hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織レベルのイメージングと光遺伝学に向けた遠赤色光プローブ／スイッチ開発

哺乳類内在色素であるビリベルジン(BV)を結合し、個体の奥深くまで浸透する遠赤色光を吸収できる小分子光スイッチ・蛍光プローブを開発するため、シアノバクテリア由来の光受容体群シアノバクテリオクロム(CBCR)の解析を進めた。その結果、BVを高効率で結合し、遠赤色光と橙色光の間で光変換するCBCRを発見し、BV非結合CBCRに変異を導入することでBV結合能を付与することに成功した。さらに、単色光照射後、速やかに暗反転するCBCRや光変換のシフト幅の大きいCBCRも発見した。これらの分子を利用し、cAMP合成の光制御や、哺乳類培養細胞からの遠赤色蛍光の検出にも成功した。本年度は、シアノバクテリアAcaryochloris marinaに着目し、長波長の光を吸収するビリベルジンを結合するシアノバクテリオクロムの探索を行った。Acaryochlorisは、光合成反応中心色素として、クロロフィルaよりも長波長を吸収するクロロフィルdを持つため、感知する光質も通常のシアノバクテリアよりも長波長にシフトしていると期待した。赤/緑色光変換型シアノバクテリオクロムに着目し、解析を進めたところ、AM1_1557g2というシアノバクテリオクロムが、PCBとほぼ同程度の結合効率でBVを結合し、BV結合型AM1_1557g2は遠赤色光と橙色光の間の光変換を示した(Narikawa et al. 2015 Sci. Rep. )。さらに、遠赤色光吸収型は、蛍光量子収率は低いものの、730 nmをピークとする蛍光を発した。また、AM1_1870g3も結合効率はかなり低いものの、BVを結合し、遠赤色光と橙色光の間の光変換を示した(Narikawa et al. 2015Biochem. Biophys. Res. Commun.)。その吸収波長はAM1_1557g2よりも10-20 nmほど長波長シフトしており、変異導入によりBVの色素結合効率を高めることができれば、実用化のための有用性が高い。BV結合効率改善に向けたランダム変異を導入するために、大腸菌のコロニーレベルで、色素結合タンパク質を発現し、発色する系を確立することに成功した。また、AM1_1557g2の色素結合領域をアデニル酸シクラーゼの触媒領域と繋いだキメラタンパク質を作製し、その光質依存的酵素活性を測定している。リンカー領域の長さを変えたバリアントを多数作製したところ、リンカー領域の長さの違いで、活性の強度や光依存性に変化が見られた。本年度は、シアノバクテリアAcaryochloris marina由来のシアノバクテリオクロムAM1_1557g2、AM1_C0023g2を用いて、網羅的変異導入解析により、長波長吸収ビリベルジン(BV)を結合する構造基盤解明を目指した。AnPixJg2というシアノバクテリオクロムはBVを結合できないのに対し、A. marina由来の上記の二つのシアノバクテリオクロムはBVを高効率で結合することで、遠赤色光の吸収が可能となっている。そこで、AnPixJg2の立体構造を基に、BV結合型にのみ高度に保存されているアミノ酸を抽出し、それらの変異導入解析を進めた。その結果、8アミノ酸がBV結合に重要であり、これら8つのアミノ酸を導入するだけで、本来BVを結合することができなかったAnPixJg2にBV結合能を付与することに成功した。また、哺乳類培養細胞・HeLa細胞にAM1_1557g2とAM1_C0023g2を導入し、PCBを細胞に添加することで、赤色光照射により、培養細胞から近赤外蛍光を観察することに成功した(Fushimi et al. Front. Microbiol., 2016)。さらに、AnPixJg2とアデニル酸シクラーゼの融合タンパク質を作製し、緑色光下よりも赤色光下の方が、約3倍アデニル酸シクラーゼ活性が誘導されるキメラタンパク質の創出に成功した。これまでの研究で、AM1_1557g2というタンパク質がBVを高効率で結合し、遠赤色光を吸収することができることが分かったが、これに加えて、AM1_C0023g2も同様にBVを結合することができることが明らかとなった。両者のBVに対する結合効率を比較したところ、AM1_C0023g2の方が、結合効率が高いことが明らかとなった。さらに、AM1_C0023g2を土台として変異導入解析を行ったところ、BVの結合能が上昇し、ほぼ100%の結合能を有するタンパク質の取得に成功した。さらに、AM1_1557g2、AM1_C0023g2とBVを結合しないAnPixJg2とを比較することで、BVを結合するのに重要な8つのアミノ酸を同定することに成功した。これら8つのアミノ酸を導入するだけで、AnPixJg2はBV結合能を獲得した。部位特異的導入解析により、蛍光量子収率が上昇する変異体取得を試みたが、現在までに量子収率の高くなった変異体は得られていない。しかし、BVよりは短波長であるが赤色光を吸収するフィコシアノビリン(PCB)を結合したAM1_C0023g2の量子収率が3.0%と比較的高いため、これを哺乳類培養細胞・HeLa細胞に導入し、細胞にPCBを添加したところ、近赤外蛍光の検出に成功した(Fushimi et al. 2016 Front. Microbiol.)。

