hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冬道用義足の開発

本年度の研究は、初年度の研究成果を基に大腿切断者が凍結路面での歩行時に、健常者と同じ膝関節角度をとるために必要な機能を明確にした。それらの情報を基に一次試作モデルを作製し、その一次試作モデル装着時での大腿義足歩行評価を行った。通常歩行の設定では、市販膝継手の最も高機能の膝継手と同等の機能を発揮し、凍結路用の設定では、従来の膝継手に見られないような健常者に類似した歩行パターンと装着者の良好な使用感を得ることができた。しかし現時点では、通常の歩行の設定と凍結路面の設定が全く異なっており、路面状態に応じて外部からの調整作業が必要である。通常の歩行と凍結路面での設定を外部からの調整なしに自動的に設定できる機能が必要不可欠である。初年度の研究によって、健常者では凍結路面での歩行時には、立脚相でも通常の歩行よりも膝関節を屈曲して歩行しており、現在市販されている義足膝継手では、荷重する時には完全伸展しており、重心位置が高く危険な状態にあることが明確となった。凍結路面に適した膝継手の開発が必要であり、特に立脚相でも膝屈曲を適度に許すものが必要不可欠であると言えた。二年目の研究は、初年度の研究成果を基に大腿切断者が凍結路面での歩行時に、健常者と同じ膝関節角度をとるために必要な機能を明確にした。通常の歩行と凍結路面での設定を外部からの調整なしに自動的に設定できる機能が必要不可欠であるといえた。三年目の研究は、一次試作モデルでの問題点となった通常の設定と凍結路面での歩行の設定を変えなくても自動的に設定できるように、立脚相の制御を油圧シリンダー、遊脚相の制御を空圧シリンダーのマイクロコンピュータ制御とそれぞれ独立させた二次モデルを作製した。被験者を使った歩行分析結果では、市販の膝継手よりもはるかに良好な結果を得ることができ、二次モデルが市販されている膝継手よりも凍結路面に適した膝継手といえる。
三角格子強相関絶縁体における電子強誘電性と光・テラヘルツ制御

本年度は、申請者が前年度見出した電子誘電体における新たな光誘起相転移現象について、そのダイナミクスやバックグラウンドに関する詳細な知見を得ることを目的とした。κ-(ET)_2Cu_2 (CN)_3において、研究代表者が見出した分極の集団励起の増大や、低周波の誘電異禽が報告されている30Kの領域で、b軸偏光・55cm^<-1>の分子間振動モードが顕著な先鋭化を起こすことを見出した。周波数分解能<1cm^<-1>の高精度テラヘルツ分光により、このフォノンスペクトルの先鋭化はガウス型からローレンツ型への特徴的な形状変化を伴うものであり、30Kでの電荷揺らぎが引き起こす、分子間振動スペクトルのモーショナルナローイングだと考えられた。そこで、モーショナルナローイングのモデルを仮定してスペクトル解析を行うことで、電荷の揺らぎが30Kから低温に向け抑制されることを見出した。これらの結果を、日本物理学会にて発表するとともにPhys. Rev. B誌に投稿し、採録された。続いて層状鉄酸化物LuFe_2O_4においては、平成24年度に発見し、学会等で報告した偏光選択的な光誘起反強磁性ー強磁性転移について、光励起・テラヘルツプローブ分光を用いてダイナミクスの解明を目指した。とくに、LuFe_2O_4の特徴である三次元的な電荷秩序が、光誘起磁気転移に際して如何に振る舞うかに注目し、実験を行った。その結果、まず定常状態において、面間方向<50cm^<-1>のエネルギー領域に巨大な緩和モードが存在し、三次元電荷秩序の形成とともにスペクトル強度が抑制されることを観測した。続いて、光励起後のスペクトル変化に注目したところ、単純な電荷秩序の融解ではなく、何らかの異なる電荷状態への変化が起きていることを見出した。これは、強相関系特有の電荷ー磁気結合が現れた例だと考えられ、電子誘電体としての基礎物性のみならず、新奇な電子デバイスとしての可能性を開く結果を得ることができた。(抄録なし)本年度は、広帯域テラヘルツ(THz)光源(10THz)を用いた、THz定常分光および中近赤外励起-THzプローブ分光(過渡分光)を使用し、電子誘電体物質(有機物;κ-(ET)_2Cu_2(CN)_3、酸化物;LuFe_2O_4)における光誘起相転移を実現した。前者κ-(ET)_2Cu_2(CN)_3に関しては、これまで見出した光による分極クラスターの成長に関して詳細な温度依存性・偏光依存性を測定し、国際学会およびPhys.Rev.Lett.誌で発表した。さらに、比較物質としてβ'-(ET)_2ICl_2のTHz分光を行い、κ-(ET)_2Cu_2(CN)_3と同様に、分極クラスターを反映する素励起が1THzに存在することを見出した。さらに、電場印加THz分光を行うことで、この素励起が電場により増大することを明らかにした。この結果は、外部電場の印加により生じる分極領域の成長を分光学的に捉えたものであり、光誘起強誘電相転移に向けた重要な知見である。また層状鉄酸化物LuFe_2O_4では、光励起-THzプローブ分光の結果から、この物質における光誘起磁気相転移を初めて発見した。さらにこの相転移が光の偏光に敏感であり、面間偏光の光励起ではフェリ磁性-反強磁性転移、面内偏光の光励起ではフェリ磁性の成長が起きていることを明らかにした。従来の光誘起相転移が電荷秩序や磁気秩序の融解であったのに対し、この結果は、反強磁性とフェリ磁性という秩序状態を光により自由自在にコントロールできることを意味しており、非常に重要な意味を持っている。さらにそのダイナミクスから、光励起直後には電荷秩序と磁気秩序が強く結びついているものの、数ps後に、それぞれの自由度が分離していることを明らかにした。このことは、光誘起相転移のみならず、層状鉄酸化物における電荷・磁気秩序の成り立ちを明らかにするうえで重要な情報であり、現在10-100fs領域での詳細なダイナミクス、また温度依存性について研究を行っている。

