hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教科書教材をふくらませて「算数の力」を育成する教材開発法の構造化に関する研究

○研究の目的本研究では「算数を生み出す力」のうち,さらに「(1)算数できまりや方法などを見つける力(主に帰納・類推),(2)算数で前提をもとに確かめる力(主に演繹)」に焦点をしぼって,その「つけたい力」を育成するための教科書教材のふくらませ方について分類・整理し,構造化することを目的とした。○研究方法・帰納,類推,演繹的推論に関する先行研究および,実践的研究を調べる。・多数の先行研究実践から帰納,類推,演繹的推論を引き出す教材化の工夫を言語化して分類,整理していくことで構造化をはかる。・実験授業を通して,検証することで構造化の有効性をたしかめる。・実験授業の検証方法は,WigginsとMcTigheの提唱する「逆向きの設計(backward design)」(Wiggins & McTighe, 2005)の考えをもとに行う。具体的には,学習目標(「望まれている結果」)を児童がどの程度達成したのかを具体的に示す「承認できる証拠」として,パフォーマンス課題及びルーブックを作成し,研究授業を行う。その効果をパフォーマンス課題の結果および,授業記録,児童のノートやワークシート,作品などにより分析し,成果と課題をまとめていく。○研究成果先行研究実践から,帰納的推論を引き出す教材化の工夫として「試行の場」→「整理の場」を授業構成で仕組むことが有効ではないかという仮説をたて,実験授業を行った。「試行の場」とは,まずは全員で問題にあたり試行してみる場面である。ここでは,全員が簡易に確かめられるシンプルな問題設定が望ましい。試行するなかで,複数のデータが集約される。次に「整理の場」では,集約されたデータを分かりやすく整理する場面をつくる。整理することが数量間の共通性の発見につながり,帰納的推論を引き出す。これらの教材化の工夫は,実験授業で,その有効性を確かめることができた。一方,類推,演繹的推論に関しては本年度だけではまとめることができなかった。来年度も,引き続き実践を重ね,その成果と課題を生かして教科書教材のふくらませ方について構造化を図っていきたい。
共鳴回折法による時間・空間反転を破る磁気多極子秩序に関する研究

磁荷分布の異方性が形成する磁気多極子、特に空間反転対称性と時間反転対称性をともに破る磁気多極子は、電気磁気効果と呼ばれる磁性と誘電性の非自明な結合現象を生み出すのみならず、長年未解決であった銅酸化物超伝導体における擬ギャップ相の秩序変数であることが理論的に提案されているなど、現在の物性物理学の主要研究対象となっている。しかし実験的には秩序の実現、という根本的な部分ですら十分なコンセンサスを得られていない。本研究では共鳴X線回折法により磁気多極子秩序の実現を実証する。ドメインという微視的なスケールでの同秩序の外場応答から、同秩序の物理的な性質を実験的に解明し、基礎学理の構築を目指す。
炎症性サイトカインによる細胞性血液凝固活性化反応の分子機作の解析

細胞性血液凝固反応を明らかにする目的で、凝固因子の中で最も重要なトロンビンを生成するプロトロンビン活性化反応の分子機構を解析した。プロトロンビンは、凝固Xa因子(FXa)、Va因子(FVa)、Ca^<2+>、リン脂質からなるプロトロンビナーゼ複合体によって活性化されるが、昨年度はプロトロンビン分子中のクリングル2ドメイン内のHis^<205>-Arg^<220>の領域がFXaと相互作用することを示した。今回は、プロトロンビナーゼ複合体の中心的酵素であるFXa側の相互作用領域について解析した。まず、ヒト血しょうからプロトロンビン、FX等を精製し、FXから構成断片の軽鎖、重鎖、活性化ペプチドを単離した。また、FXaのGlaドメインと、Glaドメインを除いたGlaドメイン欠如FXaを精製した。さらに、FXaをメチレン処理してGlaドメイン内のgamma-carboxygultamic acidをメチレン化したFXa(メチレン化FXa)とAPMSFで不活化したAPMS-FXaを精製した。これらの誘導体を用いてプロトロンビン分子中のフラグメント2とFXaとの結合に及ぼす影響を検討した。FXaによるプロトロンビンの活性化の定量はトロンビン基質のBoc-Val-Pro-Arg-MCAを用いて測定し、フラグメント2に結合したFXaは、FXa活性をその基質のS-2222を用いて測定した。マイクロウェルプレートに固相化フラグメント2に対してFXaはKd=9.0x10-8Mで結合したが、Glaドメイン欠如FXaやメチレン化FXaは結合しなかった。さらに、この結合に対してGlaドメインとGlaドメインを含むFXの軽鎖およびAPMS-FXaは、この結合を阻害したが、FXの重鎖、活性化ペプチド、FXはこの結合を阻害しなかった。今回の研究結果からFXa内のGlaドメインがプロトロンビン分子中のクリングル2ドメインと相互作用することが明らかとなった。
共役高分子ナノ結晶の可視光応答型光触媒能を利用した金属ナノシェル複合体の作製制御

本研究課題では、光触媒還元法を確立し、新規な有機・無機ハイブリッドナノ構造体を創製するとともに、有機・無機双方の特性を相乗的に活かした物性・機能を探求する。本年度は、作製した有機・高分子ナノ結晶をコアとする金属ナノシェル複合体の評価と、複合体の集積化を行った。1.有機・高分子ナノ結晶をコアとする金属ナノシェル複合体の評価ポリジアセチレンナノ結晶をコアとする金属ナノシェル複合体について、SEM/TEM観察および分光測定を行った。金属ナノシェルは、金属種によってシェルの凹凸に顕著な違いが認められた。その中でも、銀ナノ粒子は被覆率の違いと表面プラズモン吸収ピークのシフトに相関かおり、銀ナノ粒子間の双極子-双極子相互作用により議論できた。さらに、共同研究として単一粒子のレイリー散乱スペクトルの測定、特に偏光依存性を評価した結果、ポリジアセチレンナノ結晶の光学異方性に対応したスペクトルを観測すると共に、銀ナノ粒子の表面プラズモン吸収についてもコア結晶の屈折率の異方性に影響されたスペクトル変化が観測され、単一粒子レベルでコアーシェル間の相互作用を詳細に評価できた。これらは、複合体の構造と電場増強効果の相関解明に向け、重要なデータと成り得る。2.金属ナノシェル複合体の集積化交互積層法を用いて、複合体を35層まで積層し、非線形光学特性評価に必要な吸光度1程度の薄膜の作製に成功した。しかし、薄膜のSEM観察から、μmオーダーの凝集体が確認でき、より光学品質の高い薄膜を作製するには積層過程での複合体の分散安定性に留意する必要がある。以上のように、金属ナノシェル複合体の評価を行い複合化の特色を明確にすると共に、複合体の集積化を行うという当初の目標を達成できた。また、本研究の成果は学会および論文発表を行った。非線形光学材料・触媒・メタマテリアルなどの作製に貢献すると期待している。本研究課題では、光触媒還元法を確立し、新規な有機・無機ハイブリッドナノ構造を創製するとともに、有機・無機双方の特性を相乗的に活かした物性・機能を探求する。初年度は、知見が乏しい有機化合物の光触媒能を調査しつつ、有機・高分子ナノ結晶をコアとする金属ナノシェル複合体の創製を目指した。1.光触媒還元法の制御因子の解明と基盤技術の確立標準物質としてポリジアセチレンナノ結晶をコアに、金属ナノシェル複合体の作製を行った。特に、金属錯イオンの配位子交換により酸化還元電位を制御することが重要で、銀、白金またはパラジウムのナノシェルを作製できた。また、光触媒還元反応の励起波長依存性を調査したところ、コア結晶の光電流特性に従うことを確認し、コアのバンド構造並びに金属錯イオンの酸化還元電位の両面から制御因子を明らかに出来た。また、金属種によるシェルの凹凸の違いは、金属の仕事関数を考慮した反応メカニズムで解釈でき、今後シェルの平坦化を目指す。2.金属ナノシェル複合体の作製制御1の知見を基に、ポリチオフェンナノ粒子をコアとする白金ナノシェル複合体の作製に成功し、コア材料を拡張した。さらに、光触媒還元を施した後に無電解メッキを行うことでシェル厚の制御をも達成した。一方、光触媒還元法では原理的に作製が困難な場合には、無電解メッキを改良することで、例えば、フタロシアニンナノ粒子の金もしくは白金ナノシェル複合体の作製にも成功した。以上のように、光触媒還元法の制御因子を解明し、新規な有機・無機ハイブリッドナノ構造を創製するという目標を達成できた。さらに予定を前倒しして、スペクトルシミュレーションとの比較による理論的解釈、構造解析、物性評価に向けた集積化・固定化技術の確立に着手しており、本研究の成果は非線形光学材料・触媒・メタマテリアルなどの作製に寄与すると期待している。
糖結晶ＴＨｚエミッターの開発

