hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脱毛疾患を引き起すケラチン遺伝子挿入変異の配列長変化に関する研究

さらに、ウェーブ個体(H/+)でH,hlおよびhの3本のバンドを示す個体が見つかり、体細胞レベルで挿入配列の短縮が起こる可能性が示唆された。次年度はalleleの塩基配列の決定と発現解析に進みたい。Hagマウスはkeratin2-6gに挿入配列が入ることによって起こった突然変異で遺伝様式は半優性から劣性に変化して挿入配列が短縮していたが、挿入配列長の変化する機構は不明である。Hagマウスの交配試験により挿入変異配列長の変化を親子で調べ、配列長の伸長または短縮の有無を調べた。C3H/HeN-Hagのホモ型維持系統とヘテロ型維持系統を用いた。遺伝子型はkeratin2-6gの第1エクソンの挿入配列を挟むPCRプライマーを設計し、尾から抽出したDNAを鋳型にPCRを行った。PCR産物は4%ヌシープゲルにて電気泳動して親仔における挿入配列長の変化を調べた。その結果、Hag alleleからは約510bpの断片が、劣性hag alleleからは約420bpの断片、野生型正常マウス(C3H)からは約75bpの断片が増幅された。さらに、中間的サイズのh1およびh2アレル(H>h1>h2>h)を有する仔マウスも検出された。H/HxH/Hの交配からはhlやhなどの短縮型のalleleが生成した。さらに、H/hxhl/hの交配よりH/H個体が生まれたことから、この挿入変異ではh1またはhからHへの伸長も起こっている可能性が示された。さらに、ウェーブ個体(H/+)でH, h1およびhの3本のバンドを示す個体が見つかり、体細胞レベルで挿入配列の短縮が起こる可能性も示唆された。これら各アレル断片の塩基配列を決定した結果、配列長の変化は第1Tリピートで最も顕著であったが、TAリピートと第2Tリピートでも変化が起こることが見つかった。
ラドン変換に関連する諸問題の研究

本研究を通じ、逆問題と超局所解析に関する国際会議やシンポジウムを4回主催し、超局所解析と逆問題に関する研究交流を促すと共に、非破壊検査における新手法開発のための産業・数学・工学にわたる産学連携体制を確立した。これらの研究を通じ、インフラの老朽化に対応するための新たな非破壊検査法確立という新たな研究課題を創出し、この課題に対して、理論・実用の両者の立場から、部分的にではあるが、成果を上げている。昨年報告した22年度の研究実績に加え、23年12月にフランス・韓国・日本から研究者を招聘し国際研究集会"Microlocal Analysis and RelatedTopics"を主催した。この研究集会では超局所解析と逆問題に関して研究発表及び討論を行い、研究交流と協働による新たな研究課題の創出を促進した。また、この研究集会に関連する研究連絡・打ち合わせを行い、超局所的手法を用いた非破壊検査における解の性質の解明や、内部に高い特異性を含む状態の非破壊検査による復元など、超局所解析を用いた逆問題に関する新たな研究課題創出に努めた。Radon変換の実用への応用の一つとして、鋳巣の非破壊検査について研究しているが、この問題については拡散方程式における逆問題に用いられる手法が有用ではないかという新たな研究課題を創出し、これについても研究している。超局所解析そのものの研究も進んでおり、超関数の構造と一意接続性について研究成果をまとめると共に、さらなる発展を目指している。本年度は、ラドン変換を含む逆問題の超局所的性質を調べる為の基本となる、超局所解析の基本理論と均一な物体の復元理論の実用への応用について研究を行った。広島大学(12月)、ソガン大学(韓国、2月)、東京工業大学(2月)にて講演を行い、流体における渦層の表現に関する研究発表を行った。KAIST(韓国、2月)にて招待講演を行い、Radon変換における一意性の問題と、関数の無限遠における特異性との関連に関して研究発表と意見交換を行った。Radon変換の実用への応用の一つとして、部品メーカーの技術者達と研究連絡を行い、均一な物体のラドン変換による復元理論の鋳巣における非破壊検査への応用について検討している。この研究の成果の一部は本年中に出版される予定である。さらに、この問題については拡散方程式における逆問題に用いられる手法が有用ではないかという新たな研究課題を創出し、これについても研究している。7月に防衛大学にてミニシンポジウムを開催し、建築学における逆問題に関して研究交流を行った。9月には九州大学IMI研究所にて国際会議を主催し、実用に応用される逆問題に関して国際的・学際的な研究交流を促進した。これらの研究交流を機に、コンクリート建造物に対するX線を用いないCT技術の開発という新たな研究課題を創出した。現在、この問題に対して、数学・建築学・高速道路関連企業の三者による産学・学際連携体制を確立し、研究を進めている。また、熱を用いた逆問題に関する既存研究を実用の立場から改良することに成功した。ダイキャスト製品の非破壊検査や二種混合材の成分分析を視野に入れ、さらなる改良を目指して研究中である。CTスキャンの実用化に用いられたG.N.Hounsfieldによるアイデアの数学的な意味づけ及びその証明は未解決であったが、最小二乗解と確率の言葉を用いて、G.N.Hounsfieldによるアイデアに対する、意味づけと確率論的な証明を与えることに成功した。本補助金(前年度繰り越し分)は主に逆問題に関連する諸分野及び海外の研究者達との研究交流の為に使用した。2014年1月には数式処理学会においておいて招待講演を行い、CTスキャンの実用化に用いられたアイデアを数値解析と確率論の立場から解析・解釈すると共に、数式処理的手法との協働による今後の展望について議論を行った。2月末には工学者を招聘し、コンクリート建造物に対する非破壊検査に関する意見交換をすると共に、音速CT開発に関しての研究を継続して進めている。3月には復旦大学を訪問し、逆問題における最新の研究成果に関する意見交換を行うと共に、本年7月にBristolで開催される逆問題の国際会議時に行う予定の研究交流についての準備を行った。当初、計画していた国際研究集会は無事終了し、関連する超局所解析関連の成果も上がっている。また、昨年度・今年度と実用に携わる研究者や技術者との交流から、半初目的としていた新たな研究課題の創出にも成功し、関連する成果も出始めている。25年度が最終年度であるため、記入しない。他分野及び産業界との連携体制も整いつつあり、逆問題を理論と実用の両者から研究するための環境は整備されてきている。今後、実用・理論の各々に還元される具体的な成果を上げることにより貢献していきたい。現在の方針に沿って、これまでの研究を進めていきたい。これまでの研究の継続のみならず、新たに創出した指紋認証への積分変換の応用、鋳巣の非破壊検査に関しては、既存の手法にない新たな解析方法についても検討したい。
染色体のドメイン構造

