hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
足浴による分娩促進作用:自律神経に対する足浴の作用機序に関する基礎的研究

これらのことから、足浴により、子宮頚部を支配している副交感神経の活動も小さくなることが推測され、その働きである頚管を閉鎖する作用が緩められるために、分娩第一期に足浴を行うと分娩が促進されるのではないかと考えられる。分娩第一期の一産婦を対象に足浴を行い,腹部の表面皮膚温と腰部の皮膚深部温,血圧および陣痛の回数について足浴による変化を観察した。その結果,腹部の表面皮膚温,腰部の皮膚深部温,血圧および陣痛の回数に変化は見られなかった。また,乳房周辺の皮膚血流量の変化を観察することにより,経験的に行われている乳房マッサージの効果を高めることを期待した足浴の有用性を検証するために,20歳代(2127歳)の非妊婦女性6名を対象に,湯の温度42°C,足浴時間30分間,湯の深さ20cmで足浴を行い,胸部の皮膚深部温と皮膚血流量及び体温について足浴前,足浴中,足浴後において5分ごとの変化を観察した。また,平均動脈血圧,心拍数,一回心拍出量,毎分拍出量,総末梢血管抵抗について,足浴前,足浴中,足浴後に持続して測定した。その結果,胸部の皮膚深部温と皮膚血流量,血圧,心拍数,体温,及び平均動脈血圧,心拍数,一回心拍出量,毎分拍出量,総末梢血管抵抗のいずれも有意差は認められなかった。しかしながら,皮膚血流量を対象ごとに足浴前の25分間の平均をベースラインとして,足浴中および足浴後5分ごとの値をプロットすると,5名が足浴前に比べ足浴中に皮膚血流量の増加が見られた。とくに,そのうちの3名はベースラインより最大2030%の増加を示していた。しかし,1名だけはベースラインより足浴中に10%の減少が認められた。また,皮膚血流量が増加した3名についてみると,20分経過したころから皮膚血流量の増加が認められた。この結果は先行研究一致するものであった。なお,足浴によって胸部の皮膚血流量は足浴開始後20分経過したころから増加し,足浴中は20%前後の増加率を保つが,足浴が終了すると速やかに減少した。このことから,乳房マッサージにおける胸部の血液循環を期待した足浴では,20分以上足浴をすることが望ましいことが推測される。
介護保険事業における保険者領域の再編とサービス需給に関する地理学的研究

本研究は,複数の市町村が介護保険財政を一体化した広域運営地域や市町村合併に伴い保険者の地理的範囲が変化した地域について,規模の拡大による財政安定化・事業の効率化の一方で,給付水準と保険料負担の関係において構成(旧)自治体間の不均衡が生じやすいことに着目した。特に規模の大きな広域保険者および全国の合併事例を検証した結果,広域化の妥当性に疑問符が付く事例や合併による負担増の固定化が見られるといった問題点が明らかになった。当年度においては、事前の研究を基礎として、全国の広域保険者(複数の市町村が保険財政を一体化させて介護保険事業の運営を行う)地域のうち構成市町村間での受益と負担の不均衡がとくに著しいと判断された地域および従前の研究ではデータが得られていなかった地域を中心に現地調査等を通して各地域での介護保険運営の地域的特徴に着目した。具体的な研究地域は西日本を中心とした5保険者地域である。これらでの聞き取り調査および入手した資料から得られた知見は以下の通りである。第一に、内部での市町村合併を経て構成市町村の枠組みが変化しても広域化によって得られている受益の程度の不均衡は残る状況が給付実績から確認される事例がみられた。第二に、広域化の枠組みの安定性には地域による違いがみられる。すなわち、中心市の人口規模や行財政力における突出した存在感や地理的位置あるいは域内の地形的制約の少なさによる市町村間の一体性などがみられる地域では市町村合併の過程でも保険者地域の枠組みに対する再編の動きは生じなかったが、逆に域内中央に位置する山地をはさむ形で市町村合併を経験し行政域間での一体性が必ずしも将来にわたって強固でないと考えられる保険者地域もみられた。第三に、広域化による利点および課題(問題点)等は既存研究において指摘された事項が中心であることが確認されたが、それ以外にも広域化のあり方自体に対する認識の変化が挙げられる。その背景には、市町村合併を通じて広域保険者地域の構成市町村自体の行財政力が向上したことや各地域の福祉施策の独自性をまちづくりの観点からもより重視すべきとの考え方が強調される時代になったこと等が挙げられる。当年度においては、第二に、いわゆる平成の大合併を経験した新自治体における合併地域内での分護保険の事業特性に関する差異についての、第二に、構成市町村数および人口規模の大きな広域保険者における管内での介護保険事業の差異についての調査・分析を行った。介護保険に関して、近年の市町村合併は、旧自治体ごとの負担(保険料)を均一化する一方で受益(サービス給付)を必ずしも平準化できない点で地域的公正の観点から問題を生じさせている。そこで、旧自治体別の介護保険について、新自治体となる合併地域全体との間の量的・質的差異を全国スケールで分析した。その結果、新自治体とのサービス給付水準の差異が顕著な旧自治体を抱える新自治体は概して非都市的な地域特性を多く含み、高齢者人口規模などからみた首位都市としての地位が相対的に高い旧自治体にまる編入合併が多いこと、合併によって新自治体との間で著しい給付水準の差異を有する旧自治体は全国的に分布するが、とくに県境地帯の山間部や離島など周辺性を有ずる地域に多いこと、それらの旧自治体は合併前の数年間をみでも事業特性に大きな変化がなく、合併後も受益と負担の不均衡による地域的公正の問題が新自治体内で存続する可能性が示唆されることが明らかになった。大規模な広域保険者の事例として福岡県介護傷険広域連合についてに分析に着手した。同広域連合は管内人口80万、構成市町村数も39に上り、管内での構成市町村別に見た第1号被保険者当たり給付費に大きな差異を抱えている。とくに給付費の高い田川支部などを中心とした地域の市町村では、その要因として独居高齢者世帯の割合が高く、認定率とくに要介護度の低い要支援・要介護認定者数の割合が高いこと、訪問介護などの事業者数が多いことなどの特性が指摘される。当年度においては,構成市町村数および人口規模の大きな広域保険者における管内での介護保険事業の差異についての調査・分析を行うとともに,広域運営の妥当性について検討した。介護保険に関して,広域連合・一部事務組合による広域運営は,規模拡大による保険財政の安定化・業務の効率化の一方で,構成自治体ごとの負担(保険料)を均一化しつつも受益(サービス給付)を必ずしも平準化できない点で地域的公正の観点から問題を生じさせている。そこで,大規模な広域保険者の代表とも言える福岡県介護保険広域連合における,構成市町村別にみた給付水準の差異を中心とした分析を行った。福岡県介護保険広域連合は,町村部を中心に全県的に分布しているが,その第1号被保険者1人当たりサービス給付費には構成市町村間で大きな差がある。とくに田川地域では需要面(高齢独居世帯や所得水準等)と供給面(事業所数)の双方で給付を増加させる要因が顕著である。同広域連合では,給付費と保険料のバランスに関する不公平性を緩和するため,保険料水準を3段階に区分した不均一賦課制を2005年度から採用した。

