hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニュートリノ物理学・宇宙物理学国際会議企画調査

ニュートリノ物理学・宇宙物理学国際会議のための企画調査を行った。本国際会議はニュートリノ物理学全般に渡るが、主に、(1)太陽ニュートリノ、大気ニュートリノを含む宇宙ニュートリノ、(2)加速器を用いたニュートリノ物理学、(3)理論、(4)その他、について、動向を調査した。国内での企画調査会を3回、外国での情報収集を2回行った。現在、この分野での最大の話題は、ニュートリノの質量の問題である。(1)、(2)、(3)ともに質量問題が中心テーマとなろう。(1)では、特に太陽ニュートリノ、大気ニュートリノの観測データーがニュートリノ振動の証拠であるかが、緊急最重要テーマである。太陽ニュートリノでは、今までに行われた5つの実験すべてから振動の可能性が得られている。特にスーパーカミオカンデは、過去の実験の50倍のスピードでデーターを取得している。これは本国際会議での重要なテーマとなる。いくつかの新しいアイデアも提案されている。たとえば、Ybを使ったエネルギーの低い太陽ニュートリノのスペクトラムの測定である。大気ニュートリノは初期の実験との食い違いが問題であったが、これも高統計のスパーカミオカンデで新たな展開が期待される。(2)では、宇宙暗黒物質の候補としてのニュートリノ質量探しが、本国際会議をめどに新しい結果を出すであろう。また、大気ニュートリノの振動を加速器からのニュートリノを用いて確認するための所諠長基線ニュートリノ振動実験が重要なポイントとなる。
脳内情報処理過程における大脳連合野の役割りの電気生理学的研究

事象関連電位(ERP)を指標として、脳内情報処理過程における大脳連合野の関与について検討した。まず後期成分であるP300成分に関しては、これまで明らかでなかった視覚性P300の発生源として、後頭葉連合野が関与する事を一過性全健忘の患者で明らかにした。さらに前頭葉機能低下があるパーキンソン病でnovelty P3の低下を、アルツハイマー病ではtarget P3の頭頂後頭部での低下を認め、P300成分の出現に大脳連合野の関与が大きいことを変性疾患においても証明した。ERPの早期成分のうち聴覚のmismatch negativityに関しては、その電位の頭皮上分布をcurrent source density analysisにより検討した。その結果これまでの結果と同様、両側側頭葉の聴覚領野あたりに主たる発生源が推定された。さらに新奇刺激に対する陰性電位に関しては、上側頭回に加え前頭連合野でも電位が発生している事を明らかにした。次に体性感覚刺激誘発電位に対する選択的注意の検討では、刺激後80msec辺りより出現する陰性電位に対して対側の頭頂連合野が関与する事をcurrent source density analysisにより明らかにした。さらに視空間的注意の随意的な移動に伴うpotential associated withshifting attentionに関しては、電位の経時的な頭皮上の移動様式の検討から、早期には対側半球の頭頂後頭連合野、引き続いて前頭連合野、その後右半球の側頭頭頂連合野と言ったように経時的な関与部位の移動が推定された。従って視空間性注意の移動に関しては、複数の大脳連合野が異なった時間経過で関与する事が明らかとなったた。今後さらに局所脳病変患者における検討を行なう予定である。
日本語のコロケーションを記述するための統計指標のコーパスによる検証

本研究では,以下の2つについて考察を行った。(1)典型的なコロケーションにおける係り受けの分布の調査。「を+動詞」の直前にその動詞に係る名詞句が来る確率は約97%,「名詞+を」の直後にその名詞句の係る動詞が来る確率は約90%であった。形容詞・形容動詞と名詞句については,前後5語までにおける係り受けが約98%であった。(2)慣用句を使った文章ジャンルの判別。「手」を含む慣用句74項目を指標として「人文科学」「社会科学」「自然科学」という3つのジャンルの判別を多変量解析法によって行った結果,5つの慣用句によって高率でジャンルが判別されることが分かった。本年度は準備段階として以下の3項目を実施した。1.コーパスの取得と整備現代日本語書き言葉均衡コーパスモニター公開データ,学術論文データ,毎日新聞CD-ROM,新聞社説データ等を入手し,UniDic+MeCabを用いて形態素解析を実施した。白書については分析用共通データとして語彙表(異なり語数約28,000語)を作成した。2.統計指標の問題点の整理「細く長い道」のような例では,「細く」と「道」とのコロケーションが直接には検出できない。また,「目に余るふるまい」のような慣用句を含んだ表現では,「余る」と「ふるまい」のような例外的なコロケーションが抽出されてしまう。このような,コロケーション測定の目的から外れる事例がどのくらいあり,測定の際にどれくらい影響を与えるかを具体的に検討するため,白書データで実測を行った。結果は形容詞+形容詞+名詞の連続は113例検出されたが,係り受けが適切でないもの,形容詞+否定辞の「ない」,連用形の「著しく」+形容詞等,目的に沿わない例を除外すると該当例は2例のみであることが分かった。3.文章のジャンルと相関する特徴的表現の抽出文章のジャンルを判別する指標を検討するため,モニター公開データの白書における複合動詞の抽出作業及び新聞社説データの慣用句の抽出作業に着手した。白書からは延べ3860例の複合動詞を抽出した。慣用句は,朝日新聞1985年2005年まで,毎月9日の社説(休刊日の場合は10日)合計252日分489社説の約1割のデータについて抽出の試行を行い,慣用句の認定範囲の検討を行っている。本年度は準備段階として以下の2項目を実施した。1.係り受けの位置の調査コロケーションがどのくらいの範囲で起きているか,動詞と名詞の関係を取り上げて調査した。利用したデータは,『現代日本語書き言葉均衡コーパス』の「コアデータ」(書籍,白書,新聞,Yahoo!知恵袋)約80万語を対象に,「を+動詞」に係る名詞(約14000例),「名詞+を」の係る動詞(約20000例),「に+動詞」に係る名詞(約15000例)について,係りの位置が上記中心語の前後どのくらいの範囲に出現しているかを形態素単位で調査した。その結果,「を+動詞」は,挿入句や括弧などの記号を除くと殆どの場合,直前に係り元の名詞が出現しているが,「名詞+を」では,直後に副詞や動詞の取る別の格(「に格」など)に関係する名詞等が現れる場合が約10%近くあること分かった。このことは名詞を中心としたコロケーションを測定する場合に一定の誤差として影響が出ることを意味している。また,「に+動詞」では,「について」「において」「における」などの複合辞が多数含まれること及び「すぐに」「実際に」などの副詞を構成する「に」が分離されていることなど,形態素解析に起因する問題を除けば,係り元の名詞はほぼ直前に出現していることが確認された。2.推移確率測定のためのデータ整備文の中での単語と単語との連接関係を調べるために,品詞列の出現状況を文単位で調査するためのデータを整えた。上記「コアデータ」を文ごとに分け,品詞連続の出現状況をテキストの種類ごとに特徴があるかどうかを調べるためのデータを作成した。1.係り受けの位置の調査コロケーションの範囲を調べるために形容詞、形容動詞の係り受けを調査した。形容詞・形容動詞が名詞に係る場合の距離、及び、形容詞・形容動詞へ名詞が係る場合の両方を調査した。利用したデータは,『現代日本語書き言葉均衡コーパス』の「コアデータ」(書籍,白書,新聞,Yahoo!知恵袋)約80万語である。データ中には形容詞連体形が3403例あったが、そのうち形容詞が直接名詞に係る例が1583例、(前文脈で)名詞が形容詞に係る例が838例であった。

