hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
測定方法の統計的精度評価法の確立

さらに、目的の3「精度のロバスト推定法」に関しては、研究に着手し、検討すべき方法の考案ついて検討を行っており、既に結果の一部を得た。これらの結果を、2011年7月にベルリンで開催されたISO/TC 69/SC6総会で発表し、有益な議論を得た。本研究課題では1.水準によって正規性が崩れる場合の測定精度の研究、その(1)定量下限の付近での実際の共同実験データの解析による分布の研究、及び、その(2)下限が存在する場合の分布のモデル化の研究、2.水準によって分散が異なる場合の多試験室多水準共同実験の研究、その(1)外れ試験室の検出法の研究、及び、その(2)推定される精度の推定性能の評価と必要な試験室数の研究、さらに、3.併行精度、中間精度、再現精度のロバスト推定法の研究、を目的として研究を進めている。この研究は現在の精度評価の方法の性能を科学的・統計学的に明らかにすることが目的である。ISO 5725は精度評価に関する基本規格であり、本研究で得られた知見をISO 5725並びにISO 13528の改訂に反映させることにより、広く国際的に貢献することが可能になる。目的の1.「水準によって正規性が崩れる場合の測定精度の研究」に関しては研究代表者が統計専門家として参画している日本適合性認定協会の技能試験データに基づいて引き続き研究を進めている。つぎに、目的の2. (1)「外れ試験室の検出法」に関しては、既にその方法論を提案しており、モンテカルロ法によって精密な棄却限界値を導出する準備を進めている。及び、目的の2. (2)「推定性能の評価と必要な試験室数」に関しては、再現精度推定量の分布の近似分布について検討を行っており、既に結果の一部を得た。さらに、目的の3「精度のロバスト推定法」に関しては、研究を着実に進めており、検討すべき方法の考案について検討を行っており、既に結果の一部を得た。これらの結果を、2014年6月にオーストリア規格協会(オーストリア・ウィーン)で開催されたISO/TC 69/SC6総会で発表し、有益な議論を得た。本研究課題では、1.水準によって正規性が崩れる場合の測定精度の研究:(1)定量下限の付近での実際の共同実験データの解析による分布の研究、及び(2)下限が存在する場合の分布のモデル化の研究、さらに、2.水準によって分散が異なる場合の多試験室多水準共同実験の研究:(1)外れ試験室の検出法の研究、及び(2)推定される精度の推定性能の評価と必要な試験室数の研究、また、3.併行精度、中間精度、再現精度のロバスト推定法の研究、を目的として研究を進めている。目的の2. (1)「外れ試験室の検出法」に関しては、既にその方法論を提案しており、モンテカルロ法によって精密な棄却限界値を導出する準備を進めている。目的の2. (2)「推定性能の評価と必要な試験室数」に関しては、再現精度推定量の分布の近似分布について検討を行っており、既に結果の一部を得た。目的の3「精度のロバスト推定法」に関しては、研究に着手し、検討すべき方法の考案ついて検討を行っており、既に結果を得た。
高血糖とインスリンのいずれが糖尿病ラット心筋の活動電位延長をもたらすか?

糖尿病に伴う心筋活動電位持続時間の延長は、さまざまな糖尿病モデル動物において確認されている。糖尿病患者において、心電図上のQTcの延長と突然死のリスクの高さに相関があることが報告されており、活動電位持続時間の延長は糖尿病患者における予後悪化の原因因子の一つと考えられる。本研究では、活動電位持続時間延長をもたらす心筋イオンチャネル異常について、タイプ1糖尿病のモデルであるストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットと、遺伝性の自然発症糖尿病モデルであるWBN/Kobラットについて細胞電気生理学的方法と、分子生物顎的方法を用いて検討した。いずれの糖尿病モデルラットから単離した心筋細胞においても、活動電位延長の原因として一過性外向き電流の電流密度の減少が認められた。ラット心筋の位持続時間の決定に与るカリウムチャネルの候補として、電位依存性カリウムチャネルファミリーに属するKv 1.2、1.4、1.5、2.1、4.2、4.3のαサブユニットについて、それぞれのcDNAの一部をプローブとしてノーザンブロット法により、メッセンジャーRNA(mRNA)の発現量を正常ラットと2種類の糖尿病モデルラットとで比較した。ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットでは、正常ラットと比較してKv1.2の有意な減少(30%)とKv1.4の有意な増加(90%)が認められた。それ以外のチャネルのmRNA量には有意な差は認められなかった。次にWBN/Kobラットについて検討したところ、同じようにKv1.2のmRNA量の減少傾向とKv1.4のmRNA量の増加傾向が認められた。ラット心筋における一過性外向き電流の責任チャネルはKv4.2とKv4.3であると考えられているが、いずれの糖尿病モデルラットにおいても、これらのmRNA発現量は低下していなかったので、電気生理学的な手法で認められた一過性外向き電流の減少をmRNA量の変化によって説明することは困難である。一過性外向き電流の減少になんらかの転写後の蛋白合成抑制機序が働いている可能性が考えられる糖尿病に伴う心筋活動電位持続時間の延長は、さまざまな糖尿病モデル動物において確認されている。一過性外向き電流の減少になんらかの転写後の蛋白合成抑制機序が働いている可能性が考えられる平成15年度の科学研究費補助金によって主な設備備品としてデータ収集装置(AD Instruments社製PowerLab)を購入することができ、西南女学院大学保健福祉学部付属保健福祉学研究所の一部門として細胞電気生理学研究設備がほぼ整備された。パッチクランプ法を適用して、ラットより単離した心室筋細胞の一過性外向き電流(Ito)に及ぼすインスリンの効果について調べる研究に着手している。研究の第一段階としで、ストレプトゾトシン静注により膵島を破壊した糖尿病ラット(type1糖尿病モデルラット)の心室筋細胞の活動電位持続時間が対照ラットのそれに比べて著しく延長していること、また、細胞膜容量で補正したItoならびに定常状態外向き電流の電流密度が対照ラットのそれに比べて有意に減少していることが確認できた。目下、膵島破壊後、補充のためのインスリン静注を続けたラットから単離した心室筋細胞において、活動電位持続波形やIto電流密度がどの程度正常化されるかを調べる研究を進めている。次に分子生物学的研究において、ノーザンブロット法で調べたところ、ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラット心室筋では、対照ラットに比べKv1.2のmRNAが有意に減少し、kv1.4のそれが有意に増加していることが明らかとなった。また、平行して、糖尿病ラットの血液生化学的な基礎データの蓄積に努めており、膵島破壊後の血漿インスリン濃度の測定や、補充のためのインスリン静注後の血漿インスリンレベルの測定を行っている。

