hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変異株作成による光合成細菌中における各種カロテノイドの機能評価

本研究では生物界に存在する多種多様なカロテノイド色素の機能と構造の相関を調べるため形質転換が比較的容易である紅色光合成細菌を用いて、シリーズを成すカロテノイド分子種のそれぞれを蓄積する一群のカロテノイド合成系変異株を作成することにより、系統的にカロテノイド分子種の構造と機能の関係を明らかにすることを目的とした。1.紅色光合成細菌に見られる2系列の主要カロテノイド生合成経路を併せ持つRubrivivax gelatinosusを用いてカロテノイド合成酵素欠損株の作成を行い、ファイトエン不飽和化酵素(CrtI)、ニューロスポレン/リコペン水酸化酵素(CrtC),スフェロイデン酸化酵素(CrtA)の欠損株を作成した。また、単一のカロテノイド分子種のみをもつ変異株作成のために、CrtI/CrtAおよびCrtI/CrtC2重欠損株を作成し、さらに特異性の高い他種のCrtIを導入することにより化学構造としてシリーズをなす6種のカロテノイドそれぞれを蓄積する変異株を作成することが出来た。2.これらの変異株の作成により、使用した紅色光合成細菌Rvi. gelatinosusがファイトエン不飽和化酵素の特異的性質により2系統のカロテノイド生合成経路を併せ持つことを示した。3.作成した変異株について光障害耐性と酸素障害耐性の差異およびその要因について検討した。具体的には野生株およびカロテノイド欠損株と共に強光下あるいは一重項酸素存在下での生残率を調べた。その結果、強光処理では共役二重結合数11以上のカロテノイドがバクテリオクロロフィルの三重項励起状態を解消し活性酸素の発生を抑制するが、共役二重結合数の多いものを含めて直鎖状カロテノイドは直接一重項酸素を消去する機能は低いことを示唆した。一方スフェロイデノンなど酸化型カロテノイドが相対的に高い一重項酸素消去能を示した。本年度は紅色光合成細菌のカロテノイド生合成の各ステップの変異株を作成し、さらに主要なカロテノイド分子種について機能を推定するために2重欠損株/遺伝子導入株を作成しその生理特性を調べた。1.紅色光合成細菌に見られる2系列の主要カロテノイド生合成経路を併せ持つRubrivivax gelatinosusを用いてカロテノイド合成酵素欠損株の作成を行った。既に作成済みのファイトエン不飽和化酵素(CrtI)に加えニューロスポレン/リコペン水酸化酵素(CrtC),スフェロイデン酸化酵素(CrtA)の欠損株を作成した。また、単一のカロテノイド分子種のみをもつ変異株作成のために小複数のカロテノイド合成遺伝子欠損株を作成した。すなわち、スクロース重合酵素遺伝子を用いる方法によりCrtI/CrtAおよびCrtI/CrtC2重欠損株を作成する事が出来た。このうちCrtI/CrtA欠損株に特異性の高い他種のCrtIを導入することにより、カロテノイドとしてスフェロイデンのみを持つ株を作成することも出来た。また、この方法により他のカロテノイド分子種の生理機能測定に有用な変異株を得る見通しもつけることが出来た。2.上記CrtI/CrtA欠損株と、スフェロイデンに加えてスピリロキサンチンも含有するCrtAのみの欠損株について、いくつかの条件下で野生株と生長を比較したところ、酸素存在下強光照射下でCrtI/CrtA欠損株の成長が阻害されることが示された。これらの結果からCrtAによりスフェロイデンから合成されるスフェロイデノンは酸素存在下強光下で発生しやすい活性酸素あるいはバクテリオクロロフィルの励起状態の解消に有意であり、スピリロキサンチンもこの活性を持つことが示唆された。

本年度は多種の直鎖状カロテノイドの合成能を持つ紅色光合成細菌Rubrivivax gelationosusを用いて昨年度作成した特定カロテノイド分子種を蓄積する6系統の変異株について、光障害耐性と酸素障害耐性の差異およびその要因について検討した。具体的には共役二重結合数9,10,11,13のニューロスポレン、スフェロイデン、リコペン、スピリロキサンチンと、スフェロイデン、スピリロキサンチンの誘導体であるスフェロイデノン、ジケトスピリロキサンチンを蓄積する株について、野生株およびカロテノイド欠損株と共に強光下あるいは一重項酸素存在下での生残率を調べ、その結果を解析した。酸素非存在下では、カロテノイド欠損株以外は強光処理による生残率の低下は見られなかったが、酸素存在下ではニューロスポレン、スフェロイデン蓄積株の生残率低下が観察された。一方、一重項酸素存在下では、これらの他リコペン、スピリロキサンチン蓄積株でも生残率低下が見られたのに対しスフェロイデノン、ジケトスピリロキサンチンを蓄積する株の生残率は野生株と同様に有意な変化を示さなかった。これらの結果は強光処理では共役二重結合数11以上のカロテノイドがバクテリオクロロフィルの三重項励起状態を解消し活性酸素の発生を抑制するが、共役二重結合数の多いものを含めて直鎖状カロテノイドは直接一重項酸素を消去する機能は低いことを示唆した。酸化型カロテノイドが相対的に高い一重項酸素消去能を持つ可能性は藻類の環状カロテノイドなどでも示唆されていたが、直鎖状カロテノイドのシリーズを用いた本研究の結果により、これがより一般性を持つ原理であることが強く示唆された。
ラット小脳における発生段階特異的な神経細胞死の機構

神経発生が進行する過程での発生段階特異的な神経細胞死の機構を解明するために、ラット小脳の切片培養系を用いて、外顆粒層と内顆粒層の顆粒細胞死及びその調節機構を検討した。TUNEL法及び蛍光色素を用いた色素排除法によって、外顆粒層と内顆粒層の細胞死を検出した。外顆粒層においては、培地中からinsulinを除去することにより、TUNEL法陽性・色素排除法陰性の細胞死(アポトーシス)が誘導された。一方、内顆粒層においては、insulinの有無に関わらず、色素排除法陽性・TUNEL法陰性の細胞死が見られた。蛋白合成阻害剤により、前者は抑制され、後者は抑制されなかった。以下、前者(外顆粒層でのinsulin感受性アポトーシス)について詳細に検討した。(1)TUNEL法と発生段階特異的マーカー蛋白に対する抗体染色との二重染色を行った結果、アポトーシス細胞の一部が増殖細胞マーカー(PCNA)を発現していたのに対し、増殖終了直後の顆粒細胞のマーカー(TAG-1)を発現しているものは皆無であった。(2)IGF-Iアナログは、insulinよりも低濃度でこのアポトーシスを抑制した。(3)ICE様プロテアーゼ阻害剤がこのアポトーシスを抑制した。アポトーシス条件で、ICEの発現量の増加は認められなかったが、ICE様プロテアーゼ活性の増加が認められた。(4)高濃度のK処理は、このアポトーシスを部分的に抑制した。以上のように、切片培養系を有効に活用することにより、発生中の小脳において顆粒細胞の発生段階に特異的な細胞死の機構が存在することが示された。外顆粒層での細胞死はアポトーシスの性質を有し、増殖中の細胞で特異的に起こるものであり、ICE様プロテアーゼが関与し、IGF-I受容体刺激により抑制されることが明らかになった。このアポトーシスの少なくとも一部はK非感受性であることが示唆された。内顆粒層で起こる細胞死の機構については、今後の課題として残った。また、他のICEファミリープロテアーゼの関与やその活性化機構も今後の重要なテーマの一つである。
学生参画型授業モデルの開発に関する実証研究〜討議・批判・論理・表現能力の育成〜

