hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子欠損型炭素超活性種の創成と有機合成への展開

天然ヌクレオシドの擬似化合物(非天然ヌクレオシド)がヌクレオシド系の抗ウイルス剤として開発されていることは良く知られている。その最も有効な手段として糖部の変換(非天然型の糖を用いる方法)が考えられる。昨年度、本重点領域研究で硫黄原子を有するチオリボース誘導体を糖部とする一連の4'-チオリボヌクレオシドの合成を試み、電解反応を駆使して4-チオリボースとして、テトラハイドロチオフェン誘導体と1,3-オキサチオラン誘導体の2種の合成に成功した。それぞれ、スルフィドの電解アセトキシ化を鍵反応として用いることによって初めて合成可能となった。本年度は、このようにして得たチオリボース誘導体を用いて、約20種の新しい4'-チオリボヌクレオシドを合成した。また、上記合成過程でα-アセトキシスルフィドにBF_3・OEt_2存在下、トリメチルシリルシアニドを作用させると、α-フェニルチオアルカンニトリルが収率良く得られることも明らかにし、この反応を用いることによって数種の新規4'-チオリボヌクレオシドの合成を可能とした。以上、本重点領域研究による新規電解反応の開発とその応用によって、抗ウイルス活性の期待できるヌクレオシドの合成を完成させることが出来た。現在、合成化合物の生物活性を、3ケ所の研究所で別個に試験中である。将来の新薬の開発に向けて何らかの知見が得られるものと思われる。また、ビニルスルフィドの電解酸化によってα-アセトキシケトンあるいはその等価体が得られることを見出した。スルフィドが極めて容易に得られる硫黄化合物であるから、このように電解反応を用いて、スルフィドを合成に有用な種々の官能基に変換できることは、電解反応の特異な反応性とその合成反応としての有用性を示すものである。
ティッシュエンジニアリングによる培養気管開発に関する研究

気管・喉頭の再建材料として臨床応用された組織再生型人工材料について、再建後の気道内腔面の上皮化促進を目的に細胞成分を付加した培養気管の開発に関する研究を行った。気管上皮細胞及び、気管由来線維芽細胞よりもcell sourceとして利用しやすい真皮由来線維芽細胞を用いて培養気管を作製した。ラットの気管・喉頭の欠損部を再建したところより早期に上皮の成熟、分化が得られた。本研究の目的である、気管再生において利用可能な自己由来のcell sourceの探索の一環として、ラット、ウサギから皮膚由来繊維芽細胞を採取する技術を確立した。SD系ラット、日本白色系ウサギを全身麻酔下に、気管、背部、頸部、足指の皮膚を採取し、組織片培養および継代培養を行った。その結果、気管、皮膚由来線維芽細胞を獲得できた。さらに線維芽細胞に人工気管に付加した移植片を作製する技術、ラット、ウサギの気管欠損モデルの作製技術、ラット、ウサギへの移植方法を確立した。得られた線維芽細胞を一定濃度でブタ由来I型コラーゲン溶液に混合し、自己再生型人工気管の表面にゲルとして重層した。自己再生型人工気管の形状に関して、ラットでは板状のものを、ウサギではウサギの気管径にあわせて新規に作製した筒状の人工気管を必要な大きさに切り取って使用した。全身麻酔下にラット、ウサギの前頸部を切開し気管を露出させた後、気管前壁を開窓した。移植片のコラーゲンゲルを重層した側を内腔面に向け欠損部に留置し気管再建とした。観察期間の後に気管を摘出し標本を作製し組織学的に評価したところ、気管由来線維芽細胞含有モデルでは、ラットにおいても、ウサギにおいても移植後2週間で成熟した再生気管上皮が観察されていた。細胞を含まないコントロールモデルとの比較では早期に気管上皮が再生したことが示され、線維芽細胞の上皮化促進効果が示唆される結果が得られた。(具体的内容)我々は既に臨床応用まで到達している組織再生誘導型人工材料に関し、再建後の人工材料内腔面の上皮化促進を目的に、人工材料に細胞成分を付加した新規培養気管の開発に取り組んできた。これまでは気管由来の線維芽細胞を人工材料に付加し、ラットやウサギを用いた移植実験にてその上皮化促進効果を確認した。一方で、気管由来の細胞の利用は臨床応用を考慮すべきと考えられ、cell sourceとして比較的多い細胞数を容易に採取できる真皮由来線維芽細胞を選択した。ラット真皮由来線維芽細胞を培養しI型コラーゲン溶液に一定濃度で混合し、組織再生誘導型人工材料に浸透させゲル化させ、線維芽細胞を付加した培養気管を作製した。さらに人工材料表面に気管上皮細胞を播種する形で線維芽細胞及び気管上皮細胞を付加した培養気管も再生した。全身麻酔下にラットの輪状甲状膜輪状軟骨輪状気管靱帯を腹側で開窓し、先に示した培養気管で再建した。人工材料のみで再建したモデルをコントロールとした。所定の観察期間の後に組織を摘出し、組織学的に観察したところ、1週後、2週後では培養気管で再建したモデルではコントロールに比べ、気管上皮の上皮分化が早期に得られており、血管新生などの粘膜下組織の再生もより進んでいた。真皮由来線維芽細胞が、気管の上皮化促進に寄与する可能性が示唆された。(意義・重要性)組織再生型人工材料に細胞成分を付加した新規培養気管の開発において、cell sourceとして利用しやすい真皮由来線維芽細胞の本研究への利用価値が確認出来たことは意義のあることであり、今後、自己真皮由来線維芽細胞を付加した新規培養気管の開発を進める上で重要なエビデンスと考えられた。
血液希釈低血圧麻酔併用時の臓器酸素分圧の測定に関する研究

笑気・酸素・セボフルレン麻酔下、雑種成犬を用い、6%ヒドロキシエチル・デンプン・生理食塩水(サリンヘス)による脱血量の1.5倍の血液希釈(20ml/kg脱血、30ml/kgサリンヘス投与)と、ニトロプルシドによる軽度低血圧麻酔(MAP=70mg)の併用を90分間行い、循環動態、呼吸、腎組織血流及び腎組織酸素分圧の測定を行ったところ、以下の結果が得られた。(1)心拍数は血液希釈後やや低下がみられたが低血圧中は有意な変化は認められなかった。(2)心係数は希釈後、低血圧中有意な上昇を示した。(3)PaO_2、PaCO_2は有意は変化を示さなかった。(4)腎組織血流は皮質、髄質とも希釈後有意な増加を示したが、低血圧は有意な変化を示さなかった。(5)腎組織酸素分圧は皮質、髄質ともに、希釈後有意に低下し、低血圧中その低下は持続した。希釈後と低血圧中との酸素分圧を比較したところ皮質血流は軽度の低下を示したが髄質血流は有意な変化を示さなかった。以上のことより組織PO_2の低下は希釈による影響が強いと思われ、ニトロプルシドによる低血圧麻酔の影響は少ないものと思われた。血中希釈併用・低血圧麻酔時の心筋の組織PO_2及び代謝機能に関する研究を行った。血液希釈は脱血量の1.5倍のサリンヘス(20ml脱血30mlサリンヘス投与)を用いて行い、低血圧はニトロプルシッド(以下SNP)を用い、コントロール値の70%を目標に90分間行った。心筋の組織PO_2は希釈後及び低血圧中は対称値に比較して有意な低下は示さなかったものの、PO_2電極の数値が経時的に変化するためバラツキが多く、心筋組織PO_2の正確な値が求められなかった。来年度はしたがって比較的数値のバラツキが少ない肝、腎の組織PO_2を測定する予定である。又、代謝面では低血圧90分で乳酸・ピルビン酸の値が上昇したがpH、BEは希釈後に比べて有意な変化を示さずシアン中毒の可能性は低いものと思われた。(3)PaO_2、PaCO_2は有意な変化を示さなかった。
C型慢性肝炎に対するインターフェロン療法の費用効果分析-日本とアメリカの診療方式の違いからみた比較-

