hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本人妊婦における栄養摂取量および身体活動量が母児の健康に及ぼす影響の検証

平成28年度から取り組んできた、妊産婦における栄養摂取状況および栄養状態と母児の心身の健康に関する検討では、平成28年度までは栄養素等摂取状況を中心に栄養と母児の健康障害との関連について解析してきたが、平成29年度においては、栄養素摂取状況のみならず、さらに細分化した食品摂取量を算出し、各食品群別摂取量と母児の健康障害との関連について解析を進めることができた。その結果、食習慣の質(菓子類摂取量)とLBWI出産リスクとの関連について見出し、菓子類摂取エネルギー比率が高い群では、野菜類、魚介類、肉類のエネルギー比率が有意に低く、多変量解析の結果、LBWI出産リスクと関連があることが示唆された。このことから、母体の間食を含めた食習慣は、母児の健康や栄養状態に及ぼす影響が懸念され、若年期からの望ましい食習慣の確立および食環境の整備が急務と考える。これらの成果は、平成30年度の日本臨床栄養学会にて発表予定であり、論文化も並行して進めているところである。また、平成28年度から現在までに得られた研究成果を基に、「日本人若年女性・妊婦における痩せすぎとその弊害」というテーマで、平成30年度には関連学会(日本臨床栄養学会総会)でシンポジストとして発表・講演する予定であり、研究成果を社会にフィードバックできる機会をすでに得ることができている。本研究は、日本人健常妊婦のコホート研究による妊娠中の栄養摂取量と身体活動量を含めた生活習慣が母児の健康に及ぼす影響について検討した。平成28年度は、初診時臨床パラメータを用い、妊娠後期における妊娠糖尿病発症予測能の検討を行い、妊娠初期HbA1cと空腹時血糖の両者の同時測定は、妊娠糖尿病発症予測能を高められる可能性を見出した。妊娠時特有の生理的変化を考慮した、妊娠初期におけるHbA1c値正常範囲検討の必要性を示し、その成果は第70回日本栄養・食糧学会大会にて発表、研究の新規性に着目され、当該学会大会プレスリリーストピックス演題に選定された。平成29年度は、近年注目されている食事における炭水化物のエネルギー比に着目し、妊娠中のエネルギー摂取量に占める炭水化物エネルギー比と妊娠中の耐糖能異常発症リスクを検討した。その結果、炭水化物エネルギー比が高い群(炭水化物60%)において、低い群(炭水化物50%未満)に比し、耐糖能異常発症リスクが低い可能性を見出し、耐糖能異常発症予防の観点からは、妊娠中の食事では、炭水化物からのエネルギー摂取を控える必要はないことを明らかにした。この成果を執筆した英文原著論文は、糖尿病専門の国際誌であるDiabetes/Metabolism Research and Reviewsに掲載されるとともに、一般の妊産婦を対象とした教育講演会にてその成果をフィードバックし、社会に還元することができた。平成30年度は、栄養素摂取状況から、さらに細分化した食品摂取量に注目し、各食品群別摂取量と母児の健康障害との関連について検討した。その結果、菓子類摂取量が多い群では、野菜、魚介類のエネルギー比率が有意に低く、低出生体重児出産リスクと関連があることを見出し、日本臨床栄養学会にて発表、奨励賞を拝受するとともに、研究成果を社会にフィードバックできる機会を得ることができた。
エゾヤチネズミ個体群の遺伝的な空間構造に関わる個体数変動の効果

エゾヤチネズミ個体群が構造化されるプロセスを明らかにするために大陸を含む陸塊間,地域個体群間,局所個体群間で個体群の構造を分析した.陸塊間においては予測通り明瞭な遺伝的な分化が見られた.地域個体群間,局所個体群間の結果は予測と大きく異なった.分布・定着後十分に長い時間を経ている動物個体群においては,地理的に近い個体群間では遺伝的に類似するという関係が期待されるが,地域個体群間においても,局所個体群間においてもこの関係が確認されなかった.これは,分析した距離スケールがエゾヤチネズミの移動能力を上回っていたために遺伝的交流の効果が他の効果に打ち消されたためと考えられたエゾヤチネズミ個体群が構造化されるプロセスを明らかにするために大陸を含む陸塊間,地域個体群間,局所個体群間で個体群の構造を分析した.陸塊間においては予測通り明瞭な遺伝的な分化が見られた.地域個体群間,局所個体群間の結果は予測と大きく異なった.分布・定着後十分に長い時間を経ている動物個体群においては,地理的に近い個体群間では遺伝的に類似するという関係が期待されるが,地域個体群間においても,局所個体群間においてもこの関係が確認されなかった.これは,分析した距離スケールがエゾヤチネズミの移動能力を上回っていたために遺伝的交流の効果が他の効果に打ち消されたためと考えられたこれまでの研究で,エゾヤチネズミ個体群の変動様式には明瞭な地理的勾配が見られるが,遺伝的空間構造は地理的な距離や地形を反映しないことが明らかになっている.本研究の目的は,個体数が激減し,低密度になることによって起こるボトルネック効果の程度が地域的に異なるため,遺伝的浮動にも地域差が生じて複雑な遺伝的空間構造がもたらされるという仮説を検証することである.本年度は(1)分布を拡大してから比較的歴史の浅い個体群では,遺伝的な分化に関して突然変異の蓄積よりも遺伝的浮動のほうがより大きな効果を持つ,(2)孤立性が高くかつ頻繁にボトルネックを経験している個体群間の遺伝的距離は離れているが,高密度で安定している個体群は祖先的な遺伝的特徴を多く保持しているために互いに類似性が高くなる,ことを中心に調査,分析を進めた.(1)に関する試料を得るためにウラジオストック周辺の原生林で標本の採取を行った.2007年はヤチネズミ類個体群の低密度年にあたり,採集は困難を極め,3個体を得るのみだった.しかし,多数の生息地を予備調査し,平成20年度の調査の候補地を決定することができた.また,現地のロシア科学アカデミーと標本の交換などで協力することになった.(2)に関しては主に低密度地域の標本の採取,分析に力点をおいた.その結果,道南地方を除いてほぼ北海道をカバーする個体群の標本を得ることができた.平成20年度,道南地方の6-8地点で採集調査を行えば,研究目的を達成することが可能な標本を揃えることができる.エゾヤチネズミ個体群が構造化されるプロセスを明らかにすることを目的に大陸を含む陸塊間,地域個体群間,局所個体群間で個体群の構造を分析し,個体群の構造化に関わる要因を分析した.陸塊間の分析において,海などの障壁に隔てられた場合には明瞭な遺伝的な分化が見られた.これは十分に予測されたことであり,北海道のエゾヤチネズミ個体群はロシア沿海州から渡来し,渡来後十分に長い時間を経ていることを裏付けた.地域個体群間,局所個体群間の分析結果は予測と大きく異なり,動物個体群の構造化に関するこれまでの理解に見直しを迫る内容であった.分布・定着後十分に長い時間を経ている動物個体群においては,地理的に近い個体群間では遺伝的に類似し,地理的に離れた個体群問では遺伝的距離が遠いというIsolation by Distance関係の存在が期待される.しかし,エゾヤチネズミでは,地域個体群間においても,局所個体群間においてもこの関係が確認されなかった.これは,分析した距離スケールがエゾヤチネズミの移動能力を上回っていたために移動による遺伝的交流の効果が他の効果(例えば,個体数の大変動による遺伝的浮動の効果)に打ち消されたためと考えられた.
転写因子Mesplを指標としたマウス心筋・血管内皮前駆細胞の単離と分化の解析

