hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
英語教育における言語的知識の形成とコミュニケーション活動との有機的連関構造

英語に触れる機会が基本的に授業に限られている環境での英語教育に対して妥当なカリキュラムを編成するために,文法的知識・語用論的知識に関してどういう内容を明示的に指導し,それをどういったコミュニケーション活動で運用させることが有効なのかを,理論的・実証的に考察した。いくつかの文法概念について具体的な授業プログラムを作成・実践し,コミュニケーション活動および授業における使用言語のバランスについて示唆を得た。1.数量表現および比較表現について教科書や先行研究に検討を加え,比較表現について作成した授業プログラムめ授業実践を大学で行った。その授業分析に基づき,比較表現にかかわる形容詞の絶対的・相対的用法の指導に対する示唆と課題について全国英語教育学会(2009.8)にて発表した。現在,数量表現・受動態・関係代名詞の授業プログラム作成に取り掛かっている。2.文法概念の教育内容構成に有効な意味論的・語用論的研究の検討のために,日本語用論学会や応用言語学セミナー等に出席し,情報・文献収集を行った。neo-Griceanの枠組みの適用限界と関連性理論の有効性について引き続き検討を行う。3.コミュニケーション活動の理論的枠組み検討の一環として,生徒が主体的に教えあい学びあう授業づくりのために英語教育における協同学習研究の現状・課題を考察し,その内容を日本教育方法学会(2009.9)にて発表した。また,EFL環境での言語的知識の形成とコミュニケーション活動の効果的実施に関して,Macaroらの諸研究に基づいて使用言語のバランスに関する批判的考察を行い,その内容を北海道教育学会(2010.3)にて発表した。いずれの研究成果も学会誌等に投稿予定である。4.高校英語授業を改革することを目的としたプロジェクトに副代表者として加わり,高大教員15名との協力関係を得た。同プロジェクトでは,大学入試問題の傾向分析の枠組みを準備し,名作教材集出版のチーフを務めている。1.カリキュラム編成の理論的検討の一環として,EFL環境での使用言語のバランスに関する批判的考察を進め,その内容を日本教育方法学会(2010.10)にて発表した。また,この成果を北海道教育学会の学会誌『教育学の研究と実践』第6号に発表した。2.副代表を務める高校英語授業改革プロジェクトにおいて,コミュニケーション活動のためのすぐれた素材を収集し,教育内容・教材構成の作業を進め,アクション・リサーチに向けた準備を進めた。この成果は,学会等で発表予定の他,「名作教材集」として発表する予定である。3.名詞の可算性・冠詞・受動態・関係代名詞・進行相・未来時を表す表現について作成した授業プログラムの授業実践を大学で行った。4.文法概念の教育内容構成に有効な意味論的・語用論的研究の検討のために英語教育系学会・セミナー等に,また,形成が目指される「コミュニケーション能力」の記述法・評価法、特にパフォーマンス評価の批判的検討のために,教育学系学会等に出席し,情報・文献収集・意見交換を行った。いずれの研究成果も学会での発表および学会誌等への投稿を予定している。
高分子-単分子膜複合体を用いた分子クラスターの配列制御

単分子膜や二分子膜などの二次元分子集合体は「分子系超構造」をかたち作る「素構造」となる。本研究では、気液界面における分子間相互作用を利用して二次元分子クラスターの形成とサイズならびにサイズ分布を制御し、「素構造」の分子設計を行おうとするものである。そこで本研究では、気水界面における量論的なイオン対形成を利用することで、分子量が厳密に制御されたアニオン性高分子である核酸を鋳型として単分子膜クラスタの形成制御を行うとともに、単分子膜-核酸複合体の機能化を計ることにある。これまでの研究において、インターカレーターであるアクリジンオレンジの長鎖誘導体が気水界面において単分子膜を形成し、水相に溶存するDNAと相互作用すること、単分子膜-DNA複合体超薄膜をLB膜として電極などの個体表面に移し取ることができること、さらに複合体薄膜中において一部のアクリジンオレンジが塩基対間にインターカレートされること、を見だした。最近、DNA中で一次元にスタックした塩基対が光誘起電子移動の媒体となる可能性が示されている。そこで、DNAの二次元分子クラスターの光機能化を図るために、アクリジンオレンジからの光誘起電子移動に及ぼすDNAの効果を検討した。カチオン性の両親媒性ジアルキルアンモニウム塩化合物をマトリックスとする混合単分子膜をDNA、polyA・polyU、polyG・polyC、ならびに置換度0.86のカルボキシメチルセルロース(CMC)の水溶液上に展開し、無蛍光基板に移し取り、蛍光強度、蛍光寿命を測定した。また、ITO透明電極上に累積し、光電気化学測定を行った。その結果、グアニン塩基による電子移動消光によりpolyG・polyCでは著しく強度が減少するとともに蛍光寿命もみじかくなった。さらに、polyG・polyCではアクリジンオレンジの光励起に基づく増感電流が他のポリマーに比べて著しく大きかった。
先天性・後天性高度難聴者の語音処理における聴皮質の変化

