hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非等方格子QCDによるフレイバー物理のためのハドロン反応過程の精密計算

フレイバー物理に必要なハドロン行列要素を、格子QCDを用いて精度よく計算する手法の開発が本研究の目的である。そのために非等方格子の方法を開発しているが、最近の軽いクォークの理論的進展、重いクォークの計算手法の発展を鑑みて、今年度は等方格子を用いて以下のような研究を行った。これらの知見は、非等方格子の場合にも精度向上のために重要である。軽いクォーク質量のカイラル極限への外挿は、ハドロン行列要素の計算において大きな不定性の原因であった。格子上でのカイラル対称性を厳密に持つ、オーバーラップフェルミオン作用は、このような不定性を取り除くことができる。このため、・オーバーラップフェルミオンを動的に扱う大規模計算プロジェクトJLQCD Collaborationに参加している。今年度は、トポロジーを固定する作用、ε領域(π中間子の波長が系のサイズよりも大きい場合)でのDirac演算子のスペクトルなどの研究で成果を得た。更にハドロンスペクトルや種々の行列要素の計算も進行中である。これらは2フレイバーでの計算であるが、より現実に対応した2+1フレイバーへの拡張の準備も行った。クォーク質量無限大の極限では、有効理論でも繰り込みによる不定性をコントロールできる。他方で相関関数の統計誤差が非常に大きいという問題があった。最近開発された、加法的繰り込みの効果を抑制する改良作用や、相関関数の計算にクォーク伝播関数の全時空間からの寄与を取り入れる手法を用いると、これを改善できる可能性がある。我々は実際にこれらの手法の有効性を系統的に調べ、小林益川行列要素|Vub|の決定に重要なB*Bπ結合を、これまでにない3%という精度で求めた。これはクェンチ近似で行ったが、動的な場合にも応用可能であり、現在計算中である。本年度においては、非等方格子の精密なパラメター決定法の開発を主に行った。ゲージ場の作用に関する非等方パラメターの決定方法として、最近Luscher-Weiszによって提唱された手法を用い、十分な精度である0.2%誤差でこのパラメターの決定を行った。これは、これまでの1%レベルの決定結果を大きく改良するものであり、将来のハドロン行列要素の精密計算に不可欠の要素である。また、クォーク場についても、シュレーディンガー汎関数法を用いた精密決定法の開発を行い、今後の精密計算に向けて十分な精度でパラメターを決定できる見通しを得ることができた。これらの方法を用いて、実際のハドロン行列要素の精密計算に耐えうるパラメターの決定を現在行っているところである。また、10%レベルでは、これまでに開発してきた非等方格子の方法による行列要素の計算が可能であり、これを実際に行うことで、我々の方法の有効性を示すことができる。このため、Dメソンのスペクトルと崩壊定数の数値シミュレーションによる計算を行っており、物理的な値を求めるために必要となる繰り込み係数の摂動論による計算も同時に進めている。これらについても大部分の計算を行うことができ、現在論文としての発表に向けての最終的な準備を進めているところである。これらの成果については、国際会議での発表を行い、プロシーディングとして公表した。また、これまでに進めてきた、有限温度QCDにおけるハドロンの遮蔽質量に関する密度効果の、格子QCDシミュレーションによる計算についても成果を得た。これは表記の研究課題とはやや赴きを異にするが、有限温度QCDは非等方格子の手法が不可欠な分野のひとつであり、フレイバー物理と並んで我々の非等方格子QCDの開発の重要な動機のひとつである。この有限温度におけるハドロン遮蔽質量に対する密度効果については、以前に我々の行った計算をより連続極限に近い格子で、系統的な計算に発展させると同時に、今回新しくベクトル中間子とバリオンについても結果を得、論文として公表するに至った。なお、フレイバー物理の計算では避けて通ることのできない、軽いクォークの定式化の問題についても、近年発展の著しいカイラルフェルミオンのシミュレーションへの応用に関して、準備的な研究を進めているところである。今年度は、軽いクォークに対するカイラル対称性を持つ理論の応用を中心に研究を行った。これまでは主として、重いクォークの安定化に対する非等方格子の応用の可能性を検討し、その有効性を示してきた。しかしながら、フレイバー物理に現れるハドロン行列要素の精密計算には、ダイナミカル・クォークの寄与も含めて、軽いクォークをどう扱うかも重要である。最近注目されているのが、カイラル対称性を保存する理論である。これはこれまで格子状で扱うことが困難であったが、近年理論的な発展があり、またコンピュータの高速化も伴って、数値計算への応用も可能になってきた。我々はオーバーラップ・フェルミオンと呼ばれる理論を、実際の数値計算に応用した。このオーバーラップ・フェルミオンをダイナミカル・クォークとして含む計算を行う準備を進めた。KEKでは2006年3月より、新スーパーコンピュータシステムが稼動し、これに併せて大規模なシミュレーションのプロジェクトも開始することから、そのひとつであるJLQCDコラボレーションに参加し、共同研究の形でこれを行った。プログラムの開発、高速化を行い、現実的な期間内でプロジェクトを遂行することが可能であるという見通しが立ったことが、最大の成果といえる。このオーバーラップ・フェルミオンを用いて、トポロジーを保存するゲージ作用の有効性を調べる研究を行った。オーバーラップ・フェルミオンの数値アルゴリズムを安定化させることがひとつの動機であり、またεレジームと呼ばれる領域を調べるためにも有効である。

このような作用により、確かにトポロジーの変化は抑制されることがわかったが、完全ではないので、改良を継続中である。また、重いクォークの有効理論、有限温度でのハドロン相関関数の研究についても進展があった。フレイバー物理に必要なハドロン行列要素を、格子QCDを用いて精度よく計算する手法の開発が本研究の目的である。そのために非等方格子の方法を開発しているが、最近の軽いクォークの理論的進展、重いクォークの計算手法の発展を鑑みて、今年度は等方格子を用いて以下のような研究を行った。これらの知見は、非等方格子の場合にも精度向上のために重要である。軽いクォーク質量のカイラル極限への外挿は、ハドロン行列要素の計算において大きな不定性の原因であった。格子上でのカイラル対称性を厳密に持つ、オーバーラップフェルミオン作用は、このような不定性を取り除くことができる。このため、・オーバーラップフェルミオンを動的に扱う大規模計算プロジェクトJLQCD Collaborationに参加している。今年度は、トポロジーを固定する作用、ε領域(π中間子の波長が系のサイズよりも大きい場合)でのDirac演算子のスペクトルなどの研究で成果を得た。更にハドロンスペクトルや種々の行列要素の計算も進行中である。これらは2フレイバーでの計算であるが、より現実に対応した2+1フレイバーへの拡張の準備も行った。クォーク質量無限大の極限では、有効理論でも繰り込みによる不定性をコントロールできる。他方で相関関数の統計誤差が非常に大きいという問題があった。最近開発された、加法的繰り込みの効果を抑制する改良作用や、相関関数の計算にクォーク伝播関数の全時空間からの寄与を取り入れる手法を用いると、これを改善できる可能性がある。我々は実際にこれらの手法の有効性を系統的に調べ、小林益川行列要素|Vub|の決定に重要なB*Bπ結合を、これまでにない3%という精度で求めた。これはクェンチ近似で行ったが、動的な場合にも応用可能であり、現在計算中である。
外国人向け日本語教育のための漢字辞書の作成

