hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性白血病の予後因子としてのVLA4の解析と同分子を標的とした新規治療法の開発

全国の大学病院の血液内科の診療科から、合計82件の新規急性骨髄性白血病(acut emyelogenous leukemia, AML)患者の細胞を収集し、VLA4の発現強度を測定することができた。AML患者群の予後とVLA4の発現強度との関係を明らかにする目的で統計解析を開始した。また、同時に遺伝子組み換え技術を用いてヒト化キメラ抗VLA4抗体の作製に成功し、同抗体と抗癌剤との併用療法が抗癌剤単独療法と比較して、in vitroおよびin vivo(AMLモデルマウス:ヒト微小残存白血病モデルマウス,ヒト診断時AMLモデルマウス,ヒト再発AMLモデルマウス)に対する効果が優れていることを確認した。今後は、霊長類を用いて同抗体の安全性,pharmacokinetics,pharmacodynamicsを検討し、臨床応用(トランスレーショナルリサーチ)に繋げる予定である。(1)全国の大学病院の血液内科の診療科から、合計24件の新規急性骨髄性白血病患者の細胞を収集し、VLA4の発現強度を測定することができた。(2)3種類のマウス型抗ヒトVLA4抗体(SG/17,SG/19,SG/73)の可変領域のクローニングに成功し、ヒト化キメラ抗VLA4抗体の作製に成功した。また遺伝子導入により得られる抗体量は大量であり、今後のin vivo実験に向けて有用なプラスミドベクターを作製できたと考えられる。(3)本研究を施行するにあたって遺伝子配列が未知である抗体の可変領域を効率的にクローニングする手法の確立に成功した。(i)可変領域をクローニングする手法として今回、5'-RACE法とDOP-PCR法の2種類を試みたが、全ての抗体において5'-RACE法でクローニングに成功した。(ii)DOP-PCR法でも2種類の抗体のクローニングに成功し、得られたシークエンスは一致した。(4)作製したヒト化キメラ抗VLA4抗体の効果をin vitroで確認できた。骨髄ストローマ細胞との接着で抗癌剤感受性が低下した急性骨髄性白血病細胞に、同抗体を添加することにより抗癌剤感受性が回復した。(1)全国の大学病院の血液内科の診療科から、合計28件の新規急性骨髄性白血病患者の細胞(平成16年度の患者数を合計すると52例)を収集し、VLA4の発現強度を測定することができた。(2)平成16年度に作製したヒト化キメラ抗VLA4抗体の効果(SG/73)をin vivoで確認した。具体的には、4Gyの全身放射線照射を施行したSCIDマウスに5x10^6個のヒトAML細胞株(U937)を移植して作製したヒトAMLマウスモデルに対して、ヒト化キメラ抗VLA4抗体(1mg/マウス)と抗癌剤であるAraC(20mg/マウス)を各々単独あるいは併用して静脈内投与し、マウスの生存期間を測定した。ヒト化キメラ抗VLA4抗体を単独投与したマウスの平均生存期間は28日間であった。AraCを単独投与したマウスの平均生存期間は45日間であった。一方、ヒト化キメラ抗VLA4抗体とAraCを併用投与したマウス(併用療法施行マウス)は、58日間生存していた時点で屠殺して、諸臓器におけるU937の残存をhuman Alu sequenceを検出するPCR法で確認した。その結果、治療前にはU937は骨髄のみ存在していたが、併用療法施行マウスにおいては、骨髄を含めて検索した全臓器(末梢血,大脳,肺,心臓,胸腺,肝臓,脾臓,腎臓,卵巣)においてU937を認めなかった。つまり、ヒト化抗VLA4抗体がAraCによる治療効果を増強することを確認した。(3)1x10^7個の患者新鮮AML細胞(FAB分類M2の症例)を4Gyの全身放射線照射と抗アシアロ血清を投与したNOD/SCIDマウスに移植して、患者AMLマウスモデルを作製することに成功した。具体的には、患者新鮮AML細胞を移植後、120日間145日間でマウスはヒト白血病を発症して死亡した。死亡した時点では、上記のPCR法にて骨髄を含めて検索した全臓器(末梢血,大脳,肺,心臓,胸腺,肝臓,脾臓,腎臓,卵巣)に患者新鮮AML細胞を検出した。(1)全国の大学病院の血液内科の診療科から、合計30件の新規急性骨髄性白血病(AML)患者の細胞(平成1617年度の患者数を合計すると82例)を収集し、VLA4の発現強度を測定することができた。(2)診断時ヒトAMLモデルマウス及び再発ヒトAMLモデルマウスを作製した。

具体的には、これまで研究に用いてきた骨髄微小残存白血病モデルマウス(MRDマウス)を7日間放置して診断時ヒトAMLモデルマウス(day14マウス)を作製した。また、MRDマウスにAraC 20mg/マウスを投与して3週間後のマウスを再発ヒトAMLモデルマウスとして用いた。(3)平成16年度に作製したヒト化キメラ抗VLA4抗体(SG/73)の効果を上記の診断時AMLモデルマウスと再発ヒトAMLモデルマウスを用いてin vivoで確認した。具体的には、モデルマウスに対して、ヒト化キメラ抗VLA4抗体(1mg/マウス)と抗癌剤であるAraC(20mg/マウス)を各々単独あるいは併用して静脈内投与し、マウスの生存期間を測定した。ヒト化キメラ抗VLA4抗体を単独投与したマウスの平均生存期間は、診断時ヒトAMLモデルマウスで14日間,再発ヒトAMLモデルマウスで21日間であった。AraCを単独投与したマウスの平均生存期間は、それぞれ29日間および42日間であった。一方、ヒト化キメラ抗VLA4抗体とAraCを併用投与したマウス(併用療法施行マウス)は、62日間生存していた時点で屠殺して、諸臓器におけるU937の残存をhuman Alu sequenceを検出するPCR法で確認した。その結果、骨髄を含めて検索した全臓器(末梢血,大脳,肺,心臓,胸腺,肝臓,脾臓,腎臓,卵巣)においてU937を認めなかった。つまり、ヒト化抗VLA4抗体がAraCによる治療効果を増強することを確認した。(4)上記(1)の患者群の予後とVLA4の発現強度との関係を明らかにする目的で統計解析を開始した。
上皮の伸長成長と縞パターン形成を連携するメカニズムの解明

