hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
安定同位体比および微量元素組成によるアジアのコメのトレーサビリティシステムの構築

アジア太平洋地域より素性の明確なサンプル収集を行い、元素分析および安定同位体比分析によって、アジア太平洋地域の米の産地判別の可能性が示された。安定同位体比や元素分析の各結果からでは、分布が重なる地域も見られたが、両手法を組み合わせることで、産地判別の精度が向上することが示唆されたことから、研究計画通りに進行している。一方で、昨年はFAO/IAEA技術協力プロジェクトが切り替わりの年度であり、試料収集ができなかったことから、試料収集・分析に遅れが生じているが、2018年から新規プロジェクトがスタートしたことから、試料収集が再開したため、次年度分析を行う。アジア太平洋地域における食品トレーサビリティシステムの構築を目的としたFAO/IAEA技術協力プロジェクト(RAS5062およびRAS5081)の協力を得て、2016年度から2018年度までにアジア太平洋地域13か国(オーストラリア、バングラディッシュ、カンボジア、中国、インドネシア、日本、ミャンマー、マレーシア、パキスタン、フィリピン、タイ、ベトナム、スリランカ)から収集した349試料について安定同位体比の結果を解析した。日本産米は酸素同位体比値が低く、炭素同位体比が高い傾向が見られた。一方で,中国産米は,炭素・酸素同位体比ともに日本産と非常に近い特徴を示し,日本産米と中国産米の分布が大きく重なった.中国は広大であり,地域(とくに中国北部)によっては,緯度などの地理的な要因が似ていることから,軽元素安定同位体比の分布が重なる可能性が示唆された.そこで、中国産米については、ストロンチウム同位体比(87Sr/86Sr)を測定し、日本産米の文献値と比較することで、中国産米と日本産米の産地判別の可能性を検証した。中国産米のストロンチウム同位体比は、0.711(n=17)であるのに対して、日本産米は0.708(n=34)であり、中国産米のストロンチウム同位体比が高い結果となった。よって、ストロンチウム同位体比は日本産米と中国産米の判別に大きく寄与する可能性が示唆された。また、日本,中国及びタイについて、酸素同位体比および5元素(B, Mg, Ca, Mn, Mo)の濃度を用いて3か国間で判別分析を行った。軽元素安定同位体比と無機元素組成の結果を組み合わせることで、3か国ともに特徴的な分布を示すことが分かった。以上より,生育環境の違いを反映する安定同位体比と微量元素組成を組み合わせることによって,単独の分析手法よりも高精度な産地判別技術となる可能性が示された。得られた安定同位体比の結果から、アジア各国の米試料の特徴を示すことが示唆されたが、各国で分布が重なる部分も見られるため、他の手法での解析や複数手法の組み合わせが必要と考えられる。早急に微量元素分析を終了させ、微量元素組成のみでの各国の特徴を解析するとともに、安定同位体比と微量元素組成の結果を組み合わせて判別精度の向上を検証する。素性の明確なサンプルの収集がスタートしたことから、引き続き安定同位体比などの分析を進めるとともに、得られた数値の解析を行い、アジア太平洋地域のコメの産地判別の可能性を検証する。微量元素分析については、計画当初は分析が完了している予定であったが、収集できた試料数が多いことから、試料の前処理と一部試料の分析までとなっており、遅れが生じており、測定用のガスなどの消耗品費として次年度使用額が生じた。
非線形放物型方程式系の解の爆発現象の解析

2次元平面上での放物型ー放物型走化性方程式系の解の爆発問題を考察する場合は有界領域と異なり、第二方程式の時間微分の係数τが重要な役割を果たすことは昨年度の研究で明らかにした。一方、τが1のときには領域の形状に関わらず有限時間での解の爆発はタイプIIに限ることもこれまでの研究で証明した。そこでは1以外のτに対して同様の結果を得ることはできなかった。その理由は、ε-regularityの証明において、冪の形の非線形項をもつ単独の方程式に帰着させる方法が1以外のτに対しては破綻したからである。本年度の研究では、その部分を異なるアイディアを用いて解決し、すべてのτに対して有限時間での解の爆発はタイプIIに限ることを示して、解の爆発のタイプの分類に関する定理を完成させた。また、3次元以上では、これまでの研究では単に領域が球のときに有限時間で爆発する球対称な解の存在が知られているだけであったが、本研究で3次元および4次元空間内の球上の球対称解が有限時間で爆発するための十分条件を得た。それは2次元円盤上での解の爆発のための最適条件と類似したものであり、証明においても2次元と高次元を統一的に扱うという新しい手法を導入した。研究分担者の高田了氏は、3次元非粘性成層Boussinesq方程式の初期値問題に関して研究を行った。特に,安定成層に対応した線形時間発展作用素の満たす時空積分評価に関して、微分作用による許容指数範囲の拡張を考察した。相関数をグラフとする超曲面の退化点を解析することで、安定成層に対応した線形時間発展作用素に対して、鉛直方向に関する異方的微分作用によって時空積分評価の成立する許容指数範囲が最良の範囲へ拡張されることを証明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。KellerとSegelによってバクテリアの集中現象のモデル化として提唱された放物型ー放物型の走化性方程式系における解の爆発が実験結果と同様に頻繁に起こることを数学的に証明することは過去数十年の間重要な未解決問題とされていた。3年前に溝口ーWinklerによって球対称の場合に肯定的に解決された。本研究では、高次元における退化臨界型のKeller-Segel系にも適用可能な新しい証明を得た。一方、爆発解がどのような振る舞いをするかについてはデルタ関数の特異性をもつことが知られているのみである。デルタ関数の特異性は解の爆発の速度や爆発のプロファイルなどについての情報を含んでいない。非線形偏微分方程式では常微分方程式と異なり空間的な要素が複雑に絡むので、解の爆発の速度を知ることは難しい。また、爆発の速度は爆発解の挙動を解明するための最初のステップである。後方自己相似解と同じ速度での爆発はタイプI、それより速い速度での爆発はタイプIIと分類されている。本研究では、球対称の場合に放物型ー放物型の走化性方程式系の解の爆発はタイプIIしかないことを証明した。そこで開発した手法は他の方程式への応用が期待される。走化性方程式系は流体の方程式であるナヴィエ・ストークス方程式とも関連があるが、大気や海洋などの大規模な地球流体の運動を記述する回転Boussinesq方程式について、温度成層と回転に対応した線形作用素から生成される時間発展作用素に対して分散型評価および時空積分評価を確立し、その応用として方程式の時間大域的適切性と静力学平衡の漸近安定性を保障する初期擾乱の大きさと浮力周波数の大きさに関する十分条件を与えた。Keller-Segel系の変数変換に関する質量不変性を保持する高次元版は退化臨界型Keller-Segel系である。この系は宇宙物理と関連がある。有限時間での爆発解の存在は球対称の場合に研究代表者とPh.Laurencot氏との共同研究で証明された。爆発解の定性的な研究の第1段階は爆発の型を知ることである。ここでタイプIの爆発は自己相似解と同じ速度での爆発、それ以外の爆発はタイプIIに分類される。研究代表者はLaurencot氏と石毛和弘氏との共同研究で、この系におけるすべての爆発はタイプIIであることを証明した。また、特異性がデルタ関数として起こることも証明した。研究代表者は本来のKeller-Segel系(2次元非退化)についてもタイプIIの爆発しか起こらないことを一般の場合に証明した。そこでは、流体の方程式であるNavier-Stokes方程式に関して得られた後方一意性定理が重要な役割を果たした。この証明で開発された手法はこれまでの爆発問題とは全く異なるアイディアをもとにしており、他の方程式や方程式系への応用が期待される。研究分担者の仙葉隆氏は一般化された感応関数(生物を刺激する化学物質の濃度や濃度勾配と生物の反応の強さの関係を表す関数)を持つ走化性方程式の解について研究を行い、2次元の放物型-楕円型方程式系において爆発解を持たない感応関数の条件を得た。研究分担者の高田了氏は安定成層の影響を考慮したBoussinesq方程式に関する研究を行い、安定成層に対応した歪対称線形作用素から生成される時間発展作用素に対して最適な時間減衰評価および最適な時空積分評価を導出し、初期値問題に対する時間大域的適切性を考察した。

