hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人間とロボットの動特性干渉制御に基づくロボットの運動制御法の創成と高次脳機能評価

本研究では、人間とロボットが行う力学的な相互作用下での協調作業において、作業対象となる動特性や動作特性が人間の高次脳機能や筋肉の賦活状態に与える影響に関する評価を行った。対象とする動特性、動作特性として、(i)最も直感的と考えられる慣性、そして、(ii)日常生活から切り離すことのできない摩擦特性を設定し、協調作業における動特性や動作特性が人間の応答や生体情報に与える影響について調査する実験を行った。実験結果より、設定したパラメータ(慣性、摩擦力)によって人間の応答や生体情報に影響を及ぼすことを明らかにした。得られた研究成果については、国際会議での発表ならびに英語原著論文にて公開を行った。本研究の目的は、人間とロボットの力学的な相互作用下での協調作業において、人間ーロボット間の結合・分離状態(干渉状態)に基づいて生じる両者の動特性の干渉具合を動的に可変制御する、新しい制御概念に基づく協調制御法の創成である。人間とロボットが有するそれぞれの動特性の干渉状態を摩擦特性に基づいて実現し、干渉制御下における人間の高次脳機能状態の定量評価を行うことによって、提案する制御概念の有用性を示す。人間とロボットの協調作業におけるロボットの運動制御法として、従来からインピーダンス制御が用いられていたが、高剛性環境との接触においてシステムが不安定になる制御問題が存在していた。この問題の解決のため、ロボットの動特性(インピーダンス特性)と人間の作業動特性を適宜、分離・結合する制御概念を考案し、動特性の干渉制御を機械的に具現化する動特性調整器の開発を行ってきた。これらの研究を通して、不安定問題に対する解決手法については明らかにできたものの、動特性調整器の動作帯域が狭いことに起因して適用範囲が限定されていたことに加えて、動特性の干渉制御がもたらす本質的な効果については明らかにされていなかった。そこで本研究では、人間とロボットに関わる動特性の干渉制御に関して、動特性調整器の制御手法の体系化を図ったうえで、干渉制御下において人間の高次脳機能状態に与える影響ならびにその本質解明に近づく知見を明らかにするため、本年度は新たな動特性調整器の開発を実施し、制御手法の構築を行った。具体的には、調整状態の可変性能を司るブレーキの摩擦力制御に着目し、応答性の高いモータ制御機構を有するブレーキシステムの開発を行い、動特性調整器への搭載を実現した。開発したブレーキシステムはこれまでにはない応答性を有しており、当初の目標通りに、動特性の動的干渉制御を実現することができた。平成27年度(2015年度)終了時点の進捗状況としては、動特性調整器の開発(設計・製作)が終了し、性能・機能評価の一部について継続中となっている。研究期間の初年度となった本年度においては、動作帯域の広帯域化、そして高い応答特性を有する動特性調整器の設計・開発を行い、その結果として新たなブレーキシステムを開発し、ロボットに搭載することができた。現在、性能・機能評価を継続しており、これらの結果が得られ次第、動特性調整器の制御法ならびにロボットの運動制御法の構築と実装に取りかかり、それらの統合制御を具現化する予定である。さらに、提案システムの安定解析を行うために必要となるモデルの構築を同時に行っており、理論的な安定性の証明についても明らかにしていく予定である。さらに光トポグラフィ装置(fNIRS)を用いて、協調作業中の被験者の脳血流変化を調べることで、高次脳機能の賦活状態の遷移を解析する手法の構築についても着手しており、予備実験を実施しながらデータ解析を行っている状況にある。実際のデータ解析については次年度以降から最終年度にかけて実施する予定である。なお、上記の項目に関して得られた知見・結果については、現在、データ解析と取りまとめを行っており、国内の主要学会誌(日本機械学会誌等)、海外論文誌への投稿準備をしている。以上より、本年度(2015年度)の達成度は、おおむね順調に進展しているといえる。人間とロボットの動特性の干渉状態を摩擦特性に基づいて実現し、人間の高次脳機能状態の定量評価を行うことによって提案する制御概念の有用性を示す。人間とロボットの協調作業においては、従来からインピーダンス制御が用いられていたが、高剛性環境との接触下でシステムが不安定になる制御問題が存在していた。この問題解決のため、ロボットの動特性(インピーダンス特性)と人間の作業動特性を分離・結合する制御概念を考案し、動特性の干渉制御を機械的に具現化する動特性調整器の開発を行ってきた。これらの研究成果により、不安定問題に対する解決手法は明らかにできたものの、動特性調整器の動作帯域が狭いことに起因して適用範囲が限定されていただけでなく、動特性の干渉制御がもたらす本質的な効果については解明されていなかった。そこで本研究では、動特性の干渉制御に関して動特性調整器の制御手法の体系化を図ったうえで、干渉制御下において人間の高次脳機能状態に与える影響ならびにその本質解明に近づく知見を明らかにするため、本年度は動特性調整器、ロボットの運動制御法の構築と実装に関する研究を実施した。昨年度に開発した動特性調整器の制御を実現する制御法の構築を行い、ハードウェア(動特性調整器)、ならびに、ソフトウェア(制御法)の性能評価及び動特性の調整範囲に関する調査を実施した。具体的には、動特性の調整制御状態を実現するために、電動ブレーキシステムの摩擦力制御法の開発を行った。

その後、動特性の調整制御に関する応答性や目標値との乖離状態などの性能評価項目についての調査を実施し、性能検証を行った。平成28年度(2016年度)終了時点の進捗状況としては、動特性調整器の制御法の開発と評価に着手し、性能・機能評価について継続実施中となっている。研究期間の2年目に入った本年度においては、動特性調整器の性能・機能に関する一端を明らかにすることができた。現在、性能・機能評価を継続しており、これらの結果が得られ次第、動特性調整器の制御とロボットの運動制御の統合手法の構築ならびにそれらの実装に着手し、提案制御法の具現化を図る予定である。また、提案システムの安定解析についても取り組んでおり、システムの安定性についても理論的に明らかにしていく予定である。加えて、光トポグラフィ装置(fNIRS)を用いて、協調作業実施中の被験者の脳血流変化の計測にも着手している。高次脳機能の賦活状態に関する解析を行うことで、提案システムがヒトに与える影響についての本質解明を目的として研究を推進している。詳細なデータ解析手法の確立ならびに解析結果の考察については、最終年度にかけて実施する予定である。なお、上記の項目に関して得られた知見・結果については、現在、データ解析と取りまとめを行っており、一部については海外論文誌への投稿を行ったところである。以上より、本年度(2016年度)の達成度は、おおむね順調に進展しているといえる。本研究の目的は、人間とロボットの力学的な相互作用下での協調作業において、人間ーロボット間の結合・分離状態(干渉状態)に基づいて生じる両者の動特性の干渉具合を動的に可変制御する、新しい制御概念に基づく協調制御法の創成である。人間とロボットの動特性の干渉状態を摩擦特性に基づいて実現し、人間の高次脳機能状態に関する定量評価を行うことによって提案する制御概念の有用性を示す。人間とロボットの協調作業においては、従来からインピーダンス制御が用いられていたが、高剛性環境との接触下でシステムが不安定になる制御問題が存在していた。この問題解決のため、研究代表者らはロボットの動特性(インピーダンス特性)と人間の作業動特性を分離・結合する制御概念を考案し、動特性の干渉制御を機械的に具現化する動特性調整器の開発を行ってきたが、動特性の干渉制御がもたらす本質的な効果については解明されていなかった。そこで本研究では、動特性の干渉制御下における人間の高次脳機能状態や筋肉の活動状態を計測し、協調作業における動特性やその干渉が及ぼす影響についての調査を行った。まず、作業中における動特性と動作特性が人間の応答や生体情報に与える影響を明らかにするため、作業対象が有する慣性および摩擦力をパラメータとして、脳・筋活動の賦活状態に及ぼす影響を明らかにする評価手法についての検討を行った。
浸潤性膵管癌の早期診断のためのプロテオーム解析を用いたバイオマーカー検索

