hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
帰納的な問題解決と演繹的な問題解決を融合する知的学習型システムに関する研究

本研究は,医師の認識・判断の帰納的獲得と医学的知識や既存の処理との相互交換が可能な新しい学習機構を搭載した知的学習型医用画像診断システムの実現を目指し,以下の検討を行った.脳における例からの帰納的学習のモデルとしてニューラルネットを採用し,前年度において検討した仕組み(処理機構の帰納的獲得と既存の処理による表現)を活用し,知識として蓄えられたデータを既存の処理により表現することにより、両者の融合を試みた.処理機構の帰納的獲得では,視覚系のモデルを参照して,ニューラルネットをベースとしたモデルを構築した.このモデルにより,医師の判断する臓器(具体的には心臓左心室)を医用画像から抽出する処理を学習により獲得することができるようになった.次に,このように学習により獲得した処理から,冗長な処理及び構造を除去し,主要要素に構造化する手法を開発し,これに対して解析を行うための検討を行った.次に,主要要素を既存の処理により表現するための検討を行った.その結果,獲得された医師の判断アルゴリズムは1次の関数では近似不可能であり,少なくとも2次以上の非線形関数が必要であることが分かった.これらの検討により得られたモデルと知見を活かし,帰納的学習と既存の処理を組み合わせることができる学習機構を構築した.その結果,両者を同時に組み合わせて利用することができるようになった.今後,帰納的に獲得した知識と既存の処理を,同時に利用できるだけでなく,交換することが可能な機構に発展させることが望まれる.本研究は,医師の認識・判断の帰納的獲得と医学的知識や既存の処理との相互交換が可能な新しい学習機構を搭載した知的学習型医用画像診断システムの実現を目指し,本年度は,医用画像診断システムを対象とし,医用画像からの医師の認識・判断を処理対象として検討を行い,以下の要素技術を開発した.1.医師の判断の帰納的獲得医師の判断の獲得のための処理機構を構築した.学習機構はニューラルネットモデルをベースとし,視覚系のモデルを参照して構築した.医師の判断する臓器(具体的には心臓左心室)を医用画像から抽出する処理を学習により獲得することができるようになった.2.学習により獲得した処理の解析と既存の処理による表現学習により獲得した処理から冗長な処理及び構造を除去し,主要要素に構造化する手法を開発した.これに対して解析を行うための検討を行った.主要要素を既存の処理により表現するための検討を行った.その結果,獲得された医師の判断アルゴリズムは1次の関数では近似不可能であり,少なくとも2次以上の非線形関数が必要であることが分かった.本研究は,医師の認識・判断の帰納的獲得と医学的知識や既存の処理との相互交換が可能な新しい学習機構を搭載した知的学習型医用画像診断システムの実現を目指し,以下の検討を行った.脳における例からの帰納的学習のモデルとしてニューラルネットを採用し,前年度において検討した仕組み(処理機構の帰納的獲得と既存の処理による表現)を活用し,知識として蓄えられたデータを既存の処理により表現することにより、両者の融合を試みた.処理機構の帰納的獲得では,視覚系のモデルを参照して,ニューラルネットをベースとしたモデルを構築した.このモデルにより,医師の判断する臓器(具体的には心臓左心室)を医用画像から抽出する処理を学習により獲得することができるようになった.次に,このように学習により獲得した処理から,冗長な処理及び構造を除去し,主要要素に構造化する手法を開発し,これに対して解析を行うための検討を行った.次に,主要要素を既存の処理により表現するための検討を行った.その結果,獲得された医師の判断アルゴリズムは1次の関数では近似不可能であり,少なくとも2次以上の非線形関数が必要であることが分かった.これらの検討により得られたモデルと知見を活かし,帰納的学習と既存の処理を組み合わせることができる学習機構を構築した.その結果,両者を同時に組み合わせて利用することができるようになった.今後,帰納的に獲得した知識と既存の処理を,同時に利用できるだけでなく,交換することが可能な機構に発展させることが望まれる.
非侵襲ダイナミックアクティブセンシングによる生体眼の構造剛性と眼圧剛性の分離

角膜に空気噴流を印加し、そのときの眼剛性を高速カメラを用いて非浸襲的に計測し,眼の柔らかさが眼圧値との相関についてに詳細に調べた.5年間の研究により,以下の点を明らかにした.(1)眼圧値が同じであれば,眼の変形は高齢者の方が若者よりも大きくなる傾向を示す.(2)眼圧値が同じであれば,眼の最大曲率は高齢者の方が若者よりも大きくなる傾向を示す,(3)眼球内硝子体を除去する手術後,空気噴流印加時の眼球形状は楕円形状になる,(4)強制眼圧上昇実験を通じて緑内障患者の網膜部は健常者のそれに比べて硬くなる.(5)コンタクトレンズ装着時の眼圧計測はコンタクトレンズの形状を考慮することで補正できる.角膜に空気噴流を印加し、そのときの眼剛性を高速カメラを用いて非浸襲的に計測し,眼の柔らかさが眼圧値との相関についてに詳細に調べた.5年間の研究により,以下の点を明らかにした.(1)眼圧値が同じであれば,眼の変形は高齢者の方が若者よりも大きくなる傾向を示す.(2)眼圧値が同じであれば,眼の最大曲率は高齢者の方が若者よりも大きくなる傾向を示す,(3)眼球内硝子体を除去する手術後,空気噴流印加時の眼球形状は楕円形状になる,(4)強制眼圧上昇実験を通じて緑内障患者の網膜部は健常者のそれに比べて硬くなる.(5)コンタクトレンズ装着時の眼圧計測はコンタクトレンズの形状を考慮することで補正できる.本年度は,角膜剛性と内圧に起因した剛性との分離化について,臨床実験に基づき,特に角膜形状変化に焦点を絞り解析作業を行った.非接触眼圧計は空気噴流により角膜に印加力を与えて角膜を変形させ,その圧平面積が広くなった時刻から眼圧値を推定しているが,角膜の性質(剛性等)に個人差があった場合,眼圧値が正しく測定できない危険性がある.この角膜変形の個人差に着目し,非接触眼圧計による空気噴流印加時の角膜変形の度合いを,新たに曲率による評価指標によって表現した.具体的には,高速度カメラで得られた印加時の角膜挙動の映像に画像処理を施すことにより角膜表面のエッジを取得し,そのエッジを最小二乗法により求められた回帰曲線で近似した.関数化されたエッジの曲率と眼圧値との相関を調べることで,角膜形状変化の個人差が眼圧測定にどのように影響するのかを考察した.この評価手法によって調査した結果,若年層にくらべて高齢者層になると平均眼圧には差が見られないものの,角膜曲率は高齢者層に対して増加する傾向が見られた.このことは,角膜が高齢者になるにつれて硬くなるという従来結果と対立する.この結果は,高齢者になると圧縮方向の剛性が高くなる一方で,曲げ剛性は低くなることを示唆するものと想定される.結果として,高齢者に対して眼圧が低めに計測されることになり,眼科学会に大きな波紋を投げかけることが予想される.眼圧計測値には純粋な眼圧成分以外に角膜等の構造剛性に起因する圧力成分が介入している.この構造剛性を評価して,眼圧評価を向上させるというのが本研究の目的である.この問題設定に対し,今年度は空気噴流印加時の眼の変形を,眼球全体が移動する変形成分と角膜変形成分に分け,角膜変形成分(眼圧に寄与する部分)だけを抽出した.この成分の中には眼圧成分と構造剛性に起因する成分が含まれるが,眼圧計器で測定された同一眼圧値の眼に対して,この変形成分が大きい被験者の眼は構造剛性が柔らかいと見なすことができる.この考え方に基づいて,この傾向が高く出ると見込まれる正常眼圧緑内障と強度近視を併発している患者に対して,Infomed Consentをとった上で,大阪大学医学部病院の協力を得て,臨床実験を行ったところ,予想通り,同一計測眼圧値に対して,正常眼圧緑内障/強度近視併発患者の変形が大きくなった.さらに健常者との比較を行ったところ,両者の間で,統計的に有意水準5%以内の有意性が認められた.この結果は,正常眼圧緑内障と強度近視の患者の角膜を含めた眼球支持組織が健常者に比べて柔らかい傾向にあることを意味し,両者を併発している患者が多いという医学的知見ともよく一致する.この結果を踏まえて次年度以降の研究につなげていきたい眼圧計測値には純粋な眼圧成分以外に角膜等の構造剛性に起因する圧力成分が介入している.この構造剛性を評価して,眼圧評価を向上させるというのが本研究の目的である.この目的に対して,平成23年度は,臨床応用を視野に入れ,空気噴流印加時の眼の角膜変形のデータ所得及び硬さ評価まで含めて1秒以内に完了する計測システム構築を目指して研究を進めてきた.高速処理を可能にするため,角膜中心部と周辺部に二本の1ピクセルラインウィンドウを配置し,5kHzのサンプリングで175ライン分のデータを実時間で取得後,コンピュータにセーブした後,角膜中心の変形量から周辺部の変形量をオフラインで引算することにより,眼圧に関与する角膜中心の変形取得が約1分で行えるようになった.

