hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
AhR遺伝子欠損マウスの発癌抵抗性に関する研究

環境中のダイオキシン、ベンツピレン(BP)を始めとする芳香族炭化水素類は体内に入って、細胞内の芳香族炭化水素受容体(Aryl-hydrocarbon receptor;AhR)と会合する事により薬物代謝酵素p450CYP1A1遺伝子等の転写誘導を起こす。その結果、芳香族炭化水素化合物は代謝を受け、発癌性物質へと転換する。本研究ではAhR遺伝子ノックアウトマウス(AhRマウス)におけるBPに対する発がん抵抗性について検討した。雄性AhR(-/-)マウス、AhR(+/-)マウス及び正常対照AhR(+/+)マウスについてBP2mgを投与後3日目の皮膚及び肝臓でのp450CYP1A1の発現を検討したところ、AhR(-/-)マウスでは発現は認められなかった。また各genotypeのマウスについてBP2mgを1日目及び8日目の計2回皮下投与し経過観察した。AhR(+/-)マウス及び正常対照AhR(+/+)マウスではBPの皮下注射後16週後には100%の動物に腫瘍が発生した。しかし、AhR(-/-)マウスは投与後腫瘍の発生は全く観察されなかった。また、雌性AhR(-/-)マウス、AhR(+/-)マウス及びAhR(+/+)マウスの背部皮膚にBP200μgを週一回連続的に塗布した実験においてもAhR(+/-)マウス及び正常対照AhR(+/+)マウスでは28週までに93%の動物に腫瘍の形成が認められたのに対し、AhR(-/-)マウスでは腫瘍は全く発生しなかった。BPによる発がんにはAhRを介した薬物代謝酵素誘導が重要であることが示された初めての知見である(Proc.Acad.Sci.USA18:779-782,2000)。
語のネットワーク解析手法を用いた文書の包括的一貫性の評価

【研究の目的】本研究は統計的機械学習による,一貫性等の文書評価・意味解析に関するモデル・指標の確立である.また,論文検索等の文書評価に利用可能なソフトウェアの開発に取り組む.当初のグラフ指標のみの手法では精度が不足するため,語や文書の分散表現を用いた手法へと方針の修正を行っており,取り組んだ課題は下記の2項目である.(1)分散表現に関する研究:文書データは本文テキストのセクション構造や,引用ネットワーク等の構造的な情報を持つため,それらを考慮した分散表現の学習法について検討を行う.(2)分散表現を用いた応用タスクに関する研究:論文検索の応用タスクにおいて分散表現の評価を行う.(1),(2)の詳細を以下に記す.(1)構造化された文書として自然言語処理分野の英語論文データを対象とし,語の分散表現とグラフの分散表現を組み合わせることで論文の分散表現学習を行った.まず,文字列情報を考慮した語の分散表現学習手法を用いて,本文テキスト中の各セクションの論文中での構成要素(目的・手法・結論)の予測とベクトル化を行い,本文とその構成要素を考慮した論文ベクトルを学習した.次に,グラフの分散表現手法によるグラフ指標のモデル化により上記の論文ベクトルの更新を行った.具体的には,論文の引用グラフにラベル(引用の理由)を付与し,引用関係にある論文間で構成要素のベクトルの更新を行った.(2)まず,論文データセットを用いた,「研究目的が似ている」といった論文の構成要素に基づいた類似論文検索タスクにおいて,精度の改善を確認した.また,論文解析の国際ワークショップにおいて,直感的に文書を理解可能な引用グラフ視覚化システムの発表を行った.さらに,列挙型共引用に着目し,論文の構成要素に基づく自動評価データセットを構築した.最後に,各セクションの分散表現を用いて内容の推移を定量化し,一貫性判定モデルを構築した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。【研究の目的】本研究の目的は統計的機械学習による,一貫性等の文書評価・意味解析に関するモデル・指標の確立である.また,論文検索や文書分類といった文書評価に活用可能なソフトウェアの開発に取り組む.本研究で行う課題は大きく分けて以下の3項目であった.(1)言語依存性の研究:特定言語の文書データに関するグラフ・ベクトルを生成し,グラフ指標等の有効性の検証を行う.(2)特定の文書分野に関する研究:論文や書籍等の文書データにおいて,文書からグラフやベクトルを生成し,文書分類や意味解析に有用な指標の調査を行う.(3)ランダム化された文書に関する研究:語をランダムシャッフルした文書において,グラフ指標等の変化と文書評価タスクに有効かを明らかにする.27年度は主に(1),(3)について研究を進め,(2)に関しても一部実施した.(1):データの充実した英語・日本語の文書を対象に,文書から生成した語や文等のグラフ・ベクトルの解析・評価を行った.その結果,データ量が不足している場合グラフが疎になるため,指標が有用に機能しない問題が確認された.このため,研究対象をデータ量の最も充実した英語に決定した.また,研究方式を見直し,豊富な外部リソースを使用した意味解析を行う前段階として,最新のニューラルネットワークをベースとする意味解析モデルの検討を行った.この解析モデルには語の分散表現(ベクトル)が必要なため,語やグラフの分散表現に関する解析を追加で行った.(2):研究対象として適切な文書データセットの検討を行い,論理的な文書構造を持つ論文データセットについて,自然言語処理分野の論文データセット(ACL Anthology)の準備を行った.(3):(1)で検討した語の分散表現が,実質的にランダム化された文書を考慮しているものであることから,(1)の分散表現に関する研究の一要素として統合することとした.データセットとの兼ね合いから従来のグラフ指標の活用が難しく,本質的にグラフ指標と類似した分散表現へと方針の修正を行ったことから,追加の解析が必要となったため.【研究の目的】本研究は統計的機械学習による,一貫性等の文書評価・意味解析に関するモデル・指標の確立である.また,論文検索等の文書評価に利用可能なソフトウェアの開発に取り組む.当初のグラフ指標のみの手法では精度が不足するため,語や文書の分散表現を用いた手法へと方針の修正を行っており,取り組んだ課題は下記の2項目である.(1)分散表現に関する研究:文書データは本文テキストのセクション構造や,引用ネットワーク等の構造的な情報を持つため,それらを考慮した分散表現の学習法について検討を行う.(2)分散表現を用いた応用タスクに関する研究:論文検索の応用タスクにおいて分散表現の評価を行う.(1),(2)の詳細を以下に記す.(1)構造化された文書として自然言語処理分野の英語論文データを対象とし,語の分散表現とグラフの分散表現を組み合わせることで論文の分散表現学習を行った.まず,文字列情報を考慮した語の分散表現学習手法を用いて,本文テキスト中の各セクションの論文中での構成要素(目的・手法・結論)の予測とベクトル化を行い,本文とその構成要素を考慮した論文ベクトルを学習した.次に,グラフの分散表現手法によるグラフ指標のモデル化により上記の論文ベクトルの更新を行った.具体的には,論文の引用グラフにラベル(引用の理由)を付与し,引用関係にある論文間で構成要素のベクトルの更新を行った.(2)まず,論文データセットを用いた,「研究目的が似ている」といった論文の構成要素に基づいた類似論文検索タスクにおいて,精度の改善を確認した.また,論文解析の国際ワークショップにおいて,直感的に文書を理解可能な引用グラフ視覚化システムの発表を行った.

