hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
真核細胞モデルを視野に入れた内部に区分けのあるベシクル系の構築と利用

(2)内部に封入する紫外線応答型ベシクル分散液を薄膜法により調整し、さらにそれをくるみこむ外部ベシクルを遠心沈降法により調整するという、再現性良く二重ベシクルを調整できる条件を確立した。(3)DNA加水分解酵素等を用い、内水相にDNAを、外水相にDNA感応型蛍光色素(SYBER Green I(SG))を含むベシクルを調整し、この分散液を封入した二重ベシクルを構築した。これに紫外線を数秒照射すると、ベシクル内部のみで、DNA-SG複合体形成に由来する蛍光強度の増大が確認され、調整後のベシクルにおいて、外側の膜に影響することなく、内部状態が変化させられることが確認した。(4)光分解性リン脂質と同じ保護基を持つ、オレイン酸のケージド化合物から成る油滴が、紫外線照射によって明確な走光性を示すことを見出した。また、その内部構造の変化に伴って、ダイナミクスに顕著な非線形挙動が見られることを確認した。袋状分子集合体ジャイアントベシクル(GV)は、その内部に種々の物質を封入する事ができる。ここに互いに相互作用しうる溶液を区別してを封入し、外部刺激によってそれらが相互作用できるようになれば、内部変化に誘発される、実際の細胞に通じたダイナミクスが期待される。そこで、GV内部に紫外線開孔性のある小GVを封入した二重ベシクルの構築を試みた。この二重ベシクルに、内部GV中にDNAを、さらに外部GV内水相にDNA感応型蛍光色素をそれぞれ封入することに成功した。これら封入物は、紫外線を照射しない限り相互作用しないが、紫外線照射すると、両者間で複合体が形成されることを蛍光顕微鏡観察により確認した。大ベシクルに封入された小ベシクルの内封物を、紫外線によって小ベシクル外部(大ベシクル内水相)へと放出できる二重ベシクルという、本研究課題で提案した最も重要な仕組みの構築に、本年度は成功した。現時点では、小ベシクル内水相へのモデル内封物として、水溶性蛍光色素ピラニンを用いているが、本年度得られた知見を用いて内容物と膜との相互作用を調整することで、ピラニン以外の様々な水溶性物質を封入し、それらを紫外線により放出することが可能である。すでに、当該年度末の時点で、DNAの封入に関しては着手しつつある。これによって、計画段階で26年度以降として発案した、内外膜内容物間での相互作用および内膜内容物と外膜との間の相互作用を誘起する、紫外線応答性二重ベシクルを実現するための基盤が整ったと考えられる。さらに、研究を進める中で見出した、ケージドオレイン酸油滴に見られる特異な自発運動ダイナミクスについても、着実に進行しつつある。有機物理化学紫外線照射により小ベシクル内容物を大ベシクル内水相に放出できる二重ベシクル(今年度構築)を利用して、その特色を活かした以下の二つの系を計画書に提案している。(1)小ベシクルからの物質放出をきっかけとする化学反応系を二重ベシクルに封入し、紫外線と無関係な反応系に対する紫外線応答性の付与。(2)小ベシクルから放出された物質が大ベシクルの膜に内側から相互作用することで起こる形態変化。1に関しては、計画書にある酵素反応による生化学反応系を封入した系の構築を目指すと共に、より有機化学の特色を活かした系として、シュウ酸ジフェニル化合物と酸化剤による化学発光の系の導入を試みたい。2に関しては、予備的実験として、すでに小ベシクルにDNAを封入した二重ベシクルが形成可能なことを確認している。
国際産業立地と貿易・産業政策についての理論的分析

本研究では、国際的な市場統合の進展が産業立地や資源配分、所得分配、経済厚生に及ぼす影響を理論的に明らかにした。本研究の主要な成果は次の通りである。(1)小国開放経済では域内に中間財を供給する寡占企業の数が社会的効率性の観点から過少になる可能性があることが示された。(2)中間財部門における市場統合の進展は、工業生産を先進国から途上国へシフトさせるだけでなく、途上国へシフトした中間財生産の一部を先進国に回帰させる効果をもつことが示された。(3)消費者の財に対する多様性選好と支出シェアの(価格に対する)可変性のもとでは、貿易自由化により経済厚生が悪化する可能性があることが示された。平成25年度は、生産技術の国際的格差を伴う独占的競争型貿易モデルにおいて、貿易自由化が産業の立地パターンや各国の経済厚生に与える効果について分析を行った。本研究の新規性は、同様のモデルに基づく従来の研究には見られない次の二つの分析にある。一つは、各消費財部門への家計の支出シェアが価格とともに変化する状況を想定し、このような支出シェアの可変性が均衡の安定性や貿易利益に与える影響について考察したことである。もう一つは、対外的に開放された部門と閉鎖された部門が併存する状況(以下、半閉鎖経済)を出発点とし、そこから自由貿易体制への移行が各国の経済厚生に与える効果を明らかにしたことである。本研究では、支出シェアの可変性が均衡の安定性に決定的な影響を及ぼすとともに、半閉鎖経済から自由貿易への移行に伴う各国の経済厚生の変化も支出シェアの可変性に大きく依存することが示された。より具体的には以下の通りである。均衡が安定的であるためには、各部門への支出シェアの可変性が各部門における個々の製品への支出シェアの可変性よりも小さくなければならない。このような安定条件のもとで、自由貿易下の産業立地パターンは古典的な比較優位の原理に基づいて決まり、閉鎖経済から自由貿易への移行はすべての国の経済厚生を改善させる。一方、半閉鎖経済と比較した場合、自由貿易は常にすべての国にとって望ましいわけではない。各部門への支出シェアが価格変化に対して弾力的に反応する場合、国によっては半閉鎖経済から自由貿易への移行により経済厚生が悪化する可能性が示される。以上のように、本研究では、可変的な支出シェアを伴う家計の需要行動を想定し、それが均衡の安定性に与える影響と半閉鎖経済から自由貿易への移行に伴う経済厚生の悪化の可能性を明らかにした。これらは従来にはない新しい視点からの分析であり、その学術的意義は高いと考えられる。平成24年度は、本研究で用いる基本モデルを構築し、市場統合の進展が産業立地に与える効果と市場均衡の効率性について分析を行った。本研究の目的は、産業集積にともなうマーシャル流外部経済が国際分業の在り方や各国経済に与える効果を分析することである。上記の基本モデルでは、マーシャル流外部経済のミクロ的基礎付けとして、不完全競争下の投入産出連関を想定している。本研究では、その分析目的に応じて二つの異なる基本モデルを展開している。これらモデルの大きな違いは上流部門の市場構造にある。一つは差別化財を生産する独占的競争型の中間財部門、もう一つは複数の同質財を生産するクールノー寡占型の中間財部門を想定している。独占的競争型の中間財部門をともなうモデルでは、中間財輸送費の低下がグローバルな産業立地パターンに与える効果について分析を行った。本分析は、すべての工業生産が一国に集積した状態を分析の出発点として、上流と下流の各部門の立地が中間財輸送費の低下とともにどのように変化するかを考察したものである。この分析結果は、近年の先進国・途上国間の貿易パターンの変化とそのメカニズムを理論的に解明するものであり、本年度の重要な研究成果の一つである。クールノー寡占型の中間財部門をともなうモデルでは、貿易均衡における中間財部門の企業数が社会厚生の観点からどのように評価されるかを分析した。鉄鋼、石油化学製品、半導体など、寡占市場で生産され、かつ、中間財に分類される財には同質的なものが多い。ゆえに、本分析は経済の現実的な側面を上手く捉えており、重要な政策的含意をもつといえる。また、この分析結果は、従来の寡占理論で知られる過剰参入定理の結果とは一線を画するものであり、その学術的意義は高いと考えられる。以上のように、本年度は基本モデルの構築とその基本的性質についての分析を行った。本研究では、国際的な市場統合の進展がグローバルな産業立地パターンと各国の資源配分・所得分配・経済厚生に与える効果について考察した。研究期間全体を通じて実施した研究の成果は、以下の(1)から(3)に示される通りである。

