hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子シミュレーションによる類似物質の高選択性無機分離膜の探索と設計

前年度に明確にした「強吸着成分が高い拡散能をもつ膜材料」の探索および設計が必要であるという指針を基に、類似分子系であるプロパン/プロピレンの膜分離に着目し、分子シミュレーションを用いて高性能膜材料の探索を行った。本年度では、NaA、NaX、NaY型ゼオライトを膜材料の候補として選び,吸着特性を検討した。その結果、Naイオンが含まれているNaA、NaX、NaY型ゼオライトの場合、骨格原子に部分電荷が存在しているため、分子内分極が大きいプロピレンの吸着力がプロパンよりも大きくなり、吸着分離係数が大きいことが分かった。また、高性能分離膜の実現には、高選択性だけでなく高透過性を満たす必要がある。そこで、境界制御型非平衡分子動力学法を用いて、大きな透過抵抗(ポテンシャルバリア)が存在する膜出口の流出現象を解析した。その結果、膜出口のポテンシャルバリアを越える際、透過分子は膜原子からエネルギーを受け取り、そのエネルギー交換量は細孔内よりも膜外表面の方が多いことが分った。最後に、膜の透過分離特性の解析・評価に強力な手法である境界制御型非平衡分子動力学法に新しいアルゴリズムを適用し、境界条件の透過側ガス組成が未知である混合ガスの透過を適切に再現する手法を開発した。この新しい手法を用いてモデル混合ガスの透過シミュレーションを行った結果、弱吸着成分の拡散係数が小さいと透過分離係数が増加することが分かった。つまり、本研究で提案してきた高透過かつ高分離選択性を実現する膜設計指針の有効性を、分子シミュレーションによって実証した。高透過分離選択性が報告されているNaA型ゼオライト膜によるエタノール水溶液の濃縮に着目し、分子シミュレーションを用いて吸着と拡散特性を検討した。その際、細孔などの制限された空間の状態を効率良く再現できる分子シミュレーション手法であるOrientational-Bias Monte Carlo法を開発した。シミュレーションの結果を基に高透過分離選択性の要因を解析したところ、強吸着成分である水分子の拡散が速いことがわかり、高透過分離選択性が実現には「強吸着成分が高い拡散能をもつ膜材料」の探索および設計が必要であるという指針を明確にした。次に、明確となった高透過分離選択性を実現する膜材料の探索指針を基に、類似分子系であるプロパン/プロピレンの膜分離に着目し、分子シミュレーションを用いて、高性能膜材料の探索を行った。本年度では、ZSM5、NaA、NaX型ゼオライトを膜材料の候補として選び、ZSM5については吸着と透過特性を、その他のゼオライトについては吸着特性を検討し、以下の知見を得た。(1)ZSM5におけるプロパンとプロピレンの吸着能と拡散能の優位性は相反しているため、透過分離性能は非常に小さいことが分かった。(2)Naイオンが含まれているNaAとNaX型ゼオライトの場合、骨格原子に部分電荷が存在しているため、分子内分極が大きいプロピレンの吸着力がプロパンよりも大きくなり、吸着分離係数が大きいことが分かった。
粒子運動を考慮した駆動型磁気リコネクション実験の3次元化

本研究を構成するTS-3、MRX、TC-3Dの3つの室内実験を通じて、1)3次元局所化した磁気リコネクションの発見とそれによるリコネクションの高速化の解明、2)磁気リコネクションの異常抵抗のとイオン異常加熱機構の解明、3)リコネクションのファーストショック形成過程の解明、4)プラズモイド放出によるリコネクションの高速化が明らかになった。自発的なリコネクションへの発展機構を担当した日米は桂井、小野、山田の相互訪問を通じ、高速電源による高速合体が可能なTS-3/4が外部駆動型リコネクションを高速化する過程で2次元リコネクションが局所・3次元リコネクションへ転移することを見いだした。低速だが持続時間が長いMRXは、2次元リコネクションながら電場・磁場揺動が電流シートの異常抵抗に関与していることを見いだし、TS-3で昨年認められた異常抵抗と良い一致が得られた。TC-3Dでは電流シートが存在しうる外部3次元磁場の許容範囲を明らかにし、フランクが来日してTS-3の3次元リコネクションとの対応が認識されるに至っている。研究の総まとめとして2000年3月にUniversity of Tokyo Symposium 2000 on Magnetic Reconnection in Space and LaboratoryPlasmasを小野、寺沢、柴田、桂井が主催し、本国際共同研究グループを中心として太陽・地球磁気圏の衛星観測や理論・計算機解析グループが一堂に会して、実験室で得られた磁気リコネクションのプラズマ放出や粒子運動的効果について共通認識が得られたことは極めて大きな進展であった。今年度は、1)磁気リコネクション物理では電流シートの微細構造・3次元構造の解明、2)計測系整備では3次元トモグラフィー・イオン温度計測の共同開発、3)共同研究の成果を受けた東京大学でのリコネクション国際会議開催の決定など3方面での進展があった。まず、1)では、第1にX点領域の密度、温度の微細計測によりリコネクションに伴うファーストショックの検出に初めて成功した。アルベーン速度程度のアウトフローとその10%程度のインフローなどX点領域の流速の2次元分布が判明し、出口側でファーストショックの形成を確認した。第2に電流シートの異常抵抗の原因であることが判明したイオン運動効果をさらに特定する実験を進め、それがイオンスキン距離c/ωpiではなくイオンのラーマ半径に関連していることを突き止めた。これはフランクのTC-3D実験で検出した電流シートの異常電界の起源に関連している可能性がある。第3に外部駆動型の磁気リコネクションが局所3次元のつなぎ変わりにより高速化されている場合があることか日米露の実験で示され、現在引き続いて比較を行っている。また2)では可視光トモグラフィーを用いたイオン温度の3次元計測装置をほぼ完成させ、光ファイバーとCCDカメラにより電流シートのイオン温度がインフロー領域に比べて高いことが計測された。以上は桂井、小野とヤマダ、フランク、カールスラッドが相互訪問とAPS会議での会談を通じて電流シートの3次元微細構造の解明について問題設定を行い、日米露の3装置を用いて共同研究を進めた成果といえる。これまでの成果に基づき、来年度は我々がホストとなって実験室と宇宙のリコネクションをテーマとした東大シンポジウム(東京大学主催の国際会議で各年1,2つ選定)の開催が採択され、2000年2月を目指した準備に入っている。本年度は、1)磁気リコネクションの高速化機構として、第1にプラズモイド放出、第2に3次元かつ局所的な磁気リコネクションといった電流シートからのプラズマ放出が重要との共通認識がTS-3、MRX、TC-3Dの3実験と太陽・地球磁気圏観測で得られたこと、2)異常抵抗の原因がTS-3、MRX両実験で検証が進んできたこと、3)2000年3月にUniversity of Tokyo Symposium 2000 on Magnetic Reconnection in Space and LaboratoryPlasmasを小野、寺沢、柴田が主催し、本国際共同研究グループを中心として太陽・地球磁気圏の衛星観測や理論・計算機解析グループが一堂に会して、実験室で得られた磁気リコネクションのプラズマ放出や粒子運動的効果について共通認識が得られたことなど極めて大きな進展があった。

