hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
末梢血中のメチル化CCND2遺伝子測定による肝癌の低侵襲性予後診断

患者の末梢血を浮遊しているCCND2遺伝子のメチル化状態の定量解析と肝癌患者の再発との関連性を明確にし、CCND2単独あるいはCCND2を含む複数遺伝子を組み合わせた予後予測システムを開発することを目的とする。(1)サンプリング条件の設定(血清回収方法、セルフリーDNAの回収および抽出、定量法)(2) CCND2遺伝子に対する定量的メチル化解析方法の確立(3)血液中のメチル化CCND2遺伝子量が肝癌患者の予後と関連するか否かの検証上記(1)(3)のタスクは研究期間中に達成できた。また癌組織から抽出したDNAと血清中のセルフリーDNAとのペアサンプルを用いて、両サンプルにおけるCCND2遺伝子のメチル化状態の関連性の検証も完了した。以上の成果を英文雑誌(9報: Impact factor(2010年)合計26. 6)および国内学会発表(17報)にて行った。●本年度はCCND2遺伝子に対する定量的メチル化解析方法の確立とその血清レベルと予後との関連性を検証した。(1)メチル化遺伝子に対する従来の解析法(定性的PCR法)ではメチル化判定が困難な場合が指摘されており(Zeschnigk M, Nucleic Acids Res 32:2004)、この対応策として、20例のHCV関連HCC患者より、癌組織と非癌部肝組織におけるBIS処理後のCCND2プロモーター領域のパイロシーケンシングを行い、最適なメチル化解析ポジション(癌と非癌部肝で最も差異のある領域)の同定を行った。(2)上記の結果に基づきプライマーおよびタックマンプローブを設定し、ライトサイクラー(現有設備)を用いてメチル化CCND2遺伝子の定量を行った。(3)癌組織から抽出したDNAと血清中のセルフリーDNAとのペアサンプルを用いて、両サンプルにおけるCCND2遺伝子のメチル化状態の関連性を検証し、癌局所のメチル化状態と血清メチル化状態が検討したサンプルでほぼ合致することを確認した。以上より、血清メチル化CCND2の測定を治癒切除を受けたHCC70例で行い、臨床病理学的背景因子との関連性を検証したところ、血清メチル化CCND2の陽性症例は明らかに予後不良であることが判明し、国際論文へ投稿し受理された(Tsutsui et al, Clinica Chimica Acta, 2010)。さらにBIS処理不要なメチル化解析法を考案し論文報告を行った(Kimura et al, Clinical Biochemistry, 2009)。前年度はCCND2遺伝子に対する定量的メチル化解析方法の確立とその血清レベルと肝癌(HCC)の予後との関連性を証明した。すなわち、血清メチル化CCND2の測定を治癒切除を受けたHCC70例で行い、臨床病理学的背景因子との関連性を検証したところ、血清メチル化CCND2の陽性症例は明らかに予後不良であることが判明し、国際論文へ投稿し受理された(Tsutsui et al.Clinica Chimica Acta,2010)。本年度は遺伝子操作によりCCND2の発現を調節し、in vitroにおける肝癌細胞の浸潤能力などの悪性度変化を検証したが、十分な表現形質の変化を確認できなかった。現在、肝癌細胞株を変更して、またsiRNAを再度デザインして同様の実験を行っている。一方、並行して行っていた血清中の複数のメチル化遺伝子(SPINT2,RASSF1A,BASP1,CFTR,SRD5A2,APC等)の定量的検出に成功し、このうちSPINT2とSRD5A2の2つと従来の腫瘍マーカー(AFPとPIVKA-II)との融合型診断システムを確立し、新たに登録された多施設の血清サンプルにおいて高い診断性能を発揮したため、肝癌スクリーニング検査の有用性ありと判断して国際論文(Iizuka et al. Clin Chim Acta,2011)に報告した。また、これら7つのメチル化遺伝子の中で4遺伝子のメチル化を検出し得た肝癌症例の予後が有意に不良であり、いわゆる血清でのCpG island methylator phenotype(sCIMPと命名)を定義できることを確認した。現在、これらのデータを基にin silicoでハイブリッド型予後予測システムを構築中であり、今後、独立したサンプルに対しての性能評価を行う予定である。患者の末梢血を浮遊しているCCND2遺伝子のメチル化状態の定量解析とHCC患者の再発との関連性を明確にし、本遺伝子単独あるいは複数遺伝子を組み合わせた予後予測システムを開発することを目的とする。1サンプリング条件の設定(血清回収方法、セルフリーDNAの回収および抽出、定量法)

2 CCND2遺伝子に対する定量的メチル化解析方法の確立。上記1、2のタスクは既に達成できた。また癌組織から抽出したDNAと血清中のセルフリーDNAとのペアサンプルを用いて、両サンプルにおけるCCND2遺伝子のメチル化状態の関連性の検証も完了した。さらに、他のメチル化遺伝子との組み合わせで予測スコア化ができないか模索した結果、複数の遺伝子候補を同定した。これらのメチル化遺伝子の中で4遺伝子のメチル化を検出し得た肝癌症例の予後が有意に不良であり、いわゆる血清でのCpG island methylator phenotype(sCIMPと命名)を定義できることを確認し報告した(飯塚徳男他第70回日本癌学会学術総会:血清CIMPと肝細胞癌の予後;飯田通久他第112回日本外科学会定期学術集会:血清を用いたCpG island methylator phenotypw(CIMP)による予後評価への応用)。現在、高密度アレイを用いた肝癌予後に関連する新規メチル化遺伝子の同定を行いつつ、既知のメチル化遺伝子や新たな遺伝子を加えたデータを基にin silicoでハイブリッド型予後予測システムを構築予定である(平成24年度の基盤研究C :エピジェネティクスに基づく肝癌予後予測のためにハイブリッド型血液テストへ移行)。
カチオン性ナノ空間による高選択的な分子認識と光触媒反応

