hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
総活躍社会の実現に寄与する発達障害者向け職場定着支援モデルの構築

平成30(2018)年度は、【調査1:ASD当事者インタビュー】から得られたデータについて、同一職場で働き続けている当事者が、就職後の困難にいかに対処しながら働き続けているかという視点で分析を進めた。その結果、<主体的な問題解決><会社の個性との向き合い><仕事への価値観><仕事への満足と期待>の4つの概念的カテゴリーと12の焦点的コードが生成され、それらの関連性を検討した。さらに、論文化したものを自閉症スペクトラム学会の『自閉症スペクトラム研究』に投稿、第17巻に「就職した自閉スペクトラム症者が困難に対処しながら働き続ける過程」というタイトル名で掲載予定(印刷中)である。一方、この調査結果の分析を進めるなかで、就職した当事者が日々生じる困難に対処するプロセスにおいて10人中2事例に「過剰適応」の疑われる状態が認められた。この2事例について、安定的な就労のための支援および雇用管理への示唆を考察することを目的に事例検討を行い、論文として産業精神保健学会の『産業精神保健』に投稿、査読中である。また、並行して進めた【調査2:ASD当事者とともに働く社員・上司への質問紙調査】は、当事者を採用している一般企業の割り出しが予想以上に難航していたが、年度内に約130件の有効回答が得られたため分析を実施した。その結果の公表については令和元年(2019)年度に持ち越すこととなったため、補助事業期間の延長を申請し承認されたものである。【調査2:ASD当事者とともに働く社員・上司への質問紙調査】の分析と結果の公表が遅れている。平成30年(2018)年度の学内業務の多忙が常態化しており当初予定していたエフォートを担保できなかったことが影響していると考える。令和元年度は研究の優先順位を上げ、周囲の協力も得ながら業務量を調整し研究成果をかたちにしていきたい。【調査2:ASD当事者とともに働く社員・上司への質問紙調査】の質問紙において、個別のインタビュー調査に協力が可能と回答した企業の採用担当者を対象とした【調査3:ASD当事者とともに働くための従業員のコンピテンシー】について調査を開始する。最終的には、【調査1】【調査3】までの結果を統合し、ASD者の継続就労のための環境モデルの草案作成を目標とする。初年度である2016年度は、知的障害を伴わない高機能群の発達障害者(以下、当事者)の安定就労の困難さが深刻であり、職場への定着支援が課題となっているなかで、当事者はどのように職場の人材として能力を発揮しながら、日々起こる困りに対処しながら職場に調和していくのかについて、そのプロセスに着目したインタビュー調査を基本として展開した。具体的には、発達障害の医学診断を受けており、同一職場で6ヶ月以上の就労を継続している当事者を対象に、「困りの対処方法・馴染んだ実感・同僚等との相互作用・職業生活継続の支え」の項目を中心とした個別の半構造化インタビューを実施し、内容分析をすすめた。なお、障害特性への配慮から、インタビュー前の顔合わせなど研究担当者との関係づくりはを丁寧に行ったのちに、結果の妥当性を高めるため1人につき2回のインタビューを、所属機関の研究倫理申請許可を得た上で実施した。未診断の頃に離転職を繰り返し現在の職場に定着するまでの経過には、自己と向き合い苦悩する状況が描き出されている。また、現段階において、就労場面における困難の背景に業務の「得手不得手」に極端な偏りが存在する一方で、当事者自身はそれを認識して偏りを活かして「強み」にする、あるいは「抑える」という「調整」をすることで対処スキルを習得し、日々起こる問題を能動的に解決している内面性が浮き彫りになってきている。これは、要支援対象として受動的な存在としてクローズアップされがちな当事者も、自身の特性への自覚と理解が深まることで、環境に合わせて能動的に何らかの自己調整をして職場に調和していく可能性が示唆されたことは、比較的新奇性の高い結果であると考えられる。発達障害をもつ当事者へのインタビュー実施については、その障害特性から進行に不安定要素が多く伴うことから時間を多く要することが予想された。対象者には二次障害として精神疾患をもつ方もおり、インタビューでは、過去の就職にまつわる失敗経験を思い起こさせるきっかけにならないように、聞き手側には慎重な対応が求められた。そのため、事前の情報収集や、倫理的配慮から理解を得るための面談や関係作りに時間をかけ、インタビュー回数を2回設けることで信頼性と精度の向上に務める必要があった。これらのことから手続き作業も含めインタビュー調査の実施が年度後期からになってしまった。また、対象となる当事者の選定については就労支援機関からの紹介によるものであったため、当事者のペースを尊重したため計画通りに運ばずデータの集積に時間が予想外にかかった為だと考える。2017年度は、【調査1:当事者インタビュー】の語りの分析を終え、自閉症スペクトラム(ASD)当事者が、就職後に体験する具体的問題にどのように対処し、その結果、なぜ当事者は「仕事を継続する」という判断をしているかという構造を明らかにした。調査協力者は就労支援機関を経由し障害者雇用枠で入社した知的障害を伴わないASD者である。具体的には、当事者が入社後に遭遇する困難に対して、持つスキルの試行錯誤や合理的配慮の表明、社内外の資源活用等の方法により「主体的な問題解決」を図るが、時間の経過とともに、障害特性に起因する「新たに認知する困難」が生じ、さらに問題解決を図るという循環により経験を積み上げ「働く自己イメージ」を形成していく。

