hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波マルチビームによる生体内極細カテーテルの3次元誘導

焦点の時間的な間隔は0.01 s5 sの範囲で、空間的な間隔は0.05 mm1.5 mmの範囲で変化させ、合計10パターンの単焦点音場を時空間分割照射することで焦点位置を移動させた。最大音圧は生体に対する安全基準を満たす370kPa-ppとした場合、音場の時空間パラメータを変化させ、最大でカテーテル外直径の3倍以上の0.7 mmの変位を得ることに成功した。また同一特性を有する2個の2次元アレイトランスデューサ(各128素子)を用いて、異なる2方向からの照射条件を組み合わせて、カテーテルを音波の進行方向に対して逆の方向へ屈曲させる試みを行った。前期と同様の音圧設定において、焦点の時間間隔を0.5s、空間間隔を0.2 mmとした場合、カテーテルの直径程度の変位を得る事に成功した。この変位は十分に大きいとは言えないが、従来の手法では全く実現できなかった方向への変位で有り、今後音波の照射条件や空間的配置を検討して、実用化に耐える条件の導出を目指す。本研究により、極細カテーテルを屈曲させるのに最も厳しい条件である、音波の伝搬方向とカテーテルの屈曲方向が直交する配置条件において超音波音場を形成し、カテーテルの先端を屈曲させることに成功した。同一特性を有する2個の2次元アレイトランスデューサ(各128素子)を用いて、外直径0.2 mmのカテーテルをトランスデューサの音軸に対して直交する位置に置いた。電子制御による単焦点の焦点位置の移動に伴い、カテーテルは0.3mm程度屈曲した。異なる2方向からの照射条件を組み合わせて、カテーテルを音波の進行方向に対して逆の方向へカテーテルの直径程度の変位を得る事に成功した。周波数1 MHz、曲率半径120mmで湾曲した2次元アレイトランスデューサ(256素子)を用いて、音圧位相が互いに逆の2焦点を形成し、電子的な制御によりその位置を時間的に変化させてカテーテルの先端を移動させる検証を行う。2Dアレイによるマイクロバブルの移動は過去に確認しているため、カテーテルの材質と直径との相関を実験と理論の両面から検証する。これまでは単一の超音波トランスデューサを用いてきたが、今後は複数のトランスデューサの連携により、より複雑かつ自由度の高い音場を形成し、様々なカテーテル屈曲方法を試行する。現状では周波数の異なる64chのトランスデューサを3個、128chのトランスデューサ1個、256chのトランスデューサ2個を有しており、様々なバリエーションが考えられる。生体医用工学
市街地縁辺部における管理放棄地のパブリックオープンスペースとしての再生手法

首都圏近郊都市として、千葉県松戸市を研究対象地として選定し、以下の調査を進めた。第一に、住区基幹公園等の身近な公共的オープンスペースの配置との関連性で、樹林地、農地、空き地の分布実態を把握した。土地利用データとGISを用いて分析した結果、住区基幹公園等の身近な公共的オープンスペースが不足している地域が存在すること、当該地域では、樹林地、農地、空き地が混在する場合があること、これらの暫定的かつ公共的なオープンスペースとしての利用可能性の検討が課題であること等が示唆された。第二に、市の要綱で規定され、公有・民有の土地(空き地)を子どもの遊び場等として整備・公開する「子どもの遊び場」の取り組み実態と課題を、市の担当課へのインタビュー、文献資料調査、利用実態調査を通じて把握した。その結果、67%の「子どもの遊び場」が住区基幹公園と近接(250m以内に立地)していること、1000m2を超える「子どもの遊び場」では、地域の祭り、スポーツイベント、防災訓練などの多面的な利用がみられること、日常的にはグラウンドゴルフ、サッカー、野球等の団体球技で利用され、身近な公園との使い分けがみられること等が明らかになった。第三に、管理放棄された民有樹林地の再生・公開活動を対象に、子どもの自然体験活動の場としての樹林地の可能性や課題等を、樹林地の来訪者等へのアンケート、樹林地の保全団体や子育て団体へのインタビューを通じて把握した。その結果、子育て世代は、子どもの遊びや体験の面で、公園では困難な活動ができる樹林地の利用への期待が大きいこと、保全団体と子育て団体との協働、役割分担による運営が重要であること、保全団体と子育て団体との活動のマッチングが課題であること等が明らかになった。より精緻な研究成果を得るために、研究対象地(松戸市内)において、管理放棄樹林地、耕作放棄農地、空き地、暫定的に確保された緑地(松戸市設置の「子どもの遊び場」)、都市公園等を含むオープンスペースの分布等について、追加調査を行う必要がある。また、これまでの研究成果に対して学術的な評価を得るとともに、広く公表するために、学会発表や論文投稿を予定している。さらに、2018年度の成果を含め、これまで実施した複数の調査結果や先進事例の動向を統合し、それらの議論や考察を通じて、総合的な研究成果とする必要がある。以上のことから、現在までの進捗状況を「やや遅れている」と判断した。研究対象地(松戸市内)において、管理放棄樹林地、耕作放棄農地、空き地、暫定的に確保された緑地(松戸市設置の「子どもの遊び場」)、都市公園等を含むオープンスペースの分布等について、追加調査を行う。現状では、土地利用データに基づくGISによる分析を主としているが、より精緻な分布実態を明らかにするため、特定地区を選定して、現地踏査により土地利用実態調査を実施する。また、学会発表(ポスター発表、口頭発表等)や論文投稿に関しては、日本造園学会、日本都市計画学会、環境情報科学センター等を予定する。以上を含め、これまでの成果について総合的に考察し、本研究の成果とする。今年度の研究では、市街地縁辺部の管理放棄地とパブリックオープンスペースに係わる諸概念を整理しつつ、管理放棄地を含む緑地のパブリックオープンスペースとしての再生に係わる取り組み事例について、文献資料調査、現地踏査や関係者へのインタビュー等を実施した。本研究に関連する国内の取り組み事例として、狭小公園の利用促進、公共施設用地の暫定的利用、民有地(空き地)の暫定的利用、農地の公共的利用、管理放棄樹林地の再生と公開等が挙げられた。これらのうち、主として、1狭小公園の利用促進に係わる地区単位での公園機能の再編、2都市農地の防災的利用(防災協力農地)の実態や課題、3民有樹林地の再生・公開の実態や課題に関して検討を進めた。1では、札幌市、北九州市、東京都内の自治体の取り組みを事例に、地区単位での公園機能の再編の効果はもとより、公園機能の再編時における地区設定の範囲、機能タイプ設定、地域住民の理解促進等における実態と課題を明らかにした。2では、農地の利用可能性を検討するために防災協力農地制度を取り上げ、東京都内を中心に、指定対象農地の区分、災害時用途、関連主体(所管部署、土地所有者、JA、地域住民等)間の連携体制、地域住民に対する広報や普及啓発等の実態と課題を明らかにした。3に関しては、大阪府岸和田市や千葉県松戸市等の事例について、管理放棄された樹林地の保全・再生・公開のプロセスや、行政や市民団体の認識等を整理した。これらのうち、1および2の成果の一部は、日本造園学会関東支部大会でポスター発表を行った。なお、以上の研究を進めるなかで、管理放棄地の類型ごとの取り組みの必要性はもとより、一定範囲の地区において、多様な管理放棄地を、統合的にマネジメントする方策の必要性についても認識された。平成28年度末までに実施する予定であった、管理放棄された民有樹林地の再生と公開に関するアンケート(来訪者を対象)を、実現性や効率性等を勘案して、民有樹林地の公開イベントが実施される平成29年5月にすることとした。このため、当初予定よりも、やや遅れていると判断した。平成29年度の研究では,前年度に引き続き,市街地縁辺部の管理放棄地とパブリックオープンスペースに係わる諸概念を整理しつつ,管理放棄地に係わる取り組み事例について,文献資料調査,現地踏査や関係者へのインタビュー等を実施した。

