hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腫瘍血管新生を予防するための食品開発に関する研究

本研究では、腫瘍血管新生を予防するための食品開発のために、天然由来の共役脂肪酸に注目し、血管新生抑制作用の作用機序を遺伝子発現レベルで究明することを目的とした。共役脂肪酸による血管新生の阻害メカニズムを培養細胞実験系で明確にし、管腔形成阻害作用、さらに管腔形成時に観察される血管内皮細胞の増殖や遊走を阻害することを明らかにした。そしてこれら共役脂肪酸の血管新生阻害作用の分子メカニズムを詳細に検討し、PPARγを介したものであることを明らかにした。天然には様々な脂肪酸が存在する。分子内に共役二重結合を有する共役脂肪酸は、抗癌作用を始め様々な生理機能を持つことが報告されている。申請者は以前、天然型共役脂肪酸であるエレオステアリン酸(ESA)や共役エイコサペンタエン酸(共役EPA)、共役ドコサヘキサエン酸(共役DHA)に強い癌抑制効果があることを世界で初めて発見した。その時、共役脂肪酸を投与したマウスの癌組織では、内部が変色し、壊死を起こしていた。これは癌組織内部にまで栄養が行き届いていない状態であり、栄養を運ぶ血管が新生されていないと考えられた。よって、共役脂肪酸に血管新生を抑制する可能性が考えられた。血管新生は既存の血管から新たな血管ができる現象であり、内皮細胞の増殖、遊走および管腔形成の3過程を経て進む。この現象は癌、動脈硬化、糖尿病性網膜症、リュウマチ性関節炎などの多くの難治性疾患の発症と進展に深く関与する。たとえば癌の場合、新生血管から栄養を受け取ることで増殖し、この血管を通って転移する。近年、血管新生をターゲットとした癌治療が注目を集めており、さらに血管新生病の食品成分・食品素材による予防は大きな社会的関心の的である。そこで、共役脂肪酸の血管新生抑制効果を検討し、共役脂肪酸は強い血管新生抑制効果を有することを世界で初めて明らかにし、共役脂肪酸の癌抑制機構の一つとして腫瘍血管新生を阻害することを明らかにした。そこで、このような成果を基礎にして、天然由来の共役脂肪酸を腫瘍血管新生を予防する成分として臨床に応用するのに十分な情報をそろえること、また、共役脂肪酸をはじめとした血管新生抑制活性をもつ様々な食品成分に着目し、活性やメカニズムを比較し、有効な組み合わせを見出し、血管新生をコントロールする食事を提示することを目標に、「腫瘍血管新生を予防するための食品開発に関する研究」と題して研究内容を深化発展させる。癌の発生と進展には、血管系がさまざまな形で密接に関係している。癌が増殖するときには、宿主から癌組織に向かう血管の新生が重要なステップになる。現在、癌治療の目的で血管新生を抑制する成分が注目されている。申請者は共役脂肪酸の血管新生抑制効果を検討し、共役脂肪酸が強い血管新生抑制効果を有することを世界で初めて明らかにした。そこで、このような独創的な成果を基礎にして、「腫瘍血管新生を予防するための食品開発に関する研究」と題して研究内容を深化発展させた。本研究は平成25-26年度の二年間で行い、その間に、強い血管新生抑制作用をもつ共役脂肪酸の検索とその実用性を細胞培養試験や動物実験で明確にした。これにより日本人の死因の60%に関与する血管新生病といわれる動脈硬化症、糖尿病、癌を予防する食素材としての共役脂肪酸を明示し、さらには様々な食素材との組み合わせにより血管新生をコントロールする食事を提示するための食素材の選定を行った。平成25年度に、様々な天然由来共役脂肪酸の血管新生阻害活性やそのメカニズムを細胞培養試験で比較、検討し、より有効な物を見出し、また、共役脂肪酸をはじめとして血管新生抑制作用をもつ様々な食品成分に着目し、血管新生阻害活性やそのメカニズムを比較した。本年度(平成26年度)は、有効な共役脂肪酸を、マウス背部皮下法や移植癌動物実験で血管新生抑制効果を明確にした。さらに、共役脂肪酸の吸収や代謝を動物実験で明確にし、血管新生阻害物質としての臨床試験へ応用するのに十分な情報を揃えた。さらに、より高い血管新生抑制効果を得ることができる食品成分の組み合わせを検討した。食品機能学本研究は、強い血管新生抑制作用をもつ共役脂肪酸の検索とその実用性を細胞培養試験や動物実験で明確にする。これまでの研究で、癌細胞を移植したヌードマウスに共役脂肪酸を経口投与すると、癌組織の著明な退縮作用をもたらすことを見出し、この癌組織退縮の機構として共役脂肪酸による血管新生阻害作用を明らかにしている。そこで平成25年度は、天然由来の様々な共役脂肪酸(エレオステアリン酸、プニカ酸、ジャカル酸、カレンディン酸、共役EPA、共役DHAなど)による血管新生抑制活性やそのメカニズムを培養細胞実験系で明確にし、比較した。方法は、ヒト血管内皮細胞(HUVEC)を用い、これをコラーゲンゲル間サンドイッチ法で三次元培養して管腔形成を評価した。これに、共役脂肪酸を作用させ、管腔形成の増減から血管新生阻害作用を調べた。

管腔形成阻害作用を確認できたら、管腔形成時に観察される血管内皮細胞の増殖、遊走に共役脂肪酸がどのような影響を与えるのか調べた。細胞増殖はWST-8を用いて色素還元法を行い、細胞遊走は傷つけ法およびボイデンチャンバー法を用いて評価した。これらを確認した後、内皮細胞からmRNAを抽出・精製して蛍光ラベル化後、DNAマイクロアレイと定量RT-PCR法により血管新生の阻害メカニズムを評価した。また、タンパク発現量も抗体アレイとウエスタンブロット法にて測定した。そして、共役脂肪酸のターゲット分子において、阻害剤やsiRNAを用いてその分子の寄与を明確にした。これらの方法を用いて、共役脂肪酸の活性やメカニズムの比較を同一の試験系で行い、活性の高いものの検索を行った。また、血管新生抑制作用が報告されている他の食品成分と、血管新生阻害活性やそのメカニズムを比較することができた。本年度は、共役脂肪酸(活性が高かった異性体)の作用を生体モデル(in vivo)で評価する。方法としては、初めにマウス背部に誘導された腫瘍血管新生に対する効果を調べる(マウス背部皮下法)。マウス背部の皮下で形成される血管網を評価することで、血管新生への活性成分の影響を評価する。癌細胞を移植したヌードマウスの腫瘍成長に与える影響や付随して起こる血管新生への影響を調べる。ヌードマウスで良い結果が得られたら、正常マウス(ICR)を用いた移殖癌動物試験を行い、より一般性を高める。また、共役脂肪酸の吸収代謝や安全性を長期の動物試験(正常マウスやラットを使用)を行うことで明確にし、血管新生阻害物質としての臨床試験へ応用するのに十分な情報を揃える。加えて、前年度の結果を基に、より高い血管新生抑制効果を得ることができる食品成分の組み合わせを検討する。初めに、細胞培養試験で評価し、有望な組み合わせを動物試験でも明らかにする。さらに、ヒトへ応用しやすいように、有望な活性成分が多く含まれる食素材を食餌に混ぜて動物試験を行い、より食品に近い状態での効果の確認を行う。そして、有望な食素材を選定していき、最終的には血管新生をコントロールする食事を提示する。本研究により、食素材に含まれている共役脂肪酸を活用することで癌、動脈硬化、糖尿病性網膜症、リュウマチ性関節炎など生活習慣病の根幹である血管新生病の予防に役立たせ、高齢社会の健康に貢献する。
大動脈弁石灰化モデル動物を用いた石灰化抑制機序の解明と治療法の確立

