hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎関節頭・円板の運動様式からみた臼歯部咬合様式と咬合高径の機能的意義

連続電気刺激にて誘発される咀嚼様下顎運動は、刺激部位依存性に運動パターンをコントロールできる。観察関節の反対側大脳皮質咀嚼野の外側部刺激で該当関節が作業側(咀嚼側)となった場合の関節円板および関節頭の運動解析が可能となる。逆にご観察関節と同側大脳皮質咀嚼野の外側部刺激で該当関節が平衡側(非咀嚼側)となった場合の関節円板および関節頭の運動解析が可能となり、同一個体で同一関節が平衡側と作業側になった場合の比較検討が可能となることを確認した。また、関節円板の動きと筋電図および顎運動の同一時間軸でのデータ記録が可能となった。(2)正常ウサギにおける顎関節円板と顎運動・筋電図との関連性現在までの実験結果では、チョッパー運動では、円板の運動は前下方と後上方を往復する単純な軌跡を描いたが、グラインドタイプの運動では、円板が前方へ大きく移動する相が認められ、その軌跡は作業側と、非作業側の場合とで大きく異なった。円板が前方へ大きく移動する相は切歯点の運動でみた咬合相で認められたが、この時期は、両側の咬筋ならびに頬骨下顎筋の活動時期にほぼ一致しており作業側と、非作業側の場合で大きな違いは見られなかった。しかし、円板が後方へ移動する相と咬筋ならびに頬骨下顎筋の活動時期との関係は、作業側と、非作業側の場合で異なった。作業側では、咬筋ならびに頬骨下顎筋の活動が消失した区間で、円板が後方へ移動するのに対して、非作業側では、円板と同側の咬筋ならびに頬骨下顎筋の咬合相での後半の活動と一部重複していた。ウレタン麻酔下にてウサギの大脳皮質咀嚼野の連続電気刺激にて咀嚼様下顎運動を誘発させ、関節円板の動きを高速ビデオカメラにて捉え、同時に左右咬筋の筋電図を採得するものである。この際、大脳皮質咀嚼野の左右同一箇所への電気刺激電極を挿入できるように、今回、ステレオを加工した。このことにより電極を差し替えする必要がなくなり、正確なデータを採得することが可能となった。今年度においては、正常な咬合状態での関節円板の運動と、ウサギに異常な咬合状態(片側での咬合高径の変化)を与えた際の関節円板の動的運動を直接高速ビデオ画像(時間分解能:8ms、125画像/秒)で捉え、切歯点の動き・咀嚼筋活動との関連を解析した。その結果、(1)正常なウサギの大きな側方運動を伴うグラインドタイプの運動では、咬筋の咬合相で非作業側での円板の軌跡が、作業側の軌跡に比較して、後方へ位置しており、さらに一旦、前方に移動した円板が後方へ再度、移動する軌跡が観察された。(2)一方、片側の咬合をスプリントによって挙上した場合、平衡側での関節円板の動きは、後方への運動が少なく、後上方への動きに留まっていた。しかし、作業側では、円板はスプリントを装着していない場合と比較して、関節の軌跡はさら上方に偏位し、前方への張り出しが著しく大きくなっていた。上記の結果から、特に片側での早期接触や咬合異常がある場合には、関節円板は作業側と非作業側で著しく異なる軌跡を示すと推察される。咬合異常を付与した状態において異常な関節円板、関節頭の動きや咀嚼筋活動が、歯根膜、筋紡錘を代表する感覚入力を介した神経筋機能の変調機構の結果であるのか、あるいは異常な歯の接触や咬合高径の変化が単に剛体としての下顎運動を阻害した結果起こった運動力学的な変化なのか、また両者が複雑に絡み合った結果なのかを解明することは顎関節症の発症メカニズムの解明につながるものと考える。関節頭と関節円板の両者の運動の間に協調性が確保されることが、円滑な下顎運動にとって重要である。そして、ヒトを含めてグラインド運動が咀嚼運動の主体である動物においては、作業側と非作業側で関節頭の運動は異なることから円板との協調様式も異なると推察される。本研究においては、ウレタン麻酔下のウサギ大脳皮質咀嚼野(CMA)電気刺激で誘発される咀嚼様のリズミカルな下顎運動(CRJMs)時の左側関節頭の運動を、直接ビデオ画像記録して運動解析した。CMAの刺激部位を左右で切り替え、咀嚼様下顎運動時の関節頭の運動と、咬筋、外側翼突筋の筋活動との関係を作業側と非作業側とで比較検討した。
表面微細構造の構築と表面修飾による濡れ性の制御可能な薄膜材料の創製

本研究では、濡れ性の制御可能な薄膜材料の開発を目的とし、シリカ球状粒子を利用した薄膜材料表面への微細構造の構築とその薄膜上でのポリマー合成による表面改質を行った。シリカ球状粒子はストーバー法を用いて調製し、平均粒子径80nmおよび150nmの均一な粒子の作製に成功した。同球状粒子にポリマーの重合触媒であるCr酸化物種を含浸担持した後、スピンコート法により薄膜化した。SEM観察の結果、自己組織化現象によりシリカ球状粒子が三次元的に配列することで、表面に緻密な凹凸構造が形成していることが確認された。その後、薄膜上でのエチレンの光重合反応によるポリエチレン被覆を行った。ポリエチレン被覆後の薄膜の濡れ性を評価したところ、薄膜表面が疎水的に改質されていることが明らかとなった。また、シリカ球状粒子の粒子径の違いにより疎水性の向上効果に違いが現れ、小さな粒子を用いるほど高い疎水性が得られることがわかった。平均粒子径80nmのシリカ球状粒子の粒子を用いて作製した薄膜は水滴接触角162゚の超撥水性を示した。以上、本研究では、シリカ球状粒子を利用した表面微細構造の形成、およびその薄膜上でのポリエチレン合成による超撥水性表面の創製に成功した。また、シリカ球状粒子のサイズが濡れ性に与える影響を明らかにした。このような超撥水性材料は防曇材料やセルフクリーニング材料に利用可能であり、我々の生活に密着した応用が期待される意義深い成果であると言える。また今後、ポリエチレンの代わりに刺激応答性ポリマーを合成することにより、最終的な目標としている表面濡れ性の制御可能な薄膜材料の創製が達成されるものと期待される。
視覚刺激を利用した疼痛に対する注意の定量化と脳機能イメージングによるメカニズム解明