具体的には,狭小公園における分区園等の農的空間整備と利用促進(神奈川県横浜市),郊外部における農地等のクラインガルテンとしての利用(茨城県笠間市,八千代町),管理放棄された樹林地の再生と「森のようちえん」の運営(岐阜県美濃加茂市)や,その他の事例である。また,管理放棄樹林地を市民活動団体が再生し市民に一般公開した事例(千葉県松戸市)をケーススタディとして取り上げ,その利用実態と課題を検討した。研究では,市民活動団体の活動記録等の文献調査,樹林地の公開イベントへの来訪者に対するアンケートの実施,市民活動団体関係者へのインタビューを実施した。その結果,現状ではイベントを中心に「みどりや自然に興味がある」高齢者の利用が中心になっていること,子育て世代を含めた若い世代は樹林地の利用に対して多様なニーズを有していること,若い世代の民有樹林地の保全に対する支援の意識は高いこと,市民活動団体は,子育て支援等に係わる市民活動団体との協働の必要性を認識していること等が把握された。ケーススタディの成果の一部は,日本造園学会関東支部大会(平成29年11月11日,日本大学駿河台キャンパス)においてポスター発表を行った。なお,これまでの研究成果から,一定範囲の地域的な広がりを有する地区スケールの空間を対象に,そこに内包される多様な管理放棄地を,統合的にマネジメントする手法の確立が必要であると考えられる。そこで,この点を念頭に,平成30年度以降の研究対象地の選定や調査計画も検討した。平成29年度に実施した千葉県松戸市におけるケーススタディでは,調査の一部として,樹林地を再生し公開している市民活動団体16団体の代表者へのインタビューを実施し,その記録をとりまとめることを予定していた。しかし,先方とのスケジュール調整の関係から,インタビュー時期が予定よりも遅くなった結果,1団体でインタビューが未実施となり,インタビュー記録の整理も次年度以降になった。首都圏近郊都市として、千葉県松戸市を研究対象地として選定し、以下の調査を進めた。第一に、住区基幹公園等の身近な公共的オープンスペースの配置との関連性で、樹林地、農地、空き地の分布実態を把握した。土地利用データとGISを用いて分析した結果、住区基幹公園等の身近な公共的オープンスペースが不足している地域が存在すること、当該地域では、樹林地、農地、空き地が混在する場合があること、これらの暫定的かつ公共的なオープンスペースとしての利用可能性の検討が課題であること等が示唆された。第二に、市の要綱で規定され、公有・民有の土地(空き地)を子どもの遊び場等として整備・公開する「子どもの遊び場」の取り組み実態と課題を、市の担当課へのインタビュー、文献資料調査、利用実態調査を通じて把握した。その結果、67%の「子どもの遊び場」が住区基幹公園と近接(250m以内に立地)していること、1000m2を超える「子どもの遊び場」では、地域の祭り、スポーツイベント、防災訓練などの多面的な利用がみられること、日常的にはグラウンドゴルフ、サッカー、野球等の団体球技で利用され、身近な公園との使い分けがみられること等が明らかになった。第三に、管理放棄された民有樹林地の再生・公開活動を対象に、子どもの自然体験活動の場としての樹林地の可能性や課題等を、樹林地の来訪者等へのアンケート、樹林地の保全団体や子育て団体へのインタビューを通じて把握した。
心血管細胞の発生・分化におけるマイクロRNAの発現と役割

本研究ではmiRNAの心血管細胞における発現や機能役割を明らかにすることを目的とした。まずmiRNAの心筋細胞、血管内皮細胞における発現プロファイルをマイクロアレイ、ノザンブロットを用いて検討し、心筋細胞、血管内皮細胞に比較的特異的に発現するmiRNAを同定した。これらのmiRNAの多くは、胚性幹細胞の心筋細胞、血管内皮細胞分化に伴い発現が増強し、miRNAの細胞種特異的な役割が示唆された。その中で、心筋、骨格筋細胞特異的に発現するmiRNA-1(miR-1)の役割をC2C12細胞の骨格筋細胞、骨芽細胞、脂肪細胞への分化をモデルとして検討したところ、miR-1は未分化では発現しておらず、骨格筋細胞分化においてのみ、その発現が著明に誘導されることを見出した。さらに成熟miR-1を過剰発現するシステムを確立し、分化に対する影響を検討した結果、骨格筋細胞分化においては初期のmyogeninの発現を促進するのみならず、成熟骨格筋のマーカーの発現を著明に増加させ、さらに骨格筋分化の特徴である細胞融合による多核の筋繊維形成を著明に促進した。しかし、骨芽細胞分化、脂肪細胞分化においてはmiR-1強制発現は影響を与えず、miR-1は、骨格筋分化の様々な過程において促進的に働くが、本来発現していない細胞種への分化を妨げないことが明らかになった。また、miRNAの細胞内生成において重要なRNase III酵素であるDicerの発現をsiRNAを用いて抑制する系を確立し、血管内皮細胞におけるDicerとmiRNA全般の役割を検討したところ、Dicer発現抑制により、内皮細胞の増殖、遊走のみならず、3次元培養による新生血管様管腔形成も著明に抑制され、内皮細胞機能の維持におけるDicerの重要な役割が明らかになった。さらにDicer発現抑制細胞における遺伝子発現プロファイルをPCRを用いたアレイで検討し、いくつか著明に発現が変動するものを同定しており、現在、その役割の解析を行っている。
レトロトランスポジションによって生じたイネ新規機能遺伝子の探索と比較ゲノム解析

