hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算機による古文書の自動的な活字化

本研究の目的は,崩し字で書かれた版本や写本を計算機で自動的に活字化(翻刻)することである.江戸時代の古文書はその99%以上が翻刻されておらず,最後に残された最大の文字文化である.しかし多くの現代人にはそれを容易には読みこなせない問題がある.古文書を読むためには専門的な知識と訓練を要し,現状では圧倒的に人手が足りていない.この問題を解消すべく,計算機によって自動的に古文書を翻刻することが目的である.1年目の研究成果は,既に行単位に分割された崩し字の文字列の画像を入力として,テキストの文字列を出力する深層学習のシステムを開発したことである.このシステムは,申請者が知る限り最高の認識性能を達成した.近年,崩し字認識の研究事例が増えてきつつあるが,その殆どは1文字単位に分割された崩し字の画像を入力としている.しかし崩し字は前後の文字が連結していることが多く,1文字単位への分割自体が非常に難易度の高い問題である.申請者はこの問題を避けるべく,1行の崩し字の文字列を入力の単位とした.その他にも様々な工夫を導入した.出現頻度の少ない文字の学習効率を上げるために,そのような文字のデータを人工的に加工して増やしたり(データ拡大),画像データとは別に膨大なテキストの情報を用いて認識精度を上げたり(言語モデルの導入)などである.また,古文書特有の2文字が合体した字(合字)を,合字としてではなく2文字として学習させた場合の認識精度や,誤認識を起こしやすい文字の組み合わせについても解明した.この成果は国際会議ICDAR2019への採録が決定している.崩し字の認識には様々な障害がある割りには色々な技術を試すことができ,現在最高の認識性能を達成できたため,おおむね順調と判断します.崩し字認識の障害とは,例えば学習用データが限られていることや,大量のテキストデータの入手も困難であることである.物体認識や文字認識などの他の分野では学習用データが整備され,認識システムの開発者は開発に専念することができる.それに対し崩し字認識においては,1文字単位の崩し字認識はともかく,それ以外の崩し字認識はあまり整備が及んでいない.そこで,申請者は入手できた学習用データを目的に合わせて加工している.その加工に要する手間暇もかなりのものである.さらに,現在整備されている1文字の崩し字認識用の学習データはひらがなが中心で,漢字やカタカナのデータは限られている.そこで,申請者は漢字を中心とする古文書を学習データとして利用できるようにすべく,独自に抽出作業を同時進行で進めて入る最中である.そのような状況の中,本命の研究である崩し字の認識にて,行を単位とした文字列認識とはいえ,現在最高の認識精度を達成できたことは望外の進捗である.今後は複数行の古文書の画像を,行単位に分離するシステムの開発を行う計画である.1年目は,行を単位とした崩し字の文字列認識で現在最高の認識性能を達成できた.その成果を活かすべく,一般の古文書の画像を入力として,行単位に分割した崩し字を出力するような認識システムの開発を行う予定である.そのようなシステムを開発できれば,出力として得られる行単位の崩し字を,1年目に開発した文字列認識システムにて認識させることによって,高い精度で認識できることが期待できる.今後開発する行単位への分離も,深層学習にて開発を進める予定である.また,漢字を中心とする古文書を学習データとして利用できるようにしたいと考えている.最近の崩し字認識の研究はひらがなが中心なので,漢字を中心とした崩し字の認識にもそのまま適用できるのか,一抹の不安がある.そこで漢字を中心とする古文書を対象に,確認する必要があると考えている.そのためのデータを整備したい.本研究の目的は,崩し字で書かれた版本や写本を計算機で自動的に活字化(翻刻)することである.江戸時代の古文書はその99%以上が翻刻されておらず,最後に残された最大の文字文化である.しかし多くの現代人にはそれを容易には読みこなせない問題がある.古文書を読むためには専門的な知識と訓練を要し,現状では圧倒的に人手が足りていない.この問題を解消すべく,計算機によって自動的に古文書を翻刻することが目的である.1年目の研究成果は,既に行単位に分割された崩し字の文字列の画像を入力として,テキストの文字列を出力する深層学習のシステムを開発したことである.このシステムは,申請者が知る限り最高の認識性能を達成した.近年,崩し字認識の研究事例が増えてきつつあるが,その殆どは1文字単位に分割された崩し字の画像を入力としている.しかし崩し字は前後の文字が連結していることが多く,1文字単位への分割自体が非常に難易度の高い問題である.申請者はこの問題を避けるべく,1行の崩し字の文字列を入力の単位とした.その他にも様々な工夫を導入した.出現頻度の少ない文字の学習効率を上げるために,そのような文字のデータを人工的に加工して増やしたり(データ拡大),画像データとは別に膨大なテキストの情報を用いて認識精度を上げたり(言語モデルの導入)などである.また,古文書特有の2文字が合体した字(合字)を,合字としてではなく2文字として学習させた場合の認識精度や,誤認識を起こしやすい文字の組み合わせについても解明した.この成果は国際会議ICDAR2019への採録が決定している.

崩し字の認識には様々な障害がある割りには色々な技術を試すことができ,現在最高の認識性能を達成できたため,おおむね順調と判断します.崩し字認識の障害とは,例えば学習用データが限られていることや,大量のテキストデータの入手も困難であることである.物体認識や文字認識などの他の分野では学習用データが整備され,認識システムの開発者は開発に専念することができる.それに対し崩し字認識においては,1文字単位の崩し字認識はともかく,それ以外の崩し字認識はあまり整備が及んでいない.そこで,申請者は入手できた学習用データを目的に合わせて加工している.その加工に要する手間暇もかなりのものである.さらに,現在整備されている1文字の崩し字認識用の学習データはひらがなが中心で,漢字やカタカナのデータは限られている.そこで,申請者は漢字を中心とする古文書を学習データとして利用できるようにすべく,独自に抽出作業を同時進行で進めて入る最中である.そのような状況の中,本命の研究である崩し字の認識にて,行を単位とした文字列認識とはいえ,現在最高の認識精度を達成できたことは望外の進捗である.今後は複数行の古文書の画像を,行単位に分離するシステムの開発を行う計画である.1年目は,行を単位とした崩し字の文字列認識で現在最高の認識性能を達成できた.その成果を活かすべく,一般の古文書の画像を入力として,行単位に分割した崩し字を出力するような認識システムの開発を行う予定である.そのようなシステムを開発できれば,出力として得られる行単位の崩し字を,1年目に開発した文字列認識システムにて認識させることによって,高い精度で認識できることが期待できる.今後開発する行単位への分離も,深層学習にて開発を進める予定である.また,漢字を中心とする古文書を学習データとして利用できるようにしたいと考えている.最近の崩し字認識の研究はひらがなが中心なので,漢字を中心とした崩し字の認識にもそのまま適用できるのか,一抹の不安がある.そこで漢字を中心とする古文書を対象に,確認する必要があると考えている.そのためのデータを整備したい.1年目の成果を報告する国際会議ICDAR2019への旅費や参加費などに使用するため,次年度使用額が生じています.
DNA多型解析によるヤチダモの繁殖・更新機構と雌雄性に関する研究