形容詞が名詞に係る例のうち、形容詞の直後に名詞が現れる割合は93.9%、直後の5語まででは99.4%であった。逆に名詞が形容詞に係る場合は、直前に現れる割合は6.8%、2語前までで90.8%、5語前までで97.6%であった。同様に形容動詞では、直後の5語までで99.9%、直前の5語までで96.2%が出現していることが分かった。このことから、形容詞・形容動詞が名詞に係る場合は、直後の5語まででほぼ問題ないことが分かった。また、ここでは、連体節中のという限定付きであるが、名詞が形容詞・形容動詞に係る場合もほぼ5語以内で約96%がカバーできることが分かった。2.文章のジャンルと相関する特徴的表現の抽出慣用句を指標として文章ジャンルの判別の可能性を探索した。「手」を含む動詞慣用句,形容詞慣用句74項目を指標として用い,『現代日本語書き言葉均衡コーパス』の書籍文章資料を対象として「人文科学系」「社会科学系」「自然科学系」という3つのジャンルの判別を多変量解析法によって行った。その結果,5つの慣用句によって高率でジャンルが判別されることが分かった。
担子菌類多様生保全ための遺伝子資源データベースの構築とアレイ作成

遺伝子資源の収集と保存1-1.研究の内容世界的にも整備の遅れている、キノコ類(主に担子菌類)の培養菌株の収集・保存を行い、収集した菌株をもちいた分類(系統分類)学的研究や、新規バイオリソースとしての機能性成分の探索等、キノコ類をもちいた研究を行うための基盤の確立を目指し研究を行った。1-2.研究の成果遺伝子資源収集のために国内各地で採取調査を行い標本、分離株、DNAサンプルの作製を行い、一部に関してはDNA解析を行った。県内に於ける通年調査(28回)と大分、北海道、沖縄、東京(小笠原)など、調査は国内約30ケ所で行った。遺伝子資源として500株程度の分離株を得たDNA試料約200点を得た。このうち、約50点についてDNA解析を行った。引き続きDNA解析を行っている。解析したサンプルの大半はGenBankなどの公的データベースに登録のないものであり、担子菌類の遺伝子情報として新規であり、有用な情報と言える。未解析の試料についてもその大半は遺伝子情報のないもの(種)である事が、予想され、新規の担子菌類遺伝子データベースを確立して行く上で非常に有効な情報となる事が期待できる。H18年度以前の解析分を含めると現在200種400株程度の担子菌類の遺伝子情報を取得しており、その大半は公的データベースに登録が無いものであり、本情報は今後構築する担子菌類遺伝子データベースの核となりうる。
現代国家の「軍事文化」と「商人文化」の配合関係-政治的リーダーシップ比較研究の手がかりとして-

リーダーシップの理論的研究の今日的成果はマネジメントとの区別である。後者が一定のルール内の厳格な事務管理であるのに、前者はルールを裂り新しい状況を作り出すため人々に動機づける能力である。日本は、前者には強いが後者には弱い。それは内と外の区別、建前と本音の二重構造を生み出す、村・家としての文化の根に基づいている。島国という地勢学的条件を幕藩体制の政治性及び儒仏教の価値体系が日本人を内向き志向(精神的鎖国)型に導いてきた。ヨーロッパが、多民族・多文化・多国家間の相互作用によりながらも一つの基督教文明によって普遍性と開放体制を形成してきたのに、日本は江戸のように鎖国してマネジメントに忠実であったときに成功し、明治以降のように外部に膨張してリーダーシップが必要なときには失敗した。戦後の繁栄も冷戦による現代版半鎖国戦略によって成功したものの、やはりマネジメントの成功でありリーダーシップは弱い。冷戦が崩壊した今は、半鎖国の壁もなくなった。従来のルールを果敢に裂って新しい時代を開くリーダーシップが要求されている。それは現代国家が、安保国家・福祉国家・企業国家へ変化した綜合化に沿うべきだ。軍事文化に商人文化が上乗せる恰好になる。経済界のリーダーが行革の責任に就く政治参加がその裏付であろう。商人文化はプラグマティックな合理性と限定的禁欲性の面で軍事文化とオーバーラップする。暴力と規制なき競争こそ活力を呼び起こす。江戸以来の商人道は明治維新と敗戦の二回の外圧によって近代化した。その近代的経済人の魂とリーダーシップがその論理に立つ政治人・官僚と共に日本の繁栄と平和の基礎である。集団文化と日本型モデルの特殊性だけでは島国の鎖国論理の限界を乗り越えられない。自由競争と経済原理の普遍性だけがその答になる。政治・経済・行政の融合モデルのリーダーシップをもっと広く鍛える制度化とその三者間の相互作用参加を拡大すべきである。
4次元形状のための設計・解析・可視化手法の研究