新しいテラヘルツ波エミッター用材料として糖結晶を提案し、大型単結晶成長の実施およびテラヘルツ波帯での特性評価をおこなった。糖結晶成長に先立ち、原料となる粉末中の構造異性体をテラヘルツ時間領域分光法を用いて非破壊で精度良く同定できることを示し、また、微粒子サイズも同定できることを示した。糖結晶成長では、レーザ光を用いた糖析出モニタリングシステムを構築し種結晶形成を制御し、結晶成長のその場観察から2mmx5mm程度の大型結晶成長を可能にした。また、得られた結晶のテラヘルツ波帯での特性を数値解析することで、糖結晶からの1.34THzにピークをもつ発振を示唆した。テラヘルツ波エミッタ用糖結晶成長では、過飽和水溶液を用いた条件の最適化を行い、結晶成長を実施した。その結果、長さ2mm程度の単結晶は得られるものの水溶液中でのアノマーによる結晶成長速度の強い異方性により所望の形状が得られないことがわかった。更に大型の結晶を作製し研磨により所望の形状を得ることを試みたが、2mm以上の大きさになると双晶が生じてしまっている。これらの結果を基に、平成25年度途中から過飽和液を作製する際の溶媒をアノマーを生成し難いものに変更し条件の最適化を行った。その結果現在までに、結晶成長速度の異方性が緩和されることを確認できている。但し、結晶成長速度が水溶液中に比べて低いために今後溶液の調整と結晶成長条件の最適化が必要である。糖結晶成長の原料となる粉末糖原料のテラヘルツ波帯での詳細評価を行った。その結果以下の成果を得た。1)構造異性体の組成分析:テラヘルツ時間領域分光法を用いて構造異性体による吸収特性を明らかにした上で、その定量分析解析法を提案し誤差がモル%以内での精密分析を実現した。2)微結晶体のサイズ分析:種々の微結晶サイズによるテラヘルツ波帯での応答特性について評価を行なった結果、特定の吸収の強度が結晶サイズに依存することが分かり数十ミクロンサイズのものであってもテラヘルツ波帯での吸収特性からそのサイズの推定ができるようになった。上記1)は結晶成長を行う上での原料評価および結晶体特性との比較を行うための基礎データであり、このデータ収集は完了している。また、2)は大型結晶体特性との比較を行う上での基礎データに関わる内容であり、これについてもデータの収集は完了している。なお、これらの成果は、平成24年9月開催の秋の応用物理学会、及び、平成24年12月開催の3rd International Symposium on Terahertz Nanoscienceにて発表を行なった。糖結晶成長については、過飽和液や結晶成長温度等の条件設定がほぼ終了し、大型単結晶成長への準備ができている。但し、大型単結晶成長するための改善点も見出されてきており、今後この点を解決する必要がある。結晶体のテラヘルツ波帯での挙動については、現在得られている結晶体(大型ではあるが、双晶を含む)調査を行い、提案した原理が有効であることを確認しつつある。(平成26年度)平成25年度までに問題になっていた糖結晶の大型化については、倒立型顕微鏡を用いた結晶成長のその場観察による詳細な条件最適化を可能にし、また、過飽和液表面での糖の析出を油層により防ぐことで、2mmx5mm程度までの単結晶成長を実現した。得られた単結晶について評価するために光ファイバを用いた1.5μm帯でのTHz-TDS系を構築し、反射型、および、透過型での評価を実施した。(研究期間全体)糖結晶作製の際の種結晶作製に必要なモニタリングシステムとして光ファイバを用いたOTDRを構築した。その結果、種結晶作製時のファイバ先端での糖析出ための最適条件が見出された。種結晶を用いた単結晶成長においては、過飽和液表面の油層によるキャッピングが有効であり、また、55°Cでの成長が最も適していることを見出した。この実験遂行の際、原料となる糖粉末中での構造異性体割合と微結晶サイズをTHz-TDSを用いることで非破壊で精度良く同定できることを見出している。得られた大型単結晶を用いてTHz波帯での特性を評価し、1.37THzにピークを持つ吸収が粉末に対して著しく減少することを見出し、数値処理による分析の結果、結晶サイズ増加に伴う1.34THzにピークをもつ放射の増加が確認された。これらの結果を基に、構築した1.5μm帯でのフェムト秒レーザを光源とする時間領域分光系のエミッターとして作製した糖結晶を用いて評価したところ、水和物、無水物ともにこれまでのところInAs系光伝導アンテナで検出できる程度のTHz波は得られていない。