正常被験者と難聴者において発声関連磁場の計測を行った。正常被験者においては、発声時に聴覚野で反応を認めることが報告されている。今回の研究で、難聴者においても発声時に聴覚野で誘発磁場が生じることが明らかとなった。しかしながら、正常被験者に比べて、聴覚野での反応は小さく、視覚刺激による反応が大きくなっていた。発声関連磁場(vocalization-related cortical field; VRCF)計測条件について、正常被験者で検討を行った。条件の設定には様々な問題点があり、国内国外の研究者から貴重なアドバイスを頂戴し、下記の解決方法を得ることが出来た。(1)トリガの設定について加算平均を行うトリガに関して、当初は被験者の音声に対して閾値を設定し自動的にトリガを作成する試みを行ったが、閾値を低くすると雑音にも反応し、VRCFのみを加算平均することが出来なかった。逆に閾値を高くすると、発声のオンセットより20ms程度の遅延が生じることがわかった。そのため自動的なトリガの作成はVRCF測定中の目安としてのみ使用し、最終的なデータはオフラインで肉眼的に波形を選択し、加算平均することにより、解析可能な反応を得ることが出来ることが判明した。(2)発声する音声について発声する音声に関しては、母音であれば明らかな違いを認めなかった。しかしながら、単一の母音を連続して発声することは覚醒レベルの維持が困難であったため、5種類の日本語母音を順次発声することとした。複数の母音を使用しても、得られる波形は十分解析可能なものであることが判明した。(3)反応の解析について得られた加算平均波形に関しては、slow waveが混入する例を認めた。これはノイズを加えるためのイアートームと音声反応を捕らえるためのマイクとの二つの機械を脳磁場計測計の付近に設置していることと、発声に関連して歯牙充填剤などの磁性体が動くことの影響と考えられる。3Hz程度のhigh pass filterでこのslow waveは除去することが出来る。一方でhigh pass filterは潜時に影響し、運動準備反応などを除去することが知られている。そのため、評価に関しては波形の有無にX2乗検定を用いることが適当と考える。昨年度に正常被験者で決定した発声関連磁場(vocalization-related cortical field ; VRCF)計測条件を元に、難聴患者における計測を行った。難聴患者における条件の設定には正常被験者とは異なった様々な問題点があり、国内国外の研究者から貴重なアドバイスを頂戴し、下記の解決方法を得ることが出来た。(1)発声する音声について発声に際して、難聴患者は正常被験者に比べて体動が大きく、それに伴う筋電図の混入を強く認めた。このため、最も筋電図の混入の少ない/u/を中心に単一母音を発声するパラダイムに変更した。(2)反応の解析について得られた加算平均波形において、右後頭葉に発声後100-300msで大きな反応を認めた。反応の方向は被験者によって異なっていた。この反応に関しては、他研究者とも検討した結果、視覚誘発磁場の可能性が高いと考えている。本研究では、発声の大きさを一定にするために、過去の報告に従い被験者前方に設置したプロジェクターに音声波形をリアルタイムで向かって左から右に流れるように表示した(Gunji et al., 2001)。視覚刺激が視野左側から入力されるため、右半球視覚野で視覚誘発磁場が生じたと考えられる。過去の報告では全頭型脳磁場計測計を使用していなかったためこの成分を発見できなかった可能性が在る。この成分は聴覚野の反応よりも大きく、また部位的にもやや近いため、完全に除去・分離することは困難であった。この原因としては、被験者の視覚野の反応が亢進し、聴覚野の反応が低下している可能性がある。そのため、あらかじめ被験者に一定の音圧で発声する訓練を行い、視覚による音声フィードバックをなくすことにより、VRCF計測を可能とした。この訓練は、発声する音声を少なくしたことにより可能となった。
サケ属魚類の母川刷込機構の分子基盤に基づく神経生理学的研究

遡河性サケ属魚類(サケ類)は、降海時に母川固有のニオイ情報を刷込、産卵回帰の際には、刷込まれたニオイ記憶を想起して母川を識別し遡上する。サケ類の嗅覚刷込には、シナプス可塑性の重要性が示唆されているが、いまだ不明点が多い。本研究では、シナプス前部からの神経伝達物質の放出を制御するSNARE複合体の構成分子およびそれらの制御因子であるシナプス前部機能性分子に着目し、嗅覚刷込・想起時のサケ嗅覚神経系・脳におけるシナプス前部の分子神経基盤を明らかにする。特に、幼稚魚の降海期を細分化して標本採集し、詳細なSNARE分子の発現パターンを解析し、サケ類の降海齢の種差とSNARE発現の関連についても解析する。
酸素ラジカルの高空間分解観測とその定量化

平成14-15年度の2年間にわたり、プラズマ中の酸素ラジカル密度を簡便に、適正な精度、かつ高空間分解能を持って測定可能とするための検討を行ってきた。その概要は以下のとおりである。(1)酸素ラジカル密度の定量的測定法の確立白金線の加熱は酸素ラジカルの表面再結合によるものであることが予想されるので、白金線の温度とそれに見合う酸素ラジカル密度を導出した。質量分析器による測定結果と比較検討を行った結果、良い一致が見られ、白金線の温度から酸素ラジカル密度が測定できることが判明した。(2)測定に対するガス温度の影響についての検討比較的低密度の酸素ラジカルを測定する場合には、白金線の温度変化は微小となり、白金線周囲のガス温度の影響が無視できない可能性がある。これを解明するためにガス温度も同時に測定し、その影響を検討した結果、多くの場合影響が小さいことが判明した。(3)低密度酸素ラジカル密度測定法の確立白金線に通電し触媒作用が活発に起こる温度領域に白金線を保つことで、低密度時の感度低下を克服することが出来た。(4)高空間分解測定の試みこれまでに工夫してきた本手法により、プラズマ中の酸素ラジカル密度の空間分布測定を試みた。低密度領域では従来より二桁ほど低密度の状況においても測定できることが判明し、ガラス製放電管内の空間分布を測定できた。酸素ラジカルの空間分布を計測するためには、本手法により広範囲のラジカル密度が測定可能となる必要がある。特に低ラジカル密度の場合には温度上昇が微弱であることが予想されるため、プラズマの中性ガス温度の影響が無視できないなどの克服すべき問題点が多いことからガス温度の影響についての実験的な検討から着手した。この過程において白金表面温度のラジカル再結合(触媒作用>に対する影響が顕著であることが判明し、白金表面温度を考慮した測定システムを構築する必要があることが分かり、以下のような結果を得ている。1.白金細線が赤熱する程度まで酸素ラジカル密度が高い状態の測定において、400K程度の気体温度は酸素ラジカル密度の導出にほとんど影響を及ぼさない。2.酸素ラジカル密度が低い場合には白金細線の表再準度が低く、酸素ラジカルの再結合が起こりにくく、測定が著しく困難となる。3.白金細線に通電し、ジュール熱により細線温度を800K程度に保ち、酸素ラジカルの再結合による供給エネルギーを観測することで非加熱自金線での測定下限の10^<15>cm^<-3>程度のラジカル密度に対して約二桁下の10^<13>cm^<-3>程度のラジカル密度を測定することが可能となった。4.白金線温度が1000K程度の高温の場合には、白金線金表面に解離吸着した酸素原子が盛んに脱離し、プラズマ内の酸素ラジカル密度を増加させ、酸素ラジカル密度の正確な測定が困難となることが分かった。5.電流加熱白金細線プローブを用いて、直流グロー放電陽光柱プラズマの管壁に取り付けたガラス細管内の酸素ラジカル密度の軸方向分布を計測することが可能となった。特に低密度酸素ラジカル測定においては、白金線温度の上昇が微小であるために、白金表面での再結合割合が低いことが測定の障害となることが分かった。解決のためには白金表面温度を考慮した測定システムを構築する必要があることが分かり、以下のような結果を得ている。1.電流加熱により白金線温度を上昇させることで、白金表面での酸素ラジカルの再結合が促進されることが実験により判明した。様々な白金線温度で実験を行った結果、約800K程度の温度設定が最適であることが分かった。なお、これ以上の高温に設定した場合には白金線表面での酸素分子の熱解離が顕著となり、ラジカル密度の正確な値が得られないことが分かった。2.この電流加熱白金線プローブを用いて、プラズマ内の酸素ラジカルの空間分布を測定したところ、非常に妥当な空間分布を得ることができた。