20度に予測したレトロコピーを精査した結果、親遺伝子、レトロコピー中に信頼性の低い候補が含まれていることが明らかになった。そこで、解析フローの見直しを行い、親遺伝子、レトロコピーの再同定を行った。その結果、親遺伝子として12,928遺伝子座を同定し、これらから1,394のレトロコピーを予測することが出来た。既存の発現データの検証を行った結果、いくつかの転写型のレトロコピーについて、親遺伝子が全.組織で発現するのに対し、レトロコピーは生殖関連組織で特異的に発現している;とが明らかになった。イネにおいても、転写型のレトロコピーが生殖機能に重要な役割を果たしていることが示唆される。そこで、レトロコピーの転写活性を網羅的に解析するため、当初予定していたRT-PCRによる解析から、.次世代シーケンサーを使用したトランスクリプトーム解析へ実験計画を変更することにした。実験の対象とする組織については、葉、根、茎、カルス、開花前後の穂、種子の全7組織に決定した。現在までにIlluminaのGA2xシーケンサーによるRNA-seq解析データを3ラン分取得し、ゲノム配列にマッピンダして発現パターンを見た結果、親遺伝子とレトロコピーで異なるパターンを示すものが見つかった。今後は、さらに配列データを増やし、各親遺伝子とレトロコピーの発現パターンを網羅的に解析し、異なるパターンを示す遣伝子について、組織特異性や種間比較解析を行い、自然選択が見られる遺伝子の同定を目指す。動物では転写型のレトロコピーが遺伝子発現制御など重要な役割を果たすことが知られているが、植物では、網羅的な実験検証や他の植物種との比較ゲノム解析によるレトロコピーの役割の解明はなされていない。そこで、イネゲノム内で、RNA遺伝子やタンパク質コード遺伝子として機能する転写型レトロコピーを網羅的に同定するため、まずジャポニカ種の完全長cDNA配列を日本晴ゲノム配列にマッピングし、ORFを予測した。予測されたORFの内、ゲノム上でイドトロンを持ち、ORFが開始コドンから終止コドンまで予測された遺伝子座を親遺伝子とした。親遺伝子のアミノ酸配列をTBLASTNにより日本晴ゲノムにマッピングし、親遺伝子のイントロンを全て欠失したヒット領域をレトロコピーとした結果、13,959の親遺伝子座から、3,335遺伝子座のレトロコピーを同定することができた。また、親遺伝子のアミノ酸配列とレトロコピーの塩基配列のTFASTY解析の結果、親遺伝子の開始コドン、終止コドンまでが保存され、途中にフレームシフトもナンセンス変異を含まないものが60遺伝子座見つかった。これらは、タンパク質をコードした転写型レトロコピーである可能性が示唆される。21年度は、転写型レトロコピーの候補について、親遺伝子と合わせて、イネの複数組織から抽出したmRNAサンプルに対してRT-PCRによる発現解析を行う。また、シロイヌナズナやソルガムなど、ゲノム配列が決定されている他の植物種との比較ゲノム解析を行い、イネに特異的なレトロコピー、あるいは植物種に広く保存されているレトロコピーの同定を行う。
図形概念の認識論的研究に基づくルーブリックの開発研究

本研究は,図形概念や図形認識,図形指導に関する私の一連の研究に継続した研究であり,既に得られている様々な知見(図形概念の特質,図形認識の特質,図形授業の特質,図形能力の特質)に基づいて,より具体的に,直接的に研究の成果を図形指導に反映させようとするものである。本研究の目的は,図形指導において育成すべき図形認識の指標となるルーブリックを開発し,授業改革することで,旧態依然とした図形指導を改善し,活性化することである。ルーブリックの開発研究は,パフォーマンス評価を可能とするために,図形指導において育成すべき資質・能力の解明および達成を目指すことができる研究である。平成30年度は,まず,現在の学校数学における図形指導全般を,図形認識の観点から見直し,図形指導の確固とした目標と,その実現のために必要な指導および評価の在り方の検討を行った。私は,これまで行ってきた『図形概念に関する認識論的研究』において,「個人的図形概念から数学的図形概念への変容」,「図形概念のイメージ化から言語化への指導」,「図形概念の指導にともなう図形感覚の育成」,「理解の様相モデルに基づく図形概念の認識過程の規範化」という4つの図形指導原理を構築している。図形指導の課題分析の際に,これらの原理を,図形認識の観点と合わせて,見直しの観点として活用した。その結果,図形概念のイメージ化に大きな課題があり,理念化から客観化への過程で,図の見方に配慮した指導が欠かせないこと,そして,静的見方から動的見方へと図の見方を変容させることの重要性を確認した。その結果,図形概念のイメージ化に大きな課題があり,理念化から客観化への過程で,図の見方に配慮した指導が欠かせないこと,そして,静的見方から動的見方へと図の見方を変容させることの重要性も確認した。ルーブリックの評価指標を設定するための評価規準として,視覚的側面と言語的側面に着目すべきであることは確認できたが,それらの相互関係を解明して評価水準を設定するまでには至っていない。共著書の執筆にあたり,図形指導に関する項目を担当したため,図形概念や図形指導に関する基本的事項を確認することができた。平成31年度(令和元年度)は,ルーブリックの評価指標を設定するための評価規準として,視覚的側面と言語的側面に着目し,それらの相互関係を解明して評価水準を設定する。

ルーブリックの評価指標を設定するための評価規準として,視覚的側面と言語的側面に着目すべきであることは確認できたが,それらの相互関係を解明して評価水準を設定するまでには至っていない。共著書の執筆にあたり,図形指導に関する項目を担当したため,図形概念や図形指導に関する基本的事項を確認することができた。平成31年度(令和元年度)は,ルーブリックの評価指標を設定するための評価規準として,視覚的側面と言語的側面に着目し,それらの相互関係を解明して評価水準を設定する。
画像認識処理向け動的分散並列パイプライン機構の研究

