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腎性貧血治療における鉄貯蔵状態と造血細胞分化・鉄利用の関係の検討

従来腎性貧血の原因はEPO(エリスロポエチン)の産生低下が主因と考えられてきたが、最近骨髄中の赤芽球系細胞の分化の異常を認める報告があり、慢性腎不全(RF)マウスモデルを用いてflow cytometryにより骨髄での赤芽球系細胞の分化や、肝の造血・鉄代謝に関わる蛋白の発現について検討した。RFでは、主に骨髄における後期の赤芽球の割合の減少傾向を認めた。また、血清ヘプシジン高値、血清鉄低下、血清フェリチン増加、肝HAMP(ヘプシジン) mRNAの有意な増加を認めた。赤芽球系の後期分化、CD71発現に原因がある可能性が示唆された。腎性貧血治療における鉄の使用に関しては、本邦と海外では全く異なるスタンスをとっている。多くの前向き臨床試験から、erythropoiesis stimulating agent(ESA)への反応性が不良であることが患者の予後を大きく作用することが明らかになり、一昨年に改定された国際的なガイドライン(Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO))でも、「鉄充足状態」がESAに対する反応性を改善し、貧血改善に有利であるとされ、'Iron First'のポリシーが取り入れられている。一方本邦においては、多くの患者で「必要最低限の鉄貯蔵状態」で治療がなされている。「必要最低限の鉄貯蔵状態」と「鉄充足状態」のいずれの条件の腎性貧血治療が、1)造血に対して有効か、2)生体の酸化ストレスの有無に相違があるかを明らかにする必要がある。鉄調節ホルモン「hepcidin」の作用を考えると、過量の鉄貯蔵量は鉄の再利用を妨げることが考えられ、鉄貯蔵量のどのような状態が生体に安全で、かつ貧血治療に役立つかを明らかにする必要がある。今回の研究では、鉄貯蔵状態と「骨髄・脾臓の造血細胞の分化の程度」や「肝・脾臓からの鉄の動員」の関係の検討から、効率的で安全な腎性貧血に対する治療法を基礎的に解明することを目的にしている。C57BL/6Jマウスを用いて5/6腎摘マウスの作成を行い尿毒症状態・腎性貧血状態を惹起し、血液検査や尿検査にて腎不全状態や貧血の程度の確認行っている。また同時に酸化ストレスマーカー(8-OHdG, MDA)の測定を行なっている。大腿骨より骨髄細胞を採取するだけでなく、脾臓・肝臓・腎臓・心臓での尿毒症状態を検討し、鉄輸送・調節タンパク発現をPCR法およびWestern blot法で検討中である。また、骨髄細胞ではflow cytometry(FACS)を用いて赤血球分化の程度における、正常と腎不全の違いの有無などについて検討している。最近の国際的な流れとして、腎性貧血治療において鉄補充を優先して行うことが薦められているが、本邦ではerythropoiesis stimulating agent(ESA)と同時に鉄投与を行い、「必要最低限の鉄貯蔵状態」で治療することが通例である。我々は、腎不全状態では鉄の細胞への囲い込みが種々の合併症を惹起することを示している。鉄調節ホルモン「hepcidin」の発見により、過量の鉄貯蔵量はむしろ鉄の再利用を妨げることが考えられ、動物実験により鉄貯蔵量のどのような状態が生体に安全で、かつ貧血治療に役立つかを明らかにする必要がある。本研究では「必要最低限の鉄貯蔵状態」と「鉄過剰(充足)状態」のいずれの条件の腎性貧血治療が、1.造血に対して有効か、2.生体の酸化ストレスの有無に相違があるかを判定することが最終目標である。昨年度に引き続きC57BL/6Jマウスを用いて5/6腎摘マウスの作成を行ってきたが、腎不全状態が不安定であるため、アデニン投与による腎不全マウス作成を試みた。アデニン投与量の調節により安定した腎不全・腎性貧血を惹き起こす腎不全マウスを作製でき、鉄代謝および赤血球造血を観察できる腎不全状態の動物モデルが確立できた。このモデルを用いて腎不全状態における心臓、腎臓、肝臓、脾臓における鉄取り込み蛋白(divalent metal transporter1 (DMT1), transferrin receptor (TfR) )や鉄汲みだし蛋白(ferroportin1 (FPN1)のPCR法によるmRNAレベルでの発現検討が可能となった。また、昨年は不安定であったflow cytometry(FACS)を用いた骨髄細胞の成熟度の検討でも、習熟により安定して赤血球分化の程度が判定できるようになっている。当初の本研究の目的は、鉄状態によるerythropoiesis stimulating agentに対する反応性を改善することの是非を明らかにすることであったが、骨髄における赤芽球系細胞の分化を検討する中で、エリスロポエチン(EPO)の産生低下が主因であるとする従来の考え方が必ずしも腎不全モデルではあたらないことがわかり研究の進行方向が変わってきた。今年度はC57BL/6Jマウスを用いてアデニン誘発性慢性腎不全(CRF)モデルの作成を行い腎不全状態(BUN 100mg/dL程度)や貧血(Hb 7-8g/dL)の安定した腎不全モデル(CRF)の作成が可能になった。また従来造血系の検討をアデニン投与後8-16週の間で検討していたが、8週に絞ってflow cytometer(FACS)および肝・骨髄・脾臓の解析を行なった。

