hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たな自然史資料としての動画の収集・活用手法の構築

本研究は、身近であるが日常的な生活リズムでは認識しにくい自然現象を、インターバル撮影によって一次映像資料として記録し、二次映像資料として編集し、活用するまでの一連の手法の構築を目的としたものである。短時間スケールの現象として照葉樹極相林の林床における光環境の日変化や中時間スケールの現象として水落しによる溜池の水量の変化を「視覚化」するための現地撮影等を実施し、短時間及び中時間スケールの撮影手法はほぼ確立することができた。さらに、これら現地撮影で得られた一次映像資料を展示用画像とするための編集手法を検討し、当該自然現象の「知覚化」のための編集手法もある程度構築できた。本研究は、身近であるが日常的な生活リズムでは認識しにくい自然現象を、インターバル撮影によってデジタル動画データ(一次映像資料)として記録し、アーカイブ化し、編集し、活用するまでの一連の手法の構築を目的としたものである。平成23年度(研究初年目)は、短時間スケール(数時間数日)の自然現象をターゲットとし、長崎県対馬市の龍良山照葉樹天然林において「天然林の林床における光環境の日変化」および北九州市曽根干潟において「干潟における潮の干満」の予備撮影を実施した。平成24年度(研究2年目)は、新たに数種類の草原性植物の開花状況の予備撮影を行った。また、龍良山照葉樹天然林において、「天然林の林床における光環境の日変化」の本撮影を行ったが、調査期間のほとんんどが雨天曇天であったため、展示用映像(二次映像資料)としては活用できなかった。しかし、雨天から曇天の際の林床の光環境の変化という、森林生態学的に興味ある状況を映像資料として収集することができた。このように、市民向けの魅力的な展示には利用しにくいものの、学術的に興味ある一次映像資料が予期せず得られる場合のあることが判明し、一次映像資料の撮影、保存、活用手法に関し、整理・再考すべき課題が見つかった。さらに、これまでに得られた一次映像資料を、博物館における展示用資料(二次映像資料)とするための編集方法の検討を行った。本研究は、身近であるが日常的な生活リズムでは認識しにくい自然現象を、インターバル撮影によって記録し、編集し、活用するまでの一連の手法の構築を目的としたものである。この際、記録する自然現象をその継続時間によって、短時間スケール、中時間スケール、長時間スケールに区分し、各時間スケールに応じた手法の構築を目指した。短時間スケールの現象として宮崎県綾町と長崎県対馬市の照葉樹林において「天然林の林床における光環境の日変化」を、多様な生物の生息する北九州市の曽根干潟において「干潟における潮の干満」を、研究代表者の勤務する博物館(北九州自歴博)に設置された二次草原において「草原性植物の開花」をテーマとし、撮影手法の確立に向けた現地撮影を実施した。また、中時間スケールの現象として沈水植物ガシャモクの国内唯一の自生地において「ため池の水落し」をテーマとした現地撮影を実施した。これらの現地撮影により、短時間及び中時間スケールの撮影手法はほぼ確立することができた。なお、当該池では、再び水を満たした後のガシャモクの成長や周辺環境の季節・年変化という長時間スケール現象の記録手法構築に向けた撮影を継続中である。現地撮影で得られた一次映像資料を展示用画像とするための編集手法を検討し、当該自然現象の「視覚化」のための編集手法はある程度構築できた。さらに、鑑賞者にそれら自然現象の「知覚化」をもたらすための編集手法を検討している。また、より効果的な撮影・編集手法の構築に向け、最終年度に北九州自歴博の特別展において展示用画像の放映を実施し来館者の行動観察を行ったが、当特別展入館者が12万人超と盛況であり、混雑を避けるためアンケート調査は実施できなかった。これらインターバル撮影に加え、当初の研究計画には挙げていなかった「高速度撮影」の手法及び研究用・展示用の編集手法の検討も研究分担者によって実施された。本研究は、身近ではあるが日常的な生活リズムでは認識しにくい自然現象を、インターバル撮影によってデジタル動画データとして記録し、アーカイブ化し、編集し、活用するまでの一連の手法の構築を目的としたものである。研究初年度は、インターバル撮影による自然現象の可視化のための記録手法(撮影手法)の構築に主眼を置き、1)文献調査等による関連研究の事例調査、2)収集すべき動画のテーマとそのテーマに基づいた具体的な題材の選定、3)テーマの実現に適した予備撮影場所の選定、4)予備撮影場所の自然・社会状況に応じた撮影機材の選択・撮影機材の設置方法の検討、および5)予備撮影を行った。初年度は短時間スケール(数時間数日)に焦点を絞り、次の2つのテーマについて事例研究を実施した。

まず、一般に光の届かない世界と思われている天然林の林床にも僅かながら光が差し込んでおり、それらの光を利用することで林の次世代を担う実生や稚樹が生活できているという森林科学の主要テーマを取り上げ、長崎県対馬市の龍良山照葉樹天然林で「天然林の林床における光環境の日変化」を具体的な題材として選定し、予備撮影を実施した。また、潮の干満によって、干潟には異なった微環境が周期的に出現し、それにより多様な生物の生息環境が形成・維持されているという干潟生態系の特性をテーマとして取り上げ、北九州市曽根干潟において「干潟における潮の干満」を具体的な題材として選定し、予備撮影を実施した。これら予備撮影に際しては、異機種のデジタルカメラの使用および異なる設置方法の援用により、どのような環境条件では、どの機種を用いて、どのように設置すれば良いかを検討した。初年度に実施した上記研究をとおし、短時間スケールにおけるインターバル撮影の記録手法の基礎を構築することができた。良好な状態で撮影できた一次映像資料は当初の予定より少なかったが、自然科学的に興味ある映像を撮影することができ、一次映像資料の撮影・保存・活用手法に際しての再考すべき課題が見つかった。また、現地撮影は天候等の自然条件に予想以上に影響を受けることが再確認され、現地撮影に際しての新たな問題点・留意点を把握することができた。一方、研究代表者の所属機関(北九州市立自然史・歴史博物館)のリニューアル工事に関する日常用務の増大により、共同研究者間の連携強化をより密にするための研究打合せが1度しか実施できなかった。このため、撮影テーマや効果的な編集手法の検討を、当初の予定ほど進展させることはできなかった。研究初年度は、インターバル撮影による自然現象の可視化のための記録手法(撮影手法)の構築に主眼を置き、1)文献調査等による関連研究の事例調査、2)収集すべき動画のテーマとそのテーマに基づいた具体的な題材の選定、3)テーマの実現に適した予備撮影場所の選定、4)予備撮影場所の自然・社会状況に応じた撮影機材の選択・撮影機材の設置方法の検討、および5)予備撮影を計画した。このうち、文献調査等による関連研究の事例調査は、情報収集がやや遅れている。一方、収集すべき動画のテーマとそのテーマに基づいた具体的な題材の選定に関しては、「天然林の林床における光環境の日変化」および「干潟における潮の干満」という異なる自然現象を取り扱った。また、予備撮影に際しては、異機種のデジタルカメラの使用および異なる設置方法の援用により、どのような環境条件では、どの機種を用いて、どのように設置すれば良いかを検討した。その結果、予備撮影としては良質な動画の撮影ができ、次年度に向けた基礎を確実に築くことができた。【多彩な一次映像資料の収集】身近にあるものの、自然界の不思議さや美しさの内包された「日常的な生活リズムでは認識しにくい自然現象」の選出を行う。これまでの研究をとおして蓄積された手法・情報を援用し、選出された自然現象の撮影(一次映像資料の収集)を実施する。その際、どのような撮影手法を用いれば、二次映像資料として活用しやすい映像が得られるかも再検討する。加えて、現地撮影の精度をより高めるための留意点も再検討する。【視覚化から知覚化へ向けた編集手法の構築】一次映像資料の効果的な活用(映像展示)に向け、映像提供者側(展示実施者側)の展示意図をより正確に、かつ判り易く伝えるための編集方法を検討する。
良質単結晶を用いた磁性に応じて変化する電荷密度波の研究

