hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子移動/S_N2反応のボーダーライン機構の解明:新しい反応論への展開

2つの典型的な機構領域の中間に位置する領域は境界領域と呼ばれる。その様な反応では、(1)二つの機構の切り替わりがどのようにして起こるか、(2)機構の切り替わりの途中で経由する見かけ上中間的な反応は両機構の重ね合わせなのか一つの中間的な生格の反応なのかといった、有機反応の本質を理解する上で興味深い問題が未解決で残されている。本研究では、ET/SN2境界領域に分類される塩化メチルとホルムアルデヒドラジカルアニオンの反応を取り上げ、その反応経路の微視的機構についてab initio direct-分子動力学(MD)法によって解析した。本年度は、遷移状態構造から、HF/6-31+G^*レベルで種々の温度における温度一定direct-MD、ならびにエネルギー一定MD計算をおこなった。その結果、すべての温度、エネルギー条件下において原型に戻るものに加えてET生成物および出発系に向かう2種のトラジェクトリーが得られた。SN2のトラジェクトリーでは、反応初期にメチル基上に大きなスピンが発生ししたが、これは一電子シフトに対応していると考えられる。ETのトラジェクトリーでは、数フェムト秒の時間帯で急激な電子移動が起こった。各MD条件下で行った50本のトラジェクトリーのうち、ET生成物を与える割合は、反応温度が高いほど大きくなった。今回の結果は、SN2/ET境界領域に位置する反応の一つの遷移状態がSN2およびETの2種の生成物を与えうること、また、2種の生成物比の温度依存性がトラジェクトリーの熱エネルギー依存から生じうることを示している。このことは、反応速度と生成物比との間に相関を仮定し、生成物比やその温度依存性から反応のメカニズムを議論する従来からの反応論の概念が、少なくともこのような境界領域の反応系では、成立しないことを意味する。その様な反応では、(1)二つの機構の切り替わりがどのようにして起こるか、(2)機構の切り替わりの途中で経由する見かけ上中間的な反応は両機構の重ね合わせなのか一つの中間的な性格の反応なのかといった、有機反応の本質を理解する上で興味深い問題が未解決で残されている。ET/S_N2境界領域に分類される塩化メチルとホルムアルデヒドラジカルアニオンの反応を取り上げ、その反応経路の微視的機構についてab initio分子動力学(MD)法によって解析した。まず、反応の出発物、反応前錯体、遷移状態、反応後錯体、および生成物をab initio MO法(MP2およびHF/6-31+G^*)によって求めた。その結果、極限反応座標上でS_N2生成物に繋がっている遷移状態が求まった。次に遷移状態構造から、HF/6-31+G^*レベルでab initio MD法計算をおこなった。その結果40本のトラジェクトリーのうち、原型に戻るものに加えてET生成物および出発系に向かう2種のトラジェクトリーが得られた。S_N2のトラジェクトリーでは、反応初期にメチル基上に大きなスピンが発生ししたが、これは一電子シフトに対応していると考えられる。今回の結果は、S_N2/ET境界領域に位置する反応の一つの遷移状態がS_N2およびETの2種の生成物を与えうることを示している。このことは、反応速度と生成物比との間に相関を仮定し、生成物比から遷移状態構造を議論する従来からの反応論の概念が、少なくともこのような境界領域の反応系では、成立しないことを意味する。

その様な反応では、(1)二つの機構の切り替わりがどのようにして起こるか、(2)機構の切り替わりの途中で経由する見かけ上中間的な反応は両機構の重ね合わせなのか一つの中間的な性格の反応なのかといった、有機反応の本質を理解する上で興味深い問題が未解決で残されている。本研究では、ET/SN2境界領域に分類される塩化メチルとホルムアルデヒドラジカルアニオンの反応を取り上げ、その反応経路の微視的機構についてab initio direct-分子動力学(MD)法によって解析した。本年度は、遷移状態構造から、HF/6-31+G^*レベルで種々の温度における温度一定direct-MD、ならびにエネルギー一定MD計算をおこなった。その結果、すべての温度、エネルギー条件下において原型に戻るものに加えてET生成物および出発系に向かう2種のトラジェクトリーが得られた。SN2のトラジェクトリーでは、反応初期にメチル基上に大きなスピンが発生ししたが、これは一電子シフトに対応していると考えられる。ETのトラジェクトリーでは、数フェムト秒の時間帯で急激な電子移動が起こった。各MD条件下で行った50本のトラジェクトリーのうち、ET生成物を与える割合は、反応温度が高いほど大きくなった。今回の結果は、SN2/ET境界領域に位置する反応の一つの遷移状態がSN2およびETの2種の生成物を与えうること、また、2種の生成物比の温度依存性がトラジェクトリーの熱エネルギー依存から生じうることを示している。このことは、反応速度と生成物比との間に相関を仮定し、生成物比やその温度依存性から反応のメカニズムを議論する従来からの反応論の概念が、少なくともこのような境界領域の反応系では、成立しないことを意味する。
気泡注入による液状化対策工法に関する基礎的研究

本研究は地盤中に適切な大きさと量の気泡を注入して地盤を不飽和にする事により、液状化被害を低減させる工法に関する基礎データを得ることを目的としています。この工法を成立させるためには3つの要素技術が必要です。(1)地盤中に適切な大きさと量の気泡を注入する方法、(2)地盤の不飽和度を評価する方法及び(3)地盤の飽和度から地盤の液状化強度を評価する方法の3つです。(1)項は施工技術で、(2)及び(3)項は設計技術です。(1)項については、適切な大きさと量の気泡を作成し、注入できる方法の原型の開発を本研究の対象とし、既存構造物があることによる制限で、施工機械の小型化や低振動・低騒音などへの対策のような課題は本研究の範囲外とします。(2)及び(3)項については,本研究では様々な粒径,密度,細粒分含有率を持つ実地盤の飽和度とP波速度の関係、及び飽和度と液状化強度の関係を明らかにする研究を行います。具体的には下記の項目について検討を行いました。(1)飽和度とP波速度、及び飽和度とB値の関係に及ぼす相対密度、砂の種類、粒径、間隙水の影響の把握(2)砂の飽和度と液状化強度の関係に及ぼす砂の種類及び相対密度の影響の把握(3) SCPにより飽和度が低下した原位置不撹乱試料の飽和度と液状化強度の関係の検討(4)適切な大きさと量の気泡を発生させる装置の検討(5)模型砂地盤を用いて、マイクロバブル溶存水を用いた水頭差を利用した砂地盤への気泡注入システムの検討上記検討により下記の結果が得られました。(1)砂の種類はB値とP波速度の関係には影響を及ぼし、飽和度とP波速度の関係には大きく影響を及ぼさない。(2)砂の相対密度はB値とP波速度、飽和度とP波速度の関係に大きく影響を及ぼさないと推測される。(3)間隙水の性質はB値とP波速度の関係に影響を及ぼすと推測される。(4)砂の種類及び相対密度は、砂の飽和度と液状化強度の関係に大きく影響を及ぼさない。(5) SCPにより飽和度が約10%低下した原位置不撹乱試料の液状化強度は飽和試料の強度の約70%増加した。(6)適切な大きさであるマイクロバブルを大量に発生できる装置の決定(7)模型砂地盤実験による上記気泡注入システムによる地盤の不飽和化状況の確認本研究は地盤中に適切な大きさと量の気泡を注入して地盤を不飽和にする事により、液状化被害を低減させる工法に関する基礎データを得ることを目的としています。(6)適切な大きさであるマイクロバブルを大量に発生できる装置の決定(7)模型砂地盤実験による上記気泡注入システムによる地盤の不飽和化状況の確認本研究は地盤中に適切な大きさと量の空気を注入して地盤を不飽和にする事により、液状化被害を低減させる工法に関する基礎データを得ることを目的とする。