さらに,列挙型共引用に着目し,論文の構成要素に基づく自動評価データセットを構築した.最後に,各セクションの分散表現を用いて内容の推移を定量化し,一貫性判定モデルを構築した.平成27年度は英語を対象言語として決定した.また,研究方針を従来のグラフ指標から,グラフ指標を考慮した分散表現に関する研究へと方針の修正を行った.このため,平成28年度は下記の項目について取り組む予定である.(a)分散表現に関する研究(b)分散表現を利用した応用タスクに関する研究28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ワールブルグ効果の解消による新規制癌法の開発

癌は効率が悪いにもかかわらず解糖系からエネルギーを獲得している。これはワールブルグ効果と呼ばれ、癌共通の形質として認識されている。近年ワールブルグ効果の解消が新しい癌治療のターゲットとなりうることが指摘されているが、有効な薬剤は発見されていない。一方申請者は、天然アミノ酸であるアミノレブリン酸(ALA)を用いることによって細胞の好気呼吸能が亢進し、癌細胞の死を誘導することを見出している。そこで本研究ではALAによる好気呼吸能亢進に伴う細胞死メカニズムを詳細に検討し、ワールブルグ効果の解消による新規癌治療戦略を提唱する。初年度では癌細胞に対するALA添加による好気呼吸亢進のメカニズムについて検討した。その結果、ALA添加によって生成するヘムが好気呼吸を大きく亢進することを明らかとした。ヘムはALAと鉄イオンを用いて生成されることが知られているため、ALAと鉄イオンを共添加することとした。その結果、ALA単独添加と比較してさらに好気呼吸能を亢進することができた。好気呼吸能の指標としてチトクロムcオキシターゼ(ミトコンドリア複合体IV, COX)の活性に着目した場合では、ALAと鉄の共添加では非添加と比較して約2倍程度の亢進が確認された。これは癌細胞で好気呼吸能を大幅に亢進できた初めての例となった。さらにヘムの生合成がワールブルグ効果に与える影響を詳細に検討するために癌細胞の解糖系とヘム生合成の関係について詳しく調べた。その結果、解糖系が亢進している癌細胞においてはヘム生成量が極端に少なかった。以上のことからヘム生合成とワールブルグ効果の関係が明らかとなり、ALAによってヘムが生成し解糖系が抑制できることを示唆することができた。このように本年度は癌のワールブルグ効果の解消法として、好気呼吸能の亢進・解糖系の抑制が可能となるALAと鉄の共添加法を提唱することができた。本研究ではワールブルグ効果の解消による新たな制癌法の開発を行う。本年度の目標は「ワールブルグ効果を解消し得る方法論の開発とメカニズムの解明」であったが、アミノレブリン酸と鉄の共添加によってワールブルグ効果を解消し得ることを見出した。さらに、これらの効果は好気呼吸に必須であるヘムの生合成によるものであることを明らかとしており、メカニズムの一端も解明できたと言える。以上のことから当初の計画に対しておおむね順調に進展していると考えている。アミノレブリン酸と鉄の共添加によってワールブルグ効果を解消し得ることを見出した。今後は次の二点に焦点を置いて研究を進めてゆく。(1)アミノレブリン酸と鉄の共添加による殺細胞効果を測定する。実際にワールブルグ効果を解消したことによる細胞死への効果を詳細に検討する。アミノレブリン酸の単独添加によって殺細胞効果が得られているため、より高い殺細胞効果が期待できる。(2)ヘム生合成を制御し得る手法を開発する。本研究によってヘム生成がワールブルグ効果の解消に直接寄与することが明らかとなった。そのため、ヘム生成を促進する手法を開発してゆく。具体的にはアミノレブリン酸投与に加えて、ヘム分解系の阻害やヘム排出系の阻害など新たな手法について検討する。

さらに、これらの効果は好気呼吸に必須であるヘムの生合成によるものであることを明らかとしており、メカニズムの一端も解明できたと言える。以上のことから当初の計画に対しておおむね順調に進展していると考えている。アミノレブリン酸と鉄の共添加によってワールブルグ効果を解消し得ることを見出した。今後は次の二点に焦点を置いて研究を進めてゆく。(1)アミノレブリン酸と鉄の共添加による殺細胞効果を測定する。実際にワールブルグ効果を解消したことによる細胞死への効果を詳細に検討する。アミノレブリン酸の単独添加によって殺細胞効果が得られているため、より高い殺細胞効果が期待できる。(2)ヘム生合成を制御し得る手法を開発する。本研究によってヘム生成がワールブルグ効果の解消に直接寄与することが明らかとなった。そのため、ヘム生成を促進する手法を開発してゆく。具体的にはアミノレブリン酸投与に加えて、ヘム分解系の阻害やヘム排出系の阻害など新たな手法について検討する。
スマート・ツーリズムにみる観光の変容

ICTが発達する今日において、ヨーロッパは1999年にもCRUMPETというプロジェクトを立ち上げ、立地情報と情報の個人化を統合した情報提供サービスを試みた。観光大国のイタリアと米国では、VR技術が活用され、歴史文化遺産の歴史再現や国立公園の保護に重要な役割を果たし、観光に新たな資源と可能性を創出している。本研究はスマート・ツーリズムという枠組みで、情報通信技術の革新的な発達による観光の変容を考察する。情報伝達のリアルタイム性による観光者と観光地域の関係、観光情報個人化による観光行動の変化、観光者同士の情報コミュニティ形成と観光者役割変化を、解明する研究である。
四置換ピロリジン補助基を用いた三級アリルアルコール及びエポキシドの不斉合成

