hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
詳細な将来人口予測モデルを用いた人口減少社会における集約都市の持続可能性の研究

本計画では、居住地の将来動向を含めた時系列的なコンパクトシティの評価値を全国で遍く算出するため、1.全国規模での標準化された人口分布の詳細な推計、さらには2.人口分布推計に基づく人口の将来予測を経て、3.都市のコンパクト化に関する将来的な持続可能性の評価を行うことを計画した。これらにより、今後の我が国の人口減少社会における計画的な都市収束政策のあり方に関する考察を行う。1.については、人口のメッシュデータを用いて4分割したメッシュの人口値を推計する方法を考案した。これについては、前年度までに研究を完了しており、2014年に発表を行った。これを応用し、2.にむけて、モデル作成を進め、データを購入し分析準備を進めている段階である。また、3.については、メッシュによる人口分布を基に、国土交通省による立地適正化計画におけるコンパクトシティ化に向けた集約地域を抽出するモデルを提案した。このモデルは、p-medianを基に複数の集約拠点を想定し、さらに拠点間の距離を加えた移動距離を最適化することで拠点の数と位置を求めるものである。これにより、複数の集約地域を設定することのデメリットを定量化するとともに、その効果を明らかにした。成果の報告としては、パイロットスタディとして、青森市を例に計算を行った成果を2015年9月の日本建築学会大会にて発表を行った。これを基に、分析対象を全国市町村に広げ、その人口分布を2010年国勢調査500mメッシュ集計データから取得し、人口集塊性からみた最適拠点配置導出の計算を行っている。これと並行し、コンパクトシティに関連した都市機能の分布についての研究として、生活利便施設の立地傾向の分析を行った研究をオンラインジャーナルに投稿し、5月に掲載された。さらに、同様に生活利便施設の立地と、住民の世帯形態や年齢ごとの分布について分析を行った研究を、台北で開催された国際会議に参加し、発表を行った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ウマアミノ酸透過酵素およびK,Cl共輸送体の遺伝子解析

ウマ赤血球膜上のアミノ酸輸送およびKCL共輸送体の遺伝子を同定するため,まずゲノムDNAをTemplateとしたPCR産物の塩基配列を解析し,ウマゲノム上での遺伝子座の存在を確認し,ついで2段階液体培養法により成熟培養した末梢血由来赤血球系幹細胞由来のmRNAをTemplateとしてRT-PCRおよびRACE法により発現遺伝子の塩基配列を決定した.1.ウマ赤血球に発現するアミノ酸透過酵素遺伝子の同定2.ウマ赤血球に発現するKCL共輸送体遺伝子の同定1)ウマゲノムにはSLC12A4が存在することを確認した.2)SLC12A4をECA3p13にマッピングした.3)成熟培養中のウマ赤血球系幹細胞でSLC12A4が発現していることを確認し,4)さらにその完全長cDNAの塩基配列を決定した.したがって成熟培養中のウマ赤血球ではSLC3A2がSLC7A7あるいはSLC7A11とHeterodimerを形成し,アミノ酸輸送を司っていることを示唆した.さらにSLC3A1,SLC7A5およびSLC7A8が発現している可能性を示唆した.またウマ赤血球ではSLC12A4がKCL共輸送を担っていることを示唆した.ウマ赤血球膜上のアミノ酸輸送およびKCL共輸送体の遺伝子を同定するため,まずゲノムDNAをTemplateとしたPCR産物の塩基配列を解析し,ウマゲノム上での遺伝子座の存在を確認し,ついで2段階液体培養法により成熟培養した末梢血由来赤血球系幹細胞由来のmRNAをTemplateとしてRT-PCRおよびRACE法により発現遺伝子の塩基配列を決定した.1.ウマ赤血球に発現するアミノ酸透過酵素遺伝子の同定2.ウマ赤血球に発現するKCL共輸送体遺伝子の同定1)ウマゲノムにはSLC12A4が存在することを確認した.2)SLC12A4をECA3p13にマッピングした.3)成熟培養中のウマ赤血球系幹細胞でSLC12A4が発現していることを確認し,4)さらにその完全長cDNAの塩基配列を決定した.したがって成熟培養中のウマ赤血球ではSLC3A2がSLC7A7あるいはSLC7A11とHeterodimerを形成し,アミノ酸輸送を司っていることを示唆した.さらにSLC3A1,SLC7A5およびSLC7A8が発現している可能性を示唆した.またウマ赤血球ではSLC12A4がKCL共輸送を担っていることを示唆した.1.ヒト,マウスおよびラットにおいて保存されている配列を利用してKCL共輸送体遺伝子SLC12A4のエキソン1617および20-23,アミノ酸透過酵素SLC7A10のエキソン1011ならびに,同SLC7A9のエキソン34を増幅するプライマーを作成した.これらを用いて,ウマの真核DNAをテンプレートしてPCR増幅産物を得,その塩基配列をダイレクトシークェンスにより解読した.得られた塩基配列のエキソン部分は,それぞれヒトSLC12A4,SLC7A10およびSLC7A9の相同領域と極めて高い類似性を示した.さらにSLC12A遺伝子ファミリーあるいはSLC7A遺伝子ファミリーとの類似性を樹形図により確認したところ,それぞれSLC12A4,SLC7A10およびSLC7A9と一つのクラスターを形成した.以上より,我々が同定し塩基配列がウマSLC12A, SLC7A10およびSLC7A9の相同遺伝子であることが明確となった.2.相同遺伝子断片であることが確認されたPCR産物について来歴の異なる30頭のサラブレッドについて塩基配列を精査したところ,いずれも1ヶ所ずつのSNPが検出された.このうちSLC7A10に認められたSNPと赤血球膜脆弱性との間に有意な相関が認められた.3.プライマーを用いてフランスINRA, Laboratoire de Genetique, Biochemique and Cytogenetiqueが維持管理しているウマゲノムのbacterial artificial chromosome(BAC)ライブラリーの中から,SLC12A4およびSLC7A10陽性クローンを選択した.1.遺伝子断片の単離解析(半澤,吉田,原)昨年はK,Cl共輸送体遺伝子SLC12A4,アミノ酸透過酵素SLC7A10およびSLC7A9の遺伝子を同定した.そこで本年はSLC7A10と共発現するとされるSLC3A2,ならびにヒトでSLC12A4の近傍に座位するSLC7A6の同定を試みた.その結果,SLC3A2の遺伝子断片を同定することに成功した.しかしSLC7A6の遺伝子断片は同定し得なかった.2.多型(SNP)解析(半澤,吉田,原)昨年スクリーニングにより得たSLC12A4およびSLC7A10陽性BACクローンは,Fluorescence in situ hybridizationによりそれぞれ3番および10番染色体上にマッピングされた。また,SLC12A4陽性BACクローンに含まれる各種遺伝子を同定し,ヒト16番染色体相同領域とのシンテニーの保存を示唆した.この過程で8つの相同遺伝子断片を同定した.4.mRNAの同定(原,半澤,吉田)末梢血由来の赤血球系幹細胞より2段階

