hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
土壌有機物の分子構造解析を導入した保全耕うん圃場の炭素隔離機能の解明

土壌の炭素隔離機能について,土壌の物理的攪乱が大きい全面耕うんや,物理性の攪乱が少なくかつ生物多様性を維持できる局所耕うんなどと関連付けて新たな知見を得ることが重要になる.生物多様性を維持した保全耕うん圃場では、物理的に安定した微小団粒の発達が認められ、有機物分解を遅延させるという報告を受けて,保全耕うんの炭素隔離機能を,より正確に定量・定性的に評価することを目的として実験を行ってきた.今年度は昨年度得られた三つの知見を基に提案と改善を行い最終目標の分解過程のモデル化には到達しなかったものの新たな知見が得られた.まず,分析方法の提案として,保全耕うん圃場は一般的に耕うん回数や耕うん面積が少ないことから,圃場の表層部分に残さの堆積があり,分解は残さの下層ほど進行していることが予想されることから,表層から5cmの不攪乱のサンプリング土壌を,さらに深さ方向で1cmずつ切断し,深さ毎に団粒分析を行い,さちに,直径別にふるい分けされた直径の異なる団粒毎に有機物含有量(強熱減量)を調べた.そして,保全耕うん隣接の全面耕うんを施した対象区の他に,雨よけ栽培の果樹園,茶園,普通畑と比較した.その結果,保全耕うんでは,、団粒の形成傾向が高いことが認められたが,大きい団粒径の土壌ほど有機物含有量は少なかった.この傾向は他のすべての試験区と異なっていた.提案としては,土壌粒子に赤外光の透過を妨げられ,ノイズのために測定が困難であったサンプルに対し,反射式のFTIR分析装置(ALPHA-PダイヤモンドATR付)を使うことを提案し,分析を行ろたところ,装置の有効性が確認され,その結果,以下の結果が得られた.有機物の分解過程の指標として用いてきた,官能基の吸光度の比,アロマティック/アミド,アロマティック/アリファティックの傾向が,保全耕うん区(局所耕うん区)のみ異なっていた点で,団粒構造中の有機物含有量の差と併せて,団粒構造形成のメカニズムの究明,炭素隔離機能評価へとつなげたい。
対称空間上のシュレディンガー方程式の幾何解析的構造の解明とその応用

この研究において、本研究の研究代表者は対称空間上のシュレディンガー方程式の幾何解析に密接に関係する次の2つの課題(A),(B)を研究した。(A)対称空間上の平均値作用素。(B)フラクショナル・ラプラシアンを持つある種の反応拡散系。簡単に述べると、我々の結果は以下の通りである。(A)非コンパクトな対称空間上の滑らかな関数の空間上の作用素として、平均値作用素が全射であることを示した。(B)ある条件の下での時間大域解の存在を示し、また、解の爆発に対する臨界指数を決定した。更に、爆発解の存在時間に関する最良評価を与えた。平成26年度の研究実績は下記の通りである。(1)ルート系が偶数重複度条件を満たすようなコンパクト対称空間上のシュレディンガー方程式の基本解を用いて、有理数時間における自由粒子の位置に関する未来予測公式を導いた。これは、過去の有理数時間における自由粒子の情報から、未来の有理数時間における自由粒子の位置およびエネルギーの決定を可能にするものである。従来のシュレディンガー方程式の理論から導かれる結論は、過去の粒子の情報から未来の粒子の位置や速度は決定できない、というものである。しかし、ある特殊な条件下では、粒子の未来における位置と速度を決定することが可能であることを示した点でこの結果の意義は大きいと言える。なお、証明には一般化されたガウス和という数論的な量を用いる。上記のガウス和はルート系から定めるものであるが、これに表現論、特に、ヘックマン・オプダムの理論とを組み合わせることで未来予測公式が得られる。この結果については、サンクトペテルスブルクのオイラー数学研究所で2014年8月に開催された国際研究集会「INVERSE PROBLEM AND RELATED TOPICS」を始めとする幾つかの研究集会で発表した。現在、論文を準備中である。(2)コンパクト対称空間上の磁場を持つシュレディンガー方程式について研究を行い、零エネルギー条件の仮定の下で上記シュレディンガー方程式の基本解の台および特異台の構造を決定した。また、関連することであるが、無限回微分可能な関数の空間におけるシュレディンガー型方程式のwellposednessの問題を考察し、ある種のコンパクト対称空間上では零エネルギー条件と上記のwellposednessが同値であることを証明した。前年度から引き続き対称空間上のシュレディンガー方程式の幾何解析的研究を行った。本年度の研究実績は以下の通りである。(1)対称空間上の平均値作用素の全射性。対称空間上の群作用で不変な微分方程式の基本解を構成する際、しばしば平均値作用素が解の表示に現れ、かつ、重要な役割を果たす。そこで、シュレディンガー方程式の基本解を構成する問題の一環として、平均値作用素の全射性について研究を行った。得られた結果は次の通り。(ア)階数1の対称空間上の平均値作用素。(イ)Complex typeと呼ばれる対称空間上の平均値作用素。(ウ)一般の対称空間の場合。ワイル領域のある程度遠方の点に対応する平均値作用素。以上(ア)(イ)(ウ)3つの場合について平均値作用素の全射性を証明できた。尚、平均値作用素の全射性が証明されると逆問題解析や他の様々な不変微分方程式の基本解の構成への応用が期待される。尚、Fulton Gonzalez氏、Jens Christensen氏との共同研究であることを注意しておく。論文はほぼ完成し、投稿に向けて準備中である。(2)やはり、シュレディンガー方程式に関連する問題として、ある種の反応拡散系の時間大域解の存在と解の爆発およびLife Spanの問題を扱った。これに関しては、現在有意義な結果を出せてはいるが、まだ、論文執筆までには至っていない。(3)偶数重複度条件を必ずしも満たさないコンパクト対称空間上のシュレディンガー方程式について研究を行い、基本解の特異性についてある程度の見通しを得た。予定していた第一論文がほぼ完成したため。平成28年度は、2つの研究テーマに注力し、それぞれのテーマに関して論文を発表した。詳細は以下の通りである。1.非コンパクト対称空間上の平均値作用素の全射性について。平均値作用素は、ソナー変換との関係しており、逆問題や微分方程式、トモグラフィーなどで重要な役割を演ずる重要な作用素である。にも拘らず、その基本的な性質は詳しくは判っていない。本研究では、以下の設定で研究を行った。X=G/Kを非コンパクト対称空間とし、正の数rを固定する。そして、X上の滑らかな関数f(x)をx中心、半径rの測地球上で積分し平均を取るという、平均値作用素をMとする。Mは、X上の滑らかな関数の空間からそれ自身への連続線形作用素になる。この設定のもとで、かつ、幾つかの条件下で、Mが全射となることを示した。特に階数1の非コンパクト対称空間の場合、無条件に全射になる。この研究は、フルトン・ゴンザレス教授(アメリカ、タフツ大)、イエンス・クリステンセン教授(アメリカ、コルゲート大)との共同研究であり、論文はJournal of Functional Analysisから出版された。2.反応拡散系の解の爆発と時間大域解について。対称空間上の非線形シュレディンガー方程式の研究を行う準備として、本研究ではユークリッド空間上のfractional Laplacianに対する非線形反応拡散系を扱った。

