hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA修復酵素を用いた突然変異特異的クローニング法の確立

1.研究の目的癌においては多くの突然変異が起きているにもかかわらず,膨大な遺伝子群から,実際に,癌における新たな突然変異を発見することは,いまだに困難である.もし,塩基配列の差異をもとに網羅的に遺伝子をcloningすることが可能ならば,これを,病変と正常組織で行えばsomatic mutationが,また個体間で行えばポリモルフィズムを,発見,解析する強力な手法となり得ることが予測される.このような,"突然変異特異的クローニング法"の確立と,そのhigh-throughputな系への移行を目的として研究を行った.2.現在までの成果まず,系の確立のために,塩基配列の変化が多いと予想される,DNA修復酵素の異常によるMicrosatellite Instability(MSI)陽性大腸癌を用いて,その正常組織と癌組織より作成したcDNA libraryをハイブリダイズさせ,heteroduplexを特異的に認識するDNA修復酵素を用いてpull downし,得られたクローンを解析した.判定はwild typeとmutantの両方が得られることで,陽性とした.この方法により,癌組織においてのみ,高率に塩基配列の変異が認められる新規遺伝子をクローニングすることができた.この遺伝子は,構造上,thymidylate synthaseとその近傍に存在する,clusterin-like 1両方にに対するnatural antisense transcript(NAT)であり,現在までに検索した結果,MSI陽性大腸癌の約半数にその変異がみられ,また,その発現量は変異がある症例において高い傾向がみられた.3.現在の問題点方法の改良を継続して行い,配列の異なる遺伝子のペアをDNA修復酵素を用いてpull downすることにより得ることが可能となった.しかしながら,得られたクローンのうち,PCRにてcDNAライブラリー作成中に形成された人工的な突然変異が少なからず物が含まれる.今後はよりfidelityの高いポリメラーゼを用い,cDNAライブラリーを作成する必要があると考えられる.1.研究の目的癌においては多くの突然変異が起きているにもかかわらず,膨大な遺伝子群から,実際に,癌における新たな突然変異を発見することは,いまだに困難である.もし,塩基配列の差異をもとに網羅的に遺伝子をcloningすることが可能ならば,これを,病変と正常組織で行えばsomatic mutationが,また個体間で行えばポリモルフィズムを,発見,解析する強力な手法となり得ることが予測される.このような,"突然変異特異的クローニング法"の確立と,そのhigh-throughputな系への移行を目的として研究を行った.2.現在までの成果まず,系の確立のために,塩基配列の変化が多いと予想される,DNA修復酵素の異常によるMicrosatellite Instability(MSI)陽性大腸癌を用いて,その正常組織と癌組織より作成したcDNA libraryをハイブリダイズさせ,heteroduplexを特異的に認識するDNA修復酵素を用いてpull downし,得られたクローンを解析した.判定はwild typeとmutantの両方が得られることで,陽性とした.この方法により,癌組織においてのみ,高率に塩基配列の変異が認められる新規遺伝子をクローニングすることができた.この遺伝子は,構造上,thymidylate synthaseとその近傍に存在する,clusterin-like 1両方にに対するnatural antisense transcript(NAT)であり,現在までに検索した結果,MSI陽性大腸癌の約半数にその変異がみられ,また,その発現量は変異がある症例において高い傾向がみられた.3.現在の問題点方法の改良を継続して行い,配列の異なる遺伝子のペアをDNA修復酵素を用いてpull downすることにより得ることが可能となった.しかしながら,得られたクローンのうち,PCRにてcDNAライブラリー作成中に形成された人工的な突然変異が少なからず物が含まれる.今後はよりfidelityの高いポリメラーゼを用い,cDNAライブラリーを作成する必要があると考えられる.1.研究の目的と進め方塩基配列の差異をもとに網羅的に遺伝子をcloningすることが可能ならば、これを、病変と正常組織で行えばsomatic mutationが、また個体間で行えばポリモルフィズムを、発見、解析する強力な手法となり得ることが予測される。このような、"突然変異特異的クローニング法"の確立と、そのhigh-throughputな系への移行を目的として研究を行ってきた。まず、系の確立のために、塩基配列の変化が多いと予想される、DNA修復酵素の異常によるMicrosatellite Instability(MSI)陽性大腸癌を用いて、その正常組織と癌組織より作成したcDNA libraryをハイブリダイズさせ、heteroduplexを特異的に認識するDNA修復酵素を用いてpull downし、得られたクローンを解析した。2.過去一年の成果得られたクローン、用いたサンプルのcDNA、染色体DNAを解析した結果、3'UTRのmononucleotide repeatの変異を持つ複数の遺伝子と、coding領域に変異の存在する小数の遺伝子を単離することができた。さらにこの方法により、癌組織においてのみ、高率に塩基配列の変異が認められる新規遺伝子をクローニングすることができた。これは、癌細胞の増殖に関与することが知られている遺伝子のnatural antisense transcript(NAT)である可能性が高く、癌細胞における発現量と配列の変化を含め、現在publicationにむけて実験を進めている。1.研究の目的癌においては多くの突然変異が起きているにもかかわらず,膨大な遺伝子群から,実際に,癌における新たな突然変異を発見することは,いまだに困難である.もし,塩基配列の差異をもとに網羅的に遺伝子をcloningすることが可能ならば,これを,病変と正常組織で行えばsomatic mutationが,また個体間で行えばポリモルフィズムを,発見,解析する強力な手法となり得ることが予測される.

