hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
BCL9/βカテニン転写複合体を標的とした新規抗大腸癌ペプチドの臨床応用

Stabilized Alpha-Helix of BCL9peptide (SAH-BCL9)を設計・合成し,SAH-BCL9がWnt/β-カテニン転写活性を特異的かつ効果的に阻害し,大腸癌細胞株の増殖を抑制するのみならず、大腸癌の浸潤・転移、血管新生を抑制することを明らかにした.SAH-BCL9はBCL9/Wntシグナルが活性化している大腸癌において新たな分子標的薬として有用である可能性が示唆された.大腸癌では,90 %以上の症例でWnt/β-カテニンシグナルが亢進していることが明らかにされている.しかし,残念ながら臨床応用されているWntシグナルをターゲットとした分子標的薬は存在しない.その理由の一つとしてWntシグナルが正常幹細胞のホメオスターシスにも重要な役割を担っていることが挙げられる.申請者らは,β-カテニンに結合し,その転写活性を正に制御するBCL9が大腸癌の細胞増殖,転移・浸潤,腫瘍血管新生に重要であることを明らかにしている(Mani M, Takada K, et al., Cancer Res, 2009).BCL9は正常細胞に発現していないことから癌治療の標的分子として理想的である.BCL9は,homology domain 2 (HD2)が形成するα-Helixを介してβ-カテニンに結合する.申請者らは,HD2の構造を模倣したStabilized Alpha-Helix of BCL9 peptide (SAH-BCL9)を設計・合成し,SAH-BCL9がWnt/β-カテニン転写活性を特異的かつ効果的に阻害し,大腸癌細胞株の増殖を抑制するのみならず、大腸癌の浸潤・転移、血管新生を抑制することを明らかにした.SAH-BCL9はBCL9/Wntシグナルが活性化している大腸癌において新たな分子標的薬として有用である可能性が示唆された.SAH-BCL9が仮説のとおりWntシグナルを抑制しているため.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は,予定通りすすんでおり当初の計画のとおりすすめている.研究計画に変更はありません.24年度が最終年度であるため、記入しない。
トランジェントグレーティングによるコヒーレートに励起された溶液分子の拡散過程

溶液中における分子の拡散過程を直接的に測定するため、まずトランジェントグレーティング(TG)法を基礎とした検出系を作りあげた。購入したミラー類とパルスレーザーシステムを用いて吸収係数が0.001程度の薄い溶液でも測定可能な、感度の高い測定系を組むことに成功し、メチルレッド(MR)等のシス-トランス異性化を起こす色素を用いて、溶液中での運動を捕らえることが出来た。またその信号を理論的に考察することにより、拡散係数を測定できることを示した。次にこの手法を用いてアルコール系やベンゼン系などの種々の溶媒中での拡散係数を決め、溶液ダイナミックスの点から論じた。また購入した温度制御装置を用いて、低温における測定が可能なシステムに改良し、-40°Cまでの温度領域で溶液ダイナミックスを調べた。その結果、あらゆる温度、種々の溶媒中での拡散はストークス-アインシュタインの式を改良した補正式でよく再現されることを見いだした。次にこのTG法の非常にユニークな応用測定法として、過渡的にしか存在しない不安定ラジカルの拡散係数を測定する手法を開発した。この手法が実際の系において有効であることを、多くの水素引き抜き反応を用いて示した。その結果、驚くべきことに、分子体積が一定であっても、ラジカル種は安定分子種より拡散係数が一般に34倍遅いことを発見した。この結果は、特殊なラジカル一溶媒相互作用が関与している可能性を示している。現在更に検討を続けており、その相互作用を明らかにしていく予定である。
核をプロ-ブとした高温超伝導体の超伝導特性に関する微視的研究

酸化物高温超伝導体の超伝導状態での諸特性を、微視的見地から明らかにするために、YBa_2Cu_3O_<7-δ>(YBCO)に水素をド-プし、その水素核をプロ-ブとしたプロトンNMRを行った。プロトンNMRは、核四重極相互作用の影響がないので渦糸構造の乱れや反磁性効果による磁場分布等の効果を直接共鳴線形・シフトとして観測出来る。この特長を活かして、フ-リェ変換(FT)NMRでYBa_2Cu_3O_<6.94>Hx(水素濃度x=0.2および0.53)の粉末試料を用いて、共鳴線形の詳細についての研究を温度を変えて行った。その結果、反磁性効果によって、中心周波数に対して、低周波数側にずれた通常観測されるピ-クに加え、高周波側にもピ-クが出現し、低温になるにしたがって、線幅の増大と共にピ-ク間隔も増大し、x=0.2では、70Kで約10Oe、x=0.53では、60Kで約5Oeを示す。この違いは、0.53に比べて、0.2のほうが超伝導性が強く、磁場侵入度の違いが生じるからである。高磁場側のピ-クは、渦糸内の水素からの信号を示していて、Tc以下60Kまでは、結晶内部で渦糸は三角格子を組んでいないか、また、相当に乱れているのではないかと考えられる。しかしながら、ビッタ-パタ-ン等の測定では、低温で、渦糸は三角格子を組んでいるとの報告もあり、今後、より低温下での測定を行い、より詳細な研究を行う。超伝導特性を理解するためには、反強磁性相での研究も重要である。そこで我々は、YBa_2Cu_3O_<6.1>H_<0.14>の粉末試料を用いて、反強磁性相の研究も行った。20K以下で線幅の急激な増大が生じ、磁気的な逐次転移が生じている事を確認した。今後、酸素濃度を変化させた実験を行い、この転移を明らかにしていく。
現実世界の科学的課題の解決を可能にする単元の開発

●研究目的協調的な知識構築を支援するデータベース型CSCLシステムであるKnowledge Forum〓(KF)を利用して、原子力エネルギーや環境問題を素材とした学習コンテンツとその授業を開発した。●研究方法原子力エネルギーや環境問題の教材化を行い、データベース上で子どもが活用できる資料を作成するとともに、単元の試案を作成し、試行、評価した。●研究成果原子力エネルギーや環境問題を学習するために必要となる知識について、子ども向けに解説した「資料のノート」や「リンク集」をKFのデータベース上で児童が活用できるようにした。そこには、発電の仕組みや電磁力の仕組み、環境問題の事例などについて、子どもの理解を促進する内容を整理して提示した。また、小学校6年生の総合的な学習の時間において、大学附属小学校の1クラスを対象として実践した「どうする?原子力発電」の単元を整理し、日本科学教育学会第31回年会で発表するとともに、その成果を生かして以下の単元開発を行った。1. 6年生理科「酸性雨を解き明かそう」2007年5月7月2. 6年生理科「強力電磁石のなぞにせまる」2007年10月12月3. 6年生総合的な学習の時間「どうする?地球温暖化」2007年12月2008年3月授業では、KFなどを利用して、エネルギーや環境への影響などについて理解した後に、エネルギーを生む効率的なメカニズムや環境に対する現実社会の対応のあり方を議論した。児童は、KFを利用しながら情報収集してきたことを他者と共有し、実験で確かめたり、身のまわりや企業で環境問題の解決や省エネルギーに取り組む様々な人の意見を参照したりしながら、それぞれの科学的課題についての論点を整理することができた。そして、自分たちが取り組むべき具体的な解決策を提案するような単元を開発することができた。特に、1の単元については、「こどもと教育vol.36」に実践を紹介し、兵庫県下の小学校に紹介することができた。
有機金属系イオン液体触媒の開発