大動脈弁石灰化機序の解明について、従来より用いている大動脈弁狭窄症手術時に摘出した大動脈弁よりヒト大動脈弁間質細胞を抽出・培養した実験系で行った。TNF-α刺激による大動脈弁石灰化の機序はBMP2-Runx2のSmad系であることを示してきたが、Matrix Gla proteinを介し、大動脈弁石灰化を抑制することも明らかとした(Chiyoya M, Daitoku K, Journal of Pharmacological Sciences 2018)。さらにワルファリンによる大動脈弁石灰化機序は高リン条件において、プレグナンX受容体を介し、骨形成因子であるBMP2を刺激するPXR-BMP2-ALP pathwayであることも明らかとした(Yu Z, Daitoku K, Journal of Bone and Mineral Metabolism 2019)。大動脈弁石灰化においてはCD34陰性間葉系幹細胞が主に石灰化機序に寄与しており、テネイシンX遺伝子が抑制されると石灰化遺伝子が刺激を受け、大動脈弁が石灰化する機序も明らかとした(データ未発表)。大動脈弁石灰化を抑制する薬物として複数の漢方薬を試し、黄蓮解毒湯が最も石灰化を抑制することを明らかとした(データ未発表)。大動脈弁石灰化機序については従来より用いている大動脈弁間質細胞培養による実験系が確立され、石灰化を抑制する薬物候補を挙探し出し、一定の成果を挙げている一方で、大動脈弁石灰化動物モデルの作成に苦慮している。本研究では薬物送達システムの確立までを研究目標としており、今後は送達システムの確立を最優先とする。成兎の胸壁に皮下アクセスポート(PORTHOLD)を外科的に埋め込み、先端は大動脈基部周囲に留置する。薬物が大動脈弁に到達するか否かについては犠牲死させたのちに、大動脈弁を取り出し、高速液体クロマトグラフィー法で薬物の濃度を測定する予定としている。薬物送達システムの研究についてはすでに着手している。本研究の目的は大動脈弁石灰化機序を分子生物学的に明らかとすることと動物モデルを作成して大動脈弁石灰化を抑制する薬剤の開発(発見)を行うことである。大動脈弁狭窄症(AS)では、弁の異所性石灰化が病態重篤化に大きく寄与するマトリックスグラタンパク質(MGP)は石灰化抑制因子として知られ、AS患者の石灰化した大動脈弁におけるMGPの発現低下が石灰化の進行に寄与していると報告されている。我々は、炎症サイドカインとする腫瘍壊死因子-α(TNF-α)が、骨形成タンパク質2(BMP2)の発現亢進を介して大動脈弁間質細胞(HAVICs)の異所性石灰化を誘発することを明らかにしたが、TNF-α誘発性HAVICs異所性石灰化におけるMGPの役割が不明であった。これを明らかにするため、MGP発現抑制及び過剰発現HAVICsを作成し、TNF-αによる異所性石灰化に与える影響について検討した。AS患者から単離したHAVICsのTNF-α誘発性異所性石灰化はMGP発現の著しい低下を誘発した。そこで、HAVICsにsiRNAを導入してMGP発現を抑制するとTNF-α非共存にもかかわらず、BMP2発現を亢進し、自発的な異所性石灰化を誘発した。一方プロモーター領域にMGP遺伝子を組み込んだサイトメガロウイルスの導入により作成したMGP過剰発現HAVICsでは、BMP2発現抑制と共にTNF-α誘発性異所性石灰化が著しく抑制された。以上の結果は、MGPがTNF-α誘発性異所性石灰化を調節していることを意味し、大動脈弁異所性石灰化のキーレギュレーターとして重要な役割を果たしている可能性を強く示唆した。動物モデルの作成については、当初ウサギを使用する予定であったが、食餌による動物モデル作成が困難なため、他大学で行われたバルーン損傷による大動脈弁狭窄症モデルの作成について検討を行っている。研究実績で示したように初年度は概ね順調に経過した。動物モデルの作成が困難であることがわかったため、次なる方法を模索している。石灰化大動脈弁狭窄症(CAS)患者より得られた大動脈弁間質細胞(HAVICs)を用いて、異所性石灰化抑制作用を有するマトリックスGlaタンパク質(MGP)の影響について検討を行った。MGPはBMP2を阻害することで石灰化を抑制する。MGP siRNAをトランスフェクションすることでMGP遺伝子の発現抑制を試みたところ、コントロールと比較してTNF-αのみを添加したものは有意にMGPの遺伝子発現が抑制されていた。またsiRNAのみと比較し、MGPsiRNAでトランスフェクションしたものはMGP遺伝子発現が有意に抑制されていた。MGP遺伝子の強制発現した実験系では、CMV単独と比較しMGPを組み込んだCMVではMGP遺伝子の有意な発現亢進が認められた。また、CMVにTNF-αを加えたものよりもMGP/CMVにTNF-αを加えた方が有意にMGPの遺伝子発現は高まったが、TNF-α非添加のものと比較すると発現の程度は低い傾向にあった。CAS患者のHAVICsにTNF-αを添加したものは、TNF-α非添加のコントロールと比べると石灰化の亢進を認めた。しかし、MGP遺伝子の発現抑制をするとTNF-α非添加であっても、TNF-αを添加したものよりも強い石灰化を示した。

