hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
霊長類における色覚の個体差と行動

その後、2色型色覚のヒトの混同色によりカラーカモフラージュした図形を用いてテストをおこなった。その結果、フサオマキザルの2色型色覚の個体と、チンパンジーの色覚異常の個体は、有意にこれらのテスト刺激を弁別することができたが、3色型色覚の固体は弁別することができなかった。このことから、この課題において2色型色覚、色覚異常の個体は、3色型色覚の個体よりも有利であった、つまり2色型色覚の有利性が示されたといえる。今回の実験により、2色型色覚の有利性がヒト以外の霊長類において初めて、個体間の行動の違いとして、明確に示されたといえる。新世界ザルでは同種内に3色型色覚の個体と2色型色覚の個体が混在していることが知られている。また、ヒト以外の旧世界霊長類の色覚は均一であるとされてきたが、近年、旧世界ザルであるカニクイザルにおいて2色型色覚の個体が発見され(Onishi et al.,1999;2002)、さらに最近チンパンジーにおいても色覚異常の個体が、1個体発見されている(Saito et al.,2003;Terao et al.,2005)。2色型色覚は、赤い果実あるいは若葉の検出に、3色型色覚よりも不利だといわれている一方、2色型色覚の存在理由として、2色型色覚はその他の採食行動において3色型色覚よりも有利であるという可能性が指摘されている。特別研究員は、昨年度までにフサオマキザルと、チンパンジーを対象に、「きめ」の違いによって描かれた図形の弁別課題を用い、2色型色覚の有利性を検証してきたが、今年度は、フサオマキザル3頭(3色型:n=1;2色型:n=2)を追加し、さらにヒトを対象に同様の課題をおこなった。その結果、刺激がカラーカモフラージュされた条件では、フサオマキザルの2色型の個体は、有意にテスト刺激を弁別することができたが、3色型色覚の個体は弁別することができなかった。またヒトでは、カモフラージュされた条件とカモフラージュされていない条件を比較したところ、色覚異常と診断された参加者では反応時間に条件間で有意な差がなかったが、正常3色型の参加者では反応時間がカモフラージュ条件で有意に長くなった。このことから、この課題において2色型色覚、色覚異常の個体は、3色型色覚の個体よりも有利であったといえる。今回の実験により、ヒト以外の霊長類2種、さらにヒトにおいても、2色型色覚の有利性が個体間の行動の違いとして明確に示されたといえる。
子ども達を中心として，学校・家庭・地域で自然災害のリスクをいかに理解し共有するか

災害が想定される地域での防災教育,防災活動支援を通じ,安全で安心し,長く暮らしていくために地域がどうあるべきかを考えることが必要である。本研究は,様々な活動を「災害文化コミュニティ」へとつなげるために,子ども達を中心として,学校・家庭・地域で自然災害のリスクをいかに理解し共有するかについて追求した。具体的には,自然災害のリスクや地域資源の理解を学校・家庭・地域で進め,自然災害を想定したリスクの把握・評価を行った。把握されたリスクを学校・家庭・地域で検証・共有し,リスク認知の特徴を明らかにした。そして,リスクを共有する上での課題や効果的な方法・活動内容を検討した。本年度は大きく,(1)自然災害のリスクを「時間軸-空間軸」の考え方から学校・家庭・地域で進める,(2)地域の防災性評価と地域課題の把握,(3)リスクと防災性能評価地区カルテの比較・特徴把握について実施している。まず,(1)については大分県津久見市立保戸島小学校,臼杵市立臼杵小学校,大分市立日岡小学校それぞれで学校のニーズに対応した取り組みを実施した。保戸島小学校では,自然災害のリスクに関する学習や保護者や教員が参加するワークショップ(Home-DIG,School-DIG,Shima-DIG)を実施した。これにより,子ども達の生活する様々な時間帯におけるリスク認知と課題を浮き彫りにし,その対応策も検討することができた。さらに,同小学校ではワークショップ後の意識の変化を把握し,防災対策やその意識の継続性の難しさも再認識できた。今後もこのようないわゆる「モニタリング」は継続して実施することとしている。臼杵小学校では,クイズ形式やワークシートを活用し,児童と保護者が一緒に地域のリスクや生活時間の関係を相互理解する機会を提供した。これらの活動については,他地域でも継続して実施予定である。次に(2)について,上記エリアのうち保戸島小学校区及び臼杵小学校区において,地域の危険箇所の点検などの現地調査を行い,防災性の評価を行った。特に保戸島においては地震津波を想定したMAS(マルチエージェントシミュレーション)を活用した避難行動のシミュレーションを行い,早期避難や地域コミュニティの重要性を指摘した。そして(3)において,現地調査やシミュレーションの結果と(1)において把握した子ども達の危険箇所の認知の違いについて明らかにした。平成26年度は大きく,(1)リスク認知の特徴把握,(2)リスク認知のためのワークショップ開催,(3)リスクを共有する上での課題や効果的な活動内容の検討,の3点について実施をした。まず,小学校の児童保護者に対する防災意識アンケート調査を行い,ワークショップで検討すべき事項を3項目(家庭内リスクへの対応,子どもへの対応,災害後を想像)抽出した。また,並行して,当該地域の津波避難シミュレーションを行い,子どもを探しに行った際の想定被災者数の抽出や地区の防災性評価などを行った。加えて,土砂災害も含めた多様なリスクを検証し,沿岸部の避難施設・避難場所の立地特性の把握と代替性評価,さらには福祉避難所の実態や課題をヒアリング調査と現地調査により把握している。そして,これらの調査・分析の情報を考慮して,小学生の保護者,行政,小学校教員とのワークショップを開催し,家庭内でのリスク対応やどうすべきか,災害時にどのように行動すべきかなどの心掛け,そして災害後の避難所で何ができるか・何をすべきかなどの意見を出し合うことで,保護者間の悩みや課題について情報共有を行った。これらの結果から,家庭や地域のリスクを共有する上では,まずは家庭のなかでのしっかりとした子どもとの対話を行うこと,災害時の行動について正しい情報をもとに平時からシミュレーションを行うこと,地域とのコミュニケーションをベースに災害時要援護者への対応を早急に検討すべきことなどが明らかとなった。また,課題として,「子ども達は誰も助けずに逃げるだろうか?」「入ってくる情報そのものが本当に正しいのか?」といった悩み・疑問も上げられ,この点の議論を行政や地域住民を巻き込んで理解を深めていく必要があることが認識された。いずれにせよ,平時における災害時対応の正しい教育(知識)と訓練などの体験が重要であることが再認識された結果となっている。平成27年度は,(1)リスクを共有する上での課題や効果的な方法を検討,(2)防災教育・活動の内容の検討と実践,(3)防災教育コンテンツの作成と活用,(4)活動拠点の形成,そして3年間のとりまとめを行った。まず,「リスクを共有する上での課題や効果的な方法を検討」については,小学校のアンケート調査やWSの成果(前年度)から,いかに意識を持続させるかが課題となったため,(4)とも関連をするが風化を防ぐための「外力」すなわち,当事者以外のサポートにより教育や活動を継続する仕組み(プラットフォーム)づくりを「防災減災カフェ」という形で行った。「防災減災カフェ」は気軽に防災や減災,安全・安心のまちづくりについて考える仕組みとプラットフォームの役割を担っている。実施は行政,地域住民との協働によるもので,平成27年度は5回実施しており,減災かるた,非常食体験,防災クイズ,地震体験,コミュニティの基本となるお茶の体験,薬草と防災といったメニューを提供し,研究期間終了後も継続的に実施することにしている。これは(2),(3)とも関連しており,多様なネットワークを通じて,コンテンツの提供と実践が図ることが可能となっている。また,(2)と(3)の教育の内容検討,実践,コンテンツ作成・活用については,小学校のクラブ活動との協働で「ぼくらの防災読本」を作成している。

