hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
着葉分布の不均一性の評価:林冠構造の複雑さは森林のガス代謝にどの程度影響するか?

この結果両樹種ともセルサイズの隙間で区切られるクラスターは多くないが、葉面積密度のピークから推定される小クラスターが認識され、この小クラスターは両樹種の枝葉特性を反映してスダジイが圧縮型の着葉分布を示した。1これまでスギの老齢林に関する葉の三次元分布構造を調べたデータはない。そこで老齢スギ林を中心に樹齢の異なる林分で着葉分布構造の違いを調べた。鹿児島大学高隈演習林に植栽された屋久島原産の実生スギ(以下、ヤクスギ)の20年生、44年生、78年生、88年生の林分から、平均サイズに近い個体をそれぞれ2-3本選び、25cm立方のセルごとに葉重量密度を測定した。さらに、1mごとにスギ小枝の画像を角度変えて撮影し葉重量とシルエット面積の比から単位葉重量あたりの受光面積(受光効率)を計算した。樹冠表面からの着葉最下限までの長さを着葉層の厚さとしたとき、厚さは樹齢による違いが見られなかった。着葉層の厚さは樹冠の外側になるほど薄くなった。また葉の水平分布パターンは樹齢に伴う違いは見られなかった。しかし、着葉層内の葉のない空間の割合は老齢の個体ほど多く、老齢個体ほど葉密度の変異が大きかった。垂直変化では老齢ほど上方に集中するパターンを示したが、これは枯れ上がり現象によるものだけでなく老齢化に伴って樹冠の先端が丸くなる現象による影響を受けていることを示した。また44年生林分でヤクスギとオビアラカワサシスギを比較したところ、ヤクスギは梢部での樹冠面積が大きかった。2林冠構造をモデル化したのち、複数の列状の伐採をしたときの、林床植物のガス交換速度に及ぼす影響をシミュレートし、最適の列幅を検討した。この内容は来年度IUFRO世界大会において発表する予定である。1:スギ老齢林の葉の三次元構造と枝葉の受光構造昨年度、測定したスギ着葉三次元分布のデータを用いて、葉クラスターの解析を行った。葉密度の変動は老齢個体ほど大きく、また着葉空間内の葉の無いセルの割合が大きくなった。ある閾値以上の葉密度を持つセルの連続体をクラスターとみなして、解析したところ、老齢スギほどクラスターの分割指数は大きくなった。また小枝単位での受光効率は低下し、また角度依存も小さくなった。すなわち老齢スギほど、葉面積指数の低下、葉のクラスター化、小枝単位での受光効率の低下から樹冠全体の単位面積あたり受光量を低くしていた。2:ヒノキ老齢林の葉の三次元分布ヒノキ88年生の林分から、個体の大きさの異なる三個体を選び、葉の三次元分布を測定した。このデータについては現在解析中である。3:ブナの着葉分布ブナ林冠にアクセスできる測定用タワーを用いて、ブナの葉分布密度を25cm x 25cm x 20cmの単位で計測した。6m x 9mの投影面積内にある4個体の樹冠である。また林冠内から20本の小枝を採取し、小枝の受光効率をシルエット画像と葉面積の比により測定した。この測定された葉密度を利用して受光強度別葉面積を計算し、樹冠光合成速度の推定を試みた。4:林冠の複雑さと林床のガス交換速度スギ人工林に複数の林冠モザイク構造を仮想し、そのモザイク構造が林床の光合成に及ぼす影響を、ターゲット植物のイチイガシと競合植物のススキについて推定した。細かなモザイク構造ほど林床の光の空間変異は小さいがイチイガシの光合成ポテンシャルの高い場所は存在しなかった。ススキを抑制して、広いイチイガシ成長のエリアを確保するのには、伐採率25%の場合、樹高の70%から100%のギャップを持つ林冠モザイクが最適であった。着葉構造の不均一に関する情報が不足しているため、現実に近い林冠構造をモデル内に再構築できないために、葉分布の不均一さの森林内の微気象に及ぼす影響は定性的理解にとどまっている。
成人の外国語音声聴取能力のデータベース化とこの能力を補償する受聴システムの研究

今年度に行った研究によって得られた新たな知見等の成果の概要は次の通りである。I.成人の音声聴取能力の研究(1)成人の外国語(英語)音声聴取能力の測定方法として,音声識別能力検査,無音区間検知閾値測定検査,実時間処理可能な刺激長測定検査を開発し,大学生を被験者にして測定を行った。(2)音韻識別能力検査結果については,発達的変化としての音韻識別能力の低下とその後の経過という言語習得理論の観点からの考察を行い,成人でも新たな音韻識別能力を習得することが可能であると結論した。(3)無音区間検知閾値検査については最大投射の直後に無音区間が認められる刺激に限定して測定を行い,その結果を構文解析理論にも言及しながら考察を行った。(4)より客観的に被験者の聴覚情報処理能力を測定できる手法を考案した。II.受聴システムの研究受聴システムによる補聴学習のための音声の音圧レベル,時間軸伸張の区間・程度,振幅の増幅の区間・程度などのパラミターを決定した。III.データベース化の研究成人の外国語音声聴取能力検査結果のデータベース化の方法及び公開方法について検討した。研究代表者のホームページ上に公開する予定である。今後の研究の展開に関する計画は次の通りである。(1)特に無音区間検知閾値測定検査,実時間処理可能な刺激長測定検査について,現在多用されている英語のリスニング試験との関係についてさらに研究を進め,外国語(英語)リスニング能力測定のための標準的な検査バッテリ-としての認定を受けるべく,学会などに働きかける。(2)予備実験を通じて考案した新たな手法により,外国語の聴覚情報処理能力の測定を行うことでより客観的なデータを得て,日本人成人学習者用受聴システムのパラミターをより厳密に特定する。(1)7年度は,研究課題に関する学会論文発表3件,学術講演1件,学会口頭発表2件の合計6件の発表を行った。特に,日本教育心理学会第37回総会で,研究代表者は座長に任命され,研究課題に関連のあるセクションで任務を果たした。また同時に,本研究課題に関し,フロアから多くの関心が示された。(2)研究協力者である松下電器産業の研究者のうち,マルチメディア開発センターの研究者には8年度は研究分担者として研究を分担して戴ける旨の内諾を得ることができた。また,光ディスク事業部の研究者からは呈示する音声刺激の作成について研究協力が得られた。(3)研究計画調書では研究分担者であった山口常夫氏(交付申請書では削除した)は在外研究で不在であったが,予定どおり研究計画は遂行することができた。(4)精密純音聴力検査につき,自動聴力計が臨床応用されているとの知見を得て,関連する文献を収集した。今後,自動聴力計により,より精度の高いデータが得られるよう,関係機関に研究協力を要請する。(5)本年度は研究課題遂行のための研究環境を予定どおり整備することができた。これにより,研究代表者の研究室にても平成6年当時と比して格段に高精度の音声分析及び音声刺激の作成が可能になったばかりでなく,コンピュータ本体がグレードアップされたことに伴い,遠隔地の研究協力者や研究仲間との研究情報交換が非常に促進された。(6)なお,研究の進捗状況によっては,特許申請について予め検討しておく必要があることが判明し,「民間等との共同研究の取り扱いについて」,「山形大学における民間機関等との共同研究取扱規則」等をもとに研究組織内で「共同研究に関する覚え書」を作成することになった。そして覚え書に定めない事項等で生じた場合は誠意を持って協議の上,解決することを確認した。
神経細胞死のメカニズムと防御に関する研究

