hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
格子模型による生物集団の統計物理学的研究

生物集団の格子模型は、生息場所が局所的に飽和性をもつこと、個体の移動・分散や相互作用の到達距離が種の生息域に比べて小さいことを端的に取り入れるために、生息場所が格子状構造を持ち個体が格子点を占めるとして、系の時間発展をマルコフ過程で与える数学的モデルである。1.血縁認識のないときの利他行動の進化を次のモデルで論じた。個体には遺伝的に+と-の2型があり、増殖は子が空格子点へ侵入することによって生じる。最近接格子点に+型および-型があると1個体当り定数β_+、β_-(β_+>β_-)だけ死亡率の低下が生じる。子の型は確率μで親と異なる。利他行動は、侵入が最近接格子点に限られるときは低密度に限って進化し、侵入がすべての空格子点に平等のときにはβ_->0であれば進化できる。2.個体が隣に与える迷惑が非対称である例として、樹高の進化を考察した。まず低い樹種が広がり、次により高い種へとおきかわって、そこに再び低い樹木が侵入するといった、循環遷移が現れた。3.定量的結果を求めるためのペア近似法を展開した。集団の状態を個体の隣の格子点に個体が存在する確率pと、空格子点の隣に個体が存在する確率qとで代表させ、切断近似でpとqとを変数とする2次元力学系を構成すると、qが0に近くない限り、計算機シミュレーションの結果をよく予測できた。4.格子構造をもつ生物集団に、伝染病が広がる場合を解析した。健康な寄主個体は繁殖して隣接する空格子点に子を侵入させ、病気は隣接格子点にいる健康な個体にうつる。生物絶滅型、病気根絶型と、共存型の3つの最終結果になる確率を、格子模型と、感染と侵入が空間的に一様に生じるという非構造模型とで、格子の次元を変えて比較した。空間構造のある1次元集団では病気根絶型が良く生じるのに対して、非構造模型や2次元の模型では共存型が良く生じた。生物集団の格子模型は,生息場所が局所的に飽和性をもつこと,固体の分散や固体間相互作用の到達距離が種の生息域に比して小さいことを端的に取入れ,生息場所を格子点上として,系の時間発展をマルコフ過程で与える数学的モデルである.これによって,局在的環境と遺伝によって定まる死亡率と増殖率が,多世代後の系のあり方に及ぼす効果を追尾し,環境と生物の形質間の関連性を包括的に明らかにしようとするのが本研究の目的である.最も簡単な場合として,個体は遺伝的に+, -, 2型に分かれ,増殖は子の空格子点への侵入によってのみ可能で,侵入率は型によらず一定とした.死亡率は最近接格子点の情況のみによって定まり,最近接格子点にある+型, -型個体1コ当たり定数β_+,β_-(β_+>β_-)だけ死亡率の低下が起こるとし,子の型は確率μで親と異なるとした. +型は-型よりも隣者愛が強く, -型はより攻撃的であると見倣され,利他的行動進化の条件が定性的に求められた.

このようなモデルの汎用性にかんがみ,定量的結果を得るための近似法と適用限界を知ることは有意義であろう.その手始めとして, +型,-型に差はなく, β_+=β_-=0である場合の個体分布を,個体の隣の格子点に個体が存在する確率p,空格子点の隣に個体が存在する確率qで代表させ,切断近似でp,qを変数とする2次元力学系の平衡点とその安定性より平衡状態を求め,計算機シミュレーションの結果と比較した.両者の一致はよく,切断近似の有効性が判った.さらに,個体が隣に与える迷惑が非対称な例として樹高の進化を考察した.このときには,先ず低い樹種が広がり,次により高い種へと次々に置きかわって,そこへ再び低い樹木が侵入するといった循環遷移が生じ,必ずしも安定平衡にはならないことが判った.この研究は、生物集団の空間的構造を表現する格子模型に関して、さまざまの近似解法を展開し、その適用限界を計算機やシミュレーションで数値的に調べる一方、動物の利他的行動の進化や、病原体の広がりと絶滅、陸上植物の樹高・樹冠の形とその空間分布など進化生態学・社会生物学の多様な問題への応用を試み、集団生物学における格子模型の有効性を確立するのが目的である。本年度は、研究協力者の佐藤一憲との共同研究により、格子モデルにおける病気の進化の研究において特に成果が上がった。格子構造をもつ生物集団に、伝染性の病原体がひろがる場合を解析した。空格子点を0、健康な寄主個体が占める格子点を+、病気に感染したた個体が占める格子点を-とする。病気は隣接格子点にいる健康な個体にうつる。健康な寄主個体は繁殖して隣接する空格子点に子を侵入させる。最終時間Tを固定して格子点の数を無限に増大させたときの極限では、生物絶滅型(健康な個体がなくなる)、病気根絶型(感染個体はなくなるが、健康な個体は存在する)と、共存型(健康個体と感染者とが共存する)の3型が考えられる。このような構造模型と、感染と侵入とが空間的に一様に生じるという非構造模型とを格子の次元を変えて比較したところ、空間構造のある1次元集団では病気根絶型が良く生じるのに対して、非構造模型や2次元の模型では病気が広がり共存型が良く生じることが判明した。
薬剤耐性遺伝子を指標とした有機性廃棄物再生利用過程における安全性評価手法の開発

堆肥試料からのテトラサイクリン耐性遺伝子の検出を試みた。また,堆肥および液肥製造過程の試料,および製品中には大量の微生物細胞が含まれていることに着目し,特に,強い生物活性を示す物質であるエンドトキシンを対象として,これらの検出・評価を行った。近年,エンドトキシンを始めとした微生物由来物質曝露による健康影響を評価するため,下水処理施設の労働者を対象とした疫学調査がいくつか報告されている。本研究では,堆肥施設におけるこうした微生物由来物質に起因する健康影響を評価する基礎として,下水処理施設における調査結果の整理を行った。また,モデル微生物として薬剤耐性遺伝子を導入した大腸菌(E.coli JM109/pBR322)を対象として,細胞数当たりのエンドトキシン活性を算出するとともに,堆肥から溶出した水試料,下水処理放流水および琵琶湖・淀川水系から採取した水試料中のエンドトキシン濃度と微生物数との関係を示した。この結果,下水処理放流水は非常に高いエンドトキシン活性を示し,また放流水が混入する淀川水系の採水地点においても未汚染地域の約10倍高いエンドトキシン活性を示した。さらに,各種消毒操作により混入微生物を不活化した状態においても,エンドトキシン活性は残存することを示した。これらの結果を総合すると,有機性廃棄物資源化プロセスにおいても,堆肥の切り返し時の粉塵拡散により大気のエンドトキシン汚染が起こる可能性のみならず,適切な排水処理を行ってもなお,水系のエンドトキシン汚染の主原因の一つとなりうることが示された。今年度は、堆肥製造施設由来試料(堆肥および液肥)からの薬剤耐性微生物および薬剤耐性遺伝子の検出の基礎として、培養法による薬剤耐性微生物検出方法の検討を行うとともに、テトラサイクリン耐性遺伝子検出のためのプライマー設計ならびにPCR増幅条件の検討を行った。テトラサイクリン耐性遺伝子配列が挿入されたプラスミドベクター(pBR322)および本プラスミドを形質転換により導入したE.coli JM109/pBR322を、市販コンポストに対してそれぞれ段階的に添加し、各試料からPowerSoil DNA isolation kit(MO BIO Laboratories, Inc)を用いたDNA抽出を行った。このDNA試料を鋳型として、設計したプライマーペアを用いたPCR反応を行い、最適な核酸検出条件を決定したうえで、試料湿重量当たりの検出可能微生物量/核酸量を明らかにした。また、同様にpBR322およびE.coli JM109/pBR322を添加した河川水に対しても検討を加え、水試料からの検出方法・条件を決定した。さらに、E.coli JM109/pBR322添加済みコンポスト試料からテトラサイクリン添加LB寒天培地を用いた平板培養法による薬剤耐性大腸菌の検出を確認するとともに、R2A寒天培地を用いた平板培養法により琵琶湖・淀川水系から採取した環境水試料中の従属栄養細菌の存在量を、DAPI蛍光染色法により全微生物量をそれぞれ明らかにした。
緩規制地域で適用する白地地区計画に着目した土地利用コントロール手法に関する研究

