hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発信力を高めるスピーキング授業モデルの構築

前持って準備をせず,タスクを行っている間に考える余裕を与えられないプレッシャーのある条件におけるスピーチを,流暢さ,正確さ,複雑さの観点から分析した。また,スピーチの直後に,質問紙調査を実施し,言語的要因(語彙,文法など),認知的要因(プランニング,モニタリング),情意的要因(自己効力感,不安)がスピーチにどのように影響しているかについて調査を行った。その結果,前持って準備をせず,タスクを行っている間に考える余裕を与えられないプレッシャーのある条件におけるスピーチでは,言語的要因だけではなく,情意的要因,認知的要因がスピーチの流暢さ,正確さ,複雑さに影響を与えていることがわかった。予備調査1では,言語的,認知的,情意的要因が,プランニングがなく,なおかつ考える余裕がない状況における発話に与える影響について,大学生15人を被験者として調査した。その結果をAS-Unitを使って分析し,発話の長さを測った。また,実験後,被験者15人にインタビューを実施した。質問内容は,大きく分けると,言語に関する質問,認知に関する質問,情意に関する質問の3分野にわたる。例えば,言語に関する質問では,スピーキングができなかった理由は,語彙不足によるのか,言語構造をわかっていなかったためか,もしくは,そのトピックの背景知識が不足していたためかを調査した。認知に関する質問では,主にメタ認知ストラテジー,認知ストラテジーを中心にどのようなストラテジーを,タスクを行うために使用したのかを尋ねた。また,情意に関する質問では,学生がどのような動機づけを,このタスクに対してどの程度もっていたかを調査した。予備調査1のインタビュ-結果をもとに,スピーキングを困難にしている言語的,認知的,情意的要因を調査する質問紙を作成し,社会系,人文系,理科系専攻の学生各100人,計300人に質問紙調査を行った。質問紙の質問のうち,言語的な質問項目については研究分担者の大和,認知的な質問項目については研究代表者の尾関,情意的な項目については研究分担者の廣森が中心となり作成した。この予備調査1と予備調査2により,スピーキング力が不足しているのは,言語的な要素である「語彙不足」,「言語構造の知識不足」,「トピックについての知識不足」などが原因であると学生は考えているのか,認知的な要素である「プランニング」,「問題解決力」,「モニタリング」などが不足しているのか,もしくは,このタスクに対する動機づけが低いことが原因なのか,次年度以降にどのような点を重視して実験を行えばいいのか,ある程度判明すると考える。現在,そのデータを分析中である。予備調査1のインタビュー結果をもとに、プレッシャーがある状態における準備なしで行うスピーキングを困難にしている言語的、認知的、情意的要因を調査する質問紙を予備調査2において完成させ,本調査を行った。予備調査2では,質問紙の質問のうち、言語的な質問項目については研究分担者の大和、認知的な質問項目については研究代表者の尾関、情意的な項目については研究分担者の廣森が中心となり作成した。研究代表者の尾関は社会系の学生、研究分担者の大和は人文系の学生、研究分担者の廣森は理科系の学生、合計約300人を対象に質問紙調査を実施し,その結果について因子分析を行い,質問紙を完成させた。完成した質問紙を用いて本調査を行った。本調査では,異なる習熟度をもつ学生20名に4枚の絵を見せて物語を作成するという実験を行い,学生たちのスピーチをテープに記録した。記録されたスピーチは文字化して,それぞれの発話のaccuracy, fluency, complexityを分析した。また,ストーリーテリングの実験の直後,質問紙調査も行った。それにより,言語的要因,情意的要因,認知的要因が学生たちのスピーチのaccuracy, fluency, complexityにどのように影響を与えているかを調査した。その結果,言語的要因は予想どおりaccuracyと正の相関関係があったが,情意的要因,認知的要因が被験者のaccuracy, fluency, complexityに影響を与えていることがわかった。前持って準備をせず,タスクを行っている間に考える余裕を与えられないプレッシャーのある条件における学生のススピーチの流暢さ,正確さ,複雑さの観点から分析した。また,スピーチの後の開発した質問紙調査を実施し,言語的要因(語彙,文法など),認知的要因(プランニング,モニタリング),情意的要因(自己効力感,不安)がスピーチにどのように影響しているかについて,引き続き調査を行った。今年度は,さらに,学生の英語習熟度を外部英語試験(TOEIC)で測り,その結果の基づき,学生を習熟度の上位群と下位群にわけて,3つの要因がそれぞれどのように影響しているかについて分析した。分析した結果,3つの要因では,下位群は情意的要因の影響を受けており,特に,流暢さに顕著にこの傾向が見られた。

このことから,準備をせずに,プレッシャーがかかる状況におけるスピーチは,英語習熟度が低い学生ほど影響があるので,自信を持たせたり,不安を取り除いたりして教育的介入を図ることが流暢さ,正確さ,複雑さにおいて優れたスピーチを生むことがわかった。この事実を授業に生かすためには,まず外国語を話す学習者のためのスピーチモデルを構築し,授業やタスクを考えることが必要であるという結論となり,外国語話者のためのスピーチモデルを完成させるため,Leveltの母語話者のためのスピーチモデルについて調査も行った。
認知類型論からみた英語自動詞構文の特徴:エスキモー語、日本語との対照を中心に