本研究の主たる目的は、心筋.血管内皮の前駆細胞を未分化な状態で単離培養し、両細胞系列の分化制御を明らかにすることにある。これは同時に、組織再生への応用へつながる基礎研究として大きく貢献するものと位置付け出来る。平成13年度は、実験1として、「マウス原腸陥入期を中心としたMesp1発現細胞の単離」を試みた。このために、Mesp1遺伝子座にCreリコンビナーゼ(Cre)を導入した作成済みのマウス(P1-creマウス)と所有するGFP蛍光標識用のリポーターマウスとを交配させ、胎生6.5-7.5日目のマウス胚を用い、その結果、胚由来単離細胞をGFP蛍光により選別.凍結することができた。なお、この手法とは別に、実験2として、「分化とともにMesp1発現細胞を持続的に蛍光標識できる胚性幹細胞(ES細胞)の樹立」を試みた。その結果、Mesp1遺伝子座にCreを導入したEs細胞に、GFP蛍光標識用のリポーター遺伝子を導入したstableなcell line(P1Cre-GFP)を作製することができた。平成14年度は、得られた単離細胞あるいはES細胞を用いて、実験3として、「単離された未分化Mesp1発現細胞の分化実験」を試みた。得られた単離細胞ではその増殖・生育が不良で解析が困難となった。得られたES細胞cell line(P1Cre-GFP)では、分化実験は成功したが、継代とともに細胞集団部分的にGFPの発現が抑制され予備的な解析に留まった。この結果は、ES細胞では継代とともに導入遺伝子の発現を積極的に抑制する機構が存在する可能性を示唆しており、この困難さを克服するには、すでに存在する遺伝子導入マウス、つまり導入遺伝子が個体レベルで安定して発現しているマウス由来の胚盤胞から直接ES細胞を樹立するという手法が有用であることが示唆された。本研究の目的は、心筋・血管内皮の前駆細胞を、未分化な状態で単離培養し、両細胞系列の分化制御を明らかにすることを主とした目的としている。平成13年度は、実験1)として、「マウス原腸陥入期を中心としたMesp1発現細胞の単離」を試みた。このために、Mesp1遺伝子座にCreリコンビナーゼ(Cre)を導入した作成済みのマウス(P1-creマウス)と、所有するGFP蛍光標識用のリポーターマウスとを交配させ、胎生6.5-7.5日目および心筋・血管内皮が分化した胎生8.5日目(陽性対照)のマウス胚を用いた。その結果、トリプシン酵素処理後のマウス胚由来単離細胞を、フィーダー細胞上でES細胞(胚性幹細胞)用培地中で培養し、GFP蛍光により選別・培養・凍結することができた。なお、この手法とは別に、不測の事態に備え、実験2)として、「分化とともにMesp1発現細胞を持続的に蛍光標識できるES細胞の樹立」を試みた。その結果、Mesp1遺伝子座にCreを導入したES細胞に、GFP蛍光標識用のリポーター遺伝子を導入したstableなcell line(P1Cre-GFP)を作製することができ、またこれを培養・凍結した。このcell lineそのもののGFP蛍光は、Mesp1を未だ発現していないため観察されないが、Creの強制発現実験によりGFP蛍光が観察されることを確認しており、その妥当性については検証済みである。平成14年度は、得られた単離細胞あるいはES細胞を用いて、実験3)として、「単離された未分化Mesp1発現細胞の分化実験」を試みる。
老化ラットにおける眼底血流とその自律神経性調節

老年者の視覚機能低下の原因として、水晶体の透明度の低下、視細胞の感受性の低下や細胞数の減少が報告されている。視覚機能において、眼底の血流が重要な役割を持つと考えられる。老年者では一般に交感神経活動の亢進が示唆されており、加齢により目支配の頚部交感神経活動が高まり、血流を減少させている可能性が考えられる。そこで本研究では、先ず第一に成熟ラットと老齢ラットの安静時の眼底血流量を測定し、第二に、眼底血流調節における交感神経の関与を明らかにするため、交感神経の切断実験と刺激実験を行った。実験は、6-7カ月齢および29-33カ月齢のFischerあるいはWistar系雄ラットを用い、麻酔下・人口呼吸下で実験を行った。老齢ラットは、外見的に目に白濁などの異常の見られないものを使用した。眼底血流は、水素クリアランス法あるいはレーザードップラー法で測定した。水晶体及び硝子体を取り除き、眼底を露出し、眼底表面に血流測定用のプローブを設置した。(1)安静時の眼底血流の絶対値を水素クリアランス法を用いて測定した結果、老齢ラットの眼底血流量は、成熟ラットに比べて著しく低下していた。血流量は一般に血圧の影響を受けるが、両群間で血圧には差がなかった。(2)頚部交感神経を切断した際の血流増加は、成熟ラットと老齢ラットで差はなかった。従って、交感神経活動は、老齢ラットの安静時血流の低下には関与していない。(3)交感神経刺激に対する眼底血流の反応性は、1-20Hzの生理的範囲では、老齢ラットでも成熟ラットと同様に良く保たれていた。ただし、50Hzの刺激に対する反応性は低下しており、予備能力は低下していることが示唆された。
エンドサイトーシスの分子機構:分子構造から細胞機能まで