本研究では、オオヒメグモ初期胚のシンプルな表層上皮組織で起こる、形態形成場の伸長成長と縞パターン形成をモデル現象として捉え、細胞運動と遺伝子発現制御をつなぐ細胞・分子メカニズムの解明とその基本原理の追究を行ってきた。細胞をラベルし、追跡する解析からステージ5の胚のおおよその予定運命地図を作成し、その解析と遺伝子発現解析を組み合わせることで、細胞集団に対して縞パターンを形成する遺伝子発現が動的に振る舞っていることを明らかにした。さらに2時間をおきに固定した兄弟胚を用いた定量的解析により、体の3つの領域によって異なる縞パターン形成プロセスを再構成し、胚長及び領域長の増加速度や、後体部で起こる遺伝子発現振動の周期、頭部で連続して起こる縞パターン分裂の時間間隔を概算することができた。さらに、アルマジロ遺伝子を標的とした二本鎖RNAを割球に注入して、アルマジロノックダウン(KD)細胞クローンが様々な領域に配置した胚を作り、その影響を調べたところ、予定頭部領域に配置したケースにおいてほぼすべてで、ヘッジホッグの遺伝子発現波の伝播と分裂がそのアルマジロKD細胞クローンによって妨げられた。詳細な解析により、進行波として振る舞うヘッジホッグの発現はアルマジロKD細胞クローンと交わることはできるが、交わってすぐの細胞で一切の動的挙動が失われていることが考えられた。頭部領域に導入されたアルマジロKD細胞ではオルソデンティクル遺伝子の発現が抑制されていた。以前に私たちは、オルソデンティクルがヘッジホッグの発現を促進し、オッドペアードが分裂を促進することを示しているが、本研究課題の成果により、その動態制御のメカニズムにアルマジロの機能を組み込んだモデルを提案することができた。動物胚の発生過程における遺伝子発現パターンの時間発展は、多くの場合、形態形成場の成長を伴う。“場"の成長とパターン形成の緊密な関係は、反応拡散系の数理モデルで説明されるものの、形態形成場を構成する細胞の個別性や偶然的要素を含んだ細胞のダイナミクス(細胞分裂や細胞運動など)を組み込んだ形で理解することはできていない。この問題の一番のボトルネックは、細胞レベルの実験研究と再構成的な理論研究が両立しうる、シンプルな実験解析系が存在しないことにある。そのボトルネックを打開するために本研究では、オオヒメグモ初期胚のシンプルな上皮で起こる、形態形成場の伸長成長と縞パターン形成をモデル現象として捉え、細胞運動と遺伝子発現制御をつなぐ細胞・分子メカニズムの解明とその基本原理の追究を行う。形態形成場の動態を細胞レベルで明らかにするために、オオヒメグモ胚で細胞の分裂や振る舞いを可視化できる色素の検討を行った。その結果、核酸標識色素SYTO17を囲卵腔に導入することで胚盤から胚帯への変換過程における胚外領域細胞の分化開始とそれに伴う細胞運動が観察できることが明らかとなった。さらに、独自にデザインしたNLS-tdTomatoまたはHistone-tdEosFPをコードするmRNAをオオヒメグモ初期胚の割球に導入することで、胚領域内の個々の細胞の系譜と分裂パターンが追跡可能であることが明らかとなった。これらの実験ツールを用いて、原口ができる胚盤の中心付近の細胞を追跡したところ、それらの細胞の子孫の多くが胚盤の後端領域に留まり続けることと、初期の胚帯の後方への伸長が細胞増殖の亢進で起こっているわけではないことが明らかとなった。さらに、細胞追跡を行った後に多重蛍光染色によって縞パターンを検出する解析から、伸長を始める形態形成場の前方と後方で遺伝子発現の異なるタイプの動態を特定することができた。ウィングレスシグナル経路の構成因子であるアルマジロ遺伝子が遺伝子発現の動態制御に関わっている可能性を突き止めているが、その仕組みをRNA干渉によって細胞レベルで詳細に調査する実験を進めることができなかった。理由は主に、他の活動の都合で一連の実験に必要なまとまった時間がとれなかったことによる。その一方で、シグナルの遺伝子発現動態への影響をより直接的に調べるために、形態形成場にシグナル源を異所的に導入する実験の準備に取りかかった。また、クモ胚の観察を一定温度で行うための設備を構築し、クモ胚を用いた今後の解析実験に備えた。本研究では、オオヒメグモ初期胚のシンプルな表層上皮組織で起こる、形態形成場の伸長成長と縞パターン形成をモデル現象として捉え、細胞運動と遺伝子発現制御をつなぐ細胞・分子メカニズムの解明とその基本原理の追究を行っている。今年度は、アルマジロ遺伝子を標的とした二本鎖RNAを初期胚の割球へマイクロインジェクションすることにより、比較的小さなサイズのアルマジロノックダウン(KD)細胞クローンを形態形成場となる表層上皮組織にランダムな位置に導入し、ヘッジホッグ(Hh)遺伝子及びノト2遺伝子の縞パターンの形成にどのような異常が表れるかを探索した。その結果、KD細胞クローンの位置によって、形成される縞パターンに異なる異常が表れたが、最も顕著で再現性の高い異常は、頭部体節形成に関わる縞パターンに対して表れた。これまでの研究で頭部の縞パターンは胚盤の縁に由来する1本のHh発現の縞が波として伝搬し、前後に繰り返し分裂することによって3本の縞が形成されることを明らかにしているが、今回の解析では、アルマジロKD細胞クローンの前端部分で縞分裂が妨げられている様子が明らかになった。さらに、その縞分裂異常の表現型と、アルマジロKD細胞クローンが導入された位置との対応関係を別の実験で解析したところ、胚盤の縁近傍にアルマジロKD細胞クローンが導入された場合、Hh発現波がその細胞クローン領域内に伝搬されるとそこでHh発現波の動態が失われることが考えられた。

これらのデータは、アルマジロ遺伝子の働きがHh発現波の動態制御に極めて重要な役割を果たしていることを示唆した。アルマジロKD細胞クローンの表現型解析を、多重色の蛍光in situハイブリダイゼーションを活用して行う予定であったが、十分な解析がまだできていない。理由は、他の活動の都合で一連の実験に必要なまとまった時間がとれなかったことによる。また、アルマジロKD細胞クローンのライブ観察も行う予定であったが、現在、細胞の形状を追跡できるマーカーの開発に取り組んでおり、開発でき次第、そのライブ観察に取りかかる予定である。本研究では、オオヒメグモ初期胚のシンプルな表層上皮組織で起こる、形態形成場の伸長成長と縞パターン形成をモデル現象として捉え、細胞運動と遺伝子発現制御をつなぐ細胞・分子メカニズムの解明とその基本原理の追究を行っている。今年度、2時間おきのタイムシリーズの兄弟胚から得た計測データを元に、胚全体の伸長スピード、頭部、胸部、後体部の伸長スピードを算出した。胚長は毎時約7.7%の伸びを示し、頭部、胸部、後体部の領域長は毎時約13-14%、約6%、約5%の伸びを示した。さらに、頭部でのHhの縞パターンの分裂に要する時間を約4.9時間、後体部でのHhの発現振動の周期を約5.0-5.3時間と見積もることができた。頭部の1回の縞分裂に要する時間と頭部の領域長の倍増時間は近い値であったが、発現領域の広がり(ピークでなく)を加味するとHhの発現が縞分裂時も細胞場に対して動的に振る舞っている可能性が考えられた。頭部、後体部での反復性の縞パターン形成に対して、胸部では歩脚体節の縞パターンが初期に同調的に現れるが、この縞パターンの出現はステージ6に入って約8時間後には確認された。以上の解析データは、形態形成場の動態と縞パターン形成プロセスとの関係を理解するための基礎情報となる。さらに、領域による縞パターン形成プロセスの違いとアルマジロノックダウン(KD)細胞クローンの表現型を関連づけるために、ランダムな位置に導入したアルマジロKD細胞クローンの表現型を調べ、統計をとった。その結果、予定頭部領域にアルマジロKD細胞クローンが入った場合100%で縞パターンの分裂に異常が現れたが、その他の領域では縞パターンに異常が現れないケースが多かった。縞パターンに異常が現れた場合でもその多くは上皮の形態異常を伴っていた。これらの結果は、アルマジロが頭部のHh発現波の動態制御に特異的に機能していることを示唆した。アルマジロKD細胞クローンの表現型の統計解析がまだ不十分である。コントロールの例数を増やすことと、異なるcDNA領域の二本鎖RNAを用いて十分な数の例数を確保する必要がある。頭部領域に入ったアルマジロKD細胞クローンに対しては、多重色の蛍光in situハイブリダイゼーションを活用して、細胞レベルでの詳細な表現型解析がまだ必要である。アルマジロの細胞クローンにおける細胞の形状の解析もまだ十分にできていない。
IκBβ2を標的とした関節リウマチ滑膜炎の治療戦略に関する研究

