hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在宅シフト後評価指標開発と看護職の在宅シフト支援能力のベンチマーク構築

「アウトカム評価のための在宅シフト後評価指標の開発」以下に示す文献を中心に研究者らで在宅シフト後評価指標案を検討及び抽出した。「国立病院機構臨床評価指標Ver.3」、「日本看護協会労働と看護の質向上のためのデータベース(DiNQL)」、「看護ケアの質評価・改善システム(JINQI)」、「看護サービスのベンチマーキング調査(NQI看護質指標研究会)」、「ANA(米国看護師協会)看護の質指標NDNQI」、「Discharge planningfrom hospital tohome.Shepperd S, Lannin NA, Clemson LM, McCluskey A, Cameron ID, Barras S.2013」、「患者満足度評価尺度日本語版CSQ-8J (立森久照ら)」、「病院看護の通信簿レポートカード(編集アメリカ看護婦協会)」、「退院支援・調整に対する患者・家族の満足度(福島道子ら)」、「満足度調査による退院支援の評価(楠本順子ら)」、「在宅ケアアウトム評価と質改善の方法(編集島内節ら)」本研究の概念枠組みは、評価の視点として構造structure、過程process、結果outcomeを基盤とした。構造は、病院及び施設の基礎情報や加算状況、看護職員情報等で構成した。過程は、研究者らが作成した「地域包括ケアシステムにおける看護職の在宅シフト型コンピテンシー尺度」、「介護老人保健施設に従事する看護師の看護実践能力尺度」とした。結果は、1.在院日数(在所日数)、2.再入院率(再入所率)、3.予期せぬ再入院(予期せぬ医療機関受診)、4.在宅復帰率、5.日常生活自立度の変化、6.健康状態の変化、7.満足度で構成した。本研究の「アウトカム評価のための在宅シフト後評価指標」は、これらの概念枠組みの結果の構成要素7項目とした。平成29年度の研究計画は、「アウトカム評価のための在宅シフト後評価指標の開発」にむけて、先行文献を基にした在宅シフト後評価指標案の検討及び抽出とスーパーバイズによる内容妥当性の確保であった。現在、先行文献を基にした在宅シフト後評価指標案の抽出が終了した。やや遅れた原因として、在宅シフト後評価指標案の検討及び抽出に時間を要したためである。在宅シフト後評価指標案を含む概念枠組みは、本研究の根幹部分にあたるものであり、複数の文献を検討し、研究分担者と意見交換しながら慎重に作業を進めた。平成30年度は、平成29年度の研究段階で抽出した「在宅シフト後評価指標案」の内容妥当性の確保にむけてスーパーバイズから開始する。平成30年度平成31年度は、地域包括ケアシステムにおける看護職の在宅シフト型コンピテンシー尺度」「介護老人保健施設に従事する看護師の看護実践能力尺度」と在宅シフト後評価指標との関連を分析する。平成32年度は、地域包括ケアシステムにおける看護職の在宅シフトベンチマーク指標を構築する。

平成30年度平成31年度は、地域包括ケアシステムにおける看護職の在宅シフト型コンピテンシー尺度」「介護老人保健施設に従事する看護師の看護実践能力尺度」と在宅シフト後評価指標との関連を分析する。平成32年度は、地域包括ケアシステムにおける看護職の在宅シフトベンチマーク指標を構築する。理由:今年度予定していたスーパーバイズがまだ実施できていない状況である。よって、スーパーバイズに関わる経費をまだ使用していない。使用計画:次年度はスーパーバイズから実施する予定である。
高エネルギー実験と宇宙観測に基づく現実的な高次元超対称模型の探索

前年度に引き続き、素粒子統一理論の有力候補の一つとされる高次元時空の超対称理論に基づき、具体的な素粒子模型の構築とそれらの現象論及び宇宙論的性質の解明に向けた研究を行った。まずは昨年度からの継続課題として、背景磁場を用いてこれまで個別に構築してきた超対称標準模型のセクターと超対称性を自発的に破るセクターを単一の高次元超対称理論に融合することを試みていたが、その過程で、FI項と呼ばれる特定の作用項が磁場系の低エネルギースペクトラムに多大な影響を及ぼすことを見出し、その現象論解析を行った。特に、観測されているクォークやレプトンの世代間質量比と混合角の階層性を説明する上で、同項が主要な役割を担い得ることを示した点は重要であると考えている。また、このFI項は局所超対称理論においても高次微分項を起源として現れ得ることが近年指摘されており、そのような枠組みでの同項の素粒子論及び宇宙論的影響についても解析を行い、最新の観測データを基に理論のパラメータに対する制限を導いた。局所超対称理論は重力を必然的に含むため超重力理論とも呼ばれるが、これは超弦理論の低エネルギー有効理論としても現れることが知られている。特に、開弦の端点が拘束されるDブレーンに対しては特定の高次微分項を含むDBI型と呼ばれる作用となるため、ここではDBI型超重力作用にFI項を埋め込んだ模型を定式化して解析を行った。以上は素粒子統一理論の研究の進展に寄与する重要な成果であると考えている。素粒子標準模型が内包するゲージ階層性と質量階層性や暗黒物質の問題を説明できる可能性をもち、素粒子統一理論の有力候補の一つとされる高次元時空の超対称理論に対し、具体的な素粒子模型の構築とそれらの現象論及び宇宙論的性質の解明に向けた基礎研究を行った。物質を含む量子重力理論の最有力候補である、超弦理論の臨界次元として知られる10次元時空を出発点として、標準模型の粒子組成と相互作用を再現する上で有望な、背景磁場をもつコンパクトな余剰空間を想定することで、現実的な素粒子模型の構築を試みた。このような枠組みでは、余分な粒子が脱結合するようなオービフォルドと呼ばれる商空間が先行研究で導入されていたが、そこでは系の安定化とゲージ階層性の説明に必要な超対称性を(低エネルギーまで)保つのが難しいことが知られていた。これに対し、本研究では背景磁場に対して荷電粒子の真空期待値を考えることで、新たなクラスのオービフォルド模型が構築可能であることを示し、その具体例としてニュートリノの超対称パートナーが期待値をもつことで超対称性が保たれるような模型を提案した。これは高次元超対称模型の現実的なクラスを拡げる重要な成果であると考えている。また、このような枠組みでの余剰次元の安定化と(低エネルギーで現象論的に要求される)超対称性の自発的破れのメカニズムや、(電弱スケールの生成と安定化に寄与する)標準模型一重項を含むような模型の拡張に関する研究も行い、それぞれ幾つかの興味深い成果が得られているが、これらは次年度に継続する予定である。今年度の研究実施計画のうち、モジュライ固定と超対称性の破れのセクターの詳細な解析にはもう少し時間がかかりそうであるが、おおむね計画通りに進んでいる。前年度に引き続き、素粒子統一理論の有力候補の一つとされる高次元時空の超対称理論に基づき、具体的な素粒子模型の構築とそれらの現象論及び宇宙論的性質の解明に向けた基礎研究を行った。今年度は特に、余剰次元の背景磁場により物質場の現実的なスペクトラムを生成可能なこれまでの幾つかの模型に対し、余剰空間の大きさを安定化するメカニズムについて研究を行なった。コンパクト空間のサイズの揺らぎは高次元重力の力学的自由度を担うモジュライ場により記述され、これが有限な期待値の周りで十分に重い質量をもつこと(モジュライ固定)により同空間が安定化される。ここでは背景磁場模型の非摂動効果で生成されるポテンシャルの性質を調べることで、これによりモジュライ場を固定することが可能であり、余剰空間が安定化されることを示した。これは高次元理論に基づき現実的な素粒子模型を構築する際に解決しなければならない難題を、背景磁場模型がまた一つ克服したことを意味しており、重要な成果であると考えている。同成果をまとめた論文は学術誌に掲載された。一方、高次元超対称模型の現象論を展開する際に有用となる超空間作用の定式化に関わる研究も行い、同成果をまとめた論文も同様に掲載された。更に、背景磁場を用いてこれまで個別に構築してきた超対称標準模型のセクターと超対称性を自発的に破るセクターを、単一の高次元超対称理論に融合する研究も行い、この融合系でも上記の余剰空間安定化メカニズムの実効性が保たれるという興味深い成果も得られているが、これらは次年度に継続する予定である。今年度の研究実施計画のうち、これまでに同定した模型の現象論と宇宙論の十分な展開には、当初の計画よりも時間がかかりそうである。

