hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
栄養素の過不足を利用したプリ骨格異常モデルの構築

また、栄養素の摂取の違いは体サイズに反映されると考えられる。また、骨格異常魚は遊泳能力や摂餌能が低下する可能性があるため、骨格異常率と成長成績には関連性があるか否かを検討した。成長の速い個体群と成長の遅い個体群を別々に観察して、骨格異常率に差があるかを検討するため2回の実験を実施した。その結果、一回目の実験では成長の速い個体群で有意に骨格異常率が高く、2回目の実験では逆に成長の遅い個体群で有意に骨格異常率が高い結果となり、成長差の違いと骨格異常率には明確な関連性が見られないことが明らかとなった。
トランジションを基盤としたICU新人看護師の看護実践能力向上支援プログラムの開発

ICU看護師13名を対象としたインタビュー内容から、多く抽出されたワードとして、「怖さ」、「人間関係・コミュニケーション」、知識の関連性やケアの成果から感じる「おもしろさ・楽しさ」、「尊敬する先輩看護師」、「患者の変化からの気づき」、「任せられる感覚」、「先輩からの『できている』の言葉」、「振り返り」があった。ICU新人看護師は重篤な患者を対象とするがゆえに、知識や技術の曖昧さやケアによる患者への影響度から怖さを感じ、とにかく勉強する対処行動をとっていた。そして、職場での人間関係形成を大きなきっかけとして、先輩や医師、臨床工学技士への質問や意見交換ができるようになることで視野が広がり、自分の考えやケアに自信を持てる機会が増えていた。ICUは患者の身体変化を読み取るための検査データや医療機器などの指標が多く存在し、病態と所見、ケアと所見が目に見えてつながる特徴があり、新人看護師にケアの成果の実感や知識がつながる楽しさを与えていた。さらに、患者の病状悪化や回復などの変化について振り返ることで、些細な身体変化に気づくことの重要性を認識し、尊敬する先輩と自分の行動を比較しながら回復を促す援助について考えていた。一方で、新人看護師の多くは自らの成長に鈍感であり、担当患者数の増加や重症患者の担当になることを通して任せられる感覚や、できるようになったと周囲から伝えてもらうこと、先輩と一緒に振り返ることで自身の成長を客観的事実として捉えていた。データ分析の内容から、ICU新人看護師のトランジションの全体像に加え、新人看護師に特徴的なターニングポイントや気づきがあることがわかった。新人看護師のトランジションを促進する支援方法を明らかにするためには、ターニングポイントや気づきをもたらす場面に焦点を当てたデータ収集を追加する必要がある。ICU新人看護師のトランジションを明らかにするために、13名のICU看護師を対象にインタビューを行い、データ分析を行った。データ分析の内容から、新人看護師のターニングポイントや気づきは看護師によってさまざまであることがわかった。当初の予定では、ICU教育プログラムと新人看護師のトランジションプロセスを比較し、効果的な支援方法を導き出す計画だったが、ターニングポイントや気づきのタイミングや種類がさまざまであることから、場面に絞った支援方法を明らかにする方が有用であると考え、研究計画を見直した。新人看護師が健全なトランジションを進むためには、トランジションプロセスの中で、個人の内的変容を促すきっかけとなるターニングポイントや、新人看護師自身が機会に気づき成長に関与することが重要である。そのため、ターニングポイントや気づきをもたらす場面に焦点を当てたインタビュー調査を追加する計画に修正した。目指す研究成果としては、OJTで活用できるトランジション支援方法を明らかにすることである。支援者側が新人看護師のターニングポイントや気づきの場面を逃すことなく、振り返りなどの支援を行うことができれば、効果的に新人看護師を成長に導くことができると考える。そのため、当初の予定を変更し、新人看護師個々のターニングポイントや気づきの場面に焦点を当てたインタビューを実施する。収集データの分析から支援場面の検討を行い、複数のシナリオを作成する研究プロセスは変更せず、より対象に応じた支援方法を明らかにするために、シミュレーションによる支援方法の妥当性の検討については対象範囲を限定して研究を進めることにする。近年、ICU看護師には重症患者の安定化や回復を目指しながら、多様化する患者や家族のニーズに柔軟に対応できる看護実践能力が求められている。研究者の先行研究により、豊かな看護を実践すると周囲から認められたICU看護師には、自らの看護経験や体験、他看護師の実践する看護から重要と感じる要素を抽出し、自らの看護実践に反映させようとするきっかけがあることが示唆されている。そこで、本研究ではICU新人看護師の看護実践能力向上支援プログラムの開発に向けた初段階として、Transitions Theoryを基盤にICU新人看護師のトランジション経験を明らかにすることを目的とした。さらに、トランジションに入る引き金となる変化への気づきの場面やトランジションを促進する要因を明らかにすることで、効果的な支援方法への示唆を得ることとした。トランジション、看護師新人教育、教育ラダーについてさらなる文献検討を行い、ICU新人看護師のトランジション経験を、ICU看護師が今までの看護実践のレベルから、自らの看護実践にとって重要な要素に気づく場面をきっかけとし、見通しの立たない状況の中で変化に対応していく自分を見つめ、自らの看護実践に意味を見出すことによって、新たな看護実践レベルに到達する体験とし、研究に着手した。また、新人看護師がトランジションしていくためには、教育的支援や情緒的支援などのサポートが欠かせないこと、ラダーの各段階に応じた能力に移行していく過程に関する研究は少なく、新人看護師が次段階の能力獲得に向けた取り組みを始めるトリガーとなる場面を対象者個々に丁寧に見つけることが重要であることがわかった。以上の内容を踏まえ、関東圏・四国圏の看護師経験およそ5年以内、ICU経験35年程度のICU看護師13名を対象に半構成的インタビューを実施し、現在インタビュー内容について分析を進めている。採択後にさらなる文献検討を行い、用語の定義化を図った。関東圏・四国圏のICU看護師13名を対象に、半構成的インタビューを実施し、インタビュー内容について分析を進めている。研究協力施設との日程調整や研究協力施設の倫理審査等で、当初の計画よりやや遅れているが概ね順調に進んでいると考える。

