hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不純物元素およびナノスケール変調構造の制御によるチタン基超弾性合金の高性能化

チタンにおいて不可避不純物である酸素や窒素などの侵入型元素はチタン合金の力学特性に大きな影響を与える。本研究では、酸素・窒素などの侵入型元素が準安定β型チタン合金の内部組織、力学特性、変態・変形挙動に及ぼす影響について詳細に調べた。その結果、一定応力下での等温マルテンサイト変態、インバー特性およびヒステリシスが極めて小さな非線形弾性挙動など侵入型元素の濃度が高い準安定β型チタン合金で観察される様々な特異な現象のメカニズムとその起源を明らかにした。本年度では、Ti-Nb、Ti-Nb-Zr-Ta合金に酸素および窒素を添加した合金を作製し、透過型電子顕微鏡観察、引張応力下その場X線回折測定、示差走査熱量測定、動的粘弾性測定装置を用い、ナノドメイン構造、マルテンサイト変態挙動、内部摩擦、ヤング率の周波数依存性を調べた。溶体化処理材の透過型電子顕微鏡観察では、6つのナノドメインバリアントが等方的に存在していることが確認された。酸素および窒素の添加量の増加に伴い、ナノドメイン構造に起因する制限視野回折像の輝度プロファイルの強度が上昇した。ナノドメインに起因した回折スポットの強度は、窒素添加材の方が酸素添加材よりも強いことが分かった。オメガ相は4つのバリアントが等方的に存在するが、その形成量は酸素および窒素の添加量の増加に伴い減少した。冷間圧延材では、圧延方向に歪みを発生させるナノドメインバリアントが優先的に成長した。即ち、ナノドメインバリアントが圧延応力の緩和に有利な方位に配向していることが分かった。この優先ナノバリアントの形成がゴムメタルのインバー挙動の起源になることが分かった。酸素および窒素の添加量の増加に伴い、優先バリアントの成長が抑制されること、また、窒素が酸素より優先バリアントの成長を抑制することが確認できた。侵入型無添加材においては示差走査熱量測定によりマルテンサイト変態のピークが確認できたが、0.6 at.%以上の酸素および窒素添加材においては変態のピークは確認できなかった。室温引張応力下その場X線回折測定においては、酸素添加材・窒素添加材共に明瞭なマルテンサイト変態を確認することはできなかった。動的粘弾性測定装置を用いて粘弾性特性を調べた結果、侵入型原子の拡散に伴うスネークピークが観測された。そのピーク温度は窒素添加材の方が酸素添加材より高かった。Ti-NbおよびTi-23Nb-2Zr-0.7Ta合金に酸素および窒素を0.31.8at.%添加した合金を用い、広い温度範囲で引張試験を行い、変形挙動および機械的特性の試験温度依存性における侵入型元素の役割を調査した。最大強度は酸素および窒素添加量の増加に伴い上昇したが、酸素と窒素の添加効果を比較すると、窒素の方が最大強度の上昇に有効であった。すべての合金において温度低下に伴い最大強度は単調に上昇したが、その効果は侵入型元素の量が多いほど、また酸素より窒素の方が強かった。破断歪みは酸素および窒素の添加量が少ない合金では、温度の低下に伴い増加したが、酸素の添加量が1.2at.%以上および窒素の添加量が0.6at.%以上の合金では、試験温度依存性は強く現れなかった。一方、降伏応力は複雑な試験温度依存性を示した。降伏応力の複雑な温度依存性は、ナノドメイン構造とオメガ相の形成の異なる温度依存性および組成依存性に起因することが分かった。負荷-除荷サイクル試験結果から、酸素および窒素添加量の上昇に伴い応力ヒステリシスが低減することが分かった。TEM観察の結果より、窒素は酸素よりもα相の安定化能が高く、また熱的ω相の抑制に寄与することがわかった。XRDその場測定により、一定応力・一定温度化におけるマルテンサイト変態を調査し、マルテンサイト変態の温度依存性、時間依存性および応力依存性に及ぼす侵入型添加元素の役割を明らかにした。Ti-(23, 26)NbおよびTi-23.3Nb-2Zr-0.7Ta合金に酸素および窒素を0.31.8at.%添加した合金を用い、微細組織および機械的・物理的特性に及ぼす侵入型元素の影響を調べた。特にTi-Nb-N合金の一定応力・一定温度下における変形・変態挙動について、引張応力下その場XRD測定により353473Kの温度範囲で調査した。(Ti-23Nb)-(0.5, 1.0)N合金を一定応力・一定温度下で保持すると、時間経過によりマルテンサイト変態が進行し、歪みが発生した。その歪みは加熱によって回復した。各温度の歪み-時間曲線から、一定応力・一定温度下におけるマルテンサイト変態のTTT-diagramを作成した。その結果、(Ti-23Nb)-(0.5, 1.0)N合金ともにC曲線を描くことが確認できた。動的粘弾性測定により内部摩擦を測定した結果、(Ti-23Nb)-(0.5, 1.0)N合金ともにSnoek peakが観測された。N添加量が多いほど、ピークの大きさ、見かけ上の拡散の活性化エネルギーは大きくなった。一定応力・一定温度下でマルテンサイト変態させた試料から多くの熱的オメガ相が観察された。以上の結果、一定応力・一定温度下におけるマルテンサイト変態の進行は、侵入型元素の拡散、マルテンサイトの駆動力および測定中に形成されるオメガ相に依存することが明らかになった。Ti-26NbおよびTi-23.3Nb-2Zr-0.7Ta合金に酸素または窒素を添加した合金を用い、侵入型元素による固溶硬化および析出硬化について調査した。

