hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
３Ｄデジタルデータの仮想立体画像を用いた木取り・木寄せ研究　平安時代初期～鎌倉期

本研究では、平安時代鎌倉時代の代表的な仏像を、3Dレーザースキャナ及び透過X線機器を用いて調査し、精密な投影立体画像を作成した。これを基に、『木取り(※1)・木寄せ(※2)』のイメージを具体化した構造図面を作成することで、客観的かつ細密な解析を可能にした。この新手法は、時代的特徴を示す『一木造り』や『寄木造り』などの明快な図示を可能にするだけでなく、「造像作業の時系列」の詳細な考察を可能にするものであり、これまでにない重要な資料の作成につながるものといえる。(※1)ここでは、丸太から必要な寸法へ製材する工程を指す。(※2)ここでは、複数材で構成された木彫像の構造設計を指す。本研究では、平安・鎌倉期の代表的な仏像を、3Dレーザースキャニングによる精密な計測と補足的なIX線撮影によって構造を調査・解析し、和様の完成『定朝様』や鎌倉ルネッサンスと呼ばれる『慶派』の隊式が、構造をとおしてどのように発生・展開したのかを比較・検証することを目的としている。〈研究実施内容〉一平安・鎌倉基準作例を中心とした3D計測および補足的X線撮影による調査一調査対象としては、未だ当研究室で計測調査を行っていない下記の作例を中心に、様式的な展開・転換が見受けられる作例の3D計測調査を行う。、平成24年度は、各寺院・所蔵者へ打診した結果、下記の調査が可能となり、実施することができた。1.高知・雪険寺毘沙門天立像(湛慶作)X線調査2.奈良・東大寺中性院弥勒菩薩立像3D計測調査'3.奈良国立博物館木造獅子像(作品ID:005424-001100)3D計測調査、4.京都・禅林寺木造阿弥陀如来立像3D計測調査1の雪険寺像は、鎌倉期基準作例でもありその精査が望まれていたため、今回東北大学と連携し、既得の3Dデータと照合するべくX線撮影を行った。2も未だ構造が未解明な作例であり、鎌倉期に流行した弥勒信仰と新形式の登場をうかがわせる貴重な作例である。3は禽獣座の作例として看過できない作例であり、また4は通例の阿弥陀如来立像とは異なる「見返り阿弥陀」の作例である。いずれの作例も、木取りなどの構造再現を基本とした模刻制作研究に当研究院生が取り組んでいる。またすでに本研究に付随する形で博士課程の学生による木取り・構造解析をもとにした研究成果も表れた。平成25年度は、下記の国宝をはじめとする調査内容となった。奈良県聖林寺十一面観音菩薩立像京都府宝菩提院願徳寺菩薩半跏像(伝如意輪観音)聖林寺十一面観音菩薩立像の調査では、本体部分のみならず、台座部分までの3Dデータを取得できたことは特筆すべき内容であった。本像は奈良時代後期の木心乾漆造の基準作例であり、同像は台座部分にも当初の造形を多く残しているため、本データは今後の彫刻文化財教育研究資料として大いに活用できるものである。現に平成25年度当研究室博士後期課程の研究において、奈良時代の木心乾漆造の構造技法を比較研究する際に新知見を得られる資料となった。また宝菩提院願徳寺菩薩半跏像は平安時代初期一木造の代表的作例であり、平安時代初期の木取り作例を検証する上で、重要なデータを取得することができた。最終年度である本年は、国宝の室生寺金堂釈迦如来立像や、国指定重要文化財の京都府宮津市金剛心院如来立像、山形県寒河江市慈恩寺普賢菩薩騎象像、薬師寺地蔵菩薩立像(東京国立博物館寄託)などをはじめとする彫刻文化財の3D計測調査を実施し、これまで取得したデータも併せて、木取り(丸太から必要な寸法へ製材する工程)・木寄せ(複数材で構成された木彫像の構造設計)想定図の作成を試みた。その中でも平安時代初期の作例・金剛心院如来立像は、3Dデータの投影図による木取りの検証を行った結果、従来の先行研究にあるとおり、この時代の主な構造技法である「一木造り(頭と体の主要な部分をひとつの木材から彫り出す構造技法)」ではあったが、この像の特徴でもある前傾した姿勢に合わせ、木材も斜めに傾けて木取りを行った可能性が想定された。このことは、平安時代初期一木造りにおいても、単にひとつの木材から彫り出しているのではなく、その像の動きに合わせて木取りを行っていた可能性を示唆するものとなった。

このほか初年度に計測調査を行った東大寺中性院弥勒菩薩立像(鎌倉時代初頭の作例)を3DデータとX線撮影をもとに構造解析を行ったところ、本体部分のみでもゆうに50を超すパーツで構成されていることが明らかとなった。これまで本像はその構造が複雑であることは指摘されていたが、3Dデータによる精度の高い3次元の情報を、平面的な情報である調査写真とX線撮影画像などと合わせて多角的に分析することで、「割矧ぎ(ひとつの木材を一度割り離して彫刻を進めたのち再び接合する構造技法)」などの構造と、別の木材を接合している構造を、3Dデータによる立体画像上でそれぞれ整理することが可能となった。26年度が最終年度であるため、記入しない。文化財26年度が最終年度であるため、記入しない。当初設定していた調査対象とは異なるが、それらの作例に匹敵する基準作例の調査資料が得られた。また3Dデータを活用した模刻制作による検証もあいまって想定以上の研究成果が表れている(当研究室H24年度博士研究)。配当された予算としては、当初予定していた以上の調査内容が得られた。内容は前述のとおり充実したものとなり、京都府宝菩提院願徳寺菩薩半跏像をもとにした平安時代初期の基準作例の木取り想定図作成も順当に進行している。さらにこれらの3Dデータ取得を通して、彫刻文化財の形状記録保存というもう一つの本研究の目的も達成できた。現在、当研究院生が本調査結果をもとに木取りなどの構造再現を基本とした模刻制作研究に取り組んでおり、またすでに本研究に付随する形で博士課程の学生による木取り・構造解析をもとにした研究成果も表れている。次年度は他作例の計測調査のほか、その研究成果と諸データとの比較研究を試みる。最終年度である平成26年度は、これまで取得してきた3Dデータ等を整理し、木取り・木寄せの時代的特性をあらわす資料作成に努める。また寺院の許可が下り次第、該当年代の彫刻文化財作例の3D計測調査を行う予定である。また各時代の木取りの特性を相対的に検証するため、他の時代における作例調査も検討中である。平成24年度は調査対象所蔵者(禅林寺、奈良国立博物館)の御協力により、近接する調査地の調査日時が連続したため交通経費の合理化が一部可能となった。そのため繰越金が発生したが、平成25年度は本繰越金をもって、より一層の調査内容の拡充を図る。物品購入に際し、法人価格による値引きで差額が発生。そのほか調査機材輸送費でも法人契約しているために割安となったため。諸経費に充当する。
緑色蛍光タンパク発現系を用いた寄生虫カテプシンLの細胞内選別・輸送の分子機構