液体培養法を用いてmRNAを得,RT-PCR法によりSLC12A4,SLC7A10および9,ならびにSLC3A2のmRNAの発現を確認したところ,SLC12A4およびSLC3A2の発現を確認した昨年,2段階液体培養法により成熟培養したウマ末梢血由来赤血球系幹細胞においてmRNAを検出したSLC12A4およびSLC3A2について,RACE法による完全長cDNAの塩基配列の決定を試みると共に,SLC3A2とHeterodimerを形成するSLC7Aファミリーを同定することを目的とした.1.ウマ赤血球に発現するアミノ酸透過酵素遺伝子の同定SLC7A5,SLC7A6,SLC7A7,SLC7A8,SLC7A10およびSLC7A11:RT-PCR法によりSLC7A7およびSLC7A11の明確な転写を確認した.一方,SLC7A5,SLC7A6,SLC7A8およびSLC7A10の転写は微弱であった.そこでRACE法によりSLC7A7およびSLC7A11の完全長cDNA塩基配列を決定した.両者のアミノ酸コード領域の塩基配列はヒトSLC7A7およびSLC7A11とそれぞれ92%および94%の類似性を示し,また推定アミノ酸配列はSLC3A2との結合モチーフおよび中性アミノ酸輸送体モチーフを有していた.以上より,少なくとも成熟培養中の赤血球ではSLC3A2がSLC7A7ならびにSLC7A11とHeterodimerを形成し,アミノ酸輸送を司っていることが示唆された2.ウマ赤血球に発現するKCL共輸送担体遺伝子の完全長cDNAの塩基配列の決定昨年RT-PCRによりmRNAの発現を確認した赤血球型KCL共輸送担体の遺伝子SLC12Aの完全長cDNAの塩基配列をRACE法により決定した.ヒトSLC12A4の塩基配列および推定アミノ酸配列と92%および97%の高い相同性を示した.
ミュオンスピン回転法を用いた超伝導の対称性の研究

本年度は昨年度に引き続きMgB_2型超伝導体CaAlSiにおける長周期構造と各種物性との相関関係を調べ、超伝導発現機構を解明する事を目的とし以下に示す様々な実験及び理論計算を行った。1、角度分解光電子分光測定から本系のバルクな超伝導ギャップはその超構造の周期性に関わらず、ブリルアンゾーン端であるM点近傍で開いている事が判明した。さらに第一原理バンド計算からは長周期構造の導入によりM点近傍のフェルミ面が三次元から二次元構造へと変化する事が分かっている。両者の結果を照らし合わせる事で、本系CaAlSiの長周期構造の有無による磁気応答の異方性の差異を説明するに至っている。2、本系における超伝導発現機構を明らかにするため、低温(10K)から室温までの広い温度領域において非弾性X線散乱実験を行った。その結果、超伝導発現機構に関連する低エネルギーフォノンモードが低温でソフト化する事が判明し、そのフォノンに対する電子格子相互作用を考慮する事で、CaAlSiの超伝導転移温度を再現できることが分かった。つまりMgB_2では高エネルギーの面内振動フォノンが超伝導発現の起源であるのに対し、CaAlSiはソフトフォノンによって誘起された超伝導体であるという事が言える。3、超伝導ギャップの構造及びサイズに関してはトンネル分光測定、角度分解比熱測定、μSR測定及び角度分解光電子分光測定から多角的に概観した。結果として長周期構造の導入による対相関の増強は、それらペアリングが起きている電子バンドの次元性が大きく関与しており、長周期構造の有無と電子格子相互作用定数との相関関係が明らかとなった。以上の事から本系における長周期構造とその背後にある超伝導機構の全容はほぼ解明され、MgB_2との比較対象物質として確立したと言える。MgB_2型超伝導体CaAlSiはT_c=8Kを有しAlB_2型に属する事は既に周知されているが、近年、放射光X線・中性子回折を相補的に併用した詳細な結晶構造がSagayama等によって報告されている。その報告によるとCaAlSiは面内のAlとSi原子の歪み・回転に起因したc軸方向への5倍(5H-CaAlSi)・6倍(6H-CaAlSi)の長周期構造を有し、かつT_cもその周期に依存することが知られている。そのような中、我々が育成した単結晶試料はc軸方向に長周期構造を持たずab面内でAlとSi原子が完全に秩序化した状態(1H-CaAlSi)にあることが判明した。興味深い事にこの新たに発見した1H-CaAlSiの磁気応答は各結晶軸に対しておよそ等方的であり、また比熱測定から見積もったギャップサイズやμSR測定から得られている超伝導秩序変数の構造等、各種物性が長周期構造を有する場合とは劇的に異なる事を明らかにしている。故に本系における結晶構造(空間反転対称性・次元性など)と超伝導特性の間には密接な相関関係があると考えられる。本研究の対象物質であるCaAlSiのように、ある一つの物質において様々な構造が安定状態に存在し、電子・磁気基底状態の次元性や物性も極端に異なるということは特に稀な事象である。また我々の研究成果からは、物性を特徴づけるパラメータとして近年周知されている「電荷」・「スピン」・「軌道」という要素の他に「構造」という最も基礎的なパラメータの重要性を再認識する結果であると言える。今後としては各相に対する結晶構造と超伝導特性の起源を明らかにするために、原子レベルで電子状態・ギャップ構造等を直接観測可能である核磁気共鳴法(NMR)・走査トンネル顕微鏡(STM)・角度分解光電子分光測定(ARPES)、そしてより詳細なμSR測定等を予定している。本年度は、昨年度に引き続き、MgB_2型超伝導体CaAlSiにおける長周期構造と超伝導特性との相関をより詳細にかつ多角的に検証する為、以下に示す実験及び理論計算を行った。1、各長周期構造に起因したSi原子配置における価電子バンドを理論・実験の両面から決定する為、超高分解能角度分解光電子分光及び電子バンド計算を行った。ここから長周期構造の有無によるバンド構造・フェルミ面の差異を明確に観測し、この系における磁気応答の異方性等を定性的に説明するに至っている。現在は超伝導ギャップの波数依存性等を調べるため低温測定を行っている。2、本系におけるフォノン分散関係を決定する為、高分解能非弾性X線散乱、ラマン散乱及び第一原理計算を行った。現在のところ長周期構造を持たないCaAlSiに関しては、波数空間内全ての高対称方向に対してフォノン分散を決定している。一方、本系における電子格子相互作用機構はMgB_2とは異なり、非常に低エネルギーのフォノンが電子系と強く結合している事が判明している。3、超伝導ギャップの構造及びサイズをよりミクロに観測するため試料破断法を用いたトンネル分光測定を行った。得られたトンネルコンダクタンスはシングルギャップのBCS超伝導体を仮定する事で再現可能であり、MgB_2のような多重ギャップは観測されていない。また長周期構造の有無によるギャップサイズは定性的に比熱測定の結果と一致し、Al/Siの電子軌道に対してペアリング定数が依存する事からもAl/Si層が織りなす電子状態が超伝導発現に重要な役割を果たしている事が理解できる。現在迄の研究で、本系における超伝導発現機構のメカニズムはおおよそ理解されてきた。

