hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ボッチャ選手における呼吸筋トレーニングを活用した強化プログラムの開発

日本ボッチャ協会強化指定選手の強化合宿や地域で活動する若手選手の強化練習会の中で、呼吸機能の計測を実施した。対象者には呼吸筋トレーニング機器、パワーブリーズを配布し、定期的に自宅で実施してもらうようにした。現在その経過を観察しているところである。現在データの解析を進めているところではあるが、重度脳性麻痺者を主な対象としたボッチャ選手の呼吸機能は、健常者の同年代の平均的な数値と比較しても非常に低いものがあり、また、拘束性の呼吸機能低下と同様の傾向が見られている。昨年度からの課題であった競技パフォーマンスの評価方法については、投球距離とコントロールを評価するよう準備を進めている。投球距離については、ボッチャボールを転がして到達距離を計測する方法で実施するよう進めていたが、ボッチャボールが計測会場の床材の影響を非常に受けやすく、その日の湿度などによっても距離に大きく影響される可能性がわかった。また、ボッチャ選手は重度の上肢機能障がいがある選手も多く、検者側が用意した計測用のボールでは自身の上肢機能に適したボールではないことも多く、それによって投球距離に影響が生じる可能性があることもわかった。経過を見る上では、毎回同じボールを用いてその変化を追うことで効果を検証することができるが、投球距離を計測する方法としては別の方法を検討する必要性も生じた。そのため、ロビングと呼ばれる、ボールを空中に浮かせてできる限り遠くまで投げる方法で着地地点までの距離を計測する方法を新たに実施している状況である。なお、これについてはボールの違いによる床材の影響を考慮する必要がないため、選手が使用しているマイボールで計測する方法で実施している。投球精度の評価方法については適切な方法の検討を継続中である。重度脳性麻痺ボッチャ選手については、多くが拘束性の呼吸機能低下を有していることがわかってきた。また、寝返り動作の反復や上肢の素早い反復運動を行うことで賦活される体幹機能によって、パフォーマンスの一指標である投球距離が向上することもわかってきている。しかしながら、現在、対象者数がまだ予定よりも少ないということ、パフォーマンスの評価方法を再度検証する必要が生じたことなどから、やや遅れていると評価した。選手に対しての呼吸筋トレーニングの方法についてはある程度確立できたため、投球距離や投球精度を評価する方法を引き続き検証し、より精度の高いデータ収集に努めていく。ボッチャは重度障がい者がスポーツに参加できるためにヨーロッパで考案されたパラリンピックの正式種目である。ジャックと呼ばれる白いボールに自身の投球する赤もしくは青のボールをいかに近づけることができるかを競うターゲットスポーツである。重度の四肢麻痺者が対象であるため、投球時の安定した姿勢の確保、体幹の強化が競技パフォーマンスの向上に重要となる。しかしながら、重度の障がいがある選手に、効果的に負荷をかけてトレーニングを展開していくことは、リスクや可能な動作が限られることなどから容易ではなく、トレーニング方法などはまだまだ確立されていない競技である。本研究は、ボッチャ選手の強化のため、呼吸トレーニングによる介入の有効性を明らかにし、新たなトレーニングプログラムを開発することを目的とした。当初の予定では、健常者に対して予備的に研究を進め、実験環境の整備を行っていく予定であったが、ボッチャ強化指定選手を対象とした練習会や合宿に参画する中で、実際に選手に対して呼吸筋トレーニング機器(パワーブリーズ)を提供して、各自でトレーニングを実施してもらった。またスパイロメーターでの呼吸機能検査も実施してきた。呼吸筋トレーニングを継続的に行うことで、呼吸機能に改善が見られる選手もいたが、具体的に競技パフォーマンス向上に対してどれほど影響があったかについてはまだ明らかにはできていない。また、競技パフォーマンスの評価として、投球距離やコントロール、投球動作の変化を追っていくことも計画しているが、これについてはまだ精度の高いものを実施はできておらず、まずは健常者を対象に実験環境の整備等も進めていく必要があると考える。健常者に対しての予備実験を実施する前に、ボッチャ強化指定選手の強化合宿等の中で、呼吸筋力トレーニングを実施させていっているが、パフォーマンスの評価としての投球動作について、距離は定期的に測定しているものの、動画の撮影やコントロールの評価などは実施できていない。選手に対してのトレーニングの実施は少し進んでいるが、実験環境を整えて、精度の高いものを実施できているわけではないため、その確認を行っていく必要があり、それについては実施できていないため、やや遅れていると評価した。

経過を見る上では、毎回同じボールを用いてその変化を追うことで効果を検証することができるが、投球距離を計測する方法としては別の方法を検討する必要性も生じた。そのため、ロビングと呼ばれる、ボールを空中に浮かせてできる限り遠くまで投げる方法で着地地点までの距離を計測する方法を新たに実施している状況である。なお、これについてはボールの違いによる床材の影響を考慮する必要がないため、選手が使用しているマイボールで計測する方法で実施している。投球精度の評価方法については適切な方法の検討を継続中である。重度脳性麻痺ボッチャ選手については、多くが拘束性の呼吸機能低下を有していることがわかってきた。また、寝返り動作の反復や上肢の素早い反復運動を行うことで賦活される体幹機能によって、パフォーマンスの一指標である投球距離が向上することもわかってきている。しかしながら、現在、対象者数がまだ予定よりも少ないということ、パフォーマンスの評価方法を再度検証する必要が生じたことなどから、やや遅れていると評価した。健常者を対象にまずは実験環境の整備(具体的なカメラの位置、使用機器、人員配置などの確認)を行い、それに基づき、評価内容や実施内容について再検討していく必要があると考える。すでに選手に対しての介入は始まっているが、精度の高い環境整備を行った上で、再度評価するところから進めていく。選手に対しての呼吸筋トレーニングの方法についてはある程度確立できたため、投球距離や投球精度を評価する方法を引き続き検証し、より精度の高いデータ収集に努めていく。当初購入予定であった呼吸機能検査機器について、研究分担者の所属機関で所有しているものを用いたり、人件費が発生しなかったため、次年度使用額が発生している。呼吸機能検査機器については、別の施設で所有するものを使用させていただいたこともあり、購入をしていなかったことから、次年度使用額が発生した。今後、対象者をさらに増やしていく上で、検査機器を購入する予定である。
ファジィモデリングの身体運動学への適用

本研究では非線形データから知識を抽出する有効な手法であるファジィモデリングを、身体動作データからの知識抽出に適用することをめざした。本年度は、階層化ファジィモデリングを同定する際に多目的遺伝的アルゴリズムを用いる手法と、その手法で自転車ペダリングデータから知識を抽出する内容を、International Journal of Intelligent Systemsで発表した。さらに、より統合的な動作解析システムを構築するために、ボート競技選手を対象に運動生理学的計測とバイオメカニクス的計測を行った。
閉花受粉性イネ突然変異体の開花期耐冷性・耐暑性の解析