C型慢性肝炎の自然経過をマルコフ過程によりモデル化し、インターフェロン療法と従来の治療法とを比較して生涯の医療経費と余命の予測値を求め、日米の比較を行った.対象は35才軽症C型慢性肝炎の患者である.モデルの構造:アメリカの診療方式に基づいて作成したモデル構造は日本の肝臓病専門医から見ても妥当と考えられ、有意な違いをみとめたのは遷移確率であった.効果分析:インターフェロン投与群および非投与群の平均期待余命は35.6年おおび33.1年であり、インターフェロン療法により2.5年の余命延長が期待された.費用分析:外来および入院の受診頻度、在院日数、直接医療費、等から年間医療費に換算してモデルに当てはめた.生涯医療費(割引率5%)は投与群と非投与群でそれぞれ218万円および161万円、一方、アメリカDRG償還額では\8545および\893であった.費用効果分析:費用対効果を治療によって余命を一年間延長させるのに必要な医療経費で捉えると、119万円/年つまり\5,537/年(120円/\.購買力平価1.8)相当であり、アメリカモデルの\l,223/年と比べて高額となった.費用対効果の明細:平均期待余命の内訳に日米差を認めなかった.一方、入院や外来の一回の医療費はアメリカと比べて安くとも生涯医療費になるとむしろ高額になった.生涯医療費の内訳は、日本では肝細胞癌に21%、アメリカでは肝移植に25%が費やされていたが、余命への寄与はわずかでしかなかった.インターフェロン療法には、日本では47%、アメリカでは30%が費やされていたが、費用対効果は優れていた.これらの研究結果により、外来受診頻度の多さは生涯医療費を押し上げる要因になることが明らかになり、入念な経過観察をすることの臨床的意義と患者の効用を明らかにする必要がある.C型慢性肝炎の自然経過をマルコフ過程によりモデル化し、インターフェロン療法と従来の治療法とを比較して生涯の医療経費と余命の予測値を求め、日米の比較を行った.対象は35才軽症C型慢性肝炎の患者である.モデルの構造:アメリカの診療方式に基づいて作成したモデル構造は日本の肝臓病専門医から見ても妥当と考えられ、有意な違いをみとめたのは遷移確率であった.効果分析:インターフェロン投与群および非投与群の平均期待余命は35.6年おおび33.1年であり、インターフェロン療法により2.5年の余命延長が期待された.費用分析:外来および入院の受診頻度、在院日数、直接医療費、等から年間医療費に換算してモデルに当てはめた.生涯医療費(割引率5%)は投与群と非投与群でそれぞれ218万円および161万円、一方、アメリカDRG償還額では\8545および\893であった.費用効果分析:費用対効果を治療によって余命を一年間延長させるのに必要な医療経費で捉えると、119万円/年つまり\5,537/年(120円/\.購買力平価1.8)相当であり、アメリカモデルの\l,223/年と比べて高額となった.費用対効果の明細:平均期待余命の内訳に日米差を認めなかった.一方、入院や外来の一回の医療費はアメリカと比べて安くとも生涯医療費になるとむしろ高額になった.生涯医療費の内訳は、日本では肝細胞癌に21%、アメリカでは肝移植に25%が費やされていたが、余命への寄与はわずかでしかなかった.インターフェロン療法には、日本では47%、アメリカでは30%が費やされていたが、費用対効果は優れていた.これらの研究結果により、外来受診頻度の多さは生涯医療費を押し上げる要因になることが明らかになり、入念な経過観察をすることの臨床的意義と患者の効用を明らかにする必要がある.C型慢性肝炎の自然経過をマルコフ過程によりモデル化し、インターフェロン療法と従来の治療法とを比較して生涯の医療経費と余命の予測値を求め、日米の比較を行った.コホートは35才非活動性C型慢性肝炎患者である.効果分析:アメリカの診療方式に基づいて作成したモデル構造は、日本の肝臓病専門医からみても妥当と考えられ、有意な違いを認めたのは遷移確率であった.インターフェロン投与群および非投与群の平均余命は35,6年および33.1年となり、インターフェロン療法によって2.5年、生活の質を調整すると3.2QALYsの余命延長が期待された.一方、アメリカモデルでは1.7年および3.8QALYsであった.費用分析:外来および入院の受診頻度、在院日数、医療費、等の違いを各病態の年間医療経費に換算してモデルに当てはめた.インターフェロン投与群および非投与群の生涯医療費(年問割引率5%)は、日本の保険償還額でみると218万円および161万円、米国フロリダ大学の直接医療費ては\5952および\5626、また米国DRG償還額では\8454および\8934となり、DRGではインターフェロンを投与する方が生涯医療費は少なくてすむ結果だった.費用効果分析:費用効果を治療によって患者の余命を一年間延長させるのに必要な医療経費でみると、119万円つまり\5,537(120円/\,購買力平価1.8)相当であり、米国モデルの\1,223と較ぺて高額となった.

結語:費用効果分析の結果を解釈するとき、効果部分の影響より費用推定値の影響が極めて大きく、外来受診頻度の高さが生涯医療費を押し上げる要因になることが推定された.C型慢性肝炎の発症から病期の進行や合併症の併発を経て最後には死にいたる自然経過を、Markov Modelを用いてコンピュータ上にモデル化し、インターフェロン療法が加えられたときの費用効果分析を行った.その際に、日本の診療方式に則って作成したモデルとアメリカのそれとを比較して、国情の違いからくる分析結果の解釈上の問題を明確にした.本研究では、インターフェロン療法の効果を肝機能障害の改善や肝炎ウイルスの除去という直接効果だけでなく、余命延長とQOL改善の視点から評価し、また、費用分析の結果はアメリカのDRG償還額および日本の診療報酬支払点数を用いて比較した.C型慢性肝炎の治療モデルは効果分析、つまり余命の予測にはそのまま日本とアメリカの診療方式に適用できた.そのとき、日米差が大きいと言われる肝癌への進行率や肝癌の死亡率は費用効果分析に影響はほとんどなかった.費用分析の結果では、35才の軽症C型慢性肝炎患者の生涯の臨床経過を考えたとき、入院や外来の一回の医療費はアメリカと比べて安くとも生涯医療費になるとむしろ高額になるという結果であった.これは山口大学病院における肝臓病専門班の診療方式の結果であり、これをもって日本の標準的診療とするわけにはいかないが、外来受診頻度の多さは生涯医療費を押し上げる要因になり、入念な経過観察をすることの臨床的意義と患者の効用を明らかにする必要がある.生涯医療費の内訳は、日本では肝細胞癌に21%、アメリカでは肝移植に25%が費やされていたが、余命への寄与はわずかでしかなかった.インターフェロン療法には、日本では47%、アメリカでは30%が費やされていたが、費用対効果は優れているということができる.
プロキモシンおよびペプシノーゲン産生細胞の個体発生学的および免疫細胞化学的研究

