hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オンラインとオフラインの学習履歴データを統合したダッシュボードの開発と評価

大学における学習管理システムの運用において、教育改善を目的とした学習履歴データの活用が課題となっている。さらに、知識伝達型の授業から知識活用型のアクティブラーニング型授業の導入推進により、学生の成果をどのように測定・評価するかが課題となっている。学習管理システムのmoodleやその他システムからの学習履歴データと授業での学習活動のデータを統合して、分析された学習履歴データと授業の学習過程の情報の両方のデータを可視化するダッシュボードの開発を行うことで、教育支援の体制を目指すことを目的としている。2018年度は、学習ログを表示するためのダッシュボード開発の先行研究の調査を行った。ダッシュボード開発の課題は、「何を表示するか」と「どのように表示するか」という2つに分けられる。まず、何を表示するかについては、現在様々な研究が行われている状況にあり、どのように表示をするかについては、可視化技術や分析ツールが多数利用できる環境にあり、それらを利用することで、比較的容易に可視化を行える状況である。オフライン学習のデータ収集としては、協調学習における座席レイアウトの比較研究について、学生の学習活動のプロセスパフォーマンスについて、分析を行い、アメリカ教育学会・年次大会(AERA 2018 AnnualMeeting)と日本教育工学会研究会にて、発表を行い、その成果をまとめてBritish Jornal of Educational Technologyに論文投稿をした。所属機関を異動したこともあり、オンラインデータの取得に関して、moodleからのデータ収集方法に関して変更があったため、新たな協力者を探す必要があった。そのため、研究環境の構築に時間がかかった。協調学習の会話データの分析を行い、論文投稿を行った。アメリカ教育学会の年次大会(AERA 2018 Annual Meeting)と日本教育工学会研究会において、オフラインのデータ収集方法について、文字データと映像データの分析を行った。オフラインのデータ収集方法のシステム開発とオンラインのデータ収集について、データ収集を行い、ダッシュボードのシステム開発へとつなげる予定である。本研究は、学習管理システムを導入している大学は半数以上あり、大規模かつ持続的なシステム運用を行う場合には、教育改善を目的とした学習履歴のデータの活用が課題である。また、知識伝達型の授業から知識活用型のアクティブラーニング型授業の導入により、学生の成果をどのように測定・評価するかが課題となっている。学習管理システムのmoodleからの学習履歴データと授業での学習活動のデータを統合して、分析、整理した学習履歴データと授業の学習過程の情報の両方のデータを可視化するダッシュボードの開発を行うことで、教育支援の体制を目指すことを目的としている。2017年度は、ラーニングアナリティクスにおける学習ログを表示するためのダッシュボードの概要とそれらの先行研究の調査を行った。ダッシュボード開発の課題は、「何を表示するか」と「どのように表示するか」という二つに分けられる。さらに、オンライン教育による情報セキュリティ教育を実施して、データ分析を行い、教育システム情報学会研究会で報告を行った。オフライン教育としては、協調学習における座席レイアウトの比較研究について、学生のパフォーマンスについて、分析を行い、アメリカ教育学会・年次大会の申し込みを行った。関係する研究論文の調査と研究会においてダッシュボードの提示方法について、議論を行った。授業データのデータ収集については、授業中の教員からの支持やグループ活動の発言内容や発言数等をExperience APIかIMS Caliperの形式に変換して、ラーニングレコードストアに保存するように検討、準備を進めている。2018年度前半は、協調学習を行ったグループの会話データの分析を行い、論文投稿を予定している。会話データは、カテゴリー分析を行う予定である。

後半については、可視化方法について、検討を行い、開発体制を整える予定である。オフラインのデータ収集方法のシステム開発とオンラインのデータ収集について、データ収集を行い、ダッシュボードのシステム開発へとつなげる予定である。当該助成金が生じた状況として、研究代表者の所属機関の異動により、4月に予定していたアメリカ教育学会年次大会へ参加できない状況となったため旅費としての支出を行わなかったためである。翌年度分として、請求した助成金と合わせた使用計画については、旅費かシステム開発の環境構築に支出する計画である。
異方的超伝導体の超伝導ギャップ構造の解明

これまで超伝導ギャップにおけるノードの存在は磁場侵入長、比熱、NMR等の方法を用いて明らかにされてきた。しかしながらこれらの方法ではノードの方向まで決定することは事実上不可能であった。ノード構造を決定する最も直接的な方法は光電子分光や位相敏感法を用いた方法である。しかしながらこれらの方法は現在までのところ高温超伝導体以外の超伝導体には適用できていない。またこれらは表面のプローブであり固体表面とバルクが同じ対称性を持つかどうかは自明ではない。したがって異方的超伝導体に関する膨大な研究が国内外でなされてきたにもかかわらずその超伝導ギャップ構造の詳細はほとんどわかっておらずその超伝導発現機構の解明は遅々として進んでいないのが現状である。本プロジェクトは「超伝導のギャップ構造をバルクの測定で決定できるか?」という問題意識のもとで始められた。平成16年度は主として(1)異方的超伝導体の超伝導ギャップ構造(2)空間的に不均一な新しい超伝導状態(3)非フェルミ流体状態での輸送現象の研究を行った。(1)では反強磁性と超伝導が共存し反強磁性スピン波が超伝導と強く結合するUPd_2Al_3および空間反転対称性が破れた超伝導体CePt_3Siの超伝導ギャップ構造を熱伝導により調べた。(2)では準2次元重い電子超伝導体CeCoIn_5の低温強磁場超伝導相で40年前にその存在が予測され未だ確認されていないFFLO相の存在を超音波と核磁気共鳴により明らかにした。(3)ではCeCoIn_5は量子臨界点近傍にありノーマル状態において非フェルミ流体的振る舞いが観測される。我々はホール効果、磁気抵抗、ネルンスト係数の測定を行いこの非フェルミ流体領域における輸送現象の異常性を研究したこれまで超伝導ギャップにおけるノードの存在は磁場侵入長、比熱、NMR等の方法を用いて明らかにされてきた。我々はホール効果、磁気抵抗、ネルンスト係数の測定を行いこの非フェルミ流体領域における輸送現象の異常性を研究した本年度は主として異方的超伝導体の超伝導状態及びノーマル状態の研究を行った。スクッテルダイト超伝導体PrOs_4Sb_<12>の超伝導状態の研究では、熱伝導度を磁場を様々な方向にかけて測定することにより低磁場で結晶の対称性を破った2回対称のまた高磁場では4回対称の超伝導波動関数が現れていることを明らかにした。このことはこの超伝導体で磁場と温度により対称性が異なる相を持つことを示している。我々は引き続き中性子小角散乱の実験により磁束格子の観測を行い渦糸格子にも2回対称性が現れることを明らかにした。現在超音波の音速測定によりこの系の超伝導状態の解明を行っている。次に2次元重い電子超伝導体CeCoIn_5のノーマル状態において電気抵抗、ホール係数、磁気抵抗を測定しこれらの量がフェルミ流体の予測とは大きく異なっていることを明らかにした。これらの物理量の温度依存性と磁場依存性はすべて高温超伝導体で観測されたものと類似しており類似したメカニズムにより決定されている可能性を示唆している。また圧力をかけることにより系はフェルミ流体的な振る舞いを示すことも明らかになりつつある。さらに超伝導転移温度以上でゼーベック係数とネルンスト係数を測定した。フェルミ流体理論ではノーマル状態ではネルンスト係数はゼロか極めて小さいことが予測されていたがこの物質ではフェルミ流体理論の予想よりも3桁近い大きな値が観測された。このような巨大なネルンスト係数は高温超伝導体のアンダードープ領域やTMTSF系超伝導体において観測されておりそのメカニズムに関しては今のところ謎であり今後明らかにしていきたいと考えている。現在超音波吸収の実験を行いこの物質の超伝導状態についての詳細な解明を行いつつある。しかしながらこれらの方法ではノードの方向までまで決定することは事実上不可能であった。

