hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組込み技術を活用した革新的歩行訓練システムの開発

このようにして理想的なバランスと実際のバランスを足部で感じとることで,被験者自ら矯正を行う.開発した本システムにより,歩行動作における有効性を実験により示した.すなわち,トレッドミル上にて高機能靴を装着した状態で歩行を行い,右脚部7か所の筋電を計測した.提示システムをONにした状態とOFFにした状態の2パターンを計測し,各部での筋電の比較を行い,影響評価を行った.計測箇所は総腓骨神経,浅腓骨神経,腓腹神経2か所,脛骨神経2か所,伏在神経の7か所とした.実験結果より,脚の付け根近辺の神経では,システムの駆動に際し脚への影響が減少していたため,脚の付け根の筋力が弱い装着者の歩行の補助につながることが明らかとなった.逆に,歩行時に最もよく駆動するふくらはぎ部の腓腹神経では,影響が増加した.以上のことから,システムを駆動させた際に,下肢において靴の歩行アシスト効果が靴を装着している部位で大きく作用していることが明らかとなった.また,ふらつき歩行に対しても負荷軽減効果が得られた.科研費で開発した高機能靴及び他の研究内容に関する掲載.油空圧制御工学歩行時における足裏部圧力分布測定結果をタブレットなどのAndroid端末にグラフィックする目的に対し,色相変化をグラフィック表示させるAndroidアプリケーションを新たに開発した.具体的には,歩行状態を表示するディスプレイとして, Android搭載のHMD(ヘッドマウントディスプレイ)とタブレット端末を用いるため, JAVA言語を基本とするAndroidのアプリケーションの開発を行った.さらに,WiPortの使用及びWiPort用変換基盤の製作により,Wi-Fi環境が整っていれば,Android端末で歩行状態を色相変化で視覚的提示が可能となった.これにより,リアルタイムで端末装置の画面に足部バランスを表示するシステム構築のベースが完成したことになる.今後は,足部バランスの色相変化をヘッドマウントディスプレイに表示させ,Android端末からの入力信号により,高機能靴中敷に配置した要素の内圧を制御することの有効性を実験により検証する.これは,当初の計画通りである.また,歩行シミュレータ用ロボット装置に関しては,各関節部駆動用アクチュエータの見直し及び足首部構造の改良を行い,より人間の歩行に近い動きを実現できるようにした.また,足の甲部に3軸ジャイロセンサを配置し,歩行時の足部の動きを検出できるようにした.今後は,様々な歩行動作を実現させ,足各部の挙動を本装置により解析する.このように,歩行シミュレータ用ロボット装置に関しては,ほぼ計画通りに進んでいる.交付申請書に記載した今年度の研究目的は,1)圧力分布測定及びバランス調整提示機能を有する高機能靴の製作,2)中敷き部センサデータをリアルタイムにグラフィックで表示するシステムの構築,3)高機能靴の生体への影響を検証する歩行シミュレータ装置の開発である.それに対し,今年度達成した内容は,以下の内容となっている.1)足部圧力分布を測定可能な靴の試作を行った.そして,AVRマイコンを使用することにより,測定データをSDメモリカードに格納するシステムを構築した.
クルマエビ類の培養細胞株樹立法の開発

1.細胞培養に用いる培地などの検討について、昨年度の研究では5%ウシ胎児血清の添加は細胞増殖に良い影響を与えないと報告したが、今年度は血液系以外の組織、細胞の培養を試みたところ、生殖組織の細胞ではウシ胎児血清を10%添加することにより細胞が増殖することを確認できた。細胞が増殖する際の細胞周期マーカーとなる遺伝子群のホモログをクローン化し、それら遺伝子の発現を調べたところ、増殖している状態とそうでない状態では遺伝子発現パターンに違いが見られた。本研究では生殖組織由来の細胞を2倍濃度のL15培地と10%ウシ胎児血清を添加した培地で培養に成功した。しかし、生殖組織以外の組織由来の細胞ではこれまでに検討した培地条件では細胞増殖は認められなかったことから、さらなる培地と培養条件の検討が必要である。2.血球細胞の分類を分子レベルで行うために、今年度は種々のレクチンを用いて解析を行ったところ、レクチンの種類にもよるがクルマエビの血液細胞を分類できることがわかった。特定のレクチンに対する結合能力と貪食能力にも関係があることがわかり、レクチンによる染色はクルマエビの血球分類の一つの指標になることがわかった。これらの研究により、クルマエビの細胞を培養できることがわかり、今後の検討で複数種類の細胞培養を行える可能性を示すことができた。さらに血液細胞においては、従来の染色法ではなく、血液細胞の分子レベルでの違いにより分類できることを示すことができた。1.細胞培養に用いる培地などの検討:クルマエビ血液系細胞の培養基礎培地として2倍濃度L-15培地と人工海水に細胞培養培地L-15に含まれるアミノ酸とビタミンを2倍量添加し培地を使用した。これらの培地にウシ胎児血清を5%添加有りと無しとを比較したところ、ウシ胎児血清を加えないほうが細胞の生存は良い傾向がみられた。次いで、クルマエビの血漿成分について、全血漿と50kDあるいは100kDで分子量分画したものを組織培養に用いたが細胞の生存に特に違いは見られなかった。クルマエビ血漿を60度30分処理することにより、メラニン化による培地の黒化を軽減することができることがわかった。2.時間経過における造血組織の遺伝子発現解析:クルマエビの造血組織を人工海水に細胞培養培地L-15に含まれるアミノ酸とビタミンを2倍量添加し、クルマエビ血漿成分を10%加えた培地で培養した。一定時間毎にサンプリングし、mRNAを抽出した。次いで、次世代シーケンサーで遺伝子発現プロファイリングを行なった。細胞増殖に関連すると思われる分子の配列を複数得ることが出来、今後の細胞培養における条件検討に使える可能性が示唆された。3.異なる組織に存在する血球で発現する遺伝子の比較:クルマエビの末梢血細胞、エラに存在する血液細胞およびリンパ様器官から血液細胞を分離し、mRNAを抽出後に次世代シーケンサーで遺伝子発現比較を行った。個体差を考慮し、3個体を使用した。これらの3つの組織における遺伝子発現パターンは異なっており、機能的にも異なることが示唆された。クルマエビの血液細胞が存在する組織で異なることを明らかにすることが出来た。細胞培養における培地の検討も進み、2年目の研究に向けて基盤となる情報を蓄積できたことから、ほぼ計画予定通りに進んでいると考えている。今後は造血組織に存在する血液細胞と抹消血中に存在する血液細胞において発現する遺伝子について詳細に解析し、造血組織を維持するために必要な遺伝子群の同定を行う。さらに、細胞培養のための培地組成についても比較検討を継続し、培地組成の至適化を進める。
力学的エネルギーからみた跳躍動作の分類と発達過程