高次元の退化臨界型のKeller-Segel系において爆発解の存在とともにその挙動に関する定性的な研究を行い、解の爆発の速度がかならずタイプIIになることを証明した。退化していない場合には単独の半線形熱方程式やシュレディンガー方程式における既存の方法を用いて特別なタイプIIの爆発解が得られていたが、退化した方程式系では全く結果がなかった。また、退化臨界型のKeller-Segel系では単純化された系ではタイプIの爆発をするような解が構成されていたので、この結果は現象を解明するうえで重要な進展に寄与すると思われる。一方、流体の方程式であるナヴィエ・ストークス方程式との関連も考察した結果、2次元非退化放物型ー放物型方程式系においてもすべての爆発はタイプIIであることを証明した。一見すると退化している方が難しいように見えるが実際はそうではなく、数学的にはこちらの証明の方がはるかに困難である。この証明はこれまでの爆発問題とは逆の発想による全く新しいものである。全体的にみて、順調に進展していると言える。一般に偏微分方程式の解が有限時間で爆発するとき、後方自己相似爆発解(それが存在するかどうかに関わらず)の速度以下での爆発はタイプI、それより速い速度での爆発はタイプIIと分類されている。放物型ー楕円型の走化性方程式系(Keller-Segel系)ではタイプIIの爆発しか起こらないことは以前から知られていた。一方、放物型ー放物型の走化性方程式系については27年度の研究で球対称解についてはタイプIの爆発の可能性を排除し、有界領域で解の球対称性の制限も除いたが、28年度は領域も有界領域、全平面ともに扱い、完全に一般的な設定でタイプIIの爆発しか起こらないことを証明した。放物型ー放物型走化性方程式系の有界領域において有限時間で爆発する解の存在は数年前に研究代表者によって証明されたが、その証明で中心的な役割を果たしたエネルギーに関する議論は全平面ではうまく働かない。全平面では任意に大きい質量をもつ前方自己相似解が存在し、かつそのエネルギーは時間が経つとマイナス∞に発散するからである。したがって、どのような条件のもとで解は爆発するのか、さらに、すべての解の爆発とある時間大域解の存在を分ける指標となるべきものは何であるのかが全く分かっていない。28年度はこの問題に取り組み部分的な結果を得るとともに、さらに完全な解決につながる糸口を見つけた。高田了氏は、回転と安定成層の影響を考慮したBoussinesq方程式の研究を行った。昨年度までの研究で得られていた回転と安定成層に対する分散型評価の応用として時間周期問題を考察し、同方程式の時間周期解の一意存在を保証する時間周期的外力項の大きさが回転速度および浮力周波数に応じて大きく取れることを証明した。また、外力項の空間無限遠での減衰の仮定に関しても回転と安定成層による分散性を用いることで、スケール劣臨界な空間へ条件を弱めることに成功した。Navier - Stokes方程式との関連や調和写像の熱流との関連も考察しながら研究を進めており、研究の幅が広がるだけでなく新しい視点を取り入れている。有界領域における爆発問題ではエネルギーを用いた評価と定常解の性質をうまく組み合わせることが証明の主な要素であったが、全平面の場合、任意に大きい質量をもつ前方自己相似解が存在し、時間が経つとそのエネルギーはマイナス∞に発散する。したがって、初期エネルギーがある数値より小さければ爆発すると言う有界領域における定理は成立しない。
タンパク質生合成のペプチド鎖伸長段階での制御機構