今後としては長周期構造の原因ともなっているAl/Si層の不安定性の発現原因を調べるとともに、それら「周期性」と超伝導特性との関連をより詳細に検証していく予定である。本年度は昨年度に引き続きMgB_2型超伝導体CaAlSiにおける長周期構造と各種物性との相関関係を調べ、超伝導発現機構を解明する事を目的とし以下に示す様々な実験及び理論計算を行った。1、角度分解光電子分光測定から本系のバルクな超伝導ギャップはその超構造の周期性に関わらず、ブリルアンゾーン端であるM点近傍で開いている事が判明した。さらに第一原理バンド計算からは長周期構造の導入によりM点近傍のフェルミ面が三次元から二次元構造へと変化する事が分かっている。両者の結果を照らし合わせる事で、本系CaAlSiの長周期構造の有無による磁気応答の異方性の差異を説明するに至っている。2、本系における超伝導発現機構を明らかにするため、低温(10K)から室温までの広い温度領域において非弾性X線散乱実験を行った。その結果、超伝導発現機構に関連する低エネルギーフォノンモードが低温でソフト化する事が判明し、そのフォノンに対する電子格子相互作用を考慮する事で、CaAlSiの超伝導転移温度を再現できることが分かった。つまりMgB_2では高エネルギーの面内振動フォノンが超伝導発現の起源であるのに対し、CaAlSiはソフトフォノンによって誘起された超伝導体であるという事が言える。3、超伝導ギャップの構造及びサイズに関してはトンネル分光測定、角度分解比熱測定、μSR測定及び角度分解光電子分光測定から多角的に概観した。結果として長周期構造の導入による対相関の増強は、それらペアリングが起きている電子バンドの次元性が大きく関与しており、長周期構造の有無と電子格子相互作用定数との相関関係が明らかとなった。以上の事から本系における長周期構造とその背後にある超伝導機構の全容はほぼ解明され、MgB_2との比較対象物質として確立したと言える。
高校生のインターネット依存傾向を改善するための効果的な教育・支援方法の検討

本研究は、高校生に見られやすいインターネット依存の依存的な意識や行動などの特徴を改善するための効果的な教育方法を提案することを目的としたものである。そのために、高校生のインターネット依存を改善することを目的とした単元を開発し、首都圏内の高校において授業実践を実施し、実践を通した生徒の依存傾向の変化に関する調査等の分析を行うことによって効果的な教育方法を検討した。その結果、「R-PDCAサイクルの活動を継続的に行うこと」、「インターネット環境への適応を促す教育活動を継続的に行うこと」、「生徒同士がネット利用のあり方について本音で話し合う機会を設けること」などが効果的な方法として考えられた。近年、インターネットを利用する多くの高校生の間でインターネット依存が大きな社会問題となっている(鶴田.2012)。このような背景から、高校生のインターネット依存を改善するための教育実践を行うことの必要性が急速に高まってきているが(田中.2009,青山・五十嵐.2011)、その具体的な方法について検討された研究は少ないことから、現時点で明確な教育方法の確立には至っていない。そこで本研究では、高等学校の情報科教育において、高校生のインターネット依存を改善することを目的とした単元を開発し、首都圏内の高等学校において教育実践を行った。また実践と併せて、依存のリスクが高かった生徒へは個別支援も行った。そして、このようにして行った実践の評価を行うことにより、高校生に見られやすいインターネット依存傾向の特徴(鶴田ら.2014)を改善するために効果的な教育方法を提案することを目的とした。その結果、「R-PDCAサイクルの活動を年度末まで継続的に行うことができるように授業を計画したこと」、「生徒にインターネットの有効な利用、適応的な利用を促すことを目的とする学習活動を継続して行うこと」、「生徒同士が本音でインターネット利用に関わる思いや悩みを共有するグループ討論を行う機会を設けること」、「私はあなた(生徒)が心配だ、というスタンスで個別支援を行うこと」などが、彼らの依存的な意識や行動の改善に有効であったことが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。教育工学26年度が最終年度であるため、記入しない。
日本語学習者のためのディクテーション・ディクトグロス用コンピュータ教材の開発

本コンピュータ教材のシステムは、原文を文字列と音声で提示する教師側サブシステムと音声から原文を再構築する学生側サブシステムから成る。平成17年度には、まず、平成16年度に作成した教師側サブシステムを使用し、テクストの形態素分析を行った。次いで、音声化したテクストをシステム上に取り込み、1文ごとに文字列と組み合わせ問題ファイルを作成した。テクストについても前年度に作成したものをさらに絞り込む作業を行った。テクストの難易度判定には、読解学習支援システム「Readingチュウ太」を用い、それをもとに本教材におけるレベル分けの基準を作成した。同時に、教師側サブシステムの試用に伴い、いくつかの改訂点も明らかとなりそのための話し合いが持たれた。今後は、教材データに作成者や作成日時などのメタデータを付与することによる教材管理およびWebサーバから教材がダウンロードできるようにするためのアップローダなどの開発を行なう予定である。学習者側サブシステムについても教師側サブシステムと同様、プログラムはJava言語(JDK5.0)を用いて記述している。開発環境は、オープンソースの統合開発プラットフォームである「Eclipse3.1」を用いている。プログラムにおいては、学生が原文のどの部分を入力したかを特定する際に、入力した文字列に多少誤りがあっても、それに近い部分を推定できるように工夫した。また、教師側で切り出されたテクストの区切りに対する入力枠を表示し、そこに聞き取れたフレーズをドラッグ&ドロップしたり直接入力したりして、任意の聞きとれた箇所から原文を徐々に再構築できるようにしている。今後は、学生の聞き取り入力に誤りがあった場合の訂正、学生に持続的に取り組ませるためのゲーム的な要素の導入、学習効果を検証するための学生の入力行動の測定などの開発を行なう予定である。平成16年度には、まずFocus on Formやディクトグロス、コンピュータを利用した第二言語・外国語教育についての資料収集を行った。これらの資料を参考にしながら本研究のコンピュータ教材の設計指針を立て、システム構成を練り、システムの製作に取り掛かった。システムは、原文を文字刷と音声で提示する教師側サブシステムと音声から原文を再構築する学生側サブシステムとに分け、教師側サブシステムには、文または形態素のレベルに分割するためのツールとユーザーインターフェースを提供することにした。開発言語は、汎用性と機能の豊富さを鑑みて「Java 2 Standard Edition SDK 1.4.2」を、特にGUIライブラリとして「Swing」を採用した。また、原文のテクストの単語分割のためにJavaベースかつオープンソースの日本語形態素解析ツール「sen1.2」を採用した。開発環境にはオープンソースのIDEである「Eclipse3.0」を用いることにした。当初の計画では平成16年度内に試作版を完成させる予定であったが、学習者側のシステム構成に思っていた以上に時間がとられ、現段階では教師側のサブシステムの試作版を完成させるところまでしか至っていない。今後は、教師側サブシステムに改良を加えながら同時に学習者側サブシステムの製作にも着手する。特に学習者の入力を原文の単語列と効率よくマッチングさせ候補を選択するアルゴリズムやヒューリスティクスの導入に時間をかける必要がある。システム製作の作業と並行してディクテーション・ディクトグロスのためのテクストの作成も行われた。テクストは初級、中級、上級の3レベルに対応するよう作られた。それぞれのレベルを考慮し語彙・文型選択を行い、初級は文型シラバスに基づき、中級は機能シラバス、上級は話題シラバスに基づいてテクストを作成した。現在、このテクストの録音作業を行っている。
半導体レーザーの光位相同期による高コヒーレント・高出力光の発生