しかし,その内容を詳細に検討すると,3グループ区分の基準設定の方法,保険料予定収納率や調整交付金交付率の適用方法等,各グループの保険料決定に重要ないずれの面でも,給付費の高い市町村に相対的に有利な制度運用になっている。対照的に,県南部農村地域や福岡市近郊などの地域では一貫して給付水準が低いが,広域連合内部でのそれらの地域に対する負担のしわ寄せによる影響については当該地域の住民に充分に周知されないまま運営されている。こうした現状がある中では,保険料水準の問題だけでなく,独自の介護保険運営のあり方を住民に対して提供する意味からも,これまでの広域化の枠組みに関する再検討が必要と考えられる。
難分解性nanoプラステック粒子が引き起こす微細藻の生理異常と種スペクトラム解析

申請者は、難分解性であるnanoサイズのプラスティック粒子が、microサイズのプラスティックでは起きない深刻な別の問題を引き起こす可能性を見出した。nanoサイズのプラスティック粒子が微細藻に対して、細胞死を誘導する事実である。microプラスティックも、機械的破砕・化学的分解でnanoサイズのプラスティック粒子にまで小さくなる。海洋中のナノ粒子が、ある濃度を超えた時に、微細藻の細胞死が効率よく誘導される可能性があり、深刻な環境負荷となる。どのような性質のnanoプラスティック粒子が、どのような機構で微細藻を殺すのかを明らかにする。
特異領域を活用する特異モデル探索法の開発と応用

実多層パーセプトロンの学習法として、探索空間の特異領域を利用して一連の隠れユニット数の最適解を系統的に求める特異階段追跡法SSFを開発し、解品質の良さと高速性を実験で確認した。また、複素多層パーセプトロンの学習法として、Wirtinger微分を用いつつ、特異領域を利用して一連の隠れユニット数の最適解を系統的に求める複素特異階段追跡法C-SSFを開発し、優秀な適合性能を対数螺旋近似やカオス予測問題で確認した。1.多層パーセプトロンにおいて新探索法SSF(v2)を確立する研究:これまで可約性写像を用いて特異領域を積極的に利用する探索法SSF(v1)を開発した。本年度は、SSF(v1)を基に機能拡張(隠れユニット数を1から順に増やす方法の他に、指定数の前後だけを探索する方法を追加)と性能向上(多くの探索ルートが同じ解に収束することに着眼して探索を途中で枝刈りして高速化)を図った。前者の成果はNC研究会で、後者の成果は国際会議ICMLDA2013と信学会論文誌論文で発表した。なお、NC研究会論文は、IEEE CI Society Japan Chapter Young Researcher Awardを受賞した。2.複素多層パーセプトロンの学習において強力な新探索法を確立する研究:入出力やパラメータがすべて複素数である複素ニューラルネットは実ニューラルネットにない魅力と可能性を有する。その一つである複素多層パーセプトロンは、非有界性と周期性を有する関数の近似に威力を発揮すると期待される。本年度は、実多層パーセプトロン用に開発したSSF法をWirtinger微分を用いて複素用に改造した複素SSFを考案し、その有効性を計算機実験で確認した。研究成果はCI研究会とSSI講演会で発表した。3.Lシステムの文法発見において新解法を考案する研究:Lシステムの文法発見は世界的にもほとんど研究されていない。本年度は、従来提案した枚挙法の代わりに、創発法を導入したところ、発見能力が著しく向上することを確認した。研究成果は国際会議IBICA2013で発表した。1.多層パーセプトロンにおいて新探索法SSF(v2)を確立する研究:本研究開始時に、可約性写像を用いて特異領域を積極的に利用する探索法の原型SSF(v1)を開発済み。H25年度は、機能拡張として隠れユニット数の探索範囲を限定したSSF2.0を、性能向上としてSSF1.2に探索枝刈りを導入したSSF1.3を考案した。H26年度は、SSF2.0を国際会議NCTA2014で発表するとともに、SSF1.3に探索数上限設定と複数最良解利用を導入して一層高速化したSSF1.4を考案し、NC研究会で発表した。2.複素多層パーセプトロンの学習において強力な新探索法を確立する研究:複素多層パーセプトロンは非有界性や周期性を有する関数の近似に威力を発揮すると期待される。H25年度は、実多層パーセプトロン用に開発したSSF1.2をWirtinger微分を用いて複素用に改編したC-SSF1.0が優れた性能を示したので研究会で発表した。H26年度は、C-SSF1.0を国際会議ICANN2014で発表するとともに、C-SSF1.0に探索枝刈りを導入して高速化したC-SSF1.1を考案し、CI研究会で発表した。また、探索枝刈りで解品質が一部劣化したので、複数の最良解を利用してその問題を解決したC-SSF1.2を考案し、SSI講演会で発表した。3.Lシステムの文法発見において新解法を考案する研究:Lシステムの文法発見は世界的にもほとんど研究がない。以前、枚挙法を用いてLシステム文法を発見するLGIC法を提案したが、置換型変異には対応できるが、挿入型変異には対応できなかった。H25年度、枚挙法の代わりに創発法を用いて考案したLGIC2法が挿入型変異にも対応できることがわかった。H26年度は、LGIC2法を削除型変異に適用し、やはり文法発見が成功したので、国際会議KDIR2014で発表した。1.実多層パーセプトロン(実MLP)において強力な新探索法SSFを確立する研究:本研究の前に、特異領域を積極的に利用する実MLP用探索法SSF1.2を開発済みで、それを起点に研究を展開した。H25年度に探索枝刈りを導入して高速化したSSF1.3を開発し信学論やICMLDA2013で発表した。さらに、探索数上限を設けて一層高速化したSSF1.4をNC研究会で発表した。2.複素多層パーセプトロン(複素MLP)の学習において強力な新探索法C-SSFを確立する研究:複素MLPは周期性を有する関数の近似に威力を発揮する。まず、H25年度にSSF1.2を複素MLP用に改編したC-SSF1.0を開発しICANN2014で発表した。H26年度には探索枝刈りを導入して高速化したC-SSF1.1をIJCNN2015で発表し、さらに探索数に上限を設定して解品質を保持して一層の高速化を実現するC-SSF1.3を開発しNCTA2015で発表した。C-SSF1.3を予測不可能とされるカオス時系列の予測に適用して得た良好な結果を来るIJCNN2016で発表する。

