hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
沿岸域における「持続的発展の教育」（ＥＳＤ）－東京湾モデルの開発と展開

本研究の目的は、地域住民が協議して沿岸域に関わる政策を立案する場を形成する道筋を示すことである。そのため自然・社会科学的知識の体系化や教材化をするとともに、ワークショップ(WS)やサイエンスカフェ(SC)の実施、および参加型アクションリサーチプログラム(ARP)を実施した。体系化・教材としては東京湾の水質や動植物に関する「ファクトシート」作成し、論文を7本、学会での発表も7回おこなった。WSやSC、東京湾に関する講演会も31回を数える。とくに、参加型ARPとしては「みなと塾」を3年連続して実施した。以上のような研究から、地域の方々との協働で、政策立案の場を形成する道筋を示すことができた。本研究の目標は、多様な関係者が協議して沿岸域に関わる政策を立案する場を形成する道筋を示すことであり、最終的には「江戸前フォーラム」の形成をめざす。そのために、東京湾の自然科学的(A)・社会科学的(B)知識の体系化(1)あるいは教材化(2)、および参加型アクションリサーチプログラムの設計と実践(C)をおこなうことが本研究の目的で、本年度は以下の研究を実施した。(A-1)ー「東京湾のスズキ仔稚魚の出現と形態の研究」、および「小櫃川河口域に出現するハゼ類の形態変化の研究」:東京湾沿岸域の重要性を知るために意義のある研究であり、東京湾の重要な魚種の基礎的情報を提供する。(A-2)その1ープランクトンや魚類に関する小学校での「出前講義」:作成した教材等を試行するとともに、さらに必要な知識の情報も収集することができた。(A-2)その2ー高校生や大学生を対象としたワークショップ「シラスをどのような研究材料にすることができるのかを考えよう」:高校生や大学生への沿岸域の重要性の啓発になるとともに、小中学生向けの教材を作成する上での基礎的情報を得ることができた。(C)ー港区民を中心とした一般の方々を対象にした「江戸前みなと塾『江戸前の海の今を知ろう』」の開催:参加型アクションリサーチプログラムの一環であり、一般の方々に沿岸域の政策立案に試行的に参加していただき、さらに水質やプランクトン、魚類、藻類、鳥類に関する講義内容は「ファクトシート」という形で汎用性のある教材を作成した。そのほかにも、いくつかの学会や講演会、シンポジウムなどに参加してワークショップやサイエンスカフェの実施方法等を検討したり、あるいは本研究の活動を報告したりした。本研究の目的は、大学が関わる沿岸域の持続的利用のしくみづくりのモデルを、東京湾について開発し、さらにそれを実際に展開することである。そのために今年度(H25)は、1東京湾を中心とした沿岸域に関する基本的な自然・社会科学的知識を体系化し、教材化するとともに、2参加型アクションリサーチプログラムの設計と実践をおこなうことで、3市民を含む多様な関係者が協議して沿岸域に関わる政策を立案する場を形成する道筋を示す、といった研究をおこなった。以下に具体的な内容を示す:1として平成24年度におこなった「みなと塾:江戸前の海の今を知ろう」をベースにしたファクトシートを昨年度末に作成したが、今年度はそれを3の「港区教員研修大学講座:『海のなかの「食べる・食べられる」をのぞいてみよう」を体験していただきます』」(7月)や「江戸前みなと塾:『江戸前の海の開発と保全を考える2日間』」(12月)で活用した。さらに2として、本学の大学院生が主体となって、大田区と共同で「江戸前の海を知ろうwith海洋大院生」(12月)という講座を実施した。また3の一環として、児童向けには、港区立港南小学校での出前授業「運河について知ろう」(6月)や港区立高輪図書館での「チリモンを探せ」(7月)、さらに江戸川区立の4小学校の6年生300人を対象にした「葛西臨海たんけん隊:『海の中の「食う食われる」の関係を見てみよう』」(7月)を実施した。また、大人向けには、環境省の研修の一環である「地域の環境を題材とした環境教育の取り組み」(9月)でワークショップをおこない、千葉県の生物多様性会議では『江戸前の海を持続的に利用するための仕組みづくり大学にできること』(11月)といった講演をおこなった。これらの研究実績を統合すると、「政策を立案する場を形成する道筋」が、少し見えてきたと考えている。東京湾で沿岸域の持続的利用のしくみ作りのモデルを開発し、実際に展開することが本研究の目的である。今年度は本研究の最終年で、1これまで実践してきた沿岸域の持続的利用に関する政策立案の場の形成づくりを継続し、2これまでのプロジェクトのアンケートなどを分析し、3科学的知識の体系化のために論文作成をおこなった。

1では、港区教員研修、「ちりもん」海洋教育、港区立図書館などでの東京湾に関する講演、江戸川区立の中学校を対象にした透明標本を使った特別授業などを実施した。2では、2014年度日本魚類学会年会で二つの発表をおこなった:「魚類透明標本を用いた海洋環境教育の実践」では中学生を対象として魚類の透明標本を使って胃内容物と生きたプランクトンを観察することで、海の食物連鎖について知識を深めようというもので、97名の事前・事後のアンケートをもとに効果や有用性を検討した。「“ちりめんモンスター"を用いた海洋環境教育の実践(小学生向け)」では、小学生233名に対する事前・事後アンケートからチリモンと教育プログラムとの相性について論じた。26年度が最終年度であるため、記入しない。魚類学26年度が最終年度であるため、記入しない。東京湾の自然科学的研究や参加型アクションリサーチプログラムについては、ほぼ予定通りに実施することができた。しかし、社会科学的知識の体系化と教材化については、情報等を収集したものの、その解析等が遅れているため、計画していたような発表とかをすることがほとんどできなかった。そのため、おおむね順調に進展しているものの、一定の分野で少し遅れていると自己評価した。自然科学的研究や参加型アクションリサーチプログラム、あるいは児童から大人までを対象とした出前授業や講演、ワークショップについては、当初の計画以上に進展することができた。しかし、社会科学的知識の体系化と教材化については、研究者が個々に情報の収集や解析等をおこなっているものの、当初計画していたようなファクトシートの作成や事例研究の論文などの発表はできなかった。そのため、本研究全体としては、「おおむね順調に進展しているものの一定の分野で少し遅れている」と自己評価した。自然科学的研究については、魚類だけではなく、東京湾の水質や身近にみられるプランクトンなどの整理をすすめることで、沿岸域の自然科学的知識の体系化・教材化をはかる。参加型アクションリサーチプログラムについては、港区以外でも実施する。さらに、社会学的知識の体系化をはかるとともに、「干潟の重要性」や「沿岸域の開発1といったテーマでワークショップなどを実施していく。自然科学的研究、とくに魚類については東京湾での出現などをまとめ、さらに水質や身近にみられるプランクトンなどの教材を作成することで、沿岸域の自然科学的知識の体系化・教材化をはかる。参加型アクションリサーチプログラムを実施するだけではなく、来年度は最終年となるので、港区や大田区、あるいは江戸川区で実施してきた内容の総括をおこなう。さらに社会学的研究については、得られた個々の知識の体系化をはかり、ファクトシートや論文、あるいはワークショップなどを通して情報を発信する。第一の理由は、当該年度に予定していた海外での調査ができなかったことである。これは、出張を予定していた共同研究者と海外の研究者との日程調整がうまくできなかったことによる。もう一つの理由は、人件費の使用が少し少なかったことがあげられる。これは、研究活動が停滞していたわけではなく、活動自体はおこなったものの、例えば7月に実施した小学6年生300人を対象にした事前事後のアンケートの結果をまとめきれていなかったり、他の活動でおこなったアンケートをきちんと整理し解析していなかったりしたためである。
ユーザタスクの形式的記述に基づくインタラクティブシステム設計法