ヤチダモを対象樹種とした花粉散布モデルをさらに改良し,従来の正規分布に加えて,指数関数,ワイブル分布,t分布など,より自由度の高い散布函数を用いて,花粉散布パターンの推定を行った.新しいモデルでは,プロット内の散布曲線をプロット外へとスムーズに延長する方法を考案し,また,個体サイズや花の量などの効果をロジステック回帰して加えることにより,花粉散布全体の平均距離や散布型が精度よく推定できるようになった.この新たなモデルの開発により,これまで距離分布が不明となっていたプロット外からの花粉流動についても推定することができ,進化生態学的に重要な長距離花粉散布の実態把握への道が開かれたといえる(Molecular Ecology誌,投稿中).本モデルは,対象樹種としたヤチダモだけでなく,あらゆる植物種に適用可能である.実際,この手法の一部を採種園における花粉流動実態の調査に応用し,マツ材線虫病に対して抵抗性を持つクロマツ採種園における花粉流動パターンについて,マイクロサテライトマーカーを用いた解析を行った.その結果,採種園内に混入した不正規個体と採種園外からの花粉流入がそれぞれ数%ずつあり,その影響で経済的に損失が起こることを指摘した(Goto et al.2005.Silvae Genetica誌).ヤチダモの種子散布パターンについても,同じくMolecular Ecology誌に投稿中の論文で推定するモデルを開発したが,想像以上に遠くからの散布が起こっていることが示唆された.この長距離種子散布の実態を把握するために,タワーからの人工散布実験を行った結果,微風条件下ではほとんど全ての種子が散布高の2倍以内に落下することが示され(Goto et al.2005.Eco Res),野外では種子散布時期の強風や雪解け後の増水時における水散布が長距離種子散布に大きな役割を果たしている可能性が指摘できた.・ヤチダモの繁殖・更新機構を解明するために不可欠なヤチダモ個体間で多型的なDNAマーカーの開発を行い,多型的で安定性の高い14個のRAPDマーカー,4個のマイクロサテライトマーカーを探索取得した.・北海道中央部に位置する東京大学北海道演習林内の河畔域に設定された5haの調査プロットに分布するヤチダモの全成木の新枝,中心部の雌5個体の種子,林床に更新した当年生実生100個体の新葉をDNA多型解析用サンプルとして採取した.これらの全サンプルからDNAを抽出し,探索取得した上記DNAマーカーを用いて遺伝子型を決定した.・成木,母樹別種子,当年生実生の遺伝子型を比較し,ヤチダモの花粉流動パターン,種子流動パターンを明らかにした.これにより,種子のステージでは近距離からの交配がメインであるが,一方で長距離花粉流動も一定のレベルで存在すること,実生のステージでは近距離交配は消失し,中距離以上の交配によって得られた個体が存在しているというデモグラフィックな過程での花粉流動パターンの変化が認められた.本結果はこれまでにない新しい知見であり,2004年4月の日本林学会で口頭発表するとともに,国際学術誌への投稿準備を進めている.・雌雄判別マーカーの探索では,異なる5つの林分の雌雄各5個体を混合して一度に分析するバルク法を用いて,雄もしくは雌に特異的なRAPDマーカーの探索を行った.400個のRAPDプライマーについて調査した結果,雄もしくは雌に頻度の高い2つのRAPDマーカーを探索した.しかし,これらは完全に特異的ではなく,染色体上において性決定遺伝子から少し離れた位置に存在する可能性もある.今後はさらに探索を行う予定である.・前年に設定した5haの調査プロットをさらに拡大し,10.5haの調査プロット内の全繁殖個体の遺伝子型を明らかにした.これらと既に確定している種子と実生の遺伝子型を比較することにより,数理モデルを用いて種子と散布の散布様式を解析した.花粉散布曲線は,近隣からの散布と遠距離からの散布の2成分的なものとなっており,従来用いられてきた正規分布や指数関数曲線ではなく,新たに考案した2成分モデルが花粉散布パターンを定量するのに優れていた.このモデルを用いた場合,近隣では母樹のすぐ近くに雄個体がいる場合にはその個体からの花粉散布が卓越するが,いない場合にはランダム交配に近い状況になることが明らかになった.種子散布については,裾野の長いFat-tail型の曲線になることが示された.このように,従来考えられていたよりもヤチダモは広範囲にわたって遺伝子交流が起こっていることが示された.この結果から,現在,分断化された水辺林や孤立した水辺林も遺伝子供給源として重要な役割を果たすことが示唆された.本モデルは,他樹種の遺伝子流動を定量化する上でも応用可能であると考えられ,現在国際学会誌への投稿準備を進めている.・種子散布の実態を別の角度から明らかにするため,9母樹の種子を8.3mの鉄塔の上から人工散布し,落下速度と距離を測定した.各種子の翼のかたちを画像解析によって定量化し,面積,重さ,かたちと散布能力の関係について検討した.その結果,面積,重さなどの従来から知られている項目のほかに,種子の両端のかたち(尖り)が落下時間と関係するという新たな知見が得られた.この結果をとりまとめ,現在,国際学会誌に投稿中である.ヤチダモを対象樹種とした花粉散布モデルをさらに改良し,従来の正規分布に加えて,指数関数,ワイブル分布,t分布など,より自由度の高い散布函数を用いて,花粉散布パターンの推定を行った.

新しいモデルでは,プロット内の散布曲線をプロット外へとスムーズに延長する方法を考案し,また,個体サイズや花の量などの効果をロジステック回帰して加えることにより,花粉散布全体の平均距離や散布型が精度よく推定できるようになった.この新たなモデルの開発により,これまで距離分布が不明となっていたプロット外からの花粉流動についても推定することができ,進化生態学的に重要な長距離花粉散布の実態把握への道が開かれたといえる(Molecular Ecology誌,投稿中).本モデルは,対象樹種としたヤチダモだけでなく,あらゆる植物種に適用可能である.実際,この手法の一部を採種園における花粉流動実態の調査に応用し,マツ材線虫病に対して抵抗性を持つクロマツ採種園における花粉流動パターンについて,マイクロサテライトマーカーを用いた解析を行った.その結果,採種園内に混入した不正規個体と採種園外からの花粉流入がそれぞれ数%ずつあり,その影響で経済的に損失が起こることを指摘した(Goto et al.2005.Silvae Genetica誌).ヤチダモの種子散布パターンについても,同じくMolecular Ecology誌に投稿中の論文で推定するモデルを開発したが,想像以上に遠くからの散布が起こっていることが示唆された.この長距離種子散布の実態を把握するために,タワーからの人工散布実験を行った結果,微風条件下ではほとんど全ての種子が散布高の2倍以内に落下することが示され(Goto et al.2005.Eco Res),野外では種子散布時期の強風や雪解け後の増水時における水散布が長距離種子散布に大きな役割を果たしている可能性が指摘できた.
ササとシダは窒素の流亡を防止するか?~森林生態系の窒素循環における役割の解明~

