hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
凍結保存骨膜の骨形成能に関する研究-組織、器官凍結保存法の確立をめざして-

今回は両群間の比較で、骨膜の場台と違いD群の方がやや骨肥大は良好であった。15日鶏胚の大腿骨下端を用いて同様の凍結条件で凍結保存を行い、軟骨組織の凍結保存が可能かどうかを検討した。非凍結のコントロール群では、培養骨端は長軸、横径ともに成長し軟骨染色も良好であった。急速凍結群では壊死となり、成長は認められない。D群、D+E群では中等度の成長を認め、軟骨の染色性も比較的保たれていた。D群の方が良好であった。以上より幼弱骨端部軟骨はDMSOを凍結保護剤として用いブログラムフリーズすることにより、部分的にではあるがviabilityを温存して凍結保存が可能であることが示された。今後、超速凍結法で各組織を凍結保存して、プログラムフリーズ法とのviabilityの比較を行う予定である。骨膜の凍結、培養条件は、以下に示す方法で行った。ヒト胚の培養に用いられるIVF AH25培養液に0.2Mトレハロース、抗生物質(ホスミシン、10μg/ml)、12%ジメチルスルフォキシド(DMSO)および50%(V/V)鶏卵黄を添加したものを用いた。使用するDMSOは、市販特級品を57mHgで真空蒸留した中間留分を使用した。受精9日鶏胚の大腿骨より採取した5mm^2大の骨膜を直接凍結保護剤0.5mlを含む凍結バックに入れ、シールした。エタノールを冷媒としたプログラムフリーザーを用い、室温/-7.0°C(2.0°C/分)、-7.0°C/-40°C(1.0°C/分)で凍結し、その後直ちに液体窒素に浸漬して-196°Cとし、凍結保存した。組織生存性におよぼす植氷の影響を観察するため-7°Cで凍結バックを液体チッソで冷却した摂子で挟んで種氷を形成し、10分間-7°Cで保持して氷の形成を促す方法も検討した。融解は微温湯中で行い、培養液で洗浄した。融解骨膜を受精9日鶏卵より作製した漿尿膜培地に移植して10日間培養し、ソフテックスを用いてX線撮影を行い、骨形成の有無を確認した。DMSO不含凍結保護剤を用いてプログラムフリージングした場合、またDMSOを含有しても液体チッソに直接浸漬する方法でも新生骨形成を認めず、凍結保存に際してはDMSOの添加とプログラムフリージングが必須であることが示された。凍結保護剤への卵黄添加は、融解後の新生骨形成率向上に有用であった。その機序を検討するため、精製卵黄油、精製レシチン(フォスファチジルコリン)を卵黄の代わりに添加しても保護効果を認めたが、全卵黄のほうが保護効果が高く、卵黄中の何が保護活性の主体であるか、現在検討中である。植氷は融解後の組織生存性向上に有用であることを認めた。さらに植氷条件を詳細に検討する予定である。長期保存(1週間、1ケ月、3ケ月)を行った結果、いずれも同程度の骨新生率を認め、長期保存が可能であることが示唆された。同様の培養系を用いて大腿骨の凍結保存、培養を行った。急速凍結したものでは骨の生着を認めず、DMSOおよびDMSOに全卵黄を加えたものでは、コントロール群と同様な骨の生着、成長が見られた。今年度も凍結条件当は平成12年度と同様である。平成12年度の報告では、ある特定の凍結保存を行った骨膜からは非凍結骨膜と同程度に骨の新生が可能であることが確かめられた。凍結保護剤として12%ジメチルスルフォキシド(DMSO)のみを用いたもの(D群)は、DMSOに50%(V/V)鶏卵黄を添加した保護剤を用いたもの(D+E群)に比較して骨形成能はやや劣っていた。その機序を検討するため、卵黄の精製物として入手可能な精製卵黄油、精製レシチン(フォスファチジルコリン)を卵黄の代わりに添加しても保護効果を認めたが、全卵黄のほうが保護効果が高かった。浮遊細胞においてはDMSOが細胞内に浸透して保護効果を発揮するのに対し、卵黄は細胞膜を保護すると考えられている。
インターネットを利用した遠隔矯正データ分析診断支援システムの開発

平成9年度に開発した遠隔矯正データ分析システムを実際に遠隔地より試験運用し、その問題点を検証した。(方法)遠隔地より、本システム作成に直接携わっていない矯正歯科医師が下記の要領で20人矯正患者データを入力し遠隔分析を試みた。(1)遠隔地よりインターネットを介して、本システムのサーバーであるwaveにアクセスした。(2)矯正患者のデータの中で、セファロ計測点データ・模型分析データは数値データとしてキーボードより入力した。(3)セファロトレース画像データ・側貌規格写真データはイメージスキャナでファイル変換後、ftpを用いてサーバーにアップロードし分析した。(4)いずれのデータも分析結果は、ブラウザ上に表示された。(結果)セファロ計測点データ、模型計測データについては、インターネットに詳しくない歯科医師でも、難なくデータの入力と分析結果の出力が行えた。画像データについては、インターネットに不慣れな歯科医師がftpによるファイル転送を行うのに、若干の戸惑いがあった。分析結果の出力に関してはほぼ問題なく行えた。(結論)本システムは、矯正患者データの遠隔地での分析に有用であったが、画像ファイルの扱い若干の改良の余地があった。矯正遠隔診断支援システム本体の開発(方法)平成9年度購入したG6-266(GATEWAY2000社製)を本システム開発用コンピュータ並びに、ウエッブサーバーとして用いた。使用したOSは、WindowsNT4.0server(Microsoft社製)であった。また、システム開発には、Visual Cafe for Java Pro 1.0ej(SYMANTEC社製)を用いた。遠隔地を想定した端末上のビューア-として、Netscape Navigator Ver.4.0(Netscape社製)を用いた。遠隔地を想定した端末から、G6-266上のウエッブサーバにHTTPアクセスを行い、ブラウザを介してデータのやりとりを行った。(結果)本システムの矯正診断支援として、遠隔地へ以下の4つ分析データを提供することが可能となった。1.セファrロ分析(ダウンズ法、ノースウェスタン法・プロフィログラム)2.セファロのスーパーインポジション(SN平面基準、下顎下縁平面基準、口蓋平面基準)3.模型データ分析(大坪氏らの分析、ディスクレパンシー分析)4.術前術後の規格写真顔貌予測シミュレーションさらに、患者管理データベースの遠隔地からのアクセスも可能となった。(今後の予定)来年度は、実際に端末を遠隔歯科診療所に設置し、運用の可能性や問題点を評価する予定である。尚、本システムの一部は、G6-266ウエッブサーバーにアップロードし、インターネット上(http://133.45.144.100/orthod/java/analyser.html)で公開し、一般の歯科医師も利用可能となっている。
全ての階層構造を制御した硫化物熱電材料とデバイスの開発

