hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インドシアニングリーン-金ナノ粒子結合体を用いた血管内病変の診断・治療技術開発

電磁波エネルギーに反応する多機能ナノデバイスとして、生体安全性の確立されている色素、インドシアニングリーン(ICG)と金ナノ粒子(GNP, 60nm)の結合体(ICG-GNP)を創製し、基本特性を評価した。その結果、ICG-GNPは細胞内に取り込まれ、近赤外光によって励起される蛍光標識の役割を果たすことを確認した。本結果より、ICG-GNPは動脈硬化診断・治療に適用できることが示唆された。H19においては、インドシアニングリーン(ICG)と金ナノ粒子(GNP)の結合体(ICG-GNP)の創製を行い、さらにその光学特性を調べた。(1)アミノアルカンチオールを架橋剤にしてICGとGNPとの結合を試みたが、結合安定性が低く、ICGとGNPが非特異的に結合するのみであった。(2)上記結果を受けて、ICGではなく、ICGの母核(tricarbocyanine)を有しアミンの選択的標識が可能な活性エステルである、ICG-Sulfo-OSuを用いて合成をおこなったところ、ICG-GNP結合体を作製できた。(3)ICGは生体投与後リポタンパク等と結合し循環するため、この現象を利用してICGキャリングシステムとして機能させるべく、アルブミン(Alb)-GNP結合体の作製も試みた。架橋剤として、スクシンイミド基を有したポリエチレングリコール(PEG)製剤であるOPSS-PEG-NHSを用いて合成をおこなったところ、Alb-GNP結合体を作製できた。(1)作成したICG-GNPの吸光スペクトラムは、二峰性の吸収ピーク(530nm、650nm)を有し、それぞれ、GNPに由来するプラスモン共鳴と、ICGのオリゴマーに起因するものと推測された。これは、GNPがICGに高濃度(>10uM)で結合しているためで、ICGモノマー由来の吸光(780nm)増加のためには、ICGを低濃度にする必要があることが示唆された。(2)吸光(780nm)ならびに蛍光(ex.785nm、em.810nm)強度は、弱強の順に並べると下記のようになった。Alb-GNP結合体+ICG混合液<ICG単独<ALB+ICG混合液この結果は、Alb-GNP結合体+ICG混合液においては、GNPのプラスモン共鳴で光吸収が生じ、ICGへの光吸収が減じていることを示唆する。H20においては、インドシアニングリーン(ICG)と金ナノ粒子(GNP)の結合体(ICG-GNP)の細胞内取り込みを評価した。H19に開発したICG-GNPが、動脈硬化病変における貪食細胞(活性化マクロファージ)に取り込まれることで、血管病変の診断・治療が可能となる。そこで本研究では、コンセプトプルーフのための基礎的検討を行った。すなわち、細胞膜受容体のリガンドを付加したICG-GNPを構築し、細胞内への取り込みを検証した。細胞受容体としてEGFR(上皮成長因子受容体)を選択し、乳がん細胞(SKBR3)を用いて検討した。(2)細胞内への集積mAB-ICG-GNPの乳がん細胞SKBR3への取り込みを観察した。mAB-ICG-GNPは単純添加のみで細胞内に取り込まれ、核を除く細胞質内に均質に分布することがわかった。すなわち、mAB-ICG-GNPによる細胞標識を行えることが示された。本結果は、ICG-GNPによる血管病変の診断・治療が可能であることを示唆する。
64列MDCTにおける検出能改善とさらなる線量低減技術の開発

我々の研究はCT(Computed tomography)装置の検出能改善とさらなる線量低減に取り組むことである。最初にCTの撮像方式の違いによる画質の改善を目的として検討をおこなった。撮像方式を変更することで、画質を担保でき安定した検査が可能となった。また、線量低減の目的からCNR(Contrast-to-noise ratio)を用いた線量制御技術の開発をおこなった。新しい線量制御方式を用いることで線量低減と画質改善が実現できた。現在以下の項目において研究を行った。1.胸部HRCTにおけるアキシャルスキャンとヘリカルスキャンの比較2.Automatic tube current modulation (ATCM)テクニックを用いたCT線量低減の可能性と新たな線量低減手法の開発1.の項目に関してはファントムを用いた基礎的なデータ収集、および実際の臨床例より検討を行った。臨床データは放射線科2名による視覚評価を行った。コーンビーム再構成を用いたヘリカルスキャンはファンビームを用いたアキシャルスキャンに比べて、ファントム結果では同等のコントラスト、およびアーチファクトにおいて良好であった。臨床評価の視覚評価においても、肺野内のアーチファクトはヘリカルスキャンの方がアキシャルスキャンに比べて少なく、統計学的にも有意差が認められた:Mann-Whitney U-test, P<0.05。全体的な画質に関しては、ヘリカルスキャンはアキシャルスキャンに比べて同等または良好な評価を得た。研究内容の成果はAmerican Journal of Roentgenology(AJR)の学術雑誌に発表し、国内外にインパクトを与えた。2.の項目に関しては現状のノイズベースでの線量低減効果の検討は終了した。これは現在関連内容と合わせて論文投稿中である。さらに、CNRを用いた線量低減技術はIRBおよびインフォームドコンセントの手続きを行い、臨床研究の準備を行っている。Automatic tube current modulation (ATCM)テクニックを用いたCT線量低減の可能性と新たな線量低減手法の開発1. CTの線量低減を目的として主流となっているノイズ(CT値のSD値)をベースとした線量低減技術から、更なる線量低減を目的としてCNRをベースとした線量低減手法を開発した。さらに、このテクノロジーを実際のCT装置にβ版ではあるが導入を実現した。このCNRベースの手法を用いて、従来のノイズベースと病変検出能と線量との関係を検討し、CNRベースの検出能の有効性を確認する事ができた。これらの研究内容は国際学会(RSNA)で発表を行い成果が得られた。さらに、論文化に向けて現在作業を行っている。2.従来から行なわれているノイズをベースとした線量低減技術のピットフォールを検討するために、CT装置のボウタイフィルタ、寝台のズレによるオフセット量から線量低減率と画像ノイズの関係について検討をおこなった。本来、ノイズをベースとした線量低減技術は、画像ノイズを維持しながら線量を体厚に応じて低減するものである。しかし、寝台の移動量やボウタイフィルタの種類によっては、ノイズ増加や線量の増加する場合があり、使用に際して注意が必要である事が確認できた。研究内容の成果はJournal of computer assisttomography (JCAT)の学術雑誌に発表し、国内外にインパクトを与えた。以下の項目において研究を行った。胸部High resolution CT (HRCT)におけるアキシャルスキャンとヘリカルスキャンの比較Automatic tube current modulation (ATCM)テクニックを用いたCT線量低減の可能性と新たな線量低減手法の開発マルチスライスCTとDual energy subtraction胸部撮影によるGGOの検出能比較CTの線量低減と画質改善を目的として、われわれは研究を継続し、おこなっている。現在、主流となっている画像ノイズ(CT値のStandard deviation : SD値)をベースとした撮像線量を制御するテクニックから、更なる撮像線量の低減ならびに画質の向上を目的としてContrast-to-noise ratio (CNR)をベースとした線量低減技術を開発している。昨年度はこのテクノロジーを実際のCT装置にβ版ではあるが導入を実現した。本年度では製品化に向けてウークフローの改善や画質面などで改良を加えて検討を行っている。製品版ではCT装置上での入力の複雑さを回避するために、またCTの画質と線量低減率との関係が使用者に対して、理解しやすい内容とするために、画像ノイズをベースとした手法と同様の感覚で操作が行えるよう配慮を加えた。これらの研究内容は放射線の研究をおこなっている研究者が集まる国際学会Radiological Society of NorthAmerica (RSNA)で発表をおこない高い成果が得られた。さらに、CNRをベースとした線量制御に関するテクノロジーの内容を最終的に論文として完結し、現在、投稿中である。
歯肉縁下細菌叢の動画像データデ-ス構築に関する研究