英語の自動詞様態構文は多くの理論的分析の鋳型となっている一方で、本研究では、その特徴が極めて英語の特殊性を帯びているものであると指摘した。具体的にいうと、英語では音を様態の一部として捉える傾向にあるが、同じような自動詞構文をもつ他の言語では音が様態としてはグループ化されないことを指摘するとともに意味地図を提案し、相対的に捉える方法(意味地図)を提案した。また、この移動現象に関わる問題として、特に、後半は移動との共起関係で重要な指示詞、及び受け身表現(自動詞)の分析を多く行い、国内外の学会で発表した。自動詞構文、認知類型論、様態と移動、エスキモー語本研究の目的は言語系統・類型の異なる3つの言語の対照分析を行うことで、西洋言語中心に進められる傾向にある理論化の是非を考えることにある。特に4年間で自動詞の特徴を中心に研究を進める。本年は申請年度一年目ということもあり、特にデータ収集とその整理、及び研究の方向性ということに重きをおいた。まず、7月にシドニー大学で行われた具格に関するワークショップを中心に言語学の講習会に参加し、類型論研究の流れを確認した。次に9月に2週間アラスカ大学に出張し、ネイティブスピーカーからエスキモー語のデータを収集した。データを採集・分析する中で相互行為における物の移動・やり取りが日本語とエスキモー語比べた場合非常に面白い対比をなすことが分かった。この研究成果をまず国際学会で発表することにし、21年度に開催予定である第11回国際認知言語学会(タイトル: Functions of Indirect Reciprocal Constructions in relations to the Reciprocal-Collective Continuum)及び英国応用言語学会2009(タイトル: Bridging the Gap between Grammar Instruction and Intercultural Communication : Some Applications of Cognitive Linguistics to EFL Classroom)に応募し、どちらも採用された。前者の発表は、英語などヨーロッパ言語に見られない意味(相互構文)の多義性が日本語とエスキモー語には観察され、かつ日本語とエスキモー語とでは逆の文法化の進展を見せるということを実証しようとしたものであり、後者の発表は、そのような言語差をどのように外国語としての英語文法学習に効果的に取り入れるのかを議論するものである。昨年度は国内の研究会学会で2本・国際学会で1本の研究発表を行った。まず、国内の学会発表(第52回中部日本・日本語学研究会)では研究テーマである自動詞構文のなかで、特に相互性が表れる構文に焦点を絞り、他動詞構文的に描写する英語に対して、日本語では動詞複合語として、ユピック語では自動詞的かつ複合語的描写をおこなうという特徴について記述的な報告を行った上で認知類型論的な一般化をおこなった。さらに、もう一つの国内研究会(京都言語学コロキュアム)では、上記の研究に受身形態素を伴う場合もあわせて報告し、特に、認知言語学の立場からユピック語に見られる反受動による自動詞化と日本語における受身による自動詞化には対称的な関係が考察されることを議論した。上記の内容は国際学会の学会発表(国際認知言語学会)で採択されていたのだが、学会の開催が中止され、海外では発表できなかったため、あらためて、現在別の国際学会に応募している。最後に、上記の3つの言語を比べた認知類型論的な研究の成果を応用言語学として捉えた場合、どのような含意があるのかということをテーマに英国応用言語学会で研究発表を行った。(i)フィールドワーク:今年度も9月21日から28日にかけて、アラスカ州フェアバンクス市(アラスカ大学フェアバンクス校)にてCaan Toopetlook氏の協力を得て、エスキモー語の聞き取り調査をした。今年度は特に指示詞と移動ということを中心に多くの聞き取りを行った。(iii)論文発表:論文発表としては、(ii)で述べた用法基盤主義に基づいた言語学習に関するものを様態移動を中心に論文にまとめた。来年度は(i)の研究成果と(ii)の国際学会での発表を論文にまとめたいと考えている。(iv)その他のこととして、直接研究とは関係ないが、フィールドワークの体験エッセイを連載する機会を得た(『失われていくものと残したいもの:アラスカ・エスキモー(1)(2)『Teaching English Now:英語教師のための情報誌(vol.19/20)。広い視点で考えた場合、こういう活動も重要であると考えている。移動表現の複雑さを考察するうちに、主要調査対象言語であるエスキモー語(ユピック)の指示し表現の分析の認知言語学的精緻化が是非必要であり、他言語との多角的対照に優先すべきと考え、本年度は一年間主に、英語とエスキモー語の指示詞に関する調査研究を行った。主な研究成果としては以下の3点が挙げられる。まず、8月に京都言語学コロキュアムの年次大会でそのテーマにそった研究発表を行った。

また、研究を継続発展させ、2月に世界的に有名な言語学の学会であるBerkeley Linguistics Society (BLS)で発表することが出来た。また、その発表の内容を論文化しBLSに投稿した(すぐに発表される見込み)。また、年度を跨ぐが、2012年度6月に関西言語学会の年次大会に招聘研究発表として招待を受け、発表する予定である。当初の予定では、中国語、タイ語などより多くの言語との比較に進む予定であったが、研究目標を達成するためにも今年度の重点的な研究は有意義であり、また大きな国際・国内学会でその成果を発表できたことはよかったと考えている。同時に研究テーマに沿って進めてきた日本語と英語とエスキモー語の「弱い他動性」に関する研究も平行して行った。この成果は、年度を跨ぐが、2012年7月に英国認知言語学会という国際学会での研究発表に採択されている。この学会も発表後の査読論文掲載があり、そこでの掲載を目的に研究発表に応募した。最後に、調査で得たエスキモーに関する知識を中学校教員向けの冊子にエッセイとして掲載したり(2本)、札幌大学で認知言語学の学校外国語教育への応用について講演したり、積極的な社会還元も意識して行った(もちろん、本務校では授業に加えて外国語教育のセミナーを行うなどの取り組みをした)
硬膜外麻酔は出血性ショックに対する保護作用を有するか

手術中に大量出血が起きたとき、全身麻酔と硬膜外麻酔のどちらが生体をより生理的な状態に保つことができるか、比較検討することを目的とした。胸部硬膜外麻酔は、出血性ショックに陥った動物の生存率を高めるという報告があるが、これが事実ならば、出血の予想される手術にきわめて有用な麻酔法となるからである。本研究では、イヌを用いて出血性ショック発生後の生存率、呼吸、循環、代謝、内分泌機能の変動を、ハロセンを用いた浅い(0.2MAC)全身麻酔、中等度(1MAC)全身麻酔、上胸部(C_4-T_5)硬膜外麻酔ならびに胸腰部(C_5-L_7)硬膜外麻酔で比較検討した。その結果、浅い全身麻酔では、出血性ショックが発生したときの生存率が低く、代謝内分泌機能も悪化した。硬膜外麻酔でも、麻痺の範囲が広範囲に及んだ胸腰部硬膜外麻酔では、低血圧が持続し、代謝内分泌機能が悪化した。結局、上胸部硬膜外麻酔と1MACのハロセンを用いた中等度の全身麻酔で、出血性ショック中の呼吸循環、代謝内分泌機能を比較的良好に保つことができた。出血性ショックという強烈な侵襲が加わり、エピネフリンやノルエピネフリンなどの血中カテコラミン濃度が、きわめて高く維持されたとき、またはほとんど分泌されなかったとき、循環と代謝機能が悪化した。カテコラミンが中等度に分泌される麻酔状態、すなわち交感神経系の中等度活動状態を作り出すことが、循環、代謝内分泌機能を改善するもっともよい方法と考えられた。出血性ショックに対する保護作用は、上胸部硬膜外麻酔に特有なものではなく、全身麻酔でも同様の状態を作り出すことができると考えられた。広範囲の硬膜外麻酔または浅い全身麻酔が出血性ショックを悪化させることも明らかになった。麻酔中に出血性ショックが発生したとき、全身麻酔(全麻)より硬膜外麻酔(硬麻)のほうが生存率が高いという報告があるが、全麻と硬麻で差があるかどうかを、生存率、呼吸、循環、代謝、内分泌機能をもとに比較検討した。【方法】雑種成犬22頭を対象とし、ハロセン麻酔下に両大腿動脈、肺動脈、硬膜外(T_<13>)にカテ-テルを挿入した。0.5%ハロセン麻酔のもとで対照値を測定し、対象を3群に分けた。1群は0.2%ハロセン併用硬麻群(n=7)、2群は0.2%ハロセン麻酔群(n=7)、3群は0.8%ハロセン麻酔群(n=8)である。硬麻には2%メピバカインを0.4ml/kg投与後0.4ml/kg/時で連続注入した。麻酔が安定した30分後に測定を反復し、その後の30分間に35ml/kgの脱血を行った。以後30分ごとに測定を反復した。測定項目は心拍数、動脈圧、肺動脈圧、中心静脈圧、肺動脈楔入圧、心拍出量、動脈血pH、PaO_2は、PaCO_2、base excess(BE)、PvO_2、血糖、血中乳酸、エピネフリン、ノルエピネフリンとした。【結果】2群の2頭が途中で死亡した。ほかの群に死亡したものはなかった。動脈圧と肺動脈圧は脱血によって著明に低下した。1群の動脈圧はその後も2030mmHgの低値にとどまったが、2群と3群では徐々に回復した。脱血によって動脈血pHは低下し、BEは減少した。減少の程度は3群が最も少なかった。エピネフリンとノルエピネフリンは、1群で全く増加しなかったが、2群と3群で増加した。特に2群で著明であった。【総括】

