hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
5-ALAを用いた腫瘍可視化による脳腫瘍摘出術の応用

本研究は術者が容易に腫瘍を識別し、腫瘍のみの摘出が可能となるよう薬剤による腫瘍の可視化を目的とした研究である。本薬剤の臨床投与を行い実際の症例を用いた同薬剤の臨床適合性を検討することが本年度の目的である。基礎開発実験として大型動物(豚)を用いて5-ALAの静脈投与を行い、脳表面が発光している状態を作成した。照射光源として従来型のxenon光源に加え発光ダイオード、青色LEDを用いて波長405±5nmの精度の装置を開発した。これにより従来では肉眼での観察が困難な発色をより明瞭化することが可能となった。これに加え、発光部位のレーザー照射による腫瘍細胞の死滅を目的として、マイクロレーザーの試作機による照射実験を行った。到達深度を調整することができ、周囲の正常脳への影響の少ない限局した蒸散が確認された。臨床研究として5-ALAの術前経口投与を行ったのち開頭を行い、腫瘍表面を露出した状態で術中MRIを撮影する。この発光部位および周辺組織を摘出し固定保存、これら組織の免疫組織学的検索(HE、GFAP、MIB-1染色など)を行い、MRI上の腫瘍と正常脳の境界領域の確認を行った。発光を示したのは核異型性などを持った異常細胞であり、同様に増殖能を示す異常細胞の存在も5-ALAによる発光の肉眼的判別によりほぼ正確に区別することができた。腫瘍内部の壊死を示す部位はMRIで造影剤の取り込みが見られず、5-ALAによる発光も観察されなかった。腫瘍壊死と血管閉塞による虚血壊死の組織での発光状態を比較したが両者とも発光は見られず、不均一な組織像を示す神経膠腫において腫瘍部位の5-ALAによる発光と、活動性を持たない細胞の発光の欠如が確認された。本結果は脳神経外科学会総会、脳腫瘍の外科学会にて報告した。次の課題として、これら装置を手術顕微鏡に組み込み、より操作性を高めた臨床実用機器の開発が必要となる。Glioma手術中に5-ALAによる発色をCCDカメラにて撮影し、コンピューター画面上にてこれを再現する。術前画像から取り込んで三次元再合成し表示されている腫瘍部位に対して、上記内容を並列表示することにより術者の腫瘍存在部位および境界領域を明確にする。発光強度を定量化しコンピューターにて任意の閾値にて画像上にてマーキングを行うためのソフトウエアを開発した。5-ALAの発光を元にして、発光部位、境界領域、近傍未発光部位から組織を採取する。病理学的に腫瘍の局在と発光との関係の相関の有無を調べた。Mib-1 indexと発光とには大きな相関は認めなかったが、腫瘍細胞密度との相関が示唆された。特に、原発性の悪性グリオーマではMRIでのGdにて造影効果を受ける腫瘍では全例、発光が見られたが、造影されない腫瘍では発光は見られなかった。また、再発例では腫瘍の存在しない例でもALAによる発光がみられることが観察された。臨床研究として、5-ALAの術前経口投与を行ったのち開頭を行い、腫瘍表面を露出した状態で術中MRIを撮影する。紫外光による腫瘍部位の発光を特殊CCDカメラを用いて各種フィルターを通して記録することにより、発光がもっとも著明となる条件の検索を行う。特に、発光強度を増幅するために光源の光量のアップが必要ということが観察された。
核融合炉用黒鉛および炭素複合材の熱衝撃試験による耐ディスラプション性の評価

核融合炉の第1壁材として黒鉛または炭素複合材が(1)低原子番号材、(2)最高の高融点材、(3)高温における高強度および高靭性に加えて抜群の耐熱衝撃性を有し、(4)高温ガス炉用炉心材料として豊富な中性子照射データがあり、(5)高純度低放射性を有する点で基本的に有用であることから、現在JT-60第一壁に採用されている。本研究においてはJT-60用に開発された黒鉛5種類および炭素繊維強化炭素複合材C/C-複合材6種類について、一連の機械的ならびに破壊力学的性質の実験的評価を行った。特に第1壁材として重要なプラズマディスラプションに対応する熱衝撃破壊を検討するため円板状試料の中心部をアーク放電加熱することによる熱衝撃抵抗ならびに熱衝撃破壊靭性の測定を行った。これらの結果から核融合炉用第1壁としての適用性の評価を行った。その結果、黒鉛材料ではETP-10およびIG430Uがすぐれ、C/C-複合材では成型圧方向に直角方向を除きいずれも黒鉛材料を大幅に上回る成績を示した。核融合炉第一壁材は高エネルギースペクトルの中性子照射を受ける。日本原子力研究所の材料試験炉(JMTR)を用いて、中性子束(1.13.3)×10^<24>n/cm^2S,E>29fjで全中性子照射量(1.11.88)×10^<21>n/cm^2,E>29fj(照射温度6501000°C)の照射前、後の熱衝撃抵抗ならびに熱衝撃破壊靭性を含む一連の機械的ならびに破壊力学的諸性質の変化を測定した。これから、照射により機械的ならび破壊力学的性質はいずれも増大するが、熱衝撃抵抗ならびに熱衝撃破壊靭性は熱伝導率の著しい減少により約30%の劣化を生ずることを明らかにした。また円板が偏心局部加熱を受ける場合の熱応力と応力拡大係数の解析を行い、熱衝撃抵抗ならびに破壊靭性に及ぼす影響を明らかにした。
ボディワークによる生理心理学的変化の検討-背中への接触・振動に伴う心身への影響-

