hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地方財政の構造とメカニズム

地方財政の分野において、制度とそのメカニズムの関係を体系的に分析し、制度分析の基礎を確立する。法律に基づいて地方財政制度を数学的に定式化して理論モデルを構築し、制度の特性を明らかにするとともに、制度の下で経済主体の合理的行動によって生じるメカニズムの解明を行う。地方財政制度として日本、アメリカ、イギリス、ドイツ、スウェーデン、カナダの諸制度を考察の対象とする。歴史的、国際的な制度の相違を超えて、制度とそのメカニズムの関係に関して普遍的に成立する結果を見出す。最終的に、以上の結果を用いて、日本において今後、構築すべき望ましい地方財政制度の在り方を提示する。本研究では、地方財政における制度とそのメカニズムの関係を体系的に分析し、制度改革の理論的基礎を構築する。特に、現行の地方財政制度が疲弊し、制度改革が迫られている現在、制度とそのメカニズムの関係を理論的に解明することによって、改革に必要な理論的基礎を構築していく。具体的には、以下の点を解明する。(1)地方財政制度として、アメリカ、イギリス、ドイツ、スウェーデン、フランスの地方財政制度を取り上げ、これらの制度の下で生じているメカニズムを解明していく。これらの国の法律(地方財政法)に則して制度の体系を数式で定式化し、制度の体系を明らかにしながら、この制度の下で経済主体の合理的な選択がどのようなメカニズムを生じさせるかを解明する。日本との国際比較を行いながら、制度の相違がどのようなメカニズムの相違となって表れるかを分析する。(2)日本の地方財政制度の歴史的な発展過程を検討し、その中で制度とそのメカニズムがどのように変化してきたかを検討する。制度とメカニズムの関係を日本の歴史的な展開の中で捉える。当時の地方財政関係の法律に則して制度の体系を数学的に定式化し、制度の体系を明らかにするとともに、この制度の下でどのようなメカニズムが生じてきたのかを解明する。(3)最終的な目的は、現行の日本の制度について望ましい制度改革を解明することにある。現行の日本の地方財政制度については、今までに地方財政法等の法律に則して数学的な定式化を図り、これに基づいて制度分析を行ってきた。今までの研究成果とともに、日本の過去の歴史的な過程、および諸外国の制度の分析を踏まえながら、制度とそのメカニズムの解明に一層の発展を図っていく。最終的に、従来の抽象的・非現実的な理論モデルでなく、現実の制度に基づいた独自の理論モデルを構築し、望ましい制度改革の理論的な礎となるものにしていく。本研究の目的は、地方財政の制度とそのメカニズムの関係を体系的に分析し、制度分析の基礎を確立することにある。歴史的、国際的な制度の相違を超えて、地方財政制度に関する普遍的な基礎研究を目指している。この研究目的のため、研究期間の初年度である平成20年度において、以下のことを行った。1.制度研究の基礎を固めるため、地方財政制度に関する法律、統計データ、制度資料の収集を行い、データベースの充実を積極的に図った。具体的には、明治以降から現在までの日本の地方財政制度の資料、および諸外国の地方財政制度の資料の収集を行った。これらを用いて、制度そのものを明らかにするとともに、制度の中で生じているメカニズムをデータ等から立証していく作業を行った。2.地方財政制度について、法律に基づいて制度の体系を数学的に分析し、理論モデルを構築する試行錯誤を繰り返してきた。ここで地方財政制度とは、日本の明治以降から現在までの制度、および現在の諸外国の制度を指している。まず、日本の現行の地方財政制度について、地方交付税、国庫支出金、地方債、および地方税の4つの制度について、法律に基づいて制度の体系を数学的に分析した。さらに、日本の過去の地方財政制度および諸外国の地方財政制度についても、同様に、制度とそのメカニズムの関係を分析した。歴史的、国際的な制度の相違を超えて、1つの理論モデルを構築し、制度とそのメカニズムの関係を解明していくことは重要な意義をもつと思われる。本研究は、まだ未完で発表する段階ではないが、理論モデルの構築を今後、完成させていく。本研究の目的は、地方財政の分野において、制度とそのメカニズムとの関係を体系的に分析し、制度分析の基礎を確立することにある。研究対象は、地方財政制度であり、我が国における現在と過去の制度、および諸外国における制度である。各制度を法律に則して数学を用いて定式化し、制度の特性を明らかにしながら、制度の下で経済主体の合理的な行動はどのようなメカニズムを生じさせるかを理論的に考察する。制度とそのメカニズムの関係を解明していくことは、現在、制度改革が迫られている地方財政において、1つの重要な理論的基礎となるものである。平成21年度は、研究期間の2年目である。前年度から行ってきた制度分析の発展を図ってきており、日本の現行制度の分析を中心としながら、日本の過去の制度と諸外国の制度を含め、体系的な分析を行ってきた。

研究の成果としては、主に現行の地方財政制度の制度分析を行い、北大の紀要に「地方財政構造に関する一考察」というタイトルで論文を発表した。この論文は、今後の研究の1つのステップとして書かかれたものである。さらに、科研費を用いて、地方財政制度の分野における電子化したデータベースの充実を図ってきた。制度を研究する上で、日本および諸外国の法律やデータ等、非常に多くの資料が必要である。資料・データが徐々に充実してきたことは、今後の研究の重要な礎となるものである。また、制度に関する自分の考えをより深いものにするため、科研費を用いて出張し、旧自治省の事務次官経験者との話し合いをもってきた。現在、地方財政の分野における重大な問題は、我が国の近年の制度改革が、その時の流行や政治に流された改革のみ行われ、真の改革が行われていないことである。この理由は、制度改革の礎となる理論的な基礎が十分ではないためである。現代経済学における従来の地方財政の理論では、現実問題に対応した処方箋を提供できないのである。制度分析を発展させることこそ重要であると考える。本研究の目的は、地方財政制度において、制度とそのメカニズムとの関係を体系的に分析し、この制度に関する制度分析の基礎を確立することにある。研究対象は、地方財政制度であり、我が国における現在と過去の制度、および諸外国における制度である。各制度を法律に則して数学的に定式化し、制度の特性を明らかにしながら、制度の下で経済主体の合理的な行動はどのようなメカニズムを生じさせるかを理論的に考察する。制度とそのメカニズムの関係を解明していくことは、現在、制度改革が迫られている地方財政において、重要な理論的基礎となる。平成22年度は、研究期間の3年目である。制度分析の発展を図ってきており、日本の現行制度の分析を中心としながら、日本の過去の制度と諸外国の制度を含め、各制度の制度分析を行い、制度とそのメカニズムの関係を分析してきた。各個別の制度について、制度に基づく理論モデルを構築し、制度の下で生じるメカニズムの解明を図ってきた。研究の成果としては、今年度は論文として発表していないが、23年度に図書の形で発表する予定である。さらに、前年度と同様、科研費を用いて、地方財政制度の分野における電子化したデータベースの充実を図ってきた。現在、地方財政の分野における重大な問題は、我が国の近年の制度改革で、真の改革が行われていないことである。現在の地方財政の議論は、抽象的な理論研究と総務省を中心とした制度論であり、いずれも現実問題に対応した処方箋を提供できていない。現在、今までの各制度に関する私の分析結果を体系的にまとめ、新たに制度分析に基づく地方財政理論を構築している過程にある。
ゼブラフィシュを用いた新規の糖鎖修飾遺伝子の機能解析

