hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生活習慣病病態時における殺虫剤の曝露影響によるリスク評価研究

ピレスロイド系殺虫剤代謝物である3フェノキシベンジルアルコール(3PBAlc)、3フェノキシベンズアルデヒド(3PBAld)および3フェノキシ安息香酸(3PBAcid)はエストロゲン様の活性を有し、環境ホルモンとして生態系に影響を及ぼす可能性が示唆されている(McCarthy et al., 2006; Nakamura et al.,2007)。しかしながら、3PBAlcおよび3PBAIdが及ぼす健康への影響に関する報告は少なく、今後ますます毒性学的および環境学的な研究が望まれている。本年度はまず、これら物質の代謝に関与する酵素を新規に探索し、各種病態罹患時の体内動態変化および毒性発揮変化の予想を試みた。ラット肝ミクロソームを用いた検討で、UDP-グルクロン酸転移酵素(UGT)によって3PBAlc, 3PBAldおよび3PBAcidがグルクロン酸抱合さて、胆汁中および尿中に排泄されることを確認した。さらに、UGTIA6およびUGT2B1がこれらの抱合反応に関与を明らかとした。UGT1A6および2B1の発現量および活性は糖尿病および肝障害で低下することが報告されており、3PBAsの排泄速度が低下する可能性が示唆された。さらに、βグルクロニダーゼは糖尿病罹患時に血中濃度が上昇するため、これが3PBAsのグルクロン酸抱合体に作用することで3PBAsの排泄を遅延させることが予想される。現在は実験動物を使用してこれらを検証している。
Rspo2の神経筋接合部形成に対する役割の解明

神経筋接合部は、agrin及びWnt ligandによりアセチルコリンレセプターが筋表面で凝集する事で形成される。Agrinは運動神経端末から放出されるが、普遍的に発現するWnt ligandがどのように神経筋接合部の空間的位置づけを行っているかは不明であった。今回我々は、分泌蛋白であるR-spondin2 (Rspo2)が運動神経端末から分泌され、Wntシグナルを調節する事で、神経筋接合部の形成に大きく関わる事を同定した。まず、6週齢のC57BL6 / Jマウスの脊髄運動神経細胞(SMN)をレーザーマイクロダイセクションを用いて摘出し、遺伝子発現を分析したところ、Rspo2が特異的にSMNに発現していた。in situハイブリダイゼーションによってRspo2の発現を確認すると、Rspo2はSMNに特異的に発現していた。次にRspo2欠損マウスを解析すると、マウスは呼吸困難のため出産直後に死亡した。Rspo2欠損マウスでSMNsの数をカウントすると、コントロールと変わらなかったが、運動神経枝である横隔神経枝の長さ及び分岐数を増加させていた。更にRspo2 -/-マウスでNMJの形成を分析すると、E14.5での野生型マウスにおけるスレッド状のエンドプレートとは対称的に、Rspo2欠損マウスの終板は、中央が透明で紡錘状を呈していた。Rspo2 -/-のNMJの超微細構造を電子顕微鏡を用いて観察するとactive zoneの減少を認め、活動電位にも異常を認めたためNMJ機能不全が示唆された。HEK293細胞におけるJNK-ATF-2ルシフェラーゼ(ATF2 -luc)レポーターを使用して、MuSKの活性化に対するRspo2の効果を評価しすると、Rspo2はagrinの80%活性化し、MuSKのリン酸化を増強した。MyotubeにおけるAChRのクラスタリングでも同様の結果が得られた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Axin結合蛋白質Axamの脱SUMO化活性による新規β-カテニン分解制御機構

昨年度Axinに結合する新規蛋白質を単離してAxamと名付けた。本年度はAxamの機能解析を行った。AxamにはN末端側にimportin αと結合する核移行シグナルが存在して、中央部分にAxin結合部位が存在した。C末端側は、脱SUMO化酵素Senp1の触媒部位と相同性が高かった。SUMOはユビキチン類似蛋白質で、基質蛋白質にイソペプチド結合で結合し、SUMO化を受けた蛋白質はその細胞内局在や機能が変化することが知られている。Axamはin vitroと細胞レベルで脱SUMO化活性を示した。Axamはβ-カテニンの分解促進活性を有するが、これにはAxin結合部位と触媒部位の両者が必要であった。また、脱SUMO化活性を消失した変異体(AxamCS)はβ-カテニンの分解促進活性が減弱した。さらに、Axamをアフリカツメガエル初期胚の背側に発現させると頭部構造が欠損するが、この背側化活性にも脱SUMO化活性が必要であった。アフリカツメガエルのWntシグナル伝達経路の標的遺伝子であるSiamoisの発現がAxamにより抑制されたが、AxamCSではその抑制作用は減弱した。したがって、SUMO化はWntシグナル伝達経路の制御に関与し、Axamの脱SUMO化活性がβ-カテニンの安定性を調節すると考えられた。β-カテニンの安定性の制御にリン酸化とユビキチン化が重要であるが、本研究により、SUMO化と呼ばれる翻訳後修飾がβ-カテニンの安定性に関与することが示唆された。今後はWntシグナル伝達経路構成分子の中で、どの蛋白質がSUMO化の標的になり、SUMO化と脱SUMO化がβ-カテニンの安定性制御にどのように関わるのかを明らかにする必要がある。
ヘム生合成異常による病態の分子機構:鉄芽球性貧血および骨髄性プロトポルフィリン症

遺伝的ヘム生合成異常のなかで、5-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS)異常が指摘されている鉄芽球性貧血とフェロキラターゼ欠損が原因とされる骨髄性プロトポルフィリン症(EPP)について、遺伝子レベルでの解析を試みた。その結果、昨年度までにヒト両酵素遺伝子の構成や5'調節領域の構造を解明し、EPPの一例(米国白人)についてフェロキラターゼ遺伝子変異を同定したのに続き、本年度には、次のような知見を得た。1.日本人EPP最初の解析例として、EBウイルスで株化した患者リンパ球を材料にフェロキラターゼ遺伝子の変異を調べた。その結果、第1例ではイントロン9、第2例ではイントロン7の5'端の塩基にG→A変異があり、異常スプライシングにより、それぞれエキソン9、エキソン7が欠失したmRNAが作られていることが知られた。なお、第2例では、エキソン7内にアミノ酸置換を与えないの塩基変異G→Cが1箇所見出された。2.赤血球型ALAS(ALAS-E)遺伝子の機能解析:1)赤血球系細胞における遺伝子発現調節に重要なシス因子群を含むALAS-E遺伝子5'調節領域の機能をCAT assay法により解析したところ、赤血球特異的遺伝子発現には上流側のGATA配列の寄与が特に大きいことが示唆された、2)白血病細胞株を用いた実験により、赤血球への分化にはALAS-Eの誘導を介したヘムの供給が重要であることが明らかにされた。3.日本人鉄芽球性貧血におけるALAS-E遺伝子解析の第1例として、X-染色体連関性鉄芽球性貧血患者(ビタミンB_6不応性)について、EBウイルス株化リンパ球を材料にALAS-E遺伝子の変異を調べたが、B_6応答性症例について最近米国で報告されたようなピリドキサールリン酸結合部位付近の異常などは検出されなかった。5'調節領域の異常の可能性を含め、今後さらに解析を進める予定である。
多ニューロン画像法を用いた記憶の獲得・固定メカニズムの解明

