hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タブレット端末上で動作する，インタプリタ型言語搭載マイコン用開発環境の研究開発

本研究はタブレット端末上で動作する、初心者にも扱いやすい開発環境を実現することを目標とし、Android OS搭載タブレット端末上で動作するマイコン用ビジュアルプログラミング環境aiBlocksを実現した。実現に当たりaiBlocksのベースとなるiArduinoインタプリタの開発、ビジュアルプログラミング環境でのメニューの検討、プログラミングテキストの試作、中学校技術科におけるマイコンを使った教材への関心の調査等をおこない報告している。aiBlocksについてはサンプルプログラムなどを含め公開している。本研究の大きな目的は、ハードウェアの操作を含むプログラム開発、とくにマイコンのプログラム開発におけるハードルを下げ、プログラミングに親しむ層を広げることである。本年度は研究者のこれまでの研究成果を基にArduinoマイコンボード上でインタプリタを動作させ、最新のAndroidタブレット端末からそのマイコンのプログラムをテキストベースで開発できること、マイコンで実行中のプログラムの実行行をタブレット端末にハイライト表示できること、マイコンの入出力ピンの様子をタブレット端末上にグラフとして可視化を実現できることを確認した。またキーボード操作が不要なビジュアルプログラミング言語(開発環境)であれば、タイピングに不慣れな小中学生でもプログラムが作成でき、ハードウェアキーボードを備えないタブレット端末とも親和性がよい。そこでビジュアルプログラミング言語のあり方について検討するため、Arduino上で動作するオープンソースのグラフィカルプログラミング言語ArduBlockの可能性を中学校技術科での使用を想定して検討する[1]とともに、ArduBlockを基にビジュアルプログラミング言語の開発環境について画面構成について検討した[2]。[1]井芹威晴,光永法明.センサ付きライトの試作を通したビジュアルプログラミング言語ArduBlockの可能性の検討.日本産業技術教育学会近畿支部第30回研究発表会講演論文集, pp.63-64, 2013/12/01.[2]光永法明.マイコン用ビジュアルプログラミング言語ArduBlockのメニュー構成等の検討.日本産業技術教育学会近畿支部第30回研究発表会講演論文集, pp.61-62, 2013/12/01.昨年度までの成果である、タブレット端末上でのテキストベース(iArduino言語)での開発環境、パソコン上のグラフィカルプログラミング開発環境であるArduBlockでの検討を生かし、本年度は以下を行った。まず、Arduino言語, ArduBlock言語, iArduino言語の3種の言語を取り扱う、初心者向けの作例集を試作し報告した[1]。また、テキストベースの開発環境と昨年の検討を基にグラフィカルプログラミング言語と手ブレット端末上での開発環境となるaiBlocksを開発した[2][3]。aiBlocksはタブレット端末上で動作し、ビジュアルプログラミング言語でプログラムを作成するとインタプリタ型言語に変換し、マイコンへ送る。マイコン上ではインタプリタが動作し、プログラムを実行すると共にタブレット端末へデバッグ情報を送る。これにより初心者に分かりやすいマイコン用プログラミング環境を実現した。[1]光永法明,枡田真輝. Arduinoボード用の3種のプログラミング言語を扱う初心者向け作例集の試作,第40回人工知能学会AIチャレンジ研究会, pp.30--35, 2014/5/5.[2]井芹威晴,光永法明.タブレット端末で動く、マイコン用ビジュアルプログラミング環境aiBlocksの開発.日本産業技術教育学会近畿支部第31回研究発表会講演論文集, pp.29-30, 2014/11/30.[3]井芹威晴,光永法明. aiBlocks:マイコンにインタプリタを載せて利用するタブレット端末用ビジュアルプログラミング環境.情報処理学会コンピュータと教育研究会128回研究発表会,情報処理学会研究報告, VOl.2015-CE-128, No.8, 2015/2/14.本研究は研究期間内にタブレット端末上で動作する、初心者にも扱いやすい開発環境を実現することを目標としてきた。本年度は最終年度であるため、昨年度までの成果であるタブレット端末上で動作するグラフィカルプログラミング言語/環境であるaiBlocksを扱いやすくするための研究・開発を中心として活動した。1つにはaiBlocksの初心者向けの作例集の試作を試みた[1]。さらにaiBlocksの成果を一般に利用しやすくするために、aiBlocksのチュートリアル(動画を含む)を作成し、aiBlocks内から参照できるようにし公開した[2]。そのほかaiBlocksの基になったテキストベースのインタプリタ型言語iArduinoと、そのプログラミング環境について論文としてまとめ発表し[3]、本研究の大きな目的、プログラミングに親しむ層を広げるためにどうしたらよいか探るため、中学校技術科におけるマイコンを使った教材への関心を調査し報告した[4]。[1]光永法明,吉田図夢,井芹威晴.タブレット端末で動作するArduino用プログラミング環境aiBlocksの初心者向け作例集の試作と評価,第42回人工知能学会AIチャレンジ研究会,人工知能学会研究会資料, SIG-Challenge-042-04, pp.16-20, 2015/5/3.[3]光永法明.マイコンで動作するインタプリタ型言語iArduinoとプログラミング環境,大阪教育大学紀要第III部門自然科学・応用科学, vol.64 no.2, pp.41-54, 2016/2/29.[4]奈良明香,光永法明.中学校技術科のプログラムと計測・制御における題材・教材の構成と教材の関心の関係の調査.日本産業技術教育学会近畿支部第32回