本研究では、平成21年3月末までに全国の非線引き白地地域で策定された地区計画(以下、白地地区計画)の全19地区を対象とし、以下の知見を得た。・白地地区計画の一部には、事業を導入する事業手法として策定されたものが確認された。・集積や立地といった地理的条件、農林調整の問題から、白地地区計画の役割が期待できる。・白地地域全体の将来像を実現する手法としても活用されていたが、広範囲の適用を想定すると、他法令の指定区域や既存不適格建築物の存在を考慮しなければならない。平成20年3月末現在、全国で策定されている(一般型)地区計画5,253地区のうち非線引き白地地域で策定されている地区計画(以下、白地地区計画)16地区を、国土交通省が監修した「地区計画の手引き」等を用いて抽出した。地区計画の策定要件(都市計画法第12条の5第1項第2号のイ・ロ・ハ)別では、イ型(開発事業が行われる、冬は行われた区域)が13地区、ロ型(無秩序な市街化が行われ、又は見込まれる区域)が2地区、ハ型(現に良好な住宅地が形成されている区域)が1地区であった。続いて、白地地区計画を有する自治体ヘアンケート調査(平成21年7月に実施、回収率100%[13市/13市])及び資料請求(地区整備計画、都市計画図、農振整備計画図など)を行った。これらを用いて、白地地区計画16地区について、白地地区計画に関する詳細なデータベース(地区整備計画の内容、策定経緯、土地利用現況など)を構築し、全国の白地地区計画に関する地区カルテを作成した。これらのデータを踏まえて、白地地区計画を「地区計画の策定要件、地区計画策定当時の土地利用現況、既存の用途地域との位置関係」から類型化し、8地区(飯綱高原都市計画区域にある長野市の飯綱高原地区、友部都市計画区域にある笠間市の南友部地区、他6地区)の白地地区計画を詳細対象地区として選定した。また、次年度からめ現地調査のために必要な基礎情報を整理し、それぞれの調査項目を設定した。本研究では、非線引き用途地域外で策定される白地地区計画の展開に向けた技術的手法の構築に示唆を与えることを本研究の目的としている。初年度は、まず全国の白地地区計画の自治体に対してアンケート調査を実施するとともに、その関係資料を収集し分析を行った。その結果、白地地区計画の適用傾向が明らかにされ、大きくは事業系、土地利用系、都市計画区域全域策定系の白地地区計画の存在を確認した。次年度は、それらの白地地区計画から調査対象地区を抽出し、ヒアリング調査及び現地調査に加えて、土地利用、人口、開発動向等の現状分析から、白地地区計画の活用実態、メリットや課題を具体的に明らかにする実証研究を試みた。まず、事業系の地区計画は、用途地域外で事業を実施するために、地区計画制度の趣旨と異なる活用がされていた他、建築物等への制限が乏しい等といった形骸化した地区計画の策定実態が明らかとなった。次に、土地利用系の地区計画は、用途地域が指定できない場合などでそのメリットが発揮されており、農林調整が難航する場合等での用途地域に代わる規制手法としての役割が期待された。最後に、都市計画区域全域策定系の白地地区計画は、他法令の規制区域との重複指定の問題を克服することで、本来地区レベルの規制制度である地区計画を、白地地域での広範囲な規制手法として実現させている。しかし、従来の都市計画区域外の領域で、地区計画を導入するために都市計画区域を拡大した事例では、既存不適格建築物を多数発生される課題が指摘された。以上の知見を踏まえて、適正な白地地区計画の展開に向けた制度のあり方を検討した。
ジエン－鉄錯体からジアシル鉄錯体の合成とその反応開発

