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バイカル湖水系の河川における汚染物質除去機構の解明と応用

セレンゲ川は蒙露国境を越えて北上し、バイカル湖に流入する最大の河川である。その流域にある大規模な鉱山や農地は河川に大きな負荷をかけている。しかし、バイカル湖水質では顕著な汚染はこれまでに報告されておらず、セレンゲ河水系での汚染物質の除去機構の存在が考えられた。本研究では汚染物質のキャリア粒子となる懸濁粒子(SS)の分布およびその構成元素、さらに同構成元素のデルタ内での分布を明らかにし、SSの沈降による汚染物質の除去機構の解明を目的とした。その結果、異なる水質をもつ支流が合流することによってSS沈降が生じることと河口域における幾筋もの分流が流量・流速を低下させ、SSを沈降させることがわかった。バイカル湖への流入河川で最大の流量を有するセレンゲ河水系にはモンゴル領内でオルホン河、トゥル河が合流しており、それぞれ流域に居住地、農地だけでなく鉱山地帯を有する。上流域での農業・鉱業・都市活動は少なからず過剰な汚染物質を水系に拠出し下流域水質に影響を与えることが予測された。しかしながら、これまでに最下流に位置するバイカル湖において水質汚染の報告はなく、上流域の汚染物質の輸送移動過程において、何らかの除去機構が働いていることが予測された。研究開始初年度はモンゴル領内において主要河川のセレンゲ・オルホン・トゥル河に沿って本流と支流から河川水と底質を採取し、ろ過膜を使用して水、懸濁物に分離して有機物と各種金属含量を定量した。また、底質も強酸による鉱物分解を行い各種元素分析を実施した。その結果は以下の通りである。元素の分布は存在形態に応じて異なっていた。また形態ごとの元素の地理的分布も異なっており、溶存態が主体である元素(主に塩基)は土地利用上、自然または人為的に地表面に供給されたものからの表面流去による供給と考えられた。上流に湿地流域をもつ支流の合流付近で顕著に高かったが、それ以外の地点では一様であった。鉱物由来の元素濃度(Fe, Al, Mn)は濁度が高い支流の懸濁物中で極めて高く、流域の農地利用の影響が考えられた。溶存金属濃度が高い湿地流域河川では溶存有機物濃度が高く、キャリアとしての役割を担っていると考えられた。堆積物中では鉱物由来元素濃度が支流の合流点で高い傾向があり、支流の合流時における理化学性の顕著な変化によって沈殿する過程が堆積物中の濃度増加に関与している可能性が考えられた。同様の沈殿現象による元素の沈降および濃縮現象は下流域でも繰り返されていると考えられたが、ロシア領内では確認できていない。集水域上流での都市化、農地の機械化、鉱山開発が下流域特にバイカル湖に及ぼす影響を元素の動態の視点から評価する研究目的で、バイカル湖への最大流入河川であるセレンゲ河集水域を対象領域として研究を進めてきた。今年度は蒙露国境からセレンゲデルタに至る領域で観測および試料採取を行った。分析項目および手法は前年度と同じである。元素の存在形態として塩基類は塩化物イオンや硫酸イオンを対イオンとした溶存態が主体であり、重金属類が懸濁粒子画分に主に分布することとそれらの存在形態の割合は前年度に得たモンゴル領内での結果と相違はなかったことが明らかとなった。また、支流と本流で元素の組成およびそれらの存在形態に違いが認められることも昨年度と同様の傾向であり、支流が合流することによる沈殿または溶解による元素形態の変化が生じる現象として解釈された。一方、今回得た集水域内に分布する湖水とバイカル湖の水質および懸濁物の元素組成は支流や本流とも著しく異なっており、湖の水環境、すなわち湖内循環が影響する滞留時間や周辺環境の影響によるものと考えられたが、原因は明らかではない。セレンゲデルタでは本流が無数に分岐した支流が流れており、その中でも比較的深くかつ幅の広い支流での観測・試料採取を行った。デルタ内の河川水および底質の特性は上流から下流に向かって一定の濃度変化を示し、バイカル湖の湖岸で著しく変化する傾向が認められた。さらに湖心における水質はデルタ内の支流水とは全く異なるものであった。湖岸における水の混合が影響していることが考えられた。また、デルタ内では底質を層位別に採取した。上下の層で各種元素含量の相違には一様な傾向が認められたが、それらが原位置での生成によるものか上流からの堆積物供給環境によるものかはわからなかった。今年度も引き続き同試料を用いてより詳細な元素の形態分析、POPs分析を実施する予定である。モンゴルおよびロシア領内の河川水中の元素を形態別に分別・定量した結果から、河川本流と支流の合流が水質を変化させて、元素動態を制御していることを明らかにしてきた。上流域の土地撹乱から流入してきた懸濁態および溶存態の元素は沈降や移動を繰り返しながら下流まで輸送されている過程が推測された。特に、バイカル湖への河川流入最前線に位置するセレンゲデルタでは無数の支流に分流されるため、河川流速が急激に減少し、沈降する堆積物が汚染物質の蓄積に関与することが推測された。最終年度はデルタの始点から湖岸、さらには湖岸周辺の水域に対し水と底質の採取を行い、セレンゲデルタ内における堆積物による汚染物質の蓄積状況の把握を目的とした。Fe, Alの酸化物が主体であるSSは集水域から供給されたものである。

