hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
琉球諸島ヒト集団の網羅的ゲノム多様性解析～系統・形態・環境適応の解明に向けて～

本研究は次のことを明らかにした。(i)琉球諸島の人々は地理的に近い台湾の原住民と比較して遺伝的に本州日本人と近く、(ii)またアイヌ民族との近縁性を示した。(iii)東アジア人に多いシャベル型切歯はEDAR遺伝子多型と関連を示した。(iv)メダカのmtDNAに基づく系図は水田農耕の北部九州からの拡散と矛盾しなかった。(v)アルコール代謝関連遺伝子の多型は琉球諸島とアイヌの共通性を示す点で二重構造モデルを支持した。【背景】石田肇(連携研究者)らの琉球諸島における歯冠形質にもとづく系統解析は、沖縄本島および本州日本が比較的短い枝でクラスターするのに対し、先島諸島(宮古島と石垣島)はやや長い枝で台湾原住民を介して沖縄本島と結合し、アイヌにより近縁であることを示した。【目的】琉球諸島と本州日本(特に北部九州)のヒトの系統関係と形態的・生理的環境適応を明らかにする。【平成21年度の成果】(1)中立ゲノム領域解析による系統解析:松草博隆(協力者)が宮古島、石垣島、沖縄本島についてmtDNA、Y染色体STR多型、常染色体STR多型を分析した結果、琉球諸島は台湾原住民との近縁性を示すことなく、アイヌとの関連を示した(Matsukusa et al.2010)(2)歯冠形質決定候補遺伝子のSNP解析:木村亮介(研究分担)が宮古島と石垣島について歯冠形質データとEDAR遺伝子多型の相関を解析した結果、この遺伝子がシャベル型切歯の多様性と深く関係していることが明らかとなった(Kimura et al.2009)。(3)北部九州ヒト試料の収集:埴原恒彦(連携研究者)が渡来系弥生人の拡散の中心地であったと考えられる北部九州住民の唾液試料収集を行なった。(4)炎症性腸疾患原因候補遺伝子のSNP解析:中込滋樹(協力者)は北部九州のクローン病および潰瘍性大腸炎の患者と健常者について8遺伝子座のSNP頻度を比較し、関東地方とは北部九州の患者が異なる遺伝様式を示すことを明らかにした(Nakagome et al.2010)。これを受け琉球諸島での患者試料の収集を開始した。(5)アルコール代謝酵素遺伝子のSNP解析:小金渕佳江(協力者)が、琉球諸島および北部九州のヒト試料についてクラスIADHおよびALDH2の分析を行った。その結果、酒に弱いアレルについて日本列島の北から南にかけてU字勾配が示された。【平成22年度の成果】(1)中立ゲノム領域解析による系統解析:松草博隆(協力者)の論文が出版された(Matsukusa et al.2010)。(2)北部九州ヒト試料の収集:昨年に引き続き、唾液試料収集を行ない、新たに20検体(通算249人)を得た。(3)炎症性腸疾患原因候補遺伝子のSNP解析:中込滋樹(協力者)の成果(Nakagome et al.2010)を受け、琉球諸島で試料の収集をおこない、クローン病患者(n=80)、潰瘍性大腸炎患者(n=80)、コントロール(n=264)を得た。これらからDNA抽出を終え、分析を進めている。(4)炎症性腸疾患原因候補遺伝子の進化遺伝学解析:中込滋樹(協力者)は国際HapMapデータを用いた予備解析およびグローバル人類集団(アフリカ4集団、ヨーロッパ4集団、東アジア4集団)DNA試料をもちいて、琉球集団で分析したのと同じクローン病感受性ゲノム領域8領域のSNPタイピングおよびシークエンスデータにもとづき、これらのゲノム領域の進化的特徴を調査し、そのうちNOD2遺伝子領域で中立進化では説明できない進化の証拠を発見した(Nakagome et al.投稿中)。(5)アルコール代謝酵素遺伝子のSNP解析:小金渕佳江(協力者)が、琉球諸島および北部九州のヒト試料についてクラスI ADHおよびALDH2の分析を行った。この結果について、ヒトの移動(中立)で説明できるか、それとも適応進化で説明できるか、統計解析をおこなった(Koganebuchi et al.投稿中)。【背景】石田肇(連携研究者)らの琉球諸島における歯冠形質にもとづく系統解析は、沖縄本島および本州日本が比較的近縁であるのに対し、先島諸島(宮古島と石垣島)は台湾原住民を介して沖縄本島と近縁で、アイヌにより近縁であることを示した。

【目的】琉球諸島と本州日本(特に北部九州)のヒトの系統関係と形態的・生理的環境適応を明らかにする。【平成23年度の成果】(1)沖縄における炎症性腸疾患原因変異の調査:炎症性腸疾患の1つであるクローン病の原因変異の1つは、人類進化の歴史の中で単に中立変異として残ってきただけでは無く、近傍の変異が自然選択を受けてきたことに連鎖して人類集団中に維持されてきた可能性を示した(Nakagome et al.2012 ; Nakagome and Oota 2012)。これを受けおこなった調査の結果、昨年既に報告したクローン病の別の原因変異の頻度(Nakagome et al.2010)が沖縄と北部九州で有意に異なっていることを明らかにした(Nakagome et al.in preparation)。(2)沖縄本島・先島諸島由来試料を用いた歯冠形質決定候補遺伝子のSNP解析:昨年既に報告したアジアで広く見られるシャベル型切歯と強く関連している遺伝子の一塩基置換(Kimura et al.2010)が、第2大臼歯の形態小変異とも有意に関連していることを明らかにした(Park et al.in press)。(3)水田農耕の北部九州起源の検証:弥生時代に大陸から渡来したと考えられている水田農耕の拡散を日本列島全国13カ所の水田周辺から採取した野生メダカの分子系統を解析することで検証を行い、メダカの拡散が北部九州から起こった可能性が高いことを明らかにした(Katsumura et al.2012)。(4)アイヌ-沖縄同系論の検証:琉球諸島(沖縄本島、宮古島、石垣島)の住民とアイヌの人々の常染色体およびY染色体のSTR多型を分析した結果、男性の系統で琉球諸島住民とアイヌの間で強い系統的な近縁性の証拠が得られた(Koganebuchi et al.in press)。
児童・思春期精神科病棟におけるストレングス向上を促す看護プログラムの開発

児童・思春期精神科病棟では自尊感情が低い患児が多く、自尊感情を高める必要性が指摘されており、対象者のストレングスを向上させていく支援が望まれている。しかし、標準化された看護援助方法がない現状にある。そこで本研究では、児童・思春期精神科病棟に入院している患児を対象とし、ストレングスを向上させる看護プログラムを開発し、その有効性を明らかにすることで新たな看護援助を創出することを目的としている。
etsファミリーがん遺伝子による赤血球分化阻害の分子機構