1位に配向基として配向基としてN,N-ジイソプロピルカルバモイル基を有する,ジエン鉄錯体に対してトリエチルホスファイトの存在下で,リチウムジイソプロピルアミドを作用させ-78°Cで撹拌後反応を停止すると,トリエチルホスファイトが3個導入されたジアシル鉄錯体が生成する。一方,トリエチルホスファイトに代えてトリイソプロピルホスファイト存在下,同様の反応を行うと,トリエチルホスファイトを用いた場合と異なり,ジアシル鉄錯体が生成しないことがわかった。これは,トリイソプロピルホスファイトのかさ高さのために,活性な反応中間体に対して,トリイソプロピルホスファイトが配位できず,ジアシル鉄錯体が生成することなく,反応が停止してしまったものと考えた。そこで,同様な反応の反応停止直前にアルキンを添加したところ,アルキンが反応し,パラキノンが得られる新規な反応を見出した。得られたパラキノンについては,単結晶X線構造解析によりその構造の確認を行った。反応を詳細に検討したところ,,反応系中ではヒドロキノンが生成し,単離中の空気酸化によって,パラキノンが得られていることが明らかとなった。このことは,用いるリン配位子が嵩高くなることによって,中間に生成する配位不飽和の鉄錯体に対するさらなるリン配位子の配位が抑えられることによって,アルキンが反応できるようになったことを意味すると共に,既に見出しているジアシル鉄錯体が生成する反応の反応機構を解明する重要な知見を得た。ジエン鉄錯体からのジアシル鉄錯体合成の合成条件について検討を行う目的で,まず導入する配向基として,種々のエステル基やカルバモイル基を導入した,ジエン鉄錯体を合成し検討したところ,配向基としてN,N-ジイソプロピルカルバモイル基を導入したところ,比較的良好な収率でジアシル鉄錯体の合成が行えることを見出した。反応の基質適用性についての検討を行うために,置換基を導入した6員環のジエン鉄錯体,7員環野路遠鉄錯体を合成し検討を行ったところ,ある程度反応には一般性があり,出発原料として,6員環のジエン鉄錯体のみならず,7員環のジエン鉄錯体を用いた場合にも反応が進行することを見出した。ただし,7員環のジエン鉄錯体を用いた場合には,生成物が不安定であったため,今後さらに配位子等に検討を行う必要がある。また,用いる塩基を検討したところ,リチウムジイソプロピルアミドに代え,より嵩高いリチウム2,2,6,6-テトラメチルピペリジドを用いることで,一酸化炭素雰囲気下での反応が行えることが分かった。この条件で添加配位子の検討を行ったところ,リン配位子として,トリエチルホスファイトを用いた場合には,CO配位子を1つ持つジアシル鉄錯体が得られるのに対し,より嵩高いトリイソプロピルホスファイトを用いた場合には,CO配位子を2つもつジアシル鉄錯体が得られるという,新規の知見を見出した。このことは,配位子によって得られるジアシル鉄錯体を制御できることを意味する。ジエン鉄錯体からのジアシル鉄錯体合成の合成条件について検討を行った結果,配向基としてN,N-ジイソプロピルカルバモイル基を導入したところ,比較的良好な収率でジアシル鉄錯体の合成が行えることを見出した。また,当初の研究目的でもあった基質適用限界についての検討を行い,7員環の基質についても反応が進行することを見出した。さらに,用いる配位子について検討したところ,トリエチルホスファイトを用いた場合には,CO配位子を1つ持つジアシル鉄錯体が得られたのに対し,より嵩高いトリイソプロピルホスファイトを用いた場合には,CO配位子を2つもつジアシル鉄錯体が得られるという,新規の知見を見出した。反応で得られるジアシル鉄錯体の構造を確定するために,X線結晶解析に耐えうる錯体の合成を試みた。その目的で,これまで合成することができなかったフェニル基で置換された環状ジエン鉄錯体の合成検討を行った。その結果,これまで行っていたジエンの鉄錯体化の手法では,ジエン鉄錯体がほとんど得られなかったのに対して,ほぼ室温でジエンと鉄ノナカルボニルの混合物に超音波を照射すると,すみやかに錯体化が進行することを見出した。得られた,フェニル基を有する環状ジエン鉄錯体に対して,ジエチルフォスファイト存在下,リチウムジイソプロピルアミドを作用させることで,目的とするフェニル基を有するジアシル鉄錯体を結晶として得ることができた。現在,その結晶の再結晶を行っている段階である。また,用いるリン配位子についてもより,得られるジアシル鉄錯体の結晶性が向上すると考えられるものに関して検討を行った。トリフェニルホスフィンをはじめとして,フェニル基が直接リンに結合している様々のリン化合物を合成し,それらを用いたジアシル鉄錯体化について試みた。その結果,トリフェニルホスフィンの様な立体障害の大きなところ,立体障害のために収率は低いものの,目的とするジアシル鉄錯体を結晶として得ることができた。これらの試料についても,単結晶解析のための再結晶を行っている。また,同時に鎖状のジエン鉄錯体を用い同様の反応の予備検討を行ったところ,シクロペンタジエノン鉄錯体が得られるといった新規の反応を見出すことができている。当初の予定では,合成したジアシル鉄錯体の反応性等の評価を行う予定であった。しかしながらジアシル鉄錯体の結晶性が予想より悪く,X線結晶構造解析が行える結晶が得られていない。そのため,反応性評価の根本となる化合物の精密な構造評価が未だ完了できなかったため。

1位に配向基として配向基としてN,N-ジイソプロピルカルバモイル基を有する,ジエン鉄錯体に対してトリエチルホスファイトの存在下で,リチウムジイソプロピルアミドを作用させ-78°Cで撹拌後反応を停止すると,トリエチルホスファイトが3個導入されたジアシル鉄錯体が生成する。一方,トリエチルホスファイトに代えてトリイソプロピルホスファイト存在下,同様の反応を行うと,トリエチルホスファイトを用いた場合と異なり,ジアシル鉄錯体が生成しないことがわかった。これは,トリイソプロピルホスファイトのかさ高さのために,活性な反応中間体に対して,トリイソプロピルホスファイトが配位できず,ジアシル鉄錯体が生成することなく,反応が停止してしまったものと考えた。そこで,同様な反応の反応停止直前にアルキンを添加したところ,アルキンが反応し,パラキノンが得られる新規な反応を見出した。得られたパラキノンについては,単結晶X線構造解析によりその構造の確認を行った。反応を詳細に検討したところ,,反応系中ではヒドロキノンが生成し,単離中の空気酸化によって,パラキノンが得られていることが明らかとなった。このことは,用いるリン配位子が嵩高くなることによって,中間に生成する配位不飽和の鉄錯体に対するさらなるリン配位子の配位が抑えられることによって,アルキンが反応できるようになったことを意味すると共に,既に見出しているジアシル鉄錯体が生成する反応の反応機構を解明する重要な知見を得た。まずは,単離できたジアシル鉄錯体の構造を確認するために単結晶X線構造解析を行う。まずは結晶性の良いと考えられるCOを1つ持つジアシル鉄錯体について検討を行い,その後,平成28年度の検討により,初めて単離に成功したCOを2つ持つ錯体の検討を行う。その上で,COが2つ導入された錯体とCOが3つ導入された錯体の反応性の違いを明かとし,構造と反応性の相関関係について検討を行う。これまでは,環状のジエン鉄錯体のみを出発原料として用いた検討を行ってきた。そこで,鎖状のジエン鉄錯体についても反応を試み,反応の基質適用限界についての検討を行う予定である。また,平成28年度に引き続き反応の中間体を単離する目的で,添加する配位子等についての検討を続ける。本年度の研究によって,フェニル基の様な結晶性を向上させる大きな置換基を導入した環状ジエンを鉄錯体化する手法の開発を行うことができた。これを利用して,早期にジアシル鉄錯体の精密な構造を確定する。構造情報から推測できる新規の反応の開発をおこなう。ジアシル鉄錯体と反応させる反応基質としては,電子不足の末端アルキンと電子豊富の末端アルキンを中心に検討する。さらに,鎖状のジエン鉄錯体からシクロペンタジエノン鉄錯体が得られる新規の反応についての検討も同時に行う予定である。当初予定よりも小スケールで反応を行うことができたことと,研究室在庫の試薬を用いることができたため,平成28年度に関しては,試薬費が大幅に削減することができたため。本年度は申請時の当初計画と大きな差はなく予算消化を行うことができた。ただし,昨年度の繰越があったため,次年度への予算繰越を行うこととなった。ただし,本年度,実験量の増加を行うことで,残高の消化を行いつつ研究を加速する予定である。本年度は新規試薬の購入と,劣化した光反応装置を更新するのに当初予算通り予算消化を行う予定である。
廃用性萎縮後の下肢筋に対する筋機能回復のための至適負荷強度および介入時期の検討