fractional Laplacianの指数が小さい場合、拡散効果は弱くなり解の爆発が起こりやすくなる、と予想していたが、予想と異なり、逆に爆発が起こりにくくなることが判明した。また、時間大域解の存在条件と爆発条件をoptimalな形で与えた。この研究は、大下承民准教授(岡山大)と共同で行い、論文をMathematical Journal of Okayama Universityに発表した。本研究の目的である対称空間上のシュレディンガー方程式の時間大域解の構成とその幾何解析的性質の解明のために、本研究者が設定した幾つかの目標が十分満足のいく形で解決された。特に、上記で述べた平均値作用素の全射性に関する結果は、当初の予想以上の重要な成果である。一方で、本研究の研究代表者は所属大学を異動しており、そのために、研究の進展に若干の遅れが生じたことは否めない。実際、平成28年度は本研究の最終年度であり、研究集会を開催し成果を発表する予定であったが、断念せざるを得なかった。そして、計画を1年延長せざるを得なかった。ただし、平成28年度を4年計画の3年目と考え直すのであれば、これらを総合的に判断して、おおむね順調に進展していると判断している。平成29年度は、対称空間上の平均値作用素について研究を行った。一般に、対称空間上で群作用で不変な微分方程式の大域解を構成する様々な局面で平均値作用素が現れ、重要な役割を果たす。そこで、シュレディンガー方程式の基本解を平均値作用素を用いて調べるということを念頭に置いて、平均値作用素について必要とされる重要な性質である全射性、及び、核の構造について研究を行った。そして、幾つかの点で肯定的な結果を得た。結果の一部は、Christensen氏、Gonzalez氏との共著の論文としてJournal of Functional Analysisから出版された。更に関連する反応拡散系の微分方程式を扱い、これについても、結果を、大下承民氏との共著の論文として、Mathematical Journal of Okayama Universityから出版した。研究期間全体を通した成果について。対称空間上のシュレディンガー方程式の基本解については、スペクトル理論との関連、表現論との関連、対称空間上の調和解析との関連、数論(特に一般化されたガウス和)との関連など、様々な視点から研究を行い、ある一定レベルの成果を得ることが出来た。また、当初の研究計画にあるように磁場を持つシュレディンガー方程式の基本解の特異性の構造についても研究を行った。それらの成果の全てではないが、一部分は論文として既に発表してある。今後は得られた結果を順次、論文にまとめると同時に、磁場を持つシュレディンガー方程式の解の位相的な性質の解明や対称空間上の非線形タルボット効果の解明などに注力するつもりである。この研究において、本研究の研究代表者は対称空間上のシュレディンガー方程式の幾何解析に密接に関係する次の2つの課題(A),(B)を研究した。(A)対称空間上の平均値作用素。(B)フラクショナル・ラプラシアンを持つある種の反応拡散系。簡単に述べると、我々の結果は以下の通りである。
クロマチン構造変換にかかわるRNA分子の新規機能

本研究ではクロマチン構造変換にかかわるRNA分子の同定を目的として研究を進めた。核小体タンパク質Nucleophosmin/B23のヒストンシャペロン活性に影響を及ぼすRNA分子の機能について検討を行った。B23は核小体クロマチン制御において、RNAとの複合体形成が重要であることを明らかにした。B23のRNA結合特異性を決定する分子基盤についても明らかになった。さらにB23とともに働くRNA分子の同定を進め、いくつかの候補RNAが同定された。本研究ではクロマチン構造変換にかかわるRNA分子の実体を明らかにし、その機能を解明することを目的として研究を進めている。核小体クロマチン構造変換因子NPM1/B23は単独でヒストンシャペロンとして機能するが、細胞内ではNPM1/B23はRNAと複合体を形成して機能しており、核抽出液からNPM1/B23を精製すると、いくつかのRNA分子と共精製されることを見出している。本年度の研究から、共精製されるRNA分子の配列を決定し、細胞内におけるB23とRNAとの相互作用をRNA-IP法によって解析した。共精製されるRNAの中でいくつかのRNAに関しては、細胞内においてB23と実際に相互作用していることが明らかになった。試験管内で合成したRNAを用いたRNA結合実験を現在行っており、今後、RNAと複合体を形成したNPM1/B23のクロマチン構造変換活性に関してさらに検討を進める予定である。また、B23は細胞内で主に核小体に局在するが、そのRNA結合活性が、細胞内におけるヒストンシャペロン活性には重要であることを見出した。さらに、NPM1とNPM3が複合体を形成すること、複合体形成の様式を明らかにし、NPM1とNPM3の複合体形成の生物学的な意義について検討を行っている。今後、NPMファミリータンパク質の細胞内機能を明らかにし、そのターゲットとなるRNA分子のクロマチン構造変換における機能を分子レベルで明らかにしていく。本研究では、クロマチン構造制御にかかわるRNA-タンパク質複合体に着目し、クロマチン構造制御にかかわる新規のRNA分子を同定することを目的として研究を進めている。目的達成のため、以下3点について実験を進めた。1.クロマチン構造変換にかかわるRNA複合体の精製2.目的RNA分子の配列決定3.RNA複合体の試験管内再構成1、2については、核小体タンパク質Nucleophosmin/B23を細胞抽出液から精製し、精製画分に含まれるRNAの配列決定を行った。幾つかのRNA分子がB23とともに精製されることが明らかとなり、B23-RNAの細胞内での相互作用の確認を行った。同定されたRNAはいずれもB23とともに共沈降されるが、どの程度特異性を持って相互作用しているのかは今後さらに検討する必要がある。また、精製されたB23-RNA複合体は、モノヌクレオソームから、ヒストンをはがす活性を有することを見出した。今後、複合体の中のB23とRNAがどのように協調してクロマチン構造変換にかかわるのか、その分子機構を明らかにする。さらに、核小体に局在するヒストンシャペロンNucleolinについてもB23と同様の解析を進めた。NucleolinはB23と同様に、RNA結合依存的に核小体クロマチンにリクルートされ、RNAの転写調節にかかわることを明らかにした。今後、Nucleolin、B23とともに機能するRNA分子を明らかにし、RNA-タンパク質複合体によるクロマチン構造制御機構を明らかにするとともに、これらの複合体の細胞内機能の解明も進める。本研究課題では、遺伝子発現制御にかかわるRNA分子を同定しその機能を明らかにすることを目的として研究を進めた。これまでの研究から、核小体タンパク質Nucleophosmin/B23がrRNA遺伝子領域のクロマチン構造の制御にかかわることを明らかにしてきた。B23はRNA結合活性を有しており、核小体への局在にはRNA結合が必要である。そこで、B23のRNA依存的なrRNA遺伝子発現調節機構を明らかにすること、B23相互作用因子であるNPM3によるB23機能制御機構を明らかにすること、B23のRNA結合特異性を分子レベルで明らかにすること、B23と協調的に働くRNA分子を同定しその機能を明らかにすることの4点の課題に取り組んだ。B23は増殖能の高いがん細胞において発現の亢進がみられ、また急性骨髄性白血病において高頻度で変異が見出されている。B23の機能制御機構を明らかにすることは、白血病をはじめとするがん化の分子機構の解明にもつながることが期待される。本研究の結果、B23がrRNA遺伝子領域にリクルートされるためには、そのRNA結合活性とrRNA遺伝子の転写因子UBF重要であることを明らかにした。また、NPM3との複合体形成によって、B23のRNA結合活性は抑制され、核小体への局在が弱まることを見出した。B23のRNA結合領域はC末端の球状構造領域であることが報告されていたが、C末端領域に加え、中央部分の天然変性領域がRNA結合活性の調節にかかわることを明らかにした。