本研究は、大学の教養(共通)教育において学生に求められる能力のうち、課題解決に係わる総合的な能力としてのコミュニケーション能力(主体性、討議能力、批判的思考能力、論理的思考能力、表現・伝達能力)の育成を図る授業モデルの開発を目的としており、開発を通して今日的課題である大学の教養教育における授業内容や方法のあり方を見直す上で有益である.さらに、本研究は、大学改革の重要課題である「教員の授業技術の改善」、「授業内容の見直し」、「成績や授業評価の透明性」を図るFD研修の取組の一環でもあり、本研究をFD研修に応用することで大学教員の授業に対する意識改革や授業技術の向上、ひいては、大学全体の意識改革を図ることに貢献する.初年度(平成17年度)は、当初の計画に基づき、コミュニケーション能力の育成に関する知見を得、課題を抽出し、改善点を明らかにするために、関連する教育実践を広く中等教育、高等教育、企業教育に求め中間報告としてまとめた.次年度および最終年度(平成18、19年度)は、開発した授業モデルや教材テキストの実践を通して、その教育効果を検証した.すなわち、本研究の目的であるコミュニケーション能力の向上を図る効果的な授業モデルや教材の妥当性を、高等教育だけでなく中等教育や企業教育、教員研修における実証を通して検証した.これはコミュニケーション能力の育成は大学だけに委ねられるものではなく、事前の中等教育や卒業後の職業生活においても継続的に育成されるべきものであるという見地に基づいている.その結果、各段階において必要とされるコミュニケーション能力の様相を明らかにするとともに、ワークショップなど、効果的な授業方法についての知見を得ることができた.本研究は、大学の教養(共通)教育において学生に求められる能力のうち、課題解決に係わる総合的な能力としてのコミュニケーション能力(主体性、討議能力、批判的思考能力、論理的思考能力、表現・伝達能力)の育成を図る授業モデルの開発を目的としており、開発を通して今日的課題である大学の教養教育における授業内容や方法のあり方を見直す上で有益である.さらに、本研究は、大学改革の重要課題である「教員の授業技術の改善」、「授業内容の見直し」、「成績や授業評価の透明性」を図るFD研修の取組の一環でもあり、本研究をFD研修に応用することで大学教員の授業に対する意識改革や授業技術の向上、ひいては、大学全体の意識改革を図ることに貢献する.初年度(平成17年度)は、当初の計画に基づき、コミュニケーション能力の育成に関する知見を得、課題を抽出し、改善点を明らかにするために、関連する教育実践を広く中等教育、高等教育、企業教育に求め中間報告としてまとめた.次年度および最終年度(平成18、19年度)は、開発した授業モデルや教材テキストの実践を通して、その教育効果を検証した.すなわち、本研究の目的であるコミュニケーション能力の向上を図る効果的な授業モデルや教材の妥当性を、高等教育だけでなく中等教育や企業教育、教員研修における実証を通して検証した.これはコミュニケーション能力の育成は大学だけに委ねられるものではなく、事前の中等教育や卒業後の職業生活においても継続的に育成されるべきものであるという見地に基づいている.その結果、各段階において必要とされるコミュニケーション能力の様相を明らかにするとともに、ワークショップなど、効果的な授業方法についての知見を得ることができた.平成17年度は、初年度として申請時の研究計画に基づき以下の内容について実施できた。1.山口大学でのFD研修において、学生の授業参画・表現発信能力を図る授業設計や評価について討議し、本研究でめざす授業モデルについての有用性や課題について明らかにした.2.山口大学における教職科目(教育メディア論、情報化社会概論、情報職業論)において、開発した授業モデルによる授業を実施し、その有効性や課題について明らかにした.3.大学教員、教職をめざす大学院生などを対象にPCMの教育利用について、専門家を招聘してワークショップを実施し、その有用性や課題について明らかにした.4.本研究のコアである、PCM、強制連結法、マイクロプレゼンテーションを利用した学生参画型授業について、中等教育学校や専門学校教員および企業経営者の協力の下,授業の設計および評価手法の開発,コミュニケーション能力に関する理論的研究,各学校段階における実践研究を通し,効果的なモデル授業のあり方について探究した.5.コミュニケーション能力の育成をめざした授業モデル案や授業成果を評価するための評価規準(ルーブリック)を開発した.6.タイ国における2大学において、開発した授業参画型授業モデルについて発表した.7.研究成果について日本教育情報学会年会(滋賀大学)での発表や論文投稿を行った.8.中間報告書や論文を発刊した.結果より,コミュニケーション能力を育成する授業に有用なワークショップ手法を見出すとともに,授業成果の評価方法も検証することができ,18年度の教材開発や評価研究などを通し学生参画型授業モデルの開発に向けて多くの知見を得ることができた.本研究は,大学の教養(共通)教育において学生に求められる能力のうち,課題解決に係わる総合的な能力としてのコミュニケーション能力(主体性,討議能力,批判的思考能力,論理的思考能九表現・伝達能力)の育成を図る授業モデルや教材の開発を目的とした。本研究を通して今日的課題である大学の教養教育における授業内容や方法のあり方を見直す。さらに,本研究は,教育改革の重要課題である「教員の授業技術の改善」,「授業内容の見直し」,「成績や授業評価の透明性」を図る教員研修の取り組みの一環でもあり,本研究をFD研修に応用することで大学教員の授業に対する意識改革や授業技術の向上,ひいては,大学全体の意識改革を図ることに貢献する。本年度は,大学および高等学校教員を対象とした研修等を実施し,これまでに開発した授業や研修モデルに基づいた演習用教材用テキスト『必携!相互理解を深めるコミュニケーション実践学』を開発し刊行した。

