hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ムスクの香りの認識機構とムスク受容体の生理効果の解析

平成30年3月から8月までの6か月間研究を中断したため、平成30年9月以降の研究実績を示す。昨年度から引き続き行っているムスクの香りの受容体の遺伝型と匂いの感じ方の関連を示すテーマについては、追加実験並びに解析を行い、投稿論文の執筆を進めている。同じく昨年度から進めていたマウスのムスコン受容体の内在性リガンドに関する研究は、ライフスタイルの変化に伴い、コントロールしやすい実験系での活性検定を試みたが、思うような結果が得られずペンディングとなった。一方、採用再開後新たに始めたテーマとして、匂いの順応の受容体レベルでの解析がある。同じ匂いを嗅ぎ続けているとその匂いの知覚が鈍くなる「匂いの順応」現象が知られており、中には同一の匂い物質だけでなく、異なる匂い物質間で順応が起こる「交差順応」もまた、匂いにまつわる神秘的な現象として古くから知られていた。交差順応を起こす匂い物質は、共通した受容体によって認識される、すなわちそれらの匂い物質の受容体が脱感作することにより起こるとされるが、実際にそのメカニズムを示した例はなかった。そこで本研究では、経験的に順応しやすいことが知られており、組み合わせによっては交差順応が起こるムスク香料に着目した。ムスクの受容体は応答性が限定的であるため、受容体の脱感作現象を検証しやすい。前任者により官能試験で交差順応を引き起こすムスク香料の組み合わせが示され、それらの匂い物質が、共通するヒトムスク受容体OR5AN1を発現させた培養細胞において脱感作を起こすことを示した。また、かねてより申請していたムスクの香りのスクリーニング方法の特許が発行された。6か月間の中断期間を挟んだものの、国際誌への論文の投稿に向けたデータが得られており、執筆と解析を並行して進めている。さらに、復帰後新たに着手したテーマにおいてトップデータとなるような結果が得られてきている。一方で、それまで行っていた実験の中には時間的制約からできなくなったものもあり、ペンディングとなったテーマもある。ムスクの香りの受容体の遺伝型と匂いの感じ方の関連については、論文投稿に向けて、解析の足りない部分を補強する。本文の執筆を急ぐ。匂いの順応の受容体レベルでの解析については、論文としてまとめることを視野に入れ、より詳細な実験を行う。培養細胞の実験において、脱感作の起こりやすさは必ずしも官能試験の結果と相関しているわけではなく、さらなる考察と検証実験が必要とされる。ムスクは、古代から香料としてだけでなく媚薬や漢方としても使用され、生理的な効果が期待されてきた。天然ムスク香料のムスコンは、保護動物であるジャコウジカの成熟雄の臭腺から分泌され、雌を惹きつける性フェロモンとしての役割をもつ。これまで希少なムスコンに替わるべく様々な合成ムスクが開発され、これらのムスク香料は多様な化学構造をもつにも関わらず、同じようなムスク香をもつことが長年疑問とされていた。近年、ヒトOR5AN1とマウスMOR215-1がムスコンの受容体として同定され、さらに本研究により4種の霊長類のムスコン受容体が同定された。これらのムスコン受容体の様々なムスク香料に対する構造活性相関を解析した結果、OR5AN1の応答性は、実際にムスク香料を嗅いだときのヒトの感じ方とよく一致していた。さらに、OR5AN1とMOR215-1は、それぞれの種におけるムスコンの匂い感知に重要であることが示唆された。本研究は、ムスクの受容体は数が少なく匂いの選択性も高いこと、ジャコウジカにおけるフェロモン作用やヒトでも媚薬として使われてきたことに着目し、ムスクの受容機構や認識機構の解明と、ムスコン受容体を介した生理効果の解明を目的とした。前者は、ムスコン受容体の立体構造解析や、ヒトのムスクに対する感受性を調べる官能試験を行った。後者は、マウスにおけるムスコン受容体とその天然リガンドの役割の解明を目的とし、マウス外分泌腺に存在する内在性リガンドの同定をHPLCやアフリカツメガエル卵母細胞アッセイ、LCMS、GCMSを用いて試みた。また、遺伝子改変マウスを用いてin vivoで応答解析も行った。以前から着手してきた、様々なムスク香料に対するムスコン受容体の応答解析結果をまとめた論文が、当該年度の4月にJournal of Neuroscience誌に掲載された。そこで平成28年度は、ヒトのムスクの匂いの感じ方とムスコン受容体遺伝子の遺伝型との関連について実験を進めた。ヒトの匂いの感じ方と嗅覚受容体の遺伝型の関連付けがされている報告は少なく、米モネル研との共同研究により新たな知見となり得る結果が得られてきているため。香粧品として需要の高いムスク香料の感じ方と遺伝型の関連が示されれば、産業的応用も期待される。また、マウスムスコン受容体の内在性リガンドの同定については、精製方法・活性検定ともに改善が見られ、LCMS、GCMSの結果から候補物質の情報を得た。さらに、ある外分泌腺に対するマウスの行動の興味深い表現型を得たため。近年嗅覚受容体の遺伝子多型と,そのリガンドとなる匂い物質の感じ方すなわち表現型との関連が報告されているが,その数は数えられる程度でしかない.古代より良い香り以上の効能があると信じられてきたムスクの香りもまた,ムスクの香りのみ感度が低い,特異的嗅盲が一定数存在することが古くから知られていた.

