hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高密度表現を利用したまとめ型要約に必要な言語変換技術

新幹線車内や街頭での電光掲示板で流れるニュース記事(以下、新幹線要約と呼ぶ)は非常に高密度な言語表現であるため、これを題材にして実際に人間が作った高密度表現の観察、調査を行った。また、この際に得られた様々な知見を元に高密度表現への言語変換技術の提案、実装を行なった。特に、体言止めや助詞止めといった文末表現に着目し,一般的な新聞記事の表現をこのような高密度表現に加工する手法を提案した。(1)まず、実際に2万記事に及ぶ新幹線要約記事の表現の特長を調査した。この結果、文末におけるサ変名詞での体言止めが一般の新聞記事の8倍,格助詞での助詞止めが一般の20倍出現することを調査によって確認し、新幹線要約記事における言語表現の特異性、高密度性を確認した。(2)次に、このような高密度の文末表現を実現するための言語変換手法を提案した、この手法によって新聞記事を入力として要約実験を行った結果、文末表現に限定した要約率は12%であり、1文当たり平均して2.5文字削除することができた。また、この結果を人間が行なった文末整形の結果と比較したところ、要約率は人間とほぼ同様の結果が得られた。さらに、出力表現の評価を行なった結果、正解率は95%となった。(3)以上得られた知見を換言処理に関する国際会議(International Workshop on Paraphrasing)に採録され、韓国にて学会発表を行った。また、学術雑誌(言語処理学会論文誌「自然言語処理」)に採録し、掲載された。原文から単語を選択して連結するだけの従来型要約手法に対して、人間の要約に近い「まとめ型要約」を目指して検討を行なった。新幹線の電光掲示板で見られるニュース記事の要約文(以下、新幹線要約)では文末表現に「【triple bond】へ」などのように原文に存在しない表現が出現するなど、要約文として顕著な特徴が見られる。そこで、新幹線要約文を対象にして、収集した約2万記事、約4万文に対して要約事例の分析を行なった。このうち、16年度は文末表現に着目して以下の研究を行なった。(1)要約事例の分析新幹線要約は新聞よりも約2倍文末での名詞の使用頻度が高いことが分かった。特に、サ変名詞は出現比率が約8倍であること分かり、顕著に多い。一方、助詞の比率に着目すると新幹線要約は文末での使用頻度が約6倍高い。中でも格助詞が約20倍であった。これは格助詞で文を終えることで後続する表現が省略されていることを明確にし、さらにそれらの省略表現を格助詞の使用で補うことが可能である場合にこのような表現になっていると考える。(2)プロトタイプの実装と予備的評価前項の分析結果を用いて、以下の10項目の要約手法を提案し、また実装した。(a)断定表現及び敬語表現の削除(b)「示す」の削除(c)サ変動詞の換言(d)「なる」の削除(e)「明らかに」の後の削除(f)和語の換言(g)「しまう」の削除(h)「立つ」の削除(i)未来の行動を示唆する表現の対処(j)文末の複合名詞への換言この手法に対して評価を行なった結果、提案手法全体で要約率94%、すなわち文字単位で比較した場合に原文に対して6%の文字列削減を実現した。また、(i)未来を示唆する表現の削除が多く削除されている。これは他の手法に比べて削除される部分の判定の条件が緩くなっているためと考えられる。
超高圧下の精密な固体物性研究による圧力誘起量子相転移機構の解明

超高圧発生技術と微細加工技術を融合させることによって、近年の物理学の中心的な研究課題のひとつである量子相転移現象(超伝導転移・磁気相転移・絶縁体-金属転移等)の機構解明を目的として期間中を通して開発研究およびそれらを用いた物性研究を行ってきた。以下に各測定技術開発と研究成果を示す。1.電気抵抗測定リソグラフィとリフトオフプロセスを応用した方法(以下リソグラフィ)によって電極間隔5ミクロンの微細電極を作成可能になった。これにより150万気圧を超える超高圧下の測定を可能にしてCaの高温超伝導の検出に至った。2.磁気測定SQUID振動コイル型磁束計を用いたDAC中の精密磁化測定装置の改良を行った結果、SN比の良い信号が常に安定して得られるようになった。広い温度範囲にわたって測定精度が向上した。3.比熱測定電気抵抗測定用の電極に加えて金鉄-クロメル熱電対を微細に試料に取り付けて交流比熱測定と電気抵抗測定の同時測定を可能にした。これによりスクッテルダイト化合物PrRu_4P_<12>の圧力下の金属絶縁体転移の機構の解明を進めた。4.熱膨張リソグラフィによって100ミクロン長程度の試料への取り付けを可能にした。圧力中の測定には至っていないが常圧下でMnの反強磁性転移にともなう磁歪が十分な感度で検出できることを示した。5.構造解析リソグラフィによる電気抵抗測定と放射光X線構造解析の同時測定を低温高圧下で可能にした。これにより、単体金属リチウムの超伝導転移温度と結晶構造変化をおよそ100万気圧の超高圧力に至るまで対応させることに成功した。成果報告会を開催し、全研究期間において分担者によって達成された研究成果の報告と今後の研究協力について議論を行った。圧力が誘起する量子相転移は近年の物性研究の中心的課題のひとつである。「圧力」パラメータの重要性が再確認される一方で、常圧下での測定に匹敵する精度・信頼度での精密な研究が急務であるととが明らかになってきている。この現状を踏まえ、従来ピストンシリンダーによって行われてきた2GPa級の実験を、ダイヤンモンドアンビルセルを用いた10GPa超級まで拡張し、電気・磁気測定・比熱・熱膨張・X線構造解析などの各種精密物性測定を行うこととが本研究の目的である。本年度は、ダイヤモンドアンビルでの各種物性測定の可能性の追求を目指した。以下にその概要を列挙する。1.電気抵抗測定4端子用の電極作成において、マスクアライナーおよびスピナーを導入してフォトリソグラフィー技術を用いたダイヤモンドの圧力発生面上への電極作成に着手した。2.SQUID振動コイル型磁束計を用いたDAC中精密磁化測定装置の改良を行い、従来の大きな課題である検出コイルリード線の固定方法の改善とバックグラウンドの温度変化の低減を行うことが出来た。その結果、SN比の良い信号が常に安定して得られるようになり、また、広い温度範囲に亘って、測定精度が向上した。3.DAC中での比熱測定のためにレーザーによる交流比熱測定を試行し、常圧ながら測定を可能にした。次年度以降、DAC中の試料に適用する。4.SPring-8での超高圧構造解析に特化させたDACを作成し、極低温下での高感度・高分解能なX線構造解析の準備が整った。これは来年度のビームタイムでその実施を行いシステムを評価する。当初の計画通り、本年度中に各種物性測定のDAC中での実施に向けて準備を整えた。常圧下での測定に匹敵する精度・信頼度での精密な研究を進めるために、本研究を推進している。

