hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
BSE血液中に逸脱する神経蛋白質と重金属の病態発症過程での役割と生前診断

1.イギリスウエッブリッジ獣医学研究所より供与していただいた牛海綿状脳症罹患牛血清成分の解析を行った結果、グリア線維性酸性蛋白質(GFAP)に対する自己抗体と抗原GFAPの逸脱を発見した。2.スクレーピーマウス感染実験系を確立し、プリオン病発症マウス血清中に低分子のペプチドを発見した。以上より、BSE牛血清中にGFAP自己抗体は神経細胞の崩壊によりGFAPの逸脱が生じていることが原因であり、これらを検出する事で生前診断できる可能性を示した。本年度の研究成果は次の2点である。1.BSE血液中に異常成分を見出した。スクレーピーマウスで見出したFasに対する抗体と同様に、BSE血清中の成分を様々な方法で分画し、正常のそれと比較した。その結果、いくつかの生体成分が発症牛血液中に現れた。しかしながら、これらの中には正常個体血清中にも散在するものもあり、BSE特異的に現れる成分の特定をさらに数多くの試料を分析することによって行う予定である。さらに今後BSEや各種プリオン病の発症との因果関係をあきらかにして行く必要があり、実験的にプリオン病を発症させるシステムの導入が必要になってきた。一方、人工的にBSEを発症成功させた道立畜産試験場より血清を分与していただき、同様に検査しているが、現在のところは見つかっていない。すなわち、現在見出している成分は自然発症に特異的かもしれない。この事を確かめるためにも、下記実験動物を用いたプリオン病発症の実験系の確立が必要である。2.スクレーピーマウスを発症させ、再現システムを構築出来た。モルモットのプリオン遺伝子を導入したマウスに異常プリオンの感染した脳乳剤を注入し、実験的にスクレーピーを発症させることができた。BSE血液中に見出した各成分のプリオン病発症過程での役割を明らかにするために、実験的に再現実験を行った。その結果、感染させた全てのマウス脳内に空胞変性が生じた。すなわち、人工発症の実験システムを構築できたことにより、上記の様に血液中に現れる異常成分が発症時期や脳神経細胞破壊の重傷度にどのような影響があるか、途中の臨床症状にどのような特徴が現れるか等を明らかにする実験が組み立てられことになった。今後は、上記成果に踏まえ、自然発症BSEの特異的成分各々の特定を行っていく。本年度の研究成果(1)イギリスウエッブリッジ獣医学研究所より供与していただいた牛海綿状脳症罹患牛血清成分の解析を行った結果、グリア線維性酸性蛋白質(GFAP)に対する自己抗体と抗原GFAPの逸脱を発見した(19年度プリオン研究会発表、特許出願中)。同じく血清中金属濃度を測定した結果、銅イオン濃度が低い傾向であった。BSEに罹患した牛50頭からの血清を1次抗体として用い、牛の種々の臓器ホモジネート蛋白質に対してウェスタンブロッティング(WB)を行ったところ、延髄などの神経組織ホモジネートに対する自己抗体が確認された。延髄ホモジネートを分画し、各々に対して同様にWBを行ったところ、細胞骨格画分に陽性バンドが検出され、さらに細胞骨格の画分の蛋白質を二次元電気泳動で分離し、WBを行い、いくつかの陽性スポットを得た。この蛋白質をトリプシンによるゲル内消化後、MALDI-TOF MSで解析したところグリア線維性酸性蛋白質(GFAP)と同定された。また、GFAPに対する抗体を用いて、BSE血清中蛋白質に対するWBを行ったところ、抗原GFAPに相当する陽性バンド像が確認された。(2)スクレーピーマウス感染実験系を確立し、プリオン病発症マウス血清中に特異蛋白質を同様に検索した結果、低分子のペプチドを発見した。以上の結果より、BSE牛血清中にGFAPに対する自己抗体が生じていること、さらに神経細胞の崩壊により末梢血中にGFAPの逸脱が生じていることがその原因と考察され、これらの成分を検出する事で生前診断できる可能性を示した。1、二次元ウエスタンブロッティングを用いて、BSE血液中に抗原蛋白質GFAPを発見した。これまで検出できなかった原因は、(1)GFAPの存在量がごく微量であること。(2)血液中には多量のアルブミンが混在しており、一次元ウエスタンでは多くの試料を用いることが出来なかったこと。(3)GFAPの分子量がアルブミンと重なり、特異的バンドが検出できなかったことの3点であった。今回我々が用いた二次元電気泳動ウエスタンブロッティングにより、上記課題を克服しGFAPの検出に成功したものである。この事は、GFAPの自己抗体とともに、抗原であるGFAPそのものがBSEの生前診断のマーカーとして利用可能であることを示した。2、上記1の成果により、血液中自己抗体の発生機序に関して、神経細胞において特異的蛋白質が発現誘導され血液脳関門の破綻により抹消血中に逸脱したためと考察できた。GFAPはプリオン粒子と同様な箇所に多く発現し、プリオンンと結合する事も知られている。

よって、自己抗体がその毒性に何らかの重要な役割を担っていると考察でき、プリオンの神経毒性を解析する上で重要な成果と言える。さらに、BSE牛の血清はイギリス以外の国特に日本に於いては全く保存されていない。すなわち本血清はこのようにBSE発生機序を明らかにし、生前診断に応用する為の研究材料として貴重な試料である事も分かった。これまでの研究成果より、BSE牛血清中にGFAPに対する自己抗体が生じていること、さらに神経細胞の崩壊により末梢血中にGFAPの逸脱が生じていることがその原因と考察され、これらの成分(GFAP自己抗体や抗原蛋白質)を検出する事で生前診断できる可能性を示した。
新規歯周組織再生治療法開発につながる培養骨膜と基材に関する基礎的研究

