hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
図地の知覚と皮質におけるその群表現 --- 自然光景の理解に向けて

この他,複数細胞の反応に内在する情報を解析した。また,細胞の選好性・CRF位置等に依存した同期解析・共選択性解析も開始した。大域情報が与える機能を,自然画像に対する視線追跡から解析するために,自然画像を呈示した時の視線追跡実験の予備実験および較正・解析プログラムの開発を行い,十分な精度で視線を追跡できるシステムを構築した。以上の結果から,当初の研究計画に比して順調に推移していると言える。視覚の目的は,光景中の何処に何があるかを知ることにある。図地分離は,光景を理解する上で基礎となる根源的な問題である。本研究は,複雑な自然光景のなかで背景(地)から物体領域(図)を分離する視覚メカニズムを明らかにすることを目的とする。H28年度は,電気生理実験から得られた,自然画像に対する視覚皮質(V4)にある神経細胞の応答を解析し,その機能の理解を本格的に実施した。定量的な知覚対応をもつ系統的な自然輪郭刺激を呈示して,多数(計約2,000個)の細胞からの同時記録を得ることに成功した。Visual Response, CRF位置等の制約を満たす,図地分離に関連する応答を示す細胞を200個程認めた。刺激の位置を系統的に制御した時の反応から,細胞が図または地に対する選好性を示すかどうかを総合的に解析した。さらに,刺激呈示前,呈示後0-100ms,100-200msの時期に分けて,BO,・FG選択性および同期について解析し,この結果から神経機構の制約について考察した。神経応答は50msでFG変調を示した。このことは,feed-forwardが重要な役割を果たしていることを示唆する。計算実験を並行して行って,FG選択性を示す細胞群の反応の統合による図地表現について解析を行った。単一のFG選択性細胞の示す自然画像に対する図地識別の正答率は55%程度であったが,30個程度の細胞群は80%程度の正答を示し得ることが判った。この結果は,V4細胞は集団として図地を表現していることを示す。自然画像を呈示した時の視線追跡実験を本格的に実施し,BO判断,FG判断の差異について解析した。知覚は両者に差がないが,眼球移動は異なっていることが判った。このことは,BOとFGが異なる神経基盤を有することを示唆する。本研究では,複雑な自然光景のなかで背景(地)から物体領域(図)を分離する視覚メカニズムを明らかにすることを試みた。特に,電気生理実験・計算実験を並列してタイムリーに実施することにより,神経活動の記録にとどまらず,自然光景の中で細胞が群として図地分離を計算し得ることを示した。電気生理実験に供する自然輪郭刺激を作成した。このために,心理物理実験を計画・実施して,自然輪郭特徴の定量方法を提案した。多様な輪郭をもつ自然画像パッチについて,凸性・閉合性・対称性を要因として,系統的な刺激群を作成することに成功した。さらに,心理物理実験の結果から,ヒトの知覚が使っている刺激特徴が推定された。電気生理実験では,微小多点電極記録におけるCRF位置の自動調整機構を構築した。
人工現実空間での視覚特性の研究

研究成果は次の通りである。1.バーチャル・リアリティ空間における視覚特性について人工的に出現させたバーチャル・リアリティ空問の視覚特性が自然空間とどの程度類似しているかを、双曲空間特性、ホロプター特性、大きさ恒常性、奥行距離特性についてそれぞれ測定した。その結果、両眼視差、パースペクティブ、テクスチャ、陰影を奥行手がかりとした条件では、視覚特性で比較する限り、自然空間は限定的にしか再現されず、また個人差も大きいことが明らかにされた。2.バーチャル・リアリティ技術を応用した対象の3次元可視化についてVR技術を用い3次元可視化したときの視覚特性を考慮した次の3通りのシステム、すなわち人間の脳の3次元可視化システム、室内デザイン支援システム、初等プログラミング教育支援システムを開発した。人間の脳の3次元可視化システムでは、人間の脳の全体と部分が立体的に知覚できるようにし、同時に、脳の構造と機能とが理解できるように工夫された。室内デザイン支援システムでは、VR空間内に置かれた様々な対象(イス、机、棚など)をデータグローブを使用して仮想的に移動し配置(デザイン)させることができ、もし対象とデータグローブとが接触すれば、接触判定を行い、同時に接触したことをユーザーに視覚的、聴覚的信号で知らせて使用者の利便性を高めた。初等プログラミング教育支援システムでは、小学生や中学生等に対してバーチャル・リアリティの技術を利用することでプログラムするとはどういうことかを理解させ、同時にプログラムの結果を、ミニカーやミニロボットをプログラムに従って動かして確認することができるようにした。人工現実空間(バーチャル・リアリティ空間、VR空間)における視覚特性を奥行15m、横幅10m、高さ2.5mのオープンな空間を構成し、37インチの大型ディスプレーに提示し、液晶シャッター眼鏡を通すことよって立体視させて測定した。立体視のための手がかりは、両眼視差、パースペクティブ、陰影、テクスチュア勾配であり、また平面曲率は平行並木法と等距離並木法を用いて、ホロプター特性は前額平行法で、大きさ恒常性は対象(立方体)に対する大きさマッチィング法で、そして奥行距離知覚は量推定法でそれぞれ測定された。実験の結果は次のようになった。(1) VR空間における平面曲率について平面曲率値はマイナスからプラスにわたって分布し,自然空間のそれがマイナス値に限定されるのに対して、相違する傾向をしめす.これはVR技法で表現されたVR空間を両眼視空間として知覚すること対しての個人差が大きいため,およびVR空間に対しての慣れに個人差が大きいためと考えられる.(2)ホロプター特性についてVR空間では、自然空間と同様に物理的平行と視覚的平行が一致する空間帯をもち、それより遠いところでは、中心視野より周辺視野で距離の過大視が、逆に近いところでは、周辺視野がわずかに過小視される。(3) VR空間での大きさ恒常性についてVR空間のザウレス指数は0.88となり、自然空間(廊下空間,屋上空間,暗室空間)のそれが0.92程度であることから、VR空間でも,ほぼ同程度に大きさ恒常性が成立している.(4)奥行距離知覚特性についてVR空間における物理的奥行距離に対する知覚的奥行距離をベキ関数であらわし、ベキ指数を算定すると0.9程度になる。3次元実写立体空間(自然空間を3次元カメラで撮影したもの)でもほぼ同様で、これらを自然空間でのベキ指数0.67と比較すると、VR空間と3次元実写立体空間は自然空間より幾分過大視されている。人工現実空間(VR空間)、3次元実写空間、現実空間のそれぞれにおける奥行距離特性を測定した。現実空間として、奥行10m、横幅7m、高さ3mの屋内教室空間および奥行100m、横幅50mの屋外街路空間を選定し、3次元実写空間は、これらの現実空間をステレオビデオカメラで撮影したものを、VR空間は、これらの空間を人工的にシミューレートしたものから構成された。VR空間は、立体視のための奥行手がかりである両眼視差、パースペクティブ、陰影、テクスチュア勾配を用いて構成した。

