hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
NMR信号増幅法による海洋マクロリドの活性発現機構と立体化学の解明

海洋性アンフィジニウム属渦鞭毛藻からはこれまでに、培養腫瘍細胞に対して強力な殺細胞活性をもつマクロリド化合物が得られている。本研究ではイリオモテオリド-1aについて殺細胞活性の発現機構の解析を行い、チューブリン分子へ作用することがわかった。一方、新たに得られた細胞増殖促進作用を示すアンフィリオニン-4と細胞毒性をもつ新規23員環マクロリド・イリオモテオリド-2aについて立体化学を含めた化学構造を解析した。イリオモテオリド-1aは、海洋産のアンフィジニウム(Amphidinium)属渦鞭毛藻より単離した20員環マクロリド化合物であり、強い殺細胞活性とin vivoで抗腫瘍性を示す。本研究ではDNP超偏極による“NMR信号増幅法"を駆使して、イリオモテオリド-1aの強い殺細胞活性の作用発現の分子メカニズムを調べることを目指した。研究代表者の保有するAmphidinium属渦鞭毛藻のトルエン抽出物より分離を試みた。100L培養で得られた藻体を抽出した後、抽出物あるいは各種カラムクロマトグラフィー分離を行ない、イリオモテオリド-1aおよび新規化合物としてイリオモテオリド-2a、アンフィリオニン-4aを単離精製した。イリオモテオリド-1aは、チューブリンやアクチンを用いた表面プラズモン共鳴での結合実験で、チューブリンとの結合能を有することが示されたことから、チューブリンの重合阻害活性試験を行ったところ、ビンブラスチンと同様に阻害活性を示した。さらに細胞周期阻害活性試験において、G2/M期に集積し細胞分裂阻害を示すことからも、イリオモテオリド-1aの強い殺細胞活性は、チューブリンの重合阻害によるものと予想された。DNP超偏極イリオモテオリド-1aを用いたチューブリン結合実験を行ったところ、既知のチューブリン作用分子に超偏極転移が観察されておらず、より一層の検討が必要である。アンフィリオニン-4aは、テトラヒドロフラン環、2つのエポキシ環、ジケチド、トリケチド、4つのC1分岐、2つのヒドロキシル基を有する炭素鎖22からなる低分子ポリケチド化合物であり、全絶対立体配置を含めた化学構造を帰属した。アンフィリオニン-4aは、マウス骨髄間葉系細胞ST-2に対して強い細胞増殖促進活性を示した。イリオモテオリド-2aは、新規23員環マクロリドであり、強力な殺細胞活性を示すことがわかった。薬学
画像の意味論に関する研究

本研究では、画像が担う記号作用の中から、もっとも基本的な次の二つに焦点をおいて基礎的な分析を行った。(1)絵が可視的な世界のさまざまな要素を描写・再現するというrepresentationの働き。(2)絵がそれ自体としては目には見えない思想や感情を表現・表出するというexpressionの働き。(1)の分析との関連で、本研究では、絵画的な描写における虚構的な意識の役割という点に焦点を置いて検討を行った。論文「虚構概念の哲学的分析」は、虚構概念の哲学的な分析を主題とした著名な先行研究について包括的な検討を行い、現時点での展望を示したものである。また、論文「写真とメディア」では、虚構的な意識のあり方が、手製の絵の場合と写真の場合とでどのように異なるかという点に焦点をおいて、絵における虚構の役割についての分析の深化を図った。(2)の分析との関連では、本研究では分析哲学における一連の先行研究について批判的な検討を行った。その成果を、特に絵画作品による感情の表現という点に焦点を絞った概説論文の形で提示したのが、論文「絵画における感情の表現について」である。そこにおいて私が主張したもっとも基本的な論点は、《表現機能の本質と目されてきた感情の喚起・表出・再現という多様な要素のなかのどれか一つだけに求めようとする従来に諸理論にかわって、それらの要素をトータルに視野に入れたより包括的な理論を構築する必要がある》というものである。平成16年度の研究課題は《絵を取り巻く社会的な文脈についての知識が、絵の描写内容の理解にどのような形で貢献するか》の検討である。この課題の遂行のため、16年度前半においては、文脈的な要因が画像の理解へと変換される変換装置としての《受け手の態度》に注目し、その構造の分析に焦点を置いて検討を進めた。検討の際に私がたびたび参照したのは、画像理解の際の受け手の態度の特質を一種の虚構的な意識に求めるK・ウォルトンの「ごっこ遊びの理論」だが、本年度は、その理論の批判的検討を直ちに行なうのではなく、ウォルトンの理論に先立つ一連の哲学的な虚構論を概観し、その批判的な総括に努めた。その成果は論文「虚構概念の哲学的分析:予備的な考察」として発表した。16年度後半は、次年度以後の研究課題を先取りする形で、画像による感情の「表現」について、関連文献の調査検討を行なった。なかでも特に注目したのは、近年、音楽美学の分野で活躍しているピーター・キヴィPeter Kivyの一連の著作(とりわけ、The Corded Shell (1980), Sound and Semblance (1984), Music Alone (1990), New Essays on Musical Understanding (2001))である。キヴィは作者が抱く感情、受け手が抱く感情とは別に、作品そのものに内在する「表情」とでも呼ぶべきもの(キヴィの言い方では、"expressive properties")の次元に「表現」の理論の拠り所を求め、それが作品理解にどのように貢献するかについて精緻な分析を展開している。キヴィの分析は直接には音楽音楽を念頭に置いたものだが、その基本的な論点は音楽作品に限らず、絵画作品の表現機能を考える上でも貴重な手掛かりになると考えられる。その点を絵画論の分野で展開されてきた哲学的な表現理論、とりわけN・グッドマンやR・ウォルハイムらの議論と対質し、さらに展開する仕事は、次年度に残された重要な検討課題である。本年度の研究は、前年度の研究を継続する形で、二つの軸に沿って進められた。一つは、絵画における虚構概念の分析、もう一つは、絵画における感情表現の分析である。以下、それぞれについて簡単に解説する。(1)絵画による描写・再現の働きを分析する際に、虚構概念に解明項を求める考え方は、K・ウォルトンの理論をはじめ、現代における代表的な見解の一つとなっており、私自身、その見解に好意的なスタンスで画像の意味論研究を進めてきた。

