hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
穿刺吸引核酸診断による悪性リンパ腫の低侵襲診断法の確立

悪性リンパ腫を疑う症例に対して手術生検を施行する際、少量の新鮮な組織を取り分けて凍結保存した。最終的に57例の組織を収集した。凍結した検体の一部を削ってゲノムDNAをDNA抽出キットにて精製した。1検体あたり1-3μgのDNAが回収された。検体によっては複数箇所を削ってDNAを抽出した。200ngのDNAを用いてベクトレットPCR法を行った。反応後のゲル電気泳動の結果、57例中36例でIgH遺伝子のモノクロナリティーが陽性であると判断された。最終的な病理組織診断との比較では橋本病と診断された10例は全例モノクロナリティーが陰性であった。これに対して悪性リンパ腫と診断された47例中36例(76.6%)でモノクロナリティーが陽性であった。モノクロナリテイーの陽性率は悪性リンパ腫の各組織型(Diffuse Large Cell、MALT、Mixed Cellular)の間では明らかな差がなかった。収集した検体のうち悪性リンパ腫と診断された45例でサザンブロットも同時に施行された。サザンブロットでは45例中33例(73.3%)が陽性であり、陽性率はベクトレットPCR法とほぼ同等であった。これらの結果よりベクトレットPCR法では200ngの少量のDNA検体で十分に検査が可能であり、また悪性リンパ腫におけるIgH遺伝子のモノクロナリティーの検出率は従来法のサザンブロットとほぼ同等であることが推測された。引き続き、悪性リンパ腫を疑う患者の頚部腫脹部を穿刺し、細胞よりDNAを採取して解析した。現在までベクトレットPCR法でモノクロナリティー陽性の症例1例がその後手術生検を受け、病理組織診断でDiffuse Large Cell型のB細胞リンパ腫であると診断されている。抽出したDNAのうち200ngを用いてベクトレットPCR法を行った。反応後のゲル電気泳動の結果、57例中36例でIgH遺伝子のモノクロナリテイーが陽性であると判断された。最終的な病理組織診断との比較では橋本病と診断された10例は全例モノクロナリテイーが陰性であった。これに対して悪性リンパ腫と診断された47例中36例(76.6%)でモノクロナリテイーが陽性であった。これらの結果よりベクトレットPCR法では200ngの少量のDNA検体で十分に検査が可能であり、また悪性リンパ腫におけるIgH遺伝子のモノクロナリテイーの検出率は従来法のサザンブロットとほぼ同等であることが推測された。今後、実際の患者の穿刺検体を使用したトライアルに移行する予定である。昨年度までの検討で、橋本病とB細胞悪性リンパ腫の組織標本から少量のDNAを抽出し、ベクトレットPCRにてIgH遺伝子領域を増幅してそのモノクロナリティーを判定することでの診断法の有用性が確認された。

本年度は引き続き、実際の患者検体を使用しての解析を試みた。頚部腫脹を主訴として来院した患者に頚部超音波検査を施行し、悪性リンパ腫を疑うような低エコーレベルの結節性病変が認められた患者を選んだ。これらの患者に対してまず穿刺吸引細胞診を施行した。細胞診によって明らかに反応性・炎症性の変化であると判定されたものは除外し、幼弱なリンパ球が認められるなど、悪性リンパ腫の可能性が否定できない症例を対象とした。これらの患者の同意を得た上で、再度腫瘍部を穿刺し、腫瘍細胞を回収した。腫瘍細胞はPBSを入れたチューブに懸濁し、4Cで一時保存の上、遠心して回収した。腫瘍細胞からゲノムDNAを精製し、200ng以上のDNAが回収されたものを解析の対象とした。検体のDNAをTsp509Iで切断し、ベクトレットリンカーを接続した後、BbrPIで切断した。ベクトレットリンカー部とJ領域末端のプライマーを使用してPCRにて増幅した。ゲル電気泳動後、IgH遺伝子のモノクロナリティーを判定した。モノクロナリティー陰性と判定された症例のうち手術生検となった例はなかった。モノクロナリティー陽性と判定された症例のうち1例が手術生検となり最終的な病理診断でDiffuse Large Cell型のB細胞悪性リンパ腫と判定された。
様々な計算環境の統合利用を実現するモバイルエージェントシステムの研究

