hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜色素上皮細胞への遺伝子導入による網膜再生関連分子の機能評価法の確立

哺乳類の眼形成遺伝子として知られているPax-6、Chx10、MITFがイモリの網膜再生過程でも発現するかどうか半定量的RT-PCR法により調べた。その結果、Pax-6とMITFは再生10日の網膜色素上皮(RPE)細胞が脱分化する時期に発現することが分かった。一方、Chx10は再生14日から発現が始まることが分かった。これらの結果から、眼球から神経網膜が除去されると、RPE細胞は直ちに脱分化し、眼胞前期に相当する細胞に変化するのではないかと考えられる。これらの細胞は活発に増殖し神経前駆細胞を生み出すと共に、RPE細胞に再分化すると考えられる。このシナリオが正しいかどうかは、今後in situハイブリダイゼーション法や免疫組織化学法により、より詳細に調べていく必要がある。RPE細胞を初期化し、発生の遺伝子プログラムを再起動する細胞内の変化は、再生開始から10日までの間に起こるものと推測される。そこで、再生0日と10日の間で発現量に差のある遺伝子をcDNAサブトラクション法により単離することを試みた。現在までに、再生10日特異的な遺伝子として182クローンを得た。相同性検索の結果、CDC10やstathminなどの細胞分裂に関わる遺伝子が確認された。このことは、再生10日の細胞がすでに分裂サイクルに入っていることを示唆している。また、102クローン(全体の56%)は、データベースにない未知の遺伝子であった。今後、それぞれのクローンの網膜再生過程における発現動態を調べる予定である。また、再生0日特異的なクローンとして約700得ている。網膜再生の開始に関わる遺伝子は正常RPE細胞で発現していなければならない。今後、これらのクローンの解析を進め、再生開始に関わる遺伝子を見つけたいと考えている。これらの遺伝子の機能は、本研究により確立した眼球内移植法により解析していく予定である。色素上皮細胞への遺伝子導入と眼球内移植技術の確立に向け以下の実験を行った。1、色素上皮細胞の培養:イモリの眼球から色素上皮細胞層を剥離し、エラスターゼ(1mg/ml)処理により色素上皮細胞を単離した。細胞は、コラーゲンIVをコートしたプラスチック培養皿にまき、牛胎児血清(10%)を含むL-15培地中で培養した。この方法により再現よく培養が可能となった。2、色素上皮細胞への遺伝子導入:単離直後や培養中の色素上皮細胞に遺伝子導入を試みた。導入遺伝子としてはpCS2^*mt-SGPプラスミド発現ベクターを用いた。まず、単離直後の色素上皮細胞へ、エレクトロポレーション法により導入を試みたが、細胞の生存率が悪く、よい結果は得られなかった。一方、培養14日目の色素上皮細胞に対して、リポフェクション法を試みた結果、導入後24時間でレポーター(GFP)の発現を観察することができた。導入率は12%だった。3、色素上皮細胞の眼球内移植:遺伝子導入を施した単離直後の色素上皮細胞や培養した色素上皮細胞を回収し、再生15日目のイモリの眼球内に約500個注入した。再生35日で網膜を摘出し、検討したが、GFP陽性の細胞が再生網膜中に存在しなかった。現在、色素上皮細胞層を結合組織ごと移植する実験を行っており、良好な結果を得つつある。4、網膜再生関連遺伝子の単離:イモリの胚からcDNAライブラリーを作製した。Neurogenic geneとしてNotch、Delta、Hesをコードする遺伝子のPCR断片を単離した。現在、スクリーニングを行い全長の配列を決定しつつある。今後、特異性の高いプローブを用いて、発生や再生におけるそれらの発現様式をin situハイブリダイゼーションにより調べる予定である。色素上皮(RPE)細胞への遺伝子導入と眼球内移植技術がほぼ確立したことを受けて、再生関連遺伝子の単離を始めた。網膜発生遺伝子の発現:目の形態形成遺伝子であるPax-6の発現について調べた結果、RPE細胞が細胞質分裂を始める再生10日で発現することが分かった。神経分化を抑制し、幹細胞の性質を維持する働きがあるとされるDelta-Notchシグナル系の遺伝子の発現について調べた結果、Hes-1とDelta-1は再生0日で発現しており、Notch-1は12層の再生網膜が現れる再生19日になって始めて発現することが分かった。このことは、受容体であるNotch-1よりもそのリガンド(Delta-1)とエフェクター分子(Hes-1)の方が先に発現していることを示している。神経分化を促進するNeurogenin遺伝子の発現についても調べた結果、再生0日で発現していることが分かった。Neurogeninの発現量は、再生19から23日にかけて急激に高まり、再生が進むと減少した。Neurogeninの発現増加に伴い、神経細胞の形質(N-CAMや電位依存性Naチャネル)が発現することから、Neurogeninが網膜再生においても神経分化をpositiveに制御している可能性が示唆された。現在、それらの時空間的発現様式について解析中である。再生特異的遺伝子の単離:イモリ網膜再生過程で、発生の遺伝子プログラムが再起動するにはおよそ10日かかると推定される。そこで、再生に特異的な遺伝子を得るため、再生10日までに発現が変動する遺伝子をcDNAサブトラクション法により単離することを試みた。現在、再生10日で発現が減少するcDNAが約1000クローン、増加するcDNAが約500クローン得られている。

今後、配列を調べ、再生における発現や機能について解析する予定である。哺乳類の眼形成遺伝子として知られているPax-6、Chx10、MITFがイモリの網膜再生過程でも発現するかどうか半定量的RT-PCR法により調べた。その結果、Pax-6とMITFは再生10日の網膜色素上皮(RPE)細胞が脱分化する時期に発現することが分かった。一方、Chx10は再生14日から発現が始まることが分かった。これらの結果から、眼球から神経網膜が除去されると、RPE細胞は直ちに脱分化し、眼胞前期に相当する細胞に変化するのではないかと考えられる。これらの細胞は活発に増殖し神経前駆細胞を生み出すと共に、RPE細胞に再分化すると考えられる。このシナリオが正しいかどうかは、今後in situハイブリダイゼーション法や免疫組織化学法により、より詳細に調べていく必要がある。RPE細胞を初期化し、発生の遺伝子プログラムを再起動する細胞内の変化は、再生開始から10日までの間に起こるものと推測される。そこで、再生0日と10日の間で発現量に差のある遺伝子をcDNAサブトラクション法により単離することを試みた。現在までに、再生10日特異的な遺伝子として182クローンを得た。相同性検索の結果、CDC10やstathminなどの細胞分裂に関わる遺伝子が確認された。このことは、再生10日の細胞がすでに分裂サイクルに入っていることを示唆している。また、102クローン(全体の56%)は、データベースにない未知の遺伝子であった。今後、それぞれのクローンの網膜再生過程における発現動態を調べる予定である。また、再生0日特異的なクローンとして約700得ている。網膜再生の開始に関わる遺伝子は正常RPE細胞で発現していなければならない。今後、これらのクローンの解析を進め、再生開始に関わる遺伝子を見つけたいと考えている。これらの遺伝子の機能は、本研究により確立した眼球内移植法により解析していく予定である。
病的な骨形成調節機構の解明とその応用