ICU看護師13名を対象としたインタビュー内容から、多く抽出されたワードとして、「怖さ」、「人間関係・コミュニケーション」、知識の関連性やケアの成果から感じる「おもしろさ・楽しさ」、「尊敬する先輩看護師」、「患者の変化からの気づき」、「任せられる感覚」、「先輩からの『できている』の言葉」、「振り返り」があった。ICU新人看護師は重篤な患者を対象とするがゆえに、知識や技術の曖昧さやケアによる患者への影響度から怖さを感じ、とにかく勉強する対処行動をとっていた。そして、職場での人間関係形成を大きなきっかけとして、先輩や医師、臨床工学技士への質問や意見交換ができるようになることで視野が広がり、自分の考えやケアに自信を持てる機会が増えていた。ICUは患者の身体変化を読み取るための検査データや医療機器などの指標が多く存在し、病態と所見、ケアと所見が目に見えてつながる特徴があり、新人看護師にケアの成果の実感や知識がつながる楽しさを与えていた。さらに、患者の病状悪化や回復などの変化について振り返ることで、些細な身体変化に気づくことの重要性を認識し、尊敬する先輩と自分の行動を比較しながら回復を促す援助について考えていた。一方で、新人看護師の多くは自らの成長に鈍感であり、担当患者数の増加や重症患者の担当になることを通して任せられる感覚や、できるようになったと周囲から伝えてもらうこと、先輩と一緒に振り返ることで自身の成長を客観的事実として捉えていた。データ分析の内容から、ICU新人看護師のトランジションの全体像に加え、新人看護師に特徴的なターニングポイントや気づきがあることがわかった。新人看護師のトランジションを促進する支援方法を明らかにするためには、ターニングポイントや気づきをもたらす場面に焦点を当てたデータ収集を追加する必要がある。ICU新人看護師のトランジションを明らかにするために、13名のICU看護師を対象にインタビューを行い、データ分析を行った。データ分析の内容から、新人看護師のターニングポイントや気づきは看護師によってさまざまであることがわかった。当初の予定では、ICU教育プログラムと新人看護師のトランジションプロセスを比較し、効果的な支援方法を導き出す計画だったが、ターニングポイントや気づきのタイミングや種類がさまざまであることから、場面に絞った支援方法を明らかにする方が有用であると考え、研究計画を見直した。新人看護師が健全なトランジションを進むためには、トランジションプロセスの中で、個人の内的変容を促すきっかけとなるターニングポイントや、新人看護師自身が機会に気づき成長に関与することが重要である。そのため、ターニングポイントや気づきをもたらす場面に焦点を当てたインタビュー調査を追加する計画に修正した。インタビュー内容の分析と並行して、次の研究段階である教育プログラムの収集に関して準備を進めていく。研究は概ね順調に進んでいるため、大幅な計画変更は必要ないと考える。目指す研究成果としては、OJTで活用できるトランジション支援方法を明らかにすることである。支援者側が新人看護師のターニングポイントや気づきの場面を逃すことなく、振り返りなどの支援を行うことができれば、効果的に新人看護師を成長に導くことができると考える。
動的超高圧を援用したマイクロ逐次シートハイドロフォーミングの開発

マイクロ金属加工において動的超高圧およびモーション制御を応用することで,成形限界の飛躍的向上,小型化,高精度化を実現するマイクロ逐次深絞りの開発を目的とし,成形プロセスと装置の開発,成形メカニズムの解明および実証実験を行った.これに対し,以下の研究成果が得られた.(1)工程1で第一絞りによりカップを成形し,工程2で第一パンチとカップ間に隙間を設け,工程3で超高圧を負荷し材料を流動させブランクをパンチに馴染ませ,工程4で第一/第二パンチを同時に下げ,これらの工程2から4を繰り返すことによって,細長いマイクロカップを成形するマイクロ逐次深絞りプロセスを開発した.(2)本プロセスのメカニズム解明のためシミュレーションを行い,カップ端部を拘束し,材料の加工硬化に対応して超高圧のレベルを増加させ,テーパ形状のパンチを用いることで,ダイ内部への材料流動を促進でき成形限界を飛躍的に向上できることを解明した.上記メカニズムを元に加工条件を適正化し,パンチ上下量を小さくし,テーパパンチおよび工具によるカップ端部拘束を採用することで,細長比4.6かつ板厚が均一なマイクロカップをFEMで成形できることを示唆した.(3)既存のトリプルサーボプレス機に据え付ける設計圧力400MPaの小型超高圧発生装置を開発し,成形中に200MPaの超高圧の昇降圧を逐次行えることを確認した.開発した装置を用いて,細長比0.9,直径0.5mmのマイクロカップを成形でき,本マイクロ逐次深絞りプロセスを実証することに成功した.以上により,超高圧とモーション制御を組み合わせて材料流動制御をすることで,成形限界の向上,高精度および細長いマイクロカップを成形できるマイクロ逐次深絞りプロセスの開発に成功した.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
肝切離面遺残癌に対する遺伝子治療-フィブリン糊を用いた局所遺伝子導入法

2.(ラット肝臓への導入実験)ラットの肝臓を部分切除し、肝切離面に1x10^8pfuのfibrin glue/LacZを塗布し48時間放置。対照のラットには同様にしてPBSに1x10^8pfuのAdCAZLacZを塗布した。48時間後、犠牲死させ、肝切離部分の含まれた肝臓、正常部肝臓、小腸、腎臓、脾臓を摘出した。fibrin glue/LacZを噴霧した肝臓にはX-Gal染色、β-Gal測定を、その他の臓器ではβ-Gal測定のみを施行した。結果は、fibrin glue/LacZでは肝切離面に選択的に遺伝子導入が確認され、PBS/LacZでは非特異的にすべての臓器への導入が確認された。3.(転移性肝癌モデルの作製)8週齢、雄、F344ラットの肝臓被膜下に1x10^7個のラット大腸癌細胞株RCN9を接種する。10日後に、径7mmの腫瘍が作製された。4.(転移性肝癌への導入実験)3の方法で作製した腫瘍を局所切除し細切し1辺1mm各の腫瘍片を作製する。これをふたたび創部に戻しこの上からfibrin glue/LacZを噴霧し腫瘍を切除面に固定する。48時間後、ラットを犠牲死させ、方法2に準じた各臓器を摘出。1.細胞培養RCN-9はF344ラット由来の大腸癌細胞で10%FBS加RPMIを用いて単層培養する。2.肝腫瘍への遺伝子導入効率の確認8週齢,雄性F344ラットの肝臓に1×10^7個のRCN-9を接種する。10日目(腫瘍径約7mm)に腫瘍を半分だけ切除する。あらかじめLac Z遺伝子を組み込んだアデノウィルスベクターをトロンビン溶液で1×10^8pfu/mlとなるように調整し,フィブリノゲン溶液とともに腫瘍割面に塗布・接着させる。48時間後に正常肝を含めて腫瘍を摘出し,X-Gal染色を行って遺伝子の正常肝および腫瘍への導入を観察する。3.肝腫瘍の治療上記2の方法でラット肝腫瘍モデルを作製する。10日目に腫瘍を局所切除する。摘出した腫瘍を細切し,一辺1mm角の腫瘍片を1個作製する。これをふたたび創部に戻し,この上からアデノウィルスベクター混入フィブリンスプレーを噴霧し,腫瘍を切除面に固定すると同時にフィブリン糊で被覆する。この際使用するフィブリン糊はHS-tk遺伝子を組み込んだアデノウィルスベクターを混入したものを用いる。さらに,対照群としてLac Z遺伝子を組み込んだアデノウィルスベクターを混入したもの,およびアデノウィルスベクターを混入しない(無調整の)フィブリン糊塗布群を用意する。各群のラットは10匹とする。48時間後からGCV(100mg/kg/day)を5日間腹腔内注射し,GCV投与終了後7日目に全ての動物を犠牲死させて肝腫瘍の大きさを各群で比較する。2. (ラット肝臓への導入実験)ラットの肝臓を部分切除し、肝切離面に1x10^8pfuのfibrin glue/LacZを塗布し48時間放置。

