hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
K中間子原子のX線分光

本研究は,核力の中でも最も基本的な相互作用の一部であるKN相互作用の低エネルギー極限での振舞を精度良く決定することを目的として行われた。この相互作用を測定するのには幾つかの方法が存在するが,Kと水素原子核で構成された奇妙な原子(エキゾチック原子)を生成し,X線分光によってそのエネルギー準位を精度良く決定するのが最も精密な方法である。この事実は古くから知られており,実際,1979年から83年にかけて欧州で精力的に実験が行われた。しかしその結果は極めて不十分なもので,X線遷移が観測されたとは言いがたい結果に終わっている。これら過去の実験が不成功に終わった原因と,その後現在に至るまでもこの実験が行われなかった理由は,この実験の困難さにある。本実験では,以下の3点に関する新規な着想と開発により,これらの困難の克服をめざした。すなわち,1)円筒型飛跡測定器で水素標的を囲み,Kp反応の終状態を選択することによって,バックグラウンドの低減をはかること,2)円筒型飛跡測定器で反応点を精度良く決定し,水素以外の物質中での反応を除去すること,および3)多数のX線検出器を水素標的中に直接設置する事によって,立体角を大幅に稼ぎ,かつX線収量の水素密度依存性を最適化すること,の3点である。本実験を遂行するに当たっては解決しなければならない技術的難問が極めて多い。特にX線検出器を直接水素雰囲気中に設置するといった野心的開発等を多く含むため,単一大学の研究室のみで遂行するのには人材的にも時間的にも困難である。そこで,この実験は,国際学術研究の共同研究により,広く世界からの人材参加および実験機器の提供を得て推進してきた。共同研究の相手チームは,主にカナダのTRIUMF研究所を中心とする(TRIUMF,ヴィクトリア大,マニトバ大,カルフォルニア州立大)実験グループである。以下に,本研究の初年度及び最終年度の具体的内容,及びその執行方法についてまとめる。実験装置開発の分担は以下の通りである。日本側が本実験の心臓部である水素標的及びそれに組み込まれるX線検出器の動作と読み出し,実験装置全体の設計,架台の制作,および組立を担当,カナダ側がKp反応の反応点を精度よく決定する為に必要不可欠な円筒型飛跡検出器(vertex chamber)の供給と試験,および反応から出てくる粒子の粒子識別に必要となる水チェレンコフ検出装置の開発,試験,制作を担当した。初年度は,主に本実験のための開発的研究に専念した。カナダグループは主にvertex chamber,水チェレンコフの供給と試験を行い,完成した測定器は日本に運ばれ,本実験装置に組み込まれた。日本での組立及び試験を日加共同で行ったがその際に本研究は極めて有効であった。最終年度では,その前半で装置の最終的調整を行い後半からは実際にデータ収集に入った。その両者とカナダグループの協力は不可欠であり,実際に長期日本に滞在し,本実験の遂行につとめた。共同研究の2年間を経て,実験装置は順調に組み上がり,2年次の後半には本実験のデータ収集をスタートし,予備的な結果を得るところまで漕ぎ着けた。すなわち,現在までに得られたデータから既にエキゾチック原子KpのX線の検出に成功していることを示す結果(X線のピーク)が得られている。さらに,そのピークの解析から,Kpの強い相互作用の理論に厳しい制限が生じることも明らかにされつつある。しかしながら,実験の難しさは基本的には変わりなく,現在までに得られたデータでは統計的精度も不十分であるので,今後も更に高統計を目指してデータ収集を継続することになった。そのため,現在までに発表した論文数は限られている。しかし,実験は順調に進んでおり,1年以内には成果を公表できる見通しである。

そこで,この実験は,国際学術研究の共同研究により,広く世界からの人材参加および実験機器の提供を得て推進してきた。共同研究の相手チームは,主にカナダのTRIUMF研究所を中心とする(TRIUMF,ヴィクトリア大,マニトバ大,カルフォルニア州立大)実験グループである。以下に,本研究の初年度及び最終年度の具体的内容,及びその執行方法についてまとめる。実験装置開発の分担は以下の通りである。日本側が本実験の心臓部である水素標的及びそれに組み込まれるX線検出器の動作と読み出し,実験装置全体の設計,架台の制作,および組立を担当,カナダ側がKp反応の反応点を精度よく決定する為に必要不可欠な円筒型飛跡検出器(vertex chamber)の供給と試験,および反応から出てくる粒子の粒子識別に必要となる水チェレンコフ検出装置の開発,試験,制作を担当した。初年度は,主に本実験のための開発的研究に専念した。カナダグループは主にvertex chamber,水チェレンコフの供給と試験を行い,完成した測定器は日本に運ばれ,本実験装置に組み込まれた。日本での組立及び試験を日加共同で行ったがその際に本研究は極めて有効であった。最終年度では,その前半で装置の最終的調整を行い後半からは実際にデータ収集に入った。その両者とカナダグループの協力は不可欠であり,実際に長期日本に滞在し,本実験の遂行につとめた。共同研究の2年間を経て,実験装置は順調に組み上がり,2年次の後半には本実験のデータ収集をスタートし,予備的な結果を得るところまで漕ぎ着けた。すなわち,現在までに得られたデータから既にエキゾチック原子KpのX線の検出に成功していることを示す結果(X線のピーク)が得られている。さらに,そのピークの解析から,Kpの強い相互作用の理論に厳しい制限が生じることも明らかにされつつある。しかしながら,実験の難しさは基本的には変わりなく,現在までに得られたデータでは統計的精度も不十分であるので,今後も更に高統計を目指してデータ収集を継続することになった。そのため,現在までに発表した論文数は限られている。しかし,実験は順調に進んでおり,1年以内には成果を公表できる見通しである。本年度,我々はK中間子水素原子のX線測定装置の完成にこぎつけ,実際にKEKの陽子シンクロトロンにおいてビームチューニングをはじめとする予備実験を行うことができた。我々が建設した装置は,1)大立体角のSi(Li)検出器60個を低温の水素ガス標的中に封じ,窓なしでK中間子原子のX線測定を可能にする中心標的部と,2)X線をバックグラウンド無しに測定するため,2個の荷電π中間子の放出をタグする円筒型荷電粒子検出部である。日本側は主として1)の中心標的部の建設を,カナダ側は主として2)の円筒型荷電粒子検出部の建設を担当した。カナダ側の研究者は,担当部分の測定装置をカナダから持参し,KEKの陽子シンクロトロンのK3ビームラインにおいて組み立て,ビームテストを行った。この実験の成功のためには,上記1),2)の双方が所期の性能を発揮することが必須である。日本側が主として担当したX線検出器は,低温水素ガス中で60個のSi(Li)を動作させるという,非常に開発要素の大きな装置であったが,最近のビームテストにおいて,実際にビームが出ている条件のもと,59個を分解能300eVで動かすことに成功し,本実験開始の見通しをつけることが出来た。
登山による体脂肪の減量効果に関する研究

