hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳－脳脊髄液関門を構築する脳室上衣細胞の発生メカニズム

脳の中に脳室という空間があり、脳脊髄液という液体が存在している。脳室は上衣細胞という細胞の層により覆われており、脳と脳脊髄液の間の境界となっていて色々な物質の移動の調節を行っている。また上衣細胞は鞭毛運動を行う多数の線毛という細胞構造物を脳室側に突出していて、線毛の運動が脳脊髄液の動きを制御している。脳の発達段階において、上衣細胞が幹細胞から成長して成熟細胞となるにはどのような因子の働きかけが必要か十分に分かっていない。本研究ではその因子を明らかにするために、骨形成たんぱく質という体内で情報を伝達することに使われているたんぱく質や脳脊髄液の関連を解析した。神経幹細胞である放射状グリアから神経細胞への分化を促す因子としては、プロニューラル転写因子、Wntシグナルなど、アストロサイト分化を促す因子としては、JAK-STATシグナル、Notchシグナル、BMP(bone morphogenetic protein、骨形成タンパク質)シグナルなどが知られており、細胞の分化は細胞内因的な制御と細胞外環境の変化による制御により厳密に制御されている。上衣細胞への分化過程においても複数の様々な因子が関与していることが予想されるが、本研究においては下記に掲げる根拠により、BMPシグナル系が上衣細胞分化への関与を明らかにすることを目指す。すなはち、BMPシグナル系を抑制する転写因子Smad6、7によりin vitroで幹細胞が線毛を有した上衣細胞様の細胞に分化したとの報告があり、in vivoでもBMPシグナル系の抑制が放射状グリアからアストロサイトへの分化を抑制し上衣細胞への分化を促進している可能性がある。本研究ではBMPシグナル系の上衣細胞の分化への関与について明らかにする。まず、胎齢16日、生後0日、2日、8日、16日のマウスより側脳室の脳室帯を含んだ切片標本を作成した。上衣細胞の成熟の指標となるβTubulin-IV, S100β, Aquaporin4, GLUT1などを免疫組織染色により検出することができた。BMPシグナリング系の内因性の阻害因子であるNogginやBMPシグナリングが活性化しているかの指標となるリン酸化SMAD1/5/8の出生前後における上衣細胞での免疫組織化学による検出を行うために、標本作製や免疫組織化学の作業過程の最適化を図っている段階にある。脳室壁を形成する上衣細胞は、脳ー脳脊髄液関門として脳実質と脳脊髄液の境界の役割を果たしており、脳実質と脳脊髄液間の様々な物質の移動の調節に関与している。また上衣細胞の脳室側の表面より脳室腔に突出した線毛は、その運動により脳脊髄液の流動に寄与する。上衣細胞は胎生期の神経幹細胞である放射状グリアより派生し、周産期に線毛を有する成熟した細胞となるが、どのような分子メカニズムにより放射状グリアから産生され、成熟した細胞となるかについてはわかっていない。BMPシグナル系を抑制する転写因子Smad6、7によりin vitroで幹細胞が線毛を有した上衣細胞様の細胞に分化したとの報告があり、in vivoでもBMPシグナル系の抑制が放射状グリアからアストロサイトへの分化を抑制し上衣細胞への分化を促進している可能性がある。本研究ではBMPシグナル系の上衣細胞の分化への関与について明らかにすることを目的とした。胎齢16日、生後0日、8日のマウスより側脳室の脳室帯を含んだ切片標本を作成した。BMPや、BMPによる刺激を受けたBMP受容体によりリン酸化されて下流の遺伝子の発現を制御する転写因子であるSmad1、5、8、またSmad1、5、8のリン酸化を阻害することによりBMPシグナル系を抑制するSmad6、7、BMPに結合することによりその働きを阻害する内在性因子であるNogginなどBMPシグナル系に関連した因子の成熟過程にある上衣細胞における発現をこれらの因子に対する一次抗体と共焦点顕微鏡を用いた免疫組織学的手法により解析した。解析の結果、リン酸化Smad1, 5, 8は胎齢16日では強い発現、生後0日では軽度の発現がみられ、生後8日では発現がみられなかった。Nogginの発現はどの時期にもみられなかった。BMP2, 4, Smad7は胎齢16日ではみられず、生後0日、8日に発現がみられた。免疫染色の結果の妥当性を確かなものにするため、標本の固定方法の最適化等に時間がかかったため、進捗状況にやや遅れが生じている。本研究は、BMPシグナル系や脳脊髄液の上衣細胞の分化への関与について明らかにすることを目的とした。平成28年度の免疫組織学的解析により、側脳室の脳室壁にてSmad1、5、8のリン酸化を阻害することによりBMPシグナル系を抑制するSMAD7が発現してBMPシグナル系を抑制している可能性が考えられた。

平成29年度は、BMPシグナル系と上衣細胞への分化の関連についてさらに明らかにするために、上衣細胞の培養の実験系を確立した。先行研究にならい、生後0日のマウスの脳より放射状グリアを採取し、ウシ胎児血清を含んだ培養液で約1週間培養し、その後血清を含まない培養液で約2週間培養して、大半の細胞を上衣細胞に分化させることに成功した。今後、培養液にBMP2やBMP4を添加した場合にBMPシグナリング系が促進されて上衣細胞への分化が抑制されるか検証する予定である。また以前の実験で、血清を含んだ培養液で培養し続けると、アストロサイトに大半が分化することを確認している。その場合に、培養液にBMPシグナル系のアンタゴニストであるNogginを加えてBMPシグナル系が抑制されて上衣細胞への分化が誘導されるかを検証する予定である。また同様の実験方法を用いて脳脊髄液の上衣細胞の分化への関与についても解析を行う予定である。脳の中に脳室という空間があり、脳脊髄液という液体が存在している。脳室は上衣細胞という細胞の層により覆われており、脳と脳脊髄液の間の境界となっていて色々な物質の移動の調節を行っている。また上衣細胞は鞭毛運動を行う多数の線毛という細胞構造物を脳室側に突出していて、線毛の運動が脳脊髄液の動きを制御している。脳の発達段階において、上衣細胞が幹細胞から成長して成熟細胞となるにはどのような因子の働きかけが必要か十分に分かっていない。本研究ではその因子を明らかにするために、骨形成たんぱく質という体内で情報を伝達することに使われているたんぱく質や脳脊髄液の関連を解析した。上衣細胞において、BMPや、BMPによる刺激を受けたBMP受容体によりリン酸化されて下流の遺伝子の発現を制御する転写因子であるSmad1、5、8、またSmad1、5、8のリン酸化を阻害することによりBMPシグナル系を抑制するSmad6、7、BMPに結合することによりその働きを阻害する内在性因子であるNogginなどBMPシグナル系に関連した因子の成熟過程にある上衣細胞における発現をこれらの因子に対する一次抗体と共焦点顕微鏡を用いた免疫組織学的手法により解析する予定である。BMPシグナリングの脳室上衣細胞の発達への関与をさらに明らかにするため、細胞培養を用いたBMPシグナル系と上衣細胞分化の関連の解析を行っていく予定である。また同じく細胞培養およびトランスクリプトーム解析を用いた脳脊髄液の上衣細胞分化への関与の解析も並行して行っていく。神経科学、臨床神経学研究の進捗状況に若干の遅れがあるため、試薬等の購入が十分にできなかった。研究の進捗に若干の遅れがあるため、試薬等の購入が十分にできなかった。研究の遅れを取り戻す努力を行い、必要な試薬の購入等を行っていきたい。研究の遅れを取り戻し、必要な試薬の購入等を行っていきたい。
高信頼性ピアツーピアシステムの実現に向けた基礎的研究