VR空間、3次元実写空間とも、37インチの大型ディスプレーに提示し、液晶シャッター眼鏡を通すことによって立体視させて観察させた。3種類の空間における物理的奥行距離に対する視えの奥行距離は、マグニチュード推定法およびメートル尺度による推定法で測定した。被験者は大学生8名である。実験は次のようになった。(1)現実空間での奥行距離特性マグニチュード推定法による屋内教室空間でのベキ指数は1.27、屋外街路空間のそれは1.3となり、それぞれ視えの奥行距離は過大視傾向を強く示す。メートル尺度報告法での結果は、屋内教室空間ではやや過小視傾向を、屋外街路空間では物理的距離と視えの奥行距離とがほぼ一致する事を示し、マグニチュード推定法の結果とやや異なる。(2)3次元実写空間での奥行距離特性マグニチュード推定法による屋内教室空間でのベキ指数は1.19、屋外街路空間のそれは0.97となり、前者では視えの奥行距離はやや過大視傾向を、後者ではやや過小視傾向を示す。メートル尺度報告法での結果も、ほぼ同様な結果となる。(3)VR空間での奥行距離特性屋内教室空間では、ベキ指数は1.32、屋外街路空間でのそれは0.94となり、前者では明瞭に過大視傾向を、後者ではやや過小視傾向をしめす。人工現実空間(VR空間)での視覚特性のうち、今回は、3次元視の主要な手がかりある運動視差の効力についての分析を行った。運動視差は、奥行10m、横幅7m、高さ3mの屋内空間内の市松模様を配した床面に導入された。観察者は、その頭部の運動を検出するための磁気センサーを装着し、左右に一定の速度で運動しながらディスプレーを注視すると、その運動に随伴して床面に奥行落差が出現して見える。実験条件は、「運動視差条件」、「両眼視差条件」、「運動視差+両眼視差条件」である。実験の結果、両眼視差が含まれる条件では予定した落差距離が観察されたが、運動視差条件単独では十分な手がかかり効力が得られなかった。そこで、運動視差の運動速度を通常の2倍に増大したところ、落差距離の増大が観察された。このことから、運動視差をVR空間で利用するには、自然な事態より、その運動速度を増強する必要があることが明らかにされた。次に、VR技術を利用して、複雑な3次元形状をもつ人間の脳の3次元可視化を試みた。脳模型を3次元スキャナーで取り込み、そのポリゴンモデルをグラフィックソフトで修正した上で、バーチャル・リアリティ空間上で復元した。評価テストの結果、脳の構造と機能の理解が、脳の3次元可視化で格段に向上することが示された。さらに、VR技術を利用した室内デザイン支援システムの作製を試みた。このためには、VR空間上の様々な対象をデータグローブを使用して、仮想的に移動させる必要がある。この場合、対象とデータグローブとの接触判定を行い、かつ接触したことをユーザーに視覚的、聴覚的信号で知らせる必要がある。このシステムを実装し評価実験を行ったところ、おおむね、良好な結果が得られた。本年度の研究成果は次の通りである。
単結晶内での精密かつ巨大な分子反応場の構築

昨年度においては、単結晶場での巨大分子を選択的な合成を目指し研究を行い、結晶内にて目的の分子が狙った位置に存在することを確かめるべく、単結晶X線構造解析の条件の最適化を行う過程で、結晶中に包接された分子は結晶化の過程を経ることなくX線構造が得られていることに着目し、この現象のキラル化合物の絶対構造解析に応用した。今年度は、さらにキラルHPLCとこの絶対構造解析手法を組み合わせた。キラルHPLCを用いることで、ラセミ体の化合物の分離を行うことができるが、どのフラクションがどの絶対構造に由来するかを決定するのは、非常に煩雑な手法が必要であった。そこで、分析用のHPLCから得られるマイクログラム量の化合物を、昨年度合成した絶対構造既知の光学活性部位を有する細孔性錯体に包接させることで、そのフラクションに含まれる化合物の絶対構造決定を行った。Phenacyl bromideの水素化ホウ素ナトリウムを用いた還元により、2-bromo-1-phenylethanolのラセミ体混合物が得られた。それをキラルHPLCにて解析すると、11.7分と12.3分に二つピークが観測された。この一つ目のフラクションを50 μg集め、昨年度合成した細孔性結晶に包接させてX線構造解析を行ったところ、ゲストの構造が明瞭に観測され、骨格に導入されている絶対構造既知の光学活性部位との比較によって、一つ目のフラクションに含まれる化合物がR体であることが明らかとなった。同様にして二つ目のフラクションにおいても、細孔性結晶に包接させX線構造解析を行ったところ、二つ目のフラクションに含まれる化合物がS体であることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究において、"分子認識力"が付与された細孔性錯体を合成しており、この性質を活かせば結晶内にて目的の分子の精密な配置ができると考えられ、空間に精密に配置されたゲストを用いて巨大分子を選択的な合成を目指し研究を行った。その過程で結晶内にて分子の精密な配置ができていることを確かめるために、ゲスト分子が包接された結晶のX線構造解析が必要となるが、この単結晶X線構造解析の最適化の過程で大きな成果が得られた。そもそも、単結晶X線構造解析は分子の構造を直接観測することができるために、構造決定の手法として非常に強力である。しかしながら、いくら測定・解析が発達しても単結晶X線構造解析を行うためには時間と運の必要な試料の結晶化という過程が必要であり、単結晶X線構造解析のボトルネックとなっていた。私が研究してきている細孔性錯体結晶は溶液化学にて長年研究されてきた分子認識力を持っており、結晶内にゲスト分子を強く認識し、包接することを報告している。そのために分子は結晶内で規則正しく周期的に配列し、そのためにゲスト分子のX線構造が得られている。そこでゲスト分子の結晶化をせずにそのX線構造が得られるという挙動を結晶でない化合物、今回は常温液体の化合物に応用した。細孔性錯体の結晶を一粒とゲスト分子を一滴用意し、結晶を液体のゲスト分子に浸し、室温で二日間静置しゲスト分子を結晶内に包接した。その後、そのゲスト分子包接結晶に対して単結晶X線構造解析を行った。ゲスト分子として芳香環を持ち、分子認識されやすいと考えられるジフェニルメタンと芳香環を持たないシクロヘキサノンについて行った。その結果ゲスト分子が結晶内に規則正しく配列しているX線構造が得られ、確かに結晶化することなく常温液体の化合物であっても、単結晶X線構造解析に成功した。昨年度においては、単結晶場での巨大分子を選択的な合成を目指し研究を行い、結晶内にて目的の分子が狙った位置に存在することを確かめるべく、単結晶X線構造解析の条件の最適化を行う過程で、結晶中に包接された分子は結晶化の過程を経ることなくX線構造が得られていることに着目し、この現象を常温液体の化合物に応用した。本年度はさらにこの結晶化を経ずにX線構造が得られる手法(結晶スポンジ法)をキラル化合物の絶対構造解析に応用した。すなわちキラル部位を骨格に組み込むことで初めからキラルな骨格を持つ結晶スポンジを新規に合成し、その新規キラル結晶スポンジを用いてゲスト分子の絶対構造解析を行った。トリフェニレンの2位にキラルなジオキソラン官能基がついたトリフェニレン誘導体を合成し、カートリッジ存在化でトリ(4-ピリジル)トリアジンとヨウ化亜鉛の錯形成によって新規キラル結晶スポンジを収率29%で合成した。そのキラル結晶スポンジの構造はX線結晶構造解析により明らかとなり、ゲスト分子を包接することが可能な細孔を持ち、トリフェニレン誘導体が骨格に組み込まれた構造であった。次にこの合成したキラル結晶スポンジへのキラルなゲスト分子の包接、及び結晶スポンジ法を用いてゲスト分子のX線構造を得て絶対構造決定を行った。キラル結晶スポンジとゲスト分子としてエナンチオピュアな(-)-メントン50μLをバイアル瓶に入れ室温で1週間静置させることでゲスト分子の包接を行った。その包接結晶のX線構造解析を行ったところ、キラル結晶スポンジの細孔中にゲスト分子のメントンの構造を観測することができた。また、骨格に組み込まれたキラルなカートリッジの絶対構造が既知であることから、相対的にゲスト分子の絶対構造を1R, 4Sであると決定することに成功した。