さらに,日本教育情報学会第22回年会(岡山理科大学)において研究成果について発表した。実践結果より,学生参画型授業に用いたPCM手法,強制連結法,マイクロプレゼンテーションは相互に有機的に機能して学生の自主性,討議,論理的思考,批判的思考,表現伝達からなるコミュニケーション能力の向上に一定の成果を得ることができた。また,教職員を対象とした研修においても参加者の満足度や研修意欲の向上などに一定の成果を得ることができた。このことは,今後小中高大学など校種を問わず,また管理職研修などで活用が期待できる。最終年度は,これまでに得られた知見を基に,本研究の総合的評価(特に,授業や教員研修での具体的評価にかかわる検証)を行うとともに,参画型授業や研修においてITを活用したメディア教材開発を行う予定である。本研究は、大学の教養(共通)教育において学生に求められる能力のうち、課題解決に係わる総合的な能力としてのコミュニケーション能力(主体性、討議能力、批判的思考能力、論理的思考能力、表現・伝達能力)の育成を図る授業モデルの開発を目的としており、開発を通して今日的課題である大学の教養教育における授業内容や方法のあり方を見直す上で有益である。さらに、本研究は、大学改革の重要課題である「教員の授業技術の改善」、「授業内容の見直し」、「成績や授業評価の透明性」を図るFD研修の取組の一環でもあり、本研究をFD研修に応用することで大学教員の授業に対する意識改革や授業技術の向上、ひいては、大学全体の意識改革を図ることに貢献する。最終年度は、次年度に引き続き、開発した授業モデルや教材テキスト(『必携!相互理解を深めるコミュニケーション実践学』、ぎょうせい、平成19年3月発刊)の実践を通して、その教育効果を検証した。すなわち、本研究の目的であるコミュニケーション能力の向上を図る効果的な授業モデルや教材の妥当性を、高等教育だけでなく中等教育や企業教育、教員研修における実証を通して検証した。これはコミュニケーション能力の育成は大学だけに委ねられるものではなく、事前の中等教育や卒業後の職業生活においても継続的に育成されるべきものであるという見地に基づいている。その結果、各段階において必要とされるコミュニケーション能力の様相を明らかにするとともに、ワークショップなど、効果的な授業方法についての知見を得ることができた。
スピン軌道相互作用の増大に基づく革新的有機遅延蛍光材料の創製

高い発光効率を実現できる優れた特長を有する熱活性化遅延蛍光(TADF)材料の課題として、高電流密度域における素子効率低下(ロールオフ)の抑制が挙げられる。ロールオフを低減するためには、三重項励起子(T1)を速やかに光に変換して消費させ、T1同士の衝突による励起子失活を抑制することが重要である。本研究では、T1-S1逆項間交差速度を速め、TADFの発光寿命を短縮することで、有機EL素子におけるロールオフの低減を目指して研究を行った。本年度は逆項間交差速度におけるカルコゲン置換の効果を検証し、スピン軌道相互作用の制御による逆項間交差速度の高速化のための分子設計指針について検討を行った。具体的には、ベンゾフラノン誘導体およびホスフィンオキシド/スルフィド誘導体を基盤とするTADF分子を新規に設計し、量子化学計算からスピン軌道相互作用、T1-S1間のエネルギー差などを見積もった。更に、精密有機合成によりこれらの分子材料を合成した。溶液および固体薄膜における詳細な光学物性評価から、T1-S1間のエネルギー差および逆項間交差速度を決定し、T1-S1間のエネルギー差およびスピン軌道相互作用と逆項間交差速度の相関を調査した。本設計指針により、逆項間交差速度が増大し、発光寿命が短縮されることが示され、実際の有機ELデバイスにおいてロールオフが抑制できることが明らかとなった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
物質循環と水循環を考慮した流域圏モデルによる環境経済政策評価

平成30年度は,前年度に実施した調査研究を引き続き進めるとともに,主に環境モデルについての検討を中心に実施する予定であった.あわせて対象地域(流域圏)に関して検討を行いながら,具体的にモデルを適用することを念頭に置いて開発を進めた.この環境モデルについては,経済活動によって生じる環境負荷物質を数量化する必要があることからさまざまに検討を行ったが,データ収集の観点から水質汚濁物質として全窒素,全リン,CODを主な対象とすることとした.これらを分析するためには水環境についてのモデリングが必要となり,対象流域の水循環と流出水域となる海域との統合モデルを見据えて検討を行うこととした.また,今後,モデルの展開によっては対象とする環境負荷として大気汚染物質を追加することも検討したい.対象とする流域圏については,これまでに調査研究を実施した経験のある地域を中心に検討を行ったところ,現時点では豊橋市を中心とした地域を念頭にモデル化を進める方向で検討している.データセットはじめこれまでの蓄積を考慮して分析対象として望ましいと考えている.ただし,流域圏の地理情報については検討の余地があり,可能な限り新しい空間データを用いて流域経済の土地利用分析を実施できるよう検討を行う予定である.水循環における水質汚濁物質の動態については,対象流域の主な河川から海域にかけての統合モデルを構築することで分析を行う予定である.前年度の経済モデルの検討から環境モデルの検討に移行した.データ入手などの理由から,対象地域を愛知県の一部として検討している.環境モデルにおいて利用可能なデータとして,主に3種類の水質汚濁物質とする予定である.環境モデルは,流域における水循環を中心として記述され,流域圏における経済活動から排出される水質汚濁物質が含まれ,輸送されると仮定している.対象流域を設定し,具体的なモデル構築を実施する予定である.また,土地利用などの空間データを入手してこれらの地理情報をモデルに組み込むことを想定している.平成29年度は,対象とする流域圏に関して,経済モデルの開発を主な目的として研究を実施する予定であった.まず,具体的に対象地域を選定する前に,流域経済モデルの基本的な構造を検討した.特に今後,環境モデルとの統合を念頭に置くことが必要とされるため,環境負荷の種類や経済活動からの排出など経済モデルと関連する項目を詳細に検討した.最終的にはシミュレーション分析を実施する予定であるため,実際に利用可能なデータについても検討しながらモデルを構築する必要がある.したがって,流域経済モデルの構築とあわせてデータの確認および収集を実施した.流域経済をモデル化するにあたり,実用的な分析につなげるために地域産業連関表を組み込んだ構造にすることを検討した.都道府県産業連関表だけでなく,今後は市町村産業連関表やそれらの分割・統合を見据えてモデリングするために,産業連関分析に関してさまざまなデータや分析手法について調査を実施した.これらの成果の一部として,市町村産業連関表を用いた空間的な経済効果について分析を行い,発表した.データについては,流域の地理空間情報を把握するためのGISデータ,環境負荷の分析のための水質データや大気汚染物質のデータなどを調査した.可能な限り,公共機関などから一般的に公表されているデータを利用することを前提とし,これらのデータが流域経済モデルに関連付けられるかどうかを検討した.また,加工が必要な一部のデータに関しては,どのような集計や推計を実施すればよいかを検討した.経済モデルの検討と,環境モデルを見据えての関連するデータ収集を実施した.特に地域産業連関表を用いた経済モデルについては,基本的な構造を検討することができた.また,環境関連のデータについてもある程度利用可能なものが収集できた.ただし,流域単位での地理・空間情報を得るためには,多少のコストが必要となりそうであり,これについては引き続き検討したい.平成30年度は,前年度に実施した調査研究を引き続き進めるとともに,主に環境モデルについての検討を中心に実施する予定であった.あわせて対象地域(流域圏)に関して検討を行いながら,具体的にモデルを適用することを念頭に置いて開発を進めた.この環境モデルについては,経済活動によって生じる環境負荷物質を数量化する必要があることからさまざまに検討を行ったが,データ収集の観点から水質汚濁物質として全窒素,全リン,CODを主な対象とすることとした.これらを分析するためには水環境についてのモデリングが必要となり,対象流域の水循環と流出水域となる海域との統合モデルを見据えて検討を行うこととした.また,今後,モデルの展開によっては対象とする環境負荷として大気汚染物質を追加することも検討したい.対象とする流域圏については,これまでに調査研究を実施した経験のある地域を中心に検討を行ったところ,現時点では豊橋市を中心とした地域を念頭にモデル化を進める方向で検討している.データセットはじめこれまでの蓄積を考慮して分析対象として望ましいと考えている.ただし,流域圏の地理情報については検討の余地があり,可能な限り新しい空間データを用いて流域経済の土地利用分析を実施できるよう検討を行う予定である.水循環における水質汚濁物質の動態については,対象流域の主な河川から海域にかけての統合モデルを構築することで分析を行う予定である.前年度の経済モデルの検討から環境モデルの検討に移行した.データ入手などの理由から,対象地域を愛知県の一部として検討している.環境モデルにおいて利用可能なデータとして,主に3種類の水質汚濁物質とする予定である.