さらに,阪大病院に通院されている正常眼圧緑内障患者や強度近視患者に対して,承諾書をとった上で,眼の硬さ評価を行い,「正常眼圧緑内障や強度近視の患者の眼の構造剛性が柔らかい」という仮説を裏付けるだけのエビデンスデータも継続的に取得し,取得データを前年度までに取得済みのデータに追加して,正常眼圧緑内障と強度近視の併発患者20名と健常者25名の眼の角膜変位特性について統計的に調べた結果,有意水準5%以内で両者に有意差が認めるところまで確認できた.この結果は,正常眼圧緑内障と強度近視の患者の眼が健常者に比べて柔らかいことを意味し,併発患者が多い高齢者に対して現状の眼圧計器は低めに提示し,結果的に緑内障の候補となる高眼圧高齢者を見逃してしまう可能性があることを示唆している.本研究では角膜に空気噴流を印加し、そのときの角膜変形を高速カメラを用いて非浸襲的に計測することにより、これまでに高齢者の眼は構造的剛性が低下し、結果的に眼圧計測器は高齢者の眼圧値を過小評価してしまうという驚くべき事実を明らかにしてきた。さらに、このような非侵襲ダイナミックアクティブセンシングによって眼球表面だけでなく、眼球内部状態も推定できる可能性があることを見出し、眼球内硝子体の物理特性が推定できる可能性を示唆してきた。硝子体は年齢とともにゼリー状から液状に変わっていくことが知られている。硝子体が液状化してしまうと、網膜剥離といった眼疾患が起こりやすくなるため、非浸襲で眼球内部の状態を診断する方法が強く望まれていた。前年度に空気噴流印加時の角膜表面形状を高速カメラで計測することで、内部状態の推定を試みたが、統計的有意差を得るまでには至らなかった。平成25年度は、眼球内部の眼球の力学的特性の変化が最も大きくなる手術前後に着目し、硝子体手術あるいは白内障手術前後の患者に対して、空気噴流印加時の角膜変形が、どのフェーズで一番大きく異なるかという点に焦点をしぼり、臨床実験を行った(研究代表者:金子真)結果、角膜頂点と角膜周辺部の変形特性に顕著な差が現れることを見出した。さらに、3自由度振動モデルを使ってパラメータ推定を行なった(研究代表者:金子真,研究分担者:東森充)結果、手術前後で内部粘性が激減していることがわかり、実際の眼のエージング効果をうまく説明することができた。本研究では空気噴流を利用して角膜表面に力印加を行い、高速ビジョンを用いて角膜変形を計測し、その変形特性から角膜剛性が作り出す等価角膜圧を評価し、結果的に真の眼圧を評価する方法を確立し、臨床応用にまでもっていこうとしている。細分化すると二つの研究の方向性がある。一つは高速カメラと空気噴流印加システムを用いた生体眼の非浸襲ダイナミックアクティブセンシングシステムをハード、ソフト両面から構築する方向性で、もう一つは臨床実験を通じて健常者と眼疾患患者の角膜変形特性と眼圧との関係についての調べることである。センシングシステムの構築に対しては、前年度から引き続き角膜変形特性の実時間特性解析に挑戦した。平成24年度にはヒトの眼に優しくかつ撮像素子には高感度に反応する光源を用い、さらに処理エリアを極限まで縮小することにより、画像一フレーム0.1ミリ秒で解析できるところまで到達した(研究分担者:東森充)。これにより、角膜変形追跡のオンライン処理の実用化が一気に現実的なものになったと考えている。一方、眼球内組織が極端に変化する眼疾患、例えば硝子体液状化現象を患っている患者の眼に対して、空気噴流印加時の角膜変形の時間応答特性が眼圧とどのように相関しているのかといった点について調べるため、平成24年度に購入した吸光光度計を用いて吸光度特性の観点からの両者の差分を調べる実験を行った。平成24年度は、硝子体を模擬したゼリー状物質とゼリー状になる前の液体に対してそれぞれ吸光度特性を調べ、両者に違いがでるところまで確認することができた(研究代表者:金子真、研究分担者:多田隈建二郎)。
日中の幼稚園の成立と展開に関する比較史研究－母親の位置づけを主要な視点として－

