hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
年齢推定および外見推定マーカーを利用した該当者絞込み指標による個人識別の高度化

年齢及び外見推定マーカーを法医学的個人識別に活用するための基礎的研究を行い、以下の成果を得た。(1)年齢依存性M-LP遺伝子発現は新規な年齢依存性転写抑制因子Rhitによって制御されている。(2)Rhitのヒトホモログは転写因子FODX3及びGABPによって発現制御されている。(3)M-LPは酸化ストレス応答に関与している。(4)年齢依存性転写因子を利用した年齢推定マーカー同定の基盤が確立した。(5)Rhit欠損マウスは顕著な表現型を示さず、Rhit機能は他の転写抑制因子によって補完されている。(6) HMGA2遺伝子などは日本人集団において身長に、さらにGHR遺伝子は心重量などに相関する。本研究では法医学的試料からの年齢・外見推定による該当者の絞込みによって個人識別の高度化を図る。そこで、年齢依存性生体分子を年齢推定マーカーとして、さらに外見を規定する遺伝マーカーを外見推定マーカーとして、"該当者絞込み指標"に利用することを目的として研究を進める。その結果、以下のことが明らかとなった。1.従前の研究で明らかにした年齢依存性を示すマウス転写抑制因子RhitのヒトホモローグKruppel-related zincfinger因子ZNF205を同定した。乳癌由来培養細胞MCF-7を用いRACE法によってZNF-205 full-length cDNAをクローニングしたところ、ZNF205たんぱく質にはマウスRhitに比べ一つのエキソンに相当するアミノ酸配列が挿入されていた。次年度、ZNF205発現の年齢依存性を精査することとしている。2.年齢依存性を示すヒトDNase I発現の遺伝的基盤を明らかにするため、非同義置換型SNP12座位に着目した。これら全てのSNPの遺伝子型判定法を確立し、アジア人、アフリカ人および白人集団について集団調査したところ、4座位(Q222R、R-21S、G105R、Y95S)で全てのまたは一部の集団で多型性が見られた。残りのSNPは全てmono-allelicであり、ヒトDNase I遺伝子の遺伝的多様性は比較的乏しいことが明らかとなった。さらに、SNP Q38H、R85H、C209Y、Q222RおよびA224Pに対応するアミノ酸置換によってDNase I活性は低下した。従って、DNase I活性変動を精査する際、対象者についてこれらSNPの遺伝子型を考慮しなければならない。3.外見推定マーカーとして、身長関連遺伝子に着目した。白人集団などで身長を規定する遺伝子としてhigh mobility group-A2 gene (HMGA2)が知られている。そこで、日本人集団においてHMGA2のSNP rs1042725およびrs7968682と身長の相関を調べたところ、それぞれのC-alleleおよびT-alleleは有意に身長の伸長に関与していた。従って、日本人集団においても、HMGA2は身長関連遺伝子の一つであることが明らかとなった。2.Rhitの生理的機能を解明するため、本年度および次年度でRhit遺伝子改変マウスを作成する予定であり、その作成作業を継続している。本年度は、身長関連遺伝子であることが示唆されたLIM homeobox 3-quiescin Q6sulfhydryl oxidase 2 (LHX3-QSOX2)のSNP rs12338076およびinsulin-like growth factor 1 (IGF1)のSNP rs1457595, rs17032362について、日本人集団においてそれぞれの遺伝子型と身長の相関を調べたところ、有意な相関性は認められなかった。さらに、これらSNPの分布は人種特異的であり、アジア人種における異なる集団間にも分布の差異が見られた。従って、LHX3-QSOX2およびIGF1の身長関連遺伝子としての身長決定への寄与は少ないものと考えられた。1.マウス年齢依存性転写抑制因子regulator of heat-induced transcription (Rhit)の生理的機能を解明するため、前年度作製したRhit-/Rhit-マウスの表現型解析を行った。その結果、1腎におけるmRNA発現をmicroarray法によって網羅的に比較したところ、36種類の高発現と45種類の中等度発現上昇、および48種類の発現減少を示す遺伝子群が明らかとなった;2Rhit-/Rhit-マウスでは腎小体の軽微な発達不全、精巣における軽微な限局性精細管萎縮などが観察されたが、顕著な病理組織学的病変は認められなかった;3血液生化学的検査から、Rhit-/Rhit-マウスでは正常マウスに比較してアミラーゼやリパーゼなどの活性レベルの上昇が認められた。2. RhitHの生理的役割を解明する一環として、遺伝子発現抑制に直接関与するzinc

fingerドメイン内に座位する非同義置換型SNP(6座位)に着目し多集団における分布調査と遺伝子型ー活性相関解析を実施した。SNP p.Cys461Serなどは発現抑制効果を減弱させたが、これらのfunctional SNPsは多集団においてmono-allelicな分布を示した。従って、RhitHの機能を低下させるSNPは遺伝的多様性に乏しいことが明らかとなった。3.これまで報告された身長関連遺伝子(97座位)が身長以外の様々な身体所見と相関があるか網羅的に解析した。その結果、ERAP1 (SNPrs274349)などが心重量に、MTNR1B (rs10830963)などが肝重量に有意な相関を示すことが明らかとなった。1.前年度からの継続として、マウス年齢依存性転写抑制因子regulator of heat-induced transcription (Rhit)の生理的機能を解明するため、Rhit-/Rhit-マウスを作成した。Rhit-/Rhit-マウスは胎生致死ではなく正常に分娩された。現在、Rhit-/Rhit-とRhit+/Rhit+マウス間の遺伝子発現状態の差異を解析している。2.前年度にマウスRhitのヒトホモローグRhitHを同定した。本年度は、マウス年齢依存性生体分子Mpv17-like protein (M-LP)のヒトホモローグであるM-LPH遺伝子発現へのRhitHの関与をプロモーター解析、RNAi発現抑制解析等によって精査した。その結果、M-LPH遺伝子はイントロン1内に座位する結合部位を介してRhitHによって発現抑制調節されていることが明らかとなった。3.RhitH遺伝子内には多数の非同義置換型SNPが座位する。RhitHの生理的役割を解明する一環として、遺伝子発現抑制に直接関与するKRABドメイン内に座位するSNPに着目し多集団における分布調査と遺伝子型ー活性相関解析を実施した。これらSNPは3大人種を含む異なる14集団においてすべてmono-allelicな分布を示したが、そのうちp.R135Wのminor alleleは遺伝子抑制効果が減弱するRhitHを産生した。遺伝子発現抑制効果を減弱させるSNPがmono-allelicな分布を示したことから、ヒト集団の形成過程でRhitH遺伝子は活性が保持されるように保存されたものと考えられた。4.年齢依存的に活性変動するDNase IとDNase 1L3について、その病態生理学的役割を解明する一環として、databaseに登録されている全functional SNPに関する遺伝子型ー活性相関を明らかにした。1.年齢依存性転写抑制因子regulator of heat-induced transcription (Rhit)の機能を解明するため、従前に作製したRhit-/Rhit-マウスの表現型解析を継続した。
パーキンソン病に伴う認知機能障害の早期診断法の開発：ボクセルベースQSM解析