本研究では、カルコゲナイドの一種である硫化物とテルライドに注目し、結晶構造、ナノ構造、マイクロ構造の各階層を制御して、これら熱電材料の熱電特性を向上させることを目標とした。以下に本研究の成果を挙げる。硫化ニオブ(NbS2)層と硫化ランタン(LaS)層から構成されるミスフィット層状硫化物(LaS)1.14xNbS2において、その低い熱伝導率の起源を調査した。その結果、NbS2層とLaS層の界面(結晶構造)、ならびにLaS層に導入されているナノサイズの格子歪み(ナノ構造)により、効果的なフォノン散乱が引き起こされ、その結果、低い熱伝導率がもたらされていることを見出した。マイクロ構造においては、結晶粒の配向制御に成功して電気特性の改善に成功した。これらの結果、従来材料と比較して、熱電性能指数ZTの30%向上を達成して、x = 1.05試料において、950 KでZT = 0.2を実現した。次に、ヨウ素(I)をドーパントとして使用したn型鉛テルライド(PbTe)において、マグネシウム(Mg)を添加することで5 nm程度のナノ構造を形成することに成功した。このナノ構造によるフォノンの効果的な散乱により、熱伝導率の低減を実現した。さらに、Mg添加により、直径30 μm程度の大きな粒と1 μm程度の細かな粒が共存するマイクロ組織を形成することにも成功した。共存マイクロ組織においてもフォノンが効果的に散乱されて、熱伝導率がさらに低減できた。これらの結果、PbTe0.9972I0.004-1 mol% MgTeにおいて、800 KでZT = 1.2という非常に大きな値を達成した。ここで事情により本研究開発の期間が二年間から一年間に短縮となったため、タイトルに含まれるデバイスの開発研究を実施できなかった。ただし、上記の通り、材料の開発研究において優れた成果を挙げることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。
女性の腹圧性尿失禁に対する骨盤底筋エクササイズの研究

現状では,多くの骨盤底筋群(以下PFMs)エクササイズが普及しているが,その一方で,エクササイズをして本当にPFMsは収縮しているのか,骨盤底はどれくらい挙上できているのか,根拠が不明確で指導方法も確立していない.PFMsは意識して収縮するのが難しいとされており,患者の主観的な感覚で評価しているものでは,実際に収縮できているかは定かではない.女性の腹圧性尿失禁は発生頻度が高いと報告されているにもかかわらず,超音波画像診断装置等を用いて評価している施設は,未だ少ない現状である.羞恥心から病院受診に抵抗がある軽症患者に対して,簡単なホームエクササイズで症状を改善させる必要がある.そこで我々は,軽度の腹圧性尿失禁罹患者や妊婦に対して,正しい知識や根拠に基づいたPFMsエクササイズを確立し,オンデマンド配信することで,対象者のホームエクササイズ実施に有益となると考えた.PFMsエクササイズ時の膀胱底挙上量を計測し,計測方法の検者内信頼性および客観的難易度と主観的難易度の相違について調査した.計測方法の検者内信頼性は,背臥位で肢位を変えることなく計測可能な5つの方法で検討した.各方法を5回ずつ計測し,最大値,最小値,全5回の平均値,最大値と最小値を除いた中央3回の平均値を統計に使用し,採用値の検討も同時に行った.また,客観的難易度は膀胱底挙上量とし,主観的難易度は計測直後にアンケート調査を行った.本研究では,客観的難易度と主観的難易度は必ずしも一致しないことが示唆された.ただし,主観的難易度による妥当性は低いことから,客観的評価を行いながら進めていく必要がある.症状が軽症で病院受診の必要がない腹圧性尿失禁患者や妊婦に対して,本研究結果は非常に有用であると考える.現状では,多くの骨盤底筋群(以下PFMs)エクササイズが普及しているが,一方で,エクササイズをして本当にPFMsは収縮しているのか,骨盤底はどれくらい挙上できているのか,根拠が不明確で指導方法も確立していない.羞恥心から病院受診に抵抗がある軽症患者に対して,簡単なホームエクササイズで症状を改善させる必要がある.そこで我々は,軽度の腹圧性尿失禁罹患者や妊婦に対して,正しい知識や根拠に基づいたPFMsエクササイズを確立し,オンデマンド配信することで,対象者のホームエクササイズ実施に有益となると考えた.平成29年度は,PFMsエクササイズ時の膀胱底挙上量を計測し,PFMsエクササイズ指導の根拠を得るために,計測方法の検者内信頼性について(実験1),客観的難易度と主観的難易度の相違について(実験2)調査した.実験1では,背臥位で肢位を変えることなく計測可能な5つの方法で検討した.各方法を5回ずつ計測し,最大値,最小値,全5回の平均値,最大値と最小値を除いた中央3回の平均値を統計に使用し,採用値の検討も同時に行った.実験2では,実験1で検者内信頼性の得られた5つの方法で行った.「客観的難易度」は膀胱底挙上量とし,「主観的難易度」は計測直後にアンケート調査を行った.検討した結果,中央3回の平均値を用いることで,いずれの姿勢も検者内信頼性は高値を示した.実験2の結果からは,客観的難易度と主観的難易度は必ずしも一致しないことが示唆された.今後は対象者を増やし,介入研究を行う予定である.基礎実験の対象者設定が不十分であったため,実際の計測前に,対象者設定の再考が必要となった.また,研究計画書作成時点では,無料画像処理ソフトImage-Jを用いて,膀胱底挙上量を算出すると予定していたが,超音波画像診断装置内での計測に変更した.現状では,多くの骨盤底筋群(以下PFMs)エクササイズが普及しているが,その一方で,エクササイズをして本当にPFMsは収縮しているのか,骨盤底はどれくらい挙上できているのか,根拠が不明確で指導方法も確立していない.PFMsは意識して収縮するのが難しいとされており,患者の主観的な感覚で評価しているものでは,実際に収縮できているかは定かではない.女性の腹圧性尿失禁は発生頻度が高いと報告されているにもかかわらず,超音波画像診断装置等を用いて評価している施設は,未だ少ない現状である.羞恥心から病院受診に抵抗がある軽症患者に対して,簡単なホームエクササイズで症状を改善させる必要がある.そこで我々は,軽度の腹圧性尿失禁罹患者や妊婦に対して,正しい知識や根拠に基づいたPFMsエクササイズを確立し,オンデマンド配信することで,対象者のホームエクササイズ実施に有益となると考えた.PFMsエクササイズ時の膀胱底挙上量を計測し,計測方法の検者内信頼性および客観的難易度と主観的難易度の相違について調査した.計測方法の検者内信頼性は,背臥位で肢位を変えることなく計測可能な5つの方法で検討した.各方法を5回ずつ計測し,最大値,最小値,全5回の平均値,最大値と最小値を除いた中央3回の平均値を統計に使用し,採用値の検討も同時に行った.また,客観的難易度は膀胱底挙上量とし,主観的難易度は計測直後にアンケート調査を行った.本研究では,客観的難易度と主観的難易度は必ずしも一致しないことが示唆された.ただし,主観的難易度による妥当性は低いことから,客観的評価を行いながら進めていく必要がある.