CAS患者のHAVICsにおいてMGPを強制発現させ、TNF-α誘発性石灰化およびBMP2遺伝子発現の程度を調べた。TNF-αのみを添加した場合は石灰化の亢進を認めていたが、MGP遺伝子を強制発現させたところ、TNF-αによる石灰化が著しく抑制された。MGP遺伝子の発現抑制によってCAS患者のHAVICs石灰化が亢進し、またBMP2遺伝子発現も亢進する。MGP遺伝子の強制発現によってTNF-α誘発性石灰化およびBMP2遺伝子発現が有意に抑制させることを示唆していることが明らかとなった。大動脈弁間質細胞を用いた分子生物学的検討では、計画していたマトリックスGlaタンパク質の関与について細胞内伝達経路を明らかにすることができた。実験動物の作成については、外来草食動物であるウサギに対して、食餌による動脈硬化症モデルまたは大動脈弁石灰化モデルの作成は困難であった。大動脈弁石灰化機序の解明について、従来より用いている大動脈弁狭窄症手術時に摘出した大動脈弁よりヒト大動脈弁間質細胞を抽出・培養した実験系で行った。TNF-α刺激による大動脈弁石灰化の機序はBMP2-Runx2のSmad系であることを示してきたが、Matrix Gla proteinを介し、大動脈弁石灰化を抑制することも明らかとした(Chiyoya M, Daitoku K, Journal of Pharmacological Sciences 2018)。さらにワルファリンによる大動脈弁石灰化機序は高リン条件において、プレグナンX受容体を介し、骨形成因子であるBMP2を刺激するPXR-BMP2-ALP pathwayであることも明らかとした(Yu Z, Daitoku K, Journal of Bone and Mineral Metabolism 2019)。大動脈弁石灰化においてはCD34陰性間葉系幹細胞が主に石灰化機序に寄与しており、テネイシンX遺伝子が抑制されると石灰化遺伝子が刺激を受け、大動脈弁が石灰化する機序も明らかとした(データ未発表)。大動脈弁石灰化を抑制する薬物として複数の漢方薬を試し、黄蓮解毒湯が最も石灰化を抑制することを明らかとした(データ未発表)。大動脈弁石灰化機序については従来より用いている大動脈弁間質細胞培養による実験系が確立され、石灰化を抑制する薬物候補を挙探し出し、一定の成果を挙げている一方で、大動脈弁石灰化動物モデルの作成に苦慮している。分子生物学的方法を用いた石灰化の解明については、このまま継続する。動物モデルの作成についてはバルーン損傷方法を用い、大動脈弁狭窄症モデルを作成する。山形大学で作成された大動脈弁狭窄症モデル(科学研究費助成事業研究成果報告書、研究課題番号22790685、研究課題名Shear Stressによる大動脈弁石灰化機序解明に関する研究より)に従い、マウスの大動脈弁をワイヤーで傷害し、ヒト大動脈弁狭窄症を疑似した動物モデルを作成することを検討している。この動物モデルは傷害早期から炎症性サイトカイン(IL-1β、TNF-α、TGF-β)の発現が確認され、骨形成シグナルを誘導するBMP-2やRunx2の発現も確認されていることから、我々が用いている大動脈弁間質細胞の石灰化機序に類似していると思われる。来年度は動物実験に重点を起き、研究を進める予定としている。本研究では薬物送達システムの確立までを研究目標としており、今後は送達システムの確立を最優先とする。成兎の胸壁に皮下アクセスポート(PORTHOLD)を外科的に埋め込み、先端は大動脈基部周囲に留置する。
無細胞抗体ディスプレイを用いた神経-グリア相互作用創薬標的のハイスループット探索

蛍光標識抗体と光による蛋白質不活化法(FALI)は細胞機能アッセイ系と組合せることで特定の細胞機能に関与する分子の探索に応用可能であるが、抗体ライブラリーの作製が効率化の妨げとなっている。効率を上げるため、組換え抗体の無細胞ディスプレイ技術を導入することを計画した。遺伝情報と連結された抗体クローン発現の条件とニューレグリン-erbBモデル系の検討を行い、神経-グリア相互作用解析のための実験系構築を試みている。神経細胞は複雑な構造を持ち、グリア細胞との局所的な相互作用により機能調節を受けている。これに関わる細胞表面分子を探索し機能解析するためには、相互作用の場における時間分解能の高い方法を用いる必要がある。フルオレセイン標識抗体と光照射によるリアルタイム蛋白質不活性化法(FALI)はそれに適した方法であるが、標的となる表面分子に対する抗体の調製に多大な時間と労力を要することが大きな障害となっていた。本研究では、無細胞系の抗体ディスプレイ法としてcDNAディスプレイ技術を用いることによりこの問題を克服し、FALIを用いた細胞表面機能分子探索及び機能解析を行うための基盤技術を確立しようとするものである。本年度は、前年度に引き続き組換え抗体のcDNAディスプレイ化及び神経-グリア相互作用のモデル実験系の検討を中心に研究を実施した。組換え抗体は、抗原結合に関わる可変領域により構成されており、直接抗原と接触する3つの超可変領域とそれらをつなぐ4つの共通性の高いフレームワーク領域からなっている。本研究では、分子量を小さくするため重鎖のみからなる組換え抗体ライブラリーを用いた。両端の共通部分に相当するプライマーを用いることにより、ごく微量の組換え抗体をコードするDNAをPCR増幅してピューロマイシンリンカーと連結する過程の条件を確立した。研究分担者である根本らにより開発・改良されたフルオレセイン標識ピューロマイシンリンカーを用いてモデル系を用いたcDNAディスプレイ分子発現の条件検討を行った。また、神経-グリア相互作用に重要な役割を果たすことが知られているニューレグリン-erbB受容体相互作用を用いたモデル系を用いるために必要な実験系を確立した。今後は、これらの基礎的技術をもとにモデルとなるスクリーニングを開始するための研究を進める予定である。本年度は、組換え抗体のcDNAディスプレイ化及び神経-グリア相互作用のモデル実験系の検討を中心に行った。両端の共通部分に相当するプライマーを用いることにより、多クローンからなる組換え抗体ライブラリー由来DNAをPCR増幅し、ピューロマイシンリンカーと連結する過程の条件検討を行った。今後、研究分担者である根本らにより開発・改良されたフルオレセイン標識ピューロマイシンリンカーを用いてモデル系における検討を行う予定である。ラット脳からの初代培養の条件検討を行うとともに、神経-グリア相互作用に重要な役割を果たすことが知られているニューレグリン-erbB受容体相互作用をモデル系として用いるため、発現用プラスミド調製、組換え蛋白質発現、安定発現株化細胞の作製、抗体による受容体リン酸化検出条件検討等の準備を行った。組換え抗体ライブラリー由来DNAを鋳型としてPCR増幅し、ピューロマイシンリンカーと連結するために必要なPCRプライマーが非常に長いため、効率的増幅条件の検討に時間を要した。現在、ほぼ目処が立っており、モデル系におけるcDNAディスプレイによる組換え抗体クローンの選択・増幅過程の条件検討に入る予定である。モデル系を用いた実験の準備に関しては、多少の変更があったものの当初の予定通り進んでいる。ピューロマイシンリンカーの開発者であり、その高効率化・簡便化に実績のある研究分担者と引き続き密接に協議を行いながら、組換え抗体ライブラリーをcDNAディスプレイするための条件検討を進める。引き続きモデル系を用いた実験に適用するための準備を進め、cDNAディスプレイ組換え抗体の選択、増幅を試みる。当初の予定通り主にcDNAディスプレイや細胞培養のための試薬・消耗品等に用いる。
時相理論を用いた形式的論理設計検証に関する研究