本研究は、幼稚園の成立と展開の過程を、母親の役割や位置づけを主たる視点に置き、我が国と中国の状況と比較することを通じて、我が国の幼稚園制度の特徴を考察することを目的とした。研究の結果、両国ともに、幼稚園教育が海外から移入された当初、幼児の教育は家庭の母親においてなされるべきものとして幼稚園不要論が存在した。しかし、幼稚園教育の意義が認識されるにしたがって母親の教養の低さが問題となり、家庭で母親が幼児を教育するよりも幼稚園で教育することが教育上相応しいとの意見がみられた。本研究を通じて、幼稚園の成立および展開において母親の教育的役割がしだいに変化していく過程の一端を明らかにした。・本研究は幼稚園の成立と展開の過程を、母親の役割や位置づけを主たる視点に置き、我が国と中国の状況と比較することを通じて、我が国の幼稚園制度の特徴の一端を明らかにすることを目的としている。両国が海外から幼稚園教育を移入した過程において、母親の教育的役割がどのように論じられていたのかを比較し検討することを課題としている。・平成24年度の前半は、日本のフレーベル、モンテッソーリ関連の書籍の収集を行った。後半は中国に長期間滞在し、フレーベル、モンテッソーリ関連の史資料収集、とくに当時の新聞や雑誌記事(『教育雑誌』『中華教育界』『新教育』など)を中心に収集した。また、陳鶴琴、張雪門など当時の幼児教育研究者の著作の収集を行った。・史資料の初歩的分析の結果、近代中国でフレーベルの恩物とモンテッソーリの教具は日本やアメリカを経由して導入された状況が明らかになった。また、当時恩物や教具については対立的に紹介されることもあるが、大半は相互補完的なものとして紹介されている傾向がみられることが明らかになった。・平成24年12月と平成25年3月には中国の大学および幼稚園(モンテッソーリ教育を導入している園を含む)を訪問し、研究者や保育者との意見交換を行った。平成25年3月には中国の大学において、日本の就学前教育の動向について報告する機会を得た。・研究者からのインタビューや海外調査の結果、今日の中国の幼稚園では、日本に比べ、フレーベルよりもモンテッソーリの教育法に対する関心が高い状況を知ることができた。モンテッソーリ教育法を実施している幼稚園は、その理論や方法的関心からよりもむしろ、園児募集対策など、商業的側面から同法を実施している面が強いように思われた。・本研究に関連する研究として、平成24年度は現在の日本の就学前教育・保育システムについて学会発表を行い、論文にまとめた。本研究は幼稚園の成立と展開の過程を、母親の役割や位置づけを主たる視点に置き、我が国と中国の状況と比較することを通じて、我が国の幼稚園制度の特徴の一端を明らかにすることを目的としている。両国が海外から幼稚園教育を移入した過程において、母親の教育的役割がどのように語られていたかを軸として、比較し検討することを試みた。・平成25年度の前半は、中国に長期間滞在し、国家図書館、上海図書館、北京大学、北京師範大学等において、フレーベル、モンテッソーリ関連の史資料収集、および、近代中国の幼児教育者の著書の収集を継続して行った。その史資料を一覧表にまとめ、翻訳および分析を行った。平成25年度の後半は、学会発表等を行いつつ、本研究の成果のまとめを行った。平成25年12月には追加調査として、再度上海での史資料収集を行った。・史資料の分析の結果、近代中国におけるフレーベルの恩物とモンテッソーリの教具の紹介は、1910年代頃より、日本経由とアメリカ経由の双方で行われたことを確認することができた。また、当時モンテッソーリ教具の使用が奨励された背景には教育を理解しない婦人が家庭で幼児を教育するよりも幼稚園で教具を用いたほうがよいとする意見があり、家庭における母親の教育的役割に対する批判的意見が存在したことを明らかにした。さらに、教具の使用が固定的、限定的であって児童の個性と需要に合っていないという、モンテッソーリ教育の原理そのものへの批判が時代を下るにつれて登場し、1930年代に入ると、中国の中央行政機関が教具購入は不経済で、設計教授法(プロジェクト・メソッド)のほうが経済的であるとの見方を示していたことが明らかになった。・本研究に関連する研究成果として、近代中国におけるモンテッソーリ教育法の受容について学会発表を行った。また、諸外国の就学前教育・保育の制度・政策の動向に関する論文を執筆した。・本研究は幼稚園の成立と展開の過程を、母親の役割や位置づけを主たる視点に置き、我が国と中国の状況と比較することを通じて、我が国の幼稚園制度の特徴の一端を明らかにするものである。両国はいずれも海外から幼稚園が移入された経緯を持つ。

その過程で母親の教育的役割がどのように論じられていたのかを比較することを試みている。・平成23年度は、日本の明治期における幼稚園論に関する史資料収集と中国の清朝末期民国初期における幼稚園論に関する史資料収集を中心に行った。国内調査は平成23年12月に実施(国会図書館、大学図書館等)し、海外調査は平成23年9月及び平成24年3月に、中国及び台湾(国家図書館、国際シンポジウムへ参加等)で実施した。史資料収集とともに、国内外において専門家(国内の幼児教育史研究者、及び海外の研究者等)との情報交換も合わせて行った。・海外調査(平成24年9月)の一環で実施した幼児教育研究者からのインタビュー等によれば、戦前の中国では日本に比べ、モンテッソーリの教育法に対する関心はそれほど高くはなく、戦後の80年代90年代にかけて広く知られるようになった状況がある。今日の広まりとともに、戦前の中国のモンテッソーリ教育法の受容の在り方について史料に基づき実証していくことが今後の課題となっている。また、当時、フレーベルの恩物とモンテッソーリの教具が中国で矛盾なく認識され受容されていたかという点については、恩物と教具が中国に紹介された時期の違いのみを指摘する先行研究が大半で、判然としないところがあった。この点についても実証的に検討していくことが課題となっている。・このほか、本研究に関連する研究として、平成23年度は現行の日中両国の就学前教育・保育システムについて検討を行った。多様化する保護者のニーズに対応するかたちで就学前教育・保育の形態が変化している実態を明らかにした。・平成24年度は国内外での史資料収集を中心に行い、多くの史資料を収集することができた。しかし、史資料の分析および検討を十分に行うことができず、昨年度と同様、今年度においても反省点となっている。次年度は本研究の最終年度になるため、史資料の分析・検討に重点を置き、日本と中国における幼稚園の成立過程および展開過程の時期にみられる特徴を両国の比較から明らかにし、成果として論文にまとめることに専念したい。・平成24年度の学会発表および現地調査において、日本および中国の研究者と意見交換や情報交換を行い、本研究の研究ネットワークを強化することができた。こうした研究者の情報交換やネットワークの拡充は、今後本研究をスムーズに進めていくことに繋がると考える。・本研究の実施の過程で、歴史的状況とともに、今日におけるフレーベルやモンテッソーリを実施している幼稚園についても現状を把握する必要があることを実感した。たとえば中国では、モンテッソーリ教育法については、191020年代と198090年代に2度の導入時期があった。日中両国の横の比較だけでなく、同一国における時間軸による縦の比較を行うことで、本研究に奥行きを持たせることができると考えている。今後の研究に追加していきたい。・本研究に関連する研究として、中国の現在の就学前教育政策を含む教育政策文書の翻訳を行った。また、今日の日本の就学前制度および子育て支援システムの実態に関する研究を行い、その結果を2本の論文としてまとめた。さらに、中国の大学において、日本の就学前教育の現状について報告を行った。・日本の現状の制度・システムの検討は進みつつあるものの、歴史的考察が不十分であるため、今後強化することにしたい。
新手法による変性デンプンを利用した環境順応型エコプラスチックの開発