SS中のAlはK, Mg, Mnと相関関係が高かったが、Caとの相関関係が低かったため、それぞれ異なる由来からの供給が推測された。また、微量なCrは酸化物量と相関関係が高かったことから、集水域の土壌から酸化物吸着態として水系に流入し、輸送されると考えられた。逆に、Zn, Cu, Niは酸化物との相関関係が認められず、都市部より下流域で高い傾向が認められた。河川水中のSS含量に依存して移動する重金属(Cr, Cd, Mn)と依存性なく移動する重金属(Zn, Cu, Ni)が認められたが、全ての重金属はセレンゲデルタ下流部の底質中に高い含量で集積していた。一方、湖岸域はSS濃度が低く、底質中重金属濃度も低かったことから、集水域の土壌に由来するSSは鉱山や都市部から流入してきた重金属を結合・集積して河川を流下し、途中で沈降除去される場合もあるものの、大部分がデルタの河口域での流路の広がりがもたらす流速低下によって沈降・集積するものと考えられた。従って、セレンゲデルタは汚染物質除去の最前線として位置付けられた。セレンゲ川は蒙露国境を越えて北上し、バイカル湖に流入する最大の河川である。その流域にある大規模な鉱山や農地は河川に大きな負荷をかけている。しかし、バイカル湖水質では顕著な汚染はこれまでに報告されておらず、セレンゲ河水系での汚染物質の除去機構の存在が考えられた。本研究では汚染物質のキャリア粒子となる懸濁粒子(SS)の分布およびその構成元素、さらに同構成元素のデルタ内での分布を明らかにし、SSの沈降による汚染物質の除去機構の解明を目的とした。その結果、異なる水質をもつ支流が合流することによってSS沈降が生じることと河口域における幾筋もの分流が流量・流速を低下させ、SSを沈降させることがわかった。初年度にはロシア領内での調査ができなかったが、2年目にはロシア領内で計画した調査地点での観測と試料採取が可能となり、現地及び日本国内での分析が可能となった。このため、初年度の分析結果と合わせて、所期の目的であった研究対象領域内の水、懸濁物および底質の試料を得て且つ分析データが得られた。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境化学本研究はバイカル湖に流入する最大河川の集水域における元素の動態が集水域の土地利用の影響を受けることを地理的に明らかにしてきたが、その土地利用状況および変化が下流域に及ぼす直接の影響を発生領域と下流域との間で明確には把握できていない。そのためには発生してから下流域で集積するタイムラグを把握する必要がある。そのため、今後は集水域における堆積物を用いた分析を通じて集水域と下流の関係を考察する。当初には、対象河川の源流域付近から研究対象地のバイカル湖まで露蒙国境を越えて、調査・試料採取を進める予定であったが、ロシア側研究協力者との連絡が良好に行われず査証取得ができなかったために、現地での試料採取と分析を進めることができなかった。また、モンゴル国内では計画していた範囲内での試料採取が達成できたが、予想以上に交通条件および気象条件が悪く、移動に時間を要したため、試料採取数は計画よりも少なかった。一方、河川水深が予測よりも浅い地点が多かったため、すべての地点で堆積物を採取できたことは予想外に進んだことである。年度末の参加した学会の学会参加費を執行しなかったため。
がん予防におけるアスピリンの新規標的タンパク質の探索と作用機序の解析

アスピリン、スリンダク、セレコキシブなどの非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)が大腸癌の予防効果を有していることが、多くの研究により報告されている。そして、そのがん予防効果の分子メカニズムは、COX-2の酵素活性阻害によって長年説明されてきた。一方で、スリンダクの代謝体であるスリンダクスルホンは、COX-2阻害能を有していないにもかかわらず、臨床試験の結果、前癌病変である大腸ポリープの形成を抑制することが報告されている。本研究は、がん予防効果が期待されるNSAIDsに対し、直接結合する細胞内タンパク質をケミカルバイオロジーの手法を用いて同定し明らかにした上で、NSAIDsが直接作用するCOX-2以外の新規標的分子の特定および分子メカニズムの解明を目的とする。二種類のNSAIDs(アスピリン、スリンダク)を対象とし、それぞれの化合物のヒト体内における代謝体である、サリチル酸とスリンダクスルホンを研究に用いた。まず、直接結合タンパク質の解析の結果、両化合物ともに、COX-2とは異なる、複数の結合タンパク質の同定に成功した。次に、COX-2阻害能を有さないスリンダクスルホンが、ヒト大腸癌細胞に対して著明な増殖抑制能を示すことに着目することとした。複数のスリンダクスルホン結合タンパク質の中から、大腸癌組織において高発現していることが報告されている候補分子Xに焦点を当て検証を行った。ヒト大腸癌細胞に対して分子XのRNA干渉による発現抑制を行うことで、細胞死誘導が生じた。また、分子Xを過剰発現させることで、スリンダクスルホンによる細胞死が有意に減弱した。以上のことから、スリンダクスルホンが分子Xを介して細胞死を誘導している可能性が示唆された。本研究の結果として、サリチル酸とスリンダクスルホンの新規直接標的分子候補を同定したことで、さらなる新規機序解析につながる成果が得られた。28年度が最終年度であるため、記入しない。非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)の一つであるアスピリンが大腸癌の予防効果を有していることが、多くの研究報告から確実視されている。また、アスピリンだけでなく、スリンダクやセレコキシブといった他のNSAIDsにおいてもその効果が有力視されている。本研究では、がん予防効果が期待されるアスピリンを含めたNSAIDsに直接結合する細胞内タンパク質をケミカルバイオロジーの手法を用いて同定し、NSAIDsががん予防効果を発揮する際に直接作用する標的分子を特定した上で分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。本研究は、アスピリンを含めたNSAIDsのがん予防効果における新規分子メカニズムの発見に繋がる可能性があり、作用機序の全貌解明に向けた知見の深化が期待される。さらに、大腸癌の化学予防法の応用に貢献し得る可能性がある。これまで、その効果は直接COX-2の酵素活性を阻害することで達成されていると説明されてきた。一方で、申請者は、このCOX-2を直接の標的としたものとは、異なるメカニズムに繋がり得る実験結果を得た。まず、アスピリンをヒトが服用した時、その大部分がサリチル酸へと代謝されることから、サリチル酸を研究対象とした。そして、がん予防達成可能な低用量アスピリンを服用した際に、ヒト体内において達し得る濃度のサリチル酸を大腸癌細胞に作用させたところ、細胞内タンパク質のβ-cateninの発現量が減少する、という実験結果を得た。この結果から、この現象がヒトの体内においても起こり得る反応である可能性が高いと推察でき、新たな分子メカニズムの特定に繋がることが期待された。その後の研究により、サリチル酸の結合タンパク質を癌細胞からケミカルバイオロジーの技術により精製し、さらに質量分析計を用いることで複数の結合タンパク質を同定することに成功した。しかし、その中でβ-cateninの減少に寄与し得るタンパク質の特定には至らなかった。β-cateninの減少に代わる現象として、培養細胞に発癌性物質を処理する実験系において、COX-2の発現誘導を低濃度域のサリチル酸が抑制する、という既報に注目し実験を施行した。本研究では、前癌病変である潰瘍性大腸炎とも深い関わりのあるTNF-αを細胞に添加した。結果として、大腸癌細胞のCOX-2は誘導されたが、サリチル酸によってその発現誘導が抑制されることはなかった。これにより、アスピリン単剤ではなく、その他のNSAIDsとの比較を視野に入れた別のアプローチ方法に切り替えることとなった。次のアプローチとして挙げたのが、サリチル酸の結合タンパク質と、ヒトに対してがん予防効果を示すアスピリン以外のNSAIDsの結合タンパク質を比較することで、共通する標的タンパク質を見出す方法である。この方法は、アスピリン同様にがん予防効果を示すNSAIDsが、COX-2以外でもアスピリンと共通の標的タンパク質に直接作用し、がん予防効果を発揮している可能性を考えてのものである。そして、申請者が選択したのがsulindacである。申請者はさらに本研究の目的に適した化合物としてsulindacのヒト体内での代謝体であるsulindac sulfoneに着目した。sulindac sulfoneはCOX-2阻害能を有していないにもかかわらず、前癌病変でもある大腸の腺腫性ポリープの形成を抑制することが知られている(Arber N. et al.,Gut;55(3):367-73,2007)。これにより、COX-2を直接の標的としないNSAIDsのがん抑制経路の解明に繋がる可能性がある。

