hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変形性関節症の発症機構解明の為の新規動物モデルの確立と関節組織の初期病変の解析

変形性関節症は多因子病でありその発症ならびに変性の進行には様々な要因が考えられている。閉経期におけるエストロゲン欠乏はOA進行に重要な要素であると考えられているがその影響はいまだ明らかにされていない。今回マウスにおいて閉経期のモデルである子宮摘出と関節内に侵襲を加えることのない強制走行を組み合わせる方法でそれぞれ単独よりも有意に変形性関節症を誘導できることを明らかにした。このことは変形性関節症の発症にmechanical stressだけでなくhormonal effectが強く関わっていることを示唆すると考えられた。変形性関節症は多因子病でありその発症ならびに重症化には様々な要因が考えられている。閉経期におけるエストロゲン欠乏はOA進行に重要な要素であると考えられているが、その影響はいまだ明らかにされていない。本研究では、マウスの閉経後のモデルである卵巣摘除と関節内に外科的な侵襲を加えることのない、トレッドミルを用いた強制走行を組み合わせる方法でそれぞれ単独の処置よりも有意に関節軟骨の退行変性を誘導できることを明らかにした。8週齢のメスBalb/cマウスに対して卵巣摘除を施行した。また卵巣摘除1週後より、6週間強制走行させた。走行終了後、膝関節を組織学的に解析した。卵巣摘除の有無、強制走行の有無で、4群(卵巣摘除のみ、卵巣摘除+強制走行、偽手術のみ、偽手術+強制走行、各群n=6)に分けて、比較検討した。卵巣摘除の効果は、子宮重量の減少により確認を行った。関節軟骨の組織像の比較を行ったところ、偽手術のみの群と比較し、卵巣摘除群及び強制走行群では有意な差を認めなかった。しかし卵巣摘除と強制走行をコンビネーションで行った群では、偽手術群と比較して有意に軟骨基質の染色性が低下した。またこれらは、半月板の変性を伴っていた。ところが興味深いことに、遺伝的背景が関節軟骨代謝に及ぼす影響を比較検討するため、同様の実験をC57Bl/6マウスで行ったところ、卵巣摘除と強制走行をコンビネーションで行った群においても、著明な軟骨の変性は観察されなかった。本研究の結果は、関節軟骨のホメオスタシスに、全身性の液性因子、力学的負荷だけでなく遺伝的背景の差異が重要であることを示唆している。本実験モデルを用いて、軟骨代謝異常の分子メカニズムの解析を行っていく予定である。変形性関節症は、その分子基盤が十分解明されていない為、疾患の原因に基づいた治療法は未だ確立されていない。変形性関節症に関する基礎研究を困難としている要因の一つとして、変形性関節症の病態を効率よく再現出来る動物モデルが確立されていない点が挙げられる。本研究では、軟骨の退行変性が明らかになる以前に生じる関節(周囲)組織の初期変性の同定および解析を可能とする為の、再現性の高い非侵襲マウス変形性関節症モデルの確立を試み、発症ならびに進行の機序を解明することを目的としている。閉経及び前十字靭帯断裂等に起因する膝関節の不安定化はOAの重要なリスクファクターであると報告されていることから、本研究ではマウスの閉経モデルである卵巣摘除と関節内に外科的な侵襲を加えることのない、トレッドミルを用いた強制走行を組み合わせる方法で関節軟骨の代謝変化の観察を行った。8週齢のメスBalb/cマウスに対して卵巣摘除を施行し、術後1週より、6週間強制走行させた。卵巣摘除の有無、強制走行の有無で、4群(卵巣摘除、卵巣摘除+走行、偽手術、偽手術+走行)に分けて比較検討した。その結果、卵巣摘除+走行の群では、偽手術群と比較して有意に軟骨基質の変性が観察された。またこれらは、滑膜の慢性炎症と半月板の変性を伴っていた。系統間の違いによる遺伝的背景の相違が関節軟骨代謝に及ぼす影響を検討するため、同一実験をC57Bl/6マウスで行ったところ、4群すべてにおいて、著明な軟骨の変性は観察されなかった。本研究では、膝に直接の外科的侵襲を加えること無く軟骨の変性を再現よく誘導出来る系の構築を行った。また、その軟骨変性の過程は、ヒトのOAの初期変化に見られる現象と類似していた。更に、本実験系は、人種等の遺伝的背景の相違が関節軟骨のホメオスタシスに及ぼす影響を解析していく上で強力な実験系となることが期待された。本研究では、マウスにおいて閉経期のモデルである子宮摘出と関節内に侵襲を加えることのない強制走行を組み合わせる方法でそれぞれ単独よりも有意に変形性関節症を誘導できることを明らかにした。8週齢のメスBalb/cマウスに対して卵巣摘出を施行した。また卵巣摘出1週後より、6週間強制走行させた。

走行終了後、子宮重量の測定とともに、膝関節を組織学的に解析した。卵巣摘出の有無、強制走行の有無で、4群(卵巣摘出のみ、卵巣摘出+走行、偽手術のみ、偽手術+走行、各群n=6)に分けて、比較検討した。その結果、卵巣摘出群では全例子宮標本の重量がコントロール群と比較し有意に軽く、子宮の萎縮が認められ、卵巣摘出が適切に行なわれたことを確認した。関節軟骨の組織像では、正常コントロールと比較し、卵巣摘出群及び強制走行群では有意な差を認めなかった。しかし卵巣摘出して強制走行させた群では、正常コントロールと比較し有意に軟骨基質の染色性が低下した。またこれらは、半月板の変性を伴っていた。私たちはこれまでラットに強制歩行させると、関節軟骨が早期に変性し、軟骨変性に対する薬剤の関節内投与の効果を検討するのによいモデルであることを報告した。しかしマウスは強制歩行のみでは明らかな軟骨変性が再現よく得られず、重量を含めた種の違いが影響したと推察される。今回卵巣摘出と強制走行を組み合わせることにより、関節内に侵襲を加えることなく軟骨変性を起こさせることが可能であった。このことは変形性関節症の発症にmechanical stressだけでなくhumoral effectが強く関わっていることを示唆すると考えられた。今回卵巣摘出と強制走行を組み合わせることにより、関節内に侵襲を加えることなく、再現よく軟骨変性を起こさせることが可能であることを示した。変形性関節症は多因子疾患と考えられているが、本研究結果は、変形性関節症の発症にmechanical stressだけでなくhumoral effectが強く関わっていることを実験的に示した点で意義深いと考えている。ヒトでは閉経後の女性において変形性関節症の罹患率が上昇することが知られているが、本実験モデルの結果が非常に良くこの現象と相関することから、本実験モデルが、ヒトの変形性関節症の発症および病態の進行のメカニズムを解析する上で良いモデルとなり得ると考えている。また本年度は、別系統のマウスを用いて同様の実験を行い、関節軟骨の代謝異常に遺伝的要因が関与していることを新たに見いだした。これらの点から、自己点検による評価を、「おおむね順調である」とした。「当初の計画以上」としなかった理由は、本研究成果が、未だ学会発表のみで、論文投稿準備中であることによる。
成人型早老症Werner症候群における発がんの研究

