hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
皮膚癌の浸潤、転移能における表皮接着分子の直接的関与についての解析

本研究では,若年期から転移、浸潤能の高い皮膚癌を発症しやすい表皮水疱症(EB)患者から得られたヒトの組織、細胞を用いることで、表皮皮膚接着分子の変異、欠損がヒト癌細胞の浸潤、転移においてどのように働いているかを直接的に検証した。方法と結果:1.EB患者由来表皮角化細胞培養シート移植時のin vivoにおける浸潤性、走化性の解析SV40にてトランスフォームしたEB患者由来角化細胞から培養表皮シートを作成、ヌードラットに移植し、局所浸潤、転移の動態について検討した。その結果患者由来の皮膚シートでは,表皮細胞の配列に乱れがみられたが、真皮内への明らかな浸潤を示す像は認められなかった。2.リコンビナントヒトVII型コラーゲンによる基底膜再構成SV40にてトランスフォームしたEB患者由来角化細胞から培養表皮シートを作成、ヌードラットに移植した後に、同部にリコンビナントヒトVII型コラーゲンタンパクを皮下注射し、ヒトVII型コラーゲンの動態について免疫組織学的に検討した。結果、ヒトVII型コラーゲンタンパクは皮下注射ご表皮、真皮の接合部、基底膜部に局在していることが確認された。考案:VII型コラーゲンタンパクを遺伝的に欠損するEB患者由来の変異ケラチノサイトを用いて浸潤、転移能について検討したが、VII型コラーゲンタンパクの欠損と変異ケラチノサイトの浸潤、転移能の間に有意な相関は認められなかった。今後は、TPAを用いた化学発ガンモデルにて、癌化を誘発した際の浸潤、転移の動態について検討する。また、免疫不全ラットに合成VII型コラーゲンタンパクを皮下注射することによって、VII型コラーゲンタンパクが機能的なタンパクとして働くことが示唆された。この結果に基づき、リコンビナントタンパク皮下注射によるVII型コラーゲン導入を行った場合との差異について検討を行う予定である。
周術期心筋虚血、動脈血酸素飽和度低下にみる糖尿病性自律神経機能障害の影響への考察

糖尿病患者には高率に神経障害が発生することは広く知られており、近年、これによる無痛性の心筋虚血が問題となっている。5065歳の予定手術患者で、基礎疾患のない6人(コントロール群)および糖尿病の患者10人(DM群)を対象とした。手術室入室後、自律神経機能検査を行い、DM群のうちこれらの自律神経機能検査において異常を示したものを、糖尿病性自律神経障害あり(DM-AD(+)群)とした。手術終了後コントロール群の患者とDM-AD(+)群の患者に、ホルター心電図と経皮的動脈血酸素飽和度(SpO2)モニターを48時間装着し、心拍変動スペクトル解析を行った。(結果)SpO2モニターにて低酸素血症例と認められた症例は存在しなかった。また術後のホルター心電図でSTの低下により心筋虚血陽性例と認められた症例も今回の症例の中にはなかった。しかしT波の一時的な陰転化を認めた症例がDM-AD(+)群(n=4)で1例あった。症例数が少なく、個人差が大きいため有意差はでないが、HF成分はコントロール群で、1日目54.3±46.0ms^2対2日目70.8±63.6と、術後2日目のほうが大きい傾向がみられたが、DM-AD(+)群では、あまり変化しなかった。またLF/HF比はコントロール群で、1日目3.26±1.78対2日目2.34±1.02と、術後2日目のほうが小さくなる傾向がみられたが、DM-Ab(+)群では、あまり変化しなかった。研究の背景:糖尿病患者では高率に神経障害を合併するが、周術期においては自律神経機能障害が問題となる。この障害によって、無痛性の心筋虚血や、低酸素症に対する呼吸反応の低下が健常者より高率におきる可能性がある。研究目的:本研究では、術前の自律神経機能と、術中および術後48時間の心筋虚血、不整脈の有無と経時的な動脈血酸素飽和度(SpO2)を調査し、それらの関連について検討する。さらに術中、後の血糖、疼痛管理、麻酔方法、使用薬剤を自律神経系の機能とその回復に関連して追求する。研究内容:術前の自律神経機(心電図R-R間隔変動、バルサルバ試験、Head-uptilt試験、強制呼気および吸気R-R比観察)と、術中および術後48時間の心筋虚血、不整脈の有無と経時的な動脈血酸素飽和度(SpO2)を調査し、心筋虚血中とその前後の心拍変動のスペクトル解析によって、自律神経機能障害の結果生じる交感神経系の亢進(心拍変動スペクトル解析上のLF/HF値の上昇)を観察する。これにより周術期における自律神経系の回復過程および体液変化過程において、心筋虚血、不整脈の誘発、SpO2の低下と自律神経系機能との相関を明らかにする一助となり、交感神経系、副交感神経系における障害とにおける関連を詳細に検索することができる。糖尿病患者に多い突然死との因果関係を模索できる可能性がある。平成14年度は開腹手術もしくはそれに準じた侵襲度の手術を予定した、糖尿病患者、非糖尿病患者(若年者、高齢者)について数例ずつ自律神経機能と、術中および術後48時間の心筋虚血、不整脈の有無と経時的な動脈血酸素飽和度(SpO2)を調査し、解析を行った。平成15年度はさらに症例数を増やし、検討を加える予定である。

研究目的:本研究では、術前の自律神経機能と、術中および術後48時間の心筋虚血、不整脈の有無と経時的な動脈血酸素飽和度(SpO2)を調査し、それらの関連について検討する。さらに術中、後の血糖、疼痛管理、麻酔方法、使用薬剤を自律神経系の機能とその回復に関連して追求する。研究内容:術前の自律神経機(心電図R-R間隔変動、バルサルバ試験、Head-uptilt試験、強制呼気および吸気R-R比観察)と、術中および術後48時間の心筋虚血、不整脈の有無と経時的な動脈血酸素飽和度(SpO2)を調査し、心筋虚血中とその前後の心拍変動のスペクトル解析によって、自律神経機能障害の結果生じる交感神経系の亢進(心拍変動スペクトル解析上のLF/HF値の上昇)を観察する。これにより周術期における自律神経系の回復過程および体液変化過程において、心筋虚血、不整脈の誘発、SpO2の低下と自律神経系機能との相関を明らかにする一助となり、交感神経系、副交感神経系における障害とにおける関連を詳細に検索することができる。糖尿病患者に多い突然死との因果関係を模索できる可能性がある。開腹手術もしくはそれに準じた侵襲度の手術を予定した、糖尿病患者、非糖尿病患者について自律神経機能と、術中および術後48時間の心筋虚血、不整脈の有無と経時的な動脈血酸素飽和度(SpO2)を調査し、解析を行っている。
アントシアニンによる生体酸化制御の分子機構の解析

