hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伊豆諸島の高等植物相の成立と種分化のパタ-ンに関する分子系統学的研究

伊豆諸島の各島、沖縄本島および本州の静岡県・千葉県に旅行し、材料の入手に務めた。入手した材料の一部は直ちに実験に供した。残りの材料は超低温庫に保存し、後日実験に用いた。伊豆諸島で採集した50種あまりの植物と関連のある本州ならびに沖縄本島の植物について蛋白質の多型およびDNA制限酵素断片長の多型を予備的に解析した。50種のうち、ヤマサギソウ・オミナエシ・ヤマユリ・マイヅルソウ・キブシ・ヤマツツジ・ホトトギスについて蛋白質の多型についてより詳細な解析を行なった。これらの植物の予備的な解析結果は以下の通りである。1)伊豆諸島の植物は本州の植物に比べ集団内の多型が少ない。すなわち、伊豆諸島の植物の集団の多様性は本州の植物集団より低い。2)伊豆諸島の植物集団は本州および沖縄の植物集団からある程度分化している。3)現在得られたデ-タだけでは現時点で分化の年代の推定は困難である。従って、本州を南下して伊豆諸島に到達した植物群と沖縄方面から東下して伊豆諸島に到達した植物群の分化年代の古さを決定することは出来なかった。今年度の科研究費の交付決定が遅かったため、実験する時間があまり無く、採集したサンプルが未解析で超低温庫に保存されている。今後この材料を用いて解析を進める予定である。
パニック障害患者の側頭葉における機能・形態異常について:EEG,f-MRI及びVolmetric MRIを用いた検討

1パニック障害(以下、PD)の自律神経機能の異常心拍数と血圧値の2変数間の関係性に着目することで、血圧変動から心拍変動までの相互相関係数の最大値であるρmaxの経時的変化を、ビデオ映像負荷刺激時に計測し、PD患者のbaroreflex(圧反射)について検討した。その結果、ビデオ映像等の精神的負荷かけると、PD患者群では、ρmaxの経時的変化が正常被験者に比して有意に遅れることが判明した。今回の患者群が完全寛解であったことを考えると、PDでは臨床症状の寛解時においても、自律神経系調節が弱いものと推測され、これらの機能異常がPDでの再発率の高さと関連している可能性がある。(1)では、baraoreflexの調節異常について、患者群が正常被験者群と比し、反応が遅れることが判明したので、新しい指標τ(lag time)を用いて、映像負荷前後の安静時におけるbaraoreflexの機能を調べた。尚、τについては、交感神経優位とされるマイヤー波成分を抽出して検討した。その結果、PD患者群ではτが有意に短いことがわかった。このことは、PD患者ではbaraoreflexに異常があり、それは交感神経系の機能障害の可能性があることが判明した。(3)瞳孔対光反射の機能異常瞳孔は自律神経系の機能をみるには格好の臓器とされている。しかしながら、これまでPDなどの不安障害患者の瞳孔機能について調べた報告はない。そこで、電子瞳孔計を用いて、映像負荷前後の安静時における瞳孔対光反射の機能を調べた。その結果、PD患者の瞳孔では、ビデオ映像という精神的負荷を与えることで、正常被験者と比べて副交感系の機能異常が生じている可能性があることが判明した。2 PDの側頭葉異常PDのGABA仮説に基づき、超高磁場(3T)MRI装置を用いた1H-MRSを施行し、前頭葉・後頭葉及び左右側頭葉の4部位におけるGABA及びglutamine/glutamate(Glx)の測定を試みた。その結果、PD患者群5名では、正常被験者6名と比し、左側頭葉でGABAおよびGlxのピークが上昇していた(それぞれp<0.06,p<0.03)。この所見はpreliminaryなものであるが、PDの側頭葉における神経伝達物質の異常をin vivoで示した最初のものである。平成13年度は交付希望期間の初年度に当たるため、まず、新潟大学医学部附属病院精神科に通院及び入院加療中の全患者を対象にして、パニック障害患者を抽出し、その臨床的特徴、治療経過、転帰等について再調査を行った。尚、調査年度は、約60分間の半構造化面接をDSM-IV診断基準に基づいて行っている1999年から2001年の3年間とした。また、気分障害などのComorbidityのある者は全て除外した。上記の方法により集められたパニック障害患者は約60名であった。この今回抽出されたパニック障害群としての特徴は、(1)発病から数年以上経てから当科を初診している者が多い。

(2)治療についても薬物療法を既に試みられている者がほとんどで、多剤併用やベンゾジアゼピン系薬剤の長期投与などの問題も含んでいる。(3)慢性に経過すると広場恐怖が著しくなったり、救急外来の受診が頻繁となり、また人格的な偏りも顕在化し、QOLが極端に低下してしまう例も散見される。しかし、(4)発病後1年未満の者では、薬物療法を中心とした治療に対する反応性も良好な場合が多く、初診後約半年から1年以内にほぽ寛解状態となり、QOLの低下もほとんど認められず、維持療法期に移行可能となっている。従って、初期の治療がパニック障害の転帰に対しては特に重要であることが示唆させる。来年度からは、発病後1年未満のパニック障害患者群の中で、パニック発作が消失してから少なくとも3ヵ月を経過した者から本研究に書面にて同意が得られた患者に対して、様々な角度から生物学的なアプローチを中心とした研究を行って行く予定である。本年度の研究実績としては、前年度に当大学附属病院精神科を初診したパニック障害患者のうち、治療により完全寛解状態となり、かつ本研究の主旨に賛同し、書面にて参加同意の得られた13名と性別・年齢をマッチさせた健常被検者18名に対して、血圧反射(Broreflex)の機能を調べた。Broreflexとは、圧受容体を介した血圧の上昇を抑制する自律神経系の反射の1つである。パニック障害では、パニック発作時に動悸や頻脈などの循環器症状を呈しやすく、心・血管系の身体疾患(心筋梗塞など)による死亡率も一般人口の約4.5倍も高いと言われている。方法は、精神的にストレス状態となるような視聴覚刺激(ビデオの映像と音響による)の前後で血圧および心拍数を連続的に測定し、それぞれのデータのゆらぎに対してフーリエ変換を用いて交感神経由来とされているマイヤー波成分(0.1Hz付近)のみを抽出し、血圧と心拍数によるBroreflexの機能を定量した。結果は、パニック障害患者群では、完全寛解状態にもかかわらず、健常対照群と比較して視穂覚刺激の前後で血圧の上昇による心拍数の低下の反応が有意に早かった。また、映像刺激の前後の変化に関しては群間に有意な差は認めず、特にパニック障害患者が精神的刺激に脆弱であるという結果は得られなかった。このことはパニック障害患者では生来的にBroreflexの機能に何らかの障害が存在する可能性を示唆する所見と思われる。パニック障害(以下PD)の中心病態の1つであるパニック発作(以下PA)では、心拍数の増加や呼吸困難感、発汗やめまいなどの自律神経失調症状が生じるが、その中でも循環器系の症状の出現頻度は高い。また、PDに罹患することで心・血管系疾患の罹患率や死亡率が上昇するとの報告もなされている。以上より、心拍数、血圧など心・血管系の指標を用い、PDの自律神経機能を評価しようとする研究が試みられてきたが、残念ながら、結果は一致していない。これまでのPDに関する自律神経研究では、心電図のR-R間隔などを代表とする様々な生理的パラメーターを独立して解析しているものがほとんどで、パラメーター間の相互の関係性を対象とし、解析を試みたものはない。そこで本年度は、心拍数と血圧値の2変数間の関係性に着目することで、血圧変動から心拍変動までの相互相関係数の最犬値であるρmaxの経時的変化を、映像負荷刺激時に計測し、PD患者のbaroreflex(圧反射)について検討した。
精神作業の効率に及ぼす変動性低周波音の影響調査と評価方法に関する研究

