hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幼児の根源的コモンセンス獲得のためのマルチモーダル行動コーパスの研究

本研究では、人間の基本的なコモンセンス知識の解明の基盤となる「幼児行動コーパス」を構築した。平成17年度は、親子共学環境で収録したマルチモーダルデータを観察してコーパスの基本部の開発と実運用を実施した。平成18年度は、幼児行動収録、行動分析、教材開発、教室での実践評価というサイクルでコーパスをスパイラルに発展させる方法論を構築した。平成19年度は、コモンセンス知識の構築に向けた思考と行動モデルの構造を検討し、コーパスの拡充と収録環境の応用を検討した。以下、研究実施計画に記載したテーマ毎に具体的成果を示す。(1)収録環境デザイン:幼児教室の定期開催化を実現し、HDDベースの映像収録と音声データとの同期保存を常用化し、コーパス構築のための素材データの収録環境を整備した。また、情報保障などのコミュニケーション支援ツールへの応用を検討し様々な分野で活用できることを確認した。(2)行動コーパス構築:ウェアラブル型音声記録装置を開発・実運用を開始し、幼児の行動・発話を映像コンテンツ化した。注釈入力ツールを開発し、定期開催のカンファレンスで注釈を検証する体制を実現し、コーパス構築の方法論を確立した。(3)教材コンテンツ制作:教室講師と行動分析研究者が協力して教材を定期的に作成し、教材使用場面の幼児行動分析、不足教材の特定、教材制作、教室への提供という流れで、教材コンテンツの開発・実践・評価サイクルを実現した。(4)コモンセンス抽出:ミンスキーの提唱する階層的思考モデルに基づく行動解析を行い、複雑な幼児の行動と思考に関する知見を得た。コモンセンス知識抽出に向けて指差し行動におけるしぐさ・視線・発話の各モダリティの発達過程をモデル化し、シミュレーションシステムに組み込んで検証した。以上の多面的な検討により、当初の目標を達成できたことに加え、実世界応用への道筋も示した。本研究では,人間の基本的なコモンセンス知識の解明の基盤となる「幼児の行動コーパス」の構築を目指している.3年の研究期間の初年度は,親子共学環境で収録したマルチモーダルデータを観察して幼児の行動コーパスの基本部の開発と実運用を予定通り行うことができた.研究の中心となるマルチモーダルコーパスの作成環境と解析環境の開発は,幼児の保護者の理解を得て幼児教室をH17年6月より継続開催し,「現場」のデータを収集しながら開発を加速している.また幼児の健全な成長に役立つ教材の開発も進め,幼児に良好な刺激を与えその応答を観察することにより教材コンテンツの改良と幼児のコモンセンス知識の獲得プロセスの研究も進めており,4つのサブテーマについて順調に成果を挙げることができた.以下に研究計画書に記載したテーマ毎に進捗状況を報告する.(1)収録環境デザイン:1歳および3歳児の幼児教室の定期開催化を実現し,幼児行動を観測するための環境を整備(カメラ,ライトなどの設置・運用)した.(2)行動コーパス構築:発話を記録するためのウェアラブル型音声記録装置を開発・実運用を開始し,幼児の行動・発話を映像コンテンツ化しアノテーション入力ツールを開発した.(3)教材コンテンツ制作:教材データベースの構築・整備を行い,坂根信一の運営する大阪教室との連携も軌道にのせ,幼児に良好な刺激を与えるためのインタラクティブな電子教材を各種作成して,幼児教室での試用と改良を進めた.(4)コモンセンス抽出:幼児行動の観測結果をデータベース化し,ミンスキーの提唱する

6階層モデルに基づく解析を行い,複雑な幼児の行為に関する知見を得た.以上のように,各サブテーマにおいて,実践的かつ新規性の高い成果が得られており,来年度も幼児教室運営を継続しながら中長期的な幼児の行動観測とコモンセンス抽出を続け,行動コーパスの整備,コモンセンスデータベースの構築など,実務と基礎研究の両面から研究を進め,研究成果の発表を加速する本研究では、人間の基本的なコモンセンス知識の解明の基盤となる「幼児の行動コーパス」の構築を目指している。18年度は、行動コーパスから指差し行動に関する知識モデルを構築し、シミュレーションによって検証した。教材コンテンツ制作についても、教材開発、教室での実践、教室収録による評価というステップで改良を進める体制を実現した。当初の予定通り、プロジェクト遂行に必要な環境を一通り完成させた。以下に研究計画書に記載したテーマ毎に進捗状況を報告する。(1)収録環境デザイン:新規参加者を迎えて幼児教室の継続開催を実現した。HDDベースの映像収録と音声データとの同期保存を常用化し、行動コーパス構築のための素材データを自在に閲覧できる環境を整備した。(2)行動コーパス構築:複数チャネルの映像・音声データを自在に切り替えて視聴可能とし、注釈入力支援機能を充実させ、定期開催のカンファレンスで注釈を検証するなど、行動コーパス構築の方法論を確立した。(3)教材コンテンツ制作:教室講師と行動分析研究者が協力して教材を定期的に作成し、幼児の教材使用場面を行動コーパスに蓄積した。コーパスの解析により、幼児が新たな遊び方を創造する場面などを抽出し、教材使い方コンテンツを作成した。(4)コモンセンス抽出:行動コーパスから指差し行動を抽出・分析し、しぐさ・視線・発話の各モダリティの発達過程をモデル化し、シミュレーションシステムに組み込んで検証した。ミンスキーの階層的思考モデルによる解析により、多層的で複雑な幼児の思考に関する知見を得た。以上のように,各サブテーマが行動コーパスを中心としてシームレスに繋がり、コーパスをスパイラルに発展させる方法論を構築できた。最終年度は、教室運営体制の改善、統合的行動分析支援システムの開発、教材コンテンツの量産、コモンセンス抽出のカンファレンスデザインなど、構築した新しい方法論に沿って実務と基礎研究の両面から研究を進め、研究成果を積極的に発表する。最終年度は,コモンセンス知識の構築に向けた思考と行動モデルの構造を検討し,マルチモーダル行動コーパスの拡充と収録環境の応用を検討した。以下に研究計画書のテーマ毎に成果を示す。1、収録環境デザイン:マルチモーダル行動収録環境のデザインを教材コンテンツの拡充と並行して行い,コモンセンス知識構築に有用であることを確認した。また,情報保障などのコミュニケーション支援ツールへの応用を検討し様々な分野で活用できることを確認した。2、行動コーパス構築:マルチアングルの映像、マルチチャネルの音声データを,養育者、教室講師、幼児教育専門家、研究者が異なる観点でコメントし共有するため,発話を主体とする外面的特徴に加え,感情、意図などの内面的特徴に踏み込んで行動を記述する言語仕様を設計し,それによる行動記述を蓄積した。3、教材コンテンツ制作:幼児教室で利用する教材コンテンツの評価のため,行動コーパスを教材の観点で構造化した。
急性期脳卒中上肢麻痺に対するニューロリハビリテーションの効果

