するような特別な化学反応を行わなくても、アルカリ水熱処理だけで水溶性リグニンポリマーに変換できることを見出した。昨年度までの検討から、親水性リグニンポリマーにはカルボキシル基が導入されている構造であることが判明しており、さらに、ε-カプロラクトンとの共重合により、新規バイオポリエステルの調製にも成功した。本年度は水溶性リグニンポリマーの構造を詳しく調べることとした。これにより、さらなる環境保全用新規ポリマーの合成につながると考えられる。残渣リグニンのモデル化合物2種類を調製し、アルカリ水熱反応を試みた。反応生成物をGC-MSにより分析したところ、水熱反応により以下の反応が起こっていることが分かった。

1.γ位水酸基がアルカリにより解離する。その後、生成した酸素アニオンがβ位炭素を攻撃することにより、β-0-4結合か解離する。2.γ位水酸基解離の後、ホルムアルデヒドとしてγ位が脱離し、芳香核(クレゾールやクレオソールなど)が生成する。その後、脱メタノールが起こり、カテコールおよび4-メチルカテコールが生成する。また、脱メタノールはホルムアルデヒドの脱離前に起きる場合も考えられる。モデル化合物の水熱分解反応物の中に、5%炭酸水素ナトリウムで抽出される物質が存在したことから、カルボキシル基を持つ化合物が存在していることが分かった。このことから、分解生成物のカテコール、4-メチルカテコールはさらに酸化されて、カルボキシル基を持つ化合物になると考えられる。
イネPeroxidase遺伝子の構造および発現機構の解明

高等植物のperoxidasesは病傷害に対する自己防衛反応、リグニン・細胞壁の合成などに関する重要な機能をもつと考えられている。すでに、イネ(Oryza sativa L.cv.Nipponbare)苗条より2種類のperoxidase cDNAsを単離し、それらの構造を解析した。Northern解析の結果、これらの遺伝子は根で恒常的に強く発現しているが、地上部では通常発現量が少なく、UV照射、障害処理およびエテフォン処理によりそれらの発現が強く誘導されることが明らかとなった。そこで、これらの発現特性を明らかにするために、まず両cDNAsに対応する遺伝子断片の単離を行った。各cDNAをプローブとして、約30万の組み換えファージからなるイネゲノミックライブラリーをスクリーニングし、それぞれ2個づつ陽性クローンを単離した。制限酵素地図の作成および塩基配列より、各cDNAに対応する2種類のperoxidase遺伝子を同定した。これらはいずれも3イントロン・4エクソンの構造をとっており、イントロンの挿入位置は両者とも同じであった。両遺伝子の翻訳開始点より上流のプロモーター領域に存在する既報のcis-因子の検索を行った結果、ストレス抵抗性に関与する多くの遺伝子で認められるエチレンに応答する因子、5^1-AGCCGCC-3^1、がいずれの遺伝子プロモーター領域にも存在した。このことは、Northern解析の結果と一致し、この因子が実際にここで単離したイネperoxidasesの発現にも働いている可能性を示すだけでなく、これらのperoxidasesがストレス抵抗性に関与する可能性があることを示唆した。さらに解析を進める上でプロモーター領域を削り込み、それらのプロモーターの活性およびストレス応答を調査する予定である。
レーザー誘起キャピラリー振動法によるCZEの高感度検出と超微量生体関連物質の分析

我々は光熱変換効果の一つとして、キャピラリーにレーザーを照射すると弦の振動と同様な力学的振動(レーザー誘起キャピラリー振動:CVL)が起こることを示し、超微量物質の超高感度分析ができることを実証した。一方、近年、超微小量試料に含まれる超微量成分の分離法としてキャピラリーゾーン電気泳動法(CZE)が開発され、生化学や医学等の生物科学をはじめとする様々な分野から注目を集めているが、分離された超微量成分をキャピラリー内で高感度且つ汎用的に検出する方法はない。このことが、多くの分野で期待されているCZEの実用化を阻んでいる大きな一因である。そこで我々は、CVLをCZEの検出器として応用することを着想し、基礎実験からレーザー蛍光法に匹敵する感度を有し、吸光法と同等の汎用性が期待できることを示した。以上の研究に基づき、本研究ではCVLを検出器とするCZEの試作機を設計・製作し、基礎実験から予測された超高感度性や汎用性等の優れた特性を実証した。平成5年度は3年間の本研究の最終年度であるが、本年度は昨年度までに試作したCVLを検出器とする高性能CZE(CZE/CVL)を用いて実際に超微量生体関連物質を分析し、性能や実用性などについて評価し、良好な結果を得た。また、実用機に向けての設計指針を得ることもできた。以下に研究実績をまとめる。【1】キャピラリーの中で起きる複数の光熱変換効果を明確にし、CZE検出のための最適条件を求め、実用機の設計指針を得た。【2】amolレベルのアミノ酸を化学修飾しないで分離検出することができた。【3】キャピラリーにゲルを充填したゲル電気泳動でもCVL検出でき、DNA断片の高感度検出もできることを示した。【4】ポリスチレンを反応固相として免疫反応させ、CZE/CVLで夾雑物と分離検出する新たな高性能免疫分析法の基礎実験に成功した。キャピラリ-電気泳動法(CZE)は超微小量の試料を高い分離能で成分分離することができ、次世代の分析法として期待されているが、現在のところ分離された超微量成分を感度よく検出する手段が無い。本研究では、強度変調レ-ザ-光をキャピラリ-に照射してキャピラリ-に弦の振動と同様を誘起し、この振動を検出することにより超微量成分を検出する方法(CVL)を提案し、これを検出器とする超高感度なCZEを開発した。研究の第1年度は実験装置を試作して基本的な性能を評価し、当初の計画を達成した。1)2点で支持したキャピラリ-の中央に強度変調したレ-ザ-光を照射して光熱変換効果によりCVLを誘起し、キャピラリ-の直上でプロ-ブレ-ザ-を通過させ、このプロ-ブビ-ムの偏向からCVLを検出する装置を作成した。このCVL検出器の性能を評価したところ、検出限界の吸光度は10^<-5>Absに及び、通常の吸光検出器より約3桁高感度であることを確認した。2)市販のCZEを改良し、上記1)のCVLを検出器としたCZE/CVLを試作した。3)アルゴンレ-ザ-の二倍高調波(波長254nm)を励起光として試作したCZE/CVLの性能を評価した。標識しない2種類のアミノ酸(トリプトファンとフェニルアラニン)の分離検出を試み、fmolからamolレベルの超微量無標識アミノ酸を分離検出できることを確認した。