海馬では様々な周波数の脳波が観察される。その中でもsharp wave rippleは、学習時に活動したニューロンの発火パターンを繰り返し再生することにより記憶の固定に関与していると考えられているが、そのメカニズムにはいまだに不明な点が多い。獲得した記憶がどのように固定されるのかを調べるために、機能的多ニューロンカルシウム画像法と局所場電位記録を用いて検討した。活動性の高いニューロンを標識することのできるArc-dVenusマウスを用いることで、記憶に関与したニューロンを蛍光標識し、それらがSW中でどのような挙動を示すのか観察した。その結果、dVenus (+)ニューロンはsharp wave ripple中で繰り返し発火しやすかったのに対し、記憶に関与しなかったと考えられるニューロン(dVenus (-)ニューロン)は、記録開始直後はsharp wave ripple中で発火しやすかったものの、時間とともにsharp wave ripple中での活動頻度が低下した。これは、sharp wave ripple発生中に必要な記憶情報が残され、不要な記憶情報だけが選択的に消去されるメカニズムが存在することを示唆する。また、この現象がNMDA受容体の阻害薬であるD-AP5によってブロックされたことから、この現象にシナプス可塑性、おそらく選択的なシナプス抑圧が関与していることが示唆された。本成果を論文としてまとめ、投稿する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、海馬における、脳波発生時の神経活動様式から記憶の獲得・固定メカニズムを解明することである。中でもリップル波は記憶の固定化への関与が示唆されており、科学的な興味深さのみならず、臨床的な観点からもその発生・調節メカニズムの解明が急務である。今回、私は電気生理学的手法と多ニューロン画像法(fMCI)を海馬急性スライス標本に併用し、自発的にリップル波を発生する神経回路の挙動を大規模に可視化した。すると、リップル波の発生と同期した、多数のニューロンの発火を認めた。次に、海馬のすぐ下流にある領域『海馬支脚』にfMCIを適用した。すると意外にも、海馬支脚ニューロンは、海馬の下流領域であるにも関わらず、リップル波発生時に海馬ニューロンよりも先に発火することを見出した。本研究をまとめ、投稿したところ、Scientific Reports誌に受理された。また、リップル波を調節する物質としてドパミンに着目し、ドパミンがリップル波に与える影響を検証した。その結果、リップル波の発生頻度が有意に上昇した。この頻度上昇はドパミンのwash-out後も持続し、可塑性を呈した。また、この効果はD1/D5アンタゴニストSCH23390によって阻害されたが、D2アンタゴニストSulpirideによっては阻害されなかった。そこでD1/D5アゴニストSKF38393を同様に灌流適用したところ、ドパミンを適用した際と同様の頻度上昇が見られた。ドパミンはlate-LTPを引き起こし、LTPはリップル波の発生に関わることが知られている。しかし、我々の結果は、late-LTPでは作用の速さが説明し難い点、その効果がwash-out後も持続する点で興味深い。これらの結果より、ドパミンはD1/D5受容体を介し、late-LTPとは別の経路を通じて、リップル波の発生を調節していることが推察される。以上の内容をまとめ、現在論文を執筆中である。活動したニューロンを数時間後に蛍光ラベルできるArc-dVenusマウスの標本を用い、これに多ニューロン画像法およびパッチクランプ法を適用することで、記憶に関わったニューロンが鋭波発生時に優先的に活動しやすくなり、それによって記憶の再生が起こることを示した。これまで、脳回路ではニューロンの興奮(アクセル)と抑制(ブレーキ)はバランスが一定に保たれていることが常識であったが、記憶にかかわったニューロンは「リップル波」の発生時に、抑制性シグナルに打ち勝つほどアンバランスな(大きな)興奮性シグナルを受け取っていることが判明し、その結果、記憶を再生し、固定することができるようになることが明らかになった。また、これらの現象は長期増強(LTP)を阻害する薬を適用することによって観察されなくなったことから、記憶はLTPによって脳回路に保存されていることも示唆された。以上のような統合的アプローチにより、記憶が脳に刻まれて、それが正確に固定される神経回路メカニズムを解明した。

これは、sharp wave ripple発生中に必要な記憶情報が残され、不要な記憶情報だけが選択的に消去されるメカニズムが存在することを示唆する。また、この現象がNMDA受容体の阻害薬であるD-AP5によってブロックされたことから、この現象にシナプス可塑性、おそらく選択的なシナプス抑圧が関与していることが示唆された。本成果を論文としてまとめ、投稿する予定である。記憶時に活動したニューロンをラベルする方法の開発に時間がかかることが予想されたが、岐阜大学の山口先生よりArc-dVenusマウスを譲渡いただいたことにより、大幅に時間を短縮できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。リップル波が不要な記憶の消去を行っている可能性に着目する。リップル波が回路全体に長期抑圧を誘導することを示し、記憶に関わった一部のニューロン間においては長期増強が生じていることをパッチクランプ法により確認する。「多ニューロン画像法」を応用し、従来の技術では解明できなかった海馬支脚の新奇活動様式を見出した。本研究は内外から高く評価され、研究を始めて一年で論文受理に至り、また、日本薬学会第134年会において優秀発表賞を受賞した。申請研究では、海馬の情報処理機構における脳波の機能的役割に着目する。これまでの生体動物を用いた知見で、睡眠時または安静時に、行動時と類似の神経活動が再生される「メモリーリプレイ現象」の存在が示唆されている。海馬においても、行動課題中(シータ波発生中)に観察された数個の細胞の時空間的な活動パターンが、その後の睡眠中(リップル波発生中)に時間的に圧縮されながら、再生されることが知られている(Lee and Wilson, Neuron, 2002)。申請者はこれまでの研究をさらに発展させ、微小な電気刺激により、シータ波発生時に人工的に活動させた細胞群の活動をリップル波中において再生させることをスライス標本上で試みる。スライス標本においてメモリーリプレイ現象を人工的に制御することに成功すれば、海馬の神経回路にメモリーリプレイを行うのに十分な機能が内在していることが明らかになるだけでなく、海馬の神経回路が情報処理を行うメカニズムの解明へとつながることが期待される。
CO2還元能を有するMOF型光触媒の開発

