hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
SLC26A4 遺伝子変異による難聴のデータベース構築と平衡機能解析

先天性難聴は新出生児1000人に1人に認められる頻度の高い先天性障害の一つである。その原因の50%は遺伝子によるものと報告されている。SLC26A4遺伝子変異は難聴に甲状腺腫を伴うPendred症候群および前庭水管拡大を伴う非症候性難聴の両疾患の原因遺伝子変異であることが報告されている。しかしながら、遺伝子型と臨床型の相関の有無に関しては必ずしも明らかでは無い。本研究では、日本人難聴患者を対象にSLC26A4遺伝子の直接シークエンス解析を行い、その変異の種類と頻度を明らかにした。また、変異の種類ごとに臨床像のとりまとめを行ったが、明確な遺伝子型と臨床型の相関については認められないことを明らかにした先天性難聴は新出生児1000人に1人に認められる頻度の高い先天性障害の一つである。また、変異の種類ごとに臨床像のとりまとめを行ったが、明確な遺伝子型と臨床型の相関については認められないことを明らかにした遺伝子診断で得られた情報を適切に臨床にフィードバックするためには、さらに多くの症例にて日本人におけるSLC26A4遺伝子変異のデータベース化を行い、日本人における遺伝子変異の種類と頻度、遺伝子型と表現型の関連性につき明らかにすることが必要である。本年度は、先天性難聴患者を対象にインベーダー法による遺伝子解析を行い、SLC26A4遺伝子変異が認められた症例に対して、難聴およびめまいの長期間フォローを開始し臨床情報を収集している。特に、平衡機能障害を生じる原因を明らかにすることを目的に、SLC26A4遺伝子変異を持つ患者における平衡機能を評価し詳細に検討した。具体的にはSLC26A4遺伝子変異が確認された難聴患者、7名を対象に平衡機能評価としてカロリックテスト、VEMPを施行した。めまい発作の認められない状態では7例中6例でカロリックテストにおいて両側または片側の異常が認められた。VEMPにおいては全症例で両側正常の反応を認めた。経過中にめまい発作(一側聴力低下を伴う)を認めた3症例においてはすべての症例で患側においてVEMPの低下を認めた。その内、2症例においてはめまいの改善とともにVEMPの改善が認められた。半規管機能においては正常CPまで幅広く、症例により様々であった。過去の報告においても半規管機能はSLC26A4遺伝子変異を持つ症例または前庭水管拡大を有する症例において、結果は様々であり段階的に低下していく可能性も考えられた。また、全例においてVEMPの反応を認められ、うち2症例においてはめまい発作時に反応が低下し後に回復が認められた事よりSLC26A4遺伝子変異を有する症例においては、球形嚢の機能は残存しており、発作時に機能低下し、その後回復する可能性が考えられた。その原因の50%は遺伝子によるものと報告されており、現在までにおおよそ60種類の原因遺伝子が同定されており、一部が遺伝子診断として臨床で実施されている。遺伝子診断で得られた情報を適切に臨床にフィードバックするためには、さらに多くの症例にて日本人におけるSLC26A4遺伝子変異のデータベース化を行い、日本人における遺伝子変異の種類と頻度、遺伝子型と表現型の関連性につき明らかにすることが必要である。本年度は、先天性難聴患者を対象にインベーダー法による遺伝子解析を行い、SLC26A4遺伝子変異が認められた症例に対して臨床情報を収集するとともに、インベーダー法によるスクリーニング検査でヘテロ接合体変異のみ検出された症例を対象に、直接シークエンス法を用いてSLC26A4遺伝子の全エクソンの配列を決定することで新規遺伝子変異の探索を行った。その結果、複数の新規遺伝子変異を同定することができた。特に、IVS15+5A>G変異は関西沖縄までの難聴患者に比較的高頻度で認められる遺伝子変異であった。また、これらの症例を対象に、カロリック検査およびVEMP検査を施行し、SLC26A4遺伝子変異による難聴症例の前庭機能(特に半規官機能および球形嚢の機能)に関するデータの収集を行った。また、各遺伝子変異の種類ごとにその聴力像・前庭機能評価結果のとりまとめを行い、遺伝子変異の種類と臨床像との相関解析を実施したが、現在までのところ著明な相関は認められていない。

本年度は、信州大学医学部耳鼻咽喉科の管理する日本人難聴遺伝子データベースに登録されている難聴患者のうち前庭水管拡大を示す難聴患者約100名を対象に臨床情報を収集するとともに、インベーダー法によるスクリーニング検査およびインベーダー法による遺伝子解析でヘテロ接合体変異のみ検出された症例を対象に、直接シークエンス法を用いてSLC26A4遺伝子の全エクソンの配列を決定することで新規遺伝子変異の探索を行った。その結果新規変異を含む複数の遺伝子変異を見出す事が出来た。また、これらの症例を対象に、カロリック検査およびVEMP検査を施行し、SLC26A4遺伝子変異による難聴症例の前庭機能(特に半規官機能および球形嚢の機能)に関するデータの収集を行った。また、各遺伝子変異の種類ごとにその聴力像・前庭機能評価結果のとりまとめを行い、遺伝子変異の種類と臨床像との相関解析を実施した。一般的に遺伝性難聴の場合に、フレームシフト変異やスプライシング変異の場合には難聴が重症となることが知られているが、SLC26A4遺伝子変異の場合にはミスセンス変異であっても聴力に大きな差が認められない事が明らかとなった。研究計画当初に予定していた通りに遺伝子解析が進行し、新規遺伝子変異を複数見出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、遺伝子解析が進行し、新規遺伝子変異を複数見出し、日本人難聴患者におけるSLC26A4遺伝子変異の割合など重要な情報がえられた。次年度以降はその臨床像の精査を行い、臨床にフィードバックするためのデータベースと遺伝子型との相関解析を進める。
多機能携帯端末を用いた多段階式空間音響シミュレーション

