hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖尿病性腎症進展への腎尿細管塩類輸送体遺伝子発現異常の関与の検討

2型糖尿病自然発症モデルであるdb/dbマウス及びコントロールのdb/mマウスの7、16週齢において、それぞれ腎臓を摘出してRNAを抽出。腎尿細管塩類輸送体のうちNKCC2(Na-K-2Cl共輸送体)、ENaC(アミロライド感受性上皮型Naチャネル)、TSC(サイアザイド感受性Na-Cl共輸送体)の各プライマーを作成してRT-PCRを行い、G3PDHとの比によりそれぞれ発現量の変化の有無を調べた。その結果、db/db糖尿病マウスで、7週齢、16週齢共に、対照群と比較してNKCC2遺伝子の発現増加を認めた。一方、ENaCとTSCに関しては7、16週齢共、それぞれ有意な発現変化を捉えることは出来なかった。NKCC2に関して、糖尿病性腎症としては、かなり早期にあたる7週齢で、すでに発現増加が見られている。この頃は、まだ組織学的変化は認めず、いわゆるhyper filtration(過剰濾過)が始まる時期である。このことから、糖尿病性腎症におけるhyperfiltrationにNKCC2遺伝子の発現増加による塩分再吸収の亢進が関与している可能性が示唆され、これが早期糖尿病性腎症の進行に関して促進的に作用する因子の一つである可能性が考えられる。変化の誘因と予想されるTGF-βとの関連については、現在までの検討において、発現量の変化に有意な相関は認めていない。なお、この結果については第46回日本腎臓学会学術総会において発表する。糖尿病自然発症モデルであるdb/dbマウス及びコントロールとしてのdb/mマウス16週齢の腎臓を摘出した後RNAを抽出。NKCC2のプライマーを作成し、定量した上記RNAをテンプレートとして半定量的なRT-PCRを行い糖尿病性腎症における尿細管での発現量の変化について検討した。コントロール群と比較してdb/dbマウス群でNKCC2 RNAの増加傾向を認めた。これに対し、NKCC2の発現増加が糖尿病性腎症の進展と実際に関連しているかについて確認する目的で、血糖は上昇しているが腎症には至らない7週齢のマウスを用いて実験を行ったところ、同様にdb/dbマウス群でのRNA量の増加が見られた。これは、当初想定していたTGF-βやhSGKの産生亢進による系ではなく、高血糖に基づく浸透圧の上昇や血糖の直接的な影響による変化の可能性も示している。このため、NKCC2のcompetitive RT-PCRやTGF-βの発現量の変化等の、さらに詳細な検討を加えている。他の塩類輸送体としてENaCのαサブユニットに対するプライマーを作成し、前述した手法を用いて実験を施行した。このpreliminaryな検討の結果もNKCC2に一致して糖尿病マウスにおいて発現増加傾向が見られている。また、16週だけでなく7週齢においても発現増加を認めており、こちらも現在実験を進めている。
癌抑制因子ATBF1の細胞内局在をバイオマーカーとする前立腺癌悪性度診断法の開発

最近、ATBF1異常は癌だけでなく、体内時計Circadian Function (Cell.2015)と深く関連し、1アミノ酸変異が、ヒトの肥満を引き起こす(Nat Genet. 2018)という驚くべき事実の報告が続いている。名古屋市立大学生理学・分子生物学教室との協力により、ATBF1発現がヘテロに欠落したノックアウトマウス(+/-)が作製され【(-/-)は胎児致死である】、飼育1年8ヶ月になるが、メス・オスともに、肥満と思われる体型異常が観察されるようになっている。肥満の組織学的変化の観察という新課題も出てきているが、現在ATBF1ノックアウトマウスでの全身の組織学的変化を検討中で、全身皮膚に異常な弛緩(コラーゲン異常を想定)を来すことが明らかになり、さらに全身血管のうっ血が観察されている。E18マウス検体(対照)、E18ATBF1 KOマウス検体は、名古屋市立大学、新潟労災病院でのATBF1染色、PDGFβレセプター染色も終了し、E18マウス全身血管に関して、血管外皮の厚さ、血管外皮のPDGFβレセプターの染色強度判定、うっ血の度合いの指標として血管内径の計測比較、末梢血管の血管構築異常によるうっ血の評価が目標となっている。観察の結果、E18ノックアウトマウスでは、E18対照マウスと比較して、全身特に肺、腎臓、肝臓、脳を中心に末梢血管でのうっ血が高度である事が判明している。詳細を見極めるために末梢血管構築の観察、比較を行ったが、特徴的な構築異常を見出す事が出来てない。現在、観察の方針を変更し、鬱血性心不全の原因を明らかにする事を観察目標と変更した。心臓(矢状断面)をE18対照、E18ヘテロマウス、E18ノックアウトマウスの全切片で、写真撮影を行い、すべてを比較して、心臓の構築(左右心房・心室構造)のどの部位に違いがあるのかを観察中である。当初、ATBF1の下流に位置するPDGFRβの発現異常のために血管構築の異常が起こり、全身のうっ血の原因となるはずだ。という結果を得る目標で観察をすすめてきたが、どうも、心不全が第一の原因で、全身のうっ血を惹起していると考えざるを得なくなってきている。従って、心不全がなぜATBF1のノックアウトマウスで起こっているのか?という問題を解決する方向に方向転換しているため。心臓の機能、心臓の解剖学的構築の判定、異常の発見が必須となってきている。循環器内科の研究者の協力を得ながら、研究を推進する予定である。前立腺癌悪性化へのATBF1関与に関する分子メカニズムの解明を目的とし、我々はATBF1のconditional KO mouseを作成中である。Cre-ERT2mマウスと交配して、タモキシフェンでCre酵素が核内に移行させる条件でloxP配列にはさまれたATBF1遺伝子を切り出すシステムを採用した。このシステムを利用することで、胎児期に死亡して成体での解析が困難だったATBF1-nullマウスの欠点を克服して、成体マウスで癌の浸潤や転移に関する実験が可能になった。ただしメスのマウスは性周期に応じエストロゲンの血中濃度が高くなるため、タモキシフェンで誘導した条件と同じ状況で、種々の臓器でATBF1が切り出される問題点がある。しかし、オスのマウスには性周期の問題が起こらないのでタモキシフェンによるATBF1の切り出し誘導実験は有効だと考えている。私たちが解析する前立腺癌の研究にはなんら支障は起こらない。ATBF1 Conditional KO mouseを活用することにより、前立腺癌の転移や浸潤の分子メカニズムについて詳細に検討を加えることができると考えている。現在、この作業中である。これらの作業の前段階として、胎児死亡してしまうATBF1-nullマウスが、どの様な経緯で胎児死亡するのかの解析を現在進行中である。ATBF1のWild typeマウスに比較して、(1)全身でのうっ血傾向を示し、(2)肺胞の生育が不完全であり、(3)成長(身長など)に遅延が認められる事を明らかにしているが、何故それらが起こるのかを明確に出来てないのが、現状である。ATBF1-nullマウスから得られたfibrobalastの培養などを通して、ATBF1がノックダウンされたときに変動する遺伝子を検索するなどの技術で、現在も検索を継続中である。Conditional KOマウスを作成後の研究の前段階として、ATBF1 WTマウスと胎児死亡するATBF1 nullマウスとの組織学的、生理学的な比較に難渋している。これをさし当たり明確にしたいのが、今後の研究に大いに寄与するという確信がその理由である。ATBF1 KO mouseにおけるCollagen type I, type IIIの発現解析(川口担当) :以前のP19細胞を使用し神経分化解析により、ECM related genesの発現がATBF1によってDown regulateされていること解った。今回研究途中で、ATBF1 KOマウスの全身うっ血の原因が、「心臓の筋・結合組織の脆弱性が原因か?」という新仮説が生まれた。この視点は今後の研究に重要ポイントになると考えた。

