hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
JIP1によるAPP軸索輸送機構の解明とアルツハイマー病発症との関連性の解析

私はAPP小胞の軸索輸送を観察するため、野生型およびJIP1遺伝子破壊マウス胎児脳から初代培養神経細胞を調製し、蛍光タンパク質EGFPを融合させたAPP-EGFPを遺伝子導入・発現させ、全反射顕微鏡を用いたライブイメージングを行った。その結果、野生型と比較してJIP1遺伝子破壊神経細胞においてAPP小胞輸送速度の低下が見られた。次に、JIP1遺伝子破壊神経細胞にAPP-EGFPとJIP1bを共導入するとその速度低下が解消されたことからJIP1がAPP小胞の高速輸送を制御する因子であることが明らかになった。また、JIP1は細胞内のリン酸化シグナルカスケードを担うタンパク質でもあるためリン酸化がAPP小胞の高速輸送に与える影響を非リン酸化型APPノックインマウスから調製した初代培養神経細胞で検証したところAPP小胞は高速で運ばれていたためAPPのリン酸化は高速化に関与しないことを示した。最後に神経細胞内APP輸送複合体を生化学的に明らかにするため、野生型マウス脳抽出液からAPP輸送モーターであるキネシン-1に対する特異抗体で共役免疫沈降を行ったところ、JIP1とAPPの結合が確認された。さらに2か月齢マウスと14か月齢マウスで同様に実験したところ14か月齢マウスのほうがJIP1とAPPの結合量が減少していたことから加齢とAPP輸送複合体量減少の関連性を示唆する結果を示した。当初の計画通り、2年目でAPP小胞輸送に対するリン酸化の影響を検証することができたため。また3年目で実験を予定しているヒト型APPを発現するJIP1遺伝子破壊マウスも既に作製済みであることから、順調に進展していると言える。JIP1遺伝子を破壊したADモデルマウスを作製し、in vivoでJIP1がADに関与している可能性を検討する。JIP1によるAPP輸送変化がAD発症に寄与するかどうかを検証するため、ADモデルマウスとJIP1遺伝子破壊マウスの交配によってJIP1遺伝子を破壊したADモデルマウスを作製し、老齢期における脳内Abeta定量および脳切片を抗Abeta抗体で免疫染色を行う。マウスは作製済みで脳切片での免疫染色の技術も習得しつつあるので、病理的所見が見られる月齢に達し次第、検証を行う。神経軸索におけるAPP小胞の高速輸送にはJNKによるリン酸化が関与していないかどうかを阻害剤などを用いて更に詳細に検証する。JIP1非依存的APP軸索輸送の分子機構の解明を行う。AD脳ではリン酸化が亢進しているという事実、およびJIP1とKLCがリン酸化により解離するという当研究室で得られた知見を合わせて考えると、AD脳ではJIP1とキネシン-1の結合が低下している可能性が想定される。したがってこの分子機構を明らかにすることはAD発症機構の解明につながると考えられる。
電離放射線によるDNA障害修復過程における複製制御酵素Cdc7の動態解析

今年度は、電離放射線および紫外線によるDNA障害の際に認められる、内在性のヒトCdc7並びにその調節因子であるDbf4の動態解析を行った。使用した細胞株は(1)ヒト白血病細胞株(U937,HL60)、(2)ヒト正常肺線維芽細胞株(IMR-90)、(3)ヒト毛細血管拡張性運動失調症皮膚細胞株(AT3BI, GMO2052A)である。結果は以下の通りである。1.Cdc7の基質であるMCM2タンパクに対する抗体を用いてウェスタンブロッティング法によりその発現量を観察したところ、分化誘導時にはどの細胞株でも遅くとも24時間以内に発現量は減少した。2.細胞周期の制御に関与するpRBタンパクとヒトCdc7の直接的な働きを調べるために、免疫沈降法を用いてウェスタンブロッティングを行ったが、両者に直接的な結合は見られなかった。3.DNA障害や分化誘導時に見られるCdc7の発現量の変化が、Cdc7タンパクのUbiquitinationとどのような関係を有しているかについて、プロテアソームインヒビターであるLactacystinを用いてその機序を調べた。プロテアソームの機能が阻害されているにもかかわらず、Cdc7の発現量に変動が見られたことから、Cdc7の発現制御がタンパク合成以前に行われている可能性が示唆された。今年度は電離放射線および紫外線によるDNA障害の際に認められる、内在性のヒトCdc7並びにその調節因子であるDbf4の動態解析を、細胞分化と比較しつつ研究を進めた。1.使用した細胞株は(1)ヒト白血病細胞株(U937,HL60,THP-1)、(2)マウス前脂肪細胞株(NIH3T3)、(3)ラット副腎髄質褐色細胞腫由来細胞株(PC12)である。2.検討項目(1)上記1の細胞に対してノーザンブロッティング法によるCdc7のmRNA発現解析を行ったところ、分化誘導の際その発現は経時的に顕著に減少するのに対して、電離放射線などによるDNA障害で経時変化は見られなかった。(2)ポリクローナル抗体によるCdc7並びにDbf4蛋白発現解析を行った。細胞は刺激後順次採取し、NP-40法により核と細胞質に分画後、ウェスタンブロッティング法により細胞内のCdc7並びにDbf4の分布を観察したが、分化誘導時特に核分画において顕著にタンパク発現が減少したのに対して、DNA障害を与えると数時間で一過性に核分画において分布の上昇が見られた。(3)Cdc7/Dbf4酵素活性測定を行った。マウスMCM2蛋白を基質とした酵素活性のアッセイを行った。このMCM基質はCdc7/Dbf4によりリン酸化されると、SDS-PAGE上でより分子量の多いバンドへとシフトした状態で検出できた。MCM基質のリン酸化活性は刺激後数時間で一過性に上昇し、その後経時的に漸減した。(4)細胞周期解析を行った。DNA障害刺激後の各細胞の細胞周期調節の状態を調べるため刺激後時間を追って細胞を採取し、フローサイトメトリーにて解析を行った。すべての細胞系において分化誘導時にはその細胞周期プロファイルはG1期に収束したのに対し、白血病細胞系では電離放射線照射でG2/M期に収束した。
言語処理過程に配慮した聴覚障害者教育の基盤整備