ヒノキ林下層で優占するミヤコザサ・ウラジロ・コシダの3種を対象とし、森林からの硝酸態窒素流亡を防止する能力について評価を試みた。植物の硝酸態窒素利用の指標として硝酸還元酵素活性(Nitrate Reductase Activity: NRA)を用い、器官毎のNRA、総窒素、硝酸態窒素濃度を測定した。結果から、対象3種は硝酸態窒素を利用する能力を持つこと、特にミヤコザサ・ウラジロは有効な窒素源として硝酸態窒素を利用していること、さらに、ミヤコザサは体内に硝酸態窒素をそのまま蓄積する性質を持つことが明らかとなった。また、3種が生育期間中には硝酸態窒素利用に関して季節的に棲み分け、硝酸態窒素の系からの流亡を防ぐ役割を持つ可能性が示された。日本の森林の下層に優占することが多いササ類・シダ類は、森林の更新動態に影響を与える点が良く知られている。しかし、その生理生態学的特性、特に窒素利用に関する点についてはほとんど調べられていないため、ササ類・シダ類が森林生態系の窒素循環に及ぼす影響については未解明の点が多い。本研究では、ササ類・シダ類について、現在までほとんど顧みられてこなかった「養分利用を通して生態系の物質循環に影響を及ぼす」という側面に着目し、生態系内での窒素の循環においてササ類・シダ類が果たす役割を評価するために、これらの窒素利用に関する生理特性を調査した。調査対象は、ヒノキ林下層で優占するミヤコザサ・ウラジロ・コシダの3種である。窒素利用に関する生理特性として硝酸態窒素を利用する能力に着目し、その指標として硝酸還元酵素活性(Nitrate Reductase Activity: NRA)を用いた。生育期間中に約3ヶ月おきに対象とした3種を採取し、葉・稈または葉柄・地下茎・根のNRAおよび総窒素濃度をそれぞれ測定した。その結果、いずれの種においてもNRAが検出されたことから、対象とした3種は硝酸態窒素を利用する能力を持つこと、特にミヤコザサ・ウラジロは有効な窒素源として硝酸態窒素を利用していることが明らかになった。加えて、ミヤコザサは植物体中に硝酸態窒素をそのまま蓄積する性質を持つことが示された。また、三種が硝酸態窒素利用に関して季節的に棲み分け、硝酸態窒素の系からの流亡を防ぐ役割を持つ可能性が示された。森林生態系においては、植物が土壌中の無機態窒素が吸収し、後に落葉落枝として土壌に有機態窒素を供給、土壌中で分解・無機化された窒素が再び植物に吸収されるという形の窒素循環が見られる。植物の種によって窒素利用特性が異なることから、系内の窒素循環は分布する植物の強い影響を受ける。国内の多くの森林下層で優占するササ類・シダ類は次地下茎が非常に発達するという共通した特徴を持ち、その結果として森林の更新動態に影響を与えることが知られている。しかし、その生理生態学的特性、特に窒素利用に関する点については殆ど調べられておらず、ササ類・シダ類が森林生態系の窒素循環に及ぼす影響については未解明の点が多い。本研究では系外へ流出しやすい形態である硝酸態窒素に着目し、ササ類・シダ類の硝酸態窒素利用に関する生理特性を調査し、生態系内の窒素循環においてササ類・シダ類が果たす役割の評価を試みた。ヒノキ林下層で優占するミヤコザサ・ウラジロ・コシダの3種を対象とし、硝酸態窒素を利用する能力の指標として硝酸還元酵素活性(Nitrate Reductase Activity : NRA)を測定した。その結果、コシダではいずれの部位・測定時期においてもNRAが低かったのに対し、ミヤコザサの葉で春・夏に、ウラジロの葉で夏・秋にNRAが高かった。さらに、植物体内の硝酸態窒素濃度を測定したところ、シダ類では全体に低かったのに対し、ミヤコザサの稈・地下茎・根では高濃度の硝酸態窒素濃度が検出された。これらの結果から、対象3種は硝酸態窒素を利用する能力を持つにと、特にミヤコザサ・ウラジロは有効な窒素源として硝酸態窒素を利用していること、ミヤコザサは体内に硝酸態窒素をそのまま蓄積する性質を持つことが明らかとなった。また、3種が硝酸態窒素利用に関して季節的に棲み分け、硝酸態窒素の系からの流亡を防ぐ役割を持つ可能性が示された。
新規なガリウム-遷移金属結合を有する錯体の創製

(1)昨年度の研究によって,キヌクリジンが配位して安定化されたガランGaH_3・quinuclidineとマンガンカルボニル錯体Cp*Mn(CO)_3(Cp*=η-C_5Me_5)を含む溶液を光照射すると、ガランがGa-H結合でマンガンに配位して三中心二電子結合を形成したガラン錯体Cp*Mn(CO)_2(H_3Ga・quinuclidine)(1)が得られることが分かった。今回,錯体1単離と結晶構造解析に成功し,Mn-Ga原子間距離が単結合距離にほぼ等しいことなどを見いだした。これはMnとGaとの間に強い相互作用があることを示唆している。また,分子軌道法計算によってMn-H-Gaの結合様式を調べたところ,Mn-H結合間に強い共有結合性があり,Ga-H間は強く分極していることが明らかになった。現在,この錯体の反応性の検討の他,他の金属のガラン錯体の合成を行っている。(1)キヌクリジンが配位して安定化されたガランGaH_3・quinuclidineとマンガンカルボニル錯体Cp^*Mn(CO)_3(Cp^*=η-C_5Me_5)を含む溶液を光照射したところ、ガランがGa-H結合でマンガンに配位して三中心二電子結合を形成したガラン錯体Cp^*Mn(CO)_2(H_3Ga・quinuclidine)(1)が得られることが分かった。錯体1は,黄色結晶として単離できたが,不安定で,現在のところ元素分析,結晶構造解析には成功していない。なお,Cp^*をCp(Cp=η-C_5H_5)に変えると,ガラン錯体はより不安定になることが分かった。支持配位子の電子効果・立体的効果によって錯体の安定性が大きく変わっており,興味深い。(2)Cp^*(dppe)FeGaCl_2(Cp^*=η-C_5Me_5;dppe=Ph_2PCH_2CH_2PPh_2)とK_2Fe(CO)_4とを反応させることで,初めての置換基を持たないガリウム原子が架橋した二核錯体Cp^*(dppe)Fe-Ga-Fe(CO)_4(2)が得られることを昨年度見いだした。この錯体の2つのFe-Ga結合は非常に短く、ともに二重結合性を持つことが示唆され、その原因は鉄からガリウムへの逆供与が強く起こっているためと考えられた。そこで,dppeをより電子供与性の高いdmpe(dmpe=Me_2PCH_2CH_2PMe_2)に変えると逆供与がより強くなり,鉄-ガリウム結合がさらに短くなると考え,dmpe錯体の合成を行った。Cp^*(dmpe)FeGaCl_2とK_2Fe(CO)_4とをTHF中で反応させたところ,ガリウム原子が架橋した二核錯体Cp^*(dmpe)Fe-Ga-Fe(CO)_4(3)が得られた。現在,錯体3の単離を行っている。(3)2当量のシリル鉄錯体に塩化ガリウムを反応させると、鉄上の支持配位子の大きさが小さい場合はクロロガリル架橋鉄二核錯体が生成することを見いだした。一方,支持配位子が大きいと,反応は全く進行しないことが分かった。
心疾患患者に対する早期離床，日常生活動作改善を目指したリハビリテーション法の開発