本研究では、ボディワークの中でも、身体接触をすることで心身をリラックスさせ、筋・骨格系のゆがみを修正する技法(ボディトーク)による介入が、唾液コルチゾール値や状態不安に及ぼす影響について検討する。対象者は、不安や緊張が強く生活に支障をきたしているが、医療機関やカウンセリング機関等へは通っていない5歳12歳の男女およびその保護者である。また、ボディートークの効果を検討するため、コントロールとして自律訓練法を実施した。親子18組37名(父親1名・母親17名・男児13名512歳・女児6名712歳)を性別や年齢の偏りがないようにグループ1とグループ2の2群に無作為に分けた。その上でグループ1にははじめの3週間に自律訓練法、あとの3週間にボディートークを毎日自宅で行ってもらった。グループ2は反対にはじめの3週間にボディートーク、あとの3週間に自律訓練法を毎日自宅で行ってもらった。なお、各グループとも1週間に1度ずつボディートークまたは自律訓練法のグループ研修を行った。その結果、グループ4、グループ2ともに保護者ではプログラム実施前後で状態不安と唾液コルチゾールの両方に有意差が認められた。この結果から、自律訓練法およびボディートークが短時間の練習のみでも大人にはリラクセーション効果をもたらすと考えられる。その他にプログラム実施後は実施前に比べて会場の環境に慣れてきたことによりリラックスできた可能性もある。グループ1の小児では、プログラム実施前後で状態不安にも唾液コルチゾール値にも有意差は認められなかった。一方グループ2の小児では唾液コルチゾール値は認められなかったが、状態不安に有意差が認められた。自律訓練法では保護者と小児の間に直接の身体的接触はなく、言語を介して身体に働きかける。そのため小児が技法を習得するには時間がかかるのではないかと考えられる。また、小児には自律訓練法の意義を理解するのが難しく、そのため習得に対するモチベーションを保ちにくいとも考えられる。他方、ボディートークでは「からだほぐし」として親子でのお互いの身体的接触の機会が多い。さらに、ひとりで行う技法であってもボディートークは身体に働きかけたり、身体的表現を行ったりできるため、小児であっても効果が得られやすいことが推察される。本研究では、ボディワークの中でも、身体接触をすることで心身をリラックスさせ、筋・骨格系のゆがみを修正する技法(ボディトークのからだほぐし)を通じてのアプローチが、感情状態、不安状態、免疫能にどのような影響を及ぼすかを検討することを目的とした。そのために、ボディトークの技法のひとつである「背骨ゆらし」「背骨たたき」という背中の振動を起こす技法を用い、健常者10名(男性6名、女性4名)を対象として、ボディワーク前後の心理学的指標[STAI状態-特性不安、POMS]および生化学的指標(白血球数、カテコールアミン3分画、CD4/CD8、IL-6、NK細胞活性)を測定した。コントロール状態として、マッサージチェア使用時および安静状態における生理的・心理的指標を同様の実験条件において測定した。なお、対象者の精神的健康度を分析するため、各実験日においてGHQ(General Health Questionaire)30項目版を測定している。研究手順として1,被験者は、30分間の安静の後、血液を採取し、心理学的質問調査に記入した後、30分間のボディトークのからだほぐしを実施した。終了直後、同様に血液を採取し、心理学的質問調査に記入した。さらに30分間の安静の後、再度、血液を採取し、質問調査に記入した。2,さらに、1週間毎にコントロール状態(マッサージチェア、安静状態)による測定日を設定した。3,今後、統計処理として、得られたデータに関して分散分析を行い、試行前後の生化学的指標・心理学的指標の比較検定を行う予定であるが、現在実験が最終段階にあり、終了次第、分析を行う予定である。本研究では、発声を伴うボディトークの体ほぐしが免疫能や精神的健康度、感情状態、不安といった心理的指標に及ぼす一過性の影響について検討する。ボディトークでは、体ほぐしの際に「声を出す」ことが要求される。これは「発声・呼吸によってからだをほぐす」というボディトークの考えに基づくものである。昨年度の研究では、発声による影響を排除するため、声を出さずに実験に望んだ。本実験では、ボディトーク本来の技法に従い、発声を伴う体ほぐしを行うものとした。この技法は、被験者(受け手)が伏臥位になり、他者(仕手)が両手のひらで背中をはじめ全身をゆすったり、たたいたりし、その際、受け手は「あー」という声を発生するものである。これは、身体に振動を与え、筋をほぐしていくことを目的にしたものであり、同時に二者の触れ合いという身体的接触を通しての心理的効果も期待している。対象者は、健常者女性8名であり、測定内容として、心理学的指標〔GHQ(General Health Questionaire)30項目版、状態-特性不安、POMS〕、生化学的指標〔白血球数、NK細胞活性、CD4/8比、IL-6、アドレナリン、ノルアドレナリン、唾液コルチゾール、唾液IgA〕を測定した。研究手順として、(1)被験者は、あらかじめ、GHQ、特性不安尺度に回答した。30分間の安静後、血液および唾液を採取し、状態不安尺度、POMSに記入した後、30分間のボディトークのからだほぐしを実施した。終了直後、同様に血液および唾液を採取し、状態不安尺度、POMSに記入した。

(2)さらに、1週間ごとに2回のコントロール状態(安静状態、マッサージチェア)による測定日を設定した。30分間の安静の後、血液および唾液を採取し、心理学的質問調査を記入した後、30分間の安静状態もしくはマッサージチェアによるマッサージを実施し、その後、実験日と同様の測定を行った。現在、実験は終了し、データを入力中であり、統計処理として、得られたデータに関して分散分析を行い、試行前後の生化学的指標・心理学的指標の比較検定を行う予定である。本研究では、ボディワークの中でも、身体接触をすることで心身をリラックスさせ、筋・骨格系のゆがみを修正する技法(ボディトーク)による介入が、唾液コルチゾール値や状態不安に及ぼす影響について検討する。対象者は、不安や緊張が強く生活に支障をきたしているが、医療機関やカウンセリング機関等へは通っていない5歳12歳の男女およびその保護者である。また、ボディートークの効果を検討するため、コントロールとして自律訓練法を実施した。親子18組37名(父親1名・母親17名・男児13名512歳・女児6名712歳)を性別や年齢の偏りがないようにグループ1とグループ2の2群に無作為に分けた。その上でグループ1にははじめの3週間に自律訓練法、あとの3週間にボディートークを毎日自宅で行ってもらった。グループ2は反対にはじめの3週間にボディートーク、あとの3週間に自律訓練法を毎日自宅で行ってもらった。なお、各グループとも1週間に1度ずつボディートークまたは自律訓練法のグループ研修を行った。その結果、グループ4、グループ2ともに保護者ではプログラム実施前後で状態不安と唾液コルチゾールの両方に有意差が認められた。この結果から、自律訓練法およびボディートークが短時間の練習のみでも大人にはリラクセーション効果をもたらすと考えられる。その他にプログラム実施後は実施前に比べて会場の環境に慣れてきたことによりリラックスできた可能性もある。グループ1の小児では、プログラム実施前後で状態不安にも唾液コルチゾール値にも有意差は認められなかった。一方グループ2の小児では唾液コルチゾール値は認められなかったが、状態不安に有意差が認められた。自律訓練法では保護者と小児の間に直接の身体的接触はなく、言語を介して身体に働きかける。そのため小児が技法を習得するには時間がかかるのではないかと考えられる。また、小児には自律訓練法の意義を理解するのが難しく、そのため習得に対するモチベーションを保ちにくいとも考えられる。他方、ボディートークでは「からだほぐし」として親子でのお互いの身体的接触の機会が多い。さらに、ひとりで行う技法であってもボディートークは身体に働きかけたり、身体的表現を行ったりできるため、小児であっても効果が得られやすいことが推察される。
無限次元代数多様体上のD加群とその表現論への応用