3.特異モデル選択の情報量基準を模索する研究:特異モデルのモデル選択では、漸近正規性が使えず正則モデル用の情報量基準が使えない。特異モデル理論研究の成果として、近年WAICとWBICが確立された。その評価法としてサンプリング法が有望である。本研究で開発したSSFをサンプリング法として良い実験結果を得たのでICANN2016に投稿した。4.変異を加えた文からLシステム文法を発見する新解法を考案する研究:Lシステム文法発見の研究は世界に例がない。本研究の前に、枚挙法を用いるLGIC1を開発済みで置換型変異を加えた文から正解文法を発見できたが、挿入型や消去型の変異に弱いので、H25年度に創発法を用いるLGIC2を開発し欠点を克服した。研究成果はIBICA2013とKDIR2014で発表した。実多層パーセプトロンの学習法として、探索空間の特異領域を利用して一連の隠れユニット数の最適解を系統的に求める特異階段追跡法SSFを開発し、解品質の良さと高速性を実験で確認した。また、複素多層パーセプトロンの学習法として、Wirtinger微分を用いつつ、特異領域を利用して一連の隠れユニット数の最適解を系統的に求める複素特異階段追跡法C-SSFを開発し、優秀な適合性能を対数螺旋近似やカオス予測問題で確認した。H26年度において、多層パーセプトロン用に新探索法SSF(v2)を確立する研究では、解法の改良を続け、高速かつ系統的に良解を求めることが可能なSSF1.4を確立するとともに、複素多層パーセプトロンの学習において強力な新探索法を確立する研究では、解法の改良を続け、高速かつ系統的に良解を求めることができるC-SSF1.2を得た。さらに、決定的Lシステム文法発見において新解法を考案する研究では、考案したLGIC2が3種の変異に対して対応できることを示した。このように当初計画通り、研究が進行している。前者は日本語のwebページで、後者は英語のwebページである。知能情報学、ニューラル情報処理H27年度は、多層パーセプトロンの新解法として確立してきたSSF1.4の有用性を示すため、特異モデル選択に応用する研究を進めるとともに、複素多層パーセプトロン用の新探索法C-SSF1.2の一層の高速化を実現する研究を進め、興味深い応用に適用する予定である。当初の計画通り、H25年度は、新探索法SSF(v2)を確立する研究では、機能拡張と性能向上をともに実現し、複素多層パーセプトロンの学習では強力な新探索法を考案できた。H25年度の研究成果は当初の計画通り進展しているが、いずれもさらに改良できる余地があるので、引き続き研究を進めて成果の完成度を高める予定である。そして、当初計画通り、その成果をモデル選択に活用して、有用性を検証する予定である。
mRNAを対象としたマルチカラーFISH法の開発

顕微画像より独立な多種のシグナルを得るためには、ラベルとして蛍光色素を用いることがもっとも現実的である。本研究の目的はmRNAを対象としたIn situ hybridizationにおいて多色化(57色)を行うことであった。フィルター法と画像分光法を結びつけることにより、この課題が原則として可能であること実験的にを示した。この目的を達成するために以下のような要素的知見の蓄積あるいは技術開発、モデル実験を行った。(1)適切な色素の組み合わせの選定、(2)プローブへのラベル化法の検討、(3)スペクトルを取得するのに必要なフィルターセットの作成、(4)分光画像の取得と、画像より得られたスペクトルの検討、(5)分光画像のシグナルの波形分離、(6)cytokine mRNA(IFN-g,IL-4)を対象としたin situ hybridization。(1)に関しては、スペクトルの分布、退色、クエンチング、蛍光強度等の点からAlexa488,Alexa532,Alexa546,Alexa568,Alexa594を選択した。(2)に関しては比較的効率的にラベル化可能な方法2種を確認した。(3)に関しては2組に分けた色素のスペクトルが取得できるフィルターセットを作成した。(4)に関しては画像より得られるスペクトルに影響を及ぼす因子を検討した。(5)に関しては、実際に得られた分光画像の波形分離による識別がきわめて有効であることを示した。(6)に関してはIFN-g,IL-4のmRNAに対し極めて明瞭な像が得られることが示された。(1)自家蛍光の少ないFISHに適した固定化法の開発通常用いられている固定化剤には、付加的固定化剤と非付加的固定化剤とがあり、付加的固定化剤は比較的強固な固定をもたらすがまたかなり強い自家蛍光の原因となる。一方非付加的固定化剤による固定は自家蛍光をあまり出さないが固定化が充分でない。蛍光を発しない共有結合を生成するchemical cross linkerが、自家蛍光が少なくかつ強固な固定をもたらす固定化法として有力である。現在、種々の市販のcross linkerを試験中である。(2)適切な蛍光色素の選択及び合成検討の結果、現時点で蛍光色素としてスペクトルの分離が良い点から、Molecular Probe社より市販されている、Cascade Blue, BODIRY 503/512, BODIPY Krを用いることにしている。現在、新たな蛍光色素の開発が盛んであり、スペクトルや、conjugationとのかねあいで、この結果は必ずしも最終的なものではない。(3)蛍光色素とDeoxyribonucleotideとのコンジュゲートの作成conjugateの中間体としての、水銀化dUTP,アリールアミン化dUTPの合成・精製、及び蛍光色素(BODIPY 503/512)の、リンカー及びアミノ基の付加、オレフィン化は成功した。両者を結合させることに特に困難はないと思われる。平成8年度は種々の固定化剤が組織切片の自発蛍光にどのような影響を与えるかを調べた。具体的には、パナジルリボヌクレオシドcomplexを5mM含むPBSで環流しながら作成した凍結ブロックより組織切片を作成、アセトン、エタノール、メタノール、カルノア固定液、4%PFA,といった既存の固定化剤およびsulfo-SMCC,sulfo-SMPB,sulfo-SPBPといった架橋試薬による固定を行い、そのスペクトルを調べた。広いバンド域に関する情報を得たいため、400-440nmで励起し、800nmまでのスペクトルを調べた。免疫系にとり特に重要な器官である脾臓について調べた結果について述べると、(1)エタノールとメタノールでの固定化は、類似した自発蛍光を与え、長波長側(630-760nm)で一つのピークの存在を示した。カルノア固定はそれよりもやや低い自発蛍光を生じさせるようである。

(2)SMCC,SMPB,SPBPでの固定化はいずれも類似した自発蛍光を生じさせ、必ずしも、予期したような低い自発蛍光を生ずるわけではない。この理由として、アミノ基、チオール基との特異的に結合し、架橋する架橋試薬は、蛋白質表面の官能基を標的とするのみならず、蛋白質内部のこれらの官能基と反応し、その立体構造に影響を与え、自発蛍光の増大を引き起こすものと考える。このような機序を考慮すると、PFAによる自発蛍光の増大の機序も、研究代表者が考えていたShlff試薬の形成というより、蛋白質の立体構造の変化とそれによる自発蛍光の増大によるものという可能性も考慮せざるを得ない。いずれにしても、より精密なことを議論するために、サンプルとして、分離した均一な細胞を用い、厳密な画像解析を行うべきである。
歯顎顔面域用デジタルパノラマグラフ装置の試作研究