真核生物では,遺伝情報の転写と翻訳の段階が,時間的にも場所的にも異なっており,原核生物に比し,翻訳制御の重要性が増大する.これまで,開始因子eIF-2のリン酸化による翻訳制御系等が知られていたが,伸長因子EF-1をめぐる翻訳制御機構は全く不明であった.筆者は,真核生物のEF-1が, α, β, β′およびγより構成され,αおよびββ′γがそれぞれ,原核生物のTuおよびTsに相当すること, βがリン酸化されること等を明らかにしたので,本研究において, βのリン酸化に関与するβ-kinase,および脱リン酸化に関与するβ-phosphataseを精製し, EF-1のリン酸化の役割を追求した.コムギ胚芽より精製したβ-kinaseは, 94kDで, 53および35kDのサブユニットから構成され, ATPおよびGTPをリン酸基供与体とし, βのスレオニンおよびセリンをリン酸化した.次に,〔32P〕ββ′γを基質として,カイコ絹糸腺より, 35および24kDのサブユニットより成るβ-phosphataseを精製し,諸性質を明らかにした.この酵素は, ββ′γ(P)の脱リン酸化を強く触媒し,カゼイン(P)およびホスビチン(P)も脱リン酸化した.大変興味深いことに, native-ββ ́γをβ-kinaseでリン酸化すると,タンパク質生合成促進活性が2倍以上上昇し, β-phosphataseで処理すると活性が殆ど消失した.失活したββ′γは, β-kinaseによる再リン酸化で活性が回復した.さらに, βのリン酸化により, α. GDPと外部のGTPとの交換反応が促進された結果,タンパク質生合成が促進されることが明確となった.以上のEF-1活性制御系は, eIF-2をめぐる活性制御系とは全く異なる「新翻訳制御系」であり,両者の分子機構および生理的機能の比較から,タンパク質生合成制御に関する全体像が確立できるものと期待される.真核生物では,遺伝情報の転写と翻訳の段階が,時間的にも場所的にも異なっており,原核生物に比し,翻訳制御の重要性が増大する.これまで,開始因子eIF-2のリン酸化による翻訳制御系等が知られていたが,伸長因子EF-1をめぐる翻訳制御機構は全く不明であった.筆者は,真核生物のEF-1が, α, β, β′およびγより構成され,αおよびββ′γがそれぞれ,原核生物のTuおよびTsに相当すること, βがリン酸化されること等を明らかにしたので,本研究において, βのリン酸化に関与するβ-kinase,および脱リン酸化に関与するβ-phosphataseを精製し, EF-1のリン酸化の役割を追求した.コムギ胚芽より精製したβ-kinaseは, 94kDで, 53および35kDのサブユニットから構成され, ATPおよびGTPをリン酸基供与体とし, βのスレオニンおよびセリンをリン酸化した.次に,〔32P〕ββ′γを基質として,カイコ絹糸腺より, 35および24kDのサブユニットより成るβ-phosphataseを精製し,諸性質を明らかにした.この酵素は, ββ′γ(P)の脱リン酸化を強く触媒し,カゼイン(P)およびホスビチン(P)も脱リン酸化した.大変興味深いことに, native-ββ ́γをβ-kinaseでリン酸化すると,タンパク質生合成促進活性が2倍以上上昇し, β-phosphataseで処理すると活性が殆ど消失した.失活したββ′γは, β-kinaseによる再リン酸化で活性が回復した.さらに, βのリン酸化により, α. GDPと外部のGTPとの交換反応が促進された結果,タンパク質生合成が促進されることが明確となった.以上のEF-1活性制御系は, eIF-2をめぐる活性制御系とは全く異なる「新翻訳制御系」であり,両者の分子機構および生理的機能の比較から,タンパク質生合成制御に関する全体像が確立できるものと期待される.コムギ胚芽のポリペプチド鎖伸長因子1は、αββ ́γの4種類のサブユニットから構成され、αはアミノアシル-tRNAをリボソームに結合させる因子であり、βおよびβ ́は、EF-1α・GDPからEF-1α・GTPを再生させる因子である。EF-1αββ́γは、[【^(32)P】]ATPと反応させるとβのみが特異的にリン酸化されβ活性が数倍上昇することが明らかとなったので今年度は、主として、リン酸化酵素の本体を追跡した。その結果、分子量40,000のKinase(EF-1βKinase)を単一にまで精製することに成功した。このKinaseはリン酸供与体として、ATPおよびGTPを利用し、スレオニンをリン酸化した。この酵素は、カゼインおよびホスビチンをリン酸化し、ヒストンH2aのリン酸化は認められなかった。その他、この酵素は、ヘパリンにより阻害されることなどから、カゼインキナーゼ【II】に類似の性質を有する新しいKinaseと推定した。EF-1βKinaseは、粗酵素の段階では、CGMPおよびcAMPの影響が認められたが、精製酵素では、これらのヌクレオチドの影響は認められなかった。精製途上で、Kinaseの制御に関与する調節サブユニットが脱落した可能性があるので、次年度にこの推定を確める研究を行う。

現在、リン酸化によるβ活性上昇の機構を解析中であるが、βのリン酸化により、EF-1α・GDPのGDPと外部のGTPとの交換反応が数倍上昇することが明らかにされたので、次年度さらにその分子機構を明確する。以上のように、EF-1βのリン酸化による活性制御機構の骨格を確立することができ、当初の目的を達することができた。ペプチド鎖伸長段階をめぐる翻訳制御系は全く不明であったが,筆者は,細年度の本研究において,カイコ絹系腺より,4種類のEFー1サブユニットαββ′γのうち,βを特異的にリン酸化する40KDサブユニットから成るβーkinaseを精製した.今年度は,コムギ胚芽より,53および35KDサブユニットより成る93KDのβーkinaseを均一にまで精製した.この酵素は,ATPおよびGTPをリン酸基供与体とし,ββ′γ(EFTsに相当)複合体中のβサブユニットのスレオニンおよびセリンをリン酸代した.このリン酸化は,カイコ絹糸腺βーkinaseとは異なり,cGMPまたはcAMPで促進された.次に,〔^<32>P〕ββ′γを基貭として,カイコ絹糸腺より,35および24KDサブユニットより成るβーphosphataseを精製し,βに結合したリン酸基の役割を追求した.その結果,nativeーββ′γは,βーkinaseによりリン酸化すると,nativeーββ′γより高いタンパク貭生合成促進活性を示し,βーphosphataseによる脱リン酸化で活性が殆ど消失した.このββ′γをβーkinaseで再リン酸化すると活性が完全に回復した.リン酸化されたβ(ββ′γ)が,α. GDPと外部のGTPとの交換反応を促進する結果,績^<14>C〕pheーtRNAのリボソームへの結合反応が促進されることが明らかとなった.本研究では,カイコ絹糸腺およびコムギ胚芽のβがin vivoでもリン酸化されること,単離した各サブユニットから4サブユニットから成るEFー1が再構成されることなどの亊実も発見した.以上のように,EFー1をめぐる制御系の発見および反応機構の解明は,本研究が最初であり,所期の目的を充分達成したものと考えられる.今後,この系が「新翻訳制御系」として,独自の研究へと発展するものと期待できる.
魚類の免疫特性に関する研究 エンドトキシンに対する抵抗性機序

ニジマスの細菌内毒素に対する抵抗性を、急性期蛋白の一種であり、炎症反応の指標となるC-反応性蛋白(CRP)の産生の面から追求し、さらに、サケ科魚類の病原細菌であるVibrio anguillarumに対するニジマスの防御免疫との関連を検討した。まず、大腸菌内毒素をニジマスに接種すると、血清中内毒素量は顕著に上昇し、しかも長期間検出されたが、魚は臨床的に全く異常を示さず、ニジマスは内毒素に強い抵抗性を示した。次に、内毒素投与、また細菌感染後の個体レベルにおけるCRP産生を検討した。内毒素を大量に(3mg/尾)血管内接種すると、血中CRP量は1か月以上にわたり顕著に上昇した。これに対し、内毒素の腹腔内接種はCRPの一過性の上昇をもたらした。また、V.anguillarumの感染の経過とCRP産生もほぼ平行して推移した。さらに、ホルマリン不活化菌体で魚を免疫すると、死菌そのものはCRP産生を誘導しないが、アジュバントとして用いたフロインド完全アジュバントはCRP量の顕著な上昇をもたらした。さらに、水温変化などの環境の変化もCRP産生の誘因となった。これに対し、哺乳動物でCRP産生物質として一般に知られるテルビン油(炎症誘起剤)、またカラゲーナン(マクロファージ阻害剤)は、ニジマスにおいては顕著なCRP産生をもたらさなかった。今回の研究で、内毒素に対し抵抗性を示すニジマスで内毒素接種後持続的なCRP産生が観察されたことより、魚類の免疫予防を考える場合には、ワクチンやアジュバントの選択、またその投与法に関する詳細な検討が必要である。
中国における土地市場と産業集積との相互作用に関する実証的研究：空間的アプローチ

