hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日射利用に対する陸上植物の機能的進化と環境適応の解明

また、針葉樹葉のカロテノイド分析については、採用したHPLC分析システムでは十分な測定感度が得られなかったため、別の測定方法を検討中である。1)進化段階別の葉の分光吸収測定を行い、針葉樹については、南方系・北方系の系統を考慮した光合成部位の分光特性(秋津・奈佐原)、葉緑体運動特性を評価する。また、常緑広葉樹、特にマングローブ樹種について分光特性を評価する。シダ類については、京都工芸繊維大学で系統を意識して試料植物の栽培を行い、光合成特性評価、分光特性評価、葉緑体運動特性評価を行う。2)葉断面構造の独特な超耐陰性植物の光合成特性を評価する。亜年帯林床植物について試料植物を採取し、光合成・分光吸収特性の評価を行う。3)伊都キャンパス・立山、全天から林床・雪中まで、様々な環境における分光日射測定を実施する(UV-A含む)。4)植物葉中のクロロフィル・キサントフィル・カロテノイドを定量する。5)近接リモートセンシングを利用した、植物表面吸収特性の評価法を開発する。特に、ヒメツリガネゴケコロニーの生育状態評価技術を確立する。
電解強酸性水の殺菌作用による院内感染防止対策および口腔内消毒に関する研究

MRSA、B型肝炎ウイルス、あるいはエイズウイルス等の院内感染が社会問題になっている。歯科治療時には出血の頻度が高いことから、血液を介する感染疾患に対しては積極的な感染予防対策が必要である。本研究では酸化電位水、すなわち水道水に0.07%NaClを添加したのち、電気分解して得られるpH2.7以下、酸化還元電位(ORP)1100mV以上、残留塩素12ppm程度の水を用いて、消毒剤としての有用性について検討し、次の結論を得た。1.MRSA、および緑膿菌に対して酸化電位水を作用させると、作用時間1分で菌の増殖を認めず、消毒剤として十分な殺菌作用を示した。しかし、菌液に血清を添加した場合には酸化電位水の作用は低下したことから、消毒剤に用いる場合には劣化しないだけの十分な水量が必要である。2.透過型電子顕微鏡にて酸化電位水処理後の緑膿菌を観察したところ、細胞壁は凹凸を呈し、細胞質は不規則に凝集し、空隙が認められた。3.HBsあるいはHBe抗原陽性血清を酸化電位水を用いて希釈処理して、抗原性をRadioimmunoassay法にて測定した結果、酸化電位水はHBsおよびHBe抗原を不活化した。その作用は極短時間に生じていると考えられる。4.酸化電位水の生体に与える影響を調べるために、マウスの飲料水に酸化電位水を用いて生後10週まで体重測定を行ったが、水道水で飼育した群と体重に差は認められなかった。
進行・再発・切除不能口腔癌に対する新規機能温存療法の開発

進行・再発・切除不能口腔癌に対する治療には困難を来す事が多く、新規治療戦略の開発が急務である。癌幹細胞を標的とした治療薬の開発が行われてきたが、腫瘍組織中から採取可能な癌幹細胞数には限りがあり、人工癌幹細胞の作製が望まれる。そこで本研究では、リプログラミング因子を舌癌細胞HSC2へ遺伝子導入することにより、癌幹細胞に類似したトランスフェクタント(HSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hUL)を作製した。これを用いる事で癌幹細胞を標的とした薬剤スクリーニングや悪性度獲得メカニズムの解明が可能となり、進行・再発・切除不能口腔癌に対する新規機能温存療法の開発につながるものと考えられた。OCT3/4、SOX2、KLF4、L-MYC、LIN28、p53-shRNA発現用エピソーマルベクター(pCXLE-hOCT3/4-shp53-F、pCXLE-hSK、pCXLE-hUL)を電気穿孔法を用いてそれぞれ単独あるいは組み合わせて口腔癌細胞HSC2へ遺伝子導入することにより8種類のトランスフェクタントを得た。HSC2のparental cellをコントロールとして比較検討に用いた。なお3種類全てをHSC2細胞へ導入する際には、1650Vだけでなく1550Vでも電気穿孔法を行った。このため下記の10種類のトランスフェクタントを実験に用いた。HSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hULが、抗癌剤、放射線、分子標的薬に対して著明な抵抗性を示すとともに、免疫不全マウスにおいて高い造腫瘍性を示した。また、今回検索した抗癌剤、放射線、分子標的薬の中では、各トランスフェクタントに対して最も抵抗性が少なかったのはCetuximabであり、次に放射線であった。以上の結果から、HSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hULが口腔癌幹細胞に類似している可能性が示唆された。リプログラミング因子導入による口腔癌細胞の脱分化を目的に、OCT3/4、SOX2、KLF4、L-MYC、LIN28、p53-shRNA発現用エピソーマルベクターを電気穿孔法により、口腔癌細胞株(HSC2)へ遺伝子導入を行った。その結果得られたトランスフェクタント(HSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hUL)は、親株(HSC2)と比較して増殖能、浸潤能、Sphere形成能が高く、抗癌剤、放射線に対して著明な抵抗性を示すとともに、免疫不全マウスにおいて高い造腫瘍性を示した。すなわちHSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hULは口腔癌幹細胞に類似している可能性が示唆された。そこで、次世代シークエンサーを用いたSAGE法により親株とトランスフェクタント間で発現変動の著しい遺伝子を検索し、IPAを用いて99%有意差のある遺伝子をパスウエイ解析した。その結果、Cell cycleの経路が1位で認められ、Cyclin D1が中心になっており、これを活性化制御している転写因子はERGであり、FOXO1やHRASの強い関与が示唆された。これが増殖能の高さにつながっていると考えられた。第2位の経路では、TGFを介してインテグリンやコラーゲンの発現を変化させており、この際CXCLの発現増強を認めた。これが走化性に関与し、浸潤能の高さにつながっていると考えられた。このトランスフェクタントは、親株と比較して5-FU、CDDP、Docetaxel、Paclitaxel、Cetuximab、放射線、Bortezomib、トリフルオロチミジン、Zoledronic acidに対して抵抗性を示し、最近注目されている癌幹細胞に有効とされるスルファサラジンに対しても強く抵抗性を示した。このトランスフェクタントは、癌幹細胞を標的とした治療法の開発に有用である可能性が示唆された。歯科口腔外科学人工癌幹細胞の樹立を繰り返し行い、親株やEGFPのみ遺伝子導入したトランスフェクタントと比較して、明らかに悪性度の高いiCSCL-HSC2を安定して培養できている。iCSCL-HSC2に対して既存の抗癌剤よりも顕著な増殖抑制効果を発現する薬剤を検索し、5-FUやCisplatinよりジクロロ酢酸の方が有効である事は確認できたが、現時点ではDocetaxelが最も効果が高く、更なる検討を行っている。人工癌幹細胞を標的としたレジメンの検討が進んでいるため、おおむね順調に進展していると考えている。平成24年度の研究計画が人工癌幹細胞の樹立、癌幹細胞を標的とした新規化学療法のレジメンの開発、人工癌幹細胞を用いたマウス頸部リンパ節転移モデルの作製である。