本研究においては、出生後の脊椎動物における軟骨細胞や骨芽細胞の分化制御機構とその前駆細胞を明らかにすることを目的に、遺伝子改変マウスや培養細胞を用いて、特に病的な状況下での骨形成(および石灰化)の分子レベルでの調節機構の解析に取り組んでいる。胎生期の骨格形成のみならず、出生後の骨再生や異所性骨化で認められる内軟骨性骨化は、はじめに軟骨細胞による軟骨組織が形成され、それを鋳型として骨芽細胞による骨組織が形成される。異所性の内軟骨性骨化誘導因子としてBone Morphogenetic Protein (BMP)が知られており、本研究でもBMPの移植モデルを用いた解析を中心とする。我々は、BMPシグナルを伝達する膜受容体の機能を解析し、特定のアミノ酸残基の機能に着目している。本年度、BMPによる異所性骨化への役割を解析するために、受容体の遺伝子を改変したマウスを作製した。また、生理的な骨形成の中で、特に内軟骨性骨化と呼ばれる様式が亢進した遺伝子マウスを樹立し、その分子メカニズムを解析している。従来とは異なるメカニズムが想定された。石灰化に関して、予備検討の結果が再現できなかったが、その後の解析で一部試薬のロット差が原因である可能性が判明した。生化学的な解析と組織学的な解析法を併せて導入することで、より正確な異所性石灰化の解析が可能になると考えている。骨形成とは異なり、異所性の石灰化が起こる病態モデルを解析している。予備検討において、アルカリホスファターゼ活性との関連が示唆されていたが、このときの免疫染色に用いた抗体の非特異的なシグナルである可能性が示された。現在、新しい抗体と共に、酵素活性染色法を導入し、石灰化との関連を解析している。BMP受容体の遺伝子改変マウスは、まず、ヘテロ接合体同士を交配してホモ接合体を取得し、骨格の表現形室を解析することで、生理的骨形成におけるBMP受容体の役割を解析する。さらに、離乳後のマウスにBMPを移植し、異所性骨化における受容体の役割を併せて解析する。生理的な骨形成が亢進した遺伝子改変マウスは、その分子メカニズムの解明に取り組む。特に、これまでに骨形成に重要なことが判明しているWntシグナルについて、細胞内シグナル伝達分子や、細胞外でのアンタゴニスト等を含めて発現量の変化と骨形成の関連を検討する。異所性石灰化は、安定的に筋組織に石灰化を誘導できる実験条件を確立した上で、石灰化制御分子の発現変動を解析する。また、石灰化部位の組織学的な解析を行い、石灰化の核が形成される部位を明らかにする。
バクテリアtRNAの修飾機構と病原性発現への関与の解析

本研究では以下の3つの点を目的としている。1)L修飾システムに関連する正確な遺伝暗号解読機構、即ち、L修飾とプロセシングのタイミングに関する解析及びL修飾を欠いたtRNA^<Ile>の細胞内での挙動の解析、2)mnm5U生合成の機構とそのタイミングの解析、3)これら2種の修飾塩基を持つと予想される大腸菌O157株の病原性遺伝子発現における特異的tRNA(IRR)の役割の解明を目的とする。これまでに、1)大腸菌tRNAプロセシング酵素遺伝子の温度感受性株を用いて、細胞内におけるL修飾とプロセシングのタイミング、即ち、どちらの過程が先に起こるかを調べた。その結果、tRNAの5'末端のプロセシングに関わる酵素遺伝子の温度感受性株を高温で培養しても、L修飾が検出された。このことは、プロセシングよりも前にL修飾が起こり、L修飾酵素はtRNA^<Ile>の未成熟体を基質とすることを示している。現在、tRNA^<Ile>の未成熟体のin vitro転写物を作成し、L修飾酵素によるL修飾の酵素速度論解析を行っている。2)枯草菌において、mnm5U生合成に関与する可能性がある遺伝子を同定し、その条件破壊株を作製した。その細胞のtRNAを質量分析により解析した結果、mnm5Uの細胞内量には変動が見られず、mnm5U合成には関与していないことが明らかになった。しかし、当該遺伝子は枯草菌において生育に必須であり、条件破壊株の生育は著しく低下し、細胞内のRNAが部分的に分解しているという結果が得られた。今後はこの遺伝子についてmnm5U合成以外の機能に着目し、解析を続けていく予定である。3)O157株のIRR遺伝子と、それに対応するマイナーコドンを連続してつなげたβ-ガラクトシダーゼ遺伝子を、非病原性大腸菌に導入し、IRRが対応するマイナーコドンの翻訳に与える影響を調べた。その結果、IRRの存在下では対応するマイナーコドンを含むβ-ガラクトシダーゼ遺伝子の発現量が上昇し、IRRが翻訳に積極的に寄与していることが示唆された。現在、O157株のゲノム上の7コピーIRR遺伝子の全てを欠損させた株の構築をすすめている。今後は欠損株の表現型の解析、特に、病原性遺伝子群の発現の変化を、主にウェスタン法を用いて解析する予定である。
高速永久磁石型ベアリングレスモータの大容量化に関する研究

昨年度までに,2極電動機・4極軸支持構造を備えた埋込永久磁石型ベアリングレスモータ(BelM)において,これまで明らかでなかった10000 rpmから30000 rpmまでの高速回転での軸支持電力・トルク・損失・軸支持電力を含めた総合効率などの詳細な運転特性を明らかにした。さらに加えて,PWMインバータのスイッチング周波数が運転特性へ与える影響の検証を行った。しかし,30000 rpmという高速回転において,発熱が非常に大きいため,最大出力での連続運転が困難であることがわかった。また,世界中でBelMの研究開発が行われているが,出力密度10 kW/Lかつ連続運転が可能な大容量・高速BelMは,報告されていない。そこで本年度は,昨年度までの実験結果を基に,昨年度の30000 rpm・10 kWよりも高速回転かつ高出力である60000 rpm・60kW・出力密度10 kW/L以上において連続運転が可能な高速BelMの基礎検討を行った。まず,埋込磁石型回転子の場合,損失が大きく連続運転が困難であった。そこで,高出力密度かつ連続運転を達成するために,並行着磁されたリング磁石を用いた表面貼付磁石(SPM)型回転子構造を備えた6極電動機・8極軸支持構造を持つBelMとした。そして,以上のSPM型BelMにおいて,出力密度の観点から,60000 rpm・60kW・出力密度10 kW/L以上の実現可能性を検討した。同時に,軸支持力の観点からも,想定回転子自重に対して十分な軸支持力の実現可能性を検討した。さらに,出力密度・軸支持力について所定の目標を実現可能なSPM型BelMにおいて,損失密度の観点から,連続運転の実現可能性を検討した。以上により,10 kW/Lという高出力密度かつ連続運転が可能な高速BelMの見通しを立てた。27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までに,2極電動機・4極軸支持構造を持つ埋込永久磁石型ベアリングレスモータ(BelM)において,回転子が回転した時に発生する軸支持力の脈動を抑制できる回転子構造を新たに提案した。そして,提案する回転子構造を備えた試作機を製作し,静止浮上状態における軸支持力特性試験によりその有効性を確認した。しかし,動的な状態である回転浮上状態での検証は未だ行われていない。そこで,本年度は,30000 rpmという高速回転での安定な回転浮上運転を実現することで,提案する回転子構造の動的な状態での有効性の確認を行った。また,BelMの研究開発は,世界中で盛んに実施されているが,10000 rpmから30000 rpmといった高速回転の幅広い運転範囲における,軸支持電力を含めた総合効率マップ等の詳細なBelMの運転特性は未だ報告されていない。しかし,実用化を推し進めるうえで,全運転範囲における詳細な運転特性を明らかにすることは必須の条件である。そこで,提案している回転子構造を備えた試作機を用いて30000 rpmまでの実負荷試験を行った。そして,30000 rpmまでの全運転範囲におけるトルク・軸支持電力・損失・軸支持電力を含めた総合効率などの詳細な運転特性を明らかにした。さらに,PWMインバータのスイッチング周波数を10 kHzに設定して,実負荷試験を実施した結果,電動機巻線及び軸支持巻線に流れる電流のスイッチングリプル成分が無視できないほど大きいことが分かった。そこで,PWMインバータのスイッチング周波数を20 kHzに増加して実負荷試験を行うことにより,電流のスイッチングリプル成分を抑制することにした。これまでに,スイッチング周波数がBelMの運転特性に及ぼす影響に関する報告は研究者の知る限り無いため,PWMインバータのスイッチング周波数が運転特性へ与える影響の検証を行った。

