hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
進行癌におけるArf6経路を介した免疫チェックポイントPD-L1の制御機構の解明

免疫回避に重要な役割を担う免疫チェックポイント分子PD-L1のエピジェネティック因子による発現制御や細胞内動態の分子機序は未だ不明な点が多い。これまでに、低分子量G蛋白質Arf6を基軸としたシグナル経路(Arf6経路)が乳癌、腎癌及び膵癌等の浸潤・転移性に根幹的役割を果たしており、転移性乳癌細胞ではp53変異による細胞内メバロン酸代謝経路活性の亢進がArf6経路の活性化に関わる新規分子機序を報告した。昨年度の研究期間において、幹細胞性制御に関わるエピジェネティック因子EZH2がArf6経路因子及びPD-L1の遺伝子発現に関与すること、間葉形質を有する膵癌細胞においてKRAS及びp53変異によるArf6-AMAP1経路の高発現及び活性化がPD-L1の動態制御に関与すること、さらにArf6経路が免疫回避に関与する知見を得た。2018年度の研究期間では、1)EZH2によるPD-L1の発現制御に関わる候補分子の生化学的解析を行い、PD-L1の発現抑制に関わる分子の絞り込みを行った。2)間葉形質を有する膵癌細胞を用い、Arf6-AMAP1経路によるPD-L1の細胞内動態の分子機序を解析する目的で、様々な阻害実験を行った。その結果、メバロン酸経路阻害スタチン及びGGT-II阻害(Arf6経路活性化阻害)、eIF4A阻害剤Silvestrol(Arf6 mRNA翻訳阻害)、mTOR阻害(AMAP1 mRNA翻訳阻害)は、いずれも細胞表面PD-L1が減少する結果が得られた。さらに、PD-L1の細胞表面への輸送に関わるRab familyについて解析を行い、候補分子を同定した。3)Arf6経路と免疫回避の分子機序を解析する目的で膵癌細胞のRNA-seq.解析を行い、候補分子の解析を進めた。これらの結果は、Arf6-AMAP1経路阻害が新たな癌免疫療法につながることを示唆する知見である。エピジェネティック因子EZH2によるPD-L1の遺伝子発現に関わる因子に関し、生化学的解析により候補分子の絞り込みを行ったこと、及び、Arf6経路によるPD-L1の細胞内動態に関し、様々な阻害実験を行うことでArf6-AMAP1経路阻害がPD-L1の動態制御に重要であり、標的となるシグナルを見いだしたことは、当初の計画通りである。さらに、Arf6-AMAP1経路と免疫回避との関連性に関する結果は新しい知見であり、当該研究分野の発展に資するものと期待される。Arf6-AMAP1経路によるPD-L1の細胞内動態の分子機序に関する解析を継続して行う。PD-L1の細胞表面への輸送に関わるRab familyの詳細な細胞内動態制御並びに免疫回避との関連について検討する。また、研究の新展開を促進するためArf6-AMAP1経路による免疫回避の分子機序について解析を進める。Arf6-AMAP1経路を阻害した細胞のRNA-seq.解析より、Arf6-AMAP1が制御する因子に関し免疫回避との関連性について検討を行い、その分子機序について解析する。さらに、Arf6-AMAP1経路阻害とPD-1/PD-L1阻害抗体を用いた腫瘍形性能及び腫瘍組織浸潤免疫細胞に与える影響を解析し、新規癌免疫療法の可能性について検討する。多くの癌種において免疫監視機構から逃避するために免疫チェックポイント分子PD-L1を発現する。しかしながら、PD-L1のエピジェネティック因子による発現制御や細胞内動態の分子機序は未だ不明な点が多い。これまでに、乳癌及び腎癌を例とした解析から、低分子量G蛋白質Arf6を基軸としたシグナル経路が間葉形質を獲得した進行癌の浸潤・転移及び薬剤耐性に関与することを明らかにしてきた。最近、Arf6経路が間葉形質を有する膵癌の浸潤・転移性にも関与することを見出した。本年度において、1)エピジェネティック因子EZH2によるPD-L1の遺伝子発現の分子機序の解析、2)Arf6経路によるPD-L1の細胞内動態制御の解析、3)モデルマウスを用いたArf6経路による腫瘍形成能の解析を行った。1)に関して、ヒト腎癌細胞においてEZH2の発現を抑制した細胞株を樹立し、RNA-Seqによる網羅的解析を行った。解析ソフト並びにTCGA database解析によりPD-L1遺伝子プロモーター上に結合する転写抑制に関わる候補分子の同定を行った。2)に関して、間葉形質を有する膵癌細胞を用いた解析から、KRAS及びp53変異によるArf6-AMAP1経路の高発現及び活性化がPD-L1の動態制御に関与すること、膵癌の悪性化/予後不良に関わるPDGF刺激によるArf6-AMAP1経路の活性化はPD-L1の細胞表面量を促進していることを見出した。3)に関して、膵癌モデルマウス由来の細胞KPCを用いた解析から、AMAP1の発現を抑制することにより同系マウスに移植した癌細胞の腫瘍増殖が抑制されること、一方、in vitro細胞培養や免疫欠損マウスへの移植実験ではコントロールとの間に増殖及び腫瘍形性能に差が見られない結果を得た。従って、間葉形質を獲得した膵癌においてArf6経路が免疫監視の抑制に寄与している知見を得た。エピジェネティック因子EZH2によるPD-L1の遺伝子発現に関わる因子を同定したこと、また、Arf6経路によるPD-L1の細胞内動態に関し、PDGF刺激によるArf6-AMAP1経路の活性化がPD-L1のリサイクリングに関わることで細胞表面量を促進していることを見い出しことは、当初の計画通りである。