その原因として用いた検出器の比感度の低さと結晶中のフォノンとレーザの繰り返し周波数の不整合が挙げられ、今後検出方法の変更を計画し継続検討する予定である。電子材料、電子デバイス平成24年度に実施した結晶成長で得られる双晶では、十分な強度のテラヘルツ波が得られなかったことから、結晶成長のための溶媒の変更をせざるを得なかった。その結果、平成24年度に引き続き結晶成長の検討を行う必要が出てきたために、当初予定していたTHz-TDS系への組み込みが実現できていない。糖結晶を組み込むためのTHz-TDS系は別途構成済みであるので、全体での研究進度はやや遅れていると判断する。本研究課題の目的である、糖結晶成長については当初予定していた方法から若干の変更が生じているが、単結晶のサイズは成長方法および成長条件の最適化により大型化してきており、テラヘルツ波帯での基本特性を評価し得るものができてきていることから、概ね順調と言える。結晶体特性との比較を行うための透過型THz-TDSによる粉末特性評価については、予想よりも高い精度で行えることがわかり、また、数十マイクロ以下の微結晶のサイズを推定できることもわかった。結晶体での特性評価については提案した原理が有効であることが確認できている。以上より、これらについては当初の計画以上に進展していると言える。結晶体からのテラヘルツ波放射評価については、フェムト秒レーザー照射系の構築に予想以上の時間を要してしまいH25年度に評価を行うこととなったことから、予定よりもやや遅れている。以上を総合して、平成24年度の研究は概ね順調に進展していると評価する。大型の糖単結晶成長を実現するための溶液調整および条件の最適化が不可欠であるので、第一優先で実施する。また、これまで作製した結晶(双晶を含む結晶)の脱水物物を作製し、テラヘルツ波発振効率への影響を評価する。結晶が出来次第、THz-TDS系への組み込みを実施して、完成を試みる。糖単結晶の大型化を引き続き実施する。実施する上では、平成24年度に明らかとなった結晶大型化上の問題点を改善するための装置の改良を行う。糖結晶からのテラヘルツ波放射評価を行うために平成24年度で問題になった点を改善するためにフェムト秒レーザー光の空中伝播からファイバー導波に変更して系を構築する。無水物結晶の評価およびTHz-TDS系への組み込みは当初の予定通り実施する。平成25年度は、糖結晶成長の変更を行い、その後に予定していた評価を後ろ倒ししたために物品の購入を行わなかった。それにより物品購入費の残額が生じている。平成26年度に予定していた物品(結晶成長、評価部品およびTHz-TDS系への組み込みの際の部品)の購入を行い、評価を実施する予定である。旅費については、国際学会2回および国内学会1回での発表を予定している。その他では、学術誌論文1編の投稿を予定している。糖結晶成長での問題点を改善するための装置改良をするために消耗品の購入を行う。糖結晶からのテラヘルツ波放射評価を実施するためのファイバー導波系としてファイバー直結型の遅延装置を部品として購入する。得られた成果の公表として、国内学会(応用物理学会)2回と国際学会2回を予定している。
不明瞭な英語の聞き取り学習支援のためのデータベース作成とその検索法に関する研究

本研究では、不明瞭な英語の聞き取り学習支援をテーマに、以下に述べるいくつかのシステム構築を試みた。【英語教育支援システム】本研究の礎となるHypermedia Pronunciation Powerは、マルチメディアを効果的に使った発音練習のためのプログラムである。本プログラムはコンポーネント手法を用い,急速に進歩するマルチメディア技術に容易に対応可能であるばかりでなく、新機能の追加、修正も簡単である。本研究では、このHPP上に不明瞭発音を発生させる仕組みを実装した。【A-MATE,ICQC】英会話能力検定試験としてTOEIC、TOEFLがある。本プログラムは,これらの問題と同じ形式の問題を教師が簡単に作成できるシステムである。問題形式としては、1)穴埋め問題,2)多技選択,3)並び替え,4)結合,5)真偽判断の5つを実現した.この5つのパターンで上記の英会話能力検定試験と同じ形式の問題を作成できる。【マルチメディア辞書】マルチメディア辞書は、基本的な英単語を抽出し、英単語の発音と関連する例文をマルチメディアで表現し、かつ対応する日本語についてもマルチメディアで表示するものである。不明瞭な英語の聞取り学習支援システムの辞書部分としてこのソフトを利用することが期待される。【不明瞭発音データベース】英会話のマルチメディア教材は多数出回っている。しかし、これらのほとんどは初心者向けであり,中級者以上を相手にした教材は非常に少ない。初級者と中級者の最も大きい違いは、聞き取りの際、明瞭な発音以外を要求されることである。本研究では不明瞭発音データベースを構築するために、環境雑音を収録した。また、これをHPPで利用するための仕組みを開発し、実装した。この不明瞭発音データベースがどれほど効果的かを調べるための被験者を使った実験は、これから本格的に行う予定である。本研究は2カ年計画であり、本年度はその初年度にあたる。初年度の目標は、1)英会話中級者向けデータベース作成を行うための基礎調査、2)外国人教師による日常会話のビデオ収録、3)英会話のデータベース化、であった。この計画にもとづき、英会話中級者用の単語として約2000語を選択し、ネイティブスピーカによるビデオ収録を行い簡単なマルチメディアデータベースを試作した。本マルチメディアデータベースは、単語、例文について日英・英日双方向からの検索が可能であり、将来的にはフラン語や中国語を初めとする多言語への対応を可能とする仕組みを持たせた。この成果の一部は国際会議「Advanced Research in Computers and Communications in Education」において発表した。また、このデータベースを有効に活用するための検索法については、さらに深く研究を行う予定であり、その準備段階としてWeb上から日本語類似文の検索が可能なシステムを試作し、国際会議「WebNet99」にて発表を行った。さらに、我々は我々が作成するデータベースを多くの英会話教育に携わる人々に利用してもらうために、英語聞き取り学習支援のためのコースウェア作成支援ツールの開発も行っている。本ツールを使えば、プログラミングが不得手な人でも比較的簡単にコースウェアを作成可能である。この研究成果については、国際会議「ED-MEDIA99」で発表を行った。本研究は前述のように、初年度の目的は達成できた。次年度は、完成年度にあたるので以下の目標を持って研究を続行する予定である。1)データベースの柔軟な検索方法を構築する、2)英会話文の充実を行う、3)構築した英会話データベースをインターネット上およびCD-ROMにて公開する。近年,コンピュータを取り巻く環境の激変により、語学教育もインターネットあるいはCD-ROMを媒体として、マルチメディア技術を大幅に取り入れている。しかし、ほとんどのシステムでは、初心者を対象としており、中級者向けのシステムは少ない。この理由として、中級者向けシステムではシステム作成に労力が必要な割に量販を見込めないためと考えられる。

特に中級者向けでは、初心者向けで中心であった、教師によるクリアな発音ではなく、実際にいろいろな状況下での聞き取りができる能力を身に付けることが求められる。しかし、このようなデータの収集には膨大な費用がかかる。そこで、本研究では、これらを環境音と教師による発話から自動的に生成する試みを行った。具体的には,英会話中級者用の単語として最頻出単語約2000語を選択し、ネイティブスピーカによるビデオ収録を行い,簡単なマルチメディアデータベースを試作した。本マルチメディアデータベースは、単語、例文について日英・英日双方向からの検索が可能であり、将来的にはフラン語や中国語を初めとする多言語への対応を可能とする仕組みを持たせた。この成果の一部は国際会議「ICCE'99」「FLEAT-IV」において発表した。また、このデータベースを有効に活用するための検索法についてWeb上から日本語類似文の検索が可能なシステムを試作し、国際会議「WebNet99」「ED-MEDIA2000」にて発表を行った。さらに、我々は我々が作成するデータベースを多くの英会話教育に携わる人々に利用してもらうために、英語聞き取り学習支援のためのコースウェア作成支援ツールの開発も行っている。本ツールを使えば、プログラミングが不得手な人でも比較的簡単にコースウェアを作成可能である。この研究成果については、国際会議「ED-MEDIA99」で発表を行った。
牛の被毛コルチゾール濃度の変動要因解析