ノード構造を決定する最も直接的な方法は光電子分光や位相敏感法を用いた方法である。しかしながらこれらの方法は現在までのところ高温超電導体以外の超伝導体には適用できていない。またこれらは表面のプローブであり固体表面とバルクが同じ対称性を持つかどうかは自明ではない。したがって異方的超伝導体に関する膨大な研究が国内外でなされてきたにもかかわらずその超伝導ギャップ構造の詳細はほとんどわかっておらずその超伝導発現機構の解明は遅々として進んでいないのが現状である。本プロジェクトは「超伝導のギャップ構造をバルクの測定で決定でいるか?」という問題意識のもとで始められた。平成16年度は主として(1)異方的超伝導体の超伝導ギャップ構造(2)空間的に不均一な新しい超伝導状態(3)非フェルミ流体状態での輸送現象の研究を行った。(1)では反強磁性と超伝導が共存し反強磁性スピン波が超伝導と強く結合するUPd_2Al_3および空間反転対称性が破れた超伝導体CePt_3Siの超伝導ギャップ構造を熱伝導により調べた。(2)では準2次元重い電子超伝導体CeCoIn_5の低温強磁場超伝導相で40年前にその存在が予測され未だ確認されていないFFLO相の存在を超音波と核磁気共鳴により明らかにした。(3)ではCeCoIn_5は量子臨界点近傍にありノーマル状態において非フェルミ流体的振る舞いが観測される。我々はホール効果、磁気抵抗、ネルンスト係数の測定を行いこの非フェルミ流体領域における輸送現象の異常性を研究した
磁気共鳴イメージングによる脳神経集団活動の直接観測

臨床用MRIを用い、過渡的な磁化移動現象に関する理論的解析を行った。MRIにおけるMTC効果は、T_1discriminationを取り入れた偽定常状態を仮定することにより、定量的に解析可能であることが分かった。現在、偽定常状態の理論及び応用に関する論文を投稿中である。また、この理論を用い、Pulsed MTCにおける撮像パラメーターを最適化した。同様に、オフレゾナンス強度分散曲線から、非線型最適化を行い、必要な緩和パラメーターを自動的に算出するプログラムをFortranで作成した。現在、大脳機能画像への応用を行っている。大脳の機能部位においては、BOLD効果以外に、少なくとも活動時に高分子集合体の割合が減少していることが示唆されている。一方、大脳機能部位間の相関を検出するために、多次元タスク系列を作成した。複数のタスクを特定の周波数でラベルすることにより、それぞれのタスクに対応した機能部位が同定可能となり、同時にそれらの間の時間的相関、機能特異的周波数、及び、両者の連合部位(複数の機能に属する部位)を同定することが可能となった。現在、被験者に対して複数の生理学的検査を行いながら、脳機能検出イメージング(fMRI)(Echo Planar Imagingによる)を行っている。平成7年度9年度・科学研究費補助金・基盤研究(C)(2)により、磁気共鳴イメージング法による大脳活動の定量的解析、及び大脳機能部位間の相関検出のための多次元脳機能相関イメージング法が確立され、磁気共鳴イメージングによる脳神経集団活動の直接観測法の確立という当初の目的が達成された。今後は当該方法を用い、大脳の機能相関を観測すると共に詳細な定量的解析を行って行きたいと考えている。現在まで、主にNMRを用い、蛋白質ゾル及びゲル等のファントムを試料として、磁化移動実験及び解析を行っている。水プロトンのオフ・レゾナンス照射分散曲線を解析することにより、生体組織内の自由水の磁化のみの情報から、固体に近い線形を有する高分子成分のスピン濃度や線幅を推定出来ることが分かった。一方、ウサギ迷走神経繊維の静止状態及び興奮状態の縦緩和時間の解析から、両状態においては高分子集合体形成量あるいは水和量に差のあることが分かった。神経細胞においては静止時と興奮時で、Tubulin等の高分子の集合状態に差があり、縦緩和時間が異なると考えられる。MTCにより、これら高分子の集合状態をイメージングすることが可能であると推測されるため、脳機能イメージングにMTCを応用した。その結果、ヒトの大脳機能部位周囲の血管はBOLD効果により描出され、MTCによりこの効果はさらに増幅されることが分かった。しかしこの効果が真にMTCを反映しているかどうかは、疑わしい。何故なら、臨床用のMRI機では、実験用のMRI機と異なり、オフ・レゾナンス照射が、人体に与える影響を考慮して、系が平衡に達する程には十分行えないからである。即ち、磁化移動現象の一過性の影響をみていることになる。一過性の磁化移動現象がどこまで高分子の集合状態を反映しうるのか、現在実験的及び理論的に考察を行っている。臨床用MRIを用い、蛋白質(アルブミン)ゲル及び脳腫瘍を使用し、過渡的な磁化移動現象の実験及び解析を行った。その結果、Bryantらが提唱した時間依存変形ブロッホ形式の定常解でうまく説明出来ることが分かった。またこの際T_1 discriminationの効果が大きくコントラストに寄与することが見出された。同時に、Pulsed MTCに用いられるパルスの条件(撮像パラメーター)を最適化した。オフレゾナンス強度分散曲線から、非線型最適化を行い、必要なパラメーターを自動的に算出するプログラムをFortranで作成した。現在、脳腫瘍等の特異的検出に応用可能かどうか、データを収集しているところである。