無標識アミノ酸をこのレベルで分離定量した例は他に報告されていない。4)さらに、紫外パルスレ-ザ-の適用を考慮し、パルス光でもCVLを励起及び検出できることを確認した。超微小量試料に含まれる超微量成分の分離法としてキャピラリーゾーン電気泳動法(CZE)が開発されているが、分離された超微量成分をキャピラリー内で高感度且つ汎用的に検出する検出法はない。我々は、キャピラリーにレーザーを照射すると弦の振動と同様な力学的振動(レーザー誘起キャピラリー振動:CVL)が起こることを示し、キャピラリー内の超微量物質を超高感度に分析できることを実証した(Anal.Chem.,62,1676(1990))。本研究ではCVIを検出とする新たなCZEを設計・試作する。本研究課題の第2年度(平成4年度)では、試作したCZE/CVL装置を更に高性能化するため、前年度の研究成果をもとに最適化を図った。1)キャピラリーの長さや共振周波数等CVLの信号発生条件を最適化し、主たる雑音要因を特定し、(床振動やCZE分離電流による電磁誘導等)、対策を講じた。これによって、pgfg、更にそれ以上の検出感度を実現できることを確認した。2)開発した検出系をエキシマレーザー光源と組み合わせて用い、紫外域においても高感度測定ができることを確認した。特に、アミノ酸類やDNA断片は紫外域で吸収度が大きく、エキシマレーザーは有望な光源であるため、レーザー電源の安定化を図ると共に紫外光学系を整備し、検出系と適合したシステムとなるように検討した。3)エキシマレーザー等の紫外レーザーは殆どパルス発振であるため、パルス励起光でもCVLを誘起できることを実証した。これまでの強度変調光(duty ratio 50%の断続光)による励起に比較した場合の感度特性等を検討した。4)生体関連物質のモデル試料として、アミノ酸類やポリペプチド等を用い、10^<-17>モル程度(数10fgレベル)の試料をい検出及び定量した。我々は光熱変換効果の一つとして、キャピラリーにレーザーを照射すると弦の振動と同様な力学的振動(レーザー誘起キャピラリー振動:CVL)が起こることを示し、超微量物質の超高感度分析ができることを実証した。一方、近年、超微小量試料に含まれる超微量成分の分離法としてキャピラリーゾーン電気泳動法(CZE)が開発され、生化学や医学等の生物科学をはじめとする様々な分野から注目を集めているが、分離された超微量成分をキャピラリー内で高感度且つ汎用的に検出する方法はない。このことが、多くの分野で期待されているCZEの実用化を阻んでいる大きな一因である。そこで我々は、CVLをCZEの検出器として応用することを着想し、基礎実験からレーザー蛍光法に匹敵する感度を有し、吸光法と同等の汎用性が期待できることを示した。以上の研究に基づき、本研究ではCVLを検出器とするCZEの試作機を設計・製作し、基礎実験から予測された超高感度性や汎用性等の優れた特性を実証した。平成5年度は3年間の本研究の最終年度であるが、本年度は昨年度までに試作したCVLを検出器とする高性能CZE(CZE/CVL)を用いて実際に超微量生体関連物質を分析し、性能や実用性などについて評価し、良好な結果を得た。また、実用機に向けての設計指針を得ることもできた。以下に研究実績をまとめる。【1】キャピラリーの中で起きる複数の光熱変換効果を明確にし、CZE検出のための最適条件を求め、実用機の設計指針を得た。【2】amolレベルのアミノ酸を化学修飾しないで分離検出することができた。【3】キャピラリーにゲルを充填したゲル
共通語としての英語によるディスカッションの研究：グローバル時代の英語教育に向けて

