hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シミュレーションを用いたガラス転移ダイナミクスの研究

(1)平均場スピングラス模型とのアナロジーからは、この両者はガラス転移の動力学と熱力学における平均場理論に相当しており、整合した描像/結果を与えると期待される。しかし現状では、その整合性を認めることは容易ではない。私はほぼ厳密な計算が遂行できる無限次元系に注目し、両者の計算を実行し結果を詳細に比較した。その結果、平均場スピングラス模型の場合とは異なり、両理論が環状では整合していないこと、そしてこの不一致の原因がモード結合理論にあることを明らかにした。(2)従来のガラス転移の研究では、対象とするモデル系は剛体球系等に限られて来た。私は斬新なモデルを導入し、新しい観点からガラス転移を考察することが有効だと考えた。そこで、1つの粒子が大多数の粒子と相互作用する極端なモデルとして、柔らかい粒子系を超高密度にしたモデルに注目した。この系のシミュレーションを行ったところ、高密度で動力学が極めて平均場的になることを見出した。従来、ガラス転移において、平均場的挙動が実際に見られるモデル系は、存在しないと考えられてきた。しかし本研究では、実際にそのような液体モデルが実在することを、世界で初めて示した。以上(1)と(2)の成果は、共にガラス転移の理解に対する大きな一歩であり、論文はPhys.Rev.Lett.誌に掲載された。また、(2)については同誌のEditor's suggestionに選ばれた。
特異点の二次障害類に関する研究

微分可能多様体の間の滑らかな生成的写像に現れる特異点のThom多項式以外の障害として、二次コホモロジー類が定義される。4次元多様体の間の生成的写像に対して、定義域4次元多様体の4次のStiefel-Whitney類が尖点を消去するための二次障害類であることを証明した。微分可能多様体の間の無限階微分可能写像の特異点には、多様体の微分構造や位相構造が顕著に反映される。そこで、次のような問題設定は、微分位相幾何学の中心問題と一つと考えられる:「微分可能多様体が二つ与えられたとき、それらの多様体の間に、良い微分可能写像が存在するか否かをどのようにして判定することが出来るか。」良い写像のこう補としては、多様体の次元が等しいときは、微分同相写像であり、定義域多様体の次元よりも値域多様体の次元の方が大きいときは、埋め込み写像(もっと一般には、はめ込み写像)である。そこで、逆に定義域多様体の次元よりも値域多様体の次元の方が小さいときは、「折り目写像」と呼ばれる微分可能写像が候補となる。特に、値域をユークリッド空間にすると、微分可能写像には必ず特異点が現れるから、その中でも余階数が一番少ない折り目写像はいつでも現れるので、折り目写像の存在問題を考えるのは自然だろう。値域が1次元の場合、つまり関数の場合は、折り目写像はモース関数になるので、自然な問題設定といえる。ただし、この場合の存在問題の答えは自明なので、値域の次元が2次元以上の時が問題となる。2次元の場合は、Thom-Levine-Eliashbergの定理があり、折り目写像の存在のための必要十分条件が定義域多様体のオイラー標数が偶数であることである。これは、カスプ消去の障害とも考えられる。値域が3次元の場合は、すでに多くの結果が得られている。さらに、値域を4次元にした場合に、カスプ消去のために第一次障害類はThom多項式である。第二次障害類を決定することは重要な課題である。4次元のときには、これがオイラー標数の偶奇である。可微分多様体の間の可微分写像の特異点の型と定義域多様体の位相構造や微分構造との関係を調べるのが「大域的特異点論」の問題意識であり、これは可微分関数を調べる「モース理論」の一般化といえる。とりあえず、定義域を閉多様体とし、値域をユークリッド空間とすると、写像には特異点が必ず現れる。写像を写像空間の中で生成的写像とすると折り目特異点が必ず現れる。当該年度の研究においては、特異点として折り目しか現れない写像を許容する定義域閉多様体のコボルディズム類に注目し、そのコボルディズム類を固定したときに、値域のユークリッド空間の次元がどこまで高く取れるかという問題を扱った。折り目特異点しかもたない写像の存在問題は、定義域多様体上の一次独立なベクトル場の存在問題に帰着される場合がある。いわゆる安定スパンを決定する問題である。安定スパンを決定する問題は、ホモトピー論的にも難しい部分があるが、安定スパンが小さい場合に多様体を特徴付けることは可能である。これは、微分位相幾何学がWhitneyによって創始されたときに確立された多様体の埋め込み・はめ込み問題の双対にあたる。そのため、例えば閉多様体を固定して、上記のような可微分写像をもつ値域の最高次元を決定するというのは有意義な問題といえる。実射影空間を選び、折り目写像が存在するための必要十分条件を求めようとしたが、そのままでは難しく、単純折り目写像というものを定義し、存在問題を考察した結果Hurwitz-Radon数によって最高次元が決まることが解明できた。可微分多様体上の無限階微分可能写像の特異点集合には、定義域多様体の位相構造や微分構造が明確に反映する。20世紀初頭にモースにより創始された「モース理論」は滑らかな関数の理論であるが、1960年代初頭のスメールの高次元ポアンカレ予想の解決に際して、ハンドル体の理論が効果的に使われたようにその有用性は実証済みであった。1950年代のトムやホイットニーによる写像の特異点理論の創始により、モース理論の一般化という研究目標が明確になった。関数は値域が1次元の場合の理論であるため、特異点(臨界点)集合は離散点で現れるが、写像を考察することにより値域の次元を2次元以上にすれば、特異点集合自体が次元をもち、定義域多様体の構造との関係を明確にするには、モース理論を精密化する必要がある。モース関数の一般化にあたるのは「折り目写像」である。すなわち可微分写像が特異点としては折り目特異点(局所座標系を一つ固定した場合に、値域の次元から1次元低い次元までは恒等写像であり、最後の1次元の成分が2次関数で書ける特異点)しかもたない写像である。まず考えられるのは、折り目写像の存在問題である。