1.エネルギ-産生障害による細胞死:パ-キンソン病黒質神経細胞に複合体Iの低下のあることを免疫組織化学で証明,更に筋にも複合体I活性低下があるが,血小板,リンパ球など寿命の短い細胞では変化していないことを示した.5例のパ-キンソン病患者にてmtDNA全塩基配列を決定,多くの塩基置換を発見.これらの変異により,電子伝達系よりラジカル漏出が増加,mtDNAの酸化的損傷を惹起,点変異,欠失を誘導する可能性を示した.MELASではmtDNAのtRNA^<Leu(UUR)>遺伝子(塩基番号3243)の点突然変異を40名中32名に発見,残る8名中3名でこれと異なる塩基番号3271のTからCへの点突然変異を発見.更にミスマッチプライマ-法を用いたPCR法により簡便なDNA診断法を開発した.2.内因性・外因性毒性物質による神経細胞死:1MeTIQが脳内在性物質として存在,MPTP毒性に拮抗すること,Parkinson病で減少していることを明らかにした.一方TIQは黒質神経細胞障害を起こすことを示した.3.フリ-ラジカルによる細胞障害:MCLA試薬を用い,虚血障害の際浸潤する白血球の出す化学発光をin vivoで捉え,間接的に好中球を算出する方法を開発,又組織片に対する高感度定量法を開発.又培養細胞を用いFe-ADPとメラニンがsuperoxide anionを介し脂質過酸化を起こす事を示す.4.興奮性アミノ酸及び虚血による細胞障害:カイニン酸誘導体を合成,既知の興奮性アミノ酸を凌ぐ強力なグルタミン酸アゴニストを発見.又海馬遅発性神経細胞死で細胞内カルシウムイオンが高いレベルで動揺していることを明らかにし,短時間の脳虚血は神経細胞に虚血耐性を誘導,同時にストレス蛋白が発現すること,耐性の発現した細胞では蛋白代謝回転が良好であることを証明した.1.エネルギ-産生障害による細胞死:パ-キンソン病黒質神経細胞に複合体Iの低下のあることを免疫組織化学で証明,更に筋にも複合体I活性低下があるが,血小板,リンパ球など寿命の短い細胞では変化していないことを示した.5例のパ-キンソン病患者にてmtDNA全塩基配列を決定,多くの塩基置換を発見.これらの変異により,電子伝達系よりラジカル漏出が増加,mtDNAの酸化的損傷を惹起,点変異,欠失を誘導する可能性を示した.MELASではmtDNAのtRNA^<Leu(UUR)>遺伝子(塩基番号3243)の点突然変異を40名中32名に発見,残る8名中3名でこれと異なる塩基番号3271のTからCへの点突然変異を発見.更にミスマッチプライマ-法を用いたPCR法により簡便なDNA診断法を開発した.2.内因性・外因性毒性物質による神経細胞死:1MeTIQが脳内在性物質として存在,MPTP毒性に拮抗すること,Parkinson病で減少していることを明らかにした.一方TIQは黒質神経細胞障害を起こすことを示した.3.フリ-ラジカルによる細胞障害:MCLA試薬を用い,虚血障害の際浸潤する白血球の出す化学発光をin vivoで捉え,間接的に好中球を算出する方法を開発,又組織片に対する高感度定量法を開発.又培養細胞を用いFe-ADPとメラニンがsuperoxide anionを介し脂質過酸化を起こす事を示す.4.興奮性アミノ酸及び虚血による細胞障害:カイニン酸誘導体を合成,既知の興奮性アミノ酸を凌ぐ強力なグルタミン酸アゴニストを発見.又海馬遅発性神経細胞死で細胞内カルシウムイオンが高いレベルで動揺していることを明らかにし,短時間の脳虚血は神経細胞に虚血耐性を誘導,同時にストレス蛋白が発現すること,耐性の発現した細胞では蛋白代謝回転が良好であることを証明した.
人体の筋骨格構造のテンセグリティモデルに基づく外筋型服ロボットの設計手法の構築

本課題は,柔軟,軽量な服型ロボットの開発を目指した研究である.人間の筋骨格の構造を模倣することで,人間との親和性が高い柔軟な服型ロボットを開発するための方法論を確立することを目的とする.特に,人体の筋骨格構造のモデルとして「テンセグリティ」に着目し,テンセグリティモデルを規範とした設計手法を構築する.本課題は,柔軟,軽量な服型ロボットの開発を目指した研究である.人間の筋骨格の構造を模倣することで,人間との親和性が高い柔軟な服型ロボットを開発するための方法論を確立することを目的とする.特に,人体の筋骨格構造のモデルとして「テンセグリティ」に着目し,テンセグリティモデルを規範とした設計手法を構築する.
発動分子素子の階層化による自己秩序機能の創出

生体分子モーターは優れた運動効率、高い比出力を備えた生体由来の発動分子(生体発動分子)である。この発動分子を動力源としたアクチュエーターの開発が各国で盛んに行われている。しかし、依然として実用化への道のりは遠いのが現状である。その理由として発動分子の決定論的な動作が保障されていない、耐久性や熱安定性が低い、ダイナミクスを制御・操作する技術が確立されていないなどの要因がある。本研究では生体分子モーターに人工修飾を加えたハイブリッド型生体発動分子を創出・集積し、集団で機能するエネルギー変換素子の創成を目指す。併せて人工の発動分子の集団エネルギー変換系の構築に取り組み、時空間的階層性を有した分子運動系の基礎学理構築を目指している。本年度(平成30年度)には、二次元界面上での生体発動分子(キネシン)の運動発現に取り組み、生体発動分子をエラストマーやリン脂質などから構成されるソフトな二次元界面上に固定化する技術を確立させた。さらに領域内連携によりATPをエネルギー源とした生体発動分子(微小管)の機械的な運動を二次元界面上で発現させ、ロバストな運動のイメージング解析を確立させた。また実験環境下での生体発動分子、特にキネシンの効率的な駆動を実現するために、班員が有する特許(熱安定化変異体のスクリーニング法をもとに熱耐性キネシンの開発に着手した。同時に人工発動分子の集団エネルギー変換系の学理構築に向け、1既に構築している人工発動分子集合体の自律運動について数理科学者・物理学者との連携研究の開始、および2新たに構築する化学基質駆動型の人工発動分子システムの創出に向けた試料の合成と、その二次元界面への固定化に着手した。実施計画通りに進んでいるため本研究では、1)二次元界面を足場とした生体発動分子の運動発現系の確立、2)生体発動分子の集団運動発現系の確立、3)生体発動分子による物質輸送システムを確立することで標的物質を集団で輸送し機能的な組織体へと組み上げる集積場を提供する。さらに得られた知見をもとに4)人工分子による自律集団運動を実現することを目的としている。本年度は、領域内連携によりATPをエネルギー源とした生体発動分子(微小管)の機械的な運動を二次元界面上で発現させ、ロバストな運動のイメージング解析を継続するとともに、熱耐性キネシンの開発に向けスクリーニング実験を開始させる。さらに特異的な相互作用を有する半人工分子機械などと生体発動分子を複合化したハイブリッド型生体発動分子の設計指針を確立させる。同時に人工発動分子の集団エネルギー変換系の学理構築に向け、化学基質の変換をエネルギー源とする二次元界面上での物質輸送を実現するとともに、その仕組みの解明に着手する。
プラトンを読むルソー：１７５０年代後半におけるルソー正義論の形成