本研究では、触媒としての有用性が期待される有機金属類のイオン液体化を実現した。さらに、その特異な分離・触媒能を予備的に実証した。私達はこれまでに、有機金属系イオン液体の合成指針を確立してきた。その基盤に立ち、ここでは反応試薬・触媒として有用な有機金属系イオン液体の開発を進めた。これは、高密度液体触媒の実現に向けた挑戦的アプローチである。今年度は第一に、ルテニウム系のハーフメタロセンのイオン液体化を検討した。前年度の検討により、この系は、一般的に用いられているビピリジン系やホスフィン系の配位子を用いた場合には、液体化が非常に困難であることが判明している。そこで今年度は、改めて分子設計を見直し、サイズの小さい非対称配位子を探索することで、系の液体化を実現した。さらに、イオン液体状態のままで、十分な触媒能を発現することを予備的に実証した。本研究ではあわせて、同じく触媒能を持ちうるビスオキサゾリン系錯体の液体化の試みを継続した。これらの物質系は、熱的不安定性や精製の困難さを伴うことが前年に判明しているが、一部の塩について精製法を確立した。このことで物性評価が可能となり、これらの塩における分子形状(サイズ、キラリティー、アルキル鎖長)と融点の相関を評価することができた。この系に関しても触媒能の検討を行い、分離能に優れたイオン液体触媒が実現することを見出した。以上のように本研究では、液体触媒としての展開が有望な、金属錯体系イオン液体を実現した。本研究では、私達が開発したイオン液体の合成法を適用して、反応試薬・触媒として有用な有機金属系イオン液体の開発を試みることを目的としている。こうした試みにより、従来にない"液体触媒"の概念の実現を目指している。本年度は第一に、化学反応性に富むハーフメタロセニウムカチオンを数種類合成し、そのイオン液体化を試みた。適切な配位子を選ぶことで、良好な安定性を持つイオン液体が実現した。それらの比較から、配位子の種類、アルキル鎖長、水素結合の有無、シクロペンタジエニル環のペンタメチル化が融点に及ぼす影響を明らかにした。これより、液体化に好適な分子設計の指針が得られた。また、この系に配位子変換反応を適用することにより、化学反応を起こす液体が実現し、雰囲気制御によって固体へと性状変化を起こす液体が見出された。第二に、触媒としての有用性が期待されるルテニウム系のハーフメタロセンのイオン液体化を試みたが、この系はかさ高いホスフィン系置換基を有しているために、低融点化は難しいことがわかった。第三に、同じく触媒能を持ちうるビスオキサゾリン系錯体の液体化を試みた。その結果、この系が概して液体を与えやすい優れた分子系であることを見出した。一方で、これらの物質系が熱的不安定性や精製の困難さを伴うことが明らかとなった。これらの点は、物性評価の上で解決すべき問題点である。以上のように、化学反応あるいは触媒能を持ちうるイオン液体系を開拓し、分子系の設計指針が得られた。
高等植物に特有なG2/M期転写制御メカニズム

高等植物の細胞周期G2/M期転写制御に関わる三回繰り返し構造をもつMyb様転写因子3Rmybに関して研究を行い以下の二点について成果を上げたので、それぞれについて概説する。(1)Mybの上流機構タバコの3RmybであるNtmybA1やA2は自身の遺伝子が、G2/M期に特異的に発現するが、これら遺伝子のプロモーター領域にはそれらが結合するDNA配列であるMSA様の配列が繰り返し存在していた。またシロイヌナズナにおいては、NtmybA1、A2に相同なAタイプ3Rmyb (MYB3R-1, MYB3R-4)ばかりではなくBタイプ3Rmyb (MYB3R-3, MYB3R-5)の上流域にもMSA様の配列が存在することを明らかにした。これらシロイヌナズナ3Rmybプロモーターは形質転換BY2において異なった周期依存的活性を示した。機能未知のCタイプ3Rmyb (MYB3R-2)も周期依存的なプロモーター活性を示したことから、この因子も他の3Rmyb同様、細胞周期に関連する転写制御を行っていることが示唆される。(2)3Rmybの機能解析NtmybA2の発現をRNAiにより抑制したBY2細胞は、カルス増殖の抑制と4CDNA含量をもつ細胞頻度の増大が見られ、NtmybBの発現を抑制すると逆の効果が見られた。またNtmybBの発現をRNAiにより抑制したタバコ毛状根では、側根形成頻度が増加し、成長の促進がみられた。これらの結果は分子生物学により求めたactivator/repressorの関係が実際にin vivoの働きとして示されたものであると考えている。(3)3Rmybの下流因子の探索高等植物の細胞周期G2/M期転写制御に関わる三回繰り返し構造をもつMyb様転写因子3Rmybに関して研究を行い以下の二点について成果を上げたので、それぞれについて概説する。(3)3Rmybの下流因子の探索
短期大学生のOPAC検索行動:次世代OPACへの改善に向けた情報探索行動調査

1.研究目的本研究は、短期大学図書館における利用者のOPACを用いた情報探索過程を調査し、得られた知見をもとに、実証的観点から現状のOPACの評価と改善策を検討することを目的とした。2.研究方法(1)ログ分析と(2)検索実験を用いた。(1)ログ分析:2004年2007年の各年の6月1日7月31日におけるOPACアクセスログを採取して分析した。なお実験対象としたOPACには検索のアクセスポイントに目次情報が付加されていた。(2)検索実験:短期大学生44名を被験者に、課題を用いた検索実験を行った。その際、探索前に、検索に使用する「情報源」及び「キーワード」の明確化を促す群と促さない群を設定し、収集されたデータ(検索画面の操作履歴、ヘッドカメラの映像、利用された情報源、発話プロトコル)から行動比較と分析を行った。3.研究成果調査の結果、以下の3点が明らかとなった。1) OPACで実行される検索語は下位語と自然語が多用される傾向にあり、目次にヒットする割合が高い、また検索語にフレーズを使用する割合が年々増加している。2)検索インタフェースに使用される用語(例:件名、分類コード)の認知度は著しく低い傾向にある。3)探索前に「キーワード」を明確にした群は、「キーワード」を明確にしなかった群と比較して、OPACの検索実行数及び収集された資料数により高い数値を示した。以上の結果から、現状のOPACシステムについて、目次情報による検索アクセスポイントは利用者アクセスを促進する効果が認められること、OPACのインタフェースでは、短期大学生の検索リテラシーを考慮し検索用語の表記や説明方法に改善を要する点があることが示された。また探索前に探索目標(「情報源」「キーワード」)を明確化させる行為は情報収集活動に影響を与えることが明らかとなった。
ダイズ青立ち抵抗性品種育成への分子基盤構築