本研究で実施するモデル分析の対象流域を設定し,環境モデルの構築を実施する.前年度に収集した関連データを考慮しながら,環境モデルと経済モデルとの統合を検討する.また,物質循環の視点から,流域における水循環の構造を調査し,モデル化を検討する.環境モデルは,流域における水循環を中心として記述され,流域圏における経済活動から排出される水質汚濁物質が含まれ,輸送されると仮定している.対象流域を設定し,具体的なモデル構築を実施する予定である.また,土地利用などの空間データを入手してこれらの地理情報をモデルに組み込むことを想定している.モデル分析に利用するためのデータ収集に関して,流域空間情報のデータの調査が遅れたため.今後,データの加工も視野に入れてデータを入手する予定である.地理情報分析の際,どの程度の精度で空間データを扱うかの検討が遅れたため.既存のデータを用いるか,新たに入手するかを検討中であるが,それによって費用が変動する可能性がある.
微細制御高機能性ナノ材料の合成と太陽エネルギー変換材料への応用

平成24年度は、前年に製作した反応装置を用いて微粒子の合成実験を行い、製造した粒子をXRD、TG-DTA、FTIRおよびSEMといった分析装置を用いて特性評価を行った。また、製造したナノ粒子の構造化による、ポーラス粒子、中空粒子などの微粒子を合成し、合わせて材料特性を評価した。具体的には、まず、1)噴霧熱分解法によって合成された酸化タングステン微粒子の粒子径および結晶サイズが光触媒性能に及ぼす影響を評価した。合成温度が1100°Cまではサブミクロン粒子が合成され、結晶子径と触媒性能の相関性が明らかとなった。合成温度が1200°C以上では、酸化タングステンの蒸発により、ワンステップで結晶性の高いナノ粒子が合成されることがわかった。次に2)テンプレート材料を用いた噴霧熱分解法を用いて、ポーラス酸化タングステン微粒子を合成し光触媒性能の評価を行った。ここでは、テンプレート粒子のサイズと添加割合が合成さるポーラス微粒子の構造および比表面積に与える影響をモデル化により明らかにした。さらに、前年度に合成した液相合成装置を用いて、3)テンプレート材料を利用した中空フッ化マグネシウムナノ粒子の合成を実施した。この研究では、テンプレート材料であるポリスチレン粒子のサイズや表面電位を制御して合成し、それを利用して、液相沈殿法により粒子径が100nmから300nmのフッ化マグネシウム粒子を合成した。テンプレートのサイズ、原料初濃度、操作温度、攪拌速度が粒子形態に及ぼす影響を実験的に明らかにした。また、合成したポリマー粒子とシリカ源を一緒にスピンコーティングによりガラス基板上に塗布し加熱することで、ポーラス構造を持つシリカ膜の作製を実施した。ポリマー粒子の表面電位を制御することで規則的な配列構造を作製できることがわかった。現在、上記の研究成果について、論文化、特許化を進めている。本年度では、各種の機能性ナノ粒子の合成が比較的容易な液相法及び噴霧熱分解法によるナノ粒子の合成に注目し、液相法及び噴霧熱分解法によりナノメータオーダの太陽エネルギーに関する粒子を製造し、合成されたナノ粒子のサイズ分布、結晶構造、形態などを操作因子と関連づけることを目的に研究を行った。まず実験に用いる反応装置の設計および製造を行い、製造する粒子の粒子径および粒子形態を精密に制御するために、二種類の反応装置を製作した。一つ目の反応装置は液相法による微粒子の反応装置で、もう一つは噴霧乾燥や噴霧熱分解による微粒子の製造装置である。開発した液相反応合成装置では、低屈折率材料として利用されるフッ化物系ナノ粒子(フッ化マグネシウムおよびフッ化カルシウム)を合成し、原料濃度、操作温度、撹絆速度が粒子径や粒子形態、結晶性に及ぼす影響について詳細に調査を行った。また合成したフッ化物ナノ粒子については、屈折率を測定し、粒子のサイズおよび結晶子径が屈折率へ及ぼす影響について評価した。その結果、結晶性の高い粒子ほど屈折率が低くなることがわかった。また噴霧乾燥・熱分解装置では、光触媒材料である酸化タングステン微粒子の合成を実施した。本研究では、白金担持量や、粒子構造体の種類(ポーラス粒子や中空粒子など)が触媒性能に及ぼす影響について調査を行い、ポーラス構造を持つ酸化タングステンがナノ粒子よりも高い性能を示す事が明らかとなった。またポーラス構造を持つ酸化タングステン微粒子の製造においては、テンプレート材料であるポリマー粒子を自ら合成することで、サイズや電荷などが制御でき、これまで以上に幅広い操作条件で粒子合成および触媒性能評価を実施することが可能となった。

これまでに、液相反応合成装置では、粒子径や形態が制御されたフッ化物系ナノ粒子を合成し、屈折率との相関性を明らかにし、噴霧乾燥・熱分解装置では、酸化タングステン微粒子のポーラス構造体や中空粒子を合成し光触媒性能に及ぼす影響について詳細に調査を行い、それぞれ良好な結果が得られている。以上の理由でおおむね順調に進展しているとした。平成24年度は、引き続き前年に製造した反応装置を用いて微粒子の合成実験を行い、製造した粒子をXRD、TG-DTA、FTIRおよびSEMといった分析装置を用いて、特性評価を行う。また、合成したナノ粒子の薄膜化には、スピンコーティング法、ディープコーティング法などを用いる。この際、薄膜化には自己組織現象を用い、薄膜の屈折率や電気特性を評価する。この薄膜化において、粒子のサイズと形態を広く変化させて、性能を比較する。年度末には、研究成果の論文化を行う。また、前年度と同様に、研究成果を国内の学会において発表する予定である。
生体認識分子を融合したナノ粒子による新規な生体内ピンポイント遺伝子導入法の開発