(1)地盤中に適切な大きさと量の空気を注入する方法、(2)地盤の不飽和度を評価する方法及び(3)地盤の飽和度から地盤の液状化強度を評価する方法の3つです。(1)項は施工技術で、(2)及び(3)項は設計技術です。(1)項については、適切な大きさと量の気泡を作成し、注入できる方法の原型の開発を本研究の対象とし、既存構造物があることによる制限で、施工機械の小型化や低振動・低騒音などへの対策のような課題は本研究の範囲外とする。(2)及び(3)項については,様々な粒径,密度,細粒分含有率を持つ実地盤が豊浦砂のようなきれいな砂で得られた関係がそのまま適用できるかどうかは不明であるため、本研究では実地盤の適用を目指して,粒径,密度,細粒分含有率などによる飽和度とP波の関係への影響を明らかにする研究を行います。平成18年度では、「飽和度と弾性波速度の関係の把握」を主眼に試験装置の整備および基礎実験を実施し、具体的には下記の項目について検討した。(1)弾性波速度の測定が行える動的三軸試験装置の整備(2)間隙水の性質、密度、粒径及び砂の種類をパラメーターとした試験試料の作成法の検討及び試験の実施(3)飽和度とP波速度、及び飽和度とB値の関係に及ぼす相対密度、砂の種類、粒径、間隙水の影響の把握(4)SCPにより飽和度が低下した原位置不撹乱試料の飽和度と液状化強度の関係の検討その結果、下記の結果が得られた。(1)砂の種類はB値とP波速度の関係には影響を及ぼし、飽和度とP波速度の関係には大きく影響を及ぼさない。(2)砂の相対密度はB値とP波速度、飽和度とP波速度の関係に大きく影響を及ぼさないと推測される。(3)間隙水の性質はB値とP波速度の関係に影響を及ぼすと推測される。(4)SCPにより飽和度が約10%低下した原位置不撹乱試料の液状化強度は飽和試料の強度の約70%増加した。なお、平成18年度で得られた実績は次頁の研究発表の欄に記載してあります。本研究は地盤中に適切な大きさと量の空気を注入して地盤を不飽和にする事により、液状化被害を低減させる工法に関する基礎データを得ることを目的とする。この工法を成立させるためには3つの要素技術が必要です。(1)項については、適切な大きさと量の気泡を作成し、注入できる方法の原型の開発を本研究の対象とし、(2)及び(3)項については,様々な粒径,密度,細粒分含有率を持つ実地盤が豊浦砂のようなきれいな砂で得られた関係がそのまま適用できるかどうかは不明であるため、本研究では実地盤の適用を目指して,粒径,密度,細粒分含有率などによる飽和度とP波の関係への影響を明らかにする研究を行います。平成19年度では、「飽和度と液状化強度の関係に及ぼす相対密度と粒形の影響」および模型実験を用いて、「適切な大きさの気泡を含んだ水を地盤中の所定の領域に注入する方法の開発」を主眼に基礎実験を実施した。具体的には下記の項目について検討した。(1)適切な大きさの気泡発生装置の試作(2)上記方法で作成した気泡を含んだ水を地盤の所定の領域に注入する工法の検討(3)飽和度と液状化強度の関係に及ぼす相対密度の影響を砂の種類をパラメーターとした試験の実施(4)飽和度と液状化強度の関係に及ぼす粒形の影響を試験して検討したその結果、下記の結果が得られた。(1)比較的簡単な装置で、本工法に適切な大きさの気泡を作成できる装置を作成できました。(2)上記の装置で作成された気泡を含んだ水を水頭差を利用して所定の地盤領域にほぼ均等に気泡を混入することができることが模型地盤実験で確認できた。
同種抗原特異的Tリンパ球除去によるGVHD予防法の開発

本研究は急性GVHDの発症機序の最初の段階において、同種抗原の認識を行なうTリンパ球のみを選択的に除去し、かつ他の抗原に対する反応性を保って骨髄移植におけるGVHDの特異的予防、さらには他の臓器移植における拒絶予防へと応用することを目的とした。すなわちレシピエントのリンパ球の表面抗原を認識するために接触しているドナ-のリンパ球を破壊し、抗原認識に関与しない細胞は非特異的細胞毒性から救済して、ドナ-リンパ球のレシピエント抗原に対する反応性のみを低下させうるかをマウスの系で検討した。cytotoxic agentとして選択したガラクト-スオキシダ-ゼ(GO)は生体毒性が少なく、マウスリンパ球に対する細胞障害性を充分に発揮する過酸化水素を産生するが、これはカタラ-ゼによって阻害しうることから、細胞障害性の調節が可能であった。GOのリンパ球への標識はアビヂン、ビオチンを用いた間接法によって行ったが、この操作でGO標識BALB/Cマウスリンパ球はその抗原性に変化を受けないことが示された。BALD/Cマウス、C57BL/6マウスリンパ球をstimulator ecllとし、GO標識BALB/Cマウスリンパ球に基質等を加えて特異的Tリンパ球除去を行ったDBA/2マウスリンパ球をresponder cellとしたリンパ球混合培養では、処理後のDBA/2マウスリンパ球のBALB/Cマウスリンパ球に対する反応性は著しく低下したが、C57BL/6マウスリンパ球に対しては中等度の反応性を保持していた。しかしPHAに対する反応性をみると、処理後のDBA/2マウスリンパ球の幼若化反応は中等度の抑制を受け、非特異的細胞毒性を完全に防止することはできなかった。またヒトリンパ球はGOの産生する過酸化水素に対する安定性が高く、この実験系では充分な細胞障害性が得られなかった。今後細胞障害活性の増強、非特異的細胞障害性の予防法の検討が必要と考えられた。TDICを用いて作製したガラクト-スオキシダ-ゼ(Go)標識抗マウスIgG抗体の酵素活性は充分保たれていたものの、酵素の抗体への結合率は約2.5%と低く、臨床応用のためにはコスト的に不利と考えられた。このため種々の直接的結合法でリンパ球への酵素の標識を試みたが、満足できる結果は得られなかった。しかしマウスリンパ球とGoを別々にビオチンで標識し、アビヂンを介して間接的に両者を結合することにより、Go標識マウスリンパ球を得た。この方法でGoの酵素活性は約50%保たれ、マウスリンパ球への細胞障害性としても充分であった。またこの実験系で用いた種々の試薬が、リンパ球に対して直接の細胞障害性を持たないことが確認され、ビオチンおよびGoを標識することによるリンパ球の表面抗原の変化も認めなかった。BALB/Cマウスリンパ球にGoを標識し、DBA/2マウスリンパ球と混和して、基質であるガラクト-スおよび細胞障害性を強化するNaIを加え一定時間反応させて、BALB/Cマウスリンパ球の表面抗原を認識するために接触しているDBA/2マウスリンパ球を処理した。これをresponder cellとしてPHAに対する幼若化反応、マイトマイシンC(MMC)処理したDBA/2、BALB/C、C57BL/6マウスリンパ球とのリンパ球混合培養試験(MLR)を行なった。Go標識BALB/Cマウスリンパ球で処理したDBA/2マウスリンパ球の、MMC処理BALB/Cマウスリンパ球に対するMLRは著明に低下していたが(400cpm以下)、MMC処理C57