本転位反応の不斉収率は、低温で転位反応を行うと向上した。特に-30°Cで反応させた時が、一番反応の化学収率と不斉収率が良好であった。それ以下の温度では化学収率の低下が見られた。また、ピロリジン環上の置換基の立体的な影響は2、5位についてはかさ高くなるほど、すなわちピロリジン環に近い位量が立体的に混む構造の置換基ほど不斉収率は向上するがtert-ブチル基の場合は全く転位反応が進行しなかった。さらに3、4位の置換基については、メトキシ基、エトキシ基および3、4位でジシロキサン構造の7員環を有する化合物を用いると不斉収率が高い。一方、3、4位にエポキシ環を有する系は著しく不斉収率が低かった。これらの不斉補助基は転位後、亜鉛により開裂させることにより容易に回収再利用できるが2、5位がtert-ブチルジメチルシロキシメチル基を持つ補助基は、脱保護によりヒドロキシメチル基を有する不斉補助基が回収された。さらにこの様な不斉補助基を(Z)および(E)のγ-ブロモチグリロニトリルと反応させ、それぞれ転位反応を行い、光学活性エポキシドの不斉合成へと展開している。これらの結果は日本化学会第74春季年会(京都)「ジアステレオ選択的不斉誘導による三級アルコールの合成」(平成10年3月28日、2D607)およびアメリカ化学会春季年会(ダラス)「Asymmetric Synthesis of Tertiary Alcohols Using C_2-Symmetric Pyrrolidine Auxiliaries」(1998年3月31日No167)(有機化学)および第42回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会(岐阜)「ジアステレオ面を制御した分子内不斉誘導による光学活性三級アルコールの合成」(平成10年11月8日、2II13)および日本化学会第76春季年会(神奈川)「C_2対称四置換ピロリジンを不斉補助基とする三級アミンオキシドの[2,3]転位反応および光学活性三級アルコールの合成」(平成11年3月28日、IC203)で発表した。本反応の窒素の酸化および[2,3]転位反応条件は既に検討済であるので光学純度を向上させる系の合成検討を行った。また、本研究補助金にて購入した光学活性キャピラリーカラムを使用したガスクロマトグラフィーにより非常に精度の高い不斉収率を求めることが可能になった。今まで270MHzNMRにて測定していた光学純度では±10%程の誤差があることが判明した。NMRで算出した70%deの光学純度のものは実際は補助基をはずしてガスクロマトグラフ法で測定したところ6265%であった。ガスクロマトグラフ法を分析に取り入れたことにより、転位反応温度が高くなる程不斉収率は悪くなり、-30°Cで反応させた時が一番、反応収率共に不斉収率が良好であることが数値化できた。また、予想したとおり、不斉補助基であるC_2対称ピロリジン環に近い位置が嵩高くなるほど、不斉収率の向上がみられ、研究計画書で記載したとおりの効果があらわれた。現在のところ、tert-ブトキシメチル基やイソブチル基、ネオペンチル基の場合が良好であり、7080%eeの不斉収率が得られた。

不斉収率を向上させると化学収率は低下する傾向が他の反応ではよく見かけるが、本転位反応による不斉誘導においてはこの様なことは起こらず、どの反応も化学収率とも良好であった。また、不斉補助基は転位後、亜鉛により開裂させることにより容易に回収再利用できる。現在、さらに不斉収率の向上を目指して検討を行っている。これらの結果は日本化学会第74春季年会(京都)「ジアステレオ選択的不斉誘導による三級アルコールの合成」(平成10年3月28日、2D607)およびアメリカ化学会春季年会(ダラス)「Asymmetric Synthesis of Tertiary Alcohols Using C_2-Symmetric Pyrrolidine Auxiliaries」(1998年3月31日No167)(有機化学)で発表する。今回の合成結果を踏まえ、さらに一段と不斉収率を向上させることができる系(目標値90%以上)が見出せそうなので、次年度の早期にこの考えに従って検討を行い、次年度は合成計画どおり、光学活性エポキシドの不斉合成へと展開する予定である。本年度も光学純度を向上させる系の合成検討を行った。転位反応温度が高くなる程不斉収率は悪くなり、低温で転位反応を行うと不斉収率は向上する。特に-30°Cで反応させた時が、一番反応の化学収率と不斉収率が良好であった。それ以下の温度では化学収率の低下が見られた。また、ピロリジン環上の置換基の立体的な影響を調べたところ2、5位についてはかさ高くなるほど、すなわちピロリジン環に近い位置が立体的に混む構造の置換基ほど不斉収率は向上するがtert-ブチル基の場合は全く転位反応が進行しなかった。さらに3、4位の置換基については、メトキシ基、エトキシ基および3、4位でジシロキサン構造の7員環を有する化合物を用いると不斉収率が高い。一方、3、4位にエポキシ環を有する系は著しく不斉収率が低かった。これらの不斉補助基は転位後、亜鉛により開裂させることにより容易に回収再利用できるが2、5位がtert-ブチルジメチルシロキシメチル基を持つ補助基は、脱保護によりヒドロキシメチル基を有する不斉補助基が回収された。さらにこの様な不斉補助基を(Z)および(E)のγ-ブロモトグリロニトリルと反応させ、それぞれ転位反応を行い、光学活性エポキシドの不斉合成へと展開している。これらの結果は第42回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会(岐阜)「ジアステレオ面にを制御した分子内不斉誘導による光学活性三級アルコールの合成」(平成10年11月8日、2II13)で発表した。さらに、日本化学学会第76春季年会(神奈川)「C_2対称四置換ピロリジンを不斉補助基とする三級アミンオキシドの[2,3]転位反応および光学活性三級アルコールの合成」(平成11年3月28日、1C203)で発表する。
EBウイルスと特異的T細胞の定量モニターに基づく日和見リシパ腫の診断と治療研究

近年、増加の一方である骨髄や固形臓器移植患者、あるいはエイズ患者の予後を大きく左右する因子のひとつが、Epstein-Barr virus(以下EBV)関連日和見リンパ腫(LPD)の発症である。この疾患は免疫抑制剤などによって、EBV特異的CD8^+細胞障害性T細胞(cytotoxic T lymphocyte;CTL)の働きが抑えられ、EBV感染B細胞が増値し、致死的なリンパ腫を形成するものである。治療として1)免疫抑制剤の減量、2)ドナーリンパ球輸注が行われるが、1)はしばしば診断の遅れなどで無効であることが多く、2)は治療後に重度の移植片対宿主反応を伴う例がある。本疾患の病態については不明点も多く、より有効で現実的な対応策が早急に望まれている。われわれは、その病態解明のために、血中EBV-DNA定量法とEBV特異的CD8^+T細胞双方の迅速定量法を独自に開発してきた。本年度は、骨髄移植後に発症した数例のEBV-LPD患者においでEBV-DNAと特異的CD8^+T細胞を定量的、経時的に解析し、発症から寛解にいたるダイナミタスを明らかにした。また得られたデータをリアルタイムで臨床現場に還元し、重要な治療決定に貢献した。ここに用いた方法は迅速性、定量性に優れ、免疫低下時における日和見リンパ腫の病態解析、治療適応と効果の判定に有用であると考えられた。EBV関連日和見リンパ腫への対応は一様でなく、施設間の格差が大きい。今後症例数を増加することで、これを包括的に理解し、合理的な治療法の構築を確立をめざす。
アポトーシスにおけるショウジョウバエJNK/p38とATF-2の遺伝学的機能解析