従来の研究では、例えば定義域多様体のオイラー標数が奇数の場合には、ホモトピー論でよく知られたホップ不変量1の元との関連で、折り目写像が存在するための必要条件が1次元、3次元、7次元でなければならない、などの制限が分かっていた。今回の研究では、折り目写像の存在のための必要十分条件を求めることを目指した。特異点が現れるのはある種のヒエラルキーのもとで出現するが、折り目の次に現れるのはカスプである。カスプのThom多項式が定義され、多くの場合に計算されているが、これはジェット切断を拡張するための第一次障害類と考えられる。そこでThom多項式が消えている場合は、第二次障害類の決定が必要である。4次元多様体間の写像において、第二次障害類を求めることに成功した。
北東アジア地域における広域的再生産構造の形成と農地所有構造の変貌

家族経営を基盤とする大規模化は地域に共通する。日本では家族経営の合体・吸収や集落営農で農地分散を防ぎ団地化を図っている。人民公社解体後の中国の家族経営も団地化をいずれ目指す手法が必要だが、集団所有との関係が不安定である。中国と日本の土地利用は共通の課題を持つが、公有と私有との調整が課題であり、集団所有の優位性で望ましい土地利用に誘導する中国方式と私有権を抑えながら集落で誘導する日本式、双方の形態比較が必要である。中国を主に、日本、韓国の、農地の所有、利用構造を概念的に把握することに努め、研究会での発表、資料紹介、検討を行ってきた。ベトナムも参考事例として検討した。1)中国:農地の請負経営権の流動化に関して、その権利の物権的な性格が指摘されているが、事実ではなく、集団所有との関係では補償を前提にした下位の位置にある。しかし集団での配分の経緯や長期にわたる利用は、請負経営権の実質的な対抗性を育て、それを前提にして農地の交換分合の実施や、請負経営権をまとめ流動化させることで形成された企業的農業経営の存在を地域にみることができる。予備調査を実施した河北省や福建省しょう州市での農地の流動化はその方向を示している。しかし不況による農民工の帰農は契約の解除などにもつながり、請負経営権の「社会保障的な機能」が再び現れ、従来の権利関係に変化を与え、あるいは本質的な性格を示したともいえる。2年目の本調査はこれらの権利の現状、その上で現時点での農村構造、農地の所有利用構造を明らかにする。2)日本では、農地法改定の動きを目前にして、農地の権利取得者を3条資格者に縛る日本独特の戦後体制の仕組みを改めるべきとの主張が強い。しかし既存の零細分散所有者の集団である農村集落の農地利用調整力に期待をかける方向も強い。他方、貸借の分野に限定して3条資格者に限定する方式を一切やめ、入口規制の撤廃・出口規制の導入を主張する方向もある。農地保有合理化法人の中間保有の機能に絡ませて、農地の所有利用のあり方・現状を既存の研究を整理し、2年目は事例調査に入る予定である。3)零細な分散農地・小規模家族経営を軸に、共通の手法で分析に取り組む予定である。目的:人民公社解体後の中国農業は、集団所有の下、家族経営の土地利用権を強化する方向で生産力強化・農業所得の増加を図ったが、集団による団地的利用の斡旋、利用権流動化による大規模経営化・効率化も必要としている。日本農業も、私的所有とはいえ、個々の経営の強化・拡大だけではなく、地域の斡旋・集落営農等を通じて、主として賃貸借による大規模経営化・効率化を図っている。方法:大規模化のゴールは日中共通するが、これを妨げる要因も多い。現地調査を通じて、上記の仮説、その場合の必要条件などを現場から明らかにする。成果:集団や行政が農地の流動化に介在する中国のケースで、農地の交換や団地化、大規模化に成功するものが多いように見えるが、一方で、利用権を提供する場合の対価の低さや貸付条件がもともとの個々の農民に取って不利な様子が見て取れる。対照的に、個別経営が自らの力で拡大する場合には、出し手の強い地域市場のもと、土地コストが重くなる傾向がある。日本では集落営農が成立した場合、剰余の多くを、農地を提供する多くの村人は地代で回収しようとするし、一方、数少ない作業従事者は時間賃金の引き上げで得ようと努め、対立が顕在化する。農村では非農業雇われサラリーマンが増加したので、個別貸借で大規模化・法人化に成功する例は、受け手が強い市場の下、低い地代で農地を拡大している。ただし借入地がさらに分散する問題が起きコスト削減に直結しない事例も多い。これらの大規模化を妨げる条件について今後、さらに明らかにしたい。研究目的:アジアモンスーン地帯の農業構造に共通する特徴は、家族経営・家族による分業、分散した零細なるほ場(現代の機械化に適しない)、連作が可能な水田稲作を主にしており、米以外の農業地帯と比べて面積あたりの人口扶養力は高い。しかも水利の共同性が村落の共同体的性格を招来し、階層分解のスピードは弱い。だが一方で労働力の離農に伴い、労働生産性を上げる規模拡大が必要だがそのスピードは遅い。また経営面積を拡大しても、農地分散によるスケールデメリットが現れかねない状況にある。他方、公的所有の中国農村、他の多くの私的所有の国の農村、この権利関係の異なりは大きい。本研究は農業構造改革の課題と農地の所有・利用構造との関連を明らかにする。研究方法:主に中国、日本の農村の実態調査と先行研究をもとにした解析が主である。研究成果:家族経営を基盤にした大規模経営化を模索する点で、中国と日本は共通する。

中国の場合、一部に雇用を入れた資本的な経営が生まれてきているが、大半は家族経営の大規模化の段階にとどまり、請負経営権の貸借で農地の流動化を図っている。その場合、小面積経営が不足する農地を補うために借地する動きもあり、日本の戦後の状況によく似ている。一方で限界地を主に、他地域からの入作型借地・雇用経営も生まれている。日本の場合は、家族経営の合体・吸収の動きが起こり始めており、農地の分散化を防ぎ、団地的な大経営の出現を図っている。特に限界地などでは大規模化・大団地で機械の効率的な使用を図らないと、耕作放棄がむしろ先行してしまう。また集落を主体にした家族経営の連合体も生まれ、一つの方向ともなり、あるべき方向を限定できない。これらの中国と日本の差は、時間差・発展の段階差のみとは位置づけられず、全体の土地利用を主にした所有権のそれへの従属化の課題でもあるように思われる。
人工現実感における立体知覚の脳磁気・脳波計測