(1)クールノー寡占型の中間財市場を伴う小国モデルにおいて自由参入均衡における上流企業の数と社会的に最適な企業数の水準とを比較した。従来の寡占理論で知られる過剰参入定理とは対照的に、本分析では過少参入の可能性が示された。(2)独占的競争型の中間財市場を伴う二国モデルにおいて中間財輸送費の低下の効果を分析した。本分析では、すべての工業生産が高賃金国に集積した状況を出発点として、中間財輸送費の低下が上流・下流部門の立地と各国の所得分配・経済厚生に与える効果を分析した。本分析では、当初、高賃金国では輸送費低下により産業空洞化が生じるが、輸送費が十分に低くなると低賃金国に移動した中間財生産の一部が高賃金国に回帰することが示された。この分析結果は、近年の先進国・途上国間の貿易パターンの変化とそのメカニズムを理論的に解明するものであり、本研究の重要な成果の一つである。(3)独占的競争と生産技術の国際的格差を伴う二国モデルにおいて貿易自由化の効果を分析した。本分析では、各財部門への家計の支出シェアが価格とともに変化する状況を想定し、かつ、対外的に開放された部門と閉鎖された部門が併存する状況(半閉鎖経済)を出発点として、自由貿易体制への移行が各国の経済厚生に与える効果を分析した。本分析では、半閉鎖経済から自由貿易への移行に伴う各国の経済厚生の変化が支出シェアの可変性に大きく依存することが示された。これは従来にはない新しい視点からの分析であり、その学術的意義は高いと考えられる。なお、最終年度である平成26年度は、(2)と(3)の分析を再点検し、さらなる精緻化に取り組んだ。国際貿易論本研究課題の現在までの達成度は十分とは言い難い。その理由としては、平成25年度の研究テーマに変更が生じたこと、さらにその原因として共同研究者との連携のあり方や研究の遂行方法に問題があったことがあげられる。平成25年度は、前年度からもち越された研究テーマと平成25年度研究実施計画で設定された研究テーマに取り組む予定であった。しかし、本報告書の研究実績欄で述べた研究は、本研究課題が想定する研究領域には含まれるものの、当該年度の初めに計画した上記の研究テーマとは内容が大きく異なる。ゆえに、研究実施計画に基づく本来の到達目標からすれば、本研究課題の現在までの達成度は低いと言える。ただし、変更後の研究テーマについて言えば、当該年度は十分な達成度を実現していると言える。このように研究テーマの変更が生じた理由としては、前年度と同様に、共同研究者との連携が十分でなかったことや異なる二つの研究を同時に進めたことがある。前年度からもち越された研究テーマについては、既に主要な分析結果は出ており、論文作成と研究成果の発表が次に取り組むべき作業である。しかし、共同研究者との作業分担の在り方の問題から研究の遂行に支障をきたす場面が多々あり、論文作成段階以後の作業が完全に滞っているのが現状である。その間、本報告書の研究実績欄で述べた研究も同時に進めており、上記のような状況のもとで前年度からもち越された研究テーマに充てるエフォート・レベルが次第に低下し、結果的として同時に進めていたもう一つの研究が当該年度の主要な研究成果となった。
幼若期ストレスによって変容する薬物依存性と共感性行動の脳内分子メカニズム解析

不安障害や気分障害は脳内のセロトニンなどのモノアミン系神経伝達物質の低下が原因とする仮説が提唱されているが、第一選択薬である選択的セロトニン再取り込み阻害剤などの抗うつ薬に反応しない患者が一定数存在する。このため、これらの精神疾患の生後発達過程に応じたメカニズム解明が必要である。本研究の基課題では、思春期のストレスが神経精神基盤の成熟に与える影響について、分子・神経回路・行動メカニズムを見出すことを目的としており、情動機能調節に重要な脳部位である扁桃体および前帯状皮質における神経回路メカニズムを電気生理学的、神経化学的ならびに行動学的に検討している。ヒトの思春期初期に相当する生後3ー4週齢時(幼若期)に足蹠電撃による恐怖ストレスを受けたマウス(幼若期ストレスマウス)は成熟期において、高架式十字迷路やオープンフィールドなどの不安環境下における運動量が減少していた。また、他個体の恐怖反応に対する自身の情動反応の評価では負の共感性が亢進していた。さらに、恐怖を受けた他個体に対する社会的行動(におい嗅ぎ行動)が減少していた。この幼若期ストレスマウスの神経細胞(錐体細胞)の活動電位の発生頻度が扁桃体と前帯状皮質で亢進しており、扁桃体でのセロトニン受容体の感受性の低下を示すデータを得ている。以上の国内研究の予備的データを基に、海外共同研究者となるるAndrew Holmes博士と2017年11月にワシントンDCにて開催された北米神経科学学会ならびに博士の主宰研究室において面会し、本研究について議論するとともに、共同研究に向けて互いの研究内容についての情報を交換した。。その後も研究の方法について綿密にやり取りし、次年度4月より申請者がNIHにて共同研究をスタートさせるべく3月末日までに渡航の準備を整えた。研究の方法について綿密にやり取りし、渡航の準備を整えた。研究の方法について綿密にやり取りし、渡航の準備を整えたことにより、アメリカ国立衛生研究所に赴き研究を行う。内定年度:2017不安障害や気分障害は脳内のセロトニンなどのモノアミン系神経伝達物質の低下が原因とする仮説が提唱されているが、第一選択薬である選択的セロトニン再取り込み阻害剤などの抗うつ薬に反応しない患者が一定数存在する。。
宇宙ステーションにおける尿処理システムの開発