研究発表会講演論文集, pp.53-54, 2015/12/6.本研究はタブレット端末上で動作する、初心者にも扱いやすい開発環境を実現することを目標とし、Android OS搭載タブレット端末上で動作するマイコン用ビジュアルプログラミング環境aiBlocksを実現した。実現に当たりaiBlocksのベースとなるiArduinoインタプリタの開発、ビジュアルプログラミング環境でのメニューの検討、プログラミングテキストの試作、中学校技術科におけるマイコンを使った教材への関心の調査等をおこない報告している。aiBlocksについてはサンプルプログラムなどを含め公開している。本研究の目的は、ハードウェア操作を含むマイコンのプログラム開発におけるハードルを下げ、プログラミングに親しむ層を広げることである。それに対し、まず、H25年度に開発したAndroid端末上での開発環境を一般に公開した。つぎに、その開発環境でのプログラミング言語を含む、初心者向けのテキストを試作した。またH25年度ではテキストベースであった開発環境を基に、H26年度はビジュアルプログラミング言語・開発環境aiBlocksを開発し、Android端末上でビジュアルプログラミング環境を実現した。成果については、国内会議で口頭発表をしている。情報工学、ロボット工学上記のビジュアルプログラミング環境は一般に公開し、使用感などの報告を受けたい。つぎにビジュアルプログラミング環境を用いた作例などを紹介する初心者向けのテキストの作成と評価を行う。また、タブレット端末のみでハードウェアがない場合や、規模の大きなプログラムを開発したい場合に対応できるよう、マイコン側でなく、タブレット側にインタプリタを動作させることを検討していく。ハードウェアの操作を含むプログラム開発、とくにマイコンのプログラム開発におけるハードルを下げ、プログラミングに親しむ層を広げるという本研究の目的に対し、1)平成25年度の実施計画であげたインタプリタ型言語を載せたマイコンのプログラム開発をAndroidタブレット端末上で実現している。タブレット端末上では、シリアルターミナル、エディタ、変数・入力値の数値表示、入出力ピンの状態のグラフ表示と視覚的操作を実現している。また2)ビジュアルプログラミング言語の中学校技術科での活用可能性の検討をし、3)ビジュアルプログラミング言語の開発環境に関する基礎的な検討をし、成果を国内会議で口頭発表している。H25年度に実現したAndroid端末上での開発環境については改良を進め一般に公開をして実際の利用を促す。また規模の大きなプログラムの実現できるよう、タブレット端末上でのインタプリタを動作させる。さらにビジュアルプログラミング言語によるマイコン上のプログラミング開発を実現するための基礎的な研究・開発を進めていく。
ディスペプシア症状発現における十二指腸上皮細胞間接着装置とIL-33に関する検討

十二指腸粘膜上皮にはCLDN1, 2, 3, 4, 7,8, 15, 18, JAM-A, Nectin-1, -3, ZO-1, -3の発現を認め,機能性ディスペプシア患者では,CLDN8の発現低下が示唆された.食道上皮細胞ではIFNgがIL-33発現を増加させ,IFNgと胆汁酸(DCA)の同時刺激でIL-33 mRNAはより増加した.IL-33の発現増加は,食道上皮基底層の核内でみられた. siRNAによるIL-33の発現抑制により,IFNgによるIL-8やIL-6の食道上皮からの放出増加が抑制された.すなわちIL-33が核内でIL-8やIL-6の産生あるいは放出に促進的に働いていた.タイト結合は,細胞間のバリア機能や細胞の極性を維持する機能を有しており,極性のある上皮細胞の内腔側細胞表面にある.このタイト結合を担う蛋白には,クロディン(CLDN),オクルディン,JAMがあり,CLDNが最も重要な役割をしていると考えられている.CLDNには少なくとも27のサブタイプが存在し,これらサブタイプは,組織特異的に発現し,臓器によって発現が異なる.本研究では,内視鏡下生検組織を用いてタイト結合蛋白の発現を蛍光免疫組織染色で確認し,その発現程度をreal-time PCRで定量化した.腹部症状を認めない被検者の十二指腸粘膜と腹部症状を認める被検者の十二指腸粘膜でのタイト結合タンパクの発現を検討すべく症例集積を行い,一部のクロディンの発現量が異なる可能性が示されている.今後さらに症例を集積してデータの信頼性を確認する予定である.タイト結合は,細胞間のバリア機能や細胞極性の維持に不可欠なものであり,極性のある上皮細胞の管腔内腔側細胞表面に局在している.このタイト結合を担う細胞表面表出蛋白には,クローディン(CLDN),オクルーディン,JAMがあり,裏打ち蛋白としてZO-1, ZO-2, ZO-3などがある.またバリア機能の構成には,CLDNが最も重要な役割をしていると考えられている.CLDNには少なくとも27のサブタイプが存在し,これらサブタイプは,組織特異的に発現し,臓器によって発現しているサブタイプが異なる.本研究では,内視鏡下生検組織を用いてタイト結合蛋白の発現を蛍光免疫組織染色で確認し,その発現程度をreal-time PCRで定量化を行っている.さらに腹部症状を認めない被験者の十二指腸粘膜と腹部症状を認める被験者の十二指腸粘膜でのタイト結合タンパクの発現を検討すべく症例集積を行い,炎症細胞浸潤やH. pylori感染との関連についてさらに検討を加える予定である.タイト結合は,細胞間のバリア機能や細胞極性の維持に不可欠なものであり,極性のある上皮細胞の管腔内腔側細胞表面に局在している.このタイト結合を担う細胞表面表出蛋白には,クローディン(CLDN),オクルーディン,JAMがあり,裏打ち蛋白としてZO-1, ZO-2, ZO-3などがある.またバリア機能の構成には,CLDNが最も重要な役割をしていると考えられている.CLDNには少なくとも27のサブタイプが存在し,これらサブタイプは,組織特異的に発現し,臓器によって発現しているサブタイプが異なる.本研究では,内視鏡下生検組織を用いてタイト結合蛋白の発現を蛍光免疫組織染色で確認し,その発現程度をreal-time PCRで定量化した.またFD患者では好酸球と肥満細胞浸潤が増加していたが,H. pylori感染との関連は明らかでなかった.ディスペプシア症状の一つである胸やけを訴える非びらん性胃食道逆流症(NERD)患者の食道粘膜において,IL-33の発現が上昇していることやIL-8などの炎症性サイトカインとの相関を明らかとした.十二指腸粘膜上皮にはCLDN1, 2, 3, 4, 7,8, 15, 18, JAM-A, Nectin-1, -3, ZO-1, -3の発現を認め,機能性ディスペプシア患者では,CLDN8の発現低下が示唆された.食道上皮細胞ではIFNgがIL-33発現を増加させ,IFNgと胆汁酸(DCA)の同時刺激でIL-33 mRNAはより増加した.IL-33の発現増加は,食道上皮基底層の核内でみられた. siRNAによるIL-33の発現抑制により,IFNgによるIL-8やIL-6の食道上皮からの放出増加が抑制された.すなわちIL-33が核内でIL-8やIL-6の産生あるいは放出に促進的に働いていた.内視鏡下生検組織を用いてタイト結合蛋白の発現をreal-time PCR検討し,十二指腸粘膜上皮におけるタイト結合蛋白の発現を明らかとした.機能性ディスペプシアにおいて一部のCLDNの発現量が異なり,炎症細胞浸潤と相関がある可能性が示されている.IL-33については発現変化が明らかでない.消化器内科CLDNの発現変化が明らかとなったことによりそれぞれの機能的役割を検討する必要がある.各CLDNのsiRNAによる発現制御や強制発現細胞株を用いて,十二指腸粘膜におけるバリア機能を司るタイト結合についてさらに詳細な解析を行っていきたい.