肝蛭のカテプシンLは不活性型プレプロカテプシンLとして生合成され、N末端よりプレペブチド領域(シグナル配列)、プロペプチド領域、そして触媒活性を担う成熟酵素領域の3つドメインから構成されており、N末端のプレペプチドは小胞体への移行シグナルとして機能しているが、プロペプチド領域の機能に関する知見は少ない。そこで、本研究ではカテプシンLの細胞内輸送に影響を及ぼすプレペプチド領域を検索するために、アミノ酸90個からなるプロペプチドを、人為的に20アミノ酸程度づつ欠損した4種類の変異型プレプロカテプシンL遺伝子(preproΔ18CL、preproΔ39CL、preproΔ67CL、preproΔ88CL)をPCR法によって作成した。また比較のために、プレ領域のみ欠損したproCL、プロペプチドを完全に欠損させたmCL、そして対照としての野性型プレプロカテプシンL(preproCL)遺伝子もPCRによって合成した。これら7種類の遺伝子を哺乳類培養細胞内で緑色蛍光タンパク(Green Fluorescent Protein,GFP)との融合タンパクとして発現させるために、発現ベクター(pEGFP-N1)に挿入し、得られた組み換えプラスミドをラット下垂体腫瘍細胞(GH_4C_1)に導入し、発現したGFP融合肝蛭カテプシンLの細胞内局在を主に共焦点レーザー走査顕微鏡下で観察した。経時的にGH_4C_1細胞内で発現するGFP融合タンパクの局在部位をプロペプチド領域の欠損箇所との関連性を考慮しながら検討した。その結果、対照としてのGFPのみ単独発現させた場合にはGFPは細胞質全体や細胞表面に局在したのに対して、変異型カテプシンL-GFP融合タンパク質として発現した場合には、GH_4C_1細胞の辺縁部の顆粒に緑色蛍光が観察された。これらの顆粒が分泌顆粒であるのか、リソゾームなのかを同定するために、GH_4C_1細胞内の分泌顆粒に局在することがわかっているプロラクチンに対する抗体を用いて検討した。分泌顆粒は細胞辺縁部に多く観察され、ほぼ同じ部位に変異型カテプシンL-GFP融合タンパクが発現しており、分泌顆粒に輸送されている可能性が示唆されたが、プロペプチドの欠損領域との関連性についてはさらなる研究が必要と思われた。肝蛭成虫のカテプシンLは不活性型プレプロカテプシンLとして生合成され、種々の細胞内プロセッシングを受けながら、腸上皮細胞内の分泌顆粒に輸送される。分泌顆粒への輸送選別はトランスゴルジネットワークで行われると考えられるが、その分子機構に関しては不明な点が多い。プレプロカテプシンLは小胞体への移行シグナルとしてのN末端のプレペプチド(シグナル配列)、プロペプチド領域、そして触媒活性を担う成熟酵素領域の3つのドメインから構成されており、このうちプロペプチド領域が分泌顆粒への選別移行シグナルとしての機能を有するのか否かを明らかにするために、平成9年度には以下の実験研究を行った。(1)培養細胞へのトランスフェクト用組換えプラスミドの構築と精製:真核細胞発現ベクターとして緑色蛍光タンパクをリポーター分子とするpEGFP-N1を用いた。PCRによって増幅された野性型プレプロカテプシンL cDNA(940bp)をこのベクターに組み込むことによって、組換えプラスミド(pEGFP/preproCL)を構築した。

さらに大腸菌で複製させたのち、塩化セシウムを用いた密度勾配遠心法によって、培養細胞へのトランスフェクト用組換えプラスミドを精製した。次に、アミノ酸90個からなるプロペプチド領域を約20アミノ酸程度づつ欠損するようにプライマーを設計し、プロペプチド領域を部分的に欠損した640940bpのサイズの種々の変異プロカテプシンL cDNAをPCRによって得た。なお、PCRで増幅した変異型はSer^<-90>-Gln^<-83>欠損型(proΔ8)、Ser^<-90>-Try^<-62>欠損型(proΔ29)、Ser^<-90>-Thr^<-33>欠損型(proΔ51)、Ser^<-90>-Ala^<-15>欠損型(proΔ76)、Ser^<-90>-Asn^<-1>欠損型(proΔ90)の4種類である。(2)この変異プロカテプシンLを真核細胞内で発現させ、さらに輸送させるにはN末端のシグナル配列が不可欠である。そこで45bpのシグナル配列領域をコードするcDNAをPCRで増幅した。現在、シグナル配列領域をコードするcDNAを変異プロカテプシンL′cDNAの5′-端に結合させ、4種類の変異プレプロカテプシンL(preproΔ8,preproΔ29,preproΔ51,preproΔ76,preproΔ90)を構築中である。(1)プロペプチドを部分的に欠損する変異型プレプロカテプシンL遺伝子の作成:プロペプチドはアミノ酸90個からなる領域であり、20アミノ酸程度づつ欠損した6種類の変異型プレプロカテプシンし遺伝子を次のようにして作成した。まずプロ領域を部分的に欠損するプロカテプシンL遺伝子を最初に合成し、得られた遺伝子の5'-端にプレペプチドをPCRによって導入させ、変異型プレプロカテプシンL遺伝子を作成した。それらの変異型はSer^<-16>-Asn^<-33>欠損遺伝子(prepro△18CL),Ser^<-16>-His^<-54>欠損遺伝子(preproΔ39CL),Ser^<-16>-Ala^<-82>欠損遺伝子(preproΔ67CL),Ser^<-16>-Ala^<-103>欠損遺伝子(preproΔ88CL),Ser^<-16>-Asn^<-105>欠損遺伝子(preproΔ90CL)の6種類である。この他、プレペプチドのみ欠損したもの(proCL)や対照として野性型プレプロカテプシンL(preproCL)も作成した。これら7種類の遺伝子を哺乳類細胞発現用ベクター(pEGFP-N1)に挿入することによって組換えベクターを作成した。このpEGFP-N1ベクターは目的タンパク質を発光クラゲ由来の緑色蛍光タンパク(Green Fluorescent Protein,GFP)との融合タンパクとして発現させるものであり、発現したタンパク質は緑色の蛍光を発するためにリアルタイムで観察できるなどの利点を持つ。(2)共焦点レーザー走査顕微鏡によるラット下垂体腫瘍細胞(GH_4C_1)におけるGFP融合カテプシンLの局在:上記の7種類の組換えプラスミドに加え、遺伝子を組み込んでいないベクターのみ(pEGFP-N1)の計8種類のプラスミドを次のようにして、GH_4C_1細胞内に遺伝子を導入した。
看取る文化とその社会的条件-在宅で迎える死はどのようにして可能か-