本研究は,染色体の分離・分配,維持等染色体機能に不可欠なDNAドメインを同定それらの機能を追求し,さらに人工染色体の作成およびその操作を容易にすることを目標としている.以下に延べるのは本年度達成された研究成果の一部の概要であるが,本年度の研究目標は充分に達成できたと考えられる.1.ヒト染色体凝縮に必須な遺伝子産物をタンパク質レベルで把握することに成功した.これはアミノ酸の反復単位を有し,核に局在する. (西本毅治)2.ニワトリの性染色体に局在するヘテロクロマチン反復DNA単位のタンパク質複合体構造について極めて興味深い事実を発見した.すなわち,このWタンパク質は非常に大きな複合体構造を形成し,これの周囲に折れ曲がりを有するDNAが結合するというものである. (水野重樹)3.大腸菌において,染色体およびFプラスシドの分配に必須な遺伝子をいくつか新たに同定したが,そのうちのひとつはジヤイレース遺伝子であることが判明した. (平賀壮太)4.分裂酵母第III染色体の動原体領域とラロメア配列のみから成立する,アームレス・ミニ染色体を作成することに成功した.有糸分裂では正常に分配するが,減数分裂では二価染色体を形成しない(丹羽修身)5.DNAトポイソメラーゼIIが,染色体の凝縮と分配に必須であることを明らかにした.トポIIを欠損すると染色体は最終的に凝縮した構造にならずからまりあいを有したものとして止まる.また,分配時には,正常に分離できず,染色体は伸び切った(ストリーク構造)状態でも二つに分配できなくなる.(柳田充弘)6.マウスミニサテライトDNAの生成起原についての解析を行ない,個体差も検出できるようになった(木南凌)本研究は,染色体の分離・分配,維持等染色体機能に不可欠なDNAドメインを同定それらの機能を追求し,さらに人工染色体の作成およびその操作を容易にすることを目標としている.以下に延べるのは本年度達成された研究成果の一部の概要であるが,本年度の研究目標は充分に達成できたと考えられる.1.ヒト染色体凝縮に必須な遺伝子産物をタンパク質レベルで把握することに成功した.これはアミノ酸の反復単位を有し,核に局在する. (西本毅治)2.ニワトリの性染色体に局在するヘテロクロマチン反復DNA単位のタンパク質複合体構造について極めて興味深い事実を発見した.すなわち,このWタンパク質は非常に大きな複合体構造を形成し,これの周囲に折れ曲がりを有するDNAが結合するというものである. (水野重樹)3.大腸菌において,染色体およびFプラスシドの分配に必須な遺伝子をいくつか新たに同定したが,そのうちのひとつはジヤイレース遺伝子であることが判明した. (平賀壮太)4.分裂酵母第III染色体の動原体領域とラロメア配列のみから成立する,アームレス・ミニ染色体を作成することに成功した.有糸分裂では正常に分配するが,減数分裂では二価染色体を形成しない(丹羽修身)5.DNAトポイソメラーゼIIが,染色体の凝縮と分配に必須であることを明らかにした.トポIIを欠損すると染色体は最終的に凝縮した構造にならずからまりあいを有したものとして止まる.また,分配時には,正常に分離できず,染色体は伸び切った(ストリーク構造)状態でも二つに分配できなくなる.(柳田充弘)6.マウスミニサテライトDNAの生成起原についての解析を行ない,個体差も検出できるようになった(木南凌)
粘性土を含む不均質土における電気動力学的工壌浄化法の研究

初年度は粘土・砂を用いたカラム実験を行った。その結果、粘性土が混在した土壌カラムにおいても動電現象(電気浸透)により、水分移動・溶質移動を確認した。また、移流拡散に電気浸透による水分移動と電気泳動によるイオン種の移動シミュレーションモデルの作成を行い、カラム実験結果との比較から砂質土、粘性土それぞれ均質な土壌条件においてモデルの有効性を確認した。第2年度はシミュレーションモデルの砂質土・粘性土混在条件への適応とそのための基礎データを実験により収集した。当初予定していた印加電圧・電極間距離、初期溶質濃度が移動現象に与える影響については、初期濃度(硝酸イオン)についての実験になった。シミュレーションモデルが砂質土・粘性土混在条件で実験結果と良い一致を見ない原因として、砂質土・粘性土の境界、モデルの境界面、電極特性、粘性土の電気動力学的特性(電気浸透係数など)等が考えられたが、そのうち粘性土の特性を中心に実験を行った。その結果、粘土(ベントナイト)の電気浸透係数値が、初年度のシミュレーションモデルで利用していた値よりもかなり大きな値(2.03.5E-4cm/sec/v)である事が判明した。こめ値はカラム実験における含水比で計測したが、含水比を変化させての計測には至らなかった。また、粘性土と砂質土間に生ずる水分移動速度の差に起因する浄化速度差および残存溶質濃度差、その濃度差による拡散現象についてはシミュレーションモデルを2次元でする事でその再現を試みたが、定量的な差異を論ずるに至るような結果を得ることができなかった。以上、電気浸透/泳動現象による土壌浄化の基礎的知見として、それぞれの現象をカラム実験・シミュレーションにより比較/検討することができた。また、電気的特性の異なる火山灰起源の土壌についてもシミュレーションによる現象把握が出来る可能性が明らかとなった。(790字)平成13年度は・不均質土壌における電気動力学的現象(界面動電現象)を、砂・粘土それぞれについて理論的に考察し、新しく制作する土壌カラム実験装置に求められる性能を検討した。これに基づいて実験用の土壌カラムの仕様、電極の種類、流量コントロールシステム、電極間電位測定システムなどを構築した。・土壌カラム実験装置を試作し、粘土・砂カラムを用いて、必要な性能を得られるよう、試行と装置の改良を繰り返しながら、実験データと理論的な予測との差異を記録。実験システムを完成した。・粘土と砂それぞれの土壌カラムを用いて、動電現象による硝酸イオンの移動を、電圧印可時間を変えて実験を行った。以上の実験結果から、砂・粘土それぞれにおいて硝酸イオンの動電現象による移動を確認することが出来た。さらに以下のような点が明らかになった。・砂カラムでは硝酸イオンの挙動、特に硝酸イオンを陽極周辺に集める事が出来た。電極近傍のpH変化にる影響が推定される結果が得られたが、その定量的な把握は次年度の課題。・粘土カラムでも、砂カラムの場合同様にイオンが陽極へ移動することが確認できたが、粘土(ベントナイト)によるイオンの脱着の影響と考えられるイオン濃度分布が観察された。粘土によるイオンの脱着を考慮した濃度分布の推定と実験結果の比較は次年度の課題。・粘土カラム実験では、電気浸透による脱水と粘土の収縮、さらに亀裂の発生によるカラムの導電性確保がイオンの移動量に大きな影響を与える事がわかった。・粘土・砂どちらの実験においても、積算電力量とイオンの移動・集積量に比例関係が観察され、イオン集積のモニタリング指標として、積算電力量を用いることが出来る。来年度は今年度完成した実験装置を使い、粘土と砂を混合したカラムを用て、不均質な土壌におけるイオンの移動をとらえ、砂・粘土均一な浄化が可能であることを示す。
分子スケールエレクトロニクス