内視鏡下生検組織を用いてタイト結合蛋白の発現を検討し,十二指腸粘膜上皮におけるクロディンの発現を明らかとした.機能性ディスペプシアにおいて一部のクロディンの発現量が異なる可能性が示されている.各CLDNの発現変化が明らかとなったことによりそれぞれの機能的役割を検討する必要がある.それぞれのクロディンのsiRNAによる発現制御や強制発現細胞株を樹立し,詳細な機能解析を行っていきたい.細胞を用いた検討を行うにあたり,どのタイト結合蛋白に焦点を当てて検討するかに時間を要しており,効率的に研究を行うためにまずは臨床検体での検討を進めたため,細胞研究に必要な費用を次年度に使用する予定とした.腹部症状を認めない被検者の十二指腸粘膜と腹部症状を認める被検者の十二指腸粘膜でのタイト結合タンパク発現を継続して検討すべく症例集積を行い,発現量が異なるクロディンを明らかとする.さらにin vitroでの検討で各クロディンの十二指腸粘膜での機能解析を行う.
蛋白質リン酸化を介した細胞質分裂開始機構の分子細胞学的研究

細胞質分裂は細胞周期の終結点であり、また、出発点でもある。細胞質分裂がどのような分子的機構によって開始するのか、現在のところ明確な図式が描ける状況には至っていない。しかし、他の細胞周期調節に認められるように、蛋白質リン酸化がこの開始機構において主導的な役割を担うことが予想される。本研究は「蛋白質リン酸化を介した細胞質分裂開始機構」に焦点をあてて研究を行なった。細谷はこの研究課題に直接踏み込んだ研究を進展させ、細胞質分裂時に形成される収縮環構造に、リン酸化されたミオシンが存在するという重要な発見を導き、そのリン酸化を行なう新しい酵素を発見した。塩田は細胞質分裂の対極点であるS期で行なわれるDNA複製において、DNA複製の開始を調節する蛋白質P1を発見した。P1がその活性を発現するためには、DNA依存性リン酸化酵素によってリン酸化される必要があることをあきらかにした。池上はRNAとDNAに結合する新しい蛋白質NAAPを発見し、これがcdc2キナーゼ/サイクリンB複合体によって細胞分裂期特異的にリン酸化されることを見出した。また、この蛋白質は減数分裂過程において細胞質分裂時に顕著に分子型を変化することが見出された。細胞質分裂開始における本蛋白質の機能の解明が待たれる。以上、要するに、本研究は、細胞増殖の基幹となる細胞質分裂の開始機構について、さまざまな立場から研究を発展させたものである。1.申請者は蛋白質チロシン・キナーゼの阻害剤として知られる海綿Xestospongiasapraの成分Halenaquinol sulfate(1)が、DNAポリメラーゼαとε活性に対して強い阻害作用を有することを見出した。この阻害の動力学的解析から、1によるDNAポリメラーゼ活性の阻害はdATPとdTTPとの拮抗的阻害に基づくことが判明した。報告者は既に、DNA合成阻害剤AphidicolinがDNAポリメラーゼα反応がdCTPとの拮抗によって阻害がもたらされることを発見した。今回の研究成果は、DNAポリメラーゼのdCTP結合部位がdATPならびにdTTP結合部位とは異なることを示したものである。2.1はウニ、ヒトデの卵-精子融合を阻害することによって受精の成立を妨害する。この阻害は細胞膜融合の阻害の基づく。高い濃度の1の存在下でウニ受精卵は2細胞にくびれた時点で完全な2つの割球に分離しない。今回、このような細胞膜融合阻害活性によってウニの受精を阻害する2種の新規化合物をJaspis属海綿から精製・単離し、それらをJaspisin(2)、Isojaspisinと命名し、それぞれの化学構造を決定した。2は1と異なり、DNAポリメラーゼ活性に影響を与えなかった。しかし、2はウニ孵化酵素やラットがん細胞の分泌するゲラチナーゼAに選択的な阻害活性を示した。3.イトマキヒトデ卵母細胞から新蛋白質セリン・キナーゼを部分精製した。多細胞動物の個体発生では、その出発点となる卵に多量のリボ核タンパク質が存在し、受精後の速やかなタンパク質合成支えると考えられている。リボ核タンパク質の中にはdsRNAと会合するタンパク質が存在すると考えられるが、このことを実証した研究は皆無である。われわれは、イトマキヒトデ卵母細胞に、かかるタンパク質の探索を行い、新しいdsRNA結合性リン酸化タンパク質を得た。得られたmRNAについてcDNAを得、その塩基配列を決定したところ、ヒト核小体リン酸化タンパク質B23と23%の、アフリカツメガエル核小体タンパク質NO38と33.7%のホモロジーを示す配列が得られた。B23やNO38にはRNA結合領域は知られていない。また、pp50をコードするmRNAの存在を調べるために、得られたcDNAの上流約820bpの配列をプローブとして、ノザンブロットを行った。その結果、pp50のmRNAは産卵期約2カ月前の卵巣には存在するが、成熟した卵母細胞には存在しないことが判明した。また、原腸胚、精巣、生体幽門もうのうにはpp50のmRNAは見いだされなかった。

したがって、pp50は若い卵母細胞で生成し、卵および初期胚の細胞核に存在するdsRNA結合性リン酸化タンパク質であると結論された。この結果からB23と同様、pp50も増殖の盛んな時期に存在するリン酸化タンパク質であると考えられる。細胞質分裂は細胞周期の終結点であり、また、出発点でもある。細胞質分裂がどのような分子的機構によって開始するのか、現在のところ明確な図式が描ける状況には至っていない。しかし、他の細胞周期調節に認められるように、蛋白質リン酸化がこの開始機構において主導的な役割を担うことが予想される。本研究は「蛋白質リン酸化を介した細胞質分裂開始機構」に焦点をあてて研究を行なった。その成果として、研究課題に直接踏み込んだ研究を進展させ、細胞質分裂時に形成される収縮環構造に、リン酸化されたミオシンが存在するという重要な発見を導き、そのリン酸化を行なう新しい酵素を発見した。さらに、ヒトデ卵に新しい蛋白質を発見し、これが細胞分裂にcdc2キナーゼによって細胞分裂期特異的にリン酸化されることを見出した。卵には多量のRNAが含まれており、これらは受精後の胚発生に使用される貯蔵型と考えられる。核内の多量の核酸の細胞質への移行、また、その利用には核酸結合タンパク質が機能しているものと思われるが、まだ、それらの分子的実体は不明である。当研究室ではイトマキヒトデ卵母細胞中に、二重鎖RNAに結合する性質を持つ、見かけの分子量が約50kDaのリン酸化タンパク質の存在を見い出した。このタンパク質をNucleic acid-associated protein (NAAP)と命名した。NAAPは核小体に局在するシャトルタンパク質として知られているほ乳類のB23と約33%のホモロジーを示すタンパク質であった。二つの酸性アミノ酸クラスターの間に塩基性アミノ酸から成る核局在化シグナル(NLS)を持ち、C末端側に核酸結合部位と思われる配列を持つ大変ユニークなタンパク質である。細胞質分裂開始における本蛋白質の機能の解明が待たれる。
笑顔の系統発生と個体発生: ニホンザル新生児からヒト2歳児までの進化と発達