われわれはこれまで、マウス赤白血病(MEL)の責任遺伝子であるestファミリーPU.1遺伝子をMEL細胞に発現させ、同時に分化誘導剤であるDMSOで処理すると、分化阻害とアポトーシスが起こることを見いだし、その分子機構を解析してきた。その増加抑制とアポトーシスにはbcl-2,c-myc遺伝子発現の低下の関与が推測されたが、今回の実験から、PU.1はc-mycプロモーター活性を量依存性に低下させること、PU.1には、転写活性に関与するヒストン脱アセチル化酵素であるHDAC1が結合することが明らかとなった。従って、PU.1はHDAC1をc-mycプロモ-ターにリクルートすることで、その転写活性を抑制すると推定された。一方、MEL細胞にDMSO存在下でPU.1を過剰発現させると、赤血球の生存や分化に関わる転写因子GATA-1のDNA結合能が著しく低下することを見いだした。従って、PU.1には転写のコアクチベーターであるCBP(CREB binding protein)が結合し、転写を量依存性に促進することが明らかとなった。また、CBPを競合することによる転写因子間での「負」のクロストークが観察された。MEL細胞にCBPを発現ベクターで過剰発現させると、PU.1により誘導される増殖抑制とアポトーシスは回避されたが、赤血球様細胞への分化の抑制は解除されなかった。さらに、PU.1過剰発現MEL細胞にはGM-CSF,M-CSF,G-CSFに対するレセプターやCD11b/CD18(Mac-1)、ミエロペルオキシダーゼなど多くの骨髄単球系に特徴的な遺伝子が発現され、貪食能をもつ細胞が多数出現しtた。異常のことから、PU.1は赤血球の分化を阻害するのみならず、マクロファージへの分化を促進することが示唆された。われわれはこれまで、マウス赤白血病(MEL)の原因遺伝子であるetsファミリーPU.1がん遺伝子をME1細胞に発現させ、同時に分化誘導剤DMSOで処理すると、分化阻害と増殖抑制とアポトーシスが起こることを見い出し、その分子機構を解析してきた。本年度はPU.1過剰発現による増殖抑制の分子機構をc-myc,c-myb,c-fosプロモターのレポーターアッセイを行なった。レポーター遺伝子とともにets-1あるいはets-2発現ベクターを導入するとそれらの活性はdose dependentに増強されたが、レポーター遺伝子とともにPU.1発現ベクターを導入するとレポーター遺伝子の活性は逆に量依存性に抑制された。現在、Etsファミリー転写因子間の競合も含め、詳細な分子機構をさらに検討している。われわれは、PU.1には転写補助因子であるCBPが結合することを見い出したが、欠損変異株を用いたGST pull down assayにより、PU.1の転写活性化ドメイン(74122a.a.)とCBPのC末のE1A結合領域とオーバーラップする部位(12831915a.a.)とが結合することが分かった。また、レポーターアッセイからCBPはPU.1の転写補助因子としても作用することが明らかとなった。Dfferential Display法によりPU.1過剰発現により発現が変動する遺伝子の塩基配列を決定し、遺伝子の同定を行なった。150前後の遺伝子を同定したが、半数は既知の、半数は未知の遺伝子であった。前者には血球細胞の増殖に関与するいくつかの遺伝子や神経系細胞の分化機能に関与するいくつかの興味ある遺伝子が含まれていた。今後、これらの遺伝子をMEL細胞に導入して、上記現象が生じるかを検討する予定である。

マウス赤白血病(MEL)発症の原因遺伝子であるetsファミリーPU.1遺伝子のMEL細胞の増殖や分化への影響について解析し、本年度は、以下の点を新たに明らかとした。以上の分子機構により、PU.1により赤血球分化が抑制されると推測される。
エムア－ルアイを用いた肩関節動態解析による腱板機能評価法の確立に関する研究

腱板機能訓練として用いられる肩関節外転0度での内外旋運動をMRIを用いた動的撮影によって撮像し、その動態と臨床症状について評価した。健常例において自動運動、他動運動の間に可動域の有意差は認められず、全例関節適合性は保たれていた。しかし、肩インピンジメント患者と健常者の比較した結果、肩インピンジメント患者の可動域は有意に制限され、6%に関節適合性不良が認められた。また、外旋方向への制限がある症例は無い症例よりも有意に臨床症状が悪かった。夜間痛の有無によって患者の比較した結果、夜間痛有り群が無し群よりも有意に回旋制限が認められた。肩関節回旋制限は肩関節機能の障害と関連していると考えられた。本研究の目的はMRIによる動態撮像(Cine-MRI)によって客観的な腱板機能評価法を確立することである。まず健常肩の動態把握目的に自動運動及び他動運動の肩関節内外旋動作をCine-MRIで撮像し、自動運動時と他動運動時の腱板筋の形態変化を比較した。対象は健常成人22名44肩。MRIはSigna1.5T、撮像はTrue-FISP法を用いた。撮像断面は肩甲下筋小結節付着部近位約1/2の軸位画像、撮像動作は20秒間の肩関節下垂位内外旋自動運動及び他動運動とした。評価は肩甲下筋と棘下筋の動作中の筋形態変化及び各筋の中間位に対する最大内外旋位の断面積比とした。統計学的検討はMann-WhitneyのU検定を実施、危険率0.05未満を有意差ありとした。結果、他動運動においても自動運動と同様の筋形態変化が得られていた。自動、他動運動ともに筋断面積比は遠心性収縮時の方が求心性収縮時よりも有意に大きかったが、両運動間に有意差は無かった。そのため他動運動においても自動運動と同様に関節適合性を保つための協調運動が行われていると考えられた。次に腱板断裂の無い肩関節痛患者において同じ動作を自動運動のみ撮像し、健常者と比較した。患者群は45名46肩。健常群は20名40肩。評価は撮像動作中の関節適合性及び肩甲骨窩に対する上腕骨頭の内外旋角度とした。結果、患者群の8肩が関節適合性不良。患者群は内旋角(p<0.05)、外旋角(p<0.0001)、回旋可動域(p<0.0001)が健常群と比べ有意に制限されていた。また、明らかな内旋制限が4名、外旋制限が12名に認められた。以上より肩関節痛患者の腱板機能障害には正常な回旋が可能なもの、外旋制限、内旋制限の3パターン存在する事がわかった。このパターンの把握はリハビリテーションの方針を検討する上で有用であり、Cine-MRIによる腱板機能評価は有効と考えられた。肩関節障害患者の肩関節内外旋動作を動的MRI撮像(以下Cine-MRI)で撮像し,健常者と比較検討を行った.対象は患者群83名93肩,健常群は22名44肩.上腕骨頭中心を通る軸位画像で肩関節外転0度での内外旋自動運動20秒間一往復の動作を評価.評価項目はCine-MRI上の回旋可動域,関節適合性,回旋制限の有無を健常群と患者群で比較した,回旋制限は上腕骨頭軸が肩甲骨軸を越える事が出来なかった場合をそれぞれ外旋制限,内旋制限とした.また内外旋制限は認められないが,過去に報告した正常例の回旋可動域の半分以下を回旋可動域制限のみとした.患者群では回旋制限パターン別にUCLAスコアを比較した.結果関節適合性不良は患者群にのみ7肩に認められた.回旋可動域は健常群と比べ患者群が有意に小さかった.回旋制限パターン別では制限無し群43肩,内旋制限群5肩,外旋制限群30肩,回旋可動域制限群15肩であり,UCLAスコアは制限無し群が最も高く,外旋制限群が制限無し群よりも有意に低かった.肩関節障害患者では外転0度での肩関節回旋機能低下が起こっていること、特に外旋機能の低下が低い場合には臨床上の肩関節障害が強いことが分かった.反復性肩関節脱臼後に剥離変位した前方関節唇の動態をCine-MRIを用いて評価した.外傷性肩関節前方不安定症患者14例15肩を対象とし,Cine-MRIを用いて肩関節下垂位内外旋時の関節唇の動態を撮像した.関節唇が関節窩に整復された角度(以下整復角)と内旋により関節唇が関節窩から離開した角度(以下離開角)を計測した.平均整復角は12.6±25.2°,平均離解角は5.2±22.4°であった.15肩中5肩では内旋域においても関節唇の整復が維持されていた.そのため,内旋位固定で加療されても制動を得られる例が存在する一因と考えられた.研究課題のCine-MRIを用いて肩関節疾患の動態解析を実施。その結果肩関節障害である肩峰下インピンジメント症候群では正常群よりも肩関節回旋角度が狭く、特に外旋制限が認められた症例では臨床症状が有意に悪い事がわかった。(見目智紀,ほか肩峰下インピンジメント症候群患者と健常者の肩関節回旋動作の比較Cine-MRIによる評価.肩関節.