本研究では、地方政府による土地払い下げ価格のデータを採取し、それを県ごとのGISデータと組み合わせて土地市場と地方政府の行動に関する実証分析を行った。具体的には土地払い下げ価格の空間的自己相関を考慮した空間ラグモデルを用い、工業用地払い下げ価格の決定要因を推定した。その結果、当該地域の地価には周辺地域の地価も有意に影響しており、土地払下げの価格競争が存在している、という結論が得られた。同論文については中国上海市の復旦大学で開催された国際カンファレンスで報告した後、国際ジャーナルに投稿中である。また、研究機関中に購入・構築したデータベースを用いて、今後も順次研究成果を発表していく予定である。産業集積ならびに地方財政、土地問題の相互の関連を行うための準備段階の作業として、アルバイト学生を雇用して地域別の企業データ・財政データの整理を行った。具体的には、中国国家統計局から一部のデータベンダーHuamei社を通じてリリースされている「中国工業企業データベース」(売上高が500万元以上の工業企業数十万社分の企業データを含む大型データベースで)の所収データを県レベルごとに集計し、県ごとの各産業別の企業数に関するデータを作成した。さらに、以上の企業データと、すでに連携研究者である藤井大輔が独自に進めていた、県レベルの財政収入・支出に関するデータと連結作業について、大まかなガイドラインを作成した。また、土地価格については地方政府から開発業者や不動産業者などへの土地の払い下げの用途・方式・面積および価格などの基本的なデータについて、やはりアルバイトの学生を雇用して、各地方の国土資源局のウェブサイトにおいてダウンロードを行った。全国主要70都市の用途別の地価ならびに不動産価格データについては、ISI Emerging Markets社が提供するオンライン上の経済データベースCEICを通じて入手を行った。さらに、地理情報システム(GIS)分析ソフトArcGISを購入し、経済の空間的分析に関する具体的な分析ツールを取得した。このほか、2013年にはAsia Economic Community Forum 2013に出席し、本年度中に入力作業を行った土地払い下げデータを用いて、地方政府の腐敗と土地市場の関連性を分析する報告を行った。また、2014年2月に中国広東省広州市・東莞市・佛山市・シンセン市を訪問し、珠江デルタ地域における産業集積の形成状況、ならびに新型都市化政策の実施状況に関する現地調査を行い、華南地域をモデルとした産業集積と財政・土地問題の相互の関連性についての知見を得た。平成26年度は平成25年度の成果を踏まえ、引き続き中国の地価データの入力とそのGISデータとの統合を行った。2015年2月21日には科研成果の中間報告会として、梶谷懐(神戸大学)「中国の地方政府間競争と土地財政:浙江省の事例より」、石渡文子(東京大学)「ビジネスネットワークが零細企業クラスターの成長に与える効果ーエチオピア農村地域における実証分析ー」"橋口善浩(アジア経済研究所)"Agglomerationand firm-level productivity: A Bayesian spatialapproach"の3報告からなるワークショップを開催した。梶谷自身の報告「中国の地方政府間競争と土地財政:浙江省の事例より」は、地方政府による土地払い下げを通じた企業誘致競争に注目した研究報告である。土地払い下げ価格の空間的自己相関を考慮した以下のspatial lagモデルを使用、工業用地払い下げ価格の決定要因を推定した。その結果、当該地域の地価を決定するような地域の属性値とともに、周辺地域の地価も有意に影響しており、土地払下げの価格競争が存在しているという当初の仮説と整合的な結果が得られた。また、伊藤亜聖氏によるコメントでは、地方政府が土地払い下げの際に企業に補助金を与えていると解釈したほうがよいのではないかなど、さらに実証研究を改善するための有意義な示唆が得られた。また、エチオピア農村地域における産業集積について報告者のフィールドワークに基づく実証研究を行っている石渡文子、中国長江デルタ地域における工業企業のミクロデータを用いて、県レベルの産業集積の形成が企業の生産性にどのような影響を与えているかをベイジアン推計の手法を用いて分析を行った橋口善広の両氏による報告とディスカッションからも、自己の研究を発展させる上で重要な知見を経た。平成27年度は研究プロジェクトの最終年度として、これまで収集してきた中国の地価データを県ごとのGISデータなどと組み合わせて、地価の決定および地方政府の行動に関する実証分析を行い、論文や研究発表の形で公表した。また、平成28年2月15日には研究成果の最終報告会として、中国都市化政策と土地市場に関するワークショップを神戸大学で開催した。梶谷による報告"The Land Market Auction and the Corruption: The Case of Chinese Seven Big Cities"では、北京、上海、広州、杭州、成都、重慶、武漢という中国の七大都市の地価データを利用し、政府の腐敗が地価にどのように影響しているかを分析した。本研究の連携研究者である藤井大輔は、浙江省における2007年から2011年間の政府による土地払い下げデータを利用し、各郷鎮ごとの平均地価を算出した上で、地理的相関を考慮したヘドニック関数の推定する報告を行った。また、岡本信広氏による中国でのフィールドワークを踏まえた報告「貴州省の都市化」からは、本研究課題の成果を踏まえ、今後中国の都市化問題の帰結を含めたより大きな課題に発展させていく上で、大きな示唆が得られた。

