hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
車両搭載型クレーン間のテザー懸垂による空間移動装置を用いた広域作業システムの構築

労働力の省力化という観点から広大な空間を作業する機械システムとして、車両などの移動機械を用いた自動走行システムや複数のテザーによる懸垂装置を用いた作業システムが開発され実用化されてきた。本研究ではこれら従来システムを発展させ、広大な作業環境領域を有し、かつ多様な作業を遂行可能な広域作業ロボットシステムの基盤構築を目指した。具体的には、(1)並走する2台の車両搭載型クレーン間に2本のテザーをループ状に架け渡し、そのテザーにより懸垂される移動装置を用いた広域作業システムの試作、(2)その試作システムを用いたアプリケーションの一つである広域草刈システムの模擬実験を行った。本研究では,申請者がこれまでに研究を重ねてきたテザー連結型ロボットの研究を発展させ,並走する2機の走行車両の間に2本のテザーをループ状に架け渡し,そのテザーにより往復運動を行う懸垂装置を用いた広域作業システムを開発している.提案するシステムは作業空間に制限がなく,また作業環境により移動性能またはエネルギ効率を重視した駆動系を選択できるシステムである.本年度は,まずテザーシステムの動力学解析および懸垂装置の運動軌道の検討を行った.まず提案するテザーシステムがパラレルテザーシステムであることを考慮し,比較的導出が容易な逆運動学と逆動力学の解析を行った.また最も基本的な運動であることと運動を観測しやすいことから単振動を基にして,懸垂装置の運動軌道を検討した.外乱によるテザー平面外への運動は基礎的な検討のみに止まったが,車両の運動を工夫することにより外乱による運動を抑制できることを確認した.この外乱による運動については,次年度以降も引き続き検討する.懸垂装置の安定作業領域やエネルギ消費量に関しても検討した運動軌道に基づいて評価を行った.次にスケールモデルを新たに開発して,テザーシステムの予備的な知見を得るための検証を行った.スケールモデルを用いて事前に検討した動力学や運動軌道を検証し,また次年度以降で開発する試作システムの設計に関する指針を立てた.最後に懸垂装置の駆動手法について,ヤコビ行列の逐次同定およびテザー張力に基づく位置制御手法を検討していたが,力計測の際のノイズや計算誤差の蓄積が無視できない水準になることが予想できたので,テザー放出角度の多点計測による方法も同時に検討し,良好な結果が得られた方法を採用することにした.本研究では、並走する2機の走行車両の間に2本のテザーをループ状に架け渡し、そのテザーにより往復運動する懸垂装置を用いた作業システムを開発している。2年目となる本年度では、提案システムを実験的に検証するために必要な試作システムの開発を行った。まず機器の選定を行った。走行車両としては市販のラジコン模型自動車を用いた。これを半自律的に走行可能に改造することで、信頼性の高い走行車両を安価に開発した。またテザーとしては小さい巻取径を実現できる化学繊維ワイヤを採用した。次に、搭載する機構やセンサ系を新たに設計し開発した。機構要素としては、(1)テザーを巻取り・放出するためのウィンチ機構、(2)テザーの張力を測定するための張力測定装置、(3)テザーを支持する支柱、(4)懸架する作業機である。今年度は提案システムの基礎性能を検証するため、まずは可動式クレーンではなく固定式のクレーンでシステム検証を行うこととした。またセンサ系として、並走して走行する相手車両の相対位置・姿勢を計測できるように、当初の計画にはなかったレーザーレンジファインダによる相手車両の相対位置・姿勢推定システムを検討し試作を行った。システムの詳細な性能検証は今後行う予定であるが、予備実験により並走する走行車両の相対位置・姿勢を推定可能である精度を有していることが確認できた。また研究効率を考え当初の計画を前倒しし来年度に予定していた協調走行制御の開発も一部開始した。現状では低速時での直進走行における並走に成功している。最後に、開発した各々のシステムを統合し、試作システムを完成させた。基礎実験を行い、並走している2台の車両間をテザーで懸架した作業機が往復できることを確認した。そして2年目の研究のまとめとして、機構設計の結果を設計論として整理・体系化し、将来の実用機に本研究を展開するための足掛かりを構築した。広大な空間を作業するシステムとして、従来は車両などの移動機械を用いた自動走行システムやテザーによる懸垂装置システムが開発されていた。本研究ではこれらを発展させ、並走する2台の車両間に2本のテザーをループ状に架け渡し、そのテザーにより三次元運動が可能な懸垂装置を用いた広域作業システムの基盤を構築した。昨年度までに懸垂装置の運動軌道計画、テザーの逆動力学、懸垂装置の運動制御手法、機構設計論およびシステム設計論を明らかにし、将来の開発に不可欠な基盤技術をまとめあげた。最終年度では、前年度までに開発した実験システムを用いて、システム全体の制御器の開発と産業への応用例の構築を行い、実験によりその有効性を示した。まず実用上問題となりそうなテザー振動を抑制しながら制御を行うための制御器の開発を行った。当初のノッチフィルタの組込み制御器はノッチフィルタの中心周波数を良好に調整することが困難であるという問題があることが判明した。そこでInput Shaping法を採用することとし、そのInput Shaping法の中でも二段階で車体を加速する方法を採用し、懸垂装置の振動を抑制できることを確認した。

また仮想インピーダンス制御を導入した車両の軌道制御と測距センサを用いた車両の相対位置姿勢推定手法を併用することで車両の協調走行制御手法を確立し、実験により2台の車両が並走できることを確認した。次に産業への応用例として、当初の草刈装置を検討した。草刈装置はテザー懸垂部、そのテザー懸垂部と自在継手を介して連結する刈払部から構成した。刈払部は反トルクの解消と軽量化を目的に、単一モータで駆動する同軸二重反転式の二枚刃とした。この装置では刃の回転のジャイロ効果による姿勢安定化が期待できる。実際に開発中の草刈装置を実験システムに導入して模擬実験を行い、産業応用例の一つとしての展開が期待できることを確認した。労働力の省力化という観点から広大な空間を作業する機械システムとして、車両などの移動機械を用いた自動走行システムや複数のテザーによる懸垂装置を用いた作業システムが開発され実用化されてきた。本研究ではこれら従来システムを発展させ、広大な作業環境領域を有し、かつ多様な作業を遂行可能な広域作業ロボットシステムの基盤構築を目指した。具体的には、(1)並走する2台の車両搭載型クレーン間に2本のテザーをループ状に架け渡し、そのテザーにより懸垂される移動装置を用いた広域作業システムの試作、(2)その試作システムを用いたアプリケーションの一つである広域草刈システムの模擬実験を行った。2年目である本年は申請した研究計画の内、当初の目的の8割程度は達成できたと考えている。以下でその詳細について説明する。まず「システムの試作開発」については、小型・軽量でテザーの張力・放出長さ測定が可能なウィンチ機構、小型クラッチ機構、懸垂装置を当初の計画通りに開発できた。ウィンチ機構に関しては別途ロードセルを用いたテザー張力測定装置やポテンショメータを用いた放出角度測定装置を組み込むことで、小型クラッチ機構に関しては小型電磁クラッチを用いることでそれぞれ実現した。懸垂装置に関しては、最初のアプリケーションとして牧場の草刈り装置を想定した懸垂装置を開発した。ジャイロセンサや加速度センサを搭載し、自身の位置・姿勢を推定できるようになっている。なお、車両搭載型クレーンについては、まずは固定式クレーンでシステムを構築し研究を進めることとした。これは固定式のクレーンでも提案システムの有効性を十分に証明可能であり、また可動式クレーンの開発が予想以上に時間を要すると判明したためである。そこで可動式クレーンについてのみ次年度以降に検討することとした。そして開発した要素を統合し実験を行い、提案システムの性能検証を行った。以上のように、システムの試作開発については、ほぼ計画通りに研究を遂行でき当初の計画をほぼ達成できた。次に「機構設計論」については、機構設計の過程を整理・体系化することで、将来の実用機を開発するための基盤を構築した。具体的には、設計概要や設計の流れ、設計の過程などを整理し設計の段階ごとにまとめることで、実用研究へ展開するための基礎を築けたと考えている。ロボット工学現在までは概ね計画通りに研究を進められているため、基本的に申請した計画に基づいて研究を推進していくことを考えている。なお今年度の研究で見送った可動式クレーン機構については次年度に検討する。
ブナ科樹木の更新における外生菌根菌の役割の解明

