hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内シスプラチン輸送機構の解明と薬剤耐性との相関についての検討

耐性機序の異なる細胞株A2780(CDDP感受性株)と2780CP(DNA除去修復能亢進によるCDDP耐性株)、およびKB(CDDP感受性株)とKBR/1.2(CDDPの細胞内蓄積量減少によりCDDP耐性を示す)を使用した。これまでに、ATP7AはA2780および2780CP間では発現に差が認められないが、KBに比べてKBR/1.2ではATP7Aの発現が低下していること、CTR1はA2780に比べて2780CPでは低発現しているが、KB、KBR/1.2では差が認められないことを確認した。また、CDDP投与によって、KBR/1.2では、CTR1の発現に変化は認められないが、ATP7Aが高発現することが確認された。また、電子顕微鏡を用いて細胞内のPt分布の探索を行なった。Ptの局在を特定することは、トランスポーターのCDDP輸送システムやその他の輸送機構の詳細を解明する為の足がかりになると考える。細胞内に取込まれたPtを検出するため、高濃度のCDDPを324時間投与し、試料を作成した。その結果、細胞種により細胞内での集積部位に相違が認められた。歯科放射線学また、電子顕微鏡を用いて形態学的にPtの局在を調べることとしているが、これまでに良好な結果は得られていない。引き続き試料の作成方法に関して、改善に向けた実験を繰り返し行っている。以上のように、当初実験計画に生じた変更点を含め、おおむね順調な進展があるものと考える。CDDPはDNA合成阻害により抗腫瘍作用を示す。よって、CDDPの細胞内取り込み・排出を詳細に調べるにはDNAの除去修復と複製後修復とを区別する必要があり、薬剤投与前に細胞増殖を抑制すべきと考える。研究計画で記載し、これまでの研究でも使用していたarginine deficient MEMは入手困難となったため、本実験ではこれに代わってG-MEM with L-glutamine and Phenol Redを用いて検討を行うこととした。これまでの研究成果と比較したところ、ほぼ同様の結果が得られることが確認できたため、引き続き当初計画に沿った検討を行っている。また、細胞内へのCDDPの流出入およびDNAへの結合を確認するために、計画ではフレームレス原子吸光分光高度計を用いて細胞内Pt、およびDNA結合Ptを検索するとしていたが、これに先立ち、電子顕微鏡を用いて形態学的にPtの局在を調べた。これまでに良好な結果は得られていないが、試料の作成方法にいくつかの問題点が見出されたため、改善に向けて繰り返し実験を行っているところである。以上のように実験計画にいくつかの変更は生じているが、おおむね順調な進展があるものと考える。本研究は、H25年度においてはほぼ計画に沿って進捗したものと考える。電顕による形態学的側面からのアプローチについては、試料作製、処理方法にもかなりの工夫を要する。他の元素を標的にした報告等を渉猟し、最適な状態で電顕像を得られるよう模索する。また、H26年度の実験計画についての大きな変更予定は現在ない。本研究は、H24年度においては前述したような細かな変更点があったものの、ほぼ計画に沿って進捗したものと考える。当初計画にはなかった電顕による形態学的側面からのアプローチについては同様の報告をみないため、試料作製、処理方法にもかなりの工夫を要するものと思われる。
次世代集積回路に向けた半導体ナノワイヤにおけるキャリア輸送現象の研究

本研究では,昨年度までにGeおよびSiナノワイヤにおけるキャリアの移動度や高電界下でのドリフト速度,さらにナノワイヤMOSFETの特性に対する理論的解析を行った.本年度は,これらの技術的蓄積を活用し,4H-SiCにおけるキャリア輸送,具体的にはp型4H-SiCにおけるHall効果および4H-SiCにおける衝突イオン化現象に関する理論的検討を行った.p型4H-SiCにおけるHall効果に関しては,まず,第一原理計算によって価電子帯のエネルギー-波数分散関係を計算し,これを計算効率の高いk.p摂動法の形で定式化した.このバンド構造を用いて,不純物の不完全イオン化を考慮した正孔密度の温度・アクセプタ密度依存性の計算を行った.また,様々な散乱過程に対する緩和時間を求め,緩和時間近似を用いてドリフト移動度・Hall移動度・Hall因子を計算した.この結果を実験で得られたHall効果測定結果と比較し,実験で得られたHall因子の温度・アクセプタ密度に対する依存性に物理的解釈を与えた.さらに,Hall移動度・ドリフト移動度の温度・アクセプタ密度依存性の経験式を提示した.また,衝突イオン化係数に対する解析としては,第一原理計算により得られたバンド構造から状態密度と平均的な群速度のみの情報を用いて,各エネルギーにおけるフォノン散乱と衝突イオン化の確率を考慮して高電界印加時における分布関数を近似的に計算することで,電子と正孔の衝突イオン化係数を求めた.この手法に基づき,衝突イオン化係数の異方性や温度依存性の解析を行った.実験的に得られた衝突イオン化係数のふるまいを完全に説明するには現時点では至っていないものの,衝突イオン化係数の異方性などの,これまでにはフルバンドモンテカルロ法といった高度な計算手法により解析されていた現象を,簡易な計算モデルである程度記述できることを示した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。半導体ナノワイヤMOSFETは,短チャネル効果を効果的に抑制可能であり,さらにシリコン(Si)より高いキャリア移動度を持つゲルマニウム(Ge)等をチャネル材料に用いることで,次世代の高性能デバイスを実現できると期待されている.そこで本研究では,ナノワイヤにおけるキャリア輸送の物理を解明し,学理に基づいたデバイス設計指針を提示することを目指している.2015年度は,まず,原子論的なモデルに基づいてバンド構造と散乱(フォノン・ラフネス)を記述し,ボルツマン輸送方程式を解くことで,Geナノワイヤにおける高電界下での正孔輸送を解析した.その結果,ナノワイヤの方位によっては負性微分抵抗特性が現れた.これは,Geナノワイヤの価電子帯にある有効質量の軽いサブバンドを占有していた正孔が,電界の増加とともに高エネルギーで有効質量の重いサブバンドへ移行することに由来する.さらに,Siナノワイヤにおいても高電界下での正孔輸送を解析し,GeナノワイヤとSiナノワイヤの間の高電界正孔輸送特性の違いについて検討した.SiナノワイヤではGeナノワイヤよりエネルギー緩和が速く,これによりSiナノワイヤはGeより軽い平均的な有効質量,およびそれに由来する高い正孔ドリフト速度を示すことを見出した.これらの研究により,ほとんど理解が進んでいないナノワイヤにおける高電界キャリア輸送に関する重要な知見を得た.これらに加え,複素バンド構造に基づいたトンネル電流の計算と,上記と同様のフォノン散乱・ラフネス散乱による後方散乱確率の計算とを組み合わせて,GeナノワイヤMOSFETの準バリスティック正孔輸送能力に関する近似的な検討を行った.今後,より現実的なモデルによるナノワイヤMOSFET中の準バリスティックキャリア輸送の計算を行い,ナノワイヤMOSFETの設計指針提示に向けて研究を進める予定である.本年度は,ナノワイヤにおける高電界キャリア輸送の計算プログラムを作成し,GeおよびSiのナノワイヤにおける高電界正孔輸送の解析を行うことができた.これは当初の想定を上回る成果である.他方,当初予定していたIII-V族半導体ナノワイヤにおけるキャリア輸送の解析は行わなかった.準バリスティック輸送については,近似的なモデルではあるが,GeナノワイヤpMOSFETにおける準バリスティック正孔輸送の解析を行うことができた.以上のことから,全体として「おおむね順調に進展している」と評価する.半導体ナノワイヤMOSFETは,短チャネル効果を効果的に抑制可能で,さらにシリコン(Si)より高いキャリア移動度を持つゲルマニウム(Ge)等をチャネル材料として用いることで,次世代の高性能デバイスを実現できると期待される.そこで本研究では,ナノワイヤにおけるキャリア輸送の物理を解明し,学理に基づいたデバイス設計指針を提示することを目指している.2016年度は,まず,ボルツマン輸送方程式を用い,有限長さのナノワイヤの途中に一定電界が印加された状態での各場所における分布関数を計算し,GeナノワイヤとSiナノワイヤの準バリスティック正孔輸送を比較した.その結果,注入される電流に対する実際に流れた電流の割合(透過確率)は,移動度の高いGeナノワイヤと移動度の低いSiナノワイヤで同程度となった.この理由を正孔のエネルギー緩和過程に基づいて考察し,Geナノワイヤにおけるエネルギー緩和の遅さにより,後方散乱の影響が増大し,移動度の高さを相殺していることを見出した.また,微細な素子で重要となるトンネル効果等の量子効果を考慮するため,量子補正をポテンシャルの変化として考慮する量子補正ボルツマン輸送方程式による計算も行った.量子補正を表現する新たな表式を提案し,これによりGe・SiナノワイヤpMOSFETにおけるキャリア輸送を計算した.