浸潤性膵管癌について、入手しやすい手術材料のパラフィン切片10例の検討からQSTAR Elite LC-MS/MSによる網羅的プロテオーム解析を用いて早期診断のための特異的バイオマーカーの検索を試みた。幾つかのバイオマーカー候補について、その機能解析、免疫組織化学染色、臨床病理学的データとの統計解析を行った。PNMAL1という蛋白をバイオマーカー候補とし、50例の浸潤性膵管癌における発現の部位、強度と予後の関係について生存分析を施行した。この蛋白の発現はより長い生存期間に関連し(log-rank test; p=0.009)、この蛋白は予後に関わるバイオマーカーになりうると考えられた。本研究は入手しやすい手術時のホルマリン検体を用いてヒト浸潤性膵管癌の早期発見に有用なバイオマーカーの発見と、発がんのメカニズムの解明を目的としている。膵癌は我が国において年々増加傾向にある。化学療法や分子標的薬などの進歩にも関わらず、現時点での最重要予後因子は外科切除可能かどうかであるが、早期発見が困難な腫瘍の一つであり、術前の生検組織診断もし難いのが実情である。そのため膵癌に特異的かつ非侵襲的に検査ができ、感度に優れたバイオマーカーの発見が望まれる。我々はホルマリン固定後手術組織検体を用い、QSTAR-Elite LC-MS/MS(AB Sciex)を用いた網羅的プロテオーム解析を行って膵癌のバイオマーカー候補の発見と、腫瘍発生のメカニズムの解明を目的とした。試料の処理にはホルマリン固定後検体を使用しうるLiquid tissueMS protein prepキットと、大阪市立大学医学部分子病理学教室で開発されたZwittergent試薬入り緩衝液を使用した。プロテオーム解析の結果、805個の蛋白が非腫瘍部に比して腫瘍部で異なる発現をしており、これらの蛋白は細胞運動や、浸潤、細胞骨格、細胞外マトリックスの構築、細胞死の抑制などに関わるものであった。これらの蛋白のうち、その機能が未知であり、かつバイオマーカーとなりやすい細胞質内、もしくは細胞外マトリックスに発現がある蛋白をバイオマーカー候補とし、下記の6個の蛋白、TGFBI、AGR2、EMILIN、APOH、DPYSL3、PNMAL1を選出し、これについて免疫組織化学染色による発現の部位、パターン、強度を検索し、50例の浸潤性膵管癌症例における予後との関係について生存分析を施行した。この中でParaneoplastic Ma antigen-like 1 (PNMAL1)において、この蛋白の発現は非発現例に比して長い生存期間に関連していた(log-rank test; p=0.009)。以上より、この蛋白は予後に関わるバイオマーカーになりうると考えられた。プロテオーム解析と免疫組織化学染色にて腫瘍組織で発現が確認された蛋白に対し、症例数を増やしてReal-time quantitative (Q)-PCRを用いて発現とその程度を確認する。高発現している蛋白・ペプチドを比較検討することにより、膵臓発がんに関連するバイオマーカーになる蛋白質を見出し、膵臓発がんの機序を明らかにする。さらに、腫瘍部の特異的な蛋白発現強度と臨床パラメータの関連を、SPSSを用いて統計解析する。IngenuityPathway解析を用いて蛋白質機能及び細胞内シグナリング、または代謝pat hway解析を行う。予後と相関の見られた蛋白について膵臓癌細胞株にてsiRNA法トランスフェクションを行い、遺伝子をノックダウンし、細胞の成長、増殖、細胞死、移動力について検討する。プロテオーム解析と免疫組織化学染色にて腫瘍組織で発現が確認された蛋白に対し、症例数を増やして引き続き免疫染色、Real-time quantitative (Q)-PCRを用いて発現とその程度を確認する。IngenuityPathway解析を用いて蛋白質機能及び細胞内シグナリング、または代謝pathway解析を行う。膵臓癌細胞株にてsiRNA法トランスフェクションを行い、遺伝子をノックダウンし、細胞の成長、増殖、細胞死、移動力について検討する。アポトーシス(ssDNAまたはTunel蛍光染色キット)購入。MTTアッセイキット、Invasionアッセイキット購入。免疫組織化学用抗体購入。FFPE標本用RT-PCRキットの購入。膵癌細胞株の購入。細胞増殖(蛍光染色用キット(Ki-67))とアポトーシス(ssDNAまたはTunel蛍光染色キット)購入MTTアッセイキット、Invasionアッセイキット購入。
構造に基づく理論的手法による光合成蛋白質におけるプロトン移動機構の解明

