hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の成長分化における細胞壁微小管と細胞壁ミクロフィブリルの役割に関する研究

単細胞植物の成長、分化では、細胞壁微小管及び細胞壁ミクロフィブリルが重要な役割を果していることが知られている。しかし、多細胞植物の器官では、複雑さの故に不明な点が多い。そこで本研究では、蛍光抗体染色法を改良すること等によって高等植物の茎頂、茎、葉等で、細胞壁微小管及び細胞壁ミクロフィブリルの配列パタ-ンを器官全体にわたって明らかにすることを目的とした。さらに、成長を支配する光条件と微小管及び細胞壁ミクロフィブリルの配列との関係も併せて解析した。その結果得られた主な知見は以下のようであった。(1)いくつかの植物の茎頂の微小管と細胞壁のミクロフィブリルを調べた。その結果、茎頂のド-ム状の成長パタ-ン、及び外衣構造の形成維持に微小管とミクロフィブリルの配列が関わっていることを示す結果が得られた。(2)伸長生長するマカラスムギの幼葉鞘では内部組織は生長の原動力として積極的に伸長しようとする。一方、表皮は逆に内部組織とバランスをとるかのごとく縦方向への伸長を抑えるような力学的性質を示す。そこで、内部組織と表皮とで微小管と細胞壁ミクロフィブリルの配列を調べたところ、両者の配列がこのような力学的性質の違いに関わっていることを示す結果が得られた。(3)単子葉と双子葉植物の葉の微小管と細胞壁ミクロフィブリルを調べたところ両者の配列が葉の成長パタ-ンの違いに関与していることを示す結果が得られた。これらの知見から、器官内の組織分化や器官成長を考える場合組織毎の違いを十分考慮するという新たな視点の重要性が示されるとともに、高等植物の器官でも微小管と細胞壁ミクロフィブリルが成長パタ-ンにかなり普遍的に関わっていることが明らかになった。茎頂表面と葉で、表層微小管(=細胞壁微小管)と細胞壁ミクロフィブリルの配列を調べ、それらが、生長パターンとよい相関を示すことを明らかにした。1.茎頂:茎頂は、葉や茎を生成する重要な部位である。我々は既に、茎頂内部の微小管配列とミクロフィブリルの配列を調べ、報告した。そこで今回は、茎頂表層に着目して、微小管とミクロフィブリルの配列を調べた。その結果、ツルニチニチソウの茎頂表層の中心部では、微小管、ミクロフィブリルとも、ランダムな配列をしており、周辺部になるにしたがって、同心円状に揃ってくることが解った。一定の大きさのドーム形を保つのに、これらの微小管とミクロフィブリルが、たがのような役割を果しているものと思われる。2.葉:同じ葉でも、単子葉植物の葉は、主に一方向にしか生長しないが、双子葉植物の葉では、表面が四方に拡がるように生長する。そこで、それぞれの葉で、微小管とミクロフィブリルの配列を調べた。生長している若い葉の場合、これまで用いてきた凍結切片法では、細胞の変形が激しく、微小管の、間接蛍光抗体染色法による観察は難しかった。そこで、まずポリエチレングリコール切片を染色する方法を開発した。その方法で、アベナ、トウモロコシ、エンドウ、アズキの葉の微小管配列を観察したところ、単子葉植物の葉の成長部では、成長方向に垂直に、双子葉植物の成長する葉では、表皮の外側の細胞壁に面する微小管は、全体として、様々な方向に配向していた。次に、ミクロフィブリルの配列を偏光顕微鏡によって調べたところ、単子葉植物・双子葉植物ともに、表層微小管と対応した配列をしていることがわかった。

これらの結果は、単子葉と双子葉の葉の成長パターンの違いが、微小管とミクロフィブリルの配列の違いに基く可能性を示している。前年度に引き続き表層微小管と細胞壁ミクロフィブリルの配列及び成長パタ-ンの関係をさらに詳しく調べた。また、光による成長抑制と微小管、細胞壁ミクロフィブリルの配列との関係についても検討した。その結果以下のような知見を得た。1.茎頂:裸子植物のあるものは、被子植物と違い外衣が明瞭でなく成長パタ-ンも違っている。そこで、茎頂の組織構造の差と微小管配列との間に関連がみられるかを調べた。その結果外衣構造の有るものと無いものとでは頂端表層細胞の微小管配列に明らかな違いがあり、しかもそれらは成長パタ-ンによく対応していることが解った。2.幼葉鞘:伸長成長するマカラスムギの幼葉鞘では内部組織は生長の原動力として積極的に伸長しようとする。一方、表皮は逆に内部組織とバランスをとるかのごとく縦方向への伸長を抑えるような力学的性質を示す。そこで、内部組織と表皮とで微小管と細胞壁ミクロフィブリルの配列を調べたところ明らかな違いがあり、しかもそれらは両組織の力学的性質の違いによく対応していることが解った。3.光の影響:暗所で育てたアベナの中胚軸、幼葉鞘、エンドウの上胚軸では、伸長部の皮層細胞の微小管は伸長軸に垂直に配列し、表皮細胞では垂直、斜め、平行な配列を持つ細胞が混ざっている。これに強い光を当てると伸長が停止し微小管は皮層細胞でも表皮細胞でも伸長軸に対し、より平行へと変化する。しかし、微小管配列の変化は成長停止の後に起こるようなので、成長停止の直接の原因ではないと思われる。また、光照射による微小管配列の変化が起こるためにはIAA量の減少が必要であることが、アベナ中胚軸で示唆された。
LIGAによる微細構造能動膜の生成とその駆動特性の解明