関節リウマチ(RA)は、持続的な関節滑膜の炎症によって軟骨破壊・骨破壊から関節変形をきたす難治性自己免疫疾患である。そこで、本研究において、その原因物質の一つと考えられているNF-κBを抑制できるIκBβ2蛋白の発現異常を明らかにし、IκBβ2蛋白の発現異常はその産生経路に異常があるためであることを解明した。特に、IκBβ2蛋白の産生異常は主として遺伝子からRNAが産生されたあとでのRNAに結合する蛋白やマイクロRNAと呼ばれる物質の発現異常であることを明らかにした。今後この研究成果によって、従来ないタイプの新しいRA治療が開発される可能性がある。研究者はIκBβ2の発現が健常者や変形性関節症患者に比較して、関節リウマチ(RA)患者の滑膜細胞で低下していることを見いだし、RAの病態形成に重要である転写因子NF-κBの活性化はIκBβ2の発現減少によるco-repressor作用の低下に起因している可能性を想定した。そこで本研究はRA患者滑膜炎におけるNF-κB活性化機序をIκBβ2の発現機構の観点から明らかにし、新規治療法を確立することを目的として、平成19年度から平成21年度の3年間で計画されている。本年度は、初年度にあたり、1)各疾患におけるIκBファミリーの細胞内特性の検討。2)IκBβ2mRNAにおけるRNA結合蛋白の同定と機能解析。3)NF-κB活性化におけるIκBβ2の細胞内機能解析の検討、について検討した。その結果、滑膜細胞内でのIκBファミリー(IκBα/IκBβ1/IκBβ2)の発現については、免疫沈降法を用いた検討から、p65結合性IκBαおよびIκBβ1の発現は同等であったが、IκBβ2の発現は有意に低下していた。また、IκBβ2発現プラスミドを使用した強制発現実験において、IκBα/IκBβ1と同様に、IκBβ2はNF-κBのDNA結合活性を非刺激下で有意に低下させた。一方、TNF一α存在下における同様の実験では、IκBα/IκBβ1はユビキチン分解され、NF-κBのDNA結合活性は上昇するのに対して、IκBβ2はユビキチン分解を受けずにNF-κBのDNA結合活性は低下したままであった。従って、TNF-αによって増悪することが知られているRA滑膜炎は、IκBβ2発現コントロールによって制御可能であることが示唆された。現在、IκBβ2mRNA安定性およびRNA結合蛋白の同定について検討中である。本研究はRA患者滑膜炎におけるNF-κB活性化機序をIκBβ2の発現機構の観点から明らかにし、新規治療法を確立することを目的として、平成19年度から平成21年度の3年間で計画されている。本年度は、2年目にあたり、1)IκBβ2の細胞内特性と安定性およびRNA結合蛋白同定、2)IκBβ2の細胞内機能解析とin vivo実験による臨床応用の検討、3)IκRβ2による転写因子活性化制御機構の検討、について検討した。その結果、初年度に明らかになったIκBβ2蛋白の安定性は、遺伝子データベースによる解析からIκBβ2遺伝子が特異構造を有することに起因する可能性が示唆された。すなわち、IκBβ2遺伝子発現におけるmRNAの3'非翻訳領域の構造は通常のpoly-A構造がない代わりに非常に長い3'非翻訳領域を有していることが明らかになった。そこで、IκBα/IκBβ1/IκBβ2mRNAそれぞれの3'非翻訳領域をルシフェラーゼ遺伝子の3'非翻訳領域に結合させて、滑膜細胞内におけるルシラェラーゼ遺伝子の安定性について検討した結果、IκBβ2mRNAの3'非翻訳領域を結合させたルシフェラーゼ遺伝子はIKBα/IκBβ1と比較して明らかに半減期が延長していた。特にIκBβ2mRNAの3'非翻訳領域を介したIκBβ2mRNAの発現の調節機構については、従来から報告されているRNA結合蛋白による調節に加えて、近年注目されているmicroRNAの関与も示唆されるデータも得られている。その中でもRA滑膜細胞においてTNF-α刺激によって発現が増加するmiR-146aがNF-κB活性化機構に密接に関与していることも明らかにした。さらに、現在、IκBβ2mRNA安定性に関わる多くのmicroRNAについて解析中である。本年度は、最終年度にあたり、IκBβ2による転写因子活性化制御機構の検討、について検討した。

その結果、細胞内でユビキチンあるいは非ユビキチンで分解されにくく安定した蛋白として存在しているIκβ2蛋白は、炎症性転写因子NF-κBの活性化を効率的に抑制していること、さらにはNF-κBや核内ホルモン受容体である甲状腺ホルモン受容体の転写活性化部位を介して結合することによってコリプレッサーとして作用している可能性についても明らかにした。まず、細胞にIκBβ2発現プラスミドを導入し細胞内にIκBβ2を強制発現させて、各種刺激によるNF-κBの活性化をゲルシフト法と、NF-κBのDNA結合部位をタンデムに2個結合させた上でルシフェラーゼ遺伝子と融合したプラスミドを同時に導入したルシフェラーゼアッセイにて検討した。その際、IκBβ2作用の対照として、IκBαとIκBβ1発現プラスミドを使用した。細胞内に強制発現させたIκBα、IκBβ1、IκBβ2蛋白はそれぞれを認識する特異抗体および発現プラスミド作成時にプログラミングしたFLAGを認識する抗体を用いて検討した結果、いずれの抗体においても細胞内に発現していた。さらに、各種発現プラスミドを導入し蛋白を発現させたのちに炎症性サイトカインであるTNF-αあるいはIL-1βを作用させると、IκBαとIκBβ1発現プラスミドを導入した細胞はNF-κBの活性化が確認されたが、IκBβ2発現プラスミドを導入した細胞ではNF-κBの活性化が認められなかった。また、このIκBβ2蛋白は、yeast two-hybrid法および特異的免疫沈降法にて細胞内でNF-κBのp65および甲状腺ホルモン受容体に結合していること、および甲状腺ホルモン受容体が結合するDNA結合配列を用いたルシフェラーゼアッセイにおいても、IκBβ2は甲状腺ホルモン受容体によるルシフェラーゼ活性を低下させることを明らかにした。
注視を介した心の理解とコントロール