一方で、自分に合った仕事に就けたことで得られた「仕事への満足と期待」が高まり、「働く自己イメージ」と比較検討しながら仕事を継続するか否かの態度を決定していることがわかった。一例として、現実的かつ主体的な問題解決は、ASD者が極めて不得意とするところであるが、今回の調査協力者にとっての就労は、自己調整をした上で、自分ひとりでできる範疇を超えた問題が生じたら特定の人に相談して解決の協力をしてもらえる体験を学習する機会となっていた。よって誰かに相談する意欲を維持するための環境作りが支援の1つの肝になると考えられる。また、その結果の執筆と並行して、【調査2:当事者と共に働く社員等への質問紙調査】を開始した。しかし、ASD当事者を採用している企業(一般企業)の洗い出しが予想以上に難航し、2017年度内に目標の回答数を得ることが出来ず、2018年度に持ち越すこととなった。【調査2:当事者と共に働く社員等への質問紙調査】の実施が遅れている。身体障害者および知的障害者を雇用している企業は多数あるが、高機能ASDの診断を受けた当事者を雇用している企業の選び出しに予想以上に時間を要していることが理由の一つと考えられる。加えて、研究代表者の傷病(労災)と学内業務超過により、本研究への時間配分ができなかったことも周辺理由である。平成30(2018)年度は、【調査1:ASD当事者インタビュー】から得られたデータについて、同一職場で働き続けている当事者が、就職後の困難にいかに対処しながら働き続けているかという視点で分析を進めた。その結果、<主体的な問題解決><会社の個性との向き合い><仕事への価値観><仕事への満足と期待>の4つの概念的カテゴリーと12の焦点的コードが生成され、それらの関連性を検討した。さらに、論文化したものを自閉症スペクトラム学会の『自閉症スペクトラム研究』に投稿、第17巻に「就職した自閉スペクトラム症者が困難に対処しながら働き続ける過程」というタイトル名で掲載予定(印刷中)である。一方、この調査結果の分析を進めるなかで、就職した当事者が日々生じる困難に対処するプロセスにおいて10人中2事例に「過剰適応」の疑われる状態が認められた。この2事例について、安定的な就労のための支援および雇用管理への示唆を考察することを目的に事例検討を行い、論文として産業精神保健学会の『産業精神保健』に投稿、査読中である。また、並行して進めた【調査2:ASD当事者とともに働く社員・上司への質問紙調査】は、当事者を採用している一般企業の割り出しが予想以上に難航していたが、年度内に約130件の有効回答が得られたため分析を実施した。その結果の公表については令和元年(2019)年度に持ち越すこととなったため、補助事業期間の延長を申請し承認されたものである。【調査2:ASD当事者とともに働く社員・上司への質問紙調査】の分析と結果の公表が遅れている。平成30年(2018)年度の学内業務の多忙が常態化しており当初予定していたエフォートを担保できなかったことが影響していると考える。令和元年度は研究の優先順位を上げ、周囲の協力も得ながら業務量を調整し研究成果をかたちにしていきたい。
機能的設計知識の共有のための機能オントロジーに関する研究

本研究では機能的設計知識の中で,機能を達成する部分機能系列を表す「機能達成方式知識」を主な研究対象として,機能的設計知識の規約を明らかにし,設計知識共有を支援する計算機システム(設計知識サーバ)を実現することを目標とした.昨年度までの研究で前者の目標は概ね達成され,今年度では後者の目標を中心に行った.設計知識サーバはオントロジーが定める規約に則って記述された一般的設計知識をさまざまな視点に適合するように再組織化して表示する機能を持ち,協調設計において各設計者の視点はそれぞれ異なっている(例:生産容易性とリサイクル性)ため,その違いを吸収する役割を果たすことを目指した.本研究では設計者の視点を達成方式の評価基準として捉え,達成方式の特定の属性への注目として表現した.そのための最も重要な研究項目として,達成方式の属性の列挙と分類を行った.機能達成の効率,精度,副産物といった一般的な属性を,大きく性能属性・産出物属性・制約属性の3つに分類し,さらに詳細な属性としてプロセス効率や制御精密性,制御均一性などを同定した.設計知識サーバはJavaベースのPrologであるMinervaで実装された.これらの研究成果は民間企業において実用されており,特許申請に要する時間が1/3になるなど,設計者間の知識共有を促進する効果が確認されている.また,本年度,英文論文誌に2編の原著論文を発表した.本研究では機能的設計知識の中で,機能を達成する部分機能系列を表す「機能達成方式知識」を主な研究対象として,(1)機能的設計知識の規約を明らかにする,(2)設計知識共有を支援する計算機システム(設計知識サーバ)を実現することを目標としている.本年度では,以下のように実際の機能的知識の記述を通して,前者の達成を目指した.(1)半導体生産プロセスを例題として,生産上の機能を達成するための各種の方式を専門書から収集した.例えぱ,半導体の切断プロセスから,ワイヤーを用いた往復切削切断方式やブレードによる回転切削方式といった一般性の高い機能達成方式を抽出した.(2)従来の研究で同定された衣類洗濯機における達成方式知識と合わせて検討し,一般性のある達成方式知識の記述の枠組みを検討した.例えば,プラントシステムと歯車などの機構システムでは媒体といった基礎概念が異なることが知られていたが,一般的なシステム理論の概念を拡張することでプラント,機構系,生産プロセスを統合する概念を同定し,共通基盤となる概念体系を構築した.(3)得られた記述の枠組みをオントロジーとして計算機的に定式化した.申請者らが別研究として開発中のオントロジーエディタと呼ばれる知識記述環境を用いて,購入した知識記述用計算機上で概念と概念間の関係,それらの公理として意味を明確化した.(4)得られたオントロジーの規約に則って半導体生産プロセスと衣類洗濯機における機能達成方式知識を実際に記述した.オントロジーに基づくことで,知識の記述のゆれや不適切な記述を防ぐことが出来ることを確認した.このように機能的設計知識の概念的規約を明らかにした.本研究では機能的設計知識の中で,機能を達成する部分機能系列を表す「機能達成方式知識」を主な研究対象として,機能的設計知識の規約を明らかにし,設計知識共有を支援する計算機システム(設計知識サーバ)を実現することを目標とした.昨年度までの研究で前者の目標は概ね達成され,今年度では後者の目標を中心に行った.設計知識サーバはオントロジーが定める規約に則って記述された一般的設計知識をさまざまな視点に適合するように再組織化して表示する機能を持ち,協調設計において各設計者の視点はそれぞれ異なっている(例:生産容易性とリサイクル性)ため,その違いを吸収する役割を果たすことを目指した.本研究では設計者の視点を達成方式の評価基準として捉え,達成方式の特定の属性への注目として表現した.そのための最も重要な研究項目として,達成方式の属性の列挙と分類を行った.機能達成の効率,精度,副産物といった一般的な属性を,大きく性能属性・産出物属性・制約属性の3つに分類し,さらに詳細な属性としてプロセス効率や制御精密性,制御均一性などを同定した.設計知識サーバはJavaベースのPrologであるMinervaで実装された.これらの研究成果は民間企業において実用されており,特許申請に要する時間が1/3になるなど,設計者間の知識共有を促進する効果が確認されている.また,本年度,英文論文誌に2編の原著論文を発表した.
解糖系をターゲットにした抗がん免疫増強療法の開発