アフィン・リー代数の臨界レベルにおける既約最高ウェイト加群の指標公式の証明が目標であったが,解決には至らなかった.関連する問題として,ベキ根での量子群の表現論の研究を行い,その局所化や中心の構造に関する成果を得た.アフィン・リー代数の臨界レベルにおける既約最高ウェイト加群の指標公式の証明が目標であったが,解決には至らなかった.関連する問題として,ベキ根での量子群の表現論の研究を行い,その局所化や中心の構造に関する成果を得た.まず半無限旗多様体自身をよく知ることが必要であるので,もっとも簡単なs1(2)のアフィン・リー代数に対する半無限旗多様体の場合に,半無限旗多様体の具体的記述を与え,その上の同変直線束や微分作用素環等に関して考察した.一般的な場合に何が成り立つか?何を証明すべきか?等を考える場合の試金石として,今後の研究で非常に重要になるべきものである.これを手がかりに,今後の方針を定めていこうと思うが,もう一つの指針は,表現論的考察からくる.アフィン・リー代数の最高ウェイト加群との関連で考えると,対応するD加群は,正レベルの場合には左加群,負レベルの場合には右加群であった.右D加群は,(有限次元多様体の場合には)最高次の微分形式のなす直線束でDをひねった環上の左加群と思える.我々が考えようとしているのは,正レベルと負レベルの中間の臨界レベルの話なので,微分作用素環は,通常のDを最高次の微分形式のなす直線束の1/2乗でひねったもののようなものであろう.このようなものを実際にどう構成するかが,まず考えるべき重要な問題である.数理物理でも,最高次の微分形式のなす直線束の1/2乗のようなものがときおり現れるが,そういうこととも関係するのかもしれない.これに関して,sl(2)のアフィン・リー代数に対応する半無限旗多様体を用いて,計算を実行してみたが,まだその正体がつかめていない.さらにもう一つの指針としては,先行するカイラル代数の理論との対応をつけることが考えられる.これがある程度できれば,上に述べた問題は解決するのではないかと思われる.半無限旗多様体上のD加群の理論の構築において,W代数の考察が不可欠なことが明らかになってきたので,W代数の研究を開始した.まずトイ・モデルとしての有限W代数の表現の幾何理論についての考察を行った.この方面では,ギンツブルグとロセフによる先行する研究がある.ギンツブルグは非可換代数幾何の枠組みを用いているが,ロセフは変形量子化を用いて幾何的対象を構成している.これらの2つのアプローチの間には関係があるものと思われるので,それについて考えたが,決定的な結果はまだ得られていない.また,有限W代数の表現は有限次元単純リー代数のある種の表現と対応しており,これを用いて,これまでは最高ウェイト加群を用いてなされていた包絡代数の原始イデアルの理論の再構成ができるのではないかと期待されている.これの幾何的側面の考察を行い,その結果,漸近ヘッケ環がある有限集合の同変K群と一致するという事実(ルスティックの予想,席・ベズルーカヴニコフらの定理)の幾何学的意味づけが,W代数を用いてできるのではないかとの着想を得た(なお,これに近いことはロセフも述べている).予想らしきものは定式化できたが,まだ試行の段階である.また,この問題は,最高ウェイト加群の完備化に対応するW代数の表現を求める問題とも関連している.後者については1980年代の松本久義による研究があるが,実際の決定のアルゴリズムはわかっていない.上述の着想が具現化されれば,この問題も解決されるのではないかと期待される.以上述べたのは有限W代数に関することであるが,アフィンW代数での対応する問題は,さらに多くのチャレンジングな部分を含んでおり,今後の課題である.1のベキ根における量子群の表現論の研究は,これまでは1の奇数乗根の場合が中心であった.そのひとつの理由は,正標数での代数群の有理表現の理論との直接的関係の存在であろう.しかし,近年,共形場理論や結び目理論において,1の偶数乗根における量子群の表現論の重要性が認識されつつある.そこで,偶数乗根におけるDe Concini-Kac型量子群の表現の研究を開始した.まずR行列の存在に関して考察し,これに関しては,奇数乗根の場合とほぼ同様の事がそのまま成り立つ事がわかった.続いて,中心の構造の記述に取り組んだ。中心の構造は奇数乗根の場合よりずっと複雑である.はじめに考えるべき事はFrobenius中心と呼ぶべきものをどう定義するかであるが,4n乗根のときと4n+2乗根の場合で,話がちがう.これは,Frobenius型準同型のありようが全然違うことに起因する.しかし例であたってみると,Frobenius型準同型の像と中心の交わりを考えると,4n乗根のときと4n+2乗根の場合で話はそんなに違わないようにみえる.そこで,これをFrobenius中心と呼び,考えやすい4n乗根の場合を先に考える事にした.奇数乗根の場合にはFrobenius中心は,ある代数群の座標環と同型であるが,4n乗根のときはある種の不変式環であり,なめらかではない多様体の座標環と同型になるので,ここに難しさがある.ただし,この場合にもDe Concini-Procesiによる奇数乗根の場合の中心の構造定理と類似のことが成立しているように思われる.

Frobenius中心の座標環が完全交差ならば,De Concini-Procesiによる奇数乗根の場合の証明がそのまま通用するのだが,実はそうではない.ただしGorensteinであることは解ったので,これを用いて証明できないか考えているところである.
固相有機イオン反応の設計と解析