この研究は、メカトロニクスの分野における新しい機能性素材の開発を目指すもので、LIGA(高輝度光リソグラフィ)微細加工技術と高分子材コーティング技術によって、金属(Ni)微細構造を芯組成として持つ、厚さ数百μmの比較的厚い高分子材被服能動膜の生成とその駆動(能動)特性を明らかにすることを目的とした。以下、2年間の研究成果の概要について述べる。(1)心組成微細構造の形状設計と駆動機能のシミュレーション:微細構造の1メッシュ要素について、出力仕事(力×変位)が最大となる形状を求め、その拡張により全体形状を決定した。(2)LIGAによる微細構造生成プロセスの設計:サブストレート材、レジスト材、電気メッキ材、バネ材についての選定、および成膜、メッキプロセス、マスクアライメント、露光制御等、微細構造生成プロセスにおける各工程および全工程の詳細設計を行った。(3)マスク設計と電子線描画装置用データの生成:プロセス設計に基づき、LIGA用マスクと薄膜リソグラフ用マスクを完成させた。(4)LIGAによる微細構造の試作:ニュースバル立ち上げの大幅な遅れのため、高輝度X線露光に至らなかった。約6070°Cで数十時間の現像・Niメッキに耐えられるガラス基盤へのPMMA接合の新技法の開発と100μmΦで穴開けされたPMMA板(疑似LIGAプロセス)の接合とNiメッキの実行により、メッキの条件出しをした。(5)微細構造の静電力駆動実験と考察:微細構造膜の代替としてミリサイズ構造膜を別に製作し、高電圧駆動部とコンデンサ型変位センサ部とを組み込んだ回路により静電力駆動実験を行い、電圧条件・膜の減衰特性を求めた。このタイプの能動膜は減衰特性が問題となることを明らかにした。シンクロトロン放射光装置ニュースバルの高輝度X線露光調整作業の失敗により、未だに所要のエネルギーをもった光の放射に至らず、最悪の状況下で研究を進めざる得なかったことは極めて遺憾であった。以上のような状況であるため、研究発表が遅れているが、現在、PMMA接合と駆動実験の成果に対し投稿準備中である。この研究は、LIGA(高輝度光リソグラフィ)微細加工技術と高分子材コーティング技術によって、金属(Niを予定)微細構造を芯組成として持つ、厚さ数百μmの比較的厚い高分子材被服能動膜の生成とその駆動(能動)特性を明らかにすることを目的としている。平成10年度は、次の(1)(4)の課題を解決することを目標として研究を行った。それぞれの課題に対する研究成果は以下に示すとおりである。(1)芯組成微細構造の形状設計と駆動機能のシミュレーション:微細構造の1メッシュ要素について、出力仕事(力×変位)が最大となる形状とバネ定数を求め、その動的挙動に関するシミュレーションプログラムを開発した。(2) LIGAによる微細構造生成プロセスの設計:成膜、メッキプロセス、マスクアライメント、露光制御等、微細構造生成プロセスにおける各工程および全工程の詳細設計のための調査研究を行い、それに基づいてプロセス設計を終了した。(3)マスク設計と電子線描画装置用データの生成:プロセス設計結果に基づき、マスク設計と電子線描画装置用データの生成を終了し、それに基づき、LIGAマスクの作成と電力供給部作成のための光学マスクの作成を終了した。各部の誤差は、±3μmであった。

(4) LIGAによる微細構造の試作:これについては、ニュースバルの光源の調整が遅れているため、微細構造の試作のための光照射待ちの状況にある。シンクロトロン放射光装置ニュースバルの高輝度X線露光調整作業の失敗により、未だに所要のエネルギーをもった光の放射に至らず、最悪の状況下で研究を進めざる得なかったことは極めて遺憾であった。従って、本年度はLIGAプロセスにおける露光後の処理を重点課題として研究を進めた。(1)LIGAによる微細構造の試作ニュースバル立ち上げの大幅な遅れのため、高輝度X線露光に至らなかった。LIGA用マスクと薄膜リソグラフ用マスクを完成させた。約6070°Cで数十時間の現像・Niメッキに耐えられるガラス基盤へのPMMA接合の新技法の開発と100μmΦで穴開けされたPMMA版(擬似LIGAプロセス)の接合とNiメッキの実行により、メッキの条件出しをした。(2)微細構造の静電力駆動実験と考察微細構造膜の代替としてミリサイズ構造膜を別に製作し、高電圧駆動部とコンデンサ型変位センサ部とを組み込んだ回路により静電力駆動実験を行い、電圧条件・膜の減衰特性を求めた。その結果、このタイプの能動膜は減衰特性が問題となることを明らかにした。(3)高分子材コーティング金属の網材を擬似微細能動膜と想定し、液体シリコンをコーティングするための実験を行っている。手法としては、スピナー法と糊付け法を候補とし、考察を行っている。(4)高分子材被服能動膜の駆動実験考察実験と考察を実施するに至っていない。以上のような状況であるため、遺憾ながら研究発表が遅れているが、現在、PMMA接合と駆動実験の成果に対し投稿準備中である。
バイオセキュリティ確保と経済的家畜保健衛生管理・支援システムの構築に関する研究

本研究は、バイオセキュリティの確保の家畜衛生対策の経営経済的効果を解明し、経済的家畜衛生管理・支援システムの構築に有益な情報を得ることを目的に研究が進められ、酪農経営及び養豚経営におけるバイオセキュリティ確保のための疾病対策とその支援システムに係る経済評価を行い、バイオセキュリティの確保を個別経営レベルで図るためには、家畜疾病防止策が経済性を有していることが重要であり、その技術が消費者に認知、評価されることが重要であることを明らかにした。平成18年度の研究では、酪農経営における疾病の経営経済的研究と抗生物質の使用を抑制した養豚経営の経営経済的研究を行った。具体的な内容としては次のとおりである。まず、高泌乳化が疾病および淘汰に与える影響について,農家の対応行動とともに明らかにした。その結果、高泌乳の維持と繁殖障害の予防を両立させることへの難しさには,濃厚飼料の給与やBCSの調整など飼養管理に対する農家判断の限定された合理性が関わっていることが推察された。また、高泌乳化と疾病の多発による平均産次数の低下の同時進行に関する問題について、酪農経営モデルを構築してシミュレーション分析を行った。その結果、高泌乳化による収益増は疾病の多発による平均産次数の低下によるコスト増を上回っており酪農経営としては経済合理性を有しており、家畜の疾病を抑えるためには、家畜疾病抑制に対するインセンティブシステムの構築が求められていることが明らかとなった。抗生物質の使用抑制による養豚経営の経営経済的研究では、文献によるサーベイによって、EUにおいて、耐性菌発生リスクを抑えるため、成長促進目的での抗生物質の飼料添加が2006年より禁止され、わが国消費者の家畜に対する抗生物質使用に対する不安が高まりつつある実態が整理され、抗生物質使用の抑制が、家畜保健衛生管理の問題として重要な課題となってきていることを明らかにした。また、デンマークにおける成長促進目的の抗生物質飼料添加禁止の影響について調査を行うとともに、国内では、抗生物質を添加した飼料を使用しない養豚経営を調査し、その経営経済的評価をシミュレーション分析によって明らかにした。その結果、抗生物質無添加飼料によるコンベンショナルな養豚経営では、収益性が2割程度減少すること、抗生物質部添加飼料によって生産された豚肉の需要が十分ではないこと、価格水準の設定をどのようにするのかについての問題が存在していることなどが明らかとなった。平成19年度の研究では、(1)酪農経営における家畜衛生、特に家畜の疾病問題と集約放牧との関係を明らかにする調査分析、(2)抗生物質を添加していない飼料を用いたSPF養豚経営の経営経済的評価、(3)抗生物質を添加していない飼料を用いて生産された豚肉の消費者の評価、(4)ベトナムにおける養豚農家の衛生対策とその経営経済的評価、(5)国際的な防疫体制の情報収集整理、(6)南東欧(ルーマニアとポーランド)家畜衛生の調査、を中心に研究を進めた。高泌乳牛の飼養による乳量の増加は今日、酪農経営においてとられてきた一般的な経営戦略であるが、周産期病の多発などにより平均産児数を低下させ、経営経済的にマイナスの影響を与える問題が指摘され、高泌乳牛の飼養管理において乾乳期の飼養管理が難しいことから、集約放牧を取り入れることにより疾病が低下する効果について調査分析を行った。調査農家が限定されるものの、高い乳量を確保しつつ放牧を取り入れることにより周産期病の低下を図ることが可能であることが示唆された。また、抗生物質を添加していない飼料を用いたSPF養豚経営のシュミレーション分析では、通常の養豚経営に比べて収益性を高くする可能性が示唆された。抗生物質を使用していない飼料によって生産された豚肉に対する消費者の認知度は低いが、潜在的ニーズは一定程度あり、価格も通常の養豚よりも高い価格が示され、マーケティング如何では、需要の拡大が見込まれることが示唆された。ベトナムの養豚経営では、規模が大きい経営ほど衛生管理が実行されているものの、獣医師のレベルが不十分な点があり、衛生管理を高度化することによって所得の向上が図られる可能性が示唆された。なお、国際的防疫体制の整理、南東欧の家畜衛生については現在整理を進めている。平成20年度の研究では、畜産経営におけるバイオセキュリティ確保とその経営評価に関する研究を中心に行った。具体的な課題は、我が国における抗生物質無添加飼料による養豚経営と消費者の評価、集約放牧酪農における除籍の特徴、BSE検査の継続に対する費用便益分析、ベトナムにおける養豚農家の衛生対策と経営評価である。抗生物質無添加飼料による養豚経営では、徹底した衛生管理がなされるSPF豚経営で収益が確保されるが、コンベンショナルな養豚経営では損失が出る。消費者調査より無薬飼料による豚肉の価格は通常の飼料で飼養された豚肉に対して3割程度の上乗せが期待され、SPF豚経営では無薬飼料の養豚経営に優位性が高く、コンベンショナルな養豚経営では収益を確保することが難しい状況であることがわかった。集約放牧酪農における除籍の特徴では、集約放牧酪農経営において繁殖障害による除籍が低く、高泌乳化による産次数の低下を防ぐ有効な飼養方法であることが確認された。

