hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学教育を支えるアカデミック・ジャパニーズの習得過程の分析とそのルーブリック化

さらに、AJ教育において養成するべき一つであるクリティカル・シンキングについて、「クリティカル」とは「自律性」「自明性を疑うこと」、加えて「自分とメディアの関係を問う」ことであることを報告した。さらにAJ教育に必要な「批判的思考力」の育成について検討し、その実践についても報告をした。ルーブリック:大学教育におけるジェネリック・スキルの評価に関する動向について、ルーブリックを使用した35の実践・取り組みを分析したが、学士力(文部科学省2008)に含まれるジェネリック・スキルがバランスよく組み込まれていた評価観点を示しているルーブリックは1例も観察されなかった。また、パフォーマンス評価に多く利用されるルーブリックは数多くみられるなか、インプット中心の読解の成績評価におけるルーブリック作成を目指したワークショップを開催した。読解授業における成績評価の観点、基準をどのように設定するかについて共有し、ルーブリックの作成を試みた。研究協力者の尽力により、実践研究の収集・分析が進み、学術論文1件、パネルセッション1件、口頭発表1件、ポスター発表2件の中間報告をすることができ、ワークショップも開催することができた。本研究は、アカデミック・ジャパニーズ(以下、AJ)教育と隣接領域における実践研究のアーカイブス構築を目指し、構築したアーカイブスを発信する。また、AJスキルの習得指標となるルーブリックの構築を目指すものである。アーカイブスについては、12分野100編の実践報告を任意で選択し、各実践報告にその実践の特徴を表すキーワードを抽出した。抽出したキーワードはKJ法的に内容の近いもの同士を近くにに並べ、ナンバリングし、「日本十進法分類法」を参考にして大項目、中項目、小項目に分類した。分類した項目を各論文にタグ付けし、データベースソフトウェアであるMicrosoft Access 2016を利用して、「キーワード検索」と「フリーワード検索」ができるアーカイブスを構築した。ルーブリックについては、上記のアーカイブスを利用し読解における評価観点、ライティングにおける評価観点要素の抽出を行った。読解に関しては、『AJジャーナル』等12編の読解実践論文から評価観点を集積し、さらに読解ルーブリック作成ワークショップを開催した際に提案された評価観点を加え分類した。その結果、「読解した文章構造を意識した産出」、「読むことに対する自律的な態度」、「読解内容に対するクリティカルな態度」、「協働的な活動への参加」といった評価観点を四つに分類し、それぞれ下位項目に具体的な評価観点の提案を行った。ライティングの評価観点に関しては、複数のルーブリックを作成し、形成的評価・診断的評価として用いることを提案した。また、ルーブリックの理解度と有効性に対する評価を学習者と教師にアンケート調査およびインタビュー調査を実施し、その関係性についても報告を行った。アーカイブス:タグ付けの分類指標を検討し、実践報告へのタグ付けの充実を図る。
生物硬組織の石灰化速度に関する研究:微細構造,形成環境,生物生態からのアプローチ

主として3つの分類群,有孔虫・介形虫・貝類に分かれ,それぞれの分類群について硬組織の微細構造と石灰化に関する研究を進めた。有孔虫:水温や塩分の異なる条件下で飼育された底生有孔虫について,殻の壁孔の形態を調べたところ,生息限界近くの水温や塩分のもとでは壁孔がいびつな形になることがわかった。そこで,石灰化途中の個体の殻構造を観察したところ,殻形成途中ではもともと壁孔の形はいびつであり,石灰化が進むにつれて壁孔の周りに結晶が成長して,その結果壁孔の形が円形に整えられるということがわかった。つまり,成長阻害等によって石灰化速度が遅い場合に,壁孔形成途中のいびつな形が保存されるものと考えられる。介形虫:Podocopa目に属する介形虫類ついて,水温や塩分の異なる条件下で飼育実験を行い,それぞれの条件で石灰化された殻のマグネシウムとカルシウムおよびストロンチウムとカルシウムの比を測定した。その結果,Mg/Ca比とSr/Ca比は,塩分にはあまり影響されず,飼育水温が高くなるにつれて増加することがわかった。また,幼体と成体とを比べたところ,かなり小さい幼体にMg/Ca比やSr/Ca比が異常に高い個体が見られた。この理由として,石灰化速度が速いことによるvital effect等が考えられるが,現在検討中である。貝類:Pterioida目の二枚貝に見られる稜柱構造について,殻表面で結晶が形づくる蜂の巣状構造の空間分割パターン,結晶の伸長方向,結晶のサイズ分布,結晶の晶出サイトの分布を解析し,結晶成長のコンピューターシミュレーションの結果と比較したところ,殻の付加成長速度が速いほど,稜柱結晶は大きく成長し,その大きさも揃い,形もボロノイ多角形に近い形状を呈することがわかった。また,結晶の晶出密度が低いほど,晶出サイトがより一様に分布することがわかった。本年度は,有孔虫班・介形虫班・貝類班に分かれ,それぞれの分類群について硬組織の微細構造と石灰化に関する研究を進めた.有孔虫班:浅海棲の底生有孔虫を用いて,水温・塩分濃度・溶存酸素・光等の条件を制御した飼育実験を行った.様々な条件下で飼育された有孔虫について,電子顕微鏡像の画像処理から殻に見られる壁孔の平均面積と壁孔密度を求めたところ,低溶存酸素下では殻表面に占める壁孔面積の割合が大きくなることがわかった.また,異なる条件下で飼育された有孔虫の殻の化学組成を調べたところ,カルシウムに対するマグネシウムの比率が飼育水温と相関することがわかった.以上の結果と殻の成長速度との関係については現在検討中である.介形虫班:浅海に生息する介形虫を用いて,背甲の微細構造を電子顕微鏡で観察した.その結果,成体になる前の若い個体では殻構造は単純な均質構造からなるのに対して,成体では葉状構造・粒状構造・柱状構造・.有機質繊維構造などの様々な構造が見られ,それぞれの構造もさらに幾つかのタイプに分類されることがわかった.現在は,介形虫の餌から摂取されるカルシウムの挙動をカルシウムの同位体を用いて追跡しており,上記の殻構造と石灰化過程との関係を検討している.貝類班:二枚貝の殻断面および殻表面を顕微鏡下で観察し,殻体中の結晶伸長方向を調べた.その結果,殻の前縁および後縁では結晶は成長線と斜交し,斜交の程度も殻構造ごとに異なることがわかった.

