hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
家庭における「ものづくり」の学び・教えを助けるマルチメディアコンテンツの作成支援

裁縫や小物作り,DIYなど,ハンドクラフトは「ものづくり」に対する人々の技術や教養,情熱を育てる下支えである.AIの技術により,専門知識を持たない人であっても「ものづくり」を学び,他者に教えることを可能とすることが本研究の目標である.通常,人の「知識」は,音声や文書,イラストなどの客観的表現を媒介して他者に伝えられる.しかし「技術」は身体的動きを伴った体験であり,見様見真似でその動きを模倣する中で,徐々にその感覚を主観として身につけ,会得するという伝達経路を取る.収録映像を見て模倣するだけでは,視聴者は制作者に追従するのみであったが,本研究では視聴者は制作者視点で,自分の身体的動きに同期した映像を視聴する.これにより,制作者に乗り移って制作を疑似体験することが可能となると期待される.このような仕組みを通じて,AIが媒介して「技術」を主観的に会得する機構を実現することが学術的な創造性である.本課題では、ハンドクラフトの多種多様な分野を対象に,以下の3つの課題に取り組む.(1)自然言語処理:これまで開発してきた調理レシピを調理手順フローに自動変換する技術を拡張することで、裁縫・DIY・リフォームなど様々な分野の『手順記述』を意味構造解析可能な汎用的な仕組みを実現する.(2)映像処理:従来の定点カメラに加え、制作者視点の映像撮影手法およびその映像認識技術の開発を行う.(3)視聴者同期型コンテンツ再生:(1)の手意味構造表現を介して映像中の制作者の動作と視聴者の現在の動作を対応づける.これにより,映像を視聴者の動作に同期して再生することで,視聴者が制作者のものづくりを主観的に見て疑似体験し,会得する機構の実現を目指す.申請者らはこれまで,固有表現認識や係り受け構造解析といった自然言語処理技術を応用し、レシピから抽出した調理手順文書から、食材を葉、調理加工を節、最終的に完成した料理を根とするツリー型のフローグラフ形式で、意味構造を抽出する技術を開発してきた。平成30年度の目標の一つは、この手法を料理以外の分野、特に裁縫に適応することであった。その主たる仕事はコーパスを作ることである。更に言うならばタグ付けルールを制定することであり、専門知識と時間を要する極めてコストの高い作業である。『画像中に移っている物体が何か』といった、一般常識でタグ付けできる類のタスクと違い、固有表現認識や係り受け解析で学習対象とするコーパスのタグ付けは、まずどのような種類のタグを使用するのか(レシピの場合は固有表現に『食材』『道具』『調理者の動作』など8種類、係り受け解析の依存関係ラベルに10種類を制定)、その判断基準は何かを決める必要があり、タグ付けを開始する前に熟考してガイドラインを用意するものの、タグ付けをする中で例外事例が頻発、たびたびガイドラインを改定し、時にはタグの種類自体も増やす必要がある。これは、かつて和文料理レシピ用に策定したガイドラインを英文料理レシピに適応する際に生じた問題でもあることから、今年度は裁縫レシピのタグ付けガイドラインを設計するのと並行して、和文料理レシピのガイドラインを英文料理レシピに適応した際に生じた種々の問題を整理するとともに、最初のガイドライン(和文料理レシピ用のガイドラインを英文に翻訳したもの)に従ってタグ付けしたコーパスと、100レシピをタグ付けした後でガイドラインを英文用にアップデートしたレシピに従ってタグ付けしたコーパスとで、最終的な固有表現認識精度にどのような影響があるかを調査した。この成果は、IEEE HMData2018で発表を行った。平成30年度は映像に対する解析も一つの課題であった。これは料理レシピにおいても未解決であり、またWebでは調理映像が容易に収集可能なことから、調理映像と料理レシピとのアラインメントを行う手法を構築した。この成果は第11回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラムで発表を行った。平成31年度は画像検索技術を導入することでこの手法を発展させる。現在、映像認識では深層学習による手法がよく用いられるが、これが高い精度で動作するには、大量の学習データが不可欠である。調理映像は、シーンごとにレシピと対応付けられたデータがほぼ皆無であり、食材や道具、調理行動など認識対象の多様性を考えれば、人手でタグ付けすることで学習データを作ることも現実的ではない。そこで、調理の説明画像を用いて調理映像のアラインメントを行うことを考える。具体的には、クックパッドや楽天レシピのようなWebレシピでは、調理手順の説明文に対して、それを説明するような画像が付与されている場合が多いことから、その説明文と画像の組み合わせを大量に収集し、画像認識モデルを学習することで、調理映像とレシピ文書とのアラインメントを試みる。平成31年度は、最終的なアウトプットである教示コンテンツデザインも一つの課題である。まずはシステム評価のため、映像とレシピ文書との対応付けは手動で行い、モックアップのコンテンツを生成する。これに対し、一般的なレシピコンテンツである、文書とその説明画像の組み合わせのシーケンスとの比較実験を行う。また、システムを継続して利用する中で,制作者は生成された教示コンテンツを見て,「単に作業する」のではなく,「作業を教える」ことを意識するよう変化することが期待される.その変化を分析することにより,制作者から見た,よりよい教示コンテンツのあり方を解明し,作業手順教示のためのコンテンツデザインを確立する.裁縫や小物作り,DIYなど,ハンドクラフトは「ものづくり」に対する人々の技術や教養,情熱を育てる下支えである.AIの技術により,専門知識を持たない人であっても「ものづくり」を学び,他者に教えることを可能とすることが本研究の目標である.