ヒト肝臓に対し極めて高い特異性及び感染性を有するB型肝炎ウイルス(HBV)の感染機構を担う外皮タンパク質を、組換え酵母で「中空ナノ粒子」として大量生産し粒子内部に遺伝子をはじめ薬剤やタンパク質を封入して、生体内でヒト肝臓特異的に高効率で物質を送達させる系を完成した(Nature Biotechnology 2003)。本研究期間中では、ヒト肝癌移植ヌードマウスを用いて移植肝癌に対して高い治療効果を示す治療用遺伝子と投与プロトコールを検討し、肝癌特異的に作動するαフェトプロテインプロモーターと可溶性VEGF受容体遺伝子の組み合わせが最適で、投与経路は尾静脈注射で、投与量は遺伝子として10μgで充分であった。次に、ランダムペプチドを発現するファージを用いてコンビバイオ的手法により、上記移植肝癌モデル内でピンポイントに標的化するアミノ酸配列を選抜した。現在、中空ナノ粒子表面に提示させて使用可能か検討している。更に、ヒト免疫系に認識されにくいHBVエスケープ変異体のアミノ酸変異部位を導入した中空ナノ粒子3種類を作製し、マウスにおいて抗原性を検討したところ,通常使用量の10倍量の中空ナノ粒子を2週おきに6回接種しても抗体を議導しないステルス型中空ナノ粒子1種類が完成していることが判明した。今後は、このステルス粒子を基本として様々な特異性を有する中空ナノ粒子群を開発する予定である。
シミュレーションおよび選抜試験に基づく植物育種におけるゲノミックセレクション

シミュレーションを用いて明らかにしていたゲノミックセレクション(GS)の有効な育種デザインに基づき、普通ソバにおいてGSと表現型選抜(PS)の実証試験を3年間行った。PSとGSの比較、シミュレーションと実証試験における選抜効率の比較を行い、普通ソバの育種において、GSは従来のPSと比較して有効であることが示され、他の他殖性植物の育種についてもGSが有効であるという可能性が示唆された。また、連鎖不平衡のパターンによってGS予測モデルを更新する適切なタイミングが異なるなど、育種効率を上げるために重要な示唆を得た。今後、個体サイズや世代時間の長さ故にGSの有効性検証が困難であった他の他殖性植物に対しても、GSを用いた遺伝的改良を効率よく行うことができる可能性が向上したと考えられる。普通ソバの高密度連鎖地図の構築とQTL解析を行った。事前情報が乏しい作物に対してもGSを適用して高速に育種を行うことができる可能性が示された。また、普通ソバはヘテロ性が高く、研究材料とは別の集団では連鎖地図が使えない可能性があったが、本研究で完成した連鎖地図は、各座位が数マーカーによって構成されており、別集団にも適用できる可能性が高い。実際にGS育種を行う際には、その過程で人為的ミスが発生する可能性が高い。本研究では、他殖性のキャッサバの育種を想定し、「人為的ミス」の影響をシミュレーションによって評価した。育種においては、育種集団の遺伝変異の維持と人為的ミスの間のトレード・オフの関係により、少ない人為的ミスであれば、結果に大きな影響は与えないということがわかった。このことから、GSにおいては、大きなコストを投入して人為的ミスを防止・発見する必要はなく、現場での注意喚起・統計的処理による誤りの検出で十分であるということが示された。また、育種現場で使うことのできる育種シミュレーションソフトを開発した。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでにシミュレーションで示した「他殖性植物におけるゲノミックセレクション(GS)の有効な育種デザイン」に基づき、普通ソバにおいてGSの実証試験を行った。また、平成24年度までの2年間のGSの成果を、比較栽培試験により検証し、1従来の表現型選抜(PS)とGSの比較、2シミュレーションとの比較から、他殖性植物の育種におけるGSの有効性を示すとともに、GS育種を行う上での条件などを示した。これにより、個体サイズや世代時間の長さ故にGSの有効性検証が困難であった他の他殖性植物に対し、GSを用いて効率的な育種を実現できる可能性が示唆された。GSの実証試験結果を国内学会において発表し、また、用いたマーカージェノタイピングシステムについて、普通ソバの高密度連鎖地図とQTL解析の論文を投稿している。これにより、多くの研究者がGSの手法や効果、GSに不可欠な高速ジェノタイピングについての知見を得られるようになったと考えられる。また、GSの初期世代のデータを用いて解析を行うことで、GSの予測モデルの抱える問題点を示し、国際学会で発表した。このことにより、GSを長期間行う際の留意点などを示すことができたと考えられる。さらに、「GSによる選抜を行う際の適切な育種デザイン」として、これまでの個体数や世代数ベースで最適デザインを考案するだけでなく、選抜や交配の手法そのものについて、新しい方法を提案し、シミュレーションでその有効性を検証し、国内学会において成果を発表した。この方法は、一般的な循環型のGSの適用が難しいとされる自殖性植物にも適用可能であり、GSの効率的な利用をさらに発展させる足がかりとなったと考える。

26年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノミックセレクション(GS)の実証試験は計画通りに行われ、また、平成24年度までの2年間の選抜の成果を比較栽培試験によって評価し、シミュレーションの結果と比較した。これにより、GSが植物育種に有効であることを実証試験の結果に基づいて示した。また、GSの有効な育種デザインの提案の発展として、他殖性植物のみではなく自殖性植物でも対応した育種デザインを提案し、シミュレーションを用いてその有効性を評価した。平成25年度までの3年間の普通ソバにおけるゲノミックセレクション(GS)の実証試験の結果について、比較栽培試験を行い、その結果を評価し、発表する。また、これまでのGSの結果につて、表現型ベースのみでなく、マーカー遺伝子型ベースの詳細な解析を行うことで、従来の表現型選抜とGSの選抜方式の詳細な比較を行うとともに、GSによる選抜経過の詳細についての知見を得る。これまでの実証試験において、選抜の繰り返しとともに近親交配とそれに伴う集団の遺伝的多様性の枯渇が問題として浮上した。これに関して、他殖性植物を用いた大規模なGS育種を行っている研究者と連携し、その解決策となり得る手法や知見を考察し、シミュレーションや実証紙面に基づいて検証する。
人間の情報処理特性の工学的把握と支援システムへの応用に係わる研究