麻酔中の出血性ショックに対しては、浅い全麻(2群)より中等度の全麻(3群)のほうが成績がよかった。硬麻併用の全麻(1群)と比べても、中等度全麻のほうが成績がよかった。広範囲の硬麻は、出血性ショックに対する保護作用はない。今後、範囲の狭い胸部硬麻との比較が必要である。硬膜外麻酔は(硬麻)、出血性ショックによって引き起こされる酸塩基平衡や代謝内分泌動態の急激や悪化を抑えるというが、硬膜外麻酔の範囲によって差があるかどうかを検討した。[方法]雑種成犬14頭を7頭ずつ上胸部硬麻群(1群)と胸腰部硬麻群(2群)に分けた。ハロセン麻酔下に椎弓切除術を行って、1群ではT4、2群ではT13で燧膜外腔へカテ-テルを留置した。両大腿動脈、肺動脈にもカテ-テルを挿入した。0.5%ハロセン麻酔のもとで対照値を測定後、1群には2%メピバカイン0.07ml/kgを注入し、つづいて0.07ml/kg/hrで持続注入した。2群には2%メピバカイン0.4ml/kgを注入し、つづいて0.4ml/kg/hrで持続注入した。その後ハロセン濃度を0.2%にした。30分後に測定を反復し、その後の30分間に35ml/kgの脱血を行った。以後30分ごとに2時間まで測定を繰り返した。測定項目は、心拍数、動脈圧、肺動脈圧、中心静脈圧、肺動脈楔入圧、心拍出量、動脈血pH、塩基過剰(BE)、血糖、乳酸、ピルビン酸、エピネフリン、ノルエピネフリンとした。測定終了後に色素を用いて硬麻の拡がりを調べた。[結果]1群の硬麻の拡がりはC4ーT5、2群のそれはC5ーL6であった。脱血によって、1群の動脈圧は129±6(SE)mmHgから59±12mmHgに低下したが、2時間後には96±9mmHgに回復した。2群の動脈圧は119±4mmHgから17±2mmHgに低下し、その後も25ー30mmHgの低値が続いた。動脈血pHとBEは、脱血によって両群とも有意に減少したが、2群の減少のほうが大きかった。乳酸は1群で増加しなかったが、2群で有意に増加した。1群のエピネフリンは、0.6±0.3ng/mlから2.0±0.5ng/mlに有意に増加したが、2群では増加しなかった。[結論]出血性ショックに対しては、交感神経を広い範囲にわたって遮断するよりも、心臓交感神経だけを遮断したほうが、循環、酸塩基平衡、代謝、内分泌動態を良好に保つことができることがわかった。
薬剤投与に対する間質および粘液バリヤを評価する新しい分光測定系の構築

抗がん剤などの薬剤を投与した際に、組織間や血管と組織の間に存在する間質、および粘膜の表面に存在する粘液の内部で、薬剤がどのように拡散していくかを評価する測定システムを構築することを目的に、ヒアルロン酸水溶液を用いた間質のモデル材料、およびクラゲ由来ムチンを用いた粘液のモデル材料を用い、蛍光ラベルした抗体や抗がん剤などが、それらの中で拡散するときの拡散係数を定量する測定系の開発を行った。主として粘液モデル系の構築を進展させることができた。本年度は主として粘液バリヤ系の評価物質であると考えられるムチン類の代表としてのクラゲ由来ムチンを引き続き探査することに重きを置いた。特に今年度はクラゲ由来ムチン(Q-mucin)の水溶液に現れる界面活性能力を明らかにするため、この水溶液と従来からの細胞外マトリックス基準物質であるヒアルロン酸(HA)の水溶液について比較した。すなわち、その目的で、界面活性能力が最も著しく現れる、表面張力測定および接触角測定を行った。これらの物質はどちらもポリアニオンであり、糖鎖を含んだ化合物Q-mucinは糖ペプチド高分子であり、疎水性の強いペプチド鎖を有し、近接する糖鎖とその解離基が0.2-0.5nm程度の距離にあるために、弱い界面活性能力を示すことを予想した。そこで、0mg/mLから5mg/mLまでの範囲でQ-mucinの水溶液を調整し、密度を精密測定した後に懸滴法により、その表面張力を測定した。その結果、濃度の増大に従って徐々に表面張力の低下する界面活性剤特有の挙動が見いだされた。最大濃度の5mg/mLのとき未精製Q-mucin水溶液の表面張力は74mN/mから64mN/mまで約13%低下した。これは高分子水溶液で見いだされた初めての例である。HA水溶液ではこのような挙動は全く見られなかった。精製ムチンでは解離基である硫酸基のいくつかが失われるため、表面張力の低下は、8%にとどまった。またいくつかのカバーガラス表面で親水性を変えて、接触角測定を行ったところ、濃度が高くなり溶液の粘度が高くなっても、接触角に大きな変化は見られなかった。このことはムチン水溶液が高い濃度でも濡れ性を維持し、粘膜表面を切れ目なく覆うことができることを意味し、バリヤ維持に界面活性能力が大きな貢献をしていると見られることが明らかになった。本年度は特に粘液バリア系の評価物質として有用であると考えられるムチン類の代表として、クラゲ由来ムチンを対象にして、その精製方法や、分析同定、ならびにバリア挙動に関係のあると思われる構造及び物性を調査した。具体的には、ムチン内に含まれるミネラルの同定と濃度分布および、採集地点の海水成分との関係を明らかにし、ムチン水溶液の粘度および表面張力、それらと疎水ならびに親水表面との間の接触角を測定した。またムチン水溶液とミネラル陽イオンとの結合定数を測定した。これらの物性はマトリックスとしての粘液の性質として重要であり、目的のドラッグの持っている荷電数によって拡散係数が異なったり、マトリックス上にトラップを受けたりする可能性がある。したがって、荷電数がよくキャラクタライズされた試料を用いる必要がある。また水溶液の表面張力や接触角測定によって得られる「濡れ性」は粘膜表面に於いて密な粘液膜のバリヤ空間が出来るかどうかの物性に大きく関わっている。本研究ではこれらの物性の濃度依存性を調べた。実験結果として、ムチン水溶液はいくつかの特異的な性質を持つことが判明した。まず接触角が小さく、表面の濡れ性を維持する力が他の化合物より強いこと、また濃度が濃いほど表面張力が低下し、界面活性剤としての性質を有することがわかった。そのため乾燥などで濃度が増加して、粘度が増大した状態でも、濡れ性は維持され安定な粘膜バリヤを作りやすいことがわかった。一方がん研ではドラッグデリバリ分子の蛍光ラベルを行い、分子量の異なったドラッグのラインナップを作り上げた。これで次年度測定への準備が整っている。またスペイン並びに韓国で開催された国際会議に参加し、研究発表をするとともに糖鎖高分子とその応用に関する貴重な情報を得ることが出来た。もともと理化学研究所に設置していた装置を北里大学に移設したが、新実験室における蛍光相関分光測定装置が自作のもので調整方法を抜本的に見直している関係で、装置の稼働が遅れている。実験参加者が学部4年生しかおらず、測定をある程度ルーチン化して、使いやすくし、丁寧なマニュアルも作成しないと学生が対応できないので、予定が遅れている。予定通りルーチン測定を進める予定である。測定時の温度のコントロールや設定に配慮が必要である。特に体温付近の温度と室温の開きが、どのように測定に影響するかを吟味する必要がある。引き続き、試薬や光学機器などの消耗品購入、学会参加活動の旅費などに充当する。
液晶性高分子から成る物理ゲルの秩序構造制御