d電子を主成分とする低次元伝導電子系と希土類原子上の4f電子からなる局在スピン系が共存し,伝導電子系上に形成された電荷密度波(CDW)と局在スピンの間に強い相互作用が働く希土類化合物RNiC2系を研究対象として,CDWと局在スピン間相互作用機構の解明を目的とした研究を行った.主な成果は次の通りである.1最低到達温度2.8K,最高磁場10Tで構造変化を追跡できるX線カメラを作成した.2(Nd,Dy)NiC2の磁場誘起構造変化を調べ,局在スピンの磁気秩序とCDWの関係を明らかにした.3YNiC2の整合超格子をもつ相の精密構造解析を行い,この相の起源を明らかにした.希土類化合物RNiC2系は、d電子を主成分とする低次元伝導電子系上に形成された電荷密度波(CDW)と、希土類原子上の4f電子からなる局在スピンとの間に強い相互作用が働くという特徴をもつ物質群である.本研究では、多種のRについて良質の単結晶を作成し,電荷・スピン・格子の交差物性の詳細なデータを測定する事により、RNiC2系におけるCDWと局在スピン間に働く相互作用機構を明らかにすることを目的としている.初年度は,次の3点について,研究を進めた.1.原子番号の大きいRについて良質単結晶試料の作成を行い,CDWの有無と,磁気秩序形成時における電気抵抗変化及び,CDWの振る舞いについて調べた.RNiC2系では,これまでに,不整合(CDW1)と整合(CDW2)の二種類のCDWが見出されているが,Rを変化させていくと,La, CeではCDWなし,Pr-GdではCDW1のみ(Pm, Euを除く),Tb, Dy, YではCDW1とCDW2の共存,Ho, ErではCDW2のみ,という結果が得られた.また,磁気秩序形成時に,CDW1は,その超格子強度の減少方向に変化を示すが,CDW2の超格子強度には大きな変化は見出されなかった.2. Ce, Nd, Smの各RNiC2の単結晶試料について,磁化測定とホール効果測定を行い,強磁性体のホール効果の現象論的式で解析を行った.定性的には,磁化が物質内部に作る有効磁場が外部磁場と足しあわせて作用するモデルでフィットは出来るものの,その定量性には問題があることがわかった.また,磁気秩序形成のゆらぎが,(磁気)転移温度の10-15K上から,ホール効果において観測されることを見出した.3.局在スピンを外部磁場で制御した時にCDWに生じる変化を調べる目的で,磁場中X線測定用のクライオスタットの設計・製作を行った.希土類化合物RNiC2系は、d電子を主成分とする低次元伝導電子系上に形成された電荷密度波(CDW)と、希土類原子上の4f電子からなる局在スピンとの間に強い相互作用が働くという特徴をもつ物質群である.本研究では、良質の単結晶を用いて,電荷・スピン・格子の交差物性の精密な測定を行い、RNiC2系におけるCDWと局在スピン間に働く相互作用機構を明らかにすることを目的としている.初年度は,一連のRNiC2の良質単結晶試料の作成・測定を行い,CDWの有無と,磁気秩序形成時における電気抵抗変化及び4f電子からなる局在スピンの磁気秩序形成時のCDWの振る舞いを明らかにした.更に,RNiC2(R=Ce, Nd, Sm)について,磁化測定とホール効果測定を行い,測定結果が,磁化が物質内部に作る有効磁場が外部磁場と足しあわせて作用するモデルで定性的に説明は出来るものの,その定量性には問題があることを明らかにした.二年目は,局在スピンを外部磁場で制御した時にCDWに生じる変化を調べる目的で,一年目に設計を行った磁場中X線測定用のクライオスタットを完成させ,運用を開始した.出来上がった装置は,試料取り付け部において最低到達温度2.9Kに到達し,RNiC2系の研究に対して,十分な低温を実現出来た.超格子の有無だけでなく,結晶の向きをより精密な制御して測定を行うために,試料取り付け治具を改良し,同時に,試料の向きに応じて,どのようなパターンの写真が取れるのかのシミュレーションを行うソフトウェアも開発した.本装置の主な測定対象をRNiC2(R=Nd, Dy)に絞って試料作成を進めたが,この過程で,単結晶を,従来の双晶を割って取り出していた方法から,薬品で溶かしだす方法に改良したことにより,より損傷の少ない単結晶を得ることが出来るようになった.これにより,複数のCDWが温度に依って出現・消滅するYNiC2について,単結晶構造解析が可能なレベルのデータが取得出来た.本来であれば,結果が得られているはずのところであるが,得られていないので,遅れているとした.原因は,クライオスタットのベリリム窓からの真空漏れと溶接不良箇所の存在である.本研究で開発した磁場中X線測定用のクライオスタットは,X線の取り出し窓として極薄のBe板(t0.3mm)を使用しているが,この板が真空に対して耐え切れず,ドーム状に変形することが見出された.これほどの薄い板を用いたのは,窓から発生するノイズはその厚さに依存するからであるが,場合によっては,より厚いBe板への変更によって対処する.溶接不良箇所は装置設置方向に対する強度不足が原因のため,これについては補強を完了した.いずれも本質的困難ではない.d電子を主成分とする低次元伝導電子系と