登山が体脂肪の減量にとって優れた運動であるという仮説を証明するために,さまざまな形態の登山を行い,その前後で体脂肪の変化を測定した.登山は無雪期のハイキング,縦走,沢登りから雪山の縦走までを対象とした.被検者は30歳台の男女であった.1日当りの運動時間は512時間,また日数は115日間であった.体脂肪の測定は水中体重法とインピーダンス法を用いて行った.その結果,行動時間が短かい無雪期の日帰りハイキングにおいては,測定誤差との関連も考慮すると明瞭な体脂肪の減少は認められなかった。しかし,日帰りであっても行動時間が10時間以上となる登山や2日以上にわたる登山の場合には,明瞭な減少がみられた.なお,体脂肪の減少は,行動時間や行動日数が長い場合に顕著であった.また,無雪期登山よりも雪山登山の方が顕著であった.これらの登山における1日当りの体脂肪の減少量は,150500gであった.この値は,これまで平地の運動を用いて行われた体脂肪の減量効果に対して,23倍の効果であった.2日間以上にわたって行われた登山について,1日当りのエネルギー消費量を心拍数から推定したところ,30006000kcakであった.また,食事の摂取量を調査したところ10003000kcalであった.したがって,登山時の消費エネルギーは,一般に摂取エネルギーを大きく上回るといえる.以上の結果から,登山は体脂肪の減量にとって非常に有効な運動であることが示唆された.なお,登山が体脂肪の減量にとって有効である理由としては,運動時間が長いこと,食事量が制限されること,また,山岳環境の特性である低温と低酸素により体脂肪の利用が促進されること,などが考えられた.登山が体脂肪の減量にとって優れた運動であるという仮説を証明するために,さまざまな形態の登山を行い,その前後で体脂肪の変化を測定した.登山は無雪期のハイキング,縦走,沢登りから雪山の縦走までを対象とした.被検者は30歳台の男女であった.1日当りの運動時間は512時間,また日数は115日間であった.体脂肪の測定は水中体重法とインピーダンス法を用いて行った.その結果,行動時間が短かい無雪期の日帰りハイキングにおいては,測定誤差との関連も考慮すると明瞭な体脂肪の減少は認められなかった。しかし,日帰りであっても行動時間が10時間以上となる登山や2日以上にわたる登山の場合には,明瞭な減少がみられた.なお,体脂肪の減少は,行動時間や行動日数が長い場合に顕著であった.また,無雪期登山よりも雪山登山の方が顕著であった.これらの登山における1日当りの体脂肪の減少量は,150500gであった.この値は,これまで平地の運動を用いて行われた体脂肪の減量効果に対して,23倍の効果であった.2日間以上にわたって行われた登山について,1日当りのエネルギー消費量を心拍数から推定したところ,30006000kcakであった.また,食事の摂取量を調査したところ10003000kcalであった.したがって,登山時の消費エネルギーは,一般に摂取エネルギーを大きく上回るといえる.以上の結果から,登山は体脂肪の減量にとって非常に有効な運動であることが示唆された.なお,登山が体脂肪の減量にとって有効である理由としては,運動時間が長いこと,食事量が制限されること,また,山岳環境の特性である低温と低酸素により体脂肪の利用が促進されること,などが考えられた.
山間部における夏季豪雨形成と大気汚染の相乗環境影響の解明

記録的短時間大雨による甚大な山地災害が多発している.地球温暖化に伴う海洋水蒸気量の増大が指摘されているが,山間部豪雨の生成機構は不明である.山間部特有な現象として霧の頻繁な発生がある.また,植物起源一次粒子,生物揮発性有機化合物からの二次粒子があり,重要な雲凝結核・氷晶核になる.酸性霧や大気汚染物質が森林生態系を脆弱化させ,被害を拡大させている可能性もある.本研究では,山間部豪雨の実態解明,森林大気特有の雲凝結核の同定を行い,霧発生や山間部豪雨に及ぼす影響を解明する.また,全国山間部の霧沈着マップを作成し,国内汚染および越境大気汚染の評価とともに,森林生態系の健全性との関係を明らかにする.記録的短時間大雨による甚大な山地災害が多発する一方、大雨が局地的に降り続く要因として地球温暖化に伴う海洋水蒸気量の増大が指摘されている。本研究は、山間部豪雨の実態解明、森林大気特有の雲凝結核の同定、霧発生・山間部豪雨に及ぼす影響の解明をもとに霧沈着マップの作成、越境大気汚染評価を行い、森林生態系健全性との関係を明らかにするものである。本研究はこれまで明らかにされてこなかった雲凝結因子となる大気汚染物質が積乱雲形成に与える影響を明らかにするものであり、短時間豪雨による山地災害の発生メカニズムの一端が解明される可能性が高い。また夏季集中豪雨の原因解明につながるものであり、災害の減少に資するものであると期待できる。記録的短時間大雨による甚大な山地災害が多発している.地球温暖化に伴う海洋水蒸気量の増大が指摘されているが,山間部豪雨の生成機構は不明である.山間部特有な現象として霧の頻繁な発生がある.また,植物起源一次粒子,生物揮発性有機化合物からの二次粒子があり,重要な雲凝結核・氷晶核になる.酸性霧や大気汚染物質が森林生態系を脆弱化させ,被害を拡大させている可能性もある.本研究では,山間部豪雨の実態解明,森林大気特有の雲凝結核の同定を行い,霧発生や山間部豪雨に及ぼす影響を解明する.また,全国山間部の霧沈着マップを作成し,国内汚染および越境大気汚染の評価とともに,森林生態系の健全性との関係を明らかにする.
口腔癌性疼痛における中枢性感作とCOX-2,3の発現および役割について