本研究では、ドロップジャンプを跳び下りと跳び上がりの台高、台間の距離を変化させることで異なる条件下で行わせ、力学的エネルギーの観点から跳躍動作の発達を検討した。その結果、1)正の仕事の大きさによって下肢のStiffnessが影響されること、2)下肢Stiffnessは膝関節のStiffnessに影響されること、が明らかになった。そして、体重当たりの下肢の筋力が関係することが示唆された。これらは、大きな正のパワーを発揮するため、台からの跳び下りた際の着地動作で身体の力学的エネルギーを吸収しながら次の台へ跳び上がるために大きな力を立ち上げる上げることが跳躍動作の本質的な特徴であると考えられる。今年度は、跳躍動作における力学的エネルギーの吸収と発生の観点から着地動作と踏切動作の組み合わせにおいて跳躍動作を分類することを目的に実験を行った。実験では、力学的エネルギーの増減に着目し、異なる台高と水平距離でのドロップジャンプをおこなわせ、下肢の動作を撮影するともに地面反力を計測した。試技は、3種類の高さ(0cm、30cm、60cm)と、3種類の水平距離(60cm、120cm、180cm)を組み合わせ、フォースプレートの前後に台を設置し、被験者に台から跳び下りて、フォースプレート上でジャンプし、前方の台に跳び上がるよう指示した。難易度の高い試技を実施するため、普段からトレーニングを行っている陸上競技選手を被験者とした。試技によるエキセントリックとコンセントリックの時間および地面反力の大きさ、下肢関節トルク、パワー、仕事の関係に着目し分析をおこない、それぞれの試技における下肢キネティクスの特徴を明らかにすることで跳躍動作を分類することを試みている。実験は順調に行うことができたが、分析するのに時間を要しており跳躍動作を分類するための指標を得られてないため。本研究の目的は、力学的エネルギーの観点から着地動作と踏切動作の組み合わせにおいて跳躍動作を分類し、発達過程をモデル化すること、そのモデルを用いてトレーニングを実施し、動作の習得や筋力・パワーの発達を評価し、分類や発達過程の妥当性を検証することであった。そのために平成27年度は、異なる台高(0cm、30cm、60cm)と台間の水平距離(60cm、120cm、180cm)を組み合わせたドロップジャンプを行わせ、下肢の動作を撮影するとともに地面反力を計測した。平成28年度は、得られたデータから力学的エネルギーの吸収と発生の大きさに着目して分類を行うことを課題とした。その結果、足関節と膝関節の力学的仕事の正と負の大きさから2つのパターンに分類することができた。パターン1(P1)は両関節ともに負仕事が正仕事よりも大きな値を、パターン2(P2)は足関節において正仕事が負仕事よりも、膝関節における負仕事が正仕事よりも大きな値を示した。P1は、跳び下りる台高および台間の距離が大きいものであった。P1における足関節の角度ートルク関係は、接地後、着地動作においてトルクが増大しながらも十分に大きくできず、最大屈曲あたりでトルクの停滞がみられ、その後踏切動作に移行していた。その傾向は膝関節においてもみられ、跳び下りる台高に関わらず台間の距離が長い試技でみられた。P1の両関節角度の変化は接地後屈曲し、膝関節最大屈曲より前に足関節が伸展し始めた。一方でP2は両関節が同時もしくは膝関節が先に伸展していた。以上のことから、着地動作と踏切動作を組みあわせた跳躍動作において、水平距離が長い試技では膝関節と足関節の屈伸動作のタイミングが異なり関節間の協調(関節間シナジー)がうまくなされていなかったと推察される。しかしながら、発達過程をモデル化するためには試技および被験者の特性を考慮するための更なるデータの収集が必要であろう。今年度の実験から跳躍動作を分類するための指標を得るとともに跳躍試技を精査し、一般の体育授業の学生を対象に、跳躍動作の獲得状況を評価する。跳躍動作を獲得できているか否かの判定は、単純にできる、できないとはならないことが予想されるため、接地時間や関節角度などの、比較的簡易に算出できるパラメーターを用いて簡易に評価できる指標を開発する。スポーツ科学今年度、購入予定であった物品を購入できなかったため。今年度、購入できていない物品を次年度購入する。
人のつまずき回避能力を向上させるワイヤ駆動型歩行訓練ロボットの制御手法構築

本研究では,つまずき予防に向け,障害物環境におけるつま先高さの周期間のばらつきを抑える制御能力を向上させる歩行訓練ロボットの制御手法構築を目指す.そのために,(A)訓練効果の学習を促す歩行訓練ロボットの外力調整,(B)トレッドミル上における障害物跨ぎ中のつま先高さの予測,の二つの技術課題に対し研究を実施する.最終的に,(A)と(B)を統合し,長期的な歩行訓練評価実験を実施し,訓練を終えた後に地面の上の実物の障害物を跨ぐ際のつま先高さのばらつきを低減可能な歩行訓練ロボットの適応的な制御の実現を目指す.本研究では,つまずき予防に向け,障害物環境におけるつま先高さの周期間のばらつきを抑える制御能力を向上させる歩行訓練ロボットの制御手法構築を目指す.そのために,(A)訓練効果の学習を促す歩行訓練ロボットの外力調整,(B)トレッドミル上における障害物跨ぎ中のつま先高さの予測,の二つの技術課題に対し研究を実施する.最終的に,(A)と(B)を統合し,長期的な歩行訓練評価実験を実施し,訓練を終えた後に地面の上の実物の障害物を跨ぐ際のつま先高さのばらつきを低減可能な歩行訓練ロボットの適応的な制御の実現を目指す.
量子化誤差を有する切替えシステムの実用安定化

