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連続体仮定によらない過去環境にもとづく廃滓の流れと物質輸送の研究

鉱山の廃滓による土壌汚染,地下水の汚染を考える上では,地盤中の地下水の移流,さらには汚染物質の拡散,吸着,さらには,汚染源の移流にともなう拡散(移流拡散)などの現象を総合的にとらえる必要性がある.そこで,それらの地下水の挙動を表層の土から岩石に至る媒体の中で正確に把握する目的で研究を進めた.具体的には,地盤材料を対象に汚染物質の流動,輸送特性に関する調査,過去のデータの収集,整理を行い,基礎的なデータを取得した.次に,得られた特性値を用い,数値解析におけるシミュレーションを行い,開発した物質輸送モデルを導入したシステムの開発を行った.さらに,その有効性を確認するために,エジプトにおける鉱山跡地の具体的なサイトにおける検証を行い,その有効性を明らかにした.平成19年度は地盤材料などのデータの充実を図るとともに,開発したモデルを3次元流動解析プログラム(MODFLOWおよびFRAC3DVS)との連携を考慮できるよう,構成則をプログラムに導入し,オリジナルの流れと物質輸送を同時に取り扱うことが可能なシステムをVisual Basicの開発ソフトウェアを用いて新たに構築した.さらに,開発したシステムを用いて,地盤環境問題が生じている現場に適用し,具体的なシミュレーションを行い,過去に発生した事例を調査して,対比検証を行うとともに,このような汚染の修復をどのように解決するか,他の多くの事例をもとに短期的のみならず長期的な経済性,土地利用の将来展望も含めて議論し,実行可能な最適な方法を提案した.一般に,資源採掘の現場において計画された十分な埋蔵量を採掘し終えた後,様々な問題が起こりうる.これらの問題の1つとして,大規模な露天掘りがそのまま残されていることが挙げられる.こうした大規模な露天掘りの環境への影響は多くの要因に依存し,これらの要因は採掘現場を取り巻く生態系の変遷に大きく影響される.この例として,地下水が露天掘り内に浸透し最終的に採掘現場が水で満たされることといった事例がある.もし最近この様な原因により形成された湖の観測がなされていないのであれば,地下水汚染に対して重大な影響を及ぼしかねない.この現象は,日本,カナダ,アメリカそしてエジプトなどの現場で確認されている.このようなシステムをシミュレーションすることは,意思決定する上で有用なデータを行政当局に提供するという意味で,非常に重要である.これに関して,かつての採掘現場に対してシミュレーシヨンが提案されている.これまで採掘現場は花崗岩採取のため利用され,採掘が終わった後大規模な露天掘りはそのままにされた.その現場の規模は約300×150×50mである.ポンプが稼動停止した後,地下水は採掘ピットの中に浸透し,採掘現場の水位は近隣の河川の水位よりもわずかに高くなるまで上昇し続ける.これは,採掘ピット内を満たしている水が近隣の被圧帯水層に由来することを示唆している.水が露天掘り底面に浸透する速度を評価するために,有限差分法に基づく数値的研究を提案する.2次元の一時的な地下水流れの式は,所定の水頭境界の分布および露天掘り底面を表す範囲での浸透項を仮定する領域で解くことができる.浸透項は採掘ピット内の水位の上昇に依存する,言い換えれば時間依存である.これはこの研究の1つ目の構成要素であり,2つ目に汚染物質が最近形成された湖に浸透するケースに対して,汚染物質が地下水へどのようにどの程度の速さで浸透するかを提案する予定である.鉱山の廃滓による土壌汚染,地下水の汚染を考える上では,地盤中の地下水の移流,さらには汚染物質の拡散,吸着,さらには,汚染源の移流にともなう拡散(移流拡散)などの現象を総合的にとらえる必要性がある.そこで,それらの地下水の挙動を表層の土から岩石に至る媒体の中で正確に把握する目的で研究を進めた.具体的には,地盤材料を対象に汚染物質の流動,輸送特性に関する調査,過去のデータの収集,整理を行い,基礎的なデータを取得した.次に,得られた特性値を用い,数値解析におけるシミュレーションを行い,開発した物質輸送モデルを導入したシステムの開発を行った.さらに,その有効性を確認するために,エジプトにおける鉱山跡地の具体的なサイトにおける検証を行い,その有効性を明らかにした.平成19年度は地盤材料などのデータの充実を図るとともに,開発したモデルを3次元流動解析プログラム(MODFLOWおよびFRAC3DVS)との連携を考慮できるよう,構成則をプログラムに導入し,オリジナルの流れと物質輸送を同時に取り扱うことが可能なシステムをVisual Basicの開発ソフトウェアを用いて新たに構築した.さらに,開発したシステムを用いて,地盤環境問題が生じている現場に適用し,具体的なシミュレーションを行い,過去に発生した事例を調査して,対比検証を行うとともに,このような汚染の修復をどのように解決するか,他の多くの事例をもとに短期的のみならず長期的な経済性,土地利用の将来展望も含めて議論し,実行可能な最適な方法を提案した.
血管炎・糸球体腎炎における血清レクチンMBPの役割