さらに,出力密度・軸支持力について所定の目標を実現可能なSPM型BelMにおいて,損失密度の観点から,連続運転の実現可能性を検討した。以上により,10 kW/Lという高出力密度かつ連続運転が可能な高速BelMの見通しを立てた。当初の予定で,1年目は,製作した試作機を用いてトルク・軸支持特性及び運転特性の検証を行う。軸支持特性の測定には,非接触軸支持運転時の回転子変位・電流・電圧等の情報を正確に測定する必要があるため,ミックスド・シグナル・オシロスコープを購入する。さらに,測定したトルク・軸支持特性を用いて30000 rpmという高速運転を実現できる制御システムの構築を行う。そして,30000 rpmの高速回転域における効率などの運転特性試験を行い,試作機の特性を明らかにする。具体的には,以下に示す(1)(3)の手順により研究を行う計画であった。(1)試作機のトルク・軸支持力特性などの基本パラメータを計測するために,静止及び低速回転時にトルク及び軸支持方向への負荷試験を行う。(2) (1)において取得した基本パラメータを適用し,30000 rpmという高速回転時における試作機の安定な非接触軸支持運転を実現できる制御システムを構築する。(3) 30000rpmの高速回転域における効率などの運転特性試験の実施および検討を行う。この計画に対して,本年度は,30000 rpmという高速回転での安定な回転浮上運転を実現することで,提案する回転子構造の動的な状態での有効性の確認を行った。また,提案している回転子構造を備えた試作機を用いて30000 rpmまでの実負荷試験を行うことでベアリングレスモータのトルク・軸支持電力・損失・軸支持電力を含めた総合効率などの詳細な運転特性を明らかにするところまで行うことができたため,順調に進展していると考えます。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの実負荷試験の結果から,高速回転域において鉄損による発熱が大きいことが分かった。そのため,定格出力における高速回転での連続運転が運転が困難になる。従って,大容量・高速ベアリングレスモータの設計を行う際には,効率などの運転特性だけでなく,損失密度にも注意することが重要であることが分かった。そこで,試作機を用いて温度試験を行うことにより,提案する回転子構造を備えたベアリングレスモータの高速回転域における温度上昇の様子の検証を行う。今後は,試作機による実負荷試験の結果と上記の実験結果から得られた様々な知見に基づいて,当初からの目標である大容量高速ベアリングレスモータについて,損失密度にも注意し連続運転ができるようなベアリングレスモータの詳細な設計検討を行う予定である。
多孔性配位高分子のエアロゾル合成

本研究では金属イオンと有機配位子から構成される多孔性配位高分子(MOF)の連続合成を実現するためのエアロゾル合成プロセスを開発し、そのプロセス操作因子が生成物の物性に与える影響を検討した。MOF前駆体溶液をスプレーし、その後加熱により溶媒を蒸発させることでMOF結晶を連続的に合成できることを明らかにした。プロセスにおいて加熱温度や乾燥時間、前駆体溶液の濃度や種類を変え、得られるMOFの結晶構造や粒子径などの形態、細孔構造や比表面積に与える影響を明らかにした。本研究では、多孔性配位高分子(MOF)のエアロゾル合成プロセスを提案し、液滴径制御を中心とした操作条件の実験的検討により、連続合成に必要な操作因子を見出すことを目的とした研究を行った。本年度の研究成果の概要は以下の通りである。1.エアロゾル合成プロセスの操作条件を検討するため、バッチプロセスによりHKUST-1と呼ばれるMOFの合成を行い、HKUST-1が合成される条件を検討した。具体的には前駆体濃度や加熱温度、反応時間といった操作因子を変えて、得られた生成物の結晶構造や細孔構造、粒子性状などの物性との関係を調べた。その結果、バッチプロセスでは数時間の反応時間が必要であることが分かった。2.液滴発生器、加熱部、捕集部によって構成されるエアロゾル合成装置の製作を行った。液滴発生器として幅広い液滴径分布で液滴を噴霧可能な二流体ノズルを用いた。3.合成装置の操作条件(前駆体濃度、加熱温度、加熱部での滞留時間など)を変化させ、HKUST-1のエアロゾル合成を行った。非常に短い反応時間であるにもかかわらず、X線回折によりHKUST-1が生成されていることがわかり、得られた生成物はHKUST-1ナノ粒子が凝集したサブミクロン粒子であった。ただし、凝集粒子は未反応物も含まれており、純度の低いHKUST-1粒子であった。生成物を洗浄すると、未反応物の除去が可能であり、高い比表面積を示した。操作条件を変化させて合成を行ったが、生成物の物性に顕著な変化は見られず、幅広い操作条件でエアロゾル合成が可能であることが分かった。本研究では、多孔性配位高分子(MOF)のエアロゾル合成プロセスを提案し、操作条件の実験的検討により、連続合成に必要な操作因子を見出すことを目的した研究を行った。1.前年度までに開発した二流体ノズル、噴霧コンテナ、加熱部、回収部で構成されたMOFのエアロゾル合成装置を用いて、Cu3(BTC)2 [BTC3-:ベンゼントリカルボキシレート]の分子式で表されるHKUST-1の連続合成を行った。2.銅前駆体であるCu塩の種類を変えて実験を行った。銅前駆体を銅濃度で溶解させた水溶液は塩のアニオン種によってpHが異なった。pHが低くなる銅前駆体ではエアロゾル合成が可能であったのに対し、pHが高くなる銅前駆体を用いると噴霧前に結晶が析出し、エアロゾル合成が出来ないことがわかった。そこで、二流体ノズル直前で銅前駆体溶液、BTC溶液を混合できるよう装置を改良した。それにより、高pHとなる銅前駆体でもHKUST-1が合成でき、さらにバッチプロセスで合成したものと同等の比表面積やマイクロ孔容積を示した。3.上記の改良装置を用いてCu塩のアニオン種に対応した酸を添加することで、噴霧用駅のpHを調製して、エアロゾル合成を行った。pHが高いほど、生成物の選択率、細孔特性が良くなることがわかった。本研究の進捗に関して、実施者が最も懸念していたことは、提案したプロセスの基本的原理の妥当性であった。具体的にはバッチプロセスよりも非常に短い反応時間である本プロセスでMOFのような結晶性の材料が合成されるかを懸念していた。これについて本年度の段階で達成できたことから、進展は順調であると判断した。化学工学基本的に、当初の研究計画に沿って遂行することとする。つまり、本プロセスを用いたHKUST-1以外の他種MOFのエアロゾル合成、および単分散液滴発生器を用いた単分散MOFの合成を行う。以上の知見を踏まえ、本プロセスにおけるMOFの結晶生成・成長メカニズムを検討することによって、多様なMOFに展開可能なプロセス条件を提示する。調達方法の工夫などにより、当初計画より経費の節約ができたため。また所属研究室のある建物の移転のため、大型装置購入を控えたため。消耗品として、実験に用いるガス・試薬、および装置の改良や改造に使用する各種材料と配管類を購入する。備品として恒温槽を購入する。また、学会等における研究情報収集・成果発表のために旅費を執行する。以上のほか、生成MOFの物性データを得るための機器使用料・委託測定料、および研究論文発表のための経費を予定している。
ミラーニューロンの形態変化：拡散テンソル画像解析による統合失調症治療効果判定