しかし、どちらかと言えば文学作品や劇作品を模範例として語られることの多い「虚構」概念を、絵画作品に適用した場合に、虚構概念はどのような変容を(あるいは一般化を)受けることになるか、それを見極める作業が、今年度の課題の一つである。この点については、来年度中に一応の決着をつけたいと考えている。(2)絵画による感情や思想の「表現」の分析に関しては、前年度には予備的な考察として音楽美学におけるピーター・キヴィPeter Kivyの一連の著作の検討を行なったが、今年度は、それを継続すると共に、主に絵画の場合を焦点に置いて、ゴンブリッチ、グッドマン、ウォルハイムらの一連の代表的論考の批判的検討を行ない、これら一連の論考を包括する議論の枠組みを明確化することが、研究の主たる目標となった。この点についても、成果の公表は来年度に持ち越される形となったが、絵画表現論を展開する際の基本的な構図については一応の見通しが得られたものと考えている。本年度の研究は、本研究を通じて検討を行ってきた画像の意味論関連のいくつかの主題の中から特に二点を中心に、研究の総括を目指すものとなった。(1)絵画作品の場合に虚構概念がどのような形態を取るかについての分析(2)絵画による感情の表現ということに関する分析このうち、(1)と関連する成果として、2006年10月に東北哲学会のシンポジウムにおいて「写真とメディア」と題する提題を行った。これは、写真画像による情報伝達がどのような形で虚構の問題と関連するかについて基本的な見通しの確認を行ったものである。提題の内容については、当日の配布原稿*、ならびに近刊予定の論文「写真とメディア」『東北哲学会年報』23号に見ることが出来る。(2)については、論文「絵画における感情の表現について」において、これまでの研究成果の暫定的な総括を行った。そこでは、表現の働きを、喚起・表出・描写という多様な側面のどれかに偏ることなく、総体的に捉える立場から、従来の研究(トーメイ、グッドマン、ウォルハイムら)の批判的検討を行い、また今後の展開の見通しを確認した。本論文は、絵画の表現機能の分析が、最終的には、物理的な事物のもとに表情とでも呼ぶべきものを見てとる表情知覚とでも呼ぶべきもの(cf.カッシーラー、廣松渉)の解明と不可分であることの指摘で結ばれているが、この指摘を踏まえてさらに分析を深める仕事は、今後に残された課題となった。
核膜孔複合体のダイナミクス:メカニズムと制御機構の解析

核膜孔複合体は、核膜上の最も顕著な構造体として観察され、細胞質と核をつなぐ分子流通の場として機能している。核膜孔を可視化してその挙動を調べると、分布と数が細胞周期に依存して規則的に変化することを見いだした(Maeshima et al.,2006)。本年度は、核膜孔複合体の挙動の変化が見られるG1初期に着目して、複合体形成過程をliveで捉えることのできる実験系の樹立を試みた。また、核膜と複合体本体をアンカーするPom121の核膜孔複合体形成における役割について解析した。Live観察に関しては、細胞融合法、photo-conversion法、並びにphoto-bleach法を試したが、Nup133-Venusの安定発現株を用いて、操作性の良いphoto-bleach法で、核膜孔形成過程を捉えることに成功した。複合体形成はG1S期にかけて観察された。正確な形成時期について、現在詳細な解析をおこなっている。Nup133は核膜孔複合体の土台となる構成因子の1つであることが知られており、複合体形成の良い指標になる。もう1つの複合体形成の要の因子として、核膜と複合体本体を繋ぐ膜貫通型構成因子が考えられる。その1つであるPom121をクローニングし(データベース上にヒト全長遺伝子が存在しない)、性状解析を行った。Pom121をsiRNAで検出不可のレベルまで除去すると、核膜上の核膜孔複合体そのものが消失した。一方、同じPom121をわずかに検出できる程度に除去すると、核膜上に存在する核膜孔複合体が凝集することが判明した。その凝集に伴って、ラミンA/Cが核膜上で凝集した。このことから、Pom121は核膜孔複合体形成に必須の因子であると同時に、核内膜タンパク質と何らかの構造的繋がりのある可能性が考えられる(Funakoshi et al.投稿中)。複合体形成時の核膜の性状解析の新たな指標となる。核膜孔複合体のダイナミクスが何らかの細胞核機能を反映する可能性にはじめて着目して解析を進めた。HeLa細胞の核表面に存在する核膜孔の分布を調べると、驚くべきことに、ある細胞では核の表面積の40%をも占める大きな領域に、核膜孔が全く存在しない"pore-free"領域があることを見いだした。別の細胞では核膜孔は均一に分布していた。この分布の違いが何によるものなかを調べるため、様々な細胞周期マーカー(Ki67、PCNA、CENP-F)を用いて、細胞周期進行に応じた核膜孔複合体の分布の変化を調べた。その結果、"Pore-free"領域は細胞周期進行に伴ってG1-S期にかけて徐々に解消されることがわかった。核膜上の"Pore-free"領域の構造基盤を知る目的で、様々な核内膜タンパク質の局在を、核膜孔複合体の局在と比較しながら調べた。その結果、"Pore-free"領域にはLamin A/Cや、それと結合するエマリンが特異的に濃縮されていることが判明した。一方、Lamin Bは"pore-free"領域から排除されていることがわかった。Lamin A/CをsiRNAでknock downすると、"Pore-free"領域が消失した。エマリンにはこのような影響が見られなかった。一方、lamin Aを過剰発現すると、"Pore-free"領域が新たに誘導されることを確認した。このことから、A-type Laminは核膜孔の分布を制御することで"Pore-free"領域形成に重要な役割を果たすことが明らかになった。細胞周期依存的な核膜孔複合体の分布の変化は他のヒト癌細胞や正常2倍体細胞でも観察され、いずれの細胞においてもLamin A/Cが"Pore-free"領域に濃縮されていることを確認した。HeLa細胞で見られた現象が、ヒト細胞に普遍的であると考えられる。

一方、同じPom121をわずかに検出できる程度に除去すると、核膜上に存在する核膜孔複合体が凝集することが判明した。その凝集に伴って、ラミンA/Cが核膜上で凝集した。このことから、Pom121は核膜孔複合体形成に必須の因子であると同時に、核内膜タンパク質と何らかの構造的繋がりのある可能性が考えられる(Funakoshi et al.投稿中)。複合体形成時の核膜の性状解析の新たな指標となる。
運動後の脂肪酸化亢進の機序の解明：代謝内分泌機能の網羅的解析