癌性疼痛の中でも、体性痛や内臓痛は、麻薬を中心とした鎮痛剤によく反応するが、神経因性疼痛は抵抗性を示す場合が多く、この治療法の確立が課題となっている。近年、この神経因性疼痛に、COX-2、COX-3が関与している可能性が示唆されている。そこで、本年度は、まず、口腔外科領域(三叉神経領域領域)慢性疼痛の制御の可能性について、検討を行った。(1)痛みの中枢性感作にCOX-2が関与していること報告され(Samad TA、, et. al.Nature 410、471-5、2001.)、COX-2inhibitorが先制鎮痛効果を示す可能性が示唆されている。口腔小手術患者を対象に、COX-2 inhibitor meloxicamの先制鎮痛効果の検討を行った。Meloxicamを術前投与行った場合、non-selective NSAIDsを投与した群、placebo群と比較し有意に先制鎮痛効果があること明らかにした。(2)痛みの侵害入力に、2次ニューロンの鋭敏度が変化し興奮性アミノ酸が分泌されるため、興奮性アミノ酸のantagonists(Dextromethorphan 30mg術前投与)を用いることで先制鎮痛が得られるかを明らかにし論文として発表した。(3)前年度に引き続き、口腔癌が進行し、がん性疼痛が増強してゆく過程で、中枢神経におけるCOX-2、COX-3発現の経時的変化をマウス顎骨浸潤モデルを用いて実験を行った。SCCV2株を移植後、1週間後、7日後、14日後、21日後、28日後、35日後の各群と移植を行わないcontrol群(それぞれ5匹ずつ)の脳幹部を取り出し連続薄切片を作成し、疼痛時に発現する脳内のimmediate early geneであるc-fosについて免疫組織染色を行った。さらに、COX-2、COX-3発現とc-fosの発現の相関関係は、それぞれ統計学的検定を行い経時的に比較検討した結果、脳幹部に明らかなCOX-2、COX-3発現が認められなかった。口腔癌においても、三叉神経浸潤により、モルヒネを中心とした疼痛治療に抵抗を示し、麻薬増量に伴う意識活動の制限などQOL低下をきたす患者も多い。近年、がん浸潤に伴う神経因性疼痛に中枢性感作が関与していること明らかになった。この神経因性疼痛に、COX-2,COX-3が関与している可能性が示唆されている。そこで、本研究では、口腔癌性疼痛における三叉神経の中枢性感作にCOX-2,COX-3が関与しているかを明らかとすることを目的とした。本年度は、口腔癌が進行し、がん性疼痛が増強してゆく過程で、中枢神経におけるopioid receptorやCOX-2、COX-3発現の経時的変化をマウス顎骨浸潤モデルを用いて実験を行った。Hマウスの咬筋部に、マウス口底部扁平上皮癌由来細胞株SCCV2を移植し、下顎骨浸潤癌を発生させる。このモデルは、移植後4週で腫瘍の顎骨浸潤が生じる。

そのため移植後、1週間後、7日後、14日後、21日後、28日後、35日後の各群と移植を行わないcontrol群(それぞれ5匹ずつ)の脳幹部を取り出し連続薄切片を作成し、疼痛時に発現する脳内のimmediate early geneであるc-fosについても同様に免疫組織染色を行った。さらに、COX-2、COX-3発現とc-fosの発現の相関関係は、それぞれ統計学的検定を行い経時的に比較検討することで疼痛との関連を解析した。実験の過程において脳幹部の取り出しに一部問題があり、現在、再実験中である。結果が出次第、発表の予定である。尚、関連事項として併せて実験中である口腔外科手術におけるCOX-2 inhibitorの術前投与が、痛みの中枢性感作を抑制する可能性について明らかとし、研究成果として記載した。また唾液腺腫瘍におけるCOX-2発現がHGF発現と相関し、腫瘍の分化に関与している可能性についても明らかとしたため研究成果として記載した。癌性疼痛の中でも、体性痛や内臓痛は、麻薬を中心とした鎮痛剤によく反応するが、神経因性疼痛は抵抗性を示す場合が多く、この治療法の確立が課題となっている。近年、この神経因性疼痛に、COX-2,COX-3が関与している可能性が示唆されている。そこで、本年度は、まず、口腔外科領域(三叉神経領域領域)慢性疼痛の制御の可能性について、検討を行った。(2)痛みの侵害入力に、2次ニューロンの鋭敏度が変化し興奮性アミノ酸が分泌されるため、興奮性アミノ酸のantagonists (Dextromethorphan 30mg術前投与)を用いることで先制鎮痛が得られるかを明らかにし論文として発表した。(3)前年度に引き続き、口腔癌が進行し、がん性疼痛が増強してゆく過程で、中枢神経におけるCOX-2、COX-3発現の経時的変化をマウス顎骨浸潤モデルを用いて実験を行った。SCCV2株を移植後、1週間後、7日後、14日後、21日後、28日後、35日後の各群と移植を行わないcontrol群(それぞれ5匹ずつ)の脳幹部を取り出し連続薄切片を作成し、疼痛時に発現する脳内のimmediate early geneであるc-fosについても同様に免疫組織染色を行った。結果は、脳幹部に明らかなCOX-2、COX-3発現が認められず現在、追加実験・検討である。(1)痛みの中枢性感作にCOX-2が関与していること報告され(Samad TA, et. al.Nature 410,471-5,2001.)、COX-2 inhibitorが先制鎮痛効果を示す可能性が示唆されている。口腔小手術患者を対象に、COX-2 inhibitor meloxicamの先制鎮痛効果の検討を行った。Meloxicamを術前投与行った場合、non-selective NSAIDsを投与した群、placebo群と比較し有意に先制鎮痛効果があること明らかにした。(2)痛みの侵害入力に、2次ニューロンの鋭敏度が変化し興奮性アミノ酸が分泌されるため、興奮性アミノ酸のantagonists(Dextromethorphan 30mg術前投与)を用いることで先制鎮痛が得られるかを明らかにし論文として発表した。
高波長分解能X線多層膜の開発

本研究は、太陽観測用X線望遠鏡の主要要素であるX線多層膜とX線CCDの開発を行なうことを目的としている。多層膜鏡は、原子番号の大きい金属と小さい物質を層状に何層も蒸着したもので、ブラッグ条件を満たす波長のX線を反射するため、カセグレン光学系を組むことができる。単一温度のプラズマ成分の撮像を行なうため、波長分解能λ/Δλは、30-50程度が必要であり従来の多層膜より高い値を必要とする。多層膜X線望遠鏡が、すぐれた温度診断能力を持つ望遠鏡として使用できるかは、この分解能を達成できるかによるところが大きい。本研究では、主に高波長分解能の多層膜鏡の設計・試作・評価を行ない、多層膜鏡の最適化によりどこまで波長分解能を上げることができるかを明らかにした。吸収の小さい材料を選択しさらに、X線反射のための物質層を薄くしスペーサー物質を厚くすると、有効反射層数が増えるため、波長分解能が向上する。各種物質の光学定数の組合せを検討し、使用する層物質の組合せとそれぞれの層の厚みの比を数値シミュレーションにより最適化する作業を行ない、Ru/B_4C多層膜(λ=108Å,Γ=反射層の厚み/周期長=0.5,0.2)とSiC/Al多層膜(λ=284Å,Γ=0.5,0.2、およびλ=211Å,Γ=0.25)MoSi/Si(λ=211Å,Γ=0.25)を製作した。分子科学研究所放射光施設での測定の結果、予想通りの波長分解能が得られることを確認した。例えば、波長211Åの波長分解能λ/Δλは、25-36程度であるが、これまで報告されている15-20を大幅に上回る。また、観測上障害となるHell(304Å)輝線の反射を防止する多層膜light-trapの開発を行ない、観測波長とのrejection ratio1/100を達成した。また、裏面照射型X線CCDの量子効率の測定を行なった。このように、本研究にこれまでにない高い分光性能のX線多層膜の開発を行なうことができた。多層膜鏡は、X線反射のための物質層を薄くしスペーサー物質を厚くすると、X線の侵入長が長くなる(有効層数が増える)ため波長分解能は向上する。