特に、観測されているクォークやレプトンの世代間質量比と混合角の階層性を説明する上で、同項が主要な役割を担い得ることを示した点は重要であると考えている。また、このFI項は局所超対称理論においても高次微分項を起源として現れ得ることが近年指摘されており、そのような枠組みでの同項の素粒子論及び宇宙論的影響についても解析を行い、最新の観測データを基に理論のパラメータに対する制限を導いた。局所超対称理論は重力を必然的に含むため超重力理論とも呼ばれるが、これは超弦理論の低エネルギー有効理論としても現れることが知られている。特に、開弦の端点が拘束されるDブレーンに対しては特定の高次微分項を含むDBI型と呼ばれる作用となるため、ここではDBI型超重力作用にFI項を埋め込んだ模型を定式化して解析を行った。以上は素粒子統一理論の研究の進展に寄与する重要な成果であると考えている。引き続きモジュライ固定と超対称性の破れのセクターの詳細な解析を行った後、当初の予定通りこれまでに同定した模型の現象論と宇宙論を展開して、最新の実験観測データとの比較検証を行う予定である。引き続きこれまでに構築した模型の現象論と宇宙論の解析に注力する。その進展具合に応じて、最新の実験観測データとのより精密な比較検証や、より基本的な理論(超弦理論など)による模型の実現可能性の追究も行う予定である。実際に要した旅費の内訳が当初の見積もりとずれたため。実際に要した旅費の内訳が当初の見積もりとずれたため、次年度の旅費として使用する。次年度の旅費として使用する。
細胞転写因子TEAD4を介したヒトパピローマウイルス発癌機構の解明

TEAD4は細胞の増殖・移動能を制御する細胞遺伝子群の発現制御に関わる転写因子である。我々はこれまでに、ヒトパピローマウイルス(HPV)の癌タンパク質E6がTEAD4の発現レベルを上昇させ、細胞の変異原タンパク質APOBEC3Bの発現を誘導することを明らかにしている(Journal of Virology, 91: e02413-16, 2017)。発現誘導されたAPOBEC3Bは、細胞ゲノムに変異を入れることで、子宮頸癌の発症に深く関わっていると考えられる。本研究は、TEAD4によるAPOBEC3B発現誘導の分子機構の詳細を明らかにし、TEAD4を介したHPV発癌機構の全体像を解明する。これまでにもう一つのHPV癌タンパク質E7が、ヒト子宮頸部角化細胞でTEAD4の発現を誘導することを見出しており、今年度はE7タンパク質によるTEAD4発現誘導機構を検討した。ヒトTEAD4遺伝子のプロモーター領域(700 bp)を、ヒト培養細胞DNAからPCR増幅し、リポータープラスミドpGL3-basicにクローニングした。HeLa細胞及び293細胞でのリポーターアッセイにより、TEAD4遺伝子断片は有意なプロモーター活性を示した。このプロモーター領域を上流から削った断片(500 bp及び300 bp)を作成し、同様にpGL3-basicにクローニングして、293細胞でのリポーターアッセイによりプロモーター活性に必要な領域を検討した。その結果、700500 bpの領域にプロモーター活性を上昇させる配列が存在することが示された。さらにE7発現プラスミドを293細胞に導入した際の、TEAD4プロモーター活性の挙動を調べたところ、予想に反してE7は700 bp断片からのプロモーター活性を抑制することがわかった。この抑制は500 bp断片では減弱したことから、700500 bpの領域にE7に応答する配列があることが示唆された。レトロウイルスによるE6またはE7を発現するヒト子宮頸部角化細胞の作成に時間を要し、次世代シークエンサーによるトランスクリプトーム解析が実施できていない。これまでに作成したE6/E7を発現するヒト子宮頸部角化細胞を用いて、E6/E7によるTEAD4誘導を介して発現が変動する細胞遺伝子群を同定する。今年度はHPV癌タンパク質E7によるAPOBEC3B誘導機構を検討した。テロメラーゼ導入により不死化したヒト子宮頸部角化細胞(HCK1T)に、HPV16 E7及びRbと結合できないE7変異体(D21G, L22V/C24S/E26D)を、レトロウイルスベクターを用いて発現させた。細胞抽出液のウェスタンブロット解析を行ったところ、E7発現によりTEAD4の発現レベルが上昇した。この効果はE7変異体では認められなかったことから、E7によるRb結合及び分解がTEAD4の発現誘導に必要なことが示された。またTEAD4はプロモーター領域の認識DNA配列に結合するが、それ自体には転写活性化能はなく、転写の誘導には結合するコアクチベーターを必要とする。APOBEC3Bプロモーターの活性化に働くTEAD4コアクチベーターを同定するために、リポーターアッセイを用いてコアクチベーター(YAP、TAZ、SRC3)の関与を調べた。その結果、YAPまたはTAZをsiRNAノックダウンしても、TEAD4によるAPOBEC3Bプロモーターの活性化は変わらず認められた。一方、SRC3をノックダウンすると、APOBEC3Bプロモーターの活性化が減弱した。従って、コアクチベーターとしてSRC3が関与する可能性が示唆された。当初の計画通り、APOBEC3Bプロモーターの活性化に働くTEAD4コアクチベーターの候補を見出すことが出来た。