本研究は,廃用性萎縮後の回復過程における運動介入の影響を検討することを目的として,ラットの尾部懸垂による廃用性筋萎縮モデルに対して最大反復回数の30%と70%のスクワット運動を実施し,10日間の影響を検討した。その結果,運動介入は下腿筋の回復を遅らせたが,30%の負荷を加えた場合,大腿四頭筋を増大させた。廃用性萎縮筋に対する積極的な運動負荷は,弱化している筋の回復を遅らせ,より萎縮の少ない筋を代償的に強化する可能性が示唆された。ギプス固定や安静臥床などによる全身性、局所性の不活動は廃用性筋萎縮を引き起こす。廃用性筋萎縮とは、筋横断面積および筋量の病的な減少を指すが、その病態は筋横断面積や筋量の減少だけでなく筋線維タイプの速筋化や筋細胞のアポトーシス、筋組織の線維化など複雑に絡み合っている。筋力は筋横断面積および筋量にほぼ相関しており、著しいそれらの減少は歩行をはじめ、日常生活に障害をもたらすことになるため、廃用性筋萎縮を予防することが重要である。しかし、完全に予防することは不可能であり、一旦萎縮した骨格筋を速やかに回復させることも予防と同様に非常に重要である。リハビリテーション医学において、廃用性筋萎縮を予防するとともに、萎縮筋を早期に回復させることは、特に高齢者の合併症や寝たきりを予防して人間らしい生活を維持・再獲得するためにも重要である。本研究では、廃用性萎縮筋に対して定量的運動負荷を加え、筋損傷、筋萎縮因子、筋肥大因子を指標として、安全で効率的に筋機能を回復させる介入開始時期および運動負荷量を検討することで、廃用性萎縮筋に対する効果的なトレーニング法を明らかにして、リハビリテーション医学の科学的基盤を構築することを目的として実施する。当該年度は、再現性が高く、定量的に運動負荷を加えるための小動物用スクワット運動装置の製作および運動効果を客観的に評価するための小動物用筋力測定装置を製作し、実験システムを構築させた。急性外傷によるギプス固定や人工関節置換術後、疾患による安静臥床などによる全身性、局所性の不活動は廃用性筋萎縮を引き起こす。廃用性筋萎縮は完全に予防することは不可能であり、一旦萎縮した骨格筋を速やかに回復させることも予防と同様に重要である。リハビリテーション医学において、廃用性筋萎縮を予防し、萎縮筋を早期に回復させることは、特に高齢者の合併症や寝たきりを予防して人間らしい生活を維持・再獲得するためにも重要である。そこで本研究では、一旦、廃用性筋萎縮を生じさせた実験動物を用いて、萎縮後の運動負荷の開始時期および運動強度等の至適介入方法を検討することを目的として実施した。本研究において、尾部懸垂によりラットヒラメ筋湿重量/体重の減少、大腿四頭筋、足底筋およびヒラメ筋には筋線維萎縮が生じ、その後の再荷重によって特にヒラメ筋において有意な筋線維損傷および筋再生が発生することを確認した。この結果は、萎縮筋に対する再荷重刺激は、ヒラメ筋にとっては高負荷であることを示唆していた。また、小動物用スクワット装置を作成し、スクワット運動の効果および運動誘発方法を検討した。この装置を用いて8週間の運動負荷を加えたところ、非運動群と比較して有意な体重の減少、最大拳上重量の190%の増加、体重に対する最大拳上重量の228%の増加を認めた。体重に対する筋湿重量においては、ヒラメ筋の有意な増加と大腿四頭筋、足底筋の増加を認めた。この結果は、今回我々が採用したスクワット運動が実験動物の下肢筋トレーニングとして有用であることを示唆していた。今後は、廃用性萎縮筋に対してトレーニングを行い、至適な介入方法を検討する。小動物用スクワット装置の一部であるラットを固定する方法および運動誘発方法の検討に時間を要した。また、運動負荷期間が8週間という長期間を要するため、多条件の実験を行うことが困難であった。まず,尾部懸垂による廃用性筋萎縮モデル動物に対して再荷重を行い,再荷重による組織変化を観察した。その結果,再荷重1日後から壊死線維,3日から10日後に中心核線維や再生線維が出現し,1日後から壊死線維の消化像を認めた。筋線維損傷や再生像の出現頻度は,ヒラメ筋において最も多かった。前年度までに作成した小動物用運動負荷装置の改良を行い,30% one repetition maximum (1RM)の運動28回4セットあるいは70%1RMの運動12回4セットを1回のみ負荷し,血清クレアチンキナーゼの変化を観察した。その結果,70%1RM群において,運動1日後に血清クレアチンキナーゼの有意な増加を確認した。次に,ラットを対照群,再荷重群,再荷重+運動負荷群に振り分け,再荷重群および再荷重+運動負荷群は14日間の尾部懸垂後に再荷重した。再荷重+運動負荷群には再荷重3日後から14日後まで毎日30%1RM(再荷重+30%1RM群)あるいは70%1RM(再荷重+70%1RM群)の運動を負荷した。その結果,対照群と比較して尾部懸垂を行った群は,体重および腓腹筋湿重量が著しく減少していた。ヒラメ筋および足底筋湿重量は対照群と比較して再荷重+30%1RMおよび再荷重+70%1RM群において有意に減少していた。体重で補正した場合,対照群と比較して再荷重+30%1RM群において大腿直筋湿重量が著しく増加していた。

以上の結果から,廃用性萎縮筋に対する早期からの運動負荷は,再荷重14日の範囲において運動強度に関わらず有害である可能性が示唆された。廃用性萎縮筋に対して早期から理学療法を行う際は,介入方法に十分留意する必要があることが示唆された。本研究は,廃用性萎縮後の回復過程における運動介入の影響を検討することを目的として,ラットの尾部懸垂による廃用性筋萎縮モデルに対して最大反復回数の30%と70%のスクワット運動を実施し,10日間の影響を検討した。その結果,運動介入は下腿筋の回復を遅らせたが,30%の負荷を加えた場合,大腿四頭筋を増大させた。廃用性萎縮筋に対する積極的な運動負荷は,弱化している筋の回復を遅らせ,より萎縮の少ない筋を代償的に強化する可能性が示唆された。小動物用スクワット運動装置および小動物用筋力測定装置の材料選定および製作に時間を要した。また、動物飼育・実験室の改修のため若干の遅れを生じている。実験装置および測定方法はほぼ設定した。今後は、条件を増やしてより詳細な検討を進める。理学療法学小動物用スクワット運動装置および小動物用筋力測定装置はほぼ完成した。動物飼育・実験室の改修も終了したため、正常動物を用いた運動負荷の効果を検証した後、廃用性筋萎縮動物を用いて運動介入の方法を模索していく。小動物用スクワット装置の微細な改良を計画していたが、未実施である。実験動物購入予定であったが、施設改修等のため実験計画が遅延した。改良を速やかに実施する。H26年度に実施できなかった動物実験をH27年度に、早急に実施する。
上皮間葉系細胞分化転換関連分子を標的とする新しい胃がん腹膜転移治療法の開発