本研究では,量子化誤差を有する複数のサブシステムから構成された切替えシステムの実用安定性と安定化問題を考える.量子化誤差の存在によって各サブシステムが共通な平衡点をもたないため,本研究は切替えシステムが望ましい平衡点へ実用漸近安定性を達成するための,量子化器パラメータの調整法及び切替えアルゴリズムを提案する.さらに,量子化器の影響を考慮して切替えアファインシステムの二次安定性とL2ゲイン解析について考え,結果を拡張した。即ち,各サブシステム行列の凸結合が安定となり,ドリフト項の凸結合がゼロである条件の下で,切替えシステムの二次安定化を実現するための切替えアルゴリズムを提案した.本年度では,量子化信号が存在しない切替え・ハイブリッドシステムについてε-実用漸近安定性が達成する切替え信号を与え,その切替え信号のもとで量子化誤差が各サブシステムのフィードバックループに生じた場合に全体システムの振る舞いを定量的に解析している.コンピュータ制御の環境であれば必ず存在する量子化信号について,本研究では主に(1)制御器からサブシステムへの入力;(2)サブシステムから制御器への入力に対する(異なる)量子化器を想定する.これらの量子化信号の存在でシステムの平衡点が移動し,各種安定性も保証できなくなる.上記の量子化信号が生じた場合について,既存文献で提案している不変集合に基づくアプローチを切替え・ハイブリッド系へ拡張し,システムの振る舞い(各サブシステムの平衡点の移動と,εー実用漸近安定性を達成する上界ε)を定量的に評価している.さらに,漸近安定性の度合いを示す不変集合の大きさを徐々に減少させることによって,切替え・ハイブリッドシステムのεー実用漸近安定性を所定レベルに達成する.理論的な証明は基本的に区分的リヤプノフ(あるいはリヤプノフライク)関数アプローチを用いて行われた.数値シミュレーションはMATLABとSimulinkを用いた.実験装置については,複数台のレゴマインドストームロボットのリレー制御を考えていた.コンピュータとロボット間の通信によって量子化誤差が生じる.また,複数台のロボットがリレーして荷物を搬送することを想定して動かすことによって,切替え制御の環境を想定して構成している.制御仕様としていかに効率よく指定場所と方向へロボットを動かすかに設定し,それを検証することによって理論結果とアルゴリズムを確かめた.前年度では,量子化信号が存在しない切替え・ハイブリッドシステムについてε-実用漸近安定性を達成する切替え信号とアルゴリズムを提案し,その切替え信号のもとで全体システムの振る舞いを定量的に解析していたが,本年度はさらに一般的な量子化信号のもとで切替えシステムの性能の変化を中心に研究した.具体的に,平衡点の移動、ε-漸近安定性の指標(εの達成値)変化、システムのパラメータに対するロバスト性等について考察し,具体的な評価アルゴリズムを提案した.これまでの研究と同じく,不変集合に基づくアプローチと区分的リヤプノフ関数が用いられている.数値シミュレーションはMATLABとSimulinkを用いて行われた.実験装置については,前年度と引き続き,複数台のレゴマインドストームロボットのリレー制御を考え,ロボットとコンピュータ間の通信による量子化誤差が生じる状況を想定し量子化のモデリングを行った.最終的に複数台のロボットがリレーして荷物を搬送すること問題に対して,本研究の提案する切替えアルゴリズムを適用し,ロボットが効率よく指定場所と方向へ行動できることを確認した.本年度はさらに研究の応用として,マルチエージェントシステムのコンセンサス・協調制御に対して,特にエージェント間のトポロジー(相互作用)が変化する場合(一時の通信機能喪失も含めて),本研究の提案するε-実用漸近安定性と安定化アルゴリズムを適用できないか,検討してみた.まだε-実用漸近安定性を達成する結果まで得られていないが,モデリング、解析ツール、アルゴリズム等はある程度援用できることが確認できた.今後は引続き検討していく.前年度までの研究成果を踏まえて,一般化量子化信号をもつ切替え・ハイブリッドシステムについてεー実用漸近安定性を達成するための切替え信号のクラスとアルゴリズムを提案し,それらの切替え信号のもとで全体システムのふるまいを定量的に解析していた。また,平衡点が移動する場合についても,一種のパラメータ安定とも呼ばれるロバスト安定性を達成するための条件(コントローラ設計と切替えアルゴリズム)を与えた。さらに,微小量εの変化も考慮した一般的な漸近安定性と安定化について関連性を一部解明し,漸近安定化を達成できるための条件とその場合の設計法を与えた。数値シミュレーションはMATLABとSimulinkを用いて行った。実験装置は,前年度に引き続き,複数台のレゴマインドストームロボットのリレー制御を目標に,ロボットとコンピュータ間の通信による量子化誤差が生じる状況を想定して量子化のモデリングを行った。そして,制御目標として参照軌道に対する追従問題を考え,様々な参照信号に対して追従できることを確認した。研究の応用として,マルチエージェントシステムのコンセンサス・協調制御に対して,エージェント間の相互作用(例えば通信)が変化する場合,本研究の提案するε-漸近安定性と安定化アルゴリズムを適用した。微小パラメータε(エージェント間の状態量の差に関する)の調整法も考慮して,実機実験を行って結果の有効性を確認することができた。昨年度は本研究計画の最終年度であったが,様々な事情で研究結果の取りまとめが少し遅れた。まず,本研究の協力者であるX. Xu教授(California Baptist University)との打ち合わせはXu教授の家庭事情で予定通り行えなかったため,学会や学術ジャーナルへの投稿も遅れた。次に,制御系における量子化アルゴリズムに関してこの2年間色々な進歩があったのでそれに合わせて研究をより精緻に進められると判断し,研究方向を微調整した。

例えば,これまでは一般化量子化アルゴリズム(量子化器)を考えてきたが,一般化である故に対応範囲は広いが保守性がどうしても残ってしまう。それに対していくつかの具体的なアルゴリズムを用いた場合にはそれの特徴を生かした解析と設計が可能となる。本年度は上記の量子化アルゴリズムの課題も含めて早急に共同研究者や研究協力者と打ち合わせしてより保守性の少ない結果を提案し,研究計画の取りまとめを行いたい。本研究では,量子化誤差を有する複数のサブシステムから構成された切替えシステムの実用安定性と安定化問題を考える.量子化誤差の存在によって各サブシステムが共通な平衡点をもたない可能性があるため,本研究の目標は切替えシステムが望ましい平衡点へ実用漸近安定性を達成するための,量子化器パラメータの調整法及び切替えアルゴリズムを提案することである.さらに,実用漸近安定化に加えて外乱抑制のためにL2ゲイン解析と設計まで結果を拡張する.最初の3年間では当初の研究計画通り,量子化信号が生じた場合に切替え・ハイブリッドシステムがε-実用漸近安定性を達成する十分条件とその切替えアルゴリズムを提案していた。具体的には,各サブシステムの平衡点移動を見積もり,ε-実用漸近安定性を達成できるεの上界を評価して漸近安定性の度合いを示す不変集合の大きさを徐々に下げていくアプローチを用いた。理論的な証明は区分的リヤプノフ関数を使って行われた。最終年度では量子化器による影響を考慮して時変型切替えアファインシステムの安定性とL2ゲイン解析・設計について考察し,研究結果を拡張した。具体的に,各サブシステムのシステム行列の凸結合が安定行列となり,ドリフト項(常数ベクトル)の凸結合がゼロである条件の下で,切替えシステムの二次安定化を実現するための切替えアルゴリズムを提案した。ドリフト項(常数ベクトル)の凸結合がゼロでない場合は状態の収束可能集合を考えることができる。さらに,外乱入力と制御出力を有するアファイン切替えシステムについて,同じサブシステムの凸結合条件に基づき,二次安定化と望ましいL2ゲイン指標を達成できるための切替えアルゴリズムを提案した。この成果は将来に一般の切替え非線形システムの漸近安定化に対しても線形近似を考えることによって拡張できると考える。本研究では,量子化誤差を有する複数のサブシステムから構成された切替えシステムの実用安定性と安定化問題を考える.量子化誤差の存在によって各サブシステムが共通な平衡点をもたないため,本研究は切替えシステムが望ましい平衡点へ実用漸近安定性を達成するための,量子化器パラメータの調整法及び切替えアルゴリズムを提案する.さらに,量子化器の影響を考慮して切替えアファインシステムの二次安定性とL2ゲイン解析について考え,結果を拡張した。
更年期女性におけるhot flushに対する新しい治療法