続いて層状鉄酸化物LuFe_2O_4においては、平成24年度に発見し、学会等で報告した偏光選択的な光誘起反強磁性ー強磁性転移について、光励起・テラヘルツプローブ分光を用いてダイナミクスの解明を目指した。とくに、LuFe_2O_4の特徴である三次元的な電荷秩序が、光誘起磁気転移に際して如何に振る舞うかに注目し、実験を行った。その結果、まず定常状態において、面間方向<50cm^<-1>のエネルギー領域に巨大な緩和モードが存在し、三次元電荷秩序の形成とともにスペクトル強度が抑制されることを観測した。続いて、光励起後のスペクトル変化に注目したところ、単純な電荷秩序の融解ではなく、何らかの異なる電荷状態への変化が起きていることを見出した。これは、強相関系特有の電荷ー磁気結合が現れた例だと考えられ、電子誘電体としての基礎物性のみならず、新奇な電子デバイスとしての可能性を開く結果を得ることができた。研究の進展、外部発表の双方にて、当初目的以上の成果が得られた。まず前者に関しては、有機伝導体における分極クラスターの素励起が、当初想定していた特定の物質に留まらず、普遍的に存在する可能性を見出した。また酸化物において、従来とは全く異なる光誘起相転移を発見することが出来た。外部発表に関しても、国際会議および著名な論文誌(Phys.RevLett)へと掲載され、また一般の新聞(河北新報など)にも掲載された。有機伝導体β'-(ET)_2ICI_2およびκ-(ET)_2Cu_2(CN)_3において、高強度テラヘルツ光によって分極クラスターの素励起を共鳴的に励振し、光誘起強誘電相転移を目指す。装置開発は順調に進展しており、層状鉄酸化物LuFe_2O_4においてもテラヘルツ励起測定が可能となる見込みである。(抄録なし)
皮質ニューロン内遺伝子発現の単一分子レベル計測開発

本研究は光学的手法を用いることで、生きたまま活動している脳表面における各単一細胞の遺伝子発現の過程、特に低酸素・低エネルギー状態で発現するc-fos mRNAを検出するための手法の開発と発現機構の解明を行うことを目的とした。まず我々は溶液中の極微小領域(fL,10-15L以下)を出入りする蛍光分子の並進拡散速度変化を利用する蛍光相関分光法(Fluorescence Correlation Spectroscopy)を用いて、特定遺伝子の発現を単一分子レベルで検出する手法の確立を目指した。この手法を脳表面への測定へ応用するために我々は成立顕微鏡タイプのFCSを開発した。現在の問題点は検出器を顕微鏡本体上部に設置すると、機械的強度が保てなくなる点である。これを改善するために検出器と顕微鏡の間のシグナルを光ファイバーで結び、改良を加えた。また、一方、脳スライスにおける内因性光学シグナルは細胞の体積変化を反映する。2光子共焦点顕微鏡を用いてカルセインで染色した細胞を観察すると、高カリウムに対してデンドライトは影響されなかったが、グリアのプロセスの直径は1.2倍に増加した。これらの結果から高カリウムによる内因性シグナルにはNKCClの活性化を介したグリアの膨潤が寄与していると考えられた。現在、この細胞の体積変化が「水」を直接取り込むことによるのならば、細胞内の粘性の変化に伴うカルセインの動きの変化が起こると想定される。その変化を単一細胞レベルで測定することで試作した装置の性能を評価できるものと考えて今後研究をすすめるよていである。本研究は光学手法を用いることで、生きたまま活動している脳表面における各単一細胞の遺伝子発現の過程、特に低酸素・低エネルギー状態で発現するc-fos mRNAを検出するための手法の開発と転写因子として働くc-fosの発現機構の解明を行うことを目的としている。我々はそのために、2つの方法を採用した。一つはよく用いられているPCRを中心とした通常の生化学的手法であり、もう一つは、単一分子検出法の一つである蛍光相関分光法(Fluorescence Correlation Spectroscopy)である。これまでに、ラット脳内の低酸素状態を近赤外分光法によりモニターしながら、様々な条件で脳を切り出し、定量的PCR法を用いて低酸素状態でc-fos mRNAの誘導が起こることが明らかにした。一方FCSを用いて、微小領域での特定遺伝子の発現を検出できる単一分子レベルハイブリダイセーションという手法を開発してきた。この手法の特徴の一つに光学顕微鏡の持つ空間分解能がある。顕微鏡の利用できる環境であればどこでも、従って単一細胞レベルでの遺伝子の発現をしかも細胞内の特定の部位を特定しながら測定できる可能性が示唆される。この方法を脳表面への測定へ応用するために我々は成立顕微鏡タイプのFCSを開発中である。開発に当たって現在の問題点は検出器を顕微鏡本体上部に設置すると、機械的強度が保てなくなる点である。これを改善するために検出器と顕微鏡の間を光ファイバーを用いて結ぶことにした。光ファイバーを用いることによる蛍光発光の検出感度の低下は免れないが、成立顕微鏡を利用できることによる脳表面の観察と、機械的安定性は向上するものと期待される。これら二つの手法を組み合わせて、こんど、低酸素状態を近赤外分光法でモニターし、その時のc-fos mRNAの発現量をFCSを用いて検出することを試みる予定である。
聴覚末梢系の生理モデルに基づく新しい人工内耳システムの研究