このような,"突然変異特異的クローニング法"の確立と,そのhigh-throughputな系への移行を目的として研究を行った.2.現在までの成果まず,系の確立のために,塩基配列の変化が多いと予想される,DNA修復酵素の異常によるMicrosatellite Instability(MSI)陽性大腸癌を用いて,その正常組織と癌組織より作成したcDNA libraryをハイブリダイズさせ,heteroduplexを特異的に認識するDNA修復酵素を用いてpull downし,得られたクローンを解析した.判定はwild typeとmutantの両方が得られることで,陽性とした.この方法により,癌組織においてのみ,高率に塩基配列の変異が認められる新規遺伝子をクローニングすることができた.この遺伝子は,構造上,thymidylate synthaseとその近傍に存在する,clusterin-like 1両方に対するnatural antisense transcript(NAT)であり,現在までに検索した結果,MSI陽性大腸癌の約半数にその変異がみられ,また,その発現量は変異がある症例において高い傾向がみられた.3.現在の問題点方法の改良を継続して行い,配列の異なる遺伝子のペアをDNA修復酵素を用いてpull downすることにより得ることが可能となった.しかしながら,得られたクローンのうち,PCRにてcDNAライブラリー作成中に形成された人工的な突然変異が少なからず物が含まれる.今後はよりfidelityの高いポリメラーゼを用い,cDNAライブラリーを作成する必要があると考えられる.
急性循環障害時におけるトロンボキサンA2の血管新生増強メカニズムの解析

NieらはThromboxane A2が血管内皮細胞のTP受容体に作用し血管内皮細胞の遊走を促進させ腫瘍の血管新生及び転移形成を促進させると報告した(Biochemi. Biophy. Rese. Com 2000)。しかしながら、下肢虚血モデルを用いてThromboxane A2が血小板の凝集を増強させたと同時に血管新生を促進させた報告例はない。本実験で申請者は血小板凝集能の差のあるTP+/+、TP-/-で下肢虚血モデルを作成し、虚血部位の血管新生部位に血小板由来のVEGFとSDF-1が骨髄に作用しCXCR4+VEGFR1+造血前駆細胞を虚血組織に動員させ虚血の改善を増強することを明らかにした。虚血部での血小板活性化が血管新生の増強因子になっており、内因性のThromboxane A_2が血小板活性化を介する血管新生の増強に役割を持つことも考えられる。そこで、マウス下肢虚血モデルを作成し、血小板凝集能に役割を持つTP受容体シグナリングが、実際に虚血部での血管新生の制禦に関与するかTP受容体欠損マウス(TP-/-)を用いて検討した。あわせて、IP受容体欠損マウス(IP-/-)を用い、虚血部での血小板凝集、血管新生の比較検討を行った。一側の大腿動脈を結紫離断すると、同側め下肢血流は著しく低下し、その後徐々に回復し虚血が改善される。レーザードップラーで評価すると、TP-/-は野生型マウス(WT)及びIP-/-と比較し、虚血改善の有意な遅延を認めた。またTP-/-はWT及びIP-/-と比較し、虚血部でのPECAM陽性細胞数が有意に減少し、血清中の血管新生促進因子であるSDF-1とVEGF濃度の有意な低下を認めた。生体顕微鏡で観察すると、WTではTP-/-に比べ虚血部位での明らかな血流改善が確認出来た。WTの骨髄を移植されたTP-/-は、TP-/-の骨髄を移植されたマウスより有意な虚血の改善及びPECAM陽性細胞数の増加を認めた。レトロウイルスベクター用いてヒトthromboxane合成酵素TXAS cDNAを過剰発現させたC57/B16由来線維芽細胞を作成し、下肢虚血モデルの虚血部位筋組織に局所接種すると、空ベクターを導入した線維芽細胞投与群と比較し有意に虚血の改善を認めた。マウス下肢虚血モデルでは、虚血部のTPシグナリングを介する血小板凝集の増強がSDF-1とVEGFの遊離増大に関与し、血管新生を増強していることが判明した。今後、この血管新生時にどのような血液幹細胞が関与するか否か検討する方針である。1.血中のCXCR4+VEGFR1+造血前駆細胞の発現の測定虚血状態に陥ると血小板からVEGF,SDF-1が放出され、非内皮のCXCR4+VEGFR1+造血前駆細胞(Hemangiocyteと命名)が、虚血部位に動員され虚血部の血管再生に不可欠であることを明らかにした。そこで我々は術後1, 3, 5日目に採血しフローサイトメトリーを用いてCXCR4+VEGFR1+造血前駆細胞の発現頻度をフローサイトメトリーを用いて測定したところTP-/-はTP+/+と比較し有意にCXCR4+VEGFR1+の低下を認めた。2. VEGF及びSPF-1中和抗体による血流改善効果の遅延の検討。血流改善がVEGF及びsDF-1によるものであるか確認するためTP+/+で下肢虚血モデルを作成し後、VEGF及びSDF-1中和抗体を連日投与(腹腔内注射)したところ、TP+/+の虚血改善は有意に遅延を認めた。3.免疫電子顕微鏡像によるVEGF及びSDF-1の発現部位の同定TP+/+及びTP-/-結紮、切離部分の血管周囲組織を摘出し、cXcR4とVEGFRIの抗体を用いて蛍光染色したところTP-/-の虚血.筋組織におけるCXCR4+VEGFR1+陽性細胞はTP+1+と比較しの低下を認めた4. P+/+の骨髄細胞をTP-/-に移植し、血流が改善するか否かの検討TP-/-に照射線を照射後6週間後に下肢虚血モデルを作成する。同日TP-/-及びTP+/+の骨髄細胞(3.0×106)を静脈注射し、虚血の改善が促進するか否かを経日的Laser Dopplerを用いて左右の血流比を測定したところ、TP+/+の骨髄細胞を移植したTP-/-はTP-/-の骨髄細胞を移植したTP-/-と比較し有意に虚血の改善が促進された。

以上に実験結果から虚血組織の改善するのにトロンボキ酸A2の受容体であるTPのシグナリングを介して血小板が活性化され、血小板が血管内膜に付着・凝集しSDF-1及びVEGFの血管新生増強因子を増大させ局所の虚血部分に骨髄由来のVEGFR1陽性細胞が動員され血管新生を増強させている可能性があることを示唆された。
行列式過程とその一般化に関する研究