さらに、次年度の予定であったモデルマウスを用いたArf6経路による腫瘍形成能の解析から、Arf6経路が免疫監視の抑制に寄与している知見を得ることが出来たので、おおむね計画通りの進捗状況である。免疫回避に重要な役割を担う免疫チェックポイント分子PD-L1のエピジェネティック因子による発現制御や細胞内動態の分子機序は未だ不明な点が多い。これまでに、低分子量G蛋白質Arf6を基軸としたシグナル経路(Arf6経路)が乳癌、腎癌及び膵癌等の浸潤・転移性に根幹的役割を果たしており、転移性乳癌細胞ではp53変異による細胞内メバロン酸代謝経路活性の亢進がArf6経路の活性化に関わる新規分子機序を報告した。昨年度の研究期間において、幹細胞性制御に関わるエピジェネティック因子EZH2がArf6経路因子及びPD-L1の遺伝子発現に関与すること、間葉形質を有する膵癌細胞においてKRAS及びp53変異によるArf6-AMAP1経路の高発現及び活性化がPD-L1の動態制御に関与すること、さらにArf6経路が免疫回避に関与する知見を得た。2018年度の研究期間では、1)EZH2によるPD-L1の発現制御に関わる候補分子の生化学的解析を行い、PD-L1の発現抑制に関わる分子の絞り込みを行った。2)間葉形質を有する膵癌細胞を用い、Arf6-AMAP1経路によるPD-L1の細胞内動態の分子機序を解析する目的で、様々な阻害実験を行った。その結果、メバロン酸経路阻害スタチン及びGGT-II阻害(Arf6経路活性化阻害)、eIF4A阻害剤Silvestrol(Arf6 mRNA翻訳阻害)、mTOR阻害(AMAP1 mRNA翻訳阻害)は、いずれも細胞表面PD-L1が減少する結果が得られた。さらに、PD-L1の細胞表面への輸送に関わるRab familyについて解析を行い、候補分子を同定した。3)Arf6経路と免疫回避の分子機序を解析する目的で膵癌細胞のRNA-seq.解析を行い、候補分子の解析を進めた。これらの結果は、Arf6-AMAP1経路阻害が新たな癌免疫療法につながることを示唆する知見である。エピジェネティック因子EZH2によるPD-L1の遺伝子発現に関わる因子に関し、生化学的解析により候補分子の絞り込みを行ったこと、及び、Arf6経路によるPD-L1の細胞内動態に関し、様々な阻害実験を行うことでArf6-AMAP1経路阻害がPD-L1の動態制御に重要であり、標的となるシグナルを見いだしたことは、当初の計画通りである。さらに、Arf6-AMAP1経路と免疫回避との関連性に関する結果は新しい知見であり、当該研究分野の発展に資するものと期待される。PD-L1の遺伝子発現に関して同定した転写抑制に関わる候補分子がEZH2によりエピジェネティックなヒストンの化学修飾を受けているか否か等の遺伝子発現制御の詳細を明らかにすると共にPD-L1を介した癌細胞の免疫監視からの逃避に関する検討を進める。Arf6経路によるPD-L1の細胞内動態に関して、メバロン酸経路阻害剤スタチンがPD-L1の細胞膜の局在を減少させることを見い出していることからPD-L1の細胞内局在に関わるRabの同定、Arf6経路との関連を当初の研究計画に従って進め、分子実態を明らかにする。
骨形成因子を応用したチタンインプラントの高機能ナノバイオ表面改質

本研究の目的として,1)リン酸化アミノ酸およびリン酸化ペプチドのチタン表面に対する結合・解離特性について,ナノレベルかつリアルタイムで解析し,そのメカニズムを解明するとともに,2)骨形成因子をチタン表面に固定化する手法について検討を行い,以下の結果を得た。1.チタン表面へのリン酸化アミノ酸およびリン酸化ペプチドの結合メカニズムについて,(1)チタン表面は,ゼロ電荷点(pH6.7)より低いpHで正に帯電すること,(2)リン酸基は,負に帯電し,正に帯電したチタン表面に結合すること,(3)リン酸基は,pH2.0以下でチタン表面へいわゆるエッチング様効果をもたらし,強固な化学結合を生じることが明らかとなった。以上の結果より,リン酸化アミノ酸をチタン表面に固定化し,WSCを応用することは,目的のタンパク質を容易に修飾することができ,さらに合成コストを抑制することが可能となることを示唆している。しかしながら,骨形成因子BMP-2をチタン表面に確実に固定化し,その活性を引き出すためには,さらなるデータの蓄積を必要とする。また,本研究の目的の一つであったBMP-2により表面改質されたチタン表面での細胞接着特性については十分な解析を行うことができず,明確な結論を得ていない。したがって,チタンインプラントの高機能ナノバイオ表面改質の確立に向けて,新たな課題が残り,引き続き,検証を行う必要がある。「骨形成因子を応用したチタンインプラントの高機能ナノバイオ表面改質」の手法を確立するために,平成18年度では,アミノ酸およびペプチドをリン酸化し,リン酸化アミノ酸およびリン酸化ペプチドのチタン表面に対する結合・解離特性について,ナノレベルかつリアルタイムで解析し,そのメカニズムを解明することで骨形成因子をチタン表面に固定化する手法の可能性を検証することとした。本年度に行った研究により得られた結果を以下に示した。(3)また,WSCはチタン表面と反応性が高いことが実験により推察されたので,現在は,WSC単体とチタン表面との結合・解離特性についてSPRにより解析を行っている。この点を明らかにした後に,BNP-2についても同様に検討する予定である。1.チタン表面へのリン酸化アミノ酸およびリン酸化ペプチドの結合メカニズムについて,(1)チタン表面は,ゼロ電荷点(pH 6.7)より低いpHで正に帯電すること,(2)リン酸基は,負に帯電し,正に帯電したチタン表面に結合すること,(3)リン酸基は,pH 2.0以下でチタン表面へいわゆるエッチング様効果をもたらし,強固な化学結合を生じることが明らかとなった。
虚血性神経細胞障害に及ぼすアポートシスの影響-特にアポートシスへの影響-

心停止に合併するアシデミアが蘇生後脳障害にどのような影響を及ぼすか依然不明な点が多い。一方最近、虚血性神経細胞死はネクローシスとアポトーシスの2つのパターンを取ることが分かってきている。したがって神経糸細胞のモデルとしてラット副腎髄質褐色細胞腫由来のPC12細胞を用い、ネクローシスとアポトーシスそれぞれを誘導し、アシドーシスが各々にどのような影響を及ぼすかを検討した。アポトーシスは培養液から血清を除去し、ネクローシスはiodoacetate(ATP合成阻害薬)を添加し誘導した。平成9年度の研究の結果、pH6.5の中等度アシドーシスは、ネクローシスによる細胞死を抑制する傾向にあったが、アポトーシスによる細胞死ならびにアポトーシス細胞の割合はかえって増大させた。pH5.0の高度アシドーシスはアポトーシスもネクローシスも助長した。平成10年度はその機序につき検討した。すなわち、アシドーシスがアボトーシスやネクローシスを抑制したり助長したりする機序としてカルシウム動態やエンドヌクレアーゼ活性化が関係している可能性がある。したがって、1細胞を蛍光カルシウム指示薬Fura-2で染色後、細胞内カルシウム動態を分光蛍光光度計で測定した。コントロールのpH7.4ではアポトーシス、ネクローシスそれぞれの誘導により細胞内カルシウムは増加した。pH6.5程度のアシドーシスはネクローシス誘導による細胞内カルシウム増加を抑制したが、pH5.0ではむしろ助長した。一方、アポトーシス誘導時の増加にはアシドーシスは影響しなかった。2エンドヌクレアーゼ活性をPlasmidAssay法によりアガロースゲル電気泳動し測定した。pH7.4ではアポトーシス誘導によりエンドヌクレアーゼ活性は増加した。アシドーシスはこの増加を抑制した。心停止に陥ると生体は種々の程度のアシデミアにさらされる。その際生じる脳内アシドーシスが、蘇生成功後の蘇生後脳障害にどのような影響を及ぼすかについて以前不明な点が多い。したがって、本研究では神経系細胞のモデルとしてラット副腎髄質褐色細胞腫由来のPC12細胞を用い、ネクローシスとアポトーシスを区別して、アシドーシスがそれぞれにどのような影響を及ぼすかを検討した。アシドーシスの負荷は培養液に塩酸を添加しpHを調整した。ネクローシスもしくはアポトーシスによる細胞死の定量は培養液中に遊離した乳酸脱水素酵素(LDH)活性によって行った。アポトーシス細胞の定量化は細胞をアルコール固定後、ヨウ化プロピジウムで染色し、フローサイトメトリーによりDNA含量を測定することにより求めた。結果、pH6.5の中等度アシドーシスは、ネクローシスによる細胞死を抑制する傾向にあったが、アポトーシスによる細胞死ならびにアポトーシス細胞の割合はかえって増大させた。このようにアポトーシス、ネクローシスに対してアシドーシスは異なった影響を与えることが示唆されたが、現在まだ有意差が認められないため研究を続行中である。
癌関連星細胞を標的とした新規膵癌治療戦略の開発

