hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報基礎領域における学習者側と教師側が抱く学力観の認知構造の比較

必修教科としての中学校技術・家庭科情報基礎領域の学習内容において、指導者が重視する学力観と、同領域を既習した学習者の意欲・関心度の関連を検討した。新潟県内の全中学校262校及び、県外の中学校のうち、都道府県単位で層化無作為抽出した460校の調査対象校とした。平成6年12月に郵送法により、調査の回答を依頼した。指導項目は、平成5年文部省編の技術・家庭指導資料「学習指導と評価」の領域の指導目標と観点別評価基準表のうち、調査実施者により項目数等の精選などの修正を加えた計35項目とした。指導者に5段階相対尺度分類による回答を求めた。有効回答数は、新潟県内の中学校が145校(55.3%)、県外校が184校(40%)であった。さらに、新潟県上越地区を中心に、同領域を既習した中学生に指導者と同一項目に対する学習者の意欲・関心度を、同一手法で回答を求めた。有効回答は515名(男子242名、女子273名)であった。調査の結果、学習者の多くはコンピュータを操作し、作品をつくる活動に意欲・関心を示した。特に、キーボードの操作、文字を入力し、漢字変換ができることに意欲を示し、自己課題の解決のためのBASIC言語等によるプログラミングと実行に意欲を示すことが明らかになった。一方、指導者の多くは「生活や社会における情報の利用」や、「情報を活用して生活を豊かにすること」など、教育内容の対象を「情報」ととらえ、情報処理と生活への活用」に関する指導項目をきわめて重視したが、これらの指導項目は学習者の意欲・関心が最も低い項目であったために、意識の大きな「ずれ」が生じているといえる。これらの調査結果から、同領域の教材と教育内容の混同を解消するとともに、履修年次をはじめ、小中高間の縦の整合性と、教科間の横の整合性を考慮したカリキュラムづくりと教材開発が今後の大きな課題といえる。
異形態移動ロボット間の強調作業を実現する連結装置の研究

テザーは従来から地上,水中,宇宙を初め,様々な環境内で多種多様な目的に利用され,その有用性は広く認識されている.各用途でのテザーの仕様や機能は様々であり,単なるロープから,電気,空気,液体,各種物資や情報の伝送機能を有するテザーや,目標物の移動の援助や命綱としての機能を有するテザー等が存在する.本研究はこのようなテザーの多様性と適用分野の広さに着目し,系統的な研究によってテザーに関する研究を体系化する目的で,i)ロボット間の連結,ii)ロボットと環境との連結,iii)ロボットと人間との連結,iv)複数経路を介した連結,v)電源電送,vi)情報通信やvii)自動操舵指令生成等の機能を考慮し,「ハイパー・テザー」と呼ぶ異形態移動物体の汎用的な連結手段と協調作業について研究している.本年度の研究では,1)テザー張力を一定に保ち,長さ調整ができる簡易型連結装置の製作,2)二台以上のロボット群の先導体追尾を可能にする自動操舵指令生成法の導出,そして3)これらのハードウェアとソフトウェアを実際の移動ロボットに導入して,平面や斜面等で評価実験を行った.このように直列連結された複数のロボット群を先頭ロボットに誘導させ,後続のロボットに先頭が通った軌跡を追従させる先導体追尾制御では先導するロボットの操舵情報を一切使用しないで後続のロボットの操舵指令を導出するため,テザー先端部に移動ロボット,人間,あるいは動物を繋いでも後続のロボットは同じように先頭軌跡を追尾できる.今回の実験では複数のクローラ型移動ロボットの連結,人間との連結,また歩行ロボット等との連結で追尾型操舵の有効性を確認した.このように,今回使用した簡易型連結装置では上記に挙げた全ての特徴を生かしてないが,テザーを用いることによって人間や異形態移動ロボット間の協調作業の可能性を示すことができた.今後は急斜面や山間部での移動を補助するためにテザー先端部の投擲や投錨機能も考慮した移動形態も検討していく予定である.また,テザーを用いた人間とロボットの協調作業性も念頭に置き,ハイパー・テザーの盲導犬ロボット等への展開も考えている.本研究では異形態異動ロボット間,ロボットと人間,そしてロボットと環境の連結と協調作業を実現するための装置と諸制御法の新しい概念「ハイパー・テザ-†」を提案する.ハイパー・テザ-は高機能なワイヤ・ケーブル(以降,テザ-と呼ぶ)とウィンチを用いて牽引力発生,自動操舵指令生成,電力伝送,情報通信,テザ-の投擲や投錨を実現することを目的とする.本年度は主に計算機シミュレーションを用いた理論的な考察と,簡単な準備実験を行った.テザ-牽引によってロボット間で生じる動力学的干渉の影響を探るため,まずは本研究室保有の特殊車輪型,クローラ型や脚型移動ロボットへの適用を想定した計算機シミュレーションを行った.その結果,特殊車輪型やクローラ型は多少の牽引力の変化に対しても安定した走行が可能であるが,脚型ロボットでは大きな姿勢変化がみられた.脚型ロボットでは,テザ-張力や力方向等の測定は必要不可欠であることが明らかになった.次いで,ロボット間の連結が威力を発揮する急斜面での作業を想定し,テザ-の張力と長さ調整の応答速度をシミュレーションし,テザ-とウィンチの設計仕様を決定した.まずは,高強力アラミド繊維(ケブラ-)を使用すれば,抗張力2300N,重量25g/m,電力定格30V/3.3A,直径5mmの牽引と電力伝送機能を同時に実現できるテザ-が作成可能であることを確認し,そのテザ-を100m格納でき,高速低負荷巻き上げや低速高負荷巻き上げ機能を備えた持った高機能ウィンチを設計した.ウィンチを用いた連結手法の予備実験のため,市販の電動リ-ルを購入して簡単な実験を行った.その際,テザ-の絡み合いを防ぐような巻き上げ・手繰り出し制御を行うための電子回路も作成した.1年度目に行った主な予備的考察は以上であるが,2度目には設計したテザ-やウィンチを実際に作成し,実機を用いて実験検証する.また,本研究の展開として,テザ-を投擲したり,急斜面上方に自動的にテザ-先端を投錨できる高機能テザ-とウィンチをロボットに装備し,車輪型やクローラ型ロボット単体でも急斜面を安定に移動できるシステムの開発も同時に行っていく.テザーは従来から地上,水中,宇宙を初め,様々な環境内で多種多様な目的に利用され,その有用性は広く認識されている.各用途でのテザーの仕様や機能は様々であり,単なるロープから,電気,空気,液体,各種物資や情報の伝送機能を有するテザーや,目標物の移動の援助や命綱としての機能を有するテザー等が存在する.本研究はこのようなテザーの多様性と適用分野の広さに着目し,系統的な研究によってテザーに関する研究を体系化する目的で,i)ロボット間の連結,ii)ロボットと環境との連結,iii)ロボットと人間との連結,iv)複数経路を介した連結,v)