本年度は、主として時空間様相論理と並列検証アルゴリズムの基礎的研究を行なった。1.時空間様相論理の基礎的研究:同一の回路を一次元的に繰り返し接続するビットスライス的な回路の設計検証において、回路の動作を、時間方向と空間方向の2つの遷移関係を持つ時空間Kripke構造としてモデル化する方法を提案した。これにより、任意長のビット幅を持つビットスライスALU回路などをコンパクトにモデル化出来る。また、この時空間Kripke構造に対する仕様記述のために、時間方向と空間方向の変化を記述できる時空間様相理論体系を示した。そらに、検証アルゴリズムとして、時空間様相論理の記号モデル検査アルゴリズムを示し、実際に簡単なALUの設計検証に適用し、本検証手法が有効であることを示した。2.並列検証アルゴリズムの基礎的研究:現在、CPUの個数が数個から十数個程度の高性能ワークステーションが比較的安価に入手可能となってきている。そこで、このようなワークステーション上での実行に適した並列検証アルゴリズムの研究を行なった。とくに、設計検証で用いる記号モデル検査アルゴリズムの中心的な役割を担う共有二分決定グラフ(BDD)による論理関数処理の並列化を行なうために、BDD演算のマルチレッドアルゴリズムを開発した。このマルチスレッドアルゴリズムでは、並列処理の正当性を確保するために、内部の節点テーブルや演算結果テーブルのアクセスの際にロックをかける必要があるが、ロックの方法やロックをかける範囲が効率に大きな影響を及ぼすことが判明し、今後引続き研究を進める必要がある。
胚盤胞期胚での筋強直性ジストロフィーに対する着床前診断に関する研究

従来初期胚の段階で行われてきた筋強直性ジストロフィーに対する着床前診断を、診断に供する割球の増加を目的として胚盤胞期に行うことを前提に研究を行った。単一細胞を用いてのPCRでのDNA増幅、胚盤胞期での胚生検、プライマーの組み合せを替えての複数のプロトコールでのPCR施行等の実験により、本疾患に対する胚盤胞での着床前診断の臨床応用への可能性と診断精度の向上が期待できる解析結果が得られた。初めに、単一細胞からのPCRによるDNAの増幅の可否、解析率について、単核球、ヒト割球を用いて検討した。筋強直性ジストロフィーの責任領域である19番染色体上のDMPKの3'側非翻訳領域にあるCTGリピート領域をnested PCRにより増幅し、得られたPCR productのfragment解析を行った。その結果、単核球では、80細胞中62細胞(77.5%)で、また割球では23胚から得られた39細胞中33細胞(84.6%)で目的とする領域のDNAの増幅が認められた。単核球での結果のうち6検体(9.7%)の結果はallele drop outと考えられた。これらの増幅率より、同様のPCR protocolを用いてその後の実験を行うこととした。当施設での体外受精・胚移植治療により得られた受精卵のうち、胚の質が悪く移植に適さないものや、治療周期に妊娠が成立したため廃棄の予定となる凍結余剰胚を夫婦の同意を得て検討対象とした。これら胚を市販の後期培養用の培養液を用いて桑実胚胚盤胞まで体外培養し、本研究に供した。マイクロマニピュレータおよびレーザー装置を使用して桑実胚胚盤胞に発育した受精卵より、内細胞塊を避け栄養膜細胞より5個程度の細胞を生検した。生検に供した胚盤胞は6個で、その全てで生検を完遂でき、5個(83%)の胚盤胞は生検後も生存していた。採取した細胞数は顕微鏡下にそれぞれ3-6個と観察された。4個の胚盤胞から得られた細胞塊をPCRに供し、その全てでPCR productが得られ、1回のPCRに供する細胞を増加することにより解析率の上昇が期待できた。2個の胚盤胞から得られた細胞塊に対しピペッティングにて分離を試みたが、いくつかの細胞はその操作中に破壊された。今後、細胞を破壊することなく個々に分離する方法の検討も必要と考えられた。平成19年度の研究より、着床前診断の対象となる胚を胚盤胞期まで培養後に胚生検することで、5個程の割球を診断に用いる事が可能となる事が示された。本年度は、異なるプライマーセットを用いた複数のPCRのプロトコールについて検討し、複数の割球それぞれに別めプロトヨールのPCRを施行することにより診断率め向上に繋がるか解析を行った。4人の成人からのDNAを対象として、筋強直性ジストロフィー(DM1)の責任領域である19番染色体上のDMPKの3'側非翻訳領域にあるCTGリピート領域をnested PCRにより増幅し、得られたPCRproductのfragment解析を行った。4人の内2人はDM1罹患者で、4人それぞれのCTGリピートの繰り返し回数は既知である。1^<st>PCRのそれぞれのPCR productに対し、以下のプライマーを用いて2nd PCRを施行した。4人からのDNAは各PCRプロトコールにおいて8検体ずつ増幅し、DNA量として1ngおよび10pgで解析を行った。PCRの結果、1ngのDNAを用いた解析では、3種類のプロトコールとも、全ての検体でDNAの増幅が認められた。10pgでの解析では、DNAの増幅がみられたのは、Set Aでは100%、Set Bでは74.2%、Set Cでは45.2%であった。正診率は、SetB、Cで低い傾向がみられた。1細胞レベル相当のDNA量(10pg)では、set B、set Cにおいて増幅率め低下がみられ、それぞれのプライマーセットにより検体毎に増幅率に差があった。着床前診断に際しては、胚の両親のDNAに対し複数のプロトコールで前もってPCRを行い、より正診率の高いプロトコールを実際の診断では用いる事が望ましい。また、複数のプロトコールの正診率が同等であれば、複数の割球に対し異なったプロトコールでPCRを行う事で診断率は向上すると期待される。
国語教員養成及び現職教員再教育における論理的思考力速成のためのカリキュラム開発