我々は外国人向け日本語教育のための漢字辞書として電子漢字辞書“漢字林"と電子漢字熟語辞書“KIDS"の試作を行なった.漢字林は,漢字に意味や発音を継承する部分構造に着目した電子漢字辞書である.従来の漢字データベースは,漢字の構造上の特徴に着目するため,漢字の表意文字としての知識表現は困難である.我々は常用漢字1945文字に対して漢字の意味や発音に継承する部分構造を整理した.これらの部分構造を用いて漢字を表現し,種々の条件検索が可能で,継承する属性に着目した知識検索可能な漢字知識ベースを持つ電子漢字辞書“漢字林"を試作した.漢字林ではキーボード入力によらず直接操作でき,誤操作に対するシステムの助言や漢字候補を絞り込む検索操作に対する前状態への復帰の機能を持つ環境を実現した.さらに漢字の知識の少ないユーザが単純な部分構造から複雑な部分構造をたどり目標の漢字を簡単に検索できる環境を実現した.漢字林はSONY製EWS NWS-3865上に構築した.KIDSは外国人の漢字熟語学習を支援する電子漢字熟語辞書である.漢字熟語を学習する外国人は自分がどの漢字熟語を学ぶ必要があるか理解している場合が多く,また漢字熟語を広く浅く学ぶのではなく,必要な漢字熟語を中心に関連する漢字熟語を覚えるといわれる.この学習スタイルに対し,一般的なCAI教材ではなく,学習者に高い自由度を与える形態の電子辞書の枠組みが適すると考える.我々は(1)漢字熟語と構成漢字の関係の知識検索,(2)構成漢字間の関係の知識検索,(3)漢字熟語の属性を利用した関連語検索が可能な電子辞書システムを提案する.さらにKIDSの特長は検索専用の電子辞書だけではなく漢字熟語知識の挿入・削除によるユーザカスタマイズ機能を持ち拡張性の高い知識ベースの枠組みを採用する.KIDSはSONY製EWS NWS-1750上に構築した.さらに我々は漢字林やKIDSを知識ベースとして利用する漢字学習CAIシステム“漢字工房"および漢字熟語学習CAIシステム“熟限無(JUGAME)"を構築した.我々は外国人向け日本語教育のための漢字辞書として電子漢字辞書“漢字林"と電子漢字熟語辞書“KIDS"の試作を行なった.漢字林は,漢字に意味や発音を継承する部分構造に着目した電子漢字辞書である.従来の漢字データベースは,漢字の構造上の特徴に着目するため,漢字の表意文字としての知識表現は困難である.我々は常用漢字1945文字に対して漢字の意味や発音に継承する部分構造を整理した.これらの部分構造を用いて漢字を表現し,種々の条件検索が可能で,継承する属性に着目した知識検索可能な漢字知識ベースを持つ電子漢字辞書“漢字林"を試作した.漢字林ではキーボード入力によらず直接操作でき,誤操作に対するシステムの助言や漢字候補を絞り込む検索操作に対する前状態への復帰の機能を持つ環境を実現した.さらに漢字の知識の少ないユーザが単純な部分構造から複雑な部分構造をたどり目標の漢字を簡単に検索できる環境を実現した.漢字林はSONY製EWS NWS-3865上に構築した.KIDSは外国人の漢字熟語学習を支援する電子漢字熟語辞書である.漢字熟語を学習する外国人は自分がどの漢字熟語を学ぶ必要があるか理解している場合が多く,また漢字熟語を広く浅く学ぶのではなく,必要な漢字熟語を中心に関連する漢字熟語を覚えるといわれる.この学習スタイルに対し,一般的なCAI教材ではなく,学習者に高い自由度を与える形態の電子辞書の枠組みが適すると考える.我々は(1)漢字熟語と構成漢字の関係の知識検索,(2)構成漢字間の関係の知識検索,(3)漢字熟語の属性を利用した関連語検索が可能な電子辞書システムを提案する.さらにKIDSの特長は検索専用の電子辞書だけではなく漢字熟語知識の挿入・削除によるユーザカスタマイズ機能を持ち拡張性の高い知識ベースの枠組みを採用する.KIDSはSONY製EWS NWS-1750上に構築した.さらに我々は漢字林やKIDSを知識ベースとして利用する漢字学習CAIシステム“漢字工房"および漢字熟語学習CAIシステム“熟限無(JUGAME)"を構築した.外国人の漢字学習のために部分構造知識をもつ漢字辞書と,部分構造を用いて自由に漢字を作れる知的学習環境を学習者に提供する開放型CAIシステム漢字工房を構築する。特に本年度は部分構造漢字辞書の構築を行なった。漢字工房の構築には漢字の部分構造を効率よく検索できる漢字辞書が必要である。漢字は造字法により構造的な階層性を持つ。我々が構築する漢字辞書は漢字の構造を階層化して知識表現する。我々は漢字を画,部首,漢字の3レベルの構造で階層化した。また漢字を部分構造から組み立てようとすると必ずしも,正確な部首の組み合わせにならない場合がある。このような組み合わせを行なった場合,漢字が存在するにも関わらず,漢字辞書からは検索は行えない。このため見かけの部首を考慮しなければならない。このような部首を構造プリミティブと呼ぶ。また,造字法からは正確な部首は一般に意味か読みを表現するので各々意味プリミティブ,発音プリミティブと呼ぶ。両プリミティブは漢字の意味や読みの説明を行なうために利用できる。我々は部首を3つのプリミティブで知識表現した。我々は常用漢字約2000文字に対して上述の知識表現を行い漢字辞書を作成した。漢字の属性として構成する意味プリミティブ,発音プリミティブを基本として意味,音発,画数など通常の漢字辞書にある属性について知識表現した。漢字辞書はNEWSー1750(4.3MIPS)上にインプリメントした。検索部はTRIASを用いて実現した。