前年度報告した分別法では正しく分別できていない事が判明した。そこで、分別法の改良を試み、精製Na型ジェランガム試料(NaGG)が調製された。試料の分子量と分子量分布の目安は沈降平衡実験により決定され、正しく分別出来ている事が確認された。固有粘度[η]の分子量依存性は、山川-藤井-吉崎の冠球円筒みみず鎖モデルに対する粘度理論と比較され、分子鎖パラメータが決定された。40°Cの0.05M NaCl中では、持続長q=5.2nm、単位経路長当たりのモル質量M_L=346nm^<-1>、円筒の直径d=1.5nmであった。今回得られたみみず鎖パラメータには矛盾が無く、種々の溶液物性がこれらのパラメータにより定量的に説明できた。これによりNaGGの素性が明確となった。この結果はMacromoleculesに投稿中である。加熱により分子分散させたNaGGは、冷却によりランダムに2分子会合する。2分子会合体を冠球円筒みみず鎖モデルで表し、その分子鎖パラメータを会合分率w_hの変数として組込むと、冷却時の[η]と上述理論との比較によりw_hは高々8%であった。この解析により、2分子間の異方的引力相互作用が小さく熱履歴が観測されなかった事、ヘリックス-コイル転移温度付近では力学的に弱い会合体が形成され、Huggins定数に異常が見られた事が説明できた。冷却に伴うゲル構造の形成・発達過程は、時分割-放射光小角X線散乱実験(SR-SAXS)により調べられた。ゲル化過程には、架橋領域が形成され急激に濃度揺らぎが大きくなる初期過程と、その後、長時間かけてゆっくりと秩序化する後期過程があった。ゲル化直後の構造は熱力学的には不安定なため、分子間排除体積効果による分子鎖の配向化と、静電的斥力相互作用による架橋領域の組換えが起こり、秩序化が促進される。分子量範囲17000-77300の3試料に対するゲルの相図には、あまり顕著な分子量依存性は見られなかった。高濃度ゲルに対するSR-SAXSの結果はパラクリスタル理論で解析され、ラメラ間隔には分子量依存性が殆ど無かった。ラメラ間隔は対イオンの種類を変える事で制御できた。この量はモノマー単位の化学構造、電荷密度、イオン種により制御できる。鎖の長さには依存しない事より、分子鎖はラメラ層に対して垂直に配向している事が示唆された。一方、秩序性は低分子量試料程高かった。ゲル内での分子鎖の配向、架橋点の組換えを起こす際に、分子鎖運動の妨げが弱い事が重要である。分別精製Na型ジェランガム試料は、市販のK型ジェランガム試料から0.001N NaOH水溶液/イソプロピルアルコール混合溶媒中40°C以上で10区分に分子量分別され、イオン交換とNaOH中和により対イオン種が制御された。第2区分(Fr-B)の粘度平均分子量は30,400であった。希薄溶液中のジェランガム鎖の形態は、固有粘度測定と放射光小角X線散乱実験(SR-SAXS)で調べた。70°Cから25°Cに液温を冷却すると、37.5°C付近でヘリックスーコイル転移が起こり固有粘度が急激に増大した。一方、25°Cから70°Cへ昇温すると、37.5°C以上で固有粘度は徐々に減少し、冷却過程と昇温過程に顕著な熱履歴が観測された。SR-SAXSによりジェランガム鎖の断面の回転半径を見積もると、25°Cでは2重らせん鎖、70°Cでは1本鎖に期待される計算値に近かった。粘度の結果は、冠球円筒みみず鎖モデルによる山川-吉崎粘度理論で解析され、ジェランガム鎖の分子鎖形態を考察した。その結果、系がヘリックスーコイル転移温度以下に冷却されると、ジェランガム鎖は2分子間でランダムに会合し、両末端が不揃いの2重らせんが形成される事が示唆された。一本の会合鎖中の平均ヘリックス分率は80%程度であった。ヘリックス分率には分布が有り、加熱によりヘリックス分率の短い会合鎖より融解が起こり、それが熱履歴に反映されたと考えている。高分子濃度を増大すると、4.5%以上で複屈折性を示すゲルが形成された。SR-SAXSプロファイルにはラメラ状の秩序構造形成を示唆する強いピークが現れた。パラクリスタル解析により、以前行なわれた75%Na置換ジェランガムよりも、秩序性の高いゲルが形成されている事が分かった。これに対し、同濃度範囲に於ける市販のK型ジェランガム、分子量分別されたがイオン交換されていない低分子量・高分子量ジェランガムのゲルでは、秩序構造が形成されなかった。秩序構造形成には様々な因子が関与しており、対イオンの種類が特に重要である事が分かった。また、中性子を利用したコントラスト変調実験により、ゲルの架橋領域の密度を定量的に見積もった。架橋領域の高分子濃度は平均濃度の約2倍に増大している事が判明し、ゲル構造モデルの精密化を行なった。これらの結果は高分子学会に発表予定であり、現在論文に投稿準備中である。

