hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
含ヒ素ピンサー配位子を有する窒素錯体の設計・合成と触媒的窒素固定への応用

最近リンを含むPNP型ピンサー配位子を有するモリブデン窒素錯体を触媒として用いることで、常温・常圧下での窒素ガスからの触媒的なアンモニア合成が可能となった。そこでさらなる触媒活性の向上を目指し、リンと類似の配位化学を示すことが知られるヒ素に着目した。まず二つの配位可能なヒ素とピリジン環を取り込んだ、ANA型ピンサー型配位子と、ANA型ピンサー配位子を有するモリブデンの窒素錯体を新規に設計・合成した。続いて窒素錯体を用いた触媒的アンモニア生成反応を検討した。アンモニアの生成量は化学両論量に留まったものの、ヒ素が窒素の活性化に有効であることが示された。肥料、医薬品、工業製品を合成する重要な一次原料であるアンモニアは、現代社会においては高温・高圧という過酷な反応条件を必要とするエネルギー多消費型のプロセスであるHaber-Bosch法を用いて合成されている。一方、自然界では大気中の窒素を常温・常圧という穏和な反応条件下でアンモニアへと変換する窒素固定が営まれており、新しい省エネルギー型窒素固定法の開発の指針となっている。最近研究代表者が所属する研究室では、リンを含むPNP型ピンサー配位子を有するモリブデン窒素錯体を触媒として用いることで、常温・常圧下での窒素ガスからのアンモニア合成に成功している。そこで研究代表者はさらなる触媒活性の向上を目指し、リンよりも安定に3価の酸化状態を保ち、かつリンと類似の配位化学を示すことが知られ、更にリンよりも空間的に広がった配位子骨格を形成することが可能なヒ素に着目した。まず二つの配位可能なヒ素とピリジン環を取り込んだ、ANA型の含ヒ素ピンサー型配位子を新規に設計・合成した。続いてANA型ピンサー配位子を有する窒素錯体の合成を検討したところ、種々のモリブデンの窒素錯体が得られた。特にモリブデンの架橋型窒素錯体は、対応するPNP型ピンサー錯体とは異なる分子構造を示した。窒素錯体を用いた触媒的アンモニア生成反応を検討したところ、アンモニアの生成量は化学量論量に留まったものの、アルシンが窒素の活性化に有効であることが示された。すでに予備的に新規のヒ素-窒素-ヒ素(ANA)型ピンサー配位子2,6-C5H3N(CH2AstBu2)2 (tBuANA)の合成に成功していたが、その安定した大量合成経路の開拓には至っていなかった。そこでtBu2AsClとリチオ化した2,6-ルチジニウムを反応させるという合成経路の反応条件を最適化することにより、ANA型ピンサー配位子tBuANAの大量合成経路の確率に成功した。またヒ素-窒素-ヒ素(ANA)型ピンサー配位子を有する窒素錯体の合成に関し、モリブデン三価のプリカーサー錯体[MoCl3(thf)3]と、ANA型ピンサー配位子tBuANAとを、窒素気流中ナトリウムアマルガムによる還元条件下で反応させることで、ANA型ピンサー配位子を有するモリブデン窒素錯体[{Mo(N2)2(tBuAsNAs)}2(μ-N2)]の単離・合成に成功した。本錯体は単核のビス(二窒素)錯体{Mo(N2)2(tBuAsNAs)}ユニットが、互いにシス、トランスになるように窒素で架橋された構造を有している。これとは別にピリジン、ホスフィンなどが配位した単核の窒素錯体trans-[(tBuANA)Mo(N2)2(L)](L = py, PMe3, etc)などの系統的な合成にも成功し、タングステンのアナログ錯体trans-[(tBuANA)Mo(N2)2(PMe3)]も合成した。さらに[{Mo(N2)2(tBuAsNAs)}2(μ-N2)]を、プロトン源としてルチジニウム塩、還元剤としてコバルトセンを用いて、室温・常圧とという穏和な反応条件下で窒素ガスをアンモニアへと変換する反応に対する触媒活性を検討したところ、錯体当たり2当量のアンモニアの生成に成功した。現時点で申請者が研究の目的とする触媒反応の開発には及んでいないものの、申請者の研究実施計画通りに研究は進んでいる。「2研究期間内に何をどこまで明らかにしようとするのか」として、「申請者は配位子合成と錯体合成に重点を置いて研究を進めていく予定であり、まず新規含ヒ素ピンサー配位子の合成法を確立する。続いてモリブデンの窒素錯体を合成し、触媒反応への応用へと展開していく予定である。更に、鉄を始めとする他の遷移金属窒素錯体を合成し、触媒反応を比較検討する。」と申請したが、この内最後の「鉄を始めとする他の遷移金属窒素錯体を合成し、触媒反応を比較検討する」以外はおおむね申請通りに研究が進行している。

ニトロゲナーゼを構成する金属でもある鉄やバナジウム、あるいはルテニウム、ロジウム、イリジウムなど、ピンサー型錯体として脱水素化反応を始めとする種々の触媒反応が知られている遷移金属に関しても、モリブデンと同様に、ANA型ピンサー配位子を有する窒素錯体を合成しする。そしてこれらの錯体に関し室温・常圧とという穏和な反応条件下で窒素ガスをアンモニアへと変換する反応に対する触媒活性を検討する。またANA型ピンサー配位子に種々の置換基を導入することも併せて検討し、置換基効果を調べれる。種々の遷移金属のプリカーサー錯体を合成し、今回合成したANA型ピンサー配位子2,6-C5H3N(CH2AstBu2)2 (tBuANA)と窒素気流中、還元条件下で反応させることで、ANA型ピンサー配位子を有する遷移金属窒素錯体を合成する。またこれとあわせ、tBuANA以外のANA型ピンサー配位子の合成を検討する。
メサンギウム細胞特異発現遺伝子群の機能解析及びその病因論に関する研究

