hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺胞上皮細胞増殖因子による肺病変修復促進に関する分子生物学的検索-増殖因子KGFによる肺線維化抑制の機序および転写調節因子による制御機構の解明

の発現を著明に増加させることが証明された(Am J Physiol.1995)ことから、このKGFを2回投与(前投与および後投与)して、ブレオマイシン肺線維症および塩酸肺障害を軽減できないかラット肺で検索し、ブレオマイシン肺障害が抑制されることを、肺生理学的、組織学的検索で証明できた(J.Pathol,1998)。即ちKGF2回投与により呼吸不全動物の体重減少肺湿重量増加、肺容量(Total lung capacity)減少などが抑制でき、かつI型およびIII型コラーゲンの免疫組織学的増加、in situ hybridization法によるそのmRNAの過剰発現などが抑制され、正常肺に近い構築を示した。さらに、塩酸肺障害(誤燕性肺炎)でも抑制効果が著明に見られた。しかし、後投与だけでは効果が少なかった。そこで、KGFによる肺障害抑制の機序を解明する目的で、転写因子(C/EBPα、β、γ、)、肝細胞増殖因子(HGF)、transforming growthfactor(TGF)など細胞増殖および線維化に関与すると思われる因子や創傷治癒に関与するheat shockproteinなどの遺伝子発現動態を検索した。ブレオマイシン肺障害やエンドトキシン肺障害で、転写因子C/EBPαやC/EBPδの発現が相補的で、肺胞上皮細胞の増殖および線維化と深い関連性が示唆された(Cell Tissue Res,1999)。さらに、HGFやTGF-βの発現が線維化の強いところに同じ程度に発現しており、これらのバランスによる線維化調節も示唆された。また、heat shock proteinの一つHdj1が肺に特異的に発現すること、特に肺胞I型上皮細胞あるいは肺胞壁に沿って発現していることから、肺病変修復過程でのこの分子シャペロンの役割を検索している。2.C/EBPαとC/EBPδ欠損マウスにおける肺サーファクタント・アポ蛋白質の発現動態の検索-C/EBPα欠損マウスは、生後すぐ呼吸不全を呈して死亡するが、肺は肺胞蛋白症様変化を示し、GM一CSFの低下、肺サーファクタントの産生増加、特にSP-CmRNAの過剰発現が観察され、C/EBPによるSP-Cの発現調節が示唆された。1.肺胞上皮細胞増殖因子(KGF)による肺障害抑制の機序解明-FGFファミリー特にケラチノサイト増殖因子(KGF)が肺胞II型上皮細胞を特異的に増殖させ、かつ肺表面活性物質アポ蛋白遺伝子発現を著明に増加させること、KGFを2回投与(前投与および後投与)して、ブレオマイシン肺線維症および塩酸肺障害を軽減できることが確認できたことから、KGFによる肺障害抑制の機序を解明する目的で、転写因子(C/EBPα、β、γ、)、肝細胞増殖因子(HGF)、transforming growth factor(TGF)など細胞増殖および線維化に関与すると思われる因子や創傷治癒に関与するheat shock proteinなどの遺伝子発現動態を検索した。ブレオマイシン肺障害やエンドトキシン肺障害で、転写因子C/EBP αやC/EBP δの発現が相補的に(エンドトキシン肺障害ではC/EBP αが、ブレオマイシン肺障害ではC/EBP δが強く発現)作用しており、肺胞上皮細胞の増殖および線維化と深い関連性が示唆された。さらに、C/EBP δはある種の肺胞II型上皮細胞のみに発現しており、肺胞II型上皮細胞にsubtypeの存在が示唆された。今後この肺胞II型上皮細胞の機能が注目される。
ＮＩＲＳを用いた認知症の早期鑑別・診断

空間の物体をどのように脳が認識しているのか調べる事を目的として、PCモニター上で3次元的に物体を動かし、その最中の脳血流変化を計測した。健常者44名(女性9名)から、頭頂葉、前頭葉におけるNIRSによる脳血流の変化を記録した。データ解析により、視空間課題で賦活するといわれている頭頂葉楔前部とその部位と神経結合が示唆されている右上内側前頭回にて、応答を示す割合が有意に高た。当初の予定では、認知症患者からも計測を行う予定であったが、血流変化のパターンは個人差が大きかったため、まずは健常者のみでデータ解析、結果発表した。平成24年度に健常人からの近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)データ計測を終え、学会発表を行なった。更に健常者データでの論文発表を行ない、患者データの計測を始める予定であった。しかし、これまでNIRSデータは脳血流を反映すると考えられてきたが皮膚血流を反映する成分も大きいとの報告があったため、計画を変更し、その確認と既に計測した健常人データの見直し、また皮膚血流を考慮した新たな実験システムでの健常人データの計測を行なった。皮膚血流の影響はこれまで考えられていた以上に大きいことを確認し、その影響をふまえた上で、健常人データの見直し、まずは健常人データのみで論文発表をする事にした。視空間課題を遂行する際に賦活される脳部位を調べる事を目的とし、視空間課題をモニター上に掲示し、NIRS計測機器(日立ETG-7100)と同期して計測するシステムを作成した。パソコン上に再現された3次元の仮想空間上に文字(「上」「下」「左」「右」「前」「後」のうち1文字をランダムに掲示)を掲示し仮想的に上下左右前後にその文字を動かし、被験者はその文字が動いた方向を答えるという視空間課題を開発した。比較として画面上に静止する文字を読むという課題を設定した。文書にて同意した健常者44名(女性9名)から、頭頂葉、前頭葉におけるNIRSによる脳血流の変化を記録した。データ解析により、視空間課題で賦活するといわれている頭頂葉楔前部とその部位と神経結合が示唆されている右上内側前頭回にて、応答を示す割合が有意に高いことが示された。しかしながら、健常者データにおいても、血流変化の増加、減少パターンは個人差を多く認めた。その理由として、課題に対する被験者個々のストラテジーの違い、皮膚血流の影響、脳表面のみの脳血流を評価していることなどが考えられた。当初の予定では、認知症患者からの計測を行う予定であったが、まずは健常者のみの結果を公表する方針とし、健常者データで論文投稿することとした。平成25年度、英文校正を経て投稿するも、血流減少のパターンへの考察が不十分との指摘を受け、学会や論文、書籍での情報収集を加え、問題の考察を修正した上、再投稿し、平成26年5月現在審理中である。当該年度においては、LabVIEWプログラムソフトなどを活用し、神経心理課題を開発、さらにNIRS計測機器とパソコンとを同期させ、神経心理課題システムを構築し、さらに健常者から具体的な脳血流の変化を記録した。具体的には、被験者に画面上に表示される文字を読ませる期間をベースラインとし、画面上の十字マークを前後左右に動く場面を掲示し、被験者にその方向を答えさせる課題を開発した。その際に、計測機器と同期させ、その最中の脳血流変化を抽出出来るようにシステムを構築した。次に健常者において実際に計測し、目的とする脳血流の変化が検出出来るか検証し、その結果からプログラムを改良し再び検証するというプロセスを繰り返している。研究の目的は、認知症の早期鑑別のための検査システムの開発である。物体の動きや方向は頭頂葉で認識されていると考えられており、認知症ではこの認知が障害され道迷いなどの症状になると考えられている。実際に、アルツハイマー病患者ではSPECT検査において頭頂葉の楔前部での血流低下を認める事が広く知られている。今回の研究では、この部位での血流低下をNIRS機器で検出することが主眼であるため、まずは健常者においてこの部位での血流の賦活が観察できることが前提となる。そのためには今回、健常者において計測パターンやその実際的な賦活効果を調べることは研究を進める上での基礎であり、極めて重要なプロセスであると考えている。これまでNIRSデータは脳血流を反映すると考えられてきたが皮膚血流を反映する成分も大きいとの知見が新たに得られたため、その皮膚血流の影響を確認する作業が必要となりました。また既存のシステムではその影響の除去は困難であるため、患者からも計測する予定でしたが、まずは健常人データについて解析し論文発表を行ない、その結果が認められた上で、患者からの計測に移行することとした。