少しの工夫と彼らの達成感により記憶を定着させていく積み重ねが求められ,このような「読本」は,学校や地域特性に応じ作られるべきもので,その点の工夫も地域や学校に応じて求められる。最終的には,3カ年の成果を取りまとめ,今後の展開として,これらの研究成果をもとに,学校や地域での防災教育・活動の支援を継続するとともに,多様な災害に備えうるリスクコミュニティや災害文化コミュニティの形成と実践をさらに併せて進めていくことにしている。災害が想定される地域での防災教育,防災活動支援を通じ,安全で安心し,長く暮らしていくために地域がどうあるべきかを考えることが必要である。本研究は,様々な活動を「災害文化コミュニティ」へとつなげるために,子ども達を中心として,学校・家庭・地域で自然災害のリスクをいかに理解し共有するかについて追求した。具体的には,自然災害のリスクや地域資源の理解を学校・家庭・地域で進め,自然災害を想定したリスクの把握・評価を行った。把握されたリスクを学校・家庭・地域で検証・共有し,リスク認知の特徴を明らかにした。そして,リスクを共有する上での課題や効果的な方法・活動内容を検討した。平成26年度は(1)リスク認知の特徴把握,(2)リスク認知のためのワークショップ開催,(3)リスクを共有する上での課題や効果的な活動内容の検討,の3点について予定通り実施ができている。特に,行政や地域の保護者との連携が強く図られた上での活動であった。都市計画地域計画防災計画地域防災防災教育平成27年度は(1)リスクを共有する上での課題や効果的な方法を検討,(2)防災教育・活動の内容を検討・実施,(3)防災教育コンテンツの作成と活用,(4)活動拠点の形成を検討を予定している。特に地域の保護者との連携が強く図られていることから,効果的な活動が実施できる見込みである。当初設定した3項目【(1)自然災害のリスクを「時間軸-空間軸」の考え方から学校・家庭・地域で進める,(2)地域の防災性評価と地域課題の把握,(3)リスクと防災性能評価地区カルテの比較・特徴把握】を順調に達成できている。このような調査・研究活動は学校現場や地域との連携が不可欠であるが,この点については研究開始年度以前に構築してきていた教育委員会,学校,公民館組織などとの連携が活かされている。結果,想定していた数以上のワークショップも実施することができ,次年度以降につながる実績が積み上がっている。したがって,「(2)おおむね順調に進展している。」とした。H25年度は,特にワークショップ形式で学校現場の防災教育を支援することと,その活動に保護者を巻き込んで展開することを中心に考えてきた。これは学校現場での防災教育や防災対策の持続性の重要性に鑑みたものである。この活動については,学校現場のニーズに対応して活動を支援していく必要がある。
分化した色素上皮細胞が多分化態を維持できる分子機構の研究

色素上皮細胞は機能的に分化した後でもレンズ細胞や神経細胞へと分化転換できるユニークな細胞である。この色素上皮細胞が多分化能を維持し、分化転換できるしくみを遺伝子発現レベルで明らかにすることを目的とした。特に転写因子であるMitfに注目して研究を行い以下の成果を得た。1.ニワトリ発生過程でMitfは予定色素上皮細胞で他のどの分化マーカーよりも早く発現した。また、培養条件下でも色素上皮細胞の分化に対応して発現し、FGFやEGFなどにより脱分化が誘導される過程で発現が抑制された。さらにMitfを強制発現させることにより、色素細胞マーカーであるmmp115やtyrosinaseの発現が誘導されるとともに、分化転換が阻害された。一方Mitf以外にも色素上皮紬胞の分化を制御する転写因子が存在することが示唆された。2.ウズラsilver変異ではMitf遺伝子に変異が生じ、転写活性の低いタンパク質が作られることがわかった。また、silver変異体の色素上皮細胞は生体内で自立的に神経性網膜細胞に分化転換すること、さらに、培養条件下でも増殖因子の添加なしに神経細胞やレンズ細胞へ分化転換することが明らかとなった。以上のことからMitfは色素上皮細胞の分化転換の制御に極めて重要な役割を担う転写因子であることが明らかになった。今後Mitfの発現制御機構をより詳細に解析することによって、色素上皮細胞の多分化能維持のしくみを解明できると期待される。色素上皮細胞は分化形質を発現しつつ別の細胞へと分化転換する能力を維持する。本研究では、Mitf遺伝子の発現制御と、その作用機構に着目して解析し、本年度では、以下の結果が得られた。1)色素上皮の一部が自律的に神経網膜組織に分化転換するウズラ変異体silverで、Mitf遺伝子に変異が生じており、その産物は色素細胞特異的プロモーターを活性化する能力が正常なものより低かった。2)silverと正常個体由来の色素上皮細胞を培養したところ、正常色素上皮はニワトリ同様、レンズや神経細胞への分化転換にFGFやEGFを必要とするのに対し、silver色素上皮細胞はこれら増殖因子なしに分化転換した。3)レトロウイルスベクターを用いて正常Mitfを色素上皮細胞で過剰発現させたところ、分化転換が著しく阻害された。4)FGFはレンズ細胞と神経細胞両方への分化転換を誘導することができるが、EGFもほぼ同じ活性を持つことがわかった。5)FGFやEGFによる分化転換の誘導およびMitfの発現抑制は、MAPKシグナル伝達系を抑制することにより阻害された。以上の結果から、実際Mitfが色素上皮細胞の分化転換を抑制する方向に機能し、その機能低下が分化転換を誘導することが明らかとなった。また、Mitfの発現はMAPKシグナルを介し、FGFやEGFにより制御されることも明らかとなった。脊椎動物の色素上皮細胞は分化形質を発現しつつ別の細胞へと分化転換する能力を雑持する。本研究では、Mitf遺伝子の発現制御と、その作用機構に着目して分化転換能力の本質にせまることを目的とし、本年度では、以下の結果が得られた。1,色素上皮細胞の分化転換過程でMitf遺伝子が抑制される。反対に分化が安定に維持されるときはMitfの発現が維持されることをすでに明らかにした。pax6はMitfと相補的な発現を示し、Mitfを強制発現させるとpax6の発現が抑制される。逆にpax6を強制発現させることにより、Mitfの発現の抑制、あるいは分化転換が誘導される可能性を検討した。その結果、pax6を強く発現する細胞においてもMitfを強く発現できることがわかった。しかし、pax6によりレンズ細胞への分化転換が一部促進されたことからpax6も色素上皮細胞の分化転換の制御に密接に関わることが示唆された。2, FGFやEGFにより色素上皮細胞からの分化転換が誘導されることを明らかにしてきたが、反対に分化形質を安定に維持するよう働く増殖因子の検索を行った。