本研究の本年度の研究実施項目にあるラット初代培養心室筋細胞標本については、本研究所の実験設備の整備計画とのかねあいで実施にはいま少し時間が必要である。。糖尿病に伴う心筋活動電位持続時間の延長は、さまざまな糖尿病モデル動物において確認されている。糖尿病患者において、心電図上のQTcの延長と突然死のリスクの高さに相関があることが報告されており、活動電位持続時間の延長は糖尿病患者における予後悪化の原因因子の一つと考えられる。本研究では、活動電位持続時間延長をもたらす心筋イオンチャネル異常について、タイプ1糖尿病のモデルであるストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットと、遺伝性の自然発症糖尿病モデルであるWBN/Kobラットについて細胞電気生理学的方法と、分子生物顎的方法を用いて検討した。いずれの糖尿病モデルラットから単離した心筋細胞においても、活動電位延長の原因として一過性外向き電流の電流密度の減少が認められた。ラット心筋の位持続時間の決定に与るカリウムチャネルの候補として、電位依存性カリウムチャネルファミリーに属するKv1.2、1.4、1.5、2.1、4.2、4.3のαサブユニットについて、それぞれのcDNAの一部をプローブとしてノーザンブロット法により、メッセンジャーRNA(mRNA)の発現量を正常ラットと2種類の糖尿病モデルラットとで比較した。ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットでは、正常ラットと比較してKv1.2の有意な減少(30%)とKv1.4の有意な増加(90%)が認められた。それ以外のチャネルのmRNA量には有意な差は認められなかった。次にWBN/Kobラットについて検討したところ、同じようにKv1.2のmRNAの減少傾向とKv1.4のmRNAの増加傾向が認められた。ラット心筋における一過性外向き電流の責任チャネルはKv4.2とKv4.3であると考えられているが、いずれの糖尿病モデルラットにおいても、これらのmRNA発現量は低下していなかったので、電気生理学的な手法で認められた一過性外向き電流の減少をmRNA量の変化によって説明することは困難である。一過性外向き電流の減少になんらかの転写後の蛋白合成抑制機序が働いている可能性が考えられる
カテコール-O-メチル転移酵素の賦活化物質の研究：COMT不全解消を目指して

腎臓障害や妊娠高血圧腎症の患者では、カテコールO-メチル転移酵素(COMT)の活性の低下と病態の進行が相関することが知られている。我々はCOMTの活性が、S-アデノシルホモシステイン(SAH)によって阻害されていることに着目し、SAHによる阻害を解除する物質(賦活化物質)を見出した。本研究では、さらに活性の高い化合物の探索に並行して、賦活化物質がCOMT賦活化メカニズムを解明することを目的にした。その結果、従来よりも高活性な化合物A00607を見出した。また賦活化メカニズムとして迂回路モデルを構築した。我々は精製過程でCOMTには二量体分子量を持つ状態に加え、システインの酸化状態に違いがある多形の混合物であることに気づき、二量体と単量体は遅い平衡にあり、精製したてでは高純度でも、二量体画分も単量体画分も数日のうちに混在物になることを見出した。近年二つのグループから報告されたドメンスワップ二量体であると考えている(Angew Chem . 2016, 55, 2683; Acta Cryst. 2014 D70, 2163)。我々の測定では二量体の比活性は単量体よりも数倍以上低いが、興味深いのは、スワップダイマーの結晶構造がapo体でも、阻害剤/S-アデノシルメチオニン/Mg複合体でも得られている点である。二量体の問題は不可避と考えられたので、菌体から迅速に単量体を精製し(菌体破砕/アフィニティ/徹底透析(菌体からのSAH/SAMの持ち込み対策)/イオン交換/ゲル濾過/濃縮: 7日),結晶化担当に15mg程度を供した。我々は化合物による賦活化はSAHによる生成物阻害の解除であることを明らかにしており、活性調節化合物はCOMTとの複合体を形成することを期待している。オキサビシクロノナン系化合物には賦活化活性と阻害活性を示すものがある。この両者について、平衡透析法により、COMTとSAHの解離定数への影響を測定した。阻害物質もCOMT/SAH複合体の解離定数を大きくした(1uM→2uM以上)。このことからCOMT/化合物複合体が存在すると推定している。上記の推定に基づいて、COMT/SAH yajirusi e/COMT/SAH →e/COMT →COMTというルートを想定した。このルートはCOMT/SAH→COMTというルートを迂回するモデルである。平衡実験と同様の条件を設定したシミュレーションを行い、迂回路モデルは今までの速度論実験の結果もうまく説明できることを示した。化合物の合成では、オキサビシクロノナン系化合物誘導体の合成を行った。一部の化合物は不安定であり、合成終了後短時間で純度が大幅に低下してしまうことがわかったが、現在までに6つの化合物の合成と活性評価が終了した。スクリーニングヒットA00013を上回る活性ではないが、二つの化合物は賦活化活性を示すと同時にA00013とA00232で見られた賦活化と阻害の構造活性相関も維持していた。高活性化合物の可能性を予感させる点で心強い。賦活化活性を示すリード化合物と同じ基本骨格(oxabicyclononane;OBCN)を持つ誘導体を合成した。OBCN系化合物はエストラジオール受容体に結合することが知られており、エストラジオールの2位が水産化された2-hydroxyestradiol(2ME)はCOMTの基質になることも知られている。そこで、エストラジオール、エストロンの合成誘導体を日本大学薬学部宮入伸一教授提供を受け、それらの賦活化活性も測定した。残念ながらリードを上回る活性を示す化合物を見出すに至っていない。これらの化合物の中にはCOMTの阻害活性を示すものも一部見出された。さらに、偶然であるが、OBCN系化合物の中に、COMTの基質になるものが見出された。COMTは第一基質としてSAM(S-adenosylmethionine)を結合し、その近傍にカテコール類が第二基質として結合する。第一基質結合部位にSAMから生成したSAH(S-adenosylhomocystein)が居残ることがCOMTのSAHによる生成物阻害の本質であるが、賦活化物質はSAHの親和性を低下させることでCOMTの活性を高める。従って賦活化物質は第二基質結合部位を利用している可能性が高い。平成28年度はラットCOMTの発現系の構築を行い、ラットCOMTを精製した。ヒトCOMTと類似した性質を示し、生成は容易に行えた。ヒトCOMTを用いたスクリーニングで見出された賦活化物質はラット酵素でも賦活化活性を示した。このことからラットCOMTとの複合体の結晶構造解析を開始した。ラットCOMTはヒトCOMTに比べてアポ体の結晶を取得しやすかったが、残念ながら化合物との複合体の構造解析には至っていない。外部研究者の協力により、賦活化物質は第二基質をノルアドレナリン以外の物質に変えても賦活化を行うことが判明した。賦活化物質はCOMT/SAH複合体の第二基質部位に結合すると考えている。賦活化物質eがCOMT/SAH複合体へ親和性を示し、e/COMT/SAH複合体を形成するという仮説をたて、King-Altmanの方法による反応速度論式を算出することを試みたが、計算が複雑で解くことができなかった。