本研究計画は、物性科学の総力戦となる挑戦的課題である「分子スケールエレクトロニクス」を実現する上でこれまでに指摘されてきた問題点の解決に向けての研究成果を報告すると共に、将来的なテーマを明らかにするためのワークショップを開催すること、その中でこれまで人的交流の少なかった分野(特に電子工学分野)への働きかけを行い、共同研究の芽を作り出すこと、を目的として行った。ワークショップは、平成12年11月6-8日に松山において「第3回分子エレクトロニクス研究会」として開催した。その中で、口頭発表19件、ポスター発表35件を行い、総参加者150名により議論を行った。日立、日本電子などの先端電子産業で研究を行っている研究者や、大学の電子系あるいは数理系の研究者にも議論に参加していただき、次世代の電子技術の一つの選択肢としての「分子スケールエレクトロニクス」についての議論を深めることができた。目的の一つであった「異分野間の人的交流」も実現することができた。有機物性の実験、理論における第一人者の先生方にもご講義をいただき、その中で「分子スケールエレクトロニクス」研究の位置づけを明らかにすることができた。組織作りについても議論を行い、「研究者の分野的な広がりが広くこれまでの学会では覆いきれない」ことは、ほぼ全員の意見の一致を見たが、既に多くの既存の学会に属しておられる研究者が多く、更に新たな組織を作ることは困難であることから、電子的ネットワークを利用した組織を作ることとした。研究会後も、主たる班員と会合を行い、研究の現状と方向性についての調査と議論を行った。これらの調査・議論の内容をまとめた冊子を作成して、全国の主たる研究者、研究機関に配布する予定でいる。
マウス骨髄性白血病原因遺伝子Evi-9の同定とその解析

BXH-2白血病でEvi-9locusにretroviral integrationのあるものにEvi-9の発現亢進が認められ、この遺伝子がdominant oncogeneとして機能していると示唆された。一方、マウス骨髄性白血病M1のようなintegrationを持たない細胞株の中にもEvi-9が強く発現しているものがあり、Evi-9が白血病一般において生物学的意義を持つ可能性が示された。
二次元画像コインシデンス測定装置の開発

多くの分子は約20eVより短波長の光で、いわゆる光イオン化解離を起こすことが知られている。光イオン化解離過程においては、光電子エネルギーとフラグメントの並進エネルギーの間だけではなく、電子の放出方向と分子の解離する結合軸方向をあわせた4つの物理量に相関がある。本研究の目的は2つの二次元画像を測定し、その2つの画像シグナル間のコインシデンスを測定することでこの4つの物理量の相関(ベクトル相関)決定を可能にすることにある。実際の装置は分子線発生装置、イオン電子加速部、マイクロチャンネルプレート(MCP)とその後方に置かれる位置検出装置から構成される。昨年度開発した装置を改良し、サンプルとして窒素、オゾンうぃ使用してイオン化光解離実験を行った。ガス導入としては昨年と同様、スキマーによる分子線装置を用い、位置検装置としてはRoentdek社製のワイヤー型の位置検出装置を改良した。実際に窒素分子を用い20-100eVのエネルギーのシンクロトン放射光を用い実験を行い、窒素イオンの画像観測を行った。昨年度はシンクロトロンリングからでる、RFノイズのため測定ができなかったが、今年度は画像を測定することに成功した。しかしながら、データ間のクロストークが多く解析できるデータは得られなかった。一方、次の試料として予定しているオゾンの光解離実験も平行して行った。525-555eVの領域で光解離させたO^+、O^<2+>、O^+_2、O^+_3の各イオンを飛行時間法により選別した。解離の異方性、並進エネルギーを計算と比較することで求め、これらの値から含まれるダイナミクスを考察した。本年度は装置開発および、サンプルとして窒素、オゾンのイオン化光解離実験を行った。ガス導入としては0.2mmのノズルからでたガスを径0.5mmのスキマ-で切り出す分子線装置を自作した。差動排気は300リットルのターボを用いた。またイオン加速のためのWiley-McLaren型イオンレンズを自作し、位置検装置としてはRoentdek社製のワイヤー型の位置検出装置を採用した。さらにデータ処理としてVisualBASICによりプログラミングを行った。実際に窒素分子を用い20-100eVのエネルギーのシンクロトロン放射光を用い実験を行い、窒素イオンの画像観測に成功した。しかしながらシンクロトロンリングからでるRFノイズのため、データ解析のできるほどの有意なデータは得られなかった。今後は検出部の改良を施し再度測定を行う。一方、オゾンを525-555eVの領域で光解離させたところ、O^+、O^<2+>、O_2^+、O_3^+の各イオンが生成していることがわかった。よってオゾンを二次元画像観測することで、オゾンの二体また三体解離の観測が行えることがわかった。
乳児非言語的母子間コミュニケーションの客観的測定法の開発およびその臨床応用

本年度は、前年度の研究成果を踏まえて、乳児非言語的コミュニケーション客観的測定法を自閉症早期スクリーニングに応用するための基礎データを収集した。具体的には、4歳7歳の計7名の自閉症児を対象として、以下の2つの実験を実施した。第一に、前年度までの研究により確立した情動喚起法を利用して、自閉症児に"怒り"と"喜び"を誘発し、惹起された表情をデジタルビデオカメラで記録した。さらに、記録したDV-AVI形式の動画から情動喚起によって最も変化が生じている時点の静止画像を切り出した。第二に、被験児およびその保護者を対象として、小児自閉症尺度(CARS)と園城寺式発達検査を実施し、被験児の障害の程度と精神年齢を評価した。分析では、自閉症児の顔正面画像上の鼻根、鼻下、目尻、目頭、上瞼最上側、下瞼最下側、頬、口角の座標を計測し、目や口の幅などの部位間の距離を算出した。これらの距離は、カメラと被験者間の距離の変動を考慮し、鼻根と鼻下間の距離およびそのデータベースにおける平均値を用いた補正値を算出することで遠近の補正を行った。このようにして得られた距離データを、精神年齢を統制した健常児のデータと比較し、自閉症児における表情表出の特徴を定量的距離データに基づいて検討した。"怒り"および"喜び"の誘発を企図した各シチュエーションにおける自閉症児の表情は、定型的なものから、非定型的なものまで多岐にわたっており、単一の特徴量に基づいて自閉症児の表情表出を特徴付けることは困難であると考えられた。今後は、複数の計測値を組み合わせて新たな指標を構成する、あるいは画像認識アルゴリズムを用いた情報工学的アプローチを採用するなど、更なる分析を行う必要がある。なお、本研究は、長崎大学医学部倫理委員会の承認を受け、研究の目的と方法の十分な説明を行い、書面による母親からの同意を得て行った。本研究では、顔画像を用いて、乳児の情動表出を客観的に評価した。4ヶ月齢、7ヶ月齢、10ヶ月の乳児において、「喜、悲、怒、恐、驚の5種の情動を喚起する方法」を確立した。次に、各月齢3050例を対象に、各月齢別情動喚起法によって惹起された表情をデジタルビデオカメラによって撮影した。記録したDV-AVI形式の動画から情動喚起によって最も変化が生じている時点の静止画像を切り出した。乳児の顔正面画像上の鼻根、鼻下、目尻、目頭、上瞼最上側、下瞼最下側、頬、口角の座標を計測し、目や口の幅などの部位間の距離を算出した。これらの距離は、カメラと被験者間の距離の変動を考慮し、鼻根と鼻下間の距離およびそのデータベースにおける平均値を用いた補正値を算出することで、遠近の補正を行った。その後、無表情時と各情動喚起時の、目や口の幅等の顔部位間距離を比較し、情動誘発による変化がどのような顔部位で生じているのか解析を行った。目の縦横幅、口の縦横幅、鼻下から口角の距離等の顔部位間距離について、情動喚起による変化がみられた。目縦幅について、喜び、悲しみ、怒り、恐れの情動喚起によって統計的に有意に減少していた。口横幅ならびに口縦幅は、喜び、悲しみ、怒りの喚起によって増加がみられた。鼻下と口角の場合は、悲しみ、恐れの喚起により増加した。このように、喚起した情動と各顔部位間距離変化の関連を解析することにより、それぞれの情動に特徴的なパターンを抽出することが可能となった。また、この特徴パターンを用いることで、乳児の顔画像から、それがどのような情動を表出した表情であるのかを推測することが出来るものと考える。

