hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱ショック転写因子を介した蛋白質ホメオスターシスの維持機構の解明

HSF1は通常は単量体の非活性型で存在し、ストレスを受けると三量体の活性型HSF1へと転換する。HSF1の活性調節機構としてHSPによるフードバック制御あるいは化学修飾による制御が知られているが、その詳細については明らかにされていない。この調節機構の解明を目的として、HSF1と相互作用する分子の同定ど解析を試みた。HSF1のN末端あるいはC末端にFlag標識をつけた発現ベクタムを作成し、HEK293に一過性に発現させた。抗Flag抗体を用いて免疫沈降を行い、沈降してくる蛋白質群を高感度のマススペクトロメトリーを用いて同定した。非ストレス条件下だけでなく熱ストレス刺激時と回復期を含めて網羅的に相互作用蛋白質の解析を行い、30種類の蛋白質を同定した。これらの蛋白質がHSF1による転写制御に寄与するかどうかを明らかにするために機能スクリーニングを行った。具体的には、同定された蛋白質をコードする遺伝子に対して、ショートヘアピンRNAをデザインし、それを発現するアデノウイルスベクターを構築した。マウス胎児線維芽細胞へこれらのウイルスをそれぞれ感染させ、熱ストレスによるHSP70蛋白質の発現を調べた。その結果、9つの遺伝子ノックダウンによってHSP70の発現が低下し、2つの遺伝子ノックダウンではそれが上昇した。づまり、同定された30種類のHSF1結合蛋白質のうち、少なくとも真1種類(37%)がHSF1を介する転写制御に関与していることが明らかとなった。
セシウム（Cs)低吸収変異体の解析による水稲Cs吸収メカニズムの解明

2011年に福島で発生した原発事故は広範囲の137Csの土壌汚染を引き起こし、農産物の安全の確保が重大な問題となっている。我々はCs低吸収のイネ変異体を単離し、根の表面のK輸送体OsHAK1が、低K条件下でのイネへのCs+流入の主要経路であることを明らかになった。低から通常の土壌のK濃度に相当する水耕栽培で、oshak1のCs+吸収量は野生型の1/8以下となり、圃場試験では玄米及び茎葉のCsが激減したが、Kの取り込みと玄米収量は野生型とほぼ同様となった。放射性Cs汚染地域でのCs低吸収水稲の栽培は農耕地のCs汚染に対し食の安全性を高めるための有効な対策となりうると考えられる。アジ化ナトリウムおよびMNUを用いた突然変異誘発処理により得られたM3世代を、主にCdやZnなどが高濃度で存在する重金属汚染圃場で栽培し、玄米中セシウム(Cs)濃度が低濃度の突然変異系統を複数選抜した。その中のCs濃度が特に低い3系統の突然変異体を2種類の土壌(大潟村;強グライ土藤里町;黒ボク土壌)にCsを無添加、0.5ppm、1.0ppmとなるように添加し、ワグネルポットで栽培した。粘土含量の多い大潟村の土壌で栽培するとこれら系統の玄米Cs含量は、Cs添加の有無によらずコントールの10%以下でありCs吸収がほぼ抑えられていた。また、粘土含量が少なく、比較的水溶性Csが多い状態が維持される藤里町の土壌では玄米Cs含量は25%前後に吸収が抑制されていた。これら3系統の遺伝子解析により、Cs低吸収の原因遺伝子の特定を試みた。これら3系統は変異の処理や外観形質などから独立に生じた系統であると考えられたが、各系統を交配したF1を用いた対立性試験の結果から、3系統のCs吸収に係る遺伝子は同一の遺伝子に起因するものであると考えられた。次にこれら3系統からDNAを抽出し、次世代シーケンサにより、ゲノム解析を行った。また、木村氏B液を用いた水耕栽培の実験系で、幼植物の根へのCs吸収が抑制されることがこれまでの研究により、明らかとなっているので、この実験系によりカサラスとの交配系統F2世代のCs吸収性により低吸収個体を選抜し、遺伝子マッピングを行った。その結果、Csが低吸収となる原因遺伝子は第4染色体に座上していることが明らかとなり、次世代シーケンスのデータと合わせて候補遺伝子の絞り込みを行った。選抜したセシウム低吸収の変異系統同士の交配による対立性試験により最大の課題であったセシウム吸収制御遺伝子が1つに絞り込むことができた。これにより、この遺伝子が水稲のセシウム吸収について主要な制御を行っている可能性が高いと考えられる。残る課題はこの遺伝子がセシウム吸収を制御している証明として突然変異体への導入により形質転換体を作成し、セシウム吸収能の復帰を見ればよいとことまで到達しており、当初の計画以上に進展しているといえる。水稲が土壌からセシウム(Cs)を吸収する遺伝子を明らかにするために、アジ化ナトリウムおよびMNUであきたこまちに突然変異誘発処理を行い、得られたM3世代から玄米中Cs濃度が低濃度の突然変異系統を複数選抜し、次世代シーケンサによるゲノム解析とカサラスとの交配系統を用いた遺伝子マッピングの結果から、Csが低吸収となる原因遺伝子は第4染色体のカリウムトランスポーターのOsHAK1であることが示された。Cs低吸収の1系統へ絞り込んだ候補遺伝子の組み換えによる形質転換体の作成による相補性試験により、Csの吸収性が復帰したため、これらの変異体のCs低吸収の原因遺伝子はOsHAK1であることが確認された。水耕栽培によりoshak1のCs吸収性を解析した結果、野生型で見られるカリウム(K)イオンとの競合は見られないこと、OsHAK1のノックアウトによりKの吸収性は若干低下するものの生育はほぼ同じであった。oshak1変異体ではOsHAK1以外のKトランスポーター(チャネルを含む)によりKは獲得され、それらのKトランスポーターはほぼCsを通さず、Kトランスポーターのファミリー内でのK/Csの選択性に大きな違いがあることが示唆された。すでに原因遺伝子が特定され、現在は原因遺伝子のノックアウトにより突然変異体の生育にどのような影響があるかについて研究を進めている。これまでは大潟村などの放射性Csの非汚染圃場で栽培してきたが、実際に放射性Csで汚染された原発50km圏内の圃場で栽培試験を実施した。この圃場は極端なカリウム欠乏圃場(土壌中のCsが吸われやすい状態)であったが、親品種の玄米の放射性Cs(137Cs)が45Bq / kgであったのに対し、Cs低吸収系統の玄米の137Csは検出限界以下となった(検出限界4.5Bq / kg)。また、土壌のカリウムが少なかったが、収量には大きな影響は見られなかった(ただし、収穫期には茎葉部の軟化が見られた)。Cs低吸収系統は高親和性カリウムトランスポーターのOsHAK1がノックアウトされているため、土壌溶液中のカリウム濃度が低い場合、カリウムを十分に獲得することができないことが考えられた。