そこで、シミュレーションにより、賦活化物質がSAHの見かけの解離定数を低下させるかを検討したところ、同じメカニズムでも、eがCOMT/SHAに対する親和性よりもCOMTに対する親和性が高い場合は阻害剤になることも示された。このことは賦活化物質の小さな構造変化により、阻害剤が生じる事実を説明するものである。理論的研究については検討をつづけ、実験的に裏付けることを目指したい。平成28年度は、類似化合物が基質として作用することも見出すことができ、生成物阻害のメカニズムに関しては進捗を得たと言える。しかしながら未だに活性が強い化合物の取得には至っていない。平成29年度は本研究グループにおいてOBCN系化合物の合成方法がほぼ完成したので、さらに分子量を大きくするデザインでCOMTへの親和性を高めたいと考えている。本研究の最終的な目的は、生体内でSAHにより抑制されているCOMTの活性を解放し、末梢循環中のNE濃度を低下させ、2-hydroxyestradiolからの2-methoxyestradiolの生成を向上させる化合物を創製し、COMTの生理条件での制御機構を解明することである。(1)高活性化合物の合成、探索:我々は試験管内でCOMTを賦活化できる化合物を2つ取得していた。Oxabicyclononane系化合物に関しては合成方法を確立できたので、新規化合物の合成を実施した。また、さらに新たな賦活化物質を探索し、従来の化合物よりもEC50が1/3の新規骨格を見出した。(2)賦活化メカニズムの理論式の構築:迂回路モデルを提唱してきたが、モデルの理論式を導くことができず、シミュレーションに留まっていた。本研究期間中に非平衡定常状態を簡単に表現するアイデアを得た。迂回路モデルの理論式を構築できた。(3)酵素画分のdimer-monomer混在への対応:遺伝子組み換え大腸菌で発現させ精製したヒトCOMT画分がdimerとmonomerの混合であることが、様々な実験結果の解釈を難しくしていた。本研究では分析ゲル濾過クロマトカラムの新規導入により、実験直前と直後のdimer-monomer比率を15分の分析で求めることができる様にした。Monomer:Dimer=65:35程度の比率であること、Dimerには酵素活性がないことが明らかになり、過去の実験データとの整合性が証明できた。(4)化合物とCOMTの複合体の結晶構造:化合物とCOMTの複合体の結晶構造解析は大阪大学タンパク質研究所との共同研究として数年越しの挑戦を続けてきた。本研究では、単なるタンパク試料の供給者にとどまらず、どういう組成と手順で結晶化を試みるべきかまで突っ込んで検討を加えた。腎臓障害や妊娠高血圧腎症の患者では、カテコールO-メチル転移酵素(COMT)の活性の低下と病態の進行が相関することが知られている。我々はCOMTの活性が、S-アデノシルホモシステイン(SAH)によって阻害されていることに着目し、SAHによる阻害を解除する物質(賦活化物質)を見出した。本研究では、さらに活性の高い化合物の探索に並行して、賦活化物質がCOMT賦活化メカニズムを解明することを目的にした。その結果、従来よりも高活性な化合物A00607を見出した。また賦活化メカニズムとして迂回路モデルを構築した。本年度検討した迂回路モデルは、化合物がCOMT/SAH複合体とアポ状態のCOMTのどちらかに親和性を示すかによって、賦活化化合物と阻害化合物になることを予測している。
再編後の社会教育施設事業の実現方策とインターミディアリーの学習機能に関する研究

本研究の目的は、再編後の社会教育施設事業に果たすインターミディアリーの役割を明らかにすることである。研究成果として、県内の中間支援組織のネットワーク化によって地域社会教育をサポートする手法の共有化や人材育成に取り組んでいるケース、さらには域内の市町村行政、社会教育関係機関の連携によって社会教育振興会が組織化され、中間支援組織との連携のもとに施設職員の研修等を行っているケース(山形県置賜地方)などが可能性として見出された。一方で、このように展開できる中間支援組織の多くが行政とのパートナーシップ関係を有していることや、中間支援組織の再編などが各地で進みつつある実態が課題として明らかとなった。本研究の初年度は、研究計画に記載の通り、本研究課題の分析視点を構築するため、インターミディアリーや「新しい公共」に関する諸理論、社会教育・生涯学習施策、市民活動施策、市民参加システム等の政策・制度等に関する資料・文献の収集、整理、分析を行なった。特に調査研究上の知見を得るために、本研究課題に精通したシンクタンク機関(東北活性化研究センター)、研究機関(東北大学、同志社大学)からの情報収集にも取り組む。関連する文献・資料等、並びに情報処理機器等の必要備品の購入経費を申請通り計上している。さらに、再編後の社会教育施設の民間運営を進める(あるいは今後予定している)自治体・地域の概況について、国内の現地調査や情報収集を精力的に行った。再編後の社会教育施設事業の実現方策をめぐるインターミディアリーの学習機能に着眼する本研究ではあるが、その前提となる社会教育施設の運営主体(住民自治組織、NPO等)の課題、学習ニーズを分析することに重点を置いた。また、地域コミュニティ支援を目的とした中間支援組織・施設などの調査も進めている。事例としては、地域コミュニティ政策に先駆的に取り組む宮崎市、福岡県久留米市、山口県周南市をはじめとする市町村自治体、並びに沖縄、福岡、神奈川、新潟などで中核的役割を果たしている中間支援組織・施設への情報収集も進めている。これらを通して、再編後の社会教育施設をサポートする行政、並びにインターミディアリーの配置人材、提供される学習プログラム、そして支援をめぐる目的構築などに着眼しながら、その現状と課題の把握を進めた。研究実施計画記載のとおり、前年度に引き続き本研究にかかわる先行研究に関する文献・資料、あるいは調査対象自治体に関する基本統計資料(条例等の関連制度を含む)、社会教育・生涯学習施策、市民協働施策等に関する資料の収集、整理、分析を行った。また、調査研究上の分析視角を得るため、研究機関(東北大学、他)、中間支援組織((特活)山形の公益活動を応援する会、他)などへの情報収集にも取り組む。各地の事例調査からは、再編後の社会教育施設においては社会教育事業だけではなく、これに関連した地域計画の策定(住民アンケート等の地域調査を含む)、コミュニティビジネス等の地域経済活性化の方策、あるいはそれらの担い手の確保や人材育成が課題となっていることが明らかとなった。これに関連した調査として、広島県福山市、山形県(複数の市町村)をはじめとする市町村自治体への訪問調査を実施している。事例からはさらに、社会教育施設再編と同時に市町村の予算規模等が縮小するなかにあって、社会教育振興を目的とした市町村間のネットワーク化を図り、中間支援組織との連携のなかで社会教育推進にかかわる人材育成に取り組むケースも見られた。また、特にこの人材育成方策との関連で、東日本大震災・震災復興をめぐる復興支援員(総務省)の学習機会に育成策の知見を得ることができた。事例としては、福岡県大牟田市、静岡県袋井市、山形市等のNPOや中間支援組織への訪問調査を実施している。なお、この研究成果については、日本地域政策学会における学会報告、並びに研究論文としてまとめている。近年の社会教育施設に対しては、住民自治組織設立とその拠点化、民間運営(特に住民自治組織運営)への移行、そして行政管理部門の移管など自治体内分権を意図した住民自治・市民協働関連施策による性急な再編が少なくない。これによって形骸化しつつある社会教育事業の維持や再構築をインターミディアリーからのアプローチによって実現するための知見を得ることが本研究の主たる目的であった。再編後の社会教育施設では、地域計画の策定、コミュニティ・ビジネス等の地域経済の活性化、地域包括ケアシステムの構築、自主防災活動、子どもの貧困問題への対応など各種の地域課題への取り組みと同時にその担い手の確保や人材育成が課題となっていた。担い手不足によって地域運営移行後の社会教育施設職員自らが、やむをえずこれらの諸課題に向き合うケースさえ見られた。これに対して、社会教育振興を目的とした市町村間のネットワーク(公民館主事会等)と中間支援組織との連携の中で社会教育推進にかかわる人材育成に取り組むケースも見られたが、市町村の予算規模が縮小する中ではその財源確保を含め維持継続が課題となっている。他方、本研究では東日本大震災からの復興に取り組む復興支援員(総務省)のサポートシステムにヒントを得ている。福島県浪江町では、中間支援組織の重層的ネットワークによって復興支援員の学習機会や事業展開を実現していた。再編後の社会教育施設においては、施設職員(住民)、運営主体、行政がフラットな関係を維持しつつも、社会教育の理念や事業構築の手法等を自治体内外に貫徹させるインターミディアリーの構造化に可能性が見出された。調査の過程では、県、市町村の各段階で展開する中間支援機能の統合あるいは競合的関係とそれによって学習支援機能が再構築される状況等が散見されたが、このことは本研究の延長上にあるため新たな研究課題としておきたい。