また、PCBを結合した赤色光と緑色光で変換する光受容ドメインとアデニル酸シクラーゼドメインとを融合したキメラタンパク質を作出することで、赤色光下で緑色光下よりも3倍程度活性が誘導される系の開発に成功した。以上のことから、蛍光量子収率の高い遠赤色光吸収型タンパク質の取得はまだ出来ていないが、in vivoの解析等、想定以上に進んでいる研究もあるため、全体としては当初の予定通り順調に研究が進んだと自己評価した。昨年度において、ビリベルジン(BV)を結合できないAnPixJg2というシアノバクテリオクロムに8つの変異を導入することで、BV結合能を付与することに成功していたが、さらに構造情報を基に変異解析を進めることで、最少2アミノ酸の変異導入により、BV結合能を付与できることを解明した。さらに、同等の変異を他のシアノバクテリオクロム(AnPixJg4, AM1_1870g4)に導入することで、BV結合能を付与することにも成功している。これらの成果について、現在、投稿準備中である。また、通常のシアノバクテリオクロムは、二つの光質吸収型が安定であるため、吸収状態の変換には二つの光質を利用する必要があったが、赤色光によって変換し、暗状態で速やかに戻るタイプ(AnPixJg4)と、緑色光によって光変換し、暗状態で速やかに戻るタイプ(cce_4193g1)の新規暗反転型シアノバクテリオクロムの同定に成功し、それぞれPhotochem. Photobiol.誌とBiochemistry誌に報告している。さらに、赤色光で活性化し暗反転するシアノバクテリオクロムを利用し、アデニル酸シクラーゼの活性を制御することにも成功している。最終的に、哺乳類の培養細胞でcAMP光制御系を構築するための実験が現在、進行中である。こちらのドメインに関しては、変異導入によりBV結合能付与にも成功しているため、遠赤色光で活性化し暗反転する分子の開発が期待される。蛍光プローブに関しては、赤色光照射によって、培養細胞から強い蛍光を発する分子の開発に成功した。こちらも投稿論文を準備中である。遠赤色光を吸収し、近赤外蛍光を発する分子についても開発を進めたが、こちらに関しては、現在までのところ、量子収率の高い分子の設計には成功していないが、課題終了後も引き続き変異導入を進める予定である。哺乳類内在色素であるビリベルジン(BV)を結合し、個体の奥深くまで浸透する遠赤色光を吸収できる小分子光スイッチ・蛍光プローブを開発するため、シアノバクテリア由来の光受容体群シアノバクテリオクロム(CBCR)の解析を進めた。その結果、BVを高効率で結合し、遠赤色光と橙色光の間で光変換するCBCRを発見し、BV非結合CBCRに変異を導入することでBV結合能を付与することに成功した。さらに、単色光照射後、速やかに暗反転するCBCRや光変換のシフト幅の大きいCBCRも発見した。これらの分子を利用し、cAMP合成の光制御や、哺乳類培養細胞からの遠赤色蛍光の検出にも成功した。研究計画では、研究開始前に既にBVを結合することが分かっていたAnPixJg2への変異導入によるBV結合効率改善と、BV結合効率の高いシアノバクテリオクロムの新規探索という二つの戦略で並列して研究を進める計画であったが、研究を開始してすぐに、後者の戦略において、BV結合能の高いシアノバクテリオクロム・AM1_1557g2を発見することに成功した。
人工心臓用アキシャル型磁気浮上モータの小型化・高効率化に関する研究

人工心臓用アキシャル型磁気浮上モータを理論設計と駆動方式の二つの側面から小型化,高効率化することが本研究の目的である.平成25年度の研究実施計画は磁気浮上モータの高効率駆動方式を検討すると共に動特性を明らかにすることである.本年度は平成24年度に乳幼児,小児用人工心臓のために考案,設計,製作した5軸制御磁気浮上モータの磁気浮上回転性能評価を行った.ダブルステータ構造にベクトル制御方式を適用することで浮上ロータの軸方向位置,回転を制御し, P±2極理論を適用することで浮上ロータ径方向軸周りの傾き角度,径方向位置を制御する.本制御方式を用いることで,小型で高い磁気支持性能を有する磁気浮上モータを実現する.提案5軸制御方式による磁気浮上制御系を専用に構築し,浮上ロータを磁気浮上回転させたときの動特性と消費電力を評価した.その結果,浮上ロータ回転数6400rpmまで非接触磁気支持,回転可能であることを確認し,提案5軸制御方式の有効性を実証した.また,磁気浮上モータの消費電力は58W程度であった.本消費電力のほとんどは浮上ロータに配置した永久磁石が作る磁界と制御磁界により生じる渦電流損である.このため,モータステータの磁性材料を電磁軟鉄バルク材から圧粉磁心に変更することを検討した.モータステータの磁性材料を圧粉磁心とすることでモータ効率は30%から70%へ増加することを確認した.本磁気浮上モータを組み込み可能な遠心ポンプを設計,製作し,人工心臓ポンプ駆出性能とポンプ送液中の磁気浮上回転性能を評価した.製作した磁気浮上人工心臓ポンプは回転数3500rpm,揚程100mmHgに対して流量1.5L/min送出可能であり,小児用人工心臓として十分なポンプ性能を有した.また,ポンプ送液中に浮上インペラは非接触磁気支持,回転可能であった.以上の結果から,十分な磁気浮上性能を有する小型,高効率な磁気浮上モータを製作することができた.(抄録なし)本研究は人工心臓に用いる磁気浮上モータを理論的にどこまで高効率化,小型化できるかを明らかにすることを目的とする.今年度は,設計の観点からアキシャル型磁気浮上モータの高効率化,小型化を行った.乳児用人工心臓のアクチュエータとして用いる磁気浮上モータを設計対象とした.ロータの5自由度(軸方向z,径方向x,Y,径方向軸周りの回転θ_x,θ_Y)を能動的に制御する機構を有するダブルステータ構造のアキシャル型磁気浮上モータを新規に考案した.アキシャル型磁気浮上モータの設計には有限要素法三次元電磁界ソフトANSYSを用いた.磁気浮上モータに用いる永久磁石および電磁石から生じる漏れ磁束がモータの効率低下へ影響し,磁気浮上モータの小型化とアキシャル型の構造が漏れ磁束を増加させていると考察し,磁場解析ではアキシャル型の磁気浮上モータの漏れ磁束を詳細に評価できるように解析モデルを作成し,数値シミュレーションを行った,磁場解析により外径28mm,全長41mmの小型なアキシャル型磁気浮上モータを設計した.次年度に設計したアキシャル型磁気浮上モータのエネルギ効率および動特性を評価するために,磁気浮上モータ実機を製作した。製作した磁気浮上モータはロータの5自由度を磁気的に支持する.このため,ロータを磁気支持するのに十分な支持力が得られるか確認するために,軸方向吸引力,径方向吸引力,径方向軸周りのトルク評価用の実験装置を専用に製作し,評価を行った.同様に,モータ回転トルクについても評価を行った.製作した磁気浮上モータはロータの5自由度を能動制御するのに十分な磁気支持,回転性能を有していることを確認した.人工心臓用アキシャル型磁気浮上モータを理論設計と駆動方式の二つの側面から小型化,高効率化することが本研究の目的である.平成25年度の研究実施計画は磁気浮上モータの高効率駆動方式を検討すると共に動特性を明らかにすることである.本年度は平成24年度に乳幼児,小児用人工心臓のために考案,設計,製作した5軸制御磁気浮上モータの磁気浮上回転性能評価を行った.ダブルステータ構造にベクトル制御方式を適用することで浮上ロータの軸方向位置,回転を制御し, P±2極理論を適用することで浮上ロータ径方向軸周りの傾き角度,径方向位置を制御する.本制御方式を用いることで,小型で高い磁気支持性能を有する磁気浮上モータを実現する.提案5軸制御方式による磁気浮上制御系を専用に構築し,浮上ロータを磁気浮上回転させたときの動特性と消費電力を評価した.その結果,浮上ロータ回転数6400rpmまで非接触磁気支持,回転可能であることを確認し,提案5軸制御方式の有効性を実証した.また,磁気浮上モータの消費電力は58W程度であった.本消費電力のほとんどは浮上ロータに配置した永久磁石が作る磁界と制御磁界により生じる渦電流損である.このため,モータステータの磁性材料を電磁軟鉄バルク材から圧粉磁心に変更することを検討した.モータステータの磁性材料を圧粉磁心とすることでモータ効率は30%から70%へ増加することを確認した.本磁気浮上モータを組み込み可能な遠心ポンプを設計,製作し,人工心臓ポンプ駆出性能とポンプ送液中の磁気浮上回転性能を評価した.製作した磁気浮上人工心臓ポンプは回転数3500rpm,揚程100mmHgに対して流量1.5L/min送出可能であり,小児用人工心臓として十分なポンプ性能を有した.