従来、細胞特異的遺伝子の同定にはsubtraction library法やdifferential hybridization法などが用いられてきたが、いずれも定量性に欠き、手技的な条件設定の困難さが残されている。そこで我々は、ヒトメサンギウム細胞について、より定量的で、なおかつ細胞特異的遺伝子を検出しやすいcDNAライブラリーの作製を考慮し、近年確立された3'-directed cDNA library法を起用した。この独創的な分子生物学的アプローチによって、1)世界に先駆け、ヒトメサンギウム細胞に発現する遺伝子群の定量的解析を行い、細胞特性の一部を分子レベルで明らかにすることに成功し、その中から5つの未知のメサンギウム細胞特異的遺伝子(megsin,meg-1,-2,-3,-4と命名)の単離同定を行った。2)megsinはメサンギウム細胞に高発現し、既知のセリンプロテアーゼインヒビター(serpin)と高い相同性を有する未知の蛋白をコードする新規遺伝子で、メサンギウム増殖性IgA腎症でその発現が亢進する。3)meg-1,meg-2,meg-3,meg-4もmegsinと同様、ヒトのみならずラット、マウスなど種を越えてメサンギウム細胞に保存され、なおかつ高発現している新規遺伝子で、いずれも未知の蛋白を一つコードする。アミノ酸相同性や蛋白モチーフの検索からmeg-1はserine/threonin alkarine phosphatase4の調節ユニット,meg-3は高プロリンドメインを有する転写調節因子、meg-4はATP依存性metalloproteaseである可能性が示唆された。この独創的な分子生物学的アプローチによって、以下に示すいくつかの興味深い研究成果が得られた。1)世界に先駆け、ヒトメサンギウム細胞に発現する遺伝子群の定量的解析を行い、細胞特性の一部を分子レベルで明らかにすることに成功し、その中から5つの未知のメサンギウム細胞特異的遺伝子(megsin, meg genesと命名)の単離・同定を行った。2)megsinはメサンギウム細胞に高発現し、既知のセンリプロテアーゼインヒビター(serpin)と高い相同性を有する未知の蛋白をコードする新規遺伝子で、メサンギウム増殖性IgA腎症でその発現が亢進する。3)Meg genes(meg-1,meg-2,meg-3,meg-4)はmegsinと同様、メサンギウム細胞に特異的に高発現し、いずれも未知の蛋白をコードする遺伝子である。これらはアミノ酸レベルで特徴的なモチーフを有することが明らかとなり、既知のalkarine phosphatase,転写調節因子、ATP依存性metalloproteaseとの類似の構造,機能を有する可能性が示唆された。これまでにラット、マウスにおいてmegs genes相同遺伝子が存在することもあきらかにしており、Tg/KOマウスを用いたmegs機能解析や新たな腎疾患モデル動物樹立の可能性なども検討している。独創的な分子生物学的アプローチによって世界に先駆け、腎炎発症において中心的役割を演ずるメサンギウム細胞の発現遺伝子プロファイルを作製し、メサンギウム細胞の機能特性の一部を分子レベルで明らかにできた。その過程で5つの未知のメサンギウム細胞特異的遺伝子(megsin,meg-1,-2,-3,-4と命名)の単離同定を行った。

これら遺伝子の腎臓における機能遺伝子としての可能性を検討したところ、1)megsinはメサンギウム細胞に高発現し、既知のセリンプロテアーゼインヒビター(serpin)と高い相同性を有する未知の蛋白をコードする新規遺伝子で、メサンギウム増殖性IgA腎症でその発現が冗進すること、2)meg-1はprotein serine/threonine phosphatase 4(PP4)の調節ユニットと高い相同性を有する蛋白をコードする遺伝子で、腎疾患モデルラットにおいてラットmeg-1はメサンギウム細胞増殖に伴ってmRNA発現が亢進すること、3)meg-2は185個のアミノ酸からなる蛋白をコードする遺伝子で、その機能は不明であるが、線虫が有するmeg-2相同分子は発生の初期に高発現すること、4)meg-3はC末端にSH3ドメインに結合すると予想される高プロリン領域を有する蛋白をコードする遺伝子で、meg-3遺伝子導入細胞においてチロシン残基リン酸化が亢進することから新規細胞内シグナル伝達物質の可能性が考えられること、5)meg-4はATP依存性メタロプロテアーゼに共通なATP結合モチーフ、ATPases associated with different cellularactivities(AAA)モチーフ、Zn結合モチーフを有するAAA protein familyに属する新規蛋白をコードする遺伝子であることなどが示された。
地方中心都市の機能と整備のあり方に関する研究

「都市は社会的生活の中心的機能の所在地である」という視点から、鈴木栄太郎の都市結節機関説、矢崎武夫の統合機関説などによって、都市が具備する機能が議論されてきた。こうした理論からは、どの地域においても妥当する、中心都市と各地域との序列的な機能分担のあり方が提示される。しかし、弘前の広域市町村圏の地域づくりの調査から導き出された結論は、地方都市の機能は実に「個性的であり」、個性を生かした形で、地方中心都市の機能と整備のあり方を構想して行くべきであるという点にある。したがって、地方都市の整備のあり方を、個性を無視して一律に議論することはできない。地方中心都市の都市機能や都市基盤は基本的に、周辺の各市町村の「地域づくりの志向性」を尊重しながら、整備されるべきである。いいかえれば、各市町村のこれまでの地域づくりの方向性・地域づくりのベクトルを尊重し、各地域の個性を生かしながら、それに連動・共振しうる弘前市の都市づくりがされなければならない。岩手県県南地域の三つの都市、一関市、水沢市、江刺市を事例とした調査からは、中心都市の政策的な判断および条件によって、地方都市の整備方針が異なることを見てきた。三つの都市ごとに、高速交通体系の整備にともなう地域社会の変化の仕方が異なっていた。その差異は、各都市が選択した施策によってもたらされたものである。これまで岩手県県南地域と青森県津軽地方の広域の地域社会変動と、中心都市に関する調査を進めてきた。両地域は、高速交通体系の整備の点で大きく異なる。岩手県南地域は高速道路と新幹線が整備されて以降、中央からの工場進出が相次ぎ、工業化が進み、人口の漸増がみられた。一方、青森県津軽地方では高速交通体系の整備による地域の発展が見られず、地域全体としてみると停滞している。全体としては人口漸増傾向にある岩手県南地域を詳細に検討すると、高速交通体系からの社会的距離の相違だけではなく、それに関連させた市町村ごとの地域づくりに違いがみられる。圏域内での対応の差異が、現在の各地域の性格を大きく決定している。青森県津軽地方についても市町村ごとにみてゆくと、やはり市町村の地域政策による違いによって、発展のあり方に違いが見られる。今後、こうした市町村ごとの「地域の個性」を明らかにしていく。両県の広域の中で、それぞれの中心となる都市が地域全体のなかでいかなる役割を果たしているのかを、現在、統計的なデータから分析し、整理中である。岩手県南地域の中心都市は都市規模が10万以下であることもあり、都市的集積が進んでいない。そのため、高速交通体系の整備にも促され、仙台や盛岡などの東北地域の中核都市へと都市機能が流出している。このように、岩手県南では地域全体の発展にもかかわらず、都市機能の集積が進んでいない。一方、青森県津軽地方では、地域全体としては停滞傾向にありながら、弘前市の都市機能の集積が進んでいる。こうした違いを、各都市の総合計画と関連づけながら検討することが今後の課題である。本年度は、岩手県県南地域を中心に調査を進めてきた。岩手県県南地域は、東北新幹線と高速道路の開通によって、大きく変貌を遂げてきた。しかし、県南の14市町村の地域づくりと、この間の変動過程を仔細に検討すると、(1)高速交通体系からの社会的距離によって、工業化の進展が大きく異なる。たとえば、大東町は高速交通体系から遠いために、その恩恵に浴していない。(2)高速交通体系の近接するなかでも、開発計画や工場誘致政策などの違いにより、順調な工業の集積が進んだ地域と、そうでない地域とがある。(3)工業化の展開は、地元市町村の施策だけではなく、岩手県の施策にも大きく左右されている。(4)さらに重要なのは、各地域の地域づくりの理念である。高速交通体系が整備された前後の工業化一本やりの地域づくりの発想から、現在では、多様な、地域の個性を活用した地域づくりの可能性が模索されている。たとえば、花泉町の「花」と「餅」にこだわった町づくり、平泉町の歴史的な遺産を活用した町づくり。