BL/6マウスリンパ球に対するMLRはある程度(3000cpm以上)保たれていた。本実験では非特異的細胞毒性を完全に抑制することはできなかったが、DBA/2マウスリンパ球のBALB/Cマウスリンパ球に対する特異的免疫抑制が行なわれた可能性が考えられた。マウスの系で確立したアロ反応性Tリンパ球除去法をヒトの系に応用するため、まずマウスとヒトリンパ球の過酸化水素に対する安定性の比較検討を行った。それぞれのリンパ球を1x10^7/mLに調整し、種々の濃度の過酸化水素を加えて幼若化反応を検討したところ、マウスリンパ球は0.075%の過酸化水素でPHAに対する幼若化反応が低下したのに対して、ヒトリンパ球では0.03%の過酸化水素でもspontaneousな^3Hの取り込みや、PHAに対する幼若化反応は変化しなかった。またヒトリンパ球をビオチン化し、アビジンを介してガラクト-スオキシダ-ゼを標識してガラクト-ス、ヨウ化ナトリウムを添加してトリパンブル-によって死細胞をカウントした場合にも、充分な細胞障害性は発揮されなかった。以上からこれまでの方法で直接ヒトリンパ球の処理を行うのは不可能と考えられ、現在まで種々の方法でガラクト-スオキシダ-ゼの活性の強化に努めたが、充分な結果は得られていない。ヒトの同種骨髄移植後のGVHD発症例でGVHDの免疫担当細胞を検討し、本方法でアロ反応性T細胞除去を行った後の残存Tリンパ球と比較して、GVHDのeffector cellを明らかにする試みでは、ヒトの慢性GVHD発症例においてCD8+CD11+、CD8+CD11ー、CD8+Leu7+の各細胞群が臨床症状に平行して増減しているのが判明したものの、ヒトリンパ球のin vitroでのアロ反応性Tリンパ球除去が充分に行えず、いかなる細胞群がGVHD発症の主役をなしているのかについては結論が得られなかった。
蛋白質特異性をもった亜鉛キレーターの創製とがん分子標的治療への展開

本研究は、ピリジンとキレート性側鎖からなる亜鉛配位子に蛋白質認識部位を導入するという分子設計にもとづき、亜鉛蛋白質の阻害剤の合成研究を行うものである。亜鉛蛋白質としてファルネシルトランスフェラーゼとADAMファミリープロテアーゼをとりあげこれらの阻害剤の設計と合成を行った。ファルネシルトランスフェラーゼ阻害剤の合成研究癌遺伝子産物Rasは亜鉛蛋白質ファルネシルトランスフェラーゼが触媒するファルネシル化を受けて初めて機能する。本研究ではピリジン環2位と6位にシステアミンを導入した亜鉛キレーターに、ファルネシルトランスフェラーゼ親和性部位としてファルネシルリン酸を導入するという分子設計を行った。ファルネシル基の不安定性を考慮して、まずキレート部分をピリジン環4位にアミノ基を導入した状態で合成した。その後4位アミノ基とリンアミドを形成させることによりファルネシルリン酸を導入することができた。ADAMファミリープロテアーゼ阻害剤の合成研究ヒアルロン酸を主なリガンドとする接着分子CD44は、がん細胞の増殖能、浸潤・転移能に関わることが知られている。CD44に由来する細胞接着能や細胞運動能は亜鉛含有するADAMファミリープロテアーゼによる細胞外領域切断によるもので、これががんの転移や浸潤に深くかかわっていることが明らかにされた。本研究ではADAMファミリープロテアーゼ認識部位として、ADAM30阻害剤marimastatのヒドロキサム酸以外の部位を用いるという分子設計を行った。すなわちすなわち(D)-酒石酸を出発原料とし、対応するエポキシ体に導きイソブチル基を導入するという方法で鍵中間体を合成し、marimastatの前駆体を得た。このmarimastat部位とピリジン環2位と6位にシステアミンを導入した亜鉛キレーターとの結合を試みた。癌遺伝子産物Rasはファルネシルトランスフェラーゼが触媒するファルネシル化を受けて初めて機能する。ファルネシルトランスフェラーゼの活性中心には亜鉛が存在し、ファルネシルトランスフェラーゼの活性に重要な働きをしている。よって亜鉛と結合する化合物は、適切な分子設計を施すことにより、ファルネシルトランスフェラーゼを分子標的とした抗癌剤になりうると考えられる。現在までに報告されているファルネシルトランスフェラーゼ阻害剤の多くはCAAXボックスまたはファルネシル基供与体であるファルネシルピロリン酸を基本構造としたアナログであり、亜鉛と結合する化合物は、これらのファルネシルトランスフェラーゼ阻害剤とは全く異なる機構によりファルネシルトランスフェラーゼを阻害することができると思われる。本年度の研究は亜鉛キレーターにファルネシルトランスフェラーゼ親和性部位を導入するという分子設計により、新たな阻害剤を創製することを目的としている。研究代表者らは、ピリジン環2位と6位にシステアミンを導入した亜鉛キレート部位、ピリジン環4位に酵素親和性部位としてアリール基をもつ化合物を合成し、それらが亜鉛結合能、ファルネシルトランスフェラーゼ阻害活性を持つことを見出した。しかしながら、これらの化合物では酵素選択性において改善すべき点が考えられる。そこで、酵素親和性部位としてファルネシルリン酸を導入した化合物をデザインした。本研究は、ピリジンと金属キレート性側鎖からなる亜鉛配位子に蛋白質認識部位を導入するという分子設計にもとづき、亜鉛蛋白質の阻害剤の合成研究を行うものである。亜鉛蛋白質としてファルネシルトランスフェラーゼとADAMファミリープロテアーゼをとりあげこれらの阻害剤の分子設計を行うことが本研究の目的である。平成17年度から亜鉛蛋白質ファルネシルトランスフェラーゼの阻害剤の合成研究を行い、最終の脱保護の段階まで到達している。

