hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん幹細胞と上皮間葉転換による膀胱上皮内癌のBCG療法抵抗性の解明

1) in vitroT24においてはSOX2、OCT3/4、Nanog、TWISTの発現はBCG処理後に低下した。コロニー形成細胞数はUMUC3で著明に多かった。また、SOX2、OCT3/4をノックアウトしてBCG処理を行うと両細胞で著明な抗腫瘍効果を認めた。BCG抵抗性はがん幹細胞数により規定されることが示された。2) in vivo上皮内癌30例を対象とした免疫染色では、SOX2、OCT3/4、Nanog、Snailの発現はBCG抵抗性を示した9例と奏効した21例に有意差を認めなかった。一方、DNAメチル化解析ではSOX2とOCT3/4のDNAメチル化は抵抗例で有意に低かった。1)BCG処理によるがん幹細胞およびEMT関連遺伝子群の変化:膀胱癌細胞株T24(高悪性癌)とUMUC3(EMT形質)を対象とし、BCG時間処理後の遺伝子発現を検討した。T24においては、SOX2、OCT3/4、Nanog、SIP1、TWIST、Snailの発現はBCG処理後に低下した。UMUC3においてはSOX2、OCT3/4、Nanog、Snailの発現が上昇した。UMUC3はT24と比較し、BCGに対する抵抗性を示す為、BCG処理後に発現が上昇する遺伝子群から、がん幹細胞の絶対数が多いことが類推される。BCG処理後に残存する細胞をスフェロイドコロニー法で再培養を行ったところ、コロニー形成細胞数はUMUC3で著明に多かった。しかし、これらの細胞の絶対数が少ないことから、遺伝子発現定量に十分なRNAの抽出は困難であり、上記遺伝子群の発現を直接検討することはできなかった。2)がん幹細胞、EMT関連遺伝子群の発現変化とBCG抵抗性の検討:siRNAを用いてSOX2、OCT3/4をノックアウトし、BCG処理を行うと、T24、UMUC3の両細胞株で著明な抗腫瘍効果を認めた。この抗腫瘍効果は細胞株による差はなく、BCG72時間処理ではほぼ死滅した。したがって、現時点ではがん幹細胞抑制による抗腫瘍効果かどうかは確認できていない。引き続き、他の遺伝子のノックアウトモデルで同様の検討を行い、同時にxenoglaftモデルでも検討を行う。膀胱上皮内癌の臨床試料(パラフィンブロック)を用いて、幹細胞マーカー(SOX2, OCT3/4, Nanog, Snail)の発現とBCG治療抵抗性の有無を免疫染色により検討した。1)免疫染色の評価はAllred scoreを用いた。膀胱上皮内癌30例の検討では全症例で、SOX2, OCT3/4, Nanog, Snail発現は2-4点であり、BCG抵抗性を示した9例と、BCGが奏功した21例に有意差を認めなかった。2)一方、腫瘍組織から抽出したDNAを用いたDNAメチル化定量解析では、BCG抵抗例と奏功例で、SOX2とOCT3/4のDNAメチル化レベルはBCG抵抗例で有意に低かった。一方、NanogとSnailのDNAメチル化レベルには有意差を認めなかった。3)さらに、H3K9m3(DNAヒストンH3、9番目のリジンのトリメチル化)の発現を免疫染色にて上記2群で比較すると、BCG抵抗症例では有意に発現が低下していた。これらの結果より、膀胱上皮内癌において、幹細胞マーカーの発現に差は認めなかったが、幹細胞遺伝子発現を促進するエピジェネティク機構がBCG抵抗症例においては正の方向に相関することが示された。一方、上皮間葉転換に関与する遺伝子群はタンパクレベルの発現においても、エピジェネティクス遺伝子発現制御機構においても膀胱上皮内癌のBCG抵抗性のマーカーとして有用でない可能性が示された。遠心分離機の故障の為、in vivoでの検討が行えなかった。本研究は膀胱上皮内癌において、がん幹細胞と上皮間葉転換(EMT)形質を示す癌細胞がBCG膀胱内注入療法抵抗性の原因となる根拠を明らかにし、BCG療法抵抗性を鑑別する分子マーカーを確立することを目的とする。1) in vitroでの検討膀胱癌細胞株T24(抗悪性度)とUMUC3(EMT形質)を対象とし、BCG処理後のがん幹細胞、EMT関連遺伝子群の発現を検討した。T24においてはSOX2、OCT3/4、Nanog、TWIST、Snailの発現はBCG処理後に低下した。UMUC3においてはSOX2、OCT3/4、Snailの発現が上昇した。また、siRNAを用いてSOX2、OCT3/4をノックアウトしてBCG処理を行うと両細胞株で著明な抗腫瘍効果を認めた。これらの結果よりBCGはEMT形質の細胞により抗腫瘍効果をもたらすが、BCG抵抗性はがん幹細胞数により規定されることが示された。2) in vivoでの検討膀胱上皮内癌のパラフィンブロックを用いて幹細胞マーカーの発現とBCG治療抵抗性の比較検討を行った。30例を対象とした免疫染色では、SOX2、OCT3/4、Nanog、Snailの発現はBCG抵抗性を示した9例と奏効した21例に有意差を認めなかった。一方、腫瘍組織のDNAを用いた上記遺伝子のDNAメチル化解析ではSOX2とOCT3/4のDNAメチル化レベルは抵抗例で有意に低かった。

しかしながら、同一症例尿中剥離細胞で同様の解析を行うと、メチル化レベルに有意差は認めなかった。上記結果より、がん幹細胞数と発現はBCG抵抗性のマーカーとなり得るが、尿からの検出は困難であった。1) in vitro T24においてはSOX2、OCT3/4、Nanog、TWISTの発現はBCG処理後に低下した。コロニー形成細胞数はUMUC3で著明に多かった。また、SOX2、OCT3/4をノックアウトしてBCG処理を行うと両細胞で著明な抗腫瘍効果を認めた。BCG抵抗性はがん幹細胞数により規定されることが示された。2) in vivo上皮内癌30例を対象とした免疫染色では、SOX2、OCT3/4、Nanog、Snailの発現はBCG抵抗性を示した9例と奏効した21例に有意差を認めなかった。一方、DNAメチル化解析ではSOX2とOCT3/4のDNAメチル化は抵抗例で有意に低かった。SOX2、OCT3/4の発現とBCG抵抗性の関連は示せたが、これらのノックアウトモデルではBCG抵抗性の有無は確認できなかった。またin vivoでの検討をまだ実施できていない。がん幹細胞siRNA処理の条件を再検討させることで、BCG処理後に残存する細胞を増加させ、遺伝子発現定量が可能な系を作成する。また臨床試料を用いた免疫染色で、後ろ向きに遺伝子発現と予後の比較検討を行う。遠心分離機の故障により、in vivoでの検討が行えず、実験動物および試薬の購入が行えなかった。DNAメチル化定量に必要なビオチン化プライマーやパイロシークエンスを行っていないため、これらの消耗品を購入していない。遠心分離機と動物実験用試薬を購入する予定である。引き続き検討を行う。
超ウラン元素消滅処理の基礎研究用核分裂計数管の開発研究