現在までに、口腔癌幹細胞に類似したHSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hULの樹立に成功し、これが抗癌剤、放射線、分子標的薬に対して著明な抵抗性を示すとともに、免疫不全マウスにおいて高い造腫瘍性を示していること、さらに抗癌剤、放射線、分子標的薬に対して抵抗性を示すものの検索した範囲内ではCetuximab、次いで放射線に対して抵抗性が少ないこと、免疫不全マウスにおいて高い造腫瘍性を示したことから、頸部リンパ節転移を来す可能性が期待できることから、おおむね順調に進展していると考えている。人工癌幹細胞を標的としたレジメンの確立を急ぐ。このため、HSC2、iCSCL-HSC2間に特異的な発現変動を示す蛋白を検出するためにプロテオーム解析を行ったが、候補蛋白が見出せなかった。今後、プロテオーム解析を繰り返すとともに、マイクロアレイ解析も行う予定である。また、iCSCL-HSC2は5-FUに対して顕著に耐性を示したため、HSC2、HSC2/EGFP、iCSCL-HSC2における5-FUの効果予測因子であるTS、DPD、OPRTの発現を検索することで、5-FU耐性を示す理由も併せて検索したいと考えている。1. HSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hULは、口腔癌幹細胞に近づくことができたと考えているが、100個以下の細胞移植にてヌードマウス背部皮下腫瘍を形成できるようなiCSCの樹立を目指している。そのため、癌幹細胞と非癌幹細胞間で特異的な発現変動を示す遺伝子を同定し、HSC2/hOCT3/4-shp53-F+hSK+hULへ遺伝子導入することで、さらに有用なiCSCの樹立を試みる。2. MTT assayを用いることでiCSCに対する薬剤スクリーニングが可能であったため、入手可能な範囲内で新規分子標的薬を含めた多くの薬剤に対する感受性、抵抗性の検索を進めて行き、それらを併用することでより効果的なレジメンの開発を試みる。In vitroにて大きな効果が得られた後は、ヌードマウス背部皮下iCSC腫瘍に対して有効性を検討し、臨床応用の可能性を模索する。研究支援雇用者が、家族の緊急手術とその後の介護等の必要性から仕事を休むこととなり、人件費・謝金の使用が予定より少なくなったこと、また物品費としてプロテオーム解析を行い、マイクロアレイ解析を行っておらず、マイクロアレイ使用分が未使用であることから、次年度使用額が生じた。研究支援雇用者は2014年から職場に復帰している。また、これまで行ってきたプロテオーム解析では、人工癌幹細胞における悪性度が高まることと関連する候補因子が検出できなかったため、マイクロアレイ解析やIPA解析により候補因子を絞り込む予定であり、次年度に使用する予定である。人工癌幹細胞の培養のために細胞培養材料が必要であり、癌幹細胞と非癌幹細胞間で特異的な発現変動を示す遺伝子を同定するためにDNAチップが必要である。また薬剤スクリーニングを行うため、各種抗癌剤、分子標的薬剤の購入が必要であり、さらに動物実験を行うため実験動物の購入と飼育料が必要である。なお成果発表のため旅費が必要である。
地震および破壊の統計における新しい定量的関係式

地震においては、「臨界核サイズ以下のスケール」と「破壊が停止するスケール」という二つのエンドメンバーがその統計的性質を決定するので最も重要である。地震の発生率は「臨界核サイズを越えるレート」に等しい。したがって、臨界核サイズ以下のダイナミクスが重要になる。他方、地震のマグニチュードごと発生頻度は、一度発生した地震がどの程度の大きさまで成長するかで決まるので、巨大スケールまで進展した亀裂がどこで停止するかという問題になる。前年度において、我々は微小スケールでの破壊核形成過程の問題に焦点を絞り、破壊の発生頻度に関する応力依存性に対して定量的表現を与えた。そこで2015年度においては、巨大スケールでの破壊停止ダイナミクスに焦点を絞り、断層の応力不均一性の時空発展をモデル化した単純な系を用いて、巨大スケールでの破壊停止ダイナミクスを研究した。その結果、破壊の規模別頻度分布(グーテンベルク・リヒター則)を特徴付ける指標(b値)が、断層上の応力不均一性を特徴付ける指標と直接に対応することを示した。さらに、大きな破壊の前に規模別頻度分布を特徴付ける指標が低下することを確認し、それが大破壊準備過程として必然的であることを定性的に説明した。その結果として、大きな破壊の前に小さな破壊のレートが減少することも見出した。27年度が最終年度であるため、記入しない。粉体系の準静的変形においては、定常状態においても応力とエネルギーが激しく揺らぐ。この揺らぎはエネルギー極小値を与える粒子配置の不連続的な変化に対応しているが、これを一回の「イベント」として定義する。その際の急激なエネルギー減少幅は一回のイベントで解放されるエネルギーである。この対数をとったものは地震におけるマグニチュードの類似量であるので、ここでもマグニチュードと呼ぶ。粉体系において、マグニチュードごとイベント頻度分布がグーテンベルク・リヒター則に従うことはよく知られている。26年度においては、粉体系のシミュレーションを行い、Gutenberg-Richter則が成立するのがジャミング密度近傍においてのみであることを発見した。さらに、イベント開始直前の剪断応力の値によって規模別頻度分布をフィルタリングすると、統計パラメターの値が剪断応力の減少関数であることが明らかになった。これは、地震学における仮説を粉体モデルにおいて実証したものと位置付けられる。この単純な粉体モデルにおいても、比較的大きな規模のイベントの後に「余震」的イベントが多数発生することがある。「本震」を適切に定義することによって「余震」を定義し、その発生頻度を本震からの経過時間の関数として表すと、それが地震と同様の大森則に従うことを発見した。大森則には時定数が一つ含まれるが、この時定数が本震発生前の剪断応力値の減少関数であることを発見した。また、その依存性は指数関数でよく記述されることを発見した。地震は超巨大スケールの破壊現象であり、そのダイナミクスは極めて複雑かつ多様である。しかし、地震の「発生頻度」に話を限定すると、非常にシンプルで普遍的な統計法則が成立する。このように「スケールを越えた普遍的統計法則」の背後にあるロバストな物理・統計力学的構造を明らかにすること、微視的ダイナミクスと巨視的現象論をつなぐロジックと数理を抜き出すことが重要である。我々がここで注目したのは、「統計法則に含まれるパラメターの物理的意味」である。とくに、グーテンベルク・リヒター則と大森則に含まれる二つのパラメターが地震発生場の剪断応力と相関をもつという地震学における最近の仮説の検証を具体的な物理モデルを用いて行う。そのためには、地震と類似の統計法則を示すようなシンプルなモデルをいかに設定し解析するかに研究の成否がかかっている。今年度においては粉体をゆっくり変形する際の粒子再配置イベントについて解析を行い、イベントの規模別発生頻度に関してグーテンベルク・リヒター則が成立し、余震に関して大森則が成立することを発見した。さらに、統計パラメターが地震発生場の剪断応力に依存することを定量的に確かめることができた。とくに、大森則に含まれる時定数に関しては、指数関数的な依存性を発見した。これは、定量的な関係式を示せたという点で極めて重要である。