1)ダイナミンによる微小管動態制御エンドサイトーシスの機能タンパクであるダイナミンは、細胞骨格の一つである微小管に結合する遺伝子として同定されたが、その生理的意義は不明であった。そこで我々はRNAiによりダイナミン2の発現を抑制した細胞の微小管を形態的に観察した。その結果、ダイナミン2のノックダウンにより動的な微小管が減少し、微小管に沿った膜輸送の障害によりゴルジ体の分散が起こる事を見いだした。さらに、変性性末梢神経障害であるシャルコー・マリー・トゥース病の原因遺伝子として報告されたダイナミン変異体を発現させた細胞でも、同様の結果が観察され微小管の異常な蓄積が観察された。以上の結果からダイナミンが微小管のダイナミクスを制御している可能性が示唆された。2)チューブ状エンドソームの切断と成熟機構分子選別に機能する初期エンドソームでは、初期エンドソームからリサイクルに向かうチューブ状エンドうソームが形成切断され、リサイクルエンドソームに向かう。一方、残存したエンドソームは、分解に向かう物質を含んだ後期エンドソームへの成熟が行われる。この二つのプロセスがどのように連携しているのかは判っていなかった。我々は、阻害剤を用いてチュニブ状エンドソームの切断、後期エンドソームへの成熟を阻害し、これらのプロセスについて解析した。その結果、チュブ状エンドソームの切断にダイナミンが関与しており、チューブ切断がエンドソームの酸性化と移動などの成熟過程に必要である事を見出した。1)Amphiphysin 1によるdynaminのGTPアーゼ活性の調節Amphiphysin1のノックアウトマウスの脳細胞質は野生型マウスの脳細胞質に比べ小胞形成が減少すること、Dynaminによる小胞形成はAmphiphysin 1により増加することを明らかにした。さらに、Amphiphysin 1はDynaminのGTPアーゼ活性を増強させ、このためには酸性リン脂質が大型リポゾームとして存在することが必要であることを明らかにした。Amphiphysin 1の変異体を用いた解析から、脂質に結合するBARドメイン、Dynaminに結合するSH3ドメインが必要であることを明らかにし、エンドサイトーシス過程におけるDynaminのGTPアーゼ活性調節、小胞形成の機構に関するモデルを提唱した。2)膜脂質-タンパクの相互作用の解析Amphiphysin1、Dynamin 1と膜脂質の結合をバイオセンサーを用いて解析し、これらのタンパクと脂質膜との結合は、固定された脂質膜に対しては相加的であることが示した。結晶構造解析のために、高純度のAmphiphysin 1を精製する系を確立した。4)機能タンパクのリン酸化による影響DynaminとAmphiphysinの活性がCDK5によるリン酸化により、小胞形成、膜結合性が調節されることを明かにした。5)小胞形成過程のリアルタイム観察蛍光ラベルしたphosphatidylethanolamineを含む単層大型のリポソームを脳細胞質と反応させ、リポソーム表面からの突起形成、形成された突起の凝集を超高速共焦点レーザー顕微鏡により観察した。同様に蛍光ラベルした単層大型のリポソームを、DynaminおよびAmphiphysinと反応させたところ、より明瞭なチューブ状突起の形成が観察された。Dynamin依存性エンドサイトーシスにおいて、エンドサイトーシス小胞形成はDynaminのGTP加水分解に伴って行われる。Dynamin 1と特異的に結合するAmphiphysin1について、in vitro再構成実験系を用いて生化学的解析を行った。Amphiphysin 1は、Dynamin 1とリング状に共重合し、単層大型のリポゾームの存在下ではその重合がさらに促進され、その結果Dynamin 1の膜への結合量が増加した。また、共重合によるリング構造形成によってDynamin 1の分子間相互作用が促進され、Dynamin 1 GTPアーゼ活性の相乗的上昇がもたらされた。Amphiphysin 1によるDynamin1 GTPアーゼ活性の増強には、脂質に結合するBARドメインとDynaminに結合するSH3ドメインが必要であった。Amphiphysin 1ノックアウトマウスでは、Dynamin 1による小胞形成が減少した。以上より、エンドサイトーシス過程におけるAmphiphysin 1の機能と小胞形成の機構に関するモデルを提唱し、これを論文にまとめた(Yoshida et al.,EMBO J.,2004)。Amphiphysin 1はサイクリン依存性キナーゼ5により5か所リン酸化されるが、Amphiphysin 1の機能調節に重要なリン酸化部位を特定するため、点変異体を作成精製した。結晶構造解析のためにAmphiphysin 1の野生型および機能ドメインを精製した。さらに、小胞形成過程をリアルタイム観察するため、蛍光ラベルしたphosphatidylethanolamineを含む単層大型のリポソームをDynaminおよびAmphiphysinと反応させ、リポソームからチューブ状突起が形成される様子を観察した。1.エンドフィリン1の機能解析ダイナミン1の結合タンパク、エンドフィリン1の機構解析を行い、人工脂質膜(リポゾーム)存在下でエンドフィリン1がダイナミンGTPaseの活性を上昇させることを明らかにした。また、その効果はリポゾームの曲率に依存し、エンドフィリン1は他のBARドメインを含むタンパクと比べ、曲率の高いリポゾームにより強く結合する傾向が認められた。2.アンフィファイジン1の機能解析1)アンフィファイジン1のCDK5リン酸化ダイナミン1の結合タンパク、アンフィファイジン1はサイクリン依存性キナーゼ(CDK5)により5カ所のリン酸化を受ける。

生理的リン酸化部位を同定するためにリン酸化部位点変異アンフィファイジン1を用いて、脂質二重膜存在下でCDK5によりリン酸化される部位を質量分析により解析した。その結果、S276とS285の二カ所が重要であることが明らかにされた。2)ファゴサイトーシスにおけるアンフィファイジン1の動態、機能フォスファチジルセリン依存性ファゴサイトーシスの初期過程で形成されるラッフルにアンフィファイジン1がリクルートされることを示した。また、アンフィファイジン1のRNAiによりラッフル形成とファゴサイトーシスが抑制されたことから、アンフィファイジン1がフォスファチジルセリン刺激からF-アクチンの再編成に至るシグナル経路で機能することが示唆された。リポゾーム存在下でヌクレオチド依存的にダイナミン1に結合するタンパクを質量分析により網羅的に解析、同定した。結合タンパクのうち、コルタクチン1について解析し、コルタクチン1とダイナミン1との結合がF-アクチン依存性であること、コルタクチン1がダイナミン1のGTPアーゼ活性を変化させること、神経前シナプスに局在することなどを明らかにした。1.エンドフィリンの機能解析エンドフィリンはダイナミンに特異的に結合し、リング状の共重合体を形成した。エンドフィリンの結合により、ダイナミンの膜結合性が増加し、ダイナミンのGTPアーゼ活性が上昇し、in vitroでのダイナミンによるリポゾーム膜切断活性も上昇させた。エンドフィリンはダイナミン結合タンパクであるアンフィファイジンと同様にBARドメインで膜脂質に結合するが、エンドフィリンはアンフィファイジンに比べて、より局率の強いカーブを感知した。エンドフィリンとダイナミンの共重合体は、in vitroでリポゾームをチューブ状に変形させ、エンドフィリンのSH3ドメインの欠損変異体を用いることにより、形成されるチューブの径が減少した。このことから、エンドフィリンのSH3ドメインを介したダイナミンとの結合が、ダイナミンによる膜切断機能を制御することが示唆された。2.アンフィファイジン1のリン酸化によるエンドサイトーシスの調節サイクリン依存性キナーゼ(CDK5)によるアンフィファイジンの生理的リン酸化部位S276とS285をアラニン変異させた細胞では、エンドサイトーシス活性が有意に上昇した。このことから、この部位のリン酸化がエンドサイトーシスの制御に関わることが示唆された。3.ファゴサイトーシスにおけるアンフィファイジン1の機能解析精巣セルトリ細胞のファゴサイトーシスにアンフィファイジン1が必要であることをRNAiにより明らかにした。アンフィファイジン1はファゴサイトーシス初期に起こるラッフル形成に機能しており、さらに分子機構の詳細を明らかにするため、in vitroでアンフィファイジン1ノックアウトマウス精巣細胞質のアクチン重合を調べたところ、アクチン重合活性が減少していた。
モノアミンオートレセプターを介する中枢神経伝達調節機構におけるK^+チャネルの役割

