hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽嵐の発生機構の解明と予測

本計画研究では、爆発に至る太陽面磁場の発達過程から、噴出するプロミネンスの運動、およびそれに伴って発生するコロナ中の衝撃波と質量放出(CME)を全国の関連機関が連携して観測し、電磁流体方程式に基づく数値モデルでこれらを再現することによって、地球を襲う太陽嵐を実時間予測する方法論と、確度の高いフレア発生予測スキームの開発を目指している。H30年度も引き続き、ひので衛星による光球磁場観測、国立天文台のフィラメント磁場観測、京大飛騨天文台のプロミネンス放出速度観測、NICT山川観測所の電波バースト観測、名大惑星間シンチレーション観測システム(IPS)による太陽風の観測を順調に実施したが、太陽活動の低下に伴い太陽嵐現象の発生頻度は低下している。しかしこれまでに蓄積されたデータを用いて、以下のような太陽嵐予報の実用化に向けた研究が進展した。非線形フォースフリー磁場モデルに基づき磁気中性線における磁場の捻れに関連付けられたパラメータが、数時間のリードタイムで大きなフレアの発生予測に有効であることを検証し、予測システムに実装する道筋を明らかにした。また、深層学習によるフレア発生予測システムはNICTにて運用を開始し、IPSデータをCME伝搬モデルに同化することによるCME到達予測、及び電波バーストの自動検出についても予測システムへの実装準備を整えた。観測されたフィラメント放出現象をMHDモデルを用いて再現することにより、CME発生予測に役立ついくつかの知見を得た。2018年8月69日には京大において太陽高エネルギー粒子データ解析ワークショップを開催、3名の講師を海外から招き十数人の学生や若手研究者の参加を得て、CMEと太陽高エネルギー粒子発生に関する統計的解析に着手した。各施設における観測装置の運用はほぼ順調におこなわれ、太陽活動イベントのデータが蓄積されつつある。太陽活動の低下に伴う太陽嵐イベント頻度の減少は、予想されたことでありやむを得ない。モデリングにおいてはフォースフリー磁場に基づくフレア発生予測につながる成果が上げられており、太陽風・CME数値シミュレーションの開発も予定通りに進められ、宇宙天気予報への実装段階にある。1.フレアトリガ機構の解明とフレア発生予測スキームの開発従来の経験予測モデルより確度の高いフレア発生予測スキームの実現に向け、1非線形フォースフリー磁場(NLFFF)モデルによる巨大フレア発生予測(κスキーム)の運用に向けた検討と中小フレアへの適用可能性の考察、2NLFFFモデルとMHDシミュレーションによるCME発生予測の検討、3コロナ磁場モデルとMHDシミュレーションの高度化、すなわち非フォースフリーモデル構築、彩層磁場情報の取込み、データ駆動型シミュレーション開発、4シグモイド構造とコロナダイナミクスの前兆現象によるフレア予測可能性検証、を進める。2.太陽嵐による地球軌道上変動のリアルタイム予測地球を襲う太陽嵐の重要度を爆発の発生から数時間以内に確率予測する方法論の開発に向け、1これまでに飛騨天文台で観測されたフィラメント放出約40個イベントの解析からフィラメント放出観測によるCME予測精度の向上度を明確化、2Type-II電波バースト自動検出によるCME警報システムをNICTで運用開始、3IPSデータ同化SUSANOO-CMEシステムをNICTで運用開始、4SEPモデルとSUSANOO-CMEの結合と検証、5流体シミュレーションによるフレア放射スペクトル再現性の向上、を図る。また、第2回太陽高エネルギー粒子データ解析ワークショップを開催し、SEP予測モデルの開発及び人材育成を図る。本計画の成果を国際会議にて紹介するとともに、PSTEP 5年の成果、A01,A03への具体的貢献の達成度を総括し、今後への提言をおこなう。平成27年度は、ひので衛星の観測を実施し、大フレアを発生させる活動領域の磁場構造の時間発展、フレア発生に向けて起きる前兆現象、フレア発生の原因となる磁場構造、について観測的な理解をめざした解析を清水が中心となって行った。このため宇宙科学研究所に解析用計算機を導入した。名古屋大学では計算サーバーを導入し、草野と鳥海が中心となって太陽活動領域モデルの開発と太陽風モデルと観測との同化モデルの基礎研究をおこなった。これらと平行して以下のように本計画の遂行に必要な設備強化の準備をおこなった。すなわち、国立文台では花岡が彩層磁場の高精度観測を実現するための高感度赤外線カメラの検討をおこない、仕様策定、受光素子と制御回路の製作を進めた。また、京都大学飛騨天文台では一本が中心となってフィラメント速度場撮像装置に使用する狭帯域フィルターの光学素子を製作し特性評価をおこなうとともに、高速カメラによる撮像システムの準備を行った。情報通信研究機構ではコロナ中を伝播する衝撃波を追跡するため、久保が中心となって太陽電波望遠鏡の分光計、データ収集・転送系、データ表示系の開発を進めた。徳丸は名古屋大学太陽地球環境研究所の惑星間空間シンチレーション(IPS)観測装置の維持管理を行い太陽風観測を推進した。また本計画の構成メンバーが会して、来年度以降に推進する連携観測および観測とモデルの連携のための具体的な戦略について検討を深化させるとともに、国際会議を開催して本計画の目標、内容などを紹介し、国際協力の可能性を広げる活動を行った。彩層磁場の高精度観測を実現するための高感度赤外線カメラの導入を行う予定であったが、平成27年10月、偏光測光システムの設計検討において、既存のカメラの仕様では偏光変調器とカメラの撮像タイミングの同期が本研究で要求される精度を実現できない事が判明したため、これを可能とする性能を持つ制御回路の開発が必要となり、その開発完了後の平成28年に赤外線カメラ制御部回路システムの導入を行う事ととた。