骨原性能力を有する骨膜を培養して用いた歯周組織再生法が注目されている。このシートの細胞生物学的性状と細胞の足場となる基材の性状を細胞培養レベルと動物体内での反応性の視点から検討した。結果、培養骨膜には幹細胞様細胞が存在し分化誘導刺激で骨形成活性を発現する可能性が示唆された。基材としては種々の高分子材料や無機材料表面に処理を施すことで細胞接着性が改善し、細胞遊走と石灰化をサポートすることができた。ヒト培養骨膜シートは足場を必要としなくとも歯周再生治療に於ける歯槽骨の再生に有効に作用した。次に骨膜細胞が含まれた三次元代用骨の確立を目指して、(1)85%の気孔率を有するハイドロキシアパタイト(HA)ブロックの"足場"としての効果を検討した。骨膜細胞は酸処理されたブロック体気孔の深部に侵入することができ、2週間以上生存した。分化誘導を加えた"骨膜細胞+HAブロック"体をマウス皮下に移植すると類骨を形成した。これよりこの複合体は骨原性を促進することが示され、従来のHA単体より優れた再生材料となることが示された。次に培養日数の短縮と移植操作性の向上を目的として、(2)ポリ乳酸カプロラクトン重合体(LCL)製の透明フィルムを試作し、ヒト培養骨膜シートに対する適性を検証した。コラーゲン塗抹により弱い細胞接着性が解決され、骨膜片からの初期細胞遊走と石灰化がサポートされた。4週間培養した骨膜をマウスに移植すると、2-8週間で骨膜シート単体のものと同等以上の類骨形成を認めた。基材の吸収過程で新生石灰物が吸収されることは無かった。培養骨膜シートの骨形成能を犠牲にすることなく、培養期間の短縮化と移植時の操作性向上を可能にした。LCLフィルムはヒト培養骨膜シート移植による歯周再生治療において、有望な基材となる可能性があることが示された。一方、骨膜片採取から移植治療用培養骨膜シート形成に至る過程での細胞動態を分析することで(3)骨膜シートの骨原性獲得メカニズムの解明を試みた。培養早期過程でcambium layerに含まれる多くの細胞はアポトーシスにより失われた。培養5-6日目を境にfibrous layerに増殖活性の高い細胞が出現し、これらを骨芽細胞に分化誘導するとアルカリホスファターゼ活性の上昇とともに石灰化も顕著に促進された。cambium layerは培養中に細胞の大幅な淘汰に伴ってその形態は失われるが,生き残った幹細胞様の細胞が増殖し分化誘導刺激により骨形成活性を発現する可能性が示唆された。培養骨膜シートは足場を必要としなくとも歯周再生治療に於ける歯槽骨の再生に有効に作用した。次に骨膜細胞が含まれた三次元代用骨の確立を目指して1、85%の気孔率を有するハイドロキシアパタイト(HA)ブロックの"足場"としての効果を検討した。次に培養日数の短縮と移植操作性の向上を目的として2、ポリ乳酸カプロラクトン重合体(LCL)製の透明フィルムを試作し、ヒト培養骨膜シートに対する適性を検証した。4週間培養した骨膜をマウスに移植すると、2-8週間で骨膜シート単体と同等以上の類骨形成を認めた。この解析は骨シンチ法を用いて非侵襲的に画像イメージング処理された。LCLフィルムはヒト培養骨膜シートの有望な基材となる可能性が示された。一方、骨膜片採取から培養骨膜シート形成に至る過程での細胞動態を分析することで3、骨膜シートの骨原性獲得メカニズムの解明を試みた。さらに骨膜シートに発現する表面抗原は骨髄幹細胞と一致していた。本成果は、本研究費で雇用した研究支援者の努力が大きく貢献していることを付記する。「研究目的」1、高分子基剤との複合体を作成する条件を通して培養骨膜の性状について検討した。

さらに2、培養骨膜の冷凍保存技術およびカテキンを用いた保存法の開発や3、生体内の石灰化を非侵襲的に評価法する方法についても検討した。「研究結果」1、多孔性ポリ乳酸膜上で培養して作成した骨膜シートをマウス皮下に移植したところ、膜は吸収し周囲の結合組織から線維芽細胞の侵入と小血管の新生が起こった。骨分化誘導した骨膜シートにおいてポリ乳酸膜の破片は多数の毛細血管と酒石酸抵抗性酸ホスファターゼ陽性の多核細胞によって囲まれた。これよりポリ乳酸膜は骨膜シートの骨原性能力を高めるものであることが判明した。またポリ乳酸膜上で培養した骨膜シート上には多くの接着分子が発現していることからポリ乳酸膜は骨膜シートの弱点であった初期接着を克服するものであることが判明した。2、骨膜片を初期培養後、ジメチルスルポキサイドおよび仔牛血清を含有した培地上で-75°Cまで緩徐に下げた後、急速に37°Cに解凍し培養して骨誘導に対する反応を評価したところ、骨膜細胞は急速に増殖し、アルカリホスファターゼ活性と骨芽細胞マーカーのmRNAが上昇していた。これより骨膜シートの冷凍保存が可能となった。またカテキン添加培養液で骨膜片を培養したところ、カテキンには冷温刺激から細胞を保護する抗酸化作用が働くことが明らかとなった。これよりカテキンによる培養骨膜シートの保存が可能となり臨床で使いやすい状況が生まれた。3、同一個体における経時的骨形成観察を可能にするために近赤外線(NIR)イメージング技術の応用を検討した。骨肉腫病変の総体積と石灰化程度は2種類のNIR色素標識プローブによって高い感度で検出することができた。この撮影システムは、動物を犠牲にすること無く生きた状態で正確に診断することに役立つことが期待される。
1940年代における上海租界劇場芸術の連続性と他地域への展開の諸相をめぐる研究