これまで、外生菌根菌にも植物と同様に遷移系列が存在することが明らかにされてきたが、菌根菌種間のどのような性質の差が遷移順序を決定するかは全く不明であった。そこで、本年度は、胞子発芽率、胞子からの菌根形成能に着目し、これらが外生菌根菌の遷移順序に与える影響を検証した。一次植生遷移過程にある富士山火山荒原では、外生菌根菌各種の遷移系列が既に明らかにされている。そこで、本調査地に優占する12種の子実体から胞子を採取し、様々な条件下で培養した。その結果、多くの外生菌根菌は、宿主植物のみによって発芽が促進され、植物がなかったり、宿主でない植物とともに培養した場合には、発芽率は著しく低かった。また、宿主植物とともに培養した場合でも、一般的に遷移の初期に現れる種で発芽率が高く、後続の種では発芽率は低かった。また、実際に胞子発芽が菌根形成に結びついているかを確認したところ、胞子による菌根形成能は初期遷移種で高く、後期遷移種で低い傾向が見られた。また、初期遷移種は、胞子を土壌中で1年間保存した場合も菌根形成能を保持していたのに対し、後期遷移種の中で例外的に胞子発芽率の高かった種は、一年後に全く菌根形成をしなかった。以上の結果から、外生菌根菌の遷移系列は胞子の発芽率・菌根形成能によって、かなり説明できると考えられた。また、森林の初期形成、特に裸地への実生の定着には、このような胞子による菌根形成能に優れた種が重要な役割を果たしていると考えられた。本年度は、樹種ごとの外生菌根菌の種構成を明らかにするために、成熟した冷温帯林に生息する主要外生菌根形成樹種を対象にPCR-RFLP法による外生菌根菌種の特定を試みた。東京大学秩父演習林内の自然林2林班から8樹種60個体を選び、2004年7、8月に菌根を採取し、根端をいくつかの形態に分けるとともに、各形態ごとに、ITS領域のTerminal-RFLP法により得られた3つのDNA断片によって遺伝子型を調べた。13,847の根端を数えたところ、外生菌根未形成の根端は2つのみであった。1,013の根端の遺伝子型を調べたところ、148のタイプに分けられた。調査したすべての樹種に見られた外生菌根菌は、Cenococcum geophilumだけであり、83の遺伝子型は一樹種でのみ見られたが、そのうちの36は単一のサンプルからのみ得られたものであった。各樹種から見つかった遺伝子型総数は、調査した樹木個体数に依存し、さらに一樹種内で、もっとも多い遺伝子型でも頻度は約13%だったため、一樹種出現の遺伝子型の中から、樹種に特異的に感染する菌種を特定することは困難であった。また、樹木の属・科の関係と共通する遺伝子型数の間にも明瞭な関係は見られなかった。一方で、一樹種出現の遺伝子型の数は、いずれの樹種でも、その樹種内で見つかった遺伝子型総数の半数以下であり、また、それらの根端に占める割合は、一樹種出現の遺伝子型数の、樹種内の遺伝子型総数に対する割合よりも低かった。よって、多くの菌根菌は複数の樹種に感染する能力を持ち、狭い宿主範囲を持つものよりも、広い宿主範囲を持つものが、地下部を優占していると推測された。また、同調査地から2週間おきに子実体を採集し、外生菌根形成種を含むと考えられる18属にわたり、計95の遺伝子型を得た。そのうち菌根の遺伝子型と一致したものは10属にわたる28遺伝子型であった。実生の定着には、共生者である菌根菌の感染が不可欠であると考えられる。前年度の研究によって、外生菌根菌の群集構造は宿主となる樹種によって違うことが明らかになった。もし、成木の菌根相が実生の菌根形成に影響するのであれば、それは実生の定着可能性も左右すると考えられる。そこで、本年度の研究では、近傍成木が実生の菌根形成にどのように影響するのか調査した。東京大学秩父演習林内の広葉樹が優占する自然林と、そこに隣接するカラマツ植林地、スギ植林地の林床から、ミズナラの当年生実生およびイヌシデの実生を合計178個体採集し、菌根菌感染率を測定した。外生菌根菌はITS領域のTerminal-RFLP法によって遺伝子型を決定し、各遺伝子型の塩基配列をもとに菌種の同定を試みた。また、根や菌糸が入らないような閉鎖型の根箱と、菌糸のみ通過できるように一面を網目にした根箱を埋設し、それぞれの根箱に播種したミズナラ実生の根端調査を行った。ミズナラ、イヌシデともにスギ林から採集した実生の菌根菌感染率は広葉樹林、カラマツ林から採集した実生に比べ有意に低かった(ANOVA, P<0.001)。また、見つかった遺伝子型の数は、スギ林では両種実生とも4または6タイプであり、広葉樹林やカラマツ林から得た実生に比べて少なかった。広葉樹林から得た実生は両種とも、広葉樹成木と菌根菌群集の類似性が高く、カラマツ林から得た実生は、カラマツ成木との類似性がより高かった。これらの結果は、実生の外生菌根菌群集の形成が、近傍成木の群集に依存しているためであると考えられた。