粉体剪断系においては本来の目的を達成することができた。ただ、粉体はサブ断層スケールのいわば最小スケールで発生する地震であり、そこで起こっていることが必ずしも巨大スケールの地震でも成り立つかは自明ではない。したがって、巨大スケールでの破壊伝播現象をモデル化し、そこにおいてパラメタの応力依存性を検証することが必要となる。27年度が最終年度であるため、記入しない。
冠動脈前駆細胞の誘導・移動メカニズム

心臓は発生過程でもっとも早くから機能する器官であるが、初期の心臓は、心筋と心内膜とからなるごく単純な一本の管にすぎない。心筋に血液を供給する冠動脈は、心臓が拍動しはじめたのちに、proepicardium (PE)とよばれる心臓の外から移動してくる細胞のあつまりが新たに付け加わることによって生じる。近年、PEおよびその子孫細胞が、冠動脈だけでなく、心筋を含む心臓のさまざまな細胞種に分化しうることが示され、その性質やふるまいは、再生医学の観点からも注目されつつある。PEは、鳥類胚の場合、肝臓原基の近傍から体腔に向かって突出する絨毛様突起として認められ、それは心臓に向かって成長し、心臓表面への接着を経て、心臓へと進入する。PEの成長および心臓への接着は、冠動脈と心外膜をもつ正常な心臓の形成ひいては胚の生存に必要不可欠であるが、それらを制御するしくみはよくわかっていない。研究代表者らは、in vitro培養およびin vivo両方の系において、PEが心臓の房室接合部に向かって成長することを明らかにした。房室接合部のPEに対する成長促進作用は、房室接合部で高レベルに発現するBMP2タンパク質によってミミックされ、BMPに対する拮抗阻害タンパク質Nogginによって阻害された。これらの結果は、心臓由来の分泌性シグナル分子が、PEの形態形成運動を制御することにより、PE細胞を心臓の特定の部位へと導くというモデルを支持している。本研究によって得られた知見が、今後の心疾患の新規治療法の開発に貢献することが期待される。
新たな血液細胞ｆｉｂｒｏｃｙｔｅｓの起源とＨＩＶ感染での意義

近年、創傷や老化に伴う線維症の原因としてmonocyteから分化する、fibrocytes( fibrobralstic luekocytes)がしばしば報告されるようになって来た。我々はfibrocytesがHIV-1の新規宿主細胞となることを世界に先駆けて示した。また、マクロファージと比較し、長期にHIV-1感染を支持すること、HIV-1感染に伴う細胞死に抵抗性であること、抗ウイルス薬による治療前後両方のHIV-1感染者の末梢血中から、fibrocytes前駆細胞でHIV-1のpro-virusがmonocyte, T細胞に比べ高頻度に検出されたことなどから、fibrocytesがHIV-1が根治に至らない大きな理由である、潜伏感染細胞となりうる可能性を示した。また、末梢血にHIV-1を感染させ、その後、fibrocytesを誘導する培養条件、マクロファージを誘導する培養条件で培養を行うと、fibrocytesを誘導する培養条件で高いHIV-1感染率を確認した。これは、fibrocytes前駆細胞が高いHIV-1感受性を示すことを示唆する。さらに、培養fibrocytesにおいてmicro array解析を実施し、fibrocytesのマーカーとなりうるSLAMF7を見出し、フローサイトメトリーによりfibrocytesにおいて発現を確認した。SLAMF7をマーカーとして用いれば、fibrocytesと極めて近縁の細胞であるマクロファージと綺麗に分離できる。この発見はfibrocytes研究全体に貢献できる発見であると考える。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、我々は世界に先駆けて培養fibrocyteにおいてHIV-1の感染を示した。さらに、マクロファージでは感染後20日程度で細胞死が起こり始めるが、fibrocyteではHIV-1感染による細胞死抵抗性で、感染後少なくとも80日以上生存、感染を持続する事を示してきた。この特徴から、fibrocyteがHIV-1治療の問題となっているリザーバー細胞の候補と成り得ると示唆された。本年度では、fibrocyte前駆細胞はmonocyteに比べHIV-1感染に対して感受性が高い事を見い題した。また、HIV-1感染者の末梢血を解析し、fibrocyte前駆細胞、monocyte、CD4陽性T細胞でHIV-1の感染を確認したところ、fibrocyte前駆細胞でmonocyte、CD4陽性T細胞に比べ、高い感染率を示した。以上より、fibrocyteはHIV-1感染による細胞死に抵抗性であり、fibrocyte前駆細胞はmonocyte、CD4陽性T細胞に比べHIV-1感染に対して感受的であるという点から、fibrocyteがHIV-1のリザーバー細胞となる可能性をさらに強化する。以上より、fibrocyte前駆細胞はHIV-1感染に対してmonocyteより感受的であり、これまでに分かっている培養fibrocyteではHIV-1感染による細胞死に対して抵抗性である事から、fibrocyteがHIV-1の臨床上で大きな問題となっている、リザーバー細胞となり得る可能性をさらに強化する。fibrocyte研究の問題は、末梢血を培養して得られる細胞数の少なさである。fibrocyte前駆細胞はCD45、CD14、CD16、CD34の表面マーカーを組み合わせる事により得られるようになった事から、前駆細胞を濃縮し、マイクロアレイによりサイトカイン、ケモカインの受容体の発現を解析し、解析結果から候補のサイトカイン、ケモカインを選定しfibrocyte培養に加える事で、培養後得られる細胞数を増加できるか試みる。
M-CSF誘発性リンパ管新生刺激因子VEGF-C,D産生の細胞内シグナル解析