通常,人の「知識」は,音声や文書,イラストなどの客観的表現を媒介して他者に伝えられる.しかし「技術」は身体的動きを伴った体験であり,見様見真似でその動きを模倣する中で,徐々にその感覚を主観として身につけ,会得するという伝達経路を取る.収録映像を見て模倣するだけでは,視聴者は制作者に追従するのみであったが,本研究では視聴者は制作者視点で,自分の身体的動きに同期した映像を視聴する.これにより,制作者に乗り移って制作を疑似体験することが可能となると期待される.このような仕組みを通じて,AIが媒介して「技術」を主観的に会得する機構を実現することが学術的な創造性である.本課題では、ハンドクラフトの多種多様な分野を対象に,以下の3つの課題に取り組む.(1)自然言語処理:これまで開発してきた調理レシピを調理手順フローに自動変換する技術を拡張することで、裁縫・DIY・リフォームなど様々な分野の『手順記述』を意味構造解析可能な汎用的な仕組みを実現する.(2)映像処理:従来の定点カメラに加え、制作者視点の映像撮影手法およびその映像認識技術の開発を行う.(3)視聴者同期型コンテンツ再生:(1)の手意味構造表現を介して映像中の制作者の動作と視聴者の現在の動作を対応づける.これにより,映像を視聴者の動作に同期して再生することで,視聴者が制作者のものづくりを主観的に見て疑似体験し,会得する機構の実現を目指す.申請者らはこれまで,固有表現認識や係り受け構造解析といった自然言語処理技術を応用し、レシピから抽出した調理手順文書から、食材を葉、調理加工を節、最終的に完成した料理を根とするツリー型のフローグラフ形式で、意味構造を抽出する技術を開発してきた。平成30年度の目標の一つは、この手法を料理以外の分野、特に裁縫に適応することであった。その主たる仕事はコーパスを作ることである。更に言うならばタグ付けルールを制定することであり、専門知識と時間を要する極めてコストの高い作業である。『画像中に移っている物体が何か』といった、一般常識でタグ付けできる類のタスクと違い、固有表現認識や係り受け解析で学習対象とするコーパスのタグ付けは、まずどのような種類のタグを使用するのか(レシピの場合は固有表現に『食材』『道具』『調理者の動作』など8種類、係り受け解析の依存関係ラベルに10種類を制定)、その判断基準は何かを決める必要があり、タグ付けを開始する前に熟考してガイドラインを用意するものの、タグ付けをする中で例外事例が頻発、たびたびガイドラインを改定し、時にはタグの種類自体も増やす必要がある。
ショウジョウバエに於けるがん進行に伴う遺伝子発現異常とDNA再編成

<コピア遺伝子の発現異常とがんの進行>___ー:劣性癌遺伝子l(2)glのホモ接合型(gl/gl)のショウジョウバエの幼虫の脳は、100%腫瘍化する。この脳腫組織を正常の成虫の腹空に移植し、継代培養して、コピア遺伝子の発現の変化を調べたところ、コピアmRNAの量は、初代培養で5倍に急増し、その後はゆっくり増えて、20代培養で約10倍に達した。他方、コピア遺伝子のDNAは漸増し、20代で約1.5倍に増幅した。幼虫の発育段階でのコピアmRNAの量的変化は、gl/gl株の方が野生株の10倍以上であった。しかも、gl/gl株にX線を5Gy照射したところ、コピアmRNAの転写量は倍増した。これは、遺伝子発現がX線で誘発されることを発見した最初の報告であると思う。ウレタンはコピア遺伝子の発現を誘発しなかった。<体細胞の染色体組換えの機構>___ー:がん進行の主因の1つDNA再編成の一環として、体細胞組換えを調べた。劣性多翅毛遺伝子のヘテロ接合型(mwh/+)株の幼虫期に放射線を当てると、染色体の組換えでホモ接合mwh/mwh細胞が生じ、それは、成虫の翅で、正常細胞群中の多翅毛細胞集落となって、高頻度で発生した。この染色体組換えの誘発率は、核分裂中性子の場合、X線の場合の約6倍であった。X線照射によるハエの細胞当りの組換え誘発率は、酵母での誘発率と同じ程度あった。X線誘発の遺伝子変換もハエと酵母で同程度の率で起こった。従って、酵母と同じように、「DNA2本鎖切断の修復の結果、組換えが起こる」、という仮説が支持された。この仮説は、1ー2個の多翅毛細胞集落が多発する事実を、次のようにうまく説明できる。DNA2本鎖切断の「組換え修復エラ-」が原因で、半致死性染色体異常をもつホモ接合細胞(mwh/mwh)が多発するが、それらは分裂不全のため死ぬから、1ー2個のクロ-ンしかいき残らない。
中核概念と対話スキルによる社会科ワークショップ型授業の多学年カリキュラム開発

本研究は次の2つのことを目指している。第一に、中核概念と対話スキルを組み合わせた社会科のワークショップ型授業単元を開発することで、活動中心の授業を、概念を活用する水準に引き上げることである。ここで中核概念とは、例えば、環境負荷、公正などを指す。対話スキルとは、説得、交渉、探究、熟考の4つのスキルである。第二に、それらの単元を配列した多学年のカリキュラムを開発することで、社会科に本質的な「見方・考え方」を学習者に育成することである。一見、異なって見える単元内容であっても、学習者が、ある中核概念と対話スキルが共通することに気づき活用することで、社会科の汎用的な資質・能力を育てられるのである。
電流場におけるアルカリ骨材反応に関する研究

1.コンクリートの非破壊試験における物性の変化と判定試験結果との比較検討1.コンクリートの動弾性係数の変化を非破壊的に測定し、アルカリ骨材反応による膨張量、ひび割れ特性との関連を検討した。とくにひび割れ特性には従来から行われてきたトラバース法の他に新たにフラクタル解析法を適用して検討を行った。その結果、コンクリートの動弾性係数比と膨張量との間には相関関係があり、また、フラクタル解析から算出されたフラクタル次元と膨張量との間にも相関関係があることがわかった。そして、従来の判定試験法において、「反応性有り」と判定される膨張量0.1%以上に対応する動弾性係数比は約80%以下、また、フラクタル次元は1.4以上であることが確認された。2.本判定試験法の実用化コンクリート供試体に電流を流すことによってAARが促進されることが明らかになったので、この現象をアルカリ骨材反応の早期判定実験方法に応用可能かどうかについて検討した。その結果、アルカリ骨材反応の早期判定試験法に応用できる可能性があると考えられる。カソード電気防食法に及ぼすアルカリ骨材反応の影響アルカリ骨材反応とそれに伴うひび割れ損傷の評価をもとに、カソード電気防食法の観点からこの種防食法における問題点とくにAARの発生に対する対策について検討した。その結果、コンクリートに反応性の骨材を使用した場合、アルカリ骨材反応が助長されコンクリートにその反応に伴うひび割れ損傷が生じる。しかし、コンクリートに高炉スラグあるいはフライアッシュ等の混和材を混入すると、通電を行うことによってアルカリ骨材反応によるひび割れ損傷は助長されることはなく、むしろそれが低減されることが確認された。平成6年度においては、コンクリートに添加するアルカリに、NaOH,NaClの2種類を用い、さらにコンクリートに流す電流密度を0,25,50,100,200mA/m^2の5水準にとって、コンクリートのアルカリ骨材反応に及ぼす通電の影響について検討を行った。また、アルカリ骨材反応を抑制できることが知られている高炉スラグ微粉末を混入したコンクリートについても、高炉スラグ微粉末無混入のコンクリートと比較して検討を行った。その結果、以下に示すように結果が得られた。(1)骨材がアルカリ骨材反応性を示すものを使用したコンクリートに鉄筋を介して通電を行うと、陰極である鉄筋周辺にアルカリ金属イオンが集中して、アルカリ骨材反応が促進される。しかし、単純に電流密度が大きくなればそれに比例してアルカリ骨材反応による膨張が大きくなるのではなく、ある値の電流密度で膨張は最大となり、それ以上電流密度が大きくなると膨張は緩和される傾向にある。つまり、電流密度に関してもペシマム値が存在することが確認された。(2)添加するアルカリとしてNaOHを用いたコンクリートに比べて、Naclを添加したコンクリートのほうが、通電を行うことによって顕著にアルカリ骨材反応による膨張が助長される。つまり、Naclを添加したコンクリートの方が、NaOHを添加したコンクリートに比べて、通電による影響を多大に受けることが確認された。(3)通電を行った場合においても、高炉スラグ微粉末を混入することによってアルカリ骨材反応が抑制されることが確認された。また、高炉スラグ微粉末を混入したコンクリートに関しては、通電によってアルカリ骨材反応が極端に助長されることはなく、むしろアルカリ量が多いものは、通電を行うことによって、アルカリ骨材反応による膨張が小さくなる傾向にある。つまり、高炉スラグ微粉末を混入したコンクリートに通電を行うことによって、アルカリ骨材反応による膨張がさらに抑制されることが確認された。