今後は、複数の計測値を組み合わせて新たな指標を構成する、あるいは画像認識アルゴリズムを用いた情報工学的アプローチを採用するなど、更なる分析を行う必要がある。なお、本研究は、長崎大学医学部倫理委員会の承認を受け、研究の目的と方法の十分な説明を行い、書面による母親からの同意を得て行った。
細胞内多標的分子計測技術の開発及びこれを用いた糖化の腫瘍細胞へ及ぼす影響の解析

本研究では、糖化の腫瘍関与機構の解明のための、腫瘍細胞内の多因子のモニタリングを可能とする技術の構築およびこれを用いた腫瘍細胞機能と糖化の関連を評価することを目的とした。平成30年度は、まず先に構築した初期糖化産物(糖化アミノ酸)特異的応答性転写調節因子(SocR)遺伝子コンストラクト、及びレポーター遺伝子配列上流にSocR結合領域(オペレーター)を融合したレポーターコンストラクトを、2種類の骨髄腫瘍細胞(単球系腫瘍細胞、及びT細胞系腫瘍細胞)への導入法の検討を行い、骨髄腫瘍細胞糖化モニタリングシステムの構築を行った。今後、骨髄腫瘍細胞内の糖化物のモニタリングとともに、細胞周期マーカーおよびシグナル伝達経路のマーカー分子等のモニタリングを行い、細胞内糖化物量と腫瘍細胞の機能の関連を検討する。また、老化モデル細胞として、酸化ストレス耐性の低下した2種類の腫瘍細胞を用いて同様の細胞内糖化モニタリングシステムを構築した。糖濃度の異なる培地で培養後、細胞内糖化物量を計測したところ、いずれの酸化ストレス耐性低下腫瘍細胞株においても、培地糖濃度の増加に伴う細胞内糖化物濃度の増加は、野生型の腫瘍細胞に比べて顕著に高くなることが示唆された。今後、酸化ストレス耐性株の細胞内糖化物量及び糖化物分解酵素発現量の計測、また抗酸化機能の評価などを行うことで、細胞内糖化物と腫瘍細胞抗酸化機能の関連の解明に寄与すると期待される。当該年度においては、当初、骨髄系腫瘍細胞内糖化物モニタリングシステムの構築と、これを用いた腫瘍細胞内糖化物モニタリング及び細胞機能の評価を行う計画であった。しかし、目的とする骨髄系腫瘍細胞への糖化物応答性転写調節因子遺伝子及びレポーターコンストラクトの導入が困難であったため、導入手法の条件検討を行い、骨髄腫瘍細胞内糖化物モニタリング系の構築に時間を要した。このため、骨髄腫瘍細胞内糖化物については十分なモニタリングが行えていない。今後は、安定株を作製するとともに、骨髄腫瘍細胞内糖化物モニタリング系を用いて、腫瘍細胞機能への影響の評価を行う。まず糖化物応答性転写調節因子遺伝子及びレポーターコンストラクト導入腫瘍細胞の安定株を作製し、細胞内糖化物のモニタリングとともに、細胞周期マーカーおよびシグナル伝達経路のマーカー分子等のモニタリングを行い、細胞内糖化物量の腫瘍細胞の分化・増殖能への影響を検討する。また、糖化物応答性転写調節因子遺伝子及びレポーターコンストラクト導入した酸化ストレス耐性低下腫瘍細胞を用いて、細胞内糖化物量及び糖化物分解酵素発現量の計測、また抗酸化機能の評価を行い、細胞内糖化物と腫瘍細胞抗酸化機能の関連の検討を行うことで、糖化の腫瘍関与機構の解明に寄与すると期待される。本研究では,糖化の腫瘍関与機構解明のための,マルチプレックス細胞内モニタリング技術の構築,及び,これを用いた腫瘍細胞機能と糖化の関連を評価することを目的とした.平成29年度は,複数の細胞内モニタリングシステムを組み合わせ,糖化及び細胞機能のリアルタイムモニタリングを可能とするための,複数の細胞内糖化関連物質に対する細胞内モニタリング測定系の構築および評価を行った.まず,先に構築した初期糖化産物(糖化アミノ酸)特異的応答性転写調節因子に基づくレポーターアッセイ技術および緑色蛍光タンパク質を用いて細胞内糖化アミノ酸リアルタイムモニタリング法の構築を行った.ヒト肝がん細胞を用いて本技術の評価を行ったところ,培地糖濃度の増加に伴い,蛍光強度の増加がみられたことから,本技術を用いた細胞内糖化アミノ酸のリアルタイムモニタリングが可能であることが示唆された.次に,終末糖化産物(AGEs)応答性のRAGEプロモータおよび赤色蛍光タンパク質を用いてAGEsに対する細胞リアルタイムモニタリング法を構築し,ヒト肝がん細胞を用いて本技術の評価を行った.更に,他の細胞内糖化関連物質モニタリング用素子として,新規糖化タンパク質応答性転写調節因子およびメチルグリオキサール認識素子の開発を行った.今後,これらのモニタリング技術,および既存の細胞周期依存的に発現するタンパク質のプロモーター領域を利用したレポーターアッセイ技術,および炎症反応特異的に活性化されるシグナル伝達系路のレポーターアッセイ技術と組み合わせることで,細胞内糖化経路の複数の過程における同時計測,また,複数の細胞機能の指標物質に対する同時細胞内リアルタイムモニタリングが可能になると期待される.以前に構築したルシフェラーゼをレポーターに用いたモニタリング系に比べ,今回構築した蛍光タンパク質を用いたリアルタイムモニタリング系では,細胞あたりのレポーター発現量(蛍光強度)のばらつきが大きく,各培養条件における細胞内糖化物あるいはAGEs濃度の詳細な評価は困難であった.この為,まず細胞内糖化アミノ酸リアルタイムモニタリング系を導入したヒト肝がん細胞の安定発現株を作製し,評価したところ,安定株における細胞間のレポーター発現量のばらつきは,一過性発現株に比べて,減少した.今後,個々のモニタリング系を導入した安定株を用いて,培地内糖濃度,インキュベート時間などの詳細な評価条件の検討を行った後,細胞に各系を同時に導入し,当初平成29年度での実行を計画していた,マルチプレックス細胞内モニタリング技術の構築および評価を行う予定である.本研究では、糖化の腫瘍関与機構の解明のための、腫瘍細胞内の多因子のモニタリングを可能とする技術の構築およびこれを用いた腫瘍細胞機能と糖化の関連を評価することを目的とした。