平成18年度にはADAMファミリープロテアーゼ阻害剤の合成研究も並行して行った。ヒアルロン酸を主なリガンドとする接着分子CD44は、リンパ球の活性化ならびにホーミング現象、細胞接着、細胞運動、さらにはがん細胞の増殖能、浸潤・転移能に関わることが知られており、最近になってその詳細が解明されつつある。CD44に由来する細胞接着能や細胞運動能は亜鉛含有プロテアーゼであるADAM10、ADAM17による細胞外領域切断によるもので、これががんの転移や浸潤に深くかかわっていることが明らかにされた。ADAM10、ADAM17の特異的な阻害剤が得られれば、がんの浸潤阻害剤として期待されることが示唆される。ADAM33と阻害剤marimastatの複合体のX線結晶解析がなされ、その構造が明らかにされた。本研究では、ピリジンとキレート性側鎖からなる人工配位子にmarimastat様の蛋白質認識部位を導入するという基本方針でADAM17の阻害剤の合成開発研究を行った。すなわち(D)-酒石酸を出発原料とし、対応するエポキシ体に導きイソブチル基を導入するという方法で鍵中間体を合成し、marimastatの前駆体を得た。これにピリジンとキレート側鎖からなる亜鉛配位子を導入する計画である。本研究は、ピリジンとキレート性側鎖からなる亜鉛配位子に蛋白質認識部位を導入するという分子設計にもとづき、亜鉛蛋白質の阻害剤の合成研究を行うものである。亜鉛蛋白質としてファルネシルトランスフェラーゼとADAMファミリープロテアーゼをとりあげこれらの阻害剤の分子設計を行うことが本研究の目的である。平成17年度は亜鉛蛋自質ファルネシルトランスフェラーゼの阻害剤の合成研究を行い、最終段階まで到達した。平成18年度にはADAMファミリープロテアーゼの阻害剤の合成研究を並行して行い、平成19年度はこれを継続した。本研究ではADAMファミリープロテアーゼ認識部位として、ADAM30阻害剤marimastatのヒドロキサム酸以外の部位を用いるという分子設計を行った。すなわちD-酒石酸を対応する2、3-エポキシドに立体選択的に導き、これにイソブチル基を導入した。さらにtert-ロイシン部分を連結してmarimastatに対応する部位を適切な保護基を導入したかたちで合成した。一方、ピリジンとキレート性側鎖からなる亜鉛結合部位は、ケリダム酸を出発原料とし、4-アジドピリジン-2、6-ジカルバルデヒドに導き、アルデヒド部分を2-アミノエタンチオールと反応させキレート性側鎖部位チアゾリジンを形成し、同時に4-アジド部位をアミノ基へと変換した。このピリジンアミン化合物と上記のmarimastat部位との結合を試みた。
外因性内分泌撹乱物質(環境ホルモン)による尿道および陰茎形成過程への影響

尿道下裂は小児外陰部奇形の中でも最も頻度の高い疾患のひとつである。その成因は、胎生期に男子前部尿道の形成に不可欠とされる男性ホルモンの分泌あるいは作用発現の障害によって、尿道形成過程が途中で障害され、形成が不完全となった結果、発症すると考えられている。昨年度、妊娠期ラットの母体内に、外陰部形成期の胎生1517日を含む1420日に環境ホルモンのひとつであるDES(ジエチルスチルベステロール)の100μg/kgBWを投与したにもかかわらず、陰茎・尿道の形態異常が得られなかった。今年度は、投与量を増加と投与時期を延長化することにより、外陰部形態異常の発現に取り組んだ。投与量増加・時期延長化により母体の生命の維持を含めた妊娠が継続できず、胎児期DES投与による陰茎・尿道への異常発現の影響を明らかにすることはできなかった。最近本症の発症と外因性内部分泌攪乱物質との関連性が指摘されている。今回妊娠期ラットの母体内に、外陰部形成期である胎生1517日に環境ホルモンのひとつであるDES(ジエチルスチルベステロール)を投与し、外陰部形成過程に異常をきたしうるかどうか検討した。出生した雄の外性器について観察したが、外陰部形態異常を呈する動物は認められず、本剤の薬理学的影響はラット胎児には及ばないのか、投与量が不足なのかが示唆された。今後、投与量および投与時期の検討、投与薬剤自体の検討を行い、次年度の研究を計画中である。
変形性膝関節症患者における進行の予測と疼痛の原因解明を目指した縦断研究

内側型変形性膝関節症は,膝関節内側部の軟骨へ力学的な負荷が繰り返し起こることによって徐々に進行する疾患である.従来,膝関節の力学的負荷を評価する方法として膝関節内反モーメントが用いられてきたが,この指標は膝関節の局所的な負荷を評価できておらず,筋張力による影響も考慮できていない.そこで本研究は,内側型変形性膝関節症患者を対象に,筋活動のパターンや,筋張力による影響を考慮した膝関節内側部への局所的な接触力を算出し,これが変形性膝関節症の重症度や疼痛と関連しているかを検討する.加えて,これらの指標が実際に将来の変形性膝関節症の進行を予測できるかを検討する.内側型変形性膝関節症は,膝関節内側部の軟骨へ力学的な負荷が繰り返し起こることによって徐々に進行する疾患である.従来,膝関節の力学的負荷を評価する方法として膝関節内反モーメントが用いられてきたが,この指標は膝関節の局所的な負荷を評価できておらず,筋張力による影響も考慮できていない.そこで本研究は,内側型変形性膝関節症患者を対象に,筋活動のパターンや,筋張力による影響を考慮した膝関節内側部への局所的な接触力を算出し,これが変形性膝関節症の重症度や疼痛と関連しているかを検討する.加えて,これらの指標が実際に将来の変形性膝関節症の進行を予測できるかを検討する.
摂食行動に関連する中枢神経系の小腸粘膜のアポトーシス・増殖に及ぼす影響