電源電送,vi)情報通信やvii)自動操舵指令生成等の機能を考慮し,「ハイパー・テザー」と呼ぶ異形態移動物体の汎用的な連結手段と協調作業について研究している.本年度の研究では,1)テザー張力を一定に保ち,長さ調整ができる簡易型連結装置の製作,2)二台以上のロボット群の先導体追尾を可能にする自動操舵指令生成法の導出,そして3)これらのハードウェアとソフトウェアを実際の移動ロボットに導入して,平面や斜面等で評価実験を行った.このように直列連結された複数のロボット群を先頭ロボットに誘導させ,後続のロボットに先頭が通った軌跡を追従させる先導体追尾制御では先導するロボットの操舵情報を一切使用しないで後続のロボットの操舵指令を導出するため,テザー先端部に移動ロボット,人間,あるいは動物を繋いでも後続のロボットは同じように先頭軌跡を追尾できる.今回の実験では複数のクローラ型移動ロボットの連結,人間との連結,また歩行ロボット等との連結で追尾型操舵の有効性を確認した.このように,今回使用した簡易型連結装置では上記に挙げた全ての特徴を生かしてないが,テザーを用いることによって人間や異形態移動ロボット間の協調作業の可能性を示すことができた.今後は急斜面や山間部での移動を補助するためにテザー先端部の投擲や投錨機能も考慮した移動形態も検討していく予定である.また,テザーを用いた人間とロボットの協調作業性も念頭に置き,ハイパー・テザーの盲導犬ロボット等への展開も考えている.
遺伝子銃による抗動脈硬化性遺伝子導入静脈グラフトの術中作成のための研究

1.Gene Gunによる遺伝子導入:non-viralな遺伝子導入法として、Gene Gun法が様々な臓器や培養細胞に応用されているが、本法による心臓への応用は未だ報告されていない。そこでラットの心臓に対して本法によるin vivo遺伝子導入に関して検討した。Gene Gunはヘリウムガスを利用する圧力型(日本医科器械製、TF-1型)を用いた。910週齢のwistar ratに対してGene Gunによる遺伝子導入を行った。また、他臓器への影響を検討するため、心臓以外に脳、肺、肝、腎、脾、腎でのLacZの存在をPCR法で検索した。その結果、最長6週間の発現を認めた。一方PCR法による検索で、他臓器に導入遺伝子は検出されなかった。以上よりGene Gun法による心臓へのin vivo遺伝子導入は、non viralであり手技も簡便で限局した領域に遺伝子導入するには他臓器への影響もなく有用な方法と考えられた。2.II型糖尿病モデルラット心臓における力学的エネルギー学的検討:糖尿病患者における心機能の特徴として拡張機能障害が挙げられる。そこで自然発症II型糖尿病モデルであるOLETFラットより血液交叉灌流摘出心臓標本を作製し、その心機能を力学的エネルギー学的に検討し、収縮および拡張機能障害の有無を検討した。OLETFラットを生後25週間飼育後、8週間30%ショ糖水を飲水させ、その後30週間飼育した(O群)。対象群にLETOラットを用いた(L群)。各群で開胸時に血糖を測定後、血液交叉灌流摘出心臓標本を作製し、左室収縮期末圧容積関係(ESPVR)、一心拍当たりの心筋酸素消費量(VO2)-収縮期圧容積面積(PVA)関係とCaCl2負荷時の収縮性の酸素コストを求め比較した。O群ではL群と異なり、右心房(RA)pacingrate 300beats/minではincomplete relaxationが多く、pacing rateを240 beats/minに減少させる必要があった。このため、両群ともに240beats/minでRA pacingを行った。また中程度の左心室容積(mLVV)での左心室圧弛緩曲線から時定数(logisticτ)を求めた。さらに、実験終了後、各群の心筋myosin isozymeをポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離後、その比率を求めた。[結果]血糖はO群504±88、L群103±16mg/dlで、O群は有意に(p<0.01)高値を示した。ESPmLVV、EDPmLVV、PVAmLVV、VO2-PVA直線関係におけるslopeとinterceptおよび収縮性の酸素コストは両群間に有意差は無かった。しかし、logisticτはO群18.9±1.7、L群15.6±2.6msecでありO群で有意に(p<0.05)延長していた。心筋myosin isozymeはO群ではV3優位で、L群ではV1優位であった。[結語]II型糖尿病モデルラット心臓ではrapid pacingができず、また、左心室圧弛緩曲線での時定数の延長が見られ、拡張機能が低下していたが収縮機能には有意の変化は見られなかった。この一因として心筋myosin isozymeのシフトの関与が示唆された。

さらに、実験終了後、各群の心筋myosin isozymeをポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離後、その比率を求めた。[結果]血糖はO群504±88、L群103±16mg/dlで、O群は有意に(p<0.01)高値を示した。ESPmLVV、EDPmLVV、PVAmLVV、VO2-PVA直線関係におけるslopeとinterceptおよび収縮性の酸素コストは両群間に有意差は無かった。しかし、logisticτはO群18.9±1.7、L群15.6±2.6msecでありO群で有意に(p<0.05)延長していた。心筋myosin isozymeはO群ではV3優位で、L群ではV1優位であった。[結語]II型糖尿病モデルラット心臓ではrapid pacingができず、また、左心室圧弛緩曲線での時定数の延長が見られ、拡張機能が低下していたが収縮機能には有意の変化は見られなかった。この一因として心筋myosin isozymeのシフトの関与が示唆された。non-viralな遺伝子導入法として、Gene Gun法が様々な臓器や培養細胞に応用されているが、本法による心臓への応用は未だ報告されていない。そこでラットの心臓に対して本法によるin vivo遺伝子導入に関して検討した。Gene Gunはヘリウムガスを利用する圧力型(日本医科器械製、TF-1型)を用いた。910週齢のwistar ratに対してGene Gunによる遺伝子導入を行った。導入した遺伝子は、SRaをプロモーターとしEB virus由来のEBNA-1、Ori-Pを含みLacZを組み込んだplasmid(p.SES.β)と、EBNA-1とOri-Pを含まないplasmid(p.S.β)である。また、plasmidを被覆させる金粒子は、直径1mm(1.0Au)と1.5mm(1.5Au)の2種類を用いた。plasmidの種類と金粒子の大きさで、4通りの組み合わせ(p.SES.b/1.5Au、p.S.b/1.5Au、p.SES.b/1.0Au、p.S.b/1.0Au)で検討した。また、controlはplasmidを含まない金粒子のみを導入した。また、他臓器への影響を検討するため、心臓以外に脳、肺、肝、腎、脾、腎でのLacZの存在をPCR法で検索した。その結果、1週間後にはいずれの群も発現を認め、炎症細胞の浸潤は認めなかった。発現期間はp.s.β/1.5Auは3週、p.SES.β/1.5Auとp.S.β/1.0Auは4週、p.SES.β/1.0Auは6週と金粒子が1.5mmよりは1.0mmの方が、またベクターはp.S.βよりもp.SES.βの方が長かった。一方PCR法による検索で、他臓器に導入遺伝子は検出されなかった。以上よりGene Gun法による心臓へのin vivo遺伝子導入は、non viralであり手技も簡便で限局した領域に遺伝子導入するには他臓器への影響もなく有用な方法と考えられた。plasmidを被覆する金粒子は、1.5mmよりも1.0mmの方が組織傷害は小さく発現持続期間を長くすると考えられた。
カルシウムによる成長円錐運動制御機構の解析