しかし、カリウム濃度を希薄にした水耕液(K濃度:0.015mM)での栽培試験でもCs低吸収変異体のカリウムの吸収速度は野生型と変わらず、カリウム吸収はOsHAK1以外の他のカリウム輸送体により補完されていることが示された。これらの結果を統合した投稿論文を作成し論文発表を行った。2011年に福島で発生した原発事故は広範囲の137Csの土壌汚染を引き起こし、農産物の安全の確保が重大な問題となっている。我々はCs低吸収のイネ変異体を単離し、根の表面のK輸送体OsHAK1が、低K条件下でのイネへのCs+流入の主要経路であることを明らかになった。低から通常の土壌のK濃度に相当する水耕栽培で、oshak1のCs+吸収量は野生型の1/8以下となり、圃場試験では玄米及び茎葉のCsが激減したが、Kの取り込みと玄米収量は野生型とほぼ同様となった。放射性Cs汚染地域でのCs低吸収水稲の栽培は農耕地のCs汚染に対し食の安全性を高めるための有効な対策となりうると考えられる。変異系統へ遺伝子マッピングおよび次世代シーケンスによるゲノム解析の結果から絞り込んだ候補遺伝子の組み換えによる相補性試験により遺伝子の特定を進めている。問題点として突然変異体の形質転換効率が悪く、一度失敗しているため、現在培養するカルスの数を大幅に増やして形質転換体の作成を進めている。原因遺伝子(OsHAK1)のノックアウトにより、水稲の農業形質(収量、開花期、登熟期)にどのような影響があるかについて研究を進める。またバッククロス系統、主要水稲品種との交配系統を作出し、被災地での栽培適応性を検討する。植物栄養学
MR・超音波統合画像誘導による標的追尾ワンステップ穿刺支援ロボットの構築

高磁場MR装置によるMR画像と、リアルタイム性に優れた超音波画像を併用した画像ナビゲーションシステムと、標的追尾機能を有するMR対応穿刺支援ロボットを統合した手術支援システムを構築した。MR装置は、GE社1.5TとSiemens社3Tシステムを使用、3Dデータを撮像した後、患者テーブルを引き出し、標的部位の座標を指定すると、体表マーカーによるレジストレーションなどの煩雑な操作なしに、光学式位置センサを有するロボットが標的を自動的に追尾し、リアルタイムの超音波画像と同一断面の高精細再構成MR画像をモニタしながら穿刺を行うものである。このシステムを用いてウサギを使った動物実験を行った。今年度は先ず超音波装置の導入と改造を行った。超音波装置の条件として、1ハードディスクではなくSSDで起動するシステムであること、2移動が容易であること、3超音波画像の外部出力ポートを有することの3つを条件に機種を選定し、これらの要件を満たすものとしてGE社のVenue 40を導入した。この超音波装置のトローリー部分には、高さを調整するための磁性体の鉄製部品が大量に含まれていたため、これらを除去し非磁性体のアルミ合金でトローリーを製作した。また超音波プローブの内、比較的小型のセクター型のプローブを固定できるよう、ロボットのハンドピースを新たに作成した。様々な角度からの穿刺に対応できるよう、プローブ位置をニードルガイドの周囲に45度ステップで簡単に回転できるような機構も追加した。また外部へ出力された超音波画像をUSB経由でPCに取り込むためにEpiphan社のDVI2USB3.0を導入しナビゲーションPCへの超音波画像の取り込みも実現した。これにはSDKも完備されており、今後、このナビゲーションシステムに有効なプログラム開発環境が整えられており、今後の改良も期待できる。これら新たに導入、あるいは改良した機器を組み合わせて、初期検討を開始した。超音波診断装置の安全性、有効性については、コネクター部分やネジなど、僅かに磁性体部品が残っていたが、1.5TMR装置のマグネット開口部から1.5m程度(静磁場強度約60ガウス)に設置しても全く引力を感知せず、しかも正常に動作した。超音波プローブには磁性体は検知されず、更に近くの開口部から50cm程度の位置(静磁場強度約800ガウス)でも安全かつ正常に動作した。プローブと対象物表面の間には、水を満たしたゴム袋(氷頸)をおき、ロボットに固定した超音波プローブでの超音波画像の観察も問題なかった。当初の計画ではシールドされたディスプレイ上の超音波画像を拡大・縮小、回転、平行移動させ、対応する再構成MR画像と重畳表示させるソフトウェア開発に着手する予定であった。しかし、昨年6月ごろより穿刺ロボットの開発に利用していたGE社のMR装置が変調を来たし、諸般の事情で結局廃棄されることになり撤去されてしまった。このためこれまで使用していたシステムのほとんどすべてが使えなくなり再構築を余儀なくされ、研究計画を大幅に変更せざるを得なくなってしまった。その後シーメンス社のワイドボアの3TのMR装置を開発環境として利用できることとなり、この装置にあわせたシステム作りに努めているところである。高磁場装置であるため、画像のクオリティーはよくなったものの、ロボットや位置センサーに由来する画像のひずみも大きくなり、これらのロボットシステムのほか、超音波装置の配置にも留意する必要があり、基本的な動作環境を整えることを優先して進めてはいるが、それもまだ完全なものにはいたっていない状況である。このため超音波画像とMR画像の重畳表示にも着手できなかった。一方、ハード面では、必要な場合には対象に穿刺針を刺入したままでロボットハンドピースから針をリリースしてマグネットに再挿入しMR画像を撮影して針先位置を確認できるようにハンドピースを改造することには成功した。上記実績の概要に記載したとおり、これまで使用してきたGE社のMR装置が使えなくなった影響は多大である。本研究課題は、MR画像と超音波画像を組み合わせた穿刺支援ロボットシステムの2年目であるが、超音波画像を利用する以前に、再構成MR画像を活用する高磁場環境で動作するロボットシステムは本計画開始のさらに3年前から別の科研費の補助を受けてこつこつとGE社のMR装置を用いて開発してきたものであり、このMR装置が使えなくなってしまったことは、単に初年度の努力がふいになったということではなく、これまでの4年間の成果を再びはじめから構築しなおすことになってしまった。MRのメーカーも違うので画像データのフォーマットも異なり、ナビゲーションソフト自体を作り直す必要があり、また1.5Tから3Tに磁場が変わることにより、ロボットシステムや超音波装置への影響の他、ロボットシステムからMR画像への影響も考慮する必要があり容易ではない。しかし、他のメーカーの3Tの装置でもこのロボットの有効性を示すことができれば、このロボットシステムの汎用性を示すことができると考えるので、最終年度に何とか努力して当初の目的を達成したいと考えている。前年度の報告書にも記載したとおり、このロボットシステムの開発環境であったGE社の1.5T MRシステムが27年度途中に廃棄されたため、シーメンス社の3Tシステムへの移行を余儀なくされ、研究計画に大幅の遅れが生じてしまった。28年度は、この新しい環境に適合するためのソフトウェア開発に取り組んだ。懸案の超音波画像とMR画像を重畳表示するソフトウェア開発は順調に進み、その成果はボストンでの国際シンポジウムで発表した。また、この3Tという高磁場の環境においても、ロボットによるナビゲーションは十分な穿刺精度を得ることができ、その成果は29年度スペインでの国際学会で発表する予定である。

