hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極低温TOF-SIMSによる固体水素表面融解の解明

飛行時間型2次イオン質量分析(TOF-SIMS)を用いて固体水素の表面融解を解明するために、GM冷凍機をベースにしたクライオスタットの開発を行った。その結果、試料表面を4K程度に冷却出来、なおかつ超高真空中で表面清浄化のためのフラッシュ加熱や試料交換が可能な冷却試料マニピュレータの開発に成功した。そしてこれを用い、固体水素薄膜に関してTOF-SIMSの昇温実験を行った。その結果、表面相転移(再結晶化と融解)に対応すると考えられる2次イオン強度の変化が観測された。すなわち、TOF-SIMSの昇温測定から、最表面の相転移が検出されることが示唆されたヘリウムのみで確認されている巨視的スケールの超流動は、水素分子でも起き得ることが理論的に予想されている。しかし予想される超流動転移温度が固化温度よりも低いという問題があり、水素超流動の実現には固化温度以下での液体状態の実現が鍵となっている。表面融解はこの解決策になり得るとの指摘がこれまでになされているが、水素の表面融解についてはこれまで報告がない。本研究では2次イオン質量分析により固体水素最表面の融解を解明することを目的に研究を行った。具体的には、1固体水素薄膜の形成に十分な最低到達温度を有し、なおかつ最表面分析に必要な1000K以上の基板加熱や真空中での試料交換が可能な超高真空対応の極低温試料冷却マニピュレータを開発した。その結果、表面を清浄化した多結晶タングステン等の基板表面に固体水素薄膜を形成することに成功した。そして、2この固体水素薄膜を用いて2次イオン質量分析測定(昇温測定)を行い、水素薄膜の昇温時にある特定の温度で2次イオン強度が顕著に増大・減少する現象が見出された。解析の結果、これらの2次イオン強度の変化は最表面の相転移に由来することが明らかとなった。すなわち、2次イオン強度を基板温度の関数として追跡することで、最表面の融解温度を決定することが出来る。本研究ではこのような解析を実施し、2次イオン強度の変化が、最表面の再結晶化、融解、脱離によってもたらされていることを明らかにし、それぞれの温度を特定した。その結果、再結晶化が5K程度で起こり、その温度に同位体効果があることや、表面融解は再結晶化よりも高温で起きていることを初めて明らかにした。すなわち、TOF-SIMSの昇温測定から、最表面の相転移が検出されることが示唆されたイオンビーム表面分析
コンピュータアニメーション画像による高次コミュニケーションに関する研究

本研究の目的は、コンピュータアニメーションを用いることによって、人間と機械・計算機、人間と人間の間の知的情報通信を実現することである。本年度の研究では、人間と機械・計算機のコミュニケーションに関する研究を行った。研究実績を、研究項目ごとに列挙する。1.動画像の作成とその効果に関する検討1-1医用動画像作成システム心臓などの臓器および有機物分子の動画像を作成する機能と、限られた枚数の顕微鏡写真から滑らかな動画像を作成する機能などを持つ動画像作成システムを試作した。1-2自然物体の動画像作成システム山岳形状、樹木、布状物体、炎、糸状物体などの自然物体の動画像を作成するシステムを試作した。本システムによって作成した画像と、実際の自然物体を比較し、より効果的な表現手法について検討した。2.動きの認識に関する研究2-1道路上の車両の運動を認識するシステム自動航法システムへの応用を考慮し、2台または1台のビデオカメラを使って車両の運動を認識するシステムを試作した。本システムは、2台のビデオカメラを使って注目車両までの距離を求める機能と、1台のビデオカメラを使って歩道から見た車両の運動を認識する機能を持つ。2-2平面図形の運動を認識するシステム重なり合いながら平面上を運動する平面図形を認識するシステムを試作した。本システムでは、画像から一定形状の平面図形を抽出する手法をもとに、連続した画像中の図形どうしの対応付けを行うことによって運動を認識できる。上記の研究実績から、本研究の目的は達成されたと考えられる。
枯草菌胞子形成開始期における染色体分配に関する研究

枯草菌の胞子形成開始期における染色体分配の機構は殆ど不明であり、DNA複製と細胞分化に関連した極めて興味深い研究課題である。胞子形成開始のシグナルはリン酸リレー系によって感知され、最終的には転写調節因子であるSpoOA蛋白質の活性化(リン酸化)がおこり、胞子形成が開始される。このリン酸リレー系には様々なシグナル(栄養源の欠乏、DNAの複製と分配、細胞分裂、細胞密度)が入力され、細胞内の活性化SpoOAの濃度が調節されている。枯草菌染色体複製開始点近傍に存在するspoOJオペロン(spoOJA-spoOJB)は、プラスミドの分配に必要なparA-parBオペロンのホモログである。また、spoOJオペロンの上流にはSpoOJB蛋白質のホモログをコードするrojが存在する。本研究では、これらの遺伝子の機能解析を行い、spoOJBが栄養増殖期の染色体分配に必要であること、SpoOJA蛋白質が胞子形成開始期(stage I)のリン酸リレー系と非対称隔膜形成または染色体分配を抑制していること、またSpoOJBがSpoOJAの活性を抑制すること、つまりSpoOJBはSpoOJAを介して、胞子形成開始期の染色体分配にも関与していることを明らかにした。SpoOJA/SpoOJBがリン酸リレー系とstage Iの両方を調節していることは、胞子形成開始期においてSpoOJA/SpoOJBがこれらの機能を同調させる働きがあると考えられる。さらに、spoOJオペロンの転写制御についても解析し、Roj蛋白質がspoOJオペロンのレプレッサーとして働いていること、またspoOJオペロンの発現は胞子形成開始期にSpoOAによって抑制されることを明らかにした。枯草菌は胞子形成開始期に最後のDNA複製を行ない、複製された染色体DNAは、母細菌とフォアスポアに分配される。胞子形成開始期における染色体分配機構は全く不明であり、DNA複製と細胞分化に関連した極めて興味深い研究課題である。この胞子形成期における染色体分配機構について解析をすすめ、本年度は以下の点について明らかにした。1、胞子形成開始遺伝子の一つspoOJは胞子形成開始期の染色体分配に強く関与していること、spoOJとオペロンを形成しているorf253産物は、胞子形成を抑制するが、SpoOJがorf253を抑制することによって、胞子形成が開始されることを示した。2、SpoOJとOrf253蛋白質の相互作用を調べるため胞子形成を抑制するが、SpoOJとは相互作用出来ないようなorf253変異株を得ようと試みたが、未だ得られていない。3、胞子形成開始期の重要なシグナル伝達系の構成分であるTeinAやspoOA遺伝子の発現はspoOJ変異によって2/1に低下すること、orf253-spoOJオペロンは、ホロ酵素Eσ^Aによって認識されるプロモーターから転写され、胞子形成開始後は、SpoOA蛋白質によって抑制されることを示した。このことは、染色体分配とジグナル伝達系との相互作用を示している。枯草菌の胞子形成開始期における染色体分配の機構は不明であり、DNA複製と細胞分化に関連した極めて興味深い研究課題である。