1.タスク図を用いたインタラクティブシステム設計法について,以下の研究を行った.(a)ユーザタスクを図的に記述するための仕様記述言語であるタスク図を定義した.タスク図は,タスクの逐次実行,並行実行,タスクの階層構造を表現する機能をもつ.タスク図を用いてインタラクティブシステムの仕様を記述・詳細化する方法を提案した.(c)プロセス代数に基づく代表的な仕様記述言語であるLOTOSに着目し,タスク図からLOTOS仕様への変換規則を与えることにより,タスク図の形式的意味を定義した.(d)与えられたタスク図を上記変換規則によりLOTOS仕様に変換し,次に,モデル検査法に基づく検証ツールであるCADPを用いてLOTOS仕様を検証するという,タスク図の形式的検証手順を示した.通信販売による書籍購入タスクに提案検証法を適用することにより,その有効性を示した.2.ユーザインタフェース(UI)部品の厳密な仕様記述を可能とする設計法として,代数的仕様記述法を用いた設計法を提案した.具体的に,代数的仕様記述の部分クラスである抽象的順序機械型仕様(ASM仕様)を用いたUIの形式的仕様記述法とそこからのプロトタイプ生成法を提案した.まず,個々のUIモジュールがメッセージ送受信によって非同期に動作するような,簡潔な多プロセスモデルである抽象的ウィンドウシステム(AWS)モデルを導入した.次に,AWSに基づきUIのASM仕様を記述する方法を示した.また,Javaを実装アーキテクチャとした,UIのASM仕様を実装するための枠組を提案した.この枠組に従ってASM仕様をJavaプログラムに変換するコンパイラを作成し,仕様記述例に対するコンパイラの使用経験から,本手法の有効性を確認した.1.タスク図を用いたインタラクティブシステム設計法について,以下の研究を行った.(a)ユーザタスクを図的に記述するための仕様記述言語であるタスク図を定義した.タスク図は,タスクの逐次実行,並行実行,タスクの階層構造を表現する機能をもつ.タスク図を用いてインタラクティブシステムの仕様を記述・詳細化する方法を提案した.(c)プロセス代数に基づく代表的な仕様記述言語であるLOTOSに着目し,タスク図からLOTOS仕様への変換規則を与えることにより,タスク図の形式的意味を定義した.(d)与えられたタスク図を上記変換規則によりLOTOS仕様に変換し,次に,モデル検査法に基づく検証ツールであるCADPを用いてLOTOS仕様を検証するという,タスク図の形式的検証手順を示した.通信販売による書籍購入タスクに提案検証法を適用することにより,その有効性を示した.2.ユーザインタフェース(UI)部品の厳密な仕様記述を可能とする設計法として,代数的仕様記述法を用いた設計法を提案した.具体的に,代数的仕様記述の部分クラスである抽象的順序機械型仕様(ASM仕様)を用いたUIの形式的仕様記述法とそこからのプロトタイプ生成法を提案した.まず,個々のUIモジュールがメッセージ送受信によって非同期に動作するような,簡潔な多プロセスモデルである抽象的ウィンドウシステム(AWS)モデルを導入した.次に,AWSに基づきUIのASM仕様を記述する方法を示した.また,Javaを実装アーキテクチャとした,UIのASM仕様を実装するための枠組を提案した.この枠組に従ってASM仕様をJavaプログラムに変換するコンパイラを作成し,仕様記述例に対するコンパイラの使用経験から,本手法の有効性を確認した.設計の初期段階から適用できる,一貫性と操作性の実現を目的としたインタラクティブシステム設計法の提案および開発を行なった.本設計法における設計手順は次のとおりである.(1)タスクモデルを作成する.タスクモデルとは,タスクとサブタスクの関係や実行手順などのタスクの構造を記述したものである.これにはタスク図という形式的記述法を用いる.まず概要を表すタスクモデルを記述した後,タスクモデル中の各タスクをユーザやシステムの1動作(イベント)となるまで詳細化する.(2)タスクモデルに,タスク間のデータの授受関係に関する記述を行なう.(3)タスクモデルに,現実の入出力操作や操作画面との対応に関する情報(UI設計情報)を加える.UI設計情報を指定するとは,各イベントに,それが使用するUI部品(入力欄やボタンなど)を割当ることである.また,UI部品を表示するための画面の一領域をフレームと呼び,タスクにフレームを静的に割当てる.(4)プロトタイプを自動生成する.本研究では,WWWを実装のアーキテクチャとしたとき,最終的なタスク図からプロトタイプを自動生成するシステムを試作した.システムは,各フレームごとに2つのCGIプログラムを生成する.一つ目のCGIプログラムは内部処理の後,フレームおよびUI部品を表示する.二つ目のCGIプログラムはユーザの操作によって起動され,ユーザの入力を変数に代入するなどの処理を行なう.(5)プロトタイプを評価し,必要ならばタスクモデルを更新し,(1)以下を繰り返す.以上に基づく設計法を「通信販売により書籍の購入を行なうタスク」などの例題に適用し,その有効性を確認した.1.昨年度に引き続き,タスク図を用いたインタラクティブシステム設計法についての研究を行った.昨年度は主に,ユーザタスクに基づく設計法,タスク図を用いた仕様記述法,および,詳細化されたタスク図からのプロトタイプ自動生成法を提案した.本年度は,タスク図の形式的意味定義とその形式的検証法への応用について詳細に検討した.(a)プロセス代数に基づく代表的な仕様記述言語であるLOTOSに着目し,タスク図からLOTOS仕様への変換規則を与えることにより,タスク図の形式的意味を定義した.