ゲート長が10 nmの場合,GeナノワイヤpMOSFETの方がSiナノワイヤpMOSFETよりトンネルによるリーク電流は大きいものの,これを抑えるためにゲート電圧の基準値(閾値)をシフトしても,Geの方がより大きなオン電流を示した.この場合にも,透過確率はGeとSiで同程度で,Geの大きなオン電流の理由は,注入される電流の大きさに由来すると言えた.さらに,ゲート長やナノワイヤの断面形状を変化させた場合の計算も行い,高性能デバイスの設計指針を提示した.本年度は,ナノワイヤにおける準バリスティックキャリア輸送の計算プログラムを作成し,ゲルマニウムおよびシリコンのナノワイヤにおける準バリスティック正孔輸送の計算を行った.この結果を考察し,ゲルマニウムの移動度の高さがエネルギー緩和の遅さで相殺されるという知見を得た.理論の拡張という面でも,当初計画の方針とは異なるものの,量子効果を量子補正として取り込む量子補正ボルツマン輸送方程式の新たな定式化を行うことができた.これを用いてゲルマニウムナノワイヤpMOSFETとシリコンナノワイヤpMOSFETの特性比較を行って,高性能なナノワイヤpMOSFETの設計指針を示すことができた.以上のことから,「おおむね順調に進展している」と評価する.本研究では,昨年度までにGeおよびSiナノワイヤにおけるキャリアの移動度や高電界下でのドリフト速度,さらにナノワイヤMOSFETの特性に対する理論的解析を行った.本年度は,これらの技術的蓄積を活用し,4H-SiCにおけるキャリア輸送,具体的にはp型4H-SiCにおけるHall効果および4H-SiCにおける衝突イオン化現象に関する理論的検討を行った.p型4H-SiCにおけるHall効果に関しては,まず,第一原理計算によって価電子帯のエネルギー-波数分散関係を計算し,これを計算効率の高いk.p摂動法の形で定式化した.このバンド構造を用いて,不純物の不完全イオン化を考慮した正孔密度の温度・アクセプタ密度依存性の計算を行った.また,様々な散乱過程に対する緩和時間を求め,緩和時間近似を用いてドリフト移動度・Hall移動度・Hall因子を計算した.この結果を実験で得られたHall効果測定結果と比較し,実験で得られたHall因子の温度・アクセプタ密度に対する依存性に物理的解釈を与えた.さらに,Hall移動度・ドリフト移動度の温度・アクセプタ密度依存性の経験式を提示した.また,衝突イオン化係数に対する解析としては,第一原理計算により得られたバンド構造から状態密度と平均的な群速度のみの情報を用いて,各エネルギーにおけるフォノン散乱と衝突イオン化の確率を考慮して高電界印加時における分布関数を近似的に計算することで,電子と正孔の衝突イオン化係数を求めた.この手法に基づき,衝突イオン化係数の異方性や温度依存性の解析を行った.
森林土壌へのリター養分供給様式とその実生更新への影響

奈良県御蓋山と滋賀県田上山で林床へのリターの供給量と実生の更新の調査を行なった。御蓋山では、直線状に配列したリタートラップでの測量結果をもちいて、単木個体から林床に供給される落葉量の空間分布を定式化し、その分布式のパラメーターを個体の高さと樹冠の広がりによって説明した。このことにより、森林生態系の樹木の空間構造に対応した林床へのリター供給量の空間パターンが存在し、その予測がある程度可能であることを示した。滋賀県田上山のクロマツ造林地では、尾根から谷を含むように設けられた調査区内に、格子状に設置したリタートラップを用いてリターフォールの量と養分供給量を測定した。同時に林床のリターの蓄積量と更新している稚樹の分布を測定した。林床への落葉供給量は、地形によって差がなかったが、落葉の養分含量は、斜面の下部で高く、斜面の下部に向かうほど低くなる傾向がみられた。林床のリターの蓄積量は、斜面の下部から上部に向かうほど多くなり、斜面上部では養分含量の低い落葉の供給によりリターの分解が抑制されていると考えられた。調査区内を小枠に分け、小枠ごとの自然更新してきた実生の数を目的変数にとり、説明変数に、光条件、リターの蓄積量、母樹からの距離などをとって重回帰分析を行ない、種ごとの更新特性を解析した。稚樹の更新には、光条件、母樹条件の他に、小さい種子を持つ樹種では、リターの蓄積量が大きくかかわっていた。養分物質の少ないリターの供給が厚いリター層の発達を促進し、そのことが物理的障害となって実生の定着の障害となっていると考えられ、養分濃度の異なるリターの供給が、リター層の発達を通じて実生更新に影響を与えていることが示唆された。
エクセルリストを使ったサポートブックのフォームづくりと作成ワークショップの開催