従来ピストンシリンダーによって行われてきた2GPa級の実験を、ダイヤンモンドアンビルセルを用いた10GPa超級まで拡張し、電気・磁気測定・比熱・熱膨張・X線構造解析などの各種精密物性測定を行うことが本研究の目的である。本年度の成果の概要を以下に列挙する。1.電気抵抗測定4端子のほか、磁気測定、ホール効果測定、ひずみ測定などに用いる電極の作成を行い、本年度は微細な4端子電気抵抗電極とひずみゲージを作成に成功した。ダイヤモンドの圧力発生面上へ作成した4端子電極で約100GPaまでの測定に成功した。100ミクロンの試料用の微細なひずみゲージが機能することを確認した。2.DACでの磁気測定に不可欠な技術を開発した。1)銅ベリリウムの小型リングでアンビルをピストンに固定する方法を開発した。これにより、スタイキャスト#2850による固定で問題になる磁気的バックグラウンドが解消され、同時に、アンビルの脱着を短時間に行うことが可能になった。2)中心部にNiCrAiを、周辺部に銅ベリリウムを配した非磁性・高強度の複合ガスケットを開発した。これにより、30GPa付近までの磁性の圧力変化を調べる実験を行うことが出来るようになった。3.ダイヤモンドバッキングプレートを用いた超高圧発生及び放射光X線回折線の精密測定の手法開発を進めた。低温用DACに対応したプレート、WC台座及びダイヤモンドアンヴィルを作製したことで、従来用いてきたBe台座からの妨害斑点が消滅し、正確な強度解析が実行できるようになった。また、適応圧力範囲も拡大した。これまでの研究期間を通じて、常圧下での物性測定精度に匹敵する信頼度での測定達成を目指して、高圧条件下の技術開発と物性測定を同時に進めてきた。以下に本年度において達成された技術開発事項とそれによって得られた知見を列挙する。1.リチウムの超伝導と結晶構造電極間隔5ミクロンに至る4端子測定端子をダイヤモンド上での作成に成功した。この他にもひずみゲージ型プローブの作成、ホール効果測定用電極等も試作した。また低振動の「パルスチューブ冷凍機」を導入したことにより極低温下での放射光X線構造解析を可能にした。軽元素のリチウムおよび酸素の電気抵抗測定を100万気圧の超高圧下まで測定を可能にした。リチウムにおいては、超伝導が発現する温度領域での精密構造解析を行い、超伝導状態と結晶構造の関係を明らかにした。超伝導は面心立方構造で発現して、加圧に伴って上昇するが後に緩やかに下降することがわかり、理論予測されている高温超伝導相の実現にはさらに超高圧が必要であることが示唆された。2.ヨウ素の分子解離と金属化の検証上記の精密電極を用いて、水素類似物質として注目している固体ヨウ素の分子解離近傍における精密電気抵抗測定を行った。従来は"分子性金属"と考えられていた圧力領域や変調構造を持つ中間構造の領域について詳しくその伝導度の変化を検証した。その結果、いづれの領域ともに金属化は起こっていないことがわかった。分子性絶縁体から単原子金属状態への遷移過程の解明に新たな知見を得た。超高圧発生技術と微細加工技術を融合させることによって、近年の物理学の中心的な研究課題のひとつである量子相転移現象(超伝導転移・磁気相転移・絶縁体一金属転移等)の機構解明を目的として本年度まで開発研究およびそれらを用いた物性研究を行ってきた。以下に各測定技術の達成状況を示す。
中国大陸上の梅雨前線形成と梅雨の存在に関するチベット高原の役割

梅雨前線は準定常的な亜熱帯前線と考えられているが,東アジアにおいて梅雨前線に対応する降水帯や雲帯は常に現れているわけではない.それゆえ,総観場の日々変化の中に梅雨前線の形成あるいは更新のプロセスが存在しているはずである.本研究では詳細な事例解析により,中国大陸上における梅雨前線の形成・発展のプロセスに寄与すると考えられるチベット高原周辺の大気循環を捉えることを目的とする.梅雨前線の形成に先立って,チベット高原方向へ南東進してくる上層のトラフに伴いチベット高原北側の大気下層には東西方向の走向を持つ高圧帯が形成される.この高圧域とチベット高原北東方の低圧域は,トラフが高原のちょうど北側に達したときに強化される.同時に,そのチベット高原北東部に位置する低圧部と,華中にある高気圧との間に背の低い低温気塊が出現する.このとき,西北寄りの強風がチベット高原の北東端に沿って認められ,また,チベット高原の東側においては北風と南風との間に南北方向の走向を持つシアラインが現れる.この下層のシアライン(正渦度帯)はチベット高原北東端に沿う非地衡風的な北西北寄りの強風の出現に伴って出現している.また,チベット高原に捕捉された高気圧と低気圧のシステムも認められる.低温気塊の東進に伴ってシアラインの走向はほぼ東西方向となる.低温気塊南側における局所的な強い温度傾斜と南からの水蒸気の供給が,シアラインから梅雨前線への発展に寄与していると考えられる.また,時間的に南下する梅雨前線と停滞する梅雨前線について,両者の構造の比較を行った.梅雨前線は準定常的な亜熱帯前線と考えられているが,東アジアにおいて梅雨前線に対応する降水帯や雲帯は常に現れているわけではない.それゆえ,総観場の日々変化の中に梅雨前線の形成あるいは更新のプロセスが存在しているはずである.本研究では詳細な事例解析により,中国大陸上における梅雨前線の形成・発展のプロセスに寄与すると考えられるチベット高原周辺の大気循環を捉えることを目的とする.梅雨前線の形成に先立って,チベット高原方向へ南東進してくる上層のトラフに伴いチベット高原北側の大気下層には東西方向の走向を持つ高圧帯が形成される.この高圧域とチベット高原北東方の低圧域は,トラフが高原のちょうど北側に達したときに強化される.同時に,そのチベット高原北東部に位置する低圧部と,華中にある高気圧との間に背の低い低温気塊が出現する.このとき,西北寄りの強風がチベット高原の北東端に沿って認められ,また,チベット高原の東側においては北風と南風との間に南北方向の走向を持つシアラインが現れる.この下層のシアライン(正渦度帯)はチベット高原北東端に沿う非地衡風的な北西北寄りの強風の出現に伴って出現している.また,チベット高原に捕捉された高気圧と低気圧のシステムも認められる.低温気塊の東進に伴ってシアラインの走向はほぼ東西方向となる.低温気塊南側における局所的な強い温度傾斜と南からの水蒸気の供給が,シアラインから梅雨前線への発展に寄与していると考えられる.また,時間的に南下する梅雨前線と停滞する梅雨前線について,両者の構造の比較を行った.[I]梅雨前線(上の擾乱)の形成プロセスの理解を目的として,チベット高原を中心とするユーラシア大陸上における大気場の時間変化を1992年6月20日前後の事例について解析し,以下のことが指摘された.(1)中国大陸上に梅雨前線が解析されるのに先立って,チベット高原東側下層に正渦度帯(シアライン)が現れる.(2)シアラインの形成には,高原東側に沿う非地衡風的な北西北風が関与している.このとき高原近傍の高度場には高原に捕捉された高気圧と低気圧の配列が現れ,それが高原沿いに移動している.このような高度場および風系場は,高原に沿って出現するケルビン波の存在を示唆している.(3)同時に出現した低温域南側の局所的な温度傾度や南風による水蒸気供給が,シアラインから梅雨前線(上の擾乱)への発展に寄与している可能性が示唆される.(4)高原西側における亜熱帯ジェットと中高緯度トラフとの相互作用も,上記のような高原周辺における大気場の時間変化ならびに中国大陸上の梅雨前線活動に影響を与えている可能性がある.[II]中国大陸上において梅雨前線が南下する場合と停滞する場合における前線構造ならびに前線近傍の降水分布の差異についても解析を行った.両者における前線構造の差異は,地上の前線の北側において明瞭に認められる.前線が南下する場合には前線北側の大気下層において背の低い低温域が存在し,この領域では前線南側に認められる下層の対流不安定性が解消されている(前記Iの事例に対応).停滞する前線の場合には前線北側の大気中層に乾燥空気が存在し,前線北側でも大気下層における対流不安定性が前線南側と同程度に大きくなっている.前線近傍における降水分布(日降水量)についても差異が認められ,南下する前線では多降水域の南北幅が広く,停滞する前線では降水が空間的に集中し南北幅は狭い.梅雨前線は準定常的な亜熱帯前線と考えられているが,東アジアにおいて梅雨前線に対応する降水帯や雲帯は常に現れているわけではない.それゆえ,総観場の日々変化の中に梅雨前線の形成あるいは更新のプロセスが存在しているはずである.本研究では詳細な事例解析により,中国大陸上における梅雨前線の形成・発展のプロセスに寄与すると考えられるチベット高原周辺の大気循環を捉えることを目的とする.梅雨前線の形成に先立って、チベット高原方向へ南東進してくる上層のトラフに伴いチベット高原北側の大気下層には東西方向の走向を持つ高圧帯が形成される.