(b)与えられたタスク図を上記変換規則によりLOTOS仕様に変換し,次に,モデル検査法に基づく検証ツールであるCADPを用いてLOTOS仕様を検証するという,タスク図の形式的検証手順を示した.通信販売による書籍購入タスクに提案検証法を適用することにより,その有効性を示した.2.ユーザインタフェース(UI)部品の厳密な仕様記述を可能とする設計法として,代数的仕様記述法を用いた設計法を提案した.具体的に,代数的仕様記述の部分クラスである抽象的順序機械型仕様(ASM仕様)を用いたUIの形式的仕様記述法とそこからのプロトタイプ生成法を提案した.まず,個々のUIモジュールがメッセージ送受信によって非同期に動作するような,簡潔な多プロセスモデルである抽象的ウィンドウシステム(AWS)モデルを導入した.次に,AWSに基づきUIのASM仕様を記述する方法を示した.また,Javaを実装アーキテクチャとした,UIのASM仕様を実装するための枠組を提案した.この枠組に従ってASM仕様をJavaプログラムに変換するコンパイラを作成し,仕様記述例に対するコンパイラの仕様経験から,本手法の有効性を確認した.
災害時のロジステイクスの不確定を考慮したリソース管理モデルの開発

南海トラフ地震では,東北地方太平洋沖地震より多くの避難者が,広範囲の都道府県で出ることが想定されており,現在の備蓄量では,3日以内に災害支援物資が不足すると考えられる.既存の備蓄スペースを最大限利用し,未使用のまま廃棄される物資の量を減らしながら,南海トラフ地震の際に物資が不足しない効率的な物資の運用システムを構築する.本研究は自治体で災害支援物資の維持管理や防災計画を作成する担当の方に現状の災害支援物資の備蓄方法についてアンケートをした.構築したシェアリングシステムを用いて,広域連携した全国規模での災害支援物資シェアリングシステムの構築し、3つのシナリオの分析を行った。防災計画
ヘリコン波放電型酸素・フッ素負イオン源の開発

本研究は、酸素・CF_4ガスを用いたヘリコン波放電による高密度プラズマを制御して、材料プロセスで重要な役割を演じる酸素・フッ素系負イオンの効率的な生成を実現することにより、材料プロセス用の高効率負イオンビーム源の実用化を目指して研究を進めた。先ず、負イオン生成用のヘリコン波放電型プラズマ発生装置を制作し、当初に予定した10^<12>-10^<13>cm^<-3>の高密度酸素・CF_4プラズマを生成した。また、プラズマ生成用の高周波を時間的にON-OFF変調し、放電ON期間には5-6eVの高温・高密度プラズマが生成され、OFF期間にが1eV程度の低温・高密度が保たれていることを確認した。飛行時間型質量分析器及びレーザー光脱離法を用いて負イオンを測定した結果、負イオンは放電OFF期間のアフタ-グローにおいて効率よく生成されることが分かった。酸素負イオンに関しては、磁場配位を制御することにより、シート状の酸素プラズマを生成することに成功した。このシートプラズマにレーザー光脱離法を適用して酸素負イオン密度の空間分布を測定し、低温のシートプラズマの周辺における広い領域で酸素負イオンが効率よく生成されていることを確認した。なお、高密度酸素プラズマにおいてはOイオンが支配的であり、プラズマ密度と共に増加した。CF_4プラズマにおける負イオンに関しても、F^-イオンのみが存在し、このF^-イオン密度はプラズマ密度と共に増加することが分かった。負イオンの支配的な生成過程は、励起分子や分子性ラジカルへの低温電子の解離性付着であり、また主な消滅過程は正イオンとの相互中性化反応であるとの結論に至った。本研究の結果、高密度酸素・CF_4プラズマを時間的・空間的に制御し、高温・高密度及び低温・高密度プラズマ領域を作り出すことにより、高効率負イオ生成が実現できることが分かり、高効率負イオン源の設計指針を得ることができた。本研究においては、酸素、CF_4ガスを用いたヘリコン波放電による高密度プラズマを制御して、材料プロセスで重要な役割を演じる酸素、フッ素系負イオンの効率的な生成・引き出しを実現することにより、材料プロセス用の高効率負イオンビーム源としての実用化を目指して研究を進めている。初年度に当たる平成7年度においては、先ず設備備品費で購入した高周波電源、排気系,磁場コイル、および消耗品費で取り揃えた放電部、真空チャンバーおよびガス導入系等の部品を用いて、研究の基盤となる負イオン生成用のヘリコン波放電型プラズマ発生装置を制作した。本装置を用いて、酸素、CF_4ガスによる高密度プラズマを生成し、静電プローブおよびマイクロ波干渉計でプラズマラパメーターの測定を行った結果、当初に予定した10^<12>-10^<13>cm^<-3>の高密度酸素、CF_4プラズマを生成することができた。また、プラズマ生成用の高周波を時間的にON-OFF変調して、プラズマ密度・温度のプラズマ変調の周波数、パルス幅などによる依存性を調べ、放電ON期間には5-6eVの高温の高密度プラズマが生成され、OFF期間には1eV程度の低温で高密度が保たれていることを確認した。CF_4プラズマに関して、現有の飛行時間型質量分析器を用いて負イオン測定を行った結果、負イオンは放電OFF期間だけに観測され、F^-イオンのみが存在することが分かった。このF^-イオン強度はプラズマ密度と共に増加し、少なくとも1.5-10mTorrのCF_4ガス圧力範囲内では、圧力が低いほど生成効率がよいことが分かった。プラズマの時間変調に対応させて負イオンの時間変化を測定することにより、変調周波数を上げた方が生成効率が上がることも分かり、負イオン信号とプラズマパラメーターとの相関について、有用な実験データを得ることができた。なお、プラズマからの負イオンの引き出し特性に関しては、来年度以降の課題として残った。