本研究の主な成果は1共通語としての英語によるディスカッションに参加・貢献をするための課題の理解、2ディスカッション参加者の視点からの学びの分析、3「共通語としての英語」を実践的に使えるようになるための学習プロセスの仮説モデルの提示の3点である。国際会議等の非参与観察と質的インタビューによって、日本人参加者が共通語としての英語によって行われる会議に効果的に参加、貢献する際の課題と対応するための学びのプロセスを分析し、経験学習理論(Kolb、1984)を応用してモデル化した。これらの成果をもとに、日本の高等教育で英語のディスカッションスキルを教えるための教育的示唆を考察した。平成28年度の研究活動は、まず「共通語としての英語」によるディスカッション研究の現状把握と問題点の洗い出しを先行研究の分析によって行った。同時に、学生による国際会議の現場のフィールド調査の準備をすすめ、ディスカッションの観察、参加者へのインタビューを国内外の模擬国連を中心として行った。3件の異なる特徴をもつ国際会議のフィールド調査では、ディスカッションの進展を非参与観察し、様々な違いとそれらの背景にある要因に注目して分析をすすめている。会議中および事後に日本人を中心に多国籍の参加者への質的なインタビューをすることで、彼らが意識するディスカッションに参加する際の課題、事前準備とその評価、参加後の意識の変化などを聴き取り、データを収集、分析をすすめている。さらに年度後半では、シンガポールでの国際会議のフィールド調査をすることで、日本国内の日本人参加者が過半数をしめる国際会議と、シンガポールでのアジア各国の参加者が大多数で日本人が非常に少ない国際会議に、多様な違いがあることも理解を深めることができた。また、学生を対象とした調査に複眼的な視点をもたらすため、ビジネスパーソンとして現場で英語を使って仕事をしている人へのインタビューも開始した。彼らには、共通語としての英語を使ってビジネス上のディスカッションをする際の課題とその克服の方法に焦点をあてて聴き取っている。こららの研究活動で集めたデータについて、音声データから文字データへの変換、さらに音声と文字情報を複合した質的な分析を始めている。概ね順調であるが、フィールド調査の計画が一部変更になった。当初計画していた4件の国際会議の非参与観察のうち、多様な国籍の参加者によるフィールド調査1件は主催者との交渉の結果、年度内に実現することができず、次年度に行うこととなった。そのほかに予定していた3件の国際会議のフィールド調査のうち、2件は予定通り国内で日本人の参加者が多数を占める会議で行った。3件目のフィールド調査は、前者2件の調査結果を考察して、日本人の参加が少数である会議の調査が不可欠であると判断し、シンガポールにおける会議での調査を計画・実施した。この際に、シンガポールで同時期に行われた2件の学生ディスカッションプログラムの調査が可能になり、当初計画に追加で、さらに多様なデータを収集することができた。これらの現場におけるデータ収集、文字化は着実に行われており、入手したデータの分析と考察をすすめているところである。当初予定していた学生の国際会議のフィールド調査の一部が来年度に変更になった分、来年度に実施する予定であったビジネスパーソンの質的インタビューの準備実施は、予定より若干早く進んでいる。主に2年目に実施する予定であったビジネスパーソンのインタビューは、すでに3分の1以上にあたる9件のインタビューを実施することができた。これらのインタビューデータの分析のための文字化を現在進めている。本研究の主な成果は1共通語としての英語によるディスカッションに参加・貢献をするための課題の理解、2ディスカッション参加者の視点からの学びの分析、3「共通語としての英語」を実践的に使えるようになるための学習プロセスのモデル化、の3点である。1は模擬国連など学生による国際会議等を非参与観察し、日本人を中心に多国籍の参加者にインタビューした結果を分析した。参加学生たちがこれらの会議に効果的に参加、貢献するには、自らの英語力を最大限に使う実用的コミュニケーション力、心理的な要因に向き合って英語を使っていく意志と、実践的な英語観が必要であった。2は、1の分析に、ビジネス現場で共通語としての英語を使って仕事をしてきた人の質的インタビューの結果を加え、複合的に分析した。会議やディスカッションに効果的に参加する英語のコミュニケーション力を学ぶには、ディスカッションに参加する経験を積み、その経験を振り返ることが重要であった。周囲のノンネイティブの英語ユーザーたちの英語の使い方を観察して自らの英語の使い方を自省し、英語観に変化させることも多かった。3は、1・2の分析によって明らかになった学習プロセスが、経験学習理論(Kolb & Kolb, 2008)によって説明できることに着目した。つまり、「英語でのディスカッションに参加・経験する」「その経験を自ら振り返る」「新たな英語を使う方法や英語観を概念化する」「概念化した経験知を次の経験で実践する経験を重ねる」というプロセスである。特に、経験学習のサイクルの中で、自らの英語力を自覚的に意識し、英語をどう使うかについての意識改革が行われることが重要な学習要因となることが多いことを議論した。英語を使う他者からの学びや、自己学習の役割も勘案し、英語ユーザーが実践的にディスカッションをするための英語を学ぶプロセスを、経験学習理論を援用してモデル化した。

国際会議等の非参与観察と質的インタビューによって、日本人参加者が共通語としての英語によって行われる会議に効果的に参加、貢献する際の課題と対応するための学びのプロセスを分析し、経験学習理論(Kolb、1984)を応用してモデル化した。これらの成果をもとに、日本の高等教育で英語のディスカッションスキルを教えるための教育的示唆を考察した。平成29年度には、今年度観察した国際会議の特色を考察して、異なった特色をもつ国際会議のフィールド調査を追加で少なくとも1件行い、参加学生のインタビューをさらにすすめることで、学生を中心とした国際会議の現場での調査にもとづく分析・考察のまとめに入る予定である。この分析結果に基づき、国内でのディスカッション教育への示唆を探求する予定である。これらの分析結果は、国内の英語教育に反映されることを目指し、国内の教育関係の学会で発表するほか、国内で日本語の論文として発表することを目指す。さらに、英語を使って仕事をしているビジネスパーソンに会議等の経験を聴き取るインタビューは、当初予定通り2年間で20件以上を行うべく、適切な参加者との交渉、インタビューの手配、実施をし、そのデータの分析をすすめる予定である。これらの分析結果は、前者の学生の会議の調査結果と複合的に考察を進める。最終的に、「共通語としての英語」を使ったディスカッションに効果的に参加できるようになるための学習のプロセスに焦点をあてて分析する。これらの結果は、ビジネス共通語としての英語の学びのプロセスとしてまとめ、ビジネスコミュニケーションや共通語としての英語に関する学会で発表し、英語論文としてまとめて成果発表する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。応用言語学29年度が最終年度であるため、記入しない。
干潟に生息する二枚貝の生態行動の土質力学的解明とその数値モデル化