また、spoOJオペロンの上流にはSpoOJB蛋白質のホモログをコードするrojが存在する。本研究では、これらの遺伝子の機能解析を行い、spoOJBが栄養増殖期の染色体分配に必要であること、SpoOJA蛋白質が胞子形成開始期(stage I)のリン酸リレー系と非対称隔膜形成または染色体分配を抑制していること、またSpoOJBがSpoOJAの活性を抑制すること、つまりSpoOJBはSpoOJAを介して、胞子形成開始期の染色体分配にも関与していることを明らかにした。SpoOJA/SpoOJBがリン酸リレー系とstage Iの両方を調節していることは、胞子形成開始期においてSpoOJA/SpoOJBがこれらの機能を同調させる働きがあると考えられる。さらに、spoOJオペロンの転写制御についても解析し、Roj蛋白質がspoOJオペロンのレプレッサーとして働いていること、またspoOJオペロンの発現は胞子形成開始期にSpoOAによって抑制されることを明らかにした。
肺の線維化と発癌に関する研究:p53、CD44、一酸化窒素合成酵素の発現の解析

(1)肺癌組織および間質性肺炎部分における癌抑制遺伝子p53遺伝子発現肺癌患者より得られた肺癌組織において、酵母発現システムを用いてp53遺伝子の機能的変異解析し、抗p53抗体の免疫染色ではp53遺伝子異常の有無が不明であったものが肺癌患者組織中63%においてp53に機能的変異が認めるが、間質性肺炎部分を含めた非癌病変部では、p53遺伝子の機能的変異を認めていない。(2)肺癌組織および間質性肺炎部分における接着分子CD44isoformの発現接着分子CD44のisoform CD44R1/R2の発現比率から肺癌診断が可能であることを示した。さらに、CD44は癌細胞膜上のMMPによって切断され癌細胞の浸潤、転移に関与することを示唆した。また、CD44切断にはPKC,Ca流入、Rho familyも制御に関与していることを示した。間質性肺炎部分を含めた非癌病変部ではCD44splicing patternに差はなく、CD44Hのみが発現し、抗CD44H抗体を用いた場合には癌組織のみならず正常間質も染色された。また、抗CD44R1抗体を用いた免疫組織染色では癌細胞表面が特異的に染色されたが、癌部に隣接した部分の気管支上皮や肺胞マクロファージも染色された。肺腺癌は他の組織型に較べ有意にNOSが高く、isoformの中でbNOSの高発現を明らかにした。1期肺腺癌を対象としてp53変異とNOS発現は相関し、NOS産生高値群は有意にp53変異の頻度が高く、肺腺癌ではNOS発現が生物学的悪性化に関与することが示唆されたが、間質性肺炎部分においてはNOS発現は一定せずisoform bNOSが高発現か否かは不明である。(1)肺癌組織における癌抑制遺伝子p53遺伝子発現肺癌患者より得た肺癌組織において、酵母発現システムを用いてp53遺伝子の機能的変異解析した。肺癌患者組織中63%においてp53に機能的変異を認た。抗p53抗体を用いた免疫染色ではp53遺伝子異常の有無が不明であったものが本法を行うことでmissense mutation以外にnonsense mutation,frame shiftがあるなどの知見が得られた。肺の線維化部分では約10例を検討したがp53変異は見られなかった。以上の事実を踏まえI期肺腺癌を対象としてp53変異とNOS発現の相関を検討した。NOS産生高値群は低値群に比較し有意にp53変異の頻度が高く肺腺癌の進展過程ではNOS発現が生物学的悪性化に関与することが示唆された。(Jpn J Cancer Res89;696-702,1998)(3)肺癌における接着分子CD44isoformの発現(1)肺癌組織における癌抑制遺伝子p53遺伝子発現肺癌患者より得られた肺癌組織において、酵母発現システムを用いてp53遺伝子の機能的変異解析した。肺癌患者組織中63%においてp53に機能的変異が認められた。抗p53抗体を用いた免疫染色ではp53遺伝子異常の有無が不明であったものが本法を行うことでmissense mutation以外にnonsense mutation,frame shiftがあるなど新知見が得られた。(Int J Oncol 12;525-533,1998)以上の事実を踏まえI期肺腺癌を対象としてp53変異とNOS発現の相関を検討した。

NOS産生高値群群は低値群に比較し有意にp53変異の頻度が高く肺腺癌の進展過程ではNOS発現が生物学的悪性化に関与することが示唆された。(Jpn J Cancer Res 88;696-702,1998)(3)肺癌における接着分子CD44isoformの発現(1)肺癌組織および間質性肺炎部分における癌抑制遺伝子p53遺伝子発現肺癌患者より得られた肺癌組織において、酵母発現システムを用いてp53遺伝子の機能的変異解析し、抗p53抗体の免疫染色ではp53遺伝子異常の有無が不明であったものが肺癌患者組織中63%においてp53に機能的変異が認めるが、間質性肺炎部分を含めた非癌病変部では、p53遺伝子の機能的変異を認めていない。(2)肺癌組織および間質性肺炎部分における接着分子CD44isoformの発現接着分子CD44のisoform CD44R1/R2の発現比率から肺癌診断が可能であることを示した。さらに、CD44は癌細胞膜上のMMPによって切断され癌細胞の浸潤、転移に関与することを示唆した。また、CD44切断にはPKC、Ca流入、Rho familyも制御に関与していることを示した。間質性肺炎部分を含めた非癌病変部ではCD44splicing patternに差はなく、CD44Hのみが発現し、抗CD44H抗体を用いた場合は癌組織のみならず正常間質も染色された。また、抗CD44R1抗体を用いた免疫組織染色では癌細胞表面が特異的に染色されたが、癌部に隣接した部分の気管支上皮や肺胞マクロファージも染色された。肺腺癌は他の組織型に較べ有意にNOSが高く、isoformの中でbNOSの高発現を明らかにした。I期肺腺癌を対象としてp53変異とNOS発現は相関し、NOS産生高値群は有意にp53変異の頻度が高く、肺腺癌ではNOS発現が生物学的悪性化に関与することが示唆されたが、間質性肺炎部分においてはNOS発現は一定せずisoform bNOSが高発現が否かは不明である。
連想記憶型CPGsにおける活動の時空間パターン生成と制御

