hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
劣悪条件下音声認識方式の設計とそのエナジーハーベスト化システムの開発

本研究は,4年間において,2つの環境(劣悪音響環境,サステナビリティ環境)に対して有効な音声認識LSIシステムを設計・開発し,そのフィールド実験を実施することで,実用性の高い音声認識・対話システムの実現を目指している。研究計画の前半2年間(2018年度及び2019年度)では,劣悪条件下における新しい音声認識技術の開発と実現を目指す。ここでは,新しい雑音ロバスト音声認識手法の開発と,同時に,低消費電力化のためのハードウエア・ソフトウエアの協調設計によるシステム設計を目指す。2018年度において,以下の研究成果が得られた。(1)雑音に埋もれた音声の分析技術の方式提案:申請者がすでに開発している雑音ロバスト音声認識システムに,時変モデルの解析手法を導入した。これにより音声の特徴抽出精度を向上させ,音声のフレーム内分析を高精度化し,Missing Feature Theoryを拡張した。現在は,性能評価を進めている。(2)劣悪条件下での音声認識の方式提案:雑音抑制・エコー除去手法とその動作条件を,子供,成人男女,高齢者などの発話者クラスタに対して最適化した。様々な観測環境や,エコー・雑音環境を想定し,異なる条件下において,最適解を得られるような雑音抑制手法の設計とその動作条件を求めた。これらの評価結果に基づくハードウエア・ソフトウエアの協調設計も並行して進めている。(3)誤認識動作を抑制する音声棄却の方式提案:ケプストラム領域と時間領域での不要な信号・音・音声の特徴を抽出し,尤度検定による類似度を計算し,類似度の特性を複数の評価基準により多角的に評価し,不要な信号や非対象音声等を自動除去する音声棄却処理を提案・開発した。2018年度における研究計画は,劣悪条件下における新しい音声認識技術の開発と実現,および,低消費電力化のための新技術(極低消費電力化アーキテクチャ)の開発である。ここでは,音声と非音声の区別を行う技術,雑音に埋もれた音声の特徴量を推定する技術,劣悪条件下での音声認識,誤認識動作を抑制する音声棄却を提案・実現すること。同時に,ハードウエア・ソフトウエアの協調設計によるシステム設計となっている。(1)雑音に埋もれた音声の分析技術の方式提案:申請者が提案する時変モデルの解析手法を適応化し,音声の特徴抽出精度を向上させ,音声のフレーム内分析を高精度化した。性能評価は,現在も進めており,予定通りの研究進捗状況と考えている。(2)劣悪条件下での音声認識の方式提案:あらゆる条件に適応する雑音抑制手法の設計は現実的ではなく,想定される種々の条件下における最適な手法を設計することが重要となる。最初に,モジュレーションスペクトル上の雑音抑制・エコー除去手法とその動作条件を,子供,成人男女,高齢者などの発話者クラスタに対して最適化する。これらの結果は,複数の国際会議にすでに発表しており,高い評価を得ている。(3)誤認識動作を抑制する音声棄却の方式提案:ケプストラム領域と時間領域での不要な信号・音・音声の特徴を抽出し,尤度検定による類似度を計算し,類似度の特性を複数の評価基準により多角的に評価し,不要な信号や非対象音声等を自動除去する音声棄却処理を設計・開発した。上記(13)の新技術の開発により,様々なエコー環境と,劣悪なSNR環境においても高い認識性能を実現した。これらの方式は,ハードウエア・ソフトウエアの協調設計によりシステム実現が進められており,予定された研究計画に沿って,おおむね順調に進展している。本研究は,4年間において,2つの環境(劣悪音響環境,サステナビリティ環境)に対して有効な音声認識LSIシステムを設計・開発し,そのフィールド実験を実施することで,実用性の高い音声認識・対話システムの実現を目指す。研究計画の前半2年間(2018年度及び2019年度)では,劣悪条件下における新しい音声認識技術の開発と実現を目指しており,新しい方式の提案・設計は完了している。2019年度では,その性能評価を行う予定。同時に,低消費電力化のためのハードウエア・ソフトウエアの協調設計によるシステム設計を完成させる。これらの基礎技術を確立した段階で,後半2年間では,低消費電力型LSIシステムの設計・開発とその消費電力評価を行い,2000フレーズの音声に対する高性能音声認識LSIを開発する。そのLSIを用いた音声認識・対話のソウトウエア・ハードウエアの協調設計によるシステム開発も行い,フィールドによる実証実験を実施する。ここでの対話モデルは,従来から導入実現されてきた意味ネットワークによる学習対話モデルを利用する。本研究開発で想定している対話は,家電・自動車などの装置に対して音声制御を行うタスク指向型のモデルとする。特に,ナチュラルエネルギーハーべスティング技術を導入し,新しい認識システムを実現する予定。当初の研究計画(第4項目)にある,次の新技術を開発する予定。(4)エナジーハーベストシステム指向認識システムの設計と開発:処理の並列化によりクロック周波数は低減されるが,ゲート総数が増加するためにリーク電流による消費電力が増加する。そこで,少ないゲート数による高度な並列・パイプライン処理を実現可能とする動的アーキテクチャを新たに設計し,並列パイプライン処理による電力消費極小化システムの実現を目指す(ゲート数削減,クロック低減,リーク電流低減)本研究は,4年間において,2つの環境(劣悪音響環境,サステナビリティ環境)に対して有効な音声認識LSIシステムを設計・開発し,そのフィールド実験を実施することで,実用性の高い音声認識・対話システムの実現を目指している。