編目処理した根箱内の実生の外生菌根の割合は閉鎖型根箱との差が小さかったが、種数多様性は高く、根外菌糸による多様な菌種の感染が推測された。また、成木で約7%と最も多かったCenococcum geophilumの感染率は自然林から採取した実生では1%以下であるなど、実生に特有の菌根菌群集の存在が示唆された。これまで、外生菌根菌にも植物と同様に遷移系列が存在することが明らかにされてきたが、菌根菌種間のどのような性質の差が遷移順序を決定するかは全く不明であった。そこで、本年度は、胞子発芽率、胞子からの菌根形成能に着目し、これらが外生菌根菌の遷移順序に与える影響を検証した。一次植生遷移過程にある富士山火山荒原では、外生菌根菌各種の遷移系列が既に明らかにされている。そこで、本調査地に優占する12種の子実体から胞子を採取し、様々な条件下で培養した。その結果、多くの外生菌根菌は、宿主植物のみによって発芽が促進され、植物がなかったり、宿主でない植物とともに培養した場合には、発芽率は著しく低かった。また、宿主植物とともに培養した場合でも、一般的に遷移の初期に現れる種で発芽率が高く、後続の種では発芽率は低かった。また、実際に胞子発芽が菌根形成に結びついているかを確認したところ、胞子による菌根形成能は初期遷移種で高く、後期遷移種で低い傾向が見られた。また、初期遷移種は、胞子を土壌中で1年間保存した場合も菌根形成能を保持していたのに対し、後期遷移種の中で例外的に胞子発芽率の高かった種は、一年後に全く菌根形成をしなかった。以上の結果から、外生菌根菌の遷移系列は胞子の発芽率・菌根形成能によって、かなり説明できると考えられた。また、森林の初期形成、特に裸地への実生の定着には、このような胞子による菌根形成能に優れた種が重要な役割を果たしていると考えられた。
難治性血液腫瘍疾患に対する新規治療法の開発と新規細胞死機序の探索

難治性血液腫瘍疾患の新規治療法の開発を目指し、(1)難治性白血病のin vivoにおける細胞死機序の検索(2)難治性白血病の新規予後因子の検索(3)急性骨髄性白血病(AML)の微少残存病変(MRD)細胞の機能の検討、を行った。(1)Dasatinib投与後のNOGマウス(Ph1 ALL患者検体移植)の骨髄、脾臓、肝臓、中枢神経系においてautophagyが観察された。(2)AML-05患者検体のKIT変異を解析し変異陽性例は陰性例と比較して、無病生存率の低下、再発率の上昇が見られた。(3)骨髄回復期のCD34+CD33+細胞で、ダウン症候群患児のみ、CD56が発現していることが示された。難治性血液腫瘍疾患の新規治療法の開発を目指し、(1)難治性白血病及び難治性固形腫瘍のin vivoにおける細胞死機序の検索(2)難治性白血病の新規予後因子の検索(3)急性骨髄性白血病(AML)の微少残存病変(MRD)分画における白血病幹細胞の同定と機能の検討、を行う。すでに我々は過去3年間の研究期間に、小児AMLの新規予後因子の発見及び難治性白血病や難治性固形腫瘍における新規分子標的療法薬による新規細胞死機序(オートファジー)の意義、について報告し、NOGマウス(免疫不全マウス)に急性白血病や固形腫瘍の患者検体を生着させ、機能を解析する系を確立した。また、日本小児白血病リンパ腫グループ(JPLSG)のAML委員長の責務から、AMLO5臨床試験の付随研究として、患者検体を使用した研究をすでに開始している。本年度の各プロジェクトにおける成果は以下の通りである。(1)分子標的療法薬であるdasatinibをPh1ALL細胞株を生着させたNOGマウスにin vivoで投与した系において、オートファジーが観察され、日本血液学会で口演発表した。(2)小児急性AMLの予後因子解析とし、AML-05プロトコール検体を用いて、CXCR4の発現量(低リスク群において、高発現群が予後不良)G-CSF受容体typeIVの発現量(低リスク群において高発現群の再発率上昇)t(8;21)症例におけるc-kit変異解析(N822Kが予後良好、D816Vが予後不良)MLL陽性例、FAB分類M7例等におけるEVI-1発現量を順調に解析終了した。成人AMLにおける新規予後不良因子DMNT3A変異解析を小児AML99検体で行い、論文報告した。(3)小児AML検体を用いてフローサイトメトリー法によるMRD検出システムの確立を行った。MRDは白血病細胞0.01%まで定量可能であった。難治性血液腫瘍疾患の新規治療法の開発を目指し、(1)難治性白血病及び難治性固形腫瘍のin vivoにおける細胞死機序の検索(2)難治性白血病の新規予後因子の検索(3)急性骨髄性白血病(AML)の微少残存病変(MRD)分画における白血病幹細胞の同定と機能の検討、を行った。(1)アメリカFDAに承認され、難治性Ph陽性白血病に対する臨床試験が開始されている新薬ponatinibをin vitroにおいて、T315I変異(現在のチロシンキナーゼ阻害剤すべてに耐性の変異)Ph陽性白血病細胞株を投与した。細胞死機序はアポトーシスでアポトーシスを阻害するとオートファジーが観察された。(2)AML-05プロトコール余剰検体を用いて、KIT変異を解析した。t(8;21)107例中45例(42%)、inv16 31例中12例(39%)に同定され、変異陽性例は変異陰性例と比較して、無病生存率の低下(P=0.031)、再発率の上昇(p=0.019)が見られたが、全生存率には有意差はなかった(P=0.901)。(3)ダウン症候群(DS)に合併したAML (AML-DS)患者では、治療終了後に、2カラー法のフローサイトメトリーでの微小残存病変(MRD)陽性4例とも長期生存していることから、DS患者の骨髄回復期の抗原発現は非ダウン症(NDS)患者とは異なっている可能性が考えられた。DS児およびNDS児の骨髄、末梢血を用いたFCM測定により、DS児のCD34+CD33+骨髄前駆細胞にはCD56(NCAM)が発現していることが示された。一方、NDS児においてはほとんど認められなかった。

