hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モジュライ空間の大域的構成

2005年度はモジュライ空間のコンパクト化に焦点をあて、特異点集合として現れる部分多様体に注目した。高次元ASD方程式の線形化であるツイスター切断の零点集合として得られる部分多様体がそれである。さらに、ツイスター切断を使用した実グラスマン多様体への埋め込みを構成し、この埋め込みが極小埋め込みであることを示した。また、四元数ケーラー多様体上のASDベクトル束に対する消滅定理も得られた。2006年度は本研究課題にとって本質的な進展といえる調和写像とYang-Mills接続とを関連付けることに成功した。リーマン多様体からグラスマン多様体への写像が調和写像となるための条件を得た。さらに、この定理を利用して、等質空間からグラスマン多様体へのエネルギー密度関数が定数関数となる調和写像の分類が得られた。また、実グラスマン多様体上において、ある位相的条件をみたすベクトル束が許容するASD接続がゲージ変換を除いて一意的であることを示すことができた。2007年度はさらに上の写像が全測地的部分多様体となる場合を考察し、、既約型の全測地的写像に関しての分類定理を得た。この定理において、ある積分公式を確立したが、その値は終集合であるグラスマン多様体の次元を決定するものである。特に複素射影直線に関しては非分解型の全測地的写像が既約型であることを上述した定理と球関数の理論のベクトル束版を構築することにより示すことができたので、複素射影直線の場合には全測地的部分多様体が決定できたことになる。また、「ツイスター切断の幾何学」の類似をコンパクト対称空間上でも展開し、ほとんどのコンパクト型の既約対称空間において、全測地的部分多様体の組を発見した。この組はベクトル束の切断と深く関係し、これらを用いてある関数を構成し、グラスマン多様体上ではこの関数が等径関数となっていることを示した。さらに、この関数が部分多様体の族を与えるが、このうち唯一つの部分多様体が極小部分多様体であることを示すことにも成功した。今年度は「モジュライ空間の大域的構成」にとって不可欠となるモジュライ空間のコンパクト化に焦点をあて、この際に特異点集合として現れる部分多様体に注目した。高次元ASD方程式の線形化方程式であるツイスター切断の零点集合として得られる部分多様体がそれである。これに加えて、ツイスター切断のノルムの2乗として得られる関数がBottの意味でのモース関数になることを示し、ツイスター切断が底空間のトポロジーと深く関連していることも理解できた。さらに、「モジュライ空間の大域的構成」にとって重要な概念であるツイスター切断を使用した実グラスマン多様体への埋め込みを構成し、かつこの埋め込みが極小埋め込みであることを示すことができた。底空間が複素ケーラー多様体であるときには、この埋め込みはいわゆる「小平埋め込み」と同一視され、複素ケーラー多様体の複素部分多様体が自動的に極小部分多様体であることから、この場合の「四元数版」定理が得られたものと理解できる。また、この埋め込みが重要である理由は、ASD接続のモジュライ空間を構成する方法であるADHM構成法において、この埋め込みによる標準ベクトル束と標準接続の引き戻しが利用されるとみなすことができるからである。つまりわれわれが創始しようとしている理論の具体的な第一歩が得られたと理解できる。ここまでの結果は現在論文として完成しており、投稿中である。

もちろん、この構成のさらなる一般化が望まれるところであるので、このテーマに関してはひきつづき考察したい。また、「モジュライ空間の大域的構成」の具体例の創出においても成果を挙げることに成功した。再び複素ケーラー多様体の「小平埋め込み」との対比をする。この場合「小平消滅定理」がその証明において重要な役割を果たすわけであるが、われわれの場合にも四元数ケーラー多様体上のASDベクトル束に対する消滅定理を得ることができた。この消滅定理は以前得られていた消滅定理をさらに前進させたものということができる。なぜならば、この消滅定理を利用することによって、実グラスマン多様体上のASDベクトル束のモジュライ空間の記述がさらに容易になったからである。この結果に関しては日本数学会において発表済みだが、さらに現在論文を準備中である。このモジュライ空間のコンパクト化に関しては、従来のものとは若干異なる現象がみられるので、こちらに関しても研究を続行中である。また、この実グラスマン多様体には別種のASDベクトル束が存在すると思われるので、こちらも研究したいと思っている。最後に四元数ケーラー多様体ではない対称空間、等質空間にまで上記結果を拡張する方法を発見したので、この方面の研究もさらに進める予定でいる。今年度は「モジュライ空間の大域的構成」にとって、本質的な進展といえる調和写像とYang-Mills接続とを関連付ける結果を得ることに成功した。「ツイスター切断の幾何学」から出発してグラスマン多様体への写像の重要性を再確認し、一般にリーマン多様体からグラスマン多様体への写像が調和写像となるための必要十分条件を得た。この定理は、グラスマン多様体が球面であるときには、極小曲面に関する「高橋の定理」を含み、また、グラスマン多様体が複素射影空間である場合には小平埋め込み定理を例として含むものである。さらに、この定理を利用して、等質空間からグラスマン多様体へのエネルギー密度関数が定数関数となる調和写像の分類を得ることもできた。これはグラスマン多様体が球面のときに知られているde Carmo-Wallachの定理を一般化するものである。また、このとき現れる写像は反自己双対接続のモジュライ空間を記述するAD田構成法で現れる写像と同じものであった。そこで、四元数ケーラー多様体からグラスマン多様体へのツイスター写像を定義して、これが調和写像となることを示し、またPenrose変換を利用してツイスター写像がツイスター空間からグラスマン多様体への正則写像と対応することを示すことができた。この定理は「ツイスター切断による埋め込み定理」を例として含むものであり、この埋め込みが極小部分多様体となることに対して、以前はHsiang-Lawsonの定理を利用していたが、より幾何学的で本質的な証明を与えたことになる。「ツイスター切断の幾何学」に関しては論文がTransactions of the A.M.Sに掲載予定であり、また調和写像に関する結果は論文を準備中である。また、「モジュライ空間の大域的構成」に関する具体例の構成においても成果を挙げることができた。すなわち、四元数ケーラー多様体となる実グラスマン多様体上において、ある位相的条件をみたすベクトル束の許容するASD接続がゲージ変換を除いて一意的であることを示すことができた。
統合基幹業務システム導入でのマネジメントに関する実証研究