疼痛の知覚は体性感覚刺激の物理量だけでなく様々な認知機能の影響を受ける。本研究では疼痛知覚に影響を与える認知機能のうち最も影響の大きい"注意"機構に着目し、これまで我々は視覚と疼痛の相互作用を明らかにしてきたことから痛みに対する"注意"を視覚情報の錯覚性認知を利用して定量化する方法の開発とその大脳メカニズムを解明することを目的としている。Illusorylinemotion(線運動錯視)と呼ばれる視覚刺激の錯覚性認知を利用した左右半空間に分布する"注意"の評価方法を定量化する方法の開発を行った。具体的には、モニターに提示した左右2つのcueのうちいずれか一方を消去し0-300ミリ秒の感覚(cueleadtime)を空けて両cueがあった場所を結ぶ直線を提示し、そその直線が左右のどちらかから引かれたかを回答させる。Cueleadtimeを変化させることによって注意分布の強さを定量することができる。この方法を用いてこれにより上下肢の左右のいずれかに持続痛を有する患者を対象に、線運動錯視から"注意"の偏位を定量化した。さらに患肢および健肢に対する電気刺激を用いて疼痛に対する注意が体性感覚刺激方向に中和・偏位(増強)することを複数の条件で調査し、このような注意の偏位は体性感覚刺激の物理的電圧量ではなく主観的に知覚される体性感覚経験の大きさに依存することを明らかにした。また、主観的に知覚される体性感覚経験の大きさと自発痛の左右バランスによって注意の方向、大きさが変化することも併せて明らかにし、体性感覚系における注意分布は自発痛と体性感覚刺激が同じ効果を与えることを示した。このような注意分布における脳機能画像研究を、前頭葉近赤外線スペクトロスコピーを用いて評価した。Illusory line motion(線運動錯視)と呼ばれる視覚刺激の錯覚性認知を利用した左右半空間に分布する"注意"の評価方法を定量化する方法の開発を行った。17inchビデオモニターの正中に2cm×2cmの固視点と、固視点から10cm上方で左右15cm外側に直径1cmのcueを2個表示する。続いて左あるいは右のcueの一方が消えてから0ミリ秒,33ミリ秒,66ミリ秒,100ミリ秒,150ミリ秒,200ミリ秒,300ミリ秒の間隔(cue lead time)を空けて両cueがあった場所を結ぶ幅1cmの直線を提示する。被験者には、その直線が左あるいは右のいずれから線が引かれたように感じたかを左右のいずれかで回答させた。右と回答した確率とcue lead timeの関係性をプロビット解析によってシグモイド関数として表現し、右回答確率50%の際のcue lead timeの偏位を"注意"の偏位として定量化した。左右四肢のいずれかに疼痛を持つ患者を対象に本方法を用いて、慢性疼痛に対する"注意"の定量化を行った。さらに、左あるいは右の四肢に対する電気刺激を外来的に与えることによって、その"注意"の偏位の方向と大きさを操作した。疹痛の知覚は体性感覚刺激の物理量だけでなく様々な認知機能の影響を受ける。

本研究では疹痛知覚に影響を与える認知機能のうち最も影響の大きい"注意"機構に着目し、これまで我々は視覚と疹痛の相互作用を明らかにしてきたことから痛みに対する"注意"を視覚情報の錯覚性認知を利用して定量化する方法の開発とその大脳メカニズムを解明することを目的としている。I11usory line motion(線運動錯視)と呼ばれる視覚刺激の錯覚性認知を利用した左右半空間に分布する"注意"の評価方法を定量化する方法の開発を行った。17inchビデオモニターの正中に2cm×2cmの固視点と、固視点から10cm上方で左右15cm外側に直径1cmのcueを2個表示する。続いて左あるいは右のcueの一方が消えてから0ミリ秒,33ミリ秒,66ミリ秒,100ミリ秒,150ミリ秒,200ミリ秒,300ミリ秒の間隔(cue lead time)を空けて両cueがあった場所を結ぶ幅1cmの直線を提示する。上下肢の左右のいずれかに持続痛を有する患者を対象に、提示された直線が左右のどちらから線が引かれたように感じたかを回答させた。右と回答した確率とcue lead timeの関係性をプロビット解析によってシグモイド関数として表現し、右回答確率50%の際のcuel eadtimeの偏位を"注意"の偏位として定量化した。健常者は3.8±6.2ミリ秒,左疼痛患者は47.3±41.1ミリ秒,右疼痛患者は-40.3±43.1ミリ秒(Kruskal-Wallis test,p<0.05)と注意方向が患側に偏位していた。この注意の偏位は、脊髄刺激療法による左右患肢への内的刺激によって中和あるいは増強されることも明らかにし、この際、注意の偏位は脊髄刺激による物理的電圧量ではなく主観的刺激感覚に依存していた。疼痛の知覚は体性感覚刺激の物理量だけでなく様々な認知機能の影響を受ける。本研究では疼痛知覚に影響を与える認知機能のうち最も影響の大きい“注意"機構に着目し、これまで我々は視覚と疼痛の相互作用を明らかにしてきたことから痛みに対する“注意"を視覚情報の錯覚性認知を利用して定量化する方法の開発とその大脳メカニズムを解明することを目的としている。Illusory line motion(線運動錯視)と呼ばれる視覚刺激の錯覚性認知を利用した左右半空間に分布する“注意"の評価方法を定量化する方法の開発を行った。具体的には、モニターに提示した左右2つのcueのうちいずれか一方を消去し0300ミリ秒の感覚(cue lead time)を空けて両cueがあった場所を結ぶ直線を提示し、そその直線が左右のどちらかから引かれたかを回答させる。Cue lead timeを変化させることによって注意分布の強さを定量することができる。この方法を用いてこれにより上下肢の左右のいずれかに持続痛を有する患者を対象に、線運動錯視から“注意"の偏位を定量化した。さらに患肢および健肢に対する電気刺激を用いて疼痛に対する注意が体性感覚刺激方向に中和・偏位(増強)することを複数の条件で調査し、このような注意の偏位は体性感覚刺激の物理的電圧量ではなく主観的に知覚される体性感覚経験の大きさに依存することを明らかにした。また、主観的に知覚される体性感覚経験の大きさと自発痛の左右バランスによって注意の方向、大きさが変化することも併せて明らかにし、体性感覚系における注意分布は自発痛と体性感覚刺激が同じ効果を与えることを示した。このような注意分布における脳機能画像研究を、前頭葉近赤外線スペクトロスコピーを用いて評価した。
非ホロノミック拘束をもつ柔軟多体系・超冗長系のダイナミクスベースト制御