本研究の目的は,3次元形状が時間変化や属性値などの4番目の座標をもつ場合に,それを1次元高次の4次元形状として系統的に扱うモデルの開発である.特に,この4次元形状の設計・解析・可視化に焦点を当てて,対象形状をモデル化し,それを処理する手法の開発を行った.1.4次元形状の設計n次元単体的複体として表現されている2つの形状間に,(n+1)次元単体を充填することで,形状の1次元高次の補間を作成するモデルを定式化した.具体的には,n=3の3次元メッシュに四面体を充填し形状補間を行う場合を検討し,時間変化を伴う形状モーフィングを4次元の形状として直接設計できるモデルの基礎を構築した.形状補間の最適化計算に関する効率化や,補間対象の形状への幾何的制約を付加する機構の開発などが今後の課題として挙げられる.2.4次元形状の解析4次元形状としてボリュームデータを例に取り,ボリュームデータのスカラフィールド値に伴う1次元低次の等値面の位相変化をレベルセットグラフとして抽出するアルゴリズムを開発した.その際に,データのノイズや等値面の変化が退化している場合などを効果的に除去し,グラフの抽出を頑健に行うための,適応的四面体分割手法の導入とグラフそれ自体の簡単化のアルゴリズムを考案した.また,ボリュームデータをいくつかの区間型サブボリュームに分解するインタフェースを構築し,対話的にボリュームデータの構造を理解できる枠組みを実装した.3.4次元形状の可視化2.で得られるボリュームデータの位相的特徴を,可視化の際に効果的に強調するための伝達関数設計手法を考案した.これには,スカラフィールド値に加えて,レベルセットグラフから抽出される様々な位相属性値を用いて,等値面の入れ子構造,スカラフィールドの極値部分,複雑な振る舞いを起こす部分などを,多次元伝達関数により選択的に強調できる枠組みを実装した.また,特徴部分を強調するための最適視点位置計算と,それに基づくデフォルメ透視投影の枠組みについても実装行いその効果を検証した.本研究では,3次元形状が色などの属性,あるいは時間変化など4番目の座標を伴う場合に,4次元形状として設計・解析・可視化を行う手法を開発することを目的としている.映像効果として用いられる3次元形状モーフィング,医療分野においてCTやMRIなどから得られるボリュームデータの解析,そしてそのコンピュータディスプレイ上の表示などは,それぞれ4次元形状の設計,解析,可視化の応用例と考えられる.本年度は,特にボリュームデータの解析とその可視化についてのさまざまな手法を実現させた.本研究では,ボリュームデータに含まれる等値面の生成,併合,分岐,消滅などの変化を,微分位相幾何学の道具を用いて骨格グラフとして抽出し,等値面のデータ内の振る舞いを抽象データとして取り出す.さらに,この骨格グラフを簡単化することで,ボリュームデータに含まれる大局的な形状構造を頑健に抽出することに成功した.可視化に際しては,この大局的な形状構造を強調するレンダリング手法(伝達関数設計法)を新たに考案し,これに基づきより観察者にわかりやすいデータ表示を実現した.また,先の骨格グラフは,ボリュームデータに含まれる等値面の空間における配置(埋め込み)の情報をも表現できるため,入れ子になっている2つの等値面を表示する場合,内側の等値面を外側の等値面より強調してわかりやすく表示するなどの,データの空間構造を意識した可視化を行うことができる.これとは並行に,形状を捉えるための最適な視点を計算する基礎的なアルゴリズムを考案,3次元形状(具体的には地形形状)を対象として,アルゴリズムの実装を行い,ある程度の効果を得ることを確認した.今後は,この最適視点計算をボリュームデータなどの4次元形状にどのように適用するかが課題となる.本研究では,3次元形状が色などの属性や時間変化など,4番目の座標を伴う場合,1次元高次の4次元のかたちとして統一的に扱う手法の開発を目的とする.特に,4次元形状の1.設計,2.解析,3.可視化という観点から、対象形状を考察・モデル化していく.今年度の成果として以下のものが得られた.1.4次元形状の設計n次元単体的複体として表現されている形状の間に(n+1)次元単体を充填することで,形状の1次元高次の補間を作成するモデルを定式化した.具体的には,3次元メッシュの間に四面体を充填し補間形状を生成することで,4番目の座標を持つ4次元形状を生成するアルゴリズムを考案し,その基礎部分に関して実装を終了した.将来的には,補間形状の最適化や,補間対象の形状頂点間の対応に制約を付加する機構を実現予定である.2.4次元形状の解析4次元形状としてボリュームデータを例に取り,ボリュームデータのスカラフィールド(密度)値に伴う1次元低次の等値面の大局的位相変化を抽出するアルゴリズムを開発している.その際に,データのノイズや等値面の変化が退化している部分を含むデータを頑健にかつ高速に解析するための,適応的四面体分割手法を定式化し,実装を行った.これにより,ボリューム内の複雑な構造を考慮に入れた,可視化手法への大切な橋渡しが実現できた.3.4次元形状の可視化2.で抽出された,等値面の位相変化を用いて,ボリューム形状特徴を強調する可視化手法にさらに改良を加えた.具体的には,ボリュームレンダリングの際に,ボクセルの色や不透明度を制御する伝達関数を,スカラー値だけではなく等値面の位相変化を反映した属性値に依存する多次元伝達関数に置き換えることによって,可視化結果の劇的な質の向上を実現した.

これにより等値面間に入れ子構造が存在する場合も,内外等値面を独立に強調することが可能となった.本研究の目的は,3次元形状が時間変化や属性値などの4番目の座標をもつ場合に,それを1次元高次の4次元形状として系統的に扱うモデルの開発である.特に,この4次元形状の設計・解析・可視化に焦点を当てて,対象形状をモデル化し,それを処理する手法の開発を行った.1.4次元形状の設計n次元単体的複体として表現されている2つの形状間に,(n+1)次元単体を充填することで,形状の1次元高次の補間を作成するモデルを定式化した.具体的には,n=3の3次元メッシュに四面体を充填し形状補間を行う場合を検討し,時間変化を伴う形状モーフィングを4次元の形状として直接設計できるモデルの基礎を構築した.形状補間の最適化計算に関する効率化や,補間対象の形状への幾何的制約を付加する機構の開発などが今後の課題として挙げられる.2.4次元形状の解析4次元形状としてボリュームデータを例に取り,ボリュームデータのスカラフィールド値に伴う1次元低次の等値面の位相変化をレベルセットグラフとして抽出するアルゴリズムを開発した.その際に,データのノイズや等値面の変化が退化している場合などを効果的に除去し,グラフの抽出を頑健に行うための,適応的四面体分割手法の導入とグラフそれ自体の簡単化のアルゴリズムを考案した.また,ボリュームデータをいくつかの区間型サブボリュームに分解するインタフェースを構築し,対話的にボリュームデータの構造を理解できる枠組みを実装した.3.4次元形状の可視化2.で得られるボリュームデータの位相的特徴を,可視化の際に効果的に強調するための伝達関数設計手法を考案した.これには,スカラフィールド値に加えて,レベルセットグラフから抽出される様々な位相属性値を用いて,等値面の入れ子構造,スカラフィールドの極値部分,複雑な振る舞いを起こす部分などを,多次元伝達関数により選択的に強調できる枠組みを実装した.また,特徴部分を強調するための最適視点位置計算と,それに基づくデフォルメ透視投影の枠組みについても実装行いその効果を検証した.
フレア理論を用いた古典ハミルトン系の研究