48時間後、犠牲死させ、肝切離部分の含まれた肝臓、正常部肝臓、小腸、腎臓、脾臓を摘出した。fibrin glue/LacZを噴霧した肝臓にはX-Gal染色、β-Gal測定を、その他の臓器ではβ-Gal測定のみを施行した。結果は、fibrin glue/LacZでは肝切離面に選択的に遺伝子導入が確認され、PBS/LacZでは非特異的にすべての臓器への導入が確認された。3. (転移性肝癌モデルの作製)8週齢、雄、F344ラットの肝臓被膜下に1x10^7個のラット大腸癌細胞株RCN9を接種する。10日後に、径7mmの腫瘍が作製された。4. (転移性肝癌への導入実験)3の方法で作製した腫瘍を局所切除し細切し1辺1mm各の腫瘍片を作製する。これをふたたび創部に戻しこの上からfibrin glue/LacZを噴霧し腫瘍を切除面に固定する。48時間後、ラットを犠牲死させ、方法2に準じた各臓器を摘出。
統計教育における知識活用型授業の効果測定と評価方法の開発

本研究では、初等・中等教育における統計教育での、「知識活用型授業での評価」と「教師教育用教材の作成とその評価」の研究を行うことを目的とした。2016,2017年度に「知識活用型授業での評価」においては、生徒が協働的な統計的問題解決、特に2群比較判断を行う授業での「知識の活用」がどのように為されているかを視覚化するために、カード型知識活用ツールとワークシート型知識活用ツールを開発したが、その分析より、生徒たちは、代表値をとりあえず求めて、値の大小を基に比較を行い、それらの多数決で決めるという代表値多数決判断を行っていることを捉えることができた。この判断が行われているのは、2群比較の判断の問題に対する指導の不十分さがあると考える。そのため、そのモデルを作成した。「教師教育用教材の作成とその評価」では、これらの知見を組み入れた教師教育用の教材として、マンガ型の教師教材を作成した。このマンガ型の教師教材は、全7編であるが、それらは、1つの教室で7つの班が織りなす統計的問題解決を記している。この教材の特徴は、正しいことを示すものではなく、マンガの中に埋め込まれた情報や外されている情報を読みとり、自分ならどのようにするかを考えさせる事ある。また、この教材を用いた研修として、ケースメソッド型で行った。研修後のアンケートから、マンガであることから、授業の雰囲気が解り、研修教材として入りやすく、埋め込まれている情報や外されている情報を確認しやすく、それら基にした議論も多様な意見を聞けて、自分の考えと同じところ、足りないところを明確にでき、実際の授業に活かしたいということを得た。教師が教材を通して、知識活用型授業を疑似体験し、新たな学びを得ることが出来たことを示している。この教材については、印刷し配布を行ったが、今後インターネット等での配布を検討している。本研究は、初等・中等教育における統計教育での「知識活用型授業での評価」と「教師用教材の作成とその評価」である。「知識活用型授業での評価」については、一つの問題を多くの資料を用いて考察する授業法(one problem with various data method)を用いて、生徒がグループで行う統計的問題解決のプロセスの解明を図った。またこの授業において、「生徒が問題解決での知識と経験をどのように行ったかを振りかえる」ための評価法(問題解決後、自らの解決過程を予め用意されたカードを並べ、補記を行って再構成するものである)を開発し、実践を行った。このような問題解決の評価法を開発したのは、統計教育関連、人材育成関連の文献を中心に知識活用型教育の評価方法のサーベイを行った結果、「評価方法としてはパフォーマンス評価が主流」であることがわかった。しかし、パフォーマンス評価は、あるパフォーマンスによって得られた成果に対しての評価方法であり、本研究が目指す「学習者が問題解決過程で知識と経験をどのように活用するかを明らかにする」には十分でないと考えたからである。この評価方法の妥当性と問題点を探るための実践では、問題解決後に、問題解決過程のビデオ(無音の状態)をグループ(6グールプ)に見せ、振り返り(再生刺激法)を行った。その結果、生徒達はが解決後に作った振り返りは6グールプ中、5グループが修正の必要が無いと答えた。1グールプは入れ替えのみの変更であった。すなわち、生徒達は問題解決過程での知識と経験の活用過程を明示することができる評価方法であると結論づけた。「教師用教材の作成とその評価」については、シナリオ埋め込み型評価方法に用いるための実践的教材の開発とその授業を行い、シナリオの開発を行う上での基礎的データを集めることができた。教育課程や学校の事情等で、実践での研究にとり掛かるのに時間が掛かり、その解析にも時間が掛かっているため、当初の予定より遅れている。「知識活用型授業での評価」の面においては、計画通り進んでおり、今後、新しい教材を用いての実践を行い、統計的問題解決過程における生徒の知識活用について解明を進めていくとともに、開発した評価方法のブラッシュアップを図っていく。「教師用教材の作成とその評価」ではシナリオ埋め込み型評価方法の作成において、授業での生徒の知識活用をシナリオに落とし込めていないので、今年度の前半までに研究を進め、教材の開発を進め、学生や実践を担当されている先生方に協力を得て、今年度後半からブラッシュアップを勧めていく。「知識活用型授業での評価」については、前年度の成果として、一つの問題を多くの資料を用いて考察する授業法(one problem with various data method)を用いて、生徒がグループで行う統計的問題解決のプロセスを評価する、カード型知識活用評価ツール(問題解決後、白らの解決過程を予め川意されたカードを並べ、補記を行って再構成するものである)を開発し、実践を行った。今年は、この評価ツールを基に改良したワークシート型知識活用評価ツールを開発して、その実践を行い、その妥当性を検証した。この結果については、近畿大学教育論叢30(1)に投稿中である。「教師用教材の作成とその評価」においては、昨年度に基礎データを集めたシナリオ埋め込み型評価方法について、開発を行い、完成をした。この結果については、近畿大学教育論叢29(3)で掲載された。また、中学校数学科教員の10カ年研修において実践することができ、教師の気づきを起こさせ、その後、深い学びを起こすことができた。