昨年度においては、単結晶場での巨大分子を選択的な合成を目指し研究を行い、結晶内にて目的の分子が狙った位置に存在することを確かめるべく、単結晶X線構造解析の条件の最適化を行う過程で、結晶中に包接された分子は結晶化の過程を経ることなくX線構造が得られていることに着目し、この現象のキラル化合物の絶対構造解析に応用した。今年度は、さらにキラルHPLCとこの絶対構造解析手法を組み合わせた。キラルHPLCを用いることで、ラセミ体の化合物の分離を行うことができるが、どのフラクションがどの絶対構造に由来するかを決定するのは、非常に煩雑な手法が必要であった。そこで、分析用のHPLCから得られるマイクログラム量の化合物を、昨年度合成した絶対構造既知の光学活性部位を有する細孔性錯体に包接させることで、そのフラクションに含まれる化合物の絶対構造決定を行った。Phenacyl bromideの水素化ホウ素ナトリウムを用いた還元により、2-bromo-1-phenylethanolのラセミ体混合物が得られた。それをキラルHPLCにて解析すると、11.7分と12.3分に二つピークが観測された。この一つ目のフラクションを50 μg集め、昨年度合成した細孔性結晶に包接させてX線構造解析を行ったところ、ゲストの構造が明瞭に観測され、骨格に導入されている絶対構造既知の光学活性部位との比較によって、一つ目のフラクションに含まれる化合物がR体であることが明らかとなった。同様にして二つ目のフラクションにおいても、細孔性結晶に包接させX線構造解析を行ったところ、二つ目のフラクションに含まれる化合物がS体であることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。細孔性錯体結晶中での精密な反応場のためには、単結晶X線構造解析によって結晶内にゲスト分子がどのような状態で包接されているかを観測する必要がある。これまでの研究によって、ゲストを包接した細孔性錯体結晶の単結晶X線構造解析の例が増え、様々なゲスト分子に対応できるようになってきているため、本研究について順調に進展していると判断した。これまでの研究によって、ホスト錯体の種類、ゲストを包接した細孔性錯体結晶の単結晶X線構造解析の例が増え、特に今回キラルな化合物にも応用が広がったことから、本研究について順調に進展していると判断した。これまでの研究によって、細孔性錯体結晶中へ包接されたゲスト分子を単結晶X線構造解析にて観測することができ、様々なゲストに応用できるようになってきた。そこで次に、錯体中に取り込んで位置・配向を制御して錯体中で反応させるためにゲスト分子を分子モデリングなどで見積もり、ゲスト分子を設計する。そして設計したゲスト分子を合成し実際に細孔性錯体結晶に包接させる。結晶へのゲスト分子の包接を元素分析、熱重量分析、結晶からのゲスト分子の抽出などを行って確認する。錯体中での位置・配向の制御のもと包接されたゲスト分子の錯体内での反応を行う。反応はゲスト分子包接結晶に熱をかけたり、光を照射したり、また他の基質を導入することによって行う。反応が進行したことを、ゲスト分子を錯体に取り込んだまま透過型顕微IR測定、単結晶X線構造解析で解析する。
匂い探知によるシロアリ集団の検出装置の開発