4,4'-位にパラ安息香酸(para-benzoic acid)基を導入した2,2'-ビピリジン配位子(4BAbpy)を新たに設計・合成した。安息香酸部位はMOF構築に必要で、金属と有機部位をつなぐ役割を果たす。この配位子を有するレニウム錯体Re(4BAbpy)(CO)_3Brの合成に成功した。これらのレニウム錯体の最低励起状態は,レニウムのd軌道から,ジイミン配位子のπ^*軌道への肌CT(Metal to Ligand Charge Transfer)遷移であるが、その発光量子収率は置換基に大きく依存した。合成した錯体の中から、強い発光を示したレニウム錯体に関して、Zn,MgおよびZrを用いることでMOFの構築を試みた。その結果、Znのみ安定なMOFを構築([Re-Zn])することがわかった。得られた[Re-Zn]を光触媒として用いたCO_2還元反応を試みた。これらの錯体を含みCO_2で飽和したDMF/TEOA混合溶媒に可視光(405nm)を照射すると、COが選択的に生成した。また、リング状レニウム3核錯体を新規に合成した。これらのリング状錯体は、可視部に比較的強い吸収を示し、その励起寿命も1-2μ秒と長かった。光触媒として、3種のアセトニトリルを配位子とする単核レニウム(I)錯体を合成した。リング状レニウム多核錯体とアセトニトリル錯体を等モル量含み、CO_2で飽和したDMF/TEOA混合溶媒に可視光(436nm)を照射すると、COが選択的に生成した。いずれの錯体の組み合わせにおいても、CO生成の量子収率が30%を越え、高いものでは71%に達した。耐久性も比較的高く、今回開発した光触媒系は優れたCO_2還元反応を駆動することが明らかになった。光触媒として使用するレニウム錯体のビピリジン配位子を新たに設計・合成した。2,2'-ビピリジンの4,4'-位をパラ安息香酸(para-benzoic acid)基を導入した(4BAbpy)。この配位子の合成及び、レニウム錯体Re(4BAbpy)(CO)_3Brへの導入に成功した。このレニウム錯体の最低励起状態は,レニウムのd軌道から,ジイミン配位子のπ^*軌道へのMLCT (Metal to Ligand Charge Transfer)遷移であるが、その発光量子収率は低く、(<0.001)と寿命が短かかった(<1ns)。既存の亜鉛やマグネシウムを用ることでMOFの超分子金属錯体の構築を試みた。最適な条件下では、半晶質固体が単離された。しかし粉末X線回析では、アモルファス体であり、細孔構造は検出できなかった。CO_2光還元不均一触媒により適した、既存の錯体の合成を試みた。そのために、錯体の配位子としてリン配位子tris(p-fluorophenyl)phosphine(pFP)を導入した。この新規レニウム錯体[Re(4BAbpy)(CO)_3(pFP)]PF_6は、MLCT状態からの発光はより強くなり、長寿命(5.1ns)であった。さらに嵩高い軸配位子を用い、錯体とMOFの細孔構造とを組み合わせることで、新規CO2光還元不均一触媒の足掛かりに成り得ると考えている。

耐久性も比較的高く、今回開発した光触媒系は優れたCO_2還元反応を駆動することが明らかになった。新規光触媒を合成し、MOFの作成を試みたが、粉末X線回析では、アモルファス体であり、細孔構造は検出できなかった。新規CO_2光還元系を構築するため、様々な配位子を検討する。その配位子を用いた金属錯体及びそれを基本骨格としたMOFを合成し、高い光触媒能を発現させる。また、XRD研究者との共同で研究を行い、MOF構築と、その特性解明を推進する。
中枢神経におけるモノアミン生合成の調節機構に関する研究

カテコールアミン生合成を調節するチロシン水酸化酵素の不活性化機構について研究し、最終反応産物のカテコールアミンが酵素に触媒的に作用して酵素を完全な不活性型に転換することを明らかにした。カテコールアミンは酵素の不活性化と同時に安定化作用も持つことを示した。カテコールアミンが酵素を安定/不活性型に転換するにはカテコール環と側鎖のアミンの両構造を備えていることが必要であることも明らかにした。安定/不活性型酵素はcAMP依存性蛋白質燐酸化酵素によって活性型に転換されるが、この活性化機構がラットと同様、ヒトにも備わっていることを明らかにした。セロトニン生合成を調節するトリプトファン水酸化酵素の活性調節機構を検討し、フォスファチジルセリンやフォスファチジルイノシトールによって酵素が活性化されること、およびこれらのリン脂質と酵素をインキュベーションすると酵素が不活性化され、鉄イオンとSH化合物の添加で再び活性化されることを見い出し、リン脂質による酵素活性の調節の可能性を示した。チロシン水酸化酵素やトリプトファン水酸化酵素を活性化する酵素であり、さらにモノアミン分泌やその他の中枢神経機能の調節に重要な役割りを担うと推定されているカルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素IIの活性調節機構について研究し、酵素が自身の酵素蛋白質を燐酸化する自己燐酸化作用を持つこと、自己燐酸化によって酵素は自らを不活性化することを見出した。この自己燐酸化/自己不活性化機構を研究し、酵素は自己燐酸化反応の初期にカルシウム依存性から非依存性に転換し、自己燐酸化反応の進行に伴なって分子内生成物阻害による不活性化が認められることを明らかにした。さらにcDNAクローニングによって本酵素蛋白質をコードする領域のcDNA配列を決定して一次構造を明らかにし、アイソフォームとの比較から本酵素のドメイン構造を明らかにした。これまでに我々はカテコールアミン合成の律速酵素であるチロシン水酸化酵素がその反応産物のカテコールアミンによって不活性型に転換され,不活性型酵素はサイクリックAMP依存性蛋白質リン酸化酵素によって著明に活性化されることを見出し,新しいチロシン水酸化酵素の活性調節機構を提唱したが,さらに酵素の不活性化を豊々のカテコールアミン構造類縁体を用いて検討した.酵素の不活性化作用はカテコール環をもち,且つ側鎖にアミン構造をもつ化合物に特異的に認められる性質であることが明らかになった.さらにカテコールアミン構造をもつ化合物は酵素を不活性化すると同時に酵素を変性失活から保護し安定化する性質も合せもつこと,酵素の不活性化作用と安定化作用双方の度合いは比例関係にあることが明らかになり,チロシン水酸化酵素が自らの最終反応産物のカテコールアミンによって安定・不活性型に転換されるという活性の自己調節機構の存在を示した.セロトニン合成の律速酵素であるトリプトファン水酸化酵素の活性調節機構についても検討し,フォスファチジルイノシトールやフォスファチジルセリンによって酵素が活性化されること,およびこれらのリン脂質と酵素をインキュベーションすると酵素は不活性化され,鉄イオンとSH化合物の添加によって再び活性化されることを見出し,リン脂質により酵素活性の調節の可能性を示した.チロシン水酸化酵素やトリプトファン水酸化酵素をリン酸化し,活性化するカルモデュリン依存性蛋白質リン酸化酵素IIの性質について検討し,酵素が自らの蛋白質をリン酸化する自己リン酸化能をもつこと,自己リン酸化されるとカルモデュリン非依存性リン酸化活性が出現すると同時に全酵素活性は不活性化の方向に働くこと等を明らかにし,本酵素が自己活性調節機構を備えていることを示した.カテコールアミン生合成の律速酵素であるテロシン水酸化酵素の活性調節機構について昨年度に引き続き研究を進めた。