この研究の成果をマンガを用いて、教師用ナラティブ・アプローチ教材の開発を行った。この開発では、マンガに埋め込みする情報を「教師の協同学習における指導力」、「教師の知識活用に関する指導力」「教師の統計的問題解決能力」「教材のパターン」等の観点から整理して、それぞれに段階を設けて、それらの組み合わせを行い、絵コンテ状態で、計6編分を作成した。更に、追加のマンガを作成しているところである。「知識活用型授業での評価」の面においては、計画通り進んでおり、評価ツールの改善にも取り組むことができ、授業の中で、評価ツールを用いての実践も行うことができた。特に、統計的問題解決での知識の活用として、統計で得たデータから相対度数を求め、それを統計的確率と捉えて、判断する授業では、カード型知識活用評価ツールを用いることで、生徒の知識活用を捉える事ができたともに、生徒にとっては表現ツールとして用いられていたことが明らかになった。カード型知識活用評価ツールを改良して、ワークシート型知識活用評価ツールを作成した。こちらは、A,B2つの中学校のハンドボール投げのデータ(A,Bでデータの数が違う)を用意して、グループでの統計的問題解決を図る授業を行った。この授業では、グループがどのような思考過程を辿り、生徒の知識活用がどのように行われたかを評価ツールで図ることができ、評価ツールとしての有効性を確かめることができた。現在、この授業での生徒のより詳細な問題解決行動の解明を進めているところである。「教師用教材の作成とその評価」ではシナリオ埋め込み型評価方法の作成においては、シナリオ型の教材を完成して、その実践を行うことができた。この教材を用いた現職の研修では、マンガ中の教師の対応に焦点をあてて、意見交換を行い、深めることができた。この教材の妥当性が証されたと考える。前述した、A,B中学校のハンドボール投げの問題での生徒の活動状況から得た知見を、シナリオ埋め込み型評価方法を応用したマンガに埋め込むことができた。このマンガは、教師用ナラティブ・アプローチ教材であり、現在、絵コンテ状態で、計6編分を作成した。本研究では、初等・中等教育における統計教育での、「知識活用型授業での評価」と「教師教育用教材の作成とその評価」の研究を行うことを目的とした。2016,2017年度に「知識活用型授業での評価」においては、生徒が協働的な統計的問題解決、特に2群比較判断を行う授業での「知識の活用」がどのように為されているかを視覚化するために、カード型知識活用ツールとワークシート型知識活用ツールを開発したが、その分析より、生徒たちは、代表値をとりあえず求めて、値の大小を基に比較を行い、それらの多数決で決めるという代表値多数決判断を行っていることを捉えることができた。この判断が行われているのは、2群比較の判断の問題に対する指導の不十分さがあると考える。そのため、そのモデルを作成した。「教師教育用教材の作成とその評価」では、これらの知見を組み入れた教師教育用の教材として、マンガ型の教師教材を作成した。このマンガ型の教師教材は、全7編であるが、それらは、1つの教室で7つの班が織りなす統計的問題解決を記している。
焼却過程における非意図的有害化学物質の低減化に関する研究

我々はこれまでに、ダイオキシン類の前駆物質であるフェノール類の焼却時に炭化水素鎖を分子構造内に持つ化合物を混合することでダイオキシン類生成量が顕著に減少することを明らかにしている。本年度は、この抑制作用を示す真の原因物質を明らかにするために炭化水素鎖の熱分解によって生成するガス状炭化水素(メタン、エタンおよびエチレン)を焼却時の乾燥空気気流中に微量混合し、フェノール類の熱分解によるダイオキシン類生成が抑制されるか検討した。その結果、乾燥空気に対して体積比でわずか12%の混合でダイオキシン類の生成量が90%以上減少することを明らかにした。このことから、ダイオキシン類生成抑制は有機物の熱分解によって生じるガス状炭化水素によるものであると考えられた。焼却炉内では多くの有機物が燃やされ、焼却によって発生するガスの中にはこれら炭化水素ガスも存在する。そのため、この濃度は十分起こりうる値であり、実際の焼却炉においても共存有機物による抑制効果が期待できると考えられた。さらに、炉内酸素濃度がこの抑制作用に及ぼす影響について検討を行うために無酸素状態を想定した窒素気流中で同様の実験を行ったところ、乾燥空気気流中よりも低い濃度の炭化水素ガスの混合でダイオキシン類生成抑制効果が認められた。このことから、焼却によって酸素が消費されて酸素状態になりやすい焼却炉内では、共存有機物の影響が大きくなる可能性が示唆された。これらの成果は国内・国際学会で発表した。また、学術雑誌に投稿するため、現在論文を執筆中である。
地域を基盤とした低出生体重児予防への妊婦の健康および保健行動支援システムの構築