B23は細胞内においてrRNAと相互作用するが、どのようなRNA配列・構造と相互作用するのかは明らかになっていない。解析の結果、B23は二本鎖を形成するRNAに強い親和性を示した。今後、B23と二本鎖RNAの複合体がどのようにクロマチン構造の制御にかかわるのかを明らかにしていく予定である。二つのRNA結合活性を有するヒストンシャペロンについて解析を進め、それぞれについて特異的に相互作用するRNAの実体が明らかになりつつある。また、細胞内でのこれらのRNA-タンパク質複合体の機能の解析も進めており、研究計画全般としてはおおむね順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。B23の解析を中心にクロマチン構造変換にかかわるRNA分子の候補はすでにいくつか同定された。しかし、これまでのところ、同定されたRNAがどの程度特異的にB23と相互作用し、機能的な複合体を形成しうるのか、明らかにできていない。これまでの解析から、B23はRNAの何らかの構造に親和性を持つものと考えられ、様々な構造をとるRNAを合成し、B23との相互作用を検討していく。また、RNA-タンパク質複合体の細胞内機能についても、核小体クロマチン制御に着目して研究を進める。
運動計測情報に基づく人間の日常生活動作認識モデルに関する研究

人間と機械とが密に協調する,将来の人間支援システムにおいては,機械による人間の動作認識手法が基礎的技術の一つとして非常に重要となる.その中核には,人間動作解析技術と,人間によって行われる動作認識のモデル化が位置する.本研究では,人間の日常行動を解析するための道具立てを開発し,それにより記録・蓄積される生活行動情報に基づいて,人間による動作認識と同様の結果を出力する動作認識モデルを構築し,アルゴリズムとして実装することを目指す.これは家庭やオフィスのような日常的な環境における人間の自然な生活行動に関してそのコンテンツ構築システムを実現することを意味し,人間のモデリングなど人間科学に貢献できるばかりでなく、行動データベース,健康管理や病気予防,生活スペース設計など幅広い応用分野につながる.これまで行ってきた運動計測情報の動作としての計算機記述を,並列型の動作認識アルゴリズムとして具体的にいくつかのパラメータで、ソフトウェアとしてインプリメントし,同時にその動作を人に提示した際の人による認識の結果との比較を行い,高い一致度を得た.また,認識する動作情報,その際の運動情報,さらには同一動作を観察する人間による認識情報をリアルタイムに同時並行的に蓄積するためのマルチモーダルデータベースを形成し,インタフェースを含めたシステムを構成した.さらに,アルゴリズムへの複数条件協調機能とパラメータ自律調整機能の導入,初期パラメータの改善を行って実装し,さまざまな日常生活行動について人間と同様の結果を出力する手法を得た.人間と機械とが密に協調する,将来の人間支援システムにおいては,機械による人間の動作認識手法が基礎的技術の一つとして非常に重要となる.その中核には,人間動作解析技術と,人間によって行われる動作認識のモデル化が位置する.本研究では,人間の日常行動を解析するための道具立てを開発し,それにより記録・蓄積される生活行動情報に基づいて,人間による動作認識と同様の結果を出力する動作認識モデルを構築し,アルゴリズムとして実装することを目指す.これは家庭やオフィスのような日常的な環境における人間の自然な生活行動に関してそのコンテンツ構築システムを実現することを意味し,人間のモデリングなど人間科学に貢献できるばかりでなく、行動データベース,健康管理や病気予防,生活スペース設計など幅広い応用分野につながる.これまで行ってきた運動計測情報の動作としての計算機記述を,並列型の動作認識アルゴリズムとして具体的にいくつかのパラメータで、ソフトウェアとしてインプリメントし,同時にその動作を人に提示した際の人による認識の結果との比較を行い,高い一致度を得た.また,認識する動作情報,その際の運動情報,さらには同一動作を観察する人間による認識情報をリアルタイムに同時並行的に蓄積するためのマルチモーダルデータベースを形成し,インタフェースを含めたシステムを構成した.さらに,アルゴリズムへの複数条件協調機能とパラメータ自律調整機能の導入,初期パラメータの改善を行って実装し,さまざまな日常生活行動について人間と同様の結果を出力する手法を得た.
正規モードで動作するヘリカル・アンテナに関する研究