大腿骨と脛骨から採取した骨髄細胞と脾臓細胞を用いて、FACSを用いてTer119およびCD71の発現から赤芽球系の分化を検討し、CRFで主に骨髄細胞における前赤芽球と好塩基性赤芽球の割合の減少傾向を認めた。FACSによる骨髄細胞でのapoptosisの検討でもeryptosisの亢進も認めなかった。すなわち、従来腎機能障害に伴う貧血の原因としてEPOの産生低下や赤血球寿命の短縮が主因と考えられてきたが、本研究ではEPOによる影響される可能性が少ない赤芽球系の後期分化に主因がある可能性が示唆された。また、CRFでは血清Hepcidinの高値、血清鉄の低下、血清フェリチンの上昇があり、血清EPO濃度はコントロール群と有意差はなかった。またreal time PCRで肝臓のHAMP (ヘプシジン) mRNAの有意な増加、腎臓のEPO mRNAの増加、骨髄細胞のFam132b mRNAの低下が明らかとなり、今後さらに鉄代謝の検討が必要であると判断した。従来腎性貧血の原因はEPO(エリスロポエチン)の産生低下が主因と考えられてきたが、最近骨髄中の赤芽球系細胞の分化の異常を認める報告があり、慢性腎不全(RF)マウスモデルを用いてflow cytometryにより骨髄での赤芽球系細胞の分化や、肝の造血・鉄代謝に関わる蛋白の発現について検討した。RFでは、主に骨髄における後期の赤芽球の割合の減少傾向を認めた。また、血清ヘプシジン高値、血清鉄低下、血清フェリチン増加、肝HAMP(ヘプシジン) mRNAの有意な増加を認めた。赤芽球系の後期分化、CD71発現に原因がある可能性が示唆された。昨年度に引き続き、5/6腎摘による腎不全モデルマウスを作成し、採血・尿検査、PCRやFACSを中心に行った。しかし習熟しても麻酔や手術による侵襲、腎臓サンプルの採取困難などの問題が持続するため、アデニン投与による腎不全マウスモデル(CRF-M)の作成を試みた。飼料中のアデニンの割合や投与日数を調整し、投与開始約8週間以降はアデニン投与マウスにおいてBUN120-140mg/dLの高窒素血症とHb7-9g/dL程度の貧血を安定して認め、今後はこのモデルを用いた研究を行うことにした。但しコントロールマウスと(C-M)比してCRF-Mは体重増加が乏しく、皮膚の状態も乾燥し、脱毛が著しかった。FACSを用いた骨髄細胞の検討では、Ter119およびCD71の発現から、C-MとCRF-Mの間で前赤芽球から成熟赤血球までの各分画の割合に有意差を認めなかった。FACSによる骨髄細胞でのapoptosisの亢進も認めなかった。従来考えられてきたエリスロポエチン低下により「骨髄での赤芽球系細胞の成熟低下」の説が必ずしも証明されず、貧血メカニズムに関してエリスロポエチン濃度測定・血清鉄・フェリチン濃度なども含めメカニズム解明の必要性が明らかになった。腎臓内科腎不全病態における骨髄細胞での赤芽球系成熟にC-MとCRF-Mに差がないことから、まず貧血が惹起されるメカニズムを解明する必要がある。骨髄細胞だけではなく脾臓においても造血系を検討するため、FACSを用いた赤芽球系細胞の成熟度の検討を行う。骨髄・脾臓造血系細胞総数・CFU-E・BFU-E細胞数の差(前赤芽球以前の分化における問題)、末梢での赤血球の分解亢進等造血系以外の要因も検討する。またPCR法を用いて造血系における鉄輸送蛋白(DMT1, TfR, FPN1)、ヘム合成の律速段階酵素であるAminolevulinic acid synthase (ALAS)などの発現検討を行う。
ゲーム著作目録構築に関する研究

FRBRは資源の内容とキャリアの区別を提案したが、その中で著作は属性と関連を精密に記録するための機能を持つ実体として明確化され、目録作成の主要な論点の一つとなった。本研究は、ボーンデジタルであり伝統的図書館資料と異なる特性を有する資料であるビデオゲームを対象に、その著作目録の構築・公開を目指す。そのために、以下を展開する。1)事例調査とインタビュー調査を通じて、内容を記述する書誌的実体の定義・解釈・記述単位などの情報要求を抽出する。2)サンプルの分析を通じて、著作目録に必要な属性や関連など仕様を確立する。3)著作目録を公開し、目録に対するユーザ評価の収集ならびに有効性検証を実施する。
マイクロスケール化学実験-学園におけるグリーンケミストリー

1.国際交流を通じたマイクロスケール実験の開発と実施,普及上の問題点の研究1)平成12年8月ブダペスト市(ハンガリー)で開催された第16回国際化学教育会議において,代表者は本人の開発した実験を参加者が体験するスモールスケール化学実験のワークショップを行い,興味・関心を集めた。2)平成12年9月済南市(中国)で開催された第10回精密化学および機能性高分子に関する国際シンポジウムにおいて,「イオン交換体のマイクロスケール実験」と題した招待講演を行い,好評を博した。3)平成12年12月ホノルル市(アメリカ)で開催された2000年環太平洋国際化学会議において,代表者は「環境にやさしい化学-マイクロスケール実験を含む」と題したシンポジウムを組織し,アメリカ,中国等諸国の代表的研究者を講演者に招き,研究発表,情報交換を行った。また,2件の発表を行った。以上のようなマイクロスケール実験の成果が,国際的に評価され,平成13年12月に香港で開催される国際マイクロスケール化学シンポジウムの国際試問委員に選ばれるとともに基調講演者に招待されている。2.高校化学のマイクロスケール実験に関する研究:1)「有機化合物の分離」のテーマの実験教材を開発した。2)マイクロスケール実験と通常スケール実験を,廃液と試薬量,実験時間,準備時間等の観点から比較する研究をおこなった。3.大学基礎教育のマイクロ/スモールスケール実験教材の開発:1)未知試料の定性分析は多くの大学で行われている実験である。遠心分離機を使って0.5mlの試料を分析する方法を開発した。2)代表者は,セファデックスイオン交換体を使うスモールスケール実験を以前に開発したが,さらにスケールを約1/5に小さく,時間を80%短縮することに成功した。1.国際交流を通じたマイクロスケール実験の開発と実施,普及上の問題点と研究1)アメリカナショナルマイクロケミストリーセンター(NMCC)との交流:研究協力者のシン(M.M.Singh)教授の属するNMCCは,レベルの高いマイクロスケール実験の開発,普及に実績がある。本研究代表者及び分担者はNMCC及びそこで実施しているマイクロスケール実験のワークショップを視察し,実施,運営の状況を調べた。また,シン教授を日本に招き,東北大学,東京大学,広島大学および奈良教育大学において,セミナー,研究協議,情報交換を行った。2)ニューヨーク州立大学シルバーマン(R.Silberman)教授と研究協議:同教授は,アメリカ化学会のスモールスケール実験推進活動の中心的立場にある。同教授を日本に招き,東北大学,東京大学,奈良教育大学,奈良女子大学において,セミナー,研究協議,情報交換を行った。以上のような交流を通じて,マイクロ/スモールスケール実験の普及には,使いやすく安価な実験器具,ワークショップによる教員の研修が必要であることがわかった。3)本研究代表者のアメリカでの発表:NMCCのワークショップおよびマカレスター大学において,セミナーを行うとともに本人の開発した教材を演示し,興味・関心を集めた。2.高校化学のマイクロスケールの実験教材の開発:(1)緩衝溶液,(2)アミノ酸とタンパク質のテーマについて開発し,マニュアルを作成した。3.これまでに開発したマイクロ/スモールスケール実験教材の改良発展:無機定性分析について行った。

