hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サンゴ生息海域の物質代謝に関する研究

1前年度に引き続き、グレートバリアーリ-フ(ヘロン島)において現地調査を実施し、以下の結果を得た。(1)サンゴ礁海域の海水中の細菌群集のブドウ糖の代謝回転時間は平均58.5時間で、外洋域と比べると遥かに高いことが分かった。(2)サンゴ分泌物質の命運を放射性炭素を用いて詳細に調査し、サンゴ粘質物→細菌→甲殻類という特有のエネルギーフローの存在を立証し得た。(3)サンゴ礁縁にはホンダワラ類が繁茂しており、流れ藻が多く観察された。礁池のサンゴ類の死滅した砂礫域には、フクロノリとソゾ類が単一のかなり広い群落を作っており、この海域の特徴となっていた。この他に緑藻Bryopsis indica、紅藻Galaxauna sp.褐藻Dictyopteris sp.やPadina sp.などがみられたが、サンゴ類が死滅したところにこれらの海藻群落が形成され、旺盛にサンゴ類が生育しているところには海藻はみられなかった。2平成5年11月下旬12月上旬に、クインズランド大学より橘川、Greenwood両博士を日本に招聘し、土佐湾沿岸域のサンゴの共同調査を行い、同時に平成35年間に得られた調査結果の検討会を開催した。会議で発表した6編の論文は既にこの会議のProceedingsとしてとりまとめを終わり、近く出版する高知大学海洋生物教育研究センター研究報告14号に掲載し、公表する予定である。調査試料の解析は目下続行中であるが、今までに明らかにし得た事項は以下の通りである。ヘロン島周辺の海域は、高知大の我々が予想していた以上に清澄で、無機の栄養素と有機物の濃度のいずれも極めて低く、これらの溶存成分のサンゴ礁生態系による極めて効果的な利用が伺われた。この海域に分布している細菌は、メッシュフィルタ-を用いた分画法により、平均孔径数ミクロン以下の細かい分画にその大部分が含まれており、この海域に於けるろ過捕食者の活発な活動が伺われた。更にまたパラニトロフェノ-ルで標識したモデル基質を用いた分解活性測定でも、この分画に含まれる細菌の活性が、他の分画に比べて極めて強力であった。なお、水柱に対するリンと窒素の主要な補給源の一つと考えられる底土からの溶出は、そのほとんどが有機態のもので占められていた。予備的に測定したその速度は必ずしも大きくなかったが、この点は更に検討する必要があろう。サンゴは機械的な刺激により多量の粘液物質を分泌する。目視的な観察では、これらは潮汐により広範囲に輪送され、かつ実験室内では容易に細菌によって利用された事から、有機物供給源の少ないサンゴ礁生態系の物質循環に、これらが大きく寄与しているものと予想された。サンゴに付着している動物プランクトンは、現場でエマ-ジェンシ-トラブ法、吸引法等で採集し、現在解析中であるが、多くの未知の種が含まれている事が明らかになった。また、水中に溶存している生理活性物質の一つであるビタミンB_<12>の濃度と、その代謝に関係した細菌についても、引き続いて解析を続行中である。グレートバリアーリーフ南端のヘロン島周辺のサンゴ礁海域における本年度の調査によって以下の結果を得た。1水中の全菌数は10^5細胞/mlのオーダーで、鉛直的には浅い水層で、潮時との関係では満潮時に多くなる傾向が認められた。^<14>C-グルコースを用いて測定した同化活性も、ラグーンでは満潮から引き潮に移る時期に高まることが明かとなり、これらの傾向は恐らくサンゴの分泌する粘液物質が細菌の増殖基質として大きく寄与しているためと考えられた。2サンゴの分泌物質を採取し^<14>

C-グルコースを加えてインキュベートした後、これらをサンゴの表面に生息しているエビ、カニ、魚類及び多毛類に与えたところ、エビとカニからは強い放射能が検出され、サンゴ礁海域には、サンゴ→粘液物質→細菌→甲殻類というエネルギーフローが存在していることが強く示唆された。3ラグーン内外の30点で底棲性橈足類の生息密度を調べたところ、リーフエッジで154.4-964.1、ラグーン内で24.1-233.2、ヘロン島汀線付近で10.7-1692.4個体/10cm^2が検出され、その中には多くの未記載種が含まれていることが明かとなった。4海水中のビタミンB_<12>は、3.20-23.8ng/lで、内湾域の濃度に匹敵する高濃度で、その形態は結合態のものは概して少なく、溶存態のもののうちそのかなりの部分が遊離態で存在していることが明かとなった。なお、採集した試料の一部は目下調査、解析を実施中である。
代数学および微分方程式論における解の構成的研究

構成的代数学の観点からは,連立代数方程式の解の重複度の求め方が研究された。重複度の求め方としては従来から数式処理を基にした,グレブナ基底を用いる方法,ピュイズ-級数を利用する方法などがあるが,いずれも変数の数が4を越えると計算の実行が困難である。一般に数値計算を用いる方法は,数式処理を用いる方法と比べて,メモリも節約でき,計算時間も節約できるので,数値計算を用いた重複度の計算方法の確立が求められていた。我々の研究はこれに一つの回答を与えるものである。我々の方法は,Zeuthenの法則を連立代数方程式から自然に決まる代数的対応関係に当てはめて解の重複度を数値計算により求めるものである。この方法は,誤差の心配があるのだが,実際2変数3変数の場合に当てはめて計算を行ったところ,多くの例で正確な重複度を与えた。しかし,現時点では我々の完成した計算プログラムでは,まだ高々3変数の連立代数方程式までしか扱うことが出来ない。上記の方法に関連して数値計算による代数方程式の解決に付いて収束次数と反復回数に付いての研究が行われ,研究成果が得られた。微分方程式論に付いては,上記の研究の中で,ある種の微分方程式の数値的な積分アルゴリズムについて調べられた。また,分担者の一人により波動方程式の研究について,成果が得られた。整数論では,リ-マンゼ-タ関数の研究で成果が得られた。トポロジ-の分野では,葉層構造について成果が得られた。
代用電荷法による数値等角写像と流体力学への応用