ドパミン(DA)オートレセプターによるDA放出調節によるK^+チャネルの役割を解明するためにラット線条体に脳内透析法を用いた。DAD2受容体拮抗薬のsulpiride(SLP)やK^+チャネルブロッカーのquinine(QIN)を線条体に局所投与すると、線条体からのDA放出は両者ともに亢進した。逆に、DAD2作用薬のquinpirole(QPR)やATP感受性K^+チャネルオ-ブナ-のnicorandil(NIC),cromakalim(CRM)を同部位に投与するとDA放出は減少した。QPRをSLPと同時に線条体に投与すると、SLPによるDA放出増加は抑制された。これは線条体におけるSLPによるDA放出亢進が、線条体のDAオートレセプターの機能抑制により生じていることを示している。さらに、NICまたはCRMをSLPと同時に線条体に投与すると、SLPによるDA放出増加は抑制された。このことからSLPによる線条体DAオートレセプターの抑制は、ATP感受性K^+チャネルの閉鎖を介して生じていることが明かにされた。NICまたはCRMをQINと同時に線条体に投与するとQINによるDA放出増加は抑制された。このことは、QINによる線条体のDA放出亢進がATP感受性K^+チャネルの閉鎖を介して生じていることを示唆している。以上の結果より、DA神経終末のDAオートレセプターは、ATP感受性K^+チャネルを活性化することでDA放出を抑制している可能性が示唆された。
鞍点法の拡張とトンネル時間

われわれは異常分散媒質中を伝播する波束の記述に鞍点法を適用し、波束の中心スペクトルがシフトしていくことを明らかにした。その結果、従来の群速度を単純に適用すると異常分散媒質中で群速度が発散するという矛盾は解決できた。次に、この結果をより一般的な系に対しても適用できるように、不均一プラズマ中の波束伝播に拡張することを試みた。波束は高周波の搬送波とゆっくり変化する振幅からなるとし、負の無限遠から来て正の無限遠に伝播する場合を考えた。媒質は波長に比べてゆっくりと変化しており、中央部分の有限領域でカットオフになっている系を考えた。このような系は、トンネル現象を示し、波長の浸み込みと再励起が起こる。従来の幾何光学近似に基づく波動伝播の記述では、このような特異領域を含む媒質中の波動伝播を記述することは不可能であったが、鞍点方を用いることによりその制限は取り除くかれた。また、振幅が波長に比べて非常にゆっくりと変化している場合は、波束を記述する方程式はプラズマの屈折率をポテンシャルとするシュレディンガー方程式に帰着できる事が分かった。即ち、カットオフ層を通過するプラズマ波束の問題は量子力学におけるトンネル現象と等価な問題であることが分かった。量子力学においてはトンネル現象を起こす時間が、光速を超えてしまうという矛盾を抱えており、光を使った実験が行われているが、この問題をプラズマを使って巨視的量子力学系として詳細に実験研究できる事が明らかになった。
ゴナドトロピン分泌における大脳視床下部生理活性物質の作用機序に関する研究

静止刺激においてGnRHは刺激60分後よりMKP1発現を増加させた。GnRHパルス刺激においてMKP1発現は高頻度GnRH刺激において低頻度刺激に比べて優位に増加した。高頻度GnRH刺激では刺激開始2時間後(GnRHパルス4回)よりMKP1の発現を認めたが、低頻度GnRH刺では12時間後(GnRHパルス6回)も発現は認めなかった。GnRH投与量を増加させても低頻度GnRHパルス刺激においてMKP1発現は増強せず、高頻度GnRHパルス刺激のみに発現を認めた。各GnRHパルスにて-過性のERKリン酸化-脱リン酸化反応が生じるが、この時MKP1発現の変動は認めなかった。MKP1発現にはGnRHパルスの間隔及びパルス数の両方が重要であると考えられた。MKP1発現は高頻度GnRH刺激に特異的に生じることから、GnRHパルス頻度依存的ゴナドトロピンサブユニット発現に関与する可能性がある。【目的】視床下部ペプタイドPACAP (Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide)は下垂体前葉細胞において細胞内cAMPを上昇させる事で様々な生理的作用を持つ事が知られている。PACAPのゴナドトロピンサブユニット(α、LHβ、FSHβ)発現および受容体発現に対する効果、GnRHに対する影響について検討した。またPACAPの刺激頻度依存性ゴナドトロピン特異的発現の有無について検討した。【方法】ゴナドトロピン産生細胞のモデル細胞としてLβT2細胞を用いた。PACAPによるゴナドトロピンサブユニット及びGnRH受容体発現はルシフェラーゼベクターを用いたプロモーターアッセイで評価した。PACAP受容体発現の変化はリアルタイムPCRを用いて測定した。刺激方法として静止刺激及びPerifusion systemを用いたパルス状刺激を行った。【成績】PACAPは全てのゴナドトロピンサブユニットを有意に増加し、中でもαサブユニットを著明に増加させた。PACAPの存在下でGnRHによるゴナドトロピンサブユニット発現は増強された。PACAPはGnRH受容体を、GnRHはPACAP受容体発現をそれぞれ促進した。PACAP刺激においてもGnRHと同様に高頻度刺激ではLHβ、低頻度刺激ではFSHβサブユニットが優位に発現し、頻度依存性発現が認められた。【結論】PACAPもGnRHと同様にゴナドトロピンサブユニット発現能を持ち、GnRHの作用を増強すること、PACAP及びGnRHは互いの受容体発現を促進することが明らかとなった。GnRHと同じく、PACAPは刺激頻度依存性サブユニット発現作用を有することが示された。【目的】ゴナドトロピンサブユニットはGnRHにより制御されるが、視床下部Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide(PACAP)もゴナドトロピン産生細胞に直接作用を有し、ゴナドトロピンを制御することが分かっている。GnRHはパルス頻度時依存性ゴナドトロピンサブユニット発現能を持つが、この時のPACAPの役割、ゴナドトロピン産生細胞内でのGnRH及びPACAPの相互作用について検討した。【方法】ゴナドトロピン産生細胞モデルとしてLβT2細胞を用いた。PACAP、PACAP受容体(PAC1受容体)、GnRH受容体発現はリアルタイム定量PCR法により測定した。LHb、FSHb発現はルシフェラーゼベクターを用いたプロモーターアッセイで評価した。刺激方法としてGnRH及びPACAPの静止刺激及びPerifusion systemを用いたパルス状刺激を行った。【成績】LβT2細胞において、GnRHは細胞内のPACAP発現及びPAC1受容体発現を増加させた。またPACAP刺激でGnRH受容体発現が増加した。高頻度GnRHパルス刺激はLHb、低頻度刺激はFSHbを特異的に増加させる事が知られているが、低頻度GnRHパルス刺激は高頻度刺激に比べて有意にPACAP発現を増加させた。一方PAC1受容体は両刺激頻度間で発現量に差は認めなかった。GnRH受容体発現は高頻度PACAPパルス刺激でのみ著明に増加した。PACAPは濃度依存的にLHb,FSHbサブユニット発現を増加させた。【結論】GnRH、PACAPは双方の受容体発現を介したクロストークを持ち、刺激頻度依存性ゴナドトロピンサブユニット発現機構に関与している可能性が考えられた。【目的】