膵癌は現在も有効な治療法がなく癌死の上位を占める。特に癌間質相互作用により高い浸潤能、転移能、治療抵抗性を有し、最近その責任細胞として癌関連膵星細胞が報告された。本研究ではこの膵癌癌間質相互作用を主導する癌関連膵星細胞pancreatic stellate cell(以下PSC)に注目し、これをターゲットとしたドラッグデリバリーシステム(DDS)の開発を行う。特異的癌関連PSCの同定とそれをターゲットとしたDDSの開発は世界で例がなく、既存の治療法では非常に難治である膵癌に対する治療法を飛躍的に前進させることが期待される。本年度は間葉細胞や内皮性幹細胞のマーカーを用いて、切除組織より樹立したPSCのprospectiveなisolationとphenotypingを行った。さらに純化したPSC集団を、膵癌細胞と共培養もしくはマウスに共移植することで、特定のPSCによる癌細胞の増殖・浸潤・EMTへの関与を検討し、その責任分子を同定した。PSC接着特異性を高めるため母体となるhsp16.5のC末端にリンカーを介してcyclic-RGD配列を遺伝子レベルで組み込んだ人工ウイルスを作成した。さらに癌関連PSC特異性を高めるためVitamin A類似体を付加し、その特異性をin vitroおよびin vivoで確認し,同時に薬剤を内包した。また、PSC細胞特異的な生物活性によるキャリアー崩壊システムとともに内包する薬剤のPSC特異的放出機構を強化した。
擬一次元有機伝導体における磁気量子振動及び磁場誘起密度波相に関する理論的研究

擬一次元有機伝導体(TMTSF)_2ClO_4においてみられる磁場誘起スピン密度波(FISDW)相の難解な温度磁場相図を理解するために,ClO_4のanion odering gapを考慮したモデルエネルギーバンドを考え,平均場近似に基づき,磁場存在下でのスピン密度波状態をセルフコンシステントに求めた。(TMTSF)_2ClO_4のFISDW高磁場相は,McKernanらの実験によると,従来考えられていた相図と異なり,20T以上の磁場でより高温側(5.5K)でFISDW相転移があり,また以前の相転移線付近(3.5K)でFISDW相内の2度目の相転移を持つ。彼等の考察によるとこの現象は,第一の相転移で,ClO_4のanion oderingによって生じた2組の擬一次元的なFermi面のうちの一方に,Q=(2k_F,0)近傍の2種類のnesting vectorのうちの一方によってgapが生じ,もう一方のFermi面が金属的なまま残ると考えることによって説明できる(k_Fは擬一次元的なFermi波数)。本研究では,FISDW現象を記述する標準的なモデルである,異方的な2次元HubbardモデルにPeierls substitutionによって磁場を導入したHamiltonianに,新たにanion oderingによる周期ポテンシャルを外場として取り入れ,これによって生じた2枚のエネルギーバンドを簡単なモデルバンドで近似し,この各々の間の相互作用を平均場近似によって取り扱うことによって,絶対零度においてセルフコンシステントなFISDW状態をBCS的な近似の範囲内で解析的に求めた。これによって,(1)2組のFermi面の一方を残すようなnestingに対応するスピン密度波状態は確かにセルフコンシステントに存在し,このようなnestigに対して,(2)高磁場では,提案されているnesting vectorのうち,Q=(2k_F,π/2)近傍のものが最も秩序化が発達すること,(3)カスケード現象と呼ばれる逐次相転移が観測されている低磁場においても,従来考えられていたものと異なるnestingが,より秩序化を促進する可能性があることを明らかにした。
超高速通信ネットワーク向きプロトコルの開発およびその性能評価に関する研究