その結果、ヤング率を減少させると同時に強度を上昇させる新たな組織制御法を導いた。例えば、(Ti-26Nb)-1N合金を573Kに時効すると、時効時間の増加とともにヤング率は減少したが、引張強度は上昇する傾向を示した。チタンにおいて不可避不純物である酸素や窒素などの侵入型元素はチタン合金の力学特性に大きな影響を与える。本研究では、酸素・窒素などの侵入型元素が準安定β型チタン合金の内部組織、力学特性、変態・変形挙動に及ぼす影響について詳細に調べた。その結果、一定応力下での等温マルテンサイト変態、インバー特性およびヒステリシスが極めて小さな非線形弾性挙動など侵入型元素の濃度が高い準安定β型チタン合金で観察される様々な特異な現象のメカニズムとその起源を明らかにした。計画とおり変形挙動および機械的特性の試験温度依存性における侵入型元素の役割を調査した。微細組織及び変形挙動に及ぼす酸素および窒素の影響について系統的に調べ、その共通点と違いを明らかにすることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。金属物性ナノドメイン、α相、ω相が変態・変形挙動に及ぼす影響を解明する。侵入型元素の種類、添加量、熱処理条件による力学特性・超弾性特性の変化を明確化し、大きな超弾性回復歪みと高い変形応力を両立させる合金設計および組織制御指針を確立する。透過型電子顕微鏡観察、引張応力下その場X線回折測定、示差走査熱量測定、動的粘弾性測定装置を用い、ナノドメイン構造、マルテンサイト変態挙動、内部摩擦、ヤング率の周波数依存性を調べ、侵入型元素の種類および濃度が準安定β型Ti合金のナノスケール格子変調構造(ナノドメイン)に及ぼす影響およびナノドメインが変態・変形特性に及ぼす影響が明らかになった。低温寒剤および金属素材、熱処理用の消耗品の使用が予定より少なかった。Ti-NbおよびTi-Nb-Zr-Ta合金を用い、侵入型元素による強化メカニズムを解明する。広い温度範囲で引張試験を行い、力学特性に及ぼす侵入型元素の添加効果を明らかにする。また、XRDその場引張試験機を用い、歪みー温度ー応力を同時に制御しながら、変形に伴う構造変化を調べる。ナノドメイン構造を有効利用し、大きな超弾性回復歪みと高い変形応力を両立させる合金設計および組織制御指針を確立する。特に、強化に有効なα相を微細に析出させる加工熱処理条件を見出すことを目標とする。熱処理用の消耗品、試薬、ガスの購入に使用する。備品は予定通り購入したが、金属素材の購入費が予定より抑えられた。学会出席は他の経費(教育研究経費)を使用したため、助成金は使用しなかった。人件費・謝金は合金作製のために計上したが、本研究室の新規購入した装置を利用して作製できたため使用しなかった。その場引張試験、動的粘弾性測定およびTEM観察用の低温寒剤、合金作製用の金属素材、熱処理のための石英管などの消耗品の購入し使用する。
樹林帯での土砂石の氾濫堆積に関する研究

本研究では,最終的にその空間的許容範囲と回復時間との関係が明らかになった.また,樹林帯は自然回復可能な生物ダムである,という認識のもとに土石流に対する樹林の抵抗力とその後の樹林の回復過程とを明らかにした.森林構造が土砂氾濫によって低いレベルに押し下げられることをdisturbanceと呼び,そのレベルから再び発達することをrecoveryと呼ぶ.上流から生産された土砂の氾濫規模はdisturbanceの大きさ(intensity)で表され,氾濫頻度は一定時間あたりのdisturbanceの回数(frequency)で表される.逆に言えば,植生空間において現在の森林構造を解析することによって,土砂氾濫の規模-頻度が明らかになった.本年度は,久住山での氾濫原の調査,上高地での氾濫原の調査地選定をおこなった.主な調査項目は,氾濫原の微地形測量,礫の位置および粒径測定,植生調査(樹種,位置,胸高直径,樹高,樹齢),堆積断面である.いずれも,最近数十年以内に少なくとも数回の土砂の氾濫堆積があり,とくに久住山では10年以内に2回程度,樹林内に堆積した痕跡が見られる.これまで,樹林帯は土砂の氾濫堆積によって一掃され,土砂抑止能力は小さいと思われていた.しかし,ナラ,リョウブなどの広葉樹で30年生程度(D.B.H.=40cm)の樹林になると,直径1m程度の巨礫群にたいして抑止効果を発揮していた.これらは,自分自身は倒壊することなく,衝撃力に対する根系の抵抗力のおかげで傾斜したまま生き残り,萌芽更新によって新たな樹林形成の母樹となっている.また,氾濫原が埋土種子の残れない1次遷移の場である場合は,リョウブの萌芽更新とアセビの侵入による初期植生がみられることがわかった.氾濫原での土石流フロントの形は,ササの侵入と高さによって明らかになった.これは,ササが根茎によって生育範囲を拡大するときに,11.5mの土石流フロントの落差を一気にのぼりきれなくて,しばらくそこで拡大を抑えられることによるものと考えられた.現在,樹木の埋没深さが生存と非生存とどの様に関係するのかについて,樹種別,樹齢(太さ)別に分析している.これらの結果をもとにして,土砂の氾濫堆積の規模・頻度・強度の3次元座標上に樹林帯の林分構造をプロットし,樹林構造ー土砂氾濫の関係を分析している.来年度の調査は久住山,上高地と長崎県の眉山のそれぞれ氾濫原についておこなう予定である.本研究では,最終的にその空間的許容範囲と回復時間との関係が明らかになった.また,樹林帯は自然回復可能な生物ダムである,という認識のもとに土石流に対する樹林の抵抗力とその後の樹林の回復過程とを明らかにした.森林構造が土砂氾濫によって低いレベルに押し下げられることをdisturbanceと呼び,そのレベルから再び発達することをrecoveryと呼ぶ.上流から生産された土砂の氾濫規模はdisturbanceの大きさ(intensity)で表され,氾濫頻度は一定時間あたりのdisturbanceの回数(frequency)で表される.逆に言えば,植生空間において現在の森林構造を解析することによって,土砂氾濫の規模-頻度が明らかになった.氾濫原に成立した樹林帯において土砂がどのようにふるまい、それに対して樹林帯がどのように応答するかについて、長野県上高地八右衛門沢扇状地と大分県九重山玖珠川扇状地とに調査した。本年は、土砂の氾濫堆積の規則性について、規模(強度とひろがり)と頻度とによって普遍的に定量化する方法を確立することを目標にした。このために次の2点について明らかにすることが必要となった。(1)樹林帯の構造(樹種、樹齢、大きさ)によって、土砂の氾濫堆積の規模と頻度とはどのように影響されるのか。(2)土砂の氾濫堆積の規模と頻度によって、その後の樹林帯の回復はどのように影響されるのか。(1)について、土砂の堆積地に沿ってプロットをとり、プロットごとの樹木の胸高断面積を合計した。その結果、土砂の流下方向に胸高断面積は減少するが、その割合は一定ではなく段階的に減少することがわかった。これは、樹林が粗度抵抗としてはたらく以外に、ひとつの土石流フロントをいくつかのフロントに分解することによって生じることがわかった。(2)について、樹種、樹齢、大きさから樹林の発達度合という指標をもうけ、その発達度合の差から樹林の回復プロセスを推定した。その結果、規模の小さい土砂移動が高い頻度で樹林を撹乱する場合と、頻度は低くても規模の大きい土砂移動が樹林を撹乱する場合との、回復プロセスの違いが明らかになった。以上の結果から、樹林帯での土砂の氾濫堆積を規模と頻度に基づいた概念モデルとして提案した。来年度は、このモデルを数値化することに重点をおきたい。氾濫原では、土砂の洗掘と堆積とがさまざまな規模で生じるが、その規模に応じて河流の周辺の土砂収支系と森林生態系の破壊の程度も相違する。さらに、これらの破壊の程度と河川周辺の森林生態系のLOCALITYによって回復過程や回復速度が違ってくる。本研究では、氾濫原での流路の変動や流路内での堆積地形変化の規模に応じて、植生と水棲動物(特に淡水魚)とがどのようにニッチを回復するかについて調査し、これから土砂収支系と森林生態系との関係を明らかにすることを目的とした。