目的:正期産の低出生体重児出生に及ぼすストレスと体重管理などライフスタイルの影響を調査する。方法:H21年12月からH22年9月、熊本市のA病院に受診している妊婦に妊娠初期、中期、末期まで追跡し、各時期にストレスと日常生活について質問紙調査を行い、正常体重児群(123名)と正期産低出生体重児群(25名)を比較した。結果:両群にストレス自覚、生活習慣、社会的サポート、妊娠前肥満度、妊娠中体重増加量に統計的有意差はなく、低出生体重児の出生には、受胎時の生物学的要因の影響が示唆された。【目的】我々のこれまでの研究結果で、低出生体重と関連が強かった妊娠関連のストレスに焦点をあて、妊婦のストレス度(自律神経のバランスを測定(%))と心の健康自己評価質問紙(WHO)の関連を前向きに調査し、アウトカムとして出生体重との関連を分析する。【方法】1)調査対象と方法:妊婦400名(都市部200名-都市部出生の2.38%、農山村部200名-農山村部出生の2.36%)。今回は都市部のA産婦人科病院より、選出基準にあった妊婦31名(妊娠確定時、初妊婦、20-30歳代、母体合併症がない)の初期(11名)、中期(11名)、末期9名(妊娠32-33週)を対象に、ストレス測定とその場で心の健康の質問紙を記入してもらい回収した。ストレス測定の結果は妊婦に返却しストレスの自覚の有無を話してもらった。2)分析:(1)ストレス度と神経系、循環器系、内分泌系の関連を単相関と重回帰分析を行った。さらに、妊娠時期別に上記の3つの系の平均値を比較した。(2)ストレス度と心の疲労度/心の健康度との関連(相関)を分析した。【結果】31名全員のストレス度は、神経系,循環器系、内分泌系との関連から、神経系は副交感神経刺激型が高いほどストレス度は高値で(r=-0.44)であり、3つの系のうち、神経系が最も寄与が高く、ストレス度は神経系の疲労を反映していると考えられた。同様に、循環器系は交感神経刺激型が高いほどストレス度も高く(r=0.49),内分泌系とは関連がみられなかった(r=0.33)。妊娠時期別では神経系の数値は妊娠初期が末期より副交感刺激型(機能低下)が高かった(p<.05)。一方循環器系と内分泌系の数値は妊娠時期別に有意差はみられなかった。妊娠3期によるストレス度(%)の比較では、高い順に初期、中期、末期だったが有意差はみられなかった。出生体重のデータは追跡中のためまだ解析していない。【目的】我々のこれまでの研究結果で、低出生体重と関連が強かった妊娠関連のストレスに焦点をあて、妊娠期のストレス自覚と心の健康自己評価質問紙(SUBI : Subjective Well-Being Inventory, WHO)および妊婦の生活調査票の項目を前向きに調査(観察研究)し、アウトカムとして出生体重との関連を分析する。【方法】1)調査対象と方法:妊婦400名。選出基準にあった妊婦の初期(妊娠第15週まで)・中期(16-27週)・末期(33-34週),出生、までを追跡し、妊娠の各期に心の健康自己評価質問紙-A票(WHO)および妊婦の生活の質問調査-B票を行う。児の出生体重は病院よりデータを得る。妊娠初期の妊婦健康診査に来所した初妊婦に、病院の助産師とともに研究の趣旨を説明し同意が得られた妊婦に調査票を配布した。2)分析:調査開始時の2ヶ月間は,妊娠の初期,中期,末期の方の協力があり,H21年度は中間報告として妊娠時期別に、心の健康自己評価(435名)と妊婦の生活(468名)を横断的に分析した。追跡調査中のため出生体重のデータは未収集である。【結果】妊娠3期別による「妊娠に伴うストレス自覚」は有意差が認められなかった。心の健康自己評価では「心の健康度」と「心の疲労度」の相関係数(Spearman(ρ)は0.37で弱かった。妊娠3期別による「こころの健康度」「心の疲労度」の全体では有意差はみられなかったが、11個の下位尺度では,「家族との関係」のみ、妊娠末期は妊娠初期より得点が低く有意差がみられた(p=0.02)。

「心の疲労度」では、「疲れている群(得点43-48未満)67名(17%)」と「問題あり群(得点43未満)37名(9%)」は11個の下位尺度のすべてにおいて、「疲れていない群(得点48点以上)306名(74%)」より低く、有意差がみられた(11の項目,P<.05)。【目的】低出生体重児と関連が強かった妊娠関連のストレスに焦点をあて、妊娠期のストレス自覚と心の健康自己評価質問紙(WHO)および妊婦の生活調査票(ライフスタイル)の項目を前向きに調査(観察研究)し、アウトカムとして出生体重との関連を分析する。【方法】1)調査対象と方法:妊婦(追跡目標数400名)。選出基準にあった妊婦の初期(妊娠第16週まで)・中期(16-27週・末期(33-34週),出生、までを追跡し、妊娠の各期に心の健康自己評価質問紙(WHO)および妊婦の生活質問紙調査を行う。児の出生体重は病院よりデータを得る。2)分析:有効回答数573名を妊娠3期別に分析した。出生本重群の比較は、低出生体重児群(10名)、正常児群(124名)間で行った(Wilcoxn検定)。【結果】1)573名の妊娠3期別による、心の健康度と心の疲労度の比較では有意差はみられなかった。しかし、サブ項目の「家族不安」では前期が末期より高く有意差がみられた(P<.05)。同様に妊婦のライフスタイルでは「妊娠に関するストレス」と「職場の満足度」「生活習慣」は、前期が中期と末期より低値であった。「日常ストレス」、「仕事、地域、医療の各サポート」,「生活満足度」に有意差はみられなかった。出生体重群別では、「心の健康度」と「心の疲労度」の相関係数(Spearman(p)は、正常児群は0.35(p<.0001)で弱い関連であった。一方、低出生体重児群のそれは、-0.58(p=0.07)であり,両群の心のあり様は異なっていることが示唆された。また、全体の「心の健康度」と「心の疲労度」は両群に差はみられなかった。しかし、低出生体重児群は正常児群より、下位尺度である丁達成感」が低い、「社会的つながり」の不足が有意にみられた。ライフスタイルには両群の差はみられなかった。
胎生期造血幹細胞未分化性維持機構の解明

本研究の目的は、造血幹細胞増幅器官であるマウス胎仔肝臓の造血幹細胞制御機構に関する申請者独自の知見を基盤にして、造血幹細胞の未分化性維持機構を解明する事である。1. KS-13シグナル由来造血細胞分化関連因子の機能解析:KS-13シグナルの解析から、胎生期造血幹細胞が赤血球へ分化するにつれて発現が低下する因子、Hmgn2を同定した。Hmgn2遺伝子の機能獲得用vector構築を行い、構築vectorを多能性幹細胞及び白血病細胞株へ導入した。Hmgn2が赤血球細胞分化を抑制する事を明らかにし、論文発表した(Kulkeaw et al., 2012)。2.造血幹細胞分化関連因子の同定と機能解析:胎生期肝臓は造血細胞,肝芽細胞,類洞内皮細胞より構成される。Dlk-1陽性肝芽細胞をFlow cytometry法で純化・採取し遺伝子・タンパク発現を検討すると、肝芽細胞はFibronectin、Vitronectinなどの細胞外マトリックスとSCF・EPOなどの細胞刺激因子を発現することで造血幹細胞分化を制御する事を明らかにし、昨年度、細胞刺激因子に関して論文発表した(Sugiyama et al., 2011)。細胞外マトリックスに関しては現在論文投稿中である。肝芽細胞の造血幹細胞分化制御に及ぼす影響をさらに検討する為、肝芽細胞/肝細胞欠失マウスを用いた実験を行った。胎齢19. 5日目DKOマウス肝臓よりCD45/c-Kit/Sca-1陽性造血幹細胞を純化・採取し、放射線照射レシピエントマウスへ移植したところ、コントロールであるWild typeマウス由来造血幹細胞はレシピエントマウス骨髄を再構築(再構築率3%以上)したにも関わらず、肝芽細胞/肝細胞欠失マウス由来造血幹細胞は極めて低率に再構築した(再構築率0. 5%以下)。マイクロアレイ解析の結果、複数の候補因子の抽出に成功した。来年度以降も解析を継続する予定である。1.KS-13シグナル由来造血細胞分化関連因子の機能解析:KS-13シグナルの解析から、胎生期造血幹細胞が赤血球へ分化するにつれて発現が低下するユビキチン様物質X、及びその結合酵素UHRF2の同定に成功した。X遺伝子及びUHRF2遺伝子の機能獲得用vector構築を行い、構築vectorを多能性幹細胞及び白血病細胞株へ導入した。X遺伝子導入により赤血球細胞分化誘導を抑制する傾向が認められた。2.細外マトリックス刺激による造血幹細胞分化関連因子の・同定と機能解析:胎生期肝臓は造血細胞,肝芽細胞,類洞内皮細胞より構成される。Dlk-1陽性肝芽細胞をFlow cytometry法で純化・採取し遺伝子・タンパク発現を検討すると、肝芽細胞はFibronectin、Vitronectinなどの細胞外マトリックスとSCF・EPOなどの細胞刺激因子を発現することで造血幹細胞分化を制御する事が明らかになった。肝芽細胞の造血幹細胞分化制御に及ぼす影響をさらに検討する為、肝芽細胞/肝細胞欠失