ゆえに研究予定に記載は無いが、我々は、心臓の血液拍出機能の低下の原因調査のために、心筋組織形成に大切とされるコラーゲン、特に繊維の強さ(弾力性・張力維持)に関与するとされるCollagen type I (mRNAはLog2 ratio, -4.7 down)、Collagen type III (-5.1 down)の免疫染色を実施する計画を立てた。両方抗体のうちAnti-Collagen type IIIに関しては、染色条件を決定する際に使用した対照のヒトの皮膚組織も、マウス全身組織も十分観察可能な染色性を実現することが出来た。しかしながら、Anti-Collgen type I抗体に関しては、ヒトの皮膚では簡単に染色性を得る事が出来たものの、マウス全身組織で染色性が得られないという問題に直面しており、現在この問題解決のため種々の方法を試行中。ATBF1のKOマウスは、胎児致死であったため、conditional KOマウスの作製を行った。しかしながら、ATBF1ヘテロマウス(+/-)は現在も飼育可能であり、飼育中の観察により、通常のマウスに比較して早期の死亡傾向や、肥満傾向が明らかになってきている。つまり、(1)なぜ早期に死亡するのか?原因は何か?(2)なぜ肥満を来すのか?組織像の特徴は何か?この2つの問題を早期に解き明かし、論文にする必要がある。最近、ATBF1異常は癌だけでなく、体内時計Circadian Function (Cell.2015)と深く関連し、1アミノ酸変異が、ヒトの肥満を引き起こす(Nat Genet. 2018)という驚くべき事実の報告が続いている。名古屋市立大学生理学・分子生物学教室との協力により、ATBF1発現がヘテロに欠落したノックアウトマウス(+/-)が作製され【(-/-)は胎児致死である】、飼育1年8ヶ月になるが、メス・オスともに、肥満と思われる体型異常が観察されるようになっている。肥満の組織学的変化の観察という新課題も出てきているが、現在ATBF1ノックアウトマウスでの全身の組織学的変化を検討中で、全身皮膚に異常な弛緩(コラーゲン異常を想定)を来すことが明らかになり、さらに全身血管のうっ血が観察されている。E18マウス検体(対照)、E18ATBF1 KOマウス検体は、名古屋市立大学、新潟労災病院でのATBF1染色、PDGFβレセプター染色も終了し、E18マウス全身血管に関して、血管外皮の厚さ、血管外皮のPDGFβレセプターの染色強度判定、うっ血の度合いの指標として血管内径の計測比較、末梢血管の血管構築異常によるうっ血の評価が目標となっている。観察の結果、E18ノックアウトマウスでは、E18対照マウスと比較して、全身特に肺、腎臓、肝臓、脳を中心に末梢血管でのうっ血が高度である事が判明している。詳細を見極めるために末梢血管構築の観察、比較を行ったが、特徴的な構築異常を見出す事が出来てない。現在、観察の方針を変更し、鬱血性心不全の原因を明らかにする事を観察目標と変更した。心臓(矢状断面)をE18対照、E18ヘテロマウス、E18ノックアウトマウスの全切片で、写真撮影を行い、すべてを比較して、心臓の構築(左右心房・心室構造)のどの部位に違いがあるのかを観察中である。当初、ATBF1の下流に位置するPDGFRβの発現異常のために血管構築の異常が起こり、全身のうっ血の原因となるはずだ。
パルス光連続変数エンタングルメントに関する研究

パルス光による連続変数エンタングルメントの生成技術の開拓を進めた。通信波長帯の実験では、リング干渉計を用いた安定なエンタングルメントの生成を実現し、生成したエンタングルメントが非分離性基準を満たしていることを時間領域のホモダイン検出により確認した。また、事後変位操作による量子状態転送の実証実験を行い、転送後の状態が古典限界を越える相関を持つことが確認された。高繰り返しのピコ秒パルスを用いた実験では、ホモダイン検出に用いる局部発振光の時間幅をパラメトリック増幅により短縮することにより、-4.5Bのスクイージングが観測された。また、エンタングルした2つのパルス光の直交位相振幅の測定を互いに4m離れた場所で行い、これらの測定結果がエンタングルメントの基準を満たすことを確かめた。この4mという距離は、パルス光の繰り返しの逆数と光速の積よりも大きく、2つの場所の測定を因果的に分離するのに十分な距離である。平成20年度は、主に、通信波長帯のパルス光源(繰返周波数5KHz以下)、および高繰り返し周波数(76MHz)のモード同期パルスレーザー(波長1064nm)を光源として用いた実験を行った。時間領域の検出とは、一つのパルスを一つのモードとして近似することが妥当な条件下で検出を行い、一つのパルスについて一つの直交位相振幅を測定するもので、通信波長帯エンタングルメントの時間領域の検出を実現したのは、我々の知る限りにおいて、本研究が初めてである。さらに、エンタングルペアの対応関係が明確であるという本実験の特徴、すなわち、ある一つのモードとエンタングルしているペアとなるモードを実験的に明確に分離して測定できるという特徴を生かして、事後変位操作による量子テレポーテーションの実証実験を行い、古典限界を上回ることを示すことができた。高繰り返しパルス光源を用いた実験は、パルス時間幅が7psecであり、パルス間隔が13nsecであるという特徴により、空間的に離れた2つの場所における測定を、因果的に分離することが容易である。本研究では、自作した高速ホモダイン検出器を用いて、従来よりも2桁程度高い繰り返しのパルス光に対して、時間領域で非分離性基準を確認し、さらに、2つの検出器を4m離すことにより、我々の知る限りで初めて、連続変数エンタングルメントを因果的に分離して実証することができた。この他、光ファイバーを通して量子状態を伝送する実験も行ったところ、過剰雑音の増加が見られた。今後、エンタングルメントの光ファイバー伝送を行うためには、過剰雑音の原因を明らかにし、低減する必要がある。本研究の目的は、パルス光による連続変数エンタングルメントの生成技術の開拓を進めること、そして、因果的な分離と高検出効率の2つの条件を同時に満たすエンタングルメントを実現することである。平成21年度は、通信波長帯のナノ秒のパルス光を用いた実験と、高繰り返しのピコ秒パルス光を用いた実験において、エンタングルメントの質の改善に取り組み、様々な知見を得ることができた。通信波長帯の実験では、バルク型の非線形結晶を用いることで、パラメトリック増幅のための励起光を4倍程度に高出力化することができた。しかしながら、これを用いたスクイージングは導波路を用いた以前の数値よりも劣り、従来からバルク結晶を用いていたピコ秒の実験とほぼ同じ数値が得られた。導波路とバルクの違いは、励起光のパルス時間幅にあり、導波路では内部変換効率が100%に近づくために、励起光のパルス幅が元のレーザーと同程度になるのに対し、バルク型結晶では、変換効率が強度に比例するために、元のレーザーのルート2分の一程度となる。この違いがスクイージングに影響を与えるのは、スクイーズ光とLO光のパルス幅の関係であり、励起光のパルス時間幅が短いと、LO光のパルスの方が時間幅が長いためにスクイーズの度合いが小さな部分を測定してしまうためと考えられる。すなわち、スクイーズ光とLO光のパルス時間幅の関係が決定的な影響を与えていることが示唆された。モードフィールド径の大きな光導波路を用いた励起光の高出力化は、以前よりも優れた結果を得ることはできず、これは導波路長が長いためであると考えられる。ピコ秒パルスを用いた実験では、対称性が良くなるように光学系を新たに組みなおし、エンタングルメントの大きさに与える影響を調べた。