物理化学的ストレスやサイトカインは、DISC(Death Inducing Signal Complex)を介したシグナル伝達経路を経て、MAPKスーパーファミリーであるJNKやp38のSAPK(stress-activated protein kinase)カスケードを活性化し、ストレスやアポトーシスに応答する。SAPKはCRE(cAMP response element)を持つ遺伝子群の転写活性化因子CREB/ATFファミリーの一つATF-2を活性化する。ストレス応答や発生におけるSAPKによるATF-2の活性化生物学的意義を明らかにするため、ショウジョウバエホモローグdATF-2を用いて解析を行った。dATF-2のC末端側のdZIP DNA結合領域のみをdominant negative(DN)型として幼虫期に発現させ、NaClを含むosmotic stress培地にてストレス応答を解析した。野生型はosmotic stressに対して抵抗性を示し正常に発生するのに対して、DN型dATF-2を発現する個体は致死性が40%上昇した。p38のkinase欠損変異型とDN型dATF-2を共発現する個体では、その致死性はさらに60%まで上昇し、また、DN型dATF-2によるstress致死性はdMEKK1を発現させることにより強く抑制された。一方、ショウジョウバエJNKは胚発生期の背部閉塞に必須であるため、dATF-2が背部閉塞に関与しているかをRNAi法を用いて調べたところ、dATF-2やp38の欠損により背部閉塞に異常は認められなかった。さらに、JNK及びp38によるdATF-2のリン酸化実験、並びにレポーター実験を行った結果、p38はdATF-2をリン酸化し転写活性化能を増強したが、JNKはこれらの効果を示さなかった。従って、ショウジョウバエdATF-2はJNKシグナルによる胚発生には関与しておらず、p38によって活性化されるストレス応答に必要な因子であることが明らかになった。
筋萎縮性側索硬化症におけるアストロサイト毒性転換機構の解明

筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデルマウスの研究から、運動神経の異常のみならずその周囲で活性化したグリア細胞の異常も病態進行に関与することが明らかにされているが、解析ツールやマーカーの少なさからアストロサイトの毒性転換機構やアストロサイトが発現する病態関与分子についてはほとんど明らかにされていない。そこで本研究は、アストロサイトの毒性転換や異常アストロサイトの蓄積が示唆される自然免疫TRIF経路欠損ALSモデルマウスやアストロサイトの毒性転換が示唆される末梢免疫反応を変容させたALSモデルマウスの脊髄から単離したアストロサイトを用い、その毒性転換及び細胞死や病態に関与する発現分子の同定を目指し、研究を進めた。今年度は、ALSモデルマウス、TRIF欠損ALSモデルマウス、末梢免疫反応を変容させたALSモデルマウスのそれぞれの脊髄から磁気細胞分離法によってアストロサイトを単離してRNAを抽出し、次世代シーケンス解析(RNAシーケンス解析)を行った。得られたデータを用いて上記3者の網羅的遺伝子発現比較解析を行ったところ、TRIF欠損ALSモデルマウスと末梢免疫反応を変容させたALSモデルマウスにおいて、炎症や細胞死に関与する分子や神経栄養因子などの発現が共通して変動する遺伝子を複数得ることができた。本研究により得られた候補分子について、その候補分子を阻害や賦活する薬剤の投与実験や培養実験を行うことにより、ALSにおけるアストロサイトの毒性転換機構を標的とした新規治療法の開発に繋がると考えられる。筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデルマウスの研究から、運動神経の異常のみならずその周囲で活性化したグリア細胞の異常も病態進行に関与することが明らかにされているが、解析ツールやマーカーの少なさからアストロサイトの毒性転換機構や発現する病態関与分子についてはほとんど明らかにされていない。そこで本研究は、アストロサイトの毒性転換や蓄積が示唆される自然免疫TRIF経路欠損ALSモデルマウスやアストロサイトの毒性転換が示唆される末梢免疫反応を変容させたALSモデルマウスの脊髄から単離したアストロサイトを用い、その毒性転換及び細胞死や病態に関与する発現分子の同定を目指し、研究を進めている。今年度は、計画していた運動神経細胞とアストロサイトの共培養実験が安定しなかったため、次世代シーケンサーによる遺伝子発現解析を優先して行った。ALSモデルマウス、TRIF欠損ALSモデルマウス、末梢免疫反応を変容させたALSモデルマウスのそれぞれの脊髄から磁気細胞分離法によってアストロサイトを単離し、RNA抽出後、ライブラリ作成、次世代シーケンサーにかけるところまで終了した。次年度は、アストロサイトの毒性転換に関与する分子の同定を目指し、得られたデータについて、比較解析を行い、アストロサイトの毒性転換に関与する分子の同定を行う。同定された遺伝子について、組織解析による検証を行う。また、培養実験等を用い、その遺伝子を阻害や賦活する薬剤の添加及びその遺伝子の強発現やノックダウン等によりアストロサイトの毒性に変化が見られるか評価する。今年度は、計画していた運動神経細胞とアストロサイトの共培養実験が安定しなかったため、次世代シーケンサーによる遺伝子発現解析を優先して行ったが、ALSモデルマウス、TRIF欠損ALSモデルマウス、末梢免疫反応を変容させたALSモデルマウスのそれぞれの脊髄から磁気細胞分離法によってアストロサイトを単離し、RNA抽出後、ライブラリ作成、次世代シーケンサーにかけるところまで終了できた。以上のことからおおむね順調に進展していると考えている。ALSモデルマウス、TRIF欠損ALSモデルマウス、末梢免疫反応を変容させたALSモデルマウスのそれぞれの脊髄から単離したアストロサイトの次世代シーケンス解析から得られたデータの比較解析を行い、アストロサイトの毒性転換に関与する分子の同定を行う。今年度は、計画に含まれていた運動神経細胞とアストロサイトの共培養実験が安定しなかったことから、計画の優先順位を変更したため、次年度使用額が生じた。次年度は、アストロサイトの毒性転換に関与する分子を同定するため、遺伝子発現解析用ソフトウェア、細胞培養用培地類、遺伝子発現解析用酵素類、組織解析およびタンパク質発現解析用抗体等を購入予定である。

その他、本研究課題の遂行に必要な消耗品(分子生物学的実験用試薬等)についても購入予定である。また、国内外の学会に参加し、積極的に研究発表したいと考えている。
排水の生物学的窒素除去実規模施設からの亜酸化窒素の発生の抑制に関する研究