本研究の目的は,「代用電荷法による数値等角写像と流体力学への応用」という具体的な課題を中心に,代用電荷法と数値等角写像に関連する様々な研究を行うことである.得られた主な成果は次の通りである.1.代用電荷法を適用して,非有界な多重連結領域の等角写像の簡単で精度の高い近似写像関数の構成法を従来とは異なる正規化条件の下に構成し,その有効性を数値実験的に検証した.その結果,障害物の周囲の一様流,渦流,わき出し(吸い込み)流に加えて,2重わき出し流,渦対流,わき出し・吸い込み対流に関する直接的な計算が可能になった.2.有界な多重連結領域からNehariの5種の標準領域への近似写像関数の統一的な構成法を提案し,その有効性を数値実験的に検証した.3.非線形圧縮性流体問題に対する代用電荷法の適用法や,周期的に配置された無限個の障害物を過ぎる粘性流(Stokes流)問題等に対する代用電荷法の拡張を提案し,その有効性を数値実験的に検証した.4.代用電荷法による数値等角写像に初めて数学的な収束証明を与えた.その他にも,数値解析の方法と流体力学への応用に関連して研究発表欄に記されたような様々な研究成果が得られている.これらの研究は基本解の重ね合わせという古典的な方法を計算機時代にふさわしい現代的な方法として甦らせるものである.代用電荷法と数値等角写像についてはさらに研究すべき課題が少なくない.また,Nehariの標準スリット領域への簡単で精度の高い数値等角写像が可能になったことから,これらの等角写像のための数学ソフトウェアの開発も是非実現したい.本研究の目的は,「代用電荷法による数値等角写像と流体力学への応用」という具体的な課題を中心に,代用電荷法と数値等角写像に関連する様々な研究を行うことである.得られた主な成果は次の通りである.1.代用電荷法を適用して,非有界な多重連結領域の等角写像の簡単で精度の高い近似写像関数の構成法を従来とは異なる正規化条件の下に構成し,その有効性を数値実験的に検証した.その結果,障害物の周囲の一様流,渦流,わき出し(吸い込み)流に加えて,2重わき出し流,渦対流,わき出し・吸い込み対流に関する直接的な計算が可能になった.2.有界な多重連結領域からNehariの5種の標準領域への近似写像関数の統一的な構成法を提案し,その有効性を数値実験的に検証した.3.非線形圧縮性流体問題に対する代用電荷法の適用法や,周期的に配置された無限個の障害物を過ぎる粘性流(Stokes流)問題等に対する代用電荷法の拡張を提案し,その有効性を数値実験的に検証した.4.代用電荷法による数値等角写像に初めて数学的な収束証明を与えた.その他にも,数値解析の方法と流体力学への応用に関連して研究発表欄に記されたような様々な研究成果が得られている.これらの研究は基本解の重ね合わせという古典的な方法を計算機時代にふさわしい現代的な方法として甦らせるものである.代用電荷法と数値等角写像についてはさらに研究すべき課題が少なくない.また,Nehariの標準スリット領域への簡単で精度の高い数値等角写像が可能になったことから,これらの等角写像のための数学ソフトウェアの開発も是非実現したい.研究の主題は,ポテンシャル問題の数値解法として知られている代用電荷法を適用して,多重連結領域の等角写像の簡単で精度の高い数値計算法を開発し,これをポテンシャル流解析等に応用することである.本年度の主な研究成果は次の通りである.1.非有界な多重連結領域Dから,円弧スリット領域と放射スリット領域への等角写像w=f(z)の統一的な数値計算法を提案した.統一的とは,これらの等角写像の近似写像関数が係数行列を同じくする連立1次方程式を解いて得られることを意味する.このとき,従来の条件f(∞)=∞と異なって,条件f(v)=∞(|v|<∞)を課している.これらの等角写像によって,障害物を伴う一様流,渦流,湧き出し(吸い込み)流に加えて,渦対流,湧き出し・吸い込み対流の簡単な計算が可能になった.研究成果の一部は投稿中である.2.代用電荷法を適用して,次のような問題に対する簡単で精度の高い数値計算法を提案した:有界・非有界な多重連結領域の数値等角写像,周期領域や曲線スリットを伴う領域の数値等角写像,周期構造を持った領域における粘性流の数値計算(研究発表欄の最初の6件).これらの多くはこまで困難とされてきた問題である.3.また,数値解析の方法と流体力学の問題に関連して,関数近似や数値積分に関するsinc数値計算法(研究発表欄の7,8件目),半線形楕円型方程式やOseen螺旋流の境界値問題(研究発表欄の最後の3件)についても,多くの重要な知見が得られている.1.代用電荷法を適用して,非有界な多重連結領域から平行スリット領域,円弧スリット領域,放射スリット領域への数値等角写像の方法を提案し,2重湧き出し流,渦対流,湧き出し・吸い込み対流に適用した.(天野)2.Joukowski変換を利用して,上記の等角写像の逆写像の数値計算法を提案した.これまで代用電荷法の適用が困難であったスリット問題領域の取り扱いを可能にするものである.(岡野)3.圧縮性流体の2次元定常渦なし亜音速流の問題に対する代用電荷法を提案した.

この問題は非線形問題であり,代用電荷法は適用不可能と考えられていた.この方法は,$M^2$展開法という一種の摂動法により,圧縮流問題を一連の解析関数の境界値問題に帰着させ,それら個々の問題に代用電荷法を適用したものである.(緒方)4.代表的な自由境界問題「ダム問題」に対する反復解法「試行自由境界法」の収束について考察した.問題を等角写像により単位円上の問題に定義し直して,試行自由境界法により定義される領域の列の収束を,単位円上の等角写像の収束の問題として議論できるようした.極小曲面論の手法を使い,その一様収束を示した.(土屋)5.超伝導現象を記述する,磁場の効果をいれたS^1上のGinzburg-Landau equationの定常解の大域的分岐構造および安定性を完全に解明した.また,数理生態学において提案されたcross-diffusion方程式空間1次元の場合にほぼ完全な解答を与え,解の大域的な構造を明らかにした.(四ツ谷)6.本研究課題に関連して,超高精度の数値計算アルゴリズムを与えるDE-Sinc法の研究を遂行した.とくに,不定積分のDE-Sinc数値計算法,積分方程式のDE-Sinc数値解法,微分方程式のDE-Sinc数値解法の開発を行った.(杉原)1.代用電荷法による数値等角写像の方法に初めて数学的な収束証明を与えた(岡野,緒方,杉原,天野:日本応用数理学会2005年度年会講演予稿集,pp.54-55).2.代用電荷法による数値等角写像の方法で,非有界な多重連結領域から平行・円弧・放射スリット領域への簡単で精度の高い近似写像関数を構成し,様々なポテンシャル流へ適用することができる.この方法が多重度100程度までの高多重連結領域に十分に適用できることを確認した.(天野,岡野)3.Joukowski変換を前処理に用いて,スリットを伴う問題領域の数値等角写像が可能である.この方法を応用して,標準領域に複数のスリットを伴う多重連結領域の双方向的な数値等角写像の方法を提案し,流体力学へ応用した.また,薄い閉曲線の外側の問題に対して,近似Riemann写像関数を前処理に用いる方法を提案した.(岡野,天野)4.代用電荷法を拡張し,周期的に配置された障害物を過ぎる粘性流(Stokes流)問題,1次元周期性を持つ2次元弾性問題に対する基本解法を提案した.また,非線形流体問題のひとつである圧縮性流体問題に対して代用電荷法を適用した解法を提案した.(緒方)5.有界領域で定義された調和関数が境界の微少な摂動でどのように変動するか調べた.その結果を使用いて,Hadamardの変分公式の簡単な証明を得た.また,「ダムの問題」について領汎関数の第一変分を計算した.(土屋)6.松隈方程式において,原点で特異性を持ち無限遠方でslow-decayであるような解をも含む,すべての正値球対称解の解の構造を決定した.また,超伝導現象を記述するGinzburg-Landau equationの定常解の大域的分岐構造を解明した.(四ツ谷)7.4階線形常微分方程式の境界値問題,第2種Volterra型積分方程式および第2種Fredholm型積分方程式,不定積分等に対するSinc法にDE変換を組み入れた数値解法がexp (-cn/log(n))で収束することを証明し,それを数値実験的に検証した.また,共役残差法(CR法)を非対称行列へ拡張した.(杉原)
衛星データによる海上風推定の高度化と風況把握システムの構築