高等植物・藻類が行っている酸素発生型の光合成では,光化学系II (PSII)蛋白質が光エネルギーを使って水分子を分解し,1つの酸素分子と4つのプロトンが発生する.この水分解反応の機構を量子化学的計算によって明らかにした.4段階からなる水分解反応において,第一段階で1つのプロトンがPSIIの活性部位(Mn4CaO5錯体)近くの水分子鎖を通って排出される.第三段階では,別のプロトンが錯体付近に存在するアスパラギン側鎖(D1-Asp61)を経由して排出される.第四段階から第一段階に戻るときに残りのプロトンが排出される.本研究の目的は,蛋白質内で起こるプロトン移動の機構を蛋白質構造に基づく理論計算によって解明するための手法を具体的に示し,実践することである.対象とする蛋白質として光合成光化学系II(PSII)を扱う.PSIIは光エネルギーによる水分解反応を触媒する蛋白質であり,反応に伴って活性部位から水由来のプロトンが放出され蛋白質外部へと運ばれる.このプロトン移動を調べる.プロトンが,反応におけるどのタイミングで,どこからどこへ,どのような時間スケールで移動するのかを明らかにする.同時に,その機能を実現するために蛋白質環境のどの部分がどのように重要なのかを特定する.初年度である平成26年度は次のことを行った.蛋白質におけるプロトン移動の特徴は,蛋白質内にがっちりと組まれた水素結合の中で起こることにある.PSIIにおける水分解触媒サイトの近くには複数の水分子が一直線上に連なった形をしている部分が存在する.この水分子の鎖は水分解で生じたプロトンが排出される経路である可能性がある.このような水分子の連なりが実際にプロトン経路かどうかを理論的に明らかにする計算方法を確立した:隣り合った水分子が持つ水素結合のすべてについてポテンシャル計算しそれを重ね合わせることで,プロトンが移動可能かどうかを判断することが出来ることが分かった.本研究の目的は,蛋白質内で起こるプロトン移動の機構を蛋白質構造に基づく理論計算によって解明するための手法を具体的に示し,実践することである.対象とする蛋白質として光合成光化学系II(PSII)を扱う.PSIIは光エネルギーによる水分解反応を触媒する蛋白質であり,反応に伴って活性部位から水由来のプロトンが放出され蛋白質外部へと運ばれる.このプロトン移動を調べる.プロトンが,反応におけるどのタイミングで,どこからどこへ,どのような時間スケールで移動するのかを明らかにする.同時に,その機能を実現するために蛋白質環境のどの部分がどのように重要なのかを特定する.蛋白質内において,水分子が連なって水素結合ネットワークを構築している部位はプロトン移動の経路となる可能性がある.しかし,そのような水分子の集団が蛋白質内に存在していても,そこで実際にプロトンが移動するかどうかは見ただけではわからない.そこで,計算により水分子を介してプロトン移動が起こるかどうかを明らかにする手法を前年度までに確立した.平成27年度は,この手法を実際にPSII蛋白質内に適用した.水分解が起こる触媒部位(MnCaクラスター)付近にみられる水分子の集団に対して,プロトン移動が可能かどうかを調べた.その結果,MnCaクラスターのある特定の部位(O4と呼ばれる酸素原子)近傍の水分子鎖においてのみ,プロトン移動が起こることが明らかになった.このプロトン移動は,4段階からなる水分解反応の第一段階目に起こることも同時に明らかにした.このことにより,これまで全く不明であった水分解反応の分子機構の最初の段階が明らかなった.この成果により光合成のしくみを分子レベルで理解するという大きな目標へ一歩近づくことができた.前年度は代表者の異動に伴う研究室の移転などで,やや遅れをとっていたが,本年度は研究環境の整備が進み,研究の進捗は順調である.実際,上記の研究成果がハイインパクトなジャーナルであるNature Communications誌に発表されていることからも,このことが客観的に示されている.本研究の目的は,蛋白質内で起こるプロトン移動の機構を蛋白質構造に基づく理論計算によって解明するための手法を具体的に示し,実践することである.対象とする蛋白質として光合成光化学系II(PSII)を扱う.PSIIは光エネルギーによる水分解反応を触媒する蛋白質であり,反応に伴って活性部位から水由来のプロトンが放出され蛋白質外部へと運ばれる.このプロトン移動を調べる.プロトンが,反応におけるどのタイミングで,どこからどこへ,どのような時間スケールで移動するのかを明らかにする.同時に,その機能を実現するために蛋白質環境のどの部分がどのように重要なのかを特定する.前年度までに,蛋白質内のプロトン移動の経路を明らかにする手法を確立し,PSII蛋白質に適用した.その結果,PSIIの水分解において4段階からなる水分解反応の第一段階目に,触媒部位(MnCaクラスター)の特定部位からプロトンが放出され,複数の水分子から構成されるプロトン移動経路を通って排出されるがわかった.本年度は,これまでに明らかにしたプロトン移動経路をより詳細に調べるため,プロトン移動と密接に関係していて,かつ実験で観測することができる酸解離定数pKaに着目した.(1)量子的なエネルギー差と(2)プロトンのNMR化学シフトという2つの独立な量子化学計算からpKaの値を算出するための式をそれぞれ発見し,pKaの値を計算によって算出する方法を確立した.その方法をPSIIのプロトン移動経路を構成する水分子に適用し,水分子の性質の違いをpKaの観点から解析した.

その結果,プロトン移動経路の入り口にある3つの水分子は互いに強く相互作用しており,触媒部位のプロトン放出の駆動力を遠くへ伝える媒体として働いていることがわかった.この強結合水分子グループがプロトンを効率的に輸送する助けになっていると考えられる.研究の結果さらなる知見が得られ,それらの成果を学術論文として発表できているため.本研究の目的は,蛋白質内で起こるプロトン移動の機構を蛋白質構造に基づく理論計算によって解明するための手法を具体的に示し,実践することである.対象とする蛋白質として光合成光化学系II(PSII)を扱う.PSIIは光エネルギーによる水分解反応を触媒する蛋白質であり,反応に伴って活性部位から水由来のプロトンが放出され蛋白質外部へと運ばれる.このプロトン移動を調べる.プロトンが,反応におけるどのタイミングで,どこからどこへ,どのような時間スケールで移動するのかを明らかにする.同時に,蛋白質における重要部位を特定する.前年度までに,蛋白質内のプロトン移動の経路を明らかにする手法を確立し,PSII蛋白質内に適用した.その結果,PSIIの水分解において4段階からなる水分解反応の第一段階目に,触媒部位(MnCaクラスター)の特定部位「O4酸素原子」からプロトンが放出され,複数の水分子から構成されるプロトン移動経路を通って排出されることがわかった.最終年度は,4段階からなる水分解反応の第二段階目以降について,プロトンの放出だけでなく,反応機構の解明をも行った.その結果以下のことが明らかとなった.第二・第三段階において,MnCaクラスターのMn4原子に配位している水分子W1のプロトンが2つとも抜ける.プロトンの1つはD1サブユニットのアスパラギン酸61(D1-Asp61)を経由し蛋白質の外へ向け放出され,もう1つはD1-Asp61まで移動する.その後,第四段階において,第一段階においてプロトンが放出されるO4酸素原子とW1の酸素原子が単結合をつくり,D1-Asp61のプロトンが外部へ排出されることをきっかけに,酸素分子が形成される.酸素分子が外部へと排出されると,空になったMnCaクラスターのサイトに再び水分子が入り込む.この反応の律速過程は酸素分子間の単結合生成過程(1ms程度)である.高等植物・藻類が行っている酸素発生型の光合成では,光化学系II (PSII)蛋白質が光エネルギーを使って水分子を分解し,1つの酸素分子と4つのプロトンが発生する.この水分解反応の機構を量子化学的計算によって明らかにした.4段階からなる水分解反応において,第一段階で1つのプロトンがPSIIの活性部位(Mn4CaO5錯体)近くの水分子鎖を通って排出される.第三段階では,別のプロトンが錯体付近に存在するアスパラギン側鎖(D1-Asp61)を経由して排出される.第四段階から第一段階に戻るときに残りのプロトンが排出される.研究代表者に異動があり研究場所が大阪大学から東京大学へと変更になった.それに伴い,研究室と計算機の移動と再セットアップに大きな手間がかかり,研究時間が予定より少なくなってしまったため.4段階からなる水分解反応の分子機構のうち,第一段階目を明らかにしたので,今後は第二段階以降を明らかにしていきたい.
魚類の通し回遊と陸封に関する進化生態学的研究