平成8年度においては、以下の研究成果が得られた。1.酸素負イオン(1)発光分光法を用いた酸素負イオン診断法を開発した。本計測法は、O^-イオンとO^+イオンとの相互中性化反応で生成される酸素原子は777nmと845nmの光を放出することを利用して、この発光強度とO^+イオン密度を測定することにより、O^-イオン密度を求める方法である。本計測法で必要となるO^-イオンとO^+イオンとの相互中性化反応の速度係数を求めることにより、O^-イオン計測法として確立した。本計測法を適用するこにより、高速パルス変調時におけるO^-イオン密度の時間変化を比較的容易に調べることができ、放電時間と共にO^-イオン密度が増加していくことが分かった。(2)直線磁場とカスプ磁場を組み合わせた磁場配位を用いることにより、シート状の酸素プラズマを生成することに成功した。このシートプラズマにレーザー光脱離法を適用してい酸素負イオン密度の空間分布を測定し、シートプラズマの周辺における広い領域で酸素負イオンが効率よく生成されていることを確認した。2.フッ素負イオン(1)飛行時間型質量分析器によるGF_4プラズマ中のF^-イオン測定により、F^-イオンはアフタ-グローで効率よく生成され、その主な生成過程はCF_3ラジカル等への低温電子の解離性付着であり、また消滅過程はCF_3^+との相互中性化反応であるとの結論に至った。(2)フッ素プラズマに適用可能な加熱プローブを開発して、プラズマの電子温度と電子密度が測定できるようになった。今まで分からなかった電子温度は6eV程度であることを確認した。この加熱プローブを使用することにより、フッ素負イオンをレーザー光脱離法で検出できるようになった。本研究は、酸素・CF_4ガスを用いたヘリコン波放電による高密度プラズマを制御して、材料プロセスで重要な役割を演じる酸素・フッ素系負イオンの効率的な生成を実現することにより、材料プロセス用の高効率負イオンビーム源の実用化を目指して研究を進めた。先ず、負イオン生成用のヘリコン波放電型プラズマ発生装置を制作し、当初に予定した10^<12>-10^<13>cm^<-3>の高密度酸素・CF_4プラズマを生成した。また、プラズマ生成用の高周波を時間的にON-OFF変調し、放電ON期間には5-6eVの高温・高密度プラズマが生成され、OFF期間には1eV程度の低温・高密度が保たれていることを確認した。飛行時間型質量分析器及びレーザー光脱離法を用いて負イオンを測定した結果、負イオンは放電OFF期間のアフタ-グローにおいて効率よく生成されることがわかった。酸素負イオンに関しては、磁場配位を制御することにより、シート状の酸素プラズマを生成することに成功した。このシートプラズマにレーザー光脱離法を適用して酸素負イオン密度の空間分布を測定し、低温のシートプラズマの周辺における広い領域で酸素負イオンが効率よく生成されていることを確認した。なお、高密度酸素プラズマにおいてはOイオンが支配的であり、プラズマ密度と共に増加した。
反応拡散系近似理論の発展と応用

理工学分野において現れる様々な問題を含む非線形拡散問題を取り扱った。非線形拡散を含む問題の解析や数値解析において、拡散の非線形性をどのように扱うかが問題となっている。本研究では、半線形問題である反応拡散系の解により非線形拡散問題の解を近似する、反応拡散系近似理論に焦点を当てた。急速反応極限の考察、反応拡散系近似の解析、その数値解析や数理モデリングへの応用等、多角的に研究を行い、様々な結果を得た理工学分野において現れる様々な問題を含む非線形拡散問題を取り扱った。急速反応極限の考察、反応拡散系近似の解析、その数値解析や数理モデリングへの応用等、多角的に研究を行い、様々な結果を得た本研究では、応用を見据えた理論の構築を目的とし、反応拡散系近似理論の細部に踏み込んだ解析からその応用まで、多岐にわたった研究を行っている。具体的には、研究計画に記した研究(1)-研究(5)を柱として研究を進めてきた。代表者の過去の研究において、一般的な交差拡散系の解を半線形反応拡散系の解により近似できることが分かっていた。ただし、その研究では1つの方程式を2つの偏微分方程式の相互作用により表現していた。数値解析への応用を考えた上では、これは有用であるとは言い難い。そこで本研究では、1つの方程式を偏微分方程式と常微分方程式の相互作用により表現できることを示した。このことにより、応用の可能性が格段に広がったと言える(研究(1))。実際に、この研究を応用し、非線形交差拡散系に対する汎用的、効率的、かつ、実装が容易な数値解法を提案した(研究(5))。二官広和氏(明治大学)と共に、ある3成分反応拡散系について研究した。その急速反応極限がある交差拡散系により表現できることを示した。更に、その交差拡散系が3重結節点を含むある自由境界問題の弱形式になっていることも分かった。これは、反応拡散系の解が、弱形式ではあるが、3重結節点を含む自由境界問題の解に収束することが厳密に証明されたことを示している。この様な結果はこれまでになく、多重結節点を含む自由境界問題の解析の進展に繋がる可能性がある(研究(3))。この他、D. Hilhorst氏(パリ南大学)やL. Desvillettes氏(ENS Cachan)等を訪問し、反応拡散系近似理論の進展(研究(2))や、その数値解析への応用(研究(4))等について議論を行うことで、今後の研究進展のための広い見識を得ることができた。本研究では、応用を見据えた理論の構築を目的とし、反応拡散系近似理論の細部に踏み込んだ解析からその応用まで、多岐にわたった研究を行っている。本年度は当初計画通り、反応拡散系近似理論の数値解析への応用、及び、次年度の解析のための基礎研究を主に行った。本研究初年度に、非線形交差拡散系に対して、一般的な問題に適用できる、汎用的で実装が容易な数値解法を提出していた。数値実験により、この数値解法による誤差を調べたところ、時間刻みに対する精度は1次、空間刻みに対しては2次精度であることが観測された。この収束次数は、既存の煩雑で計算コストの高い数値解法の次数と同じものであり、数値実験は提案した数値解法の有用性を示すものである。数値解法の汎用性、簡便性、有効性が確かめられたため、この数値解法の解析を行った。特に、空間離散をしていない時間離散スキームの収束性について解析的な結果を得た。更に、有限体積法の理論を用いて空間離散化を行い、その解析を行っている。最終年度へ向けた基礎研究として、反応拡散系近似理論及び急速反応極限理論の細部に踏み込んだ研究を行った。D.Hilhorst氏(パリ南大学)を訪問し、沈殿・溶解を伴う液体・個体間の化学反応における急速反応極限について研究した。この問題は核廃棄物処理に関連する応用上重要な問題であると共に、急速反応極限についての理解を深める問題でもある。この問題に対して、その極限を具体的に表し、解がその極限に収束するこどを示した。また、P.Magal氏(ボルドー2大学)を訪問し、非局所的な分散を伴う非線形拡散について議論を行い、大変興味深い結果を得た。この研究は、本研究における重要な目的である非線形拡散のメカニズムの理解において大変有意義なものである。本研究では、応用を見据えた理論の構築を目的とし、反応拡散系近似理論の細部に踏み込んだ解析からその応用まで、多岐にわたった研究を行った。平成24年度は特に、前年度までに構築した理論を元に、その応用についての研究を行った。反応拡散系近似理論の応用として本研究初年度に提案した、非線形交差拡散系に対する汎用的で実装が容易な線形数値解法についての解析を行った。提案した線形解法と実装が煩雑な非線形解法の双方の誤差評価を行うことにより、2つの解法の比較を行った。どちらの解法でも収束率は同じで、更に、この収束率は最適なものであることが分かった。このことは提案した線形数値解法が有用なものであることを示している。交差拡散系の数値解法に関する誤差評価の解析的結果はこれまでに無く、本研究の成果は重要なものである。