ホルスタイン種牛の被毛中コルチゾール濃度に影響する各種要因について、(1)新生子牛の出生時ストレスは、生後1週目よりも2週目に採取した被毛中コルチゾール濃度により反映されること、(2)泌乳牛の被毛中コルチゾール濃度に対する季節の効果と季節×地域の交互作用が有意であり、3月から6月にかけたコルチゾール濃度の上昇は、寒冷地の方が急であること、(3)泌乳牛の被毛中コルチゾール濃度の分散を説明する上で、採毛月が有意に寄与しており、乳量が次に寄与する傾向にあることが明らかとなった。牛における潜在的ストレスイベントである出生について、その具体的なストレス要因の洗い出しと被毛中コルチゾルへ濃度への反映のタイムラグについて調べた。夏季(7月)および秋季(10月)に出生したホルスタイン種新生子牛6頭から、生後0週目(4日後)、1週目および2週目に、血液および被毛を採取し、血液は遠心分離後、被毛は洗浄・乾燥・粉砕・メタノール抽出後に、血漿中および被毛中コルチゾル濃度を酵素免疫測定法(EIA)により測定した。生後0週目の血漿コルチゾル濃度に対する出生日の最高気温、出生に要した時間、母牛から分離されるまでの時間の影響の大きさを重回帰分析で比較したところ、これら3種の要因による重相関係数は0.995(P = 0.014)、各要因の偏相関係数は順に、0.986(P = 0.016)、0.836(P = 0.164)、0.296(P = 0.704)となり、出生日の最高気温による影響が最も大きかった。また、生後0週目の血漿コルチゾル濃度と生後1週目および2週目の被毛中コルチゾル濃度との相関係数は、それぞれ0.509(P = 0.30)および0.650(P = 0.16)となり、出生時ストレスは、生後1週目よりも2週目に採取した被毛中コルチゾルにより反映されることが明らかとなった。今後は、酪農学園大学で出生した子牛について、出生直後から初産まで毎月、また、酪農学園大学および神奈川県畜産技術センター飼養の成牛について、産次と乳期のバランスに考慮して、3、6、9、12月に定期的に採毛を行い、被毛中コルチゾルの農場、季節、産次、乳期間差および各種ストレスライフイベントとの関連を調べる予定である。半年遅れの補欠採択であったため、研究開始が全体的に後ずれした。しかしながら、規模を縮小して一部のテーマを実施していたため、そちらについて、前述の通り、ある程度の成果を得ることができた。泌乳牛の被毛中コルチゾル濃度に産次・乳期・季節・地域間差があるかについて、これまでに採取できたサンプルを用いて調べた。酪農学園大学と神奈川県畜産技術センターのフリーストール牛舎で飼養されている搾乳牛から、初産・2産・3産以上の泌乳前期(90日)・中期(91180日)・後期(181日)牛それぞれ1頭ずつ計9頭を選定し、6月と9月に頸部から採毛した。超音波洗浄毛を0.5 cm以下にカットし、36時間以上乾燥後、乾燥毛20 mgをマイクロチューブに入れ、ビーズクラッシャーで45秒×2回粉砕し、粉砕毛20 mgが入ったマイクロチューブにメタノール1 mLを加え、18時間・37度でインキュベーション後、マイクロチューブをドラフト内に静置してアルコールを飛ばし、コルチゾルEIA用アッセイバッファー200 μLを加え、ボルテックスで10分間攪拌後、5分間遠心分離し、上清をサンプルとしてEIA分析でコルチゾル濃度を測定した。分散分析の結果、被毛中コルチゾル濃度(pg/g)に対する季節の効果のみが有意であり(6月13.1±1.0、9月1.6±0.2、P<0.001)、地域×季節の交互作用では、酪農学園大学の方が季節差が大きい傾向にあった(P=0.051)。次年度は、子牛の成長に伴う被毛中コルチゾル濃度の変化、および成牛の被毛中コルチゾル濃度に対する農場、季節、産次、乳期間差および各種ストレスイベントとの関連について、上記の両試験牛舎の牛を対象に引き続き調査する予定である。補欠採択のため、試験開始が半年遅れたが、開始後は試験計画に沿って順調にサンプリングができているため。【実績1】ストレスイベントである出生を対象に、その影響が牛の被毛中コルチゾル濃度に反映されるまでのタイムラグについて検討した。相関係数検定の結果、生後0週目の血漿コルチゾル濃度と生後1週目および2週目の被毛中コルチゾル濃度との相関係数は、それぞれ0.509(P=0.30)および0.650(P = 0.16)となり、出生時ストレスは、生後1週目よりも2週目に採取した被毛中コルチゾルにより反映されることが明らかとなった。【実績2】泌乳牛の被毛中コルチゾル濃度に対する産次・乳期・採毛月・地域の影響について、北海道(酪農学園大学)と神奈川県(同県畜産技術センター)のフリーストール牛舎で飼養されている搾乳牛を対象に、初産・2産・3産以上の泌乳前期(90日)・中期(91180日)・後期(181日)から牛を選定して横断的に調べた。

分散分析の結果、季節効果(P < 0.001)および季節×地域の交互作用(P < 0.05)が有意であり、6月が他の月(3, 9, 12月)よりも高値を示し、また、北海道の方が神奈川県よりも3月から6月にかけた濃度上昇の傾きが大きいことが明らかとなった。【実績3】泌乳牛の被毛中コルチゾル濃度に影響する要因(産次・乳期・乳量・体重・ボディコンディションスコア・採毛月・毛色)について、神奈川県畜産技術センター飼養牛を対象に縦断的に調べた。重回帰分析の結果、被毛中コルチゾル濃度の分散を説明する上で、採毛月が有意に寄与しており(P<0.001)、乳量が次に寄与する傾向にあった(P=0.052)。採毛月間の比較では、6月に最高値を示し、以下、1月、3月、9月の順であった。本研究の結果は、泌乳牛の内分泌ストレス反応の指標として被毛中コルチゾル濃度を使用する際、その季節変動を考慮する必要があることを示唆している。ホルスタイン種牛の被毛中コルチゾール濃度に影響する各種要因について、(1)新生子牛の出生時ストレスは、生後1週目よりも2週目に採取した被毛中コルチゾール濃度により反映されること、(2)泌乳牛の被毛中コルチゾール濃度に対する季節の効果と季節×地域の交互作用が有意であり、3月から6月にかけたコルチゾール濃度の上昇は、寒冷地の方が急であること、(3)泌乳牛の被毛中コルチゾール濃度の分散を説明する上で、採毛月が有意に寄与しており、乳量が次に寄与する傾向にあることが明らかとなった。補欠採択の通知を受け、共同研究者(酪農学園大学森田氏)および研究協力者(神奈川県畜産技術センター橋村氏)と協議し、前述のように、2年目から、子牛については縦断(個体追跡)的に、また成牛については横断(網羅)的に採毛を実施するよう、実験計画を工夫した。研究期間短縮のため、昨年度に工夫した実験計画:子牛については縦断(個体追跡)的に、また成牛については横断(網羅)的に採毛を実施する、を継続する。動物行動管理学補欠採択であったため、半年で初年度1年間に当初予定していた研究計画内容を全て実施することができなかった。研究分担者の直接経費に繰越金が発生したため。初年度の残予算を、2年目以降に実施を予定している、前述の研究計画に組み入れて使用する予定である。次年度に繰越し、適切に使用する。
三次元視覚情報処理の神経メカニズムの解明-単一ニューロン活動の記録と機能的MRIによる解析