平成19年度は過去3年間の研究成果をまとめる形で、定例研究会の実施、学会報告、報告書の作成を行った。また在宅医療をめぐる全国大会が開催され、このうち千葉、東京、岐阜、大阪の大会に参加し、在宅医療にかかわる専門職者らと交流を深めた。以下は、学会発表と報告書の骨子でもある研究成果を担当毎に要約したものである。1)在宅の看取りと家庭看護の歴史(大出):明治期から現代までおよそ100年間の在宅の看取りの変遷について、家庭看護書の記述をもとに明らかにした。1960年代前後から、死にゆく身体への関わりは看護職にゆだねられる経過が示される。2)死後処置からみた看取りの歴史と担い手(古川):明治期の看護職による死後処置が伝染病対策からはじまり、そこに民俗慣習の儀礼が組み込まれていった経過が看護教科書等の文献研究から示される。さらに近年、急速な広がりをみせる〈エンゼルメイク〉のもつ効果と危うさについても触れ、死後処置の行方を論ずる。3)看取りを実践した家族からみた在宅医療と訪問看護(中村):看取りを実践した兵庫県・家族7例に対し、主介護者を対象に実施した半構造化インタビュー調査(2004年12月2006年8月実施)結果の分析。看取る家族からみた病院、疾師、訪闇看講師、存宅疾療に必藝た俗源やネットワークの必要性が明らかにされる。4)長野市訪問看護ステーションからみる在宅医療と訪問(松田):長野市内4カ所の訪問ステーションにおける調査をもとに、訪問看講STが病院併設型の場合、病院との円滑なコミュニケーションと情報の共有により、在宅療養の患者および患者家族の<ゆれ>を支える構造的な基磐を提供していることが示きれた。5)在宅医療という経験と運動(大出):長野県、兵庫県、大阪府にそれぞれ在宅医療を実践する無床診療所を開設する医師ヘのインタビュー調査から、2006年度在宅療養支援診療所という新たな制度の導入と受容を医師の視点から捉えている。平成16年度は研究代表者および研究分担者による月例の研究会を実施し、互いの進捗状況を報告するとともに、それぞれの成果を共有した。それらの経過および成果を記録として残すために、研究分担者である松田が管理する形でweb上に電子会議室を設置し、書類やインタビューデータの共同保管をし、必要に応じて各自が参照できる形にした。これにより、研究者相互の研究交流を一層円滑にすることが可能になった。平成16年度の研究活動の内容と分担は以下の通りである。1)研究全体の統括、および家政学書にみられる看取りと家庭看護に関する記述の収集(大出)2)看護学教科書における看取りと死後の処置に関する記述の収集および文献の整理。末期医療に関する先行研究および調査資料の整理。神戸を中心とした訪問看護ステーション、葬儀社、在宅で看取りをされたご遺族へのインタビューの実施と連絡調整。(中村)3)長野市における訪問看護ステーションへのインタビュー調査のための連絡調整と実施。電子会議室の管理。インタビューデータ分析のための資料作成。(松田)4)近代から現代に至る葬送儀礼の変化(湯灌、死にかかわる装い、納棺の仕方を中心に)を文献研究を通して跡づける作業および葬送一般にかかわる文献リストの作成(古川)以上の研究経過から当初の予定とは異なる収支となった。最大の理由は申請補助金額の減額にある。本研究では看取りに関し研究者全員が十分な情報を共有すること、在宅死と看取りをめぐる実質的検討にたえうる資料の必要性を認識し、理論的サンプリングによるインタビュー対象の拡大と聞き取り内容の深化をはかった。したがって今年度の出費は交通費と文献収集、および書誌データの共有のための文献ソフトの購入等に割き、テープ起こしや移動費の多くは科研費以外からの出費とした。現段階での研究成果は以下の通りである。1)病院死が普及する以前、とりわけ戦前期、家庭での看取りは家庭看護として家政学書に登場し、女性たちに期待される常識として捉えられていた2)病院における死後の処置に関する教育は看護者の手から手に教育されるものから、ビデオ教材だけによる教育に代わるか、死後の処置自体が看護教育から外される傾向がある。3)訪問看護ステーションは介護保険制度実施以降、各地に定着しているが、その組織形態、運営方式、あり方は必ずしも一様ではない。しかし、在宅での看取りを支えるための重要な拠点の一角を構成していることは確認できた。4)死装束、死化粧等など、死の商品化は急速に進んでいる。平成17年度も昨年度と同様に、研究代表者、研究分担者、研究協力者4名による月例の研究会を実施した。今年度新たに実施したことは、夏期休暇と春季休暇を利用し、兵庫県(尼崎市と神戸市)と長野市で行った共同調査である。単独調査としては、研究分担者中村が、台湾の緩和ケア病棟の研究視察を8月1日8月4日にかけて実施した。同様に中村による単独調査として7月29日と8月18日に尼崎市在住の在宅の看取りを経験した家族へのインタビューを指導学生とともに実施した。定例の研究会ではこれらの調査データの分析、関連資料の検討を中心に、文献研究と情報交換を行った。書類やインタビューデータの共同保管と、研究者相互の研究交流をweb上でも継続して行った。平成17年度の研究活動の内容と分担は以下の通りである。1)研究全体の統括、および家政学書にみられる看取りと家庭看護に関する記述の収集。(大出)