通常の花が咲くイネに比べて、花が咲かない突然変異の閉花性イネは、暑さ(38°C)あるいは寒さ(12°C)の温度処理いて稔実歩合が高く、障害を受けにくかった。閉花性イネは、めしべの上に受粉する花粉の数が非常に多く、また発芽している花粉数が通常のイネに比べて多かった。閉花イネでは花の中の温度が外気温より2°C低いことが分かった。このことが暑さの害を低くしていると推測された。台中65号をメチルニトロソウレア(MNU)で誘発した集団から見いだされ、superwoman1-cleistogamy(spw1-cls;略称cls)と名付けられた開花しないイネ突然変異体は、開花せずに受粉し正常に稔実するイネ突然変異体である。開花と受粉は受精を決定する重要なステージであり、開花中の冷温および高温ストレスは受精を阻害する。閉花受粉イネの場合には、開花しないことが温度と湿度の変化の影響を減ずることに加えて、葯と柱頭との距離が接近しているため受粉障害を軽減できると考えられる。これらのことから、clsは開花期冷温および高温障害の回避に有利な材料であると想定された。特に、開花期の高温障害は開花中の花が最も高温に感受性が高いことが明らかとなっているので、clsが高温ストレス回避に有利であることを検証するのに適している。そこでまず、clsの開花期の高温耐性を解析した。5千分の1アールポットに円形20粒播きして人工光気象室で生育させたclsおよび台中65号を出穂2日後に38°Cで一定時間(2時間8時間)の高温処理を行い、稔実歩合を調査した。この結果、38°C4時間の処理でclsの稔実は55.2%となったが、対照の台中65号では38°C2時間で52.7%、4時間で26.5%に低下した。cls穎花内温度の測定は、穎花基部に開けた小孔から熱伝対を挿入し、葯上部空隙の温度を測定した。38°Cの処理条件では、穎花外気温が38.8°Cの時にclsの穎花内葯上部の温度は36.8°Cであり、2°C低く高温ストレス軽減が実測された。これらの結果、閉花受粉性イネは開花期高温耐性を有することが明らかとなった。台中65号をメチルニトロソウレア(MNU)で誘発した集団から見いだされ、superwoman1-cleistogamy(spw1-cls)と名付けられた開花しないイネ突然変異体は、幼穂形成過程に冷温に遭遇しない場合は、開花せずに受粉し正常に稔実するイネ突然変異体である。イネにおいては開花中の冷温および高温ストレスは受精を阻害することが知られているので、clsは開花期冷温および高温障害の回避に有利であることの検証を目的としている。昨年度は台中65号を開花タイプの対照区イネとして用いて、clsの開花期高温耐性を実証した。今年度は、幼穂形成初期に冷温に遭遇させた開花タイプclsを対照区とした。5千分の1アールポットに円形20粒播きして人工光気象室で生育させ、幼穂形成初期に26°C4日間処理をした閉花タイプclsと19°C4日間処理をした開花タイプclsを出穂2日後に38°Cで5時間処理を行い、稔実歩合・柱頭上受粉花粉数・発芽花粉数を調査した。この結果、閉花性イネは開花性イネに比べて38°C5時間の処理でも13%稔実歩合が高かった。高温処理後の閉花性イネの柱頭上受粉数は、高温処理をしない場合の受粉花粉数とほぼ同程度の柱頭当たり50.7個であり、高温処理をした場合の開花性イネの柱頭当たり受粉花粉数15.3個に比べて非常に多かった。一方、発芽花粉数は、高温処理により大幅に減少したが、開花性イネの場合が柱頭当り1.5個であるのに対して、閉花性イネの場合は柱頭当り2.7個とやや多かった。今後は、閉花性イネと開花性イネの高温処理による稔実歩合の低下と稔実歩合差の原因を探るために、受粉花粉および発芽花粉の生理活性についての解析が必要である。目的:イネの花は開花中が最も高温感受性が高く、開花1時間後には急速に高温耐性が確保されること等から閉花受粉性イネは高温障害回避に有利であると予想された。そこで、閉花受粉性イネの開花期高温耐性と共に冷温耐性の解析を目的とした。

方法と成果の概要:閉花受粉性突然変異イネ(spw1-cls)は、幼穂形成期の生育温度が高いと閉花性となり、通常の生育温度(昼/夜;26°C/20°C)では開花性となることから、通常栽培による開花性イネと幼穂形成初期から人工光人工気象室において明期30°C一定時間を含む26°C/20°Cで生育させて誘導させた閉花性イネを用いた。(ア)38°C3時間の高温処理後の稔実歩合は、開花性イネが44%のところ閉花性イネでは62%であり、18%高かった。38°C4時間処理後では、開花性イネが38%のところ閉花性イネでは55%であり、17%高かった。一方、12°C4日間の冷温処理後の稔実歩合は、開花性イネが33%のところ閉花性イネでは59%であり、26%高かった。12°C5日間処理後では、開花性イネが19%のところ閉花性イネでは50%であり、31%高かった。高温および冷温処理後の稔実歩合は、いずれも閉花性イネの方が高く、温度ストレスに耐性が高いという結果であった。(イ)閉花性イネが高温処理に耐性が高い理由を解析するために、柱頭上受粉数と発芽花粉数を測定した結果、38°C5時間の処理では閉花性イネの柱頭上受粉数は、高温処理後の受粉数が開花性イネに比べて非常に多く、高温処理をしない対照区とほぼ同程度であった。発芽花粉数は、高温処理により大幅に減少したものの、閉花性イネは開花性イネに比べてやや多かった。閉花性イネは高温ストレス下でも受粉に有利であることが示唆された。(ウ)穎花基部に開けた小孔から熱電対を挿入して、高温処理中の閉花性イネ穎花内温度を測定した結果、高温処理条件では穎花外気温が38.8°Cの時に閉花性イネの穎花内新上部の温度は36.8°Cであり、2°C低かった。穎花内温度が低いことが、高温ストレス回避に寄与してことが示唆された。
メタマテリアル透過型電波吸収体の開発