行列式過程は数学・物理などの様々な場面にあらわれるある種の反発性をもつランダム現象を記述する重要な確率モデルの一つです.行列式過程とその一般化について考察し,理論的な面の研究とともに応用的な側面の研究も行いました.その一例として,従来はランダム行列のモデルとして主に物理で研究されていたギニブル点過程という行列式過程を用いてワイヤレスネットワークの基地局のモデル化を行い,信号対干渉比の確率の評価を行いました.複素平面内の運動群に関して不変な点過程で指数関数型の相関核の行列式構造をもつギニブル点過程について研究を行なった.理論面からは長田博文とギニブル点過程のパーム測度の二次形式の構造に着目することで特異性の証明の簡単化を行なった.また応用面からは三好直人とギニブル点過程を基地局とするセルラーネットワークについての被覆確率の漸近挙動に関する議論を行なった.分担者香取眞理は円周上の非衝突ブラウン運動について考察し,それを記述する確率微分方程式には楕円関数を用いたドリフト項が出てくることを示した.また特別な初期条件から出発する場合は行列式型マルチンゲール表現を与えて楕円関数を成分とする時空間相関核をもつ行列式点過程としての記述が可能であることを示した.分担者種村秀紀は長距離相互作用をもつ無限粒子系をあらわす拡散過程に対応する準正則ディリクレ形式が,配置空間上の多項式をコアとして持つための十分条件を与えた.研究代表者の白井は主に行列式型点過程の典型例である複素平面上のギニブル点過程およびギニブル型の点過程についての種々の側面について研究を行った.理論的側面では,再生核ヒルベルト空間と点過程の関連に着目してギニブル点過程の拡張に相当するギニブル型点過程の構成を行った.また,連携研究者の長田博文とギニブル点過程とそのパーム測度に関する絶対連続性を行ったがそれと同様の研究を始めた.また応用的側面では三好直人とギニブル点過程を基地局とするセルラーネットワークについての被覆確率の漸近挙動についてこれまで行ってきた議論を広いクラスの設定に拡張した.またそれに応じてギニブル点過程についての典型的ボロノイ図の最大半径についての評価について議論した.A.Bufetovとドブランジェ空間に付随する点過程の剛性の問題について共同研究を始めた.今年度設定したギニブル点過程とベータアンサンブルの問題については概ね設定した問題に対して結果を得た.ギニブル点過程の拡張の構成についてはギニブル点過程の拡張によりギニブル点過程の性質について理解が深まった.研究代表者の白井は主に行列式型点過程の典型例である一様全域木と複素平面上のギニブル点過程およびギニブル型の点過程とその類似物について種々の側面について研究を行った.連携研究者三好直人とは応用的側面としてギニブル点過程を基地局とするセルラーネットワークについて,path-loss関数が正則変動関数の場合に被覆確率の指数的漸近挙動がまた正則変動になることを示した.Alexander Bufetov (Aix Marseille大学)との共同研究においては,再生核ヒルベルト空間と行列式点過程の関連に着目して古典的Paley-Wiener空間に付随するsine行列式点過程の拡張にあたるドブランジェ空間に付随する行列式点過程の構成を行った.この問題についてさらに共同研究をすすめて,この枠組みにおいてはかならず剛性を持つことを示し,また絶対連続性についての結果も得た.この研究によりドブランジェ空間に付随する点過程が非常に自然なクラスを与えることが理解された.ギニブル点過程の拡張に相当するWeyl-Heiseberg型点過程が最近のプレプリントで議論されているが,それらの論文のサーベイと上記成果との関連について2017年2月末にCIRM(フランス)で開催された国際研究集会"Random Matrices and Determinantal Process"において発表を行った.Evgeny Verbitskiy (Leiden)とは梯子型グラフの一様全域木を行列式点過程ととらえそのマルコフ被覆について共同研究を行いわずかではあるが進展があった.29年度前半にも九大に招聘して共同研究を続ける予定である.分担者香取眞理は積分核に楕円関数を含む形の行列式点過程について考察した.今年度設定した問題については概ね設定した問題に対して結果を得た.行列式点過程における再生核ヒルベルト空間の重要性をあらためて理解できた.特にドブランジェ空間の1次元行列式点過程における役割に対する理解が深まった.研究代表者の白井は主に行列式型点過程の典型例であるギニブル点過程とその類似物について研究を行った.連携研究者三好直人とα-ギニブル点過程に従って配置された基地局とする無線セルラーネットワークについて,無線通信における主要な量である信号対雑音比(SIR)を考察した.信号減衰を表す経路損失関数が原点で非有界な場合に,ある十分条件のもとでSIRの分布の裾確率の正確な漸近挙動を得て,結果はProbability and Mathematical Statisticsに掲載された.また,非対称な積分核をもつ時空間行列式点過程についての考察を進めて,その例として直列・並列グラフ上の一様全域木と時間の直積空間上の行列式点過程を定義した.一般にはコルモゴロフの無矛盾性の条件が弱い意味でしか成り立たず,連続時間の確率過程とみなすには工夫を要することを明らかにし,その結果についてサンクトペテルブルグのオイラー研究所における研究集会で報告した.Evgeny Verbitskiyを招聘し,昨年に引き続き梯子型グラフおよびその一般化の一様全域木を行列式点過程ととらえて,そのマルコフ被覆について共同研究を行った.分担者

香取眞理は極限でコンパクトな台をもつ確率測度に収束するような点配置から複数のSLEを走らせた場合の極限定理について考察した. del Monaco-Schleissingerらによって,極限にあらわれる解は測度のスチルチェス変換を通して複素Burgers方程式に従うことが知られているが,香取はそれらを通して1点もしくは2点の場合に厳密解の表示をあたえ,1点の場合は極限にWignerの半円則があらわれること,また一般にコンパクト台の初期分布と時間無限大でWignerの半円則に収束することを示した.この結果はJournal of Statistical Physicsに掲載された.行列式過程は数学・物理などの様々な場面にあらわれるある種の反発性をもつランダム現象を記述する重要な確率モデルの一つです.行列式過程とその一般化について考察し,理論的な面の研究とともに応用的な側面の研究も行いました.その一例として,従来はランダム行列のモデルとして主に物理で研究されていたギニブル点過程という行列式過程を用いてワイヤレスネットワークの基地局のモデル化を行い,信号対干渉比の確率の評価を行いました.今年度設定した問題については概ねそれに沿った研究結果を得た.ダイソンモデルの拡張可能性,時空間相関の有効性に関する理論的な意味付けやギニブル点過程の性質についてはさらに理解が深まった.アルファ行列式の正値性の問題については大きなサイズの行列に対する計算量の問題を未だ解決できていないので,次年度以降に課題を持ちこす.ギニブル点過程の拡張であるギニブル型点過程および再生核ヒルベルト空間に付随する点過程の剛性を含めて詳しい性質を調べる.ほぼ実施計画予定の通り,最終年度である29年度はこれまで議論してきたことで論文にまとめていない部分をできる限り論文にまとめる作業を行う.また,国内外において成果の発表を行い,これまでの議論を総括し,今後の研究の方向性や未解決問題の洗い出しを行う.29年度が最終年度であるため、記入しない。確率論ほぼ実施計画予定の通り,ギニブル点過程の詳しい研究とその次元に関する一般化,ベータアンサンブルの研究,またアルファ行列式については前年度から持ちこした数値計算のアルゴリズムの改良についても研究を進める予定である.物品費と謝金が当初予定を下回ったため.出張日程を短縮したために差額が出たため.29年度が最終年度であるため、記入しない。研究会開催の会議室利用料および謝金が当初予定を下回ったため.研究発表旅費および研究集会開催のための招聘に使用予定.次年度の旅費に加えて使用する予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。海外研究者1名招聘のために27年度分の予算の一部とあわせて使用する.招聘時期は9月頃を予定している.29年度が最終年度であるため、記入しない。
情報フィードバック型ビジョンベースオンライン空間モデリング

