hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シロイヌナズナのフェノーム解析とデータベースの作製

1.シロイヌナズナのトランスポゾン挿入変異体の系統的表現型観察私たちがこれまでに作製したトランスポゾン挿入変異株の中で、遺伝子コード領域への挿入変異が予測されるラインを選別し、合計4,768ラインについて種子50粒ずつをシャーレ培地に播種し幼苗の生育を観察した。シャーレ内で約3週間育成した後、各ライン8個体ずつを土に植え換えて植物体の育成を続けて、形態に異常のある個体についてデジタル画像によって記録を取った。これまでのところ植物体地上部に注目して観察を行い、比較的はっきりした目に見える表現型を示したラインに関して再現性が得られるか調べた。その結果、139ライン(219表現型項目)のデータが得られ、これは観察を行ったラインの約3%に相当した。2.シロイヌナズナのトランスポゾン挿入変異体の表現型データベースRAPIDの作製上記の植物体観察によって得られた表現型情報について、主に生育段階に従って8つの大きな表現型カテゴリー(幼苗、葉、茎、花、鞘、種子、全体の成長、枝分かれ)とそれに付随した更に詳細な43の表現型サブカテゴリーに分類した。このデータを元に、表現型ワードから変異体データを検索できるデータベースを作製し公開した(RAPID : RIKEN Arabidopsis Phenome Information Database)。このデータベースには約200枚の変異体写真が含まれており、検索画面で表現型の項目を選ぶことで画像データが検索できる。検索結果はサムネール形式で表示されており写真をクリックすると拡大された写真を見ることができ、言葉では表しにくい変異体の様子が閲覧できるようになっている。観察を行った各変異体について、どの遺伝子にトランスポゾンが挿入されて変異を受けているかについても示されている(http://rarge.gsc.riken.jp/phenome/)。1.シロイヌナズナのトランスポゾン挿入変異体の育成と発芽率の測定植物変異開発研究チームがこれまでに作製していたトランスポゾン挿入変異株の中で、遺伝子への挿入が予測されるラインを選別し、これまでに合計4,768ラインについて種子50粒ずつをプレート培地に播種し、発芽率・初期育成率を測定した。これまでの結果を合計すると発芽率については、4,215ライン(88%)が80%以上の発芽率を示したのに対し、212ライン(4.4%)については発芽率70%未満であり、発芽に影響のある遺伝子変異体の候補と考えられた。育成率については110ライン(2.3%)が50%未満の育成率を示し、これらの変異体は致死表現型の候補と考えられた。2.シロイヌナズナの形態観察による表現型データの記録プレートで約3週間育成の後、各ライン8個体ずつを土に植え換え植物体を育て、形態に異常の観察されるラインについてデジタル画像によって記録を取った。これまでに行った植物体地上部の観察で比較的はっきりした表現型を示したのは265ライン(5.5%)だった。その中には、植物体の綾性・アルビノ形質・植物体の色が薄い・遅咲き・葉の形態異常・茎の形態異常・花の形態異常・さやの形態異常など様々な表現型が含まれていた。3.シロイヌナズナの表現型データのデータベース化に向けた準備上記の表現型解析によって得られた変異体の情報について、各表現型情報を検討し、約50項目の表現型の項目に分類した。また、獲得したデジタル画像データは、データベース化に向けてファイル名や保存方法を統一するために再編を行った。1.シロイヌナズナのトランスポゾン挿入変異体の育成率の測定私たちがこれまでに作製していたトランスポゾン挿入変異株の中で、遺伝子への挿入が予測されるラインを選別し、これまでに合計4,768ラインについて種子50粒ずつをプレート培地に播種し、初期育成率を測定した。その中で育成率が50%未満であった110ライン(2.3%)について、再現性の確認と各16個体のトランスポゾンの挿入状態を各々のオリゴDNAプライマーを用いたPCR法により測定した。その結果、約40ラインについてはトランスポゾンのホモ挿入個体が得られず、致死表現型変異体の候補と考えられた。現在、原因遺伝子の確定と表現型のさらなる分類を進めている。2.シロイヌナズナの形態観察による表現型データの記録遺伝子への挿入が予測されるラインについて、プレートで約3週間育成の後、各ライン8個体ずつを土に植え換え植物体を育て、形態に異常の観察されるラインについてデジタル画像によって記録を取った。これまでに行った植物体地上部の観察で比較的はっきりした目に見える表現型を示したラインに関して、再現性が得られるか調べた。3.シロイヌナズナの表現型データのデータベース化に向けた準備上記の表現型解析によって得られた変異体の情報について、主にシロイヌナズナの生育段階に沿ったかたちで8つの大きな表現型カテゴリー(Seedling, Leaves, Flowering & Growth, Stems, Branching, Flowers, Siliques, Seed yield)を設定し、さらに合計43個の表現型サブカテゴリーに分類した。

シャーレ内で約3週間育成した後、各ライン8個体ずつを土に植え換えて植物体の育成を続けて、形態に異常のある個体についてデジタル画像によって記録を取った。これまでのところ植物体地上部に注目して観察を行い、比較的はっきりした目に見える表現型を示したラインに関して再現性が得られるか調べた。その結果、139ライン(219表現型項目)のデータが得られ、これは観察を行ったラインの約3%に相当した。2.シロイヌナズナのトランスポゾン挿入変異体の表現型データベースRAPIDの作製上記の植物体観察によって得られた表現型情報について、主に生育段階に従って8つの大きな表現型カテゴリー(幼苗、葉、茎、花、鞘、種子、全体の成長、枝分かれ)とそれに付随した更に詳細な43の表現型サブカテゴリーに分類した。このデータを元に、表現型ワードから変異体データを検索できるデータベースを作製し公開した(RAPID : RIKEN Arabidopsis Phenome Information Database)。このデータベースには約200枚の変異体写真が含まれており、検索画面で表現型の項目を選ぶことで画像データが検索できる。検索結果はサムネール形式で表示されており写真をクリックすると拡大された写真を見ることができ、言葉では表しにくい変異体の様子が閲覧できるようになっている。観察を行った各変異体について、どの遺伝子にトランスポゾンが挿入されて変異を受けているかについても示されている(http://rarge.gsc.riken.jp/phenome/)。
バナジウムの濃縮機構と生理作用に関わる金属タンパク質ネットワークの解析