ファシン、およびその活性を調節するカルシウム感受性アクチン結合蛋白質カルデスモン・トロポミオシンの生態観察を行い、これら蛋白質の成長円錐における役割を探った。EGFP-ファシンの遺伝子導入をNg108-15細胞に行い、この蛋白質が成長円錐フィロポディアに局在する事を確認した。さらに、生体観察を行ったところ、ファシンがレトログレード・フローに乗ってフィロポディア先端から後方へと移動する事を見いだした。このことは、アクチン/ファシンの束が一体となって前方から後方へ輸送される事を示唆している。ちなみに、この結果はアクチン以外の蛋白質のレトログレード・フローを観察した初の例である。また、ファシンはC-kinaseによってリン酸化され、アクチン結合能を失う事が知られている。そこで、リン酸化部位をAに置き換えた疑似非リン酸化型、Dに置き換えた疑似リン酔化型変異体を作成して同様の観察を行った。非リン酸化型ファシンではフィロポディアが発達し、アクチン繊維の上にしっかりと乗っていたのに対し、疑似リン酸化型はフィロポディア上に局在していなかった。以上の事から、ファシンのリン酸化がフィロポディア動態と密接に関与している可能性を示唆出来た。カルデスモンとトロポミオシンは協調してファシンの束化活性を阻害し、Ca2+/calmodulinにより、阻害が解除される。EGFP-カルデスモンを過剰発現させたところ、カルデスモンもレトログレード・フローに乗ってフィロポディア先端から後方へと移動した。現在、この細胞、及びEGFP-トロポミオシンとEGFP-カルデスモンの共発現細胞において、フィロポディアの形態観察を行っているところである。
力学系における時空間パターンによるアトラクター間遷移とその機能

高度な機能や情報処理を行うシステム、例えば、生物の免疫ネットワーク・遺伝子や酵素反応ネットワーク・神経ネットワークなどは、複雑な相互作用をした結合非線形力学系である。本研究では周期発火状態にある動的素子のネットワークに関して、一般的性質を研究した.結合の変化のダイナミクスのタイプに応じて3つの典型的な状態が構造安定なものとして出現することがわかった.具体的な結果の一例として,Hebb的な学習ルールは2値記憶と同等の連想記憶能力があり,STDP的な学習ルールは色々なタイミングや時間的シーケンスが記憶可能であることが判明した.高度な機能や情報処理を行うシステムは、しばしば複雑な相互作用をした非線形力学系である。例えば、生物の免疫ネットワ-ク・遺伝子や酵素反応ネットワ-ク・神経ネットワ-クなどは、いろいろな基本的要素が非線形相互作用することにより高度な機能を発現している良い例である。このような系を詳しく研究し、機能発現のメカニズムを知ることは将来、新たな情報処理原理や生体と同じような柔軟な計算システムを開発する基礎となると考えられる。そこで本研究では、非線形力学系が機能を発現する場合に共通に重要な特性と考えられる以下の2点に関して研究を行う。(1)アトラクタ-間遷移と時空間パタ-ン(2)ネットワ-ク構造と機能の関係性高度な機能や情報処理を行うシステム、例えば、生物の免疫ネットワーク・遺伝子や酵素反応ネットワーク・神経ネットワークなどは、複雑な相互作用をした結合非線形力学系である。本研究では周期発火状態にある動的素子のネットワークに関して、一般的性質を研究した.結合の変化のダイナミクスのタイプに応じて3つの典型的な状態が構造安定なものとして出現することがわかった.具体的な結果の一例として,Hebb的な学習ルールは2値記憶と同等の連想記憶能力があり,STDP的な学習ルールは色々なタイミングや時間的シーケンスが記憶可能であることが判明した.本研究では、ネットワーク構造をもった力学系が相互作用によりダイナミックな振る舞いを示す状況を考え、特定の時空間パターン(まずは同期現象)によるアトラクター問遷移という現象に着目して、その機能的役割も含め力学的な観点から何らかの情報処理や機能発現の原理を探ろうというのが目的である。その際に、神経ネットワークの事例は、大変参考となる。機能単位はニューロンであり、単体でもバースト発火など多様な振る舞いを示す。またネットワークを形成して単体では成し得ない高度な情報処理を行っている点や、その結合が状況に依存してダイナミックに変化し、未知の環境に適用・学習する点は大変興味深い。そこで神経系で得られた理論的知見を基にすることで、より一般的な力学系において事前に見通しの良い研究を効率的に進めることが可能になる。具体的には次の観点で研究を進めた。(1)ネットワーク構造を力学系の状態に依存して変化する数理モデルこれは、力学的観点から見ると、通号の非同期的入力時は学習により形成されたアトラクターが幾つか存在し、同期入力により、学習時に経験したアトラクターの経験した順序関係に対応するパスが活性化し、パターン間の遷移が起こる現象を利用したものである。この力学的観点を基軸に、より一般的なリミットサイクル解を持つネットワークに関して、結合の更新ルールを変えて理論的検証を行った。本研究では、大規模数値計算だけでなく、理論解析にも重点を置いて研究をしている。理論解析には、複雑な非線形ネットワークのダイナミクスを弱非線形解析の理論を用いてより簡単で解析可能な力学系に簡略化する縮約理論(位相振動子解析など)を用いることで、同期などの時空間構造が重要である系のネットワークの性質を理論的に解析した。その結果、学習ルールから形成されるネットワーク構造と、結果として存在するアトラクターに大別して2通りのケースが存在し、それぞれの特徴に関して更に解析を進め、機能として如何なる事が実現可能か理論的な予備的検証を行った。本年度は、大規模数値計算および理論解析の両面から研究を進めた.理論解析には、発火タイミングを自然に表現でき、本質を捉えた解析的に取り扱いやすい簡単な数理モデルが望ましいが、一方では神経系はシナプスの電気的相互作用以外に多様な神経伝達物質などを介しても神経活動を修飾している一種の化学装置であるとも言える。そのような点を考慮して数理モデルを構成する際に問題となるのは、現実の系はカルシウムイオン等が複雑に相互作用している非線形力学系と見なせ、しばしばダイナミクスの本質を捉えるのが困難であり、結果としてネットワークレベルの本質的な現象の理解の障壁になっている点である。しかしながら、近年の非平衡物理学や非線形力学の発展により、複雑な力学系から本質を捉えた簡単な力学系へ自由度を逓減する幾つかの理論が提唱されている。そこで、複雑な非線形ネットワークのダイナミクスを弱非線形解析の理論を用いてより簡単で解析可能な力学系に簡略化することで、同期などの時空間構造が重要である系のネットワークの性質を理論的に解析した。具体的には、タイミングを表現する状態変数である位相φによりニューロンのダイナミクスを記述するphase dynamicsと呼ばれる手法と,力学系的観点から解析を行った.また、この理論枠組みは、周期性のある系には一般的に適応可能であり、結果はきわめて一般性があることも魅力である。ただし、複雑な系は周期性のないカオス等の性質を示す場合もあり、そのような場合にも手法を拡張する試みは必要である。この京も含めて本手法を発展させ研究を進めていく為の準備も行った.今年度は周期発火状態にある動的素子のネットワークに関して、一般的性質を研究した.周期発火しているニューロンの力学系は,位相振動子モデルで本質的に記述できることが知られている.問題は,結合の変化