その結果、TGF-βとBMP-2/4は色素上皮細胞の脱分化を誘導するが分化転換は誘導できないこと、activinは未分化な色素上皮細胞からの分化に対して部分的に促進作用を持つことがわかった。
血管新生における転写制御因子Idの役割に関する研究

本研究では、血管が新生される際のhelix-loop-helix(HLH)型転写因子Id1の役割に関して検討した。組織学的解析から、血管新生過程におけるId1発現強度は、血管を構成する血管内皮細胞全てに一様でない、モザイク状パターンを示した。培養細胞における検討から、Id1発現のゆらぎが組織での発現パターンを一部説明する可能性があること、Id1はDll4-Notchシグナル経路を時空間的に制御している可能性があることが示唆された。さらに、Id1がいかに経時的に血管形成に関わっているか細胞レベルで解析しうる血管新生評価・解析方法を確立した。平成20年度の研究において、主に1)血管新生過程におけるIdlの結合ターゲット分子とその下流分子及びその制御メカニズム、さらに2)それを機能的にin vitroにおいて評価可能な培養系を構築する事の2点に焦点を絞り研究を行った。1)新生血管内皮細胞におけるIdlのターゲット分子・下流分子の同定マウス大動脈片のタイプ1コラーゲン内3次元培養系による血管新生評価系にて、新生血管内皮細胞におけるIdlの核内発現強度は均一でなくheterogenityを示していたDこのIdlの発現パターンはマウス胎仔脳内新生血管においても同様であった。この結果から新生血管内皮細胞においてIdlとNotchのクロストークの可能性を推定し培養細胞系にて検討を行った。その結果、IdlはHLH転写因子Hey2を含めたいくつかの重要なNotch下流分子を負に制御していることが解った。さらに、その下流分子の一つの制御機構にはHey2の発現上昇が関与していた。これらの結果はIdlとNotchシグナル経路のクロストークによる新規血管新生制御メカニズムの可能性を示唆するものであり大変興味深い。現在IdlによるNotchシグナル制御機構の詳細、Idl発現がheterogenityを来すメカニズムとその血管新生における意義を中心に検討を続けている。平成21年度の研究においては前年度に得られた結果を受け、主に以下の2点に焦点を絞り研究を行った。1.血管新生過程におけるId1の動的発現制御メカニズムについて:マウス大動脈片のタイプ1コラーゲン内3次元培養系やマウス胎仔脳内のin vivo新生血管において、新生血管内皮細胞におけるId1の核内発現強度は均一でなくその発現パターンは同一新生血管内でモザイク状を呈する知見がこれまで得られてきた。Notchシグナル下流のHLH転写因子であるHesは負の自己制御メカニズによりその発現が振動する事で形態形成過程を緻密に制御している事が知られている。従ってId1においても同様の発現調節機構があるかどうか、血管内皮培養細胞系を用いて検討した。その結果、血清刺激によいId1はmRNA、タンパクレベルにおいてその発現が周期的に振動する可能性が示唆された。また、Id1プロモーター解析から、分子の発現振動に必要な負の自己制御メカニズムが存在することが示唆された。我々がこれまで示してきたId1がNotch/Hey2シグナル経路を負に制御する機構と合わせて考えると、血管新生過程における動的なId1発現機構により時空間的なNotchシグナル制御を行い、それを介して血管形態形成を調節する新規血管新生モデルが考えられた。2.動的血管新生評価・解析系の確立:これまでに、マウス大動脈片のタイプ1コラーゲン内3次元培養において、蛍光色素により核染色を行った後に、レーザー共焦点顕微鏡を用いて血管新生過程を4次元的に観察することで、血管形態形成時の内皮細胞の協調的細胞現象、特に細胞運動を可視化する実験系を確立してきた。この解析により、血管伸長時における血管内皮細胞は常にその相対的細胞位置を変化させ、その結果として血管構造が伸長していく事を見出した。これらはin vitroでの現象であるが、これまでの予想されてきた血管伸長時の血管内皮細胞の動きとはかなり異なっており、血管形成機構の既存の概念に大きな疑問を投げかけるきっかけになると期待される。さらに、それらの定性的細胞運動現象を定量的に評価できる解析系を構築した。現在同系用いて、Id1発現の動的変化が血管新生において機能的にどのような意義を持つか、協調的細胞運動の観点から定量的に検討している。血管新生過程の血管内皮細胞において、Helix-Loop-Helix転写因子Id1の発現は上昇する。最近の私達の研究において、血管新生過程におけるId1発現程度は、血管を形成する血管内皮細胞全てに一様でなく、様々なId1発現レベルの血管内皮細胞が混在しいていることが解ってきた.この特徴的なId1発現パターンがいかに血管形態形成に関わってくるかを検討する目的で、in vitro血管新生モデルにおける動的血管新生評価・解析系の確立を試みた。マウス大動脈片のタイプ1コラーゲン内3次元培養系において、蛍光色素により核染色を行った後に、レーザー共焦点顕微鏡を用いて血管新生過程を4次元的に観察し、血管形態形成時の血管内皮細胞の協調的細胞現象、特に細胞運動を可視化する系を確立した。

この解析により、血管伸長時における血管内皮細胞は常にその相対的細胞位置を変化させ、特に血管伸長を先導する先端細胞は常に入れ替わることで、血管が伸長していくことを見出した。また、これらのin vitro血管新生モデルにて観察された細胞現象の少なくとも一部は、マウスの網膜血管新生においても同様に観察された。さらに、イメージングデータを個々の細胞毎に追跡してデジタル化し、血管新生過程での特徴的な細胞動態を定量的に評価できるin silico解析系を構築した。現在同系を用いて、Id1発現の動的変化が血管新生において機能的にどのような意義を持つか、協調的細胞運動の観点から定量的に検討している。今回明らかとした血管新生過程における血管内皮細胞の集合運動現象は、これまで予想されてきた血管伸長時の血管内皮細胞の動きとはかなり異なっており、今後血管形成機構解明への新しい視点となると期待される。
麻酔薬の鎮痛作用におけるダイノルフィンとノシセプチンの役割の解明