本研究では高濃度にバナジウムを濃縮するスジキレボヤAscidiasydneiensis sameaのバナドサイトおよび体腔におけるVanabinを核とした金属タンパク質の相互作用および金属授受ネットワークの全貌を網羅的に解明することをめざして、既知のバナジウム結合タンパク質および金属輸送体について、バナドサイトから新規相互作用タンパク質を網羅的に探索するとともに、相互作用および金属の受け渡しの解析を行った。本研究では高濃度にバナジウムを濃縮するスジキレボヤAscidia sydneiensis sameaのバナドサイトおよび体腔におけるVanabinを核とした金属タンパク質の相互作用および金属授受ネットワークの全貌を網羅的に解明することをめざして、既知のバナジウム結合タンパク質および金属輸送体について、バナドサイトから新規相互作用タンパク質を網羅的に探索するとともに、相互作用および金属の受け渡しの解析を行った。本年度は、スジキレボヤにおけるバナジウムの高選択的濃縮機構に関わる金属タンパク質ネットワークの解析に関して以下の研究を行った。1.バナジウム結合タンパク質と金属輸送体との関係を明らかにするために、スジキレボヤおよびヒトのmetal-ATPaseの細胞内金属結合ドメインを取り出して組み換えタンパク質を作成した。両者の金属選択性およびタンパク質間相互作用を比較した。バナジウム結合能がmetal-ATPaseに普遍的な性質であると示唆された。2.バナジウム結合タンパク質問の金属授受解析を目指して、Vanabin1-4およびVBP-129の組み換えタンパク質を作成し、ゲル濾過および金属固定化カラムによってバナジウム結合能を調べた。Vanabin4からVanabin2への金属受け渡しを示唆する結果が得られた。VBP-129の変異体を作成し、バナジウム結合およびVanabinPとの相互作用に必須のドメインをそれぞれ同定した。3.スジキレボヤ血球から、2種類のネイティブ型Vanabin-Interacting Protein(VIP1)の精製を試みた。生理・環境条件によってその存在比が変動することを見出した。4.金属結合タンパク質の機能発現に関与するタンパク質の網羅的同定の準備段階として、スジキレボヤ血球からmRNAを抽出し、そのcDNAをターゲットベクターpBTに組み込んだcDNAライブラリーの作成を試みた。1. two-hybrid法によるスクリーニングについて、以下の研究を行った。(1)スジキレボヤ血球由来のcDNAをターゲットベクターpTRGに組み込んだcDNAライブラリーの作成を進めた。スクリーニングに十分な数の独立クローンが得られるまで、繰り返し形質転換を行った。(2)スクリーニングに用いるベイトとして、Vanabin1-4, VanabinPをpBTに組み込んだプラスミドを作成した。VIP1, VBP-129およびNramp, metal-ATPaseについても、コンストラクト作成を進めている。2.ベイトに用いるタンパク質の特性を明らかにするために以下の研究を行った。(1) VBP-129について、機能ドメインを特定するために欠失変異体を作成し、大量合成系の確立と金属結合能の解析を行った。四日版ジウムとの結合に必須のドメインを同定した。(2) Vanabin2について、リジン・アルギニン・システイン残基に変位を導入したコンストラクトを作成し、構造安定性と金属結合能の相関関係を解析した。高親和性部位を特定した。(3) Nrampについて、アフリカツメガエル卵母細胞を用いた金属輸送能の解析を行った。pH依存的でNaによって阻害される四価バナジウム輸送能を確認した。(4) VIP1について、ウェスタンブロット法による組織局在と発現変動に関する解析を行った。本年度は、ホヤにおけるバナジウム濃縮・還元のメカニズムを解明するとともに、濃縮されたバナジウムの生理的役割を明らかにする上で必須のステップとして、バナドサイトおよび体腔におけるVanabinを核とした金属タンパク質の相互作用および金属授受ネットワークの全貌を網羅的に解明することを目的として、以下の研究を行った。2.消化管のバナジウム結合タンパク質Ag-151を同定した。金属選択性と酵素活性を検証した。3.VBP-129について、点突然変異体を作成し、金属結合能の解析とタンパク質相互作用の解析を行った。リジン残基とシステイン残基の必要性に関する情報を得た。4.metal-ATPaseについて、金属結合ドメインの機能解析と、全長コンストラクトの作成を行った。5.Vanabin1-4についてタンパク質共存下での相互作用と酵素活性調節の相関関係を検証した。
多元素添加非晶質リン酸カルシウムコーティング薄膜の創成

従来の歯科用インプラント表面へのリン酸カルシウムコーティングはコーティング膜の剥離等により感染・炎症を引き起こす可能性があることが示唆されている.一方,RFマグネトロンスパッタリング法では薄く緻密で均一な膜を得ることができ,かつ結晶構造を有さない生体内吸収性を持つ非晶質リン酸カルシウム(ACP)を生成することができる.本実験ではこのACPに着目した.本法によりACPコーティングを施したインプラントを,兎に埋入し生体内での評価を行った.摘出したインプラントからACPコーティングの生体内での早期溶解性が確認された.また組織学的評価においても,インプラント周囲への骨形成を促進することが示唆された.従来の歯科用インプラント表面へのリン酸カルシウムコーティングはコーティング膜の剥離等により感染・炎症を引き起こす可能性があることが示唆されている.一方,RFマグネトロンスパッタリング法では薄く緻密で均一な膜を得ることができ,かつ結晶構造を有さない生体内吸収性を持つ非晶質リン酸カルシウム(ACP)を生成することができる.本実験ではこのACPに着目した.本法によりACPコーティングを施したインプラントを,兎に埋入し生体内での評価を行った.摘出したインプラントからACPコーティングの生体内での早期溶解性が確認された.また組織学的評価においても,インプラント周囲への骨形成を促進することが示唆された.本研究では、歯科用インプラント表面への非晶質リン酸カルシウムコーティングによる骨形成の有用性について評価することを目的とした。非晶質リン酸カルシウムは、生体内で早期に吸収されるため、コーティングとして使用する場合に、周囲組織へのリン酸カルシウムの供給源となると考えられたためである。今年度は、インプラント表面へマグネトロンスパッタリング法を用いて非晶質リン酸カルシウムをコーティングし家兎大腿骨・脛骨への埋入を行った。対照群として未コーティングのインプラントを使用した。埋入後の待機期間として1,2,4週間を選択し、力学的・組織学的評価を施行した。力学的評価として埋入されたインプラント除去時のトルク検査等で行った。また組織学的評価として非脱灰研磨標本を用いて、インプラント-骨接触率および電子顕微鏡によるインプラントスレッド内の骨占有率を測定した。その結果、非晶質リン酸カルシウムコーティングされたインプラントはコントロール群に比較し有意に骨形成を促進すること、また機械的嵌合力が有意に高くなることが示された。また、埋入後2,4週間で摘出したインプラント表面には非晶質リン酸カルシウムを認めなかったため、これらは生体内で早期に吸収されることが確認された。非晶質リン酸カルシウムは生体内で早期に溶解し周囲骨組織へのリン酸カルシウムの供給源となるため、骨形成が促進されると考えられる。本研究結果は、Implant Dentistryへ投稿し受理されている。2014年内に掲載予定である。本研究では、歯科用インプラント表面への非晶質リン酸カルシウムコーティングによる骨形成の有用性について評価することを目的とした。今年度は、インプラント表面へのマグネトロンスパッタリング法を用いて非晶質リン酸カルシウムをコーティングし家兎大腿骨・脛骨への埋入を行った。力学的評価として埋入されたインプラント除去時のトルク検査等を行った。本研究結果はImplant Dentistryへ投稿し受理された。26年度が最終年度であるため、記入しない。口腔外科学26年度が最終年度であるため、記入しない。動物実験で歯科用インプラント表面への非晶質リン酸カルシウムコーティングの有用性を示し、それを査読付雑誌に投稿、受理されたため。今後は他元素添加リン酸カルシウムコーティングへと発展させ、骨形成を最も促進と考えられる元素、含有比率についてIn Vitroで検討することを主目的とする。
高地環境での体温調節反応の特殊性と中高年者登山事故防止