自発的なリコネクションへの発展機構を担当した日米は桂井、小野、山田の相互訪問を通じ、高速電源による高速合体が可能なTS-3/4が外部駆動型リコネクションを高速化する過程で2次元リコネクションが局所・3次元リコネクションへ転移することを見いだした。低速だが持続時間が長いMRXは、2次元リコネクションながら電場・磁場揺動が電流シートの異常抵抗に関与していることを見いだし、TS-3で昨年認められた異常抵抗と良い一致が得られた。TC-3Dでは電流シートが存在しうる外部3次元磁場の許容範囲を明らかにし、フランクが来日してTS-3の3次元リコネクションとの対応が認識されるに至っている。異なったアプローチを行なう日米と露の実験から、粒子運動効果や3次元性が高速磁場リコネクションに結びつくことが明らかになった。これらの高速リコネクション機構は、実験室、太陽観測、地球磁気圏観測、理論・シミュレーションを統合したUniversity of Tokyo Symposiumを開催することによって、これら4分野から多面的に検証、裏付けを得るに至っている。最終年度は、1)3次元局所化した磁気リコネクションの発見とそれによるリコネクションの高速化の解明、2)磁気リコネクションのイオン異常加熱機構の解明、3)リコネクションのファーストショック形成過程の解明、4)プラズモイド放出によるリコネクションの高速化について、TS-3、MRX、TC-3Dの3室内実験と太陽・地球磁気圏観測で共通認識が得られたことが大きな成果であった。1)では拡散領域の3次元局所的な変形が効率的な粒子排出を可能にし、一時的に3次元局所的なリコネクションが形成されることにより高速磁気リコネクションが発生することが明らかになった。これは東京大学TS-3実験が中心とする高速のプラズマ合体時に現れる現象で、太陽観測と関連シミュレーションと一致する。2)では開発したイオン温度トモグラフィー計測を用いて、TS-3実験の高速リコネクションではアウトフローの熱化が最も重要なイオン加熱機構であること、MRXの低速リコネクションでは電流シート内でもイオン温度が電子温度より高くなることが判明した。また、磁場・電場の揺動計測を進め、このイオン異常加熱と異常抵抗がLHドリフト不安定とドリフトキンク不安定であることが特定されつつある。4)のプラズモイド放出についても、縦磁場の強いときに効率的に粒子排出を行ってリコネクションの高速化を担っていることが判明した。日米露の4装置の実験を通じて、リコネクションの高速化には1)拡散領域からの粒子放出機構と2)電流シートの異常抵抗効果の双方の条件が満たされることが重要で、特に本共同研究で前者に多様性があることが結論された。
光計測法による覚醒時ニホンザルの補足眼野神経活動の解析

光計測法を覚醒条件下の動物に適応するための基礎実験として、眼球運動課題を用いた実験を行った。眼球運動は四肢の運動に比べて体動が生じにくく、また眼球運動課題はその制御と動物の訓練が容易で、基本的な課題トレーニングで複雑な課題のバリエーションを作りだすことができる。上丘はサ-ケッド制御の中枢としてその活動様式は非常によく研究されている。さらに上丘の活動制御には大脳基底核(尾状核-黒質網様部系)が重要な働きをしているが、もう一つの運動制御系である小脳がサッケードのコントロールにどのような役割を果たしているかはまだわかっていない。今回はサルの小脳外側核とその周辺領域で、サッケード関連ニューロンの特性を細胞外記録法で調べた。多くのニューロンは、自発および課題関連サッケードで全方向性にバースト発火した。一部に方向選択性を示すニューロンがあった。全方向性バーストニューロンについて、サッケードの開始、終了および最大角速度と、バーストの開始、終了およびバーストピークとの時間関係を調べた。これらのうち最も相関が強かったのは、サッケードの開始とバーストピークであった。バーストピークはサッケードの大きさに依存せず、ほぼ一定してサッケードの開始に5-10ms先行した。以上の結果から、このニューロンはサッケードの時間特性の決定に関与していることが示唆された。現在のところ、このニューロンが上丘に投射しているという解剖学的、電気生理学的証拠は得られていないが、その可能性は十分考えられる。前頭眼野および補足眼野は上丘に直接投射し、上丘の活動を制御していると考えられる。今回の実験で得られた小脳のサッケード関連ニューロンと前頭眼野ないしは補足眼野および基底核の各ニューロンの発火様式の時間特性を比較することによって、大脳皮質、基底核および小脳からの入力が上丘でどのように統合されているか解明されると期待できる。
ALSに対するG-CSFの運動ニューロン保護作用の解明と髄腔内持続投与療法の開発

申請者らは、ALS患者において髄液中のG-CSFが有意に上昇していることを見出し、ALS患者剖検群では、G-CSFが病変部の反応性アストロサイトの細胞体で強発現すること、培養細胞実験でのG-CSFの神経防御作用を報告してきた。本年度は、ALSモデルマウスであるmSOD1^<G93A>マウスに対するG-CSFの髄腔内投与による治療効果・副作用の検討を行った。mSOD1^<G93A>遺伝子導入マウスおよび対照(生理食塩水投与)群に対し、G-CSFを100μg/kg、生後10週より死亡まで連日皮下投与を行ったところ、G-CSF投与群:141.3±7.1日、対照群:133.7±8.1日と、その延命効果を明らかにすることができた。mSOD1^<G93A>マウスでは、無症状時期である生後12から14週の時点で、大径有髄線維数の減少が始まるが、G-CSF投与によりその減少速度が抑制されていることから、G-CSFは発症以前よりその進行を抑制しうると考えられた。さらに、NSC34培養細胞を用いた実験では、G-CSFは濃度依存性にその神経保護効果を有することが示された。G-CSF投与による副作用の検証では、G-CSFをマウスに5日間連続皮下投与した場合、白血球10,700/μlから18,100/μlと白血球数の増加を認め、さらに肝・脾腫の状態を呈していた。異常白血球の出現など白血病の発症は見られなかった。また、G-CSFには抗アポトーシス作用以外に血管増性作用が知られており、病理学的検索では、G-CSF皮下投与マウス脊髄では、抗lamin抗体陽性の血管の増生効果が示され、さらに一部には、新生細胞のマーカーであるnestin陽性細胞の出現を認めていた。
豆類の発芽種子へのアグロバクテリウム注入による形質転換体作出法の開発と応用