透過型電波吸収体の単層構造は本電波吸収体の基本構造である.基本構造および多層構造については既に設計測定を終えており,妥当性を明らかにしている.平成18年度は,これらをもとに,1.両面無反射化を図り,3層吸収体を基本に積み重ねればよいことを明らかにした.2.次に,材料のメタマテリアル化を検討し,誘電体層に金属細線を混入することを実験的に検討した.この結果,細線の長さ,方向,混合量によって,誘電体層の反射及び透過特性に著しい変化が現れることを見出した.それらの特性の異なる誘電体層を2層重ねると,ある周波数で反射と透過が共に最小になる結果を得た.従って,このような金属混入誘電体層は,従来の誘電体層と異なる電気的特性を有していると考えられ,メタマテリアル化が期待できることを明らかにした.平成19年度は,これらを踏まえて,3.透過型両面電波吸収体の小型化を図り,3層吸収体の中間層の厚さを任意に設計できることを明らかにした.不等厚両面透過型電波吸収体の理論計算と測定を行い,良好な結果が得られた.4.また,吸収体のメタマテリアル化を実験的に検討した.前年度の棒状金属細線は電界に強く反応することから,今年度は磁界に反応するコイル状金属細線とした.実験の結果,コイルの周囲が1波長付近で透過,反射が著しく低下することが分かった.材料の小型化のため,コイルに容量を装荷した結果,同様に透過と反射の低下が認められた.これより,メタマテリアル化の電界型および磁界型基本材料を明らかにした.5.更に,メタマテリアル材料を混合した媒質の電気的特性を明らかにするため,回路網モデルによる混合媒質の電気定数推定法を開発した.混合モデルの非対称性が,実効誘電率に及ぼす影響などを明らかにした.透過型電波吸収体の単層構造は本電波吸収体の基本構造である.基本構造および多層構造については既に設計測定を終えており,妥当性を明らかにしている.平成18年度は,これらをもとに,1.両面無反射化を図り,3層吸収体を基本に積み重ねればよいことを明らかにした.2.次に,材料のメタマテリアル化を検討し,誘電体層に金属細線を混入することを実験的に検討した.この結果,細線の長さ,方向,混合量によって,誘電体層の反射及び透過特性に著しい変化が現れることを見出した.それらの特性の異なる誘電体層を2層重ねると,ある周波数で反射と透過が共に最小になる結果を得た.従って,このような金属混入誘電体層は,従来の誘電体層と異なる電気的特性を有していると考えられ,メタマテリアル化が期待できることを明らかにした.平成19年度は,これらを踏まえて,3.透過型両面電波吸収体の小型化を図り,3層吸収体の中間層の厚さを任意に設計できることを明らかにした.不等厚両面透過型電波吸収体の理論計算と測定を行い,良好な結果が得られた.4.また,吸収体のメタマテリアル化を実験的に検討した.前年度の棒状金属細線は電界に強く反応することから,今年度は磁界に反応するコイル状金属細線とした.実験の結果,コイルの周囲が1波長付近で透過,反射が著しく低下することが分かった.材料の小型化のため,コイルに容量を装荷した結果,同様に透過と反射の低下が認められた.これより,メタマテリアル化の電界型および磁界型基本材料を明らかにした.5.更に,メタマテリアル材料を混合した媒質の電気的特性を明らかにするため,回路網モデルによる混合媒質の電気定数推定法を開発した.混合モデルの非対称性が,実効誘電率に及ぼす影響などを明らかにした.透過型電波吸収体の単層構造は本電波吸収体の基本構造である.基本構造,および,多層構造については,既に設計測定を終えており,これらの妥当性を明らかにしている.1.これらをもとに,まず,両面無反射化を図った.それには,3層吸収体を基本に積み重ねればよいことを明らかにした.両面透過型電波吸収体の理論計算と測定を行い,良好な結果が得られたので,論文としてまとめた.2.次に,メタマテリアル化を検討した.人工的なメタマテリアル材料として,誘電体層に金属細線を混入することを実験的に検討した.この結果,金属細線の長さ,方向,混合量によって,誘電体層の反射及び透過特性に著しい変化が現れることを見出した.3.そこで,誘電体層に混入する金属細線の方向と混合量を固定して,金属細線の長さを変えると,同一の周波数において,反射と透過が1/10以下の最小になる長さが別々に存在することが分かった.4.これらの誘電体層を2層重ねると,この周波数付近で,反射と透過が共に最小になる結果を得た.従って,このような金属混入誘電体層は,従来の誘電体層と異なる電気的特性を有していると考えられ,メタマテリアル化が期待できることを明らかにした.5.なお,メタマテリアル材料の基本パラメータを精度よく特定するため,表面接触型プローブによる電気定数推定法を検討し,理論的にその有効性を明らかにした.6.今後は,金属細線混入誘電体層の等価モデルを明らかにし,メタマテリアル構造としてのパラメータとその特性を検討する.また,金属細線に必要な導体損を定式化し,定量的に明らかにする.この結果から,実用となる無線LAN用およびETC用の設計仕様を満足するものを製作する.

透過型電波吸収体の単層構造は本電波吸収体の基本構造である.基本構造,および,多層構造については,既に設計測定を終えており,これらの妥当性を明らかにしている.これらをもとに前年度は,両面無反射化を図り,3層吸収体を基本に積み重ねればよいことを明らかにした.更に,人工的なメタマテリアル材料として,誘電体層に金属細線を混入することを実験的に検討し,メタマテリアル化が期待できることを明らかにした.そこで本年度は,これらを踏まえて,1.まず,透過型両面電波吸収体の小型化を図り,3層吸収体の中間層の厚さを1/4波長に限定しなくても任意に設計できることを明らかにした.不等厚両面透過型電波吸収体の理論計算と測定を行い,良好な結果が得られたので,雑誌論文として投稿中である.2.次に,吸収体のメタマテリアル化を実験的に検討した.人工的なメタマテリアル材料とした前年度の棒状金属細線は電界に強く反応することから,今年度は磁界に反応するコイル状金属細線とした.実験の結果,コイルの周囲が1波長付近で透過,反射が著しく低下することが分かった.材料の小型化のため,コイルに容量を装荷した結果,同様に透過と反射の低下が認められた.これより,メタマテリアル化の電界型および磁界型基本材料を明らかにした.3.メタマテリアル材料を混合した媒質の電気的特性を明らかにするため,回路網モデルによる混合媒質の電気定数推定法を開発した.混合モデルの非対称性が,実効誘電率に及ぼす影響などを明らかにした.4.また,メタマテリアル材料混合媒質の基本パラメータを実験的に精度よく測定するため,無侵襲型プローブによる電気定数推定法を検討し,理論的,実験的にその有効性を明らかにした.
収斂運動を効率化する周期性を持った細胞動態の分子基盤