【被験者】健康的な中高齢者20名(男性20名、平均年齢68±3歳)【プロトコール】1体力測定(2012年9月21日)2高所登山(2012年9月27日、乗鞍剣ヶ峰2350m3025m);3低所登山(2012年11月14日、高ボッチ高原900m1580m、悪天候のため山頂1630m断念)。【測定項目】1体力測定;身体形態(身長、体重、体脂肪)、体組成計測、最高酸素摂取量、等尺性膝伸展/屈曲筋力2高所登山;登山前体重、登山中運動量、登山中心拍数、登山中尿量、登山後体重、登山後飲水量、終了時自覚的疲労度(VAS)3低所登山;2と同様。【測定結果】2高所登山;快晴、平均気温18度、平均湿度30%、行動時間289±5分、休憩時間65±4分、総運動量801±26kcal、発汗量2337±147g、飲水量1074±94g、尿量225±33g、終了時疲労度4.1±0.4cmであった(平均値±SE)。3低所登山;曇り時々雪、平均気温4度、平均湿度70%、行動時間225±2分、休憩時間30±3分、総運動量696±13kcal、発汗量1702±155g、飲水量465±59g、尿量333±60g、終了時疲労度3.1±0.4cmであった(平均値±SE)。【考察】低所登山当日が悪天候(雪)であり安全を確保するため、昼食をとった避難小屋(1580m)から山頂(1630m)までの往復45分の行程を断念した。そのため、低所登山では行動時間、総運動量、終了時疲労度が高所登山より小さくなった。また、低所登山では高所登山と比較して発汗量に対する飲水量の割合が低く、一方で尿量は多くなった。これは、気温が低かったことから、皮膚血管が収縮し、中心静脈圧が上昇したことにより、尿量が上昇したと考えられる。【研究目的】中高齢者の登山ブームに伴って増加している登山事故を防止するため、登山中の脱水により引き起こされる熱中症に着目をした。【被験者】健康的な中高齢者20名(男性20名、平均年齢68±3歳)【プロトコール】1体力測定(2012年9月21日)2高所登山(2012年9月27日、乗鞍剣ヶ峰2350m3025m);3低所登山(2013年11月14日、高ボッチ高原900m1580m、悪天候のため山頂1630m断念)。【測定項目】1体力測定;身体形態(身長、体重、体脂肪)、体組成計測、最高酸素摂取量、等尺性膝伸展/屈曲筋力2高所登山;登山前体重、登山中運動量、登山中心拍数、登山中尿量、登山後体重、登山後飲水量、終了時自覚的疲労度(VAS)

3低所登山;2と同様。【測定結果】2高所登山;快晴、平均気温18度、平均湿度30%、行動時間289±5分、休憩時間65±4分、総運動量801±26kcal、発汗量2337±147g、飲水量1074±94g、尿量225±33g、終了時疲労度4.1±0.4cmであった(平均値±SE)。3低所登山;曇り時々雪、平均気温4度、平均湿度70%、行動時間225±2分、休憩時間30±3分、総運動量696±13kcal、発汗量1702±155g、飲水量465±59g、尿量333±60g、終了時疲労度3.1±0.4cmであった(平均値±SE)。【考察】低所登山当日が悪天候(雪)であり安全を確保するため、昼食をとった避難小屋(1580m)から山頂(1630m)までの往復45分の行程を断念した。そのため、低所登山では行動時間、総運動量、終了時疲労度が高所登山より小さくなった。また、低所登山では気温が低かったことから、高所登山と比較して発汗量に対する飲水量の割合が低く、一方で尿量は多くなった。研究日程は滞りなく行ったが、高所登山と低所登山の外気温を合わせることができなかったため、高所と低所における脱水の比較検討は難しかった。しかし一方で、これまで測定できなかった寒冷時の登山データを計測することができたため、新たな研究課題として『寒冷時と温暖時の登山における脱水』を加えて研究を行うこととした。そこで、25年度には、低所登山では温暖時に、高所登山では寒冷時に登山を行う必要がある。そのうえで、i)温暖時および寒冷時それぞれについて低所と高所を比較する。加えて、ii)低所および高所それぞれについて温暖時と寒冷時を比較する。つまり、25年度は24年度と同様に1体力測定、2高所登山(寒冷時)3低所登山(温暖時)を行うため、24年度の達成度は研究の50%である。当初の予定では、『高所登山と低所登山における脱水により引き起こされる熱中症の危険性』を検討することであったが、24年度の研究にて、これまで測定できなかった寒冷時の登山データを計測することができたため、25年度には新たな研究課題として『寒冷時と温暖時の登山における脱水により引き起こされる熱中症の危険性』を加えて研究を行うこととした。寒冷時では、手足など体の末端の血管が縮み、中心静脈圧が増すため、脱水を感知しにくい、加えて、寒さが刺激となって、尿を出そうとする交感神経のはたらきが強くなるため、尿量が増加する。つまり、発汗量が等しければ寒冷時の方が脱水の危険性が高い。これらのことを、実際の臨床にて同じ山の登山を行い報告した例がないため、寒冷時登山の安全確保のため研究意義が高い。当初計画で見込んだよりも安価に研究が完了したため、次年度使用額が生じた。25年度は24年度と同様に1体力測定、2高所登山(寒冷時)3低所登山(温暖時)を行うため、研究実施のための必要予算はほぼ同額となるが、研究成果を発表したり、論文化するために国内外の学会参加への参加費および交通費等が増額となる。
ヒト胎児における化学物質の毒性の予測系:多数の異物代謝酵素の遺伝子を導入したヒト化マウスを用いた検討