現有の位相差顕微鏡からの動画像は情報量が多く、画像を鮮明にするほど、画像ファイルのサイズも大きくなって、マイクロコンピュータでは扱えなくなる。そこで、まず取り込み条件について検討した。その結果、30コマ/秒以下では、運動量の大きい細菌の画像にブレが生じ、取り込みエリア320ドット×240ドット以下では、運動量を把握できなかった。ファイルサイズを小さくするため、数分間のビデオテープ画像からランダムに10秒間の動画像を選んだ後、Photo-JPEG方式で画像圧縮したところ、1サンプル当たり、20Mバイトから3Mバイトまでサイズを縮小できた。また、カルテ番号や各種の臨床パラメータで、動画像の検索、表示が可能となり、初期の目的は達成したと考えられたので、その後この条件で動画像を収集した。動画像から運動量を求めるため、1秒毎に連続静止画10枚を抽出すると、ファイルサイズは無圧縮で1サンプルあたり2.5Mバイトとなった。これを画像処理ソフトに転送して、歯肉縁下細菌の運動量測定を試みた結果、運動量算出に影響を与えていた画像のむら、背景となる懸濁液の流れ、菌の持つブラウン運動などを効率よく排除できた。また、求めた運動量が、肉眼で確認した運動性菌の数や、移動距離の和と強い相関を持つことや、スケーリングや抗生物質の局所投与により、歯周ポケット内の細菌の運動量が変化することが確かめられた。
スピン密度波のダイナミクスの研究

本研究では補助金交付以前の準備段階から単結晶試料を入手し,以前に行なっていた電荷密度波系での測定システムを再整備し,万全の準備をもって望んだ.しかし,研究を開始してみると,有機擬一次元物質特有の諸問題が予想外に我々の研究の進捗の妨げとなった.1)試料は初期の段階では超伝導工学研究所の森初果博士より提供を受けていたが,途中より市販のTMTSFを用いた電解法による作成を我々自身で行なった.合成された試料は四軸X線回折計で評価したところ,所望の物質であることを確認した.2)(TMTSF)_2PF_6の非線型電気伝導度(伝導度の電場依存性)の測定を行い,20mV/cm程度のしきい電場を持つ非線型電気伝導度を確認した.非線型電気伝導度(伝導度の電場依存性)の測定に並行して初めて広帯域雑音の測定を行い,SDWのスライディング状態でのコヒーレントヴォリュームの評価に初めて成功した.これによると,CDWに対して得られたのと同様の非常に大きな体積が得られている.4)他の手段でこれらの巨視的コヒーレンスを確認するために'ac-dcの干渉効果の観測を目指して,インピーダンスアナライザーを用いた有限の直流バイアス下の交流伝導度測定を行なったが,低振幅での干渉効果は発見されなかった.その原因としては,ピン止めの機構がCDWと異なり2次であることなどが考えられる.6)当初計画した,集団モードの低周波ダイナミクスの研究のためのマイクロ波伝導度測定システムを建設した.SDW系の伝導度測定に適用できるまでには至らなかったが,同システムを銅酸化物超伝導対の超伝導状態に適用し,極めて多くの成果を得た.本研究では補助金交付以前の準備段階から単結晶試料を入手し,以前に行なっていた電荷密度波系での測定システムを再整備し,万全の準備をもって望んだ.しかし,研究を開始してみると,有機擬一次元物質特有の諸問題が予想外に我々の研究の進捗の妨げとなった.1)試料は初期の段階では超伝導工学研究所の森初果博士より提供を受けていたが,途中より市販のTMTSFを用いた電解法による作成を我々自身で行なった.合成された試料は四軸X線回折計で評価したところ,所望の物質であることを確認した.2)(TMTSF)_2PF_6の非線型電気伝導度(伝導度の電場依存性)の測定を行い,20mV/cm程度のしきい電場を持つ非線型電気伝導度を確認した.非線型電気伝導度(伝導度の電場依存性)の測定に並行して初めて広帯域雑音の測定を行い,SDWのスライディング状態でのコヒーレントヴォリュームの評価に初めて成功した.これによると,CDWに対して得られたのと同様の非常に大きな体積が得られている.4)他の手段でこれらの巨視的コヒーレンスを確認するために'ac-dcの干渉効果の観測を目指して,インピーダンスアナライザーを用いた有限の直流バイアス下の交流伝導度測定を行なったが,低振幅での干渉効果は発見されなかった.その原因としては,ピン止めの機構がCDWと異なり2次であることなどが考えられる.6)当初計画した,集団モードの低周波ダイナミクスの研究のためのマイクロ波伝導度測定システムを建設した.SDW系の伝導度測定に適用できるまでには至らなかったが,同システムを銅酸化物超伝導対の超伝導状態に適用し,極めて多くの成果を得た.(1)高周波伝導度測定装置の作成スピン密度波の集団励起を捉えるためにマイクロ波・ミリ波領域での複素電気伝導度測定装置の作成を行なった。その際、有機凝一次元物質の単結晶のように微少体積試料に対しても充分なシグナルを得るために、10GHzの超伝導空洞共振器(空洞共振器は超伝導状態に保ち、試料のみを温度変化させる)を作成した。その動作確認は他のグル-プによる測定結果との比較が部分的に可能な銅酸化物高温超伝導体単結晶で行なった。結果は良好であり、高温超伝導体の複素電気伝導度の温度依存性について新たな知見が得られた。さらに、電気伝導度の周波数依存性を検討するために、50GHz空洞共振器による電気伝導度測定装置の作成を試みた。高温超伝導体単結晶試料で動作試験を行なったところ、表面インピ-ダンスの実部(表面抵抗)は充分な制度で測定できたが、虚部(表面リアクタンス)については試料のシグナルの検出に成功していない。しかし測定結果を検討した結果、この問題は共振器内の試料位置あるいは共振モ-ドを変えることにより解決できるとの結論に至り、現在改良に取り組んでいる。(2)直流パルス電気伝導度自動測定装置の作成スピン密度波による非線型伝導を広いパラメ-タ-範囲で効率よく測定する為に直流パルス電気伝導度自動測定装置の作成を行なった。現在、He_3中で動作するクライオスタット部分を残すのみの段階である。来年度(最終年度)には本システムで非線型電気伝導の測定を行なう。(1)非線型伝導の測定・測定システムの改良(TMTSF)_2PF_6の非線型電気伝導度(伝導度の電場依存性)の測定を行い、200mV/cm程度のしきい電場を持つ非線型電気伝導度を確認した。