Harvard大学医学部精神科Psychiatry Neuroimaging Laboratory(精神画像研究所)と連携し、拡散テンソル画像解析を用いたミラーニューロンの描出に取り組んでいる。3テスラMRIを用いて対象患者のMRI拡散テンソル画像を撮像した(20名の統合失調症患者と健常者33人)。現時点でミラーニューロンを含んだ白質線維の描出に成功しており、その障害程度を数値化する段階にある。統合失調症患者の社会的認知の回復は患者の予後の多くの部分を規定しておりいる。本研究は、Harvard大学医学部精神科精神画像研究所における申請者の研究成果を基盤として更に発展させようとするものであり、ミラーニューロンの形態変化を、統合失調症患者の治療前後で調査することで、どのような治療がミラーニューロンと関連の深い社会的認知の回復に寄与しているかを明らかにすることを目的としている。申請者らが研究対象とするミラーニューロンは、この社会的認知に深い関連を有すると考えられる。ミラーニューロンは、相手の行動を自分が行動するときの回路を使って処理することで理解するという脳システムの一端を担っている。「心の理論(theory of mind)」と関連しているとも言われ、下頭頂小葉から前運動野に投射されているニューロンを含む。今年度は、3テスラMRIを用いて13名の統合失調症患者のMRI画像を撮像した。またミラーニューロンの障害程度の比較検討を行うために、疾患対照群として他の精神疾患者16名(強迫性障害、不安障害、チック等)と対照健常者20名の撮影が終了している。今後さらに症例数を増やし、治療後のMRI画像も撮影し、得られたデータを治療経過から解析する。統合失調症患者における社会的認知の回復は社会機能的転機の多くの部分を規定しており、その予後を左右する治療上の重要な因子である。そこで、今年度は、3テスラMRIを用いて8名の統合失調症患者のMRI画像を撮像した。またミラーニューロンの障害程度の比較検討を行うために、疾患対照群として他の精神疾患者11名(強迫性障害、不安障害、チック等)の拡散テンソル画像も撮像した。少数例であるが、得られたデータを診断名、状態像、治療経過、年齢などの点から解析している。本研究は、Harvard大学医学部精神科精神画像研究所における申請者の研究成果を基盤として更に発展させようとするものであり、ミラーニューロンの障害程度が、統合失調症患者の社会的認知機能と相関するか調査することを目的としている。Harvard大学医学部精神科精神画像研究所と連携することで、ようやく本邦でもミラーニューロンを含んだ脳白質繊維の描出に成功した。すでに3テスラMRIを用いて20名の統合失調症患者と健常者33人のMRI拡散テンソル画像を撮像しており、現在はそのミラーニューロンの障害程度を数値化する段階にある。拡散テンソル画像解析対照患者、対照健常者を集めるのに時間がかかっている。被験者の収集が予定より遅れたため。限界はあるが、統合失調症患者、健常者ともに被験者を募りMRI撮影を実施する。治療後のMRI撮影のデータと合わせて、収集したデータの解析を急ぐ。また、収集したデータの解析を急ぐ。統合失調症患者、健常者ともに被験者を募りMRI撮影を実施しているが、十分な症例数が確保できていない。(統合失調症患者13例、健常者20例)健常者の脳画像撮影に必要な費用が一部未使用である。健常者と患者のデータがそろった時点で最終解析を実施する予定で、解析に必要なパソコンソフト等の購入もまだである。また最終結果を学会発表や論文投稿等で報告するための出張旅費や文献費や投稿費も未使用である。患者とその対照

健常者の脳画像撮影が完了すれば、今年度中に必要な解析ソフトを購入して全データを解析します。未使用額の経費の一部は、この解析環境の整備や、今年度中に必ず実施する学会報告の出張経費として執行します。健常者のMRI撮影費用と、解析に必要なコンピュータ機器の購入、成果報告などのための出張費用にあてる。
浸透圧応答転写因子NFAT5の慢性腎障害進展における意義

本研究の初年度の目的として、尿細管細胞の浸透圧応答転写因子NFAT5の生理的役割を明らかにするために、実験を進めた。NFAT5ドキシサイクリンの飲水投与により、尿細管特異的にNFAT5をノックアウトした。その後、自由飲水、食餌摂取下に飼育した。定期的に代謝ケージ内で蓄尿し、尿量、尿浸透圧、尿中電解質排泄量などを測定した。またtail cuff法にて血圧を測定した。約3か月の観察後サクリファイスし、下大静脈または大動脈より血液を採取し、血中電解質濃度、尿素窒素値、クレアチニン値、浸透圧、各種ホルモン値などを測定した。また腎組織を採取し、リアルタイムPCR法とウェスタンブロッティングによって、尿濃縮関連遺伝子群と尿中ナトリウム再吸収関連遺伝子群のmRNAと蛋白の発現量を評価した。その結果、野生型マウスに比べて、NFAT5ノックアウトマウスでは多尿と尿浸透圧の低下を生じ、一方ナトリウム排泄量の減少を生じることを確認した。血圧はノックアウト群でやや高値を示した。血液検体においては、血清ナトリウム濃度の高値を認めた。腎組織の遺伝子発現については、尿濃縮関連遺伝子である、水チャネルAQP2や尿素トランスポーターUTA-1のmRNAの発現が減少していた。AQP2については蛋白発現も同様に減少していることを確認した。現在、その他の尿、血液検査結果や、腎組織内の遺伝子発現量について検討し、解析を進めている。結果の解析中であるが、次年度の実験モデルの作製を開始しており、おおむね当初の計画通りに実験を遂行している。当初の計画通り、NFAT5ノックアウトマウスを用いて、片側尿管結紮腎線維化モデルを作製し、野生型マウスと線維化の程度について、組織染色法にて検討する。各種線維化、腎障害マーカー遺伝子群の発現をリアルタイムPCR法やウェスタンブロッティングによって評価する。
グラフ同型性判定問題に対する幅パラメータ固定アルゴリズムの研究