この高圧域とチベット高原北東方の低圧域は,トラフが高原のちょうど北側に達したときに強化される.同時に,そのチベット高原北東部に位置する低圧部と,華中にある高気圧との間に背の低い低温気塊が出現する.このとき,西北寄りの強風がチベット高原の北東側に沿って認められ,また,チベット高原の東側においては北風と南風との間に南北方向の走向を持つシアラインが現れる.この下層のシアライン(正渦度帯)はチベット高原北東端に沿う非地衡風的な北西北寄りの強風の出現に伴って出現している.また,チベット高原に捕捉された高気圧と低気圧のシステムも認められる.低温気塊の東進に伴ってシアラインの走向はほぼ東西方向となる.低温気塊南側における局所的な強い温度傾度と南からの水蒸気の供給が,シアラインから梅雨前線への発展に寄与していると考えられる.また,時間的に南下する梅雨前線と停滞する梅雨前線について,両者の構造の比較を行った.
対話型映像メディア技法による教育システムと教材映像制作技法の研究

3次元CGアニメーション技術と音声合成技術で作り出した人間型の仮想教師を主役とし、学習者と直接対話が可能なリアルタイム3次元CGアニメーションを再生する新たな映像メディアシステムと、その映像コンテンツを制作するためのシナリオ型記述言語を開発した。これらの成果として、教材映像の提示、ドリル形式の問題提示、受講者による数値や文章回答入力機能と正誤判定機能などをもつe-Educationシステムを開発し、実際に映像教材を開発してきた。また、シナリオ記述言語でCG映像を制作する際の制作コストの低減化にも着目し、非専門家でも短時間でCGアニメーション映像を用いた教材映像を制作できる統合映像制作環境も開発してきた。これらの成果は、IEEE主催の国際会議等で精力的に報告した。現在、小学校には理科を専科とする教師が少ないため、理科学習の支援が求められている。また中学校では助手や技術員がいないため、少しでも危険を伴う実験や複雑な手順の実験を実際に行うのは困難な状況にある。これらの問題を支援するひとつの方法として、e-Educationシステムの活用が考えられる。これまでに、仮想教師を用いたe-EducationシステムCAP(Cyber Assistant Professor)とその映像制作用のシナリオ記述言語を開発してきた。これを用いた教材映像の提示、およびドリル形式の問題提示、受講者の数値や文章による回答入力機能と正誤判定機能などを開発してきた。しかし、完全な仮想実験を構築できる教育システムには至っていなかった。教育現場から求められている仮想実験機能は、生徒たちが実験装置や機械装置を自分で設計して組み立てる仮想実験である。画面の中でマウス等を用いて機材や部品、液体や固体などを選んで、仮想的な化学実験をしたり、機械を設計して組み立てることができるワークショップ型映像教材である。これらを実現するため、次のような機能を研究開発してきた。(1)設計や組み立てをゲーム感覚で行うために、マウスで画面内の小道具を触ったり動かしたり選択する機能、およびその実験経過を収集する学習ログ機能。(2)受講者の設計結果の機械や仮想実験器具を組み立てる機能を実現するため、映像を動的に組み立て統合する機能。(動的映像統合機能)(3)受講者の得点によって最終映像を切り替える場合わけ型シナリオリンク機能。現在、小中学校では理科の助手や技術員がいないため、危険を伴う実験や複雑な手順の実験を実際に行うのは困難な状況にある。これらの問題を支援するひとつの方法として、パーソナルコンピュータ(PC)で動作するe-Educationシステムの活用が考えられる。本研究では、3次元CGアニメーション技術と音声合成技術で作り出した人間型の仮想教師を主役とし、学習者と直接対話が可能なリアルタイム3次元CGアニメーションを再生する新たな映像メディアシステムと、その映像コンテンツを制作するためのシナリオ型記述言語を開発した。また、当該年度は、シナリオを動的に分岐させるTarget Link機能、状態変数機能、条件付小道具組み合わせ機能による動的映像統合機能、得点機能、得点による場合わけ型シナリオリンク機能、学習者にヒント情報を探索させる探索学習機能(VEL :Virtual Exploratory Learning)等を研究開発した。これらを駆使して、生徒たちが実験装置や機械装置を自分で設計して行う化学実験や、機械装置を組み立てる物理実験を行う仮想実験システムを開発し評価した。実際に中学校で実験授業を行い評価分析した。実際に実験を行う方が有効であるという考えもあるが、実験で重要なのは失敗を多々経験することであり、仮想実験は失敗しても危険を伴わないという点では実実験よりも優れているという評価を得た。また、シナリオ記述言語でCG映像を制作する際の制作コストの低減化にも着目し、非専門家でも短時間でCGアニメーション映像を用いた教材映像を制作できる統合映像制作環境(CT-Studio)も開発した。これも実際に高校生対象の映像制作実験を行い高評価を得ることができた。開発したワークショップ型映像教材を用いた実験授業を中学校で実施し有効性を検証することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。教材シナリオに基づいて映像教材を再生中に、一時的に停止し、探索学習モードに移行する検索型学習機能、探索型学習モードは、あらかじめシナリオで設定しておいたエスケープターゲットの小道具をクリックすると終了し、次の映像シナリオへ進むことができるエスケープターゲット機能を実装したワークショップ型映像教材を複数の中学校で実施し、有効性を検証する予定である。
アシルセラミド合成経路とシェーグレン・ラルソン症候群病態メカニズムの解析

