hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多孔質セラミックスにおける骨形成メカニズムの解明と臨床応用への基礎的研究

連通気孔を有する多孔体HAセラミックス骨補填材IP-CHAは,骨芽細胞の足場の担体として有効に機能し,またIP-CHA/骨芽細胞複合体は生体親和性および骨伝導能を有し,早期の骨組織再生を促進することをこれまでに報告してきた。今回さらにIP-CHA/骨芽細胞/TGF-β1(Transforming growth factor-β1)複合体では早期に新生骨形成を認め,バイオマテリアルと骨芽細胞複合体による骨形成分子機構を明らかにすることで,より理想的な骨再建材料の開発と臨床応用へと発展する可能性が示唆された。自家骨移植に代わる骨再建・再生法として,これまで我々は多孔質セラミックス(IP-CHA)と骨芽細胞のハイブリッド人工骨が有用であること,また培養人工骨における成長因子TGF-β1の骨形成促進作用を報告してきた。本研究においては,IP-CHAにおけるヒト骨芽細胞の増殖・分化・基質合成メカニズムを遺伝子レベルで解明し,またシグナル伝達系の解析によりIP-CHAにおけるヒト骨芽細胞による骨形成過程での細胞動態の詳細を明らかにするとともに,各種成長因子の骨代謝における作用を検討することで,培養人工骨/成長因子複合体による骨形成分子機構を明らかにし,臨床応用における基礎的な裏付けを行い,より理想的な骨再建材料および骨再生誘導法の開発を目的とした。本年度は,IP-CHAにおけるヒト骨芽細胞の骨形成メカニズムの解析を行うため,IP-CHAにヒト顎骨骨芽細胞を播種し,石灰化誘導培地で培養後,骨芽細胞からmRNAを抽出し,real-time PCR法,ELIZA法にて検討を行った。多孔質セラミックス(IP-CHA)におけるヒト顎骨骨芽細胞の骨形成・分化マーカー(ALP,Type I collagen,OCN,OPN)の遺伝子発現に対する相乗効果,あるいは抑制効果を経時的に検討したところ,細胞内分子と細胞内シグナル伝達系が,ALP,Type I collagen,OCN,OPN mRNAの発現に特異的な作用をきたして骨芽細胞の増殖,分化を促進し,その細胞動態を制御している可能性が示唆された。引き続き,多孔質セラミックス/骨芽細胞複合体の臨床応用に基礎的な裏付けを行うことで,より理想的な骨再建材料の開発と臨床応用を検討する。自家骨移植に代わる骨再生法として,これまで我々は多孔質セラミックス(IP-CHA)と骨芽細胞の培養人工骨が有用であること,また培養人工骨における成長因子TGF-β1の骨形成促進作用を報告してきた。今回,IP-CHAにおけるヒト骨芽細胞の増殖・分化・基質合成メカニズムを遺伝子レベルで解明し,またシグナル伝達系の解析によりIP-CHAにおけるヒト骨芽細胞による骨形成過程での細胞動態の詳細を明らかにするとともに,各種成長因子の骨代謝における作用を検討した。IP-CHA上で培養したヒト骨芽細胞をはじめとする骨原生細胞の増殖・分化マーカーの発現の検討を行い,細胞内分子と細胞内シグナル伝達系が,ALPの活性発現,OPN,OCN mRNAの発現に特異的な作用をきたして骨芽細胞の増殖,分化をその細胞動態を制御している可能性が示唆された。また,ラット皮下埋入実験によりIP-CHA/骨芽細胞複合体の異所性骨形成能を確認し,またIP-CHA/骨芽細胞/TGF-β1複合体では早期に新生骨形成を認めた。培養骨における骨代謝に関する成長因子の役割は,より効果的で理想的な骨誘導生体材料において非常に重要であることが示唆された。本研究の遂行により,培養人工骨と成長因子の臨床応用に基礎的な裏付けがなされたと考える。今後は,培養骨芽細胞のみならず既存骨内の細胞の骨形成促進制御分子やその受容体の遺伝子発現変化と骨形成への関与について検討が必要である。口腔外科学本年度は,TGF-β1により活性化されるSmad2,3やBMPで活性化されるSmad5,8のリン酸化の調節についてWestern blot法で検討することで,成長因子によるヒト骨芽細胞内シグナル伝達経路制御の検討を行い,マイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析により多孔体セラミックス(IP-CHA)上で培養したヒト骨芽細胞の増殖,分化において特異的に発現している遺伝子の検索を行う予定であったが達成できず,当初の予定より遅れていると判断した。今後は,成長因子によるヒト骨芽細胞内シグナル伝達経路制御の検討をさらに進め,また多孔体セラミックス(IP-CHA)上で培養したヒト骨芽細胞の増殖,分化において特異的に発現している遺伝子の検索を行うと同時に,動物骨欠損モデルを作製し,IP-CHA/骨芽細胞複合体に種々のサイトカインを応用したものを埋入し,特異的遺伝子発現の解析,また蛋白の発現および局在を同定し,培養骨芽細胞のみならず既存骨内の細胞の骨形成促進制御分子やその受容体の遺伝子発現変化と骨形成への関与について検討する。さらに,形成された骨組織の機械的強度,周囲組織に対する親和性,また骨形成速度について組織学的,X線学的評価を行う予定である。

現時点で研究目的の達成度に遅れを生じているが,申請者が所属する研究室の武知正晃准教授を中心とする顎骨再生研究グループは,「顎骨組織再建のための生体材料」の研究分野において国内外でリードしており(骨補填材・人工骨の変遷:日本顎顔面インプラント学会誌2012年),本研究の遂行にあたりサポートが期待できる。
『先代旧事本紀』の総合的研究