本研究は、干潟に生息する二枚貝に着目しその生態行動を一連の土質力学的問題として分解して、二枚貝の生態行動を数値モデル化することを目的とし、初年度では干潟でアサリとシオフキを対象として二枚貝の潜砂挙動の観察を行い、地盤上に水平に横たわる二枚貝は「足を突っ込む」「体を立てる」「体を引き込む」という3つの段階を経て地盤内に潜るということを明らかにした。上記の成果を元に,本年度は二枚貝が生息可能な地盤条件を推定可能な理論モデルの構築を行った。理論モデルは、干潟材料を摩擦性の剛塑性体と仮定し、基礎の極限支持力解の3種を援用するものである。「足を突っ込む」行為は、円錐物体の貫入問題としてモデル化されうる。すなわち二枚貝の足を基礎とみなし、基礎の極限支持力と足の伸長力による設置厚を比較することで、地盤の破壊、すなわち貫入が可能であると判定するものである。ここで二枚貝の足幅を殻長の1/4、足の円錐頂角を30度、足の伸長力を殻長に比例するとの仮定ものとで理論計算を行うと、殻長20cmの二枚貝は、干潟の相対密度が60%程度までは足を突っ込めるが相対密度80%では不可能になることが導け、生息可能な干潟の地盤力学的パラメータとの関連が明らかとなった。次に「体を立てる」行為は、剛体の力学モデルによる転倒判定と拡張された浅い基礎の支持力問題として解釈が可能である。転倒しない場合は、二枚貝の体を基礎とみなし、基礎の極限支持力と、自重および足の収縮力との合力による接地圧の比較から地盤破壊が判定される。その結果、殻長とともに水位が大きく影響していることが導ける。このように、理論支持力モデルによって、干潟の密度、水位条件によって二枚貝の生息範囲が限定されることが明らかとなった。さらに二枚貝は相対密度の高い締まった地盤では、自らの体を傾斜させることで低下する基礎の極限支持力を巧みに利用していることも、支持力モデルから説明可能であることが明らかとなった。本研究は、干潟に生息する二枚貝に着目し、その生態行動を一連の土質力学的問題として分解して、二枚貝の生態行動を数値モデル化することを目的とする。本年度は干潟にて、アサリとシオフキを対象として二枚貝の潜砂挙動の観察を行った。シオフキはアサリに比べて球に近い形状をしているのが特徴である。また、同一の殻長を有するアサリとシオフキの重量および有効重量を比較した場合、重量はシオフキの方が有意に大きく、有効重量はアサリの方が有意に大きい。これは干出条件ではシオフキがアサリより重いが、冠水条件ではシオフキは見かけ上アサリより軽くなることを意味する。現地観察の結果、地盤上に水平に横たわる二枚貝は「足を突っ込む」「体を立てる」「体を引き込む」という3つの段階を経て地盤内に潜るということが分かった。さらに二枚貝の種類や大きさによる潜砂挙動の違いを詳細に調べるため、室内潜砂実験を行った。アサリについては、水位にかかわらず、底質強度の増加に伴い潜砂能力が低下していた。しかし、シオフキについては、同じ底質強度であっても水位の違いによって潜砂指標値が異なる。特に殻長30mmのシオフキでは、浮力が十分に作用せず、体を立てることが出来ないケースが見られた。アサリに関しても殻長30mmの個体は体を立てることが困難であったが、足を何度も突っ込むことによって生じる地盤の傾斜を巧みに利用して、体を徐々に立ち上げる挙動が観察された。アサリの実験結果と比較して、シオフキは体を立てることさえ可能であれば、高い潜砂能力を発揮するが、体を立てられない場合に潜砂能力が大幅に低下すると言える。これらの成果を元に,来年度は二枚貝が生息可能な地盤条件を推定可能な理論モデルの構築を行う。

転倒しない場合は、二枚貝の体を基礎とみなし、基礎の極限支持力と、自重および足の収縮力との合力による接地圧の比較から地盤破壊が判定される。その結果、殻長とともに水位が大きく影響していることが導ける。このように、理論支持力モデルによって、干潟の密度、水位条件によって二枚貝の生息範囲が限定されることが明らかとなった。さらに二枚貝は相対密度の高い締まった地盤では、自らの体を傾斜させることで低下する基礎の極限支持力を巧みに利用していることも、支持力モデルから説明可能であることが明らかとなった。
スマート騒音抑圧システム

携帯電話端末は,国民のほぼ全員に普及しつつある.このような状況下では,非常に大きな周囲雑音が存在する環境での使用が想定される.このような場合,送話音声に大きな周囲環境雑音が混入し,受話側において音声明瞭度が劣化する.そこで,騒音環境下での高品質通話を実現するための騒音抑圧装置の導入が必要となる.代表的な騒音抑圧法として,マイクロホンアレーを用いる方法やスペクトル・サブトラクション(SS)法などが知られている.マイクロホンアレーでは,騒音源数の増加に伴い,使用するマイクロホン数が増加する.これに対し,SS法は,単一のマイクロホンしか用いないが,ミュージカルノイズが発生するなどの問題が指摘されている.そこで,本研究では適応線スペクトル強調器(ALE)と適応騒音推定フィルタ(NEF)並びに適応線形予測器(LP)を使用する広帯域騒音並びに正弦波騒音の騒音抑圧方式の提案を行った.提案法は,無音区間検出の必要がなく,周囲騒音の特性変動にも追従可能である.本研究の主な研究成果は以下の通りである.1.正弦波騒音を推定するためのALEにおいて相関分離パラメータを20ms以上に設定する必要がある.2.ランダム性の強い広帯域騒音を抑圧し,音声のみを推定するALEにおいては,相関分離パラメータを数msに設定する必要がある.3.正弦波騒音推定用ALEについて,正弦波騒音の基本周期に対応したタップのみを用いることにより演算量の削減が可能となった.4.ALEを基本周期検出器に用いることにより,音声が混在した環境下での正弦波騒音の基本周期検出が可能となった.携帯電話端末は,国民のほぼ全員に普及しつつある.このような状況下では,非常に大きな周囲雑音が存在する環境での使用が想定される.このような場合,送話音声に大きな周囲環境雑音が混入し,受話側において音声明瞭度が劣化する.そこで,騒音環境下での高品質通話を実現するための騒音抑圧装置の導入が必要となる.代表的な騒音抑圧法として,マイクロホンアレーを用いる方法やスペクトル・サブトラクション(SS)法などが知られている.マイクロホンアレーでは,騒音源数の増加に伴い,使用するマイクロホン数が増加する.これに対し,SS法は,単一のマイクロホンしか用いないが,ミュージカルノイズが発生するなどの問題が指摘されている.そこで,本研究では適応線スペクトル強調器(ALE)と適応騒音推定フィルタ(NEF)並びに適応線形予測器(LP)を使用する広帯域騒音並びに正弦波騒音の騒音抑圧方式の提案を行った.提案法は,無音区間検出の必要がなく,周囲騒音の特性変動にも追従可能である.本研究の主な研究成果は以下の通りである.1.正弦波騒音を推定するためのALEにおいて相関分離パラメータを20ms以上に設定する必要がある.2.ランダム性の強い広帯域騒音を抑圧し,音声のみを推定するALEにおいては,相関分離パラメータを数msに設定する必要がある.3.正弦波騒音推定用ALEについて,正弦波騒音の基本周期に対応したタップのみを用いることにより演算量の削減が可能となった.4.ALEを基本周期検出器に用いることにより,音声が混在した環境下での正弦波騒音の基本周期検出が可能となった.2種類の適応線スペクトル強調器(ALE)と適応騒音推定フィルタ(NEF)及び適応線形予測器(LP)を使用した,広帯域騒音並びに正弦波騒音の騒音抑圧方式の開発を行った.以下にその概要を述べる.音声の定常区間は約20msということが知られている.従って,音声信号は,短時間で観測すると定常な信号である.一方,長時間で観測すると非定常信号である.2種類のALEでは,この音声の特性の違いを利用して,正弦波騒音及び広帯域騒音の抑圧を行う.正弦波騒音は換気ファンなどから発生するため定常性が強いと考えられる.そこでALE_1において,音声の非定常性及び正弦波騒音の定常性を利用して正弦波騒音の抑圧を行う.次に,ALE_2において音声の定常性並びに広帯域騒音のランダム性を利用して広帯域騒音の抑圧を行う.さらに騒音抑圧性能を改善するため,NEFを用いて騒音抑圧性能の改善を行う.ここで,前段までに得られた推定音声を入力信号から減算することにより得られる広帯域及び正弦波騒音で支配的な信号をNEFの入力信号として用いる.これに含まれる周囲騒音はALEにおいて劣化した信号である.また,音声を外乱,参照信号を周囲騒音とする適応フィルタを構成することにより,騒音のみを推定することが可能と考えられる.しかしながら,ALE_1に音声成分も入力されるため,正弦波騒音の抑圧性能が低下する.そこで,帰還回路を用いて性能改善を図る.ここでは,帰還回路に用いられるLPにより過去の強調音声から現在の音声を推定し,ALE_1の入力信号から減算する.これにより,音声区間での性能劣化が改善される.この手法について有効性を確認した.更に,ALE_1においてその係数が正弦波騒音の周期に応じてピークを持つ特性を利用した演算量削減法について検討を行い,その有効性が確認された.2種類の適応線スペクトル強調器(ALE)と適応騒音推定フィルタ(NEF)及び適応線形予測器(LP)を使用した,広帯域騒音並びに正弦波騒音の騒音抑圧方式の開発ならびにその演算量削減手法について検討を行った.以下にその概要を述べる.音声の定常区間は約20msということが知られている.従って,音声信号は,短時間で観測すると定常な信号である.一方,長時間で観測すると非定常信号である.