今後、骨髄腫瘍細胞内の糖化物のモニタリングとともに、細胞周期マーカーおよびシグナル伝達経路のマーカー分子等のモニタリングを行い、細胞内糖化物量と腫瘍細胞の機能の関連を検討する。また、老化モデル細胞として、酸化ストレス耐性の低下した2種類の腫瘍細胞を用いて同様の細胞内糖化モニタリングシステムを構築した。糖濃度の異なる培地で培養後、細胞内糖化物量を計測したところ、いずれの酸化ストレス耐性低下腫瘍細胞株においても、培地糖濃度の増加に伴う細胞内糖化物濃度の増加は、野生型の腫瘍細胞に比べて顕著に高くなることが示唆された。今後、酸化ストレス耐性株の細胞内糖化物量及び糖化物分解酵素発現量の計測、また抗酸化機能の評価などを行うことで、細胞内糖化物と腫瘍細胞抗酸化機能の関連の解明に寄与すると期待される。当該年度においては、当初、骨髄系腫瘍細胞内糖化物モニタリングシステムの構築と、これを用いた腫瘍細胞内糖化物モニタリング及び細胞機能の評価を行う計画であった。しかし、目的とする骨髄系腫瘍細胞への糖化物応答性転写調節因子遺伝子及びレポーターコンストラクトの導入が困難であったため、導入手法の条件検討を行い、骨髄腫瘍細胞内糖化物モニタリング系の構築に時間を要した。このため、骨髄腫瘍細胞内糖化物については十分なモニタリングが行えていない。今後は、安定株を作製するとともに、骨髄腫瘍細胞内糖化物モニタリング系を用いて、腫瘍細胞機能への影響の評価を行う。まず,すでに構築したルシフェラーゼをレポーターに用いた細胞内糖化アミノ酸モニタリング技術を,既存の細胞周期および炎症反応活性化のモニタリング技術とともに腫瘍細胞に導入し,細胞内糖化の影響を評価する.AGEsはその蛍光特性を蛍光顕微鏡あるいは,蛍光分光光度計を用いて評価する.腫瘍細胞には,特性の異なる2つの骨髄白血病細胞:高分化能を維持する慢性骨髄白血病細胞,及び,分化能を有さず,高い増殖能を示す急性骨髄性白血病細胞,を用いて比較し,細胞内糖化の分化および増殖能に対する影響を評価する.同時に,個々のモニタリング系を導入した安定株を用いて,培地内糖濃度,インキュベート時間などの詳細な評価条件の検討を行った後,上述の2つの骨髄白血病細胞に各系を同時に導入し,マルチプレックス細胞内モニタリング技術の構築および評価を行う.必要に応じて,細胞破砕液などを用いて酵素法,Real-timePCR法などを用いて,各指標を定量し,構築した細胞内計測法の妥当性を評価する.必要な場合は,再度,各指標の検出に用いる転写調節領域の至適化,レポーター遺伝子及び遺伝子コンストラクト,遺伝子導入比率の調整などを行う.あるいは,各レポーター遺伝子を白血病細胞ゲノムに組み込んだ安定発現株を作製する.本技術は,これまでいくつもの異なる手法を用いて評価する必要のあった細胞機能評価を,単一の計測方法(蛍光顕微鏡観察)によって行えるため,これまでにない簡便な細胞機能評価技術として期待される.
被子植物における複雑な性システムの維持機構

被子植物は多様な性システムをもち、その中で雌株と両性株から成るものは雌性両全性異株と呼ばれる。被子植物の性システムは一般に、両性花をつける両性株を起源とし、雌雄異株(雌株+雄株)へ進化するという方向性をもつ。雌性両全性異株は、雌雄異株への進化的な移行段階にあるという見解がある。これまでに、雌性両全性異株ナニワズは雌雄異株へと完全に移行しておらず、結実能力の低い両性株が共存することが判明した。本研究では、ナニワズでの雌性両全性異株の安定化メカニズムを解明するため、1)両性株の果実生産の抑制要因、2)果実生産の有利・不利性、3)性システムの地理的変異、4)性決定に関わる遺伝子領域を明らかにする。
コムギのストライガ抵抗性の品種間差とメカニズムの解明

根寄生雑草ストライガは宿主根が分泌する発芽刺激物質(ストリゴラクトン)を感知してから発芽する。したがって、ストリゴラクトン分泌量が少ない(あるいは発芽刺激活性の低いストリゴラクトンを分泌する)品種の根の近傍では、発芽するストライガ個体数が少なくなるため、その品種はストライガに寄生されにくい。このような品種はストライガに対して接触前抵抗性が高いと表現されている。最終年度は、ストライガ抵抗性コムギ品種を選抜するため、日本のコムギコアコレクションに含まれる品種の接触前抵抗性の評価を行った。接触前抵抗性は、コムギ品種を水耕栽培し、根からの分泌物を含む水耕液をストライガ種子に与え、発芽率を調査することで評価できる。コムギ55品種の評価が終了し、各品種を栽培した水耕液を与えた時のストライガ種子発芽率は0.144.1%となり、大きな品種間差が確認された。すなわち、日本のコムギ品種には、ストライガに対する接触前抵抗性に大きな差があることが明らかになった。この時、コムギの根乾物重は0.0110.068gの範囲にあり、発芽率とコムギ根乾物重の間には有意な相関関係は認められなかった(r=0.053、p>0.70)。したがって、コムギ品種によるストライガ種子発芽刺激活性の違いは、根のサイズによって決まるのではなく、ストリゴラクトンの分泌量(あるいは種類)によって決まると考えられた。ストライガに対する接触前抵抗性が高い上位5品種は、JWC58(小麦農林16号)、JWC01(赤皮赤)、JWC86(キタカミコムギ)、JWC77(ユキチャボ)、JWC10(富国)であり、接触前抵抗性が低い下位5品種は、JWC38(筑前)、JWC91(小麦農林20号)、JWC39(1号早小麦)、JWC65(小麦農林55号)、JWC41(阿蘇在来(有芒褐ぷ))であった。コムギ22品種を用いたポット栽培試験において、同作物のStriga hermonthica抵抗性に関する品種間差を調査した。4反復で行った試験において、コムギ一個体あたりのS. hermonthica寄生数が平均で5.0以上となった5品種がS. hermonthica抵抗性が低いと示唆された。一方、S. hermonthicaに全く寄生されなかったコムギ9品種は、S. hermonthica抵抗性が高い品種であると考えられた。コムギのS. hermonthica抵抗性には広い品種間差が存在する知見が得られたと言える。したがって、S.hermonthica汚染地域において、対策をとることなしにコムギ栽培を行うことは、被害発生の危険があると示唆された。本試験ではS. hermonthicaの出現開始が播種後90日以降となる例が多数観察された。ソルガムを用いた試験では出現開始が播種後40日程度であることが多い。ソルガムと比較してコムギは低い気温で栽培されるため、低温がS. hermonthicaの生育に影響を及ぼしたと考えらる。一般的に、S. hermonthica出現時期が遅くなるほど、宿主作物の生育や収量への影響は少なくなると言われている。今後は、S. hermonthicaの寄生がコムギの生育や収量に及ぼす影響を定量的に把握する必要がある。本試験でS. hermonthicaにまったく寄生を受けなかったコムギ品種の中に、スーダンで栽培されているコムギ品種であるPohenとNillemが含まれていた。この2品種を、現地環境への適応性とS. hermonthica抵抗性を併せ持つコムギ品種の候補とした。抵抗性メカニズムを調査するためのin vitroでの試験が、機材故障のため、遂行できなかった。機材の修理は終了したため、来年度以降に予定していた実験を行う予定ある。ストライガに対する接触