この抑制は500 bp断片では減弱したことから、700500 bpの領域にE7に応答する配列があることが示唆された。レトロウイルスによるE6またはE7を発現するヒト子宮頸部角化細胞の作成に時間を要し、次世代シークエンサーによるトランスクリプトーム解析が実施できていない。E6またはE7を発現するHCK1T細胞を作成し、親株細胞とTEAD4をノックダウンしたE6/E7発現細胞とで、次世代シークエンサーによるトランスクリプトーム解析を比較して行うことで、E6/E7によるTEAD4上昇を介して、誘導もしくは抑制される細胞遺伝子群を網羅的に同定する。これまでに作成したE6/E7を発現するヒト子宮頸部角化細胞を用いて、E6/E7によるTEAD4誘導を介して発現が変動する細胞遺伝子群を同定する。年度末納品等にかかる支払いが平成30年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。平成29年度分についてはほぼ使用済みである。平成30年度は次世代シークエンサーによるトランスクリプトーム解析を実施する予定。年度末納品等にかかる支払いが平成31年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定であるが、平成30年度分についてはほぼ使用済みである。令和元年度はTEAD4を介して発現が変動する細胞遺伝子群の同定に使用する。
ヒトレニン遺伝子プロモーター領域の変異または多型とレニン分泌能との関連性

申請者はヒトレニン遺伝子プロモーター領域にDNA配列特異的な転写調節因子の結合を証明し、レニン遺伝子の発現調節機構の一部を明らかにしてきた。一方、申請者は平成8年度科学研究費奨励研究Aによる“慢性糸球体腎炎の腎局所におけるレニン-アンギオテンシン系遺伝子の発現に関する研究"で、レニン遺伝子の発現量が個々人によりかなりの差異があることを腎生検標本を用いたRT-PCR法で明らかにしてきた。このレニン遺伝子の発現量の差異について、レニン遺伝子プロモーター領域にDNA配列の変異または多型が存在し、このため転写調節因子の結合状態が変化し、結果としてレニン遺伝子の発現量が変化し、ひいては腎疾患や高血圧症の病像に関与している可能性がある。すなわち、レニン分泌能の亢進例には、レニン遺伝子プロモーター部位に陰性調節部位の機能廃絶型の変化、あるいは陽性調節部位の機能亢進型の変化が、一方レニン分泌能の低下剤には、それぞれの逆の変化が見い出される可能性がある。この仮説を調べるためプロモーターの遺伝子配列を解析した。腎疾患患者50例を含む、約200までしらべたところは多型はみいだされなかった。しかし、ACE,angiotensinogen,AT1receptor遺伝子多型と、レニン分泌との関係を調べたところ、ACE遺伝子多型の違いによりレニン分泌能に差異のある可能性が示唆されるデータが得られた。一方、申請者は平成8年度科学研究費奨励研究Aによる“慢性糸球体腎炎の腎局所におけるレニン-アンゴオテンシン系遺伝子の発現に関する研究"で、レニン遺伝子の発現量が個々人によりかなりの差異のあることを腎生検標本を用いたRT-PCR法で明らかにしてきた。すなわち、レニン分泌能の亢進例には、レニン遺伝子プロモーター部位に陰性調節部位の機能廃絶型の変化、あるいは陰性調節部位の機能亢進型の変化が、一方レニン分泌能の低下例には、それぞれの逆の変化が見い出される可能性がある。現在のところ、カプトプリル負荷テストによりレニン分泌能を評価した腎疾患患者50例までについて末梢血液中の白血球より調製した染色体DNAを用い、レニン遺伝子プロモーター領域についてPCR-SSCP法で解析中である。
原子間力顕微鏡を用いた単一DNAの二次元導電性測定

本研究の目的は、DNA分子の二次元導電性を測定することである。そのためには、DNA1分子を伸ばして固体基板に固定化する技術、さらに微少領域の二次元導電性を測定できる装置の開発、を行う必要がある。今年度は、1)単分子膜を鋳型とした伸び切り鎖DNAの基板への固定化、2)伸び切り鎖DNAの導電性AFM測定、について研究を行った。1)単分子膜を鋳型とした伸び切り鎖DNAの固定化昨年度は、DNAとカチオン性両親媒性化合物である2C_<18>N+2C_1からなるポリイオンコンプレックスのクロロホルム溶液を、劈開した雲母基板上にキャストすることで、DNA数分子が伸ばされ束になったナノ細線を作製することができた。しかし、このときDNA鎖は両親媒性化合物で覆われているために、新たに開発した導電性AFMでは光導電性を測定することができなかった。そこで裸のDNA分子を固定化するために新たに単分子膜を鋳型とした方法を開発した。DNA水溶液上に2C_<18>N+2C_1を展開して単分子膜を作製した。2Cs_<18>N+2C_1はカチオン性なのでアニオン性のDNAと気水界面で静電的に吸着する。下水相のDNA濃度を希薄にして、単分子膜をガラス基たに垂直浸漬法で移し取ると、伸びたDNA分子が二次元に孤立した状態で固定化されることが、蛍光プローブを用いた蛍光顕微鏡観察でわかった。移し取るときの単分子膜とガラス表面との間の水が流動するときにDNA分子が配向・延伸したものと考えられる。4)伸び切り鎖DNAの導電性AFM測定今回開発した手法によって作製した伸び切り鎖DNA分子の光導電性を、昨年度に開発した導電性AFMを用いて測定した。しかし、DNA分子に沿った光導電性を映像化することができなかった。おそらくDNAに流れる電流量が小さすぎるためと考えられる。現在、導電性AFMの電流測定の感度を上げることを試みている。今年度は、1)DNAからなるナノ細線の作製、2)導電性原子間力顕微鏡(導電性AFM)の開発、を行った。1)DNAからなるナノ細線の作製DNAとカチオン性両親媒性化合物であるdimethyldipalmitylammonium bromideとのポリイオンコンプレックスのクロロホルム溶液を、劈開した雲母基板上にキャストすることで、ストライプ構造を有するDNA薄膜が得られた。ストライプ構造はAFM観察より、高さ2-5nm、幅500nmからなるナノ細線からできることがわかった。CDスペクトルやUVスペクトルの測定により、これらのナノ細線は二重らせん構造を維持しているDNA数分子が伸ばされ束になってできていることがわかった。この技術を押し進めれば、1分子のDNAの固定化も可能である。2)導電性原子間力顕微鏡(導電性AFM)の開発原子間力顕微鏡(AFM)の探針を、金と被覆することで導電性にして、電子レベルでのトポグラフィーと、電圧を印加した金修飾探針と試料の間に流れる電流との同時測定が可能な導電性AFMをあらたに開発した。導電性AFMの性能を評価するために、導電性高分子のキャストフィルムを用いて、キャフトフィルム表面のトポ像と二次元導電性を測定できることを確認した。平成10年度は、DNA1分子からなるナノ細線を作製し、今回開発した導電性AFMで、その二次元導電性を測定する予定である。4)伸び切り鎖DNAの導電性AFM測定