パーキンソン病に伴う認知機能障害を早期に診断する画像法は確立されていない。私たちは、α-シヌクレインが鉄を介して凝集する分子機序に着目し、定量的磁化率画像(QSM)が早期診断に応用できないかと考えた。さらに、全脳の鉄沈着の分布を網羅的に画像統計解析するため、ボクセルベースQSM解析を新たに開発した。本研究では、この手法を用いて、QSMが本症の早期診断に役立つ画像バイオマーカーになることを目指す。
場の理論における位相的ソリトン

超対称ゲージ理論において、BPS非アーベリアン渦のモジュライ空間の計量の漸近形、渦が同じ位置にある場合のモジュライ空間の分類を行った。また、ゲージ群の一般化を行った。高密度QCD(カラー超伝導相)において、非アーベリアン渦の解と内部モジュライと有効理論の構成、渦間相互作用の計算、グルーオンやフォノンとの相互作用の導出を行った。またフェルミオンゼロモードの構成、渦の非可換統計を調べた。さらに、閉じ込められたモノポールの構成を行った。多成分のボース・アインシュタイン凝縮において、非可換渦、ドメイン壁(Dブレーン)、ノットソリトンなどを構成した。1/4BPS状態であるボーテックス・インスタントンの複合系と、数学的対象であるアメーバやトロピカル幾何学の関係を見出した。この際ゲージ群がU(1)の時には、一対一に対応する。さらにゲージ群がU(N)の場合は新しい幾何学対象「非アーベリアン・アメーバ」を記述していると考えられる。また、別の1/4BPS状態として、複数のドメインウォールを橋渡しするボーテックスの配位は、Dブレーシソリトンと呼ばれている。このソリトンのダイナミクスを低速度の近似(モジュライ近似)で調べた。これにより、今後実際のDブレーンの散乱と比べることが出来るようになった。高温あるいは高密度のQCDにおいて現れる非アーベリアン・ボーテックスを調べた。特にボーテックス間に現れる相互作用の計算を行った。これにより中性子コアのダイナミクスが解明されることが期待される。高次元インスタントンの解を複素射影空間の上で構成した。近年発展してきた非アーベリアン・ボーテックスは主にU(N)ゲージ理論におけるものであった。これをSOやUSpといったゲージ群に拡張した。またケーラー商やハイパーケーラー商はU(N)やSU(N)ではよく知られていたが、SOやUspに拡張した。特にケーラーポテンシャルを求める公式を発見した。ブレーンワールド模型を調べる手法として、非線形表現の方法を発展させた。特に重力が結合している系では一般に局所並進ブレーンベクターが現れることを示し、その幾何学的性質と現象論的帰結を議論した。特にダークマターと加速器実験から来るブレーン・テンシヨンへの制限を議論した。非アーベリアンボーテックスは超対称ゲージ理論で発見され、弦理論との関係、非アーベリアン双対性への応用など、様々な目的で調べられてきた。これらボーテックスの多体の散乱を記述するモジュライ空間とそのダイナミクスを調べることは重要である。また、同様の非アーベリアンボーテックスは、高密度QCDや高温QCDでも現れる。特に高密度QCDでボーテックスは、カラー超伝導の証拠を見つける際に重要である。もし、中性子星のコアでカラー超伝導が実現されているならば、中性子星は回転しているので必ず非アーベリアン・ボーテックスが現れている。よって、カラー超伝導のシグナルは、ボーテックスが存在することを何らかの方法で確かめることに帰着される。このため、ボーテックスの相互作用、ダイナミクス、格子構造を解析することで、中性子星コアでの振舞いに結びつけ、パルサー・グリッチ現象における観測の可能性を探ることが出来るかも知れない。さらに、ボーテックスからの南部ゴールドストーン粒子の放射を調べるために、非アーベリアンな2階反対称テンソルとの結合をも重要である。また、カラー超伝導における、モノポールが存在するかどうかも理論的に重要である。もし存在すれば、ハドロン相との連続性について議論することが出来る。また、ボーズ・アインシュタイン凝縮では、別種の非アーベリアンボーテックスが現れる。このボーテックスが衝突するときにラング構造が出来ることを示した。この系は直接実験で確認できるという意味で注目されているので、より重要である。本研究のテーマは大きく分けて3つにわかれる。(1)超対称ゲージ理論におけるBPSソリトンとモジュライ空間の幾何学、(2)カラー超伝導における非アーベリアン渦糸、(3)冷却原子気体における渦とソリトンである。(1)非アーベリアン渦のモジュライ空間のケーラー計量を、渦間距離が十分に離れている場合に決定した。また、逆に複数の非アーベリアン渦が重なっている場合の、モジュライ空間の部分空間を決定した。さらに、非アーベリアン・モノポールをヒッグス相に持っていくことによって、キンクとの対応を発見し、対称性の残った相のモノポールのドナルドソン有理写像構成法と一対一に対応することを証明した。(2)カラー超伝導における渦糸の世界面の有効理論を前年度に決定したが、ストレンジクォークの質量の効果を取り入れ、古典的にはモノポールが存在しないことを示した。さらに、世界面の量子効果を取り入れることで、非摂動ポテンシャルを求め、この相で量子モノポールが閉じ込められていることを示した。

通常の閉じ込め相ではモノポール凝縮でクォークが閉じ込められていると考えられているが、高密度のカラー超伝導相ではクォーク凝縮でモノポールが閉じ込められていることを示したという意味である種の双対性を示唆している。また、渦糸上に非アーベリアンなマヨラナ・フェルミオン・ゼロモードを発見した。(3)2成分のボース・アインシュタイン凝縮において、Dブレーン解を構成した。スピンが2のボース・アインシュタイン凝縮の液晶相において、擬南部・ゴールドストーン・ボソンが存在することを発見した。この相には、いくつか異なった対称性の相が縮退していることが知られていたのだが、その現象を幾何学的に理解できるようになった。また、古典的に不安定であるが量子論的に安定な渦を発見した。
生活環境因子の影響による造血機能とくにポルフィリン代謝の変化に関する研究