デ-タ数約45,000件(MO上にファイル構築)に対して検索は1秒以内で行える。また,インタフェイス部はOSF/Motifを用いて構築した。平成3年度に引き続き漢字学習を対象領域として,環境型知的CAIシステムの枠組みでシステム構築を継続した.漢字学習CAIシステム(漢字工房)では,既に前年度,漢字に対して属性継承する部分構造に着目した知識ベース部が完成しており平成4年度はアドバイザ機能実現のための基礎研究および学習環境の構築を行なった.漢字工房の学習環境は部分構造の理解に基づく漢字の学習のためであり,(i)学習者が自由に漢字の画や部首を組み合わせて漢字を作成でき,かつ(ii)本形態の学習を支援するための漢字辞書などの電子教具が利用可能である.学習環境はSONY製ワークステーションNWS-3865上で開発言語としてC言語+OSF/Motifを用いて構築した.知識ベースについては安価なパソコン等での使用可能性の検証のため,PC-9801RA上に移植を行ない,使用に満足すべき検索速度の結果を得た.特にアドバイザ機能の基礎研究のためにNWS-3865上で漢字熟語CAIシステムの開発を開始し,今年度は知識ベース部の構築および学習環境の概念設計を完了した.漢字熟語知識ベースは新聞が読める程度の2字熟語2828語が登録されており,任意の熟語の同意語,類義語、反意語、同音語、類音語を高速に検索できる.学習環境は漢字を組み合わせて2字熟語を作るパズルゲームを基本として構成する.平成5年度は漢字辞書を知識ベースとする漢字および熟語学習システムを試作する.我々は外国人向け日本語教育のための漢字辞書として電子漢字辞書“漢字林"と電子漢字熟語辞書“KIDS"の試作を行なった.漢字林は,漢字に意味や発音を継承する部分構造に着目した電子漢字辞書である.従来の漢字データベースは,漢字の構造上の特徴に着目するため,漢字の表意文字としての知識表現は困難である.我々は常用漢字1945文字に対して漢字の意味や発音を継承する部分構造を整理した.これらの部分構造を用いて漢字を表現し,種々の条件検索が可能で,継承する属性に着目した知識検索可能な漢字知識ベースを持つ電子漢字辞書“漢字林"を試作した.漢字林ではキーボード入力によらず直接操作でき,誤操作に対するシステムの助言や漢字候補を絞り込む検索操作に対する前状態への復帰の機能を持つ環境を実現した.さらに漢字の知識の少ないユーザが単純な部分構造から複雑な部分構造をたどり目標の漢字を簡単に検索できる環境を実現した.漢字林はSONY製EWS NWS-3865上に構築した.KIDSは外国人の漢字熟語学習を支援する電子漢字熟語辞書である.漢字熟語を学習する外国人は自分がどの漢字熟語を学ぶ必要があるか理解している場合が多く,また漢字熟語を広く浅く学ぶのではなく,必要な漢字熟語を中心に関連する漢字熟語を覚えるといわれる.この学習スタイルに対し,一般的なCAI教材ではなく,学習者に高い自由度を与える形態の電子辞書の枠組みが適すると考える.我々は(1)漢字熟語と構成漢字の関係の知識検索,(2)構成漢字間の関係の知識検索,(3)漢字熟語の属性を利用した関連語検索が可能な電子辞書システムを提案する.
ハテナ・アレニコラの次世代シーケンスを用いた核ゲノム解析

カタブレファリス類に属するハテナ・アレニコラは細胞内に一時的に共生藻を保持し、二次共生の中間段階にあると考えられている。しかし、本生物は培養ができないため、核ゲノム解析に十分なDNA量を確保することが困難である。そこで、本生物の1.数細胞を全ゲノム増幅試薬に供し、どの程度その核ゲノムが解読できるか確かめることを目的とし、研究を行った。結果、ハテナ複数細胞を用いた場合、ハテナ由来の配列を得ることに成功したが、得られた配列のうちの約9割が2.4塩基の繰り返し配列であった。残りの約1割の配列に対し、BLASTxを行った結果、ハテナ由来と思われる配列が得られたが、この情報量ではハテナの核ゲノム全体をカバーするには非常に難しく、さらなる条件検討が必要であると判断した。二次共生の初期段階にあると考えられるHatena arenicola(以下ハテナ)を採集するため、和歌山県の砂浜で採集を行なった。得られた細胞をマイクロピペット法により分離し、抗生物質の入った培地で数日間培養することによって,細胞に付着する細菌および食胞に含まれる餌生物の除去を行なった。その後、1細胞のハテナを用いて、全ゲノム増幅試薬により、1st・2ndの2回の反応を経て,ハテナ全ゲノムの増幅を行なった。ハテナのゲノムが適切に増幅されていることを調べるため,18SrDNAプライマーを用いて,そのクオリティチェックを行った。しかしながら,ハテナ18SrDNAの増幅が認められたサンプルは1つもなかった。そこで,ハテナ複数細胞を用いて,同様に1st・2ndの全ゲノム増幅を行った。その結果,2サンプルにおいて,ハテナ18SrDNAの配列が確認された。ハテナ18SrDNAの配列が確認された2サンプルについて,Roche Genome Sequencer FLX Titaniumを用いて,各々252,613リード,168,607リードを取得した。それぞれのリードをNewblerでアセンブルし,各々741本のコンティグ・45,704本のシングルトン,7,397本のコンティグ・52,256本のシングルトンを得た。これらの配列をBLASTxで,データベース上の配列と相同性検索をした結果,1つのサンプルは配列のほとんどがBovinにヒットし,何らかの細胞が実験過程でコンタミネーションした可能性が示唆された。もう1つのサンプルからは,ハテナおよびその共生藻と思われる配列が得られた。今回取得した配列数では情報量が少ないため,2つ目のサンプルを作ったときと同じ1st産物を使い,2nd全ゲノム増幅を行った。このサンプルを外注に出し,Roche Genome Sequencer FLX+にて,589,004リードを取得した。昨年度外注に出したRocheGSFLX+から得られたリードをNewblerでアセンブルさせた。しかし,得られたリードの約9割に2-4塩基の重複配列を多数含むリードが見られ,アセンブル開始から2週間経っても,アセンブルの進捗が見られなかった。そのため,解析に出したサンプルをこれ以上シークエンスしても全ゲノム解析に使えるサンプルが得られないと判断し,解析を中断した。得られた残りの約1割の配列について,BLASTxにて相同検索した結果,細菌・ウイルス由来の配列や後生動物・ストラメノパイル・アルベオラータなどの配列にヒットした。細菌やウイルス由来の配列に関しては,ハテナ細胞内に含まれていた生物由来だと考えられる。また,それ以外の真核生物にヒットした配列に関しては,データベース上にハテナに近縁な生物由来の配列がないため,様々な分類群の配列にヒットしたと考えられる。ハテナ複数細胞では,細菌やウイルスをはじめ,共生藻の配列を除くことができない。そのため,ハテナの核のみをマイクロマニュピレーターで単離し,同様に全ゲノム増幅をさせた。しかし,核のみを単離しても,クオリティチェックのためのハテナ18SrDNAの増幅が見られなかった。これらの結果から,ハテナにおいては細菌やその他の原生生物で行われているようなシングルセルからのゲノム増幅は難しいことがわかった。これは,細胞から核のみを単離した場合でも同様だった。ハテナ複数細胞からの全ゲノム増幅では,ハテナ由来と思われる配列を取得することに成功したが,得られた総リードの多くが2-4塩基の重複配列であり,今後は全ゲノム増幅の際のさらなる条件検討が必要である。
強誘電体-常誘電体“ナノオブリック構造"による巨大非線形応答材料の開発