ALOS/PALSARデータのアーカイブシステムとして,GISソフトを活用した検索システムの構築を行った.これを利用し,PALSARデータから推定される海上風速について和歌山県の白浜沖を対象として検証研究を実施した.さらに,神奈川県平塚沖においても同様の検証を行い,海上風推定精度検証を実施した.この結果,海岸近くの陸地に人工構造物が多くある大都市の近くでは,大都市の衛星進行方向にアンビギュイティと言われるノイズが多く発生し,海上風を過大評価することが分かった.さらに,欧州の合成開口レーダSENTINEL-1を用いた精度検証も実施し、PALSARよりも高精度で海上風が推定される結果となった.初年度はALOS PALSARデータL1.0データのアーカイブシステムとして,GISソフトを活用した検索システムの構築を行った.これにより,データの観測緯度経度,観測日時,その他Path番号,Row番号等の観測に必要な情報によるデータ検索が簡単に実行でき,研究に必要なデータを自動で用意できるようになった.このシステムを用いて,PALSARデータから推定される海上風速の精度について和歌山件白浜を対象として実施した.さらに,新衛星SENTINEL-1を用いた精度検証も実施した.本研究では複数衛星を用いた日本沿岸域の精度検証を行い,その精度を明らかにするとともに誤差要因の特定と除去を第一の目的としている.初年度は研究環境の整備と取得済の合成開口レーダ2種類を用いた日本沿岸域の精度検証を行った.PALSARを用いた精度検証では,和歌山県白浜にある京都大学防災研究所所有の海洋観測鉄塔の実測データを用いた.検証の結果,観測モードがFBDの時にはBias 0.5 m/s, RMSE 0.9 m/sとなっており既存研究よりも高精度な結果となった.一方で観測モードがFBSの時にはBiasが-4.1 m/s, RMSEが2.2 m/sとなり,精度として課題の残ることが分かった.さらに,新衛星SENTINEL-1から海上風を算出し,同白浜海域において比較検証を実施した.その結果,Biasは1.46 m/s,RMSEは1.73m/sとの結果となった.当初計画と比べて使用するデータが変更となったが,同等の検証が実施できた.初年度に構築したALOS PALSARデータL1.0データのアーカイブシステムを用いて,日本沿岸域における海上風推定精度検証を実施した.この結果,海岸近くの陸地にビル等の人工構造物が多くある大都市の近くでは,大都市の衛星進行方向にアンビギュイティと言われるノイズが多く発生し,海上風を過大評価することが分かった.一方,このような条件に合わない海域では,既存の合成開口レーダと同様の風速推定精度を得られることがわかった.さらに、欧州の衛星Sentinel-1を用いた海上風推定精度の検証を実施し,一部の海域では既存のC-band合成開口レーダと同様の精度が得られたが,既存の精度よりも低い結果も得られ,今後はこの原因を探るとともに,精度向上に向けた手法開発を行う.本研究では複数衛星を用いた日本沿岸域の精度検証を行い,その精度を明らかにするとともに誤差要因の特定と除去を第一の目的としている.初年度と2年目の研究により,日本の衛星であるPALSARと欧州の衛星であるSentienlのデータを用いて,それぞれの精度検証を実施することができた.当初計画と比べて使用するデータが変更となったが,同等の検証が実施できている.最終年度では,研究実施者の所属組織異動に伴い,初年度に構築した国産人工衛星搭載合成開口レーダALOS/PALSARL1.0のアーカイブシステムを産業技術総合研究所知能システムに移築し,外部からもデータへのアクセスや利活用が可能となった.研究期間を通して,PALSARによる日本沿岸域の海上風推定精度の検証を実施し,京都大学防災研究所所有の観測鉄塔による実測値との比較では,欧州の外洋におけるC-bandセンサによる既存論文の報告と同等の精度が得られた.一方で,神奈川県平塚市にある東京大学所有の観測鉄塔による実測値との比較では、衛星進行方向にアンビギュイティと言われるノイズが多く発生し,海上風を過大評価することが分かった.これにより,大都市部の近くに位置する沿岸域での精度に課題が発見された.さらに、欧州の衛星搭載合成開口レーダSentinel-1を用いた海上風推定精度の検証を実施し,一部の海域では既存のC-band合成開口レーダと同様の精度が得られたが,その精度は海域によって異なることも分かった.これらの研究により,合成開口レーダによる海上風推定では海域の地理的,気象学的な特性によって精度にばらつきがあることが明らかとなった.今後の研究の方向性としては,個別の精度低下の原因を解明するとともに,洋上風力発電に資する情報として大量データを統計値として利用する際に個別の精度がどの程度影響するかの評価が必要となる.ALOS/PALSARデータのアーカイブシステムとして,GISソフトを活用した検索システムの構築を行った.これを利用し,PALSARデータから推定される海上風速について和歌山県の白浜沖を対象として検証研究を実施した.さらに,神奈川県平塚沖においても同様の検証を行い,海上風推定精度検証を実施した.この結果,海岸近くの陸地に人工構造物が多くある大都市の近くでは,大都市の衛星進行方向にアンビギュイティと言われるノイズが多く発生し,海上風を過大評価することが分かった.