今回開発した手法によって作製した伸び切り鎖DNA分子の光導電性を、昨年度に開発した導電性AFMを用いて測定した。しかし、DNA分子に沿った光導電性を映像化することができなかった。おそらくDNAに流れる電流量が小さすぎるためと考えられる。現在、導電性AFMの電流測定の感度を上げることを試みている。
微分力学系の研究

微分力学系の研究として、場の量子論及び格子力学系を考察した。場の量子論では、発散の幾何学的考察がなされ、格子系に於いては、相転移の数学理論(確率論とC^*-代数による)を構成することがなされた。以下、別個にこれらを報告する。(1)場の量子論に於ける発散とその幾何学ゲージ理論に於いては、物理的にはともかく数学的に発散の概念は定義されていないようである。今度の研究に於いて、ゲージ接続代数的に定義することにより-これを分解による方法とよぶことにする-発散の概念を定義することが可能になった。この様な手法はConnesの非可換微分幾何に見られる様に近年益々一般的になりつつことに注意する。この方法により、次の事柄を示すことができる。すべてのゲージ接続は発散を許すなら、平担な接続に拡張される(これを平担拡張定理という)。古典系は発散をもたず、この事実により非線形ゲージ場は、自由場の解を分解することにより得られることが示される。量子系では発散が生じるのが通常である。この発散にGauss-Bonnet型の定理(一種の留数定理)を示すことにより、アノマリー、指数定理を示すことができる。(2)格子系の相転移についての数学理論物性論を中心とする物理においては、格子系を考察するにあたり、通例期待値のみをとりあげ、それを定める力学系そのものを考察することは少なくない。ここではC^*-代数に於ける微分論の手法を用いて、力学系の構成、相転移の数学的定義(K.M.S-状態)が与えられるようになった。又かなり一般的な条件のもとで相転移がいつ存在しないかも議論されるようになった。特に一次元のとき、相転移がないことも示される。前半と後半に分けて報告する。これは前代表者の死去に伴う研究方針の変更によるものである。前半に於いては前代表の創案となる特異摂動論の研究及びその応用が中心であった。前代表者は研究会「力学系研究集会」(於日本大学山中湖セミナ-ハウス)を企画した。後半に於いては特異摂動論を用いて議論されるべき対象として場の発散の問題をとり上げた。これはヴィツテン等により精力的に考察され汚発な分野となっている。本年度の目標は,場の発散の基本を学ぶことであり,又幾何学的なアプロ-チの可能性をさぐることであった。代表者は研究会『場の発散とその幾何学』を企画し,数学者,物理学者を招きこの問題を考察した。次の結果が得られた:(1)場の理論に於ける主要な物理的諸問題は幾何学的に次の様に定式化される:『(ゲ-ジ)接続は平担な接続に拡大されるか?』ことが分った。(2)古典場の方程式の解は平担な接続を求めることによって実現される。さらに自由場から具体的にその解が構成できる。(3)量子論では(2)の様な事柄は一般に成立しない。ここに発散やアノマリが現われる。実際にラジュフの理論及びヴィッテンの非アベリアンボゾナイゼ-ションもこの立場から簡明に理解できる。以上の内容をまとめて論文として発表する予定である。本年度の研究では場の発散等の問題点が最も簡単な2次元については完全に分ったといえる。今後はより高次元の問題をとりあつかう予定でいる。前年度にひきつづき,特異摂動論をとりあつかう.

特異摂動論は前代表者(199年死去)の創意によるものであり,通例の意味では,その特異性のゆえに収束することがない摂動論の数学的な定式化とみなされる.これはおそらくフラクタル,カオス等の考察にも強力な手法となりうると思われるが,ここでは,この枠組のひとつとして場の理論の発散の問題を取り上げる.上の方法が発散の問題にも有効であることが示されるものと思われる.方針と成果について報告する;1.場の発散の定式化を与える.このために"分解による方法"という純代数的な方法をとりあっかう.これはソリトン方程式論以降,よく知られた方法を最も代数的にしたものといえる.2.発散を有する場の方程式を反復法により解くのであるが,当然のことながら発散があらわれ,解が求められない,そこで"正則化"という概念を用いて,この発散を記述すると,発散をもった解がえられる.これは一種の特異摂動論とみなすことができる.3.次にこの発散をどの様に計算可能なものとしてとりあっかうかであるが,このためにDeligueの定理を応用して発散に対して,曲率をもったあるHermite接続を対応させる.これにより発散を有限な量でとらえることができる.これはアイマリーとも理解される.場の発散の幾何学的考察〓概要〓ゲージ接続を分解による方法で定式化し、平坦拡張定理を示す。平坦化元が発散を有することがある。そこで発散のある接続の概念を定義し、アノマリー等を幾何学的にとりあつかう。(1)分解によるゲージ接続の定式化従来ゲージ接続は多様体上のベクトル束等に対して定義されていたが、Connesの非可換微分幾何の出現により、様相を1変した。ここでも線形空間の分解(水平方向と垂直方向の分解に対応する)を与え、接続を定義し、その幾何を考える。このとき、次の事柄が示される。定理I:ゲージ接続がある代数に表現を有するなら、平坦な接続に拡張される。この定理の応用として非線形ゲージ接続の方程式を自由場の解を分解することにより構成できる。(2)発散の幾何学古典系では一般に代数に表現をもつが、量子系では代数ではなく“algebroid"に表現をもつ。この時、様相は異っており、平坦拡張は発散を認めないと構成されない。この事実をもとにして発散の有するゲージ接続が定義される。発散のある接続に対して留数定理の一般化、(或はGauss-Bonnet型の定理)を示すことができ、指数定理、アノマリーを議論することができる。
ラグランジアンファイブレーションの組織的構成