本研究では、強誘電体-常誘電体"ナノオブリック構造"による巨大非線形応答材料の開発を目指した。具体的には、電界印加により誘電分極の非線形応答(チューナブル特性)を示す強誘電体(BaTiO3,(Ba,Sr)TiO3,Pb(Zr,Ti)O3等)を、低誘電率常誘電体に三次元の配向を持って埋め込んだナノコンポジット構造を作製し、強誘電体のサイズや形状、傾斜角(オブリック角)の制御を狙った。これにより、従来にない大きな非線形応答の実現と高いQ値を目指した。本年度は、昨年度に引き続き、強誘電体BaTiO3と低誘電率常誘電体CeO2からなるナノオブリック構造の制御を試みた。その結果、CeO2ファセット構造上に堆積することで成長様式は変化するものの、明瞭に分離したオブリック構造を成長させるためには、堆積条件の更なる最適化や異なる材料の組み合わせを検討する必要がある事が明らかとなった。後者のアプローチとして、強誘電体と空隙(低誘電率相)からなるナノコンポジット構造の作製に取り組んだ。PLD法を用いて、1Torr以上の酸素圧力下で強誘電体Pb(Zr,Ti)O3をSrRuO3/SrTiO3基板上に堆積させる事で、強誘電体Pb(Zr,Ti)O3のナノロッドアレイが成長した。このナノロッドアレイ上に電極を作製する事により、明瞭に分離した1(強誘電)-3(常誘電)ナノコンポジット構造の作製に成功した。得られた構造の静電容量の電界依存性を測定した結果、ナノロッド間の空隙が低誘電率相として作用することで大きな非線形特性を示す可能性が示唆された。正確な非線形定数を求めるためには、ナノロッドアレイ上の電極作製方法を今後改善する必要がある。また理論的なアプローチとして、オブリック構造の配向様式(強誘電体の形状や傾斜角)と各相の誘電率がチューナブル特性(非線形定数、Q値)に与える影響をモデル化した。本研究では、強誘電体-常誘電体"ナノオブリック構造"による巨大非線形応答材料の開発を目指している。具体的には、電界印加により誘電分極の非線形応答(チューナブル特性)を示す強誘電体チタン酸バリウム(BaTiO3)を、低誘電率常誘電体である酸化セリウム(CeO2)に三次元の配向を持って埋め込んだコンポジット構造(ナノオブリック構造)を作製し、その傾斜角とサイズの制御を狙う。これにより、従来にない大きな非線形応答の実現と高いQ値を目指す。本年度はまず基礎実験として、ナノオブリック構造の成長起点と考えられるCeO2のファセット構造の観察と、チューナブル特性をもたらす強誘電体BaTiO3(またはBaTiO3と同じ結晶構造を有するPb(Zr,Ti)O3,(Ba,Sr)TiO3)の成長および誘電特性の結晶方位依存性について調べた。その結果、1.CeO2のファセット構造は、基板の種類(SrTiO3,YSZ,Al2O3)および基板の結晶方位によって大きく異なる事、2.CeO2の膜厚が薄い程、明瞭なファセット構造が形成されること、3.アニール処理により大きなファセット構造が形成される事、4.強誘電体の成長方位によって成長様式や残留歪み、誘電特性が大きく異なる事、5.ラマン分光を用いる事で強誘電体の配向評価が可能であること、が明らかになった。今後、CeO2ファセット構造上におけるBaTiO3の偏析過程の詳細を明らかにするほか、異なるファセット構造を用いてナノオブリック構造の傾斜角とサイズの制御を試みる。また、得られたナノオブリック構造の誘電特性をモデルと比較・検討する。

正確な非線形定数を求めるためには、ナノロッドアレイ上の電極作製方法を今後改善する必要がある。また理論的なアプローチとして、オブリック構造の配向様式(強誘電体の形状や傾斜角)と各相の誘電率がチューナブル特性(非線形定数、Q値)に与える影響をモデル化した。
身体活動に伴う血管新生に造血前駆細胞由来の内皮細胞が寄与するか?

最近の研究では、造血前駆細胞(幹細胞)が内皮細胞へと形質変換し、虚血損傷筋における血管の再構築に寄与するとの報告がされており、このことは血管の再構築や血管新生に造血システムが寄与する可能性を示唆するものである。また、加齢に伴い血管の再構築や毛細血管新生能が低下することも知られている。この知見をもとに「加齢による血管再構築能に造血前駆細胞由来の血管内皮細胞の減少が寄与する」と仮説した。この仮説をヒトを用いた実験系で検証する第一段階として、中高齢者と若年成人との末梢血中造血幹細胞数を比較した。仮説が妥当であれば、中高齢者の方が末梢血中造血幹細胞数が少ないはずである。6名の中高齢者(40歳68歳)との6名の若年成人(20歳30歳)の起床時の末梢血中造血幹細胞数を比較した。末梢血中造血幹細胞数は中高齢者の方が有意に小さい値を示した。さらに、年齢と末梢血中造血幹細胞数との間に有意な負の相関が観察された。また、一過性の運動(40分間、80%Vo2max)によって末梢血中造血幹細胞数は増加することを昨年の報告書で報告した。中高齢者と若年性人で一過性の運動による末梢血中造血幹細胞数の増加の程度を比較したところその増加量には有意差は見られなかった。以上の結果は、加齢により、骨髄における造血が低下したか、骨髄から末梢血中に造血幹細胞が放出されにくくなったことを示唆している。加齢によって末梢血中の造血幹細胞数が減少することで、様々な要因による血管壁内皮細胞の損傷からの修復能が低下する可能性が考えられる。最近の研究では、造血前駆細胞(幹細胞)が内皮細胞へと形質変換し、虚血損傷筋における血管の再構築に寄与するとの報告がされており、このことは血管新生に造血システムが寄与する可能性を示唆するものである。この知見をもとに「身体活動の増加による血管新生に造血前駆細胞由来の血管内皮細胞が寄与する」と仮説した。この仮説をヒトを用いた実験系で検証する第一段階として、身体活動量の多い持久的スポーツ選手と非鍛錬者との末梢血中造血幹細胞数を比較した。仮説が妥当であれば、スポーツ選手の方が末梢血中造血幹細胞数が多いはずである。6名の持久的スポーツ選手との6名の定期的な身体活動を行っていない被験者の最大酸素摂取量と起床時の末梢血中造血幹細胞数を比較した。両指標ともスポーツ選手の方が有意に大きい値を示した。さらに、両指標の間に有意な正の相関が観察された。また、一過性の運動(40分間、80%Vo2max)によっても末梢血中造血幹細胞数は増加した。以上の結果は、持久的トレーニングのような身体活動の増加により、骨髄における造血が亢進したか、骨髄から末梢血中に造血幹細胞より多く放出されたことを示唆している。さらに、身体活動の増加によって増加した末梢血中造血幹細胞が活動筋の血管新生により多く利用されると考えられる。次年度は、動物モデルを用いて造血前駆細胞の血管内投与が身体活動の増加による血管新生に利用されるか否かを検討する。
多発性骨髄腫におけるGas6のオートクライン・パラクライン機構の解明