そこで、分別法の改良を試み、精製Na型ジェランガム試料(NaGG)が調製された。試料の分子量と分子量分布の目安は沈降平衡実験により決定され、正しく分別出来ている事が確認された。固有粘度[η]の分子量依存性は、山川-藤井-吉崎の冠球円筒みみず鎖モデルに対する粘度理論と比較され、分子鎖パラメータが決定された。40°Cの0.05M NaCl中では、持続長q=5.2nm、単位経路長当たりのモル質量M_L=346nm^<-1>、円筒の直径d=1.5nmであった。今回得られたみみず鎖パラメータには矛盾が無く、種々の溶液物性がこれらのパラメータにより定量的に説明できた。これによりNaGGの素性が明確となった。この結果はMacromoleculesに投稿中である。加熱により分子分散させたNaGGは、冷却によりランダムに2分子会合する。2分子会合体を冠球円筒みみず鎖モデルで表し、その分子鎖パラメータを会合分率w_hの変数として組込むと、冷却時の[η]と上述理論との比較によりw_hは高々8%であった。この解析により、2分子間の異方的引力相互作用が小さく熱履歴が観測されなかった事、ヘリックス-コイル転移温度付近では力学的に弱い会合体が形成され、Huggins定数に異常が見られた事が説明できた。冷却に伴うゲル構造の形成・発達過程は、時分割-放射光小角X線散乱実験(SR-SAXS)により調べられた。ゲル化過程には、架橋領域が形成され急激に濃度揺らぎが大きくなる初期過程と、その後、長時間かけてゆっくりと秩序化する後期過程があった。ゲル化直後の構造は熱力学的には不安定なため、分子間排除体積効果による分子鎖の配向化と、静電的斥力相互作用による架橋領域の組換えが起こり、秩序化が促進される。分子量範囲17000-77300の3試料に対するゲルの相図には、あまり顕著な分子量依存性は見られなかった。高濃度ゲルに対するSR-SAXSの結果はパラクリスタル理論で解析され、ラメラ間隔には分子量依存性が殆ど無かった。ラメラ間隔は対イオンの種類を変える事で制御できた。この量はモノマー単位の化学構造、電荷密度、イオン種により制御できる。鎖の長さには依存しない事より、分子鎖はラメラ層に対して垂直に配向している事が示唆された。一方、秩序性は低分子量試料程高かった。ゲル内での分子鎖の配向、架橋点の組換えを起こす際に、分子鎖運動の妨げが弱い事が重要である。
癌拒絶におけるキラーT細胞特異的遊走因子の関与とその分子生物学的研究

我々はこれまで癌細胞拒絶に中心的役割を担っているのは腫瘍組織内に浸潤するCD8陽性T細胞であり、このT細胞の浸潤は腫瘍増殖局所で産性されるリンパ球遊走因子により制御されていることを示してきた。本年度は今後、キラーT細胞特異的遊走因子の遺伝子クローニングを行うための基礎となるシステム作製を行った。研究の成果は以下の3点に要約できる。(1)キラーT細胞遊走因子の大量産生系の確立:従来拒絶が進行する腫瘍組織内に浸潤するCD4陽性細胞を、腫瘍塊をコラゲナーゼ処理することにより分離していた。今回は腫瘍細胞で免疫した動物の腹腔内に腫瘍細胞を注入することにより、腹腔内にまず、好中球及びマクロファージが浸出し、次いでCD4陽性T細胞が浸出してくる。このCD4陽性T細胞はキラーT細胞特異的リンパ球遊走因子を産生し、しかもCD4陽性T細胞の回収率は従来の方法の少くとも10数倍である。(2)リンパ球遊走因子のクローニングのためcomplementary DNAの作製を行っているが、皮下腫瘍内や腹腔内より分離した細胞からcDNA用のRNAを回収する事が不可能であった。したがって腫瘍内に浸潤するCD4陽性T細胞とBW5147細胞の細胞融合を行い各種T細胞ハイブリドーマを作製した。その培養上清を検討した結果、リンパ球遊走活性を示す20数種類のハイブリドーマを樹立した。(3)リンパ球遊走因子はBoyolen chemotactic chamberを用いたchemotaxisにより同定を行ってきた。我々は部分精製したリンパ球遊走因子がリンパ球と血管内皮との接着を増強することを見い出した。
正標数代数多様体の基本群の数論幾何学的研究

今年度は、まず、当初研究目的に掲げたうち、「正標数代数閉体の上のアフイン代数多様体に関するGrothendieck予想」に関して進歩があった。すなわち、正標数代数閉体の上の連結、smoothな代数曲線について、その種数、無限遠点の数が、そのtame基本群から群論的に復元されること、また、有限体の代数閉包の上の連結、smoothな代数曲線で種数0のものについて、そのschemeとしての同型類が、やはりそのtame基本群から群論的に復元できることを証明できた(論文準備中)。tame基本群の代わりにより大きい基本群全体を取った場合には、同様のことは一昨年度証明できていた(IMRNに論文発表予定)。また、研究目的「有限体の上の完備双曲的代数曲線に関するGrothendieck予想」に関する研究実施計画の中で、Abel多様体の中の代数曲線に関する従来の研究を参考にすることを示唆したが、これについては、標数0の体の上の種数2以上の曲線をそのJacobi多様体に埋め込む時、曲線上にはJacobi多様体のtorsionpointsが有限個しか含まれないことがRaynaudによって証明されている。昨年度は、Coleman、Tzermiasとの共同研究により、Fermat曲線の場合にこの有限個のtorsion pointsを具体的に決定した(Crelleに論文発表)が、今年度、ごく最近、モジュラ曲線X_0(N)でNが素数の場合にこの有限個のtorsion pointsを具体的に決定することに成功した(論文準備中)。これは、Coleman-Kaskel-Ribetの予想であった。今年度は、まず、当初研究目的に掲げたうち、「正標数代数閉体の上のアフィン代数多様体に関するGrothendieck予想」に関して若干の進歩があった。一つは、有限体の代数閉包の上の連結、smoothな代数曲線でコンパクト化の種数が0のものについては、その基本群の位相群としての同型類が元の曲線のschemeとしての同型類を完全に決定するという昨年度得た結果を論文に書き上げたこと(投稿準備中)、もう一つは、この結果を(基本群の商である)tame基本群に対して一般化するための足がかりを得たことである。より詳しく言うと、この一般化においては、tame基本群から惰性群及びその上の「加法構造」を群論的に復元することがネックとなっていたが、このうち、後者については、Fermat曲線のρ-rankの詳しい計算によりクリアできることがわかった。また、前者についても、tame基本群から決まる不変量を導入し、この不変量が曲線の種数と一致するだろうという予想を立て、この予想に帰着することはわかった。予想自体の証明はまだできていないが、不変量が種数以下であることやいくつかの特別な場合には等号が成立することが証明でき、あと一歩という所である。また、研究目的「有限体の上の完備双曲的代数曲線に関するGrothendieck予想」に関する研究実施計画の中で、Abel多様体の中の代数曲線に関する従来の研究を参考にすることを示唆したが、これについては、標数0の体の上の種数2以上の曲線をそのJacobi多様体に埋め込む時、曲線上にはJacobi多様体のtorsion pointsが有限個しか含まれないことがRaynaudによって証明されている。今年度は、Fermat曲線の場合にこの有限個のtorsion pointsを具体的に決定することに成功した。
秩序ペロフスカイトA_2(BTe^<+6>)O_6におけるTe^<+6>S空軌道への電子ドープ