患者からの計測も開始する予定であったが、健常者における脳血流の賦活が安定しないため、現在は神経心理課題の改良を行なっている最中である。学会参加などにより最新の情報収集を行ないながら、これまでに得られた健常人データの解析を行い、英語論文を作成し投稿する。健常者での脳血流賦活が得られる課題を完成させ、患者からの計測を始める。患者のエントリーは当科物忘れ外来で行なう予定である。国内学会参加費として100,000円、英文校閲費として100,000円、論文投稿などに60,000円、その他(書籍、解析ソフト)に80,000円を計画している。プローブの固定は機器に付属している標準の型枠で代用できたため、頭部型枠用部材を購入する必要がなかった。そのため、次年度に使用する予定の研究費が生じた。次年度においては、解析ソフトのみの購入としていたが、処理能力の高い解析用のパソコンを購入し、円滑に解析、分析を行いたい。
科学系実験・実習授業におけるコミュニケーション活動を促すCSCLの研究

平成18年度の研究は以下のように展開した.(1)平成17年度の成果を国内外で発表し,コメントを平成18年度研究にフィードバックした.(2)平成17年度研究の形成的評価から教授学習システムの再デザインとCSCL環境の改善を行った.(3)平成18年度研究での使用に向けたCSCL発言データ分析システムを改善した.(4)システム環境を調べるため,フィールドで運用テストを実施した.(5)運用テストの結果を受け,平成18年度研究を展開(授業デザイン・授業実践・授業評価)した.(6)平成18年度研究を評価した.(7)平成14年度一平成18年度の研究の総括を行った.注)【平成14年度採択課題名】科学系実験授業において学習者の知識の再構築を促すCSCLの研究【平成15-16年度採択課題名】科学系実験・実習授業における学習者のリフレクション活動を促すCSCLの研究1平成16年度研究の成果発表:教員養成課程におけるCSCL環境を利用した実践研究の成果を発表した(Suzuki, et al., 2005;Suzuki, et al., 2005;鈴木ほか,2005;鈴木ほか,2005;山際ほか,2003;望月ほか,2005;永田ほか,印刷中)。2基礎研究の成果発表:中学校における実践研究をもとに、CSCLの分析枠組を発表した(Suzuki,2005)。3 CSCL環境の設計と運用テスト:CSCL環境としてe-Learning環境構築支援システム(西森ほか2004)を用いてeMATEと称す協調学習用サイトを設計した。システムの運用テストを兼ね、教員養成課程における実践研究を展開した(鈴木ほか2006)。4平成17年度研究(授業デザイン・授業実践・授業評価):本研究課題に関する教員養成課程における実践研究の成果の一部を発表した(前川ほか,2005;寸田ほか,2005;桑原ほか,2005;鈴木ほか,印刷中)。5平成17年度研究の形成的評価:本研究課題に関する教員養成課程における実践研究の形成的評価を行った(鈴木ほか,2006)。6中学校への応用:教員養成課程での実践研究の成果をもとに、中学校への応用を検討した(鈴木ほか,2005)。平成18年度の研究は以下のように展開した.(1)平成17年度の成果を国内外で発表し,コメントを平成18年度研究にフィードバックした.(2)平成17年度研究の形成的評価から教授学習システムの再デザインとCSCL環境の改善を行った.(3)平成18年度研究での使用に向けたCSCL発言データ分析システムを改善した.(4)システム環境を調べるため,フィールドで運用テストを実施した.(5)運用テストの結果を受け,平成18年度研究を展開(授業デザイン・授業実践・授業評価)した.(6)平成18年度研究を評価した.(7)平成14年度一平成18年度の研究の総括を行った.注)【平成14年度採択課題名】科学系実験授業において学習者の知識の再構築を促すCSCLの研究【平成15-16年度採択課題名】科学系実験・実習授業における学習者のリフレクション活動を促すCSCLの研究
Weil表現とHoweの対応

1996年夏に行なわれた整数論サマースクールにおいて西山はWeil表現と一方がコンパクトな場合のreductive dual pairについてのサーベイを行なった。それに伴ってシンプレクティック群の特異ユニタリ最高ウェイト表現のBernstein次数の計算などの研究を行なった。またCartan型のLie(超)代数についてShurの相互律を示し、Lie(超)代数とある種の半群環の既約表現の間にHoweの対応が存在することを確認した。これは西山とH.Wangとの共同研究による。加藤はShurの相互律のq変形を考え、Hecke環と量子化された一般線型群の間にやはりHoweの対応が確立されることを示している。このようにHecke環は相互律、Howe対応を考える際に重要な役割を果たすが、行者はHecke環とmodular表現、あるいはHecke環のq変形の理論についての研究を行なった。松木は対称空間の幾何学に注目し、involutionによって固定されるようなLie群の二つの部分群に関する両側分解について研究した。松木の結果は最近小林俊行によって対称空間上の表現の間の相互律を研究する際に利用されている。
切削屑の押出しと繰り返し重ね接合圧延による軽金属の固体リサイクルシステムの構築