さらに、江刺市の、NHK大河ドラマをきっかけとした「藤原の郷」づくり。(5)こうした地域づくりのなかで、住民参加の可能性が大きな意味を持ち始めている。例えば、藤沢町の自治会整備による福祉のまちづくり。こうした各地域の動向を前提とすれば、地方都市と周辺地域との関係も、かつてのように一義的に規定することはできなくなる。地方都市と周辺の各地域は、それぞれ個別的な関係を取り結んでいる。こうした見地から、今後の地方都市の機能の整備を検討する必要がある。今後、各地域で中心都市と周辺地域との多元化する関係性の実態を解明しなければならない。「都市は社会的生活の中心的機能の所在地である」という視点から、鈴木栄太郎の都市結節機関説、矢崎武夫の統合機関説などによって、都市が具備する機能が議論されてきた。こうした理論からは、どの地域においても妥当する、中心都市と各地域との序列的な機能分担のあり方が提示される。しかし、弘前の広域市町村圏の地域づくりの調査から導き出された結論は、地方都市の機能は実に「個性的であり」、個性を生かした形で、地方中心都市の機能と整備のあり方を構想して行くべきであるという点にある。したがって、地方都市の整備のあり方を、個性を無視して一律に議論することはできない。地方中心都市の都市機能や都市基盤は基本的に、周辺の各市町村の「地域づくりの志向性」を尊重しながら、整備されるべきである。いいかえれば、各市町村のこれまでの地域づくりの志向性を尊重し、各地域の個性を生かしながら、それに連動・共振しうる弘前市の都市づくりがされなければならない。岩手県県南地域の三つの都市、一関市、水沢市、江刺市を事例とした調査からは、中心都市の政策的な判断および条件によって、地方都市の整備方針が異なることを見てきた。三つの都市ごとに、高速交通体系の整備にともなう地域社会の変化の仕方が異なっていた。その差異は、各都市が選択した施策によってもたらされたものである。
ニューロイメージ解析技術に基づくバイオメカニクスデータの精密解析手法の開発

本研究では、脳血流データを解析する高度に洗練されている「統計的パラメータ・マッピング」(以下SPM)がヒトの手の圧力分布データにも適すかを目的とした。SPMの結果には、従来の手法のより解剖詳細が細かくうつるため、今までわからなかった手の動作、特に優先の解剖的利用を本研究で明らかにした。圧力分布が脳血流のように空間的に滑らかに変化するため、SPMが本データにも理想的な解析手法だという結論ができた。本研究の最終目的は、ニュロー画像の金本位解析手法に基づき、割合未熟なバイオメカニクス画像化(圧分布、応力分布、熱分布等)の分野の為に、一般的精密解析手法を開発する事である。この為に、精密解析圧力測定システムを取得し、身体表面的最精密圧分布(手圧分布)予備検討をする事と、解析ソフトを開発する事を22年度の研究計画にした。即ち、22年度の目的と計画は測定準備と予備実験を実施する事である。予定どおり、7月まで世界一空間分解能の高い圧分布システム(空間分解能の2.5mmのカナダ製XSENSOR・PX100)を取得し、9月まで予備実験を実施し、12月まではその予備データを解析できるソフトを開発した。そして、解析手法とその結果に基づく論文が23年度にユーロッパで行われる国際生物工学学会(IFMBE学会)に採録された。研究計画では、22年度以内リーアルタイム自動的データ解析ソフトを作成する事もあったが、配属経費が足りない為、制作者よりのカスタムデータ記録ソフトが購入できなかったので、代わりに解析ソフトの機能開発の方に集中した。結局、リアルタイムでなく、オフライン自動的解析ソフトの方を開発した。このオフラインソフトのみが22年度の研究計画外である。最後に、ペンシルベニア州立大学の共同研究者にアメリカまで招待され、取得した精密圧分布測定システムと開発したソフトをアメリカまで持ち、23年3月に3週間程の集約的共同実験を行った。現在アメリカで集めたデータに基づいた国際学術誌論文を二枚作成中。本研究では、ニューロイメジング解析技術を手の圧力画像解析に応用した。この「統計的パラメータ・マッピング」(以下SPM)とは、とは、脳血流及び天候パターンのような時間的また空間的に滑らかに変化するデータを解析する高度に洗練された統計手法である。SPMは、元々ニューロイメジング分野にて開発してきた統計手法が、本研究ではバイオメカニクス分野のデータ、特にての圧力分布にも適すかを目的とした。手の圧力分布は、手の解剖的な使い方を表し、バイオメカニクろ的な接触の複雑な力学の一つの例である。脳血流のように空間的に滑らかに変化するが、本研究では、手の圧力分布と脳血流の空間的及び数学的な関連を明らかにした。特に、「流体」と「庄力」という物理学的な考え方を別にし、両方が「滑らかな連続体」という数学的な立場から考えるべきことを明らかにした。そして、様々な手の実験的タスクによるSPMの結果では、今まで分からなかった手のバイオメカニクスの特徴、特に手の解剖的な扱い方も明らかにした。実績は、当初の計画以上に進展した。査読付論文を4枚国際学術誌に提出し、国内外学会にて口頭発表が3件(うち招待講演1件)あり、大学にて特別招待講演が3件あり、そして開発した一次元SPMソフトウェアをオープン・ソース学術ソフトとしてリリースした。最後に、従来の手法よりSPMの方が空間的に及び解剖的にデータを精密に解析できるため、SPMが一般的なバイオメカニクス応用にも適すかと、バイオメカニクス分野でもSPMが標準的解析手法となる可能性はあるかという課題が発生した。今後他のバイオメカニクス応用、例えば、一次元の反力軌跡及び運動学的軌跡、三次元のひずみ/応力分布等へSPMの効果を検討することを狙っている。
生体適合性モノマーの歯質内重合による複合化と機能強化