認知は感覚系からのbottom upな処理だけでなく、むしろ運動系も含めたtop downの行動を共なうactiveな情報統合のプロセスと考えられる。最近,L. M. ParsonsらはCRT上に表示された左右手の判別において、手を動かすプログラムが使用されている(実際に手を動かすことは禁止されている)ことを示唆する極めて興味深いPETのデータを発表した[3].この実験は視覚系と運動系の左右脳の優位性を利用した巧妙なパラダイムを用いている.彼らのデータはPETによるものであるため,このパラダイムの期間に運動系が関与していることは分かるが,その時間的構造を見ることはできない.そこで,ヒトの認知過程における運動系の関与の時間構造を調べる試みとして,Parsonsらのパラダイムを用いてそのときのMEG(脳磁場)計測を実施した.これによりPETの空間分解能のよさとMEGの時間分解能のよさを兼ねられる可能性が生じる.すなわち,MEGからの信号源推定には一般に誤差関数に多くの極小があるため,位置情報が全くないところからの推定には問題が残される.しかし,信号源の位置がほぼ分かっているときにはかなり正確な空間・時間を推定することができる.現在,本実験の計測結果の詳しい解析を進めているところであるが、右手(80ものの信号源位置は概略つぎのように推定された.第一次運動野に推定されることはなかった.認知は感覚系からのbottom upな処理だけでなく、むしろ運動系も含めたtop downの行動を共なうactiveな情報統合のプロセスと考えられる。最近,L. M. ParsonsらはCRT上に表示された左右手の判別において、手を動かすプログラムが使用されている(実際に手を動かすことは禁止されている)ことを示唆する極めて興味深いPETのデータを発表した[3].この実験は視覚系と運動系の左右脳の優位性を利用した巧妙なパラダイムを用いている.彼らのデータはPETによるものであるため,このパラダイムの期間に運動系が関与していることは分かるが,その時間的構造を見ることはできない.そこで,ヒトの認知過程における運動系の関与の時間構造を調べる試みとして,Parsonsらのパラダイムを用いてそのときのMEG(脳磁場)計測を実施した.これによりPETの空間分解能のよさとMEGの時間分解能のよさを兼ねられる可能性が生じる.すなわち,MEGからの信号源推定には一般に誤差関数に多くの極小があるため,位置情報が全くないところからの推定には問題が残される.しかし,信号源の位置がほぼ分かっているときにはかなり正確な空間・時間を推定することができる.現在,本実験の計測結果の詳しい解析を進めているところであるが、右手(80ものの信号源位置は概略つぎのように推定された.第一次運動野に推定されることはなかった.
Minimal Chart の分類

chartとは円板内の向き付き、ラベル付きグラフで、4次元空間内の曲面結び目(埋め込まれた曲面)を表示するものです。これはとても画期的な方法です。crossingが高々3個のchartの分類について研究しました。主な結果は、crossingが高々3個のminimal chartはribbon chartか2-twist spun trefoilを表すchartにhoopやfreeedgeを追加したものであることを示しました。つまり、ribbonを法とすると、crossingが高々3個のminimal chartは2-twist spun trefoilを表すchartであることを示しました。鎌田氏によって、4次元空間に埋め込まれた曲面を研究するために、平面上のグラフで表現する手法、chartが定義された。n-Chartは平面上の向きが付いた、各辺に1からn-1までのどれかのラベルが付けられたグラフで、ある条件を満たすものである。頂点は次数1と4と6の3種類あり、次数1の頂点をblack vertexといい、次数4の頂点をcrossingという。chartにはC-moveという変形があり、このchartに対応する曲面のambien tisotopy classを変えない。次数6の頂点を持たないchartに変形できるchartをribbon chartという。今までの研究で、crossingが高々2つであるchartについて調べられている。丁度3つのcrossingを含むchartの例として、2-twist spun knotと呼ばれる曲面を表すchart Gがある。このchartはribbon chartでないものでもある。今回示すことが出来たことは『crossingが高々3つであるchartに対して、その対応する曲面が球面ならば、そのchartはGとribbon chartのdisjoint unionである』ことである。球面を表すn-chartならば、black vertexの数が2n-2であることが知られている。そのためblack vertexの数が少なくとも幾つ必要が調べることがじゅうようであった。特に、chartを円板で切り取ったもので、ラベルの色がm-1,m,m+1のみからなるT-tangleと呼ばれる部分を詳しく調べた。『ラベルがmの部分グラフが木でなく、円板の境界と丁度2点で交わるならば、black vertexの数は2以上である』など色々なminimal chartの性質を調べた。n-chartは平面上の向きが付いた、各辺に1からn-1までのどれかのラベルが付けられたグラフで、ある条件を満たすものである。chartにはC-moveという変形があり、このchartに対応する曲面のambient isotopy classを変えない。今までの研究で、crossingが高々3つであるchartについて次のことが調べられている。『crossingが高々3つであるchartに対して、その対応する曲面が球面ならば、そのchartはGとribbon chartのdisjoint unionである』ことである。今回示すことが出来たことは、それを種数が1つ大きいトーラスに拡張できたことである。crossingの数が3以下のものはribbon chartという単純なグラフが殆どであることが分かったが、crossingの数が4のchartは豊富なグラフがあるようである。これまでの証明の手法が、このcrossing数が4以上のchartの分類について、大いに役立ちそうである。頂点は次数1と4と6の3種類あり、次数6の頂点をwhite vertexという。white vertex持たないchartに変形できるchartをribbon chartという。white vertexが3個以下のものはribbon chartであることが知られていて、4個のものは2種類のchartしかないこと示されている。white vertexが5個と7個のものはwhite vertexが減らすことが出来ると示されている。chart Γが型(m ; n1,n2,...,ns)であるとは次の条件を満たすときをいいます:(1)各i=1, 2, ..., sに対して,chart Γはin Γm+i-1∩Γm+i内に丁度ni個のwhite verticesを含む.(2)i<0 oかi>sならば,w(Γm+i)=0である.(3)w(Γm)>0とw(Γm+s)>0を満たす.