研究目的:本研究では,使用済材料の再生と同時に材料特性を向上させるアップグレードリサイクルの一例として,丸棒形状のみならず平板形状の材料への再生を狙った軽金属切削屑の「押出し加工と繰り返し重ね接合圧延(ARB)による固体リサイクル法」について確立を目指し,また,大学実習工場から排出される切削屑にこれを適用する.研究方法:工業用純銅およびアルミニウム合金(AC4CH)の切削屑を常温下で圧粉体成形した後,それらを押出し加工することによって得られる棒状再生材の表面状態,密度,機械的性質,顕微鏡組織に及ぼす押出し条件の影響を調べ,良好な棒材の得られる条件を明らかにする.さらに,得られた棒材に圧延およびARBを施すことで平板状に成形すると同時に,結晶粒の微細化により機械的性質の更なる向上をはかるため,平板状再生材の機械的諸特性に及ぼす圧延加工条件の影響についても調査する.研究成果:当初は様々な温度で押出しを行う予定であったが,常温下での押出し実験しか遂行できなかった.また,平板形状への成形には多パスの冷間圧延のみ行い,ARBの適用までには至らなかった.本研究を通して明らかになったことを以下に列挙する.1.AC4CH材に関して,押出しと圧延により切削屑から再生材として有効な板材を作製できる可能性があることがわかった2.切削屑に強ひずみ加工を加えることで,元の材料と比べて引張強さと0.2%耐力が上昇したが,破断伸びは減少した3.冷間における押出し加工のみでは機械的性質が不安定であるため,再生材として使用するためには二次加工が必要である4.押出し比4で押出された試料を焼鈍すると膨張するものがあり,それを圧延して板状再生材として使うのは困難であるため,押出し比をさらに上昇させる必要がある研究目的:本研究では,使用済材料の再生と同時に材料特性を向上させるアップグレードリサイクルの一例として,丸棒形状のみならず平板形状の材料への再生を狙った軽金属切削屑の「押出し加工と繰り返し重ね接合圧延(ARB)による固体リサイクル法」について確立を目指し,また,大学実習工場から排出される切削屑にこれを適用する.研究方法:工業用純銅およびアルミニウム合金(AC4CH)の切削屑を常温下で圧粉体成形した後,それらを押出し加工することによって得られる棒状再生材の表面状態,密度,機械的性質,顕微鏡組織に及ぼす押出し条件の影響を調べ,良好な棒材の得られる条件を明らかにする.さらに,得られた棒材に圧延およびARBを施すことで平板状に成形すると同時に,結晶粒の微細化により機械的性質の更なる向上をはかるため,平板状再生材の機械的諸特性に及ぼす圧延加工条件の影響についても調査する.研究成果:当初は様々な温度で押出しを行う予定であったが,常温下での押出し実験しか遂行できなかった.また,平板形状への成形には多パスの冷間圧延のみ行い,ARBの適用までには至らなかった.本研究を通して明らかになったことを以下に列挙する.1.AC4CH材に関して,押出しと圧延により切削屑から再生材として有効な板材を作製できる可能性があることがわかった2.切削屑に強ひずみ加工を加えることで,元の材料と比べて引張強さと0.2%耐力が上昇したが,破断伸びは減少した3.冷間における押出し加工のみでは機械的性質が不安定であるため,再生材として使用するためには二次加工が必要である4.押出し比4で押出された試料を焼鈍すると膨張するものがあり,それを圧延して板状再生材として使うのは困難であるため,押出し比をさらに上昇させる必要がある
細胞の食作用を利用した環境に優しいマイクロナノファブリケーションへの挑戦

細胞はその種類により,接着時のサイズや形状が異なる.そのため本研究課題を進めるに当たり先ず,細胞数と細胞内骨格の発達具合に注目した.210マイクロメートル四方の培養表面内に存在する細胞数を把握することで,細胞接着面積(一個当たりの細胞のサイズ)が推測可能であり,また細胞内骨格の発達を観察することで細胞の形状や,その特性を知ることが可能である.細胞数は核染色を用いて,細胞の形状は細胞内骨格(F-アクチン)を染色し,観察した.細胞内骨格の観察は通常の蛍光顕微鏡では難しいため構造化照明顕微鏡を用いた観察を行った.細胞は古くからその特性が知られ,セルラインも確立し,培養が容易なマウス筋芽細胞(C2C12)とマウス線維芽細胞(NIH-3T3)を用いた.細胞を100%コンフルエントに培養し,核染色を行ったところ,210マイクロメートル四方の培養表面内に存在する細胞数はC2C12細胞(約78個)に比べ3T3細胞(約163個)の方が多かった.これより,接着時における3T3細胞の一個当たりの平均面積は約270平方マイクロメートル,C2C12細胞の面積は約565平方マイクロメートルであり,加工時の分解能も3T3細胞の方が高い可能性を示している.細胞内骨格の観察を行ったところ,3T3細胞に比べC2C12細胞は細胞内骨格の束が一方向に100マイクロメートル近く発達し,細胞自体が細長い形になっていることが分かった.このことから,C2C12細胞は形状に異方性があり,接着面積も大きいため,3T3細胞に比べ分解能が低くなる.一方で,大面積,もしくは細長い形状を必要とする場合はC2C12細胞を用いることで時間や細胞数の節約が可能となる.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。
統語的融合とフレーズ化にもとづく英語の柔軟性・変則性を示す表現・構文の実証的研究