魚類における通し回遊魚の回遊様式・機構、生活史特性、および回遊過程で派生する湖沼・河川への陸封現象のプロセスと適応・種分化を総合的に解明する目的で、生理学的・集団遺伝学的・生態学的視点から、平成2年度から4年度の3年間にわたって調査を実施した。各調査に関しては何れもほぼ順調に進行し、多くの知見が得られ、それらの成果は各年度の年度末に開催された総括会議において討論された。この中で特に重要なものをまとめると、以下の通りである。1)両側回遊性ハゼ科魚類の流下生態に関して、上流で日中に流下している仔魚は、平水時には途中にある堪水域などに滞留し、日没と供に流下を再開して河口域に到達することが判明したことから、アユとは流下のメカニズムが根本的に異なると推定された。2)サケ科サクラマスの銀毛変態時における鰓のNa^+,K^+ ^-ATPase活性とホルモンとの関係に関して、その活性が成長ホルモンと甲状腺ホルモンの複合的作用によって起因し、結果として海水適応能の発達を促すというメカニズムが存在すると推定された。3)日本産ウナギの産卵場所がマリアナ諸島周辺海域にあることが初めて推定され、またシラスウナギの日本への接岸回遊機構もほぼ解明された。4)ハゼ科の陸封魚2種、および陸封性イトヨで生活史形質を調査し、その回遊性祖先集団からの進化においてはプロジェネシスあるいはネオテニー的発生変異が重要な役割を果たしたことが示唆された。5)人工湖の有峰湖に生息するアメマスの降湖型と河川型の間にも同類交配が観察され、この同類交配はサケ科魚類における生活多型の維持だけでなく、陸封化の機構としても意味を持つことが示唆された。6)回遊魚の河川・湖沼への陸封に伴う分化様式に関して提唱された多所的・平行的種分化説がカジカ類、イトヨ類に加えて、琉球列島産ヨシノボリでも確認されたことから、この説が一般的なモデルとなることが示された。鳥類やほ乳類にみられる渡りや回遊移動と比較して、海洋と淡水域という異なる媒体からなるハビタ-ト間を往復する点で特異的な、魚類における通し回遊、およびその過程で派生する湖沼・河川への陸封現象のプロセスと要因を総合的に解明する目的で、生理学的・集団遺伝学的・生態学的調査を実施した。初年度の研究計画の目標であった遡河・降河・両側回遊魚の各回遊様式の実態調査、陸封に伴う遡河・両側回遊魚の種分化パタ-ンの特異性の解明、および遡河回遊魚の降海時における海水適応能の発達機構に関する細胞生理学的解析に関しては順調に進行し、多くの知見が得られた。その中で特に重要な研究成果をまとめると、以下の通りである。1.従来ウナギ類はすべて降河回遊生活史をとるとされてきたが、北海の黄ウナギの生活履歴を耳石の酸素同位体比から追跡した結果、一生を海水中で送る生活史をもつ個体群が存在する可能性が初めて示唆された。2.然別湖産ミヤベイワナの繁殖行動学的調査によって、回遊型と残留型の分化には体サイズによる同類交配が重要な役割を果たした可能性が示唆され、サケ科魚類の陸封化の進化モデル確立へ一歩前進した。

3.回遊魚の河川・湖沼への陸封に伴う分化様式に関して、カジカ類で提唱された多所的・平行的種分化説が日本産イトヨの陸封・分化においても適用可能であることが示された。4.サケ科魚類の降海回遊開始には、海水適応能の発達を促すホルモンンが重要な役割を果たすことが示唆された。第二年目には、通し回遊魚の回遊様式・機構、生活史変異、群集構造における位置と機能などを中心とした生態学的研究を柱にしつつ、陸封集団の遺伝的解析、および淡水と海水を行き来するための生理的適応機構に関する調査を実施する予定である。魚類における通し回遊魚の回遊様式、およびその過程で派生する湖沼・河川への陸封現象のプロセスと適応・種分化を総合的に解明する目的で、生理学的・集団遺伝学的・生熊学的視点から第2年度の調査を実施した。各調査課題に関しては順調に進行し、多くの知見が得られ、その研究成果は11月に開催された総括会議において討論された。その中で特に重要なものをまとめると、以下の通りである。1.これまで日本ウナギの産卵場については謎であったが、今回マリアナ諸島周辺海域から10mm前後のレプトケファルスが多数採集されたことから、14ー16゚N,137ー140゚Eの海域に産卵場があると初めて推定された。2.ハゼ科の陸封魚2種、及び陸封性イトヨで生活史形質を調査し、その回遊性祖先集団からの河川・湖沼陸封においてはプロジェネシスあるいはネオテニ-的発生変異が重要な役割を果たすことが示唆された。3.人工湖の有峰湖に生息するアメマスの降湖型と河川残留型の間にも同類交配が観察され、この同類交配はサケ科魚類における生活多型の維持だけでなく、陸封化の機構としても意味を持つことが示唆された。4.沖縄島に分布する中卵・陸封性アオバラヨシノボリと小卵・両側回遊性のアヤヨシノボリの遺転的類縁関係をアイソザイムによって解析し、東シナ海側のアオバラは太平洋側の同種集団よりも東シナ海側のアヤにより近縁であることが示された。これと類似した類縁関係はmtDNA解析に基づく両側回遊性エゾハナカジカと河川陸封性ハナカジカでも確認されたことから、両側回遊種からの河川陸封種への分化に関する多所的・平行的種分化説が補強された。5.サケ科サクラマスの銀毛変態時における鰓のNa^+,K^+-ATPase活性とホルモンとの関係を調査し、その活性が成長ホルモンと甲状腺ホルモンの複合的作用によって起因し、結界として海水適応能の発達を促すというメカニズムが存在する可能性が示唆された。魚類における通し回遊魚の回遊様式・機構、生活史特性、および回遊過程で派生する湖沼・河川への陸封現象のプロセスと適応・種分化を総合的に解明する目的で、生理学的・集団遺伝学的・生態学的視点から、平成2年度から4年度の3年間にわたって調査を実施した。各調査に関しては何れもほぼ順調に進行し、多くの知見が得られ、それらの成果は各年度の年度末に開催された総括会議において討論された。この中で特に重要なものをまとめると、以下の通りである。1)両側回遊性ハゼ科魚類の流下生態に関して、上流で日中に流下している仔魚は、平水時には途中にある堪水域などに滞留し、日没と共に流下を再開して河口域に到達することが判明したことから、アユとは流下のメカニズムが根本的に異なると推定された。2)サケ科サクラマスの銀毛変態時における鰓のNa^+,K^+ ^-ATPase活性とホルモンとの関係に関して、その活性が成長ホルモンと甲状腺ホルモンの複合的作用によって起因し、結果として海水適応能の発達を促すというメカニズムが存在すると推定された。3)日本産ウナギの産卵場所がマリアナ諸島周辺海域にあることが初めて推定され、またシラスウナギの日本への接岸回遊機構もほぼ解明された。
電話相談ボランティアに関する臨床福祉社会学的研究