ここで、Γiはchart Γのラベルiのedgeとvertexからなる部分グラフとする。w(Γi)はΓiに含まれるwhite vertexの数とする。white vertexが6個のものは(2,2,2)型、(2,4)型、(3,3)型のいずれかである。(2,2,2)型のchartはwhite vertexが減らすことが出来ると示されている。今回の結果は『(3,3)型のchartはwhite vertexが減らすことが出来る』ことを示した。残るは(2,4)型のchartであるが、この型のchartの例として、2-twist spun trefoilを表すchartがある。こちらの型のchartからは今まで知られていな例が出てくることが期待される。これを調べることで、white vertexが7個以下のchartの分類表が完成する予定である。
がん細胞におけるMT1-MMPによるEphA2切断を介した抗がん剤耐性とその克服

MT1-MMPの細胞の抗がん剤耐性への寄与は、細胞外マトリックスの有無・種類によって大きく変化するものと予想された。大腸がん由来のHT-29細胞株で、BRAF変異を標的とする分子標的薬vemurafenibに対する感受性は細胞をcollagen-Iゲルに包埋して培養して検討したところ、通常のプラスチック表面で培養した場合よりも10倍程度に高まることが観察された。この分子論的な背景を検討し、活性化したFocal adhesion kinase (FAK)およびErbBfamilykinase (EGFR, ErbB2, ErbB3)の量(総蛋白質の量および/またはリン酸化の割合)がcollagen-Iゲルに包埋して培養した場合、プラスチック表面で培養した場合に比べ著しく少ないことが見出された。このいずれがvemurafenibに対する感受性に関与しているのかを確かめるために、FAK阻害剤およびErbB family kinase阻害薬(Afatinib)の作用を検討し、FAK阻害剤はvemurafenibの作用を増強しないがAfatinibは比較的高濃度のvemunrafenibの作用を増強することがわかった。従って、ErbBfamily kinaseの活性がvemurafenibに対する耐性に関与し、collagen-Iゲルに包埋して培養した場合には、これが低いためにvemunrafenibに対する感受性が高まる。しかし、Afatinibは(FAK阻害剤と同時投与しても)collagen-Iゲルに包埋して培養した場合には感受性の増加が認められる、比較的低濃度のvemurafenibの作用を増強しないことから、collagen-Iゲルに包埋して培養した場合のvemurafenibへの高い感受性にはこれら以外の要因がある。抗がん剤(vemurafenib)耐性細胞の取得が想定通りにいかなかった一方で、がん細胞の培養環境によりvemurafenibに対する感受性が大きく変化することが見出され、この発見に基づいて本課題の研究を進めたため、当初予定よりも研究の進行・論文の作成が遅れている。1)これまでの研究過程で見出された知見をもとに、collagen-Iに包埋した培養環境でvemurafenibに対する耐性株を取得し、当初の目的であった耐性株におけるMT1-MMPの発現の状態とEphA2の発現の状態を検討する。また、耐性株でErb family kinaseの活性化の状態など、耐性に関与しうる因子の状態を検討する。2)collagen-Iをコートしたプラスチック表面で培養した場合のvemurafenibに対する感受性は通常のプラスチック表面で培養した場合の感受性と同程度である。すなわち、collagen-Iの存在というよりも、細胞接着の足場の「固さ」が耐性に関与しているらしい。このことは、例えば繊維化が進展したがん組織ではvemurafenibに対する感受性が低下している可能性を示す。このことをMT1-MMPとの関連を踏まえつつ実験的に検証するとともに、臨床例での検討を行っていきたい。本年度は大腸がん細胞でのMT1-MMPによるEphA2切断についてその切断点の決定、およびBRAFに変異のあるメラノーマ・大腸がん細胞について、BRAFを標的とする分子標的薬剤vemurafenibの作用を検討した。1.MT1-MMPによるEphA2の切断点については、これまでのところヒト繊維肉腫由来のHT1080細胞あるいは乳がん由来のMDA-MB-231細胞で報告されているが、両者は一致しておらず、細胞により切断点が異なっている可能性がある。このため、ヒト大腸がん由来のHCT116細胞にmycタグとHisタグを付加したEphA2とMT1-MMPを発現させて、MT1-MMPにより切断されたEphA2の断片(膜上のC末端側)のN末端側のアミノ酸配列をmass spectroscopyにより決定した。その結果、HCT116細胞でのMT1-MMPによるEphA2の切断点はHT1080細胞での切断点と一致した結果が得られ、少なくとも当該の切断点については細胞間で保存されうることが示された(投稿中)。2.vemurafenibにはメラノーマ由来A375細胞に対する著名な殺細胞効果は認められなかった。大腸がん由来HT29細胞、COLO205細胞に対しても同様であった。なお、COLO205細胞において、vemurafenibはE-cadherinの発現を増強することから、既に報告されていることであるが、EMTを抑止する作用があることが確認された。ただし、HT29細胞ではそのような作用は認められず、細胞によってvemurafenibの作用に差があることが推測された。また、MT1-MMPを発現しているHT29細胞でMMP阻害剤(MT1-MMPも阻害する)がvemurafenibの作用を増強するか否かの検討をおこなったが、MMP阻害剤の効果は認められなかった。MT1-MMPによるEphA2の切断について、より強固な知見を得ることができた。一方、これまでに検討したBRAF変異を持つがん細胞株で、vemurafenibに対する感受性が高いといえる細胞が見いだせなかったため、耐性細胞株の取得が遅れている。また、MT1-MMPの薬剤耐性に対する寄与を、MMP阻害剤を用いて検討しているが、現在までにMMP阻害剤の効果を確認できていない。大腸がん細胞由来でB-RAFに変異を有するHT29細胞より、B-RAFを標的とする分子標的薬vemurafenibに対する耐性を獲得した細胞を樹立し、耐性細胞でのMT1-MMP、EphA2の発現を解析することを試みた。