平成7年度においては、コンクリートに添加するアルカリとしてNaOH,NaClの2種類を選び、アルカリ量をNa_2O当量で0.5,1.0,1.5,2.0,2.5%の5水準、コンクリートに流す電流密度を0、25、50、100、200mA/m^2の5水準にとって、コンクリートのアルカリ骨材反応に及ぼす通電の影響について検討を行った。また、アルカリ骨材反応の抑制に効果的な材料として知られている混和材料を混和したコンクリートについても通電の影響を実験的に検討している。得られた結果を以下に要約して示す。(1)アルカリ骨材反応性を示す骨材を使用したコンクリートに鉄筋を介して通電を行うと、陰極である鉄筋周辺にアルカリ金属イオンが集中して、それが蓄積されるため、アルカリ骨材反応が促進され、かつ反応による膨張が大きくなる。しかし、単純に電流密度が大きくなればそれに比例してアルカリ骨材反応による膨張が増大するのではなく、ある値の電流密度において膨張は最大となり、それ以上に電流密度が大きくなると膨張はかえって緩和される傾向にある。つまり、電流密度に関してペシマム値が存在することが確認された。(2)カソード電気防食を目的に通電を行った場合においても、高炉スラグやフライアッシュなどの混和材料をコンクリートに混和することによって、アルカリ骨材反応が抑制されることが確認された。また、その抑制効果は、フライアッシュよりも高炉スラグの方が、混和材料の種類が同じ場合は混和材の添加量が多いほど、それが顕著であることも認められた。本年度の研究によって得られた結果をまとめると以下のようになる。1.コンクリートの非破壊試験における物性の変化と判定試験結果との比較検討コンクリートの動弾性係数の変化を非破壊的に測定し、アルカリ骨材反応による膨張量、ひび割れ特性との関連を検討した。とくにひび割れ特性には従来から行われてきたトラバース法の他に新たにフラクタル解析法を適用して検討を行った。その結果、コンクリートの動弾性係数比と膨張量との間には相関関係があり、また、フラクタル解析から算出されたフラクタル次元と膨張量との間にも相関関係があることがわかった。そして、従来の判定試験法において、「反応性有り」と判定される膨張量0.1%以上に対応する動弾性係数比は約80%以下、また、フラクタル次元は1.4以上であることが確認された。2.本判定試験法の実用化コンクリート供試体に電流を流すことによってAARが促進されることが明らかになったので、この現象をアルカリ骨材反応の早期判定試験方法に応用可能かどうかについて検討した。その結果、アルカリ骨材反応の早期判定試験法に応用できる可能性があると考えられる。3.カソード電気防食法に及ぼすアルカリ骨材反応の影響アルカリ骨材反応とそれに伴うひび割れ損傷の評価をもとに、カソード電気防食法の観点からこの種防食法における問題点とくにAARの発生に対する対策について検討した。その結果、コンクリートに反応性の骨材を使用した場合、アルカリ骨材反応が助長されコンクリートにその反応に伴うひび割れ損傷が生じる。しかし、コンクリートに高炉スラグあるいはフライアッシュ等の混和材を混入すると、通電を行うことによってアルカリ骨材反応によるひび割れ損傷は助長されることはなく、むしろそれが低減されることが確認された。
白麹菌のクエン酸高生産機構の解明と有機酸発酵への応用

本研究は白麹菌のクエン酸高生産機構の解明を目的として行った。比較ゲノム解析により、クエン酸合成酵素遺伝子(citA)の周辺に保存された推定クエン酸-オキソグルタル酸交換輸送体遺伝子(yhmA)と推定RNA結合タンパク質遺伝子(nrdA)を見出した。これらがクエン酸高生産機構に関与すると推定し、解析を行った。前年度までにクエン酸輸送体YhmAの機能を解明できたため、本年度はNrdAについての解析を行った。まず、白麹菌においてnrdA遺伝子破壊株の構築を試みたが、破壊株は取得できなかったため、Tet-Onシステムの制御下でnrdAの発現を制御できる株を構築した。このTet-nrdA株はnrdAの発現誘導時のみコロニーを形成したことから、nrdAは必須遺伝子であることが示唆された。また、nrdAの過剰発現により、生育や分化(分生子形成)、色素生産性に異常がみられた。次に菌体外クエン酸生産量を測定した結果、nrdAの過剰発現により野生株の約10%に低下した。NrdAと相互作用するRNAを同定するため、N末端側にSタグを付加したTet-S-nrdA株と抗Sタグ抗体を用いたRNA-immunoprecipitationを行った結果、NrdAと強く相互作用するRNAとして2872種を同定した。これら相互作用RNAのNrdA存在下・非存在下における遺伝子発現挙動について、RNA-Seqにより解析した。その結果、相互作用RNAはNrdA非存在下で発現量が上昇する傾向がみられたため、NrdAは相互作用するRNAの分解を促進する役割があることが示唆された。以上の結果より、NrdAはRNA分解制御をとおして、クエン酸生産や色素生産をグローバルに制御することが示唆された。当初の研究計画どおり、白麹菌においてSタグを付加したNrdAと抗Sタグ抗体を用いたRNA-immunoprecipitationの実験系の構築に成功し、濃縮したRNA画分をRNA-Seqに供することで、NrdAと相互作用する可能性があるRNAを2872種同定した(分生子形成関連転写制御因子brlAやSAGA/ADAヒストンH3アセチルトランスフェラーゼgcnE、耐酸性α-アミラーゼasaAなどを含む)。また、NrdAの発現抑制条件において、これらの遺伝子の発現量が顕著に増加したことから、NrdAは相互作用RNAの分解を促進する機能があることが明らかとなった。さらに、白麹菌においてNrdAの過剰発現はクエン酸生産を抑制するだけでなく、分生子の形成や色素生産にも関与することが示唆された。NrdAに関する新たな知見が得られたため、おおむね順調に進展しているとした。来年度はモデル糸状菌Aspergillus nidulansを宿主として、NrdAと二次代謝の関連について明らかにする。前年度までに白麹菌だけでなく、A. nidulansにおいてもnrdAは必須遺伝子であることを明らかにしている。NrdA過剰発現株における既知の二次代謝物(ペニシリンやステリグマトシスチン、オルセリン酸)の生産量について、LC-MS/MSにより詳細に解析する。また、新規なピークが検出された場合は、NMRによりその化合物の構造を決定する。NrdA過剰発現による二次代謝物生産量の変化が確認され次第、黄麹菌やヒト病原菌Aspergillus fumigatusにおいてもNrdA過剰発現株を構築し、二次代謝物生産量の変化について解析する予定である。また、A. nidulansは白麹菌と異なり有性世代をもつ糸状菌である。そこで、有性世代の生殖器官である子嚢殻の形成能やその成熟への影響についても解析する。さらに、NrdAの過剰発現による遺伝子発現変動についてRNA-Seqにより解析する予定である。本研究は白麹菌におけるクエン酸高生産機構の解明を目的として行った。まず、yhmA破壊株および推定クエン酸-リンゴ酸交換輸送体遺伝子ctpAの破壊株を構築した。yhmA破壊株は野生株と比較して生育が遅延し、分生子形成能が低下した。一方、ctpA破壊株は分生子形成能が低下した。各破壊株のクエン酸生産量を測定したところ、yhmA破壊株は野生株の約30%、ctpA破壊株は約40%に低下した。次に、各GFP融合タンパク質の局在を観察した結果、いずれのタンパク質もミトコンドリアに局在することが示唆された。また、白麹菌を宿主として各Sタグ融合タンパク質を発現させ、タグ精製する系を構築した。精製タンパク質をリポソームに再構成し、14C標識クエン酸の輸送活性を測定した結果、クエン酸輸送活性を示した。さらに白麹菌において、yhmAとctpAの二重破壊株の構築を試みたが、取得できなかったため、Tet-Onシステムにより、ctpAを発現制御できる株を構築し、その後yhmAを破壊した。このTet-ctpA ΔyhmA株はctpAの発現非誘導時において、致死性を示した。致死の原因について、代謝物の観点から解析した結果、各破壊株の細胞内リジン濃度が有意に減少していることを見出した。そこで、Tet-ctpA ΔyhmA