急性期脳卒中患者の上肢機能障害改善に対するBrain Computer Interface(BCI)の技術を応用したリハビリ訓練方法の効果を検証することを目的に研究を進めている。対象患者数を11名に増やして結果を検討した。訓練開始の平均日数は発症後7.6日で発症後25.5日まで週5日、1日に12回の訓練を施行した。Fugl-MeyerAssessmentで評価した上肢機能は平均で44.8から47.5に有意に改善し、Stroke Impairment Assessment Setで評価した上肢機能は平均で近位は1.9から3.0に、遠位は1.8から2.6に改善した。脳波の出力結果から計算される識別率は訓練開始当初は60%台であるが、訓練終了時には90%台に改善を認めた。以上のことより、発症後1週間以内では、損傷脳の運動野の活動は脳浮腫などの影響により適切に行われていないことが考えられるものの、発症後2週間までには、正常に近い活動に回復してきており、1か月から2か月の経過のもと、ERDの強度が増してくることがとらえられた。慢性期では損傷脳の運動野のERDをとらえることは容易ではなく、運動皮質レベルの廃用が生じていることが考えられるが、急性期からBCIの技術を応用した訓練を行うことで、この皮質レベルの廃用を抑えられる可能性があることが示唆された。急性期脳卒中患者の上肢機能障害改善に対するBrain Computer Interfaceの技術を応用したリハビリ訓練方法の効果を検証することを目的に研究を進めている。測定環境の設定は終了し、対象患者数を増やして結果を考察する段階にきており、少しづつではあるが、対象数を増やすことができているため。今後は対象患者数を増やして結果を検討することが必要であるが、本研究で使用しているBrain Computer Interfaceの機器はPMDAの承認を受けていないため、特定臨床研究に該当する。特定臨床研究の承認を得ることを目標としているが、現段階では研究の承認を得ておらず、次年度の研究を一時的に待機の状態とすることを考えている。脳卒中患者の麻痺肢機能改善に対するリハビリテーションは早期に開始することが重要と言われている。しかし、急性期から上肢機能改善へのアプローチが十分に行われているとは言えず、この時期における効果的な訓練方法を確立することが重要と考える。今年度は、急性期脳卒中患者にBrain Machine Interface(BMI)を用いた上肢訓練に、電気刺激と上肢運動のVirtual Realityを組み合わせて訓練を行うことが可能な装置を使用し、急性期における運動イメージ時の脳波の変化を検討した。11名の脳卒中患者に対して、手関節の背屈運動イメージを課題とした。指示された側の運動野近傍の事象関連脱同期を指標として、当該運動野近傍で脱同期を認めた際に、対側手関節伸展筋の支配神経に電気刺激を行った。発症後3日15日で訓練が開始され、平均25.5日訓練が続けられた。麻痺側上肢の運動イメージでは、発症後8日目以降で損傷側の皮質から明らかな脱同期を認めており、日数の経過とともに明確に脱同期を認める傾向にあった。しかしながら、非損傷側の皮質からも発症後8日目以降に明らかな脱同期を認めており、1か月以上にわたり、非損傷側の脱同期は継続していた。発症後1週間以内の急性期では、麻痺側上肢の運動イメージにおいて、両側運動野とも一定の反応を行うことが困難なようであり、発症後1週目あたりから、的確な脱同期の反応が行えるようになっていることが示唆された。さらに、しばらくの間は両側運動野が麻痺側上肢の運動イメージに関与していると考えられた。発症後、どの時期から訓練を開始するのが妥当か、また本訓練が機能改善に与える影響は、今後の検討課題と考える。急性期脳卒中患者11名を対象として、電気刺激、virtual realityを活用したBrain Machin Interfaceの訓練を行い、発症後の時期による脳波活動の特徴を概ねとらえることができた。fMRIを用いた解析はまだ十分にできていないものの、次年度以降行える準備は整いつつあり、今後画像所見と脳波所見を合わせた検討を行える目途はたっている。

急性期脳卒中患者の上肢機能障害改善に対するBrain Computer Interfaceの技術を応用したリハビリ訓練方法の効果を検証することを目的に研究を進めている。測定環境の設定は終了し、対象患者数を増やして結果を考察する段階にきており、少しづつではあるが、対象数を増やすことができているため。まずは、対象人数を増やしていくことが重要課題と考える。そのうえで、発症後1週以内にBMI訓練を開始することの意義を機能改善、ADL改善の観点から検討していく予定である。また、fMRIによる脳活動の変化を確認し、当該訓練方法の有効性を検討する予定である。今後は対象患者数を増やして結果を検討することが必要であるが、本研究で使用しているBrain Computer Interfaceの機器はPMDAの承認を受けていないため、特定臨床研究に該当する。特定臨床研究の承認を得ることを目標としているが、現段階では研究の承認を得ておらず、次年度の研究を一時的に待機の状態とすることを考えている。訓練機器の電極等の使用物品が未購入である。今後、解析用のコンピュータ購入や、学会発表の旅費、論文作成のために軽費を使用する予定である。データ取得の効率化を図るため、脳波電極等の測定機器の購入を予定していたが、研究の対象となる入院患者が想定より少なかったため、購入せずに測定を継続した。翌年度には、物品をそろえてデータ取得を行っていく予定である。
骨メカニカルストレス応答における骨細胞-破骨細胞の細胞間制御メカニズムの解明