今後は様々なトレンチ内での空間分布測定に適応することが期待される。3.電流加熱プローブによる酸素ラジカルの測定の加減は放電プラズマの気体温度などの影響から、下限は10^<13>cm^<-3>となることが実験的に明らかにされた。4.電流加熱方式は実用上以下のような大きなメリットがあることが判明した。本来白金線の温度は白金線に供給されるエネルギーと損失するエネルギーのバランスにより決定される。供給エネルギーは酸素ラジカルの再結合による再結合エネルギーであり、この値から酸素ラジカル密度を導出するのであるが、従来、損失エネルギーはモデル化したプローブから数値計算を行い求めていたが、かなりの曖昧さを含んでしまう。電流加熱方式では白金線を一定温度にするために必要な電気入力を測定すれば、その値は再結合の有無で変化し、直接的に酸素ラジカル再結合供給エネルギーを導出できる。
東洋区インドシナ亜区に産するオオズアリ属の多様性生物学的研究

本年度(最終年度)は2006年3月中旬から4月中旬にかけて約4週間ベトナム北中部(私費),5月初旬から下旬にかけて約4週間インドネシア(科研費),そして9月下旬から10月中旬にかけての約4週間ベトナム北部(科研費)で野外調査を行った.本研究課題での主要論文「A Revision of Northern Vietnamese Species of theant genus Pheidole(仮題)」の原稿はほぼ仕上がっており,上記の調査の過程で新たに得た標本の詳細な検討に基づき加筆・修正を行い,「Zootaxa」誌に投稿ずる予定である.その他に,Probolomyrmex属の東洋区に産する種の分類学的再検討やベトナムからのトフシアリ属群の新属Parvimyrmaの記載などの出版を通じて,インドシナ地域のアリ煩多様性に関する重要な新知見を提供できた.また,「アジアのアリ類研究者ネットワーク」のニュースレター編集員を引き継ぎ,来年度創刊予定の学術誌「Asian Myrmnecology(アジアのアリ学)」の編集委員会メンバーに加わることで,東南アジア地域におけるアリ煩研究者コミュニティーの発展に寄与している.主要調査地であるベトナムのBui Tuan Viet博土との共同研究の成果はこの3年間で計5本の共著論文として発表した(掲載決定1本を含む).ベトナム生態学生物資源研究所(ハノイ)のアリ類標本コレクションの拡充にも積極的に協力した(正複式標本9点,副複式標本10点の寄贈を含む).以上のように,本研究課題申請の際に掲げた2つの目標,インドシナ産オオズアリ属の多様性生物学的研究および東南アジア地域におけるアリ類研究の基盤構築,について十分な成果を上げることができたと確信している.本研究期間中に収集した標本コレクションの中には未だ多くの新知見が眠っていると予想され,それらについては今後の研究の過程で明らかにしていくつもりである.本年度は初年度であるため,標本資料の収集に重点を置いた.2004年5月中旬6月中旬にかけて約一ヶ月間,ベトナム北部クァンニン省イェントゥ寺院周辺,バクザン省西イェントゥ国立公園そしてバッカン省バベ国立公園の3カ所でアリ類の調査・採集を行った.本研究課題であるオオズアリ属の分類学的研究に必要な標本資料を精力的に収集しただけでなく,当地のアリ類の多様性生物学的・生態学的調査も行った.具体的には植物体上で活動するアリと地表・落葉層で活動するアリの種多様性,種構成を定量的手法で調査し,違いを明らかにした(来年度に補足調査を行った後,発表予定).また,トゲオオハリアリ類の巣に居候する好蟻性陸生貝類に関する新知見を得た(掲載決定).2004年10月にはベトナム南部ドンナイ省南カッティエン国立公園で3週間ほど調査を行った.その結果,ベトナム南部低地のアリの種構成が北部低地の種構成よりはタイ中部低地の種構成によく似ていることが明らかとなった.また非常に特異な形態の頭部を持つオオズアリの一種を発見し,新種記載論文を投稿準備中である.その他,オオズアリ属に関してはこれまでに蓄積してきた標本を基に,インドシナ亜区インドマレー亜区に分布するリナエオオズアリ種群の分類学的検討(掲載決定),ベトナム北部に産するオオズアリ属6新種の記載(査読中)を行った.また,1998年以降私を含む越日蟻研究者のグループがベトナム北部タムダオ国立公園とバヴィ国立公園で採集した標本を基に,当地のアリ類の種リストを作成した(掲載決定).本年度は標本資料の収集と平行し,本研究課題での主要論文となる「A Revision of Northern Vietnamese Species of the ant genus Pheidole(仮題)」の執筆を進めた.北ベトナム産の種のうち形態的に非常に特徴的な種あるいは普通種であるにもかかわらず未記載である種については先行する論文「Six new species of Pheidole Westwoodfrom North Vietnam」の中で記載・命名した(印刷中).2005年5月中旬6月中旬にかけて約一ヶ月間,ベトナム北部でアリ類の調査・採集を行った(本科研費使用).Cuc Phuong国立公園で採集したCladomyrma属の1種は新種であることが判明し,記載・命名した(印刷中).本種はマレー半島に産するC.pelataeと近縁と思われるが,北限種であること,多女王性であることなど,本属の生態的多様性を理解する上で注目すべき種である.2005年11月中旬12月中旬にはマレーシアのマラヤ大学で開催されたアジア・アリ類研究会の第5回ワークショップに参加し,前後して野外調査を行った(私費使用).本年度2回の野外調査で,採集例の非常に少ないProbolomyrmex属のコロニー単位の標本を得ることができた.本属の既知種のタイプ標本は2005年9月中旬10月上旬にハーバード大学の比較動物学博物館を訪問した際に(本科研費使用)観察していたので,現在,様々な方々から提供・貸し出しいただいた標本を含めて,本属の東洋区に産する種の分類学的再検討を共同研究として進めている(来年度初めに投稿予定).本年度(最終年度)は2006年3月中旬から4月中旬にかけて約4週間ベトナム北中部(私費),5月初旬から下旬にかけて約4週間インドネシア(科研費),そして9月下旬から10月中旬にかけての約4週間ベトナム北部(科研費)で野外調査を行った.本研究課題での主要論文「A Revision of Northern Vietnamese Species of the