前抵抗性が高い上位5品種は、JWC58(小麦農林16号)、JWC01(赤皮赤)、JWC86(キタカミコムギ)、JWC77(ユキチャボ)、JWC10(富国)であり、接触前抵抗性が低い下位5品種は、JWC38(筑前)、JWC91(小麦農林20号)、JWC39(1号早小麦)、JWC65(小麦農林55号)、JWC41(阿蘇在来(有芒褐ぷ))であった。日本のコムギコアコレクション96品種を水耕栽培し、宿主根からの分泌物を含む水耕液をS. hermonthica種子に与えることで各コムギ品種のS. hermonthica種子発芽刺激活性を評価する。発芽誘導活性が低いものを、接触前抵抗性が高いコムギ品種として選抜する。また、コムギ品種の根乾物重を測定し、発芽誘導活性に対する根重の影響も評価する。さらに、合成種子発芽刺激物質GR24で発芽させたS. hermonthicaをライゾトロン内で栽培したコムギ品種の根系に接種し、宿主根と接触後のS. hermonthicaの生育を顕微鏡で観察する。S. hermonthicaが宿主根に侵入できない場合、S. hermonthicaが宿主根に侵入するが茎葉部の伸長が見られない場合、伸長を開始したS. hermonthicaの茎葉部が枯死する場合、S. hermonthicaが順調に生育する場合を区分し、どこでS. hermonthicaの生育が止まったのかを基に各コムギ品種の接触後抵抗性メカニズムの評価を行う。スーダンの圃場において現地コムギ品種を用いて、ストライガ抵抗性およびストライガ寄生がコムギの生育・収量に及ぼす影響を評価する。また、ポット試験において、土壌中のストライガ種子密度が高い条件でも安定した抵抗性を示すコムギ品種の選抜を目指す。選抜したコムギ品種は、上述の手法を用いて接触前および接触後抵抗性を確認する。照明付インキュベータの故障により、予定していた接触前抵抗性の評価が行えなかった。照明付インキュベータの故障は既に終了しており、行えなかった評価については次年度に実行する。
介護等体験実施のための効果的な事前指導・事後指導の教育プログラムの作成

本研究では「大学における介護等体験の効果的な事前・事後指導とはどうあるべきか」について検討・提案することを目的として調査を行っており、一般大学生の障害や福祉に関する知識や理解の程度について明らかにする調査(研究I)、事前・事後指導に関する体験学生および体験先(特殊教育諸学校及び社会福祉施設)のニーズを問う調査(研究II・III)、大学における事前・事後指導実施の実態を明らかにする調査(研究IV)の4つの調査から成っている。調査の結果から、大学生は一般的に障害や福祉に関する知識や理解が乏しく、それゆえに大学における事前・事後指導の実施の必要性は高く、体験先からも強く求められていることが明らかになった。また、指導上の留意点として事前指導では障害や知識に関する概括的・一般的な事柄についてふれるとともに、体験趣旨の理解の徹底を図ることや体験内容に関する具体的なイメージを事前にもてるような内容および指導方法の配慮が重要であることも確認された。一方、事後指導については体験内容や体験で学んだことを学生同士で発表する機会や、「体験をどのように教職に生かすか」といった体験の意義について具体的に考える機会を設けることが、体験の趣旨である「個人の尊厳や社会連帯の認識」を一層深める上で重要であるという考察が得られた。しかしながら事後指導を実施している大学は非常に少なく、現段階では事後指導の重要性に関する認識そのものが高まらなければならないという事実も明らかになった。本研究では、調査から明らかになった事前・事後指導に関する関係者のニーズを基に、大学における効果的な事前・事後指導の内容や方法について提案し、一部の大学における具体的な事例も示している。「小学校及び中学校の教諭の普通免許状授与に係る教育職員免許法の特例に関する法律」、いわゆる「介護等体験特例法」が平成10年4月1日から施行され、平成10年度の大学等入学者から適用されている。実際の運用の点において、大学、教育委員会、社会福祉協議会の努力はあるものの、それぞれがとまどっている点は多く解決しなければならない課題が数多く存在する。本研究では、それらの課題の中の、大学等において介護等体験のための事前指導と事後指導をどのように進めていくかという問題について検討した。本研究においては、まず、従来より国内外で行われている障害者や高齢者に対する態度変容の研究や実践およびマイノリティに対する理解促進の研究や実践の内容と方法について資料を収集した。次に大学生(1058名)を対象に、それまで受けてきた学校教育の中でどのような障害理解教育を受けた経験があるかについて調査した。さらに、介護等体験の実施者を受け入れた施設や学校の担当者に対する詳細なヒアリング調査を行った。また、介護等体験の終了した者、受け入れの施設と学校、介護等体験の事前指導を担当している大学の教員に対する質問紙調査を継続している。今年度の調査結果より、小学校や中学校において実践されている障害理解教育は「理念的であり、具体性に欠ける」傾向があること、調査対象者の中には小学校や中学校の教師が発した「不適切と思われる障害者に関する言葉(説明)」が強く印象に残っている者がいること、介護等体験者を受け入れている施設や学校の担当者はさまざまな努力と工夫をしてはいるが、しかし試行的であること、などが確認された。詳細な結果は、質問紙調査の分析が終了した時点で明らかになる予定である。本研究では、「大学における介護等体験の効果的な事前・事後指導とはどうあるべきか」について検討・提案することを目的として調査を行っており、一般大学生の障害や福祉に関する知識や理解の程度について明らかにする調査(研究I)、事前・事後指導に関する体験学生および体験先(特殊教育諸学校及び社会福祉施設)のニーズを問う調査(研究II・III)、大学における事前・事後指導実施の実態を明らかにする調査(研究IV)の4つの調査から成っている。