成人型早老症Werner症候群に発生した腫瘍,特に骨肉腫および甲状腺癌の性質を調べた.1.Werner症候群に発生した骨肉腫8例には以下の特徴が見られた.(1)Werner症候群の骨肉腫では,対照と異なり女性優位であった.(2)年齢が平均46歳と高く,一般の骨肉腫(平均24歳)と好対照であった.(3)発生部位が典型的でないものが多かった.(4)組織亜型がosteoblastic type以外が半数を占めた.2.新鮮腫瘍組織を入手できた1例についてp53遺伝子の突然変異を検討した結果,変異を認めなかった.またこの患者のWRN遺伝子におけるgermline mutationを検討した結果,わが国,外国共にまだ報告のない新しいmutationであった.3.Werner症候群に発生した甲状腺癌24例を臨床病理学的に検討して一般例と比較した.その結果,(1)平均年齢は39歳で,対照群より10歳若い,(2)対照群より女性が少ない,(3)組織型では,濾胞癌がはるかに多い,(4)未分化癌が増加という特徴が見られた.4.Werner症候群に発生した骨肉腫と甲状腺癌は,一般のものとやや異なっており,発癌メカニズムの違いを示唆していた.成人型早老症Werner症候群に発生した腫瘍,特に骨肉腫および甲状腺癌の性質を調べた.1.Werner症候群に発生した骨肉腫8例には以下の特徴が見られた.(1)Werner症候群の骨肉腫では,対照と異なり女性優位であった.(2)年齢が平均46歳と高く,一般の骨肉腫(平均24歳)と好対照であった.(3)発生部位が典型的でないものが多かった.(4)組織亜型がosteoblastic type以外が半数を占めた.2.新鮮腫瘍組織を入手できた1例についてp53遺伝子の突然変異を検討した結果,変異を認めなかった.またこの患者のWRN遺伝子におけるgermline mutationを検討した結果,わが国,外国共にまだ報告のない新しいmutationであった.3.Werner症候群に発生した甲状腺癌24例を臨床病理学的に検討して一般例と比較した.その結果,(1)平均年齢は39歳で,対照群より10歳若い,(2)対照群より女性が少ない,(3)組織型では,濾胞癌がはるかに多い,(4)未分化癌が増加という特徴が見られた.4.Werner症候群に発生した骨肉腫と甲状腺癌は,一般のものとやや異なっており,発癌メカニズムの違いを示唆していた.
口腔潜在癌の遺伝子診断法に関する研究

本研究においては口腔癌の遺伝子診断、特に従来の方法では診断が困難な潜在癌あるいは腫瘍の生物学的な特徴に対する診断法の確立を目的に実験を行った。まず、口腔扁平上皮癌患者より末梢血を採取し、癌細胞にのみ発現していると考えられるサイトケラチン20(CK20)mRNAの検出を行ったところ、ほとんど総ての患者よりCK20が検出され、原発巣、転移巣を問わず癌病変が存在している事と末梢血CK20mRNAの発現が相関する事が明らかとなった。しかしながら、末梢血中CK20mRNAと癌細胞の転移能との相関は認められなかった。次に口腔癌のリンパ節転移能を評価する目的で、癌組織に存在する細胞外基質分解酵素の活性と細胞運動能促進因子であるHGFの産生を検索した。その結果、癌細胞における活性型ゲラチネースA、癌間質におけるHGF産生が口腔癌のリンパ節転移に相関することが明らかとなった。また癌患者の血清中HGFレベルは健常人と比較して、有意に高値を示すことが明かとなった。口腔扁平上皮癌愚者の生検組織における、癌抗原SCCとCEAの遺伝子発現の検索を行った。ほとんどの症例でSCC遺伝子の発現は認められるがCEAの発現は全く認められなかった。すなわち原発腫瘍で発現するSCCの程度を参考にすることにより血清中SCC値のより詳細な評価が可能であり、一方CEAは口腔扁平上皮癌のマーカーにはなりえないことが明らかになった。口腔扁平上皮癌患者の生検組織における、抗癌剤5-FUの標的酵素であるTSとその代謝律速酵素であるDPD遺伝子発現の検索を行った。腫瘍のほとんどはTSを発現しており、DPD遺伝子は腫瘍によりその発現量が著しく異なっていた。すなわち、DPD遺伝子発現を検索することにより5-FUに対する感受性を診断し得る事が示唆された。本研究においては口腔癌の遺伝子診断、特に従来の方法では診断が困難な潜在癌に対する遺伝子診断法の確率を目的に実験を行っている。まず、末梢血細胞より抽出されたRNAを鋳型にしたRT-PCR法を確立した。健常人より採取した末梢血に癌細胞を混入し、癌細胞にのみ発現していると考えられるサイトケラチン20(CK20)mRNAの増幅を行った結果、末梢血5ml中100個の癌細胞が混入していた場合、CK20 mRNAの検出が可能であることを明かにした。口腔扁平上皮癌患者より末梢血を採取しCK20 mRNAの検出を行ったところ、ほとんど総ての患者よりCK20が検出され、原発巣、転移巣を問わず癌病変が存在している事と末梢血CK20 mRNAの発現が相関する事が明らかとなった。しかしながら、末梢血中CK20 mRNAと癌細胞の転移能との相関は認められなかった。さらに、口腔粘膜上の潜在癌の診断を行うために、含嗽あるいは擦過により採取した口腔剥離上皮よりDNAを抽出しPCRによる解析を行った。その結果、癌抑制遺伝子p53の変異の検索、あるいはhMSH2,3-β-hydroxysteroid dehydrogenaseを標的にした遺伝子不安定性の検索が可能であった。現在、一次治療終了後の口腔癌患者、あるいは口腔発癌リスクの高い健常人に対する上記遺伝子の異常の検索を進めている。