本研究は組織培養による再分化が非常に困難な豆類(ダイズ、インゲンマメ)の種子を遺伝子導入の対象として、「発芽種子へのアグロバクテリウム感染による形質転換法の開発とその応用」を目的とする。これまでの我々の研究において、形質転換率に影響する主要な要因として次の3つがあげられる。1)以下、それぞれについてこれまでに明らかになった点について述べる。1.)a)十分に発芽力のある種子でアグロバクテリウムを注入する種子の状態2)注入する部位と注入方法3)注入後の植物の育成条件あること。b)発芽時の根の伸張が正常であること(色が褐変していない)。c)吸水した種子の子葉がひび割れしていないこと。これらは収穫後の種子の貯蔵条件、発芽条件に影響される。2)1)の条件を満たす発芽種子から、一つの子葉を基部から切り取り,残りの子葉の基部(生長点)にむけて子葉から注射針を刺してアグロバクテリウムを注射器で注入することになるが、この時の注射針の位置、注入する力、注入する速度がその後の幼植物の生長に影響を与える。3)注入後の植物は、無菌的土壌、18-20C下で育成し、水分過多にならないように栽培管理することが必要である。形質転換体の出現率は、実験者の技術に依存するが、特に、2)によって大きく影響される。そこで、注射器を用いないで、バキューム法とソニケーション法によってアグロバクテリウム懸濁液(EHA101, pIG121Hm, pIG121-LEA)をダイズ(Peking, Orba)、インゲンマメ(ライトグリーン、スーパーライト)、の発芽種子に浸透させた。上記の検討した条件を用いて遺伝子導入を試み、T1植物のPCRサザン分析を行った。さらにT2植物について、分析中であるが、本法によって形質転換体が得られる可能性が非常に高いと言える。今後、選抜方法を検討することによって、効率よく形質転換体が作出できるものと思われる。本法により育成されたlea遺伝子を導入したダイズ、及びインゲンマメ(T1)さらにその後代(T2)も塩、乾燥に対して、耐性であることが分かり、本法の有用性を実証することができた。本年度はインドネシアの品種Orbaの種子を滅菌し、ペーパータオルを入れたペトリデッシュの上で25C、24時間発芽させた。その種子の皮を除去し、2枚の子葉から、1枚を除去した。プラスミッドpIG121をもつアグロバクテリウムをKm(カナマイシン)、Hm(ハイグロマイシン)それぞれ50ppmを含むYEP培地に28C、24時間、培養した。このアグロバクテリウム液を、種子の子葉の基部に対して注射器(1ml),注射針(0.4x19mm)を用いて接種した。アグロバクテリウムの接種は注入(injection)、注入-超音波(injection-sonication)、注入-吸引処理(injection-vacuum infiltration)の三つの方法で行った。育成した植物は花とさらに種子を形成し、その後代(R2)も種子を形成した。アグロバクテリウムを注入した植物(RO)を用いて、形質転換体かどうか調べるためにPCR、サザンハイブリダイゼーション及びGUS活性分析を行った。PCR分析を行った結果、1.0kbのPCR産物が確認され、NPTII遺伝子が導入されていることがわかった。さらに、形質転換した植物の後代(R1)においてGus活性およびPCR産物のサザンハイブリダイゼーションを行なったところ、NPTIIとHPTのバンドが確認されたので、導入した遺伝子が維持されていることがあきらかになった。形質転換率(形質転換植物の出現個体数の使用種子数に対する割合)は、8-12%で、超音波と吸引処理の効果は若干認められた。この処理によってアグロバクテリウムは植物組織に吸着しやすくなることが電子顕微鏡によって観察された。今後、更に形質転換率を高めるために、種子の状態(収穫後の日数、貯蔵条件、品種)、発芽条件、植物の成育条件を検討するとともに、有用遺伝子の導入を行う予定である。

形質転換体の出現率は、実験者の技術に依存するが、特に、2)によって大きく影響される。そこで、注射器を用いないで、バキューム法とソニケーション法によってアグロバクテリウム懸濁液(EHA101, pIG121Hm, pIG121-LEA)をダイズ(Peking, Orba)、インゲンマメ(ライトグリーン、スーパーライト)、の発芽種子に浸透させた。上記の検討した条件を用いて遺伝子導入を試み、T1植物のPCRサザン分析を行った。さらにT2植物について、分析中であるが、本法によって形質転換体が得られる可能性が非常に高いと言える。今後、選抜方法を検討することによって、効率よく形質転換体が作出できるものと思われる。本法により育成されたlea遺伝子を導入したダイズ、及びインゲンマメ(T1)さらにその後代(T2)も塩、乾燥に対して、耐性であることが分かり、本法の有用性を実証することができた。
企業成果をドライブする現場従業員のクリエイティビティの再定位

本研究の目的は,サービス企業における現場従業員のクリエイティビティを2つに弁別することで,1クリエイティビティとその規定因,成果との関係を概念化し,2実証研究を通じて新たなモデルを提示することである。以上の研究課題を明らかにするため,ヘアサロン業界と飲食業界を対象に,事例研究およびアンケート調査を実施する。本研究の意義は,AIやロボットなどの技術進化による労働者の代替性が危惧される中,クリエイティビティを再定位することで,サービス・マーケティング研究の飛躍的発展をもたらすとともに,現場従業員の実践的な役割を見直すことに繋がる。
マイケルソン干渉計をもちいた物理実験教育