また,ポンプ送液中に浮上インペラは非接触磁気支持,回転可能であった.以上の結果から,十分な磁気浮上性能を有する小型,高効率な磁気浮上モータを製作することができた.漏れ磁束の影響を詳細に考慮した三次元磁場解析を用いて,十分小型なアキシャル型磁気浮上人工心臓を設計し,製作および評価まで完了し,25年度の研究実施計画以上の伸展があったものと考える.また,5自由度制御型磁気浮上モータを新規に考案し,大学を通し特許出願を行っており申請書以上の取り組みをした.研究成果については,国際学会1回,国内学会3回に出席し,研究内容の発信も十分に行ったものと考える.平成24年度に製作した5自由度制御アキシャル型磁気浮上モータの磁気浮上,回転制御方式を検討することにより,磁気浮上モータの高効率化を図る,ロータの軸方向位置制御および回転制御には電流値ベクトル制御を用いる.また,磁気浮上制御にゼロパワー制御を用いることにより,ロータの自重により働く重力と磁気力を釣り合わせることができ,低消費電力化が行える.これらの制御方式を用いて磁気浮上,回転制御を行い,磁気支持および回転に対するエネルギ効率および動特性を評価する.これより,最適な駆動方式を確立することで磁気浮上モータの高効率化を図る.最終的に,血液ポンプに磁気浮上モータを組み込み,乳児用人工心臓としてのエネルギ効率を検証する.(抄録なし)
法的枠組みの公共的正統化理論の構築

本研究は三年計画で進められたが、今年度の研究は、その最終年に当たり、これまでの研究実績のいわば集大成として位置づけられる。今年度の研究は、前年度で講読・検討した榛々な政治哲学の議論を法理論へ接合し、また憲法理論系の理論的功績を法理論に一般化すること、そしてそれを通して、これまでの研究をまとめ、法的枠組みの公共的正統化の理論モデルを提示することにあった。以上の計画を実施するに当たり、以下の研究作業に当たった。まず昨年度に引き続き、審議的デモクラシーの論者達の著書や論文を購読し、政治的審議から法が生成する過程についての考察を深めた。また他方で、共和主義的立憲主義の論者達の著書や論文を対象にして、憲法と政治過程の関連を考察し、広く法と政治との関係として再定式化する可能性を模索した。具体的には、初年度に提起した暫定的結論(「法と政治とが循環的関係にある」)を、以上の文献をもとに再度検証し、制度圏と非制度圏、国家と市民社会などとの関係をも含め、拡張ないし深化することに努めた。一言でまとめるのは難しいが、制度圏=国家における法的枠組みが、非制度圏=市民社会における政治的審議に対して、権利保障や参加資格付与を通して一定の歯止めをかけ、逆に前者が後者を通して生成ないし公共的に正統化されるような循環的プロセス・モデルを提起したのである(詳しくは、拙著202-231頁を参照)。以上の考察が、本研究の最終的な目的(共和主義の思想蓄積をもとに、法的枠組みの公共的正統化の理論を構築すること)に対する、一応の結論であると考える。以上の研究成果は、今年度公刊した著書『共和主義の法理論公私分離から審議的デモクラシーへ』(勁草書房)にて公表することができた。これは平成16年度以降の科研費による研究成果である。本研究は三年計画で進める予定であるが、初年度である本年度では、来年度以降の研究の全体的な大枠とパースペクティヴを示す作業に当てた。本年度に公表した「法を支える政治、政治を律する法-マイケルマン=ハーバーマス法理論をもとに」では、米国の憲法理論家フランク・マイケルマンの業績を下地にして、それをドイツの社会学者・政治理論家ユルゲン・ハーバーマスの討議理論と接合し、法と政治の関係モデルを概略的に示した。この二人の思想的背景の異なる論者を接合したのは、従来の公私関係の捉え方を転倒させるマイケルマンの共和主義の発想が、今までその理論的潜在力を必ずしも完全に捉えつくされたわけではなかった、ハーバーマスの討議理論の難解かつ豊潤な思想を明らかにし、これにより共和主義の政治の具体的内容をよりいっそう詳述することが可能になると考えたからである。ここで得られた知見は、本研究の大きなテーマである「法的枠組みの公共的正統性」をめぐる問いへの暫定的な結論であり、その深化と発展の下地になる準拠点として理解している。以上の成果と平行して、未だ公表されるには至っていないものの、マイケルマンに代表される共和主義法理論が、従来共和主義とほぼ同一視されてきた共同体論、あるいは漠然と同一グループに属すると理解されてきた近年のデモクラシー論とどのような点において異なるのかについて、幾つかの文献をもとに検討した。さらに最近端緒についたばかりではあるが、共和主義の観点からは、従来の支配的法理論であるリベラリズムがどのように評価されるのか、共同体論とは異なるアプローチは可能なのかについて、検討をはじめたところである。今後は、本年度で得られた共和主義の政治のモデルを、他の思想的動向との異同という観点から、位置づけなおしてみる予定である。本研究は三年計画で進める予定であるが、本年度は二年目にあたる。本年度は、昨年度から着手した理論研究を発展させ、来年度に一つの理論構想としてまとめるための、いわば過度的な研究を行った。具体的には、以下のような作業に取り組んだ。まず、以前から引き続き取り組んでいたフランスの政治哲学者ジャック・ランシエールの政治論を検討した。ランシエールの政治論は、ギリシャ時代の古典哲学やフランス現代思想を踏まえ、極めてラディカルな政治概念を提示するものである。それは、本研究の目的である「法の公共的正統性」を与える政治の構想に大きな示唆を与えるものであり、従来検討してきた共和主義の政治との異同を検討することを通して、法の公共的正統性をもたらす政治の特徴を浮き彫りにする一助となった。以上の研究は、ランシエールの著書の仏語翻訳を含んでいるが、そのなかの一部の訳は松葉祥一・大森秀臣・藤江成夫訳『不和あるいは了解なき了解政治の哲学は可能か』(インスクリプト)に所収されており、今年度の4月に公刊されている。またこれと同時並行して、昨年度得られた全体的な大枠とパースペクティヴをもとに、審議的民主主義や立憲主義的共和主義をはじめとする様々な政治哲学系の文献を購読し、法的枠組みに規律されると同時に昇華しうるような政治的審議の捉え方について、さらに理論を発展させた。この作業は、昨年度公表した論文「法を支える政治、政治を律する法-マイケルマン=ハーバーマス法理論をもとに」で示した暫定的結論から、従来公表してきた幾つかの論考を再度構成することを通して進められた。これらの論考は、従来それぞれ異なる問題関心から著されてきたが、次第に固められつつあった「法の公共的正統性」の問題のもとに、再度まとめることが可能である。