昨年度に引き続き、口腔癌の遺伝子診断、特に従来の方法では診断が困難な潜在癌あるいは腫瘍の生物学的な特徴に対する診断法の確立を目的に実験を行った。1,口腔扁平上皮癌患者の血清中のHGFレベルを治療前と治療後で検索した。癌患者の血清中HGFレベルは健常人と比較して、有意に高値を示すことが明かとなった。癌患者においては一次治療で腫瘍が存在しなくなった時点で再度血清HGFレベルを測定すると、全ての症例で低下しており健常人のレベルと同程度になっていた。2,口腔扁平上皮癌患者の生検組織における、癌抗原SCCとCEAの遺伝子発現の検索を行った。その結果ほとんどの症例でSCC遺伝子の発現は認められるがCEAの発現は全く認められなかった。現在、腫瘍マーカーとして患者血清中のSCC蛋白質、CEA蛋白質の検索を行っているが、CEAは口腔扁平上皮癌のマーカーにはなりえないことが明らかになった。また原発腫瘍で発現するSCCの程度を参考にすることにより、血清中SCC値のより詳細な評価が可能となった。3,口腔扁平上皮癌患者の生検組織における、抗癌剤5-FUの標的酵素であるTSとその代謝律速酵素であるDPD遺伝子発現の検索を行った。その結果、腫瘍のほとんどはTSを発現しており、5-FUが有効で有ることがわかり、DPD遺伝子は腫瘍によりその発現量が著しく異なっており、5-FUに対する感受性が違うことが推察された。実際に臨床的な5-FUの効果とDPD発現には関連が認められたが、TSの発現量とは明らかな相関は認められなかった。このように、TS,DPD遺伝子の発現を治療前に検索することにより腫瘍の5-FU感受性が診断できる。
加齢および軽度認知症に伴う記憶成績低下メカニズムの脳磁場計測による探究

本研究では、加齢や軽度認知障害に伴う記憶能力低下メカニズムの探究を目的として、シーケンシャルな記憶課題課題実行中の脳律動を脳磁計で計測する研究を行った。シーケンシャルに呈示された記憶対象を順番通りに記憶しようとすると、シーケンスの序盤に呈示される記憶対象を保持したまま、中盤の記憶対象を新たに記憶しなければならない。このため序盤中盤の記憶過程はワーキングメモリ機能を反映すると考えられる。ワーキングメモリ機能は加齢の影響を受けやすいため、シーケンシャルな記憶課題課題を用いれば、加齢に特異的な記憶能力の低下を抽出して解析することが可能である。本研究ではα波律動(813 Hz)を主な計測対象としたが、交付申請書に記載したように他の周波数の律動も解析対象である。本研究によって脳磁場の信号対雑音比が顕著に向上し、他の周波数の律動でも解析可能となった。そこで、(1)軽度認知症傾向を対象とした研究では当初計画通りα波律動を主な計測対象としたが、(2)加齢に伴う記憶能力低下を若年者でシミュレートする研究ではθ波律動(57 Hz)に着目した。その結果、(1)では、軽度認知症傾向と記銘序盤の記憶成績が相関すること、軽度認知症傾向と楔前部の活動が相関することを見出した。これは楔前部の活動低下が軽度認知症傾向に伴う記憶成績低下の原因であることを示唆した。また、(2)では、若年者(20歳台)を対象として記憶対象の呈示間隔を短くすると、その脳内活動が高齢者(60歳台)に類似することを見出した。これは加齢に伴う認知処理速度の低下が記憶成績低下の原因であることを示唆した。超高齢社会においては、疾患性ではない高齢者の記憶能力の低下が、社会的コストを押し上げることになる。本研究により、加齢や軽度認知障害に伴う記憶能力低下の原因を示すことができたことは、その回復方法の開発上、重要な成果と考える。本研究では、シーケンシャルな記憶課題課題実行中のα波律動を脳磁計で計測する研究を行っている。その目的は、加齢や軽度認知障害に伴う記憶能力低下メカニズムを調べ、さらに記憶能力回復の方法を探ることにある。記憶対象がシーケンシャルに呈示され、そのすべてを順番通りに記憶しようとすると、シーケンスの序盤に呈示される記憶対象を保持したまま、中盤の記憶対象を新たに記憶しなければならない。このためシーケンスの序盤中盤の記憶過程はワーキングメモリーに関連すると考えられる。一方、シーケンスの終盤での記憶は即時記憶である。すなわち、シーケンスの序盤中盤と終盤では記憶過程が異なると考えられる。本研究の1年目である平成28年度は、(1)高齢者の記憶の脳内処理過程を解析すること、(2)軽度認知症と脳内処理過程の関係を明らかにすることを並行して実施した。このため、60歳台の高齢者に実験に参加していただき、軽度認知障害スクリーニング法であるmoca (Montreal Cognitive Assessment)テストとシーケンシャル記憶課題実行中の脳磁場計測を実施した。この結果、高齢者群の記憶成績は若年者群に比べて有意に低いこと、さらにmocaの点数(軽度認知症傾向に相当)と記憶成績はシーケンスの序盤のみで有意に相関することがわかった。この結果は、軽度認知症傾向がワーキングメモリの賦活と相関することを示唆した。ここまでの研究では、若年の実験参加者は大学院生がほとんどであった。一方、高齢の実験参加者には大学卒業者が少なく、その最終学歴に差があった。このことから高齢者と若年者の記憶成績や記憶過程の差異は、学歴の差ではないかという疑念が生じた。そこで、若年者群の学歴に幅を持たせ、受験勉強等による記憶訓練によって記憶成績や記憶過程に差が生じないことを確認する研究も追加実施した。平成28年度は、当初予定していたSPM(Statistical Parametric mapping)法による脳内の記憶過程の解析があまり進捗しなかった。これはSPMの解析手順によって結果が異なることに研究途上で気がつき、正確な解析手順を確立するのに時間を要したためである。解析手順の確立は研究結果に信頼性を与えるために必須のプロセスであり、このような事態を想定して記憶過程の解析は平成28年度、29年度の2年間を充てている。平成29年度に十分な成果を挙げることで当初の計画以上に進捗するものと考える。このためシーケンスの序盤中盤の記憶過程はワーキングメモリに関連すると考えられる。本研究の2年目である平成29年度は、(1)高齢者の記憶の脳内処理過程を解析すること(2)記憶能力回復の方法を探ることを並行して実施した。本研究ではα波律動を主な計測対象としているが、交付申請書に記載したように他の周波数の律動も解析対象となり得る。当初α波律動を主な計測対象とした理由は、その振幅が大きく計測しやすいことが理由の一つであった。