チロシン水酸化水素はチロシン、酵素、還元型プテエンからドーパを生成する反応を触媒する。この3つの基質と酵素との反応形式を明らかにするため、反応速度論的解析を行ない、3つの基質が互いに独立して酵素と結合した後反応物を生じるランダム機構によって酵素反応が進行することを明らかにした。また天然型のビオプテリンを用い、中性で活性を測定すると生体内濃度のチロシンによって基質阻害が認められるが、この基質阻害のメカニズムを6-フルオロトリプトファンを用いて解析した。これまでの研究でチロシン水酸化酵素はサイクリックAMO依存性蛋白質燐酸化酵素によって完全な不活性型から活性型に転換され、活性が調節されることをラットの組織を用いて示してきたが、この活性化機構がヒトにもあてはまることを示した。中枢神経機能の調節に中心的な役割ヲ果たしていると推定されるカルモデュリン依存性蛋白質燐酸水酵素IIのcDNAクローニングを行ない、酵素蛋白質をコードする領域の塩基配列を決定して一次構造を明らかにし、アイソフォームとの比較から酵素のドメイン構造を明らかにした。本酵素は自己蛋白質を燐酸化して自らを不活性化する、自己燐酸化による自己活性調節という極めて興味深い機構を備えていることをこれまでに明らかにしているが、この機構の詳細を追究し、酵素が自己燐酸化反応のごく初期にカルモデュリン依存性活性から非依存性に転じること、自己燐酸化反応で進行に伴なって認められる不活性化は分子内生成物阻害によるものであることを明らかにした。本酵素のアイソザイムを脾臓から均一に精製してその蛋白質化科学的性質、酵素学的性質を調べ、脳の酵素と比較した。
植物の腫瘍,奇型腫形成に関与する遺伝子の探索

土壌細菌Agrobacterium tumefaciensは多くの植物に根頭癌腫病を引き起こす。この植物腫瘍は、培地においては異状な形態を示すことも多い。本研究では、腫瘍、奇型腫においては細菌の生長、分化に関与する遺伝子の発現が、正常な組織に比べ、促進あるいは抑制されているのではないかと考え、これを分離することを目的とする。オーキシン、サイトカイニン合成、およびそれらの働きを促進する6b遺伝子を用いてタバコの未分化茎葉分化腫瘍を作った。これらの組織からcDNAを作成し、ディファレンシャルハイブリダイゼーション法、およびディファンレンシャルディスプレイ法により各組織特異的に発現している遺伝子を分離した。茎葉分化組織で発現量の多いものはニンジンの14KD蛋白、タバコモザイクウイルスの感染に伴なって発現されるSAR8.2、ヒートショク蛋白、クロロフィルアポ蛋白、クロロプラストRNA結合蛋白のホモログであった。未分化腫瘍で発現量の多いものは、タバコキチナーゼ、アラビドプシスのリボソーム蛋白、ライ麦のアレルゲンLoIPI、および未知のクローン1-22Aであった。特に14KD蛋白遺伝子はニンジンの再分化に伴なって一過的に発現が促進されることが報告されている。そこで、これを強いプロモーターであるCaMV35下流にアンチセンスになるようにクローン化し、タバコに再導入したが、得られた植物体に形態的な影響は見られなかった。しかし、傷により発現が誘導されることを見いだしストレスとの関連が示唆された。またクロロプラスト形成に関与する遺伝子が分離されたことにより、細胞器官の発達が植物全体の組織分化に関与する可能性を考えるに至った。土壌細菌Agrobacterium tumefaciensは多くの植物に感染して、根頭癌腫病を引き起こす。これは植物の腫瘍であり組織は異状な形態を示すことも多い。従って腫瘍、奇形腫においては細胞の生長、分化に関与する遺伝子の発現が正常な植物に比べ、促進あるいは抑制されているのではないかと考えられる。本研究ではそれら遺伝子を分離するため、1.腫瘍、奇形腫組織よりcDNAを作成し、ディファレンシャル、あるいはサブトラクション法によりそれぞれの組織に特異的に発現しているcDNAを分離する。2.得られた遺伝子の機能を知るため、センスおよびアンチセンス遺伝子を作成し、植物体へ再導入してその形態変化を調べる。1.日本産A.tumefaciens由来のオーキシンおよびサイトカイニン合成遺伝子をタバコに導入し、カルス状の腫瘍および茎葉を分化する奇型腫組織を作った。この2種の組織よりポリAのついたmRNAを精製し、cDNAを合成し、lambdagt10へクローン化した。2.一方各mRNAをin vitroの翻訳系に入れ、合成された蛋白を^<35>S-メチオニンで標識し、生成物を2次元電気泳動で分離した。腫瘍特異的、奇型腫特異的な蛋白のスポットをそれぞれ数種類検出することができた。3.腫瘍由来のcDNA、奇型腫由来のcDNAをプローブとして各組織由来のライブラリー(各2×10^4プラーク)をスクリーニングした結果、腫瘍で発現量の多いクローン4種、奇型腫で発現量の多い6種のクローンの候補を得た。土壌細菌Agrobacterium tumefaciensは多くの植物に感染して、根頭癌腫病を起こす。腫瘍組織は異状な形態を示すことも多い。このような組織においては細胞の生長、分化に関与する遺伝子の発現が正常な植物に比べ促進あるいは抑制されているのではないかと考え、それらの遺伝子を分離する。未分化腫瘍、茎葉分化奇形腫組織よりcDNAを作成し、ディファレンシャル、サブトラクション法によりそれぞれの組織に特異的に発現しているcDNAを分離した。茎葉分化の奇型腫で発現量の多いものはニンジンの14kDa蛋白、ジャガイモのS-