新しいネットワーク形態であるピアツーピア(P2P)システムについて,将来の安全な運用と普及に向けて必須となる信頼性技術の確立を目指し,特に,異常なノード(ネットワークを構成するPCなど)の検出や排除を中央制御なしに完全に自律分散的に実行する方式の基礎固めを目的としている.本年度は最終年度であり,前年度の成果をさらに深化発展させて,以下のような成果をあげた.(1)フラッディング型P2Pを対象に前年度に考案した,完全ではなく過誤の可能性を含むが,従来の分散故障診断理論よりもはるかに少ないメッセージ量で異常ノードの影響排除を可能にする方式について,より詳細なシミュレーションによる実験評価によって限界を明らかにし,あわせて今後の課題を洗い出した.成果は論文1件(他に投稿準備中1件)として結実した.(2)関連して,P2Pおよびアドホックネットワークについて,トポロジーの動的最適化とそれによる信頼性向上の方式を改良・進化させた.成果は論文2件(他に投稿準備中3件)として結実した.(3)実インターネットにおけるP2Pを応用した攻撃耐性の向上について検討し,基本方式を考案してシミュレーション実験で有効性を検証した.成果は論文3件(他に投稿準備中2件)として結実した.以上のように,予想を超える件数の論文をまとめることができ,発表に係わる旅費が当初の予定を上回った.新しいネットワークの形態であるピアツーピア(P2P)システムについて,信頼性という将来の安全な運用に向けて必須となる技術の確立を目指し,特に,異常なノード(ネットワークを構成するPCなど)の検出や排除を中央制御なしに完全に自律分散的に実行する方式の基礎固めを目的としている.本年度は特に第1世代P2Pシステム(フラッディング型)について取り組み,以下のような成果をあげた.(1)一般に障害ノード特定の基礎を与える分散故障診断理論について,適用可能性,計算複雑度などの検討を行った.(2)完全ではなく過誤の可能性を含むが,第1世代P2Pシステムの特徴を活かして,コミッション障害に対してはるかに少ないメッセージ量で異常ノードの影響排除を可能にする方式を考案し,プロトタイプ実装による実現性検証,シミュレーションによる実験評価を行い,効果を確認した.成果は論文1件(他に投稿準備中1件)として結実した.(3)関連して,P2Pシステムのネットワークトポロジーの影響について分析検討を行い,その動的最適化に向けた方式検討と実験評価を行った.成果は論文4件(他に投稿準備中3件)として結実した.(4)ネットワークの信頼性に関して,P2Pシステムと関連の深いアドホックネットワークについても,トポロジーの影響,経路制御の動的最適化などの分析を行い,幾つかの方式設計を検討した.成果は論文1件(他に投稿中1件,投稿準備中2件)として結実した.なお,予想を超える件数の論文をまとめることができ,発表に係わる旅費が当初の予定を上回った.新しいネットワーク形態であるピアツーピア(P2P)システムについて,将来の安全な運用と普及に向けて必須となる信頼性技術の確立を目指し,特に,異常なノード(ネットワークを構成するPCなど)の検出や排除を中央制御なしに完全に自律分散的に実行する方式の基礎固めを目的としている.本年度は最終年度であり,前年度の成果をさらに深化発展させて,以下のような成果をあげた.(1)フラッディング型P2Pを対象に前年度に考案した,完全ではなく過誤の可能性を含むが,従来の分散故障診断理論よりもはるかに少ないメッセージ量で異常ノードの影響排除を可能にする方式について,より詳細なシミュレーションによる実験評価によって限界を明らかにし,あわせて今後の課題を洗い出した.成果は論文1件(他に投稿準備中1件)として結実した.(2)関連して,P2Pおよびアドホックネットワークについて,トポロジーの動的最適化とそれによる信頼性向上の方式を改良・進化させた.成果は論文2件(他に投稿準備中3件)として結実した.(3)実インターネットにおけるP2Pを応用した攻撃耐性の向上について検討し,基本方式を考案してシミュレーション実験で有効性を検証した.成果は論文3件(他に投稿準備中2件)として結実した.以上のように,予想を超える件数の論文をまとめることができ,発表に係わる旅費が当初の予定を上回った.
ヒト骨肉腫はエストロゲンを産生するか?