規則であるが,前後の2ニューロンの位相差にのみに依存するルールを考える.これは,絶対的な時間ではなく,相対的な時間差が物理的に意味があることの反映である.学習ルールや結合の形に依存して,最終状態はどの様な動的振る舞いが生じるか,系統的に調べておけば,個別的に調べられた今までの知見を見直し,今後の研究にも重要な指針を与えることができる.興味深いことに,学習関数の形に応じて3つの典型的な状態が構造安定なものとして出現することがわかった.学習ルールがHebb的,すなわち近い位相のニューロンの結合は正の方向へ強化し,異なる位相のニューロンの結合は負の方向へ強めるルールにすると,最終的に2クラスター状態に分かれる.2グループのニューロンの比は初期条件などに応じて色々な値を取り得る.学習ルールが非対称STDP的,すなわち位相差の符号に学習ルールが依存する場合,最終的にニューロン間の発火順序を保持するコヒーレントな定常状態に落ち着く.学習ルールは反Hebb的なルールの場合,いつまでたっても定常状態に収束せず,カオス状態となる.上の3つの状態において,相互情報量を用いた解析をおこなうと,コヒーレントな状態が一番情報量が多く,次に2クラスター状態であり,ほぼゼロに近いカオス状態となる.ここから,Hebb的な学習ルールは2値記憶と同等の連想記憶能力があり,STDP的な学習ルールは色々なタイミングや時間的シーケンスが記憶可能であることが判明した.生物の免疫ネットワーク・遺伝子や酵素反応ネットワーク・神経ネットワークなどは、いろいろな基本的要素が非線形相互作用することにより高度な機能を発現している。高度な機能や情報処理を行うシステムは、しばしば複雑な相互作用をした非線形力学系である。そこで本研究では、非線形力学系が機能を発現する場合に共通に重要な特性と考えられる以下の2点に関して研究を行った.(1)アトラクター間遷移とネットワーク上の時空間パターン生物が外界の環境に適応して行動するためには、タイミングや状況に依存して異なる行動をとるなど、高度な学習能力が必要である.振動的神経活動やスパイク相関が機能的に重要であるという実験的示唆が得られていたが、近年スパイクの相関を学習するための神経メカニズムとしてタイミングに依存したシナプス可塑性STDPが発見されている.本研究により、同期発火は行動の選択や切り替えに関連して、神経ネットワークの状態を経験に基づいた次の状態へスイッチする役割がある事が判明した.(2)周期発火しているニューロン集団を考え、その発火状態により結合強度が変化していく状況を非常に一般的な枠組みで解析した.このような系は神経活動が結合変化の影響を受ける一方、神経活動に依存して結合もまた時間変化することで多様な振る舞いを示す。解析の結果、3つの構造安定な典型的な挙動を示すことがわかった。
日本と中国における農業生産技術の比較研究

本研究は,平成6年度から8年度の3か年にわたり,文部省科学研究費補助金国際学術交流(大学間協力研究)の交付を受けて,宇都宮大学と中国浙江農業大学(浙江省杭州市)間で締結された,学術交流に関する大学間協定に基づき,実施したものである.予備的な検討をふまえて,両大学間で,相対応する領域の研究者を参加させることとし,作物学,雑草学,蔬菜学,畜産学,養蚕学および植物病理学の各分野について,「中国と日本における農業生産技術の比較研究」の課題を設定し,共同研究を行った.3年間で,日本からのべ9名の研究者と2名の研究協力者が訪中し中国からのべ10名の研究者が来日した.以下に各分野における主要な成果を記す.1.浙江省は中国の中では最も先進的な農業地帯で,その技術水準も高い,その反面,工業の発展が著しく,農業の粗放化や農村の過疎化が進み,農業の兼業化,後継者不足等,日本の農業と類似した問題を抱えている.稲作については,浙江省では,自給率が低下した現在,多収が第一の目標,次いで省力,高品質と続いている.その点,日本における高品質,省力,多収の順序と逆になっている.中国において,多収栽培技術は品種改良によるところが大きく,特にハイブリッドライスの育成・普及が特徴的である.しかし,浙江省は二期作地帯のため,早生品種の育成に重点がおかれている.日本では,省力化は基本的に機械化を前提としているが,中国では今のところ機械化の実現は困難で,直播栽培などの省力化が図られている.今後,品種の多様性の解析と直播栽培技術の改善が共同で進めるべき課題として挙げられる.2.水田雑草に関して,発生する種類,雑草群落の変遷,雑草防除法などが比較検討された.強害雑草の種類と主要除草剤は共通性が高く,雑草群落の変遷も似た傾向にあった.今後中国において進めるべき問題として,生態的防除,機械的防除と化学的防除を組み合わせた総合防除法の確立と,除草剤の適量使用による水田生態系の保全,除草剤以外の新しい雑草防除法の開発が挙げられた.3.日中両国の動物生産については,日本,中国全体および浙江省に分けて,家畜の飼養頭数,畜産物の生産と消費の動向を比較調査した.さらに,現地調査によって,それらの生産技術の現状を把握し,日中相互の比較研究を試みた.4.蔬菜の分野では,浙江省の主要産物の一つである蓮根,マコモ,ヒシ,ジュンサイ等水生蔬菜に焦点を当てて調査研究を行った.日本では,水生蔬菜はその生息環境を水質汚染で失う一方で,水田に入り集約的栽培と連作により自らが水質汚染の元と言われるに至っている.浙江省では,現在でも生態系調和型の農業と生活スタイルが存続しているようにうかがえるが,商品経済への急速な加速,都市の急激な膨張は,この持続を危うくする可能性を有している.生態系の保存と経営向上の調和を図るため,一層の協力研究が必要と考えられた.5.日本と中国における養蚕業を比較すると,繭質や生産性の点で差が認められた.今後,稚蚕共同飼育を拡大し,適度の経営規模を維持し,繭質の向上を含めて技術水準を高め,養蚕経営の収益性を高める必要があり,日本の経験を生かした技術協力か特に寄与するところ大であると考えられた.6.植物病理学の分野では,植物ウイルスおよびマイコプラズマに関する基礎的技術とその応用,土壌病害の生物的制御に重点を置いて調査研究を行った.共同研究のモデルとして,中国では採取したいくつかの病害について病原学的研究を行った結果,十分な成果を挙げることができ,想定される各種の問題について,共同研究を推進する意義が高いことが確認され,また十分な見通しを得ることができた.7.成果の全体を「日本と中国における農業生産技術の比較研究」として一冊の報告書にとりまとめた.今後,両大学が姉妹校として,具体的にどのような分野でどのような協力が可能であるかについての数多くの示唆を得ることができた.本研究は,平成6年度から8年度の3か年にわたり,文部省科学研究費補助金国際学術交流(大学間協力研究)の交付を受けて,宇都宮大学と中国浙江農業大学(浙江省杭州市)間で締結された,学術交流に関する大学間協定に基づき,実施したものである.予備的な検討をふまえて,両大学間で,相対応する領域の研究者を参加させることとし,作物学,雑草学,蔬菜学,畜産学,養蚕学および植物病理学の各分野について,「中国と日本における農業生産技術の比較研究」の課題を設定し,共同研究を行った.3年間で,日本からのべ9名の研究者と2名の研究協力者が訪中し中国からのべ10名の研究者が来日した.以下に各分野における主要な成果を記す.1.浙江省は中国の中では最も先進的な農業地帯で,その技術水準も高い,その反面,工業の発展が著しく,農業の粗放化や農村の過疎化が進み,農業の兼業化,後継者不足等,日本の農業と類似した問題を抱えている.稲作については,浙江省では,自給率が低下した現在,多収が第一の目標,次いで省力,高品質と続いている.その点,日本における高品質,省力,多収の順序と逆になっている.中国において,多収栽培技術は品種改良によるところが大きく,特にハイブリッドライスの育成・普及が特徴的である.