リンパ管新生は主にリンパ管に発現するvascular endothelial growthfactor receptor-3 (VEGFR3)にそのリガンドのVEGF-C, VEGF-Dが結合して起きる。これまでマクロファージや骨格筋等のVEGF-C, VEGF-D産生が報告されている。本研究ではM-CSFに着目しVEGF-C,D産性誘導を検討した。結果はM-CSF投与によりマウスマクロファージからはVEGF-C,D産生誘導はみられなかったが、M-CSFをマウスに投与し各臓器におけるVEGF-C,Dの発現レベルを確認したところ、骨格筋、横隔膜、心筋にて有意に発現上昇がみられた。リンパ管新生は主にリンパ管に発現するvascular endothelial growthfactor receptor-3 (VEGFR3)にそのリガンドのVEGF-C,-Dが結合して起きる。マクロファージや骨格筋等のVEGF-C,D産生が報告されているが、それらの産生を誘導してくるサイトカインは不明である。本研究はマクロファージ、骨格筋に何が刺激となってVEGF-C,-Dを産生させているのかその産生刺激サイトカインと細胞内シグナル伝達の解明を目的とする。我々は以前macropahgecolony-stimulating factor (M-CSF)が筋肉を刺激して血管新生因子のVEGF-Aを産生させ、血管新生を促進する事を示した。本研究でもM-CSFに着目し、マクロファージ、骨格筋でのVEGF-C,-D産性誘導を検討することを目的とした。まずM-CSF投与マウスにおけるVEGF-C,-Dの発現と局在組織の評価を行った。M-CSFをマウス腹腔内へ投与し3日、5日連続投与群を作成し肺、呼吸筋(横隔膜)、骨格筋(前脛骨筋)、心筋、小腸を取り出しmRNAを抽出しVEGF-C,-Dを定量的RT-PCRにかけ、in vivoでどの組織がM-CSF誘導性にVEGF-C,Dを産生するのか評価した。その結果、骨格筋、呼吸筋、心筋においてはコントロールと比較して3日、5日連続投与群では有意なVEGF-C,-Dの上昇を認めたが、小腸(平滑筋)、肺ではみられなかった。これらの結果から、M-CSF投与により骨格筋を組成に含む組織からのVEGF-C,Dの産生が示唆された。リンパ管新生当初の予定とは異なりin vivoの実験から進めている。その結果M-CSF投与マウスにおけるVEGF-C,とVEGF-Dの発現と局在組織の評価は順調に進行しており、本実験を同様の流れで行う。これらin vivoの実験結果を元にin vitroの実験で用いる細胞株を選択し計画通りに進めていくことができる。以降は当初の計画通り、in virtoの実験としてM-CSFにより誘導されたVEGF-C, VEGF-Dび培養リンパ管内皮細胞の増殖・細胞死・tube formationにどのように影響するか、M-CSFにより誘導されたVEGF-C, VEGF-Dの産生にはどのような細胞内シグナル伝達経路が関与しているのかの評価、In vivoの実験ではM-CSFをマウス誤嚥性肺炎モデルに投与し、リンパ管新生の亢進により病態が悪化するかを評価する実験を行う。H25年度分の実験の続き、ならびH26年度に予定している実験を行うため。実験に必要なマウス、抗体、実験道具の購入を行う。また国内・国外の学会へ参加し研究内容を発表するとともに、関連分野の知見を深める。
共生型高付加価値社会におけるインクルーシブなインタラクティブメディアの開発

平成30年度においては、過年度に引き継続き、インクルーシブ・デザインの領域において、福祉の現場におけるインタラクティブでインクルーシブなデジタルメディア・デザインをこれまでのフィールドワークおよび学術発表を行った。具体的には、機能訓練特化型の介護福祉施設でのフィールドワークを行い、映像やデジタルゲームを活用した新しいリハビリテーション装置の開発を行った。このフィールドワークでは、映像、写真などを用いてリハビリテーション運動の種類や頻度、回数や身体機能との関係などを記録し、分析を行った。この施設においては、筋力強化や心肺機能の向上のため踏み台昇降運動をリハビリテーション・メニューのひとつとして導入しているが、単調な運動となるため消極的になる場合がある。そこで、踏み台に設置したセンサーによって足の動きを検出し、コンピュータ処理することで足の動きに連動して空を飛んだり、擬似的な旅行が体験できるゲームを制作した。ここでは、高齢化におけるリハビリテーションに伴う精神的なストレスの緩和と意欲向上を研究の目的として、施設利用者が通常使用している運動用踏み台に対して容易に設置できる静電容量方式のタッチセンサーとデジタルゲームを開発した。ゲーム内容は高齢者の運動機能の状態やリハビリテーションメニューを考慮しながら開発されており、施設の機能訓練指導員の協力を得て行った開発システムの体験においては、通常行っているリハビリテーションに対する意欲を向上させたことに加えて、周囲との新しいコミュニケーションを誘発する結果が得られた。この結果については、エンタテインメントコンピューティングシンポジウム2018(電気通信大学)において口頭発表およびデモンストレーション発表を行った。本件研究の進捗としては、運動機能特定型のデイケアセンターの協力を実際に仰ぎながら、支援の必要な高齢者の現状に対する定期的なフィールドワークを行うことでインクルーシブなデジタルメディア開発を行う指針を定めることができている。また、開発システムを施設の機能訓練指導員の協力を得ながら高齢者に体験を行ってもらい、ヒアリングや効果の検証を行うことができている。通常のリハビリテーションにおいては複数の運動メニューと運動時間が定められており、運動メニューの消化順序は各高齢者が自由に決められるため、踏み台昇降運動などの特定の運動は後回しや時間切れとして実施されないことが多く見られたが、提案したゲームの設置により踏み台昇降運動を先に始めるケースが見られたという参与観察結果が得られている。また、通常のリハビリテーションにおいては、高齢者が一人で黙々と運動を行っていたが、提案したゲームの設置により他の利用者や施設スタッフと会話を行いながら意欲的に楽しく運動を行っていたという参与観察結果も得られた。これは、高齢化社会における生活の質の向上の観点から重要な結果が得られてきていると考えられる。今後は、過年度に引き続き、インクルーシブ・デザインの領域において、福祉の現場におけるインタラクティブでインクルーシブなデジタルメディア・デザイン開発のためのフィールドワークを行う。東京オリンピック・パラリンピックに向けた共生型の社会形成の課題を背景に、ケアするもの/されるものにおける互いの多様性理解を促進し、感性へ訴えかける発信機能をデジタルメディアに織り込むことの役割について検証を行う。具体的には、障害者と健常者による芸術活動支援を行っているNPO法人スローレーベルへの聞き取り調査やRMIT(ロイヤルメルボルン工科大学) CiART (Creative interventions, Art and Rehabilitative Technology)への聞き取り調査を行う予定である。2017年度においては、健常者を含めたケアするもの/されるものを包括的に対象とし、福祉の現場におけるインタラクティブでインクルーシブなデジタルメディア・デザインをこれまでの知見を発展させながら研究を行った。具体的には、機能訓練特化型デイサービスセンターに通っている高齢者たちと対象とし、フィールワークを行った上で、リハビリテーション用のデジタルゲーム開発を行った。開発したゲームは、機能訓練指導員のリハビリテーション職員の協力の下、施設に持ち込んだ上で、対象者に使用してもらい、反応を記録し、インタビューとアンケートを通じて検証を行っている。また、NPO法人スローレーベルおよび国際障害者交流センター(ビッグ・アイ)と協働し、障害者と健常者によって実践される舞台芸術SlowMovement(堺市にて公開)における舞台美術制作を行った。また、インタラクティブ・メディア開発を伴う1件の子供向け創造ワークショップ(高槻現代劇場)の開催を行った。本件研究の進捗としては、支援の必要な高齢者の現状を、運動機能特定型のデイケアセンターの協力を実際に仰ぎながら、定期的なフィールドワークを行うことでインクルーシブなデジタルメディア開発を行う指針を定めることができている。高齢者の増加に伴い、介護、医療の負担や個人の幸福と尊厳の維持は現代社会の重要な課題である。また、加齢による身体の機能や運動能力の変化は日常の運動と関係があり、身体の機能と運動能力の維持は寿命の延伸に必要だと考えている。現在、高齢者向けの健康教室やリハビリテーション病院も様々な運動と訓練が行われている。しかし、リハビリテーション訓練はほとんど単調な動作の繰り返しであり、体力的での負担だけでなく、精神的なストレスも伴い、リハビリテーション訓練に消極的になる場合が多い。具体的な聞き取り調査や観察の結果、すでにリハビリテーションメニューとして取り組まれている踏み台昇降運動に着目し、踏み台に設置したセンサーによって足の動きを検出し、コンピュータ処理するゲーム開発を行い、一定程度の使用実験をヒアリングと共に行うことができている。