本研究は,変動性低周波音が人体に及ぼす影響について,心理・生理反応から測定し,感覚閾値以上の低周波音が精神作業の効率に及ぼす影響について検討した基礎的研究である.変動性低周波音は純音を構成する周波数をキャリアとし,これを振幅変調させて変動周期と振幅変調レベルを変えて作成した.変動性低周波音を全身暴露すると,安静時に対して交感神経が優位に働く,すなわちストレス反応が生じ,搬送波周波数が小さくなると不快感を強く感じる.また,変動性低周波音を暴露しながら精神作業(単純作業や思考作業)を実施すると,作業に集中できなくなり,変動周期が短くなると正答率が低下する傾向がみられた.本研究では,時間的に音圧レベルが変動する変動性低周波音を対象として,感覚閾値以上のレベルを人体に暴露した場合の生理・心理的影響と作業効率に与える影響について実験的に検討した.実験に用いた変動性低周波音は純音を構成する周波数をキャリアとし,これを振幅変調させて電圧信号を発振器に入力し,低周波音用チャンバ内で発生させている.生理反応の評価指標として,自律神経の活動度を表すLF/HFを測定した.これは,心電図から心拍数(R-R間隔)を基準として算出した心拍間隔変動スペクトルのゆらぎを周波数解析して得られる.実験の結果,ほぼ全ての条件で安静時よりも暴露時のLF/HFが高くなったことから,変動性低周波音の暴露によって交感神経が優位に働き,被験者はストレスを感じていることが分かった.心理反応測定は心理学的手法を用いたアンケートによってアノイアンス(不快感)を測定した.アンケートは「感じない:1」から「非常に感じる:5」の5段階評定としてアノイアンスの大きさを求めた.その結果,キャリア周波数が31.5Hzの変動性低周波音を暴露すると,他の条件(16Hz,63Hz)に比べてアノイアンスを強く感じる傾向がみられた.ただし,変動性低周波音の変動周期や変調度の違いによるアノイアンスの差はほとんどみられなかった.次に,変動性低周波音を暴露しながら精神作業を行い,作業効率に及ぼす影響を調べた結果について述べる.実施した精神作業は内田クレペリン方式の1桁の単純連続暗算を行う加算作業と,PCに表示された上段の数字から下段の数字が何種類あるかを回答する検索作業の2種類である.作業効率を評価する指標として回答数と正解率を評価した結果,変動性低周波音を暴露しない状態と比較すると回答数の増減はほとんどみられなかったが,正解率は変動周期が短いと低下する傾向がみられた.本研究は,低周波音用チャンバ内に被験者を座らせて変動性低周波音を全身暴露する,または音暴露と同時に精神作業を行わせたときの心理・生理反応量を測定する実験室的研究である.変動性低周波音は純音を構成する周波数をキャリアとし,これを振幅変調させて変動周期と音圧レベルの大きさ(振幅変調レベル)を変えて作成した.本実験における生理反応の評価指標は,自律神経の活動度を表すLF/HFと唾液アミラーゼ活性(SAA),及びα波ブロッキングを捉えて音刺激による精神的負荷(ストレス反応)を測定するβ/αである.LF/HFは心電図から心拍間隔変動スペクトルのゆらぎを周波数解析して得られ,SAAはテストストリップで唾液濃度を測定して得られる.β/αは基準電極導出法で測定した脳波のFFT解析結果からパワー比を計算することで求める.変動性低周波音を全身暴露した実験において,ほぼ全ての音条件で緊張性の精神的負荷がみられ,加えて交感神経が優位にはたらく結果が得られたことから,被験者はストレス反応を示すことが分かった.また,音圧レベル一定の定常性低周波音よりも変動性低周波音の方が強いストレス反応を示した.心理反応は5段階評定のアンケートによって不快感を測定した.全ての音条件で不快に感じる結果となり,搬送波周波数が小さくなると不快感を強く感じる傾向がみられた.しかし,変動周期と振幅変調レベルの違いによる不快感の差はほとんどなく,統計学的な有意差もみられなかった.変動性低周波音を暴露しながら精神作業を行い,作業効率に及ぼす影響を調べた結果について述べる.実施した精神作業は内田クレペリン方式の1桁の単純連続暗算を行う加算作業である.変動性低周波音を暴露しない状態と比較すると,全16条件中3つの音条件で有意差が認められた.また,変動周期が短くなると正解率が13%程度低下する傾向がみられた.変動性低周波音(以下,変動音)を対象に,等価音圧レベルや変動周期を変えて被験者に全身暴露したときの心理生理反応を測定し,量ー反応関係について重点的に検討した.生理反応の評価指標は,前年度と同様,LF/HF,唾液アミラーゼ活性(SAA),α波ブロッキングを捉えてストレス反応を測定するβ/αである.