本研究は、FPGAソリューションによるプログラマビリティーを有効活用できるヘテロジニアスマルチコア環境と省電力化に有効なノーマリオフコンピューティングアーキテクチャを用いて、車載画像認識向けの信号処理を新規な分散並列パイプライン処理アルゴリズムとハードウエアアーキテクチャにより、従来比2桁以上の性能向上のための基本コンセプトの設計・検証を行う事を目的とする。画像認識における主な信号処理としては、ブースティングアルゴリズムに代表されるように、下位レベルの行列式計算にで頻出するMAC演算を実行する物理データ処理から上位レベルの意味付け処理になるに従い、並列処理数が減少するともに汎用的なCPU機能が要求されてくる。よって、物理データ処理では、FPGAのブロックRAMと一体化したMAC演算等の小型のプロセッサ(Small-PE)を多数用意し、意味付け処理では、汎用的なRISCプロセッサ(Large-PE)を少数用意するアーキテクチャが有効となる。今年度は、上記基本アーキテクチャの検討を行うとともに、FPGAにおけるプロセッサの構成として、複数Small PEと単一Large PE構成を可変にして上記のアーキテクチャの基本構成エレメントに用いることの有効性を検討した。同時に、物理データ処理におけるプロセッサ間の接続には、各ステージ(各レイヤでの並列演算機能)内でのプロセッシングにおいては、バス接続でなくメモリを一体化したプロセッサの逐次接続の有効性の評価を実施した。一方、意味付け処理におけるメモリと一体化したRISCプロセッサ内部のパイプライン処理構成の基本検討も合わせて実施した。今年度は、基本アーキテクチャの検討を行うとともに、FPGAにおけるプロセッサの構成として、複数Small PEと単一Large PE構成を可変にして上記のアーキテクチャの基本構成エレメントに用いることの有効性を検討した。同時に、物理データ処理におけるプロセッサ間の接続には、各ステージ(各レイヤでの並列演算機能)内でのプロセッシングにおいては、バス接続でなく、メモリを一体化したプロセッサの逐次接続の有効性の評価を実施した。今回、画像認識として、機械学習による顔認識での検討を行った。一般的に、画像認識を実行する時に、性能を律速するのはメモリとのデータ転送速度である。メモリにはカメラからの画像データ、機械学習の学習データ、および計算の中間データを保存する必要があり、常にメモリとデータをやり取りする。メモリを一体化させると最も消費電力が大きいデータバスの充放電も減少するので、消費電力当たりの性能が高くなる。複数Small PEを用いた機械学習による画像認識を省電力で実現させるために、小規模FPGAであるLattice社iCE40UP5Kに実装設計を行った。特にポイントとなるメモリ量の削減のために、中間データの保存量を少なくなるように、ピクセルに対して、上下左右のデータを読み込む工夫を施した。これにより1Mbの内蔵メモリにすべてのデータを搭載可能となり、顔認証を1秒間に5回可能であることが確認でき、複数Small PEの効果を立証できた。また意味付け処理におけるメモリと一体化したRISCプロセッサ内部のパイプライン処理構成の基本検討を行った。今後の研究の方向付けとしては、複数Small PE&#61663;&#61664;単一Large PEを、FPGAの構成要素であるLEとBlock RAMでほぼ同一規模のFPGAリソースでの実装の可能性の検討を行う。また上記の複数Small PEと単一Large PEの構成可変の方式として、LUTプログラミング方式や、AT Speedでのモード切替方式等の可能性の検討を行う。一方、ノーマリオフコンピューティングアーキテクチャを、上記プロセッサ自身のハードウエア構成への適用の可能性についての検討をおこなう。下位の物理データ処理部や上位の意味付け処理部での並列処理適用数(各プロセッサの並列処理数)が動的に変化してく場合における、演算性能と電源オフ可能時間を算出し、これに基づくノーマリオフコンピューティングアーキテクチャ(電源オフでの省電力効果、電源オン・オフ時の動的電流、待機時電流削減効果等)によるシステムトータルでの消費電力の削減の可能性につき、前述の省電力および電力オーバヘッドに係わるトレードオフ(BEP:ブレークイーブンポイント)を踏まえて、システムレベルでの性能向上の検討を行っていく予定である。また本技術による性能向上評価のための環境構築、および画像処理(特に画像認識)を想定したベンチマーク用ターゲットアプリケーションを設定し、そのシステム評価のための準備を行っていく。

同時に、物理データ処理におけるプロセッサ間の接続には、各ステージ(各レイヤでの並列演算機能)内でのプロセッシングにおいては、バス接続でなく、メモリを一体化したプロセッサの逐次接続の有効性の評価を実施した。今回、画像認識として、機械学習による顔認識での検討を行った。一般的に、画像認識を実行する時に、性能を律速するのはメモリとのデータ転送速度である。メモリにはカメラからの画像データ、機械学習の学習データ、および計算の中間データを保存する必要があり、常にメモリとデータをやり取りする。メモリを一体化させると最も消費電力が大きいデータバスの充放電も減少するので、消費電力当たりの性能が高くなる。複数Small PEを用いた機械学習による画像認識を省電力で実現させるために、小規模FPGAであるLattice社iCE40UP5Kに実装設計を行った。特にポイントとなるメモリ量の削減のために、中間データの保存量を少なくなるように、ピクセルに対して、上下左右のデータを読み込む工夫を施した。これにより1Mbの内蔵メモリにすべてのデータを搭載可能となり、顔認証を1秒間に5回可能であることが確認でき、複数Small PEの効果を立証できた。また意味付け処理におけるメモリと一体化したRISCプロセッサ内部のパイプライン処理構成の基本検討を行った。一方、ノーマリオフコンピューティングアーキテクチャを、上記プロセッサ自身のハードウエア構成への適用の可能性についての検討をおこなう。下位の物理データ処理部や上位の意味付け処理部での並列処理適用数(各プロセッサの並列処理数)が動的に変化してく場合における、演算性能と電源オフ可能時間を算出し、これに基づくノーマリオフコンピューティングアーキテクチャ(電源オフでの省電力効果、電源オン・オフ時の動的電流、待機時電流削減効果等)によるシステムトータルでの消費電力の削減の可能性につき、前述の省電力および電力オーバヘッドに係わるトレードオフ(BEP:ブレークイーブンポイント)を踏まえて、システムレベルでの性能向上の検討を行っていく予定である。また本技術による性能向上評価のための環境構築、および画像処理(特に画像認識)を想定したベンチマーク用ターゲットアプリケーションを設定し、そのシステム評価のための準備を行っていく。
遺伝子解析に基づいた間質性膀胱炎に対する新規治療法の開発