従来のパノラマX線撮影法では、被写体を通過したX線は、その部分のすべての情報を含んでいるが、断層面に一致した部分の情報のみを画像として成立させ、その他の部位の情報はボケ像として捨て去っている。そこで、歯顎顔面域用デジタルパノラマグラフ装置ではこれら未使用の情報を含めてすべての情報を、1回の撮影で記録し、希望する任意のパノラマ像を再構成することが可能な装置を構成した。この装置は大きく(1)回転走査系、(2)入力録画系(3)再構成系の3つの部分から成っている。すなわち、(1)回転走査系では、従来法と同様に被写体のまわりを回転しながらスリット状のX線ビ-ムでスキャンし、(2)入力録画系では、被写体を透過してきたX線ビ-ムを蛍光板によって可視像に変換して、超高感度カメラでとらえて光ディスクに録画した。(3)再構成系では、録画したスリット画像から希望する任意のデジタルパノラマ像を合成した。次に、従来のパノラマ像で特に診断上特に問題となっていた、障害陰影の除去を試みた。ここでは、コンピュ-タシュミレ-ションによってボケ像を予測して、原画像からこれをサブトラクションを行った。結果、障害陰影のないデジタルパノラマ像を得ることができた。また、従来のパノラマ装置では歯軸傾斜の著しい歯を断層域内に位置付けることは困難であった。そこで、立体的な断層面を設定してデジタルパノラマ像の合成を試みた。結果、従来のパノラマ像と比較してボケが生じることがなく画質の著しい改善が行えた。これらによって、顎関節症の診断治療、合理的な義歯やインプラント手術が可能となり、歯科X線診断の可能性を大幅に拡大することが期待できた。パノラマX線撮影法をデジタル化することにより、従来の医用X線CTの1/100程度の線量で、任意の面のパノラマ像を得ることが可能な装置の開発を目的とする。本装置は大別すれば、回転系、入力記録系(Digital Image Recorder,DIR)および再構成系(Digital Panorama Processor,DPP)の3つの部分から構成されていて、現在まで以下のように研究計画が進行した。(1)回転系:現有のデジタルパノラマグラフ装置にはZ_<ONARC>^<【○!R】>(P_<ALOMEX> Co.)が転用されているが、これを改造して正確に適合するようにした。(2)DIR:記録計に光ディスクレコーダー(松下電器TQ-2800)を使用して約1000フレームのスリット画像を一旦記録し、次いで、これを再生して1フレームずつ超高速A/Dコンバータを使用してデジタル化し、250KBのサブメモリに一時的に蓄え16MBのメインメモリに転送するDIRのハード部分を完成させた。またその基本ソフトを完成させた。(3)DPP:16MBのメインメモリに記録したスリット画像を32bitCPU(MC 68020)で演算処理することによって、デジタルパノラマ像を再構成することが可能になった。また光ディスク装置(OD5-HP800)を付加することによって大量のデータファイルが可能となった。以上のような装置の開発によって、ハード面での主要な部分は完成され、現在は全体のシステムとしての試験運転を行いながら、より効率的なソフト(画質の向上、ボケ像除去処理プログラム、画像再構成時間の短縮、操作性の改善等)の開発を行った。これらの結果、デジタルパノラマ装置のプロトタイプとしては充分な性能をほぼ得たと考えている。次年度は、さらに高解像のフレームメモリ、メインメモリの増設等によって性能の向上を目指す。

従来のパノラマX線撮影法では、被写体を透過したX線は、その部分のすべての情報を含んでいるが、断層面に一致した部分の情報のみを画像として成立させ、その他の部位の情報はボケ像として捨て去っている。そこで、歯顎顔面域用デジタルパノラマグラフ装置ではこれら未利用の情報を含めてすべての情報を、1回の撮影で記録し、希望する任意のパノラマ像を再構成することが可能な装置を構成した。この装置は大きく(1)回転走査系、(2)入力録画系、(3)再構成系の3つの部分から成っている。すなわち、(1)回転走査系では、従来法と同様に被写体のまわりを回転しながらスリット状のX線ビ-ムでスキャンし、(2)入力録画系では、被写体を透過してきたX線ビ-ムを蛍光板によって可視像に変換して、超高感度カメラでとらえて光ディスクに録画した。(3)再構成系では、録画したスリット画像から希望する任意のデジタルパノラマ像を合成した。つぎに、従来のパノラマ像で特に診断上特に問題となっていた、障害陰影の除去を試みた。ここでは、コンピュ-タシミュレ-ションによってボケ像を予測して、原画像からこれらをサブトラクションを行った。結果、障害陰影のないデジタルパノラマ像を得ることができた。また、従来のパノラマ装置では歯軸傾斜の著しい歯を断層域内に位置付けることは困難であった。そこで、立体的な断層面を設定してデジタルパノラマ像の合成を試みた。結果、従来のパノラマ像と比較してボケが生じることがなく画質の著しい改善が行えた。これらによって、顎関節症の診断治療、合理的な義歯やインプラント手術が可能となり、歯科X線診断の可能性を大幅に拡大することが期待できた。
ニコチンアミド（水溶性ビタミン）を用いた妊娠高血圧腎症に対する新規治療法の開発

妊娠高血圧腎症(Pre-eclampsia: PE)は、全妊娠の2-8%に合併する原因不明の疾患であり、母児の重篤な合併症の主要因として重要であるが、病態を改善する根本的治療法はない。我々はこれまで、複数のPE動物実験モデルにおいて、水溶性ビタミンB3のアミド体であるニコチンアミドが高血圧・蛋白尿・血管内皮障害改善、妊娠期間延長、胎児発育不全改善をもたらすことを明らかにしてきた。本研究では、ニコチンアミドのPE患者での安全性・有効性を臨床試験にて評価し、母体血液・尿の高精度メタボローム解析にて薬効機序を解析することを目的としている。
アンデス南部・パタゴニア地域における近年の氷河変動の特性