本研究では、聴覚障害者教育の基盤を整備するために、聴覚障害者が文字理解をする際に音韻処理と視覚情報処理をどのような関係性をもって行っているのかについて脳活動を計測し、言語処理過程を科学的に解明することを第一の目的とした。その結果、聴覚障害者は内的に音を作り出しそれを音韻化して処理している可能性があるということが分かった。また、聴覚障害者のように、視覚情報が言語処理を担う場合、空間記憶の処理を上側頭回(健聴者では順序記憶で活動する領域)が担えるように発達している可能性が考えられる。これらの結果は聴覚障害者教育の基盤となり、今後の教育方法の開発および具体的な教材開発に役立つものである。パフォーマンスが同じでも言語処理過程に違いがでる言語処理が要求される記憶課題を作成した。(1)聴覚障害者と健聴者の文字情報の同時処理・系時処理に関連する脳関連部位の違い文字をいくつか同時に呈示し、文字を空間的に記憶する場合と文字を1つずつ順番に呈示し文字と呈示順序を覚えなければいけない課題を作成した。さらに呈示する刺激は、平仮名、指文字、アラビア文字とし、言語化できるものとできない文字とした。これにより言語化できるものは音声的処理ができるが、言語化できないものは空間的処理で行うようなものとなっている。(2)聴覚障害者と健聴者のおのまとぺ、動詞、副詞に対する処理過程に関連する脳関連部位の違いさらにおのまとぺ、動詞、副詞に対する処理過程を明らかにするための課題も作成した。例えば、おのまとぺで動きを表現するようなものの場合、文字だけの感覚で処理する場合と音を含めた処理をする場合イメージは違い、単語自体に対する意味は理解できても、その単語の持つイメージまではっきり捉えることは難しいと思われる。そこで、おのまとぺ、動詞、副詞に対する意味理解に関与する脳関連部位を明らかにし、さらに動きとおのまとぺ、動詞、副詞の意味のマッチングに関与する脳関連部位を明らかにし聴覚障害者と健聴者の処理過程に関連する脳関連部位の違いを明らかにする課題を作成した。本年度は、聴覚障害をもっ聴覚障害者18名を対象に実験を行った。実験内容は、文字の処理過程を明らかにするためのfMRI検査(上記(1)(2)課題)、検査時点での知的能力を確認するためのウエクスラー・ベルビュー知能検査(WAIS-III)、記憶の主な側面を評価するウエクスラー記憶検査(WMS-R)であった。本実験のデータは現在解析中で、来年度は健常者を対象に比較データを集める予定となっている。擬態語の音象徴性は感覚経験と抽象的な言語シンボルの橋渡しをするような役割を果たしている。つまり,先天的に聴覚入力がない聴覚障害者は擬態語処理に影響を受けると考えられる。今年度は(1)擬態語と音象徴性のない通常語の脳内表象がどのように異なるのかという脳科学実験と,(2)その結果を具体的に聴覚障害者の教育に展開するための教材開発を行った。(1)「健聴者を対象にした擬態語・動詞・副詞の処理に関連する脳部位をfMRIで明らかにする実験:単語と動画の適合度の高低で2分して解析を行った結果,擬態語では動画との適合度が高い群も低い群も共通して右Superial Temporal Gyrus(STG:上側頭回)の賦活が認められ,その他の品詞では右STGの賦活は認められなかった。擬態語のみ,適合度が高い時は右一次運動野が,低い時は右運動前野の賦活が確認された。動詞・副詞・擬態語の品詞の区別に特別意識を向けていないにも関わらず品詞内での賦活領域が異なり,擬態語で特異的に賦活している領域は右半球に偏っていた。擬態語では,右縁上回,両側Inferior Frontal Gyrus(IFG:中前頭回)の賦活が顕著に認められた。擬態語の賦活領域は動詞,副詞よりも範囲が広く,より異なる感覚モダリティを統合する領域が左だけでなく右半球でも賦活していることが明らかになった。この結果は,擬態語が動詞や副詞などの音象徴性のない語に比べ,複数の感覚モダリティの共感覚性を伴い感情とも深く結びついた世界との直接経験により設置した,抽象度の低い言語形態であるという仮説を指示するものであった。(2)「マルチメディア技術を用いた共感覚性を促進するような擬態語アニメ教材の試作:聾学校で教材の評価実験を実施した結果,擬態語・擬音語等の言語獲得の教材として期待できるという評価を得た。次年度は聴覚障害者と健聴者の詳細な比較分析と教材の改良を行う。

本研究では、聴覚障害者が文字理解をする際に音韻処理と視覚情報処理がどのような関係性をもって行われているのかについて検討することを第一の目的とした。そのために、健聴者および難聴者がそれぞれ音韻化できる文字、音韻化できない文字を用い、音韻要素をより必要とする記憶課題(順序記憶課題)、ならびに視覚要素をより必要とする記憶課題(空間記憶課題)を作成した。それらを実行している間の脳活動をfMRIを用いて計測し、課題間の活動を比較することで明らかにした。その結果、音韻記憶課題では、健聴者、聴覚障害者で共に左上側頭回前中部、左中側頭回前部、右上側頭回前部、右中側頭回前部において音韻化に関連した活動が認められた。また、聴覚障害者の音韻化に特異的に活動が認められた領域は右下前頭回、左上側頭回後部、左中側頭回中後部であった。つまり、聴覚障害者は聴覚入力がないにも関わらず内的に音を作り出しそれを音韻化と結びつけて処理している可能性があると考えられる。空間記憶課題では、聴覚障害者の上側頭回の活動が健聴者より強く示された。また、左上側頭回後部のみにおいて文字知覚課題と空間記憶課題の間で有意な差が見出された。一方、文字知覚課題と順序記憶課題の活動の間に有意差はでなかった。これらの結果は、左上側頭回後部が順序記憶ではなく、空間記憶処理を行っている可能性を示唆する。聴覚障害者のように、視覚情報が言語処理を担う場合、これらに付随した空間記憶の処理を上側頭回が担えるようになった可能性がある。これらを踏まえ、聴覚障害者教育の教材作成時には、音韻化しやすい文字表示、空間記憶を利用した説明などを考慮した教材を試作し、具体的に教育現場で使用した。アンケートの結果からはわかりやすいという評価を得ることができた。
肝癌におけるＮｏｔｃｈシグナルをターゲットとした新規腫瘍血管新生抑制療法の開発