本研究においては、以下の成果を得た、1.ATM網においてはバースト性を持つトラヒックを多重化することによってチャネルの有効利用が図られる。そこで、各トラヒックソースをセルレベル、バーストレベル、コールレベルに分けた階層モデルを構築し、それぞれのレベルでの解析を行う手法を確立し、トラヒックの優先権制御を考慮した多重化効果を最終的に呼損率という観点も含めて明らかにした。2.また、ATM網において高信頼なデータ転送を行うため、送受信端末間でのエラー回復を行なうための方式として、ブロックごとにエラー回復を行う方式を対象として評価を行い、FEC方式が高信頼な通信路を提供でき、今後の高速ネットワークに適した方式であることを示した。3.さらに、ATMLANにおけるデータ系に対する輻輳制御方式として、レート制御方式に焦点を当て、その性能を解析的に評価した。これは、高品質なネットワークを提供するために必要となるセル棄却率0を実現するためのATMスイッチのバッファ設計に対する指針を与えるものである。4.最後に、マルチメディアを扱う際に重要となる同期の問題について、ハイパーメディアシステム“Harmony"でのマルチメディア情報の表示における同期として、実時間同期、適応型連続同期、開始点同期の3つを実現する方法を示し、これらの機能をHarmonyの拡張として実装した。その結果、アプリケーションプログラムレベルでの同期機構でも、プレゼンテーションシステムの場合には十分な効果をあげることができることを示した。ATM網においてはバースト性を持つトラヒックを多重化することによってチャネルの有効利用が図られるが、そのためには、呼設定時にそれぞれの呼が要求するセル棄却率などの通信品質を満たすように帯域を割り当てなければならない。しかしながら、要求する通信品質はトラヒックによって大幅に異なっている。そのため、各トラヒッククラスに優先権を与え、優先権制御を行なうことにより多重化効果の向上が期待できる。本年度においては、各トラヒックソースをセルレベル、バーストレベル、コールレベルに分けた階層モデルを構築し、それぞれのレベルでの解析を行なう手法を確立し、トラヒックの優先権制御を考慮した多重化効果を最終的に呼損率という観点も含めて明らかにすることを可能にした。本年度においては、特に以下に述べる2点に関して重要な結果を得た。まず、画像符号化に階層符号化方式を用いた場合の画像トラヒックモデルを構築し、その多重化特性の評価を行なった。その結果、チャネル容量が150Mbpsの場合では、階層符号化を行なうことによって多重化効果がかなり向上できることを明らかにした。しかしながら、これは優先権制御の導入効果と共に、画像トラヒックのバースト性を抑えたことに起因しており、トラヒックのバースト性がATM方式の通信品質に対して与える影響がきわめて大きいことが明らかになった。さらに、ATM網における高速データ転送を目指して、なかでも特に重要となるファイル転送についての評価を行なった。本研究では、特に、画像など他のトラヒックと多重化した場合のファイル転送の性能を調べ、その特性を明らかにした。今後は、具体的に、データ転送プロトコルの提案、および、その評価を行なっていく予定である。本研究では、当初、メディアごとの異なるサービス品質を考慮した経路選択方式の提案を行なう予定であった。ところが、ATM網に代表される近年の高速広帯域網においては、あらかじめエンド間において仮想的なパスを設定しておくバーチャルパス(Virtual Path:VP)の概念が導入されつつある。それぞれのエンド間に複数のバーチャルパスを設定しておく場合、経路接択は重要な問題であるが、それよりもさらに重要な問題として、メディアごとのさまざまなサービス品質を満たす網設計をいかに実現するかが急務の課題となっている。そこで、本研究では、音声・画像・データなど要求品質の異なる様々なトラヒックを扱うマルチメディア網における回線容量割当法を提案し、その有効性を示した。従来の網設計手法の多くは平均遅延を制約条件としていたが、マルチメディア網ではパケット棄却率や遅延分布がより重要な尺度となり、従来の手法を適用することはできない。そこで、本研究では、End-to-Endの遅延分布とパケット棄却率を設計の際の制約条件として、異なる要求品質を考慮した網設計のための発見的手法を提案した。

本研究で提案するアルゴリズムを用いることにより、メディアごとのEnd-to-Endの遅延分布とパケット棄却率の要求品質を満たすことのできる網を、従来の設計手法による網と比較して、わずかなコスト上昇の下で設計できることを明らかにした。本研究で示した回線容量割当手法に基づく網を構築した後、網の負荷状況に応じて、以下に経路選択を実現するかは今後の課題である。本研究の最終年度に当たる本年度は、特に、ATMLANにおけるデータ系に対する輻輳制御方式として、レート制御方式に焦点を当て、研究を行なった。レート制御方式は、その実現の容易性などからATM網において有効な輻輳制御方式であるとされている。その実現方式の1つとしてEPRCA(Enhanced Proportional Rate Control Algorithm)がATMフォーラムにおいてすでに提案されているが、本研究においてはEPRCAで提案されているいくつかのATMスイッチを対象として、その性能を解析的に評価した。まず、EPRCAの解析モデルを提案し、流体一次近似法を用いてレート制御方式を用いた場合の、端末におけるセル送出レート、および、スイッチにおける待ち行列のふるまいを明らかにした。次に、数値例によって、伝播遅延時間やコネクション数がEPRCAの性能に与える影響を明らかにした。さらに、性能指標としてスイッチにおける最大待ち行列長を得た。これは、高品質なネットワークを提供するために必要となるセル棄却率0を実現するためのATMスイッチのバッファ設計に対する指針を与えるものである。また、ATMスイッチをマルチメディア環境に資するためには、高機能なATMスイッチをいかに実現するかが鍵になる。そこで、本研究では、そのようなスイッチとして、入出力バッファ型スイッチを対象とした評価を行なった。まず、対象トラヒックとしてデータ系を考えた時のスイッチの性能を明らかにし、さらに、実時間トラヒックとして画像を転送した時に必要となるトラヒック制御についてもその実現方式に言及し、その場合の問題点、解決策を明らかにした。
乾期における土壌中の水蒸気態水分を利用した高度水利用作物栽培法の開発

この原因を解明するとともに、この地下水を有効に利用する栽培システムを開発することである。東北タイの落水水田の土壌水の同位体比(δ18O/δ16O)は、深さ50cmで0時と12時に低下し、深さ70cmでは逆に0時と12時に増加する日変化を示した。この結果は、水蒸気態で深さ30-50cmの土壌水分が0時と12時ころ増えることを示唆する。作物根を深く伸ばすことで12時ころ上昇する土壌水を有効に利用でき、この方法として、溝栽培、穴栽培が有効なことを、石垣、東北タイの圃場実験で証明した。落水水田に存在する地下水は周辺の地下水とは独立しており、雨期に凹地に蓄積されたローカルな資源であった。したがって、その場の落水水田で有効に利用することが望ましい。深さ50cmを対象に、水フラックスを計算したが、水蒸気態による移動は極めてわずかと推察され、水移動の原因、フラックスの解析法等を再検討する必要がある。作物吸収水の同位体比を評価する作物体の部位を解明する必要があった。キュウリを同位体比の異なる水で作った培養液で水耕し、果実、葉、茎の同位体比と培養液の同位体比を比較した。茎で培養液に近い同位体比が得られたことから、茎が吸収水に同位体比を反映しやすいといえた。溝底栽培法とペットボトル法における水蒸気態移動の実態解明と技術改良のために、JIRCASの温室内に9月にキュウリを栽培した。溝底栽培法では、深さ10cmの溝に播種した。ペットボトル法では、白塗りの水を満たした500ccのペットボトルを地表面に横置きし、その脇に播種した。収量は、溝底栽培法>ペットボトル法>対照の順に多く、深さ10cmの日最高地温の平均と負の相関関係にあった。同法で12月にトマトを定植し3月に茎をサンプルし、水の同位体比を測定した。溝底栽培法<ペットボトル法<対照の順に同位体比が低かった。これは溝底栽培法が最も多くの水蒸気態移動の水を利用していたことを示す。キュウリの収量が溝底栽培法で多かった理由のひとつとみられる。2009年1月に東北タイの落水水田に、深さ1mまでの土壌水分と地温、気温、湿度、風速、アルベド、水盤の深さと水温を測定する観測システムを設置した。水盤の深さは正午ころに低下する日変化を示した。深さ50cmと70cmの土壌水を3時間毎にサンプルし、水の同位体比の日変化を測定したところ、正午に深さ50cmで低下し、深さ70cmで増加する日変化が得られた。これは、深さ70cm前後の土壌水が、日中水蒸気態移動で深さ50cm前後に上昇することを示す。実験室内に砂質土を充填した高さ1mのカラムを作り、下から40cmまで温度管理した水槽に水没させ、最上部に熱交換器を設置し、温度差変化に伴う水槽水位(=カラム土壌水分)の変化を解析した。水温差変化に伴い、数分で水位は変化した。この結果は、水蒸気態移動は迅速に起こることを示す。東北タイの落水水田で水盤水位の経時変化を測定した。深さ50、70cmの土壌水をサンプルし、水の同位体(δ_<18>O)比を測定した。水盤水位は日中に低下し、土壌水の同位体比は深さ50cmで0時と12時に低下し、深さ70cmでは逆に日変化した。落水水田で水盤の水位が日中に低下するのは、毛管水が浸潤する深さ70cm付近から水が水蒸気で深さ50cm以浅に移動するためといえた。根を深く発達させることにより、水蒸気態で移動した水を有効利用できるといえた。温室内の深さ1mのライシメータを同位体比-4.81‰の水で満たした。12時から12時間ごとに3回、深さ20、30、50、70cmから土壌水をサンプルし、水の同位体比を測定した結果、同位体比は地表に近いほど高まった。トマトを以下の処理で温室内に定植した。(1)対照(C)区:平床。(2)ボトル(B)