本研究の結果、(1)従来にない斬新な米デンプンの変性法、(2)(1)の手法で得た改質デンプンと汎用プラスチック材料とのコンポジット技術の開発に成功した。具体的には、(1)において加熱とせん断を同時に印可することにより無加水で瞬時に米デンプンを非晶化できる技術を開発した。また、この技術を基盤に加熱・せん断型粉砕装置の開発に成功した。(2)では、(1)の研究結果から得られた非晶性デンプンと(a)エチレンメタクリル酸共重合体をNaイオンで中和したアイオノマー、(b)ポリブチレンサクシネート(以下、PBS)、(c)ポリ乳酸(以下PLA)の3種類の材料とのコンポジットを行い、分散性、熱安定性、機械特性、溶融物性を評価した。比較として米粉には、市販の米粉(結晶性デンプン)、市販の非晶性デンプンも使用した。本研究で得られた新規変性デンプンコンポジット材料の特徴は以下の通りである。(1)結晶性デンプン、市販の非晶性デンプンと比較して、著しく分散性が優れる。(2)重量分率10%までの添加では添加前のバージン材料と比較し、物性(機械的)が劣らない。このことは結晶性デンプンや市販の非晶性デンプンには見られない効果であった。(3)重量分率50%までの添加が可能であり、本研究で用いた新規変性デンプンを添加した系は最も物性低下が少ない。(4)新規変性デンプンは、優れた結晶核剤として作用することが分かった。本研究の結果、従来の手法と全く異なる手法でデンプン変性が可能であり、得られた変性デンプンが生分解性樹脂等の優れた添加剤となり得ることが明らかになった。.本研究の目的は(1)従来にない斬新な米デンプンの変成法を開発、(2) (1)の手法で得た改質デンプンと汎用プラスチック材料とのコンポジット技術の開発を行うことである。本年度は、以下の2点について検討を行った。(1)「酒米粉の特異な物性発現機構を明確化」酒造時の廃棄米粉である酒米粉の物性について検討を行った。具体的には、広角X線回折による結晶構造解析および水懸濁液のレオロジー特性について検討を行った。酒米粉の広角X線回折の結果、回折ピークは認められず、非結晶状態であることがわかった。このことから、酒米粉は粉砕時に澱粉の結晶が崩されていることが考えられる。レオロジー特性についても、酒粉粉は非結晶澱粉の特徴である高い膨潤性を有し、高粘度であることを明らかにした。(2)「プラスチック材料とのブレンドと手法の確立」極性を有するアイオノマー樹脂に上記の酒米粉を溶融ブレンドし、その分散性と機械的物性を明らかにした。溶融ブレンドにより一般の米澱粉と比較し、酒米粉は高い分散性を示した。さらに機械的物性として、一軸引張試験を行った。非結晶性澱粉である酒米粉をブレンドした系では、一般の米粉に比べ、初期弾性率が高く、高い降伏応力を有することを明らかにした。次年度は、マトリックスに生分解性樹脂を用いて、同様の検討を行う予定である。20年度(最終年度)は、前年度までの結果を踏まえ、ベース材料に生分解性プラスチックを用いて、新手法による変性デンプンとの相溶性や物性への影響を明らかにした。具体的には、生分解性プラスチックとしてポリ乳酸やポリブチレンサクシネートを選択し、新規変性された澱粉を溶融混練にてコンポジット化した。

従来、高分子材料に澱粉をコンポジットさせる場合、混練時に澱粉を非晶化させる目的で水の添加を行う。本研究で得られた新規変性された澱粉は、最初から非晶化した澱粉であるため、混練時に水の添加の必要がないことが特徴である。水の添加の必要がないことから、ポリ乳酸等のポリエステル系材料の加水分解を避けて、コンポジット化が可能となった。本研究で得られた生分解性樹脂/新規変性澱粉コンポジットの特徴は以下の通りである。(1)結晶性澱粉、市販の非晶性澱粉と比較し、著しく分散性が優れる。(2)重量分率10%までの添加では添加前のバージン材料と比較し、物性(機械的)が劣らない。このことは結晶性澱粉や市販の非晶性澱粉には見られない効果であった。(3)重量分率50%までの添加が可能であり、本研究で用いた新規変性澱粉を添加した系は最も物性低下が少ない。(4)新規変性澱粉は優れた結晶核剤として作用することが分かった。本研究により、従来の手法とは全く異なる手法で澱粉変性が可能であること、この変性澱粉が生分解性樹脂等の優れた添加剤となり得ることが明らかになった。
磁束回折格子とミリ波を利用した高温超伝導体における誘電関数の解明