肝癌におけるEMTとDCPの相関: DCPの産生は、EMTを進行させる因子のSPARC発現と相関する事が肝癌組織及び肝癌細胞Hep3B, Huh7を用いた検討で判明した。肝癌組織において、DCP発現、SPARC発現、vimentin発現は、相関していた。DCPの血管新生亢進作用:DCP産生をGGCX遺伝子導入によりコントロールしたHep3B細胞を用いて、in vitro及びマウスへの接種実験によりDCP産生が肝癌の血管新生を亢進させることを証明した。DCP抗体の血管新生抑制効果の証明: in vitroにおいてDCP抗体が血管内皮細胞の環腔形成を阻害することが証明できた。Notchシグナルの阻害実験では、γセクレターゼの投与によりNotchシグナルの活性化が阻害され、EMTも抑制できることがin vitroで確認できた。RUNX3発現コントロールにより、Notchシグナルが制御され、EMTが進行することが証明できた。また、EMTの進展とDCPの産生について、in vitro及び肝癌臨床検体を用いた解析により相関関係を証明できている。これらの成果より、RUNX3の発現は、Notchシグナル、EMT制御、DCP産生と関連することが証明された。GGCXの発現も遺伝子導入により制御でき、その制御によりDCPの産生コントロールが可能となった。更にDCP産生と血管新生の変化も確認できている。DCP抗体の血管新生抑制効果もin vitroではあるが確認できた。肝細胞癌における、RUNX3の発現解析、Notchシグナルの解析がほぼ終了している。また、RUNX3の発現をコントロールするRUNX3のcDNA, siRNAのクローニングが終了しており、RUNX3の発現コントロールができるようになった。RUNX3と血管新生をつなぐシグナルがNotchであることを確認し、Notchシグナルの下流はHES, Heyであることも確認された。これらシグナルが、γセクレターゼインヒビターで抑制できることも確認できた。Notchシグナル活性化の肝癌進展における効果の検証:これまでの研究においてRUNX3発現がNotchシグナルを制御することが証明できたが、更にNotchシグナル下流のEMT制御因子およびその効果についての検証を進める。EMTの制御では、E-cadherin、N-cadherin, vimentinが変化することが証明できているが、更に臨床兼対数を増やして解析を勧める。また、EMTの進展には、SPARCの発現が関与している可能性が高いことがこれまでの検討で判明しているため、SPARCの発現制御機構の解析を肝癌培養細胞及び肝癌臨床検体を用いて解析を進める。SPARC発現制御機構の検討: Notchシグナル下流にはSPARC発現制御が行われている可能性が高く、またSPARC発現はGGCX活性により制御されている可能性が高い。そこで、SPARCの発現制御をGGCX活性を変化させた細胞を用いて検討する。具体的にはGGCXによるGla化のSPARC発現制御に与える影響について検討を行う。DCP抗体の血管新生抑制効果の検討: DCP抗体(DCPmab)を用いて、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞の細胞増殖能、細胞移動能の評価をする。DCPmabの血管内皮細胞の環腔形成能阻害についてもその効果を確定する。更に、GGCX遺伝子導入細胞をマウスに接種し、DCPmabの腫瘍形成、血管新生に与える効果についての検討を行う。引き続き研究をすすめる。血管新生を誘導するNotchシグナル制御機構の解明を進める。臨床検体におけるRUNX3発現やNotchシグナルの活性化機構の解析も進めていく。【Notchシグナルをターゲットとした血管新生抑制療法】のin vivoでの検証を行う。DCP産生肝癌cell line (Hep3B, PLC, Hep3B-Δ2GGCX)、非産生肝癌cell line (HLE, SK-Hep1, Hep3B-WTGGCX)をSCIDマウス腹腔内及び皮下に接種し、2, 4, 6, 8週で剖検し、腫瘍系、重量より腫瘍の進展を評価する。血管新生は、CD31,エンドセリン抗体による免疫染色で評価する。Notchシグナル活性化も検討する。上記モデルにDCPmabを腫瘍接種後2週より週に一度マウス尾静脈より投与する。投与量は、ベツキシマブ血中濃度(約100μg/ml)とマウス血液量(約3ml;体重25g)より算出し、100, 300, 500μgでの検討よりスタートする。検討3での検討結果と予備実験結果より抗体濃度の再検証を行い、同様の実験を繰り返す。Notchシグナルを阻害するγ-セクレターゼ阻害剤(Merck 565765)は、腹腔内投与し、DCPmabと血管新生抑制効果を同様に比較する。平成24年度は、269,291の繰り越し金が発生した。これは、主に培養器具などの消耗品を当該研究室の共用品を利用した事が原因であり、研究の遂行は概ね順調にできている。研究費は、その大部分を消耗品で使用する。その内容は、実験試薬、培養器具、実験動物で使用する。その他研究遂行に必要な物品の購入にあてる。平成24年度の繰越金は主にシグナル伝達解析の抗体購入にあてる予定である。研究成果の発表のための英語論文の英文校正や、論文受理の際には、出版費用にも使用する。
地域活性化のための社会資本整備のあり方ーー各種公共事業の地域別効果とそのマクロ評価についてーー

本研究では、社会経済や生活環境等の多様な側面を考慮したESRAP(Evaluation System for Region Activiating Projects)を用いて、現在、京都府北中部や京都市、さらには近畿圏全域において計画されている地域整備プロジェクトおよび交通プロジェクトの実施効果について分析し、各地区にとって望ましいプロジェクトのあり方についての考察を行った。2年度目には、京都府北中部を対象とした検討をさらに詳しく検討したが、以下では、その分析結果をとりあげ、得られた知見をまとめる。(1)昨年度のモデルに比較し、より正確なプロジェクト評価が可能となるように、モデルの改良を行った。それにより、次の(2)(4)のような結果を得た。(2)ハイテク型産業、情報中枢・業務、情報・研究開発機能、丹後機業の各機能は、北部の地域整備を実施すると綾部とその周辺ゾーンにおいて顕著なインパクトが生じ、た中部の地域整備プロジェクトを実施すると船井北部とその周辺ゾーンにおいて大きなインパクトを及ぼすことが明らかになった。(3)京都縦貫自動車道や近畿自動車道敦賀線を実施する場合、「高速道路のインターチェンジへの近接性」の要因の水準がかなり上がっており、その要因のウェイトが高いハイテク型産業や観光レクリェーションなどの機能の水準が多くのゾーンで上がっている。(4)京都縦貫自動車道の整備を地域整備プロジェクトと同時に実施する場合、ハイテク型産業、情報・研究開発、丹後機業の各機能について、亀岡や舞鶴などいくつかのゾーンで大きな相乗効果が生じることが明らかとなった。本研究では,社会経済や生活環境等の多様な側面を考慮したESRAP(Evaluation System For Region Activiating Projects)を用いて,現在,京都府北中部や京都市,さらには近畿圏全域において計画されている地域整備プロジェクトおよび交通プロジェクトの実施効果について分析し,各地区にとって望ましいプロジェクトのあり方についての考察を行った.以下では,これらの成果のうち,特に京都府北中部を対象にした分析結果をとりあげ,得られた知見をまとめる.(1)ハイテク型産業,情報中枢・業務,情報・研究開発機能・丹後機業の名機能は,地部の地域整備を実施すると綾部において顕著なインパクトが生じ,また中部の地域整備プロジェクトを実施すると船井北部において大きなインパクトを及ぼすことが明らかになった.(2)京都縦貫自動車道や近畿自動車道敦賀線を実施する場合,「高速道路のインターチェンジへの近接性」の要因の水準がかなり上がるので,その要因のウエイトが高いハイテク型産業などの機能の水準が多くのゾーンで上がっている.(3)北部の地域整備プロジェクトを実施する場合には中部のゾーンである船井北部,北桑田,亀岡において,また逆に中部の地域整備プロジェクトを実施する場合には北部のゾーンである丹後半島,宮津,舞鶴,福知山,綾部において,いずれの機能においても地域整備プロジェクトの影響はあまりみられない.(4)国道9号バイパスや京都縦貫自動車道の整備を地域整備プロジェクトと同時に実施する場合,ハイテク型産業,情報・研究開発,丹後機業の各機能について,亀岡や舞鶴などのゾーンで大きな相乗効果が生じることが明らかとなった.本研究では、社会経済や生活環境等の多様な側面を考慮したESRAP(Evaluation System for Region Activiating Projects)を用いて、現在、京都府北中部や京都市、さらには近畿圏全域において計画されている地域整備プロジェクトおよび交通プロジェクトの実施効果について分析し、各地区にとって望ましいプロジェクトのあり方についての考察を行った。
保育教諭のキャリアパス研修に関する研究 ～個人特性を意識した研修システムの開発～