研究成果として、県内の中間支援組織のネットワーク化によって地域社会教育をサポートする手法の共有化や人材育成に取り組んでいるケース、さらには域内の市町村行政、社会教育関係機関の連携によって社会教育振興会が組織化され、中間支援組織との連携のもとに施設職員の研修等を行っているケース(山形県置賜地方)などが可能性として見出された。一方で、このように展開できる中間支援組織の多くが行政とのパートナーシップ関係を有していることや、中間支援組織の再編などが各地で進みつつある実態が課題として明らかとなった。市町村自治体や各地の中間支援組織、NPO等へのヒアリング調査を多様な角度から実施したことにより、下記の具体的知見を得ることができた。第1は、再編後の社会教育施設をめぐっては、地域の拠点としての位置づけが強化されることにより施設事業の拡大が見られることである。具体的には、コミュニティビジネスの展開や共同出資による小規模販売店の運営に取り組むケース、あるいは中長期ビジョンを含む総合的な地域経営に向けた地域計画の策定など多様な取り組みがある。他方で、これらを担う人材の確保、並びにその育成方策が大きな課題となっている。再編後の社会教育施設をめぐっては、従来の枠組みを越えた支援内容が社会教育行政への期待となって現れている実態がある。第2は、上記の諸課題の解決策として、広域での市町村社会教育行政のネットワーク化によって、域内の社会教育関係団体・人材の育成や(再編後を含む)社会教育施設事業の活性化を図ろうとするケースである。その一つである置賜社会教育振興会(山形県)では、実際の研修会等の実施段階では中間支援組織(おきたまネットワークサポートセンター)との連携のもとで実施している。市町村社会教育行政は、既述の期待の高まりの一方で予算規模が縮小されるという矛盾を抱えつつも、地域内外の資源を活用したオリジナリティのある人材育成方策を民間との連携のもとで実現している。そして第3は、こうした人材育成の具体的手法についてである。本研究では、東日本大震災の復興に取り組む復興支援員とその育成システムに着眼している。具体的には、中間支援組織の重層的ネットワークによって研修事業を含む復興支援員のサポートを全国規模で展開している福島県浪江町について検討している。こうした民間とのパートナーシップによる支援体制のあり方には、本研究課題の一つである人材育成方策として参考となる点が多いことが明らかとなった。社会教育学今後の研究の進め方としては、まず第1に前年度までに明らかとなった研究課題を中心に引き続き事例調査を継続していく。主には次の3つの視点からとなる。(1)自治体内外にある社会教育関係団体や人材、そして社会教育行政のネットワーク化など、既存資源の活用方策についてである。再編後の社会教育施設事業の実現方策をめぐってはその人材育成が一つの課題となっていたが、これに対して従来までの社会教育の蓄積をどのように活かしていくのかということとの関連でみていく。
臨床展開を目指したヒト胚性幹細胞からの成熟赤血球作製の基盤技術開発

昨年度に開発した、完全に動物由来の細胞および血清を取り除いた培養条件で未分化ヒト胚性幹細胞(ES細胞)から成熟血球を大量産生するin vitro培養システムにおいて、産生される血球の性状を中心に検討を行った。ヒトES細胞をマトリゲル上で血清を含まない条件で培養を継続し、無フィーダー細胞条件下で少量のアルブミン・BMP-4・VEGFを添加した培養条件で初期培養を行った。造血系前駆細胞の表面マーカーであるVEGFR-2、CD34陽性細胞が出現する分化誘導開始4日目以降の細胞をマウスストローマ細胞であるOP9細胞上にまきなおしてEPO・IL-3・SCF・TPO存在下で培養を継続し、産生される血液細胞の性状を検討した。浮遊血液細胞のメイ・ギムザ染色では赤血球・好中球・巨核球の出現が確認された。また、出現する浮遊赤血球を抗ヘモグロビン抗体の免疫染色、およびヘモグロビン遺伝子のリアルタイムRT-PCRの継時的解析では培養初期には胚型ヘモグロビン陽性のヒト卵黄嚢由来の赤血球が、そして後期には胎児型・成人型ヘモグロビン陽性のヒト胎児肝由来の赤血球が出現する事が判明した。この培養システムはヒトES細胞から発生学的にヒト胚と同等の血液細胞発生を再現する事が可能であった。今後はさらに培養法法を改良し、輸血可能な成熟成人型赤血球のex vivo増殖の基盤技術の開発を目指していく予定である。完全に動物由来の細胞および血清を取り除いた培養条件でヒト胚性幹細胞(ES細胞)を長期間未分化状態で維持し、輸血可能な成熟赤血球を大量産生するin vitroでの培養システムの開発を試みた。ヒトES細胞をマトリゲル上で血清を含まない条件で培養を継続し、未分化マーカーであるSSEA-4、TRA-1-60などの発現に変化がなく、ALP活性も保たれており、未分化状態を維持できていることを確認した。次に無フィーダー細胞条件下で継代培養したヒトES細胞を少量のアルブミンのみを加えた培養液にBMP-4・VEGFを添加して分化誘導を行った。すると分化誘導開始1-2日後より早期中胚葉マーカーであるBrachyuryの発現上昇を認め、4日後から造血系・血管内皮系の前駆細胞の表面マーカーであるVEGFR-2、CD34が陽性の細胞が全細胞中10-20%出現した。最後に分化誘導6日後の細胞をマウスストローマ細胞であるOP9細胞上にまきなおし、造血系・血管内皮系への分化能を検討した。OP9上での培養開始6日頃より胚型赤血球を中心とした血液細胞、VE-カドヘリン陽性の血管内皮細胞の出現を認めた。以上の結果より動物由来の細胞および血清を取り除いた培養条件でヒトES細胞を未分化のまま継代培養し、造血系・血管内皮系の前駆細胞を分化誘導できることが明らかとなった。この培養システムはヒトES細胞を用いた輸血可能な成熟赤血球のex vivo増殖の基盤技術開発において有用であると考えられた。
マイクロRNAモドミクスによる組織恒常性の把握と臨床応用