この制御装置の変更に伴い、改めて偏光測光システムの設計検討が必要となり検討期間も延長した。平成28年にはこの制御部回路を製作・導入し、平成27年に予定していた当初の計画を達成した。平成28年度は、ひので衛星の観測を実施するとともに、フレアデータベースの構築を進め、フレア発生の原因となる磁場構造について観測的な理解をめざした解析を清水が中心となって行った。名古屋大学では計算サーバーを導入し、草野と鳥海が中心となって太陽活動領域モデルの開発と、太陽風モデルの基礎研究をおこなった。国立文台では花岡が彩層磁場の高精度観測を実現するための高感度赤外線センサーを導入し、観測制御システムの開発すすめた。また、京都大学飛騨天文台では一本が中心となってフィラメント速度場撮像装置をSMART望遠鏡に搭載し定常観測を開始、400km/secに達するフィラメント放出の観測に成功した。情報通信研究機構ではコロナ中を伝播する衝撃波を追跡するため、久保が中心となって山川観測所において太陽電波望遠鏡による電波バーストの定常観測を開始した。徳丸は名古屋大学太陽地球環境研究所の惑星間空間シンチレーション(IPS)観測装置による太陽風観測を推進するとともに、コロナ磁場とCME磁場のBz成分との関係に関する調査を行い、有意な結果を得た。秋には名古屋大学でデータ解析ワークショップを開催した。大学院生や若手研究者約20名が参加し、これまで蓄積されたフレアデータを解析することにより、学生教育と成果の創出を図った。2017年3月にはA04班と協力し、A02太陽嵐とA04周期活動のテーマを主題とした国際会議PSTEP-2を京都大学で開催した。それぞれの分野において第一線で活躍する11名の研究者を海外から招聘し、国際共同研究を加速した。平成28年10月、新規に作成したフレアデータベース(紫外線)を用いて、フレアデータの初期調査を行った結果、太陽表面磁場データとの連携が良いフレアイベント例が想定以上に少ないことが明らかになった。研究遂行上、太陽嵐の発現機構の解明のためには戦略を再考する必要があることから、研究方法の再検討を追加で行ったうえで、フレアデータの詳細解析に入る必要が生じた。本計画研究では、爆発に至る太陽面磁場の発達過程から、噴出するプロミネンスの運動、およびそれに伴って発生するコロナ中の衝撃波と質量放出(CME)を全国の関連機関が連携して観測し、電磁流体方程式に基づく数値モデルでこれらを再現することによって、地球を襲う太陽嵐を実時間予測する方法論と、確度の高いフレア発生予測スキームの開発を目指している。H29年度は、ひので衛星による光球磁場観測、国立天文台のフィラメント磁場観測、京大飛騨天文台のプロミネンス放出速度観測、NICT山川観測所の電波バースト観測、名大惑星間シンチレーション観測システムによる太陽風の観測を順調に実施した。2017年9月初めに出現した大黒点群は高い活動性を示し、マスコミに報道されるなど世間の注目を集めた。
新規BCOR変異による腎明細胞肉腫腫瘍発生機序の解析

BCOR-ITDは、BCOR結合因子であるBCL6およびPCGF1を結合可能であることが明らかとなった。BCOR-ITDが他の腫瘍で認められるBCOR変異とは異なる機序で腫瘍を発生させる可能性がある。腫瘍検体を用いたヒストン修飾解析(ChIPシークエンス)の結果、特徴的なヒストン修飾領域が存在した。その領域は、DNAメチル化解析においても同様に特徴あるパターンを示した。本研究は、小児腎腫瘍である腎明細胞肉腫で発見した新規BCOR変異(BCOR-ITD)の機能を結合因子の結合能やエピゲノムの観点から解析し、腫瘍形成メカニズムを明らかにすること、ゲノム編集を用いて腫瘍モデルの作出を試みることを目的としている。さらに、他の小児がんで認められる他のBCOR変異との機能的な相違についても検討し、小児がん発症におけるBCOR変異の役割について検討する。本年度は、細胞株HEK293を用いてBCORとBCOR結合因子(PCGF1、BCL6、MLLT3)との結合能の検討および腎明細胞肉腫腫瘍検体を用いたヒストン修飾解析(ChIPシークエンス)を実施した。BCOR結合因子の結合能については、野生型BCOR (long isoform)、BCOR-ITD変異、ナンセンス変異(S1642XおよびE1732X)を比較検討した。内在性BCORと区別するためBCORタンパクは全てFLAGタグを融合し発現させ、結合因子については、Mycタグを融合し共発現させた。免疫沈降を行い、種々のBCOR変異における結合因子(PCGF1、BCL6)の結合能について、相違を明らかにした。MLLT3については、継続して検討中である。さらに、一部の結合因子のタンパク量または安定化状態が、BCOR変異との組み合わせおよびBCORタンパクの量に依存する傾向が認められた。また、ChIPシークエンス解析は、腫瘍凍結検体からのライブラリ作成条件に時間を要したが、転写活性修飾(H3K4me3、H3K27ac)および不活性化修飾(H3K9me3、H3K27me3)について概ね条件を決定し、1症例の解析を実施した。今後も継続して解析を行う。タンパクの結合実験について、結合因子を特異的に検出可能な抗体が入手できず、レトロウイルスによる強制発現系を構築したが、さらにBCORタンパクを発現させると、なんらかの影響で発現量が変化してしまう現象が起きた。そのため、再度、co-transfectionへと実験系を変更したため、当初の予定より大幅に時間を要してしまった。また、ChIPシークエンスに関しては、3症例を予定していたが、凍結検体からのライブラリ作成条件の検討に時間を要してしまった。1症例は解析が完了し、他2例について継続してライブラリ作成を行っている。本研究の目的は、小児腎腫瘍である腎明細胞肉腫の腫瘍発生機序を明らかにするため、特徴的なBCOR遺伝子変異(BCOR internal tandem duplication: BCOR-ITD)の機能を複合体形成能やエピゲノムの観点から明らかにすることである。腎明細胞肉腫腫瘍凍結組織3例を用いて、ヒストン修飾抗体(H3K4me3, H3K27ac, H3K9me3, H3K27me3)によるChIPシークエンス解析を其々行った。比較対照に、非腫瘍部腎組織も同様に3例実施した。腎明細胞肉腫における前述のヒストン修飾のピークは、非腫瘍部腎組織と比較して類似のパターンを示す領域があるものの、いくつかの異なるピーク領域を発見した。ヒストン修飾の特徴的なピーク領域は、Infinium450Kを用いたDNAメチル化解析においても特徴的な変化を示していた。BCOR-ITD変異を有するモデル細胞の作成のため、CRISPR/Cas9を用いて細胞株におけるゲノム編集を試みた。細胞株HT1080、MRC5、NT2、HEK293を使用したところ、HT1080およびHEK293細胞においてBCOR-ITD変異へ編集されたクローンを得ることに成功した。しかし、HT1080細胞においては、BCOR領域のDNA高メチル化修飾が生じており、BCOR-ITDの発現を確認することが出来なかった。HEK293細胞においては、クローン化した全ての細胞でBCOR-ITDと共に野生型の発現が確認され、BCOR-ITDのみを発現するクローンを得ることは出来なかった。これは、HEK293細胞において複数のX染色体が活性化状態であることに起因するものと推測する。本研究で得られたBCOR/BCOR-ITD発現細胞の解析を進めるとともに、ゲノム編集効率を上げるためのさらなる条件検討を行う。タンパク質の結合実験については、コンストラクトの作成が完了してしているため、継続して実験を行う。ChIPシークエンスに関しては、現在も継続してライブラリ作成を行っており、順次シークエンス解析を行う。しかし、予定以上に検体を必要とするため、エンハンサー修飾についての検討も予定していたが、状況により転写活性化修飾および不活性化修飾の解析を優先する。また、DNAメチル化修飾実験と同一検体による統合的解析を予定していたが、検体量が少ないため、状況により別検体を使用することを検討する。