○研究目的:サポートブックは、「第三者(支援者)が障害のある子どもと関わるときに知っておくとよい情報をまとめたもの」である。より簡単で短時間にサポートブックを作成できないかと考え、エクセルリストによるサポートブックのフォームづくりに取り組んだ。○研究方法:エクセルのドロップダウンリストを利用してフォームを作り、8月8日に「エクセルで作るサポートブック」というワークショップを開催した。ワークショップでは実際にサポートブックを作成してもらい、その後アンケートを行って、その長所や短所を洗い出した。○研究成果:アンケートの結果をまとめたところ、「リストの文字が小さく見にくい」「ドロップダウンリストにより入力された文章を変更することが容易ではない」「1つの項目に複数の選択肢を入力することができない」の3点についての問題が明らかになった。そこでリスト方式を改めて、新たにVBAによるボタン方式で作成することにした。結果操作方法が、(1)入力したい文章が決まったら該当のコピーボタンをクリックする(2)入力したいセルのところでペーストボタンを押すというより簡単なものになった。また、リスト方式よりも文字が大きくて見やすく、選択後にも文章の訂正が可能になった。さらに、複数選択されることが予想される項目に関してはセルを2つ設けた。これによって、3つのおもな欠点に関してはすべて改善することができた。さらに、このフォームを本校のホームページに掲載し、アクセスさえすれば誰にでも手軽に手元のパソコンにダウンロードができるようにした。
地域スポーツ推進システムにおける総合型地域スポーツクラブの可能性

本研究では、「総合型地域スポーツクラブは地域スポーツ推進システムになりうるか!」という問いを設定し、その問いを検証するために「多主体協働共生」や「コミュニティガバナンス」といった概念に着目する。具体的には、1地域スポーツ推進システムという理想と地域スポーツの現実とのギャップの明確化、2「多主体協働共生」や「コミュニティガバナンス」としての総合型地域スポーツクラブの可能性に関する仮説的構成概念モデルを構築、3仮説的構成概念モデルをケーススタディによって検証、4総合型地域スポーツクラブを支える人材の力量要素やその学習過程の明確化、によって上記の問いの検証に挑む。
バイオティック・マテリアルを生み出す細菌の解析と応用

細菌が地下水中の鉄イオンを酸化して作る、チューブ状の酸化鉄(L-BIOX)を洗浄・滅菌して、ヒト肝臓癌由来細胞株、ヒトグリオーマ由来細胞株、ヒト乳がん由来細胞株、マウスiPS細胞の培養液中に添加すると、細胞塊を効率良く形成し、細胞塊内部で壊死が生じないことが判り、三次元細胞培養基材への応用に成功した。また、薬剤送達システム(DDS)に応用するためのリガンドタンパク質や抗がん剤、リポソームを検討した。25年度は1)BIOXを生産する細菌の単離と培養、2)動物細胞培養基材への応用、3)DDSに応用するためのリガンド分子の解析を行った。BIOX産生細菌を単離する目的で培養条件、培地成分の検討を行った結果、1種類の菌を新たに単離することが出来たため、16S rDNA解析や大量培養法の検討、鉄鞘の構造解析を進めている。また、光学顕微鏡観察結果からは、本単離菌が生産する酸化鉄は集積培養系のBIOXと同様に表面が滑らかな直線状の酸化鉄を形成していると考えられ、新規の単離菌の可能性が高い。動物細胞培養基材への応用検討を進めた結果、ヒト由来がん細胞株やマウスiPS細胞、マウスiPSから作成したがん幹細胞(miPS-CSC細胞)をそれぞれ培養する際にBIOXを培地に添加することによって、細胞塊を効率良く形成させ、維持することに成功した。miPS細胞の細胞塊の共焦点顕微鏡観察、およびqRT-PCR法による遺伝子発現解析から、多分化能を維持したまま細胞塊を形成させることが可能であることが判ったため、前駆細胞を均一かつ大量に生産する方法の開発や希少タンパク質生産に向けた足がかりを得たと考えている。DDSに応用するためのリガンド分子として、がん細胞を標的とする目的で、クロロトキシンタンパク質にヒトIgGのFcドメインを融合したタンパク質(CTX-Fc)のヒト膵臓がん由来細胞(PANC-1)に対する効果を調べた。CTX-FcはPANC-1の遊走や浸潤を阻害すること、細胞内に取り込まれること等が明らかとなり、今後のDDS開発に向けて、意義が大きい結果を得られた。細菌が生産する酸化鉄や酸化マンガンといった金属酸化物についての解析を行い、常温常圧下で生産が可能、すなわち低エネルギーコストで生産が可能な新規材料として、細胞培養の基材やドラッグデリバリーシステム(DDS)の担体として応用することを目的とする。平成24年度は、鉄酸化細菌の単離を試みる一方で、単離したマンガン酸化細菌について同定を行った。また、細胞培養基材としての可能性を探索し、DDSに用いるためのがん細胞をターゲットとするリガンド分子の解析を行った。細菌が生成する酸化鉄をSEM, STEM, EDXを用いて解析したところ、中空でナノメートルサイズのカプセル状粒子やマイクロメートルサイズのチューブ状物質が観察され、これらを効率的に生産する細菌を分離した。しかし、単離には至っておらず純粋に培養するためには更に単離を試みる必要がある。単離したマンガン酸化細菌や単離を試みている鉄酸化細菌は保存用溶液中、-80°Cでの保存が可能であることが分かったので、菌の形態や産生する酸化物の形状を指標としてライブラリーの構築を進めている。これらの結果は、今後、目的や用途に素早く対応して材料を供給するために非常に重要である。一方、動物細胞用の培養液中にBIOXを添加して、がん由来の細胞株を培養すると細胞塊を効率良く形成することが分かり、培養基材として応用できる可能性が示唆された。また、DDSの為のリガンド分子として、がん細胞を標的とする目的で、クロロトキシンタンパク質にヒトIgGのFcドメインを融合したタンパク質を設計して作製し、細胞標的効果や増殖活性に与える影響について解析を行った。さらに、ヒト乳がん由来細胞を用いて抗体薬に対する耐性機構について解析を行い、今後のDDS開発に向けて、意義が大きい結果を得られた。ヒト肝臓がん由来細胞株HepG2細胞をチューブ状酸化鉄L-BIOXの存在下で培養した場合、培養10日後には非常に大きな細胞塊を形成することを明らかにした。さらに、大きな細胞塊形成によって肝臓細胞の分化マーカーの一つである血清アルブミンの分泌量が顕著に亢進し、通常の接着培養と比較して3倍以上に達することを明らかにした。また、L-BIOXの用量依存性を試験した結果から、1 mg/mlの濃度での添加が最適であることが判った。加熱処理(300°C, 500°C, 700°C, 800°C)をしたL-BIOXを1mg/mlの濃度で培地に添加して、HepG2細胞を培養すると、700°Cで細胞塊直径が最大となった。一方、人工の2-line ferrihydrite、およびL-BIOXから鉄を除去したL-シリカチューブでは細胞塊の形成が認められなかった。