本年度はこの作業に多くの時間と精力を割いてきたが、来年度にはこの作業を完成させ、3年計画のいわば集大成として、著書『共和主義の法理論公私分離から審議的デモクラシーへ』(勁草書房)を公刊することを予定している。さらに以上の作業のサイドワークとして、フランスの政治哲学者ジャン=ファビアン・スピッツの自由論をも吟味した。この作業は、本研究が対象としている法と政治との社会システム間の関係を、自由論の側面から検討するものである。現在、この自由論の研究をさらに掘り下げるべく、コンスタンやバーリン、マッカラム、テイラー、スキナー、ペティットら、近年のリベラリズムと共和主義の自由をめぐる様々な議論を対象とし、それらが本研究の課題にいかなる示唆を与えうるかについて研究しているところである。本研究は三年計画で進められたが、今年度の研究は、その最終年に当たり、これまでの研究実績のいわば集大成として位置づけられる。今年度の研究は、前年度で講読・検討した榛々な政治哲学の議論を法理論へ接合し、また憲法理論系の理論的功績を法理論に一般化すること、そしてそれを通して、これまでの研究をまとめ、法的枠組みの公共的正統化の理論モデルを提示することにあった。以上の計画を実施するに当たり、以下の研究作業に当たった。まず昨年度に引き続き、審議的デモクラシーの論者達の著書や論文を購読し、政治的審議から法が生成する過程についての考察を深めた。また他方で、共和主義的立憲主義の論者達の著書や論文を対象にして、憲法と政治過程の関連を考察し、広く法と政治との関係として再定式化する可能性を模索した。具体的には、初年度に提起した暫定的結論(「法と政治とが循環的関係にある」)を、以上の文献をもとに再度検証し、制度圏と非制度圏、国家と市民社会などとの関係をも含め、拡張ないし深化することに努めた。一言でまとめるのは難しいが、制度圏=国家における法的枠組みが、非制度圏=市民社会における政治的審議に対して、権利保障や参加資格付与を通して一定の歯止めをかけ、逆に前者が後者を通して生成ないし公共的に正統化されるような循環的プロセス・モデルを提起したのである(詳しくは、拙著202-231頁を参照)。以上の考察が、本研究の最終的な目的(共和主義の思想蓄積をもとに、法的枠組みの公共的正統化の理論を構築すること)に対する、一応の結論であると考える。以上の研究成果は、今年度公刊した著書『共和主義の法理論公私分離から審議的デモクラシーへ』(勁草書房)にて公表することができた。これは平成16年度以降の科研費による研究成果である。
人間共存型ロボットに関する研究

主な研究実績は以下のとおりである。また、本年度は最終年度であるため、個別テーマの他に、これまでの研究結果の統合を行った。1)情報系の研究の研究結果-ロボット搭載の環境認識系の開発とロボットの周囲にいる人間の顔を認識する新しい手法の開発を行った。-聴覚システムでは、マイクロフォンアレーによる音源同定と音源分離方法の開発を行い、有効性を実験で確認できた。-学習システムに関しては、人間の主観的評価を基にロボット制御の方法を提案し、ヒューマノイドロボットによって有効性を確認することができた。-遠隔操作の研究では、ネットワークを通じて実環境でのロボット制御による遠隔エージェントの実証実験を行った。2)機械系の研究-メンタルモデルに基づいて自然な表情や仕草を提示できる頭部ロボットを開発し、人間と自然なコミュニケーションを実現することができた。-2足歩行システムに関しては、パレレルリンクメカニズムを用いた汎用2足方向ロボットを実現し、実環境での人間運搬に成功した。-ロボットアームシステムに関しては、環境適応能力の高い統合的ハンド・アイシステムを製作し、人間の生活環境内での実験を行った。2)統合システム-人間型ロボットWABIAN-2の開発を行い、以前のロボットに比べてより人間らしい動作と多様な感覚器を装備した。-人間とロボットの間のコミュニケーションに関する研究のプラットホームとしてコミュニケーションロボットiSHAを開発を行い、マルチモーダルなインタラクション実験を行った。-音声対話にマルチモダリティの要素を持たせた自律ロボットROBISUKEを開発し、音声と画像を統合した個人認証、ハンズフリー音声認識などに関して実験を行った。1)視点を制御したステレオ画像処理により能動的に環境のモデルを作成するシステムを製作した。環境としては、標準的なオフィスを想定し、未知状態から出発して、室内を動き回りながら、パノラマステレオ画像を取り込み、部屋の形状の地図を自動生成するとともに、自己位置を決定するためのランドマークを自動的に決定して色々な方向からのランドマーク画像をデータベースに蓄積するシステムである。2)コミュニケーションにおける音声と動作の役割を検討し具体的なシステムを製作した。ジェスチャー認識の方式としては、画像お主成分分析による特徴抽出を用いて顔認識と方向認識を行なうシステムを製作した。また、音響処理システムにより音響による環境認識の高度化に着手すると同時に改良型HMMによる音声認識の精度向上を行ない対話システムに実装した。3)ロボットの頭部と腕部にさらに柔軟性を持たせるための一次試作と実験を行なった。柔軟性とは、目標追尾の速さとジェスチャー表示のための動作の多様性および、環境または人間との接触時の安全性を確保するためのものである。さらに、外力のセンシングによる物体を通した人間との簡単なコミュニケーション手法を検討し人間によるロボットの誘導実験を行なった。4)2足歩行系については、ステレオ画像処理および加速度センサとレートジャイロを用いた平衡感覚情報に基づく歩行状態情報の抽出と歩行安定化制御へ応用を検討し、準リアルタイム型歩行パターン・シンセサイザーを用いた平面内自在歩行および感情表現歩行の実現した。5)人間型頭部ロボットのカラー視覚、皮膚圧力感覚、温度感覚、嗅覚、聴覚、湿度感覚の心理モデルによる統合と眉、眼球、瞼、唇、首を用いた心理状態表現制御、およびこれを用いた人間との心理相互作用の実験を行なった。6)これまで実機で行なってきた遠隔ロボット制御の実験を、ソフトウエアにより行なうと同時に、制御系や通信系を含めたテレロボティックスのシミュレーション研究のためのテストベッドを構築を開始した。また、人間とロボットが共存する空間での環境認識を類似画像検索システムを高速化することによる実現することを検討した。人間の生活環境で使用されるロボットの情報系および機械系について、以下のような成果が得られた。1.パノラマ画像と2眼立体視により未知環境の情報を獲得する新しいシステムをロボットに搭載して実環境での評価実験を行った。アルゴリズムの改良と画像処理ハードウエアの使用により従来に比べて大幅な高速化を達成した。2.また、モバイルロボットに単眼のカメラを設置し、移動により空間情報を作成するアルゴリズムの開発した。