ダイズは収穫期に茎葉が枯上がらず、緑色が残る現象は青立ちと呼ばれる。青立ちは収穫時の汚粒の発生や青立ち株の除去など、品質低下やコスト増に繋がる不良形質である。そのため、青立ち現象の遺伝的抑制が望まれているが、分子メカニズムをはじめその抵抗性を付与する有効な遺伝子の報告はなく、重要な研究課題といえる。本課題では、既に報告のあるダイズの青立ち抵抗性QTLのqGSD1/qGSS1のポジショナルクローニングを行う。また、早枯れ突然変異系統の原因遺伝子の単離を行う。さらにトランスクリプトーム解析等により、単離した原因遺伝子やこれによって制御される遺伝子群を明らかにし、青立ちの分子メカニズムを解明する。
第二経路の補体因子MASPー３の活性化機構の解明

近年国内外の研究で、SLEや加齢黄斑変性、C3腎症、典型および非典型溶血性尿毒症症候群(HUS,aHUS)、虚血再灌流障害などの臓器障害において、補体・第二経路の活性化が炎症の増幅に中心的に作用することが明らかにされつつある。本研究では、第二経路のカスケード反応の最上流で作用する補体因子MASP-3の活性化機構をMASP-3の活性化に関与することが予想されるリコンビナント蛋白や、その蛋白のノックアウトマウスを用いて解明する。その成果は、MASP-3の活性化を制御する手段の開発につながり、最終的に多くの炎症性疾患に対する治療法の開発につながることが期待できる。
アモルファス金属をコーディングした矯正材料の摩擦特性について

矯正臨床において、ブラケットとワイヤーの間に生じる摩擦抵抗は、歯牙移動の障害となるばかりか、固定の崩壊をもたらす原因ともなり得る。近年摩擦抵抗を軽減するために種々の形状のブラケットが開発されているが、今回、材質面での改善法として非晶質材料ゆえに低摩擦性を有すると言われるアモルファス金属をワイヤーにコーティングし、その摩擦軽減効果の検討を試みた。対照群としてCo-Cr合金線を、実験群としてタングステン系アモルファス金属をスパッタリング法にて0.1nmの膜厚でコーティングしたCo-Cr合金線を用いて、摩擦抵抗、歯牙移動速度、機械的特性を計測比較し、これによって以下のような結果を得た。1、ブラケットとワイヤーの間に生じる摩擦抵抗はアモルファス金属のコーティングによって減少した。2、模擬実験装置を用いてアモルファス金属のコーティング群の効率的な歯牙移動が可能となることが証明された。3、コーティングによってCo-Cr合金線の弾性は若干低下するが、堅さなどの機械的特性は損なわれないことが確認された。以上の結果から、従来より臨床においてよく用いられているCo-Cr合金線にアモルファスコーティングを施すことによりワイヤーの機械的性質をあまり損なわずに摩擦抵抗を減少させ、効率的な歯牙移動が可能となることが示唆された。
海洋の物質鉛直輸送に伴う微量金属のフラックス及び生物地球化学的プロセスの解明

海洋一次生産の制限要因となっている微量金属の循環を明らかにするため、沈降粒子による物質鉛直輸送過程に着目し、太平洋外洋域の赤道から亜寒帯を網羅する地点における微量金属フラックスとその変動要因について検討する。さらに、特に生物生産にとって重要な鉄に着目し、沈降粒子の各構成要素について鉄同位体分析を行うことで、海洋の物質鉛直輸送に伴う鉄の生物地球化学的プロセスを解明する。
大規模解析のためのサマリ及びオーダ情報連携による患者背景推定手法の構築

高知大学医学部附属病院のデータを対象としたテキスト情報と処方オーダデータを利用したクラスタリング結果について妥当性の評価及び結果の特徴について評価を行った。特定の診療科に対象データを限定することで、クラスタリング精度の向上が図れること、特定の疾患名や状態がより選択されやすいことが起き、その結果として同じような背景を持つ患者が同一診療科に受診していることがデータとして把握することが可能になったことを確認した。また、これらのクラスタリング結果は、各疾患についての典型的なカルテ記載パターンとしてフェノタイプ表現の基礎データとしても有用なこと、そして典型的な処方パターンを抽出することが可能なことを確認した。今後検査オーダ情報も入力データに加えて、個別オーダパターンの評価を行うことで保険病名の典型的なパターンをデータから抽出することが期待できるが、対象とする診療科によってこれらのパターンは異なるため、適切に選択することが必要である。また、長期的な予後についての予測モデルとして検査値が閾値を下回ることをイベントした生存時間解析で行い、病院情報システムでの問題点の考察を行った。一般に言われている、来院歴の情報によって検査履歴が強く依存していることに加えて、医師の臨床判断によって実施検査項目が決定されるため、必ずしも解析に十分に耐えうるデータ件数が得られない患者数が多いことが確認された。ただし、患者数初期数自体は多いから解析自体は実施可能な状態であることも確認できた。これらの長時間解析の結果から、テキスト情報による既往歴などの背景因子情報抽出によって、得られた単語情報を医師の臨床判断が反映された特徴量として、前提情報として予後予測に期待できることが考察された。敗血症によって引き起こされる急性腎障害(AKI)に対し、その発症傾向に基づいた詳細な解析を可能にするため、オーダ情報および退院サマリを連携して評価・分類する手法を構築した。性腎障害(AKI)は突然に腎機能が低下している状況を示す疾患であり、リスク因子解析などの研究が急務となっている。そのリスク因子に関する詳細な解析を行う場合、AKI発症に至る経緯などの患者背景についてもデータをそろえる必要がある。また、敗血症発症に関して確定情報が存在しない場合、敗血症性AKIデータを抽出するのは困難である。そのため、オーダ情報と退院サマリの記載情報を連携して敗血症性AKIデータ抽出および、その背景ごとに分類する手法を構築する。AKI発症患者退院サマリに対して潜在トピックモデル(LDA)によって類似サマリを定義し、敗血症の病名登録履歴から敗血症性AKIデータを抽出する。病名登録患者性データにおける類似サマリの関係を評価することでグループ分けを実現する。高知大学医学部附属病院の患者データにおいて、入院期間中にAKI初回判定された339件のデータに対し適用し、58件の登録病名患者群に適用した。病名登録がされていない31件が類似サマリと判定され、類似サマリが5件以上存在する3群が生成された。。これらの結果から確実に敗血症性AKIと判定できるデータとサマリの類似性から敗血症性AKI可能性患者の抽出が可能である結果が示せた。本構築手法によって、敗血症性AKI患者に対するより詳細な解析が可能となった。オーダ情報とサマリ情報の連携して解析を行うことが本年度の予定であり、退院サマリの分類をオーダ情報を組み合わせて実施したことで、順調に進展していると考える。検査データと組み合わせて長期的なアウトカムを予測するための患者特徴を抽出するため、患者初診時記録と初診時に行われた処方データを対象として患者分類を行った。高知大学医学部附属病院のデータを対象として、テキスト情報を潜在トピックモデル(LDA)に基づきクラスタリングを行い、処方データに対しても独立にクラスタリングを行い、それぞれの結果を組み合わせて患者分類を行った。その結果、初診時に登録された病名情報ごとに記載される単語特徴が異なっているため、初診時記録情報のみでも、いくつかの疾患が分類することが可能であることが明らかになった。さらに、処方オーダ情報を組み合わせることで、同じ登録病名であっても治療方針が異なる患者を把握することが可能であることが明らかになった。逆に、処方オーダがされていない患者においては、必ずしも登録病名が確定できない患者が存在しており、途中の経過記録情報などの追加情報が必要な群が存在していることが明らかになった。また、本研究では薬効情報を用いて処方オーダの分類を行ったが、同じ薬剤グループとして評価する適切な粒度のマスタ情報が必要であり、それが今後の研究の課題であることが明らかなった。これまで解析対象データを検体検査データに基づいて抽出していたが、本研究によって、テキスト情報等のそれ以外のデータから抽出することが可能になり、長期的な検査変動を評価する際の各解析対象群を抽出することが可能になった。入院患者データ特徴を評価することが可能になり長期的なアウトカム評価に用いることがなったため。