本年度の研究成果は聴覚モデルと線形予測モデルによる人工内耳の方式の研究と、人工内耳駆動のためのマルチパルス音源抽出である。初年度に開発した聴覚モデルに基づいた人工内耳の音響シミュレーションでは子音の明瞭度が格段に向上したが母音の明瞭度が低下したことを反省して、子音部については聴覚モデルを採用し、母音部については線形予測分析からフォルマント周波数と基本周波数の抽出を行いさらには有声無声の判定も行った。有声部については抽出した第1第2フォルマント周波数に対応した電極位置を選択して基本周波数間隔で逐次駆動した。無声と判定された部分については聴覚モデルに基づく昨年開発した駆動方式を用いた。この方式の音響シミュレーションによる聴取実験評価では母音・半母音・鼻音の明瞭度の顕著な改善が得られなおかつ無声子音の明瞭度も高かった。しかし、有声破裂音・有声摩擦音・有声破擦音はほとんど認識することができなかった。有声子音部は有声部としての特徴を有しているために、線形予測モデルが適用されるが、線形予測モデルによっては子音としての特徴を十分記述できないので、今後この点を改良することが課題である。一方、昨年度の研究結果から人工内耳埋め込み電極の刺激タイミングの抽出戦略が重要であると判明したが、この点に関して音声符号化方式で開発されたマルチパルス駆動音源抽出方式を人工内耳の刺激パルスの発生タイミング抽出方式に適用した実験を行った。その結果によると人工内耳における情報伝達方式固有の制限条件下においても比較的良好な音質を保つことができ人工内耳の刺激タイミング決定方式として有望と判断された。しかし、子音の明瞭度の低下は著しいものがあるので子音部の特徴記述に聴覚モデルを採用することの有望性も推察された。以上のように本研究の最終年度に当たり人工内耳の音声処理方式としてきわめて有望な研究成果を達成することができた。初年度として当初の研究計画に従って実施し、次のような成果を得た。入力音響信号から出力聴神経発火率を得る装置を設計し、製作した。本装置は聴神経の同調曲線を模擬するFIRフィルターと有毛細胞・聴神経シナプス信号伝達を伝達物質を介するMeddisのモデルに基づき60個のDSPによる28チャネルの並列実時間処理ハードウェアとして実現した。DSPの16ビット固定小数点ハードウェアを用いて汎用機による不動小数点演算と同等な精度を実現した。標準的な直接構成型64次のFIRでは精度が不十分な低周波3チャネルを新規に周波数標本化型FIRフィルタで設計して、計算量の低減と特性改善した。ワークステーションで開発した聴覚モデルソフトウェアをパソコンに移植しパソコン支援機の開発の準備を進めた。ハードウェアインタフェースの開発は次年度の予定である。聴覚モデルに基づく人工内耳のための音声処理と内耳埋め込み電極の刺激戦略をワークステーション上で評価した。すなわち、22チャネルの電極の選択とタイミング決定方式の有効性を確認するため、音響信号に変換し、人工内耳装用者の聴取感覚を疑似的に体験できるようにした。変換された音響信号はパルスごとに電極位置に対応した帯域フィルターを通した短い雑音を生成する。健聴者が電極刺激戦略を聴取実験で比較したところ、最良の評価が得られた方式は、13チャネルの出力発火率の和から抽出したピッチ周期ごとに発火率の大きいチャネルを上位4位まで選択してパルスで刺激する。以前の方式よりも明瞭度が改善されているが人工内耳装用者による聴取実験に適用するには更なる方式の改善が必要と考えている。試作機の開発配布については、パソコンへの移植が進行中である。当初計画したブック型パソコンではなく音声の入出力と表示の効果が格段に向上したマルチメディア対応のパソコン機種に移植する計画である。

本年度の研究成果は聴覚モデルと線形予測モデルによる人工内耳の方式の研究と、人工内耳駆動のためのマルチパルス音源抽出である。初年度に開発した聴覚モデルに基づいた人工内耳の音響シミュレーションでは子音の明瞭度が格段に向上したが母音の明瞭度が低下したことを反省して、子音部については聴覚モデルを採用し、母音部については線形予測分析からフォルマント周波数と基本周波数の抽出を行いさらには有声無声の判定も行った。有声部については抽出した第1第2フォルマント周波数に対応した電極位置を選択して基本周波数間隔で逐次駆動した。無声と判定された部分については聴覚モデルに基づく昨年開発した駆動方式を用いた。この方式の音響シミュレーションによる聴取実験評価では母音・半母音・鼻音の明瞭度の顕著な改善が得られなおかつ無声子音の明瞭度も高かった。しかし、有声破裂音・有声摩擦音・有声破擦音はほとんど認識することができなかった。有声子音部は有声音としての特徴を有しているために、線形予測モデルが適用されるが、線形予測モデルによっては子音としての特徴を十分記述できないので、今後この点を改良することが課題である。一方、昨年度の研究結果から人工内耳埋め込み電極の刺激タイミングの抽出戦略が重要であると判明したが、この点に関して音声符号化方式で開発されたマルチパルス駆動音源抽出方式を人工内耳の刺激パルスの発生タイミング抽出方式に適用した実験を行った。その結果によると人工内耳における情報伝達方式固有の制限条件下においても比較的良好な音質を保つことができ人工内耳の刺激タイミング決定方式として有望と判断された。しかし、子音の明瞭度の低下は著しいものがあるので子音部の特徴記述に聴覚モデルを採用することの有望性も推察された。以上のように本研究の最終年度に当たり人工内耳の音声処理方式としてきわめて有望な研究成果を達成することができた。
有機化合物の安定同位体比分析法：誘導体化に伴う同位体比改変を無力化する技術の開発

有機化合物の安定同位体比(13C/12C,15N/14N等)の解析は,大気・陸・海洋と生物の間でおこる物質(もしくはエネルギー)収支,それらへの人間活動(化石燃料の消費・森林破壊など)の影響評価,海洋や生物を介した二酸化炭素の吸収量の評価などの研究を行うための主要な科学ツールのひとつである。本研究では,この「有機化合物の安定同位体比」の測定における長年の課題であった「誘導体化(化学修飾)に伴う同位体比の人為的改変」を克服する新たな手法の開発にチャレンジする。その達成は,有機化合物の安定同位体比分析の適用範囲を劇的に広げ,生物圏の物質循環の様々な研究に新たな展開をもたらすと期待できる。
時間に依存した第一原理電子輸送シミュレータの開発と応用