調査対象地は、大分県玖珠川流域の長者原星生キャンプ場上流、長野県梓川流域大正池周辺の氾濫原と八右衛門沢扇状地、長崎県島原雲仙の眉山氾濫原である。調査は、河畔林の森林調査、土石流フロントの地形測量、石れきの分布調査についておこなった。その結果、森林植生に記された「森林構造」から氾濫原の履歴を伺い知ることができ、同時に、氾濫してくる土砂の規模に対して森林構造に応じて抵抗する「力」も計測できた。図に、現在見られる森林構造の履歴を模式的にしめした。横軸は時間で、縦軸は森林構造の発達段階を示している。撹乱規模と撹乱頻度とを尺度として森林構造の発達度合をモデル化すると、土砂氾濫の規模-頻度を表すモデルとなる。現在このモデルを用いて、各地の火山山麓で土砂氾濫の規模-頻度を判定している。
心筋リモデリングにおけるCCR4-NOT複合体の機能的意義の解明および応用研究

マウス圧負荷心肥大モデル(TAC)において、心臓リモデリングの過程でのCCR4-NOT複合体の構成因子の発現変化を解析したところ、心機能が保持された代償期に発現が上昇するのに対し、心機能が低下する非代償期においては発現が低下していることが分かった。このことから、CCR4-NOT構成因子は圧負荷心肥大のリモデリングプロセスに関与することが示唆された。そこで、心不全病態におけるRNA制御機構の機能的意義は未解明であることから、RNase-Xと心不全病態の関連に着目して研究を行った。RNase-X遺伝子欠損(RNase-X KO)マウスは圧負荷手術2週間で心機能が低下し、心体重比も野生型マウスに比較して上昇していた。このことから、RNase-Xが心機能保持に寄与していることが示唆された。RNase-X遺伝子欠損マウスの心臓を用いて遺伝子発現解析を行ったところ、各種炎症性サイトカインの発現上昇が認められた。gene-Y遺伝子の上昇が認められたため、RNase-X; Factor Y double KOマウスを作製して、TAC手術を行ったところ、RNase-X KOマウスの心機能低下が改善していた。つまり、心不全病態において、RNase-XによるFactor-Yの遺伝子発現制御機構が心機能調節に重要である可能性が示唆された。上記研究概要に記載した通り、CCR4-NOT複合体におけるRNase-Xが圧負荷心不全モデルにおける心臓リモデリングプロセスに寄与していることが分かり、それがgene-Yの遺伝子発現制御を介していることが示唆されている。RNase-X; gene-Y二重欠損マウスの交配を進め、その心機能解析を行う段階まで研究を進めてきた。RNase-Xの心臓リモデリングへの関与が明らかになりつつある一方で、RNase-Xがどのようにgene-Yを制御しているかの機序を解明する必要があり、当初の計画からはやや遅れていると判断している。上記研究概要に記載した通り、CCR4-NOT複合体が心臓リモデリングに関与していることから、そのメカニズムを解明することを主軸に研究を進める。まずは、in vivoのマウス実験の表現型を再検し、データの再現性を確認することでRNase-Xとgene-Yの心臓リモデリングへの関与を証明する。先行研究からCCR4-NOT複合体の主な機能の一つにpoly(A)鎖の分解を行う脱アデニル化機構(デアデニレース)によって、mRNAの発現制御を行っていることが知られている。その機構に着目して、RNase-Xがgene-Yの発現を調節していることを証明する。具体的には、RNA免疫沈降(RIP)やPATアッセイなどの実験を行う予定としている。
ヘルパー依存型アデノウイルスベクター発現効率向上と細胞特異性付加に向けた改良

ヘルパーウイルス依存型アデノウイルスベクター(HD-AdV)は、発現効率がE1置換型ベクターよりも劣っていた。本研究では、有用性の高いstufferの同定と目的遺伝子発現効率を上昇するウイルスDNA領域の同定に成功した。この領域は特定の蛋白質をコードせず、エンハンサー活性も持たないことを明らかにした。また、ゲノムから切り出した細胞特異的プロモーターを組み合わせた「細胞特異的発現HD-AdV」として、THプロモーターからCreを発現するスイッチユニットとCre依存的にGFPを発現する「標的ユニット」を併せ持つベクターの構築に成功し、ドーパミン神経細胞特異的にGFPが発現することを確認した。ヘルパーウイルス依存型アデノウイルスベクター(HD-AdV)は、ベクターに対する免疫原性の少ない長期発現型ベクターとして、遺伝病に対する遺伝子治療などへの有用性が期待されているものの、発現効率がE1置換型ベクターよりも劣っていることも報告されており、この問題を解決することはHD-AdVの遺伝子治療における応用範囲を格段に上昇するだけでなく、例えばゲノムから大きく切り出した細胞特異的プロモーター領域の応用も可能になり、生体内で起こっていることをより忠実に再現することも可能になると考えられることから発生研究などにも有用性が高い。本研究はHD-AdVのサイズを調整するために挿入するスタッファーを最適化すること、HD-AdV化において欠失したウイルスDNA上に存在することが示唆されている目的遺伝子の発現効率に寄与している領域を同定し最適化することにより発現効率を格段に上昇する有用性の高いHD-AdVシステムを構築するとともに、HD-AdVとゲノム領域から切り出した細胞特異的プロモーターを組み合わせた細胞特異的発現ベクターの作製と評価を行うことが最終目的である。平成24年度は、昨年度までに同定したアデノウイルスDNA上で目的遺伝子の発現効率に寄与しているわずか300bpのDNA領域について解析を加えた。その結果、この領域はタンパク質をコードしていないだけでなく、エンハンサートラップの解析からエンハンサー活性を持たないことを明らかにした。そこでこのDNA領域をHD-AdVに挿入したところ、ヘルパーウイルスとの相同組換えを起こしたことが確認され、逆向きに挿入しこの問題を解決した。現在このDNA領域の発現効率への影響についてHD-AdVを用いて詳細に比較検討を行っている。また、細胞特異的プロモーターを挿入可能なコスミドカセットの調製も行ったため、HD-AdVの作製も進めている。ヘルパーウイルス依存型アデノウイルスベクター(HD-AdV)は、ベクターに対する免疫原性の少ない長期発現型ベクターとして、遺伝病に対する遺伝子治療などへの有用性が期待されているものの、発現効率がE1置換型ベクターよりも劣っていることも報告されており、この問題を解決することはHD-AdVの遺伝子治療における応用範囲を格段に上昇する。本研究は、HD-AdV化において欠失したウイルスDNA上に存在することが示唆されている目的遺伝子の発現効率に寄与している領域を同定し最適化することにより発現効率を上昇したHD-AdVシステムを構築するとともに、HD-AdVとゲノム領域から切り出した細胞特異的プロモーターを組み合わせた「細胞特異的発現HD-AdV」の作製と評価を行うことが最終目的である。最終年度である平成25年度は、昨年度までに同定した目的遺伝子発現上昇に寄与している可能性のあるアデノウイルスゲノム300bp由来のDNAを挿入したGFP発現HD-AdVと挿入していないHD-AdVについてGFPの発現強度を比較した。その結果、同じ感染量では300bpを挿入した方がその差は僅かであったがGFP発現強度が高くなる傾向を示した。また、ゲノムから切り出した細胞特異的プロモーターとしてTyrosine hydoxylase (TH)プロモーターを選びTHプロモーターから部位特異的組換え酵素Creを発現する「スイッチユニット」とCre依存的にCAGプロモーターからGFPを発現する「標的ユニット」を併せ持つ「細胞特異的発現HD-AdV」の構築を行うとともに、このベクターによりドーパミン神経特異的にGFPが発現することを確認した。