本研究は、平成17年、18年の2年計画で、国語教員志望者及び現職国語教員の論理的思考力を速成するための方法とカリキュラムを開発する目的により、古典レトリックでトピカと呼ばれた一種の思考術を発展させ、教員養成の場で、国語教員に必要な論理的思考力を短期間で育成するための理論(思考の転用理論)として構築することを試みたものである。平成17年度は、アリストテレス流のトピカ(トポス)を応用し、「力」→「量」還元による思考の転用理論と方法とを記述した教科書を作成し、学術専門図書として出版した。この著書の特色は以下のとおりである。1日常の読書のなかで、思考の型を情報として採取する方法を示した。2古典レトリックのトピカで分類された型だけでなく、型にまとめられない思考をも採取の対象とした。3上記の二つにつき、自らの文脈において、自分の思考として転用する方法と実例を示した。平成18年度は、小・中・高の現職教員の協力を受け、上記で提案した理論を小・中・高での国語教育に応用するための方法を研究し、学年別の資料とカリキュラムを備えた作文教科書を作成した。(現在印刷中。11月に教育図書として専門書店より出版されることが決定している。)この教科書の特色は以下のとおりである。1現行の国語の時間で無理なく実践できるように、体系的訓練ではなく、最も一般的で汎用性の高い思考の型(類似からの議論)を取り立て、その訓練に限定した。2学年を、「小学校中学年」「小学校高学年」「中学校」「高等学校」に区切り、それぞれの学年の記述が、基本的に互いに無関係に独立し、まったく同じ形式で繰り返されるという構成を採用した。(これにより、どの学年担当の教師であっても、予備知識や前提となる訓練を必要としないで利用することができる。)3思考方法だけでなく、思考した結果を意見文にまとめるための、基本的なモデルと作文例を併せ挙げた。(現在印刷中。本研究は、平成17年、18年の2年計画で、国語教員志望者及び現職国語教員の論理的思考力を速成するための方法を開発し、それにもとづくカリキュラムを作成することを目的とする。具体的手段としては、古典レトリックでトピカと呼ばれた一種の思考術を発展させ、教員養成の場で、国語教員に必要な論理的思考力を短期間で育成するための理論(思考の転用理論)として構築する。平成17年度の実績としては、1)古典レトリックのトピカ(トポス分類)に従って、様々な文献から思考型式を採集し、情報カードを作成。2)古典レトリックに見られるもの以外のトポスについて、各種文献からその例となる思考型式を採集し、情報カードに追加。3)研究代表者の、すでに発表した論文を用い、大学院の授業等において、思考の転用理論の講義・演習を実施。4)3)の理解にもとづき、型式を意識せずに様々な「ものの考え方」を各種文献から集中的に採集し、それらを、思考型式としての共通性によって分類し、それぞれの思考の原型をモデル化。5)1)、2)、4)の資料を利用し、「力」→「量」還元による思考の転用理論と方法とを記述した教科書を作成し、専門書店より出版(3月中旬)。6)その下書きを用いて、現職国語教員を対象にした勉強会等で、講義・演習を行い、意見を聴取。等の成果が得られた。

本研究は、平成17年、18年の2年計画で、国語教員志望者及び現職国語教員の論理的思考力を速成するための方法とカリキュラムを開発する目的により、古典レトリックでトピカと呼ばれた一種の思考術を発展させ、教員養成の場で、国語教員に必要な論理的思考力を短期間で育成するための理論(思考の転用理論)として構築することを試みたものである。平成17年度は、アリストテレス流のトピカ(トポス)を応用し、「力」→「量」還元による思考の転用理論と方法とを記述した教科書を作成し、学術専門図書として出版した。平成18年度は小・中・高の現職教員の協力を受け、上記で提案した理論を小・中・高での国語教育に応用するための方法を研究し、学年別の資料とカリキュラムを備えた作文教科書を作成した。(現在編集中。8月に教青図書として専門書店より出版されることが決定している。)この教科書の特色は以下のとおりである。1現行の国語の時間で無理なく実践できるように、体系的訓練ではなく、最も一般的で汎用性の高い思考の型(類似からの議論)を取り立て心その訓練に限定した。2学年を、「小学校中学年」「小学校高学年」「中学校」「高等学校」に区切り、それぞれの学年の記述が、基本的に互いに無関係に独立し、まったく同じ形式で繰り返されるという構成を採用した。(これにより、どの学年担当の教師であっても、予備知識や前提となる訓練を必要としないで利用することができる。)3思考方法だけでなく、思考した結果を意見文にまとめるための、基本的なモデルと作文例を併せ挙げた。
非負行列分解の解法と応用に関する研究

前年度では凸計画に基づくスペクトラル法を開発しその性能を調べた.スペクトラル法はデータを類似度に基づいてグループ分けを行うための技術で,具体的な手順は次の通りである.まずデータ間の類似度をグラフで表現する.次にグラフの頂点を線形空間上の点に移す.そして最後に得られた点集合に対してK平均法などの既存のクラスタリング法を適用してグループ分けを行うという手法である.凸計画に基づくスペクトラル法ではK平均法の代わりに凸計画を利用し,NMF計算手法である楕円丸め法の拡張となっている.前年度の研究に引き続き本年度は以下の研究を行った.(1) PengらはK平均法に基づくスペクトラル法の性能を明らかにした.その解析では構造定理が重要な役割を果たしている.彼らはある仮定の下で定理を示したが,前年度の研究により仮定を置かなくても成立することが分かった.そのことを踏まえることでPengらの解析結果よりも精緻な結果を得ることに成功した.スペクトラル法はグラフの頂点を線形空間上の点に写すときに主に2種類のスケーリングを利用する.Pengらが解析したスペクトラル法はShi-Malicによって開発されたスケーリングを利用する手法である.一方で,Ngらによって開発されたスケーリングを利用する手法の性能は明らかになっていなかったので,その解析を行った.現在,この成果を論文にまとめている.(2)逐次射影法に基づくスペクトラル法はNMF計算手法である前処理付き逐次射影法の拡張とみなせる.この手法はK平均法や凸計画に基づく手法よりも計算コストが小さいという利点があり,より大きなデータセットに適用できる.一方で,データのグループ分けについての性能は明らかになっていない.その性能評価に向けての解析技術の検討を行った.所属機関の異動に伴う作業が発生したため研究の進捗が遅れた.そのため研究実施期間を1年間延長した.以下のような研究に取り組むことを検討している.(1)逐次射影法に基づくスペクトラル法の性能を理論と実験の両面から調べる.(2)分離可能性を仮定した下でNMFを求める問題は線形計画問題として定式化できる.既存の定式化では事前にデータに含まれるノイズを推定する必要があり課題となっている.その課題を克服するような定式化を与えることが可能か検討を行う.(3)ハイパースペクトル画像からの端成分抽出問題に対するスペクトラル法の有効性を検証する.また,局所クラスタリングがうまく動作する可能性がある.その方向性も検討したい.非負行列分解(NMF)とは与えられた非負行列を2つの非負行列の積の形に分解するという問題である.NMFに関する研究は1970年代頃から行われているが,特に1999年のNature誌に掲載されたLee-SeungによるNMFを利用した顔画像の基底抽出に関する研究が契機となり以降活発に研究が行われている.NMFは多くの応用を持つ.例えば文章,画像,音声の解析に利用されており,その有効性が報告されている.一般にはNMFの計算は困難であるが,分離可能性という仮定を置くと扱い易い問題となる.この問題は分離可能なNMFと呼ばれる.NMFに分離可能性という仮定を置くと応用の範囲は限定されてしまうが,少なくとも文章データやハイパースペクトラル画像から生じる行列に関しては比較的妥当な仮定であると言われている.応用を考える上で分離可能なNMFに対するアルゴリズムはノイズに対する頑強性を持つことが望まれる.本課題では分離可能なNMFに対して,(1)ノイズ頑強性を有し,かつ問題規模にスケーラブルなアルゴリズムの開発,(2)他手法へのアルゴリズムの拡張,(3)考案したアルゴリズムの実データへ応用に関して研究を行う.本年度は主に以下の2つに関して研究を実施した.これらは課題(1)と(2)に対応する.分離可能なNMFに対する楕円丸め法とスペクトラル・クラスタリングのための正規化カット法の関係性について調べ,楕円丸め法を拡張することで正規カット法を含むようなアルゴリズムを開発した.前処理付き逐次射影法のノイズ頑強性に対して理論評価を行った.分離可能なNMFに対する楕円丸め法はスペクトラル・クラスタリングのための正規化カット法の特殊ケースと見ることができる.そこで,楕円丸め法を拡張することで正規化カット法を含むようなアルゴリズムを開発した.正規化カット法ではK平均法を利用することでクラスターを構築するというのが常套手段である.K平均法の性能は初期点の選び方に影響を受けるという課題がある.一方で,提案手法では体積最小閉包楕円を利用することでクラスターを構築する.そのためK平均法を利用する従来の正規化カット法が抱えているクラスタリングの性能が初期点に依存するという課題を解消することが可能となる.この研究に関する論文は査読の結果を受けて現在改訂中である.また,人工知能学会全国大会及びISMPで発表を行った.前処理付き逐次射影法は2015年にGillis-Vavasisによって提案され,アルゴリズムのノイズ頑強性に関して理論解析の結果が示された.しかし,彼らは次元と分離次数が一致するという仮定を置いた上で解析を行っている.文章データからのトピック抽出への応用を考えた場合,この仮定は文章の個数とトピックの個数が一致するということに対応し,現実的な仮定とは言い難い.本研究では次元と分離次数が一致するという仮定を取り除いた上で前処理付き逐次射影法のノイズ頑強性の理論解析を行った.この研究に関する論文はLinear Algebra and Its Applicationsに掲載された.