マイケルソン干渉計の実験は相対論の導入と光の干渉の実験として重要なものである。本研究では、この実験を現在のレーザーと光学装置を用いて比較的簡単に構築し、その実験手順、内容、デザインなどを通じて大学学部生程度のための物理実験の基礎の指導方法を検討することが目的のひとつであった。本研究の期間ならびに分担者の組織において、教育学部の学生と理学部の学生にカリキュラムの試行や装置開発の協力を得た。教育系の学生には演示実験としてのスキルを、大学院で研究に進む学生には測定系や制御系あるいはデータ解析の基礎を養成する題材としての目的を持たせ、本研究にあたった。初年度の実験は、マイケルソン型レーザー干渉計の演示実験としての性格が含まれ、光学コンポーネントで組上げた干渉計と、既製の干渉計装置の比較も行った。カリキュラム題材として、エーテル観測実験の追試を行っている。また、この装置ではフィードバック制御実験にも着手し、温度変化によるドリフトをフィードバック補正して連続な干渉計をロックに成功した。2年度目には、もう1セットの干渉計装置を導入した。この干渉計ではフィードバック制御実験を中心に、より精度を意識した実験教育の導入を試みた。フィードバック系の電気回路を見直し、装置の線形応答や測定の較正スキル養成をおこなった。較正では、圧電型の積層セラミックスアクチュエータに取り付けた鏡の印加電圧と駆動距離の関係を測定した。結果は35%程度で線形応答を示している。制御系全体のオープンループ伝達関数をもとめ、数Hz帯域で10^<-11>[m/VHz]前後の変位雑音感度を得た。最終年度では、電気回路、アクチュエーターを最初の干渉計に移植し、制御によって干渉光の安定が得られるかどうかを試みた。この最初の装置では、正弦波による較正方法を利用して、薄膜圧電素子の動作を確認し、教育系の実験題材の素材として検討した。本研究の目的は、マイケルソン干渉計をモデルケースとして、大学学部初等度、あるいは中学・高校教員養成課程の学生のための物理実験のカリキュラムを作成することである。本年度は主として干渉計に簡単な制御回路をとりつけ、実験装置としてのモデルをほぼ完成させた。まず装直および機器の選択、製作である。マイケルソン干渉計本体は、He-Neレーザーを光源に用い、誘電体多層膜の鏡、アルミニウム製の光学ブレッドボード光学素子保持具を用いて組み上げた。光学系の部品は特注するとコストを急激に上げ、教育教材として難しくなるので、これらの部品は全て市販のものである。光検出、制御回路は市販のものでは逆に要求を満たさない上に動作がブラックボックス化してしまうので、市販の回路部品をもとめ、回路そのものは自作する。測定装置はデジタルオシロスコープとデータロガーを用い、コンピューターと連係させて用いる。これらは市販の装置である。作業は、卒業年次の学生に協力してもらい、スキルと難易度を確認しながらおこなった。鏡の変移制御には音声用のスピーカーを転用し、自作の増幅回路、加算回路、周波数フィルターを用いて干渉系を動作状態にフィードバック制御した。鏡制御の較正値は干渉フリンジを用いて、5%程度の精度で決定し、また温度変化によるドリフトをフィードバック補正して連続な干渉計をロックに成功した。以上のように今年度で実験用装置は完成した。来年度は大学初等学年についての実験手順書、およびそこで教えるべき題材を示すカリキュラム(教案)を作成する。

この実験は現在のレーザーと光学装置を用いれば比較的容易に構築できるので、大学学部生程度が物理実験の基礎を学び、教育系に進む学生には演示実験としてのスキルを、大学院で研究に進む学生には測定系やデータ解析の基礎を養成する目的で題材とするのが本研究の目的である。今年度は干渉計についてのフィードバック制御実験を中心に、より精度を意識した実験教育の導入を試みた。まず干渉計にもちいる光学装置とレーザーを強化した。レーザーのビームプロファイルを実際に測定され、フォトディテクターとマイクロメーターを用いてビーム径150300μmにたいしてを2μm程度の誤差で測定する実験手順を確立した。次にフィードバック系の電気回路を見直し、装置の線形応答や測定の較正スキル養成をおこなった。較正では、圧電型の積層セラミックスアクチュエータに取り付けた鏡の印加電圧と駆動距離の関係を測定した。結果は35%程度で線形応答を示している。制御系全体のオープンループ伝達関数をもとめ、数Hz帯域で10^<-11>[m/【square root】Hz]前後の変位雑音感度を得た。これらの題材は、研究分野に進む学生の協力のもとで、高度な実験スキル養成として試され、よい教育題材であることが確かめられた。マイケルソン干渉計の実験は相対論の導入と光の干渉の実験として重要なものである。本研究では、この実験を現在のレーザーと光学装置を用いて比較的簡単に構築し、その実験手順、内容、デザインなどを通じて大学学部生程度のための物理実験の基礎の指導方法を検討することが目的のひとつである。この際、教育系に進む学生には演示実験としてのスキルを、大学院で研究に進む学生には測定系や制御系、あるいはデータ解析の基礎を養成する目的で題材とするのが本研究の目的である。今年度はフィードバック制御実験について、学部学生への段階的な導入を試みた。干渉光を一定の状態にたもつには、いくつかの必要な要素がある。ひとつは実験室環境の安定であり、現在使用している装置では温度変化による基盤の伸縮が長時間の運転を妨げる。これを補正するには、変化量分をフィードバックしてやることである。フィードバック量を記録することにより、本来の外乱の様子も知ることができる。段階的に導入するために、まず昨年度大阪市立大学の干渉計セットでおこなったフィードバック制御の電気回路、アクチュエーターを宮城教育大の干渉計セットに移植した。つぎに、これを利用して装置に正弦波の外乱をあたえて線形応答を確認した。応答の較正については昨年度おこなってある(初心者の学生で35%程度の精度でえられることがわかっている)ので、絶対精度に関わる部分は後回しにして、制御によって干渉光の安定が得られるかどうかを試みた。また、正弦波による較正方法を利用して、薄膜圧電素子の動作を確認した。
ナノシステム内情報伝達の制御メカニズム