今後検査オーダ情報も入力データに加えて、個別オーダパターンの評価を行うことで保険病名の典型的なパターンをデータから抽出することが期待できるが、対象とする診療科によってこれらのパターンは異なるため、適切に選択することが必要である。また、長期的な予後についての予測モデルとして検査値が閾値を下回ることをイベントした生存時間解析で行い、病院情報システムでの問題点の考察を行った。一般に言われている、来院歴の情報によって検査履歴が強く依存していることに加えて、医師の臨床判断によって実施検査項目が決定されるため、必ずしも解析に十分に耐えうるデータ件数が得られない患者数が多いことが確認された。ただし、患者数初期数自体は多いから解析自体は実施可能な状態であることも確認できた。これらの長時間解析の結果から、テキスト情報による既往歴などの背景因子情報抽出によって、得られた単語情報を医師の臨床判断が反映された特徴量として、前提情報として予後予測に期待できることが考察された。検査入院を行った患者に対してのサマリと検査結果を組み合わせて、将来のアウトカムに違いが存在するかどうかの評価を行う。退院一定期間後に急性腎障害(AKI)を起こした患者もしくは慢性腎臓病(CKD)を起こした患者を抽出し、患者特徴によって発症率が異なるかどうかの評価を行う。解析対象となったデータに対して、対象年度を限定させたため、サーバなどの導入をせずとも解析可能となり、導入を翌年度以降にずらすため、差額が生じた。大規模計算を本年度は行わなかったため計算機及び記憶装置を導入しなかった、そのため物品費の使用額との差額が生じ、次年度使用額が発生した。長期予測を行うための計算機導入を行ために用いる。検査入院患者におけるサマリデータ件数を勘案したうえでサーバ導入及び解析結果の発表を国際会議などで行うために使用する予定である。
大きいグループにおける協力行動に対する遺伝的浮動を考慮した確率論的アプローチ

社会行動の進化に関して、理論的な研究が数多くなされてきました。大抵の研究は無限集団を仮定しますが、有限集団を考えるときのみに起こる社会行動の進化の重要な面があります。ここでは行為者と被行為者の間の負の血縁度と、遺伝的浮動に着目します。ここでは一般のn人ゲームを使って有限集団における社会行動の進化を研究します。まず、利得行列の変換を導入し、利得行列の変換を使って、混合した集団における戦略の比較優位と長期にわたる進化ダイナミクスを研究します。続いて利得行列の変換を一般化してマルチレベルセレクションがあるときの進化ダイナミクスを記述します。これらの解析は完全に進化ゲーム理論の枠組みの中であるが、本研究の結果は部分的に包括適応度理論と部分的に適合するように思われます。この結果はTheoretical Population Biologyに受理されました。ここまでは一般の社会行動の話ですが、社会行動の中でも、自らの適応度を下げて、相手の適応度を上げる利他行動の存在は説明を要します。ヒトは、献血をしたり、選挙にいくなど、大きいグループにおいて利他行動をしますが、これは、互恵性(利他行動をされたら利他行動をし、利他行動をされなかったら利他行動をしない性質)で説明できる、という研究が最近行われました(Kurokawa & Ihara, 2009)。しかし、この研究は、利他行動をしているか否か、という情報が、グループの他の個体に行き渡る、という不自然な仮定を置いていました。そこで、この仮定を外し、解析を再度行いました。その結果、この仮定を外しても、互恵性で大きいグループにおける利他行動の進化が説明できることが明らかになりました。The evolution ofreciprocity in sizablegroups wheninformation is imperfectが現在投稿準備中です。数理モデルの構築、解析に関しては既に終えましたが、この論文を書き上げる上で、実証研究の先行研究を集めることが重要だと考えるので、それを行い、その上で、論文を書き上げます。協力行動の進化は、生物学において主要なトピックであり続けてきた。コストを支払って他者を助ける無条件の協力者は、お返しをしない無条件の非協力者に搾取される。もし協力してくれなかった場合には、その将来において協力を差し控えることによって、協力者が非協力者を罰するならば、繰り返される相互作用において、協力行動が実現しうることが議論されてきた。しかるに、私のテーマである大きいグループにおける相互作用の場合は、状況がもう少し複雑で、協力を差し控える行為は非協力者のみならず協力者をも罰する結果になりうる。したがって、大きいグループにおける相互作用においては、協力者が非協力者に対して非寛容なときに協力が最も進化しやすいかどうかは明らかではない。そこで、私はn人囚人のジレンマの確率論的なモデルを解析することによって、協力者がいくらかの非協力を我慢して協力し続けたときのほうが、協力者がそのような寛容さを持たないときよりも、協力行動は進化しやすいことを示した。また、それに加えて、協力行動の進化を最も促進する寛容さの最適なレベルを特定した。一方、協力行動の進化のメカニズムとして提唱されてきたものの中に罰がある。しかるに、罰は、罰する者と罰される者の間の報復の連鎖を引き起こすかもしれなく、罰さない者は罰する者よりも有利であるという「2次のジレンマ」を引き起こしもする。そこで、これらの難点を取り除くことができる「協調した罰」と呼ぶメカニズムを考案した。そして、協調した罰がある場合、協力が有限集団に置いて進化的に安定な戦略になりうることを示した。○非血縁個体間の協力行動の進化を説明するために考案されたメカニズムの一つとして、利他的な個体がコストを個人的に負って非協力を罰するというものがあるが、これは、2次のただのり、非協力者を捕まえる難しさ、そして、報復を引き起こす可能性をもたらします。この約束のメカニズムを改良するために、ひとたび非協力者が捉えられたら罰が引き起こされ、罰のコストは等しくグループの残りの人たちに分け与えられる、珍しいが厳しい罰を伴う公共財ゲームの拡張をここでは我々は提案します。罰の確率があるしきいちを超えれば有限集団において協力が進化的に安定な戦略で非協力が進化的に安定でない戦略であることと、この方法の罰は非協力を抑止する全体のコストを減らすことが特に大きい集団において可能であることを、解析の結果示しました。この結果は、Theoretical Population Biologyに掲載されました。○社会行動の進化は理論的にたくさん調査されてきました。大抵の研究は無限集団を仮定する一方で、有限集団を考えるときに起きる社会行動の進化の重要な面があります。ここでは動作主と社会的なパートナーの間の負の血縁度と、遺伝的浮動にハイライトを当てます。ここでは一般のn人ゲームを使って有限集団における社会行動の進化を探求します。まず、この問題に洞察を加える利得行列の変換を導入します。利得行列の変換を使って、混合した集団における戦略の比較優位と長期にわたる進化ダイナミクスを調査します。この解析は完全に進化ゲーム理論の枠組みの中であるが、本研究の結果は部分的に包括適応度理論と部分的に適合するように思われます。この結果は現在、Theoretical Population Biologyに投稿中です。