前回我々はestrogenic compounds(bisphenol A)のSteroid and xenobiotic receptorを介した作用を報告した。今回、SXRと同様にcytochrome P450の制御に関わるaryl hydrocarbon receptor(AhR)に注目し、正常骨組織から骨肉腫までの作用について検討を行った。免疫組織化学の結果、正常骨組織ではAhRは骨芽細胞に発現することが明らかとなった。また、骨芽細胞の培養細胞(hFOB)を用いたマイクロアレイ解析(human 1A : Agilent Technologies)ではestrogen receptor beta(ERbeta)、エストロゲン合成酵素であるアロマターゼ、エストロゲン代謝酵素であるCYP1Bの制御に関わることが明らかとなった。骨肉腫培養細胞株MG-63およびhFOBを用いた定最的PCRにおいても、AhRリガンドである3-methylcholanthreneの添加によってERbeta、アロマターゼ、CYP1Bの発現増加を認めた。以上のことから、AhRは骨芽細胞においてエストロゲン作用の調節に関与することが示唆された。一方、ヒト骨肉腫組織を用いた免疫組織化学では、骨肉腫組織にBRbetaが発現することを確認したが、アロマターゼの発現は認められなかった。このことから正常骨細胞と癌細胞においては、AhRの性質、特に応答遺伝子の発現パターンが大きく異なり、エストロゲンシグナルを介した骨肉腫の病体と関連することが示唆された。ヒト骨肉腫30例でER(エストロゲン受容体)alpha, ERbeta, PR(プロゲステロン受容体)、AR(ノアンドロゲン受容体)、アロマターゼを免疫組織化学的に検討した。ERbetaは24例、PRは26例、ARは9例で認められたが、ERalpha,アロマターゼは1例も認められなかった。ERbetaと細胞増殖のマーカーであるKi67/MIB1の標識率の間には正の有意な相関関係が認められた。この事はエストロゲン、プロゲステロンが実際の骨肉腫の細胞増殖に深く関与しておる事と、ヒト乳癌などとは異なり作用部位局所で生物学的活性の高い性ステロイドが合成して作用するintracrine機構ではなく、外部からのホルモンが作用するendocrine機構が働いている可能性を強く示唆した。そして骨肉腫におけるエストロゲン作用を更に解明する為にヒト由来骨肉腫細胞株MG63おけるエストロゲン作用を明らかにするため、近年、骨組織における作用が注目されているsteroid and xenobiotic receptor(SXR)との関連を検討した。MG63を用いてSXR標的遺伝子であるCYP3A4プロモーターのルシフェラーゼ(Luc)アッセイを行ったところ、estradiol及びestrogenic compoundであるbisphenolAはSXRリガンドであるRifampicin(RIF)と同様にLuc活性を有意に増加させた。また、MG63にbisphenol Aを添加することによって、骨芽細胞でのSXR標的遺伝子であるCYP3A4、TSKU及びMATN2の発現が増加することを定量的PCRにて確認した。TSKU及びMATN2は細胞外マトリクスとして、コラーゲンの蓄積に関与することが報告されている。以上、estrogen(estrogenic compoundを含む)は、SXRを介して骨肉腫の病態に関与することが示唆される。
軟らかい食物摂取により引き起こされる日本人型糖尿病の病態解析

軟食を3時間制限給餌でラットに与えると、固形食ラットと比べ摂取カロリーや体温、酸素摂取量および行動量などのエネルギー消費について有意差を認めず、結果、体重差も認めなかった。一方で、軟食ラットの糖代謝は障害されており、耐糖能試験では糖尿病型を示し血中インスリン値は高値を示した。インスリンシグナル伝達に関して、両群ラットの肝臓で検討したところ、軟食群ではIRSの発現低下に加え、インスリン投与時のAktのリン酸化も著明に抑制されていた。高インスリン血症は軟食摂取4週後から出現し、インスリン抵抗性の程度は、軟食投与期間に依存して悪化していた。さらに膵臓のβ細胞は軟食摂取の比較的初期から増加していたが、36週以上経過したラットではβ細胞は減少に転じていた。本研究では自由摂餌下における軟食ラットのエネルギー代謝特性についても検討した。具体的には、脂肪組織における脂肪蓄積、脂質合成、炎症性因子の発現について固形食自由摂餌ラットと比較検討した。自由摂餌下での実験では、摂取カロリーは軟食群が固形食群を上回っていたが、体重は両群間で有意差を認めなかった。一方、酸素消費量や運動量といったエネルギー消費量については軟食群で高く、さらに軟食ラットの呼吸商の結果から同ラットは過剰に摂取したエネルギー(特に脂質)をより高く消費することで、体重を維持していると考えられた。さらに体組成を比較してみると、軟食ラットでは内臓脂肪比率および皮下脂肪比率のいずれもが固形食ラットを上回っていた。軟食ラットの腸間膜脂肪組織では、脂肪酸合成酵素の発現が増加しており、ACCのリン酸化の低下と併せて脂質合成が促進していることが明らかになった。脂肪細胞の直径も軟食ラットの方が明らかに大きかった。さらに軟食ラットの腸間膜脂肪組織では、MCP1の発現増加とそれがMAPKシグナルを介して起こっていることも明らかになった。軟食を3時間制限給餌で4週間、12週間あるいは24週間ラットに給餌しエネルギー代謝特性について検討した。軟食を摂取したラットでは、固形食を摂取したラットに比べ体重や摂餌量に差は認めず、体温、酸素消費量や行動量にも有意な差を認めなかった。一方で、軟食摂取ラットの内臓脂肪および皮下脂肪をCTで画像解析した結果、同ラットでは固形食摂取ラットに比べ内臓脂肪量、皮下脂肪量ともに有意に増加していた。また、4週間軟食で飼育したラットではインスリン値が高い傾向にあり、12週間および24週間軟食で飼育したラットでは、耐糖能試験において血糖値の推移が糖尿病パターンを示し明らかな耐糖能異常およびそれに伴う高インスリン血症を認めた。固形食摂取ラットにインスリンを投与すると肝臓でのAktのリン酸化が確認されたが、軟食摂取ラットではそれを認めなかった。軟食摂取ラットの肝臓では、高血糖や高インスリン血症がトリガーとなり中性脂肪の蓄積に機能する転写調節因子であるSREBP1cやChREBPの発現増加に加えその下流因子であるACCやFasnの発現も同時に増加していた。これらの知見は、軟食摂取ラットは肥満を示さないものの、糖尿病、高インスリン血症、インスリンシグナル伝達異常および脂質代謝異常を呈する日本人型糖尿病にきわめて近いモデル動物であることを示している。免疫組織化学的検討においても、4週間、12週間、24週間軟食を給餌したラットの膵臓の膵β細胞の過形成が確認され、36週まで軟食を給餌するとβ細胞は減少傾向を示すことが明らかになった。また、腸管のグルコーストランスポーターのタンパク発現を検討したところ、軟食摂取群ではSGLT1およびGLUT5の発現が固形食群に比べ有意に増加していた。次年度以降は、腸内細菌叢の変化や膵β細胞の過形成から減少に至る分子メカニズムの解明を目指し研究を展開させたい。軟食ラットのエネルギー代謝特性の評価、特に糖尿病の発症については早期からインスリン抵抗性の状態にあることが明らかになった。さらに、軟食給餌期間が長期化すると、膵β細胞が過形成から減少の過程を示すことも確認できた。軟食摂取による腸管で発現するグルコーストランスポーターにも有意な差が認められることを明らかにした。これらの結果は、軟食が引き起こす日本人型糖尿病の分子メカニズムを解明する上で基盤となる知見であり、次年度以降の研究につながる成果である。