運動時の代謝・内分泌反応は、運動する時刻の違いにより異なる。本研究では、有酸素運動を朝食前か昼食後に行う運動試行と非運動試行の3条件で24時間の脂肪酸化と血中脂肪酸組成の経時変化を比較した。早朝空腹時の運動は血中の総脂肪酸、飽和脂肪酸、一価不飽和脂肪酸及び多価不飽和脂肪酸濃度を上昇させたが、昼食後の運動では上昇が認められなかった。血液中の脂肪酸濃度の上昇はピルビン酸脱水素酵素キナーゼの活性化を介して炭水化物の酸化を抑制し、またn3系脂肪酸はPPARαの活性化を介して脂肪酸のβ酸化を亢進させるので、これらの作用を介して24時間の脂肪酸化が亢進したと考えられる。運動が体脂肪を減少させる効果について検討するためには、運動後の回復期も含めた丸一日の脂肪酸酸化量を測定するして検討を進めている。これまでのところ、摂取エネルギーと消費エネルギーのバランスが釣り合うよう食事の摂取量を調節した条件下では、朝食前に運動すると24時間の脂肪酸化量は増大するが、同じ運動を朝食後、昼食後あるいは夕食後に行っても24時間の脂肪酸化量に有意な増大は認められないことを見出して報告した。この現象の代謝内分泌的な機序をあきらかにするために、平成26年度は新たに下記について検討した。1.実験条件の再検討朝食前の運動の効果を際立たせるには運動強度を上げて量を増やすことが有効であり(最大酸素摂取量の65%強度で100分)、比較的少数例の検証で統計学的に有意な差を示して検討することが可能であるが、被験者負担が大きく、このような運動実験を行うことができる被験者の確保が困難であった。一方、弱い運動で比較的短時間の条件(50%強度で60分)での検討では多数の被験者が必要となり実験遂行上の負担が大きい。これらを吟味して、60%強度で60分という条件を決めて研究を開始した。2.間接熱量測定時の採血方法の確立と血中脂肪酸組成に及ぼす運動の影響についての検討エネルギー代謝を連続して測定するための密閉室(メタボリック・チャンバー)に居住したまま腕のみをチャンバーから出して採血する手法を確立した。運動により血中の脂肪酸組成が変化(脂肪組織からの脂肪動員を反映して不飽和脂肪酸の比率が増大)することが知られているが、この運動の影響が運動する時間帯の違いにより異なるか検討を開始した。ガスクロマトグラフ質量分析機で脂肪酸組成の分析方法を確立し、研究を開始した。運動時の代謝・内分泌反応は、運動する時間帯の違いにより大きく異なり、また代謝・内分泌機能への影響は運動終了後まで続くので、運動が代謝に及ぼす影響はこれも含めて評価する必要がある。本研究では、最大酸素摂取量の60%強度で60分間の運動を朝食前か昼食後に行う運動試行と非運動試行の3条件で24時間の脂肪酸化と血中脂肪酸組成への影響を比較した。24時間の摂取エネルギーと消費エネルギーが釣り合った条件下では、非運動試行に比べて、朝食前の運動は24時間で酸化される脂肪の総量を増大させたが(+47%, P<0.05)、夕方の運動が24時間の脂肪酸化を増やすことはなかった(+7%)。早朝空腹時の運動が24時間の脂肪酸酸化を増大させる機序として血中脂肪酸濃度について検討した。総脂肪酸、飽和脂肪酸、一価不飽和脂肪酸及び多価不飽和脂肪酸(n3系、n6系いずれも)は朝食前の運動後に上昇し(P<0.05)、また不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸比も上昇したが(P<0.05)、昼食後の運動では統計学的に有意な上昇は認められなかった。血液中の脂肪酸濃度の上昇はピルビン酸脱水素酵素キナーゼの活性化を介して炭水化物の酸化を抑制する(脂肪酸化の亢進)(Am J Physiol 281:E1151,2001; J Appl Physiol 98:1612,2005)。またn3系脂肪酸はPPARαの活性化を介して脂肪酸のβ酸化を亢進させる作用のあることが報告されている(J Nutr 131:1129,2001)。これまで運動が代謝内分泌機能に及ぼす影響についての運動生理学実験は、食事摂取の影響を除外するなどを意図して早朝空腹時に行われることが多かった。一方、多くの人々は夕方に運動しており、実験室で実証された運動の脂肪燃焼効果を享受していない可能性が大きく、応用健康科学の今後の課題として示された。血漿のメタボローム解析から脂肪酸組成の網羅的解析に研究上の戦略を変更した。そのことにより運動後に血中脂肪酸の不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸の比の上昇が認められ、大旨順調に進呈していると言える。運動栄養学

1.血液の分析について血液のメタボローム解析全般を当初は計画していたが、情報収集の結果、脂肪酸組成に限定した網羅的解析の方が、これまで私達が進めてきたエネルギー代謝研究の発展につながると考えて計画を進めている。なお、採血に際しては血漿を小分けにして保存しており、他のマーカーの分析にも供する予定である。追加測定の候補としては肝臓から分泌されて骨格筋の代謝を調節すると考えられている因子(ヘパトカイン)であるLECT2やserenoprotein Pを計画している。2.実験条件の追加について朝食前の運動が24時間の脂肪酸化に及ぼす影響は運動後の食事内容、特にその脂肪の種類によっても大きな影響を受けることが最近明らかになってきている。従って、本研究においても朝練習後に摂取する食事の脂肪酸組成を変えた場合の検討も加えたい。脂肪酸組成の異なる食事の提供については、東京聖栄大学の矢島克彦氏が開発したマフイン(飽和脂肪酸vs不飽和脂肪酸)の提供をうけて研究を進める。既に、被験者が風味の違いなどからマフインに含まれている脂肪酸の違いを言い当てることができない理想的な食事の作成に成功し、また摂取する脂肪酸の違いがエネルギー代謝(脂肪酸化量や呼吸商)に予想通りの影響を及ぼすことを確認している。本研究の目的を効率的に達成する運動条件の設定(被験者の負担が過大とならず、運動する時間帯の違いが明確に検討できる)の検討を行い、血液分析については分析方法の検討を終えているが、本格的な多検体の分析は平成27年度となったため。多検体(血液)の本格的な分析費用に充てる。
スポーツの同調動作におけるミラーニューロンシステムの機能的意義