本研究はBi2212などの層状性の強い超伝導体において層方向に磁場を印可した際に生じるジョセフソン磁束が広い温度範囲で規則的に配列することを利用して、試料中を伝搬するジョセフソンプラズマ波の波数をコントロールし、高温超伝導体の誘電率を波数、周波数の関数として求めることを目標としている。本年度はジョセフソンプラズマの波数を決定するジョセフソン磁束格子の安定性について研究を行った。まず、試料内の磁束がab面内に完全に閉じこめられ、磁束密度がab面内方向の成分だけを持つ状態(ロックイン状態)が観測される角度範囲を試料の大きさの関数として測定した。試料の磁場方向の奧行きが100ミクロンの時、ロックイン状態で期待されるジョセフソン磁束フロー抵抗はab面から±0.1°の範囲で観測されたのに対し、奥行きがおよそ1/10の試料では±1°の範囲で磁束フローが確認された。さらに大きさを小さくしていくとさらにロックイン状態の範囲が拡大し、最小である奥行き5ミクロン試料ではおよそ±2°の範囲でロックイン状態が実現することが確認された。ロックイン状態よりc軸方向に傾けた場合、c軸方向のパンケーキ磁束が生じて交叉磁束状態になると予想されるので、磁束フロー抵抗が急激に変化する角度では、外部磁場万向がab面と有限の角度を持つときに費やす磁気異方性エネルギーが、パンケーキ磁束ひとつを作り出すエネルギーに等しくなっていると解釈できる。この実験結果を詳細に解析することにより、ジョセフソン磁束およびパンケーキ磁束の相互作用と安定性に関する知見が得られる。さらに、微小試料において比較的広い角度範囲においてロックインが実現することは固有ジョセフソン接合におけるジョセフソン磁束フローデバイスの実現にひとつの方向を与えると思われる。本研究の申請時にはジョセフソン磁束格子振動とジョセフソンプラズマ波の相互作用についての理解がまだ不十分であったので、本年度はこれを体系的に理解することを試みた。既知の実験結果として、Bi2212のab面に平行な磁場においてマイクロ波領域に2つの共鳴モードが観測されることがわかっており、ひとつは零磁場より観測されて磁場の増加に伴って周波数を増加させていく高周波モード、もう一方は有限磁場より観測されて磁場の増加によりわずかに周波数を減少させていく低周波モードである。これらの実験はジョセフソン磁束系の平衡状態で行うことが重要であり、超伝導転移温度以上で磁場を固定した後に温度掃引によって得られた共鳴から求められるべきである。これまでの測定データのうち、20GHz以下の低周波、70GHz以上の高周波では測定が簡便な磁場掃引により得られていたが、測定法を改良することですべての温度範囲で温度掃引による測定が可能となった。また、20K以下の低温で磁場を変化させ、磁束系の非平衡状態を実現させて温度掃引を行ったところ、高周波モードは全く変化が無かったが、低周波モードは強度が非常に弱くなり、プラズマ周波数が低周波にジャンプしていることが示された。低温では交差磁束格子によるピン止めのためジョセフソン磁束は規則的な格子を形成しにくいことが予想されているので、この結果は低周波モードがジョセフソン磁束の配列に敏感であることを示しており、これまで未解明であった低周波モードの起源に大きなヒントを与えると思われる。
卵巣癌細胞におけるHIF-1α遺伝子の核内発現とその機能解析

卵巣癌は女性性器に発生する悪性腫瘍のうちで最も予後不良の疾患であり、その要因は腹腔内播種という転移様式にある。その過程は癌細胞がまず原発巣の血液供給から自立し、腹腔内の酸素供給を欠いた環境で浮遊・生存した後に腹膜に接着し、生着するという過程から成る。すなわち、癌細胞は一時期低酸素下に置かれることから、本研究は低酸素に反応して転写活性を上昇させるhypoxia inducible factor1-α(HIF-1α)に着目し、卵巣癌細胞におけるHIF-1αの発現の意義と機能を解明することを目的とした。まず、卵巣癌細胞をとりまく環境を解析すべく、卵巣癌の腫瘍内溶液や腹水のガス分圧検討した結果、卵巣癌細胞は原発巣から遊離して低酸素環境にさらされていると考えられた。また、実際の卵巣癌組織においてHIF-1αの発現が乳頭状に突出する癌細胞の核内に認められ、さらにこの部位では血管新生因子であるvascular endothelial growthfactor(VEGF)発現が亢進し、一方、細胞接着因子であるE-cadherinの発現が減弱していた。さらに、低酸素環境の重要性が示唆されたことから、卵巣癌培養細胞株を用いて低酸素条件下の種々の遺伝子発現変化を解析したところ、低酸素によりHIF-1α発現が亢進するとともに、VEGFの発現亢進、E-cadherinの減弱、細胞周期促進因子サイクリンの低下、抑制因子P21の亢進、およびin vitro浸潤能亢進が観察された。以上より、低酸素環境は癌細胞の細胞接着低下、血管新生、増殖能の抑制、浸潤能の亢進というmetastatic phenotypeへの転換に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
水素水投与による動脈硬化性疾患の改善とそのメカニズムの解明

ApoE欠損マウスは動脈硬化モデルマウスである。そこで、ApoE遺伝子欠損マウスに水素水またはコントロール水を4ヶ月間投与した。水素水は1日1回飽和水素水を給水瓶に充填し、自由摂取にて行った。これより得られた臓器(心臓、肝臓、脂肪組織など)、血液成分(血漿など)について以下の解析を行った。心臓の大動脈洞組織切片をマウス1匹あたり10枚作成し、Oil-Redで染色し、陽性部位の面積を合計することにより病巣での脂肪沈着量を詳細に評価した。結果は、ApoE欠損マウスで動脈硬化が促進されていたが、水素水を飲ませたApoE欠損マウスでは有意に動脈硬化が抑制されていた。また、酸化ストレスマーカーである4-hydroxynonenalを免疫染色にて評価すると水素水を飲ませたマウスでは有意に減少しており、酸化ストレスの軽減により動脈硬化が抑制させたことが伺えた。この動脈硬化抑制効果は、他の抗酸化物質と比べると動脈硬化抑制効果は顕著であった。
ダイニンのスタック構造と運動制御機構