2)末期医療に関する先行研究の整理と、神戸を中心とした訪問看護ステーション、在宅で看取りを経験した家族へのインタビューの実施と連絡調整。(中村)3)長野市における訪問看護ステーションの活動に関する資料の整理と分析および長野市葬儀社へのインタビュー調査のための連絡調整と実施。電子会議室の管理。(松田)4)近代から現代に至る葬送儀礼(死後の処置、エンゼルメイク、湯灌、死装束、納棺の方法など)を中心とした文献研究と文献リストの作成(古川)本研究では看取りに関し社会学と看護学の両方の分野の特性とネットワークを活かして調査と文献研究を実施することを目的としている。このため研究者全員が十分な情報を共有する必要があるため、定例研究会を欠かすことができない。当初の予算を超えて研究費の多くが交通費となったのは、研究分担者と研究協力者が研究会に参加するためである。またインタビュー・テープ起こしの謝礼がその他の出費の中心となっている。中村の台湾調査、および4名の長野調査の旅費は自己負担である。現段階での研究成果は以下の通りである。1)在宅での看取りの変化をとらえる上で、高齢化と増大する慢性疾患に対応して医療費の増大を抑制するために、在宅医療が着目されてきたこと。この在宅医療をめぐる法律の整備、直接には診療報酬体系の変遷に着目することはきわめて重要である。2)在宅での看取りに24時間体制でサポート体制をとる訪問看護ステーションの存在は看取る家族にとって、欠かせない重要な存在となっている。3)在宅死と病院死の明瞭な境界はなく、死にゆく患者や家族の強い意志が反映されるとは限らない。死に向かい、患者も家族も常に揺れ続け、とりわけ出血・呼吸困難・痛みが激しくでる場合、在宅から急きょ、入院に変わることもある。訪問看護ステーションは患者とその家族の<揺れ>につきあう形をとる。4)死の商品化の進行と言っても地域差を考慮に入れなければならない。兵庫県と長野県でも死後の処置の担い手に違いが見られる。この点は訪問看護ステーション、葬儀社、家族、地域等の要因を組み合わせて検討する必要がある。平成18年度も毎月1回(8月を除く)、都内で研究会を開催し、各自の研究成果報告、調査で得られた資料及びデータの相互検討、課題テーマに関連する文献講読を中心に研究者相互の情報の共有をはかった。研究調査対象を理論的サンプリングによって選び調査を実施。平成18年度実施の調査および会合への参加・研究交流は次の通りである。1)2006年8月在宅の看取りを行っている医師2名への共同インタビュー(兵庫県宝塚市と大阪府八尾市)。2)2006年8月研究分担者中村が在宅で看取った家族3組に単独インタビュー(兵庫県神戸市・明石市)。3)2006年10月「ラストステージは自分らしく」(リサナメント宝塚主催・兵庫県)シンポジウム参加・研究交流4)2006年10月中村および研究協力者松田による長岡西病院ビハーラ病棟見学・看護師長へのインタビュー5)2007年2月シンポジウム「微笑みで開く<地域の看取り>」(大阪市・鷹典院寺町倶楽部主催)参加・研究交流6)2007年3月長野県小布施町新生病院ホスピス見学
リアクタンスドメイン信号処理を用いたOFDMのダイバーシチ受信機

地上波デジタルテレビ放送や無線LAN(Local Area Network)の伝送方式として用いられているOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)は、マルチパスフェージングによる受信電界強度レベルの低下に起因する伝送特性の劣化を補償する機能はない。したがって、空間ダイバーシチを適用する必要がある。しかし、OFDMでは、従来、検波後、サブチャネル毎に合成を行う必要があることから、複数のOFDM復調部が必要となり、受信機ハードウェア規模が大きくなるという問題点があった。そこで本研究では、OFDMのダイバーシチ合成法として、隣接して並べたアンテナを可変リアクタンスで終端し、可変リアクタンスを制御することによりダイバーシチ受信を行う、空間合成ダイバーシチの提案を行っている。この方式では、OFDM復調部は1系統で十分であり、受信機の簡略化が可能となる。本年度は、平成15年度に行った基本的な実験結果に基づき、より精密なリアクタンスドメイン信号処理部の評価を行った。まず、実際の携帯端末にアレーアンテナを組み込む形状を想定し、アンテナシミュレータを用いて、リアクタンス値とアンテナ特性の関係を明らかにした。次に、アンテナシミュレーション結果のアンテナ特性を考慮に入れたフェージングシミュレータを構築した。さらに、地上デジタルテレビ放送1セグメント携帯向け放送の信号発生器を用いて、提案リアクタンスドメイン信号処理を行う携帯受信機の誤り率の評価を行った。その結果、携帯端末においても提案リアクタンスドメイン信号処理を行うことで大幅な特性改善効果が認められることを明らかにした。地上波デジタルテレビ放送や無線LAN(Local Area Network)の伝送方式として用いられているOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)は、マルチパスフェージングによる受信電界強度レベルの低下に起因する伝送特性の劣化を補償する機能はない。したがって、空間ダイバーシチ適用する必要がある。そこで、本研究では、OFDMのダイバーシチ合成法として、隣接して並べたアンテナを可変リアクタンスで終端し、可変リアクタンスを制御することによりダイバーシチ受信を行う、空間合成ダイバーシチの提案を行っている。本年度は、リアクタンスドメイン信号処理部の設計を行うため、アンテナシミュレータを用いてアレーアンテナの各素子間電磁結合を定量的に評価した。そして、λ/4波長モノポールアンテナを利用する場合、アンテナ間隔としては、0.1波長程度が最適であること、さらに、リアクタンス値としては、±35Ω程度が最適であることを明らかにした。次に、リアクタンス値の最適値への収束時間が長くかかる問題を解決するために、2つのリアクタンス値を切り替えるアルゴリズムを提案し、有効であることを明らかにした。この結果を元に、ダイバーシチ受信機を設計して、基本的な測定を行った。平成15年12月より地上デジタルテレビ放送が開始されている。ISDB-Tアナライザを用いてこの放送波を受信し、基本的な測定を行った。その結果、特性改善効果が認められることを明らかにした。

本年度は、平成15年度に行った基本的な実験結果に基づき,より精密なリアクタンスドメイン信号処理部の評価を行った.まず,実際の携帯端末にアレーアンテナを組み込む形状を想定し,アンテナシミュレータを用いて,リアクタンス値とアンテナ特性の関係を明らかにした.次に,アンテナシミュレーション結果のアンテナ特性を考慮に入れたフェージングシミュレータを構築した.さらに,地上デジタルテレビ放送1セグメント携帯向け放送の信号発生器を用いて,提案リアクタンスドメイン信号処理を行う携帯受信機の誤り率の評価を行った.その結果、携帯端末においても提案リアクタンスドメイン信号処理を行うことで大幅な特性改善効果が認められることを明らかにした。
予兆探索と薬剤感受性解析の融合によるアンチバイオグラムからのパターン発見