昨年度に引き続き半導体レーザーのコヒーレンスおよび出力向上を行うための実験を行った。コヒーレンス向上の関しては周波数安定化に用いる基準共振器の開発を主に行った。反射率99.99%以上のスーパーキャビティー用ミラーを用いてフィネス約20、000で共振線幅数10kHzを得る事ができた。またこれを真空チェンパーの中にワイヤーで釣ることによって防音・防振を行い、基準共振器の安定度向上を行った。また安定化レーザーの周波数安定度の評価およびレーザーの絶対周波数安定化のためにCa原子の超高分解能分光を行うつもりで、これに必要な線幅10kHz以下の657nmレーザー光源を可視半導体レーザーと回折格子による外部共振器を用いて実現した。高出力化に関しては複数のレーザー出力のコヒーレントな足し合わせ(コヒーレント重畳)を行った。出力100mWのAlGaAs高出力半導体レーザーを用い、注入同期によって3台のレーザーの周波数を一致させ、各々の出力の光位相を制御することによって出力の足し合わせを行う事ができた。足し合わせの効率は2台の時には約85%、3台の時には68%が得られた。今後さらにレーザーの数を増やしていく事によって1W近い出力を得る事も可能になる。(中川)半導体レーザーからの強度スクィーズド光発生の実験を行うつもりでおりその準備を今回行った。AlGaAs半導体レーザーを液体窒素によって約-200°Cに冷却することによってしきい値電流を数mA程度まで下げることができた。これによってスクィーズド光発生に必要なしきい値の10倍以上の注入電流が得られる事になり、さらにスクィズド光が発生しているかどうか強度雑音スペクトル測定を行っていくつもりである。(吉田)昨年度に引き続き半導体レーザーのコヒーレンスおよび出力向上を行うための実験を行った。(吉田)
湿原湖沼水環境モニタリングのためのスカウト機能を備えたロボットボートの開発

湖沼のソナーによる深度計測や、水質の計測を効率的に行うため、自律航行可能な電動ロボットエアボートの開発を行った。動力としてブラシレスモータを用いることで、エンジンと比較して、軽量化や排気のクリーン化、騒音及び振動の低減、プロペラ回転数制御の容易化などが実現された。プロペラの回転数に対するボートの速度と消費電力を計測し、最大航行時間及び最大航行距離の推定を行った。基礎性能試験として、定点停留制御や直線追従制御の精度評価を行った。その結果、湖沼全体のマップを作成するための十分な精度が得られた。フィールド試験を、日本の北海道の阿寒湖チュウルイ湾とオンネトーで行い、深度や水質のマップの作成に成功した。本年度は昨年開発を行った,ロボットボートを実際の湖沼で使用し,その有用性について評価を行った。また,水質測定用のウインチシステムを実装し,そのテストを行った。北海道の阿寒湖のマリモ生息地であるチュウルイ湾において,サイドスキャンソナーを用いた計測実験を行った。この場所は,電線が通っていないため,1日の実験を全て,バッテリーによって行わなければならない。そのため,あらかじめ,全ての電子機器に対してバッテリーの容量をチェックし,8時間の連続稼働が可能なことを確認した。幅約,500mの湾を横切るように15mおきに直線のパスを設定し,自動航行を行った。2時間連続航行を行った。合計距離は6.9kmとこれまでで最も長い距離だった。その結果,秒速は平均で0.91m/sとなった。これは,同じコースを人がエンジン付きのボートで行ったときの0.61m/sと比較して,1.5倍の効率となった。また,コースに対する横方向偏差のRMSEは,0.73mとソナー計測を行うためには十分な精度だった。また,コースに対するヘディングのRMSEは,10.4°であった。これは,今後,制御方法や,船体の構造の改良により改善していく必要があると考えられる。プロペラの駆動に使用したリチウムイオンバッテリーは,十分な容量を持ち,電圧の変化が少ないことが確認された。水質測定センサーに関しては,水質センサーとコントローラ,制御用小形PCを防水加工を施したアクリルパイプに格納するシステムを開発した。また,ボートからの指令によってセンサーの測定水深を変えられるように,ステッピングモータを用いたウインチシステムを開発した。これにより水質の3次元分布を計測できるようになった。本研究の目的は、湿原やため池などの比較的小規模な水域の環境モニタリングをするためのロボットボートを開発することである。その中でもセンサーによって半自律的に航行を行う制御方法の開発を主たる目的とする。本年度は自動スカウティングロボットボートの開発を行った。その中で、以下の3点に関して開発を行った。1)ボートの軽量化:従来使用していたロボットボートは重量が100 kg程度あり、3人がかりで運ぶ必要があった。そこで、浮き袋式の船体や軽量なアルミフレーム、リチウム電池、電動モータ等を使用することで、約半分の50 kg程度にすることが可能となった。これにより、調査が容易になることが予想される。また、軽量化することで、推進に必要な動力を減らすことができた。2)エンジンの電動化:これまでは刈り払い機用のエンジンを使用していたが、重量が重い、振動が大きい、騒音がうるさい、故障が多い、精密な回転制御ができない、排気ガスが環境に悪影響を与えるなどの問題があった。そのため、エンジンをブラシレスモータに置き換えた。その結果、これらの問題を全て解決することが可能となった。さらに、電動化により、プロペラを逆転させることができ、ボートを後退させることが可能となった。3)汀線自動測量システムの構築:ロボットボートはGPSとコンパスの値により自動的に目標地点に行くことは可能となったが、その途中に予期せぬ障害物(杭や植生)があった場合は引っかかって動けなくなってしまう。そこで、2次元スキャニングライダーをボートに設置した。ボートの位置、方向を用いてライダーの計測結果を補正することでグローバルなマップを構築可能なシステムを開発した。4)ロボットボートを用いて、湖で航行実験を行った。その結果、経路に対して誤差1 m以内で追従できることが確認された。また、半径2 m以内に停留できることがわかった。本年度は、昨年までに開発したロボットボートの実証試験を行った。また、さらに小型のボートを開発し、市販の3次元スキャナーによるマッピングシステムの構築を行った。実証試験は、北海道足寄郡足寄町の阿寒国立公園内のオンネトーにて行った。この湖は、周囲長2.5 km、0.23 km2の酸栄養湖である。魚類は見られないが、外来種のウチダザリガニの増加が問題となっている。