日本文学・日本史学・神道学・日本語学の四分野の研究者による「先代旧事本紀研究会」を組織し、学際的に『先代旧事本紀』の研究史上の問題点と今後の課題を考究する共同研究を行った。平成29年9月に公開研究発表会を実施した。神話としての特徴、用字意識など編纂と内容の問題に加えて、神道の祭儀・思想・文献、訓詁注釈・国学等に与えたの影響について、『先代旧事本紀』の持つ学問的な意義を明らかにした。本研究の成果は、研究代表者、分担研究者に3名の研究者を加えた12名による論文10編とコラム4編を掲載する『先代旧事本紀の現状と展望』(上代文学会叢書)を平成30年5月に笠間書院より刊行し、広く開示する。分担研究者と個々に担当内容についての確認を行い、平成28年8月の研究会実施に向けた準備を行っている。書誌に関する研究については、平成27年8月と12月に分担研究者の松本弘毅氏とともに、日光山輪王寺を訪問して天海蔵『先代旧事本紀』の調査を実施した。先ず8月の初回訪問時には、当該写本を実験し、本文の校正と奥付、装丁などの大まかな確認を行った。12月には、許可を得て全十巻五冊の写真撮影を行った。現在、写真データの整理と分析を行っている状態である。11月には、水戸講道館所蔵本の調査のための情報収集のため、常盤大学で実施された藝林會大会に参加し、水戸私学会理事梶山孝夫、但野正弘両氏からヒアリングを行ったが、閲覧が極めて難しいことが判明した。善後策を現在模索中である。併せて、今年夏に実施予定の、石上神宮蔵本の調査に向けての準備を行っている。古事記学会平成26年度11月例会に於いて、「『先代旧事本紀』編纂論序説」と題する研究発表を行い、本研究で扱う内容を整理して問題の所在について確認した。併せて、『先代&#159636;事本紀』本文に含まれる、記・紀、『古語拾遺』からの引用ではない独自記事を網羅的に整理して、論点を整理した。巻五「天孫本紀」所載のニギハヤヒ後裔系譜と丹後國籠神社所蔵の国宝『籠名神社祝部氏係圖』『海部氏勘注系圖』との比較検討が必要である点を指摘した。両者には、共通する尾張氏関係の人物の名が記載されており、特に『海部氏勘注系圖』に関しては「天孫本紀」系図に依拠して作られたものであるとの見通しに立って、分析してゆく予定である。本研究に関する論文は、『古代史研究の最前線古事記』(平成16年5月洋泉社刊)に「なぜ、神武東征は九州を出発するのか」を、「タケミカヅチと藤原氏」を『古事記年報』58(平成28年3月古事記学会発行)に発表した。平成26年度に研究会を実施する予定であったが、分担研究者に依頼する研究内容の決定に手間取り、年度内の実施ができなかったため。また、写本調査に関しては、講道館本の閲覧が叶わなかったため。『先代旧事本紀』所載の系図の受容についての調査を行った。『先代旧事本紀』の本文中には、巻一「神代本紀」巻四「地祇本紀」巻五「天孫本紀」の三巻に、他の文献には見られない独自の系図が記載されている。当該文献の性格から最も重要と考えられる「天孫本紀」所載の天照国照彦天火明櫛玉饒速日尊(あまてるくにてるひこあめのほあかりくしたまにぎはやひのみこと)を祖とする物部系図に注目し、その受容の様相を調査した。丹後国一宮籠神社(このじんじゃ)には、昭和51年に国宝指定を受けた「海部氏系図」「海部氏勘注系図」が伝えられる。後者の「海部氏勘注系図」では、始祖天火明の後裔にあたり籠神社の祝(はふり)を世襲した海部直(あまのあたえ)の出自を示すものである。「天孫本紀」の系譜の十九代のうち、十三代の神名・人名が「海部氏勘注系図」と一致している。「海部氏勘注系図」の成立時期は江戸時代と考えられており、「天孫本紀」に基づいて作られたと考えられる。如上の内容で、平成29年4月の古事記学会例会於ける研究発表の準備を行った。本研究の内容と関連する研究として、宮廷儀礼としての大嘗祭(だいじょうさい)についての調査・研究を行った。大嘗祭には、『先代旧事本紀』の成立に深く関わったと考えられる物部氏の同族の石上氏が楯を立てる職掌を務めている。研究代表者は、「久米歌と大嘗祭」(『氏族伝承と律令祭儀の研究』所収)「マドコオフスマ考(『国文学研究』第162集)を発表している。折口信夫のマドコオフスマの秘儀説を否定すると、大嘗祭の即位儀礼としての意義が失われるとする批判に対し、奈良朝以前の私幣禁断(しへいきんだん)の制下では、アマテラス祭祀は天皇以外に許されておらず、即位した天皇による皇祖神の祭祀権の独占的な継承を周知せしめる点に大嘗祭の本義があることを論じた。

(「大嘗祭の本義に関する私見」『古代研究』第50号)本年度夏に研究代表者と分担研究者による研究発表を予定していたが、上代文学会で実施する第二回夏季セミナー「古事記・日本書紀入門」が8月に開催され、研究代表者がその責任者を務め、分担研究者も8名中6名にその講師を依頼しなければならない状況が生じた。9月以降は、セミナーの内容に関するブックレットの原稿執筆があったため、年度内の実施が困難となった。分担研究者には、密に連絡を取り、次年度の研究発表と上代文学会研究叢書に掲載する論文の内容についての検討を依頼し、最終年度に成果を発表できるよう調整を継続して行った。平成27年度は、7月に日本大学文理学部にて研究代表者、分担研究者が集まり、3年間の研究の進め方と課題の設定について話し合いを行った。平成28年度に研究発表会を実施し、その質疑の内容を踏まえて論文を執筆し、論集を編むことを確認した。各自で『先代旧事本紀』に関する研究書、研究論文を収集、分析して研究史を把握し、写本調査を実施した。平成28年度は、研究代表者、分担研究者9名のうち7名が8月に実施した上代文学会夏季セミナーで講師を務め、ブックレットの原稿を執筆すべき事情が生じた。そのために、研究発表会は次年度に延期して、個々に本研究と関係する内容の口頭発表と論文執筆を行った。平成29年度は、同じく5名が8月の夏季セミナーの講師を務めたため、研究発表会を9月9日に設定して早稲田大学早稲田キャンパスにて「先代旧事本紀研究会」と題して公開の研究発表会を実施し、5名が下記の題目で研究発表を行った。1「『先代旧事本紀』神代史の構想」松本直樹、2「「天孫本紀」所載系譜の受容」工藤浩、3「本居宣長『古事記伝』における『先代旧事本紀』の受容」小林真美、4『先代旧事本紀』の諸本について」松本弘毅、5「『先代旧事本紀』における熟字と単漢字ー「誕生」と「生」ー」奥田俊博。本研究の成果は、先述の5名に、分担研究者4名と西岡和彦氏(國學院大學)、鈴木正信氏(文部科学省)、星愛美氏(奈良女子大学大学院生)を執筆者に加えて、第三期上代文学会叢書『先代旧事本紀の現状と課題』(笠間書院、平成30年5月刊行予定)として公表する。日本文学・日本史学・神道学・日本語学の四分野の研究者による「先代旧事本紀研究会」を組織し、学際的に『先代旧事本紀』の研究史上の問題点と今後の課題を考究する共同研究を行った。平成29年9月に公開研究発表会を実施した。神話としての特徴、用字意識など編纂と内容の問題に加えて、神道の祭儀・思想・文献、訓詁注釈・国学等に与えたの影響について、『先代旧事本紀』の持つ学問的な意義を明らかにした。本研究の成果は、研究代表者、分担研究者に3名の研究者を加えた12名による論文10編とコラム4編を掲載する『先代旧事本紀の現状と展望』(上代文学会叢書)を平成30年5月に笠間書院より刊行し、広く開示する。分担者の研究内容がほぼ決まった現在、平成28年8月実施に向けて調整を行っている。78月に12回の研究発表会を必ず実施して、9月半ばまでに上代文学会叢書に掲載する原稿の執筆と提出を依頼している。現在題名として予定されているのは、「先代旧事本紀の神話」「地祇本紀の出雲関係記事と石上神宮」「先代旧事本紀の系譜の受容」「せ「先代旧事本紀と尾張氏」「国造本紀の諸問題」「先代旧事本紀と物部氏の祭儀」「先代旧事本紀の写本」「先代旧事本紀の序文・本文の文字遣い」がある。課題が未定の分担研究者とは、継続的に相談を行い、6月までには研究内容を決定する予定である。なお、提出された論文を精査して、11月に出版助成の申請を行うこととする。日本文学当初平成27年度内に3回予定していた写本調査が1回しか実施できなかったため。また、平成27年度に実施予定であった研究会が、諸般の事情で平成28年8月にずれ込んだため。
高強度中赤外光源の開発と励起状態プロトン/水素移動反応機構の研究