心理反応は,5段階評定アンケートで不快感を測定した.また,変動音を構成する物理量(搬送波周波数,変動周期,振幅変調レベル)を変えて被験者に暴露し,主観的印象(不快感,圧迫感,振動感,変動感)とME法により変動音の感覚的強度を測定した.比較のため,変動音と同じ等価騒音レベルに設定した定常性低周波音(以下,定常音)も条件に加えた.変動音暴露により安静時に対してストレス反応が生じ,脳波から精神的負荷が観測され,不快感と変動周期の関係は搬送波周波数により異なる傾向であった.変動音の不快感とLF/HF,SAAとの関係を調べた結果,いずれも不快感との相関は弱いが,不快に感じると交感神経が優位に働く傾向がみられた.よって,本研究の音条件範囲では不快感とLF/HF,SAAは対応関係を示すと考えられる.変動音を構成する物理量と心理反応量(5段階評定アンケート,ME法)との関係を検証した.変動音の感覚的強度は,搬送波周波数が同じ場合,変動周期と振幅変調レベルによらず一定であり,定常音と比較しても違いはみられない.つまり,感覚的強度は変動音と定常音は同様に評価してよいと考えられる.主観的印象評価の結果,搬送波周波数が同じ場合,定常音より変動音の方がいずれの印象も大きくなる傾向がみられた.不快感と圧迫感は振幅変調レベルの増加に伴い直線的に増加し,変動感は変動周期が長くなると減少した.よって,主観的印象評価は変動周期や振幅変調レベルによって異なるため,定常音と変動音の評価は同一に扱えないと考えられる.本研究は,変動性低周波音が人体に及ぼす影響について,心理・生理反応から測定し,感覚閾値以上の低周波音が精神作業の効率に及ぼす影響について検討した基礎的研究である.変動性低周波音は純音を構成する周波数をキャリアとし,これを振幅変調させて変動周期と振幅変調レベルを変えて作成した.変動性低周波音を全身暴露すると,安静時に対して交感神経が優位に働く,すなわちストレス反応が生じ,搬送波周波数が小さくなると不快感を強く感じる.また,変動性低周波音を暴露しながら精神作業(単純作業や思考作業)を実施すると,作業に集中できなくなり,変動周期が短くなると正答率が低下する傾向がみられた.今年度も引き続き,生理反応測定による変動性低周波音の自律神経への影響と変動性低周波音が作業効率に及ぼす影響の2点を検証するための実験を行った.生理反応は心電図,唾液アミラーゼ測定に脳波測定を追加し,変動性低周波音暴露による自律神経への影響と精神負荷を調査した.解析の結果,ストレス反応が認められ,変動性低周波音は定常性低周波音に比べ強いストレス反応を示す傾向がみられた.心理反応は不快感への影響について心理学的アンケートの結果を検証した.変動性低周波音の振幅変調レベルによる違いはほとんどないが,搬送波周波数が小さくなると不快感が増加する傾向がみられた.また,精神作業への影響については,変動性低周波音を暴露すると効率が下がる傾向は認められたが,統計学的手法による詳細な検証が必要である.人間工学本年度は最終年度であるため,昨年度までの研究内容の継続と年度末に向けて本研究の総括を行う.変動性低周波音の人体影響については,変動性低周波音を暴露した時の生理反応(脳波,心電図,唾液アミラーゼ等)と心理反応の測定結果をもとに両者の関連性(量ー反応関係)について精査する.得られた結果を基礎として,定常性低周波音と変動性低周波音の影響・評価方法について検討を進める.また,変動性低周波音暴露による精神作業効率への影響は,脳波を中心に生理反応をさらに詳細に解析し,変動性低周波音を構成する物理量(振幅変調度や変動周期)や心理反応量との関係について検討する予定である.初年度は計画通り,生理反応測定による変動性低周波音の自律神経への影響と変動性低周波音が作業効率に及ぼす影響の2点を検証するための実験を行った.生理反応は心電図,唾液アミラーゼを測定し,変動性低周波音暴露による自律神経への影響調査結果から,ストレッサーとしての可能性が示唆された.心理反応はアノイアンスの影響について心理学的アンケートにより検証を行ったが,変動性低周波音の変動周期や変調度による感じ方の違いについて明らかにするには至っていない.また,精神作業への影響については,変動性低周波音を暴露することにより回答数と正解率は減少する傾向は認められたが,統計学的手法を用いたより詳細な検証が必要である.
代数曲面上の安定層のモジュライスキームの双有理幾何的性質の研究

複素数体上の射影的曲面Xと、X上の豊富直線束Hを与えると、X上のH-安定なベクトル束で、固定されたチャーン類を持つもののモジュライ空間M(H)が存在する。M(H)は高次元代数多様体の具体例となる。この研究では、ベクトル束のモジュライM(H)において、双有理幾何学に出てくる諸理論や手法を、モジュライ空間であるという具体性に沿うように構成・解釈することを目指した。その結果、(1)Xがエンリケス曲面の時、(2)Xが小平次元1の楕円曲面で、特異ファイバー・重複ファイバーがかなり少ない時に、M(H)の双有理的性質、例えば小平次元を求めた。非特異複素射影曲面X上の偏極Hに対し、H-安定層のモジュライスキームM(H)は、モジュライであるという具体性をもった高次元代数多様体である。一方、双有理幾何学は、高次元代数多様体を調べるのに重要な理論の一つである。本研究の目的は「高次元代数多様体M(H)を、双有理幾何学に注目して性質を解明したい。特に、小平次元を評価したい」であり、そのために「M(H)は標準特異点しか持たないようにできるのか?」という問題を知ることが重要である。平成23年度には、Xがエンリケス曲面の時に、expected dimensionが7以上ならばM(H)は標準特異点しか持たないことを示し、論文にまとめ、平成24年度中に、学術雑誌に受理された。以上のように、Xがエンリケス曲面の時は研究目的に達することができたので、平成24年度には、Xが楕円曲面の時に「M(H)は標準特異点しか持たないようにできるのか?」という問題を一貫して考えてきた。平成24年度中の研究は、論文にまとめられるきりの良い段階までには達しなかったものの、ある程度進めることができた。M(H)が安定層Eで特異点を持つならば、トレースがゼロである、自明でない準同型$f:E\rightarrow E(K_X)$がある。平成24年度の研究により、「Eが局所自由で$\det f=0$の時、M(H)は標準特異点しか持たないようにできるのか、という問題に対し有効なアプローチがある」ということを、示す見通しがついてきた。一方、「Eが局所自由でなかったり$\det f\neq 0$である時にも、有効なアプローチを作る」ことは、平成24年度では進展は未だ半ばであったので、平成25年度に重点的に取り組むべき問題として持ち越された。非特異複素射影曲面X上の偏極Hに対し安定な層のモジュライスキームM(H)は、具体的な高次元スキームである。一方、双有理幾何は、高次元代数多様体を調べるのに重要な理論の一つである。本研究の目的はM(H)を双有理幾何学に注目して性質を解明することであり、そのために問題「M(H)は標準特異点しか持たないのか?」を知るのが重要である。平成25年度は、24年度に引き続き、Xが楕円曲面(小平次元1)の時にこの問題を考察した。この問題は二つの側面がある。一つは、層の変形理論と相性の良い、特異点が標準であるための判定法を探すこと(特異点論的側面)、もう一つは、その判定法の条件を安定層が満たすか否かを調べること(層の理論的側面)である。安定層$E$がモジュライスキームの特異点を与えるとき、0でない準同型$f:E\rightarrow E(K_X)$でトレースが0であるものが存在する。24年度終了時までには「$E$が局所自由で$\det f=0$」の時に「層の理論的側面」を考察した。25年度前半も「層の理論的側面」を考えた結果、「$E$が局所自由」という条件はおおむね取り除け、「$\det f \neq 0$」の時にもこの問題へのアプローチが見えてきた。ただし「層の理論的側面」の考察が進むと「特異点論的側面」がこれまでの知見では足りない場合も出てきた。そこで25年度後半では「特異点論的側面」も考察した。これらの考察を経て、25年度末ごろから研究内容を原稿にまとめ始め、原稿作成作業は現在(26年度5月)も続行中である。本研究の問題意識は「双有理幾何に注目して、豊富直線束$H$に対して安定な層のモジュライ空間$M(H)$の性質を調べる」ことであり、そのために「層のモジュライ空間$M(H)$の特異点は標準的なのか」が問題になっていた。平成23年度には、申請者は次の事実を証明した:曲面$X$は標準類が0に数値的同値とする。つまり、$X$はEnriques曲面、bi-ellipticな曲面、K3曲面、Abel曲面のいずれかとする。$\dim M(H)$がある計算可能な数値よりも大きければ、$M(H)$は標準特異点しか持たない。よって、もし$M(H)$がコンパクトなば$M(H)$の小平次元は$0$である。この研究の意義や重要性を述べる。そもそも、層のモジュライ空間の特異点の「たちの良さ」(標準的か否かなど)を調べる既出研究は、申請者の知る限り存在しない。