誰でもが簡単に「空間音響シミュレーション」を体験できるよう、高度なシステムを用いてある空間の音環境を実験室内に忠実に再現し、その受聴位置での音をヘッドホンにより受聴可能とする「多段階式空間音響シミュレーション」を提案し、システムおよび収音用小型マイクロホンの開発を行った。また、開発したマイクロホンを用いて種々の環境音を収録し、ヘッドホン受聴可能な空間音響シミュレーションのコンテンツを整備した。さらに、開発したシステムを応用し、仮想空間内の音環境を音の到来方向まで含めて再現することを可能とする、波動数値解析結果に基づく簡易な「空間音響シミュレーション」システムを構築した。「空間音響シミュレーション」では、実験室内に対象とする空間の音環境が忠実に再現される。本研究では、その再現された実験室内の音場をより簡易な別の方法でシミュレートする「多段階式音響シミュレーション」により、特殊な実験設備を必要とせず,より多くの人が,対象とする空間の音環境を擬似的に体感できるシステムの開発および空間音響シミュレーション用データアーカイブの構築を目指して検討を行っている。また,同様の手法を数値解析結果の可聴化に応用し,バーチャル空間の多段階式音響シミュレーションについても検討を進めている。各検討項目についての本年度の検討実績は以下の通りである。収音システム:昨年度基礎設計を行った小型・軽量マイクロホンシステムについて,2種類のシステムを試作し,その基本性能を無響室における実験により確認し、既存システムと比較した。その結果,マイクロホンの周波数特性に一部課題が見られるものの,小型化の効果により,音の到来方向の再現性については既存システムと同等以上の性能を有することが確認された。再生システム:昨年度取得した空間音響シミュレーションシステム中心点での頭部伝達関数と試作したマイクロホンシステムで収音した音を合成した信号を多機能携帯端末により再生可能とした。また,イヤホンの音響特性も含めた再生システムの校正方法(校正システム)について,補聴器の音響特性計測手法を参考に基礎的検討を行った。バーチャル空間の音響シミュレーション:コンピュータ内に構築したバーチャル空間の音環境を空間音響シミュレーションする手法の検討として,これまでに構築してきたFDTD法による数値解析結果に基づく空間音響シミュレーションの改良を目指し、今年度は境界(地面や壁等)の吸音特性のモデル化について、関連する国際ワークショップに参加し,モデル化手法の最新動向について情報収集を行った。本研究では,実験室内に対象とする空間の音環境を忠実に再現する「空間音響シミュレーション」を,シミュレーション音場をシミュレートする「多段階式シミュレーションシステム」により,特殊な実験設備を必要とせず,より多くの人が体感可能なシミュレーションとすることを目的として,システム開発および空間音響シミュレーション用データアーカイブの構築を行う。初年度にあたる今年度は,多段階式シミュレーションの基礎システムの構築およびデータアーカイブの構築に向けたデータ収集を目的とした小型多チャンネル収音システムの検討・設計を行った。多段階式シミュレーションシステムの開発として,第1段シミュレーションにあたる6ch音場シミュレーションシステム内の受聴位置において,第2段シミュレーションに必要な頭部伝達関数をダミーヘッドの向きを種々変化させて取得した。その結果を基に,6ch音場シミュレーション用に収録された多チャンネル信号と頭部伝達関数とをPC上で合成し,ヘッドホン受聴により空間音響シミュレーションを可能とする基礎システムを構築した。空間音響シミュレーション用データアーカイブの構築に向け,実際の音環境においてより多くデータを収集するため,既存の収音システムの小型・軽量化を目指して検討を行った。収音システムに用いるマイクロホンの特性について基礎的検討を行った後,既製の収音システムで使用されている多チャンネルマイクロホンシステムに比べて小型(既製品に比べてマイク間隔を半分以下)の新型マイクロホンシステムについて,基礎設計を行い,試作を開始した。また,マイクロホン間隔がシミュレーション精度に及ぼす影響を検討するため,マイクロホン間隔を変更可能な可変型の多チャンネルマイクロホンについてもあわせて基礎設計を行い,試作を開始した。本研究では,「空間音響シミュレーション」により実験室内に忠実に再現された音環境について,より多くの人が体感可能な簡易な別の方法により可聴化するシステムの開発を行うと共に,シミュレーション用のデータアーカイブの構築を目指して検討を行っている。収音システム:試作した2種類の特性の異なるマイクロホンシステムについて,無響室における実験により周波数特性および音の到来方向の再現性について確認し,データアーカイブ用音源収集に使用するシステムを確立した。また,マイクロホンシステムの音響特性を補正するフィルタを設計した。再生システム:収音システムを用いて録音した信号と空間音響シミュレーションシステム中心点で収録した頭部伝達関数を合成して多機能携帯端末により再生するシステムについて更新を行い,多機能携帯端末の向き(搭載されたセンサーの出力信号)により,収録を行った音環境における受聴者の向きを90°毎に指定して再生することを可能とした。バーチャル空間の音環境シミュレーション:屋外における音の伝搬について,気象の影響を考慮した解析が可能な波動数値解析手法による解析結果を提案するシステムを用いて可聴化した。データアーカイブ:構築した収音システムを用いて,交通騒音(道路交通騒音,鉄道騒音,航空機騒音),公共空間の音環境(空港ロビー),室内楽(コンサートホール),自然音(滝,波音)等の収録を行い,データアーカイブ用に整理した。また,数値解析に基づくバーチャル空間の音響シミュレーションとして,屋外における複数台のスピーカによる一斉放送を想定し,気象条件の違いによる聞こえ方の違いを体感可能なコンテンツを製作した。「空間音響シミュレーション」により実験室内に忠実に再現された音環境を、より多くの人が体感可能な簡易な別の方法により可聴化するシステムの開発と、シミュレーション用のデータアーカイブの構築を目指して検討を行った。本年度の検討実績は以下の通りである。・収音システム:

屋外において種々の気象条件での収録を可能とするため、昨年度までに開発した小型6chマイクロホンシステムを改良し、雨天や風の強い日でも収音が可能な全天候型のシステムに改良を行った。・バーチャル空間の音環境シミュレーション:屋外における防災無線放送システムによる拡声放送を想定し、波動音響解析を用いて種々の気象条件における伝搬シミュレーションを行い、気象条件の違いによる拡声音の聞き取りやすさの変化について体感することを可能とし、バーチャル空間の音環境シミュレーションが屋外におけるスピーカ配置等のシステム設計時などにも有効なツールとなり得ることを示した。・データアーカイブ:これまでに開発したマイクロホンシステムを用いて、さまざまな地域において環境音の収録を行いデータを拡充した。今年度は主に、交通音(ジェット機、ヘリコプタ、ティルトローター機、鉄道)、活動音(公園での子供の活動、花火大会、祭り)、自然音(海の波音)等を収録した。また、これまでに収集してきたデータをweb上に公開するためのホームページ(Otonozu)を立ち上げた。・成果の公表:国内外の音響関連学会において、今年度の検討成果を発表した。誰でもが簡単に「空間音響シミュレーション」を体験できるよう、高度なシステムを用いてある空間の音環境を実験室内に忠実に再現し、その受聴位置での音をヘッドホンにより受聴可能とする「多段階式空間音響シミュレーション」を提案し、システムおよび収音用小型マイクロホンの開発を行った。また、開発したマイクロホンを用いて種々の環境音を収録し、ヘッドホン受聴可能な空間音響シミュレーションのコンテンツを整備した。さらに、開発したシステムを応用し、仮想空間内の音環境を音の到来方向まで含めて再現することを可能とする、波動数値解析結果に基づく簡易な「空間音響シミュレーション」システムを構築した。既存のマイクロホンシステムを使用する当初の計画から,小型・軽量なマイクロホンシステムを新たに開発して研究に使用することに変更した。その開発に時間がかかり,当初の計画から遅れが生じている。今年度については,音環境データアーカイブの構築およびインターネットによる公開を目指し,交通騒音等の環境音を収集するとともにイベント(風物詩)等の音を収集することを計画していた。しかしながら,収音システムの確立に時間を要し,年度前半に行われたイベントの音(祭り,花火)等の収集を行うことができなかった。
GMC酸化還元酵素ファミリーに属する糖酸化酵素の機能解析