本研究課題の最終的な目的は(1)英語の柔軟性を示すデータの発掘(2)内省と英語の実際の齟齬を修正するための見直し(3)統語的融合とフレーズ化による柔軟性・変則性の説明の3つであった。研究計画に記した2年目の研究内容はおおむね予定通りに進んでいる。まず、データの収集についてであるが、ペーパーバックを利用した実例の収集、ウェブ上のコーパスの利用による大規模なデータの収集ともに順調に進んでいる。2年目は特に「二重that構文」「接続副詞to add that」のデータを中心に収集したが、それ以外にも興味深いデータが集まっている。また、各種文献からの知見の吸収も滞りなく進んでおり、特に「二重that構文」については、実例を重視する理論的な言語学者の知見にも触れることができた。研究計画1年目で行った「have long V-ed構文」やassist/tryの補文の変則性についての研究は、論文として公刊する準備を進めている。また、本年度(2年目)で行った「二重that構文」の研究成果については、2018年5月の日本英文学会のシンポジウムで口頭発表をする機会に恵まれ、会場での質疑応答によりさらに内容を深化させることができた。この研究成果も論文にまとめる準備を進めている。さらに、英語の動詞補文の変則性について研究会で発表し、論文としてまとめた。「to add that」の研究については、2018年9月に開催されたEurophras2018において発表が決定していたが、台風による関西国際空港閉鎖のため渡航ができず、やむを得ず発表をキャンセルせざるを得なかった。しかし、この研究は、研究年度3年目に日本英語学会シンポジウムにおいて内容を改訂したものを発表する予定である。自然災害で一件の発表をキャンセルせざるを得なかった以外は、全体として概ね順調に進んでいる。本研究課題がおおむね順調に進展していると考える理由は以下の通りである。まず、英語の柔軟性・変則性を示す例が予想以上に多く収集できているという点が挙げられる。ペーパーバックなどからの実例を出発点にコーパスを検索するという手法を1年目以上に集中的におこなったので、多種多様な例を多く収集することができた。2点目は、本研究課題に関係する英語学関連書籍、フレイジオロジー関連書籍の出版が相次いでおり、最新知見に多く触れることができたということがある。収集したデータとこのような最新知見を照らし合わせることで、最新の研究でも気づかれていない事実を発掘できた。3点目に、研究年度1年目2年目で明らかにした成果を、口頭発表、論文という形で順調に世に問うことができているということがある。1年目にBICLCE7で発表した「have long V-ed構文」、研究代表者が企画者・講師の1人を務めた日本英語学会シンポジウムで発表したtry/assist補文の変則性について、その成果を研究年度3年目に公刊する予定である。研究年度2年目に日本英文学会シンポジウムにおいて「二重that構文」の研究発表を行った。また、同年度の英語コーパス学会語彙研究会において英語の動詞補文の変則性について口頭発表を行った。前者は論文集として公刊する予定であり、後者は論文を発表することができた。2年目はEurophras2018にてもう一件発表が決定していたが、台風被害による関西国際空港閉鎖のため渡航ができず、発表をキャンセルせざるを得なかった。しかし、この発表内容については、その後さらに精緻化を進め、研究年度3年目に日本英語学会シンポジウムにおいて発表予定である。予期していない自然災害はあったが、それを補う形で別の発表機会を持つことができており、成果の発表も全体としては問題ないと考える。研究年度3年目は、2年目まで行っているデータの収集と分析はそのまま継続する。研究年度1年目、2年目で収集することができたペーパーバックからの実例を出発点に、ウェブ上で利用できるコーパスを徹底的に活用しながら新たなデータの発掘に努める。また各種学会や研究会に参加し、最新の知見の吸収と研究者間での意見の交換を積極的に行う。この年度に特に重点的に行うのが、研究成果の公表である。1年目、2年目に行った研究の成果を3年目に精力的に公表していく。日本英語学会のシンポジウム、関西英語語法文法研究会などで口頭発表を行う予定である。また、論文としては、1年目で発表した動詞補文の変則性について、研究代表者が編者のひとりとなっている論文集において公刊準備が進んでいる。同じく1年目に行った「have long V-ed構文」の研究についても、その成果を出版物の一部として取り込んだものが準備中である。研究年度3年目で口頭発表を行う予定の研究についても、論文や書籍の形で発表する準備を同時進行で進めており、研究最終年度に当初予定していた成果の公表は問題なく進む予定である。海外の学会においても積極的に発表する機会を得ていきたいと考えている。一方で、研究年度2年目で生じたような、自然災害による意図しない研究発表のキャンセルなどが起こることも十分考えられる。このようなことが生じた場合は、すぐさま別の発表の場を模索していくことで、発表する機会を失しないようにしたい。研究初年度は、研究計画にしたがって、いくつかの語が連鎖してフレーズ化している表現、またいくつかの表現が融合していると考えられる形のデータ収集を行った。大規模コーパスからだけでなく、手作業でも興味深い例が集まっており、データの収集については計画通り順調に進んでいる。

合わせて、研究計画に従って、初年度は統語的融合についての知見の吸収に務め、フォコニエの提唱するブレンディングに関する文献の渉猟を行った。また、別の研究者の考えるブレンディングについても文献調査をし、融合全般に関する知見を幅広く調査・検討した。このようなデータの中から特にhave long V-edという固定した連鎖フレーズ表現について、大規模コーパスを使用した調査を行い、この表現の主語は総称的な「無冠詞+複数名詞」が多くあわられること、この表現が表す意味は、同種の行為の時間的継続であること、そのような意味特徴のためI have long read the book.といった例が英語として違和感を感じさせる原因であることなどを明らかにした。この成果については、2017年9月にスペインで開催された7th Biennial International Conference on the Linguistics of Contemporary Englishにおいて口頭発表を行った。また、try + Vといった、従来の文法からは変則的と判断されるような形について集中的な検討を行い、この成果を2017年11月に開催された日本英語学会第35回大会シンポジウム「慣用表現・変則的表現から見える英語の姿」の中で発表した。このシンポジウムは研究代表者がオーガナイザーとして企画・取りまとめ・準備を行い、さらに講師の一人として参加したものである。研究計画調書に記した予定どおり、初年度はデータの収集、知見の吸収を進めた。手作業と大規模コーパスを利用した収集作業により、多くの興味深い表現が集まっている。また、統語的融合の知見の吸収についても、中心となる文献の渉猟のみならず、融合についての全般的な調査も進んでいる。初年度はデータの収集と文献の渉猟、知見の吸収を中心とする計画であったので、研究計画の進展状況は予定通りである。研究成果の公表もおおむね順調に進展している。初年度は、スペインで開催された国際学会に参加し本研究課題の成果の一部を口頭発表できただけでなく、この発表で扱ったhave long V-ed構文について、著名な認知言語学者であるMartin Hilpert氏とも意見の交換ができた。また、本研究課題のもう一つの柱となる変則的表現の事例のひとつとしてtry + Vやassistの補文について検討を行った。この研究成果については、日本英語学会にて、研究代表者が変則的表現をテーマにしたシンポジウムを企画・オーガナイズし、講師として発表した。このシンポジウムでは、ほかに講師を務めた3名の研究者の方々、フロアの研究者の方々と議論を深めることができた。このシンポジウムは、これまで交流のなかった方とも意見交換できる場を作り、今後の交流を深めていく機会ともなった。このシンポジウムを発端として、変則的表現をテーマとした論文集の刊行企画も進んでおり、成果を一般に還元する機会を持てるよう務めている。さらに、ポーランドのフレイジオロジーの研究者であるS.ジョアンナ氏とも意見交換を継続し、2018年度にヨーロッパで開催される国際フレイジオロジー学会で、本研究課題の成果の一部を発表することも決定した。
再生医療技術を用いた同種骨移植の再活性化に関する研究