マイクロRNAは、機能性核酸の1つとして標的遺伝子に結合してその蛋白翻訳に関わることにより、ゲノム全体の機能を大きく左右する分子である。2001年に癌特異的なマイクロRNAが発見されて以来、マイクロRNAの「量」的な発現と疾患予後との関連性が明らかにされてきた。しかし、マイクロRNA(2,658種類)は遺伝子数(22,500)に対して9分の1を占めるのみであるので、マイクロRNAの「質」的な精緻な変化が細胞の機能に大きく影響を与えることが示唆される。私達の予備的研究の成果で、難治癌ではマイクロRNAの特定の塩基位置にメチル化修飾が付加されており、遺伝子の発現と機能の制御に大きな変化を来していることが示された。(1)マイクロRNAの一塩基レベルでの化学修飾を解読するための確立された技術は未だない。全マイクロRNA(2,671種類)のモドミクスを厳密にプロファイリングするために、相互補完的な2つの技術を応用した。1質量分析(MS)法による分子内修飾の高精度計測2トンネル電流シークエンス(TS)法による短配列のデータ蓄積(2)上記の計測技術で単細胞レベルのマイクロRNAのモドミクス解析を進めることにより、新しい視点で組織恒常性の機構を理解し把握することができる。マイクロRNAのメチル化酵素の遺伝子改変マウスを用いて膵臓の発生と癌化を研究し、ヒト疾患における体性幹細胞からの癌化におけるRNAモドミクスの役割を理解することを進めた。また手術等で得られた臨床材料を用いて組織学的に確認した。特に本年度は複数の技術を融合させることにより、マイクロRNAモドミクスによる組織恒常性の把握と臨床応用に向けて成果を取りまとめ、論文化と大学発の特許及び産学連携としての社会実装の実現に向けて取り組んでいく。このようなマイクロRNAのモドミクスを厳密にプロファイリングすることにより、疾患のサブクラス分類や高精度の予後判定、さらには組織恒常性の維持と破綻、そして癌幹細胞の研究に応用し、ハブとなる分子の同定を通じて画期的な創薬への道を拓くことが出来る。本計画では以下の点に焦点を絞り研究を進めた。(1)マイクロRNAモドミクス解読:マイクロRNAの一塩基レベルでの化学修飾を解読するための確立された技術は未だない。1質量分析(MS)法による分子内修飾の高精度計測2トンネル電流シークエンス(TS)法による短配列のデータ蓄積(2)組織恒常性の理解と臨床応用:上記の計測技術で単細胞レベルのマイクロRNAのモドミクス解析を進めることにより、新しい視点で組織恒常性の機構を理解し把握することができる。本計画では、マイクロRNAのメチル化酵素の遺伝子改変マウスを用いて膵臓の発生と癌化を研究し、ヒト疾患における体性幹細胞からの癌化におけるRNAモドミクスの役割を理解することを進めた。(1)質量分析(MS)法マイクロRNAのメチル化は、11種類が知られているが、N6メチル・アデニン(N6A)とN1メチル・アデニン(N1A),およびm5メチル・シトシン(m5C)とm3メチル・シトシン(m3C)が主たる修飾であり(92%)、質量分析法で区別可能である。私達はN6AとN1A、m5Cとm3CをBromoacetaldehyde付加により峻別可能な基盤技術を開発した。本研究では、着実に段階を踏んで進める、まず癌で重要なマイクロRNA(癌抑制遺伝子を標的とするOnco-MIR,癌遺伝子を標的とするSuppressor-MIR)から20個をルーチンで測定できる第一段階を構築する。第二段階として後述のトンネルシークエンス法と融合させて50個まで測定化可能とする。さらに技術の集約化を進め、第三段階として500個の解析が可能なチップの開発を進めた。(2)トンネル電流シークエンス(TS)法トンネル電流シークエンス法により取得した短い塩基の一本鎖の連続した配列情報を用いて、これまでの私達との恊働した研究に引き続き、一分子のレベルでマイクロRNAのメチル化の位置を同定し、計算機を用いた機械学習により、高速に大容量データを処理する技術を完成させた。次年度も引き続き研究を進め、生体の恒常性の維持とその機能の破綻メカニズムを明らかにし、疾患バイオマーカーとして基盤技術を構築した。