本研究課題では、第一原理に基づく時間に依存した電子輸送特性計算手法であるImpulse Response法について、ナノ物質中を伝播する電子の動的散乱過程だけでなく、時間変動する外場に対する応答特性を解析するため、新たなアルゴリズムの開発に取り組んだ。また、次世代電子デバイス材料として有用な物質のデザインに向けた基礎研究として、格子欠陥を含むカーボンナノチューブにおける適用計算を行い、本手法の性能確認を行った。期待される計算結果は得られたが、用いるパラメータに依存して数値誤差が深刻化してしまうケースがあり、さらなる検討が必要であることが分かった。本研究課題では、これまでに開発してきた時間依存密度汎関数理論に基づく第一原理電子輸送シミュレータであるImpulse Response(IR)法を基軸として、機能を拡張させた新たなシミュレータの開発に取り組んでいる。ここでは、結晶電極を用いた計算、および電磁場中での電子輸送特性解析が可能な手法へと機能を拡張することで、定量的な評価を目指した汎用性の高い時間依存電子輸送解析を可能とするシミュレータへと発展させることを目的としている。当該年度において、結晶電極の奥深くから伝播してくるBloch波の動的な散乱の様子を解析するためのアルゴリズムとして、平面波を基底関数としてBloch波を展開することで、その時間発展解を平面波の時間発展計算によって得ることを考え、プログラムへの実装を行った。時間変動する散乱波動関数が十分に時間経過することで定常状態の解に漸近することを利用し、得られた時間発展解と定常状態における計算結果との比較により精度検証を行った。しかし、予定していた精度での結果が得られず、プログラムコードおよびアルゴリズムの検証を行い、問題点の洗い出し、解決に取り組んだ。また、性能検証および適用研究に向けて、有機・無機分子接合やカーボンナノチューブにおける定常状態の電子輸送特性について解析を行い、ナノ物質における輸送電子のスピンフィルタリング機能や不純物ドーピングによる散乱強度に関する研究を推進した。これらの成果は、機能性分子デバイス研究や炭素系ナノ物質ベースの電子デバイス研究における新たな知見を与えるものである。現在までに、時間依存密度汎関数理論に基づく第一原理電子輸送シミュレータであるImpulse Response(IR)法について、結晶電極を用いた計算が可能な手法へと機能を拡張することを試みた。ここでは、電極奥深くから伝播してくるBloch波の時間発展を効率的に計算するためのアルゴリズムの開発、実装に取り組んだ。結晶電極中のBloch波の時間発展演算アルゴリズムとして、結晶電極におけるBloch波を平面波展開することで、その時間発展解を平面波の時間発展計算によって得ることを考え、プログラムコードへの実装を行った。Bloch波の時間発展演算を十分に繰り返すことで定常状態の解に漸近することを利用し、時間発展解と定常状態における計算成果との比較により拡張機能の精度について検証を行った。しかし、当初考案したアルゴリズムでは十分な計算精度が得られなかったため、プログラムコードおよびアルゴリズムについて精査するとともに、問題点の洗い出しのため、条件を変えながら繰り返しシミュレーションを実行した。基礎理論についても見直しを行い、アルゴリズムの修正を行ったが、未だ十分な計算精度には至っていない。このため、当初の研究計画より進捗がやや遅れている。一方で、性能検証および適用研究に向けた準備として、定常状態における分子接合系やカーボンナノチューブの電子輸送特性研究についてもあわせて推進した。これにより、ナノ物質における輸送電子のスピンフィルタリング機能や不純物ドーピングによる散乱強度に関する新たな知見を得た。本研究課題では、独自に開発した時間依存密度汎関数理論に基づく第一原理電子輸送シミュレータであるImpulse Response(IR)法を基軸として、機能を拡張させた新たなシミュレータの開発に取り組んだ。ここでは、結晶電極を用いた計算、および電磁場中での電子輸送特性解析が可能な手法へと機能を拡張することで、定量的な評価を目指した汎用性の高い時間依存電子輸送解析を可能とするシミュレータへと発展させることを目的とした。結晶電極の奥深くから伝播してくるBloch波の動的な散乱の様子を解析するためのアルゴリズムとして、平面波を基底関数としてBloch波を展開することで、その時間発展解を平面波の時間発展計算によって得ることを考えたが、十分な計算精度が得られずなかったため、アルゴリズムの見直し、およびパラメータの系統的に変え、アウトプットの変化を精査した。この研究では、いくつかの例で予想される計算結果が得られたものの、本研究課題の目的である、「汎用性の高いシミュレータの開発」を達成するための根本的な解決には至らず、今後さらなる研究が必要であると考える。また一方で、性能検証および適用研究の拡充を目的として、これまでに取り組んできた錯体分子接合やカーボンナノチューブにおける解析に加え、半導体量子井戸におけるスピン軌道相互作用についての研究を行った。これにより、輸送電子のスピンフィルタリング機能や不純物ドーピングによる散乱強度の制御、および2次元電子系におけるスピン緩和時間の制御に関する研究を推進した。これらの成果は、次世代電子デバイス研究における新たな知見を与えるものである。前年度に引き続き、新たに実装した機能の精度検証とプログラムコードのチューニングを行う。

十分な性能が確認された段階で、具体的な適用研究として、特異な電子物性を持つことから近年注目を集めているナノグラフェンを対象とした基礎研究に取り掛かる。デバッグ作業や一部のテスト計算は小規模のクラスター計算機上で、長時間シミュレーションは超並列計算機上で実施する。また、ナノグラフェンだけでなく次世代デバイス材料として期待が寄せられているカーボンナノチューブ(CNT)やフラーレンなどの炭素系ナノ構物質やシリセンなどの層状物質を対象とした研究に取り組む。これらは単体としても十分興味深い物質であるが、たとえばナノグラフェンをリード電極として接続したCNTなどの複合構造についても大きな注目が寄せられており、より多彩なデバイス特性が発揮されることが期待されている。本研究で開発する手法を、このような複合構造に適用し、動的な輸送プロセスをリアルタイムに解析することで、次世代デバイスの開発・設計に指針を与えることを目指した研究を行う。また、実際のデバイス作製において問題となる格子欠陥や不純物の吸着なども想定した系を考え、これらがデバイス特性に与える影響についても解析を行う。年度の後半においては、本研究課題の総括を行うとともに、次のステップに向け、時間変動する外部ポテンシャル場に対する応答など、さらに実践的な研究への取り組みを開始するほか、開発したプログラムの公開を目指し、パラメータの入力から計算結果の可視化までを簡素化するため、インターフェイスの開発およびマニュアル等の整備を行う。計算物理設備備品として購入したクラスター計算機の調達において、ベンダー業者内で価格変更があり、当初の予算執行計画を変更する必要が生じたため。次年度交付金と合算して、データ整理用のストレージなどのクラスター計算機周辺機器の購入に充てる。
モーションキャプチャによる未教育聾者ホームサインのアーカイブの作製