亜酸化窒素の鎮痛作用にオピオイド受容体が関与することは従来報告されていたが、どのオピオイド受容体が関与するかは明らかではなかった。本研究では、κオピオイド受容体欠損マウスにおける亜酸化窒素の作用を検討した。亜酸化窒素の鎮痛作用を酢酸ライジング試験、ホットプレイト試験により検討した結果、いずれの方法においてもκオピオイド受容体欠損マウスでは亜酸化窒素の鎮痛作用がほとんど消失していた。一方、亜酸化窒素の鎮静作用はκオピオイド受容体欠損マウスでも変化がなかった。以上の結果は、亜酸化窒素の鎮痛作用はκオピオイド受容体を介すること、鎮静作用は別の機序によることを示している。申請者が所属する研究グループはノシセプチン系が亜酸化窒素の鎮痛作用に関与するという仮説を立て、これまでにノシセプチン受容体欠損マウスあるいはノシセプチン受容体拮抗薬投与マウスで亜酸化窒素の鎮痛作用が有意に減弱することを示した。また、受容体選択的拮抗薬を用いることにより亜酸化窒素の鎮痛作用にκオピオイド受容体が重要な役割を果たすことを明らかにした。また、μオピオイド受容体欠損マウスでは亜酸化窒素の鎮痛作用は野生型と差がなく、一般に麻薬の作用で最も重要な役割を果たすことが知られているκオピオイド受容体は亜酸化窒素の鎮痛作用に関与していないことが示唆されている。亜酸化窒素の鎮痛作用を酢酸ライジング試験とホットプレート試験で検討したところ、いずれの方法でもκオピオイド受容体欠損マウスにおける亜酸化窒素の鎮痛作用は著明に減弱していることが明らかになった。また、亜酸化窒素の鎮痛作用は下行抑制系の活性化を介することが報告されているが、下行抑制系活性化の指標である腰髄後角のc-Fos発現はκオピオイド受容体欠損マウスで低下していた。一方、亜酸化窒素の鎮静作用を立ち直り反射消失効果により評価したところ、κオピオイド受容体欠損マウスと野生型マウスで有意差はなかった。以上の結果は、亜酸化窒素の鎮痛作用はκオピオイド受容体活性化を介するが、鎮静作用はκオピオイド受容体以外の機序を介することを示している。申請者らのグループは亜酸化窒素の鎮痛作用におけるオピオイド受容体ファミリーの関与について研究してきた。ノシセプチン受容体欠損マウスおよびノシセプチン受容体拮抗薬投与マウスでは、亜酸化窒素の鎮痛作用が有意に減弱した。また、モルヒネ等の鎮痛作用に関与するμオピオイド受容体を欠損するマウスでは、亜酸化窒素の鎮痛作用は野生型マウスと有意の差は認められなかった。さらに、オピオイド受容体拮抗薬を用いた実験では、亜酸化窒素の鎮痛作用は、δオピオイド受容体拮抗薬投与では影響されないが、κオピオイド受容体拮抗薬では有意に抑制された。亜酸化窒素の鎮痛作用を酢酸ライジング試験とホットプレート試験で検討したところ、κオピオイド受容体欠損マウスにおける亜酸化窒素の鎮痛作用は著明に減弱していることが明らかになった。また、亜酸化窒素存在下では揮発性麻酔薬の最小肺胞濃度が低下することが知られているが、κオピオイド受容体欠損マウスでは揮発性麻酔薬の最小肺胞濃度は亜酸化窒素の影響を受けなかった。さらに、亜酸化窒素の鎮痛作用は下行抑制系の活性化を介することが報告されているが、κオピオイド受容体欠損マウスでは下行抑制系の指標である腰髄後角のc-Fos発現は野生型マウスに比べて有意に少なかった。一方、亜酸化窒素の鎮静作用を立ち直り反射消失効果により評価したところ、κオピオイド受容体欠損マウスと野生型マウスで有意差は認められなかった。以上の結果は、亜酸化窒素の鎮痛作用はκオピオイド受容体およびノシセプチン受容体を介すること、亜酸化窒素の鎮静作用はκオピオイド受容体以外の機序を介することを示している。麻酔科学κオピオイド受容体欠損マウスを用いた研究を中心に進めてきた結果、κオピオイド受容体が亜酸化窒素の鎮痛作用に重要な働きを果たすが、亜酸化窒素の鎮静作用はκオピオイド受容体以外の機序によることを世界に先駆けて明らかにすることができた。これまでに亜酸化窒素の鎮痛作用にはκオピオイド受容体が重要な役割を果たすことを明らかにしたが、今後は、亜酸化窒素が実際にκオピオイド受容体を活性化することを示すとともに、亜酸化窒素投与によりκオピオイド受容体アゴニストであるダイノルフィンの産生が増加する可能性について検討することを計画している。
地球流体中の3次元渦構造とその不安定性-準地衡風乱流渦モデルの構成

静止流体中の傾斜回転楕円体渦解を解析的に構成し、その線形安定性を調べた。一様ポテンシャル渦度領域の流れ関数はLaplace方程式を満足するため、回転楕円体座標系ではLegendre関数を用いて閉じた形に解が与えられる。具体的な計算はMapleV(電通大計算機センター)を援用して、電通大のワークステーション上にFORTRAN関数サブプログラムを開発して行った。傾斜回転楕円体渦は鉛直軸まわりに定常回転し、その回転角速度は傾斜角によらないことを示した。非常に細い長い極限では、この厳密解が昨年度に開発した線渦モデルに漸近することを確認した。定常回転解の線形不安定性をLegendre関数展開を用いて固有値問題に定式化し、不安定性増幅率を決定した。一般に扁長回転楕円体渦はアスペクト比が1に近いときや傾斜角が小さいときは安定であるのに対して、扁平回転楕円体渦は共鳴現象に起因する不安定性を被ることが分かった(宮嵜)。準地衡風近似のもとで楕円体渦を理想化し、渦領域間の相互作用を取り入れた乱流線渦モデルに、合体のルール導入し、初期に1000渦から出発する擬似乱流計算を実行した。その結果は、スペクトル法に基づく直接数値計算結果の統計的な性質を良く再現した。(宮嵜)。国立環境研究所のベクトル計算機(NEC-SX4)上に準地衡風乱流の直接数値計算プログラムを開発し、解析的に得られた楕円体渦領域の非線形発展を計算するとともに、減衰乱流の直接数値計算を実行し(256^3)、乱流渦モデルの評価を行った(花崎)。(宮嵜)。水平・鉛直シア-内の定常楕円体渦解を解析的に構成した。一様ポテンシャル渦度領域の流れ関数はラプラス方程式を満足するため、楕円体座標系ではLame関数を用いて閉じた形に解が与えられる。具体的な形状の計算は、MapleV(電通大計算機センター)を援用して電通大のワークステーション(VT-Alpha500H8/3U購入)上にLame関数のFORTRAN関数サブプログラムを開発して、行った。定常解が存在しうる最大ストレインは2次元楕円渦柱解の場合に与えられることを示した。定常楕円体渦解の線形不安定性をLame関数展開を用いて一般化固有値問題に定式化し、不安定性増幅率を決定した(科学技術計算ライブラリーDXML購入)。一般に楕円体渦は二次元楕円柱渦に比べてより不安定化しやすいが、単純シヤ-内で流れに平行な長軸を持つ楕円体渦はすべて安定であることが分かった。(宮嵜)。準地衝風近似のもとで楕円体渦を理想化し、乱流点渦モデルと乱流線渦モデルを開発してその数理的な性質を調べた。点渦モデルでは4つ以上、線渦モデルでは2つ以上の渦の相互作用はカオスをもたらすことを確認した。電通大のワークステーション上で100個程度の渦群の時間発展を追跡し、同じ鉛直面内の渦群の合体に比べて、鉛直方向に異なる高さに置かれた渦群の一本化のほうが起こりやすいことを示した(宮嵜)。国立環境研のベクトル計算機(NEC-SX4)上に準地衝風乱流の直接数値計算プログラムを開発し、減衰乱流シミュレーションを実行し、乱流渦構造を効率的に抽出するスキームを開発した。(花崎)。傾斜回転楕円体渦は鉛筆軸まわりに定常回転し、その回転角速度は傾斜角によらないことを示した。