本年度は,既に樹立されていたAldh3a2欠損マウスと,前年度に作製したAldh3b2欠損マウスを掛け合わせて,Aldh3a2/b2二重欠損マウスを作製し,シェーグレン・ラルソン症候群(SLS)モデルマウスの確立を目指した。しかし,現在までに二重欠損マウスは得られておらず,解析できていない。今後,Aldha2/b2二重欠損マウスとともにAldh3b2欠損マウスの表現型についても解析を進める。前年度にAldh3a2欠損マウスのケラチノサイトでは酸化ストレスシグナルが亢進しており,酸化ストレスシグナルがSLSの皮膚病態に関与する可能性について報告した。本年度は酸化ストレスシグナルの亢進の原因について検討を行った。ケラチノサイトは,回収や培養が煩雑なため,汎用性培養細胞であるCHO-K1細胞のAldh3a2欠損体を用いて解析を試みた。その結果,Aldh3a2欠損細胞は野生型に比べて長鎖塩基に対する高感受性を示した。この結果は長鎖塩基に由来するアルデヒドをAldh3a2欠損細胞は処理できないためと考えられる。また,毒性を示さない程度の低濃度の長鎖塩基の添加によって,Aldh3a2欠損体は酸化ストレス関連遺伝子の発現が上昇し,Aldh3a2欠損マウスケラチノサイトと同様の表現型を示した。この結果は,長鎖塩基由来のアルデヒドの蓄積が酸化ストレスシグナルを亢進させることを示している。また,前年度にフィトスフィンゴシン分解経路へのALDH3A2の関与を報告したが,今年度はこの経路において中間体として生じる2-ヒドロキシアシルCoAの開裂反応を触媒する新規リアーゼとしてHACL2を同定した。HACL2及び既知の2-ヒドロキシアシルCoAリアーゼHACL1の二重欠損細胞ではPHS分解経路が遮断されることを明らかにした。これによりフィトスフィンゴシン分解経路の全容を解明できた。28年度が最終年度であるため、記入しない。魚鱗癬原因遺伝子には機能未知のものや病態との関連が不明なものが多い。ALDH3A2は魚鱗癬,精神遅滞,痙性麻痺を主症状とするシェーグレン・ラルソン症候群の原因遺伝子である。この遺伝子は脂肪族アルデヒド脱水素酵素をコードしている。ALDH3A2活性の低下によって蓄積した長鎖アルデヒドの毒性が発症に関係すると推測されるが,詳細なメカニズムは不明である。そこで,本研究では病態発症のメカニズムの解明を目指している。これまでの解析でAldh3a2ノックアウトマウスはヒトでみられるような病的な表現型を示さず,各組織において長鎖アルデヒドに対する活性の残存が確認されていた。そこで,26年度はALDH3A2以外のアルデヒド脱水素酵素が残存活性に寄与する可能性について,各酵素を精製し,in vitroでの活性を調べることで評価した。その結果,ALDH3A2と相同性が高いマウスALDH3B1,ALDH3B2,ALDH3B3にも長鎖アルデヒドに対する活性があることを明らかにした。特にALDH3B2は皮膚での発現量がALDH3A2の10倍程度高いことをreal-time PCRで確認した。このとから, Aldh3a2ノックアウトマウスにおいて魚鱗癬様症状がみられないのは, ALDH3B2の高発現及び活性の影響であることが示唆された。さらに,ALDH3B2,ALDH3B3についてはプレニル化修飾をうけており,それぞれ脂肪滴,細胞膜に局在することを明らかにした。ALDH3A2は小胞体に局在するため,ALDH3B2は完全にはALDH3A2の機能を相補できないと考えられる。実際,ALDH3A2ノックアウトマウスでは脂質代謝の異常が確認されたため,27年度は生化学トレーサー実験で代謝異常を詳細に解析する予定である。魚鱗癬原因遺伝子には機能未知なものが多い。ALDH3A2は魚鱗癬,精神障害を呈するシェーグレン・ラルソン症候群の原因遺伝子であり,脂肪族アルデヒド脱水素酵素をコードしている。しかし,本疾患発症に至るメカニズムは不明であり,治療法も確立されていない。そこで,本研究では発症に至るメカニズムを解明し,治療法への足がかりとなることを目指している。昨年度の報告ではAldh3a2 KOマウスがヒトで見られるシェーグレン・ラルソン症候群様の病態を示さなかったことに対し,機能的に重複がみられたAldh3b2の寄与が示唆された。今年度はシェーグレン・ラルソン症候群モデルマウスとしてAldh3a2/b2の二重KOマウスの作製を目指し,現在Aldh3b2 KOマウスの系統を作製した。今後は両KOマウス系統を掛け合わせた二重KOマウスを用いて解析を行う予定である。また,Aldh3a2 KOマウスケラチノサイトで酸化ストレスシグナルの亢進を確認したが,一方でセラミド代謝は野生型と比べて変化がみられなかった。ALDH3A2のフィト型セラミドの分解への関与については,フィト型セラミドの分解で生じる2-ヒドロキシパルミチン酸をペンタデカン酸へと代謝する過程に関与していることをAldh3a2 KO細胞を用いて明らかにした。当初の予定通り行ったAldh3a2 KOケラチノサイトを用いた解析では,野生型と比較してアシルセラミドの代謝,関連遺伝子の発現に大きな変化はなかった。これは重複したはたらきがあるAldh3b2の影響と考えられる。このようなAldh3b2の影響を排除するため,今年度はAldh3b2 KOマウスを作製した。