本研究では、インターネット上に存在する様々な計算環境を統合的に利用可能とするモバイルエージェントシステムの開発を目標とし、その基盤となるさまざまなアルゴリズムの開発を行なった。まず、エージェント間でタスクの収集・割り当てを実現するために、部分集合アルゴリズムと均一配置アルゴリズムを提案した。次に、システムの規模の大きさに対応するために、エージェントの移動コストを削減するためのアルゴリズムを提案した。さらに、エージェントの故障率の高さに対応するために、エージェントシステムの信頼性を高めるためのアルゴリズムを提案した。本研究では、インターネット上に存在する様々な計算環境を、モバイルエージェントを用いて統合的に利用可能とするシステムの開発を目標とする。平成26年度は、複数のモバイルエージェントが協調して動作するためのアルゴリズムを提案した。具体的な成果は以下の通りである。(a)モバイルエージェントに対するグループゴシップアルゴリズムの開発:複数のユーザがシステムを共有する場合、システム内には異なる目的をもった複数のエージェントグループが存在する。そのため、グループ内のエージェントで協調動作を行なうためのアルゴリズムが必要である。本研究では、各グループ内のエージェントで、機密情報等の重要な情報を交換するためのアルゴリズムを開発した。本アルゴリズムでは、他のグループに重要な情報を開示することなくグループ間の協調動作を行なうことで、グループごとに独立に情報交換を行なう場合に比べて移動コストの削減を実現している。(b)モバイルエージェントに対する部分集合アルゴリズムの開発:システム内に多数のエージェントが存在する場合、エージェント群でグループを構築して協調動作を行なうことで、タスクの実行を効率化できる。本研究では、少なくともg体のエージェントでグループを作成し、グループごとに集合するためのアルゴリズムを開発した。このタスクの実現に必要な移動コストの下界を示し、提案アルゴリズムが漸近的に最適な移動コストを実現していることを示した。また、開発するシステムは分散システムの一種であり、分散システムのためのさまざまなアルゴリズムの応用が期待できる。本研究では、分散システムにおいて高信頼性を実現する自己安定アルゴリズムを複数のタスクに対して実現した。平成27年度は、モバイルエージェントが効率的に動作するためのアルゴリズムを多数提案した。(a)モバイルエージェントに対する均一配置アルゴリズムの開発:システム内に存在する複数のエージェントを、システム内に均一に配置するアルゴリズムを開発した。複数のエージェントで協調してタスクを実行する方法として、システムを各エージェントの担当範囲に分割する方法が考えられるが、本アルゴリズムでエージェントをシステム内に均一に配置させることで、各エージェントにその近くのノードを担当範囲として割り当てることができる。(b)モバイルエージェントに対する探索アルゴリズムの開発:エージェントがシステム内の全ノードを効率的に訪問するためのアルゴリズムを開発した。本アルゴリズムにより、システム内の全ノードの情報を効率的に収集することができる。(c)モバイルエージェントに対する部分集合アルゴリズムの開発:多数のエージェントで協調動作を行なうために、少なくともg体のエージェントでグループを作成し、グループごとにエージェントを集合させるアルゴリズムを開発した。これにより、グループごとに情報交換を行ない、多数のグループによってタスクを手分けしながら実行することができる。部分集合アルゴリズムは昨年度から引き続き開発を進めており、アルゴリズムの適用範囲を広げることができた。また、1-極大マッチングの構築、代表ノード(リーダ)の選択など、分散システムで有用なさまざまなタスクに対して、自己安定アルゴリズムを実現した。本研究が対象とする大規模システムでは、部分的に故障が発生することが多く、自己安定アルゴリズムの高い故障耐性が有用である。平成27年度は、1.タスクを適切な計算環境に割り当てるアルゴリズムの開発、2.移動コストの小さいエージェントアルゴリズムの開発、3.信頼性の高いエージェントアルゴリズムの開発を実施した。1.については、エージェンの均一配置アルゴリズムを利用することで、タスクをシステム内に均一に割り当てることできる。一方、計算環境の性質等によって適切なタスク配置を求める方法については、現在開発を進めているところである。2.については、均一配置、探索、部分集合等に対して移動コストの小さいエージェントアルゴリズムを提案しており、順調に進展している。3.については、信頼性を高める自己安定性をもつアルゴリズムを実現しており、エージェントに対してもその応用が期待できる。以上より、1.2.3.ともおおむね順調に進展している。平成28年度は、モバイルエージェントシステムの信頼性・効率性を高めるアルゴリズムを提案した。(a)ビザンチン故障に耐性をもつモバイルエージェント集合アルゴリズム:大規模システムではモバイルエージェントがソフトウェアの不具合やクラッキングにより、想定外の動作を引き起こす可能性がある。本研究では、そのようなエージェントをビザンチンエージェントと定義し、ビザンチンエージェントが存在しても正常エージェントを一ノードに効率よく集合させるアルゴリズムを提案した。これにより、正常エージェント間で情報の共有やタスクの分配を実現することができ、システムの信頼性・効率性を高めることができる。また、本アルゴリズムは、従来の分散システムに対するアルゴリズムをシミュレートすることで、ビザンチンエージェントに対する耐性・効率性を実現している。そのため、多数提案されている従来のアルゴリズムを利用することで、集合アルゴリズムに限らず、様々なアルゴリズムの開発に応用できる。(b)自己安定1-極大マッチングアルゴリズム:モバイルエージェントの信頼性・効率性を高めるには、その基盤である分散システムの信頼性・効率性を高めることも重要である。本研究では、分散システムにおいて、効率的な自己安定1-極大マッチングアルゴリズムを提案した。

本アルゴリズムは自己安定性という一時故障に対する高い耐性(信頼性)をもち、また既存アルゴリズムより効率的に1-極大マッチングを構成することができる。平成28年度は、申請書に記載した研究計画のうち、1.タスクを適切な計算環境に割り当てるアルゴリズムの開発と3.信頼性の高いエージェントアルゴリズムの開発に関する研究を実施した。1.については、大きな進展がなく、研究発表に至っていない。3.については、ビザンチンエージェントに対する耐性をもつ効率的な集合アルゴリズムを提案した。本アルゴリズムの特徴は、従来の分散システムに対するアルゴリズムをシミュレートする一般的な手法を提案して、それを用いてモバイルエージェントにおいてビザンチンエージェントへの耐性、効率性を実現している点にある。そのため、集合アルゴリズム以外への適用も可能であり、さまざまなアルゴリズムの開発を期待できる。また、自己安定1-極大マッチングアルゴリズムなど、エージェントの基盤となる分散システムの信頼性を上げる手法も提案している。また、上記のアルゴリズムは、信頼性だけでなく効率性に関しても優れた手法である。そのため、研究計画のうちの2.移動コストの小さいエージェントアルゴリズムの開発に対する成果でもある。よって、1.が若干遅れているものの、2.3.に対して大きな進展があったことから、研究計画は順調に進展しているといえる。本研究では、インターネット上に存在する様々な計算環境を、モバイルエージェントを用いて統合的に利用可能とするシステムの開発を目標とする。上記のシステムを実現するためには、エージェントの信頼性・効率性を高めることが必要である。研究期間全体を通して、それらを実現する多数のアルゴリズムを提案した。とくに、平成29年度の具体的な成果は、以下の通りである。(a)ビザンチン故障に耐性をもつ集合アルゴリズム:大規模システムでは、ソフトウェアの不具合やクラッキングにより、エージェントが想定外の動作を引き起こす可能性がある。
パフォーマンス・プレッシャーによる運動協応崩壊の特徴

プレッシャーが運動スキル遂行時の生理・心理面に及ぼす影響に比べて、行動面に及ぼす影響に関する研究は少ない。そこで本研究の実験1においては、肘の伸展・屈曲という単関節運動を課題として、プレッシャーが四肢内協応に及ぼす影響を検討した。被験者(19名)が習得80試行の後に10試行のテストを行なった。テストのパフォーマンスによって賞金もしくは電気刺激が与えられるという教示を行なったが、これは偽教示であり、実験終了後にディブリーフィングを行なった。プレッシャーの操作チェックとして用いた状態不安検査においては、プレッシャー教示後に得点が有意に増加した。また、パフォーマンスはテストにおいて有意に低下した。さらにキネマティクス分析の結果、パフォーマンスの低下がタイミングに関する変化ではなく、力量調節の指標として用いた角加速度の変化ならびに空間的調節の指標として用いた振幅の変化に起因することが明らかとなった。また、すべての被験者において、動作の振幅がプレッシャーによって減少することが明らかとなった。実験2においては、多関節運動におけるプレッシャーと運動協応の関係を調べることを目的とした。被験者(7名)に下手投げによるゴルフボールの的当て課題を学習させ、テスト場面においてプレッシャーを与えた。プリテスト10試行、習得120試行、ポストテスト10試行、テスト10試行を行なわせ、テストのパフォーマンスによって賞金もしくは電気刺激(偽教示)を与えることを教示した。状態不安得点はプレッシャー教示後に増加する傾向を示したが、脈拍数は有意な増加を示さなかった。リリースの瞬間の動作解析による投射角、投射速度、リリース位置の協応関係は、習得試行によって向上したが、テストにおいて有意な変化を示さなかった。多関節運動の協応性の変化については、より強度の高いプレッシャー状況における検討が今後の課題となる。パフォーマンス・プレッシャーが運動スキルの遂行時における生理的・心理的影響に比べて、行動的影響に関する研究は少ない。そこで本研究においては、単関節運動を課題として用い、一過性の心理的ストレスであるパフォーマンス・プレッシャーが四肢内協応に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。右利きの大学生19名(男性9名、女性10名)が実験に参加した。実験課題は右手でアームレバーのハンドルを握り、肘の伸展-屈曲-伸展運動による目標波形の産出を学習することであった。被験者は、習得として80試行を行った後、ストレス条件下でのテスト試行として10試行を行った。習得80試行終了後に被験者にストレス喚起の教示を与えた。その内容は、テスト10試行中に基準値を越えたエラーが1試行以内であれば賞金5,000円が与えられるが、5試行以上であれば電気刺激が与えられるというものであった。基準値は習得後期(20試行)における被験者自身のエラーの平均値+1SDとした。ストレス負荷の操作チェックのために習得40試行終了後に状態不安得点(STAI)、脈拍、唾液中クロモグラニンAを測定し、ストレス喚起の教示直後にSTAIと脈拍の測定を行った。また、テスト後に脈拍とクロモグラニンAを測定し、心理的・行動的影響に関する質問紙に回答させた。また、習得とテストにおいて、被験者の上腕二頭筋と上腕三頭筋の筋放電量を測定した。操作チェックの結果、ストレス教示は心理面生理面に影響を及ぼしたことが明らかとなった。テストにおいては、19名中3名が習得後期のパフォーマンスを維持したが、16名がパフォーマンスの低下を示した。また、基準値を越えるエラーが5試行以上であった被験者は6名であった。現在、行動的特徴に関するさらなる分析を進め、次年度継続の研究における四肢間協応を含む運動課題の選定ならびに分析方法の検討を行っている。