本研究では、柔軟多体系を対象として分布定数モデルに基づき有限次元近似を導入することなく、ダイナミクスの本質を反映したダイナミクスベースト制御を構築した。幾何拘束条件をもつ分布定数系の具体的な例として、閉ループ機構をもつ柔軟構造物を取り上げ、リアプノフの方法を適用して、PD制御に歪(Strain)のフィードバックを加えた、PDS制御則を導出した。関数解析と作用論を用いて無限次元システムとしてのPDS制御則に対する閉ループ系の漸近安定性を証明し、その有効性を実験により検証した。また、超冗長系のダイナミクスの本質を反映したダイナミクスペースト制御の構築と、拘束条件のクラスを幾何拘束から非ホロノミックな運動学拘束に拡張することを考えた。その具体例として、生物規範型ヘビ型ロボットを対象とした。生物規範型蛇型ロボットは生物のヘビのもつ体幹と垂直の方向には滑らないという摩擦特性を受動車輪により工学的に実現したものであり、非ホロノミックな速度拘束をもつ大規模系としてモデル化される。その力学的特徴をいかし超冗長性をうまく適用することができるようなダイナミクスベースト制御を構築し、3次元蛇ロボットを用いた実験により提案制御則の有効性を検証した。「ホロノミック拘束をもつ柔軟多体系に対するダイナミクスベースト制御の構築と実験的検証」幾何的な拘束を受ける柔軟多体系の分布定数モデルを導出し、そのモデルに基づいて力学的本質をいかしたダイナミクスベースト制御則を構築した。また、提案制御則の有効性を実験的に検証した。「非ホロノミック拘束をもつ超冗長系に対する一般的なモデル表現と制御理論の開発」非ホロノミック拘束をもつ3次元冗長ヘビ型ロボットの制御に適応できる一般的で、適用範囲の広い動力学モデルを導出した。得られたモデルに基づき、力学的本質をいかした制御系であるダイナミクスベースト制御を構築した。構成した制御器の有効性を検証するために,ワークステーションを用いたシミュレーションを行った。「ホロノミック拘束をもつ柔軟多体系に対するダイナミクスベースト制御の構築と実験的検証」幾何学的な拘束を受ける柔軟多体系の分布定数モデルを導出し、そのモデルに基づいて力学的本質をいかしたダイナミクスベースト制御則を構築した。「非ホロノミック拘束をもつ超冗長系に対する一般的なモデル表現と制御理論の開発」非ホロノミック拘束をもつ3次元冗長ヘビ型ロボットの制御に適応できる一般的で、適応範囲の広い動力学モデルを導出した。構成した制御器の有効性を検証するために、シミュレーションおよび実験を行った。また、小型クローラユニットを受動関節あるいは能動関節で多連結させて構成するヘビ型ロボットKOHGAを開発し、非ホロノミック拘束を考慮したその操舵法を提案し実験によりその有効性を検証した。
ノンコリニア磁性状態と磁気ひずみ効果に関する第一原理的研究

(1)ノンコリニアー磁性の第一原理的研究小田が開発した2成分スピノルの波動関数を用いたノンコリニアー磁性状態計算法と第一原理分子動力学法を組み合わせて、液体酸素の計算を行い、原子間の相関を示す動径分布関数や原子構造因子S(Q)について実験結果とよく一致する結果を得た。また、酸素分子二量体の衝突滞在時間の解析から、数は非常に少ないものの長寿命の二量体も実際に存在すると予想される結果を得た。ノンコリニアー磁性の第一原理分子動力学計算コードの開発の一環として、計算コードの並列処理高速化、一般化密度勾配近似(GGA)計算への拡張、結晶系への拡張、金属系への拡張を行った。(2)線形応答理論に基づく格子振動計算コード開発擬ポテンシャルと平面波基底を用いて、変分的密度汎関数摂動論に基づく第一原理格子振動計算プログラムの実装を行った。我々の方法の特徴は、まず第1に、原子変位に対する波動関数と電荷密度の応答を線形応答の範囲内で全エネルギーの二階微分を最小化することにより最適化したことと、第2に、一次の波動関数の最適化(エネルギーの二階微分の最小化)の方法として、初めてdamped molecular dynamics法とLagrangeの未定乗数法を採用したプログラムコードを開発したことである。この方法は単純ではあるが、非常に安定した波動関数の収束が得られると同時に、計算にかかる労力などは他のエネルギー最小化の方法と同様、無摂動系の計算と同程度で済むことが確認された。また、この方法は、非常に単純で、既存のCar-Parrinello分子動力学コードに密度汎関数摂動論を実装するのに非常に適したものであり、今後原子変位に限らない様々な摂動に対する応答関数の計算コードの開発の基礎となり得るものである。今年度はウルトラソフト擬ポテンシャル法を用いたリンの圧力誘起構造相転移と第一原理ノンコリニア磁気構造計算コードの開発を行い以下に示す成果を得た。1.リンにおける圧力誘起構造相転移Vb族元素リンの単純立方(sc)構造、単純六方(sh)構造、体心立方(bcc)構造における電子状態をウルトラソフト擬ポテンシャル法を用いて計算し、sc→sh→bcc転移圧力を見積もったところ、それぞれ120(107-132)GPa、257(262)GPa(括弧内は実験値)となり実験値と近い値が得られた。この結果は、実験的に未確定であったsh後の構造としてbcc構造を強く示唆する。2.第一原理ノンコリニア磁気構造計算コードの開発本年度の研究成果は、主に(1)第一原理ノンコリニア磁気構造計算コードの並列化に改良を加え現実的な系においてその効率を議論したこと、(2)ノンコリニア磁気構造計算コードを磁性をもつ各種の系に適用したことである。(1)に関しては、並列計算効率について10台前後まで調べたが、台数が多くなると効率が理論性能の50%を割るようになり、今後さらなる検討も必要であることが、分かった。しかし、実際の計算においては、並列処理することで実際の処理時間の短縮とメモリの許容量の拡大が実現されている。(2)では応用計算に適用され大きな効果を得ている。特に液体酸素の系においては、非常に興味深い成果を得つつある。最後に、スピン-軌道相互作用を計算コードに設備するため関係論文の収集を行ってインストール方法に関して検討し、具体的な計算表式を書き下すまでに至った。(1)ノンコリニアー磁気構造に適用可能な第一原理電子状態計算および分子動力学の計算コードの開発を行った。重要な擬ポテンシャル法の一つであるノルム保存型ソフト擬ポテンシャルを計算コードの中で使用できるようにした。原子運動に伴うフェルミ準位付近のバンド交差を取り扱うための措置を計算コードに装備した。今後、適用例を提示することが求められる。