また,RIMS研究集会で発表を行った.本課題では分離可能性を仮定した下での非負行列分解(NMF)に対して,(1)ノイズ頑強性を有し,かつ問題規模にスケーラブルなアルゴリズムの開発,(2)他手法へのアルゴリズムの拡張,(3)考案したアルゴリズムの実データへの応用に関して研究を実施する.今年度は主に課題(1)と(3)に関して研究を行った.前年度では逐次射影法に前処理を施すとノイズ頑強性を改善できるということを理論的に明らかにした.前処理付き逐次射影法はノイズ頑強性の面では優れているが,一方で計算コストの面では課題がある.前処理はデータ行列の特異値分解を利用してランクk近似行列を構築するというステップを含む.こうして得られるデータ行列に対する近似はランクがk以下の行列の中で最良の近似となっており,逐次射影法のノイズ頑強性を向上させる上で重要な役割を担っている.しかしながら,データの規模が大きくなると前処理のための計算コストは無視できなくなるほど大きくなる.そこで,本年度はデータ行列のNMFを求めるという文脈の中で高速にランクk近似行列を計算する手法の開発を行った.考案手法ではまず逐次射影法を利用してデータ行列の低ランク構造を大雑把に捉えて,その後,部分空間反復法を適用することでその近似精度を改善する.この手法はRokhlinらが提案した乱択部分空間反復法と呼ばれる手法に動機付けられている.考案手法によって得られるランクk近似行列の精度とその計算コストを理論的に評価した.また考案手法を計算機上に実装し人工データ及び実データを用いて近似精度と計算時間を調べた.実験から考案手法を利用すると短い計算時間で高い精度のランクk近似行列が得られることを確認した.また,考案手法を前処理として利用した逐次射影法をハイパースペクトル画像からの端成分抽出問題に適用し,その有効性を確認した.逐次射影法と部分空間反復法を組み合わせることによって短い計算時間で高い精度のランクk近似行列を計算できるという理論的,実験的示唆を得た.実際にピクセル数が数万から数十万程度,バンド数が200程度のハイパースペクトル画像を行列とみなし,考案手法を適用したところ数秒程度で高い精度のランクk近似行列を計算できることを確認した.考案手法を利用した前処理付き逐次射影法は特異値分解を利用するものと同程度のノイズ頑強性を有すが,計算コストは小さい.考案手法を利用した逐次射影法をハイパースペクトル画像からの端成分抽出問題に適用した.実験では先行研究によって端成分が明らかにされている画像を使用した.考案手法を利用した逐次射影法によって得られた端成分と先行研究で明らかにされた端成分を比較したところほぼ一致していた.この手法は端成分抽出問題に対して有効な手段となり得るかもしれない.一連の研究結果は論文にまとめて投稿した.考案した手法は本課題(1)と(3)の研究目的に対するある程度の回答となっていると判断したため「おおむね順調に進展している」を選択した.本課題では分離可能性を仮定した下での非負行列分解(NMF)に対して,(1)ノイズ頑強性を有し,かつ問題規模にスケーラブルなアルゴリズムの開発,(2)他手法へのアルゴリズムの拡張,(3)考案したアルゴリズムの実データへの応用に関して研究を実施する.
経済時系列データにおけるグラフ構造分析