本年度は、「保育士等キャリアアップ研修ガイドライン」に基づいて実施されている「保育教諭」を対象として含む研修の実際とその特徴を明らかにするために以下の調査研究並びに報告を行なった。(1)47都道府県におけるキャリアアップ研修の実態にかかる調査:処遇改善と連動した「キャリアアップ研修」の実態をweb上で調査し、数量的に比較考察を行った。調査項目については、1研修一覧の有無、2研修実施機関の数、3委託の有無と委託数、4委託先、5実施主体、6受講料、7受講料のばらつき、8開催日数、9テキストの有無、10研修形態、11研修分野ごとの研修開講数・定員数・対象、12評価の仕組みの有無、13eラーニング実施の有無、である。(2)NPO法人全国認定こども園協会関係者へのヒアリング調査:全国規模のこども園組織として、保育教諭の研修のあり方についての現状と課題、そして今後の展望についてヒアリング調査を行なった。(3)学会における研究報告:(1)(2)の基礎的な調査結果を踏まえ、「保育教諭のキャリアアップ研修に関する研究」と題して、日本保育学会第72回大会(大妻女子大学)にてポスターセッションを行った。今回は、保育教諭のキャリアアップにかかる研修実態を明らかにするものであったが、保育教諭のみを対象とする研修はその存在を明らかにすることができなかった。そこで、全国の「保育者」に関するキャリアアップ研修にかかる実施状況をweb上に公開されている47都道府県の情報から数量的に明らかにしようと試みたが、保育教諭の受講実態の確認は難しいことが明らかとなった。今後その全数調査並びに受講者の職種(保育教諭・保育士・幼稚園教諭)が把握できる調査が期待されるところであるが、実態としては、多様性という名のもとに、全てが実施主体任せになっている現状が明らかとなり、保育教諭を意識した固有の研修内容の存在は確認できなかった。平成30年度より所属校(勤務地)が変わり、予定していた保育教諭や自治体、こども園関連団体等を対象とした質問紙調査やヒアリング調査ができなくなった点がその大きな理由である。そのような状況の中、混迷を極めている保育教諭・幼稚園教諭・保育所保育士の研修ならびに処遇改善をめぐって、内閣府・文部科学省・厚生労働省合同による事務連絡「処遇改善等加算IIの研修要件について」が発出された(平成30年12月5日現在)。文書内において、「正式な加算要件を定める通知については、本年度内(平成30年度内)のなるべく早い時期に発出される予定」(( )内は筆者注)とされたが、令和元年5月15日現在、いまだその通知は発出されていない。この「通知」の内容は、今後、本研究にも極めて大きな影響を与えるものであり、その内容を踏まえた上での新たなヒアリング調査ならびに質問紙調査の内容を再検討・実施する予定である。これまでの進捗状況を踏まえながら、全国47都道府県のキャリアアップ研修にかかる情報の精査とその研修実態をさらに詳しく明らかにしていく。加えて、今後の研究の推進方策として以下の4点を重点的に行なっていく。(1)公私、幼稚園・保育所・こども園のセクトを超えた研修機会の確保による先駆的な取組みが実施されている秋田県や福井県、兵庫県や高知県などの取組み事例から、取組み上の工夫について明らかにすること。(2)先駆的な取組みより、保育者としての研修内容の標準化と保育教諭として必要な研修内容を明らかにしながら、保育教諭としてのキャリアパス研修体系ならびに個々人の特性に応じた研修のナビゲートを可能とするシステム構築を図ること。(3)保育職のキャリア形成における研修の目的と処遇改善にかかる議論の整理を行うこと。(4)研修機会の公平性の確保と研修形態の多様化にかかる議論の整理・検討を行うこと。

平成30年度より所属校(勤務地)が変わり、予定していた保育教諭や自治体、こども園関連団体等を対象とした質問紙調査やヒアリング調査ができなくなった点がその大きな理由である。そのような状況の中、混迷を極めている保育教諭・幼稚園教諭・保育所保育士の研修ならびに処遇改善をめぐって、内閣府・文部科学省・厚生労働省合同による事務連絡「処遇改善等加算IIの研修要件について」が発出された(平成30年12月5日現在)。文書内において、「正式な加算要件を定める通知については、本年度内(平成30年度内)のなるべく早い時期に発出される予定」(( )内は筆者注)とされたが、令和元年5月15日現在、いまだその通知は発出されていない。この「通知」の内容は、今後、本研究にも極めて大きな影響を与えるものであり、その内容を踏まえた上での新たなヒアリング調査ならびに質問紙調査の内容を再検討・実施する予定である。これまでの進捗状況を踏まえながら、全国47都道府県のキャリアアップ研修にかかる情報の精査とその研修実態をさらに詳しく明らかにしていく。加えて、今後の研究の推進方策として以下の4点を重点的に行なっていく。(1)公私、幼稚園・保育所・こども園のセクトを超えた研修機会の確保による先駆的な取組みが実施されている秋田県や福井県、兵庫県や高知県などの取組み事例から、取組み上の工夫について明らかにすること。(2)先駆的な取組みより、保育者としての研修内容の標準化と保育教諭として必要な研修内容を明らかにしながら、保育教諭としてのキャリアパス研修体系ならびに個々人の特性に応じた研修のナビゲートを可能とするシステム構築を図ること。(3)保育職のキャリア形成における研修の目的と処遇改善にかかる議論の整理を行うこと。(4)研修機会の公平性の確保と研修形態の多様化にかかる議論の整理・検討を行うこと。そのような状況の中、保育教諭・幼稚園教諭・保育所保育士の研修ならびに処遇改善をめぐって、内閣府・文部科学省・厚生労働省合同による事務連絡「処遇改善等加算IIの研修要件について」が発出された(平成30年12月5日現在)。主に、ここでの調査旅費、質問紙等の集計分析等に予算を使用していく計画である。
表面光電子分光による金属内包シリコンクラスター集積薄膜の電子物性評価