火山性の温泉の水が流れ込むことから、酸性を呈しているが、近年徐々に中性化していると言われている。これまで、水深図が作られていないため、ロボットボートによって50 m間隔でソナーによる水深調査を行った。また、表面水の水質を調べるため、水質センサによって、50 m毎に測定を行った。その結果、約6時間で、湖全体の調査をすべて自動航行によって行う事ができた。前年度は全航行時間が2時間だったので、3倍の時間、稼動可能な事が確認できた。全航行距離は10.1 kmで、各水質サンプリングポイントに対する測定位置の誤差は平均で3.4 mであった。GISソフトによって、水深マップ、pHマップ、ECマップ等を作成した。pHマップより、この湖は、全域にわたってpH7以上で、中性化が進んでいることがわかった。マッピングシステムについては、Microsoft社から販売されているKinect V2というセンサを使って、3次元マップを取得するシステムを開発した。このセンサは、8 m先までの距離を30 Hzで面的に取得することが可能である。晴れた日の屋外において、移動しながら植物や人工物を撮影した結果、距離計測が適切に行われることより、使用に耐えうることが判明した。そこで、これまでのロボットボートにこのセンサを組み込み、連続的に3次元データが保存できるようなシステムを構築した。農業環境工学ロボットボート本体および,水質センサ,ソナー計測システムについては,ほぼ完成しており,一日8時間程度の稼働が可能である。しかし,レーザースキャナを用いた障害物回避およびマッピングシステムについては,ソフトウェアの開発が遅れており,実装には至っていない。本年度の目標は、自動スカウティングロボットボートのベースマシンの開発であった。研究計画においては、1)ボートの軽量化、2)エンジンの高出力化、3)汀線自動測量システムの開発、4)エンジンマウントの回転機構の開発、を目的として挙げた。本研究で用いるロボットボートは、ヒシを始めとする、水草の繁茂した湖沼の航行を可能とするため、水中にプロペラを設置するのではなく、ボート上部にファンを設置し、その推進力によって航行する。そのため推進効率が低いという欠点を備えている。この欠点を克服するためにはボートの軽量化と低抵抗化が必要となる。そこで、従来、樹脂のブロー成形で作られていたボートを浮き袋式のボートに変更することで軽量化を図った。また、軽量なアルミフレームを船体の構造に用いることで、さらなる軽量化を実現した。船体を長くすることで、ボートの前面抵抗を減らした。その結果、従来よりも低いプロペラ回転数で同等の航行速度を実現した。これにより、エンジンの高出力化をすることなく、航行性能の向上を行うことができた。駆動部分にブラシレスモータを使うことで、軽量化や制御性の向上などが実現した。ただし、モータを使うと、ガソリンエンジンと比較して、バッテリーの消耗が多い。しかし、ボート全体が軽量化したことにより、この問題を相殺することができた。
ヒトiPS細胞を用いた肥大型心筋症の疾患モデリングと新規発症メカニズムの解明

本研究は、肥大型心筋症(HCM)患者からinduced pluripotent stem (iPS)細胞技術を作成し、ヒト疾患モデル作成を目的とした。HCMの原因として、心筋収縮蛋白などに様々な遺伝子変異が報告されているが、原因遺伝子の同定は約半数例であり、また発症時期が一般に壮年老年期に多く、病態発現にも種々の多様性がみられることから、遺伝的要素に加えて後天的な修飾因子の存在も考慮されてきた。しかし、HCMに特徴的とされる細胞レベルでの表現型の発現に至るメカニズムは不明な部分が多いのが現状であった。そこで、本研究では3人の非血縁HCM患者と、比較対症の3人の健常人よりiPS細胞を樹立し、樹立したiPS細胞からそれぞれの患者特異的心筋細胞へ分化誘導し、HCMに特徴的な病理学的所見である心筋細胞の肥大、錯綜配列の有無を免疫染色や電子顕微鏡を用いて解析した。その結果、通常の培養条件下においてHCM患者iPS細胞由来の心筋細胞は健常人由来と比較し、それらの表現型の発現が有意に高い結果であった。次に、その表現型を促進する因子として複数のTrophic factorsを用いて誘導心筋細胞を刺激した結果、Endothelin-1 (ET-1)により、HCM患者iPS細胞由来心筋細胞において、病的表現型が有意に誘導されることが判明した。さらに、ET-1の濃度依存的に病態発現の促進効果がみられ、ET-A型受容体阻害剤により病態発現を抑制できることが判明した。以上の形態学的解析の結果を基に、高速カメラを用いた拍動様式の生理学的解析を行った結果、ET-1によりHCM患者iPS細胞由来の心筋細胞により拍動の均一性が失われることが判明した。この結果は、実臨床におけるHCMの心機能障害の基礎的な一因である可能性が示唆された。最後にHCMのトランスジェニックマウスより得られた心筋細胞を用いてET-1のPathologicalな影響についての解析を行い、iPS細胞由来心筋細胞で得られた前述の実験結果の検証に成功した。本研究結果はHCMの新たな治療戦略の応用へ向けた大きな基礎的役割を果たすことが期待される。(抄録なし)本研究では、若年・成人における突然死や心不全を引き起こす肥大型心筋症(HCM)に関して、iPS細胞技術を用いてヒトでの疾患モデルの作成を目的としている。HCM患者計3例と、健常人計3例からiPS細胞を樹立し、心筋細胞への分化誘導を行った。評価の対象として、HCMの表現型として考えられる心筋細胞の肥大と心筋細胞の錯綜配列について免疫染色と電子顕微鏡を用いたin vitroでの解析を行った。患者HCM患者由来のiPS細胞から誘導した心筋細胞と健常人から同様に得られた心筋細胞において、両者の間で形態学的な差異は乏しい結果であった。そこで、心筋細胞肥大などに関与する複数のTrophic factorsを用いて誘導心筋細胞に化学的負荷を行った。その結果、複数の因子の中でEndothelin-1(ET-1)による刺激を加えたところ、HCM由来のiPS細胞から分化誘導された心筋細胞において、心筋細胞の肥大と単離心筋細胞内のサルコメア構造の錯綜配列などの表現型が有意に誘導された。次に、ET-1の受容体(Type A,Type B)阻害剤を用いてET-1シグナルの制御によるHCMの治療的応用の可能性を検討した。それぞれの阻害剤によるET-1のもつ表現型誘導作用への影響を解析したところ、Type A受容体阻害剤では表現型の発現が有意に抑制されたものの、Type B受容体阻害剤ではその抑制効果はみられなかった。HCMは上述の病理組織学的所見に加え、拡張障害を中心とした'Cardiac dysfunction'が認められる。そこで、ET-1による心筋細胞への生理学的影響についての検討を行った。その結果、ET-1刺激により、健常人由来のiPS細胞から分化誘導された心筋細胞では拍動の方向性が均一に保たれたのに対して、HCM由来の同細胞では拍動の方向性に多様性が生じ、個々の心筋細胞における拍動の均一性が失われていた。この結果はET-1による前述の細胞内錯綜配列を支持し、さらにHCMにおける心機能障害の根幹の一部である可能性が示唆された。