租界都市上海の劇場文化を代表する場としての蘭心大戯院(ライシャム・シアター)の1930年代から40年代にかけての実像を、多言語資料に拠る実証的な調査研究を通して明らかにし、その成果を中国ならびに日本で2冊の共同研究書と雑誌特集号として刊行した。また、これらの作業を通して見えてきた同時代の上海租界文化の複層性や、後の時代にもつながっていく他の地域との様々な文化的交流に関する研究にも積極的に取り組み、そこで得た研究成果を上海社会科学院と共催のかたちで行った国際シンポジウムで、国内外に向けて広く発信した。租界都市上海の劇場文化は1920年代から30年代前半にかけて映画産業を中心として最盛期を迎えたが、30年代後半の第二次上海事変からアジア・太平洋戦争期にかけて変質・衰微していったとされている。だが、上海の1940年代とは、そうした文化的空白ないし断絶のみが際立つ時代なのだろうか。平成26年度の本研究は、平成2325年度にかけて行った基盤研究(B)「上海租界劇場文化の歴史と表象ーライシャム・シアターをめぐる多言語横断的研究ー」の研究方法と成果を受け継ぎながら、さらに調査研究のターゲットとする時間軸をこの1940年代前半期に据え、ライシャム・シアターをめぐる諸問題を「ル・ジュルナル・ド・シャンハイ(法文上海日報)」、「ノース・チャイナ・デイリー・ニュース(字林西報)」、「チャイナ・プレス(大陸報)」、「大陸新報」といった複数言語資料をもとにして、国内外の研究者との情報交換も頻繁に行いながら多角的に考察した。そして、当初の実施計画に掲げていたとおり、「アジア遊学」(勉誠出版)の特集号として平成27年4月にその成果を公にすべく、研究員全員がそれぞれの論考をまとめた。さらにそれと並行して、中国上海の上海人民出版社から本共同研究の成果を出版する話も進み、こちらの方は各自の論考に加えて、巻末には1941年から45年にかけての詳細な「蘭心大戯院劇目一覧表」も載せた学術書『上海租界与蘭心大戯院』を平成27年1月に刊行した。租界都市上海の劇場文化の発展・推移・変容を問題にする際、第二次上海事変の勃発、そしてアジア・太平洋戦争が始まっていった1940年前後の時代は、いわゆる租界文化の空白期として評価される傾向があるが、はたしてその実態はいかなるものであったか。当時の上海で刊行されていた各国語の新聞資料に拠りながらその点を調査研究の中軸に据えた本研究チームの平成27年度の研究実績としてまず挙げられるのが、「アジア遊学」183号において『上海租界の劇場文化ー混淆・雑居する多言語空間ー』の特集を組んだ(勉誠出版、平成27年4月)ことである。すなわち、同書の編集は、研究チームの中から大橋毅彦・関根真保・藤田拓之の3人が選ばれてその任にあたり、チーム全員(6名)が論考を寄せてライシャム・シアター(蘭心大戯院)が発信する問題を多角的に浮き上がらせた。一方、定期的な研究会もほぼ予定通り平成27年5月、7月、9月、12月、平成28年2月と5回実施、そこでは上海におけるユダヤ人の文化活動、戦後の大阪で行われたグランド・バレエ「アメリカ」、1930年代朝鮮・京城の劇場文化、A・ストロークの上海における興行活動、上海ザリヤ、スロヴォというロシア語新聞や英字新聞ノース・チャイナ・デイリー・ニュース掲載のライシャム関連記事などをめぐっての調査・研究の報告が毎回行われ、本研究テーマに関する新たな情報や視点を増やすことができた。さらに、本研究テーマをめぐる学術的交流としては、日本国内では日本上海史研究会ならびに中日文化協会研究会、海外では上海社会科学院とのそれが進んだ。とくに上海社会科学院とは、本研究チームと共催の国際シンポジウムを平成28年8月に上海で開催することが決まり、それに向けての準備が始められたことも研究成果として挙げられる。本共同研究グループの平成26年度成果である『上海租界与蘭心大戯院』所収論文のうち2編が上海社会科学院刊行の研究誌『上海学』第二輯に掲載されたことが契機となって同院との交流が進展し、平成27年10月段階で、平成28年8月に本研究グループと上海社会科学院との共催で国際シンポジウム「文化空間与文化融合」を上海で開催する話が持ち上がり、平成28年4月以降、同シンポジウムのプログラムや報告者に関する打ち合わせに入る予定である。本共同研究の学際的な意義が現地中国においても次第に認められる段階に入ったといえよう。一方、本共同研究を推進するにあたっての要ともいえる多言語横断的研究の面においては、関西外国語大学非常勤講師柚木かおり氏の協力を得て、従来からの課題であった上海で刊行されていたロシア語新聞(ザリヤ、スロヴォ二紙)登載のライシャム関連記事の整理・翻訳・活用の目途がついた。また、英字新聞ノース・チャイナ・デイリー・ニュースを対象とする調査も、1931年から同紙が停刊する41年までの期間中のほぼ半分にあたる部分が済んだ。平成28年8月26・27日の両日にわたり、中国上海にある上海社会科学院分部(上海国際社科創新基地)を会場として、上海社会科学院近代上海史創新型学科団体・日本蘭心大戯院研究会(=本研究チーム)・上海社会科学院歴史研究所主宰で開催された国際シンポジウム「文化空間与文化融合」に本研究チーム全員(6名)が参加、実りある学術交流を行った。

蘭心大戯院(ライシャム劇場)開設150周年に当たることも念頭に置いて展開された同シンポジウムには、ほぼ50名の日中を中心とする研究者が参加、初日午前の全体会(基調講演)の後、同日午後より翌日まで、上海の劇場芸術、娯楽文化、商業文化、出版メディア、人々の移動と記憶といった視点から文化融合の問題を取り上げる分科会が組まれ、その後の全体討議をもって締め括られたが、本研究チームは代表者の大橋が「蘭心大戯院を貫く無数の力線とその行方」と題する基調講演を行ったのをはじめ、各自がそれぞれの問題関心に即しての報告を行った。それらの報告原稿はすべて予稿集としてシンポジウム当日配布された「論文集」(総ページ数427頁)に掲載されたが、シンポジウム終了後さらにそれらに加筆修正を加えた原稿執筆に向かい、10月下旬には全員その作業を完了した。これらの論考は、上海社会科学院世界中国学研究所副所長周武ならびに本研究チーム代表大橋毅彦の共編で、平成29年7月頃に「上海学」第6輯(特集形式)となって、上海で刊行される予定である。本チームの共同研究は今年度が最後になるが、今後も上海の研究者との連携を図ることは大いに重要であるとの認識のもとに、平成29年3月に、今度は周武氏と上海社会科学院歴史研究所研究員の馬軍氏を招聘して、「上海研究の現状と未来」をめぐっての講演会を開催した。これも特筆すべき本年度の研究成果である。租界都市上海の劇場文化を代表する場としての蘭心大戯院(ライシャム・シアター)の1930年代から40年代にかけての実像を、多言語資料に拠る実証的な調査研究を通して明らかにし、その成果を中国ならびに日本で2冊の共同研究書と雑誌特集号として刊行した。また、これらの作業を通して見えてきた同時代の上海租界文化の複層性や、後の時代にもつながっていく他の地域との様々な文化的交流に関する研究にも積極的に取り組み、そこで得た研究成果を上海社会科学院と共催のかたちで行った国際シンポジウムで、国内外に向けて広く発信した。当初の計画では、研究成果を出版形態で公表することは国内出版物の「アジア遊学」で特集を組むかたちで行うことを考えていたが、平成26年の9月の段階で上海人民出版社との間でも出版についての話がまとまり、前者の内容との差異化もはかりながらそちらの作業にも取り組んだ結果、平成27年1月の時点で『上海租界与蘭心大戯院』と題して刊行されるに至った。題名が示唆するように、本書は上海租界の劇場文化を概説風に扱ったものとは違い、ライシャム・シアターという一つの劇場を入口としてそこから上海租界劇場文化の持っていた多様な問題系に迫ることを目的とした専門的な学術書としての価値をもつものである。また、本書の編集の過程で上海の研究者との交流も当初予想していた以上に活発になり、上海社会科学院が新たに刊行を企てている学術雑誌「上海学」の第二期にも、『上海租界与蘭心大戯院』所載論文のうち2本の論文が紹介(掲載)される運びとなった。上海社会科学院と共催する国際シンポジウム「文化空間与文化融合」に関しては、8月までは2回ないし3回の研究会を開催して各自の発表内容の検討を行う。シンポジウム終了後は同院と連携してそこでの成果をまとめた報告集(現時点では『上海学』で特集を組む可能性が高い)の作成に入り、本年度末の刊行を目指す。多言語資料を活用したライシャム・シアター演目表のヴァージョンアップに関しては、ノース・チャイナ・デイリー・ニュースの残りの部分を調査して、それをすでにその大半は出来上がっているル・ジュルナル・ド・シャンハイに拠る演目表と突き合わせる作業に入る。さらに、そこに他言語(日・中・露)
神経幹細胞エイジングを誘発する最初期因子の同定