本年度の一つ目の成果は,ユークリッド空間内の領域に対して,その単位余接束のフレアホモロジーをループ空間のホモロジー群を用いて表す公式を証明したことである.これは,閉多様体の単位余接束のフレアホモロジーがループ空間のホモロジーと同形であるという有名な結果(アヴォンダンドーロとシュワルツ等による)の「境界付多様体版」といえる.応用として,ユークリッド空間内の任意の領域に対して、その上の周期ビリヤード軌道の長さの最小値を評価する公式を得た.同様の結果は,数年前に修士論文において得られていたが,今回はより見通しのよい証明になっていて,また評価そのものも若干改良された.以上の成果について,論文"Symplectic homologyof disc cotangent bundles ofdomains in Euclideanspace"を執筆した(投稿中).二つ目の成果は,リュービル領域(境界付シンプレクティック多様体の重要なクラス)上のハミルトン力学系の周期解の研究についてである.先行研究として,リュービル領域がS1同変フレアホモロジーに関するある代数的な条件を満たせば,その上で定義されたハミルトン系は非自明な周期解を持つことが知られていた(ヴィテルボによる).フレアホモロジーは積や高次積などの代数構造を持つので,これらを用いてこの先行研究を発展させるのは自然なアイデアである.この方向で,新しい結果を見出したが,技術的に詰め切れていない点が残っている.これらに関して,S1同変フレアホモロジーの基礎づけにかかわる研究が進行中である.周期ビリヤード軌道に関する研究は,本年度で一段落したが,これは,フレア理論を用いることで,古典的な問題に新しい知見を与えた例だと思う.また,フレアホモロジー上の代数構造を用いて,周期軌道に関する具体的な結果を導くという方向で,研究が進展をみせている.1.周期ビリヤード軌道の研究:任意のコンパクト境界付きリーマン多様体Nについて、N上の周期ビリヤード軌道であって、長さが短い(Nの内半径の定数倍以下)ものが存在することを証明した。証明には、シンプレクティック幾何の基本的な結果であるエネルギー・容量不等式を用いる。2.ホーファー・ゼンダー容量の研究:ホーファー・ゼンダー容量は、いわゆるシンプレクティック容量の一種で、ハミルトン力学系の周期解の研究にかかわる。ある領域のホーファー・ゼンダー容量が有限であることが分かると、その上で定義されるハミルトン力学系の周期解について強い結論が得られるのだが、一般に有限性の証明は難しい。基本的な結果は、「ハミルトン・ディスプレーサブルな領域の容量は有限」というものであり、この方向では多くの論文がある。一方、ハミルトン・ディスプレーサブルでない領域の場合は、良く分かっていない。この場合の基本的な例の一つが、閉リーマン多様体の単位余接束である。これについて研究し、次の結果を得た:「閉多様体Nに円周が作用していて、その軌道が可縮でないならば、Nの単位余接束のホーファー・ゼンダー容量は有限である」。これは、この問題についてのいくつかの先行結果を含む結果である。証明は、余接束のフレアホモロジーの積構造の計算と、スペクトル不変量の理論(フレアホモロジーを定義する汎関数の臨界値を調べるもの)を組み合わせて得られる。フレアホモロジーの積の計算は一般に難しいが、余接束の場合は、アボンダンドーロとシュワルツの結果により、ループ積(チャスとサリバンが見つけたもの)の計算に帰着することができる。本年度の一つ目の成果は,ユークリッド空間内の領域に対して,その単位余接束のフレアホモロジーをループ空間のホモロジー群を用いて表す公式を証明したことである.これは,閉多様体の単位余接束のフレアホモロジーがループ空間のホモロジーと同形であるという有名な結果(アヴォンダンドーロとシュワルツ等による)の「境界付多様体版」といえる.応用として,ユークリッド空間内の任意の領域に対して、その上の周期ビリヤード軌道の長さの最小値を評価する公式を得た.同様の結果は,数年前に修士論文において得られていたが,今回はより見通しのよい証明になっていて,また評価そのものも若干改良された.以上の成果について,論文"Symplectic homologyof disc cotangent bundles ofdomains in Euclideanspace"を執筆した(投稿中).二つ目の成果は,リュービル領域(境界付シンプレクティック多様体の重要なクラス)上のハミルトン力学系の周期解の研究についてである.先行研究として,リュービル領域がS1同変フレアホモロジーに関するある代数的な条件を満たせば,その上で定義されたハミルトン系は非自明な周期解を持つことが知られていた(ヴィテルボによる).フレアホモロジーは積や高次積などの代数構造を持つので,これらを用いてこの先行研究を発展させるのは自然なアイデアである.この方向で,新しい結果を見出したが,技術的に詰め切れていない点が残っている.これらに関して,S1同変フレアホモロジーの基礎づけにかかわる研究が進行中である.「研究実績の概要」で記したように、今年度はいくつか意味のある結果が証明できたので、おおむね順調に進展しているのではないかと思う。周期ビリヤード軌道に関する研究は,本年度で一段落したが,これは,フレア理論を用いることで,古典的な問題に新しい知見を与えた例だと思う.また,フレアホモロジー上の代数構造を用いて,周期軌道に関する具体的な結果を導くという方向で,研究が進展をみせている.ホーファー・ゼンダー容量の研究を続ける予定(これは、周期ハミルトン系の研究の重要なテーマであると考えている)。

フレアホモロジーのS1同変版を使うことで、新しい結果が得られそうなのだが、S1同変フレア理論の基礎に関わる微妙な問題が原因で、細部をつめきれずにいる。そこでまずは、S1同変フレア理論の基礎を勉強・研究することからはじめたい。
膵管上皮幹細胞を応用した糖尿病の細胞治療

今までの研究経過;Lac Zトランスジェニックラットから採取した骨髄細胞1x10^6個を、8Gyの放射線を照射したSTZ糖尿病ラットの尾静脈から移植した。8週間後に膵臓を摘出し組織標本を作製し、ネスチンとサイトケラチン19抗体による免疫染色を行った。ネスチンは未分化な神経細胞のマーカーであり、サイトケラチン19(CK-19)は胎生期の膵臓の発生過程に認められるマーカーである。レシピエントラットの膵臓には抗Lac Z抗体と抗ネスチン抗体と共染する細胞は少なく、抗Lac Z抗体と抗CK-19抗体と共染する細胞が多く認められた。研究目的;抗CK-19抗体陽性となる骨髄細胞が膵臓に多く生着し、インスリン産生細胞に分化・再生する否かを明らかにする。研究方法;遺伝子プロモーターとしてCK-19プロモーターとエンハンサーを持ち、その下流にレポーターとしてenhanced green fluorescent protein (EGFP)遺伝子を持つ遺伝子を、アデノ随伴ウィルスベクターに挿入した。この遺伝子を骨髄細胞に感染させて培養した。1)この骨髄細胞からtotal RNAを抽出してインスリン(ins1,ins2)、PDX-1遺伝子発現をmRNA発現レベルで調べた。2)この骨髄細胞をレシピエントラットに移植した。8週間後に膵臓を摘出、組織標本を作製し抗インスリン抗体にて免疫染色を行った。研究結果・考察;1)現在のところ、感染させた骨髄細胞にはins2遺伝子の発現を認めたが、ins1,PDX-1遺伝子の発現を認めなかった。2)膵臓腺房組織内にGFP陽性細胞を認めた。この細胞はインスリン陽性細胞であることが明らかとなった。しかしながら、膵導管細胞内にはGFP陽性細胞を全く認めないことから、骨髄細胞が膵管上皮細胞の発生機序を介して、インスリン産生細胞を再生する可能性は低いと考えられた。本年度のプロジェクトの目的は、成体組織に存在する幹細胞から膵ランゲルハンス島(ラ島)が再生する過程において、必要な増殖因子と組織環境を明らかとし、少ない膵管上皮細胞から効率よくラ島を分化再生する方法を樹立することである。まず、ミニブタを用いた研究を始める前に、条件検討を行う目的でマウスによる実験を行った。マウスから膵臓を摘出しcollagenase処理後Ficollにより膵管上皮細胞を遠心分離した。Bonner-Weirらの方法(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97 : 7999-8004, 2000)に従い、Monolayer sheetを得、薄いマトリジェルをさらにその細胞層に重層して細胞を重層培養した。これにより膵管上皮細胞が3次元的に発育し、ラ島様のクラスター(cultivated islet buds : CIBs)の形成が可能となる。現在、マトリジェルを用いた3次元培養を行い観察している段階である。また、効率よくラ島を分化再生する方法を樹立するためには1)どこに膵幹細胞の存在部位するのか、2)膵幹細胞がいかなる刺激で誘導されるのか、3)どのような環境で増殖しうるのか、を明らかにすることが重要である。糖尿病を誘発するためにStreptozotocin(STZ)を用い、膵β細胞再生に良い環境としてラットの腹腔内が最適であると考えた。現在、STZ(200mg/kg、i.p.)投与により糖尿病を誘発し3ヶ月間飼育している。ラット膵臓を摘出後、一部を病理組織学的検討としてインスリン染色を行う。