希土類原子(R)上の4f電子からなる局在スピン系が共存し,伝導電子系上に形成された電荷密度波(CDW)と局在スピンの間に強い相互作用が働く希土類化合物RNiC2系を対象に,CDWと局在スピン間相互作用機構の解明を目的とした研究を行った.本系は,構成原子が複数の電子系に寄与する複雑な電子構造を持つため,相互作用の詳細を明らかにするには至らなかったが,次のような成果を得た.1.整合超格子相の同定RNIC2系はRによって,CDW無し(La, Ce),非整合(IC-)CDWのみ(Pr-Gd),IC-CDWと整合超格子の共存(Tb-Dy),整合超格子のみ(Ho-)が観測される.整合超格子相の同定を目的として,高温で整合超格子相とIC-CDWが競合し,低温で整合超格子相のみとなるYNIC2の単結晶構造解析を行った.結晶構造を擬似的にCDWが発現している層が結合した構造と見做すと,整合超格子相の層内での原子変位はIC-CDWと同じであり,層間結合の周期のみが異なることを見出した.この結果は,整合超格子相は,実空間でCDW間のクーロン相互作用の利得があることを示している.また,得られた原子位置を基に第一原理計算を行い,フェルミ準位での状態密度の減少も確認出来た.2.低温・強磁場X線カメラの開発磁気抵抗測定で見出された異常と構造変化の関係を明らかにするために,温度3K以下磁場10Tまでで,超格子の変化を追跡可能なX線カメラを開発した.この装置を用いて,NdNiC2で見出された急激な磁気抵抗変化は,SmNiC2で見出された現象と同様に,CDWの消失と関係していることを明らかにした.また,DyNiC2では,局在スピンの状態に係わらず超格子に変化は見出されず,局在スピンのつくる内部磁場によって,抵抗異常が生じていることが強く示唆された.d電子を主成分とする低次元伝導電子系と希土類原子上の4f電子からなる局在スピン系が共存し,伝導電子系上に形成された電荷密度波(CDW)と局在スピンの間に強い相互作用が働く希土類化合物RNiC2系を研究対象として,CDWと局在スピン間相互作用機構の解明を目的とした研究を行った.主な成果は次の通りである.1最低到達温度2.8K,最高磁場10Tで構造変化を追跡できるX線カメラを作成した.2(Nd,Dy)NiC2の磁場誘起構造変化を調べ,局在スピンの磁気秩序とCDWの関係を明らかにした.3YNiC2の整合超格子をもつ相の精密構造解析を行い,この相の起源を明らかにした.試料作成と装置製作の2つの観点から述べる.試料作成については,各RNiC2の試料について,その作成条件を詰めることにより,急冷法による,結晶構造解析用の小さい単結晶試料から,アーク炉を用いた引き上げ法による,物性測定用のより大きな単結晶まで,作り分けられるようになり,概ね順調である.一方,本研究課題の一つである,磁場中X線クライオスタットについては,その設計は終えたものの,製作途中であり,当初の研究計画のように,初年度中の運用テストにまで至らなかった.このため,現在までの達成度を,(3)やや遅れている,とした.現在までの達成度は,やや遅れている,としたものの,本質的な困難ではないため,基本方針に大きな変更はない.磁場中X線クライオスタットは現在運用を開始しており,遠からず,RNiC2(R=Nd, Dy)について,外部磁場によって試料中の局在スピンを変化させた時に,電荷密度波がどのような応答を示すのかについて,結果が得られると考えている.RNiC2系は,結晶構造の観点から見て,R原子の電子が,その結晶のマクロ的性質,磁性と伝導,両方に関わっているため,その寄与の効果がわかりにくい.
非対称な連立一次方程式への行列の多重分離法等の適用性に関する研究

連立一次方程式の係数行列がHessenberg行列の場合について,SOR法の緩和係数の選び方等を示した論文が昨年度に掲載され,今年度は非対称な密行列に対する数値実験結果により,方程式を解く順序付けによる収束の速さの違いを改めて確認した.順序付けの意義と一般的な行列に対する行列分離との関連付けについて今後もまとめて投稿する予定である.一方で,室谷義昭教授(早大)とH.Brunner教授(Memorial University of Newfoundland)との共同研究として,時間項に比例遅れを持つパンタグラフ方程式やVolterra積分微分方程式について,第一区間に選点法を適用した場合の誤差解析が昨年度に掲載されている.引き続き今年度は,特別な問題での拡張を数値実験で発見しており(雑誌論文4に関連),投稿準備中である.また,第一区間以降の計算に有理関数を利用することで,選点法の初期区間が非常に小さくなりすぎる欠点を改良した計算手順を2004年10月の国際会議で提案した.その論文は現在,J.CAMに投稿中である.この手順の計算量を考慮した区間分割の改良等についても来年度5月の国際会議で発表できるように準備を進めている.さらに昨年度,各世代間の生物の個体数に関する複数の区分的定数遅れを持つロジスティック方程式について,数値実験を利用した従来と違うタイプの証明を用いることで,解の大域的漸近安定性の十分条件を大幅に拡張することができた.その論文が今年度に掲載されている(雑誌論文1).加えて,この証明法を利用することで非線形差分方程式の安定性の十分条件を拡張した論文も続けて掲載されている(雑誌論文2,3).そこで来年度にかけても,連立型の問題等への応用等の研究を継続して行う.連立一次方程式の係数行列の非対称性を利用したSOR法に対する順序付けと,成分ごとの緩和係数の選び方等の与え方を考慮してきたが,今年度はHessenberg行列にも適応した場合の行列分離と緩和係数の選び方等を示した論文を投稿した.また,成分ごとの緩和係数の選び方の組み合わせの数やその最適な選び方に関する論文が掲載されている.尚,共同研究として,3次元移流拡散方程式を離散化した方程式に対するSOR法の順序付けや成分ごとの緩和係数の選び方,その誤差解析や数値実験の整理,他にSOR法の順序付けと反復行列のスペクトル半径に対応する固有ベクトルの成分の順序等の関連性についても整理し,論文として投稿できるように準備を進めている.上記に関連して,行列分離の仕方により提案されている幾つかの反復法に対して,係数行列の非対称性による収束の速さの違い等を数値実験も含めて調べている.一方で,遅延型微分方程式に対する誤差解析等について,室谷義昭教授(早大)とH.Brunner教授(Memorial University of Newfoundland)との共同研究として引き続き進め,今年度は非斉次項を含むパンタグラフ方程式とVolterra積分微分方程式に対し,第1区間の計算に選点法を適用した場合の誤差解析の結果がJ.CAMに受理された.さらに超収束する場合,第2区間以降を精度良く計算する方法等の誤差解析を得ている.また,遅れを持つロジスティック方程式等に対する問題も共同研究でまとめており,来年度も継続して解析と数値実験を重ね,結果を学会や国際会議等で発表できるように作業を進めている.連立一次方程式の係数行列の非対称性に着目した定常反復法の改良として,今年度はもっと一般的な行列の行列分離の仕方を考慮し,Hessenberg行列へのSOR法の緩和係数の選び方等も示した論文が掲載された(雑誌論文1).今年度,これに関連する学会発表等を行ったが,疎行列ではない非対称性がある密行列に対する別タイプの数値実験を行った結果,方程式を解く順所付けによる収束の速さの違いが改めて確認され,順所付けの意義がはっきりした.これらと比較しながら,行列分離法での係数行列の非対称性による改良点の模索を来年度も継続して行う.一方で,室谷義昭教授(早大)とH.Brunner教授(Memorial University of Newfound-land)との共同研究である非斉次項を含むパンタグラフ方程式とVolterra積分微分方程式の第1区間の計算に選点法を適用した場合の誤差解析が掲載された(雑誌論文2).特に今年度は,上記とは違うタイプの遅延型微分方程式の中で,各世代間の生物の個体数に関する区分的定数遅れを持つロジスティック方程式を扱った.この方程式については,解の大域的漸近安定性の十分条件に関するLyapunov関数を利用した結果が今までに多く得られている.しかし,数値実験を部分的に活用し,従来と違ったタイプの証明を用いた結果,十分条件の範囲を大幅に広げることができた(雑誌論文3及びJ.M.A.A.に投稿中).現在,この証明法を利用することで改良された結果等も加えて,口頭発表を行ったり,論文として投稿準備を進めている.連立一次方程式の係数行列がHessenberg行列の場合について,SOR法の緩和係数の選び方等を示した論文が昨年度に掲載され,今年度は非対称な密行列に対する数値実験結果により,方程式を解く順序付けによる収束の速さの違いを改めて確認した.順序付けの意義と一般的な行列に対する行列分離との関連付けについて今後もまとめて投稿する予定である.一方で,室谷義昭教授(早大)とH.Brunner教授(Memorial University of Newfoundland)との共同研究として,時間項に比例遅れを持つパンタグラフ方程式やVolterra積分微分方程式について,第一区間に選点法を適用した場合の誤差解析が昨年度に掲載されている.