「眼球・頭部協調運動モデリング」:眼球と頭部の協調運動を機械学習によりモデル化し俯瞰カメラで観測される人の頭部運動から注視方向を推定する技術の開発において,自然な行動の中での頭部と眼球の運動を大規模にデータ収集することが必要となる.そこで本研究では,視線追跡型VRゴーグルを用いて,さまざまな状況下での眼球・頭部協調運動データを効率的に収集できるシステムを構築した.そして,実際にこのシステムを用いて,16名の実験参加者にさまざまなシーンを提示した際の眼球・頭部運動データを収集し,そのデータを用いた協調運動モデリングを行いその性能を評価した.また,このシステムと同一の環境に,複数台のKinectを設置し,眼球・頭部運動だけでなく,全身運動を計測できる環境を構築した.「注視行動と理解度の関係」:講義中の受講生の注視行動と講義内容の理解度の関係を調べるため,今年度は,そのデータを収集するためのシステムを構築した.すべての受講生(実験参加者)に同一の条件下で受講してもらうために,視線追跡型VRゴーグルを用いて,VR環境中で再生される講義動画を視聴するシステムとして実装した.これまでに32名の実験参加者のデータを収集するとともに,理解度の高い群と低い群の注視点を講義動画上にプロットし,分布を可視化する手法を実現した.「VR視覚探索課題による心の健康状態推定」:「うつ」などの心の疾患を早期に発見することを目標に本年度より研究を開始した.スマートフォン画面内での視覚探索課題に要する時間が,人が主観的に感じる幸福度の高低によって有意に異なるという知見に着目し,それをVR環境下で確認するためのシステム作りおよび23名の実験参加者データによる検証実験を行った.その結果,VR環境下においても先行研究と同様の傾向が確認された.「眼球・頭部協調運動モデリング」,「注視行動と理解度の関係」,「VR視覚探索課題による心の健康状態推定」いずれの研究トピックについても,当初計画ではデータ収集システムの実装を当該年度の目標としていたが,いずれにおいてもシステムを用いて複数の実験参加者のデータを収集し,初期的なモデリングや分析までを行うことができた.これらの成果は,すでに国際会議で1回,国内会議で1回発表済みであり,これに加えて,国際会議4件,国内会議6件が予定されている状況である.「眼球・頭部協調運動モデリング」については,これまでに得られた16名の実験参加者のVRシーン内での眼球・頭部運動データについて,その人数やシーンバリエーションをさらに増やし,モデルの個人差やシーン差について調査する.また,先行研究で収集されている実世界シーンでのデータも用いて,VRシーンと実世界シーンでモデルの一貫性を確認する.モデリング手法については,Gradient Boosting Machine (GBM)やLong Short-Term Memory (LSTM)などの機械学習手法をベースに高精度に注視方向推定を行うことのできる方法を検討する.「注視行動と理解度の関係」については,トップダウン型のSaliency map生成手法をベースに,ヒートマップとして注視分布を可視化する手法を開発し,理解度が高い群と低い群でその分布がどう異なるかを分析する.「VR視覚探索課題による心の健康状態推定」では,さらに実験参加者を増やすとともに,得られたデータのより詳細な分析を行う.前年度は,視覚探索における探索時間のみに着目した分析を行っていたが,今後はその過程での頭部運動の時系列にも着目し,さらに,見つけるべき目的刺激の場所の違いによって探索時間や頭部運動がどう変化するかなどの観点で分析を進める.「眼球・頭部協調運動モデリング」:眼球と頭部の協調運動を機械学習によりモデル化し俯瞰カメラで観測される人の頭部運動から注視方向を推定する技術の開発において,自然な行動の中での頭部と眼球の運動を大規模にデータ収集することが必要となる.そこで本研究では,視線追跡型VRゴーグルを用いて,さまざまな状況下での眼球・頭部協調運動データを効率的に収集できるシステムを構築した.そして,実際にこのシステムを用いて,16名の実験参加者にさまざまなシーンを提示した際の眼球・頭部運動データを収集し,そのデータを用いた協調運動モデリングを行いその性能を評価した.また,このシステムと同一の環境に,複数台のKinectを設置し,眼球・頭部運動だけでなく,全身運動を計測できる環境を構築した.「注視行動と理解度の関係」:講義中の受講生の注視行動と講義内容の理解度の関係を調べるため,今年度は,そのデータを収集するためのシステムを構築した.すべての受講生(実験参加者)に同一の条件下で受講してもらうために,視線追跡型VRゴーグルを用いて,VR環境中で再生される講義動画を視聴するシステムとして実装した.これまでに32名の実験参加者のデータを収集するとともに,理解度の高い群と低い群の注視点を講義動画上にプロットし,分布を可視化する手法を実現した.「VR視覚探索課題による心の健康状態推定」:「うつ」などの心の疾患を早期に発見することを目標に本年度より研究を開始した.スマートフォン画面内での視覚探索課題に要する時間が,人が主観的に感じる幸福度の高低によって有意に異なるという知見に着目し,それをVR環境下で確認するためのシステム作りおよび23名の実験参加者データによる検証実験を行った.その結果,VR環境下においても先行研究と同様の傾向が確認された.「眼球・頭部協調運動モデリング」,「注視行動と理解度の関係」,「VR視覚探索課題による心の健康状態推定」いずれの研究トピックについても,当初計画ではデータ収集システムの実装を当該年度の目標としていたが,いずれにおいてもシステムを用いて複数の実験参加者のデータを収集し,初期的なモデリングや分析までを行うことができた.

これらの成果は,すでに国際会議で1回,国内会議で1回発表済みであり,これに加えて,国際会議4件,国内会議6件が予定されている状況である.「眼球・頭部協調運動モデリング」については,これまでに得られた16名の実験参加者のVRシーン内での眼球・頭部運動データについて,その人数やシーンバリエーションをさらに増やし,モデルの個人差やシーン差について調査する.また,先行研究で収集されている実世界シーンでのデータも用いて,VRシーンと実世界シーンでモデルの一貫性を確認する.モデリング手法については,Gradient Boosting Machine (GBM)やLong Short-Term Memory (LSTM)などの機械学習手法をベースに高精度に注視方向推定を行うことのできる方法を検討する.「注視行動と理解度の関係」については,トップダウン型のSaliency map生成手法をベースに,ヒートマップとして注視分布を可視化する手法を開発し,理解度が高い群と低い群でその分布がどう異なるかを分析する.「VR視覚探索課題による心の健康状態推定」では,さらに実験参加者を増やすとともに,得られたデータのより詳細な分析を行う.前年度は,視覚探索における探索時間のみに着目した分析を行っていたが,今後はその過程での頭部運動の時系列にも着目し,さらに,見つけるべき目的刺激の場所の違いによって探索時間や頭部運動がどう変化するかなどの観点で分析を進める.
化学認識機能を利用する超精密分離と物質情報計測