本研究では、非専門職である電話相談ボランティアのケアに着目する。彼らが各々のケア実践において生じる心理的・社会的諸課題にいかに対処しているのかについて観察するとともに、そこで適用可能な新たな試みを提案し、その効果について検討した。具体的には、「ケアする人のケア」の手法としてリフレクティング・プロセスの活用をおこない、その実践プロセスについて協働的アクション・リサーチを遂行した。本研究は,ケアに関わる非専門職である福祉ボランティアに着目し,彼らが各々のケア実践に携わる場面において,そこで生じる心理的、社会的諸課題にいかに対処しているのかについて観察するとともに,適用可能な新たな試みを提案し,その効果について検討するものである。具体的には,(1)電話相談ボランティアが直面する困難さとそのサポート体制の現状について,複数の団体に対する聞き取り調査を通して把握するとともに,(2)専門家のスーパーバイズによらない「ケアする人のケア」の手法として,ナラティヴ、セラピーの潮流として位置づけられる「リフレクティング、プロセス」の試みを参与観察し,その効果を確認するとともに,その応用可能性について具体的に検討している。今年度は,本研究の初年度として,(1)「チャイルドラインびんご」における参与観察の実施,(2)諸団体の電話相談ボランティアに対するサポート状況予備調査,(3)電話相談関連の先行研究の文献、資料収集,および(4)リフレクティング、プロセスに関する先行研究の文献、資料収集,の大きく四点を実施、した。特に(4)については,臨床心理学,社会福祉学等,関連他分野の研究者とともに定例的な研究会を企画し,各々の領域における研究、実践を共有するとともに,そこでの知見を本研究課題における参与1観察や調査に反映させている。また,(1)についても当該団体との間で共同研究的関係性を構築中である。本研究では、ケアに関わる非専門職である福祉ボランティアに着目し、彼らが各々のケア実践に携わる場面において、そこで生じる心理的・社会的諸課題にいかに対処しているのかについて観察するとともに、適用可能な新たな試みを提案し、その効果について検討する。具体的には、(1)電話相談ボランティアが直面する困難さとそのサポート体制の現状について聞き取り調査を通して把握するとともに、(2)専門家のスーパーバイズによらない「ケアする人のケア」の手法として、ナラティヴ・セラピーの一潮流として位置づけられる「リフレクティング・プロセス」について理論的吟味を踏まえ、現場での実践の試みを参与観察し、その効果を確認するとともに、そのさらなる応用可能性について具体的に検討することを目指す。今年度は、本研究の第二年度目として、(1)「チャイルドラインびんご」におけるリフレクティング・プロセス研修を組み込んだアクション・リサーチの実施、(2)諸団体の電話相談ボランティアに対するサポート状況調査の継続、(3)先行研究に関する文献・資料収集の継続、(4)リフレクティング・プロセスに関する関連諸領域における学際的知見の集約、の大きく四点を行った。特に(4)に関しては、関連諸領域の研究者を交えた研究会を定期的に重ね、その成果として、矢原隆行・田代順編『ナラティヴからコミュニケーションヘーリフレクティング・プロセスの実践』(弘文堂)を刊行した。今年度は、本研究の最終年度として、(1)「チャイルドラインびんご」におけるリフレクティング・プロセスをめぐるこれまでの実践研究の取り組みを現場の実践者と研究者との協働的アクション・リサーチの形式でまとめること、(2)上記の研究成果を他地域のチャイルドラインはもとより広く電話相談にかかわる諸団体に周知し共有すること、(3)リフレクティング・プロセスの応用可能性についてさらに広範な領域において検討を進めること、の大きく三点を行った。特に(1)(2)に関しては、矢原隆行監修『電話相談ボランティアにおけるリフレクティング・プロセス応用の手引き-チャイルドラインびんごにおける実践と研究から』を共同でまとめ、全国の電話相談組織に配布中である。また、その理論的可能性については、野口裕二編『ナラティヴ・アプローチ』において検討をすすめた。
コーパスを活用した係り結びの通時的研究の展開