平成30年度においては、過年度に引き継続き、インクルーシブ・デザインの領域において、福祉の現場におけるインタラクティブでインクルーシブなデジタルメディア・デザインをこれまでのフィールドワークおよび学術発表を行った。具体的には、機能訓練特化型の介護福祉施設でのフィールドワークを行い、映像やデジタルゲームを活用した新しいリハビリテーション装置の開発を行った。このフィールドワークでは、映像、写真などを用いてリハビリテーション運動の種類や頻度、回数や身体機能との関係などを記録し、分析を行った。この施設においては、筋力強化や心肺機能の向上のため踏み台昇降運動をリハビリテーション・メニューのひとつとして導入しているが、単調な運動となるため消極的になる場合がある。そこで、踏み台に設置したセンサーによって足の動きを検出し、コンピュータ処理することで足の動きに連動して空を飛んだり、擬似的な旅行が体験できるゲームを制作した。ここでは、高齢化におけるリハビリテーションに伴う精神的なストレスの緩和と意欲向上を研究の目的として、施設利用者が通常使用している運動用踏み台に対して容易に設置できる静電容量方式のタッチセンサーとデジタルゲームを開発した。ゲーム内容は高齢者の運動機能の状態やリハビリテーションメニューを考慮しながら開発されており、施設の機能訓練指導員の協力を得て行った開発システムの体験においては、通常行っているリハビリテーションに対する意欲を向上させたことに加えて、周囲との新しいコミュニケーションを誘発する結果が得られた。この結果については、エンタテインメントコンピューティングシンポジウム2018(電気通信大学)において口頭発表およびデモンストレーション発表を行った。本件研究の進捗としては、運動機能特定型のデイケアセンターの協力を実際に仰ぎながら、支援の必要な高齢者の現状に対する定期的なフィールドワークを行うことでインクルーシブなデジタルメディア開発を行う指針を定めることができている。また、開発システムを施設の機能訓練指導員の協力を得ながら高齢者に体験を行ってもらい、ヒアリングや効果の検証を行うことができている。通常のリハビリテーションにおいては複数の運動メニューと運動時間が定められており、運動メニューの消化順序は各高齢者が自由に決められるため、踏み台昇降運動などの特定の運動は後回しや時間切れとして実施されないことが多く見られたが、提案したゲームの設置により踏み台昇降運動を先に始めるケースが見られたという参与観察結果が得られている。
銀河面の遠赤外マルチラインサーベイ

銀河系の星間空間には、原子、分子、イオンなどさまざまな状態のガスが存在している。従来は電波望遠鏡によって水素21cm線、CO2.6mm線によって、それぞれ中性水素ガス、およびCOを含む水素分子ガスの研究がなされ、銀河系の構造、状態が明らかにされてきた。しかしながら我々のグループが行った炭素イオンの遠赤外スペクトル線の広域観測から、新しい状態「広がった光解離領域」の存在が明らかになってきた。この領域は銀河系星間空間の中でCOで検出される分子ガスと水素原子ガスの中間に存在し、明るい星が出す紫外線エネルギーを遠赤外線に変換して放射することによってガスの支配的冷却過程となっている。このような銀河系星間ガスの統一的な理解にとって遠赤外スペクトル線の観測は重要であり、しかも炭素、酸素、窒素の代表的重元素の定量ができる可能性がある。我々はスペース赤外線望遠鏡、気球搭載赤外線望遠鏡(BICE)などで〔CII〕159ミクロン線の広域観測を行い、さらに、ヨーロッパの宇宙赤外線天文台ISOによる観測から〔OI〕63ミクロン、〔OIII〕52、88ミクロン、〔CII〕158ミクロン、〔NII〕122ミクロン、〔NIII〕157ミクロンのスペクトル線の観測を行った。これらのデータから、広がった光解離領域および広がった電離領域が星間空間の重要な構成要素であることを示すことができた。この研究は系外銀河の星生成現象の研究に直接つながるものである。銀河系星間物質の物理化学的状態を系統的に解明するためには、遠赤外あるいはそれより長波長側の分光観測が最も直接的な研究手段である。そこで気球搭載遠赤外分光観測装置を開発し、それによって炭素、酸素、窒素などの基本的元素のスペクトル線を観測することによって、特に暖かい星間物質の物理状態を解明することが本研究の主目的である。今年度はまず観測計画の検討、及び観測装置の基本仕様の検討を行った。これに基づいて二次元遠赤外カメラの技術的検討を行い、圧縮型Ge:Ga素子を用いた8×4フォーマットのカメラり開発が可能であることを確認した。これについては第一回の試作を進めている。また、新型回折格子の試作、ファブリペロ-型干渉計の基礎開発、望遠鏡光学系の光学設計を行い、いずれも順調に進めることができた。さらに、気球搭載可能な光ファイバー型ジャイロ装置の性能測定を行い、精密な姿勢制御のための仕様を満たしていることを確認した。また、気球搭載用の分光観測装置を開発する過程で必要となる実験室での較正用精密分光光度計の整備、及び遠赤外カメラの性能試験のためのヘリウム冷却クライヲスタットの購入及び周辺装置の整備を行った。さらに気球搭載が可能な超軽量化ミラーについて国内外とも詳細な調査を行い、そのうち数社と技術的な情報の交換を行った。本研究の主目的は、地上には到達しない宇宙遠赤外線の分光観測を行い、銀河系及び系外銀河の星間ガスの研究を行うことである。本年度は、この気球観測装置に用いられる種々の部分の開発製作を行なった。主なものとしては、2次元圧縮型Ge:Gaアレイ検出器、大口径Faby-Perot分光素子、および大口径の軸外し放物面鏡などがある。中でも有効口径50cmという大口径の軸外し放物面鏡は特殊な製法を用いたもので、高い精度を保ちながら雑音赤外線を抑制することができ、これまでより大幅な感度向上が期待できる。また、気球赤外線望遠鏡のシステムで最重要である姿勢制御システムについても具体的な検討を行った。来年度はいよいよ気球搭載装置として全体を組み上げる予定である。本年度は気球観測装置を完成させて、順調に進めば観測を遂行する計画であった。望遠鏡光学系については薄型軽量主鏡(口径50cmの軸外し放物面鏡)の結像精度を測定し、波長150ミクロンの遠赤外線の回折限界撮像条件を満たすことを確認した。また大口径ファブリペロ-干渉計の開発のために様々な金属メッシュの光学的特性を測定し、必要な基礎データを揃えた。

