hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂肪毒性抑制機構としての脂肪滴-オートファジー相互作用の解明と治療への応用

オートファジーはリソソームにおける細胞質成分分解機構であり、細胞恒常性維持に重要な役割を果たす。われわれは、高脂肪食(HFD)によりオートファジーへの依存性が高まるがリソソーム障害からオートファジーがスムーズに機能せず腎障害につながるという、新しい腎脂肪毒性機序を報告した(JASN 2017 TYamamoto, Y Takabatake, et al.)。今回の研究課題では、臨床で頻用されるエパデール(EPA)の効果とその機序についてin vivo(マウスモデル)およびin vitro(マウス近位尿細管培養細胞)を用いて検討した。EPA併用はマウス腎近位尿細管において、HFDによるリソソーム内リン脂質蓄積を減少させ、ミトコンドリア障害・炎症・腎繊維化を軽減させ、一方で脂肪滴形成を促した。オートファゴソーム可視化マウスを用いた検討により、EPA併用はHFDによるオートファジーフラックス停滞を解消した。近位尿細管培養細胞においてもEPAはパルミチン酸(PA)によるフラックス障害と細胞傷害を軽減した。さらに蛍光標識飽和脂肪酸を用いたpulse chase assayから、PA投与でリソソーム内に蓄積する脂肪酸がEPA併用時には脂肪滴へ貯留することが判明した。以上より、EPAは飽和脂肪酸を細胞保護的な脂肪滴内に囲い込むことによって、リソソーム障害を軽減しオートファジーフラックスと細胞機能を回復させることがわかった。
活動的な集団保育でのコンピュータ活用を支援する幼稚保育システムの実現

本研究では,活動的な集団保育の中で,遊びの準備や片付けなどにかかる保育者の負担を軽減すること,および,多くの幼児が楽しみながらコンピュータに関わる機会を提供することを目的とし,RFIDを利用した幼児用ソフトウェアの実現および試用を行った.具体的な一例として,保育の中で実際に行われている遊びの一つである,さまざまな形で提供されるヒントを基にある範囲内に隠した宝物を探し出す「宝探しゲーム」を支援するソフトウェアを試作した.宝探しゲームには,園児の推理力を養える,グループで挑戦することにより「友達のよさ」を学ぶことができる,宝物の隠し場所を工夫することにより活動的な保育を行えるなど,様々な利点がある.本年度は,不具合を修正した宝探しゲーム支援システムや予備評価の様子を撮影したビデオを基に,複数の幼稚園の保育者と懇談する場を設けた.同時に,年間を通じて,一般的なコンピュータを保育に取り入れている幼稚園の保育現場を見学させていただくとともに,コンピュータ以外の様々な遊具や教材を活用している保育現場に参加し,幼児らの様子や保育者の対応を観察・分析した.これらの懇談・観察・分析に基づき,本システムを取り入れた保育計画を複数立案するとともに,本システムの有用性を高めるための改良点を明確化した.また,当初計画していた保育内での試用には至らなかったが,数名の幼児に本システムを試用していただき聞き取り調査を行うことで,本システムの有用性およびユーザインタフェースの適切さを示した.本研究では,体を動かしながら集団で行う通常の保育活動の一部に自然な形でコンピュータを活用することを目的とし,パッシブタイプのRFIDシステムを利用した幼児用ソフトウェアの実現および試用を行う.具体的な一例として,保育の中で実際に行われている遊びのひとつである宝探しゲームを題材とする.宝探しゲームとは,1枚の紙に描かれたヒントを基に宝物の場所を推測し,それらを探し出すゲームである.宝探しゲームには,園児の推理力を養える,グループで挑戦することにより「友達のよさ」を学ぶことができる,宝物の隠し場所を工夫することにより活動的な保育を行えるなど,様々な利点がある.本年度は,平成17年度より保育内容および保育者の意見を検討した上での試作・東京成徳短期大学附属第二幼稚園での予備評価を行ってきた宝探しゲーム支援システムの不具合の修正,予備評価の様子を撮影したビデオの分析,予備評価中の幼児の会話の分析,および,予備評価で明らかになった問題点の改善を行った.また,予備評価を行った幼稚園の保育者だけでなく,幼稚園の規模や地域性・保育者のコンピュータの習熟度等の環境が異なる複数の幼稚園の保育者との検討を数度にわたり行った.これにより園児へのヒントの与え方や,宝探しゲーム支援システムの終了後に園児の人数分印刷される達成画像を利用することで,保育者の意図に合わせた次の遊びを誘発する方法など,さまざまな意見を収集することができた.本研究では,活動的な集団保育の中で,遊びの準備や片付けなどにかかる保育者の負担を軽減すること,および,多くの幼児が楽しみながらコンピュータに関わる機会を提供することを目的とし,RFIDを利用した幼児用ソフトウェアの実現および試用を行った.具体的な一例として,保育の中で実際に行われている遊びの一つである,さまざまな形で提供されるヒントを基にある範囲内に隠した宝物を探し出す「宝探しゲーム」を支援するソフトウェアを試作した.宝探しゲームには,園児の推理力を養える,グループで挑戦することにより「友達のよさ」を学ぶことができる,宝物の隠し場所を工夫することにより活動的な保育を行えるなど,様々な利点がある.本年度は,不具合を修正した宝探しゲーム支援システムや予備評価の様子を撮影したビデオを基に,複数の幼稚園の保育者と懇談する場を設けた.同時に,年間を通じて,一般的なコンピュータを保育に取り入れている幼稚園の保育現場を見学させていただくとともに,コンピュータ以外の様々な遊具や教材を活用している保育現場に参加し,幼児らの様子や保育者の対応を観察・分析した.これらの懇談・観察・分析に基づき,本システムを取り入れた保育計画を複数立案するとともに,本システムの有用性を高めるための改良点を明確化した.また,当初計画していた保育内での試用には至らなかったが,数名の幼児に本システムを試用していただき聞き取り調査を行うことで,本システムの有用性およびユーザインタフェースの適切さを示した.
マネジメント機能強化に向けた事務職員の資質・能力の向上及び事務体制に関する研究