神経前駆細胞における細胞表層F-アクチンの集積ならびに異方的な細胞退縮の短期的な周期動態を、比較的に長期にわたり進行する組織レベルでの変形運動と同時に解析する手法は前年度までに確立した。従って本年度はこの手法を活用し異方的な細胞退縮が効率的な収斂運動に繋がる過程を明らかにすることを目指した。まず画像データから得た信号データにトップハット様フィルターを処理しF-アクチン集積と異方的な細胞退縮の周期パターンを抽出することで、新たに確立した解析系でも両者の間に時間ずれを伴った関連性が観察されることを確認した。次に複数の前駆細胞の相対的な位置関係の時間変化から組織レベルの収斂速度を算出して周期パターンとの比較解析を行った。その結果、未処理の野生型胚では細胞レベルの短期的な周期性と組織レベルでの収斂速度は発生時間に伴う変化は小さくむしろ一定である傾向が見出され、このことから神経管の形成過程ではアクトミオシン活性の周期性は安定に保たれており、それが閉鎖運動に頑強性を与える可能性が考えられた。この考えはブレビスタチン処理胚やVangl2変異体において細胞レベルの周期性の強度と組織レベルの収斂速度に関連性があることからも支持された。一方で細胞間接着と細胞表層F-アクチンの物理的結合に関わるN-cadherinの変異体では周期性の強度に明らかな変化は検出されない一方で組織収斂速度が低下したことから、アクトミオシン活性の周期性が閉鎖運動に頑強性を与える過程は細胞接着依存的に確立される可能性が示唆された。これまでの研究により、収斂運動の際にアクトミオシンの活性が細胞表層において60秒前後で変動していること、変動の幅(集積時と消失時のF-actin密度の差)が非筋型ミオシン、そして非古典的Wnt経路とRhoの活性により制御される可能性が示唆されている。しかしそもそもなぜ周期性が生まれるのか、そして周期が60秒前後なのかに関しては未解明のままである。そこでアクトミオシン活性の変動が60秒前後の周期で起こる理由を検証する目的で、低分子GTP結合タンパク質の活性動態の測定を行った。過去にゼブラフィッシュ胚で使用例があるFRET型プローブ、また使用例は無いが有効と予想される複数種のプローブを胚に導入し、高速共焦点レーザー顕微鏡にて観察することで周期的動態が存在するか検討したが、明瞭な時空間的なFRET効率の変化は観察されなかった。また同一の目的でドミナントネガティブ低分子GTP結合タンパク質を発現させて細胞突起の形成を阻害する実験を実施した。コンストラクトを導入した細胞は神経管形成期へ移行する以前の発生段階で異常を引き起こす傾向が見られ単細胞レベルでの移植実験に供することに問題がある可能性が考えられた。そこで代替手段として光活性化型の低分子GTP結合タンパク質、更に光活性化型の低分子GTP結合タンパク質阻害剤の活用を検討した。光活性化型の低分子GTP結合タンパク質についてはPhyB-PIF6システムの検討を行い、ゼブラフィッシュ胚での発現を確認し、阻害剤についてはRockoutの検討を行い、非修飾型のRockoutが神経管形成を阻害する結果を得た。いずれの手法についても光照射による活性化の手法については充分に検討できず今後の課題である。光による低分子GTP結合タンパク質の活性制御については条件検討が進んでいる。またPhyB-PIF6システム以外にも有効と予想されるシステムの導入が進みつつあり発展が期待できる。一方で低分子GTP結合タンパク質の活性動態の定量については明瞭な結果が得られておらず、プローブの機能が十分でない可能性があり、更なる検討が必要となっている。これまでの解析から、アクトミオシンの動態が細胞側方端の退縮に先んじていることを明らかにしたが、このことは細胞表層の等方的なアクトミオシン収縮を異方的な形態形成運動に変換する機構が存在することを示唆している。そこでレーザー焼灼法によりF-アクチンを含む細胞表層を限局的に破壊し直後の細胞形態の変位を測定することで、細胞表層に存在する物理ストレスの方向性を解析した。その結果、破壊直後に細胞の形態が一過的に拡張することが観察された。また細胞の移動端側の破壊により移動端の退縮が観察されたことから、細胞内に異方的な収縮力が存在する可能性が支持された。次に等方的な収縮を異方的な形態形成運動へ変換する機構を検証した。先行研究から収斂運動には細胞外基質の存在が必須であることが分かっている。また研究代表者は蛍光プローブで可視化した接着斑が収斂運動を起こす細胞の移動端側に偏在していることを既に見出している。以上から、異方的に形成された接着斑がアンカーとなり移動端側での細胞形態の退縮を抑制している可能性が考えられた。そこで細胞外基質との接着構造をインテグリンまたはラミニン遺伝子に対するアンチセンスモルフォリノを用いて阻害した上で細胞の動態を解析した結果、神経管形成過程における短時間の細胞の移動動態にも異常が生じることが分かった。今後はファイブロネクチンの阻害実験も組み合わせることにより更に検証を行う予定である。本年度に予定した計画の多くを実施することができた。更にインテグリンやラミニンの阻害実験を行った細胞でもレーザー焼灼を行うことにより、細胞内に生じる異方的な張力の発生機構としての接着斑の機能をより直接的に検証できると期待される。

等方的なアクトミオシン収縮とそれが異方的な細胞退縮に変換される機構に関する解析の結果を踏まえ、細胞レベルの運動が組織レベルの収斂現象の効率化に繋がる仕組みを検証することを目的とした。この目的のためには、F-アクチンの動態と移動距離を長時間解析し、個々の細胞が有するアクトミオシン周期の発生段階に従う変化と、細胞の収斂運動の活性の変化の間の関連性を明らかにする必要がある。そこで本年度は低光毒性・退色性のライブイメージングを実施した。ニポウディスク型共焦点レーザー顕微鏡では広視野と高空間分解能の両立が困難であったため、新たに多光子顕微鏡を用いることとし、胚のマウントや培養条件など観察の至適化を行った。その結果、神経板の広範な領域を含みつつ、細胞表層のF-アクチンの繊維構造を解析可能なレベルで画像化できる条件を得ることが可能となった。またF-アクチン動態の周期の長さと組織全体の変形運動の関連性についても検証を行った。周期の強度は非筋型ミオシンのATP分解活性と低分子量Gタンパク質RhoAに依存することから、ミオシン調節軽鎖あるいはRhoAの変異体を発現させたドナー細胞を正常胚に移植するモザイク解析を行い、移植細胞の収斂運動が組織レベルでの収斂運動に与える影響を解析した。その結果、移植した細胞の数に応じて神経管の形態の異常の程度が大きくなった。この手法は他の候補分子の関与の検証への応用が期待できる。研究代表者が他の国際共同研究に従事する目的で国外に長期にわたり滞在することになったため、当初計画どおりに研究を実施することができず進行の程度に遅延が生じた。神経前駆細胞における細胞表層F-アクチンの集積ならびに異方的な細胞退縮の短期的な周期動態を、比較的に長期にわたり進行する組織レベルでの変形運動と同時に解析する手法は前年度までに確立した。従って本年度はこの手法を活用し異方的な細胞退縮が効率的な収斂運動に繋がる過程を明らかにすることを目指した。まず画像データから得た信号データにトップハット様フィルターを処理しF-アクチン集積と異方的な細胞退縮の周期パターンを抽出することで、新たに確立した解析系でも両者の間に時間ずれを伴った関連性が観察されることを確認した。次に複数の前駆細胞の相対的な位置関係の時間変化から組織レベルの収斂速度を算出して周期パターンとの比較解析を行った。その結果、未処理の野生型胚では細胞レベルの短期的な周期性と組織レベルでの収斂速度は発生時間に伴う変化は小さくむしろ一定である傾向が見出され、このことから神経管の形成過程ではアクトミオシン活性の周期性は安定に保たれており、それが閉鎖運動に頑強性を与える可能性が考えられた。この考えはブレビスタチン処理胚やVangl2変異体において細胞レベルの周期性の強度と組織レベルの収斂速度に関連性があることからも支持された。一方で細胞間接着と細胞表層F-アクチンの物理的結合に関わるN-cadherinの変異体では周期性の強度に明らかな変化は検出されない一方で組織収斂速度が低下したことから、アクトミオシン活性の周期性が閉鎖運動に頑強性を与える過程は細胞接着依存的に確立される可能性が示唆された。光による活性化条件を速やかに検討すると共に、定量的とされるFRET型プローブに依らない活性化型低分子GTP結合タンパク質結合部位を利用したGFP型プローブの検討を行う。
3次元多様体上の双曲構造の変形とリーマン面のモジュライ空間