本研究では,菌の薬剤感受性検査結果であるアンチバイオグラムからの予兆探索として,菌株の伝搬パターンを抽出する手法を開発した.そして,伝搬パターンにおいて異患者・同一病室・同一主治医,異患者・同一病室・異主治医,異患者・異病室・同一主治医の3通りとなる感染伝搬パターンが,他の菌と比較して肺炎球菌において割合が高かった.また,アンチバイオグラムからの薬剤感受性解析として,相互依存重集合を抽出する手法を開発した.その結果,医学的によく知られている,黄色ブドウ球菌の出現後に緑膿菌が出現する菌交代を裏付ける相互依存重集合を抽出することができた.アンチバイオグラムとは,検出菌に対する薬剤の感受性検査結果を集約したたデータである.本研究では,このアンチバイオグラムからのパターン発見として,2次元キャリアマップの原理を拡張した同一菌株の推定手法を考案し,その手法に基づき,一定の期間内に出現する同一菌株のレコードの組を伝搬パターンとして定式化した.特に,患者が異なり,病室もしくは主治医が同一となる伝搬パターンを,院内感染の要因の一つと考えて,感染伝搬パターンとして着目した.そして,アンチバイオグラムから全検出菌に対するすべての伝搬パターンを抽出するアルゴリズムを設計し,実装した.そして,そのアルゴリズムを実際の大阪府立急性期・総合医療センターから提供されている1997年から2007年のアンチバイオグラムに適用した.レコード数は31,300である.その結果,伝搬パターンは期間の変化に関してほぼ線形時間で抽出することができた.実際の計算時間は,最短期間の5日間で7秒程度,最長期間の30日で12秒程度だった.また,抽出された伝搬パターンを解析したところ,伝搬パターンに占める感染伝搬パターンの割合は,期間とはほぼ独立であった.特に,最頻出となった12種類の検出菌のうち,肺炎球菌を除く11種類の検出菌における伝搬パターンに占める感染伝搬パターンの割合は概ね2-5%であったのに対して,肺炎球菌は15%程度と非常に高くなった.また,伝搬パターンにおける検査材料の推移についても解析した.その結果,最頻出だった黄色ブドウ球菌とその次に頻出だった緑膿菌では,喀痰から膿汁への推移が最も多かったがその割合は10%以内だったのに対して,肺炎球菌では呼吸器粘膜から喀痰への推移が最も多くその割合も15%以上であった.予兆探索と薬剤感受性解析の融合によるアンチバイオグラムからのパターン発見の課題のうち,薬剤感受性解析によるアンチバイオグラムからのパターン発見について一定の研究成果を得ることができた.アンチバイオグラムとは,検出菌に対する薬剤の感受性検査結果を集約したデータである.本研究では,このアンチバイオグラムからのパターン発見として,平成27年度に引き続き,一定の期間内に出現する同一菌株のレコードの組である伝搬パターンを抽出する手法を設計・実装した.また,アンチバイオグラムでは,アイテムの集まりを集合ではなく重集合として捉える必要があり,その考えとアイテムの相互依存関係を基に,アンチバイオグラムからの相互依存重集合を抽出するアルゴリズムを設計・実装した.伝搬パターンの抽出では,平成27年度よりも期間間隔を密にし,患者・病室・主治医の同異による8種類の伝搬パターンの分布がEnterococcus Faeciumだけが他の菌と大きく異なっていたこと,また,他の菌についても,詳細な分布の違いを発見することができた.相互依存重集合の抽出では,抽出アルゴリズムを大阪府立急性期・総合医療センターから提供された1997年から2012年のアンチバイオグラムに適用した.ここで,患者をIDとしたレコード数15,596,アイテム数447の患者データ,および,日付をIDとしたレコード数3,338,アイテム数455の日付データを利用した.実行時間は,患者データの場合はほぼ7秒程度で計算できたが,日付データは閾値である最小依存度によって,4秒から71秒と計算時間が変化した.また,実際に患者データから抽出された相互依存重集合において,院内感染の要因の一つである菌交代を示唆する,黄色ブドウ球菌,緑膿菌,酵母菌を重複して含む重集合が高頻度で抽出された.伝搬パターンや相互依存重集合など,アンチバイオグラムに特有のパターンを定式化し,それらを高速に抽出することに成功している.本年度は,まず,アンチバイオグラムの特徴である,各レコード中に同一アイテムが重複した出現を許すことに着目し,各レコードを重集合とみなしたパターン発見に取り組んだ.重複出現を許さないトランザクションデータベースからの相互依存アイテム集合の抽出を重集合に拡張し,特に重集合の性質を利用した末尾出現の概念を導入して探索の枝刈りをすることで,アンチバイオグラムから高速に相互依存重集合を抽出するアルゴリズムを設計・実装した.このアルゴリズムは,頻出する頻出重集合を抽出することも可能であり,結果として,アンチバイオグラムから頻出相互依存重集合を抽出することも可能である.そして,このアルゴリズムを実際のアンチバイオグラムに適用することで,院内感染のパターンの一つである菌交代を示唆するような緑膿菌と黄色ブドウ球菌を共に含む相互依存重集合を発見することに成功した.さらに,アンチバイオグラム以外のデータとして,ベンチマークデータにおけるアイテムを重複させることで重集合としたデータにこのアルゴリズムを適用することで,適用可能性が高いことを示した.また,今後アンチバイオグラムに適用することを考慮し,インフルエンザウイルス塩基配列からの一貫性に基づく特徴選択についての研究を展開した.まず,一貫性に基づく特徴抽出を組合せ最適化問題として定式化し,その拡張として,反復特徴選択の手法を設計・実装した.そして,塩基配列の観測日をクラスラベルとすることで,特徴として時間に伴うインフルエンザウイルス塩基配列位置を選択することができた.

本研究では,菌の薬剤感受性検査結果であるアンチバイオグラムからの予兆探索として,菌株の伝搬パターンを抽出する手法を開発した.そして,伝搬パターンにおいて異患者・同一病室・同一主治医,異患者・同一病室・異主治医,異患者・異病室・同一主治医の3通りとなる感染伝搬パターンが,他の菌と比較して肺炎球菌において割合が高かった.また,アンチバイオグラムからの薬剤感受性解析として,相互依存重集合を抽出する手法を開発した.その結果,医学的によく知られている,黄色ブドウ球菌の出現後に緑膿菌が出現する菌交代を裏付ける相互依存重集合を抽出することができた.今後は,伝搬パターンの詳細な臨床医学的解析と共に,レコードの組としての伝搬パターンをより汎用性がある形に拡張すると共に,それを高速に抽出するアルゴリズムを開発する.また,院内感染の予兆探索の手法を開発すると共に,その手法と伝搬パターンを融合することで,新たなパターンを定式化し,それを高速に抽出するアルゴリズムを開発する.今後は,これまでの研究を拡張すると共に,アンチバイオグラムをイベント列とみなし,出現イベントをグループ化するイベント要約によって,アンチバイオグラムの出現パターンを抽出する研究に取り組む予定である.知能情報学本年度は,成果発表の場として,国内開催の国際会議を選ぶことで出張費を節約したため,および,パソコン等は既存のものを使用したため高価な物品費の支出がなかったため.当初購入を想定していた物品(PC)を購入せず,人件費も使わなかったため.可能であれば海外で開催される国際会議で成果を発表する予定である.また,パソコン,タブレット端末,電子ペーパー,ソフトウェアなど,更新すべき物品や必要となる新規物品を購入する予定である.パターン発見用の高速なPCを購入する予定である.また,最終年度に当たり,データの整理などの人件費を支出する予定である.
超小角X線散乱法による機能性高分子の巨視的構造と機能の相関に関する研究