本研究は、原子レベルでの機能性物質の創成という観点から、金属内包シリコンクラスター(M@Si16)をサイズ選択的に非破壊で表面上へ担持し、その電子物性を追跡することを目的としている。前年度までは金属にタンタルを用いたTa@Si16に注目し、Ta@Si16がアルカリ金属的な超原子として振る舞うことなどの化学的性質を見出してきた。本年度はクラスターの透過率が高くなるように合成装置を改良し、Ta@Si16以外のクラスターについての合成を試みた。まず、タンタルと同じ5族の金属であるバナジウムやニオブを含んだV@Si16とNb@Si16を正イオンで高選択的かつ高効率で生成することに成功した。X線光電子分光(XPS)測定から、それぞれTa@Si16と同じようにケージ構造をもち、化学反応性の異なるアルカリ金属的な超原子であることがわかった。さらに、4族の金属であるチタンや3族の金属であるルテチウムを用いたTi@Si16、Lu@Si16についても同様に合成・XPS評価を行い、それぞれの金属原子の価電子数による超原子的性質の違いを明らかにできた。さて、これまで表面に蒸着したTa@Si16由来の光電子シグナルやバルクとしての物性を測ることは困難であったが、それはTa@Si16の蒸着量が平均0.6層と少なすぎるためであると考えた。そこで本年度は蒸着量を10層まで増やし、紫外光電子分光や二光子光電子分光測定を行ったところ、超薄膜では見えなかったTa@Si16の占有準位・非占有準位由来の信号を初めて観測することができた。さらに同試料でXPS測定を行ったところ、Ta@Si16のプラズモン励起に伴うサテライトピークを観測することができた。以上のように、本年度を通して異なる種類のM@Si16の化学的物性について明らかにし、またTa@Si16の物性についての理解を与える情報を得た。これらは、M@Si16を一つの構成単位として原子レベルで機能性物質を構築するにあたり、重要な知見になると結論する。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、原子レベルでの機能性物質の創成という観点から、金属内包シリコンクラスターをサイズ選択的に非破壊で表面上へ担持し、その電子物性を励起状態も含めて精密に追跡することである。はじめに、クラスターの精密気相合成・蒸着システムの開発を行った。薄膜生成に十分な量のクラスターを得るため、気相合成にはマグネトロンスパッタリング法を採用した。さらに目的のクラスターだけを蒸着真空槽へ誘導するため、イオンガイドと四重極質量分析計を気相合成源に組み合わせた。また、測定対象のクラスターが高い活性をもつことを想定し、蒸着真空槽と光電子分光装置を接続して一連の実験を真空一貫で行えるようにした。この装置を用いてタンタル金属原子内包シリコンクラスターTa@Si16の合成を試みたところ、m/Δm=65の分解能で1秒あたり3.2×10^9個の正イオンを合成することに成功した。この生成速度は1 cm^2のクラスター単層薄膜を3時間程度の蒸着時間で作製可能にするものである。クラスター蒸着装置の基本性能を実現した後、Ta@Si16の正イオンをグラファイト(HOPG)基板上へ蒸着し、クラスター薄膜内における原子の化学的環境をX線光電子分光法(XPS)で評価した。得られたTa 4f, Si 2p由来のXPSピークの面積比はTa@Si16の原子数比1:16に対する理論値とよく一致し、精密にTa@Si16が質量選別・蒸着できることがわかった。またTa 4f, Si 2pのXPS信号はいずれも単成分の装置関数のみで再現でき、薄膜内におけるTa, Si原子の化学的環境が均一であることがわかった。さらにチャンバー内に酸素ガスを導入して酸化反応の進行をXPSで追跡したところ、Ta@Si16は異なる組成のTa-Siクラスターに比べて酸素に対する安定性が極めて高いことがわかった。これらの結果はTa@Si16がHOPG上でもシリコンケージ型構造をとることを示しており、担持させた金属内包シリコンケージクラスターの物性を分光学的に初めて評価できた。本研究では、原子レベルでの機能性物質の創成という観点から、金属内包シリコンクラスターをサイズ選択的に非破壊で表面上へ担持し、その電子物性を追跡することを目的としている。本年度は特に、タンタル金属内包シリコンケージクラスター(Ta@Si16)の化学的物性の解明を行った。Ta@Si16は気相中ではアルカリ金属原子のように正イオンで安定となり、超原子的な性質をもつことが知られている。そこで前年度に開発したクラスター薄膜作製装置を用いてTa@Si16を様々な基板上へ蒸着し、その化学的環境をX線光電子分光(XPS)から評価することで、金属内包シリコンクラスターの化学的および熱的特性の解明を試みた。電子受容体として機能するC60フラーレンの薄膜をHOPG上に作製し、そこにTa@Si16クラスターを蒸着させたところ、クラスター薄膜におけるXPSスペクトルの形状からはTa@Si16がC60/HOPG

基板上でもシリコンケージ型構造を保持していることが分かり、また各XPSピーク位置の変化する挙動からはTa@Si16クラスターがC60に電子を受け渡している様子が明らかになった。この電子授受によって引き起こされる化学的物性の変化を評価するため、Ta@Si16/C60/HOPG薄膜を加熱した際の挙動をXPSおよび紫外光電子分光から観測したところ、Ta@Si16, C60ともに脱離温度が上昇したことから、Ta@Si16とC60が強く結合して基板へ固定化されたことが分かった。以上の結果から、Ta@Si16は全体としてアルカリ金属的な超原子として振る舞うことを明らかにできた。またこのTa@Si16の他に異なる種類の金属内包シリコンクラスター薄膜を作製し、それぞれの構造に対する一定の知見を得た。今後はさらにこれらを組み合わせたヘテロ錯体に注目していきたい。当初は本年度で様々な金属原子を用いた金属内包シリコンクラスター薄膜の精製法確立を予定していたが、実際に3種類の金属に対して金属内包シリコンクラスター膜を作製し、それぞれの構造に対して一定の評価をすることができた。特にタンタルを用いた金属内包シリコンクラスターに対しては、C60フラーレンとの間で電荷移動錯体を形成することを明らかにし、金属内包シリコンクラスターの集積膜形成に関する知見を得た。また、その集積膜に対して化学的操作を加えることでクラスターの物性を解明することに成功し、当初の予定を超える成果が挙げられたといえる。本研究は、原子レベルでの機能性物質の創成という観点から、金属内包シリコンクラスター(M@Si16)をサイズ選択的に非破壊で表面上へ担持し、その電子物性を追跡することを目的としている。前年度までは金属にタンタルを用いたTa@Si16に注目し、Ta@Si16がアルカリ金属的な超原子として振る舞うことなどの化学的性質を見出してきた。本年度はクラスターの透過率が高くなるように合成装置を改良し、Ta@Si16以外のクラスターについての合成を試みた。まず、タンタルと同じ5族の金属であるバナジウムやニオブを含んだV@Si16とNb@Si16を正イオンで高選択的かつ高効率で生成することに成功した。X線光電子分光(XPS)測定から、それぞれTa@Si16と同じようにケージ構造をもち、化学反応性の異なるアルカリ金属的な超原子であることがわかった。さらに、4族の金属であるチタンや3族の金属であるルテチウムを用いたTi@Si16、Lu@Si16についても同様に合成・XPS評価を行い、それぞれの金属原子の価電子数による超原子的性質の違いを明らかにできた。さて、これまで表面に蒸着したTa@Si16由来の光電子シグナルやバルクとしての物性を測ることは困難であったが、それはTa@Si16の蒸着量が平均0.6層と少なすぎるためであると考えた。そこで本年度は蒸着量を10層まで増やし、紫外光電子分光や二光子光電子分光測定を行ったところ、超薄膜では見えなかったTa@Si16の占有準位・非占有準位由来の信号を初めて観測することができた。さらに同試料でXPS測定を行ったところ、Ta@Si16のプラズモン励起に伴うサテライトピークを観測することができた。以上のように、本年度を通して異なる種類のM@Si16の化学的物性について明らかにし、またTa@Si16の物性についての理解を与える情報を得た。これらは、M@Si16を一つの構成単位として原子レベルで機能性物質を構築するにあたり、重要な知見になると結論する。表面担持した金属内包シリコンクラスターの電子状態の評価に向けて、初年度の目標に掲げていた「クラスター担持装置の開発・性能評価および最適な合成条件の検討」を達成できた。
構造制御に基づく新規機能性導電体の開拓