3)平成12年12月ホノルル市(アメリカ)で開催された2000年環太平洋国際化学会議において,代表者は「環境にやさしい化学-マイクロスケール実験を含む」と題したシンポジウムを組織し,アメリカ,中国等諸国の代表的研究者を講演者に招き,研究発表,情報交換を行った。また,2件の発表を行った。以上のようなマイクロスケール実験の成果が,国際的に評価され,平成13年12月に香港で開催される国際マイクロスケール化学シンポジウムの国際試問委員に選ばれるとともに基調講演者に招待されている。2.高校化学のマイクロスケール実験に関する研究:1)「有機化合物の分離」のテーマの実験教材を開発した。2)マイクロスケール実験と通常スケール実験を,廃液と試薬量,実験時間,準備時間等の観点から比較する研究をおこなった。3.大学基礎教育のマイクロ/スモールスケール実験教材の開発:1)未知試料の定性分析は多くの大学で行われている実験である。遠心分離機を使って0.5mlの試料を分析する方法を開発した。2)代表者は,セファデックスイオン交換体を使うスモールスケール実験を以前に開発したが,さらにスケールを約1/5に小さく,時間を80%短縮することに成功した。
環境を汚染する変異原のテストとその評価

環境を汚染している変異原の実態把握のため、抽出・分離,活性検出,発がん性試験について次のような研究を行なった。変異原の分離・濃縮には、早津は青綿法という有力な手段を開発した。これを用い菊川は、かつお節中に変異原を検出し、それがMeIQxであることを明らかにした。また早津は、ヒト糞便、尿中から変異原を抽出した。さらに銅フタロシアニンセルロースパウダーのカラムを用い、迅速高感度な変異原検出法を開発中である。変異原性の検出は、Ames法の他、高等動物への危険度評価のため、より高等な生物系を用いるテストを開発した。黒田は培養細胞を用いEMSによって誘発される突然変異がビタミンCで阻害されることを見出した。降旗は、変異原を動物にin vivoで作用させて標的臓器を取り出しin vitroで不定期DNA合成を検出する系を確立し、臓器特異性と不定期DNA合成誘発の相関性を示した。藤堂は、ショウジョウバエの体細胞突然変異を検出する翅毛スポットテストに、DNA修復欠損変異を持つハエの系を作り、より高感度な検出系にした。この系では殺虫力と染色体変異能との間に相関性を示した。杉山は生体内染色体切断試験をMTCAとチラミンに対して行ない、有無の染色体切断を観察した。変異原の発がん性は、変異原の人間に対する影響として最も重要なものである。長尾は、すでに種々の食品中変異原の発がん性を調べてきたが、今回は醤油について行なった。醤油やチーズに含まれるチラミンから亜硝酸処理により生ずる変異原3-ジアゾチラミンをラットに投与し、口腔がんの誘発を確認した。醤油にはこの他、低濃度の亜硝酸と反応して変異原性を示す前駆体も存在し、これはヒト体内で容易に変異原となりうる。現在、その物質の精製、構造決定を行なっている。
大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究

本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成される。システムはそのサブタスクの内容に従ってプロセッサの割り当て(スケジューリング)を行う。サブタスクの定義は、物理的なハードウェア構成とは独立であり、また、サブタスク間の通信も実行時にプロセッサ間の通信(MPIの通信命令)に変換される。分子動力学計算のプログラムを、Parsleyを用いて実現し、日立SR2201(プロセッサ数125台)上で実行して、従来の空間分割法と実行時間を比較したところ、空間分割法に比べて3.8倍の高速化を達成した。また、COMPAQDS20クラスタ(プロセッサ数16台)では、10倍以上の高速化を達成した。このような性能を得るのに、プログラムの変更は、まったく必要とせず、Parsleyの動的なスケジューリング機能が、ハードウェア環境に十分適応できることを示すことができた。さらに、上記の計算機やワークステーションから構成される異種分散環境においても、プログラムの変更なしに、プロセッサを有効に利用し、高い性能が得ることができることを示した。本研究では、タスク間の依存関係に繰り返し構造がある場合、過去の実行履歴をもとにタスクの優先度を自動的に調整する、新しい機構を開発した。この機構により、プロセッサの利用率を通常の動的なプロセッサ割当てに比べて、3555%向上させることができた。本研究で開発したシステムのソースプログラムは一般に公開している。本研究は、大規模並列システムにおいて、利用者が指定するタスク間の依存関係をもとに、きめの細かい効率的な並列処理を実現するプロセッサ割当て方針(スケジューリング方針)を開発することを目的とする。本年度は、まず、基盤となる並列プログラミング環境を構築し、その上で基本的なプロセッサ割当て方針を実現した。以下に、今年度の主な研究成果を挙げる。1.タスクを記述するための操作インタフェースおよび基本となるタスク構造を設計・実装し、ユーザが記述したタスクの依存関係をもとに基本的な負荷分散を行う並列プログラミング環境Parsleyを開発した。本システムは、現在、大規模並列計算機日立SR2201、Sun UltraEnterpriseで稼働している。2.科学技術計算の重要なアプリケーションである分子動力学シミュレーションのプログラムをParsleyに適用し、並列化を行った。並列化は、従来の空間分割法に従い、各タイムステップの力の計算および座標の計算をタスクとして記述した。Parsleyの機構により、タスクの依存関係に基づく効率的なプロセッサ割当てが行われ、従来の空間分割法と比較し、プロセッサ128台で約3倍の高速化を達成した。3.実行結果の受渡しを、スケジューリングを行うマスタプロセッサを介さずに、タスクを実行するスレーブプロセッサ間で直接行う機構、複数のタスクを連続して同一プロセッサに割り当て、実行結果を共有メモリで高速に受け渡す機構を開発した。現在、これらの機構を有効に生かすため、負荷分散とプロセッサ間通信の高速化の双方を考慮したスケジューリング方針を開発している。本年度は、昨年度開発した、本研究の基盤となる並列プログラミング環境Parsleyの上で、プロセッサ割当て方針の改良に関する研究を行い、それに関連する機能拡張を行った。