症状が軽症で病院受診の必要がない腹圧性尿失禁患者や妊婦に対して,本研究結果は非常に有用であると考える.エクササイズの階層性に応じた運動処方の介入研究を予定している.介入研究実施後,その結果に基づいて,教育用デジタルコンテンツを作成する.介入研究まで到達していないため,デジタルコンテンツ作成用の費用等が残っている.
空間識・姿勢制御と耳石機能についての研究-長時間直線加速度負荷による適応について-

耳石器は、現在主として眼球運動に影響を与えると考えられている。しかし最近の動物実験から、眼球以外の頚部の抗重力筋へ出力情報を出している可能性がでてきた。そこで、直線加速度負荷刺激を被験者に負荷して耳石機能の変化を誘発し、それに伴う頭部運動や姿勢制御を詳細に解析し、耳石機能の変化にともなう頭部の安定性や姿勢制御やその適応過程の機序解明を目的とした。筑波宇宙センターに設置されている直線加速度負荷装置を用いて、1周期を4秒間(64cm);として、128回の直線加速度負荷を被検者に与えた。被検者には、座位でX軸、Y軸、仰臥位でY軸、Z軸の姿勢で負荷を与えた。この方法は、身体軸に対して前後(坐位;X軸)、左右(坐位;Y軸、仰臥位;Y軸)、上下(仰臥位;Z軸)の直線加速度の負荷がかかるように設定したものである。被検者には、歩行機能を測定するための足圧センサーを装着し、さらに頭部の位置を正確に測定するために、磁気センサーも使用した。また動的な平均機能をみるために3次元画像解析やイクイテストによる検査も試みた。直線加速度負荷によって刺激される耳石器は、Y軸・座位でとくに姿勢と頭部軸が不安定になることから、耳石器のうち卵形嚢が頭部や歩行を含めた姿勢制御に深くかかわっていることが示された。直線加速度負荷を被検者に与えた直後の重力軸方向の空間識で、明瞭にY軸・座位とY軸、Z軸の仰臥位で認識誤差が広がった。これらの結果から、耳石器は頭部や歩行を含めた姿勢制御に深くかかわっていることが示された。また重力軸の空間識の解析から、姿勢だけでなく重力方向の空間識にも耳石器は関与しているようであり、耳石器は重力の方向性に関与する情報を中枢に送っている可能性を示唆する所見であった。1)宇宙開発事業団・筑波宇宙センターに設置されている直線加速度装置を用いて、被験者に対し長時間にわたり正弦波での往復する直線加速度を与えた。この刺激下では、耳石器に一定方向のONとOFFの刺激が加わり、その方向性に対し、適応状態が生じることがわかった。2)この状態で被験者の姿勢制御を磁気センサーや足圧センサーをもちいて解析したところ、身体の前後方向のX軸より、仰臥位の左右Y軸方向や仰臥位の上下Z軸方向の直線加速度負荷で、歩行や安静の状態で有意に不安定な状態になることがわかった。さらに重力軸方向の認識の誤差も、仰臥位Y軸方向やZ軸方向の刺激で有意に増大した。3)すなわち長時間の反復刺激による耳石機能の適応過程は、身体にかかる刺激の方向によって、異なる反応を示した。4)今後は、さらに長時間の直線反復刺激による耳石機能の適応過程の変化を、直線加速度負荷装置と傾斜椅子をもちい、解析していく。筑波宇宙センターに設置されている直線加速度負荷装置を用いて,1周期を4秒間(64cm;)として、128回の直線加速度負荷を被検者に与えた。

この方向は、身体軸に対して前後(坐位;X軸)、左右(坐位;Y軸、仰臥位;Y軸)、上下(仰臥位;Z軸)の直線加速度の負荷がかかるように設定したものである。被検者には、歩行機能を測定するための足圧センサーを装着し、さらに頭部の位置を正確に測定するために、磁気センサーも使用した。また動的な平衡機能をみるために3次元画像解析やイクイテストによる検査も試みた。直線加速度負荷によって刺激される耳石器は、Y軸・座位でとくに姿勢と頭部軸が不安定になることから、耳石器のうち卵形嚢が頭部や歩行を含めた姿勢制御に深くかかわっていることが示された。直線加速度負荷を被検者に与えた直後の重力軸方向の空間識で、明瞭にY軸・座位とY軸、Z軸の仰臥位で認識誤差が広がった。これらの結果から、耳石器は頭部や歩行を含めた姿勢制御に深くかかわっていることが示された。また重力軸の空間識の解析から、姿勢だけでなく重力方向の空間識にも耳石器は関与しているようであり、耳石器は重力の方向性に関与する情報を中枢に送っている可能性を示唆する所見であった。
一回結実性ササ属の繁殖システムおよび実生更新が遺伝的動態に及ぼす影響の解明

ササ属は長年にわたって地下茎による栄養繁殖を繰り返し、数十年に一度開花して枯死する性質をもつ一回結実性植物である。本研究の結果、オクヤマザサの小面積開花は単独ジェネットが開花していることが明らかになった。また種子の分析結果より、ササはほとんどが完全に自殖していた。しかし、中には他殖率が0.7に及ぶものもあり、受け取る花粉の性質によって混合交配を行っていることが明らかになった。交配様式分析用の種子は20062007年に開花したオクヤマザサ由来のものを採取し保管してあるものを用い、休眠を低温処理によって打破する作業を行った。これらのサンプルからDNAを抽出し、分析用試料の準備を整えた。また、交配様式の年変動を明らかにするために、2008年に開花結実したササ集団について、稈ごとに種子を採取して同様に発芽前処理を行っている。一方、野外のササ自然集団について2003年より調査を継続しているササ開花固定プロットで追跡調査を行った。開花した稈は全て枯死し、新しいシュートの発生が見られた。また、2年前に開花結実した自然落下種子からの発芽が確認され、自然集団でササの実生更新が行われている事実が明らかになった。更新した実生についても分析用の試料として各シュートから葉組織を採取し、DNA抽出を行った。自然集団において更新した実生をマイクロサテライトマーカーを用いて分析した結果、実生個体は1個体を除いて自殖由来種子と考えられる。自殖由来の種子で期待される対立遺伝子の分離比には偏りはなく、発芽段階での自然選択圧はほとんどないことが示唆された。また、親個体とは異なる対立遺伝子については1座のみで観察され、2bp変異であったことから、外部からの遺伝子流動であるかあるいは突然変異によるものかは、今後慎重に検討する必要があろう。オクヤマザサの自殖性が示されたことによって、他のササ属における部分開花でも自殖が行われている可能性が高いことが示唆される。また、自殖種子の発芽が確認され、自殖によって更新が行われている実態が初めて明らかになった。ササの一斉開花枯死現象については、その交配様式に疑問が多く他殖率を明らかにすることがまず第一歩となる。昨年度の研究では、札幌近郊で部分開花したオクヤマザサを用いて新たに開発されたマイクロサテライト遺伝子座を調べた結果、自殖性が高いことを明らかにした。本年度は、自然状態で自殖性が高く、かつ多様性の高いオクヤマザサの集団について、より詳細な交配様式について研究を行った。オクヤマザサの交配様式をより詳細に調べるために、種子を稈別に採取して分析を行った。昨年度同様に、採取した種子の休眠打破を行い、マイクロサテライト11座について遺伝子型を決定し、他殖率の推定を行った。オクヤマザサの部分開花では、限られた個体由来のラメットが同時に開花するために自殖性が高くなっている。ほとんどの稈では完全に自殖していたが、数本の稈で他殖が確認された。これらの稈における他殖率は0.3-0.4と自殖性の植物としてはかなり高い値を示した。また、他殖している稈から採取した種子の中には母稈由来の遺伝子が欠落しているものが見られた。これについては、イネ科で見られるパラミューテーション現象、花粉の遺伝子によるゲノムキャプチャー、突然変異による対立遺伝子の欠落等さまざまな可能性が考えられる。今までにイネ科ではこのような現象については報告が少ないため、詳細なメカニズムについては更に検討する必要があろう。自殖性が高い自然集団で、他殖を行う稈に特有の変異を維持するメカニズムが存在するとすれば、オクヤマザサをはじめとするササ属が、開花が稀であるのに高い遺伝的多様性を維持している根拠を説明できる可能性が高い。本研究計画では、札幌近郊で部分開花したオクヤマザサを用いて交配様式をより詳細に調べるために、種子を稈別に採取して分析を行った。オクヤマザサの部分開花は小面積単独開花がほとんどであるため、限られた個体由来のラメットが同時に開花するために自殖性が高くなっている。これらの稈における他殖率は0.3-0.7と自殖性の植物としてはかなり高い値を示した。これらの結果から、ササ属は完全自殖をすることから自家和合性を持つことが明らかになった。しかし、他殖の機会が与えられると、混合交配(mixed mating)を示す傾向が見られた。これについては、突然変異による対立遺伝子の欠落等さまざまな可能性が考えられる。