(1)研究の目的:(a)ニホンザル新生児,ヒト胎児,1歳児の自発的微笑(睡眠中の笑顔)とその後の笑いとの関係を明らかにすること,(b)1歳から2歳児の遊び中の笑いにこめられた意図を,客観的に観察できる行動や状況から明確にすることである。(2)研究の成果(a)具体的内容:目的(a)に関しては今年度,ヒト新生児期から生後24週までの自発的微笑と,対人的な社会的微笑についての縦断観察を開始した。ヒト新生児の笑顔の縦断研究は生後2週から24週まで,自発的微笑を毎週5分ずつ撮影するのに加え,隔週で覚醒中に母親が笑顔を子に対して呈示し,その際の子の反応を撮影している。両微笑の頻度の相関から関係を探っている。目的(b)に関しては,ヒトの1歳から2歳児を対象とした,保育園での自由遊びにおける笑顔の観察ビデオの分析法を再検討した。前年度行った観察で22名だった参加者が36名に増加したため,目に見えるすべての行動を詳細に記述していた行動評定について,時間の記述,行動の向けられた対象の固有名の記述を除外し,遊びの分類のカテゴリ数を減らすといった簡略化を行った。(b)意義と重要性:目的(a)の縦断研究については,これまで自発的微笑が後の笑顔の基礎であるとされてきた定説に関して,実際に関連があるのかどうかを探る研究である。両者に関連がないという結果が得られた場合,感情発達の教科書を書き換える必要が生じてくる。目的(b)の研究は乳児が見せていた快の笑顔が,どのようにおとなが見せるより複雑な意味を持つ笑顔に発達していくのかを明らかにするもので,言語使用が増加する2歳前後がキーポイントであることが既に分かってきている。(3)研究実施計画から見た状況:目的(a)は,観察開始1年で5名が終了しており,進行中の2名に加えもう1名のデータ収集が開始予定であることから,非常に順調であるといえる。目的(b)の研究は既にデータ収集が終了しており,25年度には成果発表が可能である。(2)研究の成果(a)具体的内容:ニホンザル新生児については,7頭に対する観察で58回の自発的微笑を収集した。ヒト胎児に関しては,鎌倉市矢内原医院において4次元超音波診断装置を用い収集されていた568名の胎児画像から,51回の自発的微笑を抽出した。目的(b)の1歳から2歳児の笑いについては,22名の観察の結果,417回の笑顔を観察することができ,そこから場面により11種類の笑いに分類できることを確認した。(b)意義と重要性:目的(a)のニホンザル新生児については,これまでヒトとチンパンジーにしかないとされていた自発的微笑が,それらの種と異なり普段は笑わないとされるニホンザルにも多く見られるということを確認したことで,自発的微笑の意味を捉え直す必要性を呈示したといえる。ヒト胎児の自発的微笑例はこれまで数例あったが,本研究ほど多くの観察を行い,自発的微笑を体系的に収集した研究はなく,胎児も多くの笑顔を見せているということを見いだした。目的(b)の研究では,ヒトは2歳で言語を獲得し社会性が発達してくると,何かを失敗した後のような快とは思えない状況でも笑顔を見せるようになることを発見した。(3)研究実施計画から見た状況:目的(a)について,ニホンザルの観察は計画以上の進度で進んでいる。ヒト胎児に関しては計画通り順調である。1歳児の自発的微笑の観察は計画通り家庭訪問を予備的に実施した結果,より体系的に観察をする必要性を認識し,保育園での観察に切り替える方針である。目的(b)の研究は順調であるが,さらに多くの観察を行うことで分析の精度の向上をはかる。

(b)意義と重要性:目的(a)の縦断研究については,これまで自発的微笑が後の笑顔の基礎であるとされてきた定説に関して,実際に関連があるのかどうかを探る研究である。両者に関連がないという結果が得られた場合,感情発達の教科書を書き換える必要が生じてくる。目的(b)の研究は乳児が見せていた快の笑顔が,どのようにおとなが見せるより複雑な意味を持つ笑顔に発達していくのかを明らかにするもので,言語使用が増加する2歳前後がキーポイントであることが既に分かってきている。(3)研究実施計画から見た状況:目的(a)は,観察開始1年で5名が終了しており,進行中の2名に加えもう1名のデータ収集が開始予定であることから,非常に順調であるといえる。目的(b)の研究は既にデータ収集が終了しており,25年度には成果発表が可能である。4つの研究計画のうち,2つは計画以上に進展しており,1つは順調である。やや遅れている1つについても,計画通りの実施の結果から,より重要な研究成果の得られやすい計画への切り替えを判断した状況である。それに加え,研究実施計画以上に多くの研究発表を行ったため,計画以上に進展しているといえる。ニホンザルの新生児の観察は今後よりデータを増やすということよりも,分析法に関して共同研究者である京都大学霊長類研究所の友永雅己准教授と打ち合わせをする必要がある。胎児の研究については成果発表に力を入れていく。1歳児の自発的微笑と後の笑顔との関係を探る研究は,元の研究計画である家庭訪問による観察よりも,保育園においてより多くの子どもを長期的に観察する方法に変更することにより,体系的なデータを得ることができると判断した。1歳から2歳児の笑顔の発達研究についてはこのまま観察継続し,データを増やしていく。
ヒトES細胞の多能性:極性形成に基づく対称分裂から多能性を生み出す分子機構の解析