ant genus Pheidole(仮題)」の原稿はほぼ仕上がっており,上記の調査の過程で新たに得た標本の詳細な検討に基づき加筆・修正を行い,「Zootaxa」誌に投稿ずる予定である.その他に,Probolomyrmex属の東洋区に産する種の分類学的再検討やベトナムからのトフシアリ属群の新属Parvimyrmaの記載などの出版を通じて,インドシナ地域のアリ煩多様性に関する重要な新知見を提供できた.また,「アジアのアリ類研究者ネットワーク」のニュースレター編集員を引き継ぎ,来年度創刊予定の学術誌「Asian Myrmnecology(アジアのアリ学)」の編集委員会メンバーに加わることで,東南アジア地域におけるアリ煩研究者コミュニティーの発展に寄与している.主要調査地であるベトナムのBui Tuan Viet博土との共同研究の成果はこの3年間で計5本の共著論文として発表した(掲載決定1本を含む).ベトナム生態学生物資源研究所(ハノイ)のアリ類標本コレクションの拡充にも積極的に協力した(正複式標本9点,副複式標本10点の寄贈を含む).以上のように,本研究課題申請の際に掲げた2つの目標,インドシナ産オオズアリ属の多様性生物学的研究および東南アジア地域におけるアリ類研究の基盤構築,について十分な成果を上げることができたと確信している.本研究期間中に収集した標本コレクションの中には未だ多くの新知見が眠っていると予想され,それらについては今後の研究の過程で明らかにしていくつもりである.
リハビリパス設計モデルを用いた脳血管疾患患者に対する標準的なリハビリパスの開発

脳血管疾患リハビリを対象とし、各療法士が担当する障害を整理し、複数の機能障害と能力障害について、獲得過程を可視化したリハビリチャートを設計した。言語聴覚士が担当する嚥下障害の完成度が最も高く、獲得過程に加えて評価項目と介入項目を整理してリハビリパスを構築した。PC上で使用できるアプリケーションを聖マリア病院で2015年1月より実装した。今後は蓄積されたデータから、推奨される介入方法を特定していく。(1)障害構造の特定脳血管疾患における機能障害と能力障害の構造について検討を行い,理学療法士(以下,PT)・作業療法士(以下,OT)が対象とする障害構造と,言語聴覚師(以下,ST)が対象とする障害構造をそれぞれ特定した.PT・OTが対象とする障害構造は,機能障害については麻痺側・非麻痺側と1次的障害・2次的障害に分類して具体的に特定することができた.能力障害については,基本動作とADLという2種類を特定した.STが対象とする障害構造は,機能障害については摂食嚥下障害とコミュニケーション障害に分類して具体的に特定することができた.能力障害については,食事とコミュニケーションという2種類を特定した.機能障害と能力障害の関係性については現在検討中である.(2)障害構造を考慮した訓練導出モデルの再設計患者の評価体系を,能力評価+機能評価(+その他評価)の「2段階+α」で評価を行うものに改良した.訓練体系を,能力評価指標,機能評価指標,その他評価指標それぞれに紐づく構造に改良した.具体的な知識ベースについては,現在再構築中である.(3)障害構造を考慮したリハビリチャートの再設計PT・OTが対象とする障害では,機能障害では運動麻痺,能力雹害では基本動作に対するリハビリチャートを設計した.この他,機能障害では感覚障害,失調,筋力低下,間接可動域障害,能力障害ではADLが残っている.STが介入対象とする障害では,機能障害では嚥下障害に対するリハビリチャートを設計した.この他,機能障害では構音障害,失語症,高次脳機能障害,能力障害ではコミュニケーションが残っている.基本動作・ADL以外の障害についてはこれまで評価項目や訓練項目等の知識ベースを構築していなかったため,新たな知識ベースの開発が必要である.(1)障害構造の特定:理学療法士(以下,PT)・作業療法士(以下,OT)が対象とする障害構造と,言語聴覚師(以下,OT)が対象とする障害構造に分けて整理を進めている.PTOTが対象とする障害構造は,能力を基本動作とADLとしていたところ,基本動作と作業動作に新たに分類し,基本動作を構成する8つの能力要素を特定した.作業動作についても同様に構造化する予定である.STが対象とする障害構造は,H25年度の段階でほぼ構造化したが,機能障害に一部不足があることが予想されており,引き続き検討していく.いずれも,機能障害と能力障害の関係については引き続き検討が必要である.(2)障害構造を考慮した訓練導出モデルの再設計:基本動作に関する能力要素,必要能力表を構築した.作業動作のうち,食事時の手作業に関する能力要素と機能要素の一部,および必要能力表の一部をそれぞれ作成した.(3)障害構造を考慮したリハビリチャートの再設計:PTOTが対象とする障害では,再設計した能力要素に基づいて基本動作獲得チャートを再設計した.STが対象とする障害では,嚥下障害チャートを設計した.(4)リハビリデータの収集・分析:PTOTの対象とする障害では,基本動作獲得チャートに基づいて,聖マリア病院で臨床データの収集を開始した.STの対象とする障害では,嚥下障害チャートに基づいて,聖マリア病院・飯塚病院・大久野病院で臨床データを収集した.現在データの解析を行っており,患者の特徴に応じた標準的な回復量,回復速度,最適ルートなどを検討中である.(5)リハビリパスの開発:STの対象とする嚥下障害について,各ユニットにおける評価項目と介入項目を整理し,具体的なリハビリパスを構築した.PCAPS(患者状態適応型パスシステム)上で運用できる電子コンテンツを作成し,聖マリア病院でH26年12月から実装して運用中である.(1)障害構造の特定:理学療法士(以下、PT)・作業療法士(以下、OT)と、言語聴覚士(以下、ST)に分類して、機能障害と能力障害の階層構造で障害構造を整理した。PTOTでは、機能障害は8つ、能力障害は基本動作と作業動作の2つに分類して整理した。STでは、機能障害は4つに分類し、能力障害は2つに分類して整理した。(2)障害構造を考慮した訓練導出モデルの再設計:基本動作を構成する8つの能力要素、食事に関連する作業動作を構成する8つの能力要素をそれぞれ特定し、必要能力表を構築した。機能障害と能力障害の関係は現状では整理できておらず、階層ごとに訓練導出モデルを用いる必要がある。(3)障害構造を考慮したリハビリチャートの再設計:PTOTでは、基本動作獲得過程と食事動作獲得過程のチャートをそれぞれ再設計した。(4)リハビリデータの収集・分析:PTOTでは、基本動作の能力要素スコアに関するデータを聖マリア病院で1ケースから収集し、回復過程を記録して可視化できることを確認した。STでは、嚥下障害のチャートに関するデータを聖マリア病院・飯塚病院・大久野病院からそれぞれ20例程度収集し、修正を経て、全ての症例のプロセスを記録可能であることが確認できた。(5)リハビリパスの開発:STでは、嚥下障害はリハビリチャートが完成し、各ユニットで実施すべき評価項目と介入項目を整理した評価ー介入体系が完成した。