来年度はAldh3a2/b2二重KOマウスを作製して解析を行う予定である。一方でAldh3a2 KOケラチノサイトは酸化ストレスシグナル関連遺伝子の発現が亢進していることなど,病的ではないものの弱い表現型が存在することを明らかにした。Aldh3a2 KOマウスの皮膚に関する解析結果は学術誌で発表している。また,フィト型セラミドの分解過程においてもALDH3A2が関与していることを明らかにしている。本年度は,既に樹立されていたAldh3a2欠損マウスと,前年度に作製したAldh3b2欠損マウスを掛け合わせて,Aldh3a2/b2二重欠損マウスを作製し,シェーグレン・ラルソン症候群(SLS)モデルマウスの確立を目指した。しかし,現在までに二重欠損マウスは得られておらず,解析できていない。今後,Aldha2/b2二重欠損マウスとともにAldh3b2欠損マウスの表現型についても解析を進める。前年度にAldh3a2欠損マウスのケラチノサイトでは酸化ストレスシグナルが亢進しており,酸化ストレスシグナルがSLSの皮膚病態に関与する可能性について報告した。本年度は酸化ストレスシグナルの亢進の原因について検討を行った。ケラチノサイトは,回収や培養が煩雑なため,汎用性培養細胞であるCHO-K1細胞のAldh3a2欠損体を用いて解析を試みた。その結果,Aldh3a2欠損細胞は野生型に比べて長鎖塩基に対する高感受性を示した。この結果は長鎖塩基に由来するアルデヒドをAldh3a2欠損細胞は処理できないためと考えられる。また,毒性を示さない程度の低濃度の長鎖塩基の添加によって,Aldh3a2欠損体は酸化ストレス関連遺伝子の発現が上昇し,Aldh3a2欠損マウスケラチノサイトと同様の表現型を示した。この結果は,長鎖塩基由来のアルデヒドの蓄積が酸化ストレスシグナルを亢進させることを示している。また,前年度にフィトスフィンゴシン分解経路へのALDH3A2の関与を報告したが,今年度はこの経路において中間体として生じる2-ヒドロキシアシルCoAの開裂反応を触媒する新規リアーゼとしてHACL2を同定した。HACL2及び既知の2-ヒドロキシアシルCoAリアーゼHACL1の二重欠損細胞ではPHS分解経路が遮断されることを明らかにした。これによりフィトスフィンゴシン分解経路の全容を解明できた。当初の予定通り,ALDH3ファミリーの長鎖アルデヒドに対する活性測定及び組織発現分布を明らかにした。特にマウスALDH3B2は長鎖アルデヒドに対して活性を有しており,皮膚で高い発現を示した。これらの結果はALDH3A2の機能をALDH3B2が相補する可能性があり,Aldh3a2ノックアウトマウスにおいてヒトでみられるような魚鱗癬様症状がない要因たりうることが示唆された。また,これまで知見がなかったALDH3B2,ALDH3B3についても脂質修飾および細胞内局在を明らかにし,結果を学会および学術誌で発表している。今後はAldh3a2/b2二重KOマウスの皮膚において,皮膚バリア機能や,アシルセラミド量,表皮分化マーカーなどの遺伝子発現量などを測定し,シェーグレン・ラルソン症候群モデルマウスとなりえるか評価する。
斜面災害シミュレーションの具体的なV&Vの例示

本年度は,V&V作成に向けた基礎的情報の整備を目的として,落石と土砂流動のシミュレーションに関して,ベンチマーク問題の整備と不確実性をもたらす因子の定量化を行った。落石については,木製の落石モデルと模型斜面を用いた実験を対象として,落石の最終到達位置分布を再現することにより,解析精度をチェックするベンチマーク問題として設定した。この中では,実験結果と解析結果の最終到達位置分布の差を定量化する方法などについても整備している。また,整備したベンチマーク問題を使って,解析パラメータが解析結果に与える影響についても定量化した。さらに,斜面を構成する材料の空間的なバラツキが落石挙動に与える影響についても分析した。その結果,落石については,反発係数と摩擦角が寄与度の高いパラメータであり,物性の空間的なバラツキはそれほど大きな意味を持たないことが確認された。土砂流動については,砕石を用いた模型実験をベンチマーク問題として設定し,到達範囲および到達距離を対象として解析精度をチェックする問題を整備した。また,複数の解析結果に主成分分析を適用して,パラメータ間の相関関係を分析するとともに,各解析パラメータが解析結果に与える影響を調べた。現在,各パラメータの解析結果に対する寄与度の定量化を試みている。また,実大規模の土砂流動実験を対象として,その再現解析を実施した。これらの結果から,土砂流動については,底面摩擦の影響が非常に大きいことを確認している。現在,さらに詳細な分析を目的として,各パラメータの影響度の定量化を試みている。上記の他に,落石と土砂流動の共通のベンチマーク問題として,基礎的な問題の情報を整備した。また,人工的に作成した粒子を用いて粒状体の安息角を計測する実験を実施した。この実験については,現在,再現解析を実施しており,ベンチマーク問題としての可能性を確認している。5つの研究項目のうち,ベンチマーク問題の設定と解析精度の定量的評価方法の確立,および,不確実性の定量化(各因子の影響度の定量化)に対して取り組み,一部分析が完全に終了していないものがあるものの,2年目に予定していた実施内容を一部先行して進めているものもあり,1年目の内容としては概ね順調な進捗である.なお,落石と土砂流動の両シミュレーションに対して共通のベンチマークとなる人工粒子を用いた安息角実験については,当初の予定では構想に含まれていなかったものであるが,個別要素法によるシミュレーションの精度を測るためのベンチマーク問題として追加的に本研究で実施しているものであり,研究の内容は当初の予定よりも若干拡大している状態である.当初の予定どおり,1年目(初年度)に設定したベンチマーク問題や確立した解析精度の定量的評価方法の情報に基づいて,計算結果に影響を与える各因子(主に解析パラメータや計算条件)の影響度を定量化するための研究を進める.落石については,既に影響度の分析を先行して行っているが,さらに詳細に分析を進めることで,より工学的に重要となる知見が得られる可能性が高いため,引き続き分析を進める.また,土砂流動については,影響度の定量化を本格的に進める.これらの議論のためには,非常に多くの計算ケースが必要と考えられ,1年目に蓄積した計算ケースのみでは不足する可能性があるため,必要に応じて計算ケース数を増やしながら分析を進める.また,3年目(最終年度)に予定している,必要となる計算条件の明示を意識して,定量化した影響度に関する議論を進める.本年度は,V&V作成に向けた基礎的情報の整備を目的として,落石と土砂流動のシミュレーションに関して,ベンチマーク問題の整備と不確実性をもたらす因子の定量化を行った。5つの研究項目のうち,ベンチマーク問題の設定と解析精度の定量的評価方法の確立,および,不確実性の定量化(各因子の影響度の定量化)に対して取り組み,一部分析が完全に終了していないものがあるものの,2年目に予定していた実施内容を一部先行して進めているものもあり,1年目の内容としては概ね順調な進捗である.

なお,落石と土砂流動の両シミュレーションに対して共通のベンチマークとなる人工粒子を用いた安息角実験については,当初の予定では構想に含まれていなかったものであるが,個別要素法によるシミュレーションの精度を測るためのベンチマーク問題として追加的に本研究で実施しているものであり,研究の内容は当初の予定よりも若干拡大している状態である.当初の予定どおり,1年目(初年度)に設定したベンチマーク問題や確立した解析精度の定量的評価方法の情報に基づいて,計算結果に影響を与える各因子(主に解析パラメータや計算条件)の影響度を定量化するための研究を進める.落石については,既に影響度の分析を先行して行っているが,さらに詳細に分析を進めることで,より工学的に重要となる知見が得られる可能性が高いため,引き続き分析を進める.また,土砂流動については,影響度の定量化を本格的に進める.これらの議論のためには,非常に多くの計算ケースが必要と考えられ,1年目に蓄積した計算ケースのみでは不足する可能性があるため,必要に応じて計算ケース数を増やしながら分析を進める.また,3年目(最終年度)に予定している,必要となる計算条件の明示を意識して,定量化した影響度に関する議論を進める.
アペル・ホルンの超幾何微分方程式の定める射影曲面の多様性の考察