区:水を入れた500ccのPETボトルを平床に定植した作物体に接して置いた。(3)マルチ(M)区:平床に白マルチを被覆して定植。(4)溝底(F)区:深さ10cmの溝底に定植。(5)穴底(H)区:直径7cm、深さ5cmの穴底に定植。(6)溝底ボトル(FB)区:FとBの併用。各処理の定植位置の地表面から、深さ5、10、15、20cmで地温を継続測定した。第2花房直下の側枝をサンプルし水の同位体比を測定し、収量を調査した。その結果、茎の同位体比は、M区、F区、H区、FB区で、C区、B区より低かった。収量はF区で最も高く、H区で次いで高かった。土壌水は蒸発で分画し、地表面に近いほど同位体比が高まることから、定植位置を深めたF区、H底区、FB区で深い位置から水を多く吸収したことを示す。これがF区、H底区で収量が高まった原因のひとつといえる。平床であるM区で同位体比が低下したのは、マルチが水蒸気を集めた結果といえる。収量は、定植位置から深さ15cmの日最高地温の平均と負の相関にあった。この位置の地温は、F区、H底区、FB区で平床の3処理区に比べて日変化が極めて小さく、終日、深さ50cmの地温より低かった。このことは、溝底・穴底栽培で水蒸気態移動する水を有効利用できることを示唆する。東北タイの集落外の深さ20mの家庭用井戸から2009年12月8日から毎週、水をサンプルし、少量の塩酸を加え日本に持ち帰り、硝酸態窒素濃度を分析した。また、集落から3kmほど離れた凹地形に位置する天水田の畦に深さ1.5mの井戸を掘り、同様に水をサンプルし、硝酸態窒素濃度を測定した。家庭用井戸の硝酸態窒素濃度は、7月末まで平均0.9ppmで変化は少なく、その後、10月には6ppmまで急激に上昇し、2011年2月に1ppmまで低下するピークを示した。10月のピークは、雨期開始に4ヶ月遅れた。水田の地下水は5月下旬まで平均0.1ppmと極めて低く推移し、9月上旬から11月下旬にかけて3ppm前後で推移、3月に1ppmまで低下した。深さ20mの井戸水と水田下の水盤水の起源を解析するために、これらサンプル水の同位体比を、降水の同位体比とあわせて分析中である。水田が落水した2010年11月から2回/月、深さ20、30、40、50、70cmの土壌水を3時間ごとに24時間、サンプルし、硝酸態窒素濃度を井戸水と同様に測定した。全てのサンプル日、深さで硝酸態窒素濃度の日変化はみられなかった。11月には深さ30cmで4ppmと最も高く、次いで20cmで2ppm、40cm以深では1pp以下で深いほど濃度は低下した。12月になると深さ30cmの濃度が低下し、1月上旬には深さ30cmが20cmより低くなり、2月には深さ20cmで0.5ppmと最も高く、深さ30cm以深ではほぼ0ppmで、濃度差がなくなった。この結果は、11月までは深さ30cmに硝酸態窒素が集積したことを示し、この集積が水蒸気態移動によることが示唆される。水蒸気態移動に量的に評価するために、これらサンプルの水の同位体比を分析中で、地下水位と地温変化との関係から水蒸気態移動のモデル化に活用する。
ポルフィリンに基づく新規なπ電子系の開拓

芳香族性におけるトポロジーという新しい課題として、メビウス芳香族性の化学の展開を行った。また、環縮小ポルフィリンとしてサブポルフィリンの化学の展開も行った。また、我々が独自に開発したC-H結合活性化型ホウ素化反応を基に、ピロールやチオフェンで架橋した環状ポルフィリン多量体を合成した。この合成法の延長として、ポルフィリンが二箇所でピリジンにより架橋された2量体、3量体を合成しその結晶構造が、大きく撓んだ構造であることを発見した。新しいポルフィリン化合物の開拓を行った。最大の成果は、オクタフィリンやヘプタフィリンヤヘキサフィリンなどの環拡張ポルフィリンに10属の金属イオンを錯化により、捻れたメビウス型分子構造を持つ錯体を単離し、その構造を詳しく調べたところ、メビウス芳香族分子であることを確定させたことである。メビウス芳香族性は、ずっと前から構造有機化学の重要な課題であり、通常の平面型分子では、環状に共役電子数が4n+2で芳香族性になり電子的に安定化する(Hucke1則)。これに対し、捻れたメビウスの帯のようなトポロジーを持つ共役系では、電子数が4nで芳香族性になるという理論予測(Heilbronner,Mobius芳香族性)があったが、その実現にはこれまで、誰1人して成功していなかった。2003年に、Hergesが捻れたアヌレンの合成を報告し、わずかの芳香族性があるとしたが、残念ながら、非芳香族と分類せざるを得ないほど、その芳香族性は小さなものに過ぎなかった。その点、われわれの合成した分子は、化学的に安定で、環電流、NICS値、2光子吸収断面積、HOMA値など、あらゆる指標が、強い芳香族性分子であることを示しており、世界初の明確な芳香族性をもったメビウス芳香族分子であると言える。その後、N-縮環ペンタフィリンのロジウム錯体もメビウス芳香族性分子であることがわかり、更に、[28]ヘキサフィリンが、溶液中室温では、メビウス芳香族構造の動的な平衡混合物であるが、温度を下げると一つのメビウス構造に凍結されること、またそれに応じて2光子吸収断面積が大きくなることを明らかにした。また、ある種のヘキサフィリンの化学反応で、縮環構造により、ねじれた構造が固定されたメビウス芳香族分子が生成することも見つけた。これらの結果に一部は公表され、国際的に非常に大きな反響を呼んだ。オクタフィリンやヘブタフィリンヤヘキサフィリンなどの環拡張ポルフィリンを10属の金属イオンと錯化すると、メビウス芳香族分子が容易に生成することを発見した成果の展開として、N-縮環ベンタフィリンのロジウム錯体もメビウス芳香族性分子であることが明らかにした。続いて[28]ヘキサフィリンが、溶液中室温では、メビウス芳香族構造の動的な平衡混合物であるが、温度を下げると一つのメビウス構造に凍結されること、またそれに応じて2光子吸収断面積が大きくなることを明らかにした。また、ヘプタフィリンをトリフルオロ酢酸でプロトン化すると自動的にメビウス芳香族分子が生成することを見つけた。また、[26]ヘキサフィリンを単に酢酸中で加熱するだけで、側鎖にベンゾビラン環が縮環した生成物が得られ、これがメビウス芳香族性をしめすことを明らかにした。更に、メゾに3-thienyl基をもつ[26]hexaphyrinを加熱すると3-thienyl基がヘキサフィンのβに縮環子、はやりメビウス芳香族性を示すことを発見した。これらの結果に一部は公表され、国際的に非常に大きな反響を呼びつつある。芳香族性におけるトポロジーという新しい課題の解明の一環として、メビウス芳香族性の化学の展開を行った。依然、メビウス芳香族性分子の例が少ないので、新しいメビウス芳香族性分子の開拓を主に行った。[36]オクタフィリンや[32]ヘプタフィリンやヘキサフィリンなどの環拡張ポルフィリンを非極性溶媒中で、プロトン化することにより、捻れた分子構造と明確な芳香族性を持つメビウス芳香族性が生成することを見いだした。また、[38]オクタフィリンはヒュッケル構造の芳香族性分子であるが、プロトン化すると芳香族性が強まることがわかった。また、[26]ヘキサフィリンを単に酢酸中で加熱するだけで、側鎖にベンゾピラン環が縮環した生成物が得られ、これがメビウス芳香族性をしめすことを明らかにし、このメビウス芳香族性分子の光物性を明らかにした。β位にフェニル置換したヘキサフィリンでもプロトン化やパラジウム錯化によりメビウス芳香族分子が生成することを見つけた。これらの成果は、国際的に非常に大きな反響を呼びつつある。