マンナン結合タンパク質(MBP)は異物の糖鎖を認識する補体レクチン経路の第一因子であり,自然免疫において重要な役割を果たす。IgA腎症における補体レクチン経路の役割について詳細に調べる目的で,IgA腎症モデル動物であるHIGAマウスにLPSを投与することにより腎炎増悪モデルを作出した。LPSを投与したHIGAマウスにおいては投与しなかったマウスに比べて,糸球体内の細胞数の増加とPCNA陽性細胞が有意に増加した。これは腎炎増悪に伴うメサンギウム細胞の増殖を反映したものと考えられた。この腎炎増悪に伴い,MBP-Cの沈着の有意な増加が認められるとともに,IgAおよび補体C6と共局在することが蛍光抗体法により観察された。このことから,MBP-CがIgAに結合しさらに補体系を活性化することにより炎症増悪に関与することが示唆された。さらに,高マンノース型によく結合するコンカナバリンA染色を穏和なプロテアーゼ処理の後に行ったところ,LPS投与したHIGAマウスの糸球体において顕著な陽性領域の拡大が認められた。このことから,MBP-Cの沈着増加はその糖鎖リガンドの増加に由来する可能性が強く示唆された。また,LPS投与したHIGAマウスの糸球体においてvon Willebrand因子(vWF)の沈着が顕著に増加し,MBP-Cとほぼ同じ部位に局在することを見い出した。vWFは高度に糖鎖修飾を受けるタンパク質であることから,vWFもMBPの糖鎖リガンドとして炎症増悪に関与する可能性が示唆された。マンナン結合タンパク質(MBP)は異物の糖鎖を認識する補体レクチン経路の第一因子であり、自然免疫において重要な役割を果たす。今回、我々はSCG/Kjマウスの糸球体腎炎発症における補体レクチン経路の関与について調べる目的で、本経路の主要な因子であるマンナン結合タンパク質(MBP)およびC4の糸球体沈着を免疫組織染色により調べた。SCG/Kjマウスは血清MPO-ANCA陽性で半月対形成性糸球体腎炎を発症し、血管炎症候群のモデル動物である。8,12週齢のSCG/Kjマウスのほとんどにおいて尿タンパクが出現し、その後さらに増加し18週齢の一部で壊死・半月体形成を伴う疾患の進行した個体が見られた。この疾患活動性の高い個体では、糸球体毛細血管係蹄壁および壊死部に顕著かつglobalにL-MBPとC4の沈着が認められた。一方で若く疾患活動性の低い個体ではMBPとC4の沈着がより少なく、尿・血液所見および光顕所見による疾患活動性とMBPとC4の沈着は相関する傾向が見られた。これらの結果から、補体レクチン経路がSCG/Kjマウスの半月体形成性糸球体腎炎の炎症増悪および疾患活動性の促進に関与する可能性が示唆された。また、IgA腎症モデルであるHIGAマウスにおいては、LPS投与による炎症増悪に伴いL-MBPのメサンギウム領域への沈着の増加が認められ、IgA腎症においても補体レクチン経路が炎症増悪に関与することが示唆された。マンナン結合タンパク質(MBP)は異物の糖鎖を認識する補体レクチン経路の第一因子であり、自然免疫において重要な役割を果たすことがよく知られている。一方でMBPの炎症の病態生理における関与については、解明されていない点が多い。本研究課題は血管炎・、糸球体腎炎におけるMBPおよび補体レクチン経路の役割解明を目指している。すでに、MPO-ANCA(ミエロペルオキシダーゼー抗好中球細胞質抗体)陽性半月体形成性糸球体腎炎の自然発症モデル動物であるSCG/Kjマウスの糸球体毛細血管係蹄壁および壊死部にL-MBPおよびC4が沈着し、疾患活動性と一定の相関があることを見いだしている。本年度はその病態生理をさらに詳細に検討し、以下の知見を得た。(1)補体C6の沈着がMBPの沈着に伴って認められた。このことは補体経路が実際に作動し組織障害に関与することを示唆している。(2)若齢のSCG/Kjマウスの腎糸球体毛細血管係蹄壁の一部にUEA-1、UEA-2レクチン陽性領域を認め、さらに2重染色によりその一部はL-MBPと共局在していることを見い出した。UEA-1、UEA-2はそれぞれフコース、N-アセチルグルコサミンに特異的であり、これらが認識する糖鎖はMBPによっても特異的に認識されることが知られている。これらのことから、細胞表面糖鎖の変化が引き金となって補体レクチン経路が活性化され、このことが腎炎発症に関与する可能性が示された。

このことから,MBP-CがIgAに結合しさらに補体系を活性化することにより炎症増悪に関与することが示唆された。さらに,高マンノース型によく結合するコンカナバリンA染色を穏和なプロテアーゼ処理の後に行ったところ,LPS投与したHIGAマウスの糸球体において顕著な陽性領域の拡大が認められた。このことから,MBP-Cの沈着増加はその糖鎖リガンドの増加に由来する可能性が強く示唆された。また,LPS投与したHIGAマウスの糸球体においてvon Willebrand因子(vWF)の沈着が顕著に増加し,MBP-Cとほぼ同じ部位に局在することを見い出した。vWFは高度に糖鎖修飾を受けるタンパク質であることから,vWFもMBPの糖鎖リガンドとして炎症増悪に関与する可能性が示唆された。
コーズ・リレーティッド・マーケティングの展開方法に関する研究

本研究は、地球環境保全と企業の持続的発展に寄与する企業のCRMのあり方とその展開方法について検討した。まず、企業のコーズ商品に対する消費者の受容性を消費行動の背後にある価値構造との関係から分析した。次に、得られた知見に基づいて、コーズ商品の魅力度や受容性を高めるための具体的なコミュニケーション方法について検討した。以上の成果に基づいて、環境保全型ライフスタイルの促進と定着のための企業のCRMの展開方法を提示した。本研究は、地球環境の保全と企業の持続的発展に寄与する企業のコーズ・リレーティッド・マーケティング(以下CRM)のあり方とその具体的な展開方法を明らかにすることを目的とする。地球環境保全型のCRMを展開するためには設定しようとするコーズが地球環境問題の解決につながっているという環境性を正しく示すだけでなく、それは企業がターゲットとする消費者にとって魅力的で協力したいと思うという市場性や、展開しようとするマーケティングプログラムの採算性や独立性といった事業性という要件を満たしているかが重要であると考える。そこで本研究では、これら観点から、企業のCRMの事例を評価し、望ましい展開方法に関する学術的なフレームワークの提示を行う。初年度の平成21年度は、CRMに関する国内外の先行研究をサーベイすることから始めた。その結果、コーズの対象を地球環境問題として展開しその構造の分析を行っている研究は少なく、十分な研究蓄積がないことが分かった。そこで、対象範囲を医療、福祉、文化、教育領域へと拡大し、その展開方法に関する知見をまとめると共に、消費者の受容性や事業としての持続性に影響する要因の特定化を行った。一方で、国や専門の認証機関によって制度化されている環境計測技術、認証システム、環境コミュニケーション制度に関する情報を収集し、これらのシステムが、企業・組織のCRMの環境性の開示に適用可能かどうかについて検討を行った。特に、エコマーク、省エネラベル、カーボンフットプリント等の環境ラベルについて、消費者を対象とするアンケート調査を実施し、その認知率やコミュニケーションツールとしての受容性について分析を行った。その結果、現時点での認知率はいずれも低いこと、環境対応をラベルとして表示することの意義には一定の賛同を得られるものの、多くの環境ラベルに対する混乱や実際の購買との結びつきの低さ等の問題点が明確になった。昨年度はCRMに関する国内外の先行研究のレビューと、コーズの環境性の開示方法の一手段としての環境ラベルに対する消費者調査を実施した。その結果、医療、福祉、文化、教育領域に比べると地球環境保全を対象としてCRMの成功事例は少ないこと、また、消費者の環境への関心は高まっているものの、商品の環境性を環境ラベル等により提示するだけでは消費者の受容性を高めることは困難であることが明らかになった。そこで今年度は、これらの知見を踏まえた上で、消費者の受容性を高めるためのコーズのコミュニケーション方法について検討した。具体的には、筆者がこれまでに研究を行ってきた消費者のエコロジー行動の規定要因に関する知見(西尾2005,Nishio & Takeuchi 2005,西尾・竹内2006)や環境コミュニケーション方法に関する研究(Nishio & Yagita 2006,八木田・西尾2008)に基づき、CRMに対する消費者の受容性に関する仮説を構築し、実証実験を通じて仮説の妥当性を検討した。その結果、コーズ(支援先/支援内容)とブランド間のフィットの高さが消費者の受容性を高める上でカギとなること、ただし、両者のフィット感はコーズの関連性(支援理由等)の説得性を高めること(認知面の改善)や写真等のビジュアル表示(感情面の改善)によって操作可能であることが確認された。以上のように、コーズの受容性の規定因とそれを高めるための具体的なコミュニケーション方法が明らかになった。本研究は、地球環境の保全と企業の持続的発展に寄与する企業のコーズ・リレーティッド・マーケティング(CRM)のあり方とその具体的な展開方法を明らかにすることを目的としている。最終年度である本年度は、昨年度までの成果と議論を踏まえた上で、環境性や社会の持続性に寄与しうるコーズを、市楊の受容性や事業性といったビジネスの観点からどのように設計し、企業のマーケティング活動として実施するか、その具体的な方法を提示することが目的であった。しかし、昨年度末に発生した東日本大震災および原子力発電所の事故は、消費者の生活環境や企業のビジネスに大きな影響を及ぼした。そこで本年度は再度、前年度測定した調査を継続的に実施することにより、東日本大震災等が消費者のエコロジー意識や価値観、さらには、企業のCRMの受容性にどのような変容をもたらしたかを定量的に分析することにした。消費者向けの大規模調査を実施し、過去の調査データも含めて価値構造の経年変化を統計的に解析した結果、(1)日本の安全神話は揺らぎ、自分や家族の健康や安全への不安が総じて高いこと、そのような中で