透明かつ金属的挙動を示すBEDO-TTF錯体を組込んだ導電性高分子膜(RDP膜)について、可逆的な結晶水の出入りと、これに伴う導電性の変化を観測した。擬1次元的な電子状態を持ち、際立った分子変形を伴う金属-絶縁体転移を起こす(EDO-TTF)_2PF_6の低温相への光照射に伴う超高速・高効率な応答が、熱的転移現象ではなく光誘起相転移であることが確定された。また、この系が電子-格子相互作用の強い系である事も確認された。更に、一軸歪により熱的相転移温度が劇的に変化したり、部分重水素化によって転移温度が変化する等、僅かな外的・内的変化に敏感に応答する物質であることが見出された。また、同形錯体との比較を行い、室温相でのドナー分子の2量化の強さと転移温度の相関を検討した。EDO-TTFにメチル基を導入することにより、2次元的な電子状態を持ち低温まで金属状態を保つ錯体を得る事が出来た。また、室温直上で相転移を起こす電荷秩序物質も開拓できた。κ-(ET)_2Cu_2(CN)_3の基底状態がスピン液体であることを確定し、1軸歪を加えることにより超伝導状態に転移させる事も見出した。β"-(ET)_2SF_5CH_2CF_2SO_3の1軸歪下での超伝導転移温度を検討した。κ-(ET)_4M(CN)_6[Et_4N]・2H_2O(M=Co, Fe)が冷却に伴い徐々に電荷秩序状態へと転移することが判った。ヨウ素を含むドナーDIETSeと鉄を含む陰イオンとの錯体について、前者のπ電子と後者のd電子が相互作用することにより磁気秩序が形成される事を見出した。また、磁気抵抗にメモリー効果がある事が判った。C_<60>, C_<70>の陰イオンラジカルを含む錯体を作成し温度変化に伴う可逆的な2量体形成・解離を観測した。これらの中には、低温相においてC_60同士が単結合で結ばれたものと2重結合で結ばれたものが共存する物質も見出された。(BO)_2Br(H_2O)_3について、巨視的な単結晶と、高分子に組み込まれた微結晶薄膜試料を作成した。それぞれ、大気下と五酸化リンによる乾燥条件下での導電性を測定し、乾燥条件下で電気抵抗が増大することを明らかにした。この機構を解明するため、単結晶試料の導電性と格子定数の湿度異存性を検討した。その結果、湿度依存挙動は結晶内部たまで至る結晶水の出入りによるものであることが判った。ただし、後に上記乾燥条件下では、(微)結晶の質が著しく劣化すること、ならびに、薄膜に金や銅を直接接触させると、錯体微結晶が変質することが見出され、実験データの再検討を行い始めた。これらの実験の中でも、湿度依存導電挙動は明瞭に観測されており、現在、より再現性に富んだデータを収集中である。分子変形を伴う特異な金属・絶縁体転移を示す(EDO-TTF)_2PF_6について、学外研究者と共同して、この転移を光誘起する事を試みた。

低温相に、120fsecのパルス幅を持つレーザー光(ポンプ光)を照射し、反射率の変化を観測したところ明瞭な変化が見られた。ポンプ光による試料の昇温は、大きく見積もっても10Kに至らないと考えられ、この反射率変化が光誘起相転移によるものであると結論された。反射率のポンプ光強度依存性と時間変化を調べたところ、本光誘起相転移が極めて高効率・超高速に進んでいることが判った。即ち、1光子あたり1000個桁のドナー分子が転移し、応答時間は20psec以下であった。現在、熱的性質の検討と共に、時間分解構造解析に向けた基礎実験を行っている。その他の成果として、Mott絶縁体で、あるκ-(ET)_2Cu_2(CN)_3の基底状態が、スピン液体状態であることを明らかにした。また、C_<60>^・,C_<70>^・を含む多成分系錯体を作成し、温度変化に対して、成分間での可逆的なσ-結合の生成・消滅を観測した。(BO)_2Br(H_2O)_3の湿度依存導電挙動について、高分子に組み込んだ配向微結晶膜(RDP膜)を用い、再現性のある結果が得られる様になった。電気抵抗とX-線回折による伝導層間距離の同時測定を行い、湿度約7%以下で結晶構造が不連続的に変化し、電気抵抗が急増する事が判った。単結晶を用いた実験では結晶性劣化のため構造変化を追跡することが出来なかったのに対し、RDP膜は組み込まれた錯体微結晶の配向を固定し、構造変化を追跡するための試料形態として有用であることが判った。TTF型分子では困難であった分子長軸方向への分子間軌道間相互作用の発現を目指し、BOとビチアピラニリデンの部分構造を併せ持つ新規分子、TP-EDOTを合成した。本分子は、両母体化合物の中間的な強さを持つドナーである事が判った。陽イオンラジカル塩を中心に錯体作成を試み、PF_6,Sb_2F_<11>を対イオンとする単結晶性半導体を得た。昨年度に引き続き学外研究者と協力し、(EDO-TTF)_2PF_6の光誘起相転移について検討を行った。パルス幅0.12psの励起光に対する光誘起絶縁体-金属転移の応答速度が1.5psであることが判り、更に、この準安定状態に至る過程で反射率が振動的に変化する事が判った。熱的な定常状態において、この振動周期にほぼ対応する振動数を持つRaman散乱が観測されることから、本光誘起相転移においては電子・格子相互作用が重要な役割を果たしていると推定された。また、二次元的なC_<60>層を持つ(OMTTF)(I_3)(C_<60>)において、OMTTF陽イオンラジカル間に反強磁性的相互作用が見られた。超伝導体であるβ"-(ET)_2SF_5CH_2CF_2SO_3に一軸性歪みを加えたところ、歪みの印加方向によって超伝導転移温度が上昇したり抑制されること、ならびに、半導体相が超伝導相に隣接して出現することが見出された。(EDO-TTF)_2PF_6について、超高速・高効率光誘起絶縁体・金属転移に伴う光反射率の時間変化を調べた。1.58eVのパルス光で励起した所、0.51-0.73eVの検出光では周期が1ps、0.83-0.95eVでは0.5psのコヒーレント振動が観測された。さらに、熱的に生成させた高温相と光誘起導電相の光反射率が異なる領域もあり、両相が単純には対応しないことが判った。また、一軸歪み下での金属-絶縁体転移も検討した。6-8kbar迄の低圧領域で、伝導層に平行な方向への加圧は転移温度を10K程度変化させるに留まったが、伝導層に垂直な方向への加圧は、4kbarにおいて60Kを超える転移温度の上昇をもたらした。12kbar以上の高圧領域においては、歪みを与える方向によらず、150K付近まで金属状態が安定化された。新規ドナー分子、TP-TDOTの単結晶性錯体について詳細を検討した。
柔軟なノード間連携により大量のデータの処理を実現するセンサシステム基盤技術の開発

