hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
還元化促進土壌を用いた土壌還元消毒での選択的消毒メカニズムの解明

還元化促進土壌と還元化が緩慢な土壌の計10種類を用いて、低濃度エタノールを等量となるように調整添加し、低温条件における温度限界を明らかにし、処理中の物理的因子及び生物的因子の推移を比較した。トマト萎凋病菌(Fol)を対象に、土壌中微生物菌相をメタ16S解析により決定したところ、Firmicutes門細菌の存在量とFol生菌数に負の相関が見られた。Folを唯一の炭素源とする嫌気性微生物集積系を調製し、ここからDesulfotomaculum guttoideumに近縁なFirmicutes門細菌Tar-0株の分離に成功した。Tar-0の殺菌効果は熱処理やフィルター処理でも失われなかったことから、何らかの菌体成分が殺菌成分として寄与する可能性が示唆された。半身萎凋病菌の微小菌核を還元消毒後の土壌抽出液に懸濁して30°C下に静置したところ、菌数は3時間後に100分の1程度まで減少し、24時間以内に死滅した。この土壌抽出液を分画した結果、消毒活性は分子量3,000以下の画分にあり、65°C・20分の加熱後も安定であり、熱安定性のある低分子の物質であることが示唆された。ウリ科植物黒点根腐病菌に対して、本病にも高い効果が見られた新潟土と比較したところ、新潟土のみが本病原菌子嚢胞子を死滅させた。また、その効果は滅菌処理によって失われた。メロン幼苗検定による評価では、嫌気性細菌が新潟土のウリ科植物黒点根腐病菌への消毒効果に関与している可能性が示された。土壌表層部での還元消毒効果が不安定になりやすい砂質土壌を用いて、低濃度エタノールを用いた土壌還元消毒を小麦フスマ処理等と効果を比較評価した結果、トマト萎凋病菌はエタノール区、小麦フスマ処理では水処理区よりも多く生き残ることが明らかとなった。一方で、根こぶ線虫ではエタノール区では土壌表面でも高い抑制効果が確認された。還元化促進土場と還元化が緩慢な土壌を用いて、対象とした病原菌と環境条件において、密度低減効果に関与する物理的因子及び生物的因子についての解明は順調に進んでいる。個々には、トマト萎凋病菌については、還元消毒後に優占するFirmicutes門細菌から、Folに対する殺菌活性を有するTar-0を分離でき、半身萎凋病菌については、消毒に関与する物質の性質や分子量を解明することができ、ウリ科植物黒点根腐病菌についても、その要因である可能性の高い嫌気性細菌が単離され概ね順調に進んでいる。排水性の良い土壌還元消毒に不適とされている砂質土壌において、根こぶ線虫、トマト萎凋病菌の抑制効果を評価し、特に土壌表層部においてその効果が不安定になることを確認したことから、おおむね順調に進んでいると評価した。引き続き還元化促進土壌と還元化が緩慢な通常型の土壌の計10種類を用いて、対象の土壌病原菌の密度低減効果の本体となる可能性の高い因子として抽出されたものについて、in vitroで各種病原体に密度低減効果を示すか検討し、通常型土壌に当該因子を付与することにより確認を行う。その際には、当該因子の他にも、特に有機酸、金属イオン、ラジカル種の経時的推移の評価し網羅的に解析する。トマト萎凋病菌については、成分として鉄分をほとんど含まないヤシ殻培地を用いて、優占種の決定および15°CにおいてもFol殺菌活性を示す菌株の分離を試みる。最終的にこれまでに分離したいくつかの菌株を用いて、滅菌土壌に接種したFolを消毒できるか検討すると共に、殺菌因子の特定を目指す。半身萎凋病菌については、候補となる有効成分が黒根病菌などの半身萎凋病菌以外の病原菌にも関与するか検討し、消毒メカニズムの普遍性を確認し、消毒成分の特定を目指すとともに、消毒効果を高めるための方法を考察する。ウリ科植物黒点根腐病菌については、分離した嫌気性細菌8菌株を同定すると共に、それぞれの菌株を用いて、メロン黒点根腐病菌の子嚢胞子殺菌作用を確認する。新たにトマト青枯病菌について、トマト萎凋病菌と同様に密度の減衰を経時的に評価し、土壌抽出液の殺菌活性についても併せて評価する。還元化促進土壌と還元化が緩慢な土壌の計10種類を用いて、エタノールを等量となるように調整・添加し、20°Cと15°Cで還元消毒処理を行った。土壌中有機物含量、水溶性有機物画分の資化性や土壌微生物相及び、処理中の物理化学的因子及び生物的因子の推移を同種の通常型土壌と比較した。また、フザリウムとセンチュウに対する密度低減効果の評価を併せて実施し、密度低減化に寄与する要因について解析を実施した。園芸学部研究圃場土を事例に、トマト萎凋病菌(Fol)を対象に30°Cと15°Cの条件下、1.0%エタノール添加有無の組み合わせで土壌還元消毒実験を行った。Fe2+濃度とFol生菌数に負の相関が見られたことから、エタノールを電子供与体、Fe3+を電子受容体とした集積培養を実施し、4種のFirmicutes門細菌が優占した集積系を得た。この集積系を嫌気条件下でFolに添加したところ、30°Cでは生菌数が検出限界以下に、15°Cでも3Log CFU/mLになった。