また、レーザーマイクロダイセクッションを用いて、膵管周囲細胞やランゲルハンス氏島周囲細胞を集め、これらの細胞からtotal RNAを抽出しinsulin遺伝子、pdx-1遺伝子、ngn-3遺伝子発現の有無について検討を行う予定である。本プロジェクトの目的は生体組織に存在する幹細胞から膵レンゲルハンス島(ラ島)が再生する過程において、必要な増殖因子と組織環境を明らかとし、少ない膵管上皮細胞から効率良くラ島を分化再生する方法を樹立することにある。マウス膵臓を摘出しcollagenase処理後Ficollにより膵管上皮細胞を遠心分離した。Bonner-Weirらの方法に従い、Monolayer sheetを得て薄いマトリジェルをさらにその細胞層に重層して細胞を培養した。これにより膵管上皮細胞が3次元的に発育し、ラ島様クラスターの形成が可能となった。クラスターをdithizone染色し、インスリン分泌能を持つことを確認した。また、RT-PCR法により、このクラスターにはinsulin, hepatocyte growthfactorの発現を認め、ラ島への分化を確認した。現在、ラ島細胞への分化に必要な増殖因子とその作用タイミングを知るために、様々な増殖因子を作用させてクラスターの反応を調べている段階である。また、生体から容易に採取可能なものとして骨髄幹細胞がある。我々は骨髄幹細胞が膵組織内でインスリン産生細胞に分化転換するかどうかについても検討した。雄ラットから採取した骨髄細胞を、STZ誘発糖尿病雌ラットに放射線照射後、尾静注により移植した。移植16週後に膵臓を摘出した。凍結標本からレーザーマククロダイセクションより膵管、ラ氏島、膵外分泌の各領域のDNAを抽出しPCR法にてSRY遺伝子の存在を検討した。また組織標本を作製しインスリン染色とdithizone染色を行った。移植後に血糖値の低下は認めなかった。膵組織のどの領域からもSRY遺伝子を検出し、安定的に移植細胞が膵組織に存在していることが判明した。免疫染色とdithizone染色による検討ではインスリン陽性細胞はラ島にだけ認めた。以上から骨髄幹細胞の膵内分泌細胞への分化転換には、さらに付加的な増殖因子や再生刺激が必要であると考えられた。本プロジェクトの目的は、生体組織に存在する幹細胞からインスリン産生細胞が再生する過程において、効率良くインスリン産生細胞を分化再生する方法を樹立することにある。1膵管上皮細胞を用いた検討ラット膵臓を摘出し、Bonner-Weirらの方法に従い、Monolayer sheetを得て薄いマトリジェルで細胞を培養した。2骨髄細胞を用いた検討生体から容易に採取可能な幹細胞として骨髄幹細胞があげられる。私達は骨髄幹細胞が膵組織内でインスリン生細胞に分化転換するかどうかについて検討した。
周術期の摂食条件が体内時計に与える影響；遺伝子改変マウスを用いた時間生物学的解析

本研究では、時計遺伝子の1つPeriod2の発現に応じて細胞が光るよう遺伝子改変されたマウス(PER2::LUCノックインマウス)を用い、三叉神経節における遺伝子発現のリズムを計測する。さらに不規則な食事と口腔内への侵襲がこのリズムに及ぼす影響を明らかにする。最後に、時計遺伝子の1種であるCry1/Cry2をノックアウトしたマウスを用いて同様の実験を行い、この遺伝子の働きについても考察を加える。
微細藻類のCO_2応答性細胞表面局在分子および細胞外放出分子の解析

単細胞緑藻クラミドモナスの細胞表層に局在する高CO_2誘導性のタンパク質の単離,同定および分子特性の解析を行い,CO_2バイオセンサー構築のための基礎的知見の集積を目的として研究を行った。クラミドモナス細胞の野生株(Chlamydomonas reinhardtii Dangeard strain 137)および細胞壁欠損株(CW-15)の高CO_2条件への順化過程において^<35>Sラベル実験を行い,高CO_2順化過程に特有なタンパク質因子の合成誘導を見い出し,そのSDS-PAGE上での分子量(43kDa)から「H43」と名付けた。そのH43分子を精製し純標品を得た。レクチンとの反応性より,高マンノース型でアスパラギン結合型糖鎖を有する糖タンパク質であると判断した。次にcDNA cloningを試み,cDNAの全塩基配列を決定した。H43cDNAは1620bpより成り,そのコードするアミノ酸は362残基,予想される夕ンパク質部分の分子量は37.9kDaであった。したがって,糖鎖部分は5kDaと推定した。更に,nativeタンパク質を精製したところ,その分子量が約680kDaのホモ16量体である可能性を示唆する結果を得た。現在,更に正確な分子量を決定中である。H43の機能は,局在性と誘導条件から考えて,外界のCO_2濃度上昇を感知し細胞内へその情報を伝達する「CO_2感知分子(センサー)」か,高CO_2条件において大量のCO_2分子が細胞内へ流入するのを細胞表層において回避する「CO_2ブロッカー」的役割のいずれかの機能を有すると推定している。
多方向不規則、複合外力下に於ける係留浮体の非線型応答に関する研究