一方、気球搭載観測システムの組立を行った。望遠鏡光学系には熱膨張係数が小さいCFRP部材を用いることで、気球高度の温度環境における光学性能を保証しかつ大幅な軽量化が実現できた。姿勢制御システムには、望遠鏡の姿勢センサー用に光ファイバージャイロを採用することで、これまでに比べてはるかに安定な制御が実現できることが実験室における試験で明らかになった。このように、気球観測システムに必要な要素はほぼ完成している。しかしながら、気球観測システムの開発が若干遅れていること、及び日本における気球観測機会が限られていることのために、実際の観測は来年度あるいはそれ以降に延期せざるを得ない状況である。これを補完する意味で、我が国初の赤外線望遠鏡IRTS及びヨーロッパ宇宙連合の赤外線天文台ISOによる遠赤外分光観測データを用いた研究を並行して行っている。これによって、天域が一部分に限られてはいるものの、銀河系星間空間の物理化学的実態の解明に向けた研究を積み重ねつつある。
通信衛星ネットワークによる知的作業空間構築と化身話を用いた遠隔共同利用法の開発

本研究の目的の一つである、北海道地域の主要大学間での通信衛星ネットワーク環境の整備を進めながら、知的共同作業空間構築のための基礎技法の開発を行った。その際知的共同作業に利用するために、化身話(Avatar Language)と呼ぶ新しい概念を導入して技法の開発と実験を行った。研究グループは北海道大学(工学研究科と水産科学研究科)、北見工業大学、北海道工業大学、室蘭工業大学に大まかに分かれていて、各大学に所属する研究代表者と分担者がそれぞれのテーマで研究を遂行した。このうち、北大工学研究科グループでは、表情や身体動作のCG表現による化身話技法の開発研究、化身話コミュニケーション実験、通信衛星による画像伝送、画像処理、生体情報伝送、化身話の基礎となる動画や音声メディアに関する研究、Webページを有効に利用した学習支援、楽器演奏支援システム、電子透かし技法、通信衛星により配信された遠隔学習番組のモニタと評価等を主な研究テーマとして研究を行い、成果を得た。北見工大グループでは衛星通信のインフラを強化しつつ、知識ベースを利用した遠隔学習支援システムの構築を行い、JCSAT通信衛星を利用した教材配信に関して研究成果を得た。北海道工大ではJCSATも利用した衛星通信の通信時における伝播特性に関する測定実験を行い、都市部における電波障害対策のための衛星通信方式を提案した。また通信衛星によるCPU間接続のインターフェースの開発を行った。室蘭工大ではこの種のコミュニケーションにおけるセキュリティ対策について、自動暗号化処理サーバの試作を行って研究成果を得ている。研究テーマと関連して、札幌と韓国の企業との連携の橋渡しを行い、韓国のAvatar技術の企業が技術展示のための来札を支援し、その際化身話技法に関する意見交換を行った。本研究の目的の一つである、北海道地域の主要大学間での通信衛星ネットワーク環境を整備しながら、仮想実験室や研究室を構築する共通の技法の開発の基礎的研究を行った。具体的には、現在利用できる通信衛星JCSATを利用して、将来の通信衛星による3次元魚探画像データ伝送を想定しての予備的な衛星通信実験を行った。その過程で、今後画像通信のセキュリティに関して大きな技術に発展するだろう電子透かし技法と衛星通信を結びつける研究において成果を得た。この電子透かし法に関しては企業との共同研究を検討中である。これと並行して、共同研究者間での通信衛星を用いた仮想研究室構築のための環境整備を行いながら、次年度に向けての実験準備を進めた。通信衛星ネットワーク環境において知的作業を行っていく上で、新しく化身話(Avatar Language)という概念を用いる計画で、その具体的システム開発も本研究の目的の一つであり、その基礎的検討を行った。今後知的共同作業に化身話技法を取り入れるために、化身話チャッテイングシステムの構築を開始した。これは通信衛星を介したクライアント-サーバーシステムを用いる事を想定して、パソコン画面上にコンピュータグラフィクス(CG)を利用して化身話動作をCGアニメーション化して表示するシステムである。このため、パソコン画面に表示された身振り、手振り、表情等で知的作業のためどの程度のコミュニケーションが行えるかの検討のためのシステムを開発中である。この化身話技法に関してはある程度の成果が得られており、この成果を知的作業空間構築の要素技術にしていく事は次年度でも研究を継続していく予定である。共同研究者のうち遠隔教育を研究テーマとしている共同研究者のグループは、JCSATを利用した研究成果を得ており、この研究成果を企業との共同研究も含めて次年度さらに発展させる予定である。北海道地域の主要大学問での通信衛星ネットワーク環境の整備を昨年度に引き続き行った。通信衛星ネットワークでの知的作業空間構築に関連して、北大工学研究科と同水産科学研究科間での魚探装置で得られたデータを基にした音響画像処理に関する共同研究の目的で、仮想作業空間構築の検討を行い、魚探装置音響画像処理に関しては成果を得た。水産科学研究科には通信衛星の受信装置が設置され、その利用に関しての検討を行った。前年度に引き続き、化身話(Avatar Language)の概念を通信衛星ネットワークに持ち込んで知的作業を行っていくために、化身話の開発と制作を行い、成果を得た。異言語間での共同研究等を想定して、言語の壁を通過するコミュニケーションに関する基礎的実験を行い、その一例として日韓での化身話コミュニケーションのシミュレーション実験を行った。将来知的作業におけるデータ通信におけるセキュリティ対策を考え、そのための電子透かし技法の研究を進めた。具体的には、計算ホログラム技法に基づく電子透かし技法を、衛星通信を想定して開発した。知的作業空間構築の基本技術として画像修復法や楽器演奏支援システム等の研究を行い、タブ譜作成の自動化技法の開発した。北見工大では衛星通信のインフラを強化しつつ、遠隔教育に関連しJCSATを利用した教材配信に関して研究成果を得ており、衛星通信でのインターネット接続の効率化を図る研究を行った。北海道工大では通信衛星を利用した通信時における伝播特性に関する調査実験を行っており、都市部における電波障害対策のための衛星通信方式を提案した。また通信衛星によるCPU間接続のインターフェースの開発を行っている。室蘭工大ではこの種のコミュニケーションにおけるセキュリティ対策について研究成果を得ている。