マウス(以下DKOマウス)を用いた実験を行った。胎齢19.5日目DKOマウス肝臓よりCD45/c-Kit/Sca-1陽性造血幹細胞を純化・採取し、放射線照射レシピエントマウスへ移植したところ、コントロールであるWild typeマウス由来造血幹細胞はレシピエントマウス骨髄を再構築(再構築率3%以上)したにも関わらず、DKOマウス由来造血幹細胞は極めて低率に再構築した(再構築率0.5%以下)。両者におけるCXCR4及びb1-integrinの発現に顕著な差は認めず、肝芽・肝細胞が造血幹細胞の特性である自己複製能・多分化能へ影響を与える事が示唆された。本研究の目的は、造血幹細胞増幅器官であるマウス胎仔肝臓の造血幹細胞制御機構に関する申請者独自の知見を基盤にして、造血幹細胞の未分化性維持機構を解明する事である。1.KS-13シグナル由来造血細胞分化関連因子の機能解析:KS-13シグナルの解析から、胎生期造血幹細胞が赤血球へ分化するにつれて発現が低下する因子、Hmgn2を同定した。Hmgn2遺伝子の機能獲得用vector構築を行い、構築vectorを多能性幹細胞及び白血病細胞株へ導入した。Hmgn2が赤血球細胞分化を抑制する事を明らかにし、論文発表した(Kulkeaw et al., 2012)。2.細胞外マトリックス刺激による造i血幹細胞分化関連因子の同定と機能解析:胎生期肝臓は造血細胞,肝芽細胞,類洞内皮細胞より構成される。Dlk-1陽性肝芽細胞をFlow cytometry法で純化・採取し遺伝子・タンパク発現を検討すると、肝芽細胞はFibronectin、Vitronectinなどの細胞外マトリックスとSCF・EPOなどの細胞刺激因子を発現することで造血幹細胞分化を制御する事を明らかにし、昨年度、細胞刺激因子に関して論文発表した(Sugiyama et al., 2011)。細胞外マトリックスに関しては現在論文投稿中である。肝芽細胞の造血幹細胞分化制御に及ぼす影響をさらに検討する為、肝芽細胞/肝細胞欠失マウス(以下DKOマウス)を用いた実験を行った。マイクロアレイ解析の結果、複数の候補因子の抽出に成功した。来年度以降も解析を継続する予定である。
高山植物群集のフェノロジー構造と送粉系を介した生物間相互作用の関係

高山生態系では空間的に不均一な雪解けによって開花時期が異なる植物群集が非常に狭い地域に形成される。今回はこの雪解け時期の違いが作り出すフェノロジー構造の時間変化がマルハナバチを巡る植物間の競争に与える影響について景観スケールで評価することができた。また、これまで不明瞭であった高山生態系でのマルハナバチの活性動態についても、78月の約2ヶ月の間に出現カーストや活動数が大きく変動するといった強い季節性を持っていることを定量的に調べることができた。具体的には、開花時期が非常に早いエゾコザクラは主要訪花昆虫であるマルハナバチの季節活性を反映して雪解けの早い場所にある個体群では花粉制限が生じているが、雪解けの遅い場所の個体群では開花時期が重複する同群集内のツガザクラ類とマルハナバチを巡る競争が生じていた。一方で群集内での開花時期が中後期のヨツバシオガマでは同群集内のツガザクラ類とは開花時期の重複を回避できているが、より雪解けの遅い群集のツガザクラ類とマルハナバチを巡る競争関係があった。本研究では、開花フェノロジーの時空間変化が訪花昆虫を巡る植物間競争に与える影響は種ごとに異なること、景観スケールで調べることで植物間の相互作用が群集内だけでなく群集間であることを明らかにすることができた。これは景観スケールでのフェノロジー構造が植物種間の競争関係を考えるのに重要であることを示している。本研究の目的は(1)高山植物群集のフェノロジー構造の定量化、(2)高山帯におけるマルハナバチの季節動態と採餌行動の解明、ならびに(3)送粉系を介した植物種間相互作用の実態の解明であった。上記の目的を果たすため、次の調査を北海道大雪山系の雪田植物群集で行った。(1)雪解け傾度に沿ったマルハナバチ媒植物の開花時期を調べて群集全体のフェノロジー構造を把握した。(2)(1)で用いた調査地を中心に雪解け傾度に沿ってプロットを設置し、開花期間を通して主要訪花昆虫(マルハナバチ)の行動(種名、カースト、訪花選好性、訪花頻度)を記録し、植物群集レベルと種レベルでの季節動態を明らかにした。(3)各プロットでの自然状態の結実率を計測し、繁殖成功の評価を行った。今年度は特に雪田植物群集に豊富にみられる、マルハナバチ媒草本植物4種に着目して調査を進めた。その結果、植物の繁殖成功は個体群内でも植物種で、同一種であっても個体群間で異なっていた。これは、マルハナバチの活性や行動様式が季節を通して劇的に変化することや、各植物種の生活史特性を反映した個体群内での種間の開花時期の違いに加えて、雪解け傾度が引き起こす植物個体群間での開花時期の違いが高山生態系での植物-植物や植物-昆虫といった生物間相互作用を自空間的に変化させているためだと考えられた。このような送粉系を巡る生物間相互作用の時空間変動を野外環境下で明らかにした研究はほとんど例がなく、また、季節変動に対する生物間相互作用の適応を知ることは、地球温暖化といった生物の季節性が変化した場合の生態系の影響予測にも大きく寄与する。
新材料・新界面統合設計戦略に基づく革新的エネルギー貯蔵システムの構築