1)CAPDおよび宇宙ステーションにおける尿処理に利用が可能である水の再生利用が可能な小型尿処理システムを開発するため、荷電膜によって尿素を選択的に取り出し、固定化ウレアーゼとイオン交換樹脂によって分解処理するシステムを考案した。2)本研究に使用する固定化ウレアーゼと強酸性イオン交換樹脂の性能評価を行った結果、本システムへの利用が可能であることが示された。3)放射線グラフト重合法によって作製したグラフト率174(%)、190(%)のVBTAC-HEMA共重合膜をバッチ試験によって性能評価を行い、尿素選択透過性を比較した結果、グラフト率190(%)の膜を本研究に使用することに決定した。尿素溶液を潅流しない場合のこの膜のK値は0.0207(cm/min)であり、市販のイオン交換膜(旭化成A-221)の4倍以上、潅流した場合のK値は0.0050(cm/min)と大幅に減少した。4)グラフト率190(%)の膜を使用した実験回路を作製し、実際に尿の組成に近い溶液を潅流することによって本システムの全体的な評価を行った。その結果、6時間で溶液500(ml)中に含まれる尿素約5(g)中の約8%を除去することができた。市販のイオン交換膜を使用した多田氏のシステム(1988)と比較しても、高い効率で尿素を除去していることより、本システムの有効性が示された。非生物的尿処理システムにおいて、尿素と陽イオンの分離に不可欠である陽イオン荷電膜(陰イオン交換膜)の作製を行った。ポリエチレン等の既存の膜基材に官能基をグラフト重合する方法を用いた結果、市販の膜よりも尿素透過性の高い荷電膜の作製に成功した。ただし尿素と陽イオンの分離効率の点で市販膜より劣っているため、今後その点を改良していく必要がある。また同膜においては、陽イオンと共に陰イオンの透過も阻止されていることが明かとなった。システム設計や評価を容易にするため、システムのシミュレ-ションモデルを作製し、in vitroの尿素処理実験においてその有用性を確認した。また、同シミュレ-ションモデルを用いて、システムの各構成要素の仕様を設定した。市販の荷電膜を使用して尿素処理システムのin vitro及びex vivo実験を行った。本システムを利用して、原理的には尿素を陽イオンから分離・処理できることが確認された。動物実験においては、電解質調整に関しての検討が不十分でありこの点を考慮してシステム構成をする必要があることが示唆された。。生物的尿処理システムについて検討するため、自然界における窒素代謝および水の循環について調査した結果、特定の微生物群が窒素代謝に大きく関与していることが明かとなった。宇宙における尿処理に関して宇宙開発事業団における研究状況ならびに、日本の現行の下水処理システムに関して調査を行った。平成3年度の研究に続き、非生物的尿処理システムにおいて、尿素と陽イオンの分離に不可欠である陽イオン荷電膜(陰イオン交換膜)の製作を行った。新たな膜作製法を開発し、製作手順の簡便化、膜強度の向上に成功した。本システムの尿素処理機能の応用として腹膜透析(CAPD)における透析液の再生利用を想定し、システムの設計や評価を容易にするためCAPDのシミュレーションモデルを作製した。システムの各構成要素の仕様を設定するなどし、CAPDでの問題点である腹膜炎、高脂血症、限外濾過率の低下の防止するために荷電膜による尿素処理と同時にグルコースの持続的注入を行う透析液潅流システムを作製し、その実現可能性について検討した。作製した荷電膜を用いて、CAPDにおける尿素処理のin vitro及びex vivo実験を行った。この透析液潅流システムにおいて効率的に尿素を処理し、体内の水分を除去することができ、さらに体内吸収グルコース量も押さえられることが示唆された。

生物的尿処理システムについて検討するため、自然界における窒素代謝および水の循環について調査した結果、特定の微生物群が窒素代謝に大きく関与していることが明らかとなった。宇宙における尿処理に関して宇宙開発事業団における研究状況ならびに、日本の現行の下水処理システムに関して調査を行った。研究目的:宇宙ステーションなどの閉鎖された空間の中での生活において大きな問題の一つとなるのが尿の処理である。そこで、本研究では尿中で比較的除去が困難と考えられる尿素の除去に注目し、従来研究されてきたCAPDへの利用を目的とした尿素処理システムを応用し、小型、低エネルギー、かつ水の再生利用可能な尿素処理システムを作製した。システムの概要:本システムは大きく分けて荷電膜による尿素選択透析部と固定化ウレアーゼとNa型強酸性イオン交換樹脂による尿素分解吸着部の2つの部分からなる。前者は荷電膜に固定されている電荷の電気的な力によって、尿中に含まれるNa^+、K^+などのイオンが膜を通過するのを妨げ、電気的に中性である尿素のみを透過させる。尿素のみを透過させる理由は、後にイオン交換樹脂によってアンモニウムイオンを吸着させるわけであるが、他イオンの侵入によって、樹脂のアンモニウムイオンに対する選択性が著しく低下するためである。後者は尿素選択透過部によって選択的に抽出された尿素をウレアーゼによってNH_4^+とCO_2に分解し、NH_4^+をNa型強酸性イオン交換樹脂によってNa^+と交換する。システム実験結果:荷電膜として放射線グラフト重合膜(膜面積19.6cm^2)を使用した簡単な実験回路を作製し、尿の組成に近い溶液(尿素窒素濃度500mg/dl)を用いて全体的なシステムの評価を行った結果、6時間で約8%の尿素を処理した。この結果より、ヒト一人が1日に排出する尿素を処理するには、2000cm^2以上の膜面積が必要であることが分かった。
魚類フィブロネクチンによる魚類肝細胞の接着・伸展促進および形態維持機構