本研究では、多変量実験データの間の従属関係の表示に用いられるグラフィカルモデル法と、それとは独立に発展してきた時系列解析予測理論にもとづく因果性概念とを融合して、因果性の方向だけではなく、それに加えて因果性の強度の定量的特徴づけを可能とする、応用性の高い経済経験分析の接近法を構築した。自然科学の実験データ分析で展開されている方法論を時系列計量経済モデルに応用できる方法へと改良することを研究課題とし、取り組んだ。グラフィカルモデルの考え方は,統計物理あるいは遺伝学の分野で発展した接近法であり,多変量実験データの解析に用いられているグラフィカルモデルの考え方と,それとは独立に発展してきた時系列解析における因果性分析の接近法とを融合することが本研究の目的である。平成19年度の研究においては,このためこの分野のこれまでの研究著書,研究論文を渉猟・比較研究をおこなった。とくにLauritzen"Graphical Models"(1996),Cox-Wermuth"MUItivariate Dependencies"などの研究で展開されている方法論は主として統計物理あるいは遺伝学の分野で発展した接近法であり,それらを計量経済分析に適した修正を考察した。二系列の多変量時系列データ間の因果性について独自の定量的測度を導入してその確率論的概念,統計的推測法を,広範囲の定常・非定常時系列モデルに対して開発してきた。グラフの特定のため,偏因果性諸測度(partial causal measures)について,時系列モデル識別,複数の一方向偏因果測度および偏相互性測度の同時推定・同時検定法の研究ならびに計算アルゴリズムの開発,実データへの応用といった一連のテーマを考察し,20,21年度の本研究課題の研究方向を確定した。とくに本年度においては,共和分ベクトルARMAモデルなどにもとついてパラメトリックに偏因果測度を解析するため,Whittle型尤度関数に基礎をおいた,推定・検定法について有用なプログラムを設計した。これに関連して,本研究者が最近開発したMAスペクトル密度行列の数値的正準分解アルゴリズムを用いて,実際に一方向偏因果測度,相互性測度を数値的に推定する計算法を開発した。多変量実験データの間の従属関係の分析に用いられるグラフィカルモデルの考え方と、それとは独立に時系列解析において予測理論との関連で発展してきた因果性概念とを融合して応用性の高い経済経験分析の接近法を構築することが本研究の目的である。平成19年度の研究より継続して、グラフィカルモデル分野のこれまでの研究著書、研究論文を渉猟・比較研究をおこなっている。とくにLauritzen“Graphical Models"(1996)、Cox-Wermuth“Multivariate Dependencies"など自然科学の研究で展開されている方法論を計量経済分析に適した修正を考察した。本研究者は二系列の多変量時系列データ間の因果性について独自の定量的測度を導入してその確率論的概念、統計的推測法を、広範囲の定常・非定常時系列モデルに対して開発してきた。グラフの特定のため、第三系列を条件付けとした偏因果性諸測度(partial causal measures)について、時系列モデル識別、複数の一方向偏因果測度および偏相互性測度の同時推定・同時検定法の研究ならびに計算アルゴリズムの開発、実データへの応用といった一連のテーマを考察した。共和分ベクトルARMAモデルなどにもとついてパラメトリックに偏因果測度を数値的に導出解析するため、多変量ARMAスペクトル密度関数の正準分解が不可欠となるが、とくに20年度の研究においては、これを多変量MAスペクトルの分解問題に帰着することができることを解明した。こうして、Whittle型尤度関数に基礎をおいた、推定・検定法についての数値計算プログラムと、本研究者がすでに開発したMAスペクトル密度行列の数値的正準分解アルゴリズムを適用して、一方向偏因果測度、相互性測度を数値的に推定する計算法の道が開けた。これが本年度の成果である。多変量実験データの間の従属関係の表示に用いられるグラフィカルモデル法と、それとは独立に発展してきた時系列解析予測理論にもとづく因果性概念とを融合して、因果性の方向だけではなく、それに加えて因果性の定量的特徴づけを可能とする、応用性の高い経済経験分析の接近法を構築することが本研究の目的である。平成19年度の研究より継続して、グラフィカルモデル分野のこれまでの研究著書、研究論文を渉猟・比較研究をおこなってきている。自然科学の実験データ分析で展開されている方法論を時系列計量経済モデルに応用できる方法への改良を追及した。これまで、本研究者は二系列の多変量時系列データ間の因果性について独自の定量的測度を導入してその確率論的概念、統計的推測法を、広範囲の定常・非定常時系列モデルに対して開発してきた。

共和分ベクトルARMAモデルなどにもとづいてパラメトリックに偏因果測度を数値的に導出解析するため、多変量ARMAスペクトル密度関数の正準分解が不可欠となるが、とくに21年度の研究においては、AR因子のアジョイント行列表現をもちいることにより、問題を多変量MAスペクトルの分解問題に帰着することができることを解明した。こうして、Whittle型尤度関数に基礎をおいた、推定・検定法についての数値計算プログラムと、MAスペクトル密度行列の正準分解のための数値法を用いて、一方向偏因果測度、相互性測度を数値的に推定する計算法することが実行可能となった。
ハイブリッド化学・物理検出機能集積フレキシブル健康管理パッチ

本研究では、高感度に計測可能なフレキシブル化学センサの開発を目指している。2017年度、その基礎技術となる電荷転送・蓄積技術であるCCD型デバイスの作製プロセスの最適化及び特性解析を行ってきた。2018年度は、最適化したCCDデバイスをフレキシブルフィルム上に適用し、さらにそのpH感度解析、温度解析、機械的曲げ解析等の基礎物性解析を行った。本結果から、曲げや温度に対して多少の変動は見られるものの、デバイスの動作に大きく起因するものではないことが確認できた。また蓄積回数を増やすことにより、室温で1pH当たり240 mV以上の感度を有することが確認できた。これは一般的な電気化学センサの感度よりも4倍以上高い値であり、本研究が目的とした高感度フレキシブル化学センサを初めて実現することに成功したといえる。更に次年度の計画予定であるセンサの多機能化として、温度センサを集積化させることで、皮膚温度の計測及び外気温度の変動に対する化学センサの補正を出来るようにした。これらを集積化させたセンサを実際にボランティアに添付することにより、リアルタイムでの汗のpH値と皮膚温度を計測することが可能であることを確認した。またイオン感応膜として、グルコース濃度計測用の材料開発を行った。まだCCD型センサとの一体化は出来ていないが、材料の開発が少しずつできつつある。このように計画予定通りCCD型の高感度フレキシブル化学センサの開発に成功し、さらに想定以上の成果として温度センサの集積による多機能化、さらには実証試験の実施に成功した。また本デバイスの更なる発展に向け、フレキシブルダイオードや触覚センサの開発にも成功しており、今後これらを集積化させることで多機能健康管理パッチの実現に大きく前進することが期待できる。当初の計画では、(1)CCD型高感度フレキシブル化学センサの開発、(2)その基礎物性解析、(3)イオン感応膜の開発の3点に注目していた。2018年度は計画していた3点を実施し、(1)(2)を完了した。また(3)については現在開発を進めており、グルコース濃度を計測可能なイオン感応膜の開発が少しずつであるが進んでいる。(3)は2019年度も実施する計画となっており予定通りの状況である。これら内容に加え、2019年度予定していたセンサの多機能化に向け、フレキシブル温度センサの集積化及びその実証試験の実施、健康管理を目的として感圧センサの開発、フレキシブルダイオードの開発等に成功している。上記事項から、研究の進捗状況としては「当初の計画以上に進展している」と判断することができる。2019年度は、引き続きフレキシブルCCD化学センサ用のイオン感応膜の開発を続ける。また多機能化へ向け、健康管理用途に向けた様々なフレキシブルセンサを集積させることで、これまでにない新しいセンサシステムの実現を目指す。また無線回路等のシステム開発も行うことで、無線状態での健康管理の実現を目指す。あくまでも予定であるが、一年前倒しのスケジュールで研究を実施することで、本分野における研究のプレゼンスを出来る限り早く世の中に発信することを目指す。本研究では、将来の健康・スポーツ管理応用に注目した装着感の少ない、人と一体型の電子デバイス「生体融合型健康管理デバイス」実現に向けた新規高感度フレキシブル化学センサと生体物理センサの開発を目指している。平成29年度は、本実現へ向け(1)ショットキーコンタクトを用いたフレキシブルCCD構造の開発、および(2)トランジスタ構造・プロセスの最適化を行った。(1)ショットキーコンタクト構造を有したCCD構造の開発ショットキー構造やデバイス構造を工夫することで、初めてフレキシブルフィルム上に電荷転送により集積したコンデンサに電荷を蓄積することに成功した。本実現には、InGaZnO薄膜をトランジスタチャネルとして用い、更にヒステリシスや電流のON/OFF比を高めるために、構造の最適化を行った。本構造の最適化により、CCDプロセスを実現可能であることが確認できた。また一般的なイオン感応型トランジスタ(ISFET)と比較して、疑似信号入力であるが、蓄積回数を増やすことで感度を大きく向上可能であることが確認できた。得られた結果は、理論的なバンド構造理論及び電荷量と一致するものであった。(2)トランジスタ構造・プロセスの最適化本研究では、トランジスタ材料としてInGaZnO薄膜を用いた。まず、InGaZnO薄膜のアニール温度及びアニールガスの検討を行った。特にフォーミングガスアニールを250°Cで行うことで、移動度の向上及びヒステリシスの低減が可能であることがわかった。本ヒステリシスの低減が、(1)で説明したCCD構造の実現に大きく寄与した成果であることがわかった。またその他にも今後本デバイスと集積を目指す物理センサとして心電センサ、温度センサ、メモリ等の検討及び開発も同時に行った。平成29年度の予定は、CCD構造の解析及びその検討、そして界面解析等による特性のトランジスタ特性の向上であった。特にCCD構造及び作製プロセスを最適化することで、初めてフレキシブルフィルム上にCCD構造による電荷転送及び蓄積を確認できている。またガスアニールを施すことによりInGaZnOトランジスタの移動度向上及びヒステリシスの低減が確認できており、結果として半導体界面の向上を行うことが出来た。本結果は、予定した内容通りであり、現状順調に研究開発が進んでいると判断できる。さらに、今後本CCDセンサと集積を目指すフレキシブル温度センサ、心電図センサ、メモリ等の開発も行っており、予定通り又は計画を上回る状況である。