さらに,欧州の合成開口レーダSENTINEL-1を用いた精度検証も実施し、PALSARよりも高精度で海上風が推定される結果となった.今年度の検証結果に加えてさらにデータ点数を増やした検証を実施するとともに,大きな誤差要因と考えられる陸の影響を取り除く手法開発を試みる.今後,それぞれの衛星について明らかになった海上風の推定精度低下の要因に対して,これらを除去,軽減するための手法開発を実施する.海洋気象学当初使用予定の衛星データよりも実績のある波長の衛星データが欧州宇宙機構より無償配布され、そちらの解析を優先したため。当初購入を予定していた有料の人工衛星データの観測タイミングと実測とのタイミングが合わず、研究実施期間中に無償提供が開始された欧州の人工衛星データを急遽用いることにしたため,その購入費用が繰り越された.当初計画の有償衛星データを解析に加えるため、次年度に使用する予定である。当初予定していた人工衛星データと実測のタイミングを再調整し、衛星データを購入予定である.
薬物トランスポーター群の分子認識・輸送の多様性に基づいた臓器移行性の制御

本研究は、薬物の体内動態に影響を与えるトランスポーター群の多様な薬物構造認識・輸送機構を小腸、腎臓、肝臓、脳などの特定臓器に焦点を当て、臓器レベル、細胞レベル、オルガネラレベル、分子レベル、遺伝子レベルで解明し、薬物動態の臓器普遍性または臓器特異性を明確にすることを目的として、1)PEPT1、OCTN1、OCTN2、NPT1等について、各トランスポーター発現細胞における詳細なin vitroでの分子構造認識・輸送特性を明らかにした。2)有機アニオン系、有機カチオン系、ペプチド系等の薬物に対して生体に備わった物質輸送、蓄積、排泄機構の組織、細胞および細胞膜レベルでの検討を行った。3)それらのin vivo、in vitro実験の情報を元にした新規トランスポーター群(mOCTN1,mOCTN2,mOCTN3,OATP-B、OATP-C、OATP-D、OATP-E)のクローニングに成功した。4)クローニングしたトランスポーターに対する抗体の作成とそれを用いた組織内および極性細胞における細胞内局在性を明らかにするとともに、発現細胞を作成してその輸送特性を明らかにし、生体の種々生体物質および薬物輸送における役割について検討した。5)血液脳関門の持つ輸送機構の詳細を明らかにするため、不死化ラット脳毛細血管内皮細胞株を確立し、種々トランスポーターの機能発現を確認した。中枢移行性の少ない種々ニューキノロン抗菌薬やH1-アンタゴニストの輸送機構とABCトランスポーターの関与を明らかにした。6)OCTN2やOATP-C等のSNPsの機能特性を明らかにした。7)トランスポーターを発現するアデノウイルスベクターを構築し、本組換えウイルスをラットおよびマウスに投与することによって肝臓や血液脳関門に新たな薬物輸送活性を付与することに成功した。本研究によっていくつかの薬物の体内動態に及ぼすトランスポーターの意義が明確にされた。本研究の成果は、今後、合理的な医薬品の分子設計の提言し、臓器標的化を指向したドラッグデリバリーシステムの開発に役立てて行く必要がある。薬物の各臓器細胞内動態に影響を与えるトランスポーター群の多様な薬物構造認識・輸送機構を、臓器レベル、細胞レベル、膜レベル、分子レベル、遺伝子レベルで解明し、以下の成果を得た。1.一過性発現細胞等を用いて、NPT1が腎尿細管上皮細胞刷子縁膜においてPAHやファロペネム、ベンジルペニシリン、エストラジオール-17-β-グルクロニド等の有機アニオンの分泌機構として働くことを明らかにした。2.OCTN2のホモログであるOCTN1ならびにマウスOCTN3について解析を行い、OCTN3が精巣特異的に発現すること、OCTN1のカルニチン輸送活性が低いことから、全身性カルニチン欠損症としてはOCTN2が最も重要であることを示した。OCTN2のカルニチン輸送が臨床で用いられる種々薬物によって阻害を受けたことから、2次性カルニチン欠損症発現の一因としても重要であると考えられた。3.種々モノカルボン酸の消化管における輸送特性を培養上皮細胞モデルであるCaco-2、ラット小腸組織およびウサギ小腸上皮細胞刷子縁膜小胞を用いて検討した結果、光学異性体間で異なる輸送特性がみられたことから、有機アニオン交換輸送系およびプロトン共輸送系等の特殊輸送系が存在することが確認された。4.ヒトに発現する有機アニオントランスポーターファミリーとしてOATP-B,OATP-C,OATP-D,OATP-EのcDNAクローニングに成功し、共通の基質としてエストロン-3-硫酸を輸送することを明らかにした。

5.血液脳関門の持つ輸送機構の詳細を明らかにするため、不死化ラット脳毛細血管内皮細胞株を確立し、MCT1の機能発現を確認した。6.中枢性副作用の少ないニューキノロン系抗菌薬グレパフロキサシンやH1-アンタゴニストであるエバスチン、カレバスチンの血液脳関門における輸送機構を検討した結果、P-糖タンパク質およびそれ以外の排出メカニズムによりこれら薬物の中枢移行性が制限されていることを明らかにした。前年度に継続して各臓器細胞内動態に影響を与えるトランスポーター群の多様な薬物認識・輸送機構を、臓器レベル、細胞レベル、膜レベル、分子レベル、遺伝子レベルで解明し、以下の成果を得た。1.肝臓に特異的に発現する有機アニオントランスポーターOATP-CとそのホモログであるOATP-Bの輸送特性の詳細を遺伝子発現細胞を用いて解析した。2.消化管上皮細胞における有機アニオン分泌機能をCaco-2細胞および消化管組織切片を用いて有機アニオンパラアミノ馬尿酸(PAH)を基質として解析を行った。その結果、Caco-2のPAH輸送はラットのそれと類似して、排出方向性、pHおよび濃度依存的であった。このような輸送を媒介するトランスポーターの候補として、OAT1やOatp2/3、MRP2等以外のトランスポーターである可能性が示唆された。3.有機カチオン/カルニチントランスポーターOCTN2については、ラット脳微小透析法を用いた実験結果から、OCTN2が血液脳関門にも発現し、アセチルカルニチンの血液中から脳内への移行に働くことを明らかにできた。OCTN2は腎においては、尿細管上皮細胞における細胞内局在性免疫化学的手法により検討した結果、管腔側細胞膜に局在することを実証することが出来た。また輸送駆動力としてNaが共役していることも示すことが出来た。4.H1アンタゴニストであるエバスチンは有機カチオントランスポーターによって認識され脳内移行することが示された。しかし、エバスチンの場合は経口投与後速やかに両性イオン型のカレバスチンに代謝されるため、脳内取り込みに働くトランスポーターへの親和性が極めて低くなることがわかった。さらに、P-糖タンパク質がエバスチンならびにカレバスチンとも脳内から汲み出しに働くことも明らかになった。すなわち、エバスチンが中枢性副作用の小さいH1アンタゴニストに位置づけられる理由として、取り込み機構に対する低い親和性と排出輸送系の存在が示された。本研究は、薬物の各臓器細胞内動態に影響を与えるトランスポーター群の多様な薬物構造認識・輸送機構を小腸、腎臓、肝臓、脳などの特定臓器に焦点を当て、臓器レベル、細胞レベル、オルガネラレベル、分子レベル、遺伝しレベルで解明し、薬物動態の臓器普遍性または臓器特異性を明確にすることを目的として行った。その結果、以下の成果を上げることができた。1.全身性カルニチン欠乏症の原因遺伝子である有機カチオン/カルニチントランスポーターOCTN
歯周病原性細菌感染細胞におけるアポトーシス発現に対するリポタイコ酸の影響