食品素材中に含まるポリフェノール、中でもフラボノイドが示す抗疾病機能については、これまでに多くの研究が行われてきており、各種機能が現在でも明らかにされつつある。しかしながら、同じポリフェノールに属し、また、赤紫色を示す果実・野菜類に含まれるアントシアニンの生理機能についてはまだ十分な研究が行われていない。実施研究では、アントシアニンが生体内で示す、新たな概能の開発と、機能の発現機構について、とくに生体内酸化制御機能に注目して研究を行った。赤キャベツから、分離した主要な3種のアシル化アントシアニンは、パラコートで誘発したラットの生体内酸化を抑制すること、また、その作用機構の一つが、スーパーオキシドアニオンの生成と関わるNADPH-シトクロームP450還元酵素の活性阻害にあることを見い出した。一方、3種のアシル化アントシアニンは、糖尿病に伴う生体内酸化、遺伝子損傷産物としての8-ヒドロキシデオキシグアノシン(8-OH dG)の増加、酸化型グルタチオンの増加、肝臓から血中へのα-トニフェロールの放出阻害などを抑制し、生体酸化に防御的に作用しているが明かとなった。ポイズンベリーに含まれるアントシアニン(シアニジン配糖体)、およびナス主要アントシアニンのナスニンは、C型肝炎と類似の症状を示すことが指摘されているガラクトサミン誘発肝障害ラットの血漿GOT、GPT活性の上昇を抑制する他、障害に伴なうα-トコフェロールの肝臓からの血中への放出阻害,肝臓での遺伝子の損傷と急速なアスコルビン酸の減少などを抑制すことなどが明らかとなった。また、予めアントシアニンを給与した肝障害誘発ラットでは、その肝臓ホモジネートのラジカル発生剤に対する酸化抵抗性が、未給与群の場合に比べて高いことが明かとなり、一部は吸収されたアントシアニンあるいはその分解物が、生体内での直接的なラジカル消去を行っている可能性なども明らかとなった。赤キャベツに含まれる粗アントシアニン(Ant)および3種の主要アシル化アントシアニンのAcAnt(3-O-{6-O-sinapyl-2-O-(β-D-glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosyl}-5-O-(β-D-glucopyranosy)cyanidin、3-O-{6-O-feruryl-2-O-(β-D-glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosyl}-5-O-(β-D-glucopyranosy)cyanidin、および3-O-{6-O-p-coumaryl-2-O-(β-D-glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosyl}-5-O-(β-D-glucopyranosy)cyanidinの混合物)の生体酸化防御機能について、過酸化が進行しやすいストレプトゾトシン誘起糖尿病ラットを用いて検討した。その結果、Antを0.15%、あるいはAcAntを0.05%添加した飼料を給与した群では、糖尿病ラットにみられる肝臓・腎臓の脂質過酸化物(TBARS)の上昇を有意に抑制、あるいは抑制する傾向にあった。肝臓のSOD、GSH-Px、カタラーゼ活性はいずれも糖尿病ラット群で低下、もしくは低下の傾向を示したが、Ant、AcAntによる有意な回復はみられなかった。肝臓の総GSH量、GSSG/GSH比はいずれも糖尿病ラット群で上昇し、Ant、AcAntの給与で上昇が抑制、もしくは抑制される傾向にあった。腎臓では糖尿病ラット群で、GSSG/GSH比が有意に上昇し、Ant、AcAntによってその上昇が有意に抑制された。

これらの結果から、Ant、AcAntは生体過酸化の亢進に防御的に作用すること、また、Antの生体酸化防御機能は主としてAcAntによって発現されている可能性などが示唆された。3種の主要アントシアニン(cyanidin-3-O-rutinosyl glucoside,cyanidin-3-O-diglucoside,cyanidin-3-O-glucoside)から構成されているボイズンベリ-アントシアニン、赤キャベツの3種の主要アシル化アントシアニン[3-O-{6-O-sinapyl-2-O-(β-D-glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosyl}-5-O-(β-D-glucopyranosy)cyanidin、3-O-{6-O-feruryl-2-O-(β-D-glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosyl}-5-O-(β-D-glucopyranosy)cyanidin、および3-O-{6-O-p-coumaryl-2-O-(β-D-glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosyl}-5-O-(β-D-glucopyranosy)cyanidin]が生体内で示す機能について、ガラクトサミン誘発肝障害ラットを用いて検討した。いずれのアントシアニンも肝障害に伴う血漿GOT、GPTおよびLDHの上昇、また肝臓中α-トコフェロール量と酸化型グルタチオン/還元型グルタチオン比の上昇などを抑制、あるいはを抑制する傾向にあった。これらの結果は、本実験に用いたこれらのアントシアニンが、ガラクトサミン投与により活性化したマクロファージによる活性酸素の生成を介する生体内酸化に対して防御的に作用すること、また、酸化ストレス状態では、末梢からの肝臓へのα-トコフェロールが動因が起きるか、肝臓から血中へのα-トコフェロールへの放出が抑制されること、さらにはまたアントシアニンはこれら諸症状を改善することを示した。また、肝臓ホモジネートのAAPHラジカルに対する酸化抵抗性はガラクトサミン投与で減少し、アントシアニンの給与はその減少を抑制することから、吸収されたアントシアニンあるいはその分解物が直接的に、あるいは生体内抗酸化性物質の濃度や抗酸化系酵素の活性制御を通し、抗酸化的に作用していることが示唆された。
心臓マクロファージの分化機構の解析

近年、心不全患者は増加の一途を辿っている。心不全治療は目覚しい進歩を遂げたが、心不全患者の予後は未だ良好とは言えず、心不全患者の予後改善が課題とされている。我々はこれまでに心臓マクロファージが心不全代償に関与しており、その機能発現に必要な遺伝子も明らかにしている。本研究ではその知見をもとに、心臓マクロファージに着目した心不全治療の新規治療標的分子の同定に挑戦する。
喘息に特異的な肺胞マクロファージのポピュレーションにおける補助シグナル分子の役割