サルコペニア(筋肉減少),フレイル(虚弱),低栄養合併の高齢心疾患患者に対する早期離床および「安全かつ効果的」なリハビリテーション法の確立に向けて,体幹・下肢機能の向上促進を目的とした自立支援用ロボットHAL(HybridAssistive Limb)腰タイプの臨床的有用性を明らかにすること。HAL腰タイプ(腰HAL)を用いたリハビリテーション(リハビリ)は,当センターでの倫理委員会承認後の2018年10月より患者登録を開始。対象は,心臓血管内科からリハビリ依頼があった心疾患患者のうち,1自力での立ち座り動作が困難な高度デコンディショニング症例,2要支援/要介護13取得者,3入院前の日常生活動作が屋内歩行レベル,のいずれかを満たす症例。現在までの患者登録件数は16名であり,平均リハビリ実施日数は,11±7日であった。対象患者は,歩行運動に加え,腰HALを用いた立ち上がり運動・スクワット運動を訓練室にて実施。なお,腰HAL実施時のアシスト機能設定は,各運動が自覚的運動強度(Borg Scale)で1112程度になるように設定。主要評価項目は,簡易身体能力バッテリー(Short Physical Performance Battery:SPPB),下肢筋力(等尺性膝伸展筋力),および6分間歩行テスト(6MWT)とし,訓練室でのリハビリ開始時と退院時に測定した。SPPBは介入前後で7.0→9.1点と有意に改善(p=0.001)。一方,下肢筋力および6MWTは,介入前後でそれぞれ16.1→16.6 kgf(p=0.154),249→297 m(p=0.137)と有意差は認められなかった。今回はsmall sample sizeでの解析であり,統計学的な検出力不足が影響していることも考えられるため,下肢筋力と6MWTに関しては必要症例数を確保しての再検定が必要である。以上の結果より,高度デコンディショニングを呈する心不全患者に対する腰HALを用いたリハビリは,有害事象の発生なく身体機能を改善する可能性があると考えられた。国立循環器病研究センター倫理委員会の承認を受けたのが2018年10月であった。そのため,患者登録開始が遅れ,登録件数が不十分な状況である。今後は,腰HAL実施回数の違いによる主要評価項目への影響を除外するため,腰HALでのリハビリに鋭敏に反応しうるSPPBに関しては,初回および退院時での測定に加え,腰HAL実施5回ごとに評価していく方針。さらに,これまで腰HALフルサポートであった立ち上がり運動・スクワット運動は,デコンディショニングが改善傾向にあると思われる症例に対しては,自力での立ち上がり運動・スクワット運動に移行し,フルサポート患者との主要評価項目改善効果を比較検討予定。
ST2の細胞増殖抑制効果発現機序の解明と抗がん作用の検証

ST2遺伝子は線維芽細胞の増殖開始過程で特異的に発現される遺伝子としてクローニングされた。その構造がインターロイキン1受容体に類似しており、リガンドが炎症反応を惹起するIL-33であることから、免疫学的アプローチが主流であった。原点に立ち返りST2遺伝子産物及びそのリガンドIL-33がNIH-3T3線維芽細胞の増殖に及ぼす影響を調べたところ、IL-33については増殖開始過程を抑制するが、増殖開始後は増殖促進に働くことがわかった。一方で、分泌型ST2は当初の仮説に反して増殖を促進することがわかった。両者の相互作用が増殖に及ぼす影響については今後の課題である。平成25年度はまず研究の基盤となるAssay Systemの構築を行った。いくつかの候補から予備実験を経て適切なマウスNIH-3T3細胞株を選択し、細胞外から加えた因子の増殖促進効果および増殖抑制効果が正しく反映される培養条件の検討を行った。培地(DMEM+5%牛胎児血清)、播種条件(1:20)、Assay法(WST-1法およびCell Counter法)等の適切な条件が設定できた。この条件のもとでマウスIL-33の細胞増殖への効果をみたところ、当初の予想に反してIL-33を加える時の細胞の状態に依存して増殖が促進されたり、抑制されたりすることが発見された。この現象はいままで報告がなく、特に抑制効果については今後作用機序に関して追究する必要が出て来た。IL-33の受容体であるST2Lを常時発現しているNIH-3T3細胞の作成にも成功したが、今のところ細胞外から加えたIL-33の著明な効果は確認できていない。内在性の微量のST2Lの存在が影響している可能性もあり、今後さらに別の角度から追究する必要がある。一方で分泌型ST2タンパク質の精製法も確立し、そのNIH-3T3細胞の増殖に対する効果の検討も始めている。現在までのところあくまでも予備的なデータであるが、当初の予想に反して増殖を促進するのではないかという結果が得られている。IL-33とST2それぞれ細胞増殖に対する効果はあることが分かってきたが、相互の関連とメカニズムについて、さらに細胞培養実験を継続する必要がある。平成26年度は、初年度に詳細な検討を行って確立した、マウスNIH-3T3細胞を用いた細胞増殖Assay Systemを駆使して、IL-33の増殖に及ぼす効果、分泌型ST2、膜貫通受容体型ST2Lの増殖に及ぼす効果を検討した。さらに、内因性のST2遺伝子産物の影響を除外するために“ノックダウン細胞"を使った実験を行った。shRNAに感受性のあるST2遺伝子上の候補配列は3箇所あったが、いずれもST2とST2L両者に共通する部分であったため、ST2とST2Lを個別に抑制することができず、両者を同時に抑制した場合の効果を判定した。IL-33の効果は当初考えていたよりも複雑で、増殖を続けている細胞にはその増殖を促進するように働くが、一旦増殖を止めた静止期の細胞が刺激を受けて増殖を開始する際にはそれを抑える働きがあることが分かった。この結果は最近論文にして報告した。分泌型ST2は当初の作業仮説ではIL-33と結合して増殖を抑制すると考えていたが、今までの実験ではむしろST2は増殖を促進するというデータが得られている。特に“ノックダウン細胞"を用いたST2/ST2L発現抑制の実験では予想以上に顕著な増殖抑制効果が得られた。従ってIL-33受容体である膜貫通受容体型ST2Lの細胞増殖に及ぼす影響も個別に調べる必要が生じてきた。安易に動物実験に入る前に、培養細胞によるさらなる検討が必要であると考えている。研究開始当初の作業仮説に反して、分泌型ST2がマウス線維芽細胞NIH-3T3の増殖を促進する結果が得られたので、平成27年度はその機序を探るべく実験を進めた。過去の我々のデータから3つの可能性が示唆された。すなわち(1)IL-33と分泌型ST2が結合することによって、IL-33と受容体型ST2Lの結合を阻害することになり、IL-33のシグナル伝達が抑制される。(この場合にはIL-33が増殖抑制に働いていると考えなくてはならないが、平成26年度に得られたデータがこれを支持している。)(2)分泌型ST2がリガンドとして働き、未知の受容体に結合して増殖促進シグナルを伝える。(3)分泌型ST2自体が細胞内に取り込まれ、増殖関連の遺伝子群の発現を直接あるいは間接的に誘導する。である。本年度は受容体型ST2Lを大量に発現していることがわかってきた肺のILC2細胞を選別して取り出して実験を行った。IL-33の炎症増悪効果が分泌型ST2を加えることによって阻止されることがわかり、上記(1)の可能性を支持する新たなデータが得られた。一方NIH-3T3細胞では、細胞外から分泌型ST2を作用させて増殖促進を見た実験系で、培地中に比較的高濃度のST2が必要であることがわかった。さらにST2遺伝子産物ノックダウンとその後のリカバリーの実験系で、分泌型ST2を発現させた場合のリカバリーの効率が予想以上に高かったが、この要因として発現プラスミドによって細胞内で合成されたST2が分泌過程を介さずに直接細胞内で作用していることも考えられた。これらにより(3)の可能性も示唆された。