人民主権論を理論的に説明したジャン=ジャック・ルソーの主著のひとつである『社会契約論』は、刊行版とその草稿(通称『ジュネーヴ手稿』)とで大きく改訂されている。この改訂の理由のひとつは1757年以降の(特にドゥニ・ディドロとの)論争の中で形成されたルソーの正義論にあると考えられる。この正義論を形成する上でルソーが依拠した文献のひとつが、プラトンの『国家』第1巻・第2巻であった。本研究の目的は、『社会契約論』に結晶化する1750年代後半におけるルソーの正義論の論争的形成過程を、ルソー所蔵のプラトン全集中の書き込みやその他の手稿を分析し、生成研究の手法を用いて明らかにすることである。本研究における最大の問題は、一次資料に関するものである。プラトン全集中の書き込みを筆頭に、本研究で扱う手稿はこれまで活字化されてこなかった。研究対象となる手稿は以下の通りである(いずれも電子画像を入手済みである)。(1)プラトン全集中書き込み(2)『我が肖像』(3)『道徳書簡』(4)『ジュネーヴ手稿』(5)『エミール』第一草稿、通称『ファーブル草稿』(6)『エミール』第二草稿、通称B草稿なお、『エミール』の二つの草稿を分析することの重要性は、第一草稿から第二草稿への改訂作業が、『ジュネーヴ手稿』の改訂作業と重なっている点にある。それだけでなく、両著作の草稿の法について論じた部分は、どうやら同じメモ群(未発見)を参照しながら書かれていると推測される。同じメモ群を参照しているにも拘わらず、それらをどのように配置するか、どのような説明を加えるかといった議論構成の点で、両著作の草稿はかなり異なっている。本研究では、この両者の相違を著者「ルソーの模索の痕跡」として捉え、精査してきた(未完遂)。平成30年度の段階では、ルソーのこの模索は完全にアポリアに陥っていたということを実証した(具体的には「現在までの進捗状況」を参照)。2018年度の段階で、主要研究対象となるルソーの手稿6種類すべての電子画像資料を入手することができた。また2018年度で特に有益だったことは『ジュネーヴ手稿』現物へのアクセスが許可され、これを精査することができた点である。その結果、同手稿の構造および執筆過程を具体的なかたちで明らかにすることができた。この点で研究進捗状況はかなり順調に進んでいると言える。研究上の問題は、『エミール』のF草稿、B草稿の複雑さにある。両者にはプラトンに由来する「分配的正義」の思想の影響がある箇所がある(以下参照)。だが、F草稿からB草稿への推敲過程の構造およびルソーの筆致が非常に複雑であり、分析に手間取っている。両草稿の分析進捗状況を考慮に入れると、本研究の全体的な進捗状況は「おおむね順調」と評価できるだろう。【分配的正義について】法および正義をめぐるルソーの思索は二つの立論が平行状態にあった。(1)「自然法概念は正義論を根拠づけるためには役に立たない」→「正義は人為的な法によって成立する」→「社会契約が正義を成立させる」(2)「賞罰と結びついた損得感情と、正義にそれが正義であるがゆえに従う義務感とは別なものとして説明されなければならない」→「伝統的自然法論が採用していた『心に刻まれた法』のテーゼは正義論を成り立たせるために必要なのではないか」(1)と(2)に加えて、ルソーが一貫して重視していたのが(3)「各人に属するものを当人に分配すること」といういわゆる「分配的正義」の定義である。「分配的正義」は、論敵であるディドロが『百科全書』項目「自然法」で批判して以来、ルソーがこの批判を論駁しようと幾度となく取り上げてきた定義でる。『我が肖像』断片22が示しているように、ルソーは、この定義の起源であるプラトンの『国家』第1巻・第2巻を参照しながら「分配的正義」について考察していた。今後の研究課題は、これまでの研究成果(論文・口頭発表等)を体系的にまとめることである(これまでの研究成果の詳細については項目「研究発表」を参照)。このまとめは4部構成になる。(1)1750年代のルソーとディドロら論敵との論争に関する部分。a)『ジュネーヴ手稿』の形成過程をルソーと出版者レイの間で交わされた書簡から復元。b)論敵との論争→『我が肖像』断片22の分析(プラトン『国家』第1巻・第2巻の議論との関係)(2)ルソーと自然法論の伝統。『百科全書』項目「自然法」(ディドロ執筆)の分析。『ジュネーヴ手稿』fol.63裏面の分析。『エミール』草稿における所有権に関する箇所の分析。(3)ルソーの社会契約説。『ジュネーヴ手稿』第1巻第2章から第3章への論展開の分析。『社会契約論』第2編第3章における「一般意志」論の分析(4)ルソーの「市民宗教」論の分析。a)ルソー的社会契約説における超越性の要請。b)『ジュネーヴ手稿』にある「市民宗教について」の章のメモ書き分析。c)『社会契約論』第4編第8章「市民宗教について」の分析