上記の化合物を使用して実験を施行した。実験の結果、sulindac sulfoneが3種の大腸癌細胞に対し増殖抑制効果を示した。さらに、最も増殖抑制効果を示した細胞に対して細胞周期解析を行った結果、アポトーシスを誘導することが確認された。また、質量分析計による解析の結果、sulindac sulfoneの結合タンパク質として複数のタンパク質が同定された。アスピリン、スリンダク、セレコキシブなどの非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)が大腸癌の予防効果を有していることが、多くの研究により報告されている。そして、そのがん予防効果の分子メカニズムは、COX-2の酵素活性阻害によって長年説明されてきた。一方で、スリンダクの代謝体であるスリンダクスルホンは、COX-2阻害能を有していないにもかかわらず、臨床試験の結果、前癌病変である大腸ポリープの形成を抑制することが報告されている。本研究は、がん予防効果が期待されるNSAIDsに対し、直接結合する細胞内タンパク質をケミカルバイオロジーの手法を用いて同定し明らかにした上で、NSAIDsが直接作用するCOX-2以外の新規標的分子の特定および分子メカニズムの解明を目的とする。二種類のNSAIDs(アスピリン、スリンダク)を対象とし、それぞれの化合物のヒト体内における代謝体である、サリチル酸とスリンダクスルホンを研究に用いた。まず、直接結合タンパク質の解析の結果、両化合物ともに、COX-2とは異なる、複数の結合タンパク質の同定に成功した。次に、COX-2阻害能を有さないスリンダクスルホンが、ヒト大腸癌細胞に対して著明な増殖抑制能を示すことに着目することとした。複数のスリンダクスルホン結合タンパク質の中から、大腸癌組織において高発現していることが報告されている候補分子Xに焦点を当て検証を行った。ヒト大腸癌細胞に対して分子XのRNA干渉による発現抑制を行うことで、細胞死誘導が生じた。また、分子Xを過剰発現させることで、スリンダクスルホンによる細胞死が有意に減弱した。以上のことから、スリンダクスルホンが分子Xを介して細胞死を誘導している可能性が示唆された。本研究の結果として、サリチル酸とスリンダクスルホンの新規直接標的分子候補を同定したことで、さらなる新規機序解析につながる成果が得られた。同定された複数のsulindac sulfone結合タンパク質と、サリチル酸結合タンパク質を比較したところ、2つのタンパク質が一致した。以後、これらの結合タンパク質が、NSAIDsのがん予防効果に関与しているのかを検証していく。一つの問題としては、アスピリンやsulindac sulfoneが2つのタンパク質を介して、ポリープ形成を抑制していることをいかにして示すかである。このことに対して参照する既報としては、sulindac sulfoneを服用した被験者のポリープにおいて、同被験者の正常組織と比較してアポトーシスが増加傾向を示す(van Stolk. R. et al.,Clin Cancer Res;6:78-89,2000)というものである。
バニロイド受容体刺激剤を用いた新しい機序に基づく速効型経口排便誘発剤の開発

われわれの研究の究極の目的は薬剤、手術手技などにより消化管運動を制御して患者さんの愁訴を解決し、便秘や下痢の治療を行うことである。バニロイド受容体はcapsaicinが結合するnociceptorと考えられており、以前、我々はイヌにおいてcapsaicin胃内投与が結腸運動を亢進させて排便を誘発する事を報告した。この現象はcapsaicinが速効型経口排便誘発剤として臨床応用できる可能性を示唆しているが、排便と共に嘔吐をも高頻度に誘発することが臨床応用上大きな問題であった。今までに数種類のバニロイド受容体刺激剤が開発されているが、capsicin以外のバニロイド受容体刺激剤の結腸運動に対する効果は知られていない。本研究では嘔吐を誘発する事無く、排便誘発・結腸運動亢進作用を有するバニロイド受容体刺激剤を同定する事を目的に実験を行った。雑種成犬を用いStraingauge force transducerを結腸に逢着し、胃内に薬剤投与用のシリコンチューブを留置した。回復期間後に意識下に結腸運動を測定し、シリコンチューブからVR刺激剤である、piperine, anandamide, evodiamine, arvani1,resiniferatoxinを投与し結腸運動の変化、排便・嘔吐の有無について検討した。結果、resinifeartoxin及びarvanilはcapsaicinと同様に胃結腸反射を起こし、排便を誘発する事が判明したが、排便を誘発する際は嘔吐が必発であった。他の薬剤にはcapsaicinと同様の効果は認められなかった。各バニロイド受容体刺激剤の消化管運動に対するin Vivoでの検討を行っている施設は無く、このような結果は、今後の便秘治療剤開発の基礎データとして非常に重要であり、さらに検討を重ねて行く必要がある。体重12kg前後の雑種成犬3頭を用い、全身麻酔下で手術を行なった。正中切開にて開腹し、消化管運動測定用のstrain gauge force transducer(スターメディカル社製)を輪状筋収縮が測定出来るように回腸、結腸3カ所(最も口側で回盲弁の5cm肛門側に、最も肛門側で腹膜翻転部の5cm口側に縫着し、残りは等間隔に縫着する)の計4カ所に縫着した。胃内に薬剤を注入するためのシリコンチューブを胃体部内腔に留置した。2週間の回復期間の後に、コネクターとアンプを接続し、意識下で消化管運動を連続して測定した。食事投与は1日1回定時刻に行う。前日の食事投与から16-18時間経過した時点で胃前庭部の運動パターンが空腹期パターンであることを確認し、溶媒に溶解した各種VR受容体刺激剤をシリコンチューブから胃内に投与し、結腸運動の変化、排便・嘔吐の有無、について検討した。用いたVR受容体刺激剤は、piperine、zingerone、anandamide、evodiamine、arvanil、resiniferatoxinの6種類で、10mgを投与した。その結果、resiniferatoxinには明らかな結腸運動亢進・排便誘発効果が認められた。ただし、排便と共に嘔吐をも誘発した。arvanilには結腸運動亢進効果がわずかではあるが認められたが、排便・嘔吐誘発効果は認められなかった。今後は、resiniferatoxinの効果をさらに詳細に検討すること、arvanilの効果の真偽について検討を進めて行く予定である。われわれの研究の究極の目標は薬剤、手術手技などにより消化管運動を制御して患者さんの愁訴を解決し、便秘や下痢の治療を行うことである。