パフォーマンス・プレッシャーが運動スキルの遂行時における生理的・心理的影響に比べて、行動的影響に関する先行研究は少ない。前年度は、単関節運動を課題として用い、一過性の心理的ストレスであるパフォーマンス・プレッシャーが四肢内協応に及ぼす影響を検討した。その結果、パフォーマンス・プレッシャーによりパフォーマンスが低下したが、それがタイミングに関する変化ではなく、力量調節の指標として用いた角加速度の変化に起因することが明らかとなった。そこで本年度は多関節運動におけるパフォーマンス・プレッシャーと運動協応の関係を調べることを目的とした。被験者(女性7名)に下手投げによるゴルフボールの的当て課題を学習させ、テスト場面においてパフォーマンス・プレッシャーを与えた。プリテスト10試行、習得120試行(10試行×12ブロック)、ポストテスト10試行、ストレステスト10試行の順に行わせ、ストレステストの前に、習得の後半7ブロックの平均より成績が下回った場合に電気刺激を与え、最高成績を上回った場合に賞金2,000円を与えることを教示した。電気刺激に関する教示は虚位の教示であり、実験終了後にディブリーフィングを行った。各テストにおいて、脈拍数の測定ならびに動作解析のためのビデオ撮影を行った。また、ポストテスト開始前とストレステスト開始前に状態不安をSTAIによって測定した。ストレステストにおいて、脈拍数と状態不安が上昇したが、的当てのパフォーマンスに低下は認められなかった。また、ストレステストにおいて、腕のバックスイング時とフォワードスイング時の肩関節の角変位が減少する傾向が見られた。また、ストレステストにおいて各関節の角速度の変動性が増加する傾向にあったが、肩関節に比べて肘関節や手関節といった末梢に近い関節においてその傾向は顕著であった。今後、情動反応や意識的制御と動作変化の関係をさらに詳細に検討する必要がある。
抗肥満ペプチド投与と運動療法によるメタボリックシンドローム改善の基盤研究

ガランニン様(GALP)は神経ペプチドであり、抗肥満作用とエネルギー代謝亢進を持つペプチドとして知られている。我々はこのGALPの抗肥満作用を用い、簡易的で安全な点鼻投与を確立した。さらに、GALP点鼻投与による肥満ラットでの摂食量と体重を減少させた。これらの成果により、GALPの抗肥満薬として創薬展開の基盤が確立された。今後、GALP点鼻投与を用いた効率的な運動療法も期待できる。我々は、抗肥満ペプチドであるGALPを利用し、点鼻投与と走行運動の併用により効果的なエネルギー代謝、つまり摂食量や体重を減少させ、肥満解消を狙う新規運動療法開発の基盤を築くことを研究構想としている。その為、本年度においては、まず、GALPによる摂食調節作用の詳細を明らかにした。ラット脳室内投与を行い、摂食量および体重を測定したところ、24時間後の有為な減少が見られた。これまで我々は、機能形態学的解析を行い、GALPは脳内に分布し、複数の摂食調節ニューロンとネットワークを形成することを報告しているが、ラットの種差などの観察比較は行われていない。そこで、種差および系統別による脳内GALPニューロンネットワークを観察した。その結果、種差などによる大きな差は見られなかったことから、GALPの摂食抑制と体重減少効果はより明確になった。さらに、GALP投与による酸素消費量、心拍数、体温を測定したところ、濃度依存的に心拍数、酸素消費量は上昇を示した。深部体温は150分後にピークの上昇を示すが、熱放散を示す皮膚温の変化はみられなかった。脳内プロスタグランジン系を介する経路をブロックすると、GALPの熱産生の効果はみられなかた。GALP投与により、プロスタグランジンの産生部位であるアストログロアのcFosの誘導が観察された。また本年度後半によりGALP点鼻投与法を確立し、数匹の実験ではあるが、摂食抑制と体重の減少傾向を認めている。これらの実験結果は、学会、シンポジウムおよび研究会等で発表された。我々は、ガラニン様ペプチド(GALP)の抗肥満作用を活用し、安全で簡易的な点鼻投与により、エネルギー代謝亢進、摂食抑制作用、体重減少を狙っている。さらにGALP点鼻投与と走運動を併用した、ダイナミックな肥満改善のための新規療法を目指している。本年度は昨年に引き続き、GALP点鼻投与の効果を検証した。そのため、まず、GALP点鼻投与と皮下投与でのGALPの視床下部への移行を比較したところ、点鼻投与は皮下投与より取り込み率を約6倍増加させた。また、鼻腔から脳実質へのGALP移行は、主に微小血管を介して脳内各部へ運ばれることが分かった。さらに、さらにGALP投与2時間後の骨格筋および褐色脂肪細胞におけるグルコースの取り込みを測定したところ、GALP脳室内投与後2-デオキシグルコースの取り込みはヒラメ筋、腓腹筋、長指伸筋において有意に増加した。一方、褐色脂肪細胞における2-デオキシグルコースの取り込みは増加傾向を示したが有意な差はみられなかった。さらにGALPの点鼻投与は、24時間後の摂食量を減少させた。24時間後の体重変化は、有意差はないが減少傾向がみられた。本実験結果から、GALPの点鼻投与は摂食量や体重を減少させることが明らかとなった。これらの実験結果が国内・国外での学会やシンポジウム等で発表された。抗肥満作用をもつガラニン様ペプチド(GALP)を点鼻投与することにより、エネルギー代謝亢進、摂食抑制作用、体重減少をさせ、さらに運動を付加させることにより、効果的なメタボリックシンドロームや肥満改善のための新規療法の開発を目指した。昨年の検証された、GALP点鼻投与により、G乱Pが脳実質への確実に運ばれ、しかも、皮下投与や静脈投与よりも効果的に脳内各部へ運ばれること、さらに骨格筋などのグルコースの取り込みの増加が確認されたことをふまえ、本年度は野生マウスによるGALP点鼻投与の摂食量や体重減少を確認した。しかし、GALP点鼻投与により、運動量には変化はなく、体温上昇や熱産生の上昇がみられたことから、GALPは発熱物質であることが示唆された。さらに、レプチン欠損マウスである肥満マウス(C57B/B6,0b/ob)を用いてGALP点鼻投与の抗肥満効果をしらべたところ、24時間後の摂食量、飲水量、行動量、体重が減少した。さらに肥満マウスにおいても7日間の連投で体重、摂食、飲水抑制効果を確認した。さらにGALP点鼻投与による摂食抑制効果は、野生型よりも肥満型マウスにおいて顕著であることが明らかになった。この抗肥満効果は味覚嫌悪によるものではない事が確認できた。更に走行運動を併用することにより、より効果的な肥満効果が見られることも明らかになった。これらの実験観察結果から、GALPの点鼻投与は抗肥満の治療・予防に有効であると考えられた。