喘息における肺胞マクロファージ(AM)のポピュレーションの詳細については明らかではない。本研究では、喘息モデルマウスとコントロールのAMの比較を実施し、喘息モデルマウスのAMは、より選択的活性化マクロファージ(M2)よりにシフトしている可能性を示した。また、コントロールマウスのAMでは認められない補助シグナル分子B7-DCの発現が喘息モデルマウスのAMで有意に亢進していること、及び、AMはT細胞増殖を抑制する可能性を見出した。これらの現象は、AMが喘息病態を抑制している可能性を示唆しており、AMが新たな治療標的となり得ることを示唆している。マクロファージには、複数のポピュレーションが報告されている。細菌や死細胞を貪食する古典的活性化マクロファージやIL-4、IL-13刺激下に誘導される選択的活性化マクロファージなどがそれらに該当するが、肺胞マクロファージ(AM)のポピュレーションの詳細については明らかではない。一方、マクロファージは抗原提示細胞(APC)であり、T細胞活性化には、樹状細胞を含めたAPCからの補助シグナルが必須である。T細胞が持つ多様な機能は、多種の補助シグナル分子の介在の有無により制御されると考えられている。本研究では、喘息に関わる特異的なAMのポピュレーションおよびAM上の補助シグナル分子の役割を明らかにすることを目的としている。本年度は、OVA抗原感作と誘発による喘息モデルマウスとコントロールマウスにおける肺胞洗浄液中のAMについて解析を実施した。マクロファージの各ポピュレーションの代表的なマーカーに加えて、AM上の補助シグナル分子の発現を解析した結果、コントロールマウスと喘息モデルマウスの肺胞洗浄液中AM間で異なる発現パターンを呈した補助シグナル分子に着目するに至った。現在、AMのポピュレーションをさらに詳細に解析するとともに、この補助シグナル分子を中心に、得られたポピュレーションの機能を解析中である。次年度においては、AMを欠失させた喘息モデルマウスの系に、ex vivoで調整したAMを気道に移入し、喘息モデルマウスにおけるAMの役割を解析する。また、すでに樹立している補助シグナル分子の中和抗体を用いてAM上の補助シグナル分子の役割を解析する予定である。喘息においては、気道構成細胞、T細胞、好酸球などの浸潤細胞が複雑に関与し合う。気管支肺胞洗浄液中の大多数を占める肺胞マクロファージ(AM)も含まれるが、その解析は十分ではない。マクロファージには、複数のポピュレーションが報告されており、細菌や死細胞を貪食する古典的活性化マクロファージ(M1)やIL-4、IL-13刺激下に誘導される選択的活性化マクロファージ(M2)などが該当するが、AMのポピュレーションの詳細については不明であった。本研究では、喘息モデルマウスとコントロールマウスのAMの比較を実施し、AMには、M2マーカーとなる分子の発現を認めるが、喘息モデルマウスのAMはコントロールと比べ、よりM2よりにシフトしている可能性が示唆された。一方、T細胞活性化には抗原提示細胞からの補助シグナルが必須であり、T細胞が持つ多様な機能は、多種の補助シグナル分子の介在により制御される。我々は、T細胞とAMを共培養した結果、AMはT細胞増殖を抑制している可能性を見出した。しかし、これに反して、同実験の培養上清中の種々のサイトカイン、ケモカインは増加しているため、現在、AMがT細胞に与える影響を詳細に解析中である。さらに、本研究では、AM上の補助シグナル分子の発現を解析し、コントロールマウスのAMでは認められない補助シグナル分子B7-DCの発現が喘息モデルマウスのAMで有意に亢進していることを見出した。B7-DCは、寄生虫感染や喘息におけるTh2反応に対して抑制的に働くと考えられている。AMのT細胞への影響とB7-DC発現の関与について解析中である。また、我々は、補助シグナル分子TIM4が喘息の病態形成に関与する可能性を既に見出しているが、TIM4のFc融合蛋白がAM上に結合することを新たに見出し、さらなる解析を実施している。
神経変性疾患に見られるアミロイド繊維の構造伝播メカニズム

ハンチントン病(HD)はハンチンチン蛋白質(Htt)に存在するポリグルタミン鎖(polyQ)の異常伸長によって引き起こされ、神経細胞内での変異蛋白質の蓄積・凝集が主な病理学的所見である。本研究では、Htt凝集体に含まれる蛋白質の一つとしてTIA-1を同定し、TIA-1がHtt凝集体に取り込まれるメカニズムとして、polyQ線維によるTIA-1の線維化促進を提案している。TIA-1はRNA結合を行うN末端領域とstress granule形成にかかわるC末端領域(TIA-1^c)からなるが、培養細胞を用いた実験から、polyQ凝集体との共局在にはTIA-1^cが必須であることを明らかにした。線維の形成は「核形成」と「伸長」の二段階からなるが、ある蛋白質の線維が別の蛋白質の線維化の核として働くことが稀にある(cross-seeding)。そこで、polyQにTIA-1^cの線維を加えたものの、polyQの線維化に大きな速度論的変化はなかった。しかし、TIA-1^cにpolyQ線維を加えるとTIA-1^cの線維化が促進されることが分かった。細胞内においても、polyQ凝集体が核となりTIA-1が凝集体に巻き込まれる様子を生細胞観察により捉えることができ、R6/2マウスにおいても、変異Httが凝集した後にTIA-1がSDS不溶性になることを確認できた。以上の結果から、異常伸長したpolyQからなる線維状凝集体が他の蛋白質の線維化を促進していることが示唆される。さらに、polyQ線維を核としたcross-seeding機構により、様々な蛋白質の機能喪失が加速度的に進行すると考えられ、発症すると急速に症状が悪化する神経変性疾患の一面を説明できる可能性がある。アミロイド線維の一般的な形成過程は「核形成」と「伸長」の二段階からなり、異なる蛋白質がアミロイド形成の核になることもある(cross-seeding)。そこで、本課題では、神経変性疾患に関わる各種蛋白質のcross-seedingによるアミロイド線維化過程を検討することを目的とする。本年度は、ハンチントン病の原因蛋白質であるポリグルタミン(poly-Q)に着目し、cross-seedingによるpolyQ線維形成機構を検討した。細胞が各種ストレスを受けると、TIA-1蛋白質がmRNAやリボソームを巻き込みstressgranuleと呼ばれる顆粒状構造物を核や細胞質に形成する。そこで、培養細胞内においてTIA-1がpoly-Q凝集体と共局在することを確認し、poly-QとTIA-1の相互作用が生理的条件下でも起こりうることを明らかにした。次に、TIA-1においてstress granule形成に必須のC末端ドメイン(TIA-1^C)は凝集しやすいことが分かった。TIA-1^C凝集体はThioflavin Tの蛍光を増加させ、Congo redの吸収スペクトルを長波長側にシフトさせた。これらはアミロイド様線維形成を示す特徴的な変化であり、TIA-1^C凝集体を原子間力顕微鏡により観察すると直径約10nmの線維状形態を有していることが明らかとなった。そこで、poly-Qを含む溶液にTIA-1^Cアミロイドを加えcross-seedingを検討したものの、poly-Qの線維化に大きな速度論的変化は見られなかった。一方、poly-Qからなる線維状凝集物はTIA-1^Cのアミロイド化を加速することが分かった。よって、poly-Q凝集体がcross-seedingによりTIA-1などの蛋白質凝集化を促進し、それらの機能低下が細胞毒性の発揮につながる可能性を示すことができた。
地震動に与える地表地質の影響に関する国際共同研究の国内準備会活動

