hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衛星観測と現地調査による被災地の環境再生モニタリングと地球環境教育の高度化

先行研究における前年度の調査時点から、かなり復興が進み、南三陸町や気仙沼市では区画整理等で、観測地点の変更を余儀なくされた。熊本県では、被害の大きかった南阿蘇村、西原村、益城町周辺、水資源については河川・地下水中の硝酸汚染状況を把握するため熊本白川流域、支川等にて調査を実施した。<観測データの共有・解析>現地調査で撮影した写真は、サーバーにアップし、共同研究者・学生間で共有できるようにした。写真はGPS情報を用いて分類し、地点別に階層化した。衛星データについても、随時、最新のデータを入手し、現地調査のリファレンスとして利用した。<教材の作成・公開・セミナー開催等>収集した現地写真、衛星画像、観測データをもとに、地球環境教材を試作し、大学生、高校生へのセミナーで紹介した。写真等の公開については、被災者の事情・心情に配慮し、徐々に進めている。また、申請代表者らは国際学会の招待講演を含む内外の学会でも本研究の取り組みについて積極的に情報発信を行った。宮城県の調査は、既に、先行研究で5年間の調査実績があるため、研究者間の調査地点の分担が円滑に進み、年2回の現地調査は順調に完了した。20171年度も含めた6年間の記録で、復興が顕著な地域、やや停滞している地域等の地域差が見えてきた。気仙沼の市街地の観測地点のように、盛り土した上に高層住宅が整備され、その地点に限れば復興が「完了」したところも出てきた。また、南三陸町では、区画整理で道路のコースが変わり、立ち入れなくなった地点もある。こうした状況を考慮し、観測地点の見直しを進めている。一方、熊本県は、申請代表者らが所属する東海大学の阿蘇校舎、熊本校舎、宇宙情報センター周辺を中心に調査を進め、精力的に観測地点の選定を進めた。調査は、湘南校舎所属の教員と阿蘇校舎・熊本校舎所属の教員が道路、橋、農地、牧草地、水系等を分担して進めており、着実に基礎データを集まっている。定点観測写真の撮影方法も、ほぼ確立され、時系列の比較がしやすいデータセットが整備されつつある。水田については、衛星データの時系列解析で、水田の復旧状況をある程度把握できることを確認した。宮城県の水田については、同じ津波の被害を受けた地域でも、内陸の水田は翌年から営農を再開しているのに対して、沿岸域の水田は、復旧に45年かかっているケースが見られた。水環境については、中高生への環境教育および農業復興支援の一助として乳酸菌を用いた水質浄化実験を開始した。また、高大連携で、熊本校舎の学生と星翔高校の生徒が地球環境定点観測隊を組織し、今後、協力して調査を進めてくことになった。調査用タブレット端末用のツール開発では、GPSの精度向上,起動時位置取得時間の短縮,また画面タップ認識精度の向上が確認でき、,作業効率向上につながることを確認した。ドローンによる上空からの観測も順調で、阿蘇キャンパスでは5回ほど観測を実施した。<現地調査>宮城県については、2018年8月と2019年3月に現地調査を実施した。先行研究で調査を開始した2012年の調査時点から、多くの現地写真、衛星データの蓄積が進んだ。
分娩、射乳および母性行動発現におけるオキシトシンの役割に関する研究

本研究の目的は、子宮、乳腺、視床下部におけるオキシトシンレセプター(OTR)mRNAの発現を調べ、それぞれのOTR発現調節について比較検討することである。我々は、ラットの子宮OTRmRNAが、分娩直前に著増すること、そして、エストロゲンの子宮OTRmRNA発現に対する促進作用について報告した(J.Endocrinol 150:479,1996)。平成11年度には、子宮OTRmRNA発現に対するエストロゲンの促進効果がプロゲステロンにより抑制されることを明らかにし、報告した(J.Endocrinol.166:45,2000)。さらに、プロゲステロンは、子宮エストロゲンレセプターα(ERα)mRNA発現を抑制すること、そして、妊娠後期のラット子宮においてERαmRNA量が漸増し、分娩後に減少することがわかった。一方、乳腺OTRmRNAは、子宮とは異なり、分娩時には減少する傾向が見られ、授乳期において増加することがわかった。さらに、妊娠18日目に卵巣を摘出しエストロゲンを投与したラットにおいて、子宮OTRmRNAは著増するが、乳腺OTRmRNAに有意な変化は見られなかった。このように乳腺では、エストロゲンによる強力なOTRmRNA発現誘導効果は見られないことがわかった。しかし、乳腺においても分娩時にERαmRNAが一過的に増加することも明らかになり、エストロゲンとOTR発現との関連についてはさらに検討が必要である。視床下部OTRmRNAは、分娩時あるいはエストロゲンおよびプロゲステロンで処置したラットにおいて有意な変化は観察されなかった。しかし、今回視床下部全体を試料として用いているため、限局した神経核における発現をさらに詳細に調べることが必要である。以上のように、基本的に同じ内分泌環境において同一の遺伝子が異なった発現パターンを示すことから、今後は細胞特異性および隣接する細胞の影響について検討することがOTRmRNA発現調節メカニズム解明に重要であると考えられた。本研究は、オキシトシンレセプター(OTR)mRNAの発現調節メカニズムの解明することである。我々は、ラットの子宮OTRmRNAは、分娩直前に著増すること、そして、エストロゲンの子宮OTRmRNA発現に対する促進作用について報告した(Liu et al., Journal of Endocrinology 150:479,1996)。現在までに、PGF_<2α>投与により誘導されるラット子宮OTRmRNAの変化を詳細に調べ、内因性のエストロゲンが関与していることを示した。さらに、子宮OTRmRNAにおいて、プロゲステロンはエストロゲンの子宮OTRmRNA発現促進作用を抑制しないとされていたが、プロゲステロンを生理的条件に近い条件で卵巣摘出非妊娠ラットに投与することにより、エストロゲンの子宮OTRmRNAに対する促進効果がプロゲステロンにより抑制されることを明らかにし、報告した(Journal of Endocrinology発表予定)。さらに、子宮OTRmRNA発現に対するエストロゲンとプロゲステロンの作用メカニズムを調べるために、エストロゲンレセプター(ER)とプロゲステロンレセプター(PR)のmRNAを定量できる競合的PCR法を確立した。エストロゲンとプロゲステロンで処置した卵巣摘出非妊娠ラットにおけるERとPRのmRNAを測定したところ、一定期間のプロゲステロンの処置により、ERαが減少することがわかった。PRには変化が見られず、また、もう一つのERであるERβは検出感度以下であった。これらの結果より、プロゲステロンの子宮OTRmRNAに対する抑制効果は、ERの出現を抑制し、子宮のエストロゲンに対する感受性を低下させることにより、引き起こされていることが強く示唆された。以上のように、基本的に同じ内分泌環境において同一の遺伝子が異なった発現パターンを示すことから、今後は細胞特異性および隣接する細胞の影響について検討することがOTRmRNA
客観的手法による衣料用高品質布地の風合い分析と高性能布地設計への応用