しかし,浙江省は二期作地帯のため,早生品種の育成に重点がおかれている.日本では,省力化は基本的に機械化を前提としているが,中国では今のところ機械化の実現は困難で,直播栽培などの省力化が図られている.今後,品種の多様性の解析と直播栽培技術の改善が共同で進めるべき課題として挙げられる.2.水田雑草に関して,発生する種類,雑草群落の変遷,雑草防除法などが比較検討された.強害雑草の種類と主要除草剤は共通性が高く,雑草群落の変遷も似た傾向にあった.今後中国において進めるべき問題として,生態的防除,機械的防除と化学的防除を組み合わせた総合防除法の確立と,除草剤の適量使用による水田生態系の保全,除草剤以外の新しい雑草防除法の開発が挙げられた.3.日中両国の動物生産については,日本,中国全体および浙江省に分けて,家畜の飼養頭数,畜産物の生産と消費の動向を比較調査した.さらに,現地調査によって,それらの生産技術の現状を把握し,日中相互の比較研究を試みた.4.蔬菜の分野では,浙江省の主要産物の一つである蓮根,マコモ,ヒシ,ジュンサイ等水生蔬菜に焦点を当てて調査研究を行った.日本では,水生蔬菜はその生息環境を水質汚染で失う一方で,水田に入り集約的栽培と連作により自らが水質汚染の元と言われるに至っている.浙江省では,現在でも生態系調和型の農業と生活スタイルが存続しているようにうかがえるが,商品経済への急速な加速,都市の急激な膨張は,この持続を危うくする可能性を有している.生態系の保存と経営向上の調和を図るため,一層の協力研究が必要と考えられた.5.日本と中国における養蚕業を比較すると,繭質や生産性の点で差が認められた.今後,稚蚕共同飼育を拡大し,適度の経営規模を維持し,繭質の向上を含めて技術水準を高め,養蚕経営の収益性を高める必要があり,日本の経験を生かした技術協力か特に寄与するところ大であると考えられた.6.植物病理学の分野では,植物ウイルスおよびマイコプラズマに関する基礎的技術とその応用,土壌病害の生物的制御に重点を置いて調査研究を行った.共同研究のモデルとして,中国では採取したいくつかの病害について病原学的研究を行った結果,十分な成果を挙げることができ,想定される各種の問題について,共同研究を推進する意義が高いことが確認され,また十分な見通しを得ることができた.7.成果の全体を「日本と中国における農業生産技術の比較研究」として一冊の報告書にとりまとめた.今後,両大学が姉妹校として,具体的にどのような分野でどのような協力が可能であるかについての数多くの示唆を得ることができた.平成6年7月20日25日に、岩下(研究協力者)が浙江農業大学を訪ね、本研究の概要について協議し、具体的な調査・研究計画を作成した。引き続き、9月7日16日に、村松、藤重および奥田の3名が同大学を訪れ、同大学所属の研究分担者ほかと共同で、浙江省杭州市、紹興市、湖州市などを中心に、農業生産技術を調査し、日本におけるそれと比較研究を行なった。今年度は、訪中研究者の専門により、養蚕(育蚕、品種、蚕病など)、畜産(豚、家禽類などの飼育管理、生産性、遺伝特性など)、蔬菜(主に水生野菜類の遺伝資源、栽培生理など)および植物病理(土壌病害と先端的診断・防除システムなど)の各分野を中心に研究を行った。ついで、9月16日24日に、浙江農業大学から張、徐および寿の3名が宇都宮大学を訪れ、日本側研究者全員と共同で栃木県と茨城県を中心に、植物の土壌病害(ピシウム菌の分類・遺伝と生態、生物的防除技術など)、養蚕(育蚕技術、品種の特性など)、蔬菜(先端的栽培技術、新品種の導入技術など)、ならびにその関連技術分野を調査し、比較研究を行なった。
メダカおよびブタ卵母細胞における第一減数分裂特有の染色体チェックポイント機構

真核生物における姉妹染色分体の結合には、コヒーシンと呼ばれる蛋白質複合体が必須である。コヒーシンは、酵母では少なくともScc1(Rad21)、Scc、Smc1、Smc3の4種のサブユニットからなる。また、酵母の減数分裂においては、Scc1サブユニットがRec8に置き換わることが知られている。本研究では、脊椎動物の減数分裂におけるコヒーシンの発現を調べた。マウスRec8に対する抗体を作製し、その発現パターンを調べた。Rec8は、精巣および卵巣の生殖細胞にだけ発現しており、それ以外の組織や細胞では発現は見られなかった。生体内では、Rec8はリン酸化型のものと脱リン酸化型のものが存在し、他のコヒーシンサブユニットである減数分裂型のSMC1β、SMC3とは複合体を形成するが、体細胞型のSMC1αとは複合体を形成しないことが明らかとなった。減数分裂過程での、Rec8の詳細な細胞内局在を精母細胞で調べたところ、Rec8は、第一減数分裂前期では、SCP3と呼ばれるシナプトネマ構造蛋白質と同様の局在を示した。また、Rec8は、第一減数分裂中期では、染色体の軸に沿って、その腕部分とセントロメア部分に局在した。相同染色体の分離が起こる第一減数分裂の後期には、Rec8は染色体の腕部分から解離したが、姉妹染色分体が結合している部分(セントロメア部分)には存続した。このセントロメア部分に残ったRec8は、最終的に姉妹染色分体の分離が起こる第二減数分裂後期に、消失した。このRec8の染色体上の局在と段階的な解離は、Rec8が第一減数分裂における相同染色体の結合と第二減数分裂における姉妹染色分体の結合に関与し、Rec8の染色体の腕部分からの解離とセントロメア部分からの解離がそれぞれ相同染色体の分離と姉妹染色分体の分離を引き起こすことを強く示唆するものである。現在、この結果をまとめた論文を投稿中である。また、マウスの卵母細胞における同様の研究と、メダカにおけるコヒーシンの研究の論文を投稿する予定である。
ウレアーゼの活性部位構造制御による新規酸化酵素の創製:高原子価酸素活性種の生成過程の解明