ダイニンの細胞内での制御因子としてダイナクチンが知られている。ダイナクチンは,ユニークな非対称の構造をもつ巨大なタンパク質複合体で、ダイニンや微小管をはじめ、様々な微小管結合タンパク質やカーゴ結合タンパク質と相互作用する。昨年度までに、ダイナクチンの各ドメインがダイニン及びダイニン・ダイナクチン複合体の微小管との相互作用における役割を明らかにしてきたが、今年度はダイナクチンの構造について詳しく調べた。近年、ダイナクチンのクライオ電子顕微鏡像が報告され、ダイニンとダイナクチンの結合に関する知見が得られたが、微小管・ダイニン・MAPsと相互作用領域するとされるダイナクチンサイドアームがどのようなコンフォメーションをとるかについては明らかでない。ダイナクチン一分子を電子顕微鏡と高速AFMで観察することにより、サイドアームが多様なコンフォメーションをとることがわかった。サイドアームがArp1ロッドと結合したコンパクトなフォームと、ロッドから解離した伸びたフォームをとること、その割合が溶液条件等により変化すること、さらにサイドアーム内のダイニン結合部位のCC1が開閉すること、などがわかった。こうした多段階のコンフォメーション変化が、ダイニンや微小管結合との結合やダイニンの微小管上の運動の制御において重要な役割をもつことが示唆され、クライオ電子顕微鏡観察により報告されたダイナクチンのArp1ロッド部位でダイニンと結合するという描像とは異なる制御の様態が明らかになってきた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ダイニンは2つの頭部を重ね合わせたstack構造をとるときに、微小管に沿った一方向性の運動を行わない自己抑制状態にあると考えられているが、先行研究においてはダイニンの頭部の状態の動的な構造変化の観測はお子なられおらず、それぞれの構造の継続時間などは明らかになっていない。本研究では、1分子FRETの観測系の構築と、観察に適した資料の作成を行った。1分子FRETを観測するために、全反射顕微鏡とCCDカメラの間に2光路分岐の光学系を構築した。蛍光標識した組換えタンパク質を用意して、その観測系の特性を調べ、観測可能であることを確認した。ダイニンの2頭間の相互作用をFRETによって検出するために、それぞれのモータードメインを別の蛍光色素で標識する必要があり、そのために二量体かタグを用いて単量体のダイニンD425をヘテロ二量体化させた。このダイニンを電子顕微鏡で観察したところ、stack構造とseparate構造を観察することができ、資料として適格であることを確認した。この組換え体ダイニンをADP・Vi条件下で1分子FRET観察をしたところ、FRETを起こしていると考えられるデータが得られた。FRET効率のヒストグラムから、効率が0.81.0付近と、0.50.6付近の1箇所にピークがあり、これは、FRET効率の異なる2つの状態、すなわちダイニンのstack構造とseparate構造の間の変化が観測されていると考えられる。1分子FRETを観測するための光学系を構築し、コントロール資料で1分子FRETの観測に成功した。さらに、ダイニンの頭部構造の状態変化を表すものと考えられる2種類のFRET強度を観察することができた。ダイニンの自己抑制状態であるstack構造をダイナクチンが解除しているのではないかという仮設にたち、ダイナクチンによるダイニンの運動制御機構を明らかにすることを試みた。ダイナクチンの主要サブユニットであるp150(DCTN1)には、スプライシングアイソフォームであるA型とB型がある。両者にはダイニン結合部位であるCC1ドメインが存在するが、B型はA型に存在するK-richドメインを欠いている。これらのドメインの有無とダイナクチン自身の微小管結合能、およびダイニンの微小管結合に対するダイナクチンの影響について、1分子観察と共沈実験から結合能力を評価した。A型ダイナクチンは微小管上をdiffusiveに動く微小管との結合性を示したが、B型ダイナクチン自身はほとんど微小管との相互作用を示さなかった。CC1ドメイン欠くダイナクチンにおいて、A型はダイニンの結合を高めたが、B型はダイニンの微小管結合を阻害した。また、CC1ドメインのフラグメントにより、ダイニンの微小管結合は阻害された。これらの結果から、K-richドメインはダイニンおよびダイナクチンの微小管結合を促進すること、ダイナクチンのCC1ドメインはダイニンの微小管結合を阻害すること、K-richドメインはその阻害効果を弱めて微小管結合を可能にしていること、が判明し、ダイナクチンに1分子内にダイニンの運動機構を促進するドメインと阻害するドメインの両方を保持していることが明らかになった。巨大で複雑な分子であるダイニンと、同じく巨大で複雑なダイナクチンの相互作用によるダイニン運動の制御機構の実態が明らかになり、複雑な制御機構の詳細が明らかになった。

近年、ダイナクチンのクライオ電子顕微鏡像が報告され、ダイニンとダイナクチンの結合に関する知見が得られたが、微小管・ダイニン・MAPsと相互作用領域するとされるダイナクチンサイドアームがどのようなコンフォメーションをとるかについては明らかでない。ダイナクチン一分子を電子顕微鏡と高速AFMで観察することにより、サイドアームが多様なコンフォメーションをとることがわかった。サイドアームがArp1ロッドと結合したコンパクトなフォームと、ロッドから解離した伸びたフォームをとること、その割合が溶液条件等により変化すること、さらにサイドアーム内のダイニン結合部位のCC1が開閉すること、などがわかった。こうした多段階のコンフォメーション変化が、ダイニンや微小管結合との結合やダイニンの微小管上の運動の制御において重要な役割をもつことが示唆され、クライオ電子顕微鏡観察により報告されたダイナクチンのArp1ロッド部位でダイニンと結合するという描像とは異なる制御の様態が明らかになってきた。本研究では、ダイニンのモーター頭部に導入した2色の蛍光色素間においてFRETが起こったと考えられるデータが得られた。しかし、ダイニン分子がたぶんしかしている可能性があり、観測したデータが1分子内でのdonor分子とacceptor分子の間で起こったFRETであるかどうかを入念に検証する必要がある。ダイナクチンによるダイニン制御の機構について、微小管上の分子の挙動の面で新たな知見を得ることができたが、このときのダイニンの構造については未解明である。今後、ダイナクチンがダイニン構造にどのような影響を与えるのかについて、調べていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
胎児ー乳児期の重金属曝露が小児精神神経発達に与える影響：乳歯による新測定法の開発

落葉乳歯の測定方法については、液体クロマトグラフィー誘導結合プラズマ質量分析法(LC-ICP-MS)による先行研究は近年増加しているが、蛍光X線を用いた本研究と同様の測定方法の先行研究は無いため、2018年度は落葉乳歯の測定方法を確立するため、パイロットスタディを実施した。パイロットスタディでは、高知大学医学部附属病院口腔外科と連携をし、9本の生体試料を入手し、(1)光学顕微鏡による断面観察、(2)操作電子顕微鏡(SEM)研究を用いたマッピング、(3) X線(ポリキャピラリー集光・KBミラー集光)による測定を実施した。なお、X線による測定は、高エネルギー加速器研究機構にて、西脇・安光で実施した(出張計6回)。なお、本研究は、環境省の別プロジェクトであるエコチル調査の参加者のうち、高知県在住者の5%(エコチル調査の中のサブコホート)を対象とすることを計画している。そのため、複数の研究対象者になることで参加者への負担がないよう、本調査の遂行を担っている国立環境研究所(エコチル調査コアセンター)とメール・会議などで連携を取りながら2019年度のための下準備を進めた。落葉乳歯の測定方法がほぼ確定したことについて計画通り進んだ一方、エコチル調査詳細調査参加者(約330名)への本研究への参加募集については、当初計画をしていた2018年度中ではなく、2019年度下期に計画を変更した。変更の理由は、(1)エコチル調査本体のほうでも全国に乳歯収集を呼びかける方針となったことから、一度に2つの調査の参加募集案内(エコチル調査と本研究)がいくことで参加者への負担が増えることがないよう、エコチル調査の乳歯収集を優先させたこと、(2)本研究で収集予定の乳歯は6歳以降に脱落することから、エコチル調査で参加者と対面する機会に本研究の説明ができ、かつ、乳歯脱落のタイミングにより近い2019年度下期以降でも十分妥当であると判断したこと、の2点である。2019年度上期は、高知大学へ倫理審査申請・環境省へエコチル調査への追加調査申請など、2019年度下期からの参加募集開始の準備を行う。2019年度下期より、参加募集呼びかけ・落葉乳歯の収集を実施する一方、引き続き高エネルギー加速器研究機構にて、昨年度に引き続きパイロット調査の生体試料サンプルの測定を行い測定方法の最終確定を目指し、本調査の落葉乳歯が集まり次第、測定を開始する。参加者の負担を軽減するため、本調査の参加募集を2018年度から2019年度に変更し、謝金の発生がなかったことによる。なお、2018年度実施したパイロットスタディにおいては、高知大学医学部附属病院にて受診時に教育・研究に生体試料を使用することに対する包括同意を取得した患者の生体試料を使用したことにより、謝金は発生しなかった。2019年度下期に本研究の参加募集を開始し、謝金として使用する。
不確かさをもつむだ時間システムの制御理論と設計法の体系化に関する研究