ササ属と分類学的に近縁であるイネ科植物の繁殖様式に関して、過去の研究および文献情報による比較検討を行ったところ、イネ科植物での他殖率の値はかなり広い範囲をとることが明らかになった。このことから、ササ属においても他のイネ科植物同様に高い自家和合性をもつことと関係していると考えられる。つまり、稀な有性繁殖の機会では、たとえ単独ジェネットの開花であっても、組み換えを伴う種子繁殖を行うためには自家和合性が必要不可欠である。しかしながら、少しでも他殖花粉を受け取る機会があれば、新たな多様性を作出するために他殖に片寄った交配様式をとる機構が発達していると考えられる。前年度までに、分析実験および解析についてはほぼ終了したため、本年度は、主に成果発表を行った。
Ｃクラス・Ｍクラスシグネチャーを統合したＥＣＭ分類によるがん分子病態の解明

米国の癌ゲノムアトラス(TCGA)プロジェクトや国際癌ゲノムコンソーシアム(ICGC)の大規模ゲノム解析により、遺伝子変異の割合(M-class)とコピー数変異の割合(C-class)はがん種特異的であり、この情報を踏まえて効率的に情報を統合する事の重要性が明らかになってきた。本研究課題では、網羅的遺伝子発現プロファイル情報(E-class)、C-class(CNV:コピー数変異)とM-class(Mutation:遺伝子変異)の情報を統合したECM分類手法を開発し、新規サブクラスに基づくがん分子病態の解明と、ドラッグリポジショニングを含む治療薬最適化アルゴリズムを患者モデルで検証することを目的としている。研究期間中、がん死亡原因の1位である難治性固形腫瘍の肺がんを対象に、M-classとC-classの割合が50%ずつであり、分子標的薬の開発が先行している肺腺がん(LUAD)を用いて遺伝子変異情報を主体にしたMEC/MCEモデルの構築手法を検討した。当該年度の検討では、第3世代EGFR阻害剤に対する耐性獲得メカニズムの解明を目的に、RNA-Seqを用いたKinase関連遺伝子発現プロファイルの解析を実施するとともに、リン酸化アレイの解析からMETやNRAS遺伝子の増幅の増幅を見出し、MEK阻害剤と第3世代EGFR阻害剤との併用療法を検討した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の成果として、非小細胞肺癌細胞株34株を用いた解析により、分子標的治療薬に対する耐性獲得メカニズムとして重要なEMT(epithelial-mesenchymal transition;.上皮間葉転換)とmiR-200cおよびLIN28Bの発現パターンが相関することを示した。具体的には、非小細胞肺癌細胞株のmiR-200cの発現および転写領域のメチル化を解析した結果、miR-200cの発現は転写領域のメチル化により発現制御を受けていることが確認できた。またヒト気管支上皮細胞(HBEC)をコントロールとしてmiR-200cの発現を比較したところ、EGFR(epidermal growth factor receptor;上皮成長因子受容体)遺伝子変異を有する非小細胞肺癌細胞株では、野生型EGFRを有する細胞株よりもmiR-200cの発現が有意に高いことが明らかになった。米国のCCLE(癌細胞株百科辞典)データベースから重複する28株の発現データを抽出して解析したところ、Lin28Bの発現パターンはmiR-200cのそれと逆相関することが明らかになった。さらに、LIN28Bの発現が更新している細胞株にsi-LIN28Bを導入することによる影響を確認したところ、いずれも、細胞の増殖抑制が引き起こされた。これらを踏まえて臨床サンプルでmiR-200cとLIN28Bの発現を確認したところ、同様の傾向が確認できた。これまでに非小細胞肺癌細胞株34株を用いた実験データの解析とCCLEデータベースから抽出した28株の細胞株の網羅的な遺伝子発現プロファイルデータにより、分子標的治療薬に対する耐性獲得メカニズムとして重要なEMTとmiR-200cおよびLIN28Bの関係を明らかにしてきた。具体的には、RT-PCRを用いて得られたmiR-200cの遺伝子発現データとCCLEデータベースから抽出した遺伝子発現プロファイルデータの解析から、単純化シグネチャーの解析としてmiR-200cの発現とLIN28Bの発現が逆相関することを確認した。またGSEA(Gene Set Enrichment Analysis)を用いた遺伝子セット解析の結果、EMTの特徴を有する遺伝子セットが抽出されることを確認した。さらに機能的な解析を目的に、肺癌細胞株を用いて、miR-200cの強制発現系とsi-RNAを用いたLIN28Bの発現抑制系による確認実験を実施するとともに、臨床サンプルを用いてmiR-200cの発現消失とLIN28Bの発現亢進を確認することができた。上記のごとく、肺腺癌を中心とした解析は細胞株を用いた解析と臨床サンプルを用いた解析との相関が得られており、計画以上に進展している。またPDXを用いた実験系の確立を進めており、おおむね順調に進展している一方で、扁平上皮癌を解析対象とした解析の進捗が少ないことから、全体としては「おおむね順調に進展している」との評価とした。