生活環境内には、人の健康に有害な因子も少なくない。生体側の反応から健康障害発生以前に、有害因子を予知できれば、適切な予防対策も可能となる。本研究は赤血球系造血機能に着目し、生体に対する有害作用の早期発見を研究目的とした。主な結果は以下の通りである。1.低濃度鉛曝露(血中量が20μg/dl以下)の場合、貧血関連の変化は出現しなかったが、被検者79名中15名(19%)に尿coproporphyrinIとIIIの逆転を見出した。ポルフィリン代謝への影響の原因を検討している。2.ベリリウム(Be)投与により、尿CoproporphyrinIII排泄の増加をみた。これは、赤血球造血系に対する直接的な影響ではなく、肝障害によって誘発された間接的な変化であると思われる。3.実験動物家兎の背部に物理的皮ふ炎や化学的皮ふ炎を発生させた。皮ふ炎の消長と尿CoproporphyrinIII排泄増加が平行することを認めた。皮ふ炎が赤血球系造血機能に影響を及ぼすことを示唆するものと思われる。4.スポーツ活動をする女子高校生の貧血傾向は、鉄欠乏に加え、赤血球造血系酵素活性の変化を伴うことを認めた。貧血は運動終了3ヶ月後では回復しない。一方、健康女子学生に運動負荷すると男性と同様、白血球の増加をみたが、運動負荷終了の30分後には回復。この時から、尿中UroporphyrinとCoproporphyrinIIIの濃度は増加し、1時間後に最大で、以後漸次回復することを認め、この傾向は運動負荷量の多い程大であることがわかった。5.急性間歇性ポルフィリア(AIP)の家族を追跡調査し、赤血球PBG-D活性測定により、Carrierも検出することが出来た。この家族はわが国で最も強い遺伝性をもつ家系であることがわかった。また、このAIPcarrierにたいして、腹痛発作等発現予防に関する教育を行うことにより、発症防止が可能であることを報告した。我々の生活環境内には種々の有害因子がある.農薬を含む数万にも及ぶ化学物質が人に対して直接または問接的な有害作用とくに中毒の原因になりうること衆知の通りである.その中でとくに造血系を害するものも少なくない.第1年度の62年は,先ず,実験動物を用いた基礎的研究と見かけ上健康ないわゆる健康者,有害物が許容濃度以下の職場で働く産業労働者それに過激な運動を行う前後の正常な健康人などについて,おもに尿中ポルフィリン代謝物の変化の有無を高速液体クロマトグラフを用いて精査した.その結果,(1)家兎の背中に皮ふ炎(カミソリによる擦過傷あるいはクロトン塗布による炎症)を作り,鉛投与の場合と尿ポリフィリンとくにコプロポルフィリン排泄の有無を比較した.皮ふ炎を作った群では鉛投与群と比較するとその排泄で量的差はみられたものの皮ふ炎の状態の消調とほぼ比例の傾向を認めた.(2)健康な女子学生をトレッドミルによる定速歩行(80m/min),傾斜角漸時増(2.5%/2min)で歩行継続不能いわゆるall outまで運動負荷してその前後の血液細胞組成とポルファリン代謝の変化の有無を精査した.血液組胞組成のうち,とくに白血球数の変動(運動負荷によるall out直後では6.20±1.37から10.36±2.35となり,その30分後には再び運動負荷前とほぼ同値になった)と尿ポルフィリンではとくにコプロポルフィリンIIIの変動(運動負荷前の値を100にした場合, all out直後114.18±40.72, 30分後205.05滿101.94で, all out直後よりもむしろ30分後の方の値が大)が認められた.(3)鉛職場ではあるが管理の行き届いた工場で働く労働者について鉛健診時に尿ポルフィリン代謝物質増量の有無を精査した.貧血・血中鉛量などいわゆる鉛健診では全く正常値を示してにもかかわらず,尿コプロポルフィリンIIIが40μg/l以上のものが17.5%も認められた.このことは鉛の影響をより詳細に検討する必要性を示唆している.生活環境内には、人の健康に有害な因子も少なくない。

4.スポーツ活動をする女子高校生の貧血傾向は、鉄欠乏に加え、赤血球造血系酵素活性の変化を伴うことを認めた。貧血は運動終了3ヶ月後では回復しない。一方、健康女子学生に運動負荷すると男性と同様、白血球の増加をみたが、運動負荷終了の30分後には回復。この時から、尿中UroporphyrinとCoproporphyrinIIIの濃度は増加し、1時間後に最大で、以後漸次回復することを認め、この傾向は運動負荷量の多い程大であることがわかった。5.急性間歇性ポルフィリア(AIP)の家族を追跡調査し、赤血球PBG-D活性測定により、Carrierも検出することが出来た。この家族はわが国で最も強い遺伝性をもつ家系であることがわかった。また、このAIPcarrierにたいして、腹痛発作等発現予防に関する教育を行うことにより、発症防止が可能であることを報告した。生活環境内には、健康に有害な因子も少なくない。生体側の反応から健康障害発生以前に、有害因子を予知できれば、適切な予防対策も可能となる。本研究は、昨年から継続して、赤血球系造血機能に着目し、生体に対する有害作用の早期発見を目的とした。結果は以下の通りである。1.低濃度鉛曝露作業者(血中鉛が20μg/dl以下)において、貧血関連の変化は認められなかったが、79名中15名に尿CoproporphyrinIとIIIの逆転を認めた。ポルフィリン代謝への影響の原因を検討している。2.ベリリウム(Be)投与により、尿CoproporphyrinIII排泄の増加を認めた。これは、赤血球造血系に対する直接的な影響ではなく、肝障害によって誘発された間接的な変化であると思われる。3.実験動物家兎の背部に物理的皮ふ炎や、化学的皮ふ炎を発生させると、皮ふ炎の消長と尿CoproporphyrinIII排泄増減が平行することを認めた。皮ふ炎が、赤血球系造血機能に影響を及ぼすことを示唆するものと思われる。貧血は運動終了3ケ月後では回復しなかった。一方、健康女子学生に運動負荷すると、運動負荷終了の30分後から、尿中UroporphyrinとCoproporphyrinIIIの濃度は増加し、1時間後に最大となり、以後漸次回復すること、この傾向は運動負荷量の多い程、大であることが明らかになった。5.急性間歇性ポルフィリア(AIP)の家族を追跡調査し、赤血球PBG-D活性測定により、carrierも検出することが出来た。この家族はわが国で最も強い遺伝性をもつ家系であることが明らかとなった。また、このAIP carrierに対して、腹痛発作等の発現予防に関する教育を行うことにより、発症防止が可能であることを報告した。
在宅療養する神経難病患者を支えるインフォーマルサポートに関する基礎的研究