そこで本研究では,当研究室で同定・解析されたヒトムスク受容体OR5AN1の遺伝型とムスクの香りの感受性が関連していると仮定し,遺伝型による応答性の違いをHEK293細胞におけるルシフェラーゼアッセイを用いて,感受性をヒトに実際に匂いを嗅いでもらう官能試験を行い,関連を調べた.ヒトムスク受容体OR5AN1は4つの一塩基多型が報告されており,それらの変異の組み合わせから参照配列を含めて5つのハプロタイプ(対立遺伝子のいずれか一方の組み合わせ,片側配列)をもつ.これらのハプロタイプの様々なムスク香料への応答性を,ルシフェラーゼアッセイを用いて調べたところ,ハプロタイプAとBは参照配列様の応答を示し,CとDはムスク香料に対してほとんど応答を示さない機能喪失変異であることがわかった.特にハプロタイプAは,参照配列よりもムスク香料に対してより良い応答性を示した.ハプロタイプCとDはアフリカ人にのみ,Bもまた少ない頻度でしか発現していないため,参照配列とハプロタイプAをもつヒトでムスクの香りの感受性の違いが見られるか,官能試験を行い調べた.ムスクの代表的な香りであるムスコンを用いて,匂いへの感度を調べる閾値テストを行った結果,ハプロタイプAをもつ遺伝型のヒトは,そうでないヒトに比べて有意に低い濃度でムスコンを嗅ぐことができた.この結果はルシフェラーゼアッセイの結果と一致しており,ムスクの香りの感じ方もまた,その匂い物質をリガンドとする嗅覚受容体の遺伝子多型による影響を受けることを示している.ムスクの香りの知覚レベルの解析、官能試験において、解析に足る被験者数を集め、受容体レベルでの解析と一致する結果が得られた。この結果は、共同研究先のアメリカモネル化学感覚研究所と共に投稿論文として発表する準備をしている。さらに、上記の実験に伴い、受容体と匂い物質の構造活性相関について別の研究テーマへの布石となるような結果が得られた。一方で、マウスムスコン受容体の内在性リガンドの探索に関しては、応答解析・サンプル精製ともに遅々としてあまり進んでおらず、課題が残っている。平成30年3月から8月までの6か月間研究を中断したため、平成30年9月以降の研究実績を示す。昨年度から引き続き行っているムスクの香りの受容体の遺伝型と匂いの感じ方の関連を示すテーマについては、追加実験並びに解析を行い、投稿論文の執筆を進めている。同じく昨年度から進めていたマウスのムスコン受容体の内在性リガンドに関する研究は、ライフスタイルの変化に伴い、コントロールしやすい実験系での活性検定を試みたが、思うような結果が得られずペンディングとなった。一方、採用再開後新たに始めたテーマとして、匂いの順応の受容体レベルでの解析がある。同じ匂いを嗅ぎ続けているとその匂いの知覚が鈍くなる「匂いの順応」現象が知られており、中には同一の匂い物質だけでなく、異なる匂い物質間で順応が起こる「交差順応」もまた、匂いにまつわる神秘的な現象として古くから知られていた。交差順応を起こす匂い物質は、共通した受容体によって認識される、すなわちそれらの匂い物質の受容体が脱感作することにより起こるとされるが、実際にそのメカニズムを示した例はなかった。そこで本研究では、経験的に順応しやすいことが知られており、組み合わせによっては交差順応が起こるムスク香料に着目した。ムスクの受容体は応答性が限定的であるため、受容体の脱感作現象を検証しやすい。
イオン注入法による歪みSi/SiGe/Si(110)構造の欠陥と表面形状の制御

電子機器で使用される半導体素子においては、微細化による高性能化に限界が訪れつつある。また、高性能化の代償として消費電力は増大傾向にある。IoT関連産業や自動車のハイテク化が進む中、半導体需要の伸びは必然であり、半導体デバイスの総電力消費量の更なる増大が懸念されている。太陽電池などの自然エネルギー源を活用する上でも、消費電力の抑制は必須である。半導体集積回路の電力消費への対策として、高移動度半導体材料の開発は重要な課題である。本研究では、高キャリア移動度を期待できる(110)面歪みシリコン薄膜の高品質化を目指している。(110)面歪みシリコン薄膜では、同じく高移動度材料であるゲルマニウムに迫る高正孔移動度が報告されている。その意義は、広く普及している低価格なシリコン基板上に高移動度半導体集積回路のプラットフォームを構築できることにある。しかも、表面平坦性・や結晶欠陥密度に大幅な改善の余地があり、それにより更に移動度を増大させることが可能である。本研究では、従来とは異なる薄膜作製プロセスについて研究を行い、結晶欠陥の低減と表面平坦性の向上を目指している。結晶欠陥は、歪み緩和バッファ層であるシリコン・ゲルマニウムの結晶成長過程で導入され、主なものとしてマイクロ双晶がある。マイクロ双晶はシリコン・ゲルマニウム結晶の歪みを緩和する働きがあり有用であるが、その存在により表面平坦性が劣化してしまう。そこで、シリコン・ゲルマニウム層の歪み緩和プロセスにマイクロ双晶の形成を利用しない手法を開発する。具体的には、イオン注入法を用いてシリコン・ゲルマニウム層の歪み緩和を促進する、イオン注入歪み緩和法について研究を行う。平成30年度は、アルゴン・イオンをあらかじめ注入したSi(110)基板上にシリコン・ゲルマニウムを結晶成長し、結晶成長条件と結晶性の関係について調べた。イオン注入歪み緩和法では、アルゴン・イオンをSi(110)基板上にあらかじめ注入し、シリコン・ゲルマニウムの結晶成長を行う。シリコン・ゲルマニウムの結晶性に影響するファクターとして、イオン注入条件、結晶成長前の熱処理、結晶成長温度が重要である。現在、熱処理と結晶成長温度について調査を続けている。基礎的な実験として、結晶成長前熱処理と結晶成長を同じ温度で行った場合の結晶性を調べ、結晶欠陥形成に関する知見を得ることを目標としている。低温での結晶成長では、表面を終端している水素の脱離速度が低く、結晶成長が抑制される。一方、高温ではイオン注入により導入した結晶欠陥が回復するため、イオン注入法の効果が弱まることが懸念される。これらの要因に加え、Si(110)基板上へのSiGeの結晶成長では結晶欠陥形成過程が温度に強く依存することが分かっている。以上の3つの要素の競合が膜質の温度依存性を決める。実験に当たっては、Si(110)イオン注入基板、Si(110)イオン未注入基板、Si(001)イオン未注入基板上に同時に結晶成長を行い、比較した。まず、500°Cで熱処理・結晶成長を行った。この条件では、結晶成長開始時に表面の水素被覆率が高いため、結晶成長が阻害されることが懸念された。特に、(001)表面よりも(110)表面では水素の脱離レートが低いことが知られている。しかし、Si(110)イオン未注入基板において結晶成長していることが確認された。一方、Si(110)イオン注入基板に結晶成長した試料では、ラマン分光測定ではSiGeの存在が確認できるもののX線回折測定ではSiGeからの回折信号が得られなかった。このことから、多結晶が形成されていると考えられる。550°Cでも同様の結果であり、Si(110)イオン注入基板上への単結晶成長条件は見出せていない。引き続き、熱処理・結晶成長温度が結晶性に及ぼす影響を明らかにして行く。現在は両プロセスの温度が同じである場合について調べている。これまでのところSi(110)イオン注入基板上への単結晶成長が確認されていない。これは、イオン注入による基板表面の損傷が成長膜の結晶性に悪影響を与えているためと考えている。そこで次のステップとして、成長前熱処理温度を様々に変えてイオン注入損傷の変化と、膜質への影響を調べる。また、これまで得られた試料に関し結晶構造の解析を更に進め、プロセス条件が膜質に与える影響についてメカニズムの解明を目指す。