本研究は,都道府県立高等学校・特別支援学校に着目し,マネジメント機能の強化の柱となる事務職員の資質・能力の向上等に資する要因を解明し,都道府県立高等学校・特別支援学校に適合的な事務職員の資質・能力の向上及び事務体制の整備のモデルを提示することを目的としている。研究の二年目に当たる本年度は,昨年度実施した都道府県教育委員会の人事・人材育成戦略についてのヒアリング結果を整理した。また,全国の学校事務職員に対して実施した都道府県立学校事務職員の資質・能力やモチベーションの源泉についての質的調査について論文にまとめ,学会発表を行った。その上で,その結果を生かし,2つの都道府県の事務長及び学校事務職員に対し,プレ調査を実施した。主な調査内容は,コンピテンシー,モチベーション等に関する自己評価や校内組織の状況,属性などである。プレ調査を行うことによって,コンピテンシー,モチベーションを測定する調査項目の見直しを行うことができた。その上で,全国の1,600人の学校事務職員及び事務長に対してアンケート調査「学校事務職員・事務長の職務行動及び意欲に関する質問紙調査を実施した。全国の学校事務職員及び事務長の職務意識を反映するように,都道府県ごとの構成比に比例するように都道府県ごとの調査協力校を決定し,最初の調査対象校をランダムに選んだ後に等間隔で調査対象校を抽出し,当該校の事務長,学校事務職員に調査への協力を依頼した。回収率はそれぞれ約6割であり十分な回答数が得られた。回収後,データを整理するとともに,昨年度に実施した都道府県教育委員会・センターを対象に実施した調査によって得られた結果を結合し,分析可能な状態とした。以上の作業に合わせて,学校事務職員の資質・能力及び意欲に関する先行研究レビューを精緻化するとともに,学校事務職員制度の変遷について整理した。研究計画どおり,おおむね順調に進展している。作成されたデータを分析し,最終報告書を作成する予定である。研究の一年目に当たる本年度は,次年度以降の調査実施に向け,以下の四つのプレ調査を実施した。これらの調査により,都道府県教育委員会が学校事務体制に関わって直面している課題及び特に重視して取り組んできた改善方策等を明らかにするとともに,都道府県教育委員会の人事・人材育成戦略の類型化及び都道府県立学校事務職員の資質・能力やモチベーションの源泉について構造化を行うことができた。【1都道府県立教育センター対象アンケート調査】47都道府県教育センターを対象に,都道府県立学校事務職員対象の研修実施の有無についてアンケート調査を実施した。【2都道府県立教育センター対象聞き取り調査】6都道府県立教育センターを対象に,都道府県立学校事務職員対象の研修の概要と課題について聞き取り調査を実施した。【3都道府県教育委員会対象アンケート調査】47都道府県教育委員会を対象に,都道府県立学校事務職員の採用管理,人事管理,人材育成等についてアンケート調査を実施した。【4都道府県教育委員会対象聞き取り調査】4都道府県教育委員会を対象に,都道府県立学校事務職員の人事等の概要と課題について聞き取り調査を実施した。研究計画どおり,都道府県立高等学校・特別支援学校の事務職員の職務と専門的力量に関する調査研究を実施する。調査協力者用の研究成果報告書を作成し配布する予定であったが,引き続き,都道府県教育委員会に対し,聞き取り調査を進める課題が発見されたため,報告書を作成せず,メールにて調査の概要を報告したため印刷費及び郵送費が発生しなかった。

来年度に聞き取り調査を実施した後,調査協力者用の研究成果報告書を作成し郵送することとしたい。当初予定額よりデータ入力作業が安価であったため。追加調査を実施するために使用する。
近-遠赤外二重共鳴1次元フォトニック結晶による高輝度テラヘルツ光源の開発

本研究の目的は近赤外(可視)と遠赤外(テラヘルツ)の二つの周波数域における1次元のフォトニック結晶構造を利用してテラヘルツ光発生の増強を行い、高輝度のテラヘルツ光源の開発につなげるというものである。この目的を達成するため以下に示すような研究を行った。1.各種材料を用いたテラヘルツ帯域1次元フォトニック結晶の作製と透過特性評価自作のテラヘルツ時間領域分光系により表題構造の透過特性を評価した。フォトニック結晶に用いた材料はテラヘルツ光を透過できる半導体基板やポリマーフィルムであり、様々な組み合わせの構造を作製した。その結果、フォトニックバンドギャップや構造欠陥による光の局在モードなどの測定に成功した。2.近-遠赤外1次元フォトニック結晶によるテラヘルツ波発生の増強非線形光学結晶ZnTeを含むテラヘルツ帯フォトニック結晶からのテラヘルツ発生実験を行った。その際、入射近赤外(可視)域に対する反射防止膜を各層に塗布することで入射光の減衰を抑制した結果、単なる裸のZnTeよりも数倍高強度のテラヘルツ光の発生に成功した。3. GaNAs超格子構造の光学特性新規のテラヘルツ発生用光伝導スイッチ用材料の探索の意味も込めてGaNAs系量子構造に着目した。作製は本グループ独自の技術である窒素ラジカル変調制御MBE法により行った。本研究期間においてはテラヘルツ特性の研究にいたる前に通常の光学特性を調査した。本研究の目的は1次元フォトニック結晶構造を利用してテラヘルツ光発生の増強を行い、高輝度のテラヘルツ光源の開発につなげるというものである。今回、励起光である近赤外光と発生するテラヘルツ光の双方において光閉じ込めが可能な近-遠赤外二重共鳴1次元フォトニック結晶構造とすることで、テラヘルツ光発生の増強効果がより大きくなることが期待できる。今年度はこの目的を踏まえて以下に示すようないくつかの要素技術の構築と簡単な実証実験を行った。1.フェムト秒パルスレーザー励起テラヘルツ時間領域分光光度計の構築今年度はフェムト秒パルスレーザー励起のInAsやZnTeを用いたテラヘルツ光発生およびEOサンプリングによる検出によるテラヘルツ時間領域分光系を構築した。これまでのところ3桁以上のダイナミックレンジが実現でき、今後更なる改良を施すことでテラヘルツ領域の分光に応用していく予定である。2.各種材料を用いたテラヘルツ帯域1次元フォトニック結晶の作製と透過特性評価上述のテラヘルツ時間領域分光系により表題構造の透過特性を評価した。その結果、フォトニックバンドギャップや構造欠陥による光の局在モードなどの測定に成功している。この結果は国際会議や学会等で報告しており、論文化も行った。3.非線形光学媒質を含むテラヘルツ帯域1次元フォトニック結晶によるテラヘルツ波発生の増強共振器型1次元フォトニック結晶中のZnTeからのテラヘルツ発生実験を行い、テラヘルツ光発生の増強実験を行った。共振器Q値が大きくなった場合、最適化の必要があるもののテラヘルツ光の増強効果が確認でき、原理検証に成功した。1.フェムト秒パルスレーザー励起テラヘルツ時間領域分光光度計の改良今年度は昨年度構築したフェムト秒パルスレーザー励起のテラヘルツ時間領域分光系の改良を行い、昨年度の3桁を超える5桁のダイナミックレンジが実現できた。2.GaNAs超格子構造の光学特性新規のテラヘルツ発生用光伝導スイッチ用材料の探索の意味も込めてGaNAs系量子構造に着目した。テラヘルツ特性の研究にいたる前に通常の光学特性を調査した。

3.スピンコート法による近赤外域有機高分子反射防止膜の作製昨年度のテラヘルツ発生実験の際に、フォトニック結晶を構成するポリマーと空気層の界面における入射光の反射による励起光強度の減少という問題を解決するため、近赤外域の反射防止膜を作製した。材料として有機高分子膜を用い、成膜はスピンコート法により行なった。この手法はいわば近赤外域のフォトニック構造を付与したことに相当し、当初の目的の二重共鳴1次元フォトニック結晶作製の予備実験ともなった。4.非線形光学媒質を含むテラヘルツ帯域1次元フォトニック結晶によるテラヘルツ波発生の増強テラヘルツ域共振器型1次元フォトニック結晶中のZnTeからのテラヘルツ発生実験を行い、テラヘルツ光発生の増強実験を行った。この際、2で述べた反射防止処理を施すことで、裸のZnTe結晶を超えるテラヘルツ光の発生に成功した。増強度は数倍程度とまだ小さいもののテラヘルツ光の増強を実現することに成功した。
鋤鼻神経細胞株を用いた検定系による哺乳類フェロモン分子の探索