研究成果として,人間の情報処理過程の対象として運転操作を取り上げ,模擬交通状況下の視線行動と運転行動(車両挙動)の特徴を数パターンの組み合わせに絞り込み,右折と左折においても人間の情報処理の特徴を比較することができたことが挙げられる.この結果を踏まえ,限定された状況下ではあるが有効な情報提示などの支援項目ならびに支援のタイミングを提案する足がかりを得た.また,支援システムへの応用を最終目標とした特徴分類に基づく人間行動データベース構築を実現するため,より一般事例になる実路におけるデータ収集を試みた.そのデータと基礎実験データ特徴を比較し,特徴分類の再検討を行った.特定の被験者に対する同一コース上での複数データを解析し,人間の操作・タイミングがどの程度外界の条件や外乱によりばらつくかを抽出した.人間の情報処理過程の対象として運転操作を取り上げ,模擬交通ならびに実路状況下の視線行動と運転行動(車両挙動)の特徴を数パターンの組み合わせに絞り込むことができた.特に,航空宇宙分野や原子力プラントのように非常に限られたスキルを持つ作業者に対する情報提示支援ではなく,一般的な人間に対するデータを計測できたことは普遍性を確立する足がかりになったと考える.なお,データ解析に伴い,特に加齢者のデータ計測・抽出に対して計器を加齢者へある程度の時間装着し計測する手法に問題が出た.そのため計画にある統計的な手法でデータを標準化するには至らなかった.しかしながら実験中に精度良く実施するためのノウハウが蓄積されたことはこの研究の新たな知見であり,今後の高齢社会をより快適かつ安全にする研究を遂行する上での成果といえる.本年度は,研究の初年度として,多様な作業状況下においての視覚情報量に対する人間の反応を視線行動・精神負荷の測定・解析を詳細分析し,広範囲の人間行動データベースを構築することを目的とした.基礎実験として,平成14年度に構築した設置型ムービングベース搭載のドライビングシミュレータを用い,視覚反応実験を実施した.実験方法としては,一般交通環境下の運転を模擬し,アイマークレコーダにより被験者の視線の動きおよび瞬時心拍計による心電波形から精神負荷度を算出する。その際,年齢別,習熟度まで検討できる多量な被験者層を設定し,各層別に特徴を抽出することを試みた.また,上記実験を行う上で,同一被験者に対して複数の実験を実施し,結果のトレンドから学習効果を把握する事を試みた.本年度は,模擬交通状況を分類し,特に実際の交通下で外部情報の見落としが多い交差点付近を取り上げ解析した.その結果,視線行動と運転行動(車両挙動)の特徴を数パターンの組み合わせに絞り込むことができ,右折と左折においても人間の情報処理の特徴を比較することができた.この結果により,限定された状況下ではあるが有効な情報提示などの支援項目ならびに支援のタイミングを提案する足がかりを得た.なお,今年度の目標に挙げていた年齢別の検討については,特に加齢者のデータ収集時に,視覚情報の収集の困難さや酔うなど問題があり,設定した有効数までは得ることができなかった.本年度で明らかになった問題点については,次年度以降の実験方法改善を検討している.今後は,他の状況下との比較検討を行い自動車運転時の人間の情報処理の特徴抽出を行うとともに,データ数の追加を行いデータベース構築に必要な項目を絞り込む.昨年の研究初年度の成果は,人間の情報処理過程の対象として運転操作を取り上げ,模擬交通状況下の視線行動と運転行動(車両挙動)の特徴を数パターンの組み合わせに絞り込み,右折と左折においても人間の情報処理の特徴を比較することができたことが挙げられる.この結果を踏まえ,限定された状況下ではあるが有効な情報提示などの支援項目ならびに支援のタイミングを提案する足がかりを得た.本年度は研究2年目として,支援システムへの応用を最終目標とした特徴分類に基づく人間行動データベース構築を実現するため,より一般事例になる実路におけるデータ収集を試みた.そのデータと昨年度収得した基礎実験データ特徴を比較し,特徴分類の再検討を行った.実験方法としては,昨年度から取り上げている交差点について一般交通環境下の運転から抽出し,その際の車両情報と運転データから特徴を分類する.その際年齢別,習熟度まで検討できる多量な被験者層を設定した.本年度は,特定の被験者に対する同一コース上での複数データを解析し,人間の操作・タイミングがどの程度外界の条件や外乱によりばらつくかを抽出した.その結果,特に習熟度の高いドライバに関しては,外部からの外乱や条件に対して,操作タイミングを加減し,交差点に対する車両挙動自体は極めて相似性の高いデータを取得するに至った.またこの特徴は,昨年度の模擬交通状況での分類と類似する車両挙動であり,基礎実験の特徴分類の結果をベースに検討可能であることを見いだした.今後は,人間の意志決定・制御ロジックを仮定し,支援に向けたデータベース構造の検討を進める.加えて,本年度に取得した多量なデータにより引き続き分類作業を進め,統計的な意味付けのある分類とすることで,本研究の目的である工学的な把握を実現するとともに,支援システムの一例として運転支援システムのトリガータイミングの決定などへの応用を試みる.研究成果として,人間の情報処理過程の対象として運転操作を取り上げ,模擬交通状況下の視線行動と運転行動(車両挙動)の特徴を数パターンの組み合わせに絞り込み,右折と左折においても人間の情報処理の特徴を比較することができたことが挙げられる.この結果を踏まえ,限定された状況下ではあるが有効な情報提示などの支援項目ならびに支援のタイミングを提案する足がかりを得た.また,支援システムへの応用を最終目標とした特徴分類に基づく人間行動データベース構築を実現するため,より一般事例になる実路におけるデータ収集を試みた.

そのデータと基礎実験データ特徴を比較し,特徴分類の再検討を行った.特定の被験者に対する同一コース上での複数データを解析し,人間の操作・タイミングがどの程度外界の条件や外乱によりばらつくかを抽出した.人間の情報処理過程の対象として運転操作を取り上げ,模擬交通ならびに実路状況下の視線行動と運転行動(車両挙動)の特徴を数パターンの組み合わせに絞り込むことができた.特に,航空宇宙分野や原子力プラントのように非常に限られたスキルを持つ作業者に対する情報提示支援ではなく,一般的な人間に対するデータを計測できたことは普遍性を確立する足がかりになったと考える.なお,データ解析に伴い,特に加齢者のデータ計測・抽出に対して計器を加齢者へある程度の時間装着し計測する手法に問題が出た.そのため計画にある統計的な手法でデータを標準化するには至らなかった.しかしながら実験中に精度良く実施するためのノウハウが蓄積されたことはこの研究の新たな知見であり,今後の高齢社会をより快適かつ安全にする研究を遂行する上での成果といえる.
パ-キソン病における内側前脳束,特にノルアドレナリン系の役割に関する実験的研究