一方、臨床用MRIを用い、被験者に対して以下のような生理学的検査を行いながら、脳機能検出イメージング(fMRI)(Echo Planar Imagingによる)を行った。(1)引き算。(2)ステレオ・ドットグラムの立体視。(3)線分の角度依存性。(4)星型の認識。(5)文章認識。(6)漢字とカナの認識。(7)フラクタル図形の認識等を既に行った。刺激onとoffでt検定を行い、このうちで比較的優位な差が出たのは(1)、(2)、(5)であった。その他、心理学的検査で使用できるものを出来る限り、全てスクリーニングしている。Echo Planar Imagingの場合、Pulsed MTCの効果は少ないので、Gradient Echo系列を使用して、デザインされた形状パルスが、脳機能検出イメージングにどの程度、特異的なコントラストを与えるかを現在検討している。またC言語を使用し、独自のコントラスト計算方法を考案している。臨床用MRIを用い、過渡的な磁化移動現象に関する理論的解析を行った。MRIにおけるMTC効果は、T_1 discriminationを取り入れた偽定常状態を仮定することにより、定量的に解析可能であることが分かった。現在、偽定常状態の理論及び応用に関する論文を投稿中である。また、この理論を用い、Pulsed MTCにおける撮像パラメーターを最適化した。同様に、オフレゾナンス強度分散曲線から、非線型最適化を行い、必要な緩和パラメーターを自動的に算出するプログラムをFortranで作成した。現在、大脳機能画像への応用を行っている。大脳の機能部位においては、BOLD効果以外に、少なくとも活動時に高分子集合体の割合が減少していることが示唆されている。一方、大脳機能部位間の相関を検出するために、多次元タスク系列を作成した。複数のタスクを特定の周波数でラベルすることにより、それぞれのタスクに対応した機能部位が同定可能となり、同時にそれらの間の時間的相関、機能特異的周波数、及び、両者の連合部位(複数の機能に属する部位)を同定することが可能となった。現在、被験者に対して以下のような生理学的検査を、同時に複数行いながら、脳機能検出イメージング(fMRI)(Echo Planar Imagingによる)を行っている。(1)引き算。(4)星型の認識。(5)文章認識。(7)フラクタル図形の認識等を行っている。この結果、前頭葉から頭頂葉にかけて、タスクを遂行しようという`意志'に関した活動が、散在していることが示唆された。
山風が都市ヒートアイランドに及ぼす影響に関する研究

ドイツでは、夏季の暑熱緩和と冬季の大気汚染負荷の低減のため、「風の道」に代表されるような都市の気候に配慮した都市計画が効果的に実践されている。しかし、日本の都市においては、「風の道」の必要性を議論するために必須である風に関する基本的なデータ、例えば季節毎の静穏日の頻度や風速の度数分布など、を分析することから始めなければならない段階にある。そこで、本研究では、まず「風の道」に関する従来の研究や実践についてレビューを行い、「風の道」の日本やアジアの都市への適応可能性について議論を行った。また、ドイツのシュツットガルト市のような典型的な内陸盆地の都市である長野市では、夜間に山風が出現し、それが市街地の中心部に吹き込むことが確認されている。山風が出現する気象条件では、都市ヒートアイランドも同時に出現する可能性が十分あるため、この山風が運ぶ冷気によってヒートアイランドが緩和されることが期待できる。そこで本研究では、長野市における山風の特性を気象観測により明らかにし、「風の道」によるヒートアイランド緩和の可能性について議論した。また、数値シミュレーションによる山風(冷気流)の発達に関する検証も行った。以上の結果にもとづき、裾花川から吹走する山風の影響を考慮した長野市のクリマアトラスを試作し、長野市の都市計画に対する気候への配慮すべき点について提案した。長野市において、裾花川に沿って市街地に流入する山風の特性を明らかにするため、定点気象観測を行った。山風日は次のように定義される。1)長野地方気象台における20時4時の平均風速が2.0m/s以下、2)長野県庁と気象台の20時4時における平均風速差が2.0m/s以上。これらの定義により、2000年7月2003年6月の期間に抽出された山風日は200事例であった。山風は18時以降徐々に風速が強まり、22時1時に5m/s前後のピークを示し、その後緩やかに風速が弱まっていく。山風は一年を通じて出現するが、特に4月と10月で頻度が高く、8月や1月、12月に低い。山風は放射冷却の強い夜間に顕著に現れることから、移動性高気圧に覆われる日の多い月にその頻度が高くなると考えられる。一方、8月に出現頻度が低いのは大気中の水蒸気量が多く放射冷却が強まらないためではないかと考えられる。山風の吹走開始時刻および終了時刻を県庁の風向が変化する時刻を基本として求めたところ、開始時刻は日の入りに同調するような季節変化を示していたものの、終了時刻と日の出との関係は顕著ではなかった。おそらく、観測地点の高度で山風を捉えることができなくなった時刻が、現象としての山風の終了時刻とは一致していないためではないかと考えられる。また、2003年11月1日3日に市街地中心部の鍋屋田小学校校庭において、係留気球観測を行った。同期間に市内の数ヶ所において風向風速計を設置し、パイロットバルーン観測も行った。風速ピークの高度は夜半から明け方にかけて地上50m100m以上へと上昇するように見られた。風速ピークの上昇とともに、その下層では風速が弱まり、弱いながらも気温は逆転していた。市内9ケ所の風向風速データより山風の吹走範囲を考察したところ、明瞭に確認できる場所は比較的狭い範囲であった。今年度は長野市街地における山風の実態および山風が都市ヒートアイアンドに及ぼす影響を把握するため、以下のような観測を実施した。(1)山風吹走地点把握のための風分布観測長野市街地の屋上9地点において、風向風速および気温の定点観測を昨年度に引き続き実施した。その解析結果から山風の吹走範囲について把握を試みた。山風の吹走範囲は、裾花川谷口から吹走方向に約3km風下側の地点まで確認できた。また、直交方向には裾花川谷口から約2km風下側の地点において幅約2kmにわたり確認できた。そのほか、吹走方向では風上側ほど山風の開始時刻が早く、逆に終了時刻が遅かった。一方、直交方向では大きな違いはみられなかった。