非常に細い長い極限では、この厳密解が昨年度に開発した線渦モデルに漸近することを確認した。定常回転解の線形不安定性をLegendre関数展開を用いて固有値問題に定式化し、不安定性増幅率を決定した。一般に扁長回転楕円体渦はアスペクト比が1に近いときや傾斜角が小さいときは安定であるのに対して、扁平回転楕円体渦は共鳴現象に起因する不安定性を被ることが分かった(宮嵜)。準地衡風近似のもとで楕円体渦を理想化し、渦領域間の相互作用を取り入れた乱流線渦モデルに、合体のルール導入し、初期に1000渦から出発する擬似乱流計算を実行した。その結果は、スペクトル法に基づく直接数値計算結果の統計的な性質を良く再現した。(宮嵜)。国立環境研究所のベクトル計算機(NEC-SX4)上に準地衡風乱流の直接数値計算プログラムを開発し、解析的に得られた楕円体渦領域の非線形発展を計算するとともに、減衰乱流の直接数値計算を実行し(256^3)、乱流渦モデルの評価を行った(花崎)。
核酸代謝異常スクリーニングシステムの構築とその臨床応用

先天性核酸代謝異常症は、精神発達遅滞、自閉症、尿路結石、免疫不全など極めて多彩な臨床症状を示すことが知られているが、その程度はさまざまで特異性に欠けるため診断に苦慮することも多く、原因不明の神経疾患などとして経過観察されていることも予想される。このような疾患では、血液、尿、脳脊髄液といった生体試料での、核酸およびその代謝産物の測定は必要不可欠であり、疾患の診断を始め、病勢の杷握、治療状況の評価、重傷度判定、病態解祈等に役立てることができるが、1検体のみでの測定では判定困難な場合もあり、また経時的な変化が重要な場合もあるため、繰り返し短時間に行える測定法が望まれる。今回我々は尿酸、ヒポキサンチン、アデノシンといった核酸代謝産物に加え、日常的に臨床の場で使用されるプリン塩基であるテオフィリンと、食物に広く含まれるカフェインを測定対象に加え、タンデム型質量分析計での測定が可能となるよう検討した。各プリン塩基の標準検体を作成し、吸光度計を用いた高速液体クロマトグラフィーシステムに注入し、ODSコンベンショナルカラムでの保持時間の検討を行った。メタノールによるグラジュエントを併用し、およそ15分の分析時間でプリン塩基の溶出が可能であることが確認出来た。タンデム型質量分析計へ標準物質を導入した検討では、陽イオン検出モードでアデノシンは質量電荷比268にピークを認め、カフェインは質量電荷比196に、ヒポキサンチンは質量電荷比137にピークを認めた。一方テオフィリンは陰イオン検出モードで質量電荷比179に良好なピークを認めたが、陽イオン検出モードでは良好なピークは得られなかった。この結果今回使用したイオントラップ方質量分析計では検討した物質を同一のイオン検出モード分析することは難しく、2回以上の測定を行うことが必要と思われた。レッシューナイアン症候群の患児尿を用いた検討でも夾雑イオンが多く細かい解析は不可能だったため今後さらに適切な条件の検討が必要であると思われた。カラムスイッチHPLC法によるアデノシンの単独分析では良好な分離と定量結果が得られ、先天代謝異常症患者尿や人工呼吸管理中の重症呼吸障害児でアデノシン排泄の解析が可能であった。このような疾患では、血液、尿、脳脊髄液といった生体試料での、核酸およびその代謝産物の測定は必要不可欠であり、疾患の診断を始め、病勢の把握、治療状況の評価、重傷度判定、病態解析等に役立てることができるが、1検体のみでの測定では判定困難な場合もあり、また経時的な変化が重要な場合もあるため、繰り返し短時間に行える測定法が望まれる。今回我々は尿酸、キサンチン、ヒポキサンチン、アデノシンといった核酸代謝産物に加え、日常的に臨床の場で使用されるプリン塩基であるテオフィリンと、食物に広く含まれるカフェインを測定対象に加え、タンデム型質量分析計での測定が可能となるよう検討した。

まず各プリン塩基の標準検体を作成し、吸光度計を用いた高速液体クロマトグラフィーシステムに注入し、ODSコンベンショナルカラムでの保持時間の検討を行った。質量分析計への導入を考慮し揮発性溶媒であるギ酸アンモニウムを用い、メタノールによるグラジュエントを併用し、各標品において最適条件を検討した。これによりおよそ15分の分析時間で上記6種のプリン塩基の溶出が可能であることが確認出来た。次にタンデム型質量分析計への導入へ向けて、各標準検体でのイオン化効率の検討を行った。標準検体をエレクトロスプレーイオン化質量分析計へ導入し、マイナスイオン検出条件で検討を行っているが、物質によるイオン化効率に差があり、今後さらに最適条件決定のため検討が必要と思われる。先天性核酸代謝異常症は、精神発達遅滞、自閉症、尿路結石、免疫不全など極めて多彩な臨床症状を示すことが知られているが、その程度はさまざまで特異性に欠けるため診断に苦慮することも多く、原因不明の神経疾患などとして経過観察されていることも予想される。このような疾患では、血液、尿、脳脊髄液といった生体試料での、核酸およびその代謝産物の測定は必要不可欠であり、疾患の診断を始め、病勢の把握、治療状況の評価、重傷度判定、病態解析等に役立てることができるが、1検体のみでの測定では判定困難な場合もあり、また経時的な変化が重要な場合もあるため、繰り返し短時間に行える測定法が望まれる。今回我々は尿酸、ヒポキサンチン、アデノシンといった核酸代謝産物に加え、日常的に臨床の場で使用されるプリン塩基であるテオフィリンと、食物に広く含まれるカフェインを測定対象に加え、タンデム型質量分析計での測定が可能となるよう検討した。各プリン塩基の標準検体を作成し、吸光度計を用いた高速液体クロマトグラフィーシステムに注入し、ODSコンベンショナルカラムでの保持時間の検討を行った。メタノールによるグラジュエントを併用し、およそ15分の分析時間でプリン塩基の溶出が可能であることが確認出来た。タンデム型質量分析計へ標準物質を導入した検討では、陽イオン検出モードでアデノシンは質量電荷比268にピークを認め、カフェインは質量電荷比196に、ヒポキサンチンは質量電荷比137にピークを認めた。一方テオフィリンは陰イオン検出モードで質量電荷比179に良好なピークを認めたが、陽イオン検出モードでは良好なピークは得られなかった。この結果今回使用したイオントラップ方質量分析計では検討した物質を同一のイオン検出モード分析することは難しく、2回以上の測定を行うことが必要と思われた。レッシュ-ナイアン症候群の患児尿を用いた検討でも夾雑イオンが多く細かい解析は不可能だったため今後さらに適切な条件の検討が必要であると思われた。
新規軟X線光源用プラズマのためのイオン価数・電子密度・電子温度計測システムの開発