硬組織の疾病に対する新しい治療、予防法を提供すべく、新規な高分子材料の分子設計及び機能評価を目的とした。硬組織内へのモノマーの浸透、拡散を促進し、なおかつ様々な修復物に対しても接着可能な組成物を調合し、これを用いてモノマーを硬組織内で重合、硬化させる合成高分子と生体組織及び補綴物との結合を図ると共に、硬組織と合成高分子の界面を複合化により強化した。モノマー拡散促進化合物として分子内に親水基と疎水基を有するメタクリル酸エステルを、親水基にジカルボキシル基、リン酸及び水酸基を選択して合成した。硬組織として牛歯あるいは人歯を用い、これらの組織に対する光重合型ボンディング材あるいはMMA-TBB系レジンを接着させた。この硬化したレジンと歯質の界面に新たに生成する組織と合成高分子の複合体をSEM、TEMあるいはX線光電子分光計により解析し、複合体形成に与えるモノマー拡散促進化合物の機能を明らかにした。すなわち合成した化合物をトリエチレングリコールジメタクリレートに溶解し、光重合型ボンディング材を試作した。硬化した光重合型ボンディング材及びMMA-TBB系レジンと硬組織との界面で生成する複合体の機能を高めるため、モノマー拡散促進メタクリル酸エステルの構造ならびに歯の処理法を検討し合成を行なった。さらに分子内に反応性官能基を持たないモノマー拡散促進メタクリル酸エステルを用いた場合の接着メカニズムについても検討を加えた。硬組織として牛歯あるいは人歯を用い、これらの組織に対して光重合型ボンディング材あるいはMMA-TBB系レジンを接着させた。この硬化したレジンと歯質の界面に新たに生成する組織と合成高分子の複合体を解析し、複合体形成に与えるモノマー拡散促進化合物の機能を明らかにした。歯は、一度疾病に冒されると組織の再生が期待できないため機能回復には人工材料の適用が不可欠である。従来硬組織を補綴する材料としては金属、セラミック材料が主として利用されてきたが、生体組織と材料との間に全く接着力が無いため、固定するためにはさらに多くの健全な組織を人為的に削去し物理的に結合しなければならなかった。本研究では、硬組織の疾病に対する新しい治療、予防法を提供すべく、新規な高分子材料の分子設計及び機能評価を目的とした。すなわち、硬組織内へのモノマーの浸透、拡散を促進し、なおかつ様々な修復物に対しても接着可能な組成物を調合し、これを用いてモノマーを硬組織内で重合、硬化させるという考え方で、モノマー拡散促進化合物として分子内に親水基と疎水基を有するメタクリル酸エステルを、親水基にジカルボキシル基(4-META)やリン酸(Phenyl-P)を選択して合成した。合成したモノマーをトリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDMA)に溶解し、可視光線重合型触媒を利用して重合硬化させる、歯質接着性ライナーを調製し、その機能評価を行なった。引っ張り試験後の接着試料のSEM(現有設備)観察、接着界面のTEM(現有設備)観察などを行ない、表面脱灰象牙質に対するメタクリル酸メチル(MMA)-トリ-n-ブチルボラン(TBB)レジン(MMA-TBB系レジン)による接着メカニズムと研削象牙質への光重合型ボンディング材によるそれを比較した。これらの結果、4-METAやPhenyl-PはMMAの象牙質への拡散を向上させ、レジンと象牙質との界面に樹脂と象牙質コラーゲンが混合して硬化した“樹脂含浸層"を形成していることが明らかとなった。この樹脂含浸層の形成が接着に有効であるばかりか、歯質の酸に対する安定性についても向上させていることが判った。

硬組織内へのモノマーの浸透、拡散を促進し、なおかつ様々な修復物に対しても接着可能な組成物を調合し、これを用いてモノマーを硬組織内で重合、硬化させる合成高分子と生体組織及び補綴物との結合を図ると共に、硬組織と合成高分子の界面を複合化により強化した。平成5年度の成果を踏まえて硬化した光重合型ボンディング材及びMMA-TBB系レジンと硬組織との界面で生成する複合体の機能をさらに高めるため、モノマー拡散促進メタクリル酸エステルの構造ならびに歯の処理法を再検討し、改良を加えて合成を行なった。さらに分子内に反応性官能基を持たないモノマー拡散促進メタクリル酸エステルを用いた場合の接着メカニズムについても検討を加えた。硬組織として牛歯あるいは人歯を用い、これらの組織に対して光重合型ボンディング材あるいはMMA-TBB系レジンを接着させた。この硬化したレジンと歯質の界面に新たに生成する組織と合成高分子の複合体を解析し、複合体形成に与えるモノマー拡散促進化合物の機能を明らかにした。
環境知識向上のための環境教育システムの開発と実施

人間の経済活動によって環境問題は深刻化している。その中でも地球温暖化問題に関する国際的な関心が高まり、1997年に京都議定書が採択された。環境問題に直面している人類にとって、自然環境と人間の経済活動が共存できる持続可能な社会を築くことが必要である。そのためには、環境と経済のバランスを考慮した問題解決能力を身につけるこができる環境教育を充実させることが必要である。そこで本研究では、楽しみながら実施できるゲーム形式の環境教育システムを開発・発展させることを目的とした。平成20年度は、(1)経済活動と環境問題の関係についての意識を向上させるための環境教育ゲームの開発、(2)ゴミ分別の正しい知識を習得するためのゴミ分別ゲームの開発を実施した。平成21年度は、(3)前年度に開発した環境教育システムを実施して、さらにそれらの内容を下記の2つの論文にまとめて教育システム情報学会に投稿して査読付き論文として受理および掲載された。平成21年度は、(4)前年度までに開発した環境教育システムを学会発表し、(5)環境教育ゲームを小学校で実施し、(6)これまでの成果を一般社会人向けに講演会を実施した。多くの環境問題に直面している人類にとって、個人の環境に対する意識を向上させるための環境教育を充実させることが必要である。そこで本課題では、経営工学や教育工学の観点から総合的に整理して、楽しみながら実施できるゲーム形式の環境教育システムを開発することを目的としている。本年度は、(1)経済活動と環境問題の関係についての意識を向上させるための環境教育ゲームの開発、(2)ゴミ分別の正しい知識を習得するためのゴミ分別ゲームの開発を実施した。(1)に関しては、先行研究の環境と経済の関係と環境問題全般の知識の向上を図るための“エコポリー"という環境教育ゲームを、ゲーム性やルールなどを改良して完成させた。これを“eco japan cup 2008"コンテストのカルチャー部門エココミュニケーション分野に応募し、「審査員応援賞」を受賞して、環境展示会“エコプロダクツ2008"で受賞作品の展示とデモを行った。本研究費により普及用の300セットのパーツを購入して作成中である。(2)に関しては、先行研究の1つの自治体バージョンのゴミ分別ゲームをもとに、操作方法を簡単にし、幅広い年齢層に対応可能にし、いろいろな地方自治体のゴミ分別を実態調査し、簡単にゲームが作成できるようにインターフェースを改良してゴミ分別ゲームを完成させた。この内容を実践論文として教育システム情報学会に投稿中である。本年度は、昨年度に開発した環境教育システムを実施して、さらにそれらの内容を下記の2つの論文にまとめて教育システム情報学会に投稿して査読付き論文として受理および掲載された。1、「環境教育のためのゴミ分別ゲームの開発と実施」の要旨全国の自治体に対応できるコンピュータによるゴミ分別ゲームを開発した。このゲームは落ちもの形式を採用して操作が簡単であり、パラメータ設定画面でゴミの種類や分別数をユーザーが簡単に設定できる。さらに、教育効果を向上させるための授業資料や補助資料を作成した。これらを教育現場の小学生114名に実施した結果、20個のゴミ分別テストの平均正答数がゲーム前後で16.7個から19.2個へと向上し、アンケートでは80%の小学生がゴミ分別を楽しく覚えられたと回答し、その有効性を検証した。2、「環境と経済の関係を教育するためのボードゲーム"エコポリー"の開発」の要旨京都議定書とボードゲーム"モノポリー"をベースとして、先進国と新興国の関係から環境問題とそれに関する経済活動との関係を学び、61枚のイベントカードから環境問題に関する知識を習得できる、ボードゲーム"エコポリー"を開発した。開発したゲームを実際に高校生25名に実施した結果、環境問題に関する10問のクイズの正答数が平均で4.1問から7.2問に向上し、アンケートで全員が環境と経済の関係が理解できたと回答し、その教育効果を検証した。