ここでは,新しい雑音ロバスト音声認識手法の開発と,同時に,低消費電力化のためのハードウエア・ソフトウエアの協調設計によるシステム設計を目指す。2018年度において,以下の研究成果が得られた。(1)雑音に埋もれた音声の分析技術の方式提案:申請者がすでに開発している雑音ロバスト音声認識システムに,時変モデルの解析手法を導入した。これにより音声の特徴抽出精度を向上させ,音声のフレーム内分析を高精度化し,Missing Feature Theoryを拡張した。現在は,性能評価を進めている。(2)劣悪条件下での音声認識の方式提案:雑音抑制・エコー除去手法とその動作条件を,子供,成人男女,高齢者などの発話者クラスタに対して最適化した。様々な観測環境や,エコー・雑音環境を想定し,異なる条件下において,最適解を得られるような雑音抑制手法の設計とその動作条件を求めた。これらの評価結果に基づくハードウエア・ソフトウエアの協調設計も並行して進めている。(3)誤認識動作を抑制する音声棄却の方式提案:ケプストラム領域と時間領域での不要な信号・音・音声の特徴を抽出し,尤度検定による類似度を計算し,類似度の特性を複数の評価基準により多角的に評価し,不要な信号や非対象音声等を自動除去する音声棄却処理を提案・開発した。2018年度における研究計画は,劣悪条件下における新しい音声認識技術の開発と実現,および,低消費電力化のための新技術(極低消費電力化アーキテクチャ)の開発である。ここでは,音声と非音声の区別を行う技術,雑音に埋もれた音声の特徴量を推定する技術,劣悪条件下での音声認識,誤認識動作を抑制する音声棄却を提案・実現すること。同時に,ハードウエア・ソフトウエアの協調設計によるシステム設計となっている。(1)雑音に埋もれた音声の分析技術の方式提案:申請者が提案する時変モデルの解析手法を適応化し,音声の特徴抽出精度を向上させ,音声のフレーム内分析を高精度化した。性能評価は,現在も進めており,予定通りの研究進捗状況と考えている。(2)劣悪条件下での音声認識の方式提案:あらゆる条件に適応する雑音抑制手法の設計は現実的ではなく,想定される種々の条件下における最適な手法を設計することが重要となる。最初に,モジュレーションスペクトル上の雑音抑制・エコー除去手法とその動作条件を,子供,成人男女,高齢者などの発話者クラスタに対して最適化する。これらの結果は,複数の国際会議にすでに発表しており,高い評価を得ている。(3)誤認識動作を抑制する音声棄却の方式提案:ケプストラム領域と時間領域での不要な信号・音・音声の特徴を抽出し,尤度検定による類似度を計算し,類似度の特性を複数の評価基準により多角的に評価し,不要な信号や非対象音声等を自動除去する音声棄却処理を設計・開発した。上記(13)の新技術の開発により,様々なエコー環境と,劣悪なSNR環境においても高い認識性能を実現した。
私的担保権実行に関する理論的考察(適正性・合理性確保のための規範定立の試み)

現行法制度における欠缺部分ともなっている不動産担保権の私的実行について、その手続的適正を図るための法規範のあり方について示唆を得るべく、不動産担保の私的実行について明文をもって規定をしているアメリカ法を中心して考察をすすめてきた。前年度は、アメリカ現行州法の網羅的検討、およびモデル法である統一土地担保法策定までの経緯とその内容の考察を行った。今年度行った研究の概要は以下のとおりである。まず第一に、前年度において検討をすすめた統一土地担保法に対する学界、実務の反応について考察を加えた。現行法を現代化し、統一したものにするべく策定されたモデル法であるが、現時点ではいずれの州においても採用には至っていない。このモデル法の問題点については、学界あるいは実務において種々指摘されている。担保権実行手続を簡易化させることと、適正性を確保することのバランスをどのような形で実現させるか、という種々の議論の検討から、合理的な手続法規範にも多様な方向性をとりうることが明らかになった。第二に、競売手続が合理的な手段たりうるものとされているドイツ法の再検討である。競売手続の不合理性を避けるべく、わが国でも私的担保権実行が選択されているが、ドイツでは競売手続によっても、より高額な換価が実現されているといわれており、ドイツ法との対比からわが国の競売手続の問題点を検討し、いわば裏の側面から私的実行型担保のあり方について考察を行った。第二に掲げた点については、なお研究を継続している段階である。次年度において、この点につき引き続き検討を進め、最終的にわが国における規範定立のための提言として成果を発表する予定である。現行法制度における欠缺部分ともなっている不動産担保権の私的実行について、その手続的適正を図るための法規範のあり方について示唆を得るべく、不動産担保の私的実行について明文をもって規定をしているアメリカ法を中心として考察をすすめてきた。アメリカ法の研究の視点は次の2点に集約される。第一に、現行州法の網羅的検討である。アメリカは各州によって不動産法の内容が相当程度異なっており、担保取引のグローバル化に伴い、その不統一性あるいは前近代性について問題が多く指摘されているところでもある。そこで、多種多様な現行州法について、それぞれの制度がどのような利点をもち、どのような問題点をはらんでいるのかについて分析を行った。また第二には、こうした現行法の混乱状態を打開するべくすすめられてきた「統一土地担保法(Uniform Land Security Interest Act)」策定までの80年にわたる不動産担保法改革の動向を探ることから、現行州法の問題点をふまえたうえでのアメリカ不動産法の今後の方向性について検討を行った。簡易な担保権実行手続とすることによって合理的な価額での換価を実現するという要請と、ときにそれとは相反する形で作用する、適正性確保のための厳格な手続規範の必要性とを、どのように均衡を図りつつ制度構築していくのかについてー必ずしもその取り組みは現行法上では成功しているとばかりはいえないもののー積極的に議論されているアメリカの法状況からは、こうした視点ではほとんど議論されていない我が国の担保権実行の状況を顧みても有益な示唆が多く得られたところである。次年度も、この点につき引き続き検討を進め、我が国における規範定立のための提言として成果を発表する予定である。
高速超塑性ナノセラミックスにおける粒界損傷・破断機構