メタンモノオキシゲナーゼ、チロシナーゼやカタラーゼなどの酸化酵素の活性部位は、それぞれ鉄、銅、およびマンガンイオンの複核構造をとっている。これら金属複核酸化酵素の活性中心構造と機能の相関性について検討するため、類似の金属複核構造を有する加水分解酵素ウレアーゼの金属置換を行い、酸化酵素機能を調べた。ウレアーゼの活性部位には、2つのニッケルイオンが存在し、カルバメートによって架橋された複核構造を有している。ニッケルイオンを、鉄、銅、マンガンイオンに置換した金属置換ウレアーゼを調製した。また、遺伝子組み換えにより、従来の分子量24万から分子量6万への単一サブユニットのウレアーゼを得ることに成功した。過酸による高原子価活性種の捕捉は、金属置換ウレアーゼでは得られなかったが、過酸化水素によるグアイヤコール酸化反応に対する金属置換ウレアーゼの酸化反応性を検討した結果、銅置換ウレアーゼにおいて、顕著なスペクトル変化が観測され、基質が酸化されたことが見いだされた。この観測は、金属置換によってウレアーゼの機能を改変することに成功したことを意味している。ウレアーゼの活性部位を反応コアとした新規酸化酵素が創製された。さらに、金属複核を架橋するカルバメート基がある酵素、無い酵素を作り分け、酸化反応性を検討した結果、K_m, V_<max>,および至適pHなどの基礎的酵素反応パラメータには、架橋の有無による大きな違いは認められなかった。この結果は、本新規酵素において、金属複核における架橋アミノ酸残基は、重要な構造要因ではないことを意味している。本研究成果によって、金属タンパク質の金属置換は酵素機能改変を引き起こすことを見いだし、創製した新規酸化酵素の反応性を検討することによって高原子価酸素活性種の生成過程に対する活性中心構造要因に関する知見を得ることができた。加水分解酵素であるウレアーゼの活性部位には、2つのニッケルイオンが存在し、カルバメートによって架橋された複核構造を有している。ニッケルイオンは、他の金属イオンによって置換することが可能であり、これまで、マンガン、コバルト、亜鉛イオンなどに変えた金属置換ウレアーゼの調製に成功している。また、酸化酵素の中には、メタンモノオキシゲナーゼ、チロシナーゼやカタラーゼのように、金属複核活性構造を持つものが知られており、その酵素メカニズムに関する研究が行われている。本研究では、ウレアーゼの活性部位を反応コアとした新規酸化酵素の創製を試みている。まず、金属置換ウレアーゼの調製を行い、今回新たに、鉄置換ウレアーゼの調製に成功し、分光学的性質を明らかにした。さらに、金属置換ウレアーゼと過酸との反応を検討したところ、鉄置換ウレアーゼ、銅置換ウレアーゼでは、残念ながら、反応に伴うスペクトル変化が小さく、反応生成物の同定ができなかった。そこで、分子量の小さい他の菌種由来のウレアーゼに変更し、その遺伝子組み換え体を新たに作成した。その結果、従来の分子量24万から分子量6万への単一サブユニットのウレアーゼを得ることに成功した。現在、そのサブユニットの金属置換を試みている。また、ウレアーゼの活性部位の複核構造生成反応時に、近傍リジン残基と二酸化炭素の反応により、カルバメート架橋が生じることが知られている反応に対して、銅複核錯体によって反応メカニズムを解明した。このことは、活性部位構造制御が可能になることを意味している。本研究は、次年度にも引き続き行われ、加水分解酵素の活性部位構造の改変による新規酸化酵素を創り出すことによって、酸化酵素メカニズムの解明を目指すものである。メタンモノオキシゲナーゼ、チロシナーゼやカタラーゼなどの酸化酵素の活性部位は、それぞれ鉄、銅およびマンガンイオンの複核構造をとっている。

これら金属複核酸化酵素の活性中心構造と機能の相関性について検討するため、類似の金属複核構造を有する加水分解酵素ウレアーゼの金属置換を行い、酸化酵素機能を調べた。ウレアーゼの活性部位には、2つのニッケルイオンが存在し、カルバメートによって架橋された複核構造を有している。ニッケルイオンを、鉄、銅、マンガンイオンに置換した金属置換ウレアーゼを調製した。昨年度では、金属置換ウレアーゼと過酸とを反応させて、ウレアーゼのスペクトル変化を検討したが、成功しなかった。本年度は、金属置換ウレアーゼと過酸以外に、さらに基質となるグアイヤコールを添加することにより、金属置換ウレアーゼの酸化反応性を検討した。その結果、銅置換ウレアーゼにおいて、顕著なスペクトル変化が観測され、基質が酸化されたことが見いだされた。この観測は、金属置換によってウレアーゼの機能を改変することに成功したことを意味している。ウレアーゼの活性部位を反応コアとした新規酸化酵素が創製された。さらに、金属複核を架橋するカルバメート基がある酵素、無い酵素を作り分け、酸化反応性を検討した結果、K_m, V_<max>および至適pHなどの基礎的酵素反応パラメータには、架橋の有無による大きな違いは認められなかった。この結果は、本新規酵素において、金属複核における架橋アミノ酸残基は、重要な構造要因ではないことを意味している。本研究成果によって、金属タンパク質の金属置換は酵素機能改変を引き起こすことを見いだし、創製した新規酸化酵素の反応性を検討することによって高原子価酸素活性種の生成過程に対する活性中心構造要因に関する知見を得ることができた。
マルチスタティック方式による次世代車載レーダの基盤技術研究