39(3), 769-772, 2015)また、この手法は正常肩関節の動態解析にも有用と考えられたため肩関節回旋動作中の上腕骨頭中心の変位について計測を行い、過去に報告された死体を用いた研究と同様の骨頭の変位を起こす事が示された。(中脇充章,見目智紀ほか. Cine-MRIを用いた肩回旋時における上腕骨頭の変位の検討.肩関節. 39(2), 383-387, 2015.)また、関節内の組織である関節唇損傷の修復不良が肩関節脱臼後に反復性肩関節脱臼に移行するか否か重要な点と考えられている。関節唇の関節内動態もCine-MRIにて解析を行い、上腕骨頭内旋位でも3割が関節唇の整復位が保たれている可能性が示唆された。(宮島玄陽,見目智紀,ほか. Cine-MRIによる肩関節前方不安定症の関節唇の動作解析肩関節. 39(3), 619-622, 2015)上記3本の日本語論文はいずれも症例数を増やして現在英語論文を作成中である。腱板機能訓練として用いられる肩関節外転0度での内外旋運動をMRIを用いた動的撮影によって撮像し、その動態と臨床症状について評価した。健常例において自動運動、他動運動の間に可動域の有意差は認められず、全例関節適合性は保たれていた。しかし、肩インピンジメント患者と健常者の比較した結果、肩インピンジメント患者の可動域は有意に制限され、6%に関節適合性不良が認められた。また、外旋方向への制限がある症例は無い症例よりも有意に臨床症状が悪かった。夜間痛の有無によって患者の比較した結果、夜間痛有り群が無し群よりも有意に回旋制限が認められた。肩関節回旋制限は肩関節機能の障害と関連していると考えられた。計画では表面筋電図を用いた腱板筋活動の評価とCine-MRIとの比較を行う予定であったが、こちらの結果がまだ少数例であり発表に至っていない。しかし、腱板筋の活動ではないが反復性肩関節脱臼患者の関節内の動態評価が詳細に可能であり発表を行った。現在Cine-MRIに関する論文は3編revise中である。整形外科表面筋電図による腱板筋の活動とCine-MRIの画像との比較を実施する。現時点で7名の評価を実施しており、次年度中には結果の報告が可能と考えている.また、こちらは研究計画には記載していなかったが、上腕骨頭中心の位置、損傷した関節唇の動態評価が可能であった.今年度得られた研究結果を踏まえ、反復性肩関節脱臼時に感じるApprehensionと肩関節内の状態との関連性について検討を行っていく予定である.健常例における肩関節の自動運動と他動運動の比較、患者群における肩関節の回旋障害のパターンの同定ができたため概ね順調と考えています。平成26年10月24日、25日に開催された第41回日本肩関節学会、肩の運動機能研究会にてCine-MRIの発表を行ったところ計測筋である棘下筋、肩甲下筋の筋力評価の必要性を指摘されました。追加実験を行うにあたり徒手筋力計測の機器購入を予定しましたが、計画変更に伴う倫理委員会の承認手続きに時間を要したため機器購入に遅れが生じました。結果は次年度のSECEC2015、日本肩関節学会にて発表予定です。表面筋電図による撮像動作の筋出力の評価を行う事、肩関節痛患者の治療前後の回旋角度、筋形態の変化、萎縮の進行等を比較する事で撮像動作による評価の有用性を検討する事が今後の研究の推進方策です。追加実験を行うために必要な消耗品、研究結果を発表するために必要な学会参加費、旅費が主な使用用途になります。諸費用の計上において計画通りです。H26年度の実験道具(表面筋電図)の消耗品、英語論文校正費用に用いる予定
血管平滑筋収縮弛緩サイクルにおける細胞内カルシウム貯蔵部位の役割