1.プログラム実行時にスケジューリングの自動チューニングを行うための基礎として、タスクの実行時間を計測し、その結果をもとに動的にスケジューリング方針を修正する機構を開発した。現在、アプリケーションを1回実行して計測したタスクの実行時間、通信時間をもとにタスクグラフを自動的に修正・保存し、次回以降の実行の際に利用してスケジューリングを行う機能を実現している。その結果、タスクグラフの修正を行わない場合に比べて、プロセッサ数16台で約10%の性能向上を達成した。2.静的スケジューリングの効果を十分なものにするため、通信コストと負荷分散の両方を加味した、分散メモリ型マルチプロセッサに適した新しいスケジューリング方針を開発し、Parsleyにこれを実装した。現在のところ、基礎となる静的スケジューリング方針が、通信コストを十分に考慮していないため、大幅な性能向上、異機種のマシンに対する十分な適応性が得られていない。タスクグラフの依存関係をもとにタスクのクラスタリングを行う新しいスケジューリング方針を検討している。本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成される。システムはそのサブタスクの内容に従ってプロセッサの割り当て(スケジューリング)を行う。サブタスクの定義は、物理的なハードウェア構成とは独立であり、また、サブタスク間の通信も実行時にプロセッサ間の通信(MPIの通信命令)に変換される。分子動力学計算のプログラムを、Parsleyを用いて実現し、日立SR2201(プロセッサ数125台)上で実行して、従来の空間分割法と実行時間を比較したところ、空間分割法に比べて3.8倍の高速化を達成した。また、COMPAQDS20クラスタ(プロセッサ数16台)では、10倍以上の高速化を達成した。このような性能を得るのに、プログラムの変更は、まったく必要とせず、Parsleyの動的なスケジューリング機能が、ハードウェア環境に十分適応できることを示すことができた。さらに、上記の計算機やワークステーションから構成される異種分散環境においても、プログラムの変更なしに、プロセッサを有効に利用し、高い性能が得ることができることを示した。本研究では、タスク間の依存関係に繰り返し構造がある場合、過去の実行履歴をもとにタスクの優先度を自動的に調整する、新しい機構を開発した。この機構により、プロセッサの利用率を通常の動的なプロセッサ割当てに比べて、3555%向上させることができた。本研究で開発したシステムのソースプログラムは一般に公開している。
急拡大部をもつ管路流れの安定性と乱流への遷移

急拡大部をもつ対称流路流れの安定性、周期流およびカオスの発生、乱流への遷移について、2次元および3次元流の数値シミュレーション・線形及び非線形安定性理論により理論的に調べ、流れの可視化及びレーザー・ドップラー流速計(LDV)を用いた流速測定により実験的に調べた。具体的には、いろいろなアスペクト比の急拡大部を持つ流路流れの安定性を調べ、対称性破壊および対称性回復のピッチフォーク分岐、流れが振動流へと遷移するホップ分岐に対する臨界レイノルズ数も評価した。急拡大部のアスペクト比が解の分岐に及ぼす影響を評価し、ピッチフォーク分岐を経ずにホップ分岐を生じる臨界アスペクト比を求めた。さらに、流れのパターンが変化したときに管路内の圧力分布がどのような影響を受けるか詳しく調べた。出口部(流出部)を2個もつ流路流れについても同様な研究を行い、流量制御や流れの中に発生する振動制御への応用について研究を行った。対称な急拡大管流れの遷移を調べたところこの流れは不完全ピッチフォーク分岐となることが分かった。この不完全性の原因として、対称な管路に含まれているわずかな誤差が流れの分岐構造を大きく変えることを証明するために弱非線形安定性論を定式化し、この流れに適用したところ、弱非線形安定性理論はこの不完ピッチフォーク分岐を定性的のみならず定量的にも説明できることが分かった。管路が有限幅である影響として、流れの3次元性が急拡大管流れの遷移にどのように影響するかを3次元流れの数値シミュレーションにより調べた。その結果、ピッチフォーク分岐を生じる臨界レイノルズ数は管路幅の逆数に比例して大きくなることが分かった。本研究計画では、二次元対称な急拡大部をもつ流路を流れる流れの安定性、周期流およびカオスの発生、乱流への遷移について、微分方程式の解の分岐理論、線形及び非線形安定性理論、数値シミュレーションを用いて理論的に調べ、さらに流れの可視化、LDVを用いた流速測定により実験的に調べた。具体的には、いろいろなアスペクト比の急拡大部を持つ流路流れの安定性を調べ、対称性破壊のピッチフォーク分岐および非対称定常流が対称定常流になる逆ピッチフォーク分岐の臨界レイノルズ数を求めた。特に、急拡大部のアスペクト比が解の分岐にどのように影響するかを重点的に調べ、ピッチフォーク分岐とホップ分岐の入れ替わる臨界アスペクト比を求めた。さらに、流れの不安定性により、流れのパターンが変化したときに管路内の圧力分布がどのような影響を受けるか詳しく調べた。また、出口部(流出部)を複数個もつ流路を流れる流れについても同様な研究を行い、流量制御や流れの中に発生する振動制御への応用について研究を行った。複数個の出口部をもつ流路流れについてはピッチフォーク分岐が起こり非対称な流れが生じることを発見した。この流れのホップ分岐については未だ充分な研究を行っていないので今後も継続して研究を行う。本研究計画では、二次元対称な急拡大部をもつ流路流れの安定性、周期流およびカオスの発生、乱流への遷移について、微分方程式の解の分岐理論、線形及び非線形安定性理論、数値シミュレーションを用いて理論的に調べ、さらに流れの可視化、LDVを用いた流速測定により実験的に調べた。さらに、流れの不安定性により流れのパターンが変化したときに管路内の圧力分布がどのような影響を受けるか詳しく調べた。