半身萎凋病菌に対する優良な選択培地がないため、微小菌核を混和したパーライトを目開き115μmのナイロンメッシュの袋に入れて土壌中に埋設する方法を検討した結果、正確に菌数を計数する方法が確立できた。本法は、優良な選択培地のない他の病原菌の検定にも応用可能で、還元促進土壌では15°Cで2週間の処理条件で半身萎凋病菌が消毒されることを確認した。土壌還元消毒効果が低い病害として、ウリ科植物黒点根腐病(病原菌:M. cannonballus)がある。4種類の土壌を供試してM. cannonballusに対する土壌還元消毒効果を幼苗検定ーPCR法により調査した。その結果、園芸学部研究圃場土および農環研圃場土において、1.0%エタノールを使用した土壌還元消毒処理により、M. cannonballusが感染したメロン苗の株数の有意な減少を確認できた。還元化促進土場と還元化が緩慢な土壌を選抜し、実験材料としての入手もできており、その物理化学的及び生物学要因の解析も順調に進んでいる。土壌還元消毒を模したin vitro環境における土壌微生物群集構造の変化を把握することを可能とする実験系が確立でき、主要細菌の分離にも成功しつつある。半身萎凋病菌における土壌還元消毒効果の検定方法の確立やウリ科植物黒点根腐病菌に対する土壌還元消毒効果を幼苗検定ーPCR法を用いて計測する手法をほぼ確立することができており、おおむね計画通りに進んでいる。還元化促進土壌と還元化が緩慢な土壌の計10種類を用いて、低濃度エタノールを等量となるように調整添加し、低温条件における温度限界を明らかにし、処理中の物理的因子及び生物的因子の推移を比較した。トマト萎凋病菌(Fol)を対象に、土壌中微生物菌相をメタ16S解析により決定したところ、Firmicutes門細菌の存在量とFol生菌数に負の相関が見られた。Folを唯一の炭素源とする嫌気性微生物集積系を調製し、ここからDesulfotomaculum guttoideumに近縁なFirmicutes門細菌Tar-0株の分離に成功した。Tar-0の殺菌効果は熱処理やフィルター処理でも失われなかったことから、何らかの菌体成分が殺菌成分として寄与する可能性が示唆された。半身萎凋病菌の微小菌核を還元消毒後の土壌抽出液に懸濁して30°C下に静置したところ、菌数は3時間後に100分の1程度まで減少し、24時間以内に死滅した。この土壌抽出液を分画した結果、消毒活性は分子量3,000以下の画分にあり、65°C・20分の加熱後も安定であり、熱安定性のある低分子の物質であることが示唆された。ウリ科植物黒点根腐病菌に対して、本病にも高い効果が見られた新潟土と比較したところ、新潟土のみが本病原菌子嚢胞子を死滅させた。また、その効果は滅菌処理によって失われた。メロン幼苗検定による評価では、嫌気性細菌が新潟土のウリ科植物黒点根腐病菌への消毒効果に関与している可能性が示された。土壌表層部での還元消毒効果が不安定になりやすい砂質土壌を用いて、低濃度エタノールを用いた土壌還元消毒を小麦フスマ処理等と効果を比較評価した結果、トマト萎凋病菌はエタノール区、小麦フスマ処理では水処理区よりも多く生き残ることが明らかとなった。一方で、根こぶ線虫ではエタノール区では土壌表面でも高い抑制効果が確認された。還元化促進土場と還元化が緩慢な土壌を用いて、対象とした病原菌と環境条件において、密度低減効果に関与する物理的因子及び生物的因子についての解明は順調に進んでいる。
ケニアの牧畜社会における自然・家畜・人間認識の統合的研究

本研究は、ケニア中北部の牧畜民サンブルを対象とし、彼らが形成してきた自然・家畜・人間に対する認識体系をそれぞれ調査・検討した上で、その三者を統合的に考察することを目的とする。平成13年度は、平成13年7月22日から9月23日にかけて、ケニアに海外出張し、サンブルを対象とした調査研究を実施することができた。本年度の調査研究においては、動物認識と家畜認識の比較作業を重視したが、特に野生動物に関する民俗知識や口頭伝承の収集、家畜の分類体系や物質文化の究明などに関して調査成果をあげることができた。植物認識に関しては、サンブル県北部地域を重点地域に選定し、前年度の調査成果と比較しながら標本を収集した。これらの標本は、ナイロビ大学のハーバリウムとの協同作業で、現在学名の同定作業を進めている。本年度の調査の結果、解明できたおもな事項は、以下の三点である。1.サンブルは、野生動物を、家畜との類似度によって認知・分類しており、牧畜生活によって形成された家畜認識のスクリーンを投影した自然認識の在り方が窺える。2.サンブル社会においては、家畜の類別的名称は、野生動物との類似性によって表現されることがあり、家畜認識もまた野生動物の認識に影響されている。3.植物に関する民俗知識は、地域的な偏差が著しく、全く別種の植物が他地域では同じ名称で呼ばれている。これは、サンブルが歴史的に移住を繰り返す過程で、既存の植物認知を、移住先の植物に応用した結果と考えられる。これらの成果から、サンブルは、野生の動植物、家畜、人間の各カテゴリーが連続した認識体系を形成しており、統合的な観点による認識世界の民族誌作成に成果が期待できることがわかった。研究成果の公表に関しては、既に一般向け雑誌に調査の概要を報告したが、今後は、学会向けの報告とインターネット上における情報公開体制を準備する。平成12年度は、関連文献の講読を準備作業として進めると同時に、ケニアのサンブルを対象として、自然・家畜・人間認識に関連する現地調査を集中的に行い、基礎資料収集に努めることを計画していたが、準備作業が整った段階で、平成13年1月7日から2月21日にかけてケニアに海外出張し、ナイロビ大学アフリカ研究所との協同関係のもと、調査研究を実施することができた。本年度の調査研究においては、特に植物認識に関する基礎資料作成を重視し、サンブル県内の各地において約200体の植物を収集し、標本を作製すると同時に、その利用法を中心とした体系的な聞き書きを行った。これらの標本は、植物学の研究者との協同作業で、現在学名の同定作業を進めている段階にある。本年度の調査の結果、発見できたおもな課題は、以下の三点である。1.サンブルは、植物を食用、薬用、牧草、道具や家屋製作の材料として利用するのみならず、家畜薬、殺虫剤、染料、洗剤、玩具等としても利用しており、植物利用の幅は極めて広範に渡ることがわかった。現在、生活必需品が担っている役割のほとんどを、サンブルはかっては植物利用によって果たしていたと推測されるため、植物利用が現代的な日用品に置換されていった「もの」の歴史的変遷を再構築する作業に成果が期待できる。2.サンブルの植物分類は、基本的には、その実用的利用法を基礎としており、牧草とするか否か、道具の製作に適しているか否かによって植物が命名・細区分されることも多い。3.白い樹液を「乳」と呼んだり、植物の模様を家畜の模様と同じ言葉で呼ぶなど、サンブルの植物認識は、家畜の認識と分かちがたく結びついている。これらの課題に基づいて、今後は、積極的に課題重点化の作業を進め、次年度は、植物に関しては種類を限定して、さらに詳細な調査を行うと同時に、動物認識や対人認識との比較作業を進めることを計画している。
高校物理基礎における生徒が能動的に学ぶエネルギー学習の実験教材の開発研究

次期学習指導要領において,高等学校におけるアクティブラーニングの実現が期待されている。そこで,次期学習指導要領化の物理基礎のエネルギー分野において,このような学習が成立するような実験教材の開発を行う。
大規模火成作用に伴う強親鉄性元素移動プロセスの実態解明

