hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
開発途上国における自然災害と貧富の格差，インフラと経済成長に関する研究

さらにはパキスタンを対象に,干ばつ災害がもたらす経済的インパクトを,多地域多産業経済成長モデルを用いて分析し,灌漑施設等のインフラ整備や水資源の地域間再分配の効果について定量的に分析した.当初2回を予定していたガーナ調査は,アフリカ西部で流行し始めたエボラ出血熱の感染リスクを回避するために1回に減らした.パキスタンのデータの利用可能性が拡がっているため,干ばつリスクも研究の対象に含めることとなった.土木計画学本年度はガーナ農村部の分析を再開する予定である.またインドネシアに関しては,調査を通じて,土砂管理に関する法律や行政組織に関わる問題が明らかになってきた.そこで,地域経済成長シミュレーションと同時に,環境と災害リスクガバナンスの枠組みに関する研究を開始した.ガーナ側の研究協力者の都合により,予定していた現地調査の1回が26年度に延期となった.それによって農村調査のサンプル数が若干不足している.また,経済成長モデルのキャリブレーションを進める過程で,人的資本の代理変数や人的投資関数の同定が難しいことが明らかになった.今後,文献レビューやデータの整備状況などをより詳細に調査していく.アフリカ西部でのエボラ出血熱の流行により,ガーナ渡航を1回取りやめたため.ガーナでの農村部調査に関しては,まずは現在までに得られたデータを用いて仮説を精緻化し,モデルの定式化を行う予定である.その後に補足調査の方法について検討する.一方,パキスタンも対象に取り入れることにする.災害ハザードデータの利用可能性が向上したからである.インダス川の堤防整備に関する,整備地点による不平等縮小の効果などを明らかにできるようになると期待される.アフリカのエボラの危険性が減少しなければ,パキスタンでの調査に充てる予定である.1回分のガーナ出張が,ガーナ側の研究協力者の都合で行えなくなったため,26年度に延期したため.26年度にガーナでの現地調査を実施する.
上肢運動訓練のための卓上型リハビリ支援ロボットの開発

脳卒中や脊髄損傷,高齢化が原因による運動麻痺者はリハビリにより運動機能の改善が期待できる.そこで本研究では上肢機能の回復を目的とするリハビリロボットを開発した.開発したロボットは,福祉施設や自宅でも持ち運びが可能で,気軽に卓上でリハビリを行うことができるリハビリロボットである.本研究の特徴は,麻痺患者のリハビリの回復状態を評価するためにWebカメラを用いてAR技術(拡張現実)を導入したことにある.さらに開発したロボットを利用して健常者と麻痺患者の上肢のリーチング運動に対する巧緻性の違いについて検討した.本研究では,上肢運動機能障害者に対しリハビリによる機能回復を目指すために,卓上型のリハビリ装置を開発した.小規模な福祉施設や在宅での利用を考え,療法士が不在でも患者自らが卓上でリハビリテーションが出来る小型ロボットの開発を目指す.そのため,マウス型ロボットで1PCマウスのようにテーブル上で全方向に軌道可能,2療法士が指導する手の代わりに(1)牽引モード(2)リーチモード(3)抵抗モード,の動作を卓上で操作可能なリハビリ支援のためのコンパクトなロボット開発を進めている.本年度は,オムニホイールを組入れたリハビリロボットの筐体を3次元CADを使って設計した.設計後,3軸マシニングセンタを使って加工および組立てを行った.ロボットの軌道をコントロールするためには,ロボットの位置および速度情報が必要であり,さらにオムニホイールの回転を制御する必要もあり,そのため,フォトセンサ,ロータリエンコーダ,3軸加速度/ジャイロセンサを組み込んだ.さらに,ロボットの運動動作を評価するために,3次元動作解析を使用し,上下リーチング運動,斜めリーチング運動,円軌道運動等の評価実験を検討した.その結果,上下リーチング運動においては,複数回の往復運動においても目標軌跡通りの精度が得られることが確かめられた.また,円軌道運動においても,連続的に円軌道を描かせても目標軌跡通りの精度が得られ,オムニホイールを使った全方向移動は実現可能であることが検証できた.本研究では,高齢による上肢の筋力低下や上肢の運動機能障害者を対象にリハビリによって筋力低下予防や関節拘縮予防,関節可動領域の維持など運動機能の改善を目的としたリハビリロボットの開発を行い,また,福祉施設や自宅の机上でも利用可能なコンパクトなリハビリロボットの開発を進めている.本年度は,リハビリロボットのコントロールに必要な位置決めと同時に上肢の動きの状況を計測し評価することができるように,モーションセンサーとして,マーカー型のAR技術(拡張現実)とwebカメラをシステムに組込み,上肢の移動軌跡を記録し,リアルタイムでモニタに表示させることを可能とした.そのため,利用者は,例えば,リーチング運動等の目標軌跡を与えた場合,前方のモニタを見ながら実際の上肢動作との位置誤差,動作誤差を確認しながらリハビリが行え,視認性もよくリハビリテーションのモチベーションも期待できる.さらに,リハビリロボットの移動軌跡を描画し記録することで,位置,速度,加速度,および把持グリップに組込まれた力覚センサー情報を構築でき,それらのデータを用いたリハビリ評価,リハビリの前後,リハビリの経過の回復状況や回復効果を評価できるシステムを構築した.前年度開発したリハビリロボットに,画像処理技術を取り入れるためにマーカー型のAR技術(拡張現実)とwebカメラをシステムに組込み,小型・軽量型のシステムが構築できた.画像処理によるリハビリロボットの位置決めの制御とその有効性を検証するために,秋田高専の設備である三次元動作解析装置である「VICON」を用いて運動動作実験をした.その結果,AR技術(拡張現実)とwebカメラを用いた画像処理による位置情報とVICONから得られた位置情報には大きな差異がないことが確かめられた.また,AR技術とwebカメラで得られた位置情報を使うことで,健常者がリハビリテーションの一つであるリーチング運動をさせた場合,この画像処理システムで十分に軌跡情報を確認しながらリハビリ動作が可能であることが確かめられた.さらに開発したリハビリロボットがリハビリテーションの道具として有効であるかどうか確認するために,秋田大学医学部付属病院整形外科の協力を得て,麻痺患者にも利用して頂いた.その結果,リーチング動作ではあるが,健常者と麻痺者との間に上肢運動動作の正確性や円滑さに違いが見られる知見が得られた.以上から,概ね計画通りに遂行し,成果が挙がっていると言える.脳卒中の後遺症による運動機能障害はリハビリによって運動機能の改善が期待される.しかし,脳卒中の発症者は年々増加傾向にあるため,今後リハビリをアシストする療法士の負担も増加することが予想される.このことから,療法士の負担を減らすためにリハビリロボットの導入が期待される.実際にリハビリロボットはアーム式や外骨格式など数多く存在するが,このほとんどは大掛かりで設置や持ち運びに不便である.そこで,本研究では持ち運びが可能でコンパクトな卓上型上肢リハビリロボットの開発を行った.また,使用者の上肢の動きを手軽に確認できるようにwebカメラとAR(拡張現実)技術を利用した計測装置も開発した.さらに,開発したリハビリロボットを利用して,上肢のリーチ動作における片麻痺者と健常者の巧緻性の違いを定量的に比較できることを確認した.机上で二次元平面の全方向移動を可能にするために車輪にはオム二ホイールを採用し,四輪駆動方式にすることで全方向移動を実現した.そして持ち運び可能にするために,制御機器類は全てUSB通信方式の機器を採用してノートPC1台でロボットを制御できるようにした.装置の上部には使用者が握るためのグリップを用意し6軸力覚センサを埋め込んだ.6軸力覚センサは把持したグリップに掛かる力の大きさと向きを取得することができ,得られた力のデータを元にして上肢の軌道生成が行われる.また,得られた移動軌跡からロボットの現在位置をモニタに写し出すことでリーチング動作の現在位置を視覚的に明示させた.