(1)実務家やコンサルティング企業への聞き取り調査既存の成功要因研究を行った実務家やコンサルティング企業からERP導入プロジェクトの現状に関する聞き取り調査を行った。特に,コンサルティング企業はERP導入プロジェクトに関する多くの経験や独自のノウハウを有しており,ERP導入の各段階で適した技術的および人的支援が実施されていることが明らかとなった。(2)ユーザ企業への聞き取り調査本研究はERP導入プロジェクトの成功基準を特定することが目的であるため,ERPシステム稼働後5年が経過している企業を対象とし,2社に対して聞き取り調査を行った。この聞き取り調査よりプロジェクト成功にはパフォーマンス(計画された機能や性能)の充実度がプロジェクトの期間の長期化や費用の超過よりも重視されていることが明らかとなった。(3)聞き取り調査結果の集約上記の聞き取り調査を踏まえ,各ユーザ企業でのERP導入目的と導入決定時の戦略的課題およびERP導入後に達成できた目的と未達成である目的について考察し,ユーザ企業からの聞き取り調査で挙げられたパフォーマンスの内容として「データの一元管理」,「決算日程の短縮」,「経営情報のリアルタイム把握」,「業務プロセスの改革・改善(BPR)」の達成を基準とした。また,ERP導入の成否を決定するにはERPが本番稼働して以降の運用段階が重要であることも明らかとなった。したがって,運用段階における保守作業に関しても文献を中心としたレビューを行った。
オレイン酸の純液体中におけるコンホメ-ションと液体構造の決定

高純度(99.9%以上)のオレイン酸の凝固点があらかじめ液体を保持したときの温度領域で異なるという履歴現象の存在と、密度、粘度、NMRによる自己拡散係数の温度依存性から、オレイン酸は温度領域で異なる3つの液体構造を有すると考えられた。そこでオレイン酸の分子のコンホメ-ションや液体構造の温度依存性をIR、^1Hーおよび^<13>CーNMR、ESR、蛍光、X線散乱の測定により研究した。また近赤外吸収スペクトル測定に、よりオレイン酸の水素結合についても研究を行った。液体状態でオレイン酸は常に二量体を形成し、これが運動の単位粒子である。融点から30°Cまでかなり結晶的な性質が残っていることがT_2緩和や蛍光の偏光解消度から明らかになった。T_1緩和時間から求めた各セグメントの運動性、ESRのオ-ダ-パラメ-タ-から求めた微視的粘性は、融点から30°C、3055°C、55°C以上で異なり、とくに55°C以上で分子が急激に動きやすくなることを示した。以上の結果から融点から30°Cまではスメクチック液晶類似の構造、3055°Cではネマチック液晶類似の構造、55°C以上で乱雑な等方的構造であると推測した。ただし液体オレイン酸は完全に無色透明で、偏光顕微鏡の観察でもまったく液晶の存在が確認できないことから、液晶といっても液晶状態の分子の小さな集合体(ドメイン)が乱雑に集まった状態と考えられる。20°C付近での液体のX線散乱測定では、かなりはっきりしたリング状の回折パタ-ンが得られ、融点から30°Cまでのスメクチック液晶類似の構造の存在が確認された。以上の結果をJ.Phys.Chem.95,445(1991)に発表した。また温度上昇とともにカルボキシル基の水素結合が部分的に切れ、二量体中に現れた不純物としての単量体の存在が相転移を引き起こす原因であることを近赤外吸収スペクトルの温度依存性から明らかにした。この結果もJ.Phys.Chem.誌に投稿予定である。高純度(99.9%以上)のオレイン酸の液体の凝固点があらかじめ液体を保持したときの温度領域で異なるという履歴現象や、密度、粘度、NMRによる自己拡散係数の温度依存性の結果から、オレイン酸は温度領域で異なる3つの液体構造をとるものと考えられた。そこでオレイン酸の分子のコンホメ-ションや液体構造の温度依存性をIRスペクトル測定、^1Hーまたは^<13>CーNMRの緩和時間T_1およびT_2の測定、ESRおよび蛍光測定、さらに液体のX線の散乱測定を行うことで研究した。隔点から108°Cの温度領域でオレイン酸は常に二量体を形成し、これが運動の単位粒子である。T_2の結果から、融点から30°Cまでかなり結晶的な性質が残っており、また蛍光の偏光解消度から、徴視的粘性も大きいことが明らかになった。T_1緩和時間から求めた各セグメントの運動性も温度とともに増すが、明らかに3055°C、そして55°C以上で異なった。同様の傾向がESRのオ-ダ-パラメ-タ-にも観測された。

すなわちスピンプロ-ブの回りの徴視的環境の温度変化に2つの折れ曲り点が表われ、とくに55°C以上で急激に分子が動きやすくなることを示した。以上の結果から融点から30°Cまではスメクチック液晶類似の構造、3055°Cではネマチック液晶類似の構造、55°C以上で乱雑な等方的構造であると推測した。ただし用いた液体オレイン酸は完全に無色透明で、偏光顕徴鏡の観察でもまったく液晶の存在が確認できなかったことから、液晶といっても液晶状態の分子の小さな集合体(ドメイン)が乱雑に集まった状態であろうと考えた。そこで20°C付近で液体のX線散乱を調べたところ、かなりはっきりしたリング状の回折パタ-ン(長軸距離として17.3A)が得られ、融点から30°Cまでのスメクチック液晶類似の構造の存在が確認された。高純度(99.9%以上)のオレイン酸の凝固点があらかじめ液体を保持したときの温度領域で異なるという履歴現象の存在と、密度、粘度、NMRによる自己拡散係数の温度依存性から、オレイン酸は温度領域で異なる3つの液体構造を有すると考えられた。そこでオレイン酸の分子のコンホメ-ションや液体構造の温度依存性をIR、^1Hーおよび^<13>CーNMR、ESR、蛍光、X線散乱の測定により研究した。また近赤外吸収スペクトル測定によりオレンイン酸の水素結合についても研究を行った。液体状態でオレイン酸は常に二量体を形成し、これが運動の単位粒子である。融点から30°Cまでかなり結晶的な性質が残っていることがT_2緩和や蛍光の偏光解消度から明らかになった。T_1緩和時間から求めた各セグメントの運動性、ESRのオ-ダ-パラメ-タ-から求めた微視的粘性は、融点から30°C、3055°C、55°C以上で異なり、とくに55°C以上で分子が急激に動きやすくなることを示した。ただし液体オレイン酸は完全に無色透明で、偏光顕微鏡の観察でもまったく液晶の存在が確認できないことから、液晶といっても液晶状態の分子の小さな集合体(ドメイン)が乱雑に集まった状態と考えられる。20°C付近での液体のX線散乱測定では、かなりはっきのしたリング状の回折パタ-ンが得られ、融点から30°Cまでのスメクチック液晶類似の構造の存在が確認された。以上の結果をJ.Phys.Chem.95,445(1991)に発表した。また温度上昇とともにカルボキシル基の水素結合が部分的に切れ、二量体中に現れた不純物としての単量体の存在が相転移を引き起こす原因であることを近赤外吸収スペクトルの温度依存性から明らかにした。この結果もJ.Phys.Chem.誌に投稿予定である。
混相混合流モデルに基づく地下水汚染の数値予測