本研究では、四面体カービング法を発展させ、画像が入力される毎に更新される点群に応じ、それまでに推定したサーフェスを更新・拡張する「逐次的四面体カービング法」を開発した。そして、この方法に基づき、カメラ付き遠隔操作飛行体を用いて、ユーザが飛行体を操作しながら結果を随時確認できるオンライン空間モデリングシステムを開発した。さらに、サーフェスとともに光源分布と表面反射率を同時に推定することで、オンラインで推定したサーフェスモデルを高精度化するオフライン手法を開発した。これらの成果は、SSII2013においてオーディエンス賞と優秀学術賞を、SSII2016においてオーディエンス賞を受賞した。計画では、情報フィードバック型ビジョンベースオンライン空間モデリングシステムの実現に向け、新たなフレーム画像が入力される毎にモデリング結果を出力するオンライン空間モデリングアルゴリズムを開発することにあった。これに対し、画像中の特徴点と2次元ドロネー分割を利用して画像上に三角メッシュを生成し、メッシュ全頂点の3次元位置を推定するオンラインサーフェス生成システムを開発した。このサーフェス生成では、SfMで推定された3次元点を拘束として、各三角形パッチの位置・姿勢をそれぞれ独立に推定している。これにより大規模な線形システムを解く必要がなくなったため、非常に効率的なサーフェス生成を実現できた。また、より精度の高い方法として、空間中の点群に3次元ドロネー分割を適用して得られる四面体群に対し、視体積交差に基づいてサーフェスを推定する四面体カービング法を発展させ、過去の点群から推定されたサーフェスと、それらに追加される点群を入力として、新たなサーフェスを効率的に推定するインクリメンタル四面体カービング法を開発した。この手法では、全ての点群が同時に与えられた場合に推定される大域的最適解と同じサーフェスを効率的に得ることができた。その他の成果として、ステレオ画像によるダイレクトサーフェス生成手法を発展させ、時系列ステレオ画像を用いて広範囲の地表面サーフェスマップを生成するアルゴリズムを開発した。ここでは、時系列画像間の特徴点対応を用いたカメラ運動推定を行うことや、その結果を利用した移動体検出の枠組みを利用することにより推定の安定性を向上させた。その他、SfMの初期復元に必要な基礎行列推定を、既存手法よりも高精度かつ効率的に推定するアルゴリズムを開発した。さらに、SfMにおいてカメラ運動を推定する際に生じるPnP問題を、既存手法よりも高精度かつ効率的に解くアルゴリズムを開発した。本年度の計画は,オンラインでの逐次的空間モデリングを安定かつ効率的に実現するための一つの手段として,これまでの研究成果である透視投影カメラによるオンラインSfMを,全方位カメラを利用したものへと拡張することにあった.本年度では,使用者がカメラモデルを選択できるオンラインSfMシステムを実現した.全方位カメラの投影モデルは,魚眼レンズ・放物面ミラー・双曲面ミラーなどの複数のモデルが存在し,空間中の点と画像上の点との関係を記述する投影関数がそれぞれ異なる.ここでは,透視投影モデルも含めたこれらの投影関数を一般化した形式で記述し,実際に使用される投影モデルに応じてモデルパラメータをセットすることで,さまざまな投影モデルに対応した.また,計算コストの大きい特徴点検出とマッチングの処理を画像ごとに並列化するなどの効率化も行った.これらにより,全方位カメラの持つ広い視野を活用した効率的な3次元計測が可能になった.そのほか,車載ステレオ時系列画像を用い,逐次的な地表3Dサーフェスマップの生成を実現した.ここでは,画素値を直接利用してサーフェスとカメラ運動を最適化することにより,特徴点対応のみを利用した場合よりもサーフェスマップの推定精度を向上できることがわかった.そのほか,空間中の3次元点と画像上の2次元点との対応から,カメラの位置・姿勢と焦点距離を同時に求めるPnP+f問題に対し,既存手法よりも効率的な手法を開発した.本研究課題の目的は,大きく二つにわけて,(1)ロバストなビジョンベースオンライン空間モデリング手法の開発と,(2)無線操縦小型飛行体を利用したオンラインモデリングシステムの構築である.本年度に実現した「全方位カメラを利用したオンラインSfMシステム」の点群出力は,前年度に開発した「逐次的四面体カービング法によるオンライン空間モデリング」に入力することができ,これにより(1)をほぼ実現できた.(2)の無線操縦小型飛行体を用いたオンラインモデリングの構築は,これまで作成してきたモジュールの連携やユーザインターフェースなどの実装作業が主であるため研究発表には現れていないが,実装作業は順調に進展している.本年度では,本研究課題の目的である,無線操縦小型飛行体を利用した情報フィードバック型オンライン空間モデリングシステムを構築した.ここでは,昨年度までに開発したオンラインSfMと逐次的四面体カービング法をパイプライン処理するとともに,オンラインSfMの処理において,全体最適化などの計算コストの大きな処理を入力画像毎の処理とは別の並列パイプラインで行うなどの改良を加えることで,準実時間での逐次的3D空間モデリングを実現した.さらに,復元進捗状況の直感的な理解を促すインターフェースを開発し,これにより,撮影対象のモデリング状況に応じ,より良いモデリング結果が得られるように飛行体を操縦して画像を追加できるなど,これまでにない柔軟なセンシングシステムを実現した.本システムは,本年6月に学会発表予定である.その他,全方位カメラを利用する際に,画像の大きな歪みによって特徴点対応が困難になるため,画像を明示的に回転させることで特徴点対応を増やす技術を開発した.