研究の目的:遺伝子解析に基づいた間質性膀胱炎に対する新規治療法の開発間質性膀胱炎に対する治療は膀胱水圧療法が中心で他の確立された治療方法は未だにない。当院で行った間質性膀胱炎患者の遺伝子解析の結果より、現在まで行われていない新規治療薬の開発を行い動物実験により新規知見を得る。そのために(1)潰瘍型間質性膀胱炎の遺伝子パターンに近い間質性膀胱炎モデルの作成(2)間質性膀胱炎の新規治療薬の有効性について動物実験(膀胱内圧測定、RT-PCR)で検討することを目的とした。(1)間質性膀胱炎モデルの作成:多くの施設で施行されているシクロフォスファミドの全身投与による膀胱炎モデルを作成した。シクロフォスファミド投与48時間後膀胱組織を採取し、光顕にて膀胱間質の浮腫と粘膜の喪失等の間質性膀胱炎における組織所見と類似する所見を得ることに成功した。同様の手法で得られた膀胱検体において、潰瘍型間質性膀胱炎の膀胱で強発現しているCXCR3,CXCL9-11,INFγ, TNF-α、の発現量をRT-PCRにて検討したところ、かけてHIF-1αのmRNAの発現を調べたところ、ラットにおいてCXCR3および関連ケモカインはヒト膀胱とは違いほぼ変動が見られない結果となった。従って間質性膀胱炎とは似て非なるモデルであることが判明したため、次に当院で施行経験のある放射線の膀胱への照射による膀胱炎モデルにおけるCXCR3関連ケモカインの発現および組織学的所見を検討した。結果光顕では膀胱間質の浮腫と、RT-PCRではCXCR3,CXCL9,TNFα、IFNγの有意な上昇がみられ、間質性膀胱炎にかなり類似した所見が得られた。具体的には潰瘍型間質性膀胱炎の遺伝子パターンに近い間質性膀胱炎モデルの作成間質性膀胱炎の新規治療薬の有効性について動物実験(膀胱内圧測定、RT-PCR)で検討することである。間質性膀胱炎に類似したモデルとして様々なモデル報告があるが、今回はサイクロフォスファミドを用いた膀胱炎モデルを作成した。200mg/kgの腹腔内投与により24-48時間で膀胱の浮腫を含めた組織変化ならびに膀胱内圧測定での頻尿、基礎圧の上昇といった膀胱炎モデルを作成した。その後、試験薬Aについて3 doseにわけて投与を行い、膀胱内圧ならびにHE染色、PCR法で免疫応答にかかわるケモカインに関連する物質の有効性を検討している最中である。間質性膀胱炎モデルラットの膀胱内圧測定のため圧測定機器を要するが、現在当研究施設における機器が作動不安定であったため、安定したデータを得るために、Powerlab 4/35を購入した。これにより安定した膀胱内圧測定のデータを獲得できるようになった。現在サイクロフォスファミド誘発膀胱炎モデルにおいて免疫応答にかかわる薬剤の有効性についてデータ解析中である。サイクロフォスファミド誘発による膀胱炎モデルは確定されたものであるので有効であったが、試験薬による副作用がやや多く投与量の設定等に難渋している。また、上述のように膀胱内圧測定の圧測定機器は不安定のため新規機材を導入し、その機械で安定した測定が得られるために時間を要したことが現在進捗が遅れている。加えてRT-PCRの測定についても先述の新規機材購入のため測定キット購入ができず実験が遅れている。シクロフォスファミド誘発の膀胱炎モデルにおいてCXCL10の有意な発現を確認できた。しかしながら、ほかCXCR3関連のケモカインについてはヒト膀胱と同様の遺伝子発現とはならないため、遺伝子的には一部相似しているものと思われた。潰瘍型間質性膀胱炎が免疫系を介した病態が一部関連していることは一部解明できており、免疫抑制剤シクロスポリンが間質性膀胱炎の治療薬の一つとなりうることを示唆する重要な基礎研究の結果であると考えられた。これらに関連した英文の総説を投稿し受理された。ヒト間質性膀胱炎の遺伝子発現を完全に模倣する動物モデルはまだ決定的なものがなく、様々なモデルを作成しその発現を検討している。同様の手法で得られた膀胱検体において、潰瘍型間質性膀胱炎の膀胱で強発現しているCXCR

3,CXCL9-11,INFγ, TNF-α、の発現量をRT-PCRにて検討したところ、かけてHIF-1αのmRNAの発現を調べたところ、ラットにおいてCXCR3および関連ケモカインはヒト膀胱とは違いほぼ変動が見られない結果となった。従って間質性膀胱炎とは似て非なるモデルであることが判明したため、次に当院で施行経験のある放射線の膀胱への照射による膀胱炎モデルにおけるCXCR3関連ケモカインの発現および組織学的所見を検討した。結果光顕では膀胱間質の浮腫と、RT-PCRではCXCR3,CXCL9,TNFα、IFNγの有意な上昇がみられ、間質性膀胱炎にかなり類似した所見が得られた。現状のサイクロフォスファミド誘発膀胱炎モデルについて現在の試験薬の有効性について確認していくと同時に、投与方法、容量の策定が困難であったと判断される場合、他候補となる免疫応答にかかわる薬剤の投与(タクロリムス等のカルシニューリン阻害薬等)を行いその有効性をひきつづき検討していく。シクロフォスファミド誘発に放射線照射を加えるなどの新規モデルを作成中である。膀胱内圧測定とRT-PCRについての検討を行っていく予定であったが、RT-PCRの実験が十分に行うことができなかったため、実験進行の遅延により次年度使用額が生じた。モデル作成で遺伝子の想定外の発現があったためPCRの研究費とラット購入費が予想されたよりも多くかかった。次年度使用額は平成30年度請求額と合わせて、動物モデルの作成評価に使用する予定である。膀胱内圧測定の実験の継続ならびにRT-PCR実験の備品購入のため、H29年請求額とあわせて使用する予定である。
東日本大震災被災文化財収蔵施設の保存環境調査

東日本大震災でレスキューされた文化財を保管している施設にとって,被災資料自体の劣化リスクとともに,それらによる自館の収蔵環境や資料への影響は非常に重要な問題である。そこで被災資料の有無が保存環境に与える影響について調査した。■調査場所:被災した文化財施設の資料を大量に保管している東北歴史博物館の3室,A(被災資料保管,収蔵庫仕様),B(被災資料保管,講堂仕様),C(対照,通常資料保管,収蔵庫仕様=Aと同じ)。いずれも空調はないが夏季は除湿器を稼働させた。■調査項目(方法):温湿度(温湿度記録計),落下菌(φ9cmPDA培地,1時間暴露,28°C5日培養,コロニー計数法),におい強度(ニオイセンサー),TVOC(TVOCモニター),空気質(検知管[酢酸,アンモニア,硫化水素],GC-MS分析)。■結果:温湿度の変動幅は,AとCは小さいがBは大きかった。構造の影響が大きく,被災資料の有無による差異(以下,被災特性)は認められない。落下菌は,AとCは不検出か1個程度なのに対し,Bは数個から数十個だった。構造の影響が大きく,被災特性は認められない。TVOCはAとCはほぼ同程度なのに対しBは少なかった。においはAの方がCよりわずかに多く,被災特性の可能性があるが,測定数が少なく精査が必要である。BはA,Cの半分以下であり,構造の違いと考えられる。検知管ではどの場所でもいずれの成分も検出されなかった。GC-MS分析ではCには存在せず,Aにのみ存在する成分がいくつか検出された(Bは非測定)。被災資料由来の可能性があると考えている。■まとめ:温湿度やカビリスクは被災資料の有無の影響はなく,室内環境の制御により防除可能である。空気質は,TVOCモニターや検知管では影響評価は難しい。簡易的にはニオイセンサーは活用できる可能性がある。GC-MS分析は有用である。被災資料自体の劣化リスクの把握など今後の活用が期待される。
究極の次世代型分解能を有するセンシング・ソフトウェア基盤技術に関する研究