21世紀をめざす先端技術の領域,特に生体関連分野と電子材料分野では,物質とその集合体の情報計測に関し,超超微量レベルの識別技術と分離技術の格段の進歩を強く求めている.本研究では,物質識別機能の高機能化に関する第一線の研究者を中心として,これに分離科学を専門とする研究者を加えた研究組織をつくり,(1)イオンの分子認識と精密分離,(2)非イオン性化学種の分子認識と精密分離,(3)生体関連物質の認識と精密分離,(4)化学計測における情報変換と分子認識,(5)分離化学における理論と新しい方法,の五つの研究項目を設定し,各研究者間の緊密な研究連絡を行うとともに,本研究分野の将来の展望を模索した.東京で,第1回研究連絡会議を開催し,研究成果の現状と将来への展望に関して,活発な討論を行なった.次いで将来の重点研究領域への発展を期するための研究態勢の確立,将来展望,重点研究項目について討議した.その後,大阪で,各専門分野の代表者による分子認識と精密分離の関する研究の現状と将来への動向等についての第2回研究連絡会議を持ち,重点研究領域への展開についてさらに討議を深めた.一方,学会活動としては,代表者らは,「特異的分離を併用するトレ-スアナリシスの新展開」を主題とする国際シンポジウム“International Trace Analysis Symposium 1990"(1990.7:仙台,桐生)を組織し,9ケ国からの25名の外国人研究者を含む173名の参加をえて,実りある情報の交換に成功した.また,平成2年12月15日,本研究班が主催して,公開シンポジウム「化学認識機能を利用する超精密分離と物質情報計測」(講演4件と総合討論)を,学士会館分館で開催した.理,工,薬,農,医,にまたがる広範な研究者が,大学,研究機関および企業から60名を越えて参加し,活発な意見交換が行われ有意義であった.研究成果報告書(冊子)を編集し発行した.21世紀をめざす先端技術の領域,特に生体関連分野と電子材料分野では,物質とその集合体の情報計測に関し,超超微量レベルの識別技術と分離技術の格段の進歩を強く求めている.本研究では,物質識別機能の高機能化に関する第一線の研究者を中心として,これに分離科学を専門とする研究者を加えた研究組織をつくり,(1)イオンの分子認識と精密分離,(2)非イオン性化学種の分子認識と精密分離,(3)生体関連物質の認識と精密分離,(4)化学計測における情報変換と分子認識,(5)分離化学における理論と新しい方法,の五つの研究項目を設定し,各研究者間の緊密な研究連絡を行うとともに,本研究分野の将来の展望を模索した.東京で,第1回研究連絡会議を開催し,研究成果の現状と将来への展望に関して,活発な討論を行なった.次いで将来の重点研究領域への発展を期するための研究態勢の確立,将来展望,重点研究項目について討議した.その後,大阪で,各専門分野の代表者による分子認識と精密分離の関する研究の現状と将来への動向等についての第2回研究連絡会議を持ち,重点研究領域への展開についてさらに討議を深めた.一方,学会活動としては,代表者らは,「特異的分離を併用するトレ-スアナリシスの新展開」を主題とする国際シンポジウム“International Trace Analysis Symposium 1990"(1990.7:仙台,桐生)を組織し,9ケ国からの25名の外国人研究者を含む173名の参加をえて,実りある情報の交換に成功した.また,平成2年12月15日,本研究班が主催して,公開シンポジウム「化学認識機能を利用する超精密分離と物質情報計測」(講演4件と総合討論)を,学士会館分館で開催した.理,工,薬,農,医,にまたがる広範な研究者が,大学,研究機関および企業から60名を越えて参加し,活発な意見交換が行われ有意義であった.研究成果報告書(冊子)を編集し発行した.
1分子計測によるSecMの翻訳アレスト機構の解明

(1)翻訳アレストにおけるリボソーム外の新生SecM鎖の役割の解明新生ポリペプチド鎖のリボソーム外領域が翻訳アレストの安定性を変化させることを明らかにした。特に天然のSecMのN末端側配列は、翻訳アレストの安定化に有利であることが分かった。翻訳アレストの安定化機構について詳細に調べるため、新生ポリペプチド鎖のリボソーム外領域に部分欠損や変異を入れた。その結果、57-98残基の領域が必要であることが分かった。この領域のアラニンスキャニング解析を行った結果、疎水性残基のTrp91, Ile90, Phe95、およびαへリックス上で正電荷のクラスターを形成すると予測されるHis84, Arg87, Arg91が翻訳アレストの安定化に寄与していることが分かった。(2)翻訳アレスト解除の1分子力学測定翻訳アレストを起こしてmRNA上に停滞したリボソームに、人工的に負荷を加えて翻訳アレストを解除し、その後の翻訳をリアルタイムで観察した。まず、無細胞翻訳系によりSecM翻訳アレスト複合体(新生ポリペプチド鎖-リボソーム-mRNA)を調製し、新生ポリペプチド鎖とmRNAをそれぞれビーズに結合させ、光ピンセットを用いて両端に負荷を加えた。負荷を加えながら、ビーズの中心間距離の時間変化を測定することで、翻訳アレストの解除および翻訳再開後の翻訳速度を実時間測定した。その結果、数pN程度の負荷を継続的に印加することで、翻訳アレストが解除され、10 codon/min程度の速さで翻訳が起こることを示唆するデータを得た。28年度が最終年度であるため、記入しない。翻訳アレストの安定化機構について詳細に調べるため、新生ポリペプチド鎖のリボソーム外領域に部分欠損や変異を入れた鋳型DNAを作製した。その結果、2次構造予測によりαヘリックスを形成すると予測された部分が翻訳アレストの安定化に寄与していることが分かった。中でも正に帯電したいくつかのアミノ酸残基が特に重要であり、これらを1残基置換すると、翻訳アレスト時間が大きく変化することが示された。(2)翻訳アレスト解除の1分子力学測定翻訳アレストを起こしてmRNA上に停滞したリボソームに、人工的に負荷を加えて翻訳アレストを解除し、その後の翻訳をリアルタイムで観察する実験系を構築した。負荷を加えながら、ビーズの中心間距離の時間変化を測定することで、翻訳アレストの解除および翻訳再開後の翻訳速度の実時間測定が可能な実験系を確立した。この実験系を用いて、異なる大きさの負荷を新生ポリペプチド鎖に印加し、翻訳アレストの解除について調べた。(1)翻訳アレストにおけるリボソーム外の新生SecM鎖の役割の解明翻訳アレストの安定化機構について詳細に調べるため、新生ポリペプチド鎖のリボソーム外領域に部分欠損や変異を入れた鋳型DNAを作製した。この結果は、新生鎖のリボソーム外領域が負に帯電したリボソーム表面と静電相互作用をすることにより、翻訳アレストを安定化していることを示唆している。(2)翻訳アレスト解除の1分子力学測定異なる大きさの負荷を新生ポリペプチド鎖に印加し、翻訳アレストの解除について調べた。その結果、数pN程度の負荷を継続的に印加することで、翻訳アレストが解除されることを示唆するデータを得た。しかし、より大きな負荷を長時間加えた場合には、リボソームの破断に由来すると思われる現象が観察された。高い効率で翻訳アレストの解除を行うためには、より大きな負荷が必要であると考えられるため、リボソームの破断を防ぐように負荷を加える方向を変化させるなどの工夫を行っている。