これらの実験より得られた知見は、エンタングルメントの生成技術の開拓に資するものであり、平成22年度の研究に活用することにより、ループホールフリーのエンタングルメントの実現につながるものである。昨年度までに、高繰り返しピコ秒レーザーを光源とし、周期分極反転したLiNbO_3光導波路中のパラメトリック過程によりエンタングルパルスを発生し、因果的に分離するのに十分な距離を離した測定を実現することができた。ただし、測定されたエンタングルメントは、2つの場所の状態が直積で表すことができないという非分離性基準は満たしていたが、局所実在論と量子力学の不適合性を示すEPR基準を達成することは出来ていなかった。そこで、本年度は、エンタングルメントの質を高めEPR基準を満たすことができるよう、スクイージングを改善するための研究を行った。そして、ホモダイン検出に用いる局部発振光のパルス時間幅を制御することで、真空雑音の圧搾を大きく改善することができた。具体的には、パラメトリック増幅により、局部発振光のパルス時間幅を短くした。パラメトリック増幅は、位相に敏感な増幅であるため、基本波とパラメトリック増幅の励起光となる第2高調波の相対的な位相差が安定するように、これらが同じ光路を通る光学系を用いた。このとき、基本波と第2高調波のパルスの相対的な遅延時間を制御できるように、偏光ビームスプリッタと波長板、鏡で構成される簡便かつ安定な遅延時間制御用光学系を考案して用いた。これは、パラメトリック増幅の特性が遅延時間に敏感に依存することが分かったためである。ホモダイン検出の効率を測定される量子雑音の増減の非対称性からホモダイン検出の効率を見積もったところ、大きく向上したことを確認することができた。ピコ秒パルスに対する波形整形に成功したのは本研究が初めてである。測定された量子雑音は、真空の雑音よりも-4.5dBも小さくなった。この値はEPR基準を達成するために十分なものであり、我々の知る限りにおいて、因果的な分離に有利なモード同期レーザーの実験では最良であり、また、周期分極光導波路を用いた実験としても最良の値である。
ソリッドイマージョン蛍光顕微画像計測法

まず、作製するソリッドイマージョンレンズ(SIL)の精度を知るために、加工誤差や試料への密着度による収差の分解能への影響、検出効率について理論的な検討をスカラー理論に基づき行った。そのうえで、直径約1mm屈折率約1.6のガラスボールレンズを研磨加工してSILを作製した。高い空間分解能を正確に評価するため、色素分子をドープした2000-20nm径のポリスチレン徴小球や蒸着金属薄膜エッジを標準試料とした分解能測定を試みた。その結果、分解能の向上のみならず、検出効率の著しい向上が確かめられた。これを理解するために、誘電体界面上やその近傍に存在する分子からの双極子放射過程を物理的に考察し、実験結果の解釈を得た。さらに、顕著な改善効果を確認するため、直径約1mm屈折率約1.8のガラスボールレンズを研磨加工してSILを作製する事を試みたが、ガラスの材質の違いから、研磨がより困難であることがわかった。研磨業者と打ち合わせを行いながら、完璧ではないが、予備実験可能なレンズの作製までを行うことが出来た。今後、サファイアなど他の材質のレンズの試作を予定しているが、研磨法の改善が必要である。新しいレンズを用いた分解能と検出効率を確かめる実験が現在進行中である。
社会階層構造と教育機会の格差に関する実証的研究

本研究の目的は,日本社会の階層構造がどのように形成されているかを精緻に分析したうえで,教育における格差の現状および格差のメカニズムを明らかにすることである。そのための基礎的な分析として,平成30年度は,社会階層の中心的な変数である教育と職業がどのように関係しているのか,またその関係は時代を通してどのように変化してきたのか,などについて検討した。具体的には,2015年までの「社会階層と社会移動全国調査(SSM調査)」データの蓄積を用い,教育と職業の関連の長期的趨勢を検討した。その結果,次のことが明らかとなった。第1に大卒者は専門職従事率が維持されるなど,その職業構成は安定的であったのに対し,高卒者は事務職が減少し熟練職や半熟練・非熟練職に集中するなど変化が大きかった。第2に,大卒者においては1961-70年生まれ以降,職業キャリアの中盤で管理職への到達が困難化した。高卒者は職業キャリアの初期段階からブルーカラー職に就く傾向が顕著になった。第3に,学歴間の相対的格差は出生コーホート間で維持されていたが,その内部では若年時の学歴間格差が1960-70年代の教育拡大を経験した世代で縮小していた。ただし, 1990年代以降に大学進学を迎えた世代ではそうした学歴差の縮小はみられなかった。次に,高等教育進学における格差を検討するために,高校生とその母親を対象とした調査(「高校生と母親調査,2012」およびその追跡調査)を用い,複数の出身階層変数と進学および奨学金利用との関係を分析した。その結果,文化資本が多く経済資本が少ない階層において奨学金を利用した進学が多い傾向にあることなどが明らかとなった。これらの結果をもとに,研究会等での報告を行うとともに論文の執筆を進めた。研究会等での報告やそれを踏まえた論文執筆・発表などを行っており,概ね当初の計画通り進んでいると考える。これまでSSM調査データの分析を中心として,教育と職業との関連などについて検討してきた。今後は,他のデータの分析にも着手し,社会階層構造の変容を追うとともに,そのことが教育機会の不平等にもたらす結果を吟味し,格差のメカニズムの実態に迫る。研究成果については学会で報告し,論文の執筆を進める。当初予定額との差額が生じたのは,物品購入額が予定をやや下回ったこと,学会報告を次年度に追加したために支出を抑えたことによる。したがって,次年度は学会報告および社会階層と教育関連の文献の購入のために研究費を使用する予定である。
二硫化銅ガリウムのクロライドMBE成長