連結木距離幅が定数のグラフに対する同型性判定問題の固定パラメータ容易性を示した.該当論文では,問題そのものを直接解くのではなく,ある種のメタアルゴリズムを作るという方針をとった.グラフ同型性判定の古典的アルゴリズムとして,Weisfeiler-Lehmanアルゴリズムという手法がある.この論文では,このWeisfeiler-Lehmanを一般化・高速化し,ある種のグラフ幅パラメータが定数の場合に対する固定パラメータ容易性を示した.関連して,入力グラフがある種の禁止構造を持つ場合を研究した.あるグラフを誘導マイナーとして含まないクラスに対する同型性判定問題に対して計算量二分法を与えた.計画の通り,木幅を制限したパラメータである木距離幅と,それをさらに制限した根連結木距離幅と根連結路距離幅を扱った.これらの木距離幅を制限したグラフパラメータは,グラフ同型性判定問題の固定パラメータ容易性の限界を探求するために本研究で導入されたものである.本年度の研究により,グラフの根連結木距離幅をパラメータとして制限した場合,グラフ同型性判定問題が固定パラメータ容易である,つまり,高速に判定可能であることが分かった.このために開発した一般的な手法により,その他多くの関連グラフパラメータに対しても同様の結果が得られることも分かった.また,禁止部分グラフ族によって定義されるグラフクラスに対して,グラフ同型性判定問題の研究を行った.それらのグラフクラスは,グラフパラメータを制限されたグラフクラスのある種の一般化とも考えることができる.この問題に対して,禁止部分グラフ族が有限の場合,グラフ同型性判定問題が多項式時間で解ける場合と,一般の場合と同じく難しい場合の計算量二分法を与えた.また,一般のグラフ同型性判定問題が多項式時間で解けないという仮定のもとで,禁止部分グラフ族が無限の場合には,そのような二分法が存在しないことを証明した.証明は,あるグラフクラスを定義して,そのグラフクラスに対してはグラフ同型性判定問題が多項式時間では解けず,かつ,一般の場合と同じほど難しくはない事を示すことによって行った.そのようなグラフクラスはこれまでに知られていなく,その存在を示したことは,独立した結果として興味深いものと言える.引き続き,木幅に関連するグラフパラメータとグラフ同型性判定問題の関係についての研究を行った.主な成果として,Weisfeiler-Lehmanアルゴリズムと呼ばれる,グラフ同型性判定問題に対する一般的なアルゴリズムを改良し,ある種の幅パラメータが制限された場合に固定パラメータ容易アルゴリズムとなることを示した.Weisfeiler-Lehmanアルゴリズム自体が木幅定数グラフに対して多項式時間で動作することは知られていたが,その証明をさらに洗練させたことによりこの結果を得ることができた.我々の結果と独立に,Lokshtanov, Pilipczuk, Pilipczuk, Saurabhによって,同型性不変の木分解を求める固定パラメータ容易アルゴリズムが発表された.彼らの結果によって,木幅定数グラフに対するグラフ同型性判定問題は固定パラメータ容易であることが分かった.我々の制限付きWeisfeiler-Lehmanアルゴリズムは,Lokshtanovらの結果の一部に対して,別の見方を与えている事にもなる.また,部分グラフ同型性判定問題も研究し,理想グラフと呼ばれるグラフのいくつかのクラスに対して,多項式時間アルゴリズムや計算理論的困難性を示した.この研究も継続して行っており,より洗練させて出版予定である.部分グラフ同型性判定問題は本研究の主題であるグラフ同型性判定問題とも関連が深く,同時に研究することで問題の本質をより明確に認識できることが期待される.この年度では,ある一つの固定されたグラフを誘導マイナーとして含まないグラフクラスに対する同型性判定問題の研究を行った.結果として,計算量二分法を得た.以下に詳しく説明する.グラフの辺の縮約とは,その辺の両端点を同一視する操作である.あるグラフHが別のグラフGの「誘導マイナー」であるとは,Gに対して頂点削除と辺の縮約を繰り返してHに同型なグラフが得られることを言う.あるグラフクラスCが,禁止誘導マイナーHを持つとは,Cに含まれるどのグラフGもHを誘導マイナーとして持たないことを言う.本研究では,グラフクラスCがある定数サイズのHを禁止誘導マイナーとして持つ場合の,Cに対するグラフ同型性判定問題の計算量を調べた.結果として,以下の完全な計算量二分法を得た: 1. Hが,完全グラフ,ジェム,ハウスのある変種のいずれかのグラフである場合は,多項式時間で解ける.2. Hがそれ以外のグラフである場合はGI完全,つまり,一般の場合と同じ難しさである.証明は,Hを禁止誘導マイナーとして持つグラフの分類と特徴付けに基づくが,その分類・特徴付け自体,アルゴリズム理論的に非常に有用である.例えば,本結果の副産物として,クリーク幅と呼ばれるグラフの複雑度を示す値についても,その値がグラフクラス全体で定数であるかそれともいくらでも大きくなりえるかの特徴付けを与えた.グラフ同型性判定問題に対して,禁止構造による計算量の解析は今までにもいくつか行われてきた.例えば,あるグラフクラスが禁止マイナーHを持つ場合は,Hがどんなグラフでも多項式時間で解けることが知られている.禁止誘導マイナーに関してもある程度の研究が行われていたが,完全な計算量二分法は知られていなかった.今回の結果で,グラフ同型性判定問題と禁止構造に関する知見を深めることができた.連結木距離幅が定数のグラフに対する同型性判定問題の固定パラメータ容易性を示した.該当論文では,問題そのものを直接解くのではなく,ある種のメタアルゴリズムを作るという方針をとった.グラフ同型性判定の古典的アルゴリズムとして,Weisfeiler-Lehmanアルゴリズムという手法がある.この論文では,このWeisfeiler-Lehmanを一般化・高速化し,ある種のグラフ幅パラメータが定数の場合に対する固定パラメータ容易性を示した.