風速は風下にいくほど弱く、また風の軸から離れた方が弱かった。(2)山風吹走時における地上気象要素の時間変化山風が地上気象要素に及ぼす影響を把握するため、山風吹走地点および非吹走地点において、風、気温、温度などの気象観測を夏季(8月24日26日)に実施した。今回は天候に恵まれず、観測期間中は明瞭な山風は出現しなかったため、解析に充分なデータは取得できなかった。(3)ヘリコプターによる地表面温度分布および気温鉛直分布観測ほか裾花川上流の山地斜面で形成された冷気がどのように市街地へ到達するかを検討するための数値シミュレーションを行い、長野市への冷気の供給パターンが描き出され、典型日の地上風系との比較が行われた。加えて、ヘリコプターやASTER衛星による高解像度地表面温度分布データの取得により、系統的に低温のゾーンと山風吹送城との関係の検討が行われたほか、早期における吹送城内外での気温の鉛直プロファイルの相違(地上470m以下で顕著)より、山風による冷却効果の定量化を行った。本年度は昨年度に引き続き、長野市内のビル屋上における山風の観測を継続した。また、これまでに得られたデータのうち、自動車による移動観測で得られた気温分布図の作成および山風吹走時における気温の時間変化について解析を行った。気温分布の観測は数例を除きほとんど午後9時から10時頃にかけて行った。そのうち、2003年夏から約1年間の間に得られた20例について気温分布パターンと山風の有無について考察した。気象条件や山風発生の有無や強弱は観測日によって異なるが、おおよそ山風吹走日には裾花川の谷口から市街地中心部にかけて気温傾度が大きく、谷口に近いほど気温が低くなっていることが明らかとなった。一方、山風の吹いていない日にはそのような傾度はほとんどないか小さかった。また、長野県庁屋上(山風吹走地点)で10分ごとに測定している風向風速および気温の観測結果から、2005年のうち昼夜通して晴の日20例を抽出し、山風の侵入と気温の変化について調べた。山風が侵入して(観測されて)から数十分以内に、1°Cから2°Cの急激な気温低下が確認された。これにより山風の侵入は冷気の移流をもたらすことが明らかとなった。また、長野市周辺地域におけるクリマアトラス作成のため、RAMSを用いた解像度500mのメソスケール数値シミュレーションおよび浅水方程式による冷気流数値シミュレーションを行った。前者により、典型的な7月下旬の静穏日において裾花川谷口より長野盆地へ吹き出す山風が再現され、谷口から離れた地域では再現されなかった。冷気流数値シミュレーションの結果、冷気の厚さが計算開始60分後に250m以上、風速が1m/s以上に達する地域が谷口から市街地にかけてあらわれ、観測の結果に見られた山風の吹走状況と整合的であった。長野市市街地に見られる山風は、裾花川の谷に冷気流が流下して蓄積した冷気が、谷口より吹き出したものと考えられる。
緑茶に特化した味嗜好性視覚化システムの開発

本研究の目的は、嗜好性食品である緑茶に対して、先行研究で構築した好みの味質検出アルゴリズムを用いて、個人が好みを判断している基準となっている味質・強さ(味嗜好性データ)と緑茶味データベース(緑茶味DB)からその個人の嗜好性に合った食品を提示するマッチングアルゴリズムを開発し、視覚化システムを構築することである。まだ口にしたことのない未知の緑茶の中から、その個人の味嗜好性に合った食品を見つけ出すことが出来るシステムとなる。上記の目的を実現するために以下の研究・実験をおこない、真に味嗜好性を合った緑茶を提示できるシステムとなっているかを証明する。
ダブルアフィンヘッケ環の表現論とその可積分系への応用

(1)C^∨C型ダブルアフィンヘッケ環(DAHA)の多項式表現を用いて境界付きqKZ方程式を定式化した。また固有値問題の解によってその方程式の多項式解を構成する手続きを与え、非対称Koornwinder多項式を用いていくつかの具体的な解を構成した。(2)(通常の)qKZ方程式の退化極限におけるその多項式解の構成について、退化DAHAの多項式表現から定式化が可能であろうことが確認された。(3)パラメータが1のべき根における非対称Macdonald多項式とSchur対称多項式の間にある等式が成り立つことが示唆された。qKZ方程式とは、量子群の表現のテンソル積上に働くR行列を用いて定義されるq差分方程式系である。一方、ダブルアフィンヘッケ環とは、アフィンヘッケ環をその部分代数として2つ含む結合代数である。本研究において、境界条件を表すK行列を導入し、境界条件付きのqKZ方程式をR行列とK行列を用いて定式化した。また、C^∨C型ダブルアフィンヘッケ環の多項式表現を用いて、境界条件付きqKZ方程式の多項式解を構成する手続きを得た。Dunkl-Cherednik型作用素やDemazure-Lusztig型作用素の積に関する固有値問題を導入し、この固有値問題の解から方程式の解を構成することができる。非対称Koornwinder多項式を用いて、境界付きqKZ方程式の多項式解の具体例をいくつか構成した。(この部分は茂地圭一氏との共同研究)この結果の意義は以下のとおりである、まず、Frenkel-Reshetikhinにより導入されたqKZ方程式は、境界条件がない方程式系であった。笠谷(本研究代表者)と竹山により、この方程式の多項式解を、A型のダブルアフィンヘッケ環の多項式表現を用いて構成する手法が得られていた。さらに、非対称Macdonald多項式を用いて具体的に解を構成することにも成功していた。また最近、Stokmanにより笠谷-竹山の結果を任意のreducedルート系に拡張する結果が得られていた。本研究は、その結果をnon-reducedな場合に拡張することに成功したものである。C^∨C型はダブルアフィンヘッケ環の枠組みの中では最もパラメータが多い場合であり、この結果は非常に一般的な枠組みを表すと考えられる。また、境界における部分的な反射を表すK行列の導入に成功しており、非常に具体的な解の例をいくつか与えている点にも意義があると考えられる。また、本研究において、A型qKZ方程式のある特別な多項式解は、解に含まれるパラメータの極限をとることで、よく知られたシューア関数と関係するという現象が見つかっている。この現象が成り立つ条件を定式化するために、コンピュータを用いながら具体的な多項式解の構成と極限操作等について計算を続けている。また、ダブルアフィンヘッケ環とは、アフィンヘッケ環をその部分代数として2つ含む結合代数である。このR行列とK行列は反射方程式を満たすものである。(この部分は茂地圭一氏との共同研究)この結果の意義として以下のことが挙げられる、まず、Frenkel-Reshetikhinにより導入されたqKZ方程式は、境界条件がない方程式系であった。本研究代表者と竹山により、この方程式の多項式解を、A型のダブルアフィンヘッケ環の多項式表現を用いて構成する手法が得られていた。また最近、StokmanによりA型の結果を任意のreducedルート系に拡張する結果が得られていた。また、境界における部分的な反射を表すK行列の導入に成功していること、非常に具体的な解の例をいくつか与えていることにも意義があると考えられる。前述のとおり、我々が導入したK行列は反射方程式のひとつの解となっている。最近山田裕二氏により、この反射方程式の解として他にも様々なタイプのものがありうるということが指摘された。

これらK行列の別の解について、表現論的な観点等を用いて意味づけや分類ができないか検討をしている。また、本研究において、A型qKZ方程式のある特別な(次数極小的な)多項式解は、解に含まれるパラメータの極限をとることで、シューア多項式の積と関係するという現象が見つかっている。この現象が成り立つ条件を定式化するために、コンピュータを用いながら具体的な多項式解の構成と極限操作等について計算を続けている。また数学的証明もいくつかの場合に試みている。
肝前駆細胞異常は肝細胞癌発癌の原因となっているか