平成30年度では,前年度に測定したボート競技選手の脳波について更に詳細な解析を加えた.手首による屈曲伸展運動の周波数について自己相関分析を行った結果,条件(ペア・非ペア)や役割(リーダー・フォロワー)に関係なく,同速度で屈曲伸展運動を行っていたことが判明した.また,二者の動作間の相互相関を求めて,同調運動の先導について調べた結果,相互相関第一ピーク値の潜時に有意性はなく,リーダーがフォロワーを先導したとはいえなかった.脳波については,同調条件でリーダー時のφ1がフォロワー時よりも大きかった.φ1増強はミラーニューロンシステム活動の抑制を反映していると解釈されている.リーダーは相手に合わせず,フォロワーがリーダーに合わせるというストラテジが,高い同調運動を支えているものと考えられる.さらに,衝立で相手がみえない自律条件とは異なり,衝立がなく相手と対面する同調条件ではφ2増強がみられた.共感性尺度得点との相関を求めた結果,φ2増強の大きなアスリートほど共感性は高かった.ただし,この相関はペア条件のフォロワー時にのみ認められた.これらの結果から,フォロワーはリーダーに同調するうえでミラーニューロンシステムを強く活動させていたことが示唆された.前年度に続き,スキル動作の獲得におけるミラーニューロンの役割を明確にするために,上肢の運動系列学習課題を用いてモデル条件(背面モデル,鏡像モデル,対面モデル)と学習効果との関係を調べた.課題動作の習得期では,背面モデルの観察・模倣による練習効果が顕著であった.しかしながら,鏡像モデルと背面モデルとの間に差はなかった.この結果は,上肢運動課題が矢状面の動きを含まず,冠状面の動きのみから構成されており,いずれのモデルも前後方向の変換処理を惹起しなかったことに起因し得る.現在,これらの知見を国際誌で発表すべく論文に纏めているところである.現在解析を終え,国際誌への投稿する準備を整えているアーティステックスイミングのトップアスリートの同調メカニズムを明らかにするためには,一般選手のデータが必要となるため,残り1年間は比較対象のデータ取得に注力する.本研究では,同調動作を必要とするスポーツ種目の選手ペアが,対面状態で手首の同調動作を遂行した際に生じる「脳波のファイ(φ)あるいはミュー(μ)帯域の抑制(いずれも10-13 Hz)」について,その機能的意義を調べ,アスリートのパフォーマンス向上やリーダーシップ特性の評価に応用することである.平成29年度では,ボート競技の選手ペアから脳波を測定した.実験では,二者が対面して手首の屈曲伸展運動を遂行した.自律条件では,衝立を二者間に設置した状態で自己ペースの手首運動を遂行した.同調条件では,手首運動を先導するリーダーの動作にフォロワーが同調させた.また,相手が普段の競技ペアと他者との場合で比較した.その結果,自律条件よりも同調条件の方がφ1(10-11 Hz)抑制が明瞭であった.ペア相手の親和度の効果はなかった.また,φ1抑制の大きい者ほど,対人コントロールは低いという負の相関が認められた.リーダーシップ特性との間には相関はなかった.別の実験では観察学習とμ抑制との関連を調べた.モデルが学習者に手本を示範する際,観察視点から,モデルは背面モデル,鏡像モデル,対面モデルに大別できる.そこでボタン押し運動を3視点で観察・模倣させた際のμ抑制を調べた.その結果,反応時間はモデルが背面<鏡像<対面の順に遅延し,エラー率は鏡像よりも対面モデルで高い傾向だった.中心部のμ帯域パワ値にはモデル示範の視点効果はなかった.さらに,あやとり課題で学習に及ぼす視点効果を参加者間計画で検証した結果,学習初期の模倣時には背面群のほうが他群よりも成功率は高く,再生テストでも背面群のほうが対面群よりも成績が高い傾向であり,学習初期における背面モデル示範の有効性が示唆された.初年度では,アーティスティックスイミング選手を対象に,φ2 (11-12 Hz)増強に及ぼすスキルレベルと経験年数の効果を検証する予定であった.しかしながら,実験参加者の募集が難航したため,平成30年度の計画を前倒しし,競技種目をボート種目に変更した.その結果,理想的な実験参加者数とはいえないものの,統計解析に十分なデータを収集することができた.この実験から得られた知見は,本研究のパラダイムの有効性を支持するものであり,種々のスポーツ種目に広く適用可能であることを示している.また,φと同様に共感性を反映する指標となるμにも注目し,観察学習時のμ抑制を検証した.背面モデル(後ろからモデルの動作を観察する),鏡像モデル(対面であるが鏡写しの動作を観察する),対面モデル(対面で動作の四肢を合致させて観察する)の3視点が観察・模倣に及ぼす効果を調べることで,μの機能的意義がより明確になった.φもμもアルファ(α)帯域と周波数が重複し,動作肢に伴う左右対称性を示す.そのためα帯域の左右偏側性についても検討し,各周波数の振る舞いの差異を調べた.ボール把握課題を用いて,どのような動作条件でα帯域の偏側性が最大に生じるかについて調べた結果,比較的強く長くボールを把握する必要性が示唆された.この知見については他のデータに先行して論文化することができた.重複する各周波数帯域について,その機能的意義を複数の実験で明らかにしつつある点で順調と考えている.平成30年度では,前年度に測定したボート競技選手の脳波について更に詳細な解析を加えた.手首による屈曲伸展運動の周波数について自己相関分析を行った結果,条件(ペア・非ペア)や役割(リーダー・フォロワー)に関係なく,同速度で屈曲伸展運動を行っていたことが判明した.

また,二者の動作間の相互相関を求めて,同調運動の先導について調べた結果,相互相関第一ピーク値の潜時に有意性はなく,リーダーがフォロワーを先導したとはいえなかった.脳波については,同調条件でリーダー時のφ1がフォロワー時よりも大きかった.φ1増強はミラーニューロンシステム活動の抑制を反映していると解釈されている.リーダーは相手に合わせず,フォロワーがリーダーに合わせるというストラテジが,高い同調運動を支えているものと考えられる.さらに,衝立で相手がみえない自律条件とは異なり,衝立がなく相手と対面する同調条件ではφ2増強がみられた.共感性尺度得点との相関を求めた結果,φ2増強の大きなアスリートほど共感性は高かった.ただし,この相関はペア条件のフォロワー時にのみ認められた.これらの結果から,フォロワーはリーダーに同調するうえでミラーニューロンシステムを強く活動させていたことが示唆された.前年度に続き,スキル動作の獲得におけるミラーニューロンの役割を明確にするために,上肢の運動系列学習課題を用いてモデル条件(背面モデル,鏡像モデル,対面モデル)と学習効果との関係を調べた.課題動作の習得期では,背面モデルの観察・模倣による練習効果が顕著であった.しかしながら,鏡像モデルと背面モデルとの間に差はなかった.この結果は,上肢運動課題が矢状面の動きを含まず,冠状面の動きのみから構成されており,いずれのモデルも前後方向の変換処理を惹起しなかったことに起因し得る.現在,これらの知見を国際誌で発表すべく論文に纏めているところである.現在解析を終え,国際誌への投稿する準備を整えている本年度も引き続き,対面による同調動作実験を実施する.初年度のボート選手のデータから,φ帯域がリーダーシップ特性を評価するバイオマーカーとならないことが示唆された.一方,共感性についてはバイオマーカーとしての有用性が示唆されたので,詳細な検証を続ける.本年度では精確な同調動作が求められるダンスあるいはチアリーディング競技の選手を実験対象者とする.ペアの相手に対する既知性も操作し,仲間と見知らぬペアとではφ帯域の振る舞いがどのように異なるか検証する.φと同様に共感性を反映するμ帯域の振る舞いについては,観察学習課題を用いてさらに検証していく.μ帯域に反映される共感性とパフォーマンス向上との関係を明らかにすることを目指す.研究の進捗状況が良い場合には,ペア間で役割の異なる競技(例えばソフトテニス)についても前倒しに検証を開始する.同調性と役割分掌の2つの視座から,φ帯域の二者間での不均衡性を調べることは,同調性と連携を重視するスポーツ種目のアスリートの適性を捉えるうえでも有意義である.アーティステックスイミングのトップアスリートの同調メカニズムを明らかにするためには,一般選手のデータが必要となるため,残り1年間は比較対象のデータ取得に注力する.平成29年度ではボート競技者のペアを用いて実験を実施した.ボート競技者の人数が限られていたことと,データ取得できる実験期間に制限が生じた.そのため,統計分析できるだけのデータは取得したが,さらに多くの実験参加者からデータを取得することが理想であった.平成30年度では同調性が求められる他のスポーツ種目(例えばダンスやチアリーディング)を研究対象とし,実験参加者を増やすことでさらに信頼性の高いデータを取得する.
神経性やせ症の病態解明と新パラダイムの創出：腸内細菌による体重・行動特性の制御