その結果、急拡大部がない管路流れでは圧力は下流に行くに従って圧力が低下するのに対し、急拡大部がある管路流れでは急拡大部の入り口での圧力よりも出口での圧力の方が大きくなる逆圧力勾配の現象が見いだされた。また、出口部(流出部)を2個もつ流路流れについても同様な研究を行い、流量制御や流れの中に発生する振動制御への応用について研究を行った。この流れについては、二つの境界条件を取り扱った。一つは2個の出口での圧力が等しい場合、もう一つは2個の出口での流出量が等しい場合である。その結果、いづれの場合にも、流れはピッチフォーク分岐を起こし非対称な流れとなることを発見した。圧力が等しい場合、流れが非対称になったときの2個の出口における流量の違いは予想に反しわずか5%以内であること、また流量が等しい場合は、2個の出口における圧力の差が5%以内であることがわかった。この流れのホップ分岐については新たな研究手法の開発が必要であり、未だ充分な研究を行っていないので今後も継続して研究を行う。急拡大部をもつ二次元対称流路流れの安定性、周期流およびカオスの発生、乱流への遷移について、数値シミュレーション・線形及び非線形安定性理論により理論的に調ベ、流れの可視化・LDVを用いた流速測定により実験的に調べた。具体的には、いろいろなアスペクト比の急拡大部を持つ流路流れの安定性を調ベ、対称性破壊および対称性回復のピッチフォーク分岐に対する臨界レイノルズ数を求めた。特に、急拡大部のアスペクト比が解の分岐に及ぼす影響を評価した。また、ピッチフォーク分岐とホップ分岐の入れ替わる臨界アスペクト比を求めた。さらに、流れの不安定性により流れのパターンが変化したときに管路内の圧力分布がどのような影響を受けるか詳しく調べた。出口部(流出部)を2個もつ流路流れについても同様な研究を行い、流量制御や流れの中に発生する振動制御への応用について研究を行った。このとき、二つの境界条件を取り扱った。その結果、いずれの場合にも、流れはピッチフォーク分岐を起こし非対称な流れとなることを発見した。急拡大部をもつ流路の特別な場合として対称な急拡大管流れの遷移を調べたところこの流れは不完全ピッチフォーク分岐となることが分かった。この不完全性の原因として、対称な管路に含まれているわずかな誤差が流れの分岐構造を大きく変えることを証明するために弱非線形安定性理論を定式化し、この流れに適用した。その結果私の提唱した弱非線形安定性理論はこの不完全ピッチフォーク分岐を定性的のみならず定量的にも説明できることが分かった。急拡大部をもつ対称流路流れの安定性、周期流およびカオスの発生、乱流への遷移について、数値シミュレーション・線形及び非線形安定性理論により理論的に調べ、流れの可視化及びレーザー・ドップラー流速計(LDV)を用いた流速測定により実験的に調べた。具体的には、いろいろなアスペクト比の急拡大部を持つ流路流れの安定性を調べ、対称性破壊および対称性回復のピッチフォーク分岐に対する臨界レイノルズ数を求めた。
金融市場における情報の影響と経済効果の理論的研究

平成11年度の目標は,情報の非完備性のもとでの戦略的行動という視点から,金融市場,特に情報開示と信用不安,の問題を理論的に考察した基礎研究に基づき,理論的研究をさらに発展させ,かつコンピューター・シミュレーションおよび実験による解析を通じて,実際の市場機構の分析に発展させるというものであった.このうち理論的な方面では以下の成果が得られた.前年度に,標準的なゲーム理論で前提とされているベイズ的意思に決定行動での問題点に関する研究をおこなったが、今年度では、それが実際に戦略的環境においていかなる影響を及ぼすかについてさらに研究をおこない,結果として得られた論文を内外の研究会等で発表し,レビューを受けた.コンピューターを用いた分析に関しては,今年度は優秀な研究補助をする人材の確保ができたため,実験の方面で大きな前進があった.具体的には,インターネットを通じて入札実験をするシステムを開発し,いくつかの基礎的な実験結果を得た.システムは操作が簡単で,インターネットに接続可能な環境ならばどこでもできる.このシステムは,入札の研究にとどまらず,学校教育で市場経済の構造を学習させるのに有効である.現時点では,操作性と汎用性の点に若干の問題が残っているが,今後これを解決し,研究教育の現場への普及につとめたい.平成10年度の目標は、情報の非完備性のもとでの戦略的行動という視点から、金融市場、特に情報開示と信用不安、の問題を理論的に考察し,基礎研究を行なうというものであった。これに関しての研究の進展のいくつかは、すでに付記の研究発表のリストにある論文に反映されている。しかしながら、もっとも大きな進展は以下の点であった.情報が非完備である場合のゲームを直接経済問題に応用する場合に、いくつかの問題点が指摘されてきた。その中の一つが、果たして実際の経済主体が、標準的なゲーム理論で前提とされているベイズ的意思決定行動をするか、さもなくば標準的なゲーム理論の結果にどれほど修正が必要になるかという点である。本研究の中心は戦略的分析法を金融市場に応用することであるから、基礎研究の段階でのこの問題の考察は避けてはとおれないものである.この件に関して、非常に簡略化された設定ではあるが、従来のサベツジ=ベイズ的な意思決定理論の枠を超えた意思決定モデルを構築する共同研究をおこなった。そこで、単純な状況に限って言えば、標準的な手法や結果が簡単に応用できるとをしめした.この研究成果はまだ論文の形で発表はされていないが、当補助金を使用して国内外の学会や研究会で基本的成果を数回発表する機会があり、すでに高い評価を得ている。本研究ではコンピューターを用いたシミュレーション分析および実験を行なうことも目標としているが、本年度はVisual Basicと表計算ソフトを応用した単純なものを行なった.この分析においては、ハードウエアやソフトウエアの充実もさることながら、研究補助をする人材の確保が重要である。しかしながら現状では人材の確保がもっとも難しいと痛感した。来年度に向けた大きな課題である。平成11年度の目標は,情報の非完備性のもとでの戦略的行動という視点から,金融市場,特に情報開示と信用不安,の問題を理論的に考察した基礎研究に基づき,理論的研究をさらに発展させ,かつコンピューター・シミュレーションおよび実験による解析を通じて,実際の市場機構の分析に発展させるというものであった.このうち理論的な方面では以下の成果が得られた.前年度に,標準的なゲーム理論で前提とされているベイズ的意思に決定行動での問題点に関する研究をおこなったが、今年度では、それが実際に戦略的環境においていかなる影響を及ぼすかについてさらに研究をおこない,結果として得られた論文を内外の研究会等で発表し,レビューを受けた.コンピューターを用いた分析に関しては,今年度は優秀な研究補助をする人材の確保ができたため,実験の方面で大きな前進があった.具体的には,インターネットを通じて入札実験をするシステムを開発し,いくつかの基礎的な実験結果を得た.システムは操作が簡単で,インターネットに接続可能な環境ならばどこでもできる.このシステムは,入札の研究にとどまらず,学校教育で市場経済の構造を学習させるのに有効である.現時点では,操作性と汎用性の点に若干の問題が残っているが,今後これを解決し,研究教育の現場への普及につとめたい.
新規グアニン酸化損傷は突然変異源として、８オキソグアニンと同じ重要性を有するか？