→論構造と発展的読解。人民主権論を理論的に説明したジャン=ジャック・ルソーの主著のひとつである『社会契約論』は、刊行版とその草稿とで大きく改訂されている。この改訂の理由のひとつは1757年以降の論争の中で形成されたルソーの正義論にあると考えられる。この正義論を形成する上でルソーが大きく依拠した文献が、プラトンの対話篇(特に『国家』)であった。本研究の目的は、1750年代後半におけるルソーの正義論の論争的形成過程を、ルソー所蔵のプラトン全集中の書き込みやその他のマニュスクリプトの分析し生成研究の手法を用いて明らかにすることである。本研究における最大の問題点は、一次資料に関するものである。プラトン全集中の書き込みを筆頭に、本研究で扱うマニュスクリプトの多くはこれまで活字化されてこなかった(一次資料については「現在までの進捗状況」を参照)。平成29年度内では、分量の多いプラトン全集中の書き込みの活字化を完成させることができなかったが、『社会契約論』草稿(校訂本あり)、および『エミール』草稿(一部校訂本あり)の分析を集中的に行うことができた(研究発表の詳細は「研究発表」の箇所を参照)。これらの調査を通じてあらためて確認されたことは、ルソーの正義論の形成にあたって、「何らかの利益を生み出す行為こそが正義である」とする主張を重要な批判対象としているということである。より具体的には、社会的強者にとっての利益を生み出す行為は、その行為者(弱者)に対しても利益を生み出し、結果的に公益にかなう行為であるという主張をルソーは批判対象のひとつとしている。この主張は、ルソーが『我が肖像』等で度々引用するプラトンの『国家』第1巻後半と第2巻で展開される「正義とは強者にとっての利益、弱者にとっての不利益である」という主張を改変したものであると考えられる。研究計画の段階では次の4つの資料を調査する予定であった。(1)プラトン全集中書き込み(デジタル画像入手済)、(2)『我が肖像』(校訂本あり。この校訂本の精度に関しては不明。デジタル画像未入手)、(3)『道徳書簡』(校訂本あり、しかし不充分。デジタル画像未入手)、(4)『社会契約論』草稿、通称『ジュネーヴ草稿』(デジタル画像入手済、当該年度にて集中的に分析)平成29年度の進捗状況の問題点は、プラトン全集中書き込みの活字化を完成できなかったことである。それゆえに進捗状況を「やや遅れている」と判断した。研究の過程で、前掲資料に加えて、さらに『エミール』の草稿も調査する必要が出てきた。(5)『エミール』第一草稿、通称『ファーブル草稿』(校訂本はあるが、草稿の3分の2を省略するという非常に不充分なものである。デジタル画像入手済)、(6)『エミール』第二草稿、通称B草稿(既存の校訂本には反映されていない。デジタル画像入手済、当該年度にて集中的に分析)。両草稿を分析することの重要性は、第一草稿から第二草稿への改訂作業が、『ジュネーヴ草稿』の改訂作業と重なっている点にある。そのため、両著作の草稿の間には内容上相互補完的な関係にある箇所が散見される。『エミール』草稿の改訂作業を調査することを通じて、ルソーが(人間の)法的正義と(人間を超える)神的正義の関係を緊張関係として捉えており、この関係に関する考察のひとつの到達点が『社会契約論』であったという仮説を立てることができた。人民主権論を理論的に説明したジャン=ジャック・ルソーの主著のひとつである『社会契約論』は、刊行版とその草稿(通称『ジュネーヴ手稿』)とで大きく改訂されている。
心拍変動データを用いた睡眠深度評価方法の構築

睡眠の深さは,通常,睡眠中の脳波を測定して評価するが,その方法は測定される側も分析する側にとっても容易ではない。そこで,本研究課題では,心拍変動データを周波数解析して得られる指標値を用いて睡眠深度を評価する方法を作成した。その結果,健康成人女性のデータでは,脳波計によって評価された1分毎の睡眠深度との一致率は56%であったが,高齢者や睡眠に問題のある対象のデータでは精度は悪く,その方法を用いるためには更なる検討課題が残った。本年度上期は、加齢と疾患が、睡眠や心拍変動の周波数解析から得られるパワースペクトル値にもたらす影響についての知見を、文献検討により整理した。下期には、携帯型心拍加速度計により高齢者から得られた心拍データを、MemCalc/Win(GMS社)を用いて周波数解析を行い、若年成人のデータから作成した睡眠深度推定アルゴリズムに沿って睡眠を評価し、睡眠経過図を作成した。若年成人と壮年の場合は、睡眠中のパワースペクトル指標の分布に特徴的な違いが認められたが、各被験者の一晩の値を睡眠深度判定の基準値として用いることで、若年成人と壮年には同じ法則で睡眠深度を推定することが可能であった。しかしながら、高齢者や日常生活動作レベルの低下した被験者などのように、浅睡眠の割合が非常に高く、また睡眠周期が不鮮明で睡眠構造が若年健康成人とは大きく異なる場合には、同じ基準で睡眠深度を推定することは困難であった。このような被験者のデータに対して、若年・壮年者と同じアルゴリズムを用いると、深睡眠を多く判定してしまう傾向が見られたことから、高齢者や睡眠構造が大きく異なる被験者では、別の基準を作成する必要性が明らかとなった。特に、高齢者の場合、同じ年齢層であっても日常生活動作の自立程度によって、評価基準を変える必要があると考えられた。次年度は高齢者のデータ数を増やし、それらの被験者データで推定する方法を検討する予定である。また、今回用いた手法とは別の方法で心拍データを周波数解析し、異なった解析手法から得られたパワースペクトル値であっても、同様なアルゴリズムで推定が可能か否かも検討する。従来,HRVの周波数解析では,0.040.15Hzを低周波数帯域(LF),0.150.4Hzを高周波成分帯域(HF)として算出したHF/(LF+HF)値が副交感神経活動指標として考えられていることから,本研究でもその値を用いて,睡眠深度評価方法を検討してきた。しかしながら,演算処理能力の問題から一般的には検討されることのない60秒間区分で解析した0.04Hz以下のパワー値(超低周波数帯域:VLF)も睡眠深度によって顕著な差(深睡眠では低く,浅睡眠,REM睡眠の順に高値を示す)がみられる特徴を得たことから,HF/(VLF+LF+HF)値を用いて評価方法を再検討した。その結果,健康成人データでは精度は若干改善し,60エポックで解析したPSG深度判定結果と比較したAccuracyは浅睡眠77%,深睡眠81%,REM睡眠80%となった。一方,VLFは体動エポックで顕著に増加する特徴からVLFで体動を検出するようアルゴリズムを作成したが,その検出率は悪かった。VLFの時系列グラフを視察することで顕著に高値を示す部分を手入力で体動エポックを修正することで精度は改善するが,活用できる精度はないため,体動の評価には,体動計(活動量計)を併用する必要があると考えられた。そこで体動情報を加えた評価を試みたところ,健康な成人や高齢者の場合は体動量計を体動評価に活用できるが,老健施設入所高齢者からのデータのうち,夜間体動量覚醒していることが多い被験者においては,中途覚醒と寝返りのような睡眠中の体動との区別をすることはできず,睡眠障害をもつADLの低下した高齢者からのVLF情報および体動情報は睡眠深度評価には困難であることが判明した。このような高齢者からのデータであっても,HF/(VLF+LF+HF)値からおおよその睡眠サイクルの評価は可能と考えられるが,深度推定や体動検出は困難であることが明らかとなった。本研究課題では,心拍変動の周波数解析データを用いて睡眠を評価する方法を検討してきた。1分区分で周波数解析を行い,3種類のパワースペクトル値((0.0160.04Hz,超低周波数帯域(VLF);0.040.15Hz,低周波数帯域(LF);0.150.4Hz,高周波成分帯域(HF))からHF/(VLF+LF+HF)を算出し,その値を指標として睡眠を3つの深度(REM,浅いNREM,深いNREM)に分類した。本年度は高齢者からの24時間データのサンプル数を増やすとともに,睡眠覚醒リズム障害のある若年成人男女からは睡眠時ポリグラム(PSG)データを得て,健康成人女性のデータから作成したアルゴリズム(睡眠時ポリグラムによる深度判定との一致率は3272%)の適応性を検討した。