固相でイオン反応が起こる可能性の高い化合物として、縮合チオフェン環からなるトリチル型第3級アルコールに注目した。これらは、非平面分子構造であり、嵩高く剛直な部分構造が包接体結晶のホスト化合物としての要件も備えている。電荷移動相互作用のほか、格子支配による分子間化合物の形成も期待され、固相での異種2分子間反応のモデルとなり得る。これら化合物群のなかでフルオレニル環を有するジオール体は、アクセプター化合物テトラフルオロTCNQとの電荷移動錯体の結晶を与えた。これをメノウ乳鉢中で摩砕した固体粉末にメタノールの蒸気を当てると、固体状態を保ったままメトキシ置換が起こることを見い出した。テトラフルオロTCNQの換わりにTCNQ自身を用いた場合、同形の電荷移動錯体結晶が得られたが、こちらは、メタノールとの固体-気体接触による求核置換反応は起こらなかった。トポケミカルには差がなくとも、電子効果のみで反応性を制御できることが分かった。電荷移動によりイオンラジカルが発生し、それより第三級カルボカチオンが形成されると考えた。トリベンゾチエニルメタノール誘導体をDDQとの混合摩砕すると、チオインジゴイド化合物が生成することを見い出した。固体でのラジカル反応と推定した。この生成物は加圧あるいは摩擦により黒色変化し、加熱により可逆的にもとの赤色体に戻るという固体でのダイクロイズムを示すことを見い出した。類似化合物の結晶構造解析より、分子中のドナー部位とアクセプター部位が重なり合い、加圧により電荷移動相互作用が強まる結果と推定した。ジヒドロアントラセン-9,10-ジオール誘導体の結晶を加熱すると、結晶状態を保ったまま、脱水を伴って転位反応が起こることを見い出した。この反応は、溶液中でのピナコール転位に良く似た形式の反応であり、結晶中でもカルボカチオンを中間体として進行しているものと考えられる。この反応の一般性とメカニズムを検討した。いくつもの誘導体について検討した結果、転位する置換基はチオフェン環に特異的であることが分かった。構造の良く似たチオフェン異性体からなる化合物の混晶(固溶体)を用いた実験により、この反応はnon-topotacticな分子転位反応であることを証明した。また、これらのチオフェン置換ジオール類を固体酸とともに、めのう乳ばち中で混合し擦り合わせることによっても、転位反応が容易に起こることが確かめられた。固体混合試料には着色が見られ、その電子スペクトルは別途合成したトリチル型カルボカチオン塩のスペクトルとほぼ一致したことから、固体中で酸触媒によりカルボカチオンが発生していることが実証された。また、固体混合摺り合わせにおける生成物時間変化を追跡したところ、シス形の原料ジオール方が、トランス形よりも転位しやすいことが分かり、転位反応の立体選択性を明らかにすることができた。カルボカチオンを中間体として進行する固相反応として、光学活性な第3級アルコールのラセミ化およびアルコールを求核試薬とする置換反応の立体化学について研究した。チエノチオフェンのリチウム化合物とベンゾフルオレノンから得られるトリチル型第3級アルコールを光学分割し、そのd体、1体をそれぞれp-トルエンスルホン酸とメノウ乳鉢中で擦ったところ、ラセミ化速度は同じであった。ところが、光学活性なスルホン酸であるカンファースルホン酸と擦ると、d体と1体では明らかな差が認められた。いずれの場合も、一次速度式にしたがうことが見い出された。酸触媒の代わりに単離可能な安定なカルボカチオンの塩がラセミ化の触媒になることを見い出した。カルボカチオン塩と擦った粉末にメタノールの蒸気に曝すと、メトキシ置換が起こり、しかもエナンチオ選択性が観測された。塩がルイスの酸として作用し、隣接アルコール分子から直接にヒドロキシ基を引き抜く機構が推定された。

D体と1体をそれぞれメタノールと塩化水素ガスに曝すと、やはり求核置換反応が誘起され、エナンチオ選択性が見られた。これらの結果より、固体中で擦った場合には、カルボカチオンの立体化学は保持の傾向があることを明らかにした。固相でイオン反応が起こる可能性の高い化合物として、縮合チオフェン環からなるトリチル型第3級アルコールに注目した。これらは、非平面分子構造であり、嵩高く剛直な部分構造が包接体結晶のホスト化合物としての用件も備えている。電荷移動相互作用のほか、格子支配による分子間化合物の形成も期待され、固相での異種2分子間反応のモデルとなり得る。これら化合物群のなかでフルオレニル環を有するジオール体は、アクセプター化合物テトラフルオロTCNQとの電荷移動錯体の結晶を与えた。これをメノウ乳鉢中で摩砕した固体粉末にメタノールの蒸気を当てると、固体状態を保ったままメトキシ置換が起こることを見い出した。テトラフルオロTCNQの換わりにTCNQ自身を用いた場合、同形の電荷移動錯体結晶が得られたが、こちらは、メタノールとの固体-気体接触による求核置換反応は起こらなかった。トポケミカルには差がなくとも、電子効果のみで反応性を制御できることが分かった。電荷移動によりイオンラジカルが発生し、それより第三級カルボカチオンが形成されると考えた。トリベンゾチエニルメタノール誘導体をDDQとの混合摩砕すると、チオインジゴイド化合物が生成することを見い出した。固体でのラジカル反応と推定した。この生成物は加圧あるいは摩擦により黒色変化し、加熱により可逆的にもとの赤色体に戻るという固体でのダイクロイズムを示すことを見い出した。類似化合物の結晶構造解析より、分子中のドナー部位とアクセプター部位が重なり合い、加圧により電荷移動相互作用が強まる結果と推定した。
物体についての記憶処理における嗅周皮質内シグナル伝達機構の解明

視覚的同時的複式物体弁別課題および統制課題を用いた.統制課題としては,視覚刺激の弁別を必要としない,タッチパネルへの反応課題を用いた.統制課題では,タッチパネルに提示される視覚刺激がなんであれ,刺激提示後タッチパネルへ反応すれば報酬を得ることができた.同時的複式物体弁別課題と統制課題には異なるラットを割り当てた.2対の視覚刺激を用いた同時的複式物体弁別課題の遂行において,連続2セッション60%(60%群)または,80%(80%群)以上の正反応率を示したセッション終了後(統制課題を遂行している(統制)群では,同数のセッション終了後),直ちに断頭を行い脳を摘出した.ドライアイスを用いて凍結した状態で,嗅周皮質の分離・摘出を行い,ホモジェネートの後,ウェスタンブロッティング法に供した.60%群,80%群,統制群におけるCaMKIIおよびリン酸化されたCaMKIIを定量した.それにより,物体についての記憶を遂行中の嗅周皮質ニューロンにおいて,CaMKIIがリン酸化され活性化している可能性が示唆されたが,今後被験体数を増やして検討を続ける必要がある.オペラント箱において,タッチパネルを使用した同時的複式物体弁別課題を習得させた.2対の視覚刺激についての弁別を,15秒の試行間間隔で1日1セッション,100試行遂行させた(術前訓練).学習基準は80%以上の正反応率が2セッション連続することとした.学習基準到達後,マイクロインジェクション法のためのガイドカニューレの嗅周皮質への埋め込み手術を行った.術後3日の回復期間を経たのち,再訓練を行い,術前と同じレベルで弁別が可能であることを確認した.再訓練において,術前と同じレベルの学習基準に到達しているラットに対して,薬物セッションを行った.薬物セッションは,5日間連続,1日1セッション行った.各セッションでは,これまでに習得した2対の視覚刺激についての弁別に対し,新たに1対の視覚刺激の弁別を加え,合計3対の弁別を合計150試行遂行させた.セッションの30分前に,ガイドカニューレに刺入したインジェクションカニューレより,両側の嗅周皮質に,高用量および低用量のKN-93,KN-92または溶媒のみを1分間かけて注入した.既に習得している2対についての遂行が障害されるか否か,および新しい刺激対についての習得が障害されるか否かについて,各群間の遂行成績をもとに吟味した.高用量のKN-93投与が,習得済みの弁別ではなく,新しい弁別のみを障害する可能性を示唆するデータが得られているが,今後,被験体数を増やして,検討を続ける必要がある.視覚的同時的複式物体弁別課題および統制課題を用いた.統制課題としては,視覚刺激の弁別を必要としない,タッチパネルへの反応課題を用いた.統制課題では,タッチパネルに提示される視覚刺激がなんであれ,刺激提示後タッチパネルへ反応すれば報酬を得ることができた.同時的複式物体弁別課題と統制課題には異なるラットを割り当てた.2対の視覚刺激を用いた同時的複式物体弁別課題の遂行において,連続2セッション60%(60%群)または,80%(80%群)以上の正反応率を示したセッション終了後(統制課題を遂行している(統制)群では,同数のセッション終了後),直ちに断頭を行い脳を摘出した.ドライアイスを用いて凍結した状態で,嗅周皮質の分離・摘出を行い,ホモジェネートの後,ウェスタンブロッティング法に供した.60%群,80%群,統制群におけるCaMKIIおよびリン酸化されたCaMKIIを定量した.それにより,物体についての記憶を遂行中の嗅周皮質ニューロンにおいて,CaMKIIがリン酸化され活性化している可能性が示唆されたが,今後被験体数を増やして検討を続ける必要がある.
体育学分野で求められるグローバル人材と育成プログラム