正方晶ZrO2を基質とするドープ材、複合材および無添加材を対象に、高速超塑性変形に伴う粒界損傷挙動と引張破断との関係を検討した。その結果、組成・組織やひずみ速度の相異によらず、変形中に粒損傷が生成・成長・合体し、微視き裂形成することで破断に至ることを確認した。また、組成・組織制御の効果がひずみ速度に強く依存して変化することが分かった。すなわち、1E-41E-3 /s域では通常超塑性を促進するような組成・組織制御が、1E-2 /s以上の高速度域では破断延性を低下させることが見出された。この変化は、この組成・組織制御が損傷発生に対して強いひずみ速度依存性をもたらすためと結論された。平成25年度は、正方晶単相のY2O3安定型ZrO2(Y-TZP)について、高速超塑性変形における引張破断ひずみや変形の下限界温度に対して異種陽イオンドープが及ぼす効果を、粒界損傷の発生成長に着目して検討した。1E-31E-2/sの高ひずみ速度下では、超塑性変形の可否や変形の持続性が、結晶粒径と焼結材に残留・分散する微小な粒界欠陥の両者に強く依存することが見出された。このため、等温焼結ならびに2段焼結法を用いて、平均粒径と焼結密度(≧99.5%)の組合せを揃えた高純度無添加材(純度99.98%)およびドープ材を作成して検討した。通常の超塑性(ひずみ速度1E-4/s)を促進することが知られている24価陽イオンの添加効果を検討対象として、以下の知見を得た。1.通常の超塑性を促進する陽イオンドープは変形応力の低下と破断延性の増大をもたらすが、高ひずみ速度ではこのような関係が必ずしも現れない。例えば、変形応力を低下させる陽イオン添加であっても破断延性は増大せず、多くの場合、破断延性は無添加材よりも減少した。すなわち、このような場合の変形応力と破断延性の関係は、ひずみ速度に依存し、高ひずみ速度での添加効果は低ひずみ速度下のそれから逆転する場合がある。2.上記のような逆転が認められたドープ材におけるき裂発生を解析の結果、いずれも、ミクロンオーダーの粒界損傷(キャビティ、ポア)の連結によって生じることが明らかになった。また今年度の検討範囲では、ドーピングは高ひずみ速度下でのキャビティ発生の速度に強く影響を与え、これによって上記のような結果をもたらすと結論された。また、粒界ポアの発生・消滅に関連して拡散・粒界すべり機構による理論解析を行った。本年度は、3モルY2O3安定型ZrO2(Y-TZP)に弟2相としてSiO2ないしスピネルを分散させ、高速超塑性変形における引張破断ひずみや変形の下限界温度に対してこれらの第2相分散が及ぼす効果を、粒界損傷の発生成長・合体に着目して検討した。前年度の検討により、高ひずみ速度下では、超塑性変形自体の可否や変形の持続性が焼結材中の微小な粒界欠陥に強く依存すること、したがってドープ効果の検討には純3Y-TZPとドープ材の微小粒界欠陥をほぼ同レベルで低減させることが必要なこと、さらにその手法として常圧2段焼結が有効なことが見出された。これより、本研究でも2段焼結法によって粒形と焼結密度(≧99.0%)を制御し、分散相の量比を変化させて検討した結果、以下の知見を得た。(1)SiO2分散:Siの粒界偏析のみを生じた微量添加材ならびに626vol%のSiO2相分散材を検討した。>2E-3/sの高ひずみ速度におけるSi偏析およびSiO2分散の効果は、ひずみ速度が1E-4/sの通常超塑性域に関する既往知見とは異なり、SiO2分散によって破断延性が減少する場合、ほとんど変化しない場合、増大する場合の3通りがあり、この効果には速度や温度に対する強い依存性があることが明らかとなった。また、高応力が付加される変形条件(より低温ないし高ひずみ速度)では、SiO2相の分散は破断過程を促進することが見出された。(2)スピネル分散:反応焼結法によってMgO・Al2O3系スピネルを微細粒3Y-TZP中に生成・分散させた材料を対象とした。その結果、本担当者等や他の既往研究未検討であった1500°C以下の温度域では、この粒子分散が粒界損傷の発生を促進することが見出された。また、破断は粒界損傷の発生ー成長ーき裂化で起こり、そのき裂化の条件は延性材料中のボイド合体モデルで説明できることが分かった。本年度は、Y2O3安定型ZrO2(3Y-TZP)に第2・3相を複合化した材料とSiO2を微量ドープした材料について、破断過程への影響を検討した。後者は、既往知見とは異なり、SiO2分散により破断延性が減少する場合が前年度研究で認められたためで、Siの粒界偏析を分離して検討することを目的とした。(1)複合材料:体積比がほぼ等しいMgO・Al2O3系スピネル、MgO、3Y-TZPの3相複合材料を対象とした。

14001500°Cでの変形挙動と変形定数は、30vol% MgAl2O3分散3Y-TZPに近く、破断は粒界損傷の発生ー成長ーき裂生成で起こり、き裂化の条件は無添加材や粒子分散材と同じく、塑性体中でのキャビティ合体モデルで説明できることが分かった。また、本研究の相構成と組織では、14001500°Cで高速超塑性(≧1E-2/s)は得られないが、1E-3/sでは超塑性の促進効果が認められた。(2)Siの粒界偏析とSiO2分散:Siの粒界偏析は14501500°Cにおいて、通常(1E-4/s)中ひずみ速度(1E-3/s)下での超塑性伸びを増大させるが、高ひずみ速度(≧1E-2/s)では、無添加材と比較した変形応力は低下せず、破断伸びをむしろ減少させることが分かった。このようなひずみ速度依存性は、SiO2相分散を生じる多量添加材(前年度検討)と共通することから、Siの粒界偏析に起因すると考えられた。(3)高速超塑性破断:本研究では、微量ドープ材、粒子分散材、複合化材のそれぞれで、ひずみ速度が1E-41E-3/sと≧1E-2/sとでは効果が異なることが認められた。最終破断を招く微視き裂形成が、相構成・組織・ひずみ速度によらず、粒界キャビティの合体によること、またキャビティ成長は塑性機構によることから、上記のような効果の相異はキャビティの発生挙動の相異に起因すると結論された。正方晶ZrO2を基質とするドープ材、複合材および無添加材を対象に、高速超塑性変形に伴う粒界損傷挙動と引張破断との関係を検討した。その結果、組成・組織やひずみ速度の相異によらず、変形中に粒損傷が生成・成長・合体し、微視き裂形成することで破断に至ることを確認した。また、組成・組織制御の効果がひずみ速度に強く依存して変化することが分かった。すなわち、1E-41E-3 /s域では通常超塑性を促進するような組成・組織制御が、1E-2 /s以上の高速度域では破断延性を低下させることが見出された。この変化は、この組成・組織制御が損傷発生に対して強いひずみ速度依存性をもたらすためと結論された。高純度の3Y-TZPに第2相を分散させた系を高ひずみ速度域(ひずみ速度2E-35E-2/s)で検討の結果、通常超塑性(ひずみ速度が1E-4/s)に関する既往研究で得られているものとは明らかに異なる挙動が見出された。既存知見からの予測とは別の新知見を得ており、研究進展は順調と考えられる。材料工学1.当初計画に従って、組成制御した分散粒子ならびに第3相までを含む複合系を対象として検討を進める。2.純3Y-TZP、ドープ材、粒子分散の各形と比べて、左記各系の要素を重畳して持たせた複合系(弟3相分散系)の特徴を明らかにしていけるものと考えられる。1.当初目標とした陽イオンの添加を1E-2/sの高ひずみ速度で検討し、通常超塑性(低ひずみ速度)で明らかにされている効果とは異なる傾向を見いだした。2.このような高ひずみ速度域での添加効果は、破断過程の遷移によるものではなく、通常超塑性と同じ過程の一部の加速によることを見出した。3.以上は既存研究の外挿的予測とは異なった新しい知見であり、研究進展は順調と考えられる。当該分は、高温超塑性試験で顕著な酸化・変形損耗を受けるSiC製治具(下部接続治具136千円および試料掴み部一対200千円)の更新に充当の予定であった。しかし変形・損耗の程度が使用可能な程度に留まったことから、年度内の更新を見送り、当該額を生じた。1.当初計画に従って、粒子分散系および複合系を順次対象として検討を進める。2.高ひずみ速度下での変形応力、破断ひずみ量、粒界損傷過程、破断挙動にたいする分散・複合化の効果を明らかにしていけるものと考えられる。前年度に見送ったSiC製治具の更新に用いる。もし左記治具の一部が継続使用に耐えられる場合はそのまま使用し、差し引き分を超塑性試験片の追加加工に充当する。
「アヴァンギャルド・ミュゼオロジー」の歴史とその現代性の考察