29年度に計画していたゲノム編集を用いた腫瘍モデルの作出については、計画通り着手する。小児がんタンパク実験およびヒストン修飾実験における実験条件の変更および遅れにより、計画していた学会発表や論文の発表に至らず、物品費が予定以上に必要と判断し、人件費等の使用を取りやめた。主にChIPシークエンス解析における次世代シークエンサーの試薬代として、次年度へ繰り越すこととした。次年度使用額については、主に次世代シークエンサーの試薬代として使用する予定である。翌年度請求額については、計画通りゲノム編集による腫瘍モデル作出のための実験に使用する。
WTO体制下の東アジア農学の動向と農村協同組合の再編

本研究は、東アジア地域を対象として、WTO体制下の農業構造の転換とそのもとでの農村協同組合組織の再編動向を、対象地域の研究者と連携しながら究明することを課題としている。3年度にわたり、中国3回、台湾3回、韓国2回の農村調査を実施し、WTO体制下で揺れる農家経営の実態と農協(農会、専門協会)に関する知見を深めてきた。農業政策においては、各国の農業が国民経済・地域経済における位置づけによってWTO対策の濃淡がみられ、韓国では兼業化が進展していないこともありIMF支援以前においては日本以上に手厚い対策がみられ、このことがRPCの設置などを通じて従来の米流通を変化させているという特徴があった。台湾においては、従来熱帯産品輸出国であったこともあり、明確な対策は打ち出せないでいる。中国においても具体策は乏しい。家族経営の動向では、日本と同様、高齢化の進展が韓国・台湾でも見られ、後継者対策の重要性が認められるが、日本に比して相続慣行の相違もあり「1代農業」が伝統であるため高齢者においても経営集約化(例えば野菜導入)の努力が認められ、当面の危機感は少なかった。水稲作に関しては、韓国・台湾ともに作業委託の体制が整えられており(特に台湾では作業別の分業体制)、その中から比較的規模の大きい自小作型の経営が誕生してきている。こうした、経営転換において農協(農会)の果たす役割がクローズアップされてきている。農協そのものは、日本と同様に金融事業への傾斜を濃厚にしているが、貯貸率は高く収益性は高い。その分、不況下でのリスクも大きく、台湾では金融機関としての純化の方向で組織再編の論議が進んでいる。韓国においては、連合会が巨大であり、畜産協同組合との統合が進められようとしている。ベースとしての構造は近似的であるが、系統組織のあり方が異なっている。本年度は、北海道と農業基盤に共通性を有する中国東北を主たる調査対象地とし、合わせて台湾の農会ならびに水利組織に関する予備調査を実施した。また、札幌において海外の共同研究者を招聘してセミナーを開催するとともに、単位農協の調査を実施した。中国東北農村の組織化に関する研究概要は以下の通りである。1994年の人民公社の解体以降、農村の生産主体は家族経営に移行したが、価格・市場政策の激変の中でそれを補完する経済組織体制の構築が大きな課題となっている。特に、穀作を中心とする食糧基地である東北では、単収向上をはかる技術普及体制と機会請負作業組織の形成が強く求められている。綏化市の事例研究では、この組織体制とその効果に関する研究を行った。他方、穀物価格の低迷のなかで、経済作物や野菜への転換も政策的な課題となっているが、寧安市の事例研究では、スイカ産地形成における技術普及と販売斡旋の両組織の形成と機能に関する分析を行った。このタイプの組織化は、沿海部を中心に展開をみている専門技術協会の動向を代表している。第三には、東北において大きな比重を有する国営農場の経営動向とそのもとでの家族経営の実態に関する研究を行った。これについては、資料上の制約が大きかったが、はじめてその実態を紹介することができた。一般農村とは異なり、家族経営の規模が大きく、また生産隊を継続した機械作業請負組織が存在しており、今後の東北農業のひとつのトレーガ-となりうる存在であることを明らかにした。

本研究は、東アジア地域を対象として、WTO体制下の農業構造の転換とそのもとでの農村協同組合組織の再編動向を、対象地域の研究者と連携しながら究明することを課題としている。第2年度は、日本と同様兼業化が進展をみせている台湾を主たる調査対象地とし、合わせて中国東北の補足調査を実施するとともに、次年度へ向けての韓国における予備調査を実施した。また、台湾大学において共同研究者を含むスタッフとの研究会を実施した。台湾における農業構造の変化とそれに対応した農会組織の機能に関する研究概要は以下の通りである。植民地期を特徴づけた米とサトウキビの競合・併存状況は高度経済成長とともに空洞化し、砂糖についで米も過剰状況に陥り、1984年からは日本と同様に減反政策が実施されている。また、戦後の農業のもうひとつの特徴であった熱帯果実と加工型畜産、養殖漁業についても、東南アジア・中国での開発輸入の進展によって、輸出競争力を喪失しつつある。これに対し、政府はWTO加盟を見越した国内向け野菜・果実生産を奨励しており、その組織的取組が目立っている。他方、台湾の基本的な農民組織である農会は構成員の兼業化・高齢化のもとで、日本と同様に地域金融機関としての展開をみせている。このため、従来から政府の流通統制の下請け機関としての性格を濃厚に有していた経済事業は、政策の後退と生産基盤の脆弱化の両面から減少傾向にある。しかし、出・資制度の廃止にともなう剰余金の使途規制によって、営農指導にかかわる経費は潤沢であり、高齢化に伴う稲作作業の受託組織の形成、産鋭銷班による野菜・果実の産地形成に農会は大きな役割を果たしている。第3年度は、日本と同様に構造調整のもとにある韓国を主たる調査対象地とし、中国山東省ならびに台湾の補足調査を実施した。最終年度であるため、韓国・台湾の研究者を招聘して、総括シンポジウムを開催した。韓国における農村調査は、中山間地域(忠清北道)と平場水稲単作地域(全羅北道)の2ヶ所で実施したが、その研究概要は以下の通りである。中山間地域においては、日本と同様高齢化が進展し、農家戸数の減少が顕著であるが、従来見られなかった高齢者のUターン現象が見られたことが1つのファクトファインディングである。相続形態の影響もあり「1代農業」としての認識が強いためか、高齢農家においてもトウガラシ、タバコ、高麗人参などの集約的作目を導入しており、当面の担い手問題は回避されているのが特徴である。平場農村においては、北海道と同様に規模拡大のテンポが速まっており、10ha以上の稲作単作経営の形成が認められた。地価水準は全国的に頭打ち傾向にあるが、旺盛な土地拡大意欲の存在により下落傾向にはない。これに対し、借地料に関しては、従来の不在地主の所有地から現物小作料の引き下げが生じている。米価水準の低下や籾販売の主流化など、米をめぐる環境は激変しているが、それに対する農家の反応も素早いものがあるといえる。両者ともに、販売対応における農業協同組合の役割が大きくなっており、調査事例においては農協機能の充実が認められた。
新規就農研修事業を通じたJA出資型法人による担い手育成の新たな道