魚類フィブロネクチン(FN)による魚類肝細胞の接着・伸展促進および形態維持機構を解明するため、ティラピア、オオクチバスおよびナマズの血漿FN(pFN)の精製と性質を検討した。また、pFNの細胞結合ドメインの研究を可能にするため、コイpFN(CpFN-Iおよび-II)を中心に、機能ドメインの同定、細胞結合ドメインの簡易同定法および精製法について検討した。さらに、肝細胞のFNレセプターについても検討を加え、次の結果を得た。1.3魚種の血漿には、コイの2種pFNと同様な分子形のFNが存在し、ペプチドマップの差から一次構造の魚種間差が確認できた。3.CpFN-Iに結合できないティラピア肝細胞がプロナーゼ分解CpFN-Iに結合できるようになることなどから、魚類pFNの細胞結合ドメインには種特異性を決定する部位が存在する可能性があり、この部分の構造解析が魚類pFNと肝細胞の相互作用機構の解明に重要であると考えられた。4.細胞結合ドメインの簡易同定法として、酵素消化断片を転写した膜上でウナギ肝細胞を培養し、酵素抗体染色法により可視化する方法が有効であり、この方法により、3魚種pFNの細胞結合ドメインの種間差が確認できた。5.ゲルろ過およびODSカラムによるHPLCにより、CpFN-Iの細胞結合フラグメントのうち少なくとも3種類が分離できた。6.抗インテグリン抗体をプローブとするウエスタンブロット法により、ウナギおよびニジマス肝細胞におけるFNレセプターの分布が異なることを確認できた。以上の結果から、本研究により、魚類のpFNとFNレセプターにおける顕著な種間差と両者の相互作用機構を解明するために検討すべき焦点を明確にし、そのための簡易な手法を開発できたものと考えられる。肝細胞の接着・伸展および形態維持作用において著しい種特異性を示すテラピアおよびオオクチバス血漿フィブロネクチン(TpFNおよびLpFN)を尿素の直線濃度勾配溶出法を用いるゼラチンアフィニティークロマトグラフィーにより更に分離精製し,それぞれからコイType IおよびIIpFN(CpFN-IおよびII)と同様な分子形をした2種FNを得た。SDS-PAGE分析の結果,TpFN-Iは230kDaおよび215kDaの,LpFN-Iは230kDaの2本鎖から成るダイマーであり,両Type II pFNは共に約230kDaのモノマーであった。4種pFNは糖およびアミノ酸組成において顕著は差はなかった。同魚類のType IとIIのペプチドマップは類似しているが同一ではなかった。しかし,魚種間では明白な差違を示した。TpFN IおよびIIは,CpFNでは促進されないテラピア肝細胞の接着・伸展を同等に促進した。LpFN IおよびIIはオオクチバス肝細胞の接着・伸展を同等に促進するが,形態変化を完全には阻止しなかった。魚類FNの細胞結合ドメインの同定法を確認するため,精製が容易なCpFN IおよびIIを試料とし,各種プロテアーゼ消化によるゼラチン,ヘパリンおよび細胞結合能を持つポリペプチドの経時変化から,各機能ドメイン配列の決定を試み,両FNの機能ドメインの配列を決定した。CpFN-Iの機能ドメイン配列はヒトpFNと基本的には類似していが,CpFN-IIはヘパリン結合ドメインにおいて特性を示した。また,両FNの細胞結合ドメインは強いサーモリシン処理により消失した。魚類の肝細胞レセプターの分離同定法を検討するため,入手しやすいニジマスおよびウナギ肝臓を用いて検討した。2魚種の肝臓から細胞膜を調製し,CpFN-アフィニティーカラムにより結合成分を分離したところ,両肝細胞から4565kDaのポリペプチドを得た。

これらペプチドは肝細胞のFNへの結合を阻害することから,FNレセプターと考えられ,この方法により魚類FNレセプターが分離できることを確認した。肝細胞と血漿フィブロネクチン(pFN)間の相互作用における種特異性の発現機構解明の一環としてプロテアーゼ消化によりコイTypelpFN(CpFN-l)の立体構造を破壊したときのテラピア肝細胞に対する接着・伸展促進作用を検討した。その結果、CpFN-lに結合できないテラピア肝細胞はプロナーゼ消化CpFN-lに結合できた。また,その程度はCpFN-lを還元カルボキシメチル化した場合でもほとんど変化がなかった。これらの結果から,テラピア肝細胞とpFN肝細胞とpFN間の種特異性はpFNのレセプター認識配列周辺の立体構造の差異に起因していると推測され,その立体構造には分子内ジスルフィド結合は関与していないものと考えられた。pFNの細胞結合ドメインの簡易同定法を検討し,プロテアーゼ消化フラグメントをSDS-PAGEで分離した後、電気的に転写したニトロセルロース膜上でウナギ肝細胞を培養し、分離されたフラグメントに接着した細胞を染色する方法が有効であることを確認した。この方法をCpFN-l,オオクチバスTypelpFN,テラピアTypelpFNおよび本年度精製法を確立したナマズTypelpFNのサーモリシンフラグメントについ適用したところ,魚種により細胞結合フラグメントは顕著に異なることが明らかになった。魚類の肝細胞FNレセプターの性質を検討するため,ニジマスおよびウサギ培養肝細胞の抽出液をSDS-PAGEおよび二次元電気泳動により分離し,抗インテグリンα4およびα5抗体反応性物質を,また,CpFN-l結合物質を抗CpFN-l抗体による免疫学的検出法により検出した。その結果,両肝細胞には2種抗体に反応し,CpFN-lに結合する約140,90および80kDaの成分があり,ウナギでは140kDa成分が,ニジマスでは90kDa成分が主成分であった。しかし,いずれの成分も魚種により等電点は異なっており,還元による分子量変化を示さなかった。1.昨年度精製法を確立した2種のナマズ血漿フィブロネクチン(JCpFN-Iおよび-II)の性質を検討したところ、JCpFN-Iは220kDaの2本鎖がジスルフィド結合したダイマーであり,JCpFN-IIは215kDaの1本鎖であった。JCpFN-Iおよび-IIのペプチドマップは,両者間および他種と明らかに異なっており,他種pFNに比べ両者共にHis含量が著しく高いのが特徴であった。JCpFN-Iはナマズおよびウナギ肝細胞の接着・伸展を促進した。しかし,サーモリシン処理後透析することにより,ウナギ肝細胞に対する促進作用は保持するが,ナマズ肝細胞に対する促進作用は消失した。この結果は,JCpFN-Iのナマズおよびウナギ肝細胞に対する結合部位が異なることを示唆するもであった。2,昨年度,細胞結合ドメインの簡易同定法として,プロテアーゼ消化フラグメントをウエスタンブロットした膜上でウナギ肝細胞を培養し,フラグメントに接着した細胞を可視化する方法が有効であることを確認した。今年度はさらに細胞検出法を改良し,細胞骨格タンパク質に対する抗体を用いる酵素抗体染色によりさらに明確に検出できた。
複素２変数力学系の実３次元可視化について