本研究は、近年の地球規模の環境変化および温暖化傾向が、南アメリカ大陸の氷河へおよぼす影響とそのメカニズムの解明を目的とした。そのため、南アメリカ大陸南部、南パタゴニア氷床から東方の湖へ流出するウプサラ、モレノ氷河にて1993年11月に、南方へ流出するチンダル氷河にて1993年12月に、以下の項目に関する調査を行い、それぞれ多くの成果を得た。1.氷河の表面高度変化の直接測定三つの氷河の消耗域(下流域)側岸露岩上に設置されてある基準点から、氷河上の24kmの測線に沿う表面高度を三角測量により測定した。1990年11月、12月の測量結果と比較することにより、3ヵ年間の氷河表面の高度変化(すなわち、氷厚変化)が得られた。すなわち、ウプサラ氷河は3045mの氷厚減少、チンダル氷河は1015mの氷厚減少、一方、モレノ氷河はほぼ平衡という結果であり、これらは氷河により変動の傾向が異なる非常に興味深い成果である。今後はさらに類似の多くのデータを収集する必要があり、さらにその変動の原因を解明することが肝要である。また、三氷河の末端、側岸の位置も詳細に調査した結果、ウプサラ、チンダル氷河は過去3ヵ年間で大きな後退、一方、モレノ氷河はほぼ定常状態にあることが分かった。2.氷河の動力学的調査ウプサラおよびモレノ氷河では、上述の測量を氷河滞在中繰り返して実施し、氷河流動速度の分布および速度の日々変動を測定した。この観測により、流動速度は日により、また昼夜により異なるという結果が得られた。例えば、モレノ氷河消耗域の中央付近の流動速度は約1.8m/日、側岸付近は0.5m/日であり、さらに側岸近停の速度は最低0.4cm/時から1.2cm/時の間で変動を示していた。以上の結果、氷河流動には底面すべりの寄与が大きいことが明かとなった。さらに、チンダル氷河では、1990年に氷河上に設置した岩の位置を再測量し、過去3ヵ年間の平均流動速度が求められた。また、モレノ、チンダル氷河では氷河表面の歪速度を測定し、チンダル氷河では調査測線に沿う基盤地形をアイスレーダーにより調査し、氷河変動メカニズムを考察するための重要な情報を得た。3.空中写真撮影チリのコヤイケ市で1993年12月末、小型航空機をチャータ-し、北パタゴニア氷床から東西南北に流出する約20個の氷河の空中写真撮影を行った。同写真を、1985年、1990年撮影の写真に重ね合わせ、過去数年間の氷河変動を詳細に解析する。現在までの解析によると、北氷床の大半の氷河は後退傾向にあることが分かってきた。4.気象・熱収支観測モレノおよびチンダル氷河にてそれぞれ約2週間、地上気象および熱収支観測を行い、多くのデータを得た。主な熱収支観測要素は、全天日射量、全波長放射収支、風速、気温、湿度、融氷量、表面アルベドである。比較的温暖かつ強風下のパタゴニア氷河では、従来から指摘されているように、融氷におよぼす熱源としては、顕熱および潜熱の寄与が大きいという結果が得られた。この他、パタゴニア地域周辺の気象・気候資料を解析しており、同地域の気候特性、近年の気候変動を明らかにする予定である。5.氷河周辺の地形および水文学的調査アメギノ谷、ウプサラ氷河末端付近、チンダル氷河下流側岸地域にて地形学的調査を行い、近年の氷河変動にかかわる諸情報、新たな知見を得た。また、各氷河上の流水、氷河周辺の小川、池の水の採水を行い、試料を国内に持ち帰った。これらについて主要化学成分の分析を行い、水文学的特性を考察する。また、モレノ氷河上の池の水位変動の観測も行った。以上のデータを現在解析中であるが、各成果は平成6年度中に国内外のシンポジウムにて発表するとともに、いくつかの論文として公表する予定である。

この観測により、流動速度は日により、また昼夜により異なるという結果が得られた。例えば、モレノ氷河消耗域の中央付近の流動速度は約1.8m/日、側岸付近は0.5m/日であり、さらに側岸近停の速度は最低0.4cm/時から1.2cm/時の間で変動を示していた。以上の結果、氷河流動には底面すべりの寄与が大きいことが明かとなった。さらに、チンダル氷河では、1990年に氷河上に設置した岩の位置を再測量し、過去3ヵ年間の平均流動速度が求められた。また、モレノ、チンダル氷河では氷河表面の歪速度を測定し、チンダル氷河では調査測線に沿う基盤地形をアイスレーダーにより調査し、氷河変動メカニズムを考察するための重要な情報を得た。3.空中写真撮影チリのコヤイケ市で1993年12月末、小型航空機をチャータ-し、北パタゴニア氷床から東西南北に流出する約20個の氷河の空中写真撮影を行った。同写真を、1985年、1990年撮影の写真に重ね合わせ、過去数年間の氷河変動を詳細に解析する。現在までの解析によると、北氷床の大半の氷河は後退傾向にあることが分かってきた。4.気象・熱収支観測モレノおよびチンダル氷河にてそれぞれ約2週間、地上気象および熱収支観測を行い、多くのデータを得た。主な熱収支観測要素は、全天日射量、全波長放射収支、風速、気温、湿度、融氷量、表面アルベドである。比較的温暖かつ強風下のパタゴニア氷河では、従来から指摘されているように、融氷におよぼす熱源としては、顕熱および潜熱の寄与が大きいという結果が得られた。この他、パタゴニア地域周辺の気象・気候資料を解析しており、同地域の気候特性、近年の気候変動を明らかにする予定である。5.氷河周辺の地形および水文学的調査アメギノ谷、ウプサラ氷河末端付近、チンダル氷河下流側岸地域にて地形学的調査を行い、近年の氷河変動にかかわる諸情報、新たな知見を得た。また、各氷河上の流水、氷河周辺の小川、池の水の採水を行い、試料を国内に持ち帰った。これらについて主要化学成分の分析を行い、水文学的特性を考察する。また、モレノ氷河上の池の水位変動の観測も行った。以上のデータを現在解析中であるが、各成果は平成6年度中に国内外のシンポジウムにて発表するとともに、いくつかの論文として公表する予定である。
グリコサミノグリカン糖鎖の生合成の機作の解析と合成酵素の遺伝子操作による機能解析