ゴナドトロピンサブユニット発現にExtracellular signal-regulated kinase(ERK)の活性化が重要とされているが、MAP kinase phosphatase-1 (MKP-1)はERKを脱リン酸化して不活性化する。MKP-1とゴナドトロピンサブユニット発現への関与について検討した。【方法】ゴナドトロピン産生モデル細胞としてLbT2細胞を用いた。siRNAを用いたMKP-1ノックダウン及びMKP-1発現ベクターを用いて過剰発現を行った。ゴナドトロピンサブユニット発現をはルシフェラーゼベクターを用いたプロモーターアッセイで評価した。【成績】MKP-1はGnRH刺激によりその発現が増加した。siRNAによるMKP-1のノックダウンでGnRHによるMKP-1発現は減少し、ERK活性は増強したが、LHb及びFSHb発現は増加しなかった。MKP-1の過剰発現ではGnRHによるMKP-1発現はMockに比べて増加し、ERK活性は減少した。この時LHb、FSHb発現は有意に減少した。Insulin-like growthfactor-1(IGF-1)はGnRHと同様ERKを活性化するが、MKP-1発現は生じず、ゴナドトロピン発現能を有しなかった。また、GnRHパルス状刺激においては、高頻度GnRHパルス刺激においてのみMKP-1発現を認めた。【結論】ゴナドトロピン産生細胞においてMKP-1はERK脱リン酸化酵素としての働きのみではなく、ゴナドトロピンサブユニット発現に対する直接的な作用を持つ可能性が考えられる。
精子CO2センシングの分子基盤

ヤリイカにおいて小型(スニーカー)雄の精子の持つ受精能持続時間と鞭毛運動持続時間が大型(コンソート)雄の精子に比べ顕著に長いことを見つけた。内的要因は、グリコーゲン蓄積量の違いであり、さらに細胞内へのグルコース取込みと乳酸排出がスニーカー精子でより効率的であった。乳酸排出による酸性化は二酸化炭素で誘導される自己集合体を安定化させる。精子集合は局所的な低酸素状態を引き起こし、これが代謝経路の変化と精子生存(長寿命)を確立する。これらの結果と比較オーム解析から、交尾後生殖環境が精子寿命を規定し、寿命は生得的なエネルギー量と代謝経路の調節によって決定されることを見いだした。ヤリイカ雄は2タイプ存在し、大型個体群は小さな精子(ペア精子)を、小型群は大きな精子(スニーカー精子)をつくる。今回、以下のことが分かった。1)精子の寿命はスニーカーのほうがペアより断然長かった。海水中にグルコースを添加するとどちらも数日泳いでいた。3)スニーカー精子の方がD乳酸の排出量が10倍程度高かった。ミトコンドリア呼吸の阻害添加でペア精子は速やかに運動を停止したが、スニーカー精子は長時間影響がなかった。さらにグルコース添加では阻害剤効果は見られなくなった。以上よりどちらも解糖系を使えるが、ミトコンドリア呼吸(TCA回路)が必須性にスニーカー・ペア精子の違いが見られた。これまでの研究により、ヤリイカには2種類の雄が存在し、スニーキング交接を行うスニーカー雄のつくる精子には、好気的呼吸によって排出する二酸化炭素に応答して遊泳方向を転換し、集合体を形成する能力があることを見出してきた。今年度は、集合体形成の形質が他のイカ類で共通に備わっているかを調査した。スニーキング交接を行う雄が存在する種として、アオリイカ、ケンサキイカ、南アフリカヤリイカなどがいる。アオリイカの精子以外において調べたところ、どちらも集合体を形成した。一方、ペア雄の作る精子には、ヤリイカ同様、ケンサキイカと南アヤリイカにその形質は見られなかった。2型雄システムを持たないスルメイカ、ヒメイカにおいて調べたところ、いずれも精子は集合体を形成した。両種とも交接様式はスニーカー型(雌の体表部へ精莢を受け渡す)であることから、精子受け渡し位置と相関があることが考えられた、そこで、ペア雄の交接様式のみを示すミミイカについて調べたところ、集合は見られなかった。今回の結果は、イカ類における精子集合の形質と雄生殖行動において関連性が高いことが明らかとなった。しかし、集合の分子メカニズムは、未だ不明であるが、種特異性を示すことも示唆された。すなわち、ヒメイカについては、二酸化炭素による集合は観察されなかったことから、別の原理で集合の形質が獲得されてきた、いわば収斂的な進化を遂げてきたと予想される。今後は関連分子を同定し、種間の比較を行っていく。高等動物の体内でCO2感知・応答(センシング)に関わる細胞(化学受容体)は中枢神経系や動脈に存在し、おもに呼吸制御に関わる。また嗅覚・味覚受容にもCO2に応答する神経細胞・器官が存在し、体外環境のCO2によって動物の基本行動(忌避・採餌・配偶行動)が決定される。すなわちCO2は好気的細胞代謝で生じる主要な副産物であると同時に、生体の機能や恒常性を司る重要なシグナルメディエーターとして認識されているが、CO2センシングの分子機構の解明は未だ黎明期と言えよう。その一因として、CO2センシング機能は複雑な感覚器官内のごく一部の神経細胞にしか存在せず、また扁桃体や中枢神経にあっては、生体内イメージングの技術的制約が障害となっている。頭足類ヤリイカには、2種類の雄(スニーカー雄とペア雄)が存在し、スニーキング交接を行うスニーカー雄のつくる精子には、好気的呼吸によって排出する二酸化炭素に集合する性質があることをこれまで明らかにしている。また、2型雄の精巣に発現するRNAと精子に存在するタンパク質を網羅的に比較解析してところ、顕著な違いの1つとして、解糖系酵素が見つかっていた。そこで今回、スニーカー精子(S)とペア精子(P)を用いて、エネルギー代謝に関わる機能を比較したところ、1運動持続性と受精能の維持においてS>Pであった。2この違いは細胞内のグリコーゲン量で説明できることが分かった。3S精子だけがもつ集合形質は、集合体の微小環境を嫌気的にし、その結果、酸化的リン酸化非依存的にATPが産生され、乳酸を大量に排出する。4乳酸排出によって、環境が酸性化し、それにより自己集合が安定化される。5一連の代謝制御機構によりS精子は長寿命を可能とする。6S精子は雌の貯精嚢に長期間蓄えられることから、適応的な生理的機能として説明されることが明らかとなった。