引き続き今年度は,特別な問題での拡張を数値実験で発見しており(雑誌論文4に関連),投稿準備中である.また,第一区間以降の計算に有理関数を利用することで,選点法の初期区間が非常に小さくなりすぎる欠点を改良した計算手順を2004年10月の国際会議で提案した.その論文は現在,J.CAMに投稿中である.この手順の計算量を考慮した区間分割の改良等についても来年度5月の国際会議で発表できるように準備を進めている.さらに昨年度,各世代間の生物の個体数に関する複数の区分的定数遅れを持つロジスティック方程式について,数値実験を利用した従来と違うタイプの証明を用いることで,解の大域的漸近安定性の十分条件を大幅に拡張することができた.その論文が今年度に掲載されている(雑誌論文1).加えて,この証明法を利用することで非線形差分方程式の安定性の十分条件を拡張した論文も続けて掲載されている(雑誌論文2,3).そこで来年度にかけても,連立型の問題等への応用等の研究を継続して行う.
果実品質改良のための品質制御遺伝子の単離と遺伝子導入

本研究は2つの研究グループから構成され、第1グループでは果実の品質向上に深く関与する酵素の単離とその遺伝子のクローニングを行った。リンゴ果実からバラ科果樹の転流糖であるソルビトールを変換するソルビトール脱水素酵素をコードしている遺伝子の塩基配列を決定した。トマト果実より6種類のACC合成酵素アイソザイムの遺伝子を単離し、それぞれの特異抗体を作成しその発現を調べた。メロン果実からACC合成酵素とACCオキシターゼの遺伝子を単離して、その塩基配列を決定し、果実生長における発現を検討した。カンキツより転流糖であるスクロースの合成・変換に重要なスクロースリン酸合成酵素、スクロース合成酵素、酸性インベルターゼ遺伝子を単離した。果実の成熟・老化の進行に関与するシスティンプロテアーゼの遺伝子をインゲンマメ果実とケツルアズキ子葉から単離し、その発現の特異性とプロモーターの解析を行った。ニホンナシ果実の肉質の軟化に関与すると思われるα-アラビノフラノシダーゼを精製した。第2グループでは形質転換果樹を昨出するための植物体の再分化系の確立と遺伝子の導入について研究した。リンゴでは、栽培種のカルスからの再分化系を確立し、アグロバクテリウムを介した遺伝子導入が可能となり、ソルビトールの供給を増すために、ソルビトール-6ーリン酸脱水素酵素遺伝子を導入することが出来た。カキについては、カルス及びプロトプラストからの植物体の再生が可能となり、アグロバクテリウムを用いた形質転換法を確立した。ブドウ及びミカン亜科のカンキツから胚形成を有するカルスを得、これより単離したプロトプラスロから植物体を再生することができた。このカルス系を用いてアグロバクテリウムと共存培養することによってGUS遺伝子を導入することができた。以上のように果実の品質に重要な遺伝子を単離でき、一方、日本での主要な果樹での植物体の再分化系およびアグロバクテリウムを介した遺伝子の導入法が確立された。1)果実(リンゴ、ナシ、キウイフルーツ、カンキツ、カキ、メロン等)における品質向上のための大きな目標は、エチレンの制御による追熟の調節、甘味の質と量の向上、果肉の軟化の制御、蛋白質の分解の抑制などである。エチレン生成についてはメロンよりACC酸化酵素のcDNAを作成し、その遺伝子解析及び導入遺伝子の合成を行った。甘味に関しては転流糖代謝のKey酵素であるソルビトール-6-リン酸脱水素酵素のcDNAを作成し、さらにソルビトール脱水素酵素についても酵素を単離することが出来た。また、酸性インベルターゼについてはcDNAを作成し、その遺伝子解析を行った。果実の軟化について、細胞壁の修飾に重要といわれるβ-ガラクトシダーゼの中で、特に細胞壁分解に重要なアイソザイムを単離した。果実の老化に伴う蛋白質分解酵素の誘導は果実の品質を著しく低下させることが知られており、登熟過程での蛋白質分解に関連したペプチダーゼ酵素についてcDNAクローンを単離し、遺伝子解析を行った。2)果樹、特にリンゴ、カンキツ、キウイフルーツ、カキ等を用いて、その器官組織からの効率的な植物体再生系及び形質転換系の確立を試みた。その結果、リンゴについては葉片からの植物体再生系を確立し、カンキツについてはサスペンション細胞系からの再生とアグロバクテリウムによる形質転換、あるいはプロトプラストからの再生系とエレクトロポレーションによる形質転換が可能となった。