CD56はDS児においては、CD34+CD33+CD56+骨髄前駆細胞の存在を考慮した上で評価に用いる必要があり、本成果は、DS-AMLにおける正確なFCM-MRD評価の一助となることが期待される。難治性血液腫瘍疾患の新規治療法の開発を目指し、(1)難治性白血病及び難治性固形腫瘍のin vivoにおける細胞死機序の検索(2)難治性白血病の新規予後因子の検索(3)急性骨髄性白血病(AML)の微少残存病変(MRD)分画における白血病幹細胞の同定と機能の検討、を行う。(1) Ph1陽性白血病患者検体をNOGマウス(免疫不全マウス)に移植した系において、dasatinib投与後のin vivoにおける骨髄、脾臓、肝臓及び中枢神経系おける細胞死の解析を行った。透過型電子顕微鏡で観察したところ、dasatinibを投与した全てのマウス(3匹)において、骨髄、脾臓に加え脳の白血病細胞においてもオートファゴソームの形成が確認できた。骨髄の白血病細胞を用いてLC3タンパクの免疫蛍光染色およびウェスタンブロッティングを行った。免疫蛍光染色においては、dasatinib投与群においてLC3-IIのドットパターンが、ウェスタンブロッティングにおいては、dasatinib投与群においてLC3-IIバンドの増強が確認され、autophagyが同定された。(2)小児急性AMLの予後因子解析として、AML-05プロトコール検体を用いて、Evi1の発現量を測定したMLL再構成全体(51例)ではRFSでEVI1(+)が予後不良(P<0.0001)、MLL-AF9(29例)ではRFS、OSともにEVI1(+)が予後不良であった(RFS;P<0.0001、OS;P=0.0008)。(3)ダウン症候群に合併したAML (AML-DS)におけるフローサイトメトリーにおける微小残存病変(MRD)検出システムの確立をAML-DSから樹立した細胞株(KPMA1)を用いて行った。0.01%以上の濃度においてMRDを確実に検出することができ、FACSによるMRD検出の系が十分に確立できた。(1)難治性白血病の細胞死機序解析をin vivoにおいて解析可能なマウスモデルシステムの確立に成功し、すでに新規分子標的療法薬(dasatinib)におけるオートファジーの同定に成功し、学会発表を行った。(2)研究計画書に記載した予後因子解析については、すでに小児AML検体における解析を終了し、成人において報告された新規予後因子の解析も新たに行い、論文報告した。(3)フローサイトメトリーにおけるMRD検出システムの確立に成功し、今後、MRD分画の白血病細胞をin vivoで増殖させるシステムを確立する。25年度が最終年度であるため、記入しない。(1)Ph1陽性白血病をNOGマウスに移植した系において、Ph1白血病の治療薬であるチロシンキナーゼ阻害剤(TKI)であるdasatinib投与後にin vivoにおいて、骨髄、脾臓、及び中枢神経系にautophagyを初めて検出することに成功した。Autophagyは白血病や癌治療においては、細胞生存の方向に働き、治療失敗につながると考えられる。今回、in vivoにおいて初めてautophagyの現象を証明したことにより、autophagy阻害剤による白血病細胞死増強が期待でき、新規治療法の開発が期待できる。(2)小児AML-05余剰検体を用いて(a)Evi1発現量(b)CEBPA変異(c)c-kit変異解析を行った。(a)MLL-AMLの特に症例数が最も多く、予後中間群とされているMLL-AF9症例(29例)においてEvi1高発現群の予後が全生存率、無病生存率共に不良であった。
プライマリー・シリアを介した機械的刺激による歯根膜組織の維持機構

機械的刺激は歯根膜の改造、恒常性維持に大きく寄与し、これまでその応答のメカニズムについて、いくつもの受容機構、経路が提唱されてきた。しかしながら、これらの基礎的知見は未だ我々が臨床の場において遭遇する数多の事象を明瞭に説明するには至っていない。近年、毛様で非運動性の細胞小器官であるプライマリー・シリアが視細胞、腎細胞等におけるメカノ・レセプターとして機能している事が明らかとなった。さらにプライマリー・シリア表面におけるシグナル分子受容体の集積や、プライマリー・シリア形成不全に起因する先天疾患も報告され、その重要性が注目されている。この研究の目的は機械的刺激に感受性の高い組織として代表的な歯根膜におけるプライマリー・シリアのメカノ・レセプターとしての機能、さらにプライマリー・シリアを介した歯根膜組織の維持機構について明らかにすることである。これまでの解析では、ヒト歯根膜由来細胞におけるプライマリー・シリアの検出に至っていないが、骨芽細胞株MC3T3-E1においては約50%の確率でプライマリー・シリアが検出されている。これは一般的な培養条件下ではヒト歯根膜細胞はプライマリー・シリアを形成していない可能性を示唆している。発生段階においてはBMPシグナリングがプライマリー・シリアの形成に重要な役割を果たしていることが報告されている事から、現在、各種成長因子による刺激によってプライマリー・シリアが形成されるかについて検討を行なっている。また、マウスの組織標本上において、in vivoの状態で歯根膜細胞にプライマリー・シリアが発現しているかについても改めて検討を行っているところである。
教員養成における国際理解教育の方法に関する研究

本研究では国際理解教育についての小・中学校での実態を調査によって明らかにし、さらに、その実態から教員養成での教育方法について検討し、教材研究を試みた。実態調査は山口、広島、福岡の各県の全小・中学校の半数を無作為抽出によって選び、国際理解教育の必要性と推進する教科を明らかにした。国際理解教育の必要性については、小・中学校の90%近くが必要性を認識している。また、国際理解教育を実施するにあったっては、小学校では社会科、国語、道徳、特別活動、音楽などの教科によって推進が可能とし、中学校では社会科、英語、国語の各教科によって推進可能としている。小・中学校で実施するにあたり、問題点となるのは、(1)教員の資質不足、(2)教員の認識・経験不足、(3)教材・資料の不足などがあげられる。こうした現状に対して、教員養成での国際理解教育の対応のために、全教科、領域において国際理解、異文化理解の内容を補完する、総合的な教科として国際理解の教科を新設する、現職教員の再教育などが方法として考えられる。さらに、国際理解教育の教材研究として、英語、美術、音楽、家庭の各教科での内容の検討と教材開発を行った。英語では主に英米だけでなく広く世界の諸国を対象とした異文化理解の教材の導入が必要であり、美術・音楽の芸術教育では各民族の伝統文化の理解と現代的な内容の調和をはかることが必要とされた。また、家庭科ではアメリカのように多民族国家での共通理解のために、家庭科の教育内容を現行のものより、より社会性に富んだ教材を設定する必要があるとの結論が得られた。
口蓋発生における神経堤細胞と間葉細胞の相互作用機序

本研究は、軟口蓋発生の分子生物学的解析を通して、軟口蓋裂の発症機序を明らかにすることを目的としている。本研究の遂行にあたって、平成19年度の研究計画は、口蓋形成において各由来を異にする、神経堤細胞、開葉系細胞(中胚葉由来細胞)、上皮細胞の3種類の細胞分布を、Wnt1-cre:R26R、Myf5-cre:R26R、K14-Cre:R26R遺伝子改変マウスを用いて調べることであった。胎生13.5日齢のマウスの口董棚は、舌の左右両側に垂直に成長しており、その後、胎生14.0日齢で舌上に挙上され、水平方向に成長し、接触・癒合が起こり2次口蓋を形成する。X-gal染色を行った解析において、胎生14.5目齢の口蓋問葉はほんとんどが神経堤由来の細胞であることがわかった。つまり口蓋が形成された直後は、組織学的には硬口蓋と軟口蓋の明らかな区別は存在していないことがわかった。軟口蓋領域の骨格筋形成は、胎生15.5日齢以降に背側部より、中胚葉由来細胞の進入が起こることによって始まる。骨格筋細胞は、骨格筋繊維マーカーであるMyosin Heavy Chainを免疫染色することで同定した。神経堤細胞によって構成された未分化な細胞群中に、将来骨格筋組織を構成する内胚葉由来の細胞が遊走するためには、この2つの細胞群間のシグナルネットワークが重要である。しかしながら、Myf5-Cre:Tghbr2^<n/n>マウスは、口蓋裂を発症しないことから、神経堤細胞または、上皮細胞におけるTGF-βシグナルがパラクラインに軟口蓋の骨格筋形成を調節していることが考えられる。軟口蓋を形成する骨格筋細胞の動態を明らかにしたことによって、軟口蓋発生における重要な胎生期を胎生14.5日齢から、17.5日齢の3日間と限定することができ、今後の研究遂行にあたって有意義なデーターを蓄積することができた。
連成シミュレーションによるスーパーアース形成過程と大気量進化の解明