担子菌Phanerochaetechrysosporium由来CDHおよび子嚢菌Humicola insolens由来CDHのアミノ酸配列の相同性比較を行うとともに、P.chrysosporium由来CDHのフラビンドメインの三次元構造(PDBID=1NAA)をもとに、pH依存性に関与すると考えられるアミノ酸を推定した。Q734に部位特異的変異を導入した3種の変異体(Q734S、Q734T、Q734H)をコードするcDNA断片を、オーバーラップ伸長法とアダプタープライマー法を組み合わせた手法によって作成した。得られたcDNA断片をメタノール資化性酵母用のベクターに挿入し、組換え酵素を生産した。菌体外液から精製して得られたそれぞれの変異体酵素によるユビキノン還元活性のpH依存性を比較するとともに、pH4.0および7.0におけるセロビオースに対する反応速度定数(Km、k_<cat>)および基質阻害定数(Ki)を算出した。その結果、大量発現を試みた変異体のうち、Q734SとQ734Tが活性型タンパク質として生産された。精製された野生型および2種の変異体の可視紫外スペクトルを比較したところ、フラビンに特徴的なピークが観察されたことから、変異体は補欠分子族を分子内に含んでいることが確認された。2種の変異体によるユビキノン還元活性を野生型のそれと比較したところ、Q734Sでは酸性側で活性が顕著に減少したのに対し、Q734Tでは最大活性値はほとんど変化せずに至適pHが酸性側にシフトしていることが明らかとなった。さらにpH4.0および7.0におけるKm、k_<cat>、Kiを比較したところ、k_<cat>以外の定数にはほとんど変化がなかった。これらの結果は、Q734が本酵素のpH依存性に深く関与していることを示しており、セロビオースに対する親和性の変化ではなく、フラビンのN(1)またはC(2)の電荷が変わることで酸化還元反応のpH依存性が変化すると考えられた。これらの成果を第56回日本木材学会大会で発表した。さらにセロビオース脱水素酵素を用いたセルラーゼ活性の測定にも着手し、固液界面における酵素反応を速度論的に解析した。インターネット上に公開されているP.chrysosporiumの全ゲノム配列情報(http://genome.jgi-psf.org/Phchr1/Phchr1.home.html)からGMC酸化還元酵素ファミリーに属する糖酸化酵素を網羅的に検索するとともに、すでに他の糸状菌で存在が知られているグルコース酸化酵素(GOX)、ピラノース-2-酸化酵素(P2OX)をコードする遺伝子をP.chrysosporiumから取得し、それらの塩基配列を明らかにした。セロビオース脱水素酵素のフラビンドメイン(WT)と、734番目のグルタミン残基(Q734)をセリンまたはスレオニンに変異させたフラビンドメイン(Q734S、Q734T)を、メタノール資化性酵母Pichia pastorisを用いて大量発現させ、pH依存性を調べたところ、Q734Sでは塩基性における相対活性がWTのそれと比較して高いのに対して、Q734Tでは低くなることが明らかとなった。これらの成果は第56回日本木材学会大会で発表予定である。
卵巣高異型度漿液性癌の個別化治療戦略に向けた分子イメージング診断法の確立

卵巣腫瘍の術前検討として、適宜マルチパラメトリックに複数の分子イメージングを追加したMRI検査を施行し、局所励起法による高解像度画像を含めた拡散強調像による組織の拡散能の変化、3D造影ダイナミックMRIによる血流情報、磁化率強調シーケンスによる出血および石灰化の検出、MRスペクトロスコピーによる組織の代謝情報、CEST法を用いたAPTイメージングによるアミノ酸の検出などを総合的に評価する手法の開発を行った。初年度の研究実績としては、主に各分子イメージングの精度管理とパラメータの設定、および症例蓄積であり、実臨床データから様々な知見が得られた。対照症例として、本研究の主たるターゲットである高異型度漿液性癌を含む卵巣の良悪性腫瘍および腫瘍類似疾患の撮像とデータ所得を行った。従来のシークエンスでは詳細な評価が困難であった小病変を、局所励起法による高解像度拡散強調像および3D造影ダイナミックMRIによる血管新生を反映した早期濃染域の検出を組み合わせて評価することにより、早期癌の診断における有用性が示唆された。一方、進行癌の症例では、磁化率強調シーケンスによる出血性壊死部の検出は、従来のT1強調像による亜急性期出血のメトヘモグロビンを反映した高信号域の検出に比してより鋭敏に新旧の出血巣の検出が可能であり、腫瘍の悪性度の評価への有用性が期待されるものと考えられた。また、腫瘍充実部のMRスペクトロスコピーやAPTイメージングによる検討では、細胞増殖能の指標であるcholine、壊死を反映したlipid、腫瘍での蓄積が認められるアミノ酸等の検出が、良悪性の鑑別や悪性度の指標として有用となる可能性が示唆された。卵巣腫瘍の組織型は多種多様であり、初年度においては高異型度漿液性癌について十分な症例の蓄積には至らず、その他の組織型についても統計学的な解析が可能な症例数には達していない進捗状況である。原因のひとつとして、早期癌については従来の画像診断では術前診断が困難であり、良性病変として術後に癌と判明することもまれではないため、症例の集積が予想よりも進まなかった可能性があるものと考えられる。基本的に初年度で設定したプロトコールに沿って、卵巣腫瘍の術前検討としてマルチパラメトリックなパラメータを用いた分子イメージング(局所励起法による高解像度画像を含めた拡散強調像、3D造影ダイナミックMRI、磁化率強調シーケンス、MRスペクトロスコピー、CEST法を用いたAPTイメージングなど)のMRIデータの蓄積と解析を行い、適宜パラメータの調整と最適化を行う。また、手術までの期間が短く検査計画が困難等の原因による取りこぼしがないように、産婦人科医師との連携を密にして検査の遂行を図る。(理由)予定していた消耗品(ソフトウェア、データストレージなど)購入の次年度への繰り越し、論文投稿料等の次年度への繰り越しなど(使用計画)次年度での消耗品などの購入、論文投稿料等の成果報告にかかる諸費用など
脂質メデイエイター関連遺伝子発現の空間的・時間的な制御による肺疾患モデルの解析