1.アペルの超幾何方程式系E_2及びE_4の定める射影曲面の多様性は、方程式の射影微分幾何的不変量を計算することにより、次のクラスの曲面については調べることができる。非常に特徴的なことは、方程式系E_4が最大自由度3を持つisothermally asymptotic曲面を実現をする、具体的実例であることがわかったことである。その他のクラスについては、自明でない例を持つものの、豊富な曲面を提供しないことも明らかとなった。特に、cubic surface(3次曲面)を特徴付ける射影微分幾何的不変量がどのよにして出てくるかを解明する予定であったが、これについては出来ていない。一方、研究発表欄の論文4では、吉田正章氏と共同ですべての非特異3次曲面を解に持つ、方程式系を具体的に構成できることを示した。2.関連する研究として、論文2はGauss超幾何方程式のシュヴァルツ写像について、これまで空白であった研究を進め、論文3は3次曲面のモジュライを実現する意化方程式系の構造を明らかにし、また、論文1はシュヴァルツ微分と意化について、既知の結果をまとめている。3.研究課題についての今後の研究対象は、取り上げたアペル・ホルン系の射影曲面だけではなく射影曲面一般を対象にできる、高次の微分不変量をどのように定め、具体的問題に適用できるかを明らかにすることである。この研究課題についてこれまでにわかったことは次の通りである。1.アペルの超幾何方程式系E_2及びE_4の射影微分幾何的不変量を計算し、次のクラスの曲面が実現されるかどうかを調べた。2.得られた結果は次の様にまとめられる。(1)E_4は4個のパラメータの値にかかわらず、いつもisothermallyasymptoticであることがわかり、そのような曲面があれば自由度は3であることが既に知られているので、初めての実例を与えたこと(2)E_4が3次曲面を定めるのは、対称性を除くと2つの場合があり、その具体形が求まること(3)E_4が射影極小曲面を定めるのは、対称性を除いて2つの場合があり、それらは双対の関係にあることE_2についても、同様の考察を行なった。これらの結果は論文として印刷中である。
土粒子運動から構築する低速~高速地盤流動構成モデルの開発と応用

本研究では、液状化のような比較的低速度地盤流動から、土石流のような高速流動までを統一的に表現できる構成モデルの形式を、土粒子運動をベースに構成した。また、石礫型土石流の流体力に及ぼす粒子サイズの影響についても理論的検討を行った。更に、そのような地盤流動を、統一的に表現する解析手法としてSPH法を用い、その「粒子性」を利用して様々な地盤流動を比較的簡便に再現できることを示した。地盤流動実験や観測のための新手法の開発も行った。本年度は、以下の研究を行った。(1)低速高速中空ねじりリングせん断試験の設計と製作低速高速に流動する粒子群の定常要素挙動を実現し、詳細な粒子運動を観測する目的で、LAT (Laser-Aided Tomography)可視化手法の適用が可能な中空ねじりリングせん断試験機を設計し、製作した。レーザーを照射する面の設定、観測のしやすいリング継ぎ目部の設計および間隙流体を充填する場合の流体の循環に関する工夫を施した。試験機は広い範囲の拘束圧とせん断変形速度を実現できるもので、次年度以降にシームレスな粒子レベル観測を行う予定である。(2)粒子シミュレーション上述の実験では得ることの難しいと考えられる粒子間接触力の情報について、固体粒子シミュレーション手法である個別要素法(DEM)による数値解析を行った。その結果、せん断速度が低速から高速になるにつれ、粒子の乱れが卓越し、材料は与えられた外力に対して、固体的な応力(粒子間の接触点のひずみエネルギーによる応力)から流体的な応力(粒子運動に伴う衝突による応力)によって抵抗するようになることがわかった。次年度以降、(1)の実験結果との定量的な比較を行う予定である。また、実際の土石流における巨礫の運動形態と、それが構造物に及ぼす衝撃力についても検討を行った。(3)マイクロメカニックス構成モデル第1段階として、準静的な応力を表現できる粒状体のマイクロメカニックス構成モデルを構築し、その妥当性を検証した。次年度以降、流体的な応力を付加して、低速高速流動問題に拡張する予定である。(4)実サイズの土砂流動観測機器の開発と設置筑波大学井川演習林内およびその付近に土砂流動観測機器を設置した。演習林内の観測装置は、電源の確保が困難であるため、土砂流動を簡易に検知するセンサーを開発し、その設置および作動確認まで行った。また斜面の測量も行った。他に1箇所、電源の確保が容易で、土砂流動の頻度の高い斜面を選定し、観測カメラを設置した。次年度以降、得られた観測結果の整理と数値解析との比較を行う予定である。(1)井川演習林での斜面流動の観測筑波大学井川演習林において、昨年度末に設置した2つの観測システム(押出し沢およびボッチ薙)によって、実規模の斜面流動に関する観測を行った。押出し沢に関しては、土砂流動を検知するために開発した安価なセンサーを設置し、実際の地盤流動を検知してカメラを作動させることも成功した。ただし、地盤流動以外の外乱にも作動することが多く、閾値の設定などに今後の改善が必要である。また、ビデオカメラの録画時間が2時間程度と短く、録画終了後に大きく流動したケースもあったことから、録画システムの改善も必要である。ボッチ薙に関しては、電源が確保できるため、大容量の記憶装置を備えており、急斜面であるにもかかわらず、流動が途中で止まってまた流れる「断続的流動」性状が観測された。今後はそのデータ処理を行い、流動メカニズムを解明することを目指す。(2)大型水路での土石流実験現地観測と平行して、より明確な条件の下での大型土石流実験を行った。土石流の流動に合わせて高速度カメラを高速移動させるシステムを開発し、礫粒子の流下挙動を長時間観測することが可能となった。後述の数値解析と合わせて、詳細なメカニズムの解明に役立つものである。(3)SPH法による地盤流動解析手法の開発FEMなどのメッシュ解析法では難しい地盤流動解析に粒子法の一種であるSPH法を用いる検討を行った。小型の模型実験と比較しながら、固体的な斜面崩壊から土石流のような流動まで、幅広く適用する解析アルゴリズムを確立する目処が立った。最終年度は、(1)の観測や(2)の大型実験、それから過去の地盤流動災害事例などと合わせることで、適切な構成モデルの検討や材料パラメータの同定などを行う。本研究は、多様な地盤流動現象に関して、その微視的メカニズムを検討することにより、統一的な力学的評価手法を確立することを目指すものである。本年度は以下の研究を行った。(1)大型水路での高速流動実験における、土粒子運動の観測と流動メカニズムの解明昨年度開発した、流動と共に高速移動可能なカメラ撮影システム、および内部の粒子運動情報を得るためのセンサーを用いて、高速で流動する礫の運動を長時間観測し、大きな礫が浮き上がるメカニズムの解明、河床状態が及ぼす影響等について検討した。