直径が10分の1波長以下のヘリックスを垂直モードで励振したヘリカルアンテナは磁流アンテナとしての動作特性を持ち,導体近傍で効率良く動作し,従って薄型・低姿勢で,かつ一点給電の縦続的に励振可能なアンテナ系を構成することが出来,携帯電話用小形アンテナへの適用が期待される。この研究は上記アンテナ系を設計する場合に必要なヘリックス上の電流分布をImproved Circuit Theoryを用いて解析し,直径及びピッチ等に対する電流分布を求めるとともに,実測によってこれらの結果を確かめ,その特性を明らかにすることができた。特に同相励振の縦続的アレーアンテナ系を構成するための反転(逆転)巻部の位置を明らかにすることが出来た。ヘリックスの構成形状として三角形及び四角形についても円形と同様のそれらの電流分布特性を明らかにし,またこれらのアンテナ系を携帯電話機等の本体に埋め込むことによって更に小形・低姿勢化される。この目的のため円形・三角形及び四角形のヘリカルアンテナをそれぞれに対応する溝内に埋め込んだ場合の電流分布及び入力インピーダンスを主に実験的に求め,アンテナ系の構成素子の形状に対する位相定数を求めた。何れの場合も埋め込むことによって位相定数は大きくなり(波長は短く)これらの結果を定量的に明らかにした。最も有効と思われる三角形の場合,三角形の頂点を埋め込み,一辺を基板と平行にした場合,その位相定数は基板上に置いた場合よりも約15%大きくなり,アレー構成とする場合若干有利になることが分かった。入力インピーダンスの抵抗分はかなり小さく,また周波数帯域幅も必ずしも十分ではなく,実用化に対しては一層の改善が必要であり,現在実験的に検討を進めている。直径が10分の1波長以下のヘリックスを垂直モードで励振したヘリカルアンテナは磁流アンテナとして動作特性を持ち、導体近傍で効率良く動作し、従って薄型・低姿勢で、かつ一点給電の縦続的に励振可能なアンナテ系を構成することで出来、携帯電話用小形アンテナへの適用が期待される。この研究は上記アンテナ系を設計する場合に必要なヘリックス上で電流分布をImproved Circuit Theoryを用いて解析し、直径及びピッチ等に対する電流分布を求めるとともに、実測によってこれらの結果を確かめ、その特性を明らかにすることができた。特に同相励振の縦続的アレーアンテナ系を構成するための反転(逆転)巻部の位置を明らかにするこど出来た。ヘリックスの構成形状として三角形及び四角形についても円形と同様それらの電流分布特性を明らかにし、またこれらのアンテナ系を携帯電話機等の本体に埋め込むことによって更に小形・低姿勢化されす。この目的のため円形・三角形及び四角形のヘリカルアンテナをそれぞれに対応する構内に埋め込んだ場合の電流分布及び入力インピーダンスを主に実験的に求め、アンテナ系の構成素子の形状に対する位相定数を求めた。最も有効と思われる三角形の場合、三角形の頂点を埋め込み、一辺を基板と平行にした場合、その位相定数は基板上に置いた場合よりも約15%大きくなり、アレー構成とする場合若干有利になることが分かった。入力インピーダンスの抵抗分はかなり小さく、また周波数帯域幅も必ずしも十分ではなく、実用化に対しては一層の改善が必要であり、現在実験的に検討を進めている。
経営管理における意思決定支援のためのモデル管理システムの構築

経営管理問題における意思決定支援のために、計算機上でのモデル操作を統一的に行なうための枠組として,複雑なモデルを階層的に構築するためのモデル統合アプローチの理論的考察を行なった.このアプローチにおいては,モデルベースにある小規模なモデルを入出力システム(ブラックボックス)としてとられ,モデル間で入出力を結合してモデルのネットワークを階層的に構成する.その結果得られたモデル復号体の実行形式を,個々のモデル記述から構成する方法について考察した.また,上記のアプローチに基づき,下記の機能を持ったモデル管理システムを構築した.1.経営管理問題の数理モデルを構築する際の構成要素となる基本モデルを作成するためのモデル記述言語およびその処理系2.多様なモデルに対して、モデルの結合、実行がリアルタイムに可能なモデル統合環境現有のワークステーション(SONY NEWS 3260)上で作成中の意思決定支援システムのプロトタイプをパーソナルコンピュータ上に移植し,上記のモデル管理システムを組み込むことにより,モデル統合アプローチに基づくモデル化を支援する意思決定支援システムを構築した.モデル統合アプローチに基づくモデル管理の理論的考察について,1本の報文を発表した.構築したシステムについては、現在1本の論文を投稿中であり,さらに今春発表を行なう予定である.経営管理問題における意思決定支援のために、計算機上でのモデル操作を統一的に行なうための枠組として,複雑なモデルを階層的に構築するためのモデル統合アプローチの理論的考察を行なった.このアプローチにおいては,モデルベースにある小規模なモデルを入出力システム(ブラックボックス)としてとられ,モデル間で入出力を結合してモデルのネットワークを階層的に構成する.その結果得られたモデル復号体の実行形式を,個々のモデル記述から構成する方法について考察した.また,上記のアプローチに基づき,下記の機能を持ったモデル管理システムを構築した.1.経営管理問題の数理モデルを構築する際の構成要素となる基本モデルを作成するためのモデル記述言語およびその処理系2.多様なモデルに対して、モデルの結合、実行がリアルタイムに可能なモデル統合環境現有のワークステーション(SONY NEWS 3260)上で作成中の意思決定支援システムのプロトタイプをパーソナルコンピュータ上に移植し,上記のモデル管理システムを組み込むことにより,モデル統合アプローチに基づくモデル化を支援する意思決定支援システムを構築した.モデル統合アプローチに基づくモデル管理の理論的考察について,1本の報文を発表した.構築したシステムについては、現在1本の論文を投稿中であり,さらに今春発表を行なう予定である.
マルチメディアATM LANにおけるレート可変型トラヒック制御方式の研究

本研究では、ATM LANに適したトラヒック制御として、網の輻輳状態に応じて端末のセル送出レートを変化されるレート型制御方式に関する研究を行なった。本研究者は、すでに、その実現方式として提案されたバイナリモード方式と呼ばれるスイッチを対象として評価を解析的に行なっている。本研究では、それをさらに推し進めて、以下の諸点を明らかにした。まず、ABRトラヒックよりも高い優先権を持つ画像トラヒックがネットワークに加わる場合に、スイッチにおけるセル廃棄を防ぐためのパラメータ設定条件を示した。これは、すでに昨年度の研究において提案したバイナリモードの制御パラメータ決定方法に基づくものであり、制御パラメータを適切に設定すれば、マルチメディア環境においてもレート制御がうまく動作することを示すものである。ABRサービスクラスをTCPに適用する場合、2つのプロトコルレイヤで異なった輻輳制御を行うために、性能劣化を引き起こす可能性がある。本研究では、スイッチが一段及び多段接続されたネットワークモデルを考え、シミュレーション技法によって、ATMネットワークにおけるTCPの評価を行った。まず、ATM層における輻輳制御方式として、UBRサービスクラスにEarly Packet Discardを適用したもの、ABRサービスクラスのレート可変型輻輳制御の3つの方式を比較する。また、EPD、ABRにさらに機能を付加したものについての評価も行なった。最後に、ネットワークがマルチメディア環境にある場合として、VBRサービスクラスのトラヒックがネットワーク内にある場合についての評価を行い、それぞれの方式の性能比較を示した。その結果、レート型制御はそのパラメータ決定を適切に行なえば、良好な性能が得られることを明らかにした。
脂質ラフト制御によるC型肝炎治療戦略の開発