しかし、本年度の研究成果により、脳磁場の信号対雑音比が顕著に向上し、他の周波数の律動でも解析可能となった。この成果により、記憶保持中のワーキングメモリの活動が、高齢者(60歳台)では若年者(20歳台)に比べて減弱することが示唆された。高齢者のワーキングメモリの活動は特に記銘序盤の記憶成績と相関していた。また、20歳代の若年者群においても、記憶対象の呈示間隔を短くすることで、高齢者の記憶の脳内処理過程を模擬できる可能性も示唆された。以上のように、解析対象を他の周波数の律動に広げることで、記憶過程の解明がより一層進捗した。また、高齢者の記憶の脳内処理過程が若年者で模擬できる可能性が示されたことは、加齢に伴う記憶能力低下の原因と、その回復方法の提案に向けた重要な成果である。当初から予定していたSPM(Statistical Parametric mapping)法による脳内の記憶過程の解析法が確立し、信頼性のある結果が得られるようになった。脳内の相関解析は未実施であるが、それに替わってα波以外の周波数の脳律動(特にθ波律動)で興味深い知見が得られることがわかった。上記のように当初の計画とは解析方法や解析対象を若干修正しているが、方向性としては研究目的によく合致して進捗しているため、順調と判断する。本研究では、加齢や軽度認知障害に伴う記憶能力低下メカニズムの探究を目的として、シーケンシャルな記憶課題課題実行中の脳律動を脳磁計で計測する研究を行った。シーケンシャルに呈示された記憶対象を順番通りに記憶しようとすると、シーケンスの序盤に呈示される記憶対象を保持したまま、中盤の記憶対象を新たに記憶しなければならない。このため序盤中盤の記憶過程はワーキングメモリ機能を反映すると考えられる。ワーキングメモリ機能は加齢の影響を受けやすいため、シーケンシャルな記憶課題課題を用いれば、加齢に特異的な記憶能力の低下を抽出して解析することが可能である。本研究ではα波律動(813 Hz)を主な計測対象としたが、交付申請書に記載したように他の周波数の律動も解析対象である。本研究によって脳磁場の信号対雑音比が顕著に向上し、他の周波数の律動でも解析可能となった。そこで、(1)軽度認知症傾向を対象とした研究では当初計画通りα波律動を主な計測対象としたが、(2)加齢に伴う記憶能力低下を若年者でシミュレートする研究ではθ波律動(57 Hz)に着目した。その結果、(1)では、軽度認知症傾向と記銘序盤の記憶成績が相関すること、軽度認知症傾向と楔前部の活動が相関することを見出した。これは楔前部の活動低下が軽度認知症傾向に伴う記憶成績低下の原因であることを示唆した。また、(2)では、若年者(20歳台)を対象として記憶対象の呈示間隔を短くすると、その脳内活動が高齢者(60歳台)に類似することを見出した。これは加齢に伴う認知処理速度の低下が記憶成績低下の原因であることを示唆した。超高齢社会においては、疾患性ではない高齢者の記憶能力の低下が、社会的コストを押し上げることになる。本研究により、加齢や軽度認知障害に伴う記憶能力低下の原因を示すことができたことは、その回復方法の開発上、重要な成果と考える。高齢化や軽度認知障害に伴う記憶能力低下メカニズムの解析は、おおむね計画通りに推進する。
矢毒蛙アルカロイドの不斉合成に関する研究

南米産矢毒蛙の皮膚抽出物中には200種を越えるアルカロイドが含まれており,これらは神経毒性などの顕著な時異的生理作用を示す.これらのアルカロイドは純粋物質が天然より極微量しか得られないため,化学合成による試料供給が強く望まれている.以上の観点から,著者らはこれまで失毒蛙アルカロイドのキラル合成を行ってきているが,本研究は,これらの研究の一環として行ったものである.本研究の標的化合物としては,インドリチジン型アルカロイド(平成元年度),プミリオトキシンC(平成2年度)を選び,新規な手法によるこれら失毒蛙アルカロイドのキラル全合成の達成を目的とした.すなわち,平成元年度においては,(+)-シトロネロ-ルより出発してキラルなヒドロキサム酸を合成し,これを過ヨウ素酸塩で酸化して生成するNーアシルニトロソ化合物の分子内ディ-ルス-アルダ-反応によりオキサジノラクタム体とした,本化合物の立体選択的アルキル側鎖導入を経て所期の目的としたインドリチジン205A,207A,209B,235B(いずれも(-)-エナンチオマ-)のキラル全合成を達成することができた.さらに,平成2年度においては,Lーグルタミン酸より9工程で得られるヒドロキサム酸を用いて分子内ディ-ルス-アルダ-反応を行いオキサジノラクタム体とした.次いで,本化合物に立体選択的アルキル側鎖導入及び塩基による閉環を行ってデカヒドロキノリン環の立体選択的構築に成功した.目的とした(-)-プミリオトキシンCの合成は脱オキソ化の工程を残すのみとなり,所期の目的をほぼ達成することができた.南米産矢毒蛙の皮膚抽出物中には200種を越えるアルカロイドが含まれており,これらは神経毒性などの顕著な時異的生理作用を示す.これらのアルカロイドは純粋物質が天然より極微量しか得られないため,化学合成による試料供給が強く望まれている.以上の観点から,著者らはこれまで失毒蛙アルカロイドのキラル合成を行ってきているが,本研究は,これらの研究の一環として行ったものである.本研究の標的化合物としては,インドリチジン型アルカロイド(平成元年度),プミリオトキシンC(平成2年度)を選び,新規な手法によるこれら失毒蛙アルカロイドのキラル全合成の達成を目的とした.すなわち,平成元年度においては,(+)-シトロネロ-ルより出発してキラルなヒドロキサム酸を合成し,これを過ヨウ素酸塩で酸化して生成するNーアシルニトロソ化合物の分子内ディ-ルス-アルダ-反応によりオキサジノラクタム体とした,本化合物の立体選択的アルキル側鎖導入を経て所期の目的としたインドリチジン205A,207A,209B,235B(いずれも(-)-エナンチオマ-)のキラル全合成を達成することができた.さらに,平成2年度においては,Lーグルタミン酸より9工程で得られるヒドロキサム酸を用いて分子内ディ-ルス-アルダ-反応を行いオキサジノラクタム体とした.次いで,本化合物に立体選択的アルキル側鎖導入及び塩基による閉環を行ってデカヒドロキノリン環の立体選択的構築に成功した.目的とした(-)-プミリオトキシンCの合成は脱オキソ化の工程を残すのみとなり,所期の目的をほぼ達成することができた.南米産矢毒蛙の皮膚抽出物中には、200種を超えるアルカロイドが含まれており、これらは顕著な特異的生理作用を示すことで知られている。筆者は、これらのアルカロイドのうち(-)-インドリチジン(ゲフィロトキシン)205A,207A,209B,235Bのキラル合成を意図し、所期の目的を達成する成果を得た。インドリチジンアルカロイドの合成に当っては、光学活性なアシルニトロソ化合物の分子内ディ-ルス-アルダ-反応によって得られる環化付加成績体を共通中間体として利用する方法を基本手段とした。すなわち(R)-プレゴンまたはR-シトロネロ-ルより出発して得られたジェノエステル体をヒドロキサム酸とし、過ヨウ素酸塩で酸化すると、容器内で生成したアシルニトソ化合物が直ちに分子内閉環を起こして立体選択的にトランス-オキサジノラクタム体を与えた。この化合物のラクタムカルボニル基へのアルキル側鎖導入は、次の方法により極めて効率的かつ高選択的に達成された。すなわち、上記オキサジノラクタム中間体にアルキルマグネシウムブロミドを作用させてエナルミンとし、これを水素化ホウ素ナトリウムで還元すると、α-アルキル側鎖が導入されたオキサジン体が単一成績体として得られた。このようにして、各種アルキル側鎖の高立体選択的導入が完了したので、次に還元的N-O結合開裂および閉環反応を行い、目的とする(-)-インドリチジン205A,207A,209B,235Bの全合成をを完成させた。南米産矢毒蛙の皮膚抽出物中には200種を越えるアルカロイドが含まれており,これらは神経毒性などの顕著な特異的生理作用を示す。これらのアルカロイドは純粋物質が天然より極微量しか得られないため,化学合成による試料供給が強く望まれている。以上の観点から,著者らはこれまで矢毒蛙アルカロイドのキラル合成を行ってきているが,本研究は、これらの研究の一環として行ったものである。