本研究では超音速ジェット赤外分光へ適用可能な、高強度、広掃引性、かつ高分解能を有する新規中赤外波長可変レーザーの開発を行なった。レーザーは1000-2200cm^<-1>の領域で出力0.5mJ/pulse以上(最大>2mJ/pulse)、分解能<0.4cm^<-1>を達成した。この範囲を一度に連続掃引可能であり、中赤外領域の超音速ジェット赤外分光に新たな波長領域を開拓した。実際に、フェノール-アンモニアやサリチル酸メチルといった系の分光測定へ適用し、骨格振動の変化からプロトン移動反応のメカニズムについての新たな知見を得ることに成功した。本研究は、新たなレーザー光源を開発することで、これまでは困難であった超音速ジェット中の分子に対する512μm領域の中赤外領域の赤外分光を可能にし、気相孤立状態での化学反応を骨格振動領域の赤外分光により詳細に研究することを目的としている。平成21年度は、ZnGeP_2結晶中での差周波発生を利用した、二重共鳴分光法に適用可能な局出力、高分解能、かつ波長掃引幅の広い中赤外レーザー光源の開発を中心に研究を行なった。まず低波数領域の出力増大を図るため、低波数領域の発生に適した新たなZnGeP_2結晶を導入することで、10002000cm^<-1>の全領域で05mJ/pulse以上の実効出力値を達成した。さらに、2μm光発振キャビティ内ヘエタロンを組み込み発振波長幅を狭線化するとともに、励起YAGレーザーヘインジェクションシーダーを導入することで、上記出力値を減少させることなくエネルギー分解能を0.4cm^<-1>まで向上させることに成功した。次に開発した中赤外光源の分光測定への適用性を調べるために、超音速ジェット冷却した単純なペプチド分子、アセトアニリドやZ基保護化-アミノ酸分子、に対する赤外分光を行ない、その構造解析を行った。開発した光源を用いることで、OH、NH伸縮振動に加え、新たに10002000cm^<-1>領域のアミドバンドなどの骨格振動領域についてもジェット冷却分子の詳細な赤外スペクトルの測定が確実に行なえることが確認された。さらに、量子化学計算を利用したスペクトル解析から、精密な分子配座(コンボメーション)の決定が可能であることも実証できた。これにより、これまで精力的に行なわれてきた3000cm^<-1>以上の領域の赤外スペクトルを基にした水素結合構造の精密決定を、骨格振動領域における分子構造決定にも展開できることを初めて示した。本研究は、ZnGeP_2結晶中での差周波発生を利用した新たな中赤外領域のレーザー光源を開発することで、これまでは困難であった超音速ジェット中の分子に対する512μmの骨格振動領域の赤外分光を可能にし、基本的な反応素過程を気相孤立状態のクラスター構造から明らかにすることを目的とした。平成22年度は、昨年度までに開発した中赤外レーザー光源を用いて、超音速ジェット中のフェノール-アンモニア(PhOH-(NH_3)_n)及びベンゼンダイマー(Bz_2)クラスターの赤外分光を行ない、これらのクラスター内反応の反応生成物の構造決定に初めて成功した。PhOH-(NH_3)_nは単純な酸塩基対のモデル系として、特にその第一励起状態におけるプロトン(あるいは水素)移動反応の研究が盛んに行なわれてきた。しかし凝集相における酸解離反応の主戦場であるはずの電子基底状態におけるプロトン移動反応については、研究手法が無いためほとんど手付かずであった。本研究により初めて基底状態のフェノール骨格のCO伸縮振動の観測に成功し、n>6において基底状態プロトン移動が生じることを初めて明らかにした。この結果は基底状態におけるクラスター内プロトン移動反応を構造論に基づいて証明した初めての例であると考えており、酸解離過程の分子論的理解の面で大きな成果である。さらに、Bz_2のエキシマー形成反応についても同様の赤外分光を適用し、エキシマー状態が実際に平行構造であること、振動励起状態において電荷の局在化が生じることを初めて構造論的に示した。これらの反応は、容易に赤外分光が可能な3μm領域のXH伸縮振動には反応生成物の構造変化がほとんど反映されないため、これまで明確な解答が得られていなかった。本研究で開発した中赤外レーザー光源によって初めて可能になった骨格振動領域の赤外分光は、化学反応の構造論的解明に道を開き、今後の反応機構研究の発展にとって極めて重要な道具立てとなるはずである。
マイコプラズマGli349タンパク質の構造ダイナミクス解析