本研究は、ヒトES細胞が密着結合有する上皮細胞様の頂端部-基底部に沿った非対称性を有していることに着目し、細胞極性と多能性維持・初期分化誘導の関連性に焦点を当て研究を開始した。ヒトES細胞において細胞極性に制御するβ-cateninを特異的に活性化した結果、速やかに頂端部-基底部極性が消失し、哺乳類初期発生を模倣する一連の分化遺伝子の発現が誘導された。これらの結果は、ヒトES細胞の細胞極性の維持が多能性を維持する上で必須であることを示し、細胞極性の崩壊によって初期発生過程を模倣する遺伝子発現プログラムが惹起されることが明らかになった。本研究は、ヒト胚性幹細胞(ヒトES細胞)が密着結合有する上皮細胞様の頂端部-基底部に沿った非対称性を有していることから、細胞極性と多能性維持・初期分化誘導の関連性に焦点を当て研究を開始した。極性形成に重要な役割を担っている古典的・非古典的Wnt情報伝達経路と多能性維持に関して、まず古典的Wnt経路の役割を検討するためヒトES細胞株に条件付き活性化システムの導入を試みた。条件付き活性化システムとして、研究代表者等がこれまでに確立しているエストロジェン受容体との融合蛋白質を用いた発現システムを利用し、古典的Wnt経路において中心的役割を担うβ-cateninとエストロジェン受容体とのキメラ蛋白質を発現するプラスミドベクターを作製、これを複数のヒトES細胞株に導入後その安定形質株を樹立した。タモキシフェン(エストロジェンアゴニスト)処理によりβ-cateninを活性化した結果、数日以内にヒトES細胞の密着結合・密着結合が完全に崩壊し、頂端部-基底部に沿った細胞極性の消失が確認された。各種未分化・分化マーカー遺伝子の発現解析の結果、β-catenin活性化に伴い初期発生過程の原条(primitive streak)から中胚葉前駆細胞形成といった一連の哺乳類初期発生プログラムをほぼ全ての細胞で生じていることが明らかになった。これらの結果から、ヒトES細胞の細胞極性の維持はその多能性を維持する上で必須であることを示すとともに、細胞極性の崩壊によって容易に初期発生過程を模倣する遺伝子発現プログラムが惹起されることが明らかになった。この成果は、古典的Wnt/β-cateninシグナル経路による細胞極性の制御がヒトES細胞エピゲノムに秘められた多能性を引き出すトリガーとして中心的役割を担っていることを示唆している。本研究は、ヒト胚性幹細胞(ヒトBS細胞)が密着結合有する上皮細胞様の頂端部-基底部に沿った非対称性を有するにとに着目し、細胞極性と多能性維持・初期分化誘導の関連性に焦点を当て研究を開始した。昨年度に引き続き、極性形成に重要な役割を担う古典的Wnt・β-catenin情報伝達経路と多能性維持との関連性を解明する目的で作製された条件付き活性化システムを導入したヒトES細胞株を使用し更なる解析を行った。既に報告したように、本研究計画ではタモキシフェン依存的にβ-cateninを活性化する条件付き誘導システムを導入したヒトES細胞株を用い、β-cateninを恒常的に活性化した際のヒトES細胞への影響を検討した。その結果、β-catenin活性化数日以内にヒトES細胞の密着結合・密着結合が完全に崩壊し、頂端部-基底部に沿った細胞極性が消失すると共に、初期発生過程の原条(primitive streak)から中胚葉前駆細胞形成といった一連の哺乳類初期発生プログラムをほぼ全ての細胞で生じることが明らかになった。極性崩壊と細胞分化の関連性を詳細に解析するため、マイクロアレイによる遺伝子発現パターンの網羅的解析を行った。その結果、極性形成と多能性維持に関わることが期待される遺伝子群の変動が観察された。現在、これら候補遺伝子群のクラスタリング解析及びその評価を行うためのsiRNAのデザイン等、候補遺伝子と極性・多能性との関連性を明確にすべく解析を進めている。一方、多能性を可視化するレポーターES細胞株の樹立に関して、OCT4遺伝子ゲノムに蛍光タンパク質をコードするGFP遺伝子をジーンターゲッティング法により導入するため、OCT4遺伝子ゲノム領域のクローニング及びターゲッティングベクターの構築を進めており、構築終了後ヒトES細胞に導入しレポーター細胞を樹立し、上述の候補遺伝子の機能解析に応用する予定である。以上の結果から、ヒトES細胞の細胞極性の維持はその多能性を維持する上で必須であり、それを制御する古典的Wnt/β-cateninシグナル経路がヒトES細胞エピゲノムに秘められた多能性を引き出し、初期発生を模倣する一連の遺伝子発現を惹起するトリガーとして中心的役割を担っていることが明らかになった。
リーマン多様体の曲率と位相

投稿中の論文「The G aussian curvature of Alexandrov surfaces」において、Gauss-Bonnetの定理のアレクサンドロフ曲面版を示し、それを使ってアレクサンドロフ曲面Χ上でのほとんど至るところでガウス曲率が定義できることを証明した。すなわち次の事が成立する。X内の十分小さな測地三角形Δに対して、Δのexcess、e(Δ)を三角形の内角の和からπを引いた値で定義する。d>0に対して、U_dを各内角がdより大きい測地三角形全体を表す。このとき、ほとんどすべてのχ∈Xに対して次が成立する。このことは筑波大学での幾何学シンポジウム、九重での幾何学小研究会、さらに東海大学での談話会において研究報告した。さらに大塚富美子氏との共同研究「The total excess of length 2-spaces(仮題)」において、アレクサンドロフ曲面をさらに弱めた、位相的にも多様体でないようなlength 2-spaceの研究を行なった。これは、Busemannによるnon-compact G-surfaceにおける理論を一般化したものであり、空間のtotal excessが、空間の位相構造を決定するという結果である。この研究を引続きすすめており、さらに強い結果を得られることが期待できる。この研究は、金沢大学での幾何学シンポジウムで報告した。
代謝酵素の一塩基多型に着目した、化学予防が有効なER陽性乳癌発症予測モデルの構築

本邦で急増するエストロゲンレセプター(ER)陽性乳癌は、タモキシフェン(TAM)などの抗ホルモン剤で発症予防が可能である。本邦で国などの公的機関が「対策型」予防として実現するには医療経済の視点も加味し、「ER陽性乳癌発症リスクが高く、かつ化学予防の効果が期待できる群」を選別して介入することが望まれる。今研究は、本邦において従来の疫学因子と、一塩基多型(SNP)のうち特に代謝酵素のSNPに着目し、これらを組み合わせることで統計学的に上記集団を選別可能なリスク評価モデルを構築することを目的とする。
糖代謝関連遺伝子の効果に影響する食生活要因の解析