本研究の標的化合物としては,デカヒドロキノリン型アルカロイドである(ー)一プミリオトキシンC(1)を選び,新規な手法によるキラル全合成の達成を目的とした。すなわち,Lーグルタミン酸より出発し,9工程を経て1,3ーヘキサジエン側鎖を持つキラルなヒドロキサム酸を合成した。次いで本化合物を過ヨウ素酸アンモニウム塩で処理してNーアシルニトロソ化合物に変えると,直ちに分子内ヘテロディ-ルス・アルダ-反応が進行してオキサジノラクタム体(2)を立体選択的に与えた。化合物(2)を接解還元後,臭化プロピルマグネシウムを反応させ,次いでシマノ水素化ホウ素ナトリウムで還元することにより,オキサジノラクタム環に立体選択的にプロピル側鎖を導入することができた。引き続き,NーO結合を還元的に開裂して1,4,5ー置換ピペリジン体(3)としたのち,ケント体(4)へ導いた。化合物(4)につき種々の塩基を用いて閉還反応を試みたところ,t-ブトキシカリを用いる条件が適当であると判明した。以上により,デカヒドロキノリン環の構築が完了したので残る問題は6位のオキソ基を還元的に除去する工程のみとなった。これについては現在常法による脱オキソ化を検討中であり,近く(ー)ープミリオトキシンCの不斉全合成を完了する予定である。
トップアスリートに対するミトコンドリアDNAのハプログループ分類の試み

核のDNAと比較して,ミトコンドリアゲノムは小さいものの,機能している部分は核DNAの3分の1にも及ぶ.これに加えて,ミトコンドリアDNAの進化速度は核DNAよりも5倍から10倍高いので,ミトコンドリアゲノムの多様性は核ゲノム全体の多様性に匹敵すると考えられる.これらの特徴から,トレーナビリティー、肥満、2型糖尿病との関連を検討した。さらに、ミトコンドリアゲノム変異により引き起こされる細胞内応答を明らかにし、ミトコンドリア病の分子メカニズムを解明する手がかりを得るために、3243A>G変異{MELAS (mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes)の主要変異}、8993T>G{NARP (neuropathy, ataxia, and retinitis pigmentosa)の主要変異}を有するサイブリット(2SD細胞、NARP3-1細胞)を用いて、DNAマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行った。その結果、ハプログループAでは、ATP合成酵素の第6サブユニットの90番のアミノ酸であるHisをTyrに置換する多型は、マラソン選手や駅伝選手において高頻度で検出された。ハプログループM7b2は,非肥満者に比して肥満者に高頻度で検出された。また、正常なミトコンドリアを持つ143B細胞と比較して、MELAS、NARP変異を持つ2SD細胞、NARP3-1細胞では、CHOP、ASNS、ATF4の発現量が増加していることが判明した。さらに、CHOP、ASNSの発現上昇がAARE、NSRE-1を介しており、ATF4の発現に依存していることが明らかになった。持久力に関連するミトコンドリア多型はハプログループAおよびM7b2であった。ハプログループAでは、ATP合成酵素の第6サブユニットの90番のアミノ酸であるHisをTyrに置換する多型が見出された。ATP合成酵素の第6サブユニットはATP合成を駆動するプロトン輸送に深く関わっている。ATPを合成しているのはミトコンドリアのマトリックス側のATP合成酵素の球状部分(F1)である。プロトンが膜間腔側から入り、第6サブユニットに隣接しているCサブユニットが束ねられた構造の部分(F0)を通過し、F1部分でのATP合成を駆動する。その第6サブユニットの90番のアミノ酸としてHisが通常使われているが、そのTyrへの置換がマラソン選手や駅伝選手において高頻度で検出された。この持久力に関係すると考えられるミトコンドリア多型が世界のどこで高頻度に検出されたかを調べると、ロシア領の極東シベリア最北部のチュクチ自治区の住民においてこの多型の頻度が高い.このことから寒冷への適応能力と持久力の間に関連があることが推定された。ハプログループM7b2は非肥満者に比して肥満者に高頻度で検出された5ヶ所のアミノ酸置換を伴う多型である。しかし、我々はこのハプログループをすでに男子マラソンの優勝者において検出していた。このことから、ハプログループM7b2型を有する人は持久力が高いが、そのエネルギー効率の良さから、運動不足の状態にあると太りやすいと推定される。今後、持久能力のみならず、エリートスプリンターや種々の生活習慣病患者のミトコンドリアDNAはプログループ分類も行う予定である。陸上競技長距離走種目およびそれ以外の競技種目を専門とする選手を対象に、ミトコンドリア(Mt)DNAのATP8/6遺伝子領域における塩基配列を決定し、持久性能力に優れた者に特有な遺伝子多型を検索した。タンパク構造に影響を持つアミノ酸の変化を伴う置換(非同義置換)は19カ所にあった。これらの非同義置換の中で、特徴的なSNPsとしてMt8414C→T、Mt8563A→G、Mt8701A→G、Mt8794C→Tの4カ所のSNPsが7.554.1%の出現頻度で確認された。