酸化条件において、G→T点突然変異やG→C点突然変異が観測されているが、グアニン酸化損傷である8オキソグアニンではG→C点突然変異を説明できない。申請者はオキサゾロンがG→C点突然変異を説明できるグアニン酸化損傷であると報告したが、オキサゾロンは徐々に分解することが最近明らかとなった。そこで本研究では、申請者が発見した新規グアニン酸化損傷Xについて、構造決定および突然変異能、修復反応を調べる。本研究により、Xが8オキソグアニンに匹敵する突然変異源になり得るかの可能性を探ることを目的とする。平成29年度の大腸菌由来のポリメラーゼに加えて、平成30年度においては、Oz分解生成物Xを含む30merDNAの追合成とDNAポリメラーゼαやβによる解析を行った結果、どちらもDNAポリメラーゼIexo-と同様にXを乗り越えて伸長する上、Gを優先的に取り込むことがわかった。またそれに必要なXを含む30merDNAの追合成も平成29年度と同様に行った。なお、DNAポリメラーゼδ、ε、ζ、ηについても実施した(学会未発表)。加えて、RIの法令改正により、主任者以外の方の業務や責任が増大することとなったため、当施設のRI施設を廃止することになった。以前はDNAオリゴマーにRIラベルをした基質を用いて修復酵素の活性を解析していたが、RI施設廃止に伴い、蛍光色素ラベルした基質でも修復酵素の活性を解析できるか否かについて再検討することとなった。そこで、Alexa680をラベルした8oxoG入りオリゴマーを受託合成依頼し、これを用いて大腸菌由来の塩基除去修復酵素について活性測定を解析しているところである。分析機器の故障やマンパワーの不足、RI施設廃止に伴うRI代替の蛍光色素付加体の合成で手間取っているため。DNAポリメラーゼδ、ε、ζ、ηを用いた結果について、どこかの学会で発表を行う。また、Alexa680を付加した損傷塩基入りDNAオリゴマーを受託合成および、研究室内にて合成し、Xの活性をポジティブコントロールと比較して、Xの修復されやすさについて考察する。加えて、ピペリジン処理や熱による不安定性についても解析する。さらに、Xの構造決定のため、分子量測定結果を基盤として、NMR解析を行う。そのために、大量のTXを必要とするため、まずは、手合成でTGを大量に合成した。これをもとに、TGからTXを生成する条件検討を検討し、大量のTXを精製した上で、構造解析を行いたい。平成29年度においては、Oz分解生成物Xを含む30merDNAの合成とDNAポリメラーゼによる解析を行った。まず、Oz分解生成物Xを含む30merDNAの合成:原料の5'-CTTGAA-3'から、5'-CTTXAA-3'を得た。この5'-CTTXAA-3'の分子量を解析し、Xがどのような構造を持つのか推測した。その上で、ポリヌクレオチドキナーゼで5'をリン酸化した上で、ライゲーション法によりXを含む30merDNAを得、この30merDNAに対しても分子量測定を行い、問題なく30merDNAを得ることができた。蛍光色素ラベルした15merのDNAプライマーをアニーリングさせ、デオキシヌクレオシド3リン酸(dNTP)を1種類もしくは全種類加え、DNAポリメラーゼIexo-で塩基取り込み・伸長反応の解析を行った。その結果、Xを乗り越えて伸長する上、Gを優先的に取り込むことがわかった。大学院生がいなくなったことにより、学部学生による遂行のため、計画より遅れている。

以前はDNAオリゴマーにRIラベルをした基質を用いて修復酵素の活性を解析していたが、RI施設廃止に伴い、蛍光色素ラベルした基質でも修復酵素の活性を解析できるか否かについて再検討することとなった。そこで、Alexa680をラベルした8oxoG入りオリゴマーを受託合成依頼し、これを用いて大腸菌由来の塩基除去修復酵素について活性測定を解析しているところである。分析機器の故障やマンパワーの不足、RI施設廃止に伴うRI代替の蛍光色素付加体の合成で手間取っているため。引き続き、DNAポリメラーゼによる塩基取り込み・伸長反応の解析を行う。DNAポリメラーゼα、ζは購入し、DNAポリメラーゼδとεは過去の報告のようにプラスミドから調製する。挿入した塩基についての忠実度を調べるため、酵素濃度やdNTPの濃度を変化させ、速度論的パラメータを求める。さらに、Xの構造決定のため、分子量測定結果を基盤として、NMR解析を行う。そのために、大量のTXを必要とするため、まずは、手合成でTGを大量に合成した。これをもとに、TGからTXを生成する条件検討を検討し、大量のTXを精製した上で、構造解析を行いたい。DNAポリメラーゼδ、ε、ζ、ηを用いた結果について、どこかの学会で発表を行う。また、Alexa680を付加した損傷塩基入りDNAオリゴマーを受託合成および、研究室内にて合成し、Xの活性をポジティブコントロールと比較して、Xの修復されやすさについて考察する。加えて、ピペリジン処理や熱による不安定性についても解析する。研究の進展が計画より遅れていること、また、大学から支給される研究費でまかなったことが理由である。平成30年度は、非常勤職員を雇い、そのための人件費、かつ、TXの大量合成にかかる費用、DNAポリメラーゼの調製などで、それなりに支出する予定ではある。平成31年度は、非常勤職員を引き続き雇い、そのための人件費、かつ、TXの大量合成にかかる費用、修復酵素などの調製などで、それなりに支出する予定ではある。
超拡大内視鏡による潰瘍性大腸炎組織学的粘膜治癒の確立、関連癌診断法の樹立

潰瘍性大腸炎の治療の指標となる粘膜治癒の定義はいまだ定かではない。また、潰瘍性大腸炎関連癌は通常の大腸癌と異なり通常内視鏡での診断が非常に困難である。超拡大内視鏡はリアルタイムで消化管粘膜を細胞レベルで観察可能な内視鏡である。今回、潰瘍性大腸炎患者を対象に超拡大内視鏡を行うと同時に観察部位の生検組織検体を採取し、病理組織学的所見と超拡大内視鏡所見とを対比させることでその整合性を証明し、1粘膜治癒の定義を細胞レベルで確立する、2通常内視鏡や拡大内視鏡では困難であった潰瘍性大腸炎関連癌の質的内視鏡診断を確立させることを目標とする。
コンパクトで軽量な大電力パルスパワ-発生装置の開発