調査の結果から、大学生は一般的に障害や福祉に関する知識や理解が乏しく、それゆえに大学における事前・事後指導の実施の必要性は高く、体験先からも強く求められていることが明らかになった。また、指導上の留意点として事前指導では障害や知識に関する概括的・一般的な事柄についてふれるとともに、体験の趣旨の理解の徹底を図ることや体験内容に関する具体的なイメージを事前にもてるような内容および指導方法の配慮が重要であることも確認された。一方、事後指導については体験内容や体験で学んだことを学生同士で発表し合ったり、「体験をどのように教職に生かすか」といった体験の意義について具体的に考える機会を設けることが、体験の趣旨である「個人の尊厳や社会連帯の認識」を一層深める上で重要であるという考察が得られた。しかしながら事後指導を実施している大学は非常に少なく、現段階では事後指導の重要性に関する認識そのものが高まらなければならないという事実も明らかになった。本研究では、調査から明らかになった事前・事後指導に関する関係者のニーズを基に、大学における効果的な事前・事後指導の内容や方法について提案し、一部の大学における具体的な事例も示している。
Ｗｎｔ受容体共役タンパク質－細胞内Ｗｎｔシグナル伝達因子複合体群の構造生物学

Wingless (Wnt)は,細胞の増殖や分化・運動・初期胚発生時の体軸形成や器官形成等の生物学的機能を制御する.Wntシグナルの細胞内への伝達は,そのレセプターであるFrizzledがLRP5/6と共役して働くことにより達成される.LRP5/6の細胞内領域がWntシグナルの負因子であるAxinの働きを抑制することによってWntシグナルがオンになると考えられている.本研究ではWntシグナルが細胞内で最初に伝達される経路に関わると考えられている3種類のタンパク質(LRP6, Axin,Dishevelled)が構築する一連の複合体の結晶構造を解明することを目指す.平成24年度ではLRP6, Axin,Dishevelled及び,LRP6細胞内領域(LRP6-ctail)をリン酸化するキナーゼ(Glycogen synthase kinase 3, Casein kinase I)とそれらの複合体の大量発現系を利用した複合体調製を行った.また,Axin-Dishevelled間の相互作用様式を解明すべく,DIXドメインを介する複合体調製のための新たな大腸菌発現系の構築と結晶化を行ったところ,結晶が得ることが出来た.放射光によるX線回折実験を行ったが,回折点を確認することが出来なかった.そこで,両者をリンカーで繋いだ発現系を用いて結晶化を行った所,より大きく,外形がはっきりとした結晶を得ることが出来た.新しいタイプの結晶についてはまだX線回折実験を行っていないが,回折点が得られるものと期待できる.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。Wingless(Wnt)は細胞の増殖や分化・運動・初期胚発生時の体軸形成や器官形成等の重要な生物学的機能を制御する。Wntシグナルの細胞内への伝達はそのレセプターであるFrizzledがLRP5/6と共役して働くことにより達成される。LRP5/6の細胞内領域がWntシグナルの負因子であるAxinの働きを抑制することによってWntシグナルがオンになると考えられている。本研究ではWntシグナルが細胞内で最初に伝達される経路に関わると考えられている3種類のタンパク質(LRP6、Axin、Dishevelled)が構築する一連の複合体の結晶構造を解明することを目指す。本申請研究は主に5種類のLRPとDIXドメインを含めた複合体のX線結晶解析を中心に遂行される.それらは,LRP6細胞内領域(LRP6-ctail)を中心とする複合体群であり特にLRP6-ctail-Axin複合体が最も重要である。平成23年度は、LRP6-ctail、Axin、Dishevelled及びLRP6-ctailとAxin複合体形成に必須であるリン酸化酵素(GSK3及びCKI)の大量発現系の構築を行った。その結果、いずれのタンパク質についても結晶化に必要な大量発現系の構築とタンパク質試料調製に成功した。また、LRP6-ctailとAxin複合体を発現する共発現系についても構築を行った。本研究課題で最も重要なLRP6-ctailについては、上記発現系を利用して調製した試料について結晶化スクリーニングを行った所、単独ではあるが、結晶化に成功した。交付申請書に記載した発現系について構築を行い、結晶化に十分なタンパク質量を確保出来ることが確認出来た。また、結晶化を予定していた試料の内、LRP6-ctailについて結晶が得られている。複合体の結晶化のための試料調製についてはまだ十分に予備実験を遂行できていない。今後は複合体の各構成タンパク質を単独で調製するための発現方法、調製方法の他に、それらの共発現系を利用した試料調製法を確立する必要がある。

しかしながら、LRP6-ctailについて結晶が得られたことは本研究課題の推進にあたり、非常にポジティブな結果であるので、LRP6-ctailを含む複合体の結晶化と構造解析に向けて基本的にはこれまでの方針を踏襲して研究を遂行する。
腎臓再生を目指したヒトiPS細胞から中胚葉への分化誘導

腎臓を派生させる胎生組織である「中間中胚葉」のマーカー遺伝子である核内転写因子OSR1のレポーターヒトiPS細胞株の樹立に成功し、フローサイトメトリーを用いた定量的解析や単離を可能とした。そして、増殖因子の組み合わせ処理にてヒトiPS細胞から90%以上の高効率にて中間中胚葉細胞を分化誘導する方法を確立した。これらのヒト中間中胚葉細胞は、腎臓、副腎皮質、生殖腺など中間中胚葉由来臓器の構成細胞に分化しうる能力を有することも確認した。腎疾患に対する再生医療の開発は、医学的のみならず医療経済的にも急務であるが、現在までのところ、ヒトES細胞(Embryonic stem cell,胚性幹細胞)やiPS細胞(induced pluripotent stem cell,人工多能性幹細胞)から試験管内で腎臓系譜の細胞を選択的に分化誘導する方法は確立されていない。この目的の達成のため本年度は、ヒトiPS細胞から腎臓を派生させる胎生初期の組織である「中間中胚葉」の細胞を分化誘導する方法の開発を行った。定量的PCR法による評価を用い、増殖因子の組み合わせ処理にて、ヒトiPS細胞から中間中胚葉の特異的マーカー遺伝子の一つであるOSR1の発現細胞を最も効率よく誘導する方法を開発した。また、核内転写因子であるOSR1陽性細胞を生存させたまま単離し、マイクロアレイによる遺伝子発現解析や移植実験を行うために、OSR1の遺伝子座に緑色蛍光蛋白(GFP)レポーターを相同組換え法にて導入するヒトiPS細胞株の樹立も開始した。既報にあるヒトiPS細胞201B7にターゲッティングベクターを遺伝子導入した薬剤耐性クローンを複数個樹立し、現在、相同組換えが起こっているクローンを選択している。これまでのところヒトES細胞やiPS細胞から中間中胚葉細胞を効率よく分化誘導する方法は確立されておらず、本研究の成果は腎臓をはじめとして副腎皮質や生殖腺など中間中胚葉由来臓器の再生研究の進展に大いに貢献することが期待される。腎疾患に対する再生医療の開発は、医学的のみならず医療経済的にも急務であるが、現在までのところ、ヒトES細胞(胚性幹細胞)やヒトiPS細胞(人工多能性幹細胞)から試験管内で腎臓系譜の細胞を選択的に分化誘導する方法は確立されていない。この目的の達成のため、平成22年度には、増殖因子の組み合わせ処理にてヒトiPS細胞から腎臓を派生させる胎生組織である「中間中胚葉」の細胞を分化誘導する方法を開発し、中間中胚葉のマーカー遺伝子である核内転写因子OSR1のレポーターヒトiPS細胞株の樹立を開始した。本年度は、レポーターヒトiPS細胞株を完成させ、フローサイトメトリーを用いてヒトiPS細胞由来のOSR1陽性細胞を単離することを可能とした。そして、それらの細胞とOsr1-GFPノックインレポーターマウスの胎児から単離されたOsr1陽性中間中胚葉とを比較解析することによって、両者が類似した遺伝子発現を示すことを確認した。また、ヒトiPS細胞から誘導されたOSR1陽性細胞を単離し、試験管内での長期培養や免疫不全マウス精巣への移植によって、それらの細胞が腎臓、副腎皮質、生殖腺など中間中胚葉由来臓器の構成細胞に分化可能であることも確認した。さらに、マウス胎児腎臓への移植後に、ホスト組織に組み込まれて尿細管様構造を形成することも明らかになった。しかし、申請者らが開発したヒトiPS細胞から中間中胚葉への分化誘導法は、ヒトES細胞には同様に有効であるが、マウスiPS細胞に対しては有効ではないことも判明した。以上、ヒトiPS細胞から生体内のものと同等の発生生物学的機能を有する中間中胚葉細胞を作製する方法を確立した。本研究の成果は、腎臓のみならず副腎や生殖腺など中間中胚葉由来臓器の再生医療の進展に大いに貢献するものであると考える。
ディープラーニングに対する電子透かし埋め込みに関する研究