●スフィンゴ脂質合成阻害剤であるmyriocinは細胞内のスフィンゴミエリンを減少させ、HCV replicon系およびJFH-1によるHCV培養細胞系において細胞内HCV-RNA複製を抑制した。この作用はphyotosphingosineにより解除されserine palmitoiyl-transferase(SPT)の抑制がHCV増殖抑制に関与していると考えられた。siRNAによるSPTのknockdownによっても同様の効果が認められた。●MyriocinはISRE活性およびinterferon誘導遺伝子の発現には影響はなく、myriocinによるHCV抑制効果はinterferonとは独立の機序と考えられた。InterferonとmyriocinによりHCV増殖抑制に相乗効果が認められた。コレステロール合成阻害剤であるsimvastatinとmyriocinの併用によってもHCV replicon増殖に相乗的な効果が認められた。●以上より、myriocinによるsphingomyelin合成抑制はHCV-1b repliconおよびHCV-2a細胞増殖系の両者を抑制し、新たなHCV治療標的となりうることが示された。●申請者らは既に、HCV増殖細胞においてスフィンゴ脂質合成阻害剤、コレステロール合成阻害剤がHCV増殖を強く抑制することを見出している。今後、第3の成分である飽和脂肪酸の関与について検討を行う。酵母RNAウイルスであるBMVにおいては、膜脂肪酸の不飽和化を担うOLE1蛋白変異が、BMV増殖を抑制することが報告されており、HCVにおいても同様の機序が想定される。そこで、siRNAによりOLE1のヒトホモログである、delta9-fatty acid desaturaseをknockdownし、HCV増殖の変化を検討するとともに、種々の脂肪酸のHCV増殖に対する作用を検討した。●スフィンゴ脂質合成阻害剤であるミリオシンはHCV増殖を抑制した。この作用はフィトスフィンゴシンにより解除されセリンパルミトイルトランスフェラーゼの抑制がHCV増殖抑制に関与していると考えられた。●OLE1に対するsiRNAによりHCV増殖は抑制された。また飽和脂肪酸であるオレイン酸はHCV増殖に影響を与えなかったが不飽和脂肪酸であるアラキドン酸はHCV増殖を抑制した。●スタチンはHCV増殖を抑制したが、メバロン酸経路の更に下流に位置するファルネシルリン酸フォスファターゼの阻害剤であるビスフォスフォネートもHCV増殖を抑制した。この抑制効果はゲラニルゲラニオールの添加により部分的に解除される一方、コレステロール自体を吸着するサイクロテキストリンでもHCV増殖は抑制されることから、メバロン酸経路はHCV増殖を複数の作用で促進していることが示唆された。
歯科用有機材料に対する新規高感受性生物学的評価法の開発

「唾液に浸漬した歯科用有機材料硬化体由来の化学物質を同定・定量する簡便な一斉分析法を開発」では唾液浸漬による歯科用有機材料からの溶出物の同定、代謝物の同定をHPLCで高感度に定量できる簡便な一斉分析法を開発した。その結果から、ポリカーボネート製矯正用ブラケットからは口腔内では微量ながらビスフェノールA(BPA)が常に唾液に移行している可能性並びにレジン系仮封材からはフタル酸エステルであるジプチルフタル酸が唾液に移行している可能性が推定され、その摂取量は子供では無視できない量であることが明らかとなった。「ヒト培養細胞を用いたエストロゲン様物質の高感度で簡便な検出法」ではHeLa細胞にメダカのエストロゲンレスポンシブエレメント領域を含むフラグメントを挿入し、1ng/mL 17β-estradiolでも細胞が反応する検出系を確立したが、より低濃度の検出系を開発するにはGFPの代わりに化学発光するluciferase用いる必要性が考えられた。「高感度突然変異検出システムの開発」ではBPAの変異誘導性は、少なくともRSa細胞においてはhERαを介さない作用であるという可能性が示唆され、GRP78発現抑制細胞では、非常に低濃度のBPで変異誘導性が認められたことからGRP78発現抑制細胞を化学物質の変異原性を高感度に検出する細胞として使用できる可能性が示された。「エストロゲン感受性遺伝子導入メダカによる評価系の開発」ではChoriogenin遺伝子5'上流域とGFP遣伝子の融合遺伝子をメダカ受精卵に注射し、遺伝子導入系統を作製したところ、エストロゲンにより肝臓でGFP発現を示し、試験系は簡便なエストロゲン様物質の検出及び評価系として有用であることが明らかとなった。「歯科用有機材料による代謝活性化酵素誘導検出系の開発」では多環芳香族炭化水素(PAH)とBPAへの複合曝露がAHRシグナル伝達経路およびCYP1A1遺伝子の発現へ及ぼす影響を調べた。その結果、BPAはそれ単独ではCYP1A1遺伝子の発現をほとんど誘導しなかったが3-メチルコランスレンとの併用処理により発現を相乗的に誘導したことやBPAは芳香族炭化水素受容体(AHR)/ARNT複合体を介して転写レベルでCYP1A1遺伝子の発現を誘導していることを明らかにし、BPAとPAHとの複合曝露でAHRシグナル伝達経路を介した毒性発現する経路のあることが示唆された。以上の結果から、本研究で開発した各評価系は歯科用有機材料の生物学的基礎試験に応用可能な新規高感受性生物学的評価法であると考えられる。本研究は歯科用有機材料由来の化学物質並び唾液に浸漬したそれら硬化体由来の化学物質を同定・定量する簡便な分析法の開発、エストロゲンレスポンシブエレメント(ERE)領域を含む遺伝子片に蛍光色素であるeGFP