本研究課題では、地球上最大の巨大火成岩岩石区であるオントンジャワ海台やその他の海洋島/海台玄武岩のオスミウム同位体、強親鉄性元素濃度に関する系統的データを取得することにより、大規模火成活動に伴うマントルー地殻ー大気海洋に渡る物質元素移動モデルを構築することを目的とした。必要となる高精度分析手法を確立し、海洋島/海台玄武岩の分析に応用した結果、大規模火成活動はマントルから地殻へ効率的に強親鉄性元素を運搬するが、通常の噴出条件では大気ー海洋系への放出までには至らないことが判明した。本研究では、地球上最大の巨大火成岩岩石区であるオントンジャワ海台玄武岩の強親鉄性元素濃度・オスミウム同位体比の系統的データを基に、大規模火成活動に伴う強親鉄性元素濃度の挙動を理解することを目的としている。本年度はまず、前年度に研究協力者から入手した試料の記載と全岩主要・微量元素濃度に基づき試料選定を行った。従来研究により分類された4つのマグマタイプ(Kroenke, Kwaimbaita, Singallo, Low-TiO2)の存在を確認し、認められるバリエーションを網羅する50試料について新たに粉末試料を調整した。4つのマグマタイプの中で最も初生的と考えられるKroenke-type(MgO>8 wt%, Zr<45 ppm)の8試料について、前年度に最適化された分析手法を適用し、強親鉄性元素濃度を求めた。先行研究ではKroenke-typeマグマのIr, Ru, Pt, Pd濃度範囲はそれぞれ0.5-2.4 ppb, 0.9-1.5 ppb, 8.5-13.8 ppb, 11.5-24.8 ppbと比較的大きなバリエーションがあることが報告されており、一部の高濃度データを説明するためにマグマ源に金属核が混入した可能性が指摘されている。一方、本研究で得られたIr, Ru, Pt, Pd濃度範囲はそれぞれ0.09-0.17 ppb, 0.53-0.75 ppb, 6.3-9.0 ppb, 11.5-16.0 ppbと、既存データに比べて明瞭に低い傾向にあり、バリエーションも小さいことが判明した。検出限界やデータ再現性に関して、本研究で用いた手法が格段に良いことを考慮すると、既存データの強親鉄性元素濃度測定には問題があり、マグマ源の見積もりについて再考する必要がある。本研究課題では、(1)玄武岩試料に対するオスミウム同位体比と強親鉄性元素濃度の高精度分析手法を確立し、(2)地球上最大の巨大火成岩岩石区であるオントンジャワ海台玄武岩の系統的データを取得する。その結果から、マグマ発生・進化における強親鉄性元素の組成変動メカニズムを理解し、大規模火成活動に伴うマントルー地殻ー大気海洋に渡る物質/元素移動モデルを構築することを目的とした。最終年度は、(1)に関して国際学会への発表、国際誌への論文執筆、投稿、査読コメントに対する補助データ取得を行った(現在、再査読中)。また、高精度オスミウム同位体比取得の上で最も大きな障害であった「ブランク低減下」を実施し、その内容と手順を論文としてまとめ公表した。これらの結果、研究期間全体を通じて、強親鉄性元素低濃度玄武岩試料の定量分析データの再現性を格段に向上させることが出来た。また本課題で確立した手法を用いて、(2)に関して各種海洋島、海台玄武岩試料のオスミウム同位体比と強親鉄性元素濃度分析を行い、以下の新しい知見を得た。(i)海洋底における変質作用に対する各種強親鉄性元素の移動度はそれほど高くないが、パラジウム/レニウムは地表付近の脱ガス作用により大気ー海洋系に放出されうる。(ii)オントンジャワ海台を含むソレアイト質玄武岩は、MORBに比べて高濃度の強親鉄性元素を含有するのに対し、海洋島に代表されるアルカリ玄武岩はMORBと比べ同程度もしくはさらに低濃度となる特徴がある。以上の観察を基にすると、大規模火成活動は効率的にマントルー地殻へ強親鉄性元素を運搬するが、通常の条件では大気ー海洋系への放出までには至らないことが考えられる。平成23年度は、玄武岩の白金族元素濃度ーオスミウム同位体比測定手法を確立するため、比較的多くの公表値がある玄武岩質標準試料(TDB-1:カナダ産粗粒玄武岩、BIR-1:アイスランド産玄武岩)の繰り返し分析データから、迅速且つ精度・確度とも良好な分解条件を決定する基礎実験を主に行った。「カリアスチューブ法」「マイクロウェーブ法」「高温高圧灰化法」の異なる分解デバイスを利用しつつ、分解時間、温度、試料量、使用する酸などを変化させて得られた系統データを比較検討した結果、以下に示す重要な知見が得られた。

(1)強親鉄性元素の逆王水への抽出効率は温度・分解時間・試料量に依存しており、各元素、各試料においても明瞭に異なる傾向にある。(2)ルテニウムは逆王水への抽出効率が著しく低いため(BIR-1では約50%)、リーチング後の残渣に対するフッ酸処理が本質的かつ有効である。(3)レニウムはフッ酸により低温でも効果的に試料から抽出されるが、逆王水のみでは温度・分解時間・試料量に応じて回収率が変動する。(4)オスミウム,イリジウムに関しては逆王水への抽出効率は高いが、粉末試料の不均質程度によりデータの再現性が規定される。(5)白金、パラジウムは逆王水への抽出効率は問題ないが、分解デバイスや条件に応じてブランクが大きく異なる。上記の実験結果と作業効率を踏まえ、本研究課題で対象とする玄武岩試料に最適な分解法を決定し、白金族元素濃度ーオスミウム同位体比測定手法を確立するに至った。BIR-1の繰り返し分析から求めた各元素濃度の標準偏差(N=8, 1σ)は、オスミウム7.4%、イリジウム4.4%、ルテニウム1.5%、白金5.2%、パラジウム1.6%、レニウム0.7%、187/188オスミウム同位体比0.5%となり、従来手法に比べてデータ再現性が格段に向上したといえる。本年度は、前年度までに確立した分析手法を用い、対象試料全ての強親鉄性元素濃度、オスミウム同位体比データを全て取得する予定であった。対象試料の中でも高濃度が期待される試料に関する実験は予定通り終えたが、本年度中頃からオスミウムの実験ブランク値が上昇したため、低濃度試料の分析に関しては来年度に持ち越すこととした。研究計画では(1)研究対象試料の入手、(2)硫黄濃度測定、(3)強親鉄性元素濃度測定に伴う、試料分解法の最適化及び効率化、を実施する予定であった。(3)に関しては当初の計画以上に進展したが、(1)に関して予定より時間がかかったために、(2)は未だ完了していない。ほとんどの研究対象試料は研究計画の段階で入手していたが、一部の粉末試料に関して試料調整時の混染の影響を評価する必要があることが判明し、粉末化前の試料を再入手するために時間がかかってしまった。ブランク源を突き止める作業・分析を進めてきた結果、これまで購入使用してい試薬及び容器の一部が汚染されている可能性が高いことが判明した。従って、今後は同種の試薬および新たな容器を複数入手し、テスト実験を行った後に、低濃度の海台玄武岩に対する分析結果を得る予定である。前年度に終了する予定であった、薄片鏡下観察、試料選定、硫黄濃度測定を本年度の早い段階で実施する。その後は予定通り、強親鉄性元素濃度、オスミウム同位体比測定を実施し、24年秋頃を目処に全てのデータを取得する予定である。次年度は未使用額を「分析データの採取にかかる消耗品」および「実験結果公表にかかる旅費」に使用する予定である。入手に時間がかかってしまった新たな試料の調整及び、分析に係る費用を前年度から繰り越す予定である。
観測的宇宙論の総合研究