次に、その表現型を促進する因子として複数のTrophic factorsを用いて誘導心筋細胞を刺激した結果、Endothelin-1 (ET-1)により、HCM患者iPS細胞由来心筋細胞において、病的表現型が有意に誘導されることが判明した。さらに、ET-1の濃度依存的に病態発現の促進効果がみられ、ET-A型受容体阻害剤により病態発現を抑制できることが判明した。以上の形態学的解析の結果を基に、高速カメラを用いた拍動様式の生理学的解析を行った結果、ET-1によりHCM患者iPS細胞由来の心筋細胞により拍動の均一性が失われることが判明した。この結果は、実臨床におけるHCMの心機能障害の基礎的な一因である可能性が示唆された。最後にHCMのトランスジェニックマウスより得られた心筋細胞を用いてET-1のPathologicalな影響についての解析を行い、iPS細胞由来心筋細胞で得られた前述の実験結果の検証に成功した。本研究結果はHCMの新たな治療戦略の応用へ向けた大きな基礎的役割を果たすことが期待される。HCM患者特異的ips細胞を複数例から樹立し、それぞれにおいて得られた心筋細胞を用いて、HCMの病態発現にET-1が強く関与している可能性を確認した。本研究は現在、国際誌への投稿中である。本研究より、「ET-1-ETtypeA受容体axis」がHCMの病態発現に重要な役割をもつことが示唆された。しかし,ET1が何故HCM患者においてのみ特異的に表現型の発現を促進したのか、そのメカニズムは依然として不明である。そのため、より上流での遺伝的異常の有無の検索が肝要と考えている。また、個々の細胞内におけるサルコメア配列の乱れがどのように組織としての心機能障害に関与しているか、コンピュータシミュレーションを用いた解析を予定している。(抄録なし)
ステップ構造制御基板を用いたパルス光照射結晶成長に関する研究

将来の高効率太陽電池実現のために必要な材料であるInGaNAs系材料の高品質化を目的として研究を行った.結晶成長中における表面反応の制御、具体的には、ステップ密度やステップ端原子などを制御する、あるいは、ガス供給の仕方の(断続供給など)や光照射による表面での成膜種の拡散を促進することが、結晶中の不純物濃度低減ならびに窒素起因の欠陥濃度の減少に有効であることが明らかになり、結晶の高品質化が可能となった.将来の高効率太陽電池実現のために必要な材料であるInGaNAs系材料の高品質化を目的として研究を行った.結晶成長中における表面反応の制御、具体的には、ステップ密度やステップ端原子などを制御する、あるいは、ガス供給の仕方の(断続供給など)や光照射による表面での成膜種の拡散を促進することが、結晶中の不純物濃度低減ならびに窒素起因の欠陥濃度の減少に有効であることが明らかになり、結晶の高品質化が可能となった.GaInNAsを4接合セルの第3セルに用いた多接合型太陽電池の変換効率は、期待された値と比較し低い値に留まっており実用化されていない。この理由は、GaInNAs層における少数キャリアの寿命が著しく短いことにある。少数キャリア寿命が短い理由は、成長方法に起因した残留不純物、あるいは結晶内における窒素濃度の不均一により、再結合中心として働く深いトラップ準位が多数形成されるためとされる。本研究では、上記のような課題を解決し、良好な膜質を有した薄膜を堆積させる技術を実現することを目的とする。今年度は、結晶表面のステップが成長に与える影響を明らかにすることを目的として、結晶成長に用いる基板のオフ角を変え、ステップ数を変化させて実験を行った。その結果、同一の成長条件においても、基板表面のステップ数が多い場合に窒素濃度が増加するなどの結果を得た。加えて、ガリウム、砒素、窒素の各原料ガスの供給のタイミングを変化させるFM-CBE法による成長を試みた。例えば、窒素と砒素の原料は継続して供給するのに対し、ガリウムの原料の供給を断続的に行った。その結果、FM-CBE法による成長により、窒素濃度の上昇、残留不純物量の低下するなどの結果が得られた(学会発表ならびに論文投稿済み)。以上の結果より、CBE法による成長においては、光照射に加え、結晶表面の面方位やステップ構造やテラスの間隔を変えることにより、テラス、ステップ、キンクにおける吸着・離脱・取り込みの各過程を分子レベルで制御することが可能であることが示された。上記の実験に加え、短波長領域の光の結晶成長過程への影響を調べることを目的として、短波長領域の光を含む重水素ランプを設置し、紫外領域の光を成長中の表面に照射できるよう装置の改造を行なった。GaInAsを4接合セルの第3セル材料として用いた多接合型太陽電池は、40%を超える超高効率が実現できるとして期待されている。しかし、少数キャリア寿命が短く、期待するほどの変換効率が得られていない。少数キャリア寿命が短い理由は、結晶内における窒素濃度の不均一や、未解明の欠陥に由来するとされ、本問題の解決が期待されている。一方、さらに将来的には、量子ドットなどの微細な3次元構造を有したデバイスの実現が期待されている。そこで、我々は、上記の課題を解決でき、さらには将来の3次元構造を有したデバイス作成に必要な技術として、ステップ構造の制御とパルス光照射による新たな結晶成長方法に関して研究を進めている。今年度は特に、ステップ構造が膜質に与える影響を明らかにすることを目的とした。具体的には、ステップ密度およびステップ種を変化させたGaAs基板を用いて、GaAsN薄膜のCBE成長を行い、N濃度増加と電気特性向上を試みた。その結果、ステップ種によりN取り込み効率、成長速度、残留キャリア密度、移動度に与える影響が異なる事を見出した。N濃度の観点では、AB-stepが有効である事が示された。また、いずれのステップ種も残留キャリア濃度低下および移動度向上に有効であった。特にAB-stepの試料は、最も残留キャリア濃度が低く、N濃度が増加しているにもかかわらず高い移動度が得られ、電気特性向上に有効である事が示された。従来、本材料系においては、窒素濃度が増加するとそれに伴い結晶性が劣化するとの認識が一般的であった。それゆえ、今回、高窒素濃度においても高品質な結晶が得られことを示すことができたことは、良い結晶性を有する本材料を実現する上で非常に重要な結果である。次年度においては、上記ステップの影響に加えて、光パルスの影響を調べることにより、前記目標の実現に向けて研究を進めていく。GaInAsNを4接合セルの第3セル材料として用いた多接合太陽電池は、40%を超える高い変換効率が期待されている。しかし、少数キャリア寿命が短く、期待されるほどの変換効率が実現されていない。さらに、将来的には、量子ドット構造の採用なども期待されている。そこで、我々は、上記課題を解決でき、さらには将来の3次元構造を有したデバイス作成に必要な技術として、基板表面のステップ構造の制御と成長中のパルス光照射による新たな結晶成長方法に関して研究を進めている。今年度は、化学ビームエピタキシャル成長によって堆積した結晶の特性と表面での反応制御との関係をホール測定の温度依存性より調べた。