麻痺者11人に対してリーチング動作による臨床実験を行い,開発した機器を用いて,麻痺者の上肢の訓練動作に対する正確性や円滑さについて健常者と麻痺者の間に明確な差位が表れるか比較検討した.その結果,開発したリハビリロボットはリハビリ動作に対して十分有効であることが臨床実験から示された.脳卒中や脊髄損傷,高齢化が原因による運動麻痺者はリハビリにより運動機能の改善が期待できる.そこで本研究では上肢機能の回復を目的とするリハビリロボットを開発した.開発したロボットは,福祉施設や自宅でも持ち運びが可能で,気軽に卓上でリハビリを行うことができるリハビリロボットである.本研究の特徴は,麻痺患者のリハビリの回復状態を評価するためにWebカメラを用いてAR技術(拡張現実)を導入したことにある.さらに開発したロボットを利用して健常者と麻痺患者の上肢のリーチング運動に対する巧緻性の違いについて検討した.開発した上肢運動訓練のためのリハビリロボットの有効性を検証するために,秋田高専の設備である三次元動作解析装置である「VICON」を用いて,運動動作実験を実施した.上肢の関節可動域を広げるための運動である肘関節の屈曲・伸展を目的とした上下リーチング運動動作の直進性は,200mmの距離を10往復分繰り返しても,目標軌跡と実際の運動の軌跡がほぼ一致しており,左右の振れ幅は10mm以内,また,上下方向における位置精度は,往復毎のY軸方向のリーチング始点位置の誤差は目標軌跡のリーチング始点位置から5mm以内に収まり,運動軌道は目標とする位置で持続的な運動を実現することができた.また,肩関節の水平内転・水平外転および内旋・外旋,肘関節の屈曲・伸展を目的とした円軌道運動はプログラム通りの動作軌道を描き,長時間にわたって持続的なリハビリ運動が可能かどうかの検証実験を行った.その結果,10周中における実際の運動の軌跡は,多少の位置ズレが生じたが,目標軌跡に対してほぼ一致し,また生じた位置ズレも一方向に偏っていってないことが確認できた.周回毎における目標軌跡直径と実際の経路直径の平均的な誤差は絶対値6mm以内に収まっていることも検証できた.今年度は秋田大学医学部付属病院整形外科の協力を得て,上肢の麻痺患者に対して開発したリハビリロボットを用いて,上肢運動機能の正確さや円滑さといった精緻性を評価する臨床実験を行う予定である.また,今年度は最終年度となるため,最終確認と成果発表を行う予定である.成果発表の予定は日本機械学会東北支部秋季講演会の講演発表する予定である.制御工学今後の推進方策平成27年度は,前年度の成果をもとに,以下の研究課題に取り組む(1)6軸力覚センサを搭載し,グリップ力の方向にロボットが全方向に移動できるように取り組む.ノイズによる誤動作を抑制するために,ハード的あるいはソフト的なフィルタリングを構築する.(2)リハビリロボットに抵抗モードを実現出来る制御を組み込み,付加力が実現できる動作モードを構築する.
子宮体癌の悪性化及びホルモン反応性における転写因子AP-2の意義と臨床への展開