HT29細胞を3 uMのvemurafenib存在下で1か月以上培養し、生存・増殖する細胞集団を得たが、その一部をとりvemurafenibに対する感受性を検討したみたところ、感受性試験においてHT29細胞の親株に比して上記の「耐性細胞群」の感受性が低い(耐性を獲得している)とは認められない結果となった。MT1-MMPの薬剤耐性を検討する場合、細胞外マトリックスの有無が重要な要素になると考えられる。この点を検討するために、細胞をI型コラーゲンに包埋して培養し、vemurafenibに対する感受性を測定したところ、IC50値は通常のプラスチック培養プレート上での培養に比べて一桁低い0.1-0.3uMとなった。これに対し、抗がん剤5-fluorouracilに対する感受性は、vemurafenibとは逆に、3次元のコラーゲン包埋培養下では低下し、既存の報告と一致した。さらに、3次元のコラーゲンへの包埋ではなく、3次元のコラーゲンの表面に播種して培養したHT29細胞もvemurafenibに対して高い感受性を示した。すなわち、通常のプラスチック培養皿に接着した状態での培養はHT29細胞のvemurafenibに対する耐性を付与する可能性があり、その背景には細胞が接着している足場の「硬さstiffness」が関与していることが推測された。分子標的薬(vemurafenib)に対する耐性細胞の樹立が確認できていないので、この点からは進捗が遅れている。一方、vemurafenibへの耐性に接着の足場の硬さが関与しているという可能性が示唆され、vemurafenib耐性細胞株を取得する培養条件を設定する上で有用な知見が得られたとするとともに、臨床上のvemurafenibへの耐性を考える上でも重要な手がかりが得られたのではないかと考えている。MT1-MMPの細胞の抗がん剤耐性への寄与は、細胞外マトリックスの有無・種類によって大きく変化するものと予想された。大腸がん由来のHT-29細胞株で、BRAF変異を標的とする分子標的薬vemurafenibに対する感受性は細胞をcollagen-Iゲルに包埋して培養して検討したところ、通常のプラスチック表面で培養した場合よりも10倍程度に高まることが観察された。この分子論的な背景を検討し、活性化したFocal adhesion kinase (FAK)およびErbBfamilykinase (EGFR, ErbB2, ErbB3)の量(総蛋白質の量および/またはリン酸化の割合)がcollagen-Iゲルに包埋して培養した場合、プラスチック表面で培養した場合に比べ著しく少ないことが見出された。このいずれがvemurafenibに対する感受性に関与しているのかを確かめるために、FAK阻害剤およびErbB family kinase阻害薬(Afatinib)の作用を検討し、FAK阻害剤はvemurafenibの作用を増強しないがAfatinibは比較的高濃度のvemunrafenibの作用を増強することがわかった。従って、ErbB
脊椎動物の発生初期の脳における領域特異性決定機構の解明

完成した脊椎動物の脳では、領域ごとに異なる形態的特徴と機能分担が見られる。本研究は、脳の部域特異的組織形成の基礎と考えられる神経上皮細胞上のパターン形成機構の解明を目的としている。これまでの研究により、FGF、SHH、BMP、WNTといった細胞外のシグナル分子が重要な働きをしていることが明らかになってきた。これらのシグナル分子は、神経板上や、隣接する非神経組織に局所的に発現し、その周囲の細胞に、転写制御因子をはじめとする特定の分子マーカーの発現を誘導する。我々は、このような誘導現象のうち、シグナル分子の領域特異的反応性について重点的に研究を行っている。このようなに、同じシグナル分子に対し、受け手の細胞によってその反応が異なるという現象は、神経組織にかぎらず、発生のさまざまな過程でよくみられる現象であるが、その分子的基盤についてはほとんどわかっていない。我々は、この問題を追求することで、初期神経板におけるパターン形成機構の理解を深めようと考えている。今年度は、Nkx2.1の前脳特異的発現機構の解析、神経板におけるFGF8に対する領域特異的反応性について研究を進めた。まず、このような課題の遂行に必要不可欠であると考えられる新しい実験手法を開発した。すなわち、ニワトリ胚の原腸胚を摘出してin vitroで培養し(New culture)、電気せん孔法によって遺伝子導入するという方法を開発した。in ovoでの遺伝子導入法はすでにいくつか確立されているが、神経板形成時の初期胚に適用できるものはなかったためである。結果として、非常に高率で初期神経板に遺伝子導入することに成功した。この方法を用い、これまでに領域特異的因子の異所性発現、恒常化活性型のシグナル分子受容体導入などを行った。これらの結果は、十分な検体数をとって有意性を慎重に吟味した後、論文にまとめる予定である。
記憶形成タイムコースを担う脳内機構の解明と制御

動物の記憶の形成には、新規な遺伝子発現が必要であることが知られている。転写因子は細胞の活動依存的に遺伝子発現を制御する。そのため、記憶形成時の脳内神経細胞において転写因子の活性がダイナミックに変化することが新たな記憶の形成に重要な役割を果たすと考えられる。本研究は申請者の独自技術により、動物個体内の細胞が発現する多数の転写制御因子の活性を測定し、脳内転写因子活性の変化が記憶を形成する機構を明らかにする。
母子の睡眠の相互影響に基づいた乳幼児突然死症候群リスクの生理学的検討