このなかで、Mt8794C→TのSNPは、持久性競技成績の優れた群の出現頻度が他の群と比べて有意に高かった。このことより、mt8794C→TがATP合成能における遺伝的差違、あるいはトレーナビリティの個人差といった持久性競技成績を左右する遺伝的要因に関係するSNPである可能性が示唆された。また、2型糖尿病患者96名および青年肥満者96名を対象に、MtDNAを検索したところ、ATP合成酵素第6サブユニット遺伝子の多型8684C→T(T53I)が2型糖尿病患者群において5.2%の頻度で見出されたのに対し,青年肥満者群での頻度は0%であった(p=0.03,Fisherの直接法)。NADH脱水素酵素第1サブユニット遺伝子の多型3497C→T(A64V)と12S rRNA遺伝子の多型1119T→Cが青年肥満者群においてそれぞれ5.2%の頻度で見出されたが,2型糖尿病患者群ではその頻度は0%であった(p=0.03)。糖尿病患者群で有意に高頻度であった8684C→T多型はハプログループM8a1に分類された。一方,青年肥満者群で有意に高頻度であった3497C→T多型と1119T→C多型はハプログループB4cに分類された。したがって、肥満に関連するミトコンドリア多型と糖尿病の発症に関連する多型が互いに独立は危険因子の可能性が考えられた。
花弁特異的プロモーターと液胞膜輸送体遺伝子を利用した花色改変分子育種

本研究は,「1,花弁特異的プロモーター(InMYB1プロモーター)+液胞膜輸送体の制御による形質転換花きの作出」と「2,花弁特異的プロモーターの有効範囲の検定」に分けることができる.1,形質転換花きの作出:液胞pH変化を上昇させて花弁を青色化する目的で,液胞膜の2つのプロトンポンプ(V-ATPase,V-PPase)を同時に抑制することを試みた.平成21年度に構築した,InMYB1プロモーターにV-ATPaseおよびV-PPaseを発現抑制するためのRNAiカセットを組み込んだ発現ベクターを,ボンバードメント法により様々な花きの花弁に導入したところ,青色化する細胞が検出された.しかしながら,これらがプロトンポンプの発現抑制によるものか,ボンバードメントによるダメージかが判然とせず,現在,このベクターを用いて,アサガオの形質転換体の作出を進めつつある.2,プロモーターの有効範囲の検定:InMYB1プロモーター1kbにGUSレポーター遺伝子を結合した発現ベクターをボンバードメント法で様々な花きに導入することで,平成21年度に確認したキク,カーネーション,ストック,トルコギキョウ,リンドウに加え,平成22年度にユリやオンシジウムなど単子葉植物でも有効であることを確認した.また,InMYB1プロモーター領域を短くして,GUSレポーター遺伝子を結合してシロイヌナズナに導入したところ,500bまで削っても花弁特異性を保つことが確認できた.本研究は,「1,花弁特異的プロモーター(InMYB1プロモーター)+液胞膜輸送体の制御による形質転換花きの作出」と「2,花弁特異的プロモーターの有効範囲の検定」に分けることができる.1,形質転換花きの作出:21年度は形質転換に用いるための形質転換ベクターの作出と,形質転換材料となるアサガオの胚培養の作成を行った.当初,形質転換ではV-ATPase, V-PPase, NHX, P-ATPaseなどを個々に発現抑制することを考えたが,液胞pH変化を大きくするために,液胞膜の2つのプロトンポンプ(V-ATPase, V-PPase)を同時に抑制するよう計画変更し,InMYB1プロモーターにV-ATPaseおよびV-PPaseを発現抑制するためのRNAiカセットを組み込んだ発現ベクターを完成した.アサガオ'東京古型標準型'と'ムラサキ'の胚培養を作成し,形質転換に必要な量を増殖した.現在,これらを用いて形質転換体の作出に取り組んでいる.2,プロモーターの有効範囲の検定:InMYB1プロモーターが,一般的な実用花きに汎用的に用いられ得るものかを確認するために,InMYB1プロモーター1kbにGUSレポーター遺伝子を結合した発現ベクター(pMYB1-GUS)を,バラ,キク,カーネーション,ストック,トルコギキョウ,リンドウ,ユリの花弁にボンバードメント法で導入した.その結果,GUS染色が,キク,カーネーション,ストック,トルコギキョウ,リンドウで確認され,InMYB1プロモーターがこれらの花きで有効であることが確認できた.バラやユリについては,現在も確認実験を続けている.本研究は,「1,花弁特異的プロモーター(InMYB1プロモーター)+液胞膜輸送体の制御による形質転換花きの作出」と「2,花弁特異的プロモーターの有効範囲の検定」に分けることができる.1,形質転換花きの作出:液胞pH変化を上昇させて花弁を青色化する目的で,液胞膜の2つのプロトンポンプ(V-ATPase,V-PPase)を同時に抑制することを試みた.平成21年度に構築した,InMYB1プロモーターにV-ATPaseおよびV-PPaseを発現抑制するためのRNAiカセットを組み込んだ発現ベクターを,ボンバードメント法により様々な花きの花弁に導入したところ,青色化する細胞が検出された.しかしながら,これらがプロトンポンプの発現抑制によるものか,ボンバードメントによるダメージかが判然とせず,現在,このベクターを用いて,アサガオの形質転換体の作出を進めつつある.2,プロモーターの有効範囲の検定:InMYB1プロモーター1kbにGUSレポーター遺伝子を結合した発現ベクターをボンバードメント法で様々な花きに導入することで,平成21年度に確認したキク,カーネーション,ストック,トルコギキョウ,リンドウに加え,平成22年度にユリやオンシジウムなど単子葉植物でも有効であることを確認した.また,InMYB1プロモーター領域を短くして,GUSレポーター遺伝子を結合してシロイヌナズナに導入したところ,500bまで削っても花弁特異性を保つことが確認できた.
加速器での高次元ブラックホールの研究