2種類のALEでは,この音声の特性の違いを利用して,正弦波騒音及び広帯域騒音の抑圧を行う.正弦波騒音は換気ファンなどから発生するため定常性が強いと考えられる.そこでALE_1において,音声の非定常性及び正弦波騒音の定常性を利用して正弦波騒音の抑圧を行う.次に,ALE_2において音声の定常性並びに広帯域騒音のランダム性を利用して広帯域騒音の抑圧を行う.さらに騒音抑圧性能を改善するため,NEF並びにLPを用いて騒音抑圧性能の改善を行う.シミュレーション実験より本手法の有効性が確認された.しかしながら,本手法では複数の適応フィルタを用いるため,演算量が増加する問題が生じた.そこで,正弦波騒音を抑圧するために用いるALE_1の演算量削減手法について検討を行った.本手法は,ALE_1の係数が正弦波騒音の周期に応じてピークを持っ特性を利用し,ピークに対応するタップのみを係数更新する手法である,ただし,この手法では正弦波騒音の基本周期を予め推定しておく必要がある.そこで,ALEを用いた基本周期検出器について提案を行った.この手法では,音声を長時間観測すると非定常信号とみなせる特性を利用しているため,基本周期を持つ正弦波とその高調波からなる音声が混在する環境に対しても,正弦波騒音の基本周期を検出することが可能である.適応フィルタである適応線スペクトル強調器(ALE)と適応騒音推定フィルタ(NEF)及び適応線形予測器(LP)を使用した,広帯域騒音並びに正弦波騒音の騒音抑圧方式について演算量削減手法の検討を行った.さらに,周囲環境変動に高速に追従するための可変ステップサイズを用いた適応アルゴリズムの導入を行った.以下にその概要を述べる.音声の定常区間は約20msということが知られている.従って,音声信号は,短時間で観測すると定常な信号である.一方,長時間で観測すると非定常信号である.この音声の特性の違いを利用した2種類のALEを用いることにより,正弦波騒音及び広帯域騒音の抑圧を行う.さらに,NEF及びLPを用いて騒音抑圧性能の改善を行う.シミュレーション実験より本手法の有効性が確認されている.しかしながら,本手法では複数の適応フィルタを用いるため,演算量が増加する問題が生じた.そこで,正弦波騒音を抑圧するために用いるALEの演算量削減手法について検討を行った.本手法は,ALEの係数が正弦波騒音の周期に応じてピークを持つ特性を利用し,ピークに対応するタップのみを係数更新する手法である.また,この手法において必要となる正弦波騒音の基本周期検出器に関して,ALEを用いた手法について検討を行った.さらに常に変動する実環境に,高速に追従する適応フィルタが必要となる.そこで,本研究では可変ステップサイズを用いた適応アルゴリズムを騒音抑圧システムへ導入した.可変ステップサイズの導入により,無音声区間においては高い騒音抑圧性能を維持し,音声区間においては音質劣化の少ない騒音抑圧が可能となった.
グローカルを目指したアジア実験教室に関する実践研究

本研究では、これまでに国際共同研究を行ってきた中国の若手女性研究者の浙江工業大学Xiao Fan准教授と共に中国の杭州、日本・岡山市で国際化学実験教室を行うことと岡山大学国際同窓会Hariyani Madonさんと共にマレーシア・クアラルンプールにて同様の実験教室を行うことを目的とした。具体的な活動としては、2016年7月に浙江工業大学Xiao准教授とZhao Dong助教を日本に招聘してサマースクールを行った。また、岡山大学2016年9月に中国・杭州市内の建新小学校で合計80名を対象とした国際化学実験教室をマレーシアのクアラルンプール市内のSETIA ALAM小学校でも45名を対象とした実験教室を開催した。さらに、2016年10月に浙江工業大学Xiao准教授とNi Hao准教授を日本に招聘して、日本・岡山市の公立小学校と岡山大学・スーパーグローバルホームカミングディ2016に出展した国際化学実験教室にて合計80名を対象とした実験教室も共催した。いずれの実験教室でも多くの取材を受け、国内外のwebsite等で紹介された。実験テーマとしては、注入型医用充填剤を模倣したゲルの作成実験や焼き石膏を用いたチョークづくり等を実施した。中国やマレーシアで行った実験教室には多くの教育関係者の参観があり、注目を得た。グローカル(グローバルな視野でローカルに根付く活動)を意識したアクティブラーニングとして、いずれの会場でも日本語・英語・中国語にて解説を行った。アジアにおける国際的な人的交流と地域との連携強化をはかった。これらの成果報告として、日本セラミックス協会2017年年会にて発表を行った。これまでの活動について、国際共同研究を生かしたグローバル人材育成事業として高い評価を得た。
クラウドサービスを活用した自立分散協調型学習支援に関する基礎研究