(2)消費者のエコロジー意識は震災後一様に増加しているわけではなく、被災体験の強さの影響を受けること、(3)民族の多様性やフェミニズム志向は低くなったこと、精神性と経済的成長を求めるようになっていることが示された。一方で、エコプロダクトや企業の社会貢献活動への評価は高まり、コーズマーケティングへの受容性はむしろ高くなっている等の構造が明らかになった。
日米の営利大学・株式会社立大学における大学経営組織の実証的比較分析

本研究は、日米の営利大学・株式会社立大学の大学経営組織、特に管理運営を担う大学事務組織の機能と役割について実証的比較分析を行うことを目的とした。昨年度に続き、国内の株式会社立大学、特区認定を行った自治体、認証評価機関等を訪問調査し、経年比較を行った。また日本に設置されているが米国のアクレディテーションを受けている教育機関も新たに調査対象に加えた。さらに、米国の現地調査では、営利大学やアクレディテーション団体を訪問調査した。調査した米国のアクレディテーション団体の一つは、認証した機関のうちの8割近くがfor-profitの機関であり、あらためて米国における営利大学の存在の大きさが確認できた。またこのところ、Proprietary collegeとも呼ばれる営利大学への規制の強化が行政面であらためて課題となり、アクレディテーション団体にも評価基準の厳格化や評価者訓練の課題が課せられているとのことである。営利大学の経営組織については、政府の視制強化に伴いアメリカにおいてもその実態把握が重要になっているのである。しかし、そのような評価の厳格化傾向の中でも、本研究課題である事務組織に特化された明確な評価基準は存在しなかった。日本において事務組織に関する規定が認証評価基準にも文言化されていることとは対照的である。今後はさらに米国の営利大学の管理運営の実態を、それを日常的に担う大学事務組織の役割と機能を中心として調査し、両者の連関性を把握することにより、研究企図であるわが国の伝統的大学の管理運営モデルの現代化への示唆を得ることを目指したい。
新しい性質を有するポリペプチドの合成とその性質に関する研究

ポリペプチドの合成法については数多くの報告があり合成された物の種類も極めて多い。それらは大きく二分される。則ちアミノ酸残基を一つ一つ結合させて行く段階的合成法と高分子合成反応の一つである重縮合反応とであるが何れも短所がある。アミノ酸残基数が多くなると反応行程が莫大なものとなり、反応収率が著しく低いものとなる。従って合成された物を他の研究に供することは不可能に近い。後者は収率が高く高分子量の物を大量生産することは出来るが生成物のアミノ酸配列を規制することは困難で生理活性のような高い機能性を有するポリペプチドは得られない。本研究のは目的は重縮合反応を利用してアミノ酸配列を規制されたポリペプチドをすることである。(1)古代海水中でアミノ酸が規則的に会合し、それが溶存する金属イオンや太陽光線の触媒作用によって共有結合して蛋白質が生じたと云われている。Nーカルボキシアミノ酸無水物(NCA)も有機溶媒中で規則的に会合するものと予想し数種のNCAの多元重縮合を行い規則的にアミノ酸残基の配列した高分子量ポリペプチドの合成を試みた。得られたものを高速液体クロマトグラフで分別を行った結果、均一性が高いこと、また、市販のポリマーよりも優れた物理的性質のフィルムに成形出来ることも分かった。(2)トリプトファン(Trp)はインドール核を側鎖に持ち、殆どの蛋白質に存在し、少量ではあるが重要な機能を果たしている。TrpNCAを高純度に合成し他のNCAと共重合を行った。結果、アラニン(Ala)との共重合体は水溶性であった。フェニルアラニン(Phe)とAla共重合体は各種溶媒に難溶であるのと対称的である。(3)Pheと各種アミノ酸のコポリペプチドの合成も行った。(4)合成した試料の固体及び溶液中に二次構造を赤外、ORD、CDスペクトルにより調べたポリペプチドの合成法については数多くの報告があり合成された物の種類も極めて多い。(4)合成した試料の固体及び溶液中に二次構造を赤外、ORD、CDスペクトルにより調べた各種のN-カルボキシα-アミノ酸無水物を合成し、その中から5種類以上を組合せて共重合を行い、高分子量多元共重合ポリペプチドを合成した。構成するアミノ酸およびその保護体として、グルタミン酸(Glu),アスパラギン酸(Asp),リジン(Lys)およびそのベンジルエステル(OBz)およびカルボベンゾキシ誘導体(Z),およびアラニン(Ala),フェニルアラニン(Phe)およびチロシン(Tyr),プロリン(Pro),トリプトファン(Trp)等である。それらの構成比は、本研究の目的が酸性および塩基性タンパク質のモデルとなる機能性ポリペプチドで非プロトン性有機溶媒にも溶解性の高いものの合成であることから、Glu,Asp,Lys,の成分が1/3モル以上含まれるように配慮した。それ以下の場合は溶解性が低下する場合が多い。また、1/3以上の場合であっても構成アミノ酸のごく一部異るとその性質にかなり変化が認められた。特に、Pro,Trpの場合特にその傾向が著しかった。例えばOBzlASP,ZOrn,Leuが各27%,Phe13%,Pro6%の5元共重合ポリペプチドはジクロルエタン(DCE),に良く溶解するが、Proが含まれないものは溶解性が悪い。また、OBzlAsp,Ala,Phe,Leuが各24%,Trp4%のものはDCE溶液としてコロイド溶液であるがTrpの代りにProを導入したものは溶解性が著しく良い。このように含有する僅かなアミノ酸の変化によって溶解性が変化することは、5種類のアミノ酸がある程度規則的に重縮合していることを示唆する。