生体リズムは脊髄のリズムジェネレータや各器官の振動子,および高次中枢の振動子間の相互作用によって形成されていると考えられる。我々はこれらリズム間の相関や,外部からの刺激(運動負荷,温度変化,睡眠等)によって個々のリズムがどんな変動を受けるか調べてきた。本研究では,中枢のパターンジェネレータ(CPGs)と呼ばれる神経ネットワークを扱う。CPGsは数個もしくは多数の神経細胞からなりコヒーレントでバースト的な振動パターンを出力し,運動ニューロンを制御し,呼吸,歩行などのリズムを生成する。これらのCPGsリズムは,末梢受容器からのフィードバック信号や高次中枢からの制御信号によって変調される。CPGsのリズムは複数の神経細胞から構成されるネットワークの協同現象により作り出されているが,その振舞いは比較的単純な非線形振動子として捉えられる可能性がある。このことは,系の状態空間に安定なリミットサイクルが存在することに対応する。摂動(これは末梢受容器および高次中枢からの信号に対応する)に対する系の時空間的なダイナミクスを明らかにすることは,生体のリズム現象の解明につながるとともに,高次中枢の神経ネットワークにおけるダイナミックな情報処理様式の解明にもつながると考えられる。以下に示す手順で研究を行った。(1)CPGsモデルの構成興奮性および抑制性結合を含む連想記憶型ネットワークを用いたCPGsモデルを構成した。学習は一般化されたヘブ学習を用いた。系を構成する神経細胞モデルとして,いわゆるconventional neuronではなく,ホジキン-ハクスレ方程式を単純化した可興奮-可振動力学系モデルを用いた。その結果,モデルは複数の振動パターンを発生し,またそれらの振動パターン間を周期的に渡り歩く。(2)リミットサイクルの安定性振動パターンを出力する系の摂動に対する安定性をポアンカレ写像を用いて検証した。(3)周期的な摂動に対する応答正弦波入力に対するモデルの応答特性を解析した。その結果,入力と系のリズムがある位相で固定される同期応答や,不規則なカオス応答などが観測された。このような大域的応答特性を分岐図を用いて解析した。ネットワークの応答は,単一のリミットサイクル振動子の応答と比較され得るものであった。(4)今後の課題本研究では比較的少数の細胞からなる連想記憶型ネットワークを扱った。モデルの解析では,ネットワークを構成する細胞数が多くないので,統計力学的手法を用いた理論的な解析は困難である。反面,コヒーレントな振動はリミットサイクル上に定義される位相を用いて低次元に還元されるため,系の位相のダイナミクスに焦点を当てることで系の振舞いを記述することが可能である。今後の課題は,系の応答を位相を用いて定性的に記述することである。
マルグリット・デュラスにおける「書く」ことをめぐる問題意識-エクリチュールと映画

今年度の研究目的は、映画と文学の二つの領域に関わる<イマージュ>という概念のデュラスにおける射程を検討し、70年代後半から80年代にかけて、ジャンルを超えて広がる作品を分析することで、その創作活動の賭け金を明らかにすることであった。そのためにまず、前年度に引き続き、同時代の思想的文脈としてドゥルーズ、ブランショ等の映画・映像と文学に関する著作を検討したうえで、これまで行ってきた60年代から70年代にかけての映画作品の分析を考慮に入れながら、執筆活動への比重を増した80年代以降の作品の分析を行った。80年代以降の作品分析として、1984年に発表された『愛人』に関して、日本フランス語フランス文学会秋季大会において口頭発表を行った。本発表においては、70年代の映画制作との関連で<イマージュ>という概念に着目し、着想段階で存在していた家族写真から本作品の核となる文学的イマージュが生成する過程を、デュラスにおける「書くこと」の存在論的意義に照らして分析した。また、今年度は作品外のコンテクストや資料を考慮に入れることで、生成過程を含めた、デュラスの作家活動全体を捉えることも目指した。今年度前半には、国立視聴覚コミュニケーション研究所(INA)において、1960年代から90年代にかけてデュラスが出演したテレビ番組(対談シリーズ番組、出版・上映作品に関するインタビュー等)や、『木立の中の日々』『アガタ』といった、資料が一般に発売されていない映像作品について調査を行った。本研究の目的は、20世紀後半のフランス人作家マルグリット・デュラス(1914-1996)の文学における創造活動を、彼女自身が監督として独自の成果をあげた「映画」という異なるメディアとの接点を通じて考察することで、デュラスの作家活動全体とその独自性を捉える包括的な視座を構築することである。デュラスは1960年代半ばから映画制作に関わり始め70年代の約10年間を映画制作に費やした。本年度は、まず、この精力的に映画制作を行った10年間の端緒となる、初単独監督作品『破壊しに、と彼女は言う』について、テクストと映画作品を詳細に対照し分析を行った。その結果、70年代半ばから後半にかけてのデュラスの映画作品の特徴の萌芽がすでに見られることが分かり、後年の映画作品とも照らし合わせることで、デュラスにおいて映画制作と執筆活動に通底するテーマの抽出を行った。この分析は、成果として日本フランス語フランス文学会関東支部大会にて発表された。この映画作品は今年度まで映像資料として参照することが困難だったため、ほとんど分析がなされていない。その意味で、本研究が持つ意義は大きいと思われる。また、映画制作から再び文学へと活動の中心を戻した80年代以降のデュラスのテクスト作品、『廊下に座った男』(1980)、『大西洋の男』(1982)、『死の病』(1982)、『ヤン・アンドレア・シュタイナー』(1992)等を丹念に読み込み、関連する資料・論文の収集と検討を行うと同時に、「映像」「イメージ」「映画」に関連して、ブランショ、ドゥルーズ、ランシエール、メッツ等の著作と雑誌論文、関連論文の収集・検討を行い、来年度以降の準備とした。
大気中アルゴン濃度の超高精度観測に基づく気候システム温暖化のモニタリング