1 La^<3+>イオンの置換によるCd_3TeO_6への電子ドープx=0.04まで単相であり、x=0.10となると、不純物を検測された。La^<3+>イオンの置換量が小さいため、格子定数の変化はほとんど見られなかった。作られた試料の室温の抵抗率、ホール係数およびキャリア濃度を下表にまとめた。La^<3+>イオンの置換により室温の抵抗率が変化し、キャリア濃度は置換量に従って増加することが明らかであった。また、ホール係数が負であることから電子をドープされていることも分かった。2 Cd_3TeO_6における酸素および窒素雰囲気処理以上の結果からも分かるように、Cd_3TeO_6も最初に何らかの原因で電子ドープをされていた。合成されたCd_3TeO_6を673K十日間高酸素圧(300atm)処理すると、抵抗が無限大になった。また、合成されたCd_3TeO_6を773K,12時間窒素雰囲気中で熱処理すると、抵抗率は半分程度小さくなった。それらの熱処理際の重量変化はかなり小さく、観測がほとんどできなっかた。三年間この題目の研究を続けてきたが、今年度やっとCd_3TeO_6系で電子ドープができそうな所まで達成した。今後、この萌芽的な研究を土台し、さらに研究を続けてこれらの成果を学術論文にすると共に実用化の道も探索する。今年度は以下のことを検討した。1Cd_3TeO_6の伝導性および還元処理:固相反応法によりCd_3TeO_6を合成し、直流三端子法により室温から300°Cまでの温度範囲における電気抵抗の温度依存性を調べた。温度の上昇に従って抵抗が小さくなり(約50°Cの温度変化で抵抗が一桁変わる)、活性化エネルギーは0.49eVである。酸素を欠損させる手法はCd_3TeO_6に電子をドープする方法の一つである。そこで、合成されたCd_3TeO_6を窒素雰囲気中で熱処理し、酸素欠損ができるかどうかを試みた。500°C以下では酸素はほとんど抜けないが、その温度以上で還元処理すると、Cd_3TeO_6の分解が始まることが分かった。この次は、少量のIn^<+3>(4d^<10>)を用いてCd^<+2>(4d^<10>)を置換することにより、Cd_3TeO_6の酸素欠損を導入せずに、電子をドープすることに挑戦する。2Cd_3TeO_6の結晶構造の精密化:物質の電気物性と結晶構造は密切な関係がある。Cd_3TeO_6の電子伝導性を検討するにも結晶構造の情報を把握する必要がある。しかし、今までCd_3TeO_6について、詳細な結晶構造の解析や、原子座標の精密化などの報告がなかった。そこで、粉末X線回折パターンおよびRietveld解析により、ペロフスカイト単位胞の歪みを検討して詳細な結晶構造の解析を行うことにした。ペロフスカイト単位胞はmonoclinicの対称性を持ち、格子定数はa=c=3.9359Å,b=4.009Å,α=γ=90°,β=88.54°である。Rietveld解析を行うためには空間群を選択しなければならない。Bサイトイオンの1:1の秩序を考慮して格子ユニットを2倍するという通常のやり方ではImmmの空間群になるが、体心対称では絶対に現れない(III)ピークがあるための空間群を断念し、Pnnn,B2/m,P222など5種類の空間群についてシミレーションを行った。例えば、空間群P222のピーク位置は粉末X線回折パターンとほぼ一致するが、ピークの強度に大きな差が見られた(R_<wp>=27)。ICP組成分析の結果はCd:Te=3:1である。このような状況では、粉末X線解析のみで結晶構造を突き止めることが難しくなり、透過型電子顕微鏡の電子回折像があれば、研究が能率的に進む可能性がある。現在、数個結晶の重なった電子回折像が得られており、何とか一つの結晶の電子回折像が撮影できるように努力中である。1Cd_3TeO_6への電子ドープ平成8年度には、Cd_3TeO_6を窒素雰囲気中で熱処理し、酸素欠損ができるかどうかを試みた。低い温度では酸素はほとんど抜けないが、高い温度ではCd_3TeO_6が分解する結果となっていた。平成9年度は少量のIn^<+3>(4d^<10>)によってCd^<2+>(4d^<10>)を置き換え、Cd_<3-x>In_xTeO_6(0.01≦x≦0.10)の合成を試みた。合成はCd_3TeO_6の合成と同様に空気中700°C8時間仮焼した後1050°C12時間本焼を行った。Inの置換量が少ない場合には、粉末X線回折パターン上に変化は見られないが、置換量が0.06以上になると、Cd_2Te_2O_7,CdTeO_3の不純物が観測された。これらの試料について組成分析を行ったところ、Inがほとんど含まず、CdとTeの比率はほぼ3:1であることが分かった。