よって、これらのポリペプチドの、一次,二次構造について赤外吸收スペクトル、旋光分散等を用いて詳しく解析する予定である。アミノ酸残基の保護基を除去する方法として、臭化水素-酢酸がよく用いられるが、この場合、ペプチド主鎖の切断による分子量の低下がおこる場合があり、これを起さない接触還元法で行なうこのについても検討している。古代蛋白質は海水中でアミノ酸が会合しこれが日光や金属イオンが触媒となって共有結合して生じたと考えられている.このようなことが有機溶媒中のアミノ酸誘導体に付いても起こると予想して,教種類のNーカルボキシーαーアミノ酸能水物(NCA)を有機溶媒中で多元共重合しポリペプチドを合成しその性質を調べた. 5元共重合体即ちOベンジルグルタメート, Zオルニチン,ロイシン,フェニルアラニン, Zチロシンから成るものは硬く脆かったが,チロシンの代わりにプロリンを入れると,されらの溶液粘度が殆ど同じであるにも拘らず強度9.3,ヤング率274kg/mm^2透明度90と汎用性プラスチックのそれに相当するものが得られた.この共重合体の溶液中の2次構造とこれから成形したフィルムの強度その他の性質との関係を調べるため,旋光分散計を用いてモファット値b_oを求めた結果-290であった.この値は-630をヘリックス100%とすると, 46%に相当する.このフィルムの2次構造もほぼ溶液中と同じであった.また, Zリジン,ベンジルアスパテート,アラニン,フェニルアラニン,ロイシン,の五元共重合体は,強度,ヤング率とも前記の共重合体フィルムとほぼ同じであるが,溶液のb_o値-630とヘリックス100%,フィルムも同じであった.その他上記の共重合体の構成アミノ酸の成分比を換えた5元,或いは6元共重合体を10数種合成したが殆どのものは非プロトン性有機溶媒に対する溶解性が極めて良く成形フィルムの機械的性質も極めて優れていた.このような多元共同合体はその重縮合機構から,構成アミノ酸の一次配列の異るポリペプチドの混合物であることも考えられるので.高速液体クロマトでゲルカラムを用い分別を試みた.溶離液にジクロルエタンを使用した例は見当たらないためクロロホルム溶離液用の高分子分別用ゲラム(分子量10^42×10^4用)を使用した.その結果ピーク1本であったがさらに検討を要する.トリプトファンが持つ側鎖のインドール核はプロトン授受性と疎水性を兼ね備えていることからそれを含む蛋白質の高次構造に重要な役割を果たしている。以上の理由からトリプトファンを含む高分子量ポリペプチドの合成は有意義と考えこれを行った。合成はN-カルボキシアミノ酸無水物(NCA)法によった。トリプトファンNCAを高純度に合成し、他のNCAと共重合した。その結果L-アラニンとの共重合体は水溶性であった。トリプトファン共重合体はジクロル酢酸で着色沈澱するのでこの溶液粘度を測定することはできないのでゲルクロマトグラフを用いトリス緩衝液を流出液として分子量既知の蛋白質と比較して求めると共に分別も試みた。一方α、-アミノ-n-ラク酸、N-バリン、N-ロイシン等との共重合体は水に不溶であった。ヘキサフルオルイソプロパノール溶液のCDスペクトルからアラニンとの共重合体はコイル、他は、ヘリックス構造であることが分かった。この構造の相違は、インドール核が一方プロトン受容基として、他方は疎水基として働いていることを示す。
原子間力顕微鏡を用いた細胞力学伝播関数の時空間定量解析

細胞内に働く力は、細胞骨格を介して細胞核に直接働き、細胞機能を調整する役割があると考えられている。従って、細胞骨格構造に起因する細胞力学特性の理解は、細胞の生命現象を解明するために重要である。細胞形状の制御と内部構造の観察が可能なマイクロ加工基板を作製し、細胞間の時空間力学計測が可能な原子間力顕微鏡(AFM)と細胞レオロジー高速計測が可能なAFMを開発した。この細胞内・細胞間に働く力学特性を計測する基礎技術を用いて、単一細胞内の細胞骨格と細胞レオロジーの相関特性、多数細胞間相互作用により生じる細胞弾性率の空間分布、細胞骨格と相互作用する細胞核の運動性、細胞レオロジーの時間発展を明らかにした。従って、細胞骨格を直接介して時空間を伝播する細胞力学特性の理解は、細胞の生命現象を解明することは重要である。本年度は,静的な細胞骨格構造を制御するために、精密な細胞形状の制御が可能なマイクロパターン技術を開発し,細胞骨格と強く相互作用している細胞核形状の変化を調べた.そして,細胞周期に対する細胞核形状変化を明らかにした(論文投稿準備中).また、細胞間の時空間力学特性の評価が可能である原子間力顕微鏡(AFM)を開発し,広範囲の細胞力学特性を計測することに成功した.さらに,フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)システムを用いて,プローブ顕微鏡の探針・表面間相互作用のリアルタイム制御プログラムを開発した.上記の技術・装置の開発により,細胞内・細胞間に働く力学特性を計測する基礎技術が確立された.細胞内に働く力は、細胞骨格を介して細胞核に直接働き、細胞機能を調整する役割があると考えられている。従って、細胞骨格を直接介して時空間を伝播する細胞力学特性の理解は、細胞の生命現象を解明するために重要である。本年度は、前年度に開発したマイクロパターン技術を用いて、細胞運動を制限制御した環境下において、細胞内力伝播の役割をする細胞骨格構造と細胞内小器官の1つである細胞核との時空間挙動について調べた。細胞核の運動の時間発展を測定し、その並進運動と回転運動の平均二乗変位を解析した。その結果、細胞並進運動が細胞骨格、特に、アクチン繊維の構造と密接に関係していることを明らかにした(論文投稿準備中)。次に、マイクロパターン基板上にパターン化した単一細胞の力学特性の空間分布を原子間力顕微鏡により効率的に計測可能なシステムを開発し、多数の細胞の力学特性の空間分布の計測に成功した(論文投稿準備中)。また、シリコーン基板を用いた力センサー基板による細胞牽引力計測法を開発した。本方法は、平坦なシリコーンを用いて、高分子ゲルと同様の精度で細胞牽引力を計測することができる。広く用いられている高分子ゲルはその扱いが煩雑であるが、その高分子ゲル力センサー基板の欠点を補うことができる。さらに、正常細胞とがん細胞との複素弾性率の差異、および、複素弾性率の統計解析技術の改良がなされた。以上のように、これらの技術を用いることにより、細胞弾性率と細胞牽引力との時空間相関を解析する方法論が大きく進展した。細胞内に働く力は、細胞骨格を介して細胞核に直接働き、細胞機能を調整する役割があると考えてられている。本年度は、細胞力学伝播に基本的に重要あである細胞骨格構造と細胞力学特性との連関の解明を目指して、本研究プロジェクトで採用したマイクロパターン技術を用いて細胞の形状を制御した単一細胞の原子間力顕微鏡( AFM)計測を行った。AFMによる上記単一細胞に成功し、細胞レオロジーのアンサンブル平均とばらつきの空間分布を明らかにした。また、細胞骨格の免疫染色像と細胞レオロジーとの相関解析を行った(論文投稿準備中)。そして、細胞レオロジーの高速計測が可能な新規AFM技術を開発し、細胞レオロジーの周波数特性の精密計測に成功した(論文投稿準備中)。さらに、細胞レオロジーの時間領域計測と周波数領域計測の同時計測に成功し、細胞内部の力学物性の定量化を考察した(論文投稿中)。上記の研究から単一細胞の細胞内力学構造(細胞レオロジーの空間構造)と細胞骨格構造との関係を明らかにした。前年度に開発した細胞形状正常技術を用いて、細胞力学伝播特性に関する知見が得られてきた。特に、これまで全く未知であった、細胞骨格(アクチン繊維、および微小管)と細胞内小器官(細胞核)との間に働く力学的相互作用と細胞内小器官の運動との関係が明らかになった。また、シリコーンゲルを用いた力センサーの使用により、高い分解能で安定した細胞牽引力測定を実現できたことがから、本技術とプローブ顕微鏡技術との同時計測が可能になると期待できる。