結晶欠陥は、歪み緩和バッファ層であるシリコン・ゲルマニウムの結晶成長過程で導入され、主なものとしてマイクロ双晶がある。マイクロ双晶はシリコン・ゲルマニウム結晶の歪みを緩和する働きがあり有用であるが、その存在により表面平坦性が劣化してしまう。そこで、シリコン・ゲルマニウム層の歪み緩和プロセスにマイクロ双晶の形成を利用しない手法を開発する。具体的には、イオン注入法を用いてシリコン・ゲルマニウム層の歪み緩和を促進する、イオン注入歪み緩和法について研究を行う。平成30年度は、アルゴン・イオンをあらかじめ注入したSi(110)基板上にシリコン・ゲルマニウムを結晶成長し、結晶成長条件と結晶性の関係について調べた。イオン注入歪み緩和法では、アルゴン・イオンをSi(110)基板上にあらかじめ注入し、シリコン・ゲルマニウムの結晶成長を行う。シリコン・ゲルマニウムの結晶性に影響するファクターとして、イオン注入条件、結晶成長前の熱処理、結晶成長温度が重要である。現在、熱処理と結晶成長温度について調査を続けている。基礎的な実験として、結晶成長前熱処理と結晶成長を同じ温度で行った場合の結晶性を調べ、結晶欠陥形成に関する知見を得ることを目標としている。低温での結晶成長では、表面を終端している水素の脱離速度が低く、結晶成長が抑制される。一方、高温ではイオン注入により導入した結晶欠陥が回復するため、イオン注入法の効果が弱まることが懸念される。これらの要因に加え、Si(110)基板上へのSiGeの結晶成長では結晶欠陥形成過程が温度に強く依存することが分かっている。以上の3つの要素の競合が膜質の温度依存性を決める。実験に当たっては、Si(110)イオン注入基板、Si(110)イオン未注入基板、Si(001)イオン未注入基板上に同時に結晶成長を行い、比較した。まず、500°Cで熱処理・結晶成長を行った。この条件では、結晶成長開始時に表面の水素被覆率が高いため、結晶成長が阻害されることが懸念された。特に、(001)表面よりも(110)表面では水素の脱離レートが低いことが知られている。しかし、Si(110)イオン未注入基板において結晶成長していることが確認された。一方、Si(110)イオン注入基板に結晶成長した試料では、ラマン分光測定ではSiGeの存在が確認できるもののX線回折測定ではSiGeからの回折信号が得られなかった。このことから、多結晶が形成されていると考えられる。550°Cでも同様の結果であり、Si(110)イオン注入基板上への単結晶成長条件は見出せていない。引き続き、熱処理・結晶成長温度が結晶性に及ぼす影響を明らかにして行く。現在は両プロセスの温度が同じである場合について調べている。これまでのところSi(110)イオン注入基板上への単結晶成長が確認されていない。これは、イオン注入による基板表面の損傷が成長膜の結晶性に悪影響を与えているためと考えている。そこで次のステップとして、成長前熱処理温度を様々に変えてイオン注入損傷の変化と、膜質への影響を調べる。
HGF発現細胞シート移植での局所・持続的HGF投与による腎線維化抑制効果の検討

HGF発現細胞シートの腎表層移植による線維化抑制解析をするため、腎表層へHGF溶液投与後分布を解析した結果、間質および毛細血管経由での速やかな浸潤が観察され、またhHGF発現細胞シートの虚血再灌流腎表層移植により、24時間後の腎内部hHGF陽性細胞が確認された。HGF発現細胞シート移植はラットシクロスポリン腎症での腎機能および組織障害の改善効果は著しくなく、尿細管萎縮と筋繊維芽細胞が減少していた。したがって、HGF発現細胞シート移植での線維化持続的抑制効果が考えられたが、初期腎障害へのHGFによる効果が、線維化に影響する可能性もあり、持続的線維化抑制治療としての有用性検証が必要と考えられた。慢性腎臓病(Chronic renal disease: CKD)は、不可逆的な腎線維化が生じ、腎移植もしくは透析治療が必要な末期腎不全へと進行する。末期不全腎治療としての腎移植および透析治療法の改善・改良が行われる中、近年の科学技術の発展により、腎不全治療の新しい選択肢となりうる新規治療法開発が期待されている。以前より、不全腎の治療法開発研究としてサイトカイン投与による腎機能維持、腎線維化抑制効果が検討されており、特にHGFにおいては、VEGFによる血管内皮細胞の増殖促進効果の増強などの血管新生促進効果から、遺伝子治療薬として臨床応用が検討されている。一方でHGFは半減期が短いことから蛋白投与による効果を観察するには一定時間毎の間欠的静脈内投与や、遺伝子導入による投与が必要となるため、局所的・持続的なHGFの投与法開発の必要性が指摘されていた。他方で近年、生体外で組織工学的手法を用いて細胞から組織を再構築し、移植することで治療効果を増大する再生医療が注目されて、組織工学技術の一つ、細胞シート工学技術での細胞シート移植は高い細胞生着率を示すため、標的臓器への細胞分泌物質の局所的、持続的に投与する手法として有用である。そこで、本研究では遺伝子導入により、HGF発現細胞シートを作成、腎線維化モデルへ移植することで腎へのHGFの局所・持続投与を行い、腎線維化抑制、及び組織保護効果を検証することを目的としている。現在までにHGF発現細胞シートによる高い腎線維化抑制効果が観察されており、腎表層から浸潤したサイトカインによる腎組織保護効果が示唆されている。現在までに細胞シートによる腎線維化の抑制効果など、初年度に予定してた計画はほぼ遂行されているが、その結果、次年度(28年度)に予定している計画に困難な部分が想定されている。まず、一側尿管結紮術後の尿管開放が、尿管が高度に閉塞するために困難であること、また、線維化発生段階によって移植時期を変化させる検討においても、一側尿管結紮術を行うことで、大きく周囲組織との癒着が生じ、細胞シート移植の難易度が上昇することが懸念される。また、HGF蛋白は翻訳後に構造を変化させて、生物学的活性が生じるため、GFPなどの大きなタグを付けることがその活性に影響を与えることも懸念されている。そのため、現状、概ね順調だが、今後の進行は計画を修正していく必要が考えられている。慢性腎臓病(Chronic kidney disease:CKD)では徐々に不可逆的な腎線維化が生じ、腎移植もしくは透析治療が必要な末期腎不全へ進行する。近年、再生医学の発展により、腎事態の再生能力に着目し、末期腎不全になる前に腎臓病悪化を抑制する腎保護治療の開発が活発になっている。サイトカイン投与による腎機能維持、線維化抑制効果の検討はこのような開発に含まれ、EGF, HGF, BMP7などの効果が報告されている。特にHGFは、血管新生促進効果に着目され、遺伝子治療での臨床応用が検討されているが、腎線維化抑制効果においても、注目されている。しかし、サイトカイン投与は他の臓器での消費等で半減期が短く、腎臓へ有効量が届きにくいことが臨床応用の課題となっている。他方で、近年組織工学的手法を用いて細胞を2次元シート状の組織構築を可能とする細胞シート工学が開発され、細胞移植法として高い生着率を示すため、様々な細胞移植治療の臨床応用が実現している。そこで、本研究ではHGFを発現する細胞を用いて細胞シートを作製、HGF発現細胞シートとして腎線維化モデルへ移植し、腎線維化の抑制効果の検討を行っている。これまでに腎線維化モデルでの効果的な線維化抑制効果が得られており、さらに、シートからのHGF発現量を高めても効果に大きな違いはみられず、細胞シート移植では最低限のHGF投与で非常に効果的であることが示唆され、多臓器への影響を最小に出来る可能性が考えられている。また、細胞シート移植時期は腎障害発生初期であるほうが線維化抑制効果が得られ、その効果は血管拡張と血流保持効果が作用機序である可能性が考えられた。今後はHGF発現細胞として臨床応用の可能性の高い間葉系細胞を用い、線維化への効果を検討していく予定である。

