hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
痛覚伝達に関わる脊髄後角局所回路における高解像度トレーシング

今回我々は痛みの情報処理に重要な役割を担っている脊髄後角細胞の神経回路ついて研究を行った。興奮性介在ニューロンvertical cellと抑制性介在ニューロンislet cellについて、これまであまり研究されていなかった、触感覚を伝える一次感覚神経入力があることを見出した。これらの結果により、様々な種類の興奮性及び抑制性介在ニューロンが局所回路を形成して痛みに関わる情報伝達を調節していることが示唆され、その異常がアロディニアのような病態へとつながる可能性があることが示唆された。脊髄後角は感覚入力の入り口であり、病態を考えた時、この部位での痛みの情報処理メカニズムを明らかにすることは非常に大切である。しかし、現時点においてこの部位での細胞レベルの結合様式はほとんど分かっていない。本研究の目的は、痛みの神経回路、特に脊髄後角浅層部の細胞と一次感覚神経が形成している神経回路を明らかにすることである。この目的のために、本研究ではin vivo単一細胞遺伝子導入法と経シナプストレーサーを用いた方法に挑戦し、細胞同士の結合を明らかにすることができる新規な方法を確立することを目指している。この方法を確立するための第一ステップとして、まず単一細胞エレクトロポレーション用専用機器を昨年度9月に購入した。現在この機器を使用し実験を行っている。最初の段階では遺伝子導入は行わず培養細胞を用いて蛍光色素の単一細胞エレクトロポレーションを行った。新規購入機器の構造は使い慣れた電気生理実験用の機器でと非常に類似しているが、表示パラメーターが異なり、この機器の使用を習熟するには多少の時間を要すると思われた。そのためこの機器を用いた実験と並行してこれまで行ってきたパッチクランプによる細胞標識と、一次感覚神経のマーカーを用いた実験も並行して行うこととした。特にアロディニアと関係が深いとされるAベータ線維のマーカーとコンタクトしている細胞について検討している。これらのコンタクトは電顕により実際にシナプスかどうかを確認している。脊髄後角は感覚入力の入り口であり、病態を考えた時、この部位での情報処理メカニズムを明らかにすることは非常に重要である。教科書のように一次求心性感覚神経からの入力を受け脳へ投射しているような脊髄後角細胞は1%にも満たないほどである。ほとんどの細胞は脊髄後角で局所回路を形成しており、脳へ送られる脊髄アウトプット情報を修飾しているのである。脊髄後角の機能は、感覚情報を脳へ中継することが注目され、ほとんどの細胞が関係している脊髄後角における感覚情報の修飾についての研究は、これまで比較的後回しにされてきたような状態にある。本研究の目的は、脊髄後角で局所回路を形成しているインターニューロンの結合様式を明らかにすることである。そのために、もっとも効率的であると考えられる、単一インターニューロンからの経シナプストレーシングを可能とする方法を開発しようとしている。具体的には、経シナプストレーサーをコードするプラスミドを単一細胞エレクトロポレーション方でインターニューロンに導入する。この方法は条件設定を継続して行っている。また、神経回路の解明を目的として、効率は落ちるものの、従来のパッチクランプ法と免疫細胞化学染色法を組み合わせた方法での研究も並行して行った。インターニューロンと一次求心性感覚神経の脊髄内中枢側終末とのコンタクトについて、その結合を明らかにした。興奮性インターニューロンの一種であるVertical Cellは、触感覚を伝えるAベータ線維とコンタクトを持っていることを明らかにした。また、抑制性インターニューロン一種であるislet cellのうち、パルブアルブミンを持っている細胞はAベータ線維の終末に対してシナプス前抑制をするようなシナプスを形成していることを明らかにした。これらの結合様式はアロディニアの発症を説明する鍵となる可能性があり、非常に重要である。脊髄後角は感覚入力の入り口であり、病態を考えた時、痛みの情報処理のメカニズムを明らかにすることは非常に大切である。この方法を確立するための第一ステップとして、まず単一細胞エレクトロポレーションを確立する必要がある。これには専用機が生産されており、受注生産している。このため納期が9月となった。新規購入機器の構造は使い慣れた電気生理実験用の機器でと非常に類似しているが、表示パラメーターが異なり、この機器の使用を習熟するには多少の時間を要すると思われる。

また、当初簡便と思われた培養細胞を用いてエレクトロポレーションを行うことは、電極の角度と培養細胞の形状が平坦であることがアプローチを難しくしていることが判明し、今後は培養細胞の種類を変更するか、スライスを用いた方法に変更して行う。単一細胞エレクトロポレーションの実験と同時に、今後使用する予定のプラスミドの発現実験を行い蛍光タンパクが融合している経シナプストレーサータンパクが発現しているかどうかを確認する実験を行った。この実験はHEK293細胞使用しの通常の培養系で行った。その結果2種類のプラスミドで予想された蛍光タンパクの発現が確認された。今後脊髄にこれらのプラスミドを単一細胞エレクトロポレーションする予定である。昨年度は、実験系のセットアップを完了することができた。単一細胞エレクトロポレーション用専用機器は、実際に稼動を開始しているが、操作の習熟に予想以上に時間を要している。そのためこの方法の開発と並行して、パッチクランプ法でラベルした細胞と一次感覚神経週末のコンタクトの検索を行った。この結果複数の細胞タイプで、これらのコンタクトが検出された。今回用いたマーカーは低閾値機械受容器からの情報を伝えているAベータ線維のマーカーであり、アロディニア発症のメカニズムとの関連が示唆され非常に興味深い。一つは興奮性介在ニューロンで、3ー4層でこれらの線維入力を受けていることが確認された。この細胞は1層の投射細胞に軸索を送っていることから、低閾値機械受容器からの情報を伝えているAベータ線維から1層の投射細胞への入力を仲介していると考えられる。すなわち、触刺激が痛み刺激に変換される可能性を示唆している。興味深いことにこの興奮性介在ニューロンは、活動電位を起こしにくい膜特性を示していた。この膜の興奮性を調節している脱分極により開くカリウムチャネルがアロディニア発症のメカニズムに関わっているのかもしれない。もう一つのタイプは抑制性細胞で、Aベータ線維の終末において軸索-軸索シナプスを形成し、これらの線維入力をプレシナプス抑制している可能性が示唆された。インビボやインビトロで薬理学的な脱抑制を起こすと、アロディニア様の行動が観察されたり、投射細胞へのAベータ線維からの多シナプス性入力が増加したりすることが報告されているので、この細胞はこれらの病態に関係しているのかもしれない。まず非常に重要な段階である実験系のセットアップを完了することができた。受注生産のため納期が9月となり、多少の遅延は発生してしまったが、セットアップを完了し、実際に稼動を開始している。初期の目標として設定しているのは培養細胞を用いて、顕微鏡かで細胞を確認しながら蛍光色素のエレクトロポレーションを行うことである。現在この系で実験を行っており、まだ、成功率は低いものの蛍光色素の注入は可能である。今後、詳細なパラメーターをさらに調整して成功率を上げていく必要がある。
上司部下マッチパネルによる上司効果の測定、及び上司配属のラーニングモデル構造推定