現在、GALPのドラックデリバリーシステム(DDS)に向けて検討中である。これらの実験結果は国内・国外での学会、シンポジウム、招待講演で発表を行った。さらに多くの総説などでも発表した。
眼領域におけるアドレノメデュリンの病態生理的意義の解明

正常ラットの眼球においてアドレノメデュリンのタンパクレベルでの眼局在の検討した。摘出した眼球のパラフィン切片を作製し、アドレノメデコリンペプチド(1-52)に対する抗アドレノメデュリン抗体を使用した免疫染色を行った。網膜色素上皮、毛様体色素上皮、虹彩色素上皮が強く染色されたが、その他多数の部位においても染色された。前年に明らかにしたmRNAの局在とほぼ同様の結果であった。網膜虚血再灌流ラットの摘出眼球においてアドレノメデュリン遺伝子の発現をIn situ hybridization法にて検討した。視神経をクリップで結紮し、結紮時間を30,60,90分とした後、結紮を解除した。再灌流後、6時間、12時間、1日、3日、1週間後に眼球を摘出して網膜を含む冷凍切片を作製した。コントロール群と虚血再灌流群では網膜色素上皮におけるアドレノメデュリンmRNAの発現レベルに有意差はなかった。さらにこの条件にて摘出眼球から網膜色素上皮を分離してRNA抽出をし、定量的RT-PCRでアドレノメデュリンmRNA発現を検討したが、コントロール群と虚血再灌流群で有意差はなかった。今回の実験条件では虚血再灌流によるアドレノメデュリンの誘導は観察されなかった。また、網膜虚血再灌流ラットの神経網膜は時間経過とともに薄くなっていくが、前処置としてアドレノメデュリン静脈投与や硝子体内投与をした群においても各網膜細胞層の厚み、組織形態を比較検討した。結果はコントロール群と有意差なく、アドレノメデュリンによる網膜保護効果はこの実験条件では認めなかった。これまでの結果より眼球においてもアドレノメデュリン-アドレノメデュリンレセプター系が広範囲に発現していることを明らかにしたが、この系が虚血再灌流障害モデル動物において何らかの病態生理的意義を持つかどうかは明らかではなかった。正常ラットの眼球においてアドレノメデュリン遺伝子の発現をin situ hybridization法にて検討した。摘出した眼球はパラフォルムアルデヒドで固定した後、冷凍切片を作成した。網膜を含む冷凍切片に対し、ラットアドレノメデュリン遺伝子に対する標識アンチセンスRNAプローブを作製しin situ hybridization法を施行した。その結果、アドレノメデュリンmRNAは、網膜色素上皮、毛様体色素上皮、虻彩色素上皮には比較的強い発現がみられた。さらに虹彩実質、脈絡膜血管壁、神経網膜の一部など、その他の組織でも発現がみられた。また、アドレノメデュリンレセプターの構成要素と考えられているレセプター活性修飾タンパク-2遺伝子、カルシトニンレセプター遺伝子関連レセプター遺伝子についてin situ hybridization法にて検討した。レセプター活性修飾タンパク-2遺伝子は、アドレノメデュリン遺伝子の発現と同様に網膜色素上皮、毛様体色素上皮、虹彩色素上皮を含む広範囲に発現していた。カルシトニンレセプター遺伝子関連レセプター遺伝子の発現も同様に広範囲にわたっていたが、ややシグナルが弱く、はっきりしなかった。ただし、今回検討した3種類の遺伝子とも、今回のin situ hybridization法ではコントロールとして用いた標識したセンスRNAプローブでもノイズが多くみられ、やや特異性が低い可能性もある。これまでの結果からは眼球においてもアドレノメデュリン-アドレノメデュリンレセプター系が広範囲に発現しており、正常眼においてこの系が何らかの生理的意義を果たしている可能性があることが推測される正常ラットの眼球においてアドレノメデュリンのタンパクレベルでの眼局在の検討した。
高発がん変異の遺伝機構

体細胞を中心に研究されてきた発がん機構の研究に対し、生殖細胞の変異が次世代の高発がんにつながることを見出し、この変異が個体レベルで発がん過程上、どのような役割りを演じているか研究した。1.他系統マウスでの確認と系統化:ICRマウスで観察された事実をLTおよびN5マウスで確認できた。また、肺腫瘍に関しては、ICRの場合と同じ誘発率で発生し、優性に伝搬することも確認できた。現在N5およびLTマウスで、肺腫瘍、白血病、多発腫瘍高発系の系統化を行っている。2.高発がん変異と染色体異常:担がんマウス骨髄より染色体標本を作成し、GおよびCQバンド法にて解析したが、腫瘍と染色体異常の相関は今のところ見つかっていない。ヒト精子染色体解析は、正常人精子を用いた実験が終了した。放射線、発癌物質の試験を開始した。3.がん遺伝子の関与:昨年度報告にも記した如く、次世代に誘発された腫瘍の殆どは可移植性であった。これら腫瘍組織から抽出したDNAを、ハムスター胎児細胞SHOKにトランスフェクト1、がん遺伝子の検索を行った。腫瘍組織DNAから直接サザンハイブリダイゼーションによりがん遺伝子を検出できなかった腫瘍からも、mos、ヒトtco他、未知のがん関連因子が見つかっている。4.遺伝変異識別系の作成:ヒト発がん機構上、問題にされている体細胞での遺伝子組換えを検出できる系の作成を試み、完成させた。5.リンパ球の枯死感受性と発がん:リンパ球は微量の放射線があたっても、数時間で死亡する。この枯死に関与する遺伝子が2つあることを証明できた。また、枯死高感受性遺伝子をもったマウスは、放射線により高率にリンパ性白血病を発生する。Recombinant lnbredマウスを用い2者の遺伝子解析を行っている。
聴解指導研究資料文献の現状と問題点-国語教育・日本語教育の実践に役立てるための方策-