これに先立ってオーミックな電気伝導度の温度依存性の測定を行なったが、試料にクラックが入るのを防ぎながらSDW状態まで冷却するには100時間程度要することが分かり、経済的に現実的な範囲内でSDW状態で充分な量の実験を行なうためには我々の冷却システムに対して本質的且大規模の変更が必要な事が分かり、新たな冷却システムの設計製作を行なった。さらには、これらの事情から今後SDW状態でのIV測定雑音測定等に要する時間を極力減らす必要を強く感じたため、ランプ電圧発生器とFFTアナライザーを組み合わせた、IV特性並びに雑音測定システムを構築した。(2)高周波伝導度測定装置の作成本年度の研究実施計画にあったように、大型排気装置を導入し、昨年度から製作を進めているマイクロ波・ミリ波領域での複素電気伝導度測定装置の改良を行なった。その動作確認は他のグループによる測定結果との比較が部分的に可能な銅酸化物高温超伝導体単結晶で行なった。結果は良好であり、昨年度測定不可能であった表面インピーダンスの虚部(表面リアクタンス)については試料のシグナルの検出に成功し、これより複素電気伝導度の評価に成功した。研究代表者の所属の異動等もあり、これらに予想外の時間が費やされようやくシステムが完成されつつある現在において本研究費補助金の交付終了の時期を迎えるに至ってしまったが、我々自身に全く経験の無い物質に挑戦した本研究の性格を考えると、本補助金交付による2年間の研究は不可欠のステップであり、来年度からの研究のために貴重なデータを蓄積することができた。
電荷移動錯体の三次非線形光学特性に関する系統的研究

本研究は、電荷移動錯体における三次非線形光学特性を系統的に見積もり、電荷移動相互作用を利用した非線形光学材料の分子設計指針を導くことを目的とした。当初の研究計画では、結晶試料の非線形光学定数測定は困難が大きいと考えたが、粉末結晶を用いた場合でも、非線形光学定数を測定する事に目処が立ったので、主として粉末飼料に関する研究を展開した。粉末試料の非線形光学定数を簡便に測定できる装置を試作・開発した。具体的には、全反射配置下での光第三高調波の観測(THEW法)、及び、四光波混合による位相共役波発生の観測(FWMEW法)という二つの手法を開拓した。その装置の性能確認のため、電荷移動(金属-ジメチルグリオキシム)錯体薄膜の三次非線形光学定数を測定し、これら方法が電荷移動錯体の非線形光学定数評価法として適当であることを示した。次に、フタロシアニン誘導体粉末結晶の非線形光学定数をFWMEW法により測定し、粉末結晶を用いた非線形光学定数評価に対する検証を行った。加えて、陽イオン性を持った化合物が、LB法の応用により粘土鉱物の上に配列することを新たに見いだした。そこで、ツビッターイオン性のTCNQ類縁体をモンモリロナイト単一層上に配列させたハイブリッド膜を作製し、電荷移動量と二次の非線形光学特性の関係に関する系統的な調査にも着手した。このTCNQ類縁体については、as grownな粉末結晶を用い、上述の方法で三次非線形光学定数も求めており、二次・三次それぞれの非線形光学挙動の関連についての研究も進めた。当初の研究計画では、結晶試料の非線形光学定数測定は困難が大きいと考え、電荷移動錯体溶液を評価する予定であった。しかし、錯体の場合、溶液と結晶で電荷移動挙動が大きく異なるのみならず、溶媒の種類も観測される非線形光学特性に大きく影響を及ぼすため、溶液を用いた評価に立脚して、錯体特有の性質である電荷移動相互作用に起因する光学的非線形挙動を解釈することには問題が多い。その後の研究の進展により、粉末結晶を用いた場合でも、非線形光学定数を測定する事に目処が立ったので、本年度は粉末試料に関する研究を展開した。まず、粉末試料の非線形光学定数を簡便に測定できる装置を試作・開発した。その装置の性能確認のため、電荷移動(金属一ジメチルグリオキシム)錯体薄膜の三次非線形光学定数を測定し、これら方法が電荷移動錯体の非線形光学定数評価法として適当であることを示した。上記開拓に立脚して、(テトラ-n-ブチルアンモニウム;TBA)(EtO-C[C(CN)_2]_2;EtO-TCA)などの電荷移動錯体粉末結晶の非線形光学定数評価を精力的に進めている。
固相反応過程の振動スペクトル法による解析