バニロイド受容体(現在はTRPV-1と呼ばれる)はcapsaicinが結合するnoceiceptorと考えられており、以前、我々はイヌにおいてcapsaicin胃内投与が結腸運動を亢進させて排便を誘発することを報告した。この現象はcapsaicinが速攻型経口排便誘発剤として臨床応用できる可能性を示唆しているが、排便と共に嘔吐をも高頻度に誘発することが臨床応用上大きな問題であった。今までに数種類のバニロイド受容体刺激剤が開発されているが、capsaicin以外のバニロイド受容体刺激剤が開発されているが、capsacin以外のバニロイド受容体刺激剤の結腸運動に対する効果は知られていない。本研究では嘔吐を誘発する事無く、排便誘発・結腸運動亢進作用を有するバニロイド受容体刺激剤を同定することを目的に実験を行った。雑種成犬を用いStrain gauge force transducerを結腸に逢着し、胃内に薬剤投与用のシリコンチューブを留置した。回復期間後に意識下に結腸運動を測定し、シリコンチューブからVR刺激剤である、piperine,anandamide,evodiamine,arvanil,resiniferatoxinを投与し結腸運動の変化、排便・嘔吐の有無について検討した。結果、resinifeartoxin及びarvanilはcapsaicinと同様に胃結腸反射を起こし、排便を誘発することが判明したが、排便を誘発する際は嘔吐が必発であった。ほかの薬剤には、capsaicinと同様の効果は認められなかった。各バニロイド受容体刺激剤の消化管運動に対するin Vivoでの検討を行っている施設は無く、このような結果は、今後の便秘治療剤開発の基礎データとして非常に重要であり、さらに検討を重ねていく必要がある。
汎用電気・電子部品による真空対応アナログ回路の開発と部品データベースの構築

研究目的:真空対応のアナログ電子回路の開発では、明確な真空仕様以外の部品を用いる場合、大量の電気・電子部品のガス放出特性・電気特性および実装回路の性能を、全て自らの手で調査し選定せざるを得ないのが現状である。しかしながら、もし、部品選定の指針となるような部品データベースが構築・公開されれば、真空仕様以外の汎用部品を用いた真空対応アナログ回路を安価に開発できるので、より容易に回路開発に取り組めるそこで本研究では、汎用電気・電子部品による真空対応アナログ回路の開発と部品データベースの構築を目的とした。研究方法:本研究では、高真空領域でのアナログ電子回路の使用を想定し、市販の汎用電気・電子部品のガス放出特性を調査した。具体的には、2×10^<-5>Pa程度の高真空に到達可能な真空チャンバーに、測定対象の部品を入れ、真空計を用いてガス放出を測定した。また、真空引き前後での、部品の重量変化を分析天秤を用いて測定した。そして、上記測定を繰り返し行うことにより、低ガス放出の部品を選定した。研究成果:測定を行った電気・電子部品のなかには、10^<-5>Pa前半の真空度まで到達する部品もあり、市販の汎用部品にも真空中で十分に使用可能なものがあることが明らかとなった。本研究で取り扱った部品のなかでは、母材が液晶ポリマー(LCP)である部品が、特に優れた低ガス放出性を示した。上記結果は、今後の真空対応アナログ回路開発における、汎用部品選定の指針として用いられることが期待できる。
t(8;21)転座型白血病におけるMTG8遺伝子産物の機能と新しい治療法の開発

AML1-MTG8は急性骨髄性白血病M2型に多く見られるt(8;21)染色体転座により生ずる融合遺伝子である。その発現が白血病発症に強く関わることが示唆されている。AML1は血球系細胞の増殖/分化に関与する転写調節因子であることが明らかにされたが、MTG8の機能はまだ明らかでない。本研究はMTG8の機能の解析を通して、AML1-MTG8の白血病発症における役割を明らかにすることを目的とする。また、白血病における融合遺伝子はアンチセンスやリボザイム等の遺伝子医薬の最適のターゲットである。AML1-MTG8を標的とするリボザイムが白血病の遺伝子治療として有効かを検討する。1.MTG8蛋白質は、異所性の発現をするヒト腫瘍細胞株およびマウス脳において同じ77kDの蛋白質として検出された。細胞内分布は腫瘍細胞と正常組織で異なり、腫瘍細胞では主に核に、正常脳組織では細胞質に局在した。AML1-MTG8蛋白質は、107kDの蛋白質で核内に局在した。2.MTG8末端のZnフィンガー領域は、直接DNAを認識せず、蛋白質と結合した。MTG8を発現するHEL細胞とAML1-MTG8を発現するSKNO-1細胞で同様に42、40、21.5kDのMTG8結合蛋白質を検出した。以上の結果は、MTG8蛋白質は、蛋白質・蛋白質相互作用を介して機能し、核内での役割が腫瘍細胞の増殖に関連することを示唆した。3.AML1-MTG8を標的とするDNA・RNAキメラリボザイムを作製し、t(8;21)転座型白血病細胞株の増殖を強く抑えるリボザイム分子を見い出した。
痴呆性疾患モデルマウスにおけるタウ免疫療法の可能性の検討