高分子と脂肪酸を混合して作成したフィルムは、ある特徴的な温度T1以上まで加熱し急冷すると白濁するが、再びT1より低い特徴的温度T2まで加熱し徐冷すると透明状態に戻るという奇妙な挙動を示す。したがって、部分的に加熱すれば、フィルム上に白い文字または図形を記録でき、不要になれば透明に戻して、再使用できる極めて有用な記録媒体となりうる。このフィルムは、可逆性感熱記録フィルム(ThermoRewritableFilm,TRF)とよばれ、新規な記録材料、さらには透過率を自由に調整できる遮光カーテンなどへ応用可能とされ、近年、大きな注目を浴びている。実用上の工業的応用としては、繰り返し耐久性などが調査され、着実に進歩しつつあるが、その記録メカニズム、すなわち加熱による白濁、透明化のメカニズムについては、高分子フィルム中にドメインとして存在している脂肪酸部分の構造変化と考えられているものの詳細は不明であった。本研究では、可視光を用いた手法では測定不可能な白濁試料の構造解析に威力を発揮する超小角X線散乱法(USAXS)により、TRFの構造および変化を調査し、TRFの記録メカニズムの検討を行った。本研究では、代表的TRFである、高分子としてはポリ塩化ビニルとポリ酢酸ビニルの共重合体を用い、脂肪酸としてベヘン酸を用いた系を重点的に調査した。まず、高分子とベヘン酸の重量比を9:1,7:3,5:5と変化させたフィルムを溶媒キャスト法により作成し、それぞれの透明および白濁フィルムについてUSAXS測定を行った。USAXS曲線にはベヘン酸ドメインの存在を示す強い散乱を示した。白濁フィルムにはドメイン間の干渉ピークが観察されたが、透明フィルムにはピークはなかった。ドメインの大きさは白濁フィルム、透明フィルムともに約2μmで同一であった。したがって、白濁化の原因はドメイン内の構造変化と考え、X線小角散乱(SAXS)測定を行った。SAXS曲線にはベヘン酸の結晶構造に基づくピークが見られたが、その位置は白濁、透明で異なっていた。これは、結晶構造が両者で異なることを示している。さらに、数千数百Aの構造に対応する角度領域には、透明フィルムでは全く散乱が見られなかったのに対し、白濁フィルムでは強い散乱を示した。このことは、白濁フィルムのドメイン内にはこの程度の大きさのベヘン酸の微結晶が存在するのに対し、白濁フィルムでは大きな単結晶状となっていることを意味する。以上のことより、TRFフィルムの白濁化メカニズムは、ドメインの大きさの変化ではなく、ベヘン酸の構造変化にともなう空隙の生成によると結論できる。つまり透明フィルムでは大きな単結晶状となっているベヘン酸が、白濁フィルムでは結晶構造が異なり、体積収縮をおこし微結晶状となり、微結晶間に空隙が生じるために、光の乱反射が起き、白濁状態を呈すると説明できる。

つまり透明フィルムでは大きな単結晶状となっているベヘン酸が、白濁フィルムでは結晶構造が異なり、体積収縮をおこし微結晶状となり、微結晶間に空隙が生じるために、光の乱反射が起き、白濁状態を呈すると説明できる。
ID情報に基づく暗号システム研究

本研究は、郵便型の暗号通信と重要文書のディジタル署名の実現をめざした、ID情報に基づく暗号システムの研究である。このような暗号システム実現するためには、筆者がはじめて提唱した二階層の情報較差を形成できる一方向性関数の実現法を研究し、その一方向性関数を組み込んだセンタアルゴリズムを構築することが必要である。この問題を解決するために、一階層の情報較差を実現できる一方向性関数としてよく知られている離散対数問題と素因数分解の困難さを組み合わせるという基本アイディアに基づいて研究を進め、きわめて頑健な二階層の情報較差を形成できる一方向性関数の実現に成功した。この新しい一方向性関数をセンタアルゴリズムに組み込むことにより、公開のID情報を用いて予備通信なしで秘密鍵を共有できるので、郵便型の暗号通信が可能となった。その暗号通信の実現法には、従来からよく知られている共通鍵暗号系を利用する場合とElGamal公開鍵暗号系に類以した暗号化法を利用する場合が可能である。次にシャミアの原論文、′′IdentityーBasedCryptosystems and Signature Schemes′′の中で提案しているID情報に基づくディジタル署名法の概念を、認証者を特定できる署名システムの概念に修正し、その実現法の研究を行った。その結果、上述の方法で生成できる秘密の共通鍵を巧みに利用することにより、認証者を特定できるID情報に基づくディジタル署名システムの実現が可能となった。さらに個人識別システム、会議用鍵配送システム、などへの応用も可能である。しかし、(1)二階層の情報較差を形成できる一方向性関数の安全性の証明は如何にすべきか、(2)その実現には多数桁整数を法とする多数桁整数の多数桁整数乗の計算を必要とするが、この計算を如何にして高速化すべきか、(3)二階層の情報較差を実現できる一方向性関数の他の暗号分野への応用、などの研究課題が今後の問題として残される。きるID情報に基づくディジタル署名システムの実現が可能となった。さらに個人織別システム、会議用鍵配送システム、などへの応用も可能である。

きるID情報に基づくディジタル署名システムの実現が可能となった。さらに個人織別システム、会議用鍵配送システム、などへの応用も可能である。しかし、(1)二階層の情報較差を形成できる一方向性関数の安全性の証明は如何にすべきか、(2)その実現には多数桁整数を法とする多数桁整数の多数桁整数乗の計算を必要とするが、この計算を如何にして高速化すべきか、(3)二階層の情報較差を実現できる一方向性関数の他の暗号分野への応用、などの研究課題が今後の問題として残される。本研究は、郵便型の暗号通信と重要文書のディジタル署名の実現をめざした、ID情報に基づく暗号システムの研究である。このような暗号システムを実現するためには、筆者がはじめて提唱した二階層の情報較差を形成できる一方向性関数の実現法を研究し、その一方向性関数を組み込んだセンタアルゴリズムを構築することが必要である。この問題を解決するために、一階層の情報較差を実現できる一方向性関数としてよく知られている離散対数問題と素因数分解の困難さを組み合わせるという基本メディアに基づいて研究を進め、きわめて頑健な二階層の情報較差を形成できる一方向性関数の実現に成功した。この新しい一方向性関数をセンタアルゴリズムに組み込むことにより、公開のID情報を用いて予備通信なしで秘密鍵を共有できるので、郵便型の暗号通信が可能となった。次にシャミアの原論文、“IdentityーBased Cryptosystems and Signature Schemes"の中で提案しているID情報に基づくディジタル署名法の概念を、認証者を特定できる署名システムの概念に修正し、その実現法の研究を行った。その結果、上述の方法で生成できる秘密の共通鍵を巧みに利用することにより、認証者を特定できるID情報に基づくディジタル署名システムの実現が可能となった。しかし、(1)二階層の情報較差を形成できる一方向性関数の安全性の証明は如何にすべきか、(2)その実現には多数桁整数を法とする多数桁整数の積と多数桁整数乗の計算を必要とするが、この計算を如何にして高速化すべきか、(3)二階層の情報較差を実現できる一方向性関数の他の暗号分野への応用、などの研究課題が残されている。
遷移金属触媒を用いたEnyne系化合物の不斉閉環反応による5員環化合物の不斉合成