その結果、当該地域の地価には周辺地域の地価も有意に影響しており、土地払下げの価格競争が存在している、という結論が得られた。同論文については中国上海市の復旦大学で開催された国際カンファレンスで報告した後、国際ジャーナルに投稿中である。また、研究機関中に購入・構築したデータベースを用いて、今後も順次研究成果を発表していく予定である。中国の地方財政および土地価格データを入力・整理する作業は比較的順調に進んでおり、ミシガン大学のChina Data Centerが提供する中国県レベルのGISデータとの統合、ならびにそれらのデータを用いた初歩的な実証分析の結果を出すことができた。また、研究成果の報告を兼ねたワークショップを開催し、関連する研究分野の研究者との知的交流を図ることができた。現代中国の財政金融問題平成27年度は、引き続き中国の地方財政および土地価格データを入力・整理する作業を進めると共に、ミシガン大学のChina Data Centerが提供する中国県レベルのGISデータとの統合を完成させる。そして、それらのデータを用いた最終的な実証分析の結果をまとめ、海外のカンファレンスや国内学会での研究報告を積極的に行う予定である。アルバイト学生を雇用して行った地方政府から開発業者や不動産業者などへの土地の払い下げデータに関する入力作業が、当初の予測よりも時間がかかり、年度中には具体的な分析に進むことができなかったため。予定していた中国での現地調査の費用を、他の研究プロジェクトの費用で賄ったため、本研究プロジェクトの予算のうち旅費の使用は大幅に少なくなった。今年度は、昨年度に引き続きアルバイト学生を雇用して、地域別の企業データ・財政データさらには地方政府から開発業者や不動産業者などへの土地の払い下げデータの整理を進めていく。その上で、地価に関する情報と、その県の企業数および財政状況に関する変数の相互の関係を分析し、産業集積の形成が当該地域の財政状況や地価の変動に与える影響について分析を進めていく予定である。本年度は中国の地方財政および土地価格データを入力・整理する作業を行うためRAの雇用を行う。また、ミシガン大学のChina Data Centerが提供するGISデータのデータベース、さらにCIECが提供する各種の統計データのデータベースを使用するための契約を行う。そして、最終的な実証分析の結果をまとめ、海外のカンファレンスや国内学会での研究報告を行うため海外渡航を行う予定である。当面必要な書籍、消耗品などの購入を終えたため、来年度に繰り越して使用したほうがより効率的であると考えたため。研究に必要な資料の購入に適宜充てる予定である。
ライナック高エネルギ-放射線を用いた位置決めCT装置の開発

放射線治療器の6MV超高圧X線を用いたCT撮影装置を完成し、これを用いた高精度放射線治療の照合、位置決め法を開発した。超高圧X線CT画像は、直線加速器の線源から160cmの位置に設置された検出器を用いて、回転照射の要領で取得される。検出器は、タングステン酸カドミウムクリスタルにフォトダイオ-ドを組合せた素子を120個配列したものを用いた。撮像時間は38秒、画像画構成時間は約1分で、患者の被曝線量は約3ラドであった。画像は、放射線治療に利用するのに十分であることが分かった。照射器の寝台上で照射直前に超高圧X線CTを撮影し、これを治療計画用CTと比較することにより、高精度放射線治療の問題点であった位置決めに伴う誤差の照合が可能となった。照合の定量化を図るため、治療計画用CTから輪郭抽出を行ない、超高圧CTにス-パ-インポ-ズする方法を開発して、日常臨床において利用した。超高圧X線CTを治療計画そのものに利用して位置決めを行なう方法を開発した。診断用CT装置から治療装置への患者の移動が不要となるため、位置決めの精度が大きく向上した。体幹部でのRadiosurgeryにおいて応用した。また、超高圧X線CTは、組織の吸収係数を正しく与えるため、線量計算の精度向上に寄与する。超高圧X線CTをもとにした治療計画装置を完成した。さらに、同じ検出器を用いて、照射中に射出ビ-ムを捕え、超高圧X線CTにリアルタイム表示を行なうシステムの設計を行なった。同様に、原体照射中の射出ビ-ムから、患者体内での吸収線量の照合を行なうアルゴリズムを完成し、ソフトウエアの設計を行なった。以上の通り、超高圧X線CTは、高精度放射線治療のほぼすべての領域で、その問題点を解決する。今後、さらなる研究により放射線治療の精度の向上と臨床成績の改善が期待される。本研究のキ-デバイスである高エネルギ-X線検出器に関し、その検出効率、ダイナミックレンジ、過渡応答など物理的諸特性面の検討を行い、CdW0_4とBG0の2種類で検出器を設計、製作後、4MVX線でデ-タ測定を実施した。その結果6mm厚のCdW0_4検出器が高エネルギ-X線検出器として最適であることを確認した。尚検出器の実験結果は、以下の通りである。(1)検出器感度は、0.2mm厚AlのX線吸収が分離できた。(2)検出器信号の揺ぎはσ=0.020.056%であり、感度に比べ十分小さい。(3)立上り、立下り応答は、1msec以下であり繰り返し300PPSのパルスX線源用検出器として採用可である。(4)検出器間のクロスト-クは最大5.6%と低く、画像への悪影響は小さい。(5)減衰係数は、5.29×10^<-3>(mm^<-1>)であり吸収体が厚くなるに従い低エネルギ-X線成分が除去されるビ-ムハ-ドニング効果を確認した。尚、以上の結果は本年度製作した20個の検出諏とデ-タ処理用高速A/0変換器により得られた。また、上記ハ-ドウエアと並行してCT用画像再構成ソフトウエアの検討を行い、再構成アルゴリズムとしてフィルタ関数を用いたBack projectionソフトウエアの基本部分の設計とシミュレ-ションを完了した。尚、ソフトウエアの開発は、エンジニアリングワ-クステ-ションHP9000を用いて行った。以上の結果、CdW0_4検出器と画像処理