α受容体を介する血管平滑筋の速い収縮は, G蛋白質の活性化に続いて起るIP_3の合成,筋小胞体からのCa遊離,ミオシンのリン酸化等,数段階の過程を経て引き起されていると考えられている.事実, αアゴニストにより血管平滑筋の収縮には刺激から収縮発生までに秒単位の潜伏期がある. αアゴニストの濃度増加と共にその潜伏期は減少し,一定の値になった.20°Cではモルモット門脈の場合約0.7秒,ウサギ肺動脈の場合約2秒であった.この値はアゴニストの種類によって変化せず,またアゴニスト投与時のCaやK濃度にも依存しなかった.所が,細胞にCaを負荷するか否かによって,潜伏期は有意に変化した.例えば門脈においてはCa負荷条件の場合0.6秒であった潜伏期が, Ca涸渇条件では約1秒にまで延びた.これは筋小胞体からのCa遊離後,すなわち細胞内Ca増加後にかなり大きな律速段階があることを示す.この潜伏期のQ_<10>は, 20-30°Cの間で約3.5, 30-37°Cの間では2以下であった.この傾向は門脈,肺動脈ともにあった.また電気刺激による門脈の単収縮の潜伏期の温度特性も30°C附近に屈曲点を持っていた.以上の結果は直径100μm以下の細い平滑筋線維束を用いて, 2種類の濃度クランプ法により得られたものであるが,拡散の問題を完全に除くことはできない.そこでcagedフエニレフリンを用いて50n秒のレーザーパルスを与え,約5μMのアゴニストをほぼ瞬間的に遊離させた.しかし結果はほとんど同じであった.また, cagedIP_3によるskinned fiberの収縮の潜伏期は生筋の場合の約3分の1であった.以上のことからαアゴニストによる収縮の潜伏期は,濃度依存的であり,その半分以上が受容体との結合からIP_3合成までの間で生じたものであることも明らかとなった.α受容体を介する血管平滑筋の速い収縮は, G蛋白質の活性化に続いて起るIP_3の合成,筋小胞体からのCa遊離,ミオシンのリン酸化等,数段階の過程を経て引き起されていると考えられている.事実, αアゴニストにより血管平滑筋の収縮には刺激から収縮発生までに秒単位の潜伏期がある. αアゴニストの濃度増加と共にその潜伏期は減少し,一定の値になった.20°Cではモルモット門脈の場合約0.7秒,ウサギ肺動脈の場合約2秒であった.この値はアゴニストの種類によって変化せず,またアゴニスト投与時のCaやK濃度にも依存しなかった.所が,細胞にCaを負荷するか否かによって,潜伏期は有意に変化した.例えば門脈においてはCa負荷条件の場合0.6秒であった潜伏期が, Ca涸渇条件では約1秒にまで延びた.これは筋小胞体からのCa遊離後,すなわち細胞内Ca増加後にかなり大きな律速段階があることを示す.この潜伏期のQ_<10>は, 20-30°Cの間で約3.5, 30-37°Cの間では2以下であった.この傾向は門脈,肺動脈ともにあった.また電気刺激による門脈の単収縮の潜伏期の温度特性も30°C附近に屈曲点を持っていた.以上の結果は直径100μm以下の細い平滑筋線維束を用いて, 2種類の濃度クランプ法により得られたものであるが,拡散の問題を完全に除くことはできない.そこでcagedフエニレフリンを用いて50n秒のレーザーパルスを与え,約5μMのアゴニストをほぼ瞬間的に遊離させた.しかし結果はほとんど同じであった.また, cagedIP_3によるskinned fiberの収縮の潜伏期は生筋の場合の約3分の1であった.以上のことからαアゴニストによる収縮の潜伏期は,濃度依存的であり,その半分以上が受容体との結合からIP_3合成までの間で生じたものであることも明らかとなった.
シロアリにおける性特異的な繁殖虫分化制御機構の解明

今年度は、繁殖虫であるネオテニック分化時の生理変化に着目し、詳細な解析を行なった。特に、液体クロマトグラフ質量分析器を用い、ネオテニック分化途中の個体のヘモリンフから幼若ホルモンの濃度変化を測定することに成功した。同時に、リアルタイム定量PCRを用い、ホルモンの下流で働く各種シグナル伝達因子の発現動態を解析した。その結果、ネオテニック分化時には、幼若ホルモンの下流因子が一時的に低下するが、その動態と拮抗的に働く脱皮ホルモン下流の遺伝子を特定した。ネオテニックでは、繁殖器官である生殖腺や腹板の形態が劇的に変化するが、それらの部位において、この遺伝子は顕著に高発現する傾向を示した。さらにRNAi法による遺伝子機能解析を行うと、ネオテニック特異的な形態改変が阻害される傾向にあった。上記の解析により、ネオテニック分化に重要な生理変化を詳細に解析することに成功した。繁殖虫分化制御において重要な生理変化を詳細に解析する必要があり、その解析に計画していた以上に時間を要したため、生理変化の上流において、個体間相互作用による環境入力とを統合する因子を見出す次なるステップへと進む準備が遅れた。本年度中に次世代シークエンサー(NGS)を使用した網羅的遺伝子発現解析の準備に取り掛かっており、次年度すぐにNGSを用いた解析手法を行うことができる。シロアリのコロニー内で繁殖虫とワーカーの個体間コミュニケーションが内分泌環境が変化するまでには、脳などの中枢神経において個体の存在情報情報が統合され、内分泌改変司令を送る過程を経ることが予想される。どのような分子機構を介し内分泌環境の改変をもたらすか明らかにするために、内分泌環境が変化しカースト分化運命が決定する時期で触覚や中枢神経の網羅的遺伝子発現解析を行う予定である。これまでの研究により明らかとなった繁殖虫の存在に応じ内分泌環境が変化するタイムスケジュールを基に、ワーカーの脳や触覚を摘出し全RNAを抽出を行っており、今後次世代シークエンサー(NGS)を使用し、全トランスクリプトの配列情報と発現量を決定する。得られたデータをもとに、バイオインフォマティクス解析により雌または雄繁殖虫の存在に応じた発現変動を比較し、繁殖虫分化制御に重要な遺伝子を明らかする。雌雄の繁殖虫の存在に応じ発現変動する各遺伝子は、定量PCRにより発現変動を詳細に調べるとともに、候補を絞りRNAiによる機能解析を行い,繁殖虫特異的な形態や行動に与える影響を評価する予定である。シロアリはコロニー内には雌雄のワーカーと繁殖虫が同居し、個体間のコミュニケーションを介してカースト分化が制御される。シロアリの繁殖虫分化制御機構を理解するために、カースト分化に先んじて起こる生理活性因子の動態を理解する必要があるが、これは雌雄の繁殖虫の存在により制御されることが示唆される。そこで雌雄の繁殖虫の存在がワーカーの内分泌環境に与える影響を調べた。まず繁殖虫と同居したワーカーの生理状態を評価するために、昆虫の脱皮や性成熟を制御する幼若ホルモン(JH)に注目した。雌、雄繁殖虫とワーカーを同居させ、液体クロマトグラフ質量分析(LCMS)や定量PCRにより、ワーカー体内の各生理因子の動態を継時的に調べた。飼育観察から対象種オオシロアリでは雄繁殖虫と同居すると約14日で雌ワーカーが繁殖虫分化し、同居後7日間がカースト決定に重要であることを突き止めた。LCMSを用い繁殖虫分化に先立ちJHの濃度が低くなることが示され、JH関連遺伝子の発現も下がる傾向にあった。さらにJH濃度低下が繁殖虫分化を引き起こすと考えられたため、JHの上昇が繁殖虫分化を妨げるか検証するためにJH類似体投与実験を行った。その結果、繁殖虫特異的な形態形成や卵巣発達が阻害された。これらから本種では雌雄の繁殖虫がワーカーのJH濃度を変化させることによって繁殖虫分化を制御していることが示唆された。また飼育観察をする過程で、繁殖虫に分化する際に起こる形態形成において特異な発生現象を発見した。通常シロアリの腹部先端には、尾突起と呼ばれる機械感覚器官が存在し、繁殖虫に分化する際に交尾を成功させるためにメスのみでこの突起が消失する。この過程を詳しく観察することにより、脱皮の際に古いクチクラとともに尾突起の生細胞までもが離脱する、特異な仕組みによって外部形態を改変していることを見出した。平成29年度末までの研究の進捗は当初の計画以上に進展したと考えている。その理由は、当初の研究計画段階にあったシロアリのワーカーの体内の生理状態の追跡調査が順調に遂行できただけでなく、その調査の過程でこれまでに他の昆虫では知見のない、特異な発生現象を見出した点にある。当初の研究計画にあった生理状態の調査では、コロニー内のカースト・性比を変えることでワーカーの体内の生理状態が大きく変化することが判明した。この発見は、シロアリが個体同士の相互作用によって個体内の生理状態を変えることでカースト分化を引き起こす、これまでのカースト分化決定モデルを裏付ける重要な知見である。またカースト運命を決定する期間を明確に特定したことは、来年度以降の研究を円滑に進める上で重要な進捗であったと考えている。また上記の調査の過程で発見した、ワーカーが繁殖虫に脱皮する際にクチクラの剥離とともに生細胞を含む上皮組織ごと離脱することによって形態を変える仕組みは、他の動物に見られない特異な現象であり、動物発生学における新知見ではないかと考えている。以上のことから、現在までの研究進捗は計画以上に進展していると評価した。