ヘパラン硫酸やコンドロイチン硫酸などの硫酸化グリコサミノグリカンの生合成の基本的なメカニズムを解明した。また、その知識と遺伝子工学的な手法を駆使して生合成を撹乱することによって、線虫の細胞分裂においてコンドロイチンが必須の分子であることを証明した。(1)癌抑制遺伝子EXTファミリーの残っていた2つ(EXTL1とEXTL3)もヘパラン硫酸の生合成に関わる糖転移酵素であることを明らかにした。(2)コンドロイチン硫酸の糖鎖骨格を合成するコンドロイチン合成酵素およびコンドロイチン重合因子のcDNAのクローニングに成功し、重合の基本メカニズムを解明した。(3)ヘパラン硫酸の重合にEXT1とEXT2の複合体およびプライマー基質が必要であることを解明した。(4)コンドロイチン骨格の合成に関わる新規のGalNAc転移酵素のクローニングに成功した。(5)コンドロイチン硫酸やデルマタン硫酸のGalNAcの4位の硫酸化を触媒する3種類のコンドロイチンあるいはデルマタン4-硫酸基転移酵素のクローニングを行い、さらに詳細な基質特異性を解明した。(6)コンドロイチン硫酸とヘパラン硫酸のタンパク質への結合領域のGalの硫酸化構造上の相違を明らかにした。また、ハエと線虫のグリコサミノグリカンのタンパク質への結合領域も哺乳動物のものと同様の構造をもつことを明らかにした。(7)ヘパラン硫酸の合成に関わるGlcNAc転移酵素であるEXTL2の結晶化と結晶構造解析に成功した。線虫のコンドロイチン合成酵素のRNAiによって、コンドロイチンが線虫の細胞分裂に必須の分子であることを証明した。1)ハイブリッド型プロテオグリカンであるシンデカンに結合したコンドロイチン硫酸のコアタンパク質への結合領域GlcA-Gal(II)-Gal(I)-Xyl-SerのGal(II)が硫酸化されているが、ヘパラン硫酸ではされていないことを示し、生合成上のシグナルである可能性を指摘した。また、Xylはどちらの糖鎖においてもその2位の水酸基がリン酸化されうることも示した。2)以前に、ヒトEXTL2遺伝子がグリコサミノグリカン(GAG)-タンパク質結合領域四糖に最初のαGlcNAc残基を転移するGlcNAcT-Iの活性をもつヘパラン硫酸の鍵酵素であることを明らかにしていたが、本年度は、ヒトEXTL1とEXTL3もヘパラン硫酸の生合成に関与するGlcNAc転移酵素をコードすることを示したので、3種のEXTLsはいずれもGlcNAc転移酵素活性を有することが明らかになった。4)ヒトゲノムデータベースを用いて、コンドロイチン合成酵素遺伝子のクローニングに成功し、遺伝子産物がコンドロイチンの二糖繰り返し領域を合成するGalNAcT-II活性及びGlcAT-II活性を合わせ持つ事を明らかにした。さらに、この合成酵素のアミノ酸配列を用いてBLASTサーチを行った結果、1つの相同遺伝子を見つけ、その遺伝子産物がGalNAcT-IとGalNAcT-II活性を持つ事を明らかにし、chondroitin N-acetylgalactosaminyltransferaseと名付けた。個体発生で重要な機能を果たしている事が近年明らかになってきたプロテオグリカンがモデル生物である線虫(C. elegans)やショウジョウバエ(D. melanogaster)にも存在する事は報告されていたが、その糖鎖部分であるグリコサミノグリカン(コンドロイチン硫酸やヘパラン硫酸)とコアタンパク質との間の結合様式は不明であった。我々は、これらの糖鎖を詳細に分析し、いずれのモデル生物の場合にも、哺乳動物と同様のGlcUA-Gal-Gal-Xylという共通の四糖橋渡し構造を介してコアタンパク質にO-グリコシド結合している事を証明した。

この結果は、これらの生物でも、グリコサミノグリカン糖鎖の生合成も基本的には哺乳動物の場合と類似したメカニズムで起っている事を示唆している。一方、グリコサミノグリカンの生合成のカギ酵素の一つであるグルクロン酸転位酵素-lは、上記の四糖結合領域を完成させる酵素であり、当研究室で始めてクローニングされた。今回、ショウジョウバエの遺伝子データベースを調べ3種類の相同遺伝子を見い出したので、これらのcDNAをクローニングし、タンパク質を発現させ、3種類ともに活性の強さは異なるものの、三糖Gal-Gal-XylにGlcUAを転移し、結合領域を完成させる活性をもつ事を証明した。ヒトガン抑制遺伝子EXTファミリーメンバーの一つEXTL2はヘパラン硫酸(HS)の生合成に関わり、コアタンパク質との結合領域四糖に最初のα-GlcNAcを転移する酵素をコードする。そのマウスホモログの細胞外ドメインを可溶性タンパク質として大腸菌で発現させ、EXTファミリーで始めてX線結晶構造解析に成功し、触媒ドメインの3つのアミノ酸を同定し、酵素反応機構を解明した。EXTファミリーメンバーEXT1とEXT2はともにHSにGlcNAcおよびGlcAを転移し伸長反応できるが、単糖しか転移できず、これまで重合化反応は成功していなかった。今回、両酵素の遺伝子をCOS-1細胞で同時に発現させて精製し、結合領域四糖構造をもつトロンボモジュリンおよびグリピカンのコアタンパク質、あるいは人工基質を受容体として、200kDaを越える高分子ヘパランの合成に成功した。ヒトのコンドロイチン合成酵素のホモログを見い出し、cDNAをクローニングし、コンドロイチン合成酵素cDNAと共発現させ精製したものを酵素原、トロンボモジュリンやGlcA-Gal-人工アグリコンを受容体基質として、高分子コンドロイチンの重合化に成功し、コンドロイチン重合化因子と名づけた。線虫のゲノムデータベースにコンドロイチン合成酵素のオルソログを見出し、cDNAをクローニングし、GalNAcとGlcAの転移活性を確認し、二本鎖RNAを用いてRNAiを行ったところ、コンドロイチンの合成の阻害とともに細胞質分裂の阻害と細胞分裂の逆転現象を認めた。正常な培養線虫細胞から酵素的に細胞表面のコンドロイチンを除去しても同じ現象を認め、コンドロイチンが細胞分裂に必須であることを示した。
高温プラズマ乱流の確率的遷移の研究

高温プラズマ乱流などの流体乱流や反応拡散系、生態系や経済現象の要素(一本の木や一人のディーラー)に基づくモデルなど、大自由度力学系として記述される系の巨視的性質を理論的に議論しようとすると、いつも、系を記述する基礎方程式の持つ非線形性と大自由度性という共通した困難によりつまづく。しかし、同じ大自由度力学系であるはずの平衡状態にある物質については、これらの困難を乗り越えることに成功した体系がある。この平衡統計力学では、状態の出現確率測度を用いて巨視的物理量の解析を行う。厳密な確率測度(自然確率測度)を用いようとすると、上と同様に、非線形・大自由度の基礎方程式(Newtonの運動方程式やSchroedinger方程式)の解析の困難に出会う。しかし、系の巨視的性質にのみ注目すれば、大数の法則により、基礎方程式の解析無しに構成できる特異性の無い確率測度から巨視的物理量の期待値を正しく計算できる。同様に、もし、大自由度力学系の巨視的物理量の期待値計算に関し自然確率測度の代わりになる、より扱いやすい確率測度を得ることができれば、基礎方程式を解析することをスキップして巨視的物理量の観測値を予測することができるだろう。そこで、我々は、1.数値的に発見された一本の不安定周期軌道(UPO)から乱流統計が分かる、2.SRB measure、3.周期軌道展開の3つの手がかりをもとに、巨視的物理量の期待値計算に関し自然確率測度の代わりになる確率測度を推測し、もっとも簡単な大自由度力学系である結合写像格子に適用した。その結果得られた状態アンサンブルから、平均量である巨視的物理量の期待値がアンサンブル平均として得られることが分かった。本研究により、高温プラズマ乱流を定量的に解析することのできる統計力学構築への実現可能なルートが開かれたと期待される。
近世・近代における能楽囃子の変遷-大鼓葛野流・小鼓幸流を中心に