(1)線維芽細胞ライブラリー作製(2)線維芽細胞はがん細胞増殖の足場として重要であった。(3)線維芽細胞はがん細胞の基底膜の分解促進と接着能の低下を導く。(4)線維芽細胞によるがん細胞の運動能や増殖能の変化はEMTが主因ではなかった。(5)プロテオーム解析とRNA microarray:線維芽細胞の網羅的解析を行い、腫瘍の悪性度変化因子としてEphrin receptor familyを同定した。(6)EMT関連分子ではなくEphrin receptorおよびその下流のチロシンキナーゼ阻害が微小環境における腹膜転移阻害薬開発に有望である。【研究目的】臨床検体を用いて胃がん細胞とがん関連線維芽細胞(CAFs)の相互作用を標的とした新しい胃がん腹膜転移治療法開発を目標とする。1.胃がん組織における治療標的となりうるEMT関連分子群を同定すること2.阻害による治療効果評価を目的としている。【研究実績】昨年度の解析から、がん細胞-CAFs間の特徴的な所見が胃がん治癒切除後の再発と有意に相関していた。そこで今年度は1.胃がん組織CAFsの初代培養細胞単離:CAFsに加えて、同一胃がん患者症例より非がん胃線維芽細胞(NGFs)と正常小腸線維芽細胞(NIFs)を分離培養して線維芽細胞ライブラリーを作製することに成功した(現在20症例)。国内外を通じて初めての試みであり、胃がん微小環境解析において非常に有用である。2.CAFsの混合培養における胃がん細胞株の解析:胃がんの増殖能・運動能をタイムラプス撮影と動態解析プログラムによって定量解析を行った。その結果、がん細胞とCAFsの細胞間接着はがん細胞とCAFsの両者に変化をもたらした。3.薬剤投与による抗腫瘍効果の検討:蛍光標識胃がん細胞株とCAFsを共培養したのちに、フローサイトメトリーによるcell sortingによってCAFsとがん細胞を分離して、それぞれの細胞における遺伝子発現解析を行っている。(1)線維芽細胞ライブラリー(30症例)作製:同一患者からの胃がん組織由来(CAFs)・非がん胃組織由来(NGFs)・正常小腸由来(NIFs)の初代培養細胞(2)がん細胞の増殖(細胞周期)・運動に関する線維芽細胞との相互作用解析:CAFsはがん細胞の増殖刺激・抑制のいずれにも作用するが個体差が大きい。共培養では線維芽細胞は足場として重要であった。(3)EMT array: CAFsとの共培養で、がん細胞におけるMMP2発現亢進とCD44の発現低下を認めた。これは基底膜の分解と接着能の低下を示唆していた。(4)CAFsとがん細胞の共培養タイムラプス撮影と動態解析:共培養でEMT様変化を起こすがん細胞は少数であり、運動能や増殖能の変化はEMTが主因ではなかった。(5)共培養における抗腫瘍薬投与:5-FUやCDDPなどの投与により線維芽細胞の存在はがん細胞の生存に資するが、線維芽細胞自身の薬剤感受性も個体差が大きかった。(6)プロテオーム解析とRNA microarray:3,4,5の結果を受けて線維芽細胞の網羅的解析を行い、腫瘍の悪性度変化因子としてEphrin receptor familyを同定した。Ephrin receptorはtype A(9種)・type B(5種)のisoformをもち、細胞間の双方向性情報伝達システムを構築することで、運動・増殖・細胞の形態変化などを複雑に制御している。(7)今後の研究につながる成果:EMT関連分子ではなくがん微小環境におけるEphrin receptorおよびその下流のチロシンキナーゼ阻害が微小環境における腹膜転移阻害薬開発に有望であるという結果を得た。また、胃がん患者線維芽細胞ライブラリーと本研究を通じて開発した定量的細胞動態解析ソフトは、今後の胃がん微小環境における薬剤作用の定量評価と治療法開発において有用であると思われる。【研究目的】臨床検体を用いて胃がん細胞とがん関連線維芽細胞の相互作用を標的とした新しい胃がん腹膜転移治療法開発を目標とする。本研究では、1.胃がん組織におけるEMT関連分子群を詳細に解析して、治療標的となりうる受容体型分子群を同定すること2.それらの受容体型分子阻害による治療効果をin vitroとin vivo(マウスモデル)で評価することを目的としている。【研究実績】臨床検体の収集(漿膜露出胃がん(T4a)12症例・腹膜転移症例11例)はすでに終了している。EMT arrayは原発腫瘍(部位別)24検体・腹膜転移巣11検体に関して解析を終了した。胃がん組織のパラフィンブロック作成と免疫組織学的解析も終了した。予定よりも早く解析が進行しているために組織学的解析対象を114症例に拡大した。その結果、がん細胞とがん関連線維

芽細胞の間に特徴的な所見が認められる場合に、胃がん治癒切除後の再発に有意差があることを確認した。本研究の中間報告として現在論文執筆中である。平成24年度に予定していた研究内容のうち、進行胃がん切除組織からのCAFsの初代培養細胞単離・低分化胃がん細胞株とCAFsの混合培養における胃がん細胞株の変化の解析、についてはすでに開始している。今後は予定の計画に従い、混合培養におけるEMT関連分子と薬剤投与による抗腫瘍効果の検討・マウス腹腔内転移モデルにおける抗腫瘍効果の検討などを進めて行く。がん細胞浸潤におけるEMTの重要性を解析した結果、がん細胞と線維芽細胞がつくる微小環境における双方向性の作用は「がん細胞自身の変化(EMT)」の引き金になることが明らかになった。しかも、がん細胞と線維芽細胞のそれぞれの運動能・増殖能を制御する可能性が示唆された。同一患者由来の線維芽細胞の多様性を認めることから、線維芽細胞ライブラリーを使うことは「がん-線維芽細胞相互作用に及ぼす影響」を解析する上で非常に重要と考えた。2年間の解析によって、胃がん浸潤・増殖におけるがん微小環境の影響の解析は予定よりもはるかに進んでいる。ただし、特定薬剤のマウス投与によるin vivo assayに関しては次年度に予定することとした。平成23年度の計画はすべて終了している。臨床検体収集:漿膜露出胃がん(T4a)は12例・腹膜転移症例は11例を収集済みである。EMT array(原発腫瘍は部位別に24検体・腹膜転移巣11検体)はすべての解析を終えた。胃がん組織のパラフィンブロック作成と免疫組織学的解析:対象症例に関してはすでに免疫組織染色による各分子の局在解析を終えた。現在は平成24年度以降の計画を予定より早く進めている。具体的には、進行胃がん切除組織からのCAFsの初代培養細胞単離・低分化胃がん細胞株とCAFsの混合培養における胃がん細胞株の変化の解析を行っている。線維芽細胞ライブラリーを使ったがん細胞との相互作用解析を行い、がん細胞のEMT・浸潤能・増殖能(細胞周期)を網羅的に明らかにする。具体的には、線維芽細胞ライブラリーのマイクロアレイ解析などによる患者個人による遺伝子プロファイリング、共培養における遺伝子発現変化のアレイ解析によるEMT・浸潤能・増殖能(細胞周期)の網羅解析を行う。また、平成23年度に行った臨床病理学的解析結果と照合して臨床的な価値を再検討する。さらに、当初の目的である治療標的分子について、すでに約30分子の候補を得ているため、予定通りに阻害実験をin vitro/in vivoで進めて行く。臨床検体より得られた解析結果と導かれた仮説の証明のために、in vitro/in vivoの実験系での証明・治療実験を開始する。(1)低分化胃がん細胞株とCAFsの混合培養におけるEMT関連分子と薬剤投与による抗腫瘍効果の検討:培地内にさまざまな濃度のチロシンキナーゼ阻害薬と抗がん剤を投与して抗腫瘍効果をCAFsに対する効果を検討する。
応用行動分析学によるアクセプタンス技法の効果検証