特に、液体クロマトグラフ質量分析器を用い、ネオテニック分化途中の個体のヘモリンフから幼若ホルモンの濃度変化を測定することに成功した。同時に、リアルタイム定量PCRを用い、ホルモンの下流で働く各種シグナル伝達因子の発現動態を解析した。その結果、ネオテニック分化時には、幼若ホルモンの下流因子が一時的に低下するが、その動態と拮抗的に働く脱皮ホルモン下流の遺伝子を特定した。ネオテニックでは、繁殖器官である生殖腺や腹板の形態が劇的に変化するが、それらの部位において、この遺伝子は顕著に高発現する傾向を示した。さらにRNAi法による遺伝子機能解析を行うと、ネオテニック特異的な形態改変が阻害される傾向にあった。上記の解析により、ネオテニック分化に重要な生理変化を詳細に解析することに成功した。繁殖虫分化制御において重要な生理変化を詳細に解析する必要があり、その解析に計画していた以上に時間を要したため、生理変化の上流において、個体間相互作用による環境入力とを統合する因子を見出す次なるステップへと進む準備が遅れた。本年度中に次世代シークエンサー(NGS)を使用した網羅的遺伝子発現解析の準備に取り掛かっており、次年度すぐにNGSを用いた解析手法を行うことができる。雌雄の繁殖虫とワーカーの個体間コミュニケーションが内分泌環境が変化するまでには、触覚において繁殖虫の存在情報が伝達され、脳などの中枢神経において情報が統合され、内分泌改変司令を送る過程を経ることが予想される。雌雄の繁殖虫の存在に応じ、どのような分子機構を介し内分泌環境の改変をもたらすか明らかにするために、内分泌環境が変化しカースト分化運命が決定する時期で触覚や中枢神経の網羅的遺伝子発現解析を行う予定である。これまでの研究により明らかとなった雌雄の繁殖虫の存在に応じ内分泌環境が変化するタイムスケジュールを基に、ワーカーの脳や触覚を摘出し全RNAを抽出する。大量の配列決定が可能な次世代シークエンサー(NGS)を使用し、全トランスクリプトの配列情報と発現量を決定する。得られたデータをもとに、バイオインフォマティクス解析により雌または雄繁殖虫の存在に応じた発現変動を比較し、繁殖虫分化制御に重要な遺伝子を明らかする。雌雄の繁殖虫の存在に応じ発現変動する各遺伝子は、定量PCRにより発現変動を詳細に調べるとともに、候補を絞りRNAiによる機能解析を行い,繁殖虫特異的な形態や行動に与える影響を評価する予定である。シロアリのコロニー内で繁殖虫とワーカーの個体間コミュニケーションが内分泌環境が変化するまでには、脳などの中枢神経において個体の存在情報情報が統合され、内分泌改変司令を送る過程を経ることが予想される。どのような分子機構を介し内分泌環境の改変をもたらすか明らかにするために、内分泌環境が変化しカースト分化運命が決定する時期で触覚や中枢神経の網羅的遺伝子発現解析を行う予定である。これまでの研究により明らかとなった繁殖虫の存在に応じ内分泌環境が変化するタイムスケジュールを基に、ワーカーの脳や触覚を摘出し全RNAを抽出を行っており、今後次世代シークエンサー(NGS)を使用し、全トランスクリプトの配列情報と発現量を決定する。
生体試料の観察・特性測定に適した力平衡型原子間力顕微鏡の開発

力制御型AFMの安定性向上を目指してポリイミド製のカンチレバーの実現可能性について検討した。システムの安定性は主に共振のQ値が小さく、共振周波数の低いカンチレバーによって改善される。我々はポリイミド製のカンチレバーを試作し、その機械的特性特に真空中におけるQ値を測定した。これから得られた値を用いて力制御系に要求される周波数帯域を見積もった。その結果ポリイミドのカンチレバーは内部減衰以外が全く等しい窒化シリコン製のカンチレバーと比較して要求される周波数帯域を1/20に低減することができる事がわかった。系の安定性は数値シミュレーションで検証した。計算から周波数帯域が不足した場合、フォースカーブが激しく振動することがわかった。試料としてはハイドロキシアパタイト(HAp)を成膜したTi-6Al-4Vの基板上に培養した骨芽細胞を用いる。生体適合性を向上させるために表面粗さ0.13.0μmR_<max>に鏡面研磨したTi-6Al-4V基板上にHApの薄膜をエキシマレーザによるレーザアブレーションによって成膜した。チャンバー内の圧力13.3Pa、基板温度は500°Cから560°Cであった。生成した薄膜の結晶性はXRDによって評価した。その結果、基板温度が500°Cを下回るとアモルファスが生成し、560°Cを越えるとHApとトリカルシウムホスフェイトが混在するようになった。薄膜表面の形状は通常のコンタクトモードのAFMで観察した。薄膜の機械的特性はスクラッチ試験と引張り試験器による引き剥がし試験で評価した。以上の結果、次のような知見を得た:(1)結晶化したHApは約530°Cで得られた、(2)スクラッチ試験においてHAp薄膜は18Nの荷重で明白に剥離した(3)引き剥がし試験では、基板の表面粗さが各0.1,1.0,3.0μmR_<max>,で引き剥がし強度がそれぞれ2.3,5.4,10MPaであった。(4)HAp薄膜の生体適合性をin-vitroで評価した。残念ながら、システムの不安定を解消すべく努力したが、この試料を力平衡型AFMで観察するには至らなかった。本システムにはさらなる改良が必要である。力平衡を実現するためのフィードバック系の安定性について検討し、制御系全体の遮断周波数をMHzオーダーとする必要があることがわかった。この理論的な考察結果をReview of Scientific Instruments誌に投稿し、掲載されることが決定している。(1999年1月29日Accepted)実験面では、測定される光強度の変化が微弱であるため計測系の低雑音化が必須である。現在までに、微小変位測定系、静電アクチュエータ駆動系の高速化および低雑音化を行った。具体的には、フォトセンサからの信号を差動増幅するための高速アンプ、高出力増幅器(MESSTEK製M-2131平成10年度科研費で購入)の出力をAD変換器に入力する際に用いるプリアンプを設計、製作した。