肝前駆細胞は門脈域周囲のヘリング管と小葉内細胆管に存在し、多くの機能を持つ細胞とされる。この細胞は上皮型中間径フィラメントのcytokeratin19(CK19)やCK7、神経細胞接着分子(NCAM)を発現していると報告されている。近年肝細胞癌発癌においては肝細胞のみならず、この肝前駆細胞も発癌に関与しているという報告がなされた(Roskams 2006)。一方、肝細胞癌は周囲との境界が不明瞭で周囲肝細胞を置換性に発育するいわゆる早期肝細胞癌から脱分化と呼ばれる現象を経て進行癌へと進展する事がわかっている。前出のRoskamsらの報告では色々な分化度の肝細胞癌を用いてその検討を行っているため、どの段階でCK7やCK19を発現する形質が獲得されたかはわからないため、肝前駆細胞が肝細胞癌発癌に関与しているかは正確にはわからない。そこで肝前駆細胞からの発癌経路の存在の有無を検証するため、早期肝細胞癌である初期高分化肝細胞癌症例79例を対象にCK19の免疫組織化学を行った。早期高分化肝細胞癌においては従来報告されているような腫瘍細胞が5%以上CK19陽性を示す症例は存在しなかった。腫瘍組織内に残存する可能性のある胆管細胞(CK19陽性になる)との鑑別が厳密には困難であったため、腫瘍組織内に残存する門脈域から十分にはなれた位置にCK19陽性腫瘍細胞が存在する症例を改めてCK19陽性症例とすると陽性症例は79例中24例(30%)に見られた。そこでCK19陽性例と陰性例を比較するために臨床病理学的に検討したところ、背景となる肝臓組織で肝細胞不規則再生の所見の一つである多形化が見られる症例にCK19陽性症例が有意に多く見られた(p<0.01)。一方、Large cell dysplasiaや前癌病変とされるSmall cell dysplasiaが見られる肝臓にはCK19陽性症例はあまり認められない傾向が見られた(p<0.1)。これらの結果より、肝前駆細胞はいわゆる前癌病変からの発癌にはあまり関与せず、むしろ多形化が見られる肝臓において発癌の際に何らかの関与をしていることが推察される。現在更に検証を進める為に多重蛍光の系を確立している最中である。肝細胞癌の発癌メカニズムを解明することは予防医学的にも一次予防のための重要な意味を持つ。発癌メカニズムを明らかにするための基本的なアプローチの一つは初期癌病変の詳細な観察である。初期高分化肝細胞癌は、進行肝細胞癌と異なり、線維性被膜を有さず、周囲非癌肝細胞に対して置換性発育を呈するなどの特徴を有する。また、その内部に門脈域が残存することが知られている。この初期高分化肝細胞癌について、研究代表者らは初期高分化肝細胞癌で前癌病変を混在する癌としない癌に分類し、混在する癌は腫瘍径が大きく、硬変肝に多く(Taguchi,2002)、その背景の肝細胞のクローナリティーが多彩であることを示す組織像を有する肝臓に多く見られる(Taguchi,2005)ことを報告してきた。両者は発癌の背景とその機序が異なることが予想される。前癌病変が混在する癌は壊死炎症反応によって出現する種々の肝細胞クローンの中から前癌病変が発生し、発癌に結びつくと考えられるが、混在しない癌についての詳細は不明である。その機序の候補の一つに肝前駆細胞の癌化があげられる。これは小葉間胆管と肝細胞に介在する門脈域内のヘリング管に存在するとされる。本研究では肝前駆細胞の発癌への関与を明らかにするのが目的である。肝前駆細胞マーカーとなりうる蛋白群であるKIT、CK19などの同時性同所性発現のみでは骨髄由来の細胞との区別が困難であった。そのため、ヘリング管を共焦点顕微鏡で描出し、そこでのマーカー蛋白群の発現を観察できる系を確立している最中である。更に病的肝の検討によりマーカー蛋白群の発現量比も肝前駆細胞の同定に必要と考えられたため、それらマーカー蛋白群の発現量を画像解析ソフトで定量する系を確立中である。確立後、慢性肝炎、硬変肝、初期高分化肝細胞癌での肝前駆細胞の変化を細胞周期関連蛋白の関与も含め詳細に観察していく予定である。

早期高分化肝細胞癌においては従来報告されているような腫瘍細胞が5%以上CK19陽性を示す症例は存在しなかった。腫瘍組織内に残存する可能性のある胆管細胞(CK19陽性になる)との鑑別が厳密には困難であったため、腫瘍組織内に残存する門脈域から十分にはなれた位置にCK19陽性腫瘍細胞が存在する症例を改めてCK19陽性症例とすると陽性症例は79例中24例(30%)に見られた。そこでCK19陽性例と陰性例を比較するために臨床病理学的に検討したところ、背景となる肝臓組織で肝細胞不規則再生の所見の一つである多形化が見られる症例にCK19陽性症例が有意に多く見られた(p<0.01)。一方、Large cell dysplasiaや前癌病変とされるSmall cell dysplasiaが見られる肝臓にはCK19陽性症例はあまり認められない傾向が見られた(p<0.1)。これらの結果より、肝前駆細胞はいわゆる前癌病変からの発癌にはあまり関与せず、むしろ多形化が見られる肝臓において発癌の際に何らかの関与をしていることが推察される。現在更に検証を進める為に多重蛍光の系を確立している最中である。
診察室で評価可能な簡易フレイル指標の開発

愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした検討において、開眼片足立ち20秒未満および握力低下(男性32.5kg未満、女性19.5kg未満)を組み合わせた簡易フレイルスコアは、軽度認知機能障害(MCI)と有意な相関を示すことを報告した(Sci Reports 2017)。さらに簡易フレイルスコアにbaPWV 1470cm/sec以上を血管機能障害の指標として加えて3項目(最大3点)とした場合、MCIの存在に対する相対リスクは0点を基準とした場合、1点(RR 2.4, 95%CI [1.52-3.64])、2点(RR 4.8, 95%CI [3.10-4.59])、3点(RR 13.0, 95%CI [7.75-21.87])となり、さらにリスク評価が改善した。フレイル合併MCIの臨床的特徴に関する検討をさらに進めた。838名を対象とした検討において、簡易フレイルスコア1点以上を有する269(32%)名をフレイルと定義した。69(8%)例がフレイル合併MCIであった。フレイル合併MCIはより高齢であった。フレイル合併MCI群では、高血圧(68%)、糖尿病(23%)の頻度が他群に比し高く、降圧薬および糖尿病治療薬服用者も多かった。さらにフレイル合併MCI群はbaPWVが高く、頭部MRIにより評価した白質障害が進展していた。フレイル合併MCIに対するロジスティック解析では、年齢(10歳OR 2.6 [95%CI 1.6-4.1])と脳微小血管病(存在OR 2.3 [95%CI 1.2-4.4])が有意な説明変数であった。フレイル合併MCIは、生活習慣病を基盤とした動脈硬化から脳微小血管病を介して進展する可能性がある。危険意思を現在、論文作成中である。愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした研究は順調に進展しており、これまで簡易フレイルスコアに関して2つの英文論文を発表し、さらにフレイル合併MCIという新たなMCI分類を提唱し、その病態に関する研究成果を得ている。研究は終了しており論文化を進める。簡易フレイルスコアの有用性を検討した。愛媛大学抗加齢ドック受診者(n=1125)を対象とした検討において、開眼片足立ち短縮(20秒未満で1点)および握力低下(男性32.5kg未満、女性19.5kg未満で1点)を組み合わせた簡易フレイルスコア(0-2点)は、動脈硬化指数、中心脈圧と有意に関連することを見出し報告した(Int J Cardiol 2016;216:25-31)。さらに簡易フレイルスコアは、頭部MRIで評価した白質障害、血中BNP濃度の上昇、タンパク尿の存在など高血圧性臓器障害の進展とも関連していた(Int J Cardiol 2016;216:25-31)。軽度認知機能障害(MCI)を評価した838例において簡易フレイスコア2点は、年齢・性別で補正後にもMCIの有意なリスク(OR 4.6[1.9-6.9], p=0.0001)であることを認め報告した(Sci Reports 2017 in press)。MCIの存在に対して中心動脈での脈圧の上昇と無症候性ラクナ梗塞の存在がリスクとなったが、簡易フレイスコア2点はこれらとは独立したリスクであった。また、握力低下の基準としてサルコペニア基準(男性32.5kg未満、女性19.5kg未満)を用いて簡易厳格フレイルスコアを算出したところスコア1点でもMCIの有意なリスクとなった(OR 2.3[1.4-3.7], p=0.001)(Sci Reports 2017 in press)。今後は、よりフレイルの強い集団での検討や縦断面での検討を予定している。愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした研究は順調に進展しており、簡易フレイルスコアに関して2つの英文論文を発表することが出来た。簡易フレイルスコアの臨床的有用性が示されたと考えている。愛媛医療センター受診患者を対象とした簡易フレイルスコアとフリードによるフレイル基準との比較研究は、医療センターの倫理委員会の承認を得て、患者のリクルートを開始したところである。愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした検討において、開眼片足立ち20秒未満および握力低下(男性32.5kg未満、女性19.5kg未満)を組み合わせた簡易フレイルスコアは、軽度認知機能障害(MCI)と有意な相関を示し、年齢・性別で補正後にもMCIの有意なリスク(OR 4.6[1.9-6.9], p=0.0001)であることを認め報告した(Sci Reports 2017)。MCIの存在に対して中心脈圧の上昇と無症候性ラクナ梗塞がリスクとなったが、簡易フレイスコアはこれらとは独立したリスクとなった。握力低下の基準としてサルコペニア基準(男性26kg未満、女性18kg未満)を用いて簡易厳格フレイルスコアを算出したところスコア1点でもMCIの有意なリスクとなった(OR 2.3[1.4-3.7], p=0.001)(SciReports 2017)。フレイル非合併MCIと比較したフレイル合併MCIの臨床的特徴を明らかにし、病態に差が存在するか否かを検討した。

全970人中、153名がMCIを有しており、うち81例が簡易厳格フレイルスコア1点以上であり、フレイル合併MCIに分類した。性別には差がなかったが、フレイル合併MCIはより高齢であった。タッチパネル式認知機能テスト点数は両群間に差はなかったが、年齢、性別補正後も遅延再生がフレイル合併MCI群で低値の傾向を示した。ADL、IADLに差はなく、うつスケールであるCES-Dスコアやエプワース睡眠尺度にも両群間で差はなかった。ADLには差が出ない程度のフレイル合併MCIが存在すると考えられる。現在、論文作成中である。愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした研究は順調に進展しており、簡易フレイルスコアに関して2つの英文論文を発表し、さらにフレイル合併MCIという新たなMCI分類を提唱し、その病態に関する研究を進めることが出来た。愛媛医療センター受診患者を対象とした簡易フレイルスコアとフリードによるフレイル基準との比較研究は、患者のリクルートが不十分である。愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした検討において、開眼片足立ち20秒未満および握力低下(男性32.5kg未満、女性19.5kg未満)を組み合わせた簡易フレイルスコアは、軽度認知機能障害(MCI)と有意な相関を示すことを報告した(Sci Reports 2017)。さらに簡易フレイルスコアにbaPWV 1470cm/sec以上を血管機能障害の指標として加えて3項目(最大3点)とした場合、MCIの存在に対する相対リスクは0点を基準とした場合、1点(RR 2.4, 95%CI [1.52-3.64])、2点(RR 4.8, 95%CI [3.10-4.59])、3点(RR 13.0, 95%CI [7.75-21.87])となり、さらにリスク評価が改善した。フレイル合併MCIの臨床的特徴に関する検討をさらに進めた。838名を対象とした検討において、簡易フレイルスコア1点以上を有する269(32%)名をフレイルと定義した。69(8%)例がフレイル合併MCIであった。フレイル合併MCIはより高齢であった。フレイル合併MCI群では、高血圧(68%)、糖尿病(23%)の頻度が他群に比し高く、降圧薬および糖尿病治療薬服用者も多かった。さらにフレイル合併MCI群はbaPWVが高く、頭部MRIにより評価した白質障害が進展していた。フレイル合併MCIに対するロジスティック解析では、年齢(10歳OR 2.6 [95%CI 1.6-4.1])と脳微小血管病(存在OR 2.3 [95%CI 1.2-4.4])が有意な説明変数であった。フレイル合併MCIは、生活習慣病を基盤とした動脈硬化から脳微小血管病を介して進展する可能性がある。危険意思を現在、論文作成中である。愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした研究は順調に進展しており、これまで簡易フレイルスコアに関して2つの英文論文を発表し、さらにフレイル合併MCIという新たなMCI分類を提唱し、その病態に関する研究成果を得ている。愛媛大学抗加齢ドック受診者を対象とした研究は今後も順調に進捗し症例数の蓄積が期待できると考えられる。愛媛医療センター受診患者に関しては、同センターリハビリ科の協力を得て症例の蓄積を行う予定である。症例数の蓄積が困難な場合も想定し、抗加齢ドック受診者を対象に歩行速度の計測を行うことも予定している。
Phase-Field法を用いた非線形組織制御法の開発