振動スペクトル法の一つであるラマン分光法について、蛍光の妨害の影響を受けないFT-ラマン分光法の開発とステップ走査型FTIR分光計を用いたレ-ザ-励起赤外発光顕微法の検討とを行った。FT-ラマン分光法ではNd:YAGレ-ザ-の基本波(1064nm)を励起光源とし、試料からのラマン散乱を集光レンズ、コリメ-タレンズによってFT分光計に導入した。干渉光中のレイリ-光部分はロングパスフィルタで除去し、InGaAs検出器で測定した。可視光励起では強い蛍光のためラマン線の測定ができないロ-ダミン6Gでもかなり良質のスペクトルの得られることが判った。また、フェナントレンを試料として測定系の評価を行ったところ、絶対波数640cm^<-1>付近に為信号がよく現われることが観測された。その原因を検討した結果、レイリ-光強度が強い場合、FFTの際に数値演算上のゴ-ストが生じることによると考えられた。本方法をシリコン単結晶の測定に応用した結果、可視光励起よりも深い部位からのラマン線が観測され、蛍光除去の利点の他に可視光励起とは異なる情報をFT-ラマン法により取得できることが分かった。レ-ザ-励起赤外発光法では、励起源としてはNd:YAGレ-ザ-またはArイオンレ-ザ-を用い、MCT検出器とGeビ-ムスプリッタを備えたFTIR分光計で発光を検出した。従来法では電気的ヒ-タ-を用いて試料を加熱していたが、レ-ザ-励起により簡便に且つ試料の特定部位の照射が可能であること、またアルミ板上のポリシロキサン薄膜では、室温発光に比し約1桁の感度向上が観測された。さらにステップ走査型FTIR分光計を用い、レ-ザ-光を変調して赤外発光を測定した結果本法が三次元的空間分解能を持った計測法となり得ることが示された。以上、本年度開発した振動スペクトルの新しい計測法は、分子性結晶の解析に有効となると考えられる。
着床機構解明のための新規細胞株の樹立

本年度は最終年度にあたり、これまでに作成した新規細胞株の性状を総括し、さらに、マウスからの胎盤および子宮内膜の各構成細胞から作成したオルガノイド(再構築組織様塊)の有効性を検討した。オルガノイドと受胎産物あるいは子宮内膜との相互作用の解析から、子宮上皮細胞に対しては、白血病阻止因子(LIF)を添加した結果、シグナル伝達物質STAT3のリン酸化が起き、クローン細胞のエストロジェン添加培養はLIF分泌能を示したが、子宮腺上皮細胞には変化がみられなかった。細胞培養に細胞外マトリックスコーティングディッシュ(ECM-D)を使用した際に上皮細胞の極性に影響が現れ、ECM-Dの種類によって極性が変化した。さらに、エストロジェン添加によりその極性は著しい変化を示し、これらの変化が着床に関与していることが疑われた。着床現象は細胞外マトリックスと密接な関係にあるので、細胞外マトリックスと上皮細胞の極性の関係、それによって着床が影響を受けることがin vitroで再現、確認できた。次に、これらの細胞株を円筒状に培養し、子宮様再構築組織の作成を試み、上皮および腺上皮いずれも円筒状形態で培養に成功したが、導管部が構築されず、細胞外マトリックスと腺上皮細胞の極性の関係は上皮細胞のそれとは直接関係していないことが分かった。しかし、作成したオルガノイドの子宮内挿入実験では、明確な脱落膜反応を誘導し、炎症性サイトケインと非炎症性サイトカインの動態に差異が見られ、着床機構の研究ツールとして有用であると思われた。本研究の目的は,受胎産物-子宮内膜との相互作用の解析のツールとして,新規細胞株を樹立することであった。さらに,マウスからの胎盤および子宮内膜の各構成細胞株を樹立し,それらの細胞株からオルガノイド(再構築組織様塊)を作成し,このオルガノイドと受胎産物あるいは子宮内膜との相互作用の解析から,着床の分子機構を明らかにしようとした。本年度は子宮上皮細胞と子宮腺上皮細胞の株化を試みた。培養液には基本的な10%ウシ胎子血清/ダルベッコ変法イーグル培地を用いた。さらに,エストロジェンおよびLIFに対する細胞株の応答性を検討した。具体的には,子宮上皮細胞と子宮腺上皮細胞クローンに対しエストロジェンを添加し,ウェスタンブロッティングによりLIFの分泌能の検定を行った。通常マウスの結果は,組織・細胞の初代培養において,多くの細胞はGO期に突入し,増殖を停止し,数週間から数ヶ月で死亡した。また,子宮上皮細胞に対しては,LIFを添加した結果,シグナル伝達物質STAT3のリン酸化が起きたが,子宮腺上皮細胞にはさらなる検討が必要である。従って,子宮上皮細胞に対しては,この検定法により,株化した多数のクローンの選別を行うことが可能であるが,子宮腺上皮細胞は工夫が必要で来年度の課題事項としたい。同様の解析および培養法を用いて,p16KOマウスでは,現在30世代を経過した多数の株化細胞を樹立したが,クローンの選別にはさらなる検討が必要であることが判明したので,これも来年度の課題にする。これらの細胞株を円筒状に培養させ,子宮様再構築組織の作成を試みているが,上皮および腺上皮いずれも円筒状形態で培養できることには成功したが,導管部が構築されなかったので,この点も工夫の必要がある。本年度は,昨年度までに株化した子宮上皮細胞と子宮腺上皮細胞の性状を解析した。そのために,培養液には基本的な10%ウシ胎子血清/ダルベッコ変法イーグル培地を用い,エストロジェンおよびLIFに対する細胞株の応答性を検討した。子宮上皮細胞と子宮腺上皮細胞クローンに対しエストロジェンを添加し,ウェスタンブロッティングによりLIFの分泌能の検定を行った。子宮上皮細胞に対しては,LIFを添加した結果,シグナル伝達物質STAT3のリン酸化が起き,クローン細胞のエストロジェン添加培養はLIF分泌能を示したが,子宮腺上皮細胞には変化がみられなかった。細胞培養に細胞外マトリックスコーティングディッシュ(ECM-D)を使用した際に,上皮細胞の極性に影響が現れ,ECM-Dの種類によって極性が変化した。さらに,エストロジェン添加によりその極性は著しい変化を示し,これらの変化が着床に関与していることが疑われた。着床現象は細胞外マトリックスと密接な関係にあるので,細胞外マトリックスと上皮細胞の極性の関係を検討する必要がある。これは来年度の課題として検討することにする。これらの細胞株を円筒状に培養し,子宮様再構築組織の作成を試み,上皮および腺上皮いずれも円筒状形態で培養できることには昨年度成功しているが,導管部が構築されず,細胞の極性を検討していなかったので,この点も来年度の課題としたい。