複素構造の変形を利用して,既約シンプレクティック多様体の第二コホモロジー群の元が定める線型系と自己同型群について調べた.前者に関しては,既約シンプレクティック多様体の複素構造の変形の空間の中で豊富な第二コホモロジー群の元が定める線型系が写像を定める部分と埋め込みを定める部分は共に開集合であることを示した.後者に関しては,複素構造を適当に変形することで,自己同型群は階数が第二ベッチ数から二を引いた無限巡回群を含むことを示した.今年度はLagrangian fibrationの構成に必要な予備定理の確立と, Lagrangian fibrationのさらなる詳しい性質を究明することを試みた.前者に関しては,単位円盤から一点を除いたものの上にある滑らかなabel多様体をファイバーとするファイブレーションを単位円盤全体に拡張するという問題を考察し,これまで得られた知見と合わせて,中間報告を京都大学で行った.後者に関しては2つの知見を得た.一つはラグランジアンファイブレーションの特異ファイバーが階層化である.一般にabel多様体を一般ファイバーにもつファイブレーションの特異ファイバーはより次元の低いabel多様体と有理多様体から組み立てられている.この特異ファイバーの構成要素であるabel多様体の次元は特異ファイバーを特徴付ける重要な量である.この量を用いて,ラグランジアンファイブレーションの特異ファイバーを階層化すること試み,特異ファイバーが乗っている分岐跡を特異点に関して階層化することにより,その上の特異ファイバーが分岐跡の階層に応じて,特異ファイバーに含まれるabel多様体の次元が一定の値を取ることがわかった.もう一点,ラグランジアンファイブレーションの大域的なモノドロミーについて考察した.このモノドロミーは極めて多様にわたるが,この群の代数群としての閉包を取ったMumford-Tate群という代数群を考えると,可能性がぐっと少なくなり,三種類しか現れないということがわかった.平成27年度はラグランジアンファイブレーションを持つ既約シンプレクティック多様体のこれまで知られていなかった特徴を2つみつけることが出来た。一つ目はラグランジアンファイブレーションの像が射影空間であるようなものを持つ既約シンプレクティック多様体を考えたとき、その複素構造を変形して、射影空間の直積への有限射を持つものを構成出来ることを示した。このようなものは複素構造の普遍空間で稠密に存在することもわかった。現在知られている既約シンプレクティック多様体の具体例はすべてその複素構造を変形すれば射影空間を像とするラグランジアンファイブレーションを持つことがわかっているので、この結果から知られている全ての既約シンプレクティック多様体に対し、その複素構造を変形することで、射影空間の直積への有限射が存在することが従う。また射影空間の直積に有限射があれば、射影空間の上のラグランジアンファイブレーションが存在することが従うので、ラグランジアンファイブレーションを構成する一つの方法として、射影空間の適切な有限被覆を考えるという手法が考えられる。二つ目はラグランジアンファイブレーションの一般ファイバーに関する性質である。ラグランジアンファイブレーションはその定義から一般ファイバーはアーベル多様体となる。ここから一歩踏み込んで、一般ファイバーに現れるアーベル多様体がどのくらい特殊あるいは一般のものなのかについての考察したところ、Mumford-Tate群と呼ばれるアーベル多様体に付随する群の視点からは、極めて一般的なものか、あるいは特殊なものかのどちらかになることがわかった。この二つの場合は複素構造の変形でうつりあうと思われ、そこから一般のラグランジアンファイブレーションは変形することで極めて特殊な構造を持つ可能性が示唆される。当初の予定では特殊な性質をもったアーベル多様体の族を考え、それを適切にコンパクト化することにより既約シンプレクティック多様体とラグランジアンファイブレーションの新しい具体例を構成する予定であった。その準備のために、どのような性質をもったアーベル多様体の族を考えればよいかという視点から現在知られている既約シンプレクティック多様体とラグランジアンファイブレーションの性質をいくつか調べていたところ、少なくとも射影空間を底空間とするラグランジアンファイブレーションを持つ複素四次元以上の既約シンプレクティック多様体は現在までに知られているものと変形同値なもの以外は存在しないと考える根拠がいくつか得られた。これは現在知られている具体例と位相的不変量が異なるものは存在する可能性が薄いということを意味する。一方、現在知られている具体例と位相的不変量が同じであっても、そうした例の全ての構成方法が具体的に知られているわけではない。また、当初に新しい例を与えるであろうと想定していた構成方法は先の根拠が正しければ、これまで知られている例と同じ位相不変量を持つラグランジアンファイブレーションを与えるはずで、知られている具体例の新しい幾何的描像を与えるはずである。以上を勘案し、ラグランジアンファイブレーションのとりうる位相的不変量の値は知られているもので全てであるという可能性を見出した点はあるものの、具体例を組織的に構成するという目的はまだ進展が不十分という点で、やや遅れているという判断をした。今年度に得られた結果は以下の二点である。1.固定点自由化代数多様体上に豊富な直線束が与えられた時、定義から何倍かすることで直線束から定まる線形系は固定点はなくなり、さらに何倍するかすることで射影空間への埋め込みを定める。このとき何倍すれば十分なのかを調べることは古典的な問題であり、特殊な多様体、例えばK3曲面やアーベル多様体では固定点がなくなるのに二倍、射影空間への埋め込みを定めるのに三倍すれば十分なことが知られている。この問題を既約