本申請研究では,サービスやデータ,デバイスなどの環境に適応した動作を可能とする,マルチエージェント技術に基づくセンサシステム基盤技術の研究開発を目的としている.平成30年度は,29年度に実施したセンサノードとエージェントシステムのブリッジング機能およびノード間協調機能を実装したプロトタイプシステムの構築および評価実験の結果を受け,本申請研究の総合評価を行った.提案手法のプロトタイプシステムとしては,一般的な単身者用の住居に複数種のセンサノードを設置し,携帯型端末,PCやネットワークを用いて,様々なサービスに応用可能である利用者の生活行動を推定するシステムを構築した.このシステムに関する成果を国際会議において発表した.また,このプロトタイプシステムにおいて,行動推定の結果に基づく各センサノードのデータ取得間隔等の動作の調整や,サーバの負荷に基づく推論の実施(データ処理)場所の変更により,行動推定の制度に大きな影響を及ぼさずにセンサノードやサーバの負荷を軽減することができ,環境に適応した動作が可能になっていることが確認された.研究期間全体を通して,本研究で提案した,サービスやデータ,デバイスなどの環境に適応した動作を可能とするマルチエージェント技術に基づくセンサシステム基盤技術により,システムは特定のノードに突発的に大きな負荷が発生した場合や特定のノードの電力残量が低下した場合などの環境の変化を検知し,自律的にデータ処理場所の変更やノードの動作の調整を行うことによりノードの負荷や消費電力を低減させることなどが可能となり,環境への適応が実現された.今後の研究課題としては,特に提供するサービス,扱うデータの内容,必要とされるセキュリティのレベル,他組織とのデータ連携などの定量的に表現することの困難な要素を考慮する必要のある環境へのシステムの適応などが挙げられる.本申請研究では,サービスやデータ,デバイスなどの環境に適応した動作を可能とする,マルチエージェント技術に基づくセンサシステム基盤技術の研究開発を目的としている.平成27年度は,別のサービスと強く結びついているセンサノードや,性能面の制約からエージェントシステムと連携できないセンサノードからのデータを解析し,システムにとって必要な情報を推測するセンサノードとエージェントシステムのブリッジング機能の開発を推進した.既存システムや関連技術の調査・分析,実際のデバイスを使用した実験から,センサデータ処理に必要なリソース量,各端末の電力残量,各端末の使用可能なリソース量,ローカルサーバと外部サーバ間のネットワーク環境,ローカルサーバとセンサノード間のネットワーク環境の5項目が,システムが環境に適応した動作を行うために重要であると判断した.ブリッジング機能では,システムが環境に適応した動作を可能とするために必要である上記5項目のうち,センサデータ処理に必要なリソース量およびローカルサーバとセンサノード間のネットワーク環境を推測するために,センサノードから送信されてくるデータの受信間隔とその変化,データ値の変化に主に着目することとした.一例として,受信間隔が大きくかつ一定しなくなった場合はネットワーク環境の悪化が推測される.センサノード近傍のローカルサーバにおいてこのような解析・推定を行なうことにより,本来は連携できないセンサノードとシステムの連携を実現する.既存のセンサノードを有効に活用しつつ,サービスやデータ,デバイスなどの環境に適応した動作が可能なセンサシステムは,大量のセンサデータが獲得可能となりそのデータを利用した様々なサービスの展開が予想される社会において重要であると考えられる.研究の進行は,当初の予定に対して実装部分でやや遅れがある.これは,当初実装で使用することを予定していたエージェントフレームワークをフレームワークの開発状況を考慮して変更したためである,このため,実装および評価が約3ヶ月遅延している.代替のフレームワークは既に決定しており,実装を実施中である.代わりに,28年度に設計・実装予定であった機能を前倒しで設計しており,総合的な遅れは軽微である.本申請研究では,サービスやデータ,デバイスなどの環境に適応した動作を可能とする,マルチエージェント技術に基づくセンサシステム基盤技術の研究開発を目的としている.平成28年度は,システム全体で環境に適応して動作するための,複数センサ間の交渉プロトコル,データの処理場所を移動する場合の処理プロトコルを検討・開発した.交渉プロトコルとしては,契約ネットプロトコルを発展させた手法を用いる.このプロトコルは,(1)タスクの提示,(2)タスクを実行可能なエージェントによる入札,(3)入札を比較し落札者を決定により,タスクを実行するエージェントを決定する.これを実現するために,各センサノードに自身が実行可能なタスクやスペック情報を保持し,他のノードと通信可能なマネージャエージェントを配置する.落札者の決定は,サービスを提供するために必要な資源量と各ノード・ネットワークの資源量を,27年度に決定した電力残量などの5項目について比較することにより行う.また,データ処理場所の移動の要否も落札ノードの決定時に判断する.サービスの提供中にしきい値を超える環境の変化を検知した場合は,再度エージェント間で交渉することによりサービスを提供するエージェント組織を再構成し,変化に対応する.データの処理場所を移動する場合の処理プロトコルは既存のエージェントプラットフォームであるJADE上に提案手法を実装することにより実現する.以上の提案手法を実装したプロトタイプシステムを作成し,特定のノードに突発的に大きな負荷が発生した場合,特定のノードの電力残量が低下した場合などを想定した環境において評価を行った.その結果,システムは環境の変化を観測し,データ処理場所の変更やノードの再選択を行うことによってノードの負荷や消費電力を低減させ,変化に対応することができていた.