極端なやせを追求する神経性やせ症(anorexia nervosa:以下ANと略)患者においては、体重を恒常的に増加させることが極めて困難であり、種々の治療に抵抗性を示し、重篤な感染症や肝機能障害を併発して死の転機をとることも珍しくない。ANの早期診断、治療、予防法を開発することは喫緊の課題であるが、未だその取り組みは十分な成果を上げていない。本研究では、AN患者群の糞便中腸内細菌叢を次世代シークエンサーによって解析し、健常者と比較することでその詳細な特徴を明らかにするとともにAN患者の腸内細菌叢を移植した“AN型人工菌叢マウス"を用いて、AN患者に見られる腸内細菌叢の異常が、実際の体重変動や行動特性の発現に関与しているかについて検討している。平成29年度は、AN患者の腸内細菌を無菌マウスに移植して作製した“AN型人工菌叢マウス"を用いてAN患者の腸内細菌が体重制御や行動特性の発現にどのように影響しているかについて検討した。その結果、“AN型人工菌叢マウス"では、健常女性の糞便を移植して作製した人工菌叢マウスと比較し、体重増加が不良であった。しかしながらどちらの人工菌叢マウスもエサの摂取量は同程度であった。この結果は、“AN型人工菌叢マウス"では、摂取した食事成分から栄養を抽出する効率、いわゆる栄養効率が低下していることを示唆している。次に人工菌叢マウスの行動特性について、我々のグループが開発した“アイソレーター内行動解析法"にて検討を進めている。当初の計画通り、AN患者の腸内細菌を移植したマウスである“AN型人工菌叢マウス"を作製し、その妥当性を確認した。これらのマウスを用いて、AN患者の腸内細菌叢と体重制御および行動特性の発現との関連について、信頼性の高いデータを蓄積している。平成30年度は、本研究の最終年度であり、これまでの研究結果を総括し、その成果を積極的に発信していく。実験内容については、我々が開発した“アイソレーター内行動解析法"による行動解析を中心に行う。本法は、ガラス玉覆い隠し行動(marble- burying behavior: MBB)とオープンフィールド法(open field method: OFT)をアイソレーター内で行うというものだが、人工菌叢マウスの行動特性をコンタミネーションなく正確に評価できるという優れた特徴を有する。本研究では、AN患者群の糞便中腸内細菌叢を次世代シークエンサーによって解析し、健常者と比較することでその詳細な特徴を明らかにする。加えて、AN患者の腸内細菌叢を移植した“AN型人工菌叢マウス"を用いて、AN患者に見られる腸内細菌叢の異常が、実際の体重変動や行動特性の発現に関与しているかについて検討する。平成28年度は、AN患者と健常者の糞便中腸内細菌を次世代シークエンサーによって解析した。その結果、AN群では健常者と比較し、Bacteroides門の比率が有意に減少しており、腸内細菌の異常、いわゆる“dysbiosis"の存在が確認された。またこの結果は、RT-PCR法を用いてAN患者群においてBacteroides fragilisなどの最優勢菌群の数が著しく減少していたという以前の報告と一致する内容であった。次にAN患者糞便を無菌マウスに移植した“AN型人工菌叢マウス"の腸内細菌を検討したところ、レシピエントマウスでは、ドナーとなったヒトの腸内細菌を反映した構成となっていることをunweighted Unifrac主座標分析によって明らかとなった。平成28年6月より開始した、神経性やせ症(AN)型患者の糞便を無菌マウスに移植して作製したAN型人工菌叢マウスの交配の繁殖の過程で、想定以上にAN型人工菌叢マウスの妊娠率が悪く、また、食殺による産仔喪失が重なり、AN型人工菌叢マウスの仔を用いたアイソレーター内行動解析実験に必要な繁殖数を得ることができず、再度交配が必要となり、当初計画より繁殖期間を4ヶ月延長する必要が生じた。

その結果、“AN型人工菌叢マウス"では、健常女性の糞便を移植して作製した人工菌叢マウスと比較し、体重増加が不良であった。しかしながらどちらの人工菌叢マウスもエサの摂取量は同程度であった。この結果は、“AN型人工菌叢マウス"では、摂取した食事成分から栄養を抽出する効率、いわゆる栄養効率が低下していることを示唆している。次に人工菌叢マウスの行動特性について、我々のグループが開発した“アイソレーター内行動解析法"にて検討を進めている。当初の計画通り、AN患者の腸内細菌を移植したマウスである“AN型人工菌叢マウス"を作製し、その妥当性を確認した。これらのマウスを用いて、AN患者の腸内細菌叢と体重制御および行動特性の発現との関連について、信頼性の高いデータを蓄積している。平成29年度は、N患者の腸内細菌を無菌マウスに移植して作製した“AN型人工菌叢マウス"を用いてAN患者の腸内細菌が体重制御・行動特性にどのように影響しているかについて検討する。平成30年度は、本研究の最終年度であり、これまでの研究結果を総括し、その成果を積極的に発信していく。実験内容については、我々が開発した“アイソレーター内行動解析法"による行動解析を中心に行う。本法は、ガラス玉覆い隠し行動(marble- burying behavior: MBB)とオープンフィールド法(open field method: OFT)をアイソレーター内で行うというものだが、人工菌叢マウスの行動特性をコンタミネーションなく正確に評価できるという優れた特徴を有する。
変異γPKC発現細胞及びモデル動物を用いた脊髄小脳変性症に対する新規治療薬の探索