遺伝子(ERE-eGFP)をレトロウイルス発現ベクターで作成し、ヒト培養細胞に導入した新規エストロゲン高感受性培養細胞検出系の開発、スケルトンメダカ(STL2)にERE-cGFP遺伝子を導入することにより、エストロゲン高感受性蛍光遺伝子を導入したSTL2による検出系の開発及びヒト培養細胞を用いて極微量の化学物質が有する変異原性を超高感度で検出するシステムの開発を目的とした。その結果、唾液に浸漬したBis-GMA系コンポジットレジンからのビスフェノールA(BPA)溶出は検出限界以下であったが、Bis-GMA加水分解体が顕著に検出された。用いた分析方法では直接、唾液を定量するため夾雑物の除去操作は不要ではあるが、親水性物質の分析には若干の改良が必要であった。培養細胞を用いたエストロゲン様物質の高感度検出法の確立のため、メダカのEREを恒常的に発現するヒト細胞株を作製するため、レトロウイルス発現ベクターであるpLNCXのプロモーター部分にERE-eGFPを組み込んだ。これをpT67細胞に遺伝子を導入し、HeLa細胞に感染させ、ERE-cGFP遺伝子を安定に発現し続ける細胞のみを選別したところ、18クローンの遺伝子導入された細胞を得ている。現在、この細胞を用いてエストロゲンやBPAに対して高感度で遺伝子発現(GFP蛍光)を示す細胞株を選別中である。STL2に、コリオジェニン(Chg)遺伝子上流域とGFP構造遺伝子を連結したレポーター遺伝子を導入し、遺伝子導入個体を作製した。遺伝子の導入効率を初期発生で確認するため、初期に発現が観察されるグロビンのレポータ遺伝子(Gb-RFP)とChg-GFPの融合遺伝子を作製しメダカ胚に顕微注入をおこない、Gb-RFPの発現を確認し、引き続き飼育、観察を続けている。極微量化学物質の変異原性検出システムに、ヒト培養細胞RSaの有用性について検討したところ、RSa細胞は、高頻度の突然変異誘導が可能であり、PCRとdifferential dot hybridization法を用いて、K-ras codon 12の点突然変異を調べた結果、Bis-GMAは0.01-0.1μg/mlで変異が検出されたが、Bis-MEPPは0.01-100μg/mlまで変異は検出されなかった。ストレスタンパク質であるGRP78のアンチセンスcDNAをRSa細胞に導入し、GRP78の発現を抑制した細胞を樹立した。この細胞の紫外線誘導変異頻度は、親株RSaのそれに比べ約10倍高く、BPA誘導変異頻度は親株に比べ約2倍高かったので、この細胞を高感度突然変異検出系に使用できる可能性が示唆された。本研究は歯科用有機材料由来の化学物質並び唾液に浸漬したそれら硬化体由来の化学物質を同定・定量する簡便な分析法の開発、エストロゲンレスポンシブエレメント(ERE)領域を含む遺伝子片に蛍光色素であるeGFP遺伝子(ERE-eGFP)をレトロウイルス発現ベクターで作成し、ヒト培養細胞に導入した新規エストロゲン(E)高感受性培養細胞検出系の開発、メダカにERE-eGFP遺伝子を導入することにより、E高感受性蛍光遺伝子を導入したメダカによる検出系の開発、ヒト培養細胞を用いて極微量の化学物質が有する変異原性を超高感度で検出するシステムの開発並びに代謝活性化酵素誘導検出系の開発と細胞内カルシウムとの相関性などを目的とした。その結果、唾液に1年間浸漬したポリカーボネート製矯正用ブラケットからビスフェノールA(BPA)、p-t-butylphenol、p-cumyphenolなどが溶出され、残留しているそれらも経時的に増加していたが、それらの量は製品により、異なっていた。
膜タンパク質の立体構造解析を目指した大量発現系の開発

本研究の目的は、レチナールタンパク質をモデルとして、遺伝子DNA塩基配列からアミノ酸配列は知られているが、細胞での発現量が少ないため物理化学的性質や立体構造のわからない膜タンパク質を異種細胞で大量に発現させ精製する実験系を開発することであった。そのための第一歩として、異種細胞で大量に発現させた様々なレチナールタンパク質を天然状態のまま大量に単離調製する方法を検討した。即ち、分裂酵母で大量発現したレチナールタンパク質を簡便に調製する方法を目指して、C末に(His)6-Tagを付加した融合タンパク質を発現させてみたが、Ni-NTAアガロースカラム等での精製は容易ではなく、従来の可溶化レチナールタンパク精製法より優れているとは言い難かった。従って、従来通り、細胞の破壊→膜画分の単離→膜の可溶化→精製の各段階をふむ必要がある。発現タンパク質を大量調製する上で、目的タンパク質を細胞内のどこに、何時発現させたら良いかを知る必要がある。GFPを融合した発現タンパク質の分裂酵母細胞内の所在を追跡したところ、対数増殖期にはレチナールタンパク質は小胞体で合成されたのち液胞へ分布すること、生育の定常期になると融合タンパク質は分解され遊離したGFPは細胞質や核膜等に分布することが分かった。従って、大量発現したタンパク質を精製する時期を誤らないこと、発現させたら直ぐ調製操作をすることが大切であろう。また、アーキロドプシン(aR)は細胞膜中で集合して2次元結晶を形成していること、単離したaRを保存すると膜シートからチューブ状構造へ変換することが分かった。今後、aRの良質な3次元結晶が作成できれば構造解析が進むものと思われる。また、シート状の膜断片からチューブ状構造への変換機構を明らかにすれば、膜タンパク質の構造多型性の原因を原子レベルで明らかにできるであろう。目的高度好塩菌の細胞膜にあるレチナールタンパク質の立体構造解析を目指して、ハロロドプシン(hR)やセンソリーロドプシン(sR)類、そして、我々が3属7種の好塩菌から遺伝子を単離してアミノ酸配列を決定したイオンポンプ11種類とセンサー4種類の大量発現系を構築し、それらの大量精製法を確立する。結果1.レチナールタンパク質遺伝子の分裂酵母S.pombeでの発現と発現部位の同定既に構築してあった大腸菌用ベクターpUC-bop、pUC-aop、及び、pUC-hopを鋳型として、bop.aop、及び、hop遺伝子をPCRで増幅した。今回作成したクローンは、N末端にpresequenceをもつもの、成熟タンパク質、C末に(His)6-Tagをもつもの、C末にAequorea victoriaの緑色蛍光タンパク質(GFP)を融合したものである。PCR産物を分裂酵母発現ベクターpREP-1へ導入した。これらのベクターで形質転換した酵母細胞をレチナール存在下に培養した。N末端のpresequenceとC末端の(His)6-Tagはレチナールタンパク質の発現量に影響を与えなかった。C末端にGFPを融合したタンパク質の発現量は少し低下したが、蛍光顕微鏡で発現タンパク質の所在を追跡したところレチナールタンパク質は細胞内膜系に分布していた。分裂酵母(C末端に(His)6-Tagをつけたレチナールタンパク質を発現した)をガラスビーズで破砕し、膜断片とした。ドデシルマルトシド、あるいは、スクロースモノラウレートで可溶化した膜をNi-NTAアガロースとインキュベートしたところ、結合量が少なく、また、イミダゾールで溶出しても純度は50%程度であった。精製条件を再検討し、従来の可溶化レチナールタンパク精製法と比較する。

1.レチナールタンパク質遺伝子の分裂酵母S.pombeでの発現と発現部位の同定レチナールタンパク質(bop、aop、及び、hop)遺伝子をPCRで増幅した。それらはN末端にpresequenceをもつもの、成熟タンパク質、C末に(His)6-Tagをもつもの、及び、C末にAequorea victoriaの緑色蛍光タンパク質(GFP)を融合したものである。PCR産物を大腸菌用ベクターと分裂酵母発現ベクターpREP-1へ導入した。分裂酵母発現ベクターで形質転換した酵母細胞をレチナール存在下に培養した。これらはすべて大量に発現できた。蛍光顕微鏡でC末端にGFPを融合した発現タンパク質の所在を追跡したところ、レチナールタンパク質は細胞内膜系に分布しており、現在、発現の経時的パターン変化を追跡している。分裂酵母で大量発現したレチナールタンパク質を簡便に調製する方法を目指して、C末に(His)6-Tagを付加した融合タンパク質を発現させてみたが、Ni-NTAアガロースカラム等での精製は容易ではなく、従来の可溶化レチナールタンパク精製法より優れているとは言い難かった。3.アーキロドプシン(aR)の立体構造変化aRは細胞膜中で集合して2次元結晶を形成していることが分かった。また、単離したaRを保存すると、膜シートからチューブ状構造へ変換することが分かった。現在、3次元結晶化と構造変化を電顕で観察している。
き裂伝ぱ経路の解析法の開発とその応用に関する研究