これらの結果と比較オーム解析から、交尾後生殖環境が精子寿命を規定し、寿命は生得的なエネルギー量と代謝経路の調節によって決定されることを見いだした。今回の結果をまとめて論文を作成中である。生殖生物学雄2型のそれぞれの精子をもちいてプロテオーム比較解析を行った結果、多数のタンパク質がスニーカー、またはペア特異的であることが分かり、精子形質を決める遺伝子候補を得ている。これらを調べて二酸化炭素集合に関与するシグナル分子群を明らかにすることが今後の1つの方向である。また、それ以外の2型精子を区別する形質を見つけることができた。これについても関連分子を探っていく。概ね順調に進展している。計画書の予定通り進める。結果をまとめる。
日本・韓国・中国の国際語としての英語学習者の特徴的文法と理解度に関する比較研究

日本人英語学習者、韓国人英語学習者、中国人英語学習者の英文ライティングには、語順の誤りは若干見受けられたが、これらの誤りと母語の語順との関連は認められなかった。国際的理解度については、誤解が生じるケースが見られたが、英文ライティングのテーマである各国の文化についての知識の欠如と、今回の研究対象とした英語学習者の英文内容理解力が劣っていたことも、理解度が低くなった原因のひとつと考えられる。本研究の目的は、アジア諸国における国際語としての英語(English as an international language,以下、EIL)学習者の特徴的文法について明らかにするとともに、各国のEIL学習者の特徴的文法に対して、他のアジア諸国のEIL学習者が示す国際的理解度(international intelligibility)を検証することである。研究目的を達成するために、以下の通り、本年度の研究計画を遂行した。第1に、国際語としての英語、第二言語習得、教授法、文法・語法、英語教育学、テスティング等、多角的な観点から、本研究を遂行する必要があるため、これらの分野に関する文献・資料等の収集を行った。第2に、データ収集のためのアンケートを作成した。回答時間、回答者への負担等を考慮して、英語学習歴、英語学習環境、英語圏への滞在歴等、アンケートに含む項目を検討した後、データ収集を効率的に行うために、アンケート実施用のCGIの作成に着手した。第3に、収集した文献・資料等を参考データとして、EIL学習者の特徴的文法を解明するための文法性判断テストの形式を検討した。コミュニケーションにおける文法の特徴を把握するうえで、客観テスト(objective test)よりも主観テスト(subjective test)、すなわち作文テスト(composition test)のほうが効果的であるが、その一方で、広範にわたる文法の特徴を解明するためには、訂正法や多肢選択法等の客観テストが有効であることを念頭において、客観テストと主観テストの両形式で実施することとした。今後の研究を円滑に遂行する上で、早期に、テスト形式を決定しておくことは重要である。平成23年度の研究目的は、前年度より準備を進めていたライティングテストに適宜、修正を施し、完成させた上で、日本、韓国、中国における国際語としての英語学習者を対象として、オンラインでライティングテストを実施することであった。この研究目的を達成するための研究実施計画は、概ね、4段階に分類することができる。第1に、前年度にひきつづき、本研究に関連する文献・資料を収集するとともに、第二言語習得の専門家と意見交換を行った。本年度は、トロント大学において研究を遂行したため、ライティング研究の第一人者であるAlister Cumming氏に意見を仰いだ。さらに、John P.Robarts Research Library、Ontario Institute forStudies in EducationLibraryにおいて、関連分野の文献・資料を収集した。第2に、前年度に作成したアンケートに、適宜、修正を加えた。アンケートは、ライティングテストと同時にオンラインで実施した。実施に際しては、本研究への協力について対象者の同意の意志を確認するための項目を設けた。また、アンケートによって得た情報は、本研究以外に利用しない旨、対象者に告知する文言を含めた。第3として、日本、韓国、中国における国際語としての英語学習者の特徴的文法を明らかにするための文法性判断テストに若干の修正を施した。第4に、ライティングテストの実施に着手した。実施対象国が、日本、韓国、中国の3国にまたがっている。それゆえ、データ収集の効率化を図るために、オンラインで実施することとした。本研究の最終年度である平成25年度において、継続的にデータ収集を行いながら、日本・韓国・中国の英語学習者の英文ライティングに見られる特徴を分析し、さらに、理解度判断テストによって、日本・韓国・中国の3カ国の英語学習者間における相互の国際的理解度(international intelligibility)の比較研究を行った。まず英文ライティングには、それぞれの母語の影響を受けた語順が特徴として現れるものと想定していた。すなわち、日本人英語学習者と韓国人英語学習者の場合はSOVの語順、中国人英語学習者の場合はSVOの語順である。しかしながら、英文ライティングに語順の誤りは若干見受けられたものの、これらの誤りと母語の語順との関連は認められなかった。次に、国際的理解度については、誤解が生じるケースが見られた。第1の原因としては、英文ライティングのテーマである各国の文化についての知識が欠如していたため、理解度が低くなったことが考えられる。さらに、今回の研究対象とした英語学習者のレベルが、概ね初級から中級であったため、英文内容理解力が劣っていたことも、理解度が低くなった原因と思われる。平成24年度において実施した研究の概要は、以下の2点に集約することができる。第1として、前年度にひきつづき、平成24年度においても、異なる社会文化的背景(Sociocultural Backgrounds)を持つ、日本・韓国・中国の英語学習者を対象として、自国の文化に関する英文エッセイを課題とするライティングテスト(Writing Test)をオンラインで実施した。