本研究の目的は、2変数複素力学系に現れるジュリア集合などの重要な数学的オブジェクトを実3次元可視化技術を用いて表現し、そこから数学的に有用な予想を抽出したり、現在まで断片的にしか得られてこなかった(しかも表現が困難な)知見を理解可能な形でアーカイブ化することで、2変数の複素力学系における可視化と数学的理論との良好な関係を構築することにあった。本研究における具体的な成果としては、以下の3点が挙げられる。(1) 4次元から3次元への射影とレンダリングの非可換性。(2)点集合として得られたジュリア集合の力学系的な補間法の確立。(3)既存のジュリア集合の画像データを保存するシステムの構築。今年度の課題は(1)複素ヘノン写像などの複素2次元力学系から生成された実4次元空間のデータをCAVEで表示するアルゴリズムを開発する、(2)4次元空間内での回転を体験者が操作するインターフェイスを開発する、の二点であった。(1)で達成すべき課題は、複素エノン写像のジュリア集合や保存力学系のKAM不変円の複素化などの、可視化したい力学系的オブジェクト上にとった点列をCAVEに入力できる形に変換することである。CAVEの入力は3次元データであるため、4次元のデータを色々な方向の3次元超平面に射影する操作を実装した。また、力学系の構造をより詳しく把握するため、不安定多様体やKAMトーラスの複素化を点列としてではなく曲面として可視化する方法も一部で成功した。ただしまだ現在のところ、もともとの4次元データの解像度が良くないため、可視化した時にジュリア集合の微細構造がシャープに見られない。この点は計算機の増強をするなどして改善を図っていきたい。課題(2)については、今年度は進展があまり無く、未だ模索の状態が続いている。どのような操作であれば体験者が4次元空間を把握しやすいかは自明でない。そこで、4次元空間内での回転の操作とは別に、3次元の静止画の描き方のエフェクトでどの程度まで4次元空間が認識できるか、という点について、コンピュータ・グラフィックスの立場からの可能性を模索した。今年度の実績は第一に、宇敷氏によって得られていたいくつかの複素Henon写像のJulia集合をポータブル3次元バーチャル・リアリティ・システムに実装することを行った。これによって、今まで得られている多くの画像の3次元可視化がほぼ場所を選ばずプレゼンテーション出来るようになった。また理論的な側面としては、Warwick大学のJohn Smillie氏との共同研究であるhomotopy shadowingのテクニックが、離散点集合として与えられる画像データの補間に有効であることに気付き、より詳細な考察を開始した。さらに8月には複素力学系の研究者と可視化の専門家を集めたミーティングを行い、一見かけ離れた2つの分野の間の情報交換や、4次元可視化の可能性についての議論を行った。複素力学系はジュリア集合と呼ばれる不変集合を生成する。この集合は典型的なフラクタルであり、その形状は写像のパラメータに鋭敏に依存して変化する。特に複素ヘノン写像と呼ばれる複素2次元の力学系を考えると、そのジュリア集合は実4次元空間におけるフラクタルになるわけである。我々はこの3年間で、このような実4次元空間におけるジュリア集合等のフラクタルをヴァーチャルリアリティを用いて可視化する方法の可能性について研究を行ってきた。今年度は、分担者の荒井(北大)ら関係者4名が東京で集中的に議論を行ない、前年度までの知見に基づいてより具体的な問題点を定式化した。その中でまず、可視化する対象物を4次元空間において回転・移動させるためのコントローラの具体的な設計方法について指針が示され、これから実装することが確認された。また、京都大学の宇敷重広氏が描いてきた複素ヘノン写像のジュリア集合を可視化したデータをどのようにアーカイブ化するかについて意見を集約した。さらにフラクタルを点集合で計算した際にそれを補間する方法については、homotopy shadowingの方法がどのように有効であるかを1変数多項式力学系やその十分小さな摂動として得られるソレノイド状のジュリア集合の場合に考察した。このアルゴリズムは2次元に射影した場合の画像はすでに得られていたが、3次元ヴァーチャルリアリティ用の画像の計算は残念ながら達成できなかった。上述のように、今年度はいくつかの複素Henon写像のJulia集合をポータブル3次元バーチャル・リアリティ・システムに実装することができた。このように、本研究はおおむね順調に進展している。ただし、離散点集合をどのように補間するべきか、また3次元可視化された画像にどのような情報を付加してJulia集合などの4次元の対象物を表現するか、という点についてはまだ明確な指針は得られていない。

その意味で、当初の予想以上に進展しているとは言い難い。力学系理論第一に、上述のhomotopy shadowingを画像データの補間に応用に応用することついて、考察を続ける。そのための第一ステップとして、Biham-Wenzelのアルゴリズムを数学的に正当化することを目標とする。また可視化の専門家との情報交換を研究集会などを通じてさらに強化することで、3次元ではなく4次元のオブジェクトとしてのレンダリングを(まずは滑らかな対象に対して、そして次にJulia集合などのフラクタル的な対象に対して)実装することを目指す。課題の一つ目である複素ヘノン写像などの複素2次元力学系から生成された実4次元空間のデータを表示するアルゴリズムについては、手元にあるデータの移行が(解像度がまだ高くない点を覗けば)ほぼ何の障害も無く順調に進んだ。また課題の二つ目である4次元空間内での回転については、4元数体を用いた4次元回転の理論があることを発見し、それが我々のプロジェクトに有効である可能性が出てきた。以上のように、両課題とも、当初計画していた以上の発見が見られた。次年度使用額としておよそ62万円が生じた。これは当初予定していた国内・海外出張が、先方の時間的な事情で取りやめになったからである。そもそもCAVEシステムは、3次元可視化を行うために特別な部屋の中に入る必要があった。ところがごく最近、このような3次元のバーチャルリアリティーで持ち運び可能なメガネタイプのものが開発された。これは我々の研究に取って大きなアドバンテージであり、今後はこのシステムに対応して研究の方向性を修正する必要があると考えられる。当初の予定通り、共同研究者の所属機関への国内・海外出張を数回行う予定である。当初購入を予定していた書籍が売り切れだったため。次年度に購入する。
牛白血病早期発症傾向は真実か？その検証と革新的な原因探索

近年、若齢牛における牛白血病が増加しているが詳細は不明である。解析の結果、多くの症例でBLVが検出された。さらにIgM高発現B細胞は、IgM低発現B細胞よりもBLV抗原を発現しやすい細胞群であることが明らかとなった。IgM高発現および低発現B細胞の機能解析およびマイクロアレイによる発現遺伝子解析を行った結果、IgM低発現B細胞では、T細胞性免疫を抑制するPD-L1、ウイルス由来癌遺伝子Tax/Rex mRNA及び数種類の前癌遺伝子の発現が高かった。牛白血病発症牛のリンパ腫(14頭)を解析した結果、IgM低発現またはIgM陰性B細胞で腫瘍が構成され、IgM高発現B細胞はほとんど存在しなかった。H25年度は共同研究機関の協力を得て、リンパ節腫脹や白血病を呈した牛白血病発症疑いウシ14頭の解析を行った。牛白血病ウイルス(BLV)はB細胞に感染すると、宿主ゲノムにプロウイルスとして組み込まれるが、感染牛のリンパ球や血清中にBLV抗原はほとんど検出されない。そこで、BLV感染B細胞のより詳細な性状を解析した。その結果、病態の進行に伴い増加するIgM高発現B細胞は、プロウイルス量では差が観られなかったが、IgM低発現B細胞よりもBLV抗原を発現しやすい細胞群であることが示された。さらに、IgM高発現B細胞とIgM低発現B細胞の機能解析及びマイクロアレイによる発現遺伝子の網羅的解析を行った結果、IgM低発現B細胞では、T細胞性免疫を抑制するPD-L1、ウイルス由来癌遺伝子Tax/Rex mRNAや前癌遺伝子の発現が高いことが判明した。また、BLV感染牛由来B細胞リンパ腫での主要な細胞群は、IgM低発現またはIgM陰性B細胞であり、IgM高発現B細胞はほとんど存在しなかった。H24年度からの調査により、若齢での牛白血病発症牛のほとんどにBLVの感染が認められ、B細胞の腫瘍を呈している個体が多く認められた。しかし従来のCD5陽性B細胞の腫瘍疾患である地方病型とは異なり腫瘍形成を呈しBLVとの因果関係は不明である。本研究により、免疫抑制因子がBLV感染症に起因する免疫抑制及び病態進行に関与していることが示され、さらにBLVの体内伝播機構や牛白血病発症機構におけるIgM高発現B細胞群やIgM低発現B細胞群の役割が明らかとなった。牛白血病は、平成10年の届出伝染病指定後、全国的に発生数および白血病発症に伴う廃用数が激増している。牛白血病の発生原因は、ウイルス性と非ウイルス性に大きく二つに分かれ、このうち牛白血病ウイルス(Bovine leukemia virus: BLV)が原因となるBLV感染CD5陽性B細胞の腫瘍疾患である地方病型が主である。ウイルスが関与しない牛白血病は、散発型と呼ばれ、子牛型、胸腺型および皮膚型の3つに分類されるが、発生原因は不明である。近年、日本全国で若齢ウシの白血病発症の増加が報告され、近年激増しているBLV感染の関与が強く示唆されている。BLVはガン遺伝子を持たず、感染による白血病発症には5年から10年の長い潜伏期間を要することから、散発型の子牛型白血病にはBLVは関与しないと強く否定されてきた。しかし近年、日本全国で1歳未満から3歳の若齢ウシにおける白血病発症例が数多く報告されるようになり、BLVの関与が強く示唆されている。そこで本研究では、子牛型(若齢型)白血病がBLVに起因するものか、分子生物学的に解析し、その因果関係を検証することを目的とした。H24年度はまず、牛白血病発症牛由来の腫瘍組織の構成細胞同定のためのフローサイトメトリー法による迅速診断法を確立した。また腫瘍細胞より細胞を精製し、培養することでBLVが発現されるか否かをフローサイトメトリー法を用いてBLV-gp51抗原の検出にて評価した。全腫瘍検体についてはPCR法によるBLV遺伝子の検出も同時に行った。H24年度は共同研究機関の協力を得て、リンパ節腫脹や白血病を呈した牛白血病発症疑いウシ22頭の解析を行った。品種はホルスタイン種、黒毛和種および交雑種(F1)、年齢は16ヶ月齢(1歳4ヶ月齢)から104ヶ月齢(8歳8ヶ月齢)について解析を行った。腫瘍形成部位については、好発部位などの傾向が認められず、第四胃、体表などの全身リンパ節、腸骨下などの内蔵リンパ節など多部位に認められた。22頭中1頭は、フローサイトメトリー法による解析の結果、牛白血病が否定された。牛白血病と診断された21頭のうち20頭からPCR法によってBLVが検出された。