本研究では、Google Apps、C-Learning、Dropbox、FacebookならびにEvernoteなどのクラウドサービスをベースにして、PC、スマートフォンならびにタブレットによる統合的な学習支援環境の可能性について検討し、47項目による評価規準を提案した。その結果、クラウドサービスには協調学習支援システムとしてのポテンシャルが十分あることを示した。ならびに、協調学習支援システムの条件として異なるハードウェア(PC、スマートフォンならびにタブレット)間と異なるユーザー間におけるシームレスなファイル共有ならびに同期が不可欠であることを示した。近年、クラウドサービスを利用した高機能なインターネットサービスを低コストかつ柔軟に導入できるようになった。同時に、タブレット端末などのスマートメディアが普及し、従来のノートPCなどに取って代わりつつある。これらの新しい情報通信技術(ICT)の優れた特性をもとにして、教育における学習支援ツールとしての活用を目指す。本研究の第一年度では、クラウドサービス(ソフトウェア)およびタブレット端末(ハードウェア)の特性を活かした自立分散型の協調学習支援環境を構築することを目指した。本研究の第25年度における課題は、研究初年度に取り組んだ(1)クラウドサービスを利用した学習ポートフォリオ、ならびに(2)学習ポートフォリオに接続するためのインターフェースについて、検証を行うことである。(1)については、Google Apps for Education (Google社の教育用クラウドサービス)ならびにMicrosoft Office 365 for Education(Microsoft社の教育用クラウドサービス)を用いて、学習ポートフォリオの基礎環境を構築した。また、平成25年度の取り組みとして、独立分散型ポートフォリオの形態を発展させてファイルストレージサービスDropBoxを利用したファイル共有を実施した。(2)に関しては、(株)ネットマン製の教育支援アプリ“Cラーニング"の導入を図り、“Cラーニング"に特別仕様としてファイルストレージサービスDropboxとの接続機能を拡張し、協調学習の基礎データを収集した。本研究の初年度における課題は、(1)クラウドサービスを利用した学習ポートフォリオの開発、ならびに(2)スマートメディアから学習ポートフォリオに接続するためのアプリケーションの開発の2つである。(1)については、Google Apps for Education (Google社の教育用クラウドサービス)ならびにMicrosoft Office 365 for Education(Microsoft社の教育用クラウドサービス)を用いて、独立分散型学習ポートフォリオの基礎環境を構築するとともに、クラウドベースの学習ポートフォリオの利便性と学習支援効果の検討を行った。また、ファイルストレージサービスを利用した学習ポートフォリオ機能の実装については、課題(2)に関する実装を兼ねて実施した。スマートメディアから学習ポートフォリオに接続するためのアプリケーションとして、既存の(株)ネットマン製の教育支援アプリ“Cラーニング"の導入を図ることによって研究開発費の抑制を図るとともに、“Cラーニング"に特別仕様としてファイルストレージサービスDropboxとの接続機能を拡張し、スマートメディア(iPadなど)を対象にした学習ポートフォリオ機能の開発・実装を実施した。クラウドサービスを利用した高機能なインターネットサービスを低コストかつ柔軟に導入できるようになった。本研究の第26年度における課題は、研究初年度に取り組んだ(1)クラウドサービスを利用した学習ポートフォリオ、ならびに(2)スマートデバイスから学習ポートフォリオに接続するためのインターフェースについて、検証を行うことである。また、平成25年度の成果であるファイルストレージサービスDropBoxを利用したファイル共有を利用し、独立分散型ポートフォリオとしての継続評価を実施した。(2)に関しては、(株)ネットマン製の教育支援アプリ“Cラーニング"を導入・稼働させ、スマートデバイスからの接続と学習効果について評価した。技術経営、教育工学平成25年度研究計画における課題は、【課題1】学習ポートフォリオの実践、【課題2】収集した学習データの分析、ならびに【課題3】学習の形成過程に対する学習ポートフォリオの依存性の評価を行うことである。【課題1】学習ポートフォリオの実践について:研究初年度に開発する学習ポートフォリオと統合アプリケーションを実践し、学習データを収集した。【課題2】収集した学習データの分析では、データマイニング技法、ネットワーク分析技法などを用いて学習における形成的な認知過程の分析を試みた。さらに、学習に関する認知的な構造をモデル化することによって学習評価を行う可能性を検討した。【課題3】学習の形成過程に対する学習ポートフォリオの依存性の評価については、引き続き学習データの収集が必要であることが判明した。

以上、平成25年度の研究計画は概ね順調に進捗し、研究目的の達成度は75%程度であり、概ね順調に進展している。平成24年度の研究計画では、2つの課題を設定した。1つ目(課題1)はクラウドサービスを利用した学習ポートフォリオの開発、2つ目(課題2)はスマートメディアから学習ポートフォリオに接続するためのアプリケーションの開発と実装である。1つ目の課題については、Google社ならびにMicrospoft社による教育用クラウド支援統合サービスを利用して、独立分散型学習環境の基になる学習支援環境を構築するともに、大学院における授業においてそれを利用した演習を実施した。2つ目の課題については、当初目指していたスマートメディアから学習ポートフォリオに接続するためのアプリケーションの独自開発に掛かる費用と開発期間が予想を遙かに超えることが判明したため、研究開発費の抑制と開発期間の短縮を意図して既存の製品に機能拡張を施した上で導入を図ることを検討し、(株)ネットマン製のCラーニングが最適であることが判明した。(株)ネットマンとの機能拡張に関する交渉を進め、Dropboxとの連携機能を拡張し、システムとして実装した。以上、初年度の研究計画は順調に進捗し、研究目的を概ね達成している。これまでの研究の結果を踏まえて、研究の最終年度として、【課題1-H26】学習に関する認知的な構造のモデル化の検証、ならびに【課題2-H26】学習の形成過程に対する学習ポートフォリオの依存性の評価の確立に取り組むとともに、研究の完了を目指す。また、これまでの研究成果を国際会議ならびに論文として発表する。今後の研究課題は、大きく3つに分けることができる。
分散評価型多目的最適化問題の解法とその応用