原料にCuCl、Ga、Sを用いたクロライドMBE成長法により、CuGaS_2をGaAs(100)基板上にエピタキシャル成長させた。CuCl原料から発生するHClやCl_2などのエッチングガスが、良質な結晶を成長させる上で大きな問題となっていたが、塩化物原料であるCuClの供給を最適制御して成長させることで、良質のc軸エピタキシャル薄膜が得られた。CuCl/Ga供給比の最適値は1より若干低めのGa過剰条件であった。窒素雰囲気成長と水素雰囲気成長を比較すると、後者の成長の方が、CuClの過剰供給の影響を顕著に受けた。これは、水素がCuClの分解反応を促進させるためと考えられる。水素は基板表面のエッチングも促進させ、結晶性を悪化させる。PLスペクトルでは、Ga過剰では、赤色発光(1.85eV)が観察され、CuCl過剰では黄色発光(2.15eV)が見られた。アンドープ結晶は抵抗率38×10^4Ω・cmのp形伝導を示し、CuCl/Ga供給比が0.20.9の範囲でほぼ一定であった。CuCl供給過多では結晶性低下に伴い、低抵抗化する傾向が認められた。CuCl/Ga供給比を制御しながらZnをドープすることにより、結晶性を悪化させることなく抵抗率が10Ω・cm以下のp形伝導が達成された。この低抵抗は、Ga格子点にZnが導入されて発生したアクセプタによるものである。Znドープ結晶のPLスペクトルでは、Ga過剰で約2.4eV、CuCl過剰で約2.3eVの発光を新たに観測した。これらは、ドナーアクセプタペア発光である。また、Snドーピングにより、0.1Ω・cm以下のp形低抵抗の結晶が得られた。三元化合物であるCuGaS_2の高品質エピタキシャル膜の成長に重要な原料供給の精密製御を可能にするクロライドMBE装置を製作した。原料物質はCuCl、Ga、Sで、それぞれの蒸気がクヌーセン形原料セルから10^<-4>Torrの高純度水素あるいは窒素ガス雰囲気中に供給される。原料温度はCuCl=205235°C、Ga=850°Cである。S温度は制御困難で、いおう過剰供給になっている。基板にはGaAs(100)面を用い、温度は600650°Cである。GaAs(100)面上のCuGaS_2エピタキシャル成長では従来a軸成長の混在が問題であったが、本方法で成長した試料ではCuGaS_2(200)X線回折ピークは検出されず、良好なc軸エピタキシャル成長が確認された。CuCl温度が205225°Cのとき鏡面成長が得られた。成長速度ははCuCl供給量とともに増加し、5595nm/hであった。CuGaS_2(004)X線回折ピークの強度と半値幅は、CuCl温度が220225°Cのときそれぞれ最大、最小となる。このときCu/Ga供給比はほぼ1である。成長膜中のCu/Ga比はCu/Ga供給比で制御されることをXMA測定で確認した。Cu/Ga比が1のとき励起子発光が観測された。本クロライドMBE法はCaGaSe_2にも適用可能で、GaAs(100)基坂上へのc軸エピタキシャル成長と禁制帯幅近傍発光を確認した。1.アンドープCuGaS_2の抵抗率制御CuCl/Ga供給比によって成長結晶の抵抗率を制御した。S原料は過剰供給である。基板にはGaAs(100)を用い、成長温度は650°Cである。

CuCl/Ga供給比が0.21.0にわたって、抵抗率は58×10^4Ω・cm程度のものが得られた。これらの試料の伝導形はp形であり、電気伝導の温度依存性の活性化エネルギーは0.2eV程度であった。2.Znドーピングによる抵抗率制御成長時にZnビームを供給してZnドープCuGaS_2を作成した。CuCl/Ga供給比=0.60.8においてZnセル温度を140190°Cに変化させることにより、10^310^1Ω・cmのp形結晶を得た。ZnドーピングはCuCl/Ga供給比に依存する。Zn温度140160°Cの場合、CuCl/Ga供給比=0.350.75の変化に対応して抵抗率は5×10^32×10^2Ω・cmと変化した。この結果から、ZnはGa位置にはいってアクセプタになると思われる。Zn温度が170190°Cの場合にはCuCl/Ga供給比が上の範囲で変化しても抵抗率は10^1Ω・cm程度でほぼ一定であった。抵抗率の温度変化の活性化エネルギーは0.2eV程度であった。
多項式PELL方程式の解と連分数素因数分解アルゴリズムの研究