高性能の衣料用布地とは, (1)風合いにおいて高品質布地のもつ風合いを具備して人間感覚と適合し, (2)縫製による衣服の仕立て上がりの外観が美しくかつ着やすい性能を備え, (3)熱・水分の移動に関係する快適性を備え, (4)さらに(1)(3)の諸性能を長期にわたって維持する,いわゆる風合い耐久性を備える布地であるとの観点から,本研究ではこれらを客観的に評価する方法を開発し,高性能布地として紳士夏用スーツ地の設計へ応用し,成功を納めた.(1)については,布の力学的性質から布の風合いを数値によって客観的に表現し,その評価方法を確立した. (2)についてもアパレル技術者との協力により,布が具備すべき力学的性質の明確化をはかり,衣服生産に関わる布の力学的性質と高性能衣服のための布地の設計・制御に指標を与えた. (3)についても精密かつ簡便な衣服/皮膚モデル系を想定した熱・水分同時移動測定装置および通気性測定装置を完成させた. (4)については初期風合いの耐久性の評価結果を基に,布の力学特性から着用過程における疲労を予測する方法を見出し,高性能布地の指針を明らかにすると共に, (1)(4)を総合して高性能布地の設計方法を明確にし,設計への技術的基礎を確立した.以上の応用として,高品質・高性能布地設計の試みを,ニュージーランドの粗い羊毛繊維を用いた夏用の高品質で快適な着用感の得られる服地について実施し,紡績・製織・仕上・衣服の縫製の各過程での実施点検,風合い・着用性能・縫製性・仕立て映え・風合い耐久性の各項目にわたる評価を行ない,良好な成果を得て高性能布地設計への応用をはかった.研究成果の第I部では高品質布地の風合い分析と客観評価の高精度化,第II部では熱・水分移動特性が関わる快適性評価の基礎と応用,第III部では以上を総合して高品質・高性能布地の設計試作とその良好な最終評価結果を得て本研究課題の目標を達成した.高性能の衣料用布地とは, (1)風合いにおいて高品質布地のもつ風合いを具備して人間感覚と適合し, (2)縫製による衣服の仕立て上がりの外観が美しくかつ着やすい性能を備え, (3)熱・水分の移動に関係する快適性を備え, (4)さらに(1)(3)の諸性能を長期にわたって維持する,いわゆる風合い耐久性を備える布地であるとの観点から,本研究ではこれらを客観的に評価する方法を開発し,高性能布地として紳士夏用スーツ地の設計へ応用し,成功を納めた.(1)については,布の力学的性質から布の風合いを数値によって客観的に表現し,その評価方法を確立した. (2)についてもアパレル技術者との協力により,布が具備すべき力学的性質の明確化をはかり,衣服生産に関わる布の力学的性質と高性能衣服のための布地の設計・制御に指標を与えた. (3)についても精密かつ簡便な衣服/皮膚モデル系を想定した熱・水分同時移動測定装置および通気性測定装置を完成させた. (4)については初期風合いの耐久性の評価結果を基に,布の力学特性から着用過程における疲労を予測する方法を見出し,高性能布地の指針を明らかにすると共に, (1)(4)を総合して高性能布地の設計方法を明確にし,設計への技術的基礎を確立した.以上の応用として,高品質・高性能布地設計の試みを,ニュージーランドの粗い羊毛繊維を用いた夏用の高品質で快適な着用感の得られる服地について実施し,紡績・製織・仕上・衣服の縫製の各過程での実施点検,風合い・着用性能・縫製性・仕立て映え・風合い耐久性の各項目にわたる評価を行ない,良好な成果を得て高性能布地設計への応用をはかった.研究成果の第I部では高品質布地の風合い分析と客観評価の高精度化,第II部では熱・水分移動特性が関わる快適性評価の基礎と応用,第III部では以上を総合して高品質・高性能布地の設計試作とその良好な最終評価結果を得て本研究課題の目標を達成した.1.衣料用布地の性格や品位を表わす基本風合い、総合風合いを、布の力学的性質から客観的に評価するための力学量一風合い値変換式は、これまで布の用途別に標準化されていたが、これらを分析して、布の品質の本質を明確にするとともに、布の用途を問わず共通の変換式を導いた。これによって風合い変換式の単純化と風合いの客観的評価の高精度化をはかった。さらに仕立て映えの客観的評価についても同様に行ない、精度高い改良式を導いた。2.これらの客観的手法を、衣料用高品質布地設計へ応用して、高品質夏スーツ地を試作した。ニュージーランドの太い羊毛繊維が基本風合いの制御に効果的であることから、ニュージーランド羊毛研究所と風合い計量と規格化研究委員会の協力を得て、高品質夏スーツ地の設計と試作を実施し、その性能評価,縫製,着用試験を行ない、夏服としての設計・性能が目標通り達せられ、仕立て映え、総合風合い値ともに優れ、快適な着用感の得られることを確認した。これらは、高性能布地設計への客観的方法が的確に応用され得ることの検証であり、次年度は高品質各服地の低コスト化研究、高品質で快適な合成繊維織物の開発など、続けて応用研究を試みる方針である。3.布の熱、水分移動特性が関与する快適性からもたらされる布品質の評価の研究として、特に肌着の客観的品質評価法を開発した。また、布を通しての熱、水分移動挙動を記述する式を誘導し、任意の環境、衣服間隙におりる布の熱、水分移動の予測、衣服内気候の予測の妥当性を検証した。

4.風合い耐久性の評価を、シミュレーション実験と着用実験によって行ない、スラックスを例にした風合い変化、Bagging、形態保持性などを布の力学的性質から予測する方法を導いた。また、衣服の審美性に関わる布の静的、動的ドレープ挙動の基礎理論を確立し、布の基本力学特性との関連づけを行ない、揺動の美しさとの関連をも捉えた。
ゾル・ゲル法による多機能エレクトロニク・セラミクス薄膜の作製と薄膜電子素子の応用