当該年度の検討では、第3世代EGFR阻害剤に対する耐性獲得メカニズムの解明を目的に、RNA-Seqを用いたKinase関連遺伝子発現プロファイルの解析を実施するとともに、リン酸化アレイの解析からMETやNRAS遺伝子の増幅の増幅を見出し、MEK阻害剤と第3世代EGFR阻害剤との併用療法を検討した。肺腺癌細胞株を対象とした解析は順調に推移しており、TCGAデータおよびNCCデータセット用いた解析を実施し、ECMモデルの最適化を実施する。また29年度にはPDFから得られた肺癌組織を用いて遺伝子発現プロファイルを取得し、肺腺癌細胞株を基に抽出した「単純化シグネチャーの解析」と「遺伝子セット解析」を用いたECMモデルを評価する。扁平上皮癌モデルの構築では23,316遺伝子のコピー数情報(log2の数値データ)を基にC-class情報の解析を進め、有意に変動する遺伝子の「シグネチャー」の抽出を実施するとともに、TCGAデータおよび(東アジアコホートデータを使用して抽出したモデルの評価を実施する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
数論的視角による局所環の研究

M.イッケル、T.伊藤との共同により、最初の課題とした局所環に対するディオファンタス不等式を、もっとも一般な形、すなわち優秀Hensel整域に対して示すことができた。次にBosとCalviによって発見された、滑らかな平面代数曲線現れる埋め込みの特異点の代数的解明と一般化を行った。さらにアファイン空間に埋め込まれた解析曲線の超越性指数の評価まで理論を進めた。Michel HickelおよびHirotada Itoとの共著によるによる未だ口頭発表にとどまっているが、は補間法と局所環論を結ぶものであるが、同時に超越数論に現れる零評価において、Gabrielov-Khovanskiiによって得られていた結果に比肩しうる結果を得た。これも補間法、局所環論、数論、代数幾何学をつなぐ新しい領域を開くものになることを願っている。この研究の間に、局所環論と関係の深い、デンマークのオフス大学およびフランスのストラスブール大学の特異点研究会を廻り、多くの研究者と情報を交換し、関連知識を得た。この研究は深さを目指さないわけではないが、それよりも、広い範囲の数学を結びつけることを意図しているので、研究課題周辺の研究情勢に注意を向けた次第である。一般に数学の研究は、問題の解明が進むにつれて、問題自身の設定が変化し、当初の意図通りに行くことは少ないが、今年度は課題に非常に密着した形で研究を進めることができた。本報告は22年度中途に疾病によって中断を余儀なくされ23年度に再開した研究の報告である。もっとも力点を置いたのはBos,Calviの平面に埋め込まれた曲線上の関数のテイラー展開の理論の高次元化である。そこで用いるの高階接空間の一般的な点における、D-閉性が重要であるが、森本徹氏の助言を得て偏微分方程式系のプロロンゲーションのアイデアでこれを証明することができた。これはこの研究全体の鍵となる定理と考える。これによって多様体上のテイラー展開にとどまらず、ユークリッド空間の開集合上の正則函数のなす有限炊元ベクトル空間に対してアルチン局所環を対応させる理論の構想が生まれた。この対応の意味はまだ十分解明できてはいない。これらの中間成果を持って神戸で行われた第四回日豪特異点会議で発表を行い、またカナダはトロント大学のミルマン教授やアメリカ合衆国のパデュー大学のガブリエロフ教授を訪ね、意見をうかがった。話は局所環や解析数論にとどまるものではないので、これらロシア系を代表とする広い視野を持った研究者との討議は研究の進展にとって重要と感じる。この研究は古典的にとどまっている補間法を、いろいろな現代数学の方法に結びつけるものであり、新しい分野を切り開くものである。この研究はBos,Calviの平面に埋め込まれた曲線上の関数のテイラー展開の理論の高次元化を目指して出発した。ユークリッド空間に埋め込まれた多様体X上のd次多項式関数の双対である高階接空間を構成し、その一般的な点におけるD-閉性を証明した。しかし、高次元多様体の場合、それがテイラー展開がうまくできることと同値ではないことに気がついた。弱くなるが、一般の点で、局所環からあるアルチン環への準同型が定義できることがわかった。このアルチン環の形によって、Xが有限個の部分に分割される。テイラー展開を離れて、ユークリッド空間の開集合U上の正則函数のなす一般の有限次元ベクトル空間についても、アルチン環の相違から導かれるUの分割が得られることが判明した。このアルチン環の意味するものはまだ不明である。たとえば関数のなす有限次元ベクトル空間の零化系として得られるU上のホロノミック系とこのアルチン環の関係はどうなっているのであろうか。他方、ユークリッド空間の開集合U上の正則函数のなす一般の有限次元ベクトル空間に対しては、この研究の初期に零評価を与えている。これと上記アルチン環あるいはホロノミック系との関係も未知である。昨年からの繰越のものを加えると、23年度中に5件の口頭発表を行ったが、話が諸分野の数学と関連して広がり、論文にまとめることに大変な時間を要している。◎今年度の初頭に、この研究の主要目的としてきた「Bos-Calviの高階接空間」の導入と応用について、3年間かけた論文を完成した。これはBos-Calviが平面代数曲線に対して与えた高階接空間の構成やTaylor展開を、高次元の解析的カテゴリーで考察するものである。しかしその一般化にとどまらず、解析数論で指数多項式などに対して知られ、GabrielovによってNoetherian函数まで一般化された零評価を、一般の正則関数まで最大限に一般化する結果を得た。この結果はアファイン空間への部分複素多様体の任意の埋め込みの超越性が、一般の点ではさほど高くないことを示している。◎その後、この接空間の構成に用いた正則函数芽の有限次ベクトル空間Zの双対空間の一般的性質の研究を行っている。この双対空間はSchwarz超函数からなるもので、その射は複雑な、いわゆるFaa di Brunoの公式で与えられ、局所解析環のカテゴリーの双対を構成する。

この双対を通して、有限次ベクトル空間Zが、解析的Zariski位相に関して空でない開集合において、次数付Artin環の変形を与えることがわかる。Roth-Walkerの多変数Wronski行列の定理を用いると、Zの標準的な零化PDE系(ホロノミック系)が得られる。したがって次数付Artin環の次数を並べて得られる数列がZや零化PDE系のどのような性質と対応しているかという問題が生まれた。◎この研究は、局所解析環、アルチン環の変形、偏微分方程式系の形式理論、超越性理論、位相線形空間論など、多彩な分野の最も初歩的な知識に依るものであり、深く、狭くという専門化の流れとは異なるところにも意義があると考えている。話の関連するところが広がり、出版の原稿をまとめることに想像以上の時間をとっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。種々の数学が関係しているので、当初の課題にとどまらず、自然に発展する主題は積極的に取り入れていきたい。
アタカマイトに侵されたコインの保存処理法の確立とその評価法