本研究課題は、本年度に開催された2つの国際シンポジウムーESG国際シンポジウム(Symposium of Effect of Surface Geology on Seismic Motion)、データプロセッシング国際シンポジウム、およびESGシンポジウムにおいて決議された日本におけるテストフィールドの開設(小田原市足柄平野)に関して大きな研究成果をあげた。ESG国際シンポジウムは8月1日東京において開催され、去年開催された第1回の同国際シンポジウム(カナダ国バンクーバー市)を受けて、研究の今後の活動方針に関してほぼ結論的な成果を得た。即ち、この2回の国際シンポジウムにより、本研究のテーマである「地震動に与える地表地質の影響」に対してテストフィールドをアメリカ合衆国カリフォルニア州ターキーフラットおよび日本の小田原市足柄平野とすることを決定したこと、本テーマに対する準備活動およびその成果の発表を本年8月にイスタンブールで開催されるIASPEIにあわせてワークショップにおいて行うことを決め、今後の活動方針の大網が決定されたことが重要な成果である。また8月9日に東京で開催されたデータプロセッシング国際シンポジウムにおいては、強震動のデータ処理に関する学術的な結論を、この問題に関連する全世界の研究者を結集した場において得た。この結論はESG国際ワークショップと有機的に関連して、本研究課題を進める上で極めて有用な成果であった。これらの2つの国際ワークショップに関する開催準備は、ESG国内委員会(日本学術会議地震工学研連で地震工学小委員会として認められている。)およびデータプロセッシング国内委員会であり、これらの委員会は地震学会、土木工学会、建築学会より推薦された委員で構成されており、本研究課題に対する研究分担者が全員で2つの委員会を構成している。本研究課題に与えられた予算は、2つの国際シンポジウムの開催費用および国内委員会活動に使用した。
主流乱れを受ける超音速機の着陸降下時における空力操舵計画に対する時系列的最適化

近年,超音速旅客輸送機(Supersonic Transport: SST)の再度の実現に向けた研究が国内外で盛んであり,高速飛行時の諸問題を解決技術が多く提案されている.一方で,実用化に大きく関係するSSTの着陸降下時操舵に関わる空力的研究は,基礎的な低速空力研究に止まっている.そこで本申請研究では,安全性にも影響するSST降下時での時系列的空力操舵に最適化法の適用を行い,主流乱れも考慮したリスク低減への応用を目的として計画・実施を行った.まず,「高精度数値流体力学による空力データベースの効率的構築」を行った.ここでは,非構造格子法に基づく圧縮性Navier-Stokes方程式を解くソルバーを用い,デルタ翼を持つ機体の低速高迎角特性を中心に取得した.Cross variationを用い,この空力データベースがKriging法により非計算実施点での空力を精度よく推定できることなどを確認した.続いて,「空力-運動連成計算によるSST降下経路計算と時系列的評価」を実施した.ここでは,着陸することを制約条件とした問題の解の存在範囲(初速,初期迎角,初期舵角など)の検討を行い,妥当な範囲を得た.最終的に,進化計算に基づく最適化法を援用し,「時系列的な空力操舵に対する最適化法の実運用」を実施した.気体運動の初期値を数ケース用意し,大域的最適化法である進化計算によりロバストに解が求められることを示した.これらの成果は,国際会議ISMSI2018で論文発表を行ったほか,国際会議でも公表予定である.また,外乱の影響を考慮した飛行経路最適化を実施中であり,さらに高揚力装置の影響などを加味した計算を実施する予定である.「高精度数値流体力学による空力データベースの効率的構築」において,格子点依存性を確認し,さらにデータ取得点が空力推定に及ぼす影響性を検証している.高精度数値流体力学による計算は,本研究の中で最も高コストな実施項目であるが,結果の品質を左右するため,妥当性を示しつつ完了できたことは,本研究全体の進展に大きな影響を与える.ここまでで得た空力を利用し,「空力-運動連成計算によるSST降下経路計算と時系列的評価」を実施し,コンコルドなどと比較しても妥当な結果を得られたものと考える.さらに,最終目標である,進化計算に基づく飛行経路・空力制御最適化の実施も完了し,大きな目的である外乱の影響性の斟酌も進めることができている.成果は国際会議論文として採択されたほか,国内発表も予定している.また,ここで構築した手法は,有翼型宇宙往還機設計にも応用されている.補助期間満了と同時に,概ね実施したい項目は消化できたと考えているが,高揚力装置の考慮や,舵角応答の空力精度検証などはもう少し進める必要があり,これらの対外発表も行いたいことから補助期間延長を申請した.2019年度内にこれらを遂行し,査読付き論文などによる公表も目指したい.平成28年度は,1航空機の経路設計のための,空力ー飛行力学連成計算法の構築,と2デルタ翼を有する超音速旅客機に対する数値流体力学,の2点を中心に実施した.1においては,従来型機に対し,迎角やマッハ数などの主流条件に対して,semi-empiricalな計算法であるDATCOM及び,非構造格子法に基づく数値流体力学を用いて空力データベースを構築し,4次精度ルンゲクッタ法により運動方程式を解くことにより,着陸進入経路の計算を行った.また,舵面や推力制御をパラメータとした最適化の試行を行った.数値流体力学による空力データベースから求めた連成計算の結果は,概ね他研究による実機を用いた検討結果と一致した.空力の推定に最尤推定法を用いたことから,計算時間は汎用PCで20分程度となり,既存研究はスパコンにより数十時間かかる計算コストを劇的に低減させることができた.2では本研究で目標とする超音速旅客機形態に対して,数値流体力学を実施した.当年度は格子依存性の調査を行ったほか,静的状態の計算のみを実施し,動的状態の計算は次年度目標とする.本研究で構築した空力ー飛行力学連成計算法は,多段式有翼ロケットの打ち上げ時のブースター段フライバックの計算などにも用いた.当年度において,1航空機の経路設計のための,空力ー飛行力学連成計算法の構築,と2デルタ翼を有する超音速旅客機に対する数値流体力学,の2点を実施し,目標を達成した.手法は旅客機以外に,有翼ロケットなどの他の事例にも適用され,有用性を示すことができている点で,申請研究は概ね順調に進捗していると言える.当年度においては,数値流体力学を用いた超音速旅客機の動特性取得が完了できていないが,計算時間の制約が問題であり,次年度では並列度や計算格子の最適性などを見直しつつ,完遂できる見込みである.平成29年度においては,具体的に超音速旅客機を想定し,継続降下経路に相当する降下経路の導出法を構築した.機体形状はデルタ翼と尾翼を持つ形状であり,空力にはDATCOMによる結果を用いて,運動は4次精度ルンゲークッタ法により解くものとした.多様な制御側を求めるために,遺伝的アルゴリズムを用いた降下経路の設計を行い,複数の解候補を取得することができた.また,数値流体力学(Computational Fluid Dynamics: CFD)の格子作成や計算の試行を行った.本年度は,構築した手法によって,尾翼の&#127537;面操作のインターバルなどについて最適化計算を行った.