本研究では、マウス鋤鼻神経細胞由来の細胞株を確立し、この細胞株を用いて哺乳類のフェロモン物質の検定系を確立することを目的としている。嗅細胞および鋤鼻細胞は、神経細胞でありながら、一生涯を通じて新たな細胞が分裂し、成熟、死滅を繰り返している。嗅上皮では、globosal basal cellと呼ばれる細胞種が前駆細胞であると考えられているが、鋤鼻細胞の前駆細胞は同定されていない。本研究では、これまでにマウス鋤鼻上皮において、発生過程を通じて分裂細胞の局在をBrdUを用いて解析し、分裂細胞と同期して局在する遺伝子を解析した。その結果、Notch1がBrdU陽性細胞と同一の局在を示すことを明らかにした。Notch1は膜貫通タンパク質であるため、細胞外ドメインに対する抗体を用いて、Notch1発現細胞を分離し、株化するための培養を行っている。一方、マウス鋤鼻細胞由来の細胞株を用いて、他種の哺乳類のフェロモン分子も同定することのできる検定系を確立するためには、マウス以外の哺乳動物の鋤鼻細胞の特性の基礎的なデータが必要であると考えられる。マウスの鋤鼻細胞は、フェロモン受容体遺伝子ファミリー(V1rs, V2Rs)が存在し、各々Gi2およびGoと共役している。しかし、偶蹄類ではV2Rs-Go発現鋤鼻細胞は存在しない。本研究では、シバヤギフェロモン受容機構の研究も同時に行った。その結果、シバヤギでは、フェロモン受容体が鋤鼻上皮だけでなく、嗅上皮にも発現していることが明らかとなった。嗅上皮に発現するフェロモン受容体は、Gi2陽性細胞とGolf陽性細胞の両方に発現していた。この結果から、シバヤギではフェロモン分子が嗅上皮でも受容される可能性が考えられた。またその細胞内情報伝達経路は齧歯類とは大きく異なっていることが明らかとなった。本研究の目的は、マウス鋤鼻神経を培養し、カルシウムイメージングによりフェロモン分子を同定する生物検定系の確立である。これまで、フェロモンに対する鋤鼻ニューロンの反応を再現できるin vitro検定系は確立されておらず、簡便な検定系の確立が望まれている。1.マウス鋤鼻神経細胞株の培養本研究では、フェロモン検定に用いる鋤鼻ニューロンの調整が困難であるため、細胞株の確立を行った。マウス鋤鼻器を取り出し、酵素処理で分離した細胞に、温度感受性large-Tantigen遺伝子を組み込んだレトロウィルスを感染させ、細胞を不死化させた。数週間後にコロニーを形成した細胞を単離し、分化を誘導した。生体の成熟鋤鼻ニューロンが発現する遺伝子(OMP)およびフェロモンシグナル伝達系に関与する遺伝子群(G alpha i2,TRP2等)の発現を解析した。その結果、今回同定したクローンには、これらの遺伝子群の発現は見られなかった。このことから、レトロウィルスを感染させる細胞の検討を詳細に行う必要がある。2.マウス鋤鼻ニューロンの細胞膜抗原の探索レトロウィルスは、細胞分裂途中の染色体に組み込まれる。成熟個体のマウス鋤鼻器では、分裂細胞数は極めて少ない。しかしながら、鋤鼻神経細胞の軸索投射先である副嗅球を除去してしまうと、鋤鼻神経は変性し、一時的にニューロン数は減少する。その後、鋤鼻ニューロンの分裂が盛んに起こることが知られている。この時期の鋤鼻器を用いて、分裂細胞を特異的に単離する系の確立を試みている。単離法には、細胞膜上に存在する膜抗原に対する抗体を用いる。細胞の分化誘導時に発現するNotch1およびDelt1が、副嗅球除去後の鋤鼻器において顕著に発現することを、in situ hybridizationで明らかにした。これらの遺伝子の発現部位は、BrdU陽性細胞の分布と一致しているため、Notch1,Delta1を発現する細胞は、鋤鼻器において分裂細胞特異的に発現する可能性が高いことが明らかとなった。本研究の目的は、マウス鋤鼻神経細胞由来の細胞株を確立し、カルシウムイメージングを用いたフェロモン検定系を開発し、この系を用いてフェロモン分子同定を行うことである。鋤鼻器に存在する鋤鼻神経細胞は、一生涯を通して分裂・死滅を繰り返す特徴を持つ。このため、鋤鼻器には、鋤鼻神経細胞の前駆細胞が存在することが知られている。この前駆細胞を分離回収し、この細胞から細胞株を確立するために、妊娠マウスの胎生15日、17日および新生児1日目、10日目および成熟個体の腹腔にBrdUを投与し、BrdU陽性細胞の局在を、免疫組織化学染色を用いて検出した。その結果、胎生期には豊富であった分裂細胞は、生後その数が激減し、成熟個体では非常に少なくなった。そこで、鋤鼻神経細胞の神経投射部位である副嗅球を除去し、鋤鼻神経の再生を賦活化した個体を用いて、同様に分裂細胞の局在を調べたところ、多くの分裂細胞が存在することが明らかとなった。また、これらの分裂細胞が特異的に発現する遺伝子として、Noch1等の膜タンパク質が豊富に発現していることも明らかとなった。これらのタンパク質は、細胞膜を貫通するタンパク質であるため、細胞外ドメインに対する抗体を用いることで、Notch1発現細胞を特異的に分離回収することが可能であると考えられる。