ヒトの肝臓には,化学物質の毒性発現に大きく関与するCYPが胎児期から発現するが,齧歯類などの実験動物では発現しない.したがって実験動物にヒト胎児に発現するCYPを導入し,化学物質のヒト胎児における毒性をin vivoで検討することのできる系を開発することは重要である.ヒト胎児には,肝に発現する主要なCYPであるCYP3A7に加えて,種々の臓器にCYPIA1,CYPIB1およびCYP2E1が発現している.一方,ウサギの胎仔に発現するプロスタグランジンG/H合成酵素(COX)-1または2が,サリドマイドの催奇形性の発現に関与することが示唆されている.そこで本研究では,胎仔期においてヒトCYPIA1,CYPIB1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2を発現する新規なトランスジェニックマウスを開発し,ヒトの胎児毒性を予測する系として応用することを目指した.岡崎基礎生物学研究所所長の勝木元也教授,株式会社ジェンコムとの共同研究により,ヒトCYPIA1,CYPIB1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1あるいはCOX-2遺伝子を全て,複数組み合わせ,あるいは単独で有するTgマウスを作出した.このうち1系統(36p)に関しては,胎仔期にCYP2E1を除く5分子種が発現していることをRT-PCRにより確認した.他の系統に関しても現在発現の有無を確認中である.妊娠9日目のTgマウス(36p系統)にサリドマイド(100mg/kg)を腹腔内投与し催奇形性試験を行った.その結果,サリドマイド投与群で臍ヘルニアが1胎仔確認された.また,胎仔死亡および胚吸収率もTgマウスのサリドマイド投与群で高い傾向が認められた.以上のことから,樹立したヒト胎児型Tgマウスが化学物質によるヒト胎児における毒性発現の評価系として有用であることが明らかとなった.今後,さらに多くの系統を樹立し,また,様々な化学物質について催奇形性試験を行うことにより,本試験系の有用性を評価する予定である.ヒトの肝臓には,化学物質の毒性発現に大きく関与するCYPが胎児期から発現するが,齧歯類などの実験動物では発現しない.したがって実験動物にヒト胎児に発現するCYPを導入し,化学物質のヒト胎児における毒性をin vivoで検討することのできる系を開発することは重要である.ヒト胎児には,肝に発現する主要なCYPであるCYP3A7に加えて,種々の臓器にCYPIA1,CYPIB1およびCYP2E1が発現している.一方,ウサギの胎仔に発現するプロスタグランジンG/H合成酵素(COX)-1または2が,サリドマイドの催奇形性の発現に関与することが示唆されている.そこで本研究では,胎仔期においてヒトCYPIA1,CYPIB1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2を発現する新規なトランスジェニックマウスを開発し,ヒトの胎児毒性を予測する系として応用することを目指した.岡崎基礎生物学研究所所長の勝木元也教授,株式会社ジェンコムとの共同研究により,ヒトCYPIA1,CYPIB1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1あるいはCOX-2遺伝子を全て,複数組み合わせ,あるいは単独で有するTgマウスを作出した.このうち1系統(36p)に関しては,胎仔期にCYP2E1を除く5分子種が発現していることをRT-PCRにより確認した.他の系統に関しても現在発現の有無を確認中である.妊娠9日目のTgマウス(36p系統)にサリドマイド(100mg/kg)を腹腔内投与し催奇形性試験を行った.その結果,サリドマイド投与群で臍ヘルニアが1胎仔確認された.また,胎仔死亡および胚吸収率もTgマウスのサリドマイド投与群で高い傾向が認められた.以上のことから,樹立したヒト胎児型Tgマウスが化学物質によるヒト胎児における毒性発現の評価系として有用であることが明らかとなった.今後,さらに多くの系統を樹立し,また,様々な化学物質について催奇形性試験を行うことにより,本試験系の有用性を評価する予定である.ヒトの肝臓には,化学物質の毒性発現に大きく関与するCYPが胎児期から発現するが,齧歯類などの実験動物では発現しない.したがって実験動物にヒト胎児に発現するCYPを導入し、化学物質のヒト胎児における毒性をin vivoにて検討することのできる系を開発することは重要である.ヒト胎児には、肝に発現する主要なCYPであるCYP3A7に加えて、種々の臓器にCYP1A1,CYP1B1およびCYP2E1が発現している.一方,ウサギの胎仔に発現するプロスタグランジンG/H合成酵素(COX)-1または2が,サリドマイドの催奇形性の発現に関与することが示唆されている.そこで、本研究ではEF1αプロモータを用い,胎仔期においてもヒトCYP1A1,CYP1B1,YP2E1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2を発現する新規なトランスジェニックマウスを開発し,ヒトの胎児毒性を予測する系として応用することも目指した.トランスジェニックマウスの樹立は東京大学医科学研究所の勝木元也教授,株式会社ジェンコムとの共同研究で行うこととした。

勝木らがヒトCYP1A1,CYP1B1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2 cDNAを,マウス受精卵に導入しトランスジェニックマウスを作出した.生まれたキメラマウスを交配した.生殖細胞にヒトCYP1A1,CYP1B1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2 cDNAが導入されたF1マウスを得た.雄性のF1マウスより精子を採取した.採取した精子をC57BL/6マウスの卵(約500個)と試験管内受精し,仮親の卵管に移植して胎仔を成長させた(以上,ジェンコムにて実施).当研究室において器官形成期である受精後12日に胎仔を摘出し,尾および足よりゲノムDNAを抽出した.残りの臓器より,導入遺伝子の発現を確認にする目的で全RNAを得た.ヒトCYP1A1,CYP1B1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2 cDNAのゲノムへの導入が確認されたマウスにおいてCYP1A1,CYP1B1,CYP3A7およびCOX-1COX-2のmRNAが発現していることをRT-PCR法により確認することに成功した.現在,ジェンコムで各遺伝子をホモに有するマウスを作製している.また,ヒトCYP1A1,CYP1B1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2をすべて有するマウスの作出も行っている。ヒトの肝臓には,化学物質の毒性発現に大きく関与するCYPが胎児期から発現するが,齧歯類などの実験動物では発現しない.したがって実験動物にヒト胎児に発現するCYPを導入し,化学物質のヒト胎児における毒性をin vivoにて検討することのできる系を開発することは重要である.ヒト胎児には,肝に発現する主要なCYPであるCYP3A7に加えて,種々の臓器にCYP1A1,CYP1B1およびCYP2E1が発現している.一方,ウサギの胎仔に発現するプロスタグランジンG/II合成酵素(COX)-1または2が,サリドマイドの催奇形性の発現に関与することが示唆されている.そこで本研究では,胎仔期においてヒトCYP1A1,CYP1B1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1およびCOX-2を発現する新規なトランスジェニックマウスを開発し,ヒトの胎児毒性を予測する系として応用することも目指した.咋年度は,岡崎基礎生物学研究所所長の勝木元也教授,株式会社ジェンコムとの共同研究によるトランスジェニツク(Tg)マウスの樹立経過を報告した.本年度は,引き続き樹立経過および樹立したTgマウスを用いたサリドマイドによる予備検討的催奇形性試験の結果を報告する.ヒトCYP1A1,CYP1B1,CYP2E1,CYP3A7,COX-1あるいはCOX-2遺伝子を全て,複数組み合わせ,あるいは単独で有するTgマウス15系統を作出した.このうち1系統(36P)に関しては,胎仔期に6分子種全てが発現していることをRT-PCRにより確認した.他の系統に関しても現在発現の有無を確認中である.妊娠9日目のTgマウス(36p系統)にサリドマイド(100mg/kg)を腹腔投与し催奇形性試験を行った.その結果,サリドマイド投与群で臍ヘルニアが1胎仔確認された.また,胎児死亡率および胚吸収率もTgマウスのサリドマイド投与群で高い傾向が認められた.以上のことから,樹立したヒト胎児型マウスが化学物質によるヒト胎児における毒性発現の評価系として有用であることが明らかとなった.今後,さらに多くの系統を樹立し,また,フェニトインやアフラトキシンB_1など様々な化学物質について催奇形性試験を行うことにより,本試験系の有用性を評価する予定である.
鋳型振動法を用いた鋳造材料の結晶粒微細化と結晶粒微細化機構の解明