当研究の目的は、アルツハイマー病を始めとするタウ蛋白関連疾患(タウオパシー)に対するタウ免疫療法の可能性を検討することである。計画に従い、タウ蛋白でタウオパシーのモデルマウスを免疫することにより(生後3ヶ月のマウスに2週間ごとに4回の精製タウ蛋白の播種)、タウ蛋白に対する抗体価の上昇を確認した上で、病理学的、生化学的、行動学的検討を行なった。その結果、正常マウス、モデルマウスともにタウ蛋白に対する抗体価は上昇したが、正常マウスでは血漿を5000倍希釈しても強い反応性を示したのに対し、モデルマウスでは個体差が大きく、多くは200倍程度に留まった。組織学的実験では、免疫を受けたマウスにおいてタウ病変に明らかな変化は認められず、生化学的にも、タウ蛋白の溶解性、リン酸化状態に明らかな変化は認められなかった。抗体価の上昇が強かったマウスの一部で、タウ病変の減弱を示唆する所見があり精査したが、通常観察される個体差の範囲内であると結論した。従って、タウ蛋白による免疫によって抗体価の上昇は認めたものの、タウ病変に対して予防的または治療的な作用を発揮し得る可能性は低い。アルツハイマー病に対する免疫療法としては、アミロイド病変に対する取り組みが先行しており、動物実験では劇的な効果が報告され、ヒトでの治験でも一定の効果が報告されている。アミロイド病変とタウ病変の違いの一つは、前者は細胞外病変、後者は細胞内病変という点である。細胞内病変であるタウ病変に対する免疫療法に関しては否定的な予想が多いが、細胞が死滅した後は"細胞外病変"'として残るタウ病変への効果や、その結果としてのタウ蛋白クリアランスへの影響などは検討対象となるはずである。残念ながら、少なくとも当研究で用いた実験デザイン(マウス種も含む)ではタウオパシーに対する免疫療法の効果は否定的であったが、今後、異なるデザインによる追試に期待したい。アルツハイマー病を初めとする痴呆性変性疾患は、単に医学的な問題のみならず社会的にも深刻な問題となっており、痴呆性疾患の予防や治療方法の開発は重要な課題である。我々は、多くの痴呆性疾患の病態に深く関与しているタウ蛋白をマウスの中枢神経系に過剰発現させることによりヒトでの病態をマウスで再現することに成功しており、一連の研究は国際的な評価を得ている。今後は、モデルマウスを用いてタウオパシーの病態をさらに詳細に解析するとともに、予防や治療方法の開発といった、より臨床的な研究へと発展させることを目指している。当研究の目的は、アルツハイマー病を始めとする痴呆性疾患群をタウ蛋白関連疾患(タウオパシー)と捉える観点から、タウ免疫療法の可能性を検討することである。平成16年度は、まず、いわゆる能動免疫として、タウ蛋白そのものでモデルマウスを免疫することにより、タウ蛋白に対する抗体価の上昇を確認した上で、モデルマウスの病理学的、生化学的、行動学的な検討を行なった。その結果、正常マウス、遺伝子改変マウスともにタウに対する抗体価は上昇したが、正常マウスでは血漿を5000倍希釈しても強い反応性を示したのに対して、遺伝子改変マウスでは抗体価の個体差が大きく、多くは200倍程度に留まった。組織学的所見としては、免疫を受けた遺伝子改変マウスにおいて、タウ病変に明らかな変化は認められなかった。生化学的にも、タウの溶解性、リン酸化状態には明らかな変化は認められなかった。これまでの結果のみからは、タウ免疫療法の効果は明らかではないが、抗体価の上昇が強かった一部の遺伝子改変マウス個体ではタウ病変の減弱を示唆する所見が得られつつあり、今後、免疫する際の蛋白量や免疫の間隔・頻度などを工夫することにより抗体価の上昇を強め、さらに詳しい検討を行なっていく予定である。

残念ながら、少なくとも当研究で用いた実験デザイン(マウス種も含む)ではタウオパシーに対する免疫療法の効果は否定的であったが、今後、異なるデザインによる追試に期待したい。
海外ビジネス展開のための消費者理解：インドを中心として

最終年度の成果は以下3点にまとめられる。第1に、前年度に提示した「消費者理解フレームワーク」に関して、インドのビジネスコンサルタント、及び日本の実務家(海外ビジネスを専門とするコンサルタント、及び新興国進出を果たしている企業の海外部門長)へのヒアリング・アンケート調査によって有効性を確認した点である。この結果、日本の実務家に関しては、提示したフレームワークの有効性を確認することができた。すなわち、Hofstedeが提示するような基本的な価値観を理解する以上に、当該の対消費者サービスに即して顧客満足・ロイヤルティ状況を理解することの重要性が確認された。一方、インドのコンサルタントは意見が多岐にわたり、コンセンサスを得ることができなかった。今後、論点を絞って再調査が必要と思われる。第2に、提示したフレームワークの汎用性に関する検討を実施し、インド以外にも同分野のサービスで有効性を持つことが確認された。すなわち、ベトナムの外食サービス(Quick Service Restaurant及びカフェ)に関して、インドで実施したと同様の調査・分析を実行し、マーケティング方針に関する示唆を導くことができた。ただ、提示したフレームワークは「日本サービスへの期待感」を含む必要性があり、既存サービスだけを対象とすることには限界があることも認識した。さらに、同分野サービス以外にフレームワークを拡張するには多くの点で修正が必要であり、その具体的内容に関しては今後の課題として残った。最後に、消費者理解は新興国進出の意思決定時点から始まり、組織的課題を内包している点がインタビュー調査から浮上した。この点を整理することにより、来期以降の科研費研究課題としてまとめることができた(2019年4月に基盤研究Cとして採択)。サービスによる新興国進出に際し、相手国の消費者理解を促進する枠組み・分析を検討した。インドの外食チェーン(ファミレス、ファーストフード、コーヒーチェーン)利用者の顧客満足・ロイヤルティに着目し、アンケート調査に基づき日印の消費者比較・分析を行った。1顧客満足(CS)の分布、2満足をもたらす個別要素、3個別要素の構造とCSへのインパクトの違い、4ロイヤルティの分布(再利用行動・再利用意図・愛着・推奨意図)の状況、5CSのロイヤルティへの影響ーについて特徴を抽出した。この中で、インド消費者に関する「期待不一致モデルの不成立」「ロイヤルティの順序逆転現象(再利用意図以前に愛着や推奨に繋がる特徴)」等を明らかにした。また、日本企業における海外進出(特にサービス分野)に際しての意思決定の特徴を明らかにするため、企業ヒアリングを実施した。1進出に関する意志決定、2進出国に関する意思決定、3進出形態に関する意思決定ーに分け、それぞれ何が要因となっているかに焦点を当てた。ヒアリング件数はまだ10件程度であるため、次年度も調査を継続する予定である。連携研究者と緊密に連携し、作業を進めることができた。まず、前年度までの調査(インド・日本の外食チェーンの利用者像、利用目的、顧客満足、ロイヤルティーに関するアンケート調査)に基づき、分析を実施した。その結果及び考察から、海外進出に先立つフィージビリティ・スタディ(FS)の際に利用可能な「消費者理解のためのフレームワーク」を提示した。分析結果とこのフレームワークに関して海外ジャーナル(査読付)に掲載することができた。また、分析をインド国内の都市間比較の視点から深掘りし、学内紀要に論文を掲載した。次に、上記のフレームワークが企業の海外ビジネス担当管理職(もしくは役員)にどのように評価されるかを知るためのアンケート調査を実施し、結果の整理を行った。これに基づき、学内紀要に論文を掲載した。上記と並行して、フレームワークに関するコンサルタントへのヒアリングを開始した。しかし、その過程で「FSの期間においては消費者理解に関する目的意識が薄い」傾向もうかがわれたため、FSを含めて海外進出(特に新興国進出)に関する意思決定プロセスを同時に考える必要性を痛感した。「新興国進出の動機・目的」「比較検討の方法」「意思決定の決め手」も含めて新たにヒアリング目的と項目(範囲)を拡張した上で実施した。また、対象は対消費者サービス全体とした。このヒアリングに基づく分析の成果は2件の学会発表(海外、国内各1件)、及び海外ジャーナル(査読付)への掲載に繋がった。現在は、インドの専門家(コンサルタント)へのインタビューを企画しており、平成30年度にはこれを踏まえて、研究全体をまとめる計画である。平成29年度に予定していた予算執行が平成30年度にずれ込んではいる。外部委託手続きで調整が遅れたことと、インドの現地との調整の遅れが理由である。ただし、現在は既にめどが立っているため、平成30年7月までには取り戻せる範囲と考えられる。