BSE検査の継続に対する費用便益分析では、消費者のBSE検査の継続要望が強いことから、検査中止による牛肉消費の減退が想定され、牛肉消費の減退による牛肉生産者の収益の減少と検査コストを比較すると検査継続が経済的に支持される結果となった。ベトナムにおける養豚農家と衛生対策では、規模の大きい農家ほど衛生対策が実施されていること、衛生管理対策が所得増加につながることなどが明らかとなった。
カーボン表面のメディエータ高密度固定によるバイオ燃料電池高電流密度化へ向けた研究

バイオ燃料電池は、触媒として酵素を用いることで、グルコースなどの生体に安全・安心な燃料が利用できるため、医療用補助具や携帯機器のポータブル電源として開発が期待されている。本研究では、バイオ燃料電池の電極表面構造について検討を行い、酵素が有する高い反応速度を活用して高電流密度化を実現する。従来の酵素電極における主要課題として、酵素-電極間で電子授受を行うメディエータを電極表面に高密度に固定化できないことが挙げられる。本研究では、カーボン表面に強く吸着するアントラセン二量体とメディエータをスペーサーを介して複合化し、カーボン微粒子表面を高密度かつ安定にメディエータで被覆した構造を構築する。本年度は、メディエータにフェロセン、スペーサーにアルキル鎖およびエチレングリコール鎖を用いて、アントラセン二量体との複合化を行った。得られた複合体をカーボン微粒子(カーボンブラック)と混合することにより固定化し、電気化学的な評価を行った。得られたフェロセン由来の酸化還元ピーク面積より被覆率を計算したところ、本研究グループで採用してきたグラフト重合より約40倍高密度に固定化できていることが分かった。また、電位サイクルを繰り返したところ、アントラセンを複合化していないメディエータは電位サイクルの増加に伴いピーク電流値が減少した一方で、アントラセンと複合化したメディエータは、スペーサーに依らず電流値がほとんど変化せず、電極へ安定に固定化されたことが示された。酵素Glucoseoxidaseとの反応性を評価したところ、エチレングリコール鎖を用いた複合体では基質グルコースの存在下で触媒電流が得られたが、アルキル鎖を用いた複合体は触媒電流を示さず、スペーサーの可動性や長さが酵素との反応性に重要であることが示された。新規な化合物であるアントラセン二量体とメディエータの複合体を合成し、アントラセン二量体との複合化により高密度かつ安定にメディエータの固定化ができること、およびスペーサー構造が酵素との反応性に重要であることを初年度の段階から示すことができたため、当初の計画以上に進展していると判断した。酵素および基質存在下で触媒電流が得られたものの、得られた電流密度は十分とはいえないため、スペーサー構造等について、さらなる検討を行う。また、酵素の固定化手法についての検討にも着手する。薄層電極で十分な電流密度が得られた段階で、厚膜化による高電流密度化についても検討する。
発生過程で細胞運命を規定する転写因子の生涯にわたる発現制御機構