われわれは既に硝酸塩とエチレン・グリコールのゲル化反応を用いたゾル・ゲル法は鉄ベ-の磁性酸化物合成に広く適用できる有用な化学的材料創製手法であり,ゲル溶液を基板上にスピン・コーティングによって高品質の磁性ガ-ネットやスピネル・フェライト薄膜を作製できることを報告した.また,本法は組成ズレを小さく抑えることができるので,多くの金属イオンを含む複合セラミクス作製に適した方法といえる.この観点から以下の研究を行った.(1)高Bi置換YIG薄膜の作製......Y等希土類元素をYIGで置換すると青色波長域で磁気ファラ-効果が著しく増強されることが知られている.しかし通常の方法ではBi置換量はx=1.2-1.3が限界であった.われわれは低Bi置換YIG層上に高Bi置換YIG薄膜をつけるという二段コーティングによってx=2.6の単相ガ-ネットの高品位膜を作製できた.(2)Bi_2O_3-Fe_2O_3-PbTiO_3アモルファス酸化物薄膜の作製と強磁性・強誘電性......われわれは以に反応性スパッタで作製されるBi_2O_3-Fe_2O_3-PbTiO_3アモルファス酸化物薄膜が室温において強磁性と強誘電性が共存するという興味ある特異な性質をもつことを見出した.しかしスパッタ膜には欠陥を含み電極間短絡を生じ信頼できる誘電特性の測定が困難であった.欠陥のない高品位膜がゾル・ゲル法で作製でき,強磁性と強誘電性に密接な相関があることを示した.われわれは既に硝酸塩とエチレン・グリコールのゲル化反応を用いたゾル・ゲル法は鉄ベ-の磁性酸化物合成に広く適用できる有用な化学的材料創製手法であり,ゲル溶液を基板上にスピン・コーティングによって高品質の磁性ガ-ネットやスピネル・フェライト薄膜を作製できることを報告した.また,本法は組成ズレを小さく抑えることができるので,多くの金属イオンを含む複合セラミクス作製に適した方法といえる.この観点から以下の研究を行った.(1)高Bi置換YIG薄膜の作製......Y等希土類元素をYIGで置換すると青色波長域で磁気ファラ-効果が著しく増強されることが知られている.しかし通常の方法ではBi置換量はx=1.2-1.3が限界であった.われわれは低Bi置換YIG層上に高Bi置換YIG薄膜をつけるという二段コーティングによってx=2.6の単相ガ-ネットの高品位膜を作製できた.(2)Bi_2O_3-Fe_2O_3-PbTiO_3アモルファス酸化物薄膜の作製と強磁性・強誘電性......われわれは以に反応性スパッタで作製されるBi_2O_3-Fe_2O_3-PbTiO_3アモルファス酸化物薄膜が室温において強磁性と強誘電性が共存するという興味ある特異な性質をもつことを見出した.しかしスパッタ膜には欠陥を含み電極間短絡を生じ信頼できる誘電特性の測定が困難であった.欠陥のない高品位膜がゾル・ゲル法で作製でき,強磁性と強誘電性に密接な相関があることを示した.
マウス・ヒト前立腺幹細胞同定に関する細胞生物学的研究

前立腺疾患に対しては、多方面から増殖機序が検討されてきたが、特に最近、前立腺幹細胞の概念が注目されるようになった。しかし、これまでに前立腺幹細胞は同定されていない。そこで、5週齢C57B16マウスの前立腺幹細胞の存在が推測されているproximal regionとそれ以外の部位の前立腺微小組織を顕微鏡下に採取後、microarray法で4800gene/ESTをスクリーニングし、proximal regionに特異的に発現する遺伝子群(Cysteine dioxygenase 1, Inducible 6-phosphofructo-2-kinase, Prominin,他)を得た。その中からpromininに注目し、抗体を作成後、免疫組織染色にてproximal region特異的発現を再確認した。同時に、上皮系のマーカーである抗サイトケラチン8,14抗体と抗prominin抗体を用いた2重染色を行い、幹細胞の存在が推測されているbasal cellに特異的に発現していることも確認した。また、prominin発現細胞はテロメレース活性が高く、さらに、proximal regionからの細胞を3D培養で管腔を形成している細胞のみにpromininを発現していること、また培養前にprominin陽性、陰性細胞に分けると、陽性細胞のみ3D培養で増殖能を有していることが確認された。以上より、proximal regionに存在し、かつpromininを強発現している細胞が、前立腺幹細胞である可能性を示唆されるとともに、promininは前立腺管細胞マーカーになり得るものと推測された。ヒト前立腺肥大症組織から得られた細胞における3D培養実験でも、同様の結果であり、promininはヒトにおいても前立腺幹細胞マーカーとなり得る可能性が示唆された。6週齢マウスの前立腺を顕微鏡下に摘除し、さらにproximal regionとremaining regionsに細分化した。その後、m-RNAを抽出し、IntelliGene II Mouse CHIP(Takara)を用いて、約5000geneを対象にcDNA microarray解析を行い、幹細胞の存在が推測されるproximal regionに20倍以上高発現している7geneを同定した。そのうちの一つであるpromininを幹細胞特異的マーカー候補とし、RT-PCRにてmicroarrayの結果を確認後、3カ所のエピトークに対するポリクローナル抗体を作成した。この抗prominin抗体を用いた免疫組織染色で、promininはproximal region特異的に発現していること、さらにサイトケラチンとの2重染色でbasal cellに優位に発現していることを確認した。幹細胞の特徴の一つである高telomerase活性を確認するため、telomerase reverse transcriptase(TERT)に対する抗体を用いた免疫組織染色を行ったところ、染色結果は抗prominin抗体による免疫組織染色と同様、proximal regionのみに強発現していることが確認された。幹細胞のpromininおよびTERTの関係に対し、両者の抗体を用いたFACSを行い、細胞集団の9割以上が両者を共発現していることが観察された。また、抗prominin抗体を用いてprominin陽性細胞をマウス前立腺組織より同定し、その細胞を用いたコラーゲン3次元培養を行った。
単分子解析による遺伝子転写過程のイメージング