肺疾患モデルマウスにおいて組織細胞各々に特異的な遺伝子発現モデルを作り、プロスタグランジン(PG)I2合成酵素またはトロンボキサン(TX)A2合成酵素を各細胞に発現させ、PGI2、TXA2の産生量の変化がどう病態に影響するかの解析を試みた。移植腫瘍モデルでの実験では、大腸癌細胞株C26および肺癌細胞株(LLC)を基盤にTet-onシステムによる発現調節モデルの作成を試みたが、テトラサイクリン投与に対する良好な発現反応性を有する細胞株を得ることが困難であったため、PGIS、TXAS遺伝導入細胞株を用いた移植腫瘍モデルを用いて、両者の基質であるPGH2の合成酵素COX1、COX2を阻害するインドメサシンを経口投与してPGI2、TXA2の産生を調節する系を作った。TXA2遺伝子導入による腫瘍増殖促進・腫瘍血管増生作用はインドメサシンにより抑制され(p<0.05)、COX2阻害剤NS398でも同様の抑制が見られた。PGI2の腫瘍増殖・腫瘍血管抑制作用はNS398投与下で抑えられる傾向がみられた。インドメサシン投与では逆にこれら作用を増強し、C26-Balb/cマウスの系では接種したPGIS遺伝子導入細胞由来の腫瘍は徐々に退縮、消失した。LLC-C57BL/6マウスの系でも同様の腫瘍抑制効果が見られた(p<0.05)。これらの増強作用はPGIS阻害剤トラニルサイプロミン投与で抑制された(p<0.05)。インドメサシンとPGIS遺伝子導入の併用が動物モデルで強力な抗腫瘍効果をもつことが初めて示された。また肺線維症モデルの作成を試み、ブレオマイシン経鼻投与の最適化により、比較的安定したモデルマウスの作成が可能となった。アデノウイルスベクターに変えて肺特異的な発現を実現するためマクロ凝集アルブミン・プラスミドDNA静脈投与を用い、レポーター遺伝子の肺でのより特異的な発現をみた。肺疾患モデルマウスにおいて(1)アデノウイルスベクターによる気道上皮細胞,血管内皮細胞各々に特異的な遺伝子発現モデルを作り,(2)このモデルでプロスタグランジン系合成酵素を各細胞に発現させ,これらの脂質メデイエイターの産生がどう病態に影響するかを解析するための準備として本年度以下の研究を行った.実験1:ベクターの構築とin vitroでの基礎実験1-(1)組織特異的なプロモーターの導入気道上皮特異的なプロモーターSLPI遺伝子プロモーターにlacZ遺伝子をつないだプラスミドコンストラクトを構築し,気管支上皮細胞BEAS-2Bに導入し,組織特異的な発現を確認した.1-(2)TXA2合成酵素遺伝子(TXAS)のアデノウイルスベクターへの導入水口らの方法でTXASをアデノウイルス発現ベクターに導入した.1×10^5個のA549細胞に120moi感染させin vitroでの増殖を検討し,用量依存的に増殖を抑える結果が得られた.lacZ遺伝子を発現するアデノウイルスベクターをマウスの気管内投与し3日後肺を摘出,組織学的にlacZ遺伝子の発現を確認した.さらにラットHGF遺伝子発現アデノウイルスベクターを用いた実験で,経気管投与は経頸静脈投与より,投与3日後の検討で,肺での発現効率が3倍高く,経気管投与では肝臓,腎臓に比べ,肺での発現効率は肝臓,腎臓の10倍だった.経時的な検討では経気管投与3日後で発現は4倍,7日後で4.5倍,14日後で2倍だった.得られた肺に特異的発現させるための投与条件の基礎データを元に,PG系合成酵素遺伝子導入実験を次年度行う予定である.肺疾患モデルマウスにおいて組織細胞各々に特異的な遺伝子発現モデルを作り、プロスタグランジン(PG)I2合成酵素またはトロンボキサン(TX)A2合成酵素を各細胞に発現させ、PGI2、TXA2の産生量の変化がどう病態に影響するかの解析を試みた。

アデノウイルスベクターに変えて肺特異的な発現を実現するためマクロ凝集アルブミン・プラスミドDNA静脈投与を用い、レポーター遺伝子の肺でのより特異的な発現をみた。
カリキュラム研究における脳科学の応用に関する研究

本研究の目的は、脳科学を応用したカリキュラムの実践理論の構築を試みるために、学校カリキュラムに脳科学をどのように応用すればよいのか、その方法を明らかにすることであった。「脳科学と教育」研究に従事する各立場の整理・分析を通じて、脳科学と教育学・カリキュラム研究とが生産的な関係を築き上げていくための手がかりとして、カリキュラム・アセスメントの理論化・具体化を挙げ、その基本的な考え方や条件を提案した。本研究は、脳科学を応用したカリキュラムの実践理論の構築を試みるために、学校カリキュラムに脳科学をどのように応用すればよいのか、その方法を明らかにすることを目的とするものである。初年度にあたる平成22年度の研究課題は、脳と教育の問題がどのような概念や手順で論じられているかを明らかにすること、また、研究の背景にある信念や研究仮説を明らかにすることであった。研究の結果、次の点が明らかになった。まず、異分野の架橋・融合による学際的な分野として創出された「脳科学と教育」研究に携わる研究者が共有する方向性として、(1)イシュー志向への転換、(2)教育問題に直接貢献するための教育の脳科学への転換、(3)目指すべき社会の姿(というニーズ)からこれからの科学技術を考える遠視眼的な科学技術の発展・予測への転換、という特徴が看取された。また、具体的な研究戦略は(1)基礎概念の生物学的定義の提案とこころの形態学の構想、(2)脳と環境の相互作用という脳認知発達における基本的視座の共有、(3)要素還元論から俯瞰統合論への転換という環学性の提唱、(4)特殊から一般へという研究アプローチの焦点化の四点にまとめられることが明らかになった。さらに、これらの特徴に適合する注目すべきカリキュラムの実践として、特別支援教育におけるアセスメントの利用を挙げた。分析を通じて、知能の多元性、脳認知発達の非同期性・非線形性等の特徴や情動の役割に注目したCurriculum-based Assessmentの確立・利用が、従来の特別支援教育が主な対象に据えてきた障がい児だけではなく、外国人児童・生徒などのマイノリティや通常学級に在籍する児童・生徒の才能特性の発見・開発に資するものである、という見通しを得た。本研究の今後の進展により、脳科学の見地から従来の学校教育を捉え直し、カリキュラムの個別化・個性化に理論的基盤を与えることが期待できる。平成23年度は教育学者・教育実践者による脳科学への期待と学校カリキュラムへの応用方法の解明にとりかかった。まず、学校カリキュラムに脳科学の知見を積極的に取り入れてきた分野の一つに特別支援教育があり、特にアセスメントの方法にその成果が具現化されていることを突き止めた。次いで、従来から特別支援教育をはじめとする学校教育と強い接点を持ちながら利用されてきた知能検査を取り上げ、「差別と選別の道具的利用」という批判に対して、心理学が脳科学の知見を取り入れながら、どのように改善を試みてきたのかを分析した。分析の結果、知能検査を用いたアセスメントが、(1)目的:「障害/才能の診断」から「ニーズの特定」のためのアセスメントへ、(2)方法:全般的・一般的な知能の測定による「個人間差」の把握からプロフィール分析に基づく「個人内差」を理解するアセスメントへ、また、Curriculum-freeからCurriculum-referencedアセスメントへ、(3)結果の利用:「欠陥モデル」による対応から「成長モデル」による対応へ、と進展を遂げてきたことを明らかにし、その根底には「賢いアセスメント」の哲学があることを指摘した。また、今後の展望として、特別支援教育で多く用いられる知能検査等のアセスメント手法が子どもの特性理解に留まりがちであることの限界について述べ、環境との相互作用説に立ち、アセスメントの対象をカリキュラムに移すべきであるという提言を行った。その際に、日本で独自に発展を遂げてきた個別化・個性化教育や幼児教育の蓄積から学ぶことが多く、そこでの実践を脳科学的知見と結びつけて論じることの有用性を明らかにした。これらの成果をもとに、今後、研究を進展させることにより、脳科学の見地から学校カリキュラムの画一性を問い直し、根拠(evidence)に基づきながらカリキュラムの個別化・個性化を図る方法について理論的基盤を与えることが可能である。最終年度にあたる平成24年度はこれまでの研究を総括し、今後の「脳科学と教育」研究、とりわけ、本研究の主題であるカリキュラム研究への応用を中心に、今後の展望と課題を明らかにした。「脳科学と教育」研究は、一時の過激すぎた「脳ブーム」を終え、腰を据えて研究できる体制や雰囲気を整えつつある。人間の発達や学習に関する様々な脳科学的知見が次々と蓄積され始めているものの、学校カリキュラムの開発に役立てようとすると、直接的には役に立たないものがまだまだ多い。