特異点集合Σが単純閉曲線S^1と同相となる成分のみもつ、3次元双曲線錐多様体Mを考える。Hodgson-Kerckhoffによって、錐角θが2π以下ならば、錐角を少しだけ変形させるという、Mの微少変形が可能であることが分かっている。また、Kojimaによって、錐角θが任意有限ならば、特異点集合Σを除いてできるM\Σ上には、Σをtoruscuspとするよう滑らかな双曲構造が入り、M\Σが3次元双曲多様体になることが分かっている。この双曲多様体をM_0と表すことにする。このM_0は、Σにおける錐角がちょうど0度の3次元双曲錐多様体とみなせる。そこで、本研究では、Mの錐角θが2π以下ならば、Mの双曲構造の変形の途中でthin partが生じないという条件の下では、錐角を連続的に単調に減少させて0度まで(つまり、M_0まで)到達するという変形が可能である、ということを証明した。錐角θがπ以下ならば同様の変形が可能であることがすでにKojimaによって示されていた(ただし、Kojimaはthin partが生じないという条件をつけないで証明している)が、その証明を少し改良することによって、上述の結果を得られたのである。錐角θがπより大きいと,MのDirichlet基本多面体Pが凸とは限らなくなるが、2π以下でありさえすれば、Pは星型領域であることと、特異点集合Σに相当する部分がPの中心からの2等分面にはさまれることの2点を用いて、Kojimaと同様の議論をすれば証明できるのである。Sを種数g(≧2)の閉曲面とし、CをS上の単純閉曲線とする。このとき,Thurstonの一意化定理により,(S×[0,1])、(C×{1/2})と同相となる次元双曲多様体Mが存在することがわかる。Mにおいて、C×{1/()2)}の、管状近傍がトーラスカスプとなり、Sかける{0},S×{1}の近傍がともに無限体積をもつエンドとなっている。そこで,Mのトーラスカスプにおいて,Thurstonによる(1,n)タイプの双曲的Dehn手術を施す。これによって、S×[0,1]と同相となる,3次元双曲多様体Mnを得る。Mnに対応するホロノミー表現をβn:π_1S→PSL_2Cとする。さらに、曲面SをC×{1/2}に巻きつけて得られるはめ込みfc:S→Mnを考える。このfcの,基本群上に誘導される写像(fc)_*とβnの合成Pn=βn゚(fc)_*をとる。n→∞のとき,{Pn}は(fc)_*に代数的に収束していることがわかる。この代数的極限は、McMullenにより、Teichmuller空間のBers sliceの境界上にあることがわかる。本研究では,Mを具体的に与えることにより、Pnを具体的に書き下し、上述の現象を詳しく解析できる土台を作った。
日中機械翻訳の実用化を目指した対訳資源の段階的自動構築

統計的機械翻訳(SMT)では対訳コーパスから翻訳知識を獲得するため、翻訳の精度は対訳コーパスの量と質に依存する。しかしながら、大規模かつ高品質な対訳コーパスが存在する言語対やドメインは少ない。この問題を解決するために、コンパラブルコーパスを利用することが考えられる。コンパラブルコーパスは各言語独立に、特定の話題について記述された文書対である。コンパラブルコーパスには単語、単語列(フラグメント)、文の三種類の対訳データが数多く存在する。この一年間、これらの対訳データを統合的に抽出するフレームワークを研究し、翻訳の精度を向上させた。得られた主要な成果は以下の通りである。1.対訳単語対抽出において、トピックと文脈知識を用いた反復的抽出手法を提案した。提案手法は種となる事前知識(対訳辞書など)が不要で、抽出の性能が反復的に改善できる。日英、中英、日中のWikipediaデータでの実験により、提案手法の有効性を示した。また、抽出した対訳単語対は後の対訳フラグメントおよび対訳文抽出に使用した。2. Wikipediaデータから日中対訳コーパスを構築するための堅牢な対訳文抽出システムを提案した。提案システムは主に対訳文候補のフィルタおよび対訳文であるかどうかを識別する分類器から構成されている。実験では、対訳文抽出の性能と翻訳精度向上の2つの観点から、提案システムの有効性を示した。3.単語アライメントモデルにより抽出された対訳フラグメント候補を、すでに抽出されている対訳単語対を用いてフィルタリングすることにより、高精度に対訳フラグメントを抽出するシステムを提案した。日中コンパラブルコーパスで行われた実験の結果、提案システムが対訳フラグメントを正確に抽出し、これを利用することで翻訳の精度も向上することを確認した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
東アジア域の雲・エアロゾル相互作用の解明とその放射収支への影響に関する研究