本研究ではプロモーターlacUV5を含む6001000塩基対のDNAをテンプレートとし、大腸菌より精製したRNAポリメラーゼ(以後RNAP)を用いて転写過程の形態学的側面を明らかにしようとした。低角度回転蒸着法ではRNAP/DNA複合体の構造をを明瞭に観察できが、氷包埋法では十分なコントラストは得られなかった。現在エネルギーフィルタ顕微鏡を用いて観察している。新鮮状態に近いところでDNA/RNAP複合体を観察したいと考え更なる方法を考え中である。ここではこれまでに明らかになった低角度回転蒸着法による結果を簡潔に記す。nonspecific複合体では多くのRNAPがDNAに付着するが、接触ではなく抱え込むように結合している。また、RNAPの結合方向がまちまちであることから、DNAとRNAPとの結合には回転方向の自由度があり、mRNA合成中にRNAPが回転しながら進行している可能性を示唆した。Open complex複合体の形態学的な大きな特徴はRNAPを頂点としてDNAが折り曲げられることであるが、よく観察すると3'側のDNAがRNAPから出るところでさらに強いkinkが認められる。RNAPは大きなサブユニット2個と小さなサブユニット2個が重なりあった構造として見える。そしてDNAはRNAPの2βと2αとの間に形成される大きなチャンネルを明らかに貫通している。Elongation complexでは短くて細いmRNAがβとαとの間のチャンネルからテンプレートDNAとともに出てくるところが観察されたが、RNAPがプロモーターの位置を離れてしまうため、合成mRNAがRNAPの3'側の入り口か5'側の出口から出てくるのかは未だ確認できない。本研究の目的は遺伝子とそれを認識し結合す蛋白質との複合体を直接観察することであった。そのため、原子間力顕微鏡などのいくつかの方法を用いたが、良い結果は得られず、結局これまでの低角度回転蒸着法を改良して用いることになった。それでも従来の低角度回転蒸着法をより高真空中で行うこと、および試料を冷却することによりさらに分解能を上げることができた。本研究ではプロモーターladUV5を含む6001000塩基対のDNAをテンプレートとし、大腸菌より精製したRNAポリメラーゼ(以後RNAP)を用いて転写過程の形態学的側面を明らかにしようとした。その結果、RNAP/DNA複合体の構造をを明瞭に観察できた。nonspeciflc複合体では多くのRNAPがDNAに付着するが、接触ではなく抱え込むように結合していることが明らかとなった。また、RNAPの結合方向がまちまちであることから、DNAとRNAPとの結合には回転方向の自由度があり、mRNA合成中にRNAPが回転しながら進行している可能性を示唆している。Open complex複合体の形態学的の大きな特徴はRNAPを頂点としてDNAが折り曲げられることであるが、よく観察すると3′側においてDNAがRNAPから出てきているところでさらに強いkinkが認められた。RNAPはβとβ′と思われる大きなサブユニット2個とαサブユニットと思われる小さな相同型のサブユニット2個が積み重なった構造として観察され、この2βと2αとの間に形成される大きなチャンネルをDNAは貫通していた。しかし、RNAPの内部でさらに蛇行しているのかどうかは表面観察からでは解らない。Elongation complexでは短くて細いmRNAがβとαとの間のチャンネルからテンプレートDNAとともに出てくるところが観察された。
ナノマテリアルのエピジェネティクス制御に着目したハザード発現機構の解明

本研究は、化学物質曝露による毒性発現において重要な役割を果たすエピジェネティック修飾に焦点を当て、「ナノマテリアルによるエピジェネティック制御」という新たな観点のもと、物性-生体影響-エピジェネティック修飾の連関を解析することで、エピジェネティクスをも考慮に入れたナノマテリアルの安全性評価を試みるものである。代表者は、昨年度までに、高い消臭・抗菌効果を有することから、衣類や消臭剤など生活に身近な物に使用されているナノ銀粒子を用い、10 nmのナノ銀粒子をヒト肺胞上皮細胞株に24時間曝露することで、1)DNAメチル化酵素であるDnmt1の蛋白質量の低下が誘導されること、2)Dnmt1の減少には、プロテアソーム分解が関与していることを明らかとしてきた。本年度は、プロテアソーム誘導因子におよぼす影響を追究することで、ナノ銀粒子曝露による低メチル化の誘導機序の解明を試みた。まず、ナノ銀粒子曝露による低メチル化にプロテアソーム分解が関与しているかどうかを、プロテアソーム阻害剤であるラクタシスチンを共処置することで確認した。その結果、ナノ銀粒子曝露により誘導されたDNAメチル化率の低下が、ラクタシスチンとの共処置で回復することが確認でき、Dnmt1の減少のみならず、ナノ銀粒子曝露による低メチル化にもプロテアソーム分解が寄与していることが示唆された。そこで次に、ナノ銀粒子曝露がプロテアソーム誘導の目印となるユビキチン修飾へおよぼす影響を評価したところ、ナノ銀粒子を曝露することで、Dnmt1におけるユビキチン量が増加することが示された。今後は、DNAの脱メチル化部位を特定することで、ナノ銀粒子曝露によるエピジェネティック変異を介した生体影響について検討し、新たなハザードの同定のみならず、ハザード発現機序の解明に貢献できることを期待している。本研究は、化学物質曝露による毒性発現において重要な役割を果たすエピジェネティック修飾に焦点を当て、「ナノマテリアルによるエピジェネティック制御」という新たな観点のもと、物性-生体影響-エピジェネティック修飾の連関を解析することで、エピジェネティクスをも考慮に入れたナノマテリアルの安全性評価手法やハザード回避手法の開発を試みるものである。即ち、各種ナノマテリアルを曝露した際のエピジェネティック制御機構におよぼす影響について解析し、ナノマテリアル曝露に起因する生体影響の発現と、エピジェネティック修飾との連関解析を図ることで、ナノマテリアル曝露により誘発される生体影響の発現機序についてエピジェネティックな観点から解明を目指す。本年度は、医薬品の助剤や遺伝子送達担体としても期待されている非晶質ナノシリカや、高い消臭・抗菌効果を有することから、衣類や消臭剤など生活に身近な物に使用されているナノ銀粒子を用い、特にDNAのメチル化に焦点を当てることで、各種ナノマテリアルによるエピジェネティック制御機構への影響について解析した。その結果、10 nmのナノ銀粒子をヒト肺胞上皮細胞株に24時間曝露することで、DNAメチル化酵素であるDnmt1の蛋白質量の低下、およびDnmt3bの増加が認められた。一方で、Dnmt1の遺伝子発現量には有意な変動は示さなかった。さらに、ナノ銀粒子曝露によるゲノム網羅的なDNAメチル化におよぼす影響について評価したところ、ゲノム全体のDNAメチル化量が対照群と比較し有意に減少することが明らかとなった。次年度は、ナノ銀粒子によるDnmt1減少の誘導機序の解明を試みる予定である。さらに、ナノ銀粒子曝露によるハザードの発現に対し、DNA低メチル化誘導との連関解析を図ることで、エピジェネティック修飾とナノマテリアル曝露に起因するハザードの因果関係を精査する。計画した内容に沿って、研究が進行しているため。代表者は、昨年度までに、高い消臭・抗菌効果を有することから、衣類や消臭剤など生活に身近な物に使用されているナノ銀粒子を用い、10 nmのナノ銀粒子をヒト肺胞上皮細胞株に24時間曝露することで、DNAメチル化酵素であるDnmt1の蛋白質量の低下、およびDnmt3bの増加が誘導されることを明らかとしてきた。そこで本年度は、ナノ銀粒子によるDNAメチル化酵素の発現変動の中でも、特に、Dnmt1減少の誘導機序の解明を試みた。まず、翻訳阻害剤であるシクロヘキシミドとナノ銀粒子を共処置し、ナノ銀粒子の翻訳経路への影響を評価したところ、ナノ銀粒子による作用は翻訳経路に関与していないことが示唆された。そこで次に、Dnmt1の蛋白質分解機構として報告されているプロテアソーム経路に着目し、ナノ銀粒子がプロテアソーム経路におよぼす影響を評価した。その結果、プロテアソーム阻害剤であるラクタシスチンを予め処置することで、ナノ銀粒子によるDnmt1の発現量の減少が抑制されることが示され、ナノ銀粒子によるDnmt1の減少に、プロテアソームが関与していることが示唆された。次年度以降、プロテアソーム誘導因子におよぼす影響を追究することで、低メチル化の誘導機序の解明を図る予定である。