研究グループは北海道大学(工学研究科と水産科学研究科)、北見工業大学、北海道工業大学、室蘭工業大学に大まかに分かれていて、各大学に所属する研究代表者と分担者がそれぞれのテーマで研究を遂行した。このうち、北大工学研究科グループでは、表情や身体動作のCG表現による化身話技法の開発研究、化身話コミュニケーション実験、通信衛星による画像伝送、画像処理、生体情報伝送、化身話の基礎となる動画や音声メディアに関する研究、Webページを有効に利用した学習支援、楽器演奏支援システム、電子透かし技法、通信衛星により配信された遠隔学習番組のモニタと評価等を主な研究テーマとして研究を行い、成果を得た。北見工大グループでは衛星通信のインフラを強化しつつ、知識ベースを利用した遠隔学習支援システムの構築を行い、JCSAT通信衛星を利用した教材配信に関して研究成果を得た。北海道工大ではJCSATも利用した衛星通信の通信時における伝播特性に関する測定実験を行い、都市部における電波障害対策のための衛星通信方式を提案した。また通信衛星によるCPU間接続のインターフェースの開発を行った。室蘭工大ではこの種のコミュニケーションにおけるセキュリティ対策について、自動暗号化処理サーバの試作を行って研究成果を得ている。研究テーマと関連して、札幌と韓国の企業との連携の橋渡しを行い、韓国のAvatar技術の企業が技術展示のための来札を支援し、その際化身話技法に関する意見交換を行った。知的作業空間構築の目的のため、教育の現場におけるコンピュータ支援システムの構築の研究を行った。北大グループによるWebサイトを有効に利用した学習支援や、北見工大グループによる知識ベースを利用した遠隔学習支援システムの構築を行い成果を得た。本研究が化身話(Avatar Language)の概念を用いたシステム構築でもあり、そのためのMPEG4に準拠した顔のアニメーション生成に関しても北大グループでの研究が進み成果を得ている。また、通信衛星による動画像配信を効率的に行うための動き検出に関する基礎的な研究も行った。化身話の開発と制作に関して、前年度からの研究を引継いで、言語の壁を通過するコミュニケーションに関する日韓での化身話コミュニケーションのシミュレーション実験を行い、将来の知的空間の共同利用に化身話を用いるための基礎データを得た。知的作業のためのメディア配信における著作権保護を視野に入れた電子透かし技法の研究を進め、成果が得られた。音声情報配信も知的作業には不可欠で、近年利用が拡大して来ているVoIPにおけるパケット消失を隠蔽して耳障りにならない音声情報伝送に関しても北大グループが中心となり研究を行い、成果を得た。通信衛星ネットワーク利用の基礎的データを得るため、北海道工大グループでは通信衛星を利用した通信時における伝播特性の調査実験を前年度に引き続き行っており、都市部における電波障害対策のための基礎データを得ている。
高分子の球晶成長機構研究の新展開:位相差顕微鏡による薄膜中での球晶成長速度の測定

現在の高分子の結晶の成長モデルを分析すると、『高分子結晶は多核成長様式で成長している』という命題を所与とした場合、多核成長様式での最大成長速度と最少成長速度の比はL/4a以下でなければならないという結論が導かれる。ここで、Lは成長面の幅、aは分子鎖一本の幅である。サブミクロンフィルム中で成長させた高分子球晶の場合、Lの値はその膜厚を上限として見積もることができ、L/4aの値は10^2のオーダーとなる。然るに、通常の高分子球晶の成長速度は10^3以上変化するのが普通であり、これにより現在の高分子の結晶成長に関する認識の妥当性を検討する事が可能となる。昨年度は、このクライテリオンに基づきポリパラフェニレンスルフィド(以下PPS)球晶の成長速度に関する研究を行ない、PPSの成長速度変化は現行の成長モデルでは全く説明出来ないという結論に達した。しかしながら、PPSはある意味で特殊なポリマーであり、この結論がPPSの場合に限定されるものなのか高分子一般に普遍化し得るものであるかは不明と言わざるをえない。この点を鑑み、今年度はよりキャラクラタイズされているポリマーであるポリビニリデンフルオライド(以下PVDF)のα球晶について同様の測定を行なった。PPSに比してPVDFは複屈折量が小さいためコンクルーシブな結論とはならなかったが、それでも現実の成長速度依存性などから判断してPPS同様PVDFの場合も現行の成長モデルは不適切であるとほぼ結論づけてよいと思われる結果を得た。これ以前の研究において、我々は高分子の結晶が多核成長様式で成長する場合に、その成長速度は成長面の幅をL、分子の幅をaとした場合にL/4aの範囲でしか変化できない事を示した。そして、ポリパラフェニレンスルフィドの球晶成長速度が、成長面の幅の上限が1μm以下と予測される条件で4桁変化しL/4aと比較して2桁大きくなる事から、現在の高分子結晶の成長モデルが適当なものでない事を示した。しかしながら、この段階では成長面の幅の見積もりは偏光顕微鏡によるリタデーション測定によっていたが、複屈折量が正確ではなかったため、この見積もりも正確ではなかった。薄膜中で成長した二次元球晶の場合、その成長面の上限はほぼ膜厚と同等であると考えられる事から、膜厚測定により成長面の上限を見積もることが出来る。これを受けて、本年度では膜厚を正確に測定する事を目的とし、この科学研究費補助金により二光束干渉顕微鏡を購入した。これにより膜厚測定を行い、偏光顕微鏡でのリターデーション測定の結果と膜厚との関係を調べ、リタデーションと膜厚がほぼ比例し複屈折の大きさが△n0.09であるという結果を得た。そしてその結果を用いると、PPSの成長速度の測定における成長面の幅は0.10.8μmの範囲となり、現在の成長モデルが不適格であるという結論がより確実となった。
プログラミング演習における学習者の作業プロセスの分析に基づく学習教育支援システム

プログラミング演習時の学習者のプログラミングプロセスを分析し、その結果を(1)学習者の振り返り学習支援(2)演習中に学習者に個別指導する教師の支援(3)演習時の学生のパフォーマンスに基づいて授業改善を行う教師の支援に用いる総合的学習教育支援システムを構築する。分析方法の特色として、課題遂行プロセスにおける多様な情報リソースを活用する。分析結果としては、各学習者が演習中に行き詰った点はどこか、各学習者の理解が不十分な点は何か、課題遂行に時間を要した部分はどこか、等が想定される。構築したシステムは研究分担者らが担当する実授業に導入して評価し、その結果に基づいてシステムの改善を繰り返す。
HTLV-1感染による多段階発癌機構の検討