本研究では、光触媒反応への展開を目指して、カチオン性の多環芳香環骨格を有する新規ホスト分子を構築し、その分子内包能を明らかにした。これまで我々の研究グループでは、アントラセン環骨格を有する湾曲型ビスピリジン配位子を共有結合で架橋し、カチオン性のボウル状及び、チューブ状分子の合成および分子認識能を報告している(K. Yazaki, M. Yoshizawa et al., Chem. Commun., 2013, 49, 1630-1632, K. Yazaki, M. Yoshizawa et al., Nature Commun., 2014, 5, 5179)。本年度は、有機光触媒として知られるアクリジニウム環を2つ有する湾曲ビスピリジン配位子を設計・合成し、これとPd(II)イオンとの自己集合により新規なポリカチオン性カプセルを構築した(K. Yazaki, M. Yoshizawa et al., Chem. Eur. J., 2016, 22, 17557-17561. Hot paper)。また、同様に有機光触媒として知られるフェナジン環を有する配位子を用いて、酸化還元応答性カプセルを構築した。(K. Yazaki, M. Yoshizawa et al., Angew. Chem. Int. Ed.,2016, 55, 15031-15034)。最後に、4つのアントラセン環を有するW型トリピリジン配位子を設計・構築し、この配位子とPd(II)イオンからM3L4組成のダブルカプセルを合成した。また、ダブルカプセルを用いてピーナツ型錯体の構築および二つの空間へのヘテロ内包を達成した。(論文投稿中)。28年度が最終年度であるため、記入しない。研究目的・内容本研究では、カチオン性の多環芳香環骨格を有する新規ホスト分子を構築し、その分子内包能を明らかにした後、光触媒反への展開を目指した。これまで我々の研究グループでは、アントラセン環骨格を有する湾曲型ビスピリジン配位子を共有結合で架橋し、カチオン性のボウル状及び、チューブ状分子の合成および分子認識能を報告している(K. Yazaki, M. Yoshizawa et al., Chem. Commun., 2013, 49, 1630, K. Yazaki, M. Yoshizawa et al., Nature Commun., 2014, 5, 5179)。本年度は、アクリジニウム骨格を導入したジカチオン性ビスピリジン配位子を合成し、これとPd(II)イオンとの錯形成により、M2L4カプセル錯体の構築を達成した。また、その分子認識能を明らかにしたので報告する。(1)カチオン性構造体の構築新規ビスピリジン配位子は、アクリドンを出発原料として2段階の反応により合成した。この配位子とPd(II)イオンを2:1の比率で混ぜることで、12価のカチオン性M2L4カプセル錯体の構築を達成した。また、X線結晶構造解析の結果から、新規カプセル錯体は、8つのアクリジニウム骨格に囲まれた約1nmの内部空間を有することが明らかになった。また、Pd(II)イオンとジカチオン配位子の比率を1:1に変えることにより、8価のM2L4チューブ錯体の構築にも成功した。(2)電子豊富なゲスト分子の内包カチオン性M2L4カプセルは、水中でアニオン性のトリフルオロボレート塩を内包した。その内包状態は、各種NMRスペクトルにより明らかにした。また、分子カプセルは、中性分子を内包しないことから、カチオン性空間の特性を生かした分子認識が可能であることが明らかになった。今年度の成果として、カチオン性カプセルの構築とアニオン性のトリフルオロボレート類の内包が挙げられる。アクリジニウム骨格を有する新規なビスピリジン配位子を3段階の反応で合成した。それと金属イオンの錯形成によりカチオン性カプセル錯体の定量的な合成に成功した。その構造は、各種NMRスペクトルおよびX線結晶構造解析により明らかにした。また、カチオン性のカプセル錯体を用いて、水中で有機アニオンのトリフルトロボレート類の内包も達成した。これらのカチオン性カプセルに関する成果は、学会発表を通じて公表していることから、進度は、おおむね順調と判断した。

また、同様に有機光触媒として知られるフェナジン環を有する配位子を用いて、酸化還元応答性カプセルを構築した。(K. Yazaki, M. Yoshizawa et al., Angew. Chem. Int. Ed.,2016, 55, 15031-15034)。最後に、4つのアントラセン環を有するW型トリピリジン配位子を設計・構築し、この配位子とPd(II)イオンからM3L4組成のダブルカプセルを合成した。また、ダブルカプセルを用いてピーナツ型錯体の構築および二つの空間へのヘテロ内包を達成した。(論文投稿中)。次年度は、トリフルオロボレート類のスクリーニングを行い、カチオン性カプセルの分子認識能を明らかにする。つぎに、トリフルオロボレート類以外の無機・有機アニオンの内包を検討する。これにより、カチオン構造体のアニオン内包能を明らかにする。また、アクリジニウム骨格を有するカチオン性チューブやケージを合成し、多様な形状のカチオン性空間を構築する。最後に、ゲスト分子を内包したカプセルに光を照射し、光反応が進行するか明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。
グルタミン添加成分栄養剤投与時の小腸繊毛の増殖と免疫機能

部分移植小腸の移植後の粘膜再生増殖に対するグルタミン添加成分栄養剤の経腸的投与の効果とその機序を検討した。成分栄養剤ED-ACには2.4%のグルタミンが含まれているが、さらにグルタミンを添加したものをGln(+)ED、また、ED-ACからグルタミンを除去したものを、Gln(-)EDとすると、Gln(-)EDのアミノ酸量は14%、窒素カロリー比は186であり、Gln(+)EDのグルタミン量は7500mg/100g、アミノ酸量は20%、うちグルタミンは35%で、窒素カロリー比は120である。実験はLews系とBN系雄性ラットを用いて同種部分小腸移植を実施した。栄養剤の種類により、Gln(+)群とGln(-)群の2群に分け、1kcal/mlの濃度に調製した経腸栄養剤のad lib.による経口投与を7日巻継続した。7日目にブロモデオキシウリジン(BrdU)を腹腔内に注入し、2時間後に移植腸管を摘出し、血中のGln、アラニン、グルタミン酸の濃度を高速液体クロマトグラフィを用いて測定した結果、グルタミンの有用性を確認した。さらに、小腸大量切除後の残存小腸の組織学的変化およびc-fos、c-junのm-RNAの発現を経時的に検討した。体重200250gの雄性LEWラットを用い、小腸大量切除群と対照群の二群に分けた。小腸大量切除群では空腸起始部より5cm、回腸末端より5cmの小腸を切除し、端々で吻合した。これによる小腸切除量は約8090%であった。空腸起始部より5cmと回腸末端より5cmの計10cmの小腸を採取し、RT-PCRサザンブロットハイブリダイゼーションによりc-fos、c-junのm-RNAの発現量を検討した結果、小腸大量切除群のc-fos、c-junのm-RNAの発現は術後2時間において明らかな増加を示した。小腸粘膜の再生増殖に対するGln添加成分栄養剤投与の影響を検討するため、同所性小腸移植後の実験群を、Gln無添加成分栄養剤を与えたGln非投与群と、Glnを添加したグルタミン添加成分栄養剤を与えたGln投与群に分け、免疫抑制剤としてFK506を投与した。7日目にブロモデオキシウリジン(BrdU)を腹腔内に注入し、2時間後に移植腸管を摘出した。血中のGln、アラニン、グルタミン酸の濃度を高速液体クロマトグラフィを用いて、エンドトキシン濃度を比色測定法にて、移植小腸粘膜のホモジネート液中のアルカリフォスファターゼ(ALP)活性をKind King法にて測定した。移植小腸粘膜の組織浮遊液とヘパリン加血液の全リンパ球に対するT細胞、ヘルパーT細胞、サプレッサーT細胞の比率と、組織標本のBrdU標識率を算定し、次の結果を得た。1)術後の両群の体重と経口摂取量には差を認めなかった。2)Gln投与群の血中のGln濃度はGln非投与群に比べて有意に高く、両群のグルタミン酸濃度には差を認めなかった。3)Gln投与群の血中エンドトキシン濃度は、Gln非投与群に比べ有意に低かった。4)血中および小腸粘膜ともにGln投与群ではGln非投与群に比べ、ヘルパーT細胞の比率は有意に高かった。