本研究では、学習済みディープラーニング(深層学習)モデルの無断利用を防ぐために、その所有権を明らかにする技術手段として「電子透かし」のモデル内への埋め込みに取り組んでいる。深層学習モデル内のフィルタ係数群に対して、本来のタスクに影響を与えないように改変を加え、それらを検出することで所有権を示すものである。研究内容として、(1)畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を対象としたパラメータ検証、(2)電子透かし攻撃の脅威評価、(3)対象とするニューラルネットワークの種類の拡張、(4)プロトタイプソフトの公開、を挙げている。2018年度は、まず、(2)の脅威評価を行う上で基本となる要件分析を行った。従来からのマルチメディアコンテンツに対する電子透かし攻撃手法を参照しつつ、深層学習モデルに対する誤答誘導やそのためのモデル改変技術等を広く文献調査し、映像情報メディア学会2018年度年次大会で発表を行った。また、その調査によって、深層学習モデルへの電子透かし埋め込み技術の研究が急速に進展していることも判明した。それらの研究のいずれも、深層学習モデル内のフィルタ係数群は観測できない"black-box"が前提となっており、当初の本研究の前提であった"white-box"とは異なる、新たなトレンドが形成されつつある。そこで、本研究においても、並行して"black-box"型への取り組みを行うこととした。画像分類向け深層学習CNNモデルに対して、電子透かし用の特別な画像を大量に用いて、学習を通して埋め込みを行い、検出時にも複数の画像を用いて統計的な検出を行う手法を考案した。特に、検出結果を視覚化する工夫を加えたことで、企業ロゴなどの直観的な情報として復号できるようにしたことが大きな特徴である。実験により有効性を確認し、IEEE国際学会MIPR2019に採録され、発表を行った。(2)の脅威評価については、基本となる調査とそのまとめや考察を学会発表しており、順調に進んでいる。(1)については、当初計画の"white-box"型での検証よりも、新たに"black-box"型での方式考案を優先して進めた。このため検証部分についての研究は遅れている一方で、新たな視覚的な電子透かしの検出方式は国際学会での採録を達成しており、外部発表面での計画を前倒しする成果を挙げている。本研究の研究題目である「ディープラーニングに対する電子透かし埋め込みに関する研究」の枠内で、世界的な研究のトレンドを踏まえて研究の重点をシフトさせることとする。具体的には、“white-box"型のディープラーニング電子透かしについては、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を中心とした評価と検証に規模を縮小する。一方で、現在の研究トレンドである"black-box"型については、2018年度に考案した統計的かつ視覚的な検出が可能な電子透かし技術に注力し、埋め込める情報の拡張や攻撃に対する耐性の検証を進めることとする。そして、最終年度には、当初の計画通り、プロトタイプソフトウェアの公開まで達成する予定である。

具体的には、“white-box"型のディープラーニング電子透かしについては、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を中心とした評価と検証に規模を縮小する。一方で、現在の研究トレンドである"black-box"型については、2018年度に考案した統計的かつ視覚的な検出が可能な電子透かし技術に注力し、埋め込める情報の拡張や攻撃に対する耐性の検証を進めることとする。そして、最終年度には、当初の計画通り、プロトタイプソフトウェアの公開まで達成する予定である。効率的な出張により、旅費支出を抑えることができたため。2019年度では、その分を計算機資源の調達に充当し、考案方式のさらに迅速な実験と評価に資することとする。
硫黄架橋二核金属錯体の合成と金属ー金属相互作用

チオラト硫黄を架橋基として意図的に2個の金属イオンを捕捉するチオ-ル配位子の分子設計を行い、配位原子の種類や組合せ、そして幾何学的配置を変えることにより様々のチオ-ル配位子を合成した。具体的にはアミノ窒素がピリジン窒素を配位原子として組み込んだ三座(NNS)のチオ-ル配位子、ピリジン窒素やチオエ-テル硫黄をペンダント基として有する三脚型四座(NNNS,SNNS)のチオ-ル配位子を合成した。これらのチオ-ル配位子をニッケル、コバルト、鉄、マンガン等の金属塩と不活性ガス雰囲気下で反応させた所、硫黄架橋二核金属錯体の他、三核や多核構造を有する種々の硫黄架橋金属錯体を単離することができた。これらの錯体について電子スペクトル、帯磁率等の磁気的性質、サイクリックボルタンメトリ-等の諸物性を調べ、X線結晶解析により構造決定を行った。その結果、三脚型四座のチオ-ル配位子は選択的に二核金属錯体を形成するのに対し、配位座を一つ空けた三座のチオ-ル配位子は二核金属錯体の他に金属イオンの特性によっては三核や多核の金属錯体が生成することが明らかになった。磁気的性質としては非常に希有な混合スピン状態やスピン平衡状態にあると考えられる二核ニッケル(II)錯体についてもX線結晶構造を調べ、それらの磁気的特性がペンダント基の配位挙動の違いに起因するものであることを見い出した。これらのニッケル(II)錯体について電気化学的挙動を調べた所、珍しいNi(II)Ni(I)混合原子価状態が生成することが示唆された。また合成例が非常に少ないいくつかの硫黄架橋マンガン(II)錯体を単離できた。これらの錯体では架橋硫黄を介してのかなり強い反強磁性的相互作用が見い出され興味深い。以上の実験事実に基づく成果は今後の硫黄架橋を用いた多核金属錯体構築への一つの有力な足がかりであると考えられる。