申請者はHTLV-1のTリンパ腫瘍形成モデル糸の確立を目指している。照射したHTLV-1非感染マウスでは胸腺リンパ腫が見られたのに対し、照射後のHTLV-1感染マウスでは脾臓でのリンパ腫形成が多く見られた。二次リンパ器官または末梢T細胞での分化・増殖の過程の中でHTLV-1との関連性があると推察している。またHTLV-1が二次リンパ組織への指向性があるのではないかと更にケモカイン(CCR7/S1P)について検討中である。また長期感染したマウスの二次リンパ器官内での感染細胞のクローン性とプロウイルス量の相関性を調べた。脾臓ならびにリンパ節では総プロウイルス量の変動はあまり認められなかったものの、1クローン当たりのプロウイルスコピー数が増大していたことが判明した。更に初期感染(1ヶ月)で、どの細胞種がクローン性の増殖を帯びているのかをMACSにて細胞選別した所、他のウイルス(HIV-1やCMVではCD8細胞)とは異なり、CD4細胞のみがクローン増殖していた。現在、このCD4細胞群がどのような機能を果たしているのか(Naive/Memory/Effecterなのか)を検証している。またHTLV-1は母乳を介した感染が主であると報告されているが、母乳中にはラクトフェリンを初めとする感染防止物質が存在している。にもかかわらず、HTLV-1感染が成立するといった矛盾点がある。そこでHTLV-1粒子間及び細胞間での感染系におけるラクトフェリンの効果を調べた。HTLV-1の粒子感染系においては、ラクトフェリンによりウイルスの放出量が27%増大した。一方細胞間感染時においては、ラクトフェリンは合胞体形成能を40%減少させ、非感染細胞への感染抑制が認められた。HTLV-1感染は細胞間感染が主な感染形式と考えられている。粒子感染時と細胞間感染時においてラクトフェリンがそれぞれ異なる効果を持っていることが考えられ、現在その詳細について探索中である。過去に申請者はHTLV-1がマウスに長期持続感染することを立証し、二次リンパ器官(脾臓・リンパ節)でクローナルな増殖を行なわれていることを明らかにした。しかしATL様のTリンパ腫瘍形成は2年以上飼育しても発症に至ることはなかった。そこで今年度は様々な系統のマウスにまずHTLV-1を感染させ、感染成立後のマウスに放射線照射した群においてTリンパ腫(とりわけ胸腺において)が形成するかを性別・週齢・照射量・照射回数等の条件検討中である。照射6か月後において、体重減少並びに脱毛症状等の現象は認められていないが経過観察中である。また二次リンパ器官内での感染細胞のクローン性(プロウイルスの挿入部位が同一な細胞)とプロウイルス量について感染後の時間的推移(感染後短期2か月と長期18か月)での相関性を調べた。プロウイルス量の変動はあまり見られなかったものの1クローン当たりのコピー数が増大していた。現在、投稿準備段階である。更にプロウイルスの近傍に組み込まれた遺伝子とHTLV-1との関連性について、細胞培養系において過剰発現させて検証しており、immortalize済みのATL由来の細胞株のHut102細胞では、HTLV-1挿入近傍遺伝子としてIL-15遺伝子が同定されており過剰発現していることの確認を行った。現在、RNAiを用いた時におけるウイルス感染性の違いを検討している。またATL癌サンプルを用いてHTLV-1プロウイルスの挿入部位を同定することで、HTLV-1が挿入された近傍の遺伝子異常を調べ、癌化への必要な因子を見出そうとしている。申請者はHTLV-1のTリンパ腫瘍形成モデル系の確立を目指している。昨年度に引き続きマウスにHTLV-1を感染させ、感染成立後のマウスに放射線照射した系でのTリンパ腫が形成されるかを調べた。放射線照射7か月後から体重減少並びに脱毛症状等の現象は認められた。照射したHTLV-1非感染マウスでは胸腺でのみリンパ腫がみられたのに対し、照射後のHTLV-1感染マウスでは脾臓でのリンパ腫形成のみが多く見られたことから、末梢T細胞での分化・増殖の過程の中で、更にプロウイルス量及びクローナルな増殖について解析中である。また上記実験に平行して、二次リンパ器官内での感染細胞のクローン性(プロウイルスの挿入部位が同一な細胞)とプロウイルス量について感染後の時間的推移(感染後短期2か月と長期18か月)での相関性を調べた。Reservoirとして考えられる脾臓並びにリンパ節では、総プロウイルス量の変動はあまり見られなかったものの1クローン当たりのプロウイルスコピー数が増大していたことが判明した。現在初期感染(1か月)で、どの細胞種がクローン性な増殖をしているのかを細胞をCD3・CD4・CD8にそれぞれ細胞選別して解析を行っている。更にプロウイルスの近傍に組み込まれた遺伝子とHTLV-1との関連性(cis効果)について、細胞培養系においてATL由来の細胞株3種類でのHTLV-1挿入近傍遺伝子を同定した。現在、RNAiを用いた時におけるウイルス感染性の違い・細胞増殖性及びアポトーシス能を検討している。今後HTLV-1が挿入された近傍の遺伝子異常を調べ、癌化への必要な因子を見出そうとしている。またATL発症患者のデータでも中心体数の増加が認められた。そこではHTLV-1Taxが中心体複製機構の破綻によるものであることを見出した。更に細胞性因子(p53やCDK2)との関わりについて現在調べている。

申請者はHTLV-1のTリンパ腫瘍形成モデル糸の確立を目指している。照射したHTLV-1非感染マウスでは胸腺リンパ腫が見られたのに対し、照射後のHTLV-1感染マウスでは脾臓でのリンパ腫形成が多く見られた。二次リンパ器官または末梢T細胞での分化・増殖の過程の中でHTLV-1との関連性があると推察している。またHTLV-1が二次リンパ組織への指向性があるのではないかと更にケモカイン(CCR7/S1P)について検討中である。また長期感染したマウスの二次リンパ器官内での感染細胞のクローン性とプロウイルス量の相関性を調べた。脾臓ならびにリンパ節では総プロウイルス量の変動はあまり認められなかったものの、1クローン当たりのプロウイルスコピー数が増大していたことが判明した。更に初期感染(1ヶ月)で、どの細胞種がクローン性の増殖を帯びているのかをMACSにて細胞選別した所、他のウイルス(HIV-1やCMVではCD8細胞)とは異なり、CD4細胞のみがクローン増殖していた。現在、このCD4細胞群がどのような機能を果たしているのか(Naive/Memory/Effecterなのか)を検証している。またHTLV-1は母乳を介した感染が主であると報告されているが、母乳中にはラクトフェリンを初めとする感染防止物質が存在している。にもかかわらず、HTLV-1感染が成立するといった矛盾点がある。そこでHTLV-1粒子間及び細胞間での感染系におけるラクトフェリンの効果を調べた。HTLV-1の粒子感染系においては、ラクトフェリンによりウイルスの放出量が27%増大した。一方細胞間感染時においては、ラクトフェリンは合胞体形成能を40%減少させ、非感染細胞への感染抑制が認められた。HTLV-1感染は細胞間感染が主な感染形式と考えられている。粒子感染時と細胞間感染時においてラクトフェリンがそれぞれ異なる効果を持っていることが考えられ、現在その詳細について探索中である。