今回は小腸粘膜の形態に及ぼす視床下部諸核を中心とする中枢神経系の関与を明らかにし、さらに小腸粘膜の増殖機構やアポトーシス実行機序に焦点をあてた.視床下部を中心とする中枢神経系が小腸の生理機能の恒常性維持への関与について詳しく検討した今回の結果は今後の研究の方向を示すものとなっている.小腸アポトーシスに関しては、今回の研究で、管腔内に遊離されたアポトーシス細胞が様々な細胞質内酵素をもっており摂取された食物の解毒に重要であること、アポトーシスの発現によりそれ以上の細胞障害を受けないようにするための自己防衛的に作用していること、が判明した.中枢神経系の小腸恒常性維持とアポトーシスの生理的作用への関与観点からの今回の実験系の確立は今後さかんになっていくと予想される.今回は小腸粘膜の形態に及ぼす視床下部諸核を中心とする中枢神経系の関与を明らかにし、さらに小腸粘膜の増殖機構やアポトーシス実行機序に焦点をあてた.視床下部を中心とする中枢神経系が小腸の生理機能の恒常性維持への関与について詳しく検討した今回の結果は今後の研究の方向を示すものとなっている.小腸アポトーシスに関しては、今回の研究で、管腔内に遊離されたアポトーシス細胞が様々な細胞質内酵素をもっており摂取された食物の解毒に重要であること、アポトーシスの発現によりそれ以上の細胞障害を受けないようにするための自己防衛的に作用していること、が判明した.中枢神経系の小腸恒常性維持とアポトーシスの生理的作用への関与観点からの今回の実験系の確立は今後さかんになっていくと予想される.小腸はターンオーバーの速い臓器であり,増殖能は高くアポトーシスが容易に誘導される.今までの研究の多くが小腸の増殖機構のみに焦点をあてていたが、我々は一連の研究で小腸粘膜の増殖機構に加えてアポトーシスの発現機序について解明してきた.小腸のアポトーシスの研究自体が独創的であるが,アポトーシスの発現の機構と生理的意義に注目して研究をすすめているグループは少ないのが現状である.代謝調節において重要な臓器である小腸の増殖機構やアポトーシスの発現意義を解明することでは小腸の機能だけでなく生体全体の代謝調節の解明に重要な意義をもつと考えられる.今回の課題では小腸のアポトーシスへの中枢神経系への関与に焦点をあてて検討した.中枢神経系と消化管は生体の代謝調節に重要な臓器であるが、我々の研究で小腸粘膜の形態に及ぼす視床下部諸核を中心とする中枢神経系の関与が明らかになった.さらに中枢神経による小腸粘膜の増殖機構やアポトーシス実行機序を解明した.来年度以後もより詳細な検討をくわえ、中枢神経系と小腸の粘膜の増殖機構との関連を明確にする予定である.小腸粘膜のアポトーシスの分子機構をin vivoに実験系で実証していく予定であるが,得られた結果はin vitroの実験系による確認が不可欠になるもので多い.生理的条件下に近いコラーゲン三次元培養法による初代培養細胞を用いた小腸粘膜細胞の再構築に成功しており,来年度以後はこの系を用いたin vivo実験系でin vitroでの実験結果の妥当性を証明したい.中枢神経系と小腸は生体の代謝調節に重要な臓器である.両者の関連については,消化管運動,内分泌機能,外分泌機能等で研究がすすんでいる.小腸は他臓器と比較してターンオーバーの速い臓器であり,増殖能は高くアポトーシスが容易に誘導される.他施設の研究の多くが小腸の増殖機構のみに焦点をあてていたが、我々は小腸粘膜の増殖機構に加えてアポトーシスの発現機序について解明してきた.小腸のアポトーシスの研究自体が独創的であるが,さらにアポトーシスの発現の機構と病態生理学的意義に注目して研究をすすめているグループは少ないのが現状である.今回は小腸粘膜のアポトーシスの発現機序に対する中枢神経系の関与を解明することで、小腸の最も重要な機能である消化吸収に中枢神経系がどのような影響を与えるかに焦点あてた.その結果、小腸粘膜の形態維持に視床下部諸核を中心とする中枢神経系が深く関与していることが判明した.即ち、小腸粘膜アポトーシスの実行機序については、i)小腸粘膜障害時はミトコンドリアを介して粘膜アポトーシスが実行される、ii)小腸粘膜のアポトーシス実行機序に中枢神経系の関与し、中枢経由を介した生理的条件下ではミトコンドリアを介さない実行経路によりアポトーシスが発現する.平成21年度までの研究で、特に小腸アポトーシス実行機序におよぼす中枢神経系の関与を解明することでできたことで、"代謝調節を中枢神経系と小腸機能の両面から検討"という画期的な観点からアプローチする実験系を構築できた.中枢神経系と消化管は生体の代謝調節に重要な臓器である.両者の関連については,消化管運動,内分泌機能,外分泌機能であり,消化吸収に最も重要な小腸の機能との関連に焦点をあてた研究は少なかった.今回は小腸粘膜の形態に及ぼす視床下部諸核を中心とする中枢神経系の関与を明らかにし、さらに小腸粘膜の増殖機構やアポトーシス実行機序に焦点をあてた.アポトーシスや増殖の発現や生理的意義に注目して研究をすすめているグループは少ないのが現状である.代謝調節において重要な臓器である小腸の増殖機構やアポトーシスの中枢神経調節機構の解明で小腸の機能だけでなく生体全体の代謝調節の解明に重要である可能性がある.視床下部の諸核は食欲の調節だけでなく体温・飲水等の多くの機能を通じて代謝調節に関与している.

視床下部を中心とする中枢神経系が小腸の生理機能の恒常性維持への関与を詳しく検討した今回の結果は今後の研究の方向を示すものとなっている.消化吸収や免疫調節等の小腸の機能に関する研究は盛んになっており,小腸粘膜の増殖機構やアポトーシスについても検討がなされているが、その生理的意義について探求した結果は少ない.アポトーシスに関しては、今回の研究で、管腔内に遊離されたアポトーシス細胞が様々な細胞質内酵素をもっており摂取された食物の解毒に重要であること、アポトーシスの発現によりそれ以上の細胞障害を受けないようにするための自己防衛的に作用していること、が判明した.中枢神経系の小腸恒常性維持とアポトーシスの生理的作用への関与観点からの今回の実験系の確立は今後さかんになっていくと予想される
ヒト脳画像解析によるアルツハイマー病早期診断法の開発