脊髄小脳失調症(SCA)の新規治療薬の探索を目的として、変異γPKCの凝集体形成・細胞毒性に対する薬物スクリーニングを行う系を構築した。二糖類トレハロースとアミロイド抑制化合物コンゴーレッドが、この系において変異γPKCの凝集体形成・細胞毒性を抑制した。これらの薬物はSCAの病変部位である小脳プルキンエ細胞の初代培養でも変異γPKCの凝集体形成・細胞毒性を抑制し、新規SCA治療薬として期待できる。遺伝性脊髄小脳失調症14型(SCAI4)の原因として同定された変異γPKCは細胞内で凝集体を形成し、アポトーシスを誘発することが明らかとなっている。そこで、SCA14に対する新規治療薬を探索する目的で、変異γPKCの凝集体形成を抑制する薬物を探索し、以下の結果が得られた。(1)変異γPKC発現培養細胞を用いたin vitro薬物スクリーニング系の確立。ドパミン神経由来細胞株であるSH-SY5Y細胞にアデノウイルスベクターを用いて変異γPKC-GFPを発現させることにより、1-2日で変異γPKC-GFPの凝集体形成が蛍光観察可能であり、さらに3日後には多くの細胞でアポトーシスが誘発されていた。この細胞系を用いることで凝集体抑制作用を有する薬物のスクリーニングが可能ではないかと考えられる。(2)二糖類トレハロースにより変異γPKCの凝集体形成、アポトーシス誘発が抑制された。(1)で確立した実験系を用い、様々な薬物の凝集体形成に対する効果を検討したところ、二糖類の一つであるトレハロースにより変異γPKCの凝集体形成が有意に抑制された。また、変異γPKCによるアポトーシスも有意に抑制した。以上の結果より、トレハロースは変異γPKCによる細胞毒性に抑制効果があることが判明し、未だ有効な薬物が得られていないSCAI4の新規治療薬の候補となるかもしれない。来年度はinvitroスクリーニング系を用いて引き続き、薬物の探索を続けるとともに、培養小脳プルキンエ細胞やトランスジェニックマウスを用いてトレハロースが神経細胞レベルやin vivoでも変異γPKCによる細胞毒性に有効かどうかを検討していく予定である。昨年度は遺伝性脊髄小脳失調症14型(SCA14)の原因として同定された変異γPKCの凝集体形成及び細胞死誘発に対するin vitro薬物スクリーニング系を確立し、二糖類トレハロースが変異γPKCの凝集体・アポトーシスを抑制することを明らかにした。本年度は、SCA14の病変部位である小脳プルキンエ細胞において変異γPKCが引き起こす様々な異常に対する薬物の効果を見るとともに、薬物スクリーニング系を用いて他の薬物の効果も検討し、以下の結果が得られた。(1)マウス初代培養小脳プルキンエ細胞に変異γPKCを発現させるとともに、トレハロースを処置することにより、培養細胞株と同様に、トレハロースは変異γPKCの凝集体形成やアポトーシス誘発を抑制した。また、変異γPKCによって引き起こされるプルキンエ細胞の樹状突起縮小や変異γPKCの流動性低下、トランスロケーション能の低下もトレハロースが抑制することが明らかと成った。(2) SH-SY5Y細胞を用いたin vitro薬物スクリーニング系により、アミロイド抑制化合物であるコンゴーレッドが変異γPKCの凝集体形成を抑制することが明らかとなった。また、コンゴーレッドは初代培養小脳プルキンエ細胞に発現させた変異γPKCに対しても凝集体形成、流動性低下、アポトーシス誘発といった様々な異常を改善する作用を示した。以上の結果はトレハロースやコンゴーレッドは培養細胞株だけでなく、SCA14の病変部位である小脳プルキンエ細胞においても変異γPKCによる様々な異常を改善しうることを示しており、SCA14の新規治療薬となりうる可能性を示すものである。
把持特性を考慮したウエアラブルパワーハンドの研究開発

本研究では,主に力センサを必要としないパワーアシストを実現するために,人の把持特性に近い特性を実現する多関節腱駆動機構の確立し,また,生体電位信号に基づくスイッチング制御を用いることで,スムーズに支援と非支援時を直感的に切り替え可能なウエアラブルパワーハンドの設計製作を行なった.その後,実験により,指先での物体安定把持のみならず様々な物体形状へ柔軟は把持が可能であり,また,十分な把持力の支援が行われることを確認した.本研究では,主に力センサを必要としないパワーアシストを実現するために,人の把持特性に近い特性を実現する多関節腱駆動機構の確立し,また,生体電位信号に基づくスイッチング制御を用いることで,スムーズに支援と非支援時を直感的に切り替え可能なウエアラブルパワーハンドの設計製作を行なった.その後,実験により,指先での物体安定把持のみならず様々な物体形状へ柔軟は把持が可能であり,また,十分な把持力の支援が行われることを確認した.手は,それ自身の運動のみならず,物体を安定に把持するという機能を持ち,また,物体把持時に想定外の大きな外力が物体に作用した際には,安全確保の為,その物体が手から外れる必要がある,つまり,物体を安定かつ安全に把持するためには,人の手の持つコンプライアンス特性まで考慮したパワーアシストを行う必要がある.しかし,カセンサを手と把持物体の間に設置することが構造上不可能であり,カセンサを用いた制御による適切なコンプライアンスの実現は不可能である.そこで,本研究では,人の指を駆動する多関節腱(1本の腱が複数の関節を同時に駆動する腱)を実現可能な形で模擬することで,カセンサを用いることなく人の把持特性に近いコンプライアンスを実現し,パワーアシスト時の違和感の低減,把持物体の安定性の向上,外力に対する手の安全性の確保を行うウエアラブルパワーハンドの研究開発を行った。このシステムは、5指による把持動作および手首運動を支援する。把持動作支援では、筋の活動電位によって2つの制御系を切り替え、力支援が必要のない細かい作業時の指運動追従と力支援が必要な時の把持力支援を両立している。また、手首運動支援も、筋の活動電位によって力支援が必要でない細かい作業時の手首運動追従と重量物を把持した際の手首運動支援を切り替えている。しかし、手首関節角度を計測することは困難であるので、駆動するワイヤー張力を機械的に計測する機構を開発することで、手首運動追従制御を実現している。また、主要な筋肉の活動を計測するアクティブアレイ電極を開発し、その増幅率をユーザの使用状況に応じて容易に調整可能な機能を付加した。このウエアラブルパワーハンドの性能評価を行ない、問題点を明確化した。手は,それ自身の運動のみならず,物体を安定に把持するという機能を持ち,また,物体把持時に想定外の大きな外力が物体に作用した際には,安全確保の為,その物体が手から外れる必要がある.つまり,物体を安定かつ安全に把持するためには,人の手の持つコンプライアンス特性まで考慮したパワーアシストを行う必要がある.しかし,力センサを手と把持物体の間に設置することが構造上不可能であり,力センサを用いた制御による適切なコンプライアンスの実現は不可能である.そこで,本研究では,人の指を駆動する多関節腱(1本の腱が複数の関節を同時に駆動する腱)を実現可能な形で模擬することで,力センサを用いることなく人の把持特性に近いコンプライアンスを実現し,パワーアシスト時の違和感の低減,把持物体の安定性の向上,外力に対する手の安全性の確保を行うウエアラブルパワーハンドの研究開発を昨年度に行った。このシステムの基本性能評価の結果、把持力および手首関節の駆動速度及び可動範囲が十分でないことが判明した。そこで、把持力支援用モータの一部大型化および、手首関節の駆動方法の変更およびモータの大型化、減速比の見直しを行った。更に,把持力および手首関節トルクの支援時にシステムのずれを防ぐように肘関節トルクの支援機構の追加を行った。このウエアラブルパワーハンドの各種の性能評価を行ない、各基本性能の確認を行うと共に、長期使用時の問題点を明確化した。
冬季日本海沿岸季節風による海塩汚損と着雪によるポリマーがいしの絶縁特性