JA出型法人の事業分野のうち、注目されているのが新規就農研修事業を通じた地域農業の担い手の育成である。2017年3月現在、全国の646法人のうち、当事業を実施しているのは91法人で、研修分野は露地野菜が41法人で最も多いが、酪農や肉用牛部門においても当事業を開始する事例が生まれており、担い手問題が畜産分野でも深化しつつあることが確認できた。実績をみると、研修受入人数は64法人で628人、就農実績人数は37法人で324人となっている。独立就農する際の法人の支援は農地ののれん分け、機械・施設の斡旋が多くなっており、JA出資型法人が就農研修において独自の地平を切り拓いていることが明らかになった。今年度の課題は、1「新規就農研修事業を実施する法人のアンケート調査」の実施と、2「JA出資型法人の新規就農研修事業を実施する事例」の個別調査、3「独立就農年数・品目ごとに就農者に関する聞き取り調査」であった。1出資割合が50%以上である法人を対象としアンケート調査を実施した。調査の結果JA出資型法人のうち、新規就農研修事業を実施している法人50であることが把握できた。当初、予定していた数よりやや少ないと考えられる。その理由として、個別法人ではなく、JA宛として調査を行っていることにあると考えられる。なぜなら、JAの職員は各法人の事業まで完全に把握してない可能性があるからである。新規就農研修事業を実施している法人の事業分野をみると、露地・施設野菜、水稲作が多くなっているなか、果樹作の方も近年増加している傾向が見られた。新規就農研修事業を行っているJA出資型法人のうち、北海道(酪農)、栃木県(露地野菜)、長野県(施設・露地野菜、果樹)に所在する法人の聞き取り調査を行い、新規就農研修事業を実施した背景、研修生の概要、研修事業の内容、独立就農者の概要などについて情報が得られた。さらに、長野県所在法人の場合は、新規就農研修事業を実施している法人だけではなく、研修期間2年の研修・生活を修了し、地元で独立就した10人に対して就農に当たっての経緯・取り組み、農業経営の状況などについて聞き取り調査を行った。以上のうち、長野県所在の法人と独立就農者について聞き取り調査を行って、現在、取りまとめに取り組んでいる。この事例の分析をもとに、今年にある学会で報告を企画している。JA出資型生産法人のうち、特に果樹と野菜作を中心として新規就農研修事業を実施している長野県の法人を対象とし、聞き取り調査を実施した。法人だけではなく、新規就農研修事業の修了後、独立就農した6人を対象とし聞き取り調査を実施し、独立就農する際に困ったことや経営における課題について聞き取り調査を行い、情報が得られた。これらの調査と分析をまとめ、関連学会で発表を行い、また、学会誌にも掲載された。さらに、JA出資型法人が主体となり新規就農研修事業を実施している場合と、他の実施主体が実施していることを比較するため、行政が実施主体となり、新規就農研修事業を実施じている事例の聞き取り調査を実施した。加えて、研修後、独立就農した4人に対しても個別調査を行い、研修事業の内容と独立就農する際と就農後のサポートについても調査を行った。現在まで、JA出資型法人と行政が主体となり新規就農研修事業を実施している事例、長野(野菜・果樹)、栃木(施設野菜)、秋田(野菜・果樹)、北海道(酪農)を対象とし、調査と分析を行ってきた。長野の事例に関する研究はすでに学会で発表が行われ、学会誌にも掲載された。酪農分野においても既に個別調査を行っており、これから分析に取り掛かる予定である。2017年度の課題は、昨年実施した「新規就農研修事業を実施する法人のアンケート調査」の分析と、2「JA出資型法人の新規就農研修事業を実施する事例」の個別調査であった。新規就農研修事業の事業分野について回答した法人の内訳をみると露地野菜が41法人(71.9%)で最も多く、その次は、稲作で27法人(47.4%)、施設野菜が20法人(35.1%)、果樹7法人(12.3%)、酪農、養豚の順となっている。また、これまで新規就農研修を実施してきた法人における実績についてみると、これまで研修受入人数と就農実績人数が30人以上の法人がそれぞれ6法人、4法人ある。これらの法人のうち、最も実績が多い法人は、宮崎県所在の(有)JMで、これまでの研修受入人数は99人、就農実績人数は88法人となっており、地域農業を担っていく農業者創出において極めて大きな役割を果たしているといってよい。研修と就農の実績を合計してみると、研修受入人数は64法人で628人、就農実績人数は37法人で324人となっている。

回答がない法人もあるので、正確には把握できていないが、回答がない法人まで含めれば、さらに多くなるはずであり、JA出資型法人は新規就農研修事業において着実に成果を残していることが明らかであろう。さらに、滋賀県(水田)、福島県・鹿児島県(肉用牛)にある法人の聞き取り調査を行い、地域内の担い手状況、法人の経営、新規就農研修事業の実績、今後の方向などについて情報が得られた。今回に実施した個別調査の内容については、2018年にある学会で報告を企画している。JA出型法人の事業分野のうち、注目されているのが新規就農研修事業を通じた地域農業の担い手の育成である。2017年3月現在、全国の646法人のうち、当事業を実施しているのは91法人で、研修分野は露地野菜が41法人で最も多いが、酪農や肉用牛部門においても当事業を開始する事例が生まれており、担い手問題が畜産分野でも深化しつつあることが確認できた。実績をみると、研修受入人数は64法人で628人、就農実績人数は37法人で324人となっている。独立就農する際の法人の支援は農地ののれん分け、機械・施設の斡旋が多くなっており、JA出資型法人が就農研修において独自の地平を切り拓いていることが明らかになった。今年度は新規就農研修事業を行っている法人のうち、宮崎(施設野菜)、滋賀(水田作)を中心に調査を企画している。なお、今年度からは、就農研修事業を行っている県および、市町村の農業公社、一般法人、JAなどで、開催主体と実際の就農研修の実施主体が異なるケースを対象にして個別調査を行う計画である。事例の選定においては、県と市町村農業公社、一般法人はこれまで行われた先行研究を参考し、JAについては、全国農業協同組合中央会の協力を得ることにする。2016年12月からJA出資型農業生産法人に関する全国アンケート調査を実施しているが、これらの法人のうち、新規就農研修事業を実施している法人を絞り、新規就農研修事業の実態について分析を行う予定である。また、これまでは野菜・果樹・酪農分野の新規就農研修について主に研究を行ってきたが、今後は特に酪農分野における新規就農研修事業について研究を進めていく方針である。社会経済農学次年度使用額が生じた理由としては、人件費が予定より少なかったことがあげられる。調査結果の整理を学生アルバイトを活用したが、多少難しい分析においては、自分で処理したことがあげられる。次年度使用額が生じた理由としては、聞き取り調査地が秋田県であったことで、旅費が予定より少なかったことがあげられる。宮崎(施設野菜)、滋賀(水田作)にあるJA出資型法人と新規就農研修事業を終了し、独立した人を対象に聞き取り調査を実施する。さらに、就農研修事業を行っている県および、市町村の農業公社、一般法人、JAなどで、開催主体と実際の就農研修の実施主体が異なるケースを対象にして個別調査を行う計画である。これらの調査で得られた資料の整理については、学生アルバイトを積極的に活用する計画である。聞き取り調査地が遠距離になると予想されるので、旅費が増えると考えられる。さらに、現在実施しているアンケート調査の入力作業で学生アルバイトを活用することを予定しているため、その人件費・謝金として使用する計画である。
DNA修復・損傷応答機構の異常により発症するゲノム不安定性疾患の分子病態解明研究