hot flushは更年期不定愁訴の中で最も発症頻度の高い症状である。治療法としてはestrogen補充療法に加えて血管内皮あるいは血管平滑筋の機能改善が有効と考えられる。そこで本研究の目的はhot flushの血管系における発症機序の解明と、estrogen補充療法の実現可能な代替療法の探索である。本研究ではhot flush動物モデルを確立し、既存薬剤や天然物由来成分のhot flush軽減効果を評価した。Ca拮抗薬ニフェジピンによるhot flush発現を、マウス尾表面温度の上昇を指標にして卵巣摘出(ovx)およびエストラジオール補充(EST)の影響について検討した。その結果、非降圧量のニフェジピンにより尾表面温度は用量依存的に上昇し、ovx群ではsham群に比較して増悪した。また尾表面温度上昇はESTにより改善した。これらの結果から、ovxマウスにおけるニフェジピン誘発尾表面温度上昇はhot flush動物モデルとして有効であることが明らかになった(甲斐論文1)。天然物由来成分大豆イソフラボン(Soyaflavone HG)を選び、動物モデルを用いてhot flush軽減効果を検討した。その結果、大豆イソフラボン10mg/kgをovx群に5日間連続投与することにより、投与しない群と比較してニフェジピン誘発hot flushは有意に抑制されたことから、大豆イソフラボンには更年期hot flushに対する予防効果が期待できることが明らかになった。またその作用メカニズムは、一部estrogen受容体を介していることが示唆された(甲斐論文2)。卵巣の老化により二次的に発生する血管の機能異常と捉えることができるため、治療法としてはestrogen補充療法に加えて血管内皮あるいは血管平滑筋の機能改善が有効と考えられる。今年度は基礎検討として、(1)hot flush動物モデルの開発、(2)大豆イソフラボン等のhot flush軽減効果の評価を行った。(1)hot flush動物モデルの開発Ca拮抗薬ニフェジピンによるhot flush発現を、マウス尾表面温度の上昇を指標にして卵巣摘出(ovx)およびエストラジオール補充(EST)の影響について検討した。これらの結果から、更年期ではエストロゲンの減少によって末梢血管系の調節機能が衰えているため、ニフェジピンの血管拡張作用に対し過度に反応したと考えられる。またovxマウスにおけるニフェジピン誘発尾表面温度上昇は、更年期hot flushモデルとして有効であることが示唆された(甲斐、文献1)。(2)大豆イソフラボン、スタチン系薬剤のhot flush軽減効果の検討ovx群に大豆イソフラボン(Soya flavone HG)10mg/kgを5日間連続投与することにより、投与しない群と比較してニフェジピン誘発hot flushは有意に抑制されたことから、大豆イソフラボンは更年期hot flushに対する予防効果が期待できる(論文投稿中)。スタチンについては検討中である。今年度は(1)hot flush動物モデルの確立と、(2)既存の薬剤や天然物由来成分のhot flush軽減効果の評価を本モデルを用いて行った。

その結果、非降圧量のニフェジピンにより尾表面温度は用量依存的に上昇し、ovx群ではsham群に比較して増悪した。また尾表面温度上昇はESTにより改善した。これらの結果から、更年期ではエストロゲンの減少によって末梢血管系の調節機能が衰えているため、ニフェジピンの血管拡張作用に対し過度に反応したと考えられる。ovxマウスにおけるニフェジピン誘発尾表面温度上昇を用いた本モデルを更年期hot flushモデルとして確立した。既存の薬剤の中からスタチン系薬剤フラバスタチンを、天然物由来成分の中から大豆インフラボン(Soyaflavone HG)を選び、動物モデルを用いてhot flush軽減効果を検討した。その結果、スタチン系薬剤には軽減効果は認められなかった。一方、大豆インフラボン10mg/kgをovx群に5日間連続投与することにより、投与しない群と比較してニフェジピン誘発hot flushは有意に抑制されたことから、大豆インフラボンには更年期hot flushに対する予防効果が期待できることが示唆された(甲斐論文1)。
現代における農業用水反復利用の総合的評価に関する研究

1.用水反復利用の規定条件:用水反復利用の物理的基盤は還元水の取得可能性であり、これを保証するものとして、諸水利施設がある。また、継続的な利用を実現する技術的条件として、水源水量の多寡,用水量,送水技術,水稲栽培法がある。更にこれらを取り巻く社会経済的条件として、都市的施設の立地、農業構造などが挙げられる。この3条件が互いに影響し合いながら、構造的に用水反復利用の実現を規定している。2.地形条件:用水反復利用の形態は、主として、排水系統の形態と水田立地の相互関係によって決っており、その規定条件は、地形である。洪積台地に展開する明治用水は、幹線用水路の配置から、基本的には、反復利用のためにポンプ場が必要である。扇状地で、江戸期の開発に掛かる胆沢平野、木津用水は、幹線用水路が集水域を持っていて、自動的な反復利用がなされる。沖積平坦地の両総用水,西蒲原地区では、扇状地に似るものの、近年の社会条件のもとで、新しい動きを見せている。3.社会経済的条件:現在、反復利用を問題化させているのは、都市化地域の洪水処理,用水の汚濁,用水管理組織の崩壊等による反復利用継続の困難化である。一方、転作の導入,圃場整備の実施,農家の用水量に対する要求水準の上昇などから、反復利用への要求が高まり、2極分解が進んでいる。4.将来の利用:自動的反復利用はが放棄されるのは、水質汚濁の進行など、社会的に極めて危機的状態であり、これは回避せねばならない。その他のケースの利用は、主として代替水源入手の容易さによる。反復利用は将来とも、最後の技術手段として位置づけられようが、異常渇水時のための保険として明治用水のように残すことが望まれる。沖積平坦地の、用水不足地帯においては、パイプラインによる、全量還水方式が一般化する。良好な水質の確保が基本的な条件である。
超音波スペクトロスコピ-を適用したコンクリ-ト構造物の劣化度評価に関する研究