本研究は、化学物質曝露による毒性発現において重要な役割を果たすエピジェネティック修飾に焦点を当て、「ナノマテリアルによるエピジェネティック制御」という新たな観点のもと、物性-生体影響-エピジェネティック修飾の連関を解析することで、エピジェネティクスをも考慮に入れたナノマテリアルの安全性評価を試みるものである。代表者は、昨年度までに、高い消臭・抗菌効果を有することから、衣類や消臭剤など生活に身近な物に使用されているナノ銀粒子を用い、10 nmのナノ銀粒子をヒト肺胞上皮細胞株に24時間曝露することで、1)DNAメチル化酵素であるDnmt1の蛋白質量の低下が誘導されること、2)Dnmt1の減少には、プロテアソーム分解が関与していることを明らかとしてきた。本年度は、プロテアソーム誘導因子におよぼす影響を追究することで、ナノ銀粒子曝露による低メチル化の誘導機序の解明を試みた。まず、ナノ銀粒子曝露による低メチル化にプロテアソーム分解が関与しているかどうかを、プロテアソーム阻害剤であるラクタシスチンを共処置することで確認した。その結果、ナノ銀粒子曝露により誘導されたDNAメチル化率の低下が、ラクタシスチンとの共処置で回復することが確認でき、Dnmt1の減少のみならず、ナノ銀粒子曝露による低メチル化にもプロテアソーム分解が寄与していることが示唆された。そこで次に、ナノ銀粒子曝露がプロテアソーム誘導の目印となるユビキチン修飾へおよぼす影響を評価したところ、ナノ銀粒子を曝露することで、Dnmt1におけるユビキチン量が増加することが示された。今後は、DNAの脱メチル化部位を特定することで、ナノ銀粒子曝露によるエピジェネティック変異を介した生体影響について検討し、新たなハザードの同定のみならず、ハザード発現機序の解明に貢献できることを期待している。今年度の結果を踏まえ、ナノ銀粒子曝露によるハザードの発現に対し、DNA低メチル化誘導との連関解析を図る。具体的には、ナノ銀粒子曝露により変動が認められたDNAメチル化様式の結果と、ナノ銀粒子曝露後の細胞由来mRNAと対照群由来のmRNAを用いた、マイクロアレイ解析により見出された発現変動遺伝子の結果との相関を精査することで、DNAメチル化の変動を介して誘発するナノ銀粒子のハザードを同定する。また、5-aza-dCなどのメチル化阻害剤を用いた方法や、ヒストンアセチル化や脱アセチル化による間接的な影響を考慮し、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤を処理する方法等を用い、ナノ銀粒子曝露に起因する生体影響の発現におけるエピジェネティック制御機構の関与について追究する。さらには、見出された対象領域のDNAメチル化状態、非メチル化状態について、メチル化部位特異的な定量的PCRを実施することで、その分子数や比率について定量的な解析を試みる。今年度の結果を踏まえ、引き続き、ナノ銀粒子曝露によるDnmt1減少の誘導機序の解明を進めると共に、DNA低メチル化誘導とハザードの発現との連関解析を図る。また、エピジェネティクスを担う制御機構には、主にDNAのメチル化とヒストン修飾が挙げられることから、ナノ銀粒子曝露がヒストン修飾におよぼす影響についての解析にも着手する予定である。これら解析を進めていくことで、NM曝露により誘発されるハザードに関するエピジェネティックな変化が明らかとされれば、そのエピジェネティックな変化を指標とすることで、NMの毒性/安全性の予測、さらには解毒法の確立につながる基盤情報の提供につながるものと期待される。
製品モデル国際規格STEPに基づく製品モデル間の対応付け支援

本研究は,アプリケーション間で製品情報を正確に伝えることを目的に,製品モデル表現の国際規格STEPのしくみに基づいて,異なるアプリケーションのモデル間の対応関係を規定する作業を支援する手法としくみを提案し,それを実現するツールを開発することを目指した.研究計画では,(A)翻案作業を支援するしくみの開発,(B)異なる製品モデルの間の対応付けの支援,(C)情報要件を実現する制約の記述の支援,(D)翻案結果を検証するためのインスタンス処理手法の開発,を項目にあげた.これに対し次の成果を得た.1.STEPの概念と技術を用いて,異なるモデル間の対応関係をグラフィカルな操作で入力し,各種の形式で出力する対応付け支援ツールを開発した.2.製品モデルの対応付けについて考察を加え,対応付けを支援する手法を提案した.3.EXPRESS-GとUMLクラス図の比較を行い,UMLクラス図をグラフィカルに編集するツールを開発した.4.基数関係の対応付けを支援するために,参照経路にそった基数を表示する機能を作成し,製品モデルの基数関係の照合を可能にした.5.構造的対応付けで,参照経路の分岐や制約がない場合については,ツールで得られた対応付け情報からモデル変換仕様記述言語EXPRESS-Xのコードを生成することが実現できた.生成したコードに対し,市販のEXPRESS-Xに基づく変換ツールでSTEP規格に基づくデータ変換を行い,手法の正しさを確認した.これにより異なるアプリケーション間でのデータの交換・共有を容易にすることができた.今後は,残された課題であるより進んだ制約記述の方法とインスタンスの処理についての研究・開発を進める.本研究は,アプリケーション間で製品情報を正確に伝えることを目的に,製品モデル表現の国際規格STEPのしくみに基づいて,異なるアプリケーションのモデル間の対応関係を規定する作業を支援する手法としくみを提案し,それを実現するツールを開発することを目指した.研究計画では,(A)翻案作業を支援するしくみの開発,(B)異なる製品モデルの間の対応付けの支援,(C)情報要件を実現する制約の記述の支援,(D)翻案結果を検証するためのインスタンス処理手法の開発,を項目にあげた.これに対し次の成果を得た.1.STEPの概念と技術を用いて,異なるモデル間の対応関係をグラフィカルな操作で入力し,各種の形式で出力する対応付け支援ツールを開発した.2.製品モデルの対応付けについて考察を加え,対応付けを支援する手法を提案した.3.EXPRESS-GとUMLクラス図の比較を行い,UMLクラス図をグラフィカルに編集するツールを開発した.4.基数関係の対応付けを支援するために,参照経路にそった基数を表示する機能を作成し,製品モデルの基数関係の照合を可能にした.5.構造的対応付けで,参照経路の分岐や制約がない場合については,ツールで得られた対応付け情報からモデル変換仕様記述言語EXPRESS-Xのコードを生成することが実現できた.生成したコードに対し,市販のEXPRESS-Xに基づく変換ツールでSTEP規格に基づくデータ変換を行い,手法の正しさを確認した.これにより異なるアプリケーション間でのデータの交換・共有を容易にすることができた.今後は,残された課題であるより進んだ制約記述の方法とインスタンスの処理についての研究・開発を進める.本研究では,アプリケーション間で製品情報を正確に伝えることを目的に,製品モデル表現の国際規格STEPのしくみに基づいて,異なるアプリケーションのモデル間の対応関係を規定する作業を支援する手法としくみを提案し、それを実現するツールを開発することを目指している。研究実施計画では,(A)翻案作業を支援するしくみの開発,(B)異なる製品モデル間の対応付けの支援,(C)情報要件を実現する制約の記述の支援を今年度の計画とした.(A),(B)としてモデル間の対応関係の定義を支援するマッピング・ツールの開発を進めた.これまでの研究成果をあわせ,1)形式仕様記述言語の図式表記EXPRESS-G図をグラフィカルに生成・編集するEXPRESS-G Browser(EGB),2)EGBに基づきグラフィカルに対応づけ操作ができるインタフェース,3)対応関係を保存するためのマッピングモデル,4)STEP規格に準拠した表形式での対応関係情報の出力,および5)モデル間データ変換記述言語EXPRESS-Xによるデータ変換記述の生成,を実現した.特に,汎用のオブジェクト指向モデリング言語としてよく利用されているUML(Unified Modeling Language)のうちEXPRESS-Gに対応するクラス図をツールの基本表現に取り入れるため,UML Browserを開発した。UMLとEXPRESSの比較を行った結果,前者が実装のためのモデリング,後者が形式仕様記述のためのモデリングという差異が明らかになった.比較結果をもとにEGB Browserを拡張するかたちで実装を行った.計画にあげた(B)の一部および(C)については,成果を出すには至っておらず,来年度の課題とする.本研究では,アプリケーション間で製品情報を正確に伝えることを目的に,製品モデル表現の国際規格STEPのしくみに基づいて,異なるアプリケーションのモデル間の対応関係を規定する作業を支援する手法としくみを提案し,それを実現するツールを開発することを目指した.今年度は,昨年度に開発したプログラムの見直しを行い,研究計画の(A)データ構造とその基本操作手法について改良を加え,(B)対応付け情報の出力について拡張を行った.