アルツハイマー病(AD)は認知症の代表的疾患であり、現時点での患者数は世界で1,800万人とも言われており、膨大な数である。日本ではその唯一の治療薬としてアセチルコリンエステラーゼ(AChE)阻害薬である塩酸ドネペジルが用いられている。そこで本研究では、Positron放出核種である炭素11で標識したドネペジル([11C]DNP)をトレーサーに用いて、Positron Emission Tomography(PET)検査を行い、[11C]DNPと脳内AChEの結合の画像化を試みた。また、その解析によりADの早期診断法、塩酸ドネペジル服薬前後における治療効果の評価法確立を試みた。PET画像撮影は東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターで行った。AD患者、軽度認知障害(MCI)症例、正常被験者を対象とした。[11C]DNP静脈内投与後、60分間のダイナミック撮像を行った。同時に連続採血を行い、血漿中の放射線量を測定した。得られた脳画像データから脳内の各部位における[11C]DNPの分布容積を算出し、グループ間で比較した。また、AD患者、MCI症例における[11C]DNPの分布容積を、塩酸ドネペジル5mg/day服薬前後(約6ケ月)で比較した。結果として、[11C]DNPはAChEの脳内分布に近い分布を示し、それらの結合の画像化に成功した。健常高齢者に比べてAD患者、MCI症例では、早期段階から[11C]DNPの分布容積が大脳皮質、海馬領域を中心に2030%低下しており、アセチルコリン神経系の病初期からの変性を反映していると思われた。塩酸ドネペジル服薬により、大脳皮質における[11C]DNPの分布容積は4060%低下した。本検査により、治療薬として投与された塩酸ドネペジルのAChE結合率を把握できることから、最適投与量の決定や服薬状況の把握に活用できると考えられた。
強磁場相互作用による電荷再結合反応への量子干渉

渡り鳥などの磁気コンパスの原因と考えられる、ラジカル対機構における量子力学的な効果に着目し明らかにするため、磁場効果の高感度かつ高安定測定を実現し、磁場効果の詳細を時間分解測定する新しいコンセプトに基づいた測定を行った。フラビン系において、非常に高い安定性での、磁場効果の測定に成功し、その磁場効果スペクトル形状が時間により変化する事を、初めて明らかにすることができた。これらの現象を量子力学に基づいた計算をおこない、そこにスピン系の特殊な緩和(スピン運動が不揃いになり位相がばらつく)を考慮することにより、実験結果を説明する事が出来た。ラジカル対における電子スピンのダイナミクスを磁場やマイクロ波磁気共鳴といった,磁気的な相互作用をスピン系に相互作用させることにより,より量子論的なスピン系の操作を行い,コヒーレントな干渉性を見出すことを目的として,測定系の再構築を行った.従来の過渡吸収法では,光励起による非常に小さな過渡吸収変化を観測するのは困難で,一般に磁場効果を有効に観測するには10-1から10-2程度の過渡吸収が必要であった。しかし,生体分子は多くの場合サンプルが希少かつ濃度が低い,さらに光反応によりサンプルを消費する場合,光によりサンプルが劣化するため,長時間のデータ測定によるS/N比の向上が難しい.特に磁場効果の測定においては,磁場下と参照用のゼロ磁場下での測定をほぼ同じコンディションで行う必要があり,条件の安定性が求められる.そのため,光照射を小さく抑えて,小さな過渡吸収信号を高感度で測定する必要がある.このような目的から次のような測定法の改良を行った,1)ダイオード励起パルスレーザによる,過渡吸収信号の発生を安定化させて,ショットごとのふらつきを軽減させる.2)ダイオードレーザ光をプローブ光として用いて,バランス型検出器を利用することにより,参照光のバックグラウンド信号の問題を解決し,10-3オーダーの過渡吸収およびその磁場効果(10-4オーダー)を有効に検出可能にした.さらに,これらを用いてテスト系であるフラビン補酵素において,従来測定が困難であった過渡吸収による時間分解型磁場効果測定に成功した.これにより,これまで知られていなかった,磁場効果の時間変化を明らかにし,この結果がすでに得られている磁場効果のクエンチャ依存性とコンシステントであることも解っている.また,並行してマイクロ波磁気共鳴の効果を観測する装置も構築した.本研究費を利用して,パルスレーザ装置を購入した結果,非常に安定に過渡吸収を測定する事が出来,それと,ダイオードプローブCWレーザー,バランス型検出器を用いることにより,きわめて小さな過渡吸収信号を高感度で観測できるようになった.これらの展開はほぼ予期されていたことである.予想外に,プローブ光として強いレーザを使っているにもかかわらず,パルスレーザによる散乱光や蛍光が問題となったが,パルス磁場を用いることにより,過渡吸収では確認しにくいラジカル対の寿命をいくつも決定した.これは,予定外ではあるが,むしろ研究代表者:前田が過去から用いてきたパルス磁場法が非常に有効であることを示す結果となっている.当初予定した冷却装置の導入には苦戦しているが,今後測定系の改良との組み合わせにより対処していくつもりである.並行して,マイクロ波磁気共鳴と過渡吸収との関連を測定する過渡吸収検出磁気共鳴装置の構築に成功した.この装置は従来から存在しているものではあるが,温度可変装置に組み込むことを目的として,プローブ光としてLEDを用いている.この装置はマイクロ波磁気共鳴による,スピンへの量子干渉の一つである,スピンロッキングを観測するのに有効であり,クライオスタットとの併用も可能で,スピン系を冷却し,よりスピン系の量子効果と化学反応との関連を観測するのに有効である.ラジカル対形成とその再結合反応への磁場の影響を調べ、その詳細への量子効果を明らかにするために、より高感度かつ小さな磁場に応答を精密かつ詳細を安定に測定可能な装置をつくり、その磁場効果を測定し明らかにした。安定なレーザーダイオードをもちいて、測定装置を確立した。光検出系を発展させ、検出系にバランス検出器を用いることにより、プローブ光の揺らぎに対応しつつ、磁場効果を測定するための多数回の測定に対して、測定条件のふらつきを極力抑えた、「高感度、高安定、時間分解過渡吸収検出磁場効果測定装置」をほぼ完成させた。これにより、フラビン類のラジカル反応ではこれまで例を見ない精密な磁場効果測定に成功した。本研究で求める量子効果を検討するためには、外部磁場に対する磁場効果をプロットしたMARY(Magnetic field effect on Reaction Yield)スペクトルを用いて量子ダイナミクスやその緩和の効果を詳細に観測する事が求められる。MARYスペクトルを時間分解測定した例(時間分解MARY)はこれまで数えるほどしかないが、上記の装置改良により生体分子フラビン系に拡張する事が出来、より一般的な系に適用可能となった。結果の解析法として、新しいコンセプトであるMARYスペクトルの線幅(B1/2)に着目した解析を行った。MARYスペクトルをフィッティングしてB1/2を求め、時間に対してプロットし、その時間発展を理論計算結果を用いて解析した。その結果この時間発展はラジカル対におけるスピン系の位相緩和の影響によるものであり、その効果が非常に顕著であるという結論に達した。この方法論はスピン系のデコヒーレンスの効果を議論するのに有効で、今後生体分子の地磁気レベルの磁気感受を議論する方法論の一つをあたえ、生物の磁気感受に対する量子効果の議論を大きく発展させると考える。