そこで本課題では、経営工学や教育工学の観点から総合的に整理して、楽しみながら実施できるゲーム形式の環境教育システムを開発することを目的としている。本年度は本研究の最終年度であり、昨年度までに開発した環境教育システムに関して1.環境教育ゲーム・エコポリーの発展版を学会発表し、2.環境教育ゲーム・ごみ分別ゲームを小学校で実施し、3.これまでの成果を一般社会人向けに講演会を実施した。1.に関しては、これまで学会での発表と論文投稿を継続しており、"環境と経済のバランスを教育するためのゲームの改良"と題して平成22年度日本経営工学会秋季研究大会で発表した。2.に関しては、東京都目黒区立田道小学校の4年生2クラス計50名を対象に、前年度までに開発してきたゴミ分別に関する教育を平成22年7月5日に実施した。この教育システムは教育資料、ボードゲーム、コンピュータゲームが揃って完成しており、現在までに計4校の小学校で実施されており、今後も継続して実施する予定である。3.に関しては、「目黒区生涯学習インストラクターの会」の乃村晃氏の企画によって、"エコセミナー:環境啓発活動を地域で盛り上げるには(一環境教育の考え方・進め方一)"を平成22年10月2日・9日の2日間にわたって目黒区緑が丘文化会館にて一般社会人向けに講演会を実施した。
顎関節症およびブラキシズムに対するスプリント治療のランダム化比較試験(RCT)

顎関節症および睡眠時ブラキシズム(夜間睡眠時の歯ぎしり)に対するマウスピース治療の効果判定を行った。睡眠時ブラキシズムを有する顎関節症患者16名を対象に咀嚼筋(あごの筋肉)の痛み、口腔関連生活支障度、咀嚼筋の筋活動を記録したところ、マウスピース装着群は咀嚼筋の痛みおよび口腔関連生活支障度が改善し、睡眠時ブラキシズムがマウスピース装着直後に軽減する傾向がみられた。本研究は、ランダム化比較試験の手法を用いて顎関節症および睡眠時ブラキシズムに対するスプリント治療の効果判定を行うことを主要目的としている。平成21年度は、まず本臨床研究遂行にあたっての文書、すなわち、研究プロトコール、被験者説明用資料、同意説明文書、同意書等の整備を行った(九州大学臨床研究倫理審査委員会の承認済み)。また睡眠時ブラキシズム測定装置を2式購入し、予備実験を繰り返して睡眠時ブラキシズムのデータ収集の標準化ならびに測定の手順書を作成した。予備実験の結果、従来から経験のある咬筋筋電図の導出、記録には問題はなかったが、心電図の記録に関しては電極の貼付方法の工夫およびノイズ対策が必要であったため、その対策を講じた。このようにデータ収集の環境が十分に整った後、実際に被験者の収集を開始した。ブラキシズムがある顎関節症(咀嚼筋痛)患者8名を対象に、臨床診察[医療面接、口腔内診察、顎機能障害の検査、ブラキシズムの臨床診断など]をもとにスクリーニングを行い、その結果2名の被験者が選択基準に適合したため、スプリント装着群(スタビリゼーションスプリントを夜間睡眠時のみ装着)とスプリント非装着群とに無作為割付した。その後、顎機能障害の検査[咀嚼筋の疼痛(VAS)、開口量等]、OHIP(Oral Health Impact Profile)日本語版、および社会心理学的因子の測定[心理テスト(GHQ60健康調査票、POMS短縮版)]を行い、スプリント治療開始前の睡眠時ブラキシズムの記録を行った。次に、スプリント装着群にはスプリントを装着し(スプリント非装着群は経過観察)、スプリント治療開始直後、1週後、2週後に、同様の測定を行った。得られたデータは、データ解析用コンピュータに入力した。睡眠時ブラキシズムのデータについては、従来から用いている解析(睡眠時ブラキシズムの発生頻度,活動量,など)を行い、今後のデータ解析の半自動化に向けたプロトコールを準備した。平成21年度中に研究実施準備(被験者説明用資料、同意説明文書、同意書等の整備、研究器材の購入と整備、測定手順書の整備、データ収集および解析法の整備)が完了し、患者さんを対象とした測定が可能となったため、平成22年度は被験者数の増加に努めた。これまでに、ブラキシズムがある顎関節症(咀嚼筋痛)患者38名を対象に、臨床診察[医療面接、口腔内診察、顎機能障害の検査、ブラキシズムの臨床診断など]をもとにスクリーニングを行い、その結果11名の被験者が選択基準に適合したため、スプリント装着群(スタビリゼーションスプリントを夜間睡眠時のみ装着)とスプリント非装着群とに無作為割付した。その後、顎機能障害の検査[咀嚼筋の疼痛(VAS)、開口量等]、OHIP (Oral Health Impact Profile)日本語版、および社会心理学的因子の測定[心理テスト(GHQ60健康調査票、POMS短縮版)]を行い、スプリント治療開始前の睡眠時ブラキシズムの記録を行った。得られたデータはデータ解析用コンピュータに入力した。睡眠時ブラキシズムのデータについては、従来から用いている解析(睡眠時ブラキシズムの発生頻度,活動量,など)を行い、データ解析のプロトコールに沿ってデータ解析を進めた。これまでに、スプリント装着群4名、スプリント非装着群4名、ブラインド中1名のデータ収集が完了し、現時点で、2名の被験者が研究にエントリー中である。本研究はランダム化比較試験であるため、一定数の被験者が揃ってからエンドポイントの解析を行う予定である。本研究は、ランダム化比較試験の手法を用いて顎関節症および睡眠時ブラキシズムに対するスプリント治療の効果判定を行うことを主要目的とした。平成21年度中に研究実施準備(被験者説明用資料、データ収集および解析法の整備、倫理委員会の承認)が完了し、平成22年3月から患者を対象とした測定を開始した。顎関節症患者87名を対象に、臨床診察をもとにスクリーニングを行い、その結果16名の被験者が選択基準に適合したため、スプリント装着群と非装着群とに無作為割付した。