実排水処理施設において、温室効果ガスである亜酸化窒素がどの程度窒素除去の過程で発生しているかを解明するため、現場調査及び室内実験を行った。花木・岡庭は間欠ばっ気型で窒素除去を行っているし尿処理場実施設の調査を数回にわたり行った。その際、施設の運転条件を変化させてその影響を調べた。硝酸が残留している際には脱窒で、アンモニアが残留しているときには硝化で亜酸化窒素が発生している傾向が見られた。脱窒をより完全に進めるためにメタノールの添加を行うと亜酸化窒素の発生量が減少した。また、処理システム全体としては、流出水と共に溶存の形で系外に出る亜酸化窒素よりもガス態として発生するものの方が大きく、後者は条件によって発生量が大きく異なり、最大では流入窒素の5割程度に達することが明らかになった。実施設でも硝化及び脱窒の両者から亜酸化窒素が発生する可能性があることから、この解明のため花木・松尾は室内実験を行い、原子量15の窒素の安定同位体を用いたトレーサー実験の手法を検討し、確立した。これにより硝化あるいは脱窒のいずれが亜酸化窒素発生源になっているかを明らかにするできることがわかった。青井は、別のタイプの窒素除去方式のし尿処理現場の調査を行うとともに、また、生活排水が流入する池における亜酸化窒素の発生を調査した。後者においては亜酸化窒素の発生はわずかだった。田中・角野は共同で下水処理における亜酸化窒素生成を下水処理場の調査を通じて検討した。担体を用いない従来型の活性汚泥法、包括固定型の硝化・脱窒を行っている施設で調査を行った。し尿処理に比べ下水処理では亜酸化窒素の発生比率が小さいこと、特に担体を用いたプロセスの亜酸化窒素発生量は低いことが示された。本年度は研究の初年度であるにも関わらず既に実質的な研究に入り、班会議も2回開催し実際にプロセスの設計・研究に関わっているオブザーバーも含めて活発な意見交換を行った。この種の交流は実施設の問題と大学研究の間の相互発展のために極めて有意義であった。各分担課題の研究の進捗状況は次の通りである。し尿処理における亜酸化窒素生成:間欠ばっ気型で窒素除去を行っているし尿処理場実施設の調査を数回にわたり行った。脱窒と硝化の両者から相当量の亜酸化窒素が発生していることが示唆された。特に硝酸が残留している際には脱窒で、アンモニアが残留しているときには硝化で亜酸化窒素が発生しているようである。また、処理システム全体としての亜酸化窒素発生量を評価した。また、別のタイプのし尿処理場についても調査を開始し、ここでもかなりの量の亜酸化窒素が発生していることがわかった。下水処理における亜酸化窒素生成:下水の場合には亜酸化窒素濃度がし尿に比べ低いので、まず独自の測定法を開発した。包括固定型の硝化・脱窒を行っている実プラントで測定を開始した。未だ明らかな傾向は見いだせていないが、流入する窒素に対する亜酸化窒素の生成割合は無視できるほど小さくないことがわかった。亜酸化窒素生成のメカニズム解明:硝化に伴う亜酸化窒素発生の支配因子を検討した結果、有機物負荷が高い際に亜酸化窒素が発生しやすいこと、pHの影響は比較的小さい事が判明した。実施設を模擬した実験装置をセットアップし運転を開始している。本年度は、班会議を2回開催し実際にプロセスの設計・研究に関わっているオブザーバーも含めて活発な意見交換を行った。

各分担課題の研究の進捗状況は次の通りである。花木は岡庭と共同でし尿処理施設における亜酸化窒素生成を調査した。昨年度までの研究で、硝化と共に亜酸化窒素が発生する場合と脱窒と共に発生する場合があることがわかっているが、それらの発生が実際に環境に与える影響を評価するため処理施設の排ガス中の亜酸化窒素濃度を測定し、亜酸化窒素の発生総量を把握した。その結果、流出水と共に溶存の形で系外に出るものよりもガス態として発生するものの方が大きく、後者は条件によって発生量が大きく異なり、最大では流入窒素の5割程度に達することが明らかになった。青井は、別のタイプの窒素除去方式のし尿処理場の調査を行っている。この調査を通じて、プロセスによる亜酸化窒素生成の違いを明らかにすることをめざしている。田中は角野と共同で下水処理における亜酸化窒素生成を下水処理場の調査を通じて検討した。担体を用いない従来型の活性汚泥法、包括固定型の硝化・脱窒を行っている施設で調査を行っている。これらの調査を通じて硝化・脱窒速度と亜酸化窒素の関係、季節変動等が明らかになると思われる。松尾は亜酸化窒素生成のメカニズムを室内実験で検討している。とりわけ、発生した亜酸化窒素を循環させることにより亜酸化窒素の分解を促進させ系外への排出を最小化する可能性を検討している。本年度は、現地視察を兼ねた班会議を開いたほか、各分担課題の研究の進捗状況は次の通りである。花木は岡庭と共同で行ったし尿処理施設の調査から、硝化が良好に進行している場合には脱窒過程で、脱窒が良好に進行している場合には硝化過程で、それぞれ亜酸化窒素が発生しやすいとの知見を得たが、実際にはその両者の差異は明確でなく、硝化と脱窒反応と亜酸化窒素の発生の関係が明確でない場合があることを見出した。そこで、室内実験を行い、原子量15の窒素の安定同位体を用いてトレーサー実験を行った。同位体窒素を含むアンモニアを流入水に含め、発生する亜酸化窒素、硝酸、亜硝酸の中の同位体窒素の比率を求め、亜酸化窒素の発生過程を調べた。ある条件下の実験では脱窒によって生成する亜酸化窒素が圧倒的に多いことが示された。この研究から安定同位体を用いた実験が実用的に可能であることが示されたので、今後この手法を駆使して硝化あるいは脱窒のいずれが亜酸化窒素発生源になっているかを明らかにし、その抑制を試みることが必要である。青井は、別のタイプの窒素除去方式のし尿処理場の調査を行った。また、生活排水が流入する池における亜酸化窒素の発生を調査した。亜酸化窒素の発生量はし尿処理場に比較して低いものの、排水濃度に大きな差があるため、窒素転換量あたりの発生量は必ずしも無視できない。松尾は、一旦発生した亜酸化窒素を脱窒プロセスで還元・分解するプロセスを室内実験によって検討している。亜酸化窒素の分解を促進するためには、十分な量の有機成分を同時に与える必要があることが示唆された。
全光学駆動による光ヘテロダイン計測用Nd:YAG微小レーザの開発と光計測への応用

本研究では光ヘテロダイン干渉計測法に用いられる新しいタイプの光源として、Nd:YAGマイクロチップレーザ(MCL)について研究を行った。励起光源であるLD光とMCLチップは全てファイバ結合励起で構成した。指向性のよい発振光は出力1mW、単一軸モードで、直交直線2周波光を発生した。出力光を偏光子で干渉させたときのビ-ト周波数は100MHz程度、偏光消光比は-40dB以下である。このビ-トは1.荷重特性:約0.1MHz/gwといった特性を持つ。これらの性質を利用し、励起用とは別のLDを照射し光学的な熱歪みを生じさせることでビ-ト周波数の安定化を行った。発生するビ-ト周波数を周波数カウンタで読み、設定周波数との差信号を加熱用LDドライバにフィードバックすることで、フリーランニング時で生じるビ-ト周波数のドリフト、突発的なビ-ト信号の消滅が除去でき、【plus-minus】1MHzの安定化が達成できた。またビ-トの発生要因について検討を行い、MCLで観測される100MHzのビ-トは2.7x10の-3乗の位相異方性に対応することがわかっ開発したMCLは遠隔制御によってその場発振ができるので、これをヘテロダイン干渉ファイバセンサに応用すると、所望の計測点においてクロストークと光路差のほとんどない2周波光を利用できる。この応用例として、マイケルソン型干渉計で構成される変位計測の実験を行い、干渉計の一方の腕のミラーを取り付けたスピーカを動かしたときの変位の測定から、本センサシステムはnm精度の精密な変位計測を実現しうることがわかった。
エナメル蛋白による歯の移動時の歯周組織誘導能の探索と臨床応用