Kachuru & Smithが指摘するように、被験者の英語は、それぞれの母語である日本語、韓国語、中国語と常に接触するため、文法の様々な領域において、各母語の影響を受けていることが、テスト結果からも明らかとなった。全般的には、定冠詞と不定冠詞の区別、可算名詞と不可算名詞の区別の点で、顕著な特徴が見られた。また、動詞(verbs)の使用に関しても、動作動詞(dynamic verbs)よりも状態動詞(stative verbs)を多用する傾向にあることがわかった。第2に、ライティングテストの調査結果に基づいて、相互の英語学習者間における国際的理解度(International Intelligibility)を測定するための理解度判断テストを作成する準備に取りかかった。理解度判断テストの作成に際して、テストの実施要領についての検討を始めなければならない。そこで、理解度判断テストの形式に関しては、オンラインによる文法テスト(Grammar Tests)とリーディングテスト(Reading Tests)を併用する予定である。さらに、理解度判断テストの対象者として、英文エッセイライティングテストを受験した英語学習者のうち、各国510名程度を無作為に抽出する方針を決定した。平成23年度当初の計画どおり、研究を遂行することができたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度において、平成25年度における2つの研究目的を達成するための準備を、おおむね整えることができた。そのため、平成22年度より開始した本研究は、ほぼ順調に進展していると言うことができる。平成25年度の研究目的は2つある。第1の目的は、英文エッセイによるライティングテストの結果を分析することによって、東アジアを形成する日本・韓国・中国のそれぞれの英語学習者の特徴的文法を明らかにすることである。第2として、これらの特徴的文法を使用した英文エッセイに対する、3カ国間における相互の国際的理解度を解明する。これら2つの目的を達成するための準備として、平成24年度において、日本・韓国・中国の英語学習者を対象に、英文エッセイを課題としたオンラインのライティングテストを実施することによって、特徴的文法を分析するためのデータを収集することができた。また、国際的理解度を解明するための理解度判断テスト実施に向けての準備として、テスト形式、実施方法、対象者など、理解度判断テストの概要についても、既に検討を始めている。当初の予定どおり、本研究の最終年度である平成25年度において、ライティングテストによるデータ収集を継続しながら、理解度判断テストを実施し、理解度判断テストの結果を分析することにより、日本・韓国・中国の英語学習者間における国際的理解度について検証を行うことができる。それゆえ、本研究の進捗状況は、おおむね順調である。
不完全酵母の倍数性変換と集落形態変異の分子機構

本研究では、単細胞性で、種々の生理的および遺伝的解析の方法が発展してきた酵母(C.albicansを主とする)を研究材料とし、本研究者が発見した、集落形態高頻度変異現象と倍数性変換に注目し、それが結果としてもたらす集落形態変異との因果関係を染色体およびDNA分子のレベルまで堀り下げて、(1)何が染色体再配列を引きおこすのか、(2)倍数性変換をもたらす因子と染色体再配列を引き起こす遺伝子とその働きとはどのような関係にあるか、の二点を明らかにした。(1)に関しては、染色体上の再配列した領域を明らかにするため、アデニンの要求性変異ADE1が同型接合のときには、集落が赤色となり、野生型ADE1と異型接合であれば集落がピンク色となり、野生型の同型接合では白色の集落となる変異株を利用した。集落の色の異なる変異体クローンについて、その染色体のSfi|制限酵素断片やHpa|制限酵素断片と、rDNA遺伝子およびADE1遺伝子とのハイブリダイゼーション実験をそれぞれ行った。その結果、ADE1とrDNAの乗ったR染色体では、半数体性(モノソ-ミック)の状態を経由することによって、遺伝子突然変異が直ちに表現型として発現すること、モノソ-ミックな状態からダイソ-ミックな状態への移行過程があり、さらに一方の染色体での遺伝子突然変異が起きて異型接合性となり、次に変異型遺伝子か、野生型遺伝子かのいずれかが同型接合となる接合性の変化が起こるというプロセスが明らかとなった。(2)に関しては、倍数性変換を高頻度で行う突然変異体STN21株をC.albicans標準株より分離した。この変異体では、染色体5番、7番が高頻度にサイズ変化した。特に7番染色体ではその中央部分が組換えをおこし、染色体サイズ変化をきたすことが明らかとなった。表現型を野生型にもどす遺伝子(PLDと本申請者が命名)の遺伝的相補試験を行う実験系を、細胞融合を利用して構築した。その結果、C.aibicansの倍数性の制御に関わる遺伝子座が少なくとも二種類あることがわかった。カンジダ酵母において、温度(37°C)感受性に高次倍数化細胞を培養に生ずる変異(Pld^<ts>)と、異型接合状態でアデニン栄養要求性変異(ade1)とをもつ株(SGF7-2)を作成し、このアデニン生合成遺伝子の乗った染色体が接合性の変異を起こしたことを検出する実験系を確立した。すなわちこの株は、異型接合(ade1/ADE1)のそのままの状態であればピンク色の集落を形成するが、もしade1/ade1の同型接合に変異すれば赤褐色の集落を、またもしADE1/ADE1の同型接合状態に変異すれば白色の集落を形成する。(1)37°Cの培養で生ずる高次倍数化細胞をミクロマニピュレータで単離し、集落形成させたところ、赤褐色や白色の扇状集落が10^<-1>という高頻度で生ずることが判明した。(2)こうした扇状集落をそれぞれ培養し、パルスフィールド電気泳動で染色体DNAを分離し、ハイブリダイゼーションの実験を行ったところ、ade1あるいはADE1が異型接合から同型接合に変異したクローンでは、相同染色体間での不等乗り換えが高頻度で起こっていることが示唆された。これらの結果の一部は、J.Bacteriology誌(1994年)に発表した。(3)制限酵素Sfi

1によってADE1遺伝子座の乗っている染色体DNAを断片化し、染色体のどの領域で乗り換えが起きているのかを調べたところ、ADE1遺伝子に連鎖しているリボゾームrRNAの遺伝子(rDNA)のクラスターサイズが変化しており、反復配列に富んだrDNA領域付近で再配列が起きていることが示された。(4)一方、アデニン遺伝子近傍での再配列による遺伝子量変化の可能性についても、アデニン遺伝子座周辺の制限酵素断片の大きさを調べながら検討を重ねているところである。本研究では、単細胞性で、種々の生理的および遺伝的解析の方法が発展してきた酵母(C.albicansを主とする)を研究材料とし、本研究者が発見した、集落形態高頻度変異現象と倍数性変換に注目し、それが結果としてもたらす集落形態変異との因果関係を染色体およびDNA分子のレベルまで掘り下げて、(1)何が染色体再配列を引きおこすのか、(2)倍数性変換をもたらす因子と染色体再配列を引き起こす遺伝子とその働きとはどのような関係にあるか、の二点を明らかにした。(1)に関しては、染色体上の再配列した領域を明らかにするため、アデニンの要求性変異ADE1が同型接合のときには、集落が赤色となり、野生型ADE1と異型接合であれば集落がピンク色となり、野生型の同型接合では白色の集落となる変異株を利用した。集落の色の異なる変異体クローンについて、その染色体のSfil制限酵素断片やHpal制限酵素断片と、rDNA遺伝子及びADE1遺伝子とのハイブリダイゼーション実験をそれぞれ行った。その結果、ADE1とrDNAの乗ったR染色体では、半数体性の状態を経由することによって、接合性の変化した表現型が現れるというプロセスが明らかとなった。(2)に関しては、倍数性変換を高頻度で行う突然変異体STN21株をC.albicans標準株より分離した。この変異体では、染色体5番、7番が高頻度にサイズ変化した。特に7番染色体ではその中央部分が組換えをおこし、染色体サイズ変化をきたすことが明らかとなった。表現型を野生型にもどす遺伝子(PLDと本申請者が命名)の遺伝的相補試験を行う実験系を、細胞融合を利用して構築した。その結果、C.albicansの倍数性の制御に関わる遺伝子が少なくとも二種類あることがわかった。
重力観測を用いた高精度・リアルタイム火山噴火予知