パルスイオンビ-ム、電子ビ-ム、レ-ザ、高エネルギ-プラズマ、電磁加速器などの電源として、パルスパワ-装置は不可欠である。パルスイオンビ-ムとレ-ザは慣性核融合に、電子ビ-ムは高出力マイクロ波発生に、高エネルギ-プラズマは軟X線源に使われ、さらに半導体加工、バイオテクノロジ-、宇宙、エネルギ-へと応用分野は拡がりつつある。しかしながら、マルクスバンクと水コンデンサによる従来のパルスパワ-発生装置は巨大であり、誰でも手軽に研究をすることができない。本研究目的は、手軽に設備・維持のできるコンパクト・軽量・安価な大電力パルスパワ-発生装置を開発することである。この開発が、パルスパワ-の種々応用分野発展のために役立つ。ここで開発したパルスパワ-発生装置は、誘導性エネルギ-蓄積方式パルスパワ-発生装置であり、ASO-1と名付けられた。大電流を高速で遮断するオ-プニングスイッチの特性によって、ASOー1の特性は左右される。ここでは、水中に放射状におかれた銅線とプラズマエロ-ジョンスイッチを2段にして用いた。銅線によるオ-プニングスイッチは、導通時間と開放時間が長い。一方、プラズマエロ-ジョンスイッチは、導通時間と開放時間共短い。誘導性素子にエネルギ-を蓄積する間導通し、高速で開放するスイッチ、すなわち、長い導通時間と短い開放時間が要求される。2段にすることにより、銅線とプラズマエロ-ジョンスイッチそれぞれの特徴を活かして、長い導通時間でかつ短い開放時間を達成できる。本体の高さ、1m50cm、直径65cm程度の装置であるASOー1により、出力400KV、40KA、立ち上がり時間10n秒のパルスパワ-発生に成功した。今後、ASOー1の成果を参考にして、IMV、200KAの出力を持つASOー1の成果を参考にして、IMV、200KAの出力を持つASOーIIの製作を計画している。誘導性エネルギー蓄積方式による大電力パルスパワーの発生は、従来のコンデンサ蓄積方式と比較して重さで1/300、体積で1/1000と軽量、小型で、かつ安価である。この方式で大電力パルスパワー発生装置が実現できれば、粒子ビーム核融合、自由電子レーザ、高密度プラズマによるX線源、中性子源等の研究が研究所規模でなく各大学においても手軽に出来るようになり、研究の飛躍的発展につながる。昨年度、コンパクトで軽量なパルスパワー発生装置の試作を終えた。今年度、本格的な実験を開始した。一次電源としてのコンデンサは50kVまで充電可能であるが、これまでに25kVまで充電して実験した。現時点で、パルスパワー出力として、250kV、35kAを得、又電流の立ち上がりは1.3kA/n秒を得た。オープニングスイッチとしてパラレルヒューズとプラズマエロージョンスイッチを使った。パラレルヒューズの個々の長さが幾分異なっても、パルスパワー発生装置全体としての動作に影響がないことを確認した。オープニングスイッチに関しては、プラズマ入射のタイミングがパルスパワー出力に大きく影響し、プラズマ入射が早過ぎると充分な導通時間がとれず、又遅すぎるとオープニング動作をしない。来年度は、再現性良く動作させるための実験が必要である。ワークステーションを本研究費で買入することにより、ディジタルオシロスコープで得た信号の処理が可能となった。ヒューズ及びプラズマエロージョンオープニングスイッチの抵抗の時間変化を実験データからワークステーションを用いて計算し、負荷との整合に関する理論的解析との比較を行なった。

又、ディスク上にデータを蓄積しており、今後、実験式等の考察も可能となるであろう。昨年度までに、誘導性エネルギ-蓄積方式パルスパワ-発生装置ASO-1の試作を終えた。本装置の特徴は、マルクスバンクと水コンデンサからなる従来の容量性エネルギ-蓄積方式パルスパワ-発生装置と比較して、桁違いに軽量・コンパクトなことである。負荷を持続した時、負荷への電力注入の原理は、両方式で大きく異なる。容量性エネルギ-蓄積方式では、電圧がほぼ一定で、電流が負荷のインピ-ダンスで変化する。一方、誘導性エネルギ-蓄積方式では、電流が一定で、電圧が負荷のインピ-ダンスで変化する。今年度は、負荷と誘導性エネルギ-蓄積方式パルスパワ-発生装置との整合に関する実験、オ-プニングスイッチとしてのヒュ-ズの特性に関する実験、オ-プニングスイッチとしてのプラズマエロ-ジョンスイッチの特性に関する実験、さらに大電力パルスパワ-発生装置ASO-IIの設計及び3年間の研究のまとめを目標とした。負荷との整合に関しては、負荷抵抗をかえて実験を行ない、数Ω付近に整合抵抗があること、及び負荷とオ-プニングスイッチ間のスパ-クギャップのギャップ長又は気体圧力によって整合抵抗が変化することが分かった。プラズマエロ-ジョンオ-プニングスイッチに関しては、カ-ボンプラズマガンがカ-ボンを塗布しなくても動作することが分かった。これは、高繰り返し動作を可能にするものである。ASO-1の結果を基に、さらに大電力パルスパワ-発生装置ASO-IIの設計をすでに終えている。出力1MV、200KAで10n秒の立上がり時間を達成できる。3年間の研究成果は、研究成果報告書にまとめた。
環境応答にともない誘導される二次代謝産物の生産・蓄積と液胞の機能分化

環境応答にともない誘導される植物二次代謝産物の生合成と液胞などへの輸送・蓄積をはじめとする細胞内トラフィッキングのメカニズムを明らかにすることを目的として以下の研究を行った。ルピナス属植物に含有されるキノリチジンアルカロイドは、昆虫や動物による食害からの防御物質としてはたらくことが示されているが、その生合成については光照射下において葉緑体でのリジンの脱炭酸により生じたカダベリンがペルオキシソームで酸化をうけ、環化した後にアシル化などの修飾を受けて液胞に蓄積されると推測されるものの、その反応メカニズムの詳細は全く不明であった。本研究では、Lupinus angusutifoliusにおけるアルカロイド・アントシアニン含有変種である`Bitter品種'と非含有変種である`Sweet品種'を用いてPCR-subtraction法によりBitter品種特異的遺伝子をプロファイリングした。その結果、アルカロイド生産に関与することが期待されるオルニチン脱炭酸酵素ホモログ、アミン酸化酵素ホモログ、アシル転移酵素ホモログをコードするcDNA断片を得た。これらを元に全長コード領域(LaDC, LaAO, LaAT)を単離した。いずれの遺伝子もアルカロイド生産の場であるBitter品種の緑色部位で発現量が大きいことが示された。また、大腸菌で発現させた組み換えLaDCは、リジン/オルニチン脱炭酸酵素活性を有し、基質特異性はリジン、オルニチンの間で差がないものの、リジンの方が速い反応速度を示し、本酵素がキノリチジンアルカロイド生産に関与することが示唆された。環境応答にともない誘導される植物二次代謝物質の生合成と液胞等へ輸送・蓄積をはじめとする細胞内トラフィッキングのメカニズムを明らかにすることを目的として以下の研究を行った。アントシアニン等のフラボノイド類は、光照射、低温、栄養欠乏等の広範な環境ストレスに応答して生産され、物質の有する遮光性や抗酸化活性によって生理的な防御機構を担っていると考えられている。このアントシアニンの液胞への蓄積に関することが推測されるグルタチオンS-転移酵素(GST)ホモログおよびトランスポーター様タンパク質に関する機能解析を行った。アントシアニンを高蓄積するシロイヌナズナのPAP1過剰発現体において発現が有意に上昇する3つのGST、および2つの糖トランスポーター様をコードする遺伝子について、それぞれの遺伝子のノックアウトラインの代謝物の詳細なプロファイリングを行った。その結果、1つのGST(TT19)のみが葉柄におけるアントシアニン蓄積および種皮におけるプロアントシアニジン蓄積に関与することが明らかになった。これら5つの遺伝子はすべてPAP1過剰発現により発現上昇するが、さらに、公開されているマイクロアレイデータによる遺伝子発現相関係数を基にしたネットワーク解析では、これらのうちTT19遺伝子のみがアントシアニン生合成遺伝子群の発現と高い創刊を示すことが明らかとなった。また、ルピナス属植物に含有されるキノリチジンアルカロイドは、葉緑体でリジンの脱炭酸により生じたカダベリンがペルオキソーム内で酸化され、環化された後にアシル化などの修飾を受けて液胞に蓄積されるがその詳細は不明である。アルカロイド含有成分変種に特異的に発現する遺伝子をプロファイリングし、リジン脱炭酸、カダベリン酸化、およびアシル化に関与すると推測される遺伝子候補を単離した。
体内時計間の脱同調は寿命に影響するか