正常細胞とがん細胞の力学伝播特性は次年度に行うことになった。従って、本研究はおおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物物理前年度までに開発した技術を用いて、高い空間分解能で、細胞力学伝播特性と複素弾性率とを計測することが可能になった。正常細胞に関する精緻な計測を継続するととともに、その知見を用いて、正常細胞とがん細胞の力学伝播特性の解析を行う。細胞力学伝播特性を計測するために必要となる新規な細胞形状制御技術の開発が順調に進んでいる.また,細胞内だけでなく,細胞間の力学伝播を計測可能な原子間力顕微鏡システムの開発が順調に進んでいる.マイクロポスト基板の精緻化が遅れているが,この問題は上述の上記の細胞形状制御技術とゲル基板を用いた牽引力顕微鏡技術で補完可能である.従って,本研究はおおむね順調に進展している.27年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に開発した,AFM装置および細胞サンプル基板技術を用いた,細胞計測を行い,細胞内および細胞間の力学伝播の普遍的な性質を明らかにする.そして,当初の予定通り,ゲル基板を用いた牽引力顕微鏡を併用し,細胞骨格改変による細胞力学伝播,および正常細胞とがん細胞の力学伝播関数の解析を行う.27年度が最終年度であるため、記入しない。購入予定物品は年度内ですべて納品済みだが、支払い時期の関係で翌年度の扱いとなったため.納品済み.
物体触知の能動性：注意移動と運動制御に関する心理学実験と生理学実験

本研究は、手指が物体に触れるときの情報処理過程を調べるため、心理学実験と生理学実験を行い,触覚的注意の性質を解明することを目的として遂行した。そのためまず基礎科学に重きを置いた研究として、健常者を対象とした触覚探索の実験を行った。またその後に実世界での応用に重きを置いた研究として、視覚障害者を対象に含めて触地図内の図形の探索実験を行った。これらの実験により、触覚的注意の時空間特性を計測して視覚的注意と比較し、物体触知の能動性を解明した。本研究は,手指が物体に触れる事態に対し,心理学実験と生理学実験を行い,触覚的注意を調べる。その際,手指の動きをともなわない受動的触覚と,手指の動きをともなう触運動感覚を取り扱う。また,触覚的注意と,身体運動や視覚との間の時空間特性を計測する。これらの実験を通じ,触覚的注意の機能を実験により定量的に解析し,物体触知の能動性を解明する。平成22年度は,次の3種類の触覚の実験を行い,物体触知の能動性を吟味・解明した。(1)触覚における注意移動の時間特性従来は視覚で行われてきた同一物体効果(same-object effect)を触覚に移植した。そのため触覚用の装置を設計・作成し,制御用プログラムを開発した。同一物体効果とは,物体内の注意移動が物体間の注意移動よりも効率的に行われる現象を指す。これが視覚だけでなく触覚でも生起するかどうか調べた。また実験結果を論文として投稿した。(2)注意移動における視触覚交互作用同一物体効果の実験パラダイムを拡張し,視触覚交互作用を調べる。実験結果は国際会議で発表した。(3)運動能動性と触運動感覚開発中の片麻痺リハビリテーション支援機器を用いて,運動能動性の水準を制御し,重さの弁別を実験課題とする実験を行い,物体触知の能動性を調べた。また実験結果を論文として投稿したが,不採録となったので,現在改稿中である。またこれらの実験に加え,筋電義手を用いた実験について専門家の医師と連絡を取り,実験遂行について協議した。本研究は,触覚の注意機能に焦点をあて,身体に触れる物体についての触覚的注意を解明することを目的としている。そのため,手指が物体に触れる事態に対し心理学実験と生理学実験を行い,触覚的注意を調べる。平成23年度は,次の4種類の触覚の実験を行い,物体触知の能動性を吟味・解明した。(1)触覚における注意移動め時間特性従来は視覚で行われてきた同一物体効果(same-object effect)を触覚に移植した。そのために前年度に作成した触覚用の装置に基づき,制御用プログラムを開発した。(2)注意移動における視触覚交互作用同一物体効果の実験パラダイムを拡張し,視触覚交互作用を調べた。結果は国際学会IMRFで発表した。(3)運動能動性と触運動感覚企業が開発中の片麻痺リハビリテーション支援機器を用いて,運動能動性の水準を制御し,重さの弁別を実験課題とする実験を行い,物体触知の能動性を調べた。(4)触覚探索と触地図従来は視覚で行われてきた図形探索課題を触覚に移植した。これにより視覚障害者が使用する触地図の性能向上を目指す。成果は電子情報通信学会論文誌に投稿し,採録が確定している。平成25年度は,次の3種類の触覚の実験を行い,物体触知の能動性を吟味・解明した。その結果、査読論文を国際英文誌に3本、和文誌に3本掲載した。