大抵の研究は無限集団を仮定しますが、有限集団を考えるときのみに起こる社会行動の進化の重要な面があります。ここでは行為者と被行為者の間の負の血縁度と、遺伝的浮動に着目します。ここでは一般のn人ゲームを使って有限集団における社会行動の進化を研究します。まず、利得行列の変換を導入し、利得行列の変換を使って、混合した集団における戦略の比較優位と長期にわたる進化ダイナミクスを研究します。続いて利得行列の変換を一般化してマルチレベルセレクションがあるときの進化ダイナミクスを記述します。これらの解析は完全に進化ゲーム理論の枠組みの中であるが、本研究の結果は部分的に包括適応度理論と部分的に適合するように思われます。この結果はTheoretical Population Biologyに受理されました。ここまでは一般の社会行動の話ですが、社会行動の中でも、自らの適応度を下げて、相手の適応度を上げる利他行動の存在は説明を要します。ヒトは、献血をしたり、選挙にいくなど、大きいグループにおいて利他行動をしますが、これは、互恵性(利他行動をされたら利他行動をし、利他行動をされなかったら利他行動をしない性質)で説明できる、という研究が最近行われました(Kurokawa & Ihara, 2009)。しかし、この研究は、利他行動をしているか否か、という情報が、グループの他の個体に行き渡る、という不自然な仮定を置いていました。そこで、この仮定を外し、解析を再度行いました。その結果、この仮定を外しても、互恵性で大きいグループにおける利他行動の進化が説明できることが明らかになりました。平成23年度は、動作主と社会的なパートナーの間の負の血縁度に洞察を加える利得行列の変換を導入しました。その上でモランモデルを仮定して研究を進めましたが、ライトフィッシャーモデルを仮定して研究を進めることも有益であると思われます。ライトフィッシャーモデルを仮定した下での戦略の固定確率は部分的には先行研究で取り組まれましたが、それをn-player gameに拡張する事と、その場合の固定確率を変換した利得行列で書き表せられないかについて、今後は研究を進めます。The evolution ofreciprocity in sizablegroups wheninformation is imperfectが現在投稿準備中です。数理モデルの構築、解析に関しては既に終えましたが、この論文を書き上げる上で、実証研究の先行研究を集めることが重要だと考えるので、それを行い、その上で、論文を書き上げます。
種間雑種の行動を規定するゲノム・遺伝子相関の解明

生物の多様性は盛んな種分化の反映であり、種分化は祖先種と遺伝子交流を持たない新たな集団の生成を意味する。種分化は新旧の二つのゲノムの相克のうちに進行し、それぞれのゲノムを構成する多彩な遺伝子間の協調的変化に依存する。本研究は、接合子の発生を阻む機構、すなわち交尾後生殖隔離とは別に、交配そのものを回避する交尾前生殖隔離の成立が種分化の開始に大きく寄与するとの仮説に基づき、種の分裂に際して配偶者選択に関わる遺伝子群とその働く場である細胞群、特にニューロン集団に何が起こり、どのようにしてその変化が保持されてゆくのかを解明しようとするものである。具体的には、遺伝学のモデル生物であるDrosophila melanogasterとその同胞種、D. simulansを用い、それらの種間雑種個体がmelanogaster、simulansに対して示す配偶者選択を解析するとともに、種特異的行動特性を規定するニューロンと回路を、雑種個体と母種との比較により特定することを目指している。これまでに行動レベルでは、melanogaster雄はmelanogasterとsimulans双方の雌に強く求愛し、simulans雄はほとんどもっぱらsimulansの雌を選んで求愛すること、melanogasterーsimulansの種間雑種雄はsimulansの雌を好んで求愛することが明らかとなった。そしてsimulans雄や種間雑種雄がmelangasterの雌を避ける大きな要因として、体表の炭化水素の成分(フェロモンとして働く)の特性があることも確かめた。即ち、simulansが欠きmelanogasterの雌が多量に持つ7,11-Heptacosadieneが忌避因子となっていたのである。さらに神経細胞レベルでは、前肢のフェロモン受容感覚ニューロンのうち特定の細胞の存否に、母種と種間雑種個体で差のあることが判明した。25年度が最終年度であるため、記入しない。交尾前生殖隔離は多くの動物で種間交雑を妨げる主因の一つである。それは別種の雌雄が相互を隔てる「コンフリクト」を感知して、交尾に至ることなく“やり過ごす"過程であり、その背後には種の特徴を抽出して行動の選択を行う神経回路の働きと、その種特異性を決定付けるゲノムの制御があると思われる。種分化過程では、雌雄協調的な選好性の変化が一部の個体に生じて種内に行動特性を異にする亜集団を作り出し、最終的には親集団との間に生殖隔離を導くことが推察される。しかしこうした選好性の変化をもたらす遺伝的変異の正体は不明であり、その変異によって引き起こされる神経回路の変容の実体は謎に包まれている。そこで本研究では、遺伝学のモデル生物の一つ、Drosophila melanogaster(キイロショウジョウバエ)とその同胞種、D. simulans(オナジショウジョウバエ)を主たる材料として、この問題に迫る。simulans、さらにその雑種個体(以下、m-s雑種と呼ぶ)に於ける配偶パートナーの選択に着目し、交尾前生殖隔離を実現するメカニズムを探った。行動実験の結果、m-s雑種雄個体はsimulansの雌を好んで求愛し、melanogasterの雌にはわずかしか求愛しないことがわかった。続いて、体表炭化水素のうち、melanogasterの雌に多量に含まれる一方、melanogasterの雄や他種の雌雄にはほとんど存在しない7,11-Heptacosadiene(7,11-HD)をsimulansの雌に塗布したところ、m-s雑種雄はこの雌に対する求愛を低下させた。この結果から、7,11-HDへの応答の違いが種特異的な求愛の基盤の一つと考えられる。