波長13.5nmの次世代半導体露光用光源(極端紫外光源)や、さらに波長の短い水の窓光源(波長2.3-4.4nm)に代表されるように、軟X線領域光源の応用は多岐にわたる。低コストで手軽に利用できる軟X線光源として、プラズマは有力な候補である。プラズマによる軟X線の放射は、多価電離イオンの電子遷移によるものであり、所望の光源性能を得るためには、プラズマのイオン価数や密度・温度を計測・制御することが必須である。本課題ではレーザー散乱法を用いて、それらパラメータの非接触かつ局所計測法の開発を行った。本研究では、軟X線光源応用を目的としたレーザー生成プラズマ中のイオン価数・電子密度・電子温度のリアルタイム計測システムの確立を目指している。これを、協同的トムソン散乱法によるイオン項スペクトルと電子項スペクトルを、同時に検出することで達成する。特に計測価値の高いイオン価数計測に重点を置き、軟X線光源で予想される10-40のイオン価数を時間分解(< 2 ns)および空間分解(<0.1 mm)計測可能とすることを目指す。具体的な実験は以下の手順を計画している。まずはイオン項・電子項の同時計測(以下、同時トムソン散乱計測)を可能とするための、特製分光器を作製する。次に、この分光器を含むシステム全体の最適化を以下に示す3段階で進める。大気中で生成したレーザー生成空気プラズマを用いて、迷光フリーの条件での同時トムソン散乱計測を行う(第1段階、27年度)。軽元素ターゲット(炭素)LPPに同時トムソン散乱を適用する(第2段階、28年度)。重元素ターゲット(タングステン・金・鉛他)プラズマに同時トムソン散乱を適用し、多価イオンプラズマ(10価以上)に対してイオン価数や電子密度・温度計測を行う(第3段階、28年度後半29年度)。上記計画に基づき、本年度(27年度)は、特製分光器を作製し、大気中で生成したレーザー生成ブレイクダウンプラズマに対して、イオン項と電子項の測定を行った。その結果、予想されたように、電子項スペクトルはプラズマ生成初期(生成後1μs以内)において、強いプラズマの自発光が障害となり、十分な計測が行えなかった。強い自発光に打ち勝つ計測は、計測レーザーの短パルス化が有効となる。現在は誘導ブリルアン散乱現象を利用したレーザーの短パルス化を進めており、これにより、より広い実験条件で同時トムソン散乱が達成されることが期待される。当初の予定通り、協同的トムソン散乱計測により、イオン項と電子項を同時に取得するためのシステム構築が達成された。また、レーザー生成空気ブレイクダウンプラズマに対して、実際にイオン項・電子項の測定を行い、それぞれからのスペクトルを得た。当初の予定では、比較的電子密度、イオン価数が低い空気ブレイクダウンプラズマでは、プラズマ自発光による電子項の測定障害はそこまでないと予想していた。ところが実際には、プラズマ生成直後の時刻では、電子項スペクトルは強い自発光の影響で、十分な精度で計測ができないことが分かった。これを解決する手段の一つとして、計測レーザーのパルス幅w狭め、計測時間幅を短時間にすることがある。簡便にこのことを実施するには、水セルを用いた誘導ブリルアン散乱によるパルス圧縮技術がある。現在はこのためのシステムを新たに作製中である。これにより、プラズマ自発光の影響は相対的に10パーセント以下に低減されることが期待される。本研究で目的とする軟X線光源用プラズマの電子密度・電子温度・平均イオン価数診断システム開発のためには、レーザー生成プラズマに協同トムソン散乱を適用し、電子項スペクトルおよびイオン項スペクトルの同時計測が必要となる。今年度は同時計測が可能なシステムを構築し、その原理検証を行った。計測対象としては、まずはレーザー生成空気ブレイクダウンプラズマを用いた。その理由は、トムソン散乱計測の障害となる迷光の問題が少ないからである。協同トムソン散乱における電子項およびイオン項は、それぞれ計測用レーザー(YAGレーザー第2経調波、波長532nm)からイオンおよび電子の熱速度程度の波長広がりを持って観測される。そのため両者のスペクトル広がりは大きく異なっており、それぞれに適した分光システムの構築が必要となった。申請者は、散乱光を途中で分岐し、一つのシステム内で異なる波長分解能を有する分光器を自作した。このシステムの原理検証は、最終的にはヘリウム雰囲気中レーザー生成ブレイクダウンプラズマでもって行った。実験の結果、電子項・イオン項の両スペクトルを同時に計測し、それぞれから電子温度、電子密度を決定することができた。生成したプラズマの温度は数eVと低く、平均イオン価数は1と推定できるので、イオン項のみで電子密度、電子温度の決定が可能となった。イオン項・電子項それぞれのスペクトルから独立に決定された電子密度、電子温度は互いによく一致した。以上により、電子項、イオン項の同時計測システムの原理検証実験を完了することができた。さらに、現在は多価電離プラズマの計測を進めるため、キセノンガスを対象としたトムソン散乱計測を始めつつあり、初期的な結果を得ている。研究計画当初では、1年目(平成27年度)に、まずは低いイオン価数となるレーザー生成プラズマに対して、協同トムソン散乱の電子項およびイオン項の同時計測を実施し、2年目(平成28年度)に、多価電離プラズマの計測に移る予定であった。1年目の低イオン価数のプラズマを用いた、電子項・イオン項の同時計測原理検証実験は、レーザー生成空気プラズマのみを対象とする予定であった。