三次元的な視覚情報の処理経路について,V1,V2などの初期視覚野での視差検出細胞についての知見は得られているが,より高次な視覚領域での三次元的形態認識にいたる視覚情報処理機構についてはまだ不明な点が多い.我々はこれまでに面方位識別ニューロンが種々の両眼視差信号を統合して平面の三次元的な傾きを識別していることを明らかにしてきた.一方,ヒトの心理物理実験は三次元形態の認識に透視画法による輪郭や陰影などの単眼性(絵画的)手がかりも重要であることを示している.本年度の研究では,三次元形態識別における絵画的手がかりの役割を明らかにするために,慢性サルのニューロン活動記録実験でCIP領域の面方位識別ニューロンの反応に透視画法による輪郭がどのように関与しているのかを調べ,さらに機能的MRI(fMRI)によって陰影から三次元形態を識別するヒトの神経機構について調べた.立体図形を呈示するステレオディスプレイを使って,見本刺激と数秒の後に呈示されるサンプル刺激で面の三次元的な傾きを識別し,同じならGo,違っていたらNo-go反応をする遅延見本合わせ課題をサルに訓練した.刺激にはa.面の傾きを視差信号と透視画法による輪郭によって表現した立体図形,b.ランダムドットステレオグラムによる立体図形,c.aから透視画法の要素を除いた立体図形,d.透視画法で表現した立体図形を用いて,各刺激に対するニューロン活動を比較した.CIP領域の面方位識別ニューロンの多くは,視差手がかり(D)と透視画法手がかり(P)に基づいて傾きを識別するタイプ(DP type,19/35)か,視差手がかり基づいて傾きを識別し,透視画法手がかりの影響をうけないタイプ(D type,11/35)であり,透視画法手がかりに基づいて傾きを識別するタイプ(P.type,2/35)はきわめて少なかった.また,DP typeのニューロンでは視差手がかりと透視画法手がかりが組み合わされた刺激に対する反応のほうが透視画法手がかりだけの刺激に対する反応よりも強く,また,各刺激での面の傾きに対するチューニングを比較すると透視画法手がかりだけの刺激ではチューニングがずれることがわかった.以上の結果はCIP領域での面の傾きの識別のために両眼視差手がかりと透視画法の絵画的手がかりが統合されているが,透視画法手がかりの効果は視差手がかりよりも小さいことを示唆している.絵画において陰影は表面の凹凸を表現するのにきわめて効果的な手法である.fMRIを用いて陰影で表現された凹凸の識別に関与する脳領域を調べたところ,右側の頭頂間溝後方部に活動が見つかった.この領域は過去の研究で三次元形態の識別に関与する領域であることがわかっており,ヒトにおいても三次元形態識別のために視差手がかりと絵画的な手がかりの統合が,頭頂連合野領域で行われる可能性が示唆された.三次元的な視覚情報の処理経路について,V1,V2などの初期視覚野での視差検出細胞についての知見は得られているが,より高次な視覚領域での三次元的形態認識にいたる視覚情報処理機構についてはまだ不明な点が多い.我々はこれまでに面方位識別ニューロンが種々の両眼視差信号を統合して平面の三次元的な傾きを識別していることを明らかにしてきた.一方,ヒトの心理物理実験は三次元形態の認識に透視画法による輪郭や陰影などの単眼性(絵画的)手がかりも重要であることを示している.本年度の研究では,三次元形態識別における絵画的手がかりの役割を明らかにするために,慢性サルのニューロン活動記録実験でCIP領域の面方位識別ニューロンの反応に透視画法による輪郭がどのように関与しているのかを調べ,さらに機能的MRI(fMRI)によって陰影から三次元形態を識別するヒトの神経機構について調べた.立体図形を呈示するステレオディスプレイを使って,見本刺激と数秒の後に呈示されるサンプル刺激で面の三次元的な傾きを識別し,同じならGo,違っていたらNo-go反応をする遅延見本合わせ課題をサルに訓練した.刺激にはa.面の傾きを視差信号と透視画法による輪郭によって表現した立体図形,b.ランダムドットステレオグラムによる立体図形,c.aから透視画法の要素を除いた立体図形,d.透視画法で表現した立体図形を用いて,各刺激に対するニューロン活動を比較した.CIP領域の面方位識別ニューロンの多くは,視差手がかり(D)と透視画法手がかり(P)に基づいて傾きを識別するタイプ(DP type,19/35)か,視差手がかり基づいて傾きを識別し,透視画法手がかりの影響をうけないタイプ(D type,11/35)であり,透視画法手がかりに基づいて傾きを識別するタイプ(P.type,2/35)はきわめて少なかった.また,DP typeのニューロンでは視差手がかりと透視画法手がかりが組み合わされた刺激に対する反応のほうが透視画法手がかりだけの刺激に対する反応よりも強く,また,各刺激での面の傾きに対するチューニングを比較すると透視画法手がかりだけの刺激ではチューニングがずれることがわかった.以上の結果はCIP領域での面の傾きの識別のために両眼視差手がかりと透視画法の絵画的手がかりが統合されているが,透視画法手がかりの効果は視差手がかりよりも小さいことを示唆している.絵画において陰影は表面の凹凸を表現するのにきわめて効果的な手法である.fMRIを用いて陰影で表現された凹凸の識別に関与する脳領域を調べたところ,右側の頭頂間溝後方部に活動が見つかった.