結晶粒が粗大かつ不均質となりやすい鋳造材をこれまでの結晶粒微細化手法とは全く異なる方法により結晶粒を微細化・均質化させるとともに,その結晶粒微細化機構を明らかにしようとするものである.本研究では,鋳型ごと振動させる鋳型振動機構を用いて振動と結晶粒成長過程や微細化機構との関係を明らかにするとともに,本研究で確立した結晶粒微細化手法を用いて微細化させ,機械的特性向上や大型鋳造部材への適応を目指す.結晶粒が粗大かつ不均質となりやすい鋳造材をこれまでの結晶粒微細化手法とは全く異なる方法により結晶粒を微細化・均質化させるとともに,その結晶粒微細化機構を明らかにしようとするものである.本研究では,鋳型ごと振動させる鋳型振動機構を用いて振動と結晶粒成長過程や微細化機構との関係を明らかにするとともに,本研究で確立した結晶粒微細化手法を用いて微細化させ,機械的特性向上や大型鋳造部材への適応を目指す.
ゲノム維持に関わるpRBファミリーの新たな役割-DNA損傷に伴うS期細胞周期停止

pRB, p107ならびにp130から構成されるpRB癌抑制蛋白ファミリーは、E2F転写因子との複合体形成を介して、G1期からS期への細胞周期進行を抑制する。細胞がG1後期の制限点を通過するためには、増殖刺激によるG1サイクリン-サイクリン依存性キナーゼ(CDK)の活性化ならびにサイクリン-CDKによるpRBファミリーのリン酸化による不活化が必要不可欠なステップと考えられている。事実、pRBとp130はG0-G1期細胞において強く発現し、細胞周期のS期への進行を能動的に抑制している。これに対し、p107の発現はG1期細胞ではきわめて低く、細胞がG1後期からS期に進行することにより、その発現量が著しく増強する。この事実はp107がG1期以降の細胞周期において何らかの生物学的役割を有している可能性を示唆している。本研究では、サイクリン-CDKによるリン酸化/不活化に対して完全に抵抗するp107分子を作製し、同分子を誘導的に異所性発現するリンパ系細胞株を樹立した。このリン酸化抵抗性p107発現により、細胞のS期進行は強力に抑制された。一方、S期に同調した細胞集団にDNA損傷物質cisplationを作用させることにより、p107が高リン酸化/不活性型から低リン酸化型/活性型に転換されるとともにS期の状態で細胞周期が停止した。さらに、野生型p107分子を誘導的に異所性発現するリンパ系細胞株ではcisplatinによるS期細胞周期抑制は増強された。一方、p107を含むpRBファミリーの活性を中和するアデノウイルスE1A発現により、cisplatinのS期進行阻害効果は抑制された。以上の結果から、p107はS期細胞におけるDNA損傷に応答して活性化される細胞周期ブレーキの機能を有することが明らかとなった。
古俳諧の資料基盤構築と古典研究への活用

近世前期に盛行した貞門・談林の古俳諧は、俗語を豊富に掬い取り、言葉の連想(前近代人の共通認識)を軸として展開する文芸であり、語の精密な意味合いや古人の世界観を解明する上で重要な作品群である。しかしながら、資料の膨大さと文学史的評価の低調さのために、従来、本格的研究が殆どなされなかった。このような状況に鑑み、本研究では、古俳諧の資料基盤の整備と、貞門俳諧の所産である連想語辞書『俳諧類船集』の注釈研究、さらに、その成果を活用した古典研究を行うことで学術基盤の向上に寄与したい。本年度は、「古俳書年表稿」の完成と公開に注力した。本年表稿は、古俳書を可能な限り網羅して編年体に配列し、解題を付した作品目録であり、古俳諧研究の基礎資料となるものである。これまでの研究で作成した礎稿をもとに収録書目の増補を進め、解題の高精度化を図った。国文学研究資料館、東京都立中央図書館、奈良大学図書館、西尾市岩瀬文庫、芭蕉翁記念館、陽明文庫等における原本調査と、全国の所蔵先からの写真収集、関連文献の調査によって情報を整理検討し、859点の書目について記述した。完成原稿は近日中に刊行予定である。また、上記調査の過程で、初期伊賀俳壇で活躍した貞門俳人・高梨野也の文事の検討を行い、それを踏まえて芭蕉句文「うに掘る岡」について注釈的考察を加え、新たな解釈を提案した(河村瑛子「高梨野也小考ー芭蕉句文「うに掘る岡」をめぐって」『日本文学研究ジャーナル』8号、2018年12月)。さらに、浩瀚な内容を備える『俳諧類船集』注釈に際しての資料整備の一貫として、日常的記述に富む黒川道祐の紀行作品群に着目した。作品と諸本の一覧を作成した上で、研究会において月1回のペースで読解に取り組むこととし、本年度は、従来その存在が知られなかった谷村文庫蔵「西北紀行」の翻刻・注釈を行った。本研究計画の目的の一つであり、今後の古俳諧研究の基礎をなす「古俳書年表稿」の原稿が完成し、公開の目処が立ったことが主な理由である。また、それに次ぐ理由として、上記の研究作業の過程で、文学史上重要な芭蕉の作品・伝記について新見を付け加え得たこと、今年度より開始した陽明文庫の資料調査を通じて、従来不十分であった公家の俳事や初期の俳諧式目運用の実態を考察できたことなどが挙げられる。今後は、「古俳書年表稿」にもとづいて古俳諧作品の読解翻刻を進め、全文データの集積と公開に力を注ぐ。これまでの研究を通じて、他出との異同を考慮すべき作品があること、難語が少なからず含まれることなど、作業上の課題を認識した。翻刻作業は、作品の注釈的吟味、諸伝本・他作品との比較検討と同時並行で遂行する必要がある。また、本年度の研究において、黒川道祐の紀行文が『俳諧類船集』注釈のみならず、他の文学作品の理解にも有用であること、資料の性質上、校合・注釈による本文校訂が肝要であることを確認した。本年度に引き続き、注釈的考察を行う。以上のような基礎研究を踏まえ、『類船集』注釈と古典研究を推し進める。