健康成人の場合は就床から起床までの値の変化から睡眠覚醒リズムを容易に推測できていたが,高齢者の場合は,HF/(VLF+LF+HF)の24時間の時系列グラフを用いることで,リズムを推定しやすくなった。日常生活活動(ADL)レベルが高い方がより睡眠覚醒リズムの判定が容易であった傾向は,被験者数を増やして検討したところ,必ずしもそのレベルと一致しないことが明らかとなった。単に昼夜の身体的活動量に差があることは,RRIデータからの睡眠覚醒リズム判定の難易度を予測できるものではないことが分かったが,本研究では情報が不足していたためその要因を明らかにすることは出来なかった。睡眠覚醒リズム障害のため入院加療中の男女若年成人約10名から得たデータに対して,アルゴリズムを適用して睡眠深度を推定した結果は,過半数の被験者ではHF/(VLF+LF+HF)の変動とPSGによる睡眠深度の変動とに類似性は見られたが,平均一致率は健康成人女性の場合よりも低かった。一致率の高低を左右する要因を検討したが,24時間の心拍数の変化パターンや平均値の高低,日中の身体活動量の大小,内服薬の種類などの影響は認められず,更なる検討課題が残った。
血管内皮細胞の凍結損傷の評価とモデリング

現在でも臓器の凍結保存の成功例がない主な原因の一つは,臓器内の血管系の凍結耐性が弱く,臓器の実質細胞が凍結解凍に耐えたとしても血管の内皮細胞が損傷を受け,やがては虚血状態に陥ることにある.したがって,血管の内皮細胞の凍結保存は臓器保存にとって最も重要な課題の一つである.そこで,本研究では,血管内皮細胞の最適凍結条件を求めるために,凍結過程のモデルを構築することを目的とする.本年度は,まず,ウシ大動脈血管内皮細胞を試料として,研究代表者らが開発した溶液灌流顕微鏡を用いて凍結過程における最も重要なパラメータである細胞膜の水透過率の測定を行うとともに,その温度依存性から活性化エネルギーを求めた.次に,細胞の凍結過程で生じる要素過程を組み込んだモデルを構築した.具体的には,温度の低下に伴う細胞外氷晶の成長と細胞外溶液の濃度上昇,細胞内外に生じる浸透圧差に起因した水透過による細胞の体積変化,および細胞内の過冷に伴う細胞内での均質および不均質核生成,のすべてをモデル化した.従来のモデルとのおもな相違点は,細胞内外の溶液を理想溶液ではなく実際の溶液として取り扱う点,および細胞内での氷晶形成量を考慮した点である.このモデルを用いて,凍害防御剤の添加濃度と冷却速度の様々な組み合わせに対して最終温度での細胞内氷晶形成量を予測した.そして,これが無視しうるほど小さく細胞に損傷を与えない条件を探索して,最適凍結条件を求めた.現在でも臓器の凍結保存の成功例がない主な原因の一つは,臓器内の血管系の凍結耐性が弱く,臓器の実質細胞が凍結解凍に耐えたとしても血管の内皮細胞が損傷を受け,やがては虚血状態に陥ることにある.したがって,血管の内皮細胞の凍結保存は臓器保存のブレークスルーの第一歩となり得る.そこで,本研究では,血管内皮細胞の凍結損傷の評価を行って損傷メカニズムを明らかにするとともに,血管内皮のような単層培養状態の細胞の凍結過程に有効なモデルを構築することを目的とする.本年度は,(1)凍結解凍後の細胞の生存率の予測を行うための解析モデルの構築,(2)細胞の凍結解凍実験の準備,および(3)試料として用いる血管内皮細胞のスクリーニング,を行った.(1)に関しては,凍結過程での細胞外電解質溶液の濃縮に伴う浸透圧変化に起因する細胞の脱水収縮,および温度低下と細胞内電解質濃度上昇の遅れに伴う過冷却に起因する細胞内凍結,の両方を考慮した凍結モデルについて,従来提案されているモデルで不十分な点を改良した新しいモデルの開発を行った.(2)は(1)のモデル解析を行うために必要な細胞膜の水透過率を測定するためのものであり,水透過率を温度の関数として求める必要がある.そこで,低温顕微鏡を用いた凍結の予備実験をPC-3細胞を試料として行い,凍結過程での細胞の体積変化測定が可能かどうかの確認を行った.(3)については,数種類の血管内皮細胞の継代培養を行って,増殖率や形態変化の有無についての確認を行い,実験試料として使用可能な細胞のスクリーニングを継続中である.現在でも臓器の凍結保存の成功例がない主な原因の一つは,臓器内の血管系の凍結耐性が弱く,臓器の実質細胞が凍結解凍に耐えたとしても血管の内皮細胞が損傷を受け,やがては虚血状態に陥ることにある.したがって,血管の内皮細胞の凍結保存は臓器保存にとって最も重要な課題の一つである.そこで,本研究では,血管内皮細胞の最適凍結条件を求めるために,凍結過程のモデルを構築することを目的とする.本年度は,まず,ウシ大動脈血管内皮細胞を試料として,研究代表者らが開発した溶液灌流顕微鏡を用いて凍結過程における最も重要なパラメータである細胞膜の水透過率の測定を行うとともに,その温度依存性から活性化エネルギーを求めた.次に,細胞の凍結過程で生じる要素過程を組み込んだモデルを構築した.具体的には,温度の低下に伴う細胞外氷晶の成長と細胞外溶液の濃度上昇,細胞内外に生じる浸透圧差に起因した水透過による細胞の体積変化,および細胞内の過冷に伴う細胞内での均質および不均質核生成,のすべてをモデル化した.従来のモデルとのおもな相違点は,細胞内外の溶液を理想溶液ではなく実際の溶液として取り扱う点,および細胞内での氷晶形成量を考慮した点である.このモデルを用いて,凍害防御剤の添加濃度と冷却速度の様々な組み合わせに対して最終温度での細胞内氷晶形成量を予測した.そして,これが無視しうるほど小さく細胞に損傷を与えない条件を探索して,最適凍結条件を求めた.
異種センサー情報を統合化するニューラルネットワークの構造と学習の計算論的研究