「アヴァンギャルド・ミュゼオロジー」とは、20世紀初頭のロシアの芸術文化制度をめぐる多様な想像力の総称である。本研究はこの言葉をキーワードに、ロシアの歴史的アヴァンギャルドを美術館とコレクション、作品展示等の芸術文化教育の普及活動の観点から再考し、その意義や「現代性」を明らかにする。まず、十月革命後の前衛芸術作品コレクションの成立過程を考察する。さらに、1927年日本で開催された展覧会を国際的なキュレーションの例として検討し、展覧会を通じた日本との文化交流の調査や米露の比較研究も行なう。最終的に、これら事例研究を積み重ね、「アヴァンギャルド・ミュゼオロジー」の基盤的理論の構築を目指す。
人工神経回路網を用いた電気刺激による多自由度運動制御

脊髄損傷者等の運動機能を再建できる、「機能的電気刺激」と呼ばれる生体情報工学的手法がある。本研究では、その刺激データの生成法として、多自由度運動が可能な関節の、人工神経回路網を用いた制御について、検討を加えた。実験は、前腕の2筋に電気刺激を加え、手関節の2自由度の運動を生じさせた。まず、実際の生体で測定された応答に基づいて、筋骨格系の逆モデルを人工神経回路網に学習させた。そして、この逆モデルから、刺激データを生成し、生体の筋に加えて、生じた関節角度を評価した。その結果、目標関節角度に概ね一致する角度が得られたことから、「人工神経回路網を用いた電気刺激による多自由度運動制御」の手法の実現可能性が確認された。また、3筋の刺激による2自由度運動制御について、コンピュータシミュレーションによる評価を行った。この場合、運動の自由素に比べて、刺激する筋数が多いために、運動学的冗長性が存在することから、逆モデルを人工神経回路網で実現するのは容易ではない。そこで、適切な拘束条件を設定し、冗長性を解消した上で、逆モデルを作成した。そして、前述の実験と同様の手順でシミュレーションした結果、運動学的冗長性を有する場合でも、本法が適用可能であることを確認した。一般の運動制御では、運動学的冗長性は常に存在するので、本研究の結果は、非常に重要なものであると考える。神経筋骨格系の挙動は複雑であるために、従来の刺激データ生成は解析的でなく、試行錯誤的に行われることが多かった。本研究のように人工神経回路網を用いて生体の特性を模倣すれば、比較的容易に刺激データを生成することが可能になるものと思われ、験者・被験者双方の負担の軽減につながるであろう。そして、その結果として、より多数の障害者に、機能的電気刺激による動作再建の機会を与えることが出来るようになるであろう。
高気圧(1気圧以上)中でのフリーラジカルの輸送過程とその機能材料創製への応用

1気圧の雰囲気の中で、マイクロ波電力(2.45GHz, 1kW)を用いて、ヘリウム、酸素および窒素プラズマを、同じcavity(Okamoto cavity)で生成することに世界で初めて成功した。このとき発生するこれらのラジカル(He*587.6nm,0*777.6mm,N*674.4nmなど)はじめ励起温度(Texc)や回転温度(Trot)、さらに電子密度(ne)のマイクロ波電力(W)などの空間分布依存性を明らかにした。これらのプラズマの生成には、岡本が研究開発したOkamoto Cavity(Anal. Sci., 7(1991)283)を一部変更して、まず安定に動作する領域を明らかにした。次に、これらラジカルの強度を発光強度から、プラズマのTexcをFeの原子線の発光強度のボルツマンプロットから、さらにneをSahaの式をベースにFeの原子線とイオン線の強度比から得た。マイクロ波電力W=1kWでヘリウムプラズマを安定に生成するためには、ガス流量として約25l/min必要で、このとき、のTexc(Fe)=5500k,ne=10^<13>-10^<14>/cm^3が得られた。また、窒素プラズマでは、Texc(Fe)=5400K,Trot=5000Kが得られた。さらに、ラジカル(He*587.6nm,0*777.6nm,N*674.4nmなど)の種類と密度および空間分布は、マイクロ波電力やガス流量などにより、かなり選択的に制御できることが明らかになった。今後は予算と時間の関係で出来なかったこれらプラズマ中のラジカルの輸送過程を明らかにすると共に、これらプラズマとシランガスなどを反応させて、機能性(多結晶)薄膜などの創製を検討し、大気圧ラズマの新しい応用を拓く予定である。
がん免疫回避に関わるマクロファージの機能解明とその制御法の確立