ヘパラン硫酸は、FGF、Wnt、ヘッジホッグによるシグナル情報伝達や神経発生において重要な役割を担っている。ヘパラン硫酸糖鎖は、分子内に複雑な硫酸化パターンを持ち、特定の硫酸化パターンが各種シグナル分子との特異的な相互作用に必要なことが知られている。我々は、神経発生において重要な役割を担うフロアープレート細胞に特異的に発現する遺伝子として、新規のスルファターゼ(SulfFP)を単離し、その機能解析を行っている。今回、SulfFPを強制発現させた培養細胞上清から得られたSulfFP蛋白を用いて、その酵素学的な性質を詳細に検討した。先ず、スルファターゼの人工基質である4-メチルウンベリフェリル硫酸(4-MUS)を用いてスルファターゼ活性を測定した所、中性条件下では強い活性が観察されたが、酸性条件下では活性が無かった。また、全てのスルファターゼ分子の活性化に必要なSulfatase Modifying Factor(SUMF)を共発現させると、SulfFPの活性が増強されることが明らかになった。更に、HPLCを用いた二糖組成分析を行い、SulfFPがヘパリン内部の6-硫酸基を分解するエンドスルファターゼ活性を持つこと、N-、2-、6-位が硫酸化された構造が良い基質となることを明らかにした。以上の結果から、SulfFPは、ヘパラン硫酸の6位の硫酸基を特異的に分解するエンド型スルファターゼであり、ヘパリン結合性因子の情報伝達を調節している可能性があると考えられる。更に、我々は発生研究で良く使われるゼブラフィッシュを用いて遺伝子機能を解明するために、2つのSulfFP遺伝子を単離し、その構造と発現を決定した。更に、これらをSUMFと共に過剰発現させると、体軸形成異常や運動異常などの発生異常が生じることを明らかにした。最近の研究から、ヘパラン硫酸プロテオグリカンがFGF、Wnt、ヘッジホッグなど種々のシグナル分子の情報伝達に必要であることが明らかになって来た。本研究では、発生期の神経パターン形成において重要な役割を担うフロアープレート細胞に特異的に発現する遺伝子として我々が単離した新規のスルファターゼ(SulfFP)遺伝子の機能をゼブラフィッシュを用いて明らかにすることを目指している。SulfFPは、構造的にも機能的にも新しいスルファターゼであり、細胞外でヘパラン硫酸の6位の硫酸基を特異的に分解することにより、ヘパリン結合性因子の情報伝達を調節している可能性があると考えられているが、その機能については不明な点が多い。先ず、SulfFP1とSulfFP2をクローン化し、その構造を決定した。その結果、他の種で知られているSulfFPと同様に、N末にシグナル配列とスルファターゼ族で保存された配列を持ち、蛋白の中央部には親水性アミノ酸に富んだ領域が存在した。次にホールマウントin situハイブリダイゼーション法を用いて、ゼブラフィッシュ胚における遺伝子発現部位を決定した。SulfFP1 mRNAは、傍軸中胚葉、尾芽、体節、フロアープレート、脳腹側部、中脳後脳境界、ロンボメア、嗅覚プラコードに強い発現が認められたのに対し、SulfFP2 mRNAは、フロアープレート、ハイポコード、脳腹側部、水晶体、腎臓糸球体などに強い発現が見られた。ウズラでは、SulfFPの相同遺伝子Qsulf1の体節における発現がソニックヘッジホッグによって調節されていると言う報告がある事から、ゼブラフィッシュでも同様の現象が見られるかを調べた。その結果、ソニックヘッジホッグを過剰発現させた場合、多くの部位でSulfFP1、SulfFP2 mRNAの発現領域の拡大が見られ、逆にサイクロパミン処理によりヘッジホッグシグナルを阻害した場合には、SulfFP1、SulfFP2 mRNAの発現減少が見られたが、体節におけるSulfF1 mRNAの発現は逆の調節を受けており、ウズラの場合と異なる事が明らかになった。現在、SulfFP遺伝子の機能解析に向けて、モルフォリノアンチセンスオリゴによりSulfFP1、SulfFP2遺伝子の機能を阻害できる条件を検討している。

以上の結果から、SulfFPは、ヘパラン硫酸の6位の硫酸基を特異的に分解するエンド型スルファターゼであり、ヘパリン結合性因子の情報伝達を調節している可能性があると考えられる。更に、我々は発生研究で良く使われるゼブラフィッシュを用いて遺伝子機能を解明するために、2つのSulfFP遺伝子を単離し、その構造と発現を決定した。更に、これらをSUMFと共に過剰発現させると、体軸形成異常や運動異常などの発生異常が生じることを明らかにした。
高時間分解能の複数電流双極子推定による感覚情報弁別処理の脳内神経機構の解析

全頭型脳磁界計測システムは無侵襲で脳内神経活動をきわめて高い時間分解能で計測できる。同システムの時間分解能はmsecオーダーであり、他の無侵襲脳機能計測法であるfMRI, PET, NIRSを凌駕するという点できわめて有効である。本研究では、64チャンネルの全頭型脳磁界計測システムから出力される脳磁界信号に基づいて、高時間分解能でマルチダイポール推定をするための解析系を構成し、聴覚関連情報の弁別に伴う脳内活動について検討した。推定位置をMRI画像上へ重畳するための支援ソフト、MRI画像の処理ソフト、その他一連の脳磁界処理に必要なツールを作成した。また、同時多発的な脳内発生源に対応するマルチダイポール推定を行う際の推定基準について検討した結果、以下がその基準として妥当であることが確認された。(1)等磁界線図における複数の極大領域と極小領域から、対を選択する基準として、片半球に存在する対を優先するとともに最近接するものを対の最優先候補として採用する。(2)推定誤差の基準として、2,3,4ダイポールの場合、それぞれ上限を20%,15%,10%程度とする。(3)推定ダイポールの時空間的安定性・連続性に基づき推定を行うことを原則とする。このアルゴリズムに基づき、感覚情報の弁別に伴う脳内活動についてodd-ball課題を用いて検討した結果、(1)感覚情報固有の処理に関与する聴覚野や視覚野などの活動、(2)前頭前野、帯状回など、注意の制御に関与するネットワークの活動、(3)背外側前頭前野、海馬、頭頂連合野、側頭連合野など、記憶に関与するネットワークの活動が、初期ではほぼこの時間軸に沿って、後期ではこれらの活動が並行することが確認された。これらの実験結果から、感覚情報の弁別処理においては、感覚情報固有の一時領野の早期活動に加えて、海馬と双方向性に神経連絡のある広汎な大脳皮質連合野、そして前頭前野排外側部の並行的活動があり、大脳皮質全体のワーキングメモリーシステムのネットワークが関与することが示唆された。