ゲノム不安定性を示す様々なヒト疾患が知られており、これらはDNA修復・DNA損傷応答システムの異常により発症する。我々は、国内外よりヒトのゲノム不安定性疾患症例を多数収集してきた。合わせて、次世代ゲノム解析・精密質量分析(次世代プロテオーム解析)・高精度DNA修復活性の測定を組み合わせた次世代マルチオミクス解析システムを立ち上げた。収集した症例のうち疾患原因が未同定の検体について本システムを活用することで疾患原因因子の同定を進めている。昨年度までに、ヌクレオチド除去修復(NER)機構の開始反応に関連する遺伝子に異常を持つモデルマウスの作製に成功しており、本マウスの詳細な病態解析を実施したところ、特徴的な表現系を示すことが確認された。これまでのNER欠損マウスと共通する表現系のほか、新たな知見も複数得られており、引き続き詳細な解析を実施する予定である。小頭症を示す遺伝性疾患の解析から同定された新規遺伝子XおよびXRCC4症候群の疾患モデルマウス作製にも成功しており、病態解析を進めている。さらに、ブルーム症候群疑い症例の解析から新規の疾患原因を特定したほか、いくつかの疾患発症に関わる遺伝子を同定したことから、これらの遺伝子の欠損マウスあるいは疾患モデルマウスの作製を試みた。いくつかのモデルマウスの作製に成功し、ヒトの病態と類似した表現系あるいは、顕著な小頭症など、それぞれ非常に興味深い表現系が確認されている。これらのモデルマウスの病態を検討することで、それぞれのモデルマウスが関連するDNA修復・DNA損傷応答システムについての理解が深まると期待される。解析と合わせて、ゲノム不安定性を示すヒトの遺伝性疾患症例の収集を継続して行った。本研究期間、新たに125例の検体を得ており、現在これらの症例について次世代マルチオミクス解析を実施している。既存症例および昨年度新たに収集した症例のうち疾患原因が未同定の検体について、次世代マルチオミクス解析を実施し、疾患原因因子の探索を進めた。その結果、いくつかの症例で原因因子の同定に至っている。本解析により同定された新規因子に関して、分子生物学的・細胞生物学的解析を進めており、順調に推移している。また一部の疾患原因因子に関しては、疾患モデルマウスの作製を進めている。既存のNER因子であるUVSSAとその関連因子の分子機能解析に関して、非常に興味深い結果を得ており、現在論文投稿に向け準備を進めている。さらに、複数の疾患に関連するモデルマウスの作製に成功し、これら遺伝子改変マウスの病態解析も順調に進展している。これらのモデルマウスの病態に関して解析が進展することで、各DNA修復・DNA損傷応答システムや疾患発症メカニズムの一端が明らかになると期待される。さらに、ゲノム不安定性を示すヒトの遺伝性疾患症例の収集を継続的に行い、2018年度新たに120例を超える検体のバンキングを達成した。新規症例の収集と解析も順調に進行している。以上のことから、本研究は順調に進展していると考えられる。昨年度までに同定した新規疾患原因因子の分子生物学的解析およびモデル動物を用いた病態解析を進めることで、ゲノム不安定性疾患の分子病態を明らかにするとともに、DNA修復・DNA損傷応答の分子メカニズムに関するより詳細な検討を実施する。転写と共役して働くNER (TC-NER)機構に関して、UVSSAとRNA pol IIoのユビキチン化修飾機構の分子機能解析を継続して実施しており、非常に興味深い結果が得られたことから、本テーマに関する論文投稿を計画している。また、TC-NERに関連するモデルマウスの解析を進めており、新たな知見が多数得られていることから、さらなる詳細な病態解析を計画している。新規の小頭症候群(遺伝子Xの異常)および、XRCC4症候群の疾患モデルマウスの病態解析も継続して進める。ブルーム症候群疑い症例の解析から得られた新規疾患原因因子について、疾患モデルマウスの作製に成功したことから、病態解析と分子生物学的な解析を実施する。昨年度新たに収集したゲノム不安定性疾患疑い症例に関しては、継続して次世代マルチオミクス解析を実施する。また、本年度も引き続きゲノム不安定性疾患が疑われる症例の収集に力を入れる。DNA修復・損傷応答システムの異常により発症し、ゲノム不安定性を示す様々なヒト疾患症例が知られている。我々はこれまで、国内外よりヒトのゲノム不安定性疾患症例を多数収集し、次世代ゲノム解析・精密質量分析(次世代プロテオーム解析)・高精度DNA修復活性の測定を組み合わせた次世代マルチオミクス解析システムを立ち上げた。既存症例のうち疾患原因が未同定の検体について本システムを用いた解析を実施することで原因因子の特定を試みた。その結果、いくつかの症例で新規の遺伝子異常を同定した。現在、分子生物学的・細胞生物学的解析により、疾患発症メカニズムの解明を進めている。また、ヌクレオチド除去修復(NER)機構の開始反応に関与する遺伝子に異常を持つモデル細胞及びモデルマウスの作製に成功しており、細胞の分子生物学的解析及びマウスの詳細な病態解析を実施することで、転写共役NER (TC-NER)機構の開始反応の一端が解明されると期待される。小頭症を示す遺伝性疾患の解析から同定された新規遺伝子Xに関しては、ヒトで同定された病的変異と等価となる矮小変異をもつモデルマウスを樹立した。また、DNA二重鎖切断修復に関わるXRCC4の異常により小頭症を発症するXRCC4症候群のモデルマウス作製にも取り組み、ヒトで同定された病的変異を持つマウスの作製に成功した。これらのモデルマウスの病態解析を進めることで、それぞれが関連するDNA修復・損傷応答システムの詳細な理解につながると期待される。