新生児期乳児期は,乳幼児突発性危急事態(ALTE)や乳幼児突然死症候群(SIDS)などが発生しやすい時期である.特にSIDSは睡眠覚醒機構が未成熟な時期の睡眠中に多く起こる.そこで新生児の家庭での入眠時の状態と睡眠環境についての調査を行った.SIDSに直接つながる状態はなかったが,寝かしつけ後1時間に母親が終始観察をしている例がない等睡眠環境の課題が残った.保育施設での午睡中の環境,SIDS対策についての調査では,健康状態の観察,体位の観察など80%以上なされていた.安全性を考慮した専用のコットの使用もあったが,寝具については今後の調査を必要とする.新生児期乳児期は,生理機能が大きく変化する時期であり,乳幼児突発性危急事態(ALTE)や乳幼児突然死症候群(SIDS)などが起こりやすい時期である.特にSIDSは睡眠覚醒機構が未成熟な時期に睡眠中に起こる突然死であり,いかに予防するかは重要な課題である.本研究では,児の睡眠環境を把握し,リスク因子を評価することで,本邦におけるSIDSリスク予防と児の健全な発育のためのエビデンスを明らかにすることを目的としている.初年度は妊婦を対象とした睡眠チェックリスト,心理バッテリの配布を行い,妊娠期出産後の経時的追跡を開始している.また,保育習慣・環境を把握する問診票を作成し,次年度以降に出産後の家庭環境下でのSIDSリスクの検討を行う準備を整えている.また同問診票を用いて,保育園における午睡環境,午睡時のSIDS対策についての実態調査をあわせて行った.現在回収したデータについて入力・解析作業中であるが,一部のサンプリングによる検討で,保育園における午睡時のSIDS対策は大多数の園で実施されているが,実施内容は園によるばらつきがあり,SIDS対策を実施するうえでの情報ソースもまちまちであることが明らかとなった.午睡時の睡眠環境・監視体制については,年齢毎に変えていく必要があるが,その実態については今後の解析により明らかにする予定である.保育園における午睡中の死亡事例はメディアでも報道されており,SIDS, ALTEを含めた睡眠中の突然死対策に資するデータの収集を継続する予定である.初年度に予定していた追跡開始の準備は予定通り整えており,妊婦から出生後の経時的追跡を引き続き継続できる状況である.また,自宅での睡眠習慣・睡眠環境を把握するためのバッテリの準備を終え,自宅での検討に先行して,保育園での午睡時の睡眠環境とSIDS対策についての調査を実施しており,現在解析を進めているところであり,初期の検討結果が得られつつある.「正期産で出生した新生児の家庭での入眠時の状態と睡眠環境の実態」では,新生児に対し動画で撮影しSIDS予防のうえで注意を要する点で解析した結果,SIDSに関連する姿勢や窒息につながる状態はみられなかったが,睡眠環境や母親は子どもを寝かしつけた後1時間終始観察している例はなく,子どもの周囲の物品はSIDSにつながるものが置かれている睡眠環境もみられた.これらのことから新生児期の自宅での入眠時の観察や環境調整の課題が明らかになった.「日本の保育所においての乳幼児突然死症候群(SIDS)の予防対策」の調査では,午睡中のSIDSの発生率はなかったが,危険性のあったケースの発生率は0.9%であった.子どもの健康状態の観察は体位を含めて80%以上で実施していた.その内容は,朝の健康観察,午睡時のチェックリストの活用,体位のチエックや体温の測定などであったが,センサーあるいはビデオ記録を使ったモニタリングはあまり用いられていなかった.「日本の保育所においてSIDS情報についての入手方法・午睡の実態・安全な睡眠環境」についての調査では,自治体からの指導や点検,本や雑誌,厚生労働省によって配布されたポスター,他の保育所の保母などが主たる情報の入手経路であった.またAmerican Academy of Pediatricsによる「SIDSと睡眠関連乳児死亡についての安全な睡眠環境の勧告」の睡眠に関連する項目については,午睡中の児の体位に注意を払う,温度や空調などを調節するといった勧告は充足されていた.また小児の感染症とSIDSの発症が示唆されていることから,詳細な観察が必要な児にとっての対策が必要であることが明らかになった.出生後早期の睡眠環境や子どもの睡眠状態の調査は実施し結果も発表したが,集積したデータのさらに詳細な解析の実施に当たって,解析方法を追加で検討する必要がある.保育所の睡眠環境や乳幼児突然死症候群の対策,リスク回避の方法について調査発表も予定どおり行っている.今期は主として「保育所における午睡:安全確保・睡眠環境と午睡実施状況」についての調査を行った.保育所のSIDS対策として,朝の健康状態の確認,保育士による監視,保護者からの情報確認,児の体位への注意は9割以上の保育所で実施されていた.午睡時の寝具では,敷寝具は約9割の子どもに布団が使用され,掛寝具は布団が約8割,毛布が約7割,タオルが約3割で使用されていた.また,安全性を考慮して専用のコットを使用している施設もあった.なお,9割以上の施設で温度調節が実施されていた.

午睡の実施状況としては,約8割の保育所で年齢層によって午睡の時間帯を調整していたが,一方で,全体の約半数の施設では,年齢とともに午睡の必要度が変化することが必ずしも勘案されていないという実情があり,午睡を取りすぎることによる夜間の睡眠への影響や,就学後の学校生活への適応については更なる検討を重ねる必要がある.加えて,寝具の使用状況や体温調節については,今後も家庭および保育施設双方での追跡調査を実施する必要があると考える.SIDS対策としては,海外の動向についても情報を収集し,その現状に関する報告を行ったほか,妊娠期の睡眠状態についての調査も実施した.特に,ハイリスク妊婦は胎児のウエルビーングとの関連で見ていく必要もあり,妊娠期の睡眠障害をスクリーニングし,障害の程度や自律神経機能,身体面(血圧・血糖)の評価,並びに胎児評価を行った.今後の課題は,出産後の母子の睡眠状態と子どもの睡眠に関する生態機能をさらに連続して観察することである.なお,前年度に引き続き自宅でのビデオ撮影は継続中である.母親の睡眠に関する事例研究に加え,保育施設での調査においても,情報通信機器により良好な睡眠が妨げられている実態がみられ,ハイリスク妊婦の妊娠経過にも影響を及ぼしている可能性が示唆された.新生児期乳児期は,乳幼児突発性危急事態(ALTE)や乳幼児突然死症候群(SIDS)などが発生しやすい時期である.特にSIDSは睡眠覚醒機構が未成熟な時期の睡眠中に多く起こる.そこで新生児の家庭での入眠時の状態と睡眠環境についての調査を行った.SIDSに直接つながる状態はなかったが,寝かしつけ後1時間に母親が終始観察をしている例がない等睡眠環境の課題が残った.保育施設での午睡中の環境,SIDS対策についての調査では,健康状態の観察,体位の観察など80%以上なされていた.安全性を考慮した専用のコットの使用もあったが,寝具については今後の調査を必要とする.初年度に開始した検討を引き続き継続する予定である.妊婦からの追跡については,妊婦の経時的追跡についての協力が今後得られないケースが生じる可能性も考慮されることから,必要に応じて検討対象者・施設の拡大も視野に入れつつ,検討を継続する予定である.現在得られているデータについては,ひきつづき解析を進め,SIDSリスクへの対応の現状と,リスクを低減するための方策についてエビデンスに基づいた検討を進める予定である.これまでの検討結果について学会発表を行っており,論文発表によって公表する予定である.また乳幼児突然死症候群のローリスクの子どもとハイリスク群についての比較の調査,家庭における母親との相互関係でのリスクの回避の現状等も視野に入れた調査を追加していく.母性看護脳波測定を行うユニットの購入について,予定していた機材より本研究に適した機材が国内で入手可能な見通しとなったため,購入時期を遅らせたため次年度使用額が生じている.保育所調査を優先して実施したこと,ならびに購入予定の脳波測定ユニットの購入資金を今年度で確保することが困難であったため,購入時期を最終年度に変更している.次年度において,本研究に適した脳波測定ユニットについて予算額の範囲で再構成し,購入ならびに研究の実施にあたる予定である.本研究に適した脳波測定ユニットを予算額範囲で再構成して,購入ならびに研究の実施に当たる予定である.
障害を経験する人の就職および就労継続を助長させる環境システム構築へ