800°Cで加熱処理したL-BIOXでは細胞塊形成を全く促進しなかったことから、1チューブ状構造、2表面のシリカ、3多孔質構造、の3点が細胞親和性と巨大な細胞塊形成に非常に重要な要素であることが強く示唆された。L-BIOXを添加して細胞塊を形成した場合の細胞の応答を調べるために、1)通常の接着培養、2)非接着培養(L-BIOX非添加)、3)L-BIOXを添加した非接着培養の各条件でHepG2細胞を2週間培養して、RNAを抽出し、マイクロアレイ解析を行った。細胞および細胞間接着、酸化ストレスなどに着目して、それぞれに関わると報告されているタンパク質をコードする遺伝子の発現を調べると、L-BIOXを添加した場合には、接着培養と非接着培養(L-BIOX非添加)の間であることが判った。生物工学前年度はやや遅れていたBIOX産生細菌の単離培養が進展し、25年度はほぼ計画通りに進展した。動物細胞培養基材への応用では、マウスiPS細胞を用いて新たな知見が得られた他、親和性メカニズムの解析に向けた準備も進んでいる。DDSへの応用検討については、リガンド候補としたタンパク質の有効性が大いに期待できる結果が得られた。以上の理由からおむね順調であると評価できる。鉄酸化細菌の単離はやや遅れている一方で、生産された酸化物の構造解析は順調に進展している。また、主に平成25年度以降に実施を予定していた培養基材への応用研究のための予備実験が計画以上に進展しているため、おおむね順調であると評価できる。25年度までに、動物細胞培養基材としての有用性が高いことが判ってきたため、希少タンパク質生産系への応用検討を推進する。また、親和性メカニズム、BIOXが細胞塊形成に与える影響について解析を行う。単一系BIOXを用いて、新規分子の探索とDDSへの応用を進める。培養基材に応用する実験が計画以上に順調であるため、平成25年度以降はスフェロイド培養およびDDSへの応用の検討を重点的に推進する。平成25年度前半には鉄酸化細菌の単離をさらに試みるが、集積培養系で生産された酸化鉄を用いて新規化合物の探索や細胞培養実験を同時に進める。計画の大幅な変更は無い。該当なし
静止期Bリンパ球の迅速的活性化の基盤となるエンハンサーアイランド形成機序の解明

脾臓に存在するB細胞はクロマチン構造が極めて凝集した静止期状態で存在するが、抗原を感知すると24時間以内に急速に活性化し、細胞の体積が増大し、転写量が約10倍に亢進する。一方で、急速に必要な遺伝子群を発現させるためには、静止期状態のクロマチン構造が急速な活性化に備えている必要があるが、そのメカニズムは不明である。これまでの研究から静止期B細胞は島状にH3K27アセチル化領域が凝集した「エンハンサーアイランド」を形成することを見出した。本研究では、このエンハンサーアイランドという新概念を導入し、静止期B細胞が急速な活性化に備えて、どのようにクロマチン状態を制御するか、その機構の解明を目指す。
体育科教育における目標・内容システムの構成-身体運動文化の主体形成活動の組織化-

本研究では、スポーツを含む人間の身体運動に関わる文化の継承と創造の実践的な担い手を形成するという立場から、実践の主体と客体となる文化を結びつける体育科教育の目標・内容システムの構成を明らかにしようとした。その結果、体育の教授-学習の対話的・探求的・協同的な相互作用において、発達のニーズに応じて「ともにうまくなる」「ともに楽しみ競い合う」「ともに意味を問い直す」という三位一体の活動システムを立ち上げ、技術性・組織性・社会性の体系をもつ対象と関連した矛盾の顕在化と解決過程の組織化が本質的過程として見出された。本研究は、身体運動文化の創造と実践主体の形成をめざす目標・内容の構成にむけて、(1)その方法論的な基礎を構築し、(2)体育科教育に固有の人間形成的機能を捉え直して、(3)これからの体育科教育の目標・内容構造を創出する理論的基礎と実践的手がかりを得ることを目的としている。その中で本年度の課題は、方法論的な基礎となる体育科教育に固有の活動システムを解明し、体育科教育の目標構造を再検討することであった。今年度の成果は以下の通り。1.体育科教育に固有の活動システムの解明について(1)教授-学習において対象化・共有化される活動システムは、活動(目的・動機)-行為(目標・課題、条件)-動作(手段システム)という対象的活動成分ともに、ルール、分業、コミュニティといった社会的・共同的活動成分からなる。(2)教授-学習の対象になる活動システムの目的・動機は、「ともにうまくなる」「ともに楽しみ競い合う」「ともに意味を問い直す」という相互に関連した3つの側面で定式化できる。(3)3つの側面に関わって、活動システムの対象的活動成分と共同的活動成分を明らかにした。(4)上記の活動システムには、主として陶冶(達成)に関わる成分と訓育(形成)に関わる成分が含まれる。2.体育科教育の目標構造の再検討について(1)社会的目標に関わって、戦後指導要領の社会的目標の変遷、最近の社会学習論からの授業モデル、保育実践の成果を分析・検討し、社会的目標を位置づけるための要件を探った。(2)スポーツリテラシーという観点から目標構造の拡張を図り、その内包と外延について考察した。(3)「できること」の学習(実技)の意味をより広い目標構造から位置づけ直すとともに、これまでの実践的成果から、その授業方法論的な基礎づけを図った。3.今後の課題に関わってドイツの学校スポーツにおけるオリンピック教育の展開を対象に、総合的な文化内容を内包するプロジェクト実践の目的・目標構造と内容構成を検討した。本研究は,身体運動文化の主体形成をめざす体育科教育の目標・内容を構造的に導く理論的基礎を確立し,実践的手がかりを得ることを目的としている。今年度は,指導要領改訂論議の動向をにらんで体育科が担う目標・内容論の焦点として身体(能力)形成と人格形成に関する原理的考察を試みた。同時に,実践の事例から目標・内容の重点化と系統化について検討した。成果は以下の通り。1.身体(能力)形成に関する代表的な体育の考え方を検討した。活動理論的カテゴリーにより,主体の身体能力を活動・行為能力に位置づけるとともに,文化内容とりわけ運動技術の構造との関連を全体的・統合的に把握する見通しを得た。2.人格形成に関して,社会的発達,人格構造論,陶冶と訓育論,規律形成の指導論の観点から考察した。教科教授では身体運動文化を基盤とした教科内容及び学習集団の訓育作用に注目する必要がある。また,学習課題をめぐる主体及び主体間の矛盾の克服プロセスが重要である。3.指導要領改訂論議における体育科の目標(内容)の構造には曖昧さがある。「身体能力」の目標は「動き」「技能」「体力」で構成され,他方で全体的な教育課題として「体力」の育成が求められている。「態度」の目標においても,運動の学習にともなう規範的・情意的態度のみならず,道徳との関連性も指摘される。今回,各領域の内容の系統化が図られているが,その根拠や構成原理の検討が必要である。4.実践事例から,発達階梯によって「ともにうまくなる」「ともに楽しみ競い合う」「ともに意味を問い直す」学びと経験の配分及び主導的な目標成分に違いが見受けられた。3つの目標成分が未分化ながら「ともに楽しみ競い合う」が主導的段階,「ともにうまくなる」技術的追求と達成が際立つ段階,「ともに意味を問い直す」省察を介して技術と組織の両面で学習を深化させる段階である。本研究は、身体運動文化の主体形成活動の組織化という視座から体育科教育の目標・内容の体系化を図る理論的基礎と実践的手がかりを得ようとするものである。今年度の研究成果は以下の通り。(1)学習指導要領における目標・内容の体系・系統の検討学校段階の接続と発達段階に応じた指導内容の体系化が「4・4・4の原則」に即して図られている。内容の系統化に改善が見られるが、いくつかの検討課題がある。