そこで,殼内の結晶成長を理論形態的に解析したところ,両者の斜交関係は結晶の異方成長と殻の付加成長速度の部位間の違いによって説明できることがわかった.また,成長阻害痕のある岩礁棲巻き貝を用いて,阻害痕付近の殼彫刻や殻構造の乱れと殻成長速度との関係について現在調べている最中である.なお,夏過ぎに電子顕微鏡が納品されたため,まだこれまでの研究成果を印刷公表するには至っていない.本年度も,有孔虫班・介形虫班・貝類班に分かれ,それぞれの分類群について硬組織の微細構造と石灰化に関する研究を進めた.有孔虫班:水温や塩分の異なる条件下で飼育された底生有孔虫について,成長した殻のマグネシウムとカルシウムの比を測定した.その結果,Mg/Ca比は,塩分にはほとんど影響されず,飼育水温が高くなるにつれて増加することがわかった.また,殻の石灰化の様式が異なる有孔虫の間で,水温上昇に対するMg/Ca比の増加率を比較したところ,その増加率は陶器質の殻を持つ種でもっとも高く,また同じガラス質を持つものでも種によって異なっていた.こうした種による違いは,マグネシウムの殻への取り込み量が石灰化に関連した代謝に強く影響されることを示唆する.介形虫班:Podocopa目に属する介形虫類について背甲のクチクラ構造を電子顕微鏡で観察し,背甲の石灰化過程を十脚類と比較した.まず,背甲の有機基質に注目したところ,背甲のクチクラ層が有機繊維構造の異なる2つの層に分けられることがわかった.また,背甲の縁辺部から重複部にかけて詳細な観察を行ったところ,重複部に癒着の形跡が見られないことと,背甲の主部に見られる層状構造が重複部にまで連続することがわかった.以上の結果は,介形虫類の石灰化過程が十脚類と基本的には同様であることを示している.貝類班:二枚貝類について,殻表面における結晶のサイズ分布を解析した結果,結晶の粒は小さくなるほど,その面積のばらつきは概して大きくなることがわかった.そこで,結晶成長のコンピューターシミュレーションを行ったところ,殻の付加成長速度と結晶成長速度とがともに遅くな場合に,粒が小さく大きさも不揃いな結晶のサイズ分布パターンが理論形態として再現されることがわかった.以上の結果は,殻や結晶に刻まれる成長阻害輪パターンの解析結果との比較からも指示された.本年度も,有孔虫班・介形虫班・貝類班に分かれ,それぞれの分類群について硬組織の微細構造と石灰化に関する研究を進めた.有孔虫班:水温や塩分の異なる条件下で飼育された底生有孔虫について,殻の壁孔の形態を調べたところ,生息限界近くの水温や塩分のもとでは壁孔がいびつな形になることがわかった.そこで,石灰化途中の個体の殻構造を観察したところ,殻形成途中ではもともと壁孔の形はいびつであり,石灰化が進むにつれて壁孔の周りに結晶が成長して,その結果壁孔の形が円形に整えられるということがわっかった.つまり,成長阻害等によって石灰化速度が遅い場合に,壁孔形成途中のいびつな形が保存されるものと考えられる.介形虫班:Podocopa目に属する介形虫類について,水温や塩分の異なる条件下で飼育実験を行い,それぞれの条件で石灰化された殻のマグネシウムとカルシウムおよびストロンチウムとカルシウムの比を測定した.その結果,Mg/Ca比とSr/Ca比は,塩分にはあまり影響されず,飼育水温が高くなるにつれて増加することがわかった.また,幼体と成体とを比べたところ,かなり小さい幼体にMg/Ca比やSr/Ca比が異常に高い個体が見られた.この理由として,石灰化速度が速いことによるvital effect等が考えられるが,現在検討中である.貝類
性質の因果的効力に関する分析形而上学的研究

本研究の目的は、性質の因果的効力をめぐる問題を定言主義(categoricalism)の観点から検討し、それによって得られた成果をメタ形而上学の知見を踏まえて正当化することにある。本年度は、その目的を果たすことを念頭に置きつつ、研究の取りまとめ作業を行った。定言主義の観点から形而上学的諸問題の解決をめざすには基本的にヒューム主義をとる必要があるということを前年度の研究において確認しているが、本年度はその研究をさらに進めたうえで、成果を論文としてまとめた(「形而上学的原理を正当化する方法」)。この論文では、ヒューム主義的観点から形而上学的議論を正当化するには、学界で影響力あるソール・クリプキの見解に反対する仕方で様相認識論を展開する必要があることを主張している。また関連して、自然法則の様相的身分をめぐる問題について検討を進めた。定言主義をとったうえで、自然法則は形而上学的に偶然的な仕方で成立しているという見解を擁護することを試みた。現在、この研究成果は論文としてまとめている最中である。またいま述べた研究成果を踏まえて、ある二つの哲学的論点の検討作業を行った。すなわち、定言主義を基礎として穴の存在論の検討を行うとともに、様相概念の検討から得られた成果を踏まえつつ害の概念に関する反事実条件的比較説の検討を行った。このことは、本研究で得られた成果がさまざまな哲学的議論に応用可能であることを示唆している。また本年度は、現代形而上学の重要文献の翻訳作業にも従事した。従事した翻訳作業のうち一つは、『アリストテレス的現代形而上学』(共訳書、春秋社、2015年)として公刊されている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、形而上学方法論の検討を中心に研究を進めた。これは、本研究が最終的に提示する形而上学的見解(性質と因果的効力の関連性についての見解)を正当化する方法の確立を狙いとしている。研究を進めるにあたっては、形而上学とはどのような営みなのかを検討するメタ形而上学の成果を主として参考にした。その結果、哲学者デイヴィド・ルイスが提示したラムジー的謙遜性をめぐる議論を踏まえたうえで、組み合わせ原理と通性原理(これらは、性質の因果的効力に関する哲学的見解として本研究が最終的に擁護することをめざす基盤主義と呼ばれる立場にとって、必要な原理である)と呼ばれる形而上学的原理を正当化するためには、哲学者ソール・クリプキの見解に反対する仕方で様相認識論を展開する必要があるということを確認した。この成果は、現在きわめて有力視されているクリプキの見解に疑義を提起しているがゆえに、哲学的な意義を持つものとなっている。また以上の論点を確認するなかで得られた知見を、真理の概念の検討に利用することも試みた。とくに、近年注目を集めている「トゥルースメイカー」という考え方が形而上学的にどのような特徴を備え、また問題を抱えているのかを明確化することを試みた(この研究成果の一部を、三田哲学会シンポジウムにて報告した)。さらに、以上の研究を進めるなかで、現代形而上学におけるヒューム主義の主張を整理・検討する必要があることを確認した。次年度では自然法則の形而上学的身分(とくに様相的な身分)について検討する予定であるが、それと関連させる形で、ヒューム主義の主張の検討も行うことになる。本年度の研究で得られた成果は、論文としてまとめているところである。本年度は、現代形而上学における重要論争のひとつである、定言主義と傾向性主義のあいだの論争に着目して研究を進めた。本研究のねらいのひとつは定言主義を擁護することにあるので、論争を整理しながら、定言主義擁護のための方略を探った。整理の結果、当の論争はつぎの三つの論点をめぐる論争として捉えなおせることを確認した。1.空間的性質および構造的性質の身分をどのように考えるか2.通性(quiddity)と呼ばれるものをどのように考えるか3.自然法則の様相的身分をどのように考えるかこのうちとくに3の自然法則をめぐる論点を中心に検討し、その検討のなかに1と2の論点の検討を取り入れるようにした。そのさいとくに重点的に取り組んだのは、現代における代表的な傾向性主義者であるアレクサンダー・バードの畿論を批判的に検討することであった。一連の検討の結果、定言主義を擁護するには「思考可能性(conceivability)は可能性(possibility)を含意する」というテーゼを擁巡する必要があることを確認した。この点は本研究がヒューム主義的形而上学の流れのなかにあることを示している。このことから本研究が、現代形而上学のもうひとつの潮流であるアリストテレス主義的形而上学と対照をなすものであることも確認した。以上の成果については、現在論文を作成中である。また本年度は、現代形而上学の若手研究者ほか三名と共著で、『ワードマップ現代形而上学』を出版した。本報告者は「様相」と「因果性」の章の執筆を担当している。現代形而上学の入門書であるが、本研究において得られた成果も積極的に取り入れてある。さらに受入研究者である加地大介教授の指導のもと、現代形而上学の重要著作の翻訳プロジェクトにも参加しており、それに関連する作業も進めた。