大気中アルゴン濃度は海水温変動に起因してごく僅かに変動するため、高精度観測から広域平均の海洋貯熱量変動の情報が得られると期待される。本研究では開発した大気中アルゴン、酸素および二酸化炭素濃度等の高精度同時観測装置を用いて、つくば市における連続観測と、落石岬、高山市、波照間島、南鳥島および昭和基地において保存容器に採取した試料の分析により大気中アルゴン濃度の広域観測を行なった。各サイトで観測されたアルゴン濃度は夏季に極大値を示す明瞭な季節変動を示し、比較的長期の観測結果が得られているつくば市および波照間島のアルゴン濃度には、海洋観測に基づく全球の海洋貯熱量の変動と相関した年々変動が見られた。H27年度は、つくばにおける大気中アルゴン濃度の高精度連続観測を継続するとともに、保存容器に採取した大気試料の高精度分析法を確立して落石岬、高山、波照間および南鳥島における観測を行った。また、昭和基地での観測の開始に向けて新たな大気試料採取装置と試料保存容器を製作し、H27年度出発の南極観測隊により現地に搬入して大気採取を開始した。大気採取装置には、国内各サイトおよび昭和基地とも、試料採取時の配管構成や試料の加圧方法等による成分分別を最小化するため、分岐のない配管構成により、冷却トラップにより除湿した大気試料を加圧状態で保存容器に定常フローさせ、容器出入口を同時に閉じて大気を採取する手法を採用した。国内各サイトの観測結果から、アルゴン濃度の明瞭な季節変動が捉えられた。ECMWFの大気海洋間熱フラックスに基づいたTransComで採用されている大気海洋間窒素フラックスの月平均気候値と、アルゴンと窒素の溶解度の比を用いて、大気輸送モデルによる大気中アルゴン濃度季節変動のシミュレーションを行った。つくばでの連続観測から得られたアルゴン濃度の季節変動はシミュレーション結果とほぼ整合的であったが、いくつかのサイトでは観測された変動のほうが振幅が大きく、観測手法の問題とシミュレーションの改良の両面で今後の検討が必要である。研究実施計画通り、つくばにおける高精度連続観測の継続と、フラスコサンプリング法による落石岬、高山、波照間および南鳥島における観測を行うことができた。また、H27年度出発の南極観測隊に、昭和基地での大気大気採取を依頼することができた。モデルと観測の比較も端緒についたが、今後、観測側とモデル側双方において、一層の手法の改良が必用である。H28年度は、つくばにおける連続観測と、落石岬、高山、波照間および南鳥島において保存容器に採取した試料の分析により、大気中アルゴン濃度の高精度観測を継続して行った。また昭和基地に導入した大気採取装置を用いて現地での大気採取を行うとともに、長期的に観測を継続するため新たな試料保存容器を製作し、次年度の観測物資として現地に輸送した。昭和基地で採取した試料の一部は早期に国内に持ち帰って分析し、大気観測値として妥当な値が得られていることを確認した。また、実験上の問題として、大気採取時の除湿が不十分である場合にアルゴンや酸素の濃度の分析結果に異常が現れることを見出したことから、保存容器の分析時に試料を除湿する手法を確立することでデータの信頼性を高めた。国内各サイトの観測結果からアルゴン濃度の明瞭な季節変動が捉えられ、さらに、比較的長期の観測結果が得られているつくばの結果から得られたアルゴン濃度の年々変動には、NOAAによる全球海洋貯熱量の変動と相関した変動が見られた。貯熱量変動との関係についての定量的評価は今後の課題であるが、本研究の観測結果は広域平均の海水温変動を反映している可能性がある。また、ECMWFの大気海洋間熱フラックスに基づいたTransComで採用されている大気海洋間窒素フラックスに基づいて(溶解度比によりアルゴンフラックスに換算)、NICAM-TM大気輸送モデルによる大気中アルゴン濃度季節変動のシミュレーションを行い、観測結果および昨年度行ったSTAG大気輸送モデルによるシミュレーションの結果と比較した。両モデルから得られた季節変動は、位相については概ね観測結果と整合的であるものの、振幅はいずれも観測結果より小さかった。このことから、観測とシミュレーションとの不一致の原因の少なくとも一部は、大気海洋間フラックスの過小評価にあることが示唆される。研究実施計画通り、つくばにおける大気中アルゴン濃度の連続観測と、フラスコサンプリング法による落石岬、高山、波照間および南鳥島における大気中アルゴン濃度の観測を継続することができた。また、南極観測隊(JARE57)において、昭和基地での大気中アルゴン濃度観測のための通年サンプリングを実施することができた。季節変動の観測結果について複数のモデルと比較し、両者の不一致の原因の追究を進めるとともに、観測結果に見られる年々変動について海洋貯熱量変動との比較を開始した。H29年度は、つくばにおける連続観測と、落石岬、高山、波照間、南鳥島および昭和基地で保存容器に採取した試料の分析により、大気中アルゴン濃度の高精度観測を継続して行った。昭和基地における観測については、2016年1月から2018年1月に採取された試料を分析し、北半球とは逆位相のアルゴン濃度の季節変動を捉えることに成功した。実験上の問題として、波照間で行っているガラス容器とシリカコーティング金属容器との比較実験から、後者の分析結果に基づくアルゴン濃度季節変動の振幅が、ガラス容器の場合に比して半分以下になることが明らかになった。

同時に測定した窒素の同位体比(成分分別の指標)や、大気輸送モデルにより行ったアルゴン濃度シミュレーション結果における季節変動がガラス容器分析に基づく結果に比して極端に小さいことから、コーティング金属容器に基づく結果がより確からしいことが示唆される。このような違いが現れる原因を究明し、ガラス容器のみで観測を行っている落石と南鳥島の結果を補正する手法の検討が必要がある。長期(6年間)の観測結果が得られているつくばおよび波照間の結果から得られたアルゴン濃度には、NOAAによる全海洋の貯熱量(02000 m深の全海洋積算データ)の年々変動と高い正の相関を示す年々変動が見られた。しかしながら、過去6年間で観測されたアルゴン濃度の経年増加量および年々変動量は、全海洋貯熱量の変動から予測される変動量より数倍大きな変動量となった。これらのことから、大気中アルゴン濃度は広域平均の海水温変動を反映していると考えられるものの、数年程度の短期間の変動を、そのままで全海洋全層の貯熱量の変動と結び付けるのは早計であり、海洋のどの程度の領域・深度の水温変動が、どの程度の期間の大気中アルゴン濃度変動に反映するのかについて、今後、大気海洋結合モデルを用いた評価が必要である。大気中アルゴン濃度は海水温変動に起因してごく僅かに変動するため、高精度観測から広域平均の海洋貯熱量変動の情報が得られると期待される。本研究では開発した大気中アルゴン、酸素および二酸化炭素濃度等の高精度同時観測装置を用いて、つくば市における連続観測と、落石岬、高山市、波照間島、南鳥島および昭和基地において保存容器に採取した試料の分析により大気中アルゴン濃度の広域観測を行なった。各サイトで観測されたアルゴン濃度は夏季に極大値を示す明瞭な季節変動を示し、比較的長期の観測結果が得られているつくば市および波照間島のアルゴン濃度には、海洋観測に基づく全球の海洋貯熱量の変動と相関した年々変動が見られた。ガラスフラスコを用いた大気採取による国内サイトでの観測から得られているアルゴン濃度の季節変動の振幅が、何らかの実験上の原因で不自然に大きい可能性がある。この原因を追求するため、昭和基地に輸送したシリカコーティング金属フラスコと同じフラスコによるガラスフラスコとの直列採取を行い、結果を比較する。海洋貯熱量の変動と大気中アルゴン濃度の関係の評価を進めるため、異なる大気輸送モデルを用いたシミュレーションや、計算に用いる大気海洋間アルゴンフラックスの検討を進める。大気中アルゴン濃度の季節変動の振幅について、観測とシミュレーションの食い違いが大きいことに関し、観測側に問題がないかどうかの原因追究を更に進める。具体的には、波照間、落石、南鳥島で使用しているガラスフラスコと、昭和基地で用いているシリカコーティング金属フラスコとを用いた場合に、季節的に変化するような値の差が見られるかどうかについて、波照間サイトにおいて開始したフラスコ比較実験を継続する。また、つくばにおける連続観測において、局地的な汚染空気による強い影響を受けた場合にアルゴン濃度が何らかの影響で変化する現象が見られており、その原因の特定を進めるとともに季節変動に対する影響を評価する。シミュレーション側でも、季節変動に関する大気海洋間アルゴンフラックスの妥当性を検討し、また海洋貯熱量の変動と大気中アルゴン濃度の年々変動の関係の定量的評価を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。
不安定核における核力の特異性とπ中間子の役割