このシステムの有効性を実証するため、本研究の最終目標である動物実験をウサギを用いて試みることにした。これまでロボットのハンドピースに固定する超音波プローブとして、その小型の形状からセクター型のプローブを用いてきており、ファントムでは良好な画像を得ることができていた。しかしこのプローブは1015cm程度の深さでは良好な感度を有するものの、ウサギのような中型動物に適用しても、浅い部分では十分な感度が得られなかった。このためコンベックス型やリニアー型など、他の種類のプローブをロボットハンドピースに固定して使用できるアダプターを製作し、それぞれのプローブを用いた様々の深度設定に対しても適用できるソフトウェア開発に取り組んでいるところで、その完成を待ち、動物実験を行う計画をしている。上記のとおりロボットシステムを開発する環境が、GE社の1.5TのMR装置からシーメンス社の3Tの装置へ移行せざるを得なくなってしまった。このロボットシステムは本研究計画開始以前から、別の科研費の補助を受けて開発を続けてきたものであり、磁場強度、装置の寸法、撮像法や画像フォーマットなどの条件が大きく変わったため、システムの再構築を余儀なくされ研究計画全体に大きな遅れが生じてしまった。このために1年間の期間延長を申請し、すでに承認を受けている。最終年度である今年度は、中型動物(ウサギ)を用いた動物実験を目標とした。これまでのセクター型超音波プローブでは深い部位に最適化されているため、コンベックス型やリニアー型のプローブを利用できるロボットのアダプターを製作するとともに、比較的浅い部位のターゲットを対象とする画像融合ソフトウェアを開発した。リニア型プローブでは、プローブの皮膚接触面とロボットハンドピースによってプローブの端から組織の浅い部位へ誘導される穿刺針の角度が急峻すぎて,本ロボットへの実装には適切ではなかった。プローブ中央から垂直に穿刺針を誘導し、プローブの方向を変えて穿刺針先端を追尾するアダプターも試みたがMR画像と超音波画像の観察面が一致しないため、これもシステムの構成には適さなかった。本研究で用いた超音波装置は、MR環境に持ち込むため、SSDベースの小型のものであり、コンベックス型のプローブで、周波数調節や感度調節などによる浅い部分の解像度向上には限界があったが、形の上ではロボットと組み合わせた画像ガイドが可能であるため、最終的にこれを利用することとした。穿刺のターゲットとして、当初肝臓を想定していたが、ウサギの肝臓はこうもり傘のような薄い構造で、横隔膜下の肋骨弓内に隠れ、超音波による描出が難しかった。そこで、標的を両側の腎臓に設定して、ロボット誘導下の穿刺を試みた。ロボットの標的追尾精度は良好で、MRの再構成画像と超音波画像はよく一致していた。しかし、ウサギ後腹膜腔の脂肪の中に存在する腎臓の可動性は大きく、穿刺操作中に大きく移動した。
母体血による無侵襲的胎児DNA診断法の開発と臨床応用

羊水穿刺法、絨毛採取法、胎児採血法のいずれの方法においても母体、胎児への侵襲は皆無とはいえず、risk-freeの理想的な胎児DNA診断とは言い難い。一方、妊婦の末梢血液中に種々の胎児由来細胞、すなわち胎児赤血球、胎児白血球、絨毛細胞が極微量に出現することは、既に確認されているが、それらの胎児由来細胞を母体末梢血液中より選択的、純粋に分離、回収し、かつDNA分析できたとの報告はこれまでみられなかった。われわれ研究グループは1990年以降、独自に母体血による無侵襲的胎児DNA診断法の開発を進めてきた。その結果、母体血より妊娠8週以降は全例に有核赤血球が発見された。また、それら有核赤血球はmicromanipulatorにより回収され、PCR法、FISH法、PEP-PCR法による分析が可能であった。われわれが開発した母体血による胎児DNA診断法(FDD-MB)を応用することにより、現状でもいくつかの疾患の胎児DNA診断は可能である。現在のところ、single cellのPCR法により診断可能な疾患として嚢胞性線維症、Tay-Sacks病、血友病Aが挙げられる。PEP-PCR法を用いれば、より広範な応用が可能であり、Duchenne型筋ジストロフィーの診断も可能である。また、multi-color FISH法によりいくつかの染色体異常が現状において診断可能である。これら診断可能な遺伝性疾患の種類は、今後急速に増加することが予測される。〔方法〕健常妊婦60例,コントロールとして非妊婦10例,男性10例より同意の上2ml採血し、Percoll不連続密度勾配比重遠心法により各層血球を分離,洗浄後、それぞれの沈渣よりPappenheim染色標本を作製、鏡検し、有核赤血球の有無を調べ、micromanipulatorにより有核赤血球の回収を試みた。また胎児から母体への血液移行量を概算した。〔成績〕1.コントロール血中より有核赤血球は発見されなかった。2.妊婦血中より有核赤血球は高率に発見された。妊娠823週以降(33/39例=85%),妊娠47週,24週以降(0/21)。3.Percoll密度1.075/1.085g/mlの界面より有核赤血球が分離された。4.標本上の有核赤血球の剥離,回収がmicromanipulatorの使用により可能であった。5.妊娠823週の胎児から母体への血液移行量は0.1100mulと概算された。今後の課題として、有核赤血球の回収率を高くすること、現在の一検体処理にかかる時間を短縮すること、回収された有核赤血球からより臨床的に有用な多くのDNA情報が得られるようにすることが挙げられる。[目的]我々は前回報告した方法により母体血中から回収した有核赤血球を用い、それらからDNA情報を得ると同時にそれらが胎児由来細胞である可能性について検討した。[方法]今回、正常妊娠中の母体血より11個の有核赤血球を単離し、それぞれについてDYZ1領域のprimerを用いてPCR法を行ない、性別を判定した。PCR法は、40サイクル増幅した後、電気泳動を行ない、染色し、DYZ1領域のバンドがみられたものを男性由来とし、バンドがみられないものを女性由来とした。コントロールは、男女それぞれの成人単離リンパ球、男女それぞれの胎児単離有核赤血球およびnoDNAとした。PCR法により判定した性別と分娩後に判明した児の性別との一致率を算出した。[成績]1.妊娠8-23週の母体血より有核赤血球の単離回収が可能であった。2.DYZ1領域のPCR法では、単離細胞レベルでの感度が得られた。3.PCR法による単離有核赤血球の性別判定と児の性別の一致率は91%(10/11)であった。[結論]