本研究では,手話の源流と考えられるホームサインの調査を行った.現在,未就学聾者の実態調査を行っている.今日でも,離島や僻地を中心に未就学聾者が多数存在すると考えられる.しかし,高齢化した教育を受けていない聾者は減少する一方であると同時に限界集落に居住することが多いため,情報もなく途絶された状態にある.そのため急いで実態調査を行う必要がある.本研究成果として,1名の未就学聾者の調査と分析を行った.平成26年度は佐渡でモーションキャプチャの収集を行うための現地調査と試験的に手話のモーションキャプチャ収集を行った.まず,佐渡に在中している手話サークル,手話通訳者を通じて現地の聾者の実態調査を行った.未就学の聾者は,数名いることが確認できている.しかし,何名かは他人との接触が少ないため,所在地などを含む詳細な情報が少ない.現地の協力者に実態調査を依頼してる.モーションキャプチャ収集に関しては,手話技能検定協会の協力を得て,手話動作の収集を行った.スタジオでの収集は容易であるが,研究対象者が高齢のため,基本的には被験者の自宅で行う必要がある.また,モーションキャプチャ収集のためにマーカーを付けたり,カメラを向けたりすると,萎縮して普段のホームサインが出てこない恐れがある.そこで,可能な限り,普段の生活の中での動作を収集することを検討している.例えば,モーションキャプチャでの収集は断念して,隠しカメラで収集することも検討している.この場合,プライバシーの問題もあるため,可能であればあらかじめ被験者本人に了承を得たいが,これでは撮影していることがわかってしまう.そのため,撮影前は家族のみあらかじめ了承を得て,収集後,本人にも了承を得るという方法も考えている.また,現在はMicrosoft社のKinectを用いて,マーカーレスかつ,被験者にも収集していることを意識させないようなモーションキャプチャシステムの構築を行っている.これができれば,自宅で普段の動作を収集することが可能となる.日本手話の成立は,全日本ろうあ連盟の公式見解では1878年の京都盲唖院設立だとされている.しかし,これはろうあ運動としての見方であり,聾社会が組織化していなくても聾児が生まれた家庭で自然に手話が発生するというのが定説であり,これをホームサインと呼ぶ.聾学校制度が確立した後も,経済的事情や地理的事情から聾学校に通わなかった聾者もいて,通称未就学聾者と呼ぶが,彼らはホームサインの使用者である.しかし標準手話を学んだ手話通訳者には理解できず,聾団体からも「手話がわからない人」「身振り」として処理されてきた.そのため,言語的特徴など,一切調査されていないのが現状である.未就学聾者は離島に残存していることが言われてきたが,事前調査で新潟県佐渡地区に数名,在住していることがわかった.そこで筆者らは新潟市の聾団体や佐渡市の聾団体・通訳団体・聾家庭の協力を得て,まず実態調査を行い,家庭訪問などを実施した.本研究では,1名の聾者のホームサインを収録することができ,その分析を行った.今回の調査で,いくつか特徴的なホームサインを収集することができた.その中には,現在の日本手話に通ずる表現もあることが分かった.本研究ではこの聾者に対して2回の収録を行えたが,そのあとに亡くなられてしまったため,これ以上の収録およびホームサインの詳細な調査ができなくなってしまった.しかしながら,他の地域にも未就学聾者がいることが分かっている.この人達のホームサインについても調査・分析を行い,さらに手話の源流を探る必要がある.本研究では,手話の源流と考えられるホームサインの調査を行った.現在,未就学聾者の実態調査を行っている.今日でも,離島や僻地を中心に未就学聾者が多数存在すると考えられる.しかし,高齢化した教育を受けていない聾者は減少する一方であると同時に限界集落に居住することが多いため,情報もなく途絶された状態にある.そのため急いで実態調査を行う必要がある.本研究成果として,1名の未就学聾者の調査と分析を行った.当初は,すでに佐渡でのホームサインの収集を始めている予定であったが,現地調査を行って,収集方法の再検討を行う必要性が出てきたため,若干遅れが生じている.しかしながら収集方法の目処が付いたので,今後は順調に進むと考えている.福祉工学まずは,モーションキャプチャではなく,ビデオ映像でホームサインを収集することが吃緊の課題である.というのも対象としている被験者が高齢であるため,すぐにでも収集を始めないといけないことがわかっている.その後,マーカーレスのモーションキャプチャシステムが構築できれば,再度収集を行う.計画当初に購入する予定であったモーションキャプチャシステムは高額なため,科研費だけではまかなえないことがわかった.そこで,モーションキャプチャシステムを購入するのではなく,動作データーの収集を外部に委託する方法に変更した.また,これと並行して安価なモーションキャプチャシステムを検討したところ,KinectなとのNUIを利用したシステムがあることがわかった.これを27年度に購入し,モーションキャプチャの収集を行う.先の理由でも述べた通り,安価なモーションキャプチャシステム(Kinectと高性能ノートPCおよび,ソフトウェア)を用意して,モーションキャプチャの収集を進める.
拍動循環と脳機能・脳疾患の関連性：全脳摘出標本によるアプローチ

「拍動する血液循環は脳にとって必要か否か?」本研究課題は、動物から取り出した“全脳摘出標本と人工血液循環装置"を利用し、以下、3つの問に対する答えを探求する。(1)拍動流周期のどのタイミングで脳活動を惹起しても脳の応答は不変か?あるいは、拍動する血液循環が脳の応答に何らかの影響を与えるか?(2)脳活動のゆらぎの一因として、拍動する血液循環の関与があるかどうか?(3)拍動する脳血流は、脳細胞の生存にとって有利なのか不利なのか?脳実質への拍動流効果についての知見は乏しく、人工心臓の研究開発分野、脳血管性の病態発現機構や創薬の研究分野に対し、有益な情報を提供することを目指す。
衝撃波を伴う細長い超高耐磨耗コーティング用超音速ノズルの流動特性と最適条件の解明

機械部品表面の硬度を高める新しい方法の1つとして,耐摩耗性を有する固体粉末を超音速気流により機械部品表面に吹き付けてコーティングを行う手法が注目を集めている.本研究では,超高耐磨耗コーティングを行うための超音速ノズルにおける気流の状態と固体粒子の速度について,主に数値シミュレーションにより調べた.研究の結果,ノズル形状およびノズルスロート上流のガス状態と固体粒子の速度との関係が明らかになった.機械部品表面の硬度を高める新しい方法の1つとして,耐摩耗性を有する固体粉末を超音速気流により機械部品表面に吹き付けてコーティングを行う手法が注目を集めている.本研究では,超高耐磨耗コーティングを行うための超音速ノズルにおける気流の状態と固体粒子の速度について,主に数値シミュレーションにより調べた.研究の結果,ノズル形状およびノズルスロート上流のガス状態と固体粒子の速度との関係が明らかになった.不活性ガスの超音速流れを用いて固体粉末を加速し,対象物に吹き付けて様々な機能をもつコーティングを行う動的溶射用が近年注目を集めている.動的溶射に用いられる超音速ノズルはスロート直径12mm,出口直径38mm,超音速部長さ100200mmである.過去にこのような微小内径の細長い超音速ノズルの研究はほとんど見当たらない.また,動的溶射ではノズルは衝撃波を伴う複雑な過膨張状態で作動するが,このような研究は過去に例がない.そこで,本研究では動的溶射用超音速ノズルの流動特性と最適作動条件の解明を行うことを目的としている.本研究の初年度である平成19年度は,ノズルの気体力学的特性を明らかにする実験に取り組んだ.実験パラメータは1)ノズル形状(スロート直径)2)ガス種:N_2,He,3)貯気圧:0.21MPaとした.主ガスにはN_2,Heを用い,混合ガスには窒素を用いた.貯気室,噴射室の圧力計測を行った結果,以下のことが明らかとなった.1)主ガスの質量流量に対して混合ガスの質量流量を大きくするほど,混合室の圧力は増加する.この傾向は混合室ノズルのスロート直径が小さいほど顕著である.2)主ガスの質量流量に対して混合ガスの質量流量を大きくするほど,貯気室出口のマッハ数は減少し,噴射室出口のマッハ数は増加する.混合室ノズルのスロート直径が小さいほど2つのマッハ数は小さい.3)混合室の圧力は,一次元理論解析により定量的に予測可能である.以上の知見は,平成20年度に動的溶射ノズルの最適作動条件を決定する上で極めて重要である.不活性ガスの超音速流れを用いて固体粉末を加速し,対象物に吹き付けて様々な機能をもつコーティングを行う動的溶射用が近年注目を集めている.動的溶射に用いられる超音速ノズルはスロート直径12mm,出口直径38mm,超音速部長さ100200mmである.過去にこのような微小内径の細長い超音速ノズルの研究はほとんど見当たらない.また,動的溶射ではノズルは衝撃波を伴う複雑な過膨張状態で作動するが,このような研究は過去に例がない.そこで,本研究では動的溶射用超音速ノズルの流動特性と最適作動条件の解明を行うことを目的としている.本研究の最終年度である平成20年度は,動的溶射用超音速ノズル流の中を飛行する溶射粒子の速度と温度を数値解析により明らかにする研究に取り組んだ.計算パラメータは1)ノズル形状(スロート直径)2)ガス種: N_2, He, 3)貯気圧: 0.21MPaとした.主ガスにはN_2, Heを用い,混合ガスには窒素を用いた.数値解析の結果,以下のことが明らかとなった.1)スロート直径を1.75mm,出口直径を4.0mm,スロートからノズル出口までの軸方向長さを200mmとすることで直径10μmの銅粒子の速度を最大化できることが分かった.2) N_2ガスに混合するHeガスの割合を増やすほど粒子速度が大きくなることが分かった.これは,混合ガスの音速が大きくなることが主な原因であることが明らかになった.本研究で得られた以上の知見は,動的溶射を実用化する上で極めて重要である.
臨床検査応用を目指した小児慢性期CML に対するフローサイトメトリー法の開発