婦人科癌におけるAP-2の報告は卵巣癌での病理組織での発現の報告を散見するのみであり、病態についてのふみこんだ検討はまだなされていない。AP-2はこれまで胎児の神経管形成の調節や胎盤性ゴナドトロピンやP-LAPといった胎盤発現遺伝子の発現誘導といった分野での研究が展開されてきた。昨年度、われわれは、子宮体癌と同様にホルモン反応性の高い卵巣癌における転写因子AP-2の役割を検討して、卵巣癌細胞株SKOV-3にAP-2発現ベクターを導入し、選択により恒常的なAP-2発現細胞(SKAP-2)を作成し、SKAP-2において、増殖能、浸潤能が低下することを報告した。今年度はひきつづき、以下のような知見を得た。1、SKAP-2において、親株および、空ベクター導入株(SKpSG5)よりも細胞周期の変化は認められなかった。2、SKAP-2において、親株および、空ベクター導入株(SKpSG5)よりもBrDU assayにおいて増殖能が有意に低下しているのを認めたが、これは浸潤能の低下に比べて、軽度であった。3、SKAP-2において、細胞内シグナル伝達系のERK, Aktのリン酸化の低下を認めた。以上より、AP-2は卵巣癌細胞株において、増殖能よりも浸潤能に関係していると考えられる。さらにわれわれは、胎盤形成に関係し、母体子宮筋へ浸潤するextravilous trophoblastについてもAP-2の役割を検討した。4、xtravilous trophoblast細胞株にAP-2を導入したところ、MMPs activity、MT1-MMPの発現が低下し、TIMP-1の発現の増加を認めた。したがって卵巣癌同様に、絨毛細胞の浸潤にもAP-2が関与していることが明らかにされた。今年度、われわれは、子宮体癌と同様にホルモン反応性の高い卵巣癌における転写因子AP-2の役割を検討して、以下の知見を得た。1、各種卵巣癌細胞株でAP-2の発現量を検討し、SKOV-3においてその発現量が少ないことを発見した。2、卵巣癌細胞株SKOV-3にAP-2発現ベクターを導入し、選択により恒常的なAP-2発現細胞(SKAP-2)を作成し、AP-2が親株および、空ベクター導入株(SKpSG5)よりも、AP-2が高発現でしかもその発現が機能的であることを、Western blot法およびCAT assayにて確認した。3、SKAP-2が親株および、SKpSG5に比べて、敷石様の形態変化を示し、これは1、で検討した際に、AP-2発現量と形態との関係に相関を認めた。4、SKAP-2は親株および、SKpSG5に比べて、MTT assay、BrDU assayによる増殖能、マトリジェルを用いた浸潤能を検討した結果、増殖能は低下し、浸潤能も著しい低下を認めた。5、4、の結果をうらづけをとるために、E-cadherin, MMPs activityを検討した結果、前者の発現は増加しており、後者の活性は低下していた。6、SKAP-2およびSKpSG5の癌細胞をヌードマウスに腹腔内投与し検討した結果、SKAP-2細胞投与群では有為に生存率は延長し、腹膜播種は明らかに減少していた。
高速充放電用水素貯蔵合金電池電極の研究

近年、Ni/Cd電池の代わりに、水素貯蔵合金を負極に用いたニッケル水素電池が注目され、多くの機関で研究開発が行われている。このニッケル水素電池利用の普及に関して、現在最も要求されていることは、高速充放電性の向上である。しかしながら、ニッケル水素電池の特性は水素貯蔵合金の特性に大きく左右されるため、目的に応じた水素貯蔵合金の開発が必要になってくる。我々は以前から、負極材料として、活性化処理が比較的容易で、貯蔵能力も大きいLaNi_5系水素貯蔵合金の研究開発を行い、LaNi_5のNiをAl,Co,Mn等の元素に置換して特性を評価してきた。本研究では、LaNi_5のNiをCoで置換したLaNi_<2.5>Co_<2.5>の特性を知ることにより、高速充放電用水素貯蔵合金電池電極に関する知見を得ることを目的とした。水素貯蔵合金の研究は、気相反応、液相反応と、それぞれ別々に議論されることが多く、総合的に水素貯蔵合金の特性を評価されることは少ない。そこで、本研究では主にLaNi_<2.5>Co_<2.5>合金について、気相反応と液相反応の両面からアプローチをし、まだあまり解明されていない液相での反応メカニズムを、気相反応での考えかたを導入して評価した。本研究の結果、水素貯蔵合金は気相でも液相でも同じように特性が得られ、総合的に評価できることがわかった。合金の表面処理が電極特性に及ぼす影響を検討したところ、LaNi_<2.5>Co_<2.5>の場合KOH処理は、繰り返し充放電特性は向上しないが、反応性は向上することがわかった。KOH処理は合金表面に影響を与えるため、表面の反応性を向上させ、全体的に気相でも液相でも水素吸収速度が速くなると考えられる。以上の結果、本研究において高速充放電用水素貯蔵合金電池電極の開発に関し多くの知見が得られた。本研究は、高速充放電が可能な長寿命の新しい水素貯蔵合金電池用負極材料の開発に必須の電極特性の解明を材料学的見地からおこなっている。それらのために、高速充放電の繰り返しに伴うガス発生、電極劣化、反応性の低下といった基本的な電気化学的反応機構に関して電極上での表面化学反応を追求・解明し、高速充放電2次電池開発への基礎的知見を得る事を目的としている。LaNi_5系合金に関して、Niを添加元素(Al,Mn,Co)で置換した合金の、繰り返し充放電特性を電気化学的に測定した。さらに、その合金に濃アルカリ煮沸処理を施し充放電特性に及ぼす影響を測定した。また、それらの電極材料に関して気相水素ガスとの反応特性に関しても平行して測定し、電気化学的特性と総合的に比較検討を行った。Mn,Coの添加は初期活性化に効果的であることがわかった。また、KOHによるアルカリ処理は初期活性化の促進と、酸化に対する耐性を増することが見いだされた。超高真空状態で作製した合金の清浄表面とH_2との反応性の測定を行い、LaNi_5系合金にAlを添加した合金では、O_2を単原子層程度、あらかじめ吸着させることにより、反応初期の反応確率が12桁増加することが見いだされた。また、このAlを添加した合金は、大気中で急速酸化させた場合のもののほうが真空中で徐々に酸化させたものより水素化速度が大きかった。これらの結果からLa-Ni-Al系合金に置いて不定比なAl酸化物あるいは複合酸化物がH_2分子の解離を促進しているものと考えられる。ニッケル-水素電池は、従来のニッケル-カドミウム2次電池に比べ環境汚染物質を含まず、高容量であるため、次世代の蓄電池として実用化が始まっている。

特にその負極材料としての水素貯蔵合金はニッケル-水素電池の性能を左右するため重要である。本研究はニッケル-水素電池の利用分野を広げるべく、高速充放電可能な電極の開発を目的に負極としての水素貯蔵合金の組成、電極作製法、前処理等に関して検討を行った。充放電容量に関してはLaNi_5が適しているが、電解液中での耐久性に欠けるためNiを他の金属で置換することが有効かどうかの検討を行った。Al,Mnで置換することにより水素平衡圧を下げ、高温でも充電により吸蔵された水素が気体として放出されることが防げ、容量が増加することがわかった。また、Coで置換することにより、電極寿命を大きく延ばすことができることがわかった。負極は水素貯蔵合金の微粉化による、集電性の低下および容量低下が生じる。集電体としては多孔質金属が最も安定であった。また、水素貯蔵合金粉体の決着材は高アルカリ中で安定なものとしてフッ素系樹脂が適当であった。LaNi_<25>Co_<25>合金負極を、電解液としての80°Cの6mol/l-KOH溶液中で前処理することにより、過電圧を低下させ、充電初期に大きな充電電流が流せることがわかった。超高真空中での水、酸素、水素との反応の解析結果からも、Co添加とアルカリ溶液中での前処理は電極材料の対被毒性を高めることがわかった。以上のことから、高速充放電可能なニッケル-水素電池用電極開には、1.電極容量および寿命を改善する、Al,Mn,Coを添加した合金の使用。2.電極強度および集電を高める集電材と決着材の組み合わせ。3.負極の失活を防ぎ、対被毒性を高める前処理などが必要なことがわかった。
ネコ科動物における血清アミロイドA蛋白の病態への関与と臨床応用に関する検討