われわれは生物視覚神経系に注目し、New York大学のDr.Ken-ichi Naka教授との共同研究により異なる機能の細胞からなる網膜での動きの情報の検出、保存そして再構築について研究を進めてきた。ここでの非対称ネットワークの構造と機能について解析的に明らかにして来た。さらに近年、視覚系と聴覚系、視覚系と体性感覚系、視覚系と聴覚系と体性感覚系の異種の刺激によるニューラルネットワークの情報の統合化の研究が注目されている。本研究では統合化したニューラルネットワークから情報と各々の異種センサーのサブネットにフィードバックし、各センサーの処理系のパターンの認知機能が統合化処理により強調されることおよび学習の効率が増すことを明らかにした。本研究では異なる異種センサーを司る各々の求心性経路と遠心性経路が一体となって再帰的な演算を行なう。認識時にはベイズの定理を用いて導出した対数尤度を最大化するように求心性経路への入力、統合部の出力および各センサー情報に対する信頼度を繰り返し更新することによって適切な出力を求める。さらに視覚情報と聴覚情報に対して矛盾した情報を提示した場合のマガークの実験を本研究モデルでも示すことが出来、マガーク効果の説明ができた。本研究により、一部のセンサー情報がノイズなどにより変形していた場合でも他のセンサー情報を用いることにより精度の高い認識を行なうことができることを明らかにした。われわれは生物の視覚神経系に注目し,New York大学のDr.Ken-ichi Naka教授との共同研究より異なる機能の細胞からなる網膜での動きの情報の検出,保存そして再構成について研究を進めてきた.近年,視覚系と聴覚系,視覚系と体性感覚系,視覚系と聴覚系と体性感覚系の異種の刺激によるニューラルの情報の統合化の研究が注目されている.このような異種センサによる情報の統合化ネットワークのメカニズムとその効果の研究は重要な課題である.本研究では統合化したニューラルネットから情報を各々の異種センサのサブネットにフィードバックし,各センサー処理系のパターンの認知機能が統合処理により強調されることおよび学習の効率が増すことを明らかにした.そして本研究では,異種センサからの情報を評価・統合することによって,一部のセンサ情報が不正確な場合でも正確な認識を行うことが可能な人工神経回路モデルを提案した.また応用例として,本システムの自律ロボットへの適用方法を示した.そして計算機実験により,従来の人工神経回路を用いた自律ロボットと本システムを用いたものとの行動内容の比較を行ない,本システムを用いたロボットの悪条件下における認識能力の高さを示した.しかし,本システムには以下のように若干の課題が残されている.まず,統合部の次元数などのように,人間が決定しなくてはならないパラメータがいくつか存在している.よって,それらのパラメータをあらかじめ適切に設定しておく必要がある.また,センサ情報の優先度をセンサからの入力と遠心性経路の出力との差のみによって求めているため,求心性経路が適切な値を出力したとしても,センサ情報がノイズの混入などによって変形していた場合には,結果として優先度が低くなってしまう.よって,優先度の計算法にも再考の余地がある.われわれは生物視覚神経系に注目し、New York大学のDr.Ken-ichi Naka教授との共同研究により異なる機能の細胞からなる網膜での動きの情報の検出、保存そして再構築について研究を進めてきた。近年、視覚系と聴覚系、視覚系と体性感覚系、視覚系と聴覚系と体性感覚系の異種の刺激によるニューラルネットワークの情報の統合化の研究が注目されている。

また異種センサーの生物学的モデルとしての可能性を示唆している。本研究のシステムを用いることにより、一部のセンサー情報がノイズなどにより変形していた場合でも他のセンサー情報を用いることにより精度の高い認識を行なうことができる。実ロボットのセンサ部分への応用などが考えられる。
強誘電体薄膜の低温MOCVD技術の開発

本研究は、次世代の不揮発性強誘電体メモリへの応用を考慮し、良好な特性をもつ強誘電体膜を有機金属気相成長(MOCVD)法により低温で形成する技術を開発することを目的としている。この目的を達成するため、本研究では、溶液気化MOCVD法による強誘電体SrBi_2Ta_2O_9(SBT)の成膜中に、補助的なエネルギーとして高周波プラズマを導入した。Sr-Ta原料としてSr[Ta(OC_2H_5)_6]_2を用いた場合、高温では原料の解離が顕著になるため、強誘電性を持つSBT膜を形成するためには、一旦低温(350°C)で膜を堆積し、さらに高温の結晶化アニールが必要であることを指摘した。結晶化アニールを酸素プラズマ中で行うと結晶化が促進され、650°Cで成膜したSBT膜の強誘電性を確認することができた。次に強誘電特性の改善を目的として、Sr-Ta原料として安定性の高いSr[Ta(OC_2H_5)_5(OC_2H_4OCH_3)]_2を新たに採用した。この原料では、従来まで問題であった原料の解離による組成ずれが抑制できる。プラズマを印加せずに、SBT膜を750°Cで成膜したところ、残留分極6.2μC/cm^2抗電界62kV/cmをもつ良好な電気的特性が得られた。さらに、プラズマを印加して低温結晶化を試みたところ、プラズマ出力20Wの場合、615°Cという従来よりも150°C程度低い温度での結晶化に成功した。形成したSBT膜の強誘電性を確認したところ、矩形性の良好な分極-電界(P-E)特性が得られ、残留分極の値は5.8μC/cm^2であった。この値は、ゾルゲル法など、他の手法で750°C程度の高温で成膜した場合の特性に匹敵するものである。強誘電体メモリは次世代の不揮発性メモリとして期待されているが、強誘電体膜の形成温度が高いことが、大きな問題となっている。本研究の目的は、何らかの補助的なエネルギーを有機金属気相成長(MOCVD)技術に導入して、強誘電体膜の低温形成を実現することである。初年度となる本年度は、溶液気化MOCVD法を用いた強誘電体膜SrBi_2Ta_2O_9(SBT)の成膜と、活性化した酸素により結晶化温度を低温化するための基本的な研究を行った。まず最初に、溶液気化MOCVD法により強誘電性を持つSBT膜を形成するためには、低温(350°C)堆積後に、結晶化のため750°C以上の高温アニールが必要であることを確認した。次に、低温での結晶化を目的として酸素プラズマ中の結晶化アニールを行い、従来よりも100°C程度低い650°Cでの結晶化に成功し、形成したSBT膜の強誘電性を確認した。得られた残留分極、抗電界の値は、それぞれ1.5μC/cm^2、45kV/cmであった。さらにプラズマ出力を大きくするに従って結晶化が促進されることを確認した。別の測定よりプラズマ印加による基板温度の上昇は小さく、活性な酸素ラジカルが強誘電体の低温結晶化に寄与していると考えられる。さらに本研究では紫外線の導入を検討している。