2003年,D=A^2+2C, A/C∈Q[x]のとき,私たちは多項式Pell方程式X^2-DY^2=1が整数係数解をもつための必要十分条件を証明した.A/C∈Q[x]という条件を外すと,多項式Pell方程式は途端に難しくなり,散発的な結果しか知られていない.そこで,科研費補助金を用いてWebb教授の協力を得ながら,A/C【not a member of】Q[X]の場合についての研究を行った.まず,Dが4次の整数係数モニック多項式のときに,√<D>の連分数展開には,周期3のものがないことを示した.残念ながら,ここで用いた議論は拡張性がなく他の周期に用いるには別のアイデアが必要となった.次に,私たちは,連分数展開で現れる部分商を計算するための式を解くことによって得られる有理点の位数とX^2-DY^2=C(C:定数)を満たすXの最少次数との間には関連があることを示した.さらに,多項式Pell方程式が自明でない解をもつための必要十分条件は√<D>の連分数展開の周期が偶数であることを示した.有理点の位数はMazurにより,12以下であることが知られているので,この2つのことから,多項式Pell方程式が自明でない解をもつための必要十分条件は√<D>の連分数展開の周期が2,4,6,8,10,14,18,22の8個の場合だけであることを示した.最後に,周期が4の場合について,多項式Pell方程式は自明でない整数係数解を持たないことを示し,残りの周期6,8,10,14,18,22についても,多項式Pell方程式が自明でない整数係数解をもたないことを推測するに至った.2003年,D=A^2+2C, A/C∈Q[x]のとき,私たちは多項式Pell方程式X^2-DY^2=1が整数係数解をもつための必要十分条件を証明した.A/C∈Q[x]という条件を外すと,多項式Pell方程式は途端に難しくなり,散発的な結果しか知られていない.そこで,科研費補助金を用いてWebb教授の協力を得ながら,A/C【not a member of】Q[X]の場合についての研究を行った.まず,Dが4次の整数係数モニック多項式のときに,√<D>の連分数展開には,周期3のものがないことを示した.残念ながら,ここで用いた議論は拡張性がなく他の周期に用いるには別のアイデアが必要となった.次に,私たちは,連分数展開で現れる部分商を計算するための式を解くことによって得られる有理点の位数とX^2-DY^2=C(C:定数)を満たすXの最少次数との間には関連があることを示した.さらに,多項式Pell方程式が自明でない解をもつための必要十分条件は√<D>の連分数展開の周期が偶数であることを示した.有理点の位数はMazurにより,12以下であることが知られているので,この2つのことから,多項式Pell方程式が自明でない解をもつための必要十分条件は√<D>の連分数展開の周期が2,4,6,8,10,14,18,22の8個の場合だけであることを示した.最後に,周期が4の場合について,多項式Pell方程式は自明でない整数係数解を持たないことを示し,残りの周期6,8,10,14,18,22についても,多項式Pell方程式が自明でない整数係数解をもたないことを推測するに至った.連分数展開の理論で最も基礎的なものは,Lagrangeの定理と呼ばれるもので,実数の正則連分数展開はその実数が2次の無理数ならば必ず循環するというものである。この理論は,連分数展開を2次の無理関数に拡張した場合,基本体が有限体ならば,成り立つことがArtinによって示された。連分数展開とPell方程式の関係は,古くから知られており,私たちの研究テーマの1つである多項式Pell方程式の解の構造の解明には,有理数体上での連分数展開を用いる必要がある。そこで,有理数体上での連分数展開について研究を行っていたところ,有理数体上では,循環でない正則連分数展開が存在するのではという推測に至り,昨年の4月から解明を行ってきた。その結果,2次の無理関数x/√<x^2+ux+v>は,u,vがある条件を満たすとき,その連分数展開は循環しないことを示すことができ,現在,論文の投稿の準備をしている.また,この結果がもっと単純な無理関数√<x^4+ax^3+bx^2+cx+d>でも成り立つのかという問題が生じた。私たちのこれまでの研究でD=x^4+ax^3+bx^2+cx+d=A^2+2C,ただしA/C∈Z[x]の場合は,連分数展開は周期2で循環することが分かっている。そこで,循環するのではという視点に立って,まず,周期3の循環があるのかを調べた。その結果,無理関数√<x^4+ax^3+bx^2+cx+d>はどんなa,b,c,dでも周期3で循環することは無いことを証明することができた。

一方,コンピュータを用いて循環する場合があるかを調べるため,プログラムを作成し,プログラムを走らせたところ,周期4,6,10の場合があることが分かった。これらは,全て偶数の場合であり,奇数の周期を持つ場合は無いのではと推測に至り,来年度はこのことを含めて解明していく。本研究では,多項式Pell方程式の解についての研究を,有理数上での1/xに関する形式的ローラン級数からなる体において連分数展開を定義し,連分数展開の周期を用いて行った.その結果,Dが整数係数モニック多項式の場合,多項式Pell方程式は,その平方根の連分数展開の周期が偶数のときに有理数係数多項式解を持つことを示すことができた.さらに,この結果は必要十分条件であることを示すこともできた.次に,多項式Pell方程式の自明でない解の中から,次数の最も低い解を最小解とし,Dを4次のモニック多項式とすると,最小解の次数とDの係数から作る有理点の楕円曲線上での位数との間に密接な関係があることが分かった.Mazurの定理より最小解の次数は2,3,4,5,6,7,8,9,10,12のどれかであることが示せた.ここで,最小解の次数から得られる連分数展開の周期を詳しく調べると,連分数展開の周期は1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,14,18,22のどれかであることが示せる.すでに,周期1,2の場合については,研究を終えているので,周期3の場合についての研究を行った結果,Dが4次の整数係数モニック多項式の場合,周期が3の連分数展開は存在しないことを示した.これより,Dが4次の整数係数モニック多項式の場合には周期が奇数の連分数展開が存在しないのではとの推測に至り,多項式Pell方程式が有理係数解を持っための必要十分条件は,連分数展開の周期が2,4,6,8,10,14,18,22の場合であること示し,これらの結果を論文として発表した.
多因子疾患の要因としてのインプリント遺伝子の網羅的探索:cSNPを利用したアプローチ

本研究は、インプリンティングという哺乳類に特異的な遺伝子発現機構に着目し、多因子性疾患にはしばしばインプリンティングの効果が見られ、それが従来の連鎖解析的アプローチによるこのような遺伝病の責任座位の特定を困難にしている一因でもあることから、インプリント遺伝子を我々が独自に開発したアレリックメッセージディスプレー(AMD)法を用いて組織的に明らかにし、究極的には、検出した遺伝子群のマッピング及び機能解析によりこのような多因子性疾患の原因の解明と治療を目指すものである。我々は、多数の転写物のcSNPsなどの多型情報を一度に視覚化しかつそのアレル別発現状況から網羅的にインプリント遺伝子を検出する独自のアレリックメッセージディスプレー(以下AMD)法を考案し、更に2系統のマウス及びそれらを交互に交配して得たF1にAMDを適用することで多型性転写物の発現状況が両アレル性であるか単アレル性であるかを視覚化するという新規のインプリント遺伝子検索法を開発し、実際にAMDによるスクリーニングで疾患重要責任座位にいくつかの遺伝子を同定することで、その有効性を実証してきた。今回我々は、ミトコンドリア遺伝子による多型を完全に排除する目的で、このAMD法に核移植マウスを適用し、こうして開発した改良型AMDを用いることにより、あらゆる組織すなわち脳、十二指腸、心臓、腎臓、肺、肝臓、骨格筋、卵巣、子宮、脾臓、精巣、膵臓を用いて数万バンドをサーベイし、ややleakyなインプリント遺伝子も含め現在のところ母性発現遺伝子30と父性発現遺伝子14の合計44のインプリント遺伝子を同定する事が出来た。現在これらを解析中である。
古典フルテキストデータベース作成のための古典原本の光学的自動入力に関する研究