ヒト完全長アメロゲニンは、CD63受容体を介してヒト由来セメント芽細胞およびヒト由来歯根膜細胞の増殖を亢進し、その細胞内シグナリング経路としてMAPK-ERK経路の関与が証明された。また、骨分化誘導を開始したヒトセメント芽細胞において、アメロゲニンは骨分化マーカーの遺伝子発現および石灰化度を亢進することが明らかとなった。さらに、ビーグル犬を用いたin vivo系実験の検討により、アメロゲニンの歯根表面への塗布は歯根吸収を抑制させた。以上より、アメロゲニンは、セメント芽細胞の細胞増殖能および石灰化能を亢進させること、そして、アメロゲニンの塗布が歯周組織の再生へ誘導することが示された。アメロゲニンは、CD63受容体を介してヒト由来セメント芽細胞およびヒト由来歯根膜細胞の増殖を亢進し、その細胞内シグナリング経路としてMAPK-ERK経路の関与が証明された。また、歯根吸収に対するrh174の影響についての検討するため、ビーグル犬を用いたin vivoの検討を行った。すなわち、イヌ(ビーグル犬)の下顎第三切歯を抜歯し、フィッシャーバーにて歯根欠損部を作製した。その後、対照群には、アルギン酸ポリエチレングリセロール(PGA)を、実験群にはPGA+rh174を塗布し、再植した。再植後、歯根欠損部の変化についてX線写真による経時的な検討を行った。ビーグル犬を用いたin vivoの検討により、アメロゲニンの歯根表面への塗布は歯根吸収を抑制させた。(2)細胞増殖能に対するrh174添加の影響とCD63の関与の検討:HCEM、HPDLの免疫染色により、CD63の発現分布を検討した。CD63が歯周組織に発現していることが示された。HCEM、HPDLにrh174添加した際の増殖能への影響について、ELISA BrdU assayを用いて解析した。また、CD63のブロッキング抗体存在下でrh174を添加した場合の増殖能の変化について同様の方法を用いて解析した。各培養細胞はrh174添加により、細胞増殖能の亢進を認めた。一方CD63ブロッキング抗体存在下では、細胞増殖能に影響を与えなかった。(3) rh174添加時の歯周組織構成細胞の増殖に対するシグナル伝達機構の解明:HCEM、HPDLにおけるrh174受容後のシグナル経路の活性化について、ELISAキット、定量Western blot解析を行った。HCEMおよびHPDLにおいて、rh174はCD63レセプターを介して、ERK1/2をリン酸化させることで細胞増殖に影響を与えることが示された。(4)細胞の基質代謝能に対するrh174添加の影響:HCEM、HPDLの基質代謝能の検討では、rh174添加時の骨代謝マーカーの発現レベルについて定量PCR解析および定量Western blot解析を行った。また、アルカリフォスファターゼ活性および培養液中のCaレベルを定量評価し、アリザリンレッド染色法を用いて石灰化度の検討を行った。その結果、rh174は、HCEMの石灰化を亢進することが明らかとなった。一方、HPDLにおいては石灰化に影響を与えなかった。以上の結果より、rh174はヒト培養セメント芽細胞、ヒト歯根膜細胞の細胞増殖及び石灰化能に対して大きな影響を及ぼす事が明らかとなった。その作用機序としてはCD63レセプターを介したERK1/2の活性化が示された。。研究は概ね順調である。rh174はヒトセメント芽細胞の増殖および石灰化に対して影響を与えていることが明らかになった。さらにその作用機序の一つとしてERK1/2が示された。当初の研究の予定通りに遂行されている。今後はrh174がHPDL、HCEM両細胞の基質代謝能に与える影響について引き続きin vitroにおいて他の因子に対しても検討を行い、結果を確実なものとする。またその後当初予定していた動物実験を行う。次年度の研究費は主に不足しているアメロゲニンの作製および動物実験に必要とされる実験器具の購入に当てる予定である。また初年度確認された結果を更に固めるためのin vitro実験(骨関連マーカーのPCRを用いた検討)の消耗品に当てる予定である。
大学の第三の職種としての専門職を取り巻く課題の実証的研究

近年,大学には教員でも職員でもない位置付けとして「専門職」と呼ばれる様々な職種の導入が進んでいる。この各職の業務内容や組織に関する実証研究は進んでいるが,その一方で,当事者やその周囲では課題の声が聞かれる。しかし,こうした課題は現場レベルの感覚的なものとして聞かれるのみで,客観的に明らかにされてはいない。で,本研究は,専門職として報告されている新たな職種全体を対象に,専門職が抱える課題を客観的かつ実証的に明らかにし,専門職を取り巻く共通課題と職種による特色を見出す。
3次元CAD/CAM技術を用いたエピテーゼのデザイニングと造形法の開発