関連して,入力グラフがある種の禁止構造を持つ場合を研究した.あるグラフを誘導マイナーとして含まないクラスに対する同型性判定問題に対して計算量二分法を与えた.計画したとおり,木幅の制限されたグラフの一部のクラスに対する固定パラメータ容易アルゴリズムの提案を行うことができた.グラフ同型性判定の研究のなかではよく知られていたWeisfeiler-Lehmanアルゴリズムを改良できたことも,それ自体で興味深い結果である.我々とは独立に発表されたLokshtanovらの結果により,木幅固定の場合のグラフ同型性判定問題は固定パラメータ容易であることが判明した.我々の結果も独立ではあったものの,その解明に大きな役割を担ったと考えられる.部分グラフ同型性判定問題については,固定パラメータ容易性の文脈では多くのことが研究されている.本研究の結果では,理想グラフの一部のグラフクラスを扱っており,既存の結果を補完するものとなっている.グラフアルゴリズム木幅定数グラフに対して固定パラメータ容易性が解決した今,次の二つの方向がある:・木幅定数グラフを一般化する,固定マイナー禁止グラフに対する同型性判定・パラメータ木幅を一般化する,クリーク幅定数グラフに対する同型性判定固定マイナー禁止グラフに関しては,同型性判定問題が多項式時間で解けることは知られているが,禁止マイナーサイズでパラメータ化した場合の固定パラメータ容易性は知られておらず,大きな未解決問題である.一方,クリーク幅定数グラフに関しては,多項式時間で解けるかどうかも分かっていない.本研究では,これらの問題に対してアプローチすべく,クリーク幅と禁止グラフの関係を解析し,グラフ同型性判定問題に対する糸口の発見を目指す.当初の予定通り,木距離幅の制限された場合に対して固定パラメータ容易性を示すことができた.具体的には根連結路距離幅,より一般的には根連結木距離幅を定数パラメータとして制限した場合にはグラフ同型性判定問題が固定パラメータ容易であることを示した.これは最終目的の一つである木幅制限時の固定パラメータ容易性を示すために重要な研究ステップであり,これを得られたことは研究の進展が順調であることを示していると言える.実際,この結果を示すときに作ったアルゴリズムはある種の一般的なフレームワークを提供しており,木幅などのより一般的なパラメータへの適用が期待できる.また,関連する結果として,禁止部分グラフ族によって定義されるグラフクラスに対しても,計算量二分法を示すという大きな貢献ができた.この問題はグラフ同型性判定問題の研究において重要であるにも関わらず,これまでほとんど結果が知られていなかった.
テーラーメイド治療への応用をめざすヒトiPS細胞の標準化培養器材の開発

ヒトiPS細胞を用いた再生医療の実現には,iPS細胞の安全性や様々な組織への分化制御も重要であるが,ヒトからの迅速なiPS細胞の樹立も課題の一つである.現在の樹立法では遺伝子導入後,ディッシュ上のiPS細胞の出現を観察して樹立している.このため,一つのディッシュのどこにどのくらい出現するかはわからないのが現状である.そこで,E-cad-Fcを利用したiPS細胞の効率的な樹立を実現する.線維芽細胞からiPS細胞を樹立する場合,線維芽細胞集団の中にiPS細胞が出現するようになる.線維芽細胞集団は,通常E-カドヘリンを発現していないがiPS化した線維芽細胞はE-カドヘリンを発現するようになる.そこで,遺伝子導入を行った線維芽細胞をE-カドヘリン-Fc上に培養して,E-カドヘリンを発現するiPS細胞のみをいち早く効率的に採取し,フィーダーフリーの培養系に移して増殖させていく.これによって迅速且つ効率的なiPS細胞の樹立を成功させる.本年度では,ヒトiPS細胞の迅速な樹立法を検討するための条件検討として,マウスiPS細胞の樹立の迅速法について検討を行った.マウス繊維芽細胞にpiggyBAC法を用いて,Oct3/4,sox7,klf4,c-Mycの遺伝子導入を行い,マウス繊維芽細胞のiPS化に成功した.そして,マウスiPS細胞のE-カドヘリン-Fcコート培養皿に対する接着を検討した.その結果,新たに作製したマウスiPS細胞は未分化性を維持しており,E-カドヘリン-Fcコート培養皿に対する接着性が高いことが見出された.ヒトiPS細胞を用いた再生医療の実現には,iPS細胞の安全性や様々な組織への分化制御も重要であるが,ヒトからの迅速なiPS細胞の樹立も課題の一つである.現在の樹立法では遺伝子導入後,ディッシュ上のiPS細胞の出現を観察して樹立している.このため,一つのディッシュのどこにどのくらい出現するかはわからないのが現状である.そこで,E-cad-Fcを利用したiPS細胞の効率的な樹立を実現する.線維芽細胞からiPS細胞を樹立する場合,線維芽細胞集団の中にiPS細胞が出現するようになる.線維芽細胞集団は,通常E-カドヘリンを発現していないがiPS化した線維芽細胞はE-カドヘリンを発現するようになる.そこで,遺伝子導入を行った線維芽細胞をE-カドヘリン-Fc上に培養して,E-カドヘリンを発現するiPS細胞のみをいち早く効率的に採取し,フィーダーフリーの培養系に移して増殖させていく.これによって迅速且つ効率的なiPS細胞の樹立を成功させる.本年度では,ヒトiPS細胞の迅速な樹立法を検討するための条件検討として,マウスiPS細胞の樹立の迅速法について検討を行った.マウス繊維芽細胞にpiggyBAC法を用いて,Oct3/4,sox7,klf4,c-Mycの遺伝子導入を行い,マウス繊維芽細胞のiPS化に成功した.そして,マウスiPS細胞のE-カドヘリン-Fcコート培養皿に対する接着を検討した.その結果,新たに作製したマウスiPS細胞は未分化性を維持しており,E-カドヘリン-Fcコート培養皿に対する接着性が高いことが見出された.
加齢に伴うラット歯槽骨の組織変化および矯正力に対する応答変化に関する研究

本研究は,成長期から老齢期までの種々の月齢のラットを用い,その加齢による歯周組織の組織学的変化について検索することを目的とした。材料として1,4,9,16,24ヵ月齢のFischer系雄ラットを用いた。テトラサイクリンとカルセインで硬組織内時刻描記を行い,非脱灰研磨切片を作成し,コンタクトマイクロラジオグラフィーを撮影後,共焦点レーザー顕微鏡で観察した。また一部の試料は,脱灰後,シュ石酸耐性酸フォスファターゼ(TRAP)を検出した。(結果)観察は,上顎第一臼歯と第二臼歯の根間中隔と第一臼歯の槽間中隔を中心に行った。第一,第二臼歯間の槽間中隔は加齢とともにその幅を減少し,9ヵ月以降では根尖側の骨が吸収され,消失する像も観察された。一方,歯根膜腔の幅は加齢に伴い減少した。鼻腔底の骨の厚さは,4ヵ月齢まで増加していたが,それ以降ではあまり変化はみられなかった。また,9ヵ月齢までの標本では,根間中隔と槽間中隔の歯槽頂部遠心側の表面に二重のラベリング像が観察されたが,そのラベリング線の間隔は増齢に伴い狭くなり,16カ月齢以降では一重のラベリング像が近心,もしくは遠心側の骨表面に不規則に認められる程度であった。一方,TRAP陽性細胞は,根間中隔と槽間中隔の近心側骨表面に主に認められたが,4ヵ月齢以降では,TRAP陽性細胞の数は少なくなり,16カ月齢までその局在性にさほど変化を認めないものの,24カ月齢になると遠心側の骨表面にもTRAP陽性細胞が認められるようになった。このように,生理的歯の遠心移動に伴う歯槽骨のリモデリングは24カ月齢まで生じていることが明かとなったが,その活性は9ヵ月齢より徐々に低下していることが示唆された。今後以上の所見をもとに,加齢に伴う歯の移動の変化について検索するつもりである。
コメ由来プロテアーゼ阻害剤を用いた誤嚥性肺炎重症化制御法の検索