18歳未満の新規慢性期CMLを対象に、初発時およびTKI治療中の骨髄検体を用いてフローサイトメトリーで細胞表面マーカーを解析した。診断時およびTKI開始後3か月時の骨髄検体に加え,TKI開始後3か月および18か月時のBCR-ABL/ABL比が得られた27例について解析した。その結果、初発時骨髄前駆細胞分画におけるGMP優位、およびTKI開始3か月時のLinーCD34+分画中cMpl+分画高値が小児慢性期CMLの新たな予後因子となる可能性が示唆された。フローサイトメトリーは簡便な検査法であり、広く活用されることが期待される。CML前駆細胞および幹細胞の特徴と予後因子の解明:18歳未満の初発慢性期CML患者を対象とした「日本小児白血病リンパ腫研究グループ(JPLSG) CML-08研究」登録症例の、診断時、チロシンキナーゼ阻害剤開始29日後、3か月後、6か月後、12か月後の骨髄検体を採取し、CD34、CD38、CD123、CD45RA、cMpl、lineage抗体で染色し、フローサイトメトリー解析を行った。解析対象は46症例、男性29例、年齢の中央値は10歳であった。Lin-CD34+細胞比率の中央値は15%であり、Lin-CD34+CD38+細胞は、33%がMEP優位、50%がCMP優位、13%がGMP優位のパターンを示した。データのある28症例を予後因子である3か月のBCR-ABL>10%群と10%以下群にわけると、診断時および治療開始3か月後のLin-CD34+細胞の比率、CMP/GMP/MEPの比率に差はなかったが、Lin-CD34+CD38+cMpl+細胞の比率は診断時には差がないものの、治療開始3か月後では明らかにBCR-ABL10%以下群で低い(中央値5.3%)ことが示された(BCR-ABL>10%群中央値50.3%)。pSTAT5, pCrkL and Bmi-1についても検討したが、まだ少数例であり、今後も引き続き解析を行う方針である。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連の解明:平成26年度に開始予定であった「小児慢性骨髄性白血病に対するチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」の開始が遅延されたため、予定していた研究も遅延している。CML前駆細胞および幹細胞の特徴と予後因子の解明:18歳未満の初発小児慢性期CMl患者を対象とした「日本小児白血病リンパ腫研究グループ(JPLSG) CML-08研究」登録症例の診断時、TKI開始29日後、3か月後、6か月後、12か月後の骨髄検体を採取し、CD34, CD38, CD123, CD45RA, cMpl, lineage抗体で染色し、フローサイトメトリーを行った。解析対象47例のうち、診断時検体のある35症例を中心に解析をおこなった。その結果、予後因子である治療開始3か月時BCR-ABL<10%の症例で優位に治療開始3か月時のLin-CD34+CD38*cMpl*の比率が低いことが明らかになった。現在論文投稿中である。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連解明:遅延されていた「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」が開始され、現在18例が登録されている。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連解明については「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」の開始が遅延したため、やや遅れている。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連解明:遅延されていた「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」が開始され、現在22例が登録されている。末梢血フローサイトメトリーデータは順次回収し、解析している。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連解明に関しては、「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」の開始が遅延したためやや遅れている。CML前駆細胞および幹細胞の特徴と予後因子の解明:18歳未満の初発小児慢性期CML患者を対象とした「日本小児血液リンパ腫研究グループ(JPLSG) CML-08研究」登録症例の診断時、チロシンキナーゼ(TKI)開始29日後、3か月後、6か月後、12か月後の骨髄検体を採取し、CD34, CD38, CD123, CD45RA, cMpl, lineage抗体で染色し、フルーサイトメトリー検査をおこなった。診断時およびTKI開始3か月後の骨髄検体、TKI開始3か月および18か月後のBCR-ABL IS (%)データのそろっている27症例を対象に解析をおこなった。その結果、TKI開始3か月時のBCR-ABL IS (%)とTKI開始3か月時の骨髄中Lin-CD34+CD38+cMpl+の比率が相関し、TKI開始3か月後のBCR-ABL IS (%) >10%と同様Lin-CD34+CD38+cMpl+>20%も予後不良因子となる可能性が示唆された。