回収した鋤鼻神経前駆細胞を培養し、レトロウィルスベクターに導入したlarge T antigenを用いることで、鋤鼻神経細胞株の確立を検討している。本研究では、マウス鋤鼻神経細胞由来の細胞株を確立し、この細胞株を用いて哺乳類のフェロモン物質の検定系を確立することを目的としている。嗅細胞および鋤鼻細胞は、神経細胞でありながら、一生涯を通じて新たな細胞が分裂し、成熟、死滅を繰り返している。嗅上皮では、globosal basal cellと呼ばれる細胞種が前駆細胞であると考えられているが、鋤鼻細胞の前駆細胞は同定されていない。本研究では、これまでにマウス鋤鼻上皮において、発生過程を通じて分裂細胞の局在をBrdUを用いて解析し、分裂細胞と同期して局在する遺伝子を解析した。その結果、Notch1がBrdU陽性細胞と同一の局在を示すことを明らかにした。Notch1は膜貫通タンパク質であるため、細胞外ドメインに対する抗体を用いて、Notch1発現細胞を分離し、株化するための培養を行っている。一方、マウス鋤鼻細胞由来の細胞株を用いて、他種の哺乳類のフェロモン分子も同定することのできる検定系を確立するためには、マウス以外の哺乳動物の鋤鼻細胞の特性の基礎的なデータが必要であると考えられる。マウスの鋤鼻細胞は、フェロモン受容体遺伝子ファミリー(V1rs, V2Rs)が存在し、各々Gi2およびGoと共役している。しかし、偶蹄類ではV2Rs-Go発現鋤鼻細胞は存在しない。本研究では、シバヤギフェロモン受容機構の研究も同時に行った。その結果、シバヤギでは、フェロモン受容体が鋤鼻上皮だけでなく、嗅上皮にも発現していることが明らかとなった。嗅上皮に発現するフェロモン受容体は、Gi2陽性細胞とGolf陽性細胞の両方に発現していた。この結果から、シバヤギではフェロモン分子が嗅上皮でも受容される可能性が考えられた。またその細胞内情報伝達経路は齧歯類とは大きく異なっていることが明らかとなった。
加齢及び栄養条件で発現が変動する未知マウス乳癌ウイルス調節領域の構造解析

本研究によって以下の諸点が明らかになった。1)乳癌多発マウスである事が知られているSHNマウスの内因性ウイルスゲノムの解析を行った結果,LTR部分のOpenReadingフレームの280-380 codonsで他の既知の乳癌多発マウスには認められない変異が認められた。この一方,調節領域では,変異は少ないことが判明した。2)SHN系マウスにおいて,乳癌ウイルスの遺伝子発現の臓器特異性を検討した所,皮フにおいて大量にゲノムに組み込まれない乳癌ウイルスDNAが発見された。このウイルスは,サイズからほぼ乳癌ウイルスの全長である16kbに一致していた。3)エネルギー制限によって乳癌ウイルスの遺伝子発現が抑制されることが知られているが,このメカニズムについて検討した。a)エネルギー制限により,マウスは仮性冬眠状態に入ることが,認められた。最低体温は23°C程度にまで低下した。b)エネルギー制限による低体温の生理的影響を検討した所,仮性冬眠は,細胞増殖を著しく抑制する事が発明した。この抑制は,摂取エネルギーの増加と,加温によって可逆的に解除されることが判明した。4)エネルギー制限による脳下垂体プロラクチン(PRL)の産生:PRLは乳腺上皮の細胞増殖を通じ乳癌ウイルスの増殖を制禦する間接的機序も考えられる。そこでエネルギー制限によるPRL産物の抑制を検討した所,エネルギー制限により脳下垂体の細胞数の減少のほか,PRL mRNAの特異的減少も認められた。5)エネルギー制限によるCu^<+1>-ATPase活性:エネルギー制限により細胞回転,PRL mRNAの減少を認めたが,これらがCu^<+1>の細胞内動態と関連することも考えられたため,Cu^<+1>-ATPase活性の測定を行った。その結果,エネルギー制限によって抑制が認められた。内因性レトロウイルスはゲノムを介し垂直に感染する。レトロウイルスの発現調節単位としてウイルスゲノム両端に存在するLTRが知られている。本研究の当該年度の目標は,未知乳癌ウイルスのLTRの構造の決定及び,そのLTRの生理的性格付け,及び感染に果す役割の検討にある。1)LTR構造の決定:乳癌組織よりmRNAを抽出し,逆転写酵素を用いcDNAを合成した。その後LTR部分に相当するForwardとReverseのプライマ-を用いpolymeraseChain Reactionで増幅した。その結果,約1.2kbのLTRが得られた。得られたLTRを用いクロ-ニングを行い構造を決定した。得られたLTR部分は,約320アミノ酸のオ-プンリ-デングフレ-ムを有しており,上流から280アミノ酸までは,突然変異はあまり認められなかったが,280ー320コ-ドンで著明な突然変異を認めた。2)生理的性格付け:SHNマウスにおける乳癌ウイルスの転写は,摂取エネルギ-量により変化する事を我々は報告して来た。そこで,我々は,エネルギ-制限下の生理的変動要因を検討した。その結果,エネルギ-制限でプロラクチン産生が特異的に抑制される事,エネルギ-制限により低体温状態が周期的に生じる事,Ca^<++>代謝が大きく変化を受ける事を見出した。これらの要因にLTRが反応する可能性が示唆された。3)感染経路に果す役割:乳癌ウイルスを始めとするレトロウイルスの感染上の特徴として,感染から発症に到るまでの長期間に亘る潜伏期がある。この長期間に亘る潜伏期の間,宿主のある特定の細胞内に存在していると考えられる。我々は,SHNの乳癌ウイルスが皮フに潜伏する事を発見した。今後は細胞種の同定及びLTR構造上の関連を検討したい。

内因性レトロウイルスはゲノムを介し重直に感染する。レトロウイルスの発現調節単位としてウイルスゲノム両端に存在するLTRが知られている。本当該年度の目標は、未知乳癌ウイルスの感染様式の再検討、存在形態及び栄養条件の作用機序を検討することにある。1)感染様式の再検討及び存在形態:外因性レトロウイルスは、人に感染性を持つものも含め一般に乳汁を介し、消化管から吸収され、Tリンパ球に内在化し一定の期間潜伏すると考えられている。今回、我々は、内因性の乳癌ウイルスと外因性乳癌ウイルスを区別する目的から、皮フの一部からDNAを抽出し遺伝子型を決定していた。その過程で偶然、皮フに大量に、ゲノムに組み込まれないFree Linear DNAとして、乳癌ウイルスが存在する事を見出した。その後、Foster Nwisingなどを用い、このウイルスが乳汁を介し感染する確証を得た。現状では、乳汁により感染した場合、T細胞中で潜伏すると考えられているが、我々はこれ以外に皮フなど外胚葉系器官にFree DNAとして存在する事を証明する事が出来、これらも潜状源となる可能性を示し得た。2)栄養条件の作用機序:従来より、マウスは変温動物である事が知られていた。今回我々は、寿命延長効果のあるエネルギー制限が、連日、夜半から早朝にかけ、マウスの低体温発作(Daily Torpor)を誘発する事を見出した。さらにこのDaily Torporにより、マウスの細胞増殖能が著しく低下し、環境温度を上昇させる事により、エネルギーの増加なく細胞分裂能が正常化する事を見出した。以上より、エネルギー制限による制御機構として、(1)Daily Torpor、(2)細胞増殖速度の抑制、(3)これらに付隨するホルモン系の影響の3つが考えられた。既に明らかになっている構造との対応関係を今後検討したい。内因性レトロウィルスはゲノムを介し垂直に感染する。レトロウィルスの発現調節単位としてウィルスゲノム両端に存在するLTRが知られている。最終年度にあたる本年度の研究目標は(1)乳腺上皮の分裂増殖を促進させるプロラクチン(PRL)の脳下垂体での産生へのエネルギー制限の作用点を明らかにする事であり,次いで(2)PRLの脳下垂体からの分泌を制禦すると考えられる細胞内Ca^<++>調節因子へのエネルギー制限の影響を検討する事である。1)脳下垂体でのPRL産生への影響:エネルギー制限により,脳下垂体重量が著しく減少した。この減少に並行し,細胞内RNA量,及びアクチンmRNAが減少した。また,PRLmRNAは,これらの減少よりさらに減少しており,脳下垂体でのPRLのmRNAが特異的に減少しているものと結論された。PRLmRNAの減少は,7ケ月齢マウス,18ケ月齢マウスで同程度に認められ、加齢の影響はないものと結論された。2)細胞内Ca^<++>調節因子へのエネルギー制限の影響:細胞内Ca^<++>濃度を調節する因子として,Ca^<++>-ATPaseを例に,摂取エネルギー量,体温低下の影響を検討した。
アブサイシン酸による体細胞胚の乾燥抵抗性の獲得とその機構解明及び人工種子への応用