全頭型脳磁界計測システムは無侵襲で脳内神経活動をきわめて高い時間分解能で計測できる。同システムの時間分解能はmsecオーダーであり、他の無侵襲脳機能計測法であるfMRI, PET, NIRSを凌駕するという点できわめて有効である。本研究では、64チャンネルの全頭型脳磁界計測システムから出力される脳磁界信号に基づいて、高時間分解能でマルチダイポール推定をするための解析系を構成し、聴覚関連情報の弁別に伴う脳内活動について検討した。推定位置をMRI画像上へ重畳するための支援ソフト、MRI画像の処理ソフト、その他一連の脳磁界処理に必要なツールを作成した。また、同時多発的な脳内発生源に対応するマルチダイポール推定を行う際の推定基準について検討した結果、以下がその基準として妥当であることが確認された。(1)等磁界線図における複数の極大領域と極小領域から、対を選択する基準として、片半球に存在する対を優先するとともに最近接するものを対の最優先候補として採用する。(2)推定誤差の基準として、2,3,4ダイポールの場合、それぞれ上限を20%,15%,10%程度とする。(3)推定ダイポールの時空間的安定性・連続性に基づき推定を行うことを原則とする。このアルゴリズムに基づき、感覚情報の弁別に伴う脳内活動についてodd-ball課題を用いて検討した結果、(1)感覚情報固有の処理に関与する聴覚野や視覚野などの活動、(2)前頭前野、帯状回など、注意の制御に関与するネットワークの活動、(3)背外側前頭前野、海馬、頭頂連合野、側頭連合野など、記憶に関与するネットワークの活動が、初期ではほぼこの時間軸に沿って、後期ではこれらの活動が並行することが確認された。これらの実験結果から、感覚情報の弁別処理においては、感覚情報固有の一時領野の早期活動に加えて、海馬と双方向性に神経連絡のある広汎な大脳皮質連合野、そして前頭前野排外側部の並行的活動があり、大脳皮質全体のワーキングメモリーシステムのネットワークが関与することが示唆された。
並行型ソフトウェア開発プロセスにおける開発期間の遅延リスク予測

本研究では、複数のイテレーションから構成される並行型ソフトウェア開発プロセスを数理的にモデル化し、未摘出欠陥が後続イテレーションに与える影響を考慮したソフトウェア開発プロジェクトの遅延リスクを、モンテカルロ・シミュレーションにより定量的に評価する研究を実施している。平成16年度の研究に引き続き、本年度は、数理モデルの洗練と、実プロジェクトデータによる提案モデルおよびシミュレーション結果の検証に取り組んだ。著者がこれまでに示した研究では、ソフトウェア規模にLOC (Lines of Code)を用いていたが、提案モデルの検証に利用可能なデータセットはLOCではなくFP (Function Point)でソフトウェア規模が測定されていることから、提案モデルをFPベースのものへと変更した。現在、ISBSG (International Software Benchmarking Standard Group)が提供するデータセットを用いての検証研究に取り組んでいるところであり、その成果を学会等で報告し、論文誌に投稿する予定である。また、RE (International Conference on Requirements Engineering)2005およびISESE (International Symposium on Empirical Software Engineering)2005、ならびに国内の研究発表会やシンポジウム等に参加し、最新の研究動向を調査した。さらに、組込みソフトウェアやアプリケーションソフトウェアを搭載して出荷される製品の開発企業を訪問し、製品開発におけるプロセスについてヒアリングした。本研究では、研究代表者の過去の研究成果に上乗するかたちで並行型ソフトウェア開発プロセスを数理的にモデル化し、シミュレーションによりリスクを定量的に評価する研究を実施した。本年度は、開発途中での仕様変更による影響を評価できるモデルの定式化およびそのプログラム開発に取り組んだ。具体的には、開発ユニット(要求分析から実装・テストまでの一連の工程群)の入力となる要求仕様の規模に、開発の途中で新規・修正が発生する比率をパラメータとして加え、その仕様変更によって生じる作業量に確率分布を与えることでモデル化を行った。現時点では、プログラムの開発途中であるためシミュレーションが十分に実施できていないが、パラメータの増加により従来モデルよりもより現実的なプロジェクトの状態を表現できる。今後はプログラムを完成させ、パラメータの値を変えてシミュレーションを実施し、その成果を学会等で報告する予定である。また、ISESE(International Symposium on Empirical Software Engineering)2004およびAPSEC(Asia-Pacific Software Engineering Conference)2004に参加し、国際的な最新の研究動向を調査した。この調査により、本研究の持つ優位性などを明確化することができた。その他、当初は企業より実データを得る予定であったが、数社に打診した結果、研究内容には興味を示したものの提供可能なデータが16年度内には得られなかった。しかし、このうち1社はデータ提供に向けて準備してもらっており、17年度には実データを用いた検証を実施する予定である。
複数の数理モデルの有機的連携による健全な海域環境の創出に向けた研究