がん関連遺伝子の異常によって、解糖系を更新し、がんの微小環境に多量の乳酸を排出する。今回、我々は、乳酸イオンがIL-23/IL-17炎症経路を、酸性化がT細胞増殖の抑制に関わるアルギナーゼ1の発現を増強し、ピルビン酸脱水素酵素キナーゼ阻害剤であるジクロロ酢酸(DCA)は、IL-23/IL-17経路の活性化とアルギナーゼ1の発現誘導の両方を抑制した。さらに、DCAは、担がんマウス個体においても、免疫状態を改善し、免疫療法の効果を増強した。今後、乳酸イオンとプロトンシグナルに関わるセンサーを同定したい。私たちは、がんから多量に分泌される乳酸によるIL-23/IL-17経路活性化やアルギナーゼ1の発現を抑制する物質として、解糖系に関わる酵素やトランスポーターに対するインヒビターを検討し、ジクロロ酢酸(DCA)を発見した。DCAは、乳酸によるIL-23/IL-17経路の活性化やアルギナーゼ1の発現の両方を特異的に抑制した。さらに、DCAは、担がんマウスの免疫状態を改善する事を示してきた。今回、興味深い事に、乳酸によるIL-23/IL-17経路の活性化には、乳酸イオンが働いていたのに対し、アルギナーゼ1の発現誘導には、乳酸イオンと共にがん細胞から放出されるプロトン(酸)が働く事を示した。それ故、乳酸だけでなく塩酸刺激によって、アルギナーゼ1の発現誘導とともに、マクロファージをT細胞の増殖を抑制する細胞へと変化させた。DCAは、ピルビン酸脱水素酵素キナーゼのインヒビターであるが、乳酸やプロトンは、このキナーゼの活性化を促進しなかった事から、乳酸やプロトンシグナルの下流の因子に直接働いているわけではなかった。DCAは、長い間、ピルビン酸脱水素酵素異常による乳酸アシドーシスの治療薬として使用され、海外では、がんの治療薬としても臨床試験が行われているが、肝障害や発がん作用が報告されている事や、高乳酸存在下で、高濃度DCAを作用させると、他の解糖系関連のインヒビターと同様に免疫細胞の増殖を抑制する事から、さらによいターゲットを同定する必要があると考えられる。そのためには、乳酸やプロトンシグナルの分子機構やDCAによる乳酸・プロトンシグナルの抑制機構を解明する必要があると考えられた。我々は、がん細胞におけるエネルギー代謝の変調(Warburg効果)により、がん細胞から多量にがん微小環境に分泌される乳酸が、炎症誘導に関わるIL-23/IL-17炎症経路を活性化する事、T細胞の増殖抑制に関わるアルギナーゼ1の発現を誘導する事を明らかにしてきた。今回、TCAサイクルを促進する事により、乳酸の産生を抑制することが知られているピルビン酸脱水素酵素リン酸化酵素(PDK)の阻害剤dichloroacetate (DCA)の抗がん免疫に対する効果を検討した。IL-23産生増強が、乳酸イオンによって誘導されるのに対し、ARG1の発現誘導は、主に、酸性化によってもたらされたが、DCAは、マクロファージなどの骨髄系細胞に作用し、乳酸によるIL-23やアルギナーゼ1 (ARG1)の発現増強を共に抑制した。さらに、マクロファージを乳酸や酸性化処理すると、そのマクロファーは、T細胞の増殖活性を抑制する細胞に転換され、DCAは、その作用をキャンセルした。また、in vitroにおいても、DCAは、腫瘍内の乳酸濃度だけでなく、腫瘍細胞中のアルギナーゼ1の発現を抑制した。さらに、飲料水としてDCA投与されたEG7移植マウスの脾臓では、DCAによってIFNγ産生NK細胞やCD8陽性T細胞の割合が増加し、NK細胞依存的な腫瘍であるB16メラノーマ腫瘍、CD8陽性T細胞依存的なEG7サイモーマ腫瘍のどちらのモデルにおいても、TLR3リガンドであるPoly(I:C)による抗がん免疫治療の効果を増強した。それ故、DCAは、担がん状態にある個体の免疫状態を改善するドラッグとなりうると考えられる。私たちは、Warburg効果によって、がんから多量に分泌される乳酸の免疫細胞に対する影響を調べ、乳酸イオンが、IL-23産生やIL-23産生非依存的IL-17産生の増強を示す事、プロトンが、アルギナーゼ1の産生増強に関わる事を示してきた。また、ピルビン酸脱水素酵素キナーゼ阻害剤であるジクロロ酢酸は、乳酸イオンとプロトンによるシグナル経路の両方の作用を抑制する事によって、担がん個体の免疫状態を改善し、インターフェロンβによる抗がん免疫効果を増強した。それ故、より効果的な免疫療法には、乳酸イオンやプロトンのシグナル経路の解明が重要であると考えられた。そこで、IL-23のプロモーター領域を、ルシフェラーゼ遺伝子を用いて解析し、乳酸イオンに応答する領域を同定した。IL-23

遺伝子上流2.7kbpの中に、乳酸応答領域は、遠位部に1ヶ所、近位部に2ヶ所存在した。近位部の2カ所の配列は全く同じで、一方の配列を破壊すると、近位部の乳酸応答活性が消失した事から、近位部の2ヶ所の配列は互いに協調して働いている事が予想された。一方、遠位部と近位部の領域は、独立して働いているようであった。また、プロトンイオンに応答する領域も、アルギナーゼ1の上流領域3.2k内に存在した。また、このプロトンシグナルには、cAMP/PKAシグナル経路の関与が予想された。今後、これらの領域に応答する転写因子を同定する事によって、乳酸およびプロトンシグナル経路を明らかにし、担がん個体の免疫状態を改善するターゲットを同定していく予定である。腫瘍免疫と代謝更に本研究を進展するために、現在、乳酸およびプロトンシグナルをターゲットにした治療法開発を目指し、その分子機構解明も順調に進行している。当初の計画と比較して、Poly(I:C)との併用によってDCAの効果が、はっきりと観察され、早期に結果を出す事ができた。また、当初、期待していなかった乳酸や酸性化処理されたマクロファージが、T細胞の増殖を抑制し、DCAによって回復されるというきわめて興味深い結果が得られ、計画以上の進展を得る事ができた.その結果、DCAの効果に関する論文をInternational J. Cancerに掲載確定に結びつける事ができた。今年度は、本研究課題の最終年度であり、本研究をさらに進めるためにも、ぜひ、乳酸及びプロトンシグナルを同定したい。それによって、より適切な免疫改善作用を誘導できる物質を同定できる可能性がある。特に、プロトンシグナルが、がんにおける免疫抑制の一旦を担っているのは明らかであり、極めて重要であると考えられる。DCAは、確かに乳酸の効果を抑制し、免疫状態を改善したが、乳酸の作用は、DCAのターゲットであるPDKを活性化していない事も明らかとなった。それ故、乳酸イオンと酸性化が、以下に炎症経路と免疫抑制経路を活性化しているのかを明らかにできていない。これらの経路の解明は、より効果的な免疫状態改善効果を生む薬剤を開発できると考えられる。それ故、乳酸イオンと酸性化の両者のシグナル経路の解明に全力を費やしたい。次年度使用額は、ごくわずかで、ほとんどの予算を使用した。平成26年度は、本研究課題最終年度でもあり、さらに研究を発展させる必要がある。そのためには、研究補助員の支援が必要不可欠である。そのため、次年度使用額を研究補助員への経費に当てる予定である。平成24年度の成果を、海外学会において、平成25年度に口頭発表する事が決定した為、平成24年度助成分を当てた。DCAが、乳酸イオンと酸性化の両方の作用を抑制したが、それらは、それぞれ別々のシグナル経路を持っていると考えられるので、マイクロアレイ(受託研究費440千円)によって、それぞれで誘導される遺伝子に差が生じるはずである。平成25年度は、それらを検索する事により、乳酸イオンと酸性化のシグナル経路を明らかにしたい。また、OT-IIマウスなどマウスの世話やジェノタイプを解析する技術補佐員の謝金として、300千円、学会発表の為の国内外旅費として、300千円、その他を消耗品として使用する予定である。
地震動予測マップの構築