本研究は、国立国語研究所の「日本語歴史コーパス」に対して係り結びの情報をアノテーションし、その情報を形態論情報と組み合わせて通時的な分析を行うものである。本年度は、「日本語歴史コーパス奈良時代編」として公開されている、『万葉集』のコーパス(約10万語)へのアノテーションを検討し、実際に付与作業を行った。奈良時代では、他の時代と比べて、助詞のヤが詠嘆用法として使われる場合が多い。詠嘆用法を疑問・反語の用法とどのように区別するかなど、奈良時代コーパスで特に注意する点についてアノテーション基準を整理し、仕様書にまとめた。この上で、「日本語歴史コーパス」から長単位データを出力し、作業者によるマークアップ、および、申請者による確認作業を行った。具体的には、平安時代と同様に、1.長単位をベースとした係り句と結び句の範囲、2.係助詞と共起する疑問語、3.係り結びとその後続句との接続関係(「逆接」と「注釈」)といった情報を『万葉集』のコーパスデータに付与した。さらに、平安時代の『源氏物語』・奈良時代の『万葉集』について、テ節・連体修飾節・条件節の中に疑問の係助詞が現れた場合、どのような構文型を取るかということをデータベースとして整理した。研究としては、これまでコーパスに付与されたアノテーションと、構文型に関するデータベースを利用して、次の二つを実施した。1)疑問の係助詞が従属節内に出現する場合の構文型の歴史的変遷を調査し、係り受け関係と係り結び関係の一致・不一致などを研究した。2)「形容詞+モ」の用法について、詠嘆性と注釈的機能との関係を研究し、疑問の係り結びの注釈構文と対照を行った。予定通り、アノテーション付与基準を策定し、平安時代5作品と奈良時代『万葉集』のコーパスデータへのマークアップ作業を完了した。このデータを利用して、係り結びの歴史的な変遷に関する研究を行った。今後は引き続いて中世のコーパスへのアノテーションを行う。院政期鎌倉時代の作品のうち、『今昔物語集本朝部』(約50万語)、『宇治拾遺物語』(約10万語)を作業対象に追加し、このアノテーションデータを利用して研究を発展させる。係り結びの乱れ、崩壊といった現象について、特に研究を進めていく。申請者は、上代から中世の主な日本語資料に出現した係り結びの用例を、「日本語歴史コーパス」を用いて調査し、全ての時代に通用する係り結びアノテーションの基準を検討した。係り句と結び句の範囲指定には、コーパス内で永久に変わらず、一般の利用者に公開されている「位置ID」の情報を利用し、本研究で作成したアノテーションデータを、将来的に社会・国民に向けて発信できるように設計した。この基準をもとに、アノテーション付与の仕様書を作成した。結びが流れる場合など係り結びの異例についての先行研究を参考にし、網羅性の高いものとなるよう注意した。国立国語研究所の「日本語歴史コーパス平安時代編」の長単位データを出力し、作業者によるマークアップ、および、申請者による確認作業を行った。『源氏物語』他、計5作品の係り結びアノテーションを実施し、データベースを作成した。本研究で付与された係り結び情報は、遠く離れた位置の呼応関係をとらえることができ、従来の「日本語歴史コーパス」では検索不可能だった情報を提供する。また、係り結び情報は、国立国語研究所による形態論情報と組み合わせて参照することができ、広範な資料に対して計量的な分析が可能となった。以上のデータベース開発と並行して、上代で逆接句として働くコソの係り結びについて、修辞性の観点から考察を行い、研究成果を学会で発表した。申請者が作成したアノテーション付与の仕様書を元にして、作業者がデータベースを作成した。申請者とアノテーション作業者は連絡を密に取り、処理が困難な箇所を相談し、アノテーション付与の仕様書を改良していった。結びが流れる場合、また、係助詞が重複する場合にどうアノテーションを行うかということが検討事項として上がったが、それぞれに対して妥当な処理方法を提示した。現段階で、中古資料のアノテーションは問題なく行えている。アノテーションの種類として、1.長単位をベースとした係り句と結び句の範囲、2.係助詞と共起する疑問語、3.係り結びとその後続句との接続関係(「逆接」と「注釈」)といった情報をコーパスデータに付与した。『源氏物語』のアノテーション作業が完了した段階で、異なる時代・ジャンルの作品を作業対象として選定した。このうち、『竹取物語』、『枕草子』、『土佐日記』、『古今和歌集』の4作品の係り結びアノテーションが完了した。アノテーションの内容、付与対象ともに、研究計画通りに行えている。以上、研究計画の全体としてはおおむね順調に進展している。

詠嘆用法を疑問・反語の用法とどのように区別するかなど、奈良時代コーパスで特に注意する点についてアノテーション基準を整理し、仕様書にまとめた。この上で、「日本語歴史コーパス」から長単位データを出力し、作業者によるマークアップ、および、申請者による確認作業を行った。具体的には、平安時代と同様に、1.長単位をベースとした係り句と結び句の範囲、2.係助詞と共起する疑問語、3.係り結びとその後続句との接続関係(「逆接」と「注釈」)といった情報を『万葉集』のコーパスデータに付与した。さらに、平安時代の『源氏物語』・奈良時代の『万葉集』について、テ節・連体修飾節・条件節の中に疑問の係助詞が現れた場合、どのような構文型を取るかということをデータベースとして整理した。研究としては、これまでコーパスに付与されたアノテーションと、構文型に関するデータベースを利用して、次の二つを実施した。1)疑問の係助詞が従属節内に出現する場合の構文型の歴史的変遷を調査し、係り受け関係と係り結び関係の一致・不一致などを研究した。2)「形容詞+モ」の用法について、詠嘆性と注釈的機能との関係を研究し、疑問の係り結びの注釈構文と対照を行った。予定通り、アノテーション付与基準を策定し、平安時代5作品と奈良時代『万葉集』のコーパスデータへのマークアップ作業を完了した。このデータを利用して、係り結びの歴史的な変遷に関する研究を行った。国立国語研究所から「日本語歴史コーパス奈良時代編」として公開されている、『万葉集』のコーパス(約10万語)へのアノテーションを開始する。申請者は引き続き作業の管理と入力内容の確認に当たる。中古資料と異なるアノテーション基準が出てきた場合、仕様書の見直しを行う。上代・中古のコーパスへのアノテーションが終わった段階で、それらのコーパスの形態論情報と係り結び情報とを組み合わせて計量的分析を行い、研究成果を学会で発表する。引き続いて中世のコーパスへのアノテーションを行う。院政期鎌倉時代の作品のうち、語数が多く和漢混淆文である『今昔物語集本朝部』(約50万語)を対象とし、係り結び情報を付与する。文体的に仮名文学作品により近く、和文的な性格の強い『宇治拾遺物語』(約10万語)を作業対象に追加し、文体的に異なりのある資料をバランスよく扱う。各時代のコーパスへのアノテーションと併行して通時的な分析を行い、論文を執筆し投稿する。以上の作業で作成されたデータは、他の研究者にも利用可能な形でWeb上で公開する予定である。今後は引き続いて中世のコーパスへのアノテーションを行う。院政期鎌倉時代の作品のうち、『今昔物語集本朝部』(約50万語)、『宇治拾遺物語』(約10万語)を作業対象に追加し、このアノテーションデータを利用して研究を発展させる。係り結びの乱れ、崩壊といった現象について、特に研究を進めていく。
食細胞に持続感染しているサルモネラ及び宿主食細胞の発現遺伝子群の系統解析

サルモネラが異なった環境に暴露されたとき、どのように全遺伝子の発現を調節し生き残りのために適応しているかを解析するため、サルモネラの遺伝子チップを作成し網羅的な遺伝子の発現を解析する環境を作成した。大腸菌の全ゲノムとサルモネラ全ゲノムを比較し、サルモネラに特異的な配列を持った遺伝子を約600遺伝子選択しマイクロアレイを作成した。遺伝子は5末端から500-1000塩基をPCRで増幅後、精製しガラスマイクロアレイに固定した。細菌のmRNAの増幅には遣伝子増幅に使用したアンチセンスDNA配列を使い特異的にmRNAをcDNA変換し解析した。通性食細胞内寄生細菌であるチフス菌は人の腸管内に入ると、きょう膜合成遺伝子群viaB領域の発現を抑制し、侵入に必要な侵入性タンパク質を発現する。ところがきょう膜合成遺伝子群viaB領域の遺伝子は食細胞内で発現されており、この発現が食細胞内増殖には不可欠で有ることを報告してきた。このとき変動する遺伝子を解析するためまず、低浸透圧(50mM NaCl)で24時間培養し、vi抗原を発現しているチフス菌を300mMのNaClに移し、15分、30分、60分後に全RNAを抽出しmRNAの変化を解析した。この解析のためにompR, viaB, ompf, ompC, rpoSのノックアウト株を作成し野生株を比較し環境変化に応答する遺伝子群を特定する環境を作成した。
20歳時からの体重変化は、中高年での生活習慣病の発症の原因となるのか？