本研究の目的は、性質の因果的効力をめぐる問題を定言主義(categoricalism)の観点から検討し、それによって得られた成果をメタ形而上学の知見を踏まえて正当化することにある。本年度は、その目的を果たすことを念頭に置きつつ、研究の取りまとめ作業を行った。定言主義の観点から形而上学的諸問題の解決をめざすには基本的にヒューム主義をとる必要があるということを前年度の研究において確認しているが、本年度はその研究をさらに進めたうえで、成果を論文としてまとめた(「形而上学的原理を正当化する方法」)。この論文では、ヒューム主義的観点から形而上学的議論を正当化するには、学界で影響力あるソール・クリプキの見解に反対する仕方で様相認識論を展開する必要があることを主張している。また関連して、自然法則の様相的身分をめぐる問題について検討を進めた。定言主義をとったうえで、自然法則は形而上学的に偶然的な仕方で成立しているという見解を擁護することを試みた。現在、この研究成果は論文としてまとめている最中である。またいま述べた研究成果を踏まえて、ある二つの哲学的論点の検討作業を行った。すなわち、定言主義を基礎として穴の存在論の検討を行うとともに、様相概念の検討から得られた成果を踏まえつつ害の概念に関する反事実条件的比較説の検討を行った。このことは、本研究で得られた成果がさまざまな哲学的議論に応用可能であることを示唆している。また本年度は、現代形而上学の重要文献の翻訳作業にも従事した。従事した翻訳作業のうち一つは、『アリストテレス的現代形而上学』(共訳書、春秋社、2015年)として公刊されている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、ラムジー的謙遜性というテーゼをめぐる議論の検討を通じて、形而上学方法論に関して一定の結論を得た。これは、研究の最終段階で提示する哲学的検討の基礎づけをめざすためにメタ形而上学の検討を行うという当初の計画に沿ったものである。なおこの成果は現在論文としてまとめているところであり、近々学会誌に投稿する予定である。本研究のねらいのひとつは定言主義を擁護することにあったが、本年度の研究でそのねらいを果たすための課題を明確にすることに成功し、かつ、その課題を解決するための基本的方針を得ることもできた。この成果について論文をまとめる見込みがたっていること、また本年度に出版した共著書においてその研究成果を部分的に取り込むことができたことから、「おおむね順調に進展している」と判断する。研究を進めるなかで、ヒューム主義の主張を整理・検討する必要があることを確認した。これは当初予期していなかった成果であるが、この成果はむしろ今後の研究にとっての基礎の一つになると考えている。次年度では自然法則の形而上学的身分について検討する予定であるが、この研究をヒューム主義の検討と関連させながら遂行することになる。したがって今後の研究では、ヒューム主義的形而上学の基本的主張の明確化、およびそれを踏まえての自然法則の身分についての検討を通じて、性質と因果的効力の関係の明確化をめざすことになる。次年度の研究では.これまで得られた研究成果のとりまとめを行う。一年目の研究では形而上学方法論、二年目の研究では性質論に関してそれぞれ一定の結論を得ることができた。
ＤＮＡメチル化制御因子の構造形成を介したヒストン認識及びＤＮＡ脱メチル化保護機構