同一物体効果とは,物体内の注意移動が物体間の注意移動よりも効率的に行われる現象を指す。これが視覚だけでなく触覚でも生起するかどうか調べた。また実験結果を論文として投稿した。(2)注意移動における視触覚交互作用同一物体効果の実験パラダイムを拡張し,視触覚交互作用を調べる。実験結果は国際会議で発表した。(3)運動能動性と触運動感覚開発中の片麻痺リハビリテーション支援機器を用いて,運動能動性の水準を制御し,重さの弁別を実験課題とする実験を行い,物体触知の能動性を調べた。平成24年度は次の3種類の触覚の実験を行い、これらの実験を通じ物体触知の能動性を吟味した。【(1)触覚における注意移動の時間特性】従来は視覚行われてきた同一物体効果(same-object effect)を触覚に移植した。そのために前年度までに作成した触覚用の装置に基づき,制御用プログラムを開発した。これが視覚だけでなく触覚でも生起するかどうかを調べた。【(2)注意移動における視触覚交互作用】同一物体効果の実験パラダイムを拡張し、視触覚交互作用を調べる。そのため時間制御のためのインタフェースを設計し、翌年度に実装を予定している。【(3)触覚探索と触地図】従来は視覚で行われてきた図形探索課題を触覚に移植した。これにより視覚障害者が使用する触地図の性能向上を目指す。この実験については、厚労省の機関の協力を得て行った。結果は、i-Perception、電子情報通信学会論文誌などの査読付き学術誌に発表した。知覚の能動性は注意機能の実験として研究されてきた。そして従来の注意研究は、主として視覚の注意機能を解明してきた。これに対し本研究は、触覚の注意機能に焦点をあてて研究を遂行した。視覚は空間全般を対象にしているが、触覚の対象は身体に触れる物体に限定される。それゆえ本研究が扱う触覚的注意は,物体対象の注意となる。本研究は、手指が物体に触れる事態に対し、心理学実験と生理学実験を行い触覚的注意を調べた。その際,手指の動きをともなわない受動的触覚と,手指の動きをともなう触運動感覚を取り扱った。また,触覚的注意と,身体運動や視覚との間の時空間特性を計測した。晴眼者と視覚障碍者を対象とした心理学実験と生理学実験を行った。その結果、触図の探索において探索対象の大きさが影響すること、方位座標の効果がみられることがわかった。また視覚探索において報告されている低頻度効果が触覚探索においても見られることが新たにわかった。本研究では、これらの実験を通じ,触覚的注意の機能を実験により定量的に解析し,それにより物体触知の能動性を解明した。26年度が最終年度であるため、記入しない。認知科学26年度が最終年度であるため、記入しない。査読つき国際誌に4報を掲載し,査読つき国内誌や査読なしの論文も含めると10報以上を発表した。また,視覚障害者の協力を得られる環境が構築できたので,触覚研究を発展させ,視覚障害者を対象とした触地図の研究に取り組み,応用への道を開いた。物体触知の能動性について、晴眼者と視覚障害者を対象とした実験を行い、査読論文を国際英文誌に3本、和文誌に3本掲載することができたから。平成24年度(2012年4月2013年3月)に査読付き論文5本(うち英文4本)を発表した。
生物規範階層ダイナミクス

生物のサブセルラー・サイズ構造の階層性は、防汚(ナメクジや蓮の葉)、自己治癒(葉の表面)、可逆的接着性(昆虫の脚裏)など多様な機能を発現している。本研究では、生物物理・材料/表面科学の視点からそのしくみを解明し、革新的な材料開発を目指した。中間評価以降は、特にエレクトロニクス実装への応用が可能な基盤技術(可逆的接合、セルフアライメント技術、防汚/防錆性付与、自己治癒による長寿命化、放熱特性の向上など)を重点項目として位置付け研究を展開した。これにより、人工材料にない優れた多層膜皮膜の開発、全く新しい発想による泡を利用したセルフアライメント、可逆的な接着機構の実現などほぼ計画通り達成できた。本研究では、生物のセブセルラー・サイズ構造の階層性に起因する動的特性を材料科学・分子科学の視点から解明し、実装技術への応用を目指している。1)昆虫(ハムシ)の接着性剛毛の形状と生態関係の調査から、ハムシが気泡を利用して水中を歩行できることを世界で初めて発見した。また、気泡に対する剛毛の役割を明らかにし水中接着機構の開発に成功した。2)毛状構造ならびに接合用の対向基板に用いる可能性のある材料(銅など)について,大気圧雰囲気で親水性架橋分子層を形成するための表面処理プロセスを開発し,平面基板を用いて初期的な接合実験を行った.その結果に基づき,実際の毛状構造を接合するための装置を設計した。3)(層状)ハイブリッド皮膜の作製手法の確立を目指し研究を実施した。無機酸化物の原料として、シリコンアルコキシドの他に、ジルコニウムのアルコキシド、構造規定剤として鎖長の異なるカルボン酸を用いて透明な前駆溶液を調製した。当該溶液をガラス基板上にスピンコートし、加熱処理することで透明性に優れた層状ハイブリッド皮膜を作製することに成功した。この層状ブリッド皮膜表面はアルカン(油)に対し、優れた滑落性と温度応答性を示すことが明らかとなった。4)可逆的接合やセルフアライメント機能を有する新しいエレクトロニクス実装技術の基盤となるDNAハイブリダイゼーションに基づく微細結線達成を実現し得る新規人工核酸の設計と合成に取り組み、本経費で購入したカロリメーターも活用し、基盤上での相補的塩基対形成に基づくセルフアライメントに関する基礎的知見、さらには微細結線を実現し得る電導性官能基を導入した人工核酸モノマーユニットの合成と基礎的物性測定に成功した。また、DNAを鋳型にしたナノワイヤーの形成に向けて、金属ナノ粒子の集合制御、導電性ポリマーの鋳型重合、プラチナのナノ無電解メッキ等の基礎的な研究成果を得た。本研究では、生物のサブセルラーサイズ構造の階層性に起因する動的特性を材料・分子科学の視点から解明し、実装技術への応用を目指している。本年度は要素技術開発(固体間界面、表面、内部構造)を推進した。(固体間界面):前年度の昆虫の接着性に関する研究の成果を基に、接着機構の設計・製造・測定を行い繰り返し接着が可能な接着構造体の開発に成功した。実装技術への移転を行うため、生体親和性材料を担持する基板として広範に用いられているポリジメチルシロキサン(以下PDMS)や石英と,金属電極材料のCuならびにTiの大気圧低温混載接合を実現した.低環境負荷な接合手法として,真空紫外光照射補佐を適用したvapor-assisted法を用い,プロセス条件を明確化した.(表面):層状構造を有する透明ハイブリッド皮膜の層間に,防錆剤であるTTAを高濃度で挿入することにより,1)ダメージを受けた箇所の自己補修/修復,2)表面機能が低下した場合,最表面層の剥離,除去による表面機能の回復,3)層間に導入されたトリルトリアゾール分子による長期にわたる防錆機能維持,という,生物の機能維持メカニズムを人工表面に導入することが可能となり,これまでにない優れた耐食性能を実現することができた。本成果に関しては,「生物の機能維持メカニズムを模倣した高性能防錆皮膜の開発」というタイトルで,第2回ネイチャー・インダストリー・アワード特別賞(2013.11.20)を穂積篤が受賞した。浦田千尋が平成25年度の表面技術若手研究者の若手奨励賞を授与した。(内部構造):外部刺激によりDNA結線の形成と解離を実現する、外部刺激応答性人工核酸の開発にも取り組み、ホウ酸とpH変化を外部刺激とする可逆的なハイブリダイゼーション形成・解離システムの構築に成功した。研究論文は優秀な論文として2件選ばれた。本班は、生物の接着機構、自己増幅・自己複製修復機能、動的な組織体形成、放熱機能を技術に取り入れるため、生物学的な分析と要素技術開発を行って来た。本年度はこれまでに得た生物機能のしくみに関する研究結果と前年度までに行った生物規範による要素技術開発を集約し、エレクトロニクス実装への技術移転を試みるため次の研究を実施した。1)様々な表面を歩ける昆虫の足裏の接着性毛状構造を模倣したセルフアライメントチップ実装への応用:毛状構造は、フォトレジストを利用したsu8の微細加工により太さ5μm長さ40μmの高いアスペクト比の構造を作成した。これにより昆虫の毛状構造と類似したサイズを製作することに成功した。セルフアライメント用の基板はぬれ性の制御をVUV照射で行い照射条件の最適化を行った。PDMS皮膜及び自己治癒型の皮膜のぬれ性の制御に成功した。