1既存望遠鏡による観測かみのけ座銀河団領域とうお座-ペルセウス座超銀河団領域において、ハッブル定数をそれぞれ92±17、80±26km s^<-1> Mpc^<-1>と決定した。両者は誤差範囲内で一致する。また、おとめ座銀河団などいくつかの銀河団の構造を明らかにしたほか、天の川に隠されていた宇宙大規模構造を発見した。2理論的研究宇宙項の存否を含めて、観測結果を最もよく再現する宇宙の構造パラメータを推定した。冷たい暗黒物質モデルのなかでの大規模構造と特異速度場のシミュレーションを行った。銀河団中の高温ガスと重元素の起源、銀河間物質の進化モデルを作り、観測結果を大筋で説明できることを示した。3観測装置の開発1000×1018画素のCCD素子を16個並べたモザイクCCDカメラを完成させた。8m望遠鏡`すばる'の装置開発の検討を行い、概念設計やプロトタイプの製作にあたった。4データ解析システムの研究モザイクCCDカメラのデータを連結し、自動的に天体に検出するソフトウェアを完成させた。銀河観測データやカタログデータベースの媒体を従来の磁気テープからCD-ROMに変更する試みを始めた。1.既存望遠鏡による観測研究の推進(1)木曽観測所の大型シュミット望遠鏡による観測に基づいて,かみのけ座銀河団およびうお座・ペルセウス座領域の多数の銀河の距離を決定し宇宙の膨張率を定めるハッブル定数をH_0=78-92km/s/Mpcと求めた。空の方向によりH_0が有意に異なることから,距離決定の基礎あるいは宇宙膨張の一様性が疑われることを示唆した。(2)局部超銀河団中の銀河の特異速度場を描き,所謂「グレ-トアトラクタ-」モデルが必ずしも確立したものとは言えないことを示した。2.理論的研究(2)宇宙項が存在するとした場合について観測デ-タと理論モデルの整合性を調べ,宇宙定数がゼロでない可能性を広い見地から再検討する必要があることを示した。(3)冷たい暗黒物質が存在する場合の宇宙の大規模構造の形成過程を数値シミュレ-ションで追い,構造パタ-ンとそれに付隨する銀河の特異速度場を観測デ-タと比較する諸種の手法を開拓した。(3)星の進化経路を精密に追跡し,銀河進化モデルを改良した。3.観測装置の開発研究(1)CCD素子を8個×2列(16個)並べて,8千×2千画素という世界最大の有効面積を持つモザイクCCDカメラの開発に成功した。(2)岡山1.8m望遠鏡の制御システムをネットワ-ク環境の下で構築し,装置開発のための統一的なインタ-フェイスを作った。4.大量デ-タ解析システムの開発研究(1)ディジタルな天文画像デ-タから,天体を自動検出し,星と銀河を自動識別するソフトウェアの骨格を完成した。(2)約800個の銀河の画像デ-タのデ-タベ-ス化の準備を進めた。1.既存望遠鏡による観測研究の推進木曽観測所の大型シュミット音望遠鏡による観測に基づいて,銀河団が通常考えられている球対称形状から外れている証拠を二つ見出した。(1)おとめ座貝河団は視線方向に沿って,従来の推定よりも4倍大きな奥行きをもち,細長いフィラメントとも言える構造を有する。(2)球対称構造をもつ典型例と考えられていたかみのけ座銀河団が大規模構造に沿って細長く延びている。2.理論的研究(1)宇宙初期の密度ゆらぎが,成長するに従ってどのようにそのスペクトルを変えてゆくかを数値実験で示し,銀河分布の3次,4次のモーメントが初期ゆらぎについての重要な情報を含むことを示した。(2)粒子だけでなくガスも含めて,銀河と大規模構造の形成過程を数値実験できる計算コードを開発した。3.観測装置の開発研究咋年度開発廠た16素子のモザイクCCDカメラで観測を行い,天文観測に充分な性能を有することを確認した。4.大量データ解析システムの研究(1)モザイクCCDカメラによる断片的なモザイク画像を,画像全体で整合性を保ちつつ結合編集して,1枚の広視野画像に合成するアルゴリズムとソフトウェアを開発した。

(2)簡単な二つの側光パラメータによって,銀河を早期型と晩期型に分類するソフトウェアを開発した。1.既存の望遠鏡等による観測研究の推進(1)木曽観測所のシュミット望遠鏡による観測に基づき、うお-ペルセウス座領域の1900個余りの銀河の測光解析を行い、ハッブル膨張からのずれを解析し、この領域では大規模流の存在が疑わしいことを示した。(2)天の川領域で系統的銀河探査を行い、7000個以上の銀河をカタログした。これらの銀河の一部については視線速度を決定し、そのデータから天の川をよぎる大きなフィラメント構造の存在を明らかにした。2.理論的研究(1)銀河団の2点相関関数が、銀河に比べて極めて強い振幅を持っているという観測事実を、バイアスモデルの立場から定量的に説明できることを数値実験によって示した。(2)銀河の位置の分布と速度場を非球対称モデルを用いて解析し、宇宙の平均密度は球対称モデルが示唆するものよりも小さいことを明らかにした。3.観測装置の開発研究(1)1018×1000画素のCCD素子を8個×4列並べたモザイクCCDカメラ2号機を開発した。(2)すばる望遠鏡観測装置のプロトタイプとして、岡山観測所91cm望遠鏡用の偏光撮像装置を完成した。4.大量データ解析システムの研究(1)モザイクCCD観測データを自動的に整約解析し、天体の自動測光を行うソフトウエアを完成させた。(2)約800個の銀河の画像データ、光度分布プロファイルを合せたCD-ROMデータベースを完成した。
多様な情報に基づく感性形成機構

感性とは,知覚に依存し,知覚で得られた情報をより高次元な立場で取りまとめる能力である.知覚は周囲の環境を知る作用であるから,知覚に依存した感性は,個体がおかれた特殊な環境と状況に応じて発達する.この観点から,感性情報を取り扱うための推論,および感性を形成するための学習の研究を行なった.感性情報処理では,客観的な情報だけではなく主観的な情報を扱う.コミュニケーションを成り立たせるためには,情報の送り手は客観的なメッセージを主観的な情報の組合せとして表現し,受け手は互いに関連する複数の主観的な情報から総合的な情報処理を行って,メッセージを読みとらねばならない.たとえば音楽においては,編曲理論,和音の飾り付け,バランス感覚など解釈すべき制約条件が多数あり,それらに基づいて明暗などのムードが伝わる.以上のような多様な情報に基づいた感性を明らかにするため,互いに関連する3種類の研究を行なって,基礎的な知見を得た.(1)多様な情報への人間の対応のしかたを調べるため,イメージと言語情報を関連させて学習者にあたえ,プロトコル解析を行なった.(2)言語情報や視覚情報などの複数の形態の情報を基に行なう推論は,混成推論(heterogeneous inference)と呼ばれている.多様な情報に基づいた処理を可能にするためには,混成推論機構を実現しなければならない.その基礎研究として,グラフリダクションによる推論機構を試作した.(3)感性情報処理で取り扱う各々の情報は,主観的で刻々と変化する状況に依存するため,処理法を静的に定義できず,動的に獲得せねばならない.このような感性形成機構について,音楽の編曲を題材として実験を行なった.感性とは,知覚に依存し,知覚で得られた情報をより高次元な立場で取りまとめる能力である.知覚は周囲の環境を知る作用であるから,知覚に依存した感性は,個体がおかれた特殊な環境と状況に応じて発達する.この観点から,感性情報を取り扱うための推論,および感性を形成するための学習の研究を行なった.感性情報処理では,客観的な情報だけではなく主観的な情報を扱う.コミュニケーションを成り立たせるためには,情報の送り手は客観的なメッセージを主観的な情報の組合せとして表現し,受け手は互いに関連する複数の主観的な情報から総合的な情報処理を行って,メッセージを読みとらねばならない.たとえば音楽においては,編曲理論,和音の飾り付け,バランス感覚など解釈すべき制約条件が多数あり,それらに基づいて明暗などのムードが伝わる.以上のような多様な情報に基づいた感性を明らかにするため,互いに関連する3種類の研究を行なって,基礎的な知見を得た.(1)多様な情報への人間の対応のしかたを調べるため,イメージと言語情報を関連させて学習者にあたえ,プロトコル解析を行なった.(2)言語情報や視覚情報などの複数の形態の情報を基に行なう推論は,混成推論(heterogeneous inference)と呼ばれている.多様な情報に基づいた処理を可能にするためには,混成推論機構を実現しなければならない.その基礎研究として,グラフリダクションによる推論機構を試作した.(3)感性情報処理で取り扱う各々の情報は,主観的で刻々と変化する状況に依存するため,処理法を静的に定義できず,動的に獲得せねばならない.このような感性形成機構について,音楽の編曲を題材として実験を行なった.
血管挿入用医療器具作製のための形状記憶合金細線異材接合部の界面反応制御