本研究はHD-AdVのサイズを調整するために挿入するスタッファーを最適化すること、HD-AdV化において欠失したベクターゲノム上に存在することが示唆されている目的遺伝子の発現効率に寄与している領域を同定し最適化することにより発現効率を格段に上昇する有用性の高いHD-AdVシステムを構築するとともに、HD-AdVとゲノム領域から切り出した細胞特異的プロモーターを組み合わせた細胞特異的発現ベクターの作製と評価を行うことが最終目的である。平成23年度にはスタッファー領域の検討と最適化及び目的遺伝子の発現効率上昇に寄与しているウイルスDNA領域の検索を行い、これまで用いられてきたスタッファーよりも約3倍目的遺伝子の発現を上昇するスタッファーとしてHPRTのnon-coding領域を同定した。また、アデノウイルスゲノム上で目的遺伝子の発現効率に寄与しているDNA領域の特定にも成功し、次年度に予定していたウイルスDNA領域の機能ドメインの探索についても検討を始めた。その結果、わずか300bpにまで短絡しても目的遺伝子の発現効率を上昇する機能が保持されていたことから、この現象はウイルスタンパク質に依存していない可能性が強く示唆され、有用性が極めて高いと考えている。平成23年度に同定したアデノウイルスDNA上に存在する遺伝子発現効率を上昇するDNA領域について、予定通りにエンハンサートラップやタンパク質発現の確認を行い、エンハンサーではないメカニズムで遺伝子発現上昇効果を示していたことを見いだした。現在機序についての解析を進めているが、細胞側因子の特定には至っていない。しかし、本研究の目的であるHD-AdVの目的遺伝子発現効率上昇効果の検討に関しては、HD-AdV作製時にヘルパーウイルスとの相同組換えが生じるという問題も挿入方向の検討により解決し作製が可能になっており、おおむね順調に推移している。また、ゲノム由来の細胞特異的プロモーターから目的遺伝子を直接発現するHD-AdV用コスミドカセット及びゲノム由来の細胞特異的プロモーターからCreを発現するスイッチユニットとCre依存的に目的遺伝子発現がONへと誘導される標的ユニットを併せ持つHD-AdV用コスミドカセットの作製が終了しており、既にゲノム由来の細胞特異的プロモーターの挿入を始めており、この面でもおおむね順調に進展している。平成23年度に同定した「目的遺伝子発現上昇」に寄与するアデノウイルスゲノム領域は、研究が予定よりも進展し300bpまで機能ドメインの絞り込みに成功しており、ウイルス由来のタンパク質がコードされていない可能性が強く示唆されている。またこれらの解析は全て目的遺伝子発現ユニットの下流にウイルスDNAを挿入したプラスミドのトランスフェクションを用いており、CAGプロモーターなどの強力なプロモーターからの目的遺伝子の発現を2倍以上上昇していたことから、遺伝子治療のみならず基礎研究にも応用が可能な有用性の高い領域であると考えている。HD-AdVに挿入するスタッファー領域についても従来用いられてきたスタッファーよりも目的遺伝子の発現を約3倍上昇するオリジナリティーの高いスタッファーの同定に成功しており、任意の大きさにトリミング可能なコスミドの作製にも成功した。これらの結果から、当初の計画よりも順調に本研究が推移していると考えている。
健康資源としてのＳａｔｏｙａｍａの測定尺度の開発

里山の環境の健康への影響を明らかにするため、里山の環境の評価尺度の開発を試みた。現地調査と面接により質問項目を作成し、26集落510戸を対象に調査を実施した。242人の回答を分析し、27項目の6下位尺度(人々との絆、地域への愛着、自然の恩恵、共同体運営への関心、共同体の構造的強度、人間関係の窮屈さ)を得た。これらの健康への影響を検討するため、健康尺度SF-8を目的変数として重回帰分析を行った結果、共同体の構造的強度と地域への愛着が高く人間関係の窮屈さが低いほど精神的健康が良好であることが示された。自然の恩恵は直接的な寄与を示さなかったが、濃密な人間関係の逆機能を減じる効果が認められた。平成25年度は、以下のように、まず、前年度の聞き込み・観察調査で得られたデータの中間分析結果を検討して、確認と補充のための調査を行い、データの質的分析結果に基づいて、里山キャピタル尺度案を開発し、その妥当性・信頼性を検討する調査のための質問紙を作成した。予定していた本調査は、気象や季節性の影響を避けるため、平成26年度に行うことにした。1.前年度の主調査で得られたデータに追加調査のデータを加えて、質的な分析を行った結果、既存のソーシャルキャピタルの概念には見られなかった、人間と自然環境との相互作用に関係する要素が、土地やコミュニティに対する愛着や信頼に関係するものとして得られた。これを、ソーシャルキャピタルの里山的要素要素と考えた。また、概念構造においても、既存のソーシャルキャピタルの概念では、「信頼」、「規範」、「ネットワーク」のような抽象的で一般的な広がりをもつものが主な要素であるのに対し、里山では、「集落」、「伝統文化」、「日常触れ合う自然」のような、アイデンティティを軸とした、具体的で限られた範囲での強い結びつきを示唆する構造をもっていた。2.得られたソーシャルキャピタルの里山的要素に対応する質問項目を作成し、試行により、質問文としての内容の妥当性や回答の信頼性を検討して修正した。これらに、ソーシャルキャピタル尺度の既存の質問項目を合わせたものを里山ソーシャルキャピタル尺度の候補とし、さらに質的分析によって得られた結果に基づいて、その想定される構造を検討した。3.上述の尺度に、人口学的属性の質問項目および健康度の尺度としてFS-8を加えて質問紙を構成し、試行によって修正した。4.質問紙調査の計画については、倫理審査により承認を得ている。1.平成24年度には、長野県南部の中山間地域の集落6か所を踏査し、聞き込みと観察をおこなった。また、里山の特性および機能を明瞭するためには、それと大きく異なる特徴を持つ環境を比較対象に加える必要があることが明らかになってきたので、当初の計画にはなかったが、中部地方の都市部および東北地方の震災被災地におけるコミュニティを観察・聞き込みの対象に加えた。2.上の結果に基づいて、2か所の主たる調査地を選定し、農作業や収穫祭における参加観察(3回)とインタビュー(計12人)によりデータを収集した。調査は、所属機関の倫理委員会の審査を経て承認を受けて行った。3.これまでに行った調査と収集したデータにより、相互扶助や他者の信頼といった従来のソーシャルキャピタル概念の範疇に入るもの以外に、土地や自然に対する愛着、時間や生活の流れに対する感覚的な安心感のような、新たな要素が、里山の健康資源として浮かび上がってきている。4.データの中間分析結果に基づいて、現在、質問紙の作成と並行して、補足データの収集を継続中である。これには、Iターンしてきた人々の見方の調査が含まれている。前年度から持ち越した質問紙調査と結果の分析を実施した。当初、質問紙調査を夏までに行う予定であったが、折悪しく、現地が大きな影響を受けるリニア新幹線の工事に関係して、自然保護と地域振興をめぐる議論が活発になり、それが質問紙調査の結果に影響を及ぼすおそれが大きく、さらに質問紙調査がその議論に影響を与えたり、誤解を生む畏れがあったため、できるだけ遅く実施することにした。このため、結果は得られたが、公表を終えられていない。中山間地域の26集落510戸に質問紙を配布し、家族の成人1人が無記名で回答し、郵送にて返送するよう依頼した結果、292人分の回答が得られ、SPSS Ver21により統計分析した結果、人々との絆、自然の恩恵、地域への愛着、付き合いのストレスが、人々の日常生活における環境に対する感じ方の因子として抽出された。地域の成員としてのアイデンティティが強いことと付き合いのストレスが低いことが良好な健康状態と関係することが明らかになった。