株を、リジンを添加した最小培地上で培養したところ、発現非誘導条件下においてもコロニーを形成した。以上の結果より、YhmAとCtpAは白麹菌におけるクエン酸輸送体であり、ミトコンドリアから細胞質へのクエン酸排出はリジン合成に関与することが示唆された。白麹菌を宿主としたクエン酸輸送体の精製系および、in vitroでの活性測定系の構築に成功し、また白麹菌におけるクエン酸輸送体の生理的役割について解明できたため、おおむね順調に進展しているとした。本研究は白麹菌のクエン酸高生産機構の解明を目的として行った。比較ゲノム解析により、クエン酸合成酵素遺伝子(citA)の周辺に保存された推定クエン酸-オキソグルタル酸交換輸送体遺伝子(yhmA)と推定RNA結合タンパク質遺伝子(nrdA)を見出した。これらがクエン酸高生産機構に関与すると推定し、解析を行った。前年度までにクエン酸輸送体YhmAの機能を解明できたため、本年度はNrdAについての解析を行った。まず、白麹菌においてnrdA遺伝子破壊株の構築を試みたが、破壊株は取得できなかったため、Tet-Onシステムの制御下でnrdAの発現を制御できる株を構築した。このTet-nrdA株はnrdAの発現誘導時のみコロニーを形成したことから、nrdAは必須遺伝子であることが示唆された。また、nrdAの過剰発現により、生育や分化(分生子形成)、色素生産性に異常がみられた。次に菌体外クエン酸生産量を測定した結果、nrdAの過剰発現により野生株の約10%に低下した。NrdAと相互作用するRNAを同定するため、N末端側にSタグを付加したTet-S-nrdA株と抗Sタグ抗体を用いたRNA-immunoprecipitationを行った結果、NrdAと強く相互作用するRNAとして2872種を同定した。これら相互作用RNAのNrdA存在下・非存在下における遺伝子発現挙動について、RNA-Seqにより解析した。その結果、相互作用RNAはNrdA非存在下で発現量が上昇する傾向がみられたため、NrdAは相互作用するRNAの分解を促進する役割があることが示唆された。以上の結果より、NrdAはRNA分解制御をとおして、クエン酸生産や色素生産をグローバルに制御することが示唆された。当初の研究計画どおり、白麹菌においてSタグを付加したNrdAと抗Sタグ抗体を用いたRNA-immunoprecipitationの実験系の構築に成功し、濃縮したRNA画分をRNA-Seqに供することで、NrdAと相互作用する可能性があるRNAを2872種同定した(分生子形成関連転写制御因子brlAやSAGA/ADAヒストンH3アセチルトランスフェラーゼgcnE、耐酸性α-アミラーゼasaAなどを含む)。また、NrdAの発現抑制条件において、これらの遺伝子の発現量が顕著に増加したことから、NrdAは相互作用RNAの分解を促進する機能があることが明らかとなった。さらに、白麹菌においてNrdAの過剰発現はクエン酸生産を抑制するだけでなく、分生子の形成や色素生産にも関与することが示唆された。NrdAに関する新たな知見が得られたため、おおむね順調に進展しているとした。
ゲノム編集を利用した遺伝子ノックイン新技術の開発