白血病発症牛を種別に分類すると21頭中5頭がホルスタイン種、16頭が黒毛和種または交雑種であった。CD5陽性IgM陽性B細胞によって腫瘍が構成されていた症例からはBLV抗原も検出され20頭中5頭は典型的な地方病型牛白血病と診断された。5頭中3頭は老齢牛(104ヶ月齢など)または成牛(46ヶ月齢)であったが、2頭は28ヶ月と比較的若齢での地方病型牛白血病発症が今回の調査で確認された。一方、BLVが陰性だった1頭を含む3頭については、腫瘍はCD4陽性T細胞などにより構成されており、BLV感染牛における偶発的な子牛型白血病発症と考えられた。残りの16頭はすべてBLVに感染していたものの腫瘍構成はCD5陽性IgM陰性細胞やT細胞とB細胞の混在型など雑多な細胞集団によって構成されていることが初めて明らかとなった。H24年度の調査結果から、BLVと無関係な子牛型白血病と診断されていた若齢での牛白血病発症牛のほとんどにおいてBLVの感染が認められ、B細胞の腫瘍を呈している個体が多く認められた。しかし従来のCD5陽性B細胞の腫瘍疾患である地方病型とは異なる腫瘍形成を呈しBLVとの因果関係は不明である。今後、症例数を増やし解析を進めるとともに腫瘍におけるウイルス量やクローナリティーについて検討していきたい。
細胞周期制御分子Cdh1の造血器特異的不活化による細胞分化制御機構の解明

本研究では、細胞周期制御分子Cdh1と細胞分化・悪性腫瘍における偽性分化との関連に着目し、造血器を実験の舞台として選択し研究を行った。申請者はこれまでにCdh1造血器特異的不活化マウスの作製に成功し、正常造血細胞ではCdh1不活化により遺伝子毒性ストレスに対する脆弱性が惹起されることを証明した。申請者はその後、Cdh1の造血器悪性腫瘍における機能にも着目し、B細胞性急性リンパ性白血病(以下B-ALL/LBL)モデルマウスの悪性腫瘍細胞においてもやはりCdh1不活化による細胞脆弱性が引き起こされる可能性を示唆する現象を観察した。また、これらの悪性腫瘍細胞を二次移植・三次移植するとその予後が一次移植群と逆転した。近年、細胞周期制御因子特にGO/G1期の制御を担う分子と細胞分化との関連が解明されつつある。ユビキチンリガーゼ活性化因子として知られるCdh1が、分裂期制御の機能のみならず,G0/G1期制御因子としての機能も持つことに着目し,Cdh1が細胞分化に関わる機能をも持つとの仮説を立て、本研究室で解析を進めてきたgene trapマウスのES細胞を活用し,造血器特異的Cdh1不活化マウスを作製した。これらのマウスについて末梢血の推移を4カ月間解析したところ,有意差を認めなかった。一方で全骨髄有核細胞数について,pIpC投与後4ヵ月のCdh1不活化マウスにおいて有意な減少を認めた。そこで,骨髄有核細胞における各分化段階の割合を解析したところ,成熟分化プロジェニター分画の数、および幹細胞分画でのコロニー形成能に有意な減少が起こっていることが確認された。このようなプロジェニター及び幹細胞の数的あるいは機能的低下の原因として遺伝子毒性ストレスを考え,放射線照射への脆弱性評価を行った。放射線照射後の骨髄細胞を用いたコロニーアッセイ,マウスへの照射後48時間での骨髄細胞数ともに,Cdh1不活化マウスにおいて有意な減少を認め,中でも成熟分化プロジェニター分画とCD34陰性幹細胞分画において有意な減少が確認された。臓器特異的Cdh1不活化マウスの報告は本研究が世界で初めてである。本研究によりCdh1は遺伝子毒性因子からの保護機能を通じて,造血器成熟分化プロジェニターと幹細胞分画において特に,骨髄内でのプールサイズの制御を担っていること,またその背景としてCdh1のG2/M期制御機能が重要な役割を持つことが示された。本年度は、がん遺伝子myc誘導性のB細胞性急性リンパ性白血病モデルマウス(以下、B-ALL/LBLマウス)における細胞周期制御因子Cdh1不活化の意義を解析してきた。Cdh1正常B-ALLILBLマウスの表現型とを比較検討した結果、Cdh1不活化(以下、Cdh1Δ/Δ)骨髄細胞を起源とした場合、以下の現象を観察している。1.B-ALL/LBLが同様の表現型として同程度に発症した、2.巨大なリンパ節腫瘤を形成する傾向にあり、かつその腫瘤が自然退縮する現象が見られた、3.一次移植群については、Cdh1 Δ/Δ群の方が予後良好であった。しかし腫瘍細胞を二次移植・三次移植するとその予後は逆転し、Cdh1Δ/Δ群の方が予後不良となった。本実験開始当初の仮説は「(正常細胞では既に平成22年度に研究者自身が証明した)Cdh1不活化に伴う遺伝子毒性ストレスに対する造血細胞の脆弱性が、mycがん遺伝子という遺伝子毒性ストレスによっても顕在化し、その結果白血病発症は抑制される」というものであった。しかし1.に記載の如く、本実験系では仮説に反してCdh1Δ/Δ群でのB-ALL/LBL,が発症し得た。現に、Oncomineのデータベースよりヒト臨床検体のマイクロアレイデータを検索すると、ヒトB-ALL/LBL検体においてもCdh1高発現と低発現の両群が存在し、申請者の得た結果に合致する。従って、本実験系はCdh1発現量という観点において、ヒトB-ALL/LBLの病態モデルとなりうると考える。また申請者は、2.の腫瘤の自然消退、3.における一次移植群でCdh1Δ/Δ群が予後良好であることから、rCdh1不活化に伴う遺伝子毒性ストレスに対する細胞脆弱性(すなわちG2/Mチェックポイントの破綻)を内在させたままB-ALL/LBLが発症する」という新たな作業仮説を立てた。そこで、本実験系を活用し、放射線照射あるいは遺伝子毒性を持つ薬剤に対する反応を比較検討することで、Cdh1のB-ALL/LBL、における「予後因子」並びに「治療標的」としての可能性を検証したいと考えている。
屋内環境における集団行動解析のための時空間データマイニング