また、力平衡機構を実現しつつ、カンチレバーの交換に対応するために新たにカンチレバーと光ファイバーの位置調整用の2軸微動ステージを製作した。一体型切り欠きリンク機構を採用することで堅牢な構造にした。これによりカンチレバー交換を行っても、レバーと光ファイバーの位置合わせが極めて容易になり、安定性も向上した。現在までに、カンチレバーとイオンコーター(サンユー電子製SC-701平成10年度科研費で購入)により、金コートされた光ファイバー端面で構成される静電アクチュエータの動作確認ができており、フィードバック系の構成を経て実際のフォースカーブ測定に入る予定である。第1に周波数特性と安定性の相関の検討である。そのために応答特性のきわめて良好な制御系を持った力平衡型原子間力顕微鏡を試作している。本年度は装置全体の制御を統合するために、LabVIEW(平成11年度科研費で購入)を用いた計測プログラムを開発し、実験にかかる時間とデータの蓄積方法の再現性向上に努めた。また、昨年度製作した光ファイバとカンチレバーの位置合わせに用いるステージを改良し、3軸が独立して移動できる微小移動ステージを製作した。これによって、光ファイバとカンチレバーの間の距離を数μmにまで接近させることが容易になった。SiO_2試料とAuコートされたSi_3N_4探針の間のForce Curveを測定することができたが、再現性に乏しくさらに実験を重ねることが必要であることが分かった。第2に減衰係数の大きなカンチレバ-の試作である。従来のカンチレバーの材料としてはSi_3N_4やSiO_2といった半導体系の薄膜が用いられている。本研究では、高分子材料を用いたカンチレバーを試作した。実験の結果、高分子材料は減衰を大きくするのに有用であることが分かった。今後はこの2つのアプローチを統合し、安定した装置の構築を目指す。1.高減衰カンチレバーの試作設計力制御系を安定させるために減衰係数の大きなすなわちQ値の小さなカンチレバーの最適化設計を行った。その結果、市販の窒化シリコン製の矩形カンチレバーとほぼ同一のサイズで、等しいバネ定数と共振周波数を持ちながらQ値は1/20というカンチレバーが制作可能であることがわかった。今後は引き続き探針を一体で形成することを検討する。生体適合材料であるTi-6Al-4V基板上にさらに生体親和性の高いハイドロキシアパタイト薄膜を形成した。薄膜と基板の固着度と基板表面粗さとの相関を調べるために、Ti-6Al-4V基板の表面粗さを3段階(R_<max>=3.0,1.0,0.1μm)に高精度に研磨した基板を作成し、レーザーアブレーション法により薄膜形成を行った。薄膜と基板の固着度をスクラッチ試験と引張り試験で評価した。その結果、固着力は基板の表面粗さにほぼ比例して増大することが明らかになった。表面粗さR_<max>=3.0μmの基板の固着力は10MPa以上と推定され、実用強度に達していることがわかった。3.細胞培養の結果ハイドロキシアパタイト薄膜の生体親和性を評価するため、また表面粗さの違う基板に成膜したとき生体親和性にどのような影響があるのかを評価するための予備実験を行なった。実験はin-vitroで、ウサギ(生後一週間)の足の腸骨から採取した初代骨芽細胞組織と、ウサギ(胎児)から採取した初代線維芽細胞を用いて行なった。
自己免疫寛容にかかわる新規因子の解析

自己免疫寛容を形成、維持する代表的な機構の一つが、リンパ球の負の選択です。胸腺では種々の末梢組織特異的遺伝子(peripheral tissue antigen : PTA)が発現されており、これらに反応する自己反応性のリンパ球は胸腺内で除去されます。PTAの発現異常は自己免疫疾患を引き起こすことが知られており、その発現調整のメカニズムの解明は自己免疫疾患の病態解明や、新規の治療方法の確立に向けて重要であると考えられています。私はデータベースを用いた網羅的解析より、Zfp36l1, Zfp36l2がPTA発現調整に関わるとの仮説を導き出し、その立証をするため、これら分子の機能解析を進めました。本年度は胸腺上皮細胞特異的にZfp36l1, Zfp36l2を過剰発現するマウスモデルを樹立することと、生体内における機能を解析することを目標に研究を進めました。迅速な研究遂行のため、当初はCRISPER-Cas9のシステムを利用したROSA26領域へのノックインを試みましたが、残念ながら成功しなかったため、途中からES細胞を用いた手法へと変更しました。ES細胞にて遺伝子組み換えを行い、これらES細胞よりマウス個体を確立し、PCR法及びサンガーシーケンス解析にて慎重に遺伝子型を確認しました。その結果、ROSA26領域へのFlox-STOP-Flox-Zfp36L1-T2A-Zfp36l2配列のノックインが確認でき、マウスモデルが樹立できました。その後、これらのマウスより胸腺上皮細胞を単離し、RNA-seq法により網羅的遺伝子発現解析を行いました。これらのマウス胸腺ではPTA発現の減弱が観察され、マウス胸腺上皮においてZfp36l1, Zfp36l2がPTA発現調整に関わっていることが確認できました。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。自己免疫寛容を形成、維持する代表的な機構の一つが、リンパ球の負の選択である。胸腺では種々の末梢組織特異的遺伝子(peripheral tissue antigen : PTA)が発現されており、これらに反応する自己反応性のリンパ球は胸腺内で除去される。PTAの発現異常は自己免疫疾患を引き起こすことが知られており、その発現調整のメカニズムの解明は自己免疫疾患の病態解明や、新規の治療方法の確立に向けて重要であると考えられる。私はデータベースを用いた網羅的解析より、Zfp36l1, Zfp36l2がPTA発現調整に関わるとの仮説を導き出し、本課題では、その立証をすべく、これら分子の機能解析を進めている。Zfp36l1, Zfp36l2はRNA結合タンパク質であり、特定の配列を持つmRNAを分解に導くことが知られているが、これまでの研究では主にサイトカイン遺伝子等の発現調整に焦点があてられており、ターゲット遺伝子の全体像は不明であった。そこで、ターゲットmRNAを網羅的に調べる目的で、これら遺伝子を過剰発現あるいはノックダウンさせ、それに伴うRNAの変化をRNA-seqにより調べたところ、2倍以上の発現変化が、数千の遺伝子において検出された。PTAを誘導する因子としては転写因子AIRE (autoimmune regulator)が既知であるが、これらZfp36l1, Zfp36l2のターゲットとなる遺伝子の中には、AIREによって誘導される遺伝子と、誘導されない遺伝子の両方が含まれていた。以上の結果は、mRNAの安定性のコントロールにより、幅広い遺伝子がコントロールされ得ることを示し、また、Zfp36l1, Zfp36l2単独での機能とともに、Aireと協調的に作用する可能性を示唆すものであり、PTA発現調整にこれらが関与する可能性を高めるものであった。研究室の立ち上げに伴い、細胞生物学や分子生物学の各実験系を立ち上げる必要がある環境下において、遺伝子発現を変化させた細胞の準備とRNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析を約半年で完了することができ、ほぼ当初の予定通りの進捗状況と考える。