自然の恩恵を感じることは、地域への愛着を強めることにより、間接的に健康に寄与していると考えられる。看護学、人類学、統計学平成25年度で完了させる予定であったが、開始後、災害やIターンなど移住者を視野に入れる必要が生じたために質問紙調査時期が冬季にかかり、大雪のために実施困難となり、また、当初想定外であった季節性が調査結果に影響する可能性が明らかになってきたこともあり、研究期間の延長を申請した。参加観察記録とインタビューデータの分析の結果にもとづいて、補足のための調査を行っているので、その点では予定から遅れ気味であるが、これは計画書以上に視野を広げたためであり、計画した内容については、ほぼ予定通り進行している。予定通り、質問紙調査を実施し、得られたデータの分析、検討を行い、得られた成果を論文として公表する。1)年度の前半は、前年度に得られた結果およびAidaら(2011)が用いた既存のソーシャルキャピタル尺度を参考にして質問項目を作成し、数人の対象者に試行して修正する。2)開発する尺度の妥当性や実用性の検討に用いるために使用する尺度を、既存の健康状態測定尺度の中から選定する。3)これらに人口学的属性と地理学的属性を加えて構成した質問紙を用いて、前年度に調査した地区の住民計1000人程度を対象として、質問紙調査を実施する。調査に先立ち、所属機関の倫理審査を経て承認を受け、行政機関に説明して理解を得ておく。調査の依頼状、質問紙、および返送用の封筒の対象者への配布を地域の住民に依頼し、回答は各自郵送してもらう。4)返送された回答のデータを入力し、統計分析を行い、尺度の信頼性、妥当性、実用性の検討を行なう。信頼性については内的整合性および安定性を検討し、妥当性については並存妥当性を検討するとともに、エスノグラフィックな記載・分析との照合を行う。実用性の検討においては、調査地に赴いて解釈の確認を行う。5)信頼性、妥当性、実用性の検討の結果に基づいて質問項目を精選し、尺度を完成させる。6)研究成果を学会発表し、論文にして学術雑誌に投稿する。大雪で調査が実施できなかったこと等の理由で計画の実行が遅れ、期間延長を申請した。質問紙調査の実施およびデータの入力、結果の検討・公表に使用する。1.物品費は、主に質問紙の作成と調査実施に使用する封筒などに使用する。2.旅費は、主に質問紙調査およびその結果の確認のための調査に使用する。3.人件費・謝金は、主に質問紙調査対象者および協力者への謝礼として使用する。4.その他は、主に質問紙の返送のための切手代である。
チャンネル結合を考慮した非摂動カイラル理論によるハドロン反応

私は当該年度において、Φ中間子光生成反応とA(1520)光生成反応をチャンネル結合K行列を用いて解析した。この模型にはこれまで先行研究で用いられてきたポメロン交換とストレンジネスを含む様々なチャンネルを考慮して研究を行った。特にΦ中間子光生成においては、私が導入したΦNの励起状態とポメロン交換との干渉効果によって、実験で観測されているしきい値近傍のピーク構造を再現し得る事を示した。この結果はΦNのしきい値近傍にストレンジネス・反ストレンジネス成分を多く含んだエキゾチックな核子励起状態が存在する事を示唆している。この研究はオランダ、グローニンゲン大学のオラフ・ショルテン教授との共同研究として行った。また、私はK*光生成においてRegge模型を導入した解析を行った。その結果荷電K*中間子光生成において、Regge振幅による散乱断面積のエネルギー依存性は実験データを自然に再現した。さらにスピン観測量を計算する事によって、先行研究との違いを明確に示した。また中性K*中間子光生成を解析することによって、スピン観測量においてκ中間子の存在した場合の結果を示した。この結果は将来、実験的にκ中間子の存在を探る上で重要な情報となる。私は、当該年度において1、Φ中間子光生成と2、Λ(1520)光生成をチャンネル結合K行列という一つの枠組みで研究を行った。これらの反応のしきい値はだいたい2GeV領域であり、このエネルギー領域では様々なハドロンチャンネルが開くことから、チャンネル結合の効果が重要であることが予想される。特に我々が注目した効果はt-channelにおけるK中間子のon-shellの効果とストレンジネス、反ストレンジネスペアを多く含んだ核子共鳴の寄与である。結果として、on-shellのK中間子の寄与はそれほど大きくはなかったが、核子共鳴の寄与とPomeronの干渉効果が重要であることがわかった。この核子共鳴はΦN状態やKΛ(1520)状態と強く結合することから、ストレンジネス、反ストレンジネスを多く含んでいることが考えられ、エキゾチックなバリオンであることが示唆される。現在ハドロン物理では、クォークが4つ、あるいは5つからなる、エキゾチックなハドロンに世界的な関心が集まっている。今回の我々の研究成果は、ストレンジネスの光生成において、このようなエキゾチックなハドロンが重要な寄与を果たしていることを示唆するものであり、様々なストレンジネス光生成に対する応用が期待される。また私はK*光生成において、Regge模型を用いて研究を行った。そこでは、Regge粒子の寄与がストレンジネス光生成に重要な寄与を与えていることが分かった。
高齢者の余暇活動に関する実証的研究ー特に身体活動を中心としてー