渡り鳥などの磁気コンパスの原因と考えられる、ラジカル対機構における量子力学的な効果に着目し明らかにするため、磁場効果の高感度かつ高安定測定を実現し、磁場効果の詳細を時間分解測定する新しいコンセプトに基づいた測定を行った。フラビン系において、非常に高い安定性での、磁場効果の測定に成功し、その磁場効果スペクトル形状が時間により変化する事を、初めて明らかにすることができた。これらの現象を量子力学に基づいた計算をおこない、そこにスピン系の特殊な緩和(スピン運動が不揃いになり位相がばらつく)を考慮することにより、実験結果を説明する事が出来た。昨年度構築した装置を用いて,多彩な分子系における磁場,マイクロ波磁気共鳴の効果を観測していく.特に以下の内容1)超低磁場での磁場効果を観測する事により,スピン系のコヒーレンスと化学反応の磁場効果との関連を,理論と実験から明らかにする.2)パルス磁場,パルス磁気共鳴を利用して,ラジカル対の減衰を有効に観測するする事により電荷分離の効率と,スピンダイナミクスやスピン選択的な殿下再結合との関連を明らかにする.3)これまでの光学的な検出に加えて,電気的な観測にトライする.すでに下準備を始めてはいるが,太陽電池などを用いて,その起電力や電気伝導度を過渡的に観測しつつ,スピン系をパルス磁場,マイクロ波で操作する.これにより,新しい電荷分離の観測法への道が開けることが期待できる.4)強いマイクロ波,磁場,パルス磁場と低温での測定から,スピン系への量子干渉と化学反応との関連を追及する.特にスピンロッキングやスピンエコーによる量子系の位相緩和測定結果と,極低磁場効果の観測は,スピン系への量子干渉という意味において結びつく.これらを総合的に理解する事により,反応へのスピン効果の新しい側面に光を当てることができると考えられる.5)結果のまとめと,報告.物理化学必要な物品の都合上,端数が生じた.28年度分と合算して有効に利用したい.
開発言説と公衆衛生:スリランカ,インド,インドネシアの事例研究

本研究の目的は、アジア諸社会において行われてきた公衆衛生に関わる社会開発の客観的・実態的把握に加え、政治的、社会文化的に構成され演出されてきた「清潔さ」「衛生」「健康」の関する語りやイメージを把握し、人々の社会開発をめぐる生活世界を解明することであった。そして、複数の社会での比較研究を通して、「開発現象」の共通性と個別性を明らかにすることを目指した。具体的には、(1)スリランカ、インド、インドネシアにおける公衆衛生プロジェクトの事例研究と、それに付随する様々な「開発現象」の学際的資料の収集、(2)開発言説を軸にした公衆衛生をめぐる新しい開発研究における枠組みの構築の2点であった。その結果、この3年間収集してきた資料は保健衛生に関わる開発プロジェクト、特に村落給水計画事業に関わるものであった。また、それと相前後して、調査のとりまとめに向けた理論的枠組みの再検討(アクター・ネットワーク論、サバルタン研究論)と、このような医療衛生研究の背景となる社会史的な資料の検討も行った。また、オランダに所蔵してあるインドネシアの医療史関係の資料も収集し分析した。ただし、とりまとめの研究成果報告書には、時間の関係で、村落給水事業の分析を十分に行うことは出来なかった。今後、村落給水計画に関する資料の整理を行い、開発言説と公衆衛生との関わりを論じていきたい。本研究は、アジア諸社会において行われてきた公衆衛生に関わる社会開発の客観的・実体的把握に加え、政治的、社会文化的に構成され演出されてきた「清潔さ」「衛生」「健康」に関する語りやイメージを把握し、人々の社会開発をめぐる生活世界を解明することを目指している。本年度は、各調査地域の概要と開発の現状を把握するために、保健衛生に関わる開発プロジェクトとして既存の村落給水事業に関する現地調査を行った。なお、調査地は、スリランカ、インド(ケララ州)にくわえ、調査の視野を拡大するためマレーシア、ラオスも含めた。調査した項目は、調査地域の基礎資料収集(当該地域住民の保健衛生の現状調査を含む)、既存の村落給水計画に関する文献資料収集、村落給水に関する開発教育、「清潔」「衛生」「健康」概念に関わる開発言脱調査、次年度調査に向けた計画中または進行中の村落給水計画のリストアップ、それの基づく調査対象の絞り込み、であった。また、調査に関して、開発人類学を専攻するR.Apthorpe教授(オーストラリア国立大学)と集中的な討議を行った。本研究の目的は、アジア諸社会において行われてきた公衆衛生に関わる社会開発の客観的・実体的把握に加え、政治的、社会文化的に構成され演出されてきた「清潔さ」「衛生」「健康」の関する語りやイメージを把握し、人々の社会開発をめぐる生活世界を解明することである。そして、複数の社会での比較研究をとおして、「開発現象」の共通性と個別性を明らかにすることを目指している。具体的には、(1)スリランカ、インド、インドネシア、さらに今年度からはヴェトナムを加えた地域における公衆衛生プロジェクトの事例研究と、それに付随する様々な「開発現象」の学際的資料の収集、(2)開発言説を軸にした公衆衛生をめぐる新しい開発研究の枠組みの構築の2点である。昨年度に引き続き、本年度も、保健衛生に関わる開発プロジェクトとして村落給水計画を中心に扱い、インドとヴェトナムを中心的に現地調査を行った。とくにヴェトナムは、急速な市場経済の導入、西欧化、開発計画の参入と、大きく変化を遂げており、貴重な資料が集まりつつある。しかしながら、インドに比して、既存の資料が少なく、いまだに具体的な村落給水計画調査の準備段階に終わっている。また、村落給水計画調査を行う上で、理論的、方法論的な議論も行った。それは、水道というモノをどのように社会科学の中に取り込むかという問題であり、、またそれをどのように記述するのかという問題でもある。そこで、現地調査と並行して、国際ワークショップ(「開発の民族誌」2001年1月、国立民族学博物館)を組織し、上記の問題を検討した。現在、これらの活動を踏まえて、最終年度の研究取りまとめを計画している段階である。

本研究の目的は、アジア諸社会において行われてきた公衆衛生に関わる社会開発の客観的・実体的把握に加え、政治的、社会文化的に構成され演出されてきた「清潔さ」「衛生」「健康」の関する語りやイメージを把握し、人々の社会開発をめぐる生活世界を解明することである。そして、複数の社会での比較研究をとおして、「開発現象」の共通性と個別性を明らかにすることを目指している。具体的には、(1)スリランカ、インド、インドネシア、さらに今年度からはヴェトナムを加えた地域における公衆衛生プロジェクトの事例研究と、それに付随する様々な「開発現象」の学際的資料の収集、(2)開発言説を軸にした公衆衛生をめぐる新しい開発研究の枠組みの構築の2点である。本年度は、昨年に引き続き、保健衛生に関わる開発プロジェクトとして村落給水計画を中心に扱った。しかし最終年度でもあり、研究の重点はこれまでの調査のとりまとめに向けた理論的枠組みの再検討(アクター・ネットワーク論、サバルタン研究論)と、このような医療衛生研究の背景となる社会史的な資料の検討に移った。とくに後者では、加藤がインドネシアの公衆衛生教科書『プンジャガ・ディリ』の分析を行う一方で、大木はオランダに所蔵してあるインドネシアの医療史関係の資料を収集し分析した。そして、本研究のとりまとめとして、報告書を作成したが、理論的検討と社会史的考察に関しては、ある程度まとまったが、村落給水に関する資料のとりまとめは、時間の関係で不十分なものとなっている。今後時間をかけてこの課題に関する成果の刊行を目指す予定である。
細胞分裂に伴う転写因子の非対称分配の解析