平成18年度1)ヒト免疫比濁法を用いたネコ血中SAA濃度の測定現在ヒト用に市販されているSAA測定用の免疫比濁法測定キット(hSAA-TIA,栄研化学)および自動分析装置を用いて猫SAA濃度の測定を行った。過去に報告されている猫SAAの塩基配列をもとにプライマーを設計し、肝組織由来のcDNAライブラリーを鋳型として、PCR法にてSAAの塩基配列を増幅した。それを発現ベクターに組込み、大腸菌に導入してタンパク質を発現させた。精製したrfSAAを、hSAA-TIAを用いて測定したところ、濃度依存的に測定が可能であることが確認され、本測定系で猫SAAが測定できるものと考えられた。しかし低濃度域で正確な希釈直線性は得られなかった。2)症例を用いたネコSAA濃度の測定1)で開発したネコSAA測定系を用いて,動物医療センターに来院する各種ネコ症例(感染・炎症性疾患以外についても測定する)の血清サンプルを集めて測定を行った。次に各種疾患に罹患した猫における血清中SAA濃度を測定した。臨床例を用いて白血球数との関連性について検討を行ったところ有意な相関は認められなかった。骨折や急性膵炎、猫伝染性腹膜炎(FIP)、リンパ腫など炎症性あるいは腫瘍性疾患に罹患した症例で著明なSAA濃度の上昇が見られた。一方、糖尿病や腎不全の猫では上昇は見られなかった。避妊手術前後での血清中SAA濃度を経時的に測定したところ、術後8時間ですでに上昇し、術後24-48時間でピークに達し、術後4日目には正常値に戻った。一方同時に測定したα1酸性糖タンパク質(・1-AGP)は術後48-72時間でピークを迎え、5日目を過ぎてもまだ高値を示していた。また急性膵炎に罹患した猫1症例においてSAA濃度を経時的に測定したところ、治療によってSAA濃度がすみやかに減少して正常値に戻ることが確認された。平成17年度1)ネコ血中SAA濃度の迅速測定法の開発ネコSAA遺伝子のクローニングを行い,GeneBankに登録を行った。クローニングされた遺伝子は390塩基(127アミノ酸)の全翻訳領域を含むものであり,他種のSAAと高い相同性を示した。今回クローニングされた遺伝子はシャムおよびアビシニアンにおいて同定されているAA蛋白に相当した。クローニングされた遺伝子から大腸菌を用いてリコンビナント蛋白の発現を試みたが,大腸菌に対する毒性が認められて,十分な発現が得られなかった。ネコSAAの測定法として,市販のELISA法およびヒト用に開発されているラテックス凝集免疫比濁法の2つを比較検討した。その結果いずれの方法でも濃度依存性の結果が得られた。測定精度についてはELISAでは高い希釈直線性が示されたが,ラテックス凝集免疫比濁法では低濃度域で正確な希釈直線性は得られなかった。LPSを投与したネコ1頭についてSAA濃度の経時的な測定を行ったところ,投与8時間以内に明らかなSAA濃度の上昇がみられ,16時間でピークを認めた。去勢手術を受けたネコ6頭では術後24時間以内に血中濃度の有意な上昇を認めた。SAA濃度は疾患群では8.43±24.79mg/mlであり健常群(0.23±0.19mg/ml)に比較して明らかに上昇していた。白血球数との相関は認められなかった。今後はCRP,α1酸性糖蛋白など他の炎症マーカーとの挙動の違いについて検討する。一方同時に測定したα

1酸性糖タンパク質(・1-AGP)は術後48-72時間でピークを迎え、5日目を過ぎてもまだ高値を示していた。また急性膵炎に罹患した猫1症例においてSAA濃度を経時的に測定したところ、治療によってSAA濃度がすみやかに減少して正常値に戻ることが確認された。
ES細胞を用いた細胞分化誘導因子スクリーニング法の開発