まず、東アジアにおける過去20年間のエアロゾルの変質を鮮明するために、文献の収集とレビューを行った。それによると、気候研究のためのエアロゾルの長期モニタリングには、エアロゾルの光学的厚さのデータが適していることがわかった。その値は、成都や重慶などの内陸の重工業都市や沿岸部で大きく、また、経年変化については、Luo et al.3)の19601990年の解析結果からは、1980年過ぎまでは中国全体で増加傾向にあったが、その後1980年代はあまり変化していないように見えることが明らかとなった。次に東アジア域の雲の光学的厚さと雲粒有効半径について、AVHRRデータを用いて解析した。その結果、次のようなことが見いだされた。中国大陸上の水雲は過去20年間に、光学的厚さはあまり変化していないが雲粒有効半径は減少する傾向にある。また、光学的厚さの空間分布は、北部よりも南部の方が大きいが、これは対象とする雲を雲頂温度273K以上で選別したためと考えられる。雲粒有効半径は海域で大きく陸域で小さくなる傾向がある。さらに、人為起源エアロゾルの影響を調べるために、SO2の年間排出量と雲の光学的厚さ、雲粒有効半径、雲粒数濃度の年平均値の関係を調べた。それによると、SO2の排出量が多い場所では雲粒有効半径が小さいことが示唆された。また、1985年と1995年を比較すると、光学的厚さに関しては大きな違いは見られなかったが、雲粒有効半径では後者の方が領域平均で1μm程度小さく、雲粒数密度は増加するという結果が得られた。これは、SO2排出量全体が増加しているために、硫酸塩エアロゾル濃度が高くなり、その結果雲凝結核が増加して小さな雲粒の濃度が多くなったものと思われる。本研究では対象領域のエアロゾルを直接観測していないので、これらの因果関係については推測の部分も若干含まれるが、全般的には、いわゆるエアロゾルの間接効果を示唆するものと考えられる。1.東アジア域の雲の光学的厚さと雲粒有効半径を衛星データを用いて水雲を対象として行なった。1981∧1999年のデータについて、各年の1,4,7,10月について解析し、年平均値はこれらの結果から求めた。長期解析は衛星が変わること、極軌道衛星であっても打ち上げ後に軌道がずれることから雲の日変化や雲の不均質性と太陽天頂角の違いによる影響などに注意する必要があることがわかった。以上を考慮した結果、中国大陸上の水雲は過去20年間に、光学的厚さはあまり変化していないが雲粒有効半径は減少する傾向にあることがわかった。先に述べた誤差要因を取り除くために衛星通過時刻が近い1985年と1995年について詳細に比較した所、1995年の方が雲粒有効半径が1μm程度小さく、地理的分布は両年ともSO2の排出量と良い相関があることがわかった。このことは、いわゆるエアロゾルの間接効果を示唆するものである。2.東アジア域のエアロゾル特性(光学的厚さ、散乱係数、吸収係数、一次散乱アルビード、複素屈折率、質量濃度、数濃度、粒径分布、鉛直分布、水平分布、化学組成)の変遷を約200篇の学術論文を基に調べた所、一番多い観測例は化学組成で96例見られ、質量濃度は93例あった。他方、光学的特性に関するものは少なく、各々の項目について各々数例程度であった。いずれの観測も地表付近で行われているほか、観測地点が都市域に片寄っている。さらに一部を除いて長期観測の例が極めて少なく、経年変化を抽出することは難しい。これに対して、光学的厚さの観測事例は、全波長の太陽直達光の解析も含めて約20例ある。全波長太陽直達光の観測は同じ原理の測定方法で連続的に行われており、20年以上の変化を見るためには有効である。それによると中国国内での光学的厚さの空間分布は、成都や重慶などの内陸の重工業都市や沿岸部で光学的厚さが大きいことがわかった。

それによると、SO2の排出量が多い場所では雲粒有効半径が小さいことが示唆された。また、1985年と1995年を比較すると、光学的厚さに関しては大きな違いは見られなかったが、雲粒有効半径では後者の方が領域平均で1μm程度小さく、雲粒数密度は増加するという結果が得られた。これは、SO2排出量全体が増加しているために、硫酸塩エアロゾル濃度が高くなり、その結果雲凝結核が増加して小さな雲粒の濃度が多くなったものと思われる。本研究では対象領域のエアロゾルを直接観測していないので、これらの因果関係については推測の部分も若干含まれるが、全般的には、いわゆるエアロゾルの間接効果を示唆するものと考えられる。
侵害刺激受容チャネルを経由した化学物質の接触感作促進(アジュバント)作用の解明

化学物質アレルギーにおいて、抗原の働きを強める作用(アジュバント作用)の重要性が注目されつつある。しかし、アジュバントの機構については不明な点が多い。マウスの接触性皮膚炎をモデルとして、様々なフタル酸エステルのアジュバント作用を比較し、知覚神経に発現する侵害刺激受容チャネルの刺激活性との相関を発見した。さらに、食品成分など抗原性の弱いハプテンの抗原性をフタル酸エステルが引き出すことを明らかにした。化学物質過敏症の感作過程に影響力を持つアジュバント作用(抗原による感作を助ける作用)のある化学物質の検索に有効な試験管内の方法の一つとして、アジュバント候補化合物の侵害刺激受容体(TRPチャネル)の作動活性と、接触過敏症モデルにおけるアジュバント作用の関連性を調べた。フタル酸ジブチル(DBP)をはじめとする様々なフタル酸エステル(アルキル鎖炭素数19)について、フルオレッセインイソチオシアネート(FITC)をハプテンとするマウス接触性皮膚炎モデルを用いてアジュバント作用を、TRPA1またはTRPV1を強制発現させたCHO細胞を用いてTRPチャネル作動活性を比較した。細胞にカルシウム蛍光指示薬Fluo-4をあらかじめ取り込ませておき、蛍光測定により細胞内カルシウム濃度上昇を調べ、TRPチャネル作動活性として評価した。TRPA1およびTRPV1作動活性とアジュバント作用の間に相関性が認められた。さらにフローサイトメトリーを用いて、皮膚感作局所から所属リンパ節へのFITC提示樹状細胞の移動が、TRPチャネル作動性のあるフタル酸エステルによって促進されることを明らかにした。一方、種々のハプテンを用いてDBPのアジュバント作用を調べたところ、ヘルパーT細胞の分極化傾向にかかわらずアジュバント作用が認められなかった。具体的には、Th1型としてジニトロフルオロベンゼン(DNFB)およびオキサゾロン、Th2型としてはTrimellitic anhydride (TMA), Toluene-2,4-diisocyanate(TDI)および4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate)(MDI)があげられる。化学物質過敏症の感作過程に影響力を持つアジュバント作用(抗原による感作を助ける作用)のある一群の化学物質として種々のフタルエステルを見出し、侵害刺激受容チャネルであるTRPA1およびTRPV 1に対する刺激活性とアジュバント作用との間の相関関係を明らかにしてきた。TRPチャネルに対する刺激活性が知られている物質を用いて、フルオレッセインイソチオシアネート(FITC)をハプテンとしたマウス接触性皮膚炎モデルを用いてさらに検索をすすめた。その結果、TRPA1刺激活性が報告されているシンナムアルデヒドやメントールにもアジュバント作用を見出した。さらにこれらの化学物質が、ハプテンの感作部位である皮膚から所属リンパ節に向けた抗原提示細胞の移動、すなわちFITCを抗原提示したCD11c陽性樹状細胞のトラフィッキングを促進することを見出した。一方、フタル酸エステルによるアジュバント作用の影響を受けないハプテンの存在も明らかになってきたため、ハプテンの性質とフタル酸エステルのアジュバント作用の関係についてさらに検索をすすめた。その結果、FITCをハプテンとした場合にアジュバント作用を示さなかったdi-(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP)が、2種類のイソシアネート2-methoxy-4-nitrophenyl isocyanate (MNICN)とphenethyl isocyanate (PEICN)をハプテンとしたモデルにおいてアジュバント作用を示す事を見出した。DEHPは環境中に最も多くみられるフタル酸エステルであるが、今回初めて接触性皮膚炎モデルにおいてアジュバント作用が確認された。なお従来の報告に反して、DEHPはヘルパーT細胞をTh]型に分極化させる(インターフェロン-γ産生促進、IL-4産生抑制)ことが明らかになった。化学物質過敏症の感作過程を促進するアジュバント作用(抗原による感作を助ける作用)のある一群の化学物質として種々のフタル酸エステルを見出し、侵害刺激受容チャネルのTRPA1およびTRPV1に対する刺激活性とアジュバント作用との相関関係を、フルオレッセインイソチオシアネート(FITC)をハプテンとしたマウス接触性皮膚炎モデルを用いて明らかにしてきた。一方、フタル酸エステルによって感作促進を受けないハプテンもいくつか見出されたため、FITC以外のハプテンについてさらに検索した。FITCと構造が類似したエオシンイソチオシアネート(EITC)とローダミンイソチオシアネート(RITC)については、フタル酸ジブチル(DBP)やフタル酸ジプロピル(DPP)が感作を促進した。そこで、イソチオシアネート基を持つより低分子のフェネチルイソチオシアネート(PEITC)について検討したところ、DBPやDPPの共存下で感作が促進された。ところで、FITCは蛍光性ハプテンのため、カルシウム感受性蛍光色素を用いてTRPチャネル刺激活性を評価できなかった。PEITCは蛍光性を持たないため、TRPA1作動活性の評価が可能となった。TRPA