留萌郡小平町字鬼鹿元浜にがいし曝露試験場を構築して、各種試験用かいしの塩雪害環境下での曝露試験を行ってきた。曝露試験場は海岸から続く平坦な土地で、国道を挟んで海岸から直線距離で80m離れている。曝露がいしの架設高さは海面から約10mである。がいしの絶縁変化は直流表面抵抗変化として観測し、気象データも収集した。試験に使用した各種碍子のポリマー材料3種類は、シリコーンゴム、EPDM、EVAである。また、これらポリマーがいしの絶縁特性と比較検討するために種々の形状の磁器製がいしも曝露して観測した。また、2年間に渡り、ほぼ毎月各種がいしの塩分付着密度と不溶解性付着密度の観測も行った。塩雪害環境下での絶縁は、海からの風による海塩付着の他に、風による雪の飛来が汚損表面の湿潤を発生させて絶縁低下の要因の一つとなっていることが分かった。また、曝露試験場と同じ地域の海岸から750m内陸の変電所内の磁器がいしの絶縁変化と比較・調査したところ、両者には明らかな違いが観測され、曝露試験場での海の影響の大きさを示していた。ポリマーがいし類に関しては、がいし表面にシリコーンオイルを染み出すシリコーンゴムとオイルを染み出さないが表面がロウ成分で覆われている様なEVAでは絶縁抵抗変化に違いが観測された。また、2002年3月と4月に飛来した黄砂の付着状態は、シリコーン表面ではそのオイルと共に付着して雨洗効果による消失が少なかったが、ポリマーがいしと同じような形状の磁器がいしでは雨洗効果が大きいので、黄砂の付着期間が極めて短かった。平成12年11月までに留萌郡鬼鹿元浜にがいしの曝露試験所を作り試験用がいしの曝露を開始した。がいしの汚損が飽和状態なる3ヶ月後の2月からデータの収集を始めた。曝露試験場は、架設足場用パイプによる試験用碍子を架設する高さ約6mの棚を作り、これに材質の異なる3種類のポリマー碍子(Silicone rubber,EPDM,EVA)、形状の異なるシリコーンゴム製複合碍子(同径笠、段違笠)および各種磁器碍子をつり下げ海風や着雪に曝した。この試験場は波打ち際から直線距離で80m離れていて、国道を挟んでいる。拭き洗いによるがいしの汚損度測定は、11月4月までの冬期間は洗浄水が凍るため出来ない。がいしの汚れを電気的にリアルタイムで測定するために、長幹形状のポリマーがいしの笠5枚の部分に100Vの直流電圧を印加して直流漏れ抵抗を測定している。この試験用棚に気象観測用の、温湿度計、風向計、風速計、感雨計、雨量計、日射計、を設置した。しかし、感雨計、雨量計、日射計に関しては、更に冬季用の対策が必要であることが分かった。試験用棚から5m程度離れた位置にポールを建てて、ラン経由監視カメラを設置して、試験用がいしの冠雪、着氷、つららの発生状態を1日3回メールで研究室へ送り、監視している。試験用棚の横に2坪程度の物置を設置し、直流電源、データ収集用DMM、パソコン、ルータを設置した。観測用パソコンを北見の研究室から遠隔操作すると共に、定時のデータはこのパソコンからメールとして研究室へ送っている。今回の冬期間の観測データは、昼と夜の気温の変化に伴い直流漏れ抵抗が変化すると共に、風向の影響は明白で、湿気を含んだ海からの風が吹く時は直ちに抵抗が低下した。がいし材料の違いによる抵抗特性の違いは、今後の気象変化の中で明確に現れるものと思われる。

平成12年度から留萌郡小平町字鬼鹿元浜にがいしの曝露試験所を作り、試験用がいしの塩雪害環境への曝露試験を行っている。曝露試験場は、架設足場用パイプで試験用碍子を架設する高さ約6mの棚を作り、これに材質の異なる3種類のポリマー碍子(Silicone rubber, EPDM, EVA)、形状の異なるシリコーンゴム製複合碍子(同径笠、段違笠)および各種磁器碍子をつり下げ海風や着雪に曝した。この試験場は波打ち際から直線距離で80m離れていて、国道を挟んでいる。拭き洗いによるがいしの汚損度測定は、毎月の予定で行い、NaとMgイオンの分析もそれぞれのがいしに関して行なっている。この分析は、直流漏れ抵抗のがいし依存性の解明に使用予定。それぞれのがいしの直流漏れ抵抗は、100Vの直流電圧を印加して測定している。気象観測用に温湿度計、風向計、風速計等を設置した。試験用棚から5m程度離れた位置にポールを建てて、ラン経由監視カメラを設置して、試験用がいしの冠雪、着氷、つららの発生状態を1日3回メールで研究室へ送り、監視している。平成13年度の観測では、春と季節風が吹く11月では、風向や湿度の変化に大きな違いや季節的特徴を知ることが出来た。この季節依存の気象に伴い、各種試験用がいしの汚損状態や、それに依存する直流漏れ抵抗が変化していることを観察できた。また、がいし表面にモノマーのシリコーンオイルを染み出すシリコーンゴム製がいしとオイルを染み出さない他のポリマーがいしとでは直流抵抗の湿度変化の1ヶ月間の散布図に大きな違いを観察できた。今後これら材質毎の絶縁特性の違いを解明する予定。拭き洗いによるがいしの汚損度測定は、毎月行っている。がいしを拭き洗いした汚損液中のNaとMgイオン分析を12ヶ月行った。成分比率はいつも同じであることが確認され、この観測場所は海塩飛来だけによる汚損を再確認した。平成14年度初めには黄砂が記録的な頻度と量で飛来し、がいしに付着、その結果、がいしの抵抗は観測中の最低を示すことが有った。この黄砂はその後もがいしに付着した不溶解性付着物として観測し、付着した黄砂の落ちにくさを実感した。また、平成14年度の観測では、春と季節風が吹く11月では、風向や湿度の変化に大きな違いや季節的特徴を知ることが出来た。また、がいし表面にモノマーのシリコーンオイルを染み出すシリコーンゴム製がいしとオイルを染み出さずロウ成分のような表面のEVAがいしとでは直流抵抗の湿度変化の1ヶ月間の散布図に大きな違いを観察した。今後、毎月の汚損度の測定を継続するとともに、これら材質毎の絶縁特性の違いを解明する予定である。平成12年度から留萌郡小平町字鬼鹿元浜にがいし曝露試験場を構築して、各種試験用がいしの塩雪害環境下での曝露試験を行っている。
栄養強化野菜を増収するモデル技術の開発