その後、これらのマウスより胸腺上皮細胞を単離し、RNA-seq法により網羅的遺伝子発現解析を行いました。これらのマウス胸腺ではPTA発現の減弱が観察され、マウス胸腺上皮においてZfp36l1, Zfp36l2がPTA発現調整に関わっていることが確認できました。自己免疫寛容は免疫系の様々な細胞により構成されるため、本課題ではマウス生体を用いた研究が必要不可欠である。今後はCRISPR-Cas9を用いたゲノム編集技術を利用し、マウス胸腺細胞でZfp36l1, Zfp36l2の遺伝子発現が操作されたマウスを作製し、これら遺伝子の生体内での機能を解析する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
のれん会計の系譜学に向けて

のれん会計をめぐる英国の混乱を、その会計上の処理上の問題はもとより、より幅広い見地から検討し直すことを努めた。まず英国の個人主義や、会社形態、M&Aの発展形態の分析から、英国と比較して、1)営業権をその会社の本質と見るために、のれんの貸借対照表計上に意図があったこと、2)持分フーリング法が濫用される前に、その利用が制限されたこと、3)持分プーリング法の利用が制限されて以降、パ-チェス法でも資産負債の公正価値評価・事業の再編費その他取得にかかわる費用の取得価額への算入等の包含により剰余金消去法が同様の効果がもたらすように努力されたこと等を見いだした。また、これは当初、英国の個人会社で行われた剰余金による直接消去が1960年代米国の大手会計事務所関係者により一般に提唱され、それを制限した米国のAPB17以降は、英国の株式会社に逆輸入されたのである。この論争の派生物としてブランド計上問題も扱っている。例えば剰余金消去法を用いる会計政策により「見かけ上」会社を良くみせようと努めた会社は、その後剰余金が借方残高になり、英国会社法の変化とともに、その「貸借対照表の穴」を埋めるためにブランド計上を行わざるを得なくなった経緯を、会計政策による作成者の誘導と作成者が会計報告に影響を与えた反作用の例として説明した。次に、のれん会計にかかわる抽象的な用語・基礎概念が、このブランド会計問題についてどのレベルでどのように機能しているのかを社会的に幅広い見地から検討し、特に専門職業人としての会計専門家の社会的立場と、それへの非会計専門家の挑戦という新しい社会的観点から検討している。この反論の中で現代の会計理論上の資産概念以上にこすと概念が強調されている事実を発見している。のれん会計問題への提言としては、会計のアカウンタビリティ機能を重視し、M&Aの事実を利用者に明確に伝えるために、被買収会社の実質価額と購入対価の差額とその差額分析を、会社の会計政策が行われる前の金額で開示することを要請する。
Z帯異常症の診断法と治療法の開発に関する研究

心筋障害の程度を血中へのZ帯構成要素の漏出量で評価するシステムの開発を目的として以下の研究を行った。まず、Z帯構成要素異常を心筋疾患との関連を解析したところ、タイチン、MLP、テレトニンの3種のZ帯構成要素の変異を肥大型心筋症および拡張型心筋所に見出した。一方、M21トランスジェニックマウスの心肥大期に発現変化する遺伝子群をDNAChipを用いて網羅的に解析したところ、既知の心肥大マーカー遺伝子であるBNPやアクチンと同程度に発現変化する遺伝子群を多数同定した。ついで、タイチンのZ帯領域あるいはMLPに対する単クローン抗体を作製し、これを用いて心筋組織を免疫染色し、タイチンはZ帯領域に分布することを確認した。一方、MLPは従来知られていたZ帯への局在以外に、Z帯周辺にも分布することを見出した。また骨格筋と心筋を比較すると、心筋にはMLPが多量に存在するが、その多くはZ帯を含む膜分画以外に分布しており、比較的容易に筋組織から抽出可能であることが判明した。また、2種の抗タイチンZ帯領域抗体を用いたサンドイッチELISA法を確立し、これを用いて心筋症患者の数%に血中タイチンが検出されたが、心筋梗塞等の急性障害では血中タイチンの遊離は認められなかった。これに対して、2種類の抗MLP抗体を用いたサンドイッチELISA法で測定したところ、心筋症患者では血中MLP高値者が存在した。また陳旧性心筋梗塞患者は血中MLPを検出できなかったが、急性心筋梗塞患者の約25%で血中MLPが極めて高値であった。以上の結果から、血中MLP測定により心筋障害の存在を推測可能であることが示唆されるため、今後その他の抗MLP抗体の組み合わせを用いたアッセイ系の確立と、心筋障害度と血中MLP量の関連性および時系列測定を行うことで、実用化可能なアッセイ系を設定する。タイチンZリピート領域を含むリコンピナント蛋白を用いて免疫したマウスから単クローン抗体を7種作製した。このうちタイチン機能上最も重要と考えられるアクチニン結合ドメインに対する単クローン抗体を用いて、サンドイッチELISA法によるタイチン測定系を開発した。リコンピナントタイチンを陽性コントロールとして標準曲線を作製し、これを基準として特発性心筋症患者、心筋梗塞患者、および非心疾患コントロール群の血清中の遊離タイチン濃度を測定した。その結果、コントロール群、急性心筋梗塞群では血中タイチンはいずれも検出限界以下であったが、特発性肥大型心筋症患者の約5%と陳旧性心筋梗塞患者の一部で有意な濃度の血中タイチンが検出された。一方、タイチンと結合するテレトニンに変異のある特発性心筋症患者(複数)の存在を明らかにしたが、それらに見出された病因変異はいずれもタイチン結合性を大きく変化させることを解明した。また、これとは別のZ帯要素であるZASPやFHL2の変異検索を行い、拡張型心筋症患者に病因に関連すると考えられる変異を見出した。これらとは別に、心筋に特異的に発現する新規遺伝子として昨年までに発現したミオシン脱リン酸化酵素抑制サブユニットであるM21を高発現するトランスジェニックマウスについて解析した。このM21高発現マウスは予想どおり心肥大を呈し、一部に突然死を認めるが、GeneChipを用いた発現プロファイル解析を行ったところ、これまでに心肥大との関連が知られていない既知あるいは未知の多数の遺伝子群(約200種)が特異的に発現変化することを見出した。このような発現変化を示す遺伝子群中にはイオンチャネル遺伝子が含まれており、それらの発現変化がM21トランスジェニックマウスの心肥大病態や突然死といかに関連するかを今後検討する。