生体モータータンパク質を分子・分子集合体・細胞の3つの階層からアプローチし,各階層の機能メカニズムを解明すると同時に全体を俯瞰した生体運動や制御機構の構築を目指す.主な研究成果は,1.精製モーター1分子の3次元的な運動を蛍光性量子ドットを用いて2nm精度で測定できる装置を開発して、ダイニンのステップ観察に成功した。ステップサイズは8ナノメートルで、最大力は約8pNであった。2.細胞内モーター分子の変位と力を3次元的に測定できる装置を開発し小胞輸送を2nmの精度で観察することに成功し、小胞はダイニンによって、微小管上を真直ぐに輸送されることが明らかとなった。3.筋収縮を行うミオシン分子の複数が発する力や弾性率をÅ精度で測定し、ミオシン分子が8nmの変位をし、分子の弾性率は非線形であることが明らかとなった。ガン治療の最も困難な点のひとつは、ガンの転移である.ガンが転移する際にはガン細胞が患部より移動し、血管やリンパ管に浸潤すると考えられている。このため、ガン細胞の運動性を抑制することでガンの転移を抑制することが期待される.しかしながら、現時点において細胞運動の詳細なる機序は未だに明らかでない.特に細胞運動時の糸状仮足や葉状仮足の細胞表面の動態やその運動機構は不明のままである.そこで、蛍光性ナノ粒子を用いて、運動中の細胞表面の詳細な観測を試みた.抗HER2抗体であるHerceptinをビオチン化し、アビジンを結合した蛍光性ナノ粒子と結合させた.これを乳ガン細胞KPL-4と混合し、レーザー共焦点顕微鏡で蛍光観察を行った。観察像の3次元位置は、新たに開発された装置にて解析された.330ms毎に9枚の共焦点像を取得し、ひとつの3次元画像を構築する。そしてCdSe粒子の3次元位置は、蛍光強度を重みとした輝点の重心を計算する我々の開発したソフトをもちいて求められた.葉状仮足が進展している部位における輝点位置の経時変化を3次元測定できた(図)このような一方向性の粒子の運動は細胞内に取り込まれた後にモータータンパク質によって運ばれているとも考えられる.また、細胞表面上を膜と共に移動しているとも考えられる.このような蛍光性ナノ粒子の3次元ナノイメージングが開発されたことにより、生体内においても患部からの細胞転移を高精度で検出する道が開けたと言える。今後、マウスにおける移植ガン組織の検出にこの3次元ナノイメージングシステムを応用する。癌を認識する抗体に光機能や運動機能を付加して,独自に開発する高感度顕微鏡で癌の局在を同定することを計画した.癌に結合する光機能性材料としてCdSeナノ蛍光粒子は蛍光が安定であり,しかも近年市販され始めたのでこれを選んだ.乳癌細胞に特異的に結合することが知られている,抗Har2抗体は人体への治療が認可され,Herceptinという薬品名で売られている.この抗体にQ-dot社製のCdSeナノ粒子を結合した.これを,乳癌細胞と反応させたところ,特異的に反応することが確認された.さらに,乳癌細胞に結合したCdSeナノ粒子の3次元位置をレーザー共焦点顕微鏡で330ms毎に計測できる新しい装置を渡辺とともに開発した。その結果、混合するHerceptin-CdSeナノ粒子が細胞表面に結合して,蛍光顕微鏡にて輝点が観察された。乳癌細胞に取り込まれたナノ粒子の位置の経時変化を3次元的に測定できた.現在のところ,3次元位置分解能は20nmであるので,8nm程度のタンパク質分子の挙動はまだ観ることができないが,時間空間分解能を上げた装置を開発しているので近い将来,細胞内のナノ粒子の動きを数nm精度で追跡することができるであろう.また,医学部の大内研と共同でネズミにナノ粒子を静脈注射して,CdSeナノ粒子の生きた動物内の腫瘍の三次元観察を行っている.人の癌の早期発見や外科的手術の際に癌の位置を特定することに応用を目指した.本研究では天然に近い構造を有したフィラメント上において、ミオシン1分子の力学特性を解明した。フィラメント自己組織化の条件を検討し,機能的なミオシン分子数が2-6分子しかないフィラメントを作製した。このフィラメント上におけるミオシン1分子の動きと力を、レーザートラップナノメトリーにより計測した(Fig.1)。その結果、ミオシンは1回の力発生で5nm動きこれを何回も繰り返し数百nm運動し、最大12pNの力を発生した.このときの最大効率は50%程度と見積もられた.

運動距離や効率が筋肉で得られた値に合致したことから,筋肉内でのミオシン1分子の基本特性が5nm変位と12pNの力であることが明らかとなった。したがって、ミオシン1分子の機能は、複数分子を含むフィラメント化で、向上することが示唆された。これは、力を出していないFig1のグレー色のミオシン分子がアクチンと結合し、アクチンの解離を抑え、力を出すピンク色のミオシンが最大力を発揮出来る状態を作っているためと考えた。このモデルではグレー色ミオシンが内部抵抗となれば,力やエネルギー効率が下がるはずである.モデルを検証するために,量子ドットを用いてミオシンの極微小の伸びと抵抗の関係を測定できるように蛍光顕微鏡を改良した.その結果,量子ドットの蛍光像の位置検出精度を、0.8Åまで上げることに成功した。今後は、この装置でミオシン1分子の伸びと抵抗の関係を計測し、モデルを検証する。心臓・血管・筋肉などの筋細胞や非筋細胞で機能するミオシン2は、1分子で機能せず、集合体を形成し機能する。そこで、この集合体の機能を理解するため、筋収縮機能に着目し、骨格筋ミオシン1分子の機能解明からその糸口を導こうという動きが現れてきた。その結果、ミオシン1分子は5-20nm動き、1-3pNの力を出し、エネルギー効率が5-20%であることが判明した。しかし、これらの値は筋肉での計測から得られた効率(30-50%)より相当下回るものであった。この原因として、1)ミオシン1分子が抽出された非生理的な環境化での計測ゆえ、生体内での挙動を十分に捉えられていない、2)ミオシンの微小な動きを捉えられる時間・空間分解能がない。そこで我々は、筋肉内構造に近い状態での1分子の挙動を捉えるために、ミオシン2-6分子程度がアクチンと相互作用可能なミニフィラメントを人工的につくった。また通常使われるビーズより数倍直径の小さい200nmのビーズをアクチンに結合させ、そのビーズ像を斜光照明による暗視野画像として得ることにより、高時間・空間分解能(数nm・ms)を実現した。その結果、ミオシン1分子は6nm程度の変位で、最大10pN発生することが判明し、ここから見積もられるエネルギー効率は、過去の1分子計測で得られた値よりもはるかに高く、筋肉の計測から見積もられた特性と合致した(図1c)。従って、ミオシン数分子中における1分子の力学計測を高時間・空間分解能で行うことによって、ミオシン1分子の中に筋肉の特性が見えてきた。細胞内のモータータンパク質1分子の運動は、昨年はエンドサイトーシスを利用した方法で、間接的な観察に成功した。しかしながらこの方法では標識タンパク質は小胞内にあるので、細胞質タンパク質と直接は相互作用ができなかった。そこで今年度は、量子ドットにタンパク質を結合した複合体を細胞に直接導入渉る新しい方法を確立した.実験では、市販の通常はDNAをトランスフェクションさせる試薬(FuGENE-HD)に標的分子であるファロイジン(アクチン線維に結合), tubulin抗体(微小菅に結合)やキネシンを結合した量子ドット(QD)を混ぜて,これを培養細胞に導入することに成功した.ファロイジン-QDは細胞周辺にあるアクチンに結合し,tubulin抗体一QDは核方向に直線的に分布する微小管に結合することが確認された.モータータンパク質キネシンは,微小管上を不均一の速度で動いた.細胞内のキネシンの最大運動速度は2μm/sであり、精製し左キネシンを用いたInvitro motility assayにおける最大速度1μm/sの約2倍であった.
発達障害学生の移行支援に関わるセルフ・アドボカシー・スキル教育の実証研究