系内に複数の不飽和結合を有する化合物は、遷移金属触媒の作用により環化し、容易に環状化合物を与える。これらの反応の過程で不斉源として不斉補助基或いは不斉配位子を用いると、環状化合物の触媒的不斉合成が可能となる。遷移金属触媒による不飽和系の不斉環化反応に関して、以下のような研究結果が得られている。1.系内に2つのene部および1つのyne部を含む対称性反応基質を用いて、不斉phosphine配位子およびパラジウム触媒によるエナンチオ場選択的不斉環化異性化反応について検討し、反応の詳細、および不斉誘起機構を明らかにした。また、キラル補助基として系内にキラルスルフィニル基および(S)-proline部並びにカルボキシル基を導入し、エナンチオ場選択的反応を行い、その影響を明らかにした。2.反応点周辺にカルボキシル基を有する1,6-enyne化合物の不斉phosphine配位子およびパラジウム触媒による不斉環化異性化反応を行い、不斉phosphine配位子およびカルボキシル基の及ぼす影響を調べ、その立体化学を明らかにした。また、不斉源として(S)-proline部および(S)-tetrahydro-isoquinoline部およびキラルスルフィニル類を用い、カルボキシル基の効果と併せてその影響が極めて高いことを示し、その不斉誘起機構を推定した。3.系内にキラルスルフィニル基を有するenyne化合物のCo触媒による不斉環化反応を行い、キラルスルフィニル基の不斉環化に及ぼす影響を調べた。また、キラルホスフィン配位子の影響も調べ、劇的な効果があることを見出した。特に基質の置換基によって大きく左右されることを明らかにし、不斉触媒化に初めて成功した.さらに、光学活性の含硫α-アミノ酸誘導体を反応基質として用いて硫黄原子とコバルト触媒との関わりを明らかにした.生成物の絶対配置をX線結晶解析により決定し、反応機構を解明した.4.側鎖の末端位にキラルスルフィニル基を有する(1,3-butadienyl)cyclopropane誘導体のパラジウム触媒によるcyclopentene体への不斉変換を行い、反応の立体化学を確定し、キラルスルフィニル基の影響を明らかにした。系内に複数の不飽和結合を有する化合物は、Pd,Ni,Rh,Co,Zrなどの遷移金属触媒の作用により環化し、容易に環状化合物を与える。1.系内に2つのオレフィン部(ene)および1つのアセチレン部(yne)を含む対称性反応基質を用いた不斉phosphine配位子およびパラジウム触媒によるエナンチオ場選択的不斉環化異性化反応について反応条件を詳細に調べ、不斉誘起の最適条件を求めた。さらに、不斉誘起機構を明らかにした。また、系内にキラルスルフィニル基を導入し、エナンチオ場選択的反応を行いその影響を明らかにできた。2.反応点周辺にカルボキシル基を有する1,6-enyne化合物の不斉

phosphine配位子およびパラジウム触媒による不斉環化異性化反応を行い、不斉phosphine配位子およびカルボキシル基の及ぼす影響を調べ、その立体化学を明らかにした。また、不斉源として(S)-proline部および(S)-tetrahydro-isoquinoline類を用い、その影響が極めて高いことを示し、その不斉誘起機構を推定した。3.系内にキラルスルフィニル基を有するenyne化合物のCo触媒による不斉環化反応を行い、キラルスルフィニル基の不斉環化に及ぼす影響を調べた。また、キラルホスフィン配位子の影響も調べ、劇的な効果があることを見出した。特に基質の置換基によって大きく左右されることを明らかにした。4.側鎖の末端位にキラルスルフィニル基を有する(1,3-butadienyl)cyclopropane誘導体のパラジウム触媒によるcyclopentene体への不斉変換を行い、反応の立体化学を確定し、キラルスルフィニル基の影響を明らかにした。特に、幾何異性体による差を調べることによりキラルスルフィニル基の本反応における役割を明らかにすることができ、不斉誘起機構を解明できた。系内の適当な位置に複数の不飽和基を有する化合物は、遷移金属触媒の作用により環化(異性化)反応をおこし、環状化合物を生成する.本反応中に不斉補助基或るいは不斉配位子を用いると不斉環化(異性化)反応をおこし、光学活性の環状化合物を与える.我々は、次のようないくつかの系でこれらの反応を検討し、優れた不斉環化反応の開発を試みた.遷移金属触媒による不飽和系の不斉環化反応に関して、以下のような研究成果が得られている。1.系内に2つのene部および1つのyne部を含む対称性反応基質に、エナンチオ制御因子としてキラルスルフィニル基、およびコンホメーションの制御のためにカルボキシル基を導入して、パラジウム触媒によるエナンチオ場選択的反応を行い、それらの因子の影響を明らかにした.カルボキシル基が反応基質の立体制御に重要な役割を果たしていることがわかった.2.1,6-Enyne系にキラル補助基としてキラルスルフィニル基を、またコンホメーションの制御のためにカルボキシル基を導入してパラジウム触媒による環化異性化反応を行い、その立体化学を明らかにした.キラル補助基、カルボキシル基をenyne系の反対の位置に導入した系でも検討し、その影響を明らかにした.カルボキシル基が不斉の発現に大きく関わっていることがわかった.3.光学活性の天然含硫α-アミノ酸から誘導されるキラルな1,6-enyne化合物にコバルト触媒を作用すると、系内の硫黄原子がコバルト触媒に配位して立体を制御し、高いエナンチオ選択性で光学活性の2-cyclopentenone体を生成した.反応生成物の絶対配置をX線結晶解析により決定し、その立体化学を明らかにした.硫黄原子を含まない系で行い、これと比較することにより硫黄原子の関与を確認した.また、キラル中心の立体的大きさを変えることにより、その立体的影響を明らかにした.4.1,6-Enyneの不斉配位子を用いたコバルト触媒反応を行い、光学活性の2-cyclopentenone体を効率よく得ることができた.また、その反応の不斉触媒化に初めて成功し、反応の立体化学を解明した.
背腹軸に沿った中胚葉分化パターンの制御機構