また,オンラインSfMによって推定されたカメラ位置を入力画像とともにデータベース化し,画像検索技術に基づいて新たな画像の撮影位置・姿勢を推定する応用技術を開発した.また,回転するカメラを利用して,周囲360度の地表3Dサーフェスを推定する手法を開発した.ここでは,SfMを適用して得たカメラ位置とサーフェスの初期値を得て,画素値分散を利用して最小化することで,カメラ位置と地表サーフェスを同時に推定した.画素値分散最小化では,セルフシャドウ等によって生じるアウトライア画素の検出や,階層的メッシュを用いたアプローチにより,推定の安定性をさらに高めることに成功した.その他,サーフェスモデリング後の結果をさらに高精度化する方法として,サーフェスモデルとともに,撮影シーンの撮影画像毎の光源分布と物体表面反射率を同時に推定する手法を開発した.本研究では、四面体カービング法を発展させ、画像が入力される毎に更新される点群に応じ、それまでに推定したサーフェスを更新・拡張する「逐次的四面体カービング法」を開発した。そして、この方法に基づき、カメラ付き遠隔操作飛行体を用いて、ユーザが飛行体を操作しながら結果を随時確認できるオンライン空間モデリングシステムを開発した。さらに、サーフェスとともに光源分布と表面反射率を同時に推定することで、オンラインで推定したサーフェスモデルを高精度化するオフライン手法を開発した。これらの成果は、SSII2013においてオーディエンス賞と優秀学術賞を、SSII2016においてオーディエンス賞を受賞した。来年度は本研究課題の最終年度であるため,本年度までに開発したシステムを連携させ,本研究課題の目的を達成する.27年度が最終年度であるため、記入しない。コンピュータビジョン目標としたオンライン空間モデリングアルゴリズムの開発は、メッシュ全頂点の3次元位置を推定するオンラインサーフェス生成法、および、より精度の高いインクリメンタル四面体カービング法により、ほぼその目標どおりに実現できた。また、無線操縦小型飛行体を利用したオンラインモデリングシステムの実現に向けて、4枚ロータのマルチコプターを飛行させ、付属カメラを利用した画像レジストレーション等の簡単な実験を行い、この実験を通じてより高画質のカメラの必要性を確認した。これに基づき、システムで使用するカメラの選定や、必要なペイロードを持つマルチコプターの選定が順調に進んでいる。27年度が最終年度であるため、記入しない。オンライン空間モデリングアルゴリズムの完成度を高める。より具体的には、オンラインSfMを全方位カメラへ適用や、インクリメンタル四面体カービング法の更なる高精度化・効率化のための改良を行う。そして、人が歩行しながら撮影してオンライン空間モデリングを行うためのシステムを構築する。その他、無線操縦小型飛行体を利用したオンラインモデリングシステムの実現に向け、マルチコプターを用いた撮影システムの構築を行う。
東南アジア・オセアニア地域と戦後アジアの安全保障

本年度の研究は、戦後のアジア・太平洋地域における安全保障システムの分析を行う上で基礎的となる二次文献の収集に力点をおいて行われた。この分野については、アメリカ外交史の研究の蓄積が特に多いため、この関連の文献に頼る部分も多かったが、日本、東南アジア地域、英連邦諸国の安全保障政策往び外交政第一般についても文献の収集に努めた。邦語文献についてはかなりの程度収集することができたが、外国語文献については十分とは言えず、一層の収集が必要である。また、関連研究班によって行われた研究会に参加して意見交換を行った。同時に、東京の専門研究機械などを訪問し、雑誌論文の閲読なども行った。年度末には、これまでに分析し得た内容をもとに、「1950年代前半のアジア・太平洋における安全保障システム」と題して研究会で非公式の報告を行い、有益な批判・コメントを得た。これは、アメリカの冷戦政策と日本との関連を、アメリカのアジア・太平洋における安全保障全般と結び付ける試みで、この成果をもとにして研究成果をまとめていく予定である。今後は、収集した文献の整理・分伏を行うと同時に、外国語文献を中心に不足している文献の収集に努める必要がある。また、多数の国・地域の関連しているテーマであるだけに、それぞれの地域専門家の意見も聴する必要がある。更に、一次史料の収集もできるかぎり行う必要がある。特に、アメリカ、イギリス、オーストラリアなどの史料を中心に収集に努めたい。
体液Na+恒常性を維持する腸管Na+リサイクリング制御システムの分子基盤の解明