また、キウイフルーツについてはカルスからの植物体の再生とアグロバクテリウムやエレクトロポレーションによる形質転換、カキについてはプロトプラストあるいはカルスからの再生とエレクトロポレーション等による形質転換が可能となった。1)メロン及びトマト果実に、ACC合成酵素、ACC酸化酵素のセンスおよびアンチセンス遺伝子を導入することによって、エチレン生成の遺伝子発現の調節機構を明らかにした(森、佐藤)。ソルビトール脱水素酵素の抗体を用いた実験により、本酵素の活性発現のためにposttranslationalな調節を必要とすることを示唆した。また、ソルビトール6リン酸脱水素酵素がソース器官で特異的に発現し、この活性の発現はmRNA及びタンパク質の遺伝子レベルでの発現を伴うことを明らかにした(山本)。カンキツではスクロース合成酵素、酸性インベルターゼ及びスクロースリン酸合成酵素のcDNAを単離し、果実の発育に伴うそれらの遺伝子の発現調節を解析した(秋浜)。インゲンマメのさやに存在する28kDaタンパク質(PSP)の遺伝子発現の調節機構、特にストレスによる発現調節についての詳細を明らかにした(南川)。2)リンゴ葉片からの安定した植物体再生系を確立し、これを用いてアグロバクテリウム感染によるマーカー遺伝子の形質転換体を作出した(副島)。ウンシュウミカンのサスペンション細胞系からの再生をもちいて、アグロバクテリウム感染によるマーカー遺伝子の形質転換体を作出した(仁藤)。キウイフルーツのカルスからの植物体再生系を用いて、アグロバクテリウム感染により、キチナーゼ遺伝子の形質転換体の作出に成功した。さらにブドウのプロトプラストからの植物体再生系を確立した(三位)。カキのプロトプラストからの植物体再生と、アグロバクテリウム感染によるマーカー遺伝子の形質転換体の作出に成功した(杉浦)。key酵素の遺伝子の単離:メロン佳日よりエチレン生成のACC合成酵素とACC酸化酵素の遺伝子を単離し、それらの発現調節機構を明らかにした。さらに、同様の発現調節機構をトマトにおいても検討し、ACC合成酵素の発現は蛋白質レベルでの修飾を受けることを示唆した。バラ科果実の転流糖代謝のkey酵素であるソルビトール脱水素酵素のcDNAクローンを単離し、塩基配列を決定した。また、スクロース合成酵素及びスクロースーリン酸合成酵素の遺伝子をカンキツより釣り上げ全塩基配列を決定し、果実生長に伴う発現パターンを明らかにした。インゲンマメに単離したコンカナバリン遺伝子を導入し、形質転換体を得、その発現を調べたところ、種子子葉中で発現することを明らかにした。再分化系の確立と遺伝子導入:アグロバクテリウムとリンゴ形質転換体作出の系を確立することが出来、マーカー遺伝子の代わりにソルビトール-6ーリン酸脱水素酵素のキメラ遺伝子を導入し、PCR法により生長さ-した個体の葉に組み込まれたことを確認した。同様にソルビトール-6ーリン酸脱水素酵素のキメラ遺伝子をカキ培養細胞にアグロバクテリウム系により導入し、形質転換体を得ることが出来、ソルビトールが合成されることを確認した。ブドウ葉片にアグロバクテリウムによるマーカー遺伝子を導入し、Embryogenicカルス形成系を利用して形質転換体作出系を確立した。さらに、ブドウのプロトプラストより植物体再生系の確立に成功した。
成年後見制度の社会化とソーシャルワークの関連についての研究

本研究は、成年後見制度の一層の社会化を目指すために現状を整理し、その意義を明らかにするために実施した。特にソーシャルワークと関連させて検討することを目的とした。多くの社会福祉サービスが利用契約に向かう中で、権利擁護のインフラ整備と保障体制が重要となる。生活の維持のために継続的に福祉サービスを利用する必要のある障害者や高齢者は、その都度個別的な支援を得ることが不可欠である。こうした要請に応え、支援の質を保つための実践をソーシャルワークとの関連で検証をおこなった。本年は研究の初年度にあたり、制度変革と最新の動向を捉えるための資料収集、成年後見制度に関する先行研究のレビュー、文献研究等を行い、成年後見制度に関する論点を整理し、研究の基盤を築き、基礎的要件の明確化を行った。併せて、以下の活動、調査を実施した。1)成年後見研究会の発足と定例会の実施及び成年後見制度地域啓発相談事業・市民公開セミナー開催(1)成年後見研究会は地域の権利擁護実践、相談業務に関わる職種(地域包括支援センター/成年後見人/社会福祉協議会/市役所/障害者作業所/居宅介護支援事業所/社会福祉事業団等)をメンバーとして月に一度の定例会を開催した。定例会では、研究課題にそった研究作業及び資料、データの収集を行った。また家庭裁判所書記官、調査官を招き学習会を開催した。(2)成年後見制度地域啓発相談事業・市民公開セミナーを2009年11月7日にA市において開催した。特に市民公開講座では一般市民、居宅介護支援事業所等職員、成年後見人等約80名の参加を得て、制度の理解度やセミナーの効果についてアンケート調査を実施した。2)A市高齢者虐待対応運営事業の実践と検証A市の高齢者虐待対応運営事業の活動、特に保健医療福祉サービスネットワーク会議における処遇困難ケースの対応を対象として成年後見制度の活用の有効性と権利擁護的支援の実態について検討を行った。3)成年後見活動および権利擁護実践に関わる支援従事者に対するインタビュー調査成年後見人、地域包括視線センター職員等に対し、インタビュー調査を実施した。主な内容は(1)現在従事している社会福祉援助の内容、(2)社会福祉援助の意識化・自覚、(3)権利擁護に関わる実践内容等上記調査については結果を検討精査してまとめを継続している。成年後見活動および権利擁護実践について実証的に調査研究を行うところに本研究の有意義性があると考えている。さらに課題を明確化し研究を深化させたい。本年は初年度の研究成果の上にさらに成年後見制度の有効性、有意義性の検討とソーシャルワークの関連性を実証的に検証することを目的として研究を行った。さらに新たな取り組みとして、成年後見制度の社会化を促進するため市民後見人活動を研究対象とし実態的な検討、検証を進めるよう実態調査研究の基礎を築いた。1)成年後見人養成研修修了者(社会福祉士)を対象とした権利擁護に関する意識調査社会福祉士会開催の成年後見人養成研修の修了者3名に対しインタビュー調査を実施した。主な調査内容は成年後見人受任状況、具体的な活動内容、権利擁護と後見活動に関する見解と意見、ソーシャルワークの捉え方等である。調査結果が逐語録としてデータ化し、質的な分析、検討を行っている。2)成年後見活動のケース・スタディー成年後見活動の具体事例を基に、成年後見制度利用の有効性、有意義性と限界や課題を整理、分析を行った。特に本ケースから、高齢期知的障害者への支援の今日的な課題を捉え、ソーシャルワークとの関連性を一層検討、要請することの必要性を明確化したいと考えている。3)市民後見活動の実態化に向けた取り組み成年後見制度社会化を実効的に促進するため、市民後見人活動の可能性に着目し、その実体化にむけた具体的な取り組みに着手した。市民後見人活動の母体となるNPO法人を組織化、さらにS市に対し「市民による市民のための成年後見まちづくり」を協働事業として提案し、平成23年からの3カ年事業(見込み)として採択された。来年度から活動を本格的にスタートさせるため専門家団体(弁護士、司法書士、行政書士、社会福祉士)および関連機関(社会福祉協議会、家庭裁判所等)との成年後見制度普及に係る協議の場を設定する旨計画している。併せてS市民対象に成年後見制度に関する調査実施に向け準備を進めている。1)、2)調査に関しては結果を精査検討している。3)については来年度具体的な調査研究が実施できるように継続的に取り組んでいきたい。本年は研究期間の最終年度にあたり、成年後見制度の社会化の有意義性、有効性をさらに検証するとともに、併せて課題や問題点等を明確化し、今後の研究課題につなげるために実践的、実証的に研究を行った。特に昨年度から準備に入った市民後見活動の組織化と実態調査を実施し、S市職員を対象としたセミナーを実施するなど、成年後見制度の社会化の方策に具体的に取り組むことができた。