震源断層の動力学破壊伝播および生成される地震動の数値シミュレーションのため、3次元有限差分法によるコードが開発された。このコードを用いて動力学震源モデルの数値シミュレーションを行い、震源断層の巨視的および微視的断層パラメータのスケーリングとともに、強震動予測のための震源の特性化の方法を明らかにした。結果は以下にまとめられる。1.震源断層の動力学破壊伝播:震源断層の動力学破壊について、自発的破壊伝播と一定破壊速度の破壊伝播による断層面での変位および変位速度分布の違いが研究された。一定破壊速度の破壊伝播モデルは一般に破壊が剪断応力の最大値の後で始まるなど降伏応力の条件を満たさない。この問題は破壊速度をS波速度の0.70.9倍にとった時に生じる。S波速度以下の一定破壊速度の伝播は物理的には実現不可能なことがわかった。しかしながら、一定破壊速度モデルに対する最終すべりやすべり速度の分布は自発的破壊伝播モデルのそれとほぼ同じとなる。このことは、一定破壊速度モデルでの計算が動力学震源の破壊モデルのすべりやすべり速度分布のスケーリングの議論に有効なことを示す。2.動力学震源モデルによる断層パラメータの特性化運動学的震源インバージョン結果に基づくSomerville et al.(1999)によるアスペリティの抽出では、アスペリティ面積と全破壊域面積の比は約0.22で、その時アスペリティの平均すべりと全破壊域での平均すべりの比は約2となる。動力学震源モデルを用いたシミュレーションにより、この関係を満足する応力降下の条件を明らかにした。アスペリティが1つの時、背景領域とアスペリティの応力降下の比は0.1、アスペリティが2つの時、背景領域の応力降下は0に対応する。この結果は強震動予測のための巨視的および微視的断層パラメータの特性化に有効である。本研究は,地震動予測マップ構築を目的として大地震の発生と地震動生成過程を動力学震源モデルを用いて数値的にシミュレーションを行う手法の開発を行った.ここでは離散化要素法を用いてせん断動力学破壊過程における内部クラックの生成のシミュレーションがなされた.地殻浅部に地震が発生したとき地殻内部の既存破壊面(断層面)の先端から地表に向かって引張クラックがフラワー状に生成されることが確かめられた.この現象は潜在的な横ずれ断層が存在するとき地表付近に観察されるフラワー構造に対応すると考えられる.この数値シミュレーション結果は2000年鳥取県西部地震のとき地表断層は顕著には観察されなかったが震源域における反射法探査で顕著なフラワー構造が発見されたことを物理的な説明と考えられる.このことは逆に反射法などによりフラワー構造が見出された地域に横づれ断層が存在する可能性が高いことを意味する.本研究で用いられた有限差分法はPitarka (1999)による不規則グリッド法の動力学モデルへの拡張である.2000年鳥取県西部地震および1999年トルコ・コジャエリ地震の動力学破壊過程と震源近傍の強震動のシミュレーションがなされた.強震動の数値シミュレーション結果は観測記録をよく説明しており,本研究で推定した動力学震源モデルのパラメータの有効性を示す.本研究の成果は2003年7月札幌で行われる国際地球物理学・測地学連合(IUGG)で発表を予定している.震源断層の動力学破壊伝播および生成される地震動の数値シミュレーションのため、3次元有限差分法によるコードが開発された。
構造色から光源方向と分光分布を実時間推定する二次元ARマーカ

本研究では,複合現実感環境における光学的整合性の向上のため,光源方向を実時間推定可能な構造色を用いた二次元カラーマーカを提案した.構造色とは,光の波長以下の微細構造が生み出す光路差に起因する光学現象による発色である.構造色は,視点と光源の方向に依存して,微細構造により光源光の光路長が変化し,それらの干渉によって観測される色が変わる特性を有しており,本研究ではこの特性を利用した.本研究では,一般光源環境において支配的な光源の方向および分光分布を実時間で推定する手法を開発した.さらに,構造色を実時間表現する拡張現実アプリケーションを作成し,提案手法の有効性を確認した.本研究の目的は,複合現実感(Mixed Reality: MR)環境における光学的整合性向上のための,光源方向および光源の分光分布を実時間で推定する二次元ARマーカの開発である.光の波長以下の微細構造が生み出す光路差に起因する発色は構造色と呼ばれ,視点位置や照明条件により見え方が変化する.本研究では,微細構造の一つである回折格子を有する二次元マーカを提案する.二次元マーカにより視点位置が推定された状態で回折格子マーカを観測すると,照明条件に依存した構造色が観測される.観測された構造色を事前に推定した構造色モデルに当てはめることで,光源方向および分光分布を実時間で推定することを目指す.平成26年度においてはまず,シミュレーションおよび観測による提案手法の基礎検討を行った.構造色のシミュレーションには,構造色を発する物体のオフラインレンダリング手法や,我々がこれまでに提案してきた光路差テクスチャを用いたレンダリング手法を用いた.シミュレーションにより生成された画像群に基づき,提案手法の実現可能性を検証した.また実環境においても,暗室環境で回折格子マーカを観測することで,提案手法の実用性について検討を行った.さらに,暗室環境において視点方向,光源方向および光源の分光分布を既知として回折格子マーカを撮影し,撮影画像を参照パターンとするパターンマッチングベース光源方向推定手法を実装し,提案手法により光源方向を推定可能であることを示した.本研究の目的は,複合現実感(Mixed Reality: MR)環境における光学的整合性向上のための,光源方向および光源の分光分布を実時間で推定する二次元ARマーカの開発である.光の波長以下の微細構造が生み出す光路差に起因する発色は構造色と呼ばれ,視点位置や照明条件により見え方が変化する.本研究では,微細構造の一つである回折格子を有する二次元マーカを提案する.二次元マーカにより視点位置が推定された状態で回折格子マーカを観測すると,照明条件に依存した構造色が観測される.観測された構造色を事前に推定した構造色モデルに当てはめることで,光源方向および分光分布を実時間で推定することを目指す.平成27年度においては,実際に複合現実感環境で提案手法が動作することを確認するため,回折格子およびホログラムシートを用いたARマーカを試作し,実時間で単一の光源方向を推定可能なアプリケーションを開発した.まず暗室環境での予備実験を行い,スポットライト状の光源を動かしたとき,ARマーカを用いて光源方向を推定可能であることを確かめた.次に一般的な室内光源環境のもとでスポットライト状の光源を移動させ,ARマーカからスポットライトの方向を実時間で推定可能であることが実験結果から確かめられた.本研究の成果は,バーチャルリアリティ分野におけるトップカンファレンスであるIEEE Virtual Reality2016にポスター発表として採択された.当初平成27年度に予定していた冷却CCDによる実験は,研究費および研究環境の問題から優先順位を下げ,一般的なCCDカメラによる実験を行うこととした.しかしながら,暗室環境での予備実験,および屋内光源環境での実験を経て,一般的なCCDカメラでも十分提案手法の検証が可能であることが確かめられたため,一般的なCCDカメラにより研究計画を進めており,研究は順調に進展しているといえる.一方で,当初は平成27年度の研究計画において構造色モデルの導入を挙げていたものの,現在はパターンマッチングを用いた光源方向推定アルゴリズムの実現にとどまっており,構造色モデルの導入を進めていくことが引き続き望まれる.本研究の目的は,複合現実感(Mixed Reality: MR)環境における光学的整合性の向上のための,光源方向および光源の分光分布を実時間で推定する二次元ARマーカの開発である.光の波長以下の微細構造が生み出す光路差に起因する発色は構造色と呼ばれ,視点位置や証明条件により見え方が変化する.本研究では,微細構造の一つである回折格子を有する二次元マーカを提案する.二次元マーカにより視点位置が推定された状態で回折格子マーカを観測すると,証明条件に依存した構造色が観測される.観測された構造色を事前に推定した構造色モデルに当てはめることで,光源方向および分光分布を実時間で推定することを目指す.平成28年度においては,1.構造色モデルを用いた光源方向推定手法の提案,2.複数の光源が存在する場合におけるそれぞれの光源の方向や分光分布の推定可能性の考察,3.デモ用のアプリケーションの開発,を目的とした.1.構造色モデルを用いた光源方向推定手法については研究期間内での手法の確立に至らなかった.また,2.についても構造色モデルの確立に至らなかったことから,複数光源下での光源特性推定には至らなかった.主な原因としてはカメラからの入力情報に基づくモデルでは情報量が不足していることが挙げられ,より多くの情報を得るため,ライトフィールドカメラを入力として用いることを検討している.