神経難病患者のインフォーマルサポートの形態及びボランティアの現状について文献検討を行った。インフォーマルサポートには家族・親戚・近隣住民・友人・NPOやボランティアの支援が含まれ、そのうちボランティアの在り方について検討した。神経難病患者の在宅療養を支えるボランティアは友人から広報誌で募集したボランティアまで様々であった。患者本人も吸引など医療処置が必要な方から、話し相手を求めている人まで大きな違いがあった。ボランティアを受け入れていた神経難病患者のうち1例についてさらに詳しく、情報収集を行った。本事例は吸引等の医療処置を必要としていなかった。ボランティアは近隣の看護系大学の学生20名程度を受け入れており大学教員がコーディネーターとして多大な役割を果たしていた。ボランティアに看護学生がつながったきっかけは患者と関わっている看護職が看護系大学教員と知り合いであったことであり、本人の希望により有償ボランティアとして実施していた。さらに、実際にボランティアを活用して生活している1例について情報収集を行った。ボランティアは主治医の知り合いの退職看護師と友人の2名であった。どちらも不定期に依頼を行っており、コーディネートは介護者である妻が行っていた。看護師には、難病医療の手続きや健康診査など不定期で自宅を開けなければならない時に、吸引や胃ろうのある本人の世話を無償で依頼していた。また、友人には運転ボランティアとして、外出する必要があるときに有償で依頼していた。自宅で療養する神経難病患者のボランティアの受け入れ状況は個別性が高く、ボランティアとつながるキーパーソンとつながっていることが重要であると考えられた。生活の支えはヘルパーなどのサービスでは本人や介護者のニーズを満たせない側面があり、ボランティアがサービスで対応できないニーズを満たすのに一役買っていることが明らかになった。体調不良により、長期休暇を取得したため。平成29年度・30年度に実施予定であった保健所及び社会福祉協議会を対象としたアンケート調査を令和元年度に実施する。インフォーマルサポートには家族・親戚・近隣住民・友人・NPOやボランティアの支援が含まれる。インフォーマルサポートのうちボランティアのあり方について検討した。神経難病患者の在宅療養を支えるボランティアには、友人の関わりから、広報誌で募集したボランティアまで、神経難病患者により様々であった。また、患者本人の状況も吸引等医療処置が必要な方から、医療処置は必要なく話し相手としてボランティアを求めている人まで状況に大きな違いがあった。ボランティアを受け入れていた神経難病患者のうち一例について、さらに詳しく確認するため、情報収集を行った。本事例は嚥下機能が残存しており、吸引等の医療処置を必要としていなかった。ボランティアは近隣の看護系大学の学生20名程度を受け入れており、大学教員がコーディネーターとして多大な役割を果たしていた。ボランティアに看護学生がつながったきっかけは、患者と関わっている看護職が看護系大学の教員と知り合いであったことがきっかけであり、本人の希望により有償ボランティアとして実施していた。毎日の関わりだけでなく、イベントも実施し、豊かな生活を送っていた。ボランティア保険の加入はしていなかった。自宅で療養する神経難病患者のボランティアの受け入れ状況は個別性が高く、ボランティアにつながるかは、本人の状況のみだけではなく、ボランティアとつながるキーパーソンとつながっていることが重要であると考えられた。体調不良で休暇を取ることが多く、研究を進めることが困難であった。今後、平成29年度に実施予定であった情報収集を進める。さらに1例、学生ボランティアをコーディネートした経験のある人より情報収集を行う。また、平成29年度に実施予定であった保健所保健師への調査及び平成30年度に実施予定であった社会福祉協議会ボランティア担当に在宅療養する神経難病患者へのボランティアについてアンケート調査を同時に行う。それにより、進行の遅れを取り戻す。平成29年度に計画した保健師を対象とした調査を年度内に実施できなかった。

調査を平成30年度に実施することで使用予定である。体調不良による長期休暇により研究が進まなかったため。保健所及び社会福祉協議会を対象としたアンケート調査を令和元年度に実施する。
動く見たまま3D画像と地震音の自動生成による視聴覚に訴える地震時想像力醸成環境

巨大地震による災害被害を劇的に減少させるためには、耐震化や家具固定などの個々人の備えの行動を抜本的に進めることが必要である。このためには、国民一人一人の我が事感を醸成することが不可欠である。そこで、視聴覚体感環境を利用して個々人の地震時イマジネーション力をつけるシステムを開発した。本研究では、視聴覚体感環境を利用して個々人の地震時イマジネーション力をつけることを目的する。我が国は、切迫する巨大地震を前に、社会の高機能・高密度化や人口の減少・偏在、少高齢化により、災害耐力や被災後の回復力を著しく減退させている。巨大災害による我が国社会の破綻を回避するには、災害前の個々人の備えを抜本的に進め、被害を劇的に減少させるしかない。政府や自治体は、地震防災戦略や災害被害を軽減する国民運動を推進してきたが、耐震化や家具固定などの進捗は芳しくない。その最大の原因は、国民一人一人の我が事感の欠如にある。そこで、本研究では、地震対策を我が事としてイメージできる地震時再現環境を構築し、個々人が、地震への備えをすることが当たり前と感じるような社会を作りあげていく環境を提供する。H24年度は以下の研究を実施した。H23年度から継続して、各種災害情報関連データのデータベース化を行った。また、下記の示す動作をするシステムを構築した。1GoogleMapを利用したWebGIS上で地点を選択し、その周辺の3次元地形データ等を生成した。2土地の地形・ハザードを閲覧しつつ、地震時の地盤ー建物群の揺れを立体視する。合わせて、注目する建物を指定した。3選択された建物の当該床位置の揺れを予測し、ディスプレイ上で、目の前の室内映像が当該の揺れで前後左右上下に揺れる様子を立体視する環境を整えた。4床の揺れに応じた、地震時の音を生成して音環境を生成した。5ディスプレイ上の映像の中に、仮想の家具を重ね表示し、家具の転倒状況を立体視表示した。構築したシステムは、防災イベント等で、体感効果についての調査を行い、効果測定を行い、そして必要に応じてシステムへのフィードバックを行った。H23年度は以下の研究を実施した。まず、国土地理院による5mメッシュデジタル標高データ、擬似経験的グリーン関数法により予測した地盤地表の強震動予測結果、自治体により提示されている各種のハザードマップ、昔の地形図に基づく地形の改変データ、などをデータベース化した。また、地表の強震動を用いて、非線形動的相互作用効果を考慮した建築物の弾塑性地震応答解析を実施し、建物内床応答を予測する解析法の構築に着手した。さらに、22年度までに整備したバーチャル振動台EVERESTの技術を用いて、地震時室内映像の視覚環境を生成した。3次元ビデオカメラ、3次元ウェブカメラを利用して景観の3次元画像を取得すると共に、カメラ付き3次元ヘッドマウントディスプレイに加速度計を設置して、ブレ補正をしながらヘッドマウントディスプレイ上で、目の前の映像を立体視できる環境を整えた。最後に、対称的フーリエ変換法により、床応答波形に対応する地震時の聴覚環境を生成した。H24年度で研究目的を達成できる目途が立っていると考えられるため。H23年度の検討をさらに進めると共に、これらのシステム化を試みる。ここで構築するシステムは下記のような動作をする。なお、対象地域は名古屋圏の数地域とする。(1)GoogleMapを利用したWebGIS上で地点を選択し、その周辺の3次元地形データ等を生成する。(2)土地の地形・ハザードを閲覧しつつ、地震時の地盤ー建物群の揺れを立体視する。合わせて、注目する建物を指定する。(3)選択された建物の当該床位置の揺れを予測し、3 Dディスプレイ上で、目の前の室内映像が当該の揺れで前後左右上下に揺れる様子を立体視する環境を整える。(4)床の揺れに応じた、地震時の音を生成して音環境を生成する。(5)さらに、3Dディスプレイ上の映像の中に、仮想の家具を重ね表示し、家具の転倒状況を立体視表示する。これにより、ユーザーは自宅の居室で経験する揺れを目の前の画像の中でリアルに体感することができる。構築したシステムは、応募者が日ごろ一緒に活動している防災リーダーや災害ボランティアコーディネータを介して多くの人たちに利用してもらい、体感効果についての調査を行い、効果測定を行う。
目指す技術者像を可視化して共有する工学系can-doリスト式評価指標の開発