(2)ノンコリニア磁気構造計算コードを磁性をもつ各種の系に適用した。適用した系は、液体酸素と鉄クラスターダイマー同士のクラスタリングなどである。液体酸素の系においては、磁性をもった酸素分子が運動しながらスムーズに衝突しあう様を分子動力学で追跡した。酸素分子の運動と分子磁気モーメントの間に相関が存在していることを見出し、実験結果の考察や解析から示唆されていた特徴を明確に示した。この計算は他の計算コードにはない、本計算コードの特徴を示したものとなっている。今後この計算の解析ならびに成果の発表に重点を移してゆく方針である。鉄クラスターのクラスタリングでは、ダイマーの磁気モーメントがスムーズに変化しクラスタリングする様を追跡した。さらに小さな磁性クラスターの生成過程と磁気効果の関係を調べる。(3)スピン--軌道相互作用を計算コードに設備する作業は、現在進行中である。(1)ノンコリニアー磁性の第一原理分子動力学計算コードの開発昨年までに開発してきたノンコリニアー磁性の第一原理分子動力学計算コードについて次のような改良・拡張を行った:(A)計算コードの並列処理高速化、(B)一般化密度勾配近似計算への拡張(C)結晶系への拡張、(D)金属系への拡張(C)では、基本並進部分を除いた空間群の対称操作をあらかじめ計算コードに入力として与えることにより電荷密度の対称化を行い、ほとんどのブラベ格子に対応するセルを計算可能にした。また、(D)では、擬固有値行列を導入することによりフェルミ準位付近の波動関数の更新をスムースに行うことに成功した。これにより、アルミニウムやシリコンの融点直上の液体に適用して分子動力学を行うことも可能となった。(2)線形応答理論に基づく格子振動計算コード開発擬ポテンシャルと平面波基底を用いて、変分的密度汎関数摂動論に基づく第一原理格子振動計算プログラムの実装を行った。我々の方法の特徴は、まず第1に、原子変位に対する波動関数と電荷密度の応答を線形応答の範囲内で全エネルギーの二階微分を最小化することにより最適化したことと、第2に、一次の波動関数の最適化(エネルギーの二階微分の最小化)の方法として、初めてdamped molecular dynamics法とLagrangeの未定乗数法を採用したプログラムコードを開発したことである。この方法は単純ではあるが、非常に安定した波動関数の収束が得られると同時に、計算にかかる労力などは他のエネルギー最小化の方法と同様、無摂動系の計算と同程度で済むことが確認された。また、この方法は、非常に単純で、既存のCar-Parrinello分子動力学コードに密度汎関数摂動論を実装するのに非常に適したものであり、今後原子変位に限らない様々な摂動に対する応答関数の計算コードの開発の基礎となり得るものである。
カリックスキノン/カリックスヒドロキノン系における多電子移動と陽イオン制御

本研究の実績を研究計画に沿って述べる。(1)水溶液中におけるカリックスキノン/カリックスヒドロキノン系の多電子移動反応機構水溶液中におけるこの系の酸化還元挙動について検討するため、水溶液中におけるこの系の電気化学的酸化還元挙動を調べた。この系のサイクリックボルタンモグラムはキノン/ヒドロキノン系と類似した、それぞれ一つのほぼ可逆なアノドピークとカソードピークを示し、その酸化還元電位のpH依存性は酸性領域と中性領域においては約60mVの傾きを持ち、pH=14付近でも多くの未解離の水酸基を持っていることが示された。また、カリックスヒドロキノンの空気酸化反応を吸収スペクトルを用いて追跡する事により、その酸化がヒドロキノン部位のキノン部位への逐次酸化反応によって進行していることが示された。(2)カリックスヒドロキノンの酸解離挙動とイオン取り込み能との関係の解明カリックス[4]ヒドロキノンおよびパラ位にスルホン基を持つカリックスアレーンの4,6,8量体の水酸基の酸解離定数が、共存する陽イオンの種類と濃度によってどの様に変化するかを、pH滴定および吸収スペクトルを用いた光度滴定によって検討した。その結果、アルカリイオンにおいては陽イオンの種類によってあまり大きな差異は見られなかったが、アルカリ土類金属イオンおよびテトラエチルアンモニウムイオンに対して、アルカリイオンの場合と酸解離定数の相違が認められた。特に、テトラエチルアンモニウムイオンの場合顕著なpKa値の減少が観察され、このイオンが水溶液中においてカリックスアレーンに取り込まれていることが示唆された。
抗がん剤タキソール耐性を示す難治性がんの根絶を目指したがんウイルス療法の新戦略

UCA1は、卵巣癌をはじめ様々ながんで発現が亢進されているLong non-coding RNAであり、抗がん剤耐性能の獲得に関与し、パクリタキセル耐性を示すがん患者では、UCA1の有意な発現亢進が報告されている。これまでの研究において、UCA1を高発現するKFTx細胞を用いた担がんモデルマウスでは、パクリタキセル治療が耐性を示したのに対し、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの著明な抗がん効果が確認された。そこで当該年度では、卵巣癌患者由来の初代培養細胞を用いた検証を試み、UCA1の発現亢進が腫瘍溶解性ワクシニアウイルスによる抗がん効果を増強することを実証した。一方、UCA1とワクシニアウイルスとの関連を示唆する報告は全く、その相互作用の分子レベルでの解明も試みた。その結果、作用機序は細胞骨格の制御に関わるRhoファミリー低分子量Gタンパク質の一つの活性化を介して、MDRVVの感染能や増殖能ではなく、伝播能を増強することに因るものであることを解明した。以上より、卵巣癌において、UCA1の発現亢進とRhoファミリー低分子量Gタンパク質の活性化が腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの抗がん効果を予測するバイオマーカーになり得ることが示唆された。現在、UCA1が高発現している卵巣癌以外の肺癌、大腸癌や胃癌においても、UCA1の発現亢進およびRhoファミリー低分子量Gタンパク質の活性化とワクシニアウイルスの増殖・伝播との関係・相互作用を解析している。本年度の研究実施計画において提案したUCA1とワクシニアウイルスとの相互作用を解明するとともに、その知見よりUCA1以外の他の新規バイオマーカーの候補も同定した。UCA1が高発現している卵巣癌以外の肺癌、大腸癌や胃癌においても、UCA1の発現亢進およびRhoファミリー低分子量Gタンパク質の活性化とワクシニアウイルスの増殖・伝播との関係・相互作用を解析するとともに、正の相関を示したがん種においては、担癌モデルマウスを構築し、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの治療効果を検証する。臨床像を反映した卵巣がんの担がんモデルマウスを構築すべく、ヌードマウスに対し、in vivoイメージング用にRenilla Luciferase (Rluc)を導入したパクリタクセル(PTx)感受性Low細胞、又はPTx耐性KFtx細胞を腹腔内投与した。Rlucの基質であるセレンテラジンを腹腔内投与することによって、マウス体内での腫瘍の生着をin vivoイメージングシステムで非侵襲的に確認した。さらに、腫瘍におけるUCA1の発現を比較解析した結果、KFtx細胞由来の腫瘍におけるUCA1の発現は高く、Low細胞由来の腫瘍では低かった。この腹膜播種モデルマウスにPTxを投与し7日後に腫瘍をRlucイメージングした結果、Low細胞由来の腫瘍は95%以上消失したのに対し、KFTx細胞由来の腫瘍は残存していた。次に、この残存腫瘍に対する腫瘍溶解性ワクシニアウイルスによる治療を試みた。このウイルスはFirefly Luciferase (Fluc)を感染細胞内で発現するため、その基質であるルシフェリンを腹腔内投与することによって、マウス体内でのウイルス分布をin vivoイメージングシステムで非侵襲的に可視化できる。その結果、ウイルス投与2日後のウイルスイメージングでは、腹膜播種した残存KFtx腫瘍において高いウイルス増殖が観察された。そしてウイルス投与9日後の腫瘍イメージングでは、コントロールのPBS投与群において残存腫瘍の再増殖が観察されたのに対し、ウイルス投与群ではPTx治療前の腫瘍の98%以上が消失していた。さらに、ウイルス投与10日後のウイルスイメージングでは、この腫瘍の消失に伴って、ウイルス増殖も消失していた。以上より、担がんモデルマウスにおいてUCA1の発現亢進が腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの増殖・伝播(腫瘍溶解性)を増強することを実証した。本年度の研究実施計画において提案した卵巣癌細胞の腹膜播種モデルマウスにおけるUCA1の発現とMDRVVの抗腫瘍効果は計画通り実施し完了した。また、もう一方の課題である臨床検体モデルにおけるUCA1の有用性の検証も順調に進展しており、卵巣癌患者検体より採取した腫瘍の初代細胞培養において、UCA1の発現が亢進している腫瘍細胞では、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの増殖・伝播が増強されることを確認した。