体育学分野のグローバル人材育成プログラムを開発・実施し、課題を検討した。夏季の集中プログラムとして言語や文化の異なる海外の体育学専攻生と多国籍グループで日本の体育やスポーツ科学、国際的な共同研究の仕方について学ぶTsukuba Summer Institute for PE & Sport、学内の留学生に英語でスポーツ指導をするプレ留学プログラム、競技のトレーニングを含めた海外での短期研修プログラムを実施した。日本人学生には、異文化に対する関心や様々な人々とかかわる力はあるが、他のアジアの学生に比べ英語力、説明力、理解力が不足していた。経験に留まらずグローバル力を習得する手立てが必要である。国際交流協定を締結している海外の大学との9日間の協働教育プログラムTsukuba Summer Institute for Physical Education and Sportを実施した。8カ国から45名の学生と27名の日本人学生が、英語によるワークショップと並行して共同研究を計画するグループワークと、日本のスポーツ・身体文化に関する講義と実技の2種類のプログラムに参加した。終了後に協定校の教員とプログラムの評価を行った。事前プログラムとして学内の留学生とのスポーツ活動を行い、その結果、本プログラムの開始当初から積極的な交流が見られたが、学習課題に関するコミュニケーションは各自の英語力を反映して低調で、英語圏のリーダーに割り振られた役割をこなす学生が多く、高低に関わらず各自のレベルでコミュニケーションすることはなかった。インフォーマルなサポートは海外の学生・教員から評価されたが、ホストとしての活動を自主的に行うことはなかった。比較文化をテーマとする国別グループ活動を加えたことで、比較文化的視点での発表が多くなった。各自の英語のレベルでコミュニケーションする能力を高めるため、英語でスポーツ指導や体力測定、コーチや選手間の交渉場面のロールプレイ、集団討論など、具体的な場面を設定しそれらの場面で特有の表現や文法、ボキャブラリーを示しながら進めるワークショップを試験的に実施した。文法や表現事例を参考にして積極的なコミュニケーションができるようになった。海外インターンシッププログラムとして、シンガポールに2名の体育学部生を派遣した。1名は協定校でのスポーツ科学科目の受講とトレーニング、1名は海外での就職活動を想定したフィールドワークを行った。体育専攻生の場合は、専門種目のトレーニングや交流試合を含む研修によって交流範囲や積極的な行動が促進されることが分かった。本研究期間を通じて、最終的に、グローバル人材育成プログラムとして、1)プレプログラム、2)協働学習プログラム、3)派遣プログラムの3つのプログラムの開発を行った。1)プレプログラムとして、英語によるグループディスカッションとスポーツ指導の英語ワークショップ、2)協働学習プログラムとして、異文化多領域の学生による、1研究プランニング、2スポーツ・身体・文化活動、3実験・ラボワークショップ、3)派遣プログラムとして、1語学研修プログラム、2トレーニング・スポーツ科学研修プログラム、3スポーツ指導研修プログラムを実施した。スポーツ活動、研究活動、文化交流活動などを通じて、教室、グラウンド、学校現場、実験室、キャンプ場など様々な場所を活用して、体育系の学生や日本人学生の得意な面を活かすことができる様々な活動を通じて、グローバル人材としての資質を高めることを意図したプログラムを実施した。いずれのプログラムにおいても、活動や場所のメリットによって様々な国の研究者や学生と交流するきっかけをつかむことができたが、活動や学習の深まり、経験を気づきや知識として獲得する力は、他国の学生の方が強く、異文化から学んだことを自分の考えに取り入れることの価値の実感やそれを広めようとする行動は他国の学生に多く見られた。その理由として多くの日本人学生が挙げていたことは英語力が不十分であることだった。しかし、本研究で実施したグローバル人材育成プログラム参加後に、海外への留学や研修、就職にチャレンジし、本プログラムへの参加がきっかけとなったという日本人学生の英語力は必ずしも高いものではなく、共通して見られた特性は、挑戦する態度と専心性であった。様々な活動の中から良いきっかけが生まれるだけでなく、それを強い引力にするために、多様な活動の中にも1つ集中して責任をもって行う活動を設けることの重要性が示唆された。グローバル人材育成のための試策プログラムとして前年度に行ったサマースクールTsukuba SummerInstituteを改善し、第2回目を実施した。前年度は海外からの学生参加者が少なく、国際的な研究者や実践家の講義を聞くことが中心となり、英語によるコミュニケーションは日常的な会話が中心となった。英語力と積極性の不足、参加者同士が自発的にコミュニケーションを始める時期が遅かったことが課題として挙げられた。平成23年度は、英語圏3、その他のヨーロッパ2、アジア4、南米1カ国から39名の学生と9名の研究者が参加し、持続可能な開発をテーマとする体育・スポーツ科学の講義と、グループワークを中心とした研究方法論の演習を実施した。ソーシャルアクティビティやアイスブレーキングの活動を増やし、国籍の異なる学生同士のグループに教員のメンターを付けた。プログラム終了後に全参加者に学習成果に関するレポートを提出させ、海外の教員による評価と合わせて本プログラムの効果を検討した結果、効果が最も大きかった参加者は英語圏からの参加者であることが分かった。

英語圏からの参加者は、英語力が不足している非英語圏の学生が体育・スポーツ科学の専門的知識を十分備えており思考力も高いことに気づき、海外に目を向けて様々な国の人たちと関わる必要があると考えるようになっていた。国際的な指導経験のある研究者も予想しなかった結果であり、日本での国際的教育プログラムの価値を認識させることができた。日本人学生は、英語力やコミュニケーション不足を感じていたが、同じアジア圏の学生の積極性や自分の能力の範囲内で活動に関わる自然体の取り組みから学ぶことが多かった。新たな課題として、英語によるグループワークや議論ができるようなプレプログラム、講義や議論を録画してプログラム終了後に見直す復習プログラムの必要性が課題であることが分かった。米国、イギリス、オーストラリアの大学教員の協力を得て、多国籍のメンバーからなるグループワークを中心とした協働学習プログラムを毎年改善しながら継続することができている。英語による多国籍協働学習プログラムの課題や教材、事前学習プログラムの開発が進んでいる。日本国内で実施しているこのようなグローバル人材育成プログラムが、英語圏を含む海外の大学の教員や学生にとっても有意義な学習の場として認められるようになってきたため、海外からの参加大学数が増えている。これを受けて、海外の大学に派遣するプログラムの開発に着手することができている。グローバル人材育成に対する海外の捉え方や人材育成プログラムを調査分析した上で人材育成プログラムを考案し、その効果を検証して課題を明らかにし提案する予定であったが、交流を進めている米国、イギリス、オーストラリアの研究者の協力を得ることができ、恊働教育プログラムの開発を先に進めた。加えて台湾、ブラジル、インドの大学の協力を得て、多国籍の学生によるグループワークを中心とするプログラムを実施し効果を検討することができた。日本人学生に対する効果だけでなく、アジア圏や英語圏の学生にも効果があることが分かり、試策したグローバル人材プログラムの効果は予想以上であった。
ナノサイズオーダー微粒子吸入による肺発がんリスクの検討