(2)筑波大井川演習林内外での斜面流動観測昨年度から運用している、筑波大学井川演習林内外の、頻繁に流動の発生する斜面の観測システムを強化し、引き続き流動観測を行った。特に、急斜面であるにも関わらず、斜面途中,で断続的に停止する、新しい斜面流動形態が観測されたため、そのデータの解析を行った。(3)DEMを用いた石礫型土石流のシミュレーション手法の開発間隙流体の影響を簡易に考慮した個別要素法(DEM)シミュレーションにより、土石の流動メカニズムの検討を行った。(4)SPH法の高度化と斜面流動シミュレーション上述の事項の情報を取り込んだ構成モデルを組み込むメッシュレス連続体解析手法としてSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法を高度化し、低速高速の様々な地盤流動のマクロ数値シミュレーションを行う。特に、砂や粘土を用いた室内流動実験(斜面流動および液状化流動)との比較、2007年中越沖地震における青海川斜面崩壊の解析を行った。
動的不斉エノラートの長寿命化現象の解明とそれに基づく不斉反応の開発

不斉記憶型反応は寿命のある不斉(動的不斉)を持った中間体を経由するため、中間体自身のラセミ化とそれを経由する不斉反応が競合する宿命にある。従って、不斉記憶現象による不斉誘導には、中間体のラセミ化に比して目的の反応が十分に速い場合に限定される。所属研究室では、より短寿命なキラル中間体に焦点を当てて研究を進め、極めて短寿命な中間体を経る場合でも、適切に分子内反応を設計することで、不斉誘導が可能であることを明らかにしてきた。一方、反応に比較的長時間を要する分子間反応は、中間体キラルエノラートのラセミ化が問題となり汎用性が制限されていた。このような背景のもと、不斉記憶型分子間反応のさらなる適用拡大を念頭に置き、高エナンチオ選択性発現に向けた方策として、中間体のラセミ化の抑制、すなわちキラルエノラートの長寿命化法を確立と、その応用を行った。。これまでの研究により、長寿命化キラルエノラートは分子内カチオン-π相互作用に基づいたエノラートの会合体形成に起因していると推定された。28年度は、長寿命キラルエノラートの構造、特にその会合体構造に焦点を当て、核磁気共鳴スペクトル解析と量子化学計算による最安定構造の探索を行った。その結果、キラルエノラートの1H-NMRとNOESY相関および計算化学より、カチオン-π相互作用の存在が示唆された。また、DOSY測定より長寿命化キラルエノラートは反応溶液中では二量体として存在することを明らかとした。さらに、応用研究としてアミノ酸誘導体の不斉αフッ素化を開発した。28年度にはアミノ酸構造を部分骨格に持つ医薬品を反応基質として利用可能であることを示した。また、合成報告例のないαフッ素化ペプチドへの展開として、アミノ酸チオエステル誘導体の不斉フッ素化に続く直接アミド化やジペプチドにも適用可能であることを明らかとした。28年度が最終年度であるため、記入しない。ペプチド合成技術の発達によりペプチド医薬創製に向けたライブラリー構築は容易になったが、人工ペプチドの精密設計は未だ困難で、意図した二次構造への収束による活性増強や副作用低減に課題を残している。この精密設計の困難さはペプチドの回転自由度の高さに起因する。従って、ペプチドの配座固定に有効な光学活性α,α-二置換アミノ酸の構造的多様性と安定供給法の提供が有機合成化学に望まれている。所属研究室では、不斉記憶型反応による光学活性α,α-二置換アミノ酸の合成戦略を提案した。不斉記憶型反応とは一般的な不斉反応とは異なり、アミノ酸の中心不斉がエノラートのC-N軸不斉に転写され再度生成物に反映される不斉反応である。そのため、本法は汎用試薬のみを用いる簡便性と外部不斉源を不要とする効率性が特色である。一方、中間体キラルエノラートの軸不斉は動的であるため、本手法を幅広い不斉反応に適用するためには、キラルエノラートのラセミ化の克服が課題となる。このような背景のもと、本課題の抜本的な解決が期待できるキラルエノラートの長寿命化現象を見出し、その実態解明に取り組んだ。本年度は、長寿命化現象を解明するべく、キラルエノラートのラセミ化に対する濃度効果・エステル部芳香環の電子効果・エノラートの対カチオン効果を精査した。結果、本現象はキラルエノラートの高次アグリゲート形成に起因すると想定している。次に、動的不斉エノラートの長寿命化現象を駆使し、比較的反応に長時間を要するアミノ酸誘導体の不斉記憶型α-フッ素化を開発した。反応条件の最適化として、反応基質・溶媒・塩基・求電子剤を精査した。結果、所望のα-フッ素化アミノ酸誘導体を高収率高エナンチオ選択的に得られる条件を見出した。本手法は15種のアミノ酸への適用、グラムスケールの反応、再結晶による光学精製が可能であった。当初の計画通り、順調に進展している。網羅的な効果測定を行うことで、研究対象である長寿命化現象の全体像を掴むことができた。一方、エノラートのX線結晶構造解析やNMR法を用いた解析は改善の余地を残している。。

28年度は、長寿命キラルエノラートの構造、特にその会合体構造に焦点を当て、核磁気共鳴スペクトル解析と量子化学計算による最安定構造の探索を行った。その結果、キラルエノラートの1H-NMRとNOESY相関および計算化学より、カチオン-π相互作用の存在が示唆された。また、DOSY測定より長寿命化キラルエノラートは反応溶液中では二量体として存在することを明らかとした。さらに、応用研究としてアミノ酸誘導体の不斉αフッ素化を開発した。28年度にはアミノ酸構造を部分骨格に持つ医薬品を反応基質として利用可能であることを示した。また、合成報告例のないαフッ素化ペプチドへの展開として、アミノ酸チオエステル誘導体の不斉フッ素化に続く直接アミド化やジペプチドにも適用可能であることを明らかとした。エノラートなどの反応中間体のX線結晶構造解析やNMR法を用いた解析には、十分な禁水条件や測定手法の創意工夫が必要となる。これに関しては、同様の不安定化合物を扱う研究者からのアドバイスを参考に実験を推進する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
SATB1による異所的なスーパーエンハンサー形成と乳がん悪性化機構の解明

SATB1はゲノムのオーガナイザーと呼ばれ、核内におけるDNAの構造変化に寄与する。この遺伝子は悪性化した乳がん細胞で顕著に発現し、がんの転移に関連する遺伝子の発現を促している事が報告されている。これらの遺伝子座の幾つかはスーパーエンハンサー(SE)と呼ばれる高密度エンハンサーの集合体を形成し、強力な遺伝子発現誘導が起こっている事が予想されるが、本来形成されない部位でのSE形成機構は明らかになっていない。そこで本研究では悪性化した乳がん細胞に高発現するSATB1と、その異所的なSE形成との関連性を明らかにする。
糖尿病による起こる酸化ストレス増加の新しい分子機構の解明