すなわち、ベトナムの外食サービス(Quick Service Restaurant及びカフェ)に関して、インドで実施したと同様の調査・分析を実行し、マーケティング方針に関する示唆を導くことができた。ただ、提示したフレームワークは「日本サービスへの期待感」を含む必要性があり、既存サービスだけを対象とすることには限界があることも認識した。さらに、同分野サービス以外にフレームワークを拡張するには多くの点で修正が必要であり、その具体的内容に関しては今後の課題として残った。最後に、消費者理解は新興国進出の意思決定時点から始まり、組織的課題を内包している点がインタビュー調査から浮上した。この点を整理することにより、来期以降の科研費研究課題としてまとめることができた(2019年4月に基盤研究Cとして採択)。2年度目の計画は、初年度の研究成果をビジネスサイドから確認する予定である。実務家へのアンケート調査(本社海外担当管理職と現地法人責任者)を計画している。その成果も踏まえ、国際学会にて発表する予定である。査読付き論文への投稿も行う。平成30年6月までにはインド人コンサルタントへのヒアリング等、すべての調査を終え、研究全体のまとめに入る予定である。実務家へのアンケート調査が完了しておらず、支払(支出)はH29年度となったため。すでに調査票の策定は終え、実査に関しては最終チェックの段階である。(分析はH29年度中かかる見通し)調整の遅れにより以下の外部委託が次年度執行となった(現在発注済み、実施中)・外部委託費(インド人コンサルタントへのヒアリング調査等):632,200円また、当初予定通り、次年度に学会発表(米国)を予定している。・旅費:250,000円程度・アンケート調査・学会発表のための旅費(フランスを予定)
発がん応答性メチル化促進エレメントの探索

本研究では、発がんの過程で、特定の遺伝子座に限局したメチル化異常をもたらすエピジェネティック制御の特異性形成機構を明らかにすることを目的とした。脳腫瘍におけるKEAP1遺伝子あるいはNRF2遺伝子のエピジェネティックな変化に着目した解析を実施した。IDH1変異腫瘍では予後が良好で、かつ、NRF2遺伝子の発現低下が観察された。NRF2遺伝子発現の低下は、エピゲノムの変化に起因することが推測された。がん細胞においては、ゲノム全体の低メチル化と、ある特定の遺伝子の高メチル化がおこることが知られている。しかし、細胞のがん化に伴い、このようなメチル化領域の再編がおこるメカニズムは未だに不明である。近年、多くのがん細胞で転写因子NRF2が恒常的に活性化し、がん細胞の悪性化をもたらすことが明らかになった。その一因は、NRF2の抑制性因子であるKEAP1の発現低下であり、がん化に伴いKEAP1遺伝子がメチル化されることがわかった。本研究では、がんの悪性化におけるKeap1-Nrf2制御系の役割を明らかにし、Keap1遺伝子発現の低下の検証とその分子メカニズムの解明を目的とした。がんの進展にともないKeap1遺伝子の発現が低下するかどうかを、マウスのウレタン発がんモデル、Pten欠損マウスにおいて自然発症する腫瘍におけるKeap1遺伝子発現の解析をおこなったが、Keap1遺伝子発現に目立った変化は認められなかった。マウスを用いた発がん実験では、Keap1遺伝子の発現低下は起こり難いと推測された。そこで、がん化に伴うKEAP1あるいはNRF2遺伝子のエピジェネティックな変化を解析するための実験系として、脳腫瘍に着目した。IDH1遺伝子に変異がはいることにより、DNAやヒストンのメチル化が亢進することが報告されている。そこで、臨床検体を約100症例用いてKEAP1遺伝子発現とNRF2標的遺伝子の発現を検討したところ、KEAP1遺伝子の発現に変化はなかったが、NRF2の標的遺伝子の発現が有意に低下していることがわかった。これが、IDH1変異脳腫瘍の予後が良好であることの原因であると理解される。更に検討をすすめると、NRF2の核内蓄積量、NRF2遺伝子の発現量がともに低下していることがわかった。IDH1遺伝子変異によりNRF2遺伝子にメチル化が起こる可能性が示唆された。まず、がんの進展にともないKeap1遺伝子の発現が低下するかどうかを、マウスの発がんモデルとして、ウレタン投与による肺の化学発がんを採用し、検討した。ウレタン投与後20週間経過後、肺に発生した腫瘍におけるKeap1の発現を検討したところ、その発現低下は認められなかった。また、同時に、Nrf2欠損マウスに対してウレタン投与を行い、肺に発生する腫瘍におけるKeap1遺伝子発現を調べたがこちらもまだ変化は認められていない。そこで、さらに経過をおいつつ、当初の計画どおり、p53欠損マウス、Pten欠損マウスにおいて自然発症する腫瘍におけるKeap1遺伝子発現の解析を調べつつある。また、がん化に伴うエピジェネティックな変化を解析するための実験系として、成体の肝臓に着目した。G0期にある肝細胞ではNrf2により活性化をうける標的遺伝子が限られているのに対して、PI3K-Akt経路を活性化させた場合、より多くの標的遺伝子がNrf2により大きく活性化されることを見いだした。興味深いことに、これら標的遺伝子のプロモーター領域のメチル化状態が変化しているという予備的な結果を得ている。がん化にともなうエピゲノム制御の変化とそのメカニズムの解明を目指す観点から、Keap1遺伝子を第一の素材とした。これは当初の計画どおり、ウレタン発がんモデル、p53遺伝子欠損マウス、Pten遺伝子欠損マウスを用いた実験を進行させている。一方、Keap1遺伝子以外に、Nrf2の標的遺伝子の一部で、細胞の増殖状態によりDNAメチル化に変化が認められる可能性を見いだしている。p53欠損マウス、もしくは、Pten欠損マウスにおいて自然発症する腫瘍へと実験系を移す必要が出てくる可能性がでてきたので、p53欠損マウス、もしくは、Pten欠損マウスとNrf2欠損マウスの交配をすすめ、複合変異マウスにおける腫瘍発生の解析を進める。また、細胞の増殖状態に応じたNrf2による転写活性化の違いをマイクロアレイ、ChIP解析などを通して明かにして、エピゲノムの変化の実態とその制御機構を追究する。

p53欠損マウス、もしくは、Pten欠損マウスとNrf2欠損マウスの交配を行うことから、マウスの飼育管理経費として使用する。また、マウスの組織解析や遺伝子発現解析のために、組織解析関連試薬と消耗品、分子生物学実験関連試薬などの購入費とする。さらに、メチル化の責任領域の同定がなされてその十分性の検討に進む場合は、MafK遺伝子をふくむBACクローンを購入し、その組換え体作成のために必要な試薬類の購入を行う。
ハイパー核の弱崩壊を通じて見るクォーク自由度の役割