多発性骨髄腫患者の骨髄サンプルを用いたDNAマイクロアレイ法にて、CD138陽性骨髄腫細胞はGas6を高発現していた。ELISA法で骨髄腫患者の血清Gas6濃度は高値であった。また、ヒト培養骨髄腫細胞株RPMI-8226にGas6及び骨髄間質細胞株HS-5の培養上清を添加すると、骨髄腫細胞のアポトーシス抑制と細胞増殖が誘導された。抗Gas6中和抗体はそれらの反応を抑制した.Gas6受容体MerをsiRNAで阻害すると、Gas6及びHS-5上清が誘導するアポトーシス抑制及び細胞増殖を抑えた。本研究は多発性骨髄腫の病態にGas6が寄与するオークライン/パラクライン機構の重要性を明らかにした。多発性骨髄腫(MM)患者の骨髄サンプルを用いたDNAマイクロアレイ法を行い、CD138陽性MM細胞でGas6高発現を見出した。MM患者の血清Gas6濃度をELISA法にて検討し、健常人に比べMM患者の血清Gas6濃度は高値であった。MM細胞株RPMI-8226及びAMO-1においt、Gas6発現をフローサイトメトリー法で検討し、MM細胞株もまたGas6を高発現した。MM細胞の病態・進展には骨髄微少環境が重要である。そこで、ヒト培養骨髄間質細胞株HS-5のGas6発現、細胞増殖に関与するサイカインIL-6発現をELISA法で検討し、HS-5はGas6及びIL-6を有意に分泌することがわかった。次に、MM細胞のアポトーシス及び細胞増殖におけるGas6の役割を検討した。MM細胞株にGas6及びHS-5培養上清を添加したところ、MM細胞株のアポトーシス抑制と細胞増殖が誘導された。抗Gas6中和抗体はそれらの反応を抑制した.さらに、抗Gas6中和抗体はGas6及びHS-5培養上清によって誘導されるERK活性、Aktリン酸化、NF-κBリン酸化を抑制した。これらの結果はGas6がオートクライン/パラクライン機構を介したMMの病態に重要な役割を演ずることを示した。次に、Gas6受容体TAMファミリーMer,AxL,Tyro3のいずれの受容体がGas6の関連するシグナル伝達に重要な受容体であるかを検討した。DNAマイクロアレイ法ではMM患者の骨髄腫細胞がMerが高発現していた。Mer siRNAはMM細胞におけるGas6及びHS-5培養上清が誘導するアポトーシス抑制及び細胞増殖を抑えた。これらの結果はGas6/Mer/ERK経路、Gas6/Mer/Akt/ NF-κB経路がMMの病態の重要なメカニズムであることを明らかにした。本研究はMMの病態においてGas6が寄与するオークライン/パラクライン機構の重要性を明らかにした。さらに、Gas6/Merシグナル伝達経路がMMの新たな治療ターゲットとなる可能性を見出した。1)第77回日本血液学会学術集会(2015.10.16-10.18,金沢)臨床血液, 56 (9), 442, 2015.3)第78回日本血液学会学術集会(2016.10.13-10.15,横浜)臨床血液, 57 (9), 1445, 2016.本研究内容は上記の3つの学術集会で報告され、2017年3月にJournal of Biological Chemistryに掲載された。多発性骨髄腫患者の骨髄サンプルを用いたDNAマイクロアレイ法及びGas6免疫染色を行ったところ、CD138陽性骨髄腫細胞でGas6が高発現していた。多発性骨髄腫患者の血清中Gas6をELISA法にて検討し、健常人に比べ骨髄腫患者の血清中Gas6は有意に高値であった。ヒト培養骨髄腫細胞株RPMI-8226及びAMO-1において、Gas6発現をFACSで検討したところ、骨髄腫細胞株もまたGas6を高発現した。骨髄腫細胞の病態・進展には骨髄微少環境が重要である。そこで、ヒト培養骨髄間質細胞株HS-5のGas6発現、細胞増殖に関与するサイカインIL-6発現をELISAで検討し、HS-5はGas6及びIL-6を有意に分泌していることがわかった。骨髄腫細胞株にGas6及びHS-5の培養上清を添加し、骨髄腫細胞株のアポトーシス抑制と細胞増殖、接着分子ICAM-1発現増加が誘導された。抗Gas6中和抗体はそれらの反応を抑制した.さらに、抗Gas6中和抗体はリコンビナントGas6及びHS-5培養上清によって誘導されるERK活性、Aktリン酸化、NF-κBリン酸化を抑制した。Gas6がオートクライン・パラクライン機構を介した骨髄腫の病態・進展に重要な役割を演じている。次に、Gas6受容体TAM(Mer,AxL,Tyro3)のどの受容体が重要な受容体であるかを検討した。DNAマイクロアレイ法では骨髄腫患者の骨髄腫細胞がMerが高発現した。MerTK siRNAを用いたMerTK阻害は骨髄腫細胞におけるGas6及びHS-5培養上清が誘導するアポトーシス抑制及び細胞増殖を抑えた。本研究は多発性骨髄腫の病態においてGas6が寄与するオークライン/パラクライン機構の重要性を明らかにした。さらに、Gas6/Merシグナル伝達経路が多発性骨髄腫の新たな治療ターゲットとなる可能性を見出した。