また、メゾフリーヘキサフィリンのニッケル錯体を加水分解したところ、ジケトヘキサフィリンが得られたが、これが驚くべきことに安定なビラジカルであることがわかった。また、ヘプタフィリンやオクタフィリンの銅錯体を酸化することにより、共役の広がったヘリカルな分子が生成し、その吸収極大は遠赤外にまで達することがわかった。
巨大結腸症、魚鱗癬様皮膚症状を伴う精神遅滞の病因遺伝子の同定

本研究により、巨大結腸症に魚鱗癬様皮膚症状、頭部脱毛、精神運動発達遅滞と脳・頭部・脊椎・腎の形成異常を伴うBRESEK/BRESHECK症候群は、MBTPS2遺伝子のミスセンス変異(c.1286G>A, [p.Arg429His])により発症することが明らかとなった。さらに、マウス海馬初代培養神経細胞を用いてMbtps2発現抑制実験を行い、1)Mbtps2発現抑制細胞ではアポトーシスを起こしている細胞の割合がコントロール細胞の約2.5倍に増加していること、2)Mbtps2発現抑制細胞の細胞死は活性型ATF6を導入することで回復できることを明らかにした。本研究の目的は、BRESEK/BRESHECK症候群と呼ばれる稀な症例の病因遺伝子を同定し、本症の発症機序を明らかにすることである。さらに、本研究で得られた知見は、治療法の開発に寄与すると考えられる。BRESEK/BRESHECK症候群は、巨大結腸症に魚鱗癬様皮膚症状、頭部脱毛、重度知的障害と脳・頭部・脊椎・腎の形成異常を伴うX染色体劣性遺伝の疾患である。昨年度までに、我々は本症の病因遺伝子が魚鱗癬、脱毛と羞明を3主徴とするIFAP症候群の病因遺伝子(MBTPS2)と同じであることを世界で最初に明らかにし、誌上で報告した。平成24年度は本症の発症機序解明を目指して研究を行った。本症例には、重度知的障害と脳・頭部の形成異常がみられる。MBTPS2の脳形成における役割と、症例より同定した遺伝子変異が神経細胞に及ぼす影響を明らかにするために、マウス海馬の初代培養神経細胞を用いて研究を行った。マウスMbtps2に対するsiRNAとGFPを共発現するベクターをマウス海馬の初代培養神経細胞に導入し、免疫染色法によりGFP陽性の細胞を解析した。その結果、GFP陽性であるsiRNAを発現する細胞では、コントロールのベクターを導入した細胞に比較して、神経突起がdot状に変形している細胞数が約2.5倍増加していた。MBTPS2は、小胞体ストレスのシグナル伝達を仲介し、小胞体ストレスの解消に寄与することが報告されており、神経突起の変形が見られる細胞は、変性タンパク質の蓄積やアポトーシスが生じたと考えられた。本研究の目的は、BRESEK/BRESHECK症候群と呼ばれる稀な症例の病因遺伝子を同定し、本症の発症機序を明らかにすることで、治療法に寄与する知見を得ることである。昨年度までに、本症はMBTPS2遺伝子のミスセンス変異(c.1286G>A, [p.Arg429His])により発症することを明らかにした。MBTPS2はMembrane-bound transcription factor protease, site2(S2P)をコードしている。本タンパク質は、転写因子を切断・活性化することにより、主に「Sterol合成酵素群の発現誘導」と「小胞体ストレスによるシャペロンの発現誘導」の2つのシグナル伝達経路に関与することが明らかとなっている。本症例に見られる知的障害の病態を明らかする目的で、マウスMbtps2の発現を抑制するsiRNAとGFPを共発現するベクターを海馬初代培養神経細胞に導入して行った解析により、以下の2点が明らかとなった。1)Mbtps2発現抑制細胞では、GFPが神経細胞内にdot状に分布する細胞の割合がコントロール細胞の約2.5倍に増加していた。2)同細胞の大部分に活性型Caspase-3の発現が見られた。ヒトにおいては、MBTPS2は、ATF6を介する小胞体ストレスシグナル経路を仲介する。Mbtps2の発現を抑制した細胞では、ATF6がMbtps2の切断により活性化されないのでシグナルを伝達することができず、シャペロン(GRP78/BIP)が誘導されず、アポトーシスを起こしたと考えられる。そこで、同細胞に、シグナルを伝達できる活性型ATF6を導入した結果、アポトーシスを起こした細胞の数が減少した。以上より、本症例に見られる重度知的障害や巨大結腸症などの神経細胞の機能障害は、ATF6を介する小胞体ストレスシグナル経路の障害が病因と考えられる。従って、小胞体ストレスの軽減や、別の小胞体ストレスシグナルに関与する経路を増強することで本症を治療できる可能性がある。本研究の目的は、BRESEK/BRESHECK症候群と呼ばれる稀な症例の病因遺伝子を同定することである。さらに同定さした遺伝子の機能を解明し、本症の発症機序を明らかにすることで、治療法に寄与する知見を得ることである。BRESEK/BRESHECK症候群は、巨大結腸症に魚鱗癬様皮膚症状、頭部脱毛、精神運動発達遅滞と脳・頭部・脊椎・腎の形成異常を伴うX染色体劣性遺伝の疾患である。