何れにしてもIL-33、分泌型ST2ともに線維芽細胞NIH-3T3の増殖に影響を与えることが明らかになったが、各々単独で増殖抑制効果、増殖促進効果をもたらすのか、相互作用が重要なのかは今後の課題として残っている。ST2遺伝子は線維芽細胞の増殖開始過程で特異的に発現される遺伝子としてクローニングされた。その構造がインターロイキン1受容体に類似しており、リガンドが炎症反応を惹起するIL-33であることから、免疫学的アプローチが主流であった。原点に立ち返りST2遺伝子産物及びそのリガンドIL-33がNIH-3T3線維芽細胞の増殖に及ぼす影響を調べたところ、IL-33については増殖開始過程を抑制するが、増殖開始後は増殖促進に働くことがわかった。一方で、分泌型ST2は当初の仮説に反して増殖を促進することがわかった。両者の相互作用が増殖に及ぼす影響については今後の課題である。作業仮説と異なる結果で出てきているという意味では、当初の予測通りの達成度と言うわけにはいかないが、新しい実験事実が得られたことはむしろ大きな成果であると考えている。生化学内因性に誘導されてくるST2遺伝子産物の存在が外から加えたST2の効果をみるのに邪魔になると考えて“ノックダウン細胞"を使った実験を行ったが、ST2とST2L両方の発現を抑制する細胞しか得られなかった。従ってST2のみを発現するshRNA-resistant vector、ST2Lのみを発現するshRNA-resistant vectorをそれぞれ構築し、それらを“ノックダウン細胞"に加えてST2とST2Lのどちらが増殖を促進しているのか確認することにした。動物実験の3Rの原則から考えても、培養細胞での解析結果が積み重ねられてからマウスを使った実験に進みたい。平成25年度に立案した研究実施計画には、すべて着手できた。一部作業仮説と異なる結果が得られたり、予想外の新たな現象の発見などがあり、今後の展開が楽しみである。培養細胞を用いた実験が予想以上の規模で必要になったが、一方で動物実験の開始が遅れたために、全体としては余剰が生じた。平成25年度の実験の結果、受容体型ST2Lを常時発現する細胞でははっきりした細胞増殖への影響が見られなかった。一方で、精製ST2は増殖促進に働く可能性が示された。これを別の側面から検討するために、分泌型ST2を常時発現する細胞を樹立し、対照と比較してST2の増殖促進効果の有無を追究する。また逆に、内在性ST2遺伝子の発現を抑制した“ノックダウン細胞"を樹立して対照との比較で増殖への影響を検討したい。これらの道具を用いると、ST2遺伝子産物の増殖調節機序に迫ることが可能であると考えられる。平成25年度に発見したIL-33の増殖に対する二面的な機能についても、関連候補遺伝子の探索を開始したい。“ノックダウン細胞"とそれをさらに改変した細胞を用いた実験がかなりの規模で必要とされるため、細胞培養用物品費に使用する。細胞増殖抑制、あるいは促進効果を判定するためのAssay条件の確立が、予想外に順調でその費用が倹約できたため。平成25年度の研究で、IL-33の細胞増殖に及ぼす作用が作業仮説と異なり複雑であることがわかったため、その追究に必要な細胞培養用物品費に使用する。
心房内皮抗凝固機能とToll like receptorの役割