その後、顎機能障害の検査[咀嚼筋の疹痛(VAS)、筋圧痛スコア等]、OHIP (Oral Health Impact Profile)、および社会心理学的因子の測定(GHQ60健康調査票、POMS短縮版)を行い、スプリント治療開始前の睡眠時ブラキシズムの記録を行った。次に、スプリント装着群にはスプリントを装着し(スプリント非装着群は経過観察)、スプリント治療開始直後、1,4,6週後に同様の測定を行った。睡眠時ブラキシズムのデータについては、従来から用いている解析(睡眠時ブラキシズムの発生頻度,活動量など)を行った。これまでに、スプリント装着群8名、スプリント非装着群8名のデータ収集が完了した。これらを解析した結果、VASによる疼痛の主観的評価では群間に有意差が認められなかったが、筋圧痛スコアおよびOHIP-49スコアにおいてはスプリント装着群の方が有意に改善していた。また、睡眠時ブラキシズムはスプリント装着直後において有意に減少したが、その効果は短期的であり、1週後以降には差はみられなかった。また、スプリント装着後の睡眠時ブラキシズムの変化には個人差が大きく、中には増加する患者もみられた。社会心理学的因子に関しては、神経症の傾向および緊張・不安の傾向が強いほどスプリント治療を行っても最小VAS(安静時の自発痛)が改善しにくいことが示された。これらの研究結果は英文学術雑誌(J Oral Rehabil)に投稿中である。
ラグナータの註釈写本を用いた後期新ニヤーヤ形而上学の研究

当初計画に従い、『ニヤーヤ・リーラーヴァティー・プラカーシャ・ディーディティ』のふたつの写本の翻刻と解読に作業の重点を置いた。冒頭から読み進め、全体の3分の1ほどの部分について内容目次を作成することができた。翻刻したテキストはTEI準拠のXMLでマークアップしており、現在、令和元年度中にオンライン公開するべく精度を高めている。写本のテキストには誤りが多く、かなり手を入れないと読める状態にならない。また、写本の使用文字はデーヴァナーガリーではあるが、代表者がこれまで扱ったことない字形が多く見られ、解読には時間がかかった。一方、テキスト整備の作業と並行してラグナータ形而上学の思想史研究・哲学的研究も進めており、初年度は刹那論を重点的に検討した。方法としては、『ディーディティ』の論述を参照しつつ、既に解読研究を進めてある同著者の『パダールタ・タットヴァ・ニルーパナ』の刹那論を再検討するというかたちをとった。その特筆すべき結果として、ラグナータの刹那論と『ニヤーヤ・リーラーヴァティー・プラカーシャ』におけるヴァルダマーナのそれとの関係が明らかになり、ラグナータの形而上学を独創的かつ革新的であるとする従来の思想史理解に再検討を迫る、重要な知見を得られた。その詳細については令和元年度の学術大会において口頭発表するほか、テキストの英訳を添えて論文にまとめる計画である。また、『ディーディティ』と『パダールタ・タットヴァ・ニルーパナ』とでラグナータが異なる結論を述べているということも明らかになった。この点を検討することにより、何を目的として世界を記述するのかということを考えることができる。こうして、ラグナータの哲学、ひいては新論理学派の哲学の根本に関わる問題を扱う見通しが開けてきた。『ニヤーヤ・リーラーヴァティー・プラカーシャ・ディーディティ』の写本翻刻は、当初計画では初年度中にすべてを行うことにしていたが、3分の1程度までしか進まなかった。「研究実績の概要」で述べたように、写本に誤りが多く、また難読字形が少なからず見られたためである。しかし写本の癖には既に親しみ、難読字形もおおかた読めるようになったので、次年度に遅れを取り戻すことができるだろう。当初計画からの遅れを取り戻すため、まずは写本の翻刻を継続し、年度の前半に仕上げたい。令和元年度はそのテキストのインターネット公開も必須の作業と位置付けている。この巻き返しの作業に加え、当初計画で二年目の作業としていた、『キラナーヴァリー・ディーディティ』の内容分析にも着手する予定でいる。仕事量は多くなってしまうが、令和元年度は翻刻の校正や資料整理に技術補助スタッフを雇用し、効率を高めて、計画の遂行を図る。

国内資料調査のための国内旅費を計上していたが、別用務での出張の際に合わせて資料調査を実施しため、旅費を節約することができた。これは次年度、人件費等に振り替えて研究の進展を図るつもりである。
機能性タンパク質を含む細胞破砕片懸濁液の濾過現象の解明とその高速濾過法の開発

本研究では、タンパク質のような水溶性の生体高分子と菌体などのソフトナノコロイドの分離操作の最適設計を実現するため、濾過抵抗に寄与するタンパク質の影響を解明して、最適な分離手法、装置や操作の設計のための指針を得ることを目的とする。本年度は,酵母懸濁液の定圧濾過操作においてタンパク質の添加効果の濃度依存性を調査した。濾過速度の指標である定圧濾過係数を用いて評価したところ,定圧濾過係数の圧力依存性が大きく変化することを見出だした。ソフトコロイドであるため,濾過圧力の増加に伴って流路が小さくなり,濾過性がむしろ低下することが一般的である。しかし、タンパク質の添加によりその傾向は解消され、十分添加時では圧力の増加に従い,濾過性の向上が見られた。これは,酵母表面へのタンパク質の吸着に伴い,粒子の特性が変化したと考えている。この系の高効率的濾過法の提案を行うため,ソフトコロイドに応じて,柔軟な濾過助剤を用いた試験を行ったところ,少量の添加で十分な濾過性向上の効果が認められた。一方で剛直な濾過助剤を用いた場合では,助剤粒子の間隙で難透水領域ができるため,濾過性向上の効果は高くはなかった。なお,計画していたタンパク質の濾過ケーク中での滞留量とその濾過抵抗を考慮した解析法の提案には現時点で至っていない。引き続き信頼性の高いデータを数多く取得し,実験結果から理論を構築することを予定している。なお、本研究で得られた濾過分離に関する様々な成果については、継続した研究ののちに論文発表や国内のみならず国際学会での研究発表を行い、情報発信に努めていく。本年度の検討により,タンパク質の分配が濾過抵抗に与える影響をより詳細に把握できたものの,その濾過理論の構築には着手できていない。一方で,実施予定であった濾過助剤法による高速濾過については,問題解決の手がかりを得ることができた。実験装置の製作を積極的に行い,基礎的な実験から新たな濾過理論の構築を目指す。また,前年度までに得られた知見の検証を十分に行い,研究を推進していく。本年度は,酵母懸濁液の定圧濾過操作においてタンパク質の添加の効果を調査した。濾過速度の指標である定圧濾過係数を用いて評価したところ,しきい値となる濾過圧力以上ではタンパク質の添加により,定圧濾過係数が低下する領域を見出だした。ソフトコロイドであるため,濾過圧力の増加に伴って流路が小さくなり,タンパク質の滞留による濾過抵抗増加が無視できなくなったと考えている。また,この系の高効率的濾過法の提案を行うため,ソフトコロイドに応じて,柔軟な濾過助剤を用いた試験を行ったところ,少量の添加で十分な濾過性向上の効果が認められた。本年度の検討により,タンパク質の分配が濾過抵抗に与える影響を実験的に把握できたものの,その濾過理論の構築には着手できていない。一方で,平成30年度以降に実施予定であった濾過助剤法による高速濾過については,問題解決の手がかりを得ることができた。