また,エレベータ角の初期値について依存性を調べた.本年度までで提案・構築した手法により,着陸経路を妥当に模擬し,非従来型の機体においてもシミュレーションによる航空機の飛行経路の理解につなげられることが分かった.特に,2次元面内において,回転運動と鉛直方向の減速とに相関関係があり,次元縮退につながることなどは今後有効な知見である.提案法によって導出された手法・結果は,既にその他の研究にも波及している.例えば,本年度は既存型旅客機の異常気象下を仮定した離陸において,最適制御の気温の依存性に関する研究を行った.さらに,有翼ロケット分離シミュレーションへの適用,情報科学に関する学内連携において,デジタル地球儀への可視化を行い,フライトシミュレーターやとしても用いることができることを示した.空力計算が当初の想定より若干遅れているが,計画調書にも記載した想定内のものであり,その他の実施・検討予定事項については,概ね順調である.今年度は対外的な公表を行いつつ,空力の計算について計算リソースの増強などで加速を予定している.近年,超音速旅客輸送機(Supersonic Transport: SST)の再度の実現に向けた研究が国内外で盛んであり,高速飛行時の諸問題を解決技術が多く提案されている.一方で,実用化に大きく関係するSSTの着陸降下時操舵に関わる空力的研究は,基礎的な低速空力研究に止まっている.そこで本申請研究では,安全性にも影響するSST降下時での時系列的空力操舵に最適化法の適用を行い,主流乱れも考慮したリスク低減への応用を目的として計画・実施を行った.まず,「高精度数値流体力学による空力データベースの効率的構築」を行った.ここでは,非構造格子法に基づく圧縮性Navier-Stokes方程式を解くソルバーを用い,デルタ翼を持つ機体の低速高迎角特性を中心に取得した.Cross variationを用い,この空力データベースがKriging法により非計算実施点での空力を精度よく推定できることなどを確認した.続いて,「空力-運動連成計算によるSST降下経路計算と時系列的評価」を実施した.ここでは,着陸することを制約条件とした問題の解の存在範囲(初速,初期迎角,初期舵角など)の検討を行い,妥当な範囲を得た.最終的に,進化計算に基づく最適化法を援用し,「時系列的な空力操舵に対する最適化法の実運用」を実施した.気体運動の初期値を数ケース用意し,大域的最適化法である進化計算によりロバストに解が求められることを示した.これらの成果は,国際会議ISMSI2018で論文発表を行ったほか,国際会議でも公表予定である.また,外乱の影響を考慮した飛行経路最適化を実施中であり,さらに高揚力装置の影響などを加味した計算を実施する予定である.「高精度数値流体力学による空力データベースの効率的構築」において,格子点依存性を確認し,さらにデータ取得点が空力推定に及ぼす影響性を検証している.高精度数値流体力学による計算は,本研究の中で最も高コストな実施項目であるが,結果の品質を左右するため,妥当性を示しつつ完了できたことは,本研究全体の進展に大きな影響を与える.ここまでで得た空力を利用し,「空力-運動連成計算によるSST降下経路計算と時系列的評価」を実施し,コンコルドなどと比較しても妥当な結果を得られたものと考える.さらに,最終目標である,進化計算に基づく飛行経路・空力制御最適化の実施も完了し,大きな目的である外乱の影響性の斟酌も進めることができている.成果は国際会議論文として採択されたほか,国内発表も予定している.
親教育プログラム開発のための基礎的研究-「親性」を育てる生涯発達的視点から

昨年度の米国における親教育プログラムの例を踏まえて、今年度は我が国における教育プログラムの開発のために、行政による教育実態を把握することを目的として、中四国及び九州地方の市教育委員会を対象とする親(家庭)教育の実施状況を調査した。(平成12年12月)両地方の171すべての市教委を対象として担当部課、実施しているすべての教室や講座、その対象者・参加数・実施期間・講師等、未婚期から巣立ち期までの親教育の内容、行政としてのあり方、これからの子育て支援について等の項目について行政担当者に問うた(回収率67.3%)。調査結果の概要は次のようである。1)回答のあった115市教委のうちl14の市で教室講座を実施しており、担当(課)は「社会教育課」「生涯学習課」が大多数を占め、また実施主体は各地区の公民館も多い。2)対象者は、乳幼児および小中学生をもつ若い母親が圧倒的に多く、育児技術やしつけに関するもの、また親子でふれ合う体験学習などが多い。3)近年の地域人間関係の希薄化・孤立化により、親同士の交流や父親や働く親への積極的参加に重点が置かれている。4)指導者(講師)は、保健婦・栄養士・医師等の医療関係者や大学教員をはじめ小中学校教員が最も多いが、地域の様々な分野での専門家やボランティアも求められている。各市で子育てセンターの開設が進んでいるように、行政は子育てに地域・学校・家庭の連携を重要とする姿勢や、子育ての悩みを気軽に相談できる体勢づくり、また自主グループやサークル、親子で参加したり親同士の気軽な交流の場の提供を緊急課題とするなど、変わりつつある親子を取りまく環境に即した親教育の内容・方法が指摘される。今後のプログラムの開発への基礎データとしたい。1.研究の目的(今年度)生涯発達的視点から両親教育のためのプログラム開発を目的としている本研究の第一年度は、様々なニーズに応える親教育プログラムを開発・実践してきている米国での研究レビュー・情報収集を主な目的とした。2.研究の結果(1) ERIC(米国教育省による16の情報センター)の1つで、世界の幼児・初等教育に関する情報の殆どを収集しているイリノイ大学を訪問して、幼児・初等教育の第一人者であるL.Katz,B.Spodek両氏から研究方法等に関わる貴重な示唆を受け、親教育プログラムによる授業を観察する機会も得た。とりわけDr.Katz(ERIC/EECEのセンター長)からは、NPIN(米国両親情報ネットワーク)の全米レベルでの幅広い組織による情報活動の内容を、研究上の重要な手掛かりとして示唆いただいた。(2)親教育と家族サポートを目的とする教育プログラムとして、米国では、州レベルのPERC(両親教育情報センター)の活動も含めて、子どもの発達(年齢)や障害の種類・程度、母国語文化の背景などにあわせて、両親が(父親のものも含めて)効果的な育児や教育を行う上での知識、能カや自信を強化するためのプログラム、そういった子どもの訓練や発達を促進することを目的とするプログラム、子どもの教育ニーズにあうよう、両親の学校参加を含めて学校間の協力関係を調整することを目的とするプログラム等に、分類できることが明らかになった。3.次年度の課題(1)上記の種々の教育プログラムの目的・対象・内容などによりさらに詳細かつ体系的に分類しながら、我が国においてより必要度の高い、効果的な教育プログラムの枠組みを試案する。(2)子育て段階にある両親を対象として、可能な範囲で、それぞれの段階での家族支援・教育に関するニーズを明らかにするための質問紙調査を実施して、試案をより精緻化する。
セリアック病の発症メカニズムの解明と食品成分による抑制