キモシンは哺乳仔牛の胃線で産生される強い凝乳作用を持つ主要な蛋白分解酵素である。この酵素は胃腺では前酵素・プロキモシン(PC)としてもう1つの胃の蛋白分解酵素であるペプシンの前酵素・ペプシノーゲン(PN)と主細胞や副細胞に共存するが、離乳と伴にPCは減少し、成牛ではPCは実質的に消失しPNのみが存在するようになることは、SwedenのAndrenら(1982)によって報告されている。しかし、これら2種の前酵素の個体発生上の出現時期および哺乳仔牛の胃腺の主細胞や副細胞におけるPCとPNの微細構造上の存在様式についてはいまだ解明されていない。そこで、これら2点を解明すべく、Andren博士より提供されたPCとPNに対する抗血清を用いて免疫組織・細胞化学的に検索した。頭尾長5cm牛胎児から出生後5日目の仔牛(計50例)までの胃腺を免疫組織化学的に検索した結果、PCは頭尾長10cm胎児(役70日胎齢)の原始胃小窩に初めて認められ、一方、PNは頭尾長35cm胎児(約140日胎齢)の胃腺底部で初めて認められた。以後、両者共に染色強度および分布域を拡大したが、全検索期間においてPNの染色強度と分布域はPCのそれらを上まわることはなかった。これら2種の前酵素の出現は、これまで報告された胃腺構成細胞の形態学的分化の時期(57ケ月胎齢)よりも非常に早く、細胞の機能的文化が形態学的文化よりも先行することを明らかにした。役1ケ月齢の仔牛(3例)の胃腺において、PCとPNの微細構造的局在様式を明らかにすべく顆粒サイズの異なる二種の全粒子を用いた電子顕微鏡レベルの免疫細胞化学的方法で検索した結果、PCとPNは同一の主細胞内で同一の分泌顆粒内に住み分けることなく全体に均一に局在することが判明した。さらに、副細胞では粘液顆粒中に偏在する高電子密度の芯にPCとPNが共存することも明らかになった。
光学的手法による静磁場中での浮遊メルト結晶化潜熱放出過程のその場観察

高温融体からのシリコン半導体単結晶育成プロセスでは、結晶化に伴い生じた潜熱の放出によって結晶の品質、形態が決定される。この結晶化潜熱は(1)放射、(2)メルト-結晶間の熱伝導、(3)雰囲気ガスへの熱伝導によって失われる。しかしメルトーガスへの熱伝導による熱損失は未だ定量化なされていない。これは融体からの輻射による熱輸送と雰囲気ガスへの熱伝導による熱輸送が区別できないことが原因のである。本研究ではこのガスへの熱放出過程を定量化することを、干渉計を用いて高温メルト近傍のガス温度・濃度を測定することで明らかにすることを目的としている。干渉計による融体からガスへの熱損失を定量的に評価するためには、融体からの幅射による熱損失も明らかにする必要がある。そこで真空中でモジュレーションカロリメトリーを行い、輻射を支配するシリコン融体の放射率測定を行った。次にガス中でもモジュレーションカロリメトリーを行い、ガス中での"見掛けの放射率"を測定レた。この放射率と見掛けの放射率との差がガスへの熱伝達にとなる。この測定の結果、輻射による熱伝達により失われる熱の約0.5倍のエネルギーがガスへの熱伝達によって失われることが分かった。干渉計を用いたその場観察によるガスへの熱伝達測定の定量化を試みたが、熱物性測定によって得られた熱損失量との比較の結果、干渉計による測定と一致しないことが分かった。これは、(1)対流が存在するため、融体周辺での定常的な温度場を仮定することができない。(2)干渉計測定による定量化ではその視野内で温度を規格化する点が必要であり、その精度によって値がずれるためである。今後、これら問題点を改良した測定を行う必要がある。この結晶化潜熱は(1)放射、(2)メルト・結晶間の熱伝導、(3)雰囲気ガスへの熱伝導によって失われる。しかしメルト-ガス界面におけるガス温度・濃度は未だに測定がなされていない。これは(1)雰囲気ガス流の状態が分からず、メルト周辺のガス温度・濃度の不均質性が評価できないことが原因の一つである。このガスへの潜熱放出過程を明らかにするために、本研究では干渉計を用いて高温メルト近傍のガス温度・濃度を測定することで、ガスへの熱放出過程を定量化することを目的としている。浮遊メルト結晶化潜熱放出過程における熱移動過程を定量的に評価するためには、ガス中への熱伝達を測定するだけではなく、融体内での熱の熱伝導および放射による熱伝達も明らかにする必要がある。そこで、干渉計による静磁場中での浮遊メルト結晶化潜熱放出過程のその場観察に先立ち、真空中での融体シリコンの熱物性測定(モジュレーションレーザーカロリメトリー)を行った。この熱物性測定法の信頼性を、リファレンスとしてすでに熱物性データのある固体白金の、熱容量、熱伝導率、半球全放射率の測定を行うことで明らかにした。その後、融体シリコンの定圧モル熱容量、熱伝導率および半球全放射率の測定を行った。固体白金についての研究成果はMeasurement ScienceTechnology,融体シリコンの研究成果はApplied Physics Letterに報告した。これらの研究成果を踏まえ、現在メルト-ガス界面での熱伝達により散逸する熱量をその場測定するための干渉計光学系を作成している。
線維芽細胞の差異におけるES細胞由来心筋シートの機能解析