マウスおよびヒトの海馬に存在する神経幹細胞は、生涯にわたってニューロンを産生することで、学習・記憶の維持に貢献している。この海馬神経幹細胞の増殖能は加齢に伴って低下し、その結果ニューロン新生が減少することが、老化に伴う記憶・学習能力低下の原因の一つと考えられている。これまでに、神経幹細胞を取り巻く細胞群の挙動の変化は、加齢に伴う神経幹細胞の機能低下(神経幹細胞エイジング)を引き起こす原因であることが明らかにされてきたものの、神経幹細胞自身の遺伝子発現を調節する転写因子群ネットワークやエピジェネティクスが、どのように破綻しているのかは、わかっていない。申請者は、これまでに、幼齢期、若齢期、中齢期のNestin-EGFPマウス海馬から、EGFPの蛍光を指標に神経幹細胞を単離し、RNA-seq解析を実施した。その結果、加齢に伴って有意に発現上昇・低下する遺伝子(それぞれn=232とn=48)を同定した。転写因子ネットワークによる細胞運命制御機構が近年明らかになってきていることを考慮して、本研究では、これらの遺伝子のうち転写因子に着目した。そのため、ここで得られた候補因子は、発現上昇した転写因子13個と、発現低下した転写因子6個であった。さらなる絞り込みのため、in vitroにおいて神経幹細胞増殖能評価、SA-β-gal染色、老化関連遺伝子発現解析を実施した。その結果、1つのエピジェネティクス制御因子が候補として浮上した。今後、この候補因子の発現を成体海馬神経幹細胞において制御することで、神経幹細胞機能低下のメカニズムを解明する予定である。既に神経幹細胞機能低下を誘導する候補因子選定を終えており、計画通り進展している。今後、成体海馬神経幹細胞で候補因子の発現を制御し、その機能を明らかにする予定である。(1)海馬の神経幹細胞エイジングを誘発する因子の同定選定した候補因子がin vivoにおいて、神経幹細胞エイジングに関与するのかどうかを明らかにするために、レトロウイルスを用いて、幼齢期の海馬の神経幹細胞で候補因子を過剰発現あるいは発現抑制する。その後、加齢に伴う段階的な神経幹細胞の増殖能及びニューロン新生能低下が改善するのかどうかを免疫染色により検討する。さらに、高齢期(48週)の海馬神経幹細胞で候補因子を過剰発現あるいは発現抑制した場合、神経幹細胞の増殖能及びニューロン新生能の増加、すなわち若返りが認められるかどうかも確認する。また、レトロウイルスに感染した細胞をEGFPで標識、FACSにより単離し、RNA-seq解析を行うことで、神経幹細胞エイジングと若返りを評価する。このRNA-seq解析を用いて特に、幼齢期の海馬の神経幹細胞において候補因子を過剰発現あるいは発現抑制した場合、中齢期の海馬神経幹細胞で認められるタンパク質分解機構や栄養感受性、ミトコンドリア機能に関連する老化特性遺伝子の変動が抑えられるのかどうかを評価する。これらに加えて、同定した因子を欠損あるいは過剰発現する遺伝子改変マウスを入手し(入手困難な場合は受託作製)、同様の解析を行う。また、任意の時期に候補因子の発現を操作するシステムも導入する。例えば、申請者はすでにNestin-CreERT2マウスを保有しているため、Floxマウスを入手あるいは作製すると、神経幹細胞において時期特異的な遺伝子欠損が可能となる。

さらに、高齢期(48週)の海馬神経幹細胞で候補因子を過剰発現あるいは発現抑制した場合、神経幹細胞の増殖能及びニューロン新生能の増加、すなわち若返りが認められるかどうかも確認する。また、レトロウイルスに感染した細胞をEGFPで標識、FACSにより単離し、RNA-seq解析を行うことで、神経幹細胞エイジングと若返りを評価する。このRNA-seq解析を用いて特に、幼齢期の海馬の神経幹細胞において候補因子を過剰発現あるいは発現抑制した場合、中齢期の海馬神経幹細胞で認められるタンパク質分解機構や栄養感受性、ミトコンドリア機能に関連する老化特性遺伝子の変動が抑えられるのかどうかを評価する。これらに加えて、同定した因子を欠損あるいは過剰発現する遺伝子改変マウスを入手し(入手困難な場合は受託作製)、同様の解析を行う。また、任意の時期に候補因子の発現を操作するシステムも導入する。例えば、申請者はすでにNestin-CreERT2マウスを保有しているため、Floxマウスを入手あるいは作製すると、神経幹細胞において時期特異的な遺伝子欠損が可能となる。予想よりも研究が順調に進展し、予定した使用額全てを使う必要がなかったため、次年度使用額が生じた。
メタボリックシンドロームにおける酸化ストレスの関与の証明と新しい抗酸化療法の開発

培養ラット大動脈平滑筋細胞(VSMC)において、インスリン刺激による細胞内糖取込みが、アンジオテンシンII(Ang II)や酸化ストレスによって抑制された。Thy-1腎炎ラットの腎糸球体メサンギウム領域で、MAPキナーゼの一つ、BMK1の活性上昇と培養メサンギウム細胞でのAng IIや酸化ストレスによるBMK1の活性の上昇を発見した。VSMCにおいて過酸化水素刺激によるBMK1の活性上昇と、非受容体型チロシンキナーゼc-Srcの活性上昇が確認された。c-SrcとBMK1のsiRNAを細胞にトランスフェクトした実験から、c-SrcとBMK1は酸化ストレスによる細胞死に抵抗的・防御的に働いていることを解明した。c-SrcとBMK1はメタボリックシンドローム治療のターゲットになりうる可能性がある。本研究の目的は、1)メタボリックシンドロームの発症・進展における酸化ストレスの関与の証明と、2)メタボリックシンドロームに対する抗酸化薬の効果の検証することにある。具体的には、1)培養ラット大動脈平滑筋細胞、血管内皮細胞でのインスリン抵抗性発現の細胞内分子機構における酸化ストレスの役割を解明する。2)メタボリックシンドロームモデルラットを用いたin vivoでの酸化ストレス産生増大を証明し、抗酸化薬によるインスリン抵抗性の改善および心血管病予防効果を検討する。3)実際の臨床病態に近いメタボリックシンドロームモデルラットに閉塞性動脈硬化症(ASO)を合併した疾患モデル動物を作成し、抗酸化薬による病態改善効果を検討する。本年度は上記1)に関する研究を行った。培養ラット大動脈平滑筋細胞において、インスリン刺激による細胞内への糖取り込みが、アンジオテンシンIIや酸化ストレスの負荷によって抑制されることを見いだした。また細胞への酸化ストレスの負荷によりMAPキナーゼのひとつBMK1が活性化されることも見いだしている。さらにBMK1のsiRNAを細胞にトランスフェクトし、BMK1の発現抑制が得られる実験系を確立した。次年度はこの知見に基づいて培養ラット大動脈平滑筋細胞、血管内皮細胞でのインスリン抵抗性発現の細胞内分子機構における酸化ストレスの役割の解明に焦点を当てて実験を行う予定にしている。本年度は上記2)に関する研究を行った。Thy-1腎炎ラットモデルにおいて、腎糸球体メサンギウム領域で、MAPキナーゼfamilyのひとつであるBMK1の活性上昇が観察され、培養ラットメサンギウム細胞においても、アンジオテンシンIIや酸化ストレスの負荷によってBMK1の活性が上昇することを見いだした。さらにBMK1のsiRNAを細胞にトランスフェクトし、BMK1の発現抑制が得られる実験系を確立し、この系でBMK1の発現を抑制すると細胞増殖が抑制された。次年度はこの知見に基づいて培養ラット大動脈平滑筋細胞でのインスリン抵抗性発現の細胞内分子機構における酸化ストレスの役割の解明と抗酸化薬の効果について実験を行う予定にしている。培養ラット大動脈平滑筋細胞において過酸化水素刺激による酸化ストレス増大で、MAPキナーゼfamilyのひとつであるBMK1の活性上昇が観察された。また、同時に非受容体型チロシンキナーゼc-Srcの活性の上昇も確認された。