1.技術者を育成する工学教育の分野において適用される評価指標の開発について技術者を育成する工学教育の分野において適用される評価指標を開発するため、工学の分野で必要とされる「技術」だけでなく、これからのエンジニアに求められる、発想や運営にも着目した「創造的能力」の育成と評価に関する情報収集を行った。具体的には、所属校の海外協定校等複数の大学・高専・ポリテクで行われている分野横断的能力の育成と評価について、カリキュラム編成や指導に関わる教員との情報交換を行った。得られた情報をもとに、「創造的能力」と「協働的能力」について評価指標の項目を選定した。2.工学系学生に求められる能力を客観評価できる作業テストの開発と有効性の評価について提案する指標の到達度を客観的に評価できる作業テストの開発については、「協働的能力」の測定に関連した予備実験としてロボットアームによる共同作業ワークを用いたテストを30人・3グループに対して実施し、行動特性の観察を行った。また、「創造的能力」の測定に関連した予備実験としてテキストマイニングを用いた成果物評価を実施し、客観的評価のための有効性を検証した。これらの成果について、GIGAKU Conference (10月5日長岡技術科学大学)、高専シンポジウム(1月26日小山高専)、日本高専学会(9月6日・7日北九州高専)で発表を行った。今後は評価指標の作成と評価用ワークの開発を継続し、指標の有効性やワークによる評価の信頼性を検討しながら、客観的な評価システムの構築を目指す。技術者を育成する工学教育の分野において適用される評価指標の開発についてはおおむね順調に行われ、指標における評価項目や段階化の大まかな枠組みができている。工学系学生に求められる能力を客観評価できる作業テストの開発と有効性の評価については、工学系学生の分野横断的能力について基礎データ収集を継続しながら、作業観察による評価やテキストマイニングによる評価など、複数の手法について試行しながら有効性を検討している。これまでの取り組みをもとに、今後は評価指標の作成と評価用ワークの開発を継続し、指標の有効性やワークによる評価の信頼性を検討しながら、客観的な評価システムの構築を目指す。
マルチフェロイクスにおける電気磁気結合のおりなす物性現象の分光的研究

光を用いてスピンのもつ創発物性を開拓するため、1.様々な光学過程における電気磁気光学効果、2.電気磁気光学効果による超高速磁化制御、3.電気磁気光学効果をプローブとした電気磁気ゆらぎと臨界現象の観測の3つを軸とする。1では、これまでに観測されてきた電気磁気光学効果は吸収過程におけるものであったが、発光やラマンなど未開拓な光学過程における効果を観測する。2では電気磁気光学効果の逆効果として期待される光電場による磁化制御を行う。3ではマルチフェロイクスで存在が予測されているゆらぎや臨界現象を観測し、時間スケールやドメイン形成過程を明らかにする。
下水処理水からの難分解性有機物除去を目的としたナノカーボン複合吸着材の開発

下排水処理水には医薬品等の難分解性の有機物が含まれる。本研究では、ナノ炭素吸着材を用いることで難分解有機物の除去技術を開発することを目的とする。ナノ材料は比表面積が非常に大きく高い吸着特性を示すため、従来の高度処理では除去できなかった難分解有機物を効率的に吸着除去できると考えられる。本研究では、具体的には、様々な水質条件における処理効率の評価や、吸着材再生技術、界面活性剤付加によるナノ材料の分散性向上などに取り組むことで、実環境で適用可能な吸着能の高いナノ炭素材料を開発する。
国際協力現場で求められる統合的英語力育成のためのプログラムの構築と実践

国内外で収集した音声及び文書データに基づいて、発展途上国の国際協力現場で社会調査を実施する場合に求められる英語力及び背景知識の獲得に焦点を当てた教材の第一部を作成した。その教材を用いて、日本・ベトナム両国で学生への訓練を実施し、2月にベトナムの少数民族の村で貧困・教育・水質の調査を行った。学生たちは調査に必要とされる英語力を十分に習得し、効果的に使用できた。さらに調査も現地の住民に貢献できる興味深い結果を得ることができた。本研究の初年度は現場でのテータ収集を実施した。2009年8月にベトナムに赴き、日本のNGO団体アイユーゴーとベトナムのダラット大学の教員及び学生との活動、また少数民族の村における交流状況をビデオ録画、ICレコーダー録音を実施した。さらに2010年1月にはラオスにて、4ヵ国合同セミナー(日本、ベトナム、ラオス、タイ)に参加し、会議や交流の状況を録音、録画した。ダラット大学では、社会福祉学部学生の英語力と、外国語学部英語科学生の英語力、さらに日本人大学生4名(全員海外生活の経験あり)の英語力の比較を行った。ネィティブスピーカーであるクック准教授が発音評価を実施した。また帰国後、グーグルのスプレッドシートを使用したオンラインアンケートによって、学生たちの意見も収集し、お互いの英語を理解する上で最も障害となるのが、それぞれのアクセントであるとの結果が出た。アクセントをどこまで修正するかが、課題の一つである。英語科に所属するベトナム人学生の方が、わかりやすい英語を話し、社会福祉学部の学生は強いアクセントゆえに、相互理解に時間がかかりがちである。しかしながら、社会福祉学部の教員によると「英語科の学生は社会福祉への関心が薄い」とのことであった。つまり国際協力に携わる可能性の高い社会福祉学部の学生への英語指導の重要性が問われているということである。海外生活の経験(1年から13年)のある日本人学生の英語力には、少し早口になりがちな点を除けば大きな問題はなかった。当初は、海外生活の経験のない日本の大学生へのプログラム構築を念頭に置いていたが、現場において日本人も含めてアジア人学生および国際協力に携わりたいアジア人全般(ラオスでの会議参加者は役人、教員であった)に使用できるプログラムの構築の必要性を感じた。またダラット大学の教員スタッフとも協力してお互いの学生のためのプログラムにすることとなった。本研究の今年度(2年目)の作業は、昨年度集めたデータの分析、関連資料の調査と分析、さらに補足データの収集、そしてプログラムで使用予定の教材の概要の決定と見本ユニットの作成を実施した。また、来年度に実施予定である学生被験者による社会調査の現場の決定と受け入れ現地の村長や役場の役人との打ち合わせも行った。10月22日から24日まで、国際NGOアイユーゴー主催の「4カ国合同セミナー」が神戸と香川で実施された。ベトナムから3名、タイから1名を招待して、京都大学・神戸大学・神戸学院大学・近畿大学の学生及び教員が参加し、それぞれの地域での問題提起と議論を行った。日本人学生による英語プレゼンテーション、さらにディスカッションへの参加を観察することで、本研究に必要な要素を確認することができた。補足データの収集のために、1月には東京とベトナムに赴いた。単なる革語力ではなく、「統合的英語力」の育成ということで、東京では開発教育に関する資料を集めた。自己開発も含めた視点を持つプログラムにする予定である。ベトナム出張では、実際に学生が社会調査を行う現地の視察を行った。雨期を避けるために、当初予定していた2011年8月ではなく、2012年2月に現地へ赴くことが決定した。現地ではベトナムダラット大学の教員も合流し、「ベトナム側から5人程度、日本から5人程度の学生が2011年後期から同じテキストを使用して学習を進めること」、「スカイプやemailを用いた交流を実施すこと」、そしてベトナム人学生と日本人学生が合同で2月の現地調査を行い、現状の問題点と解決策をベトナムダラット大学にて発表すること」、さらに「プログラムを改善するための議論を継続すること」などを決定した。現地の村長から、英語を話せない村の学生も社会調査に参加させたいという要望もあった。言葉の壁をどのように克服して、実のある社会調査ができるか期待したい。最終年度として、学生たちの統合的英語力の実践のためのベトナムでの社会調査を実施した。21,22年度に収集した資料の中から、調査準備に適切なものを選択し、23年4月より自作教材を制作した。明確な目的をもったESP教材として、3つのモジュールに分け、1.Self-introduction(専攻、ベトナムプロジェクト参加理由など)、2.質的・量的調査、3.アンケート項目の作成とした。それぞれ音声教材(1.ベトナム人の自己及び研究紹介など、2.youtubeの大学講義など、3.アンケートのための音読など含む)をつけ、背景知識の獲得と共に、目的を達成するために必要な語彙、文法、発音、さらに内容の興味深さなどについて講義および訓練を行った。