また、空間離散化に有限体積法を用いた全離散数値スキームについて研究し、収束性に関する解析的な結果を得た。非線形拡散問題の解析の応用として、細胞集団の挙動についてのモデリング及び解析を行った。細胞集団の時空間の振る舞いを考察するために、細胞の大きさ、細胞分裂、2つの状態とその転換、接触阻害、栄養状態などを考慮して複数成分複数項から成る数理モデルを提案した。これは解析の対象としては複雑すぎる方程式系であるが、本研究で培った知識を動員し、問題の簡略化を行った。非線形拡散と非局所反応の2項から成る簡略化した方程式を導出し、その解析を行った。解析や数値実験を用いた考察の結果、多くの要因が細胞集団の振る舞いに関連しているが、細胞の増大率と栄養状態の関係が特に大きな役割を果たしていることが予測され、細胞は周りの密度や環境に敏感に反応していることが推察された。平成22年度、平成23年度の交付申請書及び研究実績の概要に記した通り、本研究は当初計画通り順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は申請時の計画通り、順調に進展しているため、計画通りに研究を推進していく。ただし、本研究内容は多岐にわたるものであり、様々な分野の研究者の協力なしに遂行できるものではない。D.Hilhorst氏(パリ南大学)、P.Magal氏(ボルドー2大学)、L,Desvillettes氏(ENS Cachan)、赤木剛朗氏(神戸大学)、二宮広和氏(明治大学)、飯田雅人氏(宮崎大学)、齊藤宣一氏(東京大学)等、急速反応極限の専門家や非線形拡散を精力的に研究している研究者、数値解析の専門家等に協力をお願いし、活発な議論を行うことで、研究を推進していく。
酵母のグリオキサラーゼI遺伝子の分子進化とストレス応答機構の解析

各生物のグリオキサラーゼIのアミノ酸配列の比較から、グリオキサラーゼIは各生物種間で保存された5つの領域(region IV)から成ることを見いだした。酵母(Saccharomyces cerevisiae)のグリオキサラーゼIはN末端半分子に存在するregion IVと、C末端側に更にもう1セットの領域(region I'V')が存在することを明らかにした。これらのことから、酵母のグリオキサラーゼIは、遺伝子重複により分子進化したものと推測した。そこでこのことを明らかにする目的で、C末端側半分子に存在するregionI'V'を種々欠失させたdeletion mutantを作成し、グリオキサラーゼI遺伝子を破壊株したS.cerevisiae中で発現させることにより解析をおこなった。その結果、regionI'V'を完全に消失させた変異型酵素(すなわちregionIVのみを持つ)では酵素活性が検出されなかった。更に、C末端半分子中のregionV'のみを欠失させただけでも活性を消失してしまうことから、酵母のグリオキサラーゼIのC末端半分子は酵素活性の発現、あるいは酵素分子の構造維持に必須であると考えられた。そこで、コンピュータを用いたグリオキサラーゼIの3次構造のモデリングを行った。ヒトのグリオキサラーゼIは既に3次構造が解かれているので、それをモデルとして酵母のグリオキサラーゼIのN末端半分子、並びにC末端半分子のモデリングを試みたところ、両者は極めてよく似た構造を持ち、更にそれらはヒトの酵素のサブユニット構造ともよく一致した、これらのことから、酵母のグリオキサラーゼIは遺伝子重複により分子進化し、C末端半分子は酵素分子の全体構造の維持に重要であることを明らかにした。S.cerevisiaeのグリオキサラーゼI遺伝子(GL01)のプロモーター領域には、STRE(stress response element:5'-AGGGG-3')と呼ばれるcis-配列が存在した。STREは種々のストレス応答性遺伝子のプロモーター領域に見いだされている。STRE配列を持つ遺伝子は、熱、活性酸素、高浸透圧、エタノール、低pHなど様々な環境ストレスに応答して発現誘導されることが知られていることから、種々のストレスによるGL01遺伝子の発現レベルを解析した。その結果、GL01遺伝子の発現は浸透圧ストレスによってのみ特異的に誘導され、その他のストレスによっては全く誘導されなかった。S.cerevisiaeはHOG(high osmolarity glycerol)と呼ばれる浸透圧ストレスに応答するMAP(mitogen-activated protein)キナーゼカスケードを持つ。Hoglpの下流には、Msn2pとMsn4pという2つのzinc-fingerタイプの転写因子が存在すると考えられている。そこでGL01遺伝子の浸透圧ストレスに応答した発現誘導がHOG-MAPキナーゼ系によって制御されているかどうかを、各種遺伝子破壊株を用いて検討した。その結果、hog1△破壊株ではGL01遺伝子の浸透圧ストレス応答は完全に抑圧された。msn2△、あるいはmsn4△単独破壊株ではそれぞれ80%、50%抑圧されたのに対し、msn2△/msn4△二重破壊株では完全に抑圧された。従って、GL01遺伝子の発現はHOG-MAPキナーゼカスケードによってシグナル伝達され、Msn2pとMsn4pとによって協調的に転写制御されることが明らかになった。
サスティナブル・ディベロップメントに貢献する環境リスク評価手法の開発