Acceptance and Commitment Therapy(ACT ; Hayesら,1999)は、アクセプタンスと、日常生活の行動変化を促すことを目標としている。その方法として、独特のメタファーやエクササイズといった技法が提案されている。特に本研究では、アクセプタンスを獲得するための技法(以下、「アクセプタンス技法」とする)の効果について検討することが主たる目的である。本研究では、大きく4つの研究に分けて実施した。その結果、(1)アクセプタンス方略は抑制方略と比較すると効果的である(第1、3研究)。また(2)アクセプタンス方略は注意逸らし方略と比較すると差異が認められなかった(第2研究)。これはACTの中で短期的影響と長期的影響との観点で、効果の違いを検討する必要があると考えられる。さらに(3)より臨床的場面では、知識の変化が態度の変化を優先すること明らかになった(第4研究)。これはACTの勧める態度と逆の方向性が示されており、運用の危険性が示唆される。本研究では、臨床群に対する効果を確認しておらず、今後の課題として残された。また言語による行動の影響(からの脱却)という点では、応用行動分析学をはじめ他の心理学的研究においても、示唆的な視点を提案している。臨床技法として急速に広がっていた半面、基礎理論(関係枠理論やルール支配行動)上の検討が必要であると考えられる。心理臨床領域において行動分析学による知見が様々な形で応用されるようになってきた。その1つに、Acceptance and Commitment Therapy(ACT;Hayesら,1999)がある。この中で強調されているアクセプタンスの状態とは、認知の変化を狙わず積極的対処から脱却することから得られるものと考えられ、治療ではこの状態へと誘う。本研究では、アクセプタンスの技法として提案している手法の効果を検証することを目的とし、コールドプレッサー課題を用いた実験をおこなった。今年度は、アクセプタンス状態に対して「観察」条件を用意し、認知の変容を狙った方法として抑制(「(不安に対して)不安を感じないようにしよう」)や注意そらし(「(経験している痛み以外に)ほかに注意を向けよう」)が取り上げ比較した。「抑制」群と比較する(研究1)と、アクセプタンス方略群の耐久時間が有意に長く、また「注意そらし」群とを比較した結果(研究2)は差が見られなかった。また、新たな課題として、本研究で実施した観察条件とACTの狙うアクセプタンスの状態とを比較し、効果を検証をする必要があることが挙げられた。これまでの研究結果については、各種学会にて話題提供やポスター発表を行った。さらに、この予備研究を踏まえ、新たに対象者間-対象者間の混合実験計画でおこなっている。なお、実験に嫌悪刺激を用いることについては、昨年度目白大学内の倫理審査を申請し、承認を得ている(平成19年6月26日付通知)。その-^1つに、Acceptance and Commitment Therapy(ACT ; Hayesら, 1999)がある。この中で強調されているアクセプタンスの状態とは、認知の変化を狙わず積極的対処から脱却することから得られるものと考えられている。これまでの研究に沿って、アクセプタンス状態に対して「観察」条件を用意し、認知の変容を狙った方法として抑制(「(不安に対して)不安を感じないようにしよう」)の影響を検討した。この実験はコールドプレッサー課題を用い、対象者間一対象者間の混合実験計画でおこなった。実験に嫌悪刺激を用いることについては、目白大学内の倫理審査を申請し、承認を得ている(平成19年6月26日付通知)。この実験では、被験者は、1回目の課題中の教示条件が異なり、2回目は観察条件とした。その結果、耐久時間については教示条件による違いが見られなかったが、課題後の痛みの変化に交互作用が見られた。

また、ACTが面接で用いられるものは6つの構成要素でまとめられるような複雑な要素を持つ。本年度より2年計画で実施予定であるは、生理指標等を用いた効果検証は、現在予備実験段階にある。この際、先行研究やACTにもとづき、アクセプタンスの状態を円滑に得られるようACTに関するガイドラインを作成した。心理臨床領域において行動分析学による知見が様々な形で応用されるようになってきた。その1つに、Acceptance and Commitment Therapy(ACT; Hayesら,1999)がある。本研究では、コールドプレッサー課題を用いアクセプタンスの技法として提案している手法の効果を検証することを目的としている。言語の影響を低め調整を図る方法として、例えば、課題に対する判断までの時間を短縮することにより関係枠の影響を低減しようとする試みもあるが、ACTではエクササイズやメタファーを多彩に用いている点で特徴的である。これまで単なる実験者からの教示文をもちいて研究を行ってきたが、本年度はワークショップ形式によってACTの推奨するメタファーやエクササイズを再検討することを目的とした。このワークショップでは、昨年度まとめたACTに関するガイドラインと既製のワークブックを用いながら、ACTの推奨する6つの構成要素を取り上げることとした。また、このワークショップは初学者を対象とし、二日間の日程で行うこととした。なお、このワークショップの効果として、ACTに関する知識、態度、痛み耐性とうにどう影響を与えるか、測定することとした。この一連の研究は、目白大学内の倫理審査を申請し、承認を得ている(平成19年6月26日付通知)。結果、ACTの知識や、状態不安は有意な増加が認められたが、態度や痛みの耐性には有意な変化は見られなかった。一方、痛みに対する主観的評価は有意な変化が認められた。これらの結果から、行動への影響が直ちに起こるものではなく、知識や状態不安、痛みに対する主観的評価が変化したのちに、実際の行動の変化が促されることが推測された。
記憶と認知に於ける時間性神経コードの多様性と機能性に関する計算論的研究