再生医療技術を用いて移植同種骨の再活性化を目指した。研究にはラットを用いた。ACIラットより移植骨を作製し、細胞活性失活処理として放射線照射を行った。一方Fischer 344(F344)ラット骨髄を採取、培養により間葉系細胞を獲得した。獲得した細胞を移植骨に含浸させ、F344ラット皮下に移植し、移植2、4週のALP活性及びオステオカルシン(OC)遺伝子発現測定、組織学的検討を行った。結果、経時的に上昇傾向を示すALP活性及びOC遺伝子発現を認め、組織学的に新生骨の形成を認めた。形成された新生骨の由来を分子生物学的に検討したところ、少くとも移植4週時の骨新生にはドナーの培養細胞が関与していた。間葉系幹細胞を用いた骨形成の評価法として確立されているラット皮下移植実験モデルを参考に同種骨移植を想定した実験モデルを作成した。実験にはFischer 344ラット(F344)を用い、F344由来間葉系幹細胞を培養により獲得し、担体となる移植骨に搭載させ、F344皮下に移植し、移植骨の骨形成能を経時的に評価した。本実験では同種骨移植を想定している為、担体はACIラット(ACI)大腿骨を用いて作成した。これまで我々が報告してきた培養細胞を搭載した放射線照射自家骨移植の報告との比較、更には同種骨の免疫反応、滅菌対策として担体となるACI骨に放射線照射を施した。比較群は培養細胞を搭載した照射骨群、搭載していない非搭載照射骨群、照射及び細胞搭載を行っていない非照射骨群とし、移植2,4週後のALP活性及びオステオカルシン(OC)遺伝子測定、組織学的検討を行った。その結果、細胞非搭載照射骨群、非照射骨群では骨形成が全く認められなかったが、細胞搭載照射骨群では経時的上昇傾向を示すALP活性及びOC遺伝子発現が確認され、組織学的にも新生骨形成が認められた。また、新生骨が培養細胞由来か、レシピエント由来か、新生骨の起源を性染色体遺伝子を用いて検討した。ドナー細胞を雄から採取、担体及びレシピエントは雌を使用して、移植4週後の新生骨をマイクロレーザーダイセクション法にて摘出し、DNAを抽出、性染色体遺伝子発現をみた。結果、雄の遺伝子発現が確認され、少なくとも移植4週時の骨形成には搭載した培養細胞が関与することが証明された。培養骨髄間葉系細胞を用いることで、活性の低下した同種骨への骨形成能の付与の可能性が示唆された。しかし、骨形成が組織学的に確認できないサンプルもあり、サンプル間での骨形成能に較差があり、現在安定した骨形成能を供給する手法としてレシピエントでの血管網構築の観点から検討中である。自家骨移植が困難な症例(巨大骨欠損骨腫瘍・外傷、小児等)を想定した保存同種骨、殺細胞同種骨、殺細胞自家骨の臨床応用をターゲットに検討している。これらの骨移植は同じ骨移植の中でも骨形成能が顕著に乏しい。そこで、我々はこれまでに同種骨移植を想定した実験モデルを確立し検討した。Fischer 344ラット(F344)より骨髄細胞を採取、培養により間葉系細胞を獲得した。移植骨には同種骨移植を想定してACIラット(ACI)の大腿骨を用いた。その移植同種骨にF344由来の培養骨髄由来の間葉系細胞を搭載し、F344に移植して、移植後の骨形成能を評価した。移植骨の免疫原性、滅菌対策としてscaffordとなるACI大腿骨には放射線60Gy一括照射を施した。その結果、生化学的、分子生物学的、組織学的評価より、培養により獲得した骨髄由来間葉系細胞を搭載することで同種処理骨に骨形成能が付与することが確認された。しかし、その骨形成能には個体間に較差が認められ、必ずしも安定した骨形成能が付与できてはいない。そこで、現在、我々は骨形成能を安定化する手法として、薬剤投与を考えた。薬剤にはポリADPリボースポリメラーゼ(PARP)阻害剤を選択した。PARP活性化による細胞死とその病態については糖尿病、虚血性疾患等の多くの疾患で報告されている。そのメカニズムは各方面で研究されており、PARP阻害剤の投与により再生遺伝子(Reg gene)が誘導され、Reg蛋白質-Reg受容体系による種々の細胞・組織の再生が確認されている。我々はReg蛋白質-Reg受容体系による血管組織再生に着目し、PARP阻害剤投与による骨形成能の低下した骨移植モデルでの血管新生・骨形成について検討を開始した。実験には、これまでのモデルを用い、培養細胞を搭載した移植骨をレシピエントに移植する際に、レシピエントにPARP阻害剤を充填した持続注入

浸透圧ポンプを移植し、2週間に渡るPARP阻害剤の投与を行った。その結果、PARP阻害剤の投与により検討数は少ないが血管新生能および骨形成能が改善される傾向を認めている。現在、検討数を増やし、この事象の再現性を確認している。また、scaffoldによるバイアスを除去する為にハイドロキシアパタイトやβTCP(tri-calcium phosphate)を用いて検討することも開始した。この検討はPARP阻害剤の標的組織を検討する研究も兼ねている。薬剤による骨形成促進をめざし、ポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤使用の検討を行った。ポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤を過去の文献に基づき、培養により獲得した骨髄由来間葉系細胞を搭載させた放射線照射による細胞致死処理を施した同種骨を移植したラットに同剤を2週間連続投与した。その結果、肉眼的には移植骨周囲の血管新生が顕著に認められた。骨新生に関しては、組織学的顕鏡評価からは、投与しなかったときと比較して同レベルか、あるいは若干新生骨が多く認められたが、サンプル間較差があった。遺伝学的にアルカリフォスファターゼ(ALP)、オステオカルシン(OC)、血管形成促進因子(VEGF)を測定したところ、各種mRNAの発現量はポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤投与群で上昇する傾向を認めたが、有意差をみとめるまでの安定した結果には至っていない。このin vivoでの評価に加え、in vitroでの細胞レベルでのポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤の影響をみるために、in vitro骨形成の検討を行った。骨髄由来間葉系細胞をプレート上で培養し、培地交換時に骨形成促進因子(デキサメサゾン)の有無に加え、ポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤の有無という条件を加え、生化学的に検討した(ALP活性測定、OC量測定)。その結果、同剤単独投与では骨形成が現在は認められておらず、同剤が単独で骨形成促進因子として働く作用がない傾向が認められた。しかし、骨形成因子との併用によりALP活性、OC量が上昇する傾向が一部認められている。現在、ポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤の投与量、投与のタイミングについて検証を続けている。薬剤投与による骨形成能の改善に対する検討を今後も続けていく予定で、もし将来的に見出すことが可能になれば、手術侵襲のない経口あるいは経静脈投与による治療の道が開ける可能性がある。この3年間の研究に於いて、放射線による殺細胞処理を施行した同種骨に再生医療技術により獲得した骨髄由来間葉系細胞を搭載させることで、著明に低下した同種骨の骨形成能を中心とする細胞活性を付与することが可能になることを証明した。しかし、付与された細胞活性には効果に較差があることも判明した。そこで、昨年度より、臨床医療を想定した動物実験モデルを作成し、レシピエント個体に薬剤(ポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤:PARP ihibitor)を投与することで、細胞活性の向上、安定化を試みる革新的検討を開始した。この検討は臨床応用に於いては薬剤投与による骨形成の促進につながる。その結果、現在PARP inhibitor投与による骨形成能および血管形成能の改善傾向が認められている。このPARPinhibitor投与による細胞活性改善の検討に於いては、臨床医療に用いるにあたり、薬剤の標的期間、細胞活性が向上するメカニズムについて探求する必要がある。
高速なヒトＤＮＡ解読実現のための小規模計算機システムの構築