以上の結果から、血中MLP測定により心筋障害の存在を推測可能であることが示唆されるため、今後その他の抗MLP抗体の組み合わせを用いたアッセイ系の確立と、心筋障害度と血中MLP量の関連性および時系列測定を行うことで、実用化可能なアッセイ系を設定する。
自律複数移動ロボットの力協調に基づく作業システムの構築に関する研究

平成6年度および平成7年度の研究はシステムの構築、複数ロボットの作業協調戦略に関する設計理論およびロボットの行動要素設計理論について検討した。さらに、実機ロボットシステムを製作し、基本協調作業に関する検証実験を行った。理論的な面では、力協調を要する複数ロボット作業システムとして分散集中融合型ロボットシステムBeRoSH(Behavior-Based Mutiple Robot System with Host)を提案し、対象物の繰り作業を行う協調戦略を実現した。この協調戦略は、従来の複数のアームや複数指機構による物体繰りの研究で用いられてきたモデル中心の協調方式と異なり、複数ロボットシステムでの各ロボットの能力設計及び集団組織の二つの基本設計思想から構成したものであり、簡略かつ有効であること、作業に参加するロボット数の増減に容易に対応できること、作業対象物のモデル誤差に影響されないこと、などの特徴がある。また、本研究では、ロボットの能力を設計する際Finite State Automatonを用いて各ロボットの協調的な状態を記述する手法を提案した。これに基づきロボットの単体のビヘ-ビアコントローラの設計思想およびロボット間の相互作用による動的協調の発生メカニズムの解析手法を提案した。平成6年度に小型自立型ロボット3台を製作した。ホストコンピュータとCCDカメラ及び画像処理ボードとによって構成したホストエージェントと上記3台の自立ロボットとで、提案したBeRoSH共同作業複数ロボットの実験システムを構築した。この実験システムを用いて、複数ロボットの共同作業の協調戦略についての基本的な検証実験を行い、複数ロボットシステムの設計の基本思想やシステムの正当性を示した。さらに、平成7年度に製作した3台の二次元作業型ロボットでの検証実験に基づき、三次元対象物体の操作作業の協調アリゴリズムを検討した。ワークステーションでロボットシステムの構成、三次元協調アリゴリズム、ロボットの作業機構などの問題についてシミュレーションを行った。これらのシミュレーションにより三次元分散型ロボットよる力協調に基づく協調作業が実現可能という結論を得た。現在三次元協調作業に適したアームの設計、新たなロボットの製作及び基礎実験を行っている。それぞれの結果は三つの国際会議およぼ六つの国内の学会で発表した。平成6年度の研究は主にシステムの構築理論や複数ロボットの作業協調戦略に関する設計理論について検討し、さらに実機ロボットシステムを製作し、基本協調作業に関する検証実験を行った。理論的な面では、力協調を要する複数ロボット作業システムとして分散集中融合型ロボットシステム(BeRoSH(Behavior-Based Mutiple Robot System with Host)を提案し、対象物の操り作業を行う協調戦略を提案した。この協調戦略は、各ロボットに能力方向にいつも能動的に出力する特性を持たせることと、非能力方向にいつも受動する特性を持たせること、全てのロボットの能力方向を組織することの三つの部分からなり、複数ロボットシステムでの各ロボットの能力設計及び集団組織の二つの基本設計思想から構成したものと言える。また、コンピュータでのシミュレーションでBeRoSHシステムの構成及び複数ロボットによる共同作業の協調戦略について実証を行い、良い結果を得た。また、小型自立型ロボット3台を製作した。さらに、ホストコンピュータとCCDカメラ及び画像処理ボードとによって構成したエストエージェントと上記3台の自立ロボットとで、提案したBeRoSH共同作業複数ロボットの実験システムを構築した。協調戦略に関する理論設計において、従来の複数アームや複数指機構による物体操りの研究で用いられてきたモデル中心の協調方式と異なり、"複数ロボットの能力設計"と"ロボット群の組織戦略"で構成した協調戦略を提案した。

この協調戦略は複数移動ロボットシステムの制御問題の特性から立てたもので、簡略かつ有効であること、作業に参加するロボット数の増減に容易に対応できること、作業対象物のモデルとの誤差に影響されないこと、などの特徴がある。また、システム全体の構成は、重複処理やロボット間の不要な競争を防ぎ、有限能力しか持たないロボットがホストによって確実に協調作業を達成できるように配慮した。ホストもFrom Clourseのコンセプトを用いて、複数ロボットを組織、それにより容易に動的協調を実現できた。基本的な協調作業の実験からこの協調戦略とシステムの構成が有効であるとの結論を得た。それぞれの結果IRO'S94などの二つの国際会議および二つ国内の学会で発表した。平成7年度の研究は主に初年度に作製した二次元平面の複数移動ロボットによる共同作業の実験システムを改良しながら、力協調を必要とする操作作業についての基本検実験を行った。さらに複数ロボットの作業協調戦略の動的特性およびロボットの行動要素設計理論について検討し、実験を行った。理論的な面では、提案した力協調を要する複数ロボット作業システムとして分散集中融合型ロボットシステムBeRoSH(Behavior-Based Mutiple Robot System with Host)に関して対象物の操り作業の動的協調性質の実現についての検証を行い、さらに複数ロボットシステムでのロボットの能力を設計する際Finite State Automatonを用いて各ロボットの協調的な状態を記述する手法を提案した。また、この記述手法に基づきロボットの単体の増加型行動要素の設計思想およびロボット間の相互作用による動的協調の発生メカニズムの解析手法を提案した。さらに、初年度に製作した3台の二次元作業型ロボットでの検証実験に基づき、3次元対象物体の操作作業の協調アルゴリズムを検討した。ワークステーションを用いてロボットシステムの構成、三次元協調アルゴリズム、ロボットの作業機構など問題についてシミュレーションを行いました。これらのシミュレーションにより三次元分散型ロボットよる力協調に基づく協調作業が実現可能という結論を得た。現在製作したロボットの三次元用へのアームの改造および新ロボットの製作を進行している。