体細胞胚に種子同様の乾燥耐性を付与することは人工種子への応用だけでなく、遺伝子源の保存や種子の持つ乾燥抵抗性の解明等基礎および応用面での利用価値が高い。本研究はアブラナ属作物(ブロッコリー、白菜、ナタネ)の花粉由来胚を用い、アブサイシン酸(ABA)処理による乾燥耐性の獲得および乾燥耐性胚のタンパク質の分析とABAに誘導される遺伝子の単離を試みた。胚は乾燥処理により水分含量が10%前後になり、ABA処理により乾燥耐性を獲得した。乾燥耐性の獲得は胚のサイズおよびABA濃度と密接に関係し、遺伝子型にはほとんど影響されなかった。10^<-5>10^<-4>MのABA処理により子葉胚では4153%の植物体再生率を示した。しかし、ABAの最適濃度は種によって若干異なり、ブロッコリー・ナタネは10^<-4>M、白菜は10^<-5>Mの時最高の乾燥耐性を獲得した。一方、ABA無処理の胚は乾燥処理によりすべて枯死し、また球状胚はABA処理によっても乾燥耐性を獲得することができなかった。胚は浸透ストレスによっても乾燥耐性を獲得したが、その頻度は低く、浸透圧は直接乾燥耐性には関与していないことが推察された。乾燥胚から再生した植物を非乾燥胚から再生した植物と比較したところ、形態および倍数性について差は認められず、乾燥処理による変異は生じなかった。乾燥耐性のある胚は室温条件下で、現在までの調査のところ6カ月間植物体再生能を保持し、種子同様に長期貯蔵性の可能性があることが示唆された。ABAによる乾燥耐性の機構を解明するため、胚のタンパク質を分析したところ、ABA処理による種子貯蔵タンパク質の増加(SDS電気泳動、ウェスタンブロット)および新しいタンパク質の合成(二次元電気泳動)が認められ、これらのタンパク質が胚の乾燥耐性に関与している可能性が推察された。一方、ABAで誘導され乾燥耐性に関与している遺伝子を単離するため、ABA処理胚からcDNAライブラリーを作成し、Lea遺伝子をプローブとしてスクリーニングを行った。その結果、6個のクローンが得られ、現在それらの構造解析を進めている。近年多くの植物で体細胞胚発生が報告され、その人工種子への利用も開発されつつある。体細胞胚に種子同様の乾燥抵抗性を付与することは人工種子への応用だけでなく、遺伝子源の保存や種子の持つ乾燥抵抗性の解明等基礎および応用面での利用価値が高い。そこで、本年度はブロッコリ-の花粉由来胚を用い、アブサイシン酸(ABA)処理による乾燥抵抗性の獲得について検討した。その結果ABAの効果が劇的であることが明らかとなった。ブロッコリ-2系統(B31ー18,B63)の花粉由来の不定胚を10^<ー6>10^<ー4>のABAで7日間処理し、その後徐々に乾燥させ(最終的に胚の水分含量は10%前後となる)、乾燥胚からの発芽および植物体再生を調査した。胚はABA処理により乾燥抵抗性を獲得した。特に、乾燥抵抗性の獲得は胚のサイズおよびABA濃度と密接に関係し、10^<ー5>10^<ー4>MのABA処理により子葉胚では平均55%(最高80%)の発芽率および平均35%(最高60%)の植物体再生率を示した。一方、ABA無処理の胚は乾燥処理によりすべて枯死した。また球状胚はABA処理によっても乾燥抵抗性を獲得することができなかった。

次にABA処理期間について検討したところ1日処理でも乾燥抵抗性を得ることが明かとなった。乾燥胚から再生した植物を非乾燥胚由来の植物と比較したところ形態および倍数性について差は認められなかった。現在、白菜の花粉由来胚について乾燥抵抗性に対するABAの効果を検討するとともに、胚のタンパク質レベルでの分析を進めている。ブロッコリ-の小胞子由来胚がABAにより乾燥抵抗性を獲得することは平成2年度に報告した。この現象が一般的なものであるかどうかを確認するため白菜4系統(Springtime,His Fu Early 30 Days,Formosa 45 Days,Homei)の小胞子由来胚を用いて調査したところ、ブロッコリ-と同様にABA処理により不定胚は乾燥抵抗性を獲得した。系統により若干の差はあったが、4系統とも似たような結果を示した。すなわち胚の乾燥抵抗性はABAの濃度と関係し、10^<ー5> ABA処理のとき最も高い乾燥抵抗性を獲得し、平均87%、最高100%の発芽率および平均38%、最高74%の植物体再生率を示した。また10^<ー6>,10^<ー4>M ABA処理でも抵抗性を獲得したが、10^<ー5>Mよりその効果は低かった。一方、ABA無処理の胚は乾燥処理によりすべて枯死した。乾燥胚から再生した植物体を非乾燥胚由来のものと比較したところ、両者の間で形態および倍数性に差異は認められなかった。ABAによる乾燥抵抗性のメカニズム解明の手始めとして、胚のタンパク質をSDS電気泳動法で分析した。その結果、ABA処理した胚は種子貯蔵タンパク質と思われるタンパク質が増加していることが明らかとなった。このタンパン質の増加はABAの処理濃度と相関関係があり、ABAの濃度が高くなるほど増加していた。一方、乾燥抵抗性の獲得にあまり効果のなかった12.5%ソルビト-ル処理した胚でも同様のタンパク質の増加がみられたので、種子貯蔵タンパク質それ自体が乾燥抵抗性に直接関与しているとは考えにくいことが推察された。現在、二次元電泳動法によるタンパク質分析と核酸レベルでの研究を進行させている。Brassica属作物(ブロッコリー、白菜、ナタネ)の花粉由来胚がABAにより乾燥耐性を獲得することはすでに報告している。この耐性獲得の機構を明かにするため、乾燥耐性誘発に対する浸透ストレスの影響を調査し、また乾燥耐性胚のタンパク質の分析および遺伝子の単離を行った。白菜2系統の花粉由来胚を用いて8.5-14.5%濃度のソルビトールで処理したところ17.6-6.3%の発芽率、8.3-1.3%の植物体再生率を示し、低頻度ではあるが乾燥耐性を獲得した。しかし、最も効果のあった10.5%ソルビトールでも8.3%の植物体再生率しか得られず(ABA処理では38%の再生率)、浸透圧は直接胚の乾燥耐性には関与していないことが推察された。一方、乾燥耐性獲得胚をSDS電気泳動およびナタネの貯蔵タンパク質の一つであるクルシフェリンに対する抗体を用いてウェスタンブロットを行った結果、ABAにより胚は種子貯蔵タンパク質を増加させていることが明かとなった。また、二次元電気泳動法により新らたなタンパク質が合成されていることも見いだされた。これらのタンパク質が胚の乾燥耐性となんらかの関係があることが推察された。
膵β細胞のインスリン分泌機構におけるプロティンキナーゼCとMAPキナーゼの役割