ELISA法で骨髄腫患者の血清Gas6濃度は高値であった。また、ヒト培養骨髄腫細胞株RPMI-8226にGas6及び骨髄間質細胞株HS-5の培養上清を添加すると、骨髄腫細胞のアポトーシス抑制と細胞増殖が誘導された。抗Gas6中和抗体はそれらの反応を抑制した.Gas6受容体MerをsiRNAで阻害すると、Gas6及びHS-5上清が誘導するアポトーシス抑制及び細胞増殖を抑えた。本研究は多発性骨髄腫の病態にGas6が寄与するオークライン/パラクライン機構の重要性を明らかにした。骨髄腫マウスモデルを用いた抗Gas6中和抗体静脈内投与の効果の検討する。NOD-scid免疫不全マウスに骨髄腫細胞株を皮下移植したマウスモデルを作成する。骨髄腫マウスの骨髄および血清のGas6とICAM-1、IL-6の発現をコントロール群と比較検討する。Gas6 siRNAを導入した骨髄腫細胞株の移植マウスの腫瘍縮小効果および生存率、骨髄および血清のGas6、ICAM-1、IL-6の発現をコントロール群と比較検討する。骨髄腫マウスに抗Gas6中和抗体、抗ICAM-1中和抗体静脈内投与の効果(生存率、腫瘍縮小効果、Gas6、ICAM-1、IL-6の発現)をコントロール群と比較検討する。多発性骨髄腫の病態解明
カーボンなのチューブ/樹脂ナノ複合材料の多機能物性評価と高性能化

カーボンなのチューブ/樹脂ナノ複合材料の多機能物性評価と高性能化においては、カーボンナノチューブ(CNT)を熱可塑性樹脂ポリエーテルエーテルケトンに分散したナノ複合材料を作製し、その力学的、電気的特性を定量的に評価した。その結果、CNTを充填することで簿材樹脂の力学特性が向上し、電気伝導特性が飛躍的に上昇した。しかし一方で、力学特性の向上は理論的な予測よりも小さいことがわかった。そこで、その原因を究明するために、複合材料中におけるCNTの補強メカニズムを理解することが不可欠となり、それを理解するためにナノ力学的視点から実験的な研究が行える、複合材料中にあるCNTと樹脂の界面強度を走査型・透過型電子顕微鏡内で直接測定する手法を開発した。それを用いて、CNTと樹脂の界面強度を実験的に直接測定し、界面強度が不十分なため、CNTによる十分な補強が達成できなかったことがわかった。このような研究は、世界的にもほとんど事例が少ない。この分野において大きな知見を与えた。また、複合材料中のCNTを、直接的かつ容易に観察するフォーカスイオンビーム法を開発し、CNTの分散や配向を評価した。このように、ナノ、ミクロオーダーで物質の構造を観察しながらその力学特性も同時に評価する手法を確立したことで、今後のナノ物質の研究分野に幅広く応用できると考えられる。カーボンナノチューブ(Carbon Nanotube,CNT)は、軽量かつ優れた力学特性を持つため、樹脂の補強材として用いられようとしている。しかし、実際に作製したCNT含有複合材料の力学特性は、期待値よりはるかに小さい。その原因には、樹脂中におけるCNTの均一分散、配向制御および良好な界面接着、などが不十分であることが挙げられる。これら課題の中で最も重要かつ困難な課題がCNTと樹脂の界面接着である。界面はナノメートルオーダーであり、かつ複合材料内部に存在するため、実験的な研究は非常に困難であり、これまでにほとんど実験的なの研究がなく、この領域に関する知見が限られている現状である。ナノ複合材料を実用化するにあたって、これらの問題を解決することは不可欠である。本研究では、CNT含有複合材料中における、CNTの補強メカニズムをナノ力学的視点から解明し、それらの知見を元に複合材料のさらなる多機能化を図る研究である。本年度は、CNTと樹脂の界面強度を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)内で実験的に直接測定する手法を開発し、界面強度を直接求め、また、複合材料の引張り試験を透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)内で行い、複合材料中におけるCNTの補強メカニズムを解明する手法を構築した。また、このような試験システムを3種類開発し、各々の手法で界面強度を直接測定し、界面強度は1.514MPaの範囲にあることを示した。とくに、界面剥離が生じた材料でも、加熱再溶融することにより、界面強度が回復することを示した。実験とシミュレーションの結果を比較すると、複合材料中におけるCNTとPEEK樹脂の界面相互作用は、ファンデルワールスカである可能性が高いことを実験的に明らかにした。
環境保全のための構造敏感性多孔性物質の設計

本研究は、環境破壊の要因である化学的物質を気圏・水圏併せて除去する新しい物質の開発を目指すものである。物質としては分子の径のオーダーであるナノメータ細孔を有するゼオライトおよび活性炭素繊維を用い、その表面を種々の手法で修飾して選択反応性・選択吸着性をもたせるものである。本年度は、疎水性ゼオライトの調製、および水中からのトリハロメタンの吸着・除去特性を調べるためクロロホルムの吸着除去へのその応用、を行った。ゼオライトは骨格内に負に帯電しているAl原子の存在により強い電場を有し親水性となっているため、水分存在下では有機物の吸着性が発現しない。本研究では、親水性の原因となるAl原子を四塩化珪素処理によるSi置換反応で骨格から除いて、疎水性とした。ホージャサイト(Si/Al=2.7)を出発原料に酸処理との併用で、骨格内Alの約98%までが除去・置換され、そのSi/Al比は最高で172であった。調製したゼオライトの水への浸漬熱から、Si/Al比が10以上になると疎水性になることが示唆される。各ゼオライトへの水中からのクロロホルムの吸着等温線を測定すると、Si/Al比の小さいゼオライトへの吸着は殆ど起こらない。Si含量が増加し疎水化されると吸着能が発現する。飽和吸着量はSi/Al比が10以上になると激増し、30以上で一定になりその値はゼオライトの細孔容積に等しい。すなわち、ゼオライトの細孔空間はクロロホルムのみで充填される。以上の結果から、ホージャサイト型ゼオライトの骨格AlをSiに置換することにより疎水性になり、水の存在下でもクロロホルムを優先的に吸着するようになる。また、その飽和吸着量はゼオライトの細孔空間を完全に充填する量である。シリコン含量の高いゼオライトは、耐酸・耐熱性にも優れ吸着剤の再生という点でも有利である。
被災地支援に消費者の利他的意識が与える影響ー東日本大震災の事例からー