本研究の目的は,博多湾および有明海それぞれの海域に適した水環境保全と持続的な漁業生産の両立に向けたロードマップを示すことである.本年度では,3次元生態系モデルの構築に向けて,両海域に適用する3次元流動・拡散モデルの改良を行った.また,博多湾においてマルチボックス生態系モデルの適用を行った.昨年度までに有明海において構築した3次元σ座標系流動・拡散モデルを博多湾に適用させる場合に,塩分による密度成層が良好に再現できないという課題があった.そのため,本年度ではそのモデルの改良を行った.具体的には,鉛直渦動拡散係数および鉛直渦動粘性係数についての評価モデルについての検証を行った.その結果,評価モデルの変更,領域ごとにおける係数の変更を行うことで密度成層の再現性の向上が見られた.さらに,昨年度までに有明海において構築したマルチボックス生態系モデルを博多湾に適用させた.博多湾は,比較的面積が小さく負荷流入量の影響を大きく受ける海域である.そのため,それらを精確に評価する必要があるが,博多湾に流入する河川からの淡水流入量のデータが存在していなかった.そこで本研究では,各河川においてタンクモデルを構築することで淡水流入量の再現を行った.また,タンクモデルにより計算された淡水流入量に各河川のLQ式を適用させることで負荷流入量の計算を行った.その結果,博多湾における栄養塩の季節的変動を良好に再現するモデルが構築できた.本研究は,複数の数理モデルの有機的連携により有明海および博多湾の健全な海域環境の創出を目指すものである.そのため,本研究ではモデルの作成が目的達成に向けた鍵となる.本研究で使用する数理モデルは,多変量解析,ニューラルネットワークモデル,マルチボックス生態系モデル,3次元生態系モデルの4つである.本年度では,3次元流動・拡散モデルの改良,マルチボックス生態系モデルの博多湾への適用を行った.その結果,3次元流動・拡散モデルの鉛直構造の再現性の向上,博多湾における精度の高いモデルの構築に成功したといえる.本年の成果を基に次年度以降では,3次元生態系モデルの開発を行い,最終的にすべてのモデルによる有明海と博多湾それぞれにおける総合的な栄養塩統合管理手法について考察していく.3次元生態系モデルの開発にはその大量のパラメータの同定に非常に時間がかかるが,本研究では本年度までに両海域において構築したマルチボックス生態系モデルで決定したパラメータを使用することでその時間の短縮を図ることが可能である.以上より,本年度はおおむね順調な進捗状況であるといえる.平成31年度では,3次元生態系モデルの構築を行った上で,複数の数理モデルにより総合的な栄養塩統合管理手法について考察していく.まず,これまでに構築した有明海および博多湾の3次元流動・拡散モデルを基に3次元生態系モデルの構築を行う.その際,両海域に適用済みであるマルチボックス生態系モデルに使用したパラメータを参考に,遺伝的アルゴリズムを援用することで効率的にパラメータの同定を行う.その上で,多変量解析,ニューラルネットワーク,マルチボックス生態系モデル,3次元生態系モデルといったこれまでに構築を行った複数の数理モデルを用いて,両海域が抱える問題について,統合的な視点から解析を行う.最終的に博多湾および有明海それぞれの海域に適した水環境保全と持続的な漁業生産の両立に向けたロードマップを示す.本研究の目的は,博多湾および有明海それぞれの海域に適した水環境保全と持続的な漁業生産の両立に向けたロードマップを示すことである.本年度では,有明海に対して,貧酸素水塊の再現モデルを構築,河川流入負荷が海域環境に及ぼす影響評価,および二枚貝漁獲量の激減の要因について数理モデルを用いて検討を行った.博多湾に対しては,集中豪雨による淡水の動態解析を行った.まず,浮遊系ー底生系結合マルチボックス生態系モデルおよび3次元流動・拡散モデルの開発を行った.その際,鉛直方向にはσ座標系を適用し,干潟の干出の計算にWet and Dry Schemeを用いた.前者のモデルでは,長期的な海域の栄養塩の挙動追跡を可能とするモデルであり,後者は海域の流動・水温・塩分を再現するモデルである.そして,この2つのモデルに加え多変量解析や機械学習を用いて有明海における解析を行った.浮遊系ー底生系結合マルチボックス生態系モデルを用いてシナリオ分析を行った結果,河川流入負荷が減少した際に貧酸素水塊の発生が抑制できること,養殖ノリへの施肥の海域への影響は小さいことが示された.また,3次元流動・拡散モデルに溶存酸素モデルを組み込むことで貧酸素水塊の動態解析を行った.そして,有明海における過去30年の水質・漁獲量のデータについて,クリギングを援用したクラスタ分析を行い,海域環境の変遷について考察を行った.さらに同データを機械学習の一種であるニューラルネットワークモデルに学習させることで二枚貝漁獲量の減少要因について検討を行った.博多湾においては,集中豪雨による突発的大量な淡水流入が海域に与える影響について検討を行う目的で,既存の2次元単層モデルにより淡水の挙動追跡を行った.その際,各河川にタンクモデルを構築することで集中豪雨による淡水流入を再現した.本研究は,複数の数理モデルの有機的連携により有明海および博多湾の健全な海域環境の創出を目指すものである.そのため,本研究ではモデルの作成が目的達成に向けた鍵となる.本研究で使用する数理モデルは,多変量解析,ニューラルネットワークモデル,マルチボックス生態系モデル,3次元生態系モデルの4つである.本年度では,3次元流動・拡散モデル,浮遊系ー底生系結合マルチボックス生態系モデルの構築を行った.

これらのモデルを,有明海を中心に適用した結果,それぞれが良好な精度を示したことから精度の高いモデルの構築に成功したといえる.また,これらのモデルに加え多変量解析や機械学習を用いて有明海の貧酸素水塊の挙動追跡や河川流入負荷や養殖ノリへの施肥が海域に及ぼす影響評価,海域環境と漁業生産の関係について解明した.本年の成果を基に次年度以降では,3次元生態系モデルの開発を行い,最終的にすべてのモデルによる有明海と博多湾それぞれにおける総合的な栄養塩統合管理手法について考察していく.3次元生態系モデルの開発にはその大量のパラメータの同定に非常に時間がかかるが,本研究では本年度構築したマルチボックス生態系モデルで決定したパラメータを使用することでその時間の短縮を図ることが可能である.以上より,本年度はおおむね順調な進捗状況であるといえる.本研究の目的は,博多湾および有明海それぞれの海域に適した水環境保全と持続的な漁業生産の両立に向けたロードマップを示すことである.本年度では,3次元生態系モデルの構築に向けて,両海域に適用する3次元流動・拡散モデルの改良を行った.また,博多湾においてマルチボックス生態系モデルの適用を行った.昨年度までに有明海において構築した3次元σ座標系流動・拡散モデルを博多湾に適用させる場合に,塩分による密度成層が良好に再現できないという課題があった.そのため,本年度ではそのモデルの改良を行った.具体的には,鉛直渦動拡散係数および鉛直渦動粘性係数についての評価モデルについての検証を行った.その結果,評価モデルの変更,領域ごとにおける係数の変更を行うことで密度成層の再現性の向上が見られた.さらに,昨年度までに有明海において構築したマルチボックス生態系モデルを博多湾に適用させた.博多湾は,比較的面積が小さく負荷流入量の影響を大きく受ける海域である.そのため,それらを精確に評価する必要があるが,博多湾に流入する河川からの淡水流入量のデータが存在していなかった.そこで本研究では,各河川においてタンクモデルを構築することで淡水流入量の再現を行った.また,タンクモデルにより計算された淡水流入量に各河川のLQ式を適用させることで負荷流入量の計算を行った.その結果,博多湾における栄養塩の季節的変動を良好に再現するモデルが構築できた.本研究は,複数の数理モデルの有機的連携により有明海および博多湾の健全な海域環境の創出を目指すものである.そのため,本研究ではモデルの作成が目的達成に向けた鍵となる.本研究で使用する数理モデルは,多変量解析,ニューラルネットワークモデル,マルチボックス生態系モデル,3次元生態系モデルの4つである.本年度では,3次元流動・拡散モデルの改良,マルチボックス生態系モデルの博多湾への適用を行った.その結果,3次元流動・拡散モデルの鉛直構造の再現性の向上,博多湾における精度の高いモデルの構築に成功したといえる.本年の成果を基に次年度以降では,3次元生態系モデルの開発を行い,最終的にすべてのモデルによる有明海と博多湾それぞれにおける総合的な栄養塩統合管理手法について考察していく.
免疫コロイド金法によるレトロウイルス関連抗原の超微形態学的局在