1)成年後見制度の従事する社会福祉士への聞き取り調査成年後見活動の支援内容に関する調査を継続した。後見活動の具体的内容の分析を行うとともに、利用者の生活や支援内容の変化に焦点をあてて聞き取りを行い、課題や問題点を明確にすることを試みた。特に高齢知的障害者のケースでは、本人の心身の状態の変化に伴い、利用する施設サービスについてどのような適確性を担保するかという課題がうかがえた。調査結果は質的に分析し、公表できる形にまとめている。また分析手法のスキルを向上するために質的研究ソフトウェアの活用を開始した。2)市民後見活動の実態化S市における「市民による市民のための成年後見町づくり」事業が平成23年度からの3力年計画としスタートし、今年度は成年後見制度の利用促進を図る目的でS市民を対象とした郵送によるアンケート調査を行った。調査実施期間は平成23年7月で、調査対象者はS市住民台帳を基に50歳を分岐点として5歳区分で75歳までの世帯主3000人とした。回収率は57%で1707名分のデータを得ることができた。この実績をふまえ、平成24年1月にS市職員を対象とした成年後見制度に関するセミナーを実施し、調査結果報告とともに今後の成年後見制度の社会化と市民後見の可能性について意見交換を行った。調査データについては統計解析ソフトを活用して分析、精査を行っている。3)ケース・スタディ研究者自身の成年後見活動に関し成年後見活動ソフトを活用し引き続き内容のまとめを分析を行った。
神経生理学的手法とfMRIを用いた左右認識に基づく動作選択過程の神経機構の解明

左右の身体表現の脳内表現を調べるため、前年度より継続し、左右の手を用いたボタン押し行動を行っているサルの一次運動野より神経細胞活動と局所フィールド電位(LFP)の記録を行った。行動課題は、画面上の右側に四角形が提示されたら右手で、左側に提示されたら左手で、手元に設置されたボタンを押すというシンプルなものを用いた。神経活動の記録は、24個の記録点をもつ多点電極を用いて行った。一次運動野より、(1)同側の手の運動を表現する細胞、(2)反対側の手の運動を表現する細胞、(3)両側の手の運動を表現する細胞が見出された。それぞれの細胞の割合および左右の手の表現の強さの偏りを調べたところ、反対側の手の運動を強く表現していた。また、LFPはシータ帯域(3-7 Hz)および高ガンマ帯域(80-120 Hz)の両者において、反体側の手の運動を実行する際によりパワーの変化量が大きくなることがわかった。このことは、一次運動野が主に反体側の手の運動を実行する信号を高次運動野から受け取り(Nakayama et al., 2015)、脊髄へ反体側の運動の指令を出力する、ということを示唆する。また、ヒトを対象にしたfMRI研究も前年度より継続して実施した。行動ゴールに基づく動作の選択・実行過程を検討する課題を作成し、予備実験の実施後、課題を遂行中の被験者からfMRIによって脳活動の計測を行った。現在までに29名が実験に参加した。現在、取得データについて解析を実施中である。サルを対象にした生理学的研究における神経活動の記録は終了し、データ解析を行いつつ結果をまとめて国際学会にて発表を行った。現在は投稿論文を執筆中である。また、ヒトを対象にしたfMRI研究も実験は終了し、解析を進めつつ学会発表を行い、論文執筆を目指す。サルを対象にした生理学的研究およびヒトを対象にしたfMRI研究も実験は終了している。2019年度は解析を進めつつ、論文の投稿と学会発表を行う予定である。左右の身体表現の脳内表現を調べるため、当該年度は、左右の手を用いたボタン押し行動を行なっているサルより、一次運動野および大脳基底核の淡蒼球より神経細胞活動と局所フィールド電位(LFP)の記録を行った。一次運動野、淡蒼球それぞれにおいて、(1)同側の手の運動を表現する細胞、(2)反対側の手の運動を表現する細胞、(3)両側の手の運動を表現する細胞が見出された。それぞれの細胞の割合および、左右の手の表現の強さの偏りを調べたところ、どちらの領域においても反対側の手の運動をより強く表現していたが、その偏りは、淡蒼球よりも一次運動野の方が大きいことがわかった。以前記録した補足運動野のデータ(Nakayama et al., 2015)と淡蒼球を比較すると、見られた上記の3種類の細胞の割合の分布は類似していたが、補足運動野の多くの細胞が運動の開始に先行して活動を変化させるのに対して、淡蒼球の細胞は運動開始後に活動を変化させるものが多数であった。また、手の運動の左右の偏りは、一次運動野のLFPでより強く観察された。これらの結果は、淡蒼球と補足運動野は主に反対側の手の運動を制御するが、補足運動野が運動の実行に関与するのに対し、淡蒼球は実行された運動の調整に関与することを示唆する。サルを対象にした生理学的研究における神経活動の記録は継続中であり、複数の領域からの記録を行なっている。ヒトを対象にしたfMRI研究は現在準備中であり、来年度に実施する見込みである。左右の身体表現の脳内表現を調べるため、前年度より継続し、左右の手を用いたボタン押し行動を行なっているサルの一次運動野より神経細胞活動と局所フィールド電位(LFP)の記録を行った。また、当該年度はヒトを対象にしたfMRI研究も開始した。