ソフトウエアを用い、高エネルギ-治療ビ-ムによりライナックアイソセンタの位置でピクセルサイズ3mm×3mm以下、水等価厚0.4mm以下の分解能を有する位置決め用CTの開発の目度がついた。研究分担は、検出器、ソフトウエアの基本設計を東大側が担当、詳細設計、製作を三菱電機が担当したが、来年度も同様の分担でハ-ド、ソフトの開発を行う。照射装置の超高圧X線により治療計画用CT画像を取得する全く新しい機構を開発した。本機構を開発するにあたり、照射機と診断用CT装置を対向して設置し、CT寝台を共用するCTーライナックシステムの利点と問題点の検討が行われ、ライナックによる治療体位でのCT画像の取得が原体照射の位置決めと照合に極めて有用であることが明かとなった。超高圧X線によるCT撮影装置は以下の仕様で本年度完成した。1)X線源:クライストロンにより発生する4MeVおよび6MeV治療ビ-ム2)スキャン方式、時間:第三世代方式、38秒/210°C回転3)検出器系:タングステン酸カドミウム素子120個を線源から160cmの位置に配列したもの5)画像再構成時間:約60秒(アレイ・プロセッサ使用)6)有効視野:380cm(ライナックの最大照射野は40cm×40cm)散乱線除去のため検出器の素子間にヘビ-メタルコリメ-タを装着したため、素子のピッチはアイソセンタで約3mmと大きく、空間分解能はよくないが、得られた画像は治療計画に利用可能な画質を有していることが確認された。被曝線量は4MeV、6MeVに対して1スライスあたりそれぞれ1.4rad、2.8rad程度で放射線治療患者の受ける線量しては容認できるものであることが分かった。本超高圧CT画像により、患者体内の実際の線量分布を照合できることが分かり、そのプログラムが開発された。本システムは本年度末からその臨床応用が開始され、原体照射などの高精度放射線治療の位置決めに有用であることが明かとなった。昨年度までに、放射線治療装置の超高圧X線ビ-ムを用いたCT撮影装置を完成し、本年度は、高精度放射線治療における臨床応用法の開発を行なった。放射線照射器の寝台上で位置決めを行なった後、実際の照射の直前に超高圧X線CTを撮像し、これを治療計画用CT(診断用CTが利用される)と比較することにより、従来は検出が因難であった位置決めの精度の照合が可能となった。照合の定量化を図るため、治療計画用CT画像の輪郭抽出を行ない、これを超高圧X線CTにス-パ-インポ-ズする方法を開発した。誤差が検出された場合は、その分だけ寝台を自動的に移動させ、超高圧X線CTを再撮影して実際の照射を行なう。本法により、原体照射法の盲点であった位置決めの誤差が大幅に減少すると期待される。また、超高圧X線CTを治療計画そのものに利用する方法を開発し、臨床応用を開始した。従来と異なり、診断用CT装置から照射装置への患者の移動の必要がなくなるため、位置決めの精度が飛躍的に向上した。これはライナックによるRadiosurgeryにおいてとくに有効であった。さらに、超高圧X線CT画像は、線量計算に不可欠な組織の吸収係数を正しく与えるため、従来の診断用CTのCT値から吸収係数を換算する方法と比べると、超高圧X線CTに基づく線量計算は精度に優れる。本年度新たに開発した治療計画装置上で、超高圧線CTが与える吸収値を用いた線量計算法を完成した。
腎細胞癌の糖鎖変化と転移性に関する研究:globo-series gangliosideと接着、免疫系との関連

我々は腎細胞癌においてslow migrating gangliosidesの発現増加と転移能との関連が認められたこと、これらslow migrating gangliosidesの主要構成成分は、globo-deries gangliosidesのmonosialosyl galactosyl globoside(MSGG)およびdisialosyl galactosyl globoside(DSGG)であることを報告してきた。そこで、ヒト腎ガン由来細胞に発現するMSGG、DSGGの発現が肺組織との接着能に関与しているかどうか検討した。方法として、DSGG、MSGGの発現型の違うヒト腎ガン由来細胞、およびヒト正常肺組織を用いてFrozen section assay(FSA)およびDynamic flowsystemによるAdhesion assay、セレクチン依存性細胞接着assayを試みた。その結果、ヒト腎ガン由来細胞はセレクチン依存性細胞接着は示さなかった。しかしFSA、およびDynamic flowsystemassayで、DSGGを多く発現する細胞に有意に肺組織への接着性を認め、この接着性は、抗DSGG抗体、sialidase処理によって阻害された。また、この接着性はEDTAで阻害されなかった。以上より腎細胞癌ではDSGGの発現が肺転移能に関与している可能性が示唆され、DSGGに対する肺組織側の接着分子は、セレクチン以外の、しかもCa非依存性物質であることが考えられた。
科学技術政策と市民参加の関係の分析

今年度は、昨年度得た参加型合意形成手法の問題点に関する知見をふまえて、科学技術政策と市民参加の界面の構造をさらにくわしくみるため、リスク認知の問題に的を絞り、官、産、学、民4セクター論による分析を試みた。その結果、科学技術のリスクをめぐる問題認知、評価の差異は官、産、学、民4セクターのあいだで対称的に布置しているのではないことが明らかになった。すなわち、セクター間の対称的な対立関係に象徴されるようなみやすい差異は常に想定できず、またセクター内部に入れ子型の対立が存在することより、セクターの内部を一様と考えて各セクター間に対称的な対立関係を想定する設定そのものが崩れていることが示唆された。とりわけ、知識生産にいそしむ専門家と非専門家である市民といった二分法ではとうていとらえきれぬさまざまな対立やすれ違いが存在する点は重要な含意をもつ。対称的な対立関係の破れは、ひとくちに市民参加といっても、その質がかならずしも一様でないことをものがたっているからである。逆にいうと、どのセクター(ないしセクターの部分)の組み合わせとして特定の争点をめぐる連携のパートナーシップが形成されるかは、専門家と市民の二分法的な対立という通念が想定するよりもはるかに大きな自由度をもつ。現在、この点の含意を敷衍する論文を投稿中であり、近日中に公刊される。今年度は、科学技術政策をめぐるミクロな合意形成手法、とりわけコンセンサス会議によって発表されたレポートをもれなく収集し、その利害得失をマクロな民主主義の問題の文脈で新たに定式化した。定式化にあたり、国際会議での聞き取りならびに国内における機微にかかわる科学技術の杜会問題(例、原子力、GM作物)をめぐって有意選択標本に対する焦点面接の結果なども参照した。その結果、民意を反映するために民主的な意思決定を行う状態と参加型の特定の合意形成手法を同一視することが困難であるとの見通しを得た。そのような同一視には民意反映の名を借りた大衆操作から利益誘導へといたる可能性が無視できないと考えられるからである。そして、その可能性をテクノ・マスデモクラシーという新たな概念で定式化した。そのような可能性をふまえてみると、コンセンサス会議の過程、結果についての専門家ならびに非専門家による系統的かつ透明性の高い事後評価をそれぞれ独立に制度化することが不可欠である。すなわち、同一の争点に関心をよせ、かつ専門を同じくするが、見解を異にするか当該コンセンサス会議に参加していない専門家、同一の争点に関心をよせ、フェイスシー.トを同じくするが、見解を異にするか当該コンセンサス会議に参加していない非専門家による対抗コンセンサス会議が、民主主義の光と影をひとしく考慮に入れて実質合理性を担保するためには不可欠であると考えられる。
ニュートリノ実験によるMeVスケール領域の新物理の探索