PTOTでは、基本動作のリハビリチャートは完成し、評価ー介入体系を整理している。(6)リハビリパスの検証:聖マリア病院で、嚥下障害のパスをH27年1月に電子システムとして実装した。当初は適用数を限定してスタートしたが、H28年4月より全例に適用する計画である。現状は療法士の判断で実施した介入を記録する運用であるが、今後データの蓄積と解析により、推奨されるルート・手法を特定していくことが課題である。脳血管疾患リハビリを対象とし、各療法士が担当する障害を整理し、複数の機能障害と能力障害について、獲得過程を可視化したリハビリチャートを設計した。言語聴覚士が担当する嚥下障害の完成度が最も高く、獲得過程に加えて評価項目と介入項目を整理してリハビリパスを構築した。PC上で使用できるアプリケーションを聖マリア病院で2015年1月より実装した。今後は蓄積されたデータから、推奨される介入方法を特定していく。H25年度に(1)障害構造の特定を行った段階で,障害構造が当初の予想よりも複雑であることが明らかになり,計画の見直しをする必要性が生じた.機能障害と能力障害の関係性を全て明らかにするのは現時点では容易ではなく,全体を統合した1つのパスを構築するのは現実的ではない.機能障害・能力障害それぞれの階層で,障害ごとにパスを設計していくことが現実的であると判断し,そのような方針で研究を継続している.現在のところ,(1)(2)(3)を部分的に完成させながら,順次(4)(5)に進んでおり,一部の障害(STが対象とする嚥下障害)に対するパスは完成の域に達しており,電子化したパスを聖マリア病院で実装して運用されている.ある程度の臨床データを蓄積して分析した段階で,飯塚病院,大久野病院でも実装して(6)の検証を進めていく予定である.このように,個別の障害を対象としてパスの開発を進めており,一部の障害(基本動作,嚥下障害など)については当初の予定よりも先行して進んでいるのに対して,他の障害ではまだチャート化に着手できていないところもある.当初の計画からするとやや遅れており,目標全体を達成するのは現実的ではないが,H25年度の実績報告書で再検討した方策に基づけば,順調に推移していると考えられる.品質管理工学,システム解析工学当初計画では全ての障害に対して(6)リハビリパスの検証まで実施する予定であったが,H25年度に(1)障害構造の特定を行った段階で,障害構造が当初の予想よりも複雑であることが明らかになり,計画の見直しを行った.PTOTが対象とする障害,STが対象とする障害から,それぞれ1つ以上のパスを(6)リハビリパスの検証まで行うことが現実的な目標である.
インフラマソームのin vivoイメージングによる炎症性疾患の診断・治療システム

炎症反応は生体防御において極めて重要な反応であるが、過剰な炎症性応答は組織障害を惹起する。この炎症において重要な役割を担うのがインフラマソーム(inflammasome)と呼ばれるタンパク複合体である。このインフラマソームは刺激を認識する受容体(Nod-like receptorやAIM2等)、ASCというアダプター分子、そしてカスパーゼ1から構成されており、炎症応答の促進に直接関わっている。近年は感染症だけでなく生活習慣病を含めた様々な疾患との関係が次々と明らかになっている。その中にはアルツハイマー病や非アルコール性脂肪肝炎(NASH)、あるいは心筋梗塞など早期診断が極めて難しい疾患も含まれている。炎症はこれらの疾患の極初期から起こっており、インフラマソームの形成を特異的に捉えることができれば、これらの疾患を極初期の段階で診断することが可能となる。本研究ではこのインフラマソームに着目した新しい診断・治療システムを開発する。インフラマソームの刺激認識部位には様々な組合せがあるものの、カスパーゼ1活性ドメインだけはすべてに共通している。そこで我々はこのカスパーゼ1に特異的に反応し、その活性に応じてシグナルを変化させることができる機能化造影剤を設計・作製している。本研究ではMethanococcusjannaschiiに由来するHsp16.5が自己組織化によって形成するナノ構造体に着目し、その機能化を目的とする。X線結晶構造解析の結果、このタンパク質のC末端はカプセルの外表面に露出していることが明らかとなっており、この領域に標的に対するアンテナ分子を組み込むことが可能である。そこで本研究ではC末端にPreS1ペプチドを遺伝子レベルで組み込んだ。このペプチドはB型肝炎ウイルス(HBV)が肝細胞へ侵入する際に利用している配列であり、非常に特異的である。これとは別に、肝実質細胞の有機アニオンレセプターを標的化したICG修飾ナノカプセルも同時に作製した。これら二つの肝特異的ナノカプセルはいずれも大腸菌から大量発現し、クロマトグラフィーによって精製した。動的光散乱法(DLC)や透過型電子顕微鏡(TEM)等によって詳細に物性評価した結果、直径12nmの球状粒子であることが確認された。またヒトの初代幹細胞に最も近いとされるHepaRG細胞を用い、フローサイトメトリにて肝特異的ナノカプセルの親和性を定量的に評価したところ、期待どおり肝細胞に対する特異性が確認できた。カプセル表面に提示したPreS1ペプチドは立体障害等の影響により十分に機能できない可能性があったが、ナノカプセルとPreS1ペプチドの間に、Gly-Gly-Serのようなフレキシブルなリンカーを遺伝子レベルで組み込むことでそれを回避した。今後はNASHモデルマウスに投与したナノカプセルの動態をin vivoイメージャーを浸かって追跡し、組織化学的データとの対比によって肝特異的ナノカプセルの集積性を多面的に評価する。本研究では分子生物学的手法を駆使することによってタンパク質ベースのバイオナノカプセルを作製・機能化し、in vivoでのインフラマソーム可視化を実現する。まず初年度にナノカプセルの肝実質細胞の標的化を達成する。ナノカプセル分子標的化についてはこれまで肝がん、膵がん、脳神経細胞、あるいは転移性大腸がんなどの標的化に成功しており、外表面へのアンテナ分子呈示技術は独自のノウハウを蓄積している。またカプセル内孔へMRI造影剤や蛍光プローブの固定化技術も確立しており、両者の同時封入によるMRI/蛍光のマルチモーダルイメージングも可能である。次年度はナノカプセルにインフラマソームへの応答機能を構築し、in vitroおよびin vivoでの性能評価を実施する。特にin vivoについては比較的短期間に肝炎を惹起できる超高脂肪コリン欠乏メチオニン減量飼料(CDAHFD)を用いてNASHモデルマウスを作製する。最終的にはこれら全ての機能を備えたインフラマソーム応答型マルチモーダル造影剤を完成させ、NASHの画像診断と治療へと応用する予定である。