観察研究にて、20歳時からの体重変化と中高年における生活習慣病の発症との相関が報告されているが、研究手法上、因果関係の検討は困難である。そこで、まず、東北メディカル・メガバンク計画の症例で20歳時からの体重変化に関する全ゲノム関連解析を行い、操作変数となるSNPを同定する。そして、生活習慣病に関連する全ゲノム関連解析の公開結果をアウトカムとしてMR法を行い、因果関係を検討する。
放射線生物学研究への応用を目指したオンチップ電子加速器の実証

低線量放射線の生体に対するリスク評価や放射線化学研究などにおいては、放射線による電離や二次電子の移動等の素過程に関する新たな視点からの理解が必須である。1MeV程度の高エネルギーマイクロビームを試料の狙った位置に照射可能なレーザー駆動オンチップ加速器は、放射線生物学研究や放射線化学研究のための重要なツールになる。本課題の目的は、レーザーパルス導入光学系も含めた「オンチップ誘電体加速システム」の設計を可能にすることである。オンチップ電子加速器の設計指針を得るために、レーザー駆動誘電体加速器の主な要素である誘電体製の加速器本体、ピコ秒電子銃の動作シミュレーションと実験を進めてきた。最終年度の目標は、レーザーパルスによる電子加速の実証と、実用化に当たって要求されるシステムの小型化・高安定化のための指針を明らかにする事である。誘電体製の加速構造は、物材機構(NIMS)の微細加工プラットフォームを利用して製作した。照射実験装置は、電子銃および電子光学系、誘電体製の加速用回折格子とその微調整装置、電子スペクトロメータとそれらを収める真空容器からなる。現在提案されている駆動誘電体加速器の構造では、レーザーエネルギーから電子へのエネルギー変換効率が100万分の1以下でしかないので、もし加速に成功しても応用分野は限られる。そのために、実験装置の組み立てと並行して、小型の市販品レーザーでも電子加速を可能にするための加速構造を研究した。波長以下の周期構造の回折格子が高効率反射鏡として使えることを理論及びシミュレーションで明らかにして、それを使った微小共振器構造及び導波管構造の開発を行った。その結果、従来型構造に比べて微小共振器構造ではレーザーエネルギーから電子へのエネルギー変換効率が50keVの電子に対して約1万倍向上して、1.4%にできることが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。低線量放射線の生体に対するリスク評価や放射線化学研究などにおいて必須とされる1MeV程度の高エネルギーマイクロビームを試料の狙った位置にピンポイントでの照射を可能にする「オンチップ加速器」の要素技術をシミュレーションと実験によって開発している。目標はエネルギー利得が1MeV、電荷量が0.01fC以上、長さが1ps以下の電子バンチをエネルギーが1mJ程度のレーザーパルスで発生可能な条件を明らかにすることである。そのために、(1)加速実験に使えるような石英製の透過型バイナリー・フェーズ回折格子の試作。(2)試作した回折格子のレーザー耐力試験。(3)回折格子のマウントと微調整機構を含む加速実験にための装置組み立て。(4)近接場計測の検討を行う計画であったが、周期がサブミクロンの回折格子を作成するために必須な機器(電子ビーム描画装置)の不調によって、必要な精度が得られなくなり、機器の修理調整に1年近い時間を要する事になった。そのため、実験計画に大きな支障が出ないよう、当初の計画を変更して平成28年度から新たな施設(物材機構・微細加工プラットフォーム)の機器を利用して回折格子を作成した。具体的には、シミュレーションに基づいて設計した格子(光子の周期が425nm、格子高さが288nm)を石英基板上に作成し、透過型電子顕微鏡による検査を行った。格子の断面形状が当初は台形であったがエッチングの際の金属製保護膜の厚さを100ミクロンに増やす事によって矩形に近づけることができた。またバイアス用高周波の電圧を切る事によって、光学破壊の域値を下げるものと考えられるマイクロトレンチをなくすことができた。繰越理由となった機器に代わるサブミクロン加工のための新たな設備として物材機構・微細加工プラットフォームを利用した。当該施設では整備された機器の利用に加えて加工及び検査方法の指導と相談を受けることができたために、光学破壊検査に適した形状の回折格子と加速実験に適した形状の回折格子を高精度で加工することができた。低線量放射線の生体に対するリスク評価や放射線化学研究などにおいて必須とされる1MeV程度の高エネルギーマイクロビームを試料の狙った位置にピンポイント照射可能な「オンチップ加速器」の要素技術開発を目的に研究を行っている。そのために、利用可能なレーザーの性能の下での加速実証実験に必要な電子源と測定器類の設計と新たな加速構造の検討を行い、応用に関する調査研究を行った。具体的には、誘電体近傍での電界計算、電子軌道解析を解析的手法及びシミュレーションによって実施して、入射電子のエネルギーが50keVの場合の、誘電体製の回折格子(加速構造体)からの電子入射高さと光に対する入射位相の最適値及び回折格子の寸法を決定した。シミュレーションの結果を基にして、電子銃から測定系までの実験装置の設計・製作をおこなった。また、予定の加速構造では電磁界の不均一性の影響が大きいので、製作可能な範囲で不均一性を小さくする配位を考案し、論文発表した。亜相対論的領域の加速では、加速勾配の向上に加えて比較的小さなパワーのレーザーでも大きな加速勾配が得られるような工夫が極めて重要である。そのために、共振器構造を持った誘電体加速の可能性のを探るために2種類の構造に関して解析を行い、一定の条件を満たせばファイバー伝送可能なパワーレベルでも大きな加速勾配を発生できることを明らかにした。低線量放射線の生体に対するリスク評価のみならず、加速器の生物学及び医療への応用に関して調査・整理して、レヴュー論文を発表した。