高齢者の余暇における身体活動を規定する要因を明らかにするため、高知、山梨、秋田県の60歳以上1170名の調査結果の単純集計、クロス集計結果と林の数量化II類による分析を行った。独立変数を高齢者の身体活動としそれを弁別していると考えられる1.体力・生活満足度2.余暇活動尺度3.余暇是認度4.性別5.年間所得6.学歴の6つを説明変数とし分析した結果、カテゴリ-グラフ及びレンジ表等から、主に次の点が明かとなった。1、過去1年間にスポ-ツ活動を実施した者の割合は、男性63%、女性42%であった。スポ-ツ実施者、非実施者と体力・健康・生活満足度尺度(A)とのクロス集計では、スポ-ツ実施者でAの得点の高い者の割合は、30%であったが、スポ-ツの非実施者では、21%と少なく、逆に、Aの得点の低い者の割合は、実施者では、7%しかなかったが、非実施者では、17%と多くなっている。(P=0.01,X^2=42.93,D.F=4)このことから、体力・健康・生活満足度が強い要因として、働いている。(カテゴリ-・スコア-=0.265)2、余暇活動尺度(同0.244)が高い者ほど身体活動をやる度合いも高い。3、性差による違いがある。(同0.2196)4、高齢者の身体活動としてゲ-トボ-ルが多く(実施者の63%)他の運動種目は、少なかった。高齢者の豊かな身体活動のためには、幼少期からの多様なスポ-ツ種目の奨励やそれを行うための体力・健康の維持や運動への心がけが必要と考える。さらに、高齢者の活発な身体活動への参与は、余暇活動全体の充実が重要である。さらに余暇活動尺度(余暇活発生度)に影響していると考えられる12の因子についてのカテゴリ-・スカア-の順位、上位5因子は次ぎのようになった。1.現在の生活満足度2.50歳台の職業3.学歴4.余暇是認尺度5.1年間のスポ-ツ経験(判別的中率=68.3%、相関比=0.4038)身体活動、余暇活動の両方に共通している因子として、生活満足度があげられることから、高齢者の余暇は、日常生活の経済的、社会的ゆとりが必須条件であることが裏付けられた。日本の余暇研究全体についての先行研究を見ると、週休2日制などの導入を境に行われるようになったが、総理府、余暇開発センタ-などのどちらかというと上からの調査研究が多く、民間や学会等学問的研究は、少ない傾向にある。余暇研究のうち、特に高齢者の余暇についての研究は、ほとんど見あたらず、今後の研究が必要とされる。さらに、これらの学問的研究の現実への応用が急務となる。

欧米先進国で余暇研究は、すでに1930年代からいくつかの研究が始められ、現在質的にも充実しており、高齢化社会である日本にとって、いくつかの示唆を与える。これら先行研究と予備調査のデ-タを林の数量化理論により分析し、次のような仮設、及び結果が導かれた。1、余暇活動の活発な高齢者ほど日常の生活充実度は高い。2、身体活動に親しんでいる高齢者ほど、健康度は高い。3、高学歴、高学歴の高齢者程余暇活動への参与は、多い。4、高齢者の余暇活動の充実のためには、若い頃からの余暇教育が不可決である。5、余暇活動への参与など、調査で得た質的デ-タ分析は、数量化理論が有効であり、調査対象数が1000名前後の場合は、大型計算機より、むしろ、パソコンの方がデ-タ加工などによるきめの細かい分析ができる。今後の研究の展開として、余暇活動への参与、生活の充実度、特に身体活動と健康度との関連をアンケ-ト調査、その他の野外調査により検証する。現在までに集計が終了した研究対象地域の一つである高知県内高齢者319名(有効回答者数)についての結果と考察は、次のようになった。1、平日の余暇時間は、2.4時間ー4.8時間が36.3%と最も多く2番目が4.8ー7.2時間の26%であった。休日の余暇時間は、4.8ー7.2時間が36%と最も多く、次が2.4ー4.8時間の27%であった。半数以上の高齢者が平日、休日ともたくさんの休日を持っており、その過ごし方が高齢者の生活の質を決定する可能性がある。2、1年間の余暇活動で一番多かった活動は、「行楽・旅行」で、48%あった。2、余暇活動の2番目以降は、それぞれ「園芸」「読書」「テレビ」「運動・スポ-ツ」の順であった。3、過去1年間の余暇活動で4位であった「テレビ」は、「特に、力を入れている活動」及び「今後やりたい余暇活動」としては、それぞれ、12位、10位と他の項目の順位がほとんど変わらないのに反し、かなり異なった結果となった。即ち、高齢者がテレビを見ているのは、その活動が楽しく、やりたいから行っているのではなく、やむおえず、または、何となく行っている活動と考えられる。4、スポ-ツ活動を行った者の内、54.5%の者は、その種目として、「ゲ-トボ-ル」をあげており、高齢者のスポ-ツ活動で「ゲ-トボ-ル」が重要な役割を果たしていることが分かった。5、以上のことと、体力について「まだ、体力はある」とした者が77%あったことから、今後の余暇政策として、身体活動を伴った積極的な余暇活動の場(施設、用具等)が必要である。前年度までに得られた、先行研究の整理、質問紙法では正確に得られなかった地域の特性や活動についての資料収集を行い、得られたデ-タの集計、林の数量化II類による分析を行った結界次のような新しい知見を得た。高齢者の余暇活動における身体活動の実施に働いている要因を調べるため、過去1年間のスポ-ツ実施者と非実施者を弁別していると考えられる説明変数をレンジの高い順に考察し次の結果を得た。1.体力や、健康・生活の満足度が最も強く働いていること。2.余暇活動尺度が高いほど身体活動も積極的であること。3.女性より、男性の方が余暇活動での身体活動は、活発である。高齢者のスポ-ツ種目がゲ-トボ-ルに限られていることと、高齢者の身体活動には、心身両面の健康・体力や余暇活動の活発さや性差が影響していることから、今後の高齢者の豊かな身体活動のためには、若い時期からの多種目のスポ-ツへの参与とスポ-ツを楽しめるだけの体力維持が必要と考えられる。さらに余暇活動尺度(余暇活発度)に影響していると考えられる12の因子についてのカテゴリ-・スカア-の順位、上位5因子は次ぎのようになった。1.現在の生活満足度2.50歳台の職業3.学歴4.余暇是認尺度5.1年間のスポ-ツ経験(判別的中率=68.3%、相関比=0.4038)
EBウイルス関連T/NKリンパ増殖性疾患モデルマウスの作製と病態発現機構の解析