本研究はPhase-field法に基づき種々の合金の相分解過程を解析し、計算と実験を比較することによって、本手法の有用性および適応性を明確化するとともに、本手法を用いた非線形組織制御法を構築することを目的とする。主な研究成果は以下のようにまとめられる。1.Al-rich TiAl金属間化合物の相分解においてTi_3Al_5析出相が析出する現象をPhase-field法に基づき解析した結果、相分解初期のツイード構造の配向性は、弾性異方性と拡散係数異方性のバランスによって決まり、相分解後期の析出相の形態は弾性拘束によって支配されることが示された。特に3次元計算により、相分解時間まで計算から正確に予測できることが示唆された。2.ZrO_2-YO_<1.5>における相分解過程をPhase-field法に基づき解析した結果、組織の配向性が弾性異方性と拡散係数異方性に影響されることが明らかとなった。また変調構造の波長の時効温度および時効時間依存性も、計算により定量的に再現できることが示された。3.非晶質半導体/金属二層膜のアニール時に出現するフラクタル状パターン形成を実験的に追究するとともに、Phase-field法に基づき、形成されるパターン形態の定量的再現を試みた。従来、フラクタル構造はモンテカルロ法などの確率論的シミュレーションによって再現されていたが、強い非線形性まで考慮することが出来るPhase-field法によっても十分に解析可能なことを見出した。4.クラスター変分法および副格子モデルと、Phase-field法とを融合させることによって、平衡状態図と直接対応した組織形成の計算手法を確立し、具体的にNi基やIr基の耐熱合金の組織形成を予測・解析できる計算モデルを作成した。現在までの成果は以下のようにまとめられる。2.Al-rich TiAl金属間化合物の相分解においてTi_3Al_5析出相が析出する現象をPhase-field法に基づき解析した結果、相分解初期のツイード構造の配向性は、弾性異方性と拡散係数異方性のバランスによって決まり、相分解後期の析出相の形態は、弾性拘束によって支配されることが明らかとなった。3.Ti-Mo合金の相分解過程を実験的に追及した結果、現在のTi-Mo2元合金の平衡状態図に存在するモノテクトイド反応が存在しないことが見出された。これについて平衡状態図ならびにPhase-field法に基づく理論解析を行った結果、固溶酸素がモノテクトイドを出現させる要因であることが示唆された。4.非晶質半導体/金属2層膜のアニール時に出現するフラクタル状パターン形成に対して、Phase-field法に基づく解析を行った結果、形成されるパターン形態を定量的に再現できた。従来、フラクタル構造は確率論的なシミュレーションによって再現されていたが、強い非線形性まで考慮することが出来るPhase-field法によっても十分に解析可能なことを見出した。これは本手法が線形から非線形にいたる組織制御に対して広い適用性を有することを示唆している。
パーキンソン病治療用多機能ハイドロゲルの実用化に向けた階層的評価

本研究は、パーキンソン病治療で現在目指されている「神経前駆細胞またはドーパミン神経の移植」による治療で利用できる細胞移植用インジェクタブルゲルの開発とその脳内における神経網再建のメカニズムの解明を目的として遂行したものである。本開発ハイドロゲルは、移植神経前駆細胞の移植をターゲットとし、移植細胞の「生着率向上」と「生体内でのドーパミン神経への誘導」の両方を担う。本年度は、前年度からの継続課題であったSemi vivo環境の構築とそれを用いた生体外でのドーパミン神経網の再建のメカニズムの解明、また、国際共同研究強化加速基金(国際共同研究強化)と連携して、細胞移植用完全合成型インジェクタブルゲルの創製に関して検討を進めてきた。前者では、昨年度より改良を重ね、脳組織成分と生体高分子や合成高分子からなるゲル素材が最もベストな環境を構築できるという知見を得た。そこで、ゲル内での神経網の構築について調査した。この検討を進めるにあたり、組織に影響を及ぼさない合成高分子の選定を目的として、二次元基板上にコーティングした高分子への生体分子の相互作用に関する研究も複数展開し、複数の論文発表を行ってきた。Semi vivoゲルの創製に関して、主要な実験結果を得たところであり、これらの研究成果に関する論文発表を2019年秋冬を目標として継続して研究を進める予定である。また、後者は、さらに性能を向上した完全合成型インジェクタブルゲルの開発を目的として2018年2月から開始した課題(国際共同研究強化の課題)であり、本年度は、ベースとなるハイドロゲルの構築に成功した。in vitroでの評価をほぼ終えており採択時の計画通りに進んでいるが、本成果の論文発表のためには、in vivo評価による安全性の立証が必要と考えており、2019年夏秋頃を目指して引き続き検討を進める予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、パーキンソン病の有力な治療法と目される神経前駆細胞移植において、移植細胞生着率の大幅向上と、生体内での細胞制御が可能なハイドロゲルシステムの開発に成功し、パーキンソン病の病態を大きく改善できることを見出した。これは、パーキンソン病治療の大きな発展につながる。しかしながら、ドーパミン神経網と他の神経網との連結など、どのようなイベントが起こり病態改善まで至るのか未だ全容がつかめていない。そこで、不明な点の解明および知見の集積を進め、開発したハイドロゲルシステムの有効性を立証することで、実用化への足掛かりを築くこと目的としている。本年度は、1移植した細胞の組織内でのドーパミン神経への誘導の経時的な追跡、および、2神経網再建とハイドロゲルの消失・移植細胞の組織への統合に関する評価についてを進めてきた。その結果、神経前駆細胞からドーパミン神経への段階的な誘導を観察でき、その細胞がネットワーク構造を形成していることが分かった。しかしながら、パーキンソン病態の改善は、これまでの結果と同様に認められたにもかかわらず、移植細胞のドーパミン神経への誘導効率が予想していたほど大きくなく、アストロサイトへの分化が30%程度認められ、これまでの結果と少し異なる、解釈が困難な結果が得られた。この点について、ホスト細胞の浸潤によるものである予想も踏まえ、再現実験を行うこととし、当初の計画より遅れることになったが、現在、再実験を行い、28年度夏頃までに、結果をまとめ次の段階に進める予定である。2に関しては、MRIによりハイドロゲルの消失を追跡したが、約3ヶ月でほぼホスト組織に置き換わっていることが示された。この点については、材料設計段階から予想された結果とほぼ同様であり、目的通りの結果といえる。これまでの移植実験の結果と少し異なる結果が得られ、解釈が困難であったため、再現実験を行うこととした。動物による再現実験となるため、少し時間を要してしまうことから、予定していた研究計画よりも遅れている。しかしながら、28年度夏頃までに、現在の実験をまとめ、次の段階に進める予定にしている。これまでに、パーキンソン病の有力な治療法と考えられている神経前駆細胞移植において、移植細胞生着率の大幅向上と、生体内での細胞制御が可能なハイドロゲルシステムの開発に成功し、パーキンソン病の病態を大きく改善できることを見出した。これは、パーキンソン病治療の大きな発展につながる(論文投稿中)。本年度は、前年度から継続して検討してきた、1移植した細胞の組織内でのドーパミン神経への誘導の経時的な追跡、および、2神経網再建とハイドロゲルの消失・移植細胞の組織への統合に関する評価を行ってきた。1について、前年度は、神経前駆細胞からドーパミン神経への段階的な誘導を観察できたのみであったが、ネットワーク形成に関しても経時的に認められた。前年度の結果と一致しており、やはり、ドーパミン神経への分化と共に、アストロサイトへの分化が4割程度程度認められ、in vitroで得られていた結果とかなり異なる結果となった。この点について、ホスト細胞の浸潤であるかを評価するために、GFP恒常発現細胞を用い、移植細胞とホスト細胞をトレースできる仕組みで評価した結果、アストロサイトはホスト由来であることがわかった。