2008年1月、ISMシンポジウム「環境リスク評価研究における統計科学の貢献-モデルによる環境健康リスクの理解と制御への挑戦-」、2009年3月、ISMシンポジウム「生態系のリスク管理と適応にむけた統計分析とその現状-データ解析・モデリングによる生態系変化の理解と制御への挑戦-」、2010年3月ISMシンポジウム「観察・データ・モデルの狭間を漂う統計数理:生態学におけるその役割と展望」を開催した。現代的課題の一つである環境問題の解決に関して,統計科学が果たすべき役割は増大している.その理由は,多くの環境問題は,ある現象が質的・量的に悪化していることを,発見科学的な手法や統計科学的推論に基づいて,時間と空間の量として,どのような生物に影響を及ぼすかを科学的な論拠(正確な測定データとその解析手法等)をもって示さなければ認められない社会になっているからである.本研究では,環境測定(モニタリング)の部分と,リスクの定量的評価(環境リスク評価)に関して,特定の場所および物質から基礎的研究を始め,その展開としてより汎用的な環境統計の方法論の構築を目指している。これを実現するために、研究協力者との共同研究の立ち上げや研究会の開催を行った。また、環境リスクを認識・理解し対策を講じるのに、モデルの果たす役割は大きい。そこで、平成20年1月21日(月)、統計数理研究所において、(社)国際環境研究協会、特定非営利活動法人環境統計統合機構に共催頂き、ISMシンポジウム「環境リスク評価研究における統計科学の貢献-モデルによる環境健康リスクの理解と制御への挑戦-」を開催した。ここでは、モデルを通じて実験や調査を理解する立場から、環境リスク研究における第一線の研究者からリスク研究と統計科学との接点を紹介してもらい、両分野の交流を図り、サスティナブル・ディベロップメントに貢献する環境リスク評価手法の開発へ向けた研究のロードマップを検討した。2009年3月9日(月)、統計数理研究所において、東北大学生態適応グローバルCOE「環境激変への生態系適応に向けた教育研究」、横浜国立大学グローバルCOE「アジア視点の国際生態リスクマネジメント」、北海道大学グローバルCOEプログラム「統合フィールド環境科学の教育研究拠点形成」、特定非営利活動法人環境統計統合機構と共催で、ISMシンポジウム「生態系のリスク管理と適応にむけた統計分析とその現状-データ解析・モデリングによる生態系変化の理解と制御への挑戦-」を開催した。ここでは、将来的な環境変化というリスクを伴った生態系機能を理解し,制御するには,データ収集を伴う統計分析及びその結果に基づくモデリングを通したリスク管理が必要不可欠である。そのためデータ解析・モデリングの立場から,生態系機能認識に伴うフィールド研究,生態系変化に対応したリスク管理研究における問題点と今後の展望について議論し,生態系リスク評価研究において今後統計科学が果たす役割を模索した。2010年3月3日(水)、統計数理研究所において、特定非営利活動法人環境統計統合機構と共催でISMシンポジウム「観察・データ・モデルの狭間を漂う統計数理:生態学におけるその役割と展望」を開催した。一般にフィールド生態学のデータは自然観察による野帳記録が基本であるが、近年の測量技術の進歩や先人が収集したデータの引き継ぎ等により、良質な長期データが整ってきた。ところが、生態系の時空間データは斬新な構造を有し、確立した解析法があるわけではないこともあって、その活用を図る段になって立ち往生している。一方数理生態学では、様々な時空間モデルが検討されてきているが、概して実データへ適用しにくい。こうしたアンバランスは、実データとモデルを包括させる役割を担う統計数理が、生態学では未発達な状態にあることに起因する。本シンポでは、フィールド、データ、モデルにまたがる多様な研究者間で、生態学における統計数理の役割と展望について議論した。
バブル経済の影響と金融システム:理論と実証

本研究では,主として金融市場における不確実性や不完全情報に注目し,それらが金融機関の行動,資金配分,およびマクロ経済変動にどのような影響を及ぼすかを検討した.1.「金融システムと情報の理論」では,不完全情報下の資金市場および金融仲介機関(銀行)の役割など,貨幣金融経済に関わる諸問題を理論的,歴史的,および計量的に分析した.具体的には次のような問題を検討した.(1)日本の金融制度の特徴として指摘されるメインバンク制度も,情報の問題を解決する一手段と考えられる.一方,情報の不完全性はメインバンクに独占的な立場を与えたり,また独占からのレントを入手しようとする過剰な情報活動が行われることになる.(2)銀行は流動性リスクに直面しているため,預金市場において預金者が健全な銀行と不健全な銀行とを明確に識別できない場合には,銀行取り付けや金融パニックが起き,金融システムが不安定化する可能性がある.(3)昭和2年の銀行恐慌を計量的に分析し,取り付けの原因がモラルハザードにあることを明らかにした.2.「銀行の自己資本貸付とマクロ経済変動」においては,企業の自己資本や債務額が投資・生産と強く関連し,実物経済を不安定化する可能性があることを示した.本研究では,主として金融市場における不確実性や不完全情報に注目し,それらが金融機関の行動,資金配分,およびマクロ経済変動にどのような影響を及ぼすかを検討した.1.「金融システムと情報の理論」では,不完全情報下の資金市場および金融仲介機関(銀行)の役割など,貨幣金融経済に関わる諸問題を理論的,歴史的,および計量的に分析した.具体的には次のような問題を検討した.(1)日本の金融制度の特徴として指摘されるメインバンク制度も,情報の問題を解決する一手段と考えられる.一方,情報の不完全性はメインバンクに独占的な立場を与えたり,また独占からのレントを入手しようとする過剰な情報活動が行われることになる.(2)銀行は流動性リスクに直面しているため,預金市場において預金者が健全な銀行と不健全な銀行とを明確に識別できない場合には,銀行取り付けや金融パニックが起き,金融システムが不安定化する可能性がある.(3)昭和2年の銀行恐慌を計量的に分析し,取り付けの原因がモラルハザードにあることを明らかにした.2.「銀行の自己資本貸付とマクロ経済変動」においては,企業の自己資本や債務額が投資・生産と強く関連し,実物経済を不安定化する可能性があることを示した.住宅専門金融会社(住専)の破綻処理に関する議論は今日盛んに行われ、政治問題化しているが、金融市場においてそうした問題がなぜ生じるのか、それは資金配分にどのような影響をもたらすのか、またそうした問題を避けるための適切な政策はどうあるべきか、などはあまり明らかにされていない。本研究は、「バブル経済の崩壊と金融システムの安定性」に関わる本質的な問題にアプローチするものである。拙著「金融システムと情報の理論」(東京大学出版会、1995年10月刊行)では、近年発展してきた情報の経済学の観点から、金融システムの安定性と金融機関の健全性につい分析している。すなわち、金融市場で一般的な特質として、貸し手と借り手の間の情報の非対称性がある。これが逆選択やモラル・ハザードの問題を生じさせ、金融市場での効率的な資金配分を難しくし、かつ銀行などの仲介メカニズムを破綻させる。これが金融システムの不安定化である。当然、銀行の行う情報活動は資金配分において重要な役割を果たすが、情報の不完全性を完全に回避することはできないのである。また現実問題として、長期にわたる不況が金融システムと密接に関連していることが指摘されている。金融部門と実物経済部門との相互性依存関係は古くからのマクロ経済学の中心課題である。論文「銀行の自己資本・貸付とマクロ経済変動」(早稲田政治経済雑誌、近刊)では、こうした問題を分析しているが、特に、不完全な資金市場での銀行の貸付行動およびそれに基づくマクロ経済変動を検討している。次年度にはこうした金融システムとマクロ経済変動との関連を中心に研究を進める予定である。本研究では,主として金融市場における不確実性や不完全情報に注目し,それが金融機関の行動,資金配分,およびマクロ経済変動にどのような影響を及ぼすかを検討した.1.「金融システムと情報の理論」では,不完全情報下の資金市場および金融仲介機関(銀行)の役割など,貨幣金融経済に関わる諸問題を理論的,歴史的,および計量的に分析した.具体的には次のような問題を検討した.(1)日本の金融制度の特徴として指摘されるメインバンク制度も,情報の問題を解決する一手段と考えられる.一方,情報の不完全性はメインバンクに独占的な立場を与えたり,また独占からのレントを入手しようとする過剰な情報活動が行われることになる.(2)銀行は流動性リスクに直面しているため,預金市場において預金者が健全な銀行と不健全な銀行とを明確に識別できない場合には,銀行取り付けや金融パニックが起き,金融システムが不安定化する可能性がある.(3)昭和2年の銀行恐慌を計量的に分析し,取り付けの原因がモラルハザードにあることを明らかにした.2.「銀行の自己資本・貸付とマクロ経済変動」においては,企業の自己資本や債務額が投資・生産と強く関連し,実物経済を不安定化する可能性があることを示した.
成熟・受精:発育過程における卵からの内分泌生化学的情報の動態解析とその臨床応用