現在、UCA1が高発現している卵巣癌以外の肺癌、大腸癌や胃癌においても、UCA1の発現亢進およびRhoファミリー低分子量Gタンパク質の活性化とワクシニアウイルスの増殖・伝播との関係・相互作用を解析している。本年度の研究実施計画において提案したUCA1とワクシニアウイルスとの相互作用を解明するとともに、その知見よりUCA1以外の他の新規バイオマーカーの候補も同定した。今後はUCA1とワクシニアウイルスとの相互作用の解明、およびUCA1がバイオマーカーになり得るがん種やUCA1以外の他の新規バイオマーカーの同定と解析を実施する予定である。前者は、Low細胞とLow-UCA1細胞、さらに腫瘍溶解性ワクシニアウイルスを感染させたLow細胞とLow-UCA1細胞を加え、4者間でのマイクロアレイ解析を実施する。最終的に統計解析による遺伝子の抽出およびクラスタ解析による分類、それらの遺伝子のパスウェイ解析による生物学的な意味づけを行い、UCA1がワクシニアウイルスの増殖・伝播を増強する分子メカニズムを解明する。後者は、UCA1が高発現している卵巣癌以外の肺癌、大腸癌や胃癌においてもUCA1とワクシニアウイルスの増殖・伝播との関係・相互作用を解析する。まずは卵巣癌と同様の方法によって、各ヒト癌細胞株におけるMDRVVの増殖とUCA1の発現の相関をみる。正の相関関係が確認できた場合は、卵巣癌と同様の方法により、臨床検体モデルにおけるUCA1の有用性を検証する。一方、これまで卵巣癌細胞を用いたマイクロアレイ解析の結果、UCA1以外にも、多様な遺伝子の発現変動が見られている。UCA1と同様の方法により、それらの変動遺伝子を発現、もしくはノックアウトすることによって、各遺伝子がウイルス増殖・伝播に重要な役割を果たすか否かを判定する。UCA1が高発現している卵巣癌以外の肺癌、大腸癌や胃癌においても、UCA1の発現亢進およびRhoファミリー低分子量Gタンパク質の活性化とワクシニアウイルスの増殖・伝播との関係・相互作用を解析するとともに、正の相関を示したがん種においては、担癌モデルマウスを構築し、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの治療効果を検証する。本年度は、卵巣癌患者の臨床検体を用いて組織片培養、初代細胞培養、及びスフェア培養の異なる培養系におけるUCA1の有用性の検証が含まれていた。初代細胞培養においては解析を実施したが、その他の組織片培養やスフェア培養に関しては、その培養系を構築中であり、本研究項目を継続して実施するために次年度使用額が生じた。補助事業の目的をより精緻に達成するため、新たな担癌モデルマウスを構築し、腫瘍溶解性ワクシニアウイルスの治療効果を検証する。
フラーレン多価アニオンと高スピンクラスターの電子状態及び分子構造に関する研究