今後、脳科学と教育学・カリキュラム研究が生産的な関係を築いていくためには、1人間を「全体的な視点」から捉えること、2脳と心を「媒介」するものを模索し、心理学の有用性も認めること、3不用意かつ短絡的な教育との結びつきには慎重であること、4教育を論ずるためには発達的視点と理解を理論やモデルに組み込むこと、そして、5人間の共通性だけではなく多様性を認めること、6いずれの場合も科学的裏づけを希求すること、が求められることを指摘した。また、「脳科学の応用」を模索する際、「応用する」という行為が教育学・カリキュラム研究を受動的な立場に追いやり、「要領の良いまとめ屋」に終始させてしまう恐れがあることにも言及した。そこで、今後、注目すべき分野としてポジティブ心理学を挙げ、その分野を介して脳科学との接点を見出しながら、教育学・カリキュラム研究の側からも具体的な実証データを提示していく必要があることを主張した。そのための具体的方策として、カリキュラム・アセスメントの視点と方法の理論化を挙げた。そのキーワードには1「解決志向」への転換、2「ニーズの特定」、3「個人内差」の把握、4カリキュラム妥当性への着目、5「強み」に基づく「成長モデル」による対応、を挙げることができる。必要な資料は収集できており、研究課題に照らして、それらの分析作業を継続的に行っている。論文等の研究発表数が少ないのが課題であり、論文等の形でまとめていない分析結果があるため、平成24年度は積極的に発表していきたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。実践に裏づけられた理論を構築するために、今後は学校現場におけるフィールド調査、および主要人物へのインタビュー調査を行うことにより、そこで収集したデータをもとに理論補強を図る予定である。これまでの研究の進捗により、当初予定していたフィールド先を変更し、平成23年度中旬から新たなフィールド先を模索してきた。新たなフィールド先は決定しており、交渉を進めた結果、調査ができる準備は整い、すでに着手し始めている。当初の計画よりもやや遅れたものの、研究を遂行する上で支障をきたすものではない。
鳥類における音声コミュニケーション：複雑な情報伝達を進化させる生態的要因の解明

今年度は,巣の構造が音声コミュニケーションを複雑に進化させる要因となるか明らかにするための比較研究をおこなった。その結果,予想通り,椀型営巣種においては捕食者の種類を指し示す鳴き声が進化していないことを示唆するデータが得られた。また,今年度は,チューリッヒ大学のMichael Griesser氏を長野県のフィールドに招待し,野外研究をともにおこなうことで,研究課題を大きく進めることができた。今年度は,原著論文や総説などの執筆活動を積極的におこなった。原著論文は,一般誌でもトップレベルであるNature Communications誌をはじめ,6編(うち4編が筆頭著者かつ責任著者)が国際誌に受理され,鳥類の音声による情報伝達に関する総説もEcological Research誌に投稿し,掲載された(単著)。また,本の章も2章執筆し,つくば大学や大阪市立大学では研究成果について講演をおこなった。また,執筆した論文はNature誌やScience誌にハイライトされたり,新聞やラジオ,テレビに取り上げられるなど,大きな反響を得た。今年度の進捗として特筆すべき点は,チューリッヒ大学のMichael Griesser博士との共同研究が進んだことである。平成27年4月に日本に招待してから,7月まで共に野外研究をおこない,その後も共同で論文の執筆を進めることで,多くを学ぶことができた。これまでに3編の共著論文が受理されており,そのほかにも2編の論文を共同で執筆中である。私は,採用期間の3年間で,鳥類の音声コミュニケーションがどのような生態要因によって進化したのか,比較法によって検証してきた。捕食者相の異なる地域でのコミュニケーション能力の比較研究については,さらなるデータの蓄積が望まれるが,採用3年間で達成しようとしていた研究目標はおおむね達成されたといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。私は,シジュウカラ科の鳥類が,音声によって,つがい相手やヒナ,群れの仲間に,せまりくる捕食者の種類やみつけた食物の位置など,様々な情報を伝えることを明らかにしてきた。本研究は,そのような複雑な情報伝達がどのような生態的要因によって進化したのか明らかにすることを目的とする。シジュウカラの親鳥は,ヒナを捕食しようと巣に近づくカラス・ヘビを警戒する際, 2種類の鳴き声を使い分ける。ヒナは樹洞の巣でそれら異なる警戒声を聞くと,「うずくまる」・「飛び出す」という対照的な行動を示す。これらヒナの反応は,「巣口から嘴でヒナを襲うカラス」・「巣に侵入するヘビ」の捕食を回避する上で適応的である。ヒナの回避行動は,樹洞という営巣空間において特異的に役立つと考えられるので,この複雑な親子間コミュニケーションは,巣の構造と関連して進化した可能性がある。そこで,営巣タイプの異なる複数の鳥類種を対象に,捕食者(カラス,ヘビ)に対する親鳥の警戒声と,つがい相手・ヒナの反応を調べた。2013年5月7月にかけて,長野県軽井沢町において野外研究をおこなった。各種鳥類の巣において捕食者(カラス,ヘビ)の剥製を提示し,親鳥の警戒声を録音した。樹洞営巣性の烏類ではカラスとヘビに異なる警戒声を使い分ける傾向がみられたが,椀型営巣種にはその傾向がみられなかった。これらの結果は巣の構造とコミュニケーションが関連して進化したという予測を支持する。さらに, 2013年8月に日本のシジュウカラの警戒声をイギリスのシジュウカラに聞かせる実験もおこなった。イギリスには鳥を襲うヘビが分布していないにもかかわらず,日本のシジュウカラのヘビに対する警戒声に特異的な行動で反応することが確認された。これらはまだ予備的なデータではあるが,音声の意味を生得的に理解する能力が捕食者の非存在下でも保存されていることを示唆する興味深い観察である。私は,そのような複雑な情報伝達がどのような生態的要因によって進化したのか明らかにすることを目的に研究を展開している。シジュウカラの親鳥は,ヒナの捕食者であるカラス・ヘビを警戒する際,2種類の鳴き声を使い分ける。また,ヒナの回避行動は,「樹洞」という営巣空間において特異的に役立つので,親鳥の鳴き声は,巣の構造と関連して複雑に進化した可能性がある。そこで,2014年度は,営巣タイプの異なる複数の鳥類種を対象に,捕食者(カラス,ヘビ)に対する親鳥の警戒声とヒナの反応を調べた。4月7月にかけて,長野県軽井沢町および秋田県大潟村において野外研究をおこなった結果,樹洞営巣性の鳥類ではカラスとヘビを識別し,異なる警戒声を使い分けるが,椀型営巣種は識別できないことが示唆された。また,同時期におこなった野外実験から,シジュウカラの警戒声は,ヒナだけでなく,抱卵中の雌に対しても捕食者情報を伝え,適切な行動を促すことも明らかになった。この成果はScientific Reports誌に投稿し,受理された。