(2)翻訳アレスト解除の1分子力学測定翻訳アレストを起こしてmRNA上に停滞したリボソームに、人工的に負荷を加えて翻訳アレストを解除し、その後の翻訳をリアルタイムで観察した。まず、無細胞翻訳系によりSecM翻訳アレスト複合体(新生ポリペプチド鎖-リボソーム-mRNA)を調製し、新生ポリペプチド鎖とmRNAをそれぞれビーズに結合させ、光ピンセットを用いて両端に負荷を加えた。負荷を加えながら、ビーズの中心間距離の時間変化を測定することで、翻訳アレストの解除および翻訳再開後の翻訳速度を実時間測定した。その結果、数pN程度の負荷を継続的に印加することで、翻訳アレストが解除され、10 codon/min程度の速さで翻訳が起こることを示唆するデータを得た。(1)翻訳アレストにおけるリボソーム外の新生SecM鎖の役割の解明前年度にリボソーム外の新生鎖が翻訳アレスト状態の安定化に大きく寄与することを見出したので、大腸菌SecMの様々な部位欠損変異体、あるいは他種のSecMとのキメラ変異体の翻訳アレスト能・翻訳アレストの安定性を評価する。これによって「翻訳アレスト安定化領域」を同定する。「翻訳アレスト安定化領域」は、リボソームと直接相互作用することが予想される。そこでこの領域のアラニンスキャンを行い、相互作用に寄与する残基を特定する。(2)翻訳アレスト解除の1分子力学測定前年度に引き続き、光ピンセットを用いてSecMのアレスト配列とリボソームを破断するのに必要な力を1分子レベルで測定する。SecMのアレスト配列とリボソームを破断するのに必要な力を、光ピンセットを用いて1分子計測するには多くの時間と労力がかかり、多量のデータを得ることが難しい。HaloTag-SecM-リボソーム複合体の翻訳アレスト解除の力依存性に関する大量のデータを効率よく取得するため、翻訳因子を含む溶液を送液しながら、定常的にHaloTag-SecM-リボソーム複合体に流体抗力を印可する。負荷により翻訳アレストが解除されると、SecMの翻訳が再開する。翻訳が終結すると、リボソームが基板上から解離する。これに要する時間、すなわち翻訳アレストの寿命を様々な流速(流体抗力)条件下で測定し、翻訳アレスト解除の力依存性を1分子レベルで調べる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
乳癌における低用量エリブリンによるＥＭＴ阻害効果の検証と新規併用療法の開発

エリブリンの最も特徴的な点は、進行再発乳癌に対する第III相臨床試験において、無再発生存率を延長することなく、全生存率を延長する効果が認められることである。この現象を説明すべく、基礎的検討が行われた結果、EMTの阻害効果や癌組織における微小環境の改善が報告されている。これらの現象が副作用の発現に至らない低用量の条件下で生じるならば、あたかもパクリタキセルとベバシズマブを併用するかのように、他の殺細胞効果を持つ薬剤と組み合わせることで、生命予後を延長する効果を発揮する可能性があると仮説を立てた。これを基礎的に証明できれば、低用量エリブリンと、他の薬剤の併用により、全生存率の延長が望める新たな治療レジメンの開発が可能となり、社会的な波及効果が高いと考えられる。これと平行し、我々が開発したトランスポゾンを利用した網羅的に薬剤耐性株をスクリーニングする系にエリブリンを適用し、エリブリン耐性に寄与する遺伝子の候補を約40遺伝子同定した。そのうちの複数の遺伝子において、NFKB経路に関わることが判明し、現在この経路とエリブリン耐性についての検証を継続中である。これを基礎的に証明できれば、低用量エリブリンと、他の薬剤の併用により、全生存率の延長が望める新たな治療レジメンの開発が可能となり、社会的な波及効果が高いと考えれる。実際の研究内容は次の通りである。1MDA-MB231を含む複数のmesenchymalな性質を持つ細胞株に対して、エリブリンの最小殺細胞濃度を測定。この濃度以下のエリブリン添加に対してMTT assayを施行し、in vitroにおける細胞増殖の有無を検討する21の状況下において、flow-cytometryによるEMTマーカーの定量など、複数の方法によりEMT statusを決定。In vitroにおいて低用量エリブリン添加がMETを生じるかを検討する3一般的にepithelialの性質を持つ細胞は抗癌剤に対する反応性が良好であるため、低用量エリブリンとの併用における、タキサンやアンスラサイクリン、5-FUなどの殺細胞効果が改善するか否かを検討するこれらをまず検証した後に、最終的にはマウスモデルを用いて、我々の仮説がプレクリニカルに検証可能か否かについて検討を行うことを目指す。すでにMDA-MB231を含む複数の細胞株において、MTTアッセイの手法により、エリブリンによる最小殺細胞濃度の同定を行っている。さらに、この最小殺細胞濃度以下で長期間細胞培養を行った際の、EMTステータスの変化についての検証を施行中である。様々な手法でEMTステータスを検証行っているが、すでにマーカーの変化および浸潤能・遊走能の変化については検証を終了し、他の細胞株で再度同様の変化が生じるか否かについての検討を行っている。今後は以下の計画で本研究を進めていく予定である。1転写因子HOXB9はEMTおよび血管新生の両者を亢進することで、乳癌の進展を促進することを、我々はこれまでに詳細に示してきた。低用量エリブリン添加により、このHOXB9の発現に変化が認められるか否かを検討し、それに伴う標的遺伝子の発現を検証する2In vivoにおけるマウス腫瘍モデルを作成し、これに対して低用量エリブリン投与による腫瘍増大の有無を検討。この腫瘍を、免疫染色・flow-cytometry・ウェスタンブロットなどの手法を用いて、EMT statusを検討する3上記マウスモデルにおいて、低用量エリブリンとタキサンなどの各種薬剤との併用により、腫瘍増大や転移能などが変化するかを検討。生存率も同時に検証していく4現在計画を行い、倫理申請を施行しているエリブリンとカペシタビン併用療法を検討する多施設共同第二相臨床試験の付随研究として、腫瘍採取が可能な症例について、投与前と後における腫瘍のEMT statusを各種方法で検討する(理由)適正な使用を行った結果端数が発生した(使用計画)消耗品費として適正に使用する予定である
3次元多様体のヘガード分解と幾何構造