日本で木造建築物を加害するシロアリは土壌中から家屋に侵入するため、家屋付近の土壌中でのシロアリの活動を早期に発見することが、シロアリ防除にとって有効である。その手法として、土壌中のシロアリが放出する代謝ガスを探知する方法を検討した。京都大学北白川試験地内に土壌中のシロアリモニター用孔付プラスチック容器を埋設し、その直上および周囲の土壌からのガスを密閉した円筒容器で捕集し、二酸化炭素、水素、メタンの放出量を測定した。2008年8月にヤマトシロアリコロニーが生息する切株9株の周囲に1株あたり16個の容器を計26個埋設した。2008年9月に容器の直上、及び切株付近の表土に容積375485mlの密閉型の塩ビ製円筒容器を深さ10mmまで差し込んで設置した。密閉から20分後に円筒内の二酸化炭素濃度をデジタルCO2ガスモニターで測定し、24時間後に円筒内のガスをシリンジで1ml採集し、ガスアナライザ((株)新コスモス電機)で水素、メタン濃度を測定した。これらの測定は週12回行い、測定後は蓋を外して次回の測定までは24時間以上の間隔を取った。メタンは9/24までの測定ではほとんど検出されなかった(放出速度00.20nl/cm2/h)が、9/29の測定では高濃度で検出された(1.11nl/cm2/h)。二酸化炭素も同様に9/24までは周囲の土壌と同レベルの放出速度だったものが、9/29の測定では多く検出された。この結果を受け、10/2に容器内を目視確認したところ、ヤマトシロアリの侵入が確認された。10/3以降の測定ではガス放出速度が低下したが、これは確認作業によりロアリが容器から逃げ出したこと、餌木の減少、温度低下による代謝活性の低下が原因と考えられる。また本実験では水素は有意レベル(1ppm)以上で検出されなかった。実験室において,密閉環境下でニオイ選択性センサを用い,シロアリから発生するニオイ成分の検出を試みた.同時にシロアリが木材を摂食する際に発生する微弱な振動(アコースティック・エミッション,AE)の検出も試みた結果,シロアリの摂食活動が活発になることによって,検出されるニオイ成分の濃度も上昇し,摂食活動とニオイ成分との関係を確認することができた.また,水素,メタンの定性,定量分析に優れた簡易ガスクロマトグラフを用い,シロアリの頭数や温度、種類などの条件を変えて,シロアリから発生する水素およびメタンの検出実験を行った.その結果,水素・メタン濃度ともにほぼシロアリの頭数に比例して上昇した.また温度変化によっても水素・メタン濃度は変化することも確認され,シロアリの活動する環境条件によって,検出されるガスの濃度は密接に関係していることがわかった.さらに,シロアリの種類によって,発生する水素・メタン濃度には差が認められ,特に土壌と接触する機会のないアメリカカンザイシロアリ(乾燥した木材中に生息する)では,メタンが検出されないことがわかった.シロアリに特有な微量ガス成分の同定とそれを利用したセンサに関する基礎的データの収集のため,より微量でかつ特異的な代謝ガスの検出を目的としたSPME法(solid phase microextraction)を用い,ガスクロマトグラフィー装置でシロアリから発生するガスの分析を試みた.極性の異なる4種類のSPMEファイバを用いて,シロアリ由来のガスを検出するのに有効なSPMEとGCカラムの組み合わせを検討した結果,無極性カラムと中極性SPMEファイバの組み合わせを用いることで,はっきりとしたガスクロマトグラムのピークが得られることがわかった.この組み合わせを利用して,シロアリに特徴的なガス成分の同定を行っていく予定である.本年度は、シロアリと並んで床下などの木部を劣化させる腐朽菌について、その代謝ガスをセラミックガスセンサを用いて検出する実験を実施した。予備的実験として、シロアリコロニーが生息している土壌から排出されるガス成分(水素およびメタン)の分析を試みた。前年度までの実験でシロアリコロニーからは有意レベルのメタンや水素が発生していることはわかっているが、実際にシロアリが生息している土壌などには様々な菌類や微小動物が生息し、これらはメタンや水素を消費または発生している可能性がある。野外の土壌中のヤマトシロアリのコロニーを見つけ、その近傍の土壌を採取し、篩分けによってシロアリを除去し、ガラス瓶にいれて養生後、メタンと水素を検出した。その結果、検討した4種類の土壌からは水素は検出されなかった。シロアリと共存関係にある微小動物からのガス発生については今後さらに緻密な実験によって検討する必要がある。さらに数種の腐朽菌やカビ類を接種した木片をガラス瓶に封入して、木片から発生するガスを検討した。実験で用いたガスアナライザで検出可能な水素やメタン以外のピークが現れたため、これを同定したところ一酸化炭素であることがわかった。このガスの発生濃度は菌の種類によって異なったが、その原因について検討中である。また木材を腐朽させながら菌糸が成長する過程でガス発生が確認されても、その菌をPDA培地上で生育しても一酸化炭素の放出は認められなかった。そのため、腐朽菌が木材を分解する過程で一酸化炭素が放出されると推測される。

京都大学北白川試験地内に土壌中のシロアリモニター用孔付プラスチック容器を埋設し、その直上および周囲の土壌からのガスを密閉した円筒容器で捕集し、二酸化炭素、水素、メタンの放出量を測定した。2008年8月にヤマトシロアリコロニーが生息する切株9株の周囲に1株あたり16個の容器を計26個埋設した。2008年9月に容器の直上、及び切株付近の表土に容積375485mlの密閉型の塩ビ製円筒容器を深さ10mmまで差し込んで設置した。密閉から20分後に円筒内の二酸化炭素濃度をデジタルCO2ガスモニターで測定し、24時間後に円筒内のガスをシリンジで1ml採集し、ガスアナライザ((株)新コスモス電機)で水素、メタン濃度を測定した。これらの測定は週12回行い、測定後は蓋を外して次回の測定までは24時間以上の間隔を取った。メタンは9/24までの測定ではほとんど検出されなかった(放出速度00.20nl/cm2/h)が、9/29の測定では高濃度で検出された(1.11nl/cm2/h)。二酸化炭素も同様に9/24までは周囲の土壌と同レベルの放出速度だったものが、9/29の測定では多く検出された。この結果を受け、10/2に容器内を目視確認したところ、ヤマトシロアリの侵入が確認された。10/3以降の測定ではガス放出速度が低下したが、これは確認作業によりロアリが容器から逃げ出したこと、餌木の減少、温度低下による代謝活性の低下が原因と考えられる。また本実験では水素は有意レベル(1ppm)以上で検出されなかった。
視覚情報伝達過程におけるRGS蛋白群の解析

網膜双極細胞の細胞内情報伝達系におけるRGS16の役割を検討するため、RGS16発現細胞を報告遺伝子GFPで標識した遺伝子改変マウスを作製した。GFP陽性細胞は、免疫組織化学的に調べたところ、ON型双極細胞であり、G_α0と共局在することが確認された。ついで、双極細胞内でのG_α0以降の情報伝達機構に、どのような遺伝子が関与しているかをみるため、GFP陽性細胞を抽出し、光刺激による遺伝子発現の変化をDNAチップで網羅的に調べたところ、PLC、GRK、Arrestinの発現量の増加を認めた。本研究の目的は、網膜双極細胞の細胞内伝達におけるRGS蛋白(RAS16とTGS20)の役割を検討することである。各RGS発現細胞を報告遺伝子で標識した遺伝子改変マウスを作製して網膜内でのRGS発現様式を解析するとともに、標識された細胞を分離しDNAチップで発現遺伝子を網膜的に調べることで、双極細胞内でのG_<α0>以降の情報伝達機構の解明に寄与しようとするものである。マウスRGS16遺伝子を含む細菌人工染色体(BAC)を用意し、シャトルベクター使いRGS16翻訳開始部位からの配列とGFPコード配列とを相同組換えさた。これを用いTg-RAS16-eGFPを作製しRGS16発現細胞のGFP標識に成功した。これらGFP陽性細胞は、免疫組織化学的に検討した結果ON型双極細胞であり、G_<α0>と共局在することが確認された。同様手法を用いてRGS20発現細胞群をRFP標識したTg-RGS20-mRFPを作製中である。2. RGS16陽性双極細胞における遺伝子発現様式の解析GFP陽性細胞分離を暗所で行った場合と光刺激後明所で行った場合で、発現量が変化する遺伝子'群を調べた。上記ふたつの条件下においてTg-RGS16-eGFP眼を取りでし網膜を切除分離する。得られた網膜を酵素的に消化し細胞を単離させた後、GFP陽性細胞をソーティングした。収集した細胞の全RNAを抽出精製してDNAチップで発現量に変化のある遺伝子を網膜的に検出した。G_<α0>以降のシグナル伝達に関与する遺伝子群を中心に解析した。光刺激によるPLC、GRK、Arredtinの発現量の増加を認めた。現在、蛋白レベルでもこれら遺伝子の発現量に変化があるか検討中である。本研究の目的は、網膜双極細胞の細胞内情報伝達におけるRGS蛋白(RGS16とRGS20)の役割を検討することである。各RGS発現細胞を報告遺伝子で標識した遺伝子改変マウスを作製して網膜内でのRGS発現様式を解析するとともに、標識された細胞を分離しDNAチップで発現遺伝子を網羅的に調べることで、双極細胞内でのG_<α0>以降の情報伝達機構の解明に寄与しようとするものである。マウスRGS16遺伝子を含む細菌人工染色体(BAC)を用意し、シャトルベクターを使いRGS16翻訳開始部位からの配列とGFPコード配列とを相同組換えさせた。これを用いTg-RGS16-eGFPを作製しRGS16発現細胞のGFP標識に成功した。これらGFP陽性細胞は、免疫組織化学的に検討した結果ON型双極細胞であり、G_<α0>と共局在することが確認された(申請書提出時)。同様な手法を用いてRGS20発現細胞群をRFP標識したTg-RGS20-mRFPの作製を試みるもGENSATprojectの進展(Natute Neurosci 9:1197-1204,2009)を受け、Tg-RGS16-eGFPの解析に集中することとした。2. RGS16陽性双極細胞における遺伝子発現様式の解析GFP陽性細胞における光刺激による遺伝子発現の変化を調べた。Tg-RGS16-eGFPの網膜を切除分離後、酵素的に消化した単離細胞をソーティングした。収集した細胞の全RNAを抽出精製してDNAチップで発現量に変化のある遺伝子を網羅的に検出した。光刺激によるPLC、GRK、Arrestinの発現量の増加を認めた。これらの遺伝子を含め双極細胞と視細胞で働く遺伝子配列に変異がないか、mRNAレベル、蛋白レベルでこの反応が事実かを確認中である。
気候変動下において渇水が地域的・全球的食糧安全保障にもたらす波及的影響のモデル化