シンプレクティック多様体とその上の豊富な直線束に対して検証し、多様体と直線束の組の変形のモジュライ空間を利用して、K3のn点のヒルベルトスキームと変形同値な多様体とその上の豊富な直線束に関して、直線束のBeauville-Bogomolov指数が2であればモジュライの中で固定点がなくなる組は稠密な開集合をなすこと、4であれば射影空間への埋め込みを定める組がやはりモジュライの中で稠密な開集合をなすことを示した。2.有効垂の構造代数多様体の有効な直線束の第一チャーン類は二次のコホモロジーに錐を定める。この錐を有効錐と呼ぶが、その生成系を知ることで、元の代数多様体の自己同型群の構造を知ることが出来、これを利用して多数の興味深いK3曲面の実例が構成されている。K3曲面に対しては有効錐は非特異な有理曲線から定まる直線束の第一チャーン類で生成されることが知られていた。これと同様の定理を有理曲線を既約例外因子に置き換えることで、既約シンプレクティック多様体に対して証明することが出来た。昨年度までに得られた結果の一つに射影空間上のラグランジアンファイブレーションを持つ既約シンプレクティック多様体があるとすれば、それは位相的には射影空間の直積の有限被覆という、かなり限られたものがある。そのため、望ましいラグランジアンファイブレーションを持つ既約シンプレクティック多様体を構成するためには被覆の次数と分岐点がどのようになるかを知ることが次の問題となるのだが、その部分の考察にまだ手がつけられていない。また得られた結果を論文の形で発表するという作業にかなりの遅れが生じており、早急に論文の形で発表することが望まれる。本年度はNef錐の構造と双正則変換群の構造について成果を得た.二つの次元の等しい既約シンプレクティック多様体があり,そのコホモロジー群の間にHodge構造とBeauville-Bogomolov形式,およびNef錐と呼ばれる錐を保つような同型が存在する時,元の既約シンプレクティック多様体の間に同型が存在し,その同型から誘導されるコホモロジー群の間の同型は始めに与えたものと一致する,という,いわゆる大域トレリ型定理が成立することが知られている.一般に多様体の間の同型写像を構成することは困難だが,ベクトル空間の間の線形同型を構成することはいくつか拘束条件をつけた上でも比較的容易である.大域トレリ型定理を用いて同型写像を構成する研究は二次元既約シンプレクティック多様体であるK3曲面では比較的多く見られるものであったが,高次元に拡張する試みはNef錐の構造が障害となってあまりなされていなかった.そこで, Nef錐の構造をまず調べることにして, K3曲面のNef錐は(-2)曲線と呼ばれる曲線で完全に決定される,というKovacsの定理を高次元に拡張し,既約シンプレクティック多様体のNef錐はMBM類と呼ばれるコホモロジー類で完全に決定されるという結果を得た.
核酸分解反応のメカニズム解析

時分割ラウエ法の発展に従い,酵素反応を立体化学の観点から理解できるようになってきた.RNaseAは最もよく調べられた酵素の一つであるがその反応機構の詳細についてはまだ十分には検討されていない.そこで,我々はRNaseAをもって時分割ラウエ法による酵素反応のケーススタディと考えた.このようなデータの集積は人工酵素の設計に有益な情報を与えるであろう.RNaseAの結晶を独自に開発したフローセルに固定し,基質であるCpA(3mM)を流し込んだ.その後,渡辺博士・坂部教授らが開発したラウエカメラを用いて白色エックス線を適当な時間間隔で20ミリ秒づつ照射した,それらのラウエ回折パターンをイメージングプレート上に記録し約2時間にわたりその構造変化を追跡した.データ処理は東博士の開発したプログラムシステムを用いた.ラウエパターンの変化を観測された反射の数とRmergeを指標にモニターした.反射数は基質導入後50分まで徐々に減り続け,その後,最初のレベルまで回復した.逆にRmergeは50分まで増え続け,その後最初のレベルまで減少した.このことは基質を導入したあと,何らかの構造変化が50分まで増大し続け,その後最初の状態にまで回復したことを指し示している.即ち,この構造変化はRNaseAの酵素反応に因ると推定している.現在,このX線強度データをより正確に評価しその電子密度の作成を試みている.時分割ラウエ法の発展に従い,酵素反応を立体化学の観点から理解できるようになってきた.RNaseAは最もよく調べられた酵素の一つであるがその反応機構の詳細についてはまだ十分には検討されていない.そこで,我々はRNaseAをもって時分割ラウエ法による酵素反応のケーススタディと考えた.このようなデータの集積は人工酵素の設計に有益な情報を与えるであろう.RNaseAの結晶を独自に開発したフローセルに固定し,基質であるCpA(3mM)を流し込んだ.その後,渡辺博士・坂部教授らが開発したラウエカメラを用いて白色エックス線を適当な時間間隔で20ミリ秒づつ照射した,それらのラウエ回折パターンをイメージングプレート上に記録し約2時間にわたりその構造変化を追跡した.データ処理は東博士の開発したプログラムシステムを用いた.ラウエパターンの変化を観測された反射の数とRmergeを指標にモニターした.反射数は基質導入後50分まで徐々に減り続け,その後,最初のレベルまで回復した.逆にRmergeは50分まで増え続け,その後最初のレベルまで減少した.このことは基質を導入したあと,何らかの構造変化が50分まで増大し続け,その後最初の状態にまで回復したことを指し示している.即ち,この構造変化はRNaseAの酵素反応に因ると推定している.現在,このX線強度データをより正確に評価しその電子密度の作成を試みている.
社会実装型PBLのリスク分析手法に関する研究

担当教員や学生以外のステークホルダからシステム開発の要請を受け,その開発・提供および保守を演習テーマとする形態のPBL(本研究ではこれを社会実装型PBLと呼ぶ)は,開発実務に近い体験による教育効果が期待できる.一方,第三者からの要請を受け,開発した成果を提供することから,他の形態のPBLと比較して様々な高いリスクが存在する.そのため,演習の実施には,教育上かつプロジェクト上のリスク管理が非常に重要となる.そこで,本研究では,従来のリスク管理手法や推論技術,予測技術を発展させ,社会実装型PBLに適用できる新たなリスク分析手法の確立を目指す.担当教員や学生以外のステークホルダからシステム開発の要請を受け,その開発・提供および保守を演習テーマとする形態のPBL(本研究ではこれを社会実装型PBLと呼ぶ)は,開発実務に近い体験による教育効果が期待できる.一方,第三者からの要請を受け,開発した成果を提供することから,他の形態のPBLと比較して様々な高いリスクが存在する.そのため,演習の実施には,教育上かつプロジェクト上のリスク管理が非常に重要となる.そこで,本研究では,従来のリスク管理手法や推論技術,予測技術を発展させ,社会実装型PBLに適用できる新たなリスク分析手法の確立を目指す.
高次元ゲージ理論および四元数ケーラー多様体論

四元数ケーラー多様体上のYang-Mills方程式に対する新たな解空間、もしくはモジュライ空間を求めることに成功した。主な成果は次の通りである。1.正のスカラー曲率をもつcompactな四元数ケーラー多様体上の複素直線束にたいして、その反自己双対接続をすべて決定することができた。すなわち、Chern類を固定して考えると、そのモジュライ空間は一点になるということができる。このうち、自明でない接続をもつものは、複素グラスマン多様体だけである。2.1のようにそのモジュライ空間が一点となるようなベクトル束は、rankの高い場合にも起こり得ることを示した。ここは、4次元多様体の場合と著しく異なる。このような例を複素グラスマン多様体上で構成した。3.1,2のベクトル束の直和を考えることにすると、反自己双対接続の変形が可能となることを示すことができた。さらにこの場合は、その変形をすべて記述することが可能である。その結果、モジュライ空間はある複素射影空間上のopen coneと見なせることが明らかとなった。この例も今までのものと比較すると、いくつかの相違点をもつ。第一には、このベクトル束は奇数次の0ではないChern類をもつ。第二に、このモジュライ空間の境界を調べると、その点は特異集合をもつベクトル束と理解できるが、その特異集合が四元数の意味で余次元が1となる複素グラスマン多様体のみであるという点である。これらの新たに発見された例、とくに3の場合のモジュライ空間も実は、底空間の等長変換群の表現空間と密接な関係をもっており、この点では今まで発見してきた解空間との統一性が見られる。このようにモジュライ空間は底空間の幾何学を理解するうえで、ますますその重要性を増してきていると思われる。この点が今後の課題である。
エンドトキシンの肝細胞に及ぼす毒性の作用機構に関する研究