逆に、X線反射のための物質層を厚くすると波長分解能は低下するが、反射率は向上する。このため反射層とスペーサー層の厚みの比Γの最適化が可能となる。通常の多層膜では、反射率を重視するためこの比は1:1程度であるが、本研究では波長分解能を向上させるため、スペーサーの厚みを増す(Γを小さくする)。平成7年度は、各種物質の光学定数の組合せを検討し、使用する層物質の組合せとそれぞれの層の厚みの比を数値シミュレーションにより最適化する作業を行ない、Ru/B_4C多層膜(λ=108Å,Γ=0.5,0.2)とSiC/Al多層膜(λ=284Å,Γ=0.5,0.2)を(株)ニコンにおいて製作した。さらに、分子科学研究所放射光施設・宇宙科学研究所で、製作したミラーの分光特性を測定し、上記のアイデアで波長分解能が向上することを確認した(投稿論文準備中)。本研究は、太陽観測用X線望遠鏡の主要要素であるX線多層膜とX線CCDの開発を行なうことを目的としている。多層膜鏡は、原子番号の大きい金属と小さい物質を層状に何層も蒸着したもので、ブラッグ条件を満たす波長のX線を反射するため、カセグレン光学系を組むことができる。単一温度のプラズマ成分の撮像を行なうため、波長分解能λ/Δλは、30-50程度が必要であり従来の多層膜より高い値を必要とする。多層膜X線望遠鏡が、すぐれた温度診断能力を持つ望遠鏡として使用できるかは、この分解能を達成できるかによるところが大きい。本研究では、主に高波長分解能の多層膜鏡の設計・試作・評価を行ない、多層膜鏡の最適化によりどこまで波長分解能を上げることができるかを明らかにした。吸収の小さい材料を選択しさらに、X線反射のための物質層を薄くしスペーサー物質を厚くすると、有効反射層数が増えるため、波長分解能が向上する。各種物質の光学定数の組合せを検討し、使用する層物質の組合せとそれぞれの層の厚みの比を数値シミュレーションにより最適化する作業を行ない、Ru/B_4C多層膜(λ=108Å,Γ=反射層の厚み/周期長=0.5,0.2)とSiC/Al多層膜(λ=284Å,Γ=0.5,0.2、およびλ=211Å,Γ=0.25)MoSi/Si(λ=211Å,Γ=0.25)を製作した。分子科学研究所放射光施設での測定の結果、予想通りの波長分解能が得られることを確認した。例えば、波長211Åの波長分解能λ/Δλは、25-36程度であるが、これまで報告されている15-20を大幅に上回る。また、観測上障害となるHell(304Å)輝線の反射を防止する多層膜light-trapの開発を行ない、観測波長とのrejection ratio1/100を達成した。また、裏面照射型X線CCDの量子効率の測定を行なった。このように、本研究にこれまでにない高い分光性能のX線多層膜の開発を行なうことができた。
ICTを利用した自己管理支援システムの構築とその効果の検証

本研究では、安全性と正確性の確認されている2型糖尿病患者を対象とした、情報処理・言語処理装置を搭載した医療ICTシステム(DialBetics)を更に発展させることを目的とした。自己管理におけるICTの利用意向調査の結果、患者が医療ICTシステムに求める機能は、同じ糖尿病患者であっても背景・特性によって利用意向が異なることを明らかにした。また、アドバイス文の読み上げ機能に関して患者の好む声質や抑揚などを検討した結果、患者の性別や年代により音声の抑揚や変化パターンへの好感度の違いが明らかとなった。さらに、患者の音声登録内容に自動応答するAI(音声処理モジュール)を追加するための検討に着手した。本研究は糖尿病患者を対象に高度な情報処理、言語処理装置を搭載した医療ICTシステムを用いて療養指導を行い、糖尿病の自己管理を支援し生活習慣の改善に基づく良好な血糖管理の維持を目的とする。これまでの研究成果をさらに発展させ、糖尿病予備軍も対象者に加えて、医療ICTシステムを用いた糖尿病の予防についてもその効果を検証する。本年度は、システムの改修を実施するにあたり、糖尿病患者を対象に医療ICTシステムを用いた自己管理に関する意向調査を実施し、患者が医療ICTシステムに求める機能を、患者の背景・特性別に検討し、同じ糖尿病患者であっても、背景・特性によって医療意向が異なることを明らかにした。その結果をもとに、食事の登録とフィードバックに関してより利便性の高いシステムの開発を行った。本研究は2型糖尿病患者を対象に情報処理・言語処理装置を搭載した医療ICTシステム(DialBetics)を用いて糖尿病の自己管理を支援し生活習慣の改善と良好な血糖管理を維持することを目的とする。今年度は臨床試験を実施するにあたり、システムの頑健性・信頼性を十分に確認した。システムの開発に携わった研究者らを対象にシステムの安全性・正確性を確認した後、1ヶ月間の予備検討を行い、システムには、臨床試験の運営に支障を来すほどの不具合事象が起こらないことを確認した。続いて、東京大学医学部附属病院の糖尿病・代謝内科に通院中の2型糖尿病患者10名を対象に1ヶ月間の予備試験を行った。生活習慣判定モジュールによる生活習慣の評価が妥当であることを確認し、システムから支援を得て、患者の行動変容が改善する傾向にあることを確認した。試験終了時の患者を対象としたインタビュー調査では、アドバイス文の表示が文字であると読みにくい、などの意見が認められた。アドバイス文を合成音声で音読する仕組みの導入の是非を検討するため、東京大学医学部附属病院の糖尿病・代謝内科に通院中の糖尿病患者50名を対象に対面式インタビュー調査を実施した。87%が音声表示機能を搭載すべきであると回答し、64%は合成音声でも構わないという意見であった。男性の患者は女性の音声を好み、女性の患者は男性の音声を好む傾向にあった。また、男女どもに、高いトーンよりも、やや低い落ち着いたトーンを好むことが分かった。患者の性別や年代により音声の抑揚や変化パターンへの好感度の違いが明らかとなった。次年度に実施予定の患者の特徴に応じた個別化した療養指導プログラム開発への準備に向けて2型糖尿病・糖尿病予備群を対象とした生活習慣・在宅測定データの自己管理ICTアプリケーションを一般公開し臨床研究を開始した。全て東京大学医学部の倫理委員会の承認を得て実施された。患者を対象に実施した予備試験で、音声表示機能を搭載すべきという意見があり、その必要性の検討を行ったため予定より多少の遅れを認めている。本年度中に東京大学医学部附属病院の糖尿病・代謝内科に通院中の糖尿病患者で糖尿病の教育入院が必要であるが、事情により入院できない患者30名を対象とした臨床研究を開始する予定であったが、来年度に開始時期がずれ込んでいる。当該試験の開始に向けた準備は本年度中に進めており、東京大学医学部附属病院の倫理委員会の承認は得ている。基本システムは本システムでは2型糖尿病患者が自宅で測定した生体データ(血糖値、体重、血圧、運動量)がサーバーに自動送信される。データはコンピュータにより自動的に解釈・判定され、医学的リスクに応じて層別化される。リスクが高く、医師による確認が必要と判定されたデータは、ドクターコールとして医療従事者に報告され、必要に応じて医療従事者が患者に個別に対応する。それ以外のデータは、システムが自動的に対応する。更に患者が食事内容と運動内容を登録すると、登録内容に応じて生活習慣を改善するためのフィードバックが送られる。本システムはデータ送信モジュール、データ判定モジュール、運動量判定モジュール、食事判定モジュールの4つのモジュールから構成される。5つ目のモジュールとして患者の音声による登録内容に自動応答するAI(音声処理モジュール)を追加するため予備検討を行った。これまでに実施した糖尿病患者の医療ICTシステムの利用意向調査の結果を元に、今年度は患者に対して糖尿病の療養指導を行い、それを録音して解析し、音声・言語処理装置に搭載するAI用の質問・回答集の作成とAI対話装置の開発に着手した。更に、患者からの入力が予想される質問をランダムにAI対話装置に登録し、AI対話装置の回答内容の正答率を調べた。全て東京大学医学部の倫理委員会の承認を得て実施した。