E11班は,国語教育,日本語教育における聴解指導研究の資料及び研究文献を広く内外に求め,その現状と問題点を明らかにする努力を積み上げてきた。資料とは録画や録音による教室の談話資料のことであり,文字起こしを行った文字言語資料を含めている。E11班は,次の5つのサブグループに分かれて,それぞれ資料文献を収集すると同時にそれぞれの問題を検討したきた。1.わが国の昭和20年以降の聴解指導関係の研究文献のカード化及びその複写,そしてその一覧表の作成を行いながら,年代などに関わる傾向と問題の分析を行ったきた。2.児童・生徒の聴解能力の実態を調査するために,従来の聴解能力調査を検討すると同時にテスト資料を作成し,テスト問題の課題と方法に関する試案を提案している。3.教室談話資料の採集を東京都及び東北の小学校で録画で継続し,その文字起こしを行いながら,分析を続けてきている。発話の改まりかたの問題、教師と児童の会話の転換の問題など様々な問題点を明らかにしてきている。4.日本語教育の教室談話資料を,録画中心に採集し,その分析を続けてきている。5.日本語の話し言葉の特徴記述として無意味語と呼ばれる「あのう」「へえー」などを記述するための枠組み「感動詞記述のためのラベリング項目案」の作成を行ってきた。以上,5つの班の活動内容を簡単に記述してきた。それらの研究内容の概要は1993年3月にまとめたE11班の研究成果報告書『聴解能力の基礎研究』に明らかである。
歯周病原性細菌に感染したマクロファージアポトーシスの機序の解明

in vitroの培養系で歯周病原性グラム陰性嫌気性細菌をマウスマクロファージ細胞株に感染させる実験系の確立に成功した。そこで、感染マクロファージにおける細胞致死活性の発現をMTT試薬を持ち多アッセイ法とLDH活性を指標とする測定法で調べた。その結果、数種の歯周病原性細菌のなかで、若年性歯周炎の原因菌と考えられているActinobacillus actinomycetemcomitansが培養マクロファージに致死的に作用することが明らかとなった。A. actinomycetemcomitansがマクロファージに対して致死的に作用する際には、マクロファージ内にA. actinomycetemcomitansが取り込まれることが必須であることが、食作用を阻害する薬剤を用いた実験で確認された。さらに、マクロファージ内のプロテインキナーゼCが、A.actinomycetemcomitansによる致死活性発現に深く関与していることが明らかとなった。次に、A.actinomycetemcomitans感染マクロファージの致死活性発現のメカニズムについてアポトーシスの観点から検討した。A. actinomycetemcomitans感染マクロファージに見られた細胞死は、エンドヌクレアーゼの活性阻害剤であるアウリントリカルボン酸により完全に抑制された。感染マクロファージのDNAの断片化をアガロース電気泳動で解析したところ、アポトーシス特有のDNAの断片化が確認された。さらに、組織化学的手法を用いた病理組織学的観察の結果からも、A.actinomycetemcomitans感染マクロファージに見られた細胞死がアポトーシスによるものであることが支持された。これらの事実から、A.actinomycetemcomitans感染マクロファージに見られた細胞死がアポトーシスにより引き起こされていることが明らかとなった。以上、歯周病の発症と病態の進行において、歯周病原性細菌によるアポトーシス細胞死が重要な役割を果たしている可能性が今回の研究結果から強く示唆された。
分子機能制御のための電子授受の設計

1.熱的に極めて不安定な母体チエピンを鉄カルボニル錯体として安定な黄色結晶として単離する事が出来た。この合成にはチエピンスルホン錯体を一電子還元剤であるSn12での還元が含まれており、この還元はスルホンからスルフィドへの一般的な変換方法となり得るものである(村田)。2.NADーNADHモデルとしてニコチン酸アミド部分を組み込んだ15,18ージメトキシー9ーメチルー9ーアザ[3.3]メタシクロファンー5ーカルボアミドを合成し、完全にシン型として存在する事を明らかにした。現在その還元力を検討中である(伊東)。4.チエノアセンを構造修飾した電子授受系を合成した。この中でチエノアセンを利用した新しいアクセプタ-のヨウ化銅錯体は、これ迄に例のない新しいタイプの高電導性錯体である事が明らかとなった。また剛直部分構造を持つチエノアセンは優れたホマト分子となる事が判った(小林)。3.新しいキノンとしてプライアデンー8,11ーキノンの合成に成功し、ベンゾキノンに匹敵する電子受容能をもつ事を明らかにし、そのテトラシアノキノジメタン類縁体の合成を行った。またペンタフルベンオリゴマ-の合成とその有機電導体としての展開を図った(小田)。5.CT錯体に基づく有機磁性体の構成分子として1,3ージチオ-ル[3]ラジアレンと同じC3対称をもつ含硫黄トリメチレンメタンのジカチオンを安定な塩として単離した。このジカチオンの二電子還元で生成するトリメチレンメタンのスピン状態を調べた(杉本)。6.有機分子性金属開発の一環として新しいドナ-である1,6ージセレナピレンを合成し、その各種電荷移動錯体の物性を検討した。また水素結合の特性を利用した電荷移動錯体の開発として拡張共役キンヒドロンの設計・合成を行った(中筋)。
中学校における、言語活動を重視した科学的思考力・表現力の育成に関する研究

木研究は中学校の理科教育において、実験後のレポートで生徒自身の言葉で記述する事を重視し、科学的に考えていくためのスキルを計画的に指導し、生徒に発表していく場を与えることにより、論理的な思考力を育てていくことができることを実践を通して明らかにすることを目的として行った。まず、イギリスのCASE (Cognitive Acceleration through Science Education)の教材「Thinking Sciellce」やアメリカのFOSS (Full Option Science System)の教材を年間計画の中に位置づけ、グラフ化や粒子モデルによる表現法を計画的に指導していくことにより思考していくためのスキルを指導した。その方法は松戸市の教育委員会からも評価を受け、新採用教員のための模範授業として公開した。また、グラフ化や粒子モデルの導入法も含めた中学1年生への指導について、日本理科教育学会第60回全国大会において、「科学的探究の能力を育てる授業ストラテジー中学校理科導入期に焦点を当てて」として口頭発表した。啓林館のホームページにも「グラフ指導」について掲載した。更にその効果を広島大学附属福山中高等学校の「クリティカルシンキング」の研究や、福井大学で開かれた「学校改革実践研究福井ラウンドテーブル」、アクションリサーチ法による授業研究会等に参加し、研究者達と検討を加え、その成果を共有してきた。生徒が発表する場も重要との考えから・科学部への指導においては、生徒の継続的な磯を指導し、校内・校外での発表の機会を設定し、意欲化を図った。その様子は科学系のネットワークビデオで公開され、生徒達の発表は「奨励賞」等を受賞し、全校生徒にも刺激を与えることができた。
高度好熱菌の宿主・ベクター系の改良と好熱菌内での酵素の進化工学的耐熱化