多くの栄養素はNa依存性の栄養素吸収機構で小腸より吸収されている。しかし、消化管でこの栄養素吸収に必要な多量なNaがどのように供給されているかは十分に明らかにされていない。また、これは消化管での吸収されたNaの一部のみが体循環に入ることを示唆している。本研究ではNa依存性グルコース輸送体SGLT1により誘発される、経上皮性のNaフラックスの特性を明らかにすることを試みた。SGLT1により栄養素吸収細胞に取り込まれたNaは、細胞間隙に汲み出された後に、起電性のSGLT1により発生した粘膜側の負電位を駆動力とし、傍細胞経路を介し、管腔側に再循環している可能性が示唆された。タイト結合のイオン透過性を制御している分子実体を同定する為に、cAMP刺激によるCl-分泌時の経上皮抵抗の増加の際にタイト結合構成タンパク質であるクロージンが関与するか否かを検討した。野生型マウス(WT)、Claudin-2 KOマウス(Cldn2-/-)、Claudin-15 KOマウス(Cldn15-/-)の小腸を用いて、Ussing Chamber法にて経上皮の短絡電流(Isc)及び電気的コンダクタンス(Gt)を測定した。WT、Cldn2-/-においてはcAMPで刺激では、Isc上昇に相反してGtの低下が観察された。しかし、Cldn15-/-では、Isc上昇は観察されたが、Gt低下は観察されなく、Claudin 15がcAMPにより調節されている可能性が示唆された。Claudin 15を安定発現する細胞系を樹立し、cAMP刺激時の細胞内局在への影響を検討したが細胞内局在の変化は観察されなかった。WTでCl-分泌抑制下でcAMP刺激を行うとGt低下は観察されず、Gt低下は細胞間隙の圧排によることが示唆された。またCldn15-/-を用いて、cAMP刺激によりタイト結合のイオン選択性が変化するか否かを検討したところ、陽イオン選択性の増加が観察されたが、分子実体の同定には至っていない。また腸管Na+代謝と栄養素吸収機構の関連を評価する為に、Cldn15-/-を用いてペプチド吸収機構をWTマウスと比較検討した。In vivoでペプチド(Gly-Sar)吸収速度を比較すると、WTマウスでは上部空腸で高いGly-Sar吸収速度が観察されたが、Cldn15-/-では大きく抑制されていた。ペプチド誘発短絡電流を測定すると、WTではプラトー相が観察されたが、Cldn15-/-では一過性の上昇が観察され、ペプチド吸収の駆動力の維持機構の低下が示唆された。Na依存性グルコース吸収時に吸収されたNaがタイト結合を介してリサイクルしている可能性を検討した。摘出したマウスの小腸を用い、グルコース吸収時の22Naの経上皮性フラックスを測定した。タイト結合のイオン移動の駆動力であると考えられる経上皮電位差を0mVに固定した短絡電流条件下と、傍細胞間経路のイオン移動が起こると考えられる非短絡電流条件下での、グルコース吸収に伴う経上皮の22Naフラックス変化を測定した。グルコースによる短絡電流の上昇に伴い略同量のNaフラックスの上昇が観察された。次に非短絡電流条件下で同様の実験を行った。短絡電流条件下と比較してNaフラックス上昇が遅れて生じ、また上昇量は減少した。これらのNa輸送にNHE3が関与するか否かを検討するため、NHE3特異的抑制剤であるS3226用い検討した。S3226存在下では短絡条件下のグルコース添加によるNaフラックス上昇はコントロールと比べ減少し、非短絡条件下ではNaフラックス上昇はほとんど観察されなかった。また、短絡条件下と比較し非短絡条件下ではNaフラックス上昇が減少していたことから、Naがタイト結合を介してリサイクルしていることが示唆された。またNaCl吸収機構が腸管の、どの部位で、どのように調節されているかを明らかにする為に、マウスに低ナトリウム食を摂食させ、腸管各部位でのNaCl吸収に関与が想定されている輸送体の発現が変化するか否かを検討した。NHE3は上部空腸と中位大腸で発現が高く、低ナトリウム食摂取により、これらの部位の発現の亢進した。Cl輸送体の発現量変化も観察した。大腸型のCl輸送体であるSLC26A3はNHE3の増加が観察された近位大腸では発現量の変化は観察されなかった。また小腸型のCl輸送体であるSLC26A6では低ナトリウム食摂取により上部小腸での増加が観察され、NHE3と共役していることが示唆され、NaCl吸収は腸管の部位特異的な機序により調節されていることが示唆された。本研究の目的は摂取したNa+と栄養素吸収に必要なNa+が消化管で吸収されるどの様な関係になっているかを明らかにすることにある。また、これらの関係に上皮細胞間を構成するタイト結合部がどのように関与するのかを検討することにある。小腸での栄養素吸収機構は、その駆動力であるNa+の依存の仕方により2つの機構に大別できる。1)グルコースなど多くの栄養素の吸収機構であり、細胞外液のNa+に依存し、栄養素と一緒に、一定の化学量論比でNa+が輸送される二次性能動輸送機構である。

2)Na+に依存した二次性能動輸送体により形成された駆動力を使用する三次性の能動輸送であるペプチドなどの吸収機構である。これら2つの、それぞれの機構により栄養素と伴に吸収されるNa+の量比は異なると予想される。一方、食事由来のNaClは栄養素吸収に必要なNa+とは別に、同じ小腸上皮細胞で、別の機構である電気的中性のNaCl吸収機構によって吸収されていると考えられている。これらNa+の輸送経路には、輸送体を介した経細胞性経路と上皮細胞間を介する傍細胞経路の二つがある。にUssingチャンバー法を用い様々な条件下で栄養素と放射性同位元素である22Naを用い、栄養素吸収とNa吸収の量比を比較検討することで検討した。また腸管Na+吸収機構とイオン輸送の傍細胞経路であるタイト結合の関与する分子を同定し、その機構を検討するため、低Na+食でマウスを飼育し、その際に腸管のどの部位でタイト結合を構成する蛋白質であるクロージンが変化するか否かをコントロール食群のマウスと比較検討を行った。またその分子機構の検討も細胞系を用いて検討を行った。更に、モデル動物を用い、食性とNa+依存性栄養素吸収機構の関連を検討した。本研究では、栄養素吸収に必要な多量のNaが、どのように腸管で賄われており、またそれが、摂取したNaと、どのような機構で区別されているのかを明らかにすることである。Na依存性のグルコース機構の関係を摘出したマウス小腸を用いて、22Naのフラックスを経上皮電位差が発生しない短絡条件下と非短絡条件下で測定した。短絡条件下ではグルコース吸収に伴い、22Naの吸収性のフラックスが観察されたが、非短絡条件下では22Naの吸収性のフラックスは観察されなかった。この理由としては、栄養素吸収に伴い管腔側が負電位の発生により、傍細胞経路を介し、Naが管腔側に戻っている可能性が示唆された。このため、傍細胞経路の陽イオン透過性に重要な役割をしているクロージン15を欠失させたマウスを用いて検討を行った。クロージン15ノックアウトマウスでは非短絡条件下でも野生型では観察されなかった22Naの吸収性のフラックスがグルコース吸収に伴い観察された。しかし、理由は不明ではあるが実験の再現性が低く、最終的な結論には到達できていない。ペプチド吸収機構とNaに関してはクロージン15の欠損により、NHE3の調節タンパク質であるNHERFの発現が低下し、NHE3の機能活性化が低下していることが示唆された。またカエルをモデル動物として、食性と腸管Na代謝の変化を観察した。オタマジャクシは草食でNa摂取量がほとんどないにもかかわらず、腸管内は高いNa濃度が維持されていることが明らかになり、またNa依存性のグルコース機構が肉食のカエルと略同等であることが明らかになった。食事より摂取したNa+は消化管で吸収され、Na+出納に合わせた量が腎臓で排泄される。しかし、消化管でのNa+吸収に関しては、摂取したNa+のみではなく、摂取量の何倍ものNa+を含む消化液が加わり、多量のNa+として再吸収されている。これは消化管での吸収されたNa+の一部のみが体循環に入ることを示唆しているが、この消化管でのNa+代謝機構については十分に検討されていない。消化管でのNa+の(再)吸収機構に関しては、電気的中性のNaCl吸収機構とNa依存性の栄養素吸収機構が重要な役割をしており、特に後者はNa+吸収量が大きいと考えられる。しかし、栄養素吸収に必要なNa+の小腸管腔側への供給機序に関しては明らかになっていない。
アレルギー性皮膚疾患における転写因子IRF3を介する自然免疫シグナルの役割の解明