哺乳類の初期発生において,生殖細胞のゲノム全体は高度なメチル化を受けており,受精後から始まるゲノムの脱メチル化の制御は,正常な個体発生に必須であると考えられている.PGC7は,ヒストンH3のメチル化を受けたリジンへの結合を介してDNAを脱メチル化から保護する雌性ゲノムの脱メチル化保護因子である.さらに,PGC7の結合因子(PGC7BP)が見出され,PGC7が行うメチル化DNA保護の分子機構が明らかにされつつある.PGC7はアミノ酸配列からは天然変性タンパク質であることが示されていることから,その機能は,ターゲット分子との結合を介して一定の立体構造を形成することで誘起されると考えられる.本研究では,PGC7とメチル化リジンおよびPGC7BPとの複合体のX線結晶構造解析を行い,天然変性タンパク質であるPGC7がそれぞれのターゲット分子依存的な立体構造形成を介して,どのように機能発現するかを構造生物学的に明らかにする.これまでの全長PGC7の精製実験から,多量体形成が起こりやすいことがわかったため,発現領域を変えたいくつかのPGC7の発現コンストラクトを作成した.これらの中でも安定なものについて精製を行い,現在結晶化スクリーニングを進めている.またPGC7とPGC7BPとの相互作用領域を明らかにするため,PGC7とPGC7BPとの結合領域の検討を行った.上述したPGC7の発現領域を変えたコンストラクトと,ドメイン構造を基に3つの領域に分割したPGC7BPにGSTを付加させたものを用いてGST-pull downアッセイを行い,PGC7およびPGC7BPの結合に必要なそれぞれの領域を明らかにした.現在,これらの情報を基に共発現による大量調製を行っている.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。哺乳類の初期発生において,生殖細胞のゲノム全体は高度なメチル化を受けており,受精後から始まるゲノムの脱メチル化の制御は,正常な個体発生に必須であると考えられている.PGC7は,ヒストンH3のメチル化を受けたリジンへの結合を介してDNAを脱メチル化から保護する雌性ゲノムの脱メチル化保護因子である.さらに,PGC7の結合因子(PGC7BP)が見出され,PGC7が行うメチル化DNA保護の分子機構が明らかにされつつある.PGC7はアミノ酸配列からは天然変性タンパク質であることが示されていることから,その機能は,ターゲット分子との結合を介して一定の立体構造を形成することで誘起されると考えられる.本研究では,PGC7とメチル化リジンおよびPGC7BPとの複合体のX線結晶構造解析を行い,天然変性タンパク質であるPGC7がそれぞれのターゲット分子依存的な立体構造形成を介して,どのように機能発現するかを構造生物学的に明らかにする.これまでの全長PGC7の精製実験から,多量体形成が起こりやすいことがわかったため,発現領域を変えたいくつかのPGC7の発現コンストラクトを作成した.これらの中でも安定なものについて精製を行い,現在結晶化スクリーニングを進めている.またPGC7とPGC7BPとの相互作用領域を明らかにするため,PGC7とPGC7BPとの結合領域の検討を行った.上述したPGC7の発現領域を変えたコンストラクトと,ドメイン構造を基に3つの領域に分割したPGC7BPにGSTを付加させたものを用いてGST-pull downアッセイを行い,PGC7およびPGC7BPの結合に必要なそれぞれの領域を明らかにした.現在,これらの情報を基に共発現による大量調製を行っている.哺乳類の初期発生において,生殖細胞のゲノム全体は高度なメチル化を受けており,受精後から始まるゲノムの脱メチル化の制御は,正常な個体発生に必須であると考えられている.PGC7は,ヒストンH3のメチル化リジンへの結合を介して雌性ゲノムを脱メチル化から保護するタンパク質であり,さらに最近ではPGC7の機能に重要と考えられる新たな相互作用因子が見出された.PGC7はアミノ酸配列からは天然変性タンパク質であることが示されていることから,その機能は,ターゲット分子との結合を介して一定の立体構造を形成することで誘起されると考えられる.本研究では,PGC7とメチル化リジンおよび新規相互作用因子との複合体のX線結晶構造解析を行い,天然変性タンパク質であるPGC7がそれぞれのターゲット分子依存的な立体構造形成を介して,どのように機能発現するかを構造生物学的に明らかにする.本年度は,PGC7の発現,精製,結晶化を行った.全長PGC7の発現は,大腸菌を用いた系で検討し,発現が最も良好であったコンストラクトを用いて大量調製を行った.精製は種々のカラムを用いて,結晶化実験に適した高純度タンパク質を得た.精製したPGC7とメチル化リジンペプチドとの複合体について微量結晶化装置を用いて広範な結晶化スクリーニングを行った.現在のところ結晶は得られておらず,さらなる結晶化条件のスクリーニングを進めている.また,PGC7の機能に重要と考えられる新たな相互作用因子とPGC7との相互作用領域を明らかにするため、相互作用因子のドメイン構造を参考に3つの領域に分け,それぞれについてGSTを付加させたコンストラクトを作製した.今後は,これら試料を用いて,相互作用領域を決定し,PGC7との複合体でのX線結晶構造解析を行う予定である.PGC7のX線結晶構造解析については,PGC7の発現,精製を行い,結晶化まで実施した.

また,PGC7と新規相互作用因子との複合体構造解析に向け,新規相互作用因子の3つの領域についてGSTを付加させた発現コンストラクトを作製し,PGC7との相互作用領域の解明を進めている.以上より,おおむね順調に研究は進展している.昨年度に引き続き,PGC7のX線結晶構造解析を行う.全長PGC7の精製を進める過程で,多量体形成が起こりやすいことが明らかになったため,発現領域の異なる幾つかの鎖長のPGC7を用いて結晶化を行い,構造解析を進める.さらに,昨年度調製した発現コンストラクトを用いて新規相互作用因子を精製する.GSTプルダウンアッセイなどにより,PGC7との結合領域を決定し,その情報を基にPGC7と新規相互作用因子複合体の構造解析を進めていく.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
アドバンスト・モ-ション・コントロ-ル(運動の高性能制御)の研究

本研究は、「電気・機械複合系の、アドバンスト・モ-ション・コントロ-ル(運動の高性能制御)における新しい設計パラダイムを提案し、構築すること」を目的として、平成2年4月より開始された。具体的には、メカニカルシステムにおける、最も低位の状態変数である加速度を直接制御する必要性を述べ、その優れた外乱抑圧特性や、システム定数変動に対する強力なロバスト性を追究した。筆者がかつて提案した「加速度制御」においては、変動する外部環境の推定が基本となる。この視点から各種のロバストサ-ボ系を見直し、2自由度制御系にもとづく統一的な設計法を確立し、これをベ-スに、外乱オブザ-バ、受動的適応制御、安定化ディジタル逆システムといった手法の関係を明らかにした。さらに、これを多軸ロボットの運動制御へ応用し、従来の計算トルク法にもとづく非能率的な手法を打破する新しい制御法(位置指令のみにもとづく制御)を提案し、等身大マニピュレ-タを用いた実験によってその有効性を実証することができた。当初の予定では、さらに、モ-ション・コントロ-ルにおける逆ダイナミクス学習の役割を明確にし、自律分散制御系としての意味付け、生体情報処理原理にもとづく学習機能と、従来の制御理論の知識を有機的に結合させた新しい理論分野を開拓したいと考えた。ところが、研究代表者の長期海外出張に伴い、研究を1年で終了することになったため、この項目は十分検討することができず今後の課題として残された。しかしながら、それ以前の比較的“ハ-ドな"部分、すなわち、2自由度ロバストサ-ボ系の設計に関する純粋に制御理論的な部分の展開と、これをベ-スにした1軸マニピュレ-タ、さらに最終的には多軸マニピュレ-タを用いた検証については、予想を上回る成果が得られ、提案手法の有効性を理論、実験の両面から十分実証することができ、計算トルク法にかわるパラダイムを提唱できたと考えている。
イネの花芽形成を決定するFRIZZY PANICLE遺伝子の単離と解析