労働経済学における実証研究は、上司が部下生産性に与える効果の推定に正面から取り組んでこなかった。さらに、アサインメントモデルは、上司の配属における能力のラーニングの重要性を示唆するが、上司配属におけるラーニングモデルを構造推定した論文はまだない。この現状を打開するため、本研究は、日本有数の車販売会社の上司部下マッチパネルデータを使い以下の問に答える;(1)上司生産性はどの程度か、(2)上司の絶対的生産性はどの程度か、(3)上司効果はトレーニングから来るかそれともモチベーションから来るか、(4)上司の配属はどのように決定されているか、そして配属における店長能力のラーニングの重要性はどのくらいか。
突然死例における急性冠動脈症候群の法医病理学的研究

法医学領域における突然死のうち、肉眼的に陳旧性心筋梗塞を伴う症例を法医病理学的に解析した。対象は、平成10年1月1日平成13年12月31日(4年間)の虚血性心疾患自験例75例のうち、陳旧性心筋梗塞を伴う33例である。(1)陳旧性心筋梗塞33例中、新たな急性冠動脈症候群が突然死の原因と考えられた症例は18例(55%)であった。これらの症例では冠動脈の通常の検索により、新鮮な粥腫波綻(粥腫内出血を含む)・新鮮血栓による閉塞・急性心筋梗塞のいずれかを合併していた。(2)粥腫破綻等は、いずれも陳旧性心筋梗塞の原因となった冠動脈器質化血栓と独立して生じていた(同一冠動脈領域に5例(28%)、異なる冠動脈領域に13例(72%))。(3)通常の冠動脈検索によりあらたな粥腫破綻などが検出できなかった7例(平成12年13年の症例)については、さらに連続切片を作成して検索したが、いずれの症例でも粥腫破綻などの病変が認められなかった。(4)あらたな急性冠動脈症候群を伴わない症例(15例;45%)の直接死因は、死亡経過や病理所見を総合的に検討した結果、致死性不整脈と考えざるを得ない症例8例(全陳旧性心筋梗塞例中24%)、ポンプ失調などの心不全5例(同15%)、その他(溺死、低体温)2例(6%)であった。陳旧性心筋梗塞を伴う突然死の死因については、従来、瘢痕組織をsubstrateとする不整脈死がほとんどであると考えられてきたが、今回の病理学的研究により、陳旧性病変とはまったく独立した、新たな冠動脈粥腫破綻や血栓形成が死因の半数を占めていることが証明された。このような知見は、いままでに報告が見られず、突然死の死因診断上のみならず、臨床医学的にも重要な意義を有するものと考えられる。法医学領域における突然死剖検例について,とくに肉眼的に明らかな陳旧性心筋梗塞を伴う症例を対象として,新たな急性冠動脈症候群がどのくらい突然死に関与しているかについて,症例を集積し,法医病理学的に検討した.平成10年1月1日から12年12月31日までの3年間に検索した虚血性心疾患は52例,このうち,陳旧性心筋梗塞を伴う症例は23例あった.陳旧性心筋梗塞の部位は,前壁中隔:11例(貫壁性;2,心内膜側2/3;7,心内膜下;2),下壁:4例(貫壁性;1,心内膜側2/3;2,心内膜下;1),側壁:4例(心内膜側2/3;3,心内膜下;1),中隔上部:1例(心内膜下),多部位にみられる症例:3例(前壁中隔と下壁;2,前壁中隔と側壁;1).陳旧性心筋梗塞23例中,通常の検索で新鮮な粥腫崩壊(粥腫内出血)・新鮮血栓による閉塞・急性心筋梗塞のいずれかを合併し,新たな急性冠動脈症候群が突然死の原因と考えられた症例は,8例[約35%](3例は同じ冠動脈の領域,5例は異なる冠動脈の領域)であった.残りの新たな急性冠動脈症候群を伴わない陳旧性心筋梗塞(15例)について,他臓器の所見,死亡経過などを考慮して直接死因を考察してみたところ,致死性不整脈と考えざるをえない症例が8例,心不全(ポンプ失調)と考えられる症例が5例,その他(溺死,低体温)が2例という結果であった.さらに,次年度にむけて,冠動脈連続切片の作成準備を行い,また陳旧性心筋梗塞の形態学的パターンと死因との関連などについて検討する予定.法医学領域における突然死のうち、肉眼的に陳旧性心筋梗塞を伴う症例を法医病理学的に解析した。

(4)あらたな急性冠動脈症候群を伴わない症例(15例;45%)の直接死因は、死亡経過や病理所見を総合的に検討した結果、致死性不整脈と考えざるを得ない症例8例(全陳旧性心筋梗塞例中24%)、ポンプ失調などの心不全5例(同15%)、その他(溺死、低体温)2例(6%)であった。陳旧性心筋梗塞を伴う突然死の死因については、従来、瘢痕組織をsubstrateとする不整脈死がほとんどであると考えられてきたが、今回の病理学的研究により、陳旧性病変とはまったく独立した、新たな冠動脈粥腫破綻や血栓形成が死因の半数を占めていることが証明された。このような知見は、いままでに報告が見られず、突然死の死因診断上のみならず、臨床医学的にも重要な意義を有するものと考えられる。
1型糖尿病をもつ子どもの学校生活を支える家庭・学校間連携の促進