多能性幹細胞由来の心筋シートは、各種線維芽細胞の共培養が必要不可欠であることを明らかにし、64電極を用いた細胞シートの細胞外活動電位から心臓線維芽細胞を用いた心筋シートでは、シート内の各領域で心筋細胞の収縮およびシート内活動電位の伝播が確認されましたが、成体マウス背部線維芽細胞を用いた心筋シートではシート内のある領域でしかシート内心筋細胞の収縮およびシート内活動電位は確認されませんでした。また、心筋シートを免疫蛍光染色し、心筋細胞、線維芽細胞の局在および心筋細胞数の評価を行ったところ、各種繊維芽細胞を用いたシート内での心筋細胞数に大きな差が得られ、心臓線維芽細胞を用いた心筋シートでは心筋細胞数が背部線維芽細胞を用いた心筋シートや線維芽細胞を含まない心筋シートよりも多いことが分かりました。またDay1とDay5でシート内の各種心筋細胞数や細胞分裂マーカーによる評価を行ったところ、心臓線維芽細胞を用いた心筋シートでは心筋細胞数がDay5で増加していたことから、心臓線維芽細胞にはES細胞由来心筋細胞の増殖効果があることが示唆されました。また心筋細胞増殖効果をもたらすタンパク質を、発現遺伝子・タンパク解析と中和抗体試験、リコンビナントタンパクの添加実験から明らかにしました。本研究成果を現在、英語論文に投稿中で、2013年9月にMolecular Cardiovascular Conference IIにてFeatured poster賞を受賞し、2013年4月に榊原記念研究助成金を受賞しました。(抄録なし)多能性幹細胞由来の心筋シートは、各種線維芽細胞の共培養が必要不可欠であることを明らかにし、64電極を用いた細胞シートの細胞外活動電位から心臓線維芽細胞を用いた心筋シートでは、シート内の各領域で心筋細胞の収縮およびシート内活動電位の伝播が確認されましたが、成体マウス背部線維芽細胞を用いた心筋シートではシート内のある領域でしかシート内心筋細胞の収縮およびシート内活動電位は確認されませんでした。(抄録なし)
メタ言語能力の発達過程の解明とそれに対応した言語教育システムの開発

本研究は、メタ言語能力の発達過程を文献調査と実験により解明し、メタ言語能力の発達過程に対応した言語教育システムを開発することを目的としたものである。1メタ言語能力の発達に関する調査結果を整理した。メタ言語能力の発達の形態が明確になり、その基盤にある認知能力の発達との関連についてもある程度の見通しを立てることができた。2小中高の教員の協力を得て、メタ言語能力の発達過程に対応した言語教育システムの開発した。3教員を対象としたワークショップ及び一般を対象とした講演会を開催した。4研究成果を論文及び一般向け論考として発表した。5本研究の成果を盛り込んだ書籍を2018年度中に出版予定である。本研究は、メタ言語能力の発達過程を文献調査と実験により解明し、その結果をもとに、メタ言語能力の発達過程に対応した言語教育プログラムを開発することを目的とするものである。さらに、研究成果の社会への還元を目的に、教員を対象としたワークショップおよび一般を対象とした講演を実施する。本年度は、(1)メタ言語能力の発達過程に関する文献調査と実験を行い、3歳児にメタ言語能力の萌芽が観察されることを確かめた。(2)メタ言語能力の発達過程に対応した言語教育システムの開発に着手した。この作業には、小中高の教員の協力を得ている。(3)教員を対象としたワークショップや一般を対象とした講演を実施した。さらに、研究成果の社会への還元を目的に、教員を対象としたワークショップおよび一般を対象とした講演会を定期的に実施する。これまでの主たる成果として、以下がある。1メタ言語能力の発達に関する文献調査と実験を行い、3歳児にメタ言語能力の萌芽が観察されること、4、5歳児にメタ言語能力の開花が観察されることを確かめた。2メタ言語能力の発達過程に対応した言語教育システムの開発を行っている。その作業には小中高の教員の協力を得ている。3国語教育と英語教育を言語教育として統合する必要性について検討を開始した。4教員を対象としたワークショップや一般を対象とした講演を実施した。5教員向けの論考を公刊した。文献調査、実験、論考の公刊、講演などの実施など、ほぼ予定どおり進展している。本研究は、メタ言語能力の発達過程を文献調査と実験により解明し、その結果をもとに、メタ言語能力の発達過程に対応した言語教育システムを開発することを目的とするものである。さらに、研究成果の社会への還元を目的に、教員を対象としたワークショップ及び一般を対象とした講演会を定期的に開催する。今年度の研究成果として、以下がある。1メタ言語能力の発達に関する文献調査と実験を行い、6歳児に文構造を対象としたメタ言語能力の萌芽があることを確かめた。2小中高の教員の協力を得て、メタ言語能力の発達過程に対応した言語教育システムの開発を継続した。3教員を対象としたワークショップ及び一般を対象とした講演会を定期的に開催した。4研究成果を論文及び一般向けエッセイとして発表した。文献調査、実験、講演会・ワークショップの開催、論考等の公刊など、すべてほぼ予定どおり進展している。また、本研究を遂行するためには小中高の教員との協働作業が不可欠であるので、かねてから研究上の交流がある教員の協力を仰ぐ。研究結果はできるだけ迅速に教室での実践に試用してもらい、その妥当性を確かめる。1メタ言語能力の発達に関する、これまでの調査結果を整理した。この結果、メタ言語能力の発達の形態が明確になり、その基盤にある認知能力の発達との関連についてもある程度の見通しを立てることができた。いずれも多くの参加者があり、充実した催しとなった。5本研究の成果を盛り込んだ書籍の出版準備を行った。2018年度中の出版を目指している。今年度は本研究の最終年度にあたるので、本研究の成果を引き継ぐ研究プロジェクトの構想を立てた。今後はメタ言語能力の発達を念頭に、学校英文法と学校国文法の連携を目指す研究を進めていく。文献調査、実験、講演などほぼすべて予定どおりに進展している。

当初の計画どおり、文献調査と実験の継続、および、成果の社会への還元を行う。当初の計画どおり、これまでの研究成果の整理と今後の課題の明確化、および、成果の社会への還元を継続する。認知科学計画どおり、文献調査と実験の継続、および、成果の社会への還元を行う。購入希望の研究図書が平成29年度以降の販売となったため。研究図書の購入
海馬錐体細胞における低酸素誘起過分極電位の発生機序:Kチャネルと細胞内情報伝達系