アジアのいくつかの国は、人口の増大と経済発展にともなって、食糧の生産と消費において世界でも有数の規模となってきている。たとえば、10億人以上の人口を擁するインドと中国は、米と小麦を中心に大きな生産シェアを有し、また食糧消費も増大の一途をたどっている。こうした国々における穀物類の不作は、国際食糧市場に大きな影響を与える可能性がある。本研究では、世界の食糧事情に影響を与えつつあるアジア諸国を主な対象として、(1)現在気候下での渇水と農業生産(とくに穀物類の生産)の関係を分析し、(2)渇水に伴う国・地域レベルでの農業生産量低下の影響が、国際的な食糧市場を通じて、他の国にどのように波及していくか分析する。当該年度は、前年度までに開発した大規模渇水年の定義手法と大規模な渇水に伴う農業生産量の低下の定量化手法をいくつかの農業大国に適用した。その結果、農業用水の天水への依存度が高いと思われる国(たとえばオーストラリア)では、大規模渇水年を適切に抽出することができたが、灌漑への依存度が高いと思われる国(たとえばアメリカ合衆国)では、降水量と農業生産量の関係が明確でないため、本研究で開発した手法で大規模渇水年と判断された年であっても、たとえばEM-DATのようなデータベースには渇水年として収録されていないことが多く確認された。このことから、本手法の一般性を高めるには、灌漑施設による補給量を加味する必要があることが示唆された。また、インドにおける農業生産量の低下が貿易関係国にもたらす波及的効果の定量化について検討した。その結果、農業生産量の低下の影響は、かなりの部分が自国にとどまるものの、インドへの依存度が高い小国にはかなりのインパクトをもたらしている可能性があることが示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。こうした国々における穀物類の不作は、国際食糧市場に大きな影響を与える。本研究では、世界の食糧事情に影響を与えつつあるアジア諸国を対象として、(1)現在気候下での渇水と農業生産の関係を分析し、(2)渇水に伴う国・地域レベルでの農業生産量低下の影響が、国際的な食糧市場を通じて、他の国にどのように波及していくか分析する。そして、(3)近い将来予想される気候下でのアジア諸国の渇水とそれに伴う農業生産量低下のリスクを評価するとともに、国際食糧市場を通じて他国に波及する影響を推定し、全世界的な食糧安全保障との関連性について分析する。当該年度は、国・地域ごとの水文気象諸量と農業生産量の関係を分析するための基礎的なデータの収集を実施した。具体的には、長期間の降水量・気温といった気象データ、国別穀物生産量データ、渇水を含む自然災害の発生状況に関するデータなどを収集した。また、渇水頻発国の一つであるインドにおいて、現地の研究者および農業従事者から、渇水とその農業被害への影響について情報を収集した。さらに、上記の(2)に関連する研究のレビューを行い、具体的な分析手法に関して情報収集・考察するとともに、有力な手法と思われるエージェントベースモデリングについて学ぶためデルフト工科大学を訪問し、現地研究者との研究討議やワークショップへの参加を実施した。本研究の最初の課題である現在気候下での渇水と農業生産の関係の分析に必要な基礎的データを収集することができた。また、渇水が頻発している地域において、現地の研究者および農業従事者から、渇水とその農業被害への影響について情報を収集することができた。さらには、次の課題に向けて研究レビューを行い、具体的な分析手法に関して知見を得ることができた。本研究では、世界の食糧事情に影響を与えつつあるアジア諸国を対象として、(1)現在気候下での渇水と農業生産(とくに穀物類の生産)の関係を分析し、(2)渇水に伴う国・地域レベルでの農業生産量低下の影響が、国際的な食糧市場を通じて、他の国にどのように波及していくか分析する。当該年度は、国レベルの非常に大規模な渇水年の定義手法の開発、ならびに大規模な渇水に伴う農業生産量の低下の定量化手法の開発を行った。対象は、米・小麦などの主要な穀物類とし、生産量についてはFAO(国連食糧農業機関)統計データベースなどを利用した。気象諸量については、イーストアングリア大学Climate Research Unitが提供しているグローバルデータや対象国の気象官庁の観測値を利用した。