1.高度好熱菌の遺伝子操作系の改良高度好熱菌のためのインテグレーションベクターの改良を行い、それを用いて耐熱性の低い大腸菌由来イソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼ(IPMDH)を高度好熱菌内で発現させることに成功した。このベクターを用いると開始コドンをあわせることによりどのような遺伝子も染色体に挿入可能となり、多くの酵素の進化工学的耐熱化を可能とした。また、ピリミジン合成系にかかわるpyrE遺伝子が高度好熱菌でもマーカーとして使えることを初めて示した。更にロイシン合成系オペロンの配列をもち、一回相同組換えによる新しいインテグレーションベクターを作製した。このベクターを用いると外来遺伝子の発現が可能となる事は勿論、遺伝子の回収のために染色体DNAを調整後、適当な制限酵素処理の後自己結合することにより容易に大腸菌内にクローニングできるようなデザインとなっている。これらの改良型インテグレーションベクターを用いて、中等度好熱菌である程度耐熱化されたカナマイシン不活性化酵素の発現に成功し、高度好熱菌を用いて更に耐熱化するため系を作製した。2.酵素の進化工学的耐熱化1.で得られた大腸菌IPMDHを発現する好熱菌は選択培地上で53°Cでは生育できたが、その産物の耐熱性が低いために60°Cで生育できなかった。その株を出発として自然に起きる突然変異により60°Cでも生育可能となった株(EN604)、それを出発として更に耐熱化させ、65°Cでも生育可能となった株(EST661)を得ることに成功した。これらの株から大腸菌IPMDHをコードする遺伝子を回収し、塩基配列解析を行ったところ、EN604ではN末端から106番目のアミノ酸残基であるセリンがイソロイシンに変わるような変異が起きていた(AGC→ATC)。この部位は活性中心をはさんだ二つのドメインを結ぶヒンジ領域にある。またEST661ではIPMDH遺伝子の上流にある別の遺伝子(leuD)上に5塩基の重複が観察された。
近代中国の貞節観の変容―1910年代～20年代の節婦烈女を中心に

平成24年度においては、「民国初期の節婦烈女」を執筆し、辛亥革命百周年記念論文集編集委員会編『総合研究辛亥革命』(岩波書店、2012年)収録の論文として発表した。当該論文においては、民国初期において節婦烈女の道を選んだ女性たちのうち、女子学校などで教育を受けた経歴を持っていても夫への貞節を重視している、つまり少女時代には近代的価値規範に基づく女子教育を受けながらも、結婚後の貞節については旧来の価値規範を固守している事例を分析し、従来二項対立的にとらえられてきた新旧の女性のあり方が、実は整合をはかりながら受容されていたことを明らかにした。当時の女性論において節婦烈女批判が強力には行われておらず、寡婦の生き方として、節婦烈女とは異なるあり方は提示されていなかった。すなわち、近代中国におけるジェンダー改変の主なターゲットであったのは、端的に言って生殖可能性のある未婚女性から若い妻にあたる層であった。結婚後寡婦となった女性はその対象から外れていたのである。そして、褒揚条例の対象として節婦烈女が明示されなくなった1930年代になってもなお、夫や婚約者に殉死する烈婦/烈女の行為により褒揚されている女性が見られることも明らかにした。女性の貞操の重視は、夫の死後再婚しない、もしくは殉死する女性の出現を促し、政府がそれらを「節婦烈女」としてオーソライズすることによってさらに貞操重視の観念が強化されるというサイクルは長期にわたって続いてきており、条文から節婦烈女が消えても、そうした意識は根強く残っていたことを指摘した。本研究は、近代中国における貞節観に着目し、1910年代20年代の節婦烈女について考察する。平成22年度は、主として191020年代に「節婦烈女」として称賛された女性たちのデータ整理、および史料収集、学会・研究会報告を行った。1.データの整理:『政府公報』に掲載されている節婦烈女の数、年齢、地域別の分布、守節年数(節婦)、自殺方法(烈女)などのデータベースを作成した。現在までに、19151924年までのデータについては全項目入力が終わり、19251928年については、節婦・烈女それぞれの総数まで調査が終了した。これにより、次のことが明らかとなった。第一に、1914年から1928年までに7021人の節婦烈女が褒揚条例に基づいて褒揚された。年平均約500人であり、清代の16441850年は年に平均1052人であったことと比較すると、半減しているとはいえ一定程度の規模をもって節婦烈女の表彰が行われていた。第二に、特に節婦烈女が多い地域は、安徽省・直隷省・山東省などで、これらは清代においても節婦烈女を輩出した地域と一致しており、当該地域においては女性の貞操を重視する風潮が強いことが推測される。2.史料収集:図書館等での調査と並行して、中国で復刊された『中国新女界』『新女性』等重要な女性向け雑誌を購入し、重要記事を調査中である。本研究は、近代中国における貞節観に着目し、1910年代20年代の節婦烈女について、次の三点を中心に分析を行っている。(1)191020年代に「節婦烈女」として称賛された女性達のデータを整理し概要を明らかにする。(2)近代の「節婦烈女」と明清時代の「節婦烈女」との連続性と断絶を考察する。(3)「節婦烈女」をめぐる賛否両論の言説を分析し、伝統的な貞節の概念と、西洋から輸入された女権や自由恋愛論などの新思想とのせめぎあいの様相を明らかにする。平成23年度は、特に(2)および(3)の言説分析を集中して行い、以下の点が明らかとなった。第一に、清朝崩壊後、民国期に至っても節婦烈女は存在し、政府による節婦烈女の褒揚は1930年代まで確認できることが明らかとなった。第二に、1920年代の女性論において、節婦烈女はほとんど関心の対象外となっていたことが浮かび上がった。当時の女性論を検討してみると、自由恋愛や離婚を含む性道徳に関する議論が大きなトピックとなっていた反面、節婦烈女に言及されることはほとんどなかった。女性論の対象は、未婚・もしくは結婚したばかりの若い妻らにあり、寡婦となった女性に関しては関心の対象外であった。第三に、そのため、教育を受けた女性、もしくは女性に教育が必要だと考える女性たちにとって、寡婦となった場合の生き方の新たなモデルがなく、そのために旧来通りの節婦烈女となることが唯一の名誉ある選択肢であった。女子学校を卒業した女性が烈婦となった事例、節婦が女子学校を建設した事例も見られることから、近代的教育に理解のある女性もまた寡婦となった場合に節婦烈女としての道を選択しているケースは、注目すべきである。