3.については,平成27年度までの研究成果をもとに,デモ用の簡単なARアプリケーションを作成し,JP2016にて展示を行った.本研究では,複合現実感環境における光学的整合性の向上のため,光源方向を実時間推定可能な構造色を用いた二次元カラーマーカを提案した.構造色とは,光の波長以下の微細構造が生み出す光路差に起因する光学現象による発色である.構造色は,視点と光源の方向に依存して,微細構造により光源光の光路長が変化し,それらの干渉によって観測される色が変わる特性を有しており,本研究ではこの特性を利用した.本研究では,一般光源環境において支配的な光源の方向および分光分布を実時間で推定する手法を開発した.さらに,構造色を実時間表現する拡張現実アプリケーションを作成し,提案手法の有効性を確認した.平成26年度においては,当初予定していたシミュレーションおよび実際の観測により,提案手法の実現可能性が示唆された.そこで当初の予定に加え,実測画像を用いたパターンマッチングベースの光源方向推定手法を実装し,単一の光源方向を推定可能であるか確認した.実験を行った結果,光源の分光分布が既知である暗室環境においては,提案手法により光源方向を推定できることが示された.本実験の結果は,平成27年5月のシステム制御情報学会研究発表講演会において発表予定である.また,暗室外の環境での提案手法の実用性についても検討を進めている.平成28年度においては,下記の研究計画を予定している.(1)現在のパターンマッチングベースの推定手法に加え,構造色モデルを用いた光源方向推定手法を提案する.(2)支配的な光源が複数存在する場合において,それぞれの光源の方向や分光分布を推定することが可能であるか検討する.(3)研究成果を広く発信するため,デモ用のアプリケーションを開発する.コンピュータビジョン平成27年度においては,下記の研究計画を予定している.(1)引き続き暗室環境下での実験を行い,提案手法の推定精度や光源の推定可能範囲などについて定量的に評価する.(2)現在のパターンマッチングベースの推定手法に加え,構造色モデルを用いた光源方向推定手法を提案する.(3)支配的な光源が複数存在する場合において,それぞれの光源の方向や分光分布を推定することが可能であるか検討する.国外での学会発表を予定しており,国外出張の旅費および学会参加費を確保するため.学会発表を平成27年度に行うため,平成26年度の旅費および学会参加費が当初の予定より少なくなった.また,基礎検討段階でのマーカ作成費用が当初計画より安価に抑えられた.IEEE Virtual Reality 2017 (アメリカ,カリフォルニア州ロサンゼルス, 2017年3月, 6日間)への出張旅費および学会参加費に使用する予定.次年度での学会発表のための旅費および学会参加費として使用する.さらに,マーカ作成費用および実装用の計算機購入に充てる予定である.
自閉スペクトラム症者へのアンドロイドを用いた面接訓練法の確立

を対象として対面時に、多くのASD者が心地よく対話できるようにアンドロイドの動きを確立することを目的とした。ASD者の分析・支援が専門の応募者(精神科医)と、アンドロイド及びその遠隔操作システムの開発に従事してきた分担研究者の松本、連携研究者の吉川が実験中のインタラクションの経時的変化を詳細に検討し、アンドロイドの動きと被験者の反応の分析に取り組んだ。評価は、1)インタラクションの際の安心感に関する自己記入質問紙、2)ビデオカメラによる分析を行った。2)では1相手への注視時間の割合、2うなずきと首を振る回数、3笑いの回数、間主観測度として4情動的なつながり感と5やりとりのスムーズさについて評価し、被験者のインタラクションの質の分析に取り組んだ。応募者が被験者からインタラクション中の主観的体験について、アンドロイドとのインタラクション後に面接を行いその内容も参考にした。結果を総合的に分析し、視線提示において目/頬/口の向きのどの要素を組み合わせるかを色々と変え、スピードや動きを調整するなど、被験者がアンドロイドと対面する際に心地よく関われるようにアンドロイドの動きのプログラムを調整した。その後同じ対象者に実験を再開し、個々のASD者がストレスをほとんど感じることなくインタラクションできるようになるまで、実験を繰り返し、多くのASD児にとって違和感が少なくコミュニケーションできるアンドロイドを実現できた。当初の予定通り多くのASD者が違和感少なくコミュニケーションできるアンドロイドを実現することができた。平成31年度は操作時に、多くのASD者が違和感なく操作できるようにアンドロイドの動きを確立する予定である。
初等算数学教育における児童生徒の平面空間概念の認識について