本研究では,従来一対のアンテナで送受信を行うモノスタティック方式から二次元速度・位置ベクトルの推定が期待されるマルチスタティック方式へ拡張をする次世代車載レーダの基盤技術研究を行った.マルチスタティック化にむけてまず二台のレーダを用いるバイスタティック方式において,追尾フィルタを組みこんだ目標の二次元速度・位置ベクトル推定法を提案した.独自に開発した新しい変調方式(多周波ステップCPC方式,PC-HPRF方式)を用いて,モノスタティック方式をマルチスタティック方式へ拡張(MIMO化)し,その有効性についてシミュレーションにより検証した.現行の車載レーダで一般的に採用されているFMCW方式は、その原理上、複数の目標(地面や建物などの静止物を含む)が存在する環境下においての検知性能に課題がある。次世代の車載レーダには、市街地等の複雑な環境下での運用、衝突回避のための広角の目標、目標が横切る状況での検知性能が求められている。そこで、申請者は、レーダの変調方式として耐干渉性、高信頼性、遠近両用、広角視野、高距離分解能の特長を有するPC-HPRF方式と多周波ステップCPC方式を提案する。さらに、レーダの測定方式として一対のアンテナで送受信を行う従来のモノスタティック方式から二次元的な速度ベクトルの推定を可能とし、目標が横切る状況における検知向上が期待されるマルチスタティック方式への拡張を行い、次世代車載レーダの基盤技術研究を行う。平成26年度は、レーダの車両搭載実験に先立ち、二台のレーダ装置(ソフトウェアレーダ)を地上に固定設置した状況から実験を開始した。これに関する実験を完了した時点において、固定設置した状況での目標の二次元的な速度ベクトルと位置推定について考察を行った。このバイスタティック方式の実験結果により、今後、申請者が提案するレーダを用いた目標の識別技術と組み合わせることで踏切や駅構内における安心安全に対するニーズに対して社会に還元できることが期待される成果を得た。また、複数のアンテナを有する多周波ステップCPCミリ波レーダを車両に搭載し前方車両の横切り速度を推定する方法を提案し、横方向速度推定精度の検証実験を実施した。現在の車載レーダで一般的に採用されているFMCW方式は、その原理上、アンテナビーム内における単一目標の検知を前提としている。次世代のレーダには、市街地における運用等を想定して、多数の静止反射物がある環境において動作可能であること、広角視野、目標の横切り検知(二次元速度,位置ベクトルの推定)、誤検知がないこと、高距離分解能等が求められる。本研究では、申請者らが提案している広角視野、高距離分解能を有する多周波ステップCPC方式およびPC-HPRF方式に着目し、これらを従来の一対のアンテナを用いたモノスタティック方式から3つ以上のアンテナで構成されるマルチスタティック方式への拡張を行う次世代車載レーダの基盤技術研究を行った。平成26年度は2台のレーダを用いた目標の二次元速度,位置ベクトルの推定法を提案し、シミュレーションおよび実験的に有効性を検証した。また、多周波ステップCPCミリ波レーダを車両に搭載し、前方車両の二次元速度、位置ベクトルの推定法を検討し、実験的にアルゴリズムの基礎評価を実施した。また、複数のアンテナを有する多周波ステップミリ波レーダを用いた側方の大きな目標に対して誤検知を低減する手法を検討した。平成27年度は、前年度に検討した前方車両の二次元速度、位置ベクトルの推定で算出される相関値(剛体判定値)を用いた目標の識別アルゴリズムを開発した。また、多周波ステップCPC方式およびPC-HPRF方式に用いる送信アンテナと受信アンテナの数をさらに増加させた角度の高分解能化(前方画像化)の基礎検討を行った。このときの送信信号間の直交性を保つための送信波形の検討を行い、シミュレーションによる検証を実施した。以上より、次世代の車載レーダで求められる性能を実現するために、変復調方式の検討、複数の送受信アンテナを用いる方法(マルチスタティック化)およびその有効性を検証した。本研究では,従来一対のアンテナで送受信を行うモノスタティック方式から二次元速度・位置ベクトルの推定が期待されるマルチスタティック方式へ拡張をする次世代車載レーダの基盤技術研究を行った.マルチスタティック化にむけてまず二台のレーダを用いるバイスタティック方式において,追尾フィルタを組みこんだ目標の二次元速度・位置ベクトル推定法を提案した.独自に開発した新しい変調方式(多周波ステップCPC方式,PC-HPRF方式)を用いて,モノスタティック方式をマルチスタティック方式へ拡張(MIMO化)し,その有効性についてシミュレーションにより検証した.交付申請書における平成26年度の研究実施計画では、1マルチスタティック化にあたり車両搭載実験に先立ち、電気通信大学構内にて二台の24GHzソフトウェアレーダ装置により構成されるバイスタティックレーダを地上に固定設置し、周辺に目標物以外が存在しない環境下で、人物および車両の横切り検知の基礎実験を実施し、モノスタティック方式と比べて横切り目標検知性能の向上について考察すること、また上記実験の後、2車両前部に取り付け可能な小型のセンサを用いて人物および車両の横切り検知について実験を行い、車載レーダにおけるバイスタティック方式の有効性について検証することが実施予定であった。車両前部に搭載するレーダが当初予定していたNJRC製24GHz帯マルチモードセンサではなく電通大が保有する多周波ステップCPCミリ波レーダを用いたが、研究実績の概要で述べたようにおおむね研究実施計画通りに計画を達成しており、おおむね順調に進展していると考えられる。計測工学平成26年度科学研究費助成事業交付申請書の研究実施計画に基づき、平成27年度は、平成26年度の基礎実験におけるアンテナ数を増やし、三台以上のアンテナで構成されるマルチスタティック方式に拡張する。

まずレーダを地上に固定設置した実験を行った後に、車両搭載実験を行う。レーダシステムを構築するという観点から、次世代の車載レーダで要求される機能である検知対象の追尾予測、目標識別機能についてのアルゴリズムの開発を行う。ここでは、申請者らのグループがすでにモノスタティック方式において基礎検討をしている目標追尾および目標識別アルゴリズムをもとにマルチスタティック方式に適用可能かつマルチスタティック方式で新たに得られる目標までの二次元的な速度と角度情報を組み込んだ目標追尾、目標の識別アルゴリズムを開発し、アルゴリズムの有効性について実験的検証を行う。車両前部に搭載するレーダについて当初NJRC製24GHz帯マルチモードセンサの変調方式部分を改修し、提案する多周波ステップCPC方式を実装させて実験に用いる予定であったが、基礎実験においては電通大が保有する多周波ステップCPCミリ波レーダを用いたため。遠近両用および高分解能を実現する多周波ステップCPC方式およびPC-HPRF方式の測定方式をマルチスタティック方式に拡張するにあたり、マルチチャンネルを有する高い垂直分解能と高サンプリングレートを有するA/D変換器が必要となるため、平成27年度に設備品費として計上予定のこのマルチチャンネルA/D変換器の購入費用に充てる
連続Henry反応を用いる三環性アルカロイド誘導体の網羅的合成と抗がん剤への展開

6-6-6員環の三環性天然産アルカロイドの1つパンクラチスタチン(PST)は、顕著な抗腫瘍活性を有することから、国内外の研究者が注目する抗がん剤リードである。しかしながら、天然物とその誘導体のほとんどで水性溶媒または薬学上許容される媒体への溶解度が低いという問題点があった。本研究では、代表者が開発した連続Henry反応を用いる立体選択的なPSTの合成法を軸に、従来にない環サイズを変化させた5-6-6、および7-6-6員環の新規誘導体と、6-6-6員環の種々のヒドロキシ基アナログ(デオキシ-、フルオロ-、エピ-体、シクロプロプロピル基等の置換体)を合成し、水溶性の向上と高活性化の両立を目指す。
肥満・脂肪肝発症予防のためのPPAR組織・サブタイプ特異性に関する網羅的解析