当該論文においては、民国初期において節婦烈女の道を選んだ女性たちのうち、女子学校などで教育を受けた経歴を持っていても夫への貞節を重視している、つまり少女時代には近代的価値規範に基づく女子教育を受けながらも、結婚後の貞節については旧来の価値規範を固守している事例を分析し、従来二項対立的にとらえられてきた新旧の女性のあり方が、実は整合をはかりながら受容されていたことを明らかにした。当時の女性論において節婦烈女批判が強力には行われておらず、寡婦の生き方として、節婦烈女とは異なるあり方は提示されていなかった。すなわち、近代中国におけるジェンダー改変の主なターゲットであったのは、端的に言って生殖可能性のある未婚女性から若い妻にあたる層であった。結婚後寡婦となった女性はその対象から外れていたのである。そして、褒揚条例の対象として節婦烈女が明示されなくなった1930年代になってもなお、夫や婚約者に殉死する烈婦/烈女の行為により褒揚されている女性が見られることも明らかにした。女性の貞操の重視は、夫の死後再婚しない、もしくは殉死する女性の出現を促し、政府がそれらを「節婦烈女」としてオーソライズすることによってさらに貞操重視の観念が強化されるというサイクルは長期にわたって続いてきており、条文から節婦烈女が消えても、そうした意識は根強く残っていたことを指摘した。
水晶振動子の1/fゆらぎへのカオスからのアプローチ

非定常カオスのアラン分散について詳細に調べた.アラン分散は,水晶振動子などの周波数安定度を評価するために用いられてきた.フリッカーフロアの発現は周波数の1/fゆらぎと対応する.非定常カオスではそのパワースペクトルがf^<-ν>となる特徴がある.ハミルトン系の相空間には非定常カオスが普遍的に存在するが,ここでは非定常性を示す一次元写像,変形ベルヌ-イ写像を対象に数値計算を行った結果を報告する.変形ベルヌ-イ写像には2つのパラメータB,εがあり,B【greater than or equal】2.0において非定常性を示す.ε(【greater than or equal】0)は微小摂動である.アラン分散にスケーリング領域とガウス的領域がみられることは以前示した.そしてその境界はO(ε^<-1/β>)で変化するであろうと考えた.(ただしβ=B/(B-1)のこと)今回,Bを0.2刻み,εを1桁ずつ(10^<-5>10^<-13>)と細かく変化させて数値的に確かめようとした.時系列を記号列にした場合及び記号列にしない場合両方について行εを10^<-L>とおけば,スケール則はO(10^<L/β>)と表される.指数L/βについて,まずLに対して線形と仮定しフィッティングをした.極めてよく線形性を示した.そして次にβ依存性を調べたが,β^<-1>ではなくむしろβ^<-γ>(γ【similar or equal】1.65)となった.記号列,非記号列によらず同様の結果であった.非定常領域なので,より長時間(2^<16>以上),かつより多いアンサンブル数でもって確認する必要があると思われる.非定常領域ではないが,B=1.8で異常性がみられることがあった.記号列のアラン分散において,長時間相関は1.7と1.9との間となるが,短時間での相関がB=2.0以上となるのである.Large Deviation特性でもB=1.8付近はやや理論からずれる傾向があり,互いに関係しているのかもしれない.非定常カオスのアラン分散について詳細に調べた.アラン分散は,水晶振動子などの周波数安定度を評価するために用いられてきた.フリッカーフロアの発現は周波数の1/fゆらぎと対応する.非定常カオスではそのパワースペクトルがf^<-ν>となる特徴がある.ハミルトン系の相空間には非定常カオスが普遍的に存在するが,ここでは非定常性を示す一次元写像,変形ベルヌ-イ写像を対象に数値計算を行った結果を報告する.変形ベルヌ-イ写像には2つのパラメータB,εがあり,B【greater than or equal】2.0において非定常性を示す.ε(【greater than or equal】0)は微小摂動である.アラン分散にスケーリング領域とガウス的領域がみられることは以前示した.そしてその境界はO(ε^<-1/β>)で変化するであろうと考えた.(ただしβ=B/(B-1)のこと)今回,Bを0.2刻み,εを1桁ずつ(10^<-5>10^<-13>)と細かく変化させて数値的に確かめようとした.時系列を記号列にした場合及び記号列にしない場合両方について行εを10^<-L>とおけば,スケール則はO(10^<L/β>)と表される.指数L/βについて,まずLに対して線形と仮定しフィッティングをした.極めてよく線形性を示した.そして次にβ依存性を調べたが,β^<-1>ではなくむしろβ^<-γ>(γ【similar or equal】1.65)となった.記号列,非記号列によらず同様の結果であった.非定常領域なので,より長時間(2^<16>以上),かつより多いアンサンブル数でもって確認する必要があると思われる.非定常領域ではないが,B=1.8で異常性がみられることがあった.記号列のアラン分散において,長時間相関は1.7と1.9との間となるが,短時間での相関がB=2.0以上となるのである.Large Deviation特性でもB=1.8付近はやや理論からずれる傾向があり,互いに関係しているのかもしれない.
非晶質高濃度近藤系の核磁気共鳴による研究

1.はじめに重い電子系物質の低温でのcoherent Kondo効果は、f電子が規則的に並んでいることによるとされている。f電子の並びを不規則にした系ではこのcoherentKondo効果はどのような影響を受けるかを微視的に明らかにする為に非晶質CeCu_6を^<63>Cu及び^<65>Cuの核磁気共鳴により調べる。2.研究経過スパッター法で作られた試料を0.5mm角以下に細断する。^<63>Cu及び^<65>Cu核のNMR信号を1.47K-30Kの温度範囲で測定した。試料が粉末でないこともあり信号強度は強くないので積算平均回数を可能な限り多くとった。NMRスペクトルの温度変化と、そのピークの位置でのスピン-格子緩和時間T_1の温度変化を測定した。3.研究成果(1)NMRスペクトルはナイトシフト=0の^<63>Cuと^<65>Cu核のピークを中心に非常に幅広い。これは結晶の場合に報告されている結果と似ているが半値幅は結晶の場合よりずっと大きく非晶質構造を反映している。(2)核磁化の回復は幅広いスペクトルを反映し単一指数関数的でない。これはCuの核スピンIが3/2であることと多くのサイトの異なるT_1が重なって観測されている為である。結晶の場合に報告されている論文に従い短いT_<1S>と長いT_<1L>を評価しその温度変化を調べた。長いT_<1L>はほぼKorringa則に従い4fスピンの影響を受けないCu核の緩和と考えられる。短いT_<1S>はほぼ一定でこれも結晶の場合に似ているが、大きさは結晶の場合より短くなっている。4.まとめ(1)NMRスペクトルは非常に幅広く、半値幅の増大は確かに非晶質構造を反映していると考えられる。(2)短いT_<1S>は結晶の場合より短い値を与え、single sitemodelの描像と合う傾向を示すが、スペクトルが非常に広く核磁化の回復曲線がmulti-exponentialなのでT_1の評価の問題点を拭いきれない。(3)Kondo温度T_Kやcoherent Kondo温度T^*は決めることができず、NQR測定が必要と考えられる。現在NQR測定を進めている。
微生物集団が示す特異な動的秩序形成機構の解明とその制御