行動ゴールに基づく動作の選択・実行過程を検討する課題を作成し、予備実験の実施後、課題を遂行中の被験者からfMRIによって脳活動の計測を行った。現在までに18名が実験に参加しており、解析を進めつつ継続して実験を実施している。サルを対象にした生理学的研究における神経活動の記録はほぼ完了し、データ解析を行い結果をまとめている段階である。ヒトを対象にしたfMRI研究を開始し、現在進行中である。左右の身体表現の脳内表現を調べるため、前年度より継続し、左右の手を用いたボタン押し行動を行っているサルの一次運動野より神経細胞活動と局所フィールド電位(LFP)の記録を行った。行動課題は、画面上の右側に四角形が提示されたら右手で、左側に提示されたら左手で、手元に設置されたボタンを押すというシンプルなものを用いた。神経活動の記録は、24個の記録点をもつ多点電極を用いて行った。一次運動野より、(1)同側の手の運動を表現する細胞、(2)反対側の手の運動を表現する細胞、(3)両側の手の運動を表現する細胞が見出された。それぞれの細胞の割合および左右の手の表現の強さの偏りを調べたところ、反対側の手の運動を強く表現していた。また、LFPはシータ帯域(3-7 Hz)および高ガンマ帯域(80-120 Hz)の両者において、反体側の手の運動を実行する際によりパワーの変化量が大きくなることがわかった。このことは、一次運動野が主に反体側の手の運動を実行する信号を高次運動野から受け取り(Nakayama et al., 2015)、脊髄へ反体側の運動の指令を出力する、ということを示唆する。また、ヒトを対象にしたfMRI研究も前年度より継続して実施した。現在までに29名が実験に参加した。現在、取得データについて解析を実施中である。サルを対象にした生理学的研究における神経活動の記録は終了し、データ解析を行いつつ結果をまとめて国際学会にて発表を行った。現在は投稿論文を執筆中である。また、ヒトを対象にしたfMRI研究も実験は終了し、解析を進めつつ学会発表を行い、論文執筆を目指す。次年度も継続してサルを用いた研究を行い、神経活動の記録を行う。また、ヒトを対象にしたfMRI研究の準備を進め、実験の実施を行う。同時に、これまで取得したデータをもとに、結果をまとめ、欧文誌への投稿に向けて準備を行う。次年度は継続してサルを用いた研究の解析を行い、結果をまとめ、専門誌への投稿に向けて準備を行う。また、ヒトを対象にしたfMRI研究については実験も継続して実施しつつ、解析を進める。データがまとまり次第、学会発表および専門誌への投稿に向けて準備を行う。サルを対象にした生理学的研究およびヒトを対象にしたfMRI研究も実験は終了している。2019年度は解析を進めつつ、論文の投稿と学会発表を行う予定である。実験の進行過程で得た新たな知見について、次年度に複数の学会で発表することを計画している。また、専門誌への投稿も予定していること、さらにヒトを対象とした実験を外部研究機関で行う予定であり、これらの費用を支出する必要が生じた。サルを対象とした実験の進行過程で得た新たな知見について、次年度に複数の学会で発表することを計画している。また、専門誌への投稿も予定しているため、投稿に関わる費用が必要となる。さらにヒトを対象とした実験を外部研究機関で行っており、実験実施のための出張費用を支出する必要が生じた。サルを対象とした実験の進行過程で得た新たな知見について、学会発表および専門誌への投稿を予定している。
足場非依存的増殖開始機構の解析

培養細胞の癌形質の中でも足場非依存性増殖能の獲得は、浸潤や転移の必要条件となる重要な性質である。癌細胞は足場が存在しなくともG1期からS期へ進行するが、正常細胞の場合は足場が存在しないとG1期に停止する。我々は増殖因子EGF存在下では癌形質、非存在下では正常形質を示すNRK(正常ラット線維芽細胞)から増殖因子存在下でも正常形質を示す変異株を分離し、EGFによる足場非依存的増殖開始機構を解析してきた結果、この癌化を引き起こすシグナルの最終ターゲットは細胞周期上のG1期に存在する事がわかった。そこでNRK細胞を浮遊条件でG1期に停止させそこからEGF添加により細胞周期を開始させ細胞周期制御因子の発現の変化するかを調べた。その結果、cdk4、cdk6、cdk2が活性化し、S期開始に必須のcdc6が発現することにより細胞はG1期からS期に進行することがわかった。次にG0期に停止したNRK細胞を、接着条件のまま血清添加により細胞周期を開始させ、その後浮遊させてG1期に停止させた場合どのように細胞周期制御因子が変化するかを調べた。このときはcdk4、cdk6、cdk2などは活性化するがcdc6は発現しなかった。足場非存在下ではE2Fは活性化するがcdc6発現が抑制されているため増殖が開始できないものと考えられる。事実cdc6の高発現株ではS期への進行が可能であった。癌化シグナルはこのcdc6抑制を解除することによりS期への進行を可能としていると考えられる。
大規模論理設計の形式的検証に関する研究

本年度は、主として時空間様相論理の並列検証アルゴリズムの基礎的研究と、具体的な設計検証問題として耐故障設計の形式的検証を行なった。1.時空間様相論理の並列検証アルゴリズム:時空間様相論理の検証アルゴリズムでは、時間方向と空間方向の逆像計算が中心になる。これらの逆像計算の並列アルゴリズムとして、CPUの個数が数個から十数個程度の高性能ワークステーション上での実行に適したアルゴリズムと、50台程度のワークステーションを高速ネットワークで結合した分散システム上での実行に適したアルゴリズムの基礎的研究を行なった。前者では、マルチスレッドに基づく並列アルゴリズムを種々検討し、後者では、各ワークステーションで共有すべきデータの管理手法を種々検討した。その結果、並列処理の正当性を確保するために、種々の共有データへのアクセスの際にロックをかける必要があるが、ロックの方法やキャッシュの方法が効率に大きな影響を及ぼすことが判明した。今後引続き研究を進める必要があると考えられる。2.耐故障設計の形式的検証:論理回路の耐故障設計では、設計した回路がセルフテスト性やセルフチェック性を持つことが要求される場合が多い。これらの性質は回路内部に故障を仮定した上で満たされるべき性質であり、その検証は煩雑になる。そこで、これらの性質を論理関数で表現し、論理関数処理でこれらの性質の検証を行うアルゴリズムを示し、実際に論理シミュレーションによる検証に比べて数倍高速に検証できることを示した。
マンガ教材を活用した学習者の実態調査方法の開発

本研究の問いは、「調査対象者の実態を引き出すために、マンガケース教材という媒体を活用できないか」である。社会調査においては、対面調査(インタビュー)や質問紙調査が主な手法として用いられてきた。これに付随して質問紙の統計的な信頼性や妥当性を担保する研究や、インタビューおよびアンケートを正確に行うためのガイドラインなどの試みがなされてきたが、回答者は相手の期待に合わせて応えてしまうこと、回答者は設問を読まず手抜き回答をし、その結果データが汚染されてしまうことなど、現状の調査方法では回答者の実態を明らかにするには限界がある。この解決手法を作る。この解決手法を作る。
胚の体幹部を形成する体軸幹細胞の制御システム