マウスへの高脂肪食負荷によって各組織で遺伝子発現変化がみられたが、肝臓における変化が最も大きかった。肝臓では転写因子であるPPARγ2の発現増加が大きく、特異的なノックダウンによる解析から、肝臓におけるPPARγ2の発現増加は脂肪肝発症に大きく関係していることが明らかになった。PPARγ2が活性化されやすいマウスは、脂肪食摂取後に血中脂質濃度が増加し、肥満しやすいことがわかった。PPARγの組織特異的転写活性調節機構の解析飽和脂肪酸を多く含む高脂肪食、あるいは不飽和脂肪酸を多く含む高脂肪食をマウスに食べさせると、投与後4週で飽和脂肪酸を多く含む高脂肪食を食べたマウスは肝臓でPPARγ2の発現が上昇し脂肪肝を発症することがわかった。肝臓ではPPARγ2の標的遺伝子CD36やADRPの発現も増加していたが、sterol regulatory element-binding protein (SREBP)-1cやその標的遺伝子の発現に変化は見られなかった。そこで、マウスに4週間各々の高脂肪食を食べさせたのち、PPARγ2mRNAをノックダウンするshRNAを発現するアデノウィルスを発現させることによって、肝臓特異的にPPARγ2の発現を減少させたところ、肝臓PPARγ2の発現を減少させるとともに、脂肪肝を改善できた。同様に、マウスに大豆タンパクを高脂肪食とともに摂取させた場合、肝臓におけるPPARγ2の発現を減少させるとともに脂肪肝発症を予防することができた。さらに、長期にわたって高脂肪食を摂取させ、脂肪肝および肥満を発症させたマウスの各組織からRNAを精製し、マイクロアレイを用いて遺伝子発現変化について解析を行った結果、肝臓のみならず、脂肪組織、筋肉でも種々の遺伝子発現が変化していたが、肝臓における遺伝子発現変化が最も大きいことがわかった。これらの結果から、肝臓におけるPPARγ2の発現増加は脂肪肝発症に大きく関係していることが明らかになった。高脂肪食を長期投与したマウスは普通食を摂取したマウスに比べ、肝臓では脂肪が蓄積し、PPARγ2の発現が3倍に増加し、標的遺伝子であるCD36の発現も3倍に増加していた。しかし、同じ標的遺伝子であるaP2の発現は変化しなかった。PPARγ1の発現には変化がみられなかった。また、違う系統のマウスを用いて同様に高脂肪食を摂取させた場合は、肝臓でのPPARγ2の発現が少ないにもかかわらず脂肪が蓄積していた。PPARαに関しては両マウスともに発現変化はみられなかったが、標的遺伝子のうちMCADの発現は増加していた。また、両マウスともに脂肪組織ではPPARγ1及び2の発現に変化はみられなかった。LPLもPPARの標的遺伝子でありPPREの存在も知られている。LPL発現量がもともと全ての組織において少ないマウスは、脂肪を摂取してもPPARγの発現が増加するにもかかわらずLPLの発現が増えず、血中中性脂肪濃度が食後に非常に高い濃度に増加することが明らかになった。リポプロテイン解析したところ、キロミクロンとVLDLに分画される画分が増加していた。このLPL発現が少ないマウスは、高脂肪食を摂取させるとより肥満になりやすく、皮下脂肪、腸間膜脂肪組織、肝臓重量が増加し、肝臓脂肪もより蓄積することがわかった。他の系統のマウスについても脂肪摂取による血中中性脂肪濃度増加について調べたが、これほど増加を示すマウスは無く、脂肪摂取により高脂血症を呈すよいモデルマウスになると考えられた。マウス肝培養細胞を用いた研究から、肝臓におけるPPARγ2活性化による脂肪蓄積には、PPARγ2遺伝子上流の領域(約4kb)が関与していることがわかった。この部分はマウスの系統によっても違いがみられた。PPARγ2が活性化されやすいマウスは、脂肪食摂取後に血中脂質濃度が増加した。これらのマウスの各組織のリポプロテインリパーゼ活性について調べた結果、筋肉、白色脂肪組織、褐色脂肪組織、肝臓の全てにおいてコントロールマウスに比べ活性が低かった。リポプロテインリパーゼ活性が低いために脂肪摂取後の血中キロミクロン濃度が高くなっているものと推察された。さらに、リポプロテインリパーゼ遺伝子の塩基配列のうち2箇所が異なっていた。このマウスは、コントロールマウスに比べ、高脂肪食投与によって肥満しやすいことがわかった。PPARαノックアウトマウスが予定通りに増えなかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。PPARαノックアウトマウスの増え方が悪かったが、確実に増えているので問題はないと考えている。
自然抵抗性抗がんエフェクター系の作用機作とその活性化による制がん効果

昨年度に引き続き、自然抵抗性抗がんエフェクターとしての食細胞系ナチュラルキラー細胞(NK)系、およびそれらの関連因子との相互作用についての研究を進展させた。1.食細胞系に関しては、(1)好中球活性化因子によって活性化された好中球のエフェクター因子は、活性酵素、ヘム酵素、プロテアーゼのいずれでもなく、何らかの陽性荷電分子であること、(2)マイコプラズマ由来の因子はインターフェロンで前処理されたマクロファージ(Mφ)に第2レグナルとして作用し、Mφを抗がんエフェスターへと活性化すること、(3)骨髄Mφ、肺Mφ、腹腔Mφ、の間で、種々のコロニー刺激因子に対する反応性が異なり、それらは異なった分化段階にあるMφであること、(4)坦がん早期において、骨髄Mφ、は動物レクチンに対する反応性が上昇するように活性化されており、がん局所へ速やかに移動すること、(5)がん浸潤MφがT細胞由来因子によって活性化されていることを、細胞走化性チャンバーを用いて立証し得ること、(6)ヒト単球-Mφ系細胞は抗がんエフェクターとして働くほか、リンホカイン活性化キラー細胞(LAK)誘導における調節細胞として作用すること、等の知見が得られた。2.NK系に関しては、(1)NK細胞は、細胞株や遺伝子導入マウスを用いた研究結果から、T細胞系列の種々の分化段階にある細胞の集合であること、(2)T細胞もNK細胞も含まれていないマウス胎仔肝細胞をインターロイキン2で刺激培養して、T細胞系列に属すると思われるNK細胞株を確立し得ること、(3)抗原特異的細胞傷害性をレクチン依存性-抗原非特異的細胞傷害性細胞として作用させたときでも、T細胞受容体は何らかの形で関与していること、(4)がん細胞に表現しているクラスI組織適合性抗原は、NKの細胞傷害性に対して負のシグナルとして作用すること、等が明らかになった。