近年嗅覚や視覚系に於ける多数の神経細胞の同期的活動が話題になっている。例えば昆虫の嗅覚系ではantenal lobeに広範な膜電位の同期が見られ、しかも特定の匂い刺激に対して神経細胞の発火タイミングは驚くほど正確である。これらの結果は多数の神経細胞の同期発火によって情報が表現されることを支持しているが、興味深い仮説として振動周期が一種の時計として機能し、刺激の強さが発火の位相にコードされるというものがある。現状では仮説の域を出ないが、刺激強度認知の心理物理実験の結果や、強度に無関係なパターン認知という観点からは、発火位相が刺激強度の対数で決まるとすると都合が良い。ここではこの仮定に基づき、単一神経の発火タイミングを利用した乗算演算の可能性を、現実的なホジキン・ハクスレ-型神経モデルを提案して検討した。モデルでは抑制性シナプス結合と低閾値型カルシウム電流の効果による脱抑制発火を利用して、二つの入力刺激の積が計算される。このような乗算演算の情報論的有用性は、いわゆる和-積ユニットの研究によって示される通りである。次に、本重点領域研究テーマ「高次脳機能の理解」という目標に向け、選択的注意現象に関する視覚情報処理のモデルを提案した。注意現象には神経活動間の競合が関与すると考えられている。競合が単一神経回路内で起こるとすると従来の立場を離れ、線分の傾きや色、形状といったそれぞれの次元で、しかも次元毎に定められた特定の視覚短縮(プロトタイプ)毎に分散的に起こるという仮定に立ち、モデルを構成した。このモデルを使って、何故ある視覚探索課題ではpop-outが起こり、別の似たような課題では直列探索になるかといったことが、いろいろな場合について簡単に説明出来た。研究結果は重点領域冬のワークショップで報告したが、投稿論文でも準備中である。
牛の核移植(クローン)技術の実用化に関する総合的研究

本研究では、割球および体細胞を用いた牛の核移植について検討を加えるとともに、卵子の凍結や卵胞培養も含めたクローン技術に関する総合的な研究を実施した。まず、割球を用いた核移植技術について種々の検討を加えた結果、桑実胚の割球を用いた核移植では、予め活性化処理を施した卵子を除核する効率的な除核方法を開発した。また、体外受精由来胚の割球から作出されなクローン胚の受胎率が体内受精由来胚を用いて作出した核移植胚に比べて低いことや、双子および四つ子のクローン牛の斉一な発育と雌牛の妊孕性が確認された。体細胞核移植では、乳腺上皮細胞や卵管上皮細胞を用いて作出した核移植クローン胚の産子への発生が確認された。また、体細胞の培養処理やレシピエント卵子との細胞周期の組合せなどを検討し、飢餓培養あるいはコンフルエント培養処理した卵丘や繊維芽細胞の約95%がG0/G1期に同調しており、M期の除核卵子と融合させて作出した核移植胚の発生率が高いことが分かった。しかし、S期の除核卵子はS期に同調させた体細胞と融合させてもほとんど発生しないことも分かった。さらに、牛の核移植の実験で得られた知見をもとに豚の体細胞核移植胚を作出し、胚盤胞への発生を確認できた。前胞状期卵胞をレシピエント卵子の供給源として活用する技術の開発では、牛の二次卵胞の採取・培養法と初期三次の発育培養法について検討し、初期三次卵胞の培養によりMII期の卵子の得られることや、二次卵胞の採取・培養法ならびに生存卵胞の選抜法に関する基礎的知見も得た。また、前胞状卵胞の低温保存法についてはマウスの卵胞を用いて検討を加え、ガラス化保存した前胞状卵胞由来の卵子が体外受精後に胚盤胞へ発生することが判明した。胚性細胞を用いた核移植に関する実験では、研究代表者らの北海道大学は体外受精由来桑実胚の割球を用いてレシピエント卵子の除核ならびに活性化に関する検討を行った。その結果、予め卵子の活性化を行い除核すると除核成功率が90%以上に高くなり、その卵子を用いて作成した核移植胚の約40%が胚盤胞へ発育し、核移植(クローン)胚の発生にも悪影響は見られないことが明らかになった。また、研究分担者(岸)らは、体内受精卵および体外受精卵の胚性細胞(割球あるいは内細胞塊細胞)を用いて核移植を行った結果、体内受精由来の桑実胚を用いた場合には約40%の核移植胚が胚盤胞へ発育し、体外受精由来桑実胚でも同等の発育成績が得られたが、体外受精白来胚盤胞のICMを用いて作成したクローン胚の胚盤胞への発育率は低い(約15%)ことが分かった.また、移植後の受胎率も体内受精卵由来のでは約40%であったが、体外受精卵由来では約10%と低率であった。体細胞を用いた核移植に関する実験においては、研究代表者らの北海道大学では牛卵子の卵丘細胞を用いて実験を行った結果、融合率は約50%と低いが融合したクローン胚の胚盤胞への発育率は約50%と良好であり、得られたクローン胚盤胞の品質(細胞数)も通常の体外受精・体外培養に由来する胚盤胞と同等であることが確認された.