さらに,2015年2月に,チューリッヒ大学を訪問し,Griesser博士と共に音声コミュニケーションの複雑さを定量化し,種間や個体群間で比較する手法の開発をおこなった。本成果は,これまでに収集した実証研究のデータをまとめる上でも役立つと思われる。今年度は,巣の構造が音声コミュニケーションを複雑に進化させる要因となるか明らかにするための比較研究をおこなった。その結果,予想通り,椀型営巣種においては捕食者の種類を指し示す鳴き声が進化していないことを示唆するデータが得られた。また,今年度は,チューリッヒ大学のMichael Griesser氏を長野県のフィールドに招待し,野外研究をともにおこなうことで,研究課題を大きく進めることができた。今年度は,原著論文や総説などの執筆活動を積極的におこなった。原著論文は,一般誌でもトップレベルであるNature Communications誌をはじめ,6編(うち4編が筆頭著者かつ責任著者)が国際誌に受理され,鳥類の音声による情報伝達に関する総説もEcological Research誌に投稿し,掲載された(単著)。また,本の章も2章執筆し,つくば大学や大阪市立大学では研究成果について講演をおこなった。また,執筆した論文はNature誌やScience誌にハイライトされたり,新聞やラジオ,テレビに取り上げられるなど,大きな反響を得た。今年度の進捗として特筆すべき点は,チューリッヒ大学のMichael Griesser博士との共同研究が進んだことである。平成27年4月に日本に招待してから,7月まで共に野外研究をおこない,その後も共同で論文の執筆を進めることで,多くを学ぶことができた。これまでに3編の共著論文が受理されており,そのほかにも2編の論文を共同で執筆中である。私は,採用期間の3年間で,鳥類の音声コミュニケーションがどのような生態要因によって進化したのか,比較法によって検証してきた。捕食者相の異なる地域でのコミュニケーション能力の比較研究については,さらなるデータの蓄積が望まれるが,採用3年間で達成しようとしていた研究目標はおおむね達成されたといえる。2014年度は,採用2年度目ではあり,野外調査も軌道に乗り,多くの実証研究をおこない,貴重なデータを得ることができた。特に,巣の構造が指示的なコミュニケーション(referential communication)の進化要因であることを示す証拠が得られたこと,指示的な警戒声の解読が,育雛段階以前においても,雄と抱卵中の雌のコミュニケーションにおいて用いられることなどが明らかになったことは,大きな進展といえる。また,チューリッヒ大学を訪問し,コミュニケーションの複雑さを定量化する手法を開発したことも,大きな進展であるといえる。これら実証・理論研究の進展に加え,2014年度は,3本の論文を国際誌に受理されることとなった。また,現在も3本の原著論文と2本の総説を執筆中である。これらより,当初の計画以上に進展していると判断する。27年度が最終年度であるため、記入しない。まず,巣の構造が指示的なコミュニケーションの進化に与える効果を検証するには,これまでに蓄積したデータや理論研究,各鳥類種の系統関係に基づいて,系統種間比較をおこなう必要がある。
単結晶酸化物シート材料の探索