2は、MRIによるハイドロゲルの消失と合わせ、組織学的な評価も合わせて行い、約3ヶ月程度で消失していることが裏付けられた。本年度は、上記の成果に加え、細胞移植によって挫滅した線条体に再形成されたドーパミン神経網の運動野などへの統合に関する調査を始めたが、現在も継続評価中である。また、これまでの材料の改良についても検討を始めた。in situでのドーパミン神経への分化に関する経時的評価に関して、昨年度の若干の遅れを本年度取り戻し、「ドーパミン神経は移植細胞由来であり、アストロサイトやミクログリアはホストから供給された細胞、つまり、移植細胞は、ホスト細胞と統合していることを明確にする結果である」という結論を得た。移植ゲルの消失とホスト組織との統合についても、前述の実験と合わせて評価でき、「MRIで得られた3ヶ月程度で全消失」という結果と組織学的評価が大体一致する結果を得た。昨年度より、Semi vivoという生体外でありながらも生体内の挙動を追跡できるシステムの構築を目指してきた。Semi vivoでの組織培養では、酸素量が影響するため、それほど分厚い組織での評価は難しいが、200 um程度での培養で結果が得られるようになってきた。その評価の中で、線条体に移植した細胞が、線条体外に遊走していくことがわかった。これは、大きな発見になるかもしれないと考えている。これまでは、移植細胞は、線条体内でドーパミン神経のネットワークを形成し、ホスト神経と接続されると考え、その評価を行ってきたが、予想とは異なる可能性が出てきた。引き続き、移植後12日で組織を採取しSemi vivo評価を行う今までと同様の系に加え、移植後経時的にラットを飼育し、所定期間後に取りだしてSemi vivo評価に移る系の2つのアプローチで評価していく。一方、電気生理からの神経網再構築を調査する実験では、やはりノイズが非常に大きく、また移植神経の再構築挙動を見ているのか、それともホストの挙動を見ているのかが判断できない状態にある。本年度は、動物の電気生理を専門とする研究者に連携してもらい、実験系の改善および評価系の再構築を行い、未来につながる成果を求めていくこととする。また、本年度は、本課題で構築した移植用ゲルシステムの改良、特にアテロコラーゲンから、完全合成型ゲルへ改良する研究内容で、国際共同研究強化が採択された。このことから、最終年度ではあるが、完全合成型ゲルの構築、またその有用性の評価を進めていく予定である。実績概要で記載した通り、Semi vivo評価系の構築に時間を要したことに加え、新たに移植細胞の線条体からの遊走が強く疑われる結果が得られたことから、これまでの予想を元に進めてきた方針を少し転換したことで、成果を得るまでにもう少し時間を要してしまうため。また、本課題を基研究課題として、国際共同研究強化に採択されたことを受けて、新たに完全合成型ゲルの創製を目指すこととなり、本研究の終着点が増えたことから、研究者自身としては、本研究の進捗はやや遅れていると言わざるを得ないと考えている。
成体型造血の多分化能獲得のための血管内皮細胞の機能解析

c-mybは成体型造血の発生に必須であり、その遺伝子破壊マウスは成体型造血の不全による貧血で胎生15日前後に致死となる。そこで、このc-Mybの詳細な機能解析を行うためにES細胞のin vitro分化系とテトラサイクリン(Tet)による遺伝子発現系を組み合わせて研究を推進した。c-myb遺伝子破壊ES細胞(c-myb-KO/ES)の血管内皮細胞から成体型造血は全く観察されなかった。そこで、c-myb-KO/ESからc-myb遺伝子発現誘導をテトラサイクリン(Tet)制御下で行えるES細胞(c-myb-Tet/KO)を樹立した。血管内皮細胞以降にc-myb遺伝子発現誘導を行うことにより成体型の血液細胞発生が回復したが、野生型と比較してその成体型血液細胞は巨核球および未成熟な赤芽球の増加となった。本年度はリンパ球系への影響を検討した。OP9ストローマ細胞上では、血管内皮細胞からのB細胞分化が起こるが、細胞delta-ligand 1を強制発現させたOP9ストローマ細胞(OP9-DL1細)では、T細胞の分化が起こる。そこで、このT細胞ならびにB細胞への分化の影響を検討した。血管内皮細胞からのB細胞分化はc-mybの発現調節によって回復できなかった。このB細胞分化の間、IL7Rα鎖陽性の細胞は観察されていない。しかし、T細胞分化においてDN2の細胞集団に分化が停止しており、DPへの分化は観察されていない。しかし、若干のCD8陽性細胞が存在していた。DPの細胞集団が存在していないことから、この集団はT細胞ではないと考えている。このようなc-myb機能をマウス個体で確認することを現在始めている。また、未熟な血液細胞においてc-mybの発現上昇が見られている。c-mybの異所性発現は、CD71^<high>Ter119^<positive>以降にGATA2の異常発現を誘導および赤血球分化が抑制された。再度Tetの添加によっても、GAIA2の発現異常および赤血球分化抑制の解除は観察されなかった。血管内皮細胞からCD41^+CD45^+細胞が発生する。この細胞集団は一過性に存在し、野生型では様々な血球を発生した。しかし、c-myb-Tet/KO由来のCD41^+CD45^+細胞集団は、野生型ES細胞由来のような多分化能を有していなかった。さらに、c-myb遺伝子発現誘導を行ってもB細胞発現は全く回復しなかった。Tet濃度によるc-Mybタンパク質分子の発現量を調節してもB細胞は発生しなかった。以上の結果より、c-mybは細胞系譜ならびに各々のステージにおいてもその発現は変化し、細胞の分化を制御していると思われる。