9月より始めたこの講義・訓練と並行して、モジュールが終わるごとに11月、12月、2月の3回ベトナム人学生とのSKYPEセッションを実施した。平成24年2月に学生たちはベトナム人学生と共同でアンケート項目を完成し、現地調査および結果発表も共同で行った。少数民族の家庭を訪問し、アンケートを口頭インタビューで行った。ダラット大学で実施した発表に関しても日本人側の学生の発音及び発表内容はすべて理解され、調査の実施ならびに結果について感謝の意を表された「統合的英語力」の中で、1.リスニング:youtubeなどによる英語講義、SKYPEによる会話、調査中およびまとめ中の会話、プレゼンテーションでの質疑、2.スピーキング:自作教材による発音練習、自己表現練習、SKYPEによる会話、社会調査中の会話、調査結果のまとめ中の会話、プレゼンテーションおよび質疑応答など、3.リーディング:英語資料収集と理解、emailでのやりとり、4.ライティング:emailでのやりとり、調査用アンケート資料の作成、調査結果のまとめ、プレゼンテーションの原稿作成、最終レポートなどはカバーできた。実践としては満足のいく結果を残せ、学生たちも達成感を感じることができた。
ゲノム編集ＥＳ細胞を用いた１世代個体解析法の開発と性染色体機能解析への応用

本研究においては、CRISPR/Cas9システムを用いて、精子形成における遺伝子の機能を迅速に解析するシステムを開発し、性染色体遺伝子もしくはゲノム領域の機能を解析した。具体的には、緑色蛍光を発するES細胞にCRISPR/Cas9システムを用いて目的変異を導入し、キメラマウス精巣で変異生殖細胞の精子形成を緑色蛍光により観察した。X染色体では、KOマウスが胎生致死となる1遺伝子を含む6遺伝子について、前年度にESキメラマウスの精子形成に異常がないことを確認した。本年度は、胎生致死を示す1遺伝子を除く5遺伝子について、ESキメラマウスから変異アレルが伝わった次世代のKOマウスで、精子形成を再度観察し、これら遺伝子が精子形成には必須ではないことを明らかにした。これらの成果は現在学術雑誌に投稿中である。また、Y染色体については、男性不妊の原因と考えられている領域について、領域内遺伝子のKOマウスの作製と解析に加え、領域のほぼ全長を欠損したY染色体を持つESキメラマウスの解析を行い、この領域がマウスにおいては正常な精子形成に必須ではないことを明らかにした。本研究で確立した1世代個体解析法は個体レベルでの表現型解析に費やす時間を短縮し、致死性遺伝子の機能を解析できる。また、この手法を用いて得られた知見は男性不妊のメカニズム解明に有用である。以上の結果はまとめて国内の学会で発表し、Y染色体遺伝子の解析結果をまとめ筆頭著者として学術雑誌に発表した。また不妊因子領域の欠損マウスの解析結果については現在学術雑誌に投稿準備中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。精巣に発現している性染色体遺伝子は男性の生殖機能に重要な役割を果たすと考えられているが、その多くは未だ機能が明らかになっていない。本研究では、緑色蛍光を発するES細胞とCRISPR/Cas9システムを組み合わせることで、ファウンダー世代(F0)の雄のキメラマウス1世代のみで性染色体遺伝子の生殖能力における機能を迅速に解析することを目的とし、様々なX染色体遺伝子(1)とY染色体長領域(2)の解析を行った。(1)X染色体については、精巣で発現する6遺伝子について、予定通りキメラマウスの作製・精子形成の観察を行った。キメラマウス精巣でES細胞由来の精子をGFP蛍光を頼りに観察した結果、すべての系統で正常に分化した精子が観察でき、受精能に問題はなかった。現在は、キメラマウスから交配によって遺伝子ノックアウト(KO)マウスを作製し、再度表現型を確認するとともに、新たな候補遺伝子の解析準備を行っている。以上の結果は日本実験動物学会において発表を行った。(2)ヒトで男性不妊の原因と考えられている領域について、マウスでの相同領域380kbを欠損したES細胞を作製し、キメラマウスを作製・精子形成を解析した。キメラマウス精巣ではGFP陽性の精子が観察され、精子の受精能にも問題は見られなかった。以上の解析よりこの領域がマウスの精子形成に必須でないことを明らかにすることができた。この結果は、国際学会で発表を行った。CRISPR/Cas9システムを用いて性染色体の遺伝子KOマウスを作製し、予定通り、X染色体では6遺伝子、Y染色体では、長領域欠失マウスの精子形成を解析した。研究結果は学会で報告し、論文にまとめているところである。マウスでは、常染色体上にY染色体長領域内に存在する遺伝子のホモログが存在する。このホモログはヒトには存在しない。現在、CRISPR/Cas9システムを用いてY染色体領域と常染色体ホモログの両方を欠失した二重欠失マウスを作製しており、今後解析を行うところである。
SCFユビキチンリガーゼの標的蛋白質の網羅的スクリーニング