申請者は,歯周病原性細菌の一部であるグラム陰性菌のActinobacillus actinomycetemcomitansによるマクロファージのアポトーシス発現とその際のマクロファージ細胞膜上のCD14分子の役割を解明してきました.本研究の目的は,これまでのアポトーシスの実験系を用いてリポタイコ酸がリポ多糖(グラム陰性菌外膜を構成する内毒素)処理されたマクロファージと比較して,アポトーシス発現にどのような影響を及ぼすか検討することである.前年度の研究では,マウスマクロファージ細胞株であるJ774.1細胞を用いてリポ多糖を前処理してから,A.actinomycetemcomitans感染実験を行った結果,アポトーシス発現が抑制されたことを報告しました(FEMS Microbiology Letters 175.1999.211216).現在,モデル実験として,J774.1細胞をリポタイコ酸で処理した結果して,MTTアッセイでの細胞致死活性率およびELISA法でのDNA断片化の抑制率は,コントロールと比較して変化がありませんでした.さらに,様々な手技で研究しておりますが,アポトーシス発現を抑制するか否かは検討中です.今後,A.actinomycetemcomitans感染マクロファージでのアポトーシス発現におけるリポタイコ酸で,どのような影響を及ぼすか詳細に再検討していく予定です.申請者は,歯周病原性細菌の一部であるグラム陰性菌のActinobacillus actinomycetemcomitansによるマクロファージのアポトーシス発現とその際のマクロファージ細胞膜上のCD14分子の役割を解明してきました。本研究の目的は,これまでのアポトーシスの実験系を用いてリポタイコ酸がリポ多糖(グラム陰性菌外膜を構成する内毒素)処理されたマクロファージと比較して,アポトーシス発現にどのような影響を及ぼすか検討することである。現在,モデル実験として,マウスマクロファージ細胞株であるJ774.1細胞を用いてリポ多糖およびリポタイコ酸を前処理してから,A.actinomycetemcomitans感染実験を行っておりますが,実験の進行状況として,リポ多糖で前処理したマクロファージにA.actinomycetemcomitansを感染させている段階で留まっております。これまでの結果して,MTTアッセイでの細胞致死活性率およびELISA法でのDNA断片化の抑制率はコントロールと比較して抑制されました。以上のことから,A.actinomycetemcomitans感染マクロファージでのリポ多糖で前処理した細胞は,アポトーシス発現を抑制することが示唆されました。今後,A.actinomycetemcomitans感染マクロファージでのアポトーシス発現におけるリポタイコ酸で,どのような影響を及ぼすかリポ多糖と比較して詳細に検討していく予定です。申請者は,歯周病原性細菌の一部であるグラム陰性菌のActinobacillus actinomycetemcomitansによるマクロファージのアポトーシス発現とその際のマクロファージ細胞膜上のCD14分子の役割を解明してきました.本研究の目的は,これまでのアポトーシスの実験系を用いてリポタイコ酸がリポ多糖(グラム陰性菌外膜を構成する内毒素)処理されたマクロファージと比較して,アポトーシス発現にどのような影響を及ぼすか検討することである.前年度の研究では,マウスマクロファージ細胞株であるJ774.1細胞を用いてリポ多糖を前処理してから,A.actinomycetemcomitans感染実験を行った結果,アポトーシス発現が抑制されたことを報告しました(FEMS Microbiology Letters 175.1999.211216).現在,モデル実験として,J774.1細胞をリポタイコ酸で処理した結果して,MTTアッセイでの細胞致死活性率およびELISA法でのDNA断片化の抑制率は,コントロールと比較して変化がありませんでした.さらに,様々な手技で研究しておりますが,アポトーシス発現を抑制するか否かは検討中です.今後,A.actinomycetemcomitans感染マクロファージでのアポトーシス発現におけるリポタイコ酸で,どのような影響を及ぼすか詳細に再検討していく予定です.
細胞性粘菌における分化誘導因子の精製とその作用機構の解析