一方、酸素消費量や運動量といったエネルギー消費量については軟食群で高く、さらに軟食ラットの呼吸商の結果から同ラットは過剰に摂取したエネルギー(特に脂質)をより高く消費することで、体重を維持していると考えられた。さらに体組成を比較してみると、軟食ラットでは内臓脂肪比率および皮下脂肪比率のいずれもが固形食ラットを上回っていた。軟食ラットの腸間膜脂肪組織では、脂肪酸合成酵素の発現が増加しており、ACCのリン酸化の低下と併せて脂質合成が促進していることが明らかになった。脂肪細胞の直径も軟食ラットの方が明らかに大きかった。さらに軟食ラットの腸間膜脂肪組織では、MCP1の発現増加とそれがMAPKシグナルを介して起こっていることも明らかになった。私たちは、食物の性状、本研究では軟らかい性状の食餌を摂取したラットが、明らかな耐糖能異常やインスリン抵抗性を呈することを示した。今回、この現象は自由摂食状況で飼育したラットでも同様に確認された。興味深いことに、自由摂食状況下では軟食群が固形食群に比べより多くのカロリーを摂取しながらも体重に差がないこと、その要因の一つとして軟食ラットではエネルギー消費の亢進が考えられた。このことは、カロリーを過剰摂取した生体はエネルギー恒常性を維持するための何らかのメカニズムを有していることを示唆するもので、軟食ラットモデルが糖尿病モデルとしてだけではなく、肥満症や糖尿病といった生活習慣の発症や予防に重要な因子の解明につながるモデルとしても期待できる。また、同ラットでの脂肪蓄積や脂肪合成に関わるシグナル伝達が亢進しており、その背景には炎症反応が惹起されていることも明らかにした。これらの点から本研究は、おおむね順調に進展していると考えられ、次年度にはインスリン過分泌からインスリン分泌障害にいたる過程や軟らかい食物摂取が習慣化することで、腸内環境や糖吸収などがどのように変化するのかを検討したい。軟食を3時間制限給餌でラットに与えると、固形食ラットと比べ摂取カロリーや体温、酸素摂取量および行動量などのエネルギー消費について有意差を認めず、結果、体重差も認めなかった。一方で、軟食ラットの糖代謝は障害されており、耐糖能試験では糖尿病型を示し血中インスリン値は高値を示した。インスリンシグナル伝達に関して、両群ラットの肝臓で検討したところ、軟食群ではIRSの発現低下に加え、インスリン投与時のAktのリン酸化も著明に抑制されていた。高インスリン血症は軟食摂取4週後から出現し、インスリン抵抗性の程度は、軟食投与期間に依存して悪化していた。さらに膵臓のβ細胞は軟食摂取の比較的初期から増加していたが、36週以上経過したラットではβ細胞は減少に転じていた。本研究では自由摂餌下における軟食ラットのエネルギー代謝特性についても検討した。具体的には、脂肪組織における脂肪蓄積、脂質合成、炎症性因子の発現について固形食自由摂餌ラットと比較検討した。自由摂餌下での実験では、摂取カロリーは軟食群が固形食群を上回っていたが、体重は両群間で有意差を認めなかった。
「人間ー地球系」ー人間生年のための地球本位型社会の実現手法

平成5年度発足の重点領域研究「人間ー地球系--人間生存のための地球本暁型社会の実現手法」の研究体制の確立、すなわち、どのようなメンバーを計画研究に組み込むか、また、計画研究内部での役割分担をどのようにするか、研究発表をどのような形態で行うかなど、について計画研究の代表予定者と会議においてあるいは個々の機会において討論を行った。その結果、来年度からの計画研究の詳細が決定された。具体的な研究も準備段階を経て少々進行させ始めた。具体的には、人間活動の地球負荷を定量的に把握するために必要な事項の検討を行い、具体的な検討方法に付いて提案を行える段階となった。これらの成果の一部は、環境科学会年会において発表した。このようなデータをデータベース化するに当たっては、既存のデータベース管理システムでは不十分であり、新たなシステムの必要性が判明し、今後は、特殊なオブジェクト指向型のデータベースを試作検討すべきであることが分かった。データとしては、比較的単純な産業構造を有するセラミックス系企業を選択し、品目としては、セメント、ガラス、衛生陶器などを対象として、どのような原料を使用しているか、それらの原料の供給にあたっては、どの程度の輸送が必要であるか、必要となる工業用水の量、必要エネルギーの量を種類別(電力、重油、ガスなど)、排気中の酸化窒素、酸化イオウ、二酸化炭素の量、排水の量、固定廃棄物の量、必要な人力、装置に必要な物資の量、をデータ化した。その結果得られた収支図を、数値データとともに蓄積する作業を進めた。さらに、今後データ収集すべき対象となる品目についての検討を行った。
成熟過程の果実における肥大生長速度と膨圧の相関性に関する研究

モモ果実の糖濃度は降雨などにより低下すると考えられている.もし,そうであれば,水の流入を抑制することにより糖濃度の低下を防げるはずである.そこで,モモ果実の肥大生長をアクリルパイプをかぶせて制限し,体積の90%以上を占める水の流入を抑制した.その結果,果実への乾物の転流も抑制されたが,抑制が始まった直後,乾物抑制の程度は水の抑制程度に比べて小さい時期があった.その他の期間では両者の抑制の程度は差がなかった.最終的には肥大を抑制した果実では乾物率及び糖濃度は無処理果実に比べて高くなった.処理果実と無処理果実の差は年次や場所が異なっても明らかに認められたが,処理果実の糖濃度が一定になることはなかった.葉果比を人為的に変えた場合でも,処理果実の糖濃度には変化が見られなかった.この結果同化産物の供給の差は影響していないと推測された.サイクロメーターによる測定によって求めた膨圧は,処理果実と無処理果実の間で異なることはなかった.膨圧は成熟とともに低下した.アクリルパイプで肥大が制限された果実組織の圧力を測定する装置を作成した.キュウリ及びモモ果実において,ともに膨圧は日変化を示し,日照量の影響が大きく認められた.モモ果実の糖濃度は降雨などにより低下すると考えられている.もし,そうであれば,水の流入を抑制することにより糖濃度の低下を防げるはずである.そこで,モモ果実の肥大生長をアクリルパイプをかぶせて制限し,体積の90%以上を占める水の流入を抑制した.その結果,果実への乾物の転流も抑制されたが,抑制が始まった直後,乾物抑制の程度は水の抑制程度に比べて小さい時期があった.その他の期間では両者の抑制の程度は差がなかった.最終的には肥大を抑制した果実では乾物率及び糖濃度は無処理果実に比べて高くなった.処理果実と無処理果実の差は年次や場所が異なっても明らかに認められたが,処理果実の糖濃度が一定になることはなかった.葉果比を人為的に変えた場合でも,処理果実の糖濃度には変化が見られなかった.この結果同化産物の供給の差は影響していないと推測された.サイクロメーターによる測定によって求めた膨圧は,処理果実と無処理果実の間で異なることはなかった.膨圧は成熟とともに低下した.アクリルパイプで肥大が制限された果実組織の圧力を測定する装置を作成した.キュウリ及びモモ果実において,ともに膨圧は日変化を示し,日照量の影響が大きく認められた.1.本年度の計画の第一は,測定系の組み上げと,そのテストであった.センサ-からの信号入力のデ-タの集録と計算に関わるプログラムを作成した.グラフ化のプログラムは現在作成中である.その他,市販のワ-ドプロセッシング・ソフト,計算ソフトを購入した.2.本測定系の完成がおくれたため,既存のチャ-ト記録計を用して,キュウリとモモの果実の肥大生長と果実圧力の推移を継続して調査した.また,記録計の数が不足したため,不連続的ではあるが,いくつかの気象要因のデ-タを記録し,果実生長のパラメ-タとの相関を調べた.3.果実の持つ圧力は,日照,特に直射日光に対して非常に敏感に反応した.これは直射日光が当たると,まず蒸散速度が変化することが原因と推測された.しかし,日光が当たってから圧力に変化が生ずるまでの時間が非常に短いことから,この蒸散の影響は細胞の膨圧の変化を通じたものではなく,細胞外の水圧の変化が関与している可能性もあると推測された.一方,肥大生長の直射日光に対する反応は圧力の反応に比較して緩慢であった.4.組立中の測定系ができあがれば,測定項目数の増加と時間的関係をこれまでよりも正確に捉えることができるので,さらに厳密な考察が可能となると期待される.1.果実肥大をアクリルパイプにより物理的に制限した条件で、パイプ内壁に及ぼす力をロードセルを用いて測定した。同時に太陽放射量、温度、湿度を測定し、圧力と環境因子、生長との関係を調べた。2.アクリルパイプの内壁に及ぼされる力は組織を構成する細胞の平均膨圧に基づくものであると考えられる。さらに、その値は、パイプの内径と同じ直径を持つキュウリ果実における、拘束されていない条件下の、ある瞬間の膨圧を示唆するものである。さらに、そのような条件下で得られる測定値中の最大値は、その組織の水ポテンシャルと細胞膜の反射係数σに影響されていると考えることができる。2.材料は自然光温室で栽培したキュウリを用いた。果樹園のモモ果実における圧力測定は、測定系を設置した数時間後に強風のため破壊され、失敗した。3.キュウリ果実が幼果(開花後7-10日)では、膨圧の最大値は4から5気圧であったが、果実の齢が進むにつれて低下した。しかし、1カ月後でも1気圧以上の値を示した。4.直径が細く制限された果実、つまり若い齢で制限された果実を、太く制限された果実と比較すると、膨圧は低かったが、日変化は同じ傾向で推移した。5.今回の実験では、光条件の影響がきわめて顕著に現われたので、膨圧の変化を昼と夜、太陽放射の時間的変化と対応させて検討した。日没とともに膨圧は上昇を始め、夜明け前に最大となり、夜明けとともに低下を開始した。