アデノシルメチオニンデカルホキシラーゼ、タバコモザイクウイルスの感染に伴なって発現されるSAR8.2、およびヒートショク蛋白のホモログであった。未分化腫瘍で発現量の多いものは、ライ麦のアレルゲンLo1PI、アラビドプシスのリボゾーム蛋白L29、タバコキチナーゼのホモログであった。特に14kDa蛋白遺伝子はこれまでの他のグループの報告から、ニンジンの再分化に伴なって一過的に発現が促進されることがわかっている。そこでこの遺伝子および生命維持に必須と思われるL29遺伝子をカリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター下流にセンス、アンチセンスにつなぎ植物導入ベクターヘクローニングした。これを用いて植物へ導入してその生理的、形態的効果を調べている。土壌細菌Agrobacterium tumefaciensは多くの植物に感染して、根頭癌腫病を引き起こす。この植物腫瘍は、培地においては異状な形態を示すことも多い。従って、腫瘍、奇型腫においては細胞の生長、分化に関与する遺伝子の発現が、正常な組織に比べ、促進あるいは抑制されているのではないかと考え、これを分離することを目的とする。昨年までの研究で、タバコから得られた遺伝子の一つ16kDa蛋白遺伝子は、ニンジンの再分化に伴なって一過的に発現が促進されるDC215と相同性があり、正常組織に比べ不定芽において大量に発現が促進されていることが判明した。これを強いプロモーターであるCaMV35下流にアンチセンスになるようにクローン化し、タバコに再導入したが、得られた植物体に形態的な影響は見られなかった。しかしながら、傷により発現が誘導されることを見いだした。さらに遺伝子探索を行なうため、A.tumefaciens AKE10株の6b遺伝子をタバコに導入した。本遺伝子はオーキシン、サイトカイニンの働きを促進し、葉切片をホルモンフリーの培地で培養すると多数の不定芽を分化した。オーキシン、サイトカイニン両遺伝子を持つ未分化腫瘍、6bを持つ正常、および不定芽の3種の組織に、ディファレンシャルディスプレイ法を適用し、遺伝子発現の違いを同定した。その結果、未分化腫瘍で一番多く発現されたクローン1-22A、正常および不定芽で大量に発現されている2-13、2-14クローンを分離した。2-13はクロロフィルアポ蛋白と称される遺伝子psaBと相同であり、2-14はクロロプラストmRNAに結合してその成熟に関与する遺伝子と酷似していることがわかった。本遺伝子、ひいてはクロロプラストが植物全体の組織分化に関与する可能性を考えるに至った。
卵巣癌の症例対照研究.在日日本人、在来日本人、在来白人の比較研究の一環として

卵巣癌罹患率が白人で高く日本人では低いこと、米国に移住した日本人の卵巣癌罹患率が白人と在日日本人の中間になることが示されている。このような卵巣癌罹患率の地域間格差と関連する要因を明らかにすることを目的とした。1994年10月から1996年1月までに久留米大学医学部附属病院か佐賀医科大学附属病院で卵巣癌と診断された者で、調査時より過去の3年以内に卵巣癌と病理組織診断された者78人を症例群とした。同じ期間内に症例の住所と同じ地域ブロックに含まれる市町村で行われる健診を受診した日本人で、各症例と±5歳以内に年齢がマッチングしていて、悪性腫瘍や卵巣疾患の既往歴がない者346人を対照群とした。症例群と対照群に対して、乳製品摂取などの食習慣、飲酒、喫煙、受動喫煙、生殖歴、授乳、避妊、月経、ホルモン剤服用、その他の既往歴、家族歴、職業、身長、体重などを調査した。症例対照研究のデータをコンディショナルロジスティック回帰分析法によって解析した。その結果、卵巣癌症例群は対照群よりも母親か姉妹に卵巣癌に罹患した者がいる割合が有意に多く(オッズ比、OR=2.85,95%信頼区間、95%CI 1.01-8.08)、最も重かった頃の体重や肥満度(BMI)が重くなるにつれて卵巣癌のリスクが有意に高くなる傾向があり(体重のtrend,OR=1.31,95%CI 1.06-1.63、肥満度のtrend,OR=1.30,95%CI 1.06-1.60)、妊娠数や出産数が多くなるにつれて卵巣癌のリスクが有意に低くなる傾向があり(妊娠数のtrend,OR=0.67,95%CI 0.51-0.89、出産数のtrend,OR=0.57,95%CI 0.39-0.83)、経口避妊薬を服用したことがある者が有意に少なかった(0.50,ORは計算不能)。食生活が豊かになり、過剰な体重を有する者が増加してきたことが、最近の卵巣癌罹患率の上昇と関係している可能性が示唆された。また、このことが日本人の卵巣癌罹患率が米国の白人よりも低いことをも説明しているかもしれない、と考えられた。卵巣癌の罹患率が白色人種で高く、日本人を含む黄色人種では低いことが示され、米国に移住した日本人の卵巣癌罹患率が、白人のそれと在日日本人のそれのおよそ中間になることが示されている。このような卵巣癌罹患率の地域間格差や人種間格差と関連する要因を明らかにすることを目的とした。米国側では、1993年8月から5年間の予定でカリフォルニア州とハワイ州を調査地域とし在米日本人と在米白人を調査対象者として、卵巣癌の症例対照研究を実施している。日本側では、本研究者が中心となって北部九州を調査地域とし在日日本人を調査対象者として、米国側と統一した調査方法ならびに調査内容で卵巣癌の症例対照研究を行っている。