また(C)情報要件を実現する制約の記述のための基礎的な機能として,基数関係の表示機能の開発を行った.(A)の改良については,昨年度の開発過程でプログラムの構成が煩雑化したため全体のプログラムの整理を行うことを目的としたが,予想以上の労力を必要とし,計画全体の遅れをもたらすこととなった.しかし基盤となるEXPRESS-Gの機能の整理と不具合の修正が行え,今後の開発に備えることができた.(B)については対応表,EXPRESS-Xの出力をほぼ完成した.EXPRESS-Xの残された課題の部分は,インスタンスの処理と関連するものであり,残念ながら今後の課題である.(C)については,制約のうちもっとも基本的でかつ頻出する基数制約について研究を行った.基数関係は,対応付けの際に問題となる可能性が高いにもかかわらず,認識が困難であり,対応付け作業の障害になりやすい.このため指定した参照経路に対して基数の値を表示する機能を開発し,対応元モデルの基数関係と対応先モデルの基数関係の照合を可能にした.
海産二枚貝の生体防御における異物認識と貪食の分子機構

海産二枚貝マガキの生体防御機構における血球の機能、特に異物認識と貪食の機能を明らかにするために、血球密度の年変動、血球における亜集団の確認と分離、種々の異物に対する貪食能の発現、そして異物貪食時に生成される活性酸素について解析した。光学顕微鏡を用いた観察から、マガキの血球には2つの亜集団、顆粒球と無顆粒球が存在することが明らかとなった。顆粒球は多くの細胞質顆粒を有していた。血球密度は、季節により大きく変動した。顆粒球と無顆粒球の存在比も時期によって変化したが、常に無顆粒球の比率が高く、全血球の70%以上を占めていた。これら2つの血球亜集団は、Percollを用いた密度勾配遠心によって分離することができた。3種類の細菌、酵母、固定赤血球、そしてラテックスビーズの併せて6種類の異物に対する顆粒球と無顆粒球の貪食能を比較した結果、細菌と酵母に対しては顆粒球の貪食能の方が無顆粒球に比べてはるかに高く、逆に赤血球とビーズは無顆粒球の方が多く貪食した。顆粒球の貪食は、同一の異物であっても、ホルマリン固定やオートクレーブで処理をすることにより、著しく低下した。無顆粒球ではこのような反応は認められなかった。また、マガキ血球の異物に対する接着は、血リンパ上清やフィブロネクチンの存在下で有意に高くなった。血球をホルボールエステルで刺激すると、シアン耐性の酸素消費が急激に増加した。この反応は、哺乳類のNADPH酸化酵素の活性阻害剤を添加することにより、ほぼ完全に抑制された。さらに、ホルボールエステル刺激を受けた時やザイモサンを貪食した時に、マガキ血球はスーパーオキシドを生成した。そして、このスーパーオキシドの生成は、顆粒球のみに認められた。しかし、その生成量はヒト好中球の7%程度であり、細胞内殺菌を担うには不十分と考えられた。だが同時に、ペルオキシダーゼ反応による次亜塩素酸の産生も認められた。1.異物認識を促進する液性因子レクチンのcDNAクローニングこれまでの研究において、血球による異物認識を促進すると考えられるレクチンの分子としての同定および精製とそれに続いてのcDNAクローニングを試みた。その結果、マガキ血リンパの中に固定ヒツジ赤血球に対する貧食を有意に亢進するレクチン分子の存在を確認することができた。しかし、完全に精製するには至らず、またcDNAクローニングはできていない。2.血球の異物認識分子の同定今年度は、外因性異物に対する血球の認識分子の同定を行った。最初に、酵母を異物として、その細胞壁構成成分の中から、β-1,3-グルカンを取り出したザイモサンおよびザイモセルの3種類の異物に対する貧食能の違いを測定した。その結果、血球の貧食率は、いずれの異物に対しても違いはみられなかったが、貧食指数については、ザイモサンに対する値が酵母に対する値よりも有意に高いことが明らかとなった。また、貧食指数の最高値は、ザイモサンで43になったのに対し、酵母とザイモセルに対しては25であった。このことから、酵母およびその細胞壁構成成分に対する血球の認識には、β-1,3-グルカンの関与が考えられるが、高純度に精製されたザイモセルよりもザイモサンの方が良く貧食されたことについては、β-1,3-グルカン以外に認識