本年度は基礎的な知見を知る目的で、ゾルゲル法によるSBT膜形成中に紫外線照射により発生すると考えられるオゾンを導入してアニールし、通常の酸素アニールと比較して結晶化が促進されるという結果を得ている。本研究では、次世代の不揮発性メモリとして期待されている強誘電体メモリへの応用を念頭に置き、良好な特性をもつ強誘電体膜の低温形成を実現することを目的としている。今年度は、昨年度の基礎的な知見を発展させ、溶液気化有機金属気相成長(MOCVD)法による強誘電体SrBi_2Ta_2O_9(SBT)の成膜中に高周波プラズマを導入して、615°Cという低温結晶化を実現した。本年度は、Sr-Ta原料として安定性の高いSr[Ta(OC_2H_5)_5(OC_2H_4OCH_3)]_2を新たに採用した。まず最初に、従来まで問題であった原料の解離による組成ずれが、新原料を用いることにより抑制できることを明らかにした。続いてプラズマを印加せずに、新原料とBi[OC(CH_3)_2C_2H_5]_3を用いてSBT膜を700および750°Cで直接成膜したところ、残留分極6.2μC/cm^2抗電界62kV/cmをもつ良好な電気的特性が得られた。ヒステリシスループの矩形性も昨年に比べ大幅に改善されている。さらに、プラズマを印加して低温結晶化を試みたところ、プラズマ出力20Wの場合、615°Cという従来よりも150°C程度低い温度での結晶化に成功し、形成したSBT膜の強誘電性を確認した。得られた残留分極の値は5.8μC/cm^2であり、昨年650°Cで達成した値(1.5μC/cm^2)を大幅に改善することができた。これは新原料の採用により、成膜時の組成制御が容易になったためと考えられる。また、得られた電気的特性は、ゾルゲル法など、他の手法で750°C程度の高温で成膜した場合の特性に匹敵するものである。
特定外来種ブルーギルの日本定着成功要因についての進化生物学的研究

ブルーギルの定着成功における遺伝的要因の役割を形態・遺伝子解析と飼育実験に基づくQst-Fst解析により推定した。集団解析において日本における多くの集団の定着成功の理由として、母集団とされる琵琶湖集団の遺伝的多様性の高さが挙げられた。Qst-Fst解析の結果から適応形質における集団間の相違は遺伝的浮動よりも自然選択の影響を強く受けており、ブルーギルの定着成功において適応形質における遺伝的多様性の高さが重要である事が明らかとなった。日本、韓国におけるブルーギルの遺伝的多様性を明らかにするため,採集した日本66地点1,617個体,韓国3地点66個体,北米15地点319個体の計2,002個体についてミトコンドリアDNA(mtDNA)のハプロタイプ分析とマイクロサテライトDNA(MS)の多型分析を行ったところ,以下の事が明らかとなった。1)MSの分析結果はmtDNAの分析結果と同じく,日本、韓国産ブルーギルが全てアイオワ州グッテンベルグ由来,即ち1960年に導入された15固体由来の可能性を強く支持した。2)遺伝的多様性はmtDNAとMSの何れにおいても琵琶湖、淀川水系と1960年代に移植された水域において最も高かった。地域別に見ると近畿地方が最も遺伝的多様性が高く,次いで中部,東海の順となり,逆に東北地方が最も低かった。この結果は各生息地におけるブルーギルの侵入年度とほぼ対応しており,侵入年度の新しい集団ほど遺伝的浮動により遺伝的多様性が低下している事が確認された。3)中国、九州の一部の集団においては琵琶湖集団に存在しないMSの対立遺伝子が確認され,日本におけるブルーギルは必ずしも全てが琵琶湖由来ではなく,分布拡大の中心は複数存在することが示唆された。ブルーギルの適応放散に伴う形態形質の変化を明らかにするため,日本57集団2,654個体,韓国3集団66個体の計2,720個体についてSoft-X撮影を行い,鰭条数、脊椎骨数の計数を行った。その結果,各集団における計数形質の平均値は,いずれの形質においてもMSの遺伝的多様性の低下と共に集団間の差違が拡大する,即ち日本国内におけるブルーギルの表現分散は年と共に拡大していることが明らかとなった。この理由として量的形質(QTL)の自然選択における中立性と遺伝的浮動の影響が考えられた。適応形質の遺伝解析(Qst-Fst解析)を行うため,日本国内の遺伝的多様性の異なる代表的な10集団についてサンプリングを行った。採集した個体は岐阜県河川環境研究所に持ち帰り,飼育、繁殖実験に供した。ブルーギルの生息地間における遺伝的分化と形態分化の関係を明らかにするため、侵入年度の異なる4集団を用い、マイクロサテライトマーカーを用いた遺伝子分析と相対成長による集団解析を行った。その結果、形態分化と中立マーカーから見た遺伝的分化の間には正の相関があるものの両者は直線的な関係ではなく、形態分化は遺伝的分化よりも大きい傾向が認められた。相対成長における雌雄差は環境の不安定な生息地において大きく、またその表現分散は雄の方が大きく、ブルーギルの密度との間に正の相関が存在する事が考えられた。これらの事から各生息地におけるブルーギルの形態分化は遺伝的浮動と自然選択により生じるものの、後者の影響が大きい可能性が示唆された。異なる水温環境への局所適応は、外来生物の分布拡大や個体群増加に影響を与える要因である。遺伝的特徴の異なる6集団のブルーギル親魚から、全父半兄弟デザインにより計120家系(各集団につき、オス5個体×メス4個体=計20家系)を作出した。産卵時における水温の上限(30°C)と下限(20°C)の各条件下で受精卵と仔魚の生残率を調べ、水温の違いの影響の程度を量的遺伝解析により検証した。異なる水温に対する生残率は、集団毎に異なった。リアクション・ノルム(異なる温度に対する適応能力)を調べたところ、1960年に日本に最初に導入された一碧湖では、水温の違いによる生残率の差異は小さかったのに対して、導入時期が比較的新しい他の集団では、30°Cに比べ20°Cにおける生残率はかなり低かった。この事から、侵入年度が新しい集団の多くにおいては、受精卵から仔魚にかけて低水温に対する生残適応能力が消失している可能性が考えられた。この集団間における違いが自然選択による適応進化あるいは遺伝的浮動による中立進化のいずれの要因によるものであるかについては今後、追従実験を行う事により検証する予定である。遺伝的多様性は、外来種の定着成功を決定する主要因の一つとされている。日本各地の集団についてマイクロサテライト情報を基に、ブルーギルの定着成功の理由について考察を行った。主成分分析において、日本集団の起源とされるGuttenberg集団に最も近かったのは琵琶湖を含む1960年代に定着した集団であり、1970年以降に定着した集団は侵入年度の遅れと共にGuttennberg集団との間の遺伝的距離が増加した。