植物にグルタチオンを肥料として与えることによって、光合成能を賦活化し、バイオマス生産が向上することを見出している。また、遊離アミノ酸も蓄積させることができる。本研究では、これらをもとにシュンギクを対象として、収量の向上と栄養強化を同時に達成するモデル技術の開発を目的とする。酸化型グルタチオン(GSSG)施肥によって、生重量とともに、遊離アミノ酸、クロロフィルおよびカロテノイド含量が増加した。生重量の向上および遊離アミノ酸の蓄積には、5-6葉期以降のGSSG施肥がそれ以前の施肥よりも効果的であった。本研究により、収量とともに複数の代謝物の含量を向上させる「グルタチオン施肥技術」を開発した。グルタチオンを農作物に施用すると、収量が向上すると同時に、遊離アミノ酸含量も向上する。必須アミノ酸や機能性が注目されているアミノ酸の含量も増加し、栄養面での付加価値が高まる。グルタチオンは、農業へ応用展開するうえで優位な生理機能を有している。「グルタチオン施用」技術を多くの農作物へ波及させるために、本研究では、これまでに技術的な実績のあるシュンギクに対してグルタチオンを施用し、収量の向上と栄養面の強化を同時に達成するモデルとなる基盤技術を開発する。今年度は、当初の計画に従って、種々のグルタチオン施用条件におけるシュンギク可食部の収量と遊離アミノ酸含量を定量化した。この結果、収量、遊離アミノ酸含量ともに増加する施用条件を見出すことができた。本研究で掲げる2項目のうち、「1収量と遊離アミノ酸含量の向上を同時に達成するモデル技術の開発」を20152016年度に実施する計画である。種々のグルタチオン施用条件における可食部の収量と遊離アミノ酸含量の両者を定量化し、両者が効率よく得られる条件を見出すことが課題である。今年度の解析の結果、両者ともに増加する施用条件を見出すことができた。次年度に両者がさらに効率よく得られる条件を見出すために、参考となる施用条件が今年度内に得られたため。必須アミノ酸や機能性が注目されているアミノ酸の含量も向上し、栄養面での付加価値が高まる。グルタチオンは、農業へ展開するうえで優位な生理機能を有している。「グルタチオン施肥」技術を多くの農作物へ波及させるために、本研究では、これまでに技術的な実績のあるシュンギクに対してグルタチオン施肥し、収量の向上と栄養面の強化を同時に達成するモデルとなる基盤技術を構築する。今年度は、当初の計画に従って、収量と遊離アミノ酸含量が向上するグルタチオン施肥条件において、栄養面でさらなる付加価値が見出せるか検討した。この結果、アミノ酸以外にも高含有成分を見出し、定量した。加えて、葉色の濃さと一致して、クロロフィル含量の向上も認められた。本研究で掲げる2項目のうち、「1収量と遊離アミノ酸含量の向上を同時に達成するモデル技術の開発」においては、これらの定量化し、同時に向上するグルタチオン施肥条件を見出すことができた。また、2016年度から着手した項目「2アミノ酸以外の栄養成分の評価」においても、新たに高含有成分が定量できた。野菜を含む農作物の生産目標としては、生産量や品質の向上が挙げられる。これまでに、植物にグルタチオンを肥料として与えることによって、光合成能が賦活化され、バイオマス生産性が向上することを見出している。また、必須アミノ酸やオルニチン、シトルリンなどの機能性アミノ酸を含む遊離アミノ酸含量も向上させることができる。本研究では、これまでの技術をもとに、シュンギクを対象として、収量の向上と栄養面の強化を同時に達成するモデル技術の開発を目的とする。酸化型グルタチオン施肥の量や時期を変えた条件を設定し、地上部生重量と同時に遊離アミノ酸含量が向上する条件を検討した。また、遊離アミノ酸以外に高含有する代謝物を探索した。この結果、地上部生重量の向上と同時に、遊離アミノ酸に加えて、クロロフィルおよびカロテノイドの含量も向上する施肥条件を見出した。地上部生重量および遊離アミノ酸含量に対しては、5-6葉期以降の施肥がそれ以前の施肥よりもより効果的であり、生育ステージに依存した肥効をもつことも示された。本研究において、シュンギクの生産量を向上させると同時に、複数の代謝物が高蓄積される「グルタチオン施肥技術」を開発した。栄養面においてより付加価値の高い農作物を生産できる本技術の成果は、他の作物への展開も期待できるため、生産者に対する技術移転に活用できる。消費者の健康や機能性食品の志向ニーズとも合致しており、生産者と消費者の双方に貢献できると考えられる。

研究項目1については、今年度の結果を踏まえてグルタチオン施用条件を設定し、収量と遊離アミノ酸含量の両者がさらに効率よく得られる条件を見出せるか検討する。これに加えて、2016年度からもう一方の研究項目である「2アミノ酸以外の栄養成分の評価」に着手する。研究項目1で用いた可食部サンプルの余りを利用して、ビタミンCなどを定量分析し、栄養面でさらなる付加価値が見出せるか検証する。本モデル技術の構築に向けて、これまでの結果をふまえて、収量、遊離アミノ酸、2016年度に見出した高含有成分およびクロロフィルの4者が同時に向上するグルタチオン施肥条件において、再現性を得る。また、さらに高含有の成分が見出せるか検討する。植物生理学遊離アミノ酸含量の定量プロトコールにおいて、小スケール化が実現できたため、想定したよりも試薬消耗品費が抑えられた。2016年度から着手した研究項目2において、早い段階で高含有成分を見出すことができた。定量方法も速やかに確立できたため、想定よりも試薬などの消耗品費が抑えられたため。今年度に生じた次年度使用額は、当初申請額と合わせて、2016年度から着手する研究項目2において、種々の成分を定量するために有効活用したい。研究項目2のうち、高含有の成分をさらに見出すために、種々の成分の定量に活用する。