マクロファージは局在する組織で多様化する特徴を持つ。腫瘍組織では増殖や転移、腫瘍免疫回避に働くと考えられている。これまでに葉酸受容体β(FRβ)は、悪性度の高い脳腫瘍に局在するマクロファージで高発現する事を報告してきた。本研究では、抗がん免疫(ワクチン等)が生じ難い動物モデル(F98細胞移植ラットモデル)に抗FRβ抗体トキシンを投与し、FRβマクロファージ除去によるワクチン増強効果を検討した。その結果、抗体トキシンによる免疫原性はワクチン効果の減弱化に関与する可能性が示唆された。この問題を解決するために新たに抗体トキシンを設計・作製し、動物モデルで有効性(免疫原性)の検討を行った。マクロファージの選択的除去によるがん免疫に対する影響【方法】1ラットグリオーマF98をFischerラット(成年:3ヶ月齢、老年:24ヶ月齢)に皮下免疫した。免疫は一週間間隔で合計4回行った。免疫終了後、同細胞を脳または皮下に移植し、以下の条件で治療実験を開始した。1イムノトキシン(治療群)あるいは陰性対照タンパクを移植7日から3日間隔で投与し、体重を経日的に測定すると共に採血を5日間隔で行った。移植10と20日後に脾臓と移植組織を採取した。2脾臓からリンパ球を採取してグリオーマ細胞と共培養を行い、細胞障害活性、抗体特異的なリンパ球の増強と抗体依存的な細胞傷害能を測定した。【結果】1成年、老年群ともに抗体特異的なリンパ球の増加と細胞傷害は、免疫処置群で増加傾向にあった。2免疫処置群にイムノトキシンを投与することにより、抗体特異的なリンパ球の増加が確認されたが、老年群では有意差が生じなかった。3リンパ球の増強と抗体依存的な細胞障害能を成年群と老年群で比較したところ、有意に成年群のほうが高値を示した。4イムノトキシン投与後における抗イムノトキシン抗体の出現「免疫原性」については、成年群において有意に上昇したのに対し、老年群では各個体ごとに差が見られた。5老年群のうち、免疫原性が生じた個体におけるリンパ球の増強と細胞障害能について検討したところ、傾向は確認されたが有意差は無かった。(現在、老年群に関しては個体数を増やして検討中である)6がん細胞とマクロファージの共培養によってがんの増殖とマクロファージの分化が観察された。【考察】葉酸受容体β発現マクロファージは、抗腫瘍免疫に関与する事が示唆されると共に、このマクロファージの選択的な除去が神経膠腫の治療に有効である事が示唆された。一方、長期間の連続投与に耐えるイムノトキシンの開発が今後の課題として残された。【目的】前年度に続きラットグリオーマのワクチンモデルにイムノトキシンを投与して葉酸受容体β発現マクロファージの選択除去に伴うがん免疫の改善とがん増殖の抑制効果を検討すると共に、免疫原性(連続あるいは長期投与による抗イムノトキシン抗体の出現)を考慮に入れたイムノトキシンを作製し検証することを目的とした。【方法】1凍結/融解処理したF98細胞を抗原としてFischerラット(成年:3-5ヶ月齢、老年:20-24ヶ月齢)に7日間隔で4回免疫後、同細胞を皮下あるいは脳に移植し、腫瘍体積(皮下移植)と致死率(脳移植)を経日的に測定した。イムノトキシン投与は免疫時あるいはF98移植後に行った。2低免疫原性イムノトキシンを2種類作製し(Onda Mらの報告、Proc Natl Acad Sci USA 108:5742-7とwebベースのエピトープ領域予測プログラム、IEDB, Discotopeで設計)、免疫原性の評価(FischerラットおよびBalb/cマウスにて投与し、血清中のイムノトキシンに対する抗体価の測定)を行った。【結果】1イムノトキシンの免疫時ならびに免疫終了後における全身投与は、成年と老年共に有意なワクチン増強効果が見られなかったが、皮下移植後の局所投与により、成年群においてワクチン増強効果が確認された。2成年群および老年群において抗イムノトキシン抗体が確認された。3新たに作製した2種類のイムノトキシンは従前のイムノトキシンに比べて低免疫原性を示した。4ワクチン処理後の皮下移植モデルに新たに作製したイムノトキシンを全身投与したところ、成年群において有意な腫瘍増殖の抑制が確認された。【考察】イムノトキシンは低免疫原性タイプを用いることにより、がんワクチンの増強が期待される一方、老年個体については更なる検討(薬剤や放射線処理との併用)を要すことが今後の課題として残された。【背景・目的】

がんの間質に局在する腫瘍関連マクロファージ(Tumor associatedmacrophages,TAMs)は、がんの増殖のみならず、がん免疫の抑制にも関与する事が指摘されることから、TAMsの選択的除去はがん治療に有効であることが推察される。本研究ではTAMsのマーカー候補分子である葉酸受容体β(FRβ)を標的としたイムノトキシンを作製し、動物モデル(ラットおよびマウス)にてがん免疫の増強を伴ったがん増殖の抑制効果を検討する事を目的とした。【結果】FRβ発現TAMs選択的除去に用いるイムノトキシンの作製:抗マウスFRβおよび抗ラットFRβイムノトキシンを大腸菌発現系から精製を行った。精製終了後、FRβ強制発現細胞を用いて増殖阻害活性をフローサイトメーターにて検討した。その結果、抗マウスおよび抗ラットイムノトキシンが示す50%増殖阻害濃度は、それぞれ10ng/mL、12.5ng/mLであった。イムノトキシンのワクチンモデルにおけるがん増殖抑制効果の検討(マウスモデル):ワクチン用細胞はマウスメラノーマ細胞(B16F10)に20Gyの放射線処理を行って作製し、C57BL6マウスの腹腔に投与した。ワクチン処理後、放射線未処理の同細胞を皮下に移植し、さらに移植4日後から4日間隔でイムノトキシン、コントロールタンパクを投与した。皮下移植後の致死率と体重を経日的に計測した。その結果、イムノトキシン群はコントロールタンパク質群に比して有意にがんの増殖を抑制した。現在、ラット神経膠腫F98細胞を用いた移植モデルならびにワクチンモデルを作製し、効果を検討中であると同時に、FRβ発現TAMsの機能解析を行っている。【概況】前年度から引き続き、グリオーマ移植における移植細胞とがん細胞の共培養に加え、ワクチンに対する効果を検討した。その結果、当初の計画に加えて以下の3点を新たに見出した。1老年個体ではリンパ球ならびにTAMsのグリオーマに対する感受性が低減化した。2マクロファージとがん細胞の共培養により、がん細胞の増殖に伴うマクロファージの分化が見られることから、がんとマクロファージの連関が密接であることが予測される。なお、これらはイムノトキシンによってブロックされる。3イムノトキシンの免疫原性は、抗がん免疫系にも影響を与える可能性がある。【各項目における達成度】1マクロファージ選択除去における抗体関連融合体(イムノトキシン)作製:「おおむね順調に発展しているが、改良する事により大きな進展が見込まれる。」現在用いている遺伝子改変型のイムノトキシンは、さらに改良を施すことにより(今後の推進方策1において後述)、従前に比べて大きな進展が見込まれる。2トランスクリプトーム、サイトカインアレイ解析:おおむね順調に進展しているものの、ヒト組織のトランスクリプトーム解析の遅れが目立つ。3イムノトキシンのがん移植モデルにおける効果:「おおむね順調に発展している」が、老齢個体の数がまだ要求量に達していない。4共培養における細胞傷害活性、サイトカインアレイ、リンパ球増殖能:「おおむね順調に発展している」特に腹腔内のマクロファージの共培養系にて目的とする結果を得ることが可能な事が判明したことから、今後は大きく進展する事が期待できる。5他モデルによる再現性の検討(他がん種含):「当初の計画以上に進展している」
健康戦略の為のデータマイニングを用いたリスク削減手法の開発