ラット大脳の矢状断スライスを作成し、海馬CA1錐体細胞を対象に、hypoxia誘起過分極電位の発生機序を細胞内記録によって検討した。Hypoxia誘起過分極電位はATP感受性K^+(K^+ATP)チャネル拮抗薬glybenclamide、tolbutamideによって用量依存性に抑制された。K^+(K^+ATP)チャネル活性薬diazoxide、nicorandilを潅流投与すると、入力抵抗の減少を伴う38mVの過分極電位が生じた。同一ニューロンで低酸素誘起過分極電位が発生することを確認した後、diazoxide、nicorandil投与下で膜電位をDC通電でコントロールレベルまで戻して低酸素を負荷すると、過分極電位の振幅は減少した。この減少はK^+ATPチャネル活性薬の前処置によって一部のチャネルがすでに開孔しているためと考えられる。しかしながら、高濃度tolbutamideで低酸素23分負荷にする過分極電位をほぼ完全に抑制しても、低酸素負荷を510分持続させると、大きな振幅をもつ過分極電位が発生した。従って、K^+ATPチャネルの関与に加えて他のK^+チャネル関与の可能性がある。高濃度および低濃度Ca液、BAPTA-AM、procaine、ryanodineによって抑制されたので、過分極電位の発生には細胞内Ca遊離が関与していると考えられた。過分極電位はcalmodulin(CaM)阻害薬W-7、trifluoperazine、CaMkinaseII阻害薬KN-62で抑制されたが、CaM依存性ミオシン軽鎖kinase阻害薬ML-7、A-kinase阻害薬H-89では有意な変化をきたさなかった。一方、C-kinase阻害薬H-7、staurosporineによっても抑制されたが、C-kinase活性薬SC-9、phorbolesterで増大した。以上の結果は、過分極電位発生にCaM kinase系とC-kinase系が関与することを示唆した。総括すると、低酸素負荷は細胞内のATP減少とCa^<2+>増加をきたし、前者はK^+ATPチャネルを活性化、後者はCaM kinase系とC-kinase系を活性化させ、過分極電位を発生させることが判明した。低酸素誘起過分極電位の発生機序1.閾膜電位レベル(-60mV付近)で低酸素負荷によって誘起された過分極電位の振幅は約10mV,過分極電位発生中の膜抵抗は負荷前のそれに比し約40%に減少した。2.ランプ液通電によるI-V曲線を解析した結果、低酸素負荷によって流れた正味外向き電流は脱分極側で外向き整流を示し、逆転電位は-85mV付近にあった。3.低酸素誘起過分極電位は高Ca液、低Ca液中で抑制された。4.低酸素誘起過分極電位は細胞内Caキレート薬であるBAPTA-AMで用量依存性に抑制され、細胞内Ca遊離抑制薬procaine、細胞内Ca枯渇薬ryanodineによっても抑制された。6.CaM kinaseII阻害薬KN-62は低酸素誘起過分極電位を抑制したが、CaM依存性ミオシン軽鎖kinase阻害薬ML-7、A-kinase阻害薬H-89は過分極電位に対して有意な変化を及ぼさなかった。

8.過分極電位発生中、細胞内Ca濃度(Fura-2AMで測定)は若干ながら上昇した。以上の実験結果から、低酸素負荷によって上昇した細胞内Ca濃度がさらにCa貯蔵部位からのCa動員を促し、Ca依存性protein kinaseのうちCaM kinaseIIとC-kinaseが活性化されてKチャネルを開孔することが明らかになった。海馬錐体細胞にはCa依存性K電流としてBKチャネル電流とSKチャネル電流があるが、前者はcharybdotoxin,TEAで、後者はapaminで特異的に抑制されるが(Castle et al,1989)、低酸素誘起過分極電位はこれらの薬剤で抑制されないことから(Higashi et al,1992)、前述の従来報告されている膜電位依存性K(Ca)電流とは異なるものと考えられる。低酸素誘起過分極電位がATR感受性K^+(K^+ATP)チャネルの活性化に起因するという報告が黒質細胞にあるので、海馬CAl錘体細胞で検討した。K^+ATPチャネル活性薬diazoxide(l mM)又はnicorandil(l mM)を潅流投与すると、入力抵抗の減少を伴う38mVの過分極電位が生じた。同一ニューロンで低酸素誘起過分極電位が発生することを確認した後、diazoxide, nicorandil投与下で膜電位をDC通電でコントロールレベルまで戻して低酸素を負荷すると、過分極電位の振幅はコントロールの62±9%,56±8%に減少した。この減少はK^+ATPチャネル活性薬の前処置によって一部のチャネルがすでに開孔しているためと考えられる。一方、K^+ATPチャネル活抗薬glybenclamide,tolbutamideを投与すると、膜電位、入力抵抗は有意な影響を受けなかったが、低酸素誘起過分極電位は用量依存性に抑制された。Glybenclamide(100μM),tolbutamide(100μM)前処置によって過分極電位振幅はコントロールの44±7%,36±6%に減少した。Tolbutamide(100μM)による抑制はnet outward currentをコントロールのそれと比較することによって確認した。膜電位-70mVで比較すると、tolbutamide下では39±8%に減少していた。これらの結果は低酸素誘起過分極電位がK^+ATPチャネルの活性化に起因することを示唆する。しかしながら、tolbutamide(200μM)で低酸素23分負荷による過分極電位をほぼ完全に抑制しても、低酸素負荷を510分持続させると、大きな振幅をもつ過分極電位が発生した。従って、低酸素負荷による過分極電位にK^+ATPチャネルが関与することは確かであるが、他のK^+ATPチャネル関与の可能性がある。昨年の報告で述べたように、過分極電位発生にCa^<2+>依存性K^+ATPチャネルの活性化も関与するが、このチャネルは従来の膜電位依存性K^+ATPチャネルではなくCalmodulin kinase II系が関与する。
金属金属系非晶質合金の構造とその結晶化過程の研究

本研究の目的は非晶質金属CuZrFe合金の構造特に電子構造をメスバウアー効果によってあきらかにすることであり、さらに熱的安定性との関連をも議論しようとするものである。試料はCu、Zr、Feをアーク熔解して、不活性ガス中での単ロール法によってつくった。Fe濃度のうすい試料についてはメスバウアー核^<57>Feを富化したものをつかった。1.Cu_<60>Zr_<40>あるいはCu_<59>Zr_<40>Fe_1についての結果:メスバウアースペクトルは大きく分裂したスぺクトルを示す。そしてこの形および各パラメーターはFeZr金属間化合物特にFeZr系非晶質合金とよく似ている。これからCuZr中でのFeにはZrが配位しているものと結論される。さらにCu_<60>Zr_<40>非晶質合金の性質はFe_<75>Zr_<25>とほぼ同様の電子構造であると結論できた。結晶化過程は熱分析をみるかぎり1段である。しかしメスバウアースペクトルの変化は少くとも2段階の変化を示した。結晶化前でもデバイ温度、四極子分裂、アイソマーシフトにわずかな変化がある。結晶化は773K30分の焼鈍でおきる。最も大きな変化は四極子分裂の減少である。すなわち結晶化によって非晶質合金の非対称性がすくなくなったことを示す。873K30分焼鈍ではさらに非対称性を失う。結晶化に伴ってアイソマーシフトはいくらか増加する。これはFeのd電子が増加していることを意味する。2.Cu_<60ー>xZr_<40>Fex(1≦x≦20)についての結果:熱的安定性はFe濃度増加とともに低下する。活性化エネルギーはCu_<60>Zr_<40>で5.8eV、Cu_<40>Zr_<40>Fe_<20>では3.9eVである。またFe濃度増加とともに非晶質は作製しにくくなった。デバイ温度は四極子分裂、アイソマーシフトはFe濃度増加とともに減少する。すなわちこれらは熱的安定性とも強く関連している。非晶質を安定化するためには(Cu、Fe)とZrのあいだに強い結合が必要であり、これにはd電子が必要とされる。Feが多くなるとd電子が不足し非晶質構造をこわしてしまうものと考えられる。
特別支援教育と教科教育の融合によるオモチャ・教材の開発に関する研究