LHC実験では余次元からの新しい励起モードを見つけることはできないが、ブラックホールは見つけることはできる。そのため加速器でのブラックホールに関して重要な結果を得ることができた。splituniversal extra dimension (split UED)と呼ばれるフェルミオンの高次元模型について研究し、理論物理学者及びLHCでの実験物理学者との共同研究を行ってきた。LHC実験でのブラックホール生成をシミュレートするCHARYBDISコードの開発者であるケンブリッジ大学のJames Frost博士と共同研究を行ってきた。Myers-Perry背景時空でのスカラー場のKlein Gordon方程式についての研究は、井田大輔教授の滞在中(8月)に彼と共同研究を行った。split UED模型は、近年PAMELA、ATICそしてFermi実験によって報告された天文物理学上の異常を説明するために提示された。この模型においてKaluza-Klein(KK)パリティと呼ばれる高次元での鏡映対称性によって最も軽いKK粒子が安定である。KKパリティの下では最も軽いKK粒子は奇であるがより軽いゼロモード粒子は偶であるためKK粒子は崩壊しない。バルクでのフェルミオンを理解する事はバルクでのフェルミオンへのホーキング輻射を理解する上で重要である。模型の構築に成功しその暗黒物質及びLHC物理への関わりについても研究を行った。2009年にはsplit UEDに関する5本の論文を投稿しその内4本については以下のリストにある通り審査付きの論文誌に掲載された。James Frost氏との共同研究はバルク場への輻射の灰色因子が重要となるワープした高次元でのバルク輻射を理解する事を目的としている。彼の9月28日から10月9日までのIPMUへの訪問は科研費から捻出した。ワープした高次元時空のようにバルク場が明確な波動関数の形を持つ場合はIRブレーンに局在化した小さいブラックホールからのバルク場への灰色因子はIRブレーンでの波動関数の重なりによって有効的に記述される。これらの性質については、改善された第2版CHARYBDISコードによって記述が可能となり2009年中には数値計算を行う事に成功した。バルクでのベクトル場への灰色因子に関する研究はBryan Webber氏,Marco O.P.Sampaio氏と行いバルクでのスカラー場のKlein-Gordon方程式に関する研究は、研究の早期段階において行った。バルクへのフェルミオン及びベクトル場のホーキング輻射を理解するという最終目標へ向けた準備研究の大部分は2009年中に完了した。2010年度、私は2009年度から継続している余次元模型、LHC実験におけるブラックホールの振る舞い、そしてニュートリノ実験による理論的矛盾に取り組んできた。また、LHC実験におけるブラックホールの研究は現在進行しているプロジェクトがいくつかある。これらの概要は以下である。1.スプリットユニバーサル余次元模型(split-UED)を特徴づける5次元フェルミオンのモデル2.超幾何余次元のモデル:LHC実験におけるブラックホール生成とインフレーション3.余次元の枠組みで、ニュートリノセクターにおけるCPT定理の破れのモデルSplit-UEDの枠組みでは、昨年度の研究成果(主にKaluza-Klein暗黒物質)を超えた研究成果は、素粒子標準模型のフェルミオンの階層性が、余次元中のフェルミオン波動関数の局在化の帰結として説明できたことである。フェルミオンの5次元バルク質量を許すと、波動関数の分布は非自明になるもののKaluza-Kleinパリティ(5次元ローレンツ対称性をオービフォールドコンパクト化により破られた後に残る対称性)は保たれる。そして、フェルミオン波動関数と5次元ヒッグス場の最低エネルギー状態の配位との重なりは指数関数的に変わることで、4次元有効理論の湯川結合定数が実験で観測されているような階層的な構造を持つことができる。また、C. Csaki教授(コーネル大学)、J. Hubisz教授(シラキュース大学)、Johannes Hinonnen博士(シカゴ大学)との共同研究では、Split-UEDが、LHC実験でのブラックホール研究の基礎となっているRandall-Sundrum模型の有効理論とみなせることを示した。他の2010年度の主要な成果は、余次元模型としてのコンパクトな双曲空間の研究であった。D. Orlando博士(IPMUへ)との共同研究で、コンパクトな双曲空間が11次元M理論(または超重力)への解であり、空間がbreathing modeに対して安定であることを示した。もっとも重要だと思われる物理的性質は、コンパクトな双曲空間の大きな体積によって重力スケールが下がっているにも関わらず、コンパクトな双曲空間は低エネルギー励起モードを必ずしも伴わないということである。すなわち、LHC実験では余次元からの新しい励起モードを見つけることはできないが、ブラックホールは見つけることはできる!最後に、CMSグループのブラックホール探査の結果とバルク場を持つRandall-Sundrum模型におけるプロジェクトの準備を進めている。全体として、研究の題目はもともとの計画から少し変更されたが、それでも私は加速器でのブラックホールに関して重要な結果を得ることができた。Grand-in-Aidによる経済的支援のおかげで、私の研究はうまく行われたと言えるだろう。
河川下流域における非定常流要因を考慮した塩分拡散予測に関する研究

弱混合河口成層密度流における塩分拡散の問題は利水,農業工業,漁業にかかわり,今日では河口堰などで社会問題にもなっている.この問題に関しては,従来,定常流を想定した研究が主で,混合要因についての検討はせん断流不安定と河川に自然に内包する乱れにとどまっている.そこで、本研究においてはより現実的に気圧,潮汐,河川流量,風の効果等の非定常流要因が河口部の塩分拡散にいかなる影響を示すかを検討した.また,その結果をもとに任意の地点と時刻についての表層塩分値の予測精度を格段に向上させることを試みた.研究は主として弱混合河口成層密度流の典型が見いだせる石狩川下流域の観測をもとに遂行された.観測は1992,1993,1994年の夏期に,ほぼ,2か月ずつ実施したが,観測精度は年々向上させ研究目的を十分達成できるだけの質的,量的データを得ることができた.研究成果は以下のように要約できる.1)河川下流域の表層塩分時系列の変化を支配する主要因は風であって、気圧や潮汐の効果はきわめて小さい.2)塩水楔平均の連行係数は次式で与えられる.E=1.92×10^<-6>e^<0.405W> for 118m^3/sec, E=2.24×10^<-6>e^<0.281W> for 146m^3 3)風速の増加→波浪を発生→上層流れ内の乱れの増加→上層塩分分布の一様化→界面近傍の密度勾配の増加→表層塩分の増加という塩分の拡散過程が確認された.4)平均流速場の流れは,ほぼ,全域で安定である.5)流量の増加により河川水への塩分拡散は促進されるが,河川水の塩分濃度は逆に減少する.6)橋脚や河床地形により界面が著しく破壊される塩分拡散に与える影響は局部的である.7)風速データを与えるだけで任意の地点,任意の時刻の表層塩分がきわめてよい精度で予測できる.弱混合河口成層密度流における塩分拡散の問題は利水,農業工業,漁業にかかわり,今日では河口堰などで社会問題にもなっている.この問題に関しては,従来,定常流を想定した研究が主で,混合要因についての検討はせん断流不安定と河川に自然に内包する乱れにとどまっている.そこで、本研究においてはより現実的に気圧,潮汐,河川流量,風の効果等の非定常流要因が河口部の塩分拡散にいかなる影響を示すかを検討した.また,その結果をもとに任意の地点と時刻についての表層塩分値の予測精度を格段に向上させることを試みた.研究は主として弱混合河口成層密度流の典型が見いだせる石狩川下流域の観測をもとに遂行された.観測は1992,1993,1994年の夏期に,ほぼ,2か月ずつ実施したが,観測精度は年々向上させ研究目的を十分達成できるだけの質的,量的データを得ることができた.研究成果は以下のように要約できる.1)河川下流域の表層塩分時系列の変化を支配する主要因は風であって、気圧や潮汐の効果はきわめて小さい.2)塩水楔平均の連行係数は次式で与えられる.E=1.92×10^<-6>e^<0.405W> for 118m^3/sec, E=2.24×10^<-6>e^<0.281W> for 146m^3 3)風速の増加→波浪を発生→上層流れ内の乱れの増加→上層塩分分布の一様化→界面近傍の密度勾配の増加→表層塩分の増加という塩分の拡散過程が確認された.4)平均流速場の流れは,ほぼ,全域で安定である.5)流量の増加により河川水への塩分拡散は促進されるが,河川水の塩分濃度は逆に減少する.6)橋脚や河床地形により界面が著しく破壊される塩分拡散に与える影響は局部的である.7)風速データを与えるだけで任意の地点,任意の時刻の表層塩分がきわめてよい精度で予測できる.本年は当該研究の初年度にあたる。研究は予定通り石狩川での野外観測を通して行なわれたが、年度途中で研究に直接関連するトロント大学との共同研究も行なわれ、初年度でありながら大きな成果をあげることができた。野外観測においては、河川各所での塩分が風速といかなる関係にあるかを明らかにするために、表層塩分を2ケ月間にわたって連続観測するとともに、次年度に本格的に実施を予定しているLDVによる乱流計測の予備的観測も実施した。後者については、観測日に出水があり、予定の位置まで塩水楔の侵入がなかったため、下流部の1地点観測となったが貴重なデータ収集ができた。前者についてはきわめて満足すべき結果を得た。その成果は3月に発行される水工学論文集に発表されている。その主な結果は、上下流2地点での表層塩分の時系列はきわめてよく似ており、上流の時系列パターンがそのままの形で下流に到達すること、そのパターンの移動流下速度は0.55m/sであること。連行係数は風速Wと流量Qが長時間にわたり1定値をとるときは(少なくとも12時間にわたって一定である必要がある)K=(3.8-0.013Q)W×10^<-6>で与えられること、表層塩文の縦断分布は塩水楔先端からの距離にほぼ比例して塩大すること等である。