なお、本研究で得られた濾過分離に関する様々な成果については、継続した研究ののちに論文発表や国内のみならず国際学会での研究発表を行い、情報発信に努めていく。本年度の検討により,タンパク質の分配が濾過抵抗に与える影響をより詳細に把握できたものの,その濾過理論の構築には着手できていない。一方で,実施予定であった濾過助剤法による高速濾過については,問題解決の手がかりを得ることができた。実験装置の製作を積極的に行い,基礎的な実験から新たな濾過理論の構築を目指す。また,前年度に得られた知見の検証を十分に行い,研究を推進していく。また,前年度までに得られた知見の検証を十分に行い,研究を推進していく。研究計画を変更して,実験装置の試作が必要な検討を該当年度に実施せずに,そのかわりに現有設備で対応可能な応用試験を先行して実施した。平成30年度は実験装置の試作を積極的に行い,研究の推進に努める。新年度は評価のための実験装置の試作を積極的に行い,研究の推進に努める。
下顎頭関節軟骨直下の新生血管に関する微細構造学的および免疫組織化学的研究

顎関節を構成する下顎頭の軟骨内骨化過程における軟骨吸収と血管新生との関係を微小循環の見地から明確にする一環として、成長期(35週齢)ラットの下顎頭を用い、関節軟骨石灰化層に侵入する血管およびその周囲基質に注目し、1.免疫組織化学法による血管内皮細胞の増殖活性,2.微細構造,3.トレーサーを用いた血管透過性の観察,等について光顕、走査電顕、透過電顕を併用して検索した。【結果】1.血管内皮細胞の増殖活性の観察:トリチウム・チミジンのアナログであるBrdU(5-Bromo-2'-Deoxy-Uridine)を投与して2時間後のラット下顎頭の抗BrdU抗体を用いた免疫染色では、骨髄深層に位置する血管と比べ、特に、石灰化層直下の毛細血管の内皮細胞に多くの陽性反応が認められた。2.微細構造の観察:血管鋳型標本および凍結割断標本の観察では、石灰化層へ侵入する血管は、石灰化層下方に存在する毛細血管網から派生した血管であり、そのような血管が、まだ軟骨吸収により崩壊されていない石灰化層の軟骨小腔壁を貫通して小腔内に侵入する所見が多数みられた。3.血管透過性および透過性亢進部位の観察:硝酸ランタンを潅流した試料の超薄切片の観察では、石灰化層へ侵入する血管の管腔内外にランタンの沈着像が認められ、また、内皮細胞の小孔や小胞、細胞間結合部においても同様にランタンの沈着像が認められた。以上の結果から、軟骨内骨化過程におけるラット下顎頭関節軟骨石灰化層へ侵入する毛細血管は、高い増殖活性を示すものであり、また、石灰化機構ならびに軟骨吸収のための物質交換を内皮細胞の小孔、小胞、さらには細胞間結合部をも介して行う、優れた物質透過性を有する血管であることが示唆された。
配偶体・胞子体世代間相互作用がもたらす生活環の進化と維持についての理論的研究

有性生殖をする生物は核相交代を示す。従来の生物学は個体がdiploidという前提で議論されてきたが、多くの植物や藻類ではhaploidとdiploidの世代交代が起こる。こういった複雑な繁殖システムを示す生物の進化や生態についての一般理論を作ることが、本研究の目的である。これまでの研究から、haploid-diploid集団における進化が、2パッチからなる島モデルと本質的に同等であることがわかってきたが、今年度はそこに着目した研究がさらに進展した。特に、空間構造のアナロジーを適用することで、空間構造を定量するFstに相当する指標を、haploid-diploid集団に対しても定義できることを明らかにした。そこでは、haploid-diploid集団についてのコアレッセントモデルを考え、haploidから選ばれた2遺伝子が同祖的である確率と、haploidとdiploidそれぞれから選ばれた遺伝子が同祖的である確率を使い、haploid集団についてのFstを定義した(同様の考え方でdiploid集団のFstも定義できる)。このFstはゲノムデータから実測できるはずなので、それを数理モデル由来の理論値を比較することで、有性生殖頻度などの繁殖システムに関するパラメーターを推定する手法が今後開発できることが期待できる。今年度の9月末から10月頭には、藻類の生活環について先駆的実証研究を多く行ってきたフランスのロスコフ生物学研究所を訪問し、そこに所属する研究者らと情報交換を行った。これらを含む海洋生物に関する数理生物学的研究の成果は進化学会、植物学会、遺伝学会、生態学会、藻類学会などで発表され、遺伝学会における口頭発表はBestPapers (BP)賞を受賞した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。有性生殖に伴うhaploidとdiploidの核相交代や、それに伴う世代交代は真核生物で普遍的に観察される現象である。しかし、従来の進化生態学や集団遺伝学ではdiploidの世代のみに自然選択がかかることを想定しており、異なる核相の個体にかかる自然選択がどのような進化をもたらすのかは、理解が不十分である。そこで本研究は、陸上植物や大型藻類で見られるhaploidの配偶体とdiploidの胞子体の世代交代の多様性に着目をし、特に世代間の相互作用がどのような生活環を進化させるのかを調べることで、核相や表現型が異なる個体が混在する生物の進化や生態を理解する理論的フレームワークを作ることを目指す。本年度は、haploidの世代とdiploidの世代が独立した個体として存在する、haploid-diploid生活環を示す生物の進化を記述する一般モデルを構築した。そこでは、haploidとdiploid世代の出生と死亡のダイナミクスを明示的に考慮した集団遺伝学モデルを作り、異なる生活史パラメータを持つ二つの世代にかかる自然選択がどのような進化をもたらすのかを解析した。結果、haploid-diploid生活環を持つ生物の進化は、これまで想定されてきたdiploid個体のみに自然選択がかかる生物の進化とは異なりうることが明らかになった。この成果は国際誌に掲載された(Bessho and Otto 2017)。現在は、世代間に働く生物学的な相互作用が生活環の進化に及ぼす影響を調べるため、コケ植物や真正紅藻類で見られるhaploid世代の上にdiploid世代が生育する生活環に着目をして、その進化を数理モデルにより解析しており、haploid世代とdiploid世代のどちらが進化を主導するのかにより結果が異なることや、ゲノム間コンフリクトが生じうることなどが明らかになっている。研究計画の一つである、個体群内にhaplodの配偶体とdiploidの胞子体が混在する生活環を持つ生物の進化についての数理モデルを完成させ、個体群に生じた突然変異遺伝子が集団に広がる確率である固定確率を導出することに成功した。また、同じく研究計画の一つである、haploidの配偶体がdiploidの胞子体を養育する生活環の進化についても着手しており、胞子体の数が十分に多い場合や、haploidの母親が栄養供給量を完全決定できる場合などについては、解析的に進化的な帰結を導出できている。そういった意味で、概ね順調に研究を進展させられていると考えられる。藻類や陸上植物で見られるhaploidの配偶体とdiploidの胞子体の世代交代(生活環)の進化と維持についての一般則を理解することが、本研究の目的である。本年度は5月から12月まで、カナダのブリティッシュコロンビア大学を訪問し、集団遺伝学者であるSarah P. Otto教授との共同研究を行った。そこでは特に、haploidの配偶体とdiploidの胞子体が交代するhaploid-diploid生活環を示す系で、無性生殖や単為生殖、栄養繁殖などにより、haploid世代によるhaploid世代の再生産やdiploid世代によるdiploid世代の再生産が良く観察されることに着目をして、そういった繁殖様式が進化にどのような影響を及ぼすのかを集団遺伝学モデルを解析することで調べた。解析の結果、haploid-diploid生活環をもつ種において、haploidとdiploidそれぞれのステージにかかる自然選択が、haploidとdiploidという2つのクラスについての繁殖価で重み付けられた平均として働くことが明らかになった。遺伝的浮動の効果もまた、このクラス繁殖価から影響を受ける。そして、haploid世代とdiploid世代の無性生殖頻度の違いや、利用できるハビタットやニッチに違いは、このクラス繁殖価を介して進化に影響を及ぼすことが分かった。さらに、本研究よりhaploid-