ES細胞をコラーゲンで3次元培養する新しい細胞分化スクリーニング法の開発を目指しその妥当性を検討した.すなわち細胞分化に影響する化学物質の影響,足場材料とレてコラーゲンスポンジの影響,MC3T3-E1との混合培養の影響および外力付加の4実験を実施して検討した.化学物質の影響は,EGF, FGF, IL-6,IL-12,TNF-α,mLIF, L-Ascorbic Acid, Cholecalciferol, Folic Acid,その他,BMP, Emdogain, MS-818,MS-430,副腎皮質ホルモン4種,アミノ酸7種の計24種類を用いた.また,一部は複合効果も検討した.その結果,IL-6,TNF-α,L-Ascorbic Acid, Cholecalciferol, MS-430は心筋の鼓動率が低下した.また,分化マーカーについて,骨への分化を推測できるOsteocalcin量は,FGFで対照の360%,BMPで310%,ビタミンDで180%を示した.さらに1部の化学物質の複合効果も検討した結果,FGFとMS-818,MS-430の組合せでそれぞれ対照の420%,280%を示した.他では有意差は認められなかった.IL-10と12では陰性であった.Osteocalcinが多く認められた条件でXPSを用いてCaとPを調べた結果,Osteocalcin量と同傾向であった.一方,コラーゲンスポンジでは,EGF, FGF, BMPなどの添加ではゲルと同傾向であった.混合培養条件ではEBsの分化が認められなかった.EBsへの外力の影響は,EBsに外力を加える装置を作製し,ゲル内で4時聞にわたって外力を付加したが,強い外力は細胞分化に必ずしもプラスに作用しなかった.ES細胞の3次元培養によって化学物質が分化に与える影響を判定できることが判明した.ES細胞をコラーゲンで3次元培養する新しい細胞分化スクリーニング法の開発を目指しその妥当性を検討した.すなわち細胞分化に影響する化学物質の影響,足場材料とレてコラーゲンスポンジの影響,MC3T3-E1との混合培養の影響および外力付加の4実験を実施して検討した.化学物質の影響は,EGF, FGF, IL-6,IL-12,TNF-α,mLIF, L-Ascorbic Acid, Cholecalciferol, Folic Acid,その他,BMP, Emdogain, MS-818,MS-430,副腎皮質ホルモン4種,アミノ酸7種の計24種類を用いた.また,一部は複合効果も検討した.その結果,IL-6,TNF-α,L-Ascorbic Acid, Cholecalciferol, MS-430は心筋の鼓動率が低下した.また,分化マーカーについて,骨への分化を推測できるOsteocalcin量は,FGFで対照の360%,BMPで310%,ビタミンDで180%を示した.さらに1部の化学物質の複合効果も検討した結果,FGFとMS-818,MS-430の組合せでそれぞれ対照の420%,280%を示した.他では有意差は認められなかった.IL-10と12では陰性であった.Osteocalcinが多く認められた条件でXPSを用いてCaとPを調べた結果,Osteocalcin量と同傾向であった.一方,コラーゲンスポンジでは,EGF, FGF, BMPなどの添加ではゲルと同傾向であった.混合培養条件ではEBsの分化が認められなかった.EBsへの外力の影響は,EBsに外力を加える装置を作製し,ゲル内で4時聞にわたって外力を付加したが,強い外力は細胞分化に必ずしもプラスに作用しなかった.ES細胞の3次元培養によって化学物質が分化に与える影響を判定できることが判明した.1.平成14年度研究計画で達成したことカルシウムとリンの定量化:カルシウムとリン濃度について,マウス由来のES-D3細胞によるEmbryoid bodies(EBs)と3T3-E1細胞との混合培養条件では,EBsとBalb/c 3T3細胞,あるいはL-929細胞との両混合培養条件と比較して有意に高い値が認められた.化学物質添加条件ではBMP Complexのみやや高く有意差が認められたものの,エムドゲイン,デキサメサドン,ベタメサドン,吉草酸ベタメサゾン,ニプロピオン酸ベタメサドン,EGF(マウス),IL-12(マウス),葉酸,ビタミンDおよびC添加の場合については有意差が認められなかった.また,ES細胞のアルカリフォスファターゼ活性の値は高く,被検物質添加の影響は認められなかった.コラーゲンゲル中でのES細胞の分化:デキサメサゾン,ニプロピオン酸ベタメサゾン,葉酸,ビタミンDおよびCでは,陰性対照群よりやや心筋の鼓動開始が早期に認められた.ベタメサゾン,吉草酸ベタメサゾン,BMP Complexおよびエムドゲイン添加群では陰性対照群と有意差は認められなかった.EGF, IL-12では逆に鼓動開始時期が遅延したり,鼓動の発生率が低下することが判明した.2.平成14年度研究計画の点検評価ポリ乳酸シートは組織モデル上でドラッグデリバリーシステムとして適当でないことが判明し,アルギン酸処理濾紙を用いた.また,別途に行ったEBsと骨髄細胞との混合培養条件ではEBsがすべて死滅し,各化学物質の作用濃度について再検討する必要があることが判明した.さらに,in vitro系に適合したドラッグデリバリーシステムの開発についても再検討が必要である.3.平成15年度研究計画

平成14年度に得た研究成果を基に,残る研究課題も含めて研究計画の完成を目指す.1.スクリーニング用組織モデル作製方法の検討:化学物質による分化への影響は,サイトカインのEGF,FGF,IL-6およびTNF-α,ビタミンC, Dおよび葉酸,また,分化に影響する化学物質である,BMP,MS-818,MS-430,デキサメサドン,各種ベタメサドン,各種アミノ酸について検討した.加えて,EGF,FGFとMS-818,MS-430の複合効果について検討した.足場材料の影響は,コラーゲンスポンジを用いて,BMP,EGF,FGFの添加効果について検討した.EBsへの外力の影響は,細胞に連続して外力を加える装置を作製し,EBsと3T3-E1細胞をコラーゲンゲル内で4時間にわたって外力を、付加した.2.評価結果:微少部X線解析システムで分化後のEBs内のOおよびCa量を測定したが結果にバラツキが多く傾向は把握できなかった.他方,Osteocalcin量はFGFで対照群の3.6倍,BMPで3.1倍,ビタミンDで1.8倍を示した.他の化学物質,およびIL-10と12ではいずれも対照群と有意差がなかった.複合効果について,FGFとMS-818,MS-430の組合せでそれぞれ対照の4.2倍,2.8倍を示した.他の組合せでは有意差が認められなかった.足場材料の影響でコラーゲンスポンジはゲルと同傾向であった.Osteocalcin量はFGFで対照の2.8倍,BMPで1.8倍を示したが,他の化学物質では対照群と有意差は認められなかった.外力の影響は,EBsと3T3-E1細胞は細胞生存率では相関したが,EBsのOsteocalcinは陰性を示した.強い外力はES細胞の分化に必ずしもプラスに作用するとは限らないことが判明した.今回の結果から,ES細胞の3次元培養によって化学物質が分化に与える影響を判定できることが判明した.in vitro系でも有効なドラッグデリバリーシステムの開発が課題として残った.
神経アクチン細胞骨格制御に関わるRhoならびにCa^<2+>シグナル伝達機構の解明