グルタルアルデヒドで單独固定した細胞の超薄切片を、抗血情及びプロテインAでコートしたコロイド金で染色し次の結果を得た。1.マウス乳癌ウイルス(MMTV)系。B粒子(成熟MMTV粒子)、A粒子(プロヌクレオカプシド)及発芽粒子は共に抗B粒子、抗A粒子及び抗P27血情と反応したが、抗B粒子血清では金粒子反応は外被膜を欠くA粒子で弱かった。抗gp52血清ではB粒子及発芽粒子表面に金粒子が認められたがA粒子は陰性であった。A粒子にかこまれた空胞膜に強いgb52の発現があった。MMTVLTRのORF蛋白は主として細胞質に分布した。アクチンはわづかながらB粒子及発芽粒子に認められた。2.成人T細胞白血病ウイルス(HTLV-I)系。MT-2細胞ではpx蛋白の局在につき有意の結果が得られなかった。3.HTLV-I関連サル・ウイルス系。抗HTLV-I抗体陽性のサルの培養細胞は全例HTLV-I類似のウイルスを含み、これは大小不同がいちじるしいのが特長であった。これらは抗HTLV-I血清、成人T細胞白血病患者血清、各種サル血清とよく反応し、同種血清に反応がより強く、本ウイルス群が宿主特異的に進化したことを思はせた。4.麻疹ウイルス系。N蛋白は(1)核内ヌクレオカプシド(NC)、(2)細胞質NC、(3)発芽ウイルス、(4)成熟ウイルスの全てに含まれるが、P蛋白は(2)(3)(4)、M及HA蛋白は(3)(4)のみに限局した。5.考察と展望。本研究は各種ウイルス抗原を細胞内及Virion内に局在し、Virionの形成過程の解析に寄与すると共に、各種virion及その関連構造の抗原性の比較を可能にした。これは超薄切片法の成果であるが、包埋前染色怯に比べると大半の抗原が包埋剤のため反応に參加出来ない欠点がある。今後は包埋前染色怯と超薄切片怯の利点を兼ねそなへた超薄凍結切片怯の利用がのぞましい。尚、本研究はウイルスの如き小型構造物に免疫コロイド金怯を適用する際の諸問題をとり上げ檢討した。4.麻疹ウイルス系。5.考察と展望。
AEの検出に基づく溶融Zn-5Al合金めっき鋼板の腐食速度の"その場"測定

金属材料の腐食速度を求める方法には,腐食減量の測定,分極抵抗の測定,分極曲線の測定に基づく方法などがあるが,使用環境での腐食速度の"その場"測定法として利用することは困難である。腐食速度は環境条件によって大きく異なるので,"その場"測定が可能な新しい腐食速度の測定法の開発が望まれている。これまで我々は,アコースティック・エミッション(AE)法を用いて,カソード分極に伴う鉄鋼材料の水素損傷を調べてきたが,その実験において,水素損傷に起因するAEに加えて,腐食反応に起因すると推測されるAEが認められた。そのAEが認められる腐食環境を考慮すると,そのAEの発生原因として水素の発生反応が疑われる。一方,鋼板の耐食性向上を目的として亜鉛めっきが施され,建築材料や電気製品,自動車用の外板として多く用いられてきた。それらの使用期間の長期化と使用環境の過酷さの増加に伴って,亜鉛めっき処理よりも耐食性に優れるめっき処理法の開発が行われ,Zn-Al, Zn-Ni等の亜鉛合金めっき処理が行われるようになってきた。Zn-5%Al合金溶融めっき鋼板は建材用防錆鋼板として実用化されている。しかしながら,ZnへのAlの合金化に伴う耐食性向上の理由として,塩基性炭酸亜鉛アルミニウムや塩基性塩化亜鉛などの腐食生成物の保護皮膜作用や,Alの合金化に伴うZnの過防食性の抑制作用などが報告されているが,詳細は明らかではない。次世代の高耐食性Zn合金めっき処理法の開発のためには,Alの合金化に伴う耐食性向上の理由を明確にすることが重要である。そこで本研究では,(1)我々が経験的に見つけた腐食環境の金属材料でのアコースティック・エミッション(AE)の原因究明,(2)腐食速度の"その場"測定法として,AE法の利用の可能性の検討,(3)Zn-5Al溶融めっき鋼板の腐食速度の"その場"測定に基づく,腐食機構の解明を行った。本年度は、(1)溶融Zn-5Al合金めっき鋼板の腐食過程を調べる研究と、(2)AEによる腐食速度の"その場"測定の研究とに分けて研究を実施した。そこで、これらの研究成果を分けて記述する。(1)試料には、市販のSS400炭素鋼板とSUS304ステンレス鋼板を用いた。試料にセルとAEセンサを取り付けた。このセルに電解液を入れて、自然腐食状態でのAEを検出した。大気曝露状態つまりセルに溶液を入れない状態においてはAE発生が無視できるように信号弁別レベルを設定、確認した後、セルに腐食液を入れて、AE累積発生数の時間変化を調べた。SS400炭素鋼試料が硫酸水溶液に接すると、その直後からAEの発生が認められた。また、AE累積発生数は時間にほぼ比例して増加し、単位時間当たりのAE発生数はほぼ一定であることがわかった。SUS304ステンレス鋼試料では、AE発生数が極めて小さかった。水酸化ナトリウム水溶液をセルに入れた場合には、硫酸水溶液の場合に比べてAE発生数は少なかった。SUS304ステンレス鋼に比べてSS400炭素鋼の方が、また水酸化ナトリウム水溶液の場合に比べて硫酸水溶液の方が腐食速度が大きいとされており、腐食速度が大きくなるほどAE発生も顕著になっていることがわかる。つまり、腐食速度の"その場"測定法としてAE測定を適用できる可能性があることが確かめられた。(2)試料には市販のいくつかのZn系合金めっき鋼板を用いた。