ステントなど、生体用器具作製へのレーザ微細溶接の適用性を調べるために、SUS304およびTi-Ni系形状記憶合金細線のYAGレーザによるスポット溶接を行い、溶接部組織、継手強度や耐食性、擬弾性特性に及ぼすレーザ条件の影響について調査した。線材のスポット溶接では、線径及びパルス幅が、小さいほど溶融金属幅は小さくできるが、逆に溶接可能な入熱条件域は小さくなった。ステンレス鋼に対してTi-Ni形状記憶合金ではその入熱域が更に狭くなることから、より精密なレーザ条件の制御が重要となる。その解決法として本研究では、パルス幅2msでのレーザを用いたステンレス鋼のスポット溶融について、波形を制御することによりこの条件域を広くすることができたことから、今後実験的および理論的両面の観点より、微細溶接のためのレーザ波形のあり方について考察する必要があると考えられる。SUS304溶接金属部は微細なセルラーデンドライト組織を、HAZ部は再結晶組織を呈し、引張強さは熱処理により焼きなました母材以上の強度が得られた。また生体類似環境を想定した生理食塩水による塩水浸漬試験においても良好な耐食性を有していた。NT-E4溶接金属部は母材と同様のB2相であったが、母材の微細再結晶組織が溶融および熱影響によりデンドライト化したため擬弾性特性を示さなくなったが、溶融金属幅を狭くすることで試料全体としての特性はほとんど損なわれなかった。レーザスポット溶融で得られた知見をもとに、線材の重ね溶接および平行溶接を試みたところ、レーザ条件を最適化することにより、母材並みの良好な継手を形成できることが明らかとなった。ステントなど、生体用器具作製へのレーザー微細溶接の適用性を調べるために、SUS304およびTi-Ni系形状記憶合金細線のYAGレーザーによるスポット溶接を行い、溶接部組織、継手強度や耐食性、擬弾性特性に及ぼすレーザー条件の影響について調査した。ステンレス鋼に対してTi-Ni形状

記憶合金ではその入熱域が更に狭くなることから、より精密なレーザー条件の制御が重要となることが明らかとなった。NT-E4溶接金属部は母材と同様のB2相であったが、母材の微細再結晶組織が溶融および熱影響によりデンドライト化したため擬弾性特性を示さなくなったが、溶融金属幅を狭くすることで試料全体としての特性はほとんど損なわれなかった。このように溶融部が超弾性を示さないことから、引張試験においてはこの溶接部が応力集中部となり、レーザー条件の最適化を行ってもスポット溶接材は母材の70%程度の強度しか有さなかったが、それでもその強度はステンレス鋼線よりは高いものであった。レーザスポット溶融で得られた知見をもとに、線材の重ね溶接および平行溶接を試みたところ、レーザ条件を最適化することにより、母材並みの良好な継手を形成できることが明らかとなった。ステンレス鋼およびNT-E4形状記憶合金溶接材の生体適合性について調査するために、乳酸中での溶出試験およびEPR分極試験を行ったところ、その挙動は母材とほぼ同じであったことから、レーザースポット溶接プロセスが生体用器具作製プロセスとして適用可能であることが明らかとなった。
難治性前立腺癌におけるMUC1を中心としたシグナル伝達の制御による新規治療戦略

我々は乳癌における先行研究でMUC1が細胞内ROS環境を整えることで、鉄依存的な過酸化した脂質の蓄積によって細胞死をきたすferroptosisを抑制していることを報告した。本研究では、去勢抵抗性前立腺癌において、MUC1を標的としたドセタキセル(DTX)耐性去勢抵抗性前立腺癌に対するDTX感受性の改善、およびferroptosisを介した新規治療戦略を確立することを目的とした。ホルモン感受性前立腺癌細胞株LNCap、去勢抵抗株C4-2、そして新規に樹立したDTX耐性去勢抵抗株C4-2AT6の3種類の細胞株を使用した。ferroptosis誘導を阻害するグルタチオンペルオキシダーゼ4(GPX4)の阻害剤であるML210、RSL3の2剤を使用した。MUC1発現はLNCap<C4-2<C4-2AT6であった。MUC1の発現上昇とともに癌シグナル伝達経路であるPI3K/AKT経路においてp-AKTの発現上昇、およびアンドロゲン受容体の発現上昇を認めた。次に、C4-2AT6においてsiRNAを用いてMUC1をノックダウンしたところ、p-AKTの発現低下を認めた。また、MUC1をノックダウンしたC4-2AT6のDTX感受性を検討したところ、DTXの殺細胞効果が増強され薬剤耐性が改善されることを確認した。RSL3、ML210を投与すると、C4-2においてはferroptosis誘導による殺細胞効果を認めなかったのに対し、C4-2AT6においては著明な殺細胞効果を認め、MUC1をノックダウンすることで、さらに殺細胞効果が増強された。MUC1を標的とし制御することは、DTX耐性を有した前立腺癌細胞に対してDTX感受性を回復させ、MUC1依存性が高い状態においてferroptosisが誘導されやすく、MUC1は新規治療戦略の対象として期待された。去勢抵抗性前立腺癌に対する標準治療はドセタキセル(DTX)が中心であるが、治療の過程で抗癌剤に抵抗性を獲得するもののその抗癌剤耐性機序に関しては未だ深く考察されていない。近年、膜結合型ムチン1型C末端ペプチド(MUC1C)が癌増殖能を促進する癌蛋白であること、さらには抗癌剤耐性機序に関与する事が報告されている。本研究は、去勢抵抗性前立腺癌細胞に対し、MUC1C蛋白の作用機序を解明し、新規治療戦略を確立させることを目的とした。我々は、去勢抵抗性前立腺細胞株C4-2、そして当院で樹立したDTX抵抗性前立腺癌細胞株のC4-2AT6の2種類の細胞株を使用し、q-PCR法及びWestern Blotting法を用いてMUC1Cの発現を確認した。またDTXの殺細胞効果の確認にはWST1-assay法を用いてcell viabilityを測定した。さらに、GPX4阻害剤であるML210、RSL3を使用し抗癌剤耐性獲得後のferroptosisの変化について確認を行った。MUC1Cは、mRNAレベル、蛋白レベル共に抗癌剤抵抗性株のC4-2AT6で有意に亢進を認めていた。MUC1Cの発現上昇に伴い、PI3K/AKT経路、およびアンドロゲン受容体(Androgen Receptor: AR)発現の亢進を確認した。siRNAを用いてMUC1Cをknock downしたところ、p-AKT、ARの明らかな発現低下を認め、MUC1Cと細胞増殖能との関与が示唆された。抗癌剤耐性株でMUC1CをknockdownしDTXを投与すると有意にDTX感受性の増強を認め、かつGPX4阻害剤が耐性株においてのみ著明な殺細胞効果を認めたことから、MUC1CがGPX4を介した薬剤耐性機構に関与することが示唆された。MUC1Cの制御が抗癌剤耐性去勢抵抗性前立腺癌の治療標的になることが示唆された。現在、去勢抵抗性前立腺癌に対し、MUC1C蛋白の発現確認、およびMUC1C蛋白がドセタキセル抵抗性の一端を担っている事を確認した。また、去勢抵抗性前立腺癌におけるフェロプトーシスがMUC1CとGPX4を介して抑えられていることを確認した。今後はvivoにおけるMUC1C蛋白とドセタキセルによる抗腫瘍効果につきづ物実験を行う予定である。