心房細動に伴う血栓塞栓症は全ての患者で一様ではなく、加齢の他に高血圧、左心不全などが危険因子として報告されている。しかし、そのメカニズムは未だ不明である。最近、心房細動により心房内皮の抗凝固能が低下することが報告され(Circulation 2003;108:2450-2452)、心房内皮機能の改善が心内血栓予防に有用であることが示唆された。また近年報告されている心房細動のアップストリーム治療の有用性を鑑みると、心房細動の発生及び血栓症発症に炎症が関与していることが示唆される。心房細動患者でheat shockprotein(HSP)60の発現が増加していることが報告されたが(Basic Res Cardiol 2002;97:258-261)、HSP60はToll like receptor(TLR)4の内因性リガンドである(N Engl J Med, 2002;347:185-192)。そこで我々はTLRを介する自然免疫が心房細動の発生や心内血栓形成に関与しているという仮説を立てた。大動脈バンディング心不全モデルにおいて高頻度に心内血栓が観察されるが、TLRノックアウトマウスでは心内血栓は認められない。実際、TLR4ノックアウトマウスでは、vascular cell adhesion molecule(VCAM)-1の発現が抑制されていた。現在、内皮型NO産生酵素の活性化を検討中である。また心房細動患者とペーシングモデルにおけるTLRの発現を検討している。これよりTLRを介する自然免疫の関与が明らかになると思われる。心房細動は心房内血栓を生じ、脳血栓塞栓症などの血栓塞栓症の原因疾患として、高齢化社会の到来とともに、ますます重要な疾患となっている。一方心房細動患者すべてで血栓塞栓症が生じるわけではない。非弁膜症心房細動患者における左房内血栓の危険因子として、心不全、冠動脈疾患、心機能低下、高血圧、糖尿病および高齢などが知られている。血管内血栓症において、血流減少、凝固能亢進の他に、内皮機能不全が重要な役割を果たすと考えられている。近年、心内血栓形成においても心房内皮機能不全の関与が示唆されている。また心房細動患者の心房筋で炎症が見られるという報告がある。我々は、心房細動患者でhigh sensitivity CRP上昇が見られ、これが左房拡大、心房細動の持続時間と相関することを報告した(Heart Vessels. 2005;20:45-49)。これより心内血栓形成にも炎症が関与している可能性がある。内皮細胞の機能不全は動脈硬化の初期病態として知られているが、血栓形成にも関与している。炎症性サイトカインTNFαは内皮型NO産生酵素の減少と内皮アポトーシスを惹起する。我々は、アンギオテンシシ受容体拮抗薬ARBが内皮のアポトーシスを抑制することを報告した(Circulation. 2005;112:1798-1805)。近年心房細動に対するアップストリーム治療としてARBの有用性が認識されていることにも一致すると思われる。大動脈バンディング心不全モデルにおいて高頻度に心内血栓が観察される。このモデルを用い心内血栓形成における心房内皮機能の関与について、内皮型NO産生酵素の発現、抗凝固因子と凝固因子の発現などを検討中である。またToll like receptor(TLR)2、TLR4を介する炎症の関与を、TLR2またはTLR4ノックアウトマウスを用いて検討している。

最近、心房細動により心房内皮の抗凝固能が低下することが報告され(Circulation 2003;108:2450-2452)、心房内皮機能の改善が心内血栓予防に有用であることが示唆された。また近年報告されている心房細動のアップストリーム治療の有用性を鑑みると、心房細動の発生及び血栓症発症に炎症が関与していることが示唆される。心房細動患者でheat shockprotein (HSP)60の発現が増加していることが報告されたが(Basic Res Cardiol 2002;97:258-261)、HSP60はToll like receptor(TLR)4の内因性リガンドである(N Engl J Med, 2002;347:185-192)。そこで我々はTLRを介する自然免疫が心房細動の発生や心内血栓形成に関与しているという仮説を立てた。大動脈バンディング心不全モデルにおいて高頻度に心内血栓が観察されるが、TLRノックアウトマウスでは心内血栓は認められない。実際、TLR4ノックアウトマウスでは、vascular cell adhesion molecule(VCAM)-1の発現が抑制されていた。現在、内皮型NO産生酵素の活性化を検討中である。また心房細動患者とペーシングモデルにおけるTLRの発現を検討している。これよりTLRを介する自然免疫の関与が明らかになると思われる。
写真現像の原理を利用する銀ナノ構造体の調製と機能電極への応用

本研究は,銀塩写真現像の原理を用いて生成されるフィラメント状の金属銀ナノ構造体(pAgNF)をプラットフォームとする新規機能電極系の構築である.ハロゲン化銀乳剤から得たpAgNFに対し,写真処理液の一種である金錯体溶液で処理することによって,金と銀からなる中空のナノ構造体(hAuAgNS)と酸化還元酵素フルクトースデヒドロゲナーゼ(FDH)を組み合わせることで,高い電子移動効率を示す直接電子移動(DET)型バイオセンサが構築できることを示し,学術論文として発表した.また,hAuAgNSについて構造形成過程についての検討を進め,電気化学モデルの検討を通して金(I)錯体の還元析出と金属銀の酸化溶解とがガルバニ反応として進行することが確認され,引き続き解析を進めている(学会にて一部口頭発表).pAgNFに対して金以外の金属を導入する検討も開始した.白金錯体溶液でpAgNFを処理することで,hAuAgNSに類似した中空の白金-銀複合ナノ構造体が得られることを見出した.パラジウム錯体溶液を用いたところ,金や白金とは異なる,ナノ粒子がフィラメント状に集合した構造が形成されることも見出した.構造の詳細,生成条件やその機能についての検討している.これらについては一部口頭発表済みまたは近日口頭発表予定である.一方,基板電極上にAgNFを直接生成する方法として,銀電析と写真現像を組み合わせた系について,再現的な生成条件を確立するに至り,論文発表した.この電析・現像法pAgNFについても上述の金錯体溶液処理で形態変化が観察され,またFDHに対するDET活性も確認された.しかし,形成される構造は乳剤法とは完全に同じではなく,またDET活性も乳剤法に比べて低く,引き続き検討している(近日,学会発表予定).本研究では,銀塩写真現像反応によって得られる銀ナノフィラメント(pAgNF)を機能電極の構築に利用することを検討している.電気化学材料としてpAgNFを利用するためには,表面の積極的な制御が重要と考え,銀よりも化学的・電気化学的安定性に優れる金を,これも写真化学的な処理液を利用してpAgNFに導入しようとするなかで,中空構造をもつ金銀ナノ構造体(hAuAgNS)が見出され,これがフルクトースデヒドロゲナーゼ(FDH)に対して高い直接電子移動活性をもつ電気化学反応場として利用できることを見出した(論文発表済み).hAuAgNSの構造形成過程を理解することは,その機能を理解する上で,またさらなる構造制御や新規構造形成のためにも重要であり,構造形成過程の解析を重点項目の一つとした.その結果,概要に記したようにその一端が明らかになってきた.一方,これまでハロゲン化銀微粒子から分散液の形で調製後,基板電極上に固定化して使用してきたAgNFを基板電極上にAgNFを直接生成する方法についても提案し,申請段階では十分な再現性が得られていなかった電析・現像法についても重点的に検討を進め,再現的な生成条件を確立するに至った(論文発表済み).一方,2017年度には十分な結果の得られていなかった金以外の異種金属元素の導入については,白金とパラジウムについて,ユニークな構造形成に至る条件が見出され,検討を進めている.これらの成果の一部については,2報の学術論文が発表済みであるほか,学会で口頭発表済み,または近日発表予定である.これらを総合的に勘案し,おおむね順調と評価した.2019年度は,これまでの結果を踏まえ,以下の内容に重点を置いて研究を行う.1.乳剤法,電析・現像法,および金析出処理によるナノ構造体の調製法および諸条件の評価,改良.これらの知見を活かした構造制御についても検討する.とくに中間体であるハロゲン化物の種類や現像条件と構造の関係に着目している.2.現在の電析・現像法では再現性は高いものの,2種類の電気化学条件を用いているため,電極の量産性に限界があり,より簡便な調製法の開拓は大きな意味がある.すでに一つのプロセスは完全に化学的手法に置き換えられることがわかってきており,もう一つのプロセスについても検討を行っている.3. hAuAgNSの電気化学機能の解析.とくに電析・現像法で得られたhAuAgNSは,現状ではFDHに対するDET活性が乳剤法hAuAgNSに比べて低い.この原因を探ることは,同時に,提案ナノ構造体の電気化学機能の根源とも関連する,重要な意味を持つと考えており,調製条件や得られたナノ構造とDET活性の関係を検討を進める.あわせて他の電極触媒能についても検討する.4.表面処理や他材料との複合化による機能導入.とくに金以外の異種金属として,白金とパラジウムを複合化したナノ構造体について,特徴的なナノ構造体となることがわかってきたため,生成条件や生成物の特性についての検討を進める.なお,研究成果については随時関連学会や論文の形で公表する.本研究は,銀塩写真現像の原理を用いて生成されるフィラメント状の金属銀ナノ構造体(pAgNF)をプラットフォームとする新規機能電極系の構築である.これまでにハロゲン化銀微粒子から得たpAgNFに対し,写真処理液の一種である金錯体溶液で処理することによって,金と銀からなる中空のナノ構造体(hAuAgNS)が得られることを見出し,このhAuAgNSに酸化還元酵素フルクトースデヒドロゲナーゼ(FDH)を吸着固定化することで,高い電子移動効率を示す直接電子移動(DET)型バイオセンサが構築できることを確認している.29年度は,hAuAgNSについて構造形成過程についての検討を進めた.