SCFユビキチンリガーゼに依存したユビキチン化とそれに伴う分解は、細胞周期G1/S期の進行、グルコース代謝、アミノ酸合成などの制御にかかわる。このSCFユビキチンリガーゼを構成する蛋白質群のなかで、ユビキチン化の標的蛋白質を認識するのがF-box蛋白質である。F-box蛋白質は、これまで遺伝学的にCdc4、Grr1、Met30が明らかにされてきたが、出芽酵母の全ゲノム塩基配列の決定により、さらに新規のF-box蛋白質が14種類存在することが明らかになった。このことは、SCFユビキチンリガーゼのかかわる制御が、予想以上に広範囲であることを意味している。したがって、それぞれのF-box蛋白質が認識する標的蛋白質を明らかにすることが重要である。そこで、本研究では、SCFユビキチンリガーゼの標的蛋白質をスクリーニングする方法論を開発し、標的蛋白質のスクリーニングを行った。
中皮腫におけるHippo不活化で誘導されるヒアルアドヘリンの播種性転移機構の解明

悪性中皮腫は、各種集学的治療法に反応不良な難治性癌であり、希少癌であるものの今後死亡数の増加が予測される社会的影響の大きい悪性腫瘍である。本研究では、悪性中皮腫の生物学的特性の形成に中心的役割を果たす、「Hippo-YAP経路」の標的分子RHAMM(hyaluronan-mediated motility receptor)に着目し、1悪性中皮腫細胞の浸潤・転移・播種ならびに胸/腹水貯留に係る分子機構の解明と、2その制御法開発の基礎研究を実施する。実験計画は、STEP 1:遺伝子工学,細胞生物学的手法を用いた、中皮腫におけるHippo-YAP/TAZ-RHAMM axisの異常と浸潤・転移活性化分子機構の解明(in vitro)、ならびに中皮腫播種モデルを使ったRHAMM-ヒアルロン酸相互作用阻害による浸潤転移、胸水コントロール実験とに分けて行った(in vivo)。既に、悪性中皮腫培養細胞株8株を用いて、Hippo-YAP/TAZ-RHAMM axisの異常は、1浸潤・転移と密接に関連していること、その浸潤転移能はヒアルロン酸依存性に亢進することを明らかにした。2免疫染色によるYAP蛋白の核陽性像は、臨床病理学的事項と関連する事を明らかにした。さらに、2018年度には、播種モデルを使ったRHAMM-ヒアルロン酸相互作用阻害による浸潤転移、胸水コントロール実験を実施した。RHAMM-ヒアルロン酸結合部位を競合的に阻害する12アミノ酸のペプチドで、浸潤転移、胸水コントロールともいずれも減少傾向は認められたが、有意差は見出すことは出来なかった。RHAMM-ヒアルロン酸相互作用は、胸膜中皮腫の浸潤・転移能の獲得、ならびに増殖能を加速させるが、12アミノ酸ペプチドの競合阻害は有効性を示せなかった。今後は、他の阻害薬のスクリーニングが必要と考えられた。本研究計画は、概ね順調に推移し、RHAMM-ヒアルロン酸相互作用による胸膜中皮腫の浸潤転移能加速を証明した。その阻害薬として期待された12アミノ酸ペプチドは、xeneogranftでの播種モデルでの有効性は立証できず、別の阻害薬のスクリーニングが必要と考えられた。悪性胸膜中皮腫の生物学的特性に、RHAMM-ヒアルロン酸相互作用を介した「Hippo-YAP経路」の活性化が明らかとなった。その阻害薬候補の12アミノ酸ペプチドは、in vitroの効果は認めたものの、in vivoでは有効な手段となり得なかった。この事は、使用したアミノ酸の配列が、vivoでは免疫学的、あるいは生体内のプロテアーゼによる分解を受けやすいことが想定された。今後は、低分子化合物を中心とした、RHAMM-ヒアルロン酸相互作用の阻害薬のスクリーニングに研究を展開する。以上の結果は、英文論文で公表した。これまでの実験結果は、研究計画時に立てた作業仮説に矛盾するものではなく、順調に経過している。次年度以降は播種モデルを使ったRHAMM-ヒアルロン酸相互作用阻害による浸潤転移、胸水コントロール実験、1in vitroに於ける、2RHAMM/ヒアルロン酸間相互作用の抑制実験。ならびに、Xenograftを用いた、胸腔・腹腔内播種阻害実験を行う。動物,組換え,ヒト材料を用いた研究に関する各種規定を遵守し、研究を展開する。実績の概要にも記したが、培養細胞株を用いて、Hippo-YAP/TAZ-RHAMM axisの異常は、浸潤・転移と密接に関連していること、その浸潤転移能はヒアルロン酸依存性に亢進することを明らかにした。さらに、免疫染色でもYAP蛋白の核陽性像は、中皮腫の臨床病理学的事項と関連する事を明らかにした。既に研究計画の50%を実施し、研究成果の公表も行った。