1、高対称種フラーレン多価アニオン類の基底状態の決定、及び微細結合定数の符号を予測する電子縮約密度行列法の開発^*二電子縮約密度行列を用いて局在スピン構造の抽出と評価を行う新しい手法を確立し、3次元的に非局在化したスピン間の相互作用が重要であるフラーレンC_<60>及びC_<70>の励起三重項状態に適用してその符号を再現し、有効性を確認した。さらに、C_<60>及びC_<70>ジアニオン三重項状態、トリアニオン四重項状態について最安定構造及びD値の絶対符号を予測し、スピン密度分布及びヤーン・テラー変形に伴う分子構造の歪みとの関係を考察した。本手法では、フラーレンのように電子が3次元的に非局在化した系でスピン間相互作用を半定量的に評価できる。同時に、従来の半古典的な双極子-双極子相互作用モデルや円軌道運動モデルはスピン間相互作用の過度な単純化のために適当でないことを示した。※学術雑誌Journal of American Chemical Societyに投稿中。2、カウンターカチオンを考慮したフラーレンC_<60>アニオン類のDFT法による分子軌道計算及び電子縮約密度行列法による電子構造の評価^*フラーレンC_<60>多価アニオン高スピン状態は溶液中でカリウム還元により得られるが、本研究ではカウンターカチオンであるカリウムの存在を考慮したDFT法(UB3LYP/6-31G^*)による分子軌道計算を行い、電子構造や分子構造に与える影響を考察した。KC_<60>二重項状態、K_2C_<60>三重項状態、K_3C_<60>四重項状態について最安定構造を予測し、電子縮約密度行列法により電子構造を評価した。その結果、K_3C_<60>四重項状態はヤーン・テラー効果による安定化を受けないためカリウムからの電子移動が起きにくいことが予測された。※学術雑誌Angewandte Chemie International Editionに投稿中。3、C_<60>及びC_<70>高スピン状態のMP2法による分子軌道計算及び分子積分を解く微細構造テンソル計算^*※第85回春季年会で発表4、C_<60>(γ-CyD)_2^<2・->ジアニオン三重項種及び[C_<60>(γ-CyD)_2]_2^<2・->クラスター三重項種の多周波ESR及び理論計算による電子構造及び分子構造の解明^※窒素固定など新機能発現解明の鍵として注目される水溶性超分子C_<60>(γ-CyD)_2^<2・->ジアニオン三重項種、及びモノアニオン同士の巨大クラスター三重項種について、超分子構造及び電子構造を多周波ESR及びONIOM法、DFT法、電子縮約密度行列法により決定した。5、NH_3-gasの高圧ドープにより生成したC_<60>(γ-CyD)_2^<・->モノアニオンのESR及び分子軌道計算による電子構造及び分子構造の解明^※アンモニアガスを高圧下で結晶にドープすることで生成したC_<60>(γ-CyD)_2^<・->モノアニオンについて、ESRにより軸対称からのわずかなずれを検出した。ONIOM法(UB3LYP/6-31G*:UFF)による分子軌道計算を行い、分子構造がC_<60>の2回軸に沿ってヤーン・テラー変形する結果、包接空間内でD_2対称へと歪むと予想した。6、新機な機能を発現する水溶性超分子C_<60>(γ-CyD)_2及びC_<70>(γ-CyD)_2包接化合物のONIOM法、DFT法による分子軌道計算^※C_<60>(γ-CyD)_2の分子構造ついて、ONIOM法(B3LYP/6-31G^*:UFF)によりホスト分子によるファンデルワールス相互作用及び静電相互作用を考慮した分子軌道計算を行い、分子構造を予測した。また、DFT(B3LYP/6-31G^*)法により包接化による安定化エネルギーを見積もった。Takekumaらにより高純度化が進められているC_<70>(γ-CyD)_2について同様の手法で構造最適化を行い、分子の長軸方向に上下に包接化され、短軸方向にC_2軸を持つ構造を予測した。※学術雑誌Supramolecular Chemistryに投稿中。1、高対称種フラーレン多価アニオン類の基底状態の決定、及び微細結合定数の符号を予測する多電子縮約密度行列に基づく計算方法の開発多電子縮約密度行列を用いて局在スピン構造の抽出と評価を行う新しい手法を確立し、3次元的に非局在化したスピン間の相互作用が重要であるフラーレンC_<60>及びC_<70>の励起三重項状態に適用してその有効性を確認した。さらに、C_<60>及びC_<70>ジアニオン三重項状態、トリアニオン四重項状態について微細構造テンソル計算を行い、D値の絶対符号を予測した。絶対符号について、スピン密度分布及びヤーン・テラー変形に伴う分子構造の歪みとの関係を考察した。

結果:フラーレンC_<60>, C_<70>高スピン状態について、各対称性ごとに密度汎関数法(UB3LYP/6-31G(d))による構造最適化を行い、ROB3LYP/6-31G(d)によって各MOの係数を決定し、多電子縮約密度行列により各局在スピン構造の重みを考慮して点双極子近似による微細構造テンソルの計算を行った。励起三重項状態C_<60>及びC_<70>の構造最適化の結果はそれぞれC_<2h>, C_<2v>が最安定構造となり、I_hとD_<5h>対称からのヤーン・テラー変形の可能性を示唆した。微細構造テンソル計算の結果、D値の絶対符号はそれぞれ負,正となって共に実験結果と一致し、本計算方法及びモデルの有効性が示された。C_<60>^<2・->ジアニオン基底三重項状態はoblate型D_<3d>対称ヘヤーン・テラー変形し、微細構造定数Dは正であることを示した。C_<60>^<3・->トリアニオン基底三重項状態についてもoblate型D_<3d>対称へのヤーン・テラー変形と正のD値を持つことがわかった。C_<70>^<2・->ジアニオン、C_<70>^<3・->トリアニオンはどちらも高スピン基底状態を形成し、C_<70>^<2・->ジアニオン三重項状態は、D_<ZZ>軸方向に縮んだC_<2V>対称ヘヤーン・テラー変形することがわかった。C_<70>^<3・->トリアニオン四重項状態は擬縮重した縮退のないLUMOと二重縮退したnext-LUMOにスピンが平行に入る結果、ヤーン・テラー変形を生じずにD_<5h>対称を保持することがわかった。D値の絶対符号はいずれも正であると予測された。本結果は、フラーレンのような電子が3次元的に非局在化した系に対して、半古典的な双極子-双極子相互作用モデルや円軌道運動モデルの適用はスピン間相互作用をあまりに単純化するため適当でないことを明確に示している。2、C_<60>(γ-CyD)_2^<2・->ジアニオン高スピン状態の電子状態及び分子構造の解明^※我々はこれまでのESR測定及び計算結果から、包接化によるゲスト分子C_<60>への分子構造と電子構造に対する影響は非常に小さく、包接されたC_<60>^<2・->ジアニオン三重項状態はD_<3d>対称をとると思われる。今回新たに軌導の群論的考察から、D_<3d>対称を保持する場合はprolate型をとりえず、oblate型のみが安定であると結論した。現在、C_<60>(γ-CyD)_2^<2・->ジアニオン三重項状態の構造最適化と微細構造テンソル計算を検討中である。※雑誌Angewandte Chemie International Editionに投稿中。1、高対称種フラーレン多価アニオン類の基底状態の決定、及び微細結合定数の符号を予測する電子縮約密度行列法の開発^*二電子縮約密度行列を用いて局在スピン構造の抽出と評価を行う新しい手法を確立し、3次元的に非局在化したスピン間の相互作用が重要であるフラーレンC_<60>及びC_<70>の励起三重項状態に適用してその符号を再現し、有効性を確認した。さらに、C_<60>及びC_<70>ジアニオン三重項状態、トリアニオン四重項状態について最安定構造及びD値の絶対符号を予測し、スピン密度分布及びヤーン・テラー変形に伴う分子構造の歪みとの関係を考察した。
電子ポートフォリオの自律型連携モデルによる教育実習支援