本研究は,従来の解法が扱っていなかった種類の多目的最適化問題の解法を開発したものである.複数個の選択肢の中から複数個の評価項目に基づいて意思決定者が最良の選択肢を選ぶ多目的最適化問題を解く場合,どの評価項目を重視するかという評価者の好み(選好)が必要となる.従来は,意思決定者と評価者とが同一の場合を取り扱ってきた.現実にはこれらが別人の場合も多い.このような場合に,評価者の選好を適切に推定しそれに基づいて解を得る方法を開発し,応用例題に適用してその有効性を確認した.本研究は,従来の解法が扱っていなかった種類の多目的最適化問題の解法を開発したものである.複数個の選択肢の中から複数個の評価項目に基づいて意思決定者が最良の選択肢を選ぶ多目的最適化問題を解く場合,どの評価項目を重視するかという評価者の好み(選好)が必要となる.従来は,意思決定者と評価者とが同一の場合を取り扱ってきた.現実にはこれらが別人の場合も多い.このような場合に,評価者の選好を適切に推定しそれに基づいて解を得る方法を開発し,応用例題に適用してその有効性を確認した.多数の目的関数を最小化する多目的最適化問題において,目的関数が複数の異なる当事者によって評価され,さらに,最適解を求めてそれを実行する意思決定者が,評価を行う当事者とは異なっている場合に,その問題を分散評価型多目的最適化問題と捉え,その解を求める方法の第一段階として評価者と意思決定者の間で簡単な通信を行う対話型の解法を開発した.ある評価者が複数の目的関数を総合して解候補の良否を判断する際には,どの目的関数値の組が良いかを判断する基準を与える関数(選好関数)が存在していると考えられる.この選好関数は通常は未知であり,それを推定するには多くの情報が必要となる.そこで,まず,2っの解候補のうちいずれを好むかという簡単な質問への回答から,選好関数の勾配のみを逐次推定する方法を考案した.次に,得られた複数評価者それぞれの選好関数の勾配推定値を用いて,複数評価者の複数目的関数を単一の目的関数に集約し,その最適解として分散評価型多目的最適化問題の解を得る方法を開発した.この研究は,バスなど社会システムにおける公共サービスの質の向上への応用を意図している.したがって,上記の質問は,アンケート調査などの形式よりも,実際に2つのサービスを評価者に経験してもらってその優劣を回答してもらう方が正確な回答が得られる,このとき,経験してもらう解候補が劣悪なものであってはならない.そこで,評価者の選好関数の勾配を逐次推定する過程において,現在までに得られた推定値に基づいて,複数評価者にとって可能な限り良好な解候補であってかっ勾配の正確な推定に有効なものを次の質問として提示する方法を考案している.この解法を,バス路線の料金,所要時間,待ち時間という3つの目的関数に基づき,3人の評価者の評価を総合して,最適なバス路線を求める簡単な例題に適用し,正しく最適解が得られることを確認した.公共サービスのサービス内容決定など現実問題に多く見られるにも関わらず、従来、適切な解法が提案させていなかった、複数の目的関数について意思決定者とは異なる複数の分散した評価者が行った評価に基づいて意思決定を行う分散評価型問題について、昨年度に開発した、評価者への質問とその回答に基づいて適切な解を求める対話型手法を、以下の点について拡張、発展させた。1.複数の目的関数の取り扱いに関して、これらの目的関数値をこのうちの一つの目的関数の値に換算するという昨年度の解法の基本的考え方を拡張し、これらの目的関数値全体に基づいて評価者が下す評価である選好値を用いることにした。2.上記に基づき、各評価者による選好を推定するための、質問内容の選定方法とその回答に基づいた選好の推定方法を考案した。この際に、評価者が回答しやすい質問内容とすること、および、評価者の回答が精確であるとは期待できないことを考慮した方法としている。また、推定された選好は各評価者の主観に基づくものではあるが、「良い」、「とても良い」などの言語的な表現がなされているため、異なる評価者間で相互に比較可能であるという利点を持つ。3.異なる評価者の間で比較可能な選好値が推定可能となったことにより、これを数値化し、複数の評価者の評価結果(選好)を適切に統合し、全評価者による評価を合理的に考慮して意思決定を行う方法を開発した。4.また、昨年度の方法では、単一目的関数換算値を各評価者について個別に推定していたため、適用可能対象は比較的少人数の評価者の場合に限られていたが、評価者全体を統合した選好を推定することによって、より多くの評価者を対象にできるように拡張し、不特定多数の評価者が存在する問題に適用できるようにした。公共サービスのサービス内容決定など現実問題に多く見られるにも関わらず、従来、適切な解法が提案されていなかった、複数の目的関数について意思決定者とは異なる複数の分散した評価者が行った評価に基づいて意思決定を行う分散評価型多目的最適化問題について、昨年度までに開発した、評価者への質問とその回答に基づいて適切な解を求める対話型手法を、以下の点について拡張、発展させた。

1.評価者による複数の目的関数を総合した評価である選好を推定するために、提案手法では評価者への質問とそれに対する回答を複数回繰り返して行うが、評価者の選好は近似表現せざるを得ないことに起因して、複数回の回答の持つ重要性・信頼性は一様ではない。これに対処するために、より信頼できる回答を重要視して利用することができる重みづけを導入した方法を開発した。2.複数の評価者各々の選好をまとめた評価者全体の選好を評価する方法として、全評価者の数値化された選好の単純な平均値を用いる方法に加え、全評価者の選好の中の最悪値を用いる方法を考案した。この方法を用いることにより、決定された解に対する選好値の評価者間のばらつきを抑え、より不公平感の少ない意思決定を行うことができる。3.評価者の選好を表現する関数形が、想定と現実とで異なることが考えられるため、その影響評価を行い、開発した方法を用いた場合はその影響は小さいことを確認した。4.昨年度までの方法では、有限個の選択肢から適切なものを選ぶ多目的の意思決定問題を対象としていたが、無限個の選択肢すなわち実数値をとる選択肢を対象とする問題に適用できるように、進化型計算を利用して拡張を行った。
犬の慢性肝障害に対する自己骨髄細胞移植治療の基礎的研究