原子核は陽子と中性子がπ中間子とよばれる粒子を交換することで結合する。この結合の力はπ中間子交換力とよばれる。本研究ではこの力が原子核の構造の決定に果たす役割を解明した。まずπ中間子交換力がもつ非等方性を発揮できる新しい原子核模型を構築し、次にその模型を用いて質量数が軽い原子核の構造を解析した。その結果、原子核のエネルギー準位の記述において、π中間子交換力が本質的な役割を果たすことが解明された。他の研究成果として、中性子が陽子よりも過剰な原子核に現れる多体の共鳴状態の理論的予言とその構造解析を行った。本年度は、軽い原子核のなかでもHe同位体の構造に注目して研究を行った。1. 7Heの構造:7Heは非束縛核であるために、その構造の理解が難しかった。そこで我々はα粒子をコア核としたα+n+n+nの4体のクラスター模型を用いることで、7Heの共鳴構造を解き明かすことに成功した。観測されているエネルギーや崩壊幅をよく再現するとともに新しい共鳴の予言を行った。ここで7Heの部分系である6Heは有名な中性子ハロー核であり、7Heの内部においてどのような状態であるのかは興味深い。そこで我々は7Heからの一中性子分離強度を求めることで、7He内部における6Heの成分を抽出することに成功した。結果として、7Heの基底状態では6Heの2+の共鳴成分が重要であり、一方、励起状態では6Heの0+のハロー状態がそのまま残ることが示された。2. 8Heの構造:8Heは基底状態に中性子スキン構造が見られる。一方励起状態は全て共鳴であり、その構造は未知である。そこで我々はα+n+n+n+nの5体のクラスター模型を用いることで8Heの共鳴構造の解明を目指した。本年度は8Heの0+状態を5体共鳴として理論的に求めることに成功した。それは基底状態から2中性子が連続状態へ励起した構造であることがわかった。またその2中性子は0+の量子数を持つこともわかった。今後の実験による観測が期待される。本年度は、軽い原子核における核力の働きを調べた。1.^<16>Oの構造:原子核の構造の一つにαクラスターが発達した状態がある。最近、αクラスター状態を同定する新しい方法として大きな単極子遷移量が提案されている。本課題はそれに関連して、^<16>Oをαクラスター状態を含まない殻模型で記述したときに、大きな単極子遷移量を担う状態が得られるかどうか調べた。得られた結果は、様々な有効相互作用を用いても大きな単極子遷移に対応する状態は得られないことが結論付けられた。次の段階としてクラスター状態を含めることで単極子遷移の記述が改善し、クラスター相関が見えるのかどうか調べることが挙げられる。2.He同位体の構造:テンソル最適化殻模型(TOSM)を用いてHe同位体(^4He-^8He)に現れる構造とテンソル力の働きの関係を調べた。相互作用には自由空間の核力を用いて第一原理計算を行った。短距離斥力はUCOMで扱った。得られた結果は、^5HeをはじめとするHe同位体で現れるp波のLS分岐エネルギーの生成にはテンソル力の効果が大きいことが分かった。テンソル力の寄与が大きい状態は、He同位体の基底状態近傍に現れ、それらの状態はテンソル力が生む高運動量成分を多く含むことが分かった。一方、励起状態ではテンソル力の効果が弱く、高運動量成分が少ないことが分かった。すなわち高運動量成分の測定によりテンソル力の効果を確かめられることが示唆された。1.He同位体の構造:テンソル最適化殻模型(TOSM)を用いてHe同位体(^4He-^8He)の構造とテンソル力の関係を調べた。相互作用には自由空間の核力とテンソル力を含まない有効核力の2種類を用い、結果の比較からテンソル力の効果を議論した。テンソル力を含む核力を用いた場合は、励起スペクトルの再現性が良く、実験値との対応や理論的予言を行うことができた。一方、中心力とLS力のみの有効核力の場合は励起スペクトルの再現性は悪かった。これらの結果からテンソル力があらわに作る状態依存性が浮き彫りになり、その必然性が示された。2.Li同位体の構造:テンソル最適化殻模型(TOSM)を用いてLi同位体(^5Li^<-9>Li)の構造とテンソル力の関係を調べた。相互作用には自由空間の核力を用いた。^6Liではp殻を占有する核子について、LS結合的な様相が強い結果となった。これはスピン量子数1の重陽子を含むα+β的な構造と強く関係することも示唆された。

^7Li,^8Li,^9Liではむしろjj結合的になり、一体場的な軌道準位を核子が占有していることが分かった。3.陽子過剰核の共鳴構造:陽子過剰核の共鳴構造、および中性子過剰核との鏡映対称性を調べた。対象核は^7Bであり、α+3陽子の模型により4体共鳴状態を求めた。その結果、^7Bの基底状態では、その鏡映核である中性子過剰核^7Heとの鏡映対称性が破れていることが示された。原因は^7Bに働くクーロン力が生む斥力と陽子放出のしきい値に起因することが分かった。
プロタミン静注後の肺高血圧発生の機序