マイコプラズマの滑走運動は新規の運動様式であり、そのメカニズムの解明が重要課題である。この運動は、Gli349タンパク質が「足」のように機能し、構造変化することによって起きる。しかし、Gli349の運動機構を明らかにするためには、Gli349の詳細な立体構造とダイナミクスの解明が必要である。先行研究により、Gli349は約100残基の球状ドメインが18個連結した構造を持つことが示唆されている。そこで本研究では、Gli349を短い球状ドメインに断片化して、各々の立体構造とダイナミクスを解明したのち、それらを連結して再構築することにより、Gli349全体の詳細構造とダイナミクスの解明を目指す。昨年度までの研究から、Gli349のK-L-Mリピート付近に対応する断片(KLM)は可溶性を持ち、構造解析が可能であることがわかった。そこで今年度は、KLM断片の詳細構造の解析を進めた。X線溶液散乱法により、KLMには3つの球状ドメインが存在することが示唆された。そこで、KLMに対してプロテアーゼ処理を行い、質量分析を行った結果、各球状ドメインの切れ目の位置(2ヶ所)を同定することができた。これらの位置で切断したタンパク質断片を作製し、X線溶液散乱法や円二色性スペクトル測定などにより構造解析を行ったところ、Gli349を構成する球状ドメインの切れ目の位置は、先行研究で予測されたリピート境界から数十残基程度ずれていることが明らかになった。以上のようにして、Gli349タンパク質を構成する球状ドメインの境界位置を同定することに成功した。今後、同定されたドメイン境界で分割した各球状ドメインの詳細な立体構造とダイナミクスを、NMR法などを用いて解析していく予定である。この他に、NMR法やX線溶液散乱法などを用いて、タンパク質の立体構造、ダイナミクス、機能発現機構などに関する研究も行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。そこで本研究では、Gli349を短い構造ユニット(リピートやヒンジ)に断片化して、各々の立体構造とダイナミクスをNMR法やX線小角散乱法によって解明したのち、それらを連結して再構築することにより、Gli349全体の詳細構造とダイナミクスの解明を目指す。平成25年度は、次の成果を得た。以前の理論解析で推定されたGli349のリピート部位の情報を用いて、Gli349を断片化したタンパク質約6種類の発現系構築と精製を行った。その結果、これらのリピート断片は可溶性が低く、安定なドメイン構造として単離できなかった。次に、Gli349のドメイン境界を独自に推定し、約10種類のタンパク質断片の発現系構築と精製を行った。その結果、可溶性の高いタンパク質断片を1個得ることができた。しかし、NMR測定が可能なほど高濃度にすることはできなかった。そこで、X線小角散乱法を用いて、この可溶性断片の立体構造解析を行った結果、その断片内に含まれるリピート構造の概形と、リピート間の空間的配置についての情報を得ることができた。このことから、Gli349は予想通り、短い構造ユニットが繰り返し出現するリピート構造を持つことが示唆された。しかし、以前の理論解析から推定されたリピート境界の位置は、修正が必要かもしれない。この他に、NMR法などを用いて、タンパク質のダイナミクス解析に関わる研究も行った。また、タンパク質の立体構造に関する統計的解析も行った。

今後、同定されたドメイン境界で分割した各球状ドメインの詳細な立体構造とダイナミクスを、NMR法などを用いて解析していく予定である。この他に、NMR法やX線溶液散乱法などを用いて、タンパク質の立体構造、ダイナミクス、機能発現機構などに関する研究も行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初、Gli349タンパク質断片を構造解析可能な状態で得ることに困難があったが、10種類以上のタンパク質断片を作成して試行錯誤した結果、この問題を克服できた。この可溶性断片のX線小角散乱解析により、Gli349の構造ユニットの概形、および、構造ユニット間の空間的配置を明らかにし、Gli349がリピート状構造を持つことを示した。今後は、平成25年度に得られた可溶性断片の詳細な立体構造と運動ダイナミクスを解析していく予定である。具体的には、まず、複数のリピートを含んでいる可溶性断片を、更に各リピート単位にまで断片化する。次に、このリピート断片に、可溶性を向上させるためのタグなどを付加したあと、NMR法を用いて、三次元立体構造の決定、および、ダイナミクス測定を行う。立体構造決定後は、相同性モデリングによって、他の全リピートの構造を予測する。これらの実験と並行して、平成25年度に行ったものとは異なる断片化も試みて、より可溶性の高いGli349断片を得ることも検討する。
あいまいさを考慮した空間情報による環境評価シミュレーション手法の開発

環境問題の多くは局所スケールの問題から発生し広域な範囲に影響を与えている。このため,昨年度までの研究において,高分解能センサで取得される局所的な情報を低分解能センサで取得されたデータを介して広い範囲に外挿し細かな情報を推定する手法を開発した。今年度は開発手法の改良を目的とし,山地や海域など異なる特性を示す複数の土地被覆情報から構成される地域の環境変化について検討を加えた。具体的には,秋田県鳥海山および鳥海山からの伏流水が湧出する日本海沿岸部を対象とし,リモートセンシングデータと各種パラメータとの関連について検討を加えた。始めに,伏流水の湧出に伴う海水温度の相対的な差異を判読するため,多時期に取得されたランドサットデータの熱バンドデータ(2002年9月2日(9月データ),1999年8月1日(8月データ),2001年3月23日(3月データ))のDN値に色変換処理を施した。その結果,対象領域の海水温度は,周辺地域の海水温度と比較し低くなっていることを確認した。次に,対象領域における海水温度の相対的な差異を求め,伏流水の湧出地点を推定した。9月および8月データにおける推定地点では,一部に相違が認められるものの,海水温度の低く示される地点は一致していていた。また,上記データと比較し明らかな差異の抽出は困難であるものの,3月データにおいても伏流水の湧出により各推定地点と周辺領域との間に相対的な温度差の生じていることが見て取れた。すなわち,リモートセンシングデータから伏流水の湧出地点推定が可能であることを明らかにした。最後に,海域を対象としてK-means法によるクラスタリングを施し,地形情報と比較した。その結果,特に3月データ(熱バンドデータを除く)のクラスタリング結果において,塩分濃度の境界線の位置がクラスタリング結果と大局的に一致している様子が認められた。環境問題の多くは局所スケールの問題から発生し広域な範囲に影響を与えているため,高分解能センサで取得される局所的な情報を低分解能センサで取得されたデータを介して広い範囲に外挿することにより,細かな情報を広範囲・多頻度で推定することのできる手法の開発が望まれている。そこで本研究では,リモートセンシングデータを用いた環境変化の評価法の開発を目的とし,パラメータとして海水温度の差異に着目し検討を加えた。本研究で提案する手法の概要は以下のようになる。始めに,広範囲・高頻度で取得されるNOAAデータと高分解能データであるランドサットTMデータを対象とし,データに包含される多種多様な「あいまいさ」を考慮するため,ファジィ回帰分析を施した。次に,着目画素を9分割にして擬似画素を作成し,擬似画素と近傍画素との関連の度合いを求めた。また,擬似画素の含まれるオリジナル画素の値と関連のある近傍画素の値をファジィ出力値集合の入力値とした。最後に,算出したファジィ回帰直線をスライスし,そのスライスレベルにおける水温データのファジィ出力値集合を求め,簡略化ファジィ推論法により輝度情報(海水温度)を推定した。ブイロボットにより観測された海水温度(対象:日本海)と比較したところ,提案手法による推定結果はNOAAデータを用いて推定した海水温度よりも推定誤差が低減することを確認した。また,一般的な内挿法である最近隣内挿法や3次たたみ込み内挿法による結果と比較したところ,分解能に埋もれ判読の困難であった沿岸部などの領域における細かな温度情報が,空間情報を用いた提案手法により判読可能であることを明らかにした。今後は,リモートセンシングデータから得られる海水温度と岩ガキなどの沿岸部における生態系との関連,並びに土地被覆情報の季節変化がリモートセンシングデータに与える影響などについて検討を加える予定である。

その結果,特に3月データ(熱バンドデータを除く)のクラスタリング結果において,塩分濃度の境界線の位置がクラスタリング結果と大局的に一致している様子が認められた。
金属/有機半導体界面の原子拡散安定性とショットキーバリアの研究