RSL3、ML210を投与すると、C4-2においてはferroptosis誘導による殺細胞効果を認めなかったのに対し、C4-2AT6においては著明な殺細胞効果を認め、MUC1をノックダウンすることで、さらに殺細胞効果が増強された。MUC1を標的とし制御することは、DTX耐性を有した前立腺癌細胞に対してDTX感受性を回復させ、MUC1依存性が高い状態においてferroptosisが誘導されやすく、MUC1は新規治療戦略の対象として期待された。MUC1CをknockdownしたC4-2AT6にDTXを投与したところ、DTXの殺細胞効果が濃度依存性に増強されることを確認した。よって、現在所有しているMUC1阻害剤を用いて今後knock down時と同様の現象を標的蛋白において確認する予定である。2)GPX4阻害剤による抗癌剤耐性株でのフェロプトーシスの確認さらに、GPX4阻害剤であるRSL3、ML210をそれぞれの細胞株に投与すると、薬剤感受性細胞株であるC4-2においては殺細胞効果を認めなかった一方で、薬剤抵抗性株であるC4-2AT6においては著明な殺細胞効果を認めることが分かった。この結果から、抗癌剤耐性を獲得した前立腺癌細胞では発現亢進したMUC1Cがferroptosisからの防御機構を備えていることが示唆されたため、今後、MUC1CにおけるGPX4を介した抗癌剤耐性機序を解明する予定である。
一酸化窒素が高血圧・動脈硬化・循環器疾患の発症に及ぼす影響に関する疫学研究

一酸化窒素(NO)は血管内皮細胞より分泌され、高血圧の進展を抑制する因子と考えられている。過去の臨床研究で、重症高血圧者においてNO産生の抑制が報告されているが、軽度の高血圧者も含めた対象でNOと血圧値との関連について調査した疫学研究は少ない。我々は地域住民を対象として、NOのセカンドメッセージャーである24時間尿中のサイクリックGMP(cGMP)排泄量を測定し、血圧値との関連について検討した。その際、生体内の炎症はNO代謝と密接な関係があるため、炎症の指標である血清中のC-反応性蛋白(CRP)を測定し、CRP値が上記の関連に及ぼす影響を併せて検討した。対象者は、19972000年の茨城県K町と秋田県I町住民検診で24時間蓄尿検査を実施した2282歳の男女677人(平均年齢は60歳)である。測定方法はI125-標識したcGMPを用い、radioimmunoassay法で測定した。cGMP排泄量は、尿中クレアチニン値で調整し(クレアチニン1mmol当りの排泄量を算出)、血圧値及び高血圧関連因子との関連を分析した。血清CRPは免疫比濁法にて測定した。cGMPの年齢調整排泄量は臓器障害を有する重度高血圧者で83nmol/mmolであり、軽度および中等度高血圧者の111nmol/mmolに比べて有意に低く、正常血圧者の93nmol/mmolに比べても低い傾向を示した。cGMP排泄量とCRPとの関連は認められず、また、CRPはcGMP排泄量と高血圧との関連に影響を与えなかった。上記の一部の対象者102人について頚動脈エコー検査を行い、cGMPの排泄量と頚動脈硬化との関連を検討したところ、軽度の頚動脈硬化有りの群でcGMPの排泄量が高い傾向が見られた。以上より高血圧、動脈硬化の初期の段階では脈圧や血流によるずり応力の増加によって内皮細胞由来のNO合成酵素(eNOS)が活性化され、NOの産生が増加して、尿中cGMP排泄量が増加したものと推察される。更に高血圧、動脈硬化が進んだ段階では血圧上昇による血管内皮障害が起こるために、血管内皮細胞由来のNO産生が低下し、細胞内のcGMP濃度が低下すると推察される。したがって、一酸化窒素(NO)は高血圧、動脈硬化の進展の生体マーカーとして有用と考えられる。本研究は3つのサブテーマに分かれるが,それぞれ進捗状況について述べる。研究1)NO関連指標と本態性高血圧との関連についての横断研究高血圧者100名、正常血圧者100名についての同定が完了した。そして、24時間蓄尿サンプルのcGMPの測定を開始した。予備的な調査結果によると、血中cGMPの濃度は高血圧者は正常血圧者に比し、やや高い傾向を示した。研究2)NO関連指標と頚動脈硬化との関連についての横断研究現在のところ、頚動脈硬化度を評価した100名についての血中のcGMPの測定がほぼ完了した。平成11年12月、さらに150名について頚動脈硬化度の調査・分析を行う予定である。これまでの予備的な調査結果によると、血中cGMPの濃度は頚動脈硬化を有する群は有しない群に比し、高い傾向を示した。現在、caseとして虚血性心疾患40名、脳卒中80名についての確認、同定作業及びcontrolの抽出作業が完了した。以上より高血圧、動脈硬化の初期の段階では脈圧や血流によるずり