6.日中の温湿度の変化は必ずしも膨圧の変化と同じ傾向を示さなかったので、太陽放射はまず葉の蒸散速度、ついで植物体内の水の分布に影響することを通じて果実の膨圧に影響したものであると推察された。
「身体学」の構築―その原理論の研究と方法論の整備―

本研究の目的は、「身体学」という新たな学問を構築することであった。そのために現象学を基礎理論に据え、スポーツ運動学を応用理論として位置づけた。身体学の原理としては、身体がいかにして身体に「成る(Werden)」のか、という根本的な問題を研究した。またそれと並行して、身体学の方法論を開発、整備することも研究した。これについては例えば、人が様々なスポーツや武道を行うことの中で感じられている身体と運動の感覚を記述として残し、それをデータとして収集するという質的な研究方法を採用することとなった。これらの原理論と方法論の研究によって、身体学の大枠を形成することができた。本研究の目的は、現象学を基礎理論に据え、スポーツ運動学を理論的応用として位置づけ、それらを総合した学問体系を構築することである。そのために、平成28年度の研究は、研究の前提となる「身体性の生成」の原理とその諸問題を提示することにあった。また、それと並行して、様々なスポーツ、武道における身体感覚ないし運動感覚のデータを収集し、研究の方法論を整備すことも課題であった。これらのことに対する当該年度の研究実績として挙げられるのは、以下のものである。(1)身体性の生成の原理について、キネステーゼと時間意識によって成立するという現象学の理論を、身体学研究の原理論として定式化した。この内容については、スポーツ運動学に関する研究会(運動伝承研究会)の招待講演で発表した。また、本学の紀要に「間身体性」についての論文を投稿し、掲載された。(2)本学の学生およそ30名から、7種目のスポーツと武道の運動感覚のデータ収集を行った。質的研究方法に即して、競技者に対するインタビューや、競技者本人による体験記述を実施し、音声や動画など、様々なメディアでデータを確保した。こうしたデータ収集の方法は、未だ試行錯誤の段階にあり、実施する中で形作っている最中である。(3)現象学の基礎理論を研究する中で、その基本的な方法である「本質直観」の研究を行った。本質直観は現象学の中で重要な方法論的な位置を占めるが、それについて本研究では、時間意識、特に未来予持との関連を明らかにした。この研究は、先行研究のない独自のものである。この研究成果は、『現象学のパースペクティブ』(河本英夫、稲垣諭編、晃洋書房、2017年)第2章「本質直観と時間意識」として刊行されている。本研究の平成28年度の課題は、主に(1)身体学研究の内実の確定と、(2)収集データの整理と活用(論文作成)、研究の実践における方法の吟味であった。設定されたこれらの課題に対し、本研究の進捗状況は以下の通りである。(1)について、身体学それ自体の定義と研究領域を確定する必要があった。これについては、すでに平成27年度末に、本学の紀要において概要が示されていた。そこで本研究では、その概要の細部を補完する理論を提示する必要があった。それは、キネステーゼや時間意識の理論をさらに詰めることはもちろん、発生的現象学の基本理解とその研究方法の原理を示すことである。この点について、平成28年度末に、本学の紀要へ「感情移入」、「脱構築」、「間身体性」を軸に作成した論文を発表した。これにより、身体学の原理論と考えられる多くの理論が提示された。この点は、当初の研究計画よりも進んでいる部分である。(2)競技者による体験記述のデータ収集も、概ね順調に進んでいると言える。記述を中心にして、インタビューの音声、現場における動画など、様々なメディアで収集できた。今後も同様に多くの人数、種目のデータを蓄積していくつもりである。これについては、しかしながら、「収集の方法」は、単に現象を記録に残すだけでなく、目的を持ったデータ収集、あるいは、そうした目的とは意図しないような偶然的なデータ収集など、様々なタイプの現象を混ぜ込んだ方が、より現実に即した分析ができると考えている。また、収集したデータの整理や分類の方法も考えねばならない。これらの点は、次年度に引き継ぐ課題である。そして、これらのデータを用いた論文の作成という点では、年度内に遂行できなかった。この点に関しては、急ぐ必要がある。以上の点により、研究の進捗状況は「おおむね順調」と評価できる。平成29年度の研究課題は、昨年度に生じたデータ収集の課題を検討し、改善策を構築していくことであった。今年度の研究対象者に対するデータ収集は、単に本人の記述に任せるのではなく、対話形式にして記録を行った。この対話による体験記述の方策について、多くの質的研究方法を吟味し、その実践を行った。その中でスポーツ運動学における「借問分析」の有効性と重要性が改めて確認された。これらの成果により、身体学の方法論は、質的研究としての身分を確認し、その方向での研究方針を確認することができた。また、身体学の原理論についても、身体図式の形成を未来予持の観点から分析するという新たな着眼点を得て、研究のさらなる進捗を得た。そして研究課題の総括だが、そもそも身体学は、新規の学問領域としてその成立を目指し、そのための原理論と方法論がそれぞれ研究されてきた。まず原理論では、キネステーゼと時間意識の研究と身体性と自我の発生そして、間身体性の問題の研究が遂行された。したがって、身体学の理論的な骨子はほぼ構築されたと考えてよい。