重度運動機能障害児者のコミュニケーション支援用教材開発と適用研究を行なった。脊髄性筋萎縮症児では、PC入力を容易にするスイッチや入力状況自動記録ソフトにより、Yes-No反応が的確であること分かった。知的障害のある脳性マヒ成人では、画像使用のコミュニケーションカードが周囲との交流を促した。視覚聴覚二重障害児では、無線式スイッチ導入により周囲の応答が促進され、自傷行為減少に繋がった。コミュニケーションを媒介するシステムの開発・導入の有効性が示唆された。1.オモチャ・教材の開発について(1)SMA児2名:前年度までの萌芽研究の成果を踏まえ、運動機能に重い障害があっても操作可能なスイッチを作製し、ノートブック型コンピュータに「できマウスシステム」を介して接続した。コンピュータには、Yes-Noの2選択が可能な自作ソフトウエアをインストールしてある。スイッチ動作は2チャンネルとし、左右の指の動作による選択(ON)によるYes-Noと、スキャンによる選択(ON)によるYes-Noのいずれにも、ソフトウエア的に切り替えが可能である。1名の対象児では、基礎疾患の変動により十分な教育的支援ができず、選択場面への反応は不安定である。しかし、もう1名の対象児は、担当教員による日常的な教育的支援場面に、Yes-No選択場面とスイッチシステムを活用しており、組織的観察場面でも安定した反応が観察されるようになった。(2)病弱養護学校高等部に在籍する重度運動障害の生徒を対集に、インターネットを介してのソフトウエア開発の支援を開始する準備を行った。メール環境により、大学と入院先の病室を接続し、開発の前提になるメールによる情報交換が可能となった。2.領域融合のカリキュラムの検討について研究者村上が担当する特別支援教育領域の学生が、研究者水谷が所属する技術科教育領域の教員の指導のよりオモチャや木工製作を手がけ始めた。一方、水谷の担当する技術化教育領域の学生が、村上の障害児支援の研究フィールドの対象児の状況を観察し、スイッチ及びソフト開発を具体的に進めることができた。これら相互の学生指導の交流は、当該学生を対象としたインタビューによると学修・研究活動を促進した。1.オモチャ・教材の開発について(1)重度運動機能障害により明確に把握することが困難な意図的動作を客観的に把握することを試みた。その結果1名のSMA児で、観察上は、Yes/No反応が混乱しているように見える指の左右の動きは、YesとNoが別個の動作パターンを示すことをデジタル的に確認した。このことから当該対象児は(1)質問を的確に認識し意図的に反応していること、支援者は(2)連合運動の発生する身体状況を把握することで意図を客観的に把握できることの2点が、明らかとなった。この過程で、昨年度報告の左右の指動作による選択(ON)によるYes-No反応を表示するソフトウエアとデジタルVTRの同期的分析、上肢の位置の確保と指動作によるスイッチ操作を安定的に確保するセッティングシステムの開発、及びコンピュータ画像の提示に関わる市販品の適用、についても同時的に推し進めた。また、重度脳性マヒ者においては、研究協力者後藤がフリーソフトウェアを改良し対象者に適用して改変・作成したAAC(代替コミュニケーションシステム)により、日常会話場面での活用が活性化し確認できるボキャブラリーが飛躍的に増加した。(2)重度運動障害者を対象に、インターネットを介してのソフトウエア開発の支援を開始する準備を継続中である。メール環境により、大学と入院先の病室を接続し、日常的なメール交換が可能となった。しかし、ソフト開発に必要な学習的情報の交流には至っていない。2.領域融合カリキュラムモデルについて代表者村上と研究協力者菅井が、分担者水谷のバックアップを受け、公開講座、特別支援教育総合研究センター主催ワークショップにおいて、AACに活用する電子部品の作成内容を取り上げた。各自のスキルレベルにより作業内容の容易・困難はあるものの、特別支援教育を支える視点の拡大の必要性を認識できることが、参加者の意見・感想により明らかになった。1.オモチャ・教材の開発とコミュニケーションについて重度運動機能障害を示すSMA児において、昨年度解明された対象児固有の連合運動パターンについて関わる側に理解が浸透し、コミュニケーションがより確実なものとなった。日常会話程度であれば、Yes-No出力システムで可能となった。このコミュニケーション経過を分担者水谷の開発したソフトにより分析し、内容の正確さを確認した。対象児を担当する学校教員が、授業に当初開発したシステムを活用したスイッチを組み込み、市販の幼児・児童用PCソフトを利用している。これがさらに、対象児の出力システムとコミュニケーションの動機づけを高めていると考えられる。研究協力者後藤による重度脳性マヒ者の実践研究では、コミュニケーション支援ソフト等の活用により対象者とのコミュニケーションをより高度化することができた。ソフトに組み込まれている画像を活用し、感情表現レベルをひとつのモニター画面やパネルに段階的に表示する形式を作り「気持ちレベル」コミュニケーションを可能とした。

2.融合カリキュラムのモデルについて大学院、特に教職大学院(特別支援領域)の学生に電子回路工作の授業を分担者水谷および同協力者菅井と共に実施した。教員養成課程および特別支援教育特別専攻科の病弱・肢体不自由関連のカリキュラムに、研究の過程で作成した電子回路機器や実践を組み込むことができた。また、言語聴覚士養成機関のカリキュラムである「拡大代替コミュニケーション」「重複障害(盲・ろう等)」でも、電子回路等の使用体験を組み込むことができた。電子系に不慣れな特別支援領域関連や言語聴覚士養成機関の院生・学生には、子どもとの実践経過と機器等の両方示すことが必要であり、特に機器利用の以前の環境整備と対象児・者の動作および認知機能の評価とそれに基づく機器等の調整が重要であることを示すことの重要性が明らかとなった。
センサ・アクタ・ネットワークの実現化のための基礎研究