また、Enriques曲面上の層のモジュライ空間を調べる論文はKimの論文(Nagoya Journal)しか存在しない。よって、既出研究とは別の切り口で層のモジュライ空間を調べる手がかりを提案したと言える。また、小平次元が$0$である高次元多様体の実例を与えている。高次元のCalabi-Yau多様体の実例はあまり知られておらず、高次元のhyper-Kahler多様体は、K3曲面上の層のモジュライに由来するもの以外はあまり知られていないのが現状である。この中で、Enriques曲面上の層のモジュライがどういう位置に立つのかという興味深い問題を提起している。非特異複素射影曲面X上の偏極Hに対し安定な層のモジュライスキームM(H)は具体的な高次元多様体である。本研究の目的は、M(H)を双有理幾何学(例、飯高プログラムや極小モデル理論)に着目して性質を解明したい、ということである。平成26年度は、(0)Xが楕円曲面で、層の第1チャーン類のfiberdegreeが0の時に(1)M(H)のK-次元(素朴な意味での小平次元)の実用的な評価結果を探す、(2)層の変形理論と相性の良い、特異点が標準であるための十分条件(判定法)を探す、(3) (2)の判定法の条件を安定層が満たすかどうか調べる、の3問題に取り組んだ。条件(0)の意義を説明する。Xが楕円曲面で「層の第1チャーン類のfiberdegreeと層のランクが互いに素(*)」である時は、M(H)が多くの場合J(X)のヒルベルトスキームに双有理同値であることが分かっているなど、上記の問題の解明はある程度進んでいる。一方で条件(0)の場合M(H)の小平次元に関する評価はほとんど知られていない。これは、安定層のgeneric fiberへの制限が、条件(*)の時は安定になるが、条件(0)の時は安定ではなく半安定でしかないからである。(1)は昨年度までは未着手だったが、(2)(3)の進行に伴い(1)についても考える必要が出てきたため、今年度考察した。(2)(3)についても昨年度より考察を深めた結果、楕円曲面のあるクラスについてM(H)の小平次元の具体的評価が得られる見込みが出てきた。現在は以上の結果を原稿にまとめる作業を行っている。また、代数学シンポジウムなど国内外数か所の研究集会・セミナーで口頭発表を行った。非特異複素射影曲面X上の偏極Hに対し、H安定な連接層のモジュライスキームM(H)は具体的な高次元多様体である。本研究の目的は、M(H)を双有理幾何学(例、小平次元や飯高プログラム)に着目して性質を解明したい、ということである。平成27年度は、前年度より引き続き、Xは小平次元1の楕円曲面とし、層のランクが2、第一チャーン類が0の時に、この問題を考えた。その結果、次の結果が得られた。(1) M(H)の飯高ファイブレーション(多重標準写像より作る)をモジュライ理論的に解釈した。その結果、M(H)のK-次元(素朴な意味での小平次元)を評価した。(2)連接層Eが「generic fiber上でランク1の部分層を持たない」という条件を満たすとする。(第2チャーン類が十分大きいと、この条件を満たす層たちは、M(H)の中で稠密開集合をなす。だからこの条件は弱い条件である。)すると、Xのmultiple fiberの数が比較的少ない時、EはM(H)の中で標準特異点になる。(3) Xの特異ファイバーが「かなり少ない」時、M(H)の特異点は必ず(2)の条件を満たす。(1)と合わせると、M(H)がコンパクトの時(例えば層の第2チャーン類が奇数の時)M(H)の小平次元が計算できる。小平次元は次元の約半分である。
電解酸化法とメタン発酵によるハイブリッド型畜産廃水浄化プロセスの確立