本研究は、「インスリン作用が低下している糖尿病動物では、肝臓で発現するα-トコフェロール輸送タンパク質(α-TTP)量が減少し、このことによって引き起こされる血液循環へのα-トコフェロール供給の低下が、糖尿病時の酸化ストレス状態をさらに悪化させる」というわれわれの提案している仮説に基づき、インスリンによるα-トコフェロール輸送活性制御の分子メカニズムの解明を目的として行った。ラット初代培養肝細胞に種々の濃度のインスリン、タンパク質合成阻害剤、分解阻害剤を添加して培養し、細胞中のα-TTP量をウェスタンブロット分析により測定した。その結果、低インスリン条件下で引き起こされるα-TTP量の減少は、タンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミドの添加によって抑制されることが示され、低インスリン条件下で誘導されるプロテアーゼ活性がα-TTPを分解している可能性が示された。さらに、リソソームおよびプロテアソーム阻害剤がα-TTP量に与える影響を検討したところ、リソソーム阻害剤の添加によってα-TTP量が大幅に減少したが、プロテアソーム阻害剤の添加によっては大きな影響を受けなかった。したがって、α-TTPの分解因子はプロテアソーム系で代謝されていると推察された。また、インスリン添加によってα-TTPの細胞内局在は変化しなかった。一方で、プロテアソーム阻害剤の添加によって、α-TTPが小胞体-ゴルジ体に局在することが新たに示された。本研究は、「インスリン作用が低下している糖尿病動物では、肝臓で発現するα-トコフェロール輸送タンパク質(α-TTP)量が減少し、このことによって引き起こされる血液循環へのα-トコフェロール供給の低下が、糖尿病時の酸化ストレス状態をさらに悪化させる」というわれわれの提案している仮説に基づき、インスリンによるα-トコフェロール輸送活性制御の分子メカニズムの解明を目的として行われている。平成16年度は、インスリンによりα-TTP合成/分解/細胞内局在、のどこが制御されるのかを見いだすことを目的として研究を行った。その研究実績の中で、インスリンによる制御が認められたものについて以下に報告する。インスリンによりα-TTP分解量が変化るかどうかについての検討ラット初代培養肝細胞を種々の濃度のインスリン存在下で12あるいは24時間培養し、α-TTP量を抗α-TTP抗体を用いたウェスタンブロット分析により解析したところ、α-TTPタンパク量はインスリン濃度の10^<-8>Mから10^<-6>Mの変化に強く応答することが示された。また、この応答はα-TTPと同じファミリーのタンパク質にはみられず、α-TTPに特異的であることが示された。次に、シクロヘキシミドを添加して新たなタンパク合成を阻害した状態の初代培養肝細胞を、10^<-6>Mインスリン添加あるいは無添加で培養して同様に解析を行い、α-TTP分解活性について検討した。その結果、インスリン存在下ではα-TTP量が有意に高くなり、インスリンによりα-TTP分解が抑制されていることが示された。平成16年度の研究成果から、インスリンによるα-TTP分解の抑制が機能しなくなることが、糖尿病動物におけるα-TTP量の減少を引き起こすことが示された。そこで平成17年度は、1)インスリンによるα-TTP量の制御におけるタンパク質分解系の寄与、2)インスリン添加時のα-TTPの細胞内局在の変化がα-TTP量の変動に及ぼす影響の解析、について検討を行った。細胞内のタンパク質分解の主要な経路である働くリソソーム系とプロテアソーム系について、それぞれの阻害剤を初代培養肝細胞に添加して培養し、インスリン濃度低下に伴うα-TTP量の減少に及ぼす影響を検討した。

その結果、プロテアソーム分解経路の阻害によってα-TTP量は大きな影響を受けなかったが、リソソーム分解経路の阻害によりインスリン添加の有無にかかわらず著しく減少した。したがって、α-TTPの分解因子はプロテアソーム系で代謝されていると推察された。また、インスリン添加によってα-TTPの細胞内局在は変化しなかった。一方で、プロテアソーム阻害剤の添加によって、α-TTPが小胞体-ゴルジ体に局在することが新たに示された。
社会的ストレスに起因した肥満のプレバイオマーカー探索

床敷量を通常の1/20に減らした条件下で、3カ月間マウスを単独飼育したところ、対象群(5匹/ケージ)と比較して、脂肪蓄積による肝肥大を伴った内臓脂肪蓄積型の肥満が惹起されること、血中クレアチンキナーゼやプラスミノーゲン活性化抑制因子(PAI-1)が、ストレス性肥満を予見できるプレバイオマーカーとなりうることを見出した。また、ストレス負荷により上昇したPAI-1により、睡眠が撹乱される可能性は少ないことが示唆された。本研究の目的は、日常生活で慢性的に暴露される心理・社会的ストレスに起因したストレス性肥満の発症を予見できるプレバイオマーカーを見出すとともに、得られたマーカーを用いてストレス性肥満を未然に防ぐことができる食品由来因子を探索することである。床敷量を通常の1/20に減らした条件下で、3カ月間マウスを単独で飼育したところ、対象群である群飼育群(5匹/ケージ)と比較して、脂肪蓄積による肝臓の肥大を伴った内臓脂肪蓄積型の肥満が惹起されることを見出した。また、肥満惹起の伴い、肝臓中で脂質代謝関連の遺伝子発現が変化するとともに、トリグリセリドや総コレステロール、クレアチンキナーゼ等の血中生化学マーカーが変動していた。特に後者の血中指標は、ストレス性肥満を予見できるプレバイオマーカーとなりうる可能性ある。一方、様々な機能性を有することが報告されているビルベリーアントシアニンをマウスへ経口投与すると、速やかに体内に吸収されたことから、ビルベリーアントシアニンの日常的な摂取により、ストレス性肥満を予防できる可能性のあると考えた。また、マウスなどの夜行性の実験動物を用いて心理・社会的ストレスに起因した肥満発症に関する研究を推進する場合、明暗サイクル、すなわち実験動物の睡眠・覚醒サイクル(サーカディアンリズム)を考慮に入れて実験計画を立案すべきであるとの結果を得た。床敷量を通常の1/20に減らした条件下でマウスを単独で長期間飼育したところ、対象群である群飼育群(5匹/ケージ)と比較して、血中プラスミノーゲン活性化抑制因子1(PAI-1)レベルが上昇した。この地点で、顕著な体重増加は見られなかったことから、PAI-1がストレス性肥満を予見できるプレバイオマーカーとなりうる可能性あると考えた。さらに、PAI-1を腹腔内投与した後のマウスの睡眠/覚醒パターンを調べたところ、ストレス負荷により上昇したPAI-1により、睡眠が撹乱される可能性は少ないことが示された。PAI-1に着目した動物試験を展開していく時に考慮すべき点は、PAI-1の発現には顕著な概日リズムがあることである。つまり、通常の動物試験が実施されている明期(睡眠期)だけでなく、暗期(活動期)にも着目して研究を実施していく必要がある。そこで、暗闇下でマウスに極力ストレスが負荷されない実験環境を確立した。