本研究では、Rho活性やカルシウム流入のより生じる神経アクチン細胞骨格などの再編成機構と、その下流の生理作用などについて探索した。続いて、CaMK類似キナーゼであるCLICK-I/DCAMKL1およびCLICK-II/DCaMKL2の樹状突起形態に対する影響を調べたところ、doublecortin領域を有するアイソフォームでは、過剰発現により微小管bundlingを起こすが、アクチン骨格への大きな影響は見られなかった(Ohmae et al. J. Biol. Chem. 2006)。神経アクチン細胞骨格制御には、神経回路発達途上で重要な低分子量G蛋白Rhoシグナルや、成熟シナプス活動によって発生するカルシウム流入依存的再編成など、多様なメカニズムが存在することが知られている。本研究計画では、シナプスにおける刺激依存的カルシウム流入を引き金にして、これに引き続いて起こるアクチン細胞骨格再編成の分子機構に特に焦点を絞り、研究を行うことを目的としている。初年度においては、以下のことを明らかにした。1)当研究室での先行研究にて単離同定した膜局在型キナーゼCLICK-III/CaMKIgammaが発生期において、著明に大脳皮質神経細胞に局在すること。2)本酵素のRNA干渉法による発現阻害により、大脳皮質培養細胞の神経突起の形成不全が特異的に生じること。3)本酵素活性化の下流で、低分子量G蛋白質活性化が寄与すること。本成果は、現在投稿準備中である。また上記のような実験を可能にするため、lipofectionによる遺伝子導入法の最適化を行い、その過程で、PSD-95変異体に関する新たな知見を得た(Nonaka et al.,J.Neurosci.,2006)。また、これまでに開発してきたGFP-actinイメージング(Iki et al.,Eur.J.Neurosci.,2005)をさらに改良し、赤色蛍光におけるアクチンイメージングやPurkinje細胞におけるアクチンダイナミクス測定も実現した。続いて、CaMK類似キナーゼであるCLICK-I/DCAMKL1およびCLICK-II/DCaMKL2の樹状突起形態に対する影響を調べたところ、doublecortin領域を有するアイソフォームでは、過剰発現により微小管bundlingを起こすが、アクチン骨格への大きな影響は見られなかった(Ohmae et al.J.Biol.Chem.2006)。一方Purkinje細胞樹状突起は、長時間脱分極によりアクチン再編成が起こるが、アクチンとカルシウム流入によりどのような蛋白複合体が制御されているかを探索した結果、scaffoldであるShankの局在が顕著に変化することを明らかにした(Fuse et al.準備中)。
認識系と意志決定系を統合した脳型情報処理モデルの基礎研究

本研究では、脳における二種類の情報処理系、すなわち認識系(入力に関する処理系)と意志決定系(出力に関する処理系)を統合的に扱うための理論的枠組みを整備し、脳のような高度に知的な情報処理システムを工学的に実現するための基礎モデルを築くことに取り組んだ。具体的に、認識系および意思決定系に関わる計算を、ダイナミックベイジアンネットワークモデル上の確率推論問題として統合的にモデル化し、その厳密解の導出ならびに近似解法の開発を行った。本研究の目的は、脳における二種類の情報処理系、すなわち認識系(入力に関する処理系)と意志決定系(出力に関する処理系)を統合的に扱うための理論的枠組みを整備し、脳のような高度に知的な情報処理システムを工学的に実現するための基礎モデルを築くことである。この目的を達成するために、本年度は(1)認識系における有力な既存の理論であるベイズ推論の考え方を拡張し、認識系と意思決定系を統合した理論的枠組みを構築すること(統合モデルの構築)、(2)統合モデルにおける厳密な最適解を定式化し、それを近似的に解く手法について検討すること(厳密解の導出と近似手法の検討)について取り組むことを計画していた。一つ目のテーマである統合モデルの構築に関して、本年度の研究では、申請者のこれまでの研究(奥&合原、脳と心のメカニズム夏のワークショップ、2011)を発展させ、ダイナミックベイジアンネットワークモデルの確率推論問題として、認識系と意志決定系の機能を統合的に記述することに成功した。二つ目のテーマである厳密解の導出と近似手法の検討に関して、本年度の研究では、前述の統合モデルにおけるベイズ最適な厳密解を、全ての変数が離散の場合について導出することに成功した。また、この厳密解を近似的に解く手法を検討した結果、既存のマルコフ連鎖モンテカルロ法では効率が不十分であることが分かり、既存手法を改良した新たな近似手法を開発した。両手法を比較するため、部分観測マルコフ決定過程のベンチマーク問題を少し変更したものを用意し、数値計算によって提案手法の有意性を検証した。以上の成果は、査読付き国際会議に投稿中である。また、本事業による直接的な補助の対象ではないが、本研究のベースとなっている申請者の既存の研究の詳細が和文雑誌論文という形でまとまり、出版される予定である。この目的を達成するために、本研究では、(1)認識系における有力な既存の理論であるベイズ推論の考え方を拡張し、認識系と意思決定系を統合した理論的枠組みを構築すること(統合モデルの構築)、(2)統合モデルにおける厳密な最適解を定式化し、それを近似的に解く手法について検討すること(厳密解の導出と近似手法の検討)、および、(3)ベイズ推論における直接モデルと間接モデルを組み合わせた、柔軟性の高い新たな情報処理システムを提案すること(新たな情報処理システムの提案)の3項目について取り組むことを計画していた。本年度は、まず、前年度に取り組んだ(1)統合モデルの構築と(2)厳密解の導出と近似手法の検討に関する成果を、査読付き国際会議である2013International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2013)において発表した。本年度はまた、(2)厳密解の導出と近似手法の検討と(3)新たな情報処理システムの提案の研究に引き続き取り組んだが、年度内では発表できる形にまとめることが出来なかった。これについてはまとまり次第発表を行う予定である。研究実績の概要に記したとおり、本年度は大きく二つのテーマを計画していた。両テーマとも大枠では年度目標が達成できたが、より詳細な項目別にみると未達成の部分が少し残っている。また、平成24年度中に研究集会等で発表する予定であったが、テーマ2で新たな近似手法の開発に取り組むなどしたため、年度内に発表することが出来なかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、当初の計画どおり、研究実績の概要に記した3つのテーマのうちテーマ2の続きとテーマ3に取り組む予定である。また、現在投稿中の国際会議の審査に通過した場合の発表に加え、国内の研究集会での発表や、雑誌論文への投稿を目指す。初年度にやや遅れが出た部分に関しては、想定の範囲内であるので、計画の大幅な変更は行わず、事前に用意していた対策を講じる。
細胞外マトリックス蛋白質ｐｏｌｙｄｏｍ／ＳＶＥＰ１の脈管発生寄与機構の解明