初年度に我々が初めて発見したリチウム塩のハイドレートメルトとその異常な電気化学安定性について、昨年度は様々なリチウム塩で実現可能なことを見いだした。また、ナトリウム塩やカリウム塩のハイドレートメルトを新たに合成することにも合わせて成功した。これにより、アルカリ塩のハイドレートメルトが多様性を有し、これまでの常識を遙かに上回る広い電位窓と特異な輸送特性を実現する新たな電解質機能物質“群"として位置づけられることが示された。この特徴を生かし、通常の水溶液中では機能しない様々な電極材料が作動することを実証した上で、新規な電池デバイスを複数構築した。これら特殊な溶液物性の起源は溶液中でアルカリイオンや陰イオンと強く相互作用しつつも、水素結合ネットワークは一切形成しない孤立した特殊な水分子である。可逆的電荷貯蔵機能を担う固体電極材料において、新たに格子欠陥を導入した材料設計を提示した。これまで格子欠陥は、可逆性や安定性を阻害する負の因子として捉えられてきたが、本研究では近接する酸素の電子軌道の孤立化と可逆的酸化還元反応への寄与を発現させる目的で、遷移金属欠陥を積極的に導入する材料設計を行った。その結果、欠陥周辺で孤立した酸素軌道による巨大可逆容量が出現することを見いだし、その安定性がこれまでの報告例を遙かに凌駕することがわかった。昨年度報告した、Mxene層間化合物に閉じ込められた水分子の負性誘電率とキャパシタンス増強効果について、Graphene層間における同様の挙動を理論的に実証することに成功し、現象の一般性に対する端緒を得た。上述のように、液体、固体中で周囲との相互作用が極端に変調された孤立分子や孤立電子軌道の存在が、電気化学機能(電極機能、電解液機能)の大幅に向上に繋がることを複数の事例により提示した。分子や電子軌道の“孤立"が、電池性能の大幅な向上に繋がる事象が一般化されたことで、イオニクス材料の現状の機能設計概念の大幅な見直し提言に繋がる可能性がある。液中の孤立分子の存在は、実験的には振動分光学的手法による経験的同定、理論的には分子動力学的手法による構造追跡によりそれぞれ実証してきた。その特異的な電気化学機能の起源を探るには、孤立分子特有の電子状態にまで遡って理解を深化させる必要がある。軟X線発光・吸収分光による実験的アプローチと、エネルギー基準値の定義された第一原理計算によるスペクトルシミュレーションを最適に組み合わせることで精密な情報抽出を行う。固体中で電気化学活性を付与する孤立電子軌道については、局在性、遍歴性、分裂エネルギー、さらにはそれらの酸化還元反応に伴う変化に関する包括的な理解が要求される。通常の軟X線発光・吸収分光に加え、励起エネルギーを変数とした共鳴非弾性X線散乱を最大限に活用し、最も洗練された解釈に基づく全体像を関連学会に提供する。これらの検討を通じて、新たな水科学領域、高濃度溶液化学領域、固体電気化学領域を開拓すると同時に、すべてのベースとなる機能孤立分子化学、機能孤立電子軌道化学を確立する。昨年度の最大の成果は、Hydrate melt型水溶液が極めて広い電位窓を有し、現用のリチウムイオン電池と同等以上の性能を実現できる見通しを得たことである。実験及び理論計算の双方から、全ての水分子がリチウムイオンに対して配位状態となっている特殊構造が機能の起源であることを確認した。現状のリチウムイオン電池の高性能化を大幅な低コスト化と同時に実現するばかりでなく、生産工程から投資・維持費とも極めて高額なドライルームが撤廃される可能性を提示する画期的結果である。現在、Nature Energy誌からの改訂の指示に対応しており、近日中に最終投稿の予定である。今回の常温溶融水和物、及びその極めて安定で高速な電解質機能の同時発見により、(1)新たなカテゴリーの電解質物質領域の創製(2)市販のリチウムイオン電池のエネルギー密度を水系電解液で大きく凌駕(3)市販のリチウムイオン電池を遙かに上回る高出力(大電流)特性(4)電池生産工程における禁水環境(ドライルーム)の撤廃(5)有機溶媒撤廃による絶対的安全性の確保(6)リチウムイオン電池の価格破壊(7)新たな前提に基づく新型電池開発といったこれまで予想すらできなかった変革の数々が、実験室レベルでの初期検討において既に実証されている。超汎用物質である「水」を基本とするプロセス設計とデバイス設計の双方が可能となることで、将来の蓄電池技術、ひいてはIoT時代の電力システムに計り知れないインパグトを与える可能性がある。昨年度の最大の成果は、特定の層状化合物の層間にイオンと水分子が閉じ込められた場合、水分子が電場を過剰遮蔽、すなわち負の誘電率を持ち、大きな静電容量を持つキャパシタ電極を実現できることを発見したことである。理論計算から、層状化合物に閉じ込められた水分子の双極子分極が数Åオーダーの変調を持つ外部電場と共鳴して増幅されることが分かり、また、実験と理論の両面から、ルイス酸性の強いカチオンがこの共鳴効果を発現しやすいことが示された。この閉じ込められた水分子の負の誘電率、および、それに伴う静電容量の増大は、キャパシタに関する従来概念、すなわち、水和圏を連続体として扱うSternモデルを大幅に改良する必要があることを提示する学術的に重要な成果である。また、キャパシタの高性能化という観点からも、ナノ化という非実用的な手法に依存しない高エネルギー密度化の戦略を、閉じ込められた水分子の負の誘電率という具体的な内容で提示しており、重要な成果である。