一般に細胞の分化様式が細胞間相互作用の影響を著しく受けることは広く知られているが,その機構につしては全く明らかにされていない.細胞生粘菌は単純な発生系をもつ上,細胞集合体の形成に依存して分化が進行するため,この問題を扱うのに好個の材料と考えられる.本研究においてはこの生物を用い,単離状態に保った細胞を予定胞子細胞へ分化させる条件を検討することにより,細胞分化における細胞間相互作用の実体を解明することを試みた.その結果,次のことが明らかにされた.(1)増殖期の細胞や,飢餓によって発生過程に入らせた後5時間(t_5)の細胞は,低い細胞密度で遊離状態に保ったまま培養すると,予定胞子細胞への分化は起らないが,高い細胞密度で10時間(t_<10>)培養を行った細胞はその後単離状態にしても分化する.(この時cAMPとBSAを必要とする. )このことから, t_5-t_<10>の期間における細胞間相互作用が単独での分化能力獲得に必須と考えられる.(2)t_<11>細胞を得た培養上清中には, t5細胞に単独でも分化しうる能力を与える物質が存在する.この物質は熱感受性,プロナーゼ耐性,水溶性であり,分子量1000以上,および以下の複数より成る. t_5以降の細胞に数時間作用することによって効果を発揮する.(3)t_<11>以後,単独での分化能力は減少するが,分化後期の細胞より分泌される耐熱性,脂溶性の物質によって減少が回復する.この物質は高速液体クロマトグラフィーによって,分子量300程度の異なる働きを持つ2種類の物質に分離される.以上の事実から,粘菌細胞の分化は細胞より分泌される複数の物質が異なる3段階で働くことにより進行することが明らかになった.一般に細胞の分化様式が細胞間相互作用の影響を著しく受けることは広く知られているが,その機構につしては全く明らかにされていない.細胞生粘菌は単純な発生系をもつ上,細胞集合体の形成に依存して分化が進行するため,この問題を扱うのに好個の材料と考えられる.本研究においてはこの生物を用い,単離状態に保った細胞を予定胞子細胞へ分化させる条件を検討することにより,細胞分化における細胞間相互作用の実体を解明することを試みた.その結果,次のことが明らかにされた.(1)増殖期の細胞や,飢餓によって発生過程に入らせた後5時間(t_5)の細胞は,低い細胞密度で遊離状態に保ったまま培養すると,予定胞子細胞への分化は起らないが,高い細胞密度で10時間(t_<10>)培養を行った細胞はその後単離状態にしても分化する.(この時cAMPとBSAを必要とする. )このことから, t_5-t_<10>の期間における細胞間相互作用が単独での分化能力獲得に必須と考えられる.(2)t_<11>細胞を得た培養上清中には, t5細胞に単独でも分化しうる能力を与える物質が存在する.この物質は熱感受性,プロナーゼ耐性,水溶性であり,分子量1000以上,および以下の複数より成る. t_5以降の細胞に数時間作用することによって効果を発揮する.(3)t_<11>以後,単独での分化能力は減少するが,分化後期の細胞より分泌される耐熱性,脂溶性の物質によって減少が回復する.この物質は高速液体クロマトグラフィーによって,分子量300程度の異なる働きを持つ2種類の物質に分離される.以上の事実から,粘菌細胞の分化は細胞より分泌される複数の物質が異なる3段階で働くことにより進行することが明らかになった.細胞性粘菌では予定胞子細胞への分化が起るためには集合体の形成が必要とされる。本研究では遊離細胞のままで分化を誘導する因子が分化した細胞の中および外液に含まれていることを見出し、部分精製を行った。増殖期の細胞を約10時間飢餓状態に保持すると、細胞表面に新たな接着部位が生成し集合体の形成が可能となる。この段階ではまだ予定胞子細胞に特有の蛋白質は全く生成されていない。このような細胞を、互いに接着が起こらないような極めて低い密度においてカバーグラス上でincubateしたあと、予定胞子細胞(蛍光で標識した抗胞子抗体によって染色できる)への変換率を測定することによって因子の活性を測定した。予定胞子細胞への分化のためにはこの因子のほかに、cAMPとアルブミンを必要とした。正常発生の場合、この因子は細胞が集合体を形成する以前から生成が始まった。また液体中においては因子の生成はcAMPによって増進された。この因子は増殖期の細胞に対しては無効であったが、細胞が集合可能な状態に達してはじめてその作用を発揮した。この因子活性は酸性条件下酢酸エチルで抽出された。抽出物はゲルパーミエイションクロマトグラフィーにより分子量約300の画分に活性のあることが示された。活性は酸(0.1N【H_2】【SO_4】,80°C,1h)、アルカリ(0.01NNaOH,20°C,1h)、熱(100°C,10min)に安定であったが過ヨード酸(0.1M,20°C,2h)によって失活した。さらにODSを用いる逆相クロマトグラフィーにより因子活性は2つの弱い画分に分けられ、これらを合わせると元の活性が回復した。また予備実験の結果、これらの2つは分化の異なった段階で作用していることが示唆された。
脊椎動物網膜の機能形態学

脊椎動物網膜神経回路網の伝達関数と光顕レベルでの神経細胞の同定、電子顕微鏡によるシナプスの同定を行った。結果の概要は以下の通りである。(1)光刺激にたいし同型の応答を誘発するアマクリン細胞と神経節細胞(ON型、OFF型、及びON-OFF型)間の信号伝達は、20HZ周辺でcut offするconstant gain,Lowpass filterに置きかえれる。信号は非反転型であり、伝達速度は速い。(2)異型のアマクリン細胞と神経節細胞間にも信号伝達が相互に行なわれており、この伝達関数は3040HZがピークとなるbandpass filterである。ON型神経節細胞への信号は反転型であった。(1)(2)いずれの場合もアマクリン細胞の信号は線形に伝達されていた。(3)形態学上、神経節細胞の樹状突起抹消部は、入出力両者シナプスを形成し、アマクリン細胞や双極細胞と同様に介在ニューロンとして機能していると推定される。(4)電気生理学実験の結果、同型の神経節細胞間に信号伝達が行なわれており、その伝達様式は、constant gain,Lowpass filterであり、信号非反転型であることが判明した。以上、神経節細胞への信号伝達関数の測定、及び形態学の結果は、網膜内での信号処理様式に関し、新しい知見を提出している。(1)アマクリン細胞は、非線形成分の発生源であり、そのダイナミックスは、神経節細胞のスパイク列としてコード化される。(2)神経節細胞はその樹状突起を介して網膜内の信号処理に積極的に参加している。(3)ON型とOFF型信号伝達経路は相互干渉を受けている。網膜は、隣接しあう神経細胞が相互に密接に結合しあう神経回路網である。我々の実験結果から、その非特異的結合は、時々刻々の外界の視覚環境の変化に応じ結合パターンを変え外界情報をスパイク列としてコード化していくと考えられる。本年度は実験動物として網膜内信号伝達様式が詳しく調べられてきたアメリカナマズを用い、神経節細胞の機能と形態を調べた。非線形解析による神経節細胞の分類:ナマズ網膜では、線形成分は双極細胞から、非線形成分はアマクリン細胞から伝達される(Sakuranaga and Naka,1985)。従来神経節細胞は、光に対する応答からOn型、Off型、On-Off型に分類されてきたが、さらにこれを線形、非線形成分の強度により分類し、神経節細胞の主な入力源を決定した。その結果、非線形成分はアマクリン細胞に、線形成分は双極細胞に由来することが明らかになった。電流注入実験:双極細胞、アマクリン細胞、または神経節細胞の細胞内に電流を注入し、近接する神経節細胞の細胞外からスパイク発火を記録した。この実験により、各細胞間の伝達様式、すなわち、興奮性、抑制性、及び線形、非線形性を決定した。アマクリン細胞から、神経節細胞への信号伝達様式は、後シナプス膜の神経細胞により決定されており、On型に対しては抑制性、Off型に対しては興奮性である。また同型の神経節細胞は相互に興奮性であった。またいずれのアマクリン細胞も、On型、Off型神経節細胞に信号を伝達しており、その強度は同等である。この結果は網膜信号伝達はOn系路とOff系路に分離されているという従来の考えをくつがえすものである。脊椎動物網膜の出力細胞である神経節細胞は中心野・周辺野の拮抗する受客野を持ち,スパイク列として,これら時間空間の視覚情報を中枢に送る.従来アマクリン細胞は,神経節細胞に抑制性に働き,受客野周辺部の形成機構を調節すると考えられてきた(Werblin,1977).