2001年に癌特異的なマイクロRNAが発見されて以来、マイクロRNAの「量」的な発現と疾患予後との関連性が明らかにされてきた。しかし、マイクロRNA(2,658種類)は遺伝子数(22,500)に対して9分の1を占めるのみであるので、マイクロRNAの「質」的な精緻な変化が細胞の機能に大きく影響を与えることが示唆される。私達の予備的研究の成果で、難治癌ではマイクロRNAの特定の塩基位置にメチル化修飾が付加されており、遺伝子の発現と機能の制御に大きな変化を来していることが示された。(1)マイクロRNAの一塩基レベルでの化学修飾を解読するための確立された技術は未だない。全マイクロRNA(2,671種類)のモドミクスを厳密にプロファイリングするために、相互補完的な2つの技術を応用した。1質量分析(MS)法による分子内修飾の高精度計測2トンネル電流シークエンス(TS)法による短配列のデータ蓄積(2)上記の計測技術で単細胞レベルのマイクロRNAのモドミクス解析を進めることにより、新しい視点で組織恒常性の機構を理解し把握することができる。マイクロRNAのメチル化酵素の遺伝子改変マウスを用いて膵臓の発生と癌化を研究し、ヒト疾患における体性幹細胞からの癌化におけるRNAモドミクスの役割を理解することを進めた。また手術等で得られた臨床材料を用いて組織学的に確認した。特に本年度は複数の技術を融合させることにより、マイクロRNAモドミクスによる組織恒常性の把握と臨床応用に向けて成果を取りまとめ、論文化と大学発の特許及び産学連携としての社会実装の実現に向けて取り組んでいく。平成30年度も引き続き、組織恒常性に関わるメカニズムの解析を進める。すなわち遺伝子改変マウスを用いてマイクロRNAのメチル化に関わる酵素をノックアウト(欠損)し、どのマイクロRNAのどの塩基部位に、疾患特異的なメチル化修飾が発生するのかを明らかにする。そのために、膵臓に特異的に遺伝子発現を誘導できるマウス(PDX1-Cre-ER)と、メチル化酵素をノックアウトできるようにCRISPER/Cas9法でゲノム編集した欠損マウス(METTL3,METTL4,WTAP,TRMT6)、および癌化を誘導できる発癌マウス(K-Ras変異)の3者を掛け合わせて、任意の条件で遺伝子を組み換えれるマウスを作製、使用する。マイクロRNAのメチル化をプロファイリングすることにより組織の恒常性が破綻する過程で、マイクロRNAのメチル化酵素が関わり、機能が変化して癌化が進展することを明らかにすることができる。さらに、ヒト臨床材料を用いた検討をすすめ、創薬へ新たなシーズを提示する。このようにRNAモドミクスは従来は知られていなかった病態を明らかにする鍵を握っており、疾患研究のパラダイムシフトを生む可能性が強く期待される。
偏微分方程式問題解決シミュレーションプログラム生成支援環境の研究

計算科学において問題解決環境(PSE(Problem Solving Environment))の研究が進展している.本研究ではまず,偏微分方程式問題に限ることで,問題に対応するプログラム生成支援が可能であることを示した。様々なPSEが開発されるに伴い,PSE開発が多大な労力とコストを必要とするようになった.そこで,次にPDE(偏微分方程式)問題解決やプログラミング教育支援などに分野を限ることで,PSE開発そのものを支援するためのPSEの研究を行った.PDE問題用PSE等をモジュール化し,共通に使えるモジュール部品の組み合わせで,新たなPSEを構築支援するメタPSE(PSE Park)を研究した.計算科学において問題解決環境(PSE(Problem Solving Environment))の研究が進展している.本研究ではまず,偏微分方程式問題に限ることで,問題に対応するプログラム生成支援が可能であることを示した。様々なPSEが開発されるに伴い,PSE開発が多大な労力とコストを必要とするようになった.そこで,次にPDE(偏微分方程式)問題解決やプログラミング教育支援などに分野を限ることで,PSE開発そのものを支援するためのPSEの研究を行った.PDE問題用PSE等をモジュール化し,共通に使えるモジュール部品の組み合わせで,新たなPSEを構築支援するメタPSE(PSE Park)を研究した.複雑で複合的な現象の計算機シミュレーションの需要は非常に高いが,その実施にはシミュレーションプログラムを作成することが必要であり,多大の労力とコストを必要としている.本研究では,偏微分方程式で記述できる問題(PDE問題)をシミュレートするプログラムを半自動的に生成する新たな方法の研究にチャレンジする.すなわち,入力としての偏微分方程式そのものに加え,境界・初期条件,計算領域情報,問題そのものの情報などを入力とし,シミュレーションプログラムとそのプログラムのドキュメントを出力するシステム(問題解決環境(PSE))の構築を支援する研究を行い,計算工学の分野に貢献する.PDE問題に限ることで,本研究を現実味のあるものとする.初年度である今年は,PDE(偏微分方程式)問題に限定した新たなPSEを構築するためのフレームワークをPSE Parkと称してその研究を開始した.まず,問題記述情報そのものを詳細に検討し,記述すべき情報を洗い出すため差分法を対象としPDE(偏微分方程式)問題を詳細こ分析し,問題記述情報を洗い出した.次に、本研究計画全体に不可欠なこのPSE Parkフレームワークを設計した.また、PSEを構築支援するフレームワークであるPSE Parkの研究のためには、PSEを構成する離散化やプログラム生成をするモジュールも開発を開始した.本研究で研究しているPSE Parkでは、これらの各PSEモジュールが分散コンピュータ上に配置されている場合でも,ユーザはその分散環境を意識せず,各モジュールをつなげることにより,問題を解決するPSEを構築できる環境を考え,具体的にはクラウドコンピューティング環境を意識したPSEフレームワークを設計できた.今後、さらにPSE Parkの研究・開発を進め、製品の開発や研究に必要なシミュレーション環境を容易に構築支援できる手法を提案し,計算工学に貢献したい.問題解決環境(PSE(Problem Solving Environment))という分野が提案され,様々なPSEが研究開発され,既に数十年経つ.一方クラウドコンピューティングなどの分散資源を活かした計算機環境を普段に誰でもが利用できるようになった.さらに,製品開発や研究のための計算機シミュレーション手法が欠かせなくなりシミュレーションを支援するPSE,プログラム生成支援PSE,教育においても教育支援PSEなども登場した.しかし様々なPSEが開発されるに伴い,PSE開発が多大な労力とコストを必要とするようになった.そこで,本研究では,PDE(偏微分方程式)問題解決やプログラミング教育支援などに分野を限ることで,PSE開発そのものを支援するためのPSEの研究を行っている.具体的に今年度は,昨年と今年度前半で開発したPDE問題PSEや教育支援PSEをモジュール化し,共通に使えるモジュール部品を組み合わせることでPSEを構築支援するPSEを構築することを考えた.このシステムをPSE Parkと名付け,分散計算機環境にモジュールを配置しユーザがモジュールをつなぎ合わせることで,新たなPSEを開発することを支援するPSE環境の構築を開始した.特に,今年度は各モジュールの入出力の規則の定義,モジュールの開発・登録支援,PSE Parkフレームワークの研究と開発を主に行った.本研究に関連し,国際会議及び国内の学会でPSEセッションを主催し,今年度までの成果を発表し,意見交換を行うとともに,今後の研究の方向とについて討論を行った.計算科学・工学において問題解決環境(PSE(Problem Solving Environment))の研究が進展し,様々なPSEが研究開発され活躍している.製品開発や研究のための計算機シミュレーション手法が不可欠であり,シミュレーションを支援するPSE,プログラム生成支援PSE,教育においても教育支援PSE,グリッド/クラウドコンピューティングを支援するPSE,並列計算を支援するPSEなどが登場した.これらのPSEはそれぞれの問題に特有のシステムであるが,その一部の部品は複数のPSEで再利用可能であることもわかった。一方で様々なPSEが開発されるに伴い,PSE開発が多大な労力とコストを必要とするようになった.そこで,本研究では,PDE(偏微分方程式)問題解決やプログラミング教育支援などに分野を限ることで,PSE開発そのものを支援するためのPSEの研究を行った.今年度は,昨年までに開発したPDE問題用PSEや教育支援PSEをモジュール化し,共通に使えるモジュール部品を組み合わせることで,PSEを構築支援するメタPSEを構築した.