本研究課題では、惑星集積N体計算及び原始惑星系円盤進化計算をスーパーアースの大気量進化計算と連成してシミュレーションを実行することで、現実的なスーパーアース形成モデルを構築し、従来の形成モデルに内在する諸問題の解決に挑む。特に、これまで見過ごされてきた磁場駆動円盤風によって進化する原始惑星系円盤中でのスーパーアースの形成過程や大気獲得の具体的な描像を明らかにすることや、微惑星降着によって成長する際にスーパーアースが獲得する大気量の具体的な進化を明らかにすることを目的としている。本年度はまず、原始惑星系円盤中の動径方向の降着流の速度がスーパーアースへの大気降着に及ぼす影響を調べた。円盤降着流によって大気降着が制限される効果を考慮した数値シミュレーションを実行した結果、磁気駆動円盤風によって駆動される高速な円盤風駆動降着流がスーパーアースへの大気降着に寄与しない場合には、スーパーアースは暴走ガス捕獲を回避することが可能であることを発見した。これにより、計算の結果形成するスーパーアースが保持する大気量は、観測されたスーパーアースの大気量とも整合的になり得ることもわかった。更に別の研究として、微惑星やペブルの集積による大気加熱を考慮した上で、スーパーアースの成長及び大気量進化を明らかにする研究を開始した。具体的には、微惑星やペブルの降着による加熱率と保持し得る大気量の関係を定量的に求める大気構造計算の実行に取り掛かった。本年度は、円盤風によって駆動される高速な円盤風駆動降着流がスーパーアースへの大気降着に及ぼす影響を定量的に明らかにすることに成功し、また近年問題視されているスーパーアースの暴走ガス捕獲を回避する可能性を指摘することができた。この研究成果についての論文も出版することができており、順調に研究計画が進展していると言える。今後の研究として、微惑星やペブルの集積による大気加熱の効果がスーパーアースの大気量進化に及ぼす影響の解明を目指す予定である。これにより、スーパーアースが成長時に獲得する具体的な大気量を定量的に明らかにすることを目指す。尚、この研究は既に本年度に着手している。また、磁場駆動円盤風によって進化する原始惑星系円盤の温度進化を輻射輸送計算によって求め、より詳細な円盤温度進化がスーパーアースの成長や軌道進化に及ぼす影響を明らかにすることも目指す。
ウラン系列年代測定法におけるコンコ-ディア(年代一致曲線)に関する研究

生物源炭酸塩試料のウラン系列年代測定法に関し,その測定精度を向上させるため,本研究では,[ ^<230>Th/ ^<234>U][ ^<234>U/ ^<238>U]および[ ^<230>Th/ ^<234>U]ー[ ^<231>Pa/ ^<235>U]の2種類のコンコ-ディアの活用が試みられた.それらは,それぞれの同位体比(放射能比)に基づく年代値の信頼性を,ある試料が上記方法に適したものかといった観点から判断するのに極めて有効である.サンゴ化石から得たウランおよびトリウム同位体に関する最近のデ-タに,これまで南西諸島の更新世琉球石灰岩(Hanzawa,1935)から求めたデ-タを加えて検討した結果,全体の70%以上が,[ ^<230>Th/ ^<234>U]ー[ ^<234>U/ ^<238>U]コンコ-ディアと一致せず,比較的高い^<234>U/ ^<238>U放射能比を有することが明らかになった.すなわち,それら分析結果から推定される“初生^<234>U/ ^<238>U比"が,Chen et al.(1986)によって報告された現在の平均海水中の同比(1.144±0.002)と必ずしも一致しなかった.この事実は,サンゴ試料が成育していた数十万年前当時の海水の^<234>U/ ^<238>U比が現在より12%高かったか,あるいは,Ku et al.(1990)によって指摘されたように,続成変質の過程でウラン同位体が二次的に再分配されたかのいずれかに起因することを示唆しよう.しかし,本研究では,過去数十万年間,海水中のウラン同位体組成が時系列的に変化してきたことが十分考えられる点を強調したい.一方,喜界島の琉球石灰岩産サンゴ試料のウラン系列年代値を厳密に評価するため,[ ^<230>Th/ ^<234>U]ー[ ^<231>Pa/ ^<235>U]コンコ-ディアの適用を試みた.その結果,本来のアラレ石から成る保存状態の良い試料に関するすべての分析結果が,コンコ-ディアと一致したのに対し,続成変質過程で一部方解石に再結晶されたり,方解石による膠結が認められる試料では,ほとんどがコンコ-ディアから外れ,デ-タ点が不規則に分散した.しかしながら,一群のサンゴ試料の分析デ-タが直線状に並び,その直線をディスコ-ディアとみなすことによって,変質試料の死亡年代と変質年代が同時に求められた.したがって,従来信頼できる年代が得られなかった棘皮動物や軟体動物化石などからも,条件さえ満たせば,信頼できるウラン系列年代が得られる可能性が高まってきた.生物源炭酸塩試料のウラン系列年代測定法に関し,その測定精度を向上させるため,本研究では,[ ^<230>Th/ ^<234>U][ ^<234>U/ ^<238>U]および[ ^<230>Th/ ^<234>U]ー[ ^<231>Pa/ ^<235>U]の2種類のコンコ-ディアの活用が試みられた.それらは,それぞれの同位体比(放射能比)に基づく年代値の信頼性を,ある試料が上記方法に適したものかといった観点から判断するのに極めて有効である.サンゴ化石から得たウランおよびトリウム同位体に関する最近のデ-タに,これまで南西諸島の更新世琉球石灰岩(Hanzawa,1935)から求めたデ-タを加えて検討した結果,全体の70%以上が,[ ^<230>Th/ ^<234>U]ー[ ^<234>U/ ^<238>U]コンコ-ディアと一致せず,比較的高い^<234>U/ ^<238>U放射能比を有することが明らかになった.すなわち,それら分析結果から推定される“初生^<234>U/ ^<238>U比"が,Chen et al.(1986)によって報告された現在の平均海水中の同比(1.144±0.002)と必ずしも一致しなかった.この事実は,サンゴ試料が成育していた数十万年前当時の海水の^<234>U/ ^<238>U比が現在より12%高かったか,あるいは,Ku et al.(1990)によって指摘されたように,続成変質の過程でウラン同位体が二次的に再分配されたかのいずれかに起因することを示唆しよう.しかし,本研究では,過去数十万年間,海水中のウラン同位体組成が時系列的に変化してきたことが十分考えられる点を強調したい.一方,喜界島の琉球石灰岩産サンゴ試料のウラン系列年代値を厳密に評価するため,[ ^<230>Th/ ^<234>U]ー[ ^<231>Pa/ ^<235>U]コンコ-ディアの適用を試みた.