本研究では卵自身を生化学的内分泌学的な研究対象として、卵が成熟・受精・発育の過程でいかなる内的変化を遂げるかを明らかにすることを目的とした。特に、解糖系で代謝されないglucoseのanalogである2-deoxyglucose(2-DG)やサイクリング法による卵の各種酵素活性の測定等を用い、卵が生存するために不可欠なエネルギー代謝(glucose利用性)の特性及びその受精や着床前の発育による変化を明らかにした。特に卵において糖取り込み能を制御する糖輸送担体(glucose transporter)はGLUT1であることをミクロウエスタンブロット法及びreverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)法により明らかにした.また卵においてはhexokinaseがヒトを含めて律速酵素であることを示した。これらエネルギー代謝の発達が体外培養卵では遅延することを認め、この過程にepidermal growthfactor(EGF)が促進的に作用することを発見しEGFが胚の成長促進因子であることを明らかにした。卵をEGF添加培養したのち仮親に移植する実験によりEGFが着床能を高めることが明らかになり、EGFの生物作用も証明された。これら成熟・受精・発育の過程で得られた情報は卵の発育分化能を評価する生化学的指標とすることが可能で、卵が受精・分化し子宮内で生存発育する能力、即ち卵のqualityあるいはviabilityの診断法確立の基礎づくりとなった。また体外受精時に得られるヒト卵胞液を分析し卵巣機能調節因子と考えられるアクチビンおよびその結合蛋白(フォリスタチン)が高濃度に存在することを発見し、実験動物卵を用いアクチビンの卵成熟作用及びその作用の分子機構をも明らかにした。さらにEGFが胚発育に重要な役割を果たし、その欠乏により胚発育障害が生じ流産、胎児発育遅延、死産等起きEGF治療により回復することを明らかにした。本研究では卵自身を生化学的内分泌学的な研究対象として、卵が成熟・受精・発育の過程でいかなる内的変化を遂げるかを追求し、それに基づき、卵の発育分化能を評価する生化学的指標を確立し、卵が受精・分化し子宮内で生存発育する能力、即ち、卵のqualityあるいはviabilityの診断法を確立することを目的とする。平成3年度はその基礎的研究を進め以下の成績を得た。1)実験動物(マウス)の未成熟卵、成熟卵、受精卵、発育段階にある卵でglucoseのanalogであるdeoxyglucose(DG)を用い卵が生存するために不可欠なエネルギ-代謝(glucose利用性)の特性をglucoseの取込み能の発達の面から解析した。卵の成熟分化に伴い取込み能は増加し、卵の栄養依存性の変化はglucose取込み能に依存することを明らかにした。2)ハムスタ-卵をin vivoまたはin vitroで成熟せしめイノシト-ル3リン酸を微量注入し微小電極により細胞内電位を測定する方法とカルシウム結合性蛍光色素(Furaー2)を取り込ませた卵を用い、蛍光計により受精時のカルシウム濃度変化を計測し方法を開発し、卵成熟・受精に伴う細胞内カルシウム動態を明らかにした。3)ヒト体外受精体外培養時に得られる卵胞液を分析し卵の成熟度と卵胞液中のhCG濃度が相関することを明らかにした。またhCG濃度は妊娠率とも相関を認め、卵胞液hCG濃度はIVFの予後指針と成りえることを示唆した。1)実験動物卵においてグルコースの非代謝性analogである2-deoxyglucose(DG)の取り込み実験系を確立し(微小培養法)、実験動物卵において個々の卵の成熟度や生存発育能の判定に利用できることを明らかにした。2)糖取り込み能を制御する糖輸送担体(glucose transporter)のうちGLUT1が卵において発現することをミクロウエスタンブロット法を開発し明かにした.