したがって、HGF発現細胞シート移植での線維化持続的抑制効果が考えられたが、初期腎障害へのHGFによる効果が、線維化に影響する可能性もあり、持続的線維化抑制治療としての有用性検証が必要と考えられた。本研究の目的は腎線維化の抑制効果を観察後、腎線維化の段階的な抑制効果の検討が課題となっている。現在採用しているUUOモデルでは線維化の進行が非常に早いため、線維化の進行のUUOより緩やかで、しかしながら研究可能なレベルの進行が観察される、カルシニューリン阻害剤(免疫抑制剤)による線維化モデルを採用する予定である。これにより、モデル作製による癒着は防ぐことができ、段階的移植が可能となると考えられ、またクレアチニンなどの血液、尿の変化も解析可能になることが予想される。また、HGF発現の持続期間、および局所分布の解析は、タグを付けることが難しいため、模擬的に免疫染色等で可視化可能なレベルのHGFの腎表面からの投与実験による腎臓内の分布と速度を算出し、細胞シート移植時からどの程度で作用するかを推定する。また、移植後長期に観察、rat腎組織内のhHGF蛋白を免疫選染色を行うことでは発現の持続を確認する予定である。さらに、HGF遺伝子導入細胞シートでは、臨床応用へのハードルが高いことが想定されるので、HGF発現を行っていることが多数報告されている間葉系幹細胞の細胞シートによる腎線維化抑制効果の検討も行っていく予定である。組織工学初年度の研究遂行中に一側尿管結紮術による腎線維化モデルでは、線維化の進行度に応じた細胞シート移植が、線維化進行速度が非常に早いこと、モデル作製作業での癒着惹起などで困難であることが懸念された。そこで、腎線維化モデルを免疫抑制剤のカルシニューリン阻害剤を用いることで、薬剤にて誘導し、移植時まで個体を切開手術することなく線維化を誘導する系にすることを考えた。そのため、次年度は腎線維化モデル確立と細胞シート移植実験を行うことを想定している。また、最終的には臨床応用への方向性を見出すために、HGF蛋白の発現が多数報告されている間葉系幹細胞を用いた細胞シート移植による線維化抑制効果も確認の必要性がある。従って、初年度での成果をもとに計画を見直し、次年度の予算の変更を行った。HGF発現細胞シートによる腎線維化の抑制効果は十分に確認されたので、同種の間葉系細胞シートによるカルシニューリン阻害剤による腎線維化モデルの病態進行抑制効果を検討予定である。移植後の細胞シートのトレースはGFPトラスジェニックの個体からの間葉系幹細胞の採取にて確認を行う。また、カルシニューリン阻害剤による腎線維化の場合は尿や血液の採取により腎の機能を観察可能であることから、随時クレアチニン・尿素窒素などの測定をし、腎病理との兼ね合いから線維化進行レベルを確認する。各々の線維化レベルでの細胞シート移植による腎線維化抑制効果を確認する。HGFの追跡実験はHGF高発現細胞シートを移植直後からの腎表層からのHGF浸透状態を数日間確認し、可能であればヘパリンに親和性無い同程度の分子量の蛋白での比較、筋組織などの他臓器での表層からの浸透との比較を行い、腎への直接移植投与の重要性確認を検討する。
光インタコネクションを用いるブレインウェアの研究

ブレインウェア,(脳機能情報処理),のためのモデルとして、まず、新しい階層構造を提案した。すなわち、入力パターン原像をレベル1、メタ記号と称する縮約した情報および付加情報をレベル2とする2階層からなるモデルを提案した。集積回路技術の進歩を考慮して、従来の記号処理をよりパターンに近づけたメタ記号の処理が集積回路処理の展望に入ってきたためである。この結果、時間系列の入力パターン列に対しては、ニューラルネット学習のほかオートマトン学習のような学習法も有効となり、両者を融合した新しい学習法をAST(Abstract State Transition)学習法として提案した。このAST学習法の有効性はシミュレーションにより確認できた。AST学習およびその再現のための処理は、連想処理をベースにしており、その実現には多くの(類似の検索を含む)照合操作を必要とする。ソフトウェアによるシミュレーションは、実時間とはかけ離れたものとなる。照合操作のうち、多くの対象へのブロードキャスティングに対しては光バスが有効である。光インターコネクションの中でも、多くの対象への照合操作は光バスの特徴を有効に導入することが可能な応用分野である。このような光インターコネクションの基礎のうち、回路設計およびその動作シミュレーションを行った。光バスにつながる処理ユニットはその内部で並列処理を行う。処理ユニットはVLIW(Very Long Instruction Word)タイプのプロセッサで照合操作を主に行う。さらに、有機的な照合(位置ずれを合わせるなど)については補助ユニットの導入が必要であり、いずれもシミュレーションにより、基礎資料を得た。初年度は主に設計を行い、次年度では主にその評価およびシミュレーションを行った。ブレインウェア(脳機能情報処理)のためのモデルとして、まず、新しい階層構造を提案した。この結果、時間系列の入力パターン列に対しては、ニューラルネット学習のほかオートマトン学習のような学習法も有効となり、両者を融合した新しい学習法をATS(Abstract State Transition)学習法として提案した。AS(Abstract State)、すなわち、抽象状態とは、入力原像の縮約情報および内部変数からなる状態に(状態遷移を誘発する)事象を加えたものである。抽象状態の集合が記憶の長期記憶(LTM)に格納される。抽象状態の系列が記憶の連想系列を生み出すが、この振舞いは短期記憶(STM)の作用により再現される。このような脳機能情報処理モデルは、AST学習により実現出来、AST学習の結果、時間系列の連想が再現される。ブレインウェア(脳機能処理)は、ニューラルネットワークの現状から、人間の脳のモデルによりさらに高度な知能集積回路の開発をめざしたものであり、本研究の初年度はその第一歩と位置付けられる。