解析と平行して、ゲノム不安定性を示す遺伝性疾患症例の追加収集を行った。本研究期間に新たに115例の検体を入手し、現在これらの症例に関して次世代オミクス解析を実施中である。既存症例のうち疾患原因が未同定の検体について、次世代マルチオミクス解析を実施し疾患原因因子の特定を進めたところ、いくつかの症例で原因の同定に至った。このことから、次世代ゲノム解析・次世代プロテオーム解析・高精度DNA修復活性の測定を組み合わせた次世代マルチオミクス解析が有用であることが実証された。本解析により同定された新規因子に関しては、現在も順調に分子生物学的・細胞生物学的解析を進めている。同時に、既存のNER因子であるUVSSAとその関連因子、および新規疾患関連遺伝子Xの分子機能解析も実施しており、当初の計画は順調に進んでいると考えられる。また、3つの疾患に関連するモデルマウスの作製に成功し、これら遺伝子改変マウスの病態解析も順調に進むと期待されるほか、本年度新たに同定した新規疾患関連遺伝子に関しても、今後疾患モデルマウスの作製を計画している。これらの病態解析が進むことで、各DNA修復・損傷応答システムや疾患発症メカニズムの理解も深まると考えられる。さらに、ゲノム不安定性を示す遺伝性疾患症例の収集を行い、新たに100例を超える検体のバンキングが完了した。継続して新規症例の解析も実施しており、本研究は順調に進行していると考えられる。ゲノム不安定性を示す様々なヒト疾患が知られており、これらはDNA修復・DNA損傷応答システムの異常により発症する。我々は、国内外よりヒトのゲノム不安定性疾患症例を多数収集してきた。合わせて、次世代ゲノム解析・精密質量分析(次世代プロテオーム解析)・高精度DNA修復活性の測定を組み合わせた次世代マルチオミクス解析システムを立ち上げた。収集した症例のうち疾患原因が未同定の検体について本システムを活用することで疾患原因因子の同定を進めている。昨年度までに、ヌクレオチド除去修復(NER)機構の開始反応に関連する遺伝子に異常を持つモデルマウスの作製に成功しており、本マウスの詳細な病態解析を実施したところ、特徴的な表現系を示すことが確認された。これまでのNER欠損マウスと共通する表現系のほか、新たな知見も複数得られており、引き続き詳細な解析を実施する予定である。小頭症を示す遺伝性疾患の解析から同定された新規遺伝子XおよびXRCC4症候群の疾患モデルマウス作製にも成功しており、病態解析を進めている。さらに、ブルーム症候群疑い症例の解析から新規の疾患原因を特定したほか、いくつかの疾患発症に関わる遺伝子を同定したことから、これらの遺伝子の欠損マウスあるいは疾患モデルマウスの作製を試みた。いくつかのモデルマウスの作製に成功し、ヒトの病態と類似した表現系あるいは、顕著な小頭症など、それぞれ非常に興味深い表現系が確認されている。
高齢者の歯科受診時の疲労と緊張を緩解させる診療体系の検討

高齢者は、構造的、機能的および心理的など多くの面で成人とは異なっており、成人であれば問題を招かない歯科診療においても疲労や緊張を招き、歯科診療が二次的疾患を惹起する危険性がある。そこで、如何なる診療方法を選択すれば高齢者の肉体的および心理的な負担を軽減することができるかを、実際の診療術式の中で明らかにすることを目的として、支台歯形成および浸潤麻酔から支台歯形成の過程について検討を行い以下の知見を得た。1.脈拍および酸素飽和度においては、浸潤麻酔および支台歯形成が両者の値に影響を及ぼさない。2.血圧においては、収縮期血圧や拡張期血圧よりも脈圧が有効な指標となり、浸潤麻酔および支台歯形成といった医療行為がマイナス方向への変動を招いている。両医療行為を比較した場合には、浸潤麻酔による影響が大である。血圧のマイナス方向へのシフトは、ショック状態で認められる現象である。従って、これらの医療行為が、成人とは異なる高齢患者の歯科診療中でのショックを招く危険性を含んでいるということができる。そのため、心理的負荷を小とするため診療時の歯科医師と高齢患者との信頼関係確立は当然のこととして、浸潤麻酔時の疼痛や視覚的な不安の軽減、支台歯形成時のタービン音や注水による呼吸への影響などについて、術式や技術的な改善を図る必要がある。本研究は、健康と思われる高齢者の歯科診療での疲労や緊張について観察・検討することにより、高齢者に対し如何なる診療方法が負担を軽減でき、二次疾患の発症防止につながるかについて、実際の診療術式の中で明らかにすることを目的としたものである。そこで、本学歯科病院総義歯補綴科を総義歯調製を希望して来院した健康と診断できる無菌顎患者で、本研究の主旨と方法に理解と同意が得られた11名を対象として、総義歯調製過程の第一歩である概形印象について研究を実施した。診療中に高齢患者が何の様に緊張し、その緊張が何の様に疲労を招くかについてを間接的に評価する指標としては脈拍と血圧を採りあげ、診療開始前から経時的に観察を行い、検討し、以下の知見を得た。なお、対照群(成人健常者群)として本学歯学部学生12名についても同様に観察を行った。1.安静時の脈拍および最大・最小血圧は、高齢無歯顎患者群と成人健常者群とで有意差を認めなかった。2.概形印象操作時に脈拍は両群とも変動が認められなかったが、最大・最小血圧は、成人健常者群で印象前から印象後を通じ変動が小であったが、高齢無歯顎患者群では印象時に最大血圧が90179mmHg、最小血圧が50102mmHgと安静時に比較し広い範囲に渡り、血圧に変動を招いていることが認められ、最も大きい患者で最大血圧が35mmHg、最小が23mmHgの変動であった。この最大・最小血圧の変動は、印象という非日常的な行為による予期できないストレス負荷という点において問題を招くことが考えられ、事前に患者が印象操作について理解できるように具体性を持った説明をすることが必要と言える。3.概形印象時に高齢無歯顎患者群で最大・最小血圧の変動が大であった要因としては、術者の診療術式の熟練度や患者に与える心理的信頼度の相違に因ることが判明し、歯科医師としての研鑽が重要であると示唆された。本研究は、健康と思われる高齢者の歯科診療中の緊張や疲労について観察・検討することにより、いかなる診療方法を選択すれば高齢者の肉体的・心理的負担を軽減することが可能であるかを、実際の診療術式の中で明らかにすることを目的とした。そこで、高齢者歯科診療の中で最も大きな割合を占めている総義歯調製に着目し、各個トレー試適から最終印象までの一連の印象操作過程について検討した。被検高齢者は、本学歯科病院総義歯補綴科を総義歯調製を希望して来院した無歯顎患者9名であり、被検者の緊張や疲労の評価は、診療中の脈拍、酸素飽和度および血圧の観察によって行い以下の知見を得た。