最終目標はラット肺腫瘍モデルにナノサイズオーダー微粒子を投与し肺腫瘍への影響を検索することである。まず、ラット肺発がんモデルの確立を目指した。肺腫瘍を発生させる代表的な物質としての20mg/ratでNNKを腹腔内投与し、経時的に屠殺剖検し、肺に腫瘍が発生する時期を検討した。F344雄ラット、6週齢、25匹を5匹ずつ5群に分け、NNKを腹腔内投与後、1群ずつ12週、16週、23週、30週、37週と屠殺剖検した。肺腫瘍数が多すぎないことを考慮しつつ、最も肺腫瘍数の増加の著しい期間を検索し、適当な屠殺時期を設定する予定であった。しかしながら、12週で過形成性病変が見られたものの、以降肺腫瘍は発生しなかった。そこでさらに追加の予備試験を行った。10mgNNKを3回腹腔内投与する群、2週間のDHPN飲水投与(これにより肺腫瘍が誘発される報告は多数ある)を行う群を設け、さらに気管内投与により肺に炎症を起こす代表的微粒子のQuartz 0.5mgを気管内投与する群をそれぞれの群について設定し、12週、16週、23週、30週で屠殺し評価を行った。NNK投与群は20mg1回投与および10mg3回投与群のいずれも、早期に肺腫瘍性病変は認められるものの経時的に減少することが判明した。一方、DHPN飲水投与群では30週まで徐々に肺腫瘍数が増加した。同じcarcinogen投与群内でquartz投与による肺腫瘍数の増減はいずれの時期においても認められなかった。Quartz投与により、早期には腫瘍と炎症の区別が難しく、30週での評価が適当と考えられた。以上より、DHPNによるinitiationと実験開始30週での検討が本研究の目的に適している判明した。実験3では実際に、ナノサイズオーダー微粒子を含む5つの微粒子を投与し、DHPN誘導肺腫瘍への影響を検討した。F344雄ラット120匹を15匹ずつ6群(16群)および5匹ずつ6群(712群)に分けた。16群には実験開始O14日目に蒸留水で0.1%に調整したDHPNを飲水投与した。実験開始4週目に15および711群にはそれぞれ、0.2mlの生理的食塩水に懸濁した0.5mgのquartz、CuO(粒径μm):1群および7群、CuO(粒径nm):2群および8群、TiO2(粒径μm):3群および9群、TiO2(粒径nm):4群および10群を気管内に投与した。実験開始後30週に全群屠殺剖検した。その結果、5つの微粒子のいずれも発がん修飾作用は示されなかった。しかしながら、本研究をもって、ナノサイズオーダー微粒子の発がん促進作用は乏しいと結論するのは難しく、今後のさらなる検討が望まれると考えられた。F344雄ラット、6週齢、25匹を5匹ずつ5群に分け、NNKを腹腔内投与後、1群ずつ37週まで経時的に屠殺剖検した。12週で過形成性病変が見られたものの、以降肺腫瘍は発生しなかった。10mgNNKを3回腹腔内投与する群、2週間の0.1%DHPN飲水投与を行う群を設け、さらに気管内投与により肺に炎症を起こす代表的微粒子のQuartz0.5mgを気管内投与する群をそれぞれの群について設定し、30週まで屠殺し評価を行った。その結果、NNK10mgを3回腹腔内投与によって、肺腫瘍は発生するものの、経時的に減少し、30週ではほとんど肺腫瘍は見られなくなった。DHPN飲水投与では肺腫瘍は経時的に増加し30週では肺腺癌の発生も見られた。Quartzの気管内投与による腫瘍数に有意な変化は見られなかった。また、quartz投与後、12週では腫瘍性病変と炎症性変化の区別がつきにくかったが、30週では炎症細胞浸潤が減少し、腫瘍が明瞭に判別可能であった。以上より、0.1%DHPN飲水投与を行い、30週で評価するというモデルが微粒子の肺腫瘍promotion作用を検討するには適していると考えられた。本実験では、この系を用いて、実際にナノ粒子の肺腫瘍promotion作用の有無を検討する。

しかしながら、12週で過形成性病変が見られたものの、以降肺腫瘍は発生しなかった。そこでさらに追加の予備試験を行った。10mgNNKを3回腹腔内投与する群、2週間のDHPN飲水投与(これにより肺腫瘍が誘発される報告は多数ある)を行う群を設け、さらに気管内投与により肺に炎症を起こす代表的微粒子のQuartz 0.5mgを気管内投与する群をそれぞれの群について設定し、12週、16週、23週、30週で屠殺し評価を行った。NNK投与群は20mg1回投与および10mg3回投与群のいずれも、早期に肺腫瘍性病変は認められるものの経時的に減少することが判明した。一方、DHPN飲水投与群では30週まで徐々に肺腫瘍数が増加した。同じcarcinogen投与群内でquartz投与による肺腫瘍数の増減はいずれの時期においても認められなかった。Quartz投与により、早期には腫瘍と炎症の区別が難しく、30週での評価が適当と考えられた。以上より、DHPNによるinitiationと実験開始30週での検討が本研究の目的に適している判明した。実験3では実際に、ナノサイズオーダー微粒子を含む5つの微粒子を投与し、DHPN誘導肺腫瘍への影響を検討した。F344雄ラット120匹を15匹ずつ6群(16群)および5匹ずつ6群(712群)に分けた。16群には実験開始O14日目に蒸留水で0.1%に調整したDHPNを飲水投与した。実験開始4週目に15および711群にはそれぞれ、0.2mlの生理的食塩水に懸濁した0.5mgのquartz、CuO(粒径μm):1群および7群、CuO(粒径nm):2群および8群、TiO2(粒径μm):3群および9群、TiO2(粒径nm):4群および10群を気管内に投与した。実験開始後30週に全群屠殺剖検した。その結果、5つの微粒子のいずれも発がん修飾作用は示されなかった。しかしながら、本研究をもって、ナノサイズオーダー微粒子の発がん促進作用は乏しいと結論するのは難しく、今後のさらなる検討が望まれると考えられた。
畝間移動ロボットに関する研究