今回解析した症例の多くがイマチニブで治療しており、今後は他のTKI治療中におけるcMplの臨床的意義を見出すとともに、cMpl以外の新たな予後因子の解明とCML幹細胞におけるcMplの意義を明らかにしたいと考える。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連性の解明:「小児慢性骨髄性白血病に対するチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」において、TKI中止前、および中止後1か月、3か月、6か月、12か月の末梢血のフローサイトメトリーを行い、TKI中止後の免疫細胞の推移を解析している。22症例が登録し、MMR消失の有無を比較検討し解析中である。試験開始遅延に伴い研究期間内に新たな知見を見出すことはできなかったが、今後も引き続き解析を継続していきたい。18歳未満の新規慢性期CMLを対象に、初発時およびTKI治療中の骨髄検体を用いてフローサイトメトリーで細胞表面マーカーを解析した。診断時およびTKI開始後3か月時の骨髄検体に加え,TKI開始後3か月および18か月時のBCR-ABL/ABL比が得られた27例について解析した。その結果、初発時骨髄前駆細胞分画におけるGMP優位、およびTKI開始3か月時のLinーCD34+分画中cMpl+分画高値が小児慢性期CMLの新たな予後因子となる可能性が示唆された。フローサイトメトリーは簡便な検査法であり、広く活用されることが期待される。平成26年度に開始予定であった登録症例が解析対象となる「小児慢性骨髄性白血病に対するチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」の開始が遅延されたため。CML前駆細胞および幹細胞の特徴と予後因子の解明:投稿中の論文受理を目指す。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連解明:登録症例の末梢血フローサイトメトリーデータを順次回収し、解析予定である。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連解明に関しては、登録症例から回収した検体で順次解析を進める予定である。小児血液腫瘍CML前駆細胞および幹細胞の特徴と予後因子の解明:引き続きフローサイトメトリー解析を行う。特に、Bmi-1、CD47、CD25、beta-cateninについて解析をすすめ、予後因子の抽出を目指す。CML幹細胞制御機構と免疫機構の関連の解明:臨床試験の開始後、末梢血を用いて免疫細胞のフリーサイトメトリー解析を行い、CMR維持に関わる免疫機構の解明を目指す。「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」の開始が遅延されたこと。「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」の開始が遅延されたため、予定していた使用額を翌年に繰り越す必要が生じました。産休育休取得のため。「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」開始に伴い、積極的にデータ解析・学会発表準備を行う。最終年度のため遅延を取り戻し、「小児慢性骨髄性白血病にたいするチロシンキナーゼ阻害薬中止試験(STKIped-14)」解析に昨年度からの繰り越し分を使用する予定である。平成26年度に開始予定であった臨床試験を開始し、順次当初の計画に戻せるよう解析費を中心に使用していく予定である。
テンサイの組織培養適性を決定する遺伝的要因の研究

テンサイは、カルス化や植物体再生が非常に難しいことが知られている。ところが、NK-219mm-Oについては、例外的に非常に良好な組織培養適性を示す。そこで、この培養適性の遺伝的背景を調査した。NK-219mm-Oと様々なテンサイ系統を交配して組織培養適性を調べたところ、組織培養適性がF1世代でも良好であることを明らかにした。さらに、再分化に伴って強く発現する遺伝子の塩基配列を得た。本研究の目的は、組織培養が非常に難しい作物であるテンサイ(サトウダイコン)の培養適性向上である。アグロバクテリウムを介した遺伝子導入に耐えうるような,カルス化から植物体再分化までの一連の組織培養が可能なのは唯一テンサイ系統NK-219のみであるが,この性質がいかなる機構に基づいているのか明らかではない。1.北海道農業研究センター育成の5系統と、それらの間で片側ダイアレル交配を行ったF1系統10材料を用い、葉片培養におけるカルス形成率およびカルスからの再分化能に関するダイアレル分析を行った。その結果、カルス形成率では、広義の遺伝率、狭義の遺伝率ともに高い値を示し、相加効果と優性効果が同程度に寄与することが明らかとなった。また、優性遺伝子はカルス形成率の高い方向に作用し、完全優性を示すことがわかった。再分化成績に関しては、広義の遺伝率、狭義の遺伝率ともに高い値を示し、優性効果に対して相加効果の方が強く働くことが明らかとなった。また、優性遺伝子は再分化成績を低くする方向に作用することがわかった。カルス形成率と再分化の良否の間に相関はなかった。2.ダイアレル分析の過程で、カルス形成率はNK-219に匹敵するが、植物体再分化能が見られないNK-239xNK-294を発見した。そこで、再分化に関与する遺伝子を単離することを目的として、再分化培地に置床したNK-219由来のカルスとONK-239xNK-294のカルスを材料に用いてcDNAサブトラクションライプラリーを作成した。いくつかの遺伝子が、特異的に発現するという予備的なデータを得ている。1.再分化の良好なNK-219と、再分化がほとんど見られないNK-239xNK294を再分化培地に置床し、発現の異なるcDNAを収集した。まずサブトラクションライブラリーから候補遺伝子225個を選び出して塩基配列を決定した。そのうち41個についてはリアルタイムPCRにより発現量を詳細に調べた。いくつかの遺伝子が、再分化培地に置床後7日目からNK-219特異的に急激に発現することを発見している。HR-3と命名した遺伝子はその代表で、RACE法によりcDNA全長を得たが、データベース中に相同遺伝子は見つからない。2.前年度までに組織培養適性が遺伝形質であることが分かったので、これを他の形質と組み合わせることが可能か調べることにした。優性遺伝子Bは春化非要求性を付与するので、NK-219にBを持たせ、一年生で培養適性に優れるテンサイの作出を試みた。まずNK-219とTA-33-O(BB系統)を交配した。TA.33-Oはカルス化が起こりにくいことが分かっている。このF1が、春化非要求性であることを確かめた。次に培養適性を調べた。その結果、カルス化と再分化がともに良好であったが、再分化のタイミングがNK-219より早い傾向にある。1.前年度に得られた一年生形質を付与した培養好適テンサイについて、実際に形質転換が可能かどうかを試験した。アグロバクテリウムを実際に感染させたところ多くは枯死したが、いくつかの遺伝子導入されたカルス塊を選抜することができた。さらに、植物体の再分化にも成功した。この遺伝子型を持つ個体は、栄養的に増殖させて維持されている。春化処理を必要とせずに生殖成長に移行できる、形質転換可能なテンサイ遺伝子型を得ることに成功した。2.前年度までに得られた、HR-3遺伝子について解析を進めた。テンサイ系統NK-294mm-Oはカルス化が起こるが、再分化は起こさない。一方、NK-294mm-CMSとNK-219mm-OのF1は、カルス化および再分化ともに著しく向上する。それぞれを培養して、カルスを再分化培地に置床し、0および14日目でRNAを抽出した。