本年度の研究により、melanogasterとsimulansの種間雑種雄が配偶者選択に於いて明確にsimulansの雌を選び、melanogasterの雌にはほとんど求愛しないことが明らかとなった。しかも、このsimulans雌を好む性質は、simulans雌に7,11-HDを塗布することによって抑制されることから、7,11-HDの情報処理システムが雄による同種の認知に寄与していることが判明した。これにより、今後集中的に解析を進めるべき対象が明確となった。7,11-HDを受容細胞がppk23発現ニューロンであることは本年度、明らかにされたばかりであり(Thistle et al., 2012, Cell 149, 1140-1151)、我々の発見はまさにタイムリーなものといえる。この受容細胞はfruitless遺伝子を発現し、その軸索投射は性的二型を示す。研究代表者はこれまでfruitless研究を牽引して来た者であり、種の認知機構という新たな局面に於いても今後主導権を発揮できると考えられる。こうしたことから上記の評価とした。melanogasterの雌は体表の炭化水素として7,11-heptacosadiene (7,11-HD)を多く合成し、この7,11-HDがmelanogasterの雄を同種の雌に引きつけ、他種の雄を遠ざける要因であることが確かめられた。しかも、melanogasterとsimulansの種間雑種m-sの雄がsimulansの雌を好む要因が、7,11-HDの欠如にあることも判明した。そこで、7,11-HDを受容するとされる脚のppk23発現感覚ニューロンの数、形態、局在、投射を両種とm-s雑種で比較するとともに、その電気生理学的応答についても比較する。また、配偶者選択には7,11-HDなど、味覚受容器を介して働く化合物の他に、嗅受容器を介して働くフェロモンも重要と考えられるため、嗅受容ニューロンと第2次投射ニューロンの種間比較、種間雑種での解析を行う。25年度が最終年度であるため、記入しない。
水蒸気爆発噴出物の固体物質科学的研究

本研究では、水蒸気爆発噴出物の固体物質科学的研究を行った。とりわけ火山から放出される物質のうち、変質した物質、特に粘土鉱物について検討を行った。特に東北日本の活火山に対象をしぼった研究を行った。本研究により、水蒸気爆発の発生条件(温度、圧力、関与した熱水の化学組成など)が明らかにされ、一般的法則性もある程度見いだされた。同時に、マグマから直接上昇してきたと考えられる熱水の影響がみられることがあることも判明した。平成10年度の成果で既に、山頂水蒸気爆発と山麓水蒸気爆発の爆発深度、流体組成の違いなどがある程度判明していたが、数多くの火山について調査したところ、一般的に、活火山の山頂で発生する水蒸気爆発は、かなり高温の酸性熱水が関与していたことが分かった。これは、パイロフィライトなどの高温および酸性条件で安定な鉱物が含まれることにより示された。また、蔵王火山のように、水蒸気爆発からマグマ噴火へ推移するような火山では、塩酸-硫酸強酸性の高温熱水から生じたCaに富むみょうばん石(フーアンジャイト)が水蒸気噴火噴出物中に含まれることも明らかになった。これはマグマ上昇時に形成される特徴的な変質鉱物の可能性があり、将来の活火山の噴火推移予測に貢献できる可能性がある。以上の成果は、すでに日本岩石鉱物鉱床学会学術講演会と日本火山学会秋季大会で報告済みである。現在さらに検討を加え、学術雑誌への論文投稿準備を行っている。また、八甲田火山の水蒸気爆発に関する論文は現在投稿中である。東北日本の活動的な火山である秋田焼山火山、北八甲田火山、鳴子火山、西岩手火山、蔵王火山について水蒸気爆発噴出物の調査および試料採取を行った。また、すでに荒井(1998)により地質調査が行われている恵山火山の試料採取も行った。これらは東北本州弧の脊梁帯に位置する火山である。地質調査の結果、各火山とも、水蒸気噴火は最近千年程度の間にかなり高頻度で発生していることが明らかとなった。水蒸気噴火の際には地下で熱水変質作用を被った物質が噴出している。幾つかの火山(秋田焼山火山、八甲田火山、西岩手火山、蔵王火山)では、X線回折や微小X線回折、走査型電子顕微鏡によって、共通の高温酸性変質鉱物(パイロフィライト)が見いだされている。パイロフィライトは地表では安定に存在せず、数百1km程度の深さで生成する鉱物であることから、水蒸気爆発の発生深度もその程度の深さであると考えられる。また、この鉱物はpH2程度の酸性熱水により生じるので、水蒸気噴火に関係した熱水も、酸性熱水と考えるのが妥当であろう。このような酸性で数百1km程度の深さで発生する水蒸気噴火は、山体中央火口におけるものである。一方、1997澄川水蒸気爆発のように、山麓や山腹で発生する水蒸気噴火噴出物を同様に調査したところ、比較的低温で、弱酸性中性熱水の変質鉱物からなることが分かった。これは、八甲田火山の酸ヶ湯付近でも確認された。以上の成果は1998年度の火山学会等で発表を行っている。
小型デバイスに適した公開鍵暗号技術についての研究