早稲田大学演劇博物館・法政大学能楽研究所・盛岡中央公民館・東京藝術大学附属図書館・土佐山内家宝物資料館・金沢市立玉川図書館等に所蔵される大鼓葛野流・小鼓幸流に関する資料を網羅的に収集し、近世から近代にかけての能楽囃子の一端を明らかにした。またその過程で、大鼓役者川崎九淵の旧蔵資料のうち従来未公開の資料を発掘することができた。これは近代における能楽囃子の様相を知る上で第一級の資料である。当初計画に則り、まず演劇博物館所蔵川崎九淵コレクションの調査を行った。同コレクションは、1998年に九淵の令嬢川崎勝子氏によって寄贈された資料であるが、本調査の準備過程で寄贈から漏れていた新たな資料の存在が確認された。この中には、これまで未発見であった大正から昭和にかけての九淵の演能控や手附、戦中から戦後にかけて九淵が記した日記などが含まれている。これらは、近代以後の能楽囃子に多大な足跡を残した川崎九淵の事績を解明する上で極めて貴重な資料であると考えられる。同資料の全容と日記の一部は「川崎九淵旧蔵資料追加寄贈目録-附川崎九淵日記抄£として公開した!一方、近世以前の大鼓に関しては、盛岡市中央公民館所蔵の南部藩旧蔵資料の調査を実施した。同館に所蔵される江戸末期の盛岡藩主南部利剛手沢謡本には、葛野流の八世宗家であった葛野九郎兵衛定敬が与えた手附が書き込まれている。葛野九郎兵衛は江戸後期に活躍した大鼓役者で、特に明治初期に活躍した津村又喜や葛野定睦の師匠に当たることから、近代以後の囃子にも大きな影響を及ぼしたことが明らかである。また南部家旧蔵の伝書類は、明治以後に川崎九淵が流儀の手附を大成する中で参照したことが知られており、近世から近代にかけての大鼓手組の変遷を明らかにする上でも重要な資料である。本調査では、これらの資料の網羅的調査を実施し、内容の分析把握に従事した。このほか、宮城県図書館に所蔵される伊達家お抱えの大鼓方、奥山家旧蔵資料の調査、及び、法政大学能楽研究所に所蔵される石井流大鼓役者の小杉次三郎伝書の調査も行った。奥山家資料には、幸流小鼓関係の資料が多数含まれていることが判明したが、これは来年度予定している幸流関連資料調査の結果と併せて考察を行いたい。本年度は、当初計画にのっとり小鼓幸流に関する調査を実施した。計画では、東京藝術大学附属図書館・法政大学能楽研究所・土佐山内家宝物資料館所蔵の資料調査を実施する予定であったが、前二機関については計画通り資料の複写等を行った。一方、土佐山内家宝物資料館については、現物資料の撮影許諾を得ることが困難であることが判明したため、現地調査を断念し国文学研究資料館に所蔵されるマイクロフィルムの複写に計画を変更した。国文学研究資料館は、当該資料が高知県立図書館に山内文庫として所蔵されていた際にマイクロ化を行っており、これによってその全容を把握することが可能である。本調査の結果、目録上は単に謡本と記載されている資料中に幸流の手付が記入されていることが明らかとなった。この手付は、宝暦版『能之訓蒙図彙』に記される関口・古春・嶋村・前川などとの関係が窺われるが、詳細な検討は今後の課題としたい。このほか、昨年度より行っている金沢市立玉川図書館の加越能文庫及び藤本文庫に所蔵される加賀藩関係資料の調査を継続して実施し、その調査結果の一部を2009年9月の東海能楽研究会における口頭発表「初代万蔵の初舞台ー享保期加賀藩の能」として発表している。さらに、近代における能楽難子の様相を明らかにするべく、論考「伝統芸能になった能楽ー明治期における享受者の変遷をめぐって」を『演劇映像学2009』(早稲田大学演劇博物館グローバルCOEプログラム・2010年3月発行)に発表した。本稿は、明治期における能の享受者の変容を同時期の西欧音楽等の状況と比較しながら考察するもので、近代における能楽のカノン化や、明治後期における唾子方養成事業とも密接な関係を持ち、本研究課題の一端を解明することに繋がる成果である。
乾燥ストレス条件下における植物の生存戦略と微生物共生特性の解明

乾燥ストレス条件下で生育する植物の生存戦略と共生微生物との関係に関する知見を得るため、雨季および乾季の植物生理と植物根内微生物に関する調査を行った。また、乾季の水供給後の植物生理と土壌微生物に関する調査を行った。乾季の水供給後に微生物活性は著しく増加し、窒素固定や硝化に関わる微生物が増加した。土壌中の純硝化速度や純窒素無機化速度は水添加によって増加したが、Larrea tridentataの樹冠下ではアンモニア態窒素濃度は減少しており、これは植物の吸収によると考えられた。このことは夏の降雨は乾燥地で生育する植物にとって、水のみならず、窒素の供給にも重要なイベントであることを示唆している。本年度は、前年度に調査することができなかった、降雨に対する植物、および土壌微生物の反応に関する調査を行った。調査地のBoyd Canyonにおいて優占する2樹種(Encelia farinosa、およびLarrea tridentata)に着目し、約12.5 mmの降雨を想定した水処理を行った。土壌呼吸を測定した結果、土壌呼吸は半日後にはピークを迎え、その後、急激に減少するパルス様の反応を示した。この反応は土壌微生物の活性が一時的に、かつ急激に高まったことを示している。植物の光合成速度は水処理から47日後に上昇し、植物の反応は土壌微生物よりも遅いが、比較的速やかに反応していることが分かった。光合成に必要な窒素の供給源である土壌窒素については、Larrea tridentataでは明瞭な変化が認められなかったが、Encelia farinosaでは水処理から4日後に硝酸態窒素の増加が認められ、アンモニア酸化細菌の活性に変化があったのではないかと推察された。今後は菌根菌、窒素固定細菌、アンモニア酸化細菌などに関する解析を進め、どのようなタイミングでどの微生物の反応が見られ、このような変化は植物の降雨後の反応に関与しているのかを明らかにする。また、Encelia farinosaについては本年度も昨年度同様の葉と根系のサンプリングを継続した。このサンプルを解析することで、年間を通しての植物生理の変化と共生微生物との関係に関する知見を得ることができると考えられる。本年度は、アメリカの調査地で、4月、10月、3月の3回のサンプリングを行った。11種の植物の葉、および9種類の植物の根を採集した。乾燥地で生育する植物の適応性として、葉を落とす植物もあり、すべての植物の葉を全てのサンプリング時に採取することはできなかった。しかしながら、葉を常に維持している植物と、ストレス時には葉を落とす植物との間で浸透圧調節に大きな違いがあることが予想される。植物根は深度1020 cmに集中しており、この土壌深度が植物の養分吸収に重要であることが確認された。極乾燥地にあたる調査サイトでは、根が非常にまばらであるため、サンプリングは非常に困難であるが、約1か月滞在して共同研究者とサンプリングを行い、9種の植物根を採取することができた。これらの植物に関する情報は非常に少なく、このデータは高い価値を有すると思われる。土壌中の植物に利用可能な窒素量を把握するため、硝酸態窒素とアンモニア態窒素をそれぞれの樹種の林冠下土壌を用いて測定した。窒素固定を行っている、Indigo bush(Psorothamnus schottii)、Acacia(Acacia greggii)の樹冠下で硝酸態窒素量が多い傾向が認められた。これらの植物の根粒は地下数メートルに形成されるため、先の根系サンプリング時には根粒を観察できなかったが、土壌養分の分析からは窒素固定植物に特徴的な養分利用が観察された。本年度は、アメリカ、カリフォルニア州、パームデザートに位置する研究林で生育する2樹種(Larrea tridentata、Encelia farinosa)の直下土壌について、夏の降雨がその微生物量と種組成に与える影響を調べ、短期的な土壌水分の変化に対する微生物の動態について明らかにすることを目指した。夏に水を添加する操作実験を行い、土壌中の微生物の量と種組成の変化をリアルタイムPCR法と次世代シーケンス解析によって経時的に調査した。リアルタイムPCRによる解析では、細菌、菌類、古細菌、窒素固定細菌、アンモニア酸化細菌、アンモニア酸化古細菌の定量を、そしてメタゲノム解析においては細菌、古細菌、菌類について群集解析を行った。この結果、降雨処理によって、窒素固定細菌、アンモニア酸化細菌の量が増加することが見出された。土壌における純窒素無機化速度や硝化速度の増加は、これらの微生物による影響を受けていた可能性が示唆された。しかしながら、土壌中の硝酸態窒素濃度は、個体サイズの大きいL. tridentataで減少しており、これは植物による吸収が影響していたと考えられた。メタゲノム解析については、次世代シーケンサー(Ion PGM)でデータを取得後、MacQIIMEやUSEARCHを用いて細菌、古細菌、菌類の解析を行う方法の検討を共同研究者とともに行った。