申請者が開発したNon-Harmonic Analysis (NHA)を用いて、光コヒーレンストモグラフィ(OCT)イメージングに応用を試みた。従来のフーリエドメインOCT(FD-OCT)では、窓関数及び窓長に依存する離散フーリエ変換(DFT)を用いている。DFTを用いて算出されるOCT画像において、軸方向の分解能は波長帯域幅の半値全幅(FWHM)に反比例する。この波長帯域幅のFWHMは、掃引光源の掃引範囲やCCDピクセルの数によって制限される。しかし、NHAにはDFTのような制約がなく、窓関数や窓長に関わらず高い周波数分解能が実現できる。このNHAをOCTに応用する利点を実証するため、玉ねぎの皮のOCTイメージングをNHAにより行った。その結果、NHAは波長帯域幅を大幅に低減しても、100nmの波長帯域幅の画像解像度と同等の画像解像度を達成できることを明らかにした。本申請研究では、周波数解析が利用されているセンシング分野を中心に、応用分野の開拓を行い、申請者が発明した究極の周波数分解能を有する信号解析法を用いて、センシング・ソフトウェアの基盤技術を開発している。特に、音に代表される1次元信号以外にも、2次元信号(画像など)や、3次元信号(映像など)、4次元信号(立体映像など)の解析ソフトウェアを開発し、これらの精度検証を行うことを目指している。本年度に関して主として、以下の通り、2つの項目に対し研究を行った。音の解析に関しては、弦の微小な揺らぎを多点録音装置や超高速ビデオカメラなどを用いた光学機器と収音を併用することにより、微細な周波数変動形の信号を捉え、その周期成分の変動要因を特定することを行った。また、時々刻々周期が変化するような複雑な信号に対してもモデル化を行い、耐ノイズ性能に対して基礎的な精度検証を行った。多次元解析に関しては、分析窓形状に依存せず、分析窓を越えた周期も特定できる解析ソフトウェアを開発した。本ソフトウェアにより、移動物体やその背景など個別に切り出し、多次元スペクトル上で映像に映し出された物体動きを正確に抽出することに成功した。多次元スペクトル空間上では、画像や映像の補間を高精度に行うことができ、スケーラブルな符号化技術のための基礎データを収集することができた。本申請研究では、周波数解析が利用されているセンシング分野を中心に、応用分野の開拓を行い、申請者が発明した究極の周波数分解能を有する信号解析法を用いて、センシング・ソフトグェアの基盤技術を開発している。音の解析に関しては、周波数の微小な揺らぎを可視化することに成功し、オーディオ機器の評価に結び付ける可能性のある評価指標を特定し、商品開発に応用できることができた。画像応用に関しては、信号解析の利点を生かした新しく画像の修復技術を開発した。画像の一部欠損領域に対して、現在までの先行研究との比較調査では、世界最高精度で画像を修復できることがわかており、今後画像編集のアプリケーションへの組み込みや符号化の足掛かりとすることができた。提案法は特に小さな領域だけではなく、大きく欠損した場所に関しても有効である。これまでのデータベースから参照画像を張り付ける参照型ではなく、失われた周囲の画像から、画像の特徴を効率性の高いパラメータで抽出し、新しく画像を作り出す方法は、これまでにはほとんどなく、画期的な手法であることを定量的に示した。NHAは、OCT(Optical Coherence Tomography)に代表される断層撮影装置の分解能を飛躍的に向上させる可能性を検討した。医用や工学の分野で用いられているOCTでは、近赤外の後方散乱光の干渉を利用することで、電子顕微鏡や実態顕微鏡とは異なり、可視域で透明でなくても生体や試料を採取・破壊することなく、内部構造を可視化できるため、X線CT、MRI、超音波、共焦点顕微鏡に続く最先端断層測定器として近年大きな注目を浴びている。OCTの画像は測定された反射干渉光分布を、窓関数を用いてフーリエ変換して、分光OCTの断層図を得ている。したがって、空間分解能を向上させるためには、分析窓の中に多くの周期が入ればフーリエ変換後の点像関数は鮮明になる。そこで、ここのフーリエ変換に申請者が開発した新しい信号解析法を組み込むことにより、空間分解能を大幅に向上するできた。

実際にはその窓の広さは光源の波長帯域によって制限され、従来のOCTの分解能は10um程度に留まり、がん細胞を可視化するにはもう1桁上の分解能が必要であるといわれていたが、申請者は、分析窓に起因する画質劣化を最小限に抑えることができた。光源の帯域を広げることなく、今のままでの点像関数をより鮮明にすることを検討した。23年度が最終年度であるため、記入しない。
遺伝子ネットワークの解析と可視化システムの開発

本研究は,遺伝子の相互作用を明らかにするために,破壊や過剰発現による実験結果を集めた遺伝子発現プロファイルデータから,そこに内在する相互作用を表現するための規則をユーザとの対話の中で発見するためのシステムを開発することを目的とする.我々の研究グループでは,重み付きネットワークモデルを導入し,発現プロファイルデータから遺伝子間の力関係を辺の重みとして取り出すアルゴリズムを設計し,予備実験を行ってきた.このネットワークを効率よく可視化するための方法論を確立し,それを実装することが目的である.本年は,グラフィカルモデリングと呼ばれる統計的手法の中で用いられている,共分散選択の技法を応用したシステムを構築し,実データに対して適用を行った.また,遺伝子発現プロファイルデータのみならず,遺伝子の配列情報を合わせてネットワークの同定をより高精度に行うことを目指して,配列データからそこに内在する共通なパターンを抽出する問題について,特に高機能化と高速化に力点をおいて研究を展開した.その結果,部分文字列パターンおよびエピソードパターンに関して,実用的な時間で最も分類精度の高いパターンを見つけだすアルゴリズムの開発に成功した.また,その中で頻繁に用いられる部分に特化したデータ構造を開発し,これらを機械発見システムBONSAIの中に組み込んだ.このことにより,これまでの部分文字列パターンのみを用いた表現方法よりも簡潔でより分類精度のよい決定木が抽出できることを確認した.本研究は,遺伝子の相互作用を明らかにするために,破壊や過剰発現による実験結果を集めた遺伝子発現プロファイルデータから,そこに内在する相互作用を表現するための規則をユーザとの対話の中で発見するためのシステムを開発することを目的とする.我々の研究グループでは,重み付きネットワークモデルを導入し,発現プロファイルデータから遺伝子間の力関係を辺の重みとして取り出すアルゴリズムを設計し,予備実験を行ってきた.このネットワークを効率よく可視化するための方法論を確立し,それを実装することが目的である.本年は,グラフィカルモデリングと呼ばれる統計的手法の中で用いられている,共分散選択の技法を応用したシステムを構築し,実データに対して適用を行った.また,遺伝子発現プロファイルデータのみならず,遺伝子の配列情報を合わせてネットワークの同定をより高精度に行うことを目指して,配列データからそこに内在する共通なパターンを抽出する問題について,特に高機能化と高速化に力点をおいて研究を展開した.その結果,部分文字列パターンおよびエピソードパターンに関して,実用的な時間で最も分類精度の高いパターンを見つけだすアルゴリズムの開発に成功した.また,その中で頻繁に用いられる部分に特化したデータ構造を開発し,これらを機械発見システムBONSAIの中に組み込んだ.このことにより,これまでの部分文字列パターンのみを用いた表現方法よりも簡潔でより分類精度のよい決定木が抽出できることを確認した.
国際連携研究を土台とした生活者育成をめざすレッスン・スタディのモデル構築