また、研究分担者(森安および岸ら)は、線維芽細胞、乳腺上皮細胞および子宮上皮細胞を用いて体細胞由来クローン胚を作成しても胚盤胞の得られることを確認するととも、これらの体細胞由来クローン胚盤胞をレシピエント牛に移植して受胎例を得るだけでなく、線維芽細胞および子宮上皮細胞由来の体細胞クローン子牛も得ることにも成功した。体細胞を用いた核移植技術の研究では核質(体細胞)と細胞質体(除核卵子)の細胞周期について検討を行った。まず、体細胞(卵丘細胞)に血清飢餓、コンフルエント培養あるいはアフィジコリン処理を施して細胞のサイズと細胞周期の関係を調べた。その結果、いずれの培養・処理においても高頻度に採取できる中型の細胞は、血清飢餓およびコンフルエント培養では約95%がG0/G1期、アフィジコリン処理では約70%がS期に同調されていることが明らかになった。ついで、これらの処理を施した卵丘細胞を核質とし、第二減数分裂中期(M期)あるいは活性化処理後(S期)に除核した卵子を細胞質体として用いた核移植を行い、核質と細胞質体の細胞周期の組合せについて検討した。その結果、G0/G1期の核質とM期の細胞質体の組み合せで作製した核移植胚は発生率が最も高く、胚盤胞までの発生過程と染色体の数的異常の程度は体外受精胚とほとんど差異のないことが分かった。種々の発育過程にある卵巣内卵胞の卵子を核移植の細胞質体として活用するため、牛一次卵胞の採取・培養法と初期胞状卵胞の発育培養について検討した。その結果、初期胞状卵胞由来卵子は8日間の培養により直径110μm以上に発育し、成熟培養によりMII期に達することが分かった。また、一次卵胞は採取法により回収卵胞数と生存率に大きな違いのあること、形態学的分類により生存卵胞の選抜が可能であり正常と判定された卵胞は体内発育卵胞に類似する発育能を有することが判明した。さらに、前胞状期卵胞の凍結保存法を開発するため、マウスの前胞状期卵胞の発育培養と低温保存法についても検討を加えた。その結果、前胞状期卵胞由来卵子の約20%が体外受精後に胚盤胞へ発育すること、ガラス化した前胞状期卵胞由来卵子も低率ながら発育することも確認できた。牛初期胚の割球を用いた核移植については、作出された双子および四つ子のクローン牛の発育について追跡調査を行い、クローン牛が斉一な発育を示すことと、クローン雌牛が妊孕性を有することを確認した。体細胞をもちいた核移植では、ドナー体細胞とレシピエント卵子の細胞周期の組合せについて再検討を加え、飢餓培養によりG0/G1期に同調させた卵丘細胞をM期除核卵子と融合させた核移植胚の発生率は高いが、S期に同調させた卵丘細胞と予め活性化処理した除核卵子(S期)の組合せでは殆ど発生しないことが確認された。また、これまでの牛の核移植の実験で得られた知見をもとに豚の体細胞核移植を行った結果、若い成熟卵子をレシピエントとして用い、電気刺激後にシクロへキシミド処理を施すことによって豚核移植胚の発生が改善され、牛の核移植胚に比べて発生率は低いものの、豚の体細胞核移植胚の約15%が胚盤胞へ発生することを確認できた。前胞状期卵胞をレシピエント卵子の供給源として活用する技術の開発では、卵胞の培養法とガラス化保存についてマウスの前胞状卵胞を用いて検討した。その結果、体外培養した卵胞由来の卵子は、体内発育卵胞由来卵子の発生率の約50%であるが、胚盤胞へ発生することが確認された。また、前胞状卵胞のガラス化保存では、卵胞構造を保ったまま機械的に採取した前胞状卵胞の生存率が、酵素処理で採取した卵胞に比べて遥かに高く、ガラス化保存した前胞状卵胞に由来する卵子が無処理の体外培養卵胞内の卵子とほぼ同等の割合で胚盤胞へ発生することが分かった。
全ゲノムシークエンスによる肝癌関連の新規機能性非コード領域の探索と機能解析

がんゲノムの変異は、発がんのメカニズム解明のために、最も重要な研究課題の一つである。次世代シークエンサーの導入により、網羅的変異解析が可能となり、多くのがん種で変異解析が行なわれている。しかしながら、ほとんどの研究が、タンパクをコードするエクソン領域に着目した報告であり、ノンコーディング領域の変異や構造異常の包括的解析は、ほとんど報告されていない。我々は、300症例の肝癌の全ゲノムシークエンスを解析し、点突然変異、挿入・欠失、コピー数変異、構造異常を網羅的に解析した。点突然変異や短い挿入・欠失の数を解析し、有力なドライバー遺伝子候補として38遺伝子を同定した。また、ノンコーディング領域においては、ノンコーディングRNA(NETA1、MALAT1)や複数の遺伝子のプロモーター(TERT, BCL6など)に統計的に有意に多い変異が存在した。構造異常を詳細に解析したところ、構造異常の数はDNA複製タイミングと相関することが明らかになった。CDKN2A、CCND1、TERT、ASH1L、NCOR1などの遺伝子に複数のサンプルで構造異常が存在していた。構造異常と遺伝子発現量の相関を解析したところ、構造異常が遺伝子発現量に影響することが明らかになった。特に、TERT遺伝子では、プロモーター領域にHBVの挿入や構造異常が検出され、それらはTERT遺伝子の高い発現と相関していた。この研究により、肝臓がんにおける、ノンコーディング領域の変異や構造異常の重要性が示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。申請者らは、肝癌の非コード領域を解析し、発癌の原因となる非コード変異を変出することを目的として研究を行っている。初年度は、2つの方法で非コード領域の解析を行った。(1)lincRNAやプロモーターなどのアノテーションを用いて、有意に変異が蓄積している領域を探索した。その結果、複数のプロモーター領域やlincRNAにおいて、有意に多い変異が検出された。lincRNAについては、肝癌の細胞株でノックダウン実験を行い、細胞の浸潤能が減少することを見いだした。(2)アノテーション情報を用いずに、全ゲノムを均等に分割し、有意に多くの変異が存在する領域を探索し、変異数が多い領域を検出した。検出された候補について、機能解析を行い、プロモーター活性やエンハンサー活性に与える影響を調査した。また、構造異常の解析も行った。構造異常を検出する方法論を開発し、低い偽陽性率で構造異常を検出することを可能とした。また、遺伝子座ごとに構造異常数の数の検定を行ったところ、既知の癌遺伝子に加えて、新規癌遺伝子が検出された。それらについて、ノックダウン実験を行い、複数の遺伝子において細胞の増殖活性への有意に影響を観察した。さらに、RNAseqとの比較により、いくつかの既知の癌遺伝子の発現量が周辺の構造異常に影響されることを発見した。以上の結果より、重要な非コード領域と新規癌遺伝子候補を同定すると共に、構造異常が遺伝子発現の変化により発癌に影響することが示唆された。情報解析はほぼ終了し、いくつかの候補について機能解析を行った。本年度は情報解析を追加で行い、研究結果をまとめる。
子ども「参加」による「持ち運び」のできる評価に関する研究

学習指導要領が改訂され、教育現場には児童生徒に育成する能力が変化しただけでなく、評価を見据えた教育実践が求められている。子どもの主体的な学びを重視するとき、本研究テーマにあるように、子ども「参加」による「持ち運び」のできる評価が重要だと考える。本研究では堺市立小・中学校の教員と協働的に実践し、その成果と課題を考察している。ICEモデルによる学習展開の作成と実践、学習過程に子どもと作る評価基準の作成を取り入れた。実践内容はビデオを基に視聴し、研究者と実践者とで協働研究をした。子どもが学習の主体になるためには子ども自身が評価基準を理解することの重要性を確認した。子どもが学習過程の中で自らの学習を対象化し俯瞰していく過程を重視した。主体的学習者とは、自らの学習を自己制御することが可能な状態を作ることであるといえよう。上記のような実践的な協働研究をするだけでなく、帝京大学教授土持ゲーリー氏の講義を受けたり、広島県で評価について先進的に研究している学校を訪問し授業観察とインタビューを実施したりして、研究を深化させた。1年間の研究成果は、2017年度日本カリキュラム学会で発表した。また、年度末に研究分担者、研究協力者と共に「評価を見据えた学習デザインー子どもの主体的な学びを核としてー」として研究の途中経過を整理し出版した。広く小中学校の教員に読んでもらい評価を見据えた学習展開の必要性について理解を得る機会を作った。