メカニカルストレスで重要な役割を果たすp130Casを骨細胞特異的にノックアウトマウスした(Cas cKO)を作製し、右下肢の坐骨神経・大腿神経切離を行い、片方の下肢のみに力学的負荷のかからないunloading実験を行なった。unloadingを行った下肢では、コントロールマウスでもCas cKOマウスでも、対側と比較して、骨量が著名に減少した。コントロールマウスで骨吸収パラメーターの著名な促進がみられたものの、Cas cKOマウスでは骨吸収パラメーターの促進が抑制されていた。この結果から、unloadingによる骨量低下/骨吸収促進は骨細胞のCasが重要な役割を担っていることが示唆された。身体組織局所に加わる物理的力刺激(メカニカルストレス)は過度でも、逆に欠失・不足しても老化・炎症の増悪因子となる。運動器、特に骨に着目すると、加齢による骨量減少に加え、これから宇宙社会を迎えるにあたり、無重力下での骨量減少が問題となってくる。骨量維持には、運動などのメカニカルストレスの重要性が経験的に知られているが、その詳細なメカニズムは明らかにされていない。我々は、骨細胞におけるメカノセンサー分子と思われるp130Casの役割に注目し、骨細胞特異的p130Casノックアウトマウスを作製したところ、このマウスが有意な骨量低下を示した。本研究では、[メカニカルストレス]-[メカノセンサーp130Cas]-[骨代謝]の関連について、in vivo実験・in vitro実験の両面から詳細なメカニズムを検討する。in vivoでの解析を行うために、骨細胞特異的p130Casノックアウト(Cas cKO)マウスを作製した。しかし、Cas cKOマウスは貴重なので、まず、Cas cKOマウスのバックグラウンドであるC57BL/6マウス(7週齢8週齢)を用いて、坐骨神経・大腿神経切離後何週間で最もマイクロCT計測で骨量が低くなるのか、また骨吸収腹メータが何週間後に高値を示すのか、さらには何週間後に骨形成パラメーターが低値を示すのかを予備実験として行い、坐骨神経・大腿神経切離後2週間で十分という結果を得た。今後、Cas cKOマウスとCas flox/floxマウスを用いて、右下肢に対して坐骨神経・大腿神経切離を行い、神経切離後2週間のUnloadingによるCas cKOの反応を検討する。骨細胞特異的p130Casノックアウト(Cas cKO)マウスの交配がうまくいっており、Unloadingの期間も1週間、2週間、3週間という期間の中から、2週間のunloadingが最も有効だという結果を得ることができたため。Cas cKOマウスとそのコントロールとして使用するマウス(Casflox/flox)の右下肢の坐骨神経・大腿神経切離を行い、片方の下肢のみに力学的負荷のかからないunloadingの状態をつくりだしたところ、2週間のunloadingが最も有効だという結果をふまえ、それらマウスのレントゲン撮影、CTスキャンにて骨量の変化を評価する。また、その骨組織の標本を作製し、骨形態計測などを行い、骨組織におけるは骨形成パラメーター、骨吸収パラメーターなどを含め解析する。骨細胞特異的p130Casノックアウト(Cas cKO)マウスとそのコントロールマウス(Casflox/flox)に対して、右下肢の坐骨神経・大腿神経切離を行い、片方の下肢のみに力学的負荷のかからないunloadingの状態を2週間つくりだした後、それらマウスのレントゲン撮影、CTスキャンにて骨量の変化を評価した。Cas cKOマウスでも、2週間のunloadingにより、レントゲン検査・マイクロCT検査により、皮質骨・海綿骨ともに骨量の減少が見られた。本研究では、[メカニカルストレス]-[メカノセンサーp130Cas]-[骨代謝]の関連について、in vivo実験・in vitro実験の両面から詳細なメカニズムを検討した。in vivoでの解析を行うために、骨細胞特異的p130Casノックアウト(Cas cKO)

マウスを作製した。Cas cKOマウスとそのコントロールとして使用するマウス(Casflox/flox)の右下肢の坐骨神経・大腿神経切離を行い、片方の下肢のみに力学的負荷のかからないunloadingの状態をつくりだした。2週間のunloadingが最も有効だという結果をふまえ、それらマウスのレントゲン撮影、CTスキャンにて骨量の変化を評価した。また、その骨組織の標本を作製し、骨形態計測などを行い、骨組織における骨形成パラメーター、骨吸収パラメーターなどを含め解析した。坐骨神経・大腿神経切離による2週間のunloadingを行った下肢では、コントロールマウスでもCas cKOマウスでも、対側(神経切離を行っていない方の下肢)と比較して、骨量が著名に減少していた。コントロールマウスで骨吸収の著名な促進がみられたものの、Cas cKOマウスでは骨吸収の増強が抑制されていた。この結果から、unloadingによる骨吸収の増強は骨細胞のCasが重要な役割を担っていることが示唆された。メカニカルストレスで重要な役割を果たすp130Casを骨細胞特異的にノックアウトマウスした(Cas cKO)を作製し、右下肢の坐骨神経・大腿神経切離を行い、片方の下肢のみに力学的負荷のかからないunloading実験を行なった。unloadingを行った下肢では、コントロールマウスでもCas cKOマウスでも、対側と比較して、骨量が著名に減少した。コントロールマウスで骨吸収パラメーターの著名な促進がみられたものの、Cas cKOマウスでは骨吸収パラメーターの促進が抑制されていた。この結果から、unloadingによる骨量低下/骨吸収促進は骨細胞のCasが重要な役割を担っていることが示唆された。Cas cKOマウスを用いて、2週間のunloadingを行い、大腿骨や脛骨を取り出して、X線撮影を行う。さらに、マイクロCTを行い、海綿骨や皮質骨の評価を行い、骨の代謝機能を評価するために骨組織形態計測を行う。2週間unloadingしたCas cKOマウスから大腿骨・脛骨を取り出し、骨組織の標本を作製し、骨形態計測などを行い、骨組織におけるは骨形成パラメーター、骨吸収パラメーターなどを含め解析する。レントゲン撮影、CTスキャンにて骨量がCascKOマウスでも減少していたが、それが骨形成の減少によるものか、骨吸収の増強によるものか、明らかにしていきたいと考える。統計学的評価を行うために、n数も増やす予定である。外科系臨床医学・整形外科学実験計画が順調に進んでおり、不必要な研究費の支出を必要としなかったため。実験計画が順調に進んでおり、不必要な研究費の支出を必要としなかったため。骨形態計測、骨のCT解析などについては、外部委託にて評価するため、その実験費用に使用する予定。骨携帯計測、骨のCT解析などについては、外部委託にて評価するため、その実験費用に使用する予定。また、本研究を今年度まとめて発表予定であるため、海外での成果発表・論文校正・論文投稿などに支出予定。
生合成工学ツールの創製をめざした微生物二次代謝研究