pAgNFの形態変化の時間分解観察や電気化学モデルセルによる検討の結果,金(I)錯体の還元析出と金属銀の酸化溶解とがガルバニ反応として進行することが示され,中空化過程の一端が明らかになってきており,引き続き解析を進めている.上述のAgNFはハロゲン化銀微粒子から分散液の形で調製後,基板電極上に固定化して使用してきた.それに対し,基板電極上にAgNFを直接生成する方法として,銀電析と写真現像を組み合わせた系について検討し,29年度には再現的な生成条件を確立するに至った.この電析・現像法pAgNFについても上述の金錯体溶液処理で形態変化が観察され,またFDHに対するDET活性の発現も確認された.しかし,形成される構造は乳剤法とは完全に同じではなく,またDET活性も乳剤法に比べて低く,さらなる検討が必要である.これらの成果の一部については,日本写真学会および電気化学会で口頭発表済み,または発表予定であり,論文としても近日投稿予定である.このほか,形成される構造が変化する条件がいくつか見いだされてきており,この点についても検討を開始した.本研究では,銀塩写真現像反応によって得られる銀ナノフィラメント(pAgNF)を機能電極の構築に利用することを検討している.電気化学材料としてpAgNFを利用するためには,表面の積極的な制御が重要と考え,銀よりも化学的・電気化学的安定性に優れる金を,これも写真化学的な処理液を利用してpAgNFに導入しようとするなかで,中空構造をもつ金銀ナノ構造体(hAuAgNS)が見出され,これがフルクトースデヒドロゲナーゼ(FDH)に対して高い直接電子移動活性をもつ電気化学反応場として利用できることを見出した.hAuAgNSの構造形成過程を理解することは,その機能を理解する上で,またさらなる構造制御や新規構造形成のためにも重要であり,29年度は構造形成過程の解析を重点項目の一つとした.その結果,概要に記したようにその一端が明らかになってきた.一方,これまでハロゲン化銀微粒子から分散液の形で調製後,基板電極上に固定化して使用してきたAgNFを基板電極上にAgNFを直接生成する方法についても提案し,申請段階では十分な再現性が得られていなかった電析・現像法についても重点的に検討を進め,29年度には再現的な生成条件を確立するに至った.これらの成果の一部については,学会で口頭発表済み,または発表予定であり,論文としても近日投稿予定である.このほか,形成される構造が変化する条件がいくつか見いだされてきており,この点についても検討を開始した.一方,当初計画した金以外の異種金属元素の導入については適当な条件を見出すに至っておらず,今後の課題となっている.これらを総合的に勘案し,おおむね順調と評価した.
重金属代謝調節による重金属含有抗がん剤の効果増強法の開発

メタロチオネイン(MT)合成誘導剤の前投与が優れた制がん剤であるシスプラチン(CDDP)およびアドリアマイシン(ADR)の抗腫瘍性を抑制することなく副作用のみを選択的に軽減することを見出した。この方法を臨床で利用することを目的として以下の検討を行った。(1)MT合成誘導剤によるADR毒性軽減機構:MT誘導能を有する次硝酸ビスマス(BSN)を様々な条件でマウスに投与したところ、心臓中MT濃度の高いマウスほどADR投与による死亡率および心臓毒性(脂質過酸化を指標とした)発現率が共に低値を示した。またコロン38結腸癌皮下移植マウスにおいてBSNは腫瘍組織中MT濃度に影響を与えずADRの抗腫瘍効果も抑制しなかった。これに対して心臓中MT濃度に影響を与えずに腫瘍組織中のMTを上昇させる銅の投与はADRの抗腫瘍効果を低下させ、心臓毒性は抑制しなかった。これらの結果から組織中で増加したMTがその組織でのADRの作用を抑制すると考えられる。MTはin vitroでのADRによる【0_2^-】生成を抑制し、またBSNは心臓中で【O_2^-】除去に関与すると考えられるMT以外の因子(スーパーオキシドジスムターゼ等)に影響を与えないことが判明したことから、MTが【0_2^-】などのフリーラジカル除去作用を発揮することによってADRの心毒性を抑制している可能性が考えられる。(2)ADRとCDDP併用時のMT合成誘導剤の効果:BSNの前投与によってCDDPの示す腎毒性およびADRの示す心毒性が同時に著しく軽減され、両制癌剤併用時には両者の副作用が共に抑制されることが判明した。(3)BSN前投与法の臨床検討:尿路性器進行癌にCDDP化学療法を施行した23例を対象にBSN前投与の効果を検討したところ、奏効率は対象群33%、BSN前投与群50%であり、BSN前投与によるCDDPの抗腫瘍効果抑制は認められなかった。またクレアチニンクリアランスを指標にしたCDDPの腎毒性はBSN前投与によって軽減される傾向にあった。
漁業活動による生活史形質と行動形質の進化：その遺伝的基盤の解明へ向けて