5)両群ともに組織学的な拒絶反応は認められなかった。6)Gln投与群の小腸粘膜のALP活性とBrdU標識率はGln非投与群に比べて有意に高かった。以上より、Gln無添加成分栄養剤の投与は小腸移植後の免疫抑制剤投与時の粘膜の再生と分化能を低下させるが、Gln添加成分栄養剤の投与は腸管の局所免疫機能を保持し、粘膜の再生と分化能の低下を抑制することが示された。今後はプロトオンコジーン産物であるc-fos、c-junの発現と小腸大量切除後の残存小腸におけるグルタミン投与時の組織学的変化の関連を検討する。部分移植小腸の移植後の粘膜再生増殖に対するグルタミン添加成分栄養剤の経腸的投与の効果とその機序を検討した。成分栄養剤ED-ACには2.4%のグルタミンが含まれているが、さらにグルタミンを添加したものをGln(+)ED、また、ED-ACからグルタミンを除去したものを、Gln(-)EDとすると、Gln(-)EDのアミノ酸量は14%、窒素カロリー比は186であり、Gln(+)EDのグルタミン量は7500mg/100g、アミノ酸量は20%、うちグルタミンは35%で、窒素カロリー比は120である。実験はLews系とBN系雄性ラットを用いて同種部分小腸移植を実施した。栄養剤の種類により、Gln(+)群とGln(-)群の2群に分け、1kcal/mlの濃度に調製した経腸栄養剤のad lib.による経口投与を7日間継続した。7日目にブロモデオキシウリジン(BrdU)を腹腔内に注入し、2時間後に移植腸管を摘出し、血中のGln、アラニン、グルタミン酸の濃度を高速液体クロマトグラフィを用いて測定した結果、グルタミンの有用性を確認した。さらに、小腸大量切除後の残存小腸の組織学的変化およびc-fos、c-junのm-RNAの発現を経時的に検討した。体重200250gの雄性LEWラットを用い、小腸大量切除群と対照群の二群に分けた。小腸大量切除群では空腸起始部より5cm、回腸末端より5cmの小腸を切除し、端々で吻合した。これによる小腸切除量は約8090%であった。空腸起始部より5cmと回腸末端より5cmの計10cmの小腸を採取し、RT-PCRサザンブロットハイブリダイゼーションによりc-fos、c-junのm-RNAの発現量を検討した結果、小腸大量切除群のc-fos、c-junのm-RNAの発現は術後2時間において明らかな増加を示した。
ネットシェイプ成型が可能な炭化けい素粒子分散型アルミニウム合金複合材料の疲労特性

炭化けい素(SiC)粒子で強化したアルミニウム合金は比強度、耐熱性に優れた複合材料である。従来、粉末冶金法、圧延、押出し等により均質な材料の製造が可能となってきているが、高い製造コスト、難切削加工性等の問題がこの種の複合材料の実用化の大きな障害となっている。SiC粒子強化鋳造用アルミニウム合金はキャスティングによるニアネットシェイプ成型が可能なため、上述の問題を打開できる。しかし、鋳造用複合材料の場合には、SiC粒子分散は凝固条件に支配され、このため材料の機械的性質に及ぼす凝固組織の影響を明らかにしなくてはならない。本研究では特に疲労特性に注目し、疲労き裂伝播挙動に及ぼすSiC粒子ならびにマトリクス組織の影響を明らかにすることを目的とした。鋳造欠陥の影響を極力少なくするため、高圧鋳造法で作製し、種々の熱処理を施した10%および20%のSiC粒子を含有するA356アルミニウム合金ならびに比較材として無改良およびSr改良処理を行なったA356合金について、疲労き裂伝播試験を行なった。その結果、次のような知見が得られた。1)SiC粒子の含有によりき裂伝播に必要な応力拡大係数の下限界値が向上した。2)パリス域での勾配はSiC粒子量の増加とともに増大した。これはSiC粒子および共晶Si粒子を核としたディンプル形成によるき裂伝播速度の加速効果であると考えられる。3)破面観察よりパリス域から最終破断に至る高伝播速度領域への移行は、マトリクス中の共晶Siの形態に支配されていることを見いだした。そこで共晶組織を球状化、あるいは更に微細化したところ疲労き裂伝播速度の大きな低減が見られた。以上のようなことからネットシェイプ成型を目的とした鋳造用アルミニウム合金複合材料の疲労き裂伝播特性を向上させるためには、SiC粒子分散のみならず共晶Si粒子の組織制御が重要であることが明らかとなった。
骨細胞の力学応答特性に関するバイオメカニクス