本研究の目的は、インスリンポンプ療法中の1型糖尿病をもつ子どもの学校生活を支える家庭・学校間連携について検討することである。インスリンポンプ療法中の小学生、ならびに母親を対象としたグループインタビューをそれぞれ実施した。その結果、ポンプトラブルや低血糖時の対処法だけではなく、発達段階を踏まえた子どもへの関わり方を学校側と話し合うこと、子どもの成長発達に伴い、学校側はサポート内容を変化させること、家族が学校行事等の情報を事前に得て調整できるように学校側と連携をとる重要性が示唆された。本研究は、1型糖尿病をもつ学童期の子どもの学校生活を支える家庭・学校間連携を促進することを目的とした研究である。研究の初年度である平成27年度は、1型糖尿病をもつ子ども、ならびに慢性疾患をもつ子どもに対する養護教諭・学級担任のかかわりに関する文献や、1型糖尿病をもつ子どもや家族が感じている学校生活上の困難等に関する文献検討を行った。そして、インスリンポンプを使用している1型糖尿病をもつ学童の学校生活状況と学校側の対応を明らかにすることを目的として、家族会が主催する小児糖尿病キャンプにおいて、インスリンポンプを使用している学童期の子どもをもつ親を対象とし、グループインタビューを実施した。インタビュー内容は、インスリンポンプに関連して子どもが学校で実施していること、学校側の対応等である。6名の母親から協力が得られ、811歳(男子3名、女子3名)の1型糖尿病をもつ子どもの学校生活状況や、学校側の対応等が明らかとなり、学童期の子どもの特徴を踏まえたうえで、子どもの成長やインスリンポンプ操作の慣れに伴い、学校側のサポート内容を変化させていく重要性が示唆された。また、家族が事前に授業内容や行事等の情報を得て、子どもの学校生活を調整できるように学校側と連携できることの大切さが示唆された。本研究の結果は、第21回日本糖尿病教育・看護学会学術集会(2016年9月に山梨県で開催)で発表するため、演題をエントリーした(採用結果は未)。平成27年度に計画していたとおり、家族会主催の小児糖尿病キャンプにおいて、インスリンポンプを使用している学童期の子どもの母親6名を対象として、グループインタビューを実施することができた。また、2016年9月に開催される第21回日本糖尿病教育・看護学会学術集会にて発表できるように、現在、演題をエントリーしている(採用の可否は6月下旬に通知あり)。前年度(平成27年度)は、「母親がとらえているインスリンポンプを使用している子どもの学校生活と学校側の対応」というテーマで研究を実施した。しかし、この結果は、母親が把握している状況や認識であって、実際にインスリンポンプを使用している1型糖尿病をもつ子どもが体験している学校生活状況ではない。そこで、今年度はインスリンポンプを使用している子どもの学校生活状況を明らかにすることを目的として研究を実施した。家族会主催の糖尿病キャンプにて、1年以上インスリンポンプを使用している小学1年生6年生の6名を対象とし、グループインタビューを実施した。インタビュー内容は、インスリンポンプに関連して困ったこと、学校関係者からのサポート状況についてである。その結果、インスリンポンプに関して困ったことは、<特別な関心を引く><クラスメートの言動に困惑><補食に対する羨望>であった。担任等からのサポートに関しては、<特別扱いされたくない><過剰な心配は不要><病気の子どもと見られる困惑>であった。インスリンポンプを使用しながら、他の子どもたちと同じように学校生活を過ごすには、クラスメートの理解や協力が必要であり、適切な説明が重要であることが再確認された。また、低血糖時にはサポートしてほしいものの、担任が過剰に心配したり、特別扱いすることは、子どもが望む担任のかかわりではないことが明らかとなった。学校関係者との連携において、ポンプトラブルや低血糖時の対処法だけでなく、子どもへのかかわり方についても話し合う必要性が示唆された。本研究結果は、2017年9月開催の第22回日本糖尿病教育・看護学会学術集会にて発表予定である。今年度(平成28年度)は、1型糖尿病をもつ子どもが在籍する学校の関係者(養護教諭や担任)を対象とした講習会を開催し、子どもの学校生活を支える支援についてディスカッションを行って、家庭・学校間の連携や調整の望ましいあり方について明らかにすることを計画していた。しかし、前年度にインスリンポンプを使用している学童期の子どもの母親を対象としたグループインタビューを実施し、「母親がとらえているインスリンポンプを使用している子どもの学校生活と学校側の対応」については明らかにしたものの、実際にインスリンポンプを使用している子ども自身の学校生活における体験は定かではなかった。そこで、計画を変更し、今年度は1年以上インスリンポンプを使用している1年生6年生の6名を対象としてグループインタビューを実施し、家庭・学校間の連携について検討することにした。インスリンポンプ療法を実施している1型糖尿病をもつ小学生の学校生活状況を明らかにすることを目的とし、家族会主催の糖尿病キャンプにて、1年以上インスリンポンプを使用している小学校1年生6年生の6名の児童を対象としてグループインタビューを実施した。その結果、ポンプに関連して困ったことは、<特別な関心を引く><クラスメートの言動に困惑><補食に対する羨望>等であり、授業中にポンプのアラーム音が鳴って注目されたり、ポンプ装着を「爆弾装置つけてる」と言われたり、補食に対して「お菓子いいな」「ちょうだい」「俺も病気になりたい」と言われることがあった。