しかし、計測結果から得られた電子密度・電子温度は、イオン項から決定された値と、電子項から決定された値で、互いに一致しないものとなった。多種の元素が含まれる、空気中で生成されるプラズマを対象としたために、この不一致が発生した可能性があった。そこでよりスペクトル解釈が容易な、希ガス(ヘリウム)を用いて、追加で実験を行った。ヘリウムプラズマを用いた場合、イオン項、電子項それぞれから独立に決定した電子密度・電子温度は互いによく一致した。空気プラズマの場合に、なぜ両スペクトルから得られた電子密度・電子温度が一致しなかったのか、その原因はまだ不明であるが、システムの動作確認という点では、ヘリウムプラズマを用いた計測により、一定の成果を収めることができた。多価電離プラズマの場合、プラズマの自発光が増大し、トムソン散乱スペクトル、特に電子項は自発光に覆い隠される恐れがあった。そのため、当初の計画と順序が多少入れ替わるが、先に自発光の影響軽減を目的とした、誘導ブリルアン散乱による、計測レーザーパルス圧縮システムの構築を行った。このような作業により、実際に多価電離プラズマ(キセノンプラズマ)の計測は、平成28年度の後半に行うこととなったが、初期的なトムソン散乱信号を得ることができた。多価電離プラズマ計測を実施できているので、研究計画は順調に推移しているといえる。本課題では、軟X線光源応用を目的としたレーザー生成プラズマ中のイオン価数・電子密度・電子温度の計測システム開発を目指している。計測は、協同的トムソン散乱法によるイオン項スペクトルと電子項スペクトルを、同時に検出することで達成する。ただしイオン項と電子項は、その信号強度・波長幅が大きく異なるため、それぞれに最適化された分光システムを開発する必要がある。イオン項では特に、その狭いスペクトル幅や、スペクトルが計測レーザー波長周辺に存在することから、高い波長分解能と、優れた迷光除去性能を両立したシステムが必要となる。電子項ではトムソン散乱で問題となりやすい迷光問題は深刻ではないが、単位波長あたりの信号強度が微弱であり、計測対象とするプラズマからの制動放射光に容易に覆い隠されてしまう可能性がある。計測システム構築に向けて、迷光やプラズマ発光ノイズの問題が比較的少ない、低イオン価数のレーザーブレイクダウンプラズマを、ヘリウム雰囲気中で生成した。この予備実験により、イオン項と電子項の同時検出、およびそれぞれのスペクトルからイオン価数・電子密度・電子温度を一括して計測できることを確認した。次に、次世代半導体露光光源として利用されているスズプラズマを対象とした実験を行った。スズプラズマはレーザー生成多価電離プラズマであり、軟X線光源応用で用いられるプラズマに近いパラメータを有する。実験では、スズの固体ターゲットを用いたが、ターゲット表面で計測レーザーが乱反射し、迷光となった。迷光対策は、申請者の独自技術である差分散型6回折格子分光器システムで対処した。
グリオーマ発生初期の浸潤部位におけるガングリオシドの機能と作用機構の解明

酸性スフィンゴ糖脂質ガングリオシドGD3/GD2は正常脳組織にはほとんど発現しておらず、グリオーマ(脳腫瘍)特異的に強く発現している。本研究では、グリオーマモデルマウスを用いて、グリオーマ発生初期の腫瘍細胞浸潤領域におけるガングリオシドの機能解明を目指した。結果よりガングリオシドGD3/GD2の発現が、転写因子Ap2αを介して細胞外マトリックス分解酵素Mmp9の発現を誘導し、細胞浸潤能を亢進していることを明らかにした。この結果よりガングリオシドGD3/GD2を標的にした新規治療法の開発が期待される。まず始めに、腫瘍浸潤部位のマイクロアレイ解析を行うため、レーザーマイクロダイセクションの手技の確立を行った。マウスグリオーマ組織の凍結切片を作製し、腫瘍周辺部、腫瘍中心部および正常脳領域部からマイクロダイセクションにて組織片を回収し、RNA抽出を行い、十分量のRNAを回収できるサンプル量とその技術の確立に成功した。その後、腫瘍浸潤部におけるガングリオシドGD3の発現レベルを観察するため、腫瘍形成誘導後一週間後のグリオーマ組織の凍結切片を作製し、抗GD3抗体を用いて、免疫染色を行ったところ、GD3の発現レベルと発現部位に大きな個体差が観察された。ここで、GD3発現グリオーマ浸潤部位のマイクロアレイ解析を行うためには、より詳細なGD3発現の時空間的解析が必要であると判断した。そこでグリオーマ浸潤部位のマイクロアレイ解析は行わず、GD3合成酵素遺伝子欠損マウスおよび野生型マウスの腫瘍形成誘導後二週間後のグリオーマ組織を用いて、マイクロアレイ解析を行った。結果から、GD3合成酵素遺伝子欠損マウスでは発現せず、野生型マウスのみで発現が観察された特徴的な遺伝子群を同定した。さらにGD3の発現に依存した遺伝子を明らかにするため、GD3合成酵素遺伝子欠損マウスのグリオーマより調整した初代培養グリオーマ細胞と、GD3合成酵素遺伝子を強制発現させたGD3合成酵素遺伝子欠損マウス由来初代培養グリオーマ細胞を比較することにより、グリオーマ細胞において、GD3の発現に依存して発現誘導される3つの遺伝子、Apitd1、Tslp、Mmp12を同定した。8匹のマウスから作製した、腫瘍形成誘導後一週間後のグリオーマ組織の凍結切片を用いてガングリオシドGD3の発現解析を蛍光免疫組織染色で行ったところ、GD3の発現レベルと発現部位において、大きな個体差が観察された。これには腫瘍発生部位や、発生時期、また試料作製部位の影響があると考えられた。よってグリオーマ浸潤部位におけるガングリオシドGD3の機能解析を正確に行うためには、より詳細なGD3の時空間的発現解析が必要である。当初の計画では、初年度にグリオーマ浸潤部位におけるGD3の機能解析を行う計画だったが、GD3の発現パターンに想定を超えた個体差がみられたことにより、計画が遅れている。現在、より詳細なグリオーマ発生初期におけるGD3の発現解析を時空間的に行っている。一方で、腫瘍形成誘導二週間後のグリオーマ組織を用いたマイクロアレイ解析、また初代培養グリオーマ細胞を用いたqRT-PCRから、GD3発現に依存して発現誘導される新規遺伝子群の同定に成功している。またGD3またはGD2を標的としたin vivo EMARSについても、プロトコールの最適化に取り組んでいる。これらの点においては、進展がみられる。同定された3つの遺伝子、Apitd1、TslpおよびMmp12については、すでに発現ベクターの構築を完了しており、初代培養アストロサイトまたは初代培養グリオーマ細胞を用いた遺伝子機能解析に取り組んでいる。昨年度から引き続き、グリオーマ細胞においてガングリオシドGD3の発現に依存して発現誘導される遺伝子として同定したApitd1、Tslp、Mmp12の機能解析を行った。これら三つの遺伝子産物について、免疫組織化学染色法にて、野生型マウス由来グリオーマ組織における高発現、およびGD3合成酵素遺伝子欠損マウス由来グリオーマ組織における相対的な低発現を観察した。特にApitd1については、初代培養アストロサイトに強制発現させることにより、細胞接着能および細胞浸潤能を低下せさることを明らかにした。一方、グリオーマ組織を用いたマイクロアレイ解析では、野生型マウス由来グリオーマ組織に比べ、GD3合成酵素遺伝子欠損マウス由来グリオーマ組織において、Mmp12以外にも多くのMmpファミリー遺伝子群の発現低下が観察された。その中でもMmp9はGD3合成酵素遺伝子欠損マウス由来初代培養グリオーマ細胞にGD3合成酵素を強制発現した細胞において有為な発現上昇が観察され、その発現がGD3合成酵素の発現に依存的であった。ここでさらにMmp9の発現誘導メカニズムの詳細を解明するため、転写因子に注目した。文献とマイクロアレイ、qRT-PCRの結果より発現調節に関与すると考えられる分子を絞り込んだところ、候補分子として転写因子Ap2αを同定した。その後、初代培養アストロサイトを用いたChIP-PCR解析にてAp2αのMmp9プロモーター領域への結合、またその結合がMmp9遺伝子の発現誘導をしうることをルシフェラーゼアッセイによって観察した。以上の結果より、グリオーマにおけるガングリオシドGD3の発現は、Ap2αを介したMmp9の強発現を誘導し、腫瘍悪性度を増強していることが示唆された。