本研究では,セキュリティ応用など今後需要が見込まれるカメラを用いた屋内人物行動解析に関する技術開発を実施した.複雑な人物行動を解析するための計算基盤として,コンピュータシミュレーションと実際の人物移動データを融合する手法を開発し,人物移動予測や追跡に応用した.さらに,要素技術として,カメラを用いた人物検出,人物位置推定,および人物行動認識の開発も並行して実施した.本年度では,屋内環境における人物行動解析に対する要素技術として,おもに,1)カメラベースの自己位置推定の高速化,2)一人称視点カメラと慣性センサの組み合わせによる行動認識,そして3)グラフ表現に基づく空間配置のクラスタリングに取り組んだ.まず,1)では自己位置推定のために環境の3次元マップ構築している.この構築には高い計算コストがかかるため,カメラ運動に拘束条件を課し,推定パラメータ数を減らすアプローチで高速化に取り組んだ.数値実験では従来の7.5倍の高速化を実現している.並行して,自己位置推定の高速化と精度向上に向けて,屋内画像の領域分割・認識システムを開発した.教師無し学習では60%程度の認識率であったが,教師有り学習では80%程度に向上することを示した.次に,2)では「本を読む」「PCを使う」「ペンで書く」の3つの基本行動と「本を見ながらPCで検索する」というような併用行動に対して認識システムを構築した.カメラあるいは慣性センサを単独で用いたときの平均認識率はそれぞれ42.4%と54.4%であったが,それらを組み合わせることで78.9%に向上することを示した.そして,3)では,屋内環境を俯瞰的に撮影するカメラを用いて集団行動を解析するために,人物の着席配置に基づくクラスタリング法を提案している.提案手法では,着席配置は,その絶対的な位置よりも相対的な位置関係のほうが重要であると考え,着席位置の位相構造に着目し,グラフ表現を導入した.着席配置を表現するグラフに対してグラフマイニング手法を適用し,ある時間区間内に似たような着席配置が発生しているかどうかを自動的に発見するアルゴリズムを実装した.本年度ではおもに次の3点について研究を進めた.まず,全方位カメラから人物位置を自動収集するために,Deep Convolutional Neural Networkに基づく人物検出器を開発した.画像の歪みや見えの変化を表現する画像特徴量を自動獲得でき,カメラ校正を必要としない利点がある.この検出器の学習では,大量の学習サンプルを準備する代わりに,少量の正サンプルに対する幾何変換および背景合成に基づくサンプル拡張法を提案している.実験屋内環境に天井設置されている全方位カメラ画像を用いて,HOG画像特徴量とReal AdaBoostを組み合わせた既存手法よりも高い検出性能をもつことを示した.次に,フロアーフィールドモデルに基づく人物追跡手法を開発した.フロアーフィールドモデルは,人物間や人物環境間の相互作用を局所的な確率ルールとして簡潔に記述できる利点がある.この確率ルールを実際の人物移動データから推定する方法を提案している.インターネット上に公開されているベンチマークセットを用いて,ランダムウォークモデルをベースラインとして比較評価し,追跡成功確率の観点から提案手法の性能が高いことを示した.最後に,ウェアラブルデバイスを用いた個人行動認識のために,慣性センサを用いた行動認識について研究を進めた.ウェアラブル慣性センサ信号では,全身の移動に関する成分や手動作に関する成分など同時に発生する複数行動の信号成分が重畳されるため,観測信号を,傾向変動成分,循環変動成分,一動作をサイクルとする周期変動成分,および雑音成分等に分解する手法を提案している.このような信号分解により,歩行などの全身の移動行動や文字を書くなどの手動作に対して,それぞれの認識に適した信号成分のみを用いて特徴量を構成することができる.評価実験では,慣性センサ信号を分解しない従来手法と比較し,提案手法の識別率のほうが向上することを示した.本年度ではおもに次の2点について研究を進めた.まず,前年度までにプロトタイプを構築していた確率的セルオートマトンに基づく人物移動モデルを用いて,その確率的遷移ルールを人物移動軌跡データから推定する方法を開発した.前年度までは,最尤推定法に基づく方法を採用していたが,対象空間全体で十分かつ密に移動軌跡データを収集することは一般に困難であるため推定精度が十分でなく,計算結果が安定しない課題があった.そこで,本年度では,ディリクレ平滑化を用いたベイズ推定法を導入し問題解決を図った.ディリクレ平滑化は,ディリクレ事前分布を用いてデータの欠損や不足を補う方法である.提案モデルでは,ディリクレ事前分布のパラメータを,フロアフィールドモデルとよばれる代表的な確率的セルオートマトンモデルを用いて,仮想的な人物移動を生成することで決定している.さらに,逐次データ同化(数値シミュレーションを観測データを用いて逐次的に更新する方法)を導入し,提案モデルを画像上の複数人物追跡に応用している.インターネット上に公開されているベンチマークセットを用いて,前年度の結果を上回る性能を示すことができた.次に,クリギングとよばれる空間的相関に基づく人物移動モデルとその移動予測への応用について研究を着手した.先に述べた手法は数値シミュレーションに基づく非線形な方法であったのに対して,クリギングは統計モデルに基づく線形な方法であり,両者のアプローチは大きく異なる.当初は,数値シミュレーションに基づくアプローチの有用性を示すために,いわばベースラインという位置づけで取り組んでいたが,同等あるいは上回る性能が得られる場合があるという結果を得ている.現在,このクリギングに基づく手法を拡張する研究を進めている.