オルガノイドと受胎産物あるいは子宮内膜との相互作用の解析から、子宮上皮細胞に対しては、白血病阻止因子(LIF)を添加した結果、シグナル伝達物質STAT3のリン酸化が起き、クローン細胞のエストロジェン添加培養はLIF分泌能を示したが、子宮腺上皮細胞には変化がみられなかった。細胞培養に細胞外マトリックスコーティングディッシュ(ECM-D)を使用した際に上皮細胞の極性に影響が現れ、ECM-Dの種類によって極性が変化した。さらに、エストロジェン添加によりその極性は著しい変化を示し、これらの変化が着床に関与していることが疑われた。着床現象は細胞外マトリックスと密接な関係にあるので、細胞外マトリックスと上皮細胞の極性の関係、それによって着床が影響を受けることがin vitroで再現、確認できた。次に、これらの細胞株を円筒状に培養し、子宮様再構築組織の作成を試み、上皮および腺上皮いずれも円筒状形態で培養に成功したが、導管部が構築されず、細胞外マトリックスと腺上皮細胞の極性の関係は上皮細胞のそれとは直接関係していないことが分かった。しかし、作成したオルガノイドの子宮内挿入実験では、明確な脱落膜反応を誘導し、炎症性サイトケインと非炎症性サイトカインの動態に差異が見られ、着床機構の研究ツールとして有用であると思われた。
日韓両国における養殖漁業の比較・研究

過去3ヶ年に及ぶ日韓スタッフの共同研究は意義深いものであった。端的にいって韓国側は自国養殖業で今後到来するのであろう諸問題が明らかとなり、日本側は韓国における養殖業を調査して、かって日本が歩んできた途筋が明らかになったという点、さらに分担別スタッフや全員の相互交流が活発に行われたからである。日韓魚類養殖業の比較研究成果は以下のとおりである。第一に養殖業の担い手が異なるという点がある。日本の場合、魚類養殖が産業的に確立したのは昭和30年代であるが、すでにこの時期には沿岸漁業者の経営的力量が蓄積されており、結果として魚類養殖は彼ら沿岸漁民が担っていった。一方、韓国では昭和40年代後半に魚類養殖が開始されたが、資金面や技術面等では沿岸漁民が担当できる力量を有しておらず、流通業者や加工業者が副業としてハマチ養殖(中間種苗)を開始させている。大手資本を含めて、これら資本制企業が魚類養殖の生産力担当層となり先進国日本からの技術移転を行った。したがって、韓国魚類養殖業は急ピッチで人工種苗技術を中心に日本の水準に近づきつつある。今後、韓国では漁場開放(民主化運動)が進み、いわゆる沿岸漁民が養殖業担当層になることが予想されるが、この移行の過程で養殖技術改善なり、これまで蓄積された技術をどういう形で漁民に伝達していくのかが緊急の課題であることで共通認識が得られた。流通・販売面では日本では過剰生産問題が顕在化、その対応としてフィ-レ等の産地加工、製品化や高鮮度販売としての活魚流通対応がなされているが、技術水準や沿岸漁民の養殖業への過度の参入傾向から韓国でも早晩過剰生産問題が生じるとの意見も出され、そのための準備を加工、製品化を中心にするべきとの共通認識も得られた。以上の点では日韓が決定的に異なるのは協同組合の力量である。日本では漁協は多くの問題を抱えながらも総合的協同組合として販売、購買、信用、指導事業等を行い、さらに漁業権管理機能も発揮しているのに対し、韓国では信用事業に偏った組合運営が続けられており、真の意味で沿岸漁業者と結合していない。第2年目調査の総合ミ-ティングで合意がえられたのはこの点であり、韓国の魚類養殖を沿岸漁民が担っていくならば、この協同組合の再検討と組織改善が不可欠であるとの結論に達した。3年度に実施された日本における消費地調査でも貴重な成果が得られた。日本ではすでに魚類養殖の構造再編が一段落の状態にある3年度に実施された日本における消費地調査でも貴重な成果が得られた。日本ではすでに魚類養殖の構造再編が一段落の状態にあるが、それは産地雑が主導したというより、流通業者や消費者が構造再編を促したという点である。漁業者自身が自己変革するというよりも消費地が魚類養殖変化の軸になっていることが認識された。消費者は食品の安全性に敏感に反応するようになっているが、彼ら消費者を念頭においた「魚づくり」が重要になっている。魚類養殖業は日本、韓国両国では様々な問題を克服しながら発展していくことが予想される。両国の養殖業の関係は近年大きく変容している。かつて韓国は中間種苗を日本に輸出し、いわば下請として位置づけられていたのに対し、近年日本はマダイの韓国輸出を開始し、垂直的分業システムは解消されている。今後、韓国市場は日本魚類養殖のマ-ケットとして拡大されるものと思われる。一方、韓国は養殖技術が向上しつつあるとはいえ、なお日本のそれから学ぶべき点は多い。特に、近年問題化している沿岸漁業制度の改変については、日本が既に経験した部分も多く、社会・経済の差異はあるが参考になる点も多いと思われる。今後さらに日韓の相互交流を深め、両国の健全な魚類養殖業の発展に向けて情報交換することが重要であるとのことで参加者全員の共通認識が得られた。