今年度はヘパリンープロタミン複合体の局在、肺血管内マクロファ-ジ(PIM)との関連性を組織学的に検討した。ヘパリンープロタミン複合体にFITCをラベルして肝、肺、脾での局在についての検討した。残念ながら蛍光顕微鏡で観察することはできなかった。その理由はヘパリンープロタミン複合体を大量に作ることは技術的に困難であり、そのため観察に十分なFITCをラベルすることができなかったためと考える。今後局在を調べるためには他の方法を考える必要がある。ヘパリンープロタミン複合体をPIMが貪食もしくは接触することにより、PIMがトロンボキサンを放出するという我々の考えを裏ずけるために、ヘパリンープロタミン複合体とPIMを試験管内でインキュベ-トし、トロンボキサンを測定した。インキュベ-ト後トロンボキサンの増加は見られなかった。トロンボキサンが増加しなかった理由として、PIMを取り出し、インキュベ-トするまでの操作中の種々の刺激でPIMは活性化され、トロンボキサンを放出していたために、ヘパリンープロタミン複合体を加えてもトロンボキサンが高値を示さなかったものと推測している。このようにPIMとヘパリンープロタミン複合体との関係を試験管内で確かめること困難であった。そこで我々は肺潅流実験を行なうことにした。肺潅流実験ではヘパリンープロタミン複合体投与後一過性の肺高血圧と気道内圧の上昇が見られ、これらの反応は肝ではなく肺でおこることが確かめられた。今後この実験系で潅流液を変えることで、種々の実験が可能であり、さらに新しい知見がこの実験系から得られるものと期待している。プロタミン靜注後の肺高血圧発生の機序を解明する目的で、山羊、家兎を用い、プロタミン投与後の肺血管反応について調べた。山羊でプロタミン(2mg/kg)投与すると、有意に肺動脈圧は上昇したが、家兎ではこの反応は見られなかった。また開心術症例では、ほぼ同量のプロタミンを投与しているが、人においても家兎同様に肺動脈圧の上昇は見られなかった。ヘパリン・プロタミンcomplexがこの反応に関与しているかどうか調べるために、ヘパリン・プロタミンcomplexとnoncomplexとにセファデックスを用いて分離した。山羊にcomplexを投与すると肺動脈圧は上昇したが、noncomplexの投与では肺動脈の上昇は見られなかった。またcomplex投与後にトロンボキサンB_2濃度は高値を示した。家兎にcomplex投与しても、肺動脈圧の上昇は見られなかった。山羊を生後3ケ月以内と以上にわけ、比較した。生後3ケ月以内の山羊ではcomplex及びプロタミン投与後の肺動脈反応は3ケ月以上の山羊と比べ弱かった。肺血管内マクロファ-ジ(PIM)は種々の異物(赤血球、エンドトキシンなど)を〓食する作用を有している。このPIMは山羊の肺血管内に多く存在するが、家兎、人では少ないと言われている。本研究ではプロタミン投与後の肺血管内反応は山羊で見られたが、家兎、人では見られなかった。以上の事から、プロタミン投与後の肺高血圧発生には、PIMが強く関与していることが示唆された。すなわち、プロタミン投与後、ヘパリン・プロタミンcomplexをPIMが〓食し、PIMからトロンボキサンが放出され、その結果、肺高血圧が生じたものと推測される。本研究では、子山羊を用いるため、研究期間に制限があるため、十分なデ-タが得られていない。今後、同様の実験を継続していく予定である。

またPIMとcomplexとの関係についても検討していく予定である。前年度の研究の継続として,山羊にヘパリン・プロタミン複合体、非複合体を投与し、血行動態、トロンボキサン濃度を測定し、比較検討した。ヘパリン・プロタミン複合体(HーP)の投与により、一過性の肺高血圧とトロンボキサンの上昇が見られた。又、これらの反応はインドメサシンの投与により抑制された。現在、OKY046(トロンボキサン合成阻害剤)の投与の実験を行っているが、これによっても抑制傾向が見られた。プロタミン拮抗後に一過性肺高血圧が見られるかどうか山羊において検討を行い、プロタミン拮抗後一過性の肺高血圧をもたらすことを確認した。又、より臨床的にするためにヘパリン投与40分後にプロタミンを投与しても同様の変化が見られた。又、ヒスタミンの関与の可能性についての検討のために、HーP投与前後のヒスタミン濃度を測定したが、変化は見られなかった。ヒスタミン2μg/kgと5μg/kgを山羊に投与し、血行動態を調べ、ヒスタミン投与の方が動脈圧の低下が著明でありHーP投与後の血行動態とは異なっていた。又、ヒスタミンによる肺動脈圧の上昇はインドメサシン前投与により抑制されなかった。以上の結果から、山羊におけるプロタミン拮抗後の肺高血圧の主原因は、ヘパリン・プロタミン複合体であり、その機序にはトロンボキサンの放出が強く関与していることが示唆された。今後、トロンボキサン放出細胸が肺血管内マクロファ-ジ(PIM)であるかどうか検討するために、生後1週間以内の山羊において同様の実験を行うとともに、FITC・ヘパリン・プロタミン複合体を作製し、組識学的検討を行いたい。又、PIMを取り出し、HーPと反応させ、トロンボキサンを放出するかどうか検討する予定である。プロタミン静注後の肺高血圧発生機序を解明する目的で、山羊、豚、家兎を用い、プロタミン投与後の肺動脈圧、気道内圧の変化について調べた。その結果、山羊、豚では投与後肺動脈圧の上昇と気道内圧の上昇が見られたが、家兎、開心術症例では観察されなかった。このことから、種による相違は肺血管内マクロファ-ジ(PIM)の量的な差(山羊、羊、豚に多く、家兎には少ない)によって生じることが考えられた。また他の異物(異種血液、リポソ-ム)でも同様の結果が報告されている。インドメサシン前投与により肺動脈圧、気道内圧の変化が抑制されたことまた投与後のTxB2が高値を示したことから、この機序にはトロンボキサン(TxB2)が重要な役割を演じている。次に、この反応が主にへパリン・プロタミン複合体(complex)によって引き起こされるかどうかとヘパリン・プロタミン複合体(complex)と非複合体(no complex)に分離し、山羊を用いて検討した。その結果、complex投与では肺動脈圧、気道内圧が上昇したが、no copmplexの投与では変化しなかった。またインドメサシン、トロンボキサン合成阻害剤(OKY046)前投与により肺動脈圧、気道内圧の上昇が抑制された。また血中TxB2も投与後高値を示した。生後1日目の山羊、家兎では変化は見られなかった。山羊にはPIMが電顕で観察されたが、生後1日目の山羊では確認できなかった。complex投与後の山羊では異物を取り込んだPIMが見られたが、no complex投与後の山羊では異物を取り込んだPIMは観察されなかった。
単球・マクロファージのインスリン抵抗性と動脈硬化