妊娠8-23週の母体血より単離回収された有核赤血球からPCR法によりDYZ1領域のDNA情報が得られることが示され、それら有核赤血球は高率(91%)に胎児由来と考えられた。本法,PCR法およびFISH法の応用により母体血より無侵襲的に多くの胎児DNA情報の獲得が可能となり、近い将来その臨床的な応用,普及が見込まれる。[目的]今回は発見、回収された胎児有核赤血球からFISH法によるsingle cell analysisによりどの程度DNA情報を得ることが可能であるか検討を行った。[方法]Pappenheim染色標本上に発見された胎児有核赤血球の前処理(脱色、RNase処理、pepsin処理)を条件を換えて行った後、X,Y染色体に対するα-satellite DNA probeを用いたtwo color FISH及び21番染色体長腕のDNA probeを用いたFISHを行った。[成績]Pappenheim染色標本上の胎児有核赤血球を脱色、RNase処理、pepsin処理の後、X,Y染色体のtwo color FISH及び21番染色体のFISHを行ったところ、有効なsignalが得られた。[結論]胎児有核赤血球のsingle cell analysis(PCR,FISH)により有用なDNA情報が得られるようになった。我々の開発した方法を用いれば、母体血よりnon-invasiveかつrisk-freeに多くの胎児DNA情報が得られることとなり、近い将来、本法の広範な臨床的応用、普及が見込まれる。
高次視覚課題遂行中の眼球運動および脳機能の総合的解析

f MRI研究:BOLD指標を用い、シーンの認識にかかわる脳部位の特定を、正常視力の成人被験者を対象に行った。測定中被験者は経時的にCRTディスプレイに提示された2枚のシーン内の物体の位置の異動判断を行った。2枚のシーンは同一視点から見た場合と、異なる視点から見た場合があり、後者ではシーンの周りを歩いたように視点の角度を変えた刺激が用いられた。この課題に関与した脳皮質部位のは活動パターンによって3つに分類された。第1は、課題変数(視点の角度の変化量)に伴い賦活エリアの大きさが変わる部位、第2は課題変数に伴い賦活エリアおよび賦活レベルの変わる部位、第3は課題変数に左右されず一定の賦活レベルを保つ部位であった。第1の部位には、V1/V2、右半球後頭から頭頂にかけての諸回、右側頭葉下面の紡錘状回、両側下前頭回が相当し、視点の変化に伴う刺激の変形を処理していると考えられる。第2の部位は左半球後頭から頭頂にかけての諸回と帯状回前部が含まれ、第1の部位での処理結果の評価を行っていると考えられる。第3の部位は島で、賦活は基線レベル(注視点凝視)より低かった。この負の賦活はおそらく課題遂行全般にかかわる活動のダイナミクスを反映していると推測される。従って、これらの3つのシステムがシーン認識の基本ネットワークを形成していると考えられる。結果の一部は国際学会等で発表した。また現在論文を投稿準備中である。脳波研究:物体を認識中の脳波を眼球運動と同時に計測した。このデータは現在解析中である。眼球停留時間を指標として、シーン回転課題中の情報処理過程を検討した。課題として被験者は1枚目と2枚目のシーン内の物の配置の異同判断を求められた。先行研究によると、1枚目と2枚目のシーンで見えの方向が変わると(つまり、シーンが回転すると)、判断にかかる時間はシーンの回転角度につれ延長するとされ、同様の延長は本研究でも認められた。一方、眼球がある物を再固視するまでとそれ以降の合計固視時間(第1パスタイムと第2パスタイム)詳しく見てみると、回転角度に比例した延長は第2パスタイムでのみ見られた。この結果、第1パスタイム中の処理と第2パスタイム中の情報処理は異なり、シーン全体の心的回転は再固視以降に行なわれている可能性が示唆された。また、シーンとしての統一性を与える参照系(本研究では物体の置かれた机)を除いた条件では、第1パスタイムには参照系あり条件に比べて変化がなかったが、第2パスタイムには延長が見られた。これは、参照系がないとシーンとしての組織化がしにくく、シーン内の物体を何度も見かえすためと考えられる。以上の結果から、「シーン表象」の構築には時間がかかり、シーンの心的回転など、この表象を用いていると考えられる処理は、刺激提示後すぐではなく全体的な表象ができてから、本研究からの推定では刺激提示後約1秒以降に行なわれていると推測される。(以上の結果は現在英文専門雑誌に投稿中。)また、回転以外の画像変換をシーンに施した場合の反応潜時も測定された。予備実験の段階であるが、シーンを縦・横方向に引き伸ばした条件では、回転のような反応潜時の延長はみられなかった。従って、シーン情報処理は、同じ線形変換でも、画像のゆがみには頑健であるが、回転には何らかの付加的な処理(回転によって見えなくなった面の補間など)を行なっていることことが示唆された。シーンの再認課題では,記銘した視点と異なる視点から再認する場合(例えば記銘時の位置から90度回転した位置から再認する場合)認識時間が長くかかる。我々の先行研究では視点の回転角度の増加に伴い反応時間も伸長することが示された(Nakatani, Johnson, & Pollatsek,2002)。このシーン回転課題中の眼球運動測定を行った実験(Nakatani & Pollatsek. in press)からは、シーンの見はじめ約1秒間と、見直しの始まるそれ以降では処理が異なることが示唆された。見はじめ1秒間では視覚入力とシーン表象の比較が観察者中心の参照系を用いて行われ、メンタルローテーションは行なわれない。以降の処理では視覚入力から再構成されたシーンのモデルとの照合過程が始まると推測され、メンタルローテーションがおこる可能性が示唆された。本年度は、見始め1秒間の処理の解明に重きを置いた行動実験とfMRI実験を行った。行動実験では刺激の呈示時間を1秒と0.5秒に短縮したシーン回転課題を行い、正答率、反応時間のパターンを比較した。この結果、正答率は両条件とも85-90%で差がないが、反応時間では回転角度1度あたりの反応時間(いわゆるメンタルローテション率)が1秒条件より0.5秒条件で大きい傾向がみられた。この結果は、1秒条件では実際の刺激を見ての比較をおこなう時間的余裕があるが、0.5秒条件では呈示時間が短すぎるため、記憶から再構成された表象を用いた、実際の視覚入力に基づくのとは異なる処理が行なわれている可能性が考えられた。同様の条件下でfMRI実験を行なった結果、現在までの限定されたデータ数の結果であるが、上記の仮説を支持するデータが得られた。特に、海馬の関与は1秒条件ではみられなかったが、0.5秒条件では大きく活性化した。