本研究は発達障害学生がその障害特性から就労に対して多くの困難を抱えているという事実から,大学から社会へ移行する間の支援プロセスに着目し発達障害学生自らが「自分の特性を理解し,他者に説明し,自分が必要とする支援を他者に求めていく行動を起こせる力」,すなわち,セルフ・アドボカシー・スキル(SAS)の獲得およびその際の支援者の支援方法について実証的な研究を行うことを目的としている。平成30年度は研究補助期間の最終年度を迎え、これまで2年間で取り組んできた研究の成果と課題を整理した。具体的には、補助期間2年目に就職支援室の協力を得て実施した「仕事チャレンジ」や「学内インターンシップ」から、SAS育成の成果や課題について分析した結果、予め支援を受けられる環境が準備されている場合には,障害受容を含む自己理解や障害特性に合った仕事理解を高めることは比較的容易であることが明らかになった。その一方で,支援体制が十分整っていない企業のインターンシップ等では,高い能力や専門スキルがあったとしても,社会性や共感性を高めることが可能かどうかは企業実習等に参加した発達障害学生の結果から未知数であることが明らかになった。したがって、単発の就労体験を行って課題を見つけたとしても,それを乗り越えて就労にたどりつくことは,かなり難しいことが実践を通して明確になってきた。この課題を解決するためには,体験とフィードバックの連続的な支援と,実際の職場とのジョブマッチングをする支援を包括的かつ継続的に実施できる環境が必要であるという考えに至り、最終年度は学外の就労移行事業所の実態調査を実施し,支援機能の相互理解や役割分担について意見交換を行い,今後,相互にどのような形で連携・協力関係を築いていけるのか、その可能性について調査を実施した。その結果、発達障害学生の就労支援に関する連携の可能性を見出すことができた。本研究は発達障害学生がその障害特性から就労に関して多くの困難を抱えているという事実から,大学から社会へ移行する間の支援プロセスに着目し,発達障害学生自らが「自分の障害特性を理解し,他者に説明し,自分が必要とする支援を他者に求めていく行動を起こせる力」,すなわち,セルフ・アドボカシー・スキル(SAS)の獲得およびその際の支援者の支援方法について実証的な研究を行うことを目的としている。平成28年度は、研究期間の初年度として「自己理解力育成のための支援」を中心に実践研究を行った。このために,学生特別支援室(SSR)や就職支援室における日々の支援活動の中で特に「定期面談」や「相談会」を中心に,学生と困難を共有し問題を整理した上で,具体的支援・対処を一緒に考え,困難を改善するということを実践した。また,ある程度自己理解が進んだら,実際に,障害やニーズを他者に説明するという機会を提供するため、発達障害学生自らが授業担当者等に対して自分の障害特性を説明するなどの取組を実践した。これらの一連の取組の成果と課題については,口頭発表や論文発表を行うことができた。また,これらの研究成果を活かして、次年度は仕事理解力育成に関する研究に取り組む予定であり、そのための基礎的情報の収集等にも取り組むことができた。具体的には就職支援室と共同して「学内インターンシップ」を試行的に実践し,実施前の事前指導やサポートする組織(派遣先組織)との連携・協力の在り方等について、ある程度ノウハウを獲得することができた。平成28年度においては、当初の研究計画どおり,「自己理解力の育成」のために「定期面談」や「相談会」を計画通り実施できた。また,「学内インターンシップ」等を着実に実行することができ、本研究は概ね順調に進展している。平成29年度は研究期間2年目に当たり,初年度に「自己理解のための支援」を中心テーマに取り組んだ成果と課題を元に,就職支援室の協力を得て,学生特別支援室(SSR)で平成28年度から支援を受けている発達障害学生を対象に「仕事理解」プログラムを行った。具体的には,実際の就労体験を通して「仕事理解」と「自己理解」を深めるとともに,SASの獲得を目指して「仕事チャレンジ」、「学内インターンシップ」という実践的な取組をSSR,就職支援室,学内協力部局と連携・協力し実践した。また,これらの取組に参加した発達障害学生に,聞き取り調査等を実施した。さらに,学外の就労移行支援機関と移行支援を巡り,支援機能の相互理解や役割分担について意見交換を行い,今後,相互にどのような連携・協力が可能であるかについて協議した。平成29年度は,「仕事チェレンジ」・「学内インターンシップ」といった,より実践的な取組を計画的に実施することができた。その結果,SAS能力の向上を目指した有効な支援方法等について,知見を得ることができた。また,SAS獲得を阻害する要因についても,分析を行い,ある程度抽出することができた。さらに,学外の就労移行支援機関との協議を通して,支援機能の相互理解を図ることができた。

本研究は発達障害学生がその障害特性から就労に対して多くの困難を抱えているという事実から,大学から社会へ移行する間の支援プロセスに着目し発達障害学生自らが「自分の特性を理解し,他者に説明し,自分が必要とする支援を他者に求めていく行動を起こせる力」,すなわち,セルフ・アドボカシー・スキル(SAS)の獲得およびその際の支援者の支援方法について実証的な研究を行うことを目的としている。平成30年度は研究補助期間の最終年度を迎え、これまで2年間で取り組んできた研究の成果と課題を整理した。具体的には、補助期間2年目に就職支援室の協力を得て実施した「仕事チャレンジ」や「学内インターンシップ」から、SAS育成の成果や課題について分析した結果、予め支援を受けられる環境が準備されている場合には,障害受容を含む自己理解や障害特性に合った仕事理解を高めることは比較的容易であることが明らかになった。その一方で,支援体制が十分整っていない企業のインターンシップ等では,高い能力や専門スキルがあったとしても,社会性や共感性を高めることが可能かどうかは企業実習等に参加した発達障害学生の結果から未知数であることが明らかになった。したがって、単発の就労体験を行って課題を見つけたとしても,それを乗り越えて就労にたどりつくことは,かなり難しいことが実践を通して明確になってきた。この課題を解決するためには,体験とフィードバックの連続的な支援と,実際の職場とのジョブマッチングをする支援を包括的かつ継続的に実施できる環境が必要であるという考えに至り、最終年度は学外の就労移行事業所の実態調査を実施し,支援機能の相互理解や役割分担について意見交換を行い,今後,相互にどのような形で連携・協力関係を築いていけるのか、その可能性について調査を実施した。その結果、発達障害学生の就労支援に関する連携の可能性を見出すことができた。今後の研究の推進方策については、当初の研究計画に従い、発達障害学生自らが自分の障害特性を理解し,他者に説明し,自分が必要とする支援を他者に求めていく行動を起こせる力,すなわち,「セルフ・アドボカシー・スキル(SAS)」の獲得や,その際の支援者の支援方法の確立を目指して、自己理解力や仕事理解力の育成を基礎とするSAS獲得のための教育プログラムを開発するために基礎的・実践的データの収集等を行う予定である。国内外の学会等での研究成果の発表および関係者からの専門的な指導助言を踏まえながら、研究の深化を図る予定である。研究期間の最終年度(平成30年度)に向け,これまでの2年間で実施してきた移行支援の方法やSAS獲得のための教育プログラムの成果と課題をまとめるとともに,発達障害学生本人および支援者,カウンセラー,ファシリテータ等へのヒアリングやアンケートを通して,実施した教育プログラムや支援方法の妥当性や有効性について検証するためにデータ収集や分析を行っていく予定である。さらに,これまでの研究成果を学会や研究会の場で口頭発表するとともに,研究誌に論文を投稿する予定である。国内の学会等での研究発表および海外調査出張を1回(アジア・タイ)実施したが、当初の予算額より実際の使用額が少なかった。また、28年度は人件費・謝金として資料整理(1人×20日)および指導助言(1人×2時間)の使用を予定したが使用しなかった。29年度は国内の学会等での口頭発表や海外調査としてアジア(タイ)とともに欧州等での実地調査を考えているため、これらの経費として使用する予定である。
意思決定過程における時間差分制御の研究とその応用