その結果,本来のアラレ石から成る保存状態の良い試料に関するすべての分析結果が,コンコ-ディアと一致したのに対し,続成変質過程で一部方解石に再結晶されたり,方解石による膠結が認められる試料では,ほとんどがコンコ-ディアから外れ,デ-タ点が不規則に分散した.しかしながら,一群のサンゴ試料の分析デ-タが直線状に並び,その直線をディスコ-ディアとみなすことによって,変質試料の死亡年代と変質年代が同時に求められた.したがって,従来信頼できる年代が得られなかった棘皮動物や軟体動物化石などからも,条件さえ満たせば,信頼できるウラン系列年代が得られる可能性が高まってきた.本研究では,“dーspectrometric ^<230>Th/ ^<234>U年代値"の信頼性を検証するため,サンゴ化石に関するコンコ-ディア(年代一致曲線)の利用を目指した.その第一歩として,試料中のウラン・トリウム・プロトアクチニウム同位体量や各同位体比に関する高い精度の結果が期待できる分析方法の改良を行った.この点について,一部解決すべき問題は残されたとはいえ,従来より簡便で効率的な方法が確立できた.その方法を用いながら,〔^<230>Th/ ^<234>U〕ー〔^<234>U/ ^<238>U〕コンコ-ディアを作成し,ウラン系列年代値の中で,最も報告例の多い^<230>Th/ ^<234>U年代値の信頼性の検証を試みた.これには,南大東島産のPorites群体を用い,まず,一群体中における上記同位体組成の部分的な差異の有無から検討し始めた.その結果,鉱物組成や同位体組成から判断するという従来の基準では,何ら問題のない試料にも拘らず,見掛け上,部分によっては1aの統計誤差の範囲を越す年代値(117±3137±4ka)が得られることも明らかになった.その原因を上記のコンコ-ディアを用いて検討したところ,サンゴの死後,ウラン同位体に関する閉鎖系が必らずしも保持されていない場合があるとの結論に達した.現在,これまでに報告されたすべての^<230>Th/ ^<230>U年代値について,新たな基準を設けて見直し中である.上記の作業を続ける一方,沖縄県八重山郡与那国島に分布する更新統(流球石灰岩)の形成年代を明らかにしてきた,結果の一部は,既に日本地質学会年会などの機会に発表したが,今までのところ,同島の中位および低位サンゴ礁段丘を構成する流球石灰岩が,それぞれ酸素安定同位体ステ-ジ7と5の高海水準期に形成されたことが明確になった.それらの分布高度と当時の海水準を仮定することによって,与那国島が,少なくとも過去13万年間に,おおよそ20m隆起したことが明らかになった.生物啓炭酸塩試料のウラン系列年代測定法においては,〔^<230>Th/^<234>U〕ー〔^<234>U/^<238>U〕および〔^<230>Th/^<234>U〕ー〔^<231>Pa/^<235>U〕コンコ-ディアの利用が,それぞれの同位体比(放射能比)に基づく年代値の信頼性評価に極めて有効である。それは,硬組織試料の続成変質が,ウラン・トリウム・プロトアクチニウム3元素に全く同じ影響を及ぼさないと考えられるためである。すなわち,同位体分析結果が両コンコ-ディアと矛盾しなければ,その試料が^<230>Th/^<234>U・^<234>U/^<238>Uや^<231>Pa/^<235>U法にとって最適の試料と判断できる。本研究では,昨年,南大東島産の鉱物組成や^<232>Thおよび^<238>U量などから続成変質を被っていないと判断されたPorites lutea群体化石から得た結果(同一群体にも拘わらず,分析試料採取部位の違いで,117±3137±4kaと測定誤差を越える年代幅が得られた)に基づき,まず〔^<230>Th/^<234>U〕ー〔^<234>U/^<238>
ゲート酸化膜破壊の発生位置情報を利用した多値電子ヒューズの開発

ゲート酸化膜破壊をヒューズとして用いた不揮発メモリ(OTP ROM)は、アナログ回路の特性補正等に幅広く使用されており、近年その大容量化が求められている。そこで本研究では、大容量のOTP ROMの実現を目指し、ゲート酸化膜の破壊位置を情報として利用した多値電子ヒューズの開発を行った。一方、このような多値ヒューズの実現には酸化膜破壊位置の制御が必要となるが、その手法は明らかでなかった。そこでまず、ゲート酸化膜破壊位置を制御する手法を提案し、その有効性の実証を行った。さらに、この多値ヒューズを用いたOTP ROMの設計を行い、従来よりもビット当たりの面積が小さいメモリを実現出来る事を確認した。ゲート酸化膜破壊を一種のヒューズとして用いた、1度だけ書き込み可能な不揮発メモリ(OTP ROM)は、標準のCMOSプロセスだけで製造可能な為、アナログ回路の特性補正やチップ固有ID等に幅広く使用されており、近年その大容量化が求められている。そこで本研究では、大容量のOTP ROMの実現を目指し、ゲート酸化膜の破壊発生位置を制御し、その位置情報を利用した多値電子ヒューズの開発を行った。従来のゲート酸化膜破壊を用いたヒューズは、酸化膜破壊の有無を情報として利用したが、本研究で提案するヒューズは、それに加えてゲート酸化膜破壊の発生位置という新しい概念を利用する事で情報の多値化を行う。一方、このような多値ヒューズの実現には酸化膜破壊位置の意図的な制御が必要となるが、その手法については明らかでなかった。本実証には0.18umプロセスで製造されたチップを用いた。ヒューズとして用いるトランジスタのドレイン、ソース、及び、ウェルに適切な電圧を印加した状態で、ゲートに高電圧のストレスを与える事で、ゲート酸化膜の破壊位置をソース端又はドレイン端どちらかに制御できる事を確認した。これにより、1ヒューズに対して3つの状態、つまり1.5ビット相当の情報を持たせる事が可能となった。次に、この多値ヒューズを用いたOTP ROMの設計を行った。ヒューズの多値化により、ビット当たりのメモリセル面積を従来技術に比べて38%削減出来る事を確認した。128kビットで構成されるOTP ROMを0.18umプロセスで製造し、多値ヒューズを含んだメモリセルの情報を適切に読み出せる事を実測で確認した。近年、プロセスの微細化に伴い、MOSトランジスタのゲート酸化膜厚が薄くなり、低い電圧でもゲート酸化膜破壊を起こすようになった。これは、LSIの信頼性の低下を招くという問題がある一方、この現象を電子的なヒューズ、つまり、1度だけ書き込み可能なメモリとして利用する試みがなされている。本研究では、ゲート酸化膜破壊の有無に加えてその破壊位置という情報を利用することで、ヒューズ当たりの情報量が多い多値電子ヒューズの実現を目指す。この実現にはゲート酸化膜の破壊位置を意図的に制御する必要があるが、未だその手法については明らかでない。そこで、本年は、ゲート酸化膜破壊位置を制御する手法の確立を目指し、実際のデバイスを用いた試行実験を行った。単体のトランジスタのゲート・ソース・ドレイン・基板の各点に、任意の電位を直接印加できる回路を、0.18umCMOSプロセスで設計・試作した。本回路を用いて、この4点の電位を様々に変え、各条件とゲート酸化膜破壊位置の関係性の測定を行った。ゲートに高い電圧を印加する事でゲート酸化膜の破壊を行い、その破壊位置の推定は、ゲート酸化膜破壊後のゲート・ソース間の抵抗値とゲート・ドレイン間の抵抗値の比を用いて行う。実験の結果、ゲートに高電圧を印加してゲート酸化膜を破壊する過程で、ゲート・ソース間とゲート・ドレイン間に印加される電圧に差をつける事で、ゲート酸化膜破壊位置をソース側に寄せるか、ドレイン側に寄せるかを制御できることが分かった。しかしながら、現在のところ、完全にゲート酸化膜破壊位置を制御できておらず、意図しない位置でゲート酸化膜破壊が発生する場合がある。破壊位置の制御性の向上を目指し、ゲート・ソース・ドレイン・基板への適切な電圧印加条件の調査・検討を引き続き行う必要がある。本年度は、ゲート酸化膜破壊の発生位置情報を利用した多値電子ヒューズを実現する為の基礎検討として、酸化膜破壊位置の制御手法の確立を行う予定であった。そこで、その試行実験を行う為、単体トランジスタを用いた測定回路を0.18umCMOSプロセスで設計・試作した。本回路を用いて、ゲート・ソース・ドレイン・基板の各点に与える電圧条件とゲート酸化膜破壊位置の関係性を測定した。その結果、ゲートに高電圧を印加してゲート酸化膜を破壊する過程で、ゲート・ソース間とゲート・ドレイン間に印加される電圧に差をつける事で、酸化膜破壊位置を制御できる可能性があるという知見を得た。