イネのfrizzy panicle(fzp)突然変異体では、枝梗メリステムから側部メリステムを形成するプログラムは正常であるが、形成された側部メリステムが花芽に分化するプログラムが異常であるため、分枝形成がくり返される。したがって、FZPはイネの花芽運命決定遺伝子であるとともに、分枝の制御に関わっているとも考えられる。本研究室では、現在fzp表現型を示す8系統を保持しており、そのうちの2系統(fzp-3,fzp-4)においてfzp表現型とトランスポゾンの連鎖が示唆された。そこで、トランスポゾンの挿入している領域の塩基配列を決定した結果、どちらの変異系統でもにERFドメインをもつ遺伝子が破壊されていたことがわかった。さらに、別の6系統でもおなじERF遺伝子に変異が検出された。fzp-1、fzp-3とfzp-6ではC末端にトランスポゾン挿入が生じていた。fzp-4では開始コドンから2.4kb上流へのトランスポゾン挿入が生じていた。fzp-2、fzp-5、fzp-7とfzp-8ではERFドメイン中にアミノ酸の変化を起こす一塩基置換が生じていた。これらの結果により、このERFドメインをもつ遺伝子がFZP遺伝子であることが強く示唆された。in situハイブリダイゼーションによりFZP遺伝子は花芽メリステムの側部のみに発現することが分かった。この発現パターンから、FZP遺伝子は花芽以内の側部メリステム形成を抑制することが支持された。
マントル流動・化学進化素過程を知るための転移構造・化学・拡散システマティクス

研究背景と目的:天然の岩石は一般的に複数の鉱物の集合体であるため、体積分率の多い鉱物(一相目)のみならず体積分率の少ない鉱物(二相目)が加わった多相系における岩石の振る舞いを調べることが重要となる。本研究はマントルの代表的な鉱物であるフォルステライト・エンスタタイト二相系において、粒径・粘性と二相分率の関係調べ、天然の岩石に応用することを目的とした。結果、および、考察:粒成長実験フォスルテライト-エンスタタイト量比の違う試料を用いて粒成長実験を行った。結果、二相分率が増える程、粒径は小さくなり、粒成長速度は遅くなる事が分かった。これは、二相分率が増加することにより、一相目の粒成長が阻害されるZener則により説明することができる。また、実験から得られた二相分率と粒成長の関係は、既存の粒成長モデルに鉱物の物性値を代入した、二相分率と粒成長速度の関係の理論値とよく一致することが分かった。つまりこの理論式を使い鉱物物性値が分かれば、二相分率の関数として粒成長を定式化する事が示唆された。変形実験フォスルテライト-エンスタタイト量比の違う試料を用いて、変形中のひずみ速度と温度を変化させた大気圧一軸圧縮試験を行った。まず、各試料の歪速度と粒径・応力・温度の関係式(流動則)求めた。二相分率を変えても流動則の応力-粒径依存性に変化は見られなかった。また二相分率と粘性変化の関係を求めた。二相分率が増加すると粘性は減少することが分かった。これは二相分率が変化することにより、(1)粒径が減少する効果と(2)構成鉱物の硬さの効果で説明できることが予想された。変形実験で求めた単成分の流動則と粒径変化から予想される二相分率と粘性変化の関係は、実験から得られた二相分率と粘性変化の関係と良く一致した。よって二相分率の関数として粘性を定式化する事に成功した。これまでの研究では、粒成長実験・変形実験を独立に行い、鉱物の量比を変化させた実験は行われて来なかった。本研究は、ナノパウダーを出発物質として使うことで、鉱物の組成、粒径を自由に変化させることに成功し、大気圧1軸圧縮試験機を用い、これまでよりも容易に変形実験をすることができるよう工夫した。本研究の粒成長実験・変形実験の結果は、既存のモデルを使って、鉱物の量比、粒径、粘性の関係式を定式化することに成功した。この成果は十分に研究目的を達成していると考える。既存のモデルにおけるパラメータの選定とモデルの理論的背景を実験結果を比較する。フォルステライト・エンスタタイト2相系のみならず、他の鉱物組み合わせの系でも応用可能なモデルを構築する。本年度行った事:フォルステライト(第一相:Fo)±エンスタタイト(第二相:En)の二相系においてEnの体積分率を系統的に変化させ、大気圧下における一軸圧縮変形実験を行い、粘性変化を検証した。背景と研究目的:Hiraga et al.(2010)においてフォルステライト(第一相:Fo)±エンスタタイト(第二相:En)の二相系における粒成長は、ゼナー則に従って系統的に変化することが説明された。ゼナー則は異相粒子同士がお互いの粒成長(粒界界面移動)を阻害する機構であり、二相系における粒径は第一相の粒径、第二相の粒径、第二相の体積分率の関数になることが知られている(Smith, 1948)。Hiraga et al.(2010)ではゼナー則を用いて、Enの体積分率に対応した粘性の変化を予想した。本研究ではHiraga et al.(2010)により予想された粘性変化を検証するために、大気圧下における一軸圧縮変形実験を行った。結果・考察:圧縮変形実験では均一な変形に成功し、精度の良い応力・歪速度曲線が得られた。微細構造観察においては、TEM及びFE-SEMを用いた。実験前の試料を前後の試料をTEM及びSEM観察した所ポアやクラック、メリトは見られなかった。また変形後における組織解析を行い第一相と第二相の粒径比および粒径分布を解析した。その解析から変形中の粒成長はゼナー則に従うことが分かった。またEnの体積分率に応じて粘性が下がることが分かり、これはゼナー則に従う粒径変化が原因であると考えられる。さらに歪とともに粘性が上がることが分かり、これは試験中の粒径変化が原因と考えられる。背景と研究目的:天然の岩石は一般的に複数の鉱物の集合体であるため、一相目の鉱物のみならず二相目の鉱物が加わった多相系における岩石の振る舞いを調べることが重要となる。二相目の粒子の量比により変化することが期待されるパラメーターは粒径、粘性、変形機構などが挙げられる。特に、粒径は粒径依存型の変形において重要な役割を果たし、粘性や変形機構を直接的に変化させる重要なパラメーターである。本研究は、二相系における粒径・粘性および変形機構と二相目粒子の割合の関係調べ、天然の岩石に応用することを目的とする。結果、および、考察:圧縮変形実験では均一な変形に成功し、精度の良い応力・歪速度曲線が得られた。