慢性活動性EBウイルス感染症(CAEBV)の疾患モデルマウスの作製を行い、病態発現機構の解明と新規治療薬の開発を目指した。CAEBVのCD4タイプ、CD8タイプ、γδタイプ、NKタイプの全てのもれるマウスの作製に成功した。本研究によりEBV感染T/NK細胞がNOGマウスに生着し増殖するためには非感染CD4^+T細胞の存在が必須であることが明らかとなった。CEABVモデルマウス内のEBV-DNA量が高値を示した(10E4 copies/μgDNA以上)ところで非感染CD4^+T細胞の除去を抗CD4抗体(OKT4抗体)で行い、治療への応用に関する検討を行った。OKT4抗体を投与した後、末梢血中のEBV-DNAは減少をはじめ、マウスの体重減少も軽減した。また、解剖の結果、非感染CD4^+T細胞の除去によるEBV感染T/NK細胞の減少が示された。EBウイルス(EBV)がT/NK細胞に感染する疾患である慢性活動性EBウイルス感染症(CAEBV)(CD4,CD8,γδ,NKの4タイプ)とEBV関連血球貪食性リンパ組織球症(EBV-HLH)の全てのタイプのモデルをNOGマウスを使用し作製した。これらのモデルマウスが患者病態を再現していることを検討するために実際の患者検体で異常産生が報告されているサイトカイン中IFN-γ,IL-8,RANTESをモデルマウス血漿を用いて測定した。その結果、患者と同レベルのサイトカイン産生異常を再現していた。また、末梢血EBVゲノム定量解析をした結果、患者と同レベルの高いウイルス量が検出された。サイトカイン、EBV量だけでなく組織解析により感染細胞が肝、腎,肺、脾、小腸、骨髄等あらゆる臓器に浸潤しCAEBVおおよびEBV-HLH患者の末期症例と同様の病態進行を示していた。CD4タイプの患者モデルはCD4にEBVが感染しており、他のタイプも患者と同様の細胞にEBVが感染していた。これらの結果から、これらのマウスは患者病態を再現していることが示され、これまでほとんど解明されていない病態発現解析に有用であること、新規薬剤の薬剤評価に有用であることが予想される。今後、これまで分かっていない病態発現解析を行ない、通常の標的ではないT/NK細胞への感染がどのようになされていくのかを解明する予定である。EBウイルス(EBV)がT/NK細胞に感染する疾患である慢性活動性EBウイルス感染症(CAEBV)(CD4,CD8,γδ,NKの4タイプ)とEBV関連血球貧食性リンパ組織球症(EBV-HLH)の全てのタイプの疾患モデルの作成に成功した。疾患モデルマウスはNOGマウスを利用し作製した。このモデルは患者末梢血から分離したPBMCをNOGマウスに移植することで作成されるヒト化モデルである。これらのモデルマウスが患者病態を再現していることが昨年度の研究で示されたので、今年度はこれまで明らかになっていない患者体内での感染細胞の増殖・活性化のメカニズムの解明を試みた。研究の結果、4つ全てのタイプの感染細胞は同様に非感染CD4陽性T細胞の存在が増殖・生着には必須であり、非感染CD4陽性T細胞を除いた患者PBMC(w/o CD4)をいくら移植しても感染細胞の増殖・生着は得られないことが示された。EBV感染T/NK細胞は非感染CD4陽性T細胞のヘルプが無いとNOGマウス内では生着・増殖できないことから、感染細胞の生着・増殖には次の2つの可能性が考えられる。(1)CD4が分泌するサイトカイン・ケモカインが関与している(2)CD4の細胞表面上の発現分子が関与している今後、上記の可能性を検討し感染細胞制御にかかわる標的分子の同定を進めて行く予定である。これまでの研究でEBV感染T/NK細胞がNOGマウスに生着し増殖するためには非感染CD4+T細胞の存在が必須であることが明らかとなった。H24年度はCEABVモデルマウス内のEBV-DNA量が高値を示した(10E4 copies/μgDNA以上)ところで非感染CD4+T細胞の除去を抗CD4抗体(OKT4抗体)で行い、治療への応用に関する検討を行った。

OKT4抗体を投与した後、末梢血中のEBV-DNAは減少をはじめ、マウスの体重減少も軽減した。また、解剖の結果、非感染CD4+T細胞の除去によるEBV感染T/NK細胞の減少が示された。本研究により、非感染CD4+細胞を標的とした感染TおよびNK細胞制御の可能性が示された。今後は非感染CD4+細胞のキャラクタリゼーションを行うとともに、感染T/NK細胞のマウス内での生着・増殖を助けているものがCD4+細胞における何であるのか(CD4+細胞の産生するサイトカインであるのか、細胞表面分子による相互作用なのか)について研究を進めていく。これまでほとんど明らかになっていなかったEBV感染T/NK細胞の増殖・活性化のメカニズムの解明がなされ非感染CD4陽性T細胞の存在が必須であることが明らかとなった。このことにより、治療に有効である標的分子の開発につながると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。CD4陽性T細胞自体がcell to cellで必要なのか、CD4陽性T細胞が産生するサイトカイン・ケモカインのいずれ科が関与しているかを突き詰め標的分子の開発を進めて行く予定である。NOGマウスは交配が禁止されており、必要数その都度購入しなくてはいけないためNOGマウス購入費の占める割合が大きいことが問題と言える。また、患者PBMCを移植してモデルマウスを作製するため、患者検体の有無に実験が左右される点が問題点と言える。EBウイルス(EBV)がT/NK(細胞に感染する疾患は難治性疾患であり、確定診断出来る機関が限られている。可能な限りの依頼を受けて確定診断を無料で行ない、CAEBV,EBV-HLHと診断された検体を患者の許可を得られたものを随時実験に使用されてもらうことで検体の継続的確保を目指す。
時系列分析による内生的経済成長モデルの検証

Romer(1986)やLucas(1988)の研究以降、内生的経済成長論が盛んである。内生的成長モデルの実証分析は当初クロス・セクション・データを対象に行われていた。しかし、最近はその問題点を除くためにいくつかの研究で時系列データを利用する研究が行われている。本稿では一般的な内生的成長モデルが持つ経済成長あるいは所得水準が恒久的変化を含むという命題を念頭に、それらを時系列分析の手法によって検証した。対象とするデータはオーストラリア、カナダ、フランス、ドイツ、イタリア、日本、英国、米国の8カ国における1900年以降の長期にわたる一人当たり実質GDPデータである。ここで利用する時系列分析の検定方法は、Dicky-FullerタイプとPhillips-Perronタイプの2つのAR単位根検定、Kwiatkowski、Phillips、Schmidt and Shin(1992)のMA単位根検定、それにLevin and Lin(1996)で新たに提案されたパネルデータを対象にした単位根検定である。Jones(1995a)やBen-David and Papell(1995)も同様な問題意識からDicky-Fullerタイプの単位根検定を用いているが、本文で示すような非確率項の特定化などの厳密な手続きを行っていない。我々は、Dicky-Fullerタイプの単位根検定をCambell and Perron(1991)で示されたAR項の選択や非確率項の特定化も含んだ手続きをふまえて行う。また新たにPhillips-Perronタイプの単位根検定やMA単位根検定、さらにパネル単位根検定をあわせて行う。この結果、いずれの国でも経済成長率は恒久的変化を含んでいないこと、また、所得水準については米国だけが定常で、他の国は恒久的変化を含む可能性が高いことなどが明らかになった。
海洋環境への適応と生物時計の多様性:潮汐時計による生殖リズム発現の分子機構