我が国の疾病構造が変化し、目標設定型健康施策(健康日本21や健康増進法)が導入され、二次予防のスクーニングからリスク削減手法の開発が期待されている。リスク削除の開発には、早期健康異常の検出、時系列評価が必要であり、従来のリスク分析では限界があった。本研究では、データマイニングによる非線形モデルを用いて、健康施策戦略のための削減モデルの開発を行うものである。モデルの整合性と遺伝的アルゴリムや免疫アルゴリズムの導入について検討を行った。対象としたデータベースは、ICU内獲得感染症に対する疫学モデルについて、従来の比例ハザードモデル、ニューラルネットワークによるaggregate single point modelとmultiple point modelの比較を行い、3法の精度をROC曲線のarea under curveとclassification accuracyを使用して評価した。モデルの予測精度は、multiple point model,比例ハザード、aggregate single point modelの順であり、死亡例に比べ生存例でのclassification accurayが高かった。健康戦略のモデル開発には、非線形関係を解消するニューラルネットワークを組み合わせたaggregate modelがより適合しやすいこと、また学習データでは疫学的頻度を考慮してデータ厚生を行うことが必要と考えられた。また、Harellらのconcordance indexを使用してARCやclassification accurayと同様の傾向を認めたが、有意差の検定について今後検討が必要と認めた。公衆衛生学における近年の課題として、生活習慣病のリスクアセスメントを行い、予防医学活動を行うことが求められている。生活習慣病のリスクアセスメントには観察期間が長期にわたるために時間的に説明変数が変動することが問題とされると共に、データ間の関係が複雑であり、従来の統計モデルでは十分に解析できない問題が指摘されている。本研究では、データマイニングの持つ非線形での解析機能と獲得された知識の明示化について検討を行うことを目的としている。目標として、高血圧、糖尿病、Multiple risk factor syndromeの発症並びに管理モデルを構築することにある。本年度は、主任研究者ならびに分担研究者が取り組んだ過去の研究成果を持ち寄るとともに、過去のデータマイニングの医学応用を評価した。モデル構築のストラテジーを検討したとともに、既存データベースからコホート分析のために経時的リスクアセスメント解析用を作成した。このデータセットを使用して、従来の統計手法として、ロジスティック分析、比例ハザードモデルによる予備解析を実施した。この解析では初期値としての説明変数以外に変数の経時的な変化を考慮したモデルの適合度の検討が必要であった。次にデータマイニングの非線形モデルとして、neural-networkを応用したモデルを検討した。統計モデルに比較して非線形モデルの適合度は増加するものの、獲得された知識を明示化するのに工夫が必要であった。Neural-networkの結合係数解釈への遺伝的アルゴリズムの応用が課題とされた。現在の健康課題として重要な生活習慣病や新興再興感染症に対する対策を立てる上で、疾病モデルの構築は重要な課題である。これらの疾患モデルは、単一リスクではなく、複合リスクが発症に関与しており、また複合リスクが独立に関与せず、多重化して関与しており従来からの線形多変量解析モデルで説明し得ないことが昨年までの成果で明らかにされている。本年度は、医学領域に応用可能なデータマイニングの手法について特性や解析結果についてレビューを行った。複合リスクの候補とされる変数を用いて、前処理として群別に処理することが有用な手段として考えられた。この場合の群処理を統計学的指標により、客観的に処理できるか否かについては今後の健康課題と考える。実データとして、ICUにおける耐性菌感染症の予後予測データベースを用いて、neural networkと従来の比例ハザードモデルとの比較検討を行った。比例ハザードモデルは、発症までの時間を考慮した多変量生命表分析であり、ニューラルネットワークが生命表分析のモデルを再現するように複合neuralnetworkのモデルを検討した。今回は、networkの出力層の1セルを予後指標(生死の2値)、もう一つのセルでは予後発生までの時間を用いて、学習して知識獲得を行った。両モデルの比較に際して、比較可能な指標を開発した。neural networkでは、直接観察期間と予後を計算できることから、比例ハザードモデルから期間毎の発症率から累積発症率、生存率を求めて比較検討をした。

neural networkの生存分析への応用に関しては、(1)単一時点の予後予測、(2)期間毎にneural networkを連続して予後予測する方法などが今後検討すべきモデルであることが理解された。知識工学的知識獲得と統計学的モデルの特性を比較したところ、事象の生起確率が10%未満の場合には、neural networkによる知識獲得には同一の入力変数で出力信号の学習に限界があった。我が国の疾病構造が変化し、目標設定型健康施策(健康日本21や健康増進法)が導入され、二次予防のスクリーニングからリスク削減手法の開発が期待されている。リスク削減モデルの開発には、早期健康異常の検出、時系列評価が必要であり、従来のリスク分析では限界があった。本研究では、データマイニングによる非線形モデルを用いて、健康施策戦略のための削減モデルの開発を行うものである。モデルの整合性と遺伝的アルゴリムや免疫アルゴリズムの導入について検討を行った。対象としたデータベースは、ICU内獲得感染症に対する疫学モデルについて、従来の比例ハザードモデル、ニューラルネットワークによるaggregate single point modelとmultiple point modelの比較を行い、3法の精度をROC曲線のarea under curveとclassification accuracyを使用して評価した。モデルの予測精度は、multiple point model,比例ハザード、aggregate single point modelの順であり、死亡例に比べ生存例でのclassification accuracyが高かった。健康戦略のモデル開発には、非線形関係を解消するニューラルネットワークを組み合わせたaggregate modelがより適合しやすいこと、また学習データでは疫学的頻度を考慮してデータ厚生を行うことが重要と考えられた。また、Harellらのconcordance indexを使用してARCやclassification accurayと同様の傾向を認めたが、有意差の検定について今後検討が必要と認めた。
ピロリ菌病原因子CagAの宿主細胞内新規結合ホスファターゼの解析

胃がん発症に深く関わるピロリ菌は、病原因子CagAを胃上皮細胞に直接注入して細胞の機能を攪乱する。私たちはこれまでに、CagAが胃上皮細胞内で結合する新規脱リン酸化酵素を見出した。この酵素は様々な細胞の機能制御に関わることから、CagAはこの酵素活性を変化させることにより細胞機能に異常をもたらす可能性が考えられた。そこで本研究では、CagAとこの酵素の結合がもたらす細胞への影響を明らかにして、CagAによる胃発がんメカニズムの解明を目指す。
TGF-βレセプターによるシグナル伝達機構の研究

1. β型トランスフォーミング増殖因子(TGF-β)のII型レセプターによるI型レセプターの活性化TGF-βはまずII型レセプターに結合し、この結果I型レセプターをリン酸化して活性化するが、そのさいI型レセプターのGSドメインとよばれる構造が重要であることがこれまでに知られている。今回我々は、I型レセプターの膜貫通領域とGSドメインの間に位置する領域(以下、JM領域)のシグナル伝達における重要性を明らかにした。さらにII型レセプターとI型レセプターのリン酸化部位の同定を試み、II型レセプターでは膜貫通領域とキナーゼ活性領域の間に位置する領域とC末端領域が、またI型レセプターではJM領域とGS領域のセリンやスレオニンがリン酸化されることを確認した。今後はリン酸化によってどのようなシグナルが伝えられるかを明らかにする。我々は酵母を用いたtwo-hybrid法によってTGF-βI型レセプターの基質となるペプチドのクローニングを試みた。その結果FKBP12(免疫抑制剤であるFK506やラパマイシンの細胞内結合ペプチド)やfarnesyltransferase-αを見出した。さらに最近ショウジョウバエ由来のI型レセプターであるthick veinsやsaxophoneに結合するタンパク質の同定をtwo-hybrid法で試みた。その結果、FKBP-12の他、少なくとも3つの新しいタンパク質が結合することが明らかとなった。今後はこれらのタンパク質のシグナル伝達における役割、とくに増殖抑制やアポトーシスへの効果を検索する。
岩石の内部構造と切削粉塵に関する研究