もちろん、これまでに規定された原理は、今後の研究の進展によっては変更の可能性はある。今後もこの理論的な骨子を基礎に据え、また常に再点検を施し、実情に合ったものへ改善していくことになる。だが、方法論は原理論ほどの確立はできなかった。体験記述を中心としたデータを収集したものの、収集自体が作業として先行したため、その活用やエビデンスに関する方法論上の理論構築は詳細には考察されず、課題として残ってしまった。以上のように、身体学の理論的な側面がこの2年間の間にある程度の確立を見たことから、以降の研究は、実践的な方面で研究の展開可能性を示すことが課題となるだろう。本研究の目的は、「身体学」という新たな学問を構築することであった。そのために現象学を基礎理論に据え、スポーツ運動学を応用理論として位置づけた。身体学の原理としては、身体がいかにして身体に「成る(Werden)」のか、という根本的な問題を研究した。またそれと並行して、身体学の方法論を開発、整備することも研究した。これについては例えば、人が様々なスポーツや武道を行うことの中で感じられている身体と運動の感覚を記述として残し、それをデータとして収集するという質的な研究方法を採用することとなった。これらの原理論と方法論の研究によって、身体学の大枠を形成することができた。平成28年度は、おおむね順調に研究が進捗しており、計画に変更はない。平成29年度は、特に下記の点を重点的に研究を進めたい。(1)体験記述に関するデータのフォーマットを作成する。提供者から効率よく、かつ適切にデータを提示してもらうため、実践の中での試行錯誤はもちろん、質的研究方法の方法論を研究する。近年盛んに用いられるようになった主観的なデータについて、そのエビデンスの確保に関する理論的な裏付けはもちろん、その収集方法に注目する。この質的研究方法自体が様々な研究者によって分析、吟味がなされていることを考慮し、本研究においても活用することが課題であり、推進方策となる。(2)身体学研究における原理論の仕上げを行う。前年度の進捗からして、身体学の定義と領域確定に関する理論づけは、研究期間内において目標達成が可能であると予想される。したがって、原理論に部分に関しては、間身体性の議論から「伝承」という現象に関する考察を行い、さらなる進展を目指す。推進の方策としては、この伝承というキーワードに関して、スポーツ運動学の諸研究を参照し、取り入れることによってそれを達成する。(3)これまで収集したデータを用いて論文作成し、公表する。前年度同様、さらに体験記述のデータを様々な角度から収集し、整理する。そして、それらのデータを用いて、身体学研究の雛型となるような論文を作成する。そしてそれらを諸学会(特に体育学系)に投稿し、掲載を目指す。本研究のまとめであり、新規の研究領域として外部に発信するために、この課題に特に注力する。身体性哲学当該助成金が生じた理由としては、29円とかなりの少額だったため、使用可能な事由、物品などがなかったため。繰り越された助成金29円に関しては、物品費に回し、消耗品の購入において使用する。
その場計測用真空紫外エリプソメーターの開発

エリプソメトリーは、光を偏光素子を通して既知の完全偏光状態にした後に試料に入射し、反射や透過による偏光状態の変化を見る計測法である。特に雰囲気を選ばないことから、真空中での膜厚決定法のひとつとして用いられてきた。エリプソメトリーは従来可視域の波長で主に用いられてきたが、その波長を真空紫外域に拡張することで膜厚感度の改善が期待される。本研究では、実験室光源である放電管により発生するHe-I(58.4nm),He-II(30.4nm)共鳴線それぞれの波長を用いたエリプソメーターの開発を行った。偏光素子は、Mg/SiやMg/SiCなどの組み合わせを用いた反射多層膜を3回反射させて光軸が変化しないようにし、それぞれの波長と入射角毎に多層膜を作製した。He-I用多層膜として[Mg23.5nm/Si28.7nm]x15周期の多層膜を設計し、設計偏光能は0.96に対し実際に得られた偏光能は0.94であった。He-II用多層膜は、[Mg11.2nm/Si11.1nm]x15周期多層膜,[Mg29.9nm/SiC17.9nm]x6周期多層膜を用いた。この場合の設計偏光能が0.994であったのに対し、得られた偏光能は0.989であった。これらの反射多層膜を光軸が変化しないように反射するホルダーを作製し、ホルダー全体を真空中で回転させることで偏光素子とした。また光源として既存の放電管を改良し、He-IIの強度の強いホローカソードタイプのHe放電管を作製した。これらの装置はいずれも附設工場で作製した。作製した装置を既存のイオンビームスパッタ装置に組み込み、膜の成長にともなって偏光面が回転する様子を観察した。得られた結果については、現在解析中である。その場で膜厚を決定できる方法のひとつであるエリプソメトリー法は、入射した光の偏光状態と反射してきた光の偏光状態を測定することにより、簡便に薄膜の厚さを決定できる手法である。しかし、膜厚の決定精度は入射波長に依存し、精度の良い偏光素子が可視域(380nm770nm)にしか存在しないため、数nm以下の膜厚を高い精度で決定するには精度の点で劣るとされていた。今回の研究では、光源としてHe稀ガス共鳴線(He-I(58.4nm),He-II(30.8nm))を用いることにより、使用波長を短くすることによる膜厚決定精度の向上を試みる。そのためには、まず、成膜装置との合性の良い偏光子を開発する必要がある。今年度は、計画に基づき、新たにHe-I,He-II共鳴線用の多層膜偏光子を用いた、光軸を変えない3回反射型の偏光子の開発を行った。合せて、偏光子を格納するためのホルダー、偏光子と一体となるように設計した稀ガス共鳴線を発生させる放電管、放電管へのガス供給ラインを作製した。作製した偏光子の評価は、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光研究施設(フォトンファクトリー)で行った。今回開発した3回反射型偏光子は、主たる偏光能を決める1枚の多層膜偏光子とその多層膜偏光子に対して入射角を決める2枚の多層膜反射鏡から構成される。今回は3回反射を行うための2枚の多層膜反射鏡を、それぞれHe-I,He-II共鳴線用に新たに開発し、既に開発済みの多層膜偏光子と合せて、それぞれの偏光能の評価を行った。まだ評価途中ではあるが、He-I共鳴線用の3回反射型偏光子として偏光能85%、He-II共鳴線用3回反射型偏光子としてスループット4.4%で偏光能98.9%のものが得られている。