本研究では、不飽和域から飽和域にわたる地下水汚染の数値予測を確立すべく、重力、毛管力および物質拡散の強い相互作用を考慮しつつ、多孔質体内の多成分熱および物質移動現象について検討を行った。まず、多孔質体内の一成分二相流に注目し、Wang-Beckermannが多孔質体内のプール沸騰問題に対し提案した二相混合モデルを、多孔質体慣性効果が支配的な場にも適用できるよう拡張した。多孔質充填キャビティ内のプール沸騰および多孔質充填填平板流路内の複合対流沸騰について、種々の条件を想定しシミュレーション実施し、一成分二相流に対する計算コードの妥当性を検証した。次に、この二相混合モデルを多成分混相流動を伴う地下水汚染を取り扱えるよう拡張した。相対透過率を含水飽和度のみの関数とし、各相共、Forchheimer-modified Darcy則に従うものとした。一成分二相流においては各相において、質量保存、運動量保存、エネルギー保存を考え、二成分二相流においては物質移動の式を加え、補助的関係としてEquilibrium binaryphase diagramを用いた。Leverett関数およびHindrance関数を導入し、毛管力および重力を考慮することが可能となった。不飽和帯内で蒸発拡散しつつ、汚染液が地下水面に沈降していくプロセスについて数値シミュレーションを考える第一歩として、二相混合モデルを組み込んだプログラムを構築した。従来より、二相混合モデルでは無視されていた多孔質体慣性効果を加味すべく、Forchheimer-Darcyモデルを導入した。このプログラムを用いて、多孔質体内の一成分二相流を考え、数値シミュレーションを実施した。矩形多孔質充填容器内のプール沸騰および多孔質充填流路内の混合沸騰問題に適用し、本計算モデルの妥当性を検討した。プール沸騰問題においては、あるレベルまでは熱流束が増すにつれ対流が活発になるが、さらなる熱流束の増加はかえって対流の抑制に繋がることがわかった。また、混合沸騰問題においては流速の増加につれ蒸気が下壁に沿い二相境界層が形成されるがわかった。多孔質充填キャビティ内のプール沸騰および多孔質充填平板流路内の複合対流沸騰について、種々の条件を想定しシミュレーション実施し、一成分二相流に対する計算コードの妥当性を検証した。相対透過率を含水飽和度のみの関数とし、各相共、Forchheimer-modified Darcy則に従うもとのした。
光の放射圧を利用したナノアクチュエーターの開発

本申請研究ではDNA鎖の物性物理を明らかにするとともに,DNA鎖を用いたナノアクチュエーターの開発を行った。1.光の放射圧を駆動力としてDNA鎖を伸縮させるためには,基板上へ固定化したDNA鎖の末端に金コロイドを修飾する必要がある。金コロイドおよび金薄膜に対するDNA分子の接着はビオチン/ストレプトアビジンの抗原抗体反応,およびチオール基を利用した化学結合により行い,金薄膜上における金コロイド修飾DNA分子の固定化を確認した。2.Nd:YAGレーザーと光学顕微鏡からなる光マニピュレーション装置を用いたDNA伸縮操作システムを開発した。本システムを用いて,水溶液中でλDNAのマニピュレーション操作を行ったところ,光を用いてDNA分子を捕捉,運動操作可能であることを見出した。3.金薄膜-金コロイド間の距離を光によって制御し,それぞれにおける表面プラズモン共鳴(SPR)信号を検出するために,He-Neレーザーを光源としたSPR測定システムを開発した。金薄膜上に固定化した金コロイド修飾DNA分子の挙動を観察したところ,一本鎖と二本鎖のDNA分子ではSPR信号に顕著な差が現れることを確認し,鎖状態によってDNA分子の物性(長さや弾性)に違いが生じることが示唆された。4.DNA単分子層の表面に位置する金コロイド上にさらに金コロイド修飾DNA分子を積層させた系を構築した。本法により現在までのところDNA5分子積層を実現しているが、原理的には更なる積層が可能である。積層数に応じて顕著な正のSPR角度シフトが観測され、多層化に伴うSPR応答の増強が示された。SPR応答の変化はDNA分子の長さ等により異なり、DNAの物理的性質を反映している。したがって、DNAの多層化に伴うSPR応答の増大は、多層化がナノアクチュエーターの駆動に有効にはたらくことを示唆する結果であり、本研究はDNA分子がナノアクチュエーター材料として有為であることを示したといえる。本申請研究ではDNA鎖の物性物理を明らかとするとともに,DNA鎖を用いたナノアクチュエーター開発を目指している。今年度は特に,光の放射圧を利用したDNA鎖伸縮挙動測定システムの開発を行った。(1)金コロイド修飾DNA分子の合成および基板への固定化手法の確立光の放射圧を駆動力としてDNA鎖を伸縮させるためには,基板上へ固定化したDNA鎖の末端に金コロイドを修飾する必要がある。金コロイドおよび金薄膜に対するDNA分子の接着はビオチン/アビジンの抗原抗体反応,およびチオール基を利用した化学結合により行った。原子間力顕微鏡(AFM)および表面プラズモン共鳴(SPR)分光法により金薄膜上における金コロイド修飾DNA分子の固定化を確認した。(2)光の放射圧によるDNA伸縮操作システムの開発Nd : YAGレーザーと光学顕微鏡からなる光マニピュレーション装置を用いたDNA伸縮操作システムを開発した。確認のために水溶液中でλDNAのマニピュレーション操作を行ったところ,光を用いてDNA分子を捕捉,運動操作可能であることを見出した。(3)SPR測定システムの開発金薄膜-金コロイド間の距離を光によって制御し,それぞれにおけるSPR信号を検出する。He-Neおよびハロゲンランプを光源としたSPR測定システムを開発し,金薄膜上に固定化した金コロイド修飾DNA分子の挙動を観察したところ,一本鎖と二本鎖のDNA分子ではSPR信号に顕著な差が現れることを確認し,鎖状態によってDNA分子の物性(長さや弾性)に違いが生じることが示唆された。