米由来ペプチドのヒト細胞への細菌感染時の抗炎症作用などを評価するために,ペプチドで前処理したマウスマクロファージ由来RAW264.7細胞に細菌由来LPSを加え,炎症性サイトカインの転写活性をReal-time PCR解析した.また,関連因子の転写活性も測定した.次に,ペプチドの炎症制御効果を検証するため,RAW264.7細胞を用いたin vitroの系において,米由来ペプチドは,LPS誘導性炎症とRANKL添加による破骨細胞分化関連因子の転写活性の上昇をそれぞれ抑制した.本研究で選出した米ペプチドは,細菌感染による炎症などに対して生体防御効果を持つ可能性が示唆された.「歯科領域第三の感染症」とも称される誤嚥性肺炎は,耐性菌の増加と社会の高齢化に伴い,増加・難治化・重症化している.申請代表者は,一連の科研費課題研究から誤嚥性肺炎が重症化する機序として,(1)細菌由来プロテアーゼがヒト好中球を傷害し,(2)好中球内部からヒト由来プロテアーゼが放出され,(3)肺組織に対して自己プロテアーゼが攻撃する,というモデルを明らかにしつつある.本研究では,工学部教授の分担研究者が有するコメ関連のアプリケーションを用い,『コメ成分からプロテアーゼ阻害分子を選出・精製し,誤嚥性肺炎の重症化を制御する』ことを目指す.またその際には,薬学博士の分担研究者が有するPC上で各種阻害剤を三次元構造予測・改変するデジタル技術も併用し,医工薬連携の創薬イノベーション研究を試行することとした.平成28年は,以下の項目を推進した.(1)コメ破砕液をゲル濾過カラムクロマトグラフィーにより,分子量ごとにフラクション化し,コメ抽出タンパク質のライブラリー構築を行った.(2)ヒト好中球プロテアーゼ(エラスターゼ),肺炎球菌プロテアーゼ,およびMRSAプロテアーゼの組換えタンパク質を大腸菌の組換え遺伝子システムを用いて構築・精製した.ヒト好中球プロテアーゼを大腸菌の発現系で構築することが困難であったため,精製エラスターゼ標品を購入しバックアップ策とした.(3)好中球ならびに細菌由来の組換えプロテアーゼに,分子量ごとに区分けしたコメ抽出タンパク質溶液を滴下し,プロテアーゼ活性の阻害度を測定した.(4)現在のところ,細菌プロテアーゼに対するコメ抽出液からの阻害分子は,肺炎球菌およびMRSA培養液に添加し,好中球を傷害する活性を低下させるか否かを検証している.指標としては,ヒト好中球内部に局在するプロテアーゼ(エラスターゼ)の細胞外遊離率を用い,ELISA法で定量している.本申請は,二ヶ年での実施を計画する.研究初年度は,細菌プロテアーゼのコメ由来阻害分子を2種の実験系でスクリーニング・同定する.すなわち,(1)カラムクロマトグラフィー操作による網羅的な分子量画分法,(2)デジタル式のin silicoドッキングシミュレーション解析法,そして更なるバックアップとして,先行研究で見出した機能性コメ由来ペプチドに関し,別機能を指標とする再スクリーニング法も併用する.次いで,肺胞細胞を用いてのin vitro解析を先端機器Luninexで進める.計画二年目は,コメ由来阻害分子をマウス肺炎球菌感染モデルに供し,炎症性サイトカイン遊離亢進や致死などに対する重症化抑制の効果を解析する.そして,現在の進捗は,当初計画に従った段階まで概ね到達している.ヒト好中球プロテアーゼ(エラスターゼ),肺炎球菌プロテアーゼ,およびMRSAプロテアーゼの組換えタンパク質を大腸菌の組換え遺伝子システムを用いて構築・精製する計画については.ヒト好中球プロテアーゼを大腸菌の発現系で構築することが困難であった.その場合に備えバックアップ計画で,精製エラスターゼ標品を購入することを立案し,当該製品の調査を済ませていたため,このトラブルも無事に解決されている.本研究では,コメから抽出した数種類のコメペプチド(コメ胚乳ペプチド,コメ糠ペプチド),と大豆ペプチド,納豆ペプチド,ローヤルゼリーをpHごとにフラクション化したものを使用した.はじめに,コメ破砕液をゲル濾過カラムクロマトグラフィーにより,分子量ごとにフラクション化し,コメ抽出タンパクのライブラリー構築を行った.次いで,マウスマクロファージ由来RAW264.7細胞を用い,RANKLとペプチドの存在化で分化した破骨細胞数を測定し,破骨細胞分化関連分子の変動をウエスタンブロット法とqPCR法にて解析した.また,事前にペプチドを添加したRaw264.7細胞を各TLRリガンドにて刺激し,炎症性サイトカインの産生量を測定することで抗炎症機能を評価した.さらに,食物由来ペプチドの歯周炎への影響は,ペプチドをin vivo歯牙結紮モデルに局所接種し,歯周組織の炎症性サイトカイン産生量と歯槽骨吸収量の測定,組織切片上での破骨細胞数を比較することで評価した.Raw264.7細胞において,食物由来ペプチド,特にコメ胚乳ペプチド(pH4.9)は破骨細胞分化を約30%抑制することが示された.さらに,大豆ペプチド(pH2.7)には破骨細胞への分化促進機能を持つことが示された.また,多くの食物ペプチドには,TLRリガンド刺激に対する炎症抑制効果.があることが明らかとなった.歯周病モデルマウスへの食物由来ペプチドの局所接種では,歯牙結紮による炎症と骨吸収が抑制されていた.以上より,食物由来ペプチドは,炎症抑制能と破骨細胞分化抑制による骨吸収抑制能を有することが示唆された.米由来ペプチドのヒト