流通・販売面では日本では過剰生産問題が顕在化、その対応としてフィ-レ等の産地加工、製品化や高鮮度販売としての活魚流通対応がなされているが、技術水準や沿岸漁民の養殖業への過度の参入傾向から韓国でも早晩過剰生産問題が生じるとの意見も出され、そのための準備を加工、製品化を中心にするべきとの共通認識も得られた。以上の点では日韓が決定的に異なるのは協同組合の力量である。日本では漁協は多くの問題を抱えながらも総合的協同組合として販売、購買、信用、指導事業等を行い、さらに漁業権管理機能も発揮しているのに対し、韓国では信用事業に偏った組合運営が続けられており、真の意味で沿岸漁業者と結合していない。第2年目調査の総合ミ-ティングで合意がえられたのはこの点であり、韓国の魚類養殖を沿岸漁民が担っていくならば、この協同組合の再検討と組織改善が不可欠であるとの結論に達した。3年度に実施された日本における消費地調査でも貴重な成果が得られた。日本ではすでに魚類養殖の構造再編が一段落の状態にある3年度に実施された日本における消費地調査でも貴重な成果が得られた。日本ではすでに魚類養殖の構造再編が一段落の状態にあるが、それは産地雑が主導したというより、流通業者や消費者が構造再編を促したという点である。漁業者自身が自己変革するというよりも消費地が魚類養殖変化の軸になっていることが認識された。消費者は食品の安全性に敏感に反応するようになっているが、彼ら消費者を念頭においた「魚づくり」が重要になっている。魚類養殖業は日本、韓国両国では様々な問題を克服しながら発展していくことが予想される。両国の養殖業の関係は近年大きく変容している。かつて韓国は中間種苗を日本に輸出し、いわば下請として位置づけられていたのに対し、近年日本はマダイの韓国輸出を開始し、垂直的分業システムは解消されている。今後、韓国市場は日本魚類養殖のマ-ケットとして拡大されるものと思われる。一方、韓国は養殖技術が向上しつつあるとはいえ、なお日本のそれから学ぶべき点は多い。特に、近年問題化している沿岸漁業制度の改変については、日本が既に経験した部分も多く、社会・経済の差異はあるが参考になる点も多いと思われる。今後さらに日韓の相互交流を深め、両国の健全な魚類養殖業の発展に向けて情報交換することが重要であるとのことで参加者全員の共通認識が得られた。第2年度の研究計画に沿うかたちで、鹿児島県東町、韓国では麗水市において共同調査が各担当者別あるいは共同作業で実施された。東町の魚類養殖はその経営規模、販売形態さらに出荷サイズ等において、ハマチ(ブリ)養殖では全国有数の先進地であり、韓国側研究者の驚きは大きかった。特に韓国では全く見られないハマチの産地加工(三枚卸、真空パック詰)は今後の韓国養殖業の展開方向の示唆を与えた調査実績を残したものと思われる。さらに、同町には鹿児島大学附属実験所が立地し、容存酸素量の漁場別測定やその状況に応じた投餌量の調査とそのための「漁場の天気予報」システムの実用化に努力しており、結局漁場の泳続的利用とそのための科学的養殖への取り組みも大学担当者からの聞き取りや現場視察を通じて参加者全員の賛同を得、今後日韓両国魚類養殖業の進むべき方向として具体的な共通認識を広げることができた。また、漁場利用の適正化は個別経営体でなく、組織的対応が不可欠であるが漁協を核とした漁場の適正利用が養殖発展に重要な役割を果たすことも全員の共通認識として確認された。
An Online Extensive Reading Quiz Bank

英語の語学力向上に効果があるとされながら,有効なチェック方法がなかった為,なかなか導入できなかった多読学習を推進する為,学生がいつでもオンラインで,自分の読んだ本に対するクイズが受けられ,それに合格する度に,自分のページに読んだ本の語数と表紙のイメージが(切手収集のように)追加されていき,常に達成目標と現在地を把握しながら学習の進行状況を一覧表で確認できるという,コンピュータシステムを構築することを目的とした.英語の語学力向上に効果があるとされながら,有効なチェック方法がなかった為,なかなか導入できなかった多読学習を推進する為,学生がいつでもオンラインで,自分の読んだ本に対するクイズが受けられ,それに合格する度に,自分のページに読んだ本の語数と表紙のイメージが(切手収集のように)追加されていき,常に達成目標と現在地を把握しながら学習の進行状況を一覧表で確認できるという,コンピュータシステムを構築することを目的とした.研究の目的1.学生の英語(または他の外国語)の読解力を養う為に有効なgraded readersを使って、その能力判定に有効なコンピュータシステムを開発すること。2.そのシステムの教育効果を測ること。目的1についてそのシステムを使うことで、学生が個々のレベルに合ったreaderを選んだり、クイズを受けたりすることが可能になる。又、中央データベース(http://moodlereader.org)からダウンロードすることで、約千冊の市販readersに対するクイズを個々の教員が作成しなくても、シェアしたり、追加したりが可能になる。平成19年度から開発中のMoodleReaderModuleの機能を平成21年度には更に充実して国際規模で利用できる様にした。本研究者以外に、日本と韓国で約20名の大学教員がgraded readerのクイズの作成に協力した。平成22年3月現在およそ10カ国、25校の教育機関で1万人を超える学生がこのシステムを利用している。他にも約25カ国から問い合わせ来ている。目的2について教育効果については本年度京都産業大学の1年生の英語授業に導入し、約3000名の学生が利用した結果、前年度(平成20年度)の入学生より英語力が高くなったと判明した。両年度の学生に同一のプレースメントテストと年末試験を実施した結果、22年度の学生の得点の方が高かった。両年共教育法(教材等)は一定であったので、この成績の差は学外の多読課題によるものと推定できる。又、中央データベース(http://moodlereader.org)からダワンロードすることで、約1500冊の市販readersに対するクイズを個々の教員が作成しなくても、シェアしたり、追加したりが可能になる。平成19年度から開発中のMoodleReaderModuleの機能を平成21・22年度,には更に充実して国際規模で利用できる様にした。本研究者以外に、日本、韓国,イラン等で約30名の大学教員がgraded readerのクイズの作成に協力した。平成23年3月現在およそ20カ国、80校の教育機関で15000人を超える学生がこのシステムを利用している。目的2について2010年2月には,コア科目履修者(一年次生)ほぼ全員を対象に学年度末の統一試験を行った.前年度同時期の同一のテストと結果を比較すると,履修者全体では12.1点から15.7点へと平均点が上がり,どの学部においても前年度より読解力のスコアに大幅な向上(p<0.001)が見られた.2008年度と2009年度の入学生はプレイスメント・テストのスコアなどから,入学時の英語力に有意な差がないことがわかっており,カリキュラム上の変更もなかったことから,このスコアの向上は多読学習の導入によるものと考えられる.学期末に行った学生対象の自分の多読学習経験についてのアンケート(約1300人が回答)によると,「かなり易しい」,「かなり難しい」と答えた学生はわずか10%以下であり,67.3%の学生が多読学習を面白いと感じていた.この結果により,多読学習を進めるにつれて,多くの学生が自分のレベルにあった英語で書かれた本を読むのは楽しいと認識していることがわかる.研究の目的1.学生の英語(または他の外国語)の読解力を養う為に有効なgradedreadersを使って、その能力判定に有効なコンピュータシステムを開発し,2.そのシステムの教育効果を測ること。又、中央データベース(http://moodlereader. org)からダウンロードすることで、約2000冊の市販readersのクイズを個々の教員が作成しなくても、シェアしたり、追加したりが可能になる。平成19年度から開発中のMoodle Reader Moduleの機能を平成21-23年度,には更に充実して国際規模で利用できる様にした。平成24年3月現在およそ25カ国、100校の教育機関で20000人を超える学生がこのシステムを利用している。