腫瘍や外傷などにより顔面に欠損を生じた場合エピテーゼと呼ばれる補綴装置を装着することができる。エピテーゼの製作には、現在、顔面印象法が主に用いられている。CAD/CAM技術の進歩により、コンピューターを用いたエピテーゼが試作されるようになってきた。三次元スキャナーによる光学印象は色情報とあわせて顔面の三次元形状をデジタルデータとして取得できるが、光の反射やアンダーカットの影響などでデータが欠落し三次元形状が変形するなどの欠点もある。本研究の目的は、光学印象により得られる三次元形状データを用いてコンピューター上でエピテーゼデータを作成し、三次元スキャナーから得られる色情報を用いてエピテーゼの設計を行い、造形し、顔面印象を行うことなくエピテーゼを製作する方法を開発することである。平成30年度は、ハンディタイプの光学スキャナーを2種類用いて、アンダーカットの多い部位でどの程度スキャンが可能かを検討した。眼窩部・鼻部欠損を模した模型と耳部を模した模型を用いて光学スキャンを行い、眼窩部・鼻部で約10mm40mmの深さまでデータの取得が可能であった。耳部ではほとんどのデータの取得が可能であった。実際の耳介について3人6部位の顔面印象法、光学スキャナー2種を用いた比較では、耳介の深く入り組んだ形態のデータ取得は困難で、特に耳介の上下端と裏部分のデータの欠落が認められた。三次元プリンターでの造形模型は顔面印象模型よりも小さく造形され、耳のようなアンダーカットの大きな複雑な形態をスキャンする場合、CTやMRIと比較して精度が劣ることが示された。光学スキャナーから得られる色情報が利用できるかどうかを検討するため、被験者6人の腕をスキャンし、デジタルカメラとクリスタルアイにより得られる色情報と比較検討を行った。外部光源環境の違いにより色情報が変化し、規則的に修正する方法は得られなかった。アンダーカットのある耳部の部位別検討と、色情報についての検討まで行うことができたため。顔面印象法と光学印象法による顔面形状データについてデータをまとめ、学会発表と論文作成を行う。色情報についてはクリスタルアイを用いたデータ取得で日本人の肌色について検討する。また、顔面欠損患者の実際のエピテーゼ製作まで行う予定である。腫瘍や外傷などにより顔面に欠損を生じた場合、形成外科的な形成術を行わないもしくは併用し、エピテーゼと呼ばれる補綴装置を製作し装着することができる。エピテーゼを製作するためには現在、顔面印象が行われている。顔面印象は印象材の重みによる顔面の変形や呼吸の管理が必要などの問題点がある。また、三次元的な形態を再現することが難しく、製作者の高度な技術が必要になる。近年、CAD/CAM技術の進歩により、コンピューターを用いてエピテーゼを製作する試みがなされてきている。三次元スキャナーによる光学印象は、短時間で顔面の三次元形状データを取得することができ、色情報も得ることが可能であるが、欠損部深部の形状や光の反射によるデータの欠落など、エピテーゼを三次元造形するためには製作方法についてさらなる検討が必要である。本研究の目的は、光学印象により得られる三次元形状データを用いてコンピューター上で形状データを構築し、三次元スキャナーによる色情報を利用してエピテーゼの設計を行い、三次元CAD/CAM技術を用いて顔面印象を行うことなくより審美的なエピテーゼを製作するための造形製作技術を開発することである。平成29年度は、ハンディタイプの三次元光学スキャナーにより健常者6名の顔面データを取得、三次元プリンターによりモデルを造形し、顔面印象により得られた顔面模型の三次元形状データと比較した。さらに、開眼、閉眼による形状の変化を比較し、エピテーゼを製作するにあたり、顔面の部位ごとの変位量を、開眼光学スキャンデータと造形モデル、閉眼光学スキャンデータと顔面模型、開閉眼の光学スキャンデータとの間で比較検討した。また、新たにハンディタイプの光学スキャナーを1台導入し、スキャナーの違いによるデータ精度の比較を試みた。その結果、顔面の形状データに差が認められ、耳部でのデータ取得が困難であり、改良が必要と考えられた。光学スキャナーの導入が少し遅れたため、アンダーカットの多い耳部に対する部位別評価ができなかった。また、色調データの構築についての検討が遅れている。三次元光学スキャナーを用いた顔面形状と、顔面印象による模型との形状比較に関しては予定通り進行し、学会発表を行う予定である。

実際の耳介について3人6部位の顔面印象法、光学スキャナー2種を用いた比較では、耳介の深く入り組んだ形態のデータ取得は困難で、特に耳介の上下端と裏部分のデータの欠落が認められた。三次元プリンターでの造形模型は顔面印象模型よりも小さく造形され、耳のようなアンダーカットの大きな複雑な形態をスキャンする場合、CTやMRIと比較して精度が劣ることが示された。光学スキャナーから得られる色情報が利用できるかどうかを検討するため、被験者6人の腕をスキャンし、デジタルカメラとクリスタルアイにより得られる色情報と比較検討を行った。外部光源環境の違いにより色情報が変化し、規則的に修正する方法は得られなかった。アンダーカットのある耳部の部位別検討と、色情報についての検討まで行うことができたため。導入した2つのスキャナーを用いて色調データに関する光源の影響を検討する。スキャナーの色情報データの検討にあたり、データデザインの技術者による協力を求めている。顔面欠損を模した模型による欠損形状による影響を検討するため、三次元プリンターを用いて模型を造形し、検討する。本研究の趣旨を説明し同意を得た顔面欠損患者1名に対し欠損患者のエピテーゼデータを作成することが可能になった。エピテーゼの作成方法について検討していく予定である。顔面印象法と光学印象法による顔面形状データについてデータをまとめ、学会発表と論文作成を行う。色情報についてはクリスタルアイを用いたデータ取得で日本人の肌色について検討する。また、顔面欠損患者の実際のエピテーゼ製作まで行う予定である。消費税の差により1円だけ繰り越しが生じました。次年度は予定通り使用します。
日本国民の補完代替医学の利用状況に関する調査研究

日本全国の人口を居住地域、性別および年齢に実際の人口分布と矛盾がないように層別化し、Random Digit Dialing方式により無作為に電話をかけ、1000人の回答を得た。電話で回答できる2080歳の日本人を対象としたため、病状が重い高齢者や入院患者は含まれていない。調査の結果、76%の日本人が過去1年間に何らかのCAMを利用したことがあると答えた。これは同様の調査によるアメリカ国民の42%(1997年)、イギリス国民の20%(1999年)という利用率を遥かに上回るものであった。過去1年間の種類別利用率は次のとおりである:栄養ドリンク43%、サプリメント43%、健康器具22%、薬店のハーブまたは漢方薬17%、マッサージまたは指圧15%、医師の処方した漢方薬10%、アロマテラピー9%、カイロプラクティックまたは整体治療7%、鍼灸7%、ホメオパシー0.3%、その他7%。CAMを利用する理由は「あまり重い病気ではないから」が60%、「健康保持または疾病予防のため」が50%であり、「医師が勧めたから」は10%であった。CAMを利用した人たちのうち、利用していることを医師に伝えていたのは41%に過ぎなかった。日本国民が1年間に自己負担でCAMのために支出した金額は平均で約1万9000円であり、現代西洋医学に支出した自己負担額の約半分であった。今回の調査研究により、支出額、対象疾患の多様性、および重症度については現代医学が圧倒的に優勢であるものの、日本におけるCAMの普及率は欧米諸国よりも高いことがわかった。CAMの有効性、安全性、費用対効果に関する科学的検証の推進と、CAMに関する医療従事者の教育の必要性が示唆された。漢方,鍼,マッサージ,薬草その他の民間療法など,医療機関で通常的に現代医療として認められて行われている以外の治療法を総称して,補完代替医学または相補代替医療(complementary and alternative medicine,以下CAM)と呼ぶ。英米豪では国民のCAM利用率に関する全国調査が行われているが,日本においては未だ全国調査データがない。そこで現在最も信頼度が高いとされるRandom Digit Dialing法(以下RDD法)を用いた電話調査によって,CAMの利用率および支出額を明らかにする調査を行った。調査は2001年,電話調査会社に委託して行われた。1000名の日本人男女を,年齢,性別,地域差がないように層別化し,RDD法によって無作為に抽出して質問調査を行った。質問内容は,過去12ヶ月の間に何らかのCAMを用いたかどうか,具体的にどのようなCAM治療法を行ったか,どのような症状に対して用いたか,なぜCAMを利用するのか,医師にCAMを利用していることを告げたか,1年間にCAMに対して支出した額は幾らか,などである。過去12ヶ月の間に何らかのCAM治療法(栄養ドリンク,鍼,漢方薬,サプリメント,マッサージなど)を行った人は76%にものぼり,この数値は米国医学界に衝撃を与えた42%(Eisenbergら,JAMA1998;280:1569-1575)を遥かに上回っている。しかし米国と違って,国民がCAMに支出した自己負担額は現代西洋医学の治療に対する自己負担額よりも少なく,約半分であった。これは両国の保険医療システムの違いが大きな理由の一つであると思われた。今回の結果から,有害なCAM治療法の規制,有効なCAMの選択,CAMを利用した際の医療経済効果の検証など,CAMの研究および政策を推進する必要があることが示唆された。詳細なデータ解析は現在進行中である。当初の計画どおり,平成14年度に調査の妥当性のチェックを行ったのち,論文として研究発表する予定である。
エビ類幼生の各成長段階における有機燐剤耐性の変動とその原因の解明