(1)基本群と分岐被覆.難波誠は土橋宏康と共に,複素射影平面内の曲線の補空間,およびその曲線で分岐する有限ガロア被覆の基本群の実際的計算に,ひとつの方法をあたえ,それを用いて新しいZariski対の例をあたえた.(2)Epstein-Penner構成の一般化.秋吉宏尚と作間誠は,有限体積カスプ付き双曲多様体に対するものへ一般化し,凸核との関係を調べた.穴あきトーラス群に関しては,折り曲げ線層がEpstein-Penner分解を決定するであろうという予想を立て,和田昌昭,山下靖との共同研究により,いくつかの部分的解答と,コンピュータ実験を行った.(3)秋吉宏尚,宮地秀樹,作間誠は共同研究により,McShaneの等式の類似が穴あき曲面束に対して成立することを証明した.この公式は,カスプトーラスのモジュライをファイバー曲面上の本質的単純閉曲線の複素長を用いて表すものである.(4)穴あきトーラス擬フックス空間の実3次元切り口の描写.和田昌昭と山下靖は,穴あきトーラス擬フックス空間の実3次元切り口を描くコンピュータソフトを開発した.(1)基本群と分岐被覆.難波誠は土橋宏康と共に,複素射影平面内の曲線の補空間,およびその曲線で分岐する有限ガロア被覆の基本群の実際的計算に,ひとつの方法をあたえ,それを用いて新しいZariski対の例をあたえた.(2)Epstein-Penner構成の一般化.秋吉宏尚と作間誠は,有限体積カスプ付き双曲多様体に対するものへ一般化し,凸核との関係を調べた.穴あきトーラス群に関しては,折り曲げ線層がEpstein-Penner分解を決定するであろうという予想を立て,和田昌昭,山下靖との共同研究により,いくつかの部分的解答と,コンピュータ実験を行った.(3)秋吉宏尚,宮地秀樹,作間誠は共同研究により,McShaneの等式の類似が穴あき曲面束に対して成立することを証明した.この公式は,カスプトーラスのモジュライをファイバー曲面上の本質的単純閉曲線の複素長を用いて表すものである.(4)穴あきトーラス擬フックス空間の実3次元切り口の描写.和田昌昭と山下靖は,穴あきトーラス擬フックス空間の実3次元切り口を描くコンピュータソフトを開発した.(1)錐角π以上の錐多様体の研究.Jorgensenの方法を用いることにより(代表的なGenus1,1-bridge knotである)(-2,3,7)型Pretzel結び目補空間を底空間にもち,その解消トンネルを錐軸とする双曲的コーン多様体の連続族を錐角が0から2πの範囲で具体的に構成した.錐角がπ以下の錐多様体については,都合の良い様々な性質が成立することが証明されており,それらを用いることによりThurstonの軌道体幾何化定理が証明されていた.しかしながら錐角がπ以上となった時にどのような現象が起こるのかまだ殆ど何もわかっていない状況であるので,この具体例を手掛かりに錐角π以上の錐多様体に対する一般論を展開するのが今後の課題である.(2)3次元多様体上の向き保存周期写像の手術表示.向き保存周期写像fを持つ任意の有向閉3次元多様体Mは周期的絡み目Lのデーン手術により構成され,しかも周期写像fはLの周期性を与える周期写像が自然に誘導するものと共役であることを証明した.これは,任意の有向閉3次元多様体は3次元球面内の絡み輪のデーン手術により得られると言うWallaceとLickorishによる古典的結果の同変版といえる.この結果の応用として9交点以下の双曲的2成分絡み目補空間の全ての等長写像を"視覚化"した.Epstein-Pennerは有限体積のカスプ付き双曲多様体Mに対してミンコフスキー空間内における凸包構成を通してMの理想多面体分解を構成した.この構成を無限体積のカスプ付き双曲多様体に対するもにへ一般化し,様々な基本的性質を調べた.(2)カスプ付き双曲多様体に対する二つ凸包構成の比較.カスプ付き双曲多様体Mに対しては上述のミンコフスキー空間における凸包構成に加えて,極限集合の双曲空間の閉包における凸包構成が考えられる.3次元双曲多様体に対してはこの構成はMの凸核の境界の折り曲げ線層を定める.この二つの凸包構成を比較することにより,カスプ付き3次元双曲多様体のEpatein-Penner分解(の一般化)と折り曲げ線層の間には密接な関係があることを証明した.特に,穴あきトーラス群に関しては折り曲げ線層がEpatein-Penner分解を決定するであろうという予想を立て,いくつかの部分的解答とコンピュータ実験を行った.(3)(2)のアイデアを元にして,穴あきトーラス群に関するMcShaneの等式を精密化し,趣限集合の「幅」を穴あきトーラス上の単純閉曲線の複素線長を用いて表示する式を得た.(4)和田昌昭はコンピュータソフト「OPTi」を改良し,群のパラメータ空間の複素1次元切片,及びその擬フックス部分空間を画面に表示し,その中でパラメータを指定すれば対応する群のフォード領域,極限集合を描くことができるようにした.このソフトはクライン群の空間の性質を調べるための強力な道具となるだろうと期待されている.(1)McShaneの等式の精密化と一般化

作間誠は、秋吉宏尚,宮地秀樹,Caroline Seriesとの共同研究で、McShaneの等式の精密化と一般化を行った。すなわち、穴あきトーラス擬フックス群に関するMcShaneの等式を精密化し、極限集合の幅を穴あきトーラス上の単純閉曲線の複素線長を用いて表示する式を得ていたが、同じ等式が幾何学的有限な境界群に対しても成立することを証明した。さらに一般の穴あき曲面擬フックス群に関する等式へと一般化した。(2)コンピューターソフト「OPTi」の進化和田昌昭はコンピューターソフト「OPTi」を進化させた。すなわち、これまでのOPTiはフォード領域の2次元平面への射影しか表示できなかったが、コンピュータグラフィックスを用いて、フォード領域の3次元的な表示もできるように改良した。(3)有限分岐被覆の退化族難波誠は、高井真希との共同研究で、複素射影空間の有限分岐被覆の退化族の位相型を研究した。退化の中心ファイバーは、置換モノドロミーで決まるが、族の位相型は、置換モノドロミーとブレードモノドロミーの対で決まることを示した。(1)曲面束にたいするMcShaneの等式の類似の厳密な証明.Bowditchにより、双曲構造を持つ円周上の穴あきトーラス束のカスプトーラスのモジュラスを穴あきトーラス上の単純閉曲線の複素線長を用いて表示する公式が得られていた。作間誠はCaroline Seriesと共に、この公式を一般の(双曲構造を持つ)円周上の穴あき曲線束に対するものへ拡張できると予想していたが、秋吉宏尚、宮地秀樹との共同研究により、この予想が実際に成立することを証明した。証明の最後のステップで鍵となったものは、「双曲空間内のなめらかな曲線が、ある測地線との距離が点Pにおいて極大であるなら、その点Pにおける曲線の曲率はおおきい」という事実である。(2)穴あきトーラス擬フックス空間のコンピュータグラフィック描写。和田昌昭と山下靖は(複素2次元の)穴あきトーラス擬フックス空間の実3次元切り口を描くコンピュータソフトを開発した。(3)難波誠は土橋宏康と共に、複素射影平面内の曲線の補空間、およびその曲線で分岐する有限ガロア被覆の基本群の実際的計算に、ひとつの方法をあたえ、それを用いて新しいZariski対の例をあたえた。
看護基本技術の修得過程の効率化に関する研究