(1)ノミナルプラントに対するむだ時間系の制御理論と設計法を、予測制御一有限極配置を柱に体系化した。その中で、むだ時間ミスマッチの影響も検討した。(2)むだ時間系の広帯域外乱除去問題とパラメータ変動に対するロバスト安定化問題を同時に解くための混合感度問題は、厳密には、分布系のリカッチ方程式を解かなければならない。これを避けるため、極配置をもとにした混合感度問題の解法を提案した。(3)大きなむだ時間をもつ系の広帯域外乱除去問題を解決するために、むだ時間のずれに対しロバスト安定な内部モデル制御系の設計法を提案した。(4)内部モデル制御では、モデルと補償器の2つが必要であり、制御器の次元が高くなる。モデルと補償器を1つにまとめる方法を提案した。(5)広帯域周期外乱除去可能な繰り返し制御を、逆システムを利用して提案した。(6)未知パラメータ、未知外乱のある系に対する適応制御の一方法を提案した。(7)ロバスト制御のために、等価外乱という概念を提案した。(8)外乱除去、感度とロバスト安定性の調整のための逆システムの状態空間上での設計法を提案した。(1)多周波数成分を含む外乱が加わるむだ時間システムに対し、むだ時間をパデイ近似しH∞制御理論を適用する方法を検討し、むだ時間が余り大きくない限り有効なことを確かめた。(2)大きさが未知の周期外乱に対するむだ時間システムの制御として、状態予測繰返し制御法を提案し、理論的解析と数値実験からその有効性を確認した。(3)むだ時間系の予測制御において、むだ時間と等しい周期外乱が増幅されると言う問題があった。上記の状態予測繰返し制御法を用いて、この問題が解決できることを、理論的に明らかにした。(4)未知外乱があるむだ時間系に対するモデル規範型適応制御理論と設計法の検討。有界未知外乱が加わる離散時間制御対象に、パラメータ関数を導入した新しい適応制御則を提案し、外乱があっても適応動作が発散しないように改良し、制御理論シンポジュムで発表した。さらに、未知むだ時間(最大値既知)系に対して、並列補償とパラメータ関数を組合せた新しい適応制御則を提案し、その有効性を数値実験で確認した。(5)むだ時間系に対する内部モデル制御の準備として、等価外乱の概念、逆システムの構成方法を提案し、論文として発表した。(6)むだ時間系の有限極配置の新しいアルゴリズムの提案をおこなった。(1)大きなむだ時間をもつ系の広帯域外乱除去問題を解決するための内部モデル制御方法を検討し、むだ時間のずれも考慮したロバスト安定な内部モデル制御系の設計法を提案した。(2)内部モデル制御では、モデルと補償器の2つが必要であり、制御器の次元が高くなる。(3)広帯域周期外乱除去可能な繰り返し制御を、逆システムを利用して提案した。(4)むだ時間系の広帯域外乱除去問題とパラメータ変動に対するロバスト安定化問題を同時に解くための混合感度問題は、厳密には、分布系のリカッチ方程式を解かなければならない。(5)むだ時間系の制御を、予測制御-有限極配置を柱に体系化した。
Power Pointによるエデュテイメント的な授業予告教材作成支援ソフトの開発

2、開発した授業予告教材作成支援ソフトに関する論文を教育システム情報学会に投稿し、掲載が決定した。[2]また国際学会[3]で学会発表を行った。3、開発ソフトを利用してエデュテイメント的な授業予告教材を作成し、2006年度前期・川村学園女子大学教育学部情報コミュニケーション学科の「環境情報システム」において使用し、その結果を国内の研究発表会で報告した。[4]4、開発ソフトを利用してメンタ育成支援の教材「メンタ育成物語」を開発した。[5]またソフトと開発した教材について国内で学会発表を行った。【6][2]竹内俊彦:「Power Pointで横向きの人体図形を描画するVBAマクロの開発」,教育システム情報学会誌,24(2)に掲載決定[4]竹内俊彦:「映画の予告編を模した授業予告Power Point教材の実施実験」,私立大学情報教育協会平成18年度全国大学IT活用教育方法研究発表会予稿集pp.68-69(2006)[5]竹内俊彦,井上直子,玉木欽也:「メンタ育成物語」,青山学院大学総合研究所eラーニング人材育成研究センターeラーニングコンテンツ教材,http://ccs.a2en.aoyama.ac.jp/cc/[6]竹内俊彦,井上直子,松田岳士,玉木欽也:「人体描画ソフトの開発と、それを利用したケーススタディ教材の作成」,日本教育工学会第22回全国大会講演論文集,pp.955-956,(2006).本年度の研究実績本年度はソフトを開発した。また予備実験を行い、ソフトに必要な修正を加えた。また教材コンテンツを作成した。詳細は以下である。・平成17年5月末までプログラムの概念設計・平成17年6月7月プログラムの詳細設計・平成17年8月9月プログラミング。初期バージョンを用いて日本教育工学学会で学会発表を行った(PowerPointと音楽を用いて作成した映画の予告編を模した授業予告教材の実験)。・平成17年10月12月人体データ、関節データの作成(人体のパーツのデータを3体、関節角度のデータを50個、自作した)・平成17年2月3月開発ソフトを用いた授業資料の作成青山学院大学のゼミの説明資料を開発ソフトを用いて作成した。また平成18年4月から非常勤講師として授業を行う川村学園女子大学の教材(ヒューマンメディアI、環境情報システム等)で使用する音楽(音楽CD)を、音楽編集機器・ソフトで編集した。また試作した教材を東京理科大学の情報教育法(太田剛教授)の授業で使用し、予備実験を行い、アンケートを実施・回収した。・平成18年1月2月ソフトの改良。(ユーザーインターフェイスを大幅に改良し、右クリックだけで簡単に人体置換ができるようにした)・平成18年3月開発ソフトの公開準備と授業資料のチェックソフトをフリーソフトとして公開する準備を整えた。(正式な公開は次回の学会発表直後に行う)その際にソースコードを添付し、作り変えを許可し著作権を放棄した。また教材をカラーレーザプリンタで印刷し、アルバイトの学生等による教材の修正を行った。1、Power Pointによるエデュテイメント的な授業予告教材作成支援ソフトを開発し、著作権を放棄したGNUのフリーソフトとしてベクターで公開した。[1]2、開発した授業予告教材作成支援ソフトに関する論文を教育システム情報学会に投稿し、掲載が決定した。【6][2]竹内俊彦:「Power Pointで横向きの人体図形を描画するVBAマクロの開発」,教育システム情報学会誌,24(2)に掲載決定[4]竹内俊彦:「映画の予告編を模した授業予告Power Point教材の実施実験」,私立大学情報教育協会平成18年度全国大学IT活用教育方法研究発表会予稿集pp.68-69(2006)[5]竹内俊彦,井上直子,玉木欽也:「メンタ育成物語」,青山学院大学総合研究所eラーニング人材育成研究センターeラーニングコンテンツ教材,http://ccs.a2en.aoyama.ac.jp/cc/[6]竹内俊彦,井上直子,松田岳士,玉木欽也:「人体描画ソフトの開発と、それを利用したケーススタディ教材の作成」,日本教育工学会第22回全国大会講演論文集,pp.955-956,(2006).
ヒト創傷治療に適した高機能マゴットセラピー法の開発