本研究の目的は、ひどいブロンズ病に侵された大量のコインを、できるだけ効果的に現場で処理する方法を確立することにある。そのため以下の手順で研究し、成果を得た。1.出土コインの錆の分析-コインの錆を日本にもち帰り分析した結果、すべての錆からアタカマイトが検出され、ひどいブロンズ病に侵されていることがわかった。2.クリーニング剤の選択-従来の機械的処理では、コインの腐食状況、量、処理期間からみて、処理が不可能であることが分かった。そのため、最近使われ出したキレート剤を用いた化学処理のクリーニング法を試みることにし、銅板を溶液に浸漬する基礎実験を行い、それにもとずいて薬剤と濃度を決めた。長期間用にはグルコン酸系キレート剤、短時間用にはEDTA・3Naを用いることにした。3.表面腐食状況の違いによる脱塩および処理効果-1千個のコインを表面腐食状況から9種類に分類し、その典型的なものを30個選び、脱塩、クリーニング、仕上がり具合についてそれぞれ検討した。その結果塩分はコインの中まで入り込み、できるだけ錆を除去する必要があることが分かった。また白緑、濃緑色の厚い錆に覆われたコインは、崩壊か、全く模様が判別できなかった。4.保存処理の評価-クリーニング剤の除去具合は、洗浄したイオン交換水のpHとNaイオン濃度を測定し目安とした。また処理効果については、表採コインを同様に処理し、高湿度下におき、その状態を観察し評価とした。5.処理工程のマニュアル化-上記結果より処理のマニュアルを作成した。これは初めて処理に携わる人への手引書であると同時に、処理を確実に進めるためのチェック表でもある。現地で、表面の錆の様子が違うコインを30点選び、錆の観察、分類を綿密に行った。その結果本遺跡の錆の生成パターンが大体つかめた。錆の色による分類からみると以下のようになる。地金→黒色→茶褐色・黄褐色・赤褐色→濃緑→わさび色→白緑→コバルト→水色→濃緑→わさび色→白緑この錆の色を指標にして、錆の除去を行った。なお地金内部の錆の生成については、断面から推察していくことになるが、サンプル数が少ないため、今夏の調査を待ちたい。上記30点のコインについては、錆を除去しながら、C1濃度を測定し、錆の状態によりC1濃度がどのくらい変化するか計測した。その結果は、濃緑でダンゴ状に発達した錆が一番濃度が高かった。錆は日本にもち帰り分析したが、錆の色による成分の違いはあまり見られなかったが、今夏の調査でもサンプリングを重ね分析をしていく方針である。クリーニング方法の確立では、タフピッチ銅を試験板に使い、2種類のキレート剤にパーセントを変え浸漬し、減量の度合から、母材に与える影響を見る実験を行っている。その結果から、薬剤とその濃度を選択していきたい。処理方法の評価としては、簡易メータを持参して計測したが、もち帰って精査してみても、そう違った値ではなかった。今夏も同様に計測し、より確かで簡単な方法を確立したい。クリーニング法の確立のため、薬剤の選択を行うための基礎実験を2種類行った。1.銅板を薬剤に浸漬し、減量実験をおこなった。キレート剤2種類、EDTA・3Naとグルコン酸系キレート剤・キレストGB(商品名)の5, 1, 0.5, 0.2%にそれぞれ各10枚づつ浸漬し、pHと導電率を順次計測し、7月と2月に計量を行い腐食度をみていった。また各計測時に、サンプルをとり、銅イオンの量も見ていった。その結果は、EDTA・3NaがキレストGBの倍の腐食度を示し、キレストと比べるとかなり強力なクリーニング剤となる。

EDTAは実験の範囲では濃度が高いほど、腐食度が高くなったが、キレストGBは1<0.5<0.2<5の順の腐食度を示した。2.現地で現状の腐食状況を8つのタイプに分け、それぞれから合計30点選んで錆の観察、脱塩効果、保存処理を平成6年の夏から行った。その結果は、表面に厚く濃緑、白緑色の錆で覆われたものが、ほとんどについて地金が残っていないし、高濃度の塩素が検出された。1、2の実験と平成7年の夏期調査時までに行った合計1千点のコインの処理から、今後の処理方針を導き出し得た。これはキレート剤を用いた1方法で、今後さらなる処理方法の検討は言うまでもない。またこれからのデータも含めて、今後処理し、本遺跡の出土コインの腐食生成物の特徴についても、より詳細に検討していきたい。
小胞体ストレス応答性新規蛋白質Herp及びRTPに関する研究

血栓症の危険因子として、高ホモシステイン血症が知られている。近年私達は、血管内皮細胞のホモシステイン刺激及び小胞体ストレス負荷で発現量が増加する新規蛋白質Herp及びRTPを発見した。そこで本研究は、「小胞体ストレス応答機構の解明」「両蛋白質の機能探索」「高ホモシステイン血症の病態発症機序解明」を主目的として計画された。以下に成果を列記する。【Herp及びRTPの転写調節機構】レポータージーンアッセイによって、Herp遺伝子においても既知の小胞体ストレス応答シスエレメントERSEが機能していること、さらに新規エレメントERSE-IIも関与していることを見出した。両エレメントが相加的に働くらしい。一方、RTP遺伝子にはいずれの配列も存在せず、別のエレメントあるいは転写以外の段階で発現調節されている可能性が示唆された。【Herpの小胞体局在】Herpは、他の小胞体ストレス蛋白質と異なり、小胞体膜に局在する。そのトポロジーを解析すると、分子の大部分が細胞質に露出していることが明らかになった。これは、Herpが小胞体内腔の蛋白質に対してシャペロン様活性を発揮しない可能性を示す。【RTP相互作用蛋白質の同定】酵母Two-Hybird系を利用してRTP相互作用蛋白質の同定を試みたが、陽性クローンは得られなかった。【RTPのリン酸化】RTPのリン酸化残基を特定するため、多くのRTP変異体発現ベクターを構築した。現在、解析進行中である。【高ホモシステイン血症と小胞体ストレス】高ホモシステイン血症患者の繊維芽細胞におけるHerp、RTP、GRP78量を正常群と比較したところ、病態差よりも個体差が大きかった。【Herpノックアウトマウス作成準備】マウスHerpの遺伝子構造を調べ、Herp欠損マウス作成用ベクターを構築した。現在、ES細胞のスクリーニング中である。以上の成果を基盤に研究を進め、Herp及びRTPの生理機能や病態との関連解明を目指す。
高耐圧LSI回路とMEMS技術の高度集積化に関する研究