1.調査票の作成、印刷;米国ハワイ州とカリフォルニア州で日本人と白人を対象に実施されている卵巣癌の症例対照研究に用いられている調査票「Study of Lifestyle and Women's Health」と調査項目が共通するように、日本語版の調査票を平成6年8月末までに作成し、必要部数を印刷した。これは、在日日本人、在米日本人、および在米白人の卵巣癌罹患率の差異を説明するという本調査研究の主目的に取って、重要な作業であった。なお、調査票は乳製品摂取、その他の食習慣、飲酒、喫煙、受動喫煙などの環境要因と、生殖歴、家族歴、既往歴、乳糖不耐症などの宿主要因の項目からなっている。2.卵巣癌症例群と対照群からのデータ収集;平成6年9月より、作成した調査票を用いて、久留米大学医学部附属病院産婦人科、佐賀医科大学附属病院産婦人科、あるいは両大学の関連病院を受診した卵巣癌患者に対して、面接調査を実施している。対照群に対する面接調査も、逐次実施している。卵巣癌罹患率が白人で高く日本人では低いこと、米国に移住した日本人の卵巣癌罹患率が白人と在日日本人の中間になることが示されている。このような卵巣癌罹患率の地域間格差と関連する要因を明らかにすることを目的とした。1994年10月から1996年1月までに久留米大学医学部附属病院か佐賀医科大学附属病院で卵巣癌と診断された者で、調査時より過去の3年以内に卵巣癌と病理組織診断された者78人を症例群とした。同じ期間内に症例の住所と同じ地域ブロックに含まれる市町村で行われる健診を受診した日本人で、各症例と±5歳以内に年齢がマッチングしていて、悪性腫瘍や卵巣疾患の既往歴がない者346人を対照群とした。症例群と対照群に対して、乳製品摂取などの食習慣、飲酒、喫煙、受動喫煙、生殖歴、授乳、避妊、月経、ホルモン剤服用、その他の既往歴、家族歴、職業、身長、体重などを調査した。症例対照研究のデータをコンディショナルロジスティック回帰分析法によって解析した。その結果、卵巣癌症例群は対照群よりも母親か姉妹に卵巣癌に罹患した者がいる割合が有意に多く(オッズ比、OR=2.85,95%信頼区間、95%CI 1.01-8.08)、最も重かった頃の体重や肥満度(BMI)が重くなるにつれて卵巣癌のリスクが有意に高くなる傾向があり(体重のtrend,OR=1.31,95%CI 1.06-1.63、肥満度のtrend,OR=1.30,95%CI 1.06-1.60)、妊娠数や出産数が多くなるにつれて卵巣癌のリスクが有意に低くなる傾向があり(妊娠数のtrend,OR=0.67,95%CI 0.51-0.89、出産数のtrend,OR=0.57,95%CI 0.39-0.83)、経口避妊薬を服用したことがある者が有意に少なかった(0.05,ORは計算不能)。食生活が豊かになり、過剰な体重を有する者が増加してきたことが、最近の卵巣癌罹患率の上昇と関係している可能性が示唆された。また、このことが日本人の卵巣癌罹患率が米国の白人よりも低いことをも説明しているかもしれない、と考えられた。
エビガラスズメフィブロインの量的・質的変動と下唇腺の進化

エビガラスズメの作るフィブロインの特徴的な点は幼虫期と蛹室形成期(カイコの吐糸期に相当)で構成タンパク質が変化することである。エビガラスズメは幼虫期と蛹室形成期で合成するシルクを切り替え、それぞれの目的に合ったシルクを生産すると考えられる。本年度はエビガラスズメのフィブロイン合成の制御機構を明らかにする一端として、下唇腺のタンパク質合成における20-ヒドロキシエクダイソン(20E)の影響を調査した。まず、それぞれのステージにおける下唇腺の合成する成分を調査した結果、エビガラスズメ下唇腺では合成される内容物がステージにより変化することが確認された。次に下唇腺のタンパク質合成と下唇腺ルーメンに存在するタンパク質の排除に対する20Eの影響を調査した。20Eは変態に関与する主要ホルモンである。終齢(5齢)day1およびday2の幼虫およびワンダリング期(day0)を用い20E投与の影響を調査したが、投与個体の下唇腺におけるタンパク質合成には対照区と比較して違いは認められなかった。投与するホルモンの濃度やステージを変化させて、実験を繰り返したが、20E投与の影響は確認できなかった。これらの結果は、少なくとも下唇腺のタンパク質合成や、すでに合成されルーメンに分泌されたタンパク質の排除に20Eは直接関与しないことを示唆する。本研究でエビガラスズメにおけるフィブロイン合成や変態に伴う成分の変化に20Eは直接には影響しないことが示された。しかしながら、エクジステロイドは変態を制御する主要ホルモンであるため、今後は20E投与の影響を再度検討するとともに、もう一つの主要ホルモンである幼若ホルモンの影響についても検討することで、エビガラスズメにおけるフィブロイン合成と内容物の切り替わり機構の一端を明らかに出来ると期待される。本年度は下唇腺内容物の分析と発育に伴う量的・質的変動をさらに分析した。ワンダリング期の下唇腺における主要な成分である。まず220kタンパク質と180kタンパク質を精製を試みた。下唇腺を70%エタノールに浸し、内容物を固化したのち組織の部分を取り除き、その後、塩酸グアニジンで溶解し、その後、SDS-PAGEで成分を分離した。その後、マイルドな条件でタンパク質を染色し、目的のタンパク質部分を切り出すことで、精製を行った。精製した220kタンパク質と180kタンパク質を用いて、抗体をそれぞれ作成し、それぞれの反応性を追求したところ、それぞれ交差反応した。そこで、次に精製した両タンパク質をV8プロテアーゼで消化し両者のペプチドマップを比較した。その結果、両者のペプチドマップは極めて似たパターンを示した。これらの結果から、それぞれのタンパク質はお互いに近い関係にあることが示唆された。一方、5齢期の成分は220kタンパク質および180kタンパク質いずれに足しする抗体とも反応しなかった。上述と同様にV8プロテイナーゼで消化し、そのペプチドマップを調べたところ、180kタンパク質とは異なるパターンを示した。そこで、下唇腺を培養し、それぞれのステージに合成される成分を調べたところ、それぞれのステージに対応する成分の合成のみ確認され、5齢期とワンダリング期では合成される成分が全く異なることが明らかになった。次に脱皮期および変態期での下唇腺内容物の取り替えのメカニズムを追究するため、内容物の消化に関与するプロテアーゼの検出と、クローニングを試みた。その結果、カイコにおいてはシステインプロテアーゼと思われる断片が検出されたが、エビガラスズメでは現在まで検出されていない。今後、さらにエビガラスズメ下唇線内容物のクローニングと内容物の切り替えのメカニズムを追究する予定である。本年度は研究計画に基づきワンダリング期のエビガラスズメ下唇腺の主要フィブロインタンパク質の内部アミノ酸配列の分析とクローニングを試みた。しかしながら、未だ遺伝子のクローニングの完了には至っていない。つぎにエビガラスズメ幼虫下唇腺にカイコ絹糸腺の様な機能分化が認められるかどうか追究した。外部形態から下唇腺は導管部と思われる部位I(前部絹糸腺に相当)、頭胸部の直径がやや太くなり直線的な部分である部位II(中部絹糸腺に相当)、および気管が密に分布しコイル状を呈している部位III(後部絹糸腺に相当)に区別できる。しかしながら、部位IとIIの境界は明らかであるが、部位IIと部位IIIには明瞭な境界が認められない。本研究ではこの境界が明瞭でない部位IIと部位IIIに焦点を絞り、両部位間に機能分化が認められるかどうか調査した。カイコ絹糸腺では含有エステラーゼの活性と種類が中部と後部絹糸腺で異なることが知られている。そこで下唇腺についても調査したが、明瞭な違いは見られなかった。そこで、次にフィブロインタンパク質の合成について調査した。標識アミノ酸を用い合成されるフィブロインタンパク質に違いがないか調査したが、部位IIと部位IIIは同じフィブロインタンパク質を合成・分泌していた。すなわちフィブロイン合成に関しては部位IIと部位IIIで違いはないと考えられる。一方、タンパク質の合成能を調査したところ、5齢幼虫期には差は認められなかったが、ワンダリング期になると部位IIと比較して部位IIIは顕著に多くのフィブロインタンパク質を合成・分泌していた。よって下唇腺外部形態に認められる部位IIIにおける密な気管分布はワンダリング期における多量のタンパク質合成を反映していると考えられる。