つまりこのような合成条件ではCdとTeが蒸発或いは容器との反応により試料から欠落していた。これから、真空封入の手段でCd_<3-x>In_xTeO_6の合成を再検討し、また蒸発しやすいIn^<3+>の代わりにLa^<3+>イオンを用いてCd_<3-x>La_xTeO_6の合成も試みる予定である。これらの合成実験を通して、酸素欠損を導入せずに電子をドープすることに挑戦する。Cd_3TeO_6の結晶構造の精密化物質の電気物性と結晶構造は密切な関係がある。Cd_3TeO_6の電子伝導性を検討するにも結晶構造の情報を把握する必要がある。平成8年度に、斜め方晶として幾つかの空間群を選択してRietveld解析を行ったが、うまく行かなかった(R_<wp>=27)。今年度は、まず予備研究としてCaとTeのorder lineが強く現れるCa_3TeO_6の結晶構造の精密化を行った。Ca_3TeO_6について詳細な結晶構造の解析の報告がなかったが、この物質の粉末X線パターンはすでに報告されていたCa_3ReO_6とかなりよく似ていたことから、Ca_3ReO_6と同じ空間群P2_l/nを用いてCa_3TeO_6の検討を行ってみた。R_<wp>=10.03,R _i=1.42,S=1.97の良い結果が得られた。従って、Cd_3TeO_6についても空間群P2_1/nを用いて検討したが、その結果は、R_<wp>=12.90,R_i=3.98,S=2.91であった。また、酸化物イオンサイトの熱振動パラメータの値は3を越えることやBサイトのCdとTeの最外殻電子数が同じであるため、CdとTeのorder lineが非常に弱く、占有率をランダムに設定してもほぼ同じR factorが得られることから、空間群についてもっと検討すべきかと思われる。今後、Cd_3TeO_6とCa_3TeO_6の固溶系のRietveld解析を行い、結晶構造の精密化をしながら、Cd_3TeO_6の結晶構造を決定する予定です。1 La^<3+>イオンの置換によるCd_3TeO_6への電子ドープx=0.04まで単相であり、x=0.10となると、不純物を検測された。La^<3+>イオンの置換量が小さいため、格子定数の変化はほとんど見られなかった。作られた試料の室温の抵抗率、ホール係数およびキャリア濃度を下表にまとめた。La^<3+>イオンの置換により室温の抵抗率が変化し、キャリア濃度は置換量に従って増加することが明らかであった。また、ホール係数が負であることから電子をドープされていることも分かった。2 Cd_3TeO_6における酸素および窒素雰囲気処理以上の結果からも分かるように、Cd_3TeO_6も最初に何らかの原因で電子ドープをされていた。合成されたCd_3TeO_6を673K十日間高酸素圧(300atm)処理すると、抵抗が無限大になった。また、合成されたCd_3TeO_6を773K,12時間窒素雰囲気中で熱処理すると、抵抗率は半分程度小さくなった。それらの熱処理際の重量変化はかなり小さく、観測がほとんどできなっかた。三年間この題目の研究を続けてきたが、今年度やっとCd_3TeO_6系で電子ドープができそうな所まで達成した。今後、この萌芽的な研究を土台し、さらに研究を続けてこれらの成果を学術論文にすると共に実用化の道も探索する。
炭酸脱水素酵素IIによる多発性外分泌腺炎モデルマウスの誘導と免疫応答の検討

シェ-グレン症候群(SjS)13例、特発性慢性膵炎(ICP)25例、健常人13例においてcarbonic anhydrase II(CAII)に対する細胞性免疫応答を末梢血リンパ球幼若化反応により検討した。予備実験よりCAII濃度は50μg/ml、培養時間は7日間とし、健常群のstimulation index(Sl;mean±SD:1.329±0.552)のmean+2SDをカットオフ値とした。その結果、SjSにおいて2例(15%;Sl値,各々9.057、3.042)、ICPにおいて2例(8%;5.093,3.225)の陽性例が認められた。陽性率およびSl値の平均値に健常群との有意差は認められなかった。以上の結果はSjSおよびICPの一部症例において末梢血液中に自己抗原であるCAllに反応を示すTリンパ球クローンが存在することを示す。一般に自己免疫疾患において当該自己抗原に対する細胞性免疫応答を非クローン化末梢血液細胞で証明することは困難であるとされ、多くは当該障害臓器浸潤リンパ球を用いた検討がなされている。本実験において一部の症例ではあるがCAll反応性末梢リンパ球の存在が示されたことは、既報のCAllに対する血中抗体の結果と併せ、CAllが両疾患の自己免疫学的障害機序における標的抗原である可能性を示すものである。PL/Jマウス(5週齡、雌)にヒトCAll(50μg)をRibi adjuvantと共に免疫し、各臓器(唾液腺、膵、涙腺、肝、腎)を顕微鏡的に観察した。その結果、過去の検討でみられた様な明らかな炎症所見は認められなかった。この理由として、前回免疫に用いた抗原としてのCAll濃度が100μgであったのに対し、今回使用した抗原量が少なかった可能性があり、現在ひき続きCAll量を100μgとしFreund adjuvantを用いマウスに免疫中である。
移植医療に応用可能なiPS細胞を用いたヒト膵島作製技術の開発