様々な浮体式構造物の開発にとって需要な位置を占める係留システムは高次の流体力による浮体の非線形応答を精度良く推定しなければならず、さらに、係留システムも多岐に亘っているために、係留システムの合理的な設計を困難にしている。したがって、最適係留システムを選定し、信頼性の高い合理的設計法の開発が必要である。これらの事項に関連して、近年、多方向不規則波中や複合外力下に於ける係留浮体の応答に関する研究が盛んに行われるようになった。しかしながら、これらを統合し、様々な係留システムの設計に適用できるような研究は未だ行われていない。そこで、外力の取扱いは、これらの研究成果を参照し、非線形流体力の数値計算法の改良等と併せて研究し、多方向不規則、複合外力下に於ける係留浮体の非線形応答に関する研究を行った。本年度はこれまでの3ヵ年の研究成果を以下のようにまとめた。(1)非線形流体力の数値計算に関する研究(2)係留ラインの力学的特性に関する研究(3)係留浮体の非線形応答解析に関する研究(4)海洋構造物の位置保持制御に関する研究(5)係留システム設計への応用に関する研究様々な浮体式構造物の開発にとって需要な位置を占める係留システムは高次の流体力による浮体の非線形応答を精度良く推定しなければならず、さらに、係留システムも多岐に亘っているために、係留システムの合理的な設計を困難にしている。(1)非線形流体力の数値計算に関する研究(2)係留ラインの力学的特性に関する研究(3)係留浮体の非線形応答解析に関する研究(4)海洋構造物の位置保持制御に関する研究(5)係留システム設計への応用に関する研究様々な浮体式構造物の開発にとって重要な位置を占める係留システムは高次の流体力による浮体の非線形応答を精度良く推定しなければならず、さらに、係留システムも多岐に亘っているために、係留システムの合理的な設計を困難にしている。そこで、外力の取扱いはこれらの研究成果を参照し、さらに改良を加えて統合し、多方向不規則、複合外力下に於ける係留浮体の非線形応答に関する研究を行う。係留システムとしては一点係留、ターレット係留及び多点係留等を想定し、浮体構造物の形状や大きさ、水深や海象条件は特に限定せず、与えられた海象、浮体、位置保持条件等から最適係留システムを見いだせるような、係留浮体の非線形応答解析を行い、合理的な係留設計法に資することを目的とする。本年度の研究実績の概要を列記すると以下の通りである。(1)多方向不規則波中に於ける非線形外力の計算法を改良し、従来の実験や計算結果と比較し、検証した。(2)変動風による荷重や潮流抵抗を多方向不規則波による外力に加え、これらの外力による係留浮体の応答に関するシミュレーション計算プログラムを作成した。(3)これらの研究成果の一部を海洋構造物の挙動に関する国際会議(BOSS'92)および日本造船学会講演論文に発表した。様々な浮体式構造物の開発にとって重要な位置を占める係留システムは高次の流体力による浮体の非線形応答を精度良く推定しなければならず、さらに、係留システムも多岐に亘っているために、係留システムの合理的な設計を困難にしている。(1)多方向不規則波中に於ける波浪標流力の厳密計算は計算時間が長く、シミュレーション計算に不利である。これを改良するために、ARMA modelを利用した計算法を開発し、従来の実験や計算結果と比較し、検証した。(2)変動風による荷重や潮流抵抗を不規則波による外力に加え、コンピューター制御による推力を考慮した動的位置保持装置付きの係留浮体の応答に関するシミュレーション計算を実施し、新たな係留システムを提案した。

(3)これらの研究成果の一部を日本造船学会講演論文集第174号に2編及び日本造船学会第12回海洋工学シンポジウムに1編を発表した。様々な浮体式構造物の開発にとって重要な位置を占める係留システムは高次の流体力による浮体の非線形応答を精度良く推定しなければならず、さらに、係留システムも多岐に亘っているために、係留システムの合理的な設計を困難にしている。したがって、最適係留システムを選定し、信頼性の高い合理的設計法の開発が必要である。これらの事項に関連して、近年、多方向不規則波中や複合外力下に於ける係留浮体の応答に関する研究が盛んに行われるようになった。しかしながら、これらを統合し、様々な係留システムの設計に適用できるような研究は未だ行われていない。そこで、外力の取扱いはこれらの研究成果を参照し、非線形流体力の数値計算法の改良等と併せて研究し、多方向不規則、複合外力下に於ける係留浮体の非線形応答に関する研究を行った。本年度はこれまでの3カ年の研究成果を以下のようにまとめた。(1)非線形流体力の数値計算に関する研究(2)係留ラインの力学的特性に関する研究(3)係留浮体の非線形応答解析に関する研究(4)海洋構造物の位置保持制御に関する研究(5)係留システム設計への応用に関する研究
トレーサ実験と画像解析による地下水汚染物質の移動現象の把握

本研究では,均質地盤における飽和・定常流下で色素トレーサを持ちいた二次元物質移動実験を実施することで物質移動現象を画像で捉え,プルーム輪郭抽出に基づく画像解析に加えて濃度コンタ抽出による空間モーメント解析により分散長の推定精度の向上を図った.その結果,プルーム輪郭抽出による画像解析における分散長推定では,規定の濃度をプルーム抽出の下限値,すなわちプルーム輪郭と定義してその形状を追跡することは妥当でなく,画像の二値化により判断される輪郭を抽出する方が適切であることが示された.また,空間モーメント解析による推定値は輪郭抽出による画像解析の値と比較して1オーダー程度大きく,既往の研究例との比較から空間モーメントによる推定値の妥当性が示された.さらに,空間モーメント解析は輪郭抽出による画像解析に比して納所の情報量が多い点を踏まえて,空間濃度分布の抽出と空間モーメント解析の連携は分散長の推定精度向上に有用な方法であると結論づけられた.また,濃度データにノイズを含む実サイトの状況を考慮し,ノイズデータを用いた逆推定を実施することで,逆解析手法の実行可能性をしめした.さらに,LNAPLプールから地下水へ溶解した汚染プルームの探査を目的とした観測井配置について検討した.ラテンはいバーキューブ法により物質移動特性と汚染源性状の不確実性を考慮し,移流分散解析により汚染プルームに関するリアライゼーションを得ることで,設置本数に制約を設けた上で探査確率が最大となる観測井配置を遺伝的アルゴリズムにより構成した.また,評価関数に時間0次モーメントを導入することで横分散による汚染探査の重みを低減し,井戸密度を制約条件に組み込んだ結果,観測井配置へ及ぼす第2種および第3種境界条件の差異は小さく,物質移動特性よりも汚染源性状に関する確率分布の影響度が高いことが示され,探査限界値の重要性が示唆された.1.地下水中の汚染物質の時間的・空間的な拡がりを把握し,将来予測へ役立てるため,平面二次元物質移動装置を設計・試作した.装置の一部にアクリル素材を用いることで物質移動現象の可視化を可能にしており,デジタルカメラで現象の撮影が可能である.また,動水勾配の調整および,間隙水圧と排水流量の測定が可能な実験装置となっている.2.試作した装置を用いて,物質移動実験を実施した.均質地盤における物質挙動の把握に重点を置き,Brilliant Blue FCFを色素トレーサとして用いることにより,物質移動挙動を可視化した.試行実験の結果,本実験装置のセットアップが完了できたことを確認した.3.物質移行を定期的に撮影した時系列画像を解析することにより物質移動パラメータである分散係数と分散長を推定するモデルを提案し,妥当な推定結果を得た.4.トレーサ実験では珪砂を実験装置に充填させることにより透水場を形成し,珪砂の粒径を変えて繰り返し実験することで移流分散特性へ及ぼす透水場の影響を検討した,この結果,(1)分散係数は動水勾配の増加とともに増加すること,(2)分散長は動水勾配の影響を受けずにほぼ一定値をとること,がわかった.また,(3)横分散長と縦分散長の比は約0.1であることと,(4)浸透場を形成する土粒子の平均粒径が低下するにつれて,分散長は増加することがわかった,さらに,(5)推定結果と既往の研究結果と比較することで得られた値は妥当な範囲にあることがわかった.5.色素トレーサBrilliant Blue FCFには遅延特性があることがわかり,測定データと画像解析の結果,遅延係数の値は1.2から3.0の範囲にある結果が得られた.6.推定されたパラメータの値を用いて数値解析を実施し,数値解と実験状況は良好に一致しており,画像解析結果に妥当性と再現性があることがわかった.平成17年度は色素とNaCl混合水溶液をトレーサとして用いることで,均質地盤および層地盤での移流分散と遅延特性を検討した.物質移動実験には平面二次元場を模擬した実験装置を使用して定常流を有する均質地盤ならびに層地盤を形成し,平均粒径の異なる3種類のケイ砂を充填して動水勾配を種々に調整することで透水性と物質挙動の関連性を検討した.また,色素トレーサの移流分散挙動に関する時系列画像を基に画像解析を適用することで分散係数と分散長,トレーサ移動速度,遅延係数を非破壊で推定した.さらに,NaCl濃度センサーを浸透場に埋設することにより,4地点での破過曲線を計測し,遺伝的アルゴリズム(GA)を用いた逆解析により分散長と遅延係数に加えて,汚染源特性を表す汚染源規模と物質漏洩時間を逆推定した.画像解析より分散係数は浸透速度に依存することと試料粒径の減少に伴い推定値は増加すること,分散長は試料の粒径に依存する傾向を示す結果が得られた.また,実験場での縦・横分散長の比は約10であり,既往の研究例と比較することで画像解析手法の妥当性が検証された.特に,遅延係数は試料粒径や流速の低下に応じて増加する結果となり,多くの研究例にて遅延現象を考慮していない色素トレーサの遅延特性に関して新たな知見を得ることができた.一方,逆解析による物質移動と汚染源特性の推定ではGAにより物質移動と汚染源特性の同時推定が可能であることを示した.また,層地盤の分散長と分散係数の推定に各層単独の計測結果と場全体の計測結果を用い,場全体での推定値は上流層と下流層の推定値の間に存在する傾向があることを示した.