このシステムをPSE Parkと呼び,分散計算機環境にモジュールを配置し,ユーザがモジュールをつなぎ合わせることで,新たなPSEを開発することを支援するPSE環境のフレームワークを研究構築した.今年度はPSE Parkフレームワークをスムースに利用できるよう利用者支援機能を中心に研究開発を行った.その成果を主催した国際会議及び国内学会でPSEセッションや研究会で発表討論した。今後の研究の発展につながる成果が得られた。
イヌ胎子の脳細胞培養系を用いたβアミロイド症の機序解明

本研究は,イヌがアルツハイマー病のβアミロイド症の有効なモデル動物になりうることに注目して,イヌ胎子の脳細胞培養系を確立し,アミロイドβ前駆蛋白(APP)およびβ蛋白のin vitroにおける動向を検索することを目的とした.まず胎子大脳皮質組織を初代培養し,細胞分画を検討した.培養細胞をグリア線維性酸性蛋白(GFAP)およびニューロフィラメント(NF)に対する抗体による免疫染色により神経膠細胞と神経細胞の割合を調べた.その結果,神経細胞と膠細胞の割合は1:20から1:50ほどであり,1週間以上維持した場合は神経細胞は死滅した.次にアミロイドβ前駆蛋白がin vitroで産生されるか否かをを確認するため,初代培養2日目の大脳培養細胞をアミロイドβ前駆蛋白に対する抗体で免疫染色したところ,NFで陽性を示す神経細胞が同様にアミロイドβ前駆蛋白に陽性を示した.このことからイヌの神経細胞は培養下でもアミロイドβ前駆蛋白が産生されている事が判明した.一方,β蛋白に対する免疫染色を行ったところ,陽性所見は得られなかった.このことから,通常の培養条件下では,アミロイドβ前駆蛋白は産生されているものの,β蛋白は合成されていないことが判明した.現在,培養液中にカテプシン類の酵素やアポリポ蛋白などを加え培養を行いβ蛋白が産生されるか否かを検討している.一方,これまでイヌの剖検例のうち脳血管アミロイド症あるいは老人斑などβアミロイド症が見られた症例69例について疫学的な検討を行い.βアミロイドの発症が必ずしも年齢に依存していないことを明らかにし,その結果を海外の学術雑誌に発表した.本研究は,イヌがアルツハイマー病のβアミロイド症の有効なモデル動物になりうることに注目して,イヌ胎子の脳細胞培養系を確立し,アミロイドβ前駆蛋白(APP)およびβ蛋白のin vitroにおける動向を検索することを目的とした.まず胎子大脳皮質組織を初代培養し,細胞分画を検討した.培養細胞をグリア線維性酸性蛋白(GFAP)およびニューロフィラメント(NF)に対する抗体による免疫染色により神経膠細胞と神経細胞の割合を調べた.その結果,神経細胞と膠細胞の割合は1:20から1:50ほどであり,1週間以上維持した場合は神経細胞は死滅した.次にアミロイドβ前駆蛋白がin vitroで産生されるか否かをを確認するため,初代培養2日目の大脳培養細胞をアミロイドβ前駆蛋白に対する抗体で免疫染色したところ,NFで陽性を示す神経細胞が同様にアミロイドβ前駆蛋白に陽性を示した.このことからイヌの神経細胞は培養下でもアミロイドβ前駆蛋白が産生されている事が判明した.一方,β蛋白に対する免疫染色を行ったところ,陽性所見は得られなかった.このことから,通常の培養条件下では,アミロイドβ前駆蛋白は産生されているものの,β蛋白は合成されていないことが判明した.現在,培養液中にカテプシン類の酵素やアポリポ蛋白などを加え培養を行いβ蛋白が産生されるか否かを検討している.一方,これまでイヌの剖検例のうち脳血管アミロイド症あるいは老人斑などβアミロイド症が見られた症例69例について疫学的な検討を行い.βアミロイドの発症が必ずしも年齢に依存していないことを明らかにし,その結果を海外の学術雑誌に発表した.
SDF-1/CXCR4シグナル伝達経路の表皮角化細胞遊走における役割の解析

近年、ケモカインであるSDF-1(CXCL12)がヒト皮膚において間質、線維芽細胞、表皮細胞などに発現していることが報告されていたが、その生理機能は未知であった。我々はSDF-1が濃度依存性に表皮角化細胞の細胞遊走を促進させることを見出した。さらにその細胞遊走にはEGF受容体の活性化とそれに引き続くERK(p42/44)の活性化が中心的な役割を果たしていること明らかにした。1)ヒト表皮角化細胞の培養実験に先立ち、手術時の余剰皮膚より、正常ヒト表皮角化細胞を単離し、MCDB153培地を用いた無血清培養を行った。2)培養ヒト表皮角化細胞を用いたSDF-1による表皮細胞遊走能の検討SDF-1の濃度を0から300ng/ml、時間を6から8時間と条件を変えて比較検討したところ、SDF-1は濃度依存性に細胞遊走を促進し、刺激後6時間で100ng/mlをピークとしたベル型を呈した。SDF-1は100ng/mlを至適濃度とし表皮角化細胞遊走をコントロールと比して2倍にまで促進させることが明らかとなった。この実験結果に基づき以後の刺激実験には100ng/mlを使用した。なお、Human recombinant SDF-1はR&D社より入手した。3)培養ヒト表皮角化細胞を用いたSDF-1による表皮角化細胞遊走へのHB-EGFを介したEGF受容体Transactivation機構の関与の有無の検討そこで、次にこのSDF-1による表皮角化細胞遊走へのEGF受容体Transactivation機構の関与を検討するために、至適濃度である100ng/mlのSDF刺激後のCell lysateと抗リン酸化EGF受容体抗体を用いたWestern Blot法を行ったところ、0から60分まで時間を変えて比較検討したところ刺激後10分をピークとして時間依存性にEGF受容体の活性化が認められた。現在このSDF-1刺激による細胞遊走、ならびにEGF受容体の活性化がHB-EGFを介したEGF受容体Transactivation機構であるかの検討を各段階における阻害剤を用いて検討中である。SDF-1による皮化胞遊走へのEGF受容体Transactivation機構の有無の検討SDF-1による細胞遊走へのEGF受容体Transactivation機構の関与を検討するために、各段階に特異的な阻害剤を用いて阻害実験を行った。HB-EGFの膜型から遊離型への変換酵素の阻害剤にKB-R8301、遊離型HB-EGFの活性阻害剤にCRM197、EGF受容体の阻害剤にEGF受容体中和抗体、EGF受容体のリン酸化阻害剤にはAG1478を使用した。Western Blot法による解析では、AG1478のみ約35%が抑制されたが、他の阻害剤ではSDF-1によるEGF受容体のリン酸化は抑制されなかった。同様にBoyden Chamber法においてもAG1478添加のみ約70%添加の遊走が抑制されたが、他の阻害剤では抑制されなかった。以上の結果からSDF-1による細胞遊走はEGF受容体を介するが、Transactivation機構自体は関与していないことが明らかとなった。EGF受容体下流のシグナル伝達経路の解析EGF受容体下流のシグナル伝達分子として、細胞遊走に重要な役割を果たしていることが報告されているSTAT3に注目し解析を行ったが、0から60分までの時間経過中、活性化は認めなかった。次にEGF受容体下流のシグナル経路の一つであるMAPK経路の解析を行ったところ、EGF受容体の活性化に引き続きERK(p42/44)の活性化が時間依存性に認められた。このERKの活性化の細胞遊走への関与を明らかにするために阻害実験を行ったところ、10μMのERK阻害剤PD98059により細胞遊走はほぼ完全に抑制された。以上の結果からSDF-1に誘導される表皮角化細胞遊走はEGFRの活性化、それに引き続くERK(p42/44)の活性化が中心的な役割を果たしていることが明らかとなった。
ゴキブリ類の家屋害虫化要因の化学的解析と行動制御