従って行動実験から推測されたように、0.5秒条件では記憶から再構成された表象が用いられている可能性がある程度裏付けられたと考えられる。f MRI研究:BOLD指標を用い、シーンの認識にかかわる脳部位の特定を、正常視力の成人被験者を対象に行った。測定中被験者は経時的にCRTディスプレイに提示された2枚のシーン内の物体の位置の異動判断を行った。2枚のシーンは同一視点から見た場合と、異なる視点から見た場合があり、後者ではシーンの周りを歩いたように視点の角度を変えた刺激が用いられた。この課題に関与した脳皮質部位のは活動パターンによって3つに分類された。第1は、課題変数(視点の角度の変化量)に伴い賦活エリアの大きさが変わる部位、第2は課題変数に伴い賦活エリアおよび賦活レベルの変わる部位、第3は課題変数に左右されず一定の賦活レベルを保つ部位であった。第1の部位には、V1/V2、右半球後頭から頭頂にかけての諸回、右側頭葉下面の紡錘状回、両側下前頭回が相当し、視点の変化に伴う刺激の変形を処理していると考えられる。第2の部位は左半球後頭から頭頂にかけての諸回と帯状回前部が含まれ、第1の部位での処理結果の評価を行っていると考えられる。第3の部位は島で、賦活は基線レベル(注視点凝視)より低かった。この負の賦活はおそらく課題遂行全般にかかわる活動のダイナミクスを反映していると推測される。従って、これらの3つのシステムがシーン認識の基本ネットワークを形成していると考えられる。結果の一部は国際学会等で発表した。また現在論文を投稿準備中である。脳波研究:物体を認識中の脳波を眼球運動と同時に計測した。このデータは現在解析中である。
ゼブラフィッシュ初期発生過程からのAire標的遺伝子の解明

ゼブラフィッシュ初期発生過程におけるAireの機能を切り口として、Aireの標的遺伝子を明らかにすべくノックダウン実験を行ったが、安定した形質を認めることが出来なかった。次いで、TALEN法を用いてz- Aire欠損ゼブラフィッシュを樹立する方法に変更し、z-AireのExon 2を標的とする発現ベクターを構築した。In vitro transcriptionによりExon 2をはさみ込むRNA産物を合成し、ゼブラフィッシュ初期胚に注入してAire欠損ゼブラフィッシュを樹立した。現在、Aire欠損ゼブラフィッシュの形質解析に従事しており、その情報に基づいてAireの標的遺伝子の解明を目指す。哺乳類Aireのゼブラフィッシュhomologue(z-Aire)をデータベース上で特定し、初期発生におけるz-Aireの機能を明らかにする目的で、前年度はz-Aireのアンチセンス・モルフォリノをゼブラフィッシュ初期胚に注入した。その結果、尾の湾曲や心臓の形成不全といったきわめて特徴的な表現型が出現し、ゼブラフィッシュの初期発生過程にAireが重要な役割をもつことが明らかになった。しかしながら、モルフォリノを用いたノックダウンではいわゆるoff-targetの表現型である可能性が除外出来ないので、本年度はTALENによるz-Aireノックアウトゼブラフィッシュの樹立を試みた。すなわち、TALEN法は従来のモルフォリノを用いた一時的なノックダウンと異なり、ゲノムレベルで安定変異体を樹立出来る革新的な遺伝子改変技術である。本技術を用いてz-Aireノックアウトゼブラフィッシュを樹立する目的で、エンドヌクレアーゼDNA切断ドメインをはさむTALE DNA結合ドメインをz-AireのExon2を標的として設定し、Voytasらの報告に従い(NAR 2011)、対応するrepeat-variable di-residue(RVD)発現ベクターを構築した。次いで、in vitro transcriptionにより、標的領域(Exon 2)をはさみ込むRNA産物を合成し、ゼブラフィッシュ初期胚にマイクロインジェクション法によって注入し、ゼブラフィッシュを発生させた。性成熟に達した時点でF1胚を取得し、F1胚ゲノムのz-Aire Exon 2が期待通りinsertion/deletionによって変異した個体を選別し、ノックアウトラインを樹立することに成功した。今後は、こうして樹立したヘテロ個体の掛け合わせにより、z-Aireノックアウトゼブラフィッシュを大量に取得し、より詳細な表現型の解析を進める予定である。それによって、Aire欠損マウスの解析のみからでは不明であった自己寛容の成立機構におけるAireの役割を明確にする。免疫学zebrafish初期胚にmorpholinoを注入し、その形質を解析する実験系を構築し、研究を継続・進行している。本年度に、併行して樹立を試みたz-aireノックアウトゼブラフィッシュは、antisense morpholinoを用いたz-aireノックダウンゼブラフィッシュに比べ、表現型、遺伝子発現の安定性から、z-aireの標的遺伝子を同定するためのarray解析の理想的な実験材料を提供してくれるものと考えられる。そこで、(1)z-aire欠損に伴う発現遺伝子変動の解析として、z-aireノックアウト初期胚、および対照初期胚から調製したRNAを用いてarray解析を行い、z-aireの標的遺伝子を検索する。その際、z-aire抑制個体の表現型から、既にその候補となっているWnt、SHH系に関わる遺伝子を重点的に拾い上げる。(2)z-aire過剰発現初期胚の解析として、z-aireノックアウトゼブラフィッシュの樹立とは逆に、ゼブラフィッシュ初期胚へのz-aire RNA注入によるgain-of-function実験を行い、z-aireの個体レベルでの作用をより明確にする。z-aire過剰発現による表現型が、AIREの標的遺伝子の発現上昇によるものであることを当該遺伝子の定量PCR法によって確認する。(3)AIREの標的遺伝子への作用様式の解析として、z-aireの標的遺伝子を同定後は、AIREによる標的遺伝子の作用メカニズムを分子生物学的・生化学的手法を用いて明らかにする研究にも取り組む予定である。
細胞による荷重支持構造物の自発的創成に関する研究