畜産廃水,特に廃棄乳に含有する乳脂肪を構成する高級脂肪酸は,メタン発酵における微生物活性を阻害することが報告されている。本研究では畜産廃水に対して電解酸化法による前処理を適用し,高級脂肪酸などの難分解性物質の転換や有機物負荷の低減を試みた。本年度は電解酸化法による牛乳中の高級脂肪酸の分解特性,電解酸化法による前処理が廃棄乳のメタン発酵に及ぼす影響,およびハイブリッドプロセスにおけるエネルギ収支について検討を行った。1.電解酸化法による牛乳中の高級脂肪酸の分解特性DSA(Dimensionally Stable Anode)を用いた電解酸化処理によって牛乳中の高級脂肪酸濃度が減少した。脂肪酸の反応速度定数はCODと比較して非常に大きいため,牛乳の電解酸化処理において脂肪酸は選択的に分解されることが判明した。2.電解酸化法による前処理が廃棄乳のメタン発酵に及ぼす影響DSAを用いた電解酸化法による前処理により,牛乳のメタン発酵におけるメタン生成量は増加した。TiPbO_2電極を用いた電解酸化法で前処理した牛乳を対象としたところ,メタン発酵の阻害が観察された。これはラクトースなどの電気化学的酸化により生じたギ酸が,リアクタ内のメタン生成菌では資化困難なためと考えられた。3.電解酸化-メタン発酵ハイブリッドプロセスにおけるエネルギ収支の試算DSAを用いて2時間の電解酸化処理を行った場合,前処理に要する電力を後処理のメタン発酵によって賄うことができると示唆された。一方,6時間の電解処理を行った場合,発電量を超える電力が消費された。電解酸化法による前処理を行う場合は,エネルギ収支に留意して電解条件を検討する必要があった。畜産廃水、特に廃棄乳に含有する乳脂肪を構成する高級脂肪酸は、メタン発酵における菌類の活性を阻害することが報告されている。本研究では畜産廃水に対して電解酸化法による前処理を適用し、高級脂肪酸などの難分解性物質の転換や有機物負荷の低減を行う。本年度は前処理部分の電解酸化法による廃水中の有機成分の分解特性、および前処理が後のメタン発酵に与える影響について解明するために、以下の項目を実施した。1,電解酸化法による廃棄乳の分解特性陽極材料として活性電極DSAまたは不活性霞極Ti/PbO_2を用いて廃棄乳に対して電解酸化法を適用したところ、いずれの電極においても乳脂肪の分解が示唆された。特にTi/PbO2は乳脂肪以外のラクトースなどの有機成分に対しても高い分解効率を示した。これはDSAと比較してTi/PbO_2電極から生成される酸化剤の酸化力が高いことに起因すると考えられる。また乳脂肪を構成する主要な高級脂肪酸であるオレイン酸に対して、DSAを用いて電解酸化処理を行った場合、高い分解効率が観察された。2,電解酸化法とメタン発酵によるハイブリッド処理電解酸化法による前処理が廃棄乳のメタン発酵に与える影響について検討を行った。種汚泥(消化液)と投入基質(廃棄乳)の容量比が20:1の場合、陽極にDSAを用いた2時間の電解酸化前処理を廃棄乳に対して行うことにより、メタン発酵における有機物の分解率が向上した。しかしながら電解酸化法により投入基質のCODが低減されたため、バイオガス生成量は低下した。陽極にTi/PbO_2を用いた場合、電解酸化法により大量のVFAが生成され、発酵阻害が観察された。また前処理の有無に関わらず、投入有機物負荷を種汚泥と投入基質の容量比10:1以上に増加させると発酵阻害が観察された。副材料として乳牛糞尿を用いることにより、投入有機物負荷の増加が可能であった。
書字動作のオンライン計測に基づく日本語学習のための書写CAIシステムの研究

本研究は、書字動作のオンライン計測による日本語学習システム、特に文字の正しい書き方の学習を可能にするシステムの開発を目的とする。文字を正しく整えて書くことは日常的で知的な表現活動の基礎として重要である。「読めさえすれば実用的には何の不都合もない」、「ワ-プロが普及した現在では、ことさら字を書く練習は必要ない」等の主張もある。しかし、書かれた文字には細やかな感性や心情さえもが盛り込まれ、人格をも表すものとして、わが国では尊重されてきた。科学技術の発展に支えられた高度な文明社会の繁栄とは裏腹に、精神の荒廃、人間性喪失などの諸問題を抱える今こそ、最新の情報技術を利用する本研究のような新しいタイプの書き方システム開発の必要性は高い。本研究課題では下記の事項について成果を得た。1.部首構造デ-タベ-スの整備。各漢字について、偏、つくりなどの部首構成要素を分類し、デ-タベ-ス化を行った。教育漢字約1000字につきデ-タベ-ス化しており、部首ごとの漢字の分類、易しい漢字から難しい漢字へと進める学習用ソフトの開発が可能になった。2.書き方技能のル-ル化に基づく知識ベ-スシステムの検討。知識ベ-スシステムへの発展を図り、文字をツリ-構造に表現してシステム内部に記述した。偏、つくり等、文字の部首を文字構造に対する属性情報として記述したのちに、文字固有の書き方に関する知識を文字構造中へ記述し、知識ベ-スを構成する。書かれた練習文字のパタ-ンから各特徴を抽出し、知識ベ-ス中の手本と比較し、練習文字について、書き方の注意事項が出力できることを確かめた。3.ヒュ-マンインタ-フェ-スの改善。タブレット盤面上に書かれる文字のストロ-ク形状、筆記速度の入力を可能にした。筆記動作時の筆点の動きをテレビカメラで計測したのちに、筆記過程の時間情報、筆跡の色情報から各ストロ-クの抽出を試しみた。本研究課題では今年度に下記の事項について検討した。1.書き方技能のル-ル化に基づく知識ベ-スシステムの検討。偏、つくり等、文字の部首を文字構造に対する属性情報として記述したのちに、文字固有の書き方に関する知識を文字構造中へ記述し、知識ベ-スを構造する。2.書字動作のオンライン計測、テレビカメラを用いる観察。

ベンストロ-クの深さを利用する筆圧の測定、テレビカメラ入力による書字動作計測も検討中で、近く試しみる予定をしている。本研究は、書字動作のオンライン計測による日本語学習システム、特に文字の正しい書き方の学習を可能にするシステムの開発を目的とする。文字を正しく整えて書くことは日常的で知的な表現活動の基礎として重要である。「読めさえすれば実用的には何の不都合もない」、「ワ-プロが普及した現在では、ことさら字を書く練習は必要ない」等の主張もある。しかし、書かれた文字には細やかな感性や心情さえもが盛り込まれ、人格をも表すものとして、わが国では尊重されてきた。科学技術の発展に支えられた高度な文明社会の繁栄とは裏腹に、精神の荒廃、人間性喪失などの諸問題を抱える今こそ、最新の情報技術を利用する本研究のような新しいタイプの書き方システム開発の必要性は高い。本研究課題では今年度下記の事項について検討した。1.部首構造デ-タベ-スの整備。各漢字について、偏、つくりなどの部首構成要素を分類し、デ-タベ-ス化を行った。教育漢字約1000字につきデ-タベ-ス化しており、部首ごとの漢字の分類、易しい漢字から難しい漢字へと進める学習用ソフトの開発が可能になった。2.日本語学習用教材の調査。外国人を対象にする日本語学習用教材は最近になり多く出版されている。多くの教材は、書き方よりも、読み、話すことに重点をおいたものであった。本学部へ留学中の学生に聞いても、特に非漢字圏からの外国人にとって、漢字の修得に困難を感じているようであった。3.ヒュ-マンインタ-フェ-スの改善。市販されている数種類のタブレットを使用して、文字筆跡のオンライン計測を行った。タブレットごとにペンの使用感が微妙に異なり、特に初心者がうまく入力するのには練習が必要であることがわかった。タブレット盤面上に書かれる文字のストロ-ク形状、筆記速度の入力を可能にした。筆記動作時の筆点の動きをテレビカメラで計測したのちに、筆記過程の時間情報、筆跡の色情報から各ストロ-クの抽出を試しみた。
インテリジェント型バイオナノカプセルによる外科領域における新治療薬の開発