エンドトキシンの動物細胞に及ぼす障害機構を検討するため、生体全体の複雑な間接的影響を除外した系、即ち培養肝細胞を用いた。エンドトキシンは直接培養肝細胞に障害性を示さなかった。エンドトキシン刺激したマクロファージ細胞の培養上清は培養肝細胞に対して細胞障害の指標となるLDHの放出を誘導した。サイトカインの一つであるTNFも同様に肝細胞に障害性を示した。そこで細胞内におけるサイトカインの障害機構を検討するため、障害の要因の一つである活性酸素を調節するタンパク質mnSODと他の要因プロテアーゼの阻害因子PAI-2の発現変化に着目し、何種かのサイトカインの細胞に及ぼすこれらの合成発現を検討した。mnSODはTNF処理後12時間後には20倍に上昇した。IL-1及びIL6処理では変化がなかったが、IFN-γで約2倍増加した。PAI-2はTNF処理で10倍増加し、IL-1,IL-6及びIFN-γでも約2倍増加した。TNF処理により誘導されるPAI-2の発現はデキサメサゾンの存在下で抑制されたが、mnSODには影響がなかった。デキサメサゾンはTNFによる細胞障害性を抑制するが、これは一部はプロテアーゼの抑制によるものであると考えられた。(現在投稿準備中)TNF処理後の肝細胞より核を分離して、in vitroでリン酸化すると、分子量21kと34kのタンパク質が顕著にリン酸化の亢進を受けることが認められた(現在投稿中)。これは処理後十数時間後に認められ、また抗FAS抗体処理しても同様な結果が得られ、アポトーシスとの関連性が示唆された。これらのタンパク質と酵素は細胞核から低濃度の塩処理では抽出されず、高濃度の塩で抽出されたことから、核DNAとの結合が示唆された。これらのリン酸化タンパク質の同定を試み、細胞障害及び細胞死の機構をさらに検討している。
p27^<kip1>のコンデショナルノックアウトによるヒト腫瘍の悪性化の解析

[研究目的]近年ヒトの大腸癌、胃癌、乳癌や肺癌の予後の悪さとp27の分解活性が正の相関を示すことが報告された。しかしp27のノックアウトマウスは巨大化、下垂体に良性腫蕩を形成するが、癌を形成することはなく、p27の枯渇による癌形質のさらなる悪性化や予後不良となる実験的証明やそのメカニズムについては全くわかっていない。またノックアウトマウスではヒト遺伝子の細胞レベルでの機能を調べることは障害も多い。そこで本研究ではヒト培養細胞株の特定遺伝子をコンディショナルにノックアウトする方法を用いて、ヒト腫瘍細胞のp27をコンデショナルノックアウトする。ノックアウト細胞の癌形質の解析を行うことにより、p27の枯渇と癌形質のさらなる悪性化の実験的証明を行う。さらに、さらに発現が変動する遺伝子を検索し、予後不良の癌形質に関与する遺伝子を同定することにより、予後不良の癌形質形成メカニズムの解明を目指す。[方法と結果]培養細胞でp27の両対立遺伝子をノックアウトするためにはneomycinおよびhygromycin耐性遺伝子を選択マーカーとした2種類のターゲッテイングベクターを作成する。相同組み換え体を効率よく選択するためにジフテリア毒素遺伝子(DT-A)を標的遺伝子のロングアーム上流に配置する。コンデショナルなノックアウトにはCre-loxPシステムを用いる。つまりエキソンとTk遺伝子をloxP配列で挟み、Cre-アデノウイルスを感染することでノックアウトできるようにする。本年度はこのneomycinおよびhygromycinターゲツテイングベクター(Version 1)の作製が完了した。現在p27の分解が冗進していない大腸癌細胞HT116にタゲティングベクターを導入し、相同組み換え体をPCRでスクリーニングしている。一方、ES細胞やDT細胞と異なり通常のヒト培養細胞は相同組み換えの効率が低い。そこで相同組み換えの選択効率をあげるため、polyAシグナルを欠いたターゲッテイングベクター(Version 2)を作製した。この場合、相同組み換えにより内因性p27遺伝子のpolyAシグナルを得た場合のみ耐性マーカーが発現することになり、選択効率の上昇が期待できる。こちらも現在スクリーニング中である。ノックアウト細胞取得後は、in vitroおよびin vivo系での転移浸潤能、血管遊走能などの癌形質を解析する。さらにマイクロアレイ解析を行いp27の欠失で発現が変動する遺伝子を検索する。臨床の癌検体のマイクロアレイによる比較では検体間のバックグラウンドに違いがあるため予後不良の癌形質に関与する遺伝子を同定することは困難である。一方で、本研究ではバックグラウンドが同一なためにそれが可能になり、候補遺伝子を絞り込んだ後、将来的には臨床の癌検体を用いて検証する。
雑音にロバストな高速適応アルゴリズムの開発 情報通信システムへの応用