本研究は、ヒトの塩基配列決定のための情報処理(ショート・マッピング)を、パーソナルコンピュータ(ホストPC)とPCI Expressによって接続された書き換え可能なLSIであるFPGA(Field Programmable Gate Array)及び画像処理用のプロセッサであるGPU(Graphics Processing Unit)という小規模な計算機システムで、高速処理を実現することを目標とする。本研究では、初めに同種のデータを集め、集められたデータを大規模並列に比較することで高速化を図る並列処理手法を提案した。本手法は、総比較回数が従来手法より増加する一方で、メモリアクセスに対する要求を大幅に減らし、増加した総比較回数も並列処理することで全体として高速化を実現している。本手法の有効性を示すために、FPGA及びGPUシステム上に実装し、実データを用いて性能評価を行い、従来のソフトウェアと比較して、FPGAシステムで約18倍、GPUシステムで約8倍の高速化を達成することを示した。この性能は、一人分のDNA配列の決定に必要な情報処理をそれぞれ約1時間、約2時間で処理できる性能であり、本手法を用いれば、小規模な計算機システムでありながら実用的な時間でヒトの塩基配列決定を実現できることを示した。最後に、本研究の計算機システム分野における貢献を述べる。本研究の対象とした処理は、潜在的な並列性が非常に高い一方で、大規模なデータに対して局所性が低い参照を頻繁に行う問題である。このような問題は、ランダムアクセスによるメモリ転送速度がボトルネックとなるため、並列処理で大幅な高速化を実現することが難しいと考えられて来た。本研究は、その定説に挑戦したものであり、本研究の成果を通して、他の同様の問題に対しても、突破口のヒントを与えうるものである。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ヒトの個体のDNA配列を決定するための情報処理を、書き換え可能なLSIであるFPGA(Field Programmable Gate Array)と画像処理用のプロセッサであるGPU(Graphics Processing Unit)を用いて高速化する研究である。DNAの塩基配列を高速に読み取る装置を、DNAシーケンサーと呼び、この装置から得られるデータは短いDNA断片(ショートリードと呼ぶ)である。ショートリードのままでは遺伝子解析に利用できず、ヒトゲノム計画等で得られた既知のヒトゲノムと照らし合わせる(マッピング)ことで、読み出されたDNAの遺伝的特徴を調べる。このマッピング処理は、DNAシーケンサーがショートリードを読みだす速度に比べて遅く、塩基配列決定処理のボトルネックになっている。オーダーメイド医療と呼ばれる個人のDNA配列に基づいて病気の予測や治療法の推定などを行う新しい医療の実現が期待されており、そのためには、高速かつ低価格で個人のDNAを読み取る必要がある。本研究では、新たに並列処理手法を提案し、FPGAとGPUを付加したPCという比較的小規模な計算機システムでショートリード・マッピングの高速化を図る。当該年度は、大きく分けて2つの要素から成り立ち、前半は、これまでの研究で構築してきたFPGAシステムの改善および評価、後半はGPUシステムの構築及び評価を行った。FPGAシステムは、一人分のショートリードを1時間以内で処理できる水準に達しており、GPUシステムは、現時点で一人分のショートリードを10時間以内で処理できる水準である。FPGAシステムは、既存の手法と比べトップクラスの性能を示しており、オーダーメイド医療実現のための貢献ができたと言える。本研究は、ヒトの個体のDNA配列を決定するための情報処理であるショートリード・マッピングを高速に処理する計算機システムの構築を図るものであり、大きく分けて3つの要素から成り立つ:1書き換え可能なLSIであるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いた高速化、2GPU(Graphics Processing Unit)を用いた高速化、3FPGAおよびGPUを用いた高速化。ヒトの個体のDNA配列解析を一般化するため、低価格で処理したいので、性能以外にも、システムが安価で低消費電力であることが重要である。1のFPGAシステムについては、当該年度で十分な結論が得られた。その性能は、既存手法と比べトップクラスで、一人分のショートリードを1時間以内で処理できる。この性能は、既存ソフトウェアと比べると20倍以上である。また、FPGAであるために低消費電力であることも重要である。この結果については、査読付き英文論文誌で発表を行っている。2のGPUシステムについては、現在進捗中であり、概ね完成しているが、詳細な評価を加え来年度中には発表できるだろう。FPGAシステムに比べると、性能・消費電力面では劣るが、既存ソフトウェアと比べると十分高速で、設備費(導入費用)がFPGAより安く、また、GPUを用いた他の遺伝情報処理アプリケーションも充実しているため、FPGAと比べて優位な点はあると考えている。3については、今後の課題である。

この性能は、一人分のDNA配列の決定に必要な情報処理をそれぞれ約1時間、約2時間で処理できる性能であり、本手法を用いれば、小規模な計算機システムでありながら実用的な時間でヒトの塩基配列決定を実現できることを示した。最後に、本研究の計算機システム分野における貢献を述べる。本研究の対象とした処理は、潜在的な並列性が非常に高い一方で、大規模なデータに対して局所性が低い参照を頻繁に行う問題である。このような問題は、ランダムアクセスによるメモリ転送速度がボトルネックとなるため、並列処理で大幅な高速化を実現することが難しいと考えられて来た。本研究は、その定説に挑戦したものであり、本研究の成果を通して、他の同様の問題に対しても、突破口のヒントを与えうるものである。本研究は、ヒトの個体のDNA配列を決定するための情報処理であるショートリード・マッピングを高速に処理する計算機システムの構築を図るものであり、今後の研究は大きく分けて3つの要素からなる:a)GPUシステム、b)FPGAとGPUを組み合わたシステム、c)新しいDNAシーケンサーへの対応。a)については、一通り完成し、細かい性能改善の段階に来ている。GPUでは、SIMT(Single-Instruction-Multi-Threads)と呼ばれるプログラミングモデルが用いられ、複数のスレッドに対して1つの命令を共有する。そのため、実行されるスレッド内で条件分岐が発生した場合計算効率が低下する。また、高速アクセス・低容量な内部メモリを駆使することメモリアクセス・ボトルネックを回避する。GPUを効果的に用いるには、この2点が重要で、現在作成中のアプリケーションは、この2点に対応している。b)については、FPGAまたはGPUで実行すると効率よい処理を明らかにし、最適にFPGA・GPUに割り振ることで、単体のシステムよりも効率的なシステムを目指す。c)についての必要性は、低下したと考えている。DNAシーケンサーとは、DNAを断片化し読み取る装置であり、様々な手法が研究開発されている。それらのDNAシーケンサーは、読みだすDNA断片の長さ、読み出しのエラー率、性能、価格等が、主な比較要素であり、計画段階では、読みだすDNA断片の長さが今後増大すると見られていた。各手法のDNAシーケンサーは、それぞれムーアの法則を超える速度で性能向上しているが、未だにDNA断片の長さは50-200塩基長程度のDNAシーケンサーが性能・価格面でひと桁以上も優れている。
構造モデル学習による一般化性能強化