小学校,中学校,高等学校を通じて,児童生徒に平面及び空間概念をいかに把握させるかは幾何教育の最大の目標の一つである.個々の図形の認識と異なり,抽象度のより高い平面空間概念の認識については,それらを支える数学的構造の把握が重要であることは論文「質の幾何」(数学教室NO.413,1986,28-32)及び「方眼の使用と平面概念の構成」(算数教育NO.322,1984,93-95)で発表したが,最終的にユークリッド空間のベクトル空間としての構造を認識するための,よりきめの細かい指導法を分析研究することに重点をおいた.具体的には,平面の構造に二つの要素がからまり合っていることを指摘し,その二つを(1).平面のトポロジカルな構造, (2)平面の距離的構造.として取り出した.児童の平面認識の発達は(1)から(2)へと行われることはすでにピアジェ等の実験に見られる.ここでは特に幾何教育の教材・教育論との関連で,方眼の使用について研究し,平面の二つの構造に対応して二種の方眼(碁盤形方眼と将模盤形方眼)があることを指摘した.それぞれの方眼の使用については単に正方形分割のみならず,不等分割や斜め方眼等も平面のトポロジカルな認識にとっては重要であることが分かった.これらに関しては1987年度の教育心理学会自主シンポジウムで心理学方面からの研究と合同で討議を重ねることができた,貴重な成果を得た.これらは群馬大学教養部紀要に発表の予定(1988, 2受理)である.なお,研究の過程で空間や図形のトポロジカルな認識のための小学生向けスライド教材を作製したが,これを絵本の形で出版することができた.このような教材に関してはまだ開拓の余地が十分にあり,ビデオ教材化することが今後の課題である.小学校,中学校,高等学校を通じて,児童生徒に平面及び空間概念をいかに把握させるかは幾何教育の最大の目標の一つである.個々の図形の認識と異なり,抽象度のより高い平面空間概念の認識については,それらを支える数学的構造の把握が重要であることは論文「質の幾何」(数学教室NO.413,1986,28-32)及び「方眼の使用と平面概念の構成」(算数教育NO.322,1984,93-95)で発表したが,最終的にユークリッド空間のベクトル空間としての構造を認識するための,よりきめの細かい指導法を分析研究することに重点をおいた.具体的には,平面の構造に二つの要素がからまり合っていることを指摘し,その二つを(1).平面のトポロジカルな構造, (2)平面の距離的構造.として取り出した.児童の平面認識の発達は(1)から(2)へと行われることはすでにピアジェ等の実験に見られる.ここでは特に幾何教育の教材・教育論との関連で,方眼の使用について研究し,平面の二つの構造に対応して二種の方眼(碁盤形方眼と将模盤形方眼)があることを指摘した.それぞれの方眼の使用については単に正方形分割のみならず,不等分割や斜め方眼等も平面のトポロジカルな認識にとっては重要であることが分かった.これらに関しては1987年度の教育心理学会自主シンポジウムで心理学方面からの研究と合同で討議を重ねることができた,貴重な成果を得た.これらは群馬大学教養部紀要に発表の予定(1988, 2受理)である.なお,研究の過程で空間や図形のトポロジカルな認識のための小学生向けスライド教材を作製したが,これを絵本の形で出版することができた.このような教材に関してはまだ開拓の余地が十分にあり,ビデオ教材化することが今後の課題である.
副甲状腺のマイクロカプセル化による同種および異種移植の試み

[マイクロカプセル]高分子電解質錯体(PCE)のマイクロカプセルの特性を検討した。1)マイクロカプセルは半透膜的機能を有し、アルブミンおよび上皮小体ホルモン(PTH)は通過したが、グロブリンは通過しなかった。2)ポリアニオンとポリカチオンの反応時間を長くするとsol部が減りとgel部が増えた。3)反応時間1分と5分のマイクロカプセルのホルモン分泌能を比較すると両者に有意差はなかった。[in vitro]培養液中での分泌能を検討した。1)上皮小体の浮遊液では上清より沈渣の方に多くの上皮小体が含まれていた。2)上皮小体組織片の解凍に際し、自然解凍と37°C解凍の間には差がみとめられなかった。3)続発性上皮小体機能亢進症の各線における分泌能の差が再現性をもって認められた。4)培養液中のマイクロカプセル化上皮小体の分泌能は経時的に低下し3週間で消失した。[in vivo]上皮小体摘出ラットで検討した。1)精製ヒトPTHの一定量を投与すると、血漿Ca^<++>濃度が有意に上昇し、ヒトPTHがラットにおいてもその作用を示すことが確認された。2)マイクロカプセル化上皮小体を移植すると、血中PTHの濃度は移植2日目に一過性に上昇したが7日目には低下した。血漿Ca^<++>濃度は全経過を通じて上昇しなかった。3)移植後4週間後に腹腔内のカプセルは周囲に厚い線維組織を形成し、諸物質を通過性を低下させている可能性があった。4)精製ヒトPTHを反復投与するとその作用が2回目から認められなかった。ラットにとって異種蛋白であるヒトPTHは抗原となり抗体を産生したと思われた。以上より、このマイクロカプセル化上皮小体を臨床応用するためには、組織塊をより大きくすることや、カプセル周囲にできる厚い線維組織出現を阻止するなどの問題点を解決しなくてはならない。
ダイナミックな大気変動観測のための三次元リアルタイムライダーの開発