岩石の内部構造と切削粉塵の関係を岩石学的および岩石力学的に明確にし、岩石が本来有している粉塵発生の潜在的な可能性を定量的に評価する方法を確立するために研究を行った。平成3、4年度において得られた研究結果を要約すれば次の通りである。1.岩石の内部構造、組織の把握三池夾炭層岩石の砂岩、砂質頁岩、その他の砂岩、花崗岩、安山岩、石灰石、大理石について偏光顕微鏡により内部構造を観察し、石英の含有量と粒子サイズを計測した。すべての岩石を統一的に取り扱うことは困難であるが、三池夾炭層岩石については、構成石英粒子の体積割合と強度は負の相関があることが明らかとなった。2.基本的な力学的特性値の把握および衝撃破砕試験による破砕性の検討一軸圧縮試験、圧裂引張試験などにより各岩石の基本的な力学的特性値を求めた。また、岩石の破砕性を表すものとして衝撃破砕試験を行い岩石衝撃硬度数(RIHN)と比エネルギの関係を明確にするとともに、RIHNをより簡単な方法で精度よく求める方法について種々検討し、1個の供試体でも十分にRIHNを求めることができることを確認した。このRIHNは岩石の穿孔性や切削性を的確に評価することが可能であることを明らかにした。3.潜在的岩石粉塵指数の検討岩石衝撃硬度数(RIHN)と各種の力学的特性値や岩石学的特性値との相関性を検討し、RIHNは強度特性値をはじめとして破砕に伴う発生粉塵の推定、評価に十分利用できる可能性があることを確認した。平成3年度における研究結果を要約すれば次のようである。1.岩石の衝撃破砕性の検討岩石の破砕性を表わすものとして衝撃破砕試験を行い、岩石衝撃硬度数を種々の試験条件下で求めた。これらの結果によれば、極めて単純な試験装置と試験方法で得られる岩石衝撃硬度数は、岩石の潜在的な発生粉塵量を表わすインデックスとして、また岩石の力学的特性を表わすインデックスとして十分利用できることが明らかとなった。2.破砕エネルギの検討衝撃破砕試験による結果にリッティンガ-の破砕理論を適用し、この理論が成り立つことを確認した。また、岩石衝撃硬度数は比エネルギと極めて強い正の相関があり、岩石の切削性や穿郷性を評価するインデックスとして利用でき、使用機器の選択や能率の予測にも適用できる可能性がある。3.岩石の内部構造と力学的特性の関係岩石破砕粒子の大きさや分布は発生粉塵の大きさや量に直接関連するものであり、構成鉱物粒子の大きさや割合に大きく依存し、また各種の力学的特性にも密接に関係している。すべての岩石に対して統一的な見解を示すことはむずかしいが、三池夾炭層砂岩については、構成石英粒子の体積割合と強度は負の相関があることが明らかとなった。平成4年度における研究結果を要約すれば次の通りである。1.岩石の内部構造、組織の把握三池夾炭層岩石の砂岩、砂質頁岩、その他の砂岩および花崗岩、安山岩について偏光顕微鏡により内部構造を観察し、石英の含有量と粒子サイズを計測した。すべての岩石を統一的に取り扱うことは困難である。

しかし、三池夾炭層岩石については、構成石英粒子の体積割合と強度はきわめて強い負の相関があることが明らかとなった。2.基本的な力学的特性値の把握および衝撃破砕試験による破砕性の検討一軸圧縮試験、圧裂引張試験などにより各岩石の基本的な力学的特性値を求めた。また、岩石の破砕性を表すものとして衝撃破砕試験を行い岩石衝撃硬度数(RIHN)と比エネルギの関係を明確にするとともに、RIHNをより簡単な方法で精度よく求める方法について検討し、1個の供試体でも十分にRIHNを求めることができることを明らかにした。3.潜在的岩石粉塵指数の検討岩石衝撃硬度数(RIHN)と各種の力学的特性値や岩石学的特性値との相関性を検討し、RIHNは強度特性値をはじめとして破砕に伴う発生粉塵の推定、評価に十分利用できる可能性があることを確認した。
抗腫瘍性グルカンの微細構造決定への合成化学的アプローチ

通常の部分あるいは加酢分解や酵素分解によって調製困難な抗腫瘍性グルカンの微細構造に相当するグルコオリゴ糖を,位置および立体選択的反応を用いることにより化学合成した.通常の部分あるいは加酢分解や酵素分解によって調製困難な抗腫瘍性グルカンの微細構造に相当するグルコオリゴ糖を,位置および立体選択的反応を用いることにより化学合成した.シゾフィラン(グルカンA)やリヘナンとよび穀類β-【D!=】-グルカン(グルカンB)などの抗腫瘍性グルカンは宿主を介した間接的作用により、宿主のガんに対する抵抗性を増強する。これらグルカンAとBの活性の相違は、その微細構造の差に起因するが、グルカンAとBの微細構造を反映するオリゴ糖を、通常の部分酸分解法あるいは酵素分解法により得ることは極めて困難である。本年度は分岐グルカンAと直鎖グルカンBの微細構造を反映するグルコ3および4糖を、2,4,6-tri-O-acetyl-3-O-allyl-α-【D!=】-glucopyranosylbromideをkey中間体に用い、ステップワイス法あるいはブロック法により、立体選択的に高収量で化学合成した。尚62年度は、(1→3)および(1→4)結合を交互に有する直鎖α-【D!=】-グルカン,ニゲランに関連した3糖とレンチナンの側鎖の微細構造をあらわすと考えられる7糖の合成を計画している。
プローブカー情報とヘリコプター情報の統合による大規模災害時道路情報把握システム