本研究は、3次元的に不規則である畝の地形において、レタス、キャベツ等の野菜の苗の作付け、その後の栽培管理、および収穫作業を行なうために、畝間を移動する畝間移動ロボットの開発を目的とし、以下に示す実施結果を得た。1.畝の蛇行と畝の底に存在する凸凹を考慮した畝間中央のロボットの移動を試みるために、畝間移動ロボット1号機を改良し、三次元的に不規則な畝の模擬地形でのロボットの移動を可能とした。2.ロボットの畝間における移動方法(ロボットのロール軸回りの傾斜角が小さくなるような方法)を考案し、三次元的に不規則な地形形状でのロボット移動解析を行なった。この結果、ロボットのピッチ軸回りの傾斜がロボットのロール軸回りの傾斜に影響をおよぼし、ロール軸回りの傾斜角はピッチ軸回りの傾斜角により変化することが解った。さらに、この変化はロボットの移動制御に影響を与えることが明かとなった。3.解析結果を基に、ロボットのピッチ軸回りの傾斜角を任意に制御できる機構(水平保持機構)を開発した。この機構は、傾斜角センサによってロボットの傾斜角を検出し、リニアアクチュエータによってロボットのピッチ軸回りの傾斜角を制御するものである。この開発した2号機によって、畝の底の凸凹に影響されないロボットのロール軸回りのアクティブセンシングが可能となった。また、このロボットはロボット自体がセンサシステムである新たなロボットシステムである。4.ロボットのアクティブセンシング機構の開発によって、野菜の育成環境を破壊しない経路でロボットが移動するための、ロボットの旋回運動をロール軸回りの傾斜角データを用い実現した。
幾何学的情報量基準に基づいた画像の認識理解

1.画像からの自己評価:カメラを移動しながら撮影した画像から行った3次元復元のよさが幾何学的情報量基準でよく評価することが確認された。2.特異配置の識別:2眼ステレオ視および2動画像解析において、物体が平面であるか、物体が無限遠方にあるか、カメラが単に回転しているか等の配置の特異性が幾何学的情報量基準でよく識別できることが確認された。3. CADインターフェース:規則図形をユーザが手動で入力するとき、情報量基準を用いれば恣意的なしきい値なしに自動的に誤差を補正することが可能であることを確認した。そして方程式で記述される曲線、曲面が区間解析の手法を用いて効率的に表示できることを実証した。4.動画像からの移動物体検出:静止シーンを移動しながら撮影した動画像に情報量基準を用いれば、シーンに独立に移動する物体が恣意的なしきい値なしに検出できることを実験的に確認した。5.回転推定:誤差を含んだステレオ画像から物体の3次元回転を計算する統計的に最適な手法を開発し、実験的に有効であることが確認された。6.ロボットの位置決め:ロボットが誤差を含んだ画像と環境モデルとを照合して現在位置を計算するための統計的に最適な手法を開発し、実験的に有効であることが確認された。1.画像からの自己評価カメラを移動しながら撮影した画像から行った3次元還元のよさが幾何学的情報量基準でよく評価できることが確認された。2.特異配置の識別2眼ステレオ視、2動画像解析、およびオプティカルフローを用いるとき、物体が平面であるか、カメラが単に回転しているか、物体が無限遠にあるかなどの配置の特異性が幾何学的情報量基準でよく評価できることが確認された。3.ディジタル曲線の表現画像から画素列として抽出した物体領域の境界を線分や円弧や楕円弧などのプリミティブに分割するとき、幾何学的情報量基準によって恣意的なしきい値を用いずに自動的に選択できることが確認された。4.CADインターフェース規則図形をユーザが手動で入力するとき、情報量基準を用いれば恣意的なしきい値なしに自動的に誤差を補正することが可能であることを確認した。そして代数方程式で記述される物体形状が区間解析の手法を用いて効率的に表示できることが確認された。5.回転推定誤差を含んだステレオ画像から物体の3次元回転を計算する統計的に最適な手法を開発し、実験的によって有効であることが確認された。6.ロボットの位置決めロボットが誤差を含んだ画像と環境のモデルとを照合して現在位置を計算するための統計的に最適な手法を開発し、実験的によって有効であることが確認された。
ドーマント・アクティブ可逆平衡に基づく高効率直接アリール化重合触媒の開発

本研究では、π共役系高分子の簡便合成法であるパラジウム触媒直接的アリール化重合(DArP)において深刻な問題となっているホモカップリングや分岐・架橋の抑制法として、混合配位子触媒を開発した。役割の異なる二種類の配位子を組合せ、その配位子交換の可逆性を利用し、不安定な触媒活性種(アクティブ種)をより安定なドーマント種に可逆的に変換することで、副反応の抑制を試みた。その結果、配位子としてP(2-MeOC6H4)3とTMEDAを組合せることにより、上述の副反応を効果的に抑制することに成功した。パラジウム触媒直接的アリール化重合においてドーマント・アクティブ可逆平衡を誘起し、ホモカップリング欠陥の生成を効果的に抑制する混合配位子系触媒の開発を行った。ジヨードジチエノシロール(DTS-I2)とチエノピロールジオン(TPD-H2)をモノマーとして用いて重合を行い、適切な配位子の組合せを探索した。その結果、P(2-MeOC6H4)3 (L1)に対してP(2-Me2NC6H4)3やテトラエチレンジアミン(TMEDA)などの共配位子を組合せることにより、ホモカップリング欠陥の少ない(1.0%)高分子量ポリマー(Mn = 20,000)が得られることが分かった。一方、共配位子を用いず、L1のみを用いて重合を行うと、生成ポリマーには相当量のホモカップリング欠陥(4.9%)が認められた。このホモカップリングの経路について調べたところ、極めて特異な経路で進行していることが明らかとなった。すなわち、重合初期には、DTS-I基からDTS-H基への還元反応を駆動力として、TPD-H基同士の酸化的カップリング(ホモカップリング: TPD-TPD結合の形成)が進行し、重合後期には、DTS-I基とDTS-H基のカップリング(DTS-DTS結合の形成)が進行していることがわかった。続いて共配位子の効果について調べたところ、DTS-I基の還元反応を効果的に抑制し、その結果、ホモカップリング欠陥の少ない高分子量ポリマーが生成することが明らかとなった。また、配位子として共配位子のみを用いると重合せず、重合の進行にL1は必須であった。すなわち、混合配位子系触媒は、配位子L1が重合を促進し(アクティブ種の形成)、共配位子が副反応を抑制する(ドーマント種の形成)ことで、高度に構造制御されたポリマーの合成を可能にすることがわかった。初年度の検討により、パラジウム触媒直接的アリール化重合において、ホモカップリング欠陥の生成を効果的に抑制する混合配位子系触媒の開発に成功した。パラジウム触媒直接的アリール化重合(DArP)において、ドーマント・アクティブ可逆平衡を誘起し、ホモカップリング欠陥の生成を効果的に抑制する混合配位子触媒の開発を行った。その結果、P(2-MeOC6H4)3 (L1)にテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)を共配位子として組み合わせることにより、ホモカップリングに加え、クロスリンク、重合停止などの副反応を極めて効果的に抑制できることを見出した。さらに、これらの副反応がC-X結合からC-H結合への還元をトリガーとして起こり、TMEDAがこの還元を効果的に抑制することを明らかにした。一方、配位子としてTMEDAのみを用いると全く重合が進行しなかったことから、重合の進行にはL1の使用が必須であることが分かった。すなわち、混合配位子触媒を用いたDArPにおいては、配位子L1が反応を促進し(アクティブ種の形成)、TMEDAが副反応を抑制する(ドーマント種の形成)ことで、高度に構造制御されたポリマーの合成を可能にすることが分かった。さらに、混合配位子触媒は様々なモノマーのDArPに適用可能であることを明らかにした。例えば、これまで右田-Stilleカップリング重合により合成されて優れた性能を示すことが知られているものの、DArPでは主鎖構造の制御が困難であるようなπ共役系高分子の合成にも適用可能であることを明らかにした。本触媒を用いることにより高分子量かつ構造欠陥が少ない(通常1%以下)ポリマーが得られた。また、得られたポリマーは右田-Stilleカップリング重合によるポリマーと遜色のない物性値を示した。初年度に開発した混合配位子系触媒の基質適応範囲を調べる。具体的には、これまでクロスカップリング重合により合成されて優れた性能を示すことが知られているものの、従来の直接的アリール化重合触媒では主鎖構造の制御が困難であるようなπ共役系高分子の合成について検討を行う。混合配位子系触媒は、ホモカップリングのみならず、重合の停止反応であるC-X結合の還元を効果的に抑制することを初年度の検討により明らかにしている。したがって、混合配位子系触媒で得られるポリマーは制御された主鎖構造、ならびに、高い分子量を有することが予想される。
多様な昆虫ゲノム比較へ向けた情報学的基盤形成