日本国内の集団において集団間の遺伝的距離と地理的距離の間に最も有意な負の相関が見られたのは琵琶湖集団であり、各集団におけるボトルネックの出現頻度も琵琶湖からの距離に伴い増加した。この事は、日本におけるブルーギルの多くが琵琶湖集団に由来するだけでなく、ブルーギルの遺伝的多様性がこの集団により支えられている事を意味している。即ち、日本におけるブルーギルの定着成功は琵琶湖という巨大生息地の開拓による遺伝的多様性の維持と広範囲な人為的移植の2要因に因るものと考えられる。外来種の定着要因として現在、「表現型の可塑性」と「局所適応」の2つの進化学的仮説が提唱されている。これらの仮説の相対的重要性は、同じ外来種でも侵入から分布拡大までのプロセスにおいて変化する可能性がある。この事を明らかにするため以下の実験を行った。ブルーギルの9集団それぞれに対し、全父半兄弟デザインにより計180家系を作出し、ブルーギルが産卵における水温の上限(30°C)および下限(20°C)で、受精卵から仔魚までの生残率に違いがあるかを量的遺伝解析により検証した。比較的侵入年代の古い集団では、20°Cと30°Cにおける生残率の違いは小さかったのに対し、侵入年代の新しい集団では、30°Cの生残率に比べ20°Cの生残率はかなり低かった。この事は、日本への侵入初期においては未知の環境に柔軟に対応できる表現型可塑性が重要であったのに対し、侵入後期においては局所適応が重要であった事を示唆している。
紫外線誘発皮膚癌発生における損傷乗り越えDNA複製の関与とそのメカニズムの解明

皮膚癌好発系Polh-/-マウスと皮膚特異的高発現を示すRev7トランスジェニック(K14-Rev7TG)マウスを交配させた場合、腫瘍発生が早くなる可能性があるため、前年度作成したプロトコールより照射量・回数を減らして腫瘍発生が遅くなるプロトコールを作成した。2 kJ/m2/dayを週1回照射したところ、腫瘍の発生時期をおよそ8週間遅らせることに成功した。そのため以降の実験は、2 kJ/m2/dayの紫外線を週1回照射することに決定した。それと平行して、Polh-/- K14-Rev7TGマウスを樹立するために、Polh+/-マウスとPolh+/- K14-Rev7TG+マウスの交配を行ったが、妊娠率が非常に悪く、目的のマウスが得られなかった。そのため、K14-Rev7TG+マウスの別系統も用いて、交配方法を工夫しながらPolh-/- K14-Rev7TG+マウスの樹立を継続している。一方、胎生致死となるRev7-/-マウスの代わりにRev7コンディショナルノックアウトマウスを用いることにし、皮膚特異的にREV7を欠失させるために皮膚特異的にCreを発現するトランスジェニックマウスの作成を行った。K14プロモーター下にCre遺伝子を発現するベクターを作成し、マウスの作成を北里大学遺伝子高次機能解析センターに依頼した。F0マウスが計37匹得られたため、現在トランスジーンを有する個体を選別している。悪性黒色腫の培養細胞株を用いたin vitroの解析として、REV7をノックダウンした細胞株を樹立した。その細胞株とコントロール細胞株を用いて、細胞増殖能、移動能、浸潤能を検討した結果、REV7をノックダウンした細胞株は優位に細胞増殖能、移動能、浸潤能が低くなることが判明した。臨床検体を用いた解析と併せて、REV7発現が悪性黒色腫の病期の進行に関与している可能性が示唆された。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、皮膚特異的にREV7を高発現するトランスジェニックマウス(K14-Rev7 TG)の樹立と、ヒト皮膚癌でのREV7発現の免疫染色による検討を行った。K14-Rev7 TGマウスの作製のためK14プロモーターを持つ発現ベクターを入手し、マウスRev7 cDNAをK14プロモーター下に挿入してトランスジーン発現ベクターを作製した。K14-Rev7 TGマウスの作製は北里大学遺伝子高次機能解析センターに依頼して行った。生まれてきたマウスの中で、genotypingの結果、トランスジーンがゲノム内に組み込まれているマウスが7系統あった。野生型マウスとの交配により生殖細胞ゲノムへのトランスジーンの導入を確認した後に、尻尾の皮膚組織を用いて細胞抽出液を作製し、ウエスタンブロッティングにより各系統でのREV7蛋白発現を確認した。その中でRev7発現が特に高かった3系統と中等度の発現を示す2系統を残し、そのうちの発現の高い1系統を用いてさらなる研究を行うことにした。紫外線誘発皮膚癌高発現系マウスであるPolh欠損マウスは、学習院大学花岡文雄教授より提供して頂いた。現在、K14-Rev7 TGマウス、既に樹立済みのRev7欠損マウスとPolh欠損マウスとの間で交配を行い、2重遺伝子改変マウスを作成中である。また、紫外線暴露との関連が明らかになっている表皮有棘細胞癌、基底細胞癌、悪性黒色腫の臨床検体を用いて、免疫染色によりREV7発現を検討した。その結果、悪性黒色腫でのREV7発現が、有棘細胞癌、基底細胞癌と比較して有意に高いことが明らかになった。悪性黒色腫において、REV7発現とKi-67陽性率との関連が認められ、REV7は細胞増殖に影響を与えている可能性が示唆された。今後、さらに悪性黒色腫症例を増やして、臨床病期とREV7発現の関連性を検討する予定である。K14-Rev7 TGマウスの樹立とPolh欠損マウスの入手に時間がかかったため、Polh欠損マウスを用いて行う予定であった紫外線照射誘発皮膚発癌のプロトコールの最適化を行うことができなかった。その他の研究過程は概ね順調に進展している前年度供与していただいた紫外線誘発皮膚癌高発現系マウスであるPolh欠損マウスを用いて、皮膚癌を発生させるための最適な紫外線照射量と照射回数の検討を行った。紫外線照射装置は過去の報告例を参考にして独自に作成した。FVBバックグラウンドのPolh欠損マウスと野生型マウスの背中の毛を剃った後に、2 kJ/m2/day、4 kJ/m2/dayの照射量で週3回の照射を行った。その結果、Polh欠損マウスでは、両照射量共にもっとも早いもので9週で皮膚腫瘍が発生し、およそ1216週で全例で皮膚腫瘍が発生した。野生型では2 kJ/m2/dayでは20週までに腫瘍は発生せず、4 kJ/m2/dayでは一部のマウスに皮膚のびらんと小腫瘍が発生した。今後、皮膚特異的高発現を示すRev7トランスジェニック(K14-Rev7 TG)マウスと交配させた場合、さらに腫瘍発生が早くなる可能性があるため、もう少し照射量・照射回数を減らして腫瘍発生が遅くなるようなプロトコールを作成することとした。