異なる二つの娘細胞を生じる“非対称分裂"は、細胞の多様性を生むための基本的なプロセスである。ショウジョウバエの神経発生の突然変異から同定した転写因子prosperoは神経幹細胞の非対称分裂に伴って2次前駆細胞に不等分配され、非対称分裂による娘細胞間の非対称性を示す典型的な蛋白因子である。Prospero蛋白上に同定した非対称分配に必須なドメイン(非対称分配ドメイン)は、神経幹細胞の分裂期に、細胞内に形成される極性を認識すると考えられるが、このドメインと相互作用する因子mirandaを酵母twoーhybrid法を用いて同定した。mirandaタンパクはprosperoと同様に、神経幹細胞の非対称分裂に伴って2次前駆細胞に不等分配される。miranda遺伝子の突然変異体を複数同定し、prosperoの不等分配を解析したところ、prosperoの不等分配に関して、(1)prosperoを結合し、細胞のcortexに局在させることにより不等分配する、(2)分裂完了後、神経母細胞のcortexからprosperoに核を放出する、という二つの機能をmirandaが担っていることが判明した。さらに、miranda変異体において、神経細胞の個性を決める遺伝子の発現や神経系の形態の解析を行い、、mirandaの果たすこの二つの機能が共に神経細胞の個性の決定に必須なことを示した。本研究では、prosperoとmirandaが分化因子の不等配分を行なう分子複合体を構成することが示されたが、同時に、神経幹細胞の非対称な分裂が、このような分子装置によって子孫細胞の遺伝子発現に非対称性を与え、神経系の細胞の運命決定に直接関与していることが明らかになった。
クラゲ類大発生に及ぼす飢餓と捕食者の影響

アカクラゲの個体群動態の解明を目的として、2015年12月15日から2016年7月15日まで、関門海峡にて約2週間の頻度で採集調査を行った。12月18日と1月15日にエフィラが採集され、ストロビレーションは毎年12月から1月に行われると推定された。メデューサ(傘径>約3 cm)は1月30日から出現し始め、7月15日には消失した。本種メデューサ(エフィラ含む)の出現水温範囲は9.723.7°Cであった。傘径は3月まで急激に増大し、暫く一定で推移し、その後減少した。最大個体の傘径は21.7 cm、湿重量は646 gであった。傘径(BD, cm)と湿重量(W, g)との関係は、W=0.0603BD3.069で示され、乾燥重量は湿重量の平均4.3%で、炭素重量は乾燥重量の平均9.5%であった。生殖腺は3月から発達し始め、雌雄判別が可能となった。性比はほぼ1対1であった。消化管中にはカイアシ類のような中型甲殻類動物プランクトンの他に、大量のゼラチン質動物プランクトン(刺胞動物、有櫛動物、サルパ類など)が存在した。このことから、本種はクラゲ類を捕食することが確認された。本種は23月の年間最低水温期に顕著な成長を示すことが特徴であるが、その時期の主要な餌はゼラチン質動物プランクトンである可能性が高いと推定された。一般に、エフィラは餌を獲得することによりメデューサへと成長できるが、餌が獲得できない場合を想定した飢餓実験を行った。本種は水温9、12、15°Cで、それぞれ246日、>248日、153日間飢餓状態においても、半数個体が回復可能であった(この日数をポイントオブノーリターンと呼ぶ)。この驚くべき高い飢餓能力は本種のエフィラが水中に溶存している有機物の取り込み、利用が可能なためではないかと推定された。取り込み実験では、溶存態グリシンを取り込むことが確認された。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はアカクラゲの個体群動態の調査と、本種の生理生態的な特性解明を行い、以下の中間結果を得た。1)個体群動態に関する調査:本種が多く出現する山口県下関市の関門海峡において、定期的な採集を行った。本種のエフィラは2015年12月28日に初めて採集され、2016年1月30日まで継続して出現した。このことから、本種のエフィラの放出時期は冬季に限定されることが判明した。また1月30日以降はメデューサ個体が出現し、それらの体重は3月2日までほぼ指数関数的に増大し、以後成長速度は低下傾向を示した。厳冬期における成長速度が高いことが、本種の特徴である。また、傘径と体重との関係が高い相関係数を伴う回帰式で表示されたことから、今後は傘径測定を行うことで、体重の推定が可能となる。2)生理生態的特性の解明:一定水温(12°C)条件下で異なる体重のアカクラゲの呼吸速度を測定し、呼吸速度と体重との関係を求めた。個体当りの呼吸速度は体重増加につれて直線的に上昇したことから、本種の単位体重当りの呼吸速度は体重の影響を受けないことが明らかとなった。今後は体重が明らかになれば、呼吸速度が推定でき、さらに最小餌要求量の推定が可能となる。本種の食性を解明するために、捕獲直後の餌を保有する口腕部と胃腔が存在する傘部に分けてホルマリン固定し、両者に存在する餌生物の査定と計数を行う。また、アカクラゲと同時に出現する主要動物プランクトン、魚類などの安定同位体を測定することで、各分類群の栄養段階を明らかにし、餌ー捕食者関係を解明する。さらに、本種の性成熟について調査し、傘径10cm以下の小型個体では性の判別が困難であるが、それ以上の大きさでは雌雄の判別が可能で、性比はほぼ1:1であった。2015年9月から2016年3月までの約半年間に実施した調査内容から判断して、おおむね順調に推移していると見ている。クラゲ類はしばしば大発生したり、ほとんど発生しなかったりして、不安定な出現を示ことがあるが、調査海域に選定した関門海峡ではアカクラゲが安定的に出現しており、当初の予定通り、エフィラの出現開始からメデューサ個体群の消失に至るまで本種の季節的消長を捉えることが可能と考えている。採集と同時に行っている本種の生理生態的特性解明のための、呼吸速度測定、食性解明、成熟過程の解明など、ほぼ順調に進展している。従来アカクラゲに関する研究例は希少であり、本種の基礎生物学的知見は極めて乏しいのが現状である。今回の調査において多くの新しい生理生態的な知見を得ることができ、本種が消滅する夏季まで調査を継続することで、より多くの成果を得ることが可能である。