セリアック病は、小麦グルテンの構成成分であるグリアジンを摂取することで小腸に発症する遺伝性の自己免疫疾患である。わが国では、小麦消費量の増加に伴って発症率が近年増加傾向にあり、その対策が喫緊となっている。セリアック病は、遺伝的要因に加え、グリアジン未消化ペプチド(PTG)による腸管バリア機能の低下(腸管透過性の亢進)が発症に関わると推測されているが、詳細なメカニズムは明らかになっていない。本研究は、PTGの腸管透過性の亢進メカニズムを明らかにするとともに、PTGによる腸管透過性亢進作用を抑制する食品成分を探索し、その抑制メカニズムを明らかにする。
持久力発現効果に及ぼす食環境の栄養生理的役割に関する研究

一連の本研究において動物を対象にした実験では、高脂肪食及び活動前多食型の組み合わせが運動時の肝グリコーゲンの減少を抑えること、筋グリコーゲンにおいては高脂肪食を組み合わせた条件下で運動時のレベルが増加の様子を示したこと、また血清遊離脂肪酸レベルに関しても高脂肪食の組み合わせによってその増加が顕著であること、さらにカルニチンの添加条件ではいずれの組み合わせでも酸素消費が活発化する様子にあることなど、得られた結果を総合的にとらえ合理的な持久力発現に関わる要因について考察するならば複合的な食物摂取に関わる要因の組み合わせの中でも特に高脂肪食、活動前多食型、及びカルニチンの要因の存在がエネルギー基質を効果的に利用する上で望ましい条件の一つとして取り上げることができよう。また、ヒトを対象にした実験結果はこのことを裏付けているように思われる。すなわち、高脂肪食及び活動期多食の組み合わせが血清グルカゴンレベルを増加させ、lipolysisすなわち脂肪分解の活性化をもたらし得る可能性を示唆した点で興味ある結果と言える。生体の代謝を調節する上でホルモンの作用が必須の条件となるが、インシュリン及びグルカゴンなどのホルモン活性は食物摂取や運動などの要因によって変動することが認められている。すなわち、インシュリンは活動期に低く食物摂取後及び休息期に上昇するという変動を示すのに対して、その拮抗ホルモンであるグルカゴンは活動期に増加し食物摂取後下降すること、及び高脂肪食によってその活性が亢進することが特徴である。従って本実験では、食質や摂食パターンによって規制される生理的要因及び摂食後の活動度によってもたらされる生理的状況の違いがホルモン活性に一部反映されたといえよう。そのことがこれまで述べてきた栄養生理的効果の発現に影響を与えた要因の一つとして考えられる。目的朝食多食型と高脂肪食(HF)及び高炭水化物食(HC)を組み合わせた条件で動物を飼育することが運動時のエネルギー基質の利用に対していかなる栄養生理的効果をもたらすのかを検討した。方法4週令のICR系雄マウスを用い一週間meal-feedingで予備飼育した後、摂食パターンを朝食多食型としHFとHCの2群に分け約50日間飼育した。両群いずれも屠殺日の7日前より19:0020:00までの間に毎日30分間の遊泳運動を実施した。屠殺当日は各々17:0017:40に1gの食餌を摂取させた後120分経過時、遊泳運動開始後50分及び90分後に各々屠殺する群を設けた。結果及び考察実験期間中の体重増加はHFの方がHCよりも大きい様子にあった。また摂食量及び摂取カロリー量は両群いずれもほぼ同じであった。肝グリコーゲン量については、運動前の値はHCよりもHFの方が低いことが認められた。運動開始後50分経過時点では運動前のレベルと比較するとHFで有意な減少を示したのに対してHCでは明らかな減少は認められなかった。運動開始後90分経過した時点ではいずれの群も顕著に減少した。このことは筋肉グリコーゲン値についても同様の傾向にあった。血清遊離脂肪酸(FFA)値については運動開始後HCでやや増加する傾向を示したのに対してHFで著明に増加した。血清グルコース(SG)値は運動開始後HCで漸次増加傾向を示したのに対してHFでは運動開始後50分経過時点で著明に増加したが90分経過時には減少した。血清FFA及びSG値の結果から好気的代謝能力の獲得に対して高脂肪食と朝食多食型の摂食パターンとの組み合わせがより効果的であろうと思われる。さらに組織グリコーゲンの結果は高炭水化物食群においても摂食パターンとの組み合わせが持久性の獲得に対して改善効果をもたらす可能性を示唆した点、本研究結果は興味深い知見といえる。これらのことについてインシュリン及びグルカゴンなど内分泌機能からも現在検討中である。

目的:我々は糖質や脂質などの各代謝系の調節に対する栄養条件の働きかけに着目し摂食パターン及び栄養素が合理的な持久能力の発現にどうかかわるのかについて考究してきた.今回はさらにそれらの因子を組み合わせた場合の栄養生理的効果について糖質代謝を中心として検討を行った.方法:4週令のICR系雄マウスを用いた. 1週間meal-feedingにて予備飼育後,次のように群分けを行った.即ち夕食多食群(S-E)及び朝食多食群(B-E)に分け,これらを各々高脂肪食群(HF)及び高糖質食群(HC)とし,さらにこの4群を1%DL-カルニチン添加食群と無添加食群に分ける計8群を設けた.各群いずれも一匹ずつケージに入れ約50日間飼育した.屠殺当日には,いずれも市販粉末飼料1gの食餌を摂取させ, 120分経過後屠殺する群,その後さらに60分間の遊泳運動を負荷し屠殺する群を設け屠殺解剖を行った.結果:肝glycogenについては運動によりいずれの群も減少したが,その減少割合はHFの方がHCよりも少ない様子にあった.筋glycogenでは運動後B-E, S-EいずれもHCでは減少傾向を示したのに対してHFでは増加もしくは増加傾向を示す様子にありHCとは異なる現象が認められた.血清遊離脂肪酸に関しては,運動後いずれの群も増加もしくは増加傾向にあったがHFの方でその増加度は顕著であった.血中Insulinレベルは,運動前の値については, HCでS-Eの方がB-Eよりも著名に高いことが認められたのに対してHFではS-Eの方がB-Eよりも低い傾向を示し,インシュリン分泌に対して食パターンと栄養素の組み合わせが影響を及ぼすことが示唆された.現在組織中酸素消費量について分析中であり,これらの結果も含めて,今後さらに合理的な持久性獲得の為の栄養条件を明らかにすることが可能と思われるが,現在のところ, HF, S-E及びカルニチンの三要因の組み合わせが持久力発現にとって有効であろうと考えられる.健常な男子大学生を対象として運動時の血清グルコース、遊離脂肪酸、インシュリン、及びグルカゴンレベルに及ぼす活動期多食型での高脂肪食及び高炭水化物食摂取の影響について検討を行った。遊離脂肪酸の血中濃度の上昇は、エネルギー基質としての細胞での脂肪酸利用をより促進することと密接に関連することが知られている。本実験において高脂肪食期で運動後の血清遊離脂肪酸値が増加する結果が得られ、運動時におけるエネルギー基質としての遊離脂肪酸の利用が活性化している様子にあることがうかがわれた。さらに運動後の血清グルコースレベルはいずれの摂食期においても減少を示したが、その程度は高脂肪食期の方で大きかった。このことは高脂肪食期における遊離脂肪酸の利用が促進された結果、phospkofructokinaseやpyruvate dekydrogenaseなどの解糖系の酵素活性が抑制されたことにより、運動時のグルコース利用低下がもたらされた可能性が考えらる。また、本研究においては、インシュリンとともにその拮抗ホルモンであるグルカゴンについても検討を行った。Kellerら及びWoodsideらは脂肪酸代謝におけるグルカゴンをインシュリンの作用について、絶対量よりむしろその比率が極めて重要であると指摘している。
シリカエアロゲルのミクロ伝熱機構のモデル化とその実験的検証