この3年間で、L粒子を用いたC型肝炎治療薬と肝細胞癌治療薬が、さらにはHBs抗原preS1を結合させたMPCポリマーによるヒト肝細胞癌への遺伝子送達と発現とヒト肝細胞癌に特異的な抗癌剤が開発された。また、ヒトの増殖因子やサイトカインを結合させたナノカプセルによる受容体標的細胞特異的治療薬の開発も行われた。インテリジェント型バイオナノカプセルにより外科領域における新治療薬が発展する可能性が証明された。こんごは、これらの成果を橋渡し研究やtranslational researchへと展開していきたいと考えている。本年度は、HB_s抗原を結合させヒト肝細胞認識能を有し、かつパクリタクセルを封入した生体適応2重脂質膜でおよそ50-100nmの直径を有するMPCポリマーによる肝細胞癌に対する特異的殺細胞効果とMPCポリマーに遺伝子を組み込んだプラスミドを結合させてヒト肝細胞癌特異的に蛋白を発現させることが出来るようになったので、そのことを報告する。(材料と方法)1)MPCポリマーにエステル結合によりHB_s抗原を結合させ、パクリタクセルと混合させることによりパクリタクセルを封入した6その後、ヒト肝細胞癌であるHepG2とヒト大腸癌であるWiDrにin vitroで添加して、その殺細胞効果を対照であるパクリタクセル封入MPCポリマーと比較検査した。2)MPCポリマーにエステル結合によりHB_s抗原を結合させ、GFPおよびFlt-1cDNAを組み込んだplasmidをイオン的に吸着させたものを、ヒト肝細胞癌株であるHepG2とヒト大腸癌WiDrにin vitroおよびin vivoで投与して、それぞれ培養液や癌組織中および各種マウス臓器中のタンパクの発現をELISA法や蛍光顕微鏡を使用して検討した。(結果)1)HB_s抗原結合パクリタクセル封入MPCポリマーでは、ヒト肝細胞癌であるHepG2では、対照であるパクリタクセル封入MPCポリマーよりもin vitroでのほぼ2倍の殺細胞効果が認められたが、ヒト大腸癌であるWiDrではこのような差異はまったく認められなかっが。2)HepG2の培養液中にはELISA法によりFlt-1タンパクの発現が認められたが、WiDrではまったく認められなかった。また、それぞれの細胞株に、GFPcDNAを組み込んだプラスミドを培養液中に添加するとHepG2でのみ緑色蛍光が認められた。それぞれの細胞株をヌードマウス皮下に移植したモデルに、各々のプラスミドを静注して、ラット各種臓器および移植腫瘍組織を採取し、各組織中Flt-1濃度をELISA法で測定するとHepG2腫瘍組織中でのみFlt-1タンパクが検出され、WiDrやラットの肝臓、脾月蔵、筋肉、腎臓などには全く検出されなかった。HBs抗原を結合させたMPCポリマーにパクリタクセルを封入してヒト肝細胞癌に対して特異的にin vitroで殺細胞効果を示すことを昨年度の実績として報告したが、今年度はヒト肝細胞癌とヒト扁平上皮癌細胞株をヌードマウス皮下に移植し腫瘍を形成した実験モデルでヒト肝細胞癌特異的に抗腫瘍効果が認められるか検討した。5日間連日マウス腹腔内にHBs抗原結合パクリタクセル封入MPCポリマーを投与すると、ヒト肝細胞癌移植腫瘍では、5例中2例で完全に腫瘍が消失しかつパクリタクセル封入MPCポリマーを投与したものに比較して有意に腫瘍重要が減少してたが、そのような効果はヒト扁平上皮癌細胞株では認められなかった。体重減少などもHBs抗原結合パクリタクセル封入MPCポリマーを投与した群の方が軽微であった。Hbs抗原L粒子とアドリアマシンを封入したリボソームを融合させることによりアドリアマシンが封入されたHBs抗原L粒子の作成が可能で、in vitroで投与するとヒト肝細胞癌特異的な殺細胞効果が認められた。IL-2を結合させたMPCポリマーにパクリタクセルを封入して、IL-2高親和性受容体を発現しているadult T cellLeukemia細胞とIL-2高親和性受容体非発現癌細胞株に、in vitroで投与するとその殺細胞効果はadult T cellLeukemia細胞のみで認められた。また、混合リンパ球試験でヒトリンパ球を活性化させてIL-2結合パクリタクセル封入MPCポリマーを投与すると、著明なとトリンパ球に対する殺細胞効果がみとめられた。インテリジェント型バイオナノカプセルによる外科領域における新治療薬の開発ということを目的として、本年度は1)B型肝炎ウイルスHBs抗原L粒子にC型肝炎ウイルスを切断可能なsiRNAを、2)EpCAMのRNAを切断可能なsiRNAをそれぞれ封入して、C型肝炎治療薬や肝細胞癌治療薬と発展させることがでざるかどうか明らかにした。さらに、3)HBs抗原L粒子を結合させてパクリタクセルを内包したMPCポリマーによりヒト肝細胞癌のみを選択的に抑制可能であるかを明らかにした。以下、3項目についてまとめる。

1)リボソームにC型肝炎ウイルスを切断するsiRNAを封入してL粒子に反応させて融合させたsiRNA封入L粒子をレプリコンを産生するヒト肝細胞癌にHuh7にin vitroで24時間、48時聞反応させて、レプリコン数を測定するとsiRNAを封入したL粒子を投与した群ではレプリコンの産生は全く認められず、またcontrol RNAを封入したL粒子より有意に抑制されていた。一方、リポソームを融合したL粒子は対照群と同様かレプリコン産生が認められた。2)リポソームにEpCAM RNAを切断するsiRNAを封入しL粒子と融合させたsiRNA封入L粒子をヒト肝細胞がであるHepG2とヒト扁平上皮癌であるT10にin vitroで投写するとHepG2でのみEpCAMのRNA産生と細胞増殖が抑制きれが、T10では全く抑制は認められなかった。3)HBs抗原PreS1結合パクリタクセル封入MPCポリマーをin vitrおよびin vivoでひヒト肝細胞癌であるHepG2とヒト大腸癌WiDrに投与するといずれの場合でも、ヒト肝細胞癌であるHepG2のみで著明な増殖抑制や抗腫瘍効果が認められた。以上の成績は、インテリジェント型バイオナノカプセルによりヒト肝細胞のみを標的とした治療薬の開発可能であることを明らかにしており、今後さらなる研究によりtranslational researchが期待されると共に、RNAウイルス疾患に対する新規治療薬の可能性も有していることをしめしている。
栄養源飢餓後のオートファジーに必要な核小体・rDNAの核内再配置の解析