被災地で生産された食品を購買する消費者の行動には、自分の消費行動が被災地の支援につながるといった利他的意識が関係しているのではないかということを計量的に分析するためのアンケート調査を実施した。本年度は、このアンケート調査を実施するために、利他的指標の開発に必要な変数の設定及び消費者の購買意欲に影響を分析するために用いる予定であった実験計画で用いる変数の選定を行った。本研究では、利他的意識の強い人ほど被災地支援のための消費行動につながるのではないかという仮定を設定しているため、その前提となる利他的意識の度合いを測るための利他的意識を評価するための指標の開発は、主に既存研究や類似研究を基に行った。被災地で生産された食品に対する購買意欲を測定するためのコンジョイント分析に必要な実験計画の設定には、直行表や既存研究をもとに行った。本研究では同じ国民として被災地を支援したいといった愛国心に関わる利他的意識も把握する予定だったため、当初は日本以外でもアンケートを実施する予定であったが、予算の関係から代替案として、韓国と台湾で生産された食品という変数をモデル変数に組み入れることとなった。最後に、アンケート調査会社に依頼して、全国の約2400人の消費者を対象に利他的意識の指標と被災地で生産された食品に対する購買意欲に関するデータを入手するためのアンケートを実施した。研究の初年度で実施することを計画していた、被災地に対する消費者の購買行動を把握するためのコンジョイント分析を行うためのアンケート調査を、予定通り本年度中に実施することができたため。第一に、平成31年度に実施したアンケートデータの整理をする予定である。第二に、アンケートデータから得られた利他的意識に関する質問項目を使って計測された利他的意識の指標の信頼性をクロンバックのα信頼性係数などを用いて検証する予定である。第三に、アンケートデータを使ってコンジョイントモデルを分析する予定である。研究成果がまだ十分に完成しておらず、完成後の成果を内外の学会で発表するための費用が必要となるため。
医師に求められるプロフェッショナリズムを醸成する地域体験実習の構築

医師として求められる「プロフェッショナリズム」の醸成及びその達成度を評価することは難しい課題である。本研究では地域実習を通して次の二項目を目的とする。1患者中心の視点を持つために必要な「共感」を地域医療の場面から醸成する。2「ナラティブに基づくプロフェッショナル」の概念を重視しながら自己省察を行うことで個人的変容を導く。評価が難しいとされるプロフェッショナリズム教育のアウトカムをK-J法、感想文、アンケート、JSEスケールといった複数の指標を用いて経年的に評価していく。
代謝・酵素複合改変による高光学純度乳酸ポリマーの配列制御

本年度は、「配列が制御された乳酸ポリマー」を合成するため、優れたポリマー生産能力を有する乳酸重合酵素の取得、および乳酸ポリマー合成のための培養条件の検討を行った。当研究室では、乳酸ユニットを重合することが可能な乳酸重合酵素を世界で初めて発見し、この酵素を用いて乳酸ポリマーの完全生合成系を構築している。最初に発見された乳酸重合酵素は、Pseudomonas sp. 61-3株由来のポリヒドロキシアルカン酸(PHA)重合酵素(PhaCl_<ps>)の高活性変異体(ST/QK)であった。本酵素は、乳酸と3HBの共重合体であるP (LA-co-3HB)を合成することが出来る。しかしながら、LAモノマーと3HBモノマーはポリマー鎖中にランダムに重合されてしまい、モノマーの配列制御は非常に困難であった。このようなランダムな重合が乳酸重合酵素(PhaCl_<ps> ST/QK)自身の性質であると考え、従来の乳酸重合酵素とは異なる性質を持つ新たな乳酸重合酵素の創出を検討した。これまで天然で乳酸ポリマー合成菌は見つかっておらず、乳酸重合酵素が天然から得られる可能性は低いと推定されたため、高いポリマー生産能力を有する既知のPHA重合酵素に初代乳酸重合酵素(PhaCl_<ps> ST/QK)で得られた知見を用いて変異を導入し、ポリマー蓄積条件で培養を行った。その結果、いくつかの変異体で乳酸の重合が確認でき、新たな乳酸重合酵素の創出に成功した。また、今回創出した乳酸重合酵素により合成された乳酸ポリマーは、従来のPhaCl_<ps> ST/QKによるものとは異なる重合様式となっていた。さらに、本酵素を用いてp (LA-co-3HB)を効率よく合成するために、大腸菌の培養の検討を行った。その結果、乳酸モノマーと3HBモノマーの供給の割合を調整することによって、ポリマー中の乳酸モノマー量および乳酸ポリマー合成量を向上させることに成功した。(抄録なし)平成23年度は、計画通り、「配列が制御された」バイオポリマーを合成するために、優れたポリマー生産能力を有する乳酸重合酵素を取得することを中心に研究を行った。最初に発見された乳酸重合酵素は、Pseudomonas sp. 61-3由来のポリヒドロキシアルカン酸(PHA)重合酵素(PhaCl_<Ps>)の高活性変異体であり、野生型酵素は乳酸重合活性を持たない。また、天然で乳酸ポリマーの合成菌は見つかっておらず、乳酸重合酵素が天然から得られる可能性は低いと推定された。そこで、生合成乳酸ポリマーの効率的な生産のため、高いポリマー生産能力を有する既知のPHA重合酵素に変異を導入し、新たな乳酸重合酵素を創出することを検討した。変異型PHA重合酵素の乳酸重合活性を評価するために、作製した変異型PHA重合酵素遺伝子を、モノマー供給系酵素遺伝子とともに大腸菌に導入し、ポリマー蓄積条件で培養を行った。得られた菌体からクロロホルムを用いてポリマーを抽出し、エチルエステル化したサンプルをGC/MSで分析することにより、ポリマー蓄積率とモノマー組成を算出した。その結果、いくつかの変異体遺伝子導入株において、乳酸ポリマーの蓄積が確認され、新規の乳酸重合酵素の創出に成功した。さらに、本酵素によって生合成された乳酸ポリマーは、従来のPhaCl_<Ps>乳酸重合酵素によるものとは異なる重合様式となっていた。平成24年度は、「配列の制御された乳酸ポリマー」を合成するため、優れたポリマー生産能力を有する乳酸重合酵素の取得、および乳酸ポリマー合成のための培養条件の検討を中心に研究を行った。当研究室では、乳酸ユニットを重合することが可能な乳酸重合酵素を世界で初めて発見し、乳酸ポリマーの完全生合成系を構築している。最初に発見された乳酸重合酵素は、Pseudomonas sp.61-3由来のポリヒドロキシアルカン酸(PHA)重合酵素(PhaC1Ps)の高活性変異体(ST/QK)であり、乳酸と3HBの共重合体であるP(LA-co-3HB)を合成することが出来る。しかしながら、LAモノマーと3HBモノマーはランダムに重合されてしまい、配列制御は非常に困難であった。乳酸重合酵素(PhaC1Ps ST/QK)によるランダムな重合が酵素自身の性質であると考え、従来の乳酸重合酵素とは異なる性質を持つ新たな乳酸重合酵素を創出することを検討した。天然では乳酸ポリマーの合成菌は見つかっていなかったため、高いポリマー生産能力を有する既知のPHA重合酵素に初代乳酸重合酵素(PhaC1Ps ST/QK)で得られた知見を用いて変異を導入し、ポリマー蓄積条件で培養を行った。その結果、いくつかの変異体において乳酸の重合が確認出来、新たな乳酸重合酵素の創出に成功した。また、本酵素によって生合成された乳酸ポリマーは、従来のPhaC1Ps ST/QKによるものとは異なる重合様式となっていた。さらに、本酵素を用いてP(LA-co-3HB)を効率よく合成するために、大腸菌の培養条件を検討した結果、乳酸および3HBモノマーの供給の割合を調整することによって、ポリマー中の乳酸モノマー量およびポリマー合成量を向上させることに成功した。