この細胞への酸化ストレスの負荷によって細胞死が増加することが確認された。さらにc-SrcとBMK1のsiRNAを細胞にトランスフェクトし、c-SrcとBMK1の発現抑制が得られる実験系を確立し、この系でc-Src、BMK1の発現を抑制すると細胞死が増強した。このことからc-SrcとBMK1は酸化ストレスによる細胞死に抵抗的・防御的に働いていることが明らかになった。
歯科用コーンビームＣＴの画質に基づく参照線量レベルの構築

本研究では、まず、我々が独自に開発したファントムを用いて歯科用コーンビームCT(以下CBCT)から得られた画像情報量を、3次元的および2次元的に定量的に評価することにより、下顎管の診断に必要とされる3次元画像情報レベルを確立した。次に、それらの結果を総合的に評価し、歯科用CBCTの画質に基づく参照線量レベルを構築した。下顎管検出に必要な画像情報量を計算したところ、ファントム画像における検出ホール数70以上が診断に必要な標準レベルとなることがわかり、これらの画質を得ることのできる最小線量が、画質に基づく参照線量レベルとなることがわかった。平均的な観察者が識別可能な最小輝度差である輝度弁別閾(JND)を利用した汎用的画質評価法をMDCTにより得られた画像に適用し、観察者評価の代替となりうる成り得るか、および、インプラントCTの適切な撮影条件の指標と成り得るかについて検討した。底面に7×12個のホールを有するアルミステップファントムを対象とし、2種類のMDCTにて撮影を行い、ホール面側の重ね合わせ画像を作成した。観察環境モニターにおける256階調グレースケールに対するJNDインデックスを利用し、対象画像の背景濃度とノイズからホールを識別できる閾値(ΔG値)を算出した。ImageJ(NIH, USA)を使用し、ΔG値以上の画素値を持つ一定のサイズ以上のホールをカウントし、ホール深さごとに検出されないホール数を算出し、7名の歯科医師によるホール非検出数と比較した。また、異なる組成の被写体に対してもJND利用の画質評価法が適用できるかを確認するため、テフロンおよびアルミステップファントムを対象として、MDCTにて撮影を行った。なお、管電圧120 kVを一定とし、管電流200、150、100、50、10 mAの5シリーズを撮影することにより、線量による非検出数がどのように表れる変化するかを検討した。CT画像においても、JNDを利用した計算により求めた理論上のホール非検出数により、観察者によるホール非検出数を高い精度で推定できることが確認された。また、テフロンとアルミという異なる被写体において、管電流に対するホール非検出数の変化には、同様の傾向が見られた。骨のCT値に近いテフロンファントムを用いた検討でも、JNDを使用した本評価法は線量変化を反映しており、インプラントCTの撮影条件決定のための指標として用いることができる可能性があると思われた。今後は、この手法を歯科用CBCTの画質評価に応用する。昨年度は、主に医科用MDCTを用いて、線量とファントム画像の画像情報量の定量的評価を行い、新しく開発した画像情報定量評価法が観察者評価に替わり得ることを検証し、また、線量を変化させた場合の情報量変化も適切に反映されていることを確認した。現在、本手法を歯科用CBCTの画質評価に応用し、医科用CTと同様の定量的画質評価を行うことができることを確認した。歯科用CBCTにおいては、主に管電圧変化に伴う画質の変化を検討したが、歯科用CBCTにおける線量には、管電圧および管電流の二つのパラメータが関与しており、医科用CTと同様の手法にて線量評価を行うことができない。そのため、医科用MDCTと歯科用CBCTの線量を同一基準で評価するための線量計を購入し、その線量測定を行っているところである。また、ファントムに関しては、アルミステップ、テフロンステップ、テフロン板、顎骨模型の4種類について検討し、観察者による下顎管の検出能を反映した最適なファントムの組合せについても検討を行っている。これまでの検討結果では、顎骨模型にテフロン板を組み合わせたファントム、およびアルミステップにテフロンステップを組み合わせたファントムが、観察者による下顎管の検出能を最も反映している可能性があることが確認されたが、下顎管検出能については文献より得られた値を用いているので、今後は実際の観察者による下顎管検出能との関連を検討する予定である。昨年度は、CBCTの画質評価のための新手法の開発を主に行った。ファントムに関しては、アルミステップ、テフロンステップ、テフロン板、顎骨模型の4種類について検討し、観察者による下顎管の検出能を反映した最適なファントムの組合せについて検討した。これまでの検討結果では、顎骨模型にテフロン板を組み合わせたファントム、およびアルミステップにテフロンステップを組み合わせたファントムが、観察者による下顎管の検出能を最も反映している可能性があることが確認できたため、実際の観察者による下顎管検出能との関連を検討した。他施設設置の歯科用CBCTを用いて、線質および線量を変化させて24体の乾燥下顎骨の撮影を行った。得られた画像より、下顎管を含む断面および含まない断面を抽出し、5名の観察者により、下顎管検出の有無についての評価を行った。その結果、同一線量であれば、管電圧が高いほど、また同一管電圧であれば、管電流が大きいほど、下顎管の検出能が向上することが確認された。現在、この下顎管検出能と同一撮影条件でファントム撮影した場合の定量的画質評価の結果との相関を検討しているところである。同一撮影条件で、大きさの異なる3体の顎骨模型を用い、その下顎管検出能と貼付されたテフロン板の信号検出能を比較している。顎骨模型が大きさが変化した場合、テフロン板の信号検出能もそれに応じて多少変化することが確認されており、その平均値と下顎管検出能との相関を調べている。