表題の計数管を開発する際にもっとも問題となるのは、超ウラン元素の元素の崩壊に伴い放出されるα線のパイルアップ事象と、核分裂事象とを分離計測することである。このために、まず電極形状や、計数ガス圧力を任意に変えることができる計数管を試験的に作製し、極板形状、間隔あるいは計数ガス種、圧力を最適化し、α線および核分裂片が計数ガス中に付与するエネルギーの差を大きくし、これらの弁別を容易に行えるような最適な条件を見い出した。次いで信号処理による両事象の弁別を検討した。まず高速動作型のタイミングフィルタ増幅器を用いて、パイルアップを抑制し、両事象の弁別が実用的なレベルで可能となった。これと同時にディジタル波形処理による波形弁別によりパイルアップ事象を除去する方法として、ニューラルネットワークアルゴリズムを用いた波形弁別手法の開発を行った。その結果、リアルタイム処理は不可能であるものの、両事象の弁別は十分可能であることを確認した。また電離箱式の計数管を用いた場合にほぼ必然的に生じるマイクロフォニック雑音を、ディジタル波形処理、特に周波数解析を利用した手法により除去する斬新な方法を開発し、論文にまとめて発表した。以上の知見に基づき、小型かつ封じ切りタイプの計数管を試作し、その特性の評価を行った。その結果、当初要求された性能を十分満たし、臨界集合体内において十分使用可能であるとの結論を得た。
SKP2siRNAを用いたp27タンパク分解抑制による制癌効果

p27^<Kip1>タンパクの発現低下は、口腔扁平上皮癌において高頻度に認められ、その発現低下には、翻訳後の異常なタンパク分解によるものと考えられている。最近、p27^<Kip1>のタンパク分解には、ユビキチンリガーゼであるSkp2によりユビキチン化され、プロテアソームにより分解されることが明らかになった。我々は、口腔扁平上皮癌におけるSkp2の過剰発現が、高頻度にみられ、p27の分解とよく相関することをすでに見いだしていることから、本研究では、Skp2の発現をsiRNAにより抑制し、p27^<Kip1>タンパク分解を阻害することによる制癌効果を調べ、遺伝子治療への応用の可能性について検討した。我々は、p27タンパクの異常分解により発現が低く、Skp2の発現の高いOSCCC細胞株であるHSC3細胞およびSkp2の発現が低く、p27タンパクの発現の高いHSC4細胞を本研究に用いた。Skp2特異的なsiRNAを発現するベクターを作製し、HSC3およびHSC4細胞に遺伝子導入し、Skp2の発現抑制をwestern blotにより確認した。Skp2発現の抑制がみられた細胞では、p27タンパクの発現の増加がみられ、増殖能の低下が認められた。特に、p27タンパクの過剰な分解がみられるHSC3細胞において、強い増殖抑制効果が認められた。さらに、Cychroheximideを処理し、タンパクの半減期を検討したところ、分解の抑制がみられ、Cdk2キナーゼ活性の低下も認められ、p27発現の増加による増殖抑制効果が確認された。次に、Skp2 siRNA導入細胞をヌードマウスに移植し、in vivoにおける増殖抑制効果を検討したところ、Skp2 siRNA導入細胞では、コントロールに比べて、腫瘍サイズが40%減少し、組織学的にもコントロール群が腫瘍辺縁部において浸潤性に増殖していたのに対し、Skp2 siRNA導入群では被膜に覆われており、腫瘍中心部が広範に角化壊死に陥っていた。以上の結果より、Skp2 siRNA遺伝子導入は、p27タンパクの分解を抑制することにより、口腔扁平上皮癌細胞のin vitroおよびin vivoにおける増殖を抑制することが明らかになり、我々が目的とするp27タンパクの分解抑制をターゲットとした新たな治療法の一つになりうることが示唆された。まず、Skp2の発現抑制のためのsiRNAoligonucleotideの設計を行い、そのoligonucleotideをsiRNA用の発現ベクターに組み込んだ(このoligonucleotideは、予備実験において、Skp2の発現を抑制することをすでに確認している)。HSC3およびHSC4細胞に遺伝子導入し、Skp2の発現抑制をwestern blotにより確認した。さらに、Cychroheximideを処理し、タンパクの半減期を検討したところ、分解の抑制がみられた。以上の結果より、Skp2 siRNA遺伝子導入は、p27タンパクの分解を抑制することにより、口腔扁平上皮癌細胞の増殖を抑制することが明らかになった。現在、Skp2 siRNA導入細胞をヌードマウスに移植し、in vivoにおける増殖抑制効果を検討中である。

特に、p27タンパクの過剰な分解がみられるHSC3細胞において、強い増殖抑制効果が認められた。さらに、Cychroheximideを処理し、タンパクの半減期を検討したところ、分解の抑制がみられ、Cdk2キナーゼ活性の低下も認められ、p27発現の増加による増殖抑制効果が確認された。次に、Skp2 siRNA導入細胞をヌードマウスに移植し、in vivoにおける増殖抑制効果を検討したところ、Skp2 siRNA導入細胞では、コントロールに比べて、腫瘍サイズが40%減少し、組織学的にもコントロール群が腫瘍辺縁部において浸潤性に増殖していたのに対し、Skp2 siRNA導入群では被膜に覆われており、腫瘍中心部が広範に角化壊死に陥っていた。以上の結果より、Skp2 siRNA遺伝子導入は、p27タンパクの分解を抑制することにより、口腔扁平上皮癌細胞のin vitroおよびin vivoにおける増殖を抑制することが明らかになり、我々が目的とするp27タンパクの分解抑制をターゲットとした新たな治療法の一つになりうることが示唆された。
スマートデバイスを利用した加速度運動実験支援システムの開発と応用に関する研究