Thioviridamide生産菌のゲノム解析を行い、thioviridamide前駆体ペプチドをコードする遺伝子tvaAを見いだした。さらに、15遺伝子(tvaAtvaO)を導入した放線菌においてthioviridamideの生産を確認したことから、チオアミド生成遺伝子を含むthioviridamide生合成遺伝子クラスターを同定した。Hatomarubigin生合成における架橋酵素遺伝子hrbYおよびメチル化遺伝子hrbUを同定した。また、hrbFを破壊したhatomarubigin生合成遺伝子導入菌において5-hydroxyhatomarubigin Eの生産が確認され、hrbFはヒドロキシ基導入に関与する遺伝子であることが示された。Hatomarubigin生産菌Streptomyces sp. 2238-SVT4におけるhatomarubigin生合成遺伝子クラスターのうち、hrbR1からhrbXの領域をStreptomyces lividansにおいて発現させると、hatomarubigin ACを生産する。そこで、残る領域のうち制御遺伝子でないhrbYを大腸菌で発現させ、hatomarubigin Cを基質とする変換反応を行った。その結果、NADPHとメチルコバラミンの存在下でhatomarubigin Dが生成したので、hrbYをhatomarubiginメチレン架橋遺伝子と同定した。次に、メチルトランスフェラーゼの候補遺伝子であるhrbUを破壊した生合成遺伝子クラスターをS. lividansにおいて発現させると、O-demethylhatomarubigin C(hatomarubigin E)を生産した。したがって、hrbUがO-メチル化酵素遺伝子であることが明らかになった。Thioviridamide生産菌Strepomyces olivoviridis Na05001のゲノムDNAを鋳型にnonribosomal peptide synthetase(NRPS)の保存配列を利用してPCRを行ったところ、6個のNRPS候補遺伝子が増幅された。ゲノムからコスミドライブラリーを作製し、PCR産物をプローブとするハイブリダイゼーションによりNRPS遺伝子を含むコスミドを選択した。コスミドに含まれる遺伝子の塩基配列を解析した結果、6個のNRPS候補遺伝子はいずれもthioviridamide生合成遺伝子ではないことが明らかになった。残る領域のうち酸化還元酵素遺伝子と相同性を有するhrbYを加えた遺伝子をS. lividansで発現させると、hatomarubigin Dの生産が確認された。したがって、hrbYをhatomarubigin Cメチレン架橋遺伝子と同定した。さらに、残るhrbZ1およびhrbZ2をそれぞれhrbYと置換したプラスミドを用いた実験において、hrbZ1導入株にもhatomarubigin D生産能が認められ、hrbZ1もメチレン架橋遺伝子として機能することが明らかになった。次に、メチルトランスフェラーゼと相同性を有することから、メチレン架橋に関与する可能性が考えられたhrbFの破壊を行った。hrbFを除くhrbR1hrbX+hrbY発現プラスミドを導入したS. lividansにおいてもhatomarubigin Dの生産が確認され、hrbFはメチレン架橋に関与しないことが示された。Thioviridamide生産菌Streptomyces olivoviridis NAO5001のゲノムDNAのコスミドライブラリーを用い、挿入DNA末端の塩基配列を解析することにより、新たに3個のNRPS遺伝子を同定した。このうち、2個のNRPS遺伝子は既存のNRPS遺伝子(NRPS1)とクラスターを形成していることが判明し、もう1個のNRPS遺伝子は、既存の6個のNRPS遺伝子とは独立して存在することが明らかになった。このうち、3個のNRPSを含む生合成遺伝子クラスターは、その前後にNRPS遺伝子とは異なる遺伝子が連続していることが示された。Thioviridamide生産菌Streptomyces olivoviridisNA05001のドラフトゲノム解析を行い、thioviridamide前駆体ペプチドをコードする遺伝子tvaAを同定した。次に、生産菌のゲノムライブラリーから、tvaAとその下流に位置する14個のORFを含む約15 kbpの遺伝子クラスターをクローニングした。これをS. lividansにおいて発現させることにより、thioviridamideの生産を確認したことから、thioviridamide生合成に関わる遺伝子tvaAtvaOを同定した。本クラスターには、5個の機能未知遺伝子が含まれており、これらがチオアミド化酵素遺伝子の候補と考えられる。当初予定していたNRPSのアミノ酸保存配列を利用したPCRでは、目的のthioviridamide生合成遺伝子が増幅できず、コスミドライブラリーを用いたNRPS遺伝子同定に方針を切り替えたため、thioviridamide生合成遺伝子の取得が遅れた。24年度が最終年度であるため、記入しない。Thioviridamide生合成遺伝子の候補であるNRPS

遺伝子が複数得られているので、これを手掛かりにthioviridamide生合成遺伝子クラスターを取得し、塩基配列情報を利用してチオアミド生合成遺伝子を同定する予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
正標数の代数多様体の特異点解消について

昨年度に引き続き,正標数の特異点解消に関して申請者の提唱するIFPに従って研究を進めた.申請時の研究計画においては,順調に進めば昨年度までに3次元埋め込み特異点解消の問題を解決し今年度から高次元の場合に取り組む予定であったが、研究を進めるにつれ3次元の場合でも事態は容易でないことが明確化した。一方,正標数の特異点解消の困難の大きな原因の一つとして爆発に際して剰余重複度が増加するMoh-Hauserの跳躍現象があるが,この振る舞いと曲面の場合のその克服について他の研究者との交流により新たな知見を得た.以下詳細を述べる.5月から8月の三ヶ月間共同研究者であるPurdue大学の松木謙二教授が京都大学に滞在し,3次元埋め込み特異点解消について松木氏が提出したアルゴリズムを検証するという形で共同研究を行った.このアルゴリズムには幾つか場合分けが出てくるが,その全ての場合に不変量が互いに連携してうまく機能すること及びそれが跳躍現象の制御を与えることを確認する必要がある.現時点では幾つかの場合で非常に良く振る舞うことを確認した.しかし残念ながら跳躍現象に関する部分は未だ手付かずである.一方,10月にHauser教授,Perlega氏との議論及びPerlega氏の博士学位審査のためにウィーン大学に滞在した.Perlega氏の学位論文は剰余重複度の定義を跳躍現象を回避するように修正することで曲面の場合の特異点解消を与えるものであり,曲面の特殊性はかなり使われているがその着想と概念的に自然な構成は大変参考になった.またPerlega氏が最近構成した剰余重複度が無限回増加する例を教えてもらうなど収穫の多い滞在であった.研究の外部出力という点では,9月にベトナムのニャチャンで行われた日仏越特異点シンポジウムという国際会議において本研究に関する研究発表を行った.また松木氏との共著論文を出版した.昨年度までに完成する予定であった3次元埋め込み特異点解消が未だ道遠しといった状況であるので遅れていると言わざるをえない。引き続き正標数3次元多様体の埋め込み特異点解消の研究を進める.部分的な進展はあるので研究期間終了時までにこれが最終的な証明へと結実することを目指す.今年度に関して言うと,共同研究者の松木氏他とOISTとRIMSの共同で特異点解消のワークショップを主催する.その際にスペイン・オーストリアの同分野の研究者たちを招聘して議論をする予定であり,これが我々の研究に大いに有用であることを期待している.平成28年度は根基的飽和を許さない枠組下での単項型の解析を進めた。目的は同じ枠組を用いて過去に我々が2次元の場合に与えた特異点解消の処方箋を3次元の場合に一般化することである。申請時に挙げた幾つかの研究方針のうち、28年度はMoh-Hauserの剰余重複度に関する理論を用いた曲面単項型における不変量の新しい解釈に沿って一般化を図るという方針に従って研究を進めた。最近Hauser氏の学生であるPerlega氏によって剰余重複度の研究に新しい進展があった。剰余重複度の自然な拡張を用いた曲面の特異点解消の別証明や一般の状況におけるMohの安定性に対する反例の構成などである。そこでPerlega氏を数理研に招聘して詳細を学んだが、これは我々の研究にとって大変有意義であった。28年度の前半は共同研究者の松木氏も数理研に長期滞在しており、Perlega氏との議論で得た知見も加えて3次元の場合への一般化を模索した。単項型の解析においては、例外因子を二種類に分類した上で多様体上の点をその点を通る二種類の例外因子達の配置によって分類する。この上で、爆発を通して配置が変化する可能性も含めて良く振る舞う不変量を導入する。28年度の研究によって、幾つかの配置において良く振る舞う不変量の候補を得た。これは一定の成果であると考えるが、まだ同様に定義できない配置も残っており配置の変化も込めての全体の振る舞いに関しては更なる研究を必要とする状況である。以下その他の実績について簡単に述べる。5月にはスウェーデンのMittag-Leffler研究所で開かれた研究集会に参加し同分野の研究者と議論した。また、Perlega氏の他にもセビリア大学のNarvaez教授ほか特異点解消の近傍分野の研究者数人を数理研に招聘して議論を行った。松木氏との共著論文の一つを改訂の上で投稿し受理を得たことも28年度の実績である。上記実績概要欄にも記した通り、3次元単項型のいくつかの配置においてよく振る舞う不変量の候補を得た。試行錯誤の末様々な条件を満たすように定めた不変量なので比較的必然性のある定義になっていることから、これは一定の成果であり今後の研究に期待が持てる展開であると考えている。然しながら、他の配置の不変量を定義して全体として良く振る舞う仕組みとして結実するか否かは現時点では判別が付かないと言わざるを得ない。この観点からは平成28年度の成果の評価は未知数であり、「やや遅れている」を選んだ次第である。