ヌード(CCl4/nude)マウスおよびシクロスポリンA免疫抑制(CCl4/CSA)マウスを用いて四塩化炭素(CCl4)誘発性慢性肝障害に対するイヌBMSCs異種移植効果を検討した。重度肝障害モデルであるCCl4/CSAマウスのBMSCs移植群で炎症細胞と肝線維化領域の有意な減少が認められたが、CCl4/nudeでの効果は軽微であった。培養イヌBMSCsはMMP産生能を有し、炎症性サイトカイン刺激に対して発現増強することから、BMSCs移植による肝線維症の改善には,線維化領域における炎症性サイトカイン刺激およびMMP-9発現が関与している可能性が考えられた。「犬骨髄細胞の性状」健常ビーグル犬骨髄から採取した接着細胞はCD44+、CD90+、CD90-細胞であり、マウス、ヒトで報告されている骨髄間質細胞(BMSC)の表現型と一致していることが確認できた。「犬骨髄細胞のマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)産生能」犬BMSCはマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)を産生し、炎症性サイトカインによってMMP産生は増加することをmRNAおよびタンパクレベルで確認できた(投稿準備中)。慢性肝炎に対する自己BMSC移植の治療効果においてMMPの関与が示唆されており、犬BMSCはMMPを産生する有用な細胞源となる可能性を秘めていることが明らかになった。と同時に、この犬BMSCは肝細胞に分化する能力を有することも確認することができた。「慢性肝炎マウスに対する犬骨髄細胞移植効果」犬BMSCの移植効果を検索する一環で、マウス肝炎モデルを作成したところ、重症免疫不全マウスでは四塩化炭素に感受性が高く、慢性肝不全より重篤な劇症肝炎を呈し、死亡例が多かったため、T細胞のみ欠損した、ヌードマウスおよびICRマウスにシクロスポリンを与えた免疫不全ICRマウスを用いて、四塩化炭素誘導性慢性肝炎モデルを作成し、肝炎モデルを確立した。この慢性肝炎モデルに対して、脾臓を介して犬BMSCを移植し、治療効果を検討した。脾静脈は門脈に合流し、直接肝臓内に移植細胞が到達し、治療効果が高まることが期待された。今回の系では、全てのマウスは雌を用いた。雄犬にだけ存在するSRY遺伝子についてPCR検査で実施したところ、慢性肝炎を呈したマウス肝臓で犬由来DNAの検出が可能であった。しかしながら、トレサーを付けた移植細胞の細胞個別の可視化は判別が困難であった。また、門脈周囲に存在する移植細胞は必ずしもマウス肝細胞と隣接しているわけではなく、散在している所見が得られた。組織学的検索では、形成された肝線維化症の範囲は減少したことから、犬BMSC移植は慢性肝炎に対して、良化する効果を有し、BMSCは移植治療の有用な細胞源である可能性が示唆された。健常ビーグル犬骨髄から採取した接着細胞はCD44+、CD90+、CD90-細胞であり、マウス、ヒトで報告されている骨髄間質細胞(BMSC)の表現型と一致していることが確認できた。犬BMSCはマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)を産生し、炎症性サイトカインによってMMP産生は増加することをmRNAおよびタンパクレベルで確認できた。犬BMSCの移植効果を検索する一環で、マウス肝炎モデルを作成したところ、重症免疫不全マウスでは四塩化炭素に感受性が高く、慢性肝不全より重篤な劇症肝炎を呈し、死亡例が多かったため、T細胞のみ欠損した、ヌードマウスおよびICRマウスにシクロスポリンを与えた免疫不全ICRマウスを用いて、四塩化炭素誘導性慢性肝炎モデルを作成し、肝炎モデルを確立した。雄犬にだけ存在するSRY遺伝子についてPCR検査で実施したところ、慢性肝炎を呈したマウス肝臓でのみ犬由来DNAの検出が可能であった。形成された肝線維化症の範囲は減少したことから、犬BMSC移植は慢性肝炎に対して、良化する効果を有し、BMSCは移植治療の有用な細胞源である可能性が示唆された。肝不全患者に対して肝移植による治療が行われているが、生命倫理、ドナー不足、手術侵襲、経済的な問題などがあり、普及するには障害が多い。

骨髄液中には、骨、軟骨、神経、肝臓など多様な細胞に分化しうる性質を持った間葉系細胞が存在することが知られており、再生医療用の細胞源として注目されている。自己細胞移植治療は、様々な問題が解決可能であり、広く期待されている治療法である。しかし、自己細胞移植治療の実態は、マウス・ラットの実験結果から類推し人医学に応用されているのが現状であり、より高度な大型動物(犬)でのデータ収集からProof of Concept(POC)の確立が望まれている。これらのことから、犬慢性肝炎モデルを作成し、肝細胞の幹細胞および肝細胞の再生を支持する細胞の亜集団である骨髄間質細胞の自己移植治療の有用性を検討することは、小動物臨床および人医療に有用なデータを提供できると期待される。申請者は、イヌ骨髄間質細胞の性状解析を行い、骨髄培養接着細胞は、CD29+、CD44+、CD90+、CD11b-、CD45-であること、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)産生能を有することを明らかにした。また、免疫不全マウスを用いて慢性肝炎モデルを作成し、in vivoで治療効果(犬→マウス)があることを報告した。さらには、肝線維症の重症度と骨髄間質細胞移植治療効果に関連性があること、また前述したMMP産生能力が深く関与している可能性を見出した。これらの結果は、肝不全自然発症犬に対する自己骨髄細胞を用いた低侵襲肝臓再生療法の新規確立に向けた基礎的情報であると思われた。24年度が最終年度であるため、記入しない。おおむね研究計画通りに遂行できているため、残り課題:犬慢性肝炎の精査、診断基準作成や犬→犬移植、について継続研究する。