超音波スペクトロスコピ-によるコンクリ-トの劣化度評価方法の確立を目的として、各種の劣化コンクリ-トを対象として一連の検討を行った。それらの結果は、およそ次のように要約できる。1.検出超音波の波形特性(1)透過超音波の各種波形特性パラメ-タに対する水セメント比の影響は、モルタルの場合にはあまり明らかではないが、コンクリ-トの場合には水セメント比が大きいほどこれらの波形特性値は減少する。また、各種波形特性値は、モルタルよりもコンクリ-トの方が小さい。(2)モルタル及びコンクリ-ト中を透過した超音波の最大振幅およびエネルギ-は、試験体の劣化とともに減少し、減少の程度は、最大振幅よりもエネルギ-の方が顕著である。また、検出波形のエネルギ-は、従来、コンクリ-トの劣化度評価に用いられてきた伝播速度よりもコンクリ-トの内部構造の変化に敏感である。2.周波数応答特性(1)モルタルおよびコンクリ-トの周波数特性は、試験体の劣化とともに低周波数成分が卓越するようになる。(2)周波数伝達関数の振幅およびエネルギ-は、モルタルおよびコンクリ-トいずれの場合も試験体の劣化に伴って減少する。3.コンクリ-トの劣化度評価の可能性(1)劣化による強度低下の現象と、検出波形の最大振幅、平均周波数およびエネルギ-、並びに周波数伝達関数の特定周波数帯域における局所エネルギ-の変化の様相との間には良好な相関が認められる。(2)顕著な強度低下がみられない場合でも、周波数伝達関数は、コンクリ-ト内部の構造変化に対して敏感に反応するため、超音波スペクトロスコピ-法による劣化度の評価は可能である。超音波スペクトロスコピーによるコンクリートの劣化度評価方法の確立を目的として、実験および解析の両観点から一連の検討を行った。1.モルタルの場合、透過超音波の各種波形特性パラメータに対する水セメント比の影響はあまり明らかではないが、コンクリートの場合には、水セメント比が大きいほどこれらの波形特性値は減少する。各種波形特性値は、モルタルよりもコンクリートの方が小さい。2.モルタルおよびコンクリート中を透過した超音波の最大振幅およびエネルギーは、試験体の劣化とともに減少するが、最大振幅よりもエネルギーの方が試験体内部の劣化の影響が顕著である。3.試験体が劣化すると、モルタルの場合には、200250kHzの周波数成分が、コンクリートの場合には、100150kHzと200250kHzの2帯域の周波数成分が卓越した周波数特性を示すようになる。4.モルタルおよびコンクリートの周波数伝達関数の振幅およびエネルギーは、水セメント比にかかわらず試験体の劣化に伴って減少する。5.加熱および繰返し冷却を受けたモルタルおよびコンクリートの曲げ強度および圧縮強度は、加熱温度および冷却繰返し数の増加に伴って低下する。試験体の劣化による強度低下の割合は、圧縮強度よりも曲げ強度の方が、またコンクリートよりもモルタルの方が著しい。6.劣化による強度低下の現象と検出波形の最大振幅、平均周波数およびエネルギー、並びに特定周波数帯域における局所エネルギーの変化の様相などとの間には良好な相関があり、超音波スペクトロスコピーによるコンクリートの劣化度判定は可能と考えられる。7.本研究で提案した差分法による3次元弾性波動伝播解析手法は、コンクリート中を伝播する超音波を解析的に追跡するのに有効である。超音波スペクトロスコピ-によるコンクリ-トの劣化度評価方法の確立を目的として、高応力繰返し載荷およびアルカリ骨材反応を受けて劣化したコンクリ-トを取り上げて一連の検討を行った。それらの結果はおよそ次のように要約できる。

1.繰返し外力によってコンクリ-トの劣化が進行すると、検出波形特性のうち、超音波の伝播速度、エネルギ-および最大振幅は減少するが、エネルギ-・モ-メントおよびエネルギ-分散は増加する。特に、検出波形のエネルギ-は、従来から劣化度評価に用いられてきた伝播速度よりもコンクリ-トの内部構造に敏感に反応する。2.繰返し外力によってコンクリ-トの劣化が進行すると、伝播超音波の周波数特性は、150KHz以上の周波数成分は減衰し、150KHz以下の周波数成分は増大して、徐々に低周波数成分の卓越した特性を示すようになる。ただし、本実験の範囲では、150200KHz周波数はコンクリ-トの内部構造の変化に対して比較的鈍感であった。3.本研究で採用した促進アルカリ骨材反応試験のうち、GBRC法ではコンクリ-ト強度に及ぼす影響は明かではなかったが、60°C温水促進法の場合には、強度低下みられ、この場合の反応性骨材(パイレックスガラス)のペシマム量は、2040%であった。4.アルカリ骨材反応による顕著な強度変化がみられない場合でも、検出波の伝播速度、平均周波数、最大振幅およびエネルギ-の減少、ならびにエネルギ-・モ-メントおよびエネルギ-分散の増加がみられ、検出波形の出力は減衰して波形の立下りも鈍くかつ波形の集中度も分散化した。また、周波数伝達関数は、コンクリ-ト内部の構造変化に対して敏感に反応し、試験体の劣化とともに次第に低周波数成分の卓越した周波数特性を示した。
寄生植物の収斂進化を支える分子基盤