本年度は昨年度に引き続き3次元の多様体の埋め込み特異点解消について研究を行なった.当初の予定ではこの年度で3次元の特異点解消が確立することを期待していたが,状況が予想以上に複雑であり,研究の進展はあったものの未だ解決を見ていない.以下研究内容に従って個別に研究の内容と成果を述べる.5月から8月の三ヶ月間は共同研究者であるPurdue大学の松木謙二氏が数理研に滞在し議論を行なった.松木氏の提案するアルゴリズムを精査するというのが主要な内容であった.現れる例外因子の種類と交わり方によって多くの場合分けが発生し,彼のアルゴリズムはその全てをカバーするものではないが,幾つかの場合については良く機能し全ての場合に統一的に繋がると期待できることがわかった.その一方で,3次元の場合に現れる新しい困難を克服する上で参考とするためにウィーン大学のPerlega氏を4月と7月にそれぞれ3週間程招聘した.氏は正標数2次元の特異点解消について剰余重複度の自然な一般化を用いた新しい証明を与えており,また剰余重複度が無限に増加する例を構成するなど我々の研究に関連する一連の興味深い仕事をしている.松木氏も交え三人で集中的に議論して彼の研究の成果と手法を吸収した.今回得られた知見は高次元の場合も含め今後の研究に大いに役立つと考えている.10月には廣中平祐先生の主催する勉強会に参加した.これは廣中先生がHarvard大学のウェブページにおいて公開した正標数一般次元の特異点解消についての論文を学ぶための会合であった.毎日廣中先生の解説を聞き,同分野の研究者たちと議論した結果,細部については不明な点も多いが様々な新しいアイディアが含まれていることがわかった.11月から1月まではウィーン大学に滞在し,Hauser教授やPerlega氏と剰余重複度やその他の特異点解消に関連する問題について議論を行なった.本年度は当初3次元多様体の埋め込み特異点解消を確立する予定であったが,これが適わなかったため順調とは言い難い.しかし一方で一般次元の場合にも通用する新しい知見を得たので完全に遅れているわけではないと判断する.昨年度に引き続き,正標数の特異点解消に関して申請者の提唱するIFPに従って研究を進めた.申請時の研究計画においては,順調に進めば昨年度までに3次元埋め込み特異点解消の問題を解決し今年度から高次元の場合に取り組む予定であったが、研究を進めるにつれ3次元の場合でも事態は容易でないことが明確化した。一方,正標数の特異点解消の困難の大きな原因の一つとして爆発に際して剰余重複度が増加するMoh-Hauserの跳躍現象があるが,この振る舞いと曲面の場合のその克服について他の研究者との交流により新たな知見を得た.以下詳細を述べる.5月から8月の三ヶ月間共同研究者であるPurdue大学の松木謙二教授が京都大学に滞在し,3次元埋め込み特異点解消について松木氏が提出したアルゴリズムを検証するという形で共同研究を行った.このアルゴリズムには幾つか場合分けが出てくるが,その全ての場合に不変量が互いに連携してうまく機能すること及びそれが跳躍現象の制御を与えることを確認する必要がある.現時点では幾つかの場合で非常に良く振る舞うことを確認した.しかし残念ながら跳躍現象に関する部分は未だ手付かずである.一方,10月にHauser教授,Perlega氏との議論及びPerlega氏の博士学位審査のためにウィーン大学に滞在した.Perlega氏の学位論文は剰余重複度の定義を跳躍現象を回避するように修正することで曲面の場合の特異点解消を与えるものであり,曲面の特殊性はかなり使われているがその着想と概念的に自然な構成は大変参考になった.またPerlega氏が最近構成した剰余重複度が無限回増加する例を教えてもらうなど収穫の多い滞在であった.研究の外部出力という点では,9月にベトナムのニャチャンで行われた日仏越特異点シンポジウムという国際会議において本研究に関する研究発表を行った.
Smadリンカー領域リン酸化の上皮-間葉系移行と線維化での役割の研究

培養網膜色素上皮細胞株ARPE-19とマウス水晶体上皮細胞株a-TN4において、TGFb1添加時には、上皮-間葉系移行に伴ってSmad2およびSmad3で、C末端と平行してミドルリンカー領域のリン酸化が増強することが確認できた。しかし、C末端のリン酸化と異なり、平常でもミドルリンカー領域のリン酸化が起こっている可能性が示唆された。それはMAPK系阻害薬で抑制された。免疫組織学的に、臨床材料の後発白内障組織で上皮-間葉系移行を起こした水晶体上皮細胞では、C末端よりも長期にミドルリンカー領域のリン酸化が起こっていることを免疫組織化学で検出できた。C末端リン酸化は、完全に平滑筋アクチン陽性の筋線維芽細胞様に変化した水晶体上皮細胞では陽性度は低かった。術後の創傷治癒過程にある水晶体上皮細胞で、上皮形態を維持している部分では、C末端のリン酸化、上皮-間葉系移行を起こしている部分では、C末端とリンカーの両者のリン酸化が検出された。ラットでの実験から、JNK,p38のミドルリンカー領域のリン酸化への関与が示唆された。増殖硝子体網膜症モデルを用いた研究では、上皮-間葉系移行に関係する遺伝子発現がおしなべて観察された。免疫組織化学ではSmadリン酸化が、C末端、ミドルリンカー領域共に検出された。アデノウイルスベクターによるdominant negative-p38MAPKの過剰発現で、ミドルリンカー領域が減弱する傾向を得た。上皮-間葉系移行が関与する眼疾患の動物モデルと臨床材料、および培養細胞のTGFb処理で、SmadのC末端とミドルリンカー領域のリン酸化が検出され、後者のリン酸化の疾患発症機序への関与が示唆された。in vitroの研究では、(1)培養網膜色素上皮細胞株ARPE-19とマウス水晶体上皮細胞株a-TN4において、TGFβ1添加時のSmad2およびSmad3のC末端とミドルリンカー領域のリン酸化の時間経過をウエスタンブロットと免疫組織化学で検討した。その結果、C末端と平行してミドルリンカー領域のリン酸化が起こることが確認できた。(2)TGFβによるSmadミドルリンカー領域のリン酸化に対するMAPキナーゼ阻害薬U0126またはPD98059、JNK阻害薬JNK inhibitor 1(CALBIOCHEM:#420116)、p38MAPキナーゼ阻害薬SB202190またはSB203580の影響を検討した。その結果、これらの細胞では、おもにMAPキナーゼがミドルリンカー領域のリン酸化に関与しているが、p38とJNKの関与は少ないことが証明された。C末端のリン酸化にはこれらのシグナル伝達経路は関与していないことが示唆された。マウス色素上皮由来因子遺伝子を発現するアデノウイルスベクターが作成され、ARPE-19細胞での発現がreal-