近年の宇宙ニュートリノ観測および原子核崩壊実験からMeV程度の軽い質量を持つゲージ粒子の存在が示唆された。この様な軽いゲージ粒子は素粒子物理学の標準模型には存在しないため、新たな素粒子と考えられる。本研究ではこの軽いゲージ粒子を加速器実験や暗黒物質探索から検証するための理論的解析を行った。具体的には実験で検証するためにはどの反応に着目すべきかを示し、その反応から検証可能なパラメーター領域を明らかにした。これにより将来の実験結果をもとに軽いゲージ粒子の存在を検証できる様にした。現在進行中のIceCube実験によって400TeVから1PeVの領域の宇宙ニュートリノのフラックスが理論値よりも少ない可能性があることが報告されている。この結果は、400TeVよりも低いエネルギーに対するフラックスが理論値と矛盾が無いことから、ニュートリノに未知の相互作用が存在し得る事を示唆していると考えることができる。そこで本研究では、10MeV程度の質量を持つ軽いゲージ粒子によるニュートリノ間の新たな相互作用を仮定する事で、フラックスの減少を実際に説明し得る事を明らかにした。また、ミュー粒子の異常磁気能率の測定値と理論の予言値からのずれも以前から報告されており、この二つのずれを新たなゲージ粒子で同時に説明出来るパラメーター領域を明らかにした。これにより軽いゲージ粒子によるニュートリノ間の相互作用が素粒子物理学の標準模型を超える新たな物理法則である可能性をより具体的に示す事ができた。さらに上記のパラメーター領域をより精度よく決定するため、より精密な解析を行った。これらの研究結果を論文として出版した。一方で、ニュートリノ三重生成過程による軽いゲージ粒子の発見可能性に関しての研究も並行して行った。この研究はまだ論文として纏めていないが、三重生成過程の反応断面積のニュートリノのエネルギー依存性を計算し、その結果をもとにニュートリノのエネルギーが低い程、発見可能性が高くなる事を明らかにしている。これにより、宇宙ニュートリノのフラックスの減少を地上実験で検証するための理論的準備を進めている。2014年10月に現職に就いたため、新たな講義の準備や学内業務に追われ研究時間を十分に確保できなかった。特に2015年の前期は担当講義数も多く、委員会も増えたため研究時間が当初の予定より大幅に削られた。この理由から当初の予定通りに研究が進まず、ニュートリノ三重生成過程の解析が少し遅れている。しかし、もう一つの研究テーマである宇宙ニュートリノのフラックスの減少に関する研究は、より詳細な解析が終わっていることから概ね順調に進んでいる。IceCube実験によって報告された宇宙ニュートリノのフラックスが理論の予測値よりも少ない可能性がある事を受け、軽いゲージ粒子によるフラックスの減少を説明する模型を構築した。今年度はこの軽いゲージ粒子の検証可能性について、日本で進行中のBelle-II実験に着目し研究を行った。Belle-II実験は電子-陽電子衝突実験であり、エネルギーが低く、またこれまでで最大の統計量を貯める事が出来る。この実験で、IceCubeの結果を説明し得るゲージ粒子を発見する事が可能か、また発見できないとしてもどこまで質量と相互作用の強さを制限する事ができるかを理論的に明らかにした。解析では他のゲージ粒子との運動項混合がある場合とない場合で計算を行い、両方の場合で検証可能なパラメーター領域を明らかにした。さらにニュートリノ三重生成過程を用いた実験を想定し、これによってどこまでゲージ粒子の検証ができるかも調べた。これら二つの実験を組み合わせる事でさらに発見またはパラメーターの制限が可能となる事を明らかにした。これらの研究結果を論文として2本出版した。また、Atomkiグループが行ったベリリウム原子核の崩壊による電子-陽電子対の観測結果が報告され、これによっても軽いゲージ粒子の存在が示唆された。これを受け、Atomkiグループの結果を説明しかつニュートリノの質量及び暗黒物質の残存量をも説明し得る模型を構築した。その模型ではAtomkiグループによる結果とニュートリノの質量を説明するためには、暗黒物質は10GeV程度の質量を持たねばいけない事、及び将来の暗黒物質探索実験で検証可能である事を明らかにした。IceCube実験の結果を受けて、軽いゲージ粒子が存在する可能性をニュートリノ三重生成過程及びBelle実験といった低エネルギー実験で検証できるかという問いに対しては、大枠で可能である事を明らかにできた。具体的な解析ではゲージ粒子の性質を二つに分けて行い、それぞれで可能なパラメーター領域を明示できた。これにより宮崎大学に着任した事によって遅れた分は取り戻せた。また、新たにAtomki実験から示唆された軽いゲージ粒子に関しても、一つの具体的な模型を構築しそれによってニュートリノの質量と暗黒物質が同時に可能である事、及び将来実験で検証可能である事を明らかにした。これにより、より異なる相互作用を持つゲージ粒子に対して多方面からの検証という新たな方向性を見つける事が出来た。以上の事から、概ね順調に進展していると考える。研究期間全体を通じて研究で軽いゲージ粒子の存在を実験で検証するための理論的研究を行い、実際に検証し得るパラメーター領域を明らかにした。これにより今後の実験結果から軽いゲージ粒子の検証を具体的に行えるようにした。ゲージ粒子はゲージ対称性に付随して現れるものであり、本研究ではLμ-Lτ対称性とB-L対称性を持つ二つの模型について具体的な解析を行った。Lμ-Lτ対称性に付随する軽いゲージ粒子についてはツリーではレプトンにと結合している事に着目し、電子-陽電子衝突実験であるBelle-II実験での検証可能性を明らかにする研究を行った。

解析においては、考えている模型の背後にあるより基本的な模型の違いを考慮し、ゲージ粒子間の力学混合がツリーで存在する場合とループで生成される場合の二つの模型に分け解析を行った。解析では、まず現在までの実験から許容されているパラメーター領域を明らかにした。それによりミュー粒子の異常磁気能率の理論値と実験値のズレを説明し得るパラメーターが許容領域内に存在する事を明らかにした。その結果をもとにBelle-II実験で1光子生成事象を測定する事により、異常磁気能率のズレを説明し得るパラメーター領域を含む広いパラメーター領域で軽いゲージ粒子の存在を検証し得る事を明らかにした。これにより、将来の実験結果を用いて新粒子の検証を行えるようにした。B-L対称性に関しては軽いゲージ粒子が暗黒物質及びニュートリノの質量生成機構と関連する模型の構築を行った。これにより軽いゲージ粒子が他の素粒子物理学の問題と繋がり得る事を示した。またゲージ粒子の質量からの帰結として、暗黒物質の散乱断面積に対する制限を明らかにした。これにより、将来実験でこの模型が検証可能である事を示した。近年の宇宙ニュートリノ観測および原子核崩壊実験からMeV程度の軽い質量を持つゲージ粒子の存在が示唆された。この様な軽いゲージ粒子は素粒子物理学の標準模型には存在しないため、新たな素粒子と考えられる。本研究ではこの軽いゲージ粒子を加速器実験や暗黒物質探索から検証するための理論的解析を行った。具体的には実験で検証するためにはどの反応に着目すべきかを示し、その反応から検証可能なパラメーター領域を明らかにした。これにより将来の実験結果をもとに軽いゲージ粒子の存在を検証できる様にした。今後も1)IceCube実験から示唆されるニュートリノフラックスの減少を説明する物理法則に関する研究、と2)ニュートリノ三重生成過程による軽い質量を持つ粒子の発見可能性に関する研究、の二つを行っていく。1)に関しては、既に研究を行っている10MeV程度のゲージ粒子に対して、その質量の起源を説明するように拡張する。その際、ニュートリノの質量と混合の起源も同時に説明出来るように模型を構築する。具体的には線形シーソー機構での模型構築の可能性を追求する。2)ニュートリノ三重生成過程に関しては、反応によって生成されるミュー粒子対のエネルギー分布と角度分布を調べ、標準模型と新粒子が存在する場合での違いを明らかにする。それに新粒子を発見するの必要なニュートリノエネルギー、統計、検出精度を見極める。これまでの研究で(1) IceCube実験による観測結果を説明可能な軽いゲージ粒子を予言する模型の一つを提案し、そのゲージ粒子をBelle-II実験とニュートリノ実験で検証またはパラメーターを制限し得る事を明らかにした。また(2) Atomki実験の結果によって別の軽いゲージ粒子が示唆された事から、この実験結果を説明し得る模型の提案も行った。
単一神経細胞内の転写因子の量的変化から解明する動物行動の変容機構