本研究の目的は、第一原理計算を用いて、金属/有機半導体界面を対象に、原子拡散に対する電子状態と電場下での不純物含有構造安定性を解明することである。具体的には、多種存在する有機半導体に共通な性質を解明するために、比較的分子構造の小さなナフタレン分子をペンタセン分子固体の密度に倣って配置したモデル分子固体を作成し、これを用いて様々な不純物原子(Al,Au,In,O,H等)が拡散した後に作り出すホスト分子固体の電子構造の変化(HOMO,LUMO準位)や不純物準位について系統的に調べた。その結果、分子固体の電子構造の変化や不純物準位は、主に次の4つに分類されることが明らかとなった。1.Al,Ga,In,Mg,Naといった電気陰性度の小さな陽イオン原子は、そのp軌道がホスト分子固体のπ*軌道と混成軌道を作り、ドナーとして振る舞う。2.O,S,Seといった電気陰性度の大きな陰イオン原子は、HOMO準位より低いエネルギー位置に孤立準位を作る。3.Nは、その電気陰性度の大きさからアクセプターとなり、HOMO準位の上約0.3eVに分子固体のπ軌道とNのp軌道を用いた混成軌道から成る不純物準位を作る。一方、SiやAsといった中間原子価の原子は、p軌道を用いてHOMO-LUMOギャップ間の中央付近に深い不純物準位を作る。4.Au,Pt,Niといったd軌道金属原子は、s(Au,Pt)、d(Ni)、π*-d混成軌道(Ti,Hf)からなる局在した深い不純物準位をHOMO-LUMOギャップ間中央付近につくることを明らかにした。これらの分類は、Si等の無機半導体とは全く異なる特性を示すものとして理論的・科学的に重要であると共に、実験や応用において不純物準位の特定を可能にするものであり、今後の研究に向けての有益な知見が得られた。本研究の目的は、第一原理計算を用いて、金属/有機半導体界面を対象に、原子拡散などに対する界面の構造安定性を明らかにすること、それら界面構造変化に伴う界面電子物性変化を解明することである。具体的には、多種存在する有機半導体に共通な性質を解明するために、その幾何(環状・鎖状の分子形や分子配置)に注目してグラフェン・ポリアセチレンとオリゴアセンが作るモデル分子固体を採用し、拡散の断熱ポテンシャルを電子構造の立場から解析した。本年度得られた知見は以下である。1.有機分子固体中の金属原子の拡散形態は拡散する金属原子の電気陰性度に依存して2つに分類されることを明らかにした。例えば、電気陰性度の小さい原子は炭素間π結合を横切り拡散しそのバリアは0,4-0.8eVと大きく、一方、電気陰性度の大きな原子は炭素間π結合に沿って拡散しそのバリアは0.2eV以下と小さくなる。2.バリア発生の起源も1.に倣って2つに分類でき、電気陰性度の小さい原子は近接有機分子との電子の授受によるイオン結合、電気陰性度の大きな原子は近接有機分子との共有結合であることを分子固体の電荷分布及びバンド構造の変化を解析することにより、初めて解明した。3.有機分子が密な分子固体中では、拡散バリアは分子配位や分子間距離といった弾性的な力が支配的に働き、これに依存して、原子の安定位置や拡散パスも大きく変化することを明らかにした。例えば、空間的に密な向きでの拡散では原子は分子端で停止するが、空間的に疎な向きでの拡散では原子は分子軸に沿って分子間を進み大きな異方性を生むこと等が解明され、次年度の研究に向けての有益な知見が得られた。

これらの分類は、Si等の無機半導体とは全く異なる特性を示すものとして理論的・科学的に重要であると共に、実験や応用において不純物準位の特定を可能にするものであり、今後の研究に向けての有益な知見が得られた。
DNAマイクロアレイを用いた表皮の分化、増殖に関与する新しい遺伝子の発見

体の表面にある表皮は体を防御する役割を担っている。多くの生物学者がその表皮の増殖そして分化というメカニズムを解明しつつある。RasのシグナルやWntシグナル、Notchシグナル、Oct-6,Oct11,ESE2,Klf4などの転写因子、NF-kappaBのシグナルやレチノイン酸とそのレセプター、ケラチン蛋白質、カテニン、カドフェリンなどの細胞接着因子、類天疱瘡抗原やインテグリンファミリーに代表されるような表皮の基底膜を構成する蛋白などが代表的なものである。我々が解析を行っているGPI-アンカー型蛋白も表皮の分化に関与していることが示されている。これら表皮の分化、増殖を制御する因子の解明は未だ十分ではなく、皮膚の幹細胞を制御する因子に至っては解析が始まったばかりであり、未知な部分が多い。そこで我々は分化がおさえられている状態と培地にカルシウムを添加することにより分化が促進される状態にヒト表皮ケラチノサイトを培養しその細胞よりRNAを抽出した。現在それを基にDNAマイクロアレイにて差のある遺伝子の解析を行ったところ、カルシウム添加によりその発現が減少する遺伝子としてintegrin beta3,RafD,Gp130 transcript variant1,elastase 3A,IL6 receptor transcript variant 1,Ras homolog genefamily member 1,PIK3AP1などRas,インテグリン関連の遺伝子が、カルシウム添加によりその発現が増加する遺伝子としてHypothetical protein FLJ23168、Arrestin 3,Uncharacterixed bone marrow protein BM045,TGF bata1 inducedtranscript 1,Cellular retionic acid binding protein 2,Hypothetical protein FLJ14624,Plexin C1などが見つかった。Wntシグナル、Notchシグナル、Oct-6,Oct11,ESE2,Klf4などの転写因子、NF-kappaBのシグナルやレチノイン酸とそのレセプター、ケラチン蛋白質、カテニン、カドフェリンなどの細胞接着因子、類天疱瘡抗原やインテグリンファミリーに代表されるような表皮の基底膜を構成する蛋白などが代表的なものである。また、最近になり皮膚の幹細胞が毛包と表皮をちょうどつなぐ部分に当たるbulgeというところに存在していると考えられるようになり、いくつかの転写因子が(Tcf3,Lef1など)その部分に存在し、幹細胞の分化増殖に関わっていることが明らかになってきた。しかし、これら表皮の分化、増殖を制御する因子の解明は未だ十分ではなく、皮膚の幹細胞を制御する因子に至っては解析が始まったばかりであり、未知な部分が多い。現在それを基にDNAマイクロアレイにて差のある遺伝子の解析を行っているところである。その中で表皮ケラチノサイトの分化増殖、もしくは幹細胞を制御する新たな遺伝子を数個同定し、TGF-beta刺激などの他の分化促進因子の刺激によるこの新たな遺伝子の発現の解析等を行い、表皮ケラチノサイトの分化増殖に重要な遺伝子と推測されれば、その遺伝子をヒトケラチノサイト、またはヒトケラチノサイト由来のcell lineであるHaCaT cellに強制発現、あるいはRNAiなどにより発現を抑制し、分化増殖がどのように変化するかということを解析する。