本研究では,太陽エネルギ用光学材料として期待のもたれているシリカエアロゲルについて,その輸送過程のモデル化を行うとともに,その妥当性を散乱実験と伝熱実験によって検証することを目的としている。この目的のために,エアロゲル(密度228kg/m^3)試料について,まず,可視域で散乱光強度分布,垂直透過率の測定を行い,得られたデータを反復的逆散乱問題ソルバーで解析することによって,減衰係数,アルベド,位相関数を決定した。その結果エアロゲルのアルベドは1,位相関数は、Rayleighの位相関数に近いが,前方散乱がやや顕著であるなどの事実が明らかになった。さらに,この結果は,相関散乱理論によれば,直径10nmの,透明球状粒子充てん層モデルと整合することが示された。次にエアロゲルの熱伝導機構を推定するために平行平板型熱伝導測定装置により,エアロゲルの有効熱伝導率を測定した。その結果,大気圧下,平均温度20°Cで,0.012W/mKという値を得たが,この結果は,球状粒子分散モデルでは,説明することが困難であり,大気圧下では,空気中の水蒸気の吸着などの影響が,あることが示唆された。今後,この点を考慮した球状粒子分散モデルを開発する予定である。
ポリアミン・核酸複合体のNMR構造解析-弱い分子間相互作用解明への新しい試み-

まず、水溶液中におけるポリアミン(スペルミジンおよびスペルミン)と核酸の一つであるATPとの相互作用を取り上げ、溶液中におけるポリアミンの動的な構造をNMRにより解析した。スピン結合定理からATPの有無によるポリアミンの動的配座変化を比較したところ、ポリアミンはATPと相互作用するためにゴーシュ配座を増やして窒素間距離を縮めていることが分かった。この結果から、ポリアミンと核酸との相互作用にはポリアミンの窒素間距離が重要な役割を果たしていることが示唆された。そこで、ホモスペルミジン(N-C_4-N-C_4-N)、ノルスペルミジン(N-C_3-N-C_3-N)、またジエチレントリアミン(N-C_2-N-C_2-N)などといったアルキル鎖の長さが異なるポリアミンを調整し、ATPとの親和性およびATPase活性を比較してみた。その結果、ATPとの親和性はノルスペルミジンが大きく、このトリエチレン構造がATPの三リン酸部分と相互作用するために重要であることが分かった。また親和性の大きさに伴い、ATPase活性の上昇した。次にポリアミンとATPの相互作用時における水の運動性を比較した。170-NMRを用いて縦緩和時間を求めることにより、水の熱運動の指標となる動的水和数を算出し、ATPのみの場合とATPにスペルミジンを加えた場合とで比較してみたところ、動的水和数に大きな差が見られた。これは、スペルミジンがATP周りの水和構造を安定化させていることに起因していると考えられる。これらの結果から、ポリアミンはATPの三リン酸部分に結合することで、その構造を変化させ、また周囲の水和構造を変化させることで、酵素のバインディングポケットに入ることを阻害し、ATPの加水分解反応を調節している可能性が考えられる。以上、研究計画通りフレキシブルな分子の構造と分子認識、水和についてある程度を解明することができた。
ボルツマン統計に従うニューラル集積回路の研究

近年、計算機の演算性能は大幅に向上されており、大規模な多体系の動作を計算機によってシミュレーションできるようになりつつある.一方,従来の計算機はストアドプログラム型の逐次処理が基本であり,非同期並列動作が基本である多体系とは大きな計算機構上のギャップが存在する.このため,多体系の動作原理に基づいたハードウェアの開発が望まれている.本研究の目的は,脳神経系と多粒子系(ボルツマン統計に従う系)が本質的に同等な力学系に従うことを基本原理として,この両者に共通な力学系の解を計算するハードウェアを提案することにある.さらに,既存の汎用超並列計算機を用いたシミュレーション計算も行い,既存のハードウェアを用いた場合,どの程度高速に上記力学系の計算が可能であるかを比較評価することを目的とする.本研究では,各プロセッサの出力がパルス密度によって符号化されており,かつ,パルス発振を各プロセッサ毎のクロックにより非同期に行うニューラルハードウェアを用いて多粒子系(ボルツマン統計に従う系)の計算を行った.この結果,以下の結論を得た.1)2つのプロセッサ(ニューロン)を互いに抑制性のリンク(結合重み)を介して接続することにより,1つのマグネティクスピンプロセッサとして動作することを示した.2)上記マグネティックスピンプロセッサに,外部からランダムパルスを入力することで熱揺らぎと同等な効果を計算できることを示した.3)最も基本的な多粒子系であるIsing-Spin系を計算したところ,10ms以下で相転移温度を計算することができた.計算値は,理論値とほぼ等しい値となった.本研究で計算対象としたスピン数は24である.今後は,本研究で得られた上記成果を元に大規模な多体粒子系の計算を目指す.近年、計算機の演算性能は大幅に向上されており、大規模な多体系の動作を計算機によってシミュレーションできるようになりつつある.一方,従来の計算機はストアドプログラム型の逐次処理が基本であり,非同期並列動作が基本である多体系とは大きな計算機構上のギャップが存在する.このため,多体系の動作原理に基づいたハードウェアの開発が望まれている.本研究の目的は,脳神経系と多粒子系(ボルツマン統計に従う系)が本質的に同等な力学系に従うことを基本原理として,この両者に共通な力学系の解を計算するハードウェアを提案することにある.さらに,既存の汎用超並列計算機を用いたシミュレーション計算も行い,既存のハードウェアを用いた場合,どの程度高速に上記力学系の計算が可能であるかを比較評価することを目的とする.本研究では,各プロセッサの出力がパルス密度によって符号化されており,かつ,パルス発振を各プロセッサ毎のクロックにより非同期に行うニューラルハードウェアを用いて多粒子系(ボルツマン統計に従う系)の計算を行った.この結果,以下の結論を得た.1)2つのプロセッサ(ニューロン)を互いに抑制性のリンク(結合重み)を介して接続することにより,1つのマグネティクスピンプロセッサとして動作することを示した.2)上記マグネティックスピンプロセッサに,外部からランダムパルスを入力することで熱揺らぎと同等な効果を計算できることを示した.3)最も基本的な多粒子系であるIsing-Spin系を計算したところ,10ms以下で相転移温度を計算することができた.計算値は,理論値とほぼ等しい値となった.本研究で計算対象としたスピン数は24である.今後は,本研究で得られた上記成果を元に大規模な多体粒子系の計算を目指す.
自殺予防対策につながる行政と小規模事業場の連携を創出する地域職域連携ガイドの作成