金属酸化物は強誘電や光触媒など多種多様な物性を示す。近年、これらの酸化物材料を「高品質・大面積の単結晶酸化物シート」として得ることが可能になった。この合成手法は非常に容易であること、そしてほとんどの酸化物薄膜に適用できることから注目を集めている。本研究では酸化物由来の優れた機能と柔軟性、軽量性を併せ持つ単結晶酸化物シートに注目し、合成手法開発と物性探索を目指す。本年度では単結晶酸化物シートの作製を目標に研究を進めた。まず初めにSrRuO3単結晶シートの合成に取り組んだ。SrRuO3薄膜を水溶性膜であるSr3Al2O6上にパルスレーザー堆積法を用いて作製し、その後、水につけてSr3Al2O6層を溶かすことで、SrRuO3単結晶シートを作製することに成功した。SrRuO3単結晶シートのサイズは5 mm *4 mm程度であり、比較的大きなサイズのシートを得ることができた。X線回折(XRD)測定から得られたSrRuO3単結晶シートが高い結晶性を保持していること、そして原子間力顕微鏡(AFM)測定から平坦であることを確かめた。また抵抗測定から金属特性を持つことを確かめた。また強誘電体であるBaTiO3の単結晶シート作製にも取り組んだ。その結果、高品質なBaTiO3単結晶シートを得ることに成功した。走査型プローブ顕微鏡の圧電応答力顕微鏡(PFM)、そして強誘電体テスターを用いることで、得られたBaTiO3単結晶シートが強誘電性を示すことも確かめた。またXRD測定からBaTiO3単結晶シートがc軸配向であることも分かった。目的としていた酸化物単結晶シートの合成に成功した。得られた材料はSrRuO3単結晶シート、La0.7Sr0.3MnO3単結晶シート、BaTiO3単結晶シートの三つである。またこれらの材料の合成を通して、合成条件などが明らかになりつつある。また、物性面でもSrRuO3単結晶シートの金属特性や、BaTiO3単結晶シートの強誘電特性などが明らかになった。現在は歪みを印加し、材料物性の変化を観測しようとしている。これらの結果から、おおむね順調に研究が進展していると考える。フレキシブルデバイス材料の市場は近年急速に伸びつつある。フレキシブル基板(プラスチック、ポリマーなど)は低温で取り扱う必要があり、高温合成が必要な高結晶酸化物膜をその様な基板上に直接作製するには問題があった。しかし酸化物シートの技術を使えば、先に高温合成法により単結晶酸化物膜を作製し、その後フレキシブル基板に高品質な酸化物シートを転写することができる。そのため酸化物由来の高機能性と柔軟性を併せ持つ酸化物シートはフレキシブル材料への応用が期待される。今後の研究では酸化物特有の優れた透明半導体・圧電機能に注目し研究を進める。BaSnO3は優れた透明半導体機能(移動度90 cm2Vー1sー1, ON/OFF抵抗比107)を示す。しかしその合成温度は750oCと高く、フレキシブル材料への応用は進んでいない。そこで今後は高結晶BaSnO3シートを高温合成し、その後プラスチック上に転写することで、高い透明半導体機能を示すフレキシブル材料の作製を狙う。

また、物性面でもSrRuO3単結晶シートの金属特性や、BaTiO3単結晶シートの強誘電特性などが明らかになった。現在は歪みを印加し、材料物性の変化を観測しようとしている。これらの結果から、おおむね順調に研究が進展していると考える。フレキシブルデバイス材料の市場は近年急速に伸びつつある。フレキシブル基板(プラスチック、ポリマーなど)は低温で取り扱う必要があり、高温合成が必要な高結晶酸化物膜をその様な基板上に直接作製するには問題があった。しかし酸化物シートの技術を使えば、先に高温合成法により単結晶酸化物膜を作製し、その後フレキシブル基板に高品質な酸化物シートを転写することができる。そのため酸化物由来の高機能性と柔軟性を併せ持つ酸化物シートはフレキシブル材料への応用が期待される。今後の研究では酸化物特有の優れた透明半導体・圧電機能に注目し研究を進める。BaSnO3は優れた透明半導体機能(移動度90 cm2Vー1sー1, ON/OFF抵抗比107)を示す。しかしその合成温度は750oCと高く、フレキシブル材料への応用は進んでいない。そこで今後は高結晶BaSnO3シートを高温合成し、その後プラスチック上に転写することで、高い透明半導体機能を示すフレキシブル材料の作製を狙う。
フランス哲学を背景としたレヴィナスにおける身体論と時間論の交錯の生成史的研究

本研究は、レヴィナスの身体論と時間論の交錯を通時的・生成史的に把握することを目的とするものである。本年度は研究計画通り、後期のレヴィナスの思索を、プラディーヌやラヴェルなどのフランス哲学との関係を考察しつつ研究するとともに、研究成果を総合する作業にも着手した。1.身体論について。感覚論研究の継続として、「享受」と「可傷性」によって感覚を定義する後期の感覚論について後者に着目して研究を行った。プラディーヌの感覚論を検討しつつ「接触」論などに着目して読解し、「可傷性」の内実を明らかにした。これにより、この感覚論が、自己保存のためではなく「自己に反して」というあり方をするものとして身体をとらえる身体論と、「他のための一」という概念によって主導される倫理観に直結していることが明らかになった。そしてまた、レヴィナスの感覚論がフッサールやブラディーヌらのそれとの関係で有する独自性についても解明することができた。2.時間論について。(1)「ディアクロニー」概念を主軸とする後期時間論の研究を継続した。上記の感覚論の研究を導きの糸として「原印象」解釈などを読み解き、「ディアクロニー的な過去」の内実を明らかにし、瞬間の過ぎ去りをそのまま受動的に忍耐する倫理的主体の現在が「ディアクロニー」と呼ばれていることを解明した。(2)レヴィナスが一貫して重視する「現在」概念について、ラヴェルの「現在」論を検討しつつ再度研究を行った。これにより、前期の「現在」論が、ラヴェルの「現在」論から強い影響を受けていること、及びレヴィナスにとって絶対的な未来を思考することが現在の時間的性格を確保することに直結していること等を解明した。3.研究成果の総合について。総合作業の端緒として、前期の思索の中心概念である「ある」に関して研究を行い、この概念を提示することがもつ意義を解明し、レヴィナス哲学全体を把握するための視座を獲得した。本年度は研究計画通り、前期から中期にかけてのレヴィナスの思索の歩みを、ベルクソンやマルセルなどのフランス哲学との関係を考察しつつ研究した。1、身体論について。(1)これまでのレヴィナス研究において注目されることが少なかった「定位」という概念に着目して研究を行い、この概念が身体と結びつけられる前期主著『存在するものへ』における「定位」概念の内実と、定位概念によって意味づけられる身体概念の内実を明らかにした。この論点については、『存在と所有』などで展開されるマルセルの身体論が、前期レヴィナスの身体論に一定の影響を与えていることも明らかになった。(2)世界内の対象との基礎的関係(中期以降、「感受性」概念によって性格づけられる関係)が一貫して「志向」ないし「志向性」という概念との関係のもとで記述されることに注目し、レヴィナスの現象学関係のテクストについて研究を行った。これにより、フッサールに対するレヴィナスの理解が変化していく過程と、この変化が、レヴィナスが「私の身体」・「感覚」・「キネステーゼ」に関するマルセルの思索から一定の影響を受けつつヒュレー的与件すなわち感性的与件についての思索を深めていったことによることを明らかにした。2.時間論について。(1)不連続な瞬間から成り立ち、かつ現在を主要な瞬間として有する時間を提示する前期および中期の時間論の生成過程を追跡し、レヴィナスが中期まで一貫して重視する「現在」という概念を、すでに1930年代半ばから思考し始めていたことを明らかにした。(2)不連続な瞬間という論点については、レヴィナスがその時間論を練り上げていくうえで、ベルクソンの『試論』におけるメロディーの分析が大きな影響を与えていることが明らかになった。本年度は研究計画通り、中期から後期にかけてのレヴィナスの思索の歩みを、ベルクソンやプラディーヌなどのフランス哲学との関係を考察しつつ研究した。1.身体論について。(1)これまでのレヴィナス研究においてまだ十分に解明されていない「感覚」概念を主題として、『感覚の哲学』のプラディーヌの感覚論を検討しつつ、研究を行った。これにより、「感覚」が「享受」によって定義されることになる『全体性と無限』の感覚論を、「質」や「情感」といった表現に着目して読み解き、「享受としての感覚」という概念の内実を明らかにした。(2)「享受」に加えて「可傷性」という契機が「感覚」の定義に含まれることになる後期感覚論への変化を追跡した。これにより、この変化が、一方では感覚対象との「接触」という事態がより重視され、そこに他との「近さ」が認められていく過程であり、他方では感覚対象と感覚作用における「時間的な隔たり」という見方が深められていく過程であることが明らかになった。2.時間論について。(1)『物質と記憶』におけるベルクソンの記憶論の検討とともに、レヴィナスのベルクソン的持続概念批判のポイントが現在と過去の連続性にあるということを解明し、「多産性」という形象で不連続的時間を提示する前期中期の時間論の背後に隠されているレヴィナス固有の時間理解を明らかにした。(2)「ディアクロニー」概念を主軸とする後期時間論の研究も行った。