私達はこれまでマウスのインスリノーマ細胞(MIN6)を用いてインスリン分泌の測定、蛍光色素法による細胞内各種イオン濃度の測定、そして細胞内情報伝達物質の定量によりMIN6細胞におけるインスリン分泌機構を解明してきた。インスリン分泌機構は大きく3つに分類できる。a.高グルコース細胞内ATPの増加を行してATP依存性K^+チャンネルを抑制し、電位依存性Ca^<2+>チャンネルを開口させ細胞内遊離Ca^<2+>(〔Ca^<2+>〕i)の増加後インスリン分泌を誘起する。b.グルカゴンやグルカゴン様ペプチド(GLP-1)などはCyclicAMP産生と〔Ca^<2+>〕iの上昇がインスリン分泌機構として考えられている。c.アセチルコリンやカルバコールなどはイノシトールリン脂質代謝を亢進して〔Ca^<2+>〕iを上昇させインスリン分泌を誘起する。以上3つのインスリン分泌機構において〔Ca^<2+>〕iの増加がインスリン分泌において中心的な役割を担っている。一方、他の細胞ではイノシトールリン脂質代謝の亢進や〔Ca^<2+>〕iの増加はプロテインキナーゼC(PKC)やmitogen-activated protein kinase(MAPキナーゼ)を活性化し細胞の増殖やホルモン分泌に深く関与している。よって膵β細胞においても3種のインスリン分泌刺激によりPKCとMAPキナーゼが活性化されインスリン分泌に重要な役割を担っている可能性が示唆されるが現在まで不明であった。本研究ではこの3種のインスリン分泌機構におけるPKCとMAPキナーゼの役割を解明するためMIN6細胞における代表的なインスリン分泌刺激(高グルコース、GLP-1,カルバコール)を行いPKCとMAPキナーゼを測定して同酵素がインスリン分泌刺激時に賦活化されるか否かを検討した。その結果膵β細胞において、これらの3種のインスリン分泌刺激によりMAPキナーゼが賦活化されることが今回解明された。
公空間を利用したユビキタス・ミュージアムの構築

公衆の科学技術意識の向上のために有効な公空間における対話的科学コミュニケーション手法について、デジタル技術を応用したシステムを構築し、参加者の科学技術リテラシーの向上を図るための実証的研究を行なった。科学館のない地方都市において、地域が有する資源を有効活用した地域活動を組織化し、公空間を積極的に利用することで、参加者の科学技術リテラシーの向上を図れることが明らかになった。公空間を利用したユビキタス・ミュージアムの構築するために、平成20年度には以下のことを行った。1.公空間における科学技術理解増進活動の調査とその特徴の整理サイエンスカフェ、サイエンス・フェスティバルに代表される、公空間における科学技術理解増進活動について、国内外の活動を調査した。たとえばサイエンスカフェはおよそ10年前に英国で始まった活動で、日本においては、数年前から実施されはじめ、いくつかのNPO、大学・研究機関等所属の個人などの主催により、各所で開催され、徐々に取り組みが広がりつつあることが明らかになった。2.科学を扱うグラフィック・デザインに関する調査展示デザインにおけるデザイナーや、テクニカル・イラストレーション(機械やシステム、動植物などの精緻な図)におけるイラストレータが、科学者と対等な関係を保ちつつ、共同的に活動する場を構築するために、その先進的な実践現場を調査した。スイス・ベルン自然史博物館のデザイナー(クロード・クローン氏)を訪問し、博物館の展示とその意図についてインタビュー調査を行った。3.ユビキタス・ミュージアムの設計ユビキタス・ミュージアムの設計を行った。ユビキタス・ミュージアムとは、設置や移動が容易なパネルやポスターのほか、シンプルなインタフェースを持つタッチパネル形式のコンピュータを含む、移動可能なミュージアム・システムの総称である。平成20年度は、函館の市民の足として活用されている路面電車へ搭載するためのシステムの試作を行った。評価実験の結果、参加者の科学技術リテラシー/社会リテラシーの向上を図れることが明らかになった。平成20年度では、1.公空間における科学技術理解増進活動の調査とその特徴の整理、および、2.科学を扱うグラフィック・デザインに関する調査、3.ユビキタス・ミュージアムの設計、4.公空間を活用'した実証実験を実施した。その成果をもとに平成22年度は、4.公空間を活用した実証実験を実施した。2009年8月22日から30日の9日間実施した「はこだて国際科学祭」の会期中、サイエンスカフェやサイエンスライブ、サイエンストークなど様々な科学イベントを実施した。これらの実施に向けて、科学祭ホームページを充実させ、一般市民の科学技術に関する意識の向上、参加意欲の促進を図った。その結果、人口28万人の都市の規模において、科学という内容にもかかわらず、のべ8500名の参加があった。また会期中には50件の新聞掲載もあった。「科学をまちに出す」という公空間を利用したユビキタス・ミュージアム構想によって、参加者のアンケート結果から、また、この構想についての招待講演が数件あったことから、市民の科学技術リテラシー/社会リテラシーの向上を図れることが明らかになった。平成20、21年度の研究成果を踏まえ、ユビキタス・ミュージアムの設計とその実証実験を行った。従来科学館の中で行われていたような活動を、人々が集まりやすい公空間(電車やバスなどの公共交通機関の中)に出向き、人々の潜在的な好奇心を触発する手法(ユビキタス・ミュージアム〉を開発してきた。平成22年度は、市民が通勤通学、日常生活で利用する路面電車のデジタルサイネージを利用した、科学技術に関するコンテンツの提示手法を開発した。実証実験では、科学技術に関心の低い特に女性をターゲットとし、女性の関心の高い科学技術に関するテーマの映像を流すことで、科学技術に対する意識喚起をした。その結果、本システムの有効性だけでなく、映像の表現の違いによって、内容に対する関心の持ち方にも差が出ることが確認された。また、平成20年度の研究成果であるサイエンスデザインの手法を活用し、平成21年に引き続き、22年8月下旬の9日間、対象や方法、内容の異なる多様な科学イベントを公空間を利用して集中的に実施した。実施に向けホームページを充実させ、参加者を演者や運営スタッフにする寺子屋を開催し、市民の科学技術に関する意識の向上、参加意欲の促進を図った。その結果、科学館がない地方都市においても、「科学」を題材に祭ができることが地方新聞やテレビ番組などを通じて広く認知され、科学教育活動の人々のつながりが拡大した。21年度に比べ22年度は、参加した市民の数だけでなく、産学宮民の出展組織数も2割程度増加した。本研究「公空間を利用したユビキタス・ミュージアムの構築」は、平成20年度より3年間で、科学館のない地方都市において、地域が有する資源を有効活用した地域活動を組織化し、公空間を積極的に利用することで、従来型の科学館の役割を越える機能を持つ活動システムを構築した。今後は、この活動モデルを全国へ普及していく。
骨髄由来fibrocyteの遊走阻害:PDGFの役割と肺線維症治療への展開