2018年度は,2017年度までの成果発表および斜面角度が変化するような実験台でも加速度,速さ,移動距離を測定するための新機能の開発を中心に行った。2018年3月に日本大学第一高等学校で実施した力学的エネルギーを対象とした問題解決型実験について,2018年9月に千葉工業大学津田沼キャンパスで開催された電気学会教育フロンティア研究会で成果発表を行った。研究会では,力学台車の車輪の回転エネルギー等の考慮が必要であるとのコメントや生徒の興味・関心を促す有益な方法であるとのコメントが得られた。これまでの評価実験では,移動物体に加わる力が運動中に一様であるケースを主に対象としてきたが,2017年度から開発を開始した運動中に加速力が変化する場合の計測機能を2018年度に新たに実装した。本機能は,スマートデバイスに内蔵されている加速度センサが慣性センサであるため,観測者(使用者)から見た加速度を求めることが難しいという問題を次の方法で解決した。加速力が変化する際,斜面角度等が変化するため,この変化をスマートデバイスに内蔵されたジャイロセンサにより検出し,ジャイロセンサ値を積分することにより変化した角度を求める。これにより,台車に加わる加速力の補正を行うことにより,斜面角度(加速力)が変化した場合にも計測できる機能を開発することに成功した。本機能の評価を行うため,2018年12月茨城工業高等専門学校3年生を対象に評価実験を行った。評価実験では,本機能を使用して,水平面+斜面での運動実験を実施した。従来の水平面では,水平面の等速直線運動は摩擦力の影響で,観測が難しいが本機能を導入したスマートフォンを使用することにより,実験で対象とした現象をより実感させることができた。平成28年度の研究実績の概要について(1)アプリケーションソフトウェアの開発と(2)評価実験に分けて述べる。(1)のアプリケーションソフトウェアの開発状況としては,研究実施計画で目標の一つとして挙げたグラフ解析に特化した機能の実装を行った。具体的な機能としては,グラフ表示画面に速さ・加速度・移動距離など異なる物理量を同時に表示する機能を実装した。この機能を発展させ,運動エネルギー・位置エネルギーといった力学的エネルギーの表示機能についても実装した。また,過去の実験結果と比較するために実験結果として得られたグラフ画面をPDF出力する機能を実装した。(2)の評価実験については,(1)で新たに実装した機能の有用性を評価するための実験授業を平成28年12月1日に茨城工業高等専門学校機械システム工学科1年生42名を対象に実施した。評価実験では,平成27年度までに実施していた斜面上の等加速度運動に加えて,水平面上における等加速度運動を対象として教育実験を実施した。また,本評価実験では学生の理解度を新たに評価する方法として実験の前後で簡単な関連理論のチェックテストを行い,実験の前後における理解度の違いについて定量的に評価を行った。(1)で実装された新機能を利用することにより,従来の実験手法よりも実験時間が短縮された。また,理解度チェックテストからは,斜面運動及び水平面運動の実験共に加速度・速さの概念についての理解度,おもりや台車の質量,斜面角度が運動に及ぼす影響などすべての項目において理解度の向上を確認することができた。研究実績の概要で述べた(1)のアプリケーションソフトウェアの開発については,上で述べた通り研究計画で予定していた機能をほぼ実装することができた。等速円運動における2軸の測定結果表示機能については,実装自体は困難ではないものの現在は未実装である。これは,正確に等速円運動する実験台の製作に当初想定していたより時間がかかっているためである。(2)の評価実験については予定していたすべての実験を実施できた。研究実績の概要について(1)ソフトウェアの開発,(2)評価実験に分けて述べる。(1)については,今年度はユーザーの操作性を向上させるための機能を主に追加した。具体的には,計測した物理量・エネルギーの数値データ及びグラフデータの自動保存機能や角度の校正機能である。データの自動保存機能は,生徒が実験結果を確認する以外に教員やティーチングアシスタントが実験後に実験手順や実験条件に誤りがないか確認することに役立てられる。角度の校正機能を実装することによりスマートフォンに内蔵された加速度センサのオフセット誤差を取り除くことが可能になったため,より正確な計測が可能になった。また,平成28年度までのソフトウェアでは途中で斜面角度が変わるような加速度運動の加速度を正確に計ることができなかったが,このような運動に対応した計測機能の開発を平成29年度から現在まで引き続き行っている。(2)については,平成29年12月5日に茨城工業高等専門学校機械システム工学科3年生40名を対象に上記(1)の機能及び平成28年度に開発した各エネルギーの表示機能の評価実験を行った。この評価実験の結果,高等学校の物理で扱うエネルギーに関する基本的な実験への利用可能性を確認した。また,平成30年3月12日に日本大学第一高等学校2年生22名を対象に力学的エネルギー保存に関する応用実験を実施した。この評価実験ではこれまでに開発してきたソフトウェアの機能を使った課題解決型実験であり,実験課題は,エネルギーの測定結果から水平面に置かれたおもりを班ごとに割り当てられた目標位置に最も近づけるための台車の重さと斜面角度を班ごとに考えることである。この評価実験の結果,開発したソフトウェアにより大部分の高校生に対しては物理への興味促進に効果が見られたが,その一方で物理が苦手な理系高校生に対しては,あまり効果が見られなかった。

研究実績の概要で述べた(1)のソフトウェアの開発については,上で述べた通り研究計画で予定していた機能をおおむね実装することができたが,途中で斜面角度が変わるような加速度運動に対応した測定機能については,現在も引き続き開発を行っている。この機能の開発に当初の予定より時間がかかっている理由としては,斜面角度が変化する際,スマートフォン及び力学台車に瞬間的に大きな力が加わるため,正確な測定が難しくなるためである。今後,フィルタ機能や運動方向以外の軸の加速度センサ値の利用などによって,より正確な測定ができるように工夫が必要である。(2)の評価実験については,(1)で遅れが生じている複数斜面での加速度運動実験への評価実験が現在未実施であるため,引き続き機能開発を進め,今年度中には実施できるよう調整中である。2018年度は,2017年度までの成果発表および斜面角度が変化するような実験台でも加速度,速さ,移動距離を測定するための新機能の開発を中心に行った。2018年3月に日本大学第一高等学校で実施した力学的エネルギーを対象とした問題解決型実験について,2018年9月に千葉工業大学津田沼キャンパスで開催された電気学会教育フロンティア研究会で成果発表を行った。研究会では,力学台車の車輪の回転エネルギー等の考慮が必要であるとのコメントや生徒の興味・関心を促す有益な方法であるとのコメントが得られた。これまでの評価実験では,移動物体に加わる力が運動中に一様であるケースを主に対象としてきたが,2017年度から開発を開始した運動中に加速力が変化する場合の計測機能を2018年度に新たに実装した。本機能は,スマートデバイスに内蔵されている加速度センサが慣性センサであるため,観測者(使用者)から見た加速度を求めることが難しいという問題を次の方法で解決した。加速力が変化する際,斜面角度等が変化するため,この変化をスマートデバイスに内蔵されたジャイロセンサにより検出し,ジャイロセンサ値を積分することにより変化した角度を求める。これにより,台車に加わる加速力の補正を行うことにより,斜面角度(加速力)が変化した場合にも計測できる機能を開発することに成功した。本機能の評価を行うため,2018年12月茨城工業高等専門学校3年生を対象に評価実験を行った。評価実験では,本機能を使用して,水平面+斜面での運動実験を実施した。従来の水平面では,水平面の等速直線運動は摩擦力の影響で,観測が難しいが本機能を導入したスマートフォンを使用することにより,実験で対象とした現象をより実感させることができた。平成28年度の(1)アプリケーションソフトウェアの未実装の機能については実装自体は困難ではないため,検証実験に用いる実験台については既製品の利用も考慮する。平成29年度の評価実験は公立の中学校・高等学校を対象とするため,SSH(Super Science High School)の指定校など理科教育に特に力を入れている学校を中心に交渉を進める予定である。
高等植物組織のカルス化初期過程における細胞膜及び液胞膜のプロトンポンプの役割