本研究の目的は、CMOS-LSIチップ上に作製するMEMS(Micro Electro Mechanical Systems;微小電気機械システム)の設計自由度を上げ、CMOS-MEMS集積化プロセスの標準化を図り、多くのユーザーに集積化MEMSデバイスを提供するための基盤技術確立することである。共同研究者から複数のマイクロアクチュエータデザインを募ってマスク設計を行い、MEMS集積化用CMOSウエハ上にマルチユーザー試作を行った。6種類の用途の異なるマイクロアクチュエータとして、1次元マイクロミラー、データストレージ用2次元XYステージ、ディスプレイ応用に向けた光回折格子、デジタルマイクロミラー、2次元光スキャナ、内視鏡用1次元マイクロスキャナの集積化に成功した。これにより、「相乗り効果」によるフォトマスク作製コスト、プロセスコスト等の削減が可能なことを示した。作製したチップにワイヤボンディングを行い、駆動実験を行った。入力信号として5V(オフセット2.5V)のパルスを与えたときに、両者とも40Vの出力を示した。また、1MHz入力時の出力40Vの立ち上がり、立下り時間はそれぞれ13.69ナノ秒、9.76ナノ秒であった。この結果より、MEMS工程後の40V耐圧CMOS-LSI回路(レベルシフタ)の正常動作を実験的に確認し、本手法の信頼性を示すとともに、マイクロアクチュエータ駆動用の回路として十分な応答速度が得られていることを実証した。本研究で提案した手法では、チップ内に製作した回路との電気的、構造上の干渉を意識することなく、アクチュエータを設計・製作することができることから、相乗りチップ試作に適した手法である。本技術によって、集積化MEMSを目指す他の研究者にも一般的に使えるような基盤技術への発展が期待できる。特に、これまで市場の規模が小さく、製品化が難しかった多品種少量型のCMOS-MEMSデバイスの普及に寄与すると考えられる。本研究では、チップ表面に汎用高電圧LSIを作製し、チップの空白地にASIC(Application Specific Integrated Circuit)的にMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を作製する技術の研究開発を行っている。これによって、同一基板上にアクチュエータ、センサ、プロセッサを集積化し、その総合体として知能化マイクロマシンを作り上げることが可能である。提案する集積化方法は、多品種少量型のMEMSデバイスに対応可能で、従来の方式では得られない高い機械特性を持つアクチュエータが作製できる。回路とのプロセス整合性の確認として、プラズマエッチング中におけるプラズマダメージの影響がないことを示し、構造体を可動構造とするための犠牲層リリース中の保護方法を新たに提案した。本研究で提案しているCMOS-MEMSでは、SOIを使用している。SOIを用いたバルクマイクロマシニングでは、レイヤーが少なく設計上ジオメトリカルな制約を受けやすい。したがって、複雑な3次元構造を得るのは困難であった。そこで、新たにMEMSの設計手法としてレイヤー分離設計法を提案した。XYステージの構成要素を別のレイヤーに作製することで、高いフィルファクタの実現と同時に、光学やデータストレージ分野に応用可能な集積化XYステージを得る。これにより、本研究のSOI CMOS-MEMSの汎用性・拡張性を示した。CMOS-MEMSの2つ目の実施例として、光回折格子を応用したMEMSデバイスをICチップに集積化し、高速デジタル制御が可能なディスプレイ応用デバイスを提案した、集積化したMEMS回折格子は、横方向駆動によりピクセルごとに回折角度変調を行う新規な手法である。一次元にアレイ化したMEMSによって縦1列の画素を制御し、走査ミラーを用いて一次元画素を走査することで、二次元画像を実現する、作製したMEMS回折格子に電圧を印加し、回折角度が変調されることを確認した。サブマイクロ秒の応答速度を持つ高電圧デジタルレベルシフタとMEMS回折格子を集積化し、高精細・高コントラストのディスプレイ画像の実現可能性を示した。
多地点モニタリング調査に基づく農薬の順応的管理法の開発

農薬の生態リスク管理は、不確実性を伴うリスク評価の結果に基づいて実施されており、農薬に対しても順応的管理を適用することで、その信頼性を向上させる必要がある。そこで、農業水路において水生植物と除草剤の多地点モニタリング調査を実施し、モニタリングデータに基づいて農薬の生態影響が特定される可能性と限界を提示するとともに、農薬の順応的管理を実現する上で、野外モニタリング調査と農薬動態の流域モデルを組み合わせることの有効性を明らかにした。農薬の生態影響を事前に予測するのは困難であることが指摘されている。そこで本研究は、野外において生物と農薬の多地点モニタリング調査を実施し、モニタリングデータに基づく農薬の生態影響の特定手法と農薬動態の流域モデルを組み合わせることで、農薬の順応的管理を可能にする支援ツールを開発する。本年度は、茨城県桜川・西谷田川流域の農業水路にモニタリング調査区(7地点)を設定し、水生植物と除草剤濃度の季節変動を調査・分析した。各調査水路には、沈水植物のエビモ、オオカナダモ、コカナダモ、セキショウモと抽水植物のガマ、ヨシがそれぞれ優占していた。主要な水稲用除草剤であるスルホニルウレア系除草剤の濃度は、全ての調査水路で5月中旬にピークを示し、6月中旬にはほぼ検出限界濃度まで低下した。水生植物のうち、除草剤濃度のピーク期に顕著な影響が見られたのは沈水植物であり、エビモが最も大きな阻害を受け、5月に一時的に消滅したが、その後11月に再出現した。一方、抽水植物はほとんど影響を受けなかった。この結果を受けて、エビモを指標植物として選定した。次に、エビモを試験植物とする農薬影響の特定法を確立するため、アリノトウグサ科の沈水植物を試験植物とする標準試験法に改良を加え、殖芽の殺菌・休眠解除(35°C、3日間)、発芽した芽の切断、馴化(15/10°C、12時間明期)、除草剤暴露試験(2週間)という手順で試験が可能であることを明らかにした。さらに、農薬動態の流域モデルを構築するため、桜川の本川や支川の流路および流域内の水田面積について、国土数値情報を基にGISを用いて解析した。本年度に発見された除草剤の施用直後における農業水路の植物の顕著な個体群減少とその後の冬季における再生は、これまで報告されたことがなかった新知見であり、野外モニタリングデータに基づく農薬の順応的管理の実現可能性と有効性を示唆する。本年度は、茨城県つくば市周辺域の農業水路にモニタリング調査区(13地点)を設置し、水生植物と水稲用除草剤濃度・水質(水位、流速、EC、pH)の季節変化を調査・分析した。各調査水路には、沈水植物のエビモ、ササバモ、セキショウモと抽水植物のマコモ、ヨシがそれぞれ優占していた。主要な水稲用除草剤であるスルホニルウレア系除草剤(SU剤)の濃度は、全ての調査水路で5月にピークを示し、6月下旬にはほぼ検出限界濃度まで低下するという急激な季節変化を示した。この急激な季節変化は、他の水質項目では見られなかった。多変量解析の結果、調査水路の植物群集の季節変化に最も影響を与えた環境要因はSU剤と刈取り除草であり、SU剤は沈水植物に、刈取り除草は抽水植物に悪影響を与えたことが明らかになった。次に、指標植物に選定したエビモを試験植物として、SU剤の有効成分ベンスルフロンメチルの曝露試験を行ったところ、アリノトウグサ科の沈水植物を試験植物とする標準試験法に準じた条件では、藻類が大量に繁殖してエビモの成長が著しく抑制された。したがって、藻類の繁殖を抑えつつ曝露試験が可能な最適条件を検討した。さらに、農薬動態の流域モデルを構築し、エビモの分布する調査水路におけるSU剤濃度を計算したところ、実測値と良い一致が見られた。本年度の結果は、野外モニタリングデータに基づいて農薬の生態影響を特定するためには、生物群集と農薬濃度の季節変化を利用することが極めて有効であることを示しており、多地点モニタリング調査に基づく農薬の順応的管理を実現する上で重要な知見が得られた。本年度は、茨城県つくば市周辺域の農業水路にモニタリング調査区(10地点)を設置し、水生植物、水稲用除草剤の濃度と水質(水位、流速、EC、pH、水温)の季節変化を継続調査した。