教育の現場において発生する様々なデータをポートフォリオとして蓄積されている.これらのポートフォリオを有効に活用するためには,ポートフォリオ間で自律的な連携を行わせることが重要である.本来ポートフォリオは,学習者の生活場面のすべてを含むものでなければならないが,本研究では研究遂行上の理由から,教育実習という限定された場面を対象とした.本研究では,効果的な支援のためのモデルとプロトタイプシステム開発を行い,実践によりその有効性を示唆することができた.本研究で示したような限定された場面での成功は,このシステムを拡張することにより理想的なポートフォリオシステムの開発が可能であることを示している.教育の現場において発生する様々なデータをポートフォリオとして蓄積されている.これらのポートフォリオを有効に活用するためには,ポートフォリオ間で自律的な連携を行わせることが重要である.本来ポートフォリオは,学習者の生活場面のすべてを含むものでなければならないが,本研究では研究遂行上の理由から,教育実習という限定された場面を対象とした.本研究では,効果的な支援のためのモデルとプロトタイプシステム開発を行い,実践によりその有効性を示唆することができた.本研究で示したような限定された場面での成功は,このシステムを拡張することにより理想的なポートフォリオシステムの開発が可能であることを示している.教育実習中に発生するアクターのすべての行動や,アクター間のインタラクションなどを収集し,分類を行った.また,観察のためすべての学習記録をビデオ会議システム等を通して収集した.さらに,国内・海外での教育実習の現状,ポートフォリオの現状,標準化などの動向調査,データ収集を行った.教育実習におけるアクター(実習生,実習校教員,大学教員)の仕事,役割,各アクターの蓄積・参照可能データ(ポートフォリオ),アクター間のインタラクション,その際に関連するポートフォリオなどの洗い出しを行った.教育実習に発生するアクターのアクションと関連ポートフォリオを時系列に整理し.さらに,アクターとポートフォリオ,ポートフォリオ間の関係を抽出し,本研究におけるティーチング電子ポートフォリオを規定した.単体のポートフォリオだけでは実習支援にならないものもあるため,いくつかのポートフォリオの連携から新たな支援の可能性を探り,その結果,連携できるポートフォリオの種類や支援との関係が明確になった.さらに連携のメカニズムも合わせて開発を行った.さらに,ポートフォリオが自律的に通信するための通信路およびそのプロトコルの開発を行った.平成19年度に開発したポートフォリオ間通信プロトコルを活用して,ポートフォリオ連携の自動化を実現した.さらに,連携による支援の種類の組み合わせと,支援の手法(特にポートフォリオからの能動的アクション)を決定した.以上の状況の下で,教育実習支援環境の設計を行い,委託業者と共同でシステムを開発した.ポートフォリオの有効活用を念頭に,システムからアクターに対して能動的なシステム(一種のナビゲータ)とし,以下の要件を備えている.・各状況に応じたポートフォリをの収集が可能である.・利用環境はネットワーク上とし,どこからでもアクセスが可能である.・実習の風景はビデオ会議システムを介して参観でき,ポートフォリオとして保管できる.・実習生のスケジュールを管理でき,次のアクションを指示できる.・実習生の作成した学習指導案や教材など,他者がコメントができる.・すべての操作を履歴として残すことができ,後に参照できる.・ポートフォリオ連携により,アクターに能動的な指示を与えることができる.・ポートフォリオデータの管理・運用ができる.(1)教育実習支援の実践平成20年度までに開発したシステムは,1.状況に応じたポートフォリオの収集が,ネットワーク上から可能.2.教育実習の風景はビデオ会議システムを介して参観でき,ポートフォリオとして保管できる.3.実習生の作成した学習指導案や教材について,他者がコメントを記入できる.4.実習生のスケジュールの管理ができ,次のアクションの支持ができる.5.すべての操作を履歴として残すことができ,後に参照できる.6.ポートフォリオの自律的な連携により,アクターに能動的な指示を与えることができる.などの機能を持つ.平成21年6月から10月までの断続的な教育実習期間において,附属学校の教員の協力のもとにこれらの機能を活用し,教育実習のポートフォリオの蓄積を行いながら,実習の支援の実践を行った.(2)支援環境および自律型ポートフォリオの評価(1)で収集したデータと附属学校教員,教育実習生のアンケートから,さまざまな場面で収集されたポートフォリオを連携させることは教育実習支援として有効であることを示しており,さらに実習後の内省にも有効であることが分かった.(3)結論教育の現場において発生する様々なデータをポートフォリオとして蓄積し,これらのポートフォリオ間で自律的な連携を行わせることが重要ではないか.本来ポートフォリオは,学習者の生活場面のすべてを含むものでなければならないが,本研究では教育実習という限定された場面だけを考えてシステム開発を行い,実践によりその有効性を示すことができた.このような限定された場面での成功とはいえ,このシステムを拡張することにより理想的なポートフォリオシステムの開発が可能であることを示している.しかしながら,ポートフォリオ間の通信量の増加や蓄積されるデータの容量など,単にシステムの量的な拡大だけでは済まない技術的な問題も残されている.
新規植物育成技術「Shigyo法」の原理解明：赤青の交互照射に対する植物の応答