自己管理におけるICTの利用意向調査の結果、患者が医療ICTシステムに求める機能は、同じ糖尿病患者であっても背景・特性によって利用意向が異なることを明らかにした。また、アドバイス文の読み上げ機能に関して患者の好む声質や抑揚などを検討した結果、患者の性別や年代により音声の抑揚や変化パターンへの好感度の違いが明らかとなった。さらに、患者の音声登録内容に自動応答するAI(音声処理モジュール)を追加するための検討に着手した。当初の目的であるモジュールの改修はほぼ完了したため。システムの安全性などを検討した上で、どの程度まで個別化が可能かを検討し、モジュール間の連携機能を追加する予定である。来年度は東京大学医学部附属病院の糖尿病・代謝内科に通院中の糖尿病患者で糖尿病の教育入院が必要であるが、事情により入院できない患者30名を対象とした3ヶ月間の臨床研究(ランダム化比較試験)を実施する。ICTシステム使用群(通常の外来診療に加えてDialBeticsを使用)と従来治療群(通常の外来診療のみ)の2群に分類し、臨床研究開始前と終了後のHbA1cの変化量を2群間で比較する予定である。同期間中に教育入院を受けた患者のHbA1c改善程度とも比較し、医療経済学的検証も行う。また、患者の特徴(生活習慣、在宅測定データ)に応じた個別化した療養指導プログラムの開発に取り組む。糖尿病システムの頑健性・信頼性をチェックするため、小規模な予備研究を実施する予定である。また、その結果に基づき、システムの修正を行い新たな臨床研究に備える予定である。システムの開発に関して、調達方法を工夫したことにより経費節約が可能となったため。来年度に予定している臨床研究の実施の際に必要となる人材の雇用、物品の購入、システムの改修に用いる予定である。
経済基盤の変化におけるサード・エコノミーに関する研究

本研究では、経済基盤の変化との関連において、サード・エコノミーの役割と機能、およびその実践のあり方がいかなる変化を遂げつつあるのかを研究した。従来型の福祉国家体制の限界とその転換が進む現代の経済社会における経済政策に関連する諸問題の解決において、サード・エコノミーのあり方がひとつの鍵になっており、それについて新たなシステム概念とそれに基づく国際的な分析を行うことに、本研究独自の重要性を示すことができた。研究の方向性としては、第1に、経済基盤の変化、とりわけグローバル化と少子高齢化におけるサード・エコノミーの機能と役割について経済・社会政策論ならびに経済体制論の側面から原理的な考察を行った。第2に、経済基盤変化のもとで、サード・エコノミー領域の個別主体の機能と役割についての分析、および各国におけるサード・エコノミーの具体的展開についての国際比較分析として、欧州からはドイツを、アジアからは日本および東南アジア(特にフィリピン)の現状について調査・研究を行った。それぞれの個別テーマについて、特に社会保障政策・高齢者政策等の観点において、サード・エコノミーを組み込んだ新しい経済社会秩序の構築との関連から経済政策論的な含意の導出を試みた。これらの研究に用いる構報関連機器、および調査研究旅費として、本研究経費を使用した。サード・エコノミーの動向が影響を与える経済社会の諸領城、あるいはそれに影響を与える経済社会的要素は多岐にわたる。全体として多岐にわたるテーマを扱うこととなった本研究を今後も引き続き展開して、経済システム論および経済政策論の原理的分析と、個別経済政策への具体的含意を進めたい。1.計画初年度である平成17年度においては経済基盤の変化が経済発展および経済社会に及ぼす影響について先行研究の批判的整理と対象を限定したケーススタディを行った.経済基盤の変化としてグローバル化と高齢化をとりあげ,それが経済社会に及ぼす影響の重要性の評価を試みた.先行研究が示す暫定的な結論はその負の影響が容易ならざるものであり,市場と政府の二元秩序をもってしては,豊かで安定した国民の生活はもはや望み得ないというものである.90年代になって急速に勢いをえた市場主義も二元秩序を否定するが,われわれは市場主義の主張する一元秩序への回帰ではなく,三元的秩序を重視する(福田論文).サード・エコノミーは政府・市場に加えての第三の整序メカニズムの総称である.しかしこの三層秩序がどのような仕組みであるのか,それがどのように機能するのかはこれまで必ずしも分析されていなかった.永合は市場主義のもたらした弊害を整理し,市場システムの限界問題を解決するためには三層秩序の構築が必要であることを,経済倫理学的に基礎づけた.2.第三の整序機能の要素に関するケーススタディ村上はヒューマンケア研究所が兵庫県都市部を対象に行った調査結果を解析し,老人クラブの発達の背景とそれが経済社会の活性化に期待される機能について考察している.また藤岡はフィリピンに現地調査を行い,NGOの活動に焦点を絞って社会保障制度のあり方について考察した。またヒューマンケア機構から出版された冊子においては地域コミュニティづくりと介護保険制度について論じた.3.南アジアにおけるサード・エコノミーの機能に関する研究成果の交換2005年12月には内外の研究者を招いてワークショップを開催した.毎外の研究者にはとくに南アジアにおけるNGOの活動の実態についての調査報告を依頼し,貴重な資料をえることができた.三層秩序の国際的な研究組織の構築に着手できたことも今年度のプロジェクトの大きな成果である。昨年度までの研究を一層発展させ、経済基盤変化との関連においてサード・エコノミーの役割と機能がいかなる変化を遂げつつあるのかを研究した。経済基盤の変化、とりわけグローバル化と少子高齢化におけるサード・エコノミーの機能と役割について経済・社会政策論ならびに経済体制論の側面から原理的に明らかにすること、経済基盤変化のもとでのサード・エコノミーの個別主体の機能と役割についての分析を行うこと、各国におけるサード・エコノミーの具体的展開についての国際比較分析を行うことを通じて、サード・エコノミーを組み込んだ新しい経済社会秩序の構築に関する経済政策論的な含意の導出に努めた。個別の研究成果の概要を、以下に、本研究の研究領域別に示す。