顕著な傾向として、降雨処理後、2樹種の双方についてPeudomonas属菌の急速な増加とその後の減少が観察された。Peudomonas属菌は植物と関係の非常に強い微生物群であるため、植物の活性を向上させる土壌水分と強い関係を持っている可能性が考えられた。微生物生態学本申請研究では、1植物の共生微生物タイプ(アーバスキュラー菌根菌、窒素固定細菌、内生菌、内生細菌)、養分吸収、浸透圧調節物質の季節パターンの把握、2夏の降雨に対する共生微生物、養分吸収、浸透圧調節物質の反応性、3室内実験による共生微生物タイプと浸透圧調節物質と乾燥ストレス耐性の関係、の3点を明らかにすることを目指している。1、および2については昨年度までにサンプリングが終了し、1の浸透圧調節物質である糖類と糖アルコールに関する解析、および土壌窒素に関する解析は終了した。2については、葉の量が少なかったため、浸透圧調節物質を解析するためのサンプルを採取することができなかったが、植物のストレス耐性や活性を評価する指標として、光合成速度を調査した。炭素同位体比を測定するための少量の葉はサンプルを採取しており、解析結果を光合成のデータと照合して植物の反応と活性を評価する予定である。土壌養分については、窒素動態に関するデータは解析済みである。1と2について共通で残っている解析は共生微生物相についてであるが、これについては予備試験を実施しており、今後、本試験を行う予定である。また、3については、有用な共生微生物の探索に関する研究が遅れており、当初予定していた形での実験が厳しい状況にあるため、実験設定の変更を踏まえた方策が必要である。季節変化に関する植物のサンプリングは、当初2回を予定していた。しかしながら、実際、野外で調査を進める中で、調査地における植物の葉の落葉などのフェノロジーが著しいことが分かり、これに合わせてより細かいサンプリングを行う必要性が出てきた。現在、3回のサンプリングが終了しており、さらに2回のサンプリングを予定している。これに伴い、サンプル回収が終了する時期、および化学分析が終了する時期が遅れている。また、共生微生物のDNA分析については、所属機関に次世代シーケンサーが導入されたため、機械のセットアップなどに時間を要している。上記の遅れは、データの精度向上のために必要な遅れであり、本申請研究は概ね順調に進んでいる。共生微生物に関する解析については、次世代シーケンサーを用いた解析を行う。現在、予備試験の段階にあるが、一度メソッドが確立すれば、解析は速やかに進むと思われる。また、効率的に解析を進めるため、細菌と古細菌を一度に増幅するプライマー、および菌根菌とその他の菌類を一度に増幅するプライマーを使用する。現在、これらのプライマーでのDNA増幅は良好であり、予備試験の結果を踏まえて本試験に進む予定である。また、同位体解析については、研究補助を依頼することで、解析を速やかに進める。
新たな水酸化カルシウム系直接覆髄材の開発を目指した基礎的研究

未分化間葉系幹細胞は、骨芽細胞や象牙芽細胞などへ分化する幹細胞として、歯科領域において重要な役割を果たす細胞集団とされている。本研究課題は、この未分化間葉系幹細胞から硬組織構成細胞への分化制御機構の一端を明らかにし、最終的には新たな水酸化カルシウム系直接覆髄材の開発へとつなげようとするものである。平成23年度では、水酸化カルシウムを用いて骨芽細胞への分化機構について解析を行った。哺乳一日齢マウスの頭蓋冠から未分化間葉系幹細胞を含む付着細胞を採取し、この細胞を水酸化カルシウム含有αMEMにて培養し、MTT assayにて増殖能を評価した。また、石灰化能についてはnodule assayにて検討を行った。その結果、水酸化カルシウムは、骨芽細胞の増殖には影響を与えないが、石灰化を促進することが明らかとなった。そこで、さらにリアルタイムPCR法を用いて骨芽細胞分化マーカーについて検索を行ったところ、水酸化カルシウムはpH環境による違いはあるもののオステオポンチン、オステオカルシンおよびアルカリフォスファターゼの発現を誘導することがわかった。また、刺激を行った未分化間葉系幹細胞からmRNAを抽出しマイクロアレイにて発現量の変化した遺伝子群を検索した。その結果、IL-6ファミリーサイトカインやWntシグナルが未分化間葉系幹細胞の分化に関与していることが明らかとなった。次年度は、これら遺伝子群のさらなる解析と水酸化カルシウムから遊離した水酸化物イオンが未分化間葉系幹細胞の増殖や分化に与える影響について解析を行う予定である。