つまり、「身体能力」目標を軸とした構成を認識目標や社会的・自治的目標と関連づけて統合化を図る、運動領域の構成原理を一貫性をもって明確化する、指導内容の詳述化に対して実践における実態に即した調整の指針や方法を導くなどである。(2)異質協同の学習活動における目標・内容の構成異質協同の学習論の研究課題は、教科内容の体系化・系統化と主体的・自治的なグループ学習の方法・意味とを相互関連的に構成する原理を解明することである。異質協同の学習の基本的構成は次の通り。ルール学習と技術学習をめぐって異質協同の水平的関係から矛盾・葛藤が生じる。それが学習の意味を問い直すメタ学習の次元を必要とする。そこで身体運動文化の意味や価値に関する社会的・歴史的学習が発達段階に応じて指導内容に位置づく。かかる重層的な課題解決に学力と人格形成を統一する契機を見出すことができる。(3)子どもの技術認識の発達について子どもの技術認識について、運動結果の認識、運動技術の客体的認識と主体的認識を分析視点に検討したところ、指導内容として技術課題が明確に位置づいていること、実験などの方法で技術課題が子どもにわかりやすく提示されることが技術認識を促進することが示唆された。また、「結果」「課題の名称」「課題の感覚的理解」「課題の仕組みや解決方法」「自分なりの課題の仕組みや解決方法の解釈」「分析・総合」といった認識発達の段階が仮説的に導かれた。
超長期油田形式シミュレーションに関する研究

本研究は、地球内部で地質時間に亘って進行する油田形成プロセスを数値モデル化し、長期的に数値シミュレーションにより捉えることで、油田・ガス田の探鉱活動における発見確率の向上を図ることを目的としたものである。本研究で行われた研究内容および結果の要点は以下の通りである。(1)地層パラメータに関する実験的研究-地層の機械的圧密の進行に伴う堆積物物性変化、圧密中の粘土質堆積物中の2相流体移動、油水の排出、油水の重力置換、等に関する実験を行った。特に高圧密領域での堆積物物性変化の様子を明らかにした。(2)超長期油田形成シミュレーションプログラムの開発-地層の圧密変形、油水2相流体流動、熱移流・拡散を考慮した3次元シミュレーションプログラムを開発した。また、グラフィックプログラムの作成を行った。(3)地質学的研究およびケーススタディー堆積盆地の構造運動の地史、根源物質量の推定、地化学的条件に関する公表データ収集と地質モデリングを行った。収集されたデータを参考に堆積過程のデータ(堆積速度、堆積総砂泥比、海深など)を作成し、化学反応パラメータ、地層物性パラメータを実験結果等を基に設定して、一次元及び2次元シミュレーションを行い、結果の検討からプログラムのチェックを行い計算の正しさを検証した。本研究では、以上のように基本的なシミュレーションの骨組みまではおおよそできあがったが、長期現象のパラメータの実験的、フィールド的な取得、推定方法、を検討し、シミュレーションの結果に実用的信頼性を持たせることが今後の課題である。堆積盆地において長い地質時間に亘って進行形成される油田鉱床のプロセスを、内在する個々のメカニズムの攻究と総合化により、数値的に再現することを目的とする。これは既存の地質学的・地球化学的石油探査技術と油層工学の成果を結び付けた新しい探査手法として通常油田の発見確率・探査精度の向上をもたらすと共に、近年注目されている重質油・オイルサンド・オイルシェ-ルの地質学的賦存形態をも解明する足がかりになるものと期待される。本年度は反度速度論・統計確率論に基く時間-生成物質間の量的対応関係について、物理・化学的方面から文献の検索と収集を行い、過去の実績との再検討を行った。その結果、堆積盆地における圧密過程を室内実験と既存デ-タの収集から圧密理論に基づくシミュレ-タの基本設計を試みた。室内実験においては高温高圧透水試験機を工夫し、圧密用として次のような堆積圧密機構を考えた。泥質岩の堆積の進行に伴ってプランケットサンドのような砂層を入れた場合、堆積物から排出される水力流は泥質岩のような浸透性の小さいものか砂層のような浸透性の大きな方向へ排出されるであろう。こうした状況下で泥質岩の圧密は埋没深度と共に圧密度を増し、一般的に用いられる孔隙率30%前後にまで達する。この環境下において生成された油が最盛期に達し、移動を始めるとすれば、本研究の基本となる重要なものとなることが判った。従って日本各地の堆積岩の圧密係数を求め、これを用いた圧密理論に基づいたシミュレ-ションを行った結果は満足できるものであり、人工泥岩の実験でもある程度の結果を得ることができた。これら実験・計測および数値解析に必要な設備備品を別紙に記戴した通り購入した。前年度に引続き,一軸下での圧密実験を行った。特に本年度は,一般的な粘土質供試体の圧密挙動に加え,(1)地層の互層条件を考えた,泥質層(粘土質供試体)と砂質層(細粒ガラスビ-ズ)の同時圧密実験(2)生成油分を想定した物質(通常温度下で固体)を含む泥質層圧密実験(3)地温上昇に伴う泥質層内の油分流動を考慮した泥質層の加温圧密実験を行った。実験では,圧密過程中の排出流量,間隙圧,圧密変位を測定した。