古典原本へOCRを適用する際に問題となる画像雑音の処理アルゴリズムの開発を行った。本研究の特色は色彩情報を利用した点にある。研究は単年度計画であったため、研究設備の整備と色彩情報の利用可能性についての基礎実験が中心となった。実験の資料は白色系の和紙に黒色系の墨で書かれた古典原本、画像処理の対象は「裏写り」と「朱書き」の除去に限定した。実験結果の概要は以下の通りである。(1)古典原本イメージの色彩情報:カラーイメージスキャナ(100dpi,RGB各256諧調)で取り込まれた各ピクセルデータをRGB表色系へ展開し資料の色彩構造を考察した。これより、(a)多くのピクセルは直線R=G=Bの周辺に分布する、(b)朱書きのような特殊な色のピクセルは(a)とは異なった位置に分布する、(c)RGBの各輝度分布は2峰性を示す、ことが分った。(2)領域の分解:和紙と文字の分離は上記(c)の性質よりRGB各々に対して判別しきい値選定法を適用することにより達成できた。また(a)及び(b)の性質より同手法で「朱書き」部分の分離も可能であった。しかし、本法では、(a)「表文字」の周辺部が脱落する、(b)和紙と「裏文字」の分離が不十分、という問題点があった。そこで、教師情報なし判別法の一法であるクラスター分析を適用して分離精度の向上をこころみた。本法ではある程度の分離精度の改善を得たが、(a)計算コストが高い、(b)画一的な手法やパラメータの適用では多様な古典原本に対処できない、などの問題点も明確になった。以上の基礎実験から、古典原本の画像雑音処理に色彩情報の利用が有効であることが確認された。今後は、より低コストな大域的領域分割法の開発と、分割された領域周辺の局地的情報を利用した分割精度の向上が課題である。本研究の特色は色採情報を利用した点にある。研究は単年度計画であったため、研究設備の整備と色採情報の利用可能性についての基礎実験が中心となった。(1)古典原本イメージの色採情報:カラーイメージスキャナ(100dpi,RGB各256諧調)で取り込まれた各ピクセルデータをRGB表色系へ展開し資料の色採構造を考察した。これより、(a)多くのピクセルは直線R=G=Bの周辺に分布する、(b)朱書きのような特殊な色のピクセルは(a)とは異なった位置に分布する、(c)RGBの各輝度分布は2峰性を示す、ことが分かった。

本法ではある程度の分離精度の改善を得たが、(a)計算コストが高い、(b)画一的な手法やパラメータの適用では多様な古典原本に対処できない、などの問題点も明確になった。以上の基礎実験から、古典原本の画像雑音処理に色彩情報の利用が有効であることが確認された。今後は、より低コストな大域的領域分割法の開発と、分割された領域周辺の局地的情報を利用した分割精度の向上が課題である。
レーザーコンプトン散乱による生体観測用卓上軟X線顕微鏡の開発

本研究は、高品質電子ビームと高出力レーザーによるレーザーコンプトン散乱を用いて軟X線を生成させ、システムのコンパクト化、安定化、X線収量増加、撮像方法の研究を行い、生体観測用卓上軟X線顕微鏡の開発を目指すものである。16年度にコンパクト化に成功しており、本年度はまず、安定な軟X線生成を行うため、位相フィードバック回路を開発し、時間同期システムを向上させ、1ps以下の安定度を得た。また、位相安定化により、電子ビームのエネルギー安定度も向上し、電磁石による集束時の空間ジッターも改善され、空間的安定化にも成功した。また、軟X線の収量増加に関して、電子ビームのエミッタンス向上、及びフラッシュランプ励起によるレーザー増強を行なった。特に、電子ビームのエミッタンスについては、フォトカソードへのレーザー入射方法を3パターン検討、スリットスキャン法によって精度良く測定することで、「プロファイル整形+斜入射」法を確立し、2倍以上のエミッタンス向上に成功した。今後、光学遅延装置のエネルギー損傷閾値の問題を克服(材質やコーティングを工夫)することで、1桁以上のX線収量増加が見込まれる。X線撮像に関して、まず、化学増幅型フォトレジスト法を検討し、露光方法にプレ照射法を用いることによって、従来のフォトレジスト(PMMA等)に対し、1桁以上の高感度化に成功した。同時に、軟X線CCD法を検討し、計算機による可視化システムを構築、バックグラウンド測定まで行うことに成功した。今後は、バックグラウンドを軽減することにより、'実際の軟X線による撮像を行なっていく。以上、本研究により、安定な卓上軟X線源は実現され、更なる収量増加は必要だが、将来的には、高感度レジストを用いた分解能数nmでの撮像や、軟X線CCDによるリアルタイム撮像によって、生体観測用顕微鏡としての実現性は十分可能であると言える。本研究は、レーザーフォトカソードRF電子銃システムにより生成した高品質電子ビームとNd : YLFレーザーによるレーザーコンプトン散乱を用いて『水の窓』領域の軟X線を発生させ、卓上軟X線源としての小型化、安定化、高輝度化を行い、生体観測用軟X線顕微鏡への応用を目指すものである。実際の実験では、エネルギー約4.6MeV、パルス幅約10ps(FWHM)の電子ビームと波長1047nm、パルス幅約10ps(FWHM)のNd : YLFレーザーを約20度の角度で衝突させ、レーザーコンプトン散乱により約370eV『水の窓領域』のピコ秒軟X線パルスを生成実験を行った。この実験では、直径数10数100μm、パルス幅10ピコ秒(3mm)程度の電子ビームとレーザーとの衝突であるため、空間的・時間的同期が極めて高い精度で要求される。そのため、衝突点には独自に開発した片面アルミ蒸着のピンホール付石英ガラス同期モニターを電子ビームに対し約35度の角度で挿入し、電子ビームのチェレンコフ光とレーザーを同時に、同じ光検出器で測定することにより、高い精度での衝突に成功している。更には、電子ビーム励起用レーザー(262nm)の基本波(1047nm)を衝突用レーザーとして用いることにより、X線生成の安定化、X線源の小型化(2×2m^2)に成功している。そして、高輝度化を行うため、付加的なフラッシュランプ励起レーザー増幅装置を製作し、これまで約2×10^4photos/pulseのピコ秒軟X線パルスの生成に成功している。今後は、生成した軟X線とX線CCDを用いた固体サンプルのラジオグラフィーを行っていく。さらには、高感度レジスト材とAFM(分子間力顕微鏡)を用いた撮影法の研究も進めており、生体試料のラジオグラフィー及び、ナノメートルの分解能を持った軟X線顕微鏡の開発を目指していく。

以上、本研究により、安定な卓上軟X線源は実現され、更なる収量増加は必要だが、将来的には、高感度レジストを用いた分解能数nmでの撮像や、軟X線CCDによるリアルタイム撮像によって、生体観測用顕微鏡としての実現性は十分可能であると言える。
漫画画像を対象としたコンテンツ解析に関する研究