各調査水路には、沈水植物のエビモ、カナダモ類、ササバモ、セキショウモと半抽水植物のオオフサモ、コウホネがそれぞれ優占していた。水稲用除草剤は、どの調査水路でも、スルホニルウレア系除草剤(SU剤)の有効成分であるベンスルフロンメチル、ピラゾスルフロンエチル、イマゾスルフロンのいずれかが検出された。水生植物のうち、エビモは5月のSU剤濃度のピークと合致して被度が減少した。モンテカルロ並べ替え検定の結果、ベンスルフロンメチルだけが有意な効果を示し、SU剤の中では、この成分が最もリスクの高い除草剤であると推定された。しかし、指標植物に選定したエビモを試験植物として、検出されたSU剤有効成分の曝露試験を行った結果、3成分とも同様に高い感受性を示し、SU剤の全てが高リスクであると評価された。さらに、農薬動態の流域モデルによる計算の結果、農薬使用量を半減した場合も、使用量はそのままで除草剤散布後の止水期間を4日から10日に延長した場合も同様に最高濃度が半減することが示された。これらの結果から、野外モニタリングデータに基づいて農薬の生態影響を特定するためには指標植物を用いた曝露試験で検証する必要があることが、さらに多地点モニタリング調査に基づく農薬の順応的管理を実現するためには農薬動態の流域モデルの利用が有効であることが明らかとなった。
記憶成績低下メカニズムの脳磁場計測による探究

加齢による記憶能力低下のメカニズムを探るため、記憶中に脳から出る微弱な磁場(脳磁場)を計測し、20歳代前半の若年者群と60歳代の高齢者群で比較した。記憶対象を順番に視覚呈示すると、若年者群ではα帯域(8-13 Hz)の脳律動が記憶中に増加していくのに対し、高齢者群では逆に減少することがわかった。脳磁場分布から脳内の活動部位を逆算すると、若年者で見られたα波律動の増大は、記憶に関係のない視覚入力の抑制により生じているらしいことが分かった。以上の結果は、記憶に関係のない視覚入力の抑制が働きにくくなることが加齢による記憶能力低下の一因となることを示唆した。本研究では、考案したシーケンシャルな記憶課題で顕著に生じる初頭性・新近性効果(記憶対象を連続して与えると、最初や最後の記憶対象の記憶成績が良好となる効果)をプローブとして(1)短期記憶に関与する脳部位と動的処理過程の解析、(2)加齢の影響の検証、(3)記憶障害の鑑別法の提案を計画している。当該年度はその初年度であり、(1)短期記憶に関与する脳部位と動的処理過程に関して、主にα波帯域脳磁場律動(以下「α波律動」)の振幅変調に着目した研究を推進した。記憶を構成する「記銘・保持・想起」の3段階のうち、想起中のα波律動振幅が記憶成績とよく相関することが本研究の出発点であったが、研究を推進する中で、記銘時においてもα波律動振幅が顕著に変調することを見出した。すなわち記憶対象をシーケンシャルに記憶する場合、最初や最後の記憶対象を記憶するときには中央部分に比べてα波律動がより大きく抑制された。α波律動振幅の変調を生じる脳部位の分布が記銘時と想起時で異なっていること、記憶する意図がない時でも同様の変調が生じること、正解する前と不正解する前ではα波律動振幅に有意の差があり、正解/不正解を予測できる可能性があることもわかった。そこで、空間フィルタ法の一種であるBeamfomer法を導入して活動源の解析を試み、α波律動が変調する脳部位は、ワーキングメモリーに関与する前頭部よりもむしろ、注意のネットワークに関与する後頭部であることが明らかになりつつある。α波律動は古典的には皮質のアイドリングと言われていたが、現在では短期記憶に直接関与し、課題に関係のない情報による干渉を防ぐ役割があるという考え方が主流である。しかし、これと競合する研究結果も多い。本研究で得られた結果は短期記憶におけるα波の役割を明確にし、加齢や疾患に伴う記憶の低下のメカニズム解明につながると期待できる。当該年度はその2年目であり、(1)短期記憶に関与する脳部位と動的処理過程の解析を完了し、(2)加齢の影響の検証を行った。記憶を構成する「記銘・保持・想起」の3段階のうち、記銘時のα波律動振幅が記憶成績と相関すること、正解する場合は不正解する場合に比べて記銘時のα波律動振幅が大きいことを見出したことが昨年度の主要な成果であった。本年度は以下の実験によりそのメカニズムを検証した。第1に、記憶対象の個数を固定せず、6ー9個の間でランダムに変え、被験者が記銘の終了を予測できないようにした。記憶対象数が少ない場合、初頭性・新近性効果は明瞭に表れたが、記銘後半におけるα波抑制は見られなくなった。このことは記銘後半のα波抑制が記憶そのものではなく、想起開始の注意によることを示唆する。第2に、記銘の前半から中盤にかけてのα波律動の増大を示す脳部位をSPMと呼ばれる方法で推定した。その結果、α波律動の増大は後頭部の視覚野で生じていた。このことからα波律動の増大は、記憶に関係のない視覚入力の能動的抑制を反映することが示唆された。以上の結果と、「正解する場合は不正解する場合に比べてα波律動振幅が大きい」という知見を考え合わせると、記銘時のα波律動振幅が記憶能力の指標となることが期待できる。そこで、さらに記憶能力の衰える高齢者群を対象に比較実験を実施中である。α波律動が記憶能力の指標となることが明らかになれば、これを用いて記憶障害の鑑別法が提案できると考えられる。本研究では、考案したシーケンシャルな記憶課題を用い、初頭性・新近性効果(記憶対象を連続して与えると、最初や最後の記憶対象の記憶成績が良好となる効果)をプローブとして課題実施中のα波律動を脳磁計で計測することにより、(1)短期記憶に関与する脳部位と動的処理過程の解析、(2)加齢の影響の検証、(3)記憶障害の鑑別法の検討を行った。当該年度はその最終年度(3年目)であり、2年目に引き続いて(2)加齢の影響の検証を継続するとともに(3)記憶障害の鑑別法を検討した。初年度には記憶を構成する「記銘・保持・想起」の3段階のうち、記銘時のα波律動振幅が記憶成績と相関するように見えることを示した。