1.in vitroで共培養した,骨組織表面に分布する骨表面細胞(bone surface cell : BSC)と,骨組織内部に分布する骨細胞に対し,力学刺激の付与に対するカルシウム応答の発生と細胞間伝播を経時観察した.得られた結果に対して,細胞種と骨系細胞間の情報伝達特性との関連を考察したうえで学術論文として投稿し,国際学術誌に受理・掲載された.本研究で観察された骨系細胞(骨表面細胞,骨細胞)間のカルシウム応答の伝播現象は,力学刺激を付与した細胞の種類によらず骨表面細胞に対して高い確率で発生しており,骨細胞から骨表面細胞に対して,すなわち,骨組織の内部から骨組織表面層に向かう一方向的な情報伝達経路の存在が示唆された.2.力学刺激の付与により骨系細胞から産生される一酸化窒素(NO)について,カルシウム応答と同様に力学刺激の付与に対する濃度変化,および産生現象の細胞間伝播を観察した.力学刺激の付与に対するNO産生は,カルシウム応答の発生と比較して,応答発生までに時間差が観察された.このことは,骨系細胞に存在する一酸化窒素合成酵素のCa^<2+>依存性から,力学刺激の付与にともなうCa^<2+>依存性のNO産生経路が機能している可能性が示唆された.この骨系細胞における生化学応答の応答時間の違いは,前述1,の骨系細胞間の情報伝達特性とあわせて,骨組織中における骨系細胞の力学刺激感知,および細胞間伝達メカニズムに関する新たな知見を与えるものであると考える.3.in vitro培養系を用いた研究成果に基づく,単一の単離骨細胞に対する局所的な力学刺激が引き起こすカルシウム応答特性に関する学術論文が,国際学術誌に受理・掲載された.4.骨マトリクスに対する変形付与実験と,マトリクス内の単一骨細胞の変形状態と細胞応答を同時観察するex vivo実験系の確立をまとめた学術論文が,国際学術誌に受理・掲載された.1変形中のマトリクス内の単一骨細胞について,変形状態と細胞応答を同時観察する実験系を確立した(学術論文として投稿中).実験系では,マトリクスの観察面に対し,顕微鏡ステージ上で二次元的な面内せん断変形を付与する力学実験を行い,蛍光観察系において細胞内カルシウムイオンの濃度変化を観察・評価した.これにより,変形付与中にともなう観察面の変化を低減させたうえで,マトリクスの変形にともなう骨細胞のカルシウム応答観察が可能になった.また,変形付与前後のマトリクスの組織断層撮影画像から,マトリクスおよび骨細胞に付与された変形を画像相関法を用いて解析し,カルシウム応答発生時の変位量およびひずみを計算することができた.2in vitroで共培養した骨組織表面に分布するbone surface cell(BSC)と骨組織内部に分布する骨細胞に対して,単一細胞に局所的な力学刺激を付与する力学実験を行い,カルシウム応答の発生および応答の伝播を経時観察した.刺激を付与する細胞と伝播した細胞の種類ごとにカルシウム応答の伝播率を計算した結果,同じ細胞種間のカルシウム応答伝播発生率が異なる細胞種間の伝播発生率より有意に高いこと,また異なる細胞種間の細胞応答伝播に関しては,BSCから骨細胞に伝播する確率に比して,骨細胞からBSCに伝播する確率が有意に高い結果が得られた.この細胞種による伝播発生率の違いは,骨組織中における細胞間の力学刺激受容伝達メカニズムに対して,ひとつの知見を与えるものであると考える.3過年度のin vitro培養系を用いた研究成果から,単一の単離骨細胞に対する局所的な力学刺激が引き起こすカルシウム応答について,細胞の局所部位と,アクチンフィラメントおよび細胞接着構造,力学刺激受容チャネルの分布を考慮した発生メカニズムを考察したうえで,学術論文として投稿した(修正投稿中).1.in vitroで共培養した,骨組織表面に分布する骨表面細胞(bone surface cell : BSC)と,骨組織内部に分布する骨細胞に対し,力学刺激の付与に対するカルシウム応答の発生と細胞間伝播を経時観察した.得られた結果に対して,細胞種と骨系細胞間の情報伝達特性との関連を考察したうえで学術論文として投稿し,国際学術誌に受理・掲載された.本研究で観察された骨系細胞(骨表面細胞,骨細胞)間のカルシウム応答の伝播現象は,力学刺激を付与した細胞の種類によらず骨表面細胞に対して高い確率で発生しており,骨細胞から骨表面細胞に対して,すなわち,骨組織の内部から骨組織表面層に向かう一方向的な情報伝達経路の存在が示唆された.2.力学刺激の付与により骨系細胞から産生される一酸化窒素(NO)について,カルシウム応答と同様に力学刺激の付与に対する濃度変化,および産生現象の細胞間伝播を観察した.力学刺激の付与に対するNO産生は,カルシウム応答の発生と比較して,応答発生までに時間差が観察された.このことは,骨系細胞に存在する一酸化窒素合成酵素のCa^<2+>依存性から,力学刺激の付与にともなうCa^<2+>依存性のNO産生経路が機能している可能性が示唆された.この骨系細胞における生化学応答の応答時間の違いは,前述1,の骨系細胞間の情報伝達特性とあわせて,骨組織中における骨系細胞の力学刺激感知,および細胞間伝達メカニズムに関する新たな知見を与えるものであると考える.3.in vitro培養系を用いた研究成果に基づく,単一の単離骨細胞に対する局所的な力学刺激が引き起こすカルシウム応答特性に関する学術論文が,国際学術誌に受理・掲載された.4.骨マトリクスに対する変形付与実験と,マトリクス内の単一骨細胞の変形状態と細胞応答を同時観察するex vivo実験系の確立をまとめた学術論文が,国際学術誌に受理・掲載された.
イネいもち病菌の余剰染色体からの非病原性遺伝子AvrPikのクローニング

イネいもち病菌84R-62B菌株の余剰染色体(1.6Mb染色体)から非病原性遺伝子AvrPikのクローニングを計画した。1.6Mb染色体の特徴付けを実施し、他の非病原性遺伝子AvrPikpも座乗すること、さらに、本染色体は体細胞分裂時に消失変異が生じることを明らかにした。また、他の研究者によりクローニングされたAvrPik候補遺伝子を用いた検討の結果、本クローンがAvrPikであることを確認した。さらに、AvrPikのホモログとしてAvrPikmの同定に成功した。イネいもち病菌-イネ品種間特異性を支配する非病原性遺伝子の一つAvrPikはイネいもち病菌84R-62B菌株では余剰染色体(以下、1.6Mb染色体)に座乗する。本研究では、1.6Mb色体座乗配列をAFLPマーカーとしてクローニングを行う。さらに、84R-62Bと中国産イネいもち病菌Y93-245c-2の交配系で得られた1.6Mb染色体を保有し、AvrPikが失活したF1-327菌株を供試し、AFLPマーカーをプローブとしたRFLP分析により、変異部位、つまり、AvrPik座乗遺伝領域の特定を行い、クローニングを試みる。平成19年度は、先ず、F1-327の特徴付けを行ったところ、1.6Mb染色体にはAvrPikに加え、イネ品種K60に対する非病原性遺伝子も座乗することが明かとなった。さらに、興味深いことに、F1-327から体細胞分裂時に1.6Mb染色体自体が消失した菌株(以下、消失菌株)が得られ、本菌株のAvrPik失活は単なる塩基配列レベルの突然変異ではなく、1.6Mb染色体自体の消失変異に起因することが明かとなった。そこで、F1-327と消失菌株とのAFLPパターンの比較から、当初の予定よりも容易に該当するAFLPマーカーの単離が可能となった。また、野生のイネいもち病菌株について余剰染色体の特徴付けをおこなったところ、1.6Mb染色体と相同、かつ、AvrPikが失活した菌株が多数見い出された。そこで、当初の予定を変更し、AvrPik座乗遺伝領域特定のためのRFLP分析にはこれら野生菌株を用いることとした。現在、AFLPマーカーのクローニングを行うとともに、野生菌株を用いたRFLP分析に着手している。イネの抵抗性遺伝子Pikに対応するイネいもち病菌の非病原力遺伝子AvrPikは変異性が高いこと、さらに、イネいもち病菌84R-62B菌株では余剰染色体(1.6Mb染色体)に座乗する等、興味深い性質を有する。また、本研究の成果から、本遺伝子は抵抗性遺伝子Pikpに対応するAvrPikpと極めて密に連鎖することが明らかとなった。また、過去の申請者らの研究から本遺伝子はPikmに対応するAvrPikmとも連鎖が示されている。これら抵抗性遺伝子は同一遺伝子座の複対立遺伝子であり、3つの非病原力遺伝子についても互いにホモログである等の関連が予想されていた。本年度は1.6Mb染色体特異的配列をプローブとしたスクリーニングにより本遺伝子のクローニングを計画したが、年度初頭に他の研究グループがAvrPikのクローニングに成功した。そこで、同クローンの分譲を受けて更なる検討を行った。84R-62B(3つの非病原力遺伝子を全て保有)とイネいもち病菌Y93-245c-2(全て保有しない)の交配子孫について同クローンをプローブとしたハイブリダイゼーション実験を行った。その結果、表現形から予想されるAvrPikの分離パターンと完全に共分離するハイブリダイゼーションバンドが観察された。また、これに加えていくつかのバンドが子孫菌株から検出されたが、この中には興味深いことにAvrPikmの分離パターンと完全に共分離するものが見出された。すなわち、本研究の成果により、AvrPikのホモログとしてAvrPikmの同定に成功したものと考えた。現在、このAvrPikmと想定されるバンドのクローニングおよびAvrPikとの塩基配列の比較解析を進めている。
WT1アッセイを用いた、白血病及び類縁疾患の遺伝子診断