結果よりガングリオシドGD3/GD2の発現が、転写因子Ap2αを介して細胞外マトリックス分解酵素Mmp9の発現を誘導し、細胞浸潤能を亢進していることを明らかにした。この結果よりガングリオシドGD3/GD2を標的にした新規治療法の開発が期待される。まずGD3発現にコントロールされていると考えられる3つの遺伝子、Apitd1、Tslp、Mmp12の機能解析を行う。作製した各々の発現ベクターを用いて、初代培養アストロサイトおよび初代培養グリマーマ細胞で各々の遺伝子を強制発現し、細胞増殖能や運動能、浸潤能を計測する。またそれら遺伝子についてグリオーマ組織における発現解析を行い、グリオーマの発生・進展における発現レベルの変化および発現部位の詳細を明らかにする。さらにRNAiによるノックダウン、CRISPR/Cas9によるノックアウトを初代培養アストロサイトまたは初代培養グリオーマ細胞で行い、Apitd1、Tslp、Mmp12のグリオーマにおける機能を明らかにする。一方で、GD3発現下におけるApitd1、Tslp、Mmp12の発現調節メカニズムを転写因子に注目して解析する。まず文献とマイクロアレイ、qRT-PCRの結果より発現調節に関与すると考えられる転写因子を絞り込む。その後、候補転写因子を、初代培養アストロサイトおよび初代培養グリオーマ細胞に強制発現させ、遺伝子群の発現誘導を明らかにする。さらにChIP-PCRとLuciferase assayを行い、転写因子による遺伝子群の発現誘導メカニズムの詳細を明らかにする。一方で、腫瘍形成誘導後一週間後のグリオーマ組織の凍結切片を用いて、in vivo EMARSを行い、GD3およびGD2と協調する分子を同定し、その分子機能を解析する。糖鎖生物学実験計画がやや遅れているために、物品・消耗品の購入が計画より少なかったため。また次年度における研究の発展を見越して、物品・消耗品の購入を抑えたため。生化学および分子生物学実験の物品費や消耗品の購入費に使用する予定である。
ネットワークロボットを用いた教育・学習支援環境に関する研究

我々は、実世界アバタ(遠隔操作可能な自作ロボット)を教室に用いて、遠隔講義を支援するシステムを開発した。これによって、遠隔で講義を受講中の学習者の行動(例えば、挙手やうなずきなど)を、教師が把握することができる。また、複数の学習者が1つの実世界アバタを共有するシステムや、身振り手振りといった身体運動を用いて、アバタを操作するシステムなどを開発した。最後に評価実験を行い、システムの有用性を確かめた。本研究では、ネットワークロボットや実世界アバタを教室や家庭に配置し、遠隔講義や協調学習、ユビキタス学習を支援する、学習環境を設計、開発、評価を行う。特に、Educational RobotsやAvatarを設計する際に重要となる要件やその学習効果を明らかにし、ガイドラインを作成する。ネットワークロボットを用いて、教育や学習を支援することは、新しい研究分野であり、高度なインタラクティブ性と存在感による、学習への効果が期待される。ロボットを用いることによる学習効果や現象を発見したり、どのような利用方法において、ロボットにどのような能力が必要か、などの設計、開発のガイドラインを策定する。本研究では、平成21年度に実世界アバタやロボットの基盤部分を設計し、開発を行った。1.国内外のネットワークロボットを用いた学習支援の先進的な取組の視察・調査2.遠隔講義を円滑に行うために必要な行動の分析、調査3.ネットワークロボットを用いた学習支援システムの全体設計4. NERBLEのためのサーバシステムの設計と構築5.サーボモータ等を用いたNERBLEのロボット制御装置の設計と開発6. NERBLEの遠隔学習者のためのアプリケーションインタフェースの設計と実装7. NERBLEによる対話型データ可視化システムの設計と実装8.レーザポインタを用いた、指示動作等のアウェアネスシステムの設計と実装9. NERBLEに適したビデオ会議アプリケーションの設計と実装10. NERBLEを用いた学習における教材推薦システムの設計と実装11.第一次プロトタイプシステムの構築12.第一次システムの評価と考察、改善点の抽出本研究では、ネットワークロボットや実世界アバタを教室や家庭に配置し、遠隔講義や協調学習、ユビキタス学習を支援する、学習環境を設計、開発、評価を行う。本研究では、平成22年度に実世界アバタやロボットの基盤部分を設計し、開発を行った。1.国内外のネットワークロボットを用いた学習支援の先進的な取組の視察・調査2.遠隔講義を円滑に行うために必要な行動の分析、調査3.ネットワークロボットを用いた学習支援システムの全体設計4.NERBLEのためのサーバシステムの設計と構築5.サーボモータ等を用いたNERBLEのロボット制御装置の設計と開発6.NERBLEの遠隔学習者のためのアプリケーションインタフェースの設計と実装7.NERBLEによる対話型データ可視化システムの設計と実装8.レーザポインタを用いた、指示動作等のアウェアネスシステムの設計と実装9.NERBLEに適したビデオ会議アプリケーションの設計と実装10.NERBLEを用いた学習における教材推薦システムの設計と実装11.第一次プロトタイプシステムの構築12.第一次システムの評価と考察、改善点の抽出本研究では、ネットワークロボットや実世界アバタを教室や家庭に配置し、遠隔講義や協調学習、ユビキタス学習を支援する、学習環境を設計、開発、評価を行う。ネットワークロボットを用いて、教育や学習を支援することは、新しい研究分野であり、高度なインダラクティブ性と存在感による、学習への効果が期待される。ロボットを用いることによる学習効果や現象を発見したり、どのような利用方法において、ロボットにどのような能力が必要か、などの設計、開発のガイドラインを策走する。本研究では、平成21年度、平成22年度に設計、開発した実世界アバタやロボットの基盤部分を拡張し、評価を行う。(1)NERBLEの授業への実践的導入の交渉と計画(2)NERBLEの性能を考慮したビデオコミュニケーションシステムの設計と実装(3)タンジブルデバイスやセンサーネットワークを用いた遠隔学習者用システムの設計と実装(4)NERBLEにおける音声対話システムの設計と実装(5)NERBLEにおける画像認識、ジェスチャー認識を用いたコミュニケージョン機能の設計と実装(6)遠隔学習者用のPDAや携帯電話用のインタフェースの設計と実装(8)ロボッ.トとの協調学習支援用機能の開発とデータの作成と最終システムの評価と考察(9)最終報告書あまとめと今後の研究の展開の検討