我々はメダカ胞胚期(多様な細胞種への分化能を持つ)および成体筋節・肝臓においてエピゲノム情報(DNAやヒストンに対する化学修飾)を収集し、詳細な解析を行った。その結果、発生関連遺伝子座では、胞胚期においてDNA低メチル化ドメインのサイズとの発現抑制レベルに正の相関があること、成体において遺伝子発現が活性化している場合にDNA低メチル化ドメインが縮小すること明らかとなった。これらの知見はヒトES細胞においても保存されており、修飾ドメインのサイズによる発生関連遺伝子の多能性細胞から成体に至る発現制御というエピゲノム研究における新たな方向性を提示することができた。脊椎動物のゲノムはその大半がDNAメチル化を受けており、DNA低メチル化ドメイン(Hypomethylated Domain, HMD)は主に遺伝子のプロモーターに存在する。HMDはヒストン修飾や転写因子の結合を介した遺伝子発現制御の場と考えられる。そのため、脊椎動物の生涯を通じてHMDおよびその内部のヒストン修飾がどのようなパターンをとるかを理解することは、遺伝子発現を介した細胞の運命制御機構を解明する上で重要である。本課題は、メダカ多能性細胞(胞胚期)におけるHMDの解析およびヒトES細胞との比較に加え、初期胚および成体におけるエピゲノム状態の変化について解析を行い、HMD制御機構の理解を目指した。我々はまず、メダカ胞胚期において活性型ヒストン修飾のみが存在するK4HMDと活性型と抑制型の修飾が共存するK27HMDが存在し、K27HMDはサイズとH3K27me3(抑制型)のレベルが正の相関を示すこと、HMDはサイズおよび内部の修飾により特徴的な遺伝子を含むことを明らかにした。これらの結果はヒトES細胞においても保存されており、未分化性と分化能の維持という多能性細胞の重要な特徴を規定していると考えられる。次に、桑実胚期(128細胞期)におけるH3K4me2(活性型)およびH3K27me3のゲノムワイド解析を行い、HMDはH3K4me2のレベルに応じて3種類に分類されることを明らかとした。したがって、初期胚における多能性型エピゲノム確立過程はHMDによってH3K4me2の蓄積動態が大きく異なることが示唆された。さらに、成体の筋肉および肝臓の解析から、K27HMDの中で遺伝子発現の活性化しているものについては、HMDの縮小が生じていることを明らかにした。この縮小はH3K27me3の減少および転写の活性化の後で生じるため、遺伝子発現の維持に寄与している可能性がある。我々はこれまでに、メダカ胞胚期において発生に重要な役割を果たす遺伝子(key developmental gene)はDNA低メチル化領域に存在し、活性型および抑制型のヒストン修飾が共存する(bivalent)状態にあること、それらのkey developmental geneにおいて発生後期ステージ以降に発現を維持する際に、non-promoter DNAメチル化が生じることを、筋肉における解析から明らかにしてきた。平成24年度は、ゲノムワイド解析により上記のnon-promoter DNAメチル化と遺伝子発現レベルとの相関の普遍性を解析した。まず、筋肉においてRNA-seq解析を行い、クロマチン修飾の状態との比較を行った。その結果、胞胚期にDNA低メチル化・bivalentなヒストン修飾を受ける遺伝子の16%が成魚筋肉においてnon-promoter DNAメチル化を受けることを見出した。さらに、それらの遺伝子座は抑制型ヒストン修飾レベルは低く、遺伝子発現レベルは高いということを明らかにした。この結果は肝臓においても同様の傾向であり、non-promoter DNAメチル化による抑制型ヒストン修飾の抑制がkey developmental geneの発現維持に普遍的に寄与している可能性が示唆された。さらに、近年マウスの脳において遺伝子発現レベルとの正の相関が指摘されているDNAヒドロキシメチル化についても解析を行い、上記のnon-promoter DNAメチル化の一部はヒドロキシ化されていることを明らかにした。マウスにおける局所的解析からもこれらの結果を指示する結果が得られたため、本研究が見出したkey developmental geneの発現維持におけるnon-promoter DNAメチル化の関与は脊椎動物の様々な器官に広く保存された現象であることが示唆された。平成24年度は、key developmental geneにおいて発生後期ステージ以降に生じるnon-promoter DNAメチル化がと発現レベルに正の相関があることをゲノムワイドで、筋肉と肝臓という二つの組織で示すことができた。さらに、上記のnon-promoter DNAメチル化の一部はヒドロキシ化されていることも明らかにした。したがって、上記の機構は脊椎動物の様々な器官に広く保存されていることが示唆された。平成24年度はこのnon-promoter DNAメチル化が実際にkey developmental geneの発現維持に寄与しているかを明らかにするまでには至らなかったが、現在その準備も進めており、研究目的の達成にむけておおむね順調には進んでいると考えた。

一方、初期胚におけるクロマチン状態の確立機構の解析については、平成24年度は少ない細胞数でクロマチン状態を解析する系の立ち上げを行い、すでに200細胞前後からなる桑実胚期における局所的クロマチン解析には成功している。さらに、初期胚におけるクロマチン状態の制御に関わる候補因子についても新たな因子の同定に成功した。したがって平成25年度により詳細な解析を進める準備が整ったと考えられ、こちらについてもおおむね順調に研究が進展しているといえる。平成25年度における研究の推進方策を以下の二つの項目について記載する。2初期胚において胞胚期で見られるクロマチン状態を確立するメカニズムの解明1発生後期以降に生じるnon-promoter DNAメチル化を阻害し、key developmental geneの発現に与える影響について解析する。平成24年度においてメダカ筋肉でドミナントネガティブ型のde novo DNAメチル化酵素(Dnmt3)を過剰発現するトランスジェニック系統を作製したが、期待していたDNAメチル化の阻害が生じなかった。したがって、平成25年度は、conditionalノックアウトが可能であるマウスを用いて、体節特異的なDnmt3遺伝子(Dnmt3aおよび3b)のノックアウトを行い、筋肉で発現するkey developmental geneであるZic1やSix2の発現に対する影響を解析する。すでに理化学研究所との共同研究でfloxマウスおよびCreマウスの飼育を開始している。2平成24年度に確立した方法を用い、初期胚におけるクロマチン修飾のダイナミクスを明らかにする。また、最近報告された特異的な遺伝子座におけるクロマチン状態をin situで可視化する手法を応用することで、より卵割期の初期におけるクロマチン状態の変化も明らかにする。さらに、平成24年度に同定した初期胚におけるクロマチン制御因子の機能を、モルフォリノオリゴによるノックダウンやドミナントネガティブ変異型タンパク質の過剰発現、相互作用因子の解析を通じて明らかにする。平成25年度においても、昨年と同様分子生物学実験関連費用やクロマチン修飾解析関連、次世代シーケンス関係の試薬費用に最も研究費を使用する。また、理化学研究所発生再生科学総合研究センターにてマウスの飼育・解析を行うため、国内出張費も多く必要となる。さらに、今年度は国際学会において研究成果を発表するための費用も必要となると考えられる。
アロマターゼ自殺基質の芳香核化と酵素不活性化機構解析

アロマターゼ自殺基質や拮抗阻害剤の芳香核化を含めた酵素不活性化機構とアロマターゼ反応について、以下の成果を得ることができた。1.アロマターゼ自殺基質であるΔ^1,Δ^6,ならびにΔ^<1,6>-アンドロステンジオン(AD)とそれら6-アルキル体のヒト胎盤アロマターゼによる芳香核化のキネティックスを、GC-MSで初めて明らかにした。すなわち、Δ^1-ADがADと同程度の優れた基質となるが、Δ^6やΔ^<1,6>-ADは基質としての能力は低く、一方、6位アルキル置換基の立体化学や長さが、それぞれのステロイドの芳香核化反応に異なる影響を与えること、阻害定数(K_1)とk_m値との間に直接的な相関性はないものの、Δ^1とΔ^<1,6>-ADシリーズでは、いずれも自殺基質としてのアロマターゼ不活性化反応が芳香核化反応と密接に関連するなどが判明した。さらには、6-アルキルAD誘導体が、19-ヒドロキシ体を経てエストロゲンに変換することが明らかとなった。2.化学的に合成された[19-^3H_3,4-^<14>C]-Δ^1-AD]がエストロゲンに変換するとき、19-メチル基は^3H_2Oと^3HCOOHとして放出されることから、Δ^1-ADの芳香核化反応はADと全く同じ機構によることが証明された。3. ADとそのΔ^1,Δ^6,Δ^<1,6>-誘導体の6-フェニルアルキル置換体を合成し、そのアロマターゼ阻害活性より本酵素の中心部位の構造に新しい知見を加えることができた。4. ADの3種のA,B環位置異性体や3-デオキシステロイドがアロマターゼにより19位に酸素化反応を受けることをGC-MS分析で明らかとし、アロマターゼの触媒機能を拡大することができた。また、19-酸素化ADの4β,5β-エポキシドがエストロゲン生合成の中間体となりうろことを証明した。アロマターゼ天然基質アンドロステンジオン(AD)のA,B環に二重結合を持つ自殺基質(△^1-ADと△^<1.6>-AD)の作用機構の解明を目的としたが、今年度は以下の実績を得ることができた。1.△^1ならびに△^<1.6>-ADとそれらの6-アルキル置換体をNADPH存在下種々の条件のもとでヒト胎盤ミクロゾームとともにインキュベートした。得られたアロマターゼ反応成績体(エストラジオールトその△^6-体)をトリメチルシリル化後GC-MSで定量し、これら変換のキネティックス(K_mやV_<max>)を解析した。その結果、△^1-ADはADと同程度に本酵素の優れた基質になりうるが、△^<1.6>-ADについては、基質としての能力はADの1/10であることが判明した。△^1-ADの6α位にメチル基を導入すると、芳香核化速度は約2.5倍上昇したが、6β位では逆に約1/4へと低下した。さらには、いずれにおいても、アルキル基の長さに比例して酵素活性が低下したが、6α-アルキル体は対応する6β-異性体よりも優れた基質であった。ここで、阻害定数(K_i)とK_m値との間に直接的な相関性はみられなかった。一方、△^<1.6>