機械や構造物における破壊の発生は、予め含まれていた微小き裂群や、金属疲労等を伴う荷重履歴のもとで新たに生じた微小き裂群が伝ぱおよび合体した結果である場合が多い。機械や構造物の破壊挙動を予測する上で、き裂がどのような経路を辿って伝ぱし、最終破壊を引き起こすかを把握することは重要である。このような背景から、き裂伝ぱをコンピュータ上で模擬し、破壊の様子をシミュレートする研究は国内外の多くの研究者が取り組んできた。き裂伝ぱ経路の解析を効率的に行うには、二つの条件をクリアする必要がある。第一は、任意形状のき裂が複雑な応力状態にある場合に対するき裂先端応力場の正確な把握が可能な解法を用いることであり、第二はき裂進展方向を決定する合理的な基準を選択することである。第一の条件を克服するために本研究ではき裂問題の解析に強力な体積力法を用い、任意の二次元き裂問題に適用できるよう解法の汎用化を図った。開発した解析システムは、複雑な折れ曲がりや分岐を含む全ての二次元き裂問題に適用でき、しかも高い精度でき裂先端特異応力場を解析できる。第二の条件を克服するために、き裂先端における合力の分布を利用する方法を提案した。従来、き裂進展方向を決定するための手法として進展前の応力拡大係数を利用する最大周方向応力説と、進展後のき裂先端におけるモードII応力拡大係数が消滅する方法をき裂進展方向とする局所対称説があった。これらの手法には互いに長所と短所があったが、提案した新しい予測方法は、原理的に両者の長所のみを継承しており、その高い計算効率を多くの計算例で証明した。なお、本研究の成果により、単独き裂の伝ぱ問題だけでなく、多数のき裂群が互いの影響を受けながら伝ぱ・合体する様子を効率的に計算するき裂伝ぱシミュレーションシステムが開発された。材料中に存在するき裂が外力の下で伝ぱして破壊が進行する様子を的確に把握することは,機器の強度設計のみならず保守や健全性の評価,また管理のうえで極めて重要である.本研究では,二次元き裂が伝ぱ・拡大する様子を高い精度で予測する解析システムを構築した.本システムの特徴は,複雑な形状を呈しながら伝ぱするき裂を理想化することなく,そのままの形状で解析できる点にあり,単純なき裂伝ぱ解析のみならず,複数のき裂群による合体のシミュレーションや,円孔や介在物などの影響をうけて湾曲進展するき裂の様子を的確に把握することを可能にするものである.本システムの開発にあたり,まず,き裂の進展方向を算定する破壊力学的基準の妥当性について考察した.これまでに提案されているき裂進展方向の算定基準には,伝ぱ前のき裂先端場を利用して進展方向を決定する伝ぱ前基準と,適当な伝ぱ方向を仮定した試算結果から真の伝ぱ方向を決定する伝ぱ後基準に大別できる.一般に伝ぱ後基準が正確とされているが,膨大な繰返し計算に伴う計算効率の低下が問題であり,複雑なき裂伝ぱ解析に直接適用することは困難である.本研究では,伝ぱ前のき裂先端を一端とする任意区間に生じる合力を用いることで,伝ぱ前基準でありながら伝ぱ後基準と同等の精度を確保する新しいき裂進展方向決定法を提案し,その効率性を検証した.また,き裂同士が干渉しながら進展する場合や,円孔の影響を受けて湾曲進展するき裂の伝ぱ経路を疲労試験によって求め,数値シミュレーション結果と比較して本法の有効性を議論した.その結果,構築したシステムは汎用性と効率性に優れ,種々のき裂伝ぱおよびき裂合体問題を精度よくシミュレートできることを確認した.

き裂の伝ぱ経路を数値解析するにあたり,き裂進展方向を精度良く予測する方法について検討した.き裂伝ぱ方向を予測する方法は幾つか提案されているが,これらを伝ぱ前基準と伝ぱ後基準に分類してこれらの特性を調査した.最も簡便な方法として数値解析でよく用いられる最大周方向応力基準(伝ぱ前のき裂先端に形成される特異応力場において,hoop stressが最大となる方向にき裂進展が生じるとする基準=伝ぱ前基準)では,幾つかの基本的問題において多大な数値的誤差が生じることを見出した.伝ぱ後のき裂先端に形成される特異応力場が単一モードIとなるようにき裂伝ぱ方向を選ぶ方法(局所対称基準=伝ぱ後基準)では常に安定した結果が得られ,数値的に求まるき裂伝ぱ経路は疲労試験で計測される実際のき裂伝ぱ経路と良く一致することを確認した.伝ぱ後基準ではき裂伝ぱ方向の推定に多くの計算時間が必要であり,多数のき裂を含む問題では現実的な解析が困難になる.そこで伝ぱ前のき裂先端応力場における高次応力成分を考慮することで,簡便でかつ精度の高い伝ぱ前基準を提案した.本基準は,伝ぱ前のき裂先端を一端とし,指定された長さを持つ任意経路に生じる合力を算定し,経路に生じる合力が垂直成分のみとなる方向を伝ぱ方向とみなすものである.本基準による解析結果は局所対称基準によるそれと極めて良く一致し,しかも計算時間をほぼ1/5にできることを確認した.次に提案した基準を導入した体積力法に基づくき裂伝ぱ解析のシミュレーションプログラムを開発した.本プログラムは僅かな入力データを与えるだけで,パーソナルコンピュータ上で複雑なき裂伝ぱ解析を実行できる.また,き裂の伝ぱ過程における応力拡大係数の変化等を正確に求めることが可能である.開発したプログラムにより,多軸圧縮力をうける矩形領域内の複数き裂群の伝ぱ解析を実施した結果,各き裂の伝ぱ経路や,き裂同士の合体の様子などが精度よく計算できることを確認した.概械や構造部材に存在するき裂の伝ぱが問題となる多くの状況は,部材が引張応力をうけてき裂が開口するモードI型の破壊と関係している。特に,鋳鉄やコンクリートなどのぜい性固体は圧縮荷重には比較的強いが,引張応力下では簡単に破壊する特性があり,これらの材料は圧縮力下で使用されることが多い。ただし過度の圧縮荷重は,ぜい性固体特有の圧縮せん断破壊を招くことがあり,圧縮力下における破壊形態の予測やき裂伝ぱ経路の予知など圧縮せん断破壊メカニズムの解明が必要とされている。圧縮応力下におけるき裂伝ぱシミュレーションは,引張応力下におけるそれに比べ複雑で計算コストがかかる接触解析が必要になる。引張応力下におけるき裂伝ぱ問題ではき裂上下面が開口するため応力自由条件が適用できるのに対し,圧縮応力下におけるき裂伝ぱでは上下面間の接触や摩擦によって伝ぱ経路が変化する。しかも一般にき裂面の接触域は繰り返し計算によって求める必要があり,そのため圧縮応力下におけるき裂伝ぱのシミュレーションは世界的にもほとんど例がなかった。本研究ではき裂問題に関して他の解法を圧倒する精度と効率を誇る体積力法を用い,体積力対の物理的意味に基づいて接触および摩擦の問題を効率的に克服する手法を見出して圧縮応力場を伝ぱするき裂の伝ぱ経路や伝ぱ特性をコンピュータシミュレーション可能なプログラムを開発した。また,開発したプラグラムを多数き裂を含むぜい性固体の圧縮問題に適用し,き裂群の伝ぱ・合体挙動や圧縮せん断破壊のメカニズムを破壊力学に基づいて説明することに成功した。
牛卵巣内での第1卵胞波主席卵胞と黄体の位置関係が子宮機能および胚発育に与える影響