肺線維症研究として血小板由来増殖因子(PDGF)のfibrocyteに対する作用を検討した。マウスおよびヒトfibrocyteはPDGFレセプターを発現し、PDGFにより遊走した。一方、抗PDGFR抗体あるいはイマチニブの投与は、マウスブレオマイシン肺線維症モデルにおけるfibrocyteの増加を抑制した。以上から、PDGF阻害によるfibrocyteを介した肺線維症治療の可能性が示唆された。本年度の研究計画に沿って研究を行い以下の成績を得た。まずマウスfibrocyteにおけるPDGFレセプター発現を検討した。マウス肺のトリプシン処理によって作成した浮遊細胞分画をフィブロネクチンコートした培養皿で7日間培養しだ後向収した付着細胞分画から、さらにCD45マイクロビーズを用いてCD45陽性細胞を純化し、fibrocyteとして使用した。フローサイトメトリーによる解析から、これらの細胞にはfibrocyteのマーカーであるCXCR4およびコラーゲンIが発現していることを確認した。一方これらのマウスfibrocyteには、フローサイトメトリー法およびRT-PCR法によりPDGFレセプターのαおよびβが発現していることを確認した。さらにPDGF刺激による遊走をボイデンチャンバー法を用いて検討した。その結果、マウスfibrocyteはPDGFに反応して遊走活性を示すことが確認された。そこで、マウスブレオマイシン肺線維症モデルを用いて、マウス線維化肺におけるfibrocyteの動向を検討した。その結果、CXCR4陽性fibrocyteは、ブレオマイシン投与後3日目から増加し始め、710日目にピークとなり、その後減少していくことが明らかとなった。さらに、ブレオマイシン肺線維症モデルに対して、PDGFレセプターの阻害剤であるイマチニブを投与することによって、710日目のfibrocyteの増加が有意に抑制されることが明らかとなった。一方、マウスPDGFレセプターαおよびβ特的な阻害抗体を用いた場合においても、肺でのfibrocyteの増加が抑制された。以上から、マウスfibrocyteの線維化肺への遊走には、PDGF-PDGFレセプター系が関与していることが示され、PDGF-PDGFレセプター系の阻害は抗線維化療法として有用である可能性が示唆された。昨年度の研究成果から、マウス肺組織より分離したfibrocyteはPDGFレセプターαおよびβを発現しており、PDGFに反応して増加すること、ブレオマイシン肺線維症モデルマウスの肺には、線維化早期にfibrocyteが増加していること、PDGFレセプターのチロシンキナーゼ阻害剤であるイマチニブを投与することにより肺組織のfibrocyte数が減少することを確認した。本年度は、ヒト末梢血単核球からfibrocyteを培養し、ヒトfibrocyteにおけるPDGFレセプター発現およびPDGFに対する遊走反応について検討した。ヒトfibrocyteの回収には、健常人末梢血よりLymphocyte separation medium(LSM)を用いた比重遠心法にて単核球を使用した。これらの単核球をフィブロネクチンコートした培養皿にて710日間培養後、付着細胞を回収し、マイクロビーズにてCD3、CD19、CD4陽性細胞を除去した分画をfibrocyteとして使用した。一方これらのヒトfibrocyteには、フローサイトメトリー法およびRT-PCR法によりPDGFレセプターのαおよびβが発現していることを確認された。さらにPDGF刺激による遊走反応をボイデンチャンバー法を用いて検討した。その結果、ヒトfibrocyteは、各種PDGFの中でPDGF-BBによる遊走活性が最も強く、これまでにfibrocyteの遊走因子として知られているCXCL12の遊走刺激活性よりも高かった。さらにPDGF-MおよびPDGF-BBによるfibrocyteの遊走活性は、イマチニブ処理により抑制された。以上から、ヒトfibrocyteの遊走においても、PDGF-PDGFレセプター系が関与しているごとが示され、PDGF-PDGFレセプター系の阻害はヒト肺線維症に対する抗線維化療法としても有用である可能性が示唆された。これまでの研究成果から、fibrocyteはPDGF (platelet-derived growth factor)レセプターαおよびβを発現しPDGFに反応して遊走するが、その遊走刺激活性はPDGF-BBが最も強いことを確認している。本年度は、ブレオマイシン肺線維症モデルにおいてPDGFレセプターαおよびβのいずれのレセプターがfibrocyteの遊走に重要であるかについてそれぞれのレセプターの阻害抗体を用いて検討した。その結果、ブレオマイシン肺線維症モデルにおいて抗PDGFレセプターβ抗体は、抗PDGFレセプターα抗体に比較し、より強いfibrocyteの遊走阻害作用および抗線維化効果を示した。
うつ病モデル動物を用いた感受性遺伝子群の探索(QTL mapping、DNAマイクロアレイによる遺伝子発現およびプロテオーム解析による複合アプローチ)