Zn系合金めっき鋼板は大気腐食環境での耐食性が重要であるが、その腐食環境は複雑であるので、本研究では比較的単純な腐食環境である水溶液環境での腐食挙動を調べることにし、大気腐食環境と水溶液環境での腐食に大きな相違をもたらすと推測される溶存酸素の影響を検討した。さらに、塩素イオンとpHが実環境での腐食で大きな影響を有すると推測されるので、NaCl水溶液と溶液pHの異なる緩衝液での各種Zn合金めっき鋼板の耐食性を評価するとともに、その腐食挙動を調べた。塩素イオンを含む水溶液環境に浸漬した際の溶融Zn-5Al合金めっき鋼板の腐食過程を調べた。試料には、溶融Zn-5Al合金めっき鋼板(ノンクロメート品、めっき付着量93g/m^2)を用いた。これらの鋼板を適当な形状に切断した後、試料端面の腐食が無視できるように、その個所を被覆した。腐食初期の耐食性評価のために、動電位法による分極曲線の測定を行った。また、腐食過程を調べるために、液温298K、大気開放状態のNaCl水溶液に試料を浸潰して、(1)デジタルレコーダを利用した腐食電位の経時変化の測定、(2)デジタルカメラを装着した実体顕微鏡による試料表面の連続観察、(3)腐食速度の"その場"測定を目的としたAE(アコースティック・エミッション)の検出、(4)電気化学的インピーダンスの測定を行い次の結果を得た。(1)3%NaCl水溶液中でのZn-5Al合金めっき鋼板の初期の腐食反応は、Znの優先溶解と水素発生反応に支配されている。また、Clイオン濃度が小さくなってもそれら腐食の主反応は変わらないが、腐食速度は小さくなる。(2)3%NaCl水溶液中でのZn-5Al合金めっき鋼板を浸漬すると、局部腐食が起こり、銀白色から黒色へと変化する領域が現れ、他の部分には白いコロイド状の腐食生成物の形成が認められた。この腐食生成物は塩基性塩化亜鉛であると推測された。また、腐食が進行すると、気泡の発生が認められ、これは水素ガスと推測された。(3)腐食進行に伴って腐食電位は-1.0V(vs.Ag/AgCl)から-0.6Vにまで移行し、その経時変化は、(i)局部腐食領域の拡大、(ii)下地鋼板の露出、(iii)めっき皮膜の消失、(iv)腐食生成物の保護皮膜作用によって説明できた。(4)試料表面からの水素気泡脱離をAEによって検出できるので、水素発生を伴う腐食の場合には、AE法によって腐食速度の"その場"測定できることがわかった。また、Zn-5Al合金めっき鋼板の腐食速度をAE法によって測定できた。(5)腐食によってインピーダンスが小さくなり、その経時変化から耐食性(腐食速度)を評価できることがわかった。
HIV-1プロテアーゼの自殺ペプチド阻害剤の発見

近年,HAART療法の普及により,患者の延命効果が報告される一方で,多剤耐性ウイルスの出現は長期にわたる抗ウイルス剤投与に伴う副作用や服薬の困難さと相まってAIDSの化学療法を困難なものにしている.HIV-1がこの高い変異率に基づく薬剤耐性獲得能を有する限り,ヒトとHIV-1との知恵比べはこれからも続くことが予想され,薬剤耐性を獲得しにくい,次世代の抗HIV剤の開発が望まれる.HIV-1プロテアーゼは,前駆体蛋白質(Pr55^<gag>,p160^<gag-pol>)からウイルスの構造蛋白質と種々の酵素(プロテアーゼ,逆転写酵素,インテグラーゼ等)を生成する.しかしプロセシング終了後,どのような機構によって,その活性が制御されているのかについては未だ判っておらず,この点に申請者らは注目し,これまでに以下のような研究成果を得ている.1)in vitroにおいて前駆体蛋白質(Pr55^<gag>,p160^<gag-pol>)の最終プロセシング産物に相当する化学合成されたp2^<gag>ペプチドがHIV-1プロテアーゼの活性を阻害すること.さらに、p2^<gag>ペプチドのアミノ末端から9残基までの配列が、その阻害活性には必要であること。2)p2^<gag>ドメインは,種々のHIV-1のサブタイプにおいて高度に保存されていること.3)分子篩クロマト分析の結果,p2^<gag>ペプチドのHIV-1プロテアーゼに対する阻害機構は,HIV-1プロテアーゼの活性2量体形成阻害であったこと.4)MALDI TOF-MS分析の結果,p2^<gag>ペプチドは実際に出芽後のウイルス粒子中に存在すること.5)現在、p2^<gag>ペプチドのmimic化及び非ペプチド化が進行中であり、幾つかの低分子リード化合物が見つかっており、これらの化合物を基にHIV-1proteaseに対するfitnessがより良いものを検索中である。以上の成果は,HIV-1ライフサイクルのおいて,プロテアーゼの活性を阻害するためのHIV-1固有の内因性プロテアーゼ阻害剤の発見であり,薬剤耐性変異株の出現を抑えることのできる次世代のプロテアーゼ阻害剤の開発につながるものであると考えられる.近年,HAART療法の普及により,患者の延命効果が報告される一方で,多剤耐性ウイルスの出現は長期にわたる抗ウイルス剤投与に伴う副作用や服薬の困難さと相まってAIDSの化学療法を困難なものにしている.HIV-1がこの高い変異率に基づく薬剤耐性獲得能を有する限り,ヒトとHIV-1との知恵比べはこれからも続くことが予想され,薬剤耐性を獲得しにくい,次世代の抗HIV剤の開発が望まれる.HIV-1プロテアーゼは,前駆体蛋白質(Pr55^<gag>,p160^<gag-pol>)からウイルスの構造蛋白質と種々の酵素(プロテアーゼ,逆転写酵素,インテグラーゼ等)を生成する.しかしプロセシング終了後,どのような機構によって,その活性が制御されているのかについては未だ判っておらず,この点に申請者らは注目し,これまでに以下のような研究成果を得ている.1)in vitroにおいて前駆体蛋白質(Pr55^<gag>,p160^<gag-pol>)の最終プロセシング産物に相当する化学合成されたp2^<gag>ペプチドがHIV-1プロテアーゼの活性を阻害すること.さらに、p2^<gag>ペプチドのアミノ末端から9残基までの配列が、その阻害活性には必要であること。以上の成果は,HIV-1ライフサイクルのおいて,プロテアーゼの活性を阻害するためのHIV-1固有の内因性プロテアーゼ阻害剤の発見であり,薬剤耐性変異株の出現を抑えることのできる次世代のプロテアーゼ阻害剤の開発につながるものであると考えられる.近年,種々の逆転写酵素阻害剤とプロテアーゼ阻害剤の組み合わせによる多剤併用療法により,HIV-1感染者の延命効果が報告される一方で,多剤耐性ウイルスの出現は長期にわたる抗ウイルス剤投与に伴う副作用や服薬の困難さと相まってHIV感染症・エイズの化学療法を困難なものにしている。HIV-1がこの高い変異率に基づく薬剤耐性獲得能を有するかぎり,ヒトとHIV-1の知恵比べはこれからも続くことが予想され,薬剤耐性を獲得しにくい,次世代の抗HIV剤の開発が望まれる。HIV-1プロテアーゼは,前駆体タンパク質(Pr55gag,p160gag-pol)からウイルス構造タンパク質と種々の酵素(プロテアーゼ,逆転写酵素,インテグラーゼ等)を生成する。しかしプロセシング終了後,どのような機構によって,その活性が制御されているのかについては未だ判っておらず,この点に申請者らは注目し,これまで以下のような研究成果を得ている。