1.胚におけるWntシグナルに着目して、Wntシグナル強度と体軸幹細胞の維持・分化の関連を明らかにした。2.体軸幹細胞の培養システムを構築するため、前駆細胞であるエピブラスト幹細胞から、培養条件の変化によって体軸幹細胞様の細胞状態を産み出した。この細胞、およびさらに分化した神経系・中胚葉系細胞における遺伝子発現を解析した。3.体軸幹細胞の制御に関与する遺伝子群の機能を解析するため、ゲノム編集技術を活用した遺伝子改変マウスの作製法を確立した。脊椎動物の体幹部は、発生の進行と共に、吻側から尾側へと段階的に形成される。この体幹部を構築する組織のうち、神経管と沿軸中胚葉の細胞は、共通前駆体である体軸幹細胞から産み出される。このことは、細胞系譜の解析や、私たちが行ったSox2遺伝子の転写制御の解析から明らかとなったが、体軸幹細胞を維持する機構、また、それぞれの分化細胞を産出する機構は明らかになっていない。幹細胞状態の維持や、分化は、転写因子群によって異なる遺伝子セットの発現が引き起こされることで成立する。本研究では、体軸幹細胞を制御する転写制御ネットワークを解明すると共に、どういった遺伝子制御ネットワークの変化が体軸幹細胞を分化へと導くのかを明らかにする。本研究は、体軸幹細胞が機能している妊娠8日目12日目のマウス胚を研究の中心とするが、遺伝子制御ネットワークの解析を容易に行える培養系も活用する。今年度は、体軸幹細胞を胚外で培養して、維持する方法の検討をおこなった。Epiblastの状態を反映したEpiblast stem cellsを様々なタンパク存在下で培養して、体軸幹細胞へと遷移させる方法を検討した。いくつかの培養条件下での遺伝子発現と、胚における遺伝子発現を比較した。特にWntシグナルの活性化によって引き起こされる遺伝子発現パターンが、体軸幹細胞が存在する原条周辺領域の遺伝子発現パターンとよく似ていることが明らかとなった。また、体軸幹細胞を制御していると考えられるWntシグナルのレポーターマウスの作製を行った。作製されたレポーターマウスを用いてWntシグナルの活性化領域を解析した。Wntシグナルの活性化を引き起こすWntリガンドの発現箇所近傍で、レポーター活性が観察された。本研究では、体軸幹細胞の制御に関与することが示唆されたWntシグナルに着目して、体軸幹細胞の維持と分化の制御を明らかにする。胚を用いた解析と、培養系を用いた解析を組み合わせて行う。H25年度は、作成したWntレポーターマウスの活性を、本研究課題が対象としている妊娠8日目12日目で解析した。また、種々のWnt ligand変異胚での、Wntレポーターの活性を解析することで、胚におけるWntシグナルの強度を解析した。個体における1細胞でのシグナル強度を解析するための手法を検討している。培養系で体軸幹細胞を扱えるようにするため、Epiblastの状態を反映したEpiblast stem cellを出発点として、Wnt、Fgf、Activin、BMP等のタンパク質存在化で培養することにより、原条周辺(体軸幹細胞が存在する)の遺伝子発現と似た状態をつくり出すことができた。これらが真に体軸幹細胞の状態にあるかを今後、胚への移植などを行い解析している。脊椎動物の体幹部は、吻側から尾側に向かって発生の進行とともに段階的に形成される。この体幹部組織のうち、中枢神経系の原基である神経管と、骨や筋肉を産み出す体節中胚葉とは、共通の前駆体細胞である体軸幹細胞から産み出されることを、これまでの研究で明らかにした。しかしながら、この体軸幹細胞がどういった細胞外シグナルや、細胞内遺伝子制御ネットワークによって維持され、また、分化の制御を受けているのかは明らかになっていない。これまでの研究では作成したWntシグナルレポーターマウスR26-WntVisを用いて、正常胚および種々のWntリガンド変異胚での個々の細胞におけるWntシグナル強度を測定し、また、その細胞での細胞分化マーカーの発現を解析した。この解析によって、Wntシグナル強度と細胞分化との相関を解析した。また、体軸幹細胞における遺伝子制御ネットワークを明らかにするため、培養システムの構築を行った。体軸幹細胞の前駆細胞であると予想されるエピブラスト(エピブラスト幹細胞)から、培養条件を変化させることで体軸幹細胞様の状態を作り出した。さらに、培養条件を変化させ、神経管、中胚葉への分化を引き起こすことができた。それぞれの細胞における遺伝子発現の解析を行った。胚の深部の細胞におけるWntシグナル強度を生きた胚で観察することを計画していたが、予定していた顕微鏡システムでは観察が困難であった。このため、観察条件の再検討と予備実験を行った。

この体幹部組織のうち、中枢神経系の原基である神経管と、骨や筋肉を産み出す体節中胚葉とは、共通の前駆体細胞である体軸幹細胞から産み出されることを、これまでの研究で明らかにした。しかしながら、この体軸幹細胞がどういった細胞外シグナルや、細胞内遺伝子制御ネットワークによって維持され、また、分化の制御を受けているのかは明らかになっていない。本研究では、体軸幹細胞の制御に関与することが示唆されたWntシグナルに着目して、体軸幹細胞の維持と分化の制御を明らかにする。体軸幹細胞における遺伝子制御ネットワークを明らかにするため、培養システムの構築を行った。体軸幹細胞の前駆細胞であると予想されるエピブラスト(エピブラスト幹細胞)から、培養条件を変化させることで体軸幹細胞様の状態を作り出した。さらに、培養条件を変化させ、神経管、中胚葉への分化を引き起こすことができた。この培養システムにおいてWntシグナル強度を変化させ、遺伝子発現の変化の解析を行った。また、胚において体軸幹細胞を制御するシグナルや転写因子の役割を個体レベルで解析するため、CRISPR/Cas9システムを活用した簡便な遺伝子改変マウス作成法を確立した。1.胚におけるWntシグナルに着目して、Wntシグナル強度と体軸幹細胞の維持・分化の関連を明らかにした。2.体軸幹細胞の培養システムを構築するため、前駆細胞であるエピブラスト幹細胞から、培養条件の変化によって体軸幹細胞様の細胞状態を産み出した。この細胞、およびさらに分化した神経系・中胚葉系細胞における遺伝子発現を解析した。3.体軸幹細胞の制御に関与する遺伝子群の機能を解析するため、ゲノム編集技術を活用した遺伝子改変マウスの作製法を確立した。当該年度に、大阪大学から徳島大学へ異動した。新しい研究環境の整備のため、進捗に遅れがある。胚の深部におけるWntシグナルを生きた胚で観察する方法を確立して、胚における体軸幹細胞の制御の解析を行なう。また、培養系を活用して、体軸幹細胞での遺伝子制御ネットワークを明らかにする。27年度が最終年度であるため、記入しない。発生生物学WntレポーターマウスとWntシグナル変異マウスとを用いて、Wntシグナルのの活性と細胞運命との関連を明らかにする。平行して、培養体軸幹細胞の系を用いて、体軸幹細胞の維持、および、分化を制御する遺伝子制御ネットワークを明らかにする。Wntレポーターマウスの作製が、当初の計画より遅れた。このためマウス胚を用いたライブイメージングを行う時期が計画より遅くなった。しかしながら、マウス作製と平行して、ライブイメージングの準備を行っていたため、全体として少し遅れている程度である。胚の深部の細胞におけるWntシグナル強度を生きた胚で観察することを計画していたが、予定していた顕微鏡システムでは観察が困難であった。このため、観察条件の再検討と予備実験を行った。このため、以降の研究に遅延が生じ、Wntシグナルレポーターマウスを活用した体軸幹細胞の制御の解析に係る経費に未使用額が生じた。徳島大学での研究体制を整えるため、研究の進捗に遅れが生じた。