植物工場における光源として利用が広がりつつある赤色LEDと青色LEDを用い,両者の交互照射により植物の育成を爆発的に高める新規植物育成法「Shigyo法」が開発されている.Shigyo法は簡単な光照射技術で植物の生育を早められるため実用化が先行しているが,その原理の解明が待たれている.本研究では,植物の光応答に着目し,主にシロイヌナズナを材料としてマイクロアレイ技術を駆使した遺伝子発現の網羅解析と時系列研究を組合せて行うことで,赤/青交互照射条件下における赤色光受容体および青色光受容体の挙動とそのシグナル経路の変化の状況把握を行った.0.シロイヌナズナにおけるShigyo法の最適化`コロンビア'の種子を育苗床へ播種し,恒温・恒湿室(25°C,RH50%)内の蛍光灯(12時間日長)で11日間育苗後,同室内に設置した小型人工気象器に移動させ,LED光源下で21日間栽培した.栽培光源は赤色LED(波長ピーク:660nm)と青色LED(波長ピーク:450nm)を使用し,同時照射を行った.明期および暗期は各12時間とし,光合成有効光量子束密度(PPFD)を120μmol・m-2・s-1に設定した.R/B比の異なる7処理区(4:1,3:1,2:1,1:1,1:2,1:3,1:4)を設け,対照区に蛍光灯(12時間明期)を使用した.照射終了後,植物体を採取し,新鮮重,乾物重,乾物率,本葉数,主茎長,葉身長,葉幅長および葉柄長について調査した.その結果,R/B比が3:1の時に最も生育が促進されることがわかり,最適な光条件が明らかにされた.1.Shigyo法下における赤色光受容体,青色光受容体の欠失株の応答に関する解析フォトトロピン二重変異株`phot1phot2'および野生株をそれぞれ育苗床へ播種した後,7日間蛍光灯下において発芽・生育させた幼苗を恒温・恒湿室内(25°C, RH50%)に設置した人工気象器に移して21日間栽培した.赤色LED(660nm)と青色LED(450nm)を単独で用いた処理区では,PPFD 60 μmol m-2 s-1となるようにし,両者を併用した区では,赤青比を1:1に調整してPPFD 60μmol m-2 s-1となるようにした.照射終了後,植物体を採取し,新鮮重について調査した.その結果,蛍光灯対照区での変異株の生育は野生株に比べて劣っており、同様な現象が青色区でもみられた。また,赤色区では,両者の違いは明確にあらわれなかった.赤青同時照射(12時間日長)区では,野生株の生育は著しく向上したが,変異株については赤色区とほぼ同程度であった.また,赤青12時間交互照射区では,変異株のみならず野生株においても著しい生育遅延がみられた.「0.シロイヌナズナにおけるShigyo法の最適化」および「2.赤/青交互照射条件下における発現遺伝子の把握」シロイヌナズナ`コロンビア'を用い,赤青比4:1区,3:1区,2:1区,1:1区,1:2区,1:3区,1:4区を設け,対照区には蛍光灯を用いた.播種後32日目に新鮮重,乾物重,葉身長,葉幅長および葉柄長を測定し,最適な赤青比を検討した.さらに,最適な赤青比を用いた交互照射により栽培し,1赤色光照射時,2光切り替え直前,3光切り替え直後および4青色光照射時の4時点の植物体から抽出した全RNAをそれぞれマイクロアレイ解析に供試し,生育促進に関連することが予想される遺伝子の発現量の増減に関するヒートマップを作製した.`コロンビア'の栽培試験の結果,1:2区において蛍光灯と同程度の生育量がみられ,LED照射区の中では最も良く生育していた.したがって,最適な赤青比は1:2であることが分かった.そこで,赤青比1:2を用いた交互照射により栽培した`コロンビア'における遺伝子発現解析を実施したところ,39個の光受容体に関連する遺伝子,328個の光応答関連遺伝子,104個の光合成関連遺伝子,62個の概日リズム関連遺伝子および494個の細胞周期関連遺伝子が検出された.1および2の時点では,光合成や細胞分裂に関連した遺伝子が,また,3および4では,葉の伸展や形態形成に関連する遺伝子の発現量がそれぞれ増加しており,これら遺伝子の中に交互照射による生育促進効果に関与するものが見出される可能性が示された.上述の遺伝子発現解析の結果から,赤青交互照射の赤色光照射時には,総じて植物体が大きくなり,一方で青色光照射時には,主に葉の向きや葉の広がりなど受光態勢を整えることで生育が促進されていることが示唆され,成長解析の結果と部分的に一致した.「0.シロイヌナズナにおけるShigyo法の最適化」:100%(理由)昨年度に確立した実験系を確実なものにするために,より緻密な試験を行った結果,シロイヌナズナ`コロンビア'の生育に最も適したR/B比は1:2であることが結論付けられたため.「2.赤/青交互照射条件下における発現遺伝子の把握」:50%(理由)

マイクロアレイ受託解析の費用が高額であり,本年度は交互照射の実験だけしか遂行できなかったため.以上より,平成27年度の達成度は約75%となっている。モデル植物であるシロイヌナズナ(`コロンビア')を最適な赤青比(R/B比=1:2)を用いた同時照射により栽培して1赤色および青色光照射時,2光切り替え直前,3光切り替え直後および4暗期時の4時点の植物体から抽出した全RNAをそれぞれマイクロアレイ解析に供試し,生育促進に関連することが予想される遺伝子の発現量の増減に関するヒートマップを作成した.その結果,39個の光受容体に関連する遺伝子,329個の光応答関連遺伝子,84個のアミノ酸関連遺伝子,81個の窒素代謝関連遺伝子,107個の光合成関連遺伝子,62個の概日リズム関連遺伝子,223個の糖新生/糖分解関連遺伝子および494個の細胞周期関連遺伝子が検出された.1および2の時点では,フィトクロムやアミノ酸の合成に関連した遺伝子が,また,3では,開花に関連する遺伝子の発現量がそれぞれ増加していた。昨年度の交互照射の試験結果では,赤色照射時にグルタミン酸合成酵素関連遺伝子が,青色照射時にグルタミン合成酵素関連遺伝子が発現しており,GS-GOGATサイクル中の遺伝子群の発現量に波長選択性がみられた.本研究の同時照射の試験においては,同サイクルの遺伝子発現量は概ね1および2の赤青同時照射の期間に多くなり,明期と暗期の間に大きな発現量の差がみられた.赤青を同時に照射すると同サイクルの遺伝子群が一斉に発現することが示された.以上より,同サイクル中の代謝経路の一部分の活性が赤色照射時に促され,残りの部分の活性が青色照射時に喚起されることが明確になり,光質による遺伝子発現の仕分け効果が交互照射による生育促進の要因となっていることが示唆された.植物工場における光源として利用が広がりつつある赤色LEDと青色LEDを用い,両者の交互照射により植物の育成を爆発的に高める新規植物育成法「Shigyo法」が開発されている.Shigyo法は簡単な光照射技術で植物の生育を早められるため実用化が先行しているが,その原理の解明が待たれている.本研究では,植物の光応答に着目し,主にシロイヌナズナを材料としてマイクロアレイ技術を駆使した遺伝子発現の網羅解析と時系列研究を組合せて行うことで,赤/青交互照射条件下における赤色光受容体および青色光受容体の挙動とそのシグナル経路の変化の状況把握を行った.0.シロイヌナズナにおけるShigyo法の最適化:100%(理由)予想以上にLED下でのシロイヌナズナ栽培が困難で時間を要したが,最終的に同植物種の生育に最適な光環境条件を見出すことができた.1.Shigyo法下における赤色光受容体,青色光受容体の欠失株の応答に関する解析:60%(理由)小課題0の進捗に遅延が生じたため、最適なLED照射条件(R/B比=3:1)による赤青12時間交互照射区の実験ができていない.一方で, R/B比を1:1として行った予備実験の結果,本植物種は青色光を好まない性質がみられ,青色LEDから放出される光エネルギーをストレスとして受け取っている可能性が示唆された.【現在までの進捗状況】のところで示したように,以下の小課題について達成度が低くなっている.そこで,それらについて,今後の対応策を以下に示す.「2.赤/青交互照射条件下における発現遺伝子の把握」:50%(対応策)H27年度,受託費用の関係で遂行できなかった同時照射の試験に関しては,H28年度の予算の大部分を活用して実施する予定である.園芸科学「現在までの達成度」のところで示したように,`1.Shigyo法下における赤色光受容体,青色光受容体の欠失株の応答に関する解析'において達成度が低くなっている。そこで,本小課題について,以下に今後の対応策を示す.1.Shigyo法下における赤色光受容体,青色光受容体の欠失株の応答に関する解析:60%(対応策):シロイヌナズナ用に最適化された光環境条件を早急に