本研究は、「発情後に発育する第1卵胞波主席卵胞と黄体が同一卵巣内に共存した場合に受胎性が低下する」という現象について発情周期中の第1卵胞波主席卵胞および黄体の発育動態、また卵巣内での位置関係が、人工授精後の子宮機能および胚の発育に対して影響を与えるかを検証し、共存牛での受胎性低下をもたらすメカニズムを解明することを目的としたものである。上記に述べたメカニズムを解明することで、生産現場における牛の受胎性の向上につながる応用研究および技術開発をもたらすと考えている。今年度までに、無処置の共存牛と非共存牛の卵巣内構造物所見(第1卵胞波主席卵胞および黄体の直径)、血液サンプルおよび子宮内膜サンプルを解析できる十分な数を確保している。また、発情後5日目にヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(hCG)を筋肉内投与し第1卵胞波主席卵胞を人為的に消失させた場合での共存牛と非共存牛の卵巣内構造物所見、血液サンプルおよび子宮内膜サンプルを採材している。子宮内膜サンプルは左右の子宮角における内膜を採材しており、子宮局所における子宮内機能に差異があるのか調査中である。血液サンプルからは血中プロジェステロン(P4)濃度の測定を行い、子宮内膜サンプルからはmRNAを抽出し、P4およびエストラジオール(E2)の受容体の発現量に関して定量を行った。一部のサンプルに関しては解析が完了しており、これらのデータをまとめ第2回日本胚移植技術研究会にて口頭発表を行っている。当初の計画では、平成31年度に発情後5日目に卵巣所見を観察し、共存牛と非共存牛を確認した後、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンを投与し第1卵胞波主席卵胞を人為的に排卵させることが、無処置の群に比較して子宮内膜機能にどのような影響を与えるのかを評価する研究を検討していたが、発情後5日目のhCG投与試験を平成30年度に前倒しし実施した。現在までの研究の進行状況では、試験計画に記載している、無処置での共存と非共存の卵巣所見、血液サンプルおよび子宮内膜サンプルは充分数確保が完了し、一部のサンプルに関して解析結果を出している。また、hCG投与での共存と非共存の卵巣所見、血液サンプルおよび子宮内膜サンプルは現在サンプル数を増加させているところである。こちらの試験に関しても、一部のサンプルに関しては、卵巣内構造物(黄体および第1卵胞波主席卵胞)の発育動態、血中P4濃度および子宮内膜におけるP4受容体(PGR、PGRMC1)、E2受容体(ESR1)およびプロスタグランジンF2a合成酵素(PGFS)のmRNA発現量をリアルタイムPCRにより定量し、解析を行った。また、解析が完了したデータに関しては、データをまとめ学会発表を行った。今後は、無処置の共存牛と非共存牛の全子宮内膜サンプルの解析を行う予定である。ステロイド受容体のmRNA発現量の比較を行うだけではなく、胚の発育に関与するとされる糖代謝および脂質代謝に関連する因子のmRNA発現量の定量をリアルタイムPCRを用いて行い、共存牛と非共存牛間で胚発育に差異が生じる可能性があるのかを検討する。また発情後5日目にhCGを筋肉内投与した場合での共存牛と非共存牛の卵巣内構造物の発育動態、血液サンプルおよび子宮内膜サンプルの数を増やし、第1卵胞波主席卵胞を人為的に消失させた場合での子宮内膜機能に変化が生じるのかを解析する予定である。また、発情時に人工授精を行い発情後の5日目に卵巣の観察を行い、共存牛か非共存牛かを確認した後、発情周期の14日目にバルーンカテーテルを用いて子宮内を還流する。この手法により、胚が存在するのか、胚が存在する場合その胚の形態を評価し、さらには胚の機能を評価するために脂質代謝に関わる遺伝子発現を評価し、共存牛と非共存牛で胚の発育および性質に差異が生じているのかを評価する予定である。さらに、14日目の子宮内膜サンプルを採材し、胚が存在する状態での子宮内膜機能を共存牛と非共存牛で比較することを考えている。申請者は人工授精後に発育する第1卵胞波主席卵胞が排卵後に形成される黄体と同一卵巣内に発育(共存)する場合、別々の卵巣で発育する場合(非共存)に比べて受胎率が低下することを明らかにした。しかしながら、受胎性が低下するメカニズムまでは明らかにできていない。そこで、卵巣内で発育する第1卵胞波主席卵胞および黄体の発育動態の相互関係が局所で子宮機能および胚発育を制御しているかを明らかにすることを目的に研究を実施する。平成29年度は人工授精未実施牛に対して、共存群と非共存群間で子宮内膜での受胎性に関わる遺伝子発現および性ステロイドホルモンなどの内分泌動態が異なるのかを調査した。試験方法としては、自然発情後の排卵を超音波画像診断装置により確認(1日目)し、7日目に超音波画像診断装置を用い卵巣観察を行ない、共存群と非共存群に分類した。7日目と14日目に採血および子宮内膜バイオプシーを行なった。本年度は泌乳牛でn=23(共存:n=17、非共存:n=6)のサンプルを集めた。また、排卵後の5日目に第1卵胞波主席卵胞の消失を目的にヒト絨毛性腺刺激ホルモン(hCG)を投与した場合、共存群と非共存群で子宮内膜での受胎性に関わる遺伝子発現および性ステロイドホルモンなどの内分泌動態が異なるのかを調査した。