集積回路技術の進歩を考慮して、従来の記号処理をよりパターンに近づけたメタ記号の処理が集積回路処理の展望に入ってきたためである。この結果、時間系列の入力パターン列に対しては、ニューラルネット学習のほかオートマトン学習のような学習法も有効となり、両者を融合した新しい学習法をAST(Abstract State Transition)学習法として提案した。AS(Abstract State)、すなわち、抽象状態とは、入力原像の縮約情報および内部変数からなる状態に(状態遷移を誘発する)事象を加えたものである。抽象状態の集合が記憶の長期記憶(LTM)に格納される。抽象状態の系列が記憶の連想系列を生み出すが、この振舞いは短期記憶(STM)の作用により再現される。このような脳機能情報処理モデルは、AST学習により実現出来、AST学習の結果、時間系列の連想が再現される。このAST学習法の有効性はシミュレーションにより確認できた。AST学習およびその再現のための処理は、連想処理をベースにしており、その実現には多くの(類似の険素を含む)照合操作を必要とする。ソフトウェアによるシミュレーションは、実時間とはかけ離れたものとなる。照合操作のうち、多くの対象へのブロードキャスティングに対しては光バスが有効である。光インターコネクションの中でも、多くの対象への照合操作は光バスの特徴を有効に導入することが可能な応用分野である。このような光インターコネクションの基礎のうち、回路設計およびその動作シミュレーションを行った。光バスにつながる処理ユニットはその内部で並列処理を行う。処理ユニットはVLIW(Very Long Instruction Word)タイプのプロセッサで照合操作を主に行う。さらに、有機的な照合(位置ずれを合わせるなど)については補助ユニットの導入が必要であり、いずれもシミュレーションにより、基礎資料を得た。初年度は主に設計を行い、次年度では主にその評価およびシミュレーションを行った。
イギリス・モダニズム文学における共感の変遷――ブルームズベリー・グループを中心に

本研究は、イギリスのモダニズム文学において、20世紀に入って誕生した造語である「共感」(empathy)の概念が、どのように表れているかを明らかにするものである。それ以前の時代では「同情」(sympathy)という語が用いられていた。共感というキーワードで、モダニズム文学を代表するE. M.フォースターとヴァージニア・ウルフ、ブルームズベリー・グループの作品はどのように理解できるのであろうか。ブルームズベリー・グループの活動の分析し、イギリス・モダニズム文学における共感の変遷を明らかにするという本研究の目標を達成するために、現在、ヴァージニア・ウルフとロジャー・フライの作品を中心に研究を進めている。まず、1年目に当たる2018年度は、研究テーマに沿い、1940年にウルフによって執筆された『ロジャー・フライ伝』を研究対象として選定した。この伝記は、晩年におけるウルフの、共感を通じた他者理解を考察する上で格好のテクストとなっている。伝記という様式に従い、主体に対する理解を十分に示しながらも、ウルフはフライに対する共感の拒否も示す。特にそれは男性/女性、個人/集団の理解において顕著になる。この点には、先行研究で論じられてきた、モダニズム文学における共感の終焉と符合する点があると言えるが、同時に、共感と他者理解の不可能性の、より複雑な両義性も見て取れる。こののち、ウルフは遺作となる『幕間』を執筆するが、この作品では動物に対する理解へと、共感の幅が広げられている点を指摘しておかなければならない。このような研究内容は、2018年6月に行われた、共感をテーマにして開催されたModernist Studies in Asia (香港)にて、"Virginia Woolf's Empathetic Writing in Roger Fry and Between the Acts"と題して発表された。フロアからは建設的なコメントや質問をもらうことができ、共感に関する歴史的理解を深めることができた。この発表で得られた指摘をもとに内容を修正し、Aiatic Society of Japan(東京)において、"Virginia Woolf, Post-Impressionism and Empathy"というタイトルで研究報告を行った。今後の研究の指針となるような、批判的コメントを手に入れられた。今後の課題としては、やはり、共感という歴史的概念が果たしてこれまで論じられてきたような終焉の迎え方をするものなのかを、批判的に検討する必要が挙げられる。当初から計画していた通り、晩年のウルフの作品を通じた共感の分析が、必要な程度達成できた。『ロジャー・フライ伝』では、第二次世界大戦の影響下にありながら、共感がどの程度可能なのかという歴史的難問に、ウルフとフライがどのように向き合っていたのかが記されている。その際に重要になってくるのが、芸術作品であることもわかった。この発見によってウルフの姿勢が明らかになり、また、年代を遡りながら、同情という類似の概念との差異を発見し、批判的に検討することも可能になっている。ただし、意識の流れのようなモダニズムを代表する手法に関する議論との接合がまだ不十分であるため、その点は早急に解決したい。今後は、モダニストたちの使用していた実験的手法と、共感の表象がいかに結び付くものであったかを明らかにするために、共感の歴史的変遷を遡行しながら、ヴィクトリア朝時代まで盛んに使われていた同情という概念との差異を明らかにし、当時の文学との相違を社会における自己と他者という観点から検証する予定である。その際に、教養小説をベースとしたE. M.フォースターの作品も対象に含めながら、他者理解のあり方を多角的に精査する。現段階で、アダム・スミスやデイヴィッド・ヒュームの活躍した時代から、同情という用語がどのように使用されてきたかを、政治・経済・社会の観点から理解する必要があることが想定されている。

この発表で得られた指摘をもとに内容を修正し、Aiatic Society of Japan(東京)において、"Virginia Woolf, Post-Impressionism and Empathy"というタイトルで研究報告を行った。今後の研究の指針となるような、批判的コメントを手に入れられた。今後の課題としては、やはり、共感という歴史的概念が果たしてこれまで論じられてきたような終焉の迎え方をするものなのかを、批判的に検討する必要が挙げられる。当初から計画していた通り、晩年のウルフの作品を通じた共感の分析が、必要な程度達成できた。『ロジャー・フライ伝』では、第二次世界大戦の影響下にありながら、共感がどの程度可能なのかという歴史的難問に、ウルフとフライがどのように向き合っていたのかが記されている。その際に重要になってくるのが、芸術作品であることもわかった。この発見によってウルフの姿勢が明らかになり、また、年代を遡りながら、同情という類似の概念との差異を発見し、批判的に検討することも可能になっている。ただし、意識の流れのようなモダニズムを代表する手法に関する議論との接合がまだ不十分であるため、その点は早急に解決したい。今後は、モダニストたちの使用していた実験的手法と、共感の表象がいかに結び付くものであったかを明らかにするために、共感の歴史的変遷を遡行しながら、ヴィクトリア朝時代まで盛んに使われていた同情という概念との差異を明らかにし、当時の文学との相違を社会における自己と他者という観点から検証する予定である。その際に、教養小説をベースとしたE. M.フォースターの作品も対象に含めながら、他者理解のあり方を多角的に精査する。現段階で、アダム・スミスやデイヴィッド・ヒュームの活躍した時代から、同情という用語がどのように使用されてきたかを、政治・経済・社会の観点から理解する必要があることが想定されている。
過疎高齢化集落における高齢者の孤立や孤独死の防止に有効なモデルの構築