1)in vitroにおいて前駆体タンパク質(Pr55gag,p160gag-pol)の最終プロセシング産物に相当する化学合成されたp2gagペプチドがHIV-1プロテアーゼの活性を阻害すること。2)p2gagドメインは,種々のHIV-1サブタイプにおいて高度に保存されいること。3)p2gagペプチドのHIV-1プロテアーゼに対する阻害機構は,HIV-1プロテアーゼの活性2量体形成阻害剤である。以上の結果は,HIV-1ライフサイクルにおいて,プロテアーゼの活性を阻害するためのHIV-1固有の内因性プロテアーゼ阻害剤の発見であり,薬剤耐性変異株の出現を抑えることのできる次世代のプロテアーゼ阻害剤の開発につながるものであると考えられる。近年,HAART療法の普及により,患者の延命効果が報告される一方で,多剤耐性ウイルスの出現は長期にわたる抗ウイルス剤投与に伴う副作用や服薬の困難さと相まってAIDSの化学療法を困難なものにしている.HIV-1がこの高い変異率に基づく薬剤耐性獲得能を有する限り,ヒトとHIV-1との知恵比べはこれからも続くことが予想され,薬剤耐性を獲得しにくい,次世代の抗HIV剤の開発が望まれる.HIV-1プロテアーゼは,前駆体蛋白質(Pr55^<gag>,p160^<gag-pol>)からウイルスの構造蛋白質と種々の酵素(プロテアーゼ,逆転写酵素,インテグラーゼ等)を生成する.しかしプロセシング終了後,どのような機構によって,その活性が制御されているのかについては未だ判っておらず,この点に申請者らは注目し,これまでに以下のような研究成果を得ている.1)in vitroにおいて前駆体蛋白質(Pr55^<gag>,p160^<gag-pol>)の最終プロセシング産物に相当する化学合成されたp2^<gag>ペプチドがHIV-1プロテアーゼの活性を阻害すること.さらに、p2^<gag>ペプチドのアミノ末端から9残基までの配列が、その阻害活性には必要であること。2)p2^<gag>ドメインは,種々のHIV-1のサブタイプにおいて高度に保存されていること.3)分子しクロマト分析の結果,p2^<gag>ペプチドのHIV-1プロテアーゼに対する阻害機構は,HIV-1プロテアーゼの活性2量体形成阻害であったこと.4)MALDI TOF-MS分析の結果,p2^<gag>ペプチドは実際に出芽後のウイルス粒子中に存在すること.5)現在、p2^<gag>ペプチドのmimic化及び非ペプチド化が進行中であり、幾つかの低分子リード化合物が見つかっており、これらの化合物を基にHIV-1proteaseに対するfitnessがより良いものを検索中である。以上の成果は,HIV-1ライフサイクルのおいて,プロテアーゼの活性を阻害するためのHIV-1固有の内因性プロテアーゼ阻害剤の発見であり,薬剤耐性変異株の出現を抑えることのできる次世代のプロテアーゼ阻害剤の開発につながるものであると考えられる.
微小刺激法による魚類遊泳運動の脳内回路および脊髄下降路の解析

1.ラット用脳定位固定装置を、鰓に向けて水が供給され、魚体がしっかりと固定されるように、魚用に改造した。2.脳の表面に設定した500μm間隔のマトリックスにしたがい、深さ10μmおきに、100μA、8msec、100Hzの陰性矩形波により、微小電気刺戟を加えた。正常運動が誘発された部位の中で最も刺激閾値が低い領域は中脳被蓋部のの内側縦束核、内側縦束、上小脳脚であった。3.一方の体側にのみ尾部を振る運動を誘起する部位が、上記した以上に多く分布した。これらの多くは感覚系から運動系への入力であり、方向転換などの際に反射的に遊泳運動を修飾するものと考えられる。4.L-グルタミン酸を主に内側縦束核および内側縦束を目標に微量注入した。多くの場合、遊泳運動は注入中に始まり、6.5分から10分以上持続した。誘起された運動の大部分が、尾部をアミノ酸を注入した体側にのみ振る運動であった。正しく両側に振る運動は、正中部に注入したときだけに観察された。赤核への注入では運動が起きない。5.内側縦束にHRPを注入すると必ず内側縦束核のニューロンが標識された。また、小脳に向かう軸索の中にも標識されるものがあった。6.以上より、真骨魚において、遊泳運動を開始させる指令を発する中脳レベルの神経核は内側縦束核であり、脊髄への下降路は内側縦束であることが確定した。7.コイの脳を局所破壊してから脳を封じ、水槽内でその行動を観察した。一方の内側縦束核もしくは内側縦束を破壊すると、魚は破壊した側の体側筋を動かせなくなった。赤核もしくは上小脳脚交連を破壊した魚では、破壊した側の胸鰭と腹鰭の動きが異常になった。この結果から、内側縦束核のニューロンは同じ体側の脊髄内リズム生成装置だけを賦活し、また赤核は対鰭の運動の制御に関わることが示唆された。8.今後の課題は、内側縦束核の各ニューロンと脊髄内リズム生成ユニットとの関わり、リズム生成ユニットそのものの構造、および中脳遊泳運動誘発域に対する上位中枢による支配系の解明である。1.ラット用脳定位固定装置を購入し、口腔から鰓に向けて水が供給されるようにするなど、魚用に改造した。コイの眼上骨、前上眼骨および体側の3ヶ所を左右から押さえることにより魚体を固定した。2.背部頭蓋骨切除により脳の全域を露出し、自発的運動を抑制するために端脳を切除した。3.脳の刺激には市販のシャフト径100μm、先端露出長50μmのステンレス電極を用い、脳の表面に設定した500μm間隔のマトリックスにしたがい、深さ10μmおきに刺戟を加えた。刺激電流は100μA、8msec、100Hzの陰性矩形波を用いた。正常な遊泳運動(正常運動)が誘発された点では刺激閾値を求めた。