3.力覚により移動ロボットを制御するためのセンサと制御方式の検討を行い、ロボットでの実装実験により従来型のロボットコントローラとの比較を行った結果、操作性などでの有効性が明らかになった。4.マルチモーダル対話システムに於けるサブモジュール間の情報共有の方法について検討を行った。黒板モデルを基礎として,これにサブスクライブ/パブリッシュ機能を付加し,実時間処理に適した密なサブモジュール間結合を容易に実現する枠組みを実現した。5.複数の話者を同時に相手にして対話することを想定し,音声認識と話者認識を同時並行的に行う機能を実現した。これにより,複数の声が混じった入力に対し,どの内容を誰が発話したかを認識することが可能となった。6.遠隔操作システムNAVIGATEの開発では、環境を自律的に先行認識し、目的地に遠隔操作および自走で到達するロボットのプロトタイプ開発し性能を確認した。7.機械的に音声を生成するシステムの製作を行い、ニューラルネットワークによる声道形状の制御を試みた。定常的な母音については、教師付き学習により発音できることを確認した。8.2足ヒューマノイドロボットWABIANについては視覚および音声認識を用いてリアルタイムに歩行運動を可変することに成功した。9.人間形頭部ロボットについては目尻の上げ下げ,赤から青までの色変化と人間と同じヤング率を持つ皮膚および発声機構を追加することで多様なパーソナリティを持たせることに成功した。10.発声ロボットについては自然な母音と数種類の子音を連続的につなげた単語(例えば「ワセダ」)の発声が可能となった。11.ラット形ロボットについてはカメラと無線操縦を用いたロボットの自律的な行動制御ができるようになった。12.人間からの自然言語による指示を通じて作業対象物の位置情報を割り出し、全身の冗長自由度を複数の評価指標から決定する全身動作生成シミュレータを開発した。13.人間とロボットとの円滑なコミュニケーションの実現を目的とし、感情モデルを有する自律ロボットWAMOEBA-2Rの機能拡張を行った。以下の問題に取り組み、統合システムの製作に必要な基盤技術について研究と統合化へ向けての検討を行った。1)能動的な視覚、聴覚、力覚を備えた車輪移動型ヒューマノイドロボットiSHAを製作し、各部の協調制御方式を実験的に検討し統合設計の指針を得た。2)力覚のある1自由度ハンドを搭載した小型移動ロボットを用いて、軽量長大な物体を人間と共同して搬送する実験と力覚による誘導実験を行った。3)音声情報と非音声情報の互いに補完的な役割を持たせた対話ロボットを複数製作し、複数のロボットおよび複数の人間によるグループ対話実験に成功した。
ヒストン脱メチル化酵素阻害剤の抗がん薬理作用検証法の開発とコンセプト証明

抗がん分子標的としてのヒストン脱メチル化酵素(HDM)であるLSD1またはGASC1の働きを阻害し、がん細胞の増殖を抑制する化合物を複数種同定している。1.これまでに得たリード化合物について、抗がん作用の根拠となる薬理作用を細胞レベルで解析するための評価系として以下の方法を確立した。(1)増殖や浸潤に関係するHDMの標的遺伝子の発現定量法:LSD1の標的遺伝子としてTFPI-2を、GASC1の標的遺伝子としてMYCとNOTCH1を選択し、リアルタイムPCRによる発現定量法を確立した。LSD1の働きを阻害する既知化合物(トラニルシプロミン、NCL-1)を与えたHEK293細胞、及び、GASC1の働きを阻害する既知化合物(NOG)をジメチルエステル化したプロドラッグ体を与えたKYSE150細胞で、それぞれの標的遺伝子の予想される発現量の変化(TFPI-2遺伝子の発現量の増加、MYCとNOTCH1遺伝子の発現量の減少)を確認することができた。(2)クロマチン免疫沈降法:クロマチン中の標的遺伝子と結合しているヒストンH3蛋白質のメチル化状態を、ヒストンメチル化認識モノクローナル抗体を用いて定量する条件を確立した。LSD1の働きを阻害する既知化合物(1mMトラニルシプロミン、30μM NCL-1)を与えたHEK293細胞で、TFPI-2遺伝子のプロモーター領域に結合しているヒストンH3蛋白質の4番目のジメチル化リシン残基量の増加を検出することができた。2.確立した評価系の検証にあたり、siRNAを用いた遺伝子発現抑制実験を行った。LSD1遺伝子をノックダウンしたHEK293細胞では、TFPI-2遺伝子の発現量の増加と細胞の生存率の低下が見られた。一方、GASC1遺伝子をノックダウンしたKYSE150細胞では、MYCとNOTCH1遺伝子の発現量の減少と細胞の生存率の低下が見られた。
母語獲得における文法機能の側性化メカニズムの解明に向けて