キクイモ塊茎柔組織の組織切片をムラシゲ-スク-グの培地で培養すると,オ-キシン(2,4ーD)の有無にかかわらずほとんどlagなしに急激なバナジン酸感受性細胞膜ATPaseの活性化が起こり,培養開始後12時間目で塊茎組織の4倍近くまで増加した。この立ち上がりの早さは呼吸活性の増加の6倍以上であり,最も素早い障害反応の1つと思われる。この間のATPase活性は常にオ-キシン存在下での培養組織で若干(514%)高く,またこの酵素タンパク質と推定される分子量105kDaのタンパク質(以下PM105と略記)の増加も,オ-キシン存在下でより速やかに起きた。しかし培開始後2日目以降ではいずれもほぼ一定値で,カルス誘導の有無による差は認められなかった。一方培養初期での細胞膜タンパク質の合成を調べたところ,PM105の選択的合成が特に培養開始後2日目までの培養組織に認められ,この酵素活性の増加が酵素タンパク質のde novo合成の誘導による可能性が示唆された,この点に関しては更にRNA・タンパク質合成阻害剤を用いた実験によって確認中である。以上の結果をもとに,細胞膜H^+ーATPaseのカルス誘導における役割に関する,2種類の実験を行なった。第1に,障害反応による急激な細胞内の生理的変化が落ち着く培養開始後5日目までオ-キシン無しで培養した組織を,オ-キシンを含む培地に移植しカルス誘導し,移植後5日目までの細胞膜ATPase活性の変化を調べた。PM105の量的変化な認められなかったものの,活性は57%増加した。第2に,H^+ーATPase活性の特異的阻害剤であるバナシン酸と促進剤であるFusicoccinの効果を調べた。後者はほとんどカルス誘導に影響しなかったが,前者はオ-キシンの効果をほとんど打ち消した。以上のことは,細胞膜H^+ーATPaseのカルス誘導への関与を強く示唆するものであった。更に今後精製酵素を用いて,H^+ーポンプ活性に関する研究を予定している。
膜翅目昆虫カブラハバチの性決定関連遺伝子の同定とその機能解析

カブラハバチゲノムからdsxオルソログを同定した:セイヨウミツバチの性決定関連遺伝子である、Csd、Fem、Amdsxのオルソログの同定を試みたところ、CsdやAmfemに相当するものは発見されなかったが、Amdsxと高い相同性を示す予測遺伝子を発見することができた。この予測遺伝子は、他のあらゆる昆虫のdsxとも高い相同性を示したことから、この遺伝子をカブラハバチのdsxとみなし、Athalia rosae doublesex (Ardsx)と呼ぶことにした。Ardsxは雌雄で異なる発現パターンを示すことを突き止めた:RACE法を用いてArdsxの全長cDNA配列を決定した。その結果、Ardsxは雌雄それぞれに特有のsplice variantを生じることがわかった。Ardsxの発現量の経時的推移をqRT-PCRにより定量した結果、Ardsxの発現は、孵化6日後以降の雌雄で共に高く発現していることが明らかになった。Ardsxは雄分化に必要な機能をもつことを明らかにした:Ardsxの機能解析を行うためにdsRNAを用いたノックダウン(KD)を行った。ArdsxKD雄の外部生殖器には雌特有の器官である産卵管とそれを覆う鞘状の構造が見られた。一方ArdsxKD雌の外部生殖器には変化がみられなかった。内部生殖器に関してはArdsxKD雄の精巣に顕著な萎縮が見られた。ArdsxKD雄の交尾行動についての解析を行ったところ、コントロール雄と同じく交尾を試みるが、成功する個体はみられなかった。このことから、Ardsxのノックダウンは交尾行動へ影響を与えることなく、外部生殖器に変異をもたらすため、交尾障害を引き起こすということが明らかになった。以上の結果から、Ardsxはカブラハバチの雄分化にとって重要な機能をもつといえる。以前のRNAi実験では終齢幼虫に注射を行い遺伝子の機能解析を行なっていたが、カブラハバチは前の世代の雌の蛹にdsRNAを注射することで、dsRNAを卵に取り込ませることが可能である。これにより胚発生初期から成虫まで一貫してArdsxの発現をRNAiによりノックダウンしたところ、雄の内部生殖器は卵巣へ分化することがわかった。以上の結果から、Ardsxはカブラハバチの雄分化に必要であることが判明した。一方、同様のRNAiを雌に施したが、性分化に異常はみられなかった。以上の結果は、Ardsxが雌分化において機能をもたないこと、またカブラハバチの雌分化がデフォルトで起こることを強く示唆している。またArdsxのノックダウンにより卵巣を形成した雄の卵は、その雄が半数体であれば胚発生能を持たないが、2倍体雄であれば完全な胚発生能を持つことが明らかとなった。以上の結果から、卵の胚発生能には倍数性が重要であることが判明した。RADシーケンスによる相補性性決定機構の責任遺伝子の同定カブラハバチの性はセイヨウミツバチと同じ相補性性決定機構により決まることが知られている。従って、相補性性決定機構の責任遺伝子は、雌で常にヘテロ接合、雄で常にホモもしくはヘミ接合となる。このような条件に当てはまる遺伝子をゲノムワイドに探索する手法として近年RADシーケンス法が用いられている。そこで本研究においてもRADシーケンスを行い、その結果得られたSNPs情報に基づいて上述の条件に当てはまる遺伝子を探索する。通常カブラハバチでは未受精卵から産まれる半数体が雄となるため、RADシーケンス用のサンプルとして2倍体雄を多量に得る工夫が必要となる。本実験では、母親ー息子間交配を行うことでこれを実現させる予定である。また、雄が確実に2倍体であることを確認するためには未受精卵か受精卵かを判別する必要があり、そのために眼色や脂肪体色の変異遺伝子をマーカーとして用いる。性決定時期の特定とその時期に性特異的に発現する遺伝子の網羅的探索カブラハバチの性決定時期は不明である。性決定のマスター遺伝子は性決定時期に特異的に発現するという特性をもつため、性決定時期において特異的に発現する遺伝子を網羅的に解析することは、性決定のマスター遺伝子を捉える上で重要な手掛かりとなる。そこで、これまでに同定されたArdsxの胚子期における詳細な発現解析を行い、発生のどの段階で性が決まるか特定する。それができたなら、その時期の胚子をサンプリングし、RNA-seq解析を行う。得られたデータに基づき、性決定時期に特に高発現する遺伝子、性決定時期における発現量に顕著な雌雄差が見られる遺伝子を網羅的に同定する。上記のRADシーケンスにより候補として同定された遺伝子が、これらの遺伝子プールの中に存在するか確認することで、更なる候補遺伝子の絞り込みを行う。Ardsxの発現量の経時的推移をqRT