1.印象操作が脈拍の変動を招いたのは、被検者2名の最終印象の口腔よりの撤去時のみであり、脈拍においては印象操作による変動は殆ど認められない。2.酸素飽和度においては、印象操作による変動は認められない。3.血圧においては、収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧共に印象操作時に変動を認め、操作が進むにつれて3者共に高くなり術後に術前より低くなる例が4名に、操作が進むにつれて次第に術前より低くなる例が3名に認められた。この変動様相は印象という操作によるストレスの負荷と解放の繰り返しによることは推察できるが、その詳細には今後の更なる検討を必要とする。4.印象操作としての辺縁形成と最終印象を比較した場合には、収縮期血圧、拡張期血圧および平均血圧共に前者が後者に比較して大きな変動を招き、辺縁形成時の患者への運動要求あるいは術者の行為が変動が大となった起因と考えられた。5.本研究での血圧変動は印象術式自体によるものであり、今後術式の修正を図るべく歯科診療を考える必要がある。高齢者は、構造的、機能的および心理的など多くの面で成人とは異なっており、成人であれば問題を招かない歯科診療においても疲労や緊張を招き、歯科診療が二次的疾患を惹起する危険性がある。そこで、如何なる診療方法を選択すれば高齢者の肉体的および心理的な負担を軽減することができるかを、実際の診療術式の中で明らかにすることを目的として、支台歯形成および浸潤麻酔から支台歯形成の過程について検討を行い以下の知見を得た。1.脈拍および酸素飽和度においては、浸潤麻酔および支台歯形成が両者の値に影響を及ぼさない。2.血圧においては、収縮期血圧や拡張期血圧よりも脈圧が有効な指標となり、浸潤麻酔および支台歯形成といった医療行為がマイナス方向への変動を招いている。両医療行為を比較した場合には、浸潤麻酔による影響が大である。血圧のマイナス方向へのシフトは、ショック状態で認められる現象である。従って、これらの医療行為が高齢患者の診療中でのショックを招く危険性を含んでいるということができ、診療時の信頼関係の確立は当然のこととして、浸潤麻酔時の疼痛や視覚的な不安の軽減、支台歯形成時のタービン音や注水による呼吸への影響などについて改善を図る必要がある。
神経膠芽腫におけるホメオタンパク質の機能解析と特異的ペプチドの機能評価

神経膠芽腫を含む神経膠腫検体においてPRRX1遺伝子が過剰発現していることを明らかにした。PRRX1の発現を抑制すると、神経膠芽腫由来細胞の浸潤能、腫瘍形成能が低下することが分かった。また、PRRX1はNotchパスウェイを活性化し、それにより制御される転写産物HES1遺伝子の発現を促進することが分かった。Notchパスウェイの不活化はこの細胞の浸潤能を著しく阻害し、またPRRX1とHES1の発現は相関関係にあることから、PRRX1の過剰発現によるNotchパスウェイの活性化と下流因子の転写活性促進がこの癌の悪性化に寄与すると考えられる。高い浸潤能と増殖能をもつ神経膠芽腫の治療は非常に困難であり、その新たな治療法開発は急務である。その開発の礎を築くべく、我々は神経膠芽腫の悪性化メカニズムに着目し新たな制御因子の同定を行っている。我々は、神経膠芽腫特異的に異常な発現を示すタンパク質を独自に検討し、その結果7個のホメオタンパク質が神経膠芽腫において発現亢進している可能性があることを見出した。それが、SHOX2、TGIF1、TGIF2、PRRX1、SIX4、IRX3、GBX2である。我々は、まずこれらのタンパク質を司る遺伝子が、神経膠芽腫の臨床サンプルにおいて異常な発現をしているかどうかをリアルタイムPCR法によりそれぞれ確認した。その結果、PRRX1遺伝子は、我々が用いた臨床サンプルのうち、約85%のサンプルにおいて正常組織に比べて高い発現を示すことを明らかにした。神経膠芽腫由来細胞株であるT98、SKMG1、U251nu/nu、AO2、U251sp、U87細胞を用いてその発現を同様に確認したところ、U251sp、U87細胞株では高い発現を示すことがわかった。細胞レベルにおけるPRRX1の役割を検討するため、shRNAを作製、導入した細胞株を作製し、PRRX1の発現を抑制した場合の表現形について検討した。インベージョンアッセイの結果から、PRRX1の発現を抑制することによって浸潤能が低下することがわかった。またこの結果をin vivoで検証するため、U87細胞をマウス脳へ移植し、その後のマウスの生存率を調べた。PRRX1の発現を抑制した細胞を移植したマウスは、発現抑制していない細胞を移植したマウスに比べてその生存率が約3倍伸びることが分かった。以上より、PRRX1は神経膠芽腫において浸潤能を制御しており、神経膠芽腫由来細胞株移植マウスの生存率を大きく左右するほど悪性化に重要な役割を担うことを明らかにした。神経膠芽腫はそれがもつ高い浸潤能と増殖能ゆえに、治療が非常に困難であることが知られている。現在まで多くの研究が行われ、そのメカニズムの解明に多くの時間が費やされてきた。しかし、それにもかかわらずその治療法は未だ確立していないのが現状である。我々は、新たな治療法開発のきっかけを導くべく、新たな神経膠芽腫悪性化のメカニズムを発見しようと試みた。申請者は独自の方法を用いて、神経膠芽腫を制御する新たに7つの制御因子を同定した。これらの因子は神経膠芽腫にて発現が亢進しており、特に臨床サンプルを用いたリアルタイムPCRの解析では、特にPRRX1が神経膠芽腫特異的に高い発現を示すことが明らかとなった。我々は神経膠芽腫細胞株においてもPRRX1の発現亢進を同様に確認したことから、まずはPRRX1の細胞における役割を解明することを試みた。細胞株にshRNAを導入した各種実験によってPRRX1は浸潤能を制御する重要因子であることを明らかにした。またin vivoでの確証を得るために、マウス脳に対する細胞株の移植実験を行った。その結果、PRRX1の発現を抑制した神経膠芽腫細胞株では発現亢進している細胞株と比較して、移植マウスの生存を3倍に伸ばすことが分かった。さらにPRRX1の分子機能を明らかにするために、質量分析機器を用いた結合タンパク質の解析を行った。その結果、数個のEMT関連蛋白質が結合することが明らかとなった。また、転写因子であるPRRX1が発現制御する遺伝子を明らかにするために、マイクロアレイによる解析を行った。その結果、細胞接着に重要ないくつかの遺伝子がPRRX1によって制御されていることを明らかにした。以上の結果から、PRRX1は細胞接着を制御し、かつそれが結合するEMT関連タンパク質へのシグナルを制御することにより神経膠芽腫悪性化において重要な役割を果たすことが明らかとなった。腫瘍生物学本年度、我々は神経膠芽腫臨床サンプルの収集とその解析を行い、候補遺伝子の中から神経膠芽腫悪性化に特に重要であると推測される遺伝子、PRRX1を特定した。神経膠芽腫