微細構造観察においては、TEM及びFE-SEMを用い、実験前の試料を前後の試料の組織解析を行い第一相と第二相の粒径および粒径分布を解析した。その解析から変形中の粒成長則・粒成長指数を求めた。粒成長の速度を示す粒成長は、dn-dOn=Kt(式1)と表わされ、dは成長後の粒径、dOは成長前の粒径、Kは粒成長係数、nは粒成長指数である。実験から二相目粒子の割合が大きい程Kは小さいことが分かった。つまり二相目粒子が多いほど粒成長は遅いことになる。この二相目粒子の割合と粒径変化は、粒成長係数Kのモデルに基づき、第一相と第二相の粒径比により説明可能であることが分かった。またEnの体積分率に応じて粘性が下がることが分かった。これは、Enの体積分率に応じた粒径変化が原因であると考えられる。さらに歪とともに粘性が上がることが分かり、これは変形中の粒径変化が原因と考えられる。研究背景と目的:天然の岩石は一般的に複数の鉱物の集合体であるため、体積分率の多い鉱物(一相目)のみならず体積分率の少ない鉱物(二相目)が加わった多相系における岩石の振る舞いを調べることが重要となる。本研究はマントルの代表的な鉱物であるフォルステライト・エンスタタイト二相系において、粒径・粘性と二相分率の関係調べ、天然の岩石に応用することを目的とした。結果、および、考察:粒成長実験フォスルテライト-エンスタタイト量比の違う試料を用いて粒成長実験を行った。結果、二相分率が増える程、粒径は小さくなり、粒成長速度は遅くなる事が分かった。これは、二相分率が増加することにより、一相目の粒成長が阻害されるZener則により説明することができる。また、実験から得られた二相分率と粒成長の関係は、既存の粒成長モデルに鉱物の物性値を代入した、二相分率と粒成長速度の関係の理論値とよく一致することが分かった。つまりこの理論式を使い鉱物物性値が分かれば、二相分率の関数として粒成長を定式化する事が示唆された。変形実験フォスルテライト-エンスタタイト量比の違う試料を用いて、変形中のひずみ速度と温度を変化させた大気圧一軸圧縮試験を行った。まず、各試料の歪速度と粒径・応力・温度の関係式(流動則)求めた。二相分率を変えても流動則の応力-粒径依存性に変化は見られなかった。また二相分率と粘性変化の関係を求めた。二相分率が増加すると粘性は減少することが分かった。これは二相分率が変化することにより、(1)粒径が減少する効果と(2)構成鉱物の硬さの効果で説明できることが予想された。変形実験で求めた単成分の流動則と粒径変化から予想される二相分率と粘性変化の関係は、実験から得られた二相分率と粘性変化の関係と良く一致した。よって二相分率の関数として粘性を定式化する事に成功した。これまでの研究では、粒成長実験・変形実験を独立に行い、鉱物の量比を変化させた実験は行われて来なかった。本研究は、ナノパウダーを出発物質として使うことで、鉱物の組成、粒径を自由に変化させることに成功し、大気圧1軸圧縮試験機を用い、これまでよりも容易に変形実験をすることができるよう工夫した。本研究の粒成長実験・変形実験の結果は、既存のモデルを使って、鉱物の量比、粒径、粘性の関係式を定式化することに成功した。この成果は十分に研究目的を達成していると考える。既存のモデルにおけるパラメータの選定とモデルの理論的背景を実験結果を比較する。フォルステライト・エンスタタイト2相系のみならず、他の鉱物組み合わせの系でも応用可能なモデルを構築する。
ヒト化腸上皮マウスを用いた疾患モデルの開発

本研究は炎症性腸疾患・大腸癌に対し、病態の解明とこれに基づく治療法の飛躍的な発展を達成するには、ヒト疾患を忠実に模倣し、且つ治療効果を鋭敏に反映・予測し得る動物モデルの確立が必須であり、切望されている。本研究は、研究代表者らが世界で唯一保有する技術である「腸上皮初代培養細胞の生体移植法」を、全大腸上皮をヒト由来細胞で置換した「ヒト化腸上皮マウス」作成法へと展開し、これを利用した世界初のヒト化大腸炎・発癌モデルマウスの樹立へと発展させる事を目的とする。具体的には、(1)移植ドナー腸上皮によるレシピエントマウス腸上皮置換法の確立、(2)内視鏡生検組織を用いたヒト腸上皮オルガノイド・ライブラリの構築、(3)ヒト化腸上皮マウス誘導作成法の開発の3項目について遂行する。本研究の遂行により、「ヒト化マウス」を用いた消化管疾患研究・治療法開発という全く新しい分野を開拓するのみならず、ヒト特有の分子構造・抗原に対する分子標的薬の生体内疾患標的に対する機能・効果の迅速且つ正確な評価、並びに生体レベルでの大規模・高効率な疾患治療標的分子スクリーニングを実現する画期的な薬剤開発ツールへと発展することが期待される。本年度は研究計画に則り、高効率移植モデルマウスの条件検討を行い、従来よりも効率の良い移植条件を見いだした。また内視鏡生検検体から、ヒト腸管上皮オルガノイドの培養を行いライブラリーの収集を開始している。昨年度は研究計画に則り、高効率移植モデルマウスの条件検討を行い、従来よりも効率の良い移植条件を見いだした。今年度は高効率移植モデルを用いて、マウス小腸初代培養オルガノイドを大腸に移植させることに成功し、小腸が大腸の間質にもかかわらず小腸細胞のまま分化し小腸絨毛を形成することを確認した。以上より、人上皮細胞もマウス大腸間質においても腺菅構造を形成することが期待できる。消化器病学(1)移植ドナー腸上皮によるレシピエントマウス腸上皮置換法の確立(レシピエントマウスへのドナー腸上皮生着法の最適化)に関しては、薬剤処理にて広範囲の大腸粘膜を上皮細胞のみ剥離する条件を発見し、上皮移植にてこれまでよりも高効率、広範囲の移植モデルの構築に成功した。(2)内視鏡生検組織を用いたヒト腸上皮オルガノイド・ライブラリの構築(大腸内視鏡生検検体からのヒト腸上皮オルガノイド作成・保存法の確立)に関しては、本学倫理審査承認のもと、内視鏡生検検体から腸上皮オルガノイドの作成・保存を開始している。以上より概ね順調に計画を遂行できていると考える。ヒト化腸上皮マウスによる大腸炎モデルの確立に関しては、ヒト腸上皮オルガノイド・ライブラリに保存された炎症性腸疾患患者由来腸上皮オルガノイドを用い、「ヒト化腸上皮マウス」を作成する。

一定期間の飼育の後、ドナー細胞の定着率と腸炎発症の有無につき組織学的に解析を加える。同マウスに対し、ドナー患者由来PBMCを種々の細胞数で腹腔内投与し、体重変化・血便の発症等を指標に経時的に追跡する。ヒト化腸上皮マウスによる大腸発癌モデルの確立に関してはヒト腸上皮オルガノイド・ライブラリに保存された大腸dysplasia・大腸腺腫・大腸癌由来オルガノイドを前記によりレシピエントマウスに生着させ、生着した上皮の発育・進展の有無を経時的に追跡する。大腸dysplasia・大腸腺腫については発癌誘発物質・変異原投与により癌の発症・進展が促進されるか否かについても検討を加える。試薬等が計画当初より廉価で購入可能であったため。検討する数・種類を拡大して解析を行うため、試薬を増量して購入する予定である。
霊長類Y染色体における比較ゲノム解析