-PCRにより定量した結果、Ardsxの発現は、孵化6日後以降の雌雄で共に高く発現していることが明らかになった。Ardsxは雄分化に必要な機能をもつことを明らかにした:Ardsxの機能解析を行うためにdsRNAを用いたノックダウン(KD)を行った。ArdsxKD雄の外部生殖器には雌特有の器官である産卵管とそれを覆う鞘状の構造が見られた。一方ArdsxKD雌の外部生殖器には変化がみられなかった。内部生殖器に関してはArdsxKD雄の精巣に顕著な萎縮が見られた。ArdsxKD雄の交尾行動についての解析を行ったところ、コントロール雄と同じく交尾を試みるが、成功する個体はみられなかった。このことから、Ardsxのノックダウンは交尾行動へ影響を与えることなく、外部生殖器に変異をもたらすため、交尾障害を引き起こすということが明らかになった。以上の結果から、Ardsxはカブラハバチの雄分化にとって重要な機能をもつといえる。以前のRNAi実験では終齢幼虫に注射を行い遺伝子の機能解析を行なっていたが、カブラハバチは前の世代の雌の蛹にdsRNAを注射することで、dsRNAを卵に取り込ませることが可能である。これにより胚発生初期から成虫まで一貫してArdsxの発現をRNAiによりノックダウンしたところ、雄の内部生殖器は卵巣へ分化することがわかった。以上の結果から、Ardsxはカブラハバチの雄分化に必要であることが判明した。一方、同様のRNAiを雌に施したが、性分化に異常はみられなかった。以上の結果は、Ardsxが雌分化において機能をもたないこと、またカブラハバチの雌分化がデフォルトで起こることを強く示唆している。またArdsxのノックダウンにより卵巣を形成した雄の卵は、その雄が半数体であれば胚発生能を持たないが、2倍体雄であれば完全な胚発生能を持つことが明らかとなった。以上の結果から、卵の胚発生能には倍数性が重要であることが判明した。RADシーケンスによる相補性性決定機構の責任遺伝子の同定カブラハバチの性はセイヨウミツバチと同じ相補性性決定機構により決まることが知られている。従って、相補性性決定機構の責任遺伝子は、雌で常にヘテロ接合、雄で常にホモもしくはヘミ接合となる。このような条件に当てはまる遺伝子をゲノムワイドに探索する手法として近年RADシーケンス法が用いられている。そこで本研究においてもRADシーケンスを行い、その結果得られたSNPs情報に基づいて上述の条件に当てはまる遺伝子を探索する。通常カブラハバチでは未受精卵から産まれる半数体が雄となるため、RADシーケンス用のサンプルとして2倍体雄を多量に得る工夫が必要となる。本実験では、母親ー息子間交配を行うことでこれを実現させる予定である。また、雄が確実に2倍体であることを確認するためには未受精卵か受精卵かを判別する必要があり、そのために眼色や脂肪体色の変異遺伝子をマーカーとして用いる。性決定時期の特定とその時期に性特異的に発現する遺伝子の網羅的探索カブラハバチの性決定時期は不明である。
リンチ症候群ccfDNAに関する探索的臨床研究

本研究では、リンチ症候群に発生する腫瘍のほとんどがマイクロサテライト不安定性を示すことに注目し、リンチ症候群の患者のcirculating cell free DNA(ccfDNA)を用いてマイクロサテライト不安定性に由来するDNAの変異(フレームシフト変異)を解析し、新規発生する腫瘍のスクリーニングや、手術や化学療法の効果判定としての有用性について検討することを目的としている。既に、本研究は当院の倫理審査委員会での承認も得られている。研究初年度は、まず症例集積を行った。当院でサーベイランス中のリンチ症候群55名のうち、24名から文書による同意が得られ、1回目の採血を行い、そのうち13名は2回目の採血を行っている。現在も、症例集積は継続して行っている。血液検体中のccfDNAも技術的問題はなくQIAamp Circulating NucleicAcid kit (Qiagen)を用いて回収できており、ストックされている。ccfDNAの遺伝子解析も順次進めている。初年度はマイクロサテライトマーカーであるBAT25、BAT26の解析を行った。ccfDNA中に含まれる腫瘍細胞由来の成分は微量であるため、腫瘍細胞由来ccfDNAを効率よく検出するための技術開発に取り組んでいる。なお、本研究では、ccfDNA解析結果と臨床情報との照らし合わせが不可欠であり、データベースとして情報を蓄積している。なお、個人情報には十分留意し、データベースの管理を行っている。対象症例からの同意取得も順調に進み、検体採取も行われている。ccfDNA回収も技術的問題もなく、遺伝子解析可能な質が保たれている。以上より、本研究の進捗は概ね順調に進展していると考える。引き続き、リンチ症候群の患者へ研究参加の呼びかけを行い、文書による同意取得を進め、研究計画書にしたがって、研究を進める。また、腫瘍細胞由来のccfDNAを効率よく検出するための技術開発に努める。本研究では、研究計画通りに研究が遂行できるか否かを判断するために、倫理審査委員会承認後に数例の患者の同意を得、ccfDNAの回収・解析を行ってきた。この解析の結果、本研究が順調に遂行できると判断し、本研究の助成金を申請した。しかし、その際に購入した試薬が残っていたため、新たに購入する試薬代を節約することができた。次年度から、遺伝子解析が本格的になるので、未使用分の助成金を次年度に繰り越して、研究を行いたいと考える。
環境及び生体汚染指標としての発癌性ヘテロサイクリックアミン-蛋白質付加体の解析