本研究は、不確実な環境下での意思決定過程において従来研究されてきた動的計画法による理論的な最適性について、意思決定者の状態観測と行動決定の学習に基づく評価関数の推定による実用上の計算困難性の克服を目的としている。未知の推移法則をもつ数理モデルにおける学習アルゴリズムの理論構築とその応用研究を、ニューロダイナミックプログラミングによる時間差分法と区間ベイズ推定法によるモデル推定から最適解の探索手法を明らかにし、シミュレーションによる理論の数値実験、学習アルゴリズムの改良に取り組んだ。本年度は、有限個の状態数を持つ推移法則未知のマルコフ決定過程において、平均期待利得を最大化する評価関数のもとでの時間差分法(Temporal Difference Method)による最適な適応政策の存在と学習アルゴリズムの研究を行った。具体的には、推移法則の集合族について、1.すべての状態間に互いに1期間で推移できる正の確率を持つ場合2.状態集合の、ある部分集合に属する任意の2つの状態間に互いに到達可能な道(path)のできる決定があり(communicaing class)、それ以外の補集合の状態はすべて過渡的状態(transient class)である場合について考察した。1では、各期間での評価関数について、推移法則の推定に履歴による最尤推定を用いながら、時間差分による適応型の決定の取り方として修正greedy policyを導入して適応政策の最適性を明らかにした。2の場合では、先行研究で得ているマルコフ連鎖の推移状況から推測される状態集合の構造を学習するアルゴリズムを適用し、さらに割引き利得最適化問題からの近似理論とgreedy policyを取る学習アルゴリズムにより、最適な適応政策が構成できることを明らかにした。また、その学習アルゴリズムの数値シミュレーションも行い、アルゴリズムの有効性を明らかにした。本研究成果によって、不完全な情報をもつ2つの意思決定モデルでの適応型最適政策の構成方法とその有効性を明らかにした。本年度は、不確実性下でのマルコフ決定過程における学習理論として、ベイズ推定を用いた最適化手法の構築を中心に取り組んだ。先行研究では、未知の状態推移法則の推定として、推移回数の過去の履歴から構成される相対頻度による最尤推定法を用いた場合やベイズの定理に基づく事前分布の改定(学習)が用いられている。新たな手法として、事前知識としての区間測度からベイズ理論による推移法則の区間推定を取り入れたモデルを構成した。事前分布として、確率分布でない区間で表現された測度を導入することで、推移法則や価値関数(Value Function)も事後解析では実数値の閉区間として表現することができ、不確実性のある意思決定モデルでの事後知識の解釈や活用について、事前分布を必ずしも一つの分布として仮定しない場合でもモデルの事前・事後解析が可能であり、先行研究のものよりも実用的なものとなったと言える。本研究では、区間ベイズマルコフ決定過程と呼ぶ推移法則が区間で表現される意思決定モデルを提案し、この新たなマルコフ決定過程において、状態推移の履歴から推定された区間推移確率行列の連続性や収束性、価値関数の収束性などの性質を導いた。さらに、具体的な数値実験によりこのベイズ推定手法について例示した。推移法則が区間表現される意思決定モデルでの政策に関する学習理論を今後、考察するための重要な成果の一つとなった。また、時間差分制御や適応学習理論に関するこれまでの研究成果について、ひとつの論文として総合的に取りまとめた。本年度は、マルコフ決定過程における未知の推移法則の推定方法について、状態の逐次観測から得られるデータセットに基づいた区間ベイズ推定法を用いて、推移確率行列の区間表現を得るための計算手法の考察を行った。推定される推移確率行列は、それぞれの成分が事後区間として表され、データ観測数に依存した高次多項方程式の解として特徴づけられる。その解の導出方法について、ニュートンラフソン法と不完全ベータ関数により、数値近似解を得る計算アルゴリズムを示した。また、不完全ベータ関数によって表される高次方程式の解法と分数計画問題における双対問題の解法との関係についても明らかにした。これらの手法を元にして、事後区間表現を構成するためのデータテーブルを準備しておくことで、観測から得る任意のデータセットに対して区間推移確率行列を容易に得ることが出来る。これは、区間推定マルコフ決定過程を構成する上で有益な計算手法を明らかにしたと言える。また、事後区間の推定方法として、確信区間に基づく区間表現方法についても考察を行った。具体的には、事後測度区間によるパーセンタイルを求め、確信度に応じた推移確率行列の事後区間表現について区間の上限および下限を不完全ベータ関数によって表現できることも示した。研究集会および学会にてこれらの成果を発表した。推移確率行列が区間で表現されるマルコフ決定過程において、状態観測から事後区間を推定する逐次学習を行っていく新たな適応型学習の手法を確立する上で重要な成果である。
豚精巣リラキシン様蛋白の生殖細胞の抗アポトーシスおよび成熟因子としての機構解明