「(A)経済基盤変化における機能分析研究」として、市場主義の潮流に対する分析(「グローバル化WG」)、および少子高齢社会における福祉社会の展望に関する分析(「少子高齢化WG」)を成果とした。「(B)サード・エコノミーの国際比較研究」として、ドイツの社会保障改革に関する分析(「欧米WG」)、日本の地域社会におけるコミュニティ形成に関する分析(「日本・アジアWG」)が行われた。また、サード・エコノミーに関連する個別経済主体の理論的・方法論的分析として、生活協同組合の評価方法について、およびNPOとコミュニティ内労働に関する分析を行った。これらの研究を通じて、サード・エコノミーを組み込んだ経済秩序に関する、経済体制論的認識の方法と、経済政策論的意義の研究上の焦点が定まりつつある。本研究は、経済基盤の変化との関連において、サード・エコノミーの役割と機能、およびその実践のあり方がいかなる変化を遂げつつあるのかを研究した。従来型の福祉国家体制の限界とその転換が進む現代の経済社会における経済政策に関連する諸問題の解決において、サード・エコノミーのあり方がひとつの鍵になっており、それについて新たなシステム概念とそれに基づく国際的な分析を行うことに、本研究独自の重要性を示すことができた。研究の方向性としては、第1に、経済基盤の変化、とりわけグローバル化と少子高齢化におけるサード・エコノミーの機能と役割について経済・社会政策論ならびに経済体制論の側面から原理的な考察を行った。第2に、経済基盤変化のもとで、サード・エコノミー領域の個別主体の機能と役割についての分析、および各国におけるサード・エコノミーの具体的展開についての国際比較分析として、欧州からはドイツを、アジアからは日本および東南アジア(特にフィリピン)の現状について調査・研究を行った。それぞれの個別テーマについて、特に社会保障政策・高齢者政策等の観点において、サード・エコノミーを組み込んだ新しい経済社会秩序の構築との関連から経済政策論的な含意の導出を試みた。サード・エコノミーの動向が影響を与える経済社会の諸領域、あるいはそれに影響を与える経済社会的要素は多岐にわたる。全体として多岐にわたるテーマを扱うこととなった本研究を今後も引き続き展開して、経済システム論および経済政策論の原理的分析と、個別経済政策への具体的含意を進めたい。
癌細胞と抗原提示細胞の融合細胞ワクチンによる抗腫瘍効果の検討

本研究では、マウスの系で抗原提示細胞と癌細胞との融合細胞を用いた癌免疫療法の抗腫瘍効果について検討した。抗原提示細胞(マウス骨髄由来樹状細胞(DC)および腹腔マクロファージ(Mφ))と癌細胞株(C26)をelectroporation法で細胞融合を行った。その際に、赤と緑の異なる蛍光色素で、あるいは各々の細胞のMHC分子に対する異なる抗体で二種の細胞を標識し、融合効率が約30%であることを確認した。次にin vivoにおける融合細胞による抗腫瘍効果を評価するために、あらかじめ皮下に腫瘍を接種形成したマウスに、3日目と10日目にDCあるいはMφと癌細胞の融合細胞を放射線照射(40Gy)後に2x106個注入したところ、PBS注入コントロール群に比べて有意な腫瘍増大抑制効果がみられ、その効果はDCを用いた系で強かった。また、DCおよびMφのstrainをsyngeneicなものとallogeneicなものの二つの条件で癌細胞と融合細胞を作成しその抗腫瘍効果を検討したところ、いずれの抗原提示細胞においてもallogeneicの系でより強い抗腫瘍効果が得られた。また、各々免疫したマウス脾臓細胞からはCTL活性が誘導された。興味深いことには、syngeneic DCを用いた融合細胞で免疫したマウス脾臓細胞からは、Th1・Th2の両サイトカイン産生が誘導されるのに対して、allogeneic DCを用いた融合細胞の場合はTh2サイトカインの産生は少なく、抗腫瘍効果の期待できるTh1サイトカインのみ誘導されることが示された。以上から、MφやDCを用いた癌細胞との融合細胞は腫瘍免疫療法として有効であり、特にallogeneicの細胞を利用することで、強力な抗腫瘍効果が期待されることが示唆された。次に、更に強い抗腫瘍免疫効果を惹起できるように、サイトカインIL-12遺伝子導入癌細胞とsyngeneicおよびallogeneic DCの融合細胞ワクチンを作成したところ、どちらでも更に強力な腫瘍抑制効果および脾臓細胞のCTL活性誘導を示し、本法におけるサイトカイン遺伝子導入の有用性が示唆された。本研究ではマウスの系を用いて、抗原提示細胞と腫瘍細胞の融合細胞を作成し、その抗腫瘍効果について検討した。細胞融合は、抗原提示細胞(マウス骨髄由来樹状細胞(DC)および腹腔マクロファージ(Mφ)と癌細胞株(C26)を用いて、electroporation法で行った。その際に、赤と緑の異なる蛍光色素で、あるいは各々の細胞のMHC分子に対する異なるモノクローナル抗体で二種の細胞を標識し、細胞融合後にFlow Cytometryを用いて融合効率が約30%であることを確認した。また、DCやMφに発現する表面分子(MHC classI,classII,CD80,CD86,CD11b,CD11c,ICAM-1)について調べたところ、融合細胞においてもその発現が確認された。次にin vivoにおける融合細胞による抗腫瘍効果を評価するために、あらかじめ皮下に癌細胞を接種(5×10^5/マウス)して腫瘍の形成したマウスに、3日目と10日目にDCあるいはMφと癌細胞の融合細胞を放射線照射(40Gy)後に2×10^6個注入したところ、PBS注入コントロール群に比べて有意な腫瘍増大抑制効果がみられ、その効果はDCを用いた系で大きかった。以上から、MφやDCを用いた癌紳胞との融合細胞は腫瘍免疫療法として有効であり、特にallogeneicの細胞を利用することで、強力な抗腫瘍効果が期待されることが示唆された本研究では、マウスの系で抗原提示細胞と癌細胞との融合細胞を用いた癌免疫療法の抗腫瘍効果について検討した。