言語機能の側性化は、言語の獲得過程にみられる重要な側面である。本研究では、母語獲得における文法機能の側性化の指標を探ることを目的として、成人を対象として日本語の格助詞の処理に関わる事象関連電位成分の特定とその信号発生源の推定を行った。初期の文構造処理に関わる成分では信号発生源は両半球で類似していたが、統語構造情報を利用したその後の意味役割に関わる処理では後頭葉と前頭葉下部で両半球の活動に違いがみられた。本研究で開発したパラダイムは、文構造の処理が行えるようになる獲得段階において、どのような時間経過で処理が進むのかを明らかにするために極めて有効であると考えられる。本研究は、言語習得における文法機能の発達の神経基盤を探るための脳機能計測法の開発を目的とした。具体的には、文法の中核である「併合」操作を取り上げ、多電極脳波・事象関連電位(64ch ERP)で計測する実験デザインを開発し、大人を対象とした行動・脳機能計測実験を行い、脳データの時空間解析を行った。研究対象項目は、日本語他動詞文での格助詞の間違いによる句構造規則違反文とした。名詞の主格と目的格の配列が正しい通常文4文タイプ、非文4文タイプ、合計8文タイプ、さらに、意味要因の介入を排除するために格助詞配列は通常文と同じだが、名詞が意味のない音列からなるジャバヲック文8文タイプの合計16文タイプを用いた。予備解析の結果、通常の標準語順文で格助詞違反のある名詞句では、正しい名詞句に比べて欧米言語の句構造規則違反文や一致違反文で見られる早い陰性成分ELANは出現せず、それより遅い300ミリ秒から500ミリ秒にかけての陰性波が現れた。この陰性波は先行研究及び後頭部優位の頭皮上分布を踏まえるとN400と推測される。一方、ジャバヲック文ではN400は出現せず、刺激提示後160ミリ秒から210ミリ秒の潜時帯で早期前方陰性波が観察された。この陰性波は潜時帯及び頭皮上分布からELANに類似している。通常文とジャバヲック文の違いは名詞句の意味の有無であることを考慮すると、前者は意味役割違反の処理、後者は構造格の違反に対する処理が行われたものと考えられる。今回開発した実験方法は、今後、子供を対象とした文法機能の発達的変化を捉える研究に役立つことが期待される。本研究は、文法機能の獲得について、大脳優位半球への側性化及び優位半球言語領域内での機能分化のプロセスを解明するための、脳機能計測方法の開発を目的とする。初年度は、実験技術の開発に注力した。子供脳の言語処理の時空間分析を実現するために、事象関連電位と機能的近赤外線トポグラフィ(fNIRS)の同時計測をすべく、タスクデザインの開発と精度の高いデータ解析法の開発に取り組んだ。研究対象構文は、日本語の句構造規則違反文とし、文処理における意味要因を排除するために、ジャバウォック文を用いた。名詞や動詞の語幹を意味のない音列とし、格助詞や動詞の接辞のみから成る文を刺激として作成した。NIRSのデータ解析は、Platform for Optical Topography AnalysisTools (POTATo)を使用し、領域特定のための脳表への対応(Montreal Neurological Institute標準脳へのvirtual registration)について、新たに文法課題に適した方法を試みた。現在、大学生を対象とした予備実験を実施している。実験のための言語刺激の作成、NIRS/ERP同時計測技術の開発が順調に進み、予備実験の対象成人を対象とした予備実験を行った。目標とする子供を対象とした本実験に向けて、体制が整いつつある。2年目は、前年度に構築した実験パラダイムを用いて、子供を対象とした本実験を実施する。被験者として、母語文法の獲得が始まり、言語処理の自動化がおこるまでの年齢を対象とする。体動その他の理由により、年少者は困難が伴うので、実験時間の短縮、実験中の環境に最大限の配慮をする。文法処理に特化したデータ解析法の開発をさらに進める。来年度に新たな調査を計画中である。
早産児における脳室周囲白質軟化症の早期診断法の開発

現在の新生児医療において最も課題とされていることは、後遺症、特に脳性麻痺、知能障害、学習障害などの神経学的後遺症の予防である。しかし、在胎32週以下の早産児ではその5から15%で神経学的後遺症として脳性麻痺の発症が認められる。早産児における脳性麻痺の原因の80%以上は脳室周囲白質軟化症(PVL)とされ、日本におけるPVLの年間発生数は我々の行った全国アンケート調査結果から750人以上と推定される。我々が新生児脳神経系への応用を目指している超音波造影剤使用によるsecond harmonics頭部超音波検査は、ベットサイドで脳血流、特に毛細血管レベルでのperfusionの評価を極めて感度よく行う方法である。すでに肝臓及び心臓領域では毛細血管レベルのperfusionの評価法として認められている。また、成人の脳神経領域でも一部は臨床応用されている。超音波造影剤を用いたSecond harmonic imagingで検査を行った全症例で安全に施行できた。検査時間もMRIやCTと比較してはるかに短く、麻酔薬や睡眠薬を使用しないでベッドサイドで行われる点で安全であった。この中で重要な点は嚢胞形成前にPVLの診断ができたことである。LCDのエピソードを伴ったPVLでの頭部MRI所見はより重度の傾向があり、神経学的予後もより悪くなることが考えられた。また、敗血症において酸化ストレスと炎症、抗炎症サイトカインは密接な関係があることが示唆された。最近の新生児医療の発達により、従来は生存し得なかった出生体重が1500グラム未満の極低出生体重児や1000グラム未満の超低出生体重児も救命されるようになった。しかしながらこれらの児にみられる脳室周囲白質軟化症は将来の脳性麻痺、視力障害、聴力障害、てんかんなど重篤な神経学的後遺症をもたらす恐れがあり、その原因の究明と発症予防は臨床上のみならず社会的にも重要な課題となっている。また脳性麻痺は診断よりもその発症をいかに予防するかが重要であり、これらの点は今後の新生児医療において重要な課題である。今回我々は直接に障害の疑われる部位の循環動態について検討するため、超音波造影剤を用いた新たな検査方法を開発した。これらの検査により脳室周囲白質軟化症を発症する児では大脳皮質の血流が早い段階で低下していることが示された。従来、脳室周囲白質軟化症は超音波検査により嚢胞形成が認められることで診断されてきたが、最近では嚢胞形成のないびまん型の病態も注目されている。本検査法はこのびまん性の脳室周囲白質軟化症の早期診断に有効であると思われる。造影剤としては、ガラクトースパルミチン酸混合物を用いている。医薬品としての安全性は確立されており、他の成人領域ではすでに施行されている。これらの事項を、両親に詳細に説明した後、同意の得られた児においてのみ検査を施行している。この研究により脳室周囲白質軟化症にも嚢胞を作らない病態のものがあることが確認された。これは従来のCT, MRI等の方法では発見できなかった病態である。これらにより本検査方法が臨床上、極めて有用であることが示された。本検査法により脳室周囲白質軟化症を早期に発見し、早期に治療を開始することができる。また本病態の予防方法について更に研究を続ける所存である。最近の新生児医療の進歩はめざましく、以前は救命し得なかった出生体重1000グラム以下の超低出生体重児においてもその多くが生存できる様になった。しかしその全身各臓器の未熟性のため肺など各臓器に対する障害も大きく、特に神経学的予後については必ずしも改善が見られていない。最近ではこれら超低出生体重児、極低出生体重児に脳性麻痺、精神発達遅滞、聴力障害、視力障害、てんかん、ひいては学習障害、自閉症などの高度脳障害が後に認められる事が指摘されている。この病態、脳室周囲白質軟化症の原因は低出生体重児における大脳脳室周囲白質に対する梗塞性病変と考えられ、この病態の診断原因究明