出芽酵母では、隔離膜で核の一部を摘み込み間接的に分解するマクロヌクレオファジーと、液胞膜が核膜と接触している部分(NVJ)において液胞内に貫入して核の一部を直接的に分解するミクロヌクレオファジーが見つかっている。そのどちらにおいても、核小体タンパク質が分解されるが、染色体は分解されない。さらに、rDNA (rRNA遺伝子)は核小体のコアになっているにもかかわらず分解されない。研究代表者はこの機構解明を目的に研究を行った。その結果、窒素源飢餓およびラパマイシンによるTORC不活性化により、ヌクレオファジーで分解される核小体タンパク質はNVJ近傍に近寄る一方、分解されないrDNA領域は逆にNVJから遠ざかることを見出した。その結果、通常は核小体内に局在するrDNAが核小体タンパク質からずれた。rDNAは通常、核膜にCLIP複合体とcohibin複合体により繋ぎとめられている。CLIP複合体もしくはcohibin複合体を欠く変異株ではこのrDNAの再配置が抑制され、核小体タンパク質の再配置も抑制された。それと同時に、TORC1不活性化後の核小体タンパク質の分解がCLIP/cohibin変異株では抑制され、飢餓後の生存率も低下した。このことはCLIP/cohibinによるrDNAと核小体タンパク質の局在移動が効率の良いヌクレオファジーによる核小体タンパク質の分解に必要であり、それによる核内再構築が飢餓適応に重要であることを示唆する。一方で、CLIP/cohibin変異株においてもrDNAの再配置が抑制されたにもかかわらず、rDNAのヌクレオファジーによる分解は起こらなかったことから、移動が効率良く起こらない細胞でもrDNAがヌクレオファジー分解から逃げられる機構が存在することが示唆された。さらに、ミクロヌクレオファジーがrDNAと核小体タンパク質の再配置を促すことも見出した。研究代表者は、rDNAの核膜へのつなぎとめるシステムがrDNAの移動と核小体タンパク質の移動に必要であるとの作業仮説を立てた。この作業仮説を検証するために、rDNAを核膜へつなぎとめるCLIPとcohibinを欠損株を用いて実験を行ったところ、この仮説が正しいことが立証された。一方、たとえこのシステムが働かなくてもrDNAの分解は起こらず、このことは、rDNAの核膜へのつなぎとめるシステムはDNAがヌクレオファジー分解から逃れることには必須ではないことを示す。このように、本研究は当初の作業仮説に沿ってそれを検証するという当初の研究計画通りに順調に進んでいる。CLIPとcohibinによりrDNAが核膜につなぎとめられつつ局在移動することが示唆されたため、これをChIP解析により検証する。さらに、NVJに局在するタンパク質がrDNA局在移動に関与するとの作業仮説を検証するため、NVJタンパク質の欠損株を用いてrDNA局在変化を顕微鏡観察にて検証する。

さらに、NVJに局在するタンパク質がrDNA局在移動に関与するとの作業仮説を検証するため、NVJタンパク質の欠損株を用いてrDNA局在変化を顕微鏡観察にて検証する。2019年度にPCRの機械の購入を検討しているため、予算の一部を2019年度に回した。
低侵襲手術の記録システムと新方式バーチャル手術訓練システムの開発

腹腔鏡下手術に代表される低侵襲手術に共通する問題として,狭視野な内視鏡観察,深度覚の欠如,専用手術器具の乏しい手術自由度など,術者には負担が大きい環境である.社会的需要の増大もあり,低侵襲手術が注目を浴びる中,それによる手術事故事例も増加してきている.そこで,第3者機関が客観的に手術事故を解析でき,今後の再発防止に貢献できるよう,定量手術データ収集と,適切な解析技術の開発が急務であると考え,サージェリレコーダの開発を行ってきた.以下に今年度の成果を報告する.1)サージェリレコーダによる手術データ蓄積異常事態時の手術データは,それ以前のデータとの相対比較や,同時系列の異なるデータ種間での相関関係を解析することによって検出が可能になると考えるが,まずは,十分な手術データの蓄積を行えるデータ収集システムが必要である.昨年度に購入した超小型・磁気式位置センサを組み込み,小型の力覚センサとともに着脱可能なセンサユニットを構成し,腹腔鏡下手術用鉗子に取り付けて鉗子操作プロセスの位置・力同時計測が可能となった.加えて,内視鏡映像と環境音声,バイタルサインの情報を時系列記録できるサージェリレコーダシステムの基礎を確立することができた.本システムを用いて,腹腔鏡下手術における鉗子操作を中心とした手術記録をブタ動物実験を通して実証した.2)臨床使用を目指したデータ鉗子の開発臨床現場における長時間,煩雑なツール交換に耐えうる手術データ記録鉗子を開発するため,簡便な着脱機能を有するセンサユニットの試作には成功した.しかし,鉗子重量,センサユニットからの配線など,術者にとって完全なストレスフリーを実現できていないため,さらなる改良が今後.必要である.腹腔鏡下手術では深度覚の欠如,狭視野,操作自由度の乏しい専用手術器具など,術者には特殊な手術環境への対応が求められるなか,近年の低侵襲手術の急速な普及に教育が追いつかず,手術事故やヒヤリ・ハット事例が年々増加している.しかし,定量解析が可能な手術データの蓄積がないため,原因究明の手法や,客観的な知見データベースが構築できていないのが現状である.そこで,低侵襲手術の完全データ記録を目指したデジタル手術記録システム「サージェリレコーダ」と,記録データを利用して手術を追体験できる「力覚付きバーチャル手術訓練システム」の開発を行っている.本年度は,下記の課題克服と進展があった.(1)データ鉗子(サージェリレコーダ)の測定力分解のための改良と定量的検証手術データ収集用の鉗子は市販の専用鉗子と力センサ,位置センサで構成されるが,先端グリップの操作力が他の鉗子操作自由度の測定力に干渉していた.そこで,手元のハンドル把持動作を先端グリップ把持動作に伝達するインナーシャフトを細径化し,把持力伝達に十分な剛性を残しつつ他軸への干渉を抑制した.また,ハンドルに箔歪ゲージを貼り,測定力の分離が十分にできていることを定量的に確かめた.さらに,今年度購入した磁気式位置姿勢センサが従来製品と同等の性能を維持しつつ,格段に小型軽量化し,途中の信号線も細線化したため,データ鉗子の操作性が向上した.(2)バーチャル手術訓練システムの最適化バーチャル訓練システムの力覚教示機構である「サーボ鉗子機構」を引き続き改良するとともに,手術データに基づく各軸駆動モータからの出力を安定化するため,制御システムを改善した.これにより,手術鉗子の通常操作よりも速い動作速度に対して,良好な再現力教示を実現し,装置の信頼性を向上させた.腹腔鏡下手術に代表される低侵襲手術に共通する問題として,狭視野な内視鏡観察,深度覚の欠如,専用手術器具の乏しい手術自由度など,術者には負担が大きい環境である.社会的需要の増大もあり,低侵襲手術が注目を浴びる中,それによる手術事故事例も増加してきている.そこで,第3者機関が客観的に手術事故を解析でき,今後の再発防止に貢献できるよう,定量手術データ収集と,適切な解析技術の開発が急務であると考え,サージェリレコーダの開発を行ってきた.以下に今年度の成果を報告する.1)サージェリレコーダによる手術データ蓄積異常事態時の手術データは,それ以前のデータとの相対比較や,同時系列の異なるデータ種間での相関関係を解析することによって検出が可能になると考えるが,まずは,十分な手術データの蓄積を行えるデータ収集システムが必要である.昨年度に購入した超小型・磁気式位置センサを組み込み,小型の力覚センサとともに着脱可能なセンサユニットを構成し,腹腔鏡下手術用鉗子に取り付けて鉗子操作プロセスの位置・力同時計測が可能となった.加えて,内視鏡映像と環境音声,バイタルサインの情報を時系列記録できるサージェリレコーダシステムの基礎を確立することができた.本システムを用いて,腹腔鏡下手術における鉗子操作を中心とした手術記録をブタ動物実験を通して実証した.2)臨床使用を目指したデータ鉗子の開発臨床現場における長時間,煩雑なツール交換に耐えうる手術データ記録鉗子を開発するため,簡便な着脱機能を有するセンサユニットの試作には成功した.しかし,鉗子重量,センサユニットからの配線など,術者にとって完全なストレスフリーを実現できていないため,さらなる改良が今後.必要である.
メダカ排卵の内分泌制御機構の解明と排卵／卵成熟の連関性の実証