time RT-PCRとウエスタンブロットで確認でき、in vivoでは、マウス角膜線維化モデルでTGFb/Smadシグナルの抑制効果による抗線維化効果の可能性が免疫組織化学、real-time RT-PCRで示唆された。培養細胞の研究では、培養網膜色素上皮細胞株ARPE-19、マウス水晶体上皮細胞株aTN4と野生型マウス線維芽細胞で、TGFb存在下でのSmadミドルリンカー領域のリン酸化およびC末端領域のリン酸化での各種シグナルの役割と上皮-間葉系移行の状態の検討を行った。その際の線維化関連遺伝子発現をreal-time RT-PCRとウエスタンブロットで検討する。各種の特異的シグナル阻害薬を用いた。上皮-間葉系移行に伴ってSmadリンカーのリン酸化が高進したが、それはMAPK阻害薬で抑制された。JNK、p38阻害薬の効果はUO126よりも弱かった。マウス線維芽細胞では、JNKの役割が大きいように予備的結果を得た。in vivoの研究では、ヒト後発白内障組織でのSmad2/3のミドルリンカー領域のリン酸化およびC末端領域のリン酸化を免疫組織か学的に検索した。術後ぼ創傷治癒過程にある水晶体上皮細胞で、上皮形態を維持している部分では、C末端のリン酸化、上皮-間葉系移行を起こしている部分では、C末端とリンカーの両者のリン酸化が検出された。ラット水晶体の穿孔外傷後の創傷治癒モデルを用いた。dominant negative-p38MAPK、dominant negative-JNK、dominant negative-MAPKのアデノウイルスベクターによる遺伝子導入の水晶体上皮細胞でのSmad2およびSmad3のC末端とミドルリンカー領域のリン酸化の時問経過を免疫組織化学的に検討した。さらに水晶体上皮細胞の線維化で最も重要な現象である上皮-間葉系移行の状態を平滑筋アクチンの発現、上皮-間葉系移行に関与する転写因子であるSnail、各種サイトカインや細胞外マトリックス成分の発現から検討した。免疫組織化学とreal-time RT-PCRを用いた。上皮-間葉系移行による遺伝子発境はSmadリンカーのリン酸化の抑制と同時に、JNK、p38、マPKのいずれを阻害しても観察されたという予備的結果を得た。1、増殖硝子体網膜症モデルを用いた研究。既報で報告した方法でマウス眼に増殖硝子体網膜症モデルを作成した。マウス眼で角膜切開、水晶体摘出、硝子体摘出後に網膜にシリコーン針で裂孔を作成し、網膜剥離を誘発した。剥離網膜下の色素上皮層に線維化組織が形成され、同部では、網膜色素上皮細胞に上皮-間葉系移行のマーカーが発現された。免疫組織化学的にSmad2およびSmad3のC末端とミドルリンカー領域のリン酸化の発現を検討した。その結果、剥離網膜下が検出された。網膜色素上皮細胞の線維化で最も重要な現象である上皮-間葉系移行を示す平滑筋アクチンのやSnailも検出された。2、マウス水晶体外傷モデルを用いた研究マウス水晶体の穿孔外傷後の創傷治癒モデルでは、障害部分の上皮-間葉系移行を起こしている部分でもSmad2およびSmad3のC末端リン酸化が観察されたものの、ミドルリンカー領域のリン酸化の発現につては、確定的所見を得られなかった。
明治期中国史通史書物の歴史叙述および清末中国への影響

これまでに明治期に刊行された中国史関係の通史書を可能な限り収集した。そのうち漢文で編まれたもの(明治9年から32年までの13種、断代史を含む)を分析し、以下のことを解明した。すなわち、那珂通世の『支那通史』などごく少数のものを除けば、明治漢文中国史のほとんどは正史や『資治通鑑』、『十八史略』など中国の史書を抄録・節録して編まれた。それゆえ、その歴史知は中国の史書に由来しており、その歴史叙述も「春秋の筆法」や華夷観念、および中国を中心とする天下的世界認識から影響を受けている。那珂通世は欧米の万国史にならって王朝を跨いだ時代区分や章節体を採用し、新しい中国史叙述のスタイルを確立した。しかし、『支那通史』は、その歴史知が中国の史書に由来した点や「春秋の筆法」、華夷観念の影響を受けた点においては、他の漢文中国史と同様である。今日では、明治期に刊行された13種の漢文中国史のうち、『支那通史』以外はほとんどがその存在すら知られていない。その背景には、漢文中国史を含む明治期の「漢史」や「支那史」を東洋史学が克服すべき旧い学問とみなす「近代的」な学問観があった。本研究によって、明治期の日本には西洋の歴史学の影響を受けた「近代的」中国史叙述だけではなく、江戸藩校の漢史教育を通じて受け継がれた儒家の伝統的な中国史叙述も存在していたことが明らかになった。明治期刊行の中国史関係の通史書が清末期の中国で受け入れられた背景にはこのような知の連環があった。
ピコ秒時間分解光計測による骨質の無侵襲的評価法の基礎検討