DNA分子の二本鎖形成反応がナノアクチュエーターの駆動力として有効であると考えられるため,一本鎖,二本鎖状態での詳細な物性評価を次年度行う予定である。本申請研究ではDNA鎖の物理的な性質を明らかにするとともに,DNA鎖を用いたナノアクチュエーターの開発を目指している。今年度は,特に,SPRおよび放射圧を用いてDNA伸縮挙動を測するシステムの開発を行なった。(1)SPR測定システムの改良とDNA応答の観測昨年度,He-Neレーザーおよびハロゲンランプを光源として用いるSPR測定システムを開発したが,装置の配置が複雑であり,測定に技量を要した。そこで,サンプルを回転させるための電動ステージを導入し,さらに信号検出側にもレンズを用いることで細かい調整を不要とすることで,操作者の技量に依存せずに簡易な操作でSPRを測定できるように改良した。さらに,スポッターを用いて一枚の基板の多数の箇所にDNAをスポットした場合,それぞれの位置のSPR応答を一度に検出できることが望ましい。これに高感度のデジタルCCDカメラを用いることにより,精度の高い測定が可能となった。これらの実験系を用いて実際に金コロイド修飾DNA分子を固定化した基板のSPR応答を観測した。いずれの装置でもDNAを固定化していない金薄膜部,一本鎖DNA部,二本鎖DNA部でSPR応答が異なることを確認した。またそれらのふるまいがDNA分子の長さ等によって異なり,DNAの物理的な性質を反映していることが明らかになった。(2)光の放射圧によるDNA伸縮操作システムの開発放射圧を定量的に評価するためには,顕微鏡の焦点におけるレーザーパワーを正確に測定する必要がある固浸レンズを用いてこれを簡易かつ正確に行なう手法を開発した。また,放射圧による光マニピュレーション装置でさまざまな分子を捕捉できることを確認した。本申請研究ではDNA鎖の物理的な性質を明らかにするとともに、DNA鎖を用いたナノアクチュエーターの開発を目指している。昨年度までに、光の放射圧によるDNA伸縮操作システムと、表面プラズモン共鳴(SPR)を利用したDNA伸縮検出システムの構築を行ってきた。今年度は、DNAを集積化させたナノアクチュエーターを設計・構築し、SPR応答を評価した。昨年度までは金コロイド修飾DNA分子を固定化した金薄膜基板のSPR応答を観測し、DNAを固定化していない金薄膜部、一本鎖DNA部、二本鎖DNA部でSPR応答が異なることを確認したが、これはDNA単分子層で構成された系であった。今年度は、ビオチン/アビジンの抗原抗体反応、およびチオール基を利用した化学結合により、DNA単分子層の表面に位置する金コロイド上にさらに金コロイド修飾DNA分子を積層させた系を構築した。本法により現在までのところDNA5分子積層を実現しているが、原理的には更なる積層が可能である。積層数に応じて顕著な正のSPR角度シフトが観測され、多層化に伴うSPR応答の増強が示された。SPR応答の変化はDNAの分子の長さ等により異なり、DNAの物理的な性質を反映している。
肺線維症における活性酸素シグナリングの役割とその制御機構

肺線維症における活性酸素(ROS)シグナリングの役割を明らかにするために、肺線維症の病態と関連する下記のin vitroのアッセイにおいて、ROSが関与するシグナルが担う役割の解析を継続した。1肺胞上皮細胞株におけるTGF-β1誘導性上皮間葉移行(EMT):TGF-β1刺激で産生されたROSは、Nrf2-Notch経路の活性化を介し、EMTの誘導で重要な役割を担っていた。Notch4の発現はNrf2に依存し、またNotch4のプロモーター領域にNrf2が結合しうるantioxidant responsive element、AREが複数存在した。Nrf2による直接的なNotch4の転写活性化の可能性を検討するため、プロモーターアッセイを行ったところ、上流157塩基対から始まるAREについては、予想に反し、プロモーター活性を抑制していることが明らかとなった。このAREについては内部にAP-1結合部位も含まれ、AP-1がNotch4の転写活性を抑制している可能性が示唆された。以上の結果をアメリカ胸部疾患学会にて発表した。2線維芽細胞株NIH3T3における細胞濃度依存性アポトーシス:細胞濃度に依存して活性化されるNotchシグナリングは、IL-6/STAT3活性化を介し、高細胞濃度で誘導されるアポトーシスを抑制していた。細胞濃度の増加とともに、細胞内のROSは低下する一方、HIF-1aの発現は増えていたことから、細胞濃度依存性のNotchシグナリングの活性化は、ROSではなく、低酸素などが誘因である可能性が考えられた。解析方法を追加して論文を作成・投稿し、European Journal of Cell Biologyにアクセプトされた。本研究は肺線維症における活性酸素(ROS)シグナリングの役割を明らかにすることを目的としている。本年度は肺線維症の病態と関連する下記の2つのin vitroのアッセイにおいて、ROSを中心としたシグナル経路の役割を解明することを目的とした。1肺胞上皮細胞株A549におけるTGF-β1誘導性上皮間葉移行(EMT):われわれは既に、TGF-β1がNotch経路の活性化を介したSnai1発現誘導によりEMTを誘導することを報告している。TGF-β1刺激により、NOX4発現・細胞内ROSの上昇とともに、酸化ストレス応答因子であるNrf2の活性化が確認された。N-acetylcystein投与により細胞内ROSを低下させると、Nrf2とNotch経路の活性化の抑制とともに、EMTが抑制された。siRNAを用いたNrf2の発現抑制でも、Notch経路の活性化とEMTの抑制が確認された。以上よりTGF-β1刺激で産生されたROSによるNrf2-Notch経路の活性化がEMTの誘導に必要であることが示唆された。2線維芽細胞株NIH 3T3におけるIL-6発現とアポトーシス耐性誘導:NIH3T3細胞は細胞濃度に依存してアポトーシス細胞が増加する。今回われわれは、細胞濃度の増加とともに活性化したNotch経路が、IL-6の発現誘導を介してSTAT3をリン酸化し、アポトーシスを制御していることを明らかにした。Notch経路はIL-6のプロモーターを直接活性化していた。細胞濃度の増加に伴いROSは低下しており、Notch経路の活性化におけるROSシグナリングの意義は明らかではなかった。TGF-β1誘導性EMTにおいて、ほぼ当初の予定通り、ROSとその下流でNrf2、Notch経路が担う役割の分子メカニズムを明らかにすることができた。また線維芽細胞の細胞濃度依存性アポトーシスでは、一部予期していない結果が得られたものの、Notch/IL-6/STAT3によるアポトーシス耐性誘導の機序が解明できた。全体として順調に進展しているものと考えられる。肺線維症の病態と関連する下記の二つのin vitroのアッセイにおいて、ROSと関連するシグナル経路の役割について解析を行なった。1肺胞上皮細胞株のTGF-β1誘導性上皮間葉移行(EMT):TGF-β1はNotch経路の活性化を介して転写因子Snai1発現を誘導しEMTを誘導する。昨年度の研究にて、TGF-β1刺激で産生されたROSによるNrf2の活性化がNotch経路の活性化に必要であることが示唆された。今回Keap1の過剰発現にてNrf2を抑制したところ、これを裏付ける結果が得られた。またNrf2の抑制にて特にNotch4の発現が抑制されたが、Notch4プロモーター領域にNrf2が結合しうる配列(ARE)が存在したため、これを標的としたChIPアッセイ、ルシフェラーゼアッセイを計画し、必要なコンストラクトを作成した。今後解析を行なう予定である。2線維芽細胞株のIL-6発現とアポトーシス耐性誘導:NIH3T3細胞は細胞濃度依存性にアポトーシスが誘導されるが、細胞濃度に依存して活性化されたNotch経路が、IL-6の転写を直接誘導し、これによってリン酸化したSTAT3がアポトーシスを制御することが明らかとなった。細胞濃度の増加に伴いROSは低下しており、Notch経路の活性化には低酸素など他の因子が関与していると考えられた。これらの結果をまとめ論文に投稿した。現在リバイスのための実験を行なっている。さらに、ブレオマイシン投与マウス肺線維症モデルを用いた解析のための予備的な実験を行い、ブレオマイシン投与量、屠殺の時期などの検討を行なった。2の結果はすでに論文に投稿したが、その後リバイスのための実験に時間を要した。肺線維症における活性酸素(ROS)