-ADシリーズでは、アルキル基の導入は、芳香核化速度に大きな影響を与えず、K_iとK_mの間に相関性がみられた。これら結果は、△^1-と△^<1.6>-ADシリーズいずれでも、不活性化反応が芳香核化反応に密接に関連していることを示唆するものである。2.文献既知の方法で得られた19-ヒドロキシADの19-ヒドロキシル基と3と17位のカルボニル基を保護した後、エポキシ化、グリニアル反応に順次付し、得られた生成物の保護基をはずして目的とする19-ヒドロキシ-6β-メチルADを得た。ついでこのものを異性化し6α-体とした。現在、これらの△^1-誘導体への変換と、アロマターゼによる芳香核化反応を検討中である。アロマターゼ天然基質アンドロステンジオン(AD)の6位置換体でA,B環に二重結合を持つ化合物を取り上げ、それらの芳香核化とアロマターゼ阻害活性を検討した。まず、前年度に合成された19-ヒドロキシ-6α-メチルADがアロマターゼにより効率的に芳香核化を受けることから、6位置換AD誘導体のエストロゲンへの変換経路を明らかとした。ついで、市販されている[19-^3H_3,4-^<14>C]ADを、DDQで脱水素化し[19-^3H_3,4-^<14>C]-Δ^1-ADを得た。このものをヒト胎盤ミクロゾームとNADPH存在下インキュベートするとき、生成する[^<14>C]-エストロゲンと[^3H]-標識H_xOとHCOOHの量から,Δ^1-ADもADと同様に19-ヒドロキシ→19-オキソを経て19-メチル基はギ酸として放出し芳香核化されることを証明した。また、6位に種々メチレン数を持つフェニルアルキル基を導入したADとそのΔ^1,Δ^6,やΔ^<1,6>-誘導体を合成し、それらのアロマターゼ阻害の構造活性相関を検討した。その結果、末端フェニル基がアロマターゼとの結合とアロマターゼの時間依存的不活性化反応に重要な役割を持つことが明らかとなった。さらには、ADの3-デオキシ体やその異性体、3種のADのA,B環位置異性体がADと同様にアロマターゼにより19位酸素化反応を受けることをGC-MSで証明した。一方、19-酸素化ADの4β,5β-エポキシドがエストロゲンに変換することを見い出し、アロマターゼ反応機構に新しい知見を得ることができた。これら基質結合部位の空間的構造とアロマターゼ反応との関係から、A,B環不飽和AD誘導体によるアロマターゼ不活性化機構のみならずアロマターゼの基質特異性に新しい知見を加えることができた。
強迫性障害における再保証を求める行動と家族介助との関連

【目的】再保証を求める行動とは,「大丈夫だよね」とくり返し聞いたり,手洗いをしている間ずっと見てもらう,家族にも手洗いを強要させるといった強迫症によくみられる行動である。このような行動は,当事者自身の病気の回復を妨げてしまうだけでなく,家族に多大な負担を与える。本研究は,強迫症当事者の再保証を求める行動に,家族はどのような動機で再保証を与えているのか,再保証を与えることの効果はどのようなものなのかを質的方法によって検討した。【方法】強迫症当事者を持つ家族10名を対象に, 30分程度の半構造化面接を行った。内訳は女性8名,男性2名(平均年齢42.4)であった。インタビューは,テープ起こしを行い,主題分析を用いて分析した。【結果・考察】家族の持つ「無力感」が中核的テーマとして浮かび上がり,その背後には, 3つの要因「再保証が役に立っているか分からない」,「再保証を与えないよりはまし」,「不合理感」が特定された。第一に,「再保証が短期的にも長期的にも役に立つかわからないと感じている」ことが明らかとなった。短期的には,再保証を与えても強迫症当事者の表情が晴れない,不安が下がったように見えない,長期的にも,数年間ずっと再保証を与えてきたが,強迫が良くならない,といった体験があげられた。第二に,「だからといって再保証を与えないと強迫症当事者は不安に耐えられなくなり,より大変になってしまう」ことが明らかとなった。再保証を与えることは,家族にとって,強迫症当事者にサポートを示す唯一の方法であると感じていることがあげられた。第三に,「再保証を与えることの不合理感」が明らかとなった。再保証を与えても,強迫症当事者から感謝の言葉がない,何度も質問をされるので信頼されていないように感じる,といった体験があげられた。再保証は,家族にとって「手応えの小さい援助を献身的にやるしかない」体験であることが示唆された。
環境配慮型生態系管理の環境負荷および生物多様性への影響評価