本研究では、マイクロホモロジー媒介性末端結合(MMEJ)による新規の遺伝子ノックイン法であるPITCh法を確立した。PITCh法を用いて培養細胞および動物個体(カエルおよびマウス)へのレポーター遺伝子のノックインを行った結果、HR経路に比較して高効率でのノックインを確認し、さらに正確にノックインされていることをシーケンス解析によって確認した。さらに、MMEJを促進する因子を培養細胞を用いてスクリーニングし、Exonuclease I(ExoI)によってPITCh法によるノックインの効率上昇が確認された。さらに、マウスにおけるPITCh法によるノックインにおいてもExoIの効果が確認された。細胞骨格遺伝子(ベータアクチン遺伝子)や核小体局在遺伝子(フィブリラリン遺伝子)を特異的に切断する人工ヌクレアーゼPlatinum TALENおよびマイクロホモロジー媒介末端結合(MMEJ)を利用するためのGFPノックイン用ターゲティングベクターを作製し、ヒト培養細胞(Hek293細胞やHeLa細胞)に導入し、標的遺伝子へノックインが可能かどうかを検討した。その結果、ベータアクチン遺伝子およびフィブリラリン遺伝子座へGFP遺伝子がノックインされ、それぞれの遺伝子産物の局在が観察された細胞を得ることができた。これらの細胞をクローン化し、ノックインできているかどうかを塩基配列レベルの解析によって確認した。その結果、5'の連結部分は正確につながっている一方、3'の連結部分に予期せぬ欠失などの変異の観察されたクローンが見られた。また、これまでノックインで利用されている相同組換え(HR)を利用した方法とMMEJを利用した本方法との効率を比較したところ、MMEJを利用した方法で約2.5倍のノックイン効率の上昇が見られた。これらの結果から、MMEJを介した本遺伝子ノックイン法は培養細胞での簡便かつ効率的な方法であることが示された。さらに、最近ゲノム編集の主要なツールとして利用されているCRISPR/Cas9を利用して、上記のノックイン法が可能であるかを調べた。その結果、目的の遺伝子座に発現カセットをノックインできることを確認した。ウニ胚における遺伝子ノックインを検討するため、Nanos遺伝子を標的としたPlatinum TALENを作製し、標的配列への切断活性を培養細胞でのSSAアッセイとウニ胚への変異導入について検討した。SSAアッセイとウニ胚への変異解析の結果、ポジティブコントロールのTALENと比較して十分な活性のTALENであることが確認された。そこで、TALEN mRNAとNanosへの蛍光遺伝子挿入用ドナーベクターをウニ受精卵に導入し、原腸胚期において正しく挿入されているかどうかをゲノムDNAを回収し、PCRおよびシーケンスによってノックインの連結部分での配列を確認した。その結果、ノックインを示すPCR産物が検出され、シーケンスによって正しい配列のアレルが検出された。しかしながら、ウニ胚において挿入した蛍光遺伝子から作られる蛍光タンパク質を検出することができなかった。この原因としては、Nanosが発現する細胞が細胞数の非常に少ない小小割球に限定されており、小小割球系譜へのノックイン効率が低い場合は検出が難しいことに原因があると考えた。そのため、胞胚において反口側外胚葉に発現するArs遺伝子へのノックインをHR経路とMMEJ経路で検討している。カエルにおいては、MMEJを利用したチロシナーゼ遺伝子座へのレポーター遺伝子の挿入によって、色素細胞と網膜上皮細胞において、色素の欠失と同時に蛍光を観察することに成功した。ウニ胚を利用した遺伝子ノックインについては、挿入は見られるものの、蛍光の観察には至っていないが、効率を情報させるなどの工夫によって改善できると考えられる。一方、カエルでのMMEJによる遺伝子ノックインは予定通り進行している。これらの結果から、全体としてはおおむね順調に進展していると判断できる。ゲノム編集技術を利用した培養細胞や動物個体でのノックインの効率化を図る目的で、MMEJ経路を利用した新しい遺伝子ノックイン法(PITCh法)を開発してきた。本年は、この方法をウニおよびマウスにおいて利用可能かどうかを検討した。ウニにおいては、昨年の研究結果から、遺伝子ノックインが困難であることが明らかになっていたため、TALENの活性を熱処理によって上昇させる方法を試みた。TALEN mRNAとArs遺伝子を標的とするTALEN mRNAを顕微注した胚を、胞胚において25度で30分間飼育し、レポーター遺伝子が導入されるかどうかを確認した。その結果、蛍光を発する細胞がわずかに観察され、PCRとシーケンスによってゲノムに正確にArs遺伝子座にノックインされているPCR産物が確認された。以上の結果から、非常に頻度は低いものの遺伝子ノックインが起こることが確認できた。しかしながら、胚全体へレポーター遺伝子を挿入するためにはさらなる改良が必要と考えられた。培養細胞Hek293においてノックイン効率を向上させるため、MMEJ経路に関わる因子の過剰発現を行い、MMEJ修復を上昇させるExonucleaseIを同定した。PITCh法においてExonucleaseIの過剰発現の効果を調べたところ、薬剤選抜をすることなく30%程度の効率でノックイン細胞を得ることができた。さらに、マウス受精卵でのPITCh法によるノックインにおいて、Exonuclease I mRNAを共導入することによって、最大で35%のノックイン効率の上昇が観察された。

さらに、MMEJを促進する因子を培養細胞を用いてスクリーニングし、Exonuclease I(ExoI)によってPITCh法によるノックインの効率上昇が確認された。さらに、マウスにおけるPITCh法によるノックインにおいてもExoIの効果が確認された。MMEJを介したゲノム編集によって新規の遺伝子ノックイン法の確立し、その効果を培養細胞において確認することに成功しており、順調に研究が進展していると判断できる。これまでの研究から、MMEJ経路を利用した遺伝子ノックインについては、生物種によって効率が異なる可能性が考えられた。そこで培養細胞での実験によってMMEJでのノックイン効率化のための研究を並行して進めることとした。培養細胞での効率化の方法を、個体に適用することによって、動物種に依存しない効率的なノックイン法が確立できると考える。28年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノム生物学培養細胞で成功した遺伝子ノックイン法が、動物個体において利用可能であるかどうかを検討し、これまでレポーター遺伝子の導入が困難であった生物種に適用する。本年度の研究はおおむね順調に進んでおり、平成28年度の培養細胞でのMMEJの効率化検討のために使用することが本研究の成果につながると考えた。本年度の研究は順調に進み、平成27年度の個体用いた研究のために使用することが本研究の実績につながると考えたため。動物個体でのノックイン実験と培養細胞での効率化実験のための実験試薬、研究補助員の雇用に平成27年度と平成28年度の経費を合わせて使用する。遺伝子ノックイン法の個体レベルの適用のための実験試薬、研究補助員の雇用、塩基配列レベルでの解析にH26年度とH27年度の経費を合わせて使用する。
内分泌かく乱物質のマウス記憶・学習及び情動行動への影響に関する研究