今年度は、手法全体に関する方針検討と、試作システム作成のための準備・検討を行った。特に、社会での応用の観点から、地元の市役所や消防局などの意見を踏まえ、試作システムを構築するために必要となる計算機環境(ハードウェア・ソフトウェア)と、ヘリコプター映像の特徴や問題点、さらに利用のために出力すべき情報や解析に費やせる時間などを詳細に検討した。ハードウェアとしては一般的な市販のパソコン、ソフトウェアとしても一般的な市販なものを利用することで、どこでも広く活用できるものを目指すこととした。次に、ヘリコプター映像とデジタル地図、および、プローブカー情報を統合する手法を検討した。ここでは、ヘリコプター映像として、ヘリコプターに設置されているカメラだけでなく、手持ちのカメラから撮影された斜め映像も解析対象とすることとした。そして、ヘリコプターの位置情報と映像情報に基づき、自動的に映像と地図、およびプローブ情報を位置合わせする手法を考案した。プローブ情報と地図は既存のソフトウェアで位置合わせすることとし、ヘリコプター映像と地図は、画像処理手法にもとづき位置合わせすることとした。特に斜め映像の場合、カメラの撮影角度やヘリコプターの飛行状況、および建物や道路の分布状況や高度の違いによる地表面の状況により、位置合わせの精度がかなり低下するため、地図との位置合わせに有用となるフレームを映像内から選択する手法を、画像内の明るさや色の特徴変化に基づいて行い、位置合わせの精度を向上させる手法を考案した。当初目標である、手法全体の方針検討と、試作システム作成のための準備は問題なく行えた。さらに、ヘリコプター映像やディジタル地図、およびプローブカー情報の統合処理手法も検討し、おおむね方針が定まった。特に、映像内で、地図との位置合わせに有用となるフレーム選択を、画像内の特徴情報に基づいて行い、位置合わせの精度を向上させる手法を考案して、斜め映像に対応することとした。上空映像やディジタル地図等の統合処理に関して、実データを用いた基礎実験と評価を行う。さらに、統合された情報から、災害による被災領域に関わる変動情報を、画像内の変動情報により抽出する手法を画像処理技法により考案し、プログラムを作成した上、実験・評価を行う予定である。(理由)システム構築において、特殊なソフトウェア等を購入しなくとも研究室ですでに所有しているソフトウェアで対応できたことと、情報収集をインターネット主体で行うことで、国内出張の費用が不要となったため。(使用計画)国内の学会等に頻繁に参加し、情報収集や成果の公表を積極的に行う予定である。
遺伝子導入マウスにおけるCD34陽性細胞を標的とした細胞同期調節遺伝子の発現

CD34は細胞表面に局在する糖蛋白質である。造血系では造血前駆細胞、幹細胞に特異的に発現していることが知られており、それらの細胞のマーカーとして利用されている。造血幹細胞は多分化能と自己保存能を合わせ持つ細胞で、生体の必要に応じて血液細胞を供給する。その生存・増殖調節は液性の増殖促進性因子(SCF,IL-3,IL-6など)と抑制性因子(TGF-βなど)、骨髄支持細胞の存在により制御されている。それらから受けるシグナルが造血幹細胞のなかでどのように統合されているかに関しては不明な点が多い。その理由として造血幹細胞の生体内での存在頻度が非常に低くin vitroでの実験が困難であることがあげられる。そこで本研究では(1)血液前駆細胞マーカーCD34遺伝子をマウス受精卵に導入し、個体内での組織特異的発現を再現する。(2)CD34発現調節領域を利用してbc1-2,CDK4cDNAをマウス骨髄前駆細胞で発現させ増殖特性の変化を観察することを目的とした。ヒトCD34遺伝子5′上流5kb,第7イントロンを含む3′下流4kbを発現調節領域として含むCD34cDNAをマウス受精卵にマイクロインジェクトした。17匹の仔マウスを得、そのうち2匹で導入遺伝子を検出した。これらよりF1マウスを得て、脳、胸腺、肺、心臓、肝臓、脾臓、腎臓、骨髄、精巣よりRNA,蛋白質を抽出して発現を検討した。通常のノザン法、ウェスタン法では導入遺伝子の発現を検出できなかった。しかしながら、1個体のマウスの骨髄細胞でFACSにより成熟マーカー陰性のフラクションでヒトCD34陽性細胞を検出した。現在他のマウスでの再現性につき検討中である。CD34-bc12遺伝子導入マウスは現在まで1系統得られているが、発現は確認されていない。平成7年度は、CD34遺伝子発現調節領域(D. Tenen et al. Blood 80: 3051-3059. 1992)がマウス個体内でも機能するか否かを確認するために以下の実験をおこなった。11kbの上記ゲノムDNAに0、9kbのヒトCD34cDNAを挿入したCD34ミニ遺伝子を構築した。この遺伝子をベクターより切り出し、抽出・精製し200-500コピー相当量をマウス受精卵前核に注入した。2回の実験より191個の受精卵が卵管内移植可能であった。この結果、24匹の仔マウスを得、尾よりDNAを抽出しサザンハイブリダイゼーション法により導入遺伝子の有無を確認したところ3匹でポジティブであった。現在までこれらの子孫をF1まで得ているが、導入遺伝子はメンデルの法則に従って伝達されることを確認した。これらF1マウスを用いて導入遺伝子の発現を検討した。脳、肺、心臓、胸腺、脾臓、肝臓、腎臓、大腸、卵巣あるいは精巣、骨髄の10臓器を採材しRNAと蛋白質を抽出した。ノザンハイブリダイゼーション法、イムノブロット、RT-PCR法により検討したが、発現は確認されなかった。CD34は造血幹細胞のマーカーであり、骨髄細胞の1%内外にしか発現していないことが知られているので、これらの方法では検出限界以下である可能性がある。今後は骨髄細胞を成熟細胞マーカー(CD3, B220, TER119, Grl, Mac1)で染色し、陰性の分画でヒトCD34の発現を検討する予定である。

造血系では造血前駆細胞、幹細胞に特異的に発現していることが知られており、それらの細胞のマーカーとして利用されている。造血幹細胞は多分化能と自己保存能を合わせ持つ細胞で、生体の必要に応じて血液細胞を供給する。その生存・増殖調節は液性の増殖促進性因子(SCF,IL-3,IL-6など)と抑制性因子(TGF-βなど)、骨髄支持細胞の存在により制御されている。それらから受けるシグナルが造血幹細胞のなかでどのように統合されているかに関しては不明な点が多い。その理由として造血幹細胞の生体内での存在頻度が非常に低くin vitroでの実験が困難であることがあげられる。そこで本研究では(1)血液前駆細胞マ-カCD34遺伝子をマウス受精卵に導入し、個体内での組織特異的発現を再現する。(2)CD34発現調節領域を利用してbcl-2,CDK4cDNAをマウス骨髄前駆細胞で発現させ増殖特性の変化を観察することを目的とした。ヒトCD34遺伝子5'上流5kb,第7イントロンを含む3'下流4kbを発現調節領域として含むCD34cDNAをマウス受精卵にマイクロインジェントした。17匹の仔マウスを得、そのうち2匹で導入遺伝子を検出した。これらよりF1マウスを得て、脳、胸腺、肺、心臓、肝臓、脾臓、腎臓、骨髄、精巣よりRNA、蛋白質を抽出して発現を検討した。通常のノザン法、ウェスタン法では導入遺伝子の発現を検出できなかった。しかしながら、1個体のマウスの骨髄細胞でFACSにより成熟マーカー陰性のフラクションでヒトCD34陽性細胞を検出した。現在他のマウスでの再現性につき検討中である。CD34-bcl2遺伝子導入マウスは現在まで1系統得られているが、発現は確認されていない。