交付申請書の「研究の目的」において,本研究にて扱うテーマとして,局所特徴量による解析,深層学習による特徴量抽出ならびに解析,テキストに基づく解析,読者の視点情報に基づく解析の4つを挙げた.これらのうち,H28年度には読者の視点情報に基づく解析の成果を発表し,H29年度には深層学習による特徴量抽出によって漫画のストーリーを記述する特徴量を得る手法を発表した.H30年度では,H29年度に発表した手法をさらに進めたものを国際会議DAS2018にて"Comics Story Representation System Based on Genre"と題して発表した.深層学習による特徴量抽出というカテゴリでは,漫画中のキャラクターの顔ランドマーク(目鼻口,輪郭などの位置情報)を推定する手法の開発し,得られた顔ランドマークを使って口パク動画を作成できることを確認した.さらに,学習向け漫画などを含む様々なジャンルの漫画を読んでいるときの読者の読書行動(心拍・発汗・姿勢・目の動きなど)を計測した上で興味に関する正解データを提供してもらうことによって,読書行動と読者の興味データを含む小規模なデータセットを作成した.このデータセットに基づいたコンテンツ解析手法については,2019年9月に開催されるGREC2019やHDI2019に投稿予定である.研究を推進するために,漫画画像を対象とした研究全般を扱う国際ワークショップMANPU2019を企画し,General co-Chairとして参加した.このワークショップは,国際会議MMM2019のサテライトワークショップとして2019年1月にギリシアのテッサロニキにて開催した.交付申請書の「研究の目的」において,本研究にて扱うテーマとして,局所特徴量による解析,深層学習による特徴量抽出ならびに解析,テキストに基づく解析,読者の視点情報に基づく解析の4つを挙げた.漫画中のキャラクターの顔領域を入力として深層学習を適用し,キャラクターの感情識別をする手法の開発も進めたものの,感情ごとに識別精度が大きく異なるという結果であった.しかしながら,キャラクターの感情を顔領域だけでなく,そのキャラクターの台詞テキストも含めて判断することによって,顔が示す感情と台詞が示す感情の不一致なども含めて,より高度なコンテキストを識別できるのではないかと研究を進めている.さらに,当初の計画では想定していなかったが,E4リストバンドなどのウェアラブルデバイスを用いて,心拍や発汗状況など読者の身体情報を計測して,読者の興味を解析する研究にも着手している.読者ごとに大きく異なる興味の傾向を身体情報によって解析することによって,読者に応じたサービスの提供が可能となるだけでなく,興味の傾向によって差異が生じる視点情報の正規化への利用も期待できる.研究を推進するために,漫画画像を対象とした研究全般を扱う国際ワークショップMANPU2016を企画し,Program co-Chairとして参加した.このワークショップは,国際会議ICPR2016のサテライトワークショップとして,2016年12月にメキシコのカンクンで開催した.読者の視点情報に基づく解析:半自動化手法ではあるものの,読者の視点情報に基づいて漫画画像中の台詞テキストや注目領域を抽出することが可能であることを示せた.この手法は,興味の傾向などの読者間の差異を考慮せず,読者の視点情報を統計処理している.E4リストバンドなどのウェアラブルデバイスを用いて読者の興味の傾向を推定する手法を開発したが,興味の傾向の推定精度が読者ごとに大きく異なる結果であったため,どのような要素がそういった差異に関与しているのか調査を進める必要がある.深層学習による特徴量抽出ならびに解析:漫画キャラクターの顔領域を入力,そのキャラクターの感情を出力として深層学習を適用し,キャラクターの顔領域から感情を推定する手法を開発した.その結果,感情ごとに識別精度が大きく異なることが分かった.この原因の一つには,利用可能なデータの枚数が感情ごとに大きく異なることが挙げられるため,データセットの整備も含めて対処する必要がある.局所特徴量単体に基づいた手法よりは精度が高いことを確認できているが,組み合わせて精度が向上するかはまだ検証できていないため,それについても調査が必要である.テキストに基づく解析:手始めとして,日本語評価極性辞書を用いて台詞のpositive/negativeを判定し,キャラクターの顔領域を入力とした感情推定結果と組み合わせて,シーンの状況推定に利用できないかを調査した.また,台詞と表情が一致/不一致しているときに表情の描かれ方の違いなどから顔領域を入力とした感情推定に影響がないかについても調査を続けている.交付申請書の「研究の目的」において,本研究にて扱うテーマとして,局所特徴量による解析,深層学習による特徴量抽出ならびに解析,テキストに基づく解析,読者の視点情報に基づく解析の4つを挙げた.これらのうち,読者の視点情報に基づく解析の成果をH28年度に発表した.H29年度には,深層学習による特徴量抽出によって漫画のストーリーを記述する特徴量を得る手法を提案し,11月の国際ワークショップMANPU2017にて"Comic story analysisbased on genre classification"と題して発表した.この発表内容をさらに進めたものについてH30年度4月にオーストリアで開催される国際会議DAS2018に投稿し,査読の結果採択され,発表を予定している.深層学習による特徴量抽出というカテゴリでは,漫画中のキャラクターの顔のランドマーク(目鼻口,輪郭などの位置情報)を推定する手法の開発を進めている.これがある一定の精度で実現すれば,漫画のキャラクターの顔をアニメーションさせることによって,感情表現の幅を広げることができる.研究を推進するために,漫画画像を対象とした研究全般を扱う国際ワークショップMANPU2017を企画し,General co-Chairとして参加した.このワークショップは,国際会議ICDAR2017のサテライトワークショップとして,2017年11月に京都で開催した.

ICDAR2017自体は京都テルサにて開催されたが,近くに京都国際マンガミュージアムがあったため,MANPU2017は前半を京都テルサで開催し,後半を京都国際マンガミュージアムで開催した.なお,MANPU2017の開催費用はICDAR2017からの補助で賄った.深層学習による特徴量抽出ならびに解析:深層学習によって漫画の各ページがどのようなタイプのシーンなのかをクラス分類し,得られたクラスの系列によって漫画のストーリーを記述する手法を提案した.これに伴い,漫画を対象とした研究に利用できるデータセットManga109に含まれる36種の漫画に対して各ページがどのようなタイプのシーンなのかを人が手でラベル付けした,Ground Truthを作成した.このGround Truthについては,H30年度4月に開催される国際会議DAS2018での発表の後に公開予定である.それ以外にも,深層学習を用いて漫画のキャラクターの顔のランドマーク(目鼻口,輪郭などの位置情報)を推定する手法の開発も進めている.すべてに対応することはまだ難しいが,正面顔や少し斜めの顔については一定の精度でランドマークを検出でき,他の動画で話している人の口の動きを漫画キャラクターに実行させられることを確認している.テキストに基づく解析:漫画の1コマ内のキャラクターの表情と台詞を対象とした解析によって,表情を解析しただけでは分からない物語上のニュアンスを検出し,コンテンツの解析に利用することを試みた.ここでは,表情認識によるpositive/negativeと台詞を解析することによるpositive/negativeを組み合わせて,表情では笑っているが内心複雑な気持ちを抱いているといったような,物語上で重要となるような要素を取り出せないかを試した.台詞の解析が単語レベルであったため精度は低かったものの,positiveな台詞を話しているときの表情は控えめに描写される傾向にあったり,negativeな台詞を話しているときの表情は強く描写される傾向にあるなどの相関関係を見出すことはできた.交付申請書の「研究の目的」において,本研究にて扱うテーマとして,局所特徴量による解析,深層学習による特徴量抽出ならびに解析,テキストに基づく解析,読者の視点情報に基づく解析の4つを挙げた.これらのうち,H28年度には読者の視点情報に基づく解析の成果を発表し,H29年度には深層学習による特徴量抽出によって漫画のストーリーを記述する特徴量を得る手法を発表した.
匂い刺激に対する僧帽細胞群の同期発火活動の匂い経験による変化