皮膚はアレルゲンや病原体などの様々な外的因子にさらされており、これらの刺激によりアレルギー炎症が生じ、掻破などにより皮膚炎の慢性化・難治化が生じる。したがって、アトピー性皮膚炎をはじめとするアレルギー性皮膚疾患の病態形成を解明することは非常に重要な課題であるが、その分子機構はいまだに解明されていない点が多い。本研究者はこれまでにアトピー性皮膚炎をはじめとするアレルギー性皮膚疾患の発症および慢性化における病態の解明を一貫とした研究テーマとして取り組み、アレルギー性皮膚炎の病態におけるTLR3の役割を解明した。本研究は、アトピー性皮膚炎をはじめとするアレルギー性皮膚疾患の病態形成におけるToll様受容体(TLR)ーinterferon regulatory factor 3(IRF3)シグナルー表皮由来サイトカイン(IL-33・TSLPなど)を介した機序を明らかにするとともに、アレルギー性皮膚疾患の新たな発症予防法と治療法の開発に貢献することが目的である。IRF3ノックアウトマウスを用いた急性および慢性アレルギー性皮膚炎の解析を行うことによって、上記の目的を達成することを目指している。マウス耳介皮膚のハプテン単回あるいは1-4週間の反復塗布を行うことにより、急性接触皮膚炎およびアトピー性皮膚炎などの病態に類似した慢性アレルギー性皮膚炎を誘導するマウスモデルを用いて検討した。その結果、IRF3-欠損マウスでは野生型マウスに比べて、急性および慢性アレルギー性皮膚炎での皮膚の炎症反応が有意に増大することを見出した。IRF3シグナルはアレルギー性皮膚疾患においても、その病態において制御する役割をもつ可能性が考えられる。今後さらにIRF3の役割を明らかにすることで、IRF3シグナルを活用した炎症性疾患の新たな発症予防法や治療法の開発を行うことが期待できる。2018年度は、急性接触皮膚炎およびアトピー性皮膚炎などの病態に類似した慢性アレルギー性皮膚炎を誘導するマウスモデルを用いて、IRF3-欠損マウスでの炎症反応を評価することが目標であったため、おおむね順調に進展していると考えられる。今後は、IRF3シグナルがアレルギー性炎症を増強すると考えられる病態モデルにおいて、IRF3の阻害剤やsiRNAを用いて、IRF3シグナルの阻害によるアレルギー性皮膚炎への効果を評価する予定である。
地域づくりにつながる初期認知症者の強みに着目した意思決定支援モデルの構築と検証

次の方法により,初期認知症・家族と看護職の意思決定支援の現状と課題を明らかにし,初期認知症者の強みに着目して作成した意思決定支援モデルを研究対象者と実践・検証する.1.看護職に量的・質的調査,同じ地域の初期認知症者・家族に質的調査を行い,意思決定支援モデル構築への基礎資料を得る.2.看護職と協働して意思決定支援モデルを作成する.3.研究対象者と協働して地域づくりにつながる意思決定支援モデルによる介入を行う.次の方法により,初期認知症・家族と看護職の意思決定支援の現状と課題を明らかにし,初期認知症者の強みに着目して作成した意思決定支援モデルを研究対象者と実践・検証する.1.看護職に量的・質的調査,同じ地域の初期認知症者・家族に質的調査を行い,意思決定支援モデル構築への基礎資料を得る.2.看護職と協働して意思決定支援モデルを作成する.3.研究対象者と協働して地域づくりにつながる意思決定支援モデルによる介入を行う.
骨芽細胞活性化能を有する生体内分解性骨片接合材の開発