炭水化物の質の糖代謝の影響にGCK、G6PC2、MTNR1B遺伝子多型が修飾するか検討した。対象は小学5年生と中学2年生であった。食事は簡易型自記式食事歴質問票を用い、身体計測も行った。GCK、G6PC2遺伝子多型は、空腹時血糖、ベータ細胞機能と関連があった。低食物繊維摂取群と高グリセミックインデックス群は、空腹時血糖に及ぼす影響がより強かった。MTNR1B遺伝子多型は、男児のみで空腹時血糖、インスリン感受性、ベータ細胞機能と関連があり、低食物繊維摂取群でより強い関係があった。遺伝子ー食習慣の交互作用があることを明らかにすることができた。食生活習慣が、小児の糖代謝関連遺伝子多型と空腹時血糖および血清インスリン濃度との関連を修飾しているかどうかを調べる目的で研究を行った。GCK、G6PC2/ABCB11、MTNR1Bの遺伝子多型を調べた。前年度の結果では、リスクアレルを合わせた数の空腹時血糖や血清インスリン濃度に及ぼす影響は、食物繊維の摂取量と食事のグリセミックインデックスによって差がありそうだったが、交互作用ははっきりしなかった。そこで、本年度は解析数を増やして統計解析を中心に行った。食物繊維摂取量を中央値に2分して、食物繊維摂取量とGCKやG6PC2/ABCB11の遺伝子型(優性)との交互作用は層化の条件で一定でなく、偶然誤差の可能性があった。しかし、その中でMTNR1Bだけは、食物繊維の低摂取量群で、遺伝子多型の影響がはっきりしていた。遺伝子型はインスリン濃度やインスリン感受性との関連が有意であった。高摂取量群ではMTNR1Bの遺伝子型とインスリン濃度や感受性との関連ははっきりしなかった。このことは、MTNR1B遺伝子多型による糖代謝異常があったとしても、食物繊維を十分に摂取することで、遺伝子型による代謝の障害を予防することが可能かもしれないことを示唆する。日本人の食物摂取量は摂取基準を満たしていると考えられているが、摂取量・基準とも欧米のそれらよりも低く、さらに基準として目標を高い値にすること検討し、食物繊維摂取量をさらに増やすほうがよいかもしれない。本年度561人の10-11歳と13-14歳の小児を対象として解析を行った。GCK、G6PC2/ABCB11の遺伝子多型は、空腹時血糖と関連があり、MTNR1Bの遺伝子多型はインスリン濃度と有意な関連があった。いずれの遺伝子多型もβ細胞機能(HOMA-B)と関連があった。食事調査から得られた食物繊維摂取量、食事のグリセミックインデックス、グリセミックロードは、空腹時血糖、インスリン濃度と関連はなかった。食物繊維摂取量が少ない対象者、食事のグリセミックインデックスの高い対象者では、それぞれそうでない対象者と比べて、遺伝子多型の影響が有意に強かった。遺伝子多型の組み合わせを考慮したとき、それぞれのリスクアレルを合わせた数の空腹時血糖や血清インスリン濃度に及ぼす影響は、食物繊維の摂取量と食事のグリセミックインデックスによって差がありそうだった。このことは、小児の食習慣が遺伝子多型によって影響の程度が変わり、遺伝子多型でリスクのより高い人でこそ、食行動の変容の影響がよい方向に向かうことを示唆する。しかし、ここまでのサンプルサイズでは、これらの交互作用は、有意ではなかった。そこで、サンプルサイズをさらに増やして解析する必要があり、当該年度に、さらに、13-14歳の対象者の保存試料535検体を分析した。メラトニンレセプター1B(MTNR1B)遺伝子多型を精査した。831人の13、14歳を対象に、炭水化物の質に関わる指標(食物繊維摂取量、グルコース・インデックス、グルコース・ロード)が、MTNR1Bの糖代謝に対する影響に及ぼす交互作用について調べた。MTNR1B多型は、男性では空腹時血清インスリン濃度やインスリン感受性の代替指標であるhomeostatic model assessment, insulin resistance (HOMA-IR)、homeostatic model assessment, βcell function (HOMA-B)との関連があったが、女性でははっきりしなかった。食物繊維摂取量やグルコース・インデックス、グルコース・ロードと糖代謝指標との関連ははっきりしなかった。食物繊維摂取量を2群に分けると、男性でのみ空腹時血清インスリン濃度とHOMA-IRへのMTNR1Bの影響との交互作用があった。

つまり、食物繊維摂取量の少ない群では、遺伝子多型の影響があり、高摂取量群ではMTNR1Bの遺伝子型と空腹時インスリン濃度や感受性や分泌の代替指標の関連ははっきりしなかった。グルコース・インデックスやグルコース・ロードにはこのような関係ははっきりしなかった。MTNR1B遺伝子多型による糖代謝への不利な影響は、食物繊維を十分に摂取することで、小さくすることができる。日本人の平均食物繊維摂取量は、小児でも高くするべきであると考えられる。公衆衛生データ解析を中心に行い、生体試料の分析が十分できなかった。データ解析の結果は得られており、今後試料分析を追加することで解析を増やすことができる。投稿論文を準備していく。計画通りに、試料の分析、データの分析を行っている。結果も予想している方向を示しているが、結論付けるには至っていない。また試料分析の費用(単価)が予定よりも高く、分析件数がまだ少ない。最終年度としてすべての分析した資料を用いて、データの解析を行う。他の遺伝子多型(GCKR)の遺伝子解析をを行っており、平成25年度までのデータ・結果に追加してデータの解析を行う。データの解析では次年度にも追加して行う血清試料の分析データも用いる。他の生活習慣(身体活動)も考慮した多変量統計解析を行い、結果を学会や学術雑誌に公表していく。平成24年度に分析した資料を含めて、データ解析を繰り返す。そこで、予定した食習慣の交互作用があるのかどうかを確かめる。また、ほかの遺伝子多型(GCKR)、他の生活習慣(身体活動)についても解析を行う。保存血清を有効に使うためにデータの解析を中心に行い、保存血清の分析の一部を来年度に行うこととしたため、分析に用いる試薬等の購入費ついて未使用額が生じた。次年度アディポサイトカインを含めた糖代謝マーカーの測定を目的とした血清試料の分析をさらに進めることとし、これまでに生じた未使用額については、次年度の研究費と合わせて分析に用いる試薬等の購入、分析の外部機関への依頼に充てる。試料を追加して、糖代謝関連遺伝子多型を分析し、血清の糖代謝マーカーを分析する費用とする。
印象採得に伴う動揺歯の変位に関する研究-印象材の流動方向と印象圧との関係-