本年度は、霊長類ゲノムリソースの完備と、ヒトとチンパンジーを中心とした比較ゲノム解析研究を行った。研究成果は下記のとおりである。1.ゲノムリソースの完備として、ヒトY染色体特異的フォスミドライブラリー(YハプロタイプC型,10ゲノム分をカバー)を作製した。本研究費の補助を受けた3年間で、8種類の正常ヒトY染色体ハプロタイプ別フォスミドライブラリーの作製と各ライブラリーの3Dスクリーニングシステムの構築を完了した。また、他の研究課題の一貫として、ニホンザルとオランウータンのBACライブラリー作製を進行中であり、ヒト8個体におけるY染色体多型解析、ヒト以外にチンパンジー、オランウータン、ニホンザルを含む霊長類Y染色体の比較ゲノム解析研究を行う上での基盤を確立した。2.霊長類Y染色体比較ゲノム解析については、昨年度に引き続きチンパンジーY染色体のクローンマップ作製を行い、ヒトと比較的相同性が高い約10Mbの領域について精度の高いクローンマップの構築が完了した。またヒトとチンパンジーで保存性の低い領域、つまり種間で多様性の高い領域については、領域特異的塩基置換解析法を用いて、詳細なクローンマップを作製中である。高精度なクローンマップが完成している10Mbの領域について、我々の研究室と韓国の研究チームの共同で、チンパンジーY染色体ゲノムシークエンスプロジェクトが行なわれており、クローンマップと並行し、塩基配列レベルでの比較解析研究も進んでいる。シーケンスを行なっているチンパンジーの10Mbの領域は、塩基配列のレベルではある程度の相同性を示すが、その領域には少なくとも15箇所の染色体再構成部位が存在し、染色体レベルで構造が大きく異なっていることが明らかになった。これらの染色体再構成部位について、他の霊長類における構造を調べ、霊長類におけるY染色体の系譜を明らかにしたいと考えている。本年度の達成目標である、研究リソースと解析システムの構築については、ほぼ達成できた。リソースでは、ヒトY染色体特異的Fosmidライブラリーを作成し、それらの3Dスクリーニングシステムを構築した。我々が以前に報告した「日本人Y染色体のハプロタイプ間における正常男性の平均精子数の相違」を念頭におき、YハプロタイプI-IVのそれぞれについて、Y染色体の大きさを60Mbと推定した場合の10ゲノム分を含むライブラリーを作成した。これらのライブラリーは今後展開する予定である、表現型を考慮に入れた霊長類Y染色体の比較ゲノム解析を行う上で、貴重なリソースと成り得る。また、システムの構築では、染色体のFISH法による解析システムを立ち上げた。染色体のR-バンドによる核型解析とDNA fiber-FISH法については、今後さらに条件設定をする必要性が残されているが、クローンのマッピングについては支障なく解析できるようになった。各霊長類のゲノムDNAを用いて、ヒトの塩基配列をもとに作成した84個のマーカーによるSTSマッピングを行った結果、10.7%がヒト特異的、3.5%がヒト-チンパンジー特異的,ヒト-チンパンジー-オラウータンで共通なマーカーは9.5%であった。それらのマーカーが位置する領域の詳細な解析については、今後順次行っていく予定である。また、ヒトとチンパンジーY染色体のFISH法による比較を行っているが、チンパンジー全染色体で最小のものがY染色体であることが明らかとなった。さらに、既に報告されていることであるが、ヒトで認められる長腕のヘテロクロマチンがチンパンジーでは認められないことを確認した。染色体標本の観察によると、チンパンジーのY染色体はヒトの約半分の大きさであるが、この大きさの違いがヘテロクロマチンの有無のみに由来するのかどうか、現在解析中である。本年度の成果として、1、ゲノムライブラリーや霊長類由来のゲノムDNAなどのリソースの拡充、2、霊長類間におけるY染色体構造比較とヒトY染色体特異的領域の同定、3、チンパンジーY染色体の物理地図作製が挙げられる。1、については、チンパンジー5個体とニホンザル1個体について血液サンプルを入手し、EBウイルスによるセルライン化を行った。チンパンジーについてはライン化に成功したが、ニホンザルでは上手くいっていない。これについては、ニホンザル細胞表面におけるEBウイルスレセプターの欠如が予想されるため、今後はベクターを用いた細胞の形質転換を行い培養細胞の樹立を目指す。また、チンパンジーY染色体特異的BAC/Fosmidライブラリーを作成した。2、昨年度から継続しているSTSマッピングについて、さらに詳細な解析を行い、霊長類Y染色体においてヒト特異的な領域を同定した。その領域は、ヒト以外の霊長類において認められないことから、進化の過程でヒトとチンパンジーが分岐した後、ヒト特異的に起こったゲノムの挿入であることが推定された。1Mb以上にわたるこの領域には、ヒトにおいて複数の遺伝子が存在する。それらの遺伝子は、遺伝子ファミリーを形成するものや情報学的解析により予測されたものであり、遺伝子機能については不明なものであるが、ヒト特異的な表現型に関わる遺伝子の存在が期待される。3、密度の高いクローンマップの構築を目指して、チンパンジーY染色体の物理地図作製を進めている。これまでの解析で、ヒトと相同性を示す領域のクローンマップは、一部の領域を除いて完了している。ヒトY染色体は同一種内でも多様であることが報告されているが、データベースに登録されているヒトY染色体の構造と、我々が解析に用いているチンパンジーY染色体の構造は、塩基配列、染色体構造ともに大きなゲノム構造変化が認められている。

本年度は、霊長類ゲノムリソースの完備と、ヒトとチンパンジーを中心とした比較ゲノム解析研究を行った。研究成果は下記のとおりである。1.ゲノムリソースの完備として、ヒトY染色体特異的フォスミドライブラリー(YハプロタイプC型,10ゲノム分をカバー)を作製した。本研究費の補助を受けた3年間で、8種類の正常ヒトY染色体ハプロタイプ別フォスミドライブラリーの作製と各ライブラリーの3Dスクリーニングシステムの構築を完了した。また、他の研究課題の一貫として、ニホンザルとオランウータンのBACライブラリー作製を進行中であり、ヒト8個体におけるY染色体多型解析、ヒト以外にチンパンジー、オランウータン、ニホンザルを含む霊長類Y染色体の比較ゲノム解析研究を行う上での基盤を確立した。2.霊長類Y染色体比較ゲノム解析については、昨年度に引き続きチンパンジーY染色体のクローンマップ作製を行い、ヒトと比較的相同性が高い約10Mbの領域について精度の高いクローンマップの構築が完了した。またヒトとチンパンジーで保存性の低い領域、つまり種間で多様性の高い領域については、領域特異的塩基置換解析法を用いて、詳細なクローンマップを作製中である。高精度なクローンマップが完成している10Mbの領域について、我々の研究室と韓国の研究チームの共同で、チンパンジーY染色体ゲノムシークエンスプロジェクトが行なわれており、クローンマップと並行し、塩基配列レベルでの比較解析研究も進んでいる。シーケンスを行なっているチンパンジーの10Mbの領域は、塩基配列のレベルではある程度の相同性を示すが、その領域には少なくとも15箇所の染色体再構成部位が存在し、染色体レベルで構造が大きく異なっていることが明らかになった。これらの染色体再構成部位について、他の霊長類における構造を調べ、霊長類におけるY染色体の系譜を明らかにしたいと考えている。
骨延長モデルを用いた幹細胞集積因子の機能解析