そこで本研究ではC末端にPreS1ペプチドを遺伝子レベルで組み込んだ。このペプチドはB型肝炎ウイルス(HBV)が肝細胞へ侵入する際に利用している配列であり、非常に特異的である。これとは別に、肝実質細胞の有機アニオンレセプターを標的化したICG修飾ナノカプセルも同時に作製した。これら二つの肝特異的ナノカプセルはいずれも大腸菌から大量発現し、クロマトグラフィーによって精製した。動的光散乱法(DLC)や透過型電子顕微鏡(TEM)等によって詳細に物性評価した結果、直径12nmの球状粒子であることが確認された。またヒトの初代幹細胞に最も近いとされるHepaRG細胞を用い、フローサイトメトリにて肝特異的ナノカプセルの親和性を定量的に評価したところ、期待どおり肝細胞に対する特異性が確認できた。カプセル表面に提示したPreS1ペプチドは立体障害等の影響により十分に機能できない可能性があったが、ナノカプセルとPreS1ペプチドの間に、Gly-Gly-Serのようなフレキシブルなリンカーを遺伝子レベルで組み込むことでそれを回避した。今後はNASHモデルマウスに投与したナノカプセルの動態をin vivoイメージャーを浸かって追跡し、組織化学的データとの対比によって肝特異的ナノカプセルの集積性を多面的に評価する。本研究では分子生物学的手法を駆使することによってタンパク質ベースのバイオナノカプセルを作製・機能化し、in vivoでのインフラマソーム可視化を実現する。まず初年度にナノカプセルの肝実質細胞の標的化を達成する。ナノカプセル分子標的化についてはこれまで肝がん、膵がん、脳神経細胞、あるいは転移性大腸がんなどの標的化に成功しており、外表面へのアンテナ分子呈示技術は独自のノウハウを蓄積している。またカプセル内孔へMRI造影剤や蛍光プローブの固定化技術も確立しており、両者の同時封入によるMRI/蛍光のマルチモーダルイメージングも可能である。次年度はナノカプセルにインフラマソームへの応答機能を構築し、in vitroおよびin vivoでの性能評価を実施する。特にin vivoについては比較的短期間に肝炎を惹起できる超高脂肪コリン欠乏メチオニン減量飼料(CDAHFD)を用いてNASHモデルマウスを作製する。最終的にはこれら全ての機能を備えたインフラマソーム応答型マルチモーダル造影剤を完成させ、NASHの画像診断と治療へと応用する予定である。本研究ではMethanococcusjannaschiiに由来するHsp16.5が自己組織化によって形成するナノ構造体に着目し、その機能化を目的としている。この生体由来のナノカプセルは申請者らオリジナルの材料であるため、その検出に必要な抗体は市販されていない。そこで現在、ウサギを使ってナノカプセル特異的な抗体の作製を遂行中である。この免疫には半年を有するため、年度を越える形となり、今後発生する精製費用、抗体評価費用を次年度に持ち越した。
タンパク質・プローブペアを用いた細胞内アルカリ金属イオン動態の可視化

アルカリ金属イオン(ナトリウム、カリウム)は生体内で重要な役割を果たしているが、その動的挙動は十分明らかではない。本研究では有機小分子を基盤とするアルカリ金属イオン検出プローブを新たに開発し、これを特定の細胞小器官に発現させたタグタンパク質に選択的に共有結合させることで、細胞の特定部位におけるイオン動態の可視化に成功した。任意の小器官への局在は有機小分子プローブのみでは難しい場合が多いが、本手法は一般性が高く今後の展開が期待できる。本年度は主に細胞膜上でカリウムイオンを検出可能なタグタンパク質ラベル化型蛍光プローブの開発と応用を行った。具体的には、研究代表者が以前開発したHaloTagラベル化型デキストラン修飾カリウム蛍光プローブの問題点であった蛍光量子収率の低さを、水溶性部位として(デキストランに替えて)スルホ基含有ペプチドを導入することによって改善した。これによって、カリウムイオンに選択的に応答して蛍光強度が10倍以上に上昇し、かつHaloTagタンパク質と速やかに共有結合を形成する、実用的な可視光励起蛍光プローブを作ることができた。更に、共焦点顕微鏡を用いたイメージングにおいてS/Nを低下させる原因であった「焦点面のずれ」「細胞の変形・移動」等に起因する蛍光シグナルの変動を、内部標準蛍光リガンドの併用によって大幅に改善することに成功した。これらの改善により、一細胞レベルでの蛍光イメージングにおいても十分な感度でカリウム濃度変化を検出することが可能になった。上記の結果を踏まえ、細胞表面に足場となるHaloTagタンパク質およびBKカリウムイオンチャネルを発現させたHEK細胞に対して開発したプローブをロードし、パッチクランプ法により脱分極刺激を与えたところ、細胞内からBKチャネルを介して放出されてくるカリウムイオンの動態を捉えることに成功した。細胞表面でのカリウムイオン濃度変化を選択的にイメージングした例は研究代表者の知る限り他になく、本研究で開発した方法論はカリウムイオンの生理機能解明に有用と期待される。当初の計画通り、先行研究における課題を克服した新規カリウムイオン蛍光プローブの開発および定量的イメージング手法の確立に成功したのみならず、当初の計画では平成28年度の検討項目であった、刺激に応じて細胞膜上のイオンチャネルから放出されるカリウムイオンの時空間的イメージングについても達成することができた。また、一過性の強制発現だけでなく内在性のBKチャネルから放出されるカリウムイオンについてもイメージングに成功しており、期待以上の成果が得られたといえる。また、本成果を分析化学分野の一流紙に発表することもできた。前年度に主に取り組んだカリウムイオンを検出するタグタンパク質ラベル化型蛍光プローブの知見を基に、本年度はナトリウムイオンを検出する新規蛍光プローブの開発に注力した。ナトリウムは細胞外液中に最も多く含まれるアルカリ金属イオンであり、生体の恒常性維持、神経活動、筋肉収縮など様々な生命現象に深く関係する。しかし、細胞内の特定の小器官における濃度変化を検出可能なプローブは存在しなかった。そこで我々はまず、ナトリウム選択的キレーター、蛍光団、HaloTagリガンドの3要素からなる新規蛍光プローブ分子を設計・合成した。合成したプローブは生理的条件下ナトリウムに応答して蛍光強度が約3倍に上昇した。またHaloTagタンパク質と選択的かつ速やかに共有結合を形成し、タンパク質との複合体の状態でもナトリウムへの応答性を保持していた。続いて本プローブを生細胞にロードし、細胞内に一過性発現させたHaloTagタンパク質との結合条件ならびに未反応プローブの洗浄条件を検討した。その結果、タンパク質発現細胞のみにプローブを局在させることに成功した。これらの検討の後イオノフォアを用いて細胞内のナトリウム濃度を変化させたところ、プローブの蛍光強度はナトリウム濃度に応じて変化したものの、細胞ごとにプローブの存在量が異なるためばらつきの多いデータとなった。そこで発現マーカーとしてプローブとは異なる波長の蛍光タンパク質を利用し、両者の比を取ることで定量性を向上させる工夫を施した。HaloTagタンパク質の局在はシグナルペプチドによって自由に制御可能であるため、本プローブは目的の細胞小器官におけるナトリウム濃度を可視化する有用なツールとなることが期待される。当初の計画通り、ナトリウムイオンに対するタンパク質ラベル化型蛍光プローブの開発に成功し生細胞を用いたイメージングまで達成できた。プローブの蛍光強度変化は期待していたよりも小さかったものの、一定のバックグラウンドが存在する事は、マーカータンパク質との強度比を取る上ではむしろ適しているとも考えられる。開発したプローブ分子は水溶性や非特異的局在を防止する観点からフルオレセインを蛍光母核に用いている。そのため、イメージングにおいてはエステル体として細胞膜を透過させた。この場合、細胞内の標的タンパク質と反応しなかった分子を洗浄除去するのに数時間のインキュベーションが必要になるが、多くの実験においては許容できると考えている。前年度までに開発したナトリウムイオンを検出するHaloTagラベル化型蛍光プローブを用いて、細胞内の特定小器官でのナトリウムイメージングを試みた。まず、核・ゴルジ体・リソソームに局在することがよく知られているタンパク質にHaloTagを融合させたコンストラクトを用意し、HeLa細胞に遺伝子導入して目的タンパク質を発現させた。ここに蛍光プローブを添加しインキュベーションする事で、生細胞内でプローブの標識を行った。またプローブ蛍光と小器官マーカーの蛍光が一致することを確認した。ミトコンドリア以外の細胞小器官に選択的にナトリウム蛍光プローブを局在させてイメージングすることに成功したのは本研究が初である。本年度は最終年度であるため、以上の結果を論文に取りまとめて発表を行った。