シグナリングの役割を明らかにするために、肺線維症の病態と関連する下記のin vitroのアッセイにおいて、ROSが関与するシグナルが担う役割の解析を継続した。1肺胞上皮細胞株におけるTGF-β1誘導性上皮間葉移行(EMT):TGF-β1刺激で産生されたROSは、Nrf2-Notch経路の活性化を介し、EMTの誘導で重要な役割を担っていた。Notch4の発現はNrf2に依存し、またNotch4のプロモーター領域にNrf2が結合しうるantioxidant responsive element、AREが複数存在した。Nrf2による直接的なNotch4の転写活性化の可能性を検討するため、プロモーターアッセイを行ったところ、上流157塩基対から始まるAREについては、予想に反し、プロモーター活性を抑制していることが明らかとなった。このAREについては内部にAP-1結合部位も含まれ、AP-1がNotch4の転写活性を抑制している可能性が示唆された。以上の結果をアメリカ胸部疾患学会にて発表した。2線維芽細胞株NIH3T3における細胞濃度依存性アポトーシス:細胞濃度に依存して活性化されるNotchシグナリングは、IL-6/STAT3活性化を介し、高細胞濃度で誘導されるアポトーシスを抑制していた。細胞濃度の増加とともに、細胞内のROSは低下する一方、HIF-1aの発現は増えていたことから、細胞濃度依存性のNotchシグナリングの活性化は、ROSではなく、低酸素などが誘因である可能性が考えられた。解析方法を追加して論文を作成・投稿し、European Journal of Cell Biologyにアクセプトされた。線維芽細胞株のIL-6発現とアポトーシス耐性誘導について、すでに論文を作成し、現在投稿中である。当初の予想と異なり、アポトーシス耐性に寄与するNotch/IL-6/STAT3へのROSの関与は確認できなかったことから、今後低酸素などの他の因子に着目し、Notch経路活性化の機序を明らかにする。TGF-β1誘導性EMTについて、ROSの産生とROSによるNotch経路活性化の機序を明らかにし、論文化する。ブレオマイシン誘導肺線維症モデルを用い、in vitroで得られた結果をin vivoにて検証し、治療応用の可能性を探る。今回in vitroにおいてNrf2の抑制によりEMTは制御されたが、すでにわれわれの研究室は生体内でNrf2がブレオマイシン誘導肺線維症に対し防御的に作用することを報告している。そこで今後は主に線維芽細胞のアポトーシス耐性誘導に着目して解析を行い、Notch/IL-6を標的とした新規治療法について検討を行う。1については、解析が終了次第、論文化する予定である。2については現在リバイスのための実験を継続しており、終了次第再度投稿を行なう。さらにブレオマイシン誘導肺線維症を用い、1、2の観点からROSと関連シグナル経路の役割を解析する予定であるが、実績にて記載の通り、2においてはROSの関与は認められなかった。
発達障害児の口腔環境ならびに歯科疾患発症の特異性の解明とその予防法の確立

抗てんかん薬服用による歯肉増殖症発症に関与する要因を数量化H類を用いて分析した結果「抗てんかん薬の種類」と「口腔清掃状態」が抽出された。フェニトインによる歯肉増殖と歯周病関連細菌の関連について重症心身障害・肢体不自由者を対象に調査した結果,障害の程度に関わらずP.g.,B.f.が歯肉増殖の重症例に有意に高い割合で検出された.重症心身障害者施設入所者のCPIによる歯肉所見は歯科疾患実態調査の結果に比べ早期に悪化しており,20歳代から進行した歯周疾患に罹患していた。ペリオチェック検査においても20歳代から強陽性を示す者がみられはじめ,さらに歯肉所見がなくとも陽性を示す者がみられその割合は年齢とともに増加していた。重症心身障害者施設入所者に対する専門的な口腔清掃前の歯周検査でペリオチェック強陽性(++),BOP(+)を示した3名を対象に専門的口腔清掃後のペリオチェック,BOPの変化を経日的に評価した結果,専門的口腔清掃後1週間で全員が両指標とも(-)となったが,16週後には程度の差こそあれ全症例ともに歯周病の臨床所見が再度現れた.障害児は健常児に比べ齲蝕罹患者率は高く,その傾向はすでに12歳から現れ,障害の種類による齲蝕罹患状況の比較では,1,2歳では障害問での差は認められないが,3,4歳には障害間の差が顕著となり,とくに精神遅滞が他の障害に比して顕著に高い齲蝕罹患性を示した.歯科保健管理を3年間定期的に受けた障害児は,齲蝕経験者率,df歯数ともに同年齢の健常児,歯科保健管理を受けていない障害児に比べ顕著に低い値を示しており,発達障害児に対する低年齢から継続的な歯科保健管理の有効性が確認された.Down症児の低齲蝕罹患性の要因を知る目的で乳歯エナメル質の脱灰性をコンタクトマイクロラジオグラフィーを用いて健常児の乳歯エナメル質と比較した結果,エナメル質脱灰液による脱灰深度は健常児がDown症児に比べ深くなっていた.抗てんかん薬服用による歯肉増殖症発症に関与する要因を数量化H類を用いて分析した結果「抗てんかん薬の種類」と「口腔清掃状態」が抽出された。重症心身障害者施設入所者に対する専門的な口腔清掃前の歯周検査でペリオチェック強陽性(++),BOP(+)を示した3名を対象に専門的口腔清掃後のペリオチェック,BOPの変化を経日的に評価した結果,専門的口腔清掃後1週間で全員が両指標とも(-)となったが,16週後には程度の差こそあれ全症例ともに歯周病の臨床所見が再度現れた.障害児は健常児に比べ齲蝕罹患者率は高く,その傾向はすでに12歳から現れ,障害の種類による齲蝕罹患状況の比較では,1,2歳では障害問での差は認められないが,3,4歳には障害間の差が顕著となり,とくに精神遅滞が他の障害に比して顕著に高い齲蝕罹患性を示した.歯科保健管理を3年間定期的に受けた障害児は,齲蝕経験者率,df歯数ともに同年齢の健常児,歯科保健管理を受けていない障害児に比べ顕著に低い値を示しており,発達障害児に対する低年齢から継続的な歯科保健管理の有効性が確認された.Down症児の低齲蝕罹患性の要因を知る目的で乳歯エナメル質の脱灰性をコンタクトマイクロラジオグラフィーを用いて健常児の乳歯エナメル質と比較した結果,エナメル質脱灰液による脱灰深度は健常児がDown症児に比べ深くなっていた.抗てんかん薬服用による歯肉増殖症発症の判別に有効な要因を検索するため、性別,年齢、口腔衛生状態,食事形態、服用抗てんかん薬の種類を説明要因として数量化II類を用いて分析した。調査対象は、某重症心身障害児施設に入所している患者のうち,てんかんを合併し抗てんかん薬を服用している4歳5ヶ月から61歳5ヶ月(平均年齢26歳3ヶ月±11歳10ヶ月)の男性31名,女性22名総計53名で以下の結果を得た.1.「歯肉増殖の有無」の判別に最も寄与する要因として抽出された説明要因は「抗てんかん薬の種類」、次いで「口腔清掃状態」であり、「性別」と「年齢」はその判別にわずかに寄与しており、両者は類似した寄与程度であった。2.「歯肉増殖あり」と最も関連の強い重症心身障害者の特徴は「PHT服用者のうちVPAを併用していないもの」、「口腔清掃が不良」なものであり、さらに「10歳代」、「女性」であればその危険性が大きくなる傾向がみられた。次に関連の強い患者の特徴は「VPA服用者でPHTを併用していないもの」で「口腔清掃が不良」なものであり、さらに、「10歳代」、「女性」であればその危険性が大きくなる傾向がみられた。