(研究目的)これまで印象採得時における動揺歯の変位についてのシミュレーション実験を行ってきた。それらの結果によると、印象用トレーのスペーサーと遁出孔の設置により動揺歯の変位を小さくすることが可能であるが、その設置位置によってはかえって変位量が大きくなる場合があった。また、動揺歯の変位はトレー内の印象圧の差によって生じるものと考えられた。本研究では、印象採得時に動揺歯に加わる圧を各種トレーの条件下で測定し,この印象圧と前述の歯の変位のとの関係を検討した。(研究方法)動揺歯の変位の実験と同様、3-3残存で左側中切歯を動揺歯とする模型を用いた。この動揺歯の対照としての右側中切歯(以下、固定歯)、およびこれらとは部位の異なる右側犬歯に対する唇側と舌側の印象圧を計測した。印象用トレーはスペーサーと遁出孔の条件により18種とした。(研究結果と考察)動揺歯の印象圧は、唇側よりも舌側で大きく、これらの印象圧差は唇側変位を示した動揺歯の変位量と高い相関関係を示した。一方、動揺歯と固定歯の印象圧ならびに印象圧差に統計学的有意差は認められなかった。また、中切歯と犬歯の比較において、犬歯では唇側の印象圧が大きくなり、各トレーによる印象圧差の傾向は中切歯と類似していたが、印象圧差の大きさは中切歯より統計学的に有意に小さかった。以上のことから、動揺歯の変位は印象圧の差により生じることが示され、印象圧は歯牙の解剖学的形態と位置により異なると考えられた。また、印象圧の影響は歯の動揺度には関係ないことが示された。この研究の一部は、第92回日本補綴歯科学会(1994,11月)において発表した。
高速かつ自動化された津波被害予測システムの開発

津波即時予測のために自動的に震源を推定し沿岸部の津波の大きさを推定する手法を開発する予定である.研究計画は,1)地震波の超長周期成分W-phase法と逆投影法を組み合わせ,地震の震源及び規模を自動的に推定する手法の開発,2)震源の断層特性から津波を推定するグリーン関数の推定方法の開発の2項目である.事前に断層特性を様々に変化させた津波計算結果からグリーン関数の推定を行い,断層から直ちに津波波形を推定する社会実装に直結する成果を目指している.津波即時予測のために自動的に震源を推定し沿岸部の津波の大きさを推定する手法を開発する予定である.研究計画は,1)地震波の超長周期成分W-phase法と逆投影法を組み合わせ,地震の震源及び規模を自動的に推定する手法の開発,2)震源の断層特性から津波を推定するグリーン関数の推定方法の開発の2項目である.事前に断層特性を様々に変化させた津波計算結果からグリーン関数の推定を行い,断層から直ちに津波波形を推定する社会実装に直結する成果を目指している.
アルヴェン固有モード・センシングシステムによるアルファ粒子損失機構の研究

本研究では、トーラスプラズマにおけるアルファ粒子によるアルヴェン固有モード(AE)の励起とAEの高速イオン輸送に及ぼす影響を明らかにすることを目指し、LHDやCHSなどのヘリカル装置とJT-60Uトカマクにおいて中性ビーム入射(NBI)で生成した高速イオンによるAE励起とAEの高速イオン輸送への影響の解明、及びAEの安定性評価に重要な減衰率の測定と減衰機構の解明を進めている。主要な成果は下記の通りである。(1)CHSにおいてプラズマ周辺部へ挿入可能な方向性プローブとプラズマ外に設置したシンチレータ型損失高速イオンプローブによる測定から、高速イオンにより励起された高速粒子モード(EPM)によりプラズマ内部からプラズマ外へ輸送される高速イオン束を観測し損失機構を明らかにした。(2)JT-60UトカマクではAEによる高速イオン輸送を中性子放射の径方向分布から導出し、高速イオンの磁場リップル輸送の理論との比較からAEの影響を定量的に評価した。(3)LHDでは、NBI電流駆動により非単調回転変換分布を生成したとき、トカマクの反転磁気シアAEに類似したアルヴェン固有モードが励起されることを見出した。(4)AEやEPMは高速イオンにより不安定化されるが、CHSでは電子サイクロトロン加熱で生成したヘリカル磁場リップルに捕捉された高速電子も高速イオンと同様にAEやEPMを励起できることを明らかにし、高速電子励起のバースト的EPMを観測した。高速電子の軌道計算からこのような励起の可能性を明らかにした。(5)CHSではアンテナにより10kHzから300kHzまでの交流磁場印加によりプラズマ周辺部でTAEを励起し、減衰率を測定した。減衰率は固有周波数の10-20%と相当高く連続スペクトル減衰が重要と考えられる。当初の目的とした成果に加え、新たな興味深い成果が得られた。CHS、LHD及びJT-60Uにおいて高周波磁場摂動印加と高速イオン生成によってアルヴェン固有モード(AE)を励起し、AEと高速イオンとの相互作用を明らかにすることを目的として、関連ハードウエアの設計と既存計測機器の改良と増強を図った。CHSでは高速イオン損失プローブのシンチレータの2次元像を計測するため高速・高感度CCDカメラと揺動の高速計測のための高速応答光電子増倍管アレイを設置した。CHS及びLHDにおいて、真空容器内でトロイダル方向に複数個所設置するAE励起用ループアンテナの予備設計を完了した。また、同アンテナによるAE励起の予備実験を行うためのプラズマ生成用マイクロ波源を準備した。JT-60Uでは、高速イオン励起AE特性の詳細を揺動間の相関計測を通じて明らかにするため高速データ収集系を増強した。シアアルヴェンスペクトル、固有関数等を理論計算する3次元MHD安定性解析コード(CAS3D3)をLHD配位で使用できるように整備し、実験との詳細な比較を可能とした。これまでにLHDのNBI加熱プラズマで観測されたAEとCAS3D3計算の結果との比較から、種々のモードのトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)とヘリシティ誘起AE(HAE)の特性を明らかにした。TAEについてはコア局在、グローバル型及びギャップ局在型の存在を明らかにした。CHSでは高速イオン励起バーストモードとTAEに同期した高速イオン損失を損失イオンプローブにより観測し、そのエネルギーとピッチ角を明らかとした。LHDではバースト的TAEにより荷電交換中性粒子束が時間的、速度空間的に変調されることを観測した。JT-60Uでは、バースト的TAEにより中性子発生分布が先頭的な分布から中心部が平坦化された分布になることを観測し、TAEによる高速イオン輸送の増大を明らかとした。CHS、LHD及びJT-60Uにて高速イオン及びアンテナによるアルヴェン固有モード(AE)と高速粒子モード(EPM)の励起と高速イオン輸送への影響の基礎データの収集を行った。CHSでは、2台のNBIを使用してEPMとAE励起を行ない、トーラス内側(大半径Rの小さい側)と外側に設置した2台の損失イオンプローブにより損失イオン束を測定した。高感度・高速CCDカメラを取り付けた損失イオンプローブにより、種々の放電条件で高速イオン束(損失エネルギーとピッチ角)のデータ収集を行った。また、損失イオンプローブに取り付けた多チャンネルの高速応答のフォトダイオードアレイにより高時間分解の損失イオン束計測を行った。損失束は磁場揺動振幅の2乗あるいは3乗の依存性を持ち統計的損失過程を示唆していることが明らかとなった。また、アルヴェン速度が電子熱速度より小さい低温のヘリウムやアルゴンプラズマで、トロイダルモード数n=1とn=0の励起アンテナ配位によりアルヴェン固有モード(TAEなど)の励起を行った。このような条件では励起されたAEの減衰率が大きくなり、TAEギャップでの放射減衰の影響が加算されたものと解釈される。LHDでは、磁気プローブとマイクロ波反射形を用いて高速イオンにより励起されるAEの空間構造の測定を行った。また、励起AEの高速イオン分布や高速イオン損失束への影響を研究するため、荷電交換中性粒子分析器,損失イオンプローブ、ダイバータプローブ、Hα検出器により関連データの収集を行った。CHS,LHD及びJT-60Uのデータ解析を進め、それを次年度の実験に反映させる予定である。本研究は、トカマクプラズマばかりでなくヘリカルプラズマにおいてアルファ粒子及びアンテナによりアルヴェン固有モード(AE)を励起し、そのモード特性と高速イオン輸送への影響を包括的に明らかにすることを目的としている。