本研究ではWSNsの利用環境に合わせてトポロジー、無線伝搬モデル、ルーティング・プロトコルのトレドーオフ手法を提案した。観測範囲が広がるためモバイル・ノードとモバイル・シンクを提案した。複数のイベントの移動を考慮し、WSNsの性能評価を行った。また、イベント・ノードの移動パターンがBoids, Simple4 path, Randomとレギュラーを考慮してシミュレーション・システムを構築し、シミュレーションを行った。今年度の研究ではモバイルセンサーノードとモバイルイベントを考慮してセンサネットワークのシミュレーション・システムを拡張し、評価を行った。その結果、モバイルセンサーノードを用いた場合に、WSNsのネットワークの全体的のエネルギーの消費量が減少することを明らかにした。また、イベントの特殊の移動経路を考慮し、WSNsの性能評価も行った。TwoRayGround伝搬モデルとレギュラートポロジーを利用した場合、イベントの移動パターンとしてランダムに移動するよりBoidsモデルを利用したほうが、GoodputとRouting Efficiencyの値が高くなることを明らかにした。また、モバイルシンクを用いた場合に、WSNsのネットワークの全体的のエネルギーの消費量が減少することとGoodputの値が高くなることを明らかにした。本研究の成果として学術論文に10編(第一著者6編)、国際会議に22編(第一著者15編)となっている。観測範囲が広がるためモバイル・イベントとモバイル・シンクを提案した。また、センサネットワークのシミュレーション・システムに輻輳制御を導入し、データの向上を図った。今年度実環境に適用する無線伝搬モデル、トポロジーとルーティング・プロトコルを用いて、WSNsのパフォーマンスを評価するためにエネルギー使用量、Goodput, Routing Efficiencyなどを定量的評価した。また、WSNsのエネルギー消費量を減少するためモバイル・イベントとモバイル・シンクを提案し、シミュレーション・システムの実装と評価を行った。シミュレーションの結果によるWSNsの性能を高めることが確認した。本研究の研究成果として学術論文に8編(第一著者4編)、国際会議に14編(第一著者8編)となっている。本研究の成果をまとめた博士論文が受理され博士(工学)の学位を授与された。本研究では、センサ・ノードの電力が有限であるため、最長にセンサ・ノードのエネルギーを利用することの実現を目指した。利用環境に合わせる最適なセンサ・ネットワークのモデルを見つける方法としてトポロジ、無線伝搬モデル、ルーティングプロトコルのトレードオフ手法を提案した。これは、実際のセンサ・ネットワークのアプリケーションの設置をする際に不可欠な研究成果となる。
高齢2型糖尿病者での血糖変動と筋力・体組成の関連～レジスタンス運動の重要性～

超高齢社会を迎え、加齢に伴う内臓脂肪増加・メタボリックシンドローム予防だけでなく、筋肉量・筋力減少とそれに伴うロコモティブシンドローム(ロコモ)予防がより注目されつつある。高齢2型糖尿病者は、運動不足や食事の偏りによりロコモのハイリスク集団でもあり、同集団における筋肉の重要性を明らかにしたいと考えた。そこでまず糖尿病男性174名(65±11歳, BMI 25±4, A1c7.6±0.9%)と、非糖尿病男性174名(66±11歳, BMI 25±3, A1c5.4±0.2%)で、脂肪肝の指標である肝臓(L)・脾臓(S)CT値、内臓脂肪面積(VAT)および同スライスで検討可能な大腰筋(Ps)・脊柱起立筋(Sp)・腹直筋・腹斜筋(Aw)の断面積とCT値を測定、両群を断面比較した。両群共に各体幹筋断面積およびCT値は、年齢と負の相関を認め、さらに断面積はBMIと正相関、その体重比はVATと負の相関を認めた(いずれもp<0.01)。両群の比較では、糖尿病者で、L/S比低値(1.02±0.26 vs 1.14±0.16, p<0.01)、VAT高値(140±52 vs 118±48 cm2, p<0.01)であったが、体幹筋断面積およびCT値は、PsCT値が糖尿病者で低値(Ps:48±4 vs 50±4 HU, p<0.01, Sp:47±6 vs 48±6 HU, ns, Aw:42±6 vs 44±6 HU, ns)を除き、両群で差を認めなかった。また各種代謝指標との関連でもBMIやVAT、L/S比に比して小さかった。より少数例の女性の検討(n=108)でもほぼ同様の結果であり、腹部体幹筋の代謝指標への影響はあっても限定的で、代謝への影響はやはり体脂肪量の増加、特に内臓脂肪や脂肪肝といった脂肪のつき方(異所脂肪)の影響が大きく、筋肉の量や質はロコモとより関連があるものと考えられた。
血中カルシウムによるＦｇｆ２３遺伝子発現の調節とＷｎｔ／βカテニンシグナルの関係

Fgf23は骨細胞から分泌されるリン排泄促進因子である。代表的な遺伝性リン代謝疾患で血清Fgf23濃度が上昇し低リン血症となることから、Fgf23はリン代謝において中心的な役割を果たすと考えられる。しかし、Fgf23発現調節機構は、不明な点が多い。本研究の結果から、血清カルシウムは、分泌型抑制因子Dickopf-1を介して骨組織におけるWnt/beta-cateninシグナルを抑制するこにより、Fgf23発現を調節することが明らかとなった。これらの知見は、抗Dickopf-1抗体を用いた新たなリン代謝性疾患の治療法の開発につながると期待される。Fgf23はリン代謝に重要な役割を果たすホルモン様因子であるが、その遺伝子発現調節機構については不明な点が多い。本研究では、血中カルシウムによるFgf23遺伝子の発現調節とWnt/βカテニンシグナルの関係を明らかにすることを目的とする。当該年度では、高カルシウム食およびコントロール食摂取マウスにおいて、抗βカテニン抗体を用いて免疫蛍光染色を行った。その結果、高カルシウム食摂取マウスの骨細胞では、βカテニンの核内局在が減少しており、血中カルシウム上昇による骨細胞でのWnt/βカテニンシグナル伝達の低下が示唆された。また、Wntシグナル阻害因子Dickkopf(Dkk)-1の血中濃度をELISA法により確認したところ、高カルシウム食摂取マウスでは、コントロール食摂取マウスと比較して、骨組織におけるFgf23発現の上昇と相関して血中Dkk-1濃度が上昇していた。以上の結果から、血中カルシウムによるFgf23発現調節は、Dkk-1によるWnt/βカテニンシグナルの抑制を介する機構によることがin vivoにおいて確認できた。さらにUMR-106細胞を用いた実験では、ricombinant Wnt3aやWntシグナル伝達促進剤BIOを添加するとFgf23発現が抑制され、逆にWntシグナル阻害剤XAV939やrecombinant Dkk-1添加によりFgf23発現が上昇した。この結果から、WntシグナルがFgf23発現を負に調節することが直接的に証明できた。Fgf23は、生体のリン代謝の中心的役割を果たす因子であるが、その転写調節機構は不明な点が多い。ビタミンDシグナルは強力なFgf23発現誘導因子であり、ビタミンD受容体ノックアウトマウスにおけるFgf23発現低下は、高リン摂取では回復されないが、高カルシウム摂取で回復されることが報告されている。本研究は、血中カルシウムによるビタミンDシグナル以外のFgf23発現調節機構の解明を目的とした。我々は、高カルシウム食摂取マウスでは、脛骨でのFgf23発現上昇に伴い、Wntシグナルの標的因子であるAxin2遺伝子発現が低下することを見出した。また、内因性にFgf23を発現する細胞株UMR-106細胞において、組み換えWnt3aタンパク添加や薬剤BIO処理などによるWntシグナル亢進で、Fgf23発現が抑制されることが解った。さらに、高カルシウム食摂取マウスの脛骨では、Wntシグナル阻害因子であるDickopf1の発現が亢進することが明らかとなった。そこで、本年度はDickopf1やWntシグナルとFgf23発現調節との関係に着目した。UMR-106細胞において、Wntシグナル抑制薬剤XAV939処理や組み換えDickopf1添加により、Fgf23発現が亢進した。また、高カルシウム食摂取マウスの脛骨では、Wntシグナルの重要なmediatorであるβcateninタンパクの発現が低下していた。さらに、ELISA法により、高カルシウム食摂取マウスでは血中Dickopf1濃度が上昇することが明らかとなった。以上の結果より、血中カルシウムはDickopf1発現を介したWntシグナルの抑制によってFgf23発現を調節することが示唆された。現在骨髄腫など幾つかの腫瘍におけるDickopf1の発現上昇が報告されており、それらに対する抗Dickopf1抗体投与がマウスで実験的に行われている。本研究の結果は、抗Dickopf1抗体投与による新たなリン代謝疾患治療法の開発につながると期待される。Fgf23は、リン代謝において中心的な役割を果たすが、その発現調節機構は、殆ど解明されていない。本研究では、血中カルシウムによるFgf23遺伝子発現機構の解明を目的とする。高カルシウム食を1か月間摂取させたマウスの大腿骨では、コントロール食摂取群と比較して約3倍のFgf23遺伝子発現の上昇が認められた。一方、Wnt/beta-cateninシグナルの標的遺伝子であるOPGやAxin2遺伝子発現は、高カルシウム食摂取群において有意に減少していた。さらに、UMR-106細胞をWnt/beta-cateninシグナルを活性化させるBIOで処理すると、Fgf23発現が抑制された。逆にWnt/beta-