方法1.WT1ペプチドを用いた白血病に対する免疫療法の第I/II相臨床試験として、WT1ペプチドを投与されたAML患者の白血病細胞の微小残存細胞量(MRD : Minimal Residual Disease)をWT1アッソセイを用いてフォローした。2.患者4.WT1アッセイ結果1.No.21のAML(M4E)の患者ではWTI vaccination前、WT1レベルが異常でMRDの存在が示唆されたが、WT1vaccination3回後に、WT1レベルが正常化した。しかし継続投与の判定のために時間を要し、WT1 vaccination 3回目の後中断したところ、1ヶ月後には、WT1レベルが再び異常高値となったが、WT1 vaccinationを再開したところ、WT1レベルが急速に低下し、正常化した。その後再び約1ヶ月半、WT1 vaccinationを中断したところ、再度WT1レベルが上昇したが、WT1 vaccinationの再開により徐々に低下し、WT1 vaccinationのスタートから約1年10ヵ月後(2週間毎にWT1 vaccinationを継続している)、WT1レベルは正常化している。2.No.23のAML(M1)の患者では、WT1 vaccination前のBMでのWT1レベルの異常高値であったが、WT1 vaccination後、WT1レベルは低下し、4回のWT1 vaccination後、正常化した。1年8ヶ月目もWT1レベルは正常化している。3.No.24のAML(M3)の患者ではWT1 vaccinationのスタート時、PBでのWT1レベルが異常高値(6×10^<-4>であったが、WT1 vaccinationの2週間毎1回の継続で、WT1レベルが徐々に低下し、1年7ヵ月後には、IX10^<-4>程度に低下した。PBのWT1レベルの1×10^<-4>は、まだわずかなMRDの存在を示唆すると思われる。一方、血小板数は、WT1 vaccination前は5.0万程度で、白血病細胞の残存になる骨髄抑制が示唆されたが、WT1 vaccination後、血小板数はゆっくりと上昇し、1年7ヵ月後には、12-3万程度に回復し、白血病細胞の減少が示唆された。考察WT1 vaccination後のAML患者の臨床所見と、WTIアッセイによるWT1レベルとの間に相関が認められWT1アッセイは、AMLのMRDのフォローに有効であることが示された。(1)治療前のWT1レベルと予後(CR持続か,再発か)との関係については,予後とは,骨髄でのWT1レベル及び末梢血でのWT1レベルともに相関が見られなかった。(2)地固め療法後のWT1レベルと予後との関係については、骨髄でのWT1レベルを2000(コピー/μgRNA)未満と2000以上に分けると,2000未満の9人は全員ともCRを持続したが(600日),2000以上の11人は全員再発した(症例数が少ないので有意差なし)。また,末梢血でのWT1レベルを300(コピー/μgRNA)未満と300以上に分けると,300未満の24人の無病生存率は60%(600日)であったが,300以上の11人は全員再発した(症例数が少ないので有意差なし)。治療前のWT1レベルと予後に関しては,1994年Bloodに発表した我々単独の研究では、治療前のWT1レベルと予後が逆相関したが、今回の研究では相関が見られなかった。この原因については,AML97治療プロトコールが、我々の治療(各施毎に雑多な治療を行なっていた)に比し,強力な治療効果をもつため,WT1レベルの高いものも,CRに入り,長期生存したものと考えられる。地固め療法後のWT1レベルと予後との関係については、症例数の蓄積をもって、統計的有意差が出るようにしたい。本研究によって,地固め療法後のWT1レベルが予後と相関することが,はじめて明らかになった。(3)BMT前のWT1レベルの測定によるMRDは,骨髄,末梢血ともに,AMLとALLとで差がなかったが,CMLではAML, ALLに比し,有意に高かった。(4)BMT前のWT1レベルの測定によるMRDは,骨髄,末梢血ともにAMLとALLにおいては,第1寛解(CR)期,第2CR期,第3CR期ともに,有意差がなかった。(5)BMT後の再発率と,WT1レベルの測定によるMRDとの関係については,BMT1ヵ月後のMRDと再発率とは相関がなかったが,BMT前のMRDと再発率が相関した。以上いくつかの新知見の中で,予期に反して,再発率がBMT後のMRDと相関するのではなく,BMT前のMRDに相関することがはじめて明らかになった。このことは,最も重要な知見であり,今後のBMT後の再発を減らすための方策に大きな示唆を与えた。

しかし継続投与の判定のために時間を要し、WT1 vaccination 3回目の後中断したところ、1ヶ月後には、WT1レベルが再び異常高値となったが、WT1 vaccinationを再開したところ、WT1レベルが急速に低下し、正常化した。その後再び約1ヶ月半、WT1 vaccinationを中断したところ、再度WT1レベルが上昇したが、WT1 vaccinationの再開により徐々に低下し、WT1 vaccinationのスタートから約1年10ヵ月後(2週間毎にWT1 vaccinationを継続している)、WT1レベルは正常化している。2.No.23のAML(M1)の患者では、WT1 vaccination前のBMでのWT1レベルの異常高値であったが、WT1 vaccination後、WT1レベルは低下し、4回のWT1 vaccination後、正常化した。1年8ヶ月目もWT1レベルは正常化している。3.No.24のAML(M3)の患者ではWT1 vaccinationのスタート時、PBでのWT1レベルが異常高値(6×10^<-4>であったが、WT1 vaccinationの2週間毎1回の継続で、WT1レベルが徐々に低下し、1年7ヵ月後には、IX10^<-4>程度に低下した。PBのWT1レベルの1×10^<-4>は、まだわずかなMRDの存在を示唆すると思われる。一方、血小板数は、WT1 vaccination前は5.0万程度で、白血病細胞の残存になる骨髄抑制が示唆されたが、WT1 vaccination後、血小板数はゆっくりと上昇し、1年7ヵ月後には、12-3万程度に回復し、白血病細胞の減少が示唆された。考察WT1 vaccination後のAML患者の臨床所見と、WTIアッセイによるWT1レベルとの間に相関が認められWT1アッセイは、AMLのMRDのフォローに有効であることが示された。
鉛・錫ナノ分散シリカ系ガラスの固相酸化・還元反応の可視化と有用機能の探索