収斂進化とは、異なる生物が類似した形質を進化させる現象だが、その分子基盤は未解明である。寄生植物は11回以上も異なる系統から進化しているが、寄生の機能を担う「吸器」を共通して発達させる。本研究では、独立進化系統のストライガ、ネナシカズラ、カナビキソウの吸器形成における比較トランスクリプトーム解析をした。その結果、系統を超えて共通した相同遺伝子群が発現し、共発現ネットワーク上の重要な位置に植物特異的な転写因子LATERAL ORGAN BOUNDARIESDOMAIN (LBD)遺伝子があることが明らかになった。本研究では、寄生植物の収斂進化を可能とした分子基盤を明らかにするため、独立に進化した寄生植物種を対象に大規模トランスクリプトーム解析を利用した分子遺伝学的解析を行う。平成27年度計画内で設定していた寄生植物カナビキソウ、ヤドリギ、スナヅルの栽培系はいずれにおいても確立することができなかったが、カナビキソウについては野外から十分量のサンプルを得ることができたため、RNA-seq解析を行った。この野外からのサンプルは、種同定が困難な宿主の根を含む組織のため解析が困難であったが、生物学的反復を増やした実験デザインとBioinformatics解析上での厳密なフィルタリングを行うことにより、カナビキソウ由来のトランスクリプトームデータを取得することができ、高い精度のDe novoassembledcontigsを得ることに成功した。加えて、先行して行ったストライガとネナシカズラのトランスクリプトームに対して、カナビキソウのデータを比較することで、寄生のキー遺伝子候補をさらに絞ることができた。そのうち候補遺伝子一つについて、機能破壊のCRISPR、過剰発現、転写抑制SRDX、プロモーター活性の解析用コンストラクションを行い機能解析の準備を進めた。また当該年度で計画していたストライガとネナシカズラの形質転換系の確立においても幾つかの条件検討をしたが実用できるほどの改良に至らなかった。そこで代替案として計画していたハマウツボ科植物コシオガマでのHairy root形質転換系を利用することにした。一方で、このコシオガマは本研究のトランスクリプトーム解析の対象ではなかったが、機能解析に利用する上でも網羅的遺伝子発現データは必要な情報になるため、コシオガマの吸器形成における詳細なトランスクリプトーム解析を行った。幾つか実験上で難解な部分があったが、いずれも計画当初における想定していた代替案により目的通り研究計画を進めることができた。また得られた結果が期待以上だったので、さらに翌年度の計画の内容を先取りして進めることができた。本研究では、寄生植物の収斂進化を可能とした分子基盤を明らかにするため、独立に進化した寄生植物種を対象に大規模トランスクリプトーム解析を利用した分子遺伝学的解析を行った。前年度までに、系統を超えた「寄生に必要不可欠な遺伝子セット」を同定し、共発現ネットワーク解析から、寄生の遺伝子セットの中でも他の遺伝子に影響を与える可能性が高い転写因子を選抜した。この転写因子についてプロモーター活性、過剰発現、転写抑制の解析用コンストラクトを作成し、モデル寄生植物としてコシオガマのhairy root transformationによる機能解析を行った。本年度ではプロモーター活性における結果を得ることができ、この転写因子のプロモーターは吸器内の分裂細胞と分化細胞の境界付近の特定の細胞群に活性を示すことが再現よく観察された。これは今までにない新規の発現パターンであり、この転写因子の吸器形成に特異な機能を示していることを示唆する。また吸器形成のような環境に応答して発動する形態形成の現象(根粒形成やカルス形成など)について公共データベースを使用して比較トランスクリプトーム解析をすると、今回の寄生植物の解析で得られた転写因子と同じ遺伝子ファミリーが誘導されることがわかり、この内容も現在総説論文としてまとめている。このように本研究を通して、申請時に提唱した作業仮説「吸器形成の遺伝子制御ネットワークを制御する上流因子が進化上繰り返し変化することで寄生植物の収斂進化が生じる」の検証に加えて、この仮説上で重要な働きをすると考えられる転写因子が植物の進化発生に関わる現象全般においてもキーとなる可能性について、いくつかの重要な結果とともに、得ることができた。現在も引き続き、候補転写因子の過剰発現および転写抑制について解析進めており、寄生植物の収斂進化の理解ひいては植物の進化発生の理解に大きく貢献することが期待できる。カナビキソウ及びコシオガマのトランスクリプトームプロフィリングを原著論文として発表する。本プロジェクトで取得したすべての寄生植物のトランスクリプトームデータを統合的に解析して、系統を超えて寄生植物が吸器形成に利用する遺伝子制御ネットワークの構造を推定する。

これらの解析で得られる、及びすでに得られた候補因子についてコシオガマのHairy root形質転換系を利用した機能解析、及び非寄生植物のシロイヌナズナでの解析を通して、吸器形成で働く遺伝子制御ネットワークを制御する上流因子が進化上繰り返し変化することで寄生植物の収斂進化が生じる可能性を検証する。植物科学
熱帯林における哺乳類の色覚：鮮明な毛色の機能と弁別能力

哺乳類の体毛は一般に地味な茶褐色である。しかし、東南アジアに生息するフィンレイソンリスは、白色、黒色、赤色などの目立つ色彩である。毛色の生態的意味として、同種内の社会的シグナル、近縁種との識別シグナルとして働いている可能性の2点を検証した。体毛を採取し、体重、性別、季節変化および加齢変化を調査した。その結果、体色は個体差が認められたが、これら要因との関連性は無く、毛色が社会的状況で機能する可能性は低いことが示唆された。飼育環境下で色識別試験を行なったところ、同所的に生息する近縁種2種の毛色に対してフィンレイソンリスの黒、白、橙色が識別可能であり、体色が種識別に機能する可能性が示唆された。一般的に哺乳類の毛色は、茶褐色であることが多く、その要因として多様な環境の中で隠蔽色として有効であるためとされている。フィンレイソンリス(Callosciurus finlaysonii)は、哺乳類では珍しく鮮明な毛色をしたリスである。タイ南部に生息する4亜種(C. f. finlaysonii, C. f. bocouti, C. f. nox, C. f. cinnamomeus )を捕獲し、背と尾の毛を採取し、個体ごとに毛色の3属性(明度、彩度、色相)を測定した。毛色は、地域個体群の間で異なることが明らかになったが、個体群内で個体変異も見られた。毛色はいずれの亜種においても、雌雄で有意な差は認められなかった。また、年齢が上がることによって、一定方向への測定値の変化はなく、年齢と毛色の関係は認められなかった。ただし、毛色の彩度や明度は葉が茂る雨季の方が落葉する乾季よりも高い傾向があった。また、個体間シグナルの働きをもつ尾の毛は、体の毛よりも、明度が高い傾向があった。以上より、本種の派手な色彩は霊長類のように、繁殖の場面で機能する性選択の結果とは考えられなかった。しかし、種内のコミュニケーションの機能は果たしている可能性があり、近縁種が同所的に生息する熱帯林で同種認識の機能をもつ可能性が示唆された。また、生残率は毛色に関わらず、一定であったため、白や黒などの明瞭な色が、光と影のコントラストが強い熱帯林では、捕食者に対して目立つことは無く、むしろ隠蔽色として働く可能性も考えられた。哺乳類は一般に色覚が乏しく、体毛の色彩も地味であるが、東南アジアに生息するリスの仲間フィンレイソンリス(Callosciurus finlaysonii)は例外的に鮮明な毛色を持つことが知られている。また、地域個体群ごとに異なる毛色を持っている。この色彩は森林内で目立つため、同種個体同士あるいは近縁種間での社会的シグナルとして機能する可能性が考えられる。昨年度は、野外で捕獲した個体の毛色を計測することによって、地域個体群ごとの毛色の違いを定量評価した。本年度の研究では、そうした毛色をフィンレイソンリスがどのように認知しているのかを実験的に調べることが目的である。飼育下でフィンレイソンリス5個体を対象として給餌ボックスを利用した学習実験を行った。近縁種クリハラリス(C. erythraeus)の毛色である灰褐色やハイガシラリス(C. caniceps)の毛色である橙色に対して、本種の毛色である白色、黒色、赤褐色の識別が可能かどうかを調査した。まずは、不正解を灰褐色とし、正解を白として給餌試験を行うと、10回の試験で全ての個体が有意に白を判別する結果となった。次に灰褐色と黒でも全個体が判別できた。しかし、赤褐色に対しては全個体が10回の試行のうち、正解に達することが無かった。次に、不正解を橙色とし、白、黒、赤褐色を正解として実験を行ったところ、全ての個体で白、黒は判別が可能であることが示された。橙色と赤褐色では、個体によっては正解率は低くなったが、識別は可能であることが明らかになった。以上より本種が赤色の判別が困難な二色型色覚を持つことが示唆された。次年度は本種の地域個体群ごとの毛色と、そこに分布するリスの種構成との関わりを解析し、共存する近縁種が毛色によって種認識する可能性を考察する予定である。しかし、東南アジア一帯に生息するCallosciurus属のリスはカラフルな毛色のものが多い。その中でも、フィンレイソンリス(C. finalysonii)は、全身白色、黒色、赤色などの目立つ色彩で、地域個体群によってその毛色が異なる。捕食者からの隠蔽に適した茶褐色ではなく、本種が目立つ毛色を持つことの生態的意味を明らかにすることが本研究の目的である。仮説として、(1)毛色が同種内の社会的状況でシグナルとして働いている可能性、(2)毛色が同所的に生息する近縁種との間で識別のためのシグナルとして働いている可能性の2点を検証した。タイに分布するC. finlaysonii 4亜種について、体毛を採取し、捕獲個体の体重、性別などを測定後、個体識別し、18か月後に体毛の季節変化および加齢変化を調査した。その結果、体色は個体差が認められたが、体重、性別、年齢、季節との関連性は無く、毛色が社会的な状況で機能する可能性は低いことが示唆された。