これに対し, Sakuranagaet al(1987), Sakai and Naka(1987)は,光白色雑音を用いたウィナー解析からアマクリン細胞は非線形成分の発生源であり,この非線形線分は,神経節細胞に線形・極性保持で伝達されていると結論した.このアマクリン細胞から神経節細胞への信号伝達関数を直接的に計測するため我々は次のような実験を行なった.ナマズ眼盃標本を用い,細胞内誘導用電極と細胞外スパイク発火記録用電極を用い, 2個の隣接する網膜細胞から光刺激に対する応答の同時記録を撮り,細胞タイプを同定後,細胞内記録電極に電流を注入し,神経節細胞のスパイク列への影響を記録した.注入電流はサイン波及び白色雑音電流であり,サイン波電流に対してはスパイク応答のPSTヒストグラムを,白色雑音電流はスパイク列との相関をとり,一次ウィナー核,二次ウィナー核をもとめ,またウィナー核のフーリエ変換により,周波数特性を検出した.この結果以下のことが判明した.(1)光刺激に対し同型の応答を誘発するアマクリン細胞と神経節細胞(ON型, OFF型,及びON-OFF型)間の信号伝達は, 20Hz周辺でCutOFFするconstant gain, Lowpass filterに置きかえられる.信号は非反転型であり,伝達速度は速い.(2)異型のアマクリン細胞と神経節細胞間にも信号伝達が相互に行なわれており,この伝達関数は3040Hzがピークとなるbandpass filterである. ON型神経節細胞への信号は反転型であった. (1)(2)いずれの場合もアマクリン細胞の信号は,線形に伝達されていた.ナマズ眼盃標本を用い、網膜神経細胞間の伝達開放を同定した。1本の細胞内記録電極と1本の細胞外記録電極を用い、前者より細胞内に通電し、後者より隣接する細胞のスパイク発大活動を記録した。細胞内通電は、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、神経節細胞に行ない、細胞外スパイクは神経節細胞から記録した。電流は白色雑音又はサイン波で変調し、前者の場合、応答したスパイク間の相関をとり、1次、2次、ウィナー核を計算した。またこれをフーリエ変換することにより、ある神経細胞から、隣接する神経細胞のスパイク発大に至る伝達関数を決定することができた。この実験の結果1)アマクリン細胞の信号は従来、神経節細胞に対し、抑制性であると考えられてきたが、少なくともナマズ網膜では、抑制性ではなく、サイン非反転性である。2)従来、神経節細胞は、単なる網膜出力細胞と考えられていたが、神経節細胞に注入した電流が、隣接する神経節細胞のスパイク発大を変調することから、神経節細胞は網膜内の信号処理に関与している、相互に信号非反転性であり、信号伝達の結果、応答のダイナミック特性は変化しないと考えられる。サイン非反転信号伝達は、ON型アマクリン細胞間、またON型神経節細胞間にも見られた。光刺激に対し過分極応答を示すOFF型細胞間、また光刺激点灯、消滅時にそれぞれ脱分極応答を示す、ON-OFF型細胞間にも同様の両方向性、非反転型信号伝達が見られた。その伝達関数はいずれも5060Hzにカットオフをもつフローパスフィルターである。
巨大地震断層の力学的・水理学的特性の解明

南海トラフ付加体浅部、日本海溝プレート境界断層浅部、およびコスタリカ沖ココスプレート表層部の掘削試料について変形・透水実験を行った結果、力学・水理特性が粘土鉱物含有量によって系統的に変化することが明らかとなった。すなわち、粘土鉱物含有量の増加に伴い摩擦強度が低下し、摩擦に対する流動の影響が大きくなる。また、粘土鉱物に富む堆積物は難透水性でゆっくりと破壊する性質がある。日本海溝プレート境界断層浅部は、粘土鉱物に富み摩擦強度が著しく小さいため地震性すべりが伝播しやすく、また難透水性で地震性すべりによって熱加圧が起こって強度がさらに低下したため、東北地方太平洋沖地震時に大きく変位したと考えられる。南海トラフ地震発生帯掘削ステージ1(平成19年9月21日平成20年2月5日)で採取された既存泥質試料の現有試験機による摩擦・透水実験を実施し、以下の成果を得た。1)室温、封圧50MPa、含水条件における低速(110μm/s)摩擦実験では、摩擦係数が約0.4で速度強化(変位速度上昇に伴い摩擦強度増加)の挙動が認められた。2)室温、垂直応力約5MPa、乾燥条件における中速高速(30μm/s1.3m/s)摩擦実験では、摩擦係数が0.40.6で、3cm/s以下の変位速度では速度強化の挙動が、一方3cm/s以上の変位速度では顕著な速度弱化(変位速度上昇に伴い摩擦強度低下)の挙動が認められた。3)室温、垂直応力0.61.8MPa、含水条件における高速(1.3m/s)摩擦実験では、定常状態における摩擦係数がほぼゼロに近く垂直応力依存性も殆ど認められないことから、液状化していると判断された。実験中の温度と間隙水圧の上昇が確認されており、摩擦熱で間隙水圧が上昇する熱加圧により、摩擦強度の著しい低下と液状化が起こったと結論される。4)有効圧330MPaの範囲では、透水係数は10^<-17>10^<-18>m^2であった。予備実験から、この程度の透水係数だと断層変形によって透水係数が増加すると予想される。また、別予算で製作していたガス圧式高温高圧三軸試験機に、試験機制御用サーボシステムを付加した。この試験機とサーボシステムは、平成22年3月31日に千葉大学に設置された。試験機は来年度以後、掘削試料の低速摩擦実験に使用する予定である。今年度は南海トラフ付加体浅部から採取された泥岩試料の微細構造観察と破壊・摩擦・透水実験を行い、以下の成果を得た。1)付加体の泥岩にはタービダイト起源の泥岩と半遠洋性泥岩の2種類あり、前者は石英や長石などの砕屑粒子に富み、淘汰が悪く孔隙が多く、一方後者は石英や長石などの砕屑粒子に乏しく、スメクタイトなどの粘土鉱物に富み、細粒均質で孔隙が少ない。2)室温、試料原位置の圧力・間隙圧に相当する封圧3638MPa、間隙圧2829MPaでは、タービダイト起源の泥岩は破壊強度が約20MPaと比較的大きく急激な応力降下を伴って破壊したが、半遠洋性泥岩は破壊強度が14.5MPaと比較的小さくゆっくりとした応力降下が起こった。また、タービダイト起源の泥岩の浸透率は2.3×10^<-19>m^2と比較的大きく、一方半遠洋性泥岩の浸透率は2.9×10^<-20>m^2と比較的小さかった。3)室温・大気圧・含水条件において、1cm/s以下の低中変位速度ではタービダイト起源の泥岩は摩擦強度が比較的大きく(摩擦係数約0.40.5)速度弱化を示すのに対し、半遠洋性泥岩は摩擦強度が比較的小さく(摩擦係数約0.30.4)速度強化を示した。一方1cm/s以上の高変位速度では両者の摩擦強度に有意な差がなくなり、両者とも顕著な速度弱化を示した。4)以上のようにタービダイト起源の泥岩と半遠洋性泥岩は、力学的性質、水理学的性質ともに大きく異なることが明らかとなった。従って、両者を母岩とする付加体内部の断層の挙動にも大きな相違が予想される。また、京都大学の既存の回転剪断試験機に高温高圧容器を付加し、最高温度300°C、最大封圧150MPaの条件での回転剪断試験が可能になった。来年度に調整と試運転を行い、掘削試料の原位置条件における中高速摩擦実験に使用する予定である。