インスリン抵抗性は動脈硬化を促進させる危険因子とされているが、その詳細は明らかではない。本研究では全身およびマクロファージ局所でのインスリンシグナルの低下がマクロファージでの炎症を惹起し、大動脈壁の炎症を引き起こし、大動脈血管壁へのマクロファージの集積を亢進させることをマウスモデルで確認した。顆粒球特異的にインスリン抵抗性が動脈硬化に与える影響を検討した。マウスの単球にはIRS-1は存在しないため、野生型マウスとIRS-2欠損マウスの骨髄を10Gyの放射線照射後の野生型マウスに移植を行い、顆粒球特異的なインスリン抵抗性マウスとコントロールマウスを作成した。移植16週後に腹腔内グルコース負荷試験とインスリン負荷試験により耐糖能とインスリン感受性を評価したところ、両群間に有意な差はなかった。このような状態で、大動脈内皮細胞への単球の接着や大動脈弁存在領域の切片におけるマクロファージを免疫染色にて評価したところ顆粒球特異的なインスリン抵抗性モデルで有意に増加していた。また、腹腔内マクロファージを抽出して炎症性サイトカインの発現をRT-PCRで検討した。コントロールに比較して、顆粒球特異的IRS-2欠損マウスでは炎症性サイトカインの発現が有意に増加していた。次に、マクロファージにおけるインスリン抵抗性の役割を明らかにするため、野生型マウスの腹腔内マクロファージを用いて検討した。腹腔内マクロファージに対して生理的濃度のインスリンを前投与後、LPSで刺激した場合、LPSで誘導される炎症性サイトカインの発現は有意に抑制された。この作用はインスリンシグナルの下流に存在するPI3KやERK阻害剤により減弱したため、インスリンシグナルが重要であると考えられた。また、IRS-2欠損マウスの腹腔内マクロファージではインスリンによる抗炎症作用は認められないためインスリン/IRS-2を介したシグナルが重要であることを確認したインスリン抵抗性は耐糖能異常、脂質代謝異常や高血圧などを併発させ動脈硬化を促進させることが報告されている。しかし、これまでの糖尿病による動脈硬化への影響を検討したマウスモデルでは高血糖に加えて、著明にLDLが上昇してしまうため、糖尿病状態のどの因子が動脈硬化を促進させているのかを評価することが困難であった。このため、インスリン抵抗性そのものが動脈硬化に与える影響を検討するためにはhDL増加のないインスリン抵抗性モデルを用いることが重要である。そこで、我々は、インスリン抵抗性モデルマウスであるKKAyマウス(Ay)とコントロール(C)のKKTaマウスに普通食および高コレステロール食を与えることでコレステロールが有意に上昇しないモデルを作成した。このマウスを用いて我々の開発したNEMOesにより血管内皮細胞への単球の接着や大動脈の単球接着に関わる因子の発現をRT-PCRで評価した。AyはCに比較してLDLの増加を認めない状態で、有意な高血糖及びインスリン抵抗性を示した。また、血管内皮細胞への単球接着数や大動脈での接着因子のmRNA発現、動脈硬化性病変が増加していた。さらに、Ayでのマクロファージはインスリン抵抗性を認め、炎症性サイトカインmRNA発現が増加していた。これらのことから全身のインスリン抵抗性に伴い、マクロファージの局所においてもインスリン抵抗性が存在することが明らかとなった。また、このマクロファージで起きている炎症や全身のインスリン抵抗性がコレステロールの値と独立して動脈硬化を促進させていることを証明した。これらの結果からインスリン抵抗性に介入することは動脈硬化の発症進展を抑制するために重要であると考えられた。インスリン抵抗性は動脈硬化を促進させる独立した危険因子と報告されている。しかし、インスリン抵抗性は、同時に耐糖能異常、脂質代謝異常や高血圧なども併発するため、インスリン抵抗性そのものが動脈硬化に与える影響を検討することは困難である。従来のマウスモデルでもインスリン抵抗性が動脈硬化を促進させることを示しているが、高コレステロール血症も同時に合併しており、インスリン抵抗性そのものが動脈硬化にどの程度寄与しているかは必ずしも明らかになっていなかった。我々は、肥満インスリン抵抗性モデルであるKKAyマウスに高コレステロール食を負荷することにより、コレステロールに独立して全身のインスリン抵抗性が動脈硬化を促進させるモデルを作成した。また、この際に、全身のインスリン抵抗性に伴ってマクロファージにおいてもインスリンシグナルが低下し、マクロファージでの炎症性サイトカインの発現が増加していることを確認した。次に、IRS-2欠損マウスと野生型マウスの骨髄細胞を取り出し、野生型マウスの骨髄移植を行い、マクロファージを含めた顆粒球特異的インスリンシグナル低下モデルとコントロールを作製した。この結果、全身のインスリン抵抗性を認めない状態でもマクロファージ局所でのインスリンシグナルの低下がマクロファージでの炎症を惹起し、大動脈血管壁への単球の接着を亢進させることも確認した。これらのことから、全身及び局所のインスリンシグナルの低下が動脈硬化を促進させる因子であると考えられ、インスリンシグナルの低下への介入が動脈硬化の発症進展を抑制するために重要であると考えられる。本研究の結果、ヒト血中単球のインスリンシグナルを測定することにより、動脈硬化進展を占う新規インスリン抵抗性のマーカーになりうる可能性がある。
知識の一般化における妨害および促進要因としての具体的情報

本研究の成果は、教材に含まれる具体的情報が学習を妨害するメカニズムについてモデル化を行ったことである。それによると、具体的情報が学習者の直観と一致する場合、その判断と矛盾する仮説的判断を行うことが著しく困難になる。その結果、学習者の推論は当初の直観的判断の証拠の探索や生成に制限され、直観的判断を批判的に吟味する可能性が失われるのである。このような推論は、当初の判断と結論が必然的に一致する構造、すなわち「自己完結的」と呼ぶべき構造を持っていることが明らかとなった。工藤(2013)は知識表象の不十分な抽象化がルール学習を妨げることを実証的に示した。その一方で,具体性を保持したままの表象化が,一部の知識操作を促進する可能性も示された。そこで,本研究では知識の抽象性と具体性を共存させる方法として「概念モデル」に着目し,ルール学習における促進効果を検討した。具体的には,物質の原子・分子を表す粒子を分子間力を表すバネでつないだモデル(ばねモデル)を取り上げた。「ばねモデル」はバネによる伸縮という具体性と原子・分子模型のもつ抽象性を兼ね備えている。大学生を対象に「フックの法則」の一般性を学習する場面において,「ばねモデル」と,原子・分子を表す粒子の積み重ねモデル(粒子モデル)の効果を比較した。教授実験の結果,「フックの法則」に関して基礎知識を持つ学生にとってはむしろ「ばねモデル」を教授した方がテスト成績が低く,学習妨害効果が認められた。基礎知識を欠いた学生においては,両モデルの効果に差は認められなかった。これらの結果は,当初の予測に反するものであり,今後詳細な検討が必要となるが,既有知識水準と概念モデルの抽象度との間にみられた交互作用は興味深いものがある。高校等で既習の知識が,現実の現象と切り離された形で抽象化されたものであったとすれば,「ばねモデル」の具体性と統合することは困難であり,かえって混乱を招いたのかも知れない。以上の結果から,教授情報の具体性の効果について検討するためには,既有知識の抽象度とのマッチングを考慮しなければならないという,新たな知見・課題が見いだされた。工藤(2014)は知識の具体性と抽象性を併せ持った教示情報としての「概念モデル」に着目し,ルール学習における有効性を検討した。その結果,基礎知識を有する学習者にはむしろ抽象性のみを有したモデルの方が効果的であり,概念モデルの具体性が学習を阻害する可能性が示された。この結果は知識の一般化にとって具体的情報が妨害効果を示すという先行研究の知見の新たな例であり,当初の研究目的にあった具体的情報の促進効果の検討が困難になった。以上の結果をふまえ,今後の研究を,具体的情報が妨害的に作用するメカニズムに焦点を当てる方向に転換した。新たな研究として,大学生を対象に「直観に反する図形」を図形の定義ルールのみにもとづいて同定させるという課題場面を設定し,同定が困難であったケースの分析を行った。その結果,正しく同定できなかった場合,「図形の形状」といった具体的情報に基づく直観的判断が優先され,抽象的な情報である定義ルールによる仮説的判断が阻害されることが明らかとなった。さらに,仮説的判断形成を促進するための教授活動を試行したが,それによっても上記の傾向は払拭できず,抽象的情報に基づく仮説的判断の困難さがここでも示された。以上の結果から,抽象的情報による仮説的判断を具体的情報が阻害するというプロセスを仮定することによって,具体的情報の妨害効果を説明できるのではないかという新たな研究仮説を提起することができた。最終年度では,これまで得られたデータを整理し,具体的情報が学習を妨害するメカニズムについて,モデル化を行った。それによると,具体的情報が学習者の直観的判断を支持する場合,その判断と矛盾対立する判断を仮説的に立てることが著しく困難になる。その結果,学習者の推論は,当初の直観的判断を支持する証拠の探索および生成に制限され,直観的判断を批判的に吟味する可能性が失われる。なかでも,いわゆるmisconceptionを生成してまで,直観的判断を守ろうとする点が明らかになったことは注目に値しよう。このような推論は結果的に,当初の判断と結論が必然的に一致するような推論構造すなわち「自己完結的推論構造」を持つことになる。本研究は,知識の一般化における具体的情報の学習促進効果と学習妨害効果を統一的に説明するためのモデル構築を目指していた。しかしながら,促進効果に関しては期待されたほどの知見が得られず,妨害効果に研究目的を焦点化することにした。「具体的な情報があるとわかりやすい」といった通念の妥当性をあらためて検証する必要があるように思われる。一方,妨害効果に関しては,上記のようなモデル化が可能であった。このモデルは,EvansやStanovichらが提唱する「二重過程理論」(Dual Process Theory)と密接に関連しているものと思われる。具体的情報の妨害効果を抑制する方法を開発する上で,二重過程理論は重要な理論的枠組みとして機能する可能性があり,さらなる検討が必要である。