本研究の目的は、行政保健師が小規模事業と連携して、メンタルヘルス対策担当者の育成と健康教育を推進するための地域職域連携ガイドを作成することである。まず、連携ガイドに含めるべき項目や内容を明らかにし、連携ガイドの原案を作成する。次に、作成した連携ガイドをもとに小規模事業所の担当者育成研修と従業員を対象とした健康教育を実施する。最後に、これらを集約して地域職域連携ガイドを完成すると同時に、他の自治体における活用の可能性を明らかにする。
カイコ単為発生現象の解明と利用

カイコの単為発生現象を利用して、医療用物質などの高付加価値タンパク質を生産するシステムを構築するために必要となる基礎的知見を収集することを目的に、以下の課題に取り組んだ。1)単為発生系統における遺伝子組換えカイコの作成効率が低い原因を解明し、単為発生する遺伝子組換えカイコの作成効率を向上させること。2)低温処理による雄の誘発効率の改善を図り、遺伝子組換え系統を雌雄の交配によって安定的に維持する方法を確立すること。3)カイコの単為発生現象を支配する因子を解析すること。本年度は、1)単為発生系統における胚発生の過程を解析したところ、遺伝子組換え処理を行う目安となる胞胚の形成時期が、通常のカイコ受精卵に比べてかなり遅延することが分かった。この結果をふまえ、遺伝子組換えのためのベクターDNAを卵に注射するのに最適な胚発育の時期、および、注射前に行う単為発生卵の処理方法について検討を加え、これらを決定した。2)低温処理による雄個体の誘発率を改善するため、通常の高温処理による単為発生率の比較的高い系統を選択し、これらを実際に低温処理することによって雄の誘発を試みたところ、系統間での誘発率の違いが明らかになった。低温処理によって雄個体が誘発されやすい系統は期待より少なく、わずか1系統のみが良好な誘発率を示した。3)単為発生を誘導する因子について、単為発生率の高い系統と低い系統とを交配し、そのF2世代の個体における単為発生能について解析したところ、優性の遺伝子が関与していることが分かった。本研究はカイコの単為発生現象を利用して、カイコによる医薬品などの有用物質の生産システムを構築するための基礎的知見を収集することが目的である。具体的には、1)単為発生系統における遺伝子組換えカイコの作成効率が低い原因を解明すること。2)低温による雄個体の誘発率を上げること。3)単為発生を支配する因子の解析を行うことである。これまでの研究で以下の成果が得られたので、順調に進捗していると判断した。1)単為発生系統における遺伝子組換えカイコの作成効率が低い原因として、高温処理後の胚発生の進行が雌雄の交尾による通常の受精卵と比べて、3割ほど遅れることが明らかになった。そのため、高温処理後12時間から96時間の卵に注射したDNAの核への取り込み状態を調べた結果、処理後48時間の胚でも注射したDNAは胚の核に取り込まれ、遺伝子を発現することが分かった。また、卵の孵化率は注射時期を遅らせるにつれ、高くなる傾向があった。得られた知見を利用して、遺伝子組換えカイコを高効率で作成するための注射方法の開発が可能と考えられ、最終年度においてその実証実験を計画することができた。2)単為発生系統における雄誘発率の向上については、低温処理によって誘発されやすい系統は少なく、系統を選ぶことが重要性であった。高温処理による単為発生能の高い系統を数系統飼育し、各系統から雄の誘発を試みたが、効率の高いものは1系統のみであった。3)単為発生を支配する因子を解析するため、単為発生率の高い系統と低い系統の交配を行い、F2世代の個体における単為発生能について解析した。その結果、F2個体における単為発生率は予想以上に高く、平均値で70%以上に達した。また、個体によって単為発生率は大きく異なり、孵化率にもかなりの違いがあった。以上の結果から、単為発生率には少なくとも数個の優性の遺伝子が関与していると考えられた。引き続き、カイコの単為発生現象を利用した遺伝子組換えカイコによる医療用物質の生産システムを構築するための基盤となる研究を推進する。即ち、1)単為発生する遺伝子組換えカイコの作成効率を向上させるための知見の集約と、2)雄蚕の誘発効率の改善、並びに3)単為発生能を支配する因子の解析を行う。1)については昨年度の実験により、単為発生系統の胚発生は通常の系統よりかなり遅れることが明らかになった。注射時期は一般に発育が進んだ卵の方が適しているため、単為発生処理後18から24時間の卵へのDNAの注射を試み、注射時期の違いが孵化率や遺伝子組換えカイコの出現率に与える影響を明らかにする。このことによって遺伝子組換えカイコの作成効率の向上が期待される。さらに、作出された遺伝子組換えカイコがクローン化されていることを確かめる実験を行い、単為発生により維持・増殖されるカイコは遺伝的に均一であることを証明する。また、遺伝子組換えカイコの卵巣の超低温耐性についても検討し、液体窒素による系統保存が可能かどうかについて検討する。2)雄の誘発率の改善では、前年度に見出された誘発率の高い系統を用いて、低温処理により多数の個体の誘発を試みる。誘発されたカイコを人工飼料で飼育し、その幼虫の成育特性を明らかにするとともに成虫の生殖能力について検定し、雌雄両性の個体を用いた遺伝子組換え系統の安定的な維持方法を開発する。3)カイコ単為発生を誘導する因子の解析については、単為発生率の高い系統と低い系統とのF2からDNAを抽出し、塩基配列の解読を利用した遺伝子解析を行い、単為発生を誘発する因子の性質を明らかにする。本研究では単為発生系統を利用した遺伝子組換えカイコ作出の効率向上を図るため、高温処理によって単為発生させた胚の発育を斉一化する条件について検討し、前胞胚期の卵に遺伝子組換えのためのDNAやRNAを注射し、効率良く孵化させる方法を開発する。