一方、X染色体劣性疾患には、魚鱗癬、脱毛と羞明を3主徴とするIFAP (Ichthyosis follicularis with artichia and photophobia)症候群があり、最近病因遺伝子(MBTPS2遺伝子)が明らかになった。さらにIFAP症候群一部には、巨大結腸症、精神遅滞、脳梁欠損などのBRESEK/BRESHECK症候群の症状も見られるので、本症例のMBTPS2の変異解析を行った。その結果、MBTPS2にミスセンス変異(c.1286G>A, [p.Arg429His])を同定した。本変異はIFAP症候群のもっとも重篤な症例に見られる変異であった。以上よりMBTPS2の変異によりBRESEK/BRESHECK症候群が引き起こされることが明らかとなり、MBTPS2変異が同定される場合は、本症候群をBRESEK/IFAPと呼ぶことを我々は、論文に発表した。その後、OMIMからBRESEK Syndromeが削除されて、IFAPの中に組み込まれた。本研究の目的は、BRESEK/BRESHECK症候群と呼ばれる稀な症例の病因遺伝子を世界で最初に同定し、本症の発症機序を明らかにすることで、治療法に開発に関する新しい知見を得ることである。平成24年度はマウス海馬の初代培養神経細胞を用いて発症機序へのアプローチを行った。マウス海馬の初代神経培養細胞においてMbtps2を発現抑制すると、変性タンパク質が蓄積し、それに続いてアポトーシスが引き起こされていることを示唆する新規の知見を得た。本研究の目的は、BRESEK/BRESHECK症候群の病因遺伝子を同定し、同遺伝子の機能を解明し、本症の発症機序を明らかにすることである。申請した研究計画の予定通り、今年度の目標である病因遺伝子の同定を達成することができた。また類似疾患であり別々の症候群と認識されていたBRESEK/BRESHECK症候群とIFAP症候群は、同じ病因遺伝子の異なる変異部位による表現型(症状)の多様性であることを示し、OMIMデータベース中の二つの症候群の項を統合することができた。平成24年度に、マウス海馬の初代培養神経細胞においてMbtps2の発現を抑制すると、変性タンパク質が蓄積し、それに続いてアポトーシスが引き起こされることを示唆する知見を得たので、平成25年度は同細胞を用いてMbtps2の発現抑制によるアポトーシスを回復するような実験系や試薬を検索する。MBTPS2は、小胞体ストレス応答のシグナルを仲介し、変性タンパク質の蓄積を軽減することでアポトーシスを防いでいる。従って、Mbtps2の発現抑制を行ったマウス海馬の初代培養神経細胞では、小胞体ストレス応答のシグナルが伝達されていないと考えられる。Mbtps2は、転写因子であるAtf6aを限定分解して活性化し、核に移行させ、核内で小胞体ストレスを解消する種々のタンパク質の発現を誘導する。そこで、1)活性化型のAtf6aを発現するベクターをMbtps2の発現を抑制した初代培養神経細胞に導入し、Mbtps2の発現抑制によるアポトーシスが軽減されるか否かを解析する。2)MBTPS2とは別の小胞体ストレス応答のシグナルを増強するSaluburinalなどの試薬を同細胞に投与し、アポトーシスが軽減するか否かを解析する。本症の病因遺伝子(MBTPS2,)が同定できたので、同遺伝子の機能解析及び発症機序の解明を進める。
ＩＣＴを活用した障害の極めて重い児童生徒の弁別・コミュニケーション学習の研究

本研究は、特別支援学校の訪問教育を受けている重度重複障害のある生徒のアシスティブ・テクノロジー利用について、全国調査を行うとともに、訪問教育の一事例を中心にATデバイスの開発と活用を検討した。一事例研究の参加者は常時ベッドに寝た状態で人工呼吸器を使用する高等部生徒である。デバイスの開発には近年発展が大きい小型ボード型マイコンを使用し、振動を手がかりにしたスイッチ入力装置、一人で音楽を楽しめるタッチセンサ装置等を開発した。この機器の利用を通し、参加者の選曲操作を増加させ、モチベーションを高めた。開発した機器は重度重複障害のある児童生徒学習や生活を支援する効果的なATツールであると考えられる。課題1「障害の極めて重い児童生徒のスイッチ入力環境・教材の開発」では、視覚障害を併せ持つ重度・重複障害児の個別のニーズに応じた教材開発を行った。前年度作成した教材を発展させ、振動するスイッチを手探りで見つけて作動させる教材、振動フィードバッグスイッチにより音楽を再生する教材を開発した。学習をより詳細に分析するためには,操作(ボタン入力や選択の様子)を克明に記録する必要がある。時系列による詳細なスイッチ入力記録ができる教材に発展させた。中間発表として、日本特殊教育学会大会で報告し、広く実践者の意見を求めた。課題2「障害の極めて重い児童生徒の弁別学習の分析」では、昨年度より特別支援学校中学部に在籍し訪問教育を受けている濃厚医療・濃厚介護を常時かつ長期に必要とする障害の極めて重い生徒の家庭と契約し、週1回の個別のセッションを実施してきた。TAC2による視機能の測定では、明暗が判別できる程度と診断されたため、聴覚・振動を利用した学習を進めてきた。課題1で開発した教材システムを利用した訪問教育セッションを実施した。また、専門の研究者を招聘した研究協議会を実施し、その中間評価を行った。課題3「障害の極めて重い児童生徒のコミュニケーション手段の学習と般化」では全国の特別支援学校の知的障害教育課程、重度・重複障害教育課程、訪問教育課程のICT教育担当者調査を行い、その一部を日本育療学会で発表した。また、九州圏内の重度・重複障害教育を実施する特別支援学校の担当者に対して課題1で開発した教材を提供し、その中間評価を行った。機器使用計画策定においてこれまでに開発した障害に応じた機器利用計画の策定(アシスティブ・テクノロジー・コンシダレーション)システムを発展させ,本人・保護者・指導者(特別支援学校担任)・専門家等の合意形成に基づく個別の学習環境を検討した。課題1「障害の極めて重い児童生徒のスイッチ入力環境・教材の開発」では特別支援学校中学部に在籍し訪問教育を受けている濃厚医療・濃厚介護を常時かつ長期に必要とする障害の極めて重い生徒の家庭と契約し、週1回の個別のセッションを実施してきた。これまで授業で使用されてきた空圧センサースイッチから、より入力が確実な自作の握りスイッチが使用できるようになった。視覚障害も併せ持つ生徒の個別のニーズに応じ、組み込みコンピュータと振動モーターによるフィードバック装置を開発し、指導に活用してきた。課題2「障害の極めて重い児童生徒の弁別学習の分析」では障害が重度でほとんど身体を動かすことができない生徒の実態の分析し、その障害や認知に応じた機器や教材利用計画を策定した。設定した課題に応じて開発した音楽選択教材を使用することにより、生徒がスイッチを使って好きな音楽を選択できることを明らかにした。これらの学習をより詳細に分析するためには,操作(ボタン入力や選択の様子)を克明に記録する必要があった。これまでビデオや用紙による記録に加え、スイッチトイとスイッチの間に接続する機器およびソフトウェアを開発し、時系列による詳細な記録を行った。機器使用計画策定においてこれまでに開発した障害に応じた機器利用計画の策定(アシスティブ・テクノロジー・コンシダレーション)システムを発展させ,本人・保護者・指導者(特別支援学校担任)・専門家等の合意形成に基づく個別の学習環境を模索してきた。ここで得た知見は、中間発表として、日本教育情報学会年会(8月26日27日)で口頭発表を行ったほか、日本特殊教育学会大会(9月28日30日)の自主シンポジウム、国立特別支援教育総合研究所の「特別支援学校(肢体不自由)のAT・ICT活用の促進に関する研究ー小・中学校等への支援を目指してー」の協議会で報告し、広く実践者の意見を求めた。課題1「障害の極めて重い児童生徒のスイッチ入力環境・教材の開発」では前年度作成した視覚障害を併せ持つ重度・重複障害児の個別のニーズに応じた教材開発を行った。試作段階であった「振動モータ制御スイッチ入力機器ースイッチ入力ぶるぶる君」は電子工作基板を作成し、キット化を行った。これにより研究成果の普及が容易になった。課題2「障害の極めて重い児童生徒の弁別学習の分析」では前年度より実施してきた視覚障害を併せ持つ重度・重複障害児の振動フィードバック・タッチセンサースイッチによる音楽再生