さらに,下流側層に対する分散長の推定値は上流側層の影響を受けて変化することが示されたことから,パラメータ推定において観測点の地盤特性のみならず移行経路にある地盤特性を踏まえたパラメータ推定が望まれることを結論付けた.本研究では,均質地盤における飽和・定常流下で色素トレーサを持ちいた二次元物質移動実験を実施することで物質移動現象を画像で捉え,プルーム輪郭抽出に基づく画像解析に加えて濃度コンタ抽出による空間モーメント解析により分散長の推定精度の向上を図った.その結果,プルーム輪郭抽出による画像解析における分散長推定では,規定の濃度をプルーム抽出の下限値,すなわちプルーム輪郭と定義してその形状を追跡することは妥当でなく,画像の二値化により判断される輪郭を抽出する方が適切であることが示された.また,空間モーメント解析による推定値は輪郭抽出による画像解析の値と比較して1オーダー程度大きく,既往の研究例との比較から空間モーメントによる推定値の妥当性が示された.さらに,空間モーメント解析は輪郭抽出による画像解析に比して納所の情報量が多い点を踏まえて,空間濃度分布の抽出と空間モーメント解析の連携は分散長の推定精度向上に有用な方法であると結論づけられた.また,濃度データにノイズを含む実サイトの状況を考慮し,ノイズデータを用いた逆推定を実施することで,逆解析手法の実行可能性をしめした.さらに,LNAPLプールから地下水へ溶解した汚染プルームの探査を目的とした観測井配置について検討した.ラテンはいバーキューブ法により物質移動特性と汚染源性状の不確実性を考慮し,移流分散解析により汚染プルームに関するリアライゼーションを得ることで,設置本数に制約を設けた上で探査確率が最大となる観測井配置を遺伝的アルゴリズムにより構成した.また,評価関数に時間0次モーメントを導入することで横分散による汚染探査の重みを低減し,井戸密度を制約条件に組み込んだ結果,観測井配置へ及ぼす第2種および第3種境界条件の差異は小さく,物質移動特性よりも汚染源性状に関する確率分布の影響度が高いことが示され,探査限界値の重要性が示唆された.
哺乳動物の神経分化を制御する細胞内分子機構