パ-キソン病を念頭において無動の動物モデル作成を目的にネコの脳局所の電気凝固破壊による障害モデルを作成した。破壊標的は両側の内側前脳束で視床下部中央外側部位を選択した。このモデルネコについて神経行動学的解析と死後脳の局所カテコ-ルアミンの定量を行った。現在までに得られた結果は当該ネコに意識障害はなく、REM,non REM睡眠とも減少し、要素的運動障害を認めないことなどが確認された。これらの事実を背景にケ-ジ内を無拘束としたネコのビデオ記録による画像解析結果から単位時間当りの運動有が著減していることが確認された。症状観察では要素的障害が無いため高位からの着地に問題なく、歩行そのものに障害を認めない。しかし一度立ち止まるとその位置にそのままの姿勢で留まる。また居心地が良くないであろう状況をも甘受してじっとしている。さらに表情が乏しくなる。以上はヒトパ-キンソン病を思い起こすとき相似的な印象を与えるもので極めて興味深い。犠牲脳に関する分析の結果、前脳腹内側の諸該および尾状核のド-パミンの著しい低下と前頭葉皮質のノルアドレナリンの減少が認められる一方被殻のド-パミンの低下が僅かであることが確認された。このことはモデルネコの症状が被殻機能障害に依るものではなく、尾状核と前頭葉機能障害に依るものであることを物語っている。これを症状および行動解析結果と併せて考えるならば本実験は無動の本態解明に寄与する結果を得ていると思われる。さらに線条件における尾状核と被殻の機能分担を示唆する一つの重要な事実となる可能性がある。この実験からは被殻の障害は固縮や巧ち運動障害に関係し、尾状核の障害はbradyphreniaを含む無動を惹起していることが示唆される。現在標的部位の薬物によるspecificな刺激効果と破壊実験を行うとともにデオキシグルコ-ス法による局所脳代謝の定量測定を開始した。
ナノ制限空間内分子集団の特異な相挙動に立脚した統合的ナノ細孔評価手法の構築

工業的に重要な多孔質固体はナノ細孔を有する場合が多い。細孔評価は,通常,窒素吸着法を用いるが,Kelvinモデルはナノ細孔径を過小評価してしまうにもかかわらず,ほぼ普遍的に用いられている。本研究では,細孔壁引力が相当に寄与し得るナノ空間内での特異な相挙動の理解に立ったナノ細孔径評価手法の構築を目指し,以下の成果を得た。1.吸着等温線測定:まずFSM-16を用い,「細孔壁引力強度」を組み込んだ凝縮モデルの妥当性を検証した。さらに,種々の材質の多孔質および非多孔性材料について,窒素のほかアルゴン,メタノール,シクロヘキサンを吸着質に用い,種々の組み合わせで吸着等温線を測定し,相互作用強度推定のデータベースを得た。2.相互作用強度検討:窒素吸着に対して我々が提案した相互作用同定手法は,相互作用が小さい吸着質については改善が必要と判明し,低圧部でのHenry則領域を活用した新たな同定手法を提案した。これに基づけば,提案モデルは,吸着質が異なっても,整合性のある細孔径推定が可能であることを検証した。なおKelvinモデルは,当然,これに能わない。3.AFMによる凝固実験検討:シクロヘキサン中でのカーボン粒子表面-グラファイト基板間のフォース測定に取り組み,凝固現象を検出することに成功した。前項で定めた相互作用強度は,実測された凝固点上昇度と良い整合性があることが確認でき,凝縮現象と凝固現象を,単一の物性値で統一的に説明することに成功した。以上の検討および分子シミュレーションをも援用した検討により,細孔壁引力を考慮した凝縮および凝固モデルの適用性は,対象とした種々の系において良好であることを検証した。種々の相互作用強度データと組み合わせ,以上の成果は,特異なナノ空間での相挙動から細孔径分布を同定する統合手法として結実したと考える。工業的に重要な多孔質固体はナノメータオーダの細孔を有する場合が多い。このような材料の合理的な開発・応用を図るには,その細孔径分布の把握が大前提であり,これは通常,窒素吸着法を用いるが,Kelvinモデルはナノ細孔径を過小評価してしまうにもかかわらず,これがほぼ普遍的に用いられている。この状況は,ナノ細孔径を簡便かつ正確に予測し得る工学モデルの欠如を端的に物語っている。このような現状を鑑み,本研究では,ナノ空間内の特異な相挙動の理解に立ったナノ細孔径評価手法の構築を目指している。本年度の結果概要は以下の通りである。1.窒素吸着による凝縮モデル検討:細孔径がTEMなどの他の手段で同定可能な材料として,各種の均質メソ多孔体を用いた検討を行った。窒素吸着等温線を,本年度導入したガス吸着装置により測定し,モデルの予測結果と真の細孔径とを比較・検討した。その結果,細孔壁の極めて薄いFSM-16では,引力パラメータが小さくなるものの,モデルによる細孔径の推定は良好に行えた。2.AFMによる凝固実験検討:原子間力顕微鏡に環境チャンバーを付加し,コロイドプローブ法を用い,種々の液体浸漬下での,粒子表面-基板間のフォース測定に取り組んだ。典型表面として,カーボン系を用い,凝固現象を検出可能な実験方法をほぼ確立した。3・分子シミュレーションによるモデル検討:ハイパフォーマンスコンピュータを用いて,種々の相互作用強度の細孔空間についてMDシミュレーションにより凝縮臨界圧力を求め,モデルとの比較検討を行った。以上の検討により,細孔壁引力を考慮した凝縮モデルの適用性は,対象とした種々の系において良好であることを検証した。

今後,引力相互作用強度の同定,および,吸着等温線と適切な液体の凝固点変動から細孔径分布を算出する統合手法開発に向けて,研究を進展させる予定である。工業的に重要な多孔質固体はナノメータオーダの細孔を有する場合が多い。その細孔評価は,通常,窒素吸着法を用いるが,Kelvinモデルはナノ細孔径を過小評価してしまうにもかかわらず,ほぼ普遍的に用いられている。すなわちナノ細孔径を簡便かつ正確に予測し得る工学モデルが欠如している現状にある。本研究では,細孔壁引力が相当に寄与し得るナノ空間内での特異な相挙動の理解に立ったナノ細孔径評価手法の構築を目指している。本年度の結果概要は以下の通りである。1.吸着等温線測定:昨年度のFSM-16を用いての検討により,「細孔壁引力強度」を組み込んだ凝縮モデルはその妥当性の検証に成功している。これを受け,種々の材質の固体材料について,窒素に加えてアルゴン,メタノール,シクロヘキサンを吸着質に用い,それらの種々の組み合わせに対して,吸着等温線を測定した。なお固体は,多孔体とともに,同材質の非多孔性固体も用いている。この網羅的データ自体,相互作用強度推定のデータベースとなるものである。2.相互作用強度検討:窒素吸着に対して我々が提案した方法による相互作用同定は,相互作用強度が小さい吸着質については改善が必要と判明し,低圧部でのHenry則領域を活用した新たな同定手法を提案した。これに基づけば,提案モデルは,吸着質が異なっても整合性のある細孔径推定が可能であることを検証した。なおKelvinモデルは,当然,これに能わない。3.AFMによる凝固実験検討:カーボン粒子表面-グラファイト基板間のフォース測定に取り組み,凝固現象を検出することに成功した。前項で定めたシクロヘキサン-グラファイト間の相互作用強度は,実測された凝固点上昇度と良い整合性があることが確認でき,凝縮現象と凝固現象を,単一の物性値で統一的に説明することに成功した。以上の検討により,細孔壁引力を考慮した凝縮および凝固モデルの適用性は,対象とした種々の系において良好であることを検証した。種々の液体分子-固体表面間の相互作用強度データと組み合わせ,以上の成果は,特異なナノ空間での相挙動から細孔径分布を同定する統合手法として結実したと考える。
脊椎動物の側板中胚葉左右非対称化機構の解明