特に,(3)では異なる圧密段階から加温し,固形物質を溶融流動させ最終段階までの排出油分量の差異をガスクロマトグラフで定量した。これら一連の実験の結果は,今年度作成した1次元2相圧密・流動連成型シミュレ-ションモデルによる計算値と比較考察した。その結果,変位に関する数値計算結果と計測結果は比較的容易なマッチングされ得るが,間隙圧,排水流量はよい一致を見せないことが明かとなった。この点に関しては,計算と実験双方の問題がある。計算法に関しては,2相流動のパラメ-タ-,粒子自体にかかる有効応力,および供試体の透水性変化の評価法が確立されていないことにある。実験法に関しては,製作段階にある高圧一軸圧密計測・サンプリング容器によりかなり改良されるものと考えているが,容器と試料(砂及びシルト)との高圧下での摩擦,温度上昇に伴う容器及びピストン等の膨張に伴う流体の漏洩がどれだけ抑えられるかは今後の実験により詰めなければいけないと考えている。前年度に引き続き、一軸下での圧密実験を行った。特に本年度は、新しく試作した高圧一軸圧密実験装置を用い以下の点に注目した実験を行った。・前年度の成果を踏まえ、泥質層(粘土質供試体)とその上下に砂質層(標準砂)を配し、地層の互層条件を考えた圧密実験・石油生成時期の違いによる泥質層内の油分流動および砂質層への油分排出を考慮した泥質層砂質層互層の加温圧密実験特に、石油生成時期の違いを表現するために、異なる圧密段階から加温し、固形物質を溶融流動させ、最終段階までの排出油分量と圧密終了後の試料の各部分の油分のガスクロマトグラフによる定量を行った。この結果、圧密初期に形成された石油は、圧密水流のみによって排出される可能性があるが、ある程度圧密が進むと、圧密水流のみの排出は行われず、他のメカニズム(マイクロフラクチャリング等)が必要であることがわかった。これらのメカニズムについては、本年度試作の高圧一軸圧密実験装置により、今後研究を進めていくことが可能であると考える。数値計算に関しては、今年度は、前年度までの一次元圧密シミュレ-タを改良して、超長期シミュレ-タのプロトタイプを作成した。これは、少なくとも一次元では、1000万年程度の計算を高速に行うことが可能であり、標準的な堆積盆に対する結果は、地質学的に得られたいままでのデ-タとよく一致している。さらに、堆積過程をシミュレ-トするための基礎方程式についてのレビュ-を行い、コ-ティングを実行中である。また、圧密シミュレ-タとの統合を検討すると共に、それらの二次元化を図りつつある。
歯石中のリン酸カルシウム結晶によるインフラマソームの活性化が歯周組織に及ぼす影響

本研究では歯石中のリン酸カルシウム結晶がマクロファージや好中球においてNLRP3インフラマソームを介したIL-1β産生に関与するかどうか検討した。野生型マクロファージをLPSで感作後に乾熱処理した歯石で刺激すると培地上清にIL-1βの産生がみられたが、NLRP3欠損マクロファージにおいてはIL-1βはほとんど産生されなかった。LPS感作後の野生型マクロファージにおけるIL-1βの産生は、カスパーゼ1阻害剤の添加により有意に抑制された。同様にヒトPMNをLPS感作後に乾熱処理した歯石で刺激するとIL-1βを産生した。また、このIL-1β産生は、カスパーゼ1阻害剤の添加により抑制された。歯周病患者から採取した歯石を粉砕し、乾熱処理によって菌体成分を不活性化させた。マウスマクロファージをLPSで感作後、カスパーゼ1阻害剤の存在下/非存在下において、未処理の歯石または乾熱処理した歯石で刺激した。培養6時間後に培地上清を回収し、IL-1β濃度をELISAで測定した。また健常者および歯周炎患者の末梢血を採血し、3 %デキストランで赤血球を取り除き、得られた白血球浮遊液を、Ficollを用いて単核球と多形核白血球を分離した。細胞数の計測後、プレートに播種し、TLR4リガンドであるLPSでプライミング後、各種歯石で8時間刺激した。上清中のIL-1β、TNFα濃度をELISAで測定し、多形核白血球においても歯石の刺激により、インフラマソームが活性化し、IL-1βが産生されたことを確認した。これらのことから、歯石中のリン酸カルシウム結晶はマウスマクロファージおよびヒトPMNにおいて、NLRP3インフラマソームを介したカスパーゼ1の活性化によりIL-1β産生に関与することが示唆された。歯周炎患者の歯肉溝浸出液(GCF)中には多数の好中球が含まれている。歯周基本治療前の歯周炎患者の4 mm以上の歯周ポケットに#50のペーパーポイントを挿入し1分間保持した後、緩衝液を入れたマイクロチューブに浸漬し、歯周ポケット内の好中球を回収した。ただちに専用ディッシュにプレーティングし、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、エンドソーム内に好中球に貪食された歯石結晶が存在するか観察した。適切な好中球の回収が困難であるため、現在も標本を採取して観察を継続している。歯周炎は歯周組織の破壊を特徴とする炎症性疾患であり、局所で産生されるIL-1βなどのサイトカインは、歯周炎の進行に重要な役割を果たす。IL-1βはカスパーゼ1によって活性化するが、カスパーゼ1を制御しているのはインフラマソームであり、近年結晶などの刺激がNLRP3インフラマソームを活性化することが明らかとなった。マウスマクロファージ(WT、NLRP3-KO)またはヒト末梢血多形核好中球(PMN)をLPSでプライミング後、カスパーゼ1阻害剤の存在下/非存在下において、歯周病患者から採取した歯石で刺激した。WTマクロファージをプライミング後に歯石で刺激すると、培地上清にIL-1βの産生がみられたが、NLRP3-KOマクロファージにおいてはIL-1βはほとんど産生されなかった。プライミング後のWTマクロファージにおけるIL-1βの産生は、カスパーゼ1阻害剤の添加により有意に抑制された。同様にヒトPMNをプライミング後に歯石で刺激するとIL-1βを産生した。このIL-1β産生は、カスパーゼ1阻害剤の添加により抑制された。以上の結果より、歯石中のリン酸カルシウム結晶はマウスマクロファージおよびヒトPMNにおいて、NLRP3インフラマソームを介したカスパーゼ1の活性化によりIL-1β産生に関与することが示唆された。以上の結果は、第12回国際エンドトキシン自然免疫学会(IEIIS, Tokyo, 2012, p.160)および、2012年度日本歯周病学会九州5大学研修会(2012,福岡, p.13)にて発表された。