細胞への細菌感染時の抗炎症作用などを評価するために,ペプチドで前処理したマウスマクロファージ由来RAW264.7細胞に細菌由来LPSを加え,炎症性サイトカインの転写活性をReal-time PCR解析した.また,関連因子の転写活性も測定した.次に,ペプチドの炎症制御効果を検証するため,RAW264.7細胞を用いたin vitroの系において,米由来ペプチドは,LPS誘導性炎症とRANKL添加による破骨細胞分化関連因子の転写活性の上昇をそれぞれ抑制した.本研究で選出した米ペプチドは,細菌感染による炎症などに対して生体防御効果を持つ可能性が示唆された.平成29年度(1)好中球プロテアーゼ(エラスターゼ)阻害活性については,第2の実験として好中球の破砕液と阻害候補分子,そしてヒト肺上皮細胞を混合する.そして,肺胞細胞に与える傷害を細胞の内部にのみ局在するLDHの細胞外遊離率を指標として定量化する.(2)さらに,平成28年度中に新潟大学歯学部で購入・設置が確定しているLuminexシステムを用いて,詳細なコメ由来プロテアーゼ阻害分子の機能解析をタンパク質レベルで実施する(予備的にRealTime PCR法のmRNAレベル解析も行う).すなわち,100色の蛍光ビーズを付加した肺胞細胞関連の100種のサイトカイン等の変動について,プロテアーゼ阻害分子の添加濃度依存的に解析を試みる.最大で同時に96条件を測定できることから,治療効果と副反応の濃度を決定し,治療指数を決定できる.得られる治療指数を学術的根拠として,次ステップの動物実験系を厳密に最小の匹数で計画する.(3)in vitro実験において得られたプロテアーゼ阻害分子について,肺炎球菌のマウス感染モデルによる解析実験を遂行する.致死量の肺炎球菌をマウスに気道感染させ,プロテアーゼ阻害分子の投与有無による炎症性サイトカイン遊離,およびマウスの致死に対する効果について解析する.感染マウスについては,肺胞組織の損傷度を検鏡するほか,抗エラスターゼ染色しエラスターゼ制御効果についても評価する.寺尾豊:内閣官房/文部科学省/厚生労働省/農林水産省,第1回AMR対策普及啓発活動表彰,2017年6月26日歯学研究成果公開の英語論文の投稿,出版費について,当初予定よりもハイインパクトに纏めることが出来た.そのため,英語論文の投稿,出版費が低い価格のハイインパクト・ジャーナルに投稿できたため,当該費用が差額約26万円となった.現在も,新たな成果を英語論文で登校中である.その追加成果の英語論文の投稿,出版費に充当させる計画である.
人間の行動から抽出された規範に基づく複数ロボットの作業割り当てに関する研究

昨年度は,これまで自律型専用に作られていた現有の車輪型移動ロボットを本研究課題に転用するために,眼鏡型ディスプレイによる没入型インターフェースを備えた遠隔操縦システムを開発した.しかし,この方法では,ディスプレイの視野角が30度程度と狭いために,十分な臨場感(没入感)が得られず,本研究課題の目的には不適当だという結論に至った.そこで,本年度は,操縦者を囲む逆錐面の布製のスクリーンを自作し,その背面からプロジェクターで映像を投影する方法を新たに開発した.これにより,水平方向に180度の視野角でロボットに搭載した全方位カメラの視覚情報が提示できるようになり,操縦者に臨場感を与えられるようになった.次に,開発した遠隔操縦システムを現有のサッカーロボットシステムと融合し,サッカーを題材としたタスクを通して人間の振る舞いをモデル化することを試みた.最初に行なった実験では,5人の被験者に対して,サッカーロボット用のフィールド内で障害物を避けながら走行するタスクを設定した.遠隔操縦の際の様々なデータに基づいて,各被験者の個性と共通の要素を分析した.また,その分析に基づいたモデルを使って,自律ロボットのプログラムを作成しようとしている.2番目に行なった実験では,5人の被験者に対して,様々な方向から転がってくるボールをトラップする(ロボット自身に当てて受け止める)タスクを設定した.これは,予測,運動計画,フイードバック等の技能が含まれているため,適切なタスクと思われたが,再現性の問題や被験者ごとの能力差のため,まだ有意な分析ができていない.続いて,複数の遠隔操縦ロボットを同時に動作させ,人間の行動における暗黙の作業割り当てに関して分析する計画である.しかし,現段階では,遠隔操縦システムは1組しか完成しておらず,また,複数の被験者による実験では条件設定等で様々な困難が予想される.そこで,まずは1台の遠隔操縦ロボットに他の自律ロボットと共同で作業をさせて,人間の振る舞いを分析する実験を行なう.現在この実験の準備を進めている.本年度は,これまで自律型専用に作られていた現有の車輪型移動ロボットを本研究課題に転用するために,没入型インターフェースを備えた遠隔操縦システムを開発した.ロボットに搭載された双曲面ミラーとCCDカメラによって撮像された全方位の映像信号は,電波でフイールド外のPCへ送られる.操縦者には,眼鏡型の液晶ディスプレイを装着させ,ディスプレイ上に取り付けたヘッドトラッカ(複合型センサ)で頭部の姿勢角を検出する.頭部の姿勢角に基づいて,全方位画像を頭の正面方向の透視投影画像に変換し,それをディスプレイに表示する.また,操縦者は,作業モードを切り替えるいくつかの押しボタンと,低レベルの動作指令を与えるジョイスティックを用いて,ロボットの動作を指示する.それがPCを介して電波でロボットヘ送られる.使用する機器の選定やシステムの統合に予想以上に時間がかかったが,最終的には,33ms周期で遅れなく画像を提示し,適切な指令を送出できる遠隔操縦システムが完成した.ただし,ディスプレイの視野角が狭いために,十分な臨場感(没入感)が得られないことがわかったので,別の提示方法も検討する必要がある.次に,遠隔操縦を通して人間の振る舞いを分析する準備として,遠隔操縦の評価の方法について検討を行なった.4つのタスクを設定し,複数の被験者に対して操縦を行なわせ,操縦中の頭部の方向やジョイスティックの変化や,試行ごとの学習過程に対して基礎的な分析を行なった.昨年度は,これまで自律型専用に作られていた現有の車輪型移動ロボットを本研究課題に転用するために,眼鏡型ディスプレイによる没入型インターフェースを備えた遠隔操縦システムを開発した.しかし,この方法では,ディスプレイの視野角が30度程度と狭いために,十分な臨場感(没入感)が得られず,本研究課題の目的には不適当だという結論に至った.そこで,本年度は,操縦者を囲む逆錐面の布製のスクリーンを自作し,その背面からプロジェクターで映像を投影する方法を新たに開発した.これにより,水平方向に180度の視野角でロボットに搭載した全方位カメラの視覚情報が提示できるようになり,操縦者に臨場感を与えられるようになった.次に,開発した遠隔操縦システムを現有のサッカーロボットシステムと融合し,サッカーを題材としたタスクを通して人間の振る舞いをモデル化することを試みた.最初に行なった実験では,5人の被験者に対して,サッカーロボット用のフィールド内で障害物を避けながら走行するタスクを設定した.遠隔操縦の際の様々なデータに基づいて,各被験者の個性と共通の要素を分析した.また,その分析に基づいたモデルを使って,自律ロボットのプログラムを作成しようとしている.2番目に行なった実験では,5人の被験者に対して,様々な方向から転がってくるボールをトラップする(ロボット自身に当てて受け止める)タスクを設定した.これは,予測,運動計画,フイードバック等の技能が含まれているため,適切なタスクと思われたが,再現性の問題や被験者ごとの能力差のため,まだ有意な分析ができていない.続いて,複数の遠隔操縦ロボットを同時に動作させ,人間の行動における暗黙の作業割り当てに関して分析する計画である.しかし,現段階では,遠隔操縦システムは1組しか完成しておらず,また,複数の被験者による実験では条件設定等で様々な困難が予想される.そこで,まずは1台の遠隔操縦ロボットに他の自律ロボットと共同で作業をさせて,人間の振る舞いを分析する実験を行なう.現在この実験の準備を進めている.