・スキップの詳細なログデータをもとに、その使用状況を分析した。課題3「障害の極めて重い児童生徒のコミュニケーション手段の学習と般化」では児童生徒の実態の分析とそれに合わせたコミュニケーション方法の検討を行った。ATコンシダレーションにより、音を手がかりとした引き抜き教材の作成、分析を行った。生徒が在籍する特別支援学校において現職教員とともに事例検討会を実施した。「研究成果の公表・普及」におては、日本教育情報学会、日本育療学会において口頭発表,日本特殊教育学会においてポスター発表を行った。また、ATACカンファレンス京都において提案型セミナー(自主セミナー)を実施した。マジカルトイボックスイベントにおいては「課題1」でキット化した「スイッチ入力ぶるぶる君」の制作講座を行い、普及に努めた。さらに、米CEC学会の論文誌Journal of Special Education Technologyへの投稿論文を作成した。特別支援教育8月30日9月1日に明星大学開催された日本特殊教育学会大会において本研究の問題意識、内外の研究の到達点、明らかにすることを整理し、一般研究者と議論を行った。8月25日26日、熊本大学において研究協議会を行い、ここまでの達成度と課題について協議した。濃厚医療・濃厚介護を常時かつ長期に必要とする障害の極めて重い生徒の弁別学習について、検討を行った。前年度の研究協議会では、音楽刺激を弁別してスイッチ操作で「送る」教材は有効であると考えられた。これを受け、引き続き障害に応じた機器利用計画の策定(アシスティブ・テクノロジー・コンシダレーション)システムを用い、在籍校の個別の教育計画と連動した機器開発、授業実践を進めた。ここで開発した教材機器(スイッチ入力により、音楽を再生する装置。必要に応じてタッチスイッチと振動フィードバックが可能。)は熊本県内の特別支援学校にも付与し、授業での活用を支援した。また、全国の特別支援学校に在籍する重度・重複障害のある児童生徒へのICT機器の詳細な使用実態について調査を実施した。これらの成果は、日本特殊教育学会、日本育療学会で中間報告を行った。8月26日27日の日本教育情報学会年会、9月28日30日日本特殊教育学会大会において本研究の問題意識、内外の研究の到達点、本研究で明らかにすることを整理し、一般研究者と議論を行った。12月1日2日、熊本大学において研究協議会を行い、ここまでの達成度と課題について協議した。本児は明暗は判別できるが、これまで暗時にスイッチを押し、教材を操作する学習を進めてきたため、弁別逆転を理解するには時間がかかるものと考えた。一方、音楽刺激(本児が好む音楽とそうでない音楽)を弁別してスイッチ操作で「送る」教材は有効であると考えられた。
ｄｅｌ　ＰｅｚｚｏファイブレーションとＦａｎｏ多様体の研究

いままでに私は、非特異射影曲線上の次数6のdel Pezzoファイブレーションに対して、付随する被覆を構成し、さらに判別式公式と線形切断定理を確立した。本年度は、より一般化された状況である、非特異代数多様体から正規代数多様体へのファイブレーションであって、反標準因子が相対的に豊富かつ一般ファイバーが次数6のdel Pezzo曲面であるものについて、線形切断定理が成り立つかを調べた。この状況においても、付随する二重被覆と三重被覆は構成できる。私はこれらの被覆を用いて判別式公式を得た。さらにファイブレーションが有理切断を持つのであれば、底空間から余次元2の閉集合を除いた開集合上で、一般ファイバーが$(\mathbb{P}^{1})^{3}$、もしくは$(\mathbb{P}^{2})^{2}$となるファイブレーションに線形切断として埋め込めることを示した。これらの結果は、前年度までに得られた結果の一般化である。ただし、この「有理切断を持つ」という条件は非常に強い条件であり、一般には成り立たない。私は底空間が射影平面である状況で、有理切断が存在する条件を研究した。その結果、以下の定理を得た:「$f \colon X \to \mathbb{P}^{2}$を次数$6$のdel Pezzoファイブレーションとする。$f$の全てのファイバーはDu Val特異点のみ持ち、$X$のPicard数は$2$とせよ。$L$を$f$による直線の引き戻しとする。このとき、$(-K_X)^{3} L \geq 30$であれば、$f$は有理切断を持つ。」証明は、最近Kuznetsov氏により得られた結果と、上述した判別式公式を使うことで得られた。この定理は有理性に簡明な数値的判定法を与えるという点で一定の価値を持つ。またこの条件を満たす新しい3つの具体例を、4次元の向井多様体を爆発することで構成した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。