ひいては予防法の確立が今後の重要な課題と考えられる。脳室周囲白質軟化症は従来大脳白質の嚢胞形成をもって診断されてきた。しかしながら明確な嚢胞の形成の認められない症例においても、神経学的予後が不良である例が報告されるようなってきた。最近ではびまん性の梗塞病変の存在が考えられる様になり、脳室周囲白質軟化症の疾患概念自体も変化している。従来より超音波診断装置、CT、MRIなどの画像診断法により本疾患の早期診断が試みられて来た。確かに明確な梗塞病変を形成した児においてはこれらの診断方法は有効であったが、嚢胞形成を伴わない、あるいは極めて微細な病変が散在する場合、その画像解像度、すなわち分解能の問題から本疾患を診断する事が極めて困難であった。そのため有る程度日齢が進んだ後、重症例についてMRIで診断される事が多いのが現状であった。今回、我々が超音波造影法を用いて検討した結果、通常の画像診断では捉える事ができなかった、微細な梗塞病変の存在を血流の低下という観点から把握する事に成功した。従来の画像診断方法では異常が認められなかった部分においても血流量が低下しており、微細な梗塞病変が存在する事を明らかにした。これらの結果については全国的学会において報告している。超低出生体重児、極低出生体重児に脳性麻痺などの高度脳障害が後に認められ、この大半がこれら低出生体重児に得意的に発症する虚血性梗塞性病変である脳室周囲白質軟化症(PVL)と考えられている。一方、急性期離脱後一過性循環不全(late-onset circulatory dysfunction of premature infants : LCD)を原因とするPVLが存在し、LCDを原因としないPVLよりも重度である印象を持っている。そこで、LCDを伴うPVLか否かで頭部MRI所見および神経学的予後に差があるかどうかを検討した。在胎33週未満で出生し、名古屋市立大学関連6施設でフォローされている児でPVLと診断された症例は36例あり、そのうち10例(27.8%)がLCD with PVL、26例(72.2%)がPVL without LCDであった。画像および予後の詳細よりLCDのエピソードを伴ったPVLでは脳性麻痺がより重度であることが確認された。また、脳室周囲白質軟化症においては酸化ストレスがその病態に関与していることが示唆されている。我々は新生仔豚敗血症モデルを用いて酸化ストレスマーカー、サイトカインの敗血症における変化を明らかにすることで、その予防法の確立の一助とすることを企画した。日齢3の新生仔豚14頭に対して盲腸虚血・切開による敗血症モデルを作成した。敗血症群は腹部を近正中で4cm切開し、回腸末端を露出し回盲動脈を結紮後、回腸末端部の腸間膜の反対側を約1cm切開し閉腹した。コントロール群では回腸末端部を2分間露出した後閉腹した。
全身麻酔薬が抗がん剤による免疫抑制に与える影響とその機序の解析

がん化学療法において抗がん剤が腫瘍細胞だけでなく免疫システムにも抑制的に作用することは知られている。しかし、手術療法時に使用される全身麻酔薬が、抗がん剤による免疫システムへの影響をどのように修飾するかは解明されていない。本研究では、抗がん剤影響下における免疫能に全身麻酔薬があたえる効果を観察し、その効果が生じる免疫学的機序を解析することにより、周術期のがん化学療法に加えて全身麻酔下手術療法を施行されるがん患者の術後長期予後を改善する、あるいは予後に関する全身麻酔の免疫システムの影響を最小限に抑制する全身麻酔法を理論的に提唱する。
体育・スポーツ分野における震災復興10年間の実績と教訓

1.学校体育における震災の教訓(1)被災地の公立中学校体育教師の83%が、この3年間に何らかの「震災教育」をしていた。しかしその中では、体育の授業4%、保健の授業11%と低率であった。「震災教育」は概して、学校や学級の教育活動として扱われる傾向であった。(2)物理的に授業実施が困難であった震災時の体験が、体育授業の内容と方法に関していまも生かされていると考える者は54%、運動部活動に関しては35%であった。2.震災記録文書における体育・スポーツ活動被災地においては、衣食住が最優先の課題であり、避難所やボランティアの活動記録には、遊びやスポーツに関する内容は極めて少ない。3.都市公園の復旧に関する地域住民の評価神戸市9区において約3分の1の市街地公園が被災したが、その修復に関する利用者の評価は、満足と不満足とにほぼ2分される。4.関東大震災に被災した子どもとの比較子どもが書き記した作文によると、関策大震災当時の子どものほうが、阪神・淡路大震災当時より、震災復興における公園・遊び場・スポーツ施設等の要求が強い。1.学校体育における被災からの教訓(1)体育授業例えば神戸市では被災地の学校のグラウンド約6割が直接被災や避難民の使用等で授業に支障をきたす事態になった。阪神間被災市町の中学校体育教師約560人への質問紙調査によると、そのときの苦労が、場所・用具が限定された条件下における効率的授業、授業内容と方法として現在も生きていると考える者が中堅層に多い。(2)運動部活動教訓としては、部活動そのもの考え方の変化、学校間交流・地域との連携の活発化、トレーニング法の工夫等が主なものであるが、「特に教訓なし」「元のとおり」との見解も目立つ。2.保健体育教師における震災の教育内容化「この3年間」に震災関連の内容を扱った被災地の体育教師は、ほぼ全員である。主として、震災そのものより「生命尊重」「心の教育」「防災教育」「人や地域との結びつき」、特に「人や地域との結びつき」が主題とされることが多い。しかし体育領域よりは保健領域で取り上げられている。3.震災と子どもの遊び・スポーツ震災時は、まず衣食住である。震災後1年間ほどの記録には、遊びやスポーツに関するものは少ない。発育・発達との関係で、子どもの遊びやスポーツは主要な復興課題になりにくい傾向があった。1.体育教師による「震災教育」の実態(1)被災地の公立中学校体育教師の83%が、この3年間に何らかの「震災教育」をしていた。「震災教育」は概して、学校や学級として扱われる傾向であった。(2)教科・保健体育の重要な目標である「健康・体力」の課題は、体育教師の10%のみ、被災地からの重要な教育課題として発信していたに過ぎない。70%以上が認識している相対的に大きな課題は、「生命」「防災」「ボランティア活動」であった。2.震災記録文書における体育・スポーツ活動教育活動としての体育授業や運動部に関する記述より、学校に避難していた地域住民のスポーツ活動のほうが多かった。3.都市公園の復旧に関する地域住民の評価神戸市9区において被災した約3分の1の公園の修復結果に関する利用者の満足・不満足は、ほぼ半々に分かれた。4.関東大震災に被災した子どもとの比較子どもが書き記した作文によると、関東大震災当時の子どものほうが、阪神・淡路大震災当時より、震災復興における公園・遊び場・スポーツ施設等の要求が強い。
脂質メディエーターによる間葉系幹細胞分化機構の解明と硬組織再生治療への臨床的展開