加速実証実験とそれに先立つ誘電体回折格子の光学破壊試験に使用予定であったファイバーレーザー装置(KEK所有)の終段ファイバー増幅器が平成28年11月に損傷を受け、当該部品の入手に4ヶ月以上を要することが判明した。光学破壊試験に着手できず装置設計に大きな支障が出る恐れがあったために、近い実験条件で発表されているデータを基にして実験装置を設計・製作を開始した。その結果、実験の遅れはレーザーの回復までに要した期間の70-80%まで短縮できたと考えている。高品質な電子ビームを小さなレーザーで高効率に得るための加速構造の研究も同時に行い、進展が見られた。シミュレーションでは、従来の平面基盤に垂直にレーザーを入射するのではなく、基盤上の経路の両側に建てて並べた列柱の横からレーザー入射する配位で、列柱の高誘電率と間隔及び大きさを適当に選ぶことによって、ビーム偏向が少なく可能な入射位相の範囲も大きくできることが分かった。なお、この構造は現在の技術で容易に製作可能である。1MeV程度のエネルギーを持つ電子マイクロビームを発生・照射可能な「オンチップ加速器」の要素技術開発を目的に研究を行っている。本研究の優先課題は、レーザーパルスによる電子加速の実証と実用化に当たっての必要な課題と解決策を探る事である。本研究においては、非相対論的領域からの電子加速を目指しているので、バイナリーブレーズを持つ誘電体製回折格子の周期は約0.5ミクロン(格子の幅は0.25ミクロン)であり可視光の波長よりも狭い。そのため、サブミクロンの描画が可能な電子ビームリソグラフィー技術を応用して試作した。製作にあたっては物材機構・微細加工プラットフォームを利用した。加速実験の実行にはKEKが所有するYbファイバーレーザーを使うが、当該レーザーの出力が小さいためにエネルギー利得は入射エネルギーが50keVの電子に対して最大で1keVであると予想される。最初の実験では、1枚の回折格子を片側から照射する計画であり、大きな非対称性に起因する電子ビームの偏奇も発生する。そのため、エネルギーと偏奇角度を高分解能で測定する電子スペクトロメータを設計・製作した。また、初期電子のエネルギーは50kVの予定であり、金の薄膜を使った光陰極電子銃と電子集束に用いる小型の四重極電磁石の設計と製作、真空中でサブミクロンでの調整を可能にする微動機構の設計と製作を行い全て完了して仮り組み立てを行った。一方、光ファイバー出力の小さなパワーのレーザーでも大きな加速勾配の発生を可能にする技術である共振器構造を持つ構造の解析も進めた。共振器はファブリーペロー方であるが、一つは通常の誘電体多層膜とその外側に配置した誘電体製回折格子から成るものであり。もう一つはレーザー波長以下の光子定数を持つ回折格子が一定条件下でこう反射率を示すことを利用した構造である。これらの成果は国際会議と学会誌において発表した。実験装置の仮組み立てを行うまでに至ったことは予定通りであるが、借用予定のレーザーの性能が不十分であった。しかし、レーザーの不調の原因が判明し対策を立てることができたので、実験計画に大きな遅れは出たものの実験可能な段階になった。
エクソソーム標識ラットを用いた胎児期、乳幼児期における発育との関連解析

前年度(2017年度)の所属先移動により、移管したトランスジェニックラットの繁殖とエクソソーム実験環境の整備を引き続き行った。本年度は、外部委託を利用しラット羊水エクソソームのプロテオーム解析を実施した。妊娠14日目の発育段階にある羊水を採取し、超遠心分離によってエクソソームを含めた細胞外小胞顆粒を単離した。粒子解析装置による品質評価後、可溶化と非可溶化(インタクト)の2種類に分けたプロテオーム解析を委託した。同じ確度で同定されたタンパク質は非小胞顆粒成分の可能性があり、可溶化処理でより上位に同定されたタンパク質は小胞内包タンパク質あるいは膜抗原と考える。その結果、およそ640個のタンパク質が検出され、エクソソームマーカー(Alix、TSG101、CD9)を上位に含んでいた。血清エクソソームで検出されるタンパク質の発現パターンとは異なり、さらに血清エクソソームでは検出されないタンパク質の存在から、羊水エクソソーム優位な抽出物とみなした。胎児因子や胎盤因子として知られるタンパク質以外に、神経に関わるタンパク質が存在した。今後の研究計画として、神経・グリア細胞を中心とした培養(in vitro)の系を用い、検出された羊水エクソソーム(タンパク質)の胎児発育への関与を検証する予定である。細胞間コミュニケーションの媒体として注目されるエクソソームについて、これまでin vivoでの移行が未解析であった母乳エクソソームの新生児体内への移行および羊水エクソソームの胎児発育との関係性について研究を行う。本研究の特徴は、エクソソーム可視化トランスジェニックラットを用いることにある。体液由来のエクソソームを可視化させる場合、蛍光色素でマーキングすることが一般的であるが、それらは脂質親和性を利用した染色であるため、エクソソーム以外の脂質分子も染色してしまう。われわれのグループでは、エクソソームマーカーであるCD63タンパク質にGFPを融合させた遺伝子を発現するラットを作成しており、エクソソームの可視化・識別を行っている。本研究では、トランスジェニックラット母親の母乳を飲ませた野生型新生児の小腸をサンプリングし、作成した切片におけるエクソソームの取り込みについて、蛍光観察に加えて免疫染色による解析も行った。しかし、今回の実験方法では母乳由来と思われるエクソソームを検出できなかった。羊水エクソソームについては、野生型妊娠ラットから回収した羊水エクソソームの胎児組織への取り込み実験(in vitro)と、羊水エクソソーム由来microRNAの網羅的解析を行うための予備実験を実施した。羊水に含まれるエクソソームの量は少ないことが予想されたため、最初は蛍光色素による染色ではあったが、羊水エクソソームの胎児組織への取り込みが観察された。microRNAに関しては、条件検討の結果、解析に必要な羊水の量やエクソソームからのmicroRNA抽出方法を決定できた。1年目に計画した研究のうち、母乳エクソソームおよび羊水エクソソームの取り込み実験は行えたが、母乳エクソソームのin vivoでのシグナル検出ができなかった。そのため、解析方法を新たに検討する必要性があり、当初の計画よりも遅れが生じている。新たな所属先では、生殖工学を中心とした研究環境であったため、本研究課題である「母体と子・発育とエクソソームとの関連性」に当てはめ、受精胚におけるエクソソーム由来microRNAの解析に着手した。マウスを用い、体内受精胚、体外受精胚の培養液中からエクソソームを回収し、どちらの培養液からもエクソソーム由来microRNAを検出することができた。さらに、過去の報告から発育に関連することが期待できるmicroRNAの存在を確認した。受精胚が着床する際に、エクソソームが関与しているとの報告があるため、この研究はエクソソームの機能解明に加えて、臨床の不妊治療における受精胚の品質マーカーの発見にもつながると考えている。受精胚由来エクソソームの実験系確立により、今後は「初期胚」、「胎児期」、「新生児期」の3点における母子間でのエクソソームの役割についての研究を推進していく。平成29年4月より、所属機関が変わったため、研究課題で用いるトランスジェニックラットの移管や実験に必要な物品などの環境を再整備することになった。さらに、国立研究所の研究員から大学教員の立場になったことによる他業務の増加から、本研究課題の大幅な遅延が生じた。そのため、新たな所属先でも実施可能な実験内容の見直しを行うこととなった。