荷重を支持する生体組織は力学的に最適化されている場合が多い.従って,生体組織を適当な力学環境で培養することで,その環境に適した構造物を自発的に創製させることができるかも知れない.本計画では,力学刺激下で培養した細胞に,その環境に最適な構造を形成させることの実現可能性を評価するため,細胞を弾性シート上に播種し,シートに様々なモードの繰返し変形を加えながら培養し,細胞が全体で形成するパターンや個々の細胞の形態変化を調べ,細胞に力学場に適した構造を作らせることが可能かどうか検討することを目的として2年間の研究を進めてきた.初年度は市販の細胞繰返進展刺激負荷装置に改良を加え,2軸の引張を加えることのできる装置を試作し,ウシ大動脈由来血管内皮細胞(BAEC)が細胞長軸方向に加わる繰返し引張ひずみを最小とする方向に配向することを確認した.これは細胞をひずみ方向センサとして使用できる可能性を示すが,同時に細胞長軸方向に継続的な引張を加えられないことも意味する.そこで本年度は,細胞長軸方向に繰返引張を加えることを目指した.現有する進展刺激負荷装置の細胞培養チャンバ底面の弾性シートに引張方向に平行な微小溝を付け,細胞がこれに沿って配向することで,細胞の長軸方向に選択的に引張負荷を加えることができるようにした.BAECを用いた検討の結果,1)溝間隔が50μm以下であれば細胞の配向角(絶対値)の平均は伸張方向に対して10゚以内,標準偏差も10°以内になること,2)この状態を保ったまま伸展率10%,周波数1Hzの繰返し引張を6時間負荷できること,3)この負荷により,細胞のshape indexが10 15%増加することなどが明らかとなった.現時点では加重支持構造として最適な構造を形成させるには至っていないが,少なくとも細胞が周囲の力学場に応じた構造を作ることが確かめられた.今後,他の細胞種を用いた検討や細胞骨格の変化を観察する必要がある.荷重を支持する生体組織は力学的に最適化されている場合が多い.そこで造物の最適形状設計のため,生体組織のこのような性質を計算機上で模擬し,適当な初期形状から最適形状を得る試みが行われている.しかし,最適な形状が得られたとしても,実際にその形状を作るのは形状が複雑であるほど困難である.そこで本計画では実際の培養細胞に適当な力を加えることにより力学的に最適な構造を形成させることの実現可能性を評価するため,種々の細胞を弾性シート上に播種し,シートに様々なモードの繰返し変形を加えながら培養し,細胞が全体で形成するパターンや個々の細胞の形態変化を調べ,細胞に力学場に適した構造を作らせることが可能かどうか検討することを目的として2年間の研究を進めている.研究初年度の本年度は,市販の細胞繰返し進展刺激負荷装置に改良を加え,2軸の引張を加えることのできる装置を試作した.即ち,市販の装置の1軸の進展機構にリンク機構を利用したモジュールを取り付けることにより従来の軸ならびにそれと直交する方向への繰返し進展を行うことができるようにした.本モジュールは簡単な組み替えにより,2軸同時の引張りと2軸交互の引張を切り換えることができる.本装置を利用してウシ大動脈由来血管内皮細胞に1軸,2軸同時,2軸交互の進展刺激を加えたところ,細胞の配向は1軸では引張と直交する方向へ,2軸同時ではランダムなまま,2軸交互では2つの軸と45。の方向に集中した.この方向は細胞長軸に対する繰返し引張ひずみが最小となる方向であり,細胞は繰返し変形刺激が最小となる方向に配向するらしいことが確認できた.荷重を支持する生体組織は力学的に最適化されている場合が多い.従って,生体組織を適当な力学環境で培養することで,その環境に適した構造物を自発的に創製させることができるかも知れない.本計画では,力学刺激下で培養した細胞に,その環境に最適な構造を形成させることの実現可能性を評価するため,細胞を弾性シート上に播種し,シートに様々なモードの繰返し変形を加えながら培養し,細胞が全体で形成するパターンや個々の細胞の形態変化を調べ,細胞に力学場に適した構造を作らせることが可能かどうか検討することを目的として2年間の研究を進めてきた.初年度は市販の細胞繰返進展刺激負荷装置に改良を加え,2軸の引張を加えることのできる装置を試作し,ウシ大動脈由来血管内皮細胞(BAEC)が細胞長軸方向に加わる繰返し引張ひずみを最小とする方向に配向することを確認した.これは細胞をひずみ方向センサとして使用できる可能性を示すが,同時に細胞長軸方向に継続的な引張を加えられないことも意味する.そこで本年度は,細胞長軸方向に繰返引張を加えることを目指した.現有する進展刺激負荷装置の細胞培養チャンバ底面の弾性シートに引張方向に平行な微小溝を付け,細胞がこれに沿って配向することで,細胞の長軸方向に選択的に引張負荷を加えることができるようにした.BAECを用いた検討の結果,1)溝間隔が50μm以下であれば細胞の配向角(絶対値)の平均は伸張方向に対して10゚以内,標準偏差も10°以内になること,2)この状態を保ったまま伸展率10%,周波数1Hzの繰返し引張を6時間負荷できること,3)この負荷により,細胞のshape indexが10 15%増加することなどが明らかとなった.

現時点では加重支持構造として最適な構造を形成させるには至っていないが,少なくとも細胞が周囲の力学場に応じた構造を作ることが確かめられた.今後,他の細胞種を用いた検討や細胞骨格の変化を観察する必要がある.
大深度係留用サクションアンカーに関する把駐力評価手法の構築