この研究成果を海外の論文誌や研究会において発表した.研究の進捗は,ほぼ当初の予定どおりであり,提案手法の主要な2機能である,センサノードとエージェントシステムのブリッジング機能とエージェント間の協調プロトコルを開発し,評価用のプロトタイプシステム・シミュレーション環境の構築を進めている.プロトタイプシステムの構築において,提供するサービスや取得するデータに対応したエージェントを作成する必要があり,軽微な遅れが生じているが,影響は限定的である.本申請研究では,サービスやデータ,デバイスなどの環境に適応した動作を可能とする,マルチエージェント技術に基づくセンサシステム基盤技術の研究開発を目的としている.平成29年度は,27年度に作成したセンサノードとエージェントシステムのブリッジング機能および28年度に開発したノード間協調機能を実装したプロトタイプシステムの構築と実験を行い,本申請研究の総合評価を行った.実験環境として,一般的な単身者用の住居に複数種のセンサノードを設置し,携帯型端末,PCやネットワークを用いて機械学習により,様々なサービスに応用可能である利用者の生活行動を推定するプロトタイプシステムを構築した.このシステムを用いた実験において,エージェント間の連携により,既存のセンサノード群を用いた手法を同程度の推定精度を維持しつつ,環境に応じてデータの取得頻度や送信の頻度,行動推定の頻度を変更することによる省電力化が可能であるという結果が得られた.また,特定のノードに突発的に大きな負荷が発生した場合には,データ処理場所を変更することによってノードの負荷や消費電力を低減させ,変化に対応することができていた.昨年度までの結果や,今年度の評価実験の結果から,本基盤技術のセンサノードとエージェントシステムのブリッジング機能および複数センサノードの連携機能により,センサノードやネットワークにかかる負荷の軽減やその変化への耐性の向上,観測対象の状況に基づくシステムの動作の調整など,環境に適応した動作が可能となることが示された.今後の課題として,本提案手法では,セキュリティ面は全く考慮されていない点が挙げられる.しかし,サービスやデータの内容に基づくセンサノードの選択やデータ処理場所の決定など,本提案手法の応用は可能であると考えられる.以上の研究成果の一部を研究会において発表した.研究の進捗は,ほぼ当初の予定どおりであり,提案手法の設計・開発,実験環境の構築も実施済みであるが,総合評価およびその結果の発表が残っている.本申請研究では,サービスやデータ,デバイスなどの環境に適応した動作を可能とする,マルチエージェント技術に基づくセンサシステム基盤技術の研究開発を目的としている.
AMPキナーゼを標的とした未熟児網膜症の新治療戦略

本研究では、未熟児網膜症の病態が網膜を構成する細胞の生存や蛋白発現に及ぼす影響を明らかにし、AMP依存性キナーゼの治療への応用の可能性を検討した。その結果、酸素濃度の変化や酸化ストレスは網膜色素上皮細胞におけるイオン輸送や細胞外マトリックス分解能を変化させ、未熟児網膜症の病態に関与していることが示唆された。また、AMP依存性キナーゼによってこれらの変化が阻害された。今後、未熟児網膜症に対するAMP依存性キナーゼの治療応用の可能性についてさらなる検討が必要である。未熟児網膜症は本邦の小児の失明原因の第一位(40%)であり、近年、症例数の増加や重症化が社会問題となっている。未熟児網膜症の本態は、網膜における病的な血管新生であるが、その病態は未だ不明な点が多く、現在の治療法は重篤な合併症を伴うという欠点がある。申請者らはこれまでに、細胞のエネルギーセンサーと呼ばれるAMP活性化プロテインキナーゼ(以下AMPK)の活性化が、他の眼疾患において血管新生を抑制する効果があることを明らかにしてきた。そこで本研究では、未熟児網膜症の病態におけるAMPKの役割を解析する。そして、AMPKの活性を制御する事で未熟児網膜症の発症や進行を阻止する事が出来るかどうかを明らかにし、未熟児網膜症の新たな治療法開発の基盤となる研究を行う。今年度は、眼球発達期の網膜形成におけるAMPK活性を検討すべく、網膜血管形成期の網膜を時間経過と共に単離しAMPK活性の変化を生化学的手法で解析した。しかし、検体量が少なく、また技術的に未熟で網膜の摘出に時間がかかったため、安定した測定が困難であった。この手技については、今後さらなる技術向上を必要とする課題であることが明らかとなった。上記の動物実験を行う一方で、細胞を用いた実験にも着手した。網膜における血管新生を考える上で、網膜色素上皮細胞は血管新生とその抑制の鍵をにぎる因子を産生する重要な細胞である。そこで、ARPE-19と人iPS細胞由来網膜色素上皮細胞を用いて、未熟児網膜症の病態でみられる酸素濃度の変化がこれらの細胞におけるAMPKの活性化に及ぼす影響を検討した。また、酸素濃度の変化に伴う、網膜色素上皮細胞由来の血管内皮増殖因子や色素上皮細胞由来因子の産生量の変化についても検討した。現在のところ実験条件の設定を行っている段階であるが、今後、酸素濃度の変化幅を定め網膜色素上皮細胞におけるAMPKの活性化に及ぼす影響や各種血管制御因子に及ぼす影響を明らかにしたい。出生後間がないマウスの眼球の取り扱いの難しさを経験したが、動物実験のみならず、信頼性のおける細胞を用いて未熟児網膜症の病態の検討を併せて行ったため。昨年に、動物を用いた眼球実験の技術的な難しさに直面し、今年度は網膜を構成する細胞の一つである網膜色素上皮細胞に着目して研究を行った。当初、ARPE-19とiPS由来RPEを用いて実験をはじめた。酸素濃度を変化できる培養器を用いて未熟児網膜症を模した酸素濃度変化を起こさせ、その際のAMPKの変化を調べた。しかし、ARPE-19については、本来のRPEとしての機能を有していないのではないかとの報告があり、またiPS-由来RPEについてはRPEへの分化に半年を要するという問題点が生じた。そこで、現在は胎児由来の初代培養RPEを新たに入手し実験を行っている。動物実験の難しさに加えて、細胞種による培養条件の違いを克服できていない点が問題である。特にiPS由来RPEは分化に非常に時間を要する。昨年までに、動物の眼球組織を用いたAMPKの研究の技術的な難しさが明らかになり、網膜を構成する細胞の一つである網膜色素上皮細胞に着目して研究を行う方針とした。

使用した細胞はARPE-19とiPS由来網膜色素上皮細胞の2種類で、低酸素環境での培養による、細胞内タンパクの発現変化を検討した。使用する細胞の問題点として、ARPE-19における上皮間葉移行の影響の問題、iPS由来網膜色素上皮細胞については、iPS細胞からの分化に半年を要するという点が明らかになった。そこで、本年は胎児由来の初代培養網膜色素上皮細胞を新たに入手し低酸素環境が細胞のタンパク発現に及ぼす影響について検討した。本研究では、未熟児網膜症の病態が網膜を構成する細胞の生存や蛋白発現に及ぼす影響を明らかにし、AMP依存性キナーゼの治療への応用の可能性を検討した。その結果、酸素濃度の変化や酸化ストレスは網膜色素上皮細胞におけるイオン輸送や細胞外マトリックス分解能を変化させ、未熟児網膜症の病態に関与していることが示唆された。また、AMP依存性キナーゼによってこれらの変化が阻害された。今後、未熟児網膜症に対するAMP依存性キナーゼの治療応用の可能性についてさらなる検討が必要である。未熟児網膜症について動物モデル、細胞モデルの両面から研究を進める。また、AMPKの役割について、予定した手技(活性化剤の投与)によって研究を進める。胎児由来の初代培養RPEを入手し、安定して培養できている。この細胞を用いて研究を進める。眼科当初予定していたよりも消耗品が必要ではなかったため。次年度に全てを研究消耗費として使用する予定である。