強力な変異原性や発癌性を有するヘテロサイクリックアミン類はこれまで食品由来と考えられてきたが、大気や河川水など一般環境中にもその存在が認められるようになり、その分布や動態及び生体影響を把握することが衛生化学的観点から非常に重要な課題となっている。しかし、ヒトや生物がどの程度ヘテロサイクリックアミンに曝露されているのか、またそれが安全なのかどうかについては未解明のままである。そこで、本研究では、環境中生物やヒトにおけるヘテロサイクリックアミン汚染の実態を把握するために、生活環境中、特に飲料水の供給源となる河川水や調理食品中のヘテロサイクリックアミン含量を測定し、疫学的手法による一日推定摂取量の解析、さらにヘテロサイクリックアミン-蛋白質付加体をバイオマーカーとした生体曝露評価法を検討した。ブルーレーヨン抽出、誘導体化GC-NPD分析により、河川水や通常の調理法で焼いた魚及び肉中にIQ、Trp-P-1、MeIQx、PhIPなどが検出確認された。特に焼き魚中にはPhIPが高濃度に検出され、身の部分よりも皮の部分に高濃度に含まれていた。さらに、日本の各地域における肉及び魚の摂取量調査の結果から、日本人のヘテロサイクリックアミンの一日推定摂取量を算出した。日本人はPhIPを最も多く摂取しており、本土では沖縄に比べてヘテロサイクリックアミン摂取量が多く、主として魚からヘテロサイクリックアミンを摂取していることがわかった。これらの結果は、食習慣と発癌リスクとの関連性を評価するための有効な指標になるものと考えられる。次に、直接曝露されたヘテロサイクリックアミン量を求める方法として、ヘテロサイクリックアミン-蛋白質付加体に注目した。メダカをヘテロサイクリックアミン水溶液中で一定期間飼育し、蛋白質分画を抽出後、酸加水分解により遊離したアミンをGC-NPD分析して蛋白質付加体量を測定する方法を確立した。本法を用いてヘテロサイクリックアミン曝露とその蛋白質付加体生成量との相関性を検討したところ、曝露濃度や曝露期間に応じて付加体生成量が増加したことから、継続的に摂取すると体内に蓄積し、曝露の指標として有効であることが示唆された。そこで、ラットを用いて血中蛋白質付加体の解析を行ったところ、高用量ヘテロサイクリックアミンの単回投与では付加体生成が確認できたが、短期間で消失することがわかった。また、低用量反復投与では、血中蛋白質付加体の蓄積は認められなかった。また、臓器分布を調べたところ、付加体は肝臓にのみ検出された。これらの結果から、魚類では水中にヘテロサイクリックアミンが常時存在すれば継続的に曝露され、蛋白質付加体として蓄積されるが、主として食事を通してヘテロサイクリックアミンを摂取するヒトを含む動物では、蓄積されにくく、血中にはごくわずかしか存在しないものと推察される。今後、血中蛋白質付加体をヒトにおけるヘテロサイクリックアミン曝露の指標とするためには、酸加水分解により元のアミンとなるスルフィナミド以外の付加体の測定方法や、より高感度な検出法及びサンプル濃縮法などの検討が必要であると考えられる。

また、臓器分布を調べたところ、付加体は肝臓にのみ検出された。これらの結果から、魚類では水中にヘテロサイクリックアミンが常時存在すれば継続的に曝露され、蛋白質付加体として蓄積されるが、主として食事を通してヘテロサイクリックアミンを摂取するヒトを含む動物では、蓄積されにくく、血中にはごくわずかしか存在しないものと推察される。今後、血中蛋白質付加体をヒトにおけるヘテロサイクリックアミン曝露の指標とするためには、酸加水分解により元のアミンとなるスルフィナミド以外の付加体の測定方法や、より高感度な検出法及びサンプル濃縮法などの検討が必要であると考えられる。強力な変異原性や発癌性を有するヘテロサイクリックアミン類はこれまで食品由来と考えられてきたが、大気や河川水など一般環境中にもその存在が認められるようになり、その分布や動態及び生体影響を把握することが衛生化学的観点から非常に重要な課題となっている。しかし、ヒトや生物がどの程度ヘテロサイクリックアミンに曝露されているのか、またそれが安全なのかどうかについては未解明のままである。そこで、本研究では、環境中生物やヒトにおけるヘテロサイクリックアミン汚染の実態を把握するために、ヘテロサイクリックアミン-蛋白質付加体をバイオマーカーとして解析する方法を確立し、環境汚染や生活習慣との関連性を明らかにすることを目的とした。平成12年度においては、ヘテロサイクリックアミン-蛋白質付加体の選択的かつ高感度な分析法を確立するために、まず動物またはヒトの体液、組織、毛髪を試料として、ヘテロサイクリックアミン-蛋白質付加体の存在を明らかにし、測定条件の最適化を検討した。しかし、正常もしくは通常の食事(生活環境)下では、測定できるだけの付加体を確認できなかった。これは生体からの抽出、加水分解など測定条件が不十分なためと考えられ、付加体を確実に得るためには実験的にヘテロサイクリックアミンに曝露された動物から付加体を取り出すことが先決であると考えた。これと平行して環境中からのヘテロサイクリックアミン分析を進めてきたが、河川中にIQ,Trp-P-1やAαCなどが存在することを発見した[Mutat.Res.466(2000)27]。そこで、水生生物にもヘテロサイクリックアミン-蛋白質付加体が生成すると考え、メダカを用いた曝露実験を検討した。ヘテロサイクリックアミン(代表としてIQ,Trp-P-1,MeIQx,PhIPを用いた)水溶液中で数日間飼育したメダカの蛋白質分画を抽出、加水分解して、誘導体化、窒素選択検出ガスクロマトグラフィー[Encyclo.Anal.Chem.3(2000)2587;Encyclo.Sepa.Sci.5(2000)1982]で高感度分析したところ、Trp-P-1やPhIPの蛋白質付加体が生成していることがわかった。現在、この蛋白質付加体を分離精製中である。平成13年度の計画としては、これらの蛋白質付加体を用いて生体組織からの簡便な抽出法、加水分解条件を確立して、どのような条件でどのヘテロサイクリックアミンと付加体を形成するのか、曝露と蛋白質付加体生成量との関連性を解析して、曝露指標としての有効性を明らかにする。さらに、ヒトの体液や毛髪を試料とした蛋白質付加体の解析に応用し、生活習慣(例えば肉食、菜食、喫煙など)との関連性を明らかにしていきたい。
WWW上サイトマップの再利用促進のための分散型用語体系提供システムの研究