本研究は「微生物集団が示す特異なダイナミクスの解明とそのハンドリング機構の基礎付け」を目的とするものであり,平成29年度は以下の成果を得ることに成功した.細胞の大規模な集団運動のメカニズムは大きな謎となっており,生物学・医学・物理学などの様々な分野において研究者の興味を引きつけている.一般的に,細胞はその内部で起こる複雑な生化学プロセスを利用して周りの状況に応答する.例えば,複数の細胞が接触するような状況が発生すると,お互いに避けるような運動が応答として得られる.この現象は「細胞遊走の接触阻害(Contact inhibition of locomotion)」と呼ばれ,細胞の集団運動の発現に重要な役割を果たしていると信じられている.本研究では,非常に簡単な細胞モデルを用いて,実際の細胞集団が示す種々の複雑な集団運動を再現することに成功した.このモデルでは,基板上を遊走する細胞をバネでつながった2つの円盤として表現し,細胞の伸びに依存した推進力を導入することで接触阻害の効果を取り入れている.このような簡単なモデルにも関わらず,細胞が他の細胞と接触すると減速することや,基板上の細胞数密度の増加とともに不動状態に陥ることを正しく再現し,細胞の形が集団運動に大きな影響を与えることを示した.さらに,前部の円盤が後部より大きい場合に多数の細胞が同じ方向に集団移動が出現しやすいことを見出し,実際の遊走細胞の形との類似性を指摘した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。水中を泳動する微生物は,紐状の鞭毛や表面に生えた繊毛によって水中を自己推進するが,これは船や飛行機などの人工物はもちろん,魚類や昆虫などとも全く異なるメカニズムに基づいている.近年,泳動する微生物に対する力学的・物理学的アプローチの研究が国際的に大きな注目を集めているが,ようやく微生物の単体運動に関する理解に手が届き始めたところに過ぎない.非平衡ダイナミクスの実例としてより重要で,現象の変化にも富んだそれらの集団運動については,理解が全く進んでいないのが現状である.これはこの分野の理論的手法が未熟であることに主な原因があり,ソフトマターで成功した新しい手法を導入することで大きなブレークスルーが期待できる.本研究の平成28年度実施分として以下の成果を得ることに成功した.バクテリアに代表される自己泳動粒子は,純粋に理学的な興味の対象であるのみならず,バイオフィルム形成過程の理解やドラッグデリバリーシステムへの応用といった観点から工学・医学等様々な分野でも興味を集めている.本研究では,自走粒子と周囲の流体の運動を同時に直接計算するSmoothedProfile(SP)法を用い,流体力学的にのみ相互作用する球形のモデル微生物が示す非常に興味深い集団運動について詳細に調べた.その結果,1)流体を介して相互作用するマイクロスイマーに対して直接数値計算を行う手法を開発し,2)非自明な集団運動の発現を見出すとともに,3)コロイド分散系の直接数値計算を行うシミュレーター(KAPSEL)に新しい機能として実装して一般公開することに成功した.平成28年度は,水中で泳動する微生物を大幅に簡略化したモデル微生物のモデリングを主に行うべく,押し出し型(Pusher)と引っ張り型(Puller)の違いを反映できる最も簡単なモデルとしてスクワマー(Squirmer)を採用し,流体力学をフルに考慮した直接数値計算を実現す計画であった.複数のスクワマーに対するシミュレーションで今回のような流体と粒子の連成問題を直接解く方法は初めての試みであった.平成28年12月,シミュレーションモデルを開発するため,条件設定のための対象モデリングの数値計算を実行したところ,予想に反して対象モデリングと実験との比較においてモデルパラメータの設定方法に問題があることが判明し,条件設定が予想以上に困難であることが判明した.その結果,条件設定を6ヶ月延期したうえで数値計算を実施しする必要が生じた.その後,平成29年度に必要な検討を追加実施することでこの遅れを取り戻し,流体を介して相互作用するマイクロスイマーに対して直接数値計算を行う手法を開発し,非自明な集団運動の発現を見出すとともに,コロイド分散系の直接数値計算を行うシミュレーター(KAPSEL)に新しい機能として実装して一般公開した.これらの成果によって,研究は順調に進展している.本研究は「微生物集団が示す特異なダイナミクスの解明とそのハンドリング機構の基礎付け」を目的とするものであり,平成29年度は以下の成果を得ることに成功した.細胞の大規模な集団運動のメカニズムは大きな謎となっており,生物学・医学・物理学などの様々な分野において研究者の興味を引きつけている.一般的に,細胞はその内部で起こる複雑な生化学プロセスを利用して周りの状況に応答する.例えば,複数の細胞が接触するような状況が発生すると,お互いに避けるような運動が応答として得られる.この現象は「細胞遊走の接触阻害(Contact inhibition of locomotion)」と呼ばれ,細胞の集団運動の発現に重要な役割を果たしていると信じられている.本研究では,非常に簡単な細胞モデルを用いて,実際の細胞集団が示す種々の複雑な集団運動を再現することに成功した.このモデルでは,基板上を遊走する細胞をバネでつながった2つの円盤として表現し,細胞の伸びに依存した推進力を導入することで接触阻害の効果を取り入れている.このような簡単なモデルにも関わらず,細胞が他の細胞と接触すると減速することや,基板上の細胞数密度の増加とともに不動状態に陥ることを正しく再現し,細胞の形が集団運動に大きな影響を与えることを示した.さらに,前部の円盤が後部より大きい場合に多数の細胞が同じ方向に集団移動が出現しやすいことを見出し,実際の遊走細胞の形との類似性を指摘した.

本研究は「微生物集団が示す特異なダイナミクスの解明とそのハンドリング機構の基礎付け」を目的とするものであり,平成28年度実施計画分として,すでに想定された成果を得ている.平成29年度は,これまでに開発した直接数値計算法を用いて、各種モデル微生物・細胞のシミュレーションを実施する計画である.特に,細胞の大規模な集団運動のメカニズムは大きな謎となっており,生物学・医学・物理学などの様々な分野において研究者の興味を引きつけている.一般的に,細胞はその内部で起こる複雑な生化学プロセスを利用して周りの状況に応答する.例えば,複数の細胞が接触するような状況が発生すると,お互いに避けるような運動が応答として得られる.本研究では,非常に簡単な細胞モデルを用いて,実際の細胞集団が示す種々の複雑な集団運動の再現を目指す.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。