本研究計画の目的の一つであり、今後の古俳諧研究の基礎をなす「古俳書年表稿」の原稿が完成し、公開の目処が立ったことが主な理由である。また、それに次ぐ理由として、上記の研究作業の過程で、文学史上重要な芭蕉の作品・伝記について新見を付け加え得たこと、今年度より開始した陽明文庫の資料調査を通じて、従来不十分であった公家の俳事や初期の俳諧式目運用の実態を考察できたことなどが挙げられる。今後は、「古俳書年表稿」にもとづいて古俳諧作品の読解翻刻を進め、全文データの集積と公開に力を注ぐ。これまでの研究を通じて、他出との異同を考慮すべき作品があること、難語が少なからず含まれることなど、作業上の課題を認識した。翻刻作業は、作品の注釈的吟味、諸伝本・他作品との比較検討と同時並行で遂行する必要がある。また、本年度の研究において、黒川道祐の紀行文が『俳諧類船集』注釈のみならず、他の文学作品の理解にも有用であること、資料の性質上、校合・注釈による本文校訂が肝要であることを確認した。本年度に引き続き、注釈的考察を行う。以上のような基礎研究を踏まえ、『類船集』注釈と古典研究を推し進める。物品費に充てる計画であったが、進捗状況の変化により今年度の購入を見送った。次年度の助成金とあわせて物品費として使用する予定である。
多重解像度カルシウムイメージングデータの解析手法の確立とその応用

神経科学の分野において、カルシウムイメージングは多細胞の活動を同時記録する重要な手法の一つである。近年、二光子顕微鏡などの計測装置の急激な発展により、広視野から数万個の細胞の活動を計測することが可能になった。このような計測装置の急速な進歩により、我々は巨大なデータをいかに解析するかという問題に直面するようになった。我々は、多重解像度技術を用いた細胞検出方法を開発することを目標として、以下の2つのアルゴリズムを開発した。アルゴリズム2:多重解像度非負値行列因子分解(Multi-resolution non-negative matrixfactorization(MNMF))による細胞検出法を開発した。低解像度データより大域的情報、高解像度データから局所詳細情報を得て、これらを結合することにより、細胞検出能力の向上を実現する。CNMFとSuite2Pと比べて、MNMFは高い細胞検出性能を有することが確認できた。現在英文論文の執筆をしている。29年度が最終年度であるため、記入しない。近年、このような大規模カルシウムイメージングデータから、機械学習の方法を用いて細胞を自動検出しようとする試みがある。我々は、深層学習などで近年注目を集めている多重解像度技術を用いた新型の細胞検出方法を開発している。平成28年度は以下の3つのアルゴリズムを開発した。アルゴリズム1:非負値行列因子分解を多重解像度に拡張した。まず、高空間解像度のカルシウムイメージングを、ビニングによりダウンコンバートした低空間解像度データを生成する。そして、2つの解像度の異なるデータを、同時最適化の技法を用いて、空間行列Wと時間行列Hに分解するアルゴリズムを構築した。空間解像度データより大域的情報、高空間解像度データから局所詳細情報を得て、これらを結合さえることにより、細胞検出能力の向上を実現した。アルゴリズム2:2回の異なる測定で得られる「高フレームレート低空間解像度」と「低フレームレート高空間解像度」の解像度が異なるデータから、高解像度の空間情報(形態)と時間情報(活動)を抽出する超解像アルゴリズムを構築した。これにより、スキャン速度の制約により、空間と時間の両方の解像度を同時に上げることができない計測装置の「ジレンマ」の解消を実現する。アルゴリズム3:上記の緻密な機械学習アルゴリズムと異なり、空間フィルタと時間フィルタ、そして閾値処理だけで、細胞検出を実現するアルゴリズムを構築した。このアルゴリズムは、メモリを使わず高速に動作するため、巨大イメージングデータの解析に適している。アリゴリズムの構築が完了しており、人工生成データを用いて動作確認も完了している。実データへの適用で、研究は完了する。平成28年度では、人工合成データを用いて、アルゴリズム1とアルゴリズム2の性能評価を行った。先行研究の手法である制約付き非負値行列因子分解と独立成分分析と比較して、2つの提案アルゴリズムの性能が上回ることを確認した。平成29年度前半も引き続き、人工合成データを用いて、これらアルゴリズムの性能評価を行う。前年度において、理化学研究所脳科学総合研究センター村山チームから提供を受けた広視野高解像度イメージングデータに、アルゴリズム3を適用し、高速に細胞検出が実現できることを確認した。平成29年度も同様に、広視野高解像度イメージングデータから高精度に細胞検出できるように、アルゴリズムの改良を行っていく。同時に、アルゴリズム3で解析した広視野高解像度イメージングデータ(実データ)に、アルゴリズム1とアルゴリズム2の適用を試みる。アルゴリズム3と比べて、細胞検出能力がどれだけ向上するかを確認する。また同時に、先行研究の手法である制約付き非負値行列因子分解と独立成分分析を用いて実データを解析し、提案アルゴリズムとの性能比較を行う。
PRLのレドックスセンサー機能の解明