本課題は,WWW上で提供されている多種多様なコンテンツを分かりやすく提示するのに必要な「サイトマップ」の効率的な構築と提供が行える環境の研究開発を目指すものである。本年度は以下を中心に検討を進めた。1)サイトマップ構築・検出手法の開発およびウェブ空間の解析前年度から引き続き,サイトマップ検出手法の開発を行った。手法検討の一部として,大学ドメインに焦点をあて,50前後の各種国公私立大学のサイト構造を調査し,一部についてはクローラの開発を行った。調査結果の一部については国立情報学研究所学術コンテンツサービス研究開発センターと連携して,実サービス利用のために提供した。2)既存のWeb上における利用者の行動調査Web上における利用者の探索行動のうち,どのような点で支援が必要となるかについて調べるために,基礎調査を行った。ユーザ実験の方法論でログ解析と探索中の視線分析を行うとともに,事後インタビューを含む深い質的な調査の2つを組み合わせた調査により,情報探索行動の全体を把握することを目指した。調査結果については,日本認知科学会および情報知識学会での口頭発表を予定している。順次,複数の国際会議で報告を行う予定である。なお,本年度は最終年度であり,残念ながら,当初の目標であった,サイトマップ構築のためのプロトタイプ提供までは到達できなかった。しかしながら,本研究を通じて,Web空間の性質と利用者行動の両者の側面を統合するような基礎調査が完了した。今後,Webサイト運営に資するプロトタイプ化にとりくむ予定である。本課題は、WWW上で提供されている多種多様なコンテンツを分かりやすく提示するのに必要な「サイトマップ」の効率的な構築と提供が行える環境の開発を目指すものである。研究初年度にあたる平成17年度では、以下を中心に検討を進めた。1.既存の用語体系に存在する構造の調査・分析既存の用語体系として、書籍の分類体系であるNDC日本十進分類表、WWW上の情報を網羅するWebディレクトリODP、日本語情報処理で蓄積されたNTT語彙体系など、複数の用語体系に存在する構造を元に、それぞれの構造を把握し、構造の共有と利用に必要な要素の洗い出しを進めた。類似用語体系間の関連を分析するため、NDC9版とNDC8版との構造の調査や、日英対訳辞書における用語体系の構造の調査、分析を行った。また、国立国会図書館で提供されている件名標目NDLSHの調査、検討もあわせて行った。2.サイトマップ構築・検出手法の開発既存のサイトマップの分析の一環として、現在Web上で提供されているサイトマップを高精度で検出する手法の開発を進めた。3.日本のウェブサイト空間に存在する構造の調査・分析WWW空間に蓄積された情報の全体像を把握するため、情報検索評価プロジェクトNTCIR-5 WEBナビゲーション指向検索タスク用に収集された1TB・1億ページにおよぶ文書群の構成を調査、分析した。既存のウェブサーチエンジンにおけるページ収集との比較検討のため、Web APIを利用した実態調査により、その全体像の調査、分析を行った。本年度は二年度目にあたる。平成18年度では、以下を中心に検討を進めた。1.既存の用語体系に存在する構造の調査・分析前年度から引き続き、既存の用語体系の構造調査を行った。特にWWW上の情報として、新たにWeb2.0とも呼ばれる新たな情報共有システムの出現で注目を集めるWikipediaにも着目し、この構造解析に取り組み、本研究課題における適用可能性を検討した。2.サイトマップ構築・検出手法の開発およびウェブ空間の解析前年度から引き続き、サイトマップ検出手法の開発を行った。手法検討の一部として、学術サイトに焦点を絞り、他のDBとあわせて提示する手法の検討とプロトタイプ開発を行った。これについては一部を口頭発表した。また、既存のWeb空間解析の手法の確認および検証作業も進めた。なお、NTCIR-5 WEBタスクにおける約1億ページ(約1.36TB)からなるデータ集合の解析を行い、NII Technical Reportとして発表した。最終年度にあたっては、サイトマップ開発手法の定式化およびプロトタイプシステムの構築、洗練化に焦点をあてる予定である。

しかしながら,本研究を通じて,Web空間の性質と利用者行動の両者の側面を統合するような基礎調査が完了した。今後,Webサイト運営に資するプロトタイプ化にとりくむ予定である。
学習障害児の読み困難とワーキングメモリとの関連性に関する研究

読みに特異的な困難さをもつ学習障害児(以下、読み障害児)においては、音韻処理能力の弱さ、ワーキングメモリ容量や短期記憶スパンの制限が報告されている。本研究では、ワーキングメモ容量、音韻処理能力、読みの困難さの相互の関連性を明らかにすることを目的とし、読み障害児5名(小6中2)と、その読み能力相当年齢にあたる小学校中学年の健常児95名を対象として、音韻処理技能を測定する課題、ワーキングメモリ容量を測定する課題(カウンティング・スパン、リスニング・スパン)、流暢性課題(色RAN課題)、短期記憶課題(単語スパン)、類推的な思考力を測定する課題(非言語マトリックス)、読解課題を実施した。健常児における課題間の相関分析を行ったところ、読解課題の得点は、特に音韻処理技能、リスニング・スパンテスト、単語スパン課題との関連性が示唆された。しかし偏相関分析およびパス解析の結果、短期記憶課題と読解との相関にはワーキングメモリの要因が介在していることが示され、直接読解を説明するのに重要な要因は音韻処理課題とワーキングメモリ(リスニング・スパン)であった。読み障害児においては、健常群に対し音韻削除課題での落ち込みが大きい一方、非書語マトリックス課題では健常群より1標準偏差高い成積であった。またワーキングメモリ課題では明確な差が示されなかった。以上より、読み困難児の音韻処理技能の不全は読解力を説明しうるより大きいことから読解力の不全を説明する主たる要因とはいえない一方、ワーキングメモリは音韻処理や短期記憶とはある程度独立に読解を支えており、読解の困難さと一定の関係が推定された。また、読解の関連においては、特に言語性ワーキングメモリの重要性が示唆された。近年、読み理解能力を支える認知的な要因として、ワーキングメモリが指摘されている。一方、以前より読み獲得の前提条件として音韻処理能力が指摘されており、読みに特異的な困難さをもつ学習障害児(以下、読み障害児)においては、音韻処理能力の弱さとワーキングメモリ容量の制限とが報告されている。しかしながら、ワーキングメモリ容量と音韻処理能力には関連性があるのか、また読みの困難さとこれらの能力の不全との相互の関連性も明らかにされてはいない。そこで本研究では、健常児を対象として、いくつかの読みに関連する技能・能力と読解力との関連性を明らかにした上で、読み障害児の特性を検討することを目的とした。実験は、読み障害児数名と、その読み能力相当年齢にあたる小学校中学年の健常児約100名を対象として実施した。実施項目は、音韻処理技能を測定する課題(音韻削除、音韻置換え、音韻入替え)、ワーキングメモリ容量を測定する課題(カウンティング・スパンごリスニング・スパン)、流暢性課題(色RAN課題)、短期記憶課題(単語スパン)、類推的な思考力を測定する課題(非言語マトリックス)、読解、の各課題であった。健常児における実験課題間の相関分析を行ったところ、読解課題の得点は、非言語マトリックス課題を除くほとんどの課題得点と弱いあるいは中程度の有意な相関を示し、特に音韻処理技能、リスニング・スパンテスト、単語スパン課題との関連性が示唆された。現在、各項目間の関連性について、因子分析およびパス解析の手法を用いたより詳細な検討を進めている。読み障害児の結果については、意味的な手がかりを多く用いることのできる課題ほど相対的に成績が高い傾向が示され、今後より詳細な検討を進める予定である。
薬剤標的分子同定のための分裂酵母ケミカルゲノミクス