1を強制発現させたCHO細胞をFluo-4で標識しPEITCを作用させるとカルシウム応答が観察された。TRPA1作動活性のあるハプテンに対して、同じくTRPA1作動活性のあるフタル酸エステルが相乗的に働いてアジュバント作用を発揮している可能性が考えられた。なお、PEITCは単独での抗原性が低く、また食用となる様々なアブラナ科の野菜に含まれており、食品成分と人工的な化学物質の混在によって抗原感作が促進される具体例を見出す事ができた。
胃上皮細胞におけるp38MAPK持続活性化マウスの作成と分化、増殖異常の解析

我々はMKK6のconstitutive active formのコンストラクトからPCR法を用い両端にBg1 II制限酵素サイトをつけたMKK6(DE)cDNAを作成し、これを発現ベクターpcDNA3.1(-)のBamHIサイトに導入した。このコンストラクトをMKN-28にtransfectした胃上皮細胞株を樹立し細胞増殖、形態変化につき基礎検討を行った後、pHKATP-hGH1のBamH1サイトにBg1II処理したMKK6(DE)cDNAを導入したHKATP/MKK6/hGHキメラ遺伝子を精製後マウス受精卵に注入しp38MAPKを持続活性化させたトランスジェニックマウスを作成した。Helicobacter Pylori(以下H.Pylori)感染は胃潰瘍、十二指腸潰瘍の病因としてばかりでなく胃上皮細胞の分化・増殖や胃癌の病因としても重要である。H.Pylori胃炎におけるにガストリン・IL-1bの関与に関する臨床的・基礎的研究の結果、我々はH.Pylori、ガストリンおよびIL-1bによって胃上皮細胞で活性化される共通の分子としてのNF-kappaBとp38MAPKの重要性につき着目している。特にp38MAPKの機能解析は十分ではないが、炎症、細胞死、分化増殖に深く関与することが示唆されている分子である。現在我々はMKK6のconstitutive active formのコンストラクトからPCR法を用いて両端にBgl II制限酵素サイトをつけたMKK6(DE)cDNAを作成し、これを発現ベクターpcDNA3.1(-)のBamHIサイトとLigationさせたコンストラクトを作成し、胃上皮細胞株MKN-28に導入した胃上皮細胞株を樹立した。今後細胞の増殖、形態変化につき検討していく予定である。またpHKATP-hGH1のBam H1 siteにBgl IIcutしたMKK6(DE)cDNAをLigationしてコンストラクトを作成し、Ec 1XI/ScaIおよびEcoRIにて制限酵素処理しHKATP/MKK6/hGHキメラ遺伝子を精製後、マウス受精卵に注入してP38MAPKを持続活性化させたトランスジェニックマウスを作成中である。我々はMKK6のconstitutive active formのコンストラクトからPCR法を用い両端にBglII制限酵素サイトをつけたMKK6(DE)cDNAを作成し、これを発現ベクターpcDNA3.1(-)のBamHIサイトに導入した。このコンストラクトをMKN-28にtransfectした胃上皮細胞株を樹立し細胞増殖、形態変化につき基礎検討を行った後、pHKATP-hGH1のBamH1サイトにBglII処理したMKK6(DE)cDNAを導入したHKATP/MKK6/hGHキメラ遺伝子を精製後マウス受精卵に注入しp38MAPKを持続活性化させたトランスジェニックマウスを作成した。
未成熟ミエロイド系細胞の担癌宿主内動態とケモカインによる制御

マウス皮下腫瘍モデルを用いて、担癌宿主における免疫抑制に重要な役割を果たすとされるImCが主にマクロファージと好中球から構成されており、これらの細胞の担癌宿主内動態がケモカイン受容体CCR2によって制御されている事を明らかにした。腫瘍が免疫系から逃れ成長する過程には、種々の抑制性免疫担当細胞が関与することが近年明らかになってきた。なかでも未成熟ミエロイド系細胞(ImC)は、T細胞に対する強い抑制活性を示し、また腫瘍組織における血管新生および組織再構築にも関与す事が報告されており、近年では腫瘍免疫抑制解除の標的として注目されている。しかしながら、白血球遊走因子ケモカインによるImCの生体内動態制御および骨髄および末梢血におけるImC前駆細胞に関する知見は乏しかった。これらの疑問に答えるべく、本研究課題ではフローサイトメトリー、in vivo BrdU取り込み試験および並体結合を行い、マウス皮下腫瘍モデルで誘導される腫瘍浸潤MDSCsは、主に骨髄由来炎症性マクロファージと好中球から構成される事を明らかにした。これらの細胞は末梢組織での増殖応答は示さず、またマクロファージのターンオーバーは好中球より速いものであった。ケモカイン受容体CCR2欠損マウスでは、腫瘍浸潤細胞の構成がマクロファージ優位から好中球優位へと変化し、その一因として腫瘍局所におけるCXCL2およびG-CSFの過剰産生が示唆された。一方でこれらCCR2欠損マウスではエフェクターT細胞の誘導増強および腫瘍増殖の抑制を認めなかったことから、CCR2を標的としてMDSCsの腫瘍浸潤を制御するのみでは治療効果を得るのに十分ではないことが示唆された。これらの成果はケモカインを標的としたImCの動態制御による新規な腫瘍免疫抑制解除戦略の基礎を築く上で重要な貢献ができるものと思われる。昨年度、担癌宿主における免疫抑制への関与が注目されているCD11b^+Gr-1^+未成熟ミエロイド系細胞(ImC)について、腫瘍浸潤ImCが主に単球由来マクロファージと好中球により構成されることを明らかにした。またCCR2^<-/->マウスにおいて腫瘍局所からImC単球画分を欠失させた状態においては好中球画分が相補的に増加すること、腫瘍局所における壊死領域が拡大する一方でT細胞浸潤は減少し、腫瘍増殖抑制は認められない事を明らかにした。今年度は腫瘍局所からImC好中球画分を減少させ、同画分が腫瘍増殖およびT細胞免疫応答に果たす役割を検討するため、野生型およびCCR2^<-/->に皮下腫瘍を誘導し、抗Ly-6G抗体による好中球のin vivo depletionを行った。野生型およびCCR2^<-/->マウスいずれにおいても好中球除去による腫瘍増殖への影響は認められなかったが、好中球除去により腫瘍内壊死領域の縮小を認めた。また腫瘍および腫瘍所属リンパ節におけるエフェクターT細胞数については、好中球除去の影響を認めなかった。これらの結果から、好中球は腫瘍組織を直接傷害する機能を持つが、好中球の増加のみでは腫瘍増殖の抑制には至らないこと、またT細胞応答への直接的な関与は少ない事が明らかとなった。今後好中球の持つ抗原非特異的な腫瘍傷害作用とT細胞による抗原的な抗腫瘍作用を組み合わせることで、新規な癌免疫療法の開発につながる事を期待している。
パラメトリック曲面で記述される空間構造物の形状・剛性トレードオフ設計法