4.正常運動が誘発された部位は、間脳の外側陥没核・後中心核、中脳被蓋部の内側縦束核・内側縦束・外側縦束・滑車神経核・小脳中脳路・上小脳脚・視蓋延髄路、視蓋部の水平交連、延髄の内側縦束に相当すると思われる。これらの中で最も刺激閾値が低い領域は中脳被蓋部の内側縦束核、内側縦束、上小脳脚であった。5.刺激閾値が低い部位はより直接的に遊泳運動の解発に関わると考えられる。確かに内側縦束核からは内側縦束を介して脊髄に投射し、上小脳脚は小脳から中脳被蓋部へ投射する系であるので、これらが遊泳運動の解発に関わるとしても不都合はない。6.一体側方向にのみ尾を振る運動(偏側運動)を誘起する部位が、上記した正常運動を誘起する部位よりさらに多く分布した。電極先端の深さが10μm変わるだけで、偏側運動の方向が逆転するなど、錯綜する神経回路網の複雑さが示唆される結果が得られた。これらの多くは感覚器あるいは感覚中枢から運動系への入力であり、方向転換などの際に反射的に遊泳運動を修飾するものと考えられる。7.脳内マッピングの方法を確立し、おおよそどこを刺戟するとどのような運動が起こるかが分かった。しかし、それらの部位に相当する脳内構造の解明は、今後の刺戟閾値の詳細な解析と、標識実験の結果にかかる。1.昨年度の研究成果に基づき、遊泳運動に関わるコイの脳内神経回路をより詳細に解析するため、興奮性アミノ酸の微量注入による薬物刺激、horse-radish peroxidase(HRP)によるニューロン軸索の標識、脳領域を局所破壊をした魚の行動観察を行った。2.L-グルタミン酸を主に内側縦束核および内側縦束を目標に微量注入した。多くの場合、遊泳運動は注入中に始まり、6.5分から10分以上持続した。誘起された運動の大部分が、尾部をアミノ酸を注入した体側にのみ振る運動であった。正しく両側に振る運動は、正中部に注入したときだけに観察された。赤核への注入では運動が起きない。3.内側縦束にHRPを注入すると必ず内側縦束核のニューロンが標識された。また、小脳に向かう軸索の中にも標識されるものがあった。4.以上より,真骨魚において,遊泳運動を開始させる指令を発する中脳レベルの神経核は内側縦束核であり,脊髄への下降路は内側縦束であることが確定した。5.コイの脳を局所破壊してから脳を封じ、水槽内でその行動を観察した。一方の内側縦束核もしくは内側縦束を破壊すると、魚は破壊した側の体側筋を動かせなくなった。赤核もしくは上小脳脚交連を破壊した魚では、破壊した側の胸鰭と腹鰭の動きが異常になった。この結果から、内側縦束核のニューロンは同じ体側の脊髄内リズム生成装置だけを賦活することがわかった。また、赤核は対鰭の運動の制御に関わることが示唆された。6.今後の課題は、内側縦束核の各ニューロンと、脊髄内リズム生成ユニットとの結合様式、およびリズム生成ユニットそのもの構造の解明である。
ライブセルイメージング技術を用いた一次精母細胞顕微授精技術の改善

マウスにおける顕微授精技術はほぼ完成した技術といえるが、一次精母細胞の顕微授精は実用レベルに達していない。本研究では産仔効率がきわめて低率である一次精母細胞を用いた顕微授精の異常メカニズムを明らかにした。ライブセルイメージング技術を用いて、一次精母細胞顕微注入直後から卵子内の雌雄染色体の挙動について解析したところ、雌雄両染色体の分裂スピードが一致していないことが明らかとなった。さらに通常の受精卵では精子侵入後に卵子のヒストンアセチル化レベルが低下するところ、一次精母細胞顕微注入胚では高アセチルを維持している胚が多く観察され、ヒストンアセチル化の異常が卵子の発生を阻害している可能性が考えられた。マウスにおける顕微授精技術はほぼ完成した技術といえるが、一次精母細胞の顕微授精は産仔率が低く実用レベルに達していない。発生工学的興味、さらにはヒト不妊治療への将来的な利用観点からも一次精母細胞の低受精の解明および解決は非常に重要である。本研究は産仔効率がきわめて低率である一次精母細胞を用いた顕微授精の異常メカニズムを明らかにし、その効率を実用レベルまで引き上げることを目的としている。2年目である本年度は引き続き、一次精母細胞注入直後からの卵子内での現象の把握を試みた。一次精母細胞注入胚の低産仔率の原因の一つとして、第一減数分裂時の姉妹染色体の早期分離が示唆されている。ライブセルイメージング技術を用いて一次精母細胞顕微注入直後から卵子内の雌雄染色体の挙動について解析した結果、一方の染色体の分離が開始しているのに他方の染色体が凝集状態であるなど、雌雄両染色体の分裂スピードが一致していないことが明らかとなった。さらに継時的にホールマウント標本を作製したところ、ライブセルイメージングと同様の結果が得られた。また一次精母細胞顕微注入胚のヒストンアセチル化に関する免疫染色を行った結果、通常の受精では精子侵入後に卵子のヒストンアセチル化レベルは低下するところ、一次精母細胞顕微注入胚では高アセチルを維持している胚が多く観察され、ヒストンアセチル化の異常が発生を阻害している可能性が明らかになった。現在、セントロメア部あるいは免疫染色や雌雄染色体を判別できる染色法を試みている。最終年度である本年度は、第一減数分裂時の姉妹染色体の早期分離の原因についての解析を試みた。去年度までにライブセルイメージング技術を用いて、一次精母細胞顕微注入直後から卵子内の雌雄染色体の挙動について解析したところ、雌雄両染色体の分裂スピードが一致していないことが明らかとなった。また、免疫染色法により、通常の受精卵では精子侵入後に卵子のヒストンアセチル化レベルが低下するところ、一次精母細胞顕微注入胚では高アセチルを維持している胚が多く観察され、ヒストンアセチル化の異常が卵子の発生を阻害している可能性が考えられた。その結果を踏まえて、今年度は第一減数分裂時の姉妹染色体早期分離が低受精率の一原因として考えられている老齢マウス卵子を用いて、卵子の染色体異常とヒストンアセチル化の関係について解析を行った。老齢マウス卵子(12-15ヶ月齢)では第二減数分裂中期において染色体の正常整列が見られないものが多く観察された。また免疫染色により、多くの卵子においてヒストンアセチル化が高い状態で維持されていることが明らかになった。つまり、一次精母細胞顕微注入胚は老齢マウスおける減数分裂パターンと非常に近い状態であることが明らかになった。初年度である本年度は一次精母細胞注入直後からの卵子内での現象の把握と一部の異常点の改善を試みた。