平成29年度までの研究成果を発表し,論文化をはかるとともに,国際会議の成果を中心にWEBによる情報発信を行った。具体的には次のとおりである。1.レッスン・スタディのモデルに基づく授業研究の分析:前年度までの家庭科授業研究に関する事例研究と国際会議,および研究協力者(神澤志乃教諭)の勤務校での平成2829年度の継続的授業研究をもとに,生活者育成の具体的かつ効果的な授業構成や方法論を精査し,レッスン・スタディの成果として発表した。2.レッスン・スタディのモデルの国際的検討:平成29年度実施の国際会議の成果と課題を報告書として平成30年3月にまとめ,会議に招聘したアイルランド,スウェーデン,シンガポールなどの研究者・実践者と共有し,レッスン・スタディのモデルの汎用性について国際的な検討を加えた。9月にアイルランドの海外連携研究者Dr.キャサリン・マクスウィニ他、セントアンジェラス大学教育学部スタッフとの情報交換とレッスン・スタディの状況のヒアリング、授業視察、同じく9月中国浙江省の大成小学校での授業視察、授業協議会を行い,各国での生活者育成のためのレッスン・スタディの進展を追跡した。アイルランド、中国ともに生活者育成に関する授業でもレッスン・スタディの有効性が研究者、実践者間で共有された。3.生活者育成のためのレッスン・スタディモデルの構築と研究成果の国内外への発信:日本と各国とのレッスン・スタディをとおした交流をもとに,国際的に共有可能な,生活者育成の具体的かつ効果的な授業構成や方法論を検討し、研究成果を論文にまとめるとともに,webサイト作成によって国内外への情報発信を行い生活者育成の教育における授業研究のプラットフォームづくりをすすめた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.レッスン・スタディの理論的整理と,その今日的意味の把握日本の授業研究は、理数教育を中心に諸外国に発信され、「教師の授業力向上」と「教師集団の協働性の向上」という両側面から国際的に評価されていた。日本から発信された授業研究が各国でレッスン・スタディとして広まっていく中、日本独自の授業研究の定義の問い直しや授業理論の再検討の必要性が教科教育の立場から提起されていた。家庭科関連教科について、諸外国では学習指導案や教材の共有が大学や教育センターで行われていることが分かったが、レッスン・スタディの先行研究は見当たらないことが明らかとなった。一方、日本の家庭科では、学校種別に重層的に組織化され,授業研究が実施されていた。荒井他(2013)を始め授業研究に焦点をおいた研究はみられるが、国際発信はほとんど行われていないことが明らかになった。諸外国の家庭科関連の研究者及び教員への予備調査の分析により、日本の授業研究への関心と情報交流の必要性が認められた。2.日本の家庭科の授業研究の実際全日本小学校家庭科教育研究会、全日本中学校技術・家庭科研究会、全国家庭科教育協会などの組織を対象に、組織等の公的性(私的から公的組織まで)や組織の管轄範囲(校区から全国まで)を指標として小中高校の校種別に分析した。さらに、授業研究のサイクルのうち、特に省察の部分に着目し、複数の事例を授業変革の手立てがとられているかの視点から検討した。その結果,家庭科の授業研究の特徴として、私的から公的、また学校レベルから全国レベルまで、多様な形態で授業研究がなされていることが明らかになった。多くの場合、教師と専門家の連携が取られ、詳細な学習指導案が作成され、授業後の振り返りが協議会や研究発表、報告書作成など多様な方法で、丁寧になされており、授業の向上に寄与していることがうかがわれた。現在、次の3つに着手している。1.文献研究等による、世界の新たな各種学力論をもとにした「責任ある暮らし」を実現する生活者に必要な能力についての整理,2.文献および質問紙調査による、日本と諸外国の家庭科カリキュラムの最新情報の収集と教育課程の把握と分析と,1.の能力の視点からみた、諸外国の家庭科カリキュラムの比較検討,3.諸外国の家庭科におけるレッスン・スタディの現状について、質問紙調査、面接調査の実施とその分析である。具体的には、H27年3月に実施した国際学力の動向に関する専門家へのヒアリングと各国家庭科のカリキュラム調査(10月フィンランド・スウェーデン、2月イギリス、3月シンガポール、3月デンマーク)、H27年8月の国際学会等の機会を利用した各国の家庭科教育関係者への質問紙調査および面接調査の分析である。家庭科における学力論の動向と、各国における学習指導案の共有や授業交流、実践研究のプロセス等について順次、結果をまとめている。これに並行し、日本の家庭科の授業研究やカリキュラムを海外に発信する内容の選定に関し、H27年度に明らかにした日本の家庭科の授業研究の特性と課題を、公開授業の担当者や指導助言の研究者など異なる視点から、より具体的に把握するため、事例研究による授業改善過程や教師の成長について研究を進めている。1.世界の学力論を元にした「責任ある暮らし」を実現する生活者に必要な能力についての整理として,DeSeCoのキー・コンピテンシーや国立教育政策研究所「21世紀型能力」等を参考に1技能・技術の活用,2知識・情報の活用,3批判的思考・意思決定・問題解決的思考,4コミュニケーション能力・協働する力,5より良い生活を自律的に計画・活動する力を抽出した。全国規模の家庭科研究組織の報告書に掲載の授業32事例と5つの能力の関連を分析し,学校段階による学習の深まりと広がりが確認された。