歯及び歯周組織に存在する多分化能を持つ歯根膜幹細胞・歯髄幹細胞の分化制御による新しい硬組織再生療法を見出すため、幹細胞の分化制御に関わるシグナル分子として、生体内に存在する脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に着目した。その結果、S1PによるWnt5a分泌促進作用に起因する間葉系幹細胞の骨芽細胞分化促進作用、マウス骨組織におけるS1PR2受容体を介した骨組織形成促進作用を見出した。今後、本研究成果に基づくS1Pによる硬組織形成作用の臨床応用を目指す。本研究の目的は、歯あるいは歯周組織に存在する多分化能を持つ幹細胞(歯根膜幹細胞・歯髄幹細胞)を分化制御することにより新しい硬組織再生療法を見出すことである。「組織再生」につながる本研究の特色・重要性は、幹細胞(MSC)の分化制御に関わるシグナル分子として、既存の増殖因子等ではなく、生体内に豊富に存在する脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に着目した点である。平成26年度の研究実施計画は、MSC分化を制御する一連のシグナル伝達機構におけるS1Pの作用点を同定することであった。MSCの分化過程で、脂肪細胞分化と骨芽細胞分化は互いに分化を阻害しあうことが明らかとなっているため、S1PがMSCの脂肪細胞分化ならびに骨芽細胞分化に及ぼす影響について詳細に検討を行うことであった。脂肪細胞分化:S1Pによる脂肪細胞分化抑制(脂肪細胞分化マーカー遺伝子PPARγ、FABP4の発現減少)が明らかとなった。そのため、S1Pによる脂肪細胞分化抑制機構について検討した。脂肪細胞分化には細胞内のcyclic AMP (cAMP)蓄積が重要な役割を果たすが、S1PはcAMPの細胞内蓄積を阻害することにより、MSCの脂肪細胞分化を抑制することを見出した。また、この作用は5つのS1P受容体(S1PR1-5)のうち、S1PR1及びGiタンパクを介した作用であることも明らかとした。骨芽細胞分化:S1Pによる骨芽細胞分化促進(骨芽細胞分化マーカーALP, OCNの発現増加)が明らかとなった。現在その分化機構の解明について引き続き実験を行っている。本研究の目的は、歯及び歯周組織に存在する多分化能を持つ幹細胞である歯根膜幹細胞・歯髄幹細胞の分化制御による新しい硬組織再生療法を見出すことである。幹細胞(MSC)の分化制御に関わるシグナル分子として、既存の増殖因子等ではなく、生体内に豊富に存在する脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に着目した。平成27年度の研究実施計画は、前年度までに明らかとなったS1PによるMSCの骨芽細胞への分化促進作用(骨芽細胞分化マーカーALP, OCNの発現増加)に基づき、その分化機構の解明を明らかとすることであった。また、MSC細胞株のみならず、歯根膜幹細胞や歯髄幹細胞を用いて、S1Pが硬組織形成作用に及ぼす影響を検討することであった。S1PはMSCの骨芽細胞誘導時に、骨組織の形成を制御するWntシグナル伝達経路のうち、beta-catenin非依存性経路のリガンドであるWnt5aタンパク質の分泌を増加させた。一方、beta-catenin依存性経路の協働受容体LRP5/6の遺伝子発現を増加させた。そこで、Wntシグナルの2つの経路のクロストークについて、Wnt5a中和抗体を用いて検討したところ、S1PによるLRP5/6発現増加作用は、中和抗体により抑制され、S!Pによる骨芽細胞分化促進作用にWnt5aが関与することが示唆された。この成果をもとに、歯根膜細胞や歯髄幹細胞においても、S1PがWnt5aを介した同様の作用を発揮するかどうかを検討する。また、in vivoにおけるS1Pの骨組織・硬組織形成作用についても明らかにするため、S1P受容体特異的作動薬・阻害薬を用い、S1Pシグナルの機能解析として、マウス骨組織の挙動や生体内におけるS1Pシグナル伝達経路の関与について検討を行っている。S1Pによる未分化間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化促進作用機序の解明について、作用点の解析が当初の予定よりもやや遅れた。また、in vivoにおけるS1Pの作用については、どのS1P受容体を介した作用なのかを明らかにする必要性があり、現在、まず骨組織における機能解析を行っている。幹細胞(MSC)の分化制御に関わるシグナル分子として、生体内に豊富に存在する脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に着目した。前年度までに、S1PによるWnt5a分泌増加による間葉系幹細胞株の骨芽細胞分化促進作用を明らかにした。また、in vivoでのS1Pの骨組織・硬組織形成作用についても明らかとするため、マウス脛骨を用いたS1Pシグナルの機能解析を並行して行っていた。平成28年度には、S1PによるWnt5a分泌増加作用が、beta-catenin依存性経路のLRP5/6を引き起こし、これが内在性のbeta-catenin依存性経路には依存しないことを明らかにし、S1Pによる間葉系幹細胞の骨芽細胞分化促進作用メカニズムについて論文報告を行った(Cell Biol Int:40 (2016) 1129-1136)。さらに、歯根膜細胞あるいは歯髄幹細胞におけるS1PのWnt5a発現促進作用についての検討を行っているところである。

また、マウス骨組織におけるS1Pの影響についても解析を進めた。特にどの受容体を介した作用であるのかを明らかとするため、受容体特異的作動薬・阻害薬を用いて解析を行った。その結果、S1PR2受容体を介した骨組織形成促進作用、この作用にはRhoA/ROCK経路が関与していることを明らかとし、これを論文報告した(Bone:93 (2016) 1-11)。歯及び歯周組織に存在する多分化能を持つ歯根膜幹細胞・歯髄幹細胞の分化制御による新しい硬組織再生療法を見出すため、幹細胞の分化制御に関わるシグナル分子として、生体内に存在する脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に着目した。その結果、S1PによるWnt5a分泌促進作用に起因する間葉系幹細胞の骨芽細胞分化促進作用、マウス骨組織におけるS1PR2受容体を介した骨組織形成促進作用を見出した。今後、本研究成果に基づくS1Pによる硬組織形成作用の臨床応用を目指す。本研究成果の一部を、研究実施初年度中に論文として報告した。in vivoの実験においては、S1P受容体特異的作動薬・阻害薬を使用して作用点を明らかにする必要性があるため、引き続き精力的に解析を行う。上記解析後に、歯髄組織、根尖部歯周組織における硬組織形成作用についても検討を進める。歯科保存学平成26年度の実施計画(S1PによるMSCの骨芽細胞分化促進メカニズム)を引き続き行う。また、S1Pは細胞分化のみならず細胞遊走を制御することも示されているため、MSCの走化性に及ぼす影響についても検討を行う。当初の計画よりも研究進捗状況がやや遅れているため、試薬や動物等に関わる使用額が少なかった。効率的に研究が行えたため、引き続き次年度の研究に使用することとした。また、平成26年度内の所属機関異動に伴い、国外での研究成果発表及び情報収集を行わなかったため旅費の使用額が少なかった。次年度まで引き続き研究を行うため、それに使用する。当該年度から次年度まで引き続き行う研究が残っているため、それに使用する計画である。