次に、C. finlaysonii 7亜種および、同所的に生息する近縁種2種(C. erythraeusおよびC. caniceps)を捕獲し、体毛の特性を光学的に解析した。その結果、C. finlaysoniiは種内変異が大きいが、それでも3種(C. finlaysonii, C. caniceps, C. erythraeus)の間では光学的な特性が明らかに異なることが分かった。したがって、毛色が同所的近縁種間で識別に役立つ可能性は支持された。6個体のC. finlaysoniiを用いて飼育環境下で色識別試験を行なったところ、通常の茶褐色に対して識別可能な毛色は黒、白、橙色であることが明らかになり、目立つ毛色が識別に必須であることが示唆された。哺乳類の体毛は一般に地味な茶褐色である。しかし、東南アジアに生息するフィンレイソンリスは、白色、黒色、赤色などの目立つ色彩である。毛色の生態的意味として、同種内の社会的シグナル、近縁種との識別シグナルとして働いている可能性の2点を検証した。体毛を採取し、体重、性別、季節変化および加齢変化を調査した。その結果、体色は個体差が認められたが、これら要因との関連性は無く、毛色が社会的状況で機能する可能性は低いことが示唆された。飼育環境下で色識別試験を行なったところ、同所的に生息する近縁種2種の毛色に対してフィンレイソンリスの黒、白、橙色が識別可能であり、体色が種識別に機能する可能性が示唆された。本課題の主軸となる、色覚認知実験がすでにほぼ終了しており、今後、野外調査を残す状態となっている。色覚認知実験では、予想通りの結果が得られている。野外調査の調査地点は何カ所かの候補地をすでに決めてあり、現地共同研究者による下調査によって、適切な調査地を選定する予定である。仮に、本年度の野外調査で目的の亜種を捕獲できない場合でも、すでにこれまでに捕獲したデータによって得られた成果で、結論を導くことは可能である。生物学実験では、C.canicepsとC.erythraeus、C.canicepsとC.finlaysoniiがそれぞれ、互いの毛色を認識できることが明らかになったが、C.finlaysoniiとC.erythraeusでは亜種によっては毛色の識別ができないことが明らかになった。そのため、C.finlaysoniiとC.erythraeusが分布を接する地域で野外調査を行い、地域個体群ごとの毛色と、そこに分布するリスの種構成との関わりを解析する。以上より、共存する近縁種が毛色によって種認識する可能性を考察する予定である。本年度の研究実施計画は、(1)飼育個体の色覚実験を開始する(2)野生個体の毛色調査のために捕獲作業を開始する、であった。このうち、飼育実験は飼育個体の確保に時間を要し、予定通り進んでいないが、野外での捕獲調査は予定以上に進んでいるため、全体としては順調に進んでいる。飼育個体が確保できたので、実験下での色覚認知能力の研究を行うことが今年度以降の課題である。平成26年度当初、飼育実験個体を捕獲する作業のため、ガソリン代を必要とするため、その分を残した。ガソリン代および国内旅費1件
遺伝性乳がん原因遺伝子産物ＢＲＣＡ２のリサイクリングエンドソームにおける機能解析