砂質地盤の多い日本周辺海域において,一部の報告書では海底下5m付近までの含水比は25%以上であることが示されている.そこで,乾燥状態(含水比0%)および湿潤状態(含水比26%)の2種類の砂槽を用いた把駐力試験を実施した.また,円筒杭の径や深さ等の形状が異なるサクションアンカーを模擬した複数の試験体を用いて実験を行い,アンカー周辺の砂質状態,ならびに,アンカー寸法等のパラメータが把駐力特性に及ぼす影響について実験的検討を行った.その結果,砂質状態によって把駐力に有意な差が生じることを確認した.また,汎用非線形有限要素解析ソフトLS-DYNAに実装されているALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)機能およびDEM(Distinct Element Method)機能を用いたアンカー土壌間の連成解析を実施した.特にDEMにおいては,土壌の変形,アンカー挙動の定性的な把握が可能となり,特定の条件下では最大把駐力について良好な一致を得た.加えて,これらの数値シミュレーションにおいては土壌の粘着力を考慮すべきであるが,把駐力特性に及ぼす粘着力の影響が顕著であることを確認した.さらに,一般的なランキン土圧理論に基づき,最大把駐力の簡易推定手法について検討した.上述の模型試験結果ならびに数値シミュレーション結果との比較検証により,最大把駐力に関して比較的良好な一致を確認した.本推定手法を適用することで,実機の基礎設計時に把駐力の概略値を容易に計算できるものと考えられる.乾燥土および湿潤土を用いた模型試験を実施するとともに,汎用ソフトを用いた数値シミュレーションならびに簡易推定式の検討が進められたため.数値シミュレーション手法の改良および高精度化を図る.また,簡易推定式を援用しながら,把駐力特性に優れたアンカー形状の検討を行う.日本近海には多くの海洋資源や洋上風力エネルギの存在が確認されており,欧米に比べて比較的大深度となる海洋資源開発および洋上風力発電用浮体では,把駐特性に優れた係留が必要となる.この係留システムとして,現在一般的にドラッグアンカーと係留チェーンによるカテナリー係留システムが用いられているが,この方式では係留半径が水深の約3倍と広く,加えてアンカーの把駐力試験が必要不可欠といったデメリットが挙げられる.一方,サクションアンカーは,上端が閉塞,下端が開放された鋼製円筒杭の形状をしており,内外部の水圧差を利用して海底に打設するもので,基本的に把駐力試験が不要であると同時に,鉛直引抜きに対する耐力を考慮できるため,係留ライン長および係留範囲を短縮できる.したがって,比較的大深度となる日本周辺海域では,サクションアンカーとポリエステルロープを用いたトート係留システムが非常に有用となる.そこで本研究では,アンカーと土壌との相互作用を考慮しつつ,土壌の3次元的運動を評価できる効率的な解析手法を開発し,数値シミュレーションを援用することでサクションアンカーに関する把駐力評価手法の構築と新アンカー形状の開発を目指している.これを受け,個別要素法において,土粒子の圧密による間隙体積の変化に伴う間隙水の圧力上昇を考慮できる解析手法について検討するとともに,汎用有限要素解析ソフトを用いた把駐力シミュレーションを実施した.加えて,実験室レベルでの把駐力試験を実施し,解析手法の精度検証を行った.これまで,サクションアンカーを用いたトート係留システムは,海外における海洋オイル&ガスの分野での適用実績は多くあるものの,日本周辺海域での適用実績はほとんどないのが実情であり,その把駐力評価も主として実験的に実施されている.また,海外では粘土質地盤への適用例が多いのに対し,日本近海では砂質または泥質地盤への適用が求められる.この砂質地盤中のサクションアンカーの挙動については,砂粒子間の間隙水が影響するものと考えられる.そこで,個別要素法を用いて間隙水圧の増減をシミュレートできる手法の基盤を築くことができたため.また,実験室レベルで砂の湿潤状態によって把駐力が変化することを確認するとともに,試験結果との比較において課題は残るものの,数値シミュレーションによる把駐力評価を実施できたため.砂質地盤の多い日本周辺海域において,一部の報告書では海底下5m付近までの含水比は25%以上であることが示されている.そこで,乾燥状態(含水比0%)および湿潤状態(含水比26%)の2種類の砂槽を用いた把駐力試験を実施した.また,円筒杭の径や深さ等の形状が異なるサクションアンカーを模擬した複数の試験体を用いて実験を行い,アンカー周辺の砂質状態,ならびに,アンカー寸法等のパラメータが把駐力特性に及ぼす影響について実験的検討を行った.その結果,砂質状態によって把駐力に有意な差が生じることを確認した.また,汎用非線形有限要素解析ソフトLS-DYNAに実装されているALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)機能およびDEM(Distinct Element Method)機能を用いたアンカー土壌間の連成解析を実施した.特にDEMにおいては,土壌の変形,アンカー挙動の定性的な把握が可能となり,特定の条件下では最大把駐力について良好な一致を得た.加えて,これらの数値シミュレーションにおいては土壌の粘着力を考慮すべきであるが,把駐力特性に及ぼす粘着力の影響が顕著であることを確認した.

さらに,一般的なランキン土圧理論に基づき,最大把駐力の簡易推定手法について検討した.上述の模型試験結果ならびに数値シミュレーション結果との比較検証により,最大把駐力に関して比較的良好な一致を確認した.本推定手法を適用することで,実機の基礎設計時に把駐力の概略値を容易に計算できるものと考えられる.乾燥土および湿潤土を用いた模型試験を実施するとともに,汎用ソフトを用いた数値シミュレーションならびに簡易推定式の検討が進められたため.開発した解析手法を用いて数値シミュレーション計算を行い,平成29年度に実施した把駐力試験結果,ならびに,他の研究者によって実施されている実海域での試験結果との比較を通じて解析精度の検証を行うとともに,数値シミュレーション手法の改良および高精度化を図る.また,必要に応じて,落下貫入試験,斜め上方引抜き試験,把駐力試験等を実施し,貫入量,引抜き抗力,最大把駐力,変位量・傾斜量等を計測する.数値シミュレーション手法の改良および高精度化を図る.また,簡易推定式を援用しながら,把駐力特性に優れたアンカー形状の検討を行う.所属機関の異動に伴い,当初予定していた消耗品の購入等の必要性がなくなったため.この分は,成果発表旅費等に充当予定としている.
回折トモグラフィの再構成における高解像度アルゴリズムの一般化

本研究では,これまでに,軸対称物体の屈折率分布を再構成する問題(1次元問題)について,境界平均整合の手法に基づく再構成アルゴリズムを開発し,その有効性を確認してきた.本研究は萌芽的研究であり,本年度の研究実施計画は次のとおりであった.1.2次元不均質物体内部の波動場算定に関する解析的理論の提案2.再構成アルゴリズムの構築及び計算機シミュレーションによるアルゴリズムの有効性の確認3.研究成果の公表計画1については,2次元不均質物体の一例として,2媒質からなる非軸対称物体を考え,この物体に平面波を照射したときの物体内外の波動場を解析的に求めた.この際,物体内部の2つの媒質の境界形状は円,物体と外部空間の境界は任意形状とし,物体と外部空間の境界における波動場の接続については,波動場境界値問題の近似解法である安浦の方法を適用した.この結果,物体の内部構造の違いを散乱波の違いとして鋭敏に捉え得ることを示した.計画2については,1次元問題の場合と同様に,解析的に求めた散乱波と測定散乱波を物体の境界上で平均的に整合させる手法を用い,物体の内部構造を推定する反復アルゴリズムを導出した.計算機シミュレーションに際しては,簡単のため,物体と外部空間の境界形状が円である,いわゆる非軸対称2層円柱の場合を取り扱い,推定すべき物理量は,円柱各層の屈折率,内側の層の半径及び内側の層の中心座標とした.種々のモデルに対して系統的に数値計算を実行した結果,本手法が極めて安定した手法であることが示され,本手法の有効範囲を一部明らかにすることができた.なお,本研究の成果は,計画3に示したように,いくつかの国際会議及び専門研究会において既に公表済みである.以上のことから,所期の目的がほぼ達成されたので,今後は更に複雑な不均質物体に対して,波動場の算定法及び再構成アルゴリズムの開発等を行っていく予定である.本研究では,これまでに,軸対称物体の屈折率分布を再構成する問題(1次元問題)について,境界平均整合の手法に基づく再構成アルゴリズムを開発し,その有効性を確認してきた.本研究は萌芽的研究であり,本年度の研究実施計画は次のとおりであった.1.2次元不均質物体内部の波動場算定に関する解析的理論の提案2.再構成アルゴリズムの構築及び計算機シミュレーションによるアルゴリズムの有効性の確認3.研究成果の公表計画1については,2次元不均質物体の一例として,2媒質からなる非軸対称物体を考え,この物体に平面波を照射したときの物体内外の波動場を解析的に求めた.この際,物体内部の2つの媒質の境界形状は円,物体と外部空間の境界は任意形状とし,物体と外部空間の境界における波動場の接続については,波動場境界値問題の近似解法である安浦の方法を適用した.この結果,物体の内部構造の違いを散乱波の違いとして鋭敏に捉え得ることを示した.計画2については,1次元問題の場合と同様に,解析的に求めた散乱波と測定散乱波を物体の境界上で平均的に整合させる手法を用い,物体の内部構造を推定する反復アルゴリズムを導出した.計算機シミュレーションに際しては,簡単のため,物体と外部空間の境界形状が円である,いわゆる非軸対称2層円柱の場合を取り扱い,推定すべき物理量は,円柱各層の屈折率,内側の層の半径及び内側の層の中心座標とした.種々のモデルに対して系統的に数値計算を実行した結果,本手法が極めて安定した手法であることが示され,本手法の有効範囲を一部明らかにすることができた.なお,本研究の成果は,計画3に示したように,いくつかの国際会議及び専門研究会において既に公表済みである.以上のことから,所期の目的がほぼ達成されたので,今後は更に複雑な不均質物体に対して,波動場の算定法及び再構成アルゴリズムの開発等を行っていく予定である.
自律分散概念に基づくコミュニケーションツールの試作とその認知科学的評価