その結果、学習者の推論は当初の直観的判断の証拠の探索や生成に制限され、直観的判断を批判的に吟味する可能性が失われるのである。このような推論は、当初の判断と結論が必然的に一致する構造、すなわち「自己完結的」と呼ぶべき構造を持っていることが明らかとなった。研究の方向性は当初の予定と異なるものになったものの,新たな研究により,当初想定していなかった研究仮説を提唱することができたため。教育心理学新たに提起された研究仮説を立証するために,異なった内容領域で調査研究を行うとともに,仮説的判断形成を促進する方法を具体的に検討し,その有効性を検証するための教授実験を行う。予定されていた教授実験を実施し,その結果の分析が終了しているため。当初の予定より,効率的な執行が可能であったため教授実験の結果は,当初の予測に反するものであり,今後の研究の進み具合によっては,研究計画の見直しや研究の方向性の変更も必要となろう。特に,既有知識水準と概念モデルの抽象度との間にみられた交互作用が検討対象となるが,新たな研究課題の発見につながる可能性もあり,今後さらなる分析・検討を続けていく予定である。平成27年度請求額とあわせ、平成27年度の研究遂行に充てる。物品費の中で次年度支払い部分が生じたため。当初の計画に従って使用する。
ダイオキシン感受性の動物種差が生じる機構の解明と種差を反映するアッセイ法の開発

ダイオキシンや多環芳香族炭化水素類のヒトや種々の動物細胞への作用を簡便に比較するため、種々の齧歯類動物のAhRおよびArntをクローニングしてヒトのものと構造を比較し、さらにそれらの遺伝子の活性化を比較測定できる酵母レポーターアッセイ系を構築するととを目指した。ゴールデンハムスター、モルモットの肺組織よりRNAを抽出しRT-PCR法によってAhrおよびArnt cDNAを増幅し、その塩基配列を決定した。cDNAからわかったアミノ酸配列によれば、ヒト、マウス、ゴールデンハムスター、モルモットのAhrは互いに、中央よりN末側で非常に相同性が高く、C末側で相同性が低かった。ゴールデンハムスターAhrのC末側Q-rich領域にはくり返し構造があり、Q-rich領域が他の種に比べて約2.2倍長くなっていた。クローン化したArnt cDNAからわかったアミノ酸配列は、4種間で相同性が高かった。ヒト、マウス、ゴールデンハムスター、モルモットのそれぞれAhrとArntとを発現し、ダイオキシンや多環芳香族炭化水素類を検出できる酵母アッセイ系を樹立した。種々の芳香族多環炭化水素(β-ナフトフラボン、2,3,7,8-テトラクロロジベンゾダイオキシン(TCDD)、ベンゾピレン、インディルビン、3-メチルコラントレン)のAhr/Arnt系活性化を測定・比較した。いずれの物質による活性化も定常レベルの500900倍となり、アッセイ系が効率良く働くことがわかった。インディルビンとTCDDによる活性化はモルモット>マウス=ヒト>ゴールデンハムスターの順に強かった。この順序は動物個体のTCDD感受性の順序と一致した。このことは動物のダイオキシン類感受性がそれぞれのAhr系活性化の大きさに依存することを示唆する。ダイオキシンや多環芳香族炭化水素類のヒトや種々の動物細胞への作用を簡便に比較するため、種々の齧歯類動物のAhRおよびArntをクローニングしてヒトのものと構造を比較し、さらにそれらの遺伝子の活性化を測定できる酵母レポーターアッセイ系を構築することを目指した。ゴールデンハムスターAhrのQ-rich領域にはくり返し構造があり、Q-rich領域が他の種に比べて約2.2倍長くなっていた。ヒトおよびマウスAhrとArntとを発現し、ダイオキシンや多環芳香族炭化水素類を検出できる酵母アッセイ系を樹立した。11番染色体にマウスAhr/Arnt遺伝子またはヒトAhr/Arnt遺伝子を持つ酵母を用いて、種々の芳香族多環炭化水素(β-ナフトフラボン、2,3,7,8-テトラクロロジベンゾダイオキシン、ベンゾピレン、インディルピン、3-メチルコラントレン)のAhr/Arnt系活性化を測定・比較した。いずれの物質による活性化も定常レベルの500900倍となり、かつヒトの方がマウスより数倍強いことがわかった。Ahr/Arntを11番染色体と3番染色体とに導入された酵母の間では活性化にほとんど違いがなかった。ArntのQ-rich領域を欠失させると活性化が約1/100に落ちた。インディルビンによる活性化はヒトとマウスとの間で大きく異なった。