がん転移に関わるPRLと結合する因子を網羅的に探索した結果、機能未知の膜蛋白質を同定し、MagExと命名した。MagExはPRLと酸化・還元(レドックス)依存的に複合体を形成しており、機能解析の結果、MagExがMg^<2+>を排出する因子であることを突き止めた。このMagEx発現細胞におけるMg^<2+>の排出はPRLの共発現により抑制され、そしてその抑制は過酸化水素処理によって解除された。さらに、MagExはMg^<2+>の排出に伴ってAkt/ mTOR経路を負に制御しており、PRLを共発現する細胞ではこの抑制が解除されていた。そして、マウス肺転移モデル実験よりMagExの発現抑制細胞ではPRLの安定発現株と同様に肺転移能が亢進していた。これらの実験結果より、PRLとレドックス依存的に結合するMagExがPRLによるがん転移促進の分子標的となっていることが明らかとなった。本研究はがん転移に関わるチロシンホスファターゼPRLが、酸化還元状態に応じて分子の形を変え、シグナル伝達を制御する、いわばレドックスセンサーとして機能するという全く新しい切り口からそのシグナル伝達機構を解明しようとするものである。既にPRLの結合蛋白質として同定済みのMEP50に関して、PRLファミリー分子(PRL-1,-2,-3)における結合性を免疫沈降法により検証した結果、PRL-3との複合体形成が最も明確に観察された。このことは、非常にアミノ酸相同性が高く、そのためこれまで機能的に同一と考えられてきていたPRL蛋白質の間に、異なった機能的側面を有していることを示唆している。一方、MEP50以外にもPRLに結合する蛋白質を探索し、質量分析の結果、プロテアソームの構成因子PSMC6など複数の蛋白質を新規PRL結合因子として同定した。PSMC6については、免疫沈降法による複合体形成の確認に加えて、精製蛋白質を用いたin vitroの実験において、PRLとの直接相互作用を検出している。また、PSMC6についても、MEP50と同様の手法でPRLファミリー分子における結合性を検証したところ、PRL-3と最もよく複合体を形成することが判明した。PRL分子の中で、特にPRL-3ががん転移との明確な因果関係が立証されており、今回明らかとなったPRL-3とMEP50およびPSMC6との相互作用ががん転移に寄与している可能性が考えられる。本研究はがん転移に関わるチロシンボスファターゼPRLが、酸化還元状態に応じて分子の形を変え、シグナル伝達を制御する、いわばレドックスセンサーとして機能するという全く新しい切り口からそのシグナル伝達機構を解明しようとするものである。本年度においては、PRLの結合因子の網羅的探索より同定した、膜蛋白質MagExについて、その機能およびがん転移との関連を明らかにするべく実験を行った。免疫沈降法により、内在性のPRLとMagExが細胞内で複合体を形成すること、ならびに細胞に対する過酸化水素処理によりPRLが分子内ジスルフィド結合を形成し、両者の結合が減弱することを見出した。また、組換え蛋白質を用いた実験より両者の結合が直接であることも見出している。続いて、ライブイメージング法などを用いてMagExの機能解析を行った結果、MagExは細胞外にあるNa^+との交換によりMg^<2+>を排出する因子であることを突き止めた。MagEx発現細胞におけるMg^<2+>の排出はPRLの共発現により抑制され、そして過酸化水素処理によってPRLによる抑制が解除された。MagEx発現細胞ではがんの悪性化と関わるAkt/mTOR経路が抑制されており、培地中への高濃度のMg^<2+>添加あるいはPRLの共発現によりこの抑制が解除された。また、マウスメラノーマ細胞であるB16細胞を用いて、RNA干渉法によるMagExの発現抑制株を作製し、尾静脈より注入するマウス肺転移モデル実験を行ったところ、PR正の安定発現株と同様、肺転移巣の数がコントロール細胞株と比較して有意に増大していることが判明した。これらの実験結果より、PRLとレドックス依存的に結合するMagExについて、Mg^<2+>を排出することによってAkt/mTOR経路を制御すること、そしてMagExがPRLによるがん転移促進の分子標的となっていることが明らかとなった。
事象間の時空間情報を用いた回顧的推論に関する研究

本研究は、時間・空間情報に関するヒトの学習事態において、回顧的推論、特に逆行阻止の現象が生じうるか、またどういったメカニズムでこうした想像が生じるのかに関して考察を加えることを目的としている。コンピュータ画面上に作成した3次元迷路上に、複数のランドマークと隠されたゴールを設定した。実験参加者は、統制群・隠蔽群・阻止群・逆行群止群に分けられ、ランドマークの位置からゴール位置を推論するよう求められた。テストの結果、単一のランドマークに基づいてゴール位置を探索する統制群において最も誤反応が少なく、また迅速なゴールへの到達が見られたが、2つのランドマークが存在する状況で訓練を受け一方のランドマークが取り除かれた状況,隠避群では誤反応が増加することが示された。阻止群、逆行阻止群においても同樣に誤反応の増加が見られ、刺激間競合や回顧的推論が本実験事態においても生じることが示された。本結果から、ヒトは動物と同樣に空間的ランドマークに関しても古典的条件づけ理論で説明が可能な刺激間競合を示すことが明らかとなった。また、回顧的推論を示したことは、既存の古典的条件つげ理論にある種の修正を迫るものであると考えられる。現在の学習理論のうち、Rescorla-Wagner理論などの獲得モデルでは、回顧的推論は説明することができず、修正版獲得モデルや反応モデルが仮定するメカニズムがヒトの空間学習においては有効な説明である可能が示された。本研究は、時間・空間情報に関する人間の学習事態において、回顧的推論、特に逆行阻止の現象が生じうるか、またどういったメカニズムでこうした現象が生じるのかに関して考察を加えることを目的としている。本年度は、空間学習事態においてすでに動物実験において確認されている刺激間競合現象の確認を行った。そのために、コンピュータ画面上に擬似的な3次元立体空間を呈示するアプリケーションを作成した。手続きとしては、コンピュータ画面上にランドマークとなる視覚刺激(A)を呈示し、ゴールとなる位置を探し出す課題を用いた。この際に、被験者はランドマークAの位置とゴールの位置との相対的空間関係を学習する。さらに、既に呈示しているランドマークAに加えて新たなランドマークBを呈示し、同様にゴールの位置を学習させた。この際に、A、B、ゴールの相対的位置関係は一定であった。この手続きによって、被験者はゴールを探し出すための空間手がかりとしてA・Bの二つのランドマークを得るが、古くから知られる阻止現象が確認されるならば、ランドマークAが十分にゴールの位置を信号するためにランドマークBとゴールとの空間関係の学習は"阻止"されると考えられる。予備的実験の結果、被験者は複数ランドマーク間での競合を示した。こうした結果は、これまでに報告されてきた古典的条件づけ事態における刺激間競合の結果と一致し、また動物において示されてきた空間学習事態における刺激間競合の結果とも一致する。今後は、こうした結果を踏まえてタッチスクリーンを用いた2次元事態への応用や本研究全体の目的である回顧的推論課題への発展、および時間学習への応用を行っていく。
プロテアソーム不全時のO-GlcNAc修飾亢進による新規恒常性維持機構の解明

近年になりタンパク質分解酵素複合体プロテアソームの阻害剤が難治性多発性骨髄腫の治療薬として使用されているが、薬剤耐性株に対する有効な対応策・治療戦略が確立していない。最近、申請者らはプロテアソーム不全時の恒常性維持にO-GlcNAc修飾タンパク質亢進が重要であることを見出した。本研究ではO-GlcNAc修飾タンパク質亢進による恒常性維持機構の分子メカニズム解明を軸にプロテアソーム不全に起因する病態発症機構の理解や、がん治療におけるプロテアソーム阻害剤耐性細胞に対する新たな分子標的薬ターゲット・治療アプローチの創出を目指す。
熱拡散を伴う情報処理系のための形態自己決定アルゴリズムの研究