これらの反射多層膜を光軸が変化しないように反射するホルダーを作製し、ホルダー全体を真空中で回転させることで偏光素子とした。また光源として既存の放電管を改良し、He-IIの強度の強いホローカソードタイプのHe放電管を作製した。これらの装置はいずれも附設工場で作製した。作製した装置を既存のイオンビームスパッタ装置に組み込み、膜の成長にともなって偏光面が回転する様子を観察した。得られた結果については、現在解析中である。
脳‐機械融合システムによる環境適応行動中の昆虫脳の制御機構の解明

本研究は動的な環境下で適切に情報処理を行う脳の機能・機構の解明を目指し、雄カイコガの匂い源定位行動を対象に、行動中の神経活動の解析、および行動指令信号により駆動される移動ロボット「脳-機械融合システム」を用いることで、この課題に正面から取り組んだ。行動中の神経活動解析においては、カイコガ脳内への埋め込み電極による慢性計測により、前大脳領域において,歩行に先行して発火する神経活動が,歩行中の前進速度および回転角速度と相関することを明らかにした。これらの神経活動は匂い刺激により引き起こされるが,活動ユニットの中には視運動反射応答を示すユニットが存在することを明らかにした。匂い源定位行動中の左右ターン行動を指令する運動神経活動により駆動されるロボットを用いた実験系「脳-機械融合システム」においては、匂い源探索中の行動指令の神経活動が視運動反射応答により修飾を受けることを明らかにした。指令信号の修飾による歩行中の回転角速度の調節が、効率的な匂い源探索を実現していることを、シミュレーション実験、ガスセンサおよび行動アルゴリズムを搭載したロボットを用いた実機実験により検証した。これら一連の成果は、International Congress of NeuroethologyおよびNeuroscience2014において発表され,前者においては最優秀発表論文賞を受賞した。今後これらの成果を投稿論文として順次発表していく予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。動的な環境下で適切に情報処理を行う脳の機能・機構の解明は、これまで神経科学、生物学、認知心理学、ロボット工学など、多岐の分野にわたる目標であった。本研究は、生物脳をコントローラ転用した移動ロボットである「脳-機械融合システム」を用いることで、この課題に正面から取り組むものである。具体的な手法としては、移動ロボット上で、カイコガ匂い源探索行動の指令信号を計測し、得られた信号を独立二輪駆動ロボットの運動に変換し、匂い源探索タスクを行わせる。この時に身体を移動ロボットに置き換えていることを利用し、任意の操作を加えることで、感覚フィードバックを操作したときの、指令信号の変化を調べる。このときの、脳への入力刺激と行動出力の関係から、脳、身体間の制御システム構造の同定を行い、脳内の行動指令信号生成領域を対象とした電気生理実験を行うことにより、推定される機能構造に対応した神経機構の解明までを目指す。平成24年度は「脳-機械融合実験システム」を用いて得られた、運動系への回転角速度操作に対する補正応答から、融合システム上の脳のフィードバック制御機能の同定、およびに効率的な匂い源探索行動への回転角速度の寄与をシミュレーション実験との併用により考察し、国際会議「XXIV Internationa lCongress of Entomology」におけるシンポジウムでの発表を行った。また、採用初年度である本年度は、受け入れ研究室である東工大倉林研究室において、脳内神経活動を計測するための実験環境を構築し、試作アンプによる脳内神経活動の計測を行った。脳内神経活動と行動を同時に計測するための実験系の構築についても行い、今後、適応的な行動と対応した神経活動を得るための基礎的な実験を行った。実験を遂行するための基盤が整ったことで、次年度以降は適応的な神経活動を生み出すための脳内情報処理機構に迫る研究結果を得て、重要な論文誌においてこれを発表していく予定である。対象とする生物機能として、雄カイコガの匂い源定位行動を選択し、探索行動中のターン歩行を指令する神経活動を計測し、得られた信号を独立二輪駆動ロボットの運動に変換し、匂い源探索タスクを行わせた。生物身体を移動ロボットに置き換えていることを利用し、回転角速度の外乱付加や設定回転角速度の倍化といった操作を加えたときの指令信号の変化を調べた。その結果、匂い源探索中の視覚的な感覚フィードバックにより、指令信号の修飾が起こることを確認した。また、指令信号の修飾による一定範囲の回転角速度の維持が、効率的な匂い源探索を実現していることを、シミュレーション実験、ガスセンサを搭載したロボットを用いた実機実験により検証した。これら一連の成果は、Journal of Comparative Physiology A誌やLiving Machine 2013, IROS2013において発表された。さらに、行動指令信号の生成領域における修飾機構を調べるために、匂い源探索中のカイコガ脳内に埋め込み電極を刺入することで、歩行運動とそのときのダイナミックな脳内の神経活動の計測に成功した。同様の計測を融合システム上でも行うことで、運動系に人為的な操作を加えた時の、脳への入力刺激と行動出力の関係から、脳-身体間の制御システム構造の同定を行い、対応した神経機構の解明までを目指す。

匂い源定位行動中の左右ターン行動を指令する運動神経活動により駆動されるロボットを用いた実験系「脳-機械融合システム」においては、匂い源探索中の行動指令の神経活動が視運動反射応答により修飾を受けることを明らかにした。指令信号の修飾による歩行中の回転角速度の調節が、効率的な匂い源探索を実現していることを、シミュレーション実験、ガスセンサおよび行動アルゴリズムを搭載したロボットを用いた実機実験により検証した。これら一連の成果は、International Congress of NeuroethologyおよびNeuroscience2014において発表され,前者においては最優秀発表論文賞を受賞した。今後これらの成果を投稿論文として順次発表していく予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。構築した実験系において得られる生物実験の結果の解析を進め、さらに感覚フィードバックによる修正を受ける行動パラメータの、行動タスクへの寄与を検証するシミュレーション、実機による実験系を構築した。今後、脳の適応能の機能解明を行いつつ、機能検証を行うための重要な研究の達成である。融合システムにおいて示唆された匂い源探索行動パラメタ補正の、匂い源定位への奇与を横証するシミュレーション、実機による実験系を構築した。また、探索行動中のカイコガの脳内部の神経活動の計測を可能とする、本研究達成のための重要な実験系を構築した。脳内の神経活動の計測については融合システム上においても可能であったが、脳内部の構造に基づく機能解析は不十分であり、脳内での行動アルゴリズムの背景にある制御ブロック構造の仮説が立てられる段階までは達していない。これまで行動指令の信号として脳からの出力信号を解析対象としてきたが、これに加え、脳内部での活動の変化や情報処理機構についてもより精緻な電気生理実験を適用することでこれを解明する。生物機能・機構の解明に加え、それらの実際の行動における機能に関する検証実験をシミュレーション環境、実機実験の両方により行う。脳内部での情報処理についての理解を進めるためにm脳の複数領域においてさらなる活動計測を行い、機能・構造両方の面からの解釈を行う。脳内部情報処理に関する神経活動計測は、実験動物の行動計測、あるいは脳の出力部位である運動神経の活動計測と同時に行う。得られたデータから視覚フィードバックによる修飾を受ける匂い源探索行動アルゴリズムを構築する。アルゴリズムの検証実験は、既に構築した仮想環境内での探索シミュレーション・実験風洞内でのガスセンサ搭載ロボットにより行い、成果をまとめる。
酵素の至適温度の違いを利用したワンバッチ糖鎖連続合成系の確立