本手法をインドに適用したところ、本手法によって抽出された渇水年は、EM-DAT(国際災害データベース)に収録されている渇水年におおむね一致すること、その一方で、EM-DATに渇水年として収録されているものの、本手法によれば渇水年としては抽出されず、降水量や農業生産量の観点からも渇水年とはいえない年があること、大規模渇水年の農業生産量は平年と比べて9%程度低下することなどが明らかとなった。本研究の課題の一つである現在気候下での渇水と農業生産の関係を定量的に分析する手法を開発することができた。また、その中で、国レベルの非常に大規模な渇水年を客観的に定義する手法を開発することができた。後者の手法は客観性の高い手法であり、実際、EM-DATに渇水年として記録されている年が現実には渇水年ではなかった可能性があることを明らかにするなど、主観的な認知によるエラーを排除することができる。また、このように渇水年を客観的に定義する方法を用いることで、渇水が農業生産にもたらす影響の分析についても信頼度を高めることができた。アジアのいくつかの国は、人口の増大と経済発展にともなって、食糧の生産と消費において世界でも有数の規模となってきている。たとえば、10億人以上の人口を擁するインドと中国は、米と小麦を中心に大きな生産シェアを有し、また食糧消費も増大の一途をたどっている。こうした国々における穀物類の不作は、国際食糧市場に大きな影響を与える可能性がある。本研究では、世界の食糧事情に影響を与えつつあるアジア諸国を主な対象として、(1)現在気候下での渇水と農業生産(とくに穀物類の生産)の関係を分析し、(2)渇水に伴う国・地域レベルでの農業生産量低下の影響が、国際的な食糧市場を通じて、他の国にどのように波及していくか分析する。当該年度は、前年度までに開発した大規模渇水年の定義手法と大規模な渇水に伴う農業生産量の低下の定量化手法をいくつかの農業大国に適用した。その結果、農業用水の天水への依存度が高いと思われる国(たとえばオーストラリア)では、大規模渇水年を適切に抽出することができたが、灌漑への依存度が高いと思われる国(たとえばアメリカ合衆国)では、降水量と農業生産量の関係が明確でないため、本研究で開発した手法で大規模渇水年と判断された年であっても、たとえばEM-DATのようなデータベースには渇水年として収録されていないことが多く確認された。このことから、本手法の一般性を高めるには、灌漑施設による補給量を加味する必要があることが示唆された。また、インドにおける農業生産量の低下が貿易関係国にもたらす波及的効果の定量化について検討した。その結果、農業生産量の低下の影響は、かなりの部分が自国にとどまるものの、インドへの依存度が高い小国にはかなりのインパクトをもたらしている可能性があることが示された。当初予定していた計画をそのまま遂行する。具体的には、アジア諸国を対象として、現在気候下での渇水と農業生産の関係を分析し、その後、渇水に伴う農業生産量低下の他国への波及的影響の分析、近い将来予想される気候下での農業生産量低下リスクの評価、食糧安全保障との関連性の分析へと研究を進める。当初予定していた研究計画をそのまま遂行する。具体的には、アジア諸国を対象として、渇水に伴う農業生産量低下の他国への波及的影響の分析、近い将来予想される気候下での農業生産量低下リスクの評価、食糧安全保障との関連性の分析へと研究を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
トリパノソーマにおけるプロスタグランジン生合成系の分子生物学的解析

本研究では、トリパノソーマ(Trypanosoma brucei、T.cruzi)、リーシュマニア(Leishmania major)などの病原性寄生原虫が持つヒトと薬剤感受性の異なるプロスタグランジン(PG)生合成系の酵素を分子生物学的に同定する。そして、遺伝子ノックアウト原虫の作製により、宿主・寄生虫相関における原虫由来のPGの存在意義を明らかにし、同時に遺伝子組換え型酵素の大量発現系を構築して、寄生原虫のPG生合成系を標的とした新規医薬品の開発の基礎を築くことを目的としている。本年度は、T.brucei PGF_<2α>合成酵素のX線結晶構造解析およびT.brucei PGF_<2α>合成酵素の酵素学的研究で大きな進展が見られた。これまで大腸菌を用いて発現した遺伝子組換え型のTrypanosoma bruceiプロスタグランジン(PG)F_<2α>合成酵素の結晶化に成功し、研究室系のX線回折システムを用いて2.6Å分解能までのX線回折強度データの収集に成功していたが、結晶化の再現性に問題があったために低温下でのX線回折実験が行えずにいた。T.brucei PGF_<2α>合成酵素の精製方法を改良し、クエン酸を用いた結晶化で再現性よく結晶化することに成功し、第3世代大型放射光実験施設Spring-8において2.1Å分解能と飛躍的に分解能の向上したデータ収集を行うことに成功し、精密構造を得ることに成功した。また、T.bruceiのPGF_<2α>合成酵素の変異体酵素を使った酵素学的研究も併せて行い、本構造を基に検討した結果、アルド・ケト還元酵素に保存されているCatalytic tetradで考えられている反応機構とは異なり、リジン残基を唯一の活性中心アミノ酸として還元反応を触媒することを明らかにした。また、阻害剤リード化合物を1種見出し、阻害剤Tolestatおよび基質フェナンスラキノンとの複合体結晶の作製およびデータ収集を行った。現在、構造解析を行っている。今後、本阻害剤をリード化合物としてさらに強力な阻害剤の開発を行う予定である。一方、Leishmania majorのPGF_<2α>合成酵素のcDNAクローニングと大腸菌を用いた遺伝子組換え型酵素の発現と精製を行ない、本酵素がT.bruceiのPGF_<2α>合成酵素と免疫交差性を示し、旧世界リーシュマニア(L.major、L.donovani、L.tropica)には存在するが新世界リーシュマニア(L.mexicanaやL.amazonensis)には存在しないことを見出した。さらに、T.cruziのPGF_<2α>合成酵素の精製とcDNAクローニングおよび大腸菌を用いた遺伝子組換え型酵素の大量精製を行い、T.cruziのPGF_<2α>合成酵素はOld yellow protein遺伝子ファミリーに属するフラビン酵素であり、PGH_2以外にも様々な化合物を基質とし、メナディオンやベータタラパコンなどのナフトキノンをセミキノンラジカルに1電子還元してこれらの薬物の殺虫効果を誘発し、ニフルティモックスや4-ニトロキノリン-N-オキシド等の薬物を2電子還元して無毒化することを明らかにした。また、T.bruceiのPGF_<2α>合成酵素遺伝子ノックアウト原虫を作製するために、本遺伝子に対して、ネオマイシンとブラスチシジン耐性遺伝子を用いた相同組換えを行ないヘテロ接合体の作製を終了した。