しかし一方で、その制御は完全ではなく、意図しない位置でゲート酸化膜破壊が発生する場合がある事も明らかとなった。従って、酸化膜破壊位置の完全な制御手法の確立には至っていない。破壊位置の制御性の向上を目指し、電圧印加条件の調査・検討を引き続き行う必要がある。まず、ゲート酸化膜破壊位置の制御性の向上を目指し、適切なゲート・ソース・ドレイン・基板への電圧印加条件の検討を引き続き行う。また、電子ヒューズを用いた回路応用例として、1度だけ書き込み可能な不揮発メモリ(OTP ROM)の検討・設計も合わせて行う。本研究で提案する電子ヒューズは、ゲート酸化膜破壊の有無に加えてその破壊位置という情報を利用する為、ヒューズ当たりの情報量が多い。従って、提案する電子ヒューズを用いる事で、従来に比べて単位面積当たりの容量の大きいOTP ROMを実現することが出来る。この実現に対して、平成24年度に行った検討から以下の2点の問題がある事が分かった為、その対策を検討する。(1)ゲート酸化膜破壊位置の制御には、ゲート・ソース・ドレイン・基板の4点を適切に制御する必要がある為、メモリセルの構造が複雑となり、その面積オーバヘッドは無視できない。そこで、提案電子ヒューズに適した回路構造の検討を行う。(2)情報を書き込む(ゲート酸化膜破壊を起こす)際は、高電圧を印加する為、高耐圧トランジスタを使うなどして制御回路系に影響を与えないようにする必要がある。しかし、平成24年度の検討から、ゲート酸化膜の破壊電圧が、高耐圧トランジスタの耐圧よりも高い事が分かった。そこで、トランジスタ2段積みにする等、トランジスタの種類を変えず耐圧を上げる回路工夫についても合わせて検討を行う。本研究では、実際の半導体チップ上での動作検証が必須である。チップ試作は、東京大学大規模集積システム設計教育研究センター(VDEC)を通して行い、3回程度の試作を行う予定である。試作回路の測定に際して、測定用具類が必要となる場合がある為、適宜購入を行う予定ある。また、研究の情報収集や研究成果発表を行う為に必要な経費の支出を予定している。
若齢期の高脂肪食や甘味料曝露による食の嗜好性構築/記憶化(学習)メカニズムの解明

食の嗜好記憶形成に関して、若齢期マウスへの高脂肪食給餌が、通常食給餌群と比較して、成獣期の海馬におけるERストレス関連蛋白および遺伝子発現の亢進傾向が認められ、さらに4フェニル酪酸(4PBA)を供投与することで、その発現が通常食給餌群のレベルまで回復した。一方、扁桃体においては、ERストレスの明らかな発現そのものが見出せなかった。海馬のprimary cultureでは、パルミチン酸の添加がERストレスの発現を有意に亢進させ、神経突起成長速度の減弱傾向が認められた。さらに4PBAを前投与した群は、パルミチン酸によるERストレスの発現が抑制され、神経突起成長速度の回復傾向が認められた。肥満者を効果的に減量させるためには適正なエネルギー量の食事療法が最も重要であるが、その継続は困難な場合が多い。理由の一つは、高次脳機能中枢が司る情動、記憶、ストレスといった「人間らしさ」と食欲とが非常に密接に関連しているからである(Neuroimage 19:1381-94,2003)(NatNeurosci 9:381-8,2006) (Am J Clin Nutrr 83:1297-305,2006)。本研究では、肥満モデルC57BL/6J雄マウスにおいて、若齢期の一定期間(47週齢)高脂肪食を給餌することによって、通常食給餌群と比較して、成獣期の海馬における小胞体(ER)ストレス関連蛋白および遺伝子(CHOP, XBP1,そしてERdj4)発現の亢進傾向が認められ、さらに4PBA (4フェニル酪酸)を供投与することで、高脂肪食給餌群は、その発現が通常食給餌群のレベルまで回復した。通常食給餌群と高脂肪食給餌群の両群の海馬領域近辺では、glia細胞の集積に明らかな差は認められなかった。しかしtrimethyltin (TMT)で強制負荷を施したした各群マウスで比較すると、海馬領域のBrdU染色にて、若齢期高脂肪食給餌群は通常食給餌群と比較して、有意に生細胞数の減少が認められた。海馬領域のprimary neuronal cultureを使用した実験では、パルミチン酸(palmitate)の添加がERストレスの発現を有意に亢進させ、逆に神経突起成長速度の減弱傾向が認められた。さらに4PBAを前投与した群は、その後palmitateを投与しても、ERストレスの発現が抑制され、palmitate単独投与群と比較して、神経突起成長速度の回復傾向が認められた。本研究課題については、研究活動上の不正行為等の疑いをかけられたことから、平成26年1月から学内の調査活動の対象となり、研究の遂行が著しく遅れたが、その後の学内調査により研究活動上の不正行為はなかったことが認定され、研究期間の延長も認められたことから、今後、本研究を遂行したい。本研究課題については、研究活動上の不正行為等の疑いをかけられたことから、平成26年1月から学内の調査活動の対象となり、研究の遂行が著しく遅れている(ただし、その後の学内調査により研究活動上の不正行為はなかったことが認定されている)。これまでの研究で、若齢期における人工甘味料摂取が、視床下部小胞体(ER)ストレスを介して、成獣期の肥満感受性を高める可能性が示唆された。次に、若齢期の一定期間(47週齢)高脂肪食を給餌した群は、通常食給餌群と比較して、成獣期の海馬におけるERストレス関連蛋白および遺伝子(CHOP、XBP1、そしてERdj4)発現の亢進傾向が認められ、さらに4PBA (4フェニル酪酸)を供投与することで、高脂肪食給餌群は、その発現が通常食給餌群のレベルまで回復した。同様の検証を甘味料アスパルテームを若齢期に投与して検証したが、明確な差は認められなかった。一方、扁桃体においての検証では、ERストレスの明らかな発現そのものが見出せなかった。通常食給餌群と高脂肪食給餌群で、海馬領域近辺では、グリア(glia)細胞の集積(グリオーシス)に明らかな差は認められなかったが、しかしtrimethyltin (TMT)処理を施し、各群成獣マウスで比較すると、海馬領域のBrdU染色にて、若齢期高脂肪食給餌群は通常食給餌群と比較して、有意に生細胞数の減少が認められた。海馬領域のprimary neuronal cultureを使用した実験では、パルミチン酸(palmitate)の添加がERストレスの発現を有意に亢進させ、神経突起成長速度の減弱傾向が認められた。