ガラス絶縁体の中に原子状あるいは金属クラスター状にナノ分散させた鉛・錫は、古くから装飾用のグラスなどに見られる。このガラスをリチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒中で電極として用いると意外にも容易に還元される。本研究では、この現象を追跡する為の可視化の手法を種々検討し、固体電気化学の新たな研究対象となりうるアニオンの固相レドックス反応の存在およびそのレドックス準位の測定を試みると共に、構築した手法を用いて有用機能の探索を行った。以下にその要約を述べる。(1)鉛シリケートガラスおよび錫シリケートガラスの電解還元・酸化過程の色調変化、脆性破壊、体積変化などの一次情報を可視化する目的で、各々デジタル(オプティカル)マイクロスコピー、アコーステックエミッシオンヒストメトリー、ダイレイトメトリーの各手法に必要な装置を試作、改良することによりこれらの測定手法を確立した。(2)これらの試作装置を用いた測定法および電気化学測定法から得られた情報によって、シリケートガラスおよびボレート系ガラス中にナノ分散した鉛、錫、ビスマスは、アニオンレドックス中心として働き、この電解還元時に、異常な体積膨張を伴う脆性破壊が認められることを明らかにした。また、これを制御する可能性を検討した。(3)これらの手法を一連のリチウムイオン含有遷移金属酸化物系インサーション材料にも適用し、これらの情報さらにはインピーダンス挙動の解明結果から固相レドックス準位を決定した。また、鉛、錫、ビスマスなどのアニオンを主体とするレドックス反応は、ガラス固有の遅延破壊現象を解明、制御することによってリチウムイオン蓄電池の負極材料として用いることができることを明らかにした。以上の成果は、学術論文8編にまとめて公表した。ガラス絶縁体の中に原子状あるいは金属クラスター状にナノ分散させた鉛・錫は、古くから装飾用のガラスなどに見られる。本研究では、デジタルマイクロスコープを用いてこの現象を追跡することによって固体電気化学の新たな研究対象となりうるアニオン(負に帯電したイオン)の固相レドックス反応の存在およびそのレドックス準位の測定を試みた。以下にその結果の要約を述べる。(1)鉛シリケートガラスは、容易に電解還元を受け、ガラス中の鉛は、Pb^<2+>からPb^0を経由してPb^<3->に相当する電気量まで還元可能であった。また、この過程での鉛シリケートガラスの色調変化、脆性破壊現象の画像の撮影に成功した。更に、脆性破壊時のアコースティックエミッションを検出することにも成功している。なお、この『音』による脆性破壊のモニター手法をAcoustic Emission Histometryと名付け、関連学会に提案した。(2)鉛と等電子配置である錫のシリケートガラスについても同様な検討を行い、ほぼ同様の結果を得た。(3)一連の現象を注意深く観察すると、トンネル効果による電子輸送と、巨視的な材料の電気的中性条件の破壊による高電場でのリチウムイオンの挿入、それに伴う応力歪み・材料破壊が見える。しかし、データーとして提示するためには、光学系の改良と、AE法との同時観察が必要であるところから、in-situセルの改良を現在行っている。また、系の誘電率を変化させる目的で、ボレート系のガラスを合成し、その反応の追跡と解明、レドックス準位の測定を引き続いて行っている。なお、初期過程での成果は、電気化学誌に投稿し現在印刷中である。

本研究では、この現象を追跡する為の可視化の手法を種々検討し、固体電気化学の新たな研究対象となりうるアニオンの固相レドックス反応の存在およびそのレドックス準位の測定を試みると共に、構築した手法を用いて有用機能の探索を行った。以下にその要約を述べる。(1)鉛シリケートガラスおよび錫シリケートガラスの電解還元・酸化過程の色調変化、脆性破壊、体積変化などの一次情報を可視化する目的で、各々デジタル(オプティカル)マイクロスコピー、アコーステックエミッシオンヒストメトリー、ダイレイトメトリーの各手法に必要な装置を試作、改良することによりこれらの測定手法を確立した。(2)これらの試作装置を用いた測定法および電気化学測定法から得られた情報によって、シリケートガラスおよびボレート系ガラス中にナノ分散した鉛、錫、ビスマスは、アニオンレドックス中心として働き、この電解還元時に、異常な体積膨張を伴う脆性破壊が認められることを明らかにした。また、これを制御する可能性を検討した。(3)これらの手法を一連のリチウムイオン含有遷移金属酸化物系インサーション材料にも適用し、これらの情報さらにはインピーダンス挙動の解明結果から固相レドックス準位を決定した。また、鉛、錫、ビスマスなどのアニオンを主体とするレドックス反応は、ガラス固有の遅延破壊現象を解明、制御することによってリチウムイオン蓄電池の負極材料として用いることができることを明らかにした。以上の成果は、学術論文8編にまとめて公表した。
免疫アルゴリズムを用いた適応制御システムに関する研究