(1)直鎖状脂肪酸、直鎖状アルコール及びその混合臭を用いたラット匂い条件付け本研究の最終的目標である匂い経験(学習)に依存的な僧帽細胞の発火活動の変化を捕らえるために、初めに十字迷路による匂い識別訓練系を立ち上げた。このシステムを用いることにより3週間4週間の訓練によって、匂い学習が成立することが確認できた。しかしこの方法を用いると、匂い学習が成立したラットを作成する効率が非常に悪く(当初は訓練期間として1週間程度を予想。また、一度にトレーニングできる個体数が34匹)、次のようなシステムに変更した。飼育環境下で給水瓶を4本用意し、飲み口に匂いの染みこんだチューブ(脂肪酸、アルコール、2種の混合臭、無臭のいずれか)を取り付け、正解(混合臭)以外の給水瓶にはキニーネ水(苦味)を入れた。5日間の訓練の結果、正解の給水瓶からのみラットは給水するようになり、十字迷路を用いる方法に比べ簡便かつ迅速に学習を成立させることができた。以降、この訓練により学習の成立したラットを電気生理実験に用いることとした。(2)ラット嗅球背側部の僧帽細胞の同期的発火活動の記録前述の方法によって学習の成立した個体、およびナイーブな個体を用い、ウレタン麻酔下で脂肪酸応答僧帽細胞、及びアルコール応答僧帽細胞からの同時期録を行っている。当初、訓練に用いた匂い刺激に対し応答する僧帽細胞から記録できる歩留まりが非常に悪かったため(1個体につき02個)、訓練前に匂い刺激による嗅球背側部の内因性シグナル応答を記録し、訓練に用いる匂いに応答する部位を確定した後、訓練、そして電気生理的実験を行う系を確立した。現在、学習群、非学習群それぞれからの記録数を増やしており、統計的方法を用いることで、群間で僧帽細胞の同期的発火活動に違いがあるかを明らかにできると考えている。本年度は所属機関が女子医科大学から東京大学に変わったため、実験系の再構築をメインに行った。1.電気生理学的計測系の構築本研究では嗅球僧帽細胞群の発火活動を多チャンネル同時記録する技術の確立が必要不可欠である。電極にはミシガン大学製4本並列テトロード電極を用い、本申請で購入した多チャンネル増幅器一式(MEG-6116M:日本光電社製他)を中心とした細胞外ユニット記録系を立ち上げた。ウレタン麻酔下のラット(Wister ♂:190-210g)を脳定位固定装置にセットし、テトロード電極を嗅球背側部に刺入した。直鎖状アルコール、直鎖状脂肪酸を匂い刺激として用いたところ、それぞれの匂いに応答する僧帽細胞群のスパイク発火応答が記録できた。現在、直鎖状アルコールに応答する細胞群と、直鎖状脂肪酸に応答する細胞群の同時期録を試みている。また、同期発火活動の解析に必要な記録時間(1時間)の連続記録を可能にするためにセットアップを改善している。また、行動中のラット僧帽細胞から慢性記録を行うために超小型マイクロマニピュレータ立ち上げも同時に行っている。2.行動解析系の構築本研究の最終的目標である匂い経験(学習)に依存的な僧帽細胞の発火活動の変化を捕らえるために、申請書にあるような十字迷路による匂い識別訓練系を立ち上げている。平成15年1月に十字迷路が完成し、現在、ラットをトレーニング中である。3月中旬に最初の一群のラット(5匹)が匂い識別訓練を終える予定である。これらのラットを用いて、僧帽細胞の匂い刺激に対する同期発火活動を記録する予定である。
G-CSF反応性白血病細胞のG-CSFによる細胞死誘導の機序に関する研究

平成6年度までに、ある種の条件に左右されるとしても、CD95(Fas抗原)発現はAML細胞においてもかなり普遍的な現象であることを明らかにした。G-CSFはAML細胞を形態的に成熟した好中球に分化させることはなかったが、アズ-ル顆粒の増強という点で初期の分化段階(1次顆粒発現)を誘導したものといえる。この初期の分化段階とFas発現が現象的に並行することも明らかになり、しかもIgM型抗Fas抗体によるアポトーシス誘導シグナルを伝達する機能的なFasであることもわかった。更に、平成6年度の後半にはAML-M4患者に由来する新鮮白血病細胞の特徴をよく保持した細胞株KB-8の樹立に成功した。この細胞株から得られるデータは、臨床におけるAML細胞の反応をよりよく反映すると思われ、平成7年度はKB-8細胞株を用いたより詳細な実験を行うことが可能となった。その結果、G-CSF添加によりKB-8細胞株はazur顆粒の増強と一部に好中性顆粒の発現をもたらし、顆粒球系の分化マーカーCD11b・CD13・CD14・CD33の発現増強とともに、Fas抗原の発現を誘導する。一方Bcl-2蛋白は高率に発現されており、G-CSFの添加によっても有意の変化は見られなかったが、アポトーシス細胞の増加は見られる。アポトーシスは抗Fas抗体により4時間で5070%の細胞に特異的に誘導され、機能するFas抗原であることも明らかになった。以上はは新鮮AML細胞から得た我々のデータとよく一致する。本研究計画により、G-CSFはAML細胞に対し成熟顆粒球までの分化はもたらさないとしても、その初期段階(azur顆粒増加、分化抗原の発現増強)の変化をもたらすとともに、Fas抗原発現を誘導してFasを通じたアポトーシスのシグナルに感受性を有するようになることがわかった。このことから推測されることは、G-CSFはAML細胞にFas発現を誘導しこれをターゲットとしてアポトーシスを誘導できるかも知れないということである。今後は、治療面への応用という点で、更に検討を進める予定である。平成5年度までに、38症例の急性骨髄性白血病細胞(AML)について各種サイトカインへの増殖反応を検討し、28症例がG-CSF・GM-CSFの両者に増殖反応を示すことが明らかになっていた。そのうち10症例については、G-CSF・GM-CSFの存在下の生存期間の変化、サイトスピン標本の通常染色による形態的変化やアポトーシス頻度等について検討していた。今年度は、これらの症例のうち培養経過中の複数の時点でサイトスピン標本が残されていた6例について、エステラーゼ二重染色によるエステラーゼ発現の変化、免疫組織染色によるFas抗原の発現、bcl遺伝子の発現等について検討した。その結果、Fas抗原の発現を検討しえた6例のうち4例でG-CSF群に有意にFas抗原発現が増加しているのが確認された。特にM4の1例ではcontrol、GM-CSF群で全くFas抗原が発現せず、G-CSF群でのみ著明なFas抗原の発現が確認された。このことは、すべてのAML細胞ではないとしても、少なくとも一部のG-CSFに増殖反応を示すAML細胞はG-CSFに特異的に反応してFas抗原の発現が多くなることを示したといえる。