ペアリング暗号をICカードなど限られた計算機資源でも効率的に処理できるように、ペアリング暗号の主要かつコストの大きい処理である「ペアリング計算」と「楕円曲線の点のスカラー倍」の高速計算アルゴリズムについて研究した。その成果として、elliptic netと呼ばれる関数を用いたペアリング・楕円曲線スカラー倍計算の方法を小標数の有限体上の楕円曲線上で行うアルゴリズムを明確に与えるなどの成果を残した。1.種数4の超楕円曲線に対するOptimalペアリング計算式の導出標数2の有限体上で定義された種数4の超楕円曲線に対し、etaペアリングの計算可能な条件が適用できてMillerアルゴリズムのループ回数がTateペアリングのそれより小さくできることを既に得ていたが、Vercauterenの提案したOptimalペアリングがこの曲線においても計算できることを示し、さらに、Millerループ回数がetaペアリングの場合よりも小さくできることを示した。2.点代入型ペアリング計算における正規化についてTateペアリングt(P,Q)は、点Pから導かれる有理関数にQから導かれる因子を代入することで定義されるが、その後、Ateペアリング等の、因子ではなくQそのものを代入する「点代入型ペアリング」が定義された。この種のペアリングを考える場合、点Pから導かれる有理関数が持っている定数倍のずれを処理しなければならないが、関数の正規化を考えることで対処できる。ペアリングを計算するポピュラーなアルゴリズムであるMillerのアルゴリズムにこの正規化を組み込むにはMillerアルゴリズムの中で用いられる直線関数の正規化を考える(ax+y+c型の直線を用いる)ことになるが、アルゴリズムの高速化のためにa'x+b'y+c'型の直線を用いたい場合が多く、この場合は一般には正規化に対応しない。しがし、ある条件を満たす楕円曲線に対しては、どちらの形の直線を用いても同じ値のAteペアリングを計算することが示される。つまり、この場合は正規化の必要がないことを示した。現在、ペアリング関数のハードウェア実装に適した楕円曲線として知られているものに、標数が2または3の有限体上のsupersingularな楕円曲線がある。supersingularな曲線であるのでdistorsion写像を有しており、また標数が小さいので有限体演算をハードウェア実装しやすいなどのメリットがある。しかし、これらの曲線はペアリング実装に適した群位数をあまり豊富に提供できないというデメリットがある。例えば標数3の有限体の場合で言うと、GF(3^m)に座標を持つ有理点群が暗号に適した大きなビット数の群位数を持つようなmとしてm=97(群位数は約160ビット)があるが、その次のmの値は急激に大きくなり、実装が困難になる。したがって、これらの楕円曲線以外にも、ペアリング実装のハードウェア実装に適した曲線を保持しておくことが望ましい。そのような曲線として有望と思われるのが、Duursma-櫻井によって研究された、標数pの有限体上で定義されるY^2=X^(p-1)/2-X+d型の超楕円曲線(これをDS曲線と呼ぶことにする)である。DS曲線もsupersimgularであり、ペアリング計算に大変有用な幾つかの性質を持つことがDuursmaらによって示されている。小さいp(5や7など)の場合はハードウェア実装も(2や3の場合に比べ複雑になっても)大標数の体上の楕円曲線にくらべペアリング実装はしやすいと期待される。本研究では、小さい標数のDS曲線においてOptimal Ateペアリングを計算する場合に必要とされる「関数の正規化」の必要性について調べた。ある型のペアリング計算においては、「関数の正規化」が必要とされるが、ある条件を満たす楕円曲線の場合はその操作の必要のないことが小椋らによって証明された。本研究はその類似にあたるもので、p=7のDS曲線においては関数の正規化が必要ないことを示すことが出来た。(1)小標数の有限体上の楕円曲線についてのelliptic netによるペアリングの計算について(概要)2007年にStangeはelliptic netと呼ばれる写像を定義し,これを用いてTateペアリングを計算する新しい方法を提案した.その後,小椋らによってAteペアリングなどの計算方法が示された.しかし,以上の結果は全て楕円曲線の定義体の標数が5以上の場合である.そこで本研究ではStangeの提案したelliptic netの計算アルゴリズムを小標数の有限体上で定義された楕円曲線についても用いられるかを検討した.(重要性・意義など)本結果によって,ハードウェア実装に相性の良い小標数のペアリング関数をelliptic netで実装できるようになった.(2)等分多項式を用いた楕円曲線スカラー倍計算法について(概要)楕円曲線暗号やペアリング暗号における主要処理の一つは楕円曲線上のスカラー倍計算,つまり,楕円曲線の点Pと整数sに対する[s]Pの計算である.楕円曲線上のスカラー倍計算(以後ECSMと書く)のポピュラーな計算法は楕円曲線上の加算と二倍算の繰り返しによるものであるが,もう一つの方法に,等分多項式を用いた楕円曲線の乗法公式がある.

これは楕円曲線論の有名な結果で,暗号への応用はMillerによって既に考察されているが,具体的なアルゴリズムが示されていない.本研究では,上述のStangeの結果を応用して等分多項式による乗法公式を用いたECSM法の実装を行った.その結果,アフィン座標系での二進展開・NAF法よりも提案手法の方が高速であることがわかった.(重要性・意義など)等分多項式を用いたECSMの計算が,現時点では最速ではないものの実用的な速度で処理されることを実証した.Elliptic net計算が高速化されればこの方法に対する期待は更に高まる.初年度(22年度)、今年度とペアリング関数の計算についての高速化手法を提案に成功し、特に今年度ではハードウェア向きの小標数の有限体上での曲線について成果を挙げることが出来た。実用性についての研究は十分に進んでいると判断できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。性能面についての研究は目標をほぼ達成できたと思うので、今後は安全性についての研究に重点を置く。特に、サイドチャネル攻撃と呼ばれる脅威に対する幾つかの暗号処理の耐性について検討を行う予定である。
二酸化炭素の毒性とそのメカニズム

研究目的は二酸化炭素(CO_2)中毒の毒性とそのメカニズムを明らかにすることにある。(1)毒性試験:マウスの半数致死濃度を決定した。[方法]ガラス容器内を各濃度に一定にしマウスを10分間曝露させ、半数の死亡により求めた。[結果]酸素(O_2)濃度21%ではC0_2濃度は35-40%,以下O_215%では25%、O_210%では20-25%、O_<>8%では5-10%であった。(2)マウスの行動・運動量測定[方法]各濃度での行動停止時間とAUTOMEX IIを用い、自発運動を各濃度で1分毎に10分間測定し空気呼吸時と比較した。[結果](1)運動量はO_221%ではCO_2濃度は5%で空気中の45±11%に減少した。CO_210%で25±11%,CO_215%で23±11%,CO_220%で7±6%に減少した。O_215%の環境下ではCO_25%で62±16%,CO_210%で32±14%,CO_215%で15±7%,CO_220%で6±5%に減少した。(2)痙攣はO_221%ではCO_235%以上、O_210-15%ではCO_2が20%以上、O_28%でCO_25%以上で出現した。(3)行動停止時間はO_221%ではCO_2が20%以上になると認められ約1分であった。(3)覚醒下のラットの呼吸の変化[方法]ラットをプラスチックチャンバー内に入れ、呼吸数を測定(Mac Labスパイロメータ)した。O_2濃度は常に21%とし、CO_2濃度は5%,10%,20%,30%,40%(各群5匹)で10分間曝露し、呼吸数を測定した。各濃度での呼吸数の変化を対照値(空気呼吸下)と比較した。[結果]CO_25%では、4分後98±26%,7分後114±37%,10分後85±21%に変化した。CO_210%では、4分後74±26%,7分後56±17%,10分後52±26%に変化した。CO_220%では、4分後96±17%,7分後101±30%,10分後112±39%に変化した。CO_230%では、4分後90±16%,7分後105±39%,10分後99±34%に変化した。CO_240%では、4分後63±6%,7分後62±32%,10分後52±35%に変化した。以上から、CO_2には毒性があり、濃度の上昇とともに行動量、呼吸数は減少するという知見を得た。今後は、呼吸中枢神経の活動を測定しCO_2中毒の呼吸におけるメカニズムを解明していく予定である。