RasのシグナルやWntシグナル、Notchシグナル、Oct-6,Oct,11,ESE2,Klf4などの転写因子、NF-kappaBのシグナルやレチノイン酸とそのレセプター、ケラチン蛋白質、カテニン、カドフェリンなどの細胞接着因子、類天庖瘡抗原やインテグリンファミリーに代表されるような表皮の基底膜を構成する蛋白などが代表的なものである。我々が解析を行っているGPI-アンカー型蛋白も表皮の分化に関与していることが示されている。これら表皮の分化、増殖を制御する因子の解明は未だ十分ではなく、皮膚の幹細胞を制御する因子に至っては解析が始まったばかりであり、未知な部分が多い。そこで我々は分化がおさえられている状態と培地にカルシウムを添加することにより分化が促進される状態にヒト表皮ケラチノサイトを培養しその細胞よりRNAを抽出した。現在それを基にDNAマイクロアレイにて差のある遺伝子の解析を行ったところ、カルシウム添加によりその発現が減少する遺伝子としてintegrin beta3,RafD, Gp130 transcript variant1,elastase 3A, IL6 receptor transcript variant 1,Ras homolog genefamily member 1,PIK3AP1などRas,インテグリン関連の遺伝子が、カルシウム添加によりその発現が増加する遺伝子としてHypothetical protein FLJ23168、Arrestin 3,Uncharacterixed bone marrow protein BM045,TGF bata1 inducedtranscript 1,Cellular retionic acid binding protein 2,Hypothetical protein FLJ14624,Plexin C1などが発見された。
脊椎動物における時計蛋白質の多段階リン酸化機構の解明

概日時計機能はほぼ全ての生物に内在し、多様な生理現象にみられる概日リズムを制御している。時計遺伝子の転写と翻訳を基本骨格とした概日時計の分子発振は、約24時間という非常に長くて安定した周期をもち、この周期の調節には時計蛋白質のリン酸化が重要な役割を果たす。当研究室では、時計蛋白質のCRY2とE4BP4が複数のキナーゼによって段階的にリン酸化され、その結果、分解へと導かれることを示してきた。本研究では、この多段階リン酸化の引き金をひく「プライミングキナーゼ」の実体を明らかにし、時計蛋白質の制御メカニズムに迫ることを目標としている。私は、CRY2のSer557をリン酸化するプライミングキナーゼを探索するため、マウス肝臓からSer557リン酸化活性を精製した。様々なキナーゼ阻害剤を用いた解析の結果、活性を担う分子としてDYRK1Aを同定した。重要なことに、マウス肝臓におけるDYRK1AのCRY2 Ser557リン酸化活性は、CRY2が蓄積する時間帯をピークとする日周変動を示した。さらに、Dyrk1aを培養細胞においてノックダウンすると、約0.5時間の時計周期の短縮が認められた。Dyrk1aノックダウン細胞におけるCRY2蛋白質量の日周変動を核と細胞質にわけて調べたところ、細胞質においてはCRY2蛋白質量が一日を通して異常に高いレベルを示した。一方、核内のCRY2の最高レベルと最低レベルは殆ど変化しないものの、正常よりもCRY2がより早いタイミングで蓄積しはじめる様子が観察された。以上の結果から、DYRK1AはCRY2が蓄積する時間帯において細胞質CRY2の分解を促進し、CRY2の核移行タイミングを遅延させるという重要な機能を持つと考えられた。つまりCRY2のSer557リン酸化による分解制御は、時計遺伝子の転写抑制時刻の遅延メカニズムとして時計の周期を調節すると考えられる。概日時計機能は地球上のほぼ全ての生物に内在し、多様な生理現象にみられる概日リズムを制御している。当研究室の先行研究により、MAPKはCRY2Ser557をin vitroでリン酸化する事が示された。しかし、培養細胞におけるMAPKの強制発現や不活性化はCRY2 Ser557のリン酸化レベルに影響を及ぼさないため、生体内ではMAPK以外のキナーゼがSer557をリン酸化していると考えられた。そこで、CRY2のSer557をリン酸化するプライミングキナーゼを探索するため、Ser557リン酸化活性を定量的に解析できるin vitroキナーゼアッセイ系を構築した。マウス肝臓の懸濁液をDEAEカラムクロマトグラフィーによって分画し、各画分の活性を検出した。その結果、Ser557リン酸化活性が複数ピークに分離することが判明した。活性化型MAPKを含まないピークに注目して実験を進め、様々なキナーゼ阻害剤を用いた解析の結果、一つの候補分子を同定した。さらに、CRY2のSer557リン酸化という分子レベルの現象が個体レベルの行動リズムにどう反映しているかを調べるため、S557A変異を導入したCry2遺伝子ノックインマウスを作製した(理研CDBとの共同研究)。今後は野生型マウスとのバッククロスを重ね、遺伝的背景を均一にした動物を用いて実験を行う予定である。私はこれまでに、CRY2のSer557をリン酸化するプライミングキナーゼを探索するため、マウス肝臓からSer557リン酸化活性を精製した。様々なキナーゼ阻害剤を用いた解析の結果、リン酸化活性を担う一つの候補分子を同定した。本年度は、この候補分子が細胞内においても機能するか否かを検証するために、shRNAによる候補分子のノックダウン実験を行った。NIH3T3細胞においてキナーゼをノックダウンすると、プロテアソーム阻害剤であるMG132の存在下においてCRY2 Ser557のリン酸化レベルが減弱した。一方、MG132非存在下においては、CRY2のタンパク質量の増加が認められた。次に、このキナーゼが細胞時計に与える影響を調べるため、当該キナーゼをノックダウンした細胞における概日時計の可視化実験を行った。その結果、ノックダウン細胞では、概日時計の周期が変化することが見出された。