3.「歯肉増殖なし」と最も関連の強い重症心身障害者の特徴は、「PHT, VPA以外の抗てんかん薬服用」で「口腔清掃良好」なものであり、さらに「男性」、「20歳代」であればその危険性が小さくなる傾向がみられた。なお、発達障害児の障害による歯科疾患発症の特異性の検索については、歯科疾患罹患状況と口腔環境、口腔機能、日常生活、歯科保健習慣の関連性についてデータ収集中である。1.重症心身障害者施設入所者と本学歯学部附属病院障害者歯科外来患者のフェニトインによる歯肉増殖と歯周病関連細菌の関連について調査し,以下の結果を得た.なお,歯周病関連細菌の検索は歯肉縁下プラークを採取し,Polymerase Chain Reaction法(PCR法)にて検索した.歯周病関連細菌の検出率を歯肉増殖の程度別に見ると,重心では歯肉増殖の高度なものがP.g.,B.f.,A.a.において有意差が高かった.外来患者では歯肉増殖の高度なものがP.g.,B.f.,T.d.,E.c.において有意差が高かった.障害の程度に関わらずP.g.,B.f.は歯肉増殖の重症例に多く検出されたことから,これらの菌が歯肉増殖に影響を及ぼす因子の一つであると考えられた.2.早期療育施設内歯科に通院する発達障害児792名を対象に障害別,年齢別,齲蝕罹患の特徴ならびに継続的な歯科保健管理の齲蝕予防効果について調査し,以下の結果を得た.障害児は健常児に比べ齲蝕に罹患するものの割合は高く,その傾向はすでに12歳からみられた.齲蝕経験歯数(df歯数)からみた障害の種類による齲蝕罹患状況の比較では,1,2歳では障害間での差は認められないが,3,4歳には障害間の差が顕著となり,とくに精神遅滞が他の障害に比して明らかに高い齲蝕罹患性を示した.歯科保健管理を3年間定期的に受けた障害児(継続管理群)の齲蝕経験者率は41,2%,同年齢の健常児の56.1%,歯科保健管理を受けていない障害児(非管理障害児群)の71.4%に比べ顕著に低い値であった.継続管理群のdf歯数は2.0本で同年齢の健常児の3.0本,非管理障害児群の4.8本に比べ顕著に低い値を示していた.以上の結果から,障害児に対し低年齢から専門的な歯科保健管理を継続することにより,同年齢の障害児のみならず健常児に比べても良好な口腔状態が維持できることが明らかとなった.1)重症心身障害者施設入所者93名における歯周検査の結果,歯肉所見は歯科疾患実態調査に比べて早期に悪化しており,20歳代から進行した歯周疾患に罹患していた。ペリオチェック検査においても20歳代から強陽性(++)を示す者がみられはじめ,さらに,歯肉所見がなくともペリオチェック検査が陽性(+)を示す者がみられその割合は年齢とともに増加していた。2)重症心身障害者施設入所者に対する歯科衛生士による専門的な口腔清掃前の検査でペリオチェック強陽性(++),BOP(+)を示した3名を対象にペリオチェック,BOPの変化を専門的口腔清掃後の16週間,経日的に観察した.その結果,専門的な口腔清掃後1週間で全員が両指標とも(一)となったが,3症例の内2症例が12週目にペリオチェック(+),BOP(+)に転じた.さらに,他の1例においても16週目にBOP(+)となっており,専門的な口腔清掃後16週目には程度の差こそあれ,どの症例にも歯周病の臨床所見が再度現れはじめていた.この結果は,重症心身障害者に対する専門的な口腔清掃の実施は,1216週間隔が1つの目安になることを示唆している.3)重症心身障害者入所施設における歯科衛生士による口腔衛生管理開始前後(1998年と2000年)の入所者の口腔衛生状態の変化と発熱の関連について検討した結果,1年間の一人平均発熱日数は口腔清掃管理後(2000年)に26.9日から14.4日と有意に減少した.
基本転写因子TFIIDを介した転写開始反応及びその調節機構の解明

基本転写因子TFIIDがコアプロモーター配列(CE)を認識し、特定の塩基対から転写を誘導する分子機構の詳細は未だ不明である。我々は出芽酵母のRPS5コアプロモーターに関して詳細な解析を行い、少なくとも9個以上のA, Tに富む短い塩基配列がCEとして機能することを明らかにした。また各CEには配列特異性はなく、転写の方向性についてもその特異性は低いものであった。しかしながら全体をセットとした場合には強い転写方向性を示したことから、これらのCEは複数個が協調的に働くことでTFIIDの認識配列としての機能を発揮するものと考えられる。TATAボックス/イニシエーター等のコアプロモーター構造を認識する基本転写因子TFIIDは、転写開始前複合体のアッセンブリーに際して核となる分子であり、転写調節因子から受け取った信号を転写量の増減へと変換する上で中心的な役割を果たす。これまでに多くの研究が行われてきたにもかかわらず、TFIIDがどのようにして転写開始点近傍のコアプロモーター配列を認識し、特定の塩基対からの転写を誘導するのか、その分子機構の詳細は依然として不明のままである。今回我々は、全遺伝子の約80%を占めるTATA-lessプロモーターにおけるTFIIDの役割を明らかにすることを主な目的とし、出芽酵母由来の複数のプロモーターに関して詳細な機能解析を行った。その結果、少なくとも出芽酵母のコアプロモーターは、(1)転写開始前複合体形成の核となる配列、(2)転写を開始する配列、(3)転写を開始できない配列、(4)転写開始が可能な領域、という四種類の機能要素から構成されることが明らかとなった。各遺伝子は(1)(4)の機能要素を適宜組み合わせることにより、自身の制御に都合の良い転写開始点を選択しているものと考えられる。またおそらくTFIIDは機能要素(1)を、RNAポリメラーゼIIを含むその他の因子は機能要素(2)を認識するものと推測される。従来出芽酵母における機能要素(1)としてはTATAボックスのみが知られていたが、今回我々は複数の新規の機能要素(1)を同定することに成功した。現在はこれらの知見に基づき、出芽酵母における転写開始機構として近年提唱されているスキャニングモデルの検証を進めている。これまでに多くの研究が行われてきたにもかかわらず、TFIIDがどのようにして転写開始点近傍のコアプロモーター配列(CE)を認識し、特定の塩基対からの転写を誘導するのか、その分子機構の詳細は依然として不明のままである。そこで我々は、全遺伝子の約80%を占めるTATA-lessコアプロモーターにおけるTFIIDの役割を明らかにすることを主な目的とし、出芽酵母由来の代表的なTArA-less遺伝子であるRPS5のコアプロモーターに関して詳細な機能解析を行った。その結果、本コアプロモーターには少なくとも9個以上のA,Tに富む短い塩基配列(各々が46ヌクレオチドから構成される)が重複した機能を有するCEとして含まれていることが明らかとなった。また各CEには配列特異性はなく(ただしAr-richであることが重要)、転写の方向性についてもその特異性は低いものであった。しかしながら全体(9個)をセットとした場合には強い転写方向性を示したことから、これらのCEは複数個が協調的に働くことでTFIIDの認識配列としての機能を発揮するものと考えられる。現在はTFIIDがこれらのCEをどのように認識するのかをin vitroで調べるとともに、出芽酵母における転写開始機構として近年提唱されているスキャニングモデルの検証も合わせて進めている。そこで我々は、全遺伝子の約80%を占めるTATA-lessコアプロモーターにおけるTFIIDの役割を明らかにすることを目的とし、出芽酵母由来の代表的なTATA-less遺伝子であるRPS5のコアプロモーターに関して詳細な機能解析を行った。その結果、本コアプロモーターには少なくとも9個以上のA,Tに富む短い塩基配列が重複した機能を有するCEとして含まれていることが明らかとなった。また各CEには配列特異性はなく、転写の方向性についてもその特異性は低いものであったが、全体としては強い転写方向性を示したことから、これらのCEは複数個が協調的に働くことでTFIIDの認識配列としての機能を発揮するものと考えられた。