目的2について2010年2月には,京都産業大学の一年生のほぼ全員を対象に学年度末の統一試験を行い,前年度同時期の同一のテストと結果を比較したところ,読解力のスコアに大幅な向上(p<0.001)が見られた.両年度の入学生はプレイスメント・テストのスコアなどから,入学時の英語力に有意な差がないことが分かっておりカリキュラム上の変更もなかったことから,このスコアの向上は多読学習の導入によるものと考えられる.学期末に行ったアンケート(約1300人が回答)によると,67。3%の学生が多読学習を面白いと感じていた.申請時の計画の通り,2012年9月3日5目に第一回多読国際会議を京都産業大学で開催した.本大会には20カ国から400人以上の参加者があり,論文発表も100件を越え,盛況であった。大会のプロシーディングズは近々発行される予定で,2014年にはソウルで第2回国際会議開予定している.
同時摂動学習則を用いた高次元ニューラルネットワークの提案とハードウェア化

本研究では、次の点について研究を行った。1)同時摂動を用いた複素、四元数および八元数ニューラルネットワークの提案を行い、通常のバックプロパゲーション法と同等の性能を有していることが分かった。2)学習機能を持つ複素ニューラルネットワークをパルス密度による数値表現を用いてFPGAシステムとして実現した。3)複素、四元数ニューラルネットワークに、ロボットの逆キネマティクスを学習させることができ、学習したニューラルネットワークが汎化性を持ち、制御器として機能することを確認した。つぎの各研究成果が得られた。1.同時摂動学習則による高次元ニューラルネットワークの解析に関して、その性能を検証するために、(1)通常の実数型のニューラルネットワークとの性能比較および(2)同時摂動学習則の複素ニューラルネットワーク、四元数ニューラルネットワークおよび八元数ニューラルネットワークにおける性能評価を行った。(1)に関しては、同数のパラメータをもつ通常のニューラルネットワークとの、同時摂動学習則による縮小、回転問題における学習状況の比較を行い、複素ニューラルネットワークの優位性を検証した。(2)については、次元数があがるとともに収束率などの低下が見られ、理論的な解析が必要であることがわかった。2.FPGAによる複素ニューラルネットワークの実現に関しては、ハードウェア記述言語VHDLによるパルス密度表現による複素ニューラルネットワーク各部の設計を、学習機能を含めて完了した。FPGAへの実装実験を行った結果、2次元上の点の回転、縮小問題に対する実行結果を得た。同時に、FPGA上での実行状況をコンピュータに転送するインターフェイスを開発し、FPGA上での学習状況などの確認を行った。ソフトウェアによる実現に比べて、極めて高速に学習動作が行われることが確認できた。3.高次元ニューラルネットワークの応用に関して、複素ニューラルネットワークと四元数ニューラルネットワークを考え、それぞれ、2次元上の移動を伴うSCARAロボットと3次元ロボットへの応用について予備的な検討を行った。高次元ニューラルネットワークを制御器とし、SCARAロボットと3次元ロボットの先端位置の制御シミュレーションを行った。この結果、同時摂動学習則を用いることで、制御対象のヤコビアンなどの情報を用いること無く、高次元ニューラルネットワークの制御器としての学習を行うことができた。1.高次元ニューラルネットワークのための同時摂動学習則の性能評価に関して、収束率と収束速度を中心に、その性能について検討を行った。複素ニューラルネットワーク、四元数ニューラルネットワークおよび八元数ニューラルネットワークともに、バックプロパゲーション法とほぼ同等の性能を有すること分かった。2.FPGAによる複素ニューラルネットワークの実現に関しては、同時摂動を学習法として用いた、パルス密度表現による複素ニューラルネットワークのFPGAへの実装を行った。FPGAにより試作したシステムによる実験を行った結果、2次元上の点の回転、縮小問題に対する実行結果を得た。学習機能を含めた試作システムの動作が確認できた。8つの学習点を学習させる縮小問題を提案システムで実行した結果、20000回の学習に80MHzのクロックで約346秒を要した。3.高次元ニューラルネットワークの応用に関して、複素ニューラルネットワークと四元数ニューラルネットワークを考え、それぞれ、2次元上の移動を伴うSCARAロボットと3次元ロボットへの制御問題について実験を行った。高次元ニューラルネットワークがSCARAロボットと3次元ロボットの逆キネマティクスを学習することができることを確認した。また、汎化能力についても確認し、高次元ニューラルネットワークがロボットの制御器として用いることができることを確認した。つぎの各研究実績が得られた。1.同時摂動法による高次元ニューラルネットワークの提案と解析に関して、(1)同時摂動を用いた高次元ニューラルネットワークの学習則の提案と、(2)同時摂動を用いた高次元ニューラルネットワークの動作確認と性能評価について成果が得られた。具体的には、(1)について、複素ニューラルネットワークの学習について検討し、同時摂動最適化法を用いた、四元数ニューラルネットワーク、八元数ニューラルネットワークに対する学習則を提案した。(2)について、提案した同時摂動型学習法の有効性をアフィン変換などのベンチマーク的例題を対象にMatLabを用いてプログラムを作成し、その学習動作を確認した。また、その基本性能についての評価を行った。この結果、従来のバックプロパゲーション法と提案した手法が同等の性能を有することがわかった。ただ、高次元になるほど、同時摂動型学習法のバックプロパゲーション法に対する優位性が損なわれる結果が出ており、原因の解明が必要となった。2.FPGAによる複素ニューラルネットワークの実現に関しては、実装のためのハードウェア記述言語VHDLによる複素ニューラルネットワーク各部分の基本設計が完成した。さらに、FPGAへの実装を行った。この結果、簡単な例題での実行結果を得た。3.FPAAによる高次元ニューラルネットワークの実現に関しては、アナログ回路での実現の可能性を検証するために、FPAAでの複素演算についての回路設計を提案し、回路シミュレータでの動作確認を行った。また、FPAAに実装し、その回路の精度評価を行った。