CNNにおいては、平行移動で移り合うような神経素子は同じ値になるように訓練し、画像認識においては必須である平行移動による普遍性を持つ特徴をデータから学習させることができる。この平行移動のような一般の変換について同様の効果をめざし、構造の代数的表現と、そのデータ空間におけるセマンティクスを一様に定義することにより、生のデータの中にパターンが存在するかどうかという質問に答えることができる理論の応用を目指した理論的研究を行った。また学習アルゴリズムの応用例として、CNNとsupport vector machine (SVM)によるランドサット衛星画像中の地物認識アルゴリズムを開発した比較した。多層モデルであるConvolutional Neural Networkにおいては、通常、平行移動で写り合うような神経素子は同じ値になるように同時に訓練する。CNNによる認識システムでは、これによって画像認識においては必須である平行移動による不変性を持つ特徴をデータから学習させることができる。本研究では、この平行移動にあたる、より一般の変換について同様の効果をめざし、構造の代数的表現、つまり計算と、そのデータ空間における意味(セマンティクス)を広い範囲で一様に定義することにより、生のデータの中にパターンが存在するかという質問に答えることができる理論の直接的な応用を目指した理論的研究を行った。CNNの学習性能を飛躍的に向上させたのはRestricted Boltzmann Machineを使ったことによるが、これは2値のマルコフ確率場である。このように多層モデルとマルコフ確率場は関連が深いが、特に最近、高階のマルコフ確率場の研究が活発になっている。この高階マルコフ確率場モデルについて、高階2値エネルギーを1階エネルギーに還元する新たなアルゴリズムを開発した。その結果として、既存手法より少ないメモリーでより高速な還元を可能とするアルゴリズムの開発に成功し、成果は国際会議IEEE CVPR2014に採択された。与えられたデータをある確率分布からのサンプルと仮定し、そのデータの属する空間に自然な写像の組み合わせで得られる写像でその分布を送り、送り先のエントロピーが減少する場合を探すアルゴリズムを開発・実装した。与えられたデータのエントロピーを特異的に減少させる写像を見つけるために、各空間で典型的な分布も同じ写像で送って検討した。一方、高階確率場のグラフ構造の設計にこの情報を使うことを検討した。また、学習アルゴリズムの応用例として、Convolutional Neural NetworkとSupport Vector Machineによるランドサット衛星画像中の地物認識アルゴリズムを開発し比較した。コンピュータビジョンデータの入っている空間の構造は、その空間を特徴付ける写像の組み合わせによって表現する。例えば画像平面のようなユークリッド空間であれば、2点間の距離を与える写像、2点間のベクトルを与える写像などである。この例からすぐに解ることは、それらの写像の像はまた別の空間に入っているということである。つまり、距離写像なら実数の空間、ベクトルを与える写像ならば、ベクトル空間である。するとそれらの空間を特徴付ける写像も組み合わせ、より多くの構造が存在することがわかる。例えばユークリッド空間に存在しない、ベクトルを実数倍するという写像がベクトル空間には存在する。また、上記の写像は二つとも、実際はユークリッド空間上の写像というよりは、ユークリッド空間2つの直積上の写像である。このような複数の空間、それらの直積、それらの空間を特徴付ける写像を計算機上に表現し、特定の構造を仮定しないように、また写像として与えられる任意の構造を平等に扱えるようにするアーキテクチャの設計・実装を進めた。また、多層モデル関連が深いマルコフ確率場の高階モデルについて、高階2値エネルギーを1階エネルギーに還元する新たなアルゴリズムを開発した。予定通り、与えられたデータをある確率分布からのサンプルと仮定し、そのデータの属する空間に自然な写像の組み合わせで得られる写像でその分布を送り、送り先のエントロピーが減少する場合を探すアルゴリズムを開発、実装する。与えられたデータのエントロピーを特異的に減少させる写像を見つけるために、各空間で典型的(ランダム)な分布も同じ写像で送って比較する。そのために異なる空間におけるエントロピーの推定方法や次元が変わった場合のエントロピーの比較について検討する。こうして比較的単純な写像の組み合わせで与えられたデータの大きな部分が説明できれば、これはそのデータに特徴的な構造をとらえたモデルを学習したと考えることが出来る。すなわちモデルは基礎的な写像の組み合わせと、それに与える小数のデータで表現される。当初トイモデルで試しつつこのアルゴリズムを改良、実装し、その後、画像などのより大規模な高次元データ中のパターン発見、その圧縮、ノイズ除去等への応用をめざし、より実証的段階に入る。また一方で、多層モデルと高階モデルの関連をより一層解析し、多層ニューラルネットワークの学習性能および一般化性能向上のために、本年度開発した高階エネルギー還元アルゴリズムを応用することをめざす。研究成果発表の日程が予定と多少前後したため、旅費を次年度使用する。予定道理使用する。
越冬昆虫の耐寒機構における休眠および糖類、遊離アミノ酸の役割