実験では、LHDとCHSのヘリカル装置及びJT-60UとTEXTORのトカマク装置を利用し、中性ビーム入射(NBI)で生成した高速イオンをアルファ粒子の模擬に用いている。一方、アンテナによる励起実験では、高速イオンの存在しないプラズマに高周波磁場摂動を印加し、その応答の周波数特性からAEの減衰率(安定化効果)を測定する。アンテナによる励起実験をCHSとTEXTORで行った。CHSでは、アンテナ方式によりプラズマ周辺部のギャップのトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)が励起された。伝達関数の周波数依存性から導出した減衰率は、固有周波数の約6%となった。また、V_e/V_A(V_e:電子の熱速度、V_A:アルヴェン速度)が0.1から4に達する広い範囲のCHSプラズマでAEのアンテナ励起実験を行ない、電子ランダウ減衰の増大を観測した。TEXTORでは伝達関数に複数の共鳴的ピークが見られTAE及び高次のギャップモードと思われる。それらの減衰率の評価を進めている。CHSでは、高速粒子モード(EPM)に起因した高速イオンの損失を高時間分解の損失イオンプローブにより測定した。EPMバーストに応じて損失される高速イオンはピッチ角の小さいものが顕著であることが明らかとなった。また、JT-60Uの負磁気シアプラズマにおいてRSAEからTAEへの遷移時のAEの高速イオンの輸送に対する影響を、スチルベンシンチレータを用いた中性子分布計測とダイヤモンド検出器を使用した高速中性粒子計測によって詳細に調べ、遷移時に最も多く高速イオンが再分配もしくは排出されることを確認した。本研究では、トーラスプラズマにおけるアルファ粒子によるアルヴェン固有モード(AE)の励起とAEの高速イオン輸送に及ぼす影響を明らかにすることを目指し、LHDやCHSなどのヘリカル装置とJT-60Uトカマクにおいて中性ビーム入射(NBI)で生成した高速イオンによるAE励起とAEの高速イオン輸送への影響の解明、及びAEの安定性評価に重要な減衰率の測定と減衰機構の解明を進めている。主要な成果は下記の通りである。(1)CHSにおいてプラズマ周辺部へ挿入可能な方向性プローブとプラズマ外に設置したシンチレータ型損失高速イオンプローブによる測定から、高速イオンにより励起された高速粒子モード(EPM)によりプラズマ内部からプラズマ外へ輸送される高速イオン束を観測し損失機構を明らかにした。(2)JT-60UトカマクではAEによる高速イオン輸送を中性子放射の径方向分布から導出し、高速イオンの磁場リップル輸送の理論との比較からAEの影響を定量的に評価した。(3)LHDでは、NBI電流駆動により非単調回転変換分布を生成したとき、トカマクの反転磁気シアAEに類似したアルヴェン固有モードが励起されることを見出した。(4)AEやEPMは高速イオンにより不安定化されるが、CHSでは電子サイクロトロン加熱で生成したヘリカル磁場リップルに捕捉された高速電子も高速イオンと同様にAEやEPMを励起できることを明らかにし、高速電子励起のバースト的EPMを観測した。高速電子の軌道計算からこのような励起の可能性を明らかにした。
砂利石のある河川流水環境下で放出されるウグイオスのメス誘引フェロモンの同定

ウグイ産卵成熟期(6月)に捕獲したオス・メスを砂利石を敷いた人工水路に収容すると、一部の個体で産卵成熟の状態になる(オスでは膀胱の尿量が増え、メスでは卵成熟・抱卵して、誘引フェロモン感受性が高くなる)。このときにオスはメス誘引フェロモンを放出する。そこで、成熟したオスから採集した尿を用いて、室内試験水槽に収容した成熟メスの誘引行動を観察した。誘引活性を指標にして誘引フェロモンの分画を行った。6月に千曲川水系で捕獲したウグイのオス・メスを砂利石を敷き詰めた人工水路に収容し、河川水を流した。収容したウグイのうち、成熟したオスから尿を採集した。フェロモン感受性の高いことが知られている卵成熟・抱卵したメスを触診で判断して選抜した。室内試験水槽はパーティションで3室に区切り、魚が通り抜けられるような穴を開けた。両外側の部屋に水を注入、中央の部屋から排水して「水の流れ」をつくった。中央の部屋にメスを収容して、どちらか一方の外側の部屋にオス尿を添加したときの誘引活性を調べたところ、メスが鋭敏な誘引活性を示した。オス(約30匹分)の尿9.4mLを凍結乾燥して乾燥物29.0mgを得た。凍結乾燥物を脱イオン交換水に溶解してゲルろ過クロマトグラフィーに供し、脱イオン交換水で溶出した。各画分を215nmでモニターしたところ、最大極大吸収をもつ画分に強い誘引活性が観察された。活性画分を集め、弱陽イオン交換樹脂に供したが、活性画分はそのまま通り抜けた。続いて強陽イオン交換樹脂に供したが、河川水温が上昇して卵の退縮が始まり、メスの産卵時期が終了してしまったため、これ以上の成果をあげることができなかった。その後、オス尿中に含まれる成分を精査したが、単離には至らなかった。