これにより、中期の感覚論においてディアクロニー的な過去という発想がすでに萌芽していること、および中期から後期への時間論の変遷が、上に記した感覚における時間性の重視と密接に関わっていることなどが明らかになった。本研究は、レヴィナスの身体論と時間論の交錯を通時的・生成史的に把握することを目的とするものである。本年度は研究計画通り、後期のレヴィナスの思索を、プラディーヌやラヴェルなどのフランス哲学との関係を考察しつつ研究するとともに、研究成果を総合する作業にも着手した。1.身体論について。感覚論研究の継続として、「享受」と「可傷性」によって感覚を定義する後期の感覚論について後者に着目して研究を行った。プラディーヌの感覚論を検討しつつ「接触」論などに着目して読解し、「可傷性」の内実を明らかにした。これにより、この感覚論が、自己保存のためではなく「自己に反して」というあり方をするものとして身体をとらえる身体論と、「他のための一」という概念によって主導される倫理観に直結していることが明らかになった。そしてまた、レヴィナスの感覚論がフッサールやブラディーヌらのそれとの関係で有する独自性についても解明することができた。2.時間論について。(1)「ディアクロニー」概念を主軸とする後期時間論の研究を継続した。上記の感覚論の研究を導きの糸として「原印象」解釈などを読み解き、「ディアクロニー的な過去」の内実を明らかにし、瞬間の過ぎ去りをそのまま受動的に忍耐する倫理的主体の現在が「ディアクロニー」と呼ばれていることを解明した。(2)レヴィナスが一貫して重視する「現在」概念について、ラヴェルの「現在」論を検討しつつ再度研究を行った。これにより、前期の「現在」論が、ラヴェルの「現在」論から強い影響を受けていること、及びレヴィナスにとって絶対的な未来を思考することが現在の時間的性格を確保することに直結していること等を解明した。3.研究成果の総合について。総合作業の端緒として、前期の思索の中心概念である「ある」に関して研究を行い、この概念を提示することがもつ意義を解明し、レヴィナス哲学全体を把握するための視座を獲得した。
オルガノイド培養を用いた胃癌ライブラリの構築と人工胃癌モデルの開発

本研究課題では胃がんの発がん機序の解明を目的として、オルガノイド培養を胃癌に応用し、そのフェノタイプと分子学的特性の関連性に関する研究を遂行した。オルガノイド培養を応用することにより40ライン以上の胃癌オルガノイドを樹立し、ライブラリーを構築した。このオルガノイドライブラリーのゲノム・エピゲノム・トランスクリプトームの解析を行い、さらに培養上におけるフェノタイプや成長因子の要求性、薬剤への応答性を観察し、解析結果と比較検討した。その結果、形状や多種のニッチ要求性は多彩なゲノム異常やエピゲノム変化によって生じていることがわかった。さらに、ニッチ要求性との関連性が不明であった胃がんについて解析を進め、R-spondinの非依存性にCDH1とTP53の両変異が関与していることを見出した。この両変異をゲノム編集技術を用いて正常胃上皮オルガノイドに導入したところ、R-spondin非依存性の再現に成功した。この両変異によるニッチ非依存性の獲得は、新規の胃がんの発がん機序の一つであり、この知見により新たな治療法の確立に寄与できると考えられる。さらに、オルガノイドを線維芽細胞と共移植することによって異種移植の生着率を高めることに成功し、胃がんオルガノイドライブラリーの移植を用いてWnt阻害が有効な胃がん治療の候補となりうることを示した。本研究で行ったヒトオルガノイドの形質より見出した分子遺伝学的特性を正常上皮に再現し検討する方法は、これまでにない研究手法であり、今後のがん研究においても有用であると考えられる。これまでの胃癌研究および化学療法の進歩に関わらず、未だに転移を有する進行胃癌の予後は悪い.現行のがん研究においては細胞株が主に使用されているが、細胞株と臨床上の胃がんの間には大きな隔たりがあり、in vitroでの薬剤応答性と臨床での薬効にかい離が生じており、新規創薬の障壁となっている。われわれはこれまでオルガノイド培養によって大腸がんの発がん機序、分子生物学的特性の解明にかかわる研究を行ってきた。その結果、オルガノイドは臨床のがんの生物学的特性を疑似しており、がん研究に非常に有用なツールとなると考えられる。本研究ではオルガノイド培養を胃癌に応用し、多種の胃癌オルガノイドを構築する。これらの培養に要する成長因子、および樹立した胃がんについて遺伝子発現解析、whole exome sequence、コピーナンバー解析、エピゲノム解析を行い、正常胃上皮オルガノイドの比較から胃がんの分子生物学的特性を明らかとし、さらに癌関連線維芽細胞との相互作用について検討を行う。見出された胃癌に必要なゲノム・エピゲノム変化を、遺伝子編集技術を応用して正常胃オルガノイドに導入することで発がん機序の解明を目指す。本研究結果より期待される成果としては,胃癌の発癌機序の解明とさらにその発癌機序のprospectiveな証明にあると考えられる.発癌機序の解明は,癌生物学的な新規性のみならず,これまでの殺細胞性化学療法が主体であった胃癌に対しての新たな治療法産出の原動力となる潜在性を有すると考えられる.これまでに30ラインの胃がんオルガノイドライブラリの構築を行った。これら胃がんオルガノイドのメチル化アレイ解析、遺伝子発現解析、whole exome sequenceによる遺伝子変異解析、コピーナンバー解析を行い、胃がんオルガノイドのニッチ要求性との関連性を検討した。今後は解析して検出された胃がん特異的な変化を正常胃上皮オルガノイドに導入し、人工胃がんの作成を目指す。