漁業を模した選抜試験をおこなったゼブラフィッシュ集団では、ゲノム全体に配置した371のSNPマーカーのうち8つにおいて、選抜系統間で有意差が生じていた。これらのマーカーは、セロトニン合成、イオン輸送、転写調節などに関与する遺伝子付近に位置していた。さらに、シミュレーションにより、選抜試験により生じた生活史の変化が高い「漁獲圧」に適応していることが示された。また、釣られ易さに違いのあるオオクチバス集団を対象に候補遺伝子に関して多型解析をおこなったところ、2遺伝子に集団間で有意な違いが検出された。また、RADシークエンシングの結果、集団間で違いがあるゲノム領域の候補がいくつか発見された。本研究は、漁業活動が引き起こす生活史形質や行動の進化の背後にある遺伝的基盤の解明を目的とする。具体的な研究対象は、長い年月をかけた「家畜化」により行動に差異を生じた複数の魚の集団(系統)、および漁業活動を模した選抜実験により生活史形質に違いを生じた魚の集団である。前者に関しては、コイの2系統について、注目する遺伝的領域を決定し予備的分析を開始した。具体的には、これまでの実験から遺伝的な多型が知られているMAO(モノアミンオキシダーゼ)に加え、アルギニンバソトシン等、他の種において攻撃性や気質に関連することが報告されている神経伝達物質の遺伝子領域の塩基配列を調べ始めた。後者に関しては、ドイツ等の研究者と協力して、ゼブラフィッシュについて遺伝的解析を進めた。その結果、生活史形質に関連する遺伝的な違いを示唆する重要な発見があった。ゼブラフィッシュをモデル生物と考え、生活史形質の急速な変化が漁業活動にもたらす影響についての考察を含めた形で、現在、学術論文として発表する作業を進めている。一方、アメリカ合衆国の研究者との間で研究分担について話し合いを進めた結果、オオクチバスについてサンプルを無事入手することができた。次世代シークエンサーを利用して関連遺伝子を網羅的に探索することを目指し、遺伝学的な実験を開始した。こちらについては、娯楽としての釣り活動が魚個体群にもたらす影響、特に行動形質に対する影響について具体的に明らかにする格好の材料となることが期待される。本研究は、漁業活動を模した選抜実験により生活史形質に違いを既に生じた魚の集団を対象に多型解析をおこない、表現型の進化の背後にある遺伝的基盤の解明を目指している。これらを通じて、漁業活動によって引き起こされる、魚個体群における進化についての理解を深めることを目的とする。1本年度は、共同研究者を通じて昨年度末に得られたオオクチバスサンプルについて、まず、注目する遺伝的領域を決定した。先行研究を踏まえ、成長に関わる因子と行動特性・気質に関わる神経伝達物質に違いがあると仮説を立て、多型解析を開始した。その結果、成長に関わるある遺伝子に関して、集団間で違いが検出された。また、ドーパミン受容体遺伝子に関して、集団間で明確に分化していることがわかった。2ゼブラフィッシュにおいて、異なった選択を受けた3つの集団(大型個体を選抜、ランダム、小型個体を選抜)間でSNP頻度を比較したところ、集団間で頻度に有意な違いが見出された。そこで、当該SNPの周辺にある遺伝子を検討し、生活史形質の表現型レベルの違いを生みだした遺伝子を探索した。一方、生活史形質において実際に生じた表現型の小さな違いが個体群動態にどのような影響をおよぼすか、数値計算シミュレーションにより検討した。その結果、表現型のわずかな違いが個体群成長率の大きな違いをもたらすことがわかった。特に、実際の漁業の捕獲様式に近いと考えられる小型個体を選抜し繁殖に用いた集団に見られた生活史形質は、漁業活動下では適応的であるが、漁業活動が停止した後は不利益をもたらすことがわかった。数世代にわたって漁業を模した選抜試験をおこなったゼブラフィッシュ(Danio rerio)集団に生じた表現型レベル及び遺伝子型レベルの変化についてまとめた論文を発表した。ゲノム全体に配置した371のSNPマーカーのうち8つにおいて、選抜系統間で有意な違いが生じていた。これらのマーカーは、セロトニン合成、イオン輸送、転写調節などに関与する遺伝子の中もしくはその近傍に位置していた。さらに、選抜試験により生じた生活史の変化は、高い「漁獲圧」に適応的であることが、数値シミュレーションにより明らかになった。釣られ易さに違いのあるオオクチバス(Micropterus salmoides)の2集団合計59個体からDNAを抽出し、Drd4およびIgf2遺伝子に関して多型解析をおこなった。その結果、集団間で有意な違いが検出され、それぞれの集団に固有なハプロタイプも検出された。これらのことから、Drd4とIgf-2が釣られやすさに関与している可能性が示唆された。さらに、最終年度には、釣られ易さに関与する遺伝子をゲノム全体から広く探索することを目的として、RADシークエンシング解析に取り組んだ。SNPマーカーを作成し、ナイルティラピア(Oreochromis niloticus)の連鎖地図にマッピングした結果、集団間で違いがある可能性のあるゲノム領域がいくつか発見された。今後、オオクチバスのゲノム情報が整備されるにともない、釣られ易さに関与する候補遺伝子のリスト化へと進むことができると考えられる。

また、釣られ易さに違いのあるオオクチバス集団を対象に候補遺伝子に関して多型解析をおこなったところ、2遺伝子に集団間で有意な違いが検出された。また、RADシークエンシングの結果、集団間で違いがあるゲノム領域の候補がいくつか発見された。オオクチバスに関して、予定した遺伝的サンプルを無事に収集し、いくつかの遺伝子について多型解析をおこなったところ、グループ間で明確な違いを発見した。一方、ゼブラフィッシュに関して、研究成果を学術論文として発表することができた(現在、印刷中)。進化生物学ブラックバスに関して遺伝的解析を進め、成果を論文にまとめることを目指す。可能であれば、コイに関して新規に分析を開始する。全体としてみると、本格的なゲノム解析に基づく成果はまだ得られていない。しかし、ゲノムワイドのSNP解析から重要な結果を得ることができ、論文投稿の段階へ進んでいる。また、当初計画には含まれていなかったオオクチバスについて貴重なサンプルを得ることができた。今後は、ゼブラフィッシュとオオクチバスについて、次世代シークエンサーを活用した遺伝的解析を進める。コイについては、遺伝学的実験を進めるとともに、最終年度に行動学的実験を実施することを目指した準備をおこなう。当初計画では、次世代シークエンサーによる解析を外部に依頼する予定であったが、サンプル入手の時期が遅れたため、それが次年度以降に繰り越された。平成26年度以降の助成金とあわせ、当該年度におこなう予定であった次世代シークエンサーを利用した解析をおこなう計画である。