担任からのサポートに関しては、<特別扱いされたくない><過剰な心配は不要><病気の子どもと見られる困惑>等であり、低血糖時は適切に対処してほしいが、普段は特別扱いではなく、普通に接してくれることを望んでいた。「無駄な心配はいらない」「『大丈夫?』の数を減らしてほしい」と思っており、病気に関連したことで担任に呼び出されることに抵抗感を抱いていた。また、「糖尿病の〇さん」と覚えられることに困惑していた。以上より、インスリンポンプを使用しながら他の子どもたちと同じように学校生活を過ごすには、クラスメートの理解や協力が必要であり、そのための説明方法が重要になることが再確認された。また、低血糖時はサポートしてほしいものの、担任が過剰に心配したり、特別扱いすることは、子どもが望む担任のかかわりではないことが明らかとなった。学校関係者との連携において、ポンプトラブルや低血糖時の対処法だけでなく、子どもへのかかわり方についても話し合う必要性が示唆された。本研究結果を、第22回日本糖尿病教育・看護学会学術集会にて発表した(2017年9月16日)。本研究の目的は、インスリンポンプ療法中の1型糖尿病をもつ子どもの学校生活を支える家庭・学校間連携について検討することである。インスリンポンプ療法中の小学生、ならびに母親を対象としたグループインタビューをそれぞれ実施した。その結果、ポンプトラブルや低血糖時の対処法だけではなく、発達段階を踏まえた子どもへの関わり方を学校側と話し合うこと、子どもの成長発達に伴い、学校側はサポート内容を変化させること、家族が学校行事等の情報を事前に得て調整できるように学校側と連携をとる重要性が示唆された。平成28年度は、1型糖尿病をもつ子どもが在籍する学校関係者(養護教諭・担任)を対象とし、家族会が主催する小児糖尿病キャンプにおいて講習会を開催する予定である。講習会では、学校関係者が1型糖尿病をもつ子どもを理解する内容のレクチャー、子どもの療養行動(血糖測定やインスリン注射、カーボカウント等)の見学、学校関係者と1型糖尿病をもつ子どもの家族とのグループディスカッションを予定している。研究成果を2017年9月開催の第22回日本糖尿病教育・看護学会学術集会にて発表する。また、学術雑誌に論文投稿を予定している。平成27年度および28年度の研究成果から、家族と学校関係者の連携・調整がスムーズになるような冊子を考案し、小児糖尿病専門医師、小児糖尿病看護経験がある看護師、糖尿病療養指導士等からの意見を踏まえ、家族と学校関係者との連携に焦点を当てた冊子作成を目指す。小児看護学平成28年度は、国際学会に参加する予定はなかったため、予算計上していなかった。しかし、インスリンポンプ療法における最新の情報を得るためには、国際学会での情報収集が必要であり、平成28年度の外国旅費を捻出するために使用額を抑えた。研究データの分析を実施するため、パソコン購入を予定していた。しかし、8月にデータ収集を実施したものの、データ分析が次年度にずれこんでしまったため、パソコン購入費用と分析費用に未使用額が生じた。
情報理論的安全性とデータベースの効率化を考慮した生体識別システムの開発

本研究では,生体識別システムを数理モデル化し,情報理論的な手法を用いてシステムの最適性能を追求する.個体を識別する過程や個体の生体情報をデータベースに登録する過程では,スキャン環境や回路内の電力などのノイズが発生するため,システムが安全に取り扱える生体情報数には限界がある.そこで,データベースに登録される生体データ(テンプレート)を制約することでメモリを効率良く使用し,個体の固有特徴情報が漏洩する情報量を限りなく小さくする仕組みを考慮して,各個体を正しく検出できる生体情報数の理論限界を明らかにする.本研究では,生体識別システムを数理モデル化し,情報理論的な手法を用いてシステムの最適性能を追求する.個体を識別する過程や個体の生体情報をデータベースに登録する過程では,スキャン環境や回路内の電力などのノイズが発生するため,システムが安全に取り扱える生体情報数には限界がある.そこで,データベースに登録される生体データ(テンプレート)を制約することでメモリを効率良く使用し,個体の固有特徴情報が漏洩する情報量を限りなく小さくする仕組みを考慮して,各個体を正しく検出できる生体情報数の理論限界を明らかにする.
特別支援学校教員が自主研修の効果測定において使用する経験年次別の評価シートの開発

○研究目的本研究では,休日に開催された研修会に自主的に参加した若手教員を対象に,研修で学んだことを実際に現場でどのように活用しているかについて明らかにし,学んだ知識の学校現場における実際の活用例の分析を通して比較検討を行い,経験年数に応じた今後の研修内容や研修方法についてより有効な方策を検討する。○研究方法過去6回の研修会において実施したアンケート(のべ253名が回答)で「これまでの研修会で学んだことを現場に戻ってから実際の指導で活用したことがありますか?」と尋ね,「はい」と答えた方108名を対象に「具体的にどのように活用しましたか?」という項目を設け,自由記述によって回答を得た。今回の研究の対象者は,全体の中で回答が最も多かった知的障害特別支援学校の小学部に所属する20代の若手教員であり,特別支援の教員経験が3年に満たない教員の群と,特別支援の教員経験が5年以上の教員の群に分けられた。次にアンケートに自由記述された活用例についてテキストマイニングソフトを使用し,キーワードのアソシエーション分析を行った。解析対象のキーワードを整理するため,原文を確認しながら,同種の語をひとつの語に置き換えする作業を行った。また,得られたキーワードのうち出現頻度が4以上のものを対象として分析を行った。○研究成果分析の結果,教員経験が3年未満では,「自立活動」や「教材教具」,「発達」や「他校の授業実践」の研修を受講後,現場に戻り,自分の指導に取り入れていることが示された。これらは,特別支援教育の教員経験が少ない教員にとって,毎日の指導の中で使用する機会の多い内容である。自分が担当する児童の実態を把握し,どのように指導すればよいのかということの情報を得た後,それを現場に戻ってすぐに活用していることが予想される。また,教員経験が5年以上になると,さらに特化された専門性の向上をめざすことが,「ICT」や「感覚統合」の研修の受講から伺える。また,同時に「キャリア教育」のようにその時代が要請している教育の方向性も授業の中で活用していることが伺われる。20代の中でも教員経験の積み重ねによって,「それまでの研修を継続しながら,さらに新しい研修を受講していく」中で,研修の活用が実施されている可能性が示された。今後,さらに詳細にデータを取り,積み重ね方と活用の関係を明らかにしていく必要がある。
免疫寛容破綻による自己免疫性難聴トランスジェニックマウスモデルの樹立とその解析