高繰り返し・高パルスエネルギーの半導体レーザー励起全固体レーザーを開発し、これを光源とする3次元リアルタイムライダーシステムを構築しデモンストレーションを行い早い時間変化に対応できる優位性を示した。従来に無いキロヘルツの繰り返しが可能なジュール級のレーザー開発には独自のレーザー媒質と増幅手法を用いることで実現でき、次世代レーザーシステムに有力ないくつかの基盤技術を確立した。大気環境の速い変化を計測可能な三次元リアルタイムレーザーレーダー(ライダー)技術を世界に先駆けて開発するために、平成21年度は、ライダー用光源として新規のレーザー材料や増幅方法により従来にない高い繰り返しで動作する高出力レーザー光源の開発を開始した。具体的には、(1) 5つの高効率冷却基盤技術を融合した高繰り返し動作が可能な増幅部を設計し小型装置による増幅実験を行った。これにより、パルスエネルギー5mJを1kHzの高繰り返し周波数で動作させることに成功した。さらに、増幅特性と数値計算を比較することで冷却基盤技術の効果を定量的に解析し、1kHzの繰り返しでパルスエネルギー1Jが得られる増幅部を設計した。(2)ファイバーに結合させた高出力半導体レーザーの出力光を拡大縮小光学系などを用いて空間的に均一な励起集光光学系を開発した。(3)上記(1)(2)を組み合わせナノ秒パルス増幅試験を行った結果、200mJの高いパルスエネルギーを100Hzの繰り返しで得ることに成功した。増幅利得、時間波形、空間ビーム形状、偏光度などレーザー特性や、Yb:YAG増幅部の温度測定と熱レンズ効果の測定から一次元熱解析モデルを構築した。大気環境の速い変化を計測可能な三次元リアルタイムレーザーレーダー(ライダー)技術を世界に先駆けて開発するために、平成21年度に新規開発した高繰り返し動作が可能なレーザー光源をライダー用光源としてブラシュアップするために以下の改善を行った。(1)高い空間分解能や白色光発生による多波長解析のために、レーザー光をナノ秒からピコ秒へ短パルス化を試みた。昨年度開発した、複数の高効率冷却基盤技術を融合した新型増幅器を用いてチャープパルス増幅試験を初めて行い、8mJ、0.4ns、100Hzのチャープパルス光を得た。得られたスペクトルから回折格子によるパルス時間圧縮により10ps程度のパルス幅が得られる予定である。レーザー動作時の最大エネルギーフルーエンスは約2J/cm^2であり高エネルギー密度動作に成功した。(2)レーザー材料の温度上昇に伴う熱レンズや熱複屈折などの熱効果による波面歪みを補正するためにSBS(誘導ブリュリアン散乱)を使った能動波面補償光学システムを開発し、高い空間ビーム品質M_2<1.1を得ることに成功した。(3) (1),(2)の試験で得られた増幅利得、時間波形、空間ビーム形状、偏光度などのレーザー特性から増幅解析モデルを構築した。その結果、同レーザー増幅手法を用いてレーザー口径を大きくすることでジュールクラスのピコ秒パルスが高い空間ビーム品質で得られることが予想できた。本研究は、大気環境の速い変化を計測可能な三次元リアルタイムレーザーレーダー(ライダー)技術を世界に先駆けて開発することを目的としている。具体的には、新規のレーザー材料や増幅方法により従来にない高い繰り返しで動作する高出力レーザー光源を開発する。さらに、同光源を高感度観測装置と組み合わせ三次元リアルタイムライダーを試作する。これまで、最も難関であった高出力・高繰り返しのレーザーシステム開発に注力してきた。レーザー材料として従来のガラスやYAG結晶に替えてセラミック材料を新たに採用し動作時の熱影響を低減させ、また、セラミクスの高い加工成形特性を利用して独自のレーザー増幅器の形状を設計することで高い廃熱効果を得た。この結果、0.15J,100Hzのレーザーシステム開発に成功した。これは世界トップレベルである。コスト面の制限により0.01Jの出力であるが、500Hz動作も実現している。本レーザー増幅器はエネルギースケーリングに優れているためいっそうの高出力化が期待できる。今年度は、最新の受光素子と光学技術の組み合わせによって空間的に分布する対象物質からの散乱光を高速処理できる空間スキャンによる受光システムを開発し、光源と組み合わせてシステム化する。レーザー材料の物性値の連続制御とレーザー増幅器構成を独自に考案し半導体レーザー励起全固体レーザーに応用することで、これまで実現が難しかった高繰り返し(1kHz)・高パルスエネルギー(1J)を両立するレーザーを開発し、新規開発した微弱散乱光の高速受光システムと組み合わせることで3次元リアルタイムライダーシステムを実現する。今年度は研究最終年度であり、受光システムの設計製作および信号光のSN向上を行い前年度までに開発されたレーザー光源と組み合わせることでリアルタイムライダーシステムを構築し、デモンストレーションを通して性能向上を図った上で将来の方向性について検討した。高速受光システムの設計/製作では、ライダー信号光の受光素子としてSi-アバランシェフォトダイオード(APD)を用いた。素子はYAGレーザー用のφ3.0 mmの大受光面を持っており、コンパクトな受光系とするために、アンプ・バイアス電源を組み込んだ特注モジュールを製作した。波長範囲は4001100 nmで、遮断周波数は100 MHzと非常に高速である。

ライダー信号の観測には高速デジタルオシロスコープを用いた。同時に2 chの表示ができ、500 MHzの帯域幅を持っている。GP-IBケーブルでPCから操作が可能であり、ソフトウェアを用いてデジタルデータを自動取得可能とした。レーザー光源にはビーム径を5倍にするビームエキスパンダーと戻り光を防止するアイソレーターが組みこんだ。また、信号光のS/N比の向上として昼間での観測を可能にするために、Si-APDの素子の前に高性能レーザーラインバンドパスフィルターを用いた。デモンストレーションとして数kmの範囲でエアロゾルや雲の動きの観測に成功し、より早い時間変化に対応できる優位性を示した。ライダー用レーザーシステムはほぼ達成できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、受光測定システムの構築を行い、その後、ライダー用レーザーシステムと組み合わせ、ライダーシステムを構築、試験する。
免疫細胞標的モチーフによる抗原特異的免疫増強とワクチン開発への応用

本研究は、免疫細胞への標的素子と抗原蛋白を遺伝子工学的に結合した融合蛋白抗原を用いることで、免疫細胞間のシグナル遮断ならびに抗原の免疫細胞内への取り込み効率化を実現し,ワクチン開発を目指した抗原特異的免疫応答の誘導制御を行うことを目的としている。免疫細胞への標的素子として、我々がすでにペプチドライブラリより単離したT細胞の表面レセプターであるCTLA4のミミックモチーフF2,F6の抗原蛋白(g3蛋白,リゾチーム)との融合タンパク質を作製し、この分子による抗原提示細胞への標的能,ならびにマウスを使った免疫誘導能を検討した。F2融合抗原による抗原提示細胞上のCD80分子への結合能は,ELISA,FACSでは,明確に確認できなかったが,融合抗原のビーズ上への集積化によって,結合能が確認された。そこで,F2融合抗原による免疫誘導を,F2をナノスフェア上に結合,集積化させたコンジュゲートを用いて検討した結果,抗原のみに比べ,格段に高い抗体産生能が示された。抗原提示細胞への抗原の標的化による効率的免疫誘導をさらに検討するため,CD28,CTLA4分子の細胞外ドメインと抗原(ヒト抗体Fc部位)を融合した遺伝子の発現ベクターを作製し,DNAワクチン用ベクターとして経皮投与を行い,血清中の抗体産生をマウスを用いて解析した。その結果,抗原のみ,CD28-抗原,CTLA4-抗原発現ベクターのいずれも,IgM抗体の産生が見られたものの,IgGの産生が見られたのはCTLA4-融合蛋白発現ベクターのみであった。以上の結果は,ワクチン開発や免疫反応の制御を目指した効率的な抗体産生誘導を行うには,免疫細胞への標的素子の選択並びに素子と抗原との融合が有効であることを示しており,現在,より精密な免疫制御を達成するため,免疫細胞への新規標的素子を単鎖Fvファージライブラリを用いて開発中である。本研究は、免疫細胞への標的素子と抗原蛋白を遺伝子工学的に結合した融合蛋白抗原を用いることで、免疫細胞間のシグナル遮断ならびに抗原の免疫細胞内への取り込み効率化を行わせることで,ワクチン開発を目指した抗原特異的免疫応答の誘導制御を達成することを目的としている。免疫細胞への標的素子として、我々がすでにファージディスプレイペプチドライブラリより単離した免疫細胞標的ペプチドモチーフF2(CTLA4ミミックモチーフ)と抗原蛋白を作製し、この分子による免疫誘導能を検討した。この融合抗原による免疫反応の誘導では、抗原に組み込まれたF2モチーフによると考えられる抗原特異的抗体の産生増強が観察された。さらに、抗原に対する抗体産生をアイソタイプ別に検討した結果、産生されれる抗体は主としてIgG1タイプの抗体であること、また、免疫したマウスの脾細胞のサイトカイン産生パターンがIFN-γよりIL-4産生に傾いていることから、F2融合抗原で引き起こされる免疫応答は、Th2タイプのT細胞応答であることがわかった。この結果は、F2融合抗原によって誘導される免疫応答は、ワクチンの開発において有望であることを示している。
マラリア原虫のヘム生合成に関与する膜輸送タンパク質の同定