本研究の最終目標は、絶対重力計を用いて高精度な火山活動モニタリングを実現することである。また、重力観測データに含まれる地下水流動起源の擾乱(以下、地下水擾乱と呼ぶ)を補正するために、地下水流動の数値シミュレーションを実施することも本研究の目的の1つである。平成21年度には、これまで収録した重力および地下水データを整理し、重力変化のメカニズムを明らかにした。まず胆沢扇状地では、空間1次元の地下水流動シミュレーションを実施することにより、扇状地上で観測した地下水擾乱(最大振幅:10マイクロガル)を1マイクロガル以内の精度で再現することに成功した。また、火山静穏期の浅間山で観測した地下水擾乱(最大振幅:25マイクロガル)についても、空間3次元の地下水流動シミュレーションによって、3マイクロガル以内の精度で再現できることが分かった。以上のことから、本研究の地下水シミュレーション法は地下水擾乱を精度良く再現することができ、重力観測データの地下水擾乱補正にも有効であることが分かった。さらに本研究では、噴火活発期の浅間山および桜島で観測された重力変化に地下水擾乱補正を施した(すなわち、地下水シミュレーションで計算された地下水擾乱予測値を重力観測値から差し引いた)。その結果、浅間山では5マイクロガル、桜島では10マイクロガルの重力変化を抽出することに成功した。この重力変化は、火山噴火時に減少傾向であり、他の火山学的データ(傾斜変化・火山ガス放出量等)とも高い相関を示していることから、抽出された重力変化は重力観測点近傍のマグマ移動によるものと考えられる。以上のように、本研究は火山地域で観測した重力変化に地下水擾乱補正を施し、マグマ移動起源の重力変化の把握に成功した。本研究の手法を活用すれば、火山内部のマグマ移動プロセスをリアルタイムに理解し、火山活動の理解につなげることができると考えられる。本研究の目的は、絶対重力計を用いて高精度かつリアルタイムな火山活動モニタリングを実現することである。初年度にあたる平成19年度は、重力観測においてノイズとなる、地下水流動の問題を中心に研究を進めた。まず、浅間山近接の火山観測所において、重力と地下水の連続観測を行った。その結果、台風9号豪雨による観測所近傍の地下水量の増大、および重力値の増加が確認された。また、豪雨後は地下水の流出に伴い、観測所周辺の地下水量が減少し、それに伴って重力値も減少していることが分かった。これら一連の変動は、計算機による地下水流動シミュレーションによっても高精度で再現できることを、我々は明らかにした。すなわち、我々の地下水流動シミュレーションの方法を使えば、地下水起源の重力データを補正することができる。それによって火山活動起源の重力変化を精度よく抽出することができるので、火山噴火予知に応用できると期待される。また、2008年からは鹿児島県の桜島において絶対重力観測を開始した。これは、最近活動が活発になっている昭和火口の活動を監視する目的である。初期解析の結果、爆発的噴火の直前に微小な重力変化が検出された。これは昭和火口までマグマが上昇したために、観測点に及ぼす万有引力の値が変動したことが原因と考えられる。桜島における重力観測は2008年度も継続して行われる予定なので、重力観測を用いた火山活動監視に努めていきたい。採用2年度目に当たる平成20年度は、桜島・有村観測坑道での重力連続観測に従事した。7ヶ月間にも及ぶ連続観測の結果、火山活動に伴う最大10マイクロガルの重力変化が検出された。この重力変化は、火山中を上昇するマグマの影響で、観測点が受ける万有引力の値が変動したためと考えられる。このように、重力観測を火山地域に適用すればマグマの位置を直接観測できるので、本手法は火山噴火予知にも応用できるものと期待される。また、重力観測においてノイズ源となる地下水擾乱の問題を解決するため、地下水と重力の同時観測を昨年度に続いて実施した。岩手県奥州市水沢区の国立天文台では、地表水分観測と超伝導重力計による重力観測を行った。その結果、降雨や地下水流動に伴う数マイクロガルの重力変化を検出した。また、浅間山で冬季に行われ九重力観測では、10マイクロガル程度の重力変化が観測された。この原因には、積雪の融解や、夏場の降水の深部への浸透など、複数の原因が考えられる。今後は、これらの地下水擾乱を計算機上でシミュレートし、観測された重カデータとの比較を行っていきたい。また、観測データから計算値を差し引くことで、火山活動起源の重力変化を抽出し、火山内部の質量移動プロセスの解明に努めたい。

また、火山静穏期の浅間山で観測した地下水擾乱(最大振幅:25マイクロガル)についても、空間3次元の地下水流動シミュレーションによって、3マイクロガル以内の精度で再現できることが分かった。以上のことから、本研究の地下水シミュレーション法は地下水擾乱を精度良く再現することができ、重力観測データの地下水擾乱補正にも有効であることが分かった。さらに本研究では、噴火活発期の浅間山および桜島で観測された重力変化に地下水擾乱補正を施した(すなわち、地下水シミュレーションで計算された地下水擾乱予測値を重力観測値から差し引いた)。その結果、浅間山では5マイクロガル、桜島では10マイクロガルの重力変化を抽出することに成功した。この重力変化は、火山噴火時に減少傾向であり、他の火山学的データ(傾斜変化・火山ガス放出量等)とも高い相関を示していることから、抽出された重力変化は重力観測点近傍のマグマ移動によるものと考えられる。以上のように、本研究は火山地域で観測した重力変化に地下水擾乱補正を施し、マグマ移動起源の重力変化の把握に成功した。本研究の手法を活用すれば、火山内部のマグマ移動プロセスをリアルタイムに理解し、火山活動の理解につなげることができると考えられる。