内耳性難聴の原因のひとつに古くから自己免疫の関与が考えられており、自己抗体や標的タンパクの同定を中心に国内外で多くの基礎・臨床的検討がされてきた。当研究では自己免疫発症の実体である免疫寛容の破綻に焦点を当て、発生工学を駆使して新規自己免疫性難聴トランスジェニックマウスモデルを樹立し解析した。その結果、キラーT細胞による内耳有毛細胞に対する急性の自己免疫性難聴によって、発症12時間で高音急墜型の感音難聴が生じることが示された。他方骨髄より常に内耳有毛細胞を攻撃する自己免疫性キラーT細胞が産生される慢性の自己免疫性難聴モデルでは、生後すぐ(3週齢)には難聴は測定限界外だが、高音部より徐々に難聴が進行することが示された。以上より自己免疫発動によって感音難聴が生じることが因果関係をもってprospectiveに免疫学的手法で直接証明された。今後は病態生理の詳細な解析を通して新規治療標的や治療薬候補を探索・検討し、臨床応用へつなげる予定である。当研究では免疫寛容の破綻をin vivoで再現する実験系として他臓器で実績のある血球凝集素(HA)強制発現系を内耳に応用し、自己免疫性難聴遺伝子改変動物の作成を進めてきた。本年度は内耳有毛細胞に外来抗原HAを発現するMath-HAマウスとキラーT細胞が同抗原を認識するTCR-CL4マウス用いて予備実験を行った。1)キラーT細胞による有毛細胞への突然の免疫寛容破綻(自己免疫)により12時間以内に完成する高音漸減型の難聴が誘導された:TCR-CL4由来のリンパ球の静注により、Math-HAの体内ではそれまで「自己」だったHA陽性の有毛細胞を突然「非自己」と認識するキラーT細胞が出現することになる。当検討ではリンパ球移入から12時間という短時間で難聴が完成し、急性の自己免疫の発動により突発性難聴に酷似する経過をたどる内耳性難聴が生じることが示された。2)キラーT細胞において有毛細胞への免疫寛容破綻が慢性的に持続する系では、緩徐進行性で高音急墜型の内耳性難聴が誘導された:直接交配で得たMath-HA;TCR-CL4二重マウスでは、体内のキラーT細胞の40%がつねにHA発現細胞=内耳有毛細胞を常に非自己として攻撃する状態になる。このマウスでは生後すぐには難聴を認めず、月齢を経てはじめて難聴を呈した。難聴は高音に優位で基底回転の外有毛細胞が特に減少しており、日常臨床における両側性特発性難聴と酷似する病態・経過を呈していた。これらは自己免疫の発動が難聴の原因となることをprospectiveに証明する初の結果であり、予備実験ながらも急性・慢性双方の内耳性難聴モデルが得られたことは意義深い。突発性難聴や特発性難聴の原因解明が期待されると同時に、分子生物学・発生工学を駆使した現代的手法による自己免疫性難聴へのアプローチとして大きなインパクトが見込まれる。当研究では自己免疫による内耳性難聴について自己免疫の本体である免疫寛容の破綻に研究の焦点を当て発生工学を駆使してマウスモデルで解析してきた。これにより自己免疫発動と感音難聴の因果関係をprospectiveに免疫学的手法で直接証明し、ひいては病態生理の詳細な解析を通して新規治療標的や治療薬候補の探索を目指す。以下にこれまでの結果を記す。1各種トランスジェニックマウス(Tg)の準備:(1)国際共同研究で樹立した内耳有毛細胞にHA抗原を発現するMath-HA Tg、(2)HA抗原を特異的に認識するTCRをCD4陽性T細胞に発現する6.5TCR Tg、(3)同TCRをCD8陽性T細胞に発現するCL4TCR Tgを導入し、現行コロニーでの遺伝子発現パターンを再確認してから、各々2系統ずつを選択して慶大医学部内の実験動物センター(SPF環境)にて実験に必要な数を確保した。2齧歯類用OAE(耳音響反射)測定機器の整備:ハーバード大Liberman博士の指導の下、同研究室で実績のあるEPL Acoustic System Assemblyの測定プローブを慶大内で作成し、さらに電気回路の作成を行なった。これによりハードウェア面でOAE測定機器が揃った。3直接交配による慢性自己免疫性内耳傷害モデル:上記1中(1)-

(2),(1)-(3)の2重Tgを作成して慢性の自己免疫による難聴を検討してきた。その結果、経時的なABR測定により、CD8陽性T細胞、CD4陽性T細胞のどちらによる内耳有毛細胞への自己免疫も、両側進行性の高音漸減型の難聴を誘導することが明らかになった。現時点までの予備実験レベルでの解析では、難聴の進行はほぼ同程度の週齢から始まるものの、後者のほうが難聴の程度は悪い傾向にある。今後病態生理の解析を通して難聴の機序をさらに明らかにし、治療標的となり得る分子を探索する。23年度が最終年度であるため、記入しない。
海馬が合成する脳ステロイドによる記憶神経シナプスの早いモジュレーション機構

海馬スライスの神経シナプスを超解像共焦点顕微鏡で3次元像を解析することで、性ホルモンによる神経スパインの急性的non-genomicな増減の解析を行った。海馬スライスのCA1領域(空間記憶にかかわる)のグルタミン酸神経において、男性ホルモンであるテストステロン(T)ジヒドロテストステロン(DHT)と強い女性ホルモンE2の2時間短期作用を詳しく調べた。(1)過去に発見した「T, DHTやE2が、神経スパイン内にある男性ホルモン受容体ARや女性ホルモン受容体ERに結合→(シナプス可塑性を制御する)蛋白キナーゼであるLIMK, MAPK, PKA, PKCのリン酸化→アクチン制御蛋白(cofilinやcortactin)のリン酸化→アクチン重合→スパインが増加する」機構において、PI3Kの関与を調べた。その結果は、E2作用では、PI3Kが関与して全スパイン密度を増加させ、特に頭部の小さいスパインを増加させた。それと異なり、T, DHT作用では、全スパイン密度は増やさないが、頭部直径の分布を変化させるという、E2との明らかな差があることを見出した。(2)E2作用は2時間も待たずに40分で起こることを見出した。これは、E2のスライスへの浸透時間20分を考慮すると、早い作用として限度であると思われる。(3)性ホルモンとは生理的な作用が全く異なるストレスホルモンであるコルチコステロン(CORT)も調べていて、やはり早い神経スパイン増加作用があることは以前に発見していた。今回は更に詳しく調べたところ、CORTもLIMK, MAPK, PKA, PKCなどを稼働させて、スパイン増加を引き起こすということを発見した。つまり性ホルモンとストレスホルモンに共通するnon-genomicなシナプス制御作用が存在し、両者のシナプス制御にはかなり一般的な仕組みがあることを見出した。当初の計画以上に進展している。(理由)初年度で目標とした、男性ホルモンや女性ホルモン、更にストレスホルモンが、短時間で海馬の神経シナプスを増加させるメカニズムの相違点と類似点をかなり解明したことに加えて、これらを論文にまとめて一流誌に投稿して、有力な雑誌に論文が掲載出来たからである。2018年には有名な北米神科学会議に、米国の複数の教授と一緒に集団ポスターセッションを開催して、この分野の先端の問題を研究指導者が直接に議論できたことも大きな収穫である。特に米国NIHの方針で、グラントを獲得した場合、雄と雌の動物の比較をして発表することが必須になったという情報を得た。脳の高次機能でもgender differenceを本格的に調べる機運になってきた。基本的に交付請求書に書いた研究計画どおりに進めてゆく方針である。単離した海馬スライス実験に加えて、個体のラットの海馬に性ホルモンの制御薬を注入することで、よりin vivoな実験も行いつつある。
高親和性抗体を用いた臨床検査用プロテインチップの開発