2)自己増幅・自己複製修復機能により表面機能を持続させる植物の葉のプラントワックスのしくみを模倣した表面皮膜を開発し実装技術へ応用:これまでに開発した防錆剤であるトリルトリアゾール(TTA)を含有するTTA含有層状ハイブリッド皮膜の防錆剤添加量と基材の腐食抑制作用の相関関係を調査し最適化を図った。また,層状構造の有無が防錆性能に及ぼす効果を調べた。次に,物理的な刺激(クラックや剥離等)により,防錆剤が分泌され,防錆効果が持続する機能(自己修復性)を持つ新しい材料開発に成功した。3)自己複製・自己増殖機能による微細結線開発を目指し導電性を有する人工核酸系の設計と合成に成功し、その礎となる成果と一般性を有する設計方針の構築に成功した。4)表面微細形状制御による伝熱制御:表面周期構造を用いることで伝熱制御が可能であることが明らかになった。5)本研究で発見した昆虫の水中接着機構を技術化する目的で鋳型によりプロトタイプを製作し高い接着強度を得ることに成功した。生物機能のしくみに関する研究結果と生物規範による要素技術開発を集約し、エレクトロニクス実装への技術移転を試みるため次の研究を実施した。【泡を保持するバイオミメティック表面】シリコンチップ上に泡保持表面(毛状構造)を加工し水中セルフアライメントに成功した。基板側は水蒸気又は酸素補助を用いた真空紫外光照射により親疎水性制御検討をポリジメチルシロキサンを対象に行い、最適条件を見出した。【泡保持機構の導電性の付与】泡を保持できる突起構造の鋳型を作製し、柔軟な材料であるエラストマーへ構造転写し、エラストマー突起構造への金属メッキによる導電性付与に成功した。鋳型を熱インプリント用モールドとして用いることにより、導電性材料自体に突起構造形成することに成功した。【放熱制御】極限環境にも生息する珪藻の有機成分の除去方法(熱処理、酸処理)の選定により珪藻殻の細孔特性と水蒸気吸脱着特性が変化することを明らかにした。珪藻殻に水蒸気を保持させることで放熱特性の向上に成功し、水蒸気吸着量と放熱特性に関係があることを見出しつつある(連携/公募班前田)。材料表面の周期的凹凸構造のサイズが、熱的性質に影響を及ぼすことを明らかにした。【ぬれ制御】生物の機能維持メカニズム、多機能性を模倣した機能性材料の開発を実施した。優れた滑水性、ダメージを受けた際の自己治癒/修復、表面機能の回復、長期にわたる耐食性を有する層状ハイブリッド皮膜(高性能防錆皮膜)を開発した。この層状ハイブリッド皮膜を被覆した銅、アルミニウム基板は塩水噴霧試験2000時間以上経過しても腐食は確認されず、優れた長期耐食性を示すことが明らかとなった。また、ナメクジの分泌機能を模倣した自己分泌型機能材料を開発した。導入する液体を任意選択することで、防汚性のみならず、着氷防止、付着防止、超撥水性、撥液性等の表面機能を付与できることが明らかとなった。研究計画においては、生物規範による可逆的接着機構、セルフアライメント、防汚システム、放熱機構の研究開発すべてにおいて、おおむね計画通りに進んでいる。生物のサブセルラー・サイズ構造の階層性は、防汚(ナメクジや蓮の葉)、自己治癒(葉の表面)、可逆的接着性(昆虫の脚裏)など多様な機能を発現している。本研究では、生物物理・材料/表面科学の視点からそのしくみを解明し、革新的な材料開発を目指した。
熱脱水梁橋アテロコラーゲンスポンジの臨床応用に関する総合的研究

基本的検討1)家兎下顎骨抜歯窩ならび骨欠損部における組織学的検討方法:実験動物は家兎20匹を用い、左右で40検体を4群に分類し、全て下顎第二小臼歯を抜歯し、さらに左右下顎骨体部に径10mmの骨髄に達する骨欠損を形成する。、1群:アテロコラーゲンスポンジによる補填、2群:未処置コントロール、3群:スポンゼルによる補填、4群:天然非アテロコラーゲンによる補填群とし、術後3、7、14、21、35日に剖検、パラフィン切片を作製し種々の染色を施して組織学的に検討した。結果と考察:抜歯窩にアテロコラーゲンスポンジを用いた場合、他の材料に比較して止血が良好で極めて有用と思われた。術後3日においても他の群に比較して肉芽の形成は良好で治癒経過はもっとも良好であると考えられた。しかし術後7日以降になると他群との差は明らかとは言えず、さらにその後の骨性の治癒に大きな変化は認めなかった。本実験結果から本材料は骨からの止血や初期の肉芽の形成には有用と考えられたが、骨の形成を積極的に促進する効果の有無は不明であった。これは家兎下顎骨は本来骨の形成能が極めて高いために、治癒過程において材料による違いを検索するのに適切でないことも原因に考えられた。そこで実験系に工夫しさらに検討することとした。2)家兎大腿骨骨髄除去モデルによるアテロコラーゲンスポンジの骨形成能に関する組織学的検討方法:家兎10匹、左右大腿骨を用いた。大腿骨の近位端と遠位端に小孔設け、同部より骨髄を除去し生じた骨腔内の右側にはコラーゲンスポンジを挿入し、反対側はコントロールとしてそのままとした。実験後2ケ月、4ケ月後に各5匹剖検しエック線学的、組織学的に検索した。結果と考察:コラーゲンを挿入した骨髄腔内には、既に2ケ月後には感染した1例を除き移植したアテロクラ-ゲンを基質として骨が形成されていたのに対し、未処置群は4ケ月後においても脂肪髄が観察され、骨の形成は観察されなかった。本材料を術後の骨欠損に充填した場合、良好な骨性治癒が期待されると考えられた。臨床的検討方法:1)水平埋伏智教歯抜歯40症例に対しアテロコラーゲンスポンジ使用群と未使用群により肉眼所見、エックス線所見、患者のアンケート方式により臨床的有用性を検討した。2)出血性素因を有する患者の抜歯、抜歯後口腔上顎洞瘻、ドライソッケット症例において本材の有用性を検討した。結果:止血効果、肉芽の形成も良好で、抜歯後の口腔上顎洞瘻の閉鎖、ドライソケットの治療に簡便で有用な材料と考えられた。

結果:止血効果、肉芽の形成も良好で、抜歯後の口腔上顎洞瘻の閉鎖、ドライソケットの治療に簡便で有用な材料と考えられた。
北部北太平洋におけるサケ科魚類の回遊の生物学的・生化学的特性に関する研究