本研究は、過疎高齢化集落における学生の介入の効果を検討することを目的として実施された。集落の一人暮らしの高齢者43名を無作為に介入群14名、非介入群16名に割り付けた。介入群の高齢者は学生と密な交流をもった。その結果、高齢者の認知機能が上昇し、高齢者同士の交流が活発になった。学生による介入は、高齢者の孤立や孤独死の防止につながった可能性があることが示唆された。平成22年9月に過疎高齢化集落に居住する一人暮らしの高齢者に対して半構成的面接法による聞き取り調査を行い、パーソナルネットワーク(家族関係、親族関係、近隣関係など)とソーシャルネットワーク、必要な人的資源、属性などを把握した。この地区は公共交通機関が無く高齢者は外出することが少なく、近隣との親密な社会関係が築かれており、孤独死は過去10年間1件もなかった。しかし、地区によっては老人クラブの解散や互いの家庭訪問などの高齢者の交流が年々減少していることがわかった。このような状況において学生が地区を訪問し、高齢者と交流をもつことは高齢者にとって楽しみであり、学生の訪問が高齢者同士の交流のきっかけになっていることがうかがえた。平成22年7月に高齢者に対して健康診断を実施してその結果は本人に通知し、地区担当保健師とともに保健指導を実施した。これにより高齢者は疾病管理が可能になり、安心して地区に住み続けることができ、孤独死防止に役立っていると考える。平成22年10月に学生は、高齢者と一緒にもち投げのもちをつくりなど地区の村祭りに参加した。学生は、村の伝統行事の重要性と村祭りでの高齢者の役割について学ぶことができた。学生が、村祭りに参加することで村の伝統文化の担い手としての役割を果たし、村の活性化につながっていくと考える。平成23年3月に地区全体の高齢者が集う交流会を開催し、高齢者と高齢者、学生と高齢者との交流が行われた。この交流会によって、雪が降る冬季には交流が途絶えていた高齢者が、交流会に参加することによって、互いの無事を確認し、近況を伝え合い絆を深めることができた。理学療法士の指導のもとに軽い運動やレクリエーションを実施した。また、学生との会話や懐かしい歌を一緒に歌うことで、高齢者は大きな声を出し、笑顔がよくみられたことから、高齢者の精神的健康が向上したと考える。これらの取り組みを継続することにより高齢者の孤立が解消し、孤独死の防止につながると考える。平成23年度は、過疎高齢化集落に居住する一人暮らしの高齢者と学生の交流回数は、高齢者全体に対しては5回、介入群の高齢者に対しては密な交流を5回実施した。高齢者全体に対しては、平成23年4月の早期体験実習や7月健康診断、10月の村祭りと運動会、平成24年3月の交流会を実施した。早期体験実習では、新入生82名が高齢者宅を訪問し、高齢者から話を聞くなかで地区の歴史や高齢者の日々の暮らしについて学んだ。高齢者は、訪問した学生と一緒に食事をともにすることで孤独感が一時的ではあるが減少した可能性がある。7月に健康診断を実施した時は、高齢者と学生は久しぶりの再会をともに喜んだ。健康診断の結果は、地区担当の保健師から伝えられ、疾病の早期発見や早期治療に役立ち、疾病管理が可能になり、一人暮らしの高齢者は安心して地区に住み続けることができている。平成23年度は、この地区の孤独死はゼロであったことから、疾病の急変による孤独死防止に役立ったと考える。村祭りでは、学生は高齢者とともに伝統行事であるもち投げのもちを作った。学生は高齢者から伝統文化について学び、高齢者は教育者としての役割を果たし、自尊上心を高めることができた。補助金で購入した折り紙で定期的な折り紙教室を各集会所で実施し、高齢者同士の交流を図った。雪のため冬季の交流が途絶えた3月の交流会は、高齢者が互いの無事を確認し、精神的健康が向上した。介入群に対しては、学生が2か月に1回程度家庭訪問を実施し、生活支援の実施や交流をはかった。学生の訪問後に、高齢者同士の電話や家庭訪問による交流が活発になっている。学生の訪問がよい刺激となり、高齢者同士が結びつきを強めていることがわかった。11月以降は文通を希望する10名の高齢者と学生の文通が始まった。文通によって高齢者の思いや生活を知ることができ安否の確認となった。これらの取り組みを継続することにより、高齢者の孤立が解消し、孤独死の防止につながっていくと考える。過疎高齢化集落の一人暮らしの高齢者の孤立や孤独死の現状が明らかになった。この集落は、農村共同体としての互助共助の文化があり、近隣の住民の見守りがあり、一人暮らしの高齢者の孤立はなく、過去10年間の孤独死は1件(2011年)のみであった。また、過疎高齢化集落に居住する一人暮らしの高齢者と学生が交流をもつことでどのような影響があるかが明らかになった。

交流を密に行う介入群と定期的な介入のみを行う非介入群に分けて調査した。その結果、MMSE(認知機能検査)の得点は、介入群の対象者のほうが非介入群よりも得点がやや高くなった。IADL(手段的日常生活動作)得点も介入群の対象者のほうが非介入群の対象者よりも得点がやや高くなった。学生との交流が高齢者の認知機能とIADLに何らかの影響を与えた可能性が考えられる。PGCモラール・スケール(主観的幸福感)は、介入群の対象者よりも非介入群の対象者のほうが高かった。抑うつ(老年科うつスケールGDS15)は、介入群の対象者よりも非介入群の対象者のほうが高かった。学生との交流は定期的なものであっても、交流後はしばらく交流が途絶えてしまうことになる。このことが一人暮らしの高齢者の気分の低下を引き起こした可能性がある。過疎高齢化集落の安全・安心に寄与すると考えられる介入を一定期間実施することで、過疎高齢化集落における一人暮らしの高齢者の孤立や孤独死に有効な介入モデルを構築する。学生が過疎高齢化集落の一人暮らしの高齢者と3年間関わりをもったことは、地域における社会的ネットワークを活性化させた可能性がある。一定期間の交流で終わるのではなく、今後とも継続的に高齢者と学生との交流を行っていくことが、高齢者の孤立や孤独死の防止につながると考えられる。一人暮らしの高齢者全体に対する取り組みも介入群に対する取り組みも順調に実施できている。最終年度である今年度は、9月に最後の調査を実施し、3年にわたる学生の介入の成果をまとめる時期となる。24年度が最終年度であるため、記入しない。先進的な過疎地域の活性化の取り組みについて学び、地区に取り入れられるものを導入できるように提案していきたい。
情報構造と民主制に関するゲーム理論的分析

私の研究は政治経済学(political economics)と呼ばれる政治学と経済学の学際的分野に属する。主な研究目標は、政党と投票者の間に、政治的情報の非対称性が存在する場合に、政党がどのような公約を掲げるかを明らかにすることであった。現実の選挙では、政党は政策決定において重要な情報を私的調査機関や官僚を通じて得るため、投票者よりも豊富な知識を持つ傾向がある。こうした状況を記述するために不完備情報ゲームを構築し、そのベイジアン均衡を分析をした。いずれのモデルにおいても、政策乖離を伴う均衡、すなわち二政党が異なる政策を公約として選択するベイジアン均衡が存在することが示された。さらに、前者の論文のモデルでは政策乖離を伴う均衡がHarsanyiとSeltenの意味で一様完全であり、後者の論文のモデルではベイジアン均衡自体の個数がある意味で少ないことが示された。これらは、情報非対称性の下での政策乖離を伴う均衡に注目することに、一定の正当性を与えるものと解釈される。本研究では、政党が投票者よりも多くの情報を持つ場合における2大政党の競争をゲーム理論的に分析してきた。研究の主な内容は、このような非対称情報の下での政党および投票者の戦略的な相互作用を表わす分析可能なモデル(ゲーム)を構築し、次にそのゲームにおける政党および投票者の均衡戦略を導出することである。導出された均衡は、政党および投票者の行動に関する予測を与えることが期待される。現在執筆中の論文"Informational Dependence on Political Parties and Possibility of Policy Divergence"は、上記の論文における政党が完備情報を持つという仮定を、政党が不完備情報を持ちしかも独自の情報を得るという仮定に置き換えたモデルを分析している。このモデルにおいても2つの政党が異なる戦略を選択するような均衡が存在することを証明した。さらに、以前のモデルと比較して均衡の数が著しく減少することが一般に示唆され、実際に減少する例を示した。
膵癌における内分泌系転写因子の発現意義と癌幹細胞との関係