クルマエビ幼生は,ふ化後ノープリウス,ゾエア,ミシスと変態を重ね,約1週間後にポストラーバになる.本研究は,有機燐殺虫剤に対する本幼生の耐性が,成長段階の進行に伴って急激に低下する原因を究明した.1.各成長段階の幼生を供試し,フェニトロチオン(FS)とそのオキソ体(FO)の急性毒性を調べ, FSの毒性はノープリウスからポストラーバに至るまでに2,500倍も増加するが,他方FOの毒性は殆ど変化しないことを見出した.さらに,数種有機燐剤の毒性を調べた結果,クルマエビ幼生の成長に伴う毒性の増加はチオノ型有機燐剤に共通的な現象であり,他方オキソ型剤の毒性は幼生の全期間を通じてほぼ一定であることを明らかにした.2.次いで,各幼生をFS-海水に曝露し,その取り込みと代謝物質の経時的変化を追跡した.その結果,初期幼生のFS代謝活性は極めて微弱で,体内に取り込まれたFSの大部分は原体のままで存在しているが,成長段階の進行とともに代謝活性が高まり,強毒性のFOも次第に生成されてくることを実証した.また,ポストラーバによる水中FOの取り込み速度はFSの1/40に過ぎず,その結果同幼生に対するその毒性がFSの1/10に低下した,と推定した.3.次に,各幼生のアセチルコリンエステラーゼ(AChE)に対する各種有機燐剤の阻害性を調べた.その結果,各成長段階の幼生間で感受性に差は認められないが,チオノ型剤に比べてオキソ型剤に対して高い感受性を示し,特にクルマエビ幼生のAChEが他の供試エビ類や魚類のAChEに比べて, FOに対して格段に高い感受性を示すことが明らかになった.以上の結果から,クルマエビ幼生の成長に伴う有機燐剤耐性の急激な低下はチオノ型剤に対する特異的な現象であり,成長段階の進行に伴う酸化的脱硫能の昂進および生成オキソ体に対する本幼生AChEの高感受性によるものであることが明らかになった.クルマエビ幼生は,ふ化後ノープリウス,ゾエア,ミシスと変態を重ね,約1週間後にポストラーバになる.本研究は,有機燐殺虫剤に対する本幼生の耐性が,成長段階の進行に伴って急激に低下する原因を究明した.1.各成長段階の幼生を供試し,フェニトロチオン(FS)とそのオキソ体(FO)の急性毒性を調べ, FSの毒性はノープリウスからポストラーバに至るまでに2,500倍も増加するが,他方FOの毒性は殆ど変化しないことを見出した.さらに,数種有機燐剤の毒性を調べた結果,クルマエビ幼生の成長に伴う毒性の増加はチオノ型有機燐剤に共通的な現象であり,他方オキソ型剤の毒性は幼生の全期間を通じてほぼ一定であることを明らかにした.2.次いで,各幼生をFS-海水に曝露し,その取り込みと代謝物質の経時的変化を追跡した.その結果,初期幼生のFS代謝活性は極めて微弱で,体内に取り込まれたFSの大部分は原体のままで存在しているが,成長段階の進行とともに代謝活性が高まり,強毒性のFOも次第に生成されてくることを実証した.また,ポストラーバによる水中FOの取り込み速度はFSの1/40に過ぎず,その結果同幼生に対するその毒性がFSの1/10に低下した,と推定した.3.次に,各幼生のアセチルコリンエステラーゼ(AChE)に対する各種有機燐剤の阻害性を調べた.その結果,各成長段階の幼生間で感受性に差は認められないが,チオノ型剤に比べてオキソ型剤に対して高い感受性を示し,特にクルマエビ幼生のAChEが他の供試エビ類や魚類のAChEに比べて, FOに対して格段に高い感受性を示すことが明らかになった.以上の結果から,クルマエビ幼生の成長に伴う有機燐剤耐性の急激な低下はチオノ型剤に対する特異的な現象であり,成長段階の進行に伴う酸化的脱硫能の昂進および生成オキソ体に対する本幼生AChEの高感受性によるものであることが明らかになった.クルマエビの各幼生(ノープリウス,ゾエア,ミシス,ポストラーバ【P_2】,【P_5】,【P_(10)】,【P_(20)】および【P_(30)】)を供試生物とし、わが国の代表的な有機燐剤であるフェニトロチオン(通称スミチオン)に対する各幼生の耐性とその代謝能との関連性を調べるとともに、フェニトロチオン(FS)とそのオキソ体(FO)を供試して各幼生のアセチルコリンエステラーゼ(AChE)に対する阻害性を比較検討した。1.毒性試験:各幼生をそれぞれ数段階濃度のFS(0.210,000ppb)海水に曝露した場合、24-時間L【C_(50)】値はノープリウスとゾエアでは1,840ppbであったが、ミシスではその1/6の324ppb、さらにポストラーバ期に入ると約1/2,600の0.7ppbのレベルヘと、FSに対する耐性は成長段階が進むに従って急激に低下した。2.代謝実験:水中のFSは各幼生によって速やかに吸収されたが、ゾエアでは短時間の曝露で平衡状態となり、その大部分が原体のままで存在した。

しかし、成長が進みポストラーバ期に入ると脱メチル体、加水分解物とその硫酸抱合体およびグルコシド抱合体が生成されるなど、解毒能が高まったが、他方著しく毒性の強いオキソ体(FO)の生成が認められた。3.コリンエステラーゼ阻害実験:各幼生に9倍量の0.25Mショ糖-10mMTris緩衝液(pH7.5)を加えてホモジナイズし、各全身ホモジネートに数段階に亘る適量のFSとFOを添加し、それらのAChEに対する阻害性を比較したところ、各成長段階の幼生間に大きな差は認められなかったが、FSの50%阻害濃度(【I_(50)】値)がいずれも130240μMであったのに対して、FOの【I_(50)】値は1321nMであり、FSに比べて8,00017,000倍も高い阻害性を示した。これらの結果は、幼生の成長に伴う有機燐剤耐性低下の主原因がオキソ体生成能の昂進にあることを示す。