河口域にすむアカテガニの雌は,生殖時期(6-9月)になると抱卵し,約1ヶ月後に川岸や海岸に現れてゾエア幼生を放出する。今までの研究で,孵化を環境サイクルに同調させるために,「孵化過程」、と呼ぶ孵化を誘導する発生プログラムがあることが示唆された。野外では2晩前の満潮時刻に雌親から「孵化過程誘導物質」が分泌され,胚に伝わり,「孵化過程」が始まると考えられる。孵化過程誘導物質はアカテガニの潮汐リズム発現の鍵物質である。アカテガニの「孵化水」(ゾエア幼生が孵化した後,ゾエアを取り除いた水)には何種類かの活性物質が含まれる。そのうちの一つがOHSS(ovigerous-hair stripping substance)と名づけられた活性タンパクで,孵化後雌親の担卵毛の上に残る壊れた卵殻や柄、コートを脱落させる機能を持つ。しかし,OHSSは孵化機構にも直接的な働きをしていることが考えられた。OHSSは精製され、分子量は25KDaで、遺伝子のクローニングによりOHSS遺伝子は全長1759bであることが示された。当初OHSSの前駆体が,孵化過程誘導物質ではないかと考えられた。しかしその後研究を進めてゆくうち,孵化過程誘導物質は別に存在するという可能性が強くなった。孵化が近づいた胚の一部を親から切り離し,アセトンやアセトニトリルに短時間(10分ほど)つけると,50-55時間後に80%以上の胚が孵化することが見出された。孵化したゾエア幼生は正常のものと全く同じように泳ぐことができるので,これらの有機溶剤は異常な孵化を引き起こしたわけではない。しかし、抱卵雌の体内からアセトンのような強い化学物質が放出されている可能性は低い。本研究によって、孵化過程誘導物質(HPIS)は、胚の循環水に含まれていることがわかった。現在の段階では、後鰓室の中の皮膚の襞で作られ、後鰓室への放出が潮汐時計によってコントロールされていると考えれば、今までの多くの謎が解けるところまでわかってきた。本研究では,「孵化過程誘導物質」により発現する潮汐リズムの分子機構の解明をめざしている。アカテガニの雌は1ヶ月近く抱卵した後,川岸に出てゾエア幼生を放出する。幼生の放出は夜間の満潮時に行われるが,その直前に孵化が起こる。孵化の同調性は著しく高く,30分以内に4-5万の幼生がいっせいに雌親の腹部で孵化する。孵化のタイミングは雌親の持つ「潮汐時計」によって制御されている。今までの研究によって,孵化前の胚には「孵化過程」と呼ぶ発生プログラムがあり,幼生が孵化する2晩前に親から「孵化過程誘導物質」が胚に送られることが示唆されていた。その物質は,孵化水(幼生が孵化した後の海水)の中に含まれるOHSSと呼ぶ活性因子の「前駆体」ではないかと思われた。今までOHSSは部分的な精製であったため,逆相クロマトを用いて完全に精製を行った。N末のアミノ酸,また内部アミノ酸の部分的配列をシークエンサーで読み,それをもとにDNAのプライマーを作成し,OHSS遺伝子の全塩基配列を決定した。

OHSSはホモロジー検索の結果から,新規のセリンプロテアーゼであること,また作用には強い基質特異性が見られること,分子量は32KDaであるが,それは30KDaに糖がついたものであることが分かった。in situ hybridizationの結果では,OHSSは胚の卵黄を包む層にある分泌細胞で作られているようである。OHSSは甲殻類の孵化酵素で,卵殻を柔らかくする性質をもつことが推測された。今後産部位の特定と遺伝子発現機構の研究が行われるだろう。一方,研究を進めてゆくうちにOHSSの精製したサンプルは孵化誘導効果を持たないことが分かってきた。孵化過程誘導物質については,偶然であるが,アセトンに強い孵化誘導作用があることが発見された。もちろんアセトン処理によって正常に遊泳するゾエア幼生が出現する。雌親はアセトンと非常に化学構造の似ている低分子物質を分泌し,それが胚の「孵化過程」を誘導すると考えられる。河口域にすむアカテガニの雌は,生殖時期(6-9月)になると抱卵し,約1ヶ月後に川岸や海岸に現れてゾエア幼生を放出する。今までの研究で,孵化を環境サイクルに同調させるために,「孵化過程」と呼ぶ孵化を誘導する発生プログラムがあることが示唆された。野外では2晩前の満潮時刻に雌親から「孵化過程誘導物質」が分泌され,胚に伝わり,「孵化過程」が始まると考えられる。孵化過程誘導物質はアカテガニの潮汐リズム発現の鍵物質である。アカテガニの「艀化水」(ゾエア幼生が孵化した後,ゾエアを取り除いた水)には何種類かの活性物質が含まれる。そのうちの一つがOHSS(ovigerous-hair stripping substance)と名づけられた活性タンパクで,孵化後雌親の担卵毛の上に残る壊れた卵殻や柄、コートを脱落させる機能を持つ。しかし,OHSSは孵化機構にも直接的な働きをしていると考えられた。OHSSは精製され、遺伝子解析によってその遺伝子は全長1759bであることが示された。また、ホモロジー検索からOHSSはセリンプロテアーゼであることが判明し、孵化後の担卵毛に対する作用が明らかになった。当初OHSSの前駆体が,孵化過程誘導物質ではないかと考えられた。しかし研究を進めてゆくうち,孵化過程誘導物質は別に存在するという可能性が強くなった。孵化が近づいた胚の一部を親から切り離し,アセトンやアセトニトリルに短時間(10分ほど)つけると,50-55時間後に80%以上の胚が孵化することが見出された。孵化したゾエア幼生は正常のものと全く同じように泳ぐことができるので,実際に分泌されている物質に近いのではないかと思われる。本来の「孵化過程誘導物質」はまだ明らかになっていないが,孵化過程に入った胚で何が起きているのかを分子レベルで研究することが可能になり,また孵化過程で発現する遺伝子群を探索することもできるようになってきた。本研究は,潮汐リズム発現の鍵物質である「孵化過程誘導物質」(HPIS)の単離および化学構造の解析を行うと同時に、この物質による孵化過程誘導の分子機構の解明をめざした。アカテガニ幼生の放出は夜間の満潮時に行われるが、その直前に孵化が起こる。孵化は胚に備わる約50時間の孵化過程を経過した後でいっせいに起こる。孵化過程は雌親の持つ「潮汐時計」によって開始されるが、実際にどのような物質が雌親から放出されて孵化過程が誘導されるのかわかっていなかった。昨年度の研究によって、孵化過程誘導物質(HPIS)は、胚の循環水に含まれているのは間違いないことがわかった。さらに研究を進めてゆくうち、私たちはカニの抱卵の維持のためには非常に巧妙なシステムがあることを発見した。