研究目的内分泌撹乱物質の記憶・学習・情動等脳への直接的影響を調べる実験系として、記憶・学習・情動等の脳活動の機能に直接関与している脳組織として知られる「海馬」で特異的に発現しているNe112遺伝子を欠損するマウスを作成し、この欠損マウスの記憶・学習・情動行動について研究した。また人の痴呆に関与するベータアミロイドの代謝に関与するヒト型カルボキシペプチダーゼの機能についても研究した。研究結果1)遺伝子欠損マウスと野性型マウスについて、海馬依存性の空間学習としてモーリス水迷路実験系をもちいて空間学習脳を比較検討した。その結果、海馬依存性の空間学習能の点では欠損マウス、ヘテロマウス、野性型マウスとも高い学習能を示し、有為差は見られなかった。2)遺伝子欠損マウスと野性型マウスについて、1回の電気刺激による暗室回避学習を行ったところ、野性型は回避率80%以上と高かったが、欠損マウスは約40%と低下していた。一方、一旦回避学習を獲得したマウスでは、欠損マウスで野性型より長期にその記憶保持を維持していた。3)欠損マウス、野性型の脳海馬を電気生理学的方法を用いて調べたところ、'記憶形成に関与するLTP(シナップス伝達の長期増強)反応が欠損マウスで鰍性型より約30&増加していた。4)その他に欠損マウスが雄特異的に不妊であることが種々の交配実験より明らかとなった。欠損雄マウスの精巣での精子形成、精子の運動性や形態は正常であることから、不妊の原因は精子と卵子の接合不全と考えられる。さらに、受精因子fertilinやcyritestin遺伝子の発現に異常は見られなかった。5)人の痴呆に関与するベータアミロイドの代謝に関与するヒト型カルボキシペプチダーゼは、正常ヒトの海馬菱形神経細胞に特異的に存在し、痴呆の患者で著しく現象していることが判明した。これらの研究から幾つかの興味ある重要な結果が得られたが、今後そのメカニズムも含め、更に詳細に検索していく必要がある研究目的内分泌撹乱物質の記憶・学習・情動等脳への直接的影響を調べる実験系として、記憶・学習・情動等の脳活動の機能に直接関与している脳組織として知られる「海馬」で特異的に発現しているNe112遺伝子を欠損するマウスを作成し、この欠損マウスの記憶・学習・情動行動について研究した。これらの研究から幾つかの興味ある重要な結果が得られたが、今後そのメカニズムも含め、更に詳細に検索していく必要があるビスフェノールAなどの内分泌かく乱物質(環境ホルモン)のマウス記憶・学習及び情動行動への影響を調べるため、12年度は、そのためのマウス系統の検索とこれらのマウス記憶・学習及び情動行動を研究し、下記の研究結果を得た。脳特異的に発現する遺伝子nell2を欠損するnell2-/-マウスでは、1.nell2+/+の、あるいはnell2+/-同志あるいは+/-♂X+/-♀の交配によって、全てのケースで交尾(交配)し、子供も誕生した。2.しかし、-/-♂X-/-♀では、20組の交配中ひとつも交配せず、子供も生まれなかった。3.一方、+/-♂X-/-♀では、少なくとも60%の組み合わせで交尾し、子供も生まれた。4.更に、-/-♂X+/-♀あるいは+/+♀では、交配が成立せず、子供も生まれなかった。5.また、+/+、+/-、-/-の♀をホルモンで強制的に発情させると、-/-♂と交配し、子供も生まれた。6.一方、water mazeによる空間学習能力に-/-、+/-、+/+マウスで何ら差は見られなかった。

7.また、空間学習・記憶に関係するマウス海馬のLTP(電気シグナルの長期増強現象)にも電気生理学的測定では差は見られなかった。以上の結果より、自然交配では-/-♂が相手では何らかの理由で♀(+/+、+/-、-/-)の発情が押さえられ、その結果交配しないものと考えられる。今後(13年度)は、このマウス系を用いてビスフェノールAなどの環境ホルモンの影響を詳しく調べる。研究目的内分泌撹乱物質の記憶・学習・情動等脳への直接的影響を調べる実験系として、記憶・学習・情動等の脳活動の機能に直接関与している脳組織として知られる「海馬」で特異的にNe112遺伝子を欠損するマウスを作成し、この欠損マウスの記憶・学習・情動行動について研究した。また人の痴呆に関与するベータアミロイドの代謝に関与するヒト型カルボキシペプチダーゼの機能についても研究した。研究結果1)遺伝子欠損マウスと野性型マウスについて、海馬依存性の空間学習としてモーリス水迷路実験系をもちいて空間学習脳を比較検討した。その結果、海馬依存性の空間学習能の点では欠損マウス、ヘテロマウス、野性型マウスとも高い学習能を示し、有為差は見られなかった。2)遺伝子欠損マウスと野性型マウスについて、1回の電気刺激による暗室回避学習を行ったところ、野性型は回避率が80%以上と高かったが、欠損マウスは約40%と低下していた。一方、一旦回避学習を獲得したマウスでは、欠損マウスの方が野性型より長期にその記憶保持を維持していた。3)欠損マウス、野性型の脳海馬を電気生理学的方法を用いて調べたところ、記憶形成に関与するLTP(シナップス伝達の長期増強)反応が欠損マウスで野性型より約30&増加していた。4)その他に欠損マウスが雄特異的に不妊であることが種々の交配実験より明らかとなった。欠損雄マウスの精巣での精子形成、精子の運動性や形態は正常であることから、不妊の原因は精子と卵子の接合不全と考えられる。5)人の痴呆に関与するベータアミロイドの代謝に関与するヒト型カルボキシペプチダーゼは、正常ヒトの海馬菱形神経細胞に特異的に存在し、痴呆の患者で著しく現象していることが判明した。これらの研究から幾つかの興味ある重要な結果が得られたが、今後そのメカニズムも含め、更に詳細に検索していく必要がある。
扇状地浅層地下水の窒素汚染に関わる流域窒素収支分析及びモデル解析

まず,湧水量観測,水質測定を実施して,水文・水質データの蓄積を図る一方,各種汚濁源の発生・排出過程に関する調査・分析を行った。その結果,当該流域の窒素汚染源の半分以上が家畜糞尿によるものであること,土壌表面・表層に蓄積された大量の家畜糞尿起源の窒素が降雨浸透とともに地下水に流入し,地下水の窒素濃度を高めていること,にもかかわらず地下水の窒素濃度が環境基準の10mg/Lを超えるにいたっていないのは,河川伏流水と水田浸透水による地下水涵養の希釈機能によること,などが解明された。これら流域内の窒素収支構造の解明に関する成果は,「那須野ヶ原における地下水窒素汚染の実態と汚濁機構の解明」(2002)として農業土木学会論文集に掲載された。以上のデータおよび分析結果をもとに,地下水水文モデルをベースにした地下水水質水文モデルの構築を進めてきた。基礎となる地下水水文モデルとして,タンクモデルに基づく集中定数型の地下水涵養流出モデル,および分布型地下水涵養流動モデルの2つのモデルを用意し,両モデルそれぞれに水質過程を付加することによって地下水水質水文モデルの構築を図った。まず,集中型地下水涵養流出モデルに水質挙動を付加した集中型地下水水質モデルを構築し,このモデルにより,地下水窒素濃度の変化傾向をある程度良好に表現することができた。この集中型地下水水質モデルに関する成果は,「Modeling analysis of nitrate nitrogen pollution processes of groundwater in Nasunogahara Basin」(2003)として農業土木学会論文集に掲載された。しかし,集中型モデルでは発生負荷の空間的分布に伴う地下水窒素濃度の空間的分布を表現するには限界があるため,次のステップとして,分布型地下水水質モデルの構築を進めた。平成13年度に構築した地下水流動方程式の差分解とタンクモデル上層タンクとを組み合わせた分布型地下水涵養流動モデル(「Combining a tank model with a groundwater model for simulating regional groundwaterflowin an alluvial fan」農業土木学会論文集,2001)に若干の修正を加え,これに水質挙動を付加したモデリングを試みた。収集した発生負荷の空間的分布状況のデータを入力して計算を実行した。これにより,観測地点での窒素濃度の変動を再現するには若干不十分な点があるが,負荷の空間的移動の傾向をおおむね表現することができた。従来からの対象地域内8地点での湧水量観測,水質測定を継続して実施し,水文・水質データの蓄積を図った。一方,各種汚濁源の現地調査・資料収集から,それらの発生・排出過程を明らかにし,汚濁源別に窒素負荷排出量を算定した。とくに,主要な汚濁負荷源である畜産糞尿について,処理方法別に排出過程・排出量の推定を行った。それらより,流域内の窒素収支構造を明らかにするとともに,地下水窒素汚染過程の解明を図った。以上のデータおよび分析結果をもとに,地下水水文モデルおよび地下水水質モデルの構築を進めた。