この領域は過去の研究で三次元形態の識別に関与する領域であることがわかっており,ヒトにおいても三次元形態識別のために視差手がかりと絵画的な手がかりの統合が,頭頂連合野領域で行われる可能性が示唆された.
肝細胞癌における転移・再発に関与する癌幹細胞の同定及び解析

肝内転移のために再発頻度の高い肝細胞癌を対象として、肝内転移の抑制を目的とし、転移性の癌幹細胞に対するマーカーの同定を試みた。我々の開発した特殊培地によるSphere誘導系において、低分化型及び未分化型肝細胞癌由来のSK-HEP-1及びHLEから、抗癌剤耐性及び肝転移能の亢進したSphere細胞を誘導することに成功した。また、Sphere細胞における、間葉系マーカーの発現亢進、及び活性酸素除去系の亢進を確認した。さらに、複数のOmics解析の統合解析によって、新規の癌幹細胞に対するマーカー及び治療標的の候補分子を同定した。本研究は、肝内転移のために再発頻度の高い肝細胞癌を対象として、肝内転移の抑制を目的とする。従来の癌細胞の階層性の頂点に位置する癌幹細胞(CSCs)ではなく、新たに癌の進展に伴って発生すると考えられる転移性のCSCsに対するマーカーの同定及びその機能解析を行う。高い転移・浸潤能を有する低分化型由来の細胞株からCSCs表現型である浮遊細胞塊(Sphere)を独自に誘導し、これを解析する。我々の開発した特殊培地によるSphere誘導系において、低分化型及び未分化型肝細胞癌由来のSK-HEP-1及びHLEから、Sphere細胞(SK-sphere及びHLE-sphere)を誘導することに成功し、これらSphere細胞は種々の抗癌剤に対して耐性を示すことを確認した。また、SK-sphereは親株であるSK-HEP-1と比較して、免疫不全マウスを用いた経門脈的肝転移モデルにおいて肝転移能が亢進していることも確認した。さらに、Sphere細胞においては、間葉系マーカーの発現亢進、及び、活性酸素除去系の亢進としてHIF1aplphaやCD44variantの発現亢進、これに伴う細胞内活性酸素生産の低下を確認した。本研究は、再発頻度の高い肝細胞癌を対象として、癌の進展に伴って発生すると考えられる転移性の癌幹細胞(CSC)に対するマーカーの同定及びその機能解析を行う。低分化型肝細胞癌より樹立されたヒト肝癌細胞株(SK-HEP1,親株)を当科で開発した培養液を用い培養することでsphere細胞を誘導した。この方法で得られたSphere細胞について、stemnessマーカー発現、既知のCSCマーカー発現、抗癌剤耐性能、マウス腫瘍形成能、細胞周期を親株と比較した。誘導されたSphere細胞(SK-sphere)は、元のSK-HEP-1株と比較して、幹細胞マーカー(NANOG and LIN28A)のmRNA発現が亢進し、ALDH1のmRNA発現及び活性の亢進が観察された。SK-HEP-1におけるIC70以上の5-FU, Docetaxel, Doxorubicin, SAHA存在下においても、SK-sphereは70%以上の生存を示した。SK-sphereは、免疫不全マウスへの脾臓注入実験から、肝転移能の亢進を示した。細胞周期において、SK-sphereは親株と比べてG0/G1期の割合の増加とP21 mRNA発現の増加を示した。また、SK-sphereにおけるHIF1-alpha mRNAの発現亢進とROSの低下が観察された。さらに、SK-sphereのEpCAMの減少とVimentinの増加がタンパクレベルで確認された。また、未分化型肝細胞癌由来細胞株(HLE)からは若干のSphere細胞の形成が確認されたが、高分化型肝細胞癌由来細胞株(HuH-7, Hep 3B)からは、Sphere細胞の形成は観察されなかった。これらの結果から、CSCの特性をさらに探究することでCSCの診断・治療のターゲットを探索する。研究開始時の独自仮説に基づき、幹細胞用の培地を基にした特殊培地を用いることでSphere形成の誘導を試み、CSCsはほとんど含まれていないとされる低分化型由来肝細胞癌細胞株(SK-HEP-1)から高効率にSphereを誘導できることを確認した。得られたSphere細胞は、抗癌剤耐性能、肝転移能、上皮間葉系移行等のCSC様の特性を有する事を確認した。また、これまで報告の肝細胞癌CSCマーカーについては、これまでの高分化型肝細胞癌から単離されたCSCsとは、異なるプロファイルを示した。以上より、低分化型肝細胞癌細胞株からのCSC特性を有する細胞集団の誘導について、予定通り達成した。これらの結果により、CSCの網羅的遺伝子解析および蛋白解析が確実に行える。肝細胞癌CSC様細胞の誘導及び培養法を確立できたため、この技術を基に、転移能に関わる肝細胞癌CSC様細胞特異的新規遺伝子、蛋白的検索を行い、特異的マーカーの検索を行う(恒富亮一)。

我々が得意としてきたマイクロアレイ(Cancer Res, 2002年: Oncogene, 2003年: LANCET, 2003年: LANCET, 2004年:LANCET, 2005年)と新規蛋白同定(Proteomics. 2005: Proteomics. 2006)の技術と蓄積した知識を駆使することで、癌幹細胞特異的マーカーの同定を行う。B.新規マーカーによるCSCs様細胞への機能的影響の検討新規マーカーについて、RNA干渉法によって発現をノックダウンし、Sphereアッセイ、マウス腫瘍形成アッセイ、抗癌剤耐性アッセイを行い、CSCs様表現型に影響するかどうかを検証する。ノックダウンによって影響の見られた遺伝子については、強制発現系を構築し同様に検証する。新規マーカーについて、阻害剤やアゴニスト・アンタゴニストが存在する場合にはそれらを用いても検証を行う。消耗品は、癌幹細胞(CSC)の網羅的遺伝子及び蛋白解析及びその検証のために使用する。免疫不全マウスを用いた肝転移能や腫瘍形成能を評価する必要があるため、マウス飼育料を計上した。また、旅費として、学会での成果発表旅費に使用する。
難聴遺伝子解析及び人工内耳術中EP測定による内耳障害部位の解明