ヒロズキンバエ幼虫(マゴット)が患者の壊死組織だけを選択的に摂取する性質を利用したマゴットセラピー(MDT)は、非侵襲的潰瘍治療法のひとつである。MDTは長い歴史をもつが、ヒトの創傷治療に適したマゴットの解析はこれまでおこなわれていない。そこで、本研究ではヒト創傷治療に短期間で高い効果を上げるマゴットセラピーの開発に向け、ヒト壊死組織に適応性の高いマゴット系統の樹立と解析を進めている。本年度は、前年度に樹立した新規ヒロズキンバエ4系統について、さらに詳細な解析を実施した。これらの新規ヒロズキンバエ系統は、現在の治療用標準系統と比較しヒト組織をより多く摂食することから、高いデブリードマン能力をもつと考えられる。一方、創傷治癒においては、効果的な肉芽形成もまた重要な要因である。そこで、これらの新規系統のうち特に摂食量が多い2系統を対象に、肉芽形成能に関わる各種解析をおこなった。これにより、新規系統の外分泌液を培養細胞に添加した群では、細胞増殖がより促進される結果が得られた。また、創傷治癒の重要な過程であるフィブリン塊の溶解に、マゴット外分泌液が直接作用している可能性についても考え、新規系統と標準系統のフィブリン溶解活性の比較をおこなった。この結果、フィブリン溶解度合いの比較においては、どの系統にも有意差は確認されなかった。さらに、新規系統がもつ高いデブリードマン能力と肉芽形成能を支える分子基盤を明らかにするため、新規系統と治療用標準系統について、RNAシーケンス解析による網羅的遺伝子発現比較解析を実施した。その結果、新規系統では1623個の遺伝子が高く発現しており、1370個の遺伝子発現量は低いことが明らかとなった。これらの研究から、新規樹立系統は、現在の治療用標準系統と異なる遺伝子発現パターンを持つこと、マゴット外分泌液による創傷治癒能力が高いことが示唆された。前年度に樹立した新規ヒロズキンバエ系統について、肉芽形成能の解析および網羅的な遺伝子発現解析を実施した。治療用標準系統との比較解析の結果から、新規系統はより創傷治癒に適していることが示唆され、また効果的なデブリードマンおよび創傷治癒に関与する遺伝的条件の候補遺伝子が得られた。従っておおむね順調に進展していると考える。本研究は、マゴットセラピーの治療期間の短縮と治療効果の向上を目的とし、高機能マゴットの作出を目指すものである。これまでに新規系統を複数樹立し、それらについて治療用標準系統との比較解析を進めている。RNAシーケンス解析を用いた網羅的な遺伝子発現比較解析の結果から、新規系統は治療用標準系統とは異なる遺伝子発現パターンを持つことが示された。従って、新規系統において発現に変化が見出された遺伝子が、高い摂食能力および外分泌液による細胞増殖促進能に関与している可能性が示唆された。そこで今後、これらの候補遺伝子についてさらに詳細な解析を展開する。遺伝子改変技術を用いて治療用標準系統の遺伝子発現を変化させ、得られたマゴットについて、体長や摂食量など複数のパラメーターによる解析を実施する。これにより、デブリードマン能力および外分泌液の創傷治癒活性に関与する遺伝子の同定を試みる。これらの解析から、ヒト難治性創傷に対する適応性が高いマゴットの条件を決定し、マゴットセラピーへの応用を目指す。マゴットセラピーとは、ヒロズキンバエ幼虫が患者の壊死組織だけを摂取する性質を利用し、人体の難治性創傷を治療する方法である。多くの症例で成果を上げているが、ヒトの創傷治療に適したマゴットについての詳細な解析はこれまでおこなわれていない。そこで、本研究では、ヒト創傷治療に高い適性を持ち短期間で高い効果を上げるマゴットセラピー開発に向けた基盤として、ヒト壊死組織に適応性の高いマゴット系統の確立と解析を実施している。マゴットセラピーに主に用いられる種であるヒロズキンバエの成虫は、屍に集まり産卵する性質から、法医学・法医昆虫学分野において、死後経過時間推定の重要な指標としても利用されている。ヒロズキンバエ成虫は屍に産卵し、孵化した幼虫は、屍の壊死組織を積極的に摂食して成長する。つまり、野外において屍を基礎とした生活環をもつヒロズキンバエ系統は、摂食ターゲットの探索に優れ、また幼虫の摂食も活発であると考えられる。そこで本研究では、大学病院内法医学講座から供与された、法医解剖検体由来のハエ幼虫を飼育し、ヒロズキンバエの系統化を試みた。これらの幼虫は実際にヒト壊死組織を摂食して成長した個体群であり、系統化することにより、ヒト壊死組織への嗜好性が高いヒロズキンバエ系統を樹立することが出来ると考えられる。ハエの種同定は、形態学的観察と複数遺伝子の配列決定によりおこなった。これにより、新規ヒロズキンバエ系統である4系統の樹立に成功した。さらに、新規系統の幼虫に手術中に廃棄されたヒト組織を摂食させて飼育し、一定期間成長させた幼虫の体重を測定することにより、摂食量の比較をおこなった。この結果、新規系統は現在の治療用標準系統よりも体重の増加量が多く、つまり、より多く摂食していることが示された。従って、治療用標準系統よりもヒト壊死組織の摂食能力が高い、新規ヒロズキンバエ系統の作出に成功した。本年度に計画していた新規系統の樹立に成功しており、さらにそれらの解析を進めていることから、おおむね順調に進展していると考える。