平成27年度では,前年度の成果を基に,データの欠損や不足といった実用上の課題の解決を図るための研究を展開し,実証実験でも性能向上を確認した.性能向上の余地はまだ残されていると思われるが,本年度までの結果から,どこを改良していけばよいか一定の目処がついている.さらに,新たな試みとして,クリギングとよばれる空間統計に基づく人物移動モデリングの研究にも着手でき,そのプロトタイプの実装と実験評価の段階まで達成できている.これらの研究展開は,当初計画していたものとほぼ同じであり,したがって,現在までの達成度の評価としてはおおむね順調に進展していると評価できる.本年度では,前年度までに取り組んだ確率的セルオートマトンに基づく数値シミュレーションモデルによる人物移動に加えて,昨年度から着手した空間統計に基づく人物移動モデルの開発を進めた.この統計モデルの開発は,当初は,数値シミュレーションに基づくアプローチの有用性を示すために,いわばベースラインという位置づけで取り組んでいたが,同等あるいは上回る性能が得られる場合があるという予備実験の結果を受け,さらに研究展開するために統計モデルの拡張や実験検証に取り組んだ.下記に本年度の成果をまとめる.1.2次元人物移動の空間相関を自然に表現するために極座標を導入し,角度データに対するクリギングを用いた統計モデルを構築し,複数の実データを用いて予測精度の観点から評価した.その結果,60100人のうち80%程度の人物の4秒後の位置の予測できることを示した.2.1で構築した統計モデルをベースに,時空間相関をとらえるための統計モデルへと拡張した.実データによる検証では,空間相関だけを考慮するモデルに対して常に予測精度が向上するわけではなく,データに依存して決まることが分かった.この問題は,時空間相関をとらえる共分散モデルの選択と位置付けられ,データに基づく選択の必要性を示したことになる.3.以上と平行して,人物移動データに行動属性を与えるために一人称行動認識システムを深層学習をベースに開発した.20種類の一人称視点映像を用いて評価し,F値が91.8%になることを示した.本研究では,セキュリティ応用など今後需要が見込まれるカメラを用いた屋内人物行動解析に関する技術開発を実施した.複雑な人物行動を解析するための計算基盤として,コンピュータシミュレーションと実際の人物移動データを融合する手法を開発し,人物移動予測や追跡に応用した.さらに,要素技術として,カメラを用いた人物検出,人物位置推定,および人物行動認識の開発も並行して実施した.平成26年度では,前年度の研究実績をふまえ,おもに提案手法を実データに適用し,ベースラインとなる手法と比較評価することを進めた.人物移動モデルに関しては,確率的セルオートマトンを実データに適用するために,このモデルの確率を定めるフロアーフィールドモデルを実際の人物移動データから推定する方法を提案し評価している.さらに,我々が対象としている屋内環境下に設置された全方位カメラから人物位置を自動検出する手法も新たに実装し評価している.カメラだけでなく,慣性センサによる個人行動認識に関してもプロトタイプを実装し評価している.
ES細胞由来始原生殖細胞の増殖・分化機構の解明

始原生殖細胞(primordial germ cell; PGC)は精子および卵子の起源となる細胞であるが、試験管内での継続的な培養系が確立されておらず、研究を進める上で大きな障壁となっていた。これまで研究代表者らはES細胞やiPS細胞から試験管内において産仔へ発生可能な機能的なPGC様細胞(PGC-like cell; PGCLC)を分化誘導することに成功してきている。本研究で研究代表者はPGCLCを用いたhigh-throughputケミカルライブラリースクリーニングを実施し、forskolinとPDE4 inhibitorを組み合わせることにより、試験管内においてPGCLCを一定期間増殖させることが可能な培養系を構築することに成功した。試験管内で増殖したPGCLCは新生仔マウスの精巣へ移植すると精子へ分化し、また、顕微授精実験により正常な産仔へ発生することを明らかにした。非常に興味深いことに、試験管内で増殖したPGCLCの遺伝子発現パターンは性決定前のPGCの性質を示し、一方、ゲノムのメチル化レベルは性決定後の生殖細胞と同程度の低メチル化レベルを示した。これらの結果は、PGCの性決定には生殖巣体細胞などからのシグナルが必要であるが、ゲノムの脱メチル化は培養下で増殖中に起こることが示された。この培養系を応用して生殖細胞の性決定機構を解析したところ、BMP2とretinoic acidが雌性生殖細胞の分化に必要であることが明らかとなった。本研究により確立されたPGCLCの培養系は、これまで解析が困難であった生殖細胞の性決定機構や減数分裂機構に関わる研究、また、他の種への応用など幅広い展開が期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。始原生殖細胞(primordial germ cell; PGC)は精子および卵子の起源となる細胞であるが、試験管内での継続的な培養系が確立されておらず、研究を進める上で大きな障壁となっている。近年、研究代表者らはES細胞やiPS細胞から機能的なPGC様細胞(PGC like cell; PGCLC)を分化誘導することに成功した。さらに、研究代表者はPGCLCを用いたhigh-throughputケミカルライブラリースクリーニングを実施し、PGCLCの増殖を一定期間支持することが可能な化合物を見出している。本研究の目的は、これまでの実験系をさらに発展させることにより、PGCLCを試験管内で自在に増殖・分化させる技術の開発である。平成27年度はPGCLCのより長期培養実験を行うことを試みた。PGCLCを長期培養するため、継代実験を試みたところ、PGCLCとは性質の異なると思われる細胞が出現することが明らかとなった。過去の研究により、in vivoのPGCを培養すると、ES細胞と同等の多能性を有するEG細胞(embryonic germ cell)が樹立できることが知られており、PGCLCの長期培養においてもEG細胞と同様な細胞が現れることが示唆された。EG細胞はPGCの性質を失っているため、本研究の目的とする細胞ではなく、この問題に対する対策が必要であると考えられた。現在、PGCの性質を維持したまま培養可能な実験系を構築するため、PGCの運命決定に必要な転写因子をPGCLCに過剰発現させることを計画している。PGCLCを長期培養するとEG細胞様の細胞が現れることが明らかになりつつあるが、その対策も実験的に可能であると考えている。近年、研究代表者らはES細胞やiPS細胞から機能的なPGC様細胞(PGC-like cell; PGCLC)を分化誘導することに成功した。平成28年度はPGCLCのより長期培養を行うことを試みた。昨年度の実験により、PGCLCの長期培養の大きな問題点として、多能性細胞であるEG細胞(embryonic germ cell)様の細胞が出現することが明らかとなっていた。この問題を解決するため、ケミカルライブラリースクリーニングで見出されていた他の化合物を検討したところ、EG細胞様の細胞が出現することなく、PGCLCの増殖を支持する化合物を見出すことに成功しつつある。現在、化合物やサイトカインを組み合わせることによりPGCLCの長期培養系の確立を目指している。EG細胞様の細胞が出現することなく、PGCLCの増殖を支持する化合物を見出しつつあるため。さらに、研究代表者はPGCLCを用いたhigh-throughputケミカルライブラリースクリーニングを実施し、PGCLCの増殖を一定期間支持することができる化合物を見出している。