人工内耳埋め込みの対象となるのは主として内耳障害による高度感音性難聴であるが、現状ではその障害部位を術前に特定する機能検査はなく、原因を鑑別するのは困難である。我が施設では平成13年10月から人工内耳埋め込み術を12例12耳に対して行ってきた。そのうち2耳に対して東北大学医学部倫理委員会の承認と十分なインフォームドコンセントのもと、術中電極挿入前に蝸牛岬角上の中央階相当部に小孔を開け、ガラス管電極を挿入して内リンパ直流電位(EP)を世界で初めて測定し、内耳障害の原因解析を試みた。症例1は昨年度の研究実績報告に記載したとおりで、20歳女性で術前聴力は100dB以上の高度難聴であったが、EPを測定したところ+18mVであった。症例2は平成15年11月に測定したもので、4歳女性で術前聴力は100dB以上の高度難聴であったが、EPは+40mVとある程度の内リンパ電位を保っており、高度難聴にも関らず内耳機能が部分的に残存した症例であった。EP低下はその生成源である血管条や蝸牛内K+循環の障害を示唆するが、高度難聴にも関わらずEPが比較的保たれている場合には有毛細胞障害や蝸牛神経レベルでの障害が優位であることが示唆された。今後の課題として、ダブルバレルのガラス電極を用いて内リンパ電位の測定と同時に内リンパ内のKイオン濃度を測定し、内リンパKイオン濃度とEPの相関をみることを考えている。またEP測定以外にCMやCAPなどの内耳電位を同時に測定し、更に難聴遺伝子検索も行うことによってより詳細な難聴責任部位の追求を行うことが必要であると考える。更に症例数を重ねて検討する必要があるが、高度難聴耳におけるEP測定は内耳病態を検索するうえで有用な手法であると考えられた。高度感音性難聴者に対して、近年は人工内耳埋め込み手術が行われている。わが国ではすでに2700人が埋め込みを受け、大きな福音となっている。人工内耳埋め込み術の対象となるのは高度の感音性難聴であるが、その原因は単一でなく、内耳障害、聴神経障害、中枢障害などさまざまなレベルの障害で高度難聴が生じうる。内耳障害の中にもさまざまな病態があるが、その鑑別は通常は困難であり、とくに高度難聴者では鑑別するための機能検査がないのが、実情である。内耳障害の内の血管条障害と有毛細胞障害を鑑別するために、人工内耳埋め込み手術に際して、内リンパ直流電位(EP)の測定を試み、世界で初めて成功した。東北大学医学部倫理委員会の承認と、患者本人および家族の承諾のもと、本プロジェクトを施行した。20歳、女性の患者1名に対して、人工内耳埋め込み術中の電極挿入前に蝸牛岬角上の中央階相当部に小孔を開け、ガラス管微小電極を刺入してEPを記録した。この患者の術前聴力は100dB以上と高度の難聴であったが、+18mVの電位が記録され、内耳機能が一部にせよ残存していることが確認された。しかし、+18mVという値は正常EP値がヒトでも約80mV程度と推定されるから、かなり低値であり、血管条機能の低下があることを示した。EP計測後、人工内耳電極の挿入は通常通り円滑に行われ、プロジェクト施行による合併症は無かった。今後症例を重ねて検討する必要があるが、高度難聴耳におけるEP測定は内耳病態を窺い知るために有望な手法と考えられた。
慢性腎臓病の先制医療に応用可能なオミックス解析～網羅的リン酸化解析を中心に～

慢性腎臓病の進展因子を明らかにするために、疾患モデル動物の腎臓をオミックス手法により解析する。多発性嚢胞腎モデルであるPCKラットをオミックス解析したところ、TCA回路、尿素回路、分岐鎖アミノ酸代謝および核酸などの代謝物質が高値を示した。一方、脂質や糖代謝関連の代謝物質の変化も顕著であった。ネフロン勞モデルであるpcyマウスでは、核酸代謝、TCA回路、尿素回路、芳香族アミノ酸および脂質代謝に変化が認められた。網羅的リン酸化解析によって、PCKラットでは17個、pcyマウスでは35個の蛋白質のリン酸化が有意に変化していた。これらの結果をヒトの先制医療に寄与する研究成果に発展させる予定である。慢性腎臓病(CKD)の発症年齢や進行速度を左右する環境因子として、A)積極的飲水、B)塩分(Na)摂取、C)蛋白質摂取がある。そこでCKDの原疾患のひとつである多発性嚢胞腎症(PKD)のモデル動物(PCKラット)において、幼若期から環境因子を負荷し、環境因子が及ぼす影響をオミックス解析し、ヒトの先制医療に寄与することを目的とする。本年度は以下の2点を行った。(A)メタボローム解析を生後20週齢のPCKラットと正常対照ラットの腎臓において行ったところ、カチオン157、アニオン157のピークが検出された。現在、詳細な解析を行っているところである。(B)生後4週齢のPCKラットを3群:1)積極的飲水(5%グルコース)群、2)積極的飲水+塩分負荷(0.45%NaC溶液)群、3)積極的飲水および塩分負荷なし対照群、に分けて生後20週齢まで投与した。すると、対照群と積極的飲水群に差は見られなかったが、両群に比して、積極的飲水+塩分負荷群では、約4.5倍のNa+イオンを摂取した(餌中のNa+イオンも含)。収縮期血圧は、対照群および積極的飲水群と比して積極的飲水+塩分負荷群は負荷後1週目から、上昇し、負荷後10週目で154mmに達した(対照群:143mm、積極的飲水群:142mm)。PKD進行の指標となる腎/体重比は、積極的飲水+塩分負荷群(1.31%)は対照群(1.79%)に比して有意に低下し、積極的飲水群(1.33%)と差は認められなかった。これらのことは、環境因子である塩分負荷による血圧の上昇がPKDの進行に影響を与えない可能性を示唆する。しかし、結論付ける前に、さらなる検討が必要であると考えられる。多発性嚢胞腎症のモデル動物であるPCKラットと正常対照ラットのメタボローム解析に着手できた。さらに、PCKラットにおいて、対照群および飲水摂取群に比して、約4.5倍のNa+イオンを摂取させたところ、研究計画当初の予想どおり収縮期血圧が上昇した。一方で、塩分負荷によるPKD病態の悪化より、積極的飲水によるPKD病態の軽減の方が勝るという大変興味深い結果を得ることができた。これらのことから、概ね順調に進んでいると考える。そこで、CKDの原疾患のひとつである多発性嚢胞腎症(PKD)のモデル動物において、幼弱期から環境因子を負荷し、環境因子が及ぼす影響をオミックス解析し、ヒトの先制医療に寄与することを目的とする。昨年度は(1)メタボローム解析を生後20週齢のPCKラットと正常対照ラットの腎臓において行った。また(2)生後4週齢のPCKラットを積極的飲水(5%グルコース)群、積極的飲水+塩分負荷(0.45%NaC溶液)群および対照群に分けて生後20週齢まで投与した。すると対照群および積極的飲水群に比して積極的飲水+塩分負荷群において収縮期血圧は高値を示したが、PKD進行の指標となる腎/体重比は悪化しなかった。そこで、本年度は以下の2つの実験を行った。すなわち(A)りん酸化タンパク質の網羅的解析を生後20週齢のPCKラットと正常対照ラットの腎臓において行った。(B)生後4週齢のPCKラットを2群;1)塩分添加餌群、2)対照(通常餌)群、に分けて生後20週齢まで飼育した。すると、塩分添加餌群と対照群の摂餌量に差はみられず、塩分添加餌群では対照群に比して4倍の塩分を摂取した。塩分添加餌群は対照群に比して生涯飲水摂取量は1.2倍量であった。これは、積極的飲水(5%グルコース)群の生涯飲水量(約2倍)に比して明らかに少なかった。塩分添加餌群の収縮期血圧は対照群と比して高値を示した(塩分添加餌群:159mm、対照群:150mm)。しかしながら、PKD進行の指標となる腎/体重比に有意な差はみられなかった(塩分添加餌群:2.04%、対照群:1.83%)これらのことは、環境因子である塩分負荷による血圧の上昇がPKDの進行に影響を与えにくい可能性を示唆する。