本研究の第一ステップは情報処理システムのモデル化であった。先ずトポロジー空間での節点(要素回路)と結線の集合を考え、従来経験則として知られてきたレンツの法則を解析的に導いた。次いで、トポロジー空間の(節点/結線)集合を物理空間に投影する様態について系統的な考察を行った。即ち、システムハードウエアを要素基板(タイル)の集合としてとらえ、タイルの各種集合形態を列挙したのちに整理し、これらのなかで積層形態がシステムの拡張を図るうえで最も適した形態であることを証明した。研究の第二ステップでは積層形態に焦点をあて、要素回路による演算、システム内のデータ転送時間、演算と転送に要するエネルギー、冷却、などの因子を同列に並べた解析モデルを組み立てた。この解析モデルのなかで、レンツの法則とこれに基づき推定する平均配線長さが、システムアーキテクチュアの特徴を反映させるようにした。研究の最終ステップではタイルの部分集合寸法とタイル間の冷却流路寸法の最適値を求めるアルゴリズムを作成した。これによれば、システム性能指標(演算速度と転送速度の重み付け和)を最大にする因子の組み合わせを求めることが出来る。また本モデルのなかで、狭いチャンネル内の熱伝達率が重要な役割を果たすことから、伝熱実験と解析を行い、熱伝達率関係式の確立に努めた。研究の初段階でシステム形態の歴史的変遷を系統的に整理し、情報処理アーキテクチュア,デバイ,2技術,実装技術などがシステム構成に与えるインパクトを定式化するための作業を行なった。熱拡散とシステム形態を結ぶ基礎関連式を確立するため、三次元積層回路集合体の熱解析を行ない、かつ配線基板の熱伝導率を実験的に求め複合材の熱伝導モデル解析結果と比較した形態最適化アルゴリズムの検討を行なったところ当初予定していた、アニール法が長大なCPU時間を費やすことが明らかになった。そこで最近研究が進みつつあるGenetic Algorithmに注目しプロトタイプ計算を行なった。冷却システムを相定した検討も進め、微小冷却チャンネルを有するモデルを用い伝熱データを得た。研究の初段階でシステム形態の歴史的変遷を系統的に整理し、情報処理、アーキラクチュアデバイス技術、実装技術などがシステム構成に与えるインパクトを定式化するための作業を行なった。熱拡散とシステム形態を結ぶ基礎関連式を確立するため、三次元積層回路集合体の熱解析を行ない、かつ配線基板の熱伝導率を実験的に求め複合材の熱伝導モデル解析結果と比較した形態最適化アルゴリズムの検討を行なった。Genefic Algorithmに注目し計算を行ない最適形態を求めた。また、冷却システムの検討も進め、微小冷却チャンネルを有するモデルを用い伝熱データを得、これを最適化計算に用いた。
海洋生物の生態系と調和した海岸構造物の設計法に関する研究

研究代表者の前野は、海洋工事汚濁防止膜に付着する海洋生物の日本沿岸域における分布調査を行い、付着生物相と水質環境との関連および付着分布特性について検討した。また、底生生物の棲息環境と底質との関連の検討のため、底質の土壌分析を行った。研究分担者の綿貫は、海岸構造物への海洋生物の付着に関する文献調査および観測結果の収集を行い、波浪条件と付着との関係を検討した。研究分担者の浅野は、沿岸域植生特に海藻群落の水理学的特性について研究を行い、さらに、マングローブ林の水理特性についても検討した。沿岸域の植生の水理的機能として繁茂域に来襲する波浪の減衰効果があり、流れの静穏化・底質の沈澱をもたらす。研究分担者の宮川は、海洋環境におけるコンクリートの劣化に関する研究を行い、コンクリート構造物の海洋環境における早期劣化は、コンクリート中における塩分の拡散浸透速度が従来の予想よりもはるかに大きく、さらに、塩化物・硫化物等によるコンクリートの化学的侵食あるいは凍結融解作用、乾湿繰返し作用、波浪・漂砂によるすり減り作用などによる物理的侵食との相乗効果によるところも多いことを示した。研究分担者の細井は、海岸構造物の水質保全効果を調べ、この効果を積極的に活用すべく、海岸構造物に付着している生物膜を採取し細菌数等を調べた。さらに、同化可能有機炭素を海水中の有機物の生物分解性を調べる指標として用い、各種海水中の有機物の生物分解性を調べた。研究分担者の堺は、現存する海洋構造物が作り出す環境が水産生物に及ぼす影響について検討し、離岸堤や防波堤などの海岸構造物と海洋生物の調和する条件を調べた。研究分担者の小田は、礫間接触浄化構造物の海水浄化機能について研究を行い、礫の粒径や潮位差は浄化機能にあまり影響しないことを示した。研究代表者の前野は、海洋汚濁防止膜に付着する海洋生物の日本列島沿岸域での分布調査を開始している。また、海洋構造物の展開にとって重要であり、海洋生物の分布とも密接に関連している海洋底質の特性を把握するため、海洋底質の土壌分析も併せて行っている。研究分担者の綿貫は、海岸構造物への海洋生物の付着に関する文献調査および観測結果の収集を行っている。研究分担者の浅野は、沿岸域植生特に海藻群落の水理学的特性について研究を行い現在も継続中である。研究分担者の宮川は、海洋環境におけるコンクリートの劣化課程に関する検討を行い、劣化が空気中の二酸化炭素によるコンクリートの中性化および海水中の硫化物によって加速されることを実験的に示した。また、コンクリートが海洋生物に与える影響について、文献および聞き取り調査を行い、コンクリートの構成物質の溶出による化学的な影響よりも、むしろ形状による幾何学的要素が強いことを示した。研究分担者の細井は、海岸構造物の水質保全効果を調べ、この効果を積極的に活用するために、実際に海岸構造物に付着している生物膜を採取し細菌数等を調べている。さらに、上水について開発されたAOC(同化可能有機炭素)を海水中の有機物の生物分解性を調べる指標として用いる手法の開発を行い、各種海水中の有機物の生物分解性を調べている。研究分担者の堺は、現存する海洋構造物が作り出す環境が水産生物に及ぼす影響を明らかにすべく、漁業従事者に対するアンケート調査を行った。その結果、離岸堤・防波堤が水産生物と調和するための条件は、波浪減衰効果を有すること、海水が混濁しないこと、砂が堆積しないことであるとした。