脊椎動物の内部器官には、顕著な左右非対称性が見られる。この左右非対称性は、発生過程の中でどのように樹立されるのだろうか?本研究では、初期発生の過程で、側板中胚葉においてNodal遺伝子が左側特異的に発現する現象に注目し、この左右非対称なNodal発現を司る機構を解明することを目指す。そのために、胚左側で左右軸オーガナイザー近傍から分泌されるNodal-Gdf1ヘテロ二量体による側板中胚葉へのNodalシグナル長距離伝達機構と、胚右側でのNodal阻害タンパク質Cocoによるシグナル阻害機構を、各分泌タンパク質と細胞外基質ヘパラン硫酸との相互作用に注目して解析する。また、これらのNodalシグナル制御機構の進化的保存性についても議論する。今年度は、各分泌タンパク質のへパラン硫酸との相互作用に必要なアミノ酸残基を同定するため、アラニン置換型変異体を作製し、ツメガエル胚における分布観察を行ったほか、へパラン硫酸のツメガエル神経胚期における分布を蛍光免疫染色法により解析した。また、Nodal長距離シグナル伝達機構の進化的保存性についての研究に着手した。ゼブラフィッシュやナメクジウオなど、脊椎動物をはじめとする各種後口動物の初期胚からNodalおよびGdf1のオーソログ遺伝子をクローニングし、それらの細胞外分布様式をツメガエル胚において可視化し、ツメガエルNodalと比較した。この実験から、Gdf1がNodalの分布に与える影響は、系統間により異なるという興味深い結果を得た。今後、各種系統のNodalがへパラン硫酸とのどのように相互作用するか、ツメガエル胚だけでなく各種動物胚を用いた解析を行い、明らかにしていきたい。アラニン置換型Nodalの解析により、へパラン硫酸の相互作用に必要な領域を推定できた。さらに、各種Nodalオーソログの細胞外分布パターンをカエル胚で比較し、系統間の差を明らかにすることができた。今後、へパラン硫酸の分布パターンの進化的保存性を確かめるため、ゼブラフィッシュおよびカタユウレイボヤ、ナメクジウオ胚においても解析を進める。また、次年度は半索動物のNodal遺伝子のクローニングを進め、さらに進化的な議論を深めたい。
4足哺乳動物の体幹筋および尾筋の神経制御に関する研究

尾運動の神経制御に関する研究。1、尾の皮膚および筋感覚受容器の尾の運動にともなう活動を記録し、これらの受容器が尾の運動の程度、方向、早さなどの情報を中枢に伝達していることを明らかにした。2、尾と後肢の皮膚感覚神経を介する後躯のバランス調節のフィードバック回路の存在を示した。3、尾髄の髄節性神経回路(筋感覚神経)を示した。実験結果はこれまで他の部分において見られなかった神経回路を含め、尾の複雑な運動に対応する神経回路の存在を示した。4、筋電図および運動の解析によって尾の波状運動における筋活動記録を明らかにし、その神経制御を示唆する多くのデータを得た。5、尾筋感覚入力の後肢運動ニューロンに対する効果を記録にその神経経路は尾運動時の後躯の安定を調節していることを示した。体幹運動の神経制御に関する研究。1、体幹(腰部)のリズミカルな運動は脊髄内のリズムおよびパタン発生器によって行われ、その活動は中脳歩行領域によって支配されていることが明らかとなった。2、尾および後肢からの皮膚、筋感覚入力の体幹筋運動ニューロンに対する効果を記録し、Intactなネコの運動における機能を示唆した。3、トレッドミル歩行における筋電図、体幹運動の記録を行い、体幹筋は後肢による推進力を前方に伝える役割だけでなく後肢の前方への移動に対しても機能していることを示した。1、尾の神経制御に関する研究、a,尾筋運動ニューロンへの前庭脊髄路、および網様体脊髄路の効果について研究を行い、単シナプス性および多シナプス性に高密度に、特に興奮性効果を尾筋運動ニューロンに示すことを明らかにした。この事実はネコの尾が運動時、また姿勢維持を行ううえにおいてバランスをとるなどの重要な役割を果たしていることを示している。b.尾に分布する皮膚感覚レセプターからの感覚神経線維の活動を単離した神経線維から尾の垂直、左右運動時における活動を記録した。尾の皮膚感覚神経は尾の位置、および尾の運動速度、尾の運動の大きさ、さらに方向に関する情報を中枢に伝達することを明らかにした。c,尾からの皮膚感覚入力の後肢運動ニューロンに対する効果について研究を行った。実験結果は尾からの皮膚感覚入力は同側の後肢伸筋運動ニューロン、反対側屈筋運動ニューロンに抑制作用、同側屈筋運動ニューロンに興奮性作用を優位に出現させ、後肢に屈曲反射が起こったときの後躯のバランスを維持する役割を果たしていることを明らかにした。d、尾を支配する尾髄の筋感覚神経(group I & II)により活性化される神経経路を細胞内記録法により明らかにした。e,尾筋感覚神経(group I & II)から後肢運動ニューロンへの神経経路について研究を行い、尾筋感覚神経が後躯を低い位置に保ち安定をはかっていることを明らかにした。体幹の神経制御に関する研究,a,体幹筋への運動神経線維から脳幹の中脳運動領域の電気刺激の効果を記録し、体幹の歩行運動時におけるリズミカルな活動が中脳運動領域の指令により出現することを明らかにした。哺乳類の体軸(体幹、尾)の神経制御は動物の運動を理解する上において重要であるにもかかわらずその研究報告は非常に少なく不十分であった。筆者は運動、筋電図、細胞内外記録法も用いて研究を行ってきた。その結果明らかとなった簡単に以下に示す。1、脊髄内の尾筋運動ニューロンの分布の研究結果は筋の位置と運動ニューロンの位置との相関を示した。2、尾筋運動ニューロンへの脳幹からの下行路の分布を明らかにした。3、尾筋の組織学的性質を研究し、体幹筋との違いを示した。4、尾筋を構成する6筋の各々の機能を明らかにした。5、ネコの尾筋および運動ニューロンの生後発達を研究し、生後2か月で成熟することを明らかにした。6、後肢、体幹からの尾および体幹筋運動ニューロンへの神経経路を明らかにした。その結果は末梢入力が体幹および尾の安定維持に重要な役割をはたしていることを示した。

7、尾および体幹の歩行運動時などに示すリズミカルな活動は脊髄内パタン発生器によることが明らかとなった。8、脳幹からの前庭脊髄路、網様体脊髄路、皮質脊髄路の尾筋運動ニューロンへの効果を研究した。その結果は尾の運動の特殊性と対応するものであった。9、尾の筋、皮膚感覚神経の尾の運動にともなう活動は尾の運動の強さ、範囲、方向、速度に関する情報を中枢神経系に伝えていることを示していた。10、尾と体幹腰部の運動の相互関係を示した。11、運動ニューロンの刺激終了後の膜電位の変化における刺激条件の影響を研究した。