本研究は、高親和性抗体を用いたプロテインチップ作製を目的とした各種基盤技術の確立、及び、それを目的とした各種基礎的知見の取得が目標である。本研究期間内の主要成果として以下の5つを挙げる。1)高効率親和性成熟の構造基盤:親和性成熟の過程を反映する一連の抗NPモノクローナル抗体の構造機能相関を「H3ルール」を用いて検討した結果、効率の良い親和性成熟を受けるための構造要因をCDR-H3の構造と柔軟性により整理できた。高親和性抗体デザインに必須の知見である。2)高効率親和性成熟の熱力学的基盤:抗体の親和性成熟を反映する一群のモノクローナル抗体の抗原結合を速度論的、熱力学的に詳細に解析し、ここで観られる親和性成熟法が「ジッパーモデル」→「lock & keyモデル」の方向であることを見いだした。3)生体内での抗体多様性形成のダイナミクス:B細胞の取捨選択は単純に抗原親和性にのみ依存するのではなく、その個体が持つ免疫履歴にも依存し、このことは抗原受容体のクラスにも影響を及ぼしていると考えられた。モノクローナル抗体や抗体遺伝子ライブラリー作製における科学的基盤確立に大きく貢献できる知見である。4)抗体分子のインビトロ発現:ファージディスプレイ発現系を用いて抗体発現系を作製し、抗体のFab部分が効率良く発現されるだけでなく、パニングにより、例えわずかな抗原親和性の差でも高親和性抗体を確実にスクリーニング出来る系を確立できた。5)高親和性抗体のデザイン戦略基盤:これまであまり議論されていない「H-L鎖の角度」に注目した新たな構造分類を行い、H-L鎖のtilt角がH63番のアミノ酸の種類に応じて変化していることを見いだした。この角度はヒトとマウスで違うことから、ヒト型高親和性抗体デザインに必須の知見である。本研究は、以下の4つを達成することを目標としている。1)高親和性抗体のデザインの確立、2)抗体発現系の確立、3)プロテインチップでの測定法の確立、4)デザインの基礎となる抗体の創製。本年度は、上記1)3)について研究をスタートした。1)については、親和性成熟の過程を反映する一連の抗NPモノクローナル抗体の構造機能相関を「H3ルール」を用いて検討した。その結果、非常に高い抗原親和性を得ることのできたクローンは、CDR-H3の構造がkinked-baseであり、かつ、ループの構造がフレキシブルであるという共通の特徴を持っており、また、これらのクローンはフレキシブルな特徴を反映するように、抗原結合に伴う構造変化のパターンを持っていることも明らかとなった。得られた知見は高親和性抗体のデザインに大きく寄与するものと考えられる。現在、これらの結果を論文として投稿中である。2)については、米Scripps研究所のP.Schultz博士より恵与して頂いたファージディスプレイ発現系を改変することにより本研究に見合った抗体発現系を作成し、抗体のFab部分が効率良く発現されることを確認した。次年度以降、この系を用いて、実際に試験管内で効率良く親和性を上昇させる試みを行う。3)については、プロテインチップ上の抗原抗体反応の質量分析計での測定を試みた。その結果、検出感度がまだ低く、チップに対する改良を加える必要があると考えられた。具体的には抗原抗体複合体のような巨大な分子量のものを効率よくイオン化できるチップ表面であること、蛋白質の非特異的な吸着を防ぐような表面加工を施すこと、の2点が挙げられた。

まず、1)については、親和性成熟の過程を反映する一連の抗NPモノクローナル抗体の構造機能相関を「H3ルール」を用いて検討することから始めた。その結果、非常に高い抗原親和性を得ることのできたクローンは、CDR-H3の構造がkinked-baseであり、かつ、ループの構造がフレキシブルであるという共通の特徴を持っており、また、これらのクローンはフレキシブルな特徴を反映するように、抗原結合に伴う構造変化のパターンを持っていることも明らかとなった。得られた知見は高親和性抗体のデザインに大きく寄与するものと考えられる。これらの結果はすでに論文発表済みである(J.Biol.Chem.276,27622-27628)。2)については、米Scripps研究所のP.Schultz博士より恵与して頂いたファージディスプレイ発現系を改変することにより本研究に見合った抗体発現系を作成し、抗体のFab部分が効率良く発現されることを確認した。現在、この系を用いて、実際に試験管内で効率良く親和性を上昇させる試みを行っている。3)については、プロテインチップ上の抗原抗体反応の質量分析計での測定を試みた。その結果、検出感度がまだ低く、チップに対する改良を加える必要があると考えられ、検討を重ねたが、いずれも測定原理上の限界があり、検出系を別の系に置き換えることを検討している。現在、(株)ベックスを研究協力者として、新しい装置の開発も含め検討を行っている。4)本計画では、ウイルス等の抗体作成を目指しているが、ここで問題となるのは、バイオハザードである。対策が急がれるウイルスであればあるほど、その取り扱いが困難となる。そこで、現在、ウイルス蛋白を部分的に合成し、そのペプチドに対する抗体を作成する試みを行っている。これまでの、ペプチド免疫は非常に効率の悪いものであったが、我々は、これを飛躍的に改善するブレークスルーを見つけたので、この方法を用いて、抗ウイルス抗体を作成していく予定である。本年度の研究目標は以下に焦点を絞った。1)高親和性抗体のデザイン、2)抗体発現系の確立、3)抗体創製効率化の免疫学的基盤解明。まず、1)については、これまであまり議論されていない「H-L鎖の角度」に注目した新たな構造分類を可能にするコンピュータプログラムを作成した。これを用いて、現在明らかになっている抗体の立体構造を網羅的解析した結果、H-L鎖のtilt角がH63番のアミノ酸の種類に応じて変化していることを見いだした。抗体デザインに必須の知見である。(学会発表済、論文作成中)。また、高親和性化のデザインでは、抗原結合部位の構造をフレキシブルにすべきかどうかが常に問題となる。我々は、抗体の親和性成熟を反映する一群のモノクローナル抗体の抗原結合を速度論的、熱力学的に詳細に解析し、ここで観られる親和性成熟法が「ジッパーモデル」→「lock & keyモデル」の方向であることを見いだした(Mol. Immunol.,2003.)。
「総合的な学習」のカリキュラムデザイン-環境教育から持続可能な社会のための教育-