当該年度は「就労支援フォーラムNIPPON 2018」に参加し、今日の日本社会が抱える障害を経験する方の就労にまつわる課題について確認することができた。また、「教育のユニバーサルデザイン化推進ネットワーク(UE-Net)」の研究会を通して現在就労中の障害を経験する方が所属する調査対象となる会社・団体を追加特定し、調査実施のための準備が進んだ。さらに、調査実施に必要な倫理審査の準備を開始した。本学における障害のある学生のさらなる増加および関連する合理的配慮の実施に伴う学内調整に膨大な時間と労力が必要となり、障がい学生支援室全体の負担が大幅に増えた。また、障害を理由とする差別の解消や合理的配慮の考え方に関連して、学内における情報共有の機会や理解啓発活動(講演、研修等)を増やす必要もあったため、研究活動のために十分な時間を確保することができなかった。研究を推進するために十分な時間の確保に努めながら、元々計画していた卒業する障がい学生の追跡を行わず、インターネット(Web)を介して行うアンケート調査を中心とする。2019年5月から6月にかけて倫理委員会の承認を得たうえで、アンケート調査を5つほどの協力先である会社・団体に7月中旬頃に発送し、8月中旬を回答の期限とする。その後、個別ヒアリングに応じる方との直接ヒアリングを9月から10月にかけて実施し、並行してアンケート調査データ分析を行う。調査の一次結果を12月の本学で開催される公開講演会にて発表するとともに、2020年1月3月にかけて論文化および国際学会での発表を検討する。本研究において将来的な大目標である「障がい学生キャリア支援ハンドブック」の基礎となる障がい学生側の実態と、企業側の障がい者雇用に関する現実的問題点を把握し、障がい学生の就職・就労における課題解決の一般論化を行うために二つの研究(AとB)に分けて行うことにしている。当初の計画では研究Aは、障がい学生の進路調査と卒業後の実態把握を目的に、3年間の研究期間中に大学を卒業する障がい学生を追跡し、就職活動の状況を調査する予定であった。特に障がいの有無が就職活動にどのように、どの程度影響するのかを、障がいの種類・程度、学生本人の性格や能力、志望した業種等をふまえて評価しつつ、卒業後(入社後)の本人の気持ち、労務上の障がいの影響や企業側の配慮の有無等を調査する予定であった。この調査を通じて、(1)就職の成功につながる外在・内在の要因、(2)就労の継続を左右する要因、そして(3)個人の感情等が及ぼす影響を明らかにすることへの第一歩にしたいと考えていた。一方、研究Bは、障がい学生の「先輩」に当たる、社会人障がい者とその雇用主への調査である。社会人障がい者・雇用主それぞれの立場の人に「雇用(就労)を続けることに貢献している要因」等を尋ね、就職および就労継続に好影響を与える要因を特定することが目標であった。しかし、事情により、上記調査の実現に向けた作業が予定通り進まず、平成28年度には東京で開催された「こころのバリアフリー研究会総会」にて本研究計画に関する発表を行い、研究協力先を複数特定したのに加え、複数のセミナー及び学会にて障がい者の就労に関する実態について情報収集を行ったほか、長崎では障がい者関連施設や団体との連携体制構築を開始し、研究に協力していただける候補者の特定を進めることに留まった。また、今後の調査に必要な機器や備品を一部調達し、倫理委員会の審査に向けて準備も開始した。合理的配慮を必要とする障がい学生の急増に伴い業務量も増え、予定より研究活動に時間が割けなかったためである。この一年間、障害のある大学生の就職に関する課題が国内の参加した学会等でたびたび話題に上り、本研究の目標である就職の成功につながる外在・内在の要因、就労の継続を左右する要因、そして個人の感情等が及ぼす影響を明らかにすることが今日の少子・高齢化に鑑み、今後の日本の経済においても重要な課題であると再認識した。調査を早く開始したいところであったが、事情により、予定どおり進めることができなかった。しかし、現地視察を通じて国内の調査協力者の候補(団体・施設)の特定ができ、また、国内外の研究会等(「こころのバリアフリー研究会総会」、「33rd Pacific Rim International Conference on Disability & Diversity」、AHEAD Ireland 2018のカンファレンス及び現地視察)の参加を経て、障がい者雇用に関する取り組みや情報収集を行った。その際、特に海外での取り組みにおける動向(障害のある大学生が社会人になったときに必要となるスキルを大学在学中に取得を促進する、インターンシップを利用して卒業後の就職につなげる、就職先でのメンター制度の導入などといった取り組みが特に目立つ)が参考となり、日本での取り組みの構築や改善につながるヒントにもなった。障害のある学生の増加及び合理的配慮に関する調整の多様化に伴い業務量が更に増え、予定より研究活動に時間を割けなかったために全体的に研究活動が遅れている。特に、当初の計画の研究Bの現在企業で就労している障害のある方を対象とした調査において、協力企業や団体の特定ができたものの、実際の調査項目選定及び調査票作成、さらに調査実施のための本学倫理委員会申請に時間を要している。