1.環境配慮型森林管理の汚濁負荷への影響評価に関する研究京大和歌山研究林の人工林試験流域で、斜面下部を切り残す下部残存型強度間伐を実施した。量水堰の水量観測と気象観測装置による雨量観測を継続し、流入・流出水量を求めた。渓流水質を毎月12回採水分析し、主要カチオン・アニオン、全窒素・全リン、溶存有機炭素濃度を求め、物質流出量を求めた。陸上生態系の炭素・窒素循環を予測するPnETモデルを改良することによって、本研究の炭素・窒素循環に関する将来予測モデルが構築可能か検討した。PnETモデルを本研究流域で得られたデータにそのまま適用した結果、硝酸態窒素および生物生産量の伐採後時間変化に大きな不一致が生じた。この点に関して、植物種、気象条件などの違いを考察したが、これらの要因に関わるパラメータ設定が決定的な原因ではなかった。そこで、母モデルのパラメータ変化にともなう感度分析を行った結果、母モデルの内部循環パラメータの値や内部循環の構造に原因があることがわかった。2.森林撹乱の生物多様性への影響評価に関する研究流域環境の中でも生物多様性が特に高く重要な水辺域を対象として、撹乱と水辺域に優占する生物種の集団動態に関する数理モデル解析(LTRE解析等)を行い、撹乱下で集団の時空間変動のキーとなる生活史段階や現象を定量的に評価した。また、森林の種多様性に対して個体サイズの非対称性が果たす役割を、階層構造競争モデルを用いて解析した。3.地球温暖化ガスへの影響評価に関する研究森林における二酸化炭素収支を評価するにあたって、樹木の展葉期間が大きな決定要因の一つとして考えられる。樹木の生息地の気温条件がその展葉期間に与える影響を評価するためのコスト-ベネフィットモデルによる計算の結果、地球温暖化にともなう平均気温の上昇は温帯域での落葉樹の葉寿命を増加させる可能性が示唆された。環境配慮型生態系保全管理を実施した際の生態系への影響評価を行うことを目的として、以下の研究を行った。1)汚濁負荷への影響評価に関する研究京大和歌山研究林の人工林試験流域において斜面下部を切り残す方法で強度間伐試験を実施した。量水堰による水量モニタリングデータと気象観測装置による雨量データから、流入・流出水量を求めた。渓流水を月12回定期的に採取して水質を分析し、主要カチオン・アニオン(Ca、Mg、K、Na、NH_4、Cl、SO_4、NO_3)、全窒素・全リン、溶存有機炭素濃度および3次元蛍光特性を求めた。これらのデータから森林生態系の伐採撹乱に伴う影響についての長期影響評価を試みるために、まず、北米で開発されたPnETモデルを日本の流域に適用するための検討を行い、PnET-CNモデルを用いて森林撹乱の長期影響予測を実施した。その結果、林齢に伴う現存量の頭打ちや加齢に伴う葉の窒素濃度の低下といったパターンはほぼ再現されたが、個々の数値には実測値と大きな隔たりがあった。このことから、諸現象の再現は擬似的なものに過ぎず、今後は水分条件や養分条件、根系の発達過程などを考慮したパラメーターの設定を行うことが必要であることが示唆された。2)生物多様性への影響評価に関する研究京大和歌山研究林および滋賀県高島市の施業試験流域で植物の種組成データの収集を行った。遺伝解析対象種として適当な植物種を選定し、マイクロサテライトマーカーの開発を試みた。また、既存の生物多様性指数に関する情報収集や比較検討を行った。3)地球温暖化ガスへの影響評価に関する研究

森林における二酸化炭素収支を評価するにあたって、樹木の展葉期間が大きな決定要因の一つとして考えられることから、樹木の生息地の気温条件がその展葉期間に与える影響を評価するためのコスト-ベネフィットモデルを作成した。特定の気温条件の下での個葉の最適な展葉日・開葉日、葉寿命を求めた結果、平均気温が低く気温振幅の大きい条件では葉寿命は増加し、1年以上となる常緑樹パターンの解になりうることが示唆された。平均気温が高く気温振幅の少ない条件でも葉寿命が増加することがわかった。逆に平均気温・気温振幅がともに中程度である条件下では、葉寿命は減少する傾向が見られた。これらのことから、地球温暖化にともなう平均気温の上昇は温帯域での落葉樹の葉寿命を増加させる可能性が示唆された(Takada, Kikuzawa and Fujita,2006)。平成18年度は以下の研究を行った。(1)下部残存型強度間伐の環境負荷への影響評価に関する調査京大和歌山研究林の間伐試験流域において、量水堰の水量観測と気象観測装置による雨量観測を継続し・流入・流出水量を求めた。また、渓流水質を毎月12回採水して分析し、主要カチオン・アニオン、全窒素・全リン、溶存有機炭素濃度を求め、物質流出量を求めた。(2)環境負荷量変動モデルの検討改良に関する研究陸上生態系の炭素・窒素循環を予測するPnETモデルを改良することによって、本研究の炭素・窒素循環に関する将来予測モデルが構築できるかどうかを検討した。まず、母モデルであるPnETモデルを本研究で得られたデータにそのまま適用した結果、硝酸態窒素および生物生産量の伐採後時間変化に大きな不一致が生じた。そこで、母モデルのパラメータ変化にともなう感度分析を行った結果、母モデルの内部循環パラメータの値や内部循環の構造に原因があることがわかった。また、実測とシミュレーションでは再現されない部分が見られたbこの点に関して、植物種、気象条件などの違いを考察したが、これらの要因に関わるパラメータ設定が決定的な原因ではなかった。(3)生物への撹乱の影響評価に関する調査流域環境の中でも生物多様性が特に高く重要な水辺域を対象として、撹乱と水辺域に優占する生物種の集団動態に関する数理モデル解析(LTRE解析等)を行い、撹乱下で集団の時空間変動のキーとなる生活史段階や現象を定量的に評価した。
学習者の音声からの英語発音ターゲットの生成に関する研究

今年度は、ある話者の音声を他の話者の音声に変換する音声モーフィングのアルゴリズムの改良、バイリンガル話者音声データベースの構築、言語間に渡る声質変換の予備実験を行なった。以下、今年度の研究経過・研究成果をまとめておく。(1)音声モーフィングアルゴリズムの改良ベクトル量子化の符号帳のマッピングアルゴリズムを大幅に改良した、GMM(Gaussian Mixturre Model)に基づく音声モーフィングアルゴリズムを実装した。同時に、高品質音声分析合成システムSTRAIGHTにこのモーフィングアルゴリズムを適用した。さらに、このSTRAIGHTに基づくアルゴリズムを、周波数軸の非線形伸縮モーフィングアルゴリズムに発展させ、音質を向上させることができた。(2)バイリンガル音声データベースの収録男女2名ずつのバイリンガル音声データベースの収録を行なった。現在、規則合成システムCHATRの音声データベースとするために、音韻ラベルおよび韻律ラベルの付与作業を行なっている。(3)言語間に渡る声質変換の予備実験女性1名のバイリンガル音声データベースを用いて、言語間に渡る声質変換の実験を行い、学習者の音声からの英語発音ターゲットの生成の可能性を確認した。(4)英語音声規則合成システムの構築準備任意の英語音声が構築できるようにするために、日本語規則合成システムCHATRのプログラムを改良に着手した。
慢性肺疾患時の肺胞動態解析と換気メカニズム