地下水水文モデルとして,地下水涵養流出モデル(集中定数型),および分布型地下水涵養流動モデルのモデル構造,パラメタ値と適合度について検討を加え,分布型地下水涵養流動モデルの基本構造を完成させた。この結果の一部は農業土木学会論文集に掲載された。次に,これら両モデルを基礎構造として,それに水質過程を付加することによって地下水水質水文モデルの構築を図った。まず,タンクモデルを応用した集中型地下水涵養流出モデルに水質を付加したモデルの構成を考え,このモデルにより,地下水窒素濃度の変化傾向を表現する点において,ある程度妥当な結果を得た。しかし,集中型のモデルでは,やはり発生負荷の空間的分布に伴う地下水水質濃度の空間的分布を表現するには限界があり,次のステップとして,分布型地下水涵養流動モデルをベースとした分布型水質モデルの構築に向け,現在準備を進めている。なお,流域内の窒素収支と地下水汚染過程の解明の成果,および集中型地下水水質モデルに関する成果は,現在それぞれ農業土木学会論文集に投稿中である。湧水量観測,水質測定を継続して実施し,水文・水質データの蓄積を図る一方,各種汚濁源の発生・排出過程に関する調査・分析を継続して実施した。流域内の窒素収支構造の解明に関する成果は,「那須野ヶ原における地下水窒素汚染の実態と汚濁機構の解明」として農業土木学会論文集に掲載された。以上のデータおよび分析結果をもとに,昨年に引き続き,地下水水質水文モデルの構築を進めてきた。基礎となる地下水水文モデルとして,タンクモデルに基づく集中定数型の地下水涵養流出モデル,および分布型地下水涵養流動モデルの2つのモデルを用意し,両モデルそれぞれに水質過程を付加することによって地下水水質水文モデルの構築を図った。まず,集中型地下水涵養流出モデルに水質挙動を付加した集中型地下水水質モデルを構築し,このモデルにより,地下水窒素濃度の変化傾向をある程度良好に表現することができた。この集中型地下水水質モデルに関する成果は,現在農業土木学会論文集に投稿中である。しかし,集中型モデルでは発生負荷の空間的分布に伴う地下水窒素濃度の空間的分布を表現するには限界があるため,次のステップとして,分布型地下水水質モデルの構築を進めている。昨年度Aliが構築した地下水流動方程式の差分解とタンクモデル上層タンクとを組み合わせた分布型地下水涵養流動モデルに若干の修正を加え,これに水質挙動を付加したモデリングを試みた。収集した発生負荷の空間的分布状況のデータを入力して計算したところ,観測地点での窒素濃度の変動を再現するには不十分な点があるが,負荷の空間的移動の傾向はおおむね表現できた。今後このモデルに改良を加えていく予定である。まず,湧水量観測,水質測定を実施して,水文・水質データの蓄積を図る一方,各種汚濁源の発生・排出過程に関する調査・分析を行った。
コンテンツによる検索可能なディジタル古楽譜ライブラリ構築

深層学習に用いられる多層ニューラルネットワークの学習には,概して大量のデータが必要となることから,実際に音楽学者が使用している楽譜の質を反映し,種々の音楽記号を含んだ正解付きのデータベースを整備していく必要性がある。五線削除のためのデータベースとしてはCVC-Musicmaデータベースがあるが,実際に音楽学者が使用しているマイクロフィッシュなどは含まれていないため,独自のデータベースを構築する必要がある。今回は,小林義武先生の残されたパンチカードのデータベースを作成した。さらに,これまで古楽譜における音楽記号のアイソレーションでは,二値化や雑音除去,五線削除などが前提になっていた。また,ケースごとに最適な特徴量を選択する必要があった。本研究ではCNN(Convolutional Neural Network)を用いることで,特徴量抽出を内部に包含した分類器を構築し,これらの前処理をせずに直接ピクセルが音楽記号の構成要素となるかどうかを判別する。具体的には,構築された多様なデータを用い,最適なニューラルネットワークの構造を決定し,チューニングを行うことで実用的な精度を達成する。CNNを用いて,前景と背景の分離のタスクにおいて高い精度を達成した。個々の音楽記号の分離までは達成できなかった。また,CNNを用いて互いに似通った筆跡に関する筆跡鑑定を行い,2クラスで81%の精度を達成した。具体的には,ヨハン・セバスチャン・バッハ,アンナマグダレーナバッハの2人の筆跡者の楽譜94ページを訓練データとし,60ページを正解データとした。アルトニコル,マイスナー,ヨハンハインリッヒバッハの楽譜を含む5クラス分類では,60%程度にとどまり,それ以上の改善はできなかった。深層学習に用いられる多層ニューラルネットワークの学習には,概して大量のデータが必要となることから,実際に音楽学者が使用している楽譜の質を反映し,種々の音楽記号を含んだ正解付きのデータベースを整備していく必要性がある.五線削除のためのデータベースとしてはCVC-Musicmaデータベースがあるが,実際に音楽学者が使用しているマイクロフィッシュなどは含まれていないため,独自のデータベースを構築する必要がある.Bach資料館のPeter Wolly氏の協力を得て,大量のマイクロフィッシュ・マイクロフィルムのスキャンデータをうることができた.これまで古楽譜における音楽記号のアイソレーションでは,二値化や雑音除去,五線削除などが前提になっていた.また,ケースごとに最適な特徴量を選択する必要があった.本研究ではCNNを用いることで,特徴量抽出を内部に包含した分類器を構築し,これらの前処理をせずに直接ピクセルが音楽記号の構成要素となるかどうかを判別する.具体的には,構築された多様なデータを用い,最適なニューラルネットワークの構造を決定し,チューニングを行っている段階である.また,楽譜のファクシミリを精査することを繰り返す過程で,筆跡の背景に人間の感受性の根底にある体運動習性が存在することを発見した.この体運動習性と筆跡との関係をしらべるため,novel社pedarというインソール型圧力センサーを用いることで足裏体圧分布を左右198次元の時系列データとして抽出し,筆跡の特徴量と筆跡者の体運動習性の相関を分析した.この過程で,足裏体圧分布の変化をその動きの方向性から5種類に分類すると,その筆跡への影響がはっきりと特徴量に現れることがわかった.個々の音楽記号が抽出できる精度に達してはいない.Bach資料館のPeter Wolly氏の協力を得て入手したデジタルスキャンデータには,想像以上のノイズを含んでいたことが大きな原因である.深層学習に用いられる多層ニューラルネットワークの学習には,概して大量のデータが必要となることから,実際に音楽学者が使用している楽譜の質を反映し,種々の音楽記号を含んだ正解付きのデータベースを整備していく必要性がある。アイソレーションされない段階の画像から情報を多く含んだ特徴量を抽出することで,完全なセグメンテーションを達成せずに筆跡鑑定や時代判別を可能にするという研究の方向性を考えている.具体的には以下の通り.楽譜のファクシミリを精査することを繰り返す過程で,筆跡の背景に人間の感受性の根底にある体運動習性が存在することを発見した.