2.家庭科カリキュラムおよびレッスン・スタディの国際調査として,各国の家庭科教育研究者と実践者を対象に質問紙調査を実施した。質問紙回収時,面接により内容の詳細を聞き取り,面接不能であった場合,後日Eメールを通じ補足情報の内容確認を行った。13カ国についてデータを得た。家庭科の教育課程の分析結果より,カリキュラムは,1家族や家庭生活の内容を包括した知識や技術の習得と問題解決力育成を目指す型,2食,消費,環境領域を中心とした実践的な知識,技術習得と市民育成を目指す型,3主に食やテキスタイルをテクノロジーの視点から学ぶ型に分けられた。教師の協働によるレッスン・スタディについては,調査対象13カ国中,米国の一部,アイルランド,イングランドを除きほとんど行われておらず,日本からの情報発信が望まれていることが明らかとなった。3.家庭科における授業研究のモデル検討と試案実施のために,授業研究経験のある教員への面接調査および授業研究の事例分析を行った。これまでの研究成果とあわせ,教師の成長と授業改善の面から望ましい授業研究モデルの要素として協働性,平等性,継続性を抽出した。国際連携のため各国カリキュラムに共通する消費生活をテーマとし,研究協力者の中学校教諭との協働による授業研究を試行した。本研究では,グローバルな視野から責任ある生活者に必要な能力を明らかにするとともに,その生活者育成のためのカリキュラムと実践のためのレッスン・スタディのモデル構築を国際連携の下で実現することを目的とし,次の6点を明らかにすることをめざしている。1)世界の授業研究の動向把握,2)「責任ある暮らし」を実現するための生活者に必要な能力の整理,3)国内外の生活者育成に関するカリキュラムの収集,分析と教育課題の把握,4)各国の授業研究の実際と日本の家庭科における授業研究への関心の国際調査,5)生活者育成のレッスン・スタディのモデル試作と実施およびその国際的検討,6)以上をもとにした,生活者育成をめざす教師の授業力向上のためのレッスン・スタディのモデルの提案と発信。このうち,1)4)について当初計画通りに終え,本年度までにその成果報告を学会発表により行い,一部は論文投稿審査中である。5)についてモデル試作を終え,現在,国際的検討の場として平成29年8月に実施する国際カンファレンスの企画,準備に着手している。1.生活者育成のレッスン・スタディのモデル検討と国内での実施前年度までの家庭科授業研究に関する事例研究と国際調査,および研究協力者(麹町女子学園神澤志乃教諭)の勤務校で,平成28年度に行った授業研究をもとに,生活者育成の具体的かつ効果的な授業構成や方法論を検討し,レッスン・スタディのモデルとして整理した。2.レッスン・スタディのモデルの国際的検討平成29年8月にアイルランド,スウェーデン,シンガポールより海外連携研究者を招聘して家庭科のレッスン・スタディに関する国際会議を開催した。上記3カ国の招聘者とアメリカ,中国からの参加を含む家庭科教育の研究者と学校教育関係者42名が,責任ある暮らしのための生活者育成のあり方について協議し,授業研究を軸にした交流の基礎を築くことができた。第I部シンポジウムでは,日本を含む4カ国からの報告により,各国における生活者育成のための教育を改善する取り組みの多様な様相が明らかにされた。
肥満細胞による抗原特異的抗体産生の臨床的意義に関する研究

本研究成果においては、人への研究成果応用を考慮して、予めイヌのアレルギー発症例の解析を行い、マウスに代わってイヌがI型過敏症の自然発症モデルとして有用であることを報告した。また、in vitroにおけるアレルギー反応解析を進めるために、新しいイヌの肥満細胞株を樹立し、肥満細胞研究に有用な新しい研究ツールを確立した。さらに、肥満細胞周辺の新しいアレルギー反応機構についてはエンドセリンやTARCをターゲットに解析した。一方でアレルゲンのタンパク質に関する解析として、スギ花粉のアレルゲン解析から新しいアレルゲンを報告した。最終的には、イヌの肥満細胞株を用いてそのIgE産生についてフローサイトメトリー法、ウエスタンブロッティング法などを用いてタンパク質を解析したが、これら細胞よりmRNAを抽出し、リアルタイムPCRによってイヌIgE H鎖を検出するようにプライマーを設定し、リアルタイムPCR法を用いてIgE mRNA発現について検討を行ったが、IgE mRNA発現は認められなかった。マウスにおける骨髄由来肥満細胞を用いても同様に解析を行った。以上のようなことから、本研究成果はIgEと肥満細胞に関連する病態解明のために必要な細胞株や動物モデル、新規の主要抗原情報を提供し、さらにI型過敏症に関わる新しい反応経路としてエンドセリンや肥満細胞のIgE産生について研究を進めてきた。本研究成果は新しい研究展開の可能性を情報として提供することになったといえる。マウス骨髄由来培養肥満細胞を用いて各種刺激を与えることによってIgEを産生する条件を検討した。マウスの異なった系統による違いを検討するため、BALB/cおよびB6から骨髄培養肥満細胞を作成し、フローサイトメトリーを用いてIgE産生について検討した結果、どちらのマウスの系統においてもIgE陽性細胞が検出された。また、培養細胞の週齢についても検討した結果、6週間から8週間培養においてIgE陽性細胞が増加することがわかった。Common gamma鎖KOマウスにおいてもこれらのIgE陽性細胞が認められたことから、検出されたIgEはIgE受容体を介さずに肥満細胞表面に出ているものと考えられた。また、これらの細胞を用いて、さらに分子生物学的手法により抗体産生を検討した。VDJ遺伝子領域にプライマーを設定して、培養肥満細胞における抗体遺伝子VDJ遺伝子領域の遺伝子再構成についてゲノミックPCR法により検討した結果、当該部位の遺伝子再構成を示すバンドが検出された。また、IgEのCH1-CH2領域のmRNA発現もRT-PCRおよびin situ hybridizationによって確認され、IL-4刺激によって増加することもわかった。しかし、一方でサザンブロッティングにおいて、J領域、IgE重鎖領域における遺伝子再構成は認められず、ゲノミックPCRの結果と矛盾することとなった。以上の結果から、不完全なIgEタンパクが肥満細胞の表面に出ているものを推察された。今後はそのタンパクがどのような分子であるのかについて発現クローニングなどによってさらに検討する予定である。マウス骨髄由来培養肥満細胞において抗体産生条件を検討したところ、IL-4およびレチノイン酸で刺激するとフローサイトメトリーで確認できるIgE産生が認められることがわかった。さらに、これら細胞からゲノムを抽出し、DC-PCR法を用いて抗体遺伝子の再構成について検討したところ、IL-4刺激下においてのみそれらが認められることがわかった。さらにマウスIgE H鎖をコードするプライマー設定によるRT-PCR法によってそのmRNA発現を確認し、それはさらに増幅したマウスIgE H鎖のPCR産物を用いたin situハイブリダイゼーションによっても確認することができた。しかし、抗IgE抗体を用いた脱顆粒試験ではこれら肥満細胞では脱顆粒は起こさないことがわかり、これらIgE発現がH鎖のみである事が示唆された。一方、肥満細胞の抗体産生によるアナフィラキシーショックの有無について検討を行った。CpG-Cry j1によって治療したマウスに尾静脈からCry j1をボ-ラス注射した後、直腸温を測定した結果、IgE上昇が低いマウスにおいても直腸温の低下が認められ、アナフィラキシー・ショックが誘導されることがわかった。血清IgE値の高低に関与しないアナフィラキシー惹起経路があることが示唆された。また、犬の肥満細胞腫より肥満細胞株を樹立し、その性状について検討を行った。その結果、c-kitの活性化の有無によって2種類の細胞株を取得した。

これら細胞株よりmRNAを抽出し、リアルタイムPCRによってイヌIgEH鎖を検出するようにプライマーを設定し、リアルタイムPCR法を用いてIgEmRNA発現について検討を行った。しかし、いずれの細胞株においてもIgE mRNA発現は認められなかった。臨床的な検討を行うために、イヌのアレルギー性疾患においてIgEが関与する症例の選択を行った。これら症例においては、牛血清中成分に反応するIgEが検出され、アレルギー症状にIgEが関与している可能性が示唆された。これらの症例の皮膚より肥満細胞を抽出し、それらがIgE産生に関与しているかどうかについて今後検討する必要があると思われた。