現在までに、観察者を用いない二つの定量的画質評価法を開発し、いずれの定量評価法も観察者評価に替わり得ることを検証し、また、線量を変化させた場合の情報量変化も適切に反映されていることを確認した。また、通常CT画像は断面画像を連続的に観察することにより診断情報を得ているが、ある厚みを持った断層画像を重ね合わせることで、連続画像観察と同質の重ね合わせ画像を作成することができ、その画像に新しく開発した定量的画質評価法を適用することにより、観察者評価とほぼ同様の画質評価が行えることを確認した。上記に示したように、現在、この下顎管検出能と同一撮影条件でファントム撮影した場合の定量的画質評価の結果との相関を検討しているところであるが、現在まで、ほぼ診断能評価と同様の画質評価結果がファントムを用いても得られる状況になっている。本研究は、我々が独自に開発したファントムを用いて歯科用コーンビームCT(以下CBCT)から得られた画像情報量を、3次元的および2次元的に定量的に評価することにより、下顎管の診断に必要とされる3次元画像情報レベルを確立することを目的とした。それらの結果を総合的に評価し、歯科用CBCTの画質に基づく参照線量レベルを構築することを最終目標とした。歯科用CBCTにて、骨を想定したテフロン製ファントムおよび歯を想定したアルミ製ファントムを異なる管電圧の撮影条件で撮影した。得られた三次元の連続画像から二次元の重ね合わせ画像を再構成し、ホール検出数を指標として、JNDを利用する本評価と観察者による評価の比較や撮影条件の与える影響を検討した。その結果、JNDにより算出したホール検出数と観察者によるホール検出数には強い相関が認められ、標準化されたファントムの重ね合わせ画像にJNDを応用する本評価法は、観察者と同等の評価が可能であることが示された。先行研究において歯科用CBCTにて下顎骨の撮影を行い、下顎管の検出に関してreceiver operating characteristic(ROC)解析を行った。このROC解析の曲線下面積(Az値)と本評価法による骨を想定したテフロン製ファントムのCBCT画像のホール検出数とには強い相関が認められ、微小容積変化を想定した深さの異なるホールが下顎管検出能を評価する指標となりうることが確認された。以上の結果を基に、下顎管検出に必要な画像情報量を計算したところ、ファントム画像における検出ホール数70以上が診断に必要な標準レベルとなることがわかり、これらの画質を得ることのできる最小線量が、画質に基づく参照線量レベルとなることがわかった。本研究では、まず、我々が独自に開発したファントムを用いて歯科用コーンビームCT(以下CBCT)から得られた画像情報量を、3次元的および2次元的に定量的に評価することにより、下顎管の診断に必要とされる3次元画像情報レベルを確立した。次に、それらの結果を総合的に評価し、歯科用CBCTの画質に基づく参照線量レベルを構築した。下顎管検出に必要な画像情報量を計算したところ、ファントム画像における検出ホール数70以上が診断に必要な標準レベルとなることがわかり、これらの画質を得ることのできる最小線量が、画質に基づく参照線量レベルとなることがわかった。今後は、研究計画に基づき、以下の検討を行う予定である。1.疑似X線画像を用いた3次元から2次元への画像情報量変化の定量的評価。CBCTにて得られた
イネゲノムに内在するウイルス様配列の耐病性付与機能の検証

本年度はOryza属AAゲノムにおける内在性イネツングロバシリフォルムウイルス(ERTBV)の存在様式に関して調査を行い、以下の2点についてその結果をまとめることができた。(1)イネ日本晴ゲノムに散在する6つのERTBV断片をはさむプライマーを設計し、PCRによってAAゲノム種34系統における多型の検出を行った。多型の結果から、日本晴と同一のERTBVの挿入はO.sativaやO.rufipogonに集中していることが判ったが、さらにO.sativa内でさえもこのERTBVの挿入に関して多型を検出することができた。一方、サザンハイブリダイゼーション分析によって、O.longistaminataやO.meridionalisゲノムにおいてもO.sativaやO.rufipogonに次ぐ数のERTBV断片が検出されている。従って、ERTBVのイネゲノムに対する挿入はAAゲノム種が種分化した後に起こったと考えられる。かつてウイルスとして存在していたERTBVは、東南アジア周辺域に分布するRTBVに比べてより広範な領域に分布していた可能性が示唆された。(2)日本晴ゲノムの配列から、ほぼ全てのERTBV断片の末端にATの単純な反復配列(AT-SSR)が配置されていることが明かとなっている。ERTBVの挿入について多型が生じていた系統を対象として塩基配列の比較解析を行った結果、日本晴ゲノムで同定されたAT-SSRより長い同配列がERTBVの代わりに見出された。従って、ERTBVがイネゲノムのAT-SSRを標的にして挿入することが推定された。このAT-SSRは核マトリクス結合配列(MAR)として機能することが予測され、ERTBVはMARに取り込まれた可能性が高い。イネツングロ病を引き起こすウイルス、イネツングロバシリフォルムウイルス(RTBV)に似た構造を持つウイルス様配列をイネゲノム内に見出した。このウイルス様配列の存否と病気に対する抵抗性との間には明らかな相関がある。アジアを起源とする栽培イネでは50コピーが散在し、アフリカや南アメリカを原産とする種では殆ど該当するウイルス様断片を検出できない。ツングロ病に対してはゲノム内のウイルス様配列のコピー数が多いアジア由来イネでは相対的に強く、コピー数の少ないアフリカや南アメリカ原産種では弱い。ウイルスに対する抵抗性との関係がコピー数にあるとすれば、それは対応する配列のメチル化に一つの原因があると考えられる。メチル化は反復配列に対してそのコピー数と正の相関があるとされる。本年度イネ系統間のウイルス様配列におけるメチル化の違いを調査した。ウイルス様配列のコピー数が多いほどメチル化が強く発生している傾向が示された。さらにフィリピンの国際イネ研究所(IRRI)のChoi博士より分譲されたRTVBに感染したイネからウイルスDNAを抽出し調査したところ、抵抗性品種は、ウイルスの細胞内増殖程度が低いことが判明し、これらの違いと対応するウイルス様ゲノム配列との関係を現在調査している。申請者は、ゲノムのウイルス様断片が、感染したウイルスDNAにメチル化する認識機構を有していると考え、これに基づいて感染したウイルスにメチル化を付与する可能性を検証している。現在抽出したウイルスDNAに対してメチル化が起こっていることを確認中である。さらにこのメチル化を引き起こすメカニズムにsiRNAが関与するか否かに着目して実験を進行中である。
幾何学的構造をもつ量子ドット系によるスピン電荷制御の理論