以上の事実は、今回、私が同定したキナーゼがCRY2タンパク質量の制御を通して概日時計の周期を制御する可能性を強く示唆している。概日時計機能はほぼ全ての生物に内在し、多様な生理現象にみられる概日リズムを制御している。時計遺伝子の転写と翻訳を基本骨格とした概日時計の分子発振は、約24時間という非常に長くて安定した周期をもち、この周期の調節には時計蛋白質のリン酸化が重要な役割を果たす。当研究室では、時計蛋白質のCRY2とE4BP4が複数のキナーゼによって段階的にリン酸化され、その結果、分解へと導かれることを示してきた。本研究では、この多段階リン酸化の引き金をひく「プライミングキナーゼ」の実体を明らかにし、時計蛋白質の制御メカニズムに迫ることを目標としている。私は、CRY2のSer557をリン酸化するプライミングキナーゼを探索するため、マウス肝臓からSer557リン酸化活性を精製した。様々なキナーゼ阻害剤を用いた解析の結果、活性を担う分子としてDYRK1Aを同定した。重要なことに、マウス肝臓におけるDYRK1AのCRY2 Ser557リン酸化活性は、CRY2が蓄積する時間帯をピークとする日周変動を示した。さらに、Dyrk1aを培養細胞においてノックダウンすると、約0.5時間の時計周期の短縮が認められた。Dyrk1aノックダウン細胞におけるCRY2蛋白質量の日周変動を核と細胞質にわけて調べたところ、細胞質においてはCRY2蛋白質量が一日を通して異常に高いレベルを示した。一方、核内のCRY2の最高レベルと最低レベルは殆ど変化しないものの、正常よりもCRY2がより早いタイミングで蓄積しはじめる様子が観察された。以上の結果から、DYRK1AはCRY2が蓄積する時間帯において細胞質CRY2の分解を促進し、CRY2の核移行タイミングを遅延させるという重要な機能を持つと考えられた。つまりCRY2のSer557リン酸化による分解制御は、時計遺伝子の転写抑制時刻の遅延メカニズムとして時計の周期を調節すると考えられる。
カナダにおける優生思想の展開と移民

本研究は、19世紀末20世紀中葉のカナダ社会における優生思想と精神衛生運動の展開について、カナダ精神衛生全国会議やカナダ優生学協会などの活動を中心に考察し、これらの組織が移民政策改革や断種法制定を要求していく過程を分析した。本考察を通して、当時、「精神薄弱」など精神を患った人びとが、「健常」と「狂気」の中間に位置するとみなされ、とりわけイギリス系など「白人」主流派からは「純潔で白い」カナダ社会を脅かす存在として危険視されていたことを明らかにした。本研究課題は、19世紀末から20世紀前半にかけてのカナダにおける優生思想の展開を、移民問題などと絡めて考察することによって、優生思想が「白人」社会カナダの建設・統合において有益なイデオロギーとみなされたことを描き出すとともに、カナダでの優生思想の普及において英米の影響が交錯していた側面を析出することを目的としている。初年度にあたるH19年度は、以下の3点を実施した。1先行研究の整理:本研究の遂行にあたって参考となる研究視角や研究手法を修得するため、イギリス、アメリカ合衆国、ドイツ、日本など、カナダ以外の地域における優生思想の展開を抑えるとともに、精神医学史や優生学史など科学史全般について基礎的知識の理解に努めた。2カナダの移民政策・先住民政策に関する考察:当該期のカナダ社会が、イギリス性(ブリティッシュネス)と白人性(ホワイトネス)の重なりあう価値基準に基づき、移民選別や先住民処遇を行っていた点を考察し、イギリス帝国領、かつ北アメリカ社会というカナダ社会の特徴を見出した。3 1次史料の収集:カナダにて、医療専門職と女性運動家による優生思想等の普及組織であるカナダ精神衛生全国会議(Canadian National Committee for Mental Hygiene)に関する史料を収集し、読解に努めた。現時点では、収集史料は部分的に留まっており、次年度以降、さらなる収集・読解を行なう予定である。なお、研究成果の一部を論文・学会報告・著書によって公表し、今後の研究の指針を得た。本研究課題は、19世紀末から20世紀前半にかけてのカナダにおける優生思想の展開を、移民社会の問題と絡めて考察することにより、優生思想が「白人」社会カナダの形成・統合において有益なイデオロギーであったことを描き出し、当該期のカナダ社会の「白人性」の在り方を考察することを目指している。2年目にあたるH20年度は、以下の3点を実施した。1カナダにおける優生思想の展開に関する長期的考察:優生思想の展開を、19世紀後半から20世紀後半にまで範囲を広げ俯瞰的に考察した。その結果、1930年代にオンタリオ州で優生思想が再び興隆したことの重要性を見出し、断種法制定の有無に関らず、優生思想の浸透を幅広く捉える必要があると判断するに至った。これにより、アルバータ、ブリティッシュ・コロンビア(BC)両州、ないしは西部の政治文化の特異性抽出を目指したこれまでの研究を軌道修正した。2 1次史料の収集・分析:断種法を制定したアルバータ、BC両州、並びに、同法制定を促したカナダ精神衛生全国会議(CNCMH)に関する史料の収集・分析に努めた。さらに上記1を受け、1930年代にオンタリオ州を中心に優生思想の普及を図ったカナダ優生学協会(Eugenics Society of Canada)の史料の収集・分析を行なった。3カナダ社会の「白人性」に関する考察:精神障害者(とりわけ精神薄弱者)が当該期のカナダ社会において「中間的存在」であったことを検証し、これを先住民やアジア系移民の処遇と比較し、「白人性」の在り方や「白人」支配の構造を考察した。本研究課題では、19世紀末から20世紀中葉にかけてのカナダ社会について、移民政策・精神衛生運動(Mental Health Movement)・優生思想の展開に注目し、「白人」社会の序列化の様相、ならびに「白人」と「非白人」の関係について考察した。最終年度にあたるH21年度は、オンタリオ州のカナダ優生学協会(Eugenics Society of Canada)史料の補充調査を実施したほか、以下の研究総括・展望を行なった。1「白人」の序列化・差異化の様相の考察:移民の流入に伴い、精神障害者(とくに精神薄弱者)の急増が問題視され、究極的には断種法の制定要求に至った状況を、アルバータ、ブリティッシュ・コロンビア、オンタリオの3州を中心に考察した。当該期、精神薄弱者の急増が「白人」の問題、とりわけイギリス系の問題として扱われていたことを見出すとともに、彼らが、健常と異常の間をさまよう、「白人」と「非白人」の間のグレイゾーンに位置する「『白人』の内なる脅威」とみなされていたことを明らかにした。2「白人」と「非白人」との境界管理の在り方の考察:先住民インディアンの法的地位を手がかりに「白人」と「非白人」の境界につき考察を行なった。その結果、「白人」支配層は、先住民インディアンに対しては「白人」の文明化を受容させることで彼らの社会の解体を図ると同時に、先住民インディアンとヨーロッパ系の混血であるメイティ(Metis)に対してはインディアン以下の権利しか認めなかったことを明らかにした。

このことから、「白人」支配層が、「白人」と「非白人」のそれぞれの領域を引き離すことで、「白人」の領域を確保し、彼らの支配の安定化を図ったのではないかとの見通しを得た。かかる点を実証するには、「白人」と「非白人」の境界領域における生活・交易の規制・管理や社会的制裁といった幅広い社会関係や、規模や歴史性の点で先住民インディアンと並ぶ「非白人」であった中国人移民の処遇についても考慮に入れる必要性を指摘し、今後の展望とした。
新しい疼痛制御物質とAminopeptidase Nの炎症調節機能の解析