由来再細胞株を用いた解析によりPRRX1の働きを明らかにし、またマウスによるin vivo実験でも同様にその重要性が明らかにできたことから、順調に研究が進展しているものと考えられる。来年度以降、我々はPRRX1の神経膠芽腫悪性化機構における役割についてさらなる解析を行っていく。特に、転写因子であるPRRX1はどのようにして悪性化を導くのか?PRRX1による転写活性化の役割とは?また、どのようなシグナル経路を活性化するのかなど、分子生物学的、さらに細胞生物学的手法を用いてその詳細を明らかにしていく。また以上の結果を受けて、神経膠芽腫悪性化を導くPRRX1の転写活性を抑制するようなペプチドを設計、作製し、これらペプチドの効果を細胞またはin vivoにおいて確認することを試みる予定である。
凍結乾燥したウシ精子ならびに二倍体細胞からの胚盤胞作製システム

本研究の目的はウシの精子や二倍体細胞のDNA損傷を可能な限り抑えた凍結乾燥(FD)条件を決定し、胚盤胞の量産システムを確立することである。以下の結果が得られた。(1)ヘモリジン変異体によるトレハロースの積極的導入はFD後の顆粒膜細胞のDNA損傷を抑制しなかった。(2) FDケーキが潰れる"コラプス"発生にはFDバッファーのTg'が関係し、トレハロース添加がTg'上昇とコラプス抑制に有効だった。(3)未受精卵のガラス化・加温後の蘇生改善には回復培養液へのROCK阻害剤やαトコフェロールの添加が有効だった。(4) FD精子ならびにFD二倍体細胞に由来する胚盤胞の体外作出に成功した。平成25年度は、黄色ブドウ球菌由来αヘモリジン変異体を用いてトレハロース導入したウシ顆粒膜細胞の凍結乾燥耐性について報告する。【目的】体内に多量のトレハロースを合成・蓄積することで極限乾燥環境下に適応しているネムリユスリカ幼虫のような生物が存在する。細胞膜上で7量体を形成して膜貫通型の孔を形成するαヘモリジンを用いれば二糖類のトレハロースを細胞内に導入することが可能で、さらに130134アミノ酸残基をヒスチジンに置換した変異体(H5)は亜鉛イオンの有無によって孔の開閉を制御できる。本実験では黄色ブドウ球菌ゲノム由来のヘモリジン変異体を作製し、トレハロースをウシ顆粒膜細胞内に導入したときの凍結乾燥耐性について調べた。【方法と結果】黄色ブドウ球菌ゲノム由来のαヘモリジン遺伝子をpET28-cプラスミドに組み込み、インバースPCRによってH5作出用のベクターを調製した。それをコンピテントセルに形質転換して大量培養し、発現誘導後にカラムクロマトグラフィーにより精製した。ウシ顆粒膜細胞におけるCalcein-AMの蛍光消失を指標にして、H5濃度は25 mg/L、作用時間は5分、0.5 Mトレハロース導入時間は30分、硫化亜鉛濃度は0.05 mMと定めた。トレハロース添加区の凍結乾燥ケーキにはコラプスは誘起されず、復水後の細胞の形態も正常に維持されていた。しかしアルカリコメットアッセイで調べた復水細胞におけるDNA損傷は、トレハロースの細胞内導入によって抑制できていなかった。【結論】トレハロースを細胞内に導入しただけではウシ顆粒膜細胞の凍結乾燥耐性を改善するには至らず、トレハロース合成開始をトリガーとして働くようになる「DNA損傷の修復機構」がより重要なのかもしれない。ウシ精子凍結乾燥行程の最適化を目指した。溶液の凍結濃縮相はある一定の温度(最大凍結濃縮相ガラス転移温度=Tg')でガラス化状態に変化する。このTg'よりも高い温度で乾燥を行うと、凍結乾燥後に得られる多孔質の構造物(凍結乾燥ケーキ)に「コラプス」と呼ばれる外見的な構造変化を生じやすい。予備凍結後のTg'ならびに乾燥時のコラプス形成に着目し、復水した凍結乾燥ウシ精子の正常性保持との関係を調べた。凍結乾燥バッファは、10mM Tris-HCl、50mM EGTA、0.5Mトレハロースからなる。示差走査熱量計を用いて測定した凍結乾燥バッファのTg'は、ー28.5°Cだった。凍結融解ウシ精液を同バッファに懸濁し、予備凍結を行った後にー30°Cまたは0°Cに制御した棚の上で6時間の乾燥処理を行った。乾燥温度がー30°Cのケーキでは完全な形状を保っていた一方、乾燥温度が0°Cのケーキではコラプスが形成されていた。復水精子の顕微授精(Intracytoplasmic sperm injection=ICSI)後、卵子活性化補填処理を施し、8日間の体外発生培養によって胚盤胞の獲得を目指した。0°Cで乾燥した精子は注入ピペット内壁に付着しやすく、卵細胞質内への精子の注入操作が困難になった。0°Cで乾燥した精子のICSI後における胚盤胞発生率(0%)はー30°Cで乾燥した場合の値(3.1%)よりも有意に低下した。以上、凍結乾燥ケーキのコラプス形成は復水ウシ精子の正常性を低下させる可能性が示唆された。平成26年度は、凍結乾燥ウシ精子の発生能に及ぼすコラプスの影響について報告する。【目的】凍結乾燥を適切な条件下で行うと溶液は多孔質のスポンジ様構造(凍結乾燥ケーキ)を形成する。しかし、溶液の最大凍結濃縮相ガラス転移温度(Tg')よりも高い温度で乾燥を行うと、コラプスと呼ばれる凍結乾燥ケーキの構造崩壊が生じやすい。本研究では、ウシ精子の凍結乾燥ケーキに生じたコラプスが、復水ウシ精子を顕微授精(ICSI)した後の発生能に及ぼす影響について調べた。【方法と結果】示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した凍結乾燥バッファーのTg'はー28°Cだった。凍結融解ウシ精子を同バッファーに懸濁し、予備凍結を行ったのちにー30°Cまたは0°Cに制御した凍結乾燥機中で6時間乾燥した。乾燥温度がー30°Cの凍結乾燥ケーキは完全な形状を保っていた一方、Tg'より高い0°Cで乾燥した場合にはコラプスが生じていた。