量子ドットと呼ばれる人工原子を三角形状に組み合わせた量子ドット構造体について、近藤効果という量子力学の効果を利用したスピン電荷制御の可能性を調べた。これは磁場によって電気分極を制御するマルチフェロイックスという視点をナノテクノロジーに導入するという点で新しい試みである。主な研究成果として、(1)2つの量子状態の競合を利用した誘起電気分極の反転制御、(2)磁場による誘起電気分極の振動パターンの制御、(3)三角形ループ形状に由来する分子軌道による近藤効果を利用した誘起電気分極の反転制御など、近藤効果に関する研究の新たな領域を開拓した。初年度は、三角形量子ドット系に関する予備的研究を基礎として、強相関の場合を集中的に調べた。特に、近藤効果よる誘起電気分極について、その量子ドット上のスピン再配置による発現機構が、ナノ・メゾ系では全く新しいものであることを示した。すなわち、磁場による電気分極の制御を可能とする「マルチフェロイックス」というバルク物質系の視点を、本研究によってナノ・メゾ系の物性として新たに導入したといえる。具体的には、(1)外磁場、特に量子ドットスピンのゼーマン効果による誘起電気分極の反転制御、および(2)磁場による軌道効果として、近藤効果の強さに依存した誘起電気分極の振動パターンの制御など、磁場およびドット・リード接合によるスピン電荷制御について調べた。特に、強相関極限での誘起電気分極の振る舞いについて、2008年にブラエフスキーらによって提出された、スピン相関と電気分極との理論関係式が適用可能であることを示した。これは、もともと三角格子モット絶縁体における誘起電気分極の新しい機構として考えられたものであり、本研究によって量子ドット系に拡張された。また、(1)の磁場による誘起電気分極の反転制御は、2つの量子状態間の相転移の境界に相当する「量子臨界点」と密接に関係している。量子相転移由来の新奇物性は、主にバルク物質において探索されているが、ナノ・メゾ系でも「量子臨界点」の実験的検出が期待される。本研究で調べた三角形三重量子ドット系においては、誘起電気分極の反転によるとびの大きさが、量子ドットの局所磁化のとび、すなわちメタ磁性的振る舞いと連動しており、この場合の実験による観測も期待される。これらの研究成果のうち、特に(1)については学術論文として発表し、また、日本物理学会および強相関系国際会議(SCES2013)で報告した。2年目の本年度は、前年度に実施した三角形三重量子ドット系における近藤効果による誘起電気分極の研究成果をさらに発展させ、主に磁場による軌道効果を調べた。特に、誘起電気分極のアハラノフ・ボーム(AB)型振動パターンの形状変化がドットと金属リードとの接合の強さに敏感であり、量子ドット系における近藤効果の新たな側面を明らかにした。数値繰り込み群法による定量的な解析の結果、この多様な形状変化は、基底状態の波動関数について異なる2つの対称性の混合に注目することによって統一的に理解される。具体的には、三角形の鏡映操作に関する波動関数の偶奇パリティの混合であり、ドットーリード接合によって混合の度合いを精密に制御することが可能である。特に、弱い接合の場合、誘起電気分極の振動パターンがスパイク状になり、将来の実験での観測が期待される。以上の研究成果は学術論文として発表し、また日本物理学会および強相関電子系国際会議(SCES2014)で報告した。上述の研究成果に加え、超伝導体リードの場合も調べ、超伝導ギャップの効果によって誘起電気分極の出現が抑制されることを示した。これはリードと接合する量子ドット上に形成される近藤一重項が誘起電気分極に主要な役割を担っていることを示す結果であり、次年度に学術論文として報告する予定である。最近、走査トンネル顕微鏡(STM)による量子ドットの幾何学的配置の精密操作、さらに電荷密度分布のSTMイメージによる波動関数の対称性の同定など実験の進展が顕著であり、近藤効果の量子ドット系への応用が現実的なものになっている。本研究成果はその一助となることが期待される。最終年度については、これまで調べてきた三角形三重量子ドット系について、金属リードとの接合の方法を「横型」から「縦型」に変えたモデルを主に調べた。「横型」接合はそもそも三角形である系の幾何学的対称性を破っているため、量子ドット系のループ形状による分子軌道縮退の効果を取り込むことができず、近藤効果の多様性という点で理論模型の拡張を模索していた。そこで、「縦型」接合を検討することにした。この場合、スピンと軌道の両方の有効交換相互作用によるSU(4)近藤効果を基礎とした新奇物性が期待できる。このSU(4)近藤効果は、近年カーボンナノチューブを量子ドットのように利用したデバイスで盛んに研究されている。本研究では、量子ドットと金属リードとのトンネンル接合の精密制御によって、SU(4)近藤状態からSU(2)近藤状態へのクロスオーバーを利用した誘起電気分極の振る舞いについて詳細に調べた。特に、誘起電気分極の反転制御については、将来の近藤効果を利用した量子ナノデバイスに有用であると期待する。本研究期間全体を通じて実施した研究成果は、次のとおりである。(1)三角形三重量子ドット上の個々のスピンのゼーマン効果を利用した外磁場による近藤誘起電気分極の反転制御について明らかにした。これは量子臨界点を利用したデバイスとして興味深い。(2)磁場による軌道効果として、誘起電気分極のアハラノフ・ボーム(AB)型振動の形状変化について、ドットーリード接合による精密制御の可能性を示した。

これは三角形の鏡映操作に関する波動関数の偶奇パリティの混合と密接に関係する。(3)三角形三重量子ドット系の縦型接合によるSU(2)-SU(4)近藤クロスオーバーと誘起電気分極との関係の詳細について調べた。以上の研究成果は、学術論文として発表し、また日本物理学会および強相関電子系(SCES)国際会議で報告した。量子ドットと呼ばれる人工原子を三角形状に組み合わせた量子ドット構造体について、近藤効果という量子力学の効果を利用したスピン電荷制御の可能性を調べた。これは磁場によって電気分極を制御するマルチフェロイックスという視点をナノテクノロジーに導入するという点で新しい試みである。主な研究成果として、(1)2つの量子状態の競合を利用した誘起電気分極の反転制御、(2)磁場による誘起電気分極の振動パターンの制御、(3)三角形ループ形状に由来する分子軌道による近藤効果を利用した誘起電気分極の反転制御など、近藤効果に関する研究の新たな領域を開拓した。三角形三重量子ドット系における近藤効果については集中的な研究の結果、様々な側面を明らかにすることができた。他方、三角形を含めた多重量子ドット系について理論模型を拡張する予定であったが、前年度に引き続き磁場効果の研究を優先した。これは、三角形三重量子ドット系の精密制御に関する実験的研究が国内外で進展しているため、三角形の場合の研究が急務であると判断したためである。この研究計画の変更は当初計画を大幅に変えるものではなく、近藤効果による誘起電気分極の発現機構をより広い角度から明らかにしたという点で、研究は順調に進展しているといえる。物性理論この2年間の研究によって三角形三重量子ドット系の近藤効果の誘起電気分極の起源については、強相関の場合を重点的に調べ、また弱相関の場合も含めてその詳細を明らかにした。今後は、当初計画どおり、三角形よりもさらに複雑な多重量子ドット系に理論を拡張する。また、新しい試みとして、有機分子や金属錯体とリードとの接合系も視野に入れ、幅広くナノ・メゾ系を探索する。当初の計画どおり、数値計算のための理論模型の構築および研究結果の解析は順調に進んでいる。また、初年度に多重量子ドットの幾何学的対称性と誘起電気分極の関係を詳しく調べる予定であったが、次年度実施の予定であった磁場効果の研究を優先した。これは、国外でも三角形量子ドットに焦点を当てた研究が進展しており、特に磁場効果の研究が急務であると判断したためである。この計画順序の入れ替えは本研究計画を大幅に変えるものではなく、むしろ最初の目的である三角形三重量子ドット系の近藤効果による誘起電気分極の発現機構の新たな側面を明らかにしたといえる。研究進捗状況を踏まえた結果、分担研究者との研究打ち合わせのための旅費について、今年度分の一部を次年度に使用することにしたため。初年度の研究成果に基づいて、三角形三重量子ドット系の近藤効果起源の誘起電気分極について、弱相関や有限温度の場合も含めたできるだけ幅広い条件下での振る舞いを調べる。その場合の磁場効果についても検討する。
ヒューマトロニクス指向共同注視型対話ネットワークロボットシステム