本年度は、「配列が制御された乳酸ポリマー」を合成するため、優れたポリマー生産能力を有する乳酸重合酵素の取得、および乳酸ポリマー合成のための培養条件の検討を行った。当研究室では、乳酸ユニットを重合することが可能な乳酸重合酵素を世界で初めて発見し、この酵素を用いて乳酸ポリマーの完全生合成系を構築している。最初に発見された乳酸重合酵素は、Pseudomonas sp. 61-3株由来のポリヒドロキシアルカン酸(PHA)重合酵素(PhaCl_<ps>)の高活性変異体(ST/QK)であった。本酵素は、乳酸と3HBの共重合体であるP (LA-co-3HB)を合成することが出来る。しかしながら、LAモノマーと3HBモノマーはポリマー鎖中にランダムに重合されてしまい、モノマーの配列制御は非常に困難であった。このようなランダムな重合が乳酸重合酵素(PhaCl_<ps> ST/QK)自身の性質であると考え、従来の乳酸重合酵素とは異なる性質を持つ新たな乳酸重合酵素の創出を検討した。これまで天然で乳酸ポリマー合成菌は見つかっておらず、乳酸重合酵素が天然から得られる可能性は低いと推定されたため、高いポリマー生産能力を有する既知のPHA重合酵素に初代乳酸重合酵素(PhaCl_<ps> ST/QK)で得られた知見を用いて変異を導入し、ポリマー蓄積条件で培養を行った。その結果、いくつかの変異体で乳酸の重合が確認でき、新たな乳酸重合酵素の創出に成功した。また、今回創出した乳酸重合酵素により合成された乳酸ポリマーは、従来のPhaCl_<ps> ST/QKによるものとは異なる重合様式となっていた。さらに、本酵素を用いてp (LA-co-3HB)を効率よく合成するために、大腸菌の培養の検討を行った。その結果、乳酸モノマーと3HBモノマーの供給の割合を調整することによって、ポリマー中の乳酸モノマー量および乳酸ポリマー合成量を向上させることに成功した。新規の乳酸重合酵素を創出出来、また従来の重合酵素とは乳酸の重合様式が異なっていたため、新しい物性を持つ乳酸ポリマーが期待出来る。また、本研究のこれまでの成果を国内の学会で発表することが出来た。新規の乳酸重合酵素を創出し、従来とは異なる重合様式を持つ乳酸ポリマーを合成することが出来た。さらに、大腸菌の培養条件を検討することによって、新規乳酸重合酵素での効率的な乳酸ポリマーの合成が可能となった。また、本研究のこれまでの成果を論文として報告し、国外および国内の学会で発表することが出来た。新規の乳酸重合酵素を創出することは出来たが、ポリマー中の乳酸分率はまだ低く、得られるポリマー量も少ない。今後、本酵素をさらに進化させる、および培養条件を検討することによりこれらの問題を解決していきたい。また、新しい重合様式である乳酸ポリマーがどのような物性を持つのか調べていきたい。新規乳酸重合酵素を創出することが出来たが、ポリマー中の乳酸分率を一定範囲から上げていくことは難しく、得られるポリマーも物性解析等に用いるためにはまだ少ない。今後、本酵素をさらに進化させる、および培養条件を検討することにより、これらの問題を解決していきたい。(抄録なし)
随意運動プロミングにおける小脳の学習作用の役割の生理学的研究

前庭動眼反射(VOR)は頭が動く時に生じる眼球反射であるのに対して、追跡眼球運動は眼前を動く視標を自らの意志で注視する随意運動である。この2つの眼球運動が、小脳において異なった部位の神経細胞に独立に制御されているという知見を、生理実験及び解剖学的研究により得た。猿が実際にVORもしくは追跡眼球運動をおこしている時の小脳プルキンエ細胞の活動を、微小電極法を用いて解析した。片葉の細胞は頭の回転速度に特異的に反応するのに対して、それに隣接する腹側傍片葉の細胞は追跡眼球運動の際の視標の速度に特異的に反応した。また猿の頭と同時に動く視標を注視させられてVORをキャンセルさせた時には、片葉の細胞には全く変化が見られなかったが、腹側傍片葉の細胞には大きな変化がみられた。次に解剖学的に片葉と腹側傍片葉の入出力構造を調べた。猿の片葉もしくは腹側傍片葉に、WGA-HRP、PHA-LやFast Blue等の順行性もしくは逆行性のトレーサーを徴小注入し、軸索流によって運ばれていく神経終末や神経細胞を検索した。その結果、片葉では、前庭神経節や前庭神経核を始めとする前庭系が主要な苔状線維入力であるのに対して、腹側傍片葉では橋核系がの主要な苔状線維入力であることがわかった。一方、下オリーブ核に由来する登上線維系については片葉、腹側傍片葉に差異は見られなかった。さらに、片葉はおもに前庭核に出力しているのに対して、腹側傍片葉はおもに小脳中位核歯状核に出力していることを確認した。これらの所見は、片葉はVORの適応制御をしているという片葉仮説を支持する。また、腹側傍片葉は、橋核を経て伝えられる視覚系からの視標の動きもしくは大脳運動系からの運動信号を、登上線維信号を用いて修飾し、その結果を赤核もしくは、前頭眼野をはじめとする大脳眼球運動系に伝えることにより追跡眼球運動を制御しているのではないかと想像される。
骨格筋機能評価に適した新規筋再構築法の確立

本研究は,サテライト細胞の自己筋組織化を制御するメカニズムを解明し,より生体内に近い成熟した筋線維様の構造にまで誘導できる培養技術開発に向けた基礎研究を行った。自己組織化に欠かせない細胞接着分子としてα7インテグリンおよびβ1インテグリンを同定した。三次元培養環境下におけるサテライト細胞の自己組織化には,F-アクチンを基軸とした細胞伸長が重要であることがわかった。筋生物学