Polydomはリンパ管発生に重要な細胞外マトリックス蛋白質であり、ノックアウト(KO)マウスは、胎児期に重篤なリンパ浮腫を起こし、出生直後に呼吸不全で死亡する。我々はKOマウスの解析中にpolydomがリンパ管内皮細胞成長因子のアンジオポエチン-2 (Ang2)と結合することを見出した。Ang2のKOマウスもリンパ管の発生異常が報告されていることから、polydomとAng2との相互作用がリンパ管発生に寄与しているのではないかと我々は考えた。そこで本研究では、polydomとAng2との相互作用機構を解明し、それらの相互作用がリンパ管内皮細胞に与える影響を解析することで、polydomがリンパ管の発生に寄与するメカニズムの解明を試みた。平成29年度までの研究でpolydomのN末端から数えて21番目のCCPドメイン(CCP21)にAng2が結合すること、CCP21のN末端領域にAng2との結合に重要な配列が含まれていることを明らかにしていた。そこで平成30年度では、CCP21ドメインのN末端領域を1アミノ酸ずつ置換した変異体を作製してAng2との結合に重要なアミノ酸残基の特定を試みた。その結果、CCP21に存在する2617番目のヒスチジンと2619番目のアスパラギン酸がAng2との結合に重要であることを見出した。また、固相結合アッセイを用いた解析で、Ang2受容体であるTie2とpolydomは直接結合することはできないが、Ang2を介することで間接的に相互作用することが可能であることが明らかとなった。それとは別に、polydomが培養リンパ管内皮細胞(HDLEC)の運動能へ与える影響の解析も行った。その結果、コラーゲンやフィブロネクチンなど、他の細胞外マトリックス蛋白質の存在下ではHDLECはほとんど移動しなかったのに対し、polydom存在下ではHDLECの移動細胞数が著しく増加していた。これから、polydomがリンパ管内皮細胞の移動を促進する活性を持つことが明らかとなった。平成30年度ではAng2との結合に必要なpolydom上のアミノ酸残基を特定することができた。また、polydomが培養リンパ管内皮細胞の移動を促進する活性を持つことを明らかにした。リンパ管内皮細胞を用いた解析は着手したばかりではあるが、polydomとAng2との相互作用の分子機構の大部分は今年度で解明できたことから、おおむね期待通り研究が進展したと言える。今後はpolydomとAng2との相互作用がリンパ管内皮細胞(HDLEC)の挙動へ与える影響を明らかにするため、以下の解析を行う。まず、Ang2と結合できないpolydom組換え蛋白質を作製し、HDLECの遊走アッセイに時に添加して遊走促進効果に影響があるかどうかを評価する。次に、polydomによるHDLEC遊走促進活性がどのようなシグナルを介して起きているのかを明らかにする。具体的には、(1)Ang2受容体であるTieレセプターのリン酸化状態や、その下流に来ることが報告されているシグナル分子の活性化状態をウェスタンブロットで評価する。(2)Tieの下流に来ることが報告されているシグナル分子(例えば、細胞骨格を調節する低分子量G蛋白質など)を阻害する薬剤を添加した時に、HDLECの遊走活性に影響があるのかどうかを解析する。(3)上記で影響のあったシグナル因子をsiRNAでノックダウンした際に、polydomによるHDLEC遊走促進活性に影響が出るのかどうかを調べる。以上の解析から得られた結果を元にして、polydomとAng2の相互作用機構と、それらの相互作用がリンパ管内皮細胞に与える影響についての論文をまとめる。

これから、polydomがリンパ管内皮細胞の移動を促進する活性を持つことが明らかとなった。平成30年度ではAng2との結合に必要なpolydom上のアミノ酸残基を特定することができた。また、polydomが培養リンパ管内皮細胞の移動を促進する活性を持つことを明らかにした。リンパ管内皮細胞を用いた解析は着手したばかりではあるが、polydomとAng2との相互作用の分子機構の大部分は今年度で解明できたことから、おおむね期待通り研究が進展したと言える。Polydomはリンパ管発生に重要な細胞外マトリックス蛋白質であり、ノックアウト(KO)マウスは、胎児期に重篤なリンパ浮腫を起こし、出生直後に呼吸不全で死亡する。我々はKOマウスの解析中にpolydomがリンパ管内皮細胞成長因子のアンジオポエチン-2 (Ang2)と結合することを見出した。Ang2のKOマウスもリンパ管の発生異常が報告されていることから、polydomとAng2との相互作用がリンパ管発生に寄与しているのではないかと我々は考えた。そこで本研究では、polydomとAng2との相互作用機構を解明することを試みた。最初に、polydomをN末端から順次削った欠損変異体を哺乳動物細胞の293F細胞で発現させ、組換え蛋白質として精製してAng2との結合を解析した。その結果、polydomのN末端側から数えて21番目のCCP (CCP21)ドメインを欠損させると、Ang2が結合できなくなったことから、CCP21がAng2との結合に重要なドメインであることが明らかとなった。次にCCP21上でAng2との結合に関与する領域を特定するため、CCP21ドメイン単独、あるいはネガティブコントロールとして22番目のCCP (CCP22)ドメイン単独を、Fc融合組換え蛋白質として、293F細胞を用いて発現、精製した。作製した組換え蛋白質とAng2との結合を解析したところ、Ang2はFcならびにCCP22-Fcには結合しないが、CCP21-Fcへ特異的に結合することが明らかとなった。続いてCCP21とCCP22の配列の一部を交換したキメラ変異体をいくつか作製してAng2との結合を解析したところ、CCP21のN末端側に存在する11アミノ酸残基をCCP22の配列に置換するとAng2との結合が失われることが分かった。これから、CCP21のN末端領域にAng2との結合に重要な配列が含まれていることが明らかとなった。平成29年度はリンパ管内皮細胞成長因子のアンジオポエチン-2 (Ang2)とpolydomとの相互作用機構の解明に取り組み、polydomのN末端側から数えて21番目のCCP (CCP21)ドメインにAng2が結合することを明らかにした。次にCCP21上でAng2が結合する領域を特定するため、CCP21ドメイン単独、あるいはネガティブコントロールとして22番目のCCP (CCP22)ドメイン単独を、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)融合組換え蛋白質として大腸菌で発現させて精製し、Ang2との結合を調べた。
アルツハイマー病治療のためのヒトグルタミニルシクラーゼ阻害剤の探索

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
化学放射線耐性を生む食道癌ゲノム・免疫応答のクローン進化の解明