当講座ではLPS感作ラットの歯肉溝内へ高濃度LPSを頻回滴下することにより、アタッチメントロスを伴った明確な歯周ポケット形成が生じることを報告している。このラット歯周炎モデルでは、ルイス系雄性ラットの上顎両側第一臼歯歯肉溝内に、マイクロシリンジを用いてE. coli LPSを毎日20回滴下し、10日後の病理組織切片を作製・観察することにより、形成された歯周ポケット内・接合上皮内に多数の好中球が浸潤していることが確認された。この時、LPSと同時にハイドロキシアパタイト(HAp)ナノ粒子(150 nm)懸濁液を歯肉溝内に滴下したラットの病理組織切片では、歯周ポケットの深化が'認められた、また単位面積辺りの炎症性細胞浸潤数やIL-1β陽性細胞数は増加しており、摘出された上顎第一臼歯歯肉からは高濃度のIL-1βが検出された。これらのことから、LPSによる感作ラットの歯周ポケット形成には炎症性サイトカインIL-1βが関与しており、IL-1βはHApナノ粒子を貪食した炎症性細胞のインフラマソーム活性化を介して産生されていることが示唆された。歯周病学平成25年4月より、歯周炎患者の歯肉溝滲出液から好中球を回収して、インフラマソーム活性化がみられるかを検証した。しかしながら分離された好中球の多くに細胞死が観察され、細胞質内の観察は困難であった。これは予想していたよりも早い段階でインフラマソームを介したpyroptosisが起こることを示唆しており、浸潤してきた炎症性細胞のインフラマソーム活性化を歯肉組織内で観察する方法に変更することとした。平成24年度の研究計画通りに、歯石結晶によるNLRP3インフラマソームの活性化がin vitroにおいて確認された。また一部平成25年度に計画していた、健常者の末梢血を用いた研究も行うことができ、これらの研究成果を国際・国内学会の両方で発表することができた。このラット歯周炎モデルではE. coli LPSをマイクロシリンジを用いてルイス系雄性ラット上顎両側第一臼歯歯肉溝内に毎日20回滴下し、屠殺後病理組織切片を作製、観察することにより、形成されたポケット内、接合上皮内に多数の好中球が浸潤していることが確認された。このモデルを用いて、LPSと同時にHApナノ粒子(150 nm)懸濁液を歯肉溝内に滴下し、作製された組織切片にHE染色、IL-1βに対する免疫染色を施す。単位面積辺りの炎症性細胞浸潤数やIL-1β陽性細胞数を計測することにより、歯周組織に炎症が拡大する際にHAp結晶の存在が好中球に及ぼす影響を検討する。平成27年3月までに実験結果の解析を行い、研究結果を取りまとめる予定である。平成25年度は、実際に歯周炎患者の歯周組織で歯石結晶によるインフラマソームの活性化がみられるかを検証する。具体的には歯周炎患者の歯肉溝浸出液(GCF)中に存在する好中球を分離し回収する。ただちに専用ディッシュにプレーティングし共焦点レーザー顕微鏡を用いて、エンドソーム内に好中球に貪食された歯石結晶が存在するか観察する。さらに歯周ポケット内の好中球にカスパーゼ1やIL-1βの発現がみられるか検証する。また研究成果の報告を、日本歯周病学会、日本歯科保存学会などの国内学会やIADRなどの国際学会にて行い、米国学術誌PLoS ONEに投稿する予定である。
超高速3次元形状計測センサの開発および応用の研究

本提案の目的は、超高速な形状計測センサの開発および、計測した形状データを用いた応用の研究を行うことである。提案する形状計測手法は、プロジェクタから固定したパターンを投影し、観測対象上に写ったパターンをカメラで観測することによって形状を復元する。単一画像から形状データを得られるため、ハイスピードカメラを用いることにより、高速な事象の観測が可能な手法を開発した。これまでの実験により、100032000コマ/秒で撮影された、複雑かつ高密度な形状の計測に成功した。本年度は,3次元形状復元に必要なプロジェクターカメラ間の対応付けにおける曖昧さ解決に利用するため,これまで開発したワンショット3次元形状計測法とカラーパターン光を組み合わせる方法を提案した.この方法では,de Brui jn系列に基づいた周期的なカラーコードを利用したパターンを用いる.このカラーコードを用いることによって,周期内での位置を区別できるため,対応付けの曖昧さと,投影するグリッドパターンの誤接続を減らす効果を実現し,国内および国際会議において発表した.グリッドパターンの誤接続が発生した場合に,これまで開発した方法では共面性拘束による対応付けが破綻するという問題があったが,ピラミッドパターンによるロバストで高精度な推定法を導入し,誤接続が存在する場合にも,破綻なく対応付けを実現する手法を提案し,投稿論文誌において発表した.観測した物体が画像中で小さく写っていた場合,共面性拘束では対応付けの解決や,カラーパターンの検出が難しくなる.そこで,フレーム間での動きの連続性を仮定することによって,複数のフレームから対応付けに利用する情報をとりだし,それらをまとめて対応付けする手法を研究し,画像中の小さな観測対象の形状復元が可能となることを確認した.本年度の研究においては,カラーパターンの導入を研究代表者(佐川),ロバスト推定の導入を研究分担者(古川),時間変化の連続性を考慮した対応付けの安定化を研究分担者(川崎)が担当し,それぞれの担当分を組み合わせて,画像処理および形状復元を行う実験システムを構築し,国内および国際会議においてデモを行った.本提案の目的は,高速・超高速な形状計測センサの開発および,計測した形状データを用いた応用の研究を行うことである.平成22年度における研究では,まず,複数のデバイスを利用した,広範囲な計測手法の開発を行った.初期実施計画に記されていなかった発展として,平成21年度の研究で,複数のカメラ,プロジェクタを利用した形状計測の可能性が示された.本年度はこの手法を拡張し,観測対象の周囲にカメラとプロジェクタを配置し,高速移動物体に対して全周囲形状の計測を行う方法の研究開発を行った.この研究は,国内会議MIRU2010において最優秀論文候補となり,国際会議PSIVT2010において最優秀論文を受賞した.また,これまで可視光を投影するプロジェクタを用いてパターンを投影したのに対し,赤外光を用いてパターン投影を行うプロジェクタの設計と試作を行い,赤外光を用いて形状計測を行うシステムの研究開発を行った.これにより,可視光のテクスチャの撮影と形状計測を同時に行うことが可能となった.この研究について,国際会議における採録が決定しており,2011年に国外・国内で発表を行う予定である.さらに,これまでの研究においてはワンショット形状計測法として,単一の画像から形状復元を行ったが,時系列に連続して得られる画像に対し,形状変化の連続性を導入して形状復元の安定化を図る研究を行った.また,ワンショット形状計測法では撮影のフレームレートと比べて,形状復元の計算に時間がかかっていた.そこでアルゴリズムとその実装を見直し,計算速度の向上を目指す研究開発を行った.本提案の目的は,高速・超高速な形状計測センサの開発および,計測した形状データを用いた応用の研究を行うことである.提案する形状計測手法は,プロジェクタから固定したパターンを投影し,観測対象上に写ったパターンをカメラで観測することによって形状を復元する.単一画像から形状データを得られるため,ハイスピードカメラを用いることにより,高速な事象の観測が可能である.平成22年度までにおいて,基本となる計測手法が確立した.平成23年度には,下記に挙げる基本手法の拡張および,計測手法の応用について研究を行った.まず,これまで研究した手法によって,高フレームレートの映像を用いて形状計測が可能となったが,形状復元の計算に時間がかかっていた.平成22年度から研究してきた計算アルゴリズムの高速化を発展させ,並列計算性能に優れたGPUの計算能力を生かし,計算速度の向上を図った.また,これまで提案してきた形状復元方法は,投影したグリッドパターン上の形状データを生成するものであったが,平成23年度にはこれを高密度に補間することによって,密度が高い形状データを生成する手法を研究開発し,水面に起こる波などの細かな形状の計測に成功した.さらに,複数のカメラ,プロジェクタを利用した形状計測について平成22年度に研究を開始し,全周囲形状の計測を高速移動物体に対して適用できることを示した.平成23年度には,その全周形状システムを発展させ,すべてのカメラ・プロジェクタの情報を統合することによって,形状計測の精度を向上させる手法について研究した.
擬人化が科学的説明文の理解過程に及ぼす影響の検討