一方、TFIIDがこれらのCEを特異的に認識するためには、上流側直近のプロモーター配列(IVR)にHMGB型転写因子Hmolpが複数個結合する必要があることを明らかにした。HmolpはTFIIDとも特異的に相互作用する転写因子であることから、RPS5プロモーター上には、Raplp-Hmolp-TFIIDを主成分とする転写因子複合体が形成され、正確な部位からの転写開始を誘起するものと考えられる。
「運動不器用」に関する研究

運動技能の指導場面では,他者と向じように練習を行っても,なかなか技能の向上が認められない学習者が見受けられる。このような学習者は,運動不振と呼ばれ,主として小学生以下の子どもを対象に研究が行われている。そのため,中学,高校及び大学生についての研究は少なく,科学的研究の基礎となる測定評価の方法についてもほとんど検討が進められていない。そこで,大学生を対象に調査を行い,運動不振の程度を測る尺度,すなわち,運動不振尺度を開発することを目的として研究を進めた。大学生312名を対象に質問紙を用いて調査を行った。質問項目は,デモグラフィック特性に関する項目,運動不振に関する項目,外的基準(運動有能感尺度,スポーツ、コミットメント尺度)に関する項目の3タイプ,計59項目であった。得られたデータを統計的に分析し,「身体操作力」と「ボール操作力」の2つの下位尺度からなる尺度を作成した。「身体操作力」は,(1)閉脚跳びができる(跳び箱運動),(2)逆上がりができる(鉄棒運動),(3)腕立て側転ができる(マット運動),(4)ハードル走でリズム良く跳ぶことができる(走・跳運動)の4項目から構成され,「ボール操作力」は,(5)ドリブルしてからシュートができる(バスケットボール型),(6)フライを捕ることができる(ベースボール型),(7)アタックでタイミング良くボールを打つことができる(バレーボール型),(8)インステップキックができる(サッカー型)の4項目から構成される。これらの2つの下位尺度と外的基準との相関係数を計算した結果,比較的強い相関(r=.40.70)が認められたことから,今回開発した尺度は,妥当性があるものと考えられる。なお,これらの研究成果を日本スポーツ方法学会第19回大会で発表した。運動技能の指導場面では,他者と同じように練習を行っても,なかなか運動技能の向上が認められない学習者が見受けられる。このような学習者に共通して観察される現象として,運動における「不器用さ」が指摘される。したがって,この「不器用さ」の原因を明らかにし,その改善方法を開発することが,効果的な運動技能の指導方法を考案する上で重要な課題の一つとなる。以上のことから,本研究の目的は,運動における「不器用さ」の原因究明と改善方法を開発するための第一段階として,簡単に運動における「不器用さ」を測定することができる質問紙テストを開発し,「不器用さ」の高い者と一般人との体力や運動能力等の身体的特性における違いを明らかにすることである。平成18年度は,運動における「不器用さ」を測定する質問紙テストの質問項目執筆・収集のための予備的調査として,体育授業やスポーツ等の運動技能の学習場面における不達成に着目し,練習してもなかなか上達しない「苦手な運動」について調査を行った。大学生を対象に質問紙と面接による調査を行った結果,苦手な運動としては,球技種目,陸上競技,器械運動,水泳など幅広い回答が得られた。また,どのような点がなぜ上手くできずに苦手なのかという理由を質問した結果,しばしば見受けられたのは,「動作のタイミングが分からない」,「動作のリズムが分からない」,「下半身の使い方が分からない」,「体が硬い」,「バランスがとれない」等の回答であった。特に,「バレーボールのスパイクにおいて,ジャンプのタイミングを合わせるのが難しい」,「ハードル走においてリズムよく跳ぶことができない」等のタイミングやリズムに関する回答が多く,これらが「不器用さ」の特徴を表す回答であると考えられた。今後,今回の調査結果を踏まえて質問項目を作成し,質問紙テストの開発を行う予定である。
オーキシンおよびその代謝物の精密変動解析から読み解く植物ストレス応答機構

オーキシンは生長調節において重要な役割を果たしているが、ストレス応答における関与についてはあまり分かっていない。オーキシン濃度は厳密に制御されており、応答による上昇があったとしても速やかに正常状態に戻されるために正しく定量できない。申請者は一過的なオーキシン濃度上昇の指標として、不活性代謝物を利用できることを明らかにした。さらに、イネにおいて増加する不活性代謝物の種類が、与えられたストレスに特有であることを示すデータも得た。本研究では、各種ストレス処理に対するイネにおけるオーキシン濃度の変化を、不活性代謝物の網羅的定量分析によって見積もり、ストレス応答におけるオーキシンの役割の理解をめざす。
写真顔の類似性判断に関する基礎的研究