うつ病は遺伝的解析により単一遺伝子ではなく複数の遺伝子が関与していることが指摘されている。これまでうつ病にはモノアミン系薬剤による治療が行われてきているが、原因遺伝子同定には至っていない。我々はこの現状を考慮し、平成13年度からうつ病モデル動物である学習性無カラット(LHラット)を用いてDNA chipによるゲノムワイドな遺伝子解析を行った。LHラットでコントロール群に比べ変化しており、かつ選択的セロトニン取り込み阻害剤あるいは三環系抗うつ薬に反応する遺伝子をうつ病感受性遺伝子の指標として解析した。結果はLHラットでは受容体およびイオンチャンネルをコードする遺伝子群でコントロール群に比べ有意に減少しており、これら受容体およびイオンチャンネルを介する細胞内シグナル伝達が低下している可能性が示唆された。平成14年度では13年度の既知遺伝子に加え、16000個の未知遺伝子(EST)をプローブとし、新規のうつ病感受性遺伝子および新規抗うつ薬の標的遺伝子の探索を目的とした。コントロール群に比べLHラットで有意に変化している遺伝子を抽出したところ、前頭葉では85個の遺伝子がコントロール群に比べLH-S群で有意に変化しており、約11%がイミプラミンとフルオキセチンのどちらかに反応を示した。これに対し、海馬では81個の遺伝子がコントロール群に比べLH-S群で有意に変化しており、約4%が両方の抗うつ薬に応答を示し、約17%がどちらかの抗うつ薬により発現レベルが有意にコントロールに近づいた。さらにこれらEST断片配列をデータベースによるホモロジー検索およびモチーフ検索を行うことにより、最終的に前頭葉で約63%、海馬で約54%の遺伝子の機能推定を行うことが出来た。前頭葉では酵素に分類される遺伝子、海馬ではそれに加え転写調節に関わる遺伝子が最も多かった。本年度はうつ病モデル動物である学習性無力(LH)ラットを用い、DNAマイクロアレイによるうつ病感受性遺伝子および抗うつ薬の新規標的遺伝子の探索を試みた。まずLHラットを生理食塩水投与群(LH-S)、フルオキセチン投与群(LH-F)、イミプラミン投与群(LH-I)の3グループに分け電気刺激回避実験を行ったところLH-Sはコントロール群に比べ有意に失敗回数が増加しており、フルオキセチンおよびイミプラミン投与により有意に回復した。フルオキセチン投与では減少率がイミプラミンに比べ小さかったが、臨床においてイミプラミンが重度のうつ病患者に用いられるのに対してフルオキセチンが軽度のうつ病患者に用いられることをかんがみると、薬の臨床での効果を反映した結果といえる。次にコントロール、LH-S、LH-F、LH-Iの動物の前頭葉および海馬それぞれより全RNAを抽出し、ビオチンラベルしたcRNAをGeneChip(Affymetrix社)に約16時間ハイブリさせ、チップを洗浄後シグナルをスキャンした。コントロール群とLH-S群、LH-S群とLH-F群、LH-S群とLH-I群のそれぞれについてMann-Whitneyの順位差検定を行い有意に変化している遺伝子を選び3つの結果をそれぞれベン図に適応させた。最終的に両薬剤でコントロールレベルにまで発現が回復した遺伝子、フルオキセチンだけで回復した遺伝子およびイミプラミンだけで回復した遺伝子、あるいは両薬剤で回復しなかった遺伝子を選び前頭葉ではESTを含む41遺伝子が、海馬ではESTを含む58遺伝子がうつ状態で変化のあった遺伝子として選別された。前頭葉海馬とも受容体やイオンチャンネルに分類された遺伝子がLHラットで発現低下していることが示唆され、来年度は個々の遺伝子同士のうつ状態でのネットワークの解明および抗うつ薬の新規標的遺伝子のクローニングを目的としてすすめていくつもりである。
学習データの与え方を改良した勾配法に基づく学習アルゴリズムとそのロバスト性の考察

本研究では、以下の2つの研究を進めることにより、非線形性の強い特性を持つ関数、もしくは、システムのニューラルネットワークによる近似を可能にすることが目的である。具体的には、「学習データの与え方を改良した勾配法に基づく新たな学習アルゴリズムの提案」及び、「提案学習アルゴリズムのロバスト性に関する解析」である。ここで、本研究におけるロバスト性とは、初期値に依存することなく最適解を得られる、つまり、大域収束性のことを示す。また、回路の設計や最適化への応用を考慮した、所望するシステムの詳細な近似モデルのニューラルネットワークによる実現を目的とした研究へと発展させる。本研究課題では,以下の点に関して研究を進めることにより,非線形性の強い特性を持つ関数(システム)のニューラルネットワークによる近似を可能にすることが目的である.・オンライン学習法とバッチ学習法の収束特性を考察し,それぞれの学習法の特性を考慮に入れた学習サンプルデータの与え方に関して研究する.・上記に基づき,ニューラルネットワークの学習のための新たな誤差関数を導出し,これを用いて勾配法に基づくロバストな学習アルゴリズムを構築する.さらに,提案アルゴリズムの有効性を計算機実験により示す.・提案アルゴリズムの収束性及びロバスト性に関して考察するここで、本研究課題におけるロバスト性とは,初期値に依存することなく最適解を得られることを示す.以上の研究計画に基づき、平成23年度はオンライン学習法とバッチ学習法の特性から新たな誤差関数を導出し,その誤差関数に対して準ニュートン法を適用する新たな学習アルゴリズムを提案した.また,提案アルゴリズムの有効性を計算機実験により明らかにした.これに基づき,平成24年度では,提案アルゴリズムのロバスト性を示すために,提案アルゴリズムとグローバル最適化手法として知られているシミュレーティッド・アニーリング最適化法とのアナロジーに関して考察した.このアナロジーにより,提案手法が初期値に対してロバスト性(大域収束性)を持つことを示すことができた.また,より大規模な問題に対応するために,アルゴリズムの並列化を目指した研究も進めている.1つは,平成23年度に行ったマルチコアCPUを用いたアルゴリズムの並列化である.これに加え,平成24年度において,数値計算においてその有効性が示されている,GPUを用いた並列アルゴリズムに関する基礎研究を開始した.さらに,提案手法の拡張性を示すために,連携研究者の協力のもと,通信システムへの応用を目指してその基礎研究に着手した.本研究課題では、以下の研究を進めることにより、非線形の強い特性を持つ関数(システム)のニューラルネットワークによる近似を可能にすることが目的である。・オンライン学習法とバッチ学習法の収束特性を考察し、それぞれの学習法の特性を考慮に入れた学習データの与え方に関する研究・上記の結果に基づく学習データの与え方を改良した勾配法に基づく新たな学習アルゴリズムの提案・提案アルゴリズムの収束性とロバスト性に関する解析・大規模データを考慮した学習アルゴリズムの並列化に関する研究以上の研究計画に基づき、平成23年度ではオンライン学習法とバッチ学習法の特性から新たな誤差関数を導出し、その誤差関数に対して準ニュートン法を適用した新たな学習アルゴリズムを提案した。また、提案アルゴリズムの有効性を計算機実験により明らかにした。これに基づき、平成24年度では、提案アルゴリズムのロバスト性を示すために、提案手法とグローバル最適化手法として知られているシミュレーティッドアニーリング最適化法とのアナロジーに関して考察した。ここでのロバスト性とは、初期値に依存することなく最適解を得られることを示す。このアナロジーにより、提案手法が初期値に対してロバスト性を持つことを示すことができた。さらに、平成25年度においては、より大規模な問題に対応するために、アルゴリズムの並列化を目指した研究を進めた。具体的にはマルチコアCPUを用いた並列化により、アルゴリズムの計算速度を飛躍的に向上させることに成功した。さらには、クラスタ構成及びGPGPUを用いた学習アルゴリズムの並列化に関する基礎研究に着した。また、提案手法の拡張性を示すために、通信システムへの応用やCADシステム応用に関する基礎研究にも着手した。本研究課題は、以下の2つの研究を進めることにより、非線形性の強い特性を持つ関数(システム)のニューラルネットワークによる近似を可能にすることが目的である。・学習データの与え方を改良した勾配法に基づく新たな学習アルゴリズムの提案、及び、提案学習アルゴリズムのロバスト性に関する解析ここで、本研究課題におけるロバスト性とは、初期値に依存することなく最適解を得られる、つまり、大域収束性のことを示す。これに対して、23年度は以下の研究計画に基づいて研究を行った。『オンライン学習法とバッチ学習法の収束特性を考察する』