応力の増加によって内皮細胞由来のNO合成酵素(eNOS)が活性化され、NOの産生が増加して、尿中cGMP排泄量が増加したものと推察される。更に高血圧、動脈硬化が進んだ段階では血圧上昇による血管内皮障害が起こるために、血管内皮細胞由来のNO産生が低下し、細胞内のcGMP濃度が低下すると推察される。したがって、一酸化窒素(NO)は高血圧、動脈硬化の進展の生体マーカーとして有用と考えられる。
中山間地域における極早生ライムギの多用途利用の構築

本研究では、低コスト・省力型で、準高冷地高冷地の中山間地域に適した自給飼料として、極早生ライムギ系統「SUR-10」に着目し、飼料、緑肥および食品原料として多用途栽培・利用体系の構築を目的とする。この取り組みによって、自給飼料生産と作物の生産基盤である土壌改良および冬期間の作付けによるCO2削減と環境変動の緩和に寄与すると共に、`ライムギ若葉青汁'など新たな食品加工原料の開発に繋げていきたい。
面構造分析法の研究とそれを用いたデザイン支援システムの開発

1.認知幾何の拡張とプリミティブヘの応用製品などの曲面を創成するためには,その基となる曲面の構造を表す簡単な多面体が必要不可欠である.また,デザイナはこれら多面体を組み合わせて,製品形状を構築している.ここで,筆者らは,以前「認知幾何」という概念を提唱し,また一面体と六面体の間に何通りの異なった面構造を持った多面体が存在するのかを明らかにする方法を研究した.この方法を「面構造分析」と呼んだ.さらに,一般的に用いられるすべてのプリミティブや特殊な面の成り立ちをしている多面体にまで面構造分析の範囲を拡げ,そこにいくつの面構造の異なった多面体が存在するのか,またそれらを抽出するための方法論の研究も行った.そこで,本研究においては,それら抽出された多面体をデザイン作業における形のバリエーション展開に応用することを考え,視覚言語として体系化するとともに,コンピュータグラフィックスにおけるプリミティブインスタンシングヘの適用について提案を行った.その結果,それら視覚言語により形のバリエーション展開が効率化されるとともに,新しい形が考え出される可能性があると考えられた.2.視覚言語の抽出と自動フェアリングシステムー般に,工業デザインの分野においては,クレイモデルの計測データをフェアリングして,CADシステム上で3次元モデルを作成する.しかし,このフェアリング作業には多大の工数がかかることが問題である.そこで,我々はリバースエンジニアリングヘの応用を考えた,曲線の自動フェアリングシステムを提案する.この自動フェアリングシステムは,以下の5つの部分からなる.1)非接触型3次元形状計測装置による曲面の測定とキーラインの抽出,2)抽出したキーラインの曲線あてはめ,3)曲線あてはめされたキーラインの曲率単調曲線への分割,4)各々の曲率単調曲線に対して曲線の"性質"を分析,5)上記分析結果をもとに各曲率単調曲線をノイズ除去した視覚言語に置換し,キーラインを再構成,再配置本システムを用いることにより,我々は極めて短時間にデザイナの意図する曲線を得ることが可能となった.製品などの曲面を創成するためには,その基となる曲面の構造を表す簡単な多面体が必要不可欠である.また,デザイナはこれら多面体を組み合わせて,製品形状を構築している.ここで,筆者らは,以前「認知幾何」という概念を提唱し,また一面体と六面体の間に何通りの異なった面構造を持った多面体が存在するのかを明らかにする方法を研究した.この方法を「面構造分析」と呼んだ.しかし,この研究は一面体と六面体の間に限定した分析であり,取り扱える多面体にも制限があった.そこで,筆者らは,本研究において一般的に用いられるすべてのプリミティブや特殊な面の成り立ちをしている多面体にまで面構造分析の範囲を拡げ,そこにどのくらい数の面構造の異なった多面体が存在するのか,またそれらを抽出するための方法論の研究を行った.その結果,各プリミティブを基に面構造分析した際,どのような種類のジオンがどのくらいの数で存在するのかを明らかにすることができた.また,それら抽出された多面体をデザイン作業における形のバリエーション展開に応用することを考え,一部であるが視覚言語として体系化した.次年度は,工業製品の形のバリエーション展開に,今回体系化されたジオンを応用することにより,いかに形の発想が拡がるのかの検証を定量的に行う.これにより,体系化されたジオンの利用価値が,より明確となると考えられる.1.認知幾何の拡張とプリミティブヘの応用製品などの曲面を創成するためには,その基となる曲面の構造を表す簡単な多面体が必要不可欠である.また,デザイナはこれら多面体を組み合わせて,製品形状を構築している.ここで,筆者らは,以前「認知幾何」という概念を提唱し,また一面体と六面体の間に何通りの異なった面構造を持った多面体が存在するのかを明らかにする方法を研究した.この方法を「面構造分析」と呼んだ.さらに,一般的に用いられるすべてのプリミティブや特殊な面の成り立ちをしている多面体にまで面構造分析の範囲を拡げ,そこにいくつの面構造の異なった多面体が存在するのか,またそれらを抽出するための方法論の研究も行った.そこで,本研究においては,それら抽出された多面体をデザイン作業における形のバリエーション展開に応用することを考え,視覚言語として体系化するとともに,コンピュータグラフィックスにおけるプリミティブインスタンシングヘの適用について提案を行った.その結果,それら視覚言語により形のバリエーション展開が効率化されるとともに,新しい形が考え出される可能性があると考えられた.2.視覚言語の抽出と自動フェアリングシステムー般に,工業デザインの分野においては,クレイモデルの計測データをフェアリングして,CADシステム上で3次元モデルを作成する.しかし,このフェアリング作業には多大の工数がかかることが問題である.そこで,我々はリバースエンジニアリングヘの応用を考えた,曲線の自動フェアリングシステムを提案する.この自動フェアリングシステムは,以下の5つの部分からなる.1)非接触型3次元形状計測装置による曲面の測定とキーラインの抽出,2)抽出したキーラインの曲線あてはめ,3)曲線あてはめされたキーラインの曲率単調曲線への分割,4)各々の曲率単調曲線に対して曲線の"性質"を分析,5)上記分析結果をもとに各曲率単調曲線をノイズ除去した視覚言語に置換し,キーラインを再構成,再配置本システムを用いることにより,我々は極めて短時間にデザイナの意図する曲線を得ることが可能となった.
社会の複雑性を演出する「多視点的授業」の原理と方法

近年知識を実生活で活用する「新しい学力」が求められている。ただし知識の「活用」だけでは、複雑な生活現実を授業で十分に対象化できない。この問題に対し、本研究はドイツで開発された多視点的授業に着目し、社会の複雑性を演出する授業のあり方を明らかにする。
設計対象モデルを用いた設計文書の体系的管理と再利用に関する研究