リアルタイムPCRにより発現量を調べたところ、HR-3はNK-294mm-Oではほとんど発現しないが、NK-294mm-CMS x NK-219mm-Oでは発現すること、およびその発現量は0日目より14日目の方が高い傾向にあることが判明し、再分化との明瞭な相関が示された。HR-3について、完全長mRNAに対応するcDNAを得た。その結果、HR-3は137アミノ酸残基をコードすることがわかった。再度BLAST検索を試みたが、遺伝子の機能に関わる情報は得られなかった。TargetPおよびPSORT解析によれば、HR-3のコードするタンパク質はN末端側に分泌シグナルを持つと予想された。あるいは、これらは細胞接着に関わる因子なのかもしれない。このような遺伝子の発現が再分化培地に強く応答することが、NK-219mm-Oの良好な再分化に関わる可能性がある。テンサイの培養適性について、培養適性の指標となるマーカー遺伝子候補が得られていること、および遺伝形質として扱えることを実際に示せつつあることを根拠としている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究方針として、研究開始より得られたデータを活用する方向で進める。分子レベルでは、発現量の異なる遺伝子について詳細に調べる。培養適性の遺伝形質としての振る舞いを詳細に調べるとともに、分子データとの統合を試みる。
マウスならびにヒト下垂体ホルモン分泌細胞の体外分化誘導に関する研究

本研究は哺乳動物において、oral ectoderm(ラトケ嚢原基)にシグナル分子を作用させることにより予想される転写因子群の発現を誘導し、下垂体前葉ホルモン分泌細胞を作成する事を目的とした。現在までに以下の事が明らかになった。1.マウス系統及びマウスのGenetic Background : CD1とB6を交雑することにより若干(E : Emryonic dayで0.5日)のoral ectodermの分化発生時間の早期化が生じたが、Embryonic dayは発生学上のsomite numbersで統一した。2.培養条件:発生初期の下垂体前葉原基は、神経組織とみなした培養条件(培養液など)が適していた。3.oral ectodermからラトケ嚢原基への誘導において、以前、我々が明らかにした間脳からの必須誘導因子であるBMP4およびFGF8以外にoral ectoderm自体からの自律的な誘導因子の発現が不可欠と考えられ、SHH (Sonic hedgehog)が、パラクライン的にその作用下流と考えられる転写因子Isl-1を発現させることにより、ラトケ嚢が分化していくと推定した(SHHを作用させることによりautomaticにIsl-1は発現する)。しかしながら、SHH,BMP4およびFGF8の誘導分子をいかなる条件で作用させてもoral ectoderm単独培養ではE11.5相当のラトケ嚢までの自立的な分化誘導は困難であり、E11.5でアポトーシスを引き起こした。このことは、さらなる他の誘導分子が必要である可能性があり、近接している腹側間脳と共培養を行ったところE12.5相当のラトケ嚢まで分化した。またIsl-1が十分発現した以降の分化したラトケ嚢(E11.5)においては、転写因子Lhx3及びLhx4の発現が確認された。(E12.5以降の中期の発生は、J.Ericsonらが体外培養実験に成功しており、さらにE13.5以降より最終分化に必要とされる転写因子Pit1に関しては、K.Sharmaらが検討している。)発生初期に腹側間脳に発現が認められる候補誘導分子はさらにWNT5AとFGF10が最近確認されている。しかしながら、我々の検討においてin vitroでは、それでも充分な分化はしなかった。このことより最も重要なのは、SHHとBMP4の一過性の発現およびその後のすみやかな消失が必須であることが推定され、実際に他の研究者もこれらの誘導分子のinhibitorsに着目しつつある。今後in vitroの系においてもそこを解明する必要があると考える。最近、inhibitorsの候補にBMP2やnogginなどが挙げられており、現在我々もin vitroで検討中である。

平成14年度はマウスにおいて、mesodermからシグナル分子を作用させることにより予想される転写因子群の発現を誘導し、ラトケ嚢原基さらには下垂体前葉細胞を作成する事を目的とした。現在までに、検討が進んだ事項として、以下の事が明らかになった。1.マウス系統及びマウスのGenetic Background : CD1あるいはB6など系統により若干(Embryonic dayで0.5日弱)のmesodermの分化発生時間の差異があると思われる。2.培養条件:当初、下垂体前葉は後葉と違い神経組織とみなさずに培養条件(培養液など)をいろいろ設定したが、基本的に発生の初期は神経組織と同様の培養条件が適していると考えられる。現段階では基本培養液はOPTI-MEM(GibcoBRL)およびN2 supplement(GibcoBRL)が良いと思われる。3.mesodermからラトケ嚢原基への誘導において、BMP4およびFGF8のみでは発生分化が予想通り起こらない。作用濃度、あるいは作用時間のずれも検討したが根本的に別の誘導因子がさらに必要と思われた。文献的にはFGF10が関与していると示唆されているが、私的にはmesoderm自体からの自律的な誘導因子の発現が不可欠と考えられる。つまりFGF8を作用させる以前で、かつBMP4による誘導とほぼ同時期にmesoderm自体に発現しパラクライン的にmesodermでのIsl-1等の転写因子の発現を補助し得る誘導因子が必要であると考えられた。即ち現段階で最も考えられるのはSHH(Sonic hedgehog)である。4.今後の展開:SHHが十分発現した後からのやや分化したmesodermからのラトケ嚢分化実験と、外部からSHHを作用させる実験を施行していく。また転写因子であるNkx遺伝子群のうち神経外胚葉に発現するNkx群のみがSHH依存性であるため、それらの転写因子群も関与しているか検討を加える。従って、これらの仮説が正しければ、下垂体前葉、中葉は発生の初期段階においては、下垂体後葉と同様な神経下垂体と考え今後の研究を進めていく必要があると考えられる。平成15年度はマウスにおいて、mesodermからシグナル分子を作用させることにより予想される転写因子群の発現を誘導し、ラトケ嚢原基から下垂体前葉ホルモン分泌細胞を作成する事を目的とした。1.マウス系統及びマウスのGenetic Background : CD1とB6を交雑することにより若干(E : Embryonic dayで1.0日弱)のmesodermの分化発生時間の早期化が生じた。この結果の意味付けは現在検討中である。2.培養条件:発生初期の下垂体前葉は神経組織とみなした培養条件(培養液など)が適していると考えられた。3.mesodermからラトケ嚢原基への誘導において、以前、我々が明らかにした間脳からの必須誘導因子であるBMP4およびFGF8以外にmesoderm自体からの自律的な誘導因子の発現が不可欠と考えられた。即ち、SHH(Sonic hedgehog)が、パラクライン的にその作用下流と考えられる転写因子Isl-1を発現させることにより、ラトケ嚢が分化していくことがほぼ確認された(SHHを作用させることによりautomaticにIsl-1は発現する)。