16枚の全体顔写真を用いて一対比較法による類似性判断実験を行った。実験結果を、同じ顔の内側部分を用いた同様の類似性判断実験の結果と比較検討した。内側部分顔での類似性判断実験では、比較的少数の顔の物理的測度によって類似性判断結果を説明できることが報告されていた。全体顔を用いた今回の実験においても、INDSCAL解の第1軸が5変数で84%、第2軸が5変数で90%、第3軸が5変数で95%説明できるなど、内側部分顔と場合と同様に、比較的少数の物理的測度によって類似性判断結果を説明することができた。各軸を説明する具体的な物理的測度は、内側部分顔と全体顔とで必ずしも一致していないが、第1軸では眉や目にかかわる物理的測度が、第2軸では鼻や口にかかわる物理的測度が、第3軸では顔のさまざまな部品にかかわる物理的測度が主として含まれていることは、両類似性判断実験で一致している。今回の研究結果から、顔の類似性判断の結果が比較的少数の物理的測度によって説明可能であることは、比較的安定した知見であるといえる。一対比較法による類似性判断では被験者への負担から比較的少数の刺激顔しか用いることができないという難点の克服としては、類似した顔同士のグループ分けを被験者に求め、同一グループに分類された頻度データから刺激顔の類似性空間布置を求める方法が考えられる。この方法では比較的多数の刺激顔を用いることが可能であるが、INDSCAL解のように類似性空間の軸が固定しないといった問題が生じる。空間軸を一義的に決定する方法として、MDSによる各顔の空間座標値について、主成分分析を行うことが提案された。主成分分析によって決定された軸が、被験者の類似性判断の基準を表すものとして心理学的に意味を持つのかについては、今後の検討が必要である。
魚類の健康バイオセンシング「さかなドック」の創出に関する研究

本研究では,魚類健康診断の検査項目において,新しい測定法の確立が求められている血液成分のモニタリング,産卵時期の予測,魚病細菌の検出に焦点をあて,これら項目を迅速・簡便かつリアルタイムに測定できる各種バイオセンサシステムを開発し,魚類健康診断のための「さかなドッグ」の構築を目指すことを目的とした.その結果,血液中のグルコース,コレステロール,乳酸等の血液成分を,魚を遊泳させた状態でリアルタイムモニタリングすることを可能にした.また,産卵時期を予測するための卵成熟ホルモン(DHP)測定システム,魚病診断のためのアユ冷水病細菌検出システムの開発を試み,迅速簡便な測定法を確立することに成功した.本研究では,魚類健康診断の検査項目において,新しい測定法の確立が求められている血液成分のモニタリング,産卵時期の予測,魚病細菌の検出に焦点をあて,これら項目を迅速・簡便かつリアルタイムに測定できる各種バイオセンサシステムを開発し,魚類健康診断のための「さかなドッグ」の構築を目指すことを目的とした.その結果,血液中のグルコース,コレステロール,乳酸等の血液成分を,魚を遊泳させた状態でリアルタイムモニタリングすることを可能にした.また,産卵時期を予測するための卵成熟ホルモン(DHP)測定システム,魚病診断のためのアユ冷水病細菌検出システムの開発を試み,迅速簡便な測定法を確立することに成功した.本研究の目的は,健全な養殖魚の生産のために新しい魚類の健康診断法の確立を念頭におき,人間ドックの魚版ともいえる「さかなドッグ」を創出することである.本年度は,水産養殖分野において迅速・簡便な測定法の確立が望まれているストレス度の測定,産卵時期の予測に対応可能なバイオセンサを開発することを目的とした.1.ストレス度測定のための用酵素バイオセンサの製作:魚類の血中グルコース濃度は,魚のストレスの度合いを知る指標の一つとして知られている.そこで,電子メディエーターとなるフェロセン誘導体をグルコースオキシダーゼ(GOD)とともにポリピロールに固定化することにより,血中の溶存酸素量に影響されない新規の血糖値測定用バイオセンサの製作を試みた.その結果,GODの酵素反応においてメディエーターを介した電子移動による酸化還元反応が生じ,血液中の溶存酸素濃度に依存しないグルコースセンサを構築することができた.また,ティラピアを遊泳させた状態で,本センサを用いてその血糖値を測定したところ,2日間に渡ってのリアルタイムモニタリングに成功した.2.産卵時期予測のための非標識免疫バイオセンサの製作:卵成熟誘起ホルモンの1種である17,20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one(DHP)は,魚類排卵時期予測の指標となることが知られている.そこで,抗DHP抗体を用いて抗原抗体反応における電極表面特性の変化をサイクリックボルタンメトリー(CV)にて捉えることにより,非標識抗体によるDHP測定用バイオセンサの製作を試みた.その結果,DHP濃度7.8500pg ml^<-1>の範囲においてセンサの出力電流値との間に直線関係が認められ,その定量が可能であった.また,催熟したキンギョの血漿中のDHP濃度を本システムを用いて測定したところ,従来法(ELISA)の測定結果との間に相関を示した.本研究の目標は,新しい魚類の健康診断法の確立を念頭におき,人間ドックの魚版ともいえる「さかなドッグ」を創出することである.本年度は最終年度となり,以下に示す項目にしたがって研究を遂行した.1.カーボンナノチューブ(CNT)を応用した産卵時期予測のための非標識免疫バイオセンサの開発:単層カーボンナノチューブを利用することにより,バイオセンサの測定ダイナミックレンジの拡大を試みた.その結果,卵成熟ホルモン(DHP)濃度15.650,000 pg ml-1の広い濃度範囲において良好な直線関係が確認され,CNTを用いないセンサに比べてDHPの最大測定値を100倍に向上させることに成功した.2.メディエーター型総コレステロールセンサの開発:細菌感染症に対する抗病性の低下を示す重要な指標となる血中総コレステロールを測定するために,電子メディエーターと酸化酵素等を用いた,血中の溶存酸素量に影響されない新規メディエーター型総コレステロールセンサの構築に取り組み,測定値の高感度化を実現した.3.生体適合性素材を用いた魚体内留置型バイオセンサの開発:魚生体内の夾雑物質の影響を軽減し,長時間に渡って留置可能なバイオセンサの開発を試みた.ポリピロール,ポリウレタン,MPC等の各種生体適合性ポリマーをセンサの検出部に被覆することにより,それらの特性を検討した.その結果, MPCポリマーを被覆したセンサが最も高い耐久性を示した.4.「さかなドック」システムとしての評価・検討:平成2325年度までに開発したこれまでのバイオセンサの測定システムとしての検証を総合的に行い,「さかなドック」システムの可能性について検討した.その結果,ストレス指標となるグルコース,抗病性の指標となるコレステロール,排卵時期の指標となるDHP,魚病の原因菌となる冷水病細菌等の迅速・簡便な検出・測定が実現でき,魚類のための新しい健康バイオセンシング法を提案することができた.本研究の目標は,新しい魚類の健康診断法の確立を念頭におき,人間ドックの魚版ともいえる「さかなドッグ」を創出することである.本年度は,昨年度開発したグルコースバイオセンサの更なる測定値の高感度化を目的に,高い導電性を有する新素材「単層カーボンナノチューブ」に着目し,これを用いた新規バイオセンサの開発を試みた.また,魚類の血中乳酸濃度のリアルタイム測定を実現するために,ワイヤレス型乳酸バイオセンサの開発を試みた.