本研究では、高感度に計測可能なフレキシブル化学センサの開発を目指している。2017年度、その基礎技術となる電荷転送・蓄積技術であるCCD型デバイスの作製プロセスの最適化及び特性解析を行ってきた。2018年度は、最適化したCCDデバイスをフレキシブルフィルム上に適用し、さらにそのpH感度解析、温度解析、機械的曲げ解析等の基礎物性解析を行った。本結果から、曲げや温度に対して多少の変動は見られるものの、デバイスの動作に大きく起因するものではないことが確認できた。また蓄積回数を増やすことにより、室温で1pH当たり240 mV以上の感度を有することが確認できた。これは一般的な電気化学センサの感度よりも4倍以上高い値であり、本研究が目的とした高感度フレキシブル化学センサを初めて実現することに成功したといえる。更に次年度の計画予定であるセンサの多機能化として、温度センサを集積化させることで、皮膚温度の計測及び外気温度の変動に対する化学センサの補正を出来るようにした。これらを集積化させたセンサを実際にボランティアに添付することにより、リアルタイムでの汗のpH値と皮膚温度を計測することが可能であることを確認した。またイオン感応膜として、グルコース濃度計測用の材料開発を行った。まだCCD型センサとの一体化は出来ていないが、材料の開発が少しずつできつつある。このように計画予定通りCCD型の高感度フレキシブル化学センサの開発に成功し、さらに想定以上の成果として温度センサの集積による多機能化、さらには実証試験の実施に成功した。また本デバイスの更なる発展に向け、フレキシブルダイオードや触覚センサの開発にも成功しており、今後これらを集積化させることで多機能健康管理パッチの実現に大きく前進することが期待できる。当初の計画では、(1)CCD型高感度フレキシブル化学センサの開発、(2)その基礎物性解析、(3)イオン感応膜の開発の3点に注目していた。2018年度は計画していた3点を実施し、(1)(2)を完了した。また(3)については現在開発を進めており、グルコース濃度を計測可能なイオン感応膜の開発が少しずつであるが進んでいる。(3)は2019年度も実施する計画となっており予定通りの状況である。これら内容に加え、2019年度予定していたセンサの多機能化に向け、フレキシブル温度センサの集積化及びその実証試験の実施、健康管理を目的として感圧センサの開発、フレキシブルダイオードの開発等に成功している。上記事項から、研究の進捗状況としては「当初の計画以上に進展している」と判断することができる。現状、研究開発は順調に進んでいる。今後も提案した研究内容を予定通り進める。特に、本研究の大きな目標である人の汗及び皮膚ガスからの化学物質計測に向け、これまで開発してきたCCD構造を用いた高感度化学センサの開発、そして各化学物質計測に向けたイオン感応膜の開発を行う。さらに、CCD型化学センサとイオン感応膜の集積プロセス及び構造の検討を行う。
精子抗原蛋白の発現に関する分子細胞生物学的研究

本研究において、次の事柄が明らかになった。1.妊孕率に対する抗体の影響を調べる為、体外受精法を応用したスクリーニング法を確立した。その結果、次のことが明らかになった。1)体外受精および体内受精のいずれにおいても、強力に受精を阻害する。2)受精阻害率は濃度依存性である。1)MC101抗体ほど典型的ではないが、受精を阻害する。これらの結果について論文執筆を計画している。2.先体反応過程におけるMN5,7,9抗原,MC41抗原、MC101抗原の放出について(1)MN7抗原とMC41抗原について先体から放出される過程に違いがあることを免疫電顕法で明らかにし、論文として掲載された。(2)MC101抗原の放出について先体反応過程において精子細胞膜と先体外膜で形成されるハイブリッド膜に近接して挙動することが判明した(論文執筆中)。抗原の性状については論文掲載された(Mol.Rerprod.Dev.,42:72-79,1995)3.先体の形成過程における余剰抗原の運命について精子遊離直前に、組織化された余剰な内容物がトリミングを受けるため、tubulobulbar complexと呼ばれる特殊な構造物を介してセルトリ細胞内に取り込まれる可能性が免疫電顕法で示唆された。今春の解剖学会で発表する。4.MC101抗原の遺伝子クローニングについては、今年度はまだ実施できなかったが、計画を進めている段階である。抗原の精製とアミノ酸配列については、T21とMC101について行ったが、成功しなかった。