一方、Leishmania majorのPGF_<2α>合成酵素のcDNAクローニングと大腸菌を用いた遺伝子組換え型酵素の発現と精製を行ない、本酵素がT.bruceiのPGF_<2α>合成酵素と免疫交差性を示し、旧世界リーシュマニア(L.major、L.donovani、L.tropica)には存在するが新世界リーシュマニア(L.mexicanaやL.amazonensis)には存在しないことを見出した。さらに、T.cruziのPGF_<2α>合成酵素の精製とcDNAクローニングおよび大腸菌を用いた遺伝子組換え型酵素の大量精製を行い、T.cruziのPGF_<2α>合成酵素はOld yellow protein遺伝子ファミリーに属するフラビン酵素であり、PGH_2以外にも様々な化合物を基質とし、メナディオンやベータタラパコンなどのナフトキノンをセミキノンラジカルに1電子還元してこれらの薬物の殺虫効果を誘発し、ニフルティモックスや4-ニトロキノリン-N-オキシド等の薬物を2電子還元して無毒化することを明らかにした。また、T.bruceiのPGF_<2α>合成酵素遺伝子ノックアウト原虫を作製するために、本遺伝子に対して、ネオマイシンとブラスチシジン耐性遺伝子を用いた相同組換えを行ないヘテロ接合体の作製を終了した。大腸菌を用いて発現した遺伝子組換え型のTrypanosoma bruceiプロスタグランジン(PG)F_<2a>合成酵素の結晶化に成功し、SP-ring8放射光施設を用いたX線回折データの収集を行ない、本酵素とのアミノ酸配列の相同性の高いアルドケト還元酵素の三次元構造座標に基づく分子置換法により、2.5Å分解能の三次元構造座標を決定した。さらに、部位特異的変異法を用いて、本酵素は他のアルド・ケト還元酵素とは異なり、リジン残基を唯一の活性中心アミノ酸として還元反応を触媒することを明らかにした。そして、Leishmania majorのPGF_<2a>合成酵素のcDNAクローニングと大腸菌を用いた遺伝子組換え型酵素の発現と精製を行ない、本酵素がT.bruceiのPGF_<2a>合成酵素と免疫交差性を示し、旧世界リーシュマニア(L.major、L.donovani、L.tropica)には存在するが新世界リーシュマニア(L.mexicanaやL.amazonensis)には存在しないことを見出した。さらに、T.cruziのPGF_<2a>合成酵素の精製とcDNAクローニングおよび大腸菌を用いた遺伝子組換え型酵素の大量精製を行い、T.cruziのPGF_<2a>合成酵素はOld yellow protein遺伝子ファミリーに属するフラビン酵素であり、PGH_2以外にも様々な化合物を基質とし、メナディオンやベータラパコンなどのナフトキノンをセミキノンラジカルに1電子還元してこれらの薬物の殺虫効果を誘発し、ニフルティモックスや4-ニトロキノリン-N-オキシド等の薬物を2電子還元して無毒化することを明らかにした。また、T.bruceiのPGF_<2a>合成酵素遺伝子ノックアウト原虫を作製するために、本遺伝子に対して、ネオマイシンとブラスチシジン耐性遺伝子を用いた相同組換えを行ないヘテロ接合体の作製を終了した。
施設入所高齢者の下肢浮腫軽減に向けたケアプログラムの開発

本研究は、高齢者施設において、日中ほとんどの時間を座位姿勢で過ごす高齢者を対象に、「下肢浮腫軽減に向けたケアプログラム」を開発し、その有用性を検証することを目的とする。平成25年度は、高齢者施設に勤務する看護職員を対象に「高齢者施設における下肢浮腫に対するケアの実態調査」を実施し、高齢者施設における下肢浮腫に対するケアの課題を見出すことを目指し、以下の2点を中心に研究をすすめた。1.下肢浮腫に対するケアに関する文献検討国内外の下肢浮腫に対するケアおよび高齢者施設における下肢浮腫に対するケアについての先行研究の確認を行い、下肢浮腫に対するケアの実態調査に用いる調査票の内容・項目を検討した。文献検討の結果、下肢浮腫やそのケアに関する先行研究は、褥婦やリンパ浮腫のある患者を対象とした報告が多く、高齢者を対象とした研究はマッサージ等を取り入れた事例研究が数例あるのみであり、とくに高齢者施設の下肢浮腫のケアの実態は明らかになっていないことを確認した。2.高齢者施設における下肢浮腫に対するケアの実態調査介護老人保健施設において、看護職が下肢浮腫のある高齢者に行っているケアの実態を明らかにし、施設入所高齢者の下肢浮腫軽減に向けた効果的なケアを検討することを目的に、郵送による無記名自記式質問紙調査を実施した。研究対象は、近畿圏内にある介護老人保健施設に勤務する看護職とし、WAM-NETに登録されている近畿圏内の介護老人保健施設(556件)に質問紙を郵送した。主な調査内容は、下肢浮腫のある高齢者の有無、下肢浮腫のある高齢者に実施しているケアの内容と方法や頻度、下肢浮腫のある高齢者に対してケアを実施した理由等とした。3月末で退職のため、本研究課題はやむを得ず廃止することになったが、調査結果については今後分析を進め、高齢者施設における下肢浮腫に対するケアの実態について明らかにする予定である。
日本における障害者自立思想の覚醒と大仏空の宗教思想との関連の宗教学的検討

横塚晃一と横田弘らを中核メンバーとする「青い芝の会」の'70年代のラディカルな運動は、障害当事者による主体的な思想的営為の嚆矢であるという点で、同時代のアメリカにおける障害者自立生活運動にも匹敵する。障害者の自己肯定と社会への批判的視座を基軸とするその独自の思想の成立には、'60年代後半、無名の仏教者であった大仏空が主催し横塚と横田も参加した脳性マヒ者の生活共同体=「マハラバ村」での思想体験が大きく関わっている。本研究では、従来、ほとんど顧みられてこななかった大仏の宗教思想を解明し、「青い芝」へのその影響を検討することによって、日本における障害者自立思想の淵源と射程を明らかにしたい。
胸腺髄質上皮幹細胞の同定

我々は今回、自己複製能を有する胸腺髄質上皮細胞の幹細胞(mTECSC)をマウス胸腺から同定することに成功しました。胸腺髄質上皮細胞の形成不全に起因する自己免疫疾患を発症するマウスにmTECSCを移植すると、個体のほぼ生涯にわたり正常な髄質上皮細胞を供給し続け、疾患の発症をほぼ完全に抑制することができました。また、胸腺退縮に先行してmTECSCの活性が低下すること、その一方でT細胞側の異常によりT細胞産生ができないマウスでは、その活性が年をとっても高く維持されていることが明らかになりました。以上の結果は、胸腺組織の活動と免疫機能を制御する方法論の開発にも大きく貢献すると考えられます。胸腺はT細胞の産生と自己免疫寛容の成立に必須の中枢リンパ組織である。この組織骨格を形成しストロマとして働くのが胸腺上皮細胞であり、その発生分化機構は近年大きくその研究が進展したが、それが生涯にわたりどのように維持されるかについては不明な点が多い。申請者らは昨年度までに、発生初期の前駆細胞分画に1年半以上マウス個体内で維持される生涯髄質上皮のturnoverを維持する細胞が含まれることを示し、この細胞の移植により、自己免疫疾患を回避しうることを示している。また、マウス胸腺上皮の自己複製能を評価するためのコロニーアッセイ系を立ち上げ、髄質上皮幹細胞の活性をin vitroで評価することができた。本年度は、4)に関連して:この幹細胞様の活性を持つ細胞の新たなマーカーを同定することが出来た。2)に関連して:マウス胸腺上皮幹細胞の活性の指標となるコロニー形成能が、通常加齢に伴い低下するものの、T細胞産生の起こっていない遺伝子改変マウス(Rag2-/-)マウスでは明らかに保たれていることを見出した。その原因について現在検討中である。4)に関連して:論文レビューの過程で、幹細胞が濃縮されるマーカー陰性の分画にもコロニー形成能があることの意義について指摘を受け、マーカー陽性、陰性、それぞれの分画におけるコロニー形成能を定量するとともに、陰性分画に含まれるコロニーはin vivoにおける維持の活性が低いことを示した。この組織骨格を形成しストロマとして働くのが胸腺上皮細胞であるが、その発生分化機構については不明な点が多い。申請者はこれまでに、胸腺原基でクローディン(Cld)を発現する上皮細胞に着目し、このCld陽性細胞が少なくとも2種類の髄質上皮に分化可能な前駆細胞であることを明らかにしてきた。本研究では、1)この発生初期の髄質上皮前駆細胞がマウス個体内で長期間保持されうるか、2)self-renew可能であるか、3)移植することによって髄質上皮の欠損による自己免疫疾患を回避させうるか、4)髄質の長期維持に関わる細胞特異的に発現するマーカー分子の同定、について解析を行い、機能的な胸腺髄質上皮のターンオーバーを一生涯維持する胸腺髄質上皮幹細胞が存在する可能性の検証、及びその実体を同定することを目的としている。本年度には、1)3)に関連して:発生初期の前駆細胞分画に1年半以上マウス個体内で維持される生涯髄質上皮のturnoverを維持する細胞が含まれることを示し、この細胞の移植により、自己免疫疾患を回避しうることを示した。2)に関連して:マウス胸腺上皮の自己複製能を評価するためのコロニーアッセイ系を立ち上げ、髄質上皮幹細胞の活性をin vivoで評価することができた。4)に関連して:この幹細胞様の活性を持つ細胞の新たなマーカーを同定することが出来た。加えて、マウス胸腺上皮幹細胞の活性が加齢に伴い低下する要因を明らかにすることができた。このうち、本年度は下記の点を明らかにした。1)髄質上皮細胞の産生を長期間維持可能な胎生期クローディン(Cldn)陽性胸腺上皮細胞分画のうち、SSEA1陽性の細胞群に長期再構成能が濃縮する。2)このCldn+SSEA1+の細胞はin vitroにおいてコロニーを形成することができ且つ継代可能である、即ち自己複製能を有する。3)Cldn+分画を移植することにより自己免疫疾患を回避しうる。4)コロニー形成能は生後すぐに顕著に低下する一方で、T細胞産生を欠くRag2KOマウスでは、コロニー形成能は歳をとっても高く維持される。これらの結果から、胎生期Cldn+SSEA1+に胸腺髄質