分裂酵母は細胞周期研究のモデル生物として有名であるが、ゲノム配列が決定されると、わずか4,900の遺伝子しか持たない、これまでに知られる最もゲノムサイズの小さな真核生物であることが判明した。にもかかわらず、イントロンや発現調節などは出芽酵母より高等真核生物に近く、驚くべきことに100種類以上ものヒト疾病医関連遺伝子が保存されており、ケミカルゲノミクスを行うための優れた生物である。我々のグループは、世界に先駆けてこの分裂酵母全遺伝子ORFのGateway法によるクローン化に成功した。そこで取得した4,900のORFを誘導可能なプロモーターによって分裂酵母内で発現させ、これを利用して薬剤標的分子同定のための基盤技術を確立することを目的とした。取得したORFの全てについて誘導発現が可能なnmt1プロモーターの制御下におき、C-末端にHis6-Flagという短いタグを連結した発現ベクターを作製し、分裂酵母のleu1-32遺伝子座にインテグレーションさせた形質転換株を作製した。全遺伝子の98%にあたる約4800遺伝子について形質転換株が取得された。これら全ての形質転換株について1つずつHisタグ抗体によるウェスタンブロット解析を行った結果、4300以上のクローンで発現が確認された。得られた発現クローンを用いて、標的分子がわかっている既存薬(フルコナゾール)に対する感受性が、標的分子あるいはそのパスウェイの過剰発現によって変化するかどうかを確認した。その結果、フルコナゾールの標的であるエルゴステロール合成に関与するシトクロムP-450の過剰発現株はフルコナゾール耐性となることが確認された。したがって本研究により、分裂酵母ポストゲノムを用いたケミカルゲノミクスが可能であることが示された。
学生の多様化と大学中退の関連―多様化のとらえ方を再考する

本研究では大学教育の量的拡大に伴って生じた学生の多様化が、どのように大学中退と結びついているのかを検討する。学生層を定義し多様性を知るための指標として、学生の出身階層と出身地域に着目し、大学間の学生層の隔たりと大学内の学生層の分散の両方を同時に考慮すること、および学生層同士が接する点に生じると考えられる摩擦に焦点を当てることの2側面からアプローチする。設置主体、キャンパス所在地、中退率等の基準を考慮して選出した大学を対象に、大学側・学生のそれぞれに質問紙調査・聞き取り調査を行う。
言語起源の根本問題に対する創発的言語観に基づく構成論的アプローチ

人間のアイデンティティに関わる言語起源の根本的な問題に対して創発的言語観に基づいて構成論的アプローチを行った.その結果,極めて限定された条件下でのみコミュニケーションが創発しうること,言語の進化の過程では学習が大きな役割を果たしてその度合いを調整しながら言語のレベルを進化させていくこと,さらに,個体集団が複数のグループに分かれている構造が利他的な話し手を適応的にすることにより言語進化を促進することを明らかにした.人間のアイデンティティに関わる言語起源の根本的な問題に対して創発的言語観に基づいて構成論的アプローチを行った.その結果,極めて限定された条件下でのみコミュニケーションが創発しうること,言語の進化の過程では学習が大きな役割を果たしてその度合いを調整しながら言語のレベルを進化させていくこと,さらに,個体集団が複数のグループに分かれている構造が利他的な話し手を適応的にすることにより言語進化を促進することを明らかにした.1.シグナリングに基づく交渉とゲーム戦略決定という2段階から構成される枠組みを用いたエージェントベースモデルを設計し,ゲームの利得に基づいた進化シミュレーションを行った.その結果,譲る合図を示すタイミングで調停する「収束型」と両者のシグナルの共振で調停する「振動型」という2つのコミュニケーションの型が創発した.さらに,それらのコミュニケーションを明らかにするために情報量などの指標を用いて分析した.2.個体間相互作用に起因する動的環境としてコミュニケーション能力とその学習可能性(表現型可塑性)の進化を取り上げ,個体ベースモデルによる進化実験に基づいて,ヒトの言語能力に代表されるような複雑かつ適応的なコミュニケーション能力の進化可能性に学習が果たす役割について検討した.個体が学習しない比較実験ではコミュニケーションレベルは増加しないが,学習する場合ではボールドウィン効果が繰り返し生じ,集団が段階的に高いレベルを獲得していくことが示された.3.心の理論,感情,言語などを「作って理解する科学」がいかなるものか,その方法論的な根拠,科学としての根拠を検討した.特に,従来の枚挙的帰納法や仮説演繹法とは大きく異なり,創発現象を重視しながら,要素間の関係や動的特性を計算論的,あるいは数学的に記述し,計算機の中で時間発展させ,興味深い創発現象を起こし得たときに,その挙動を従来の仮説や法則の中に位置付けながら解釈することによって,従来の検証のループに代替するプロセスを構成し,科学としての根拠を持ちうることを示した.第一に,コミュニケーション創発の基本モデルを拡張し,網羅的にシグナルの進化する領域の探索を行った.その結果,個体間が複雑にカップリングしたコミュニケーション(たとえば振動型)は容易には創発せず,譲るタイミンをある時点で知らせる収束型が,きわめて限定されたゲーム領域で創発することが確認された.第二に,環境応答移住に基づくマルチレベル選択モデルに基づくエージェントベースモデルにより,語彙の進化における話し手の利他性の進化を検討した.語彙行列を持つエージェント間で言語ゲームを各グループ内で総当たり式に行う.次に,設定した移住関数(利得に対する移住確率で定義)を用いて,移住個体を選び,グループ間で移住させる.その後,利得に比例した割合で子孫個体を複製する.この際,一定確率で突然変異を起こす.これを繰り返す進化実験を行った結果,マルチレベル選択が話し手の利他性を進化させることが確認できた.また,ビッカートンの仮説を支持する結果も得られた.第三に,ロボット間で優良遺伝子の交換というインタラクションを行う実進化型ロボットシステムに,先行評価を行う共進化系を導入するロボットシステムの構築を行った.その際,環境評価系として,単純な関数を採用した場合とニューラルネットワークを使用した場合を比較した.実験の結果,基本的にはこの問題設定では,単純な関数を使用した場合にスムーズな進化が実現することがわかった.第一に,コミュニケーションに関する表現型可塑性の進化モデルを次のように拡張した.可能な言語が存在する空間を極座標で表し,先天的にもつ言語の位置する点として各個体を表すことにより可視化する.各個体は他個体とコミュニケーションを可能とする可塑性の大きさも遺伝的に有する.このモデルで,会話可能な個体数がメリット,可塑性の大きさがコストと働く適応度を設定して進化させた.その結果,ボールドウィン効果が言語進化を加速することが示された.第二に,話し手の利他性に関して,前年度に引き続き,マルチレベル選択モデルに基づくエージェントベースモデルにより,語彙の進化における話し手の利他性の進化を検討した.語彙行列を持つエージェント間で言語ゲームを行うが,その際,集団の構造や集団間の環境条件の差がいかなる影響をもたらすか詳細に検討を行った.その結果,集団の構造が話し手の利他性を進化させうること,さらに単一集団においても,似た遺伝的情報をもつ個体が言葉を理解しやすいという,血縁選択に類推するメカニズムが非明示的に働き,利他性促進の圧を生むことも示された.第三に,フリーライダー個体を抑えるメカニズムの一般的な考察として,物の分配における平等性の創発を調べるためのモデル(D-Iモデル)を考案し,均衡解の解析,および進化実験を行った.ナッシュ考案のDemmandゲームに対し,要求の量だけでなく,要求の強さも戦略としてもたせるものである.その結果,対称的な規範をもつ進化シナリオをデモンストレーションすることができた.以上,3つの方面からの知見を,従来知見に位置付けて考察するとともに,ロボットでの応用可能性に関して検討した.