また胚発育に伴い特に胞胚期に著しく増加することを発見した。胚の糖取込み能の発達は糖輸送担体の発現に依存すると考えられた。4)サイクリング法の応用により卵一個の酵素活性測定法を確立し、卵成熟に伴いエネルギー代謝酵素の変化がおこりそれが卵成熟の指標となることを示した。特にヘキソキナーゼ活性は成熟に伴い増加し、その結果卵のグルコース利用能が高まることを明らかにした。5)体外受精時に得られるヒト卵胞液を分析し卵巣機能調節因子と考えられるアクチビンおよびその結合蛋白(フォリスタチン)が高濃度に存在することを発見した。アクチビン濃度は卵胞発育の度合いと関連することも明らかにした。6)EGFが胚発育に重要な役割を果たし、その欠乏により胚発育障害が生じ流産、胎児発育遅延、死産等起きEGF治療により回復することを明きらかした。1)実験動物卵においてグルコースの非代謝性analogである2-deoxy-glucose(DG)の取り込み実験系を確立し、実験動物卵において個々の卵の成熟度や生存発育能の判定に利用できることを明らかにした。2)糖取り込み能を制御する糖輸送担体(glucose transporter)のうちGLUT1が卵において発現することをミクロウエスタンブロット法およびRT-PCR法を開発し明かにした.また胚発育に伴い特に胞胚期に著しく増加することを発見した。胚の糖取込み能の発達は糖輸送担体の発現に依存すると考えられた.4)サイクリング法の応用により卵一個の酵素活性測定法を確立し、卵成熟に伴いエネルギー代謝酵素の変化がおこりそれが卵成熟の指標となることを示した。特にヘキソキナーゼ活性は成熟に伴い増加し、その結果卵のグルコース利用能が高まることを明らかにした,5)ヒト卵胞液を分析し卵巣機能調節因子と考えられるアクチビンおよびその結合蛋白(フォリスタチン)が高濃度に存在することを発見した。またアクチビン作用を実験動物卵で検定、成熟促進作用を明らかにした。6)EGFが胚発育に重要な役割を果たし、その欠乏により胚発育障害が生じ流産、胎児発育遅延、死産等起きEGF治療により回復することを明きらかした.
自己免疫性膵炎と劇症 1 型糖尿病の新規自己抗体の発見と測定系の確立

我々は糖尿病を合併した自己免疫性膵炎の患者血清を用いて、膵cDNAライブラリーのスクリーニングを行った。予備実験で自己免疫性膵炎と劇症1型糖尿病に共通している新規の自己抗体と対応抗原を報告している。その中の一つであるアミラーゼ抗体に関してEnzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)法の構築を行った。アミラーゼ抗体の抗原決定基の特定を試みた結果、抗原性が高い部位を特定することができた。現在、その抗原部位を固相化し、より感度、特異度の高いELISA法を構築している。我々は血清IgGおよびIgG4が著明に高値を示す糖尿病を合併した自己免疫性膵炎の患者血清を患者同意の上、複数検体採取した。この患者の血清IgGは著明に高値であり、この血清を用いて、膵cDNAライブラリーのスクリーニングを行い、新規の自己抗体とその対応抗原を同定した。従来の方法では非特異的反応があり陰性検体でも偽陽性となることがあった。そのためアミラーゼ抗体の抗原決定基の特定を試みた。具体的にはアミラーゼ抗原を24基のアミノ酸ずつに断片化し、それぞれの断片を固相化しELISA法で比較した。その結果、抗原性が高い部位を特定することができた。また、その抗原部位をさらに分割し、抗原部位のより詳細な特定を進めている。今後、自己免疫性膵炎、劇症1型糖尿病、急性発症1型糖尿病、2型糖尿病などの患者血清を用い、陽性率を測定し、臨床的特徴と照らし合わせ検討を行う。また、新たに構築したELISA法にて特定された陽性患者では、発症前の検体から時系列で抗体価の測定も行う。そのことにより、アミラーゼ抗体が発症予測に役立つ可能性がある。もし発症前診断が可能となれば、妊娠後期に重篤な糖尿病性ケトアシドーシスを呈し、母体およびその胎児に生命の危険を及ぼすことが知られている劇症1型糖尿病の発症を予測でき、母体、胎児ともに救命できる可能性がある。その結果、ある抗原性が高い部位を特定することができた。現在、新たに構築したELISA法により自己免疫性膵炎、劇症1型糖尿病、急性発症1型糖尿病、2型糖尿病などの患者血清を用い、陽性率を測定し、臨床的特徴と照らし合わせ検討を行っている。また、新たに構築したELISA法にて特定された陽性患者では、発症前の検体から時系列で抗体価の測定を行っている。新たなELISA法を構築する際に、ブロッキング溶液、一次抗体溶解液、二次抗体溶解液などの選定、最適化にはいくつもの比較実験が必要であった。また、患者血清の収集にも時間を要したため。新たに構築したELISA法により自己免疫性膵炎、劇症1型糖尿病、急性発症1型糖尿病、2型糖尿病、アルコール性慢性膵炎などの患者血清を用い、アミラーゼ抗体価の測定を進め、臨床的意義についても検討する。また、新たな患者血清をプローブとしたExpression cloning法によりアミラーゼ抗体以外の自己抗原の同定を行う。同定された場合は、その自己抗原をマウスAKR/Nに2週間間隔で腹腔内注入し、腹腔内ブドウ糖負荷試験で開始前、4週後、8週後、12週後の耐糖能を評価する。その後、膵摘出を行い、組織学的にリンパ球浸潤および細胞障害の有無を含めて膵組織の検討を行う。

アミラーゼ抗体を測定する新規のELISA法に必要な物品を購入する。また、患者血清をプローブとしたExpression cloning法により自己抗原の同定を行う際に必要なλTripleEx2 human pancreas cDNA libraryなども購入する。その後、動物実験に移行できればマウスの購入、飼育費用に充てる。
ミネラロコルチコイド受容体活性化機構の解明と慢性腎臓病治療への応用

食塩の過剰摂取が高血圧や心腎障害の原因となることは疫学的研究から知られているが、その分子基盤は未解明である。アルドステロン(aldo)/ミネラロコルチコイド受容体(MR)系は腎臓におけるナトリウム再吸収の主要な調節因子であり、体液量管理に中心的な役割を果たしている。食塩感受性高血圧やそれに伴う臓器障害の一因としてこのaldo/MR系の制御異常の関与が示唆されているが、分子メカニズムは十分に明らかとなっていない。そこで本研究では高血圧や腎障害のmediatorとしてMRの機能に着目し、受容体の活性制御異常という観点からこれらの障害の発症・進展機構を検討している。研究者はこれまで、MRの新規活性調節機構として低分子量G蛋白質Rac1とのsignaling interactionの存在を明らかにしている(Shibata S, et al.Nat Med 2008)。そこでこの知見を更に進展させ、Rac1-MR経路が如何なる生体内刺激により活性化し、病態形成において如何なる意義を有するかについて詳細に研究を行った。これまでにいくつかの動物疾患モデルを用いて検討を行った結果、高食塩感受性モデルにおいて食塩摂取により腎Rac1活性化が誘導され、これがMRの転写活性化を介して食塩感受性高血圧や慢性腎臓病の原因となるという知見を得ている。またRac1活性化の分子機構やその治療標的としての意義についても新知見が得られつつある。現在は研究内容を進展させ、新たなMR活性調節機構を明らかにすべく検討を行っている。本研究の成果によって食塩による高血圧や腎障害の進展機序が解明され、生活習慣病の予防・治療に有効な新規標的分子が明らかとなることが期待される。