本研究は、看護基本技術の教授-学習過程にイメージ・トレーニングを導入し、技術修得過程の効率化を試みたものである。2年次生81名を対象に、基本技術の代表例として「無菌操作」を取り上げ、そのティーチング・ポイントを映像化したビデオ・テープを授業の前に視聴させ、自己学習の後教官によるチェック合格後に再び視聴させて、それぞれ生体反応(GSR)を測定した。その時同時にイメージ内容についての内省報告をとった。生体反応測定結果・内省報告・教官のチェック記録をもとに「無菌操作」技術の修得過程について検討した結果、以下の知見を得た。1.全員がビデオ・テープによるイメージ・トレーニングのみによって「無菌操作」の基本技術を修得できた。1回で実技チェックに合格した者は17名,最高チェック回数は6回(1名),最頻値は2回(29名)であった。2.ポイントを押さえた行動をとれた学生は、技術の具体的なカタチとその原理的な意味をつなげた立体的なイメージを描き得ていることがわかった。3.現象的なイメージだけで行動する学生もあったが、教官のチェックが立体的なイメージを描くコツをつかむきっかけになったことがわかった。4.技術修得前の内省報告では、患者の立場から傷の状態に関心を向け、技術については一連の行動として漠然と視聴した者が多く、修得後には看護者の立場から無菌操作の流れにそってチェック・ポイントを細かく見ていた。5.生体反応の現われ方、および生体反応と内省報告内容との連関には個人差が大きく、これらから技術修得状況の判定はできないことがわかった。6.教官のチェックを指導過程のなかに位置づけ、学生の行動とイメージの描き方の両面から技術修得レベルを評価する必要性を再確認できた。現在「無菌操作」の積み重ね学習として「褥瘡の手当て」「導尿」の教授-学習過程に同様の方法を実施しその結果を分析中である。
BSDFデータに基づく感性的質感の推定と表現

本研究では感性的質感に関する体系的な評価モデルを確立し,光学特性から感性的質感を推定したり逆に所望の感性的質感から必要な物理特性を特定しCG表現したりする技術を実現することを目指してきた.まず素材の印象と物理特性の関係を階層的に表現するための感性的質感評価モデルに関する研究では,織布のBSDFデータに対しPCAを行い,BRDFから3因子とBTDFから2因子を抽出した.これらはそれぞれ拡散反射成分,正反射成分,織り構造成分,拡散透過成分,正透過成分と解釈された.印象評価実験では,プレ実験を経て収集された柔らかい,軽やか,ふんわりした等14語を用いた評価結果を因子分析し,静止条件では薄厚感,ぼやけ感,なめらか感,ソフト感の4因子,動き条件では同様に3因子を抽出した.さらに感性価値要因に関する評価語には,美しい,高級感のある,上品な,清潔な,涼しげな,好き,素朴な,親しみのある等の11語を用い,印象評価要因および物理要因との関係を求め3層のモデルを構築した.印象要因層のない2層モデルを構成し相関関係を比較したところ,印象要因を介する3層モデルにおいて,より高い相関がみられた.本結果よりBSDFデータと印象や感性価値要因といった感性的質感との関係をモデル化でき,モデルをCG制作や質感推定に応用できるなど本方法の有効性を示すことができた.本方法は,実利用事例として化粧料,金属素材,インテリア材等の開発に用いられた.とりわけ化粧料の開発においては,前年度に引き続き,真珠の光学現象を段階的に変化させた複数の人の顔のCG画像に対して100名規模の実験協力者による評価を実施した.その結果「透明感」や「肌色の好み」等で個人特性との相関が見いだされた.本結果とCGシミュレーションを統合し,所望のベースメーク料のBSDF特性を特定し,実際にこのBSDF特性を持つ化粧料の開発に成功した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では感性的質感に関する体系的な評価モデルを確立し,光学特性から感性的質感を推定したり逆に所望の感性的質感から必要な物理特性を特定しCG表現したりする技術を実現することを目指している.素材感性モデルに基づくCGアニメーションの作成研究では,まず素材の印象と物理特性の関係を階層的に表現するための「素材感性モデル」を提案した.また織布の印象構造と力学特性および織り構造との関係性を明らかにした.これにより,直観的な見た目の印象から力学特性や織り構造を推定し,簡易にリアルな布のアニメーションを出力できること示した.応用としてデジタルカタログの作成などが考えられる.また布素材に固有の質感を再現する技術の1つとして,織布の蛍光特性に着目し, multi-band BRDF/BTDFによって蛍光特性を持つ織布固有の輝きや透け感を表現する方法を検討した.計測した蛍光スペクトルと励起スペクトルより蛍光色と強度を算出し,BTDF近似モデルと織布の織り構造のパラメータを用いて反射光と透過光を算出する.推定した太陽光スペクトルの下でのレンダリング結果では,計測した蛍光特性を持つカーテンは,蛍光特性を考慮しない結果と比較して,青色の成分が強くなっていることがわかる.このことから,蛍光特性が物体色に大きく影響を及ぼしていることが確認され,織布の高品質なCG表現に対する蛍光特性のシミュレーションの重要性を示すことができた.また真珠の輝きを化粧素材に応用する化粧料の開発では,まずCGシミュレーションを用いて真珠の光学現象(巻き感・にじみ感・きめ感など)を再現し,この光学現象を人の顔型の表面反射特性に適用し,さまざまな真珠の輝きを持つ化粧顔画像を作成した.さらにこれらの画像を用いて化粧素材としての印象評価(カバー力・なめらかさ・仕上がり感など)を行ったところ,真珠のにじみの光学現象と印象評価因子に関連があることがわかった.本研究では感性的質感に関する体系的な評価モデルを確立し,光学特性から感性的質感を推定したり逆に所望の感性的質感から必要な物理特性を特定しCG表現したりする技術を実現することを目指してきた.まず素材の印象と物理特性の関係を階層的に表現するための感性的質感評価モデルに関する研究では,織布のBSDFデータに対しPCAを行い,BRDFから3因子とBTDFから2因子を抽出した.これらはそれぞれ拡散反射成分,正反射成分,織り構造成分,拡散透過成分,正透過成分と解釈された.印象評価実験では,プレ実験を経て収集された柔らかい,軽やか,ふんわりした等14語を用いた評価結果を因子分析し,静止条件では薄厚感,ぼやけ感,なめらか感,ソフト感の4因子,動き条件では同様に3因子を抽出した.さらに感性価値要因に関する評価語には,美しい,高級感のある,上品な,清潔な,涼しげな,好き,素朴な,親しみのある等の11語を用い,印象評価要因および物理要因との関係を求め3層のモデルを構築した.印象要因層のない2層モデルを構成し相関関係を比較したところ,印象要因を介する3層モデルにおいて,より高い相関がみられた.本結果よりBSDFデータと印象や感性価値要因といった感性的質感との関係をモデル化でき,モデルをCG制作や質感推定に応用できるなど本方法の有効性を示すことができた.本方法は,実利用事例として化粧料,金属素材,インテリア材等の開発に用いられた.とりわけ化粧料の開発においては,前年度に引き続き,真珠の光学現象を段階的に変化させた複数の人の顔のCG画像に対して100名規模の実験協力者による評価を実施した.