海馬及び扁桃体領域において、グルタミン酸系興奮性入力回路およびGABA系抑制性入力回路の変容の可能性を免疫組織学手法を中心に検証したが、若齢期高脂肪食や甘味料給餌群は、通常食給餌群と比較して、成獣期での明確な差は認められなかった。食の嗜好記憶形成に関して、若齢期マウスへの高脂肪食給餌が、通常食給餌群と比較して、成獣期の海馬におけるERストレス関連蛋白および遺伝子発現の亢進傾向が認められ、さらに4フェニル酪酸(4PBA)を供投与することで、その発現が通常食給餌群のレベルまで回復した。一方、扁桃体においては、ERストレスの明らかな発現そのものが見出せなかった。海馬のprimary cultureでは、パルミチン酸の添加がERストレスの発現を有意に亢進させ、神経突起成長速度の減弱傾向が認められた。さらに4PBAを前投与した群は、パルミチン酸によるERストレスの発現が抑制され、神経突起成長速度の回復傾向が認められた。食の嗜好性構築に関し、平成25年度では脳海馬領域を中心に小胞体(ER)ストレスに関連した解析を終了した。今後は、脳生標本における扁桃体領域の部位同定を急ぎ、併行して、免疫組織学的に同領域のグルタミン酸およびGABA系入力回路の解析を進めていく。食の嗜好性構築に関し、平成25年度までは脳海馬領域を中心に小胞体(ER)ストレスに関連した解析を終了した。糖尿病扁桃体領域の部位同定に難渋し、ERストレス発現の差異等の検証ができていない。本研究課題については、研究活動上の不正行為等の疑いをかけられたことから、平成26年1月から学内の調査活動の対象となり、研究の遂行が著しく遅れたが、その後の学内調査により研究活動上の不正行為はなかったことが認定され、研究期間の延長も認められたことから、今後、本研究を遂行したい。当初の予定を遂行する。扁桃体領域の部位同定を急ぐ。グルタミン酸系興奮入力回路およびGABA系抑制性入力回路の変容の有無および生理学的影響を検証する。試薬(抗体)等の納入日に延期が生じたため、年度をまたぐことになった。次年度に同試薬等を購入予定である。
日本列島および極東地域におけるトミヨ属魚類の遺伝的分化に関する研究

平成10年度に作成されたトミヨ属のmtDNAプローブを用いて、極東ロシアおよび日本列島産トミヨ属魚類のmtDNA-RFLP解析を行った。この解析によりトミヨ属魚類のmtDNAハプロタイプは、エゾトミヨと他のトミヨ属間で大きく分化していることが明らかになった。しかし、アロザイム解析で検出された淡水型、雄物、および汽水型の3遺伝集団間のmtDNAハプロタイプの分化程度は、エゾトミヨとこれらの集団間の分化程度と比較して著しく小さかった。さらに、この解析の結果、エゾトミヨは固有のmtDNAハプロタイプを持つ個体群と、同所的に生息する淡水型と同じ、あるいは、極めて類似したハプロタイプを持つ個体群の2つのグループが存在することを発見した。この新たに見出された事実から、過去にエゾトミヨと淡水型の間で種間交雑が生じ、母系遺伝をするmtDNAが淡水型からエゾトミヨへ移入したことをつきとめた。こうした種間交雑にともなうmtDNAの移入は、mtDNAハプロタイプの系統解析から、過去に複数回、独立に生じていたことが明らかになった。日本列島産トミヨ属魚類は、イバラトミヨPungitius pungitius、トミヨP. sinensis、および、エゾトミヨP. tymensisの3種あるいは亜種に分類されてきた。しかし、アロザイムを用いた遺伝的解析により、イバラトミヨとトミヨは鱗板列の連続性にかかわりなく、お互いに生殖的に隔離された、淡水型、雄物型、および、汽水型の3遺伝集団からなることが明らかになっている。本研究では、エゾトミヨも含め4つの遺伝集団とアジア大陸極東域のトミヨ属魚類との類縁関係を解明するため、2年計画の初年度としてアロザイム解析を行った。さらに来年度計画しているmtDNAのRFLP解析に用いるプローブの作成を試みた。アロザイム解析により23遺伝子座を検出することができた。これらの座の対立遺伝子頻度の解析から、これまで日本列島で確認された4遺伝的集団に加え、アジア大陸極東域には鱗板連続型のみから成る沿海州集団、および、鱗板連続型と不連続型の2型性を示すサハリン・オホーツク集団が分布していることが明らかになった。日本産およびサハリン産のエゾトミヨをout groupとすると、沿海州集団は日本産の雄物型、汽水型あるいは淡水型と遺伝的に比較的近縁であり、サハリン・オホーツク集団はこれらとは大きく遺伝的に分化していることが明らかになった。北海道産のイバラトミヨの卵巣からmtDNAを常法によりクローニングする事ができた。これにより、来年度計画しているサザンハイブリダイゼーションによるmtDNA-RFLP解析のプローブを大量に得ることが可能となった。この解析により、トミヨ属魚類のmtDNAハプロタイプは、エゾトミヨと他のトミヨ属間で大きく分化していることが明らかになった。しかし、アロザイム解析で検出された淡水型、雄物型、および、汽水型の3遺伝集団間のmtDNAハプロタイプの分化程度は、エゾトミヨとこれらの集団間の分化程度と比較して著しく小さかった。