cateninシグナルを抑制するXAV939で処理すると、Fgf23発現の上昇が認められた。これらの結果より、血中カルシウムは、Wnt/beta-cateninシグナル活性を調節することにより、Fgf23遺伝子発現を調節すると考えられた。また、高カルシウム食摂取マウス大腿骨では、Wnt/beta-cateninシグナルの阻害因子であるDkk1の発現が上昇するデータが得られた。このことから、血中カルシウムによるFgf23発現調節は、Dkk1を介することが示唆された。これまでに、血中カルシウムとWnt/beta-cateninシグナルおよびFgf23発現の関係に注目した研究はないため、本研究結果は新たなFgf23発現調節機構の解明につながることが期待される。また、この調節機構が液性因子であるDkk1を介するものであれば、抗Dkk1抗体を用いる新たなリン代謝性疾患の治療法開発の手掛かりとなることが期待される。抗βカテニン抗体を用いた免疫蛍光染色により、βカテニンの核内局在を調べることで、TOPGALレポーターマウスを用いるより直接的に骨細胞におけるWnt/βカテニンシグナル伝達を調べることができる系を作ることができた。またUMR-106細胞におけるWntシグナルの機能阻害もしくは過剰発現実験により、in vitroでのFgf23発現に対するWnt/βカテニンシグナルの作用はほぼおさえることができた。TOPGALマウスがまだ未購入であるため、in vivoにおける血中カルシウム濃度の変化とWnt/beta-cateninシグナル活性の関係が不明である。また、in vitroにおけるWnt/beta-cateninシグナルのFgf23発現に対する作用は、薬を使用してWnt/beta-cateninシグナルを活性化または阻害する実験により大まかに判明した。しかし、beta-catenin分子をover-expressionもしくはKnockdownする実験により、実際にWnt/beta-cateninシグナルがFgf23発現を調節する証明がまだできていない。血中カルシウム濃度と血中Dkk-1濃度の関係を詳細に調べるために、高カルシウム食およびコントロール食摂取マウスの血中Dkk-1濃度をELISA法により経時的に調べる。また、血中カルシウム濃度上昇による骨細胞でのDkk-1発現の上昇を、抗Dkk-1抗体による免疫染色もしくはin situ hybridization法により検討する。さらに、抗Dkk-1抗体を高カルシウム食摂取マウスに腹腔内投与し、血中カルシウム上昇によるFgf23発現の上昇がDkk-1を介するものであることを証明する。UMR-106細胞の実験では、siβ-cateninによる機能阻害もしくretrovirusによるβカテニン分子の過剰発現により、βカテニン分子の発現を修飾した際のFgf23発現に対する影響を調べる。血中カルシウムとWnt/beta-cateninシグナルとの関係は、TOPGALマウスを用いるだけでなく、beta-cateninの免疫染色による検索も行う。
学術論文のためのコストセンシティブ情報抽出とサイバーフィジカル閲覧支援

本研究は、学術論文の電子文書から様々なメタ情報をコストセンシティブに抽出する方法の確立と、抽出したメタ情報を利用したタブレット端末による新しい論文閲覧スタイルの提案を目的とする。本研究では、機械学習に基づく情報抽出器の精度と学習コストのトレードオフと、抽出誤りに対する人的修正コストを実用レベルで制御することで、コストセンシティブな情報抽出を実現する。さらに、学術論文から抽出した書誌情報、専門用語、実験情報などについてサイバー空間の関連情報を知的に集約し、フィジカルな(紙の)読者に提供するためのサイバーフィジカル論文閲覧支援インタフェースを提案する。平成30年度は、学術論文の参考文献欄からの書誌情報抽出のため、ニューラルネットワークとConditional random field(CRF)のハイブリッドな抽出器を提案し、これが従来のCRF抽出器と同等以上の性能であることを実験により確認した。また、この従来のCRF抽出器に転移学習を取り入れることで性能が改善されることも確認した。これらの研究成果については国内の研究会とフォーラムで発表した。一方、タブレット端末による論文閲覧支援のため、論文中の表を構造解析してそのグラフを自動生成する手法を提案した。また、論文中の引用箇所に対して、自動でその最適な被引用文章を被引用文献の論文から抽出して生成する方法を提案した。さらに、開発中の論文閲覧支援機能をもつ学術論文ブラウザのプロトタイプに、備忘録の機能を実装し、被験者実験により評価した。これらの研究成果については国際会議と国内フォーラムで発表した。コストセンシティブ情報抽出では、学術論文の参考文献欄からの書誌情報抽出器として、ニューラルネットワークとCRFのハイブリッドな抽出器を提案し、これが従来のCRF抽出器と同等以上に高精度に書誌情報を抽出でき、かつその構築も容易であることを確認した。また従来のCRF抽出器に転移学習が有効であることを実験により確認できた。一方、タブレット端末における学術論文閲覧支援では、論文の表構造解析や引用意図解析の研究で進捗が見られ、閲覧支援機能をもつ学術論文ブラウザの新機能についても検討した。これらの研究成果について、国際会議で2件、国内フォーラムなどで5件発表した。令和元年度は、参考文献の書誌情報のみならず、表、専門用語など他のメタ情報の抽出器や解析器も合わせて洗練することを検討する。また、サイバーフィジカル論文閲覧支援インタフェースでは、平成30年度に検討した備忘録の実用性を改善して、開発中の学術論文ブラウザのプロトタイプに組み込んでいく。学術的な成果としては、国際会議発表1回および査読付き論文1報の投稿を計画している。(理由)平成30年度に予定していた海外での研究成果発表が国内での発表になるなどしたため生じた。(使用計画)主に国際会議などにおける研究成果発表の費用として支出する予定である。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学生プレゼンテーション賞,木下諒(2019.3.5),岩本拓実(2019.3.6).