庄内地方において、越冬昆虫の休眠と耐寒性は別機構であることが示唆され調査を行なった。休眠と耐寒性を切り離すことができれば、休眠と耐寒性の代謝を改めて別々に調査し、両機構の役割を一層明確にすることができ、本文野の大きな発展につながる可能性を含んでいる。まず、耐寒性に及ぼす休眠の影響を野外条件下で調査した結果、ヒエホソメイガ越冬幼虫は11月に休眠から覚醒し、その後にトレハロースを高め、耐寒性を強めた。越冬幼虫を低温下におくと、休眠期は覚醒期に比べて、アラニン含量が上昇し、トレハロース含量が減少した。したがって、トレハロース含量を上昇させるためにヒエホソメイガは冬季に休眠から覚醒していることが必要である。次に、耐寒性に及ぼすアラニンの影響について、7温度条件2酸素条件下で馴化した結果、アラニンは、無酸素区において、温度に関わらず高い一定値を示したのに対し、有酸素区は低温下で高まる傾向を示したことから、低温下のアラニン含量の増大は低温による呼吸低下の影響と推定され、耐寒性を制御する物質である可能性は低いことが分かった。さらに夏休眠するヨトウガについて、冬休眠との差異を比較するために4ステージの蛹(夏休眠、夏休眠覚醒、冬休眠、冬休眠覚醒)を恒温器にいれ、1週間馴化しながら段階的に低下させ、耐寒性および体内成分を調査した。その結果、夏と冬の休眠蛹では耐寒性およびトレハロース含量の温度反応は類似した傾向を示したが、休眠覚醒蛹では大きく異なり、夏の覚醒蛹には耐寒性は認められず、ヨトウガは冬の休眠覚醒期に耐寒性を高める機構を有していることが分かった。今回のヨトウガの緒論より、耐寒性が夏休眠覚醒蛹になく、冬休眠覚醒蛹に付与された独自の機構であり、今後耐寒性機構の進化を論じるうえで、興味深い結論といえる。耐寒性は休眠期に高まるものと考えられてきたが、休眠覚醒後に耐寒性が高まる昆虫の存在が知られるようになり、改めて休眠と耐寒性の関係が問い直されている。本研究は耐寒性に及ぼす休眠の役割を明らかにすることを目的とし、1997年度は休眠覚醒後に冬を迎える昆虫について、休眠期と休眠覚醒期における体内成分、とくに糖類と遊離アミノ酸含量の差異を比較することを目的として研究し、以下の結果を得た。ヒエホソメイガ越冬幼虫は本格的な冬を前にした11月に休眠から覚醒する。越冬幼虫を-5°Cから15°Cの温度条件下で1ケ月間訓化すると、休眠期においては、血液中のトレハロース含量は温度低下とともに増大し、5°Cでピークとなり、0°Cでは高い値を維持したが、-5°Cで低下した。アラニン含量は5°Cより増加を開始し、0°Cでピークとなり、-5°Cで高い値を維持した。一方、休眠覚醒後においては、アラニン含量は0°Cで休眠期より著しく低下し、トレハロース含量は有意に高まった。休眠期の影響の意味をみるために休眠覚醒期の越冬幼虫を無酸素条件(空気を窒素で置き換える、以下処理区と記す)においたところ、0°C下で無処理区と比べてトレハロース含量は低くなり、アラニン含量は高まった。

一方、処理区と休眠期との間にはトレハロースおよびアラニン含量とも有意差はなかった。以上から、トレハロース含量は低い訓化温度条件下で増大し、トレハロース含量が高い温度区で耐寒性が高いことから、トレハロースは耐寒性物質と考えられる。また、休眠と低温が重なるとアラニン含量が上昇し、トレハロース含量が減少することが示されたことから、アラニン含量を低下させ、トレハロース含量を上昇させるためには、ヒエホソメイガ越冬幼虫は冬季に休眠から覚醒していなければならず、このことが冬を前にして休眠から覚醒する背景であると考えられる。今後アラニンの性質を明らかにするとともに、休眠期に冬を迎える昆虫の休眠の役割について、さらに研究を進める予定である。多くの越冬昆虫は冬に糖類とともにアラニン含量を低温下で上昇させ、耐寒性を高めることが知られているが、耐寒性機構を解明するうえで、アラニンの性質と役割を明らかにすることが重要となっている。そこで野外(3月)のアワノメイガ越冬幼虫を7温度条件(-15°C15°C)、2酸素条件(有酸素、無酸素)下で馴化し、耐寒性、グリセロールおよびアラニン含量を調べた。その結果、耐寒性は5-15°C下で、無酸素区(6割以下)に比べ有酸素区(9割以上)で高く、グリセロール含量は無酸素区の90170 umol/mlに比べ、有酸素区の180270umol/mlで高く、両者は一致した傾向を示し、グリセロールは耐寒性を制御している可能性が高い。一方、血液中から35種類の遊離アミノ酸が検出され、このうち、セリン、アラニン、プロリンは濃度的に大きな割合を示したが、低温下で増大したのはアラニンだけであった。アラニンは、無酸素区において、温度に関わらず30umol/ml前後と高い一定値を示したのに対し、有酸素区は低温下で高まる傾向を示したことから、低温下のアラニン含量の増大は低温による呼吸低下の影響と推定され、耐寒性を制御する物質である可能性は低いことが分かった。アワノメイガ越冬幼虫の休眠は冬に浅くなるが、呼吸量の高まり、グリセロール含量の増大、アラニン含量の低下により、耐寒性を強めているといえる。今後、休眠期に冬を迎える昆虫の休眠と耐寒性の関係について、耐寒性物質と関わらせて研究を進める予定である。これまで2年間にわたって2種メイガの休眠と耐寒性の関係を調べ、越冬昆虫は冬を前に休眠から覚醒し、その後に耐寒性を強めていたことから、休眠と耐性(耐寒性)は異なる機構であり、両者の機構が働く適温の範囲は相互にずれていることが明らかになった。それでは越夏する昆虫の場合も休眠と耐性機構に分けることが可能か。また、冬と夏の休眠の性質の共通性と差異および夏の覚醒蛹に耐性機構があるのか、等を明らかにすることが今後に残された課題となっている。そこで本年度は、ヨトウガは蛹で夏および冬休眠をすることから、ヨトウガの4ステージの蛹(夏休眠、夏休眠覚醒、冬休眠、冬休眠覚醒)を用いて、休眠区は25°Cから-10°Cへ、休眠覚醒区は5°Cから-10°Cへと1週間馴化しながら段階的に低下させ、耐寒性および体内成分(糖類、蛋白質、アミノ酸)をステージ別に調査した。その結果、耐寒性は冬休眠蛹では5°C以下で現れたが、覚醒蛹では休眠区よりも全般的に高く、特に-5°Cで高かった。夏休眠蛹では冬休眠蛹とほぼ同様の傾向を示したが、覚醒区では冬型と異なり、氷点下で耐寒性は減少した。一方、低温下で増加がみられた体内成分はトレハロースとアラニンであった。トレハロース含量は冬休眠蛹の低温区で増加したが、覚醒蛹ではさらに高い値を示し、-5°Cでピークとなった。夏休眠蛹では冬休眠蛹とほぼ同様の値を示したが、覚醒蛹では低温下で高まる傾向は示さなかった。トレハロース含量と耐寒性は有意な直線関係を示し、耐寒性はトレハロースによって制御されていると考えられる。アラニンは休眠蛹で高まり、耐寒性とは異なる変動を示した。