食道癌に対する化学放射線治療(CRT)は高頻度に再発し、耐性メカニズムの解明は喫緊の課題である。再発のドライバーとなる耐性クローンを捉えるため、1食道癌ゲノムと2腫瘍免疫応答の腫瘍内多様性の変遷(CRT前再発)を次世代シーケンサーで評価し、両者を統合解析する。ゲノム変異・免疫微小環境の相互作用を時空間で解析し、CRT後に遺残した耐性クローンが再増殖・再発に至る「クローン進化」の様相を明らかにする。CRT耐性クローンの起源や特徴、再発に至るメカニズムを解明することで、治療標的を発見し、CRT耐性克服につなげたい。
教育不平等生成過程の実証的・理論的研究

本研究では、教育達成における階層間格差の「生成過程」を、現実に個々人が体験する過程と対応させて実証的に把握するとともに、格差の発生メカニズムを理論的なモデルに即して理解するよう努めた。その結果、ブードンの指摘した第2のメカニズムによる格差の生成が大きいこと、移行の段階や進路オプションによって、また階層的資源の種類によって影響が多様であること、RRA仮説を積極的に支持するとは言えないこと等が明らかとなった。本年度の研究実施計画に基づき,以下の研究を行った.(1)については,わが国のデータにT.A.を適用した実証分析を行い,以下の知見を得た(論文2).1)諸外国において認められた階層効果逓減現象は,わが国の場合,戦前の一定期間においてのみ認められる.2)中等教育機会の平等化と高等教育機会の不平等化の同時進行は,戦後の高学歴化期ではなく戦前における中等教育のマス化に関わって生じた.3)中等教育であれ高等教育であれ格差の拡大は上位層による希少財の先取りと関わって生じた可能性がある.4)MMI仮説の主張する上位層の飽和による平等化はわが国の場合には必ずしも認められるわけではない.(2)については,中等教育段階におけるトラッキングを考慮した修正版のT.A.モデル(多項トランジッション・モデル)による分析を進め以下の知見を得た(論文1).1)トラッキング論の枠組では出身階層の間接効果にのみ照射することになるが,そうしたアプローチからは抜け落ちてしまう直接的な効果が一貫して認められる.2)「困難な経路ほど出身の効果が強まる」とする迂回-増幅仮説に適合的な状況は,1960年代に高校進学を経験した世代においてのみ認められる.なお,これらの成果をより発展させた投稿論文を執筆中である.(3)(4)については,当初の計画通り,レビューと先行研究の検討を通じた理論やモデルの説明可能性に関する検討を行い,以下の2つの研究を進めた.1)「相対リスク回避(RRA)的説明の可能性:階層本位論と選抜制度本位論」というタイトルにて研究報告を行い,合理的選択理論系モデルが持つ可能性と限界を検討した.2)論文1において,わが国の教育達成過程における不平等の生成メカニズムを説明するうえで,理論が目指すべき方向性について検討した.本年度の研究実施計画に基づき、以下の研究を行った。研究課題1)のうち、(1)については、わが国の学校教育制度が持つ質的・歴史的特徴に着目し、中等教育段階におけるトラッキングや高等教育機関の多様性(大学類型および短大・専修学校の別など)を考慮した、多項トランジッション・モデルを考案した。(2)については、このモデルを1995年SSM調査のデータに適用した分析を進め、その知見を論文にまとめた。また年度途中には2005年SSM調査データも利用可能となったため、これを用いて上記モデルによる分析を行い、新たなデータから得られた知見を日本教育社会学会にて報告するとともに、論文にまとめた。研究課題2)のうち、(3)(4)(5)については、合理的選択理論を中心とした不平等生成メカニズムに関する過去の文献に関するレビューを進めるとともに、文献データベースなどを活用し、常に最新の研究情報および論文を蒐集するよう努めた。また、当初は予定していなかったが、新たに不平等の測定法(Measuring Inequality)についても、理論と測定技術の両面について研究を進めた。これらの成果を活かし、現在、不平等生成メカニズムに関する、より適切な理論的・実証的研究法について検討を進めている。(6)については、先行研究において使用された、相対的リスク回避仮説の検証法(主観的な信念の直接測定による)の有効性を確かめるため、高校生を対象としたパイロット調査(質問紙調査)を行い、現在、その分析を進めているところである。本年度の研究実施計画に基づき、以下の研究を行った。研究課題1)については、わが国の学校教育制度が持つ質的・歴史的特徴、とりわけ中等教育段階におけるトラッキングや高等教育機関の多様性を考慮しながら、2005年SSM調査データの分析を進めた。その際、研究実施計画に基づき、性別や時代・世代の影響に関して、多項トランジッション・モデルによる分析を進めるとともに、同モデルによる分析の妥当性についても検討を行った。具体的には、多重対応分析MCAによって、MTモデルの前提となっている、変数間の関連の一次元性、進路変数(従属変数)と説明変数にあたる変数群との関連構造がMCAにおいても同様に認められるか否かについて確認を行った。その結果、関連の一次元性については確認できたものの、変数間の関連構造については新たな発見もあった。これらのさらなる解明については、今後の研究課題としたい。研究課題2)については、研究実施計画に基づき、まず、不平等生成メカニズムに関する最新の研究の蒐集に努めるとともに、それらにおける理論的な説明の論理、および諸理論を実証的に検討する方法に着目してレビューを進めた。このうち、特に有力視されている相対的リスク回避仮説については、多くの実証研究も存在するが、重要概念の1つである、「(階層的地位達成に関わる)主観的な信念」には必ずしも言及されていない。

そこで、これらを直接的に測定する方法の有効性を確かめるため、昨年度に引き続き新たに高校生を対象とした質問紙調査を行い、データの分析を進めた。また、親の教育意識や態度の影響についても多くの研究があるが、暗黙のうちに、それらの一次元性を仮定しているので、保護者を対象とした質問紙調査データの分析を進め、その多次元性について指摘を行った。
全天球カメラを用いた３次元動作解析システムの研究開発

全天球カメラを用いて動作解析を実施するためには、新たな3次元座標獲得のアルゴリズムを開発する必要がある。現時点では基本となる数式群を作り、その妥当性をシミュレーションを用いて検証している。今後以下の課題に取り組む。【新規手法の実験的検証】新規手法を用いて得られた結果を従来の動作解析手法を用いて得られた結果と比較し、その妥当性を検証する。【専用ハードウェアの構築】リアルタイム・高速な処理を可能にするため、全天球カメラと専用コンピューターからなるシステムを構築する。【AIを用いたマーカーレス化】深層学習に基づくAIを用いて、全天球画像からマーカーレスな3次元動作解析を実施することを可能にする。