本研究では、大型放射光施設SPring-8高分解能CTを用いて健常時・慢性肺疾患時(chronic obstructive pulmonary diseases, COPD)の肺胞動態解析を行い、さらに肺胞内物質輸送シミュレーションを行った。疑似吸気時では、肺胞管直径の変化を比較すると、健常マウスのみ吸気初期時に急激に増加した。COPDモデルマウスでは、吸気に伴う肺胞の拡大率が減少していた。SPring-8のCT画像から再構築した実形状モデルを用いて健常時および肺気腫時の肺胞内気流シミュレーションを行ったところ、肺気腫時は健常時に比べて流速が非常に遅いだけでなく吸気と呼気の流速分布の差が小さいことが分かり、その結果ガス交換効率が悪いことが考えらえる。肺は均一な組織ではなく、特に肺胞は呼吸に伴って大変形する。また、慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、肺胞壁が破壊されることによって肺胞の弾性率が低下し呼吸困難になると言われれている。従来は巨視的な視点から肺の動態解析が行われてきたが、COPD時の呼吸生理や今後の薬剤開発を考えると、肺胞に特化した動態観察が必要である。そこで、本研究では、大型放射光施設SPring-8高分解能CTを用い健常時・COPD時の肺胞動態解析と肺胞内物質輸送シミュレーションを行い、COPD時の病態生理や換気状態について検討した。動態解析には、COPDモデルマウスとしてエラスターゼを投与した肺気腫モデルマウスを作成し、肺胞壁がエラスターゼにより破壊されていることを確認した。健常マウスとCOPDモデルマウスを用いて、安楽死後強制的に呼吸圧を変化させながらCT撮影を行い、擬定常呼吸下での動態解析を行った。健常マウスは安静呼気後は肺胞管壁に多数の凹凸が観察され安静吸気後は壁面の凹凸が消滅しスムーズになるのに対し、COPDモデルは安静呼気後は肺胞管壁に多数の凹凸が観察されなかった。また、肺胞管の直径の変化を比較すると、健常マウスのみ吸気初期時に急激に増加し、その後最大肺容量時まで比較的一定であった。特に、COPDモデルマウスでは、吸気に伴う肺胞の拡大率が減少していた。肺胞内の粒子輸送シミュレーションでは、SPring-8のCT画像から再構築した実形状モデルを用いて、健常時および肺気腫時の肺胞内気流シミュレーションを行った。気流と肺胞の力学相互作用はなく、気道壁の変形によって気流が発生する移動境界問題と扱った。健常時・肺気腫時ともに肺胞内は非常に流速の遅い流れが生じ、肺胞上流部には再循環領域が掲載されていた。肺気腫時は健常時に比べて流速が非常に遅いことから、ガス交換効率が悪いことが考えらえる。そこで、本研究では、大型放射光施設SPring-8高分解能CTを用い健常時・COPD時の肺胞動態解析と肺胞内物質輸送シミュレーションを行い、COPD時の病態生理や換気状態について検討を行う。本年度は、健常マウスを用いて動態解析および物質輸送シミュレーションを行った。動態解析では、安静呼気後は肺胞管壁に複数の凹凸が見られるに対し、安静吸気後は壁面の凹凸が消滅しスムーズになっていた。また、肺胞管の直径の変化を比較すると、吸気初期時に急激に増加し、その後最大肺容量時まで比較的一定であった。このような結果から、肺胞の動態は呼吸初期と後期で異なり、初期は肺胞壁の凹凸がスムーズになるアコーディオンのような変形、後期は形・大きさが連続的に変形すると考えられる。物質輸送シミュレーションでは、粒径サイズと重力の影響について検討した。肺胞内の粒子輸送シミュレーションでは、SPring-8のCT画像から再構築した実形状モデルを用いた。気流と肺胞の力学相互作用はなく気道壁の変形によって気流が発生する移動境界問題と扱い、ブラウン運動を無視し粒子の運動方程式を解いた。呼吸1周期後、重力を無視した場合は、粒子初期位置周辺に分散し肺胞壁にほとんど沈着しないのに対し、重力を考慮した場合はモデル内に沈着率が上昇し、特に粒径3ミクロンの場合はすべての粒子が肺胞壁に沈着した。今後は、COPD時の動態解析および物質輸送シミュレーションを行い、肺胞部位に特化した呼吸疾患時の呼吸メカニクスを明らかにする。

本件研究の目的は、大型放射光施設SPring-8を用いた高分解能CTを用い健常時・COPD時の肺胞動態解析と肺胞内物質輸送シミュレーションを行い、COPD時の病態生理や換気状態について検討を行うことである。本年度は、健常マウスを用いた実験を予定していたのに対し、研究実績の概要に記述したように、本年度動態解析および物質輸送シミュレーションを行った。また、次年度エラスターゼを鼻腔投与することによってCOPDモデルマウスを作成することを予定しており、その作成方法についても検討を行った。以上より、順調に進展している。次年度は、肺疾患時として慢性閉塞性肺疾患(COPD)を取り上げ、肺末梢部位の動態や物質輸送の違いについて健常時と比較する。来年度も実験は引き続きSPring8を行うことを考えている。おおむね本年度と同様に研究を進めていく予定である。今年度は呼気時と吸気時との違い(ヒステレイス)は検討できなかったので、次年度はこの点も考慮して解析を進めていく予定である。また物質輸送シミュレーションでは、SPring8で得られた画像から再構築した実形状モデルを使うだけでなく、動態解析結果をシミュレーションに反映することも検討する。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。主に、肺疾患モデルマウスを作成するために動物に投与する試薬、SPring8使用料や記録用ストレージに使用することを考えている。その他に、成果発表用として国内および国外出張費、さらにSPring-8への研究打ち合わせ及び実験のための出張費を考えている。
小児難治性悪性腫瘍に対する同種ナチュラルキラー細胞による抗腫瘍効果