本研究では、悪性中皮腫の生物学的特性の形成に中心的役割を果たす、「Hippo-YAP経路」の標的分子RHAMM(hyaluronan-mediated motility receptor)に着目し、1悪性中皮腫細胞の浸潤・転移・播種ならびに胸/腹水貯留に係る分子機構の解明と、2その制御法開発の基礎研究を実施する。実験計画は、STEP 1:遺伝子工学,細胞生物学的手法を用いた、中皮腫におけるHippo-YAP/TAZ-RHAMM axisの異常と浸潤・転移活性化分子機構の解明(in vitro)、ならびに中皮腫播種モデルを使ったRHAMM-ヒアルロン酸相互作用阻害による浸潤転移、胸水コントロール実験とに分けて行った(in vivo)。既に、悪性中皮腫培養細胞株8株を用いて、Hippo-YAP/TAZ-RHAMM axisの異常は、1浸潤・転移と密接に関連していること、その浸潤転移能はヒアルロン酸依存性に亢進することを明らかにした。2免疫染色によるYAP蛋白の核陽性像は、臨床病理学的事項と関連する事を明らかにした。さらに、2018年度には、播種モデルを使ったRHAMM-ヒアルロン酸相互作用阻害による浸潤転移、胸水コントロール実験を実施した。RHAMM-ヒアルロン酸結合部位を競合的に阻害する12アミノ酸のペプチドで、浸潤転移、胸水コントロールともいずれも減少傾向は認められたが、有意差は見出すことは出来なかった。RHAMM-ヒアルロン酸相互作用は、胸膜中皮腫の浸潤・転移能の獲得、ならびに増殖能を加速させるが、12アミノ酸ペプチドの競合阻害は有効性を示せなかった。今後は、他の阻害薬のスクリーニングが必要と考えられた。本研究計画は、概ね順調に推移し、RHAMM-ヒアルロン酸相互作用による胸膜中皮腫の浸潤転移能加速を証明した。その阻害薬として期待された12アミノ酸ペプチドは、xeneogranftでの播種モデルでの有効性は立証できず、別の阻害薬のスクリーニングが必要と考えられた。次年度以降は播種モデルを使ったRHAMM-ヒアルロン酸相互作用阻害による浸潤転移、胸水コントロール実験、1in vitroに於ける、2RHAMM/ヒアルロン酸間相互作用の抑制実験に加えて、Xenograftを用いた胸腔・腹腔内播種阻害実験を行う。動物,組換え,ヒト材料を用いた研究に関する各種規定を遵守し、研究を展開する。今後の2年間で、in vivoの実験を実施する予定である。悪性胸膜中皮腫の生物学的特性に、RHAMM-ヒアルロン酸相互作用を介した「Hippo-YAP経路」の活性化が明らかとなった。その阻害薬候補の12アミノ酸ペプチドは、in vitroの効果は認めたものの、in vivoでは有効な手段となり得なかった。この事は、使用したアミノ酸の配列が、vivoでは免疫学的、あるいは生体内のプロテアーゼによる分解を受けやすいことが想定された。今後は、低分子化合物を中心とした、RHAMM-ヒアルロン酸相互作用の阻害薬のスクリーニングに研究を展開する。次年度以降、in vivoでの実験を拡充しデータの再現性をより向上させるため。研究計画では、当所播種モデルでの抑制実験は経費がかかるため、計画の段階では動物の頭数を制限して行う事としていたが、資金に余裕が出来たため、再現性をより向上に充てたい。in vivoの解析経過中に12アミノ酸の阻害効果が思いのほか上がらないことが判明した。そのため別の薬物のスクリーニングを実施を始め、次年度以降別の薬物のXenograftでの解析を実施するために、次年度に繰り越した。
がん特異的代謝シグネチャーのエクソソームからの読み取り

近年、がん細胞に観察される、がん細胞に特徴的な代謝経路の活性化が注目を集めている。したがって、ある代謝経路が特異的に活性化されている場合、それに関係した膜のトランスポーターの発現も上昇している可能性が考えられる、さらに、細胞から放出されるエクソソームにも反映されている可能性が考えられる。これをうまく利用することで、がん細胞由来のエクソソームのみを特異的に標識できる可能性が考えられる。このような背景のもと、本研究では、P-糖タンパク質発現細胞が放出するエクソソームにP-糖タンパク質が存在することを確認した。このP-糖タンパク質の活性を利用した特異的標識条件の確立にはいたらなかった。がん細胞に特徴的な細胞内代謝の変化は、細胞膜上のトランスポーターにも反映されるはずで、このトランスポーターはがん細胞から分泌される細胞外小胞、エクソソームに含まれると予想される。したがって、エクソソームが運ぶトランスポーターと、その特異的な基質・阻害剤などを組み合わせることで、体液中のがん関連エクソソームサブクラスを標識・定量化できる可能性が高いと考え、本研究を開始した。ここでは特に薬剤耐性獲得の責任トランスポーターであるP-糖タンパク質に焦点をあて、P-糖タンパク質発現エクソソームの特異的な蛍光標識を可能とする観察方法を確立をめざした。そのため、P-糖タンパク質陽性細胞株であるHCT-1と陰性コントロール株であるHT-29からエクソソームを精製し、これらエクソソームにP-糖タンパク質が運ばれているかどうかをウェスタンブロッティングで調べたところ、予想通り、HCT-1のエクソソームのみにP-糖タンパク質の発現が確認された。次に精製したエクソソームを用い、P-糖タンパク質の基質である蛍光分子CMFDAやRhodamine123の1エクソソームへの取り込みを、P-糖タンパク質の阻害剤であるVerapamilの添加あり・なしの条件で調べた。エクソソームへの取り込みは、超遠心で沈殿する分画の蛍光強度を測定することで評価した。いろいろな条件を検討してみたが、予想される結果を観察する反応条件を見いだすにはいたらなかった。この実験の仮定として、エクソソームの集団の中の、一定割合がインサイド・アウト状態になっており、外から内側に基質を取り込む集団が存在するとしている。このようなインサイド・アウトのエクソソームが、本当に存在しているのかどうかについては、別のアプローチで現在調べているが、蛍光分子の取り込み実験については、条件の至適化に可能性が残るので、引き続き追究していきたい。生物学
機能性エネルギー材料としての新規多孔質金属錯体の研究

多孔質金属錯体の合成、構造解析及び水素貯蔵材料や水素精製用機能性エネルギー材料としての応用についての研究を行い、各種新規配位子を設計・合成し、これらを用いて金属化合物と反応させ、各種新しい多孔質金属錯体高分子化合物を形成させた。特に、新しいジカルボン酸と銅(II)を持つ金属錯体の合成、構造と特性に関する研究を行い、これらは大口径1次元チャンネルを持ち、高いガス吸蔵能と安定なCO酸化触媒活性を示すことを明らかにし、燃料電池電極触媒被毒成分であるCOの除去に有効であることを見出した。そして、新しいカルボン酸と亜鉛(II)やカドミウム(II)を持つ金属錯体の合成、構造と特性に関する研究を行い、これらは蛍石と同様なトポロジーを持ち、高い安定性と強い蛍光を示す3次元多孔質金属錯体高分子であった。また、各種新しい多孔質金属錯体高分子化合物も合成し、大きい表面積及び大口径オープナーチャンネルを示した。これらの成果は、高性能可逆的水素貯蔵技術や改質ガス中に含まれる微量なCO等の不純物の高効率完全除去・水素精製技術の確立に大きく寄与するものである。特に、三つの新しいウロン酸とカドミウム(II)を持つ金属錯体の合成、構造と特性に関する研究を行い、これらは大口径1次元チャンネルを持ち、高いガス吸蔵能とフレームワークに由来する強い蛍光を示す四重相互貫入型(interpenetrated)3次元多孔質金属錯体高分子であった。そして、新たに多孔質3次元非相互貫入型(non-interpenetrated)多孔質金属錯体高分子を構築し、高いガス吸蔵能と強い蛍光を示した。さらに、新規に2次元基本構造単位を持つ多孔質金属錯体高分子及び大口径1次元チャンネルを持ち、高いガス吸蔵能を示す多孔質金属錯体高分子も構築し、これが安定なCO酸化触媒活性を示すことを明らかにし、燃料電池電極触媒被毒成分であるCOの除去に有効であることを見出した。現在、これらの多孔質金属錯体高分子化合物の水素吸蔵・放出等の特性の研究も行っている。