CO_210%では、4分後74±26%,7分後56±17%,10分後52±26%に変化した。CO_220%では、4分後96±17%,7分後101±30%,10分後112±39%に変化した。CO_230%では、4分後90±16%,7分後105±39%,10分後99±34%に変化した。CO_240%では、4分後63±6%,7分後62±32%,10分後52±35%に変化した。以上から、CO_2には毒性があり、濃度の上昇とともに行動量、呼吸数は減少するという知見を得た。今後は、呼吸中枢神経の活動を測定しCO_2中毒の呼吸におけるメカニズムを解明していく予定である。本研究の目的は二酸化炭素(CO2)中毒とそのメカニズムを明らかにすることにある。今年度はCO2の毒性を検討した。(1)毒性試験:マウスの半数致死濃度(LD50)を決定した。[方法]容積100Lのガラス容器内を各濃度に一定とし、マウスを10分間暴露させ、半数の死亡(呼吸停止)によりLD50を求めた。[結果]酸素濃度21%では、CO2のLD50は35-40%、以下酸素15%では25%、酸素10%では20-25%、酸素8%では5-10%であった。低酸素状態になると二酸化炭素のLD50は低下した。(2)中毒のメカニズムの解明として今年度はマウスの行動・運動量を測定した。[方法]行動は、各濃度でのマウスの動かなくなった時間(行動停止時間)、痙攣の有無、死亡時間を測定した。運動量は、運動量モニター′′AUTOMEXII′′(コロンバス社、設備備品として購入)を用い、マウスの自発運動を10分間を1分毎に各濃度下で測定した。対照はCO2暴露前の空気中での10分間の運動量とし、各濃度での運動量を対照値と比較した。[結果](1)運動量は酸素21%ではCO2が5%で、空気中の45±11%(平均値±標準偏差)に減少した。CO2が10%では25±11%、CO2が15%で23±11%、CO2が20%で7±6%に減少した。酸素が15%の環境下では、CO2が5%で62±16%、CO2が10%で32±14%、CO2が15%で15±7%、CO2が20%で6±5%に減少した。CO2の濃度が上昇すると、行動量は明らかに減少し、特にCO2が20%では著明な減少が認められた。(2)痙攣は酸素21%ではCO2が35%以上になると出現した。酸素10-15%ではCO2が20%以上、酸素8%ではC02が5%以上で出現した。(3)行動停止時間は酸素21%ではCO2が20%以上になると認められ約1分であった。(4)死亡時間に関しては数が少ないので、今後検討する。以上、本年度はマウスのCO2中毒の半数致死濃度を各酸素濃度下で決定した。CO2中毒では、濃度の上昇とともに行動量は減少し、特にCO2濃度20%では、暴露直後からほとんど動かなくなったという知見を得た。本研究の目的は二酸化炭素(CO_2)中毒の毒性とそのメカニズムを明らかにすることにある。平成10年度はCO_2の毒性をマウスで検討し、CO_2には毒性があり、濃度の上昇とともに行動量は減少するという結果を得た。今年度は、中毒のメカニズムとして呼吸と循環に及ぼす影響を観察する予定であったが、ラットで循環系を観察するのは困難のため、呼吸系のみとした。また、麻酔薬による影響を除くため、覚醒下のラットを無拘束状態で行った。[方法]1.ラットをプラスチックのチヤンバー内に入れ、空気呼吸下で呼吸数を測定(Mac Labスパイロメータ、コロンバス社、設備備品として購入)した(対照値)。2.酸素濃度は常に21%とし、CO_2濃度は5%,10%,20%,30%,40%(各群5匹)で10分間曝露し、呼吸数を測定した。各濃度での呼吸数の変化を対照値と比較した。[結果]CO_25%では、4分後98±26%、7分後114±37%、10分後85±21%に変化した。CO_210%では、4分後74±26%、7分後56±17%、10分後52±26%に変化した。CO_220%では、4分後96±17%、7分後101±30%、10分後112±39%に変化した。
Thermus thermophilusからの温度感受性変異株ライブラリーの作製

高度好熱菌Thermus thermophilus HB27株では、現在そのゲノムプロジェクトがドイツで進行中である。プロジェクトは間もなく完了する予定であり、今後は遺伝子の機能解析が大きな課題となっていくことが予想されている。このような状況に鑑み、T.thermophilus HB27株における生育に必須な遺伝子機能の広範な解析の基盤とすべく、T.thermophilus HB27株の温度感受性変異株ライブラリーの作製を目指した研究に着手した。T.thermophilusHB27株由来のプロリン要求性変異株TH104株を親株として、ニトロソグアニジン処理、もしくは紫外線照射によって、70°Cでは生育出来るが77°Cでは生育出来ない株の分離を試みた。その結果、数百株の温度感受性変異株候補を得た。これらについて、親株由来の性質が保存されているか(栄養要求性マーカー、色素生産能、形質転換能など)のチェック、及び生育の温度依存性の安定性のチェックを行った。その結果、8割以上の株がTH104株由来の温度感受性変異株として利用可能であることが確認出来た。次に、これらの中からランダムに選択した12株について、それらの変異を相補出来る野生株DNA断片を、あらかじめ作製してあったHB27野生株DNAライブラリーからスクリーニングした。12株のうち11株について変異を相補する野生株DNA断片が得られた。これら断片の染色体上の存在部位を、これら断片をプローブにしたゲノムの制限酵素切断パターン(パルスフィールド電気泳動解析)に対するハイブリダイゼーションによって検討したところ、11種の断片がすべて異なる遺伝子に由来するものであることが確認された。以上の結果から、本手法によって分離されたHB27株由来の温度感受性変異株が、極めて多様な遺伝子の変異を含むものであることが明らかとなった。