人工リン酸オクタカルシウム(OCP)の合成方法として、研究グループは独自の高温度下連続合成法や室温合成法を開発している。これらの方法を用いて作製したOCPを使用して、生体分解吸収性を持つOCP-ポリ乳酸-グリコール酸共重合体(PLGA)複合体を作製した。ラット大腿骨への生体埋入実験では生体分解吸収骨置換性が極めて良好であった。一方で、骨接合材としての使用を考えたとき一定期間の骨接合に耐えうる吸収性置換の期間が求められるが、その期間を満たさず吸収骨置換された。そこで、骨接合ピンの生分解挙動の制御を試みるため,ポリ乳酸-グリコール酸共重合体(PLGA)よりも生分解性の低いポリカプロラクトン(PCL)とOCPから構成される複合体(OCP-PCL)を作製した。本研究では,動物実験に先立ち,ヒト血漿と無機イオン組成がほぼ等しい溶液である疑似体液中におけるOCP-PCL表面での石灰化挙動を評価した。生体内で骨伝導性を示す材料は,擬似体液中で石灰化物であるアパタイトを表面に形成する傾向があるとされている。本研究では,複合体中に含有できるOCP量に上限があることが確認された。また,複合体作製後においても,OCPはその結晶構造を保っていることが認められた。擬似体液に浸漬したOCP-PCLを分析した結果,複合体のOCP含有と石灰化物形成に関連性がある可能性が示唆された。さらに今回OCPは様々な生体分解ポリマーと容易に複合化できることが示せた。吸収置換の期間をコントロールできておらず、このコントロールに時間を要している。また新たにPCLとの複合体を作製し評価始めているため。OCPとPLGA、PCLとの複合体を引き続き作製する。複合体中のOCP含有量と作製方法を検討した上で、強度、吸収骨置換の期間をコントロールする。これによって得られたOCP複合体をこれまでに確立した動物実験モデルへ埋入する。その後、埋入組織を検討(μCT、組織学的検討)していく。OCP複合体に求める強度が得られない場合でも、ある程度の強度が得られたら時点で、今後のOCP複合体の基礎的データを得るために生体内へ埋入しOCP複合体の反応をみていく。吸収性骨接合材の性質をみるための実験モデルとしてラット大腿骨を用いた2種のモデル(骨孔モデルと横骨折モデル)を作製した。それぞれのモデルに、本研究に用いるOCP複合体骨接合材のコントロールとして現在臨床応用されているHA-PLLA複合体を埋入した。このうち骨折モデルにおいて骨癒合が得られることが分かり、骨接合に十分な強度を持つことが確認された。研究グループは独自に高温度下連続合成法(特3115642)や室温合成法を開発している。この開発したOCP合成法によりOCP合成を行い、結晶評価を行った。作製されたOCPは、現在吸収性骨接合材として臨床で用いられているHAやβTCPよりも過去の研究により、生体内吸収性、骨置換性に優れているものであることが確認されているものである。一方、分子量の異なる2種のPLGA(Mw:250,000)、PLGA(Mw:250,000)を溶融成型によりロッド状に成形し、強度をみるため擬似体液浸漬試験を行った擬似体液浸漬試験ではPLGA(Mw:250,000)でPLGA(Mw:250,000)よりも長く強度が保たれていた。そこでPLGA(Mw:250,000)を用いて前述で作製したOCPを20mass%添加してOCP/PLGAロッドを溶融成型した。これをラット骨孔モデルに埋入した。骨孔モデルでは既存のHA-PLLA複合体と同様にOCP/PLGAロッドが人工骨としての操作性に優れていることを確認できた。溶融成型による形成が難しく、目的とする円柱のピンの形成ができていない。これに伴い動物への埋入実験が遅れている。ハイドロキシアパタイト(HA)やβ-リン酸三カルシウム(β-TCP)は、ポリL乳酸(PLLA)や乳酸・グリコール酸共重合体(PLGA)と複合化することによって、骨接合材として用いられている。本研究では、HAやβ-TCPより吸収骨置換性に優れ、HA前駆体であるリン酸オクタカルシウム(OCP)とPLGAの複合体の作製に取り組んだ。さらに、この複合体が吸収骨置換型の骨接合材となり得るかについて検討した。実際に臨床応用されているHA/PLLA複合体ピン(3mm径)は、ラット大腿骨の骨孔型骨欠損部への埋入実験において、骨孔に固着し、骨親和性が良いことが明らかとなった。しかしながら、μCTによる検討では、ラット大腿骨の骨孔型骨欠損部への埋入48週において、生体内における吸収、及び骨置換は進んでいなかった。依然大部分のHA/PLLA複合体が残存し、吸収骨置換には相当の期間を要すると考えられた。OCP/PLGA複合体は、吸収性、骨置換性を検討するために溶融成型で作製した。ラット大腿骨の骨孔型骨欠損部への埋入実験において、溶融成型OCP/PLGA複合体は、骨孔埋入48週で完全に吸収、骨置換され、その優位性が示された。ただし、溶融成型で作製したOCP/PLGA

複合体は、初期強度はあるものの、骨接合材としての強度を維持している期間が十分ではないことが明らかとなった。そこで、新たに射出成型でのOCP/PLGA複合体作製に取り組んだ。また、射出成型OCP/PLGA複合体の強度を高める検討を行った。溶融成型OCP/PLGAの複合体、及び臨床応用されているHA/PLLA複合体ピン(3mm径)をラット大腿骨の骨孔型骨欠損部への埋入し、骨親和性や生体内吸収性、骨置換性を検討することができた。人工リン酸オクタカルシウム(OCP)の合成方法として、研究グループは独自の高温度下連続合成法や室温合成法を開発している。これらの方法を用いて作製したOCPを使用して、生体分解吸収性を持つOCP-ポリ乳酸-グリコール酸共重合体(PLGA)複合体を作製した。ラット大腿骨への生体埋入実験では生体分解吸収骨置換性が極めて良好であった。一方で、骨接合材としての使用を考えたとき一定期間の骨接合に耐えうる吸収性置換の期間が求められるが、その期間を満たさず吸収骨置換された。そこで、骨接合ピンの生分解挙動の制御を試みるため,ポリ乳酸-グリコール酸共重合体(PLGA)よりも生分解性の低いポリカプロラクトン(PCL)とOCPから構成される複合体(OCP-PCL)を作製した。本研究では,動物実験に先立ち,ヒト血漿と無機イオン組成がほぼ等しい溶液である疑似体液中におけるOCP-PCL表面での石灰化挙動を評価した。生体内で骨伝導性を示す材料は,擬似体液中で石灰化物であるアパタイトを表面に形成する傾向があるとされている。本研究では,複合体中に含有できるOCP量に上限があることが確認された。また,複合体作製後においても,OCPはその結晶構造を保っていることが認められた。擬似体液に浸漬したOCP-PCLを分析した結果,複合体のOCP含有と石灰化物形成に関連性がある可能性が示唆された。さらに今回OCPは様々な生体分解ポリマーと容易に複合化できることが示せた。吸収置換の期間をコントロールできておらず、このコントロールに時間を要している。また新たにPCLとの複合体を作製し評価始めているため。引き続きOCP-PLGAの作製を進める。溶融成型ではなく射出成型も考慮し作製をすすめる。また、OCPと複合体にする基材として、PLGAやPLLA以外で骨強度と同等の強さを持つ生体内吸収性材も考慮し作製する。またH28年度に実験動物に埋入したコントロール、OCPPLGA複合体を回収し、評価を行う。この結果で複合体の最適化を図る。溶融成型で作製したOCP/PLGA複合体は、骨接合材としての強度が十分ではなかったため、今後は射出成型OCP/PLGA複合体作製を重点的に行い、材料としての最適化を検討する。さらにラット大腿骨における骨孔型骨欠損部への埋入実験を行い、吸収骨置換性の評価を行う予定である。また、材料の吸収が骨の形成に及ぼす影響を解析する。OCPとPLGA、PCLとの複合体を引き続き作製する。複合体中のOCP含有量と作製方法を検討した上で、強度、吸収骨置換の期間をコントロールする。これによって得られたOCP複合体をこれまでに確立した動物実験モデルへ埋入する。その後、埋入組織を検討(μCT、組織学的検討)していく。OCP複合体に求める強度が得られない場合でも、ある程度の強度が得られたら時点で、今後のOCP複合体の基礎的データを得るために生体内へ埋入しOCP複合体の反応をみていく。旅費、人件費がかからなかった。