A.本研究の目的(A1)自律分散システムの概念に基づき,分散システム上で人間がコミュニケーションを行うための,高度なソフトウェアを作成すること.(A2)分散システムを介した人間のコミュニケーションにおける,(1)のシステムの有効性および障害の要因を認知科学的に評価し,(A21)コミュニケーションツールのための計算モデルの一般化,(A22)分散システムを介した人間のコミュニケーションの過程の一般的な解明,を行う.B本研究の手法(B1)我々が開発した自律分散型の計算モデルに,人間の間のコミュニケーション記述のための機能を付加し,コミュニケーションツールのための計算モデルを確立.(B2)(1)の計算モデルを実際に学内LAN上に実装し,種々のコミュニケーションツールを構築し,計算モデルの実現性の観点からの工学的評価.(B3)(2)で実装した種々のコミュニケーションツールを用い,20名程度の被験者により,コミュニケーションにおける有用性や障害を起こす要因をプロトルコ解析により分析する,認知科学的な手法による評価(B4)(3)の結果から分散システムを介したコミュニケーションにおける一般的な枠組をモデル化し解明する.C本研究の成果(C1)(B1)および(B2)に関して行いコミュニケーションのための計算モデルの構築が構築できた.(B3)および(B4)に関しては実験システム構築のためのソフトウェア作成に要する費用が満足に整わず実行ができなかった.(C2)(B1)および(B2)の結果,目的の(A2)はほど達成された.その結果分散システムで人間間,人間と分散システムとの間のコミュニケーションインタフェースのためのモデルが構築され,そのモデルの実装可能性を実際にシステムを構築することにより,実証した.(C2)目的の(A1)は課題として残されたが,(C2)の延長として,研究が進展できることが明らかになり,目的達成の可能性が明確になった.A.本研究の目的(A1)自律分散システムの概念に基づき,分散システム上で人間がコミュニケーションを行うための,高度なソフトウェアを作成すること.(A2)分散システムを介した人間のコミュニケーションにおける,(1)のシステムの有効性および障害の要因を認知科学的に評価し,(A21)コミュニケーションツールのための計算モデルの一般化,(A22)分散システムを介した人間のコミュニケーションの過程の一般的な解明,を行う.B本研究の手法(B1)我々が開発した自律分散型の計算モデルに,人間の間のコミュニケーション記述のための機能を付加し,コミュニケーションツールのための計算モデルを確立.(B2)(1)の計算モデルを実際に学内LAN上に実装し,種々のコミュニケーションツールを構築し,計算モデルの実現性の観点からの工学的評価.(B3)(2)で実装した種々のコミュニケーションツールを用い,20名程度の被験者により,コミュニケーションにおける有用性や障害を起こす要因をプロトルコ解析により分析する,認知科学的な手法による評価(B4)(3)の結果から分散システムを介したコミュニケーションにおける一般的な枠組をモデル化し解明する.C本研究の成果(C1)(B1)および(B2)に関して行いコミュニケーションのための計算モデルの構築が構築できた.(B3)および(B4)に関しては実験システム構築のためのソフトウェア作成に要する費用が満足に整わず実行ができなかった.(C2)(B1)および(B2)の結果,目的の(A2)はほど達成された.その結果分散システムで人間間,人間と分散システムとの間のコミュニケーションインタフェースのためのモデルが構築され,そのモデルの実装可能性を実際にシステムを構築することにより,実証した.(C2)目的の(A1)は課題として残されたが,(C2)の延長として,研究が進展できることが明らかになり,目的達成の可能性が明確になった.
免疫チェックポイント阻害剤の副作用として発症する下垂体炎の病態解明と診断法の開発

免疫チェックポイント阻害薬は、悪性黒色腫、非小細胞肺癌に対して本邦でも使用が開始され、さらに腎細胞癌、ホジキンリンパ腫、頭頸部癌などの進行悪性腫瘍に対して急速に使用拡大が進んでいる。本薬剤は、これまでの殺細胞性抗がん剤とは異なる免疫機序を介する副作用の発症が特徴的で、重篤な副作用も知られている。その免疫関連副作用の中でも下垂体障害、甲状腺障害、副腎障害、1型糖尿病などの内分泌障害は頻度が高い。一方、その副作用の病態に関する研究は進んでいない。免疫チェックポイント阻害薬(抗CTLA-4抗体、抗PD-1抗体)の重篤な副作用である内分泌障害について、その病態解明と診断法開発に向け、本研究課題においてマウスモデルを開発し、病態解析することを目標に実験を開始した。免疫チェックポイント分子に対するモノクローナル抗体を様々なストレインのマウスへ投与し、新たな副作用モデルマウスの開発を試みた。投与する抗体の種類、量および投与期間について様々な条件を検討した。その結果、特定の条件下で新たな臓器特異的炎症の発現が認められた。この炎症は特定のストレインにおいてのみその発症が観察されたことから、遺伝的背景の関与が示唆された。このマウスの炎症臓器について病理組織学評価を行った結果、リンパ球を中心とした炎症細胞浸潤が確認された。また、免疫チェックポイント阻害薬を投与された患者の血液検体を収集することも進行しており、複数の患者検体を得た。免疫チェックポイント阻害分子に対するモノクローナル抗体を投与する事で新たな免疫関連有害事象モデルマウスの開発が目的であった。本実験では投与する抗体の種類、抗大量、投与期間、投与するマウスストレインの種類など様々な因子がその発症に影響するため条件設定に膨大な実験を要することが想定されたが、適切に条件を検討することで特定の臓器に炎症を発症するモデルマウスを得た。モデルマウスを作成した後に、その病態を検討する予定であるため、順調に進行している。平成28年度に検討を試みた免疫チェックポイント阻害薬による自己免疫性副作用モデルマウスについて、病理組織学的検討、浸潤リンパ球のプロファイリング、傷害臓器の機能的評価を今後進めていく予定である。また、平成28年度に作成したモデルのみでなく、別の新たな臓器に対するモデルマウスの開発も並行して進める予定である。