本研究では、設計問題に代表される問題解決の過程を問題を表現するためのモデルとそこで用いられた知識さらに、その際に記述された文書を組み合わせて保存することにより、設計文書の体系的管理と再利用を実現することを目的とした。その成果として、問題解決のための文書管理システムDMaPS(Documentation Management system for Problem Solving)を提案した。このDMaPSでは、ひとつのサブ問題の問題解決の過程を単位として考えた文書知識を利用して、文書の管理と問題解決の支援を行う。この文書知識では、文書を単純なテキスト情報として保存するだけではなく、知識を適用する背景となる条件や形式的な知識を一階述語論理によって表現する、この二つの表現を組み合わせることにより、マニュアルなどの形式知とノウハウのように形式化が困難な情報を組み合わせて取り扱うことが可能となる。本システムでは、この文書知識を用いることにより、ユーザの問題解決の支援を行う。具体的には、ユーザが直面している問題との一階述語論理による形式的表現に関する類似性とキーワードによる情報検索による類似性という異なる観点から知識の検索を行うことができ、より柔軟な知識の検索を実現する。また、検索された知識を取り込むことにより、問題解決の過程を説明するための文書が半自動的に作成でき、ユーザは個別事例に適応させる部分の記述に専念することができる。さらに、本システムでは、知識のバージョン管理の機構を取り込んでおり、各文書問題解決の際に利用した知識のバージョンをチェックすることにより、既存の設計文書をそのまま再利用してよいのか、再検討が必要なのかを調べることが可能になっている。本研究では、建築構造物の基礎設計を例にとり、知識記述の実験を行い、体系的な知識整理が可能であることを示した。本研究では、設計者が行った作業を、その手順や設計対象モデルと関連づけた文書として蓄積することにより、設計文書の体系的管理と再利用を支援する設計文書作成管理システムの作成を目的としている。今年度は、設計者の思考過程モデルに関する分析を行うと共に、実際の設計作業を行っている技術者に利用可能なレベルのプロトタイプシステムの作成を行った。既存のシステムでは、設計対象モデルを中心とした設計文書の構造化を図ってきたが、システムの構成上、インタフェースが画一的であり、獲得した知識や文書の可搬性に乏しく、異なるユーザ間での知識流通の枠組みに関する検討が不十分であった。よって、本年度は、紙をメタファとしてマルチメディア情報を統合してエディットできる環境であるIntelligent Padを用いたGUIの実装を提案すると共に、知識記述の枠組みを再検討し、XML(拡張マークアップ言語)を用いた知識記述の枠組みを提案した。Intelligent Padは、様々な機能(画像表示、グラフ表示など)を持つPadと呼ばれる部品を重ね合わせる事により、ユーザはGUIを容易に変更することができる。また、文書などのデータとPadのGUIを合わせた形でデータの保存が可能であり、知識の流通という観点からも優れている。また、知識の再利用を支援するという観点から、設計者の思考過程モデルに関する分析を行い、文書中の作業を分類する方法を提案した。この分類を用いることにより、より適切な文書をユーザに提示することが可能になり、文書の有効な再利用が可能になる。
iPS細胞誘導のための新規因子の網羅的探索

iPS細胞の臨床応用に向けて残されている問題点として、iPS細胞誘導に必要な因子には腫瘍関連因子が含まれることがあげられる。本研究では、iPS細胞誘導に必要な腫瘍関連因子に代わる天然物・化合物・遺伝子を探索した。その結果、原癌遺伝子Klf4の代替として働く遺伝子を同定し、その遺伝子機能から分化細胞が初期化され、新たに分化多能性を獲得するメカニズムの一端を明らかにすることができた。1.遺伝子ライブラリーを用いて新因子の探索iPS細胞では因子導入による原癌遺伝子Klf4やc-mycの活性化という腫瘍形成リスクがある。臨床応用を考えるとき、癌に関連しない遺伝子を用いる必要がある。現在のところ、c-mycなしの3遺伝子によって効率は低いながらiPS細胞を誘導することが可能だが、Klf4は必須である。Klf4の代替となる遺伝子を探索した結果、複数の候補遺伝子を見つけることができ、今後、これら候補遺伝子について詳細な解析を行う。2.遺伝子の代替となる天然物・化合物を探索レトロウイルスを用いて遺伝子を導入するiPS細胞誘導方法では、レトロウイルスがゲノムに挿入され、遺伝子破壊とトランスジーンの再活性化による腫瘍化のリスクを上昇させること、さらに誘導効率が非常に低いことが問題点としてあげられる。これは、遺伝子を複数種類使用しており、一つの細胞に、必要な遺伝子全てが必要数導入される確率が非常に低いためと考えられる。全遺伝子を天然物・化合物に置き換えることが理想だが、一つでも二つでも置き換えることができるとより均一に効率よく誘導できると考えられる。よって、遺伝子の代替物としてiPS細胞誘導に寄与できる天然物や化合物の探索を行ってきた。平成21年度はKlf4の代替物となりうる天然物のスクリーニングを行い、今後はOct3/4の代替物について進めていく。3.レトロウイルスを用いないiPS細胞誘導方法の効率を上げる天然物・化合物の探索レトロウイルスを用いないiPS細胞誘導効率は、従来のあまり効率の良くない方法に比較して、さらに低い。また、この方法はマウス胎児の細胞でのみ成功しており、大人のマウスやヒトでも可能か検討が必要とされてきた。平成21年度は、大人のマウスからレトロウイルスを用いない方法でiPS細胞を誘導する際、それを助け、促進する化合物のスクリーニングを行った。現在のところ、c-mycなしの3遺伝子によって効率は低いながらiPS細胞を誘導することが可能だが、Klf4は必須遺伝子である。昨年度の遺伝子ライブラリーのスクリーニングにより見つかってきたKlf4の代替候補遺伝子について、今年度はさらに詳細な解析を進めた。具体的には、新因子を用いて樹立したiPS細胞の分化多能性の評価を行った(奇形腫形成、キメラマウス作製、生殖系列細胞への寄与による完全なリプログラミングの確認など)。また、スクリーニングはマウスの細胞を用いたが、ヒトiPS細胞誘導においてもマウスと同様の効果が得られることを確認した。現在までにiPS細胞について多くの報告があるが、分化細胞が初期化され、新たに分化多能性を獲得するメカニズムについては不明な点が多い。Klf4の代替遺伝子の機能からiPS細胞誘導のメカニズムに迫り、その一端を明らかにすることができた。2.遺伝子の代替となる天然物・化合物を探索レトロウイルスを用いたiPS細胞誘導方法では、レトロウイルスがゲノムに挿入され、遺伝子破壊とトランスジーンの再活性化による腫瘍化のリスクを上昇させる。さらに、一つの細胞に必要な遺伝子全てが必要数導入される確率が非常に低い。全遺伝子を天然物・化合物に置き換えることが理想だが、一つでも二つでも置き換えると、より均一に効率よく誘導できると考えられ、遺伝子を代替物できる天然物や化合物の探索を行った。3.レトロウイルスを用いないiPS細胞誘導方法の効率を上げる天然物・化合物の探索腫瘍化のリスクを軽減するためレトロウイルスを用いない方法があるが、iPS細胞誘導効率は非常に低い。レトロウイルスを用いない方法で誘導効率を上げる天然物や化合物の探索を行った。