本研究においては,ゴキブリ類がなぜ家屋害虫化したのか,進化的背景を探り,そのユニークな習性を利用して行動制御のための素材開拓を目標とした(以下,各項目に対応する報告書の章を示す).チャバネゴキブリの雄が腹部背面腺から分泌する性フェロモンは,雌に対する摂食刺激性が著しく強く,雌の食物嗜好性と極めて密接に関係している.活性因子の化学組成を分析した結果,オリゴ糖・リン脂質・ステロイドおよびアミノ酸を含む少なくとも38種の化合物群から構成されていることお明らかにした(第1章).これらの,化合物間相互における協力刺激活性を行動学ならびに神経生理学的に計測し,複合的味覚受容の機構を解析した.とくに,神経電位の測定から,特定の味覚感覚子が,口器パラグロッサに集中分布することが判明した(第3章).これらの結果から,雌成虫の求愛摂餌刺激感覚と,一般食餌刺激感覚の味覚生理基盤の相同性が明らかとなった.もともと,家屋性ゴキブリは,森林性のゴキブリから進化してきたものと考えられる.森林性のモリチャバネゴキブリ,草地性のヒメチャバネゴキブリとの背面分泌腺分泌物の化学組成比較から,森林性ゴキブリ類と家屋性のゴキブリ類の食性の違いが配偶選択とリンクしていることが強く示唆された(第2章).ゴキブリ類の「性」と「食」を司る化学的要因の総合的な理解から繁殖行動制御への新たな手法を確立するための重要な知見を得ることができた(第4章).本研究においては,ゴキブリ類がなぜ家屋害虫化したのか,進化的背景を探り,そのユニークな習性を利用して行動制御のための素材開拓を目標とした(以下,各項目に対応する報告書の章を示す).チャバネゴキブリの雄が腹部背面腺から分泌する性フェロモンは,雌に対する摂食刺激性が著しく強く,雌の食物嗜好性と極めて密接に関係している.活性因子の化学組成を分析した結果,オリゴ糖・リン脂質・ステロイドおよびアミノ酸を含む少なくとも38種の化合物群から構成されていることお明らかにした(第1章).これらの,化合物間相互における協力刺激活性を行動学ならびに神経生理学的に計測し,複合的味覚受容の機構を解析した.とくに,神経電位の測定から,特定の味覚感覚子が,口器パラグロッサに集中分布することが判明した(第3章).これらの結果から,雌成虫の求愛摂餌刺激感覚と,一般食餌刺激感覚の味覚生理基盤の相同性が明らかとなった.もともと,家屋性ゴキブリは,森林性のゴキブリから進化してきたものと考えられる.森林性のモリチャバネゴキブリ,草地性のヒメチャバネゴキブリとの背面分泌腺分泌物の化学組成比較から,森林性ゴキブリ類と家屋性のゴキブリ類の食性の違いが配偶選択とリンクしていることが強く示唆された(第2章).ゴキブリ類の「性」と「食」を司る化学的要因の総合的な理解から繁殖行動制御への新たな手法を確立するための重要な知見を得ることができた(第4章).本年度は,チャバネゴキブリ属のゴキブリについて以下の項目を中心に追究した.1)チャバネゴキブリの雄背面分泌物組成の化学分析性成熟したチャバネゴキブリの雄成虫は,雌に出会うと翅を上げて背面の分泌腺から雄フェロモンを婚姻贈呈物質として分泌する.雌がこの分泌液をなめる間に交尾に至る.雌の摂食行動を刺激するこの活性因子は,複雑な組成のオリゴ糖類とリン脂質の混合物から成るが,それら以外に非極性中性画分および両性画分に糖類の活性を増強する活性因子が存在することが明らかになった.非極性画分の活性因子はコレステロール,両性画分の因子はアミノ酸より構成されていることが判明した.以上のことから雄は雌に対して極めて食餌嗜好性の強い物質の混合物をフェロモンとして利用していることが判明した.2)チャバネゴキブリ属の生態調査Blattella属数種のゴキブリ類の各生活環境における生態調査を実施した.京都市丘陵地帯に棲息するモリチャバネゴキブリにおいては人工継代飼育が困難であり,この原因に迫るため野外における採餌行動など詳細な調査をした.日本の家屋害虫種とは食材環境を異にする種内系統間で雄の背面腺分泌成分がどのように異なるかを調べることを主目的として,ハワイ州におけるゴキブリ類の生態調査・試料採集を実施した.同地でサンプリングしたチャバネゴキブリ雌雄成虫より化学分析のため性フェロモン成分の抽出を行った.また,ワイマナロ地区の果樹園でヒメチャバネゴキブリの高密度集団の人的接点における採餌行動・配偶行動を調査した.本種がいろいろな点で家屋種と森林性種の中間の生活史をもつことが判明した.チャバネゴキブリ属数種について以下の項目を中心に生態調査・化学分析した.1)チャバネゴキブリの雄背面分泌物組成のアミノ酸組成チャバネゴキブリの雄成虫は配偶行動に際し,雌に出会うと翅を上げて背面の分泌腺から雄フェロモンを分泌する.雌は,この分泌成分(雄フェロモン)を摂食する.摂食行動を刺激する活性因子として,オリゴ糖類,コレステロールとリン脂質のほかに,一連のアミノ酸の関与を明らかにした.主要成分(トレオニン,プロリン,バリン,グリシンなど)の組成は,血中のものと類似していた.しかし,雌成虫に高い摂食刺激活性を示したアミノ酸はセリン,アスパラギン,イソロイシン,プロリンなどであり,組成との関連性は大きくなかった.人工的に調製したアミノ酸ブレンドと他の組成物の混合による,活性発現増強効果を調べた.