研究期間2年間の研究成果は以下のようにまとめられる。1)平成16年度に実施したヒアリング調査並びに今年度に実施したヒアリング調査結果から、単に、教室で並んで研修を受けるより、ワークショップ型の研修が有効であることが明らかとなった。ワークショップ型研修において講師1名だけではなく、ファシリテーターなどの人員確保や研修の場の設定など課題がある。2)都内の小学校の校内研修で参与型研究を行い、学校のカリキュラムデザインを行った。3)米国と英国の上級指導者用のガイドブックを入手し、分析した。系統性と順次性に配慮したカリキュラムとインターンなどの実践型研修が必要である。4)システム論にもとづくマネージメント手法をカリキュラム構成の原理に取り入れていかなければならない。5)「環境教育」から「持続可能な社会のための教育」という国際的な動向に対応していくためには、日本における環境教育のガイドラインを構築していく必要がある。環境教育の目的と目標、育成する能力、教授の方法と対象とするトピックとの関連性を明確にしていくことが不可欠である。6)さらに環境リテラシーとしての環境問題とそれに関する知識の獲得、環境に関する情報の検索などの手法などについても研修が必要である。7)環境教育のアプローチとしては、学際的なアプローチ、システムズシンキング、参加型アプローチ、問題解決型アプローチ、多文化共生型アプローチ、ホリスティックアプローチ、各種セクターとの連携・協働に基づくアプローチがある。こうしたアプローチにより、理論と実践をつなぐ展開が必要である。上記の観点から報告書をまとめた。研究期間の1年目にあたる今年度の研究成果は以下のようにまとめられる。(1)「総合的な学習の時間」が高等学校でどのように実施されているかを質問紙調査によって行った。教員研究センターの主催する中堅教員(平成14年度、16年度)参加者260校に調査票を配布し(各学校5名に回答依頼)、277名(回収率約33%)の回答を得た。小・中学校とは異なり、高等学校では、修学旅行など関連させた展開が最も多く(37.5%)、次いで環境教育(25.3%)、国際教育(25.3%)となっている。教師の研修の場の充実に対する要求も多い。(2)参加型「構内研修」を実施している岐阜森林アカデミー教授高田研先生へのヒアリング調査を実施し、教師への参加型研修へのアドバイスを得た。(3)宮城教育大学へのヒアリングを実施し、環境教育実践センターと小・中学校との現場との連携によるカリキュラム開発の課題を調査した。(4)各種NPOが実施している指導員要請講座や教員研修の場に参加し、実際に一緒にカリキュラムを体験し、参加型や体験型活動の課題を参与型で調査した。(5)海外で調査を実施した。1つは、ロンドンで「市民教育」の実施を調査し、さらに「都市化と子ども」の会議に参加し、現代の子どもを取り巻く状況を把握し、高校生が問題解決の場に参加した報告を受けてきた。2つ目に、米国バーモント州バーリントン市が開催した「持続可能なコミュニティ」に関する国際会議に出席し、高校生の環境教育の場への参加の実態や各種NPOの支援と教員との連携を視察してきた。(6)東京学芸大学付属中学校で都内の教員の参加を得て研修を2度(夏期と春期)開催した。環境省で申請者が委員長としてまとめた「指導者向けプログラム集」(CD-ROM版)を用いて、研修を行い、環境教育としての様々なトピックへの展開の可能性を探り、研修の課題と共に参加型でかつ教員が授業で展開可能な方法や教材開発への課題を得た。(7)こうした調査結果から次年度の研究のアプローチを考察するとともに、海外のシステム論に基づく環境マネージメントの手法のCD-ROM版を入手し、分析している。研究期間2年目に当たる今年度の研究成果は以下のようにまとめられる。

2)都内の小学校の校内研修で参与型研究を行い、学校のカリキュラムデザインを行った。3)米国と英国の上級指導者用のガイドブックを入手し、分析した。系統性と順次性に配慮したカリキュラムとインターンなどの実践型研修が必要である。4)システム論にもとづくマネージメント手法をカリキュラム構成の原理に取り入れていかなければならない。5)「環境教育」から「持続可能な社会のための教育」という国際的な動向に対応していくためには、日本における環境教育のガイドラインを構築していく必要がある。環境教育の目的と目標、育成する能力、教授の方法と対象とするトピックとの関連性を明確にしていくことが不可欠である。6)さらに環境リテラシーとしての環境問題とそれに関する知識の獲得、環境に関する情報の検索などの手法などについても研修が必要である。7)環境教育のアプローチとしては、学際的なアプローチ、システムズシンキング、参加型アプローチ、問題解決型アプローチ、多文化共生型アプローチ、ホリスティックアプローチ、各種セクターとの連携・協働に基づくアプローチがある。こうしたアプローチにより、理論と実践をつなぐ展開が必要である。
電子透かしにおける視覚的変更可能領域の規定に関する研究