その結果、複素ニューラルネットワークの演算回路として使用できることを確認した。一方、大規模なニューラルネットワークの作成には精度の向上が必要であることがわかった。つぎの各項目についての、以下の通りの進行状況で、全体として、ほぼ当初の予定通りの達成度であった。高次元ニューラルネットワークの提案と解析に関しては、当初の計画通り、同時摂動最適化法を用いた、複素ニューラルネットワーク、四元数ニューラルネットワーク、八元数ニューラルネットワークの性能評価を縮小問題などを取り上げて、高次元誤差逆伝搬法との比較も含めて、検討を行った。昨年度の複素ニューラルネットワークでの検討に加えて、四元数、八元数ニューラルネットワークについても、性能の比較を予定通り行った。FPGAによるパルス密度型複素ニューラルネットワークの実現に関しては、ハードウェア記述言語VHDLによる設計に加えて、制御用のコンピュータとのインターフェイスの完成により、FPGA上のニューラルネットワークシステムに対する入出力をコンピュータ上から行うことが可能になり、コンピュータ上からデータを入力し、演算結果をコンピュータ上に取り込むことができるようになった。例題を自由に設定することができ、さらに、FPGA上での動作の詳細をモニタすることができるようになった。予想以上に自由度が増し、検討の幅が広がった。高次元ニューラルネットワークの応用面では、SCARAロボットと3次元ロボットの先端位置の制御問題への適用についてシミュレーションによる検討を行うことができた。実機での実験に向けた制御プログラムの検討も行え、応用事例についても、予定されたとおりに進んでいると思われる。一方、他の応用事例についての検討が今後の課題である。同時摂動法による高次元ニューラルネットワークの提案と解析に関しては、当初の計画通り、同時摂動最適化法を用いた、複素ニューラルネットワーク、四元数ニューラルネットワーク、八元数ニューラルネットワークに対する学習則を提案することができた。さらに、提案した同時摂動型学習法の性能を評価するため、簡単なベンチマーク的例題を取り上げ、プログラムを作成し、前向きの動作や学習動作について、バックプロパゲーション法との比較を行った。複素ニューラルネットワークについて詳細な検討を行った。また、四元数、八元数ニューラルネットワークについても、簡単な比較が行えた。当初の計画以上に、性能の比較を行うことができた。
BCRシグナル伝達に於けるチロシンキナーゼSykの標的分子群の解析

BCR(B細胞抗原受容体)はB細胞上に発現しており、BCRを介して細胞内にシグナル伝達されることが、B細胞の活性化・分化に必須である。BCR刺激により最初に誘起される生化学反応は蛋白質のチロシン燐酸化であり、BCR刺激により活性化されるPTKの内、Sykが重要な役割を担っていることが欠損B細胞、knock-out-mouseの解析より明らかにされていた。従って、私達はSykのターゲット蛋白質の単離とその蛋白質のBCRシグナルにおける機能解析を目的として研究を行った。Sykによってチロシンリン酸化されるターゲット分子PLC-γ2,及び新たに単離したBLNKの機能を欠損B細胞を樹立することにより検討した結果、BLNKがPLC-γ2及びJNKの活性化に必須であることが明らかになった。更に、BLNKのチロシン燐酸化サイトを同定し、このサイトにPLC-γ2及びBtkがリクルートされることが、PLC-γ2の活性化に必須であることを生化学的・遺伝学的手法を用いて明らかにした。BCR(B細胞抗原受容体)はB細胞上に発現しており、BCRを介して細胞内にシグナル伝達されることが、B細胞の活性化・分化に泌須である.BCR刺激により最初に誘起される生化学反応は蛋白質のチロシン燐酸化であり、BCR刺激により活性化されるPTKの内、Sykが重要な役割を担っていることが欠損B細胞、knock-out mouseの解析より明らかにされていた。従って、私達はSykのターゲット蛋白質の単離とその蛋白質のBCRシグナルにおける機能解析を目的として研究を行っている。Syk/Zap-70familyPTKにより、Vavがチロシン燐酸化されることを明らかにした。即ちVavはSykのターゲット蛋白質の一つと考えられる。VavはSH2domainを有しており、このdomainがSykのinterdomainBに存在する燐酸化チロシン残基にリクルートされた後、燐酸化される。このinterdomainBのチロシン残基をPheに変換した変異Sykでは、BCR依存性のNF-AT活性化の阻害が見られることより、VavがBCRシグナルに於いて重要な機能を担っていることが示唆される。又wild-typeBのチロシン燐酸化され、Syk欠損細胞でチロシン燐酸化が認められない85KDa蛋白質を単離して、そのアミノ酸部分一次構造を決定した。この蛋白質もSykのターゲット蛋白質と考えられ、現在そのクローニングをすすめている。これまでの研究成果により、Vav,85KDa蛋白質はSykのターゲット蛋白質と想定され、これらターゲット蛋白質の機能検定・活性化機構解明のため、欠損細胞を樹立する必要がある。BCR刺激により最初に誘起される生化学反応は蛋白質のチロシン燐酸化であり、BCR刺激により活性化されるPTKの内、Sykが重要な役割を担っていることが欠損B細胞、knock-Out mouseの解析より明らかにされていた。Sykによってチロシンリン酸化されるターゲット分子PLC-γ2,及び新たに単離したBLNKの機能を欠損B細胞を樹立することにより検討した。BLNKは、チロシンリン酸化された後、PLC-γ2を膜分画へ移行さすことにより、結果PLC-γ2がSykによりチロシンリン酸化を受け、活性化されることに必須の役割を担っていることが明らかになった。BCR刺激により最初に誘起される生化学反応は蛋白質のチロシン燐酸化であり、BCR刺激により活性化されるPTKの内、Sykが重要な役割を担っていることが欠損B細胞、knock-out mouseの解析より明らかにされていた。Sykによってチロシンリン酸化されるターゲット分子PLC-γ2,及び新たに単離したBLNKの機能を欠損

B細胞を樹立することにより検討した結果、BLNKがPLC-γ2及びJNKの活性化に必須であることが明らかになった。更に、BLNKのチロシン燐酸化サイトを同定し、このサイトにPLC-γ2及びBtkがリクルートされることが、PLC-γ2の活性化に必須であることを生化学的・遺伝学的手法を用いて明らかにした。