ホール測定結果の解析の結果、GaAsN結晶中の散乱体の数が窒素濃度と増加した。本散乱体が窒素に起因する欠陥と思われる。散乱断面積の測定温度依存性から、本散乱体が点欠陥程度の大きさを有している可能性が示された。結晶表面での窒素系製膜種の拡散をステップ構造により制御したところ、同一の窒素濃度において窒素起因の欠陥密度が減少した。また、DLTS測定により、窒素起因の再結合中心が見つかった。再結合中心の構造解析とそれらに与える表面反応制御の影響を明らかにすることが今後重要である。以上述べたように、従来窒素濃度に比例して単純に増加すると考えられていた窒素起因の欠陥密度を、化学ビームエピタキシャル成長時の表面反応の制御(ステップ構造、供給の仕方、光照射など)により低減できることが示された。
アモルファス超耐食バルク合金溶射皮膜の生成とそのナノ組織化した皮膜の特性

Fe-10Cr-10Mo-2C-8P(A合金),Fe-16Cr-30Mo-4C-2B(B合金)およびFe-16Cr-30Mo-2C-1B-7P(C合金)の溶射用合金粉末を作製し,プラズマ溶射(APS)および高速フレーム溶射(HVOF)による大気溶射で皮膜を作製した.HVOF溶射ではすべての合金で完全な非晶質皮膜が得られた.一方APS溶射では,BおよびC合金のみ完全な非晶質皮膜が得られた.HVOF皮膜の1規定の塩酸水溶液中における陽極分極曲線から,A合金の電流密度はBおよびC合金と同程度で耐食性はほとんど同じであると評価された.また塩酸水溶液中におけるAPS皮膜の浸漬腐食試験では,A合金はSUS316Lバルク材と同程度の耐食性を示した.一方,BおよびC合金の侵食度はA合金の1/100程度の優れた耐食性を示した.皮膜を焼き戻すとA合金は、フェライト、M_<23>C_6およびM_7C_3炭化物およびM_3Pリン化物、B合金は、フェライトおよびM_<23>(C, B)_6およびM_7(C, B)_3炭ホウ化物,C合金は、フェライト、M_<23>(C, B)_6およびM_7(C, B)_3炭ホウ化物およびM_3Pリン化物からなる皮膜となることがわかった。また,B合金のHVOF皮膜を加熱して結晶化が終了した時,10nm程度の微細粒組織が形成されていることが透過電顕観察から明らかとなった。さらに,合金CのHVOF皮膜を948Kで100hr保持しても,ナノ組織を維持していることが示された。焼き戻しした皮膜は溶射したままの皮膜と比較して、耐塩酸性は劣化していた。しかし,塩酸水溶液中のニッケル基自溶合金皮膜の陽極分極曲線と比較すると腐食電位は貴であり、不動態域の電流密度は低い値を示し、自溶合金皮膜よりも耐塩酸性に優れた皮膜であることが分かった。Fe-Cr-Mo-(C,B,P)非晶質合金は,非晶質形成能が大きく非晶質化しやすい合金である.Fe-10Cr-10Mo-2C-8P(A合金),Fe-16Cr-30Mo-4C-2B(B合金)およびFe-16Cr-30Mo-2C-1B-7P(C合金)の溶射用合金粉末を作製し,プラズマ溶射(APS)および高速フレーム溶射(HVOF)による大気溶射で皮膜を作製した.ある一定の溶射条件において,HVOF溶射ではすべての合金で完全な非晶質皮膜が得られた.APS溶射ではBおよびC合金で完全な非晶質皮膜が得られ,A合金では結晶質の混在する非晶質皮膜が得られた.皮膜の性状は粉末粒度が小さくなると皮膜が級密になった.