上と並行して、新たなタンパク質ラベル化方法の開発に向けて進化分子工学研究も行った。具体的には所属研究室で開発したcDNA display法を用いて、特定の有機小分子に選択的に結合する単量体streptavidin改変体の開発を目標に進化実験を行った。残念ながら本研究期間内には有用なタンパク質を得る事が出来なかったが、ライブラリ作製方法や淘汰実験のプロトコルを工夫することで課題を解決できる可能性は高いと考えられる。本研究全体では、有機小分子を基盤とするアルカリ金属イオン(ナトリウム、カリウム)検出プローブを新たに開発し、これを特定の細胞小器官に発現させたタグタンパク質に選択的に共有結合させることで、細胞の特定部位におけるイオン動態の可視化に成功した。任意の小器官への局在は有機小分子プローブのみでは難しい場合が多いが、本手法は一般性が高く今後の展開が期待できる。アルカリ金属イオン(ナトリウム、カリウム)は生体内で重要な役割を果たしているが、その動的挙動は十分明らかではない。本研究では有機小分子を基盤とするアルカリ金属イオン検出プローブを新たに開発し、これを特定の細胞小器官に発現させたタグタンパク質に選択的に共有結合させることで、細胞の特定部位におけるイオン動態の可視化に成功した。カリウムイオン蛍光プローブについては、生物系研究者との共同研究等によって更なる応用例を積み重ねると共に、必要に応じてプローブの改良を行いたいと考えている。これと並行して、次年度以降はナトリウムを中心とする新たな分子種に対する蛍光プローブの開発を行う計画である。最近注目されているナトリウムイオンの細胞内動態を解明するためには、カリウムとは異なり細胞内の特定の小器官に対して選択的にプローブを送達する必要があるが、これまでに得られた知見・経験を基にすることで目標の達成が見込まれる。開発したプローブを用いて、細胞内の特定小器官におけるナトリウムイメージングに取り組む。具体的には、核・ゴルジ体・リソソーム等にHaloTagタンパク質を選択的に発現させ、合成したプローブで標識して蛍光イメージングを行う。また、現在のプローブにはpH依存性や蛍光強度変化率などに改善の余地があるため、分子設計の工夫でより優れたプローブの開発を目指す。それらの結果も踏まえ、研究成果の取りまとめを行う。並行して、進化工学的手法を活用して新たなタンパク質ラベル化技術の開発にも取り組む。ケミカルバイオロジー当該年度の始めに研究代表者が研究機関を異動したため、研究設備等を移転して実験ができるように立ち上げるまでに一定の時間が掛かった。また購入する予定であった生物実験用の試薬や消耗品類の一部は既に研究室にあるものを使うことができたため、次年度使用額が発生した。
カーボンブラックを充填したPLAナノコンポジットの導電性に関する基礎的研究