膵癌における膵内分泌系progenitor geneと膵癌幹細胞マーカーの発現について検討した。術前放射線化学療法を施行した症例では, CD44陽性を示す癌細胞が多く存在し, Pdx1陽性のものは,周囲への浸潤傾向が乏しかった。Pdx1とCD44の発現に相関は認めなかったが,Pdx1陰性かつCD44陽性の症例では,無再発生存率,全生存率ともに不良であった。膵癌においてPdx1の発現は直接的な悪性度を示唆する因子ではなかったが, Pdx1発現を認めず,さらに膵癌幹細胞マーカーを発現している症例では,悪性度が高い可能性が示唆された。すなわち,Pdx1などの内分泌系Progeniter Geneを遺伝子導入することで,膵癌の悪性度を低下させる可能性があると考えられた。膵癌における膵内分泌系progenitor gene (Pdx1, Ngn3, NeuroD1, Mafaなど)の発現意義と癌幹細胞との関連性を検討するために,本年度は、膵内分泌系転写因子の一つであるPdx1の発現を術前無治療の膵管癌16症例を対象として,免疫組織化学染色法を用いて検討した。Pdx1の発現は,膵癌細胞の核内に局在し,16例中の15例に発現を認めた。核内染色の程度により3群に分類すると,強陽性3例,弱陽性12例,陰性1例であった。また,Pdx1陽性細胞の割合は,各症例において068.7%であり,Pdx1の発現強度と陽性細胞の割合によりScore化すると,Socre2以上が7例(44%),Score0,1が9例(56%)であった。Pdx1のScore2以上と,Score0,1の2群間で,年齢・性別・腫瘍径・腫瘍分化度などの臨床病理学的因子に差を認めなかったが,切除標本において膵癌細胞の一部にPdx1が発現していることが確認できた。またPrehminaryな結果ではあるが,膵癌細胞の一部でNeuroD1の発現も同定している。これら膵内分泌系分化マーカーの発現は,未分化な細胞の存在を示していると考えられ,膵癌の癌幹細胞のマーカーであるCD44, CD24と二重染色を行うことにより癌幹細胞に発現しているかを評価を行う。また,膵内分泌系分化マーカーの発現と抗癌剤感受性について評価するために,術前放射線化学療法を行った症例におけるPdx1など膵内分泌系転写因子の発現と抗腫瘍効果やin vitroで膵癌細胞株のGEM感受性と膵内分泌系マーカーの発現量の関係について検討を進める予定である。膵癌における膵内分泌系progenitor gene (Pdx1, Ngn3, NeuroD1, MafAなど)の発現意義検討するために,本年度は,浸潤性膵管癌におけるPdx1の発現を切除標本パラフィン包埋切片を用いて免疫組織化学染色法にて検討した。対象は、浸潤性膵管癌48例。平均年齢66歳(38-84歳)、男女比は28:20。術前治療として放射線化学療法を28例に施行。20例が術前治療なしであった。Pdx1の発現は,膵癌細胞の核内に局在しており,48例中45例(94%)に発現を認めた。核内染色の程度では,強発現16例(33%),弱発現29例(60%)であった。強発現の16例をPdx1陽性として、陰性32例の2群間で,臨床病理学的因子について比較検討した。年齢・性別・腫瘍径・腫瘍分化度などに差を認めなかったが,術前治療を施行した27例では,Pdx1陽性では、T1-2が6例,T3-4が3例であり,陰性群と比較して有意にT1-2が多かった(p=0.006)。全生存率、無再発生存率に関しては2群間で有意差を認めなかった。治療前の腫瘍因子は,27例全例がT3-4であったことから,Pdx1陽性例では,放射線化学療法に感受性を示して腫瘍縮小効果が得られた可能性があると考えられる。そこで,膵内分泌系progenitor geneを膵癌細胞株に導入することによって抗癌剤感受性を評価し,その作用機序について明らかにすることで新たな膵癌治療へと発展する可能性がある。また,膵癌切除標本におけるPdx1以外の膵内分泌系転写因子の発現も検討を進める予定である。膵癌における膵内分泌系progenitor gene (Pdx1, Ngn3, NeuroD

1, MafAなど)の発現意義検討するために,浸潤性膵管癌48例において,Pdx1の発現を切除標本パラフィン包埋切片を用いて免疫組織化学染色法にて検討した結果,Pdx1は,膵癌細胞の核内に局在して発現しており,48例中45例(94%)が陽性であった。核内染色の程度では,強発現16例(33%),弱発現29例(60%)であったことから,強発現の16例をPdx1陽性として臨床病理学的因子について比較検討した結果,術前治療を施行した27例では,Pdx1陽性9例は, T1-2が6例,T3-4が3例であり,陰性群と比較して有意にT1-2が多かった(p=0.006)。治療前の腫瘍因子は,27例全例がT3-4であったことから,Pdx1陽性例では,放射線化学療法に感受性を示して腫瘍縮小効果が得られた可能性があると考えられる。本年度は,これらの切除標本を用いて,癌幹細胞マーカーであるCD24とCD44の発現を検討したところ,放射線化学療法を施行した症例の中で術後早期に再発を来たした症例では,CD44陽性を示す膵癌細胞が多く存在しており,癌幹細胞の遺残が再発に関与している可能性が示唆された。これらの結果から,Pdx-1発現は,放射線化学療法の抗腫瘍効果を高める因子であり,また癌幹細胞の遺残が,根治治療後の再発に関与していると考えられるため,癌幹細胞に対して,Pdx-1等の膵内分泌系転写因子を導入することで,新たな膵癌治療へと発展する可能性がある。膵癌切除標本での、膵内分泌系progenitor gene発現を確認でき,術前の放射線化学療法の感受性と関係が示唆された意義は大きいと考えられる。今後、当初の予定通りに、in vitroおよびマウスを用いたin vivoの実験を遂行して行く予定である24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
マイクロバブル発生技術による閉鎖水域の水質浄化と水環境蘇生に関する研究