近年、老齢者人口の急激な増加によって、骨粗鬆症への対策が重要となっている。骨粗鬆症診断の手法として、現在までに骨組織内のヒドロキシアパタイトによるX線の吸収を利用したDXA法や、踵骨での超音波の音速や強度減衰に基づく超音波装置(QUS)が主に用いられている。しかしながら、DXAには放射線被曝の問題・面積密度しか求められないという欠点がある.また、超音波の音速や減衰に関しても、それらがどのような物理的実体に対応しているかが必ずしも明らかではない。したがって、骨塩量を正確に反映し、かつ骨の強度や構造上の特徴をよく反映する評価指標の開発が望まれる。骨基質はヒドロキシアパタイト58%、コラーゲン25%、水分12%、炭水化物5%から成り、これらの成分のうちヒドロキシアパタイト結晶が主に光散乱粒子としてふるまう。したがって骨密度と光散乱特性の間に密接な関連があり、また光散乱の異方性を検討することにより、骨微細構造を反映する評価指標となり得ることが期待できる。本研究では以上の観点より、比較的生体を通過しやすい近赤外光の散乱特性に基づいて、非侵襲的に骨質の評価を行なうための手法について検討を行ない、臨床応用、特に予防医学的応用の可能性を探ることを目的とした。本研究での一連の検討から、骨および軟組織を含む生体組織の光吸収および光散乱に関する光学特性を精密に評価することが可能となり、さらに動物およびヒト骨組織において、骨密度と等価散乱係数が良く相関することを見い出した。今年度の研究計画は、実験動物より採取した新鮮骨サンプルおよび各種ヒト荷重骨サンプルのピコ秒時間分解光計測波形から等価散乱係数・吸光係数を精密に決定するための手法確立に的を絞った。光源にはSpectra Physics社のTi-Sapphireレーザを、また検出器には浜松ホトニクス社のストリークカメラを使用し、生体試料に適した検出系とするため各種電子回路を付加した。この結果光学定数の決定に必要な時間分解能を上回る2ピコ秒の時間分解能が得られた。測定波長は、Ti-Sapphireレーザの出力範囲である700-900nmを用い、骨サンプルは得られたサイズに応じてlcm角の立方体・5-10mm厚の平板とし、パルス光を照射して対面から射出される光を光ファイバを用いてストリークカメラへ導き、時間分解能2psecで時間分解波形を得た。等価散乱係数・吸光係数の推定には、我々の開発したMC-LUT法、すなわちモンテカルロ法による光伝播シミュレーションに基づく推定法を用いた。ピコ秒時間分解計測と併せ、ゴニオメータ法・積分球法による光学定数の決定を行ない、時間分解計測により得られた値と比較した。その結果、推定誤差は5%以内であり、実用上十分な光学定数の推定が可能であることを確認した。また、光計測と併せて、骨のハイドロキシアパタイト含量を測定し、等価散乱係数との相関を検討した。等価散乱係数はハイドロキシアパタイト含量とよく比例し、等価散乱係数の計測値から骨密度の推定が可能であることを明らかにした。本年度より最終年度までに計画していた次の課題1)光散乱特性と骨の微細構造の関連性に関する検討、2)光吸収特性と骨髄組成の関連性に関する検討、について、まずin vivoでの光検出に関する検討を行なった。生体組織中で最も光吸収が強く、かつ酸素化・脱酸素化に伴う吸光度変化の大きいのが赤血球内のヘモグロビン(Hb)であり、体外から測定光として近赤外光を照射し、後方散乱してきた光を検出した場合の検出効率および、光吸収体が吸光度変化したときのみかけの吸光率とそれに伴う散乱係数推定への影響を評価するために、ヒトとほぼ等しい大きさの頭部を持つブタを用いて検討した。

Hbの等吸収点と等しい波長に吸光スベクトルのピークを持つインドシアニングリーン(ICG)を静脈内投与し、頭蓋骨外から近赤外光を照射し、25mmおよび40mmの距離を置いた受光器で受光した光を検出器に導いてICG投与後の変化を連続計測した。光計測と並行して静脈血の採血を行ない、体外より計測したみかけの吸光度と真の吸光度が一致するかどうかを確認した。胆液へのICG排泄に伴い、半減期約6.3分でICGは消失し、それに伴って血液の吸光度は1.5からほぼ0にまで減少するのを十分な信号対雑音比で計測し得ることが明らかとなった。一方、光散乱の数理モデルに基く骨の光散乱係数の推定値は、ICG投与による吸光度の変化に伴い1.05から1.15にまで変化した。急性実験中に頭蓋骨の骨密度が変化する可能性は小さく、この変化は大きな光吸収変化によるアーティファクトと考えられるため、単純な球形ではなく頭蓋骨の形状に応じた数理モデルを構築し、それに基いて光散乱係数の推定を行なうための検討を進めている。本年度は、骨以外の生体組織が生体位での骨の光特性計測に及ぼす影響の評価を目的として、麻酔下ブタにおける計測と解析を行なった。ブタ頭部に光ファイバを介して半導体レーザからの光を照射し、一定距離を経て後方散乱により射出される光を同様に光ファイバで受光し、検出器に導いて減光度の解析を行なった。Hbの酸素化・脱酸素化に伴う近赤外吸収スペクトルの影響を評価するため、人為的に血液の吸光度を変化させる手段として、インドシアニングリーンを静注し、胆汁排泄により減少するインドシアニングリーン濃度の変化を追跡するとともに経時的に採血を行ない、血清中のインドシアニングリーン濃度を試験管内で分光学的に定量した。血清中のインドシアニングリーン濃度と体外から計測した近赤外領域の光の減光度を比較し、光拡散方程式およびモンテカルロシミュレーションによる光散乱・吸収の数理モデルにおけるシミュレーション結果と比較することにより、骨の散乱係数とその推定値に及ぼす吸光度変化の影響を評価した。これらの結果に基づいて、骨散乱特性の無侵襲的評価における問題点と解決策に関する基礎的知見を得た。最終年度にあたり、生体組織・特に等価散乱係数が軟組織に比較して高い骨組織の光学定数を出来るだけ精密にピコ秒時間分解計測によって計測するための検討を行った。骨組織の等価散乱係数が主として骨塩量を反映するが、骨髄あるいは骨循環による骨内Hbによる光吸収が等価散乱係数の推定値に影響を与える。さらに体外から骨組織の光学特性を測定する場合には、骨を覆う筋肉・皮下組織・皮膚による計測への影響が問題となるため、各組織層の光計測への影響を、ヒトとほぼ同等の組織厚みを持ち実験に適しているブタを使い、麻酔下で体外より光計測を行った。インドシアニングリーン(ICG)は、血清中で速やかに血中タンパク質と結合して、赤血球中ヘモグロビンの酸素化脱酸素化に伴うスペクトル変化の等吸収点である805nmに光吸収のピークを持つ安定な複合体を形成する。この性質は、805nmにおける光吸収を追跡することにより、Hb酸素化脱酸素化に伴う光吸収変化の影響を受けず血液に由来する光吸収の計測への影響を把握するのに好都合であり、またすでに肝機能・循環血液量の検査などに広く臨床的に用いられており、生理機能へ著しい影響を与えない光プローブとして使用可能である。麻酔・不動化した後人工呼吸器で呼吸を管理したブタに、0.1mgから1.0mg/kgのICGを静脈内投与し、体外より780,805,830nmにおける吸光度変化を連続的に計測した。
低体温療法の分子機序の解明に基づいた甲状腺ホルモンの脳神経保護効果の実験的検証