本研究では、ブタ精巣で発現するリラキシン様蛋白(RLF)(insulin-like factor 3、INSL3とも呼ぶ)の作用機構について、抗体により内因性RLFを不活性化(中和化)したブタを作製して究明した。不活性化モデルブタでは、生殖細胞のアポトーシスが4倍増加し、BAXの発現増加、BCL2の発現減少をもたらし、CASP3発現を活性化した。精子性状の変化に加え、精子運動能や濃度を低下させた。以上、RLF不活性化(中和)は生殖細胞のアポトーシス増加と精子性状の低下を導き、RLFが生殖細胞の抗アポトーシス・成熟因子として機能することを示唆する。1.RLF不活性化モデルブタの作製申請者らによりブタ精巣より単離したRLF(Biochem. J. 2012)をキャリアタンパク質である卵白アルブミン(OVA)と結合させたOVA-RLFを抗原として、7週齢の未成熟雄豚に免疫を開始し、28週齢まで能動免疫処理を施した。なお、対照区には、OVAのみを免疫処理した。RLFを不活性化できる力価の高い抗体が産生されたことを、受容体LGR8遺伝子を導入したHEK293細胞(Biochem. J. 2012; Biol. Chem. 2013)で確認し、受動免疫に用いる血清を採取した。採取した血清は、硫安沈殿の後、DEAEセファロースカラムクロマトによりIgG画分を精製した。得られた抗RLF IgG画分を21週齢(春機発動期)の雄豚に2週間隔で計9回、39週齢まで受動免疫処理を施し、RLFの不活性化モデルブタを作製した。なお、対照区のブタには正常血清から得たNormal IgGを同様に処理した。抗体価はEIA法でモニタリングし、免疫期間を通してRLFが不活性化されていることを示し、RLF不活性化モデルを確立することができた。2.RLF不活性化モデルブタの生殖細胞のアポトーシス制御機構の解析不活性化モデルにおいて、精巣のパラフィン切片を作製し、アポトーシスを示す生殖細胞をTUNEL法で解析した。その結果、不活性化モデルでは、精細管当たりのアポトーシス陽性生殖細胞の割合は対照区の4倍にまで増加していることが判明した。この生殖細胞の細胞死を反映するかのように、精巣重量は著しく減少していることが分かった。さらに、アポトーシス制御いんし、とくに促進因子としてBAX,とCaspase3を、一方、抑制因子としてBCL2とXIAPを定量PCR法で解析し、RLF不活性化モデルのアポトーシス制御機構が究明できた。とくに問題はない1.RNA干渉モデル細胞の作製とRLFの抗アポトーシス/生存因子としての検証:RLFの受容体アンタゴニストのsiRNAを直接精巣に導入したRNA干渉モデル細胞の作製を目指した。すなわち、候補となる5つのsiRNAを合成し、HEK293細胞に受容体遺伝子と共にsiRNAを導入した。導入4時間後に核の周りにsiRNAが取り込まれていることが確認でき、導入1日目にはシグナリングが阻止され、その効果が3日まで続くことが分かった。さらに、本モデル細胞系においてRLFが抗アポトーシス/生存因子として機能することが検証できた。2.精子成熟過程におけるグルタチオンペルオキシダーゼGPx発現に及ぼすRLF不活性化の影響:精巣上体の上皮細胞で発現するGPx5に焦点を当て、RLF不活性化モデルより採取した精巣上体においてGPx5遺伝子の発現を定量PCRで調べた結果、本遺伝子の発現が有意に抑制されていることを明らかにした。3.精子成熟過程における精子核クロマチンの構造安定性に及ぼすRLF不活性化の影響:RLF不活性化モデルブタの凍結保存精子を用い、精子核クロマチンの構造安定性を解析した。精子の塗抹標本を低pH・界面活性剤に浸漬してDNA変性負荷処理を施した後、アクリジンオレンジ染色を行い、精子核クロマチンの構造安定性の程度を顕微蛍光測光解析で調べたところ、精子核クロマチンの構造安定性が低下し、さらにSS結合の割合が低下していることがモノブロモビマンを用いた顕微蛍光測光解析で判明した。とくに問題はない。1.精子成熟過程における精子運動能の付与に及ぼすRLF不活性化の影響:RLF(INSL3)抗体をブタに受動免疫したRLF不活性化モデルで、精子運動能の付与に及ぼす影響を調べた。22週齢(春機発動)の雄豚を用いて38週(成熟)までRLF抗体を2週毎に9回投与し、RLF不活性化を図った。その結果、RLF不活性化は精液量に影響を及ぼさなかったが、精子濃度や精子運動能の有意な低下をもたらした。さらに、精子性状にも違いがみられ、正常精子の割合が減少する一方で、死滅精子が増加していた。このことから、RLFは精子成熟段階の運動能付与に重要であることが明らかとなった。2.ブタ精子の受精能に対するRLFの関与の検証:精子の受精能とは、精子の超活性化、受精能獲得、先体反応、卵との接着・融合、前核形成、胚発生に至るまでのプロセスを左右する精子の能力を指す。本研究では、体外受精系を用いて卵へ侵入するまでの精子の能力に及ぼすRLFの影響をCASAによる運動能生解析、CTCによる受精能解析およびcAMP/cGMP測定による細胞内シグナリングの3方面から検証した。その結果、RLFはブタ精子の細胞内cAMPの上昇を導くものの、受精能獲得にはあまり関与せず、卵との接触・融合に関与する可能性を示唆した。

3.夏季不妊を模倣した精子障害モデルブタ精子の構築とRLF添加の影響:実施年度が冷夏であったため、急遽、夏季不妊の主要因である酸化ストレスを実験的に誘起させて夏季不妊を模倣した精子酸化ストレス障害モデルの構築み切り替えて実施した。クメンヒドロキシペルオキシド、硫酸鉄(II)とアスコルビン酸を用いて障害を誘起し、脂質過酸化物質マロンジアルデヒドを測定することにより検証した。この精子障害モデルブタ精子へのRLFの添加では、精子障害の低減能を示さないことが判明し、RLFは夏季不妊に効果のないことがわかった。本研究では、ブタ精巣で発現するリラキシン様蛋白(RLF)(insulin-like factor 3、INSL3とも呼ぶ)の作用機構について、抗体により内因性RLFを不活性化(中和化)したブタを作製して究明した。不活性化モデルブタでは、生殖細胞のアポトーシスが4倍増加し、BAXの発現増加、BCL2の発現減少をもたらし、CASP3発現を活性化した。精子性状の変化に加え、精子運動能や濃度を低下させた。以上、RLF不活性化(中和)は生殖細胞のアポトーシス増加と精子性状の低下を導き、RLFが生殖細胞の抗アポトーシス・成熟因子として機能することを示唆する。当初計画に沿っておおむね順調に遂行しているので、今後も全力で本研究課題に取り組む所存である。当初計画に沿っておおむね順調に遂行しているので、今後も全力で本研究課題に取組む所存である。動物生殖生理学798円の余剰金が生じた理由は、消耗品費を入力し忘れたことによる。次年度は0になるよう気をつける。