上皮幹細胞が存在すること、幹細胞の活性は加齢に伴い低下すること、これは出生時期の爆発的なT細胞産生に因ることが明らかになった。以上の結果を、論文として報告した(Immunity 2014 Sekai et al.)。昨年度までに、自己寛容を保証する胸腺髄質上皮幹細胞の存在を証明し、かつその活性が生後直後に急速に低下することが明らかとなり、それらの点について論文としてまとめることができた。本年度は、幹細胞の同定とその活性を評価することに大きな役割を果たしたin vitroの実験系(コロニーアッセイシステム)の感度を改良するとともに、本アッセイ系を用いて様々な自己免疫疾患モデルマウスのコロニー形成能について評価し、今後、幹細胞活性低下のメカニズムを解明するための重要な手掛かりを得ることを目的とした。その結果、いくつかの培養添加物について、添加するタイミングを変更することにより、コロニー形成能を劇的に上昇させることができた。これにより、これまで定量が困難であった成獣マウスのコロニー形成能についても定量的評価が可能となった。また、胸腺髄質に異常があり自己免疫疾患を起こす遺伝子改変マウスの胸腺を用いてコロニーアッセイを行った。全身性自己免疫疾患モデルマウスであるNZBW/F1マウスは、B6マウスと比較して明らかにコロニー形成能が低いことが明らかとなり、T細胞の分化選択に関わる胸腺上皮細胞の幹細胞レベルで何らかの異常を有する可能性が示唆された。我々は今回、自己複製能を有する胸腺髄質上皮細胞の幹細胞(mTECSC)をマウス胸腺から同定することに成功しました。胸腺髄質上皮細胞の形成不全に起因する自己免疫疾患を発症するマウスにmTECSCを移植すると、個体のほぼ生涯にわたり正常な髄質上皮細胞を供給し続け、疾患の発症をほぼ完全に抑制することができました。また、胸腺退縮に先行してmTECSCの活性が低下すること、その一方でT細胞側の異常によりT細胞産生ができないマウスでは、その活性が年をとっても高く維持されていることが明らかになりました。以上の結果は、胸腺組織の活動と免疫機能を制御する方法論の開発にも大きく貢献すると考えられます。胸腺は、T細胞産生とその中枢性自己寛容を担う中枢性リンパ組織であり、近年その発生メカニズムについて分子レベルでの理解が急速に進んだ。一方、胸腺組織は加齢に伴い顕著に機能低下するというユニークな性質を有するが、組織を維持するメカニズムやそれに関連すると想定される胸腺退縮のメカニズムは十分に理解されていない。髄質上皮細胞は体内の様々な自己抗原を異所性に発現することにより自己寛容の成立に必須の役割を果たすが、皮質の上皮細胞と比較して早期にその数が減少することから、加齢に伴い徐々に自己寛容が破綻する現象の一因となっている可能性が指摘されている。本研究は、胸腺髄質上皮細胞がどのように維持されているのかを理解し、その制御方法を開発することによってこの仮説を検証し、これにより、胸腺退縮や加齢と並行して起こる免疫老化に関連する現象の制御を目指すものである。本年度は、本目的の根幹となる、髄質上皮細胞の同定を行うことができ、また髄質上皮幹細胞の活性や異常を評価するin vitroコロニーアッセイシステムの確立を行うことが出来た。以上、おおむね計画通りに進んでいると考えている。免疫学
ブランケット材料の高中性子束・高熱負荷条件下での構造強度に関する基礎研究

ブランケット構造部材の強度設計には、高中性子束を多量に照射された構造材料の機械的性質の実測データが必要となる。しかし、実測を可能とするためには、照射設備の大きさの制約を克服しなければならない。そこで、きわめて小型の試験片による材料の機械的性質の測定法の開発と、得られたデータから実寸法の材料の機械的性質を推定する方法の実験的、理論的うらずけが必要となる。さらに、高熱負荷条件の再現には幾多の困難がともない、また、そのような環境の下での材料の性質については、未知の部分も少なくない。これらを理論的にあきらかにすることもまた必要である。この観点から、次の諸点について、研究を進めた:1.小型試験片による破壊靭性の評価に関する研究破壊靭性試験片の小型化を目的として、側溝付き試験片による、Jic評価のための有効板厚のとり方について実験的に検討した。2.側溝付きき裂試験片の3次元有限要素解析各種の条件下で側溝付きき裂試験片の弾塑性解析を行なって、き裂先端近傍の塑性変形、き裂開口変位、荷重変位曲線に及ぼす側溝深さの影響及び有効板厚のとり方について力学的に検討した。3.ブランケット構造材料の疲労損傷小型試験片の機械的性質を調べたのち、高温変動低サイクル疲労の疲労損傷、表面微小疲労き裂の発生、伝播ならびに破断寿命、それらのばらつき特性を調べた。4.高中性子束・高熱負荷条件下での欠陥の挙動に関する研究高温環境下にある材料における転位の動力学の理論解析を進め、主として、SUS316を例として、数値計算を行った。