本研究の実績は次の3つにまとめられる.[1.免疫系の数理モデル構築]免疫システムを,実際に有用とされているモデルを参考にして,認識システム,抗体発生システム,記憶学習システム,回復システムの4つに役割分担させ,4つのサブシステムからなる非線形ハイブリッド微分方程式としてプログラミングした.[2.免疫制御系による数値実験と実楼実験]で構築した免疫系を制御器とした制御システムについて,数値シミュレーションおよび倒立振り子による実機実験を行い多角的な評価・検討を行った.数値実験では免疫の効果が発現していると見られる部分もあったが,制御入力の発生が遅いなど実用化には何らかの工夫が必要となる事が判明した.また,実機実験では,免疫制御系部における演算時間の問題から実制御対象に適用することは難しく,倒立振り子などの不安定系にはそのままでは適用することができないことが判明した.[3.免疫制御系の理論的解析]免疫制御系部の処理速度に対する改善と多様評価関数へのフィッティングを考慮して,従来の適応制御システムと免疫系を組み合わせた免疫適応制御系の理論的研究を行った.現段階までに推定機構を含む制御系においてそのパラメータ推定の仕組みが内部モデル原理に基づく2重フィードバック構造にあることを解明し,この事実に基づき,免疫適応制御系の時変系としての振る舞いとそのロバスト性などを解析した.しかし,そこで得られた条件はその対象の内部状態とパラメータに依存し,実際の制御系を構成する設計パラメータに反映させることには難しさがある.また,処理速度の向上については,制御系をソフトウエアとして実装するよりも免疫系をそのままハードウエアとして実装すべきであるという結論を得た.本研究初年度の研究成果は次のようにまとめられる.研究の第1段階として,免疫系の数理モデルを,認識システム,抗体発生システム,記憶学習システム,回復システムの4つに役割分担させ,非線形ハイブリッド微分方程式としてプログラミングした.これを単に制御器として見なした制御システムの数値シミュレーションでは,演算時間の問題から実制御対象に適用することは難しく,不安定系には適用することができないことが数値的に確認された.この問題に対しては,ここでは,処理速度に対する改善と多様な評価関数へのフィッティングを考慮して,従来の適応制御システムと免疫系を組み合わせる制御系を試みた.これが研究の第2段階である.このような適応制御方式との組み合わせを成し遂げるためには,適応制御理論における,非線形系,時変系,ロバスト性,分散系などの問題を解決する必要があり,後述する研究発表では,これらに対する有効な適応制御手法を提案し研究発表を行っている.特に,非線形制御対象に対して,ニューラルネットワークと従来型適応制御であるMRACSを組み合わせた方式の有効性と安定性を証明することができた.現段階では,上記のニューラルネットワーク部を免疫系に置き換え,時変系,ロバスト性,分散系などを考慮して,安定性解析とその速度面での改善の研究を行っている.本研究の最終年度では,本年度得られた適応システムの構成法に基づいて,実機の実装を目指した数値シミュレーションを行う予定である.そこで用いられるモデルは,当初の計画ではインバータ駆動誘導電動機を想定していたが,制御理論のベンチマーク問題として頻繁に取り上げあられている倒立振り子をモデルとし,実機運用を試みる.この変更理由は,後者のモデルに対しては各方面から多くの研究成果が報告されており,本手法との多角的な比較検討が遂行しやすいためである.本研究の実績は次の3つにまとめられる.[1.免疫系の数理モデル構築]免疫システムを,実際に有用とされているモデルを参考にして,認識システム,抗体発生システム,記憶学習システム,回復システムの4つに役割分担させ,4つのサブシステムからなる非線形ハイブリッド微分方程式としてプログラミングした.[2.免疫制御系による数値実験と実楼実験]で構築した免疫系を制御器とした制御システムについて,数値シミュレーションおよび倒立振り子による実機実験を行い多角的な評価・検討を行った.数値実験では免疫の効果が発現していると見られる部分もあったが,制御入力の発生が遅いなど実用化には何らかの工夫が必要となる事が判明した.また,実機実験では,免疫制御系部における演算時間の問題から実制御対象に適用することは難しく,倒立振り子などの不安定系にはそのままでは適用することができないことが判明した.[3.免疫制御系の理論的解析]免疫制御系部の処理速度に対する改善と多様評価関数へのフィッティングを考慮して,従来の適応制御システムと免疫系を組み合わせた免疫適応制御系の理論的研究を行った.現段階までに推定機構を含む制御系においてそのパラメータ推定の仕組みが内部モデル原理に基づく2重フィードバック構造にあることを解明し,この事実に基づき,免疫適応制御系の時変系としての振る舞いとそのロバスト性などを解析した.しかし,そこで得られた条件はその対象の内部状態とパラメータに依存し,実際の制御系を構成する設計パラメータに反映させることには難しさがある.また,処理速度の向上については,制御系をソフトウエアとして実装するよりも免疫系をそのままハードウエアとして実装すべきであるという結論を得た.
高濃度窒素ストレスをモデルとした森林内における植物質分解過程の補償機構の解析

野辺山のカラマツ林内に尿素区(160g/m^2,1600g/m^2)と対照区(尿素非処理区)を、カナダ、アルバータ州のロッジポールマツ林内に尿素区(200g/m^2,1000gm^2)と対照区を設けた。土壌のpHは、両林共に対照区では5-7であり、尿素処理によって9まで上昇し、3ケ月後にはほぼ対照区のレベルまで低下した。NH_4-N濃度及びNO_3-N濃度は、共にpHと同様の変動パターンを示したが、カラマツ林ではNH_4-N濃度は処理後6ケ月で、NO_3-N濃度は処理後1年でほぼ対照区のレベルまで低下したが、ロッジポールマツ林では処理後2年を経過しても前者では対照区より100倍以上、後者では200倍以上高い値を保っていた。カラマツ林では、処理濃度に関わらず、処理後1年目に限り遷移前期の腐生性アンモニア菌6種の発生がみられたが、菌根性アンモニア菌は確認されなかった。ロッジポールマツ林では、処理濃度に関わらず、遷移前期のアンモニア菌6種の発生が確認され、Coprinus sp.は2年間に渡たって発生したが、いずれの処理区においても菌根性アンモニア菌の発生はみられなかった。各林内に埋設したカラマツの葉、材、ロッジポールマツの葉、材の2年後の重量減少率は、それぞれ50%前後、10%強であった。尿素処理によづて、カラマツ林では、葉で若干の分解促進、材で分解抑制がみられた。一方、ロッジポールマツ林では、同処理によって、葉、材の分解速度共に統計的に有意な差異はみられなかった。γ線滅菌したカラマツ落葉に、カラマツ林及び尿素区でそれぞれ優占種であったCoprrius spp.を接種・培養したところ、前菌種の方が高pH、高アンモニア濃度下でより旺盛に生長したが、両菌とも高いリター分解能を有することが確認された。以上から、高濃度窒素ストレス下の森林内での植物質分解過程の補償機構の一端が明らかとなった。カナダ、エドモントン市近郊のロッジポール松林内の尿素施与区(1000g尿素/m^2及び200g尿素/m^2)と対照区に1年間埋設したロッジポール松の木片、葉及び埋設地の土壌を採取した。両尿素処理区のL-F層及びH-A層の土壌のpH及び含水率は対照区の土壌とほぼ等しい値に戻っていた。一方、両処理区のL-F層及びH-A層の土壌のアンモニア態窒素濃度、硝酸態窒素濃度は共に、対照区の土壌よりも高い値を依然示しており、日本の各種森林内での尿素施与の土壌の理化学条件の復帰速度に比べて遅いことが判明した。木片、葉共に尿素施与による分解率の低下は認められず、前者で埋設前の約15%、後者で埋設前の約30%の乾重の減少がみられた。以上から、ロッジポールマツ林では、高濃度窒素ストレスによる植物質分解過程の補償作用が十分であることが推察された。長野県野辺山のカラマツ林内の尿素施与区(1600g尿素/m^2及び160g尿素/m^2)と対照区に3年間埋設したカラマツ林の木片、葉及び埋設地の土壌を採取した。