小児白血病および固形腫瘍に対して、末梢血および臍帯血NK細胞の抗腫瘍効果およびその機序について解析した。MLL再構成型急性リンパ性白血病細胞株やT細胞型急性リンパ性白血病細胞株に対して、ドナーNK細胞のkiller cell Ig-like受容体(KIR)リガンドを標的腫瘍細胞が持っていない場合、NK細胞の抗腫瘍効果が増大した。そのため、臍帯血移植のドナーとしてKIRリガンド不一致ドナーを選んだ場合、これらの悪性疾患に対する移植片対腫瘍効果が期待されると考えられた。まず、成人末梢血および臍帯血ドナーNK細胞のNKレセプター発現をフローサイトメーターで比較検討したところ、KIR2DL1であるCD158a、KIR2DL2, 3であるCD158bの発現は、成人末梢血より臍帯血でいずれも低く、抑制型であるNKG2Aと活性型であるNKp30、NKp44の発現は有意差をもって臍帯血が高かった。さらに末梢血、臍帯血ドナーNK細胞の白血病細胞株に対する細胞傷害活性を51Cr releasing assay法により測定した。HLA-Cは、77番目と80番目のアミノ酸によってC1とC2の二つのグループに分けられるが、KIR2DL1はC2に属するCw2, Cw4などのHLA-C抗原を認識し、KIR2DL2, 3はC1に属するCw1, Cw3などを認識する。KIR一致および不一致の影響に関してドナー細胞と腫瘍細胞株をC1C1ドナー対C1C1細胞株, C1C2ドナー対C1C1細胞株の様に組み合わせ検討した。HLA-classIを発現していないK562に対して、臍帯血は細胞傷害活性が有意に成人より低かったが、C1C1型11q23転座型ALL細胞株であるKOCL50, KOPN1に対して成人と臍帯血で細胞傷害活性に明らかな有意差を認めなかった。C1C1, C1C2グループ別に細胞傷害性を比較したところ、成人末梢血、臍帯血どちらもK562に対してはC1C1、C1C2の2群間で差は認めなかったが、KOCL50, KOPN1に対してはC1C2ドナーの方が有意に高かった。以上より臍帯血においても成人末梢血と同様に、11q23転座型ALLに対してKIRリガンド不一致ドナーNK細胞の方が、GVL効果をより発揮すると考えられる。前年度、末梢血、臍帯血ドナーNK細胞の難治性白血病の1つである11q23型急性リンパ性白血病細胞株に対する細胞傷害活性を51Cr releasing assay法により測定したところ、KIRリガンド不一致ドナーが一致ドナーと比較して、より傷害活性が高いことを確認した。平成21年度は他の細胞株についても検討したところ、T細胞型急性リンパ性白血病がNK活性化型受容体NKG2Dのリガンドの発現が高かった。さらに、末梢血、臍帯血NK細胞によるT細胞型急性リンパ性白血病に対する傷害活性は極めて強く、KIRリガンド不一致ドナーを選択することにより、その効果がより増強することを確認した。また、この傷害活性はドナーのNKG2Dのblockingにより著明に抑制され、NKG2Dを介しての細胞傷害活性が強いことが推定された。以上より臍帯血、成人末梢血と同様に、11q23転座型ALLに対してだけでなく、T細胞型白血病に対してもドナーNK細胞によるGVL効果が期待される。小児難治性白血病の1つである11q23型急性リンパ性白血病細胞株に対する末梢血、臍帯血ドナーNK細胞の細胞傷害活性を51Cr releasing assay法により測定したところ、末梢血NK細胞、臍帯血NK細胞ともにKIRリガンド不一致ドナーが一致ドナーと比較して、より傷害活性が高かった。他の細胞株では、T細胞型急性リンパ性白血病がNK活性化型受容体MKG2Dのリガンドの発現が極めて高いことにより、末梢血、臍帯血NK細胞によるT細胞型急性リンパ性白血病に対する傷害活性は非常に強く、KIRリガンド不一致ドナーを選択することにより、その効果がより増強することを確認した。さらに、臍帯血NK細胞の細胞傷害活性が、ドナーのMG2DのSNPにより活性の差があることが示唆された。小児難治性腫瘍であるEwing肉腫、神経芽腫、骨肉腫、横紋筋肉腫瘍様腫瘍細胞株でもNK受容体リガンドを検討したところ、一部の細胞株でNKG2DリガンドのMICA/BおよびDNAM-1リガンドの発現が高いことが確認され、末梢血NK細胞による細胞傷害活性も示された。
製品の身体適合性評価指標の開発

身体装着製品の適合性を高める設計支援技術の開発を行った。身体装着製品の中でも体重を支える靴製品に着目し、足形状と靴形状と靴を製造する過程で使われる靴型との関係を先行研究で行い、本研究ではその継続として足形状に適合する靴型の設計支援技術と靴型の形状特徴量を抽出して適合性評価指標とする手法の開発を行った。3次元形状計測を利用した個人の身体形状に適した製品の設計が注目されている。しかし従来の生産手順そのままに計測機と計算機を導入するだけでは、生産コストを実用水準まで下げることは困難である。特に、皮革靴は製造工程に靴型を使うために、個人に適合する個人対応製品の製造は容易ではないし、コンピュータを使ってコストを下げるための手法が開発されていない。このため、本研究では、既存注文靴型の再利用による高適合靴の生産法の開発が望まれている。そこで、本研究の研究目的は、靴型と足形状との適合性評価指標を開発し、店頭で測定された足形状データを入力すれば、予め登録済みの靴型データベースから適合性評価指標を用いて検索し、一定数値以上の適合性が得られた靴型を用いて個人対応の靴を製作する情報システムを開発することである。初年度の平成19年度は、足形状の測定データから求まる解剖学的特徴点を使って、靴型の特徴線群を抽出したデータを基準として、それに対応する未知の靴型の特徴線群をBスプライン曲線群で抽出する手法を開発した。これは基準となる一つの靴型の特徴線群を変形修正することで実現した。さらに、この靴型の特徴線群を用いて、Bスプライン曲面パッチを用いた靴型曲面を開発した。次にこの靴型曲面の制御点群を逆オスロアルゴリズムを使って、与えられた誤差の精度内で変形を許して、大幅に削減するアルゴリズムを開発した。これにより、研究の重要な一ステップが進展した。平成20年度は、足形状の測定データから靴型設計に必要な寸法、長さなどの長さ次元のパラメータを抽出する手法を開発した。また、足形状は平らな床面に載せた状態ではなく、実際に靴を履いたときの靴底曲面に乗った状態での形状計測手法も開発した。これにより、靴型設計のステップの重要な工程をコンピュータ化することができ、足の形状と靴型形状特徴との対応が可能となった。また、実際の靴型製作工程を体験することで靴型設計の細かなノウハウを修得すると同時に、足形状とそれに合する靴型形状との関係を7組実験的に求めることができ、研究の重要な-ステップが進展した。靴型設計は経験と技能に基づき職人芸的な手法で靴型は作られていた。これらは標準的な足型形状に合うように作られているが、非標準の足形状をもつ個人に適合する靴型を自動生成するはニーズがあり重要である。しかしながら個人用の靴型製作では靴製作コストが高くなる。一方、従来の製靴工場で保存されている靴型はバリエーションが多く、一度使用されたら使われないことが多い。その中には非標準の足型に対応するものがあっても、その適合度がわからないために後は使えない。そこで、保存されている靴型を再利用し、特注で製作する靴型数を減らし、コストを削減するために、靴型のデータベース化を行うことが重要となってくる。これらの課題に共通する問題として、標準の足形状用に適合するように製作された靴型と非標準の足型に適合するように製作された靴型との違いを適合性評価を行うための指標の開発のための研究を行い、靴型の形状特徴を抽出して指標化を行う手法を開発した。具体的には、従来の靴型設計の工程を詳細に調査し、靴型生成の基準となる特徴線群を創生する過程をコンピュータ化した。その特徴線群を用いて、標準の靴型を変形させることで目的の靴型を生成する手法を開発した。また、この特徴線群を靴型の形状特徴量(特徴ベクトル)として利用することで、靴型の特徴を特徴ベクトルで表現することで、特徴ベクトル間の距離を定義することで類似度を決めることができ、これを適合性評価指標とすることで、データベース化したときの検索キーとすることも可能となる。