メダカ排卵濾胞のin vitro実験系を用いて、排卵時に作動する排卵関連遺伝子(MT2-MMPおよびプロスタグランジンE2受容体EP4b)の発現誘導機構を調べた。排卵に伴うMT2-MMPおよびEP4bの発現誘導は、排卵濾胞の顆粒膜細胞がLH刺激に応答して起こる。この一連のプロセスでは、最初に転写因子nPRの発現が起こり、続いてnPRを含む複数の転写因子がこれらの遺伝子の発現に関与することを明らかにした。また、ギャップ結合阻害剤カルベノキソロンを利用した実験結果から、顆粒膜細胞でのMT2-MMPの発現には卵細胞と顆粒膜細胞間のギャップ結合を介した分子的連携が必要であることが示された。(1)LHによるnPR(転写因子)の発現誘導機構:メダカの排卵はLHサージにより誘起されるが、LHを受容した濾胞の顆粒膜細胞におけるシグナル伝達にcAMP、Epac/Rapが関与し、nPRが中間因子として誘導される。当年度はこの過程にSrc及びJAK/STATが関わるかどうかを検討した。その結果、Srcの関与は必須ではないこと、一方、JAK/STAT系はnPRの誘導に関わることが示唆された。(2)nPR(転写因子)のよるMT2-MMP(排卵酵素)及びEP4b(PGE2受容体)の発現誘導機構:nPRタンパク質の発現量は、排卵前12時間に排卵予定の濾胞で最大になり、nPRはこの時期にDHP(卵成熟誘起ホルモン)と結合して転写因子となると予想される。この因子(nPR/DHP複合体、ホモ2量体)はMT2-MMP及びEP4b遺伝子を間接的に誘導することがこれまでの実験から推定された。当年度はnPRがMT2-MMP遺伝子発現にどのように関わるかについて検討した。その結果、転写活性をもったnPRは、転写因子c/EBPbetaを誘導することを見出した。(3)MT2-MMPとEP4bの発現に必須の卵由来因子の探索・同定・作用機構:排卵予定の濾胞の顆粒膜細胞に発現するMT2-MMPとEP4bの遺伝子発現に、卵細胞由来の因子が必要であることが示唆されている。当年度においては、ギャップ結合阻害剤が有意にMT2-MMP及びEP4bの遺伝子発現を抑制することを確認した。以上の成果の他に、メダカのゴナドトロピン(FSH及びLH)とそれらの受容体について、発現及び機能解析を実施した。また、メダカ排卵にマトリックスメタロプロテアーゼ系に加えて、プラスミン系の関与が不可欠であることを明らかにした。これらの成果を論文として報告した。さらに、魚類と哺乳類の排卵について論じた総説論文を公表した。(1)メダカの排卵はLHサージにより誘起されるが、LHを受容した濾胞の顆粒膜細胞におけるシグナル伝達にcAMP、Epac/Rapが関与し、nPRが中間因子として誘導される。当該年度ではこの過程にPI3キナーゼとAKT(別名はPKB)が関わるかどうかについて調査することを重要課題とした。その結果、Epac/Rapの下流でPI3キナーゼ及びAKT(別名はPKB)が活性化されることを示すことができた。しかし、AKT(別名はPKB)によるnPRの発現誘導には他の因子が介在することが示唆された。この課題とは別に、LHサージによりEpac/Rap系が活性化されることを示す直接的証拠も得ることができた。(2nPRタンパク質の発現量は、排卵前12時間に排卵予定の濾胞で最大になり、nPRはこの時期にDHP(卵成熟誘起ホルモン(MIH)と呼ばれるステロイドホルモン)と結合して転写因子となると予想される。当該年度においては、MT2-MMP及びEP4b遺伝子の発現誘導においてnPRがそれらの5`上流領域に直接的に結合することを詳細なしCHiP解析により明らかにした。MT2-MMPの発現誘導では、nPRとともに転写因子c/EBPbetaも重要であることを実証した。(3)排卵予定の濾胞の顆粒膜細胞に発現するMT2-MMPとEP4bの遺伝子発現に、卵細胞由来の因子が必要であることがこれまでの当該研究室の研究から示唆されている。この因子は、排卵前127時間に、卵ー顆粒膜細胞の間にあるギャップ結合を通過して卵から顆粒膜細胞に供給されると考えられる。実際、MT2-MMPとEP4bの発現にギャップ結合の役割が重要であることを示す知見を得た。次の発展研究として、ギャップ結合を通過する低分子化合物(分子量<1,000))の正体を明らかにする試みを始めた。しかし成果を上げるには至っていない。(1)LHによるnPR(転写因子)の発現誘導機構:メダカ排卵は、他の脊椎動物と同様、LHサージにより誘導される。これまでの研究から、LHサージ後の顆粒膜細胞において細胞内cAMP上昇、Epac/Rap系の活性化、PI3キナーゼ/AKTの活性化、転写因子nPRの発現という一連の反応が起こることが示された。平成26年度では、このカスケード反応についてより詳細に検討することとした。その結果、PI3キナーゼとAKTの活性化により、転写因子CREBのリン酸化が起こることを見出した。(2)nPR(転写因子)のよるMT2-MMP(排卵酵素)及びEP4b(PGE2受容体)の発現