・貧食を促進する分子が異物の側に存在することを示唆した。培養基底面に対する血球の接着をフィブロネクチンなどに存在するRGDペプチドが阻害することを明らかにした。このことは、血球にインテグリンあるいはその類似分子が存在することを示した。1.異物に対する接着機構に関与する血リンパタンパクの存在と血球表面の認識分子マガキの血リンパ上清およびヒト血漿フィブロネクチンにより、培養基底面を前処理すると、血球の接着・伸展率が無処理の場合と比較して2倍以上高くなることを明らかにした。そして、ここでみられた血リンパ上清やフィブロネクチンを介した血球の接着は、細胞外基質を構成する細胞接着能を有するタンパク(フィブロネクチンやビトロネクチンなど)の接着部位であるRGD(アルギニン-グリシン-アスパラギン酸)配列を基にした合成のRGDペプチドを共存させることにより、ほぼ完全に抑制された。さらに新しい知見として、RGDペプチドの対照ペプチドで、これまで報告されている細胞に対しては接着阻害作用を示さないRGE(アルギニン-グリシン-グルタミン酸)ペプチドの添加によっても、マガキ血球の接着・伸展は有意に抑制された。これらのことから、血球には接着タンパクの特定部位を認識して、異物に対する接着を促進するインテグリン様の受容体の存在が示唆された。しかし、その分子構造はこれまで知られている受容体と異なっている可能性があり、同定を進めている。2.血球における異物認識分子の同定酵母の細胞壁成分であるザイモサン・ザイモセルに対する血球の貪食能発現の実験、また可溶性の多糖類による貪食の阻害効果に関する実験を行った結果、血球によって異物と認識される異物粒子側の構成成分として、β-1,3-グルカンあるいはペプチドグリカンが重要であると考えられた。また、阻害反応は特定の多糖類を添加した時のみに認められ、血球に特定の分子を認識する部位の存在が考えられた。1.マガキ血球の異物接着部位であるインテグリン様分子の特定と塩基配列の決定昨年度までの研究において、マガキ血リンパ上清やフィブロネクチンを介した血球の接着は、細胞外基質成分で細胞接着能を有するタンパク(フィブロネクチンやビトロネクチンなど)の接着部位であるRGD(アルギニン-グリシン-アスパラギン酸)配列を特異的に認識して接着を促進する、インテグリン様の受容体の介在によることが、生化学的手法により明らかにされた。そこで、本年度はこのインテグリン様分子の特定と塩基配列の決定を試みた。その結果、RGDモチーフと特異的に結合するリガンド結合ドメイン(LBD)を含む905bpの部分配列を決定した。既知のインテグリン分子と比較した結果、マガキ血球のLBDは、腹足類や昆虫類のものと非常に高い相同性を有すること、哺乳類のインテグリンβ鎖と相同性を示すことが明らかとなった。全塩基配列は決定できなかったが、インテグリン様分子だと予想される2,600bpのcDNAのクローニングは成功した。2.血球における異物認識分子の同定酵母の細胞壁成分であるザイモサン・ザイモセルに対する血球の貪食能発現の実験を行った結果、血球によって異物と認識される、あるいは結合の対象となる異物粒子側の構成成分として、β-1,3-グルカンが重要であると考えられた。一方、酵母細胞壁の主要成分であるマンナンに対しては特異的な結合をしないことが示唆された。
T細胞運命決定における転写抑制因子Bach2の役割解析

本申請研究課題の目的は、末梢CD4 T細胞の運命決定機構における転写抑制因子Bach2の役割を明らかにすることである。Bach2は転写調節因子Batfと会合し、Th2サイトカイン遺伝子座のIL-4エンハンサー、locuscontrol regionのAP-1結合領域に結合し、IL-4の産生を抑制することで、Th2型免疫反応を制御していることがわかった。また、Bach2は老化CD4 T細胞におけるSASP (炎症性サイトカインを含む分泌性炎症因子を高発現する細胞形質)を抑制していることも明らかになった。本研究では、T細胞分化におけるBach2の役割を、特に末梢T細胞の運命決定機構への関与を中心に検討を進めている。具体的には、1)ヘルパーT(Th)細胞サブセット分化、2)メモリーT細胞分化、3)T細胞老化におけるBach2の役割について解析をおこなうとともに、4)Bach2の発現調節機構を明らかにする。平成25年度の研究実績として、申請者らは、T細胞特異的な腫瘍抑制因子Menin欠損マウスおよびBach2欠損マウスの解析から、Bach2の発現はMeninにより調節されること、Menin-Bach2経路が老化T細胞の呈するSASP(炎症性サイトカインを含む分泌性の炎症性因子を高発現する細胞形質)を制御することを明らかにした(Nat Commun. 2014)。この論文において、MeninはBach2遺伝子座のプロモーター領域に結合し、ヒストンアセチル化酵素の1つであるPCAFをリクルートすることで、ヒストンアセチル化を介して、Bach2の発現を維持していることを示した。そして、T細胞老化に伴い、MeninとPCAFがBach2遺伝子座のプロモーター領域に結合できなくなり、Bach2の発現が低下することがわかった。また、Menin欠損CD4T細胞やBach2欠損CD4T細胞では、抗原刺激による活性化後、SASPが認められるが、Menin欠損CD4T細胞にBach2を強制発現させると、SASPが抑制されることから、Menin-Bach2経路がSASPを制御することがわかった。これらの成果から、Bach2の発現はMeninによって調節されること(Bach2の発現調節)、Bach2は老化T細胞のSASPを制御すること(T細胞老化におけるBach2の役割)を明らかにすることができた。本研究課題では、末梢CD4 T細胞の運命決定機構における転写抑制因子Bach2の役割を明らかにすることを目的とし、研究を進めている。平成25年度には、CD4 T細胞老化の特徴の一つであるSASP (炎症性サイトカインを含む分泌性炎症因子を高発現する細胞形質)が、腫瘍抑制因子MeninによるBach2の発現調節を介して制御されていることを明らかにした(Nat Commun. 2014)。平成26年度はヘルパーT細胞(Th)サブセット分化におけるBach2の役割を解析した。私たちが樹立したT細胞選択的Bach2欠損マウスでは、アレルギー性気道炎症を自然発症していることが明らかとなった。そこで、in vitroにおけるBach2欠損CD4 T細胞のTh2分化を検討したところ、Th2分化の亢進が認められた。また、Bach2はTh2サイトカイン遺伝子座のlocuscontrol regionやIL-4 enhancerに結合していること、その結合領域にはBach2結合配列が存在していることを明らかにした。これに加え、Bach2欠損活性化CD4 T細胞のメタボローム解析やDNA microarray解析から、Bach2は活性化CD4 T細胞のグルタミン代謝を調節していることを見いだした。グルタミン代謝系酵素に対する阻害剤は、Bach2欠損によるTh2分化亢進を抑制するとともに、T細胞選択的Bach2欠損マウスにおいて自然発症する気道炎症の病態を軽減させた。これらの結果から、Bach2はTh2サイトカイン(特にIL-4)産生を直接抑制することに加え、抗原刺激後の細胞内代謝変化を調節することで、Th2分化を阻害していることが示された。現在、Bach2による活性化CD4 T細胞内代謝調節を介したTh細胞分化制御の詳細を検討中である。本研究課題では、末梢CD4 T細胞の運命決定機構における転写抑制因子Bach2の役割を明らかにすることを目的としている。Bach2はTh2サイトカイン(特にIL-4)産生を直接抑制し、Th2分化を阻害していることが明らかになった。そこで、平成27年度は、Bach2によるIL-4産生制御機構について検討を行った。Bach2はDNA結合領域を有していないため、DNA結合にはパートナー分子が必要である。そこでコムギ無細胞蛋白合成系とアルファスクリーンによるハイスループットスクリーニング法を用いてBach2結合蛋白質の探索を行ったところ、転写調節因子Batfファミリー(Batf1、Batf3)と会合することを見いだした。これに加えて、Th2サイトカイン遺伝子座のlocus control regionやIL-4 enhancer領域にBach2とBatfが結合していることがわかった。また、Bach2欠損活性化T細胞においてBatfの発現が上昇することも明らかになった。続いて、T細胞特異的Bach2欠損によるTh2型免疫反応の亢進におけるBatfの役割を検討した。T細胞特異的Bach-Batf二重欠損マウスでは、T細胞特異的Bach2欠損マウスで発症する気道炎症の病態が改善した。また、Bach2欠損活性化T細胞のIL-4産生の増加、Th2細胞分化の亢進がBatf欠損により抑制された。これらの結果から、Bach2-Batf複合体はIL-