マイクロバブル発生技術を用いて,広閉鎖水域における水質浄化と水環境蘇生に関する以下の3つの研究を実施した。"(1)"マイクロバブル発生装置システムの開発"(2)"ダム貯水池表層に発生した藻類の発生制御と除去"(3)"閉鎖海域における水質浄化とカキ養殖促進"(1)"については,ダム貯水池用のマイクロバブル発生装置のシステム化を実現した。また,養殖カキ用のマイクロバブル発生装置の改良を行った。"(2)"については,曝気型装置を開発し(「W型」と呼称),ダム貯水池表層に発生した藻類の発生を半減させることを実現した。また,上流に発生した藻類がダム下流に流出することを遮断し,ダム貯水池全体の藻類汚濁を軽減させた。"(3)"については,広島江田島湾で赤潮対策およびカキ養殖促進に関する現地実験を行い,マイクロバブルがカキの成長促進に有効であることを確認し,約31年ぶりに,1年ものの「若ガキ」を復活させることに成功した。また,カキの心拍数を計測することによって,マイクロバブルの生物活性効果について検討した。マイクロバブル発生技術を利用して,閉鎖水域における水質浄化実験およびそれに伴う水環境蘇生効果についての研究を行い,以下に示す結果を得た.1)岡山県Aダムにおいて,表層の植物性プランクトン(アオコ)の発生制御・除去を目的とする実験を行った.その結果,(1)W型装置によって,鉛直方向および縦断方向の表層水温制御を実現,(2)W型装置の上下流方向における自動長距離稼動によって広範囲の浄化を可能とし,アオコの発生制御と下流への流下を遮断する効果を確認,(3)M型装置では,マイクロバブルが数十メートルを超える範囲で拡散し,その範囲で,有機物の浮上と溶存酸素が向上することを確認した.しかし,多降雨のために,本年度は例年と比較して,かなり少量のアオコの発生しか得られず,本格的な浮上・除去実験を行うまでには至らなかった.2)山口県H川にマイクロバブル発生装置を設置し,水生生物育成効果および水環境変化について研究した.その結果,(1)河川底部に堆積した藻類が一斉に浮上する,(2)ウグイ・オイカワを主とする川魚が大量に増加した,(3)装置設定区間において,鮎が35匹確認されたなどの成果が確認された.3)その他,ゴルフ場池の浄化,住宅池での蛍やヤマメの育成,鰻,イカ,鯉などの魚類育成,ほうれん草などの水耕栽培においても,本装置の利用による重要な成果が得られている.4)これらの成果を踏まえ,マイクロバブル発生装置の改良を行い,よりすぐれた水活性機能を確認した.マイクロバブル発生技術による閉鎖水域の水質浄化と水環境蘇生に関する研究において以下の実績を得た.(1)小型で省エネルギータイプのマイクロバブル発生装置を開発し,その性能を明らかにした.本装置を用いてダム湖の水質浄化を行い,ダム湖表層に発生したアオコを半減させることができた.また,マイクロバブルでダム湖底部の無酸素水域の改善が可能となった.これらを踏まえ,マイクロバブルの水環境蘇生機能について考察した.(2)広島県江田島湾において,マイクロバブルのカキ養殖効果を明らかにした.マイクロバブルが,赤潮対策,カキ筏の酸欠改善,カキの成長促進に有効であることを明らかにした.また,マイクロバブルによるカキの生理活性効果を調べ,カキの血流促進が図られることを見出した.さらに,マイクロバブルによって,30年ぶりに1年もののカキが復活した理由について考察した.
脳神経系に特徴的に発現するケラタン硫酸の構造と機能

ケラタン硫酸はグリコサミノグリカン(GAG)の一種であるが、その構造は一般的なGAGとは大きく異なる。内部構造はウロン酸を含まず、ガラクトースとN-アセチルグルコサミンの二糖の繰り返しを基本骨格とし、N-グリコシド結合あるいはO-グリコシド結合でコアタンパク質に結合している。このような構造的特徴のため、これまで脳神経系のケラタン硫酸に関する詳細な研究はほとんど行われていない。申請者らは最近、ヒトiPS/ES細胞に対するマーカー抗体を作成しているが、その一種、R-10Gはケラタン硫酸を認識する抗体であり、従来より汎用されている抗ケラタン硫酸抗体とは交差反応を示さない新規抗体であることが示されている。R-10Gはヒト成体および胎児組織とほとんど反応しない特異性の高い抗体であるが、興味あることに、成体脳組織をiPS/ES細胞とほぼ同程度の強さで染色した。本研究では、このR-10G抗体を新たなプローブとして、脳神経系に特徴的に発現するケラタン硫酸の構造と機能の解析を進めた。その結果、従来の市販の硫酸化ケラタン硫酸を認識する抗体で脳を染色した場合、一部の特徴的な部位が染色されるため、ケラタン硫酸は脳のごく限られた領域に存在すると考えられていたが、R-10Gは脳組織をかなり広範に染色することから、R-10Gを用いた、脳におけるケラタン硫酸の役割に関する新しい研究が開始されている。R-10Gエピトープとしてのケラタン硫酸はiPS細胞の分化に伴い急速に消失するが、生後間もなく、脳の組織形成時に強く発現する脳組織分化マーカーの一種であることが判明した。iPS細胞ではR-10GエピトープはI型膜タンパク質であるポドカリキシン分子上に発現しているが、脳組織においてはコンドロイチン硫酸などのコアタンパク質であるホスファカンに発現している可能性が示された。25年度が最終年度であるため、記入しない。本神経系ケラタン硫酸に関する研究は、筆者らが最近、ヒトiPS/ES細胞マーカー抗体として作成した単クローン抗体R-10Gが、ケラタン硫酸を認識し、しかも、市販の抗ケラタン硫酸抗体とは互いに交差反応することのない新規な特異性を有する抗体であり、さらに、この抗体が、ヒト成体組織では脳組織のみに強く反応するという偶然の発見を契機としてスタートしたものである(Kawabe K. et al. , Glycobiology 23, 322-336 (2013))。その後の研究により、5D4などの市販の抗ケラタン硫酸抗体はほとんどのガラクトース残基の6位が硫酸化された高硫酸化ケラタン硫酸を認識するのに対し、R-10Gはガラクトース残基の6位の硫酸化がほとんどみられない低硫酸化ケラタン硫酸を認識することを明らかにしている。ラット脳の蛍光抗体組織染色の結果、R-10Gは大脳、小脳、海馬領域などの広い範囲にわたり特徴的な染色を示すのに対して5D4およびBCD-4は大脳、小脳、海馬領域のごく限られた領域を島状に染色することが明らかとなった。また、ヒトiPS細胞表面のR-10Gエピトープはポドカリキシンという糖タンパク質に特徴的に発現している。これに対し、ラット脳組織の膜画分より得られたR-10G結合画分では、R-10Gエピトープはテネイシン-R、PTP-ZETA (ホスファカン)の2種のタンパク質上に発現している。これらのタンパク質はいずれも脳マトリックス成分として神経機能に深く関係している分子であり、これらの分子に発現する低硫酸化ケラタン硫酸の働きに興味がもたれる。