本研究では、両生類胚を用いて、BMP-4シグナルの標的因子のひとつであるmsx-1の、背腹軸形成における機能について解析してきた。初年度には、msx-1の嚢胚期における発現パターンならびにその生物学的な活性を解析した。まず、msx-1の背腹軸形成への関与を考慮し、後期嚢胚期におけるmsx-1の発現をin situ hybridization法によって再検討した。msx-1は、嚢胚期中期以降発現が顕著になり、予定背側を除く帯域と動物極領域に発現しており、報告されているBMP-4の発現パターンとの類似性を示した。後期には背側の予定神経領域を除く表層の部分で強く発現している点で、BMP-4やGATA-2などの発現と似ているが、腹側の染色性は側部に比べ弱く、BMP-4シグナルとは異なる制御も受けていることが示唆された。msx-1はBMP-4の活性とは同一ではないが、背腹の組織のパターン形成を制御している重要な因子であることが示された。次年度以降には、msxによる腹側化の分子機構を解析し、msxの胚軸形成における生理学的役割を明らかにするため、ドミナントネガティブに働く変異体(VP-16/msx-1)を含むいくつかの欠損変異体msx-1を作製した。これらの変異体から合成したRNAを用いて、その腹側化活性、およびgoosecoidプロモーター/ルシフェラーゼ(gsc/luc)に対する転写制御活性を調べた。また、100%保存されたホメオボックス配列を有するmsx-2の嚢胚期における発現や機能を解析した。これらの結果を総合すると、msx-1/-2はgoosecoidなどオーガナイザー遺伝子の発現を腹側組織で抑制する転写因子として、生理学的に極めて重要な役割を担っていると結論された。本研究では、まず、BMP-4のシグナルによって発現が調節されている転写因子のひとつとしてXmsx-1が同定され、嚢胚期における発現パターン、その発現制御、胚細胞の分化においてどのような活性を有しているのかが明らかにされた。Xmsx-1は腹側化胚で発現が増加し、背側化胚で減少したこと、背側割球に発現させると頭背部構造が欠損したことから、腹側化因子のひとつであることが明らかになった。一方で、Xmsx-1はBMP-4のもつ活性と異なり、腹側の中胚葉組織である赤血球の分化には関与しないことも示された。Xmsx-1またはXwnt-8を背側割球に発現させると、頭部構造と脊索の形成が阻害され、かわりに巨大な筋組織が形成されたことから、両因子は類似の腹側化活性を有していることがわかった。Xmsx-1とXwnt-8が腹側化のシグナルカスケードにおいてどのような位置にあるのかを、互いの発現の制御関係を調べることによって解析したところ、(i)嚢胚期に、Xmsx-1はXwnt-8に比べより広い領域に発現している、(ii)myoDの発現は、Xmsx-1、Xwnt-8の強制発現により誘導される、(iii)Xmsx-8の発現は、Xmsx-1の強制発現による誘導される、(iv)Xmsx-1の発現は、Xwnt-8やDN-Xwnt-8の導入により影響を受けない、(v)Xmsx-1による脊索形成の阻害はDN-wnt-8の導入により回復される、(vi)Xmsx-1はXlim-1やgoosecoidなどのオ-ガナイザー遺伝子の発現に拮抗することができる、などの結果が得られた。以上のことから、Xmsx-1はXwnt-8の上流に位置する因子であり、Xmsx-1がオ-

ガナイザー遺伝子の発現を限局させることによって、側部から腹部にかけてのXwnt-8の発現を促しているのではないかと考えられた。現在ドミナントネガティブXmsx-1を作製し、その効果を試す実験に取り組んでいる。本研究では、これまでに、BMP-4のシグナルによって発現が調節されている転写因子のひとつとしてXmsx-1が同定され、嚢胚期における発現パターン、その発現制御、胚細胞の分化においてどのような活性を有しているのかが明らかにされた。Xmsx-1は腹側化胚で発現が増加し、背側化胚で減少したこと、背側割球に発現させると頭背部構造が欠損したことから、腹側化因子のひとつであることが明らかになった。本年度においては、msxによる腹側化の分子機構を解析し、msxの胚軸形成における生理学的役割を明らかにするため、ドミナントネガティブに働く変異体(VP-16/msx-1)を含むいくつかの欠損変異体msx-1を作製した。これらの変異体から合成したRNAを用いて、その腹側化活性、およびgoosecoidプロモーター/ルシフェラーゼ(gsc/luc)に対する転写制御活性を調べた。また、100%保存されたホメオボックス配列を有するmsx-2の嚢胚期における発現や機能を解析した。腹側化活性およびルシフェラーゼレポーター解析によると、msx-1の活性はホメオボックスを含む領域に限定された。4細胞期の腹側割球にVP-16/msx-1を注入すると、嚢胚期における内在性wnt-8の腹側帯域での発現が抑えられ、体節構造を含む部分的二次軸を誘導した。さらに、VP-16/msx-1は腹側帯域に注入されたgsc/lucの発現を増加させた。msx-2は、msx-1と同様、嚢胚期に腹側の帯域および予定外胚葉領域に偏って発現していた。また強い腹側化活性を有していた。msx-2は、ドミナントネガティブBMP-4受容体(tBR)やVP-16/msx-1により形成された二次軸を完全に消失させることができたことから、BMP-4による腹側化シグナルの主要な要素であるとともにmsx-1とmsx-2は共通の標的に働いて機能していることが示唆された。以上の結果から、msx-1/-2はgoosecoidなどオーガナイザー遺伝子の発現を腹側組織で抑制する転写因子として、生理学的に極めて重要な役割を担っていると結論された。本研究では、両生類胚を用いて、BMP-4シグナルの標的因子のひとつであるmsx-1の、背腹軸形成における機能について解析してきた。本年度は、msx-1が背側中胚葉による神経誘導に対してどのように関わっているかを明らかにする目的で、いくつかの実験を行った。N-CAMの発現を指標に、神経組織分化を調べたところ、msx-1は、BMP4と同様、noggin、cerberus、tBRによるアニマルキャップからの神経組織分化を阻害した。また、ドミナントネガティヴmsx-1(msx-1/VP16融合遺伝子)は神経組織をアニマルキャップに直接誘導した。従ってmsx-1は、BMP4と同様、外胚葉の分化過程において表皮と神経の発生運命の決定に重要な役割を担っていることがわかった。しかしながら、アニマルキャップを予定背側帯域(主に脊索へ分化)に結合させる実験においては、アニマルキャップにBMP4またはmsx-1を過剰発現させても、中胚葉からの神経誘導シグナルを完全に阻害できなかった。BMP4を外胚葉に注入したコンビネーション外植片では、形態学的にはセメント線が消失していた。