興味深いことには、syngeneic DCを用いた融合細胞で免疫したマウス脾臓細胞からは、Th1・Th2の両サイトカイン産生が誘導されるのに対して、allogeneic DCを用いた融合細胞の場合はTh2サイトカインの産生は少なく、抗腫瘍効果の期待できるTh1サイトカインのみ誘導されることが示された。以上から、MφやDCを用いた癌細胞との融合細胞は腫瘍免疫療法として有効であり、特にallogeneicの細胞を利用することで、強力な抗腫瘍効果が期待されることが示唆された。次に、更に強い抗腫瘍免疫効果を惹起できるように、サイトカインIL-12遺伝子導入癌細胞とsyngeneicおよびallogeneic DCの融合細胞ワクチンを作成したところ、どちらでも更に強力な腫瘍抑制効果および脾臓細胞のCTL活性誘導を示し、本法におけるサイトカイン遺伝子導入の有用性が示唆された。
細胞周期制御の破綻時におけるp53によるアポトーシス誘導機構の解析

p53によるアポトーシスの誘導は重要な癌抑制機構の一つである。しかし、p53によるアポトーシス誘導はすべての細胞において起こるのではなく、例えば、癌遺伝子が活性化することで癌抑制因子であるRBの機能が不活性化し細胞周期制御が破綻している細胞においてp53が発現した時などに起こる。本研究はRB系の制御機構の破綻をどのようにしてp53が認識しアポトーシスを誘導するのかについて解明することを目的とし、RBとp53の両方の因子に制御されている標的遺伝子をマイクロアレイ法を用いて単離することを試みた。得られた標的遺伝子群の解析を行う過程で、p53によって転写誘導される複合体E3ユビキチンリガーゼの新規サブユニットを同定した。この遺伝子は、抗がん剤アドリアマイシンによりp53依存的に発現誘導が起こり、蛋白レベルでも増加することを特異的抗体を作製し確認した。また、イントロン2に存在するp53認識様配列にp53が直接結合し、転写を活性化することが分かった。次に、この蛋白質の構造を解析した結果、Cullinファミリーの一つであるCullin3と結合する蛋白質に構造が似ていることが分かった。実際、この蛋白質もCullin3と結合することを免疫沈降法により確認した。Cullin3は、複合体型E3ユビキチンリガーゼのサブユニットであることが知られており、p53は転写活性化による新たな蛋白質の合成に加えて、p53以外の特定の蛋白質を分解することでその生理機能を発揮しているのではないかということを示す結果を得た。更に、この蛋白質がどのような機構で働くのかを調べるために、yeast-two hybrid法を用いてこの蛋白質と結合する蛋白質を同定した。現在、p53による新たな蛋白質分解経路がp53の癌抑制機構にどのように関わっているのか解析中である。その結果、多くの既知のp53標的遺伝子と新規p53標的遺伝子と思われる候補遺伝子約180種類を単離した。この候補遺伝子群の中には、野生型の細胞ではほとんど誘導されないが、癌遺伝子を発現しRBの機能を破綻させた細胞やRB欠損細胞においてp53によって誘導される標的遺伝子も含まれていた。次に、RNAブロッティング法を用いて、単離したすべての候補遺伝子の発現パターンを調べ、有力候補遺伝子を18種類の遺伝子に絞り込んだ。これら候補遺伝子をレトロウイルスを用いた発現系により細胞に強制発現させることで、p53による細胞周期、アポトーシス制御における役割についての検討行った。その結果、そのうちの一つ、クローン#130はp53によるアポトーシス誘導に関与することが知られているPUMAやNoxaによるアポトーシス誘導を増強させることが分かった。現在、クローン#130がどのような機構でp53によるアポトーシスに関与するのか解析をおこなっている。
ストレス応答センサーキナーゼの構造生物学的研究

小胞体ストレスセンサータンパク質の一つであるIREの細胞内ドメインの構造研究を推進して、ストレス感知直後のシグナル伝達のメカニズムの構造的基盤を構築することを目的とした。IREはI型膜タンパク質であり、哺乳類細胞にはIREαとIREβがあるが、酵母はIre1pのみである。IRE1の細胞内ドメインはセリン・スレオニンタンパク質キナーゼドメインとRNaseドメインをもち、活性化時に、自己リン酸化とともにRNaseが活性化して、RNAの分解によるストレス応答シグナルを伝達する。このようなタンパク質キナーゼドメインを通してRNase活性を制御するという例は他の受容体にはなく、IRE1は全く新規なシグナル伝達の制御機構をもっている点に注目した。ヒトIREαとIREβ及び酵母Ire1pの三者について大腸菌ならびに昆虫細胞を用いたタンパク質発現系の検討や精製系の最適化の結果、有望なものとして酵母由来のIre1pのタンパク質キナーゼドメインとRNaseドメインを含むコンストラクトで比較的良好なタンパク質発現を認めた。また、大量発現(2-3L)を試みて、このタンパク質が精製可能であること、比較的に不安定であることを確認した。この試料を用いて、研究室所有の結晶化ロボットにより大規模な結晶化スクリーニングを行った。その結果、再現性に若干問題はあるが、微結晶を得ることに成功した。また、ルーメン内のセンサードメインについても検討して、やはりIre1pのコンストラクトが良好であることがわかった。このドメインについてはドミナントアクティブ型のタンパク質も共同研究者によって得られており、センシングの機構を解明する上で、有力な構造を与える可能性があるので期待している。以上の成果は、今後、このセンサーキナーゼの構造生物学的研究を推進する上での重要な一歩となった。今後、結晶化条件の精密化を行い、構造解析に耐えうる結晶として、三次元構造解析を完成させたい。小胞体ストレスセンサータンパク質の一つであるIREの細胞内ドメインの構造を決定して、ストレス感知直後のシグナル伝達のメカニズムの構造的基盤を構築するために、本年度はタンパク質発現系の構築と結晶化グレードのタンパク質精製を目指して、実験を推進した。IRE1としては、IRE1βのほかに、IRE1αとIre1pも同様に用いる。IRE1の細胞質ドメインには、細胞膜直下から、リンカー領域、タンパク質キナーゼドメイン、RNaseドメイン、そして、C-末端側にテール領域がある。どのようなコンストラクトがタンパク質の発現量が多く、高度の精製が可能で、かつ、最難関である結晶化が迅速に実現するかは、今の段階ではわからないので、N-末端側からと、C-末端側から領域やドメインを順次削ったコンストラクトを3種類のIRE1について作成して、発現をチェックした。発現ホストとして大腸菌と昆虫細胞を用いて、様々な発現ベクターを試した結果、発現するのものもあったが、ほとんどの発現タンパク質は不溶性となった。それらの巻き戻し実験も効を奏さなかった。そこで、可溶性タンパク質の割合が比較的多かったゴンストラクト(Ire1p)を用いて大量発現(2-3L)を試みて、タンパク質が精製可能か、不安定でないかなどをテストした結果、精製できることがわかた。TRAF2については、C-末端側にあるTRAF保存領域がTNFやIRE1との結合に用いられていることがわかっており、他のグループの実験よりタンパク質も可溶性になることがわかっているので、この部分のコンストラクトを構築して、発現・精製した。小胞体ストレスセンサータンパク質の一つであるIREの細胞内ドメインの構造を決定して、ストレス感知直後のシグナル伝達のメカニズムの構造的基盤を構築することを目的とした。