1)IODP Exp.315、掘削地点C0002の海底下約1000mから採取されたタービダイト起源の泥質堆積物と半遠洋性泥質堆積物の2試料について、室温、原位置圧力・間隙圧、軸方向の変位速度0.110μm/sの低速三軸摩擦実験を行った結果、前者は摩擦強度が大きく(摩擦係数約0.53)摩擦強度がほぼ一定の定常すべりの挙動を示し、一方後者は摩擦強度が小さく(摩擦係数約0.25)すべり軟化の挙動を示した。また、両試料とも変位速度の増加に伴い摩擦強度が増加する速度強化の挙動を示すが、半遠洋性泥質堆積物試料の方がより顕著な速度強化の挙動を示すことが明らかとなった。2)IODP Exp.316、掘削地点C0007の前縁衝上断層帯より採取された4試料について、垂直応力1MPa、含水条件、変位速度25250μm/sの中速回転剪断摩擦実験を行った結果、全試料が摩擦強度が小さく(摩擦係数約0.20.27)速度強化の挙動を示すことが明らかになった。3)IODP Exp.316、掘削地点C0004の泥質堆積物試料を垂直応力1MPa、含水条件で高速回転剪断摩擦実験を行い、変位速度0.13mm/sから異なる加速度(0.1313m/s^2)で変位速度を加速させた結果,加速度が大きいと(>1.3m/s^2)、変位速度の増加とともに顕著な摩擦のバリア(速度強化)が現れた。また、動的な強度低下が起こり始める臨界すべり速度も、加速度の上昇とともに大きくなる傾向が認められた。4)IODP Exp.316、掘削地点C0004の分岐断層帯と掘削地点C0007の前縁衝上断層帯の試料を用いて、垂直応力1MPa、変位速度0.013,1.05m/sの摩擦実験前後の透水係数を測定した結果、含水条件では摩擦実験後、断層ガウジの透水係数は減少し、変位速度が小さい場合に透水係数が大きく減少した。逆に無水条件では摩擦実験後、断層ガウジの透水係数は増加し、変位速度が大きい場合に透水係数が大きく増加した。1)南海トラフ付加体浅部の砂岩、凝灰岩、シルト質泥岩および粘土質泥岩の4試料について、掘削地点C0002の海底下1 km条件(温度42°C、封圧37 MPa、間隙水圧29 MPa)、および軸方向変位速度1 μm/sで三軸摩擦実験を行った結果、粘土鉱物含有量の増加に伴って定常摩擦係数が低下し、すべり弱化が明瞭になる傾向が認められた。2)日本海溝掘削により得られたプレート境界断層浅部、およびその上・下盤の泥質堆積物試料について、有効圧040 MPaの下で定差圧流量法により透水実験を行った結果、プレート境界断層試料の原位置深度相当有効圧下の浸透率が上・下盤の堆積物試料より2桁以上も小さかった。プレート境界断層試料と上・下盤の堆積物試料では粘土鉱物含有量に大きな違いがあり、プレート境界断層とその上・下盤の透水性の違いは、粘土鉱物含有量の違いを反映していると考えられる。3)モンモリロナイト・石英混合ガウジについて、垂直応力5 MPa、変位速度3 μm/s 3 cm/s、含水条件で摩擦実験を行った結果、モンモリロナイトを2040 wt%含むガウジの摩擦強度の変位速度依存性が15 cm以上の大変位、30 μm/s 3 mm/sの速度範囲で負となることが明らかとなった。変位量の増加に伴う断層内部組織の変化によって、速度強化から速度弱化へと変化した可能性がある。4)藍閃石片岩ガウジについて、温度20400°C、有効垂直応力20200 MPa、変位速度0.1100μm/sで摩擦実験を行った結果、摩擦強度の変位速度依存性が温度上昇に伴って低下し、有効垂直応力の増加に伴って増加する傾向が認められ、200°Cでは全有効垂直応力下で速度弱下となり、150 MPa以上では多くの温度条件で速度強化となった。以上の結果は、玄武岩を母岩とする断層が、震源域では低有効垂直応力下、すなわち高間隙水圧下ですべりが不安定で固着すべりを起こしやすいことを示唆している。
がん悪液質を制御する宿主遺伝子の機能解析に基づく新しいがん悪液質治療法の開発

がん悪液質は、脂肪や筋肉、体重の減少を伴う、全身性の代謝障害であると考えられている。がん悪液質は進行がんの患者で観察されることがほとんどであり、また、その頻度はがんのタイプに依る。がん悪液質は、がん患者のQuality of Life (QOL)や生命予後をいちじるしく悪化させることから、その治療法の開発が望まれている。ところが現在までに、有効ながん悪液質治療法、あるいは制御法が開発された例はない。がん悪液質制御法の開発が進まない要因の一つとして、がん悪液質がどのように起きるかという問題について、未解明点が多いことが挙げられる。がんが分泌する炎症性サイトカインやホルモンが重要であることが古くから示唆されているが、これらの因子を標的とした治療法の開発は不調に終わっている。本研究では、がん悪液質に関わる宿主側の遺伝子に着目した解析をおこない、新しいがん悪液質治療法を開発することを目指している。2018年度は、遺伝子発現解析、遺伝子改変マウスの作出を通して、がん悪液質に関わる宿主因子を同定した。同定した宿主因子の機能を培養細胞レベルで調べる過程で、適切な機能解析のために各種条件を検討する必要が生じ、条件設定をおこなった。条件設定はほぼ完了しており、2018年度の研究により、本遺伝子の機能を解析するためのプラットフォームを作ることができた。当該プラットフォームの活用によって、当該遺伝子のがん悪液質における機能が明らかとなりつつある。2018年度の研究によって、目的を達成するために解決すべき技術上の問題が明らかとなり、当該問題をほぼ解決しつつある。その上で、当該遺伝子のがん悪液質における機能の一端を解明しつつある。以上のことから、本研究がおおむね順調に進展していると判断した。2018年度の実験により、がん悪液質、特に脂肪の分解に関わる宿主因子の機能の一端が明らかとなった。遺伝子改変マウスの代謝測定やトランスクリプトーム解析によって、当該遺伝子の機能発現に必要な責任因子を少なくとも一つ明らかにすることができた。2019年度は、2018年度に構築した解析プラットフォームをもちいて、同定した下流因子の機能解析をおこなう。具体的には、3T3-L1細胞、ならびに初代脂肪培養系を最大限に活用し、遺伝子の過剰発現・ノックダウン、代謝物処理、阻害剤実験などを組み合わせ、2018年度に同定した因子群が担がん個体における脂肪分解においてどのように機能するのか、という問題を解決したい。