エビガラスズメは幼虫期と蛹室形成期で合成するシルクを切り替え、それぞれの目的に合ったシルクを生産すると考えられる。本年度はエビガラスズメのフィブロイン合成の制御機構を明らかにする一端として、下唇腺のタンパク質合成における20-ヒドロキシエクダイソン(20E)の影響を調査した。まず、それぞれのステージにおける下唇腺の合成する成分を調査した結果、エビガラスズメ下唇腺では合成される内容物がステージにより変化することが確認された。次に下唇腺のタンパク質合成と下唇腺ルーメンに存在するタンパク質の排除に対する20Eの影響を調査した。20Eは変態に関与する主要ホルモンである。終齢(5齢)day1およびday2の幼虫およびワンダリング期(day0)を用い20E投与の影響を調査したが、投与個体の下唇腺におけるタンパク質合成には対照区と比較して違いは認められなかった。投与するホルモンの濃度やステージを変化させて、実験を繰り返したが、20E投与の影響は確認できなかった。これらの結果は、少なくとも下唇腺のタンパク質合成や、すでに合成されルーメンに分泌されたタンパク質の排除に20Eは直接関与しないことを示唆する。本研究でエビガラスズメにおけるフィブロイン合成や変態に伴う成分の変化に20Eは直接には影響しないことが示された。しかしながら、エクジステロイドは変態を制御する主要ホルモンであるため、今後は20E投与の影響を再度検討するとともに、もう一つの主要ホルモンである幼若ホルモンの影響についても検討することで、エビガラスズメにおけるフィブロイン合成と内容物の切り替わり機構の一端を明らかに出来ると期待される。
ＣＡＰＤにおける腹膜保全：チロシンキナーゼＰＹＫ２制御による線維化抑制

PYK2の過剰作用の抑制が腹膜透析(CAPD)時の腹膜線維化を軽減するという仮説を立てて本研究を開始した。まずはPYK2欠損マウスを利用したCAPDモデル動物の作成にあたった。いくつかの手法によるモデル作成を試みた後、0.1% Chlorhexidine gluconate(以下CGと略)溶液の腹腔内投与による腹膜硬化モデルを採用した。CG投与開始14日目の以下4群(各群n=45)で定量比較した結果、野生型:生食処置(1)、CG処置(2)、PYK2欠損マウス:生食処置(3)、CG処置(4)の腹膜中皮下の組織厚(submesothelial thickness)は、123.9±2.6μm (mean±SE)、2104.1±12.0μm、316.5±1.9μm、467.0±2.9μmであった。すなわち、野生型における肥厚(1vs2、P<0.01)に比して、PYK2欠損マウスではCG投与による肥厚の程度が有意に抑制されることが明らかとなった(2vs4、P<0.05)(以上、平成24年度)。次に、この肥厚抑制の機序を解明するために、炎症細胞浸潤の変化をF4/80、MPO、CD4、CD8、線維芽様細胞への分化をαSMAなどのマーカーによる免疫染色を行い、real time-RT PCRによる腹膜のサイトカインアッセイを行い、腹膜肥厚に関わる因子を同定することが平成25年度の主たる目標であった。これまでに平成24年度に作成した組織標本を利用した免疫染色では、PYK2欠損マウスにおいてF4/80陽性マクロファージ浸潤が増加している傾向が見られた。以上、その機序までは解明でき得なかったが、本研究の知見は腹膜組織におけるPYK2の活性化が腹膜肥厚に繋がることを明らかとし、PYK2を分子標的とした新規治療法開発の意義を示唆している。腹膜硬化モデルの作成が平成24年度の研究計画の大きな基盤であった。同モデルの作成にあたっては、当初は腹膜透析液による化学刺激モデルおよび腹膜擦過による物理刺激を計画していたが、前者では腹膜硬化効果が不十分である可能性が少なからず、後者では予備実験段階で術者による腹膜硬化効果の差が著しく一定の評価が困難であると判明したことから、すでにこの分野で多数の研究者らにより報告があるChlorhexidine gluconate(クロルへキシジングルコン酸、以下CGと略)溶液(0.1%CGを15%エタノール、85%PBSに含有)の腹腔内投与による腹膜硬化の惹起とそれに対するPYK2欠損の効果判定を試みた。結果、同系統(C7/blk)の野生型マウスでは、0.1%CG溶液0.3mlを隔日投与することによって、腹膜中皮下の組織厚(submesothelial thickness)が生食のみ投与のコントロール群に比して、有意に増加していたのに対して、PYK2欠損マウスではその増加の程度が抑制されていた。投与開始14日目の以下4群(各群n=4ないし5)で定量比較した結果、野生型:生食処置(1)、CG処置(2)、PYK2欠損マウス:生食処置(3)、CG処置(4)のsubmesothelial thickness(マッソントリクローム染色による検討)は、123.9±2.6μm (mean±SE)、2104.1±12.0μm、316.5±1.9μm、467.0±2.9μmとなった。