IRE1の細胞内ドメインはセリン・スレオニンタンパク質キナーゼドメインとRNaseドメインをもち、活性化時に、自己リン酸化とともにRNaseが活性化して、RNAの分解によるストレス応答シグナルを伝達する。このようなタンパク質キナーゼドメインを通してRNase活性を制御するという例は他の受容体にはなく、IRE1は全く新規なシグナル伝達の制御機構をもっている点に注目した。本年度は、前年度に検討したタンパク質発現系のうち、有望なものに焦点を絞って実験を推進した。IRE1としては、IRE1β、IRE1αと、ならびにIre1pを用いて、発現系の検討を進めてきたが、IRE1の細胞質ドメインは、細胞膜直下から、リンカー領域、タンパク質キナーゼドメイン、RNaseドメイン、そして、C-末端側にテール領域をもつが、様々なドメイン構成の発現系の中でも、Ire1pのタンパク質キナーゼドメインとRNaseドメインを含むコンストラクトで比較的良好なタンパク質発現を認めたので、大量発現(2-3L)を試みて、タンパク質が精製可能か、不安定でないかなどをテストした。その結果、精製タンパク質を得ることに成功した。IRE1の細胞外(小胞体内)ドメインについても、発現と精製の検討を行い、精製可能なコンストラクトを見出した。今後、結晶化や精製を鋭意続行する。また、必要であれば、更に上記のコンストラクトをもとに、タンパク質の発現量が多く、高度の精製が可能で、かつ、最難関である結晶化が迅速に実現するようなコンストラクトになるように改良を加える。小胞体ストレスセンサータンパク質の一つであるIREの細胞内ドメインの構造を決定して、ストレス感知直後のシグナル伝達のメカニズムの構造的基盤を構築することを目的とした。IREはI型膜タンパク質であり、哺乳類細胞にはIREαとIREβがあるが、酵母はIre1pのみである。タンパク質発現系や精製系の検討の結果、有望なものとして酵母由来のIre1pのタンパク質キナーゼドメインとRNaseドメインを含むコンストラクトで比較的良好なタンパク質発現を認めた.また,大量発現(2-3L)を試みて、このタンパク質が精製可能であること、比較的に不安定であることを確認した.この精製した資料を用いて,研究室所有の結晶化ロボットを用いて結晶化の大規模なスクリーニングを行った.その結果,再現性に若干問題があるものの,微結晶を得ることに成功した。この成果は,今後,このセンサーキナーゼの構造生物学的研究を推進する上での重要な一歩となった.
組織培養によるブルーベリ-の耐酸性機構の解明

ブルーベリ-は好酸性植物として知られるが,その耐酸性機構は明らかでない。本研究は,in vitro培養植物体を中心に,pHおよび酸性土壌で活性化するアルミニウム(A1)の影響について検討した。得られた結果は以下の通りである。1.ほ場におけるブルーベリ-樹のA1含量は茎葉部よりも根部で多く,地下部に集積されていた。ポリフェノール含量は,逆に茎葉中に多くA1の結合体とは考え難かった。2.培養シュートの成長に対する培地pHの影響は,2継代にわたり培養したが,オートクレープ前pHが3.5から6.5の範囲では,pH6.5以外のいずれの培地でも成長量に大差なかった。ただし,pH6.5の培地では生育が抑制された。一方,培地中のA1は添加濃度が高くなるにつれて生育を抑制し,シュート中のA1含量も高まった。このことは,根がないと茎葉中にA1が吸収され生育を抑制することを示し,根が地上部へのA1の移動を抑制していることを示唆している。3.発根培養シュートの根端細胞の活性に対するpHおよびA1濃度の影響をFDA-PI染色により検討した結果,pH3.5の酸性緩衝液に6時間浸漬しても細胞活性は高かった。しかし,pH6.0でも同様に活性は高く,シュートのみの生育反応とは異なった。A1濃度に対する反応は,1mM処理では根端細胞は健全に生きており,耐性がみられたものの,10mMでは全て損傷していた。培養細胞の成長に対しては,pH3.5の倍地では生育が抑制され,細胞レベルでは耐酸性は見られなかった。A1に対して100μMでは生育が抑制されたが,10μM以下では正常な成長を示したことから,A1耐性の濃度は10100μMの間にあると思われた。1.ブルーベリ-はpH45の酸性土壌でないと良好に成育せず,このことが栽培上の問題点の一つになっている.本研究は,この耐酸性機構をブルーベリ-の茎頂培養から得られたシュートを材料に,主に培地pHおよびアルミニウムの影響並びにポリフェノール代謝との関連から検討することを目的とする.当該年度は培地pHの影響およびポリフェノール組成を検討した.2.培地pHの影響は,オートクレーブ前pHが3.5から5.5までの範囲は,オートクレーブ後pHが4.2から5.2に収束し,いずれも好適pHの範囲になり,2継代にわたり成育量を検討したがいずれの培地でも大差なかった.ただし,オートクレーブ後pHが6.2の培地では成育が不良であったことから,高pH土壌で成育が不良なほ場での既存の結果を裏付けた.3.シュート中のポリフェノール含量は,成育が旺盛なシュートほど多い傾向が認められた.また,ポリフェノールの組成はエピカテキンとカテキンが多く,両者で全ポリフェノールの2040%を占めた.4.次年度は,(1)アルミニウム濃度の影響,(2)発根培地で発根させたシュートを材料に根の活性に及ぼす培地pHおよびアルミニウムの影響,(3)シュートから誘導したカルスのサスペンジョン培養系を確立し細胞レベルでの影響,について研究を実施する計画である.ブルーベリ-はpH45の酸性土壌で良好な生育をする好酸性植物であるが、本研究はこの耐酸性機構をin vitroで培養したシュートを中心に解析する。本年度は、(1)ほ場植栽樹中のAl含量の実態調査,(2)培養シュートの生育に対するAl濃度の影響,

(3)発根培養シュートの根端細胞に対するpH,Al濃度の影響,および(4)培養細胞の成長に対するpH,Al濃度の影響について検討した。ほ場におけるブルーベリ-樹のAl含量は茎葉部よりも根部で多く,地下部に集積されていた。ポリフェノール含量は,逆に茎葉中に多くAlの結合体とは考え難かった。3.培養シュートの成長に対するAlの影響は添加濃度が高くなるつれて生育を抑制し,シュート中のAl含量も高まった。このことは,根がないと茎葉中にAlが吸収され生育を抑制することを示し,根が地上部へのAlの移動を抑制していることを示唆している。4.発根培養シュートの根端細胞の活性に対するpHおよびAl濃度の影響をFDA-PI染色により検討した結果,pH3.5の酸性緩衝液に6時間浸漬しても細胞活性は高かった。しかし、pHは6.0でも同様に活性は高く、シュートのみの生育反応とは異なった。Al濃度に対する反応は、1mM処理では根端細胞は健全に生きており、耐性がみられたものの,10mMでは全て損傷していた。5.培養細胞の成長に対しては,pH3.5の培地では生育が抑制され,細胞レベルでは耐酸性は見られなかった。Alに対しては100μMでは生育が抑制されたが、10μM以下では正常な成長を示したことから、Al耐性の濃度は10100μMの間にあると思われた。