一方、トロント大学との共同研究により、石狩川のようにところどころ中間密度層が形成されて3層流をなす場合の界面波の発生について実験的に明らかにされた。その結果は、C.P.Canlfieldの理論計算が示す3つのモード、すなわち、Kモード、Holmboeモード、Rモードが現実に発生し混合に、それぞれ異なる寄与をすること示唆している。今後は、野外での同モードの存在を明らかにしてゆく必要がある。本年度の研究は次の手順で実施された。1)昨年度の観測結果をふまえつつ石狩川の地形を考慮に入れた塩水楔の形状を計算によって予測する2)塩水楔の形状予測の結果をふまえ25時間観測をする上で最適な地点として河口上流5.8kmと11.7kmの2地点を選定3)25時間観測では主として塩分拡散のメカニズムを解明するためのLDVを用いた乱流計測と毎時の水質(水温、伝導度、SS)の鉛直分布の測定4)昨年度の表層塩分測定はすべて岸近くで実施されたことを反省し、今年度は流心の水深1mに自記水温伝導度計を係留して2ヶ月にわたる長期観測を実施5)超音波測深機を用いた塩水楔形状の観測6)河口から塩水楔先端にかけて10地点で流行、流速、水温、伝導度の測定また、風向、風速、水位のデータを関係機関から提供してもらい、全てのデータを総合して界面から上層への拡散に関わる非定常要因を徹底的に調べた。その検討項目は気圧、潮汐、地形、流量、風速である。このうち、気圧、潮汐、地形については、それらが単独で塩分拡散に著しい影響を与えることはないことが分かり、流量については急激な増水時の一時期のみ塩分拡散に寄与するものの、通常は塩水楔の侵入長を決定するにすぎないこと、通常見出される表層塩分の変動はほとんど風によるものであることが立証された。これらの得られた知見は土木学会論文報告集に公表し、発表会において批評を受けた。次年度は今年度同様の観測を実施してデータを重ね、さらに、非定常要因と塩分拡散の関係を明確にすると共に、4年度に得た連行系数と流量と風速の関係を検証して最終的に流量と風速を既知とする任意の地点、任意の時刻における表層塩分の予測法を確立する。本年度は本研究の最終年度に当り,前年度に先送りされた観測の遂行と全観測結果の解析,総括,報告書の作成を行った.今年度の具体的な計画と遂行内容は以下の通りである.1.46月計画の立案と検討2.7月8月石狩川下流域の5地点に自記表層塩分水温計を設置し2か月間にわたる観測を実施した.8月78日には2地点の河道中央に観測塔を設置し24時間観測を遂行した.また,初めて,30kmにおよぶ塩水楔の間断のない縦断観測に成功した.24時間観測の内容はレーザ流速計による2次元乱流計測,電磁流速計による表層流速の観測,上層の鉛直2点における塩分の計測,全水深にわたる塩分と濁度の鉛直分布の測定,表面波高の測定,風向風速の測定などである.測定結果はデジタル,アナログデータレコーダに収録された.3.911月上記の観測データを解析した.吉田はバックグラウンドデータの収集,西田は電磁流速計および乱流計測データのコンピュータ解析,大谷は濁度の解析を遂行した.4.122月観測データをもとに研究組織全員または適当な分担により考察を進めた.考察の結果以下の結論を得た.(1)塩水楔平均の連行係数は次式で与えられる.E=1.92×10^<-6>e^<0.405W> for 118m^3/sec,E=2.44×10^<-6>e^<0.281W> for 146m^3/sec (2)風速の増加波浪を発生上層流れ内の乱れの増加上層塩分分布の一様化界面近傍の密度勾配の増加表層塩分の増加という塩分の拡散過程が確認された.
赤核脊髄路細胞における変性と修復の分子機構に関する研究

運動系の細胞の変性に対する修復には様々な機序が考えられるが、再生能力の非常に乏しい脳内の神経細胞の場合、シナプス発芽が非常に重要な役割を果していると考えられる。本研究の目的は、入力線維の損傷によって赤核脊髄細胞に起るシナプス発芽の分子機構を明らかにすることである。具体的方法としては主としてモノクローナル抗体と遺伝子組み換えの技術を用いて発芽制御因子の同定を試みる。赤核脊髄路細胞における発芽は、単にその変性に対する修復機構として現象面における理解が進んでいるばかりではなく、運動学習の基礎となっている可能性もあり、本研究によって運動系の制御・調節に関する理解が一段と深まることが期待される。上記目的達成のため、本年度は赤核に生じた変性の結果生ずるシナプス結合の再構成における投射の局在に関して詳細な解析をおこなった。幼弱期のネコの大脳皮質の一側性の損傷によっては、正常では殆ど存在しない交差性の大脳ー赤核投射が出現することについては既に報告した。また異常な交差性投射について体部位局在が存在することを皮質の様々な部位にレクチン(PHA-L)注入することによって明らかにした。この体部位局在形成の機構としては(1)部位特異的な分子の働きによる可能性(2)局所的発芽による可能性(3)他のシナプス入力の部位局在が関与している可能性が考えられたが、他の赤核への入力である小脳や後索核に与えた損傷が大脳-赤核線維の部位局在に及ぼす効果を調べ、(3)の可能性が強いことを示唆する結果を得た。