尿素施与地のL-F層及びH-A層の土壌のアンモニア態窒素濃度、硝酸態窒素濃度、pH、含水率は共に、対照区の土壌のこれらの測定値と有意差のない状態に戻っていた。木片の分解率は対照区のものが最も高く、重量減少は60%を超えていた。一方、葉の分解は尿素濃度が高いものほど高かった。木片、リター共に、尿素処理直後半年間の同処理の影響が、土壌理化学条件の尿素処理前に復帰した後もそのまま残存していた。カラマツ林では、高濃度窒素ストレスによるセルロース分解の補償作用は極めて高いが、リグニン分解の補償作用は十分でないことが判明した。以上のことから、高濃度窒素ストレスによる植物質分解過程の補償機構は、植生によって異なることが示唆された。長野県、野辺山のカラマツ林内に尿素処理区(160g/m^2,1600g/m^2)と対照区(尿素非処理区)を、カナダ、アルバータ州、ノージャクのロッジポールマツ林内に尿素処理区(200g/m^2,1000g/m^2)と対照区を、設け、いずれも初夏に実験を開始した。土壌(含リター)のpHは、両林共に対照区では5-7であり、尿素処理によって最高9まで上昇し、3ケ月後にはほぼ対照区のレベルまで低下した。アンモニア態窒素濃度及び硝酸態窒素濃度は、共にpHと同様の変動パターンを示したが、カラマツ林ではアンモニア態窒素濃度は処理後6ケ月で、硝酸態窒素濃度は処理後1年でほぼ対照区のレベルまで低下したが、ロッジポールマツ林では処理後2年を経過しても前者では対照区より100倍以上、後者では200倍以上高い値を保っていた。カラマツ林では、尿素処理濃度に関わらず、処理後1年目に限り腐生性アンモニア菌8種の発生がみられたが、菌根性アンモニア菌の発生は確認されなかった。ロッジポールマツ林では、尿素処理濃度に関わらず、腐生性アンモニア菌6種の発生が確認され、Coprinus sp.は2年間に渡って発生したが、いずれの処理区においても菌根性アンモニア菌の発生は観察されなかった。各林内に埋設したカラマツの葉、材、ロッジポールマツの葉、材の2年後の重量減少率は、それぞれ30%前後、10%弱、40%前後、10%強であった。尿素処理によって、カラマツ林では、葉で若干の分解促進、材で分解抑制が、一方、ロッジポールマツ林では尿素処理によって、葉で若干の分解阻害がみられたが、材では分解に顕著な差異がみられなかった。ガンマー線滅菌したカラマツ落葉に、野辺山及びノージャクの尿素処理区でそれぞれ優占種であったCoprinusspp.を接種・培養したところ、ロッジポールマツ林より分離されたCoprinus sp.の方が旺盛な生長を示したが、共菌とも高いリター分解能を有することが確認された。以上から、高濃度窒素ストレス下の森林内においては、特定のアンモニア菌が植物質分解の補償機能の主体となっていることが示唆された。
競技能力向上のための瞬間情報処理様式に関する精神生理学的研究

時々刻々と変化するスポーツ場面で、無意識的に最適方略を選択し、遂行する選手の受動的注意能力の変動状況を明らかにすることにより、瞬間情報処理能力を実現する最適配分のメカニズムを知る為に、注意のタイプ、眼球運動、脳波から検討を行った。クローズドスキル系の注意の「柔軟性欠如」「過度の狭さ」が、オープンスキル系では眼球運動における周辺視野の活用の高さが見出された。さらに注意と意欲について脳波の特徴を見出した。体育・スポーツ場面においては、合目的的な行動遂行のために瞬時の情報処理能力が求められ、この能力の優劣が勝敗に大きく影響する。今年度は、瞬時の状況判断能力が求められるオープンスキル系の種目として球技種目経験者群(以下OS群)と比較的固定的環境で行われるクローズドスキル系種目経験者群(以下CS群)について、眼球運動測定装置を用いて状況判断能力を調べることを目的とした。OS群は周辺視野を用いCS群よりも遠い位置まで視点配置を行ったが、CS群は中心視でターゲットの位置を確認し遠いターゲットまで視点配置が行われない傾向が示され、原点から最も近いターゲットから順に視点配置が行くことも明らかとなった。視点の分散についてはOS群が視野におけるターゲットの間隔の広い条件において視点を集中的に各ターゲットに移動させたため分散が大きくなり、狭いターゲットについては周辺視によってターゲットを確認したため分散が小さくなったと推察された。また、CS群は条件によって分散が変わらなかったことからBS群は情報収集の対象(ターゲット)の位置によって視点の分散を使い分け効率的な視覚探索を行っていたことが考えられ、状況判断能力におけるBS系の特徴を明らかにすることができた。一方、予測反応時間に関しては、課題内容の難易度が高かったことと、視覚による情報収集力以外の要因が関係したことが考えられ有意な差はみられなかったが、次年度に向け有効視野の広さとの関連について検討を行っていくことが必要と思われる。体育スポーツ場面においては、合目的的な行動遂行のために瞬時の情報処理・状況判断能力が求められ、この能力の優劣が勝敗に大きく影響する。本研究では受動的とも言えるこの瞬時の情報処理・状況判断能力に焦点をあて、眼球運動と背景脳波やP300、CNVを主とした事象関連電位から調べた。まず、眼球運動からオープンスキル系の情報処理様式について、知覚一認知側面である状況判断能力の、構成要因(選択的注意、認知、予測、決定)を全て含む課題において、球技種目における熟練者と未経験者の眼球運動の比較を行い、視覚探索の違いを検討した。その結果、熟練者はターゲットの位置の遠近によって視点の分布を変える傾向がみられた。また、熟練者は中心から遠いターゲットまで視点配置を行うことができ、したがって課題中における一定時間内に動かすことのできる眼球運動の範囲が熟練者と未経験者では異なることという、瞬間情報処理様式を見出した。次に、情報処理メカニズムについて事象関連電位を基に、競争といった高度な注意力が求められる場面で検討した。成分得点の分散分析より、第1成分は勝った時に増大し、第2成分は勝率の低い者及び負けた時において増大することが示された。以上の結果から、後期CNVの増大は、よりよい準備状態を反映したもので良好なパフォーマンスにつながり、前期CNVの増大は、過覚醒状態を反映しパフォーマンスの低下につながるものであることを見出した。