本研究の目的は,あらかじめ視覚的変更可能領域を規定することによって電子透かし手法の性能を向上させることである.これを実現する手法として,「均等色空間上での変更可能範囲をあらかじめ規定可能な電子透かし法」を提案した.この手法は要求仕様を満たしているものの,計算コストが非常に高いことやJPEG画像に適用できないことが実用上の問題であったため,透かしを埋め込むときに用いる表を適応的に分割することによって,さらなる高速化を果たし,JPEG形式の画像に用いられるDCT係数の直流成分を利用することによってJPEG画像に適用できるよう改善した.本研究の目的は,あらかじめ視覚的変更可能領域を規定することによって電子透かし手法の性能を向上させることである.前年度では「均等色空間上での変更可能範囲をあらかじめ規定可能な電子透かし法」を提案できたものの,計算コストが非常に高いことや,一般に利用されているJPEG形式の画像に適用できないことなどが課題として残っていた.そこで平成25年度は,これらの課題に対応した.まず,計算コストの高さに関しては,前年度にも探索手法の改善によってある程度達成していたが,透かしを埋め込むときに用いる表を適応的に分割することによって,さらなる高速化を果たした.その上で,JPEG形式の画像にも対応できるように改善した手法を,2014年3月のマルチメディア情報ハイディング・エンリッチメント研究会(EMM)にて発表した.この手法は画像を対象としているが,さらに,動画像を対象とした手法も2014年1月の暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2014)にて発表した.これは,スマートフォンをかざすだけで透かし入り動画像から透かしを抽出できることを特徴とした手法である.この手法は動画像の空間領域を使って透かしを埋め込んでおり,透かしを埋め込んだ痕跡そのものを利用してシーン中の透かし入り動画像領域を検出できるという,画期的な方式であるが,動画像によっては透かしの埋め込みによるちらつきが目立つことがあるという欠点がある.EMMにて発表した方式を,この動画像電子透かし法に適用することによる改善に,現在着手している.このように,研究成果は画像の空間領域を対象とした電子透かし法のみでなく動画像を対象とした手法に対しても適用可能であり,その応用範囲は広い.本研究の目的は,あらかじめ視覚的変更可能領域を規定することによって電子透かし手法の性能を向上させることである.これを実現する手法として,「均等色空間上での変更可能範囲をあらかじめ規定可能な電子透かし法」を提案した.この手法は要求仕様を満たしているものの,計算コストが非常に高いことやJPEG画像に適用できないことが実用上の問題であったため,透かしを埋め込むときに用いる表を適応的に分割することによって,さらなる高速化を果たし,JPEG形式の画像に用いられるDCT係数の直流成分を利用することによってJPEG画像に適用できるよう改善した.本研究の目的は、あらかじめ視覚的変更可能領域を規定することによって電子透かし手法の性能を向上させることである。これを実現するためには、(1)電子透かし法の目的に応じた視覚的変更可能領域の検討、(2)視覚的変更可能領域をあらかじめ規定可能な電子透かし手法の検討が必要となる。(1)の項目は(1ーa)視覚的変更可能領域の説明可能性の検討、(1ーb)視覚的変更可能領域の画質/耐性トレードオフの検討に細分化できる。平成24年度は(1ーa)を重視し、理論的根拠の明確な視覚的変更可能領域として、均等色空間を利用した。均等色空間とは、一つの色が空間上の点として定義され、人間の知覚する色と色の違いが、空間上の距離と合致するように規定されている。よって、透かしを埋め込む処理による色の変化が均等色空間上においてある一定の範囲内に抑えられていれば、「人間の知覚に合致した均等色空間上においてある一定以内の変更」であると説明できる。既存の電子透かし法によって均等色空間を利用すると、RGB表色系の画像に変換するときの量子化誤差によって透かしを正しく抽出できないことがあるため、新たに(2)「均等色空間上での変更可能範囲をあらかじめ規定可能な電子透かし法」を考案する必要があったため、これを実施し、10月の国際会議にて発表した。この手法は、視覚的変更可能領域を均等色空間上の距離によってあらかじめ規定することができる。さらに、従来手法では「埋め込みアルゴリズム」であったものを「透かしと透かし入り画素の関係」という条件として部品化し、柔軟性を高めた。研究計画に沿って、おおむね順調に研究を進めることができた。研究計画で挙げた5つの実施項目は、以下の通りである。1.理論的根拠の明確な視覚的変更可能領域の構築、2.従来の電子透かし手法の重み付けなどに基づいた視覚的変更可能領域の構築、3.研究業績3を用いた視覚的変更可能領域の性能検証、4.視覚的変更可能領域をあらかじめ規定可能な電子透かし手法の検討。1について、均等色空間を用いて色の変化に対する人間の知覚を数値的に扱えるようにした。2について、従来の表色系から見ると、均等色空間は非線形な重み付けをしたのに似た形式となっている。3については、均等色空間を扱えるよう改善を施した手法は画素単位の埋め込みを対象としているため、JPEG圧縮などに対する耐性は十分に評価できなかったものの、従来方式で問題となっていたRGB表色系へ変換するときに生じる誤差に起因する抽出誤りを0にすることができた。4について、概要でも述べたように、「均等色空間上での変更可能範囲をあらかじめ規定可能な電子透かし法」を考案し、国際会議ISTITA2012にて発表した。

しかしながら、この手法は様々な透かし埋め込みアルゴリズムを適用できるような柔軟性を備えているものの、画素単位の埋め込みを対象としているという制約もある。この制約は主に計算コストの高さに起因するため、それを改善すべく、この手法の高速化を実現した。高速化した手法については、近々論文として投稿する予定である。現在の手法では、色に対する人間の知覚特性を画素単位で利用できてはいるものの、平面的な広がりをもった模様(テクスチャ)に対する視覚特性は十分に利用できてはいない。また、一般的に利用されている画像フォーマットであるJPEG形式の状態で透かし入り画像を扱うためには、画素単位ではなく、ブロック単位での透かし埋め込み手法に対応する必要がある。10月に発表した手法では計算コストの高さからブロック単位での透かし埋め込み手法を扱うことはできなかったが、高速化後の手法を用いて、JPEG形式の透かし入り画像を扱え、なおかつテクスチャに対する視覚特性も考慮して、視覚的変更可能領域を規定できるよう手法を改善する。平成24年度は、色の変化に対する人間の知覚特性を、実験的にではなく均等色空間を用いることによって理論的に導入したため、画像評価用のモニターは購入しなかった。平成25年度で予定しているテクスチャに対する視覚特性についても可能な限り数学モデルを導入して理論的裏付けをつけられるようにするが、最終的には相当人数の主観的評価が必要になると予想されるため、設備備品費として画像評価用モニター、謝金として主観的評価実験のためのバイト代を予定している。そのほか、消耗品費として画像に対する攻撃や試料画像の作成に用いる画像処理ソフトウェア代、バックアップ用ハードディスク代、また、論文別刷費を予定している。国内旅費・外国旅費として、情報収集や成果発表のための学会出席を予定している。