diploid生活環を示す生物の進化を、haploidのみで占められた集団と、diploidのみで占められた集団の2つのパッチからなる、島モデルとしてとらえられることが分かった。今後は、haploid-diploid生活環を示す生物の進化と、空間構造をもつ集団における進化のアナロジーに着目した研究についても進めて行きたいと考えている。研究計画の予定どおり、カナダ(ブリティッシュコロンビア大学)の共同研究者と共同研究を行い、一定の成果を挙げることに成功した。特に、この研究で開発したモデルは、有性生殖以外の繁殖様式や、ハビタット利用に違いなど、実用上無視できない、現実的に見られる多くの形質を既存のモデルに取り込み一般化することに成功しているので、今後の我々の研究にのみならず、様々な用途に応用できることが期待できる。この成果については、計画通り、日本生態学会・日本藻類学会の大会で報告を行った。また、haploid配偶体によるdiploid胞子体の養育現象についての研究については、現在論文を執筆中であり、カナダのビクトリアで開催されたCanadian Society for Ecology and Evolution 2017 Annual Meeting、及びアメリカのポートランドで開催されたEvolution 2017において、現在までの進捗を報告した。さらに、現在その関連研究である種子植物における胚乳の進化についての研究を共同研究として進めている。上記の意味で、計画は概ね什長に進展していると考えている。有性生殖をする生物は核相交代を示す。従来の生物学は個体がdiploidという前提で議論されてきたが、多くの植物や藻類ではhaploidとdiploidの世代交代が起こる。こういった複雑な繁殖システムを示す生物の進化や生態についての一般理論を作ることが、本研究の目的である。これまでの研究から、haploid-diploid集団における進化が、2パッチからなる島モデルと本質的に同等であることがわかってきたが、今年度はそこに着目した研究がさらに進展した。特に、空間構造のアナロジーを適用することで、空間構造を定量するFstに相当する指標を、haploid-diploid集団に対しても定義できることを明らかにした。そこでは、haploid-diploid集団についてのコアレッセントモデルを考え、haploidから選ばれた2遺伝子が同祖的である確率と、haploidとdiploidそれぞれから選ばれた遺伝子が同祖的である確率を使い、haploid集団についてのFstを定義した(同様の考え方でdiploid集団のFstも定義できる)。このFstはゲノムデータから実測できるはずなので、それを数理モデル由来の理論値を比較することで、有性生殖頻度などの繁殖システムに関するパラメーターを推定する手法が今後開発できることが期待できる。
侵害刺激に対する三叉神経主感覚核並びに脊髄路核での応答性と伝達物質について

歯髄を含む顔面口腔領域に分布する感覚神経は、三叉神経中脳路核を除くすべての三叉神経感覚核に投射するが、なかでも尾側亜核浅層領域(SpVc-I,II)は複雑な神経回路網を形成し、特に侵害性情報の伝達、制御にかかわる重要な部位である。そこで、この部位での歯髄刺激に伴う誘発電位の変動およびサブスタンスP(SP)、エンケファリン(Met-enk)量の変動を指標として、鍼鎮痛機序の解明を行った。「実験方法」実験は体重2.5前後のウサギ(雄)を用い、ウレタン麻酔下で行った。歯髄刺激として、下顎切歯歯髄を7-15mA、2HZ、0.1msecで100秒間(電気生理実験:誘発電位の測定)あるいは40V、100Hz、0.1msec、5pulses/train、繰返頻度2Hzで20分間(潅流実験:SPおよびMet-enk遊離)刺激した。「実験結果および考察」ウサギ前脛骨筋への鍼刺激は、下顎切歯歯髄刺激に伴う誘発電位のうち、SPが関与する成分(伝導速度約12m/sec:長潜時成分)を抑制した。この鍼刺激による抑制効果は、ナロキソンおよびメチゼルギドにより拮抗された。歯髄刺激に伴うSP遊離およびMet-enk遊離の増加は、いずれも鍼刺激により抑制された。鍼刺激によるSP遊離の抑制は、ナロキソンにより拮抗された。以上の結果より、SpVc-I,IIでは、鍼刺激は内因性鎮痛ペプチド系が関与する介在ニューロンに対し抑制的に働くことにより、またセロトニンが関与する下行性抑制系を賦活化することにより、侵害性情報伝達の調節を行っているものと考えられる。