本成果は、近日中に学術誌へ投稿する予定であるが、昨年度ハイドレートメルトが特異的な高度電解液機能を誘発すること発見したブレークスルーに続き、孤立水分子の物性が電極機能に対しても有力な設計軸を与える場合があることを初めて明示しており、新たな水科学、水工学領域の開拓に繋がると考えられる。層状化合物の層間に閉じ込められた水分子が負の誘電率を持ち、キャパシタを高エネルギー密度化することを明らかにした。本成果に基づく新規キャパシタの設計により、市販のキャパシタのエネルギー密度を大きく凌駕するキャパシタが実現する可能性がある。また、これまに注目されてこなかった層状化合物を利用した高容量キャパシタ電極の可能性が示されたことで、様々な2次元化合物を応用した新規キャパシタ電極活物質の開発が世界的に加速すると予想される。更に、ナノ空間に閉じ込められた水分子の特性、およびキャパシタ特性への影響を、分子レベルで再検討し、連続体モデルに基づく現行概念を一新する可能性がある。このように、昨年度のハイドレートメルトの高機能電解液機能発見に続き、超汎用物質である「水」に関する電気化学領域の基礎概念を大幅に塗り替える成果が続けて得られたことで、将来のエネルギー貯蔵変換技術、ひいてはIoT時代の電力システムに計り知れないインパクトを与える可能性がある。初年度に我々が初めて発見したリチウム塩のハイドレートメルトとその異常な電気化学安定性について、昨年度は様々なリチウム塩で実現可能なことを見いだした。また、ナトリウム塩やカリウム塩のハイドレートメルトを新たに合成することにも合わせて成功した。これにより、アルカリ塩のハイドレートメルトが多様性を有し、これまでの常識を遙かに上回る広い電位窓と特異な輸送特性を実現する新たな電解質機能物質“群"として位置づけられることが示された。この特徴を生かし、通常の水溶液中では機能しない様々な電極材料が作動することを実証した上で、新規な電池デバイスを複数構築した。これら特殊な溶液物性の起源は溶液中でアルカリイオンや陰イオンと強く相互作用しつつも、水素結合ネットワークは一切形成しない孤立した特殊な水分子である。可逆的電荷貯蔵機能を担う固体電極材料において、新たに格子欠陥を導入した材料設計を提示した。これまで格子欠陥は、可逆性や安定性を阻害する負の因子として捉えられてきたが、本研究では近接する酸素の電子軌道の孤立化と可逆的酸化還元反応への寄与を発現させる目的で、遷移金属欠陥を積極的に導入する材料設計を行った。その結果、欠陥周辺で孤立した酸素軌道による巨大可逆容量が出現することを見いだし、その安定性がこれまでの報告例を遙かに凌駕することがわかった。昨年度報告した、Mxene層間化合物に閉じ込められた水分子の負性誘電率とキャパシタンス増強効果について、Graphene層間における同様の挙動を理論的に実証することに成功し、現象の一般性に対する端緒を得た。上述のように、液体、固体中で周囲との相互作用が極端に変調された孤立分子や孤立電子軌道の存在が、電気化学機能(電極機能、電解液機能)の大幅に向上に繋がることを複数の事例により提示した。分子や電子軌道の“孤立"が、電池性能の大幅な向上に繋がる事象が一般化されたことで、イオニクス材料の現状の機能設計概念の大幅な見直し提言に繋がる可能性がある。
大強度ビ-ムラインの設計

大強度ビ-ムラインを構成する電磁石、真空ダクト、標的装置等は基本的にはメンテナンスフリ-であり、かつ万が一の事態に備えてイ-ジ-メンテナンスな物でなくてはならず、その形状等は、従来のものとは大きく異なる事が予想される。本研究の目的は、このような特殊の性能を要求される大強度ビ-ムラインを、二次ビ-ムラインとの整合性を考慮しつつ実際に設計する事であった。具体的に我々は、大強度ビ-ムラインの実際の設計をKEKーPSの新実験室(北カウンタ-ホ-ル)を舞台に、次の様な手順で実施した。(1)一次ビ-ムライン(EP1)及び二次ビ-ムライン(K5,K6)のビ-ム光学的な設計を行なった。(2)その光学的設計に合致する電磁石、標的装置、ビ-ムモニタ-等のビ-ムライン構成要素を設計した。(3)設計されたビ-ムラインの放射線遮蔽壁を設計し、その遮蔽壁を通してのビ-ムライン機器への給電、給水法、を設計、評価した。(4)一次ビ-ムライン及び二次ビ-ムライン上流部に設置される真空ダクトの構造、特に接続法を設計、評価した。(5)(3)、(4)での評価にもとずいて、ビ-ム光学的設計の修正を行なった。その結果一部真空ダクトの接続の為に要する距離がビ-ム光学からの要請と相いれない事が判明し、新型の簡易真空ダクト接続装置を試作してK6ラインに実装し、試験を行なった。以上の成果及び途中経過は、アメリカ電気電子学会誌に掲載発表した他、二つの国際会議において発表し、また和文による解説一遍を掲載発表した。この研究により大強度ビ-ムライン設計上の要点が明かになったので、この知見は来るべきK中間子工場や、わが国の大型ハドロン計画のビ-ムライン建設において重要な貢献をなすものと思われる。
種子分化に伴う特異タンパク質遺伝子の発現制御

マメ類植物の種子中には多種のプロテアーゼインヒビターが存在する。これらは種子成熟過程の一定時期以降にその活性が発現することが知られており、分化に伴い活性が発現する遺伝システムのひとつとして興味深い。この遺伝的制御の分子機構を明らかにすることを最終目的とし、本年は翻訳活性をもつインヒビターmRNAの蓄積を解析した。本研究では、シカクマメ種子中のインヒビターのうちで最も多量に存在するるKunitz型キモトリプシンインヒビターWCI-3を解析の対象とした。WCI-3は183アミノ酸よりなり全アミノ酸配列が決定されている。開花後35日目の末熟種子より全ポリ【A^+】RNAを調製し、ウサギ綱状赤血球由来の無細胞タンパク合成系で翻訳した。その産物を抗WCI-3抗体と反応させ、沈降物をSDS-PAGEで分析した結果、抗体と反応するタンパク質が検出され、WCI-3mRNAの存在が示唆された。この翻訳産物の分子量は約2万で、精製WCI-3の分子量約1.8万より大きかった。WCI-3は、より大きな前駆体として生合成され、プロセシングを受けて貯蔵されるものと推測された。開花後30日,35日,40日の各末熟種子よりポリ【A^+】RNAを調製し、上と同様な方法でWCI-3mRNAの存在を調べた。その結果、WCI-3mRNAは、開花後30日目の末熟種子中には検出されず、35および40日目の種子中に存在した。この結果は、抗WCI-3抗体と反応するインヒビタータンパク質が、開花後38日目の種子中で初めて検出されるという柴田ら(大阪大)の結果とほぼ一致した。これより、WCI-3タンパク質の合成が、そのmRNAの蓄積の開始によることを示す。