1.適応並列二次計量射影法に基づく高速音響エコーキャンセラ本研究では、未知システムにスパース(非零成分が少ない)のような特徴がある際に、適切な二次計量(正定値行列を用いて定義される二次ノルムによる計量)を採用することにより、高速なシステム同定を実現することのできる適応アルゴリズムを提案した。更に、二次計量を、更新状況を考慮して時変に一般化した適応アルゴリズムも提案している。音響エコー消去問題では、エコー経路(同定する対象)の平均エネルギーが時間と共に指数的に減衰する特徴を持つことが既に報告されていた。我々は、この特徴を利用して二次計量の設計を行なうことにより、従来手法と比べてエコー消去性能を飛躍的に(約4dB)改善することに成功した。その成果を以下に記す:2.POWER法に基づく高性能ステレオ音響エコーキャンセラ本研究では、まず、複数の凸集合への重みの設計問題に対して、2つずつの凸集合への最適重みを効率的に求める公式を導出し、これを複数の凸集合に組み合わせ的に適用する新しい指針(POWER法)を与え、その最適性を示すとともに、数値実験によりその効果を実証している。次に、高品質ステレオテレビ会議システムを実現する際に問題となるステレオ音響エコー消去問題に対して、複数の入力状態を仮想的に作り出すことでチャネル間の相関を減らし、更に各入力状態に付加する重みをPOWER法[文献1]によって最適化することで、従来手法と比べて約3倍の収束速度の改善を実現した。その成果を以下に記す:1.POWER法に基づく高性能ステレオ音響エコーキャンセラ我々は、適応フィルタリング問題を、「最適解を含む複数の凸集合の共通部分探索問題」として扱う新たな定式化を提案し、その有効性を検証してきた。本研究では、まず、複数の凸集合への重みの設計問題に対して、2つずつの凸集合への最適重みを効率的に求める公式を導出し、これを複数の凸集合に組み合わせ的に適用する新しい指針(POWER法)を与え、その最適性を示すとともに、数値実験によりその効果を実証している。この成果は、学術雑誌「IEEE Transactions on Signal Processing」に採択された[文献1]。次に、高品質ステレオテレビ会議システムを実現する際に問題となるステレオ音響エコー消去問題に対して、複数の入力状態を仮想的に作り出すことでチャネル間の相関を減らし、更に各入力状態に付加する重みをPOWER法[文献1]によって最適化することで、従来手法と比べておよそ3倍の収束速度の改善を実現した。この成果は、ヨーロッパの学術雑誌「EURASIP Journal on Applied Signal Processing」の複数マイクロホンシステムの最先端技術に関する特集号に採択され、近日中に出版される予定である[文献2]。2.無線通信における高速ブラインド多ユーザ干渉抑圧方式に関する研究DS/CDMA通信方式における干渉抑圧問題において、制約埋め込み型並列射影法に基づくブラインドアルゴリズムを提案し、他のブラインド手法を圧倒する(10倍程度高速な)収束性能を実現することを確認している(ブラインドとは、訓練信号を用いないことを表している)。更に、提案法が、訓練信号を用いたRLS法に基づく手法に匹敵する性能をもつことも数値実験により、確認している[文献3]1.適応並列二次計量射影法に基づく高速音響エコーキャンセラ本研究では、未知システムにスパース(非零成分が少ない)のような特徴がある際に、適切な二次計量(正定値行列を用いて定義される二次ノルムによる計量)を採用することにより、高速なシステム同定を実現することのできる適応アルゴリズムを提案した。その成果を以下に記す:
ヒト中胚葉分化過程における遺伝子カスケードの抽出

ヒト間葉系幹細胞(以下、hMSC)(Bio*Whittaker社製)は、骨髄から単離された多分化能を有する非造血幹細胞であり、脂肪細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、心筋細胞、腱細胞等の間葉系細胞に分化できる。近年、in vitroにおける脂肪細胞、骨芽細胞、軟骨細胞への分化・誘導方法が確立され再生医療等への応用が期待されている。本実験の最終目標は、iAFLP法によるhMSCの分化・誘導過程における時系列的な遺伝子発現プロファイルを構築することである。その第一歩として、hMSCの脂肪細胞分化過程における遺伝子発現変化に着目した。脂肪細胞は、体温維持を司る褐色脂肪細胞とエネルギーを貯蔵する白色脂肪細胞に大別される。本実験では、白色脂肪細胞分化に焦点をあてることにより、肥満、II型糖尿病の研究に将来役立てるための遺伝子発現プロファイルの抽出を試みた。細胞のロットにより、1回だけの分化・誘導による分化率に差があった。脂肪細胞への分化率がhMSCのロットに依存すること、1回の分化・誘導ステップで30%以上の分化能を示すロットが存在することが報告されていた。(私信;Bio*Whittaker社)。従って、本実験には1F2155を使用することに決定した。同時に、total RNAの泳動より、RNAはインタクトなものであった。しかし、RNA収量を比較すると、1F1061の方が30%減となっていることから分化・誘導をかける際の細胞数が若干少なかったと推測できた。同様のタイムコースで実験を行っているために、これは細胞増殖にも差があったためと考えられた。脂肪細胞の発生はヒトと齧歯類では重要な点でいくつか異なっていた。最近、マイクロアレイを使った遺伝子発現プロファイルのデータにおいても、分化後期では3T3-L1細胞と同様な挙動を示すが、分化初期では異なったプロファイルをとっていた。そもそも、hMSCは脂肪細胞への分化初期とコミットに関連する研究に非常に理想的な細胞であり、本実験を開始する意義は十分にあると断定できた。ヒト間葉系幹細胞(BioWhittaker社製)は、骨芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞への分化・誘導経路が確立されている細胞である。この幹細胞を使って時空間的な網羅的遺伝子発現プロファイルを構築する。その遺伝子発現プロファイルから幹細胞が多分化能を維持するメカニズムと脂肪細胞への系譜をどの様に獲得していくかを遺伝子レベルで発見していくことが目的である。今回の実験では、細胞等の輸入に時間を要しているので計画から大幅な遅れを取っている。本来なら3細胞系譜への分化・誘導における遺伝子発現の差異を比較するのが目的であったが、時間的なことから脂肪細胞への分化・誘導について遺伝子発現プロファイルを作成することにした。ヒト間葉系幹細胞の脂肪分化誘導実験を行った結果、輸入されていたロット(タカラより販売)の分化能が低かった。そして、BioWhittaker社に別ロットが存在するか問い合わせた結果、別ロットが存在することが確認された。そこで、新しいロットを輸入してもらうことにした。新しいロットにおいて脂肪への分化誘導実験を行った結果、新しいロットの分化能が非常に良かったためにこのロットを用いて本実験を開始することを決定した。実験について計画より大幅に遅れている理由として、輸入品ということもあり培地等が輸入されていないことがあげられる。従って、論文等を参考に培地を自家調整するかたちで予備実験等を繰り返すこととなった。その結果、分化誘導実験に適当な培地組成を決定した。今年度、予備実験等から各ステージにおけるRNAの収量等を検討した結果、どのくらいの細胞数から実験を開始するか決定した。

最近、マイクロアレイを使った遺伝子発現プロファイルのデータにおいても、分化後期では3T3-L1細胞と同様な挙動を示すが、分化初期では異なったプロファイルをとっていた。そもそも、hMSCは脂肪細胞への分化初期とコミットに関連する研究に非常に理想的な細胞であり、本実験を開始する意義は十分にあると断定できた。