本研究の最終目的は,一つの神経細胞の中の特定の遺伝子発現が,どのように動物個体の行動変容を引き起こすのか,その機構を解明する手法を開拓し,そして実際に,遺伝子発現機構から生物の階層性に沿った形で行動変容機構を詳細に解明するところにあった.そこで行動変容の根元である学習・記憶のメカニズムに的を絞った.まずは,学習・記憶に関与している神経細胞一個の中の転写因子cAMP Responsive Element Binding Protein(CREB)ならびにCCAAT/enhancer binding protein(C/EBP)のmRNAおよびタンパク質を定量する方法を開発することを目指した.ここで言う定量とは,mRNAならコピー数,タンパク質なら個数を正確に計測することを意味する.単一神経細胞内のmRNAならびにタンパク質の定量について考えてみた.例えばCREBファミリーには,転写促進型のCREB1と抑制型のCREB2の両者が存在するという事実もあり,CREBの量的なダイナミクスを明らかにしなければ,ただ単にCREBが長期記憶形成に大事だという主張をいくら繰り返えしても意味がない.そこでその現状を打破するためにmRNAやタンパク質の定量方法の開発に挑んだ.しかもその定量では,脳組織という複数の神経細胞を扱うわけではなく,たった一つの神経細胞中のmRNA・タンパク質の量を測ることにした.たった一つの神経細胞内の変化を正確に測定する方法の開発が切に望まれている.次に,この計測方法を用いて,学習個体から単離してきた学習・記憶に関わる特定の単一神経細胞内でのCREBまたはC/EBPのmRNAならびにタンパク質の量的変化を確認した.その後,今度は逆に,その神経細胞中のCREBの量を人為的に変化させることによって,行動変容に至るどの階層性でどのような影響を与え得るのかを,階層性をボトムアップで昇って調べて行った.本研究の最終目的は,一つの神経細胞の中の特定の遺伝子発現が,どのように動物個体の行動変容を引き起こすのか,その機構を解明する手法を開拓し,そして実際に,遺伝子発現機構から生物の階層性に沿った形で行動変容機構を詳細に解明するところにあった.そこで行動変容の根元である学習・記憶のメカニズムに的を絞った.まずは,学習・記憶に関与している神経細胞一個の中の転写因子cAMP Responsive Element Binding Protein(CREB)ならびにCCAAT/enhancer binding protein(C/EBP)のmRNAおよびタンパク質を定量する方法を開発することを目指した.ここで言う定量とは,mRNAならコピー数,タンパク質なら個数を正確に計測することを意味する.単一神経細胞内のmRNAならびにタンパク質の定量について考えてみた.例えばCREBファミリーには,転写促進型のCREB1と抑制型のCREB2の両者が存在するという事実もあり,CREBの量的なダイナミクスを明らかにしなければ,ただ単にCREBが長期記憶形成に大事だという主張をいくら繰り返えしても意味がない.そこでその現状を打破するためにmRNAやタンパク質の定量方法の開発に挑んだ.しかもその定量では,脳組織という複数の神経細胞を扱うわけではなく,たった一つの神経細胞中のmRNA・タンパク質の量を測ることにした.たった一つの神経細胞内の変化を正確に測定する方法の開発が切に望まれている.次に,この計測方法を用いて,学習個体から単離してきた学習・記憶に関わる特定の単一神経細胞内でのCREBまたはC/EBPのmRNAならびにタンパク質の量的変化を確認した.その後,今度は逆に,その神経細胞中のCREBの量を人為的に変化させることによって,行動変容に至るどの階層性でどのような影響を与え得るのかを,階層性をボトムアップで昇って調べて行った.本研究は,一つの神経細胞の中の特定の遺伝子発現が,どのように動物個体の行動変容を引き起こすのか,その機構を解明する手法を開拓し,そして実際に,遺伝子発現機構から生物の階層性に沿った形で行動変容機構を詳細に解明することを,最終目的としている.味覚嫌悪学習を施したモノアラガイから,学習・記憶の鍵を握るニューロンであるCerebral Giant Cellを単離し,単一神経細胞定量real-time RT-PCR法を用いてCREB1およびCREB2のmRNA量を定量し,コントロール群と比較した.その結果,同じ学習が施された動物でも,学習成績の悪い個体においては,有意に転写抑制型(CREB2)のmRNAが増加していることが見出された.(2)分子動力学シミュレーション:CREBとCRE配列との動的構造変化について分子動力学シミュレーションを行った.その結果,両者の結合にはMg^<2+>による水素結合が深く関与していることが示された.今年度は,モノアラガイの行動変容において重要な役割を果たす特定単一神経細胞内での転写因子の定量解析を試みた.まずは転写因子のC/EBPに着目し,免疫組織化学法で単一神経細胞内でのその発現量変化と行動変容との関係を調べた.その結果,行動変容に伴ってタンパク質レベルは増加することが明らかとなった.一方,定量化をより一層進めるために,酵素サイクリング法と免疫抗体測定法と組み合わせて,高感度定量測定法を開発する試みを始めた.酵素サイクリング法では,Glycerol-3-phosphateがGlycerol-3-phosphate Oxidaseにより酸化され,、Dihydroxyacetone-3-phosphateと過酸化水素(H_20_2)が生成する.また,生成したDihydroxyacetone-3-phosphateはGAPDHにより還元され,Glycerol-3-phosphateに戻る.戻ったGlycerol-3-phosphateは再びGlycerol-3-phosphate Oxidaseにより酸化され,Dihydroxyacetone-3-phosphateと過酸化水素が生成する.