ガン等の慢性疼痛時、脳脊髄液に含まれているEnkephalinが顕著な動態を示すことを報告してきた。その研究過程で、Enkephalin活性を調節する因子が存在していることを突き止めた。Enlephalin調節因子・Spinorphinは脊髄に高濃度存在していることを明らかにし、イオン交換等のカラム操作を駆使して、単離・精製することに成功している。本物質は単独で鎮痛活性を示し、体液中での安定性はEnkephalinと比較し半減期が5倍以上の長い特性を有していた。更に、脊髄に含まれているAminopeptidaseNがSpinorphinの活性維持に重要な鍵を握っていることも微生由来の酵素阻害物質を用いて明らかにしてきた。一方、炎症機構に関与している好中球表層に存在しているCD10とCD13は、EnkephalinaseとAminopetidaseNであることであることが同定され、Enkephalinが好中球機能を活性化することも分かってきた。そこで、好中球機能にSpinorphinがどのような影響を及ぼすか検討してきた。本物質は、好中球をFMLP刺激し、その応答性(遊走活性、O_<>^-生成、脱顆粒)に対してそれぞれ抑制効果を示した。そこで、起炎剤・カラゲニンを用いた急性炎症モデルで、Spinorphinは多核白血球の遊走を有意に抑制したことを報告してきた。更に、Amnopeptidase N特異的阻害物質・Leuhistinとの併用投与により、Spinorphinは単独投与と比較すると50倍以上の低濃度で、多核白血球を抑制した。以上の研究背景より、本研究は、痛み・炎症等の疾病に、Spinorphinがプロテアーゼを介してどのような役割を果しているの研究することにある。まず、血液中に含まれている好中球表層の本酵素の動態を詳細に検討した。その結果、慢性疼痛患者において、Aminopeptidase N活性が顕著な値を示した。更に、体液中で如何なる動態を示すか詳細に研究すれば、炎症と痛みの機構を解明する手懸かりが得られ、新しい抗炎症剤の糸口がひらける意義のある研究である。
エクソソームの分子プロファイルおよびその機能の解析に基づく犬の血液腫瘍の病態解明

本研究は、犬のリンパ系腫瘍に関して細胞外小胞の一つであるエクソソームが腫瘍細胞と免疫細胞との相互作用において果たす役割を明らかにすることを目的としている。本年度は特に、犬のリンパ系腫瘍細胞由来のエクソソームを分離しそのRNAプロファイルの解析を網羅的に行った。その結果、エクソソームが内包するmiRNAのプロファイルはその親細胞のプロファイルを色濃く反映することが明らかとなり、また豊富に含まれるmiRNAの種類に関してはmiR-7、let-7などその多くがエクソソームと細胞株で共通していることが示された。また詳細な解析からmiR-350、miR-22などエクソソームと親細胞の間で内包量が有意に異なるmiRNAも抽出され、現在その詳細な内包量の違いと機能の解析を行っている。その他、抗がん剤に感受性を持つ細胞株と耐性の細胞株の間でも複数種類のmiRNAにおいてエクソソームに内包される量に違いが認められ、その詳細な内包量の違いと機能の解析も同時に行っている。興味深いことにこれらのmiRNAの多くはゲノム上でmiR-8908というクラスターを形成していることが明らかとなり、その生物学的意義に関しても検討している。また、現在はエクソソームに含まれるタンパクの網羅的な解析にも着手しておりその解析も今後行う予定である。本研究に関しては、今後は研究代表者が別の科学研究費補助金に基づきその内容をさらに発展させる予定であり、そのため本科学研究費補助金に関して翌年度の助成は辞退することとしている。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
拘束条件の自己創出機能を持つマルチロボットシステムの構築

昨年度において、荷物運搬を行っている3体のロボット集団に対して荷重変動させたときのロボット集団の挙動を調べた。このとき、個々のロボットの腰の上下振動に注目したところ、荷重が軽いときには、すべてのロボットにおいてその振幅がそれぞれ一定の大きさで振動しているのに対し、荷物が運搬不可能となる直前では、後方のロボットの振幅は大きい振幅と小さい振幅が交互に繰り返されるように時間変化することが分かった。また、この大小の振幅の差は後方のロボットになるほど徐々に大きくなることが分かった。よって、この腰の上下振動に注目することで、荷物運搬における安定性に関する情報、及びロボット集団全体に対する自分の相対位置に関する情報が得られることが分かった。以上のシミュレーションは各ロボットの歩行状態を規定する定常入力値をすべて同じにしていたが、本年度においてその定常入力値が各ロボットでそれぞれ異なる3体のロボット集団の荷重変動への対応を調べた。その結果、最後尾のロボットが定常入力値を他より下げる歩行パターンが最も重い荷重領域まで運搬できた。以上の結果に基づいて、ロボットの腰の上下振動の振幅から、ロボット集団が不安定な状態であり、相対的に後部に位置していれば定常入力値を下げるというルールを各ロボットに設定した。このルールが設定されたロボット複数台による荷物運搬中に荷重変動させるシミュレーションを行った。その結果、同一のルールのもとで3体のロボット集団だけでなく、5体のロボット集団やロボットの除去においても各ロボットがそれぞれの状況に応じて機能分化し安定な荷物運搬を継続できた。本研究における目標はこのルールの学習による獲得であるが、学習時においてロボットの腰の上下振動に注目し、それを用いて機能分化することが協調的荷物運搬において有効であることが示唆され、今後研究を進めていく上で大きな指針を得た。本年度は、拘束条件創出ルールの学習を含めたモデル構築の第一段階として、荷物運搬を行っているロボット集団に対して荷物を重くするなどの環境変動を与えたときに、ロボット集団全体がどのように不安定になり、転倒するかの解析を行った。その結果、荷物の重さが運搬可能な重さの限界を越えると、前方に荷物を落とすような形で転倒することが多く、その原因としては荷物運搬を行うロボット集団が常に前向きの運動をしているために先頭のロボットに大きな負荷がかかり、逆に後方のロボットの負荷が軽くなることによるものであることがわかった。さらに、このときのロボットの腰の上下振動の波形に注目したところ、荷物の重さが軽く、前方と後方のロボットにかかる負荷の差が小さいときには、振動の周期がすべてのロボットで等しくなっているのに対し、荷物の重さが次第に重くなり負荷の差がある一定値を越えると、先頭のロボットから後方のロボットに向けて徐々に振動の波形が2周期性をもつようになることがわかった。また、この現象は荷物を重くしたときのみではなく、荷物の重さを一定としてロボット数を減らした場合にも生じることがわかった。以上のことより、この腰の上下振動の波形にはロボット集団全体に対する個々のロボットの負荷が表れており、この波形を学習時における情報として用い、その情報に応じて個々のロボットが拘束条件(歩行パターン)を自己変更していくことが本研究の目的を達成していく上で有効であるのではないかという見通しを得た。