哺乳動物の神経発生過程では、初め神経前駆紳胞が増殖のみを行うが、やがてニューロンに分化する。我々は今までに、神経前駆細胞の維持には抑制性bHLH因子Hes1,Hes3,Hes5が、ニューロンの分化には促進性bHLH因子Mash1,Ngn2,Math3,NeuroDが重要な役割を担うことを明らかにしてきた。しかしながら、多くのbHLH因子群は機能を代償しあうのでシングルやダブルノックアウトマウスでもまだ機能の代償がみられた。そこで、今回トリプルノックアウトを作製し、神経発生過程の異常を解析した。その結果、Hes1-Hes3-Hes5トリプルノックアウトの脊髄では、胎生10.5日ですでに神経前駆細胞は消失し、すべて正常よりも早くニューロンに分化していた。このニューロンはすべて早く生まれるタイプのもので遅く生まれるものは無かった。また、グリア細胞や上衣細胞の形成は見られなかった。したがって、抑制性hHLH因子Hes1,Hes3,Hes5で脊髄のほぼすべての神経前駆細胞の維持を制御することが明らかになった。続いて、促進性bHLH因子Mash1,Ngn2,Math3,NeuroDに注目し、トリプルノックアウトマウスを作製した。その結果、Ngn2-Math3-NeuroDトリプルノックアウトマウスの網膜では内顆粒層のインターニューロンのほぼすべてが消失していた。一方、Mash1-Math3-NeuroDトリプルノックアウトマウスの網膜では外顆粒層にある光受容細胞が著しく減少していた。したがって、促進性bHLH因子Mash1,Ngn2,Math3,NeuroDはお互いに機能を代償しあって網膜ニューロンの形成を制御することが明らかになった。哺乳動物の神経発生過程では、比較的均一な神経前駆細胞から極めて多様性に富んだニューロンが分化する。この多様性に富んだ神経細胞が分化していく過程では、細胞間相互作用による側方抑制が重要であることが示されている。すなわち、分化が始まった細胞は周囲の細胞が同じ種類の細胞に分化するのを抑制する現象である。この側方抑制には膜蛋白Notchの関与が知られているが、Notchが活性化されてから分化抑制に至る細胞内分子機構についてはよくわかっていない。最近、このNotch経路でbHLH型転写因子Hesが重要な役割を担うことが示唆されている。そこで、神経細胞の多様性を生み出す分子機構を明らかにする目的で、Notch経路におけるHesの役割について解析を行った。まず、活性型Notchによって内在性のHes1とHes5の発現が増加したので、両遺伝子がNotchの機能に必要がどうかを調べるために、Hes1あるいはHes5が欠損したマウス、およびHes1とHes5が同時に欠損したマウスを作製した。これらのマウスから調製した細胞に対して、活性型Notchを発現するレトロウイルスを感染させて分化制御を調べた。その結果、Hes1あるいはHes5が欠損した場合には野生型のときと同様、Notchによる分化抑制がみられたのに対して、Hes1とHes5が同時に欠損したときにはNotchによる分化抑制が解除された。すなわち、(1)Hes1かHes5のどちらかがあればNotchは機能できること、そして(2)両遺伝子はNotchの下流で必須のエフエクターとして機能することが明らかとなった。HesはbHLH型神経分化転写因子Mash1の機能を阻害して分化を抑制することが知られている。これらの結果から、哺乳動物の神経分化は「Notch→Hes1/Hes5┫Mash1→ニューロンへの分化」(→促進;┫抑制)という経路で制御されることが示された。神経性網膜をモデル系として用いて、ニューロンやグリア細胞の分化がbHLH因子によってどのように制御されるのかをしらべた。網膜では、抑制性bHLH因子Hes5は神経前駆細胞や分化しつつあるグリア細胞に特異的に発現していた。レトロウイルスを用いてHes5を強制発現させるとグリア細胞への分化が誘導され、ニューロンへの分化は抑制された。逆に、Hes5欠損マウスではグリア細胞数が減少した。したがって、Hes5はグリア細胞への分化決定過程を促進することが示された。一方、bHLH因子Hes1を強制発現させるとニューロンやグリア細胞への分化を抑制し、細胞を前駆細胞の状態で維持した。また、ニューロンに特異的に発現するbHLH因子Math3やMash1を強制発現させると前駆細胞からニューロンへの分化を促進し、グリア細胞への分化を抑制した。以上の結果から、神経前駆細胞の維持、前駆細胞からニューロンへの分化、前駆細胞からグリア細胞への分化のいずれもがbHLH因子によって制御されることが明らかとなった。すなわち、これらbHLH因子間のバランスが分化のタイミングや正常なニューロン・グリア細胞数比に重要であることが示された。また、我々は昨年、Hes1とHes5は側方抑制を制御する膜蛋白Notchのエフェクターとして機能することを明らかにしたが、今回の結果からNotchはHes1とHes5を使い分けることによって、神経前駆細胞の維持だけでなくグリア細胞への分化も制御できる可能性が示唆された。哺乳動物の神経発生過程は、(1)神経幹細胞の増殖・維持、(2)神経幹細胞からニューロンの分化、(3)神経幹細胞からグリアの分化という3つに分けることができる。本研究では、これら3つの過程を制御する転写因子を明らかにした。

(1)ニューロンの分化を制御する転写因子促進性bHLH型転写因子Math3をレトロウイルスベクターを用いて強制発現させたところ、神経幹細胞はニューロンに分化した。また、Math3と多くの領域で一緒に発現している促進性bHLH型転写因子Mash1にも同様の活性があった。次に、Math3-Mash1ダブルノックアウトマウスを作製したところ、神経系の多くの領域で幹細胞からニューロンへの分化がブロックされていた。しかも、本来ニューロンになるべき細胞がすべてグリア細胞に運命転換していた。すなわち、Math3とMash1は幹細胞からニューロンへの運命決定を行うことが明らかとなった。(2)神経幹細胞の維持およびグリアの分化について抑制性bHLH因子Hes1やHes5をレトロウイルスベクターを用いて強制発現させたところ、神経幹細胞に止まるかグリア細胞に分化した。Hes1やHes5はMath3やMash1の機能を抑制するので、両HesはおそらくMath3-Mash1ダブルノックアウトマウスと同じ状況を作ることによって神経幹細胞にとどめるかグリアへの分化を決定することが示唆された。以上の結果から、神経幹細胞の維持(Hes1,Hes5)、幹細胞からニューロンへの分化(Math3,Mash1)、幹細胞からグリア細胞への分化(Hes1,Hes5)のいずれもがbHLH因子によって制御されることが明らかとなった。特に、促進性および抑制性bHLH型転写因子間のバランスによって正常な神経発生がなされるという結果が得られた。神経発生過程は、(1)神経前駆細胞の維持、(2)ニューロンの分化、(3)グリア細胞の分化に分けることができる。本研究では、これらの過程を制御する転写因子ネットワークを明らかにした。(1)神経前駆細胞の維持について狭部オーガナイザーはFgf8やWnt1を分泌する神経前駆細胞からなり、中脳および前側後脳の発生を制御する。この細胞は、胎生期後半にFgf8やWnt1の発現を失い、ニューロンに分化する。抑制性bHLH因子Hes1およびHes3は狭部オーガナイザー細胞に発現しており、Hes1-Hes3欠損マウスは中脳および前側後脳が形成されなかった。このマウスでは、狭部オーガナイザー細胞は正常よりも早くFgf8やWnt1の発現を失い、ニューロンに分化した。すなわち、Hes1およびHes3は狭部オーガナイザーの神経前駆細胞の維持に必須であった。(2)ニューロンの分化について促進性bHLH因子Mash1およびMath3は網膜の双極細胞に発現し、Mash1-Math3欠損マウスでは双極細胞は形成されない。しかし、Mash1やMath3を単独で強制発現させても双極細胞は形成されなかった。次に、双極細胞の分化に必須なホメオボックス因子Chx10を強制発現させたところ、双極細胞の存在する内顆粒層の細胞を形成したが、双極細胞は存在しなかった。そこで、Chx10とMash1あるいはMath3を同時に発現させたところ、多数の双極細胞が形成された。したがって、Chx10は内顆粒層という層特異性を決めるのに対して、Mash1やMath3はChx10によって規定された層に特異的なニューロンを形成させると考えられた。すなわち、bHLH因子とホメオボックス因子の組合せが特定ニューロンの形成に重要であった。
マントル細胞リンパ腫におけるmir17-92クラスターの網羅的機能解析と治療開発

マントル細胞リンパ腫(MCL)の発生母地であるナイーブB細胞では、通常、B細胞受容体(BCR)シグナル経路の活性は低いのに対し、MCLではBCRシグナル活性の過剰活性化が認められる。これまでMCLにおけるBCR活性化機序は未解明であったが、micro RNAであるmir-1792clusterの高発現がその原因となる可能性がある。本研究ではmir-1792 clusterの網羅的標的探索を通じてMCL特異的なBCRシグナル活性化の分子メカニズムを解明し、その知見に基づいた新規BCRシグナル標的療法の開発に挑戦する。