本研究は、溶融混練法における導電性PLAナノコンポジット材料の開発に関して炭素系導電性フィラーの分散状態と導電性の関係を実験的に調べた。導電性フィラーには粒状タイプのケッチェンブラックKB(1次粒子径=3.4nm)と繊維状タイプのVGCF(繊維径=100nm)の2種類を使用した。KB及びVGCFともに導電性発現にはフィラー濃度の閾値があり、閾値濃度は体積分率で約1%の値を示した。フィラー濃度と導電性の関係は、パーコレーション理論に基づくスケーリング則が適用できた。コンポジットの導電性と動的弾性率には良い相関性があり、動的弾性率はコンポジットの導電性ネットワーク形成の一つの指標と見なせる。また成形時に形成されるコンポジット表面の樹脂層(スキン層)を防止するにはPLAに親和性のある樹脂(PLAエステル共重合体)を25部添加することでスキン層形成は大幅に抑制できた。これによりコンポジットの衝撃強度も改善できることなどを明らかにした。バイオマスプラスチックポリ乳酸(PLA)に導電性フィラーとしてケッチェンブラックを充填したPLAナノコンポジットの導電性の発現機構を明らかにするために、平成18年度は次の実験を行った。i)はじめにPLAナノコンポジットについて、どの程度のファイラー濃度から導電性が発現するかを調べた。バッチ式のラボプラストミルを使用してPLA/ケッチェンブラックナノコンポジットを作成した。ケッチェンブラック濃度は110wt%の範囲で調製した。作成したPLA/ケッチェンブラックコンポジットをホットプレス機により厚さ2mmのシートに成形し、コンポジットの導電率を測定し、ケッチェンブラック濃度と導電性の関係について調べた。ii)次に、PLA/ケッチェンブラックナノコンポジットに関して、フィラーの分散状態あるいは凝集状態がコンポジットの導電パス形成にどのよう関係するかを調べるために、調整したコンポジットに回転型レオメーターを用いて一定のせん断を与え、フィラーの分散の進行と同時に導電性を測定した。フィラーの分散状態は一定量のせん断を与えた後に動的測定を行い、コンポジットの動的弾性率をフィラーの分散状態の指標とした。また、せん断後の試料を回収し、TEM観察を行い、画像解析からも分散の状態を評価した。以上の実験は本年度に申請購入した機器を用いて実施した。上記の実験を行い次の成果を得た。i)の実験の成果は、2%以上のフィラー濃度でコンポジットの導電率が急激に増加し、PLA/ケッチェンブラックコンポジットの導電性出現にはフィラー濃度の閾値があることがわかった。またフィラー濃度と導電性の関係は、パーコレーション理論に基づくスケーリング則が適用できることがわかった。ii)の実験の成果は、コンポジットの導電性と動的弾性率には良い相関性があること、導電性の付与にはケッチェンブラックの凝集ネットワーク構造を破壊しないせん断量を与えることが必要であることを明らかにした。ポリ乳酸(PLA)は植物由来のプラスチックであり、化石資源の節約やCO2の増加を抑制できるなどの期待から、近年、PLAの利用拡大に向けての材料開発の研究が注目されている。本研究では、溶融混練法によりPLAにナノサイズの導電性カーボンフィラーを充填し、ナノコンポジット化することでPLAに導電性の機能を付与し、カーボンフィラーの分散状態と導電性の関係を詳細に調べることで、導電性PLA材料の開発に向けての設計指針を得ることを目的とする。昨年度の研究成果から、PLAに導電性カーボンフィラーとしてケッチェンブラックを充填したPLAナノコンポジットの導電性に関して次のことを明らかにした。(1)導電性出現にはフィラー濃度の閾値があり、ケッチェンブラックの閾値濃度は1%である。(2)ケッチェンブラック濃度と導電性の関係は、パーコレーション理論に基づくスケーリング則が適用できる。(3)導電性はケッチェンブラック粒子の分散状態により大きく影響を受ける。(4)導電性の維持には、溶融混練時にケッチェンブラック粒子のネットワーク構造を破壊しない大きさのせん断を与えることが重要である。(5)ケッチェンブラックの粒子ネットワーク構造の状態はコンポジットの動的弾性率から評価できる。(6)導電性と動的弾性率には良い相関性がある。(7)上記の結果は粒子形状の異なる導電性カーボンナノファイバについても適用できることを実験的に確かめた。

ポリ乳酸(PLA)は化石資源の消費節約やCO2の増加を抑制できるプラスチック材料として近年その利用が注目されている。本研究では、溶融混練法によりPLAにナノサイズの導電性粒子(カーボンブラック)を充填したPLAナノコンポジットを作成し、フィラーの分散状態と導電性の関係を詳細に調べることで、導電性機能を持つPLA材料の開発に向けての設計指針を得ることを目的とする。平成18年19年度に実施した研究成果では、(1)導電性出現にはフィラー濃度の閾値がある。(2)フィラー濃度と導電性の関係は、パーコレーション理論に基づくスケーリング則が適用できる。(3)スケーリング則のパラメータから、粒状及び繊維状の導電性フィラーともに閾値濃度はほぼ1%(体積分率)の値を示す。(4)コンポジットの動的弾性率と導電性には良い相関性があり、動的弾性率はコンポジットの導電性ネットワーク形成の一つの指標と見なせることなどを明らかにした。プラスチック材料を製品化する場合、射出成形法がよく利用される。この場合試料は高速せん断の影響を受けフィラーが配向し表面にスキン層(樹脂層)を形成して導電性が著しく低下する。最終年度では、このスキン層を防止する方法について実験的に検討し、(5)PLA及び導電性フィラーと親和性のある樹脂(PLAエステル共重合体)を25部添加することでスキン層の形成は抑制できる。(6)またこれによりコンポジットの衝撃強度も改善できることを明らかにした。以上の成果は、まとめてJ. Polym. Proc., 2009に投稿準備中である。
GKZ超幾何函数の積分表示に関する研究

(GKZ)超幾何函数とは、数学のみならず物理、統計学等にも出現する、基本的な数学函数である。(GKZ)超幾何函数の大域挙動を理解するためには、積分論が基本となる。本研究においては積分論を橋として、D加群、ねじれホモロジー群、組み合わせ論といった数学を結び付け、(GKZ)超幾何函数の解析的性質を明らかにすることを目指す。
新規癌抑制候補遺伝子による発癌制御の検討

研究分担者の前濱は、癌抑制遺伝子PTENと結合する分子を酵母ツーハイブリッド法でスクリーニングし、PICT1を見出した。PICT1遺伝子はヒトグリオーマなどの脳腫瘍で高頻度に欠失する染色体19番長腕のD19S241EとD19S596の間の遺伝子座に存在し、PTENのC末と結合することによって、PTEN蛋白質のリン酸化を促進し、これによって、PTEN蛋白の崩壊を安定させることを見出した。またRNAi法によりPICT1の発現を抑制すると、PTENの蛋白質やそのリン酸化が減少し、また細胞増殖が亢進することから、PICT1はPTENを標的とする新規の癌抑制遺伝子候補遺伝子である可能性を見出した。PICT1は主に核小体に発現し、一部は細胞質に局在する。研究代表者の鈴木らは、ヒトグリオーマのみならず、皮膚がん、子宮頸がん、外陰部がん、膵臓がんなどで、高頻度にPICT1の発現が低下していることも見出している。さらに鈴木らはPICT1遺伝子ホモ欠損マウスを作成したところ、PICT1ホモ欠損マウスは、多くの他の癌抑制遺伝子ホモ欠損マウスと同様に、胎生早期に致死であったことから、発生に必須の分子であることを新規に見出した。さらにPICT1欠損ES細胞を樹立し、この分子が細胞増殖や細胞死に関与する分子であることを明らかにした。また研究分担者の佐々木らは、Cre-loxPシステムを用いてPICT1組織特異的欠損マウスの作成を完了した。