情報インフラストラクチャの整備が進む一方、社会的な情勢として少子高齢化が進み、それに伴い情報弱者とのIT格差が進んでいるのが現状である。情報弱者のインフラ利用の妨げになっているのは、情報機器の操作が困難であることが大きな要因となっている。そこで本研究では、以下の二点を研究目的とし、達成した。1)ロボット操作におけるユーザーの意図認識方共同注視機構の構築2)ネットワークを介してロボット間でユーザーの意図・環境情報を共有1)空間に配置された、複数のアンコンシャス型ロボット(カメラ+オブジェクト認識モジュール)により、ユーザーの動きを観察し、位置座標および顔の向きや指差し動作の計測を行なった。本研究では正確な位置座標を求めることに重点を置くのではなく、ロバストを含んだ状態でのエリアとしての認識に留め、オントロジーを利用し直接ユーザーが行なうコマンドに加え状況を考慮することによりユーザーの意図を認識した。主インターフェイスとして、実際の部屋を模して作成されたバーチャルルームを用いた。顔の向きと立ち位置からユーザーがロボットに意識が向いているか否か認識した。Java3Dを用いてバーチャルルームを構築し、床・壁・物体などが個々のオブジェクトとして配置され、それぞれのオブジェクトの性質(移動可能・不可能、重量、色、等)を把握できるバーチャルロボットとした。顔の向き、立ち位置、指差されている方向・エリアの推定及びオブジェクトの性質から、ユーザーが注視するオブジェクトの推定を実現した。さらに推定したオブジェクトを強調表示することで、そのオブジェクトにロボットも注視しているということをユーザーに示した(共同注視)。2)ビジブル型ロボットは、ユーザーの意図及びバーチャル空間上で注視されたオブジェクト情報を、ネットワークを介して獲得し、実空間に実在するオブジェクトを持ち上げる、または指定場所まで移動する、というサービスを提供した。ネットワークを介してロボットに指示を出すため、遠隔地に存在するロボットの操作も可能とした。さらに、1)、2)を統合した全体システムを構築した。全体システムでは、ロボットにオントロジーを用いることにより、人が注意を向けている対象からロボットが人に提供するべきサービスを推測した。人が起こす行動はある程度その場によって振り分けられると考えられている。従ってロボットが提供するべきサービスもある程度その場に依存すると考えられる。しかしひとつのロボットにサービスを提供するための情報を全て格納することは不可能である。そこで個々のロボットには個々の基本的なオントロジーを用い、その場その場で必要とされる細かい知識は、環境に記述するシステムを構築した。システムはユーザーが指差し動作によりロボットにコマンドを送り、それに対してロボットがサービスを提供する。指差し動作は同じ動きであっても、状況によって異なる意味を持つため、オブジェクトのプロパティ等環境情報を考慮することで、指差しの意図を理解する人とロボットの共同注視型対話ネットワークロボットシステムを実現している。本研究ではアンコンシャス型、バーチャル型、ビジブル型ロボットがオントロジカルネットワークを介して環境情報を共有する。ロボットが個々のオントロジーを用いて環境情報からその状況を判断し自らの行動を決めることによってサービスを提供する。ロボットがサービス提供に必要な環境情報をその都度参照することにより、個々のロボットの情報量を軽減し、またロボット間での情報共有が可能となった。ロボットが人の注意対象である場所や物の性質から人の指差し動作の意図を推測しサービスを提供することにより、より状況に即したサービスを提供する例を実機実験で検証し、評価実験を行い、その有用性を示した。

従ってロボットが提供するべきサービスもある程度その場に依存すると考えられる。しかしひとつのロボットにサービスを提供するための情報を全て格納することは不可能である。そこで個々のロボットには個々の基本的なオントロジーを用い、その場その場で必要とされる細かい知識は、環境に記述するシステムを構築した。システムはユーザーが指差し動作によりロボットにコマンドを送り、それに対してロボットがサービスを提供する。指差し動作は同じ動きであっても、状況によって異なる意味を持つため、オブジェクトのプロパティ等環境情報を考慮することで、指差しの意図を理解する人とロボットの共同注視型対話ネットワークロボットシステムを実現している。本研究ではアンコンシャス型、バーチャル型、ビジブル型ロボットがオントロジカルネットワークを介して環境情報を共有する。ロボットが個々のオントロジーを用いて環境情報からその状況を判断し自らの行動を決めることによってサービスを提供する。ロボットがサービス提供に必要な環境情報をその都度参照することにより、個々のロボットの情報量を軽減し、またロボット間での情報共有が可能となった。ロボットが人の注意対象である場所や物の性質から人の指差し動作の意図を推測しサービスを提供することにより、より状況に即したサービスを提供する例を実機実験で検証し、評価実験を行い、その有用性を示した。ユーザーが実世界の室内とミラーリングされたバーチャルルームをインタフェースとして利用し実世界の物理的変化をロボットを介して行い、さらに遠隔にいる家族やケアスタッフもネットワーク上に配置されたバーチャルルームを利用し離れた場所からユーザーをサポートする状況下を想定し、下記の1)、2)の研究課題に分け、個別に研究を進めた。1)ロボット操作におけるユーザーの意図認識型共同注視機構の構築実世界の室内を反映したバーチャルルームを作成し、複数のアンコンシャス型ロボット(環境に埋め込まれたロボット)によりインテリジェントスペースを構築した。そして、実世界のオブジェクトとバーチャルルーム内のオブジェクトとの関連付けと、ユーザビリティに着目したインタフェースを構築した。アンコンシャス型ロボットによる位置計測から指差し方向を計測し、バーチャル型ロボットおよびビジブル型ロボットは情報共有により指差し方向や顔の向き情報を得る。ユーザーの情報と環境情報を組み合わせることによって各々のロボットがユーザーの意図を認識し、ユーザーが意図しているオブジェクトを推測、提示することで共同注視を実現した。