しかし、結論づける前に、さらなる検討が必要であると考える。多発性嚢胞腎症のモデル動物であるPCKラットと正常対照ラットのメタボローム解析に加え、りん酸化タンパク質の網羅的解析に着手できた。さらに、PCKラットにおいて、対照群および飲水摂取群に比して、約4.5倍のNa+イオンを摂取させたところ、研究計画当初の予想どおり収縮期血圧が上昇した。一方で、塩分負荷によるPKD病態の悪化より、積極的飲水によるPKD病態の軽減の方が勝るという大変興味深い結果を得ることができた。そこで、餌に通常餌の4倍量の塩分を負荷したところ、研究計画当初の予想どおり収縮期血圧が上昇した。一方で、塩分負荷によるPKD病態の有意な悪化は見られなかった。予想とは異なる結果となっているが、データは蓄積されており、概ね順調に進んでいると考える。慢性腎臓病(CKD)の発症年齢や進行速度を左右する環境因子として、A)積極的飲水、B)塩分摂取、C)蛋白質摂取がある。そこで、CKDの原疾患のひとつである多発性嚢胞腎症(PKD)のモデル動物において、幼弱期から環境因子を負荷し、環境因子が及ぼす影響をオミックス解析し、ヒトの先制医療に寄与することを目的とする。最終年度に得られた成果として、(1)ヒト常染色体劣性PKDとオーソローガスな遺伝子によって病態を発症するPCKモデル動物において、A)積極的飲水とB)塩分摂取を同時に負荷したところ、PKDのの進行に対する積極的飲水の有益な効果は、塩過負荷によってさえ影響されないことを示した。現在結果を投稿中である。また、(2)上記のPCKモデルをオミックス解析したところ、メタボロミクス解析結果より、TCA回路、尿素回路、分岐鎖アミノ酸代謝および核酸代謝などの物質が高値を示した。一方、脂質代謝関連の代謝産物や糖代謝関連の代謝産物の低下が顕著であった。プロテオミクス解析結果と併せて報告準備中である。別に、(3)ネフロン勞のモデル動物であるpcyマウスにおいて、核酸代謝、TCA回路、尿素回路、芳香族アミノ酸および脂質代謝に変化が認められることがメタボロミクス解析によって明らかとなった。プロテオミクス解析結果と併せて投稿準備中である。(4)網羅的リン酸化解析により、PCKラットでは17個、pcyマウスでは35個の蛋白質のリン酸化が有意に変化しており、現在詳細に検討中である。これらの結果を包括的にまとめ、ヒトの先制医療に寄与する研究成果に発展させる予定である。慢性腎臓病の進展因子を明らかにするために、疾患モデル動物の腎臓をオミックス手法により解析する。多発性嚢胞腎モデルであるPCKラットをオミックス解析したところ、TCA回路、尿素回路、分岐鎖アミノ酸代謝および核酸などの代謝物質が高値を示した。一方、脂質や糖代謝関連の代謝物質の変化も顕著であった。ネフロン勞モデルであるpcyマウスでは、核酸代謝、TCA回路、尿素回路、芳香族アミノ酸および脂質代謝に変化が認められた。網羅的リン酸化解析によって、PCKラットでは17個、pcyマウスでは35個の蛋白質のリン酸化が有意に変化していた。これらの結果をヒトの先制医療に寄与する研究成果に発展させる予定である。予想に反した結果が本当に正しい結論かを確認するために、餌に食塩を添加した塩分負荷を急遽計画することとする。さらに、食塩感受性の有無による環境因子の影響を確認するために、新たに疾患モデル動物を入手する。別に、すでに得られているメタボローム結果の解析を進めると共に、網羅的リン酸化解析に着手する。予想に反した結果が本当に正しい結論かを確認するために、別のモデル動物(pcyマウス等)に塩分負荷を行うなどの検討が必要である。
原子分子文献抄録読解データベースの研究

本研究は、原子分子物理学の専門知識とコンピュータによる言語処理、情報検索の知識を結びつけ、原子分子データベースを画期的に改善する新しい手法を見出すことを目標として行った。従来人手によって行われていたデータベース構築の作業のうち、原子分子データが記述されている論文を発見、収集する過程の自動化の可能性に注目して、原子分子物理学の専門知識のモデル化や要素技術の開発を行った。本研究では、インターネットを介して論文抄録の情報を収集するシステムの研究を行った。はじめに、学術論文を用語の出現頻度を用いてモデル化し、予め原子分子データが記述されていることが分かっている論文の集合(Y.Itikawa, ADANDT,63,315(1996).)を学習データとするLVQ(Learning Vector Quantization)法による機械学習を用い、与えられた論文に対して原子分子データが記載されているかどうかを判定するプログラムを試作した。判定の正答率、適合率や再現性を向上させるために、次に、原子分子物理学の知識の論文中での表現ついて検討した。原子、イオン、電子配置、スペクトル項、原子核、分子の状態の情報が、電子化された論文中決まった規則で記述されることに注目し、それらの記述を高い精度で抽出できるようにした。加えて、雑誌が論文に対して与える分野コードのような詳細な書誌情報、専門用語の情報などを利用することで、原子分子データが記述されている論文の90%を自動的に収集できることを示した。そして、本研究の結果が、研究者による論文内容の理解の支援や、研究のニーズやシーズの調査などへの応用可能性を持つことを示した。今後より進んだ検索、処理技術を取り入れて、論文中の情報の統計的、定量的な分析を行うことができれば、実際の原子分子データベース構築の自動化に向けた実用化の可能性があると考えられる。本研究は、原子分子物理学の専門知識とコンピュータによる情報検索の技術を結び付けることによって、原子分子データベースの質、量を画期的に改善することを目標とする。従来、原子分子データベースの構築は、人間の研究者がデータが記載されている論文を発見し、データを読み取って抽出する作業によって行われてきた。本研究ではこのうち原子分子データが記載されている論文を発見する過程が計算機により自動化できる可能性を持つことに注目した。すなわち、論文の内容を何らかの方法で数理モデル化すれば、予め原子分子データが記載されていることが分かっている論文との類似性を計算、評価できると考えられるからである。本研究では、学術論文を抄録に含まれている用語の出現頻度を用いてモデル化し、予め原子分子データが記述されていることが分かっている論文の集合(Y.Itikawa, ADANDT, 63, 315(1996).)を学習データとするLVQ(Learning Vector Quantization)法による機械学習を用い、与えられた論文に対して原子分子データが記載されているかどうかを判定するプログラムを試作し、テストデータを対象にして原子分子データの記載の有無を判定する実験を行なった。一方、判定の正答率、適合率や再現性は、論文中で原子分子物理学に特異的に現れる表現を活用することにより向上することが予想される。本研究では、論文中で原子・イオン種、電子配置、スペクトル項などの原子分子の状態を表す表現は原子分子物理学に特有な固有表現であり、しかも電子文書中ではTeXやHTMLの特定の規則を利用して表現されることに注目し、これらを抽出する方法の検討を行った。そして、物理学の各分野の論文の集合を対象として、原子分子の状態を表す固有表現の出現確率を評価したところ、原子分子データが記載されている論文とそうでない論文とで出現確率が顕著に異なることが分かった。用語および原子分子の状態を表す表現を組み合わせて用いることが、判定の適合率や再現性の向上に役立つと考えられる。