本研究は、低温・中温・耐熱酵素を利用したワンバッチ連続糖鎖生産系の構築を目的としている。本研究では低温機能型糖転移酵素の作製に向けて、好冷菌Shewanella frigidimarinaのもつ6種類のglycosyltransferase, group 2 family protein (GT-2)についてクローニングと大量発現系の構築を行った。数種の発現ベクターを用いて発現条件の検討を行ったところ、pCold Iを用いた際に、2種類の可溶性タンパク質の取得に成功した。今後、組み換え型酵素の立体構造解析によって低温活性発現能を発揮する「構造要因」を解明し、低温機能型酵素を作製する予定である。本研究は、低温酵素・中温酵素・耐熱酵素を利用して、低温(15°C前後)中温(37°C)高温(70°C前後)の段階的な温度変化によるワンバッチ連続糖鎖生産系の構築を目的とするものである。すなわち、温度を順次上昇させることで、ワンチューブに封入された低温、中温、耐熱酵素を順番に活性化させ、連続的に物質を合成するものである。第一段階として「低温→中温」にターゲットを絞り、低温域で活性化される糖転移酵素の作製、およびその利用によって、連続的に単糖を付加することで糖鎖の合成を行うことを目標とした。そのためにはX線結晶構造解析によって低温活性発現能を発揮する「構造要因」を解明する必要がある。そこで当該年度においては、主要な糖転移酵素が存在するglycosyltransferase,group 2 family protein(GT-2)について、組み換え型酵素を作製するためのクローニングと大量発現系の構築を行った。材料として好冷菌Shewanella frigidimarinaを選択した。S. frigidimarinaが有する6種類のglycosyltransferase,group 2 family protein(GT-2)をgDNA上に存在する順にH,1,J,K,L,Mと名付け、PCRクローニングを行った。その結果、すべてのGT-2についてタンパク質発現用ベクターを取得することに成功した。ITPGを用いてタンパク質発現を誘導したところ、SDS-PAGEにおいて組み換えタンパク質のバンドが確認できた。発現タンパク質は不溶性画分に存在したため、今後可溶化条件の検討を行った後に結晶化条件の検討を行い、立体構造解析によって低温活性発現能を発揮する「構造要因」を解明する。「構造要因」を解明できれば低温機能型酵素を作製の作製につながり、物質生産系の構築が可能となる。本研究は、低温・中温・耐熱酵素を利用して、15°C前後の低温、37°Cの中温、70°C前後の高温と、段階的に温度変化させることでワンバッチ連続糖鎖生産系を構築することを目的とするものである。すなわち、ワンチューブに封入された低温、中温、耐熱酵素を温度を順次上昇させることで順番に活性化させ、連続的に物質を合成するものである。本研究ではその第一段階として「低温→中温」にターゲットを絞り、低温域で活性化される糖転移酵素の作製、およびその利用によって、連続的に単糖を付加することで糖鎖の合成を行うことを目標とした。そこで当該年度においては、好冷菌Shewanella frigidimarinaに存在する糖転移酵素について、組み換え型酵素を作製するためのクローニングと大量発現系の構築を行った。糖転移酵素の中でも、主要な酵素が存在するglycosyltransferase, group 2 family protein(GT-2)をターゲットとした。S. frigidimarinaが有する6種類のGT-2をgDNA上に存在する順にH, I, J, K, L, Mと名付け、PCRクローニングおよび組換え型タンパク質の発現を行った。pET-22b、pET-28b等を用いて取得した発現タンパク質は不溶性画分に存在したため、発現条件の検討、可溶化条件の検討を行った。pCold Iを用いてタンパク質の発現を試みたところ、K、Lについてはタグ精製によって組換え型酵素を取得することができた。H、I、J、Mについては封入体として発現し、酵素の取得には至らなかった。今後、可溶性タンパク質として取得した組換え型酵素の立体構造解析によって低温活性発現能を発揮する「構造要因」を解明し、低温機能型酵素を作製する。実験開始当初は計画通り材料として好冷菌Shewanella sp.を用いていた。しかし、様々な手殺を講じたにも関わらずGT-2遺伝子の取得には至らなかったため、計画よりもやや遅れている。問題を解決するために材料をShewanella frigidimarinaに変更した後は順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は組換え型GT-2を取得し、タンパク質の結晶化条件の検討とX線結晶構造解析を行う予定である。現在のところ発現タンパク質は不溶性画分に存在するため、ベクターおよび培養条件の検討等を行う。
準線型拡散方程式の自由境界

以上の研究により(E)_fの解Uに対して集合Ω(t)={X【element】R^N:U(t,x)≠}は必ずR^Nの有界部分集合となり、従ってその境界Γ(t)がR^Nの中の有界集合として存在することが判ったことになる。このΓ(t)の(1)幾何学的形状、(2)ψ、Uo、fによる表現、(3)(E)_oの半群解の積公式との関連づけ-等々が重要な残された課題である。3.吸収の加わったUt=Δψ(u)-Ψ(u)に関しては、対応する半群の構成、積公式による表現をすでに得ている。それの応用として、またN=1の場合を扱った多くの研究(Diaz,Kersnerらの)をまとめる方向から、(4)Ψの1、2の現象への影響-を現在調べている。4.関連研究として、量子力学における運動量作用素Pについて「命題3.|C|>1ならばP=-〓(d/dx)+〓(c/x)R,Rf(x)=f(-x)はL^2(R^1)の中で自己共役である。」を主たる内容とし、ハミルトニアンへの応用も含んだ論文を発表した。〓Pがユニタリ-群を生成することを示したのである。