脳に血液が流れない脳虚血という状態が一定時間続くと血流を再開させても神経細胞は死滅し、後遺症が残る。低体温療法はこのような脳の障害を防ぐのに有効である。申請者は、脳虚血中に体温を低下させると甲状腺ホルモン(TH)の分泌量が増加し、神経細胞死を防いでいるのではないかと考えた。このことを確かめるために、あらかじめ薬の投与によりTHを合成できなくしたマウスを用いて、脳虚血中に低体温にしてもTH濃度が上昇しなければ、海馬において神経細胞死が発生すること明らかにする。また、マウスの脳虚血中に低体温でなくてもTHを積極的に投与することで血流再開後の神経細胞死の発生を防ぐことができることを明らかにする。
再生医療を目的とした多能性幹細胞によるｉｎ　ｖｉｖｏ心筋分化誘導法の開発

ヒトiPS細胞から分化誘導した未分化細胞、初期中胚葉-心筋前駆細胞、心筋細胞(早期、中期)の各段階の細胞をマウス心に移植し、光イメージング法により生着効率の比較を行い、分化心筋細胞(中期)を移植することにより効率よく生着することを明らかにした。心筋梗塞モデルマウスへの分化心筋細胞移植で生着した移植細胞は、生体内で分化成熟し、心筋梗塞マウスの心機能を有意に改善させることを確認した。iPS細胞からの胚様体形成法において特定の細胞内シグナルに作用する化合物を投与し、さらに分化誘導法を改良することにより多くの細胞株において80%以上の高効率で心筋細胞を分化誘導することが可能になった。また心筋特異的レポーター、あるいは心筋特異的マーカーに対する抗体を用いてソーティングすることにより95%程度の純度の心筋細胞を得ることが可能であった。更にルシフェラーゼを恒常的に発現するiPS細胞株は細胞数とルシフェラーゼによるシグナルがよく相関するため生着細胞数を定量的に測定することが可能であった。免疫不全マウス(NOGマウス)に左冠動脈前下行枝結紮法により心筋梗塞をつくり、ルシフェラーゼ恒常発現iPS細胞を用いた分化誘導の各段階の分化細胞を移植したところ、未分化iPS細胞や中胚葉細胞では移植細胞の生着シグナルは速やかに消失したが、分化心筋細胞を移植したところ生着シグナルが長期間にわたり認められた。また心臓組織の免疫染色においても移植細胞の生着が認められた。エコー検査による心機能評価においては対照群と比較して分化心筋細胞移植群において有意な心機能の改善が認められた。これらの結果からiPS細胞より分化させた心筋細胞を適切な時期に移植することにより、生着成熟が進み、心機能の改善が認められると考えられる。今後は移植生着心筋の性状についてさらに解析を進めてゆく必要があると考えられる。iPS細胞からの胚様体形成法による心筋定方向性分化誘導において細胞株ごとにサイトカイン濃度を最適化し、特定の細胞内シグナルに作用する化合物Xを投与することにより、多くのヒトES/iPS細胞株において60-70%が心筋特異的トロポニンT陽性心筋細胞に分化させることが可能であった。さらに、分化誘導法を改良することにより心筋分化効率が改善した。これらの方法で作製した心筋細胞を、心筋特異的なマーカーであるSIRPαの抗体等の抗体の組み合わせによりセルソーターを用いてソーティングすることにより、95%程度の純度の分化心筋細胞を得ることが可能であった。この心筋分化系を用いてiPS細胞由来心筋細胞の移植治療における生着効率を測定した。初めに、細胞移植生着効率を経時的に定量化するために、ルシフェラーゼを恒常的に発現するiPS細胞株を用いて、マウス心臓への細胞移植を行ったところ、移植細胞数とin vivoイメージングシグナルが相関し、生着細胞数を定量的に測定できることが分かった。この細胞株を用いて未分化iPS細胞、中胚葉分化細胞、および分化した心筋細胞をNOGマウスの非虚血心に直接注入したところ、未分化iPS細胞、中胚葉細胞では生着が認められなかったが、心筋分化細胞においては細胞生着が認められた。組織所見でも移植心筋細胞が心筋細胞として生着している様子が観察された。さらに分化心筋細胞自体の正確な生着能を評価するために、心筋特異的αMHCプロモーターにGFPを組み込んだ細胞株を作製し、これらのレポーターにより純化された心筋細胞を用いた細胞移植実験系でのより詳細な解析を現在行っている。ヒトES/iPS細胞からの定方向性分化誘導法の改良を行い、高効率の心筋細胞分化誘導が可能になった。既知の抗体によるソーティングにより高純度の心筋細胞を得ることが可能であったが、より純度の高い心筋細胞を得る必要があると考えられた。そのため細胞移植のための心筋純度を高めるために心筋特異的レポーターシステムを開発した。また、生存移植細胞数をモニターするためのルシフェラーゼ発現細胞によるin vivoイメージングシステムを構築した。これらのシステムを用いて移植細胞の生着を評価したところ、未分化iPS細胞、中胚葉細胞では移植細胞の生着が認められなかったが、分化心筋細胞においては細胞生着が認められた。また移植した細胞の生着を、レシピエントマウスの心臓組織の組織学的解析により確認した。現在はさらに移植した細胞に関する、より詳細な解析を行っていくことを検討している。以上のように当初検討していた実験計画に関してはおおむね順調に進展していると考えている。これまでの検討において分化心筋細胞が細胞移植後に生着することは確認できたため、今後はさらに、各分化段階における生着の違いを解析していく。また生着効率を改善する因子の探索も進める。移植後の細胞に関しては、移植心臓組織を免疫染色法や電子顕微鏡による形態観察により解析を進める。また、移植後の細胞を回収し、移植前の細胞と遺伝子発現などの比較を行い、in vivoでの分化が進んでいるかを調べる。

遺伝子発現解析等により、移植細胞が移植後にどのように変化したのかを評価するとともに、in vivo心筋分化能と相関するマーカー遺伝子群を探索する。また、サイトカインや低分子化合物の投与により移植心への生着効率を上昇させる方法を探索する。該当なし
人口減少社会における「不活動・準不活動神社」の実態と地域文化に与える影響

過疎地域の神社は、戦後の社会構造の変化によって次第に衰退し、人口減少や高齢化が進み、行き着くところは「不活動神社」(不活動法人)であると考えられている。しかし、近年、実際の過疎地域における神社の現状は多様であり、理論的立場を中心とした議論では神社神道の衰退の様相を捉えにくいとの報告があり、実証的な調査研究に基づく議論の必要性が指摘されている。本研究では、相当数の不活動神社の存在が予想される高知県と新潟県の過疎地域における神社の社会的機能を、不活動神社と準不活動神社の概念を通して把握し、それらの神社が地域社会の精神文化に及ぼす影響を宗教社会学的に明らかにしていく。