前年度、エンドソームにおけるBRCA2のパートナーとしてマススペクトル解析により候補となったRab11-FIP3をターゲットとして検証を行ったが、両者の相互作用の確定には至らなかった。そこで今年度は、リサイクリングエンドソームにおけるBRCA2の直接的なパートナーを探索するという方針を転換し、1BRCA遺伝子変異が多くみられるトリプルネガティブ乳がんとリサイクリングエンドソームとの関連についての検証、2細胞内小胞の融合や分断にBRCA2が関与する可能性に視野を広げたターゲット探索を行った。まず1について、研究者分担者によるトリプルネガティブ乳がん発現データ解析から、LRP8というLDLレセプターがトリプルネガティブ乳がん特異的に高発現していることがわかった。LRP8は細胞膜上に存在してエンドサイトーシスされリサイクルされることが知られている。がんの増殖能に対するLRP8の影響について、LRP8発現抑制したトリプルネガティブ乳がん細胞株MDA-MB-231およびBT-549を用いて検証した。その結果、がん増殖に対してLRP8は亢進に働いているものと考えられた。乳がんの転移先として知られる脳組織にはLRP8のリガンドReelinが豊富に存在しており、LRP8のリサイクルが転移先の組織において活性化することで、がん増殖が促進される可能性が考えられる。また2については、BRCA1、2がミトコンドリアのオートファジー(マイトファジー)に関与するという報告が前年度発表されたことに基づき、ミトコンドリア損傷の有無によるBRCA2結合因子を比較検討した。その結果、過剰発現の系ではあるが、BRCA2-FLAGとミトコンドリア融合に関わる分子との相互作用を示すデータを得ることができた(未発表)。これら結果が、今後、遺伝性乳がん発症および悪性化のメカニズム解明につながることを期待したい。BRCA2のリサイクリングエンドソーム局在の証明について、リサイクリングエンドソームマーカーRab11との共局在について共焦点顕微鏡を用いて観察した。その結果、小胞の一部で一致が確認された。しかし、細胞からエンドソームライゼートを単離してWB法により検出する実験系からはRab11との共局在について明確なデータが得られなかった。これらの結果から、BRCA2リサイクリングエンドソーム局在については、未だ確定できていない。また、リサイリングエンドソームで機能するRab11-FIP3については、BRCA2の免疫沈降物のマススペクトル解析から相互作用の可能性が示唆されており、さらに、Rab11-FIP3と相互作用する細胞質ダイニンの構成因子LIC2とBRCA2との直接結合については、28年度に研究分担者により確定された。そこで、Rab11-FIP3との相互作用を確定するため、内在性及び過剰発現の系により免疫沈降、WB法で、様々な条件による検証を行ったが、有効なデータを得るに至らなかった。過剰発現系において相互作用が確認できなかったため、マススペクトル解析のMRM法による検証まで至らなかった。BRCA2とRab11-FIP3の相互作用について確定に至らなかったので、両者の結合阻害によるリサイクリングエンドソームに対する影響を検証することが困難となり、他のアプローチが必要となった。そこで、BRCA2抑制によるRab11-FIP3細胞内局在の変化について検証した。その結果、間期におけるRab11-FIP3の中心体局在の減少が確認され、BRCA2がRab11-FIP3の局在に影響する可能性が示唆された。また、本課題の最終年度に向けてがん細胞の浸潤、遊走能測定に関する実験系の構築を兼ねて進めていた研究において、がんの浸潤および遊走に関する新しいシグナル系を明らかにし、誌上発表することができた。平成28年度の研究結果により、BRCA2のリサイクリングエンドソームへの局在およびリサイクリングエンドソームにおけるBRCA2の相互作用分子の候補であったRab11-FIP3との相互作用確定に至らなかった。この二点について証明するための実験に関して、仮説通りの結果が得られず困難を極めたため、予想以上に時間を要した。具体的には、リサイクリングエンドソームへの局在の証明に関しては、共焦点顕微鏡において観察を行うにあたり、免疫染色による細胞内のBRCA2検出に適切な抗BRAC2抗体の選定が難しく、何種類もの抗体の検討が必要となった。また、培養細胞の過剰発現系を利用した免疫沈降法およびWB法によるBRCA2とRab11-FIP3との相互作用の検出に関しては、相互作用のデータを仮説通りとることができず、様々な実験条件を検討する必要に迫られ、予定以上に時間がかかった。このように実験を試行錯誤した結果、Rab11-FIP3との相互作用の確定に至らなかったため、パートナー分子との結合阻害からリサイクリングエンドソームへの影響を検証するという項目においては実施することが困難となり、実験計画の変更を迫られることとなった。以上の理由により、やや遅れているとした。

LRP8は細胞膜上に存在してエンドサイトーシスされリサイクルされることが知られている。がんの増殖能に対するLRP8の影響について、LRP8発現抑制したトリプルネガティブ乳がん細胞株MDA-MB-231およびBT-549を用いて検証した。その結果、がん増殖に対してLRP8は亢進に働いているものと考えられた。乳がんの転移先として知られる脳組織にはLRP8のリガンドReelinが豊富に存在しており、LRP8のリサイクルが転移先の組織において活性化することで、がん増殖が促進される可能性が考えられる。また2については、BRCA1、2がミトコンドリアのオートファジー(マイトファジー)に関与するという報告が前年度発表されたことに基づき、ミトコンドリア損傷の有無によるBRCA2結合因子を比較検討した。その結果、過剰発現の系ではあるが、BRCA2-FLAGとミトコンドリア融合に関わる分子との相互作用を示すデータを得ることができた(未発表)。これら結果が、今後、遺伝性乳がん発症および悪性化のメカニズム解明につながることを期待したい。Rab11-FIP3との相互作用が確定できなかった現状を考慮すると、パートナー分子との相互作用阻害からリサイクリングエンドソームへの影響を検証することは難しい。また、Rab11-FIP3と共通の細胞内局在から仮説を立てた、細胞質分裂およびM期スピンドル形成に対してリサイクリングエンドソームの機能を通して与える影響について有効なデータが得られるとは考えにくい。そこで、平成29年度は、まず、BRCA2単独で発現抑制した場合の細胞内のリサイクリングエンドソームへの影響を検証する方針に変更する。具体的には、BRCA2発現抑制時のリサイクリングエンドソーム小胞の細胞内分布についてリサイクリングエンドソームマーカーを指標にした観察や、リサイクルされる代表的な分子であるトランスフェリンの輸送系を用いた検証方法を実施する。その結果として、BRCA2発現抑制によりリサイクリングエンドソームへの影響がみられた場合には、Rab11-FIP3以外の新たな候補分子の探索を行う必要があり、Rab11-FIP3が候補として挙がった際に実施したマススペクトル解析のデータを見直し、再度パートナー候補分子の選定を行い、相互作用を検討する。BRCA2の発現抑制によりリサイクリングエンドソームへの影響がみられなかった場合の打開策としては、BRCA遺伝子の変異と関連が深いとされているトリプルネガティブ乳がんとリサイクリングエンドソームとの関係から、本研究課題を検討する方針に変更する。トリプルネガティブ乳がんにおいて特異的に発現のみられるレセプター分子を選定し、そのリサイクルシステムの制御方法を検討し、レセプターの細胞膜上へのリサイクルが正常に機能しない場合に、乳がん細胞の増殖、浸潤、遊走能に与える影響の検証を行うことを視野に入れて研究をすすめることとする。
サブミクロンの拡散帯から拡散係数を決定するための超精度マイクロセクショニング装置

10^<-18>m^2s^<-1>以下の小さな拡散係数を決定するための超精度マイクロセクショニング装置(デュオプラズマトロン型イオン源、スパッタ室、試料保持装置、削り粉回収装置およびイオン電流測定装置から成る)について、前年度に引続き改良を加え、ほぼ満足できるように完成させた。種々の物質に対してスパッタ能を測定した結果によると、十分な能力を有することがわかった。この種の装置の重要な条件でもある全スパッタ期間中のスパッタ速度の安定性も満足できるものであった。Cu単結晶におけるAuの不純物拡散を高圧下で研究し活性化体積を低温度範囲で決定した。高温度範囲でのCuの自己拡散の活性化体積と比較し、複空孔の寄与およびCuの自己拡散係数係数の非アレニウス性について検討した。他の金属、アモルファス金属および半導体化合物における拡散についても、この装置で予備実験を行ない、満足できる結果を得ることができた。イオンビーム・スパッタ技術を利用し、各種の固体におけるサブミクロンの深さの拡散帯から小さな拡散係数を測定するための超精度マイクロセクショニング装置の調整を昭和62年度に引続き行なった。デュオプラズマトロン型イオン源およびプラズマトロン電源の安定性を調べた。高性能の試料保持装置および回収用フィルム巻き取り装置を製作し、各種物質のスパッタ速度の加速電圧依存性を調べた。本装置を用いて、ω中の不純物拡散係数を測定した。