本年度は主にハイパー核の弱崩壊相互作用の研究を中心に計算を行ってきた。弱崩壊相互作用について、これまで計算してきたクォーク自由度を考慮した相互作用に加え、バリオン間のσ中間子交換の寄与を考慮し、これらを組み合わせる事により、現在発表されている全ての実験値を再現する事に成功した。特に、この分野で非常に問題視されてきたn/P比の問題と放出陽子の非対称度の問題を解決できたという点で大きな成果をあげる事が出来たと考えている。また、この相互作用におけるΔI=1/2則の破れについても議論してきた。ΔI=1/2則とσ中間子の寄与は密接に関連している事が知られており、実際、K→2πの崩壊におけるΔI=1/2振幅の増大がσの寄与によりもたらされる事が指摘されている。ハイパー核の非中間子弱崩壊においても、σ中間子の寄与を加える事によりΔI=1/2の振幅を増大させる効果がある事が知られていた。しかし、本研究によりσ中間子交換の寄与を考慮しても、非中間子弱崩壊におけるΔI=1/2則は大きく破れている可能性があるという事が予言された。また、この法則の破れを通じて、バリオン間に働く弱相互作用におけるクォーク自由度の果たす役割を見ることができる事も同時に指摘した。このようにハイパー核の非中間子弱崩壊の実験値を再現するためにはバリオン間のクォーク自由度の果たす役割が非常に重要であり、また、そのような自由度がΔI=1/2則という実験的経験則の破れを通じて見ることができる可能性を指摘できたという点で成果をあげることが出来たと考えている。本年度は、Λハイパー核の弱崩壊(ΛN→NN遷移)の記述に成功した模型をS=-2の系に拡張し、その崩壊過程について調査した。この系では、ΛN→NNという崩壊過程の他に新たにΛΛ→YNというハイペロンによって誘導される崩壊過程が現れる。これは終状態に大きな運動量を持ったハイペロンが飛び出してくるので、ΛN→NNという崩壊過程と実験的に区別することが可能である。従って、バリオン間弱相互作用の詳細な情報源となる事が期待できる。本研究の結果としては、ダブルΛハイパー核中でのΛΛ→YN遷移による崩壊率は、同じく核内でおこるΛN→NN遷移による崩壊率に比べて数%程度と非常に小さい事がわかった。しかし、ΛΛ→YNという崩壊過程は、ダブルΛハイパー核中の2つのΛ粒子がスピン量子数j=0を組んでいる事から、これまでに情報が乏しかったスピン量子数j=0における相互作用の理解に重要な手助けとなる事がわかった。また、この過程はΔI=1/2則の破れの大きさを直接みる事ができるという点で優れている。本研究により、この崩壊過程でのΔI=1/2則の破れが直接クォーク遷移過程を通じて非常に大きく現われる可能性があることが分かった。本年度は主にハイパー核構造の詳細について研究し、そこから求められた波動関数をハイパー核の非中間子弱崩壊の計算に適用する試みを行ってきた。このような詳細な波動関数を用いる事により、ハイパー核の弱崩壊率の計算における曖昧さが少なくなり、高い精度で実験値と比較する事が可能になる。また、計算精度が高まる事により、ΛN→NNという弱相互作用過程におけるクォーク自由度の役割やその在り方についての詳細を調べる事が可能になると考えられる。本年度の研究結果としては、手始めとして、比較的原子核構造が簡単であるとされているダブルΛ系の波動関数を求め、その波動関数をこれまでの崩壊率の計算に適用した。これまで学んできたように、ダブルΛハイパー核中で起こるΛΛ→YNという崩壊過程はスピン量子数がJ=0に限られ、その量子数での相互作用を抽出するのに非常に役に立つ。この過程による崩壊率を、詳細な波動関数を用いて計算した結果は目立って大きな違いは見受けられなかった。しかし、このような計算によりもっと複雑な構造を持ったハイパー核の崩壊計算が可能になり、そこにおけるクォーク自由度の役割が明らかになる事が期待される。

このようにハイパー核の非中間子弱崩壊の実験値を再現するためにはバリオン間のクォーク自由度の果たす役割が非常に重要であり、また、そのような自由度がΔI=1/2則という実験的経験則の破れを通じて見ることができる可能性を指摘できたという点で成果をあげることが出来たと考えている。
メタボリックシンドローム予防の標的鍵分子、AMPキナーゼを制御する食品因子の研究