マラリア原虫は、宿主であるヒト赤血球からヘムを利用する経路を持つことが明らかとなった。しかし、マラリア原虫がどのように宿主からマラリア原虫内にヘムを輸送しているかは全く明らかになっていない。しかし、輸送系を明らかにするためのヘムの定量法が確立していない。その理由は、マラリア原虫はヒト赤血球に寄生し、赤血球はヘモグロビンを大量に含んでいる。また、マラリア原虫はヘモグロビンを分解して生じたヘムを無毒化するためにヘムの重合体であるヘモゾインを形成する。これらはヘムを定量するための妨害物質となる。このために、マラリア原虫においてヘムの定量法は確立していない。そこで、私はマラリア原虫内のヘムの輸送系を明らかにする目的で、ヘムの定量法の確立を試みた。様々な報告や情報を検討し、植物細胞で利用されているヘムの定量法であるアセトン抽出法と西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)を組み合わせた酵素学的アッセイによる高感度ヘム定量法を用いることとした。その結果、この方法を用いることでヘモグロビンやヘモゾインの妨害を受けることなくヘム抽出及び定量を行うことができた。また、このヘムの抽出定量法を用いて、新規抗マラリア薬の候補の一つである5-アミノレブリン酸(ALA)/クエン酸第一鉄ナトリウム(SFC)の作用機序を明らかにした。ALA/SFCを培地に加えた原虫ではコントロール原虫に比べ、細胞内の遊離したヘムの量が増加した。この遊離のヘムが細胞毒性を示し、マラリア原虫の増殖を阻害したと考えられる。以上、アセトン法とHRP assayを用いたヘム定量法によりマラリア原虫の遊離ヘムの測定が可能となり、ALA/SFCの増殖阻害機構に新たな知見を与えた。今後原虫内オルガネラ間のヘム輸送の解析を行うとともに、マラリア原虫のヘムは脳マラリアにも関与していることから、マラリア病態の解析と新しい診断法の応用も期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。熱帯熱マラリア原虫のヘム中間代謝産物の輸送を明らかにするために、ヘム生合成に重要な細胞小器官であるアピコプラストの役割について解析を行った。アピコプラストを薬剤により除いた熱帯熱マラリア原虫を作製した。そのアピコプラスト除去原虫にヘムの前駆物質である5-アミノレブリン酸(ALA)を加えた。ALAを加えて、培養し蛍光顕微鏡でヘム中間代謝産物の蓄積を確認した。その結果、ヘム生合成に重要なアピコプラストを欠損した原虫でヘム中間代謝産物の蓄積が確認された。興味深いことに、その蓄積はアピコプラストを持つ野生型の熱帯熱マラリア原虫と異なっていた。野生型の熱帯熱マラリア原虫では、ヘム中間代謝産物の蓄積は食胞であったが、アピコプラスト除去原虫では細胞質に蓄積していた。蓄積したヘム中間代謝産物をHPLCで解析を行った。その結果、野生型とアピコプラスト除去原虫では蓄積したヘム中間代謝産物に変化はなかった。これらの結果により、熱帯熱マラリア原虫はヘム生合成に重要なアピコプラストを欠損していてもヘムを合成できることが明らかとなった。これは、熱帯熱マラリア原虫が宿主であるヒト赤血球からヘム生合成に必要な酵素を取り込んでいる可能性を示した。また、ヘム中間代謝産物の蓄積が異なっていたことから、アピコプラストが食胞とのヘムの輸送に関与していることが明らかとなった。アピコプラストはヘム生合成には必要ないが、ヘム中間代謝産物の輸送には重要な役割を果たしていると考えられる。現在行っている研究である「熱帯熱マラリア原虫のミトコンドリア電子伝達系を標的とした新規薬剤の開発」において、熱帯熱マラリア原虫のミトコンドリア電子伝達系の酵素群で未だに詳細な機能の分かっていない、また阻害剤が見出されていない複合体IIに関して新規阻害剤を見出した。現在、その阻害剤の熱帯熱マラリア原虫の阻害効果、複合体IIのケミカルバイオロジーの解析を行った。その結果をまとめ論文に投稿中である。この研究と合わせて研究課題である熱帯熱マラリア原虫のヘム生合成に関与する膜輸送タンパク質の同定を行っているために進展状況がやや遅れている。

その結果、この方法を用いることでヘモグロビンやヘモゾインの妨害を受けることなくヘム抽出及び定量を行うことができた。また、このヘムの抽出定量法を用いて、新規抗マラリア薬の候補の一つである5-アミノレブリン酸(ALA)/クエン酸第一鉄ナトリウム(SFC)の作用機序を明らかにした。ALA/SFCを培地に加えた原虫ではコントロール原虫に比べ、細胞内の遊離したヘムの量が増加した。この遊離のヘムが細胞毒性を示し、マラリア原虫の増殖を阻害したと考えられる。以上、アセトン法とHRP assayを用いたヘム定量法によりマラリア原虫の遊離ヘムの測定が可能となり、ALA/SFCの増殖阻害機構に新たな知見を与えた。今後原虫内オルガネラ間のヘム輸送の解析を行うとともに、マラリア原虫のヘムは脳マラリアにも関与していることから、マラリア病態の解析と新しい診断法の応用も期待できる。熱帯熱マラリア原虫のアピコプラストはヘム中間代謝産物の蓄積に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。また、ヘム生合成の酵素は宿主であるヒト赤血球から取り込んでいることも考えられた。ヘム生合成の輸送にアピコプラストが重要な働きをしていることも明らかとなったため、アピコプラストに局在すると考えられる膜輸送タンパク質であるPfMDR4をCRISPR/Cas9システムにより遺伝子破壊を行う。その遺伝子破壊株にALAを加えることにより、ヘム中間代謝産物の蓄積の変化を蛍光顕微鏡で観察し、その蓄積したヘム中間代謝産物をHPLCで解析する。28年度が最終年度であるため、記入しない。