この体運動習性と筆跡との関係をしらべるため,novel社pedarというインソール型圧力センサーを用いることで足裏体圧分布を左右198次元の時系列データとして抽出し,筆跡の特徴量と筆跡者の体運動習性の相関を分析した.この過程で,足裏体圧分布の変化をその動きの方向性から5種類に分類すると,その筆跡への影響がはっきりと特徴量に現れることがわかった.この特徴量を筆跡鑑定に活かしていくことが今後の方針となる.楽譜のファクシミリを精査することを繰り返す過程で,筆跡の背景に人間の感受性の根底にある体運動習性が存在することを発見した.この体運動習性と筆跡との関係をしらべるため,novel社pedarというインソール型圧力センサーを用いることで足裏体圧分布を左右198次元の時系列データとして抽出し,筆跡の特徴量と筆跡者の体運動習性の相関を分析した.この過程で,足裏体圧分布の変化をその動きの方向性から5種類に分類すると,その筆跡への影響がはっきりと特徴量に現れることがわかった.特に無意識的動きにこの習性があらわれることから,音楽演奏時の足裏体圧分布を測定したところ,音楽に乗れば乗るほど,この特性がよく現れることがわかった.そこで音楽演奏時の足裏体圧分布からこの体運動習性を的確に抽出するための特徴量をDTLPを考案した.この発見は偶然のものであるが,非常に重要な知見であり,国際的に認知されることが肝要であると考え,次年度国際会議での発表の必要性が生じたため,次年度使用が生じた.
上皮間葉移行(EMT)による心血管リモデリングの分子機構解明

上皮-間葉移行(Epithelial-mesenchymal transition、EMT)は、上皮細胞が間葉系細胞様に形態変化する現象であり、初期胚発生における原腸陥入、神経提細胞の運動や器官形成過程、特に心臓や腎臓での重要性がよく知られている。EMTは細胞の運動性や細胞外基質の蓄積をもたらすことから、最近EMTが癌の浸潤や転移、また臓器線維化や慢性炎症に重要であることが徐々に明らかとなってきている。本研究計画はEMTの転写制御機構を明らかとするとともに、慢性炎症性疾患におけるEMTの役割を解明することを目標とした研究を行った。その結果、転写因子KLF5がEMTに関わっていることを見いだした。KLF5ヘテロ接合体ノックアウトマウスに各種腎疾患モデルを適応したところ、線維化と腎機能への影響が明らかとなった。さらに、in vitro EMTモデルを用い、KLF5の過剰発現・ノックダウンによりEMTへの作用を検討した。また、クロマチン免疫沈降法によってKLF5が結合する領域を分離し、高速シークエンシング法によりゲノムワイドにKLF5標的遺伝子の探索を行った。マイクロアレイデータとの比較によりS100蛋白がKLF5の下流遺伝子として重要であることを見いだした。さらに、S100蛋白が慢性炎症に重要であることを見いだしており、KLF5はEMTと慢性炎症の両者から慢性腎疾患の発症と進展に深く関わっていることが示唆された。
喘息患児と保護者へのシームレス患者教育の普及に向けたテイラー化アプリの開発

申請者らが過去に開発したコンピュータを用いた小児喘息テイラー化プログラムを基盤に、1)喘息の理解を促す教育、2)患児と保護者の相互作用を促す内容、3)セルフマネジメント(服薬、環境整備、生活習慣)の継続支援の内容、4)疾患に伴うストレスマネジメント教育、および5)発作・災害への備え、という5つの視点を新規追加・改良したアプリを立ち上げた。さらに、アプリの対象となる発達段階について、小児喘息の罹患年齢を考慮し、乳幼児期から学童期までの患児と保護者を対象に設定した。1.乳幼児期の患児と保護者を対象としたアプリ内容乳幼児期の患児と保護者を対象としたアプリの内容は、親子で取り組む喘息図鑑、保護者が取り組む○×クイズ、セルフモニタリング、セルフマネジメント(服薬・環境整備)、および親子で発作・災害への備え、という5項目であった。2.学童期(前期・後期)の患児と保護者を対象としたアプリ内容学童期の患児と保護者を対象としたアプリ内容は、喘息まんが、親子で取り組む喘息かるた、セルフモニタリング、セルフマネジメント(服薬・生活習慣)、および親子で発作・災害への備え、という5項目であった。アプリの完成に向けて、開発中のアプリ内容の操作性や改善点、およびニーズなどを調査・収集しながら随時改良していくために、倫理委員会による承認後、予備調査を開始した。長期管理薬を服用している乳幼児期から学童期の喘息患児および保護者を対象に、試作段階のアプリを試用してもらい、2019年度上半期までに操作性、理解度、ニーズなどを収集する予定である。研究者らが過去に開発したコンピュータを用いた小児喘息の患者教育プログラムを基に、新たな知見などを加えてアプリ開発を行なった。より良いアプリの完成に向けて、当初の計画を一部変更し、試作段階での予備調査を開始した。当初の計画を変更したことによる影響はないとともに、アプリの改善点や操作性について、介入研究開始前に評価できるというメリットがあり、概ね計画通りに進展している。2019年度は、2018年度に引き続きアプリの試作品の予備調査を行なうとともに、予備調査結果を反映させ、アプリを仮完成させる。アプリの仮完成状況によって、2019年度末(または2020年度)より介入研究(フィージビリティスタディ)を行なう。介入研究の開始に向けて、研究登録および倫理委員会への申請を行なう。