本年度はクリプトクロム(CRY)の寿命への関与を中心に以下の結果を得た。1.中枢及び末梢でのクリプトクロム(CRY)発現の寿命への影響の検討末梢のみでCRYを発現するelav-ga14>UAS-cryRNAi系統では寿命がやや延長し、その効果は恒明(LL)下で強いことがわかった。さらに、時計細胞、pdf発現細胞、さらにcry発現細胞でのみ特異的にCRY発現を抑制した、tim-ga14>UAS-cryRNAi,pdf-ga14>UAS-cryRNAiおよびcry-ga14>UAS-cryRNAiでは、いずれの場合にも寿命が延長するが、特にpdf細胞での発現抑制により著しい延長が見られることがわかった。逆に、中枢でのみCRYを発現するcry^OUTバックグラウンドのelav-ga14>UAS-cryでは、寿命が短縮することがわかった。一方、時計細胞またはCRY発現細胞でのCRYの過剰発現系統、tim-ga14>UAS-cryおよびcry-ga14>UAS-cryでは、いずれも寿命が延長したが、その効果はtimを発現する時計細胞での発現で著しいことがわかった。2.中枢及び末梢でのCRY発現の活動リズムへの影響上記の各系統を用いて、明暗、恒明条件下での活動リズムを解析したところ、いずれの系統も明暗に同調し、朝夕にピークをもつ双峰性の活動リズムを示し、tim-ga14>UAS5-cryを除き恒明条件下では無周期となることがわかった。tim-ga14>UAS-cry系統ではLLで長周期のリズムを示した。従って、リズムの乱れと寿命との関係は不明確であった。3.過去2年間の結果とあわせ、CRYがハエの寿命制御に関わる可能性が強く示唆された。CRYの欠損は時計間の脱同調を介して寿命の短縮を導くが、リズムを制御する中枢部では発現が抑制されても寿命が延長することから、末梢部での発現が中枢の時計とは独立に寿命に関与する可能性も示唆される。本研究では、キイロショウジョウバエを用いて、中枢時計間および中枢時計と末梢時計間の脱同調が寿命に影響するかどうかを解明することを目指している。本年度は以下に示す研究成果を得た。1.時計間の脱同調を誘導する条件を検討するため、各種光、および温度条件下で野生型およびcry^b突然変異系統の活動リズムを解析した結果、cry^b系統が、恒明条件下で長周期および短周期の2つの成分を、また異なる周期の光周期と温度周期を組み合わせた条件下でも、光同調成分と温度同調成分の2つの周期成分をあらわすことを明らかにした。2.明暗条件下と恒明条件下で野生型およびcry^b系統の生存曲線を雄、雌それぞれについて求めた。50%生存率の日数を検討したところ、野生型では明暗条件下と恒明条件下では有意差が無かった。野生型では恒明条件下では時計が停止することが知られており、この結果は、時計が停止し無周期となっても、寿命には影響しないことを示している。一方、cry^b系統の雄では、恒明条件下での寿命が明暗周期下に対して短縮することがわかった。雌でもわずかではあるが同様の傾向が見られた。恒明条件下ではcry^b系統は時計間の脱同調を生じる。従って、この時計間の内的脱同調が寿命を短縮させた可能性が示唆された。今後は脱同調した成分に対応する時計細胞を明らかにするとともに、異なる周期の温度周期と光周期を用いることで時計間の外的脱同調を誘発し寿命を検討する計画である。1.明暗13:13および30°C20°C11:11の光および温度周期条件下で、野生型およびcry^b系統の生存曲線と活動リズムを解析した。野生型では明暗12:12、25°C恒温よりも寿命が有意に長くなることがわかった。同じ条件下での活動リズムは、温度周期により修飾されるが光周期への強い同調性を示した。cry^b系統では寿命の変化はほとんど見られず、光と温度にそれぞれ同調する2つの周期成分が検出された。cry^b系統を用いた免疫組織化学により、脳側方部ニューロン(LNs)と脳背側部ニューロン群(DNs)の一部が強い光同調性を、DNsの一部が強い温度同調性をもつことが示された。一方、時計細胞またはCRY発現細胞でのCRYの過剰発現系統、tim-ga14>UAS-cryおよびcry-ga14>

UAS-cryでは、いずれも寿命が延長したが、その効果はtimを発現する時計細胞での発現で著しいことがわかった。2.中枢及び末梢でのCRY発現の活動リズムへの影響上記の各系統を用いて、明暗、恒明条件下での活動リズムを解析したところ、いずれの系統も明暗に同調し、朝夕にピークをもつ双峰性の活動リズムを示し、tim-ga14>UAS5-cryを除き恒明条件下では無周期となることがわかった。tim-ga14>UAS-cry系統ではLLで長周期のリズムを示した。従って、リズムの乱れと寿命との関係は不明確であった。3.過去2年間の結果とあわせ、CRYがハエの寿命制御に関わる可能性が強く示唆された。CRYの欠損は時計間の脱同調を介して寿命の短縮を導くが、リズムを制御する中枢部では発現が抑制されても寿命が延長することから、末梢部での発現が中枢の時計とは独立に寿命に関与する可能性も示唆される。