メタボリックシンドロームの増加を食い止め、活力ある高齢化社会を実現するために最も理想的な標的鍵分子であるAMP-activated protein kinase(AMPキナーゼ;AMPK)の活性化食品因子の検討と作用機構解明を行い、AMPKを介したメタボリックシンドローム予防を実現するための食品機能学的アプローチを展開する。国民健康・栄養調査や糖尿病実態調査からも明らかなように、わが国の肥満とこれに伴うメタボリックシンドロームの増加は深刻である。国民医療費の膨張を食い止め、活力ある高齢化社会を実現するためには、予防の視点からの食品による制御が不可欠である。本研究では肥満や2型糖尿病に関わる鍵分子であるAMPキナーゼ(AMPK)の活性化作用に関わる食品因子の検討と作用機構解明を行い、AMPKを介したメタボリックシンドローム予防を実現するための科学的基盤の確立を目的とする。マウス筋管細胞をモデルとして種々の食品因子によるAMPKの活性化を検討した。その結果、数種の食品因子については、AMPKの活性化作用を有することを明らかにした。また肝細胞でも同様に検討したところ、必ずしも両方の細胞で活性化作用を示すのではなく、細胞ひいては臓器特異性があることが推測された。AMPKの活性化作用を有する食品因子について、その活性化メカニズムについて検討を試みた。その結果、細胞内のエネルギーバランスの指標として考えられるAMPやATPの細胞内濃度と活性化作用との相関が認められないことから、AMPKの活性化作用は別の因子が関与していると考えられた。AMPキナーゼ(AMPK)は肥満・2型糖尿病の予防、治療のための最も理想的な標的鍵分子であることから、本研究では、理想的な分子標的、AMPKの活性化作用に関わる食品因子の検討と作用機構解明を行い、AMPKを介したメタボリックシンドローム予防を実現するための科学的基盤の確立を目的とした。本年度は昨年度の結果を踏まえて、引き続きマウス筋芽細胞C2C12細胞株を用いてこれまでに絞り込んだAMPK活性化食品因子についてさらに検討を進めた。種々の検討を重ねた結果、食品因子Aを選定した。この化合物についてAMPKを介した糖・脂質代謝改善効果の検討を行った結果、細胞への糖の取り込みの上昇、AMPKの下流因子であり、脂肪合成に関与するアセチルCoAカルボキシラーゼのリン酸化(Ser79)を促進することを明らかにした。AMPK活性化メカニズムについては、AMPKはエネルギーセンサーであり、細胞内ATPの低下に反応する。そこで細胞内AMP/ATP比を定量した。しかしながらこのAMPK活性化には細胞内AMP/ATP比は関係していなかった。糖尿病等の増加、国民医療費の増加は大きな社会問題となっている。近年の研究から、AMPキナーゼ(AMPK)は肥満・2型糖尿病の予防、治療のための最も理想的な標的鍵分子であることが明らかにされている。本研究では、理想的な分子標的、AMPKの活性化作用に関わる食品因子の検討と作用機構解明を行い、AMPKを介したメタボリックシンドローム予防を実現するための科学的基盤の確立を目的とした。本年度は昨年度の結果を踏まえて、これまでに絞り込んだAMPK活性化食品因子の動物個体での検討を進めた。絞り込んだ食品因子は2型糖尿病モデルマウスにおいて、血糖値上昇を有意に抑制した。このとき、血清アディポネクチン濃度や白色脂肪組織での遺伝子発現レベルには有意な差が認められなかった。そこで細胞レベルでの結果に基づきAMPKの点から検討した。その結果、各組織において、肝臓でのAMPK活性化と糖新生の抑制が認められた。骨格筋においても同様にAMPKの活性化作用と糖輸送体4の上昇が認められた。以上の結果からこれまでの細胞での成果を反映して動物個体においてもAMPK活性化作用とこれに伴う糖尿病モデルでの作用、メカニズムを確認するにいたった。
画像からのカメラ位置・姿勢の決定法の研究

本研究の目的は、形状の分かっている対象が画像内にどのように写っているかを元にして、カメラ自身の位置・姿勢、カメラの焦点距離・画角などのパラメータを高速で精度よく計算する手法を開発し、そして、自走カメラロボットの制御や、画像合成のためのカメラ位置計測への応用を図ることである。前年度にひき続き、次の3つのテーマで、研究を行ない、成果をまとめた。[1]現在までに開発・発表されている画像からのカメラの位置・姿勢、カメラの焦点距離・画角などのパラメータを画像処理により計算する手法(カメラ補正と呼ぶ)をレビューし、それぞれの手法における計算上の特徴を整理する。そして、処理の高速化、高精度化への問題点を明らかにするとともに、従来の手法を目的に応じて使い分けられるようまとめた。[2]高精度のカメラ補正手法として、研究代表者ら開発した、対象が平行な平面を含んでいればそれを利用して高速でカメラの位置・姿勢を決定できる方法(Two Plane法)の、精度の限界、誤差の要因、その結果をもとにした試験対象物体の最適な配置法などを理論的に明らかにし、実用的な手法として確立した。また、この手法を拡張して、焦点距離などのカメラ固有のパラメータが分からなくても、カメラの位置・姿勢を決定できるアルゴリズムを開発した。[3]簡易なカメラ補正手法として、画像への投影の光学系の仕組みを若干近似することで、実時間での画像合成を可能にする、高速で簡易な手法を開発した。形状の分かっている対象が画像内にどのように写っているかを元にして、画像データから、それを写したカメラ自身の位置・姿勢、カメラの焦点距離・画角などのパラメータを高速で高精度に計算する手法を開発することが、本研究の目的である。本年度の成果は、第一に、近年に開発・発表されている画像からのカメラ位置・姿勢、カメラの焦点距離・画角などのパラメータを画像処理により計算する手法(カメラ補正)をサーベイ・レビューし、80余りの手法における計算上の特徴を整理し、処理の高速化、高精度化への問題点を整理して、従来の手法を目的に応じて使い分けられるようにまとめた。第二に、研究代表者ら開発した、対象が平行な平面を含んでいればそれを利用して高速でカメラの位置・姿勢を決定できる方法(Two Plane法)の、精度の限界、誤差の要因、その結果をもとにした試験対象物体の最適な配置法などを、計算機によるシミュレーションと、実際のシステムを用いた実験で検証した。また、カメラの位置・姿勢を画像から決定するためには、まず、カメラ自身の内部パラメータと呼ばれる焦点距離、画素サイズなどが分かっていなくてはならないとされてきた。しかし、これらのパラメータの測定誤差がそのまま結果の精度に影響することを解明し、内部パラメータを用いずに位置・姿勢を決定するアルゴリズムを開発した。さらに結像系を近似することで、多少の誤差を許して高速に計算する手法も開発した。現在のところ、両者とも十分な測定精度を持つと期待されているが、誤差を生むメカニズムが完全には解明されていない。誤差の要因を解析し、実用化に結びつけることが次年度の研究課題である。そして、処理の高速化、高精度化への問題点を明らかにするとともに、従来の手法を目的に応じて使い分けられるようにまとめた。

[2]高精度のカメラ補正手段として、研究代表者ら開発した、対象が平行な平面を含んでいればそれを利用して高速でカメラの位置・姿勢を決定できる方法(Two Plane法)の、精度の限界、誤差の要因、その結果をもとにした試験対象物体の最適な配置法などを理論的に明らかにし、実用的な手法として確立した。また、、この手法を拡張して、焦点距離などのカメラ固有のパラメータが分からなくても、カメラの位置・姿勢を決定できるアルゴリズムを開発した。[3]簡易なカメラ補正手法として、画像への投影の光学系の仕組みを若干近似することで、実時間での画像合成を可能にする、高速で簡易な手法を開発した。期間内にこの研究課題に沿って行なわれた研究成果を、論文等にまとめ公表するとともに、報告書にまとめた。