本研究では、昆虫ゲノム情報およびその他の遺伝子情報の収集と、鱗翅目昆虫の新規ゲノム解読を並行して行った。既知ゲノム情報としては、すでに世界各国の研究者により解読され公開されている多様な昆虫ゲノムや、タンパク質配列などの情報を収集した。新規ゲノム解読では、アゲハチョウ科の鱗翅目昆虫を複数種剪定し、生きた昆虫の採集、ゲノムDNA抽出、次世代シークエンサーMiSeqによる新規ゲノム解読、そしてゲノムデータのアセンブルを行った。また、これらの昆虫種を含む多様な昆虫種について、系統分類や、食草、忌避物質、誘引物質などの情報も収集した。本研究は鱗翅目昆虫の多種のゲノムを広く解読することを目標としているが、当年度はナミアゲハおよびナガサキアゲハに焦点を絞り、そのゲノムDNAを次世代シークエンサーMiSeqで解読し、ABySS、SOAPdenovo、Velvet、Platanusなど他種のゲノムアセンブラーを用いてアセンブル計算を行なった。しかしながら、配列アセンブルの評価指標であるN50値がどれも数千(数k)塩基にとどまるなど、当初想定していたよりもアセンブルがうまくいかないことが明らかとなった。そこで、アゲハからのゲノム抽出や精製方法を検討するとともに、MiSeqにより得られた配列の特徴を解析した。バイオインフォマティクス解析ツールのひとつであるKAASを用い、MiSeqにより得られた(アセンブル前の)リードを既知配列に対し類似度検索を行なったところ、そのリードの大多数はミトコンドリア由来の遺伝子配列およびトランスポゾン関連の遺伝子であることが判明した。鱗翅目昆虫ではW染色体にレトロトランスポゾン構造がある例が知られており、今回の研究対象であるナミアゲハおよびナガサキアゲハにおいても、これまでの解析は全て雌を用いたため、このトランスポゾンの存在が原因である可能性が考えられる。今後は雄に対して同様の配列解析を行ない検証する他、Platanus等のアセンブラの条件設定を検討し、ゲノム解読の精度を向上させる予定である。多様な昆虫ゲノム比較のための基盤形成へ向けて、ふたつの方向から研究を進めた。ひとつは次世代シーケンサーMiSeqを用いた鱗翅目昆虫のシーケンシングであり、もうひとつは次世代シーケンサーデータ公共レポジトリSequence Read Archive (SRA)を用いた化学生態学的応用のための基盤構築である。まず、MiSeqによる昆虫遺伝子の新規シーケンシングでは、ナミアゲハとナガサキアゲハのゲノム、およびナミアゲハ成虫触角、ナミアゲハ成虫前脚、キアゲハ成虫触角、キアゲハ成虫前脚のトランスクリプトームを解析し、ナミアゲハとキアゲハからそれぞれ約3万の遺伝子配列を得た。次に、化学生態学的応用のための基盤構築を行なった。上に述べた昆虫遺伝子の新規シーケンシングに加え、SRAに登録してある昆虫トランスクリプトームデータおよびNCBI Assemblyに登録してある56種の昆虫ゲノムデータを収集した。また、昆虫・植物間相互作用として捕食-被食関係に着目し、日本に生息する昆虫の寄主植物(食草)について、複数の日本語の書籍から情報収集と整理を行ない、545昆虫種と1922植物種の間の3435関係を収集した。また、KNApSAcKデータベースおよびPherobaseデータベースを用いて、788昆虫種に相互作用する1725植物種由来の791化合物を収集した。これら昆虫遺伝子データ、植物化合物データ、昆虫植物間相互作用データから、学名によるリンク付けを行なうことにより、化学生態学研究のための情報学的基盤データベースを構築した。これらの統合データの活用例として、草食昆虫の生態学的位置づけやその進化に関する考察、そして草食昆虫における植物化合物代謝の候補遺伝子の情報学的予測を行なっており、現在論文を執筆中である。本研究では、多様な昆虫ゲノム比較へ向けた情報学的基盤形成と題して、昆虫の既知ゲノム情報およびその他の遺伝子情報の収集と、鱗翅目昆虫の新規ゲノム解読を並行して行った。またアゲハチョウ科の鱗翅目昆虫に対しRNA-seqを行い、Trinityによるアセンブルを行った後に、既知昆虫遺伝子に対するSmith-Watermanアルゴリズムによる全対全比較計算を行い、配列類似性に基づいたクラスタリングを行った後、それぞれの遺伝子グループを既知遺伝子に対する類似性検索を行い簡易アノテーションを行った。これらの遺伝子グループ情報、および食草や化合物との関連情報はInsectInDBhttp://insect-plant.orgとしてまとめ、各学会で口頭発表を行った。現在、論文投稿の準備中である。