太平洋サケマスの回遊について、生物学的・生化学的特性に関する知見が乏しいことから、これらの回遊を生物科学的に解析し、併せて性成熟と肉質の関係について検討した。(1)産卵回遊と生理・北洋生活の索餌回遊から母川回帰への産卵回遊に転換する際には、甲状腺ホルモン(チロキシン)が引き金となり、このホルモンが性成熟開始と母川記憶の呼び戻しにも関係している。また、河川遡上ベニサケの良好な肉質は性ホルモン量が低いことに原因がある。(2)太平洋サケマスの魚群生態:海洋生活時の魚群行動は水塊の動き、餌料の分布、海水温などに左右され、ミクロ的にはランダムである。(3)降海行動と生理:降海に伴う海水適応能は甲状腺ホルモンと性ホルモンが関与し、銀化によって向上することから、ベニサケとサクラマスの放流適時期を設定した。また、これらのホルモンは幼魚時における母川記銘にも関係している。(4)産卵期の生化学:沿岸接岸時には卵黄タンパク質前駆体ビテロゲニンが減少、卵黄形成が完了している。サケマスは2種の卵黄タンパク質から構成されるが、30Kのタンパク質のサブユニットは魚種によって相違がある。また、生殖に関係するカロテノイド代謝機構は、サケ属型とイワナ属型に大別される。(5)サケの品質:産卵期のサケの体成分の消耗は、生殖巣の発達と飢餓によるほか、筋肉と肝臓における脂質とタンパク質の生合成能の低下にも起因している。また、美味と判定される産卵期シロサケの条件(肉色a≧14、脂質含量2-2.5g/100g以上)を設定し、画像処理による品質基準化を行い、業界に提案した。本研究によって、今後は商品価値が高いベニサケとサクラマスの放流事業と回帰サケマスの有効利用が一層進展するものと期待される。平成元年6月ー8月に高橋と安藤は北大練習船おしょろ丸に乗船し、北部北太平洋及びアラスカ湾で刺網による資料採集を行った後、アラスカ州ジュノ-に赴き、近効の河川で遡上魚の採集を行った。同時に、次年度の採集のための予備調査を併せて行った。採集された資料は日本に持ち帰られ、現在各分担者が鋭意分析中であるが、これまでの分析結果の概要は以下の通りであった。卵巣卵に取り込まれ、卵巣の発達(卵黄形成)を促しているベニサケの血中卵黄蛋白前駆物質(ビテロゲニン)は北部北太平洋、アラスカ湾と産卵回遊が進むにつれてその量を増大した。これと平行して、卵巣卵発達に関与している性ステロイドも同様に漸増した。興味深いことに、産卵回遊の開始直前に甲状腺ホルモンが一過性のピ-クを示した。この現象は同様に他のサケ科魚類(サクラマス、アマゴ、ギンザケ)稚魚の降海期に甲状腺ホルモンが一過性のサ-ジを示したが、現在我々はこのサ-ジが母川記銘と何らかの関係があると考えている。従って、この甲状腺ホルモンが母川に回帰する産卵回遊の開始と関係があるのか否か、充分に検討する必要があろう。一方、索餌回遊期から産卵回遊期にかけてベニサケでは筋肉と肝臓のタンパク質の分解のみならず、合成能の変化も著しく大きかった。産卵回遊時のベニサケの筋肉中では脂質とカロテノイド含量が著しく高リンとも分った。シロサケではカロテノイド色素の輸送に関与するリポタンパク質が河川遡上時に初めて認められたのに対し、ベニサケでは北洋の索餌回遊期に既に認められ、これらのことは比較生化学的に極めて興味深い。

今後更に詳細に解析し、上述のホルモンの挙動や鱗及び鰓蓋骨の硬組織が関与するカルシウム代識とも併せて総合的に解析を進めたいと考えている。1)甲状腺ホルモンの生殖腺への取り込み血中のサイロキシン(T4)とトリヨ-ドサイロニン(T3)濃度は雌雄とも生殖腺指数に関係なく0ー4ng/mlであった。しかし、卵巣および精巣中のT3濃度は成熟開始時期に高値を示したが、成熟が進むと減少した。これらのことは、T3が卵巣および精巣の成熟の開始になんらかの関与をしていることを示している。2)骨代謝活性の変化アラスカ湾で採集された個体では、骨形成及び骨吸収とに活発に行われており休止面は全骨表面の10%ほどに過ぎず、骨の盛んな成長がうかがわれた。河口域で採集された個体では骨形成、骨吸収とも活性が減少しており、産卵場で採集された個体ではいずれのの活性も殆ど停止し、休止面が骨表面の大半を占めていた。骨代謝に雌雄差は認められなっかた。以上のことから、海洋生活期のベニザケの骨代謝活性は非常に高く骨成長も盛んであるが、産卵回遊にともないその活性は減少し、産卵時には日ね形成、骨吸収とも殆ど停止することが明かとなった3)脂質合成能と分解能脂質合成能は、肝臓尼おいてトリグリセリドの合成能が産卵遡上にともなって著しく減少するのに対し、筋肉においてはその合成能は雌雄ともむしろ増大していた。これは絶食状態にある産卵遡上期には外部からの脂質の供給はなく、一方的に脂質が分解される特殊な脂質代謝の条件下にあることを考えあわせると、筋肉中の極端な脂質欠乏に対する恒常性の発現のためと考えられる。リパ-ゼ活性を指標とした脂質分解能は、肝臓においては雌雄とも産卵期に増加を示めし、筋肉においては雄は産卵期に増加を示すものの、雌では産卵期にかけてむしろその比活性は低下した。産卵期の筋肉では脂質合成能が上昇、脂質分解能は雄では増大、雌では低下しているが、筋肉脂質量は大幅に低下していることから、筋肉脂質量の変動はやはり脂質分解能の変化が主因であると考えられる。すなわち、産卵期における脂質の総量に及ぼす影響は、合成能より分解能の方が大きいと考えられる。一方、肝臓においては脂質合成能の低下と脂質分解能の増大があいまって脂質量が低下することが示唆された。1)産卵回遊にともないビテロゲニンが増加し、また卵黄も大きくなったが、産卵時には急激に減少した。このビテロゲニンの増減は、エストラジオ-ルの増減とよく対応することが明らかになった。2)産卵回遊の進行にともなってエストラジオ-ルが増加、産卵場では急減したが、17,20ージヒドロキシ-4ープレグネンー3ーオンはこれに代わって急増した。このことからエストラジオ-ルが卵黄形成、17.20ージヒドロキシ-4ープレグネンー3ーオンが卵成熟に深く関与していることが強く示唆された。3)サイロキンとトリヨ-ドサイロキンが生殖巣の成熟に強く影響していることが示された。4)産卵回遊前半においては,骨形成及び骨吸収とも活発に行われており,休止面は全骨表面の約10%に過ぎず,骨の盛んな成長がうかがわれた。河口域で採集された個体ではいずれの活性もほとんど停止し,休止面が骨表面の大半を占めていた。骨の代謝に雌雄差は認められなかった。以上のことから,海洋生活期のベニサケの骨代謝活性は非常に高く,骨成長も盛んであるが,産卵回遊にともないその活性は減少し,産卵時にはおおむね形成,骨吸収ともほとんど停止することが明らかとなった。