HVOF皮膜ではほとんど酸化物が見られないが,APS皮膜では酸化物層が確認された.皮膜の硬さはA合金で800900Hv,BおよびC合金で10001200Hvで,APS皮膜の方が硬さは高く,酸化物によるものと考えられる.皮膜の1規定の塩酸水溶液中における陽極分極曲線は,HVOF皮膜ではA合金が最も腐食電位が高いが,A合金の電流密度はBおよびC合金と同程度で耐食性はほとんど同じであると評価される.APS皮膜はHVOF皮膜よりも腐食電位は低く,電流密度は高くなった.特に,A合金は電流密度がHVOF皮膜よりもかなり大きく,耐食性が悪いと評価される.塩酸水溶液中におけるAPS皮膜の浸漬腐食試験では,A合金ではSUS316Lバルク材と同程度の耐食性を示した.一方,BおよびC合金は侵食度はA合金の1/100程度で優れた耐食性を示した.本年度は,初年度得られた非晶質皮膜の焼き戻しにより生成するナノ組織の構造を詳細に調べ,さらに得られたナノ皮膜に対して,酸性環境に対する耐食性を評価し,超耐食ナノ皮膜としての可能性を追求した.Fe-10Cr-10Mo-2C-8P(A合金),Fe-16Cr-30Mo-4C-2B(B合金)およびFe-16Cr-30Mo-2C-1B-7P(C合金)すべての合金皮膜において,X線回折パターンから,A合金の皮膜は、フェライト、M_<23>C_6およびM_7C_3炭化物およびM_3Pからなる皮膜となり、B合金の皮膜は、フェライトおよびM_<23>(C,B)_6およびM_7(C,B)_3炭ホウ化物からなる皮膜となり,C合金の皮膜は、フェライト、M_<23>(C,B)_6およびM_7(C,B)_3炭ホウ化物に加えて、リンの添加によるM_3Pリン化物からなる皮膜となることがわかった。B合金のHVOF皮膜を加熱して,丁度結晶化が終了した時の透過電顕写真から,10nm程度の微細粒組織が形成されていることが分かった。電子線回折パターンもリングパターンとなっており,形成された組織が非常に微細であることが示唆された。合金Cの場合は,B合金ほど細かくないがナノ組織を形成していることが分かった。B合金と同様に,形成された組織が非常に微細であるために電子線回折パターンもリングパターンとなっていた。合金CのHVOF皮膜を948Kで100hr保持しても,ナノ組織を維持していることが示された。焼き戻しした皮膜は溶射したままの皮膜と比較して、全ての合金において腐食電位は卑で、電流密度が大きく増加しており、耐塩酸性は劣化していた。しかし,ニッケル基自溶合金皮膜と比較して、腐食電位は貴であり、不動態域の電流密度は低い値を示すことから、自溶合金皮膜よりも耐塩酸性に優れた皮膜であることが分かった。
肝癌増殖におけるエキソソームを介した機能性RNA輸送機構の解明と治療応用

ゲノム上のultraconserved elementsとその転写産物であるultraconserved RNA (ucRNA)は、生物学的に重要な役割を持つことが強く示唆され、肝細胞癌において、エキソソームを介した輸送されるucRNAの同定と機能解析を試みた。ヒト肝癌細胞株由来エキソソームのucRNA発現の網羅的解析をカスタムPCRアレイプレートを用いて行い、エキソソーム特異的に高発現する複数のucRNAを同定した。ucRNAが肝癌細胞の細胞増殖制御に関与している事が明らかにした。また、ヒト肝癌組織におけるucRNA発現の網羅的解析で、癌部に特異的に高発現を示すucRNAを同定した。本研究は、肝細胞癌の増殖におけるエキソソームを介した機能性RNA輸送機構を明らかにし、診断マーカーおよび治療標的の発見を目的とするものである。肝癌における細胞間コミュニケーションにおいて、分泌タンパクを介した細胞増殖制御の他に、エキソソームを介したマイクロRNA輸送による増殖制御機構が存在するが、マイクロRNA以外の機能性RNA輸送に関しての報告はほとんどなされていない。比較ゲノム学の手法により発見されたゲノム上のultraconserved elements、その転写産物であるultraconserved RNAは、生物学的に重要な役割を持つことが強く示唆され、大腸癌・白血病および肝細胞癌においてその発現プロファイルが異なることが明らかになったが、エキソソームを介したultraconserved RNA輸送はまったく明らかにされていない。われわれは、5種類のヒト肝癌細胞株の培養上清からエキソソームを回収した。カスタムデザインのPCRアレープレートを用いて、エキソソームにおけるultraconserved RNA発現の網羅的解析を行い、エキソソームに特異的に高発現する複数のultraconserved RNAを同定した。肝癌細胞において、これらのultraconserved RNAをノックダウンし、肝癌細胞の増殖に与える影響を検討したところ、数種のultraconserved RNAが肝癌細胞の細胞増殖制御に関与している事が明らかとなった。このうち1種のultraconserved RNAの全長を解析し、その配列を明らかにした。1種のultraconserved RNAの発現プラスミドベクターを現在作成し、肝癌細胞株における強制発現系を構築中である。われわれは、5種類のヒト肝癌細胞株の培養上清からエキソソームを回収し、カスタムデザインのPCRアレープレートを用いて、ultraconserved RNA発現の網羅的解析を行い、エキソソームに特異的に高発現する複数のultraconserved RNAを同定した。肝癌細胞において、これらのultraconserved RNAをノックダウンし、肝癌細胞の増殖に与える影響を検討し、数種のultraconserved RNAが肝癌細胞の細胞増殖制御に関与している事が明らかとなった。また、ヒト肝癌組織(切除検体)におけるultraconserved RNA発現の網羅的解析を、カスタムPCRアレイプレートを用いて解析し、癌部に特異的な高発現を示すultraconserved RNAとしてuc.88およびuc.252を同定した。uc.88の成熟転写産物はマイナス鎖から転写される588bのlong non-coding RNAと推測された。

ゲノム上のultraconserved elementsとその転写産物であるultraconserved RNA (ucRNA)は、生物学的に重要な役割を持つことが強く示唆され、肝細胞癌において、エキソソームを介した輸送されるucRNAの同定と機能解析を試みた。ヒト肝癌細胞株由来エキソソームのucRNA発現の網羅的解析をカスタムPCRアレイプレートを用いて行い、エキソソーム特異的に高発現する複数のucRNAを同定した。ucRNAが肝癌細胞の細胞増殖制御に関与している事が明らかにした。また、ヒト肝癌組織におけるucRNA発現の網羅的解析で、癌部に特異的に高発現を示すucRNAを同定した。網羅的解析を行い同定したultraconserved RNAの細胞増殖に対する役割を大まかに推定するためにノックダウン実験を実施したが、いくつかのultraconserved RNAにおいては細胞内における発現を十分低下させることが困難であり、予定よりも多くの手法での検証が必要となった。同定したultraconserved RNAの全長を明らかにする過程で、肝癌細胞内でのendogenousな発現量が低い転写産物に対して、クローニングを行うことが困難であったため、予定よりも長い時間を費やすこととなり、計画がやや遅延している。肝臓病学RACE法を用いてクローニングを行ったが、おそらく細胞内でのendogenousな発現量の問題で全長を明らかにできなかったultraconserved RNAがあったため、細胞内での発現が比較的高いultraconserved RNAの候補を用いて当初の計画に沿って実験を遂行する。また、東日本大震災で損壊した実験施設の改修のため、2013年11月から現時点まで、実験施設の使用が制限されていることから、予定通りの実施が行えず、計画がやや遅延している。同定したultraconserved RNAの全長を明らかにする過程で、肝癌細胞内でのendogenousな発現量が低い転写産物に対して、クローニングを行うことが困難であったため、予定よりも長い時間を費やすこととなり、計画が遅延した。このため、当初、同定したultraconserved RNAの全長の配列を明らかにし、完全長のultraconserved RNA(転写産物)を合成してナノ粒子に封入し、エキソソームを模倣した系で機能解析を行う予定であったが、計画の遅延のため施行しておらず、この実験系に必要な物品を購入していないため、計画と使用額に差が生じた。