自然現象を人に例えるといった擬人化を用いた説明は日常的に行われているが,擬人化が説明文の理解に及ぼす影響と認知過程は不明な点が多い。本研究では,認知の二重過程理論の枠組みをもとに,擬人化された説明文が直感的でヒューリスティックに基づく説明文理解を促進するか,熟慮的な深い説明文理解を促進するかを検討する。本研究を行うことで,「人らしい」対象がどのような認知過程を喚起するかを明らかにし,科学教育等における擬人化の適切な利用についての知見を提供することが期待できる。
バレイショ近縁野生種における根系の遺伝的変異と養分吸収能力との関係

バレイショの根系育種における基礎的知見を得る目的で、圃場に栽培した交配親の異なる3組の個体2次分離集団(各50系統)および近縁野生種(8種)と栽培種(12系統)について、根の生理・生態的形質を調査した。1.開花期および開花後30日において、根乾物重(根重)および根の活力の指標である単位根重当りの根呼吸速度には、分離集団間に差異が認められ、ツニカを親とする集団はシルテーマおよび島系538号を親とする集団に比べ根重が大きく、逆に根活力が小さかった。しかし、根重の差異は根活力の差異に比べ大きく、個体当りの総根活力は根重の差異による影響をより強く受けた。また、葉、茎および塊茎の乾物重は、根重と同じく、ツニカを親とする集団で最も大きかったが、集団間における根重の差異は他の部位の乾物重の差異に比べ大きかった。2.開花期における根重では、野生種間および栽培種系統間で大きな差異が認められ、S.phurejaはいずれの栽培種系統よりも著しく大きな値を示した。また、栽培種に比べ野生種では葉重が小さく、このためS.phureja,S.microdontumおよびS.stoloniferumの根重/葉重比は栽培種の系統に比べ大きな値を示した。一方、単位根重当りの根呼吸速度および根長における野生種間および栽培種系統間の差異は根重の差異に比べ小さく、根活力において栽培種の系統を著しく凌駕する野生種は認められなかった。以上のことから、根重における遺伝的変異が大きいことが明らかとなり、養分吸収能力を高めるには根重の大きな系統を選抜することが根重当りの根活力の選抜に比べより容易であるものと推察した。なお、1および2の調査試料における根の内部形態,分枝根の発生状況および窒素吸収量については、現在解析中である。今後、今年度行った近縁野生種と栽培種との交配種子により実生根の遺伝的変異を明らかにする。
配偶子への分化可能な生殖細胞株の開発

本研究では、マウスおよびラット始原生殖細胞および精原細胞から培養細胞株を樹立して、さらにこれを配偶子まで分化させる系を確立することを目的とした。そのためにまず、すでにマウス始原生殖細胞から樹立された全能性、細胞株であるEG細胞を、生殖隆起体細胞と共培養した時に、この細胞が始原生殖細胞に分化している可能性があるかどうかをマーカー遺伝子の発現により調べた。その結果、始原生殖細胞で特異的に発現しているmVH遺伝子の発現が誘導され、さらにその効果は、EGFによって置き換えられることがわかった。このことから、EGFにより、EG細胞が始原生殖細胞としての性質を持つように分化誘導されることが示唆された。一方、新たな精原細胞株を樹立する目的で、当研究室ですでに得ているBcl-2を精原細胞で過剰発現するトランスジェニックマウスの精巣を解離後、STO細胞フィーダー上で培養した。培養後、生殖細胞特異的なTRA98モノクローナル抗体で染色し、生殖細胞数の経時変化を調べたところ、正常マウスでは培養開始後30日以降生殖細胞は消失したが、このトランスジェニックマウスでは45日まで生殖細胞が確認され、より長期間にわたって培養下で維持できることがわかった。さらに、精母細胞以降の生殖細胞を特異的に認識するTRA369モノクローナル抗体で染色した結果、培養開始後10日目で、10%程度の生殖細胞がこの抗体陽性の精母細胞に分化していることがわかり、Bcl-2トランスジェニックマウスの精原細胞は培養後も分化能を保持していることが明らかになった。本研究では、マウスおよびラット始原生殖細胞および精原細胞から培養細胞株を樹立して、さらにこれを配偶子まで分化させる系を確立することを目的とする。本年度はすでにマウス始原生殖細胞から樹立されている多能性細胞株であるEG細胞を、生殖隆起体細胞及び、減数分裂を誘起する事が知られているフォルスコリン及び減数分裂誘導ステロイド(MAS,meiosis activating sterol)存在下に培養後、腎臓皮膜下に移植して、EG細胞由来の卵形成の有無を検討した。その結果、卵形成は確認されなかったが細胞株によって、そのまま移植した場合には観察されるテラトーマ形成が起こりにくい場合があることが確認された。この結果は、培養に加えた因子が減数分裂の誘導には十分ではないものの、EG細胞の体細胞へのランダムな分化を抑制する効果があることを示唆している。また、新たな精原細胞株を樹立する目的で、当研究室ですでに得ているBcl-2を精原細胞で過剰発現するトランスジェニックマウス及びp53ノックアウトマウスの精巣を解離後、STO細胞フィーダーまたはタイプ1コラーゲンでコーティングした培養皿で2週間培養した。培養後、生殖細胞特異的なTRA98モノクローナル抗体で染色し、生殖細胞数の経時変化を調べたところ、p53ノックアウトマウスのものは正常マウスと変わらず2週間後にはほとんどすべての生殖細胞が消失したが、Bcl-2トランスジェニックマウスを培養したものでは正常マウスより10倍程度多い生殖細胞が観察された。この結果からBcl-2トランスジェニックマウスの精巣から、精原細胞株か樹立できる可能性が考えられる。本年度はまず、すでにマウス始原生殖細胞から樹立されている多能性細胞株であるEG細胞を、生殖隆起体細胞と共培養した時に、この細胞が始原生殖細胞に分化している可能性があるかどうかをマーカー遺伝子の発現により調べた。その結果、始原生殖細胞で特異的に発現しているmVH遺伝子の発現が誘導され、始原生殖細胞としての性質を持つように分化していることが示唆された。さらにその効果は、すでに生殖隆起で発現していることを明らかにしている増殖因子Gas6により増強されることを見い出した。