骨延長においてSDF-1は幹細胞/前駆細胞の集積に働き、新生血管網の再構成に不可欠な役割を果たす。マウス骨延長では幹細胞/前駆細胞が延長部に集積することを見いだした。骨延長での骨再生過程において、SDF-1を機能抑制すると骨延長部での血流が低下し、膜性骨化様式から軟骨内骨化様式へと変化した。一方、SDF-1過剰発現実験での実験結果から、細胞集積システムを応用することによって組織再生を促進する、新しい医療デバイス提供の可能性が示唆された。これまでの細胞移植をベースとした骨再生治療は、細胞採取時の侵襲、培養にかかる時間と、経費、細胞品質のメンテナンスなどの問題点を抱えており広く一般臨床に応用することは難しい。本研究では、整形外科、口腔外科領域で行われる「生体内幹細胞の集積を応用した大型組織再生術・骨延長」のメカニズムを解明するとともに、骨延長の治癒過程を促進する新しい治療デバイスの開発を目的とし、細胞移植を伴わない組織再生療法の開発を目指した。骨延長期間の短縮、すなわち延長スピードを二倍に設定すると延長間隙の骨再生が抑制され、軟骨が形成される。このメカニズムは血管内皮細胞の集積障害であることを見いだした。血管内皮の集積促進、新生血管成熟促進因子であるSDF-1を含有したコラーゲンスキャホールドを延長間隙に注入すると、著しい骨再生効果を誘導することを見いだした。一方、SDF-1を投与した延長間隙では間葉系幹細胞の集積に大きな変化がなかった。間葉系幹細胞の集積因子のスクリーニングにてケモカインMCP-1が重要な役割を果たすことを見いだした。SDF-1とMCP-1は骨延長における組織再生に不可欠であった。しかしながらこの2種類のケモカインを含有したコラーゲンスキャホールドを投与した延長間隙には骨再生が得られないという結果が得られた。従来から、CCL2は主要な炎症促進因子として、炎症制御を目的とした臨床研究の標的因子である。今回の解析結果はCCL2の単純な過剰発現では骨再生効果が得られないことを示している。今後、多岐にわたるMCP-1の細胞集積効果をどのようにして制御するかが重要な課題となった。一般的にヒトの自己再生能力は極めて限られていると考えられている。しかしながら、整形外科、口腔外科領域では、骨折部位に一定の張力をかけ続けることによって「骨、神経、血管、筋組織などを含む大型組織新生・再生を促す-骨延長術」が臨床的に用いられている。ヒトも環境さえ整えば、十分な自己組織再生能力を発揮するのである。骨延長では、骨髄や骨膜に散在する間葉系幹細胞(MSC)・血管内皮前駆細胞(EPC)・造血幹細胞(HSC)の集積が重要な役割を果たすと考えられるが、幹細胞集積の実体やその分子機構は多くが不明のままである。本研究は「骨延長を、生体内幹細胞の集積を応用した骨格系組織再生モデルと位置づけ、同現象における幹細胞集積因子の機能解析を行う」さらに得られた解析結果をもとにして「生体内幹細胞の集積システムを応用した、細胞移植も大型固定装置も用いない新しい再生医療システム」を考案する.主要解析項目は、1)幹細胞集積の実体:骨延長過程でSca-1陽性幹細胞の集積部位を同定する、2)集積する幹細胞の種類を明らかにする、3)骨延長でいかなる集積因子がいかなる細胞の集積に機能するか同定する、4)集積因子の機能抑制が組織再生に与える影響を解析する。これらの解析をとおして骨延長の実態を分子レベルで解明する。最終的には、細胞移植も大掛かりな固定装置も無しに、「生体内幹細胞の集積システムのみで骨延長と同等な効果が得られるような新しい治療法の開発」を目指す。細胞集積因子の機能抑制や過剰発現による細胞動態・組織再生効率の変化を検証する。具体的には解析候補の機能抑制化合物質や中和抗体を購入し分子機能抑制実験。さらには集積因子蛋白を直接延長部に注入し治療効果を判定する。解析項目は以下の点、1)Hematoxilin-Eosin染色、アリザリンレッドS染色、アルシアンブルー染色、前述の骨髄幹細胞・前駆細胞マーカーセットによる組織学的解析、2)骨髄移植と細胞移動の計測(マウスはC57/BL6を使用する):シンプルな免疫組織化学的に得られた結果を、in vivo imagingにて検証してみる。同系GFP-トランスジェニックマウスの骨髄単核球分画を、採取直後に遠赤外領域色素XenoLight DiR (励起波長/蛍光波長:748/780nm)にて標識し、培養せずに骨端部より注入。Liveな細胞移動をIVIS200 in vivoimager(名古屋大学医学部共通機器)にてDiR陽性細胞の移動を計測。その後、組織切片を制作し、集積したGFP陽性細胞を幹細胞・前駆細胞マーカーセットで染色する。いずれの幹細胞が集積したかretrospectiveに解析する。(DiRは染色操作で流れ出してしまうため、GFPと併用する)

3)細胞集積因子の過剰発現による骨延長促進実験:マウス大腿骨を骨切り後、独自に開発した創外固定装置を用いて固定して、5日間の待機期間を経た後、延長操作を開始する。通常、仮骨が形成されないハイスピードで延長を行う。4)従来の複雑な装置を用いない、骨折用の簡単な固定装置での骨延長:骨折の非観血的整復術に用いる簡単な固定による骨延長実験を行う。これ以前の研究成果を総合的に判断して、最適な固定装置を制作する。申請者が行おうとする、生体内幹細胞の局所集積システムの開発は、再生医療の実現を目指すものである。研究を遂行するにあたり、ケモカインやグロースファクターを用いたアッセイ、マウス骨延長実験を行なうことを予定している。よって、動物飼育費、細胞培養経費が必要となる。消耗品は動物からの細胞採取、細胞培養および評価のための試薬等に使用する。