我々は、器官発生の初期プロセスで生じる血管および間葉系細胞との相互作用の再現化により、立体的なヒト組織再構成法を開発している(Nature 499:481-484,2013)。この革新的な三次元培養法を活用し、三次元的な膵島組織を人為的に構築するための細胞操作技術を開発することを試みた。マウスおよびヒト膵島を対象として、複数の膵島のクラスタリング技術および血管化促進技術の開発を行い、複数の膵島を凝集させ、その周囲に血管様構造を形成させることに成功した。作製した血管化膵島を劇症I型糖尿病モデルマウスに移植することにより、生存率の著しい向上が得られることを明らかにした。ヒトiPS由来膵前駆細胞を用いた三次元膵島創出技術の確立1ヒトiPS由来膵前駆細胞への高効率な分化誘導系の構築研究協力者である宮島らが開発を行ったヒトiPS細胞からPDX1陽性膵前駆細胞を分化誘導するプロトコルを基盤として、当研究室が有する複数のヒトiPS細胞株(201B6, 201 B7、TkDA、TkCB、皮膚、血液、肝細胞由来iPSCなど)を用いて、膵前駆細胞への高効率な分化誘導能を有するクローンの選別を試みた。その結果、ヒト内胚葉細胞への高効率な分化誘導能を有するクローンを選別し、このiPS細胞株から膵前駆細胞マーカーであるPDX1を発現する細胞への分化誘導が可能であることを確認した。2ヒトiPS由来膵前駆細胞を用いた三次元膵島創出法の確立申請者らは、器官発生初期プロセスで生じる血管および間葉系細胞との相互作用の再現化により足場材料によらない立体ヒト組織誘導法を開発している。本年度は、この三次元組織誘導技術をヒトiPS由来内胚葉細胞へ応用することにより、機能的なヒト膵島を創出するための基盤的細胞操作技術の開発を試みた。その結果、器官発生初期プロセスで生じる血管および間葉系細胞との相互作用の再現化により足場材料によらない立体ヒト組織誘導法を開発した(Nature 499:481-484,2013)。さらに、この三次元組織誘導技術を応用することにより、ヒト膵島様の細胞構造体を構築可能であることを確認した。また、誘導されたヒト膵原基の組織成熟化過程において血管系の機能発現および分化に伴う細胞動態変化を可視化することを目的として、長焦点レンズを有した高速ライブイメージング共焦点顕微鏡による追尾定点観察系を構築し、異なる蛍光により標識された各細胞から構成される膵組織構築過程を三次元的に可視化することに成功した。1.ヒトiPS由来膵前駆細胞を用いた三次元膵島創出技術の確立1ヒトiPS由来膵前駆細胞への高効率な分化誘導系の構築...膵前駆細胞の大量創出に向けて、内胚葉細胞への分化誘導条件の至適化を行い、このような効率よく誘導された内胚葉細胞からのPDX1を発現する膵前駆細胞の分化誘導法を検討した。その結果、iPS細胞株より各種内胚葉細胞への高効率な分化誘導能を有する前駆細胞株を樹立することに成功し、このヒトiPS細胞由来内胚葉前駆細胞株から膵前駆細胞マーカーであるPDX1を発現する細胞への分化誘導が可能であることを確認した。2ヒトiPS由来膵前駆細胞を用いた三次元膵島創出法の確立...申請者らは、器官発生初期プロセスで生じる血管および間葉系細胞との相互作用の再現化により足場材料によらない立体ヒト組織誘導法を開発した(Nature 499:481-484,2013)。この三次元組織誘導技術を応用することにより、膵β細胞株を用いて再現性の高い三次元膵島様組織の誘導法を開発した。また、誘導された膵島様組織の成熟化過程において血管系の機能発現および分化に伴う細胞動態変化を可視化することに成功した。2.ヒトiPS由来膵島作製のための細胞材料の至適化膵臓分化蛍光レポーター遺伝子ノックインiPS細胞株の樹立...臨床応用に向けては、高純度な膵前駆細胞集団を再現性良く高精度に得る方法論の確立が必須である。これを達成するためには、iPSに由来する膵臓細胞の分化レベルが可視化された評価系の構築が必須となる。そこで、各段階の分化レベルをより簡便かつ詳細に区別するために、分化マーカー遺伝子プロモーター下流に蛍光タンパク質遺伝子を導入し、蛍光knock-in iPS細胞を樹立することを試みた。1.ヒトiPS由来膵前駆細胞を用いた三次元膵島創出技術の確立1ヒトiPS由来膵前駆細胞への高効率な分化誘導系の構築これまでの研究により、iPS細胞株より各種内胚葉細胞への高効率な分化誘導能を有する前駆細胞株を樹立することに成功した。そして、このヒトiPS細胞由来内胚葉前駆細胞株から、膵前駆細胞マーカーであるPDX1を発現する細胞への分化誘導が可能であることを示していた。本年度は、このヒトiPS細胞由来内胚葉前駆細胞株からPDX1陽性膵前駆細胞を分化誘導し、その膵前駆細胞からインスリンを発現する膵β細胞の分化誘導が可能であることを明らかにした。2ヒトiPS由来膵前駆細胞を用いた三次元膵島創出法の確立申請者らは、器官発生初期プロセスで生じる血管および間葉系細胞との相互作用を活用した立体ヒト組織誘導法を独自に開発している(Nature 499:481-484,2013)。

本年度は膵β細胞株を用いて、再現性の高い三次元膵島様組織の誘導法を開発することに成功し、その成果の一部をCell stem cells誌に報告した(Takebe T, et al. Cell Stem Cell 16:556-565, 2015)。誘導された膵島様組織を対象とした長焦点レンズを有した高速ライブイメージング共焦点顕微鏡による追尾定点観察を実施し、in vivoにおいて再構成された膵島様組織の内部にヒト血管ネットワーク構造が再構成され、血管系として機能していることが確認された。膵前駆細胞の大量創出に向けて、内胚葉細胞への分化誘導条件の至適化を行い、このような効率よく誘導された内胚葉細胞から内胚葉前駆細胞株を樹立する方法を確立している。このヒトiPS細胞由来内胚葉前駆細胞株から膵前駆細胞マーカーであるPDX1を発現する細胞へ分化誘導を行い、さらにこの膵前駆細胞からインスリン陽性の膵β細胞を誘導することに成功した(論文投稿準備中)。また、独自に開発している三次元組織創出技術を応用することにより、膵β細胞株を用いて再現性の高い三次元膵島様組織の誘導法を開発し、その成果の一部を国際誌に報告した(Takebe T, et al. Cell Stem Cell 16:556-565, 2015)。したがって、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。ヒトiPS由来細胞を用いた三次元膵島創出技術を活用することにより、マウスおよびヒト膵島を対象として複数膵島のクラスタリング技術および血管化促進技術の開発を行い、より早期の実用化へ向けた可能性を探索した。その結果、マウスおよびヒトから単離した膵島をヒト血管内皮細胞と間葉系幹細胞と共培養することにより、わずか12時間後に複数の膵島が凝集し、48時間後にはその周囲に血管様構造が形成されることが判明した。この血管化膵島を免疫不全マウスに移植し、細胞動態変化を可視化することを目的とした長焦点レンズを有した高速ライブイメージング共焦点顕微鏡による追尾定点観察を行った。移植7日目の膵島内部の血管面積比は、膵島単独移植で11.5±4.0%(n=5)であったのに対し、血管化膵島移植群では45.0±17.2%(n=6)であり、生体内膵島と同等レベルの血管が維持されていることが明らかとなった。この人為的凝集塊形成により作製した直径約400マイクロメートルの血管化膵島を劇症I型糖尿病モデルマウスに移植することにより、生存率の著しい向上が得られることを明らかにした。一方、ヒトiPS細胞由来内胚葉前駆細胞株からのPDX1陽性膵前駆細胞およびインスリン陽性膵β細胞の分化誘導については、分化誘導は可能であるものの、大量創出を実現可能な培養条件を設定することは困難であった。そのため、ヒトiPS細胞由来内胚葉前駆細胞株由来膵前駆細胞を用いた三次元膵島様組織創出法については、現時点では確立していない。我々は、器官発生の初期プロセスで生じる血管および間葉系細胞との相互作用の再現化により、立体的なヒト組織再構成法を開発している(Nature 499:481-484,2013)。この革新的な三次元培養法を活用し、三次元的な膵島組織を人為的に構築するための細胞操作技術を開発することを試みた。マウスおよびヒト膵島を対象として、複数の膵島のクラスタリング技術および血管化促進技術の開発を行い、複数の膵島を凝集させ、その周囲に血管様構造を形成させることに成功した。作製した血管化膵島を劇症I型糖尿病モデルマウスに移植することにより、生存率の著しい向上が得られることを明らかにした。