さらに、調査実施に必要な倫理審査の準備を開始した。本学における障害のある学生のさらなる増加および関連する合理的配慮の実施に伴う学内調整に膨大な時間と労力が必要となり、障がい学生支援室全体の負担が大幅に増えた。また、障害を理由とする差別の解消や合理的配慮の考え方に関連して、学内における情報共有の機会や理解啓発活動(講演、研修等)を増やす必要もあったため、研究活動のために十分な時間を確保することができなかった。引き続き、研究を推進するために必要な時間の確保が困難になる可能性を踏まえ、新たに卒業する障がい学生の追跡を予定していた5大学から1または2大学に減らすとともに、ヒアリングの対象となる企業の数を絞り、関東で1または2社、そして長崎では数社に減らす、といった研究計画の変更を行う。今後も研究を推進するために十分な時間の確保が困難になる可能性が考えられ、昨年度に実施した計画変更に基づき、引き続き卒業する障がい学生の追跡対象となる大学を1または2大学にとどめるとともに、調査・ヒアリングを対象とする企業を関東で1または2社、長崎県では数社に絞る。また、調査対象となり得る現在就労している障がい者の数を確保するために障がい者雇用を推進・支援する団体や企業と連携して調査を行う予定である。研究を推進するために十分な時間の確保に努めながら、元々計画していた卒業する障がい学生の追跡を行わず、インターネット(Web)を介して行うアンケート調査を中心とする。2019年5月から6月にかけて倫理委員会の承認を得たうえで、アンケート調査を5つほどの協力先である会社・団体に7月中旬頃に発送し、8月中旬を回答の期限とする。その後、個別ヒアリングに応じる方との直接ヒアリングを9月から10月にかけて実施し、並行してアンケート調査データ分析を行う。調査の一次結果を12月の本学で開催される公開講演会にて発表するとともに、2020年1月3月にかけて論文化および国際学会での発表を検討する。平成28年度に調査のための時間を十分に確保できなかったため、調査関連予算(特に謝金及び研究補助員の人件費)を予定より使用しなかった。(理由)平成29年度は調査のため十分に時間を確保することができなかったため、調査関連予算(主に人件費と謝金)を予定より使用しなかったためである。(使用計画)平成30年度には実際に調査を開始し、関連予算を使用できるようになる予定である。平成30年度は調査のため十分に時間を確保することができなかったため、調査関連予算を予定より使用しなかったためである。
糖尿病腎症Fast Decliner:胎内栄養環境説

申請者らが確立した成人病胎児期発症(HFOAD)モデルマウスでは、成体期において糸球体数減少以外に、脂肪肝炎、傍腎ベージュ細胞の白色脂肪化等、腎外組織にインスリン抵抗性を示唆する組織所見を有する。本研究では、HFOADマウスに、ストレプトゾトシン投与により糖尿病状態を引き起こし、全身性の血管リモデリングとともに、成人期に発症する糖尿病の合併症である糖尿病腎症の発症・進展に対する胎内栄養環境の影響について検討する。
骨芽細胞培養系を用いた骨欠損部充填材の開発

本研究では,培養骨芽細胞により得られる石灰化物の形成を力学的刺激によりコントロールし,それを骨充填材として応用することを目的としている.本科学研究費交付期間においては,培養デイッシュ上に異なる力学的刺激量の分布させることにより,骨芽細胞が形成する石灰化物の分布をコントロールすることが可能かどうかを検討した.力学的刺激装置として,培養ディッシュ(φ35mm)底面下に取り付けたピエゾセラミックス(φ15mm,以下PZT)により培養細胞へ任意の形態の力学的刺激を与えることのできる装置を自作した.今回は力学的刺激としてランニングやジャンプ時に生じる瞬間的な荷重負荷に着目し,パルス状の振動負荷(2Hz)をPZTにより培養骨芽細胞へ与えた.力学的刺激装置により生じる周期的なパルス振動負荷は,培養ディッシュ底面上にピークひずみの分布を形成する.実験では,このピークひずみ分布と培養骨芽細胞の増殖分布および石灰化物形成分布を比較検討した.培養3日目における細胞増殖数を比較すると,ピークにずみの値が大きいPZT直上(約53μ)や,逆に値の小さいPZTから離れたディッシュ表面(約27μ)では無負荷で培養した細胞よりも増殖数が少なく,PZT端部付近におけるピークひずみ領域(約39μ)において最も細胞増殖が高まった.また培養14日目におけるvon Kossa染色の結果では,無負荷ディッシュにおいては石灰化物が均一に分布していたのに対し,パルス振動負荷ディッシュでは,ピークひずみの大きいPZT上で石灰化物の形成密度が低く,その周辺において石灰化物の密度が高かいことがわかった.以上の結果より,培養骨芽細胞の増殖や石灰化物形成の促進や抑制に関係するピークひずみ量が存在することが示された.今後,この関係を定量的に明らかにすることにより,本手法による培養ディッシュ底面上での石灰化物形成コントロールが十分可能であると考えられた.本研究では,培養骨芽細胞により得られる石灰化物の形成を力学的刺激によりコントロールし,それを骨充填材として応用することを目的としている.本科学研究費交付期間においては,培養デイッシュ上に異なる力学的刺激量の分布させることにより,骨芽細胞が形成する石灰化物の分布をコントロールすることが可能かどうかを検討した.力学的刺激装置として,培養ディッシュ(φ35mm)底面下に取り付けたピエゾセラミックス(φ15mm,以下PZT)により培養細胞へ任意の形態の力学的刺激を与えることのできる装置を自作した.今回は力学的刺激としてランニングやジャンプ時に生じる瞬間的な荷重負荷に着目し,パルス状の振動負荷(2Hz)をPZTにより培養骨芽細胞へ与えた.力学的刺激装置により生じる周期的なパルス振動負荷は,培養ディッシュ底面上にピークひずみの分布を形成する.実験では,このピークひずみ分布と培養骨芽細胞の増殖分布および石灰化物形成分布を比較検討した.培養3日目における細胞増殖数を比較すると,ピークにずみの値が大きいPZT直上(約53μ)や,逆に値の小さいPZTから離れたディッシュ表面(約27μ)では無負荷で培養した細胞よりも増殖数が少なく,PZT端部付近におけるピークひずみ領域(約39μ)において最も細胞増殖が高まった.また培養14日目におけるvon Kossa染色の結果では,無負荷ディッシュにおいては石灰化物が均一に分布していたのに対し,パルス振動負荷ディッシュでは,ピークひずみの大きいPZT上で石灰化物の形成密度が低く,その周辺において石灰化物の密度が高かいことがわかった.以上の結果より,培養骨芽細胞の増殖や石灰化物形成の促進や抑制に関係するピークひずみ量が存在することが示された.今後,この関係を定量的に明らかにすることにより,本手法による培養ディッシュ底面上での石灰化物形成コントロールが十分可能であると考えられた.