1.ベジエ曲線を用いてモデル化されたリブのついたシェル構造物に対し,曲面の丸さに関する指標と,境界曲線及びリブの滑らかさに関する計量を定式化した。また,透視平面上に投影したときの曲線の滑らかさを評価する手法を提案した。これらの指標を用い,有限要素法により離散化されたシェル構造物に対し,構造特性に関する要求と滑らかさによる要求のトレードオフを考慮した設計法を提案した。2.曲面状立体トラスに対し,部材長や格子形状の分布の規則性を定量化し,トラスの節点配置の規則性に関する評価関数を定式化した。また,曲線状平面トラスに対し,希望形状からの偏差量と地震時の応答量の重みつき和を最小化する最適形状・剛性を求め,その特性を考察した。さらに,トラスのユニット形状や部材長に関する制約と構造特性に関する制約を導入し,最適トポロジーと最適節点位置を,遺伝的アルゴリズムを用いて同時に求める手法を提案した。3.膜構造物に対し,デザイナ-の要求する形状を実現するための,最適な初期応力分布及び裁断膜形状を求めるための逆問題的手法を提案した。また,材料特性の非線形性を考慮して,デザイン上の要求と構造特性上の要求の間のトレードオフ設計解を求める問題を定式化し,膜の最適な繊維方向配置を求めた。さらに,膜の剛性の指標としてコンプライアンス(付加荷重載荷時の外力仕事)を最小化するような初期応力を求める手法を提案し,膜材料の異方性と最適初期応力分布の関係を明らかにした。
新しいCa^<2+>結合蛋白質レギュカルチンの遺伝子発現とその生理的役割との関連

Ca^<2+>結合蛋白質レギュカルチン(RC)は、細胞内のCa^<2+>に関連した情報伝達系を制御する役割を有し、最近、本蛋白質のCDNAがクリーニングされ、その一次構造が決定されている。本研究は、RCの遺伝子発現を調節する因子を明らかにし、その生理的役割との関連性を究明した。その結果、以下のことが明らかになった。1.ラット肝臓のRCcDNAを用いて、RC遺伝子の構造を明らかにし、その遺伝子がX線染色体(Xg11.2-12)に位置することを認めた。2.RCの遺伝子はヒト、ラット、マウス、ウシ、ラビットに存在し、酵母に存在しないことを明らかにし、高度に分化された蛋白質をコードするものと推定された。3.RCmRNAはヒト、ラット、マウス、ニワトリなどの脊髄動物で発現しており、肝に特異的に発現されていることを見出した。4.肝RCmRNAの発現がCa投与によって増大され、それに伴って肝中RC蛋白質濃度が増大することを明らかにした。5.肝RCmRNAの発現がCa投与によって増大され、更にラットの摂食によって高められ、その調節因子として食餌中グルコースが関係し、またそれによって分泌増大されるインスリンも関与することを明らかにした。6.ラットの肝再生時において、RCmRnaの発現が増進し、肝細胞増殖における役割が示唆された。7.ラット肝癌細胞において、RCmRNAの発現がみられるが、アルブミンmRNAの発現は著明に減弱されており、それらの遺伝子発現に差異が示唆された。更に今後は、RC遺伝子の転写制御機構について究明する必要がある。Ca^<2+>結合蛋白質レギュカルチン(RC)は、細胞内のCa^<2+>に関連した情報伝達系を制御する役割を有し、最近、本蛋白質のcDNAがクローニングされ、その一次構造が決定されている。本研究は、RCの遺伝子発現を調節する因子を明らかにし、その生理的役割について究明することを目的とした。本年度に実施された研究実績は以下のとおりである。1)ラット肝臓のレギュカルチンcDNA(全長0.9kb)をプローブとして、レギュカルチン遺伝子領域を明らかにする実験を行ない、エキソン部分4個を含むDNA塩基配列を決定し、これを用い、RC遺伝子がXq(11.1-11.2)に位置することを明らかにした。2)RCのゲノムDNAが、ヒト,ラット,マウス,ウシ,ラビットに存在し、酵母に存在しないことを明らかにした。3)RC遺伝子の発現がCa投与によって増大され、それに伴って、肝臓中RC蛋白質濃度が増大することを明らかにした。4)RCの発現がラットの摂食によって高められ、その調節因子として食飼中のグルコース、カルシウム及びそれらにより分泌促進されるインスリンが関与することを明らかにした。5)肝薬物代謝酵素誘導剤(フェノバルビタール)投与によって、肝RCの発現は抑制されることが見出された。本研究は、レギュカルチン遺伝子(DNA)の構造を同定し、その遺伝子発現の調節因子について、レギュカルチンの役割との関連で、究明することを目的としている。本年度において得られた成果は以下のとうりである。1)レギュカルチン遺伝子はエクソン構造を7個持つ、約20kbの大きさであった。2)レギュカルチン遺伝子のS'側上流のプロモーター領域を推定し、AP-1,AP-2などの転写因子結合配列が存在していた。3)レギュカルチン遺伝子がX染色体の長腕(Xq11.2-12)に存在することを明らかにした。4)レギュカルチン遺伝子は、ヒト、ラット、マウス、ウシなどに存在しているが、酵母には存在せず、高度に分化した蛋白質をコードしているものと推定された。

5)レギュカルチンのmRNAは、ヒト、ラット、マウス、ニワトリにおいて発現していることをレギュカルチンcDNAを用いて、ノーザンブロット法で明らかにした。6)レギュカルチンのmRNAはラット肝癌細胞においても発現していることが明らかにされた。なお、癌細胞においては、アルブミンmRNAの発現はきわめて減弱されていることがわかり、レギュカルチン遺伝子発現と異なることが推定された。