4産生を抑制し、Th2細胞分化を阻害していることが明らかになった。現在、これらの成果をまとめ、論文投稿中である(論文リバイス中)。本申請研究課題の目的は、末梢CD4 T細胞の運命決定機構における転写抑制因子Bach2の役割を明らかにすることである。Bach2は転写調節因子Batfと会合し、Th2サイトカイン遺伝子座のIL-4エンハンサー、locuscontrol regionのAP-1結合領域に結合し、IL-4の産生を抑制することで、Th2型免疫反応を制御していることがわかった。また、Bach2は老化CD4 T細胞におけるSASP (炎症性サイトカインを含む分泌性炎症因子を高発現する細胞形質)を抑制していることも明らかになった。本申請研究における検討項目は、1)ヘルパーT細胞(Th)サブセット分化、2)メモリーT細胞サブセット分化、3)T細胞老化におけるBach2の役割と、4) Bach2の発現制御機構の4項目である。項目1)、3)、4)についての解析は順調に進み、一部は論文として発表済みである(Nat Commun. 2014)。検討項目1)については、Th2分化およびTh2型免疫反応(アレルギー性気道炎症)におけるBach2の役割を明らかにすることができている。今後、Th2以外のThサブセット分化およびメモリーT細胞サブセット分化におけるBach2の機能を解析する予定である。愛媛大学大学院医学系研究科免疫学ホームページ免疫学平成27年度は、昨年度に引き続き、Bach2によるヘルパーT細胞(Th)サブセット分化制御の解析を行う。特に、Bach2がグルタミン代謝を調節している知見を得たことから、Bach2による活性化CD4 T細胞代謝調節とThサブセット分化制御の関係を明らかにしたいと考えている。一方、転写抑制因子Bach2はDNA結合領域を有さない分子であるため、パートナー分子とともに標的分子の転写を抑制している。私たちは、コムギ無細胞蛋白質合成系とアルファスクリーンによるハイスループットスクリーニング法により、Bach2結合蛋白質Xを新規に同定し、この分子XとBach2の結合を免疫共沈降法にて確認した。これに加え、Bach2結合領域における、Bach2と分子Xの複合体の結合をプルダウンアッセイにて明らかにした。そこで、この分子XのT細胞選択的欠損マウスを作製し、T細胞における分子Xの機能を解析することで、Bach2の末梢CD4 T細胞の運命決定機構における役割を詳細に明らかにしたいと考えている。本研究では、T細胞分化におけるBach2の役割を、特に末梢T細胞の運命決定機構への関与を中心に検討することを目的としている。
腕から計測可能な多種生体信号を用いた手の動作意図の推定手法の開発

筋電信号を使用して、複数の手の動作を認識する手法が開発されてきた。ほとんどの研究では前腕の表面筋電信号を使用しているので、利用可能な動作関連情報に制限があった。本研究では、ハイブリッドセンサを用いたSupport vector machine(SVM)に基づく動作認識手法を提案した。ハイブリッドセンサは筋電センサと光学式距離センサで構成されており、筋電位と同時にセンサ-皮膚表面間の距離(筋の隆起情報)を計測可能とした。提案手法の有効性を調べるため、4人の被験者に対して本手法を用いた動作認識実験を行った。その結果、筋電信号のみを使用しているときに比べて動作の認識精度を向上させることができることを示した。本研究の目的は、腕から計測可能な筋電位を含む多種の生体信号を相互補完的に組み合わせた特徴量を用いて、手の複数の動作意図を精度よく推定する手法を開発することである。本年度は、本研究を実施するための基盤となる、多種生体信号の計測システムの構築および、多種生体信号から推定した動作を比較検証するためのモーションキャプチャシステムの構築を行った。(1)多種生体信号の計測システムの構築多種の生体信号を計測するため、32チャネルの計測システムの構築を行った。本システムは、筋電センサ、加速度センサ、圧力センサを前腕に装着し、各センサ入力をAD変換ボード経由でコンピュータに取り込み、時間領域・周波数領域の特徴量を複数抽出が可能である。これらの抽出した特徴量を用いて、Support vector machineによる動作認識実験が行えるようにシステムを構築した。(2)比較検証用モーションキャプチャシステムの構築本研究で開発した手法によって動作認識した結果が正しいかどうか、すでに実績のあるモーションキャプチャの計測データと比較検証するため、モーションキャプチャシステムを構築した。本システムは、指MP関節、手関節、前腕の回旋の角度を計測可能とした。本研究の目的は,腕から計測可能な筋電位を含む多種の生体信号を相互補完的に組み合わせた特徴量を用いて,手の複数の動作意図を精度よく推定する手法を開発することである.本年度は筋電センサおよび距離を計測可能なフォトリフレクタセンサを組み合わせたハイブリットセンサを試作し,これを用いて手の複数の動作を推定する手法を研究した.ハイブリットセンサは,従来の筋電センサ上部にフォトリフレクタセンサを固定することで,筋電と同時に筋の隆起によって生じるセンサー皮膚表面間の距離変化を読み取ることができる.ハイブリットセンサを前腕に4個装着し,筋電およびセンサー筋間距離情報を特徴量として,Support vector machineに基づく動作認識法で動作認識実験を行った.この結果,手の7動作(掌屈,背屈,握る,開く,前腕回内,前腕回外)を,7動作平均で約98%の認識率で認識できることを示した.筋電センサ単独での認識よりも7動作平均で約1%程度の精度向上であるが,従来の手法では認識が困難だった前腕回内と前腕回外の認識率が大きく向上した.センサー皮膚表面間の距離情報を用いることによって,筋電センサの情報を補完できたことが認識率の向上につながったと推測される.また,本手法を用いてロボットハンドを操作可能なシミュレーターシステムを構築した.本システムは,ハイブリッドセンサを装着した状態で60秒間予め決められた動作を行うことで,自動的に使用者に適応し,ロボットハンドの7動作を操作可能である.