すなわち、野生型における肥厚(1vs2、P<0.01)に比して、PYK2欠損マウスではCG投与による肥厚が有意に抑制されることが明らかとなった(2vs4、P<0.05)。さらに現在、この肥厚抑制の機序を解明するために、炎症細胞浸潤の変化をF4/80、線維芽様細胞への分化をαSMAなどのマーカーによる免疫染色を進めている。研究実績の概要に記したように、PYK2欠損マウスと野生型マウスを用いた腹膜硬化モデルの確立に当初予定していた以上の時間を要した。ただし、実験費用はマウス購入代金がそのほとんどを占めたために大幅に使用することはなく、次年度の研究に費やせる結果となった。また、研究責任者と共に、その指導下で日々の実験を行う大学院生の不足も実験結果の遅延の一因ではあった。そのために、腹膜から単離した中皮細胞に関するin vitroでの検討が成し得ていない。これらの点において、研究は計画よりやや遅れていると自己評価している。平成24年度に確立し得て、野生型とPYK欠損マウスの間の表現系に明らかな差が得られたCGモデルを基にして、現在進行している肥厚に関わる細胞の動態を整理する。また、腹膜組織のサイトカイン発現量については、IL-6、VEGF、TGF-β、CTGFをRT-PCR法により、定量化する。それと並行して、今年度より増員となった大学院終了後の医員等に指導しながら腹膜より単離したPYK2欠損中皮細胞、血管内皮細胞、繊維芽細胞における接着因子・サイトカイン発現に必須の転写因子NF-κBやNFTAの活性をGel Shift法等で検討する。また、アンジオテンシン受容体シグナルにPYK2の活性化は重要な因子であり、NADPH-oxidase活性化と活性酸素産生も関与している可能性が高いため、これらの活性化の検討も合わせて行う。これらの実験はこれまでに私たち自身で経験のある手技であり、各実験を研究全体の日程と良く照らし合わせながら、推進させていくことが可能と考えている。上述のように平成24年度にCGモデルが確立されておれば取りかかる予定であった腹膜肥厚に関わる細胞の動態や腹膜組織サイトカイン発現以後の検討に充てる費用が結果的に未使用となっており、平成25年度の費用として使用する。その内訳は以下の如くである。マウス飼料・実験動物1,000千円生化学実験、組織学的実験、免疫組織学的実験の消耗品1,100千円。
地下構造推定のための微動アレイ探査法の実用性向上

常時微動とは、地震が起きていないときにも常時発生している、人体に感じられないほど微小な地盤の揺れのことをいう。地表面で常時微動を計測することにより、地下の地盤構造を非破壊的に推定する諸手法を総称して「微動探査法」と呼ぶ。本研究では、広く知られている微動探査法の一つ「SPAC法」を発展させて、姉妹格に当たる新しい微動探査法を複数種類開発した。また、汎用性の高い微動解析用ソフトウェアを作成し、新姉妹手法をすべて盛り込んだ上で、学界内での普及に努めた。常時微動とは、地震等が起きていないときにも常時存在している、人体に感じられないほど微小な地盤の揺れのことをいい、微動探査法とは、地表面で常時微動を計測することにより、地下の地盤構造を間接的に推定する諸手法の総称である。微動探査の有力手法の一つである空間自己相関法(SPAC法)は、円形に配置した地震計アレイで微動の同時測定を行い、その記録の解析から表面波の位相速度分散曲線を推定するものである。我々のグループは昨年度までに、SPAC法の理論的根拠を再整理した上で、姉妹手法として「CCA法」を初めいくつかの、新しい円形アレイ微動探査法を提唱している。本年度はSPAC法・CCA法に加えて、「HO法」「H1法」「V法」と我々が名づけている合計5種類の手法を取り上げ、これらを首都圏の2サイトで取得した常時微動の実データに適用、各手法の有効性を比較した。各手法の有効性は、レイリー波位相速度の精度良く推定できる波長範囲がアレイ半径のおよそ何倍から何倍までに相当するかによって評価した。その結果、SPAC法とHO法はアレイ半径の2-3倍から10倍程度までの、短波長側の比較的狭い範囲、H1法は7倍から30倍程度までの、長波長側の比較的狭い範囲、CCA法とV法は2-3倍から30倍程度までの、非常に広い波長範囲にわたって、それぞれ有効であることがわかった。同一のデータを解析しているにもかかわらず、有効波長範囲にこれだけ大きな差が現れる理由は、各手法の基礎方程式の数学的性質の差によりほぼ説明づけられた。長波長領域におけるCCA法の解析能力は、微動記録に混入する無相関ノイズの影響によってほぼ規定される。CCA法の基礎方程式を解く際に、ノイズの影響を初めから補正するような仕組みを導入し、これを「ノイズ補正CCA法」と名づけて上述のデータに適用したところ、解析上限波長がさらに伸びる現象が確認された。SPAC法は長い実用の歴史を有するが、その測定条件と解析精度との関係については、十分な理論的解明がなされておらず、これまではケース・バイ・ケースで判断されることが多かった。この宿問に対し、我々は今年度発表の論文を通じて、一つの回答を提示した。それによれば、正三角形とその重心位置に計4個の測定点を置く標準配置の場合、微動到来方向の角度的な広がりの半幅が最低約30度あれば、十分な解析精度が得られる。わずか2個の測定点を用いる簡便法の場合でさえ、微動到来方向の広がり半幅が約135度以上あれば十分である。これと並行して我々が今年度行ったのが、超小型の地震計アレイによる微動探査法の開拓である。既往研究では最低でも数メートル規模のアレイが用いられているが、これをさらに小型化できれば、測定用地の選定や機材の展開が容易になり、とりわけ都市部での機動的探査に恩恵が期待される。我々が独自開発したSPAC法の姉妹手法で、SPAC法よりも長波長領域に強い「ノイズ補正CCA法」を用いた結果、半径わずか0.3メートルのアレイによってさえ、波長数十メートルまでのレイリー波位相速度を同定できることが、野外実験により確かめられた。SPAC法は主として、レイリー波速度の推定に用いられるが、今年度はまた、ラブ波速度の推定に用いることのできるSPAC法の新しい姉妹手法を着想し、予備的な理論整備を行った。

地表を伝わる表面波には、レイリー波とラブ波の2種類がある。標準的なSPAC法では普通、微動の上下動記録をもとに、レイリー波の位相速度だけを推定する。具体的な推定方法にはさまざまなバリエーションがあるが、基本的には、単独の方程式を単純逆算するだけでよい。ラブ波速度を推定する手法も、既存のSPAC法理論の枠内で知られているが、その手順はやや煩雑である。微動の上下動と水平動2成分、合わせて3成分の記録をもとに、3つの方程式を連立して解かなければならない。本年度我々は、連立方程式を解かなくても、単純逆算により簡便にラブ波速度を求めることのできる、新しい解析手法「SPAC+L法」を開発した。必要な入力データは、アレイ各点での水平動2成分記録だけであり、上下動記録は使用しない。また、微動に含まれるレイリー波とラブ波の相対的なパワー比を、連立方程式を解かないで単純演算により推定することのできる、新しい手法も開発した。必要な入力データは、アレイ各点での上下動と水平動1成分記録(中心点のみ全3成分記録)である。以上に述べた2つの新手法と、標準的なSPAC法、さらにはSPAC法をもとにして我々が前年度までに開発した種々の新手法を全部ひとまとめにして、汎用性の高い微動解析ソフトウェア・パッケージを作成し、これをBIDOと名づけて、学界内での普及に努めた。