hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アパレルCADシステムを用いた風合い「しっとり」の触覚と視覚評価の関係

布の触感「しっとり」に関する客観評価式の確立及び布の「しっとり」が衣服形状(シルエット)に及ぼす影響の視覚評価の2つの目的がある。これまでに、「しっとり」を強く感じる布は、接触時にあたたかく、表面に若干の摩擦抵抗があり、圧縮に対してやわらかく、せん断に対してかたいことを報告した。本課題において、「しっとり」に対しても力学量から感覚の強弱を算出可能な「しっとり」客観評価式の確立し、また、衣服の立体形状と「しっとり」との関係を解明することで、衣服をデザインのみ、肌触りのみで選ぶのではなく、着心地と見た目との両者から衣服を選択することができ、より快適な衣生活を実現することが可能となる。
腸内フローラ解析のための腸内細菌回収磁気駆動体内カプセルロボットの研究

本研究では,小腸内の細菌群である腸内フローラを解析するための,体内で磁気により駆動する腸内細菌回収磁気駆動体内カプセルロボットの実現を目的とする.これまで,腸内細菌はビフィズス菌などをはじめとする乳酸発酵物を摂取することで増殖し,健康効果があるなどの研究成果が示されているが,従来の内視鏡などの機器では,実際の回腸内の細菌を回収することは困難であった.しかしながら,カプセル内視鏡は体内の撮影が主であり,溶液の回収などは行っていない.本研究では,内視鏡カプセルに腸液回収のシステムを組み入れ,小腸の内容物を回収してそれを解析することで,腸内細菌の活動や,腸内フローラの働きを明らかにすること目指す.本研究では,小腸内の細菌群である腸内フローラを解析するための,体内で磁気により駆動する腸内細菌回収磁気駆動体内カプセルロボットの実現を目的とする.これまで,腸内細菌はビフィズス菌などをはじめとする乳酸発酵物を摂取することで増殖し,健康効果があるなどの研究成果が示されているが,従来の内視鏡などの機器では,実際の回腸内の細菌を回収することは困難であった.しかしながら,カプセル内視鏡は体内の撮影が主であり,溶液の回収などは行っていない.本研究では,内視鏡カプセルに腸液回収のシステムを組み入れ,小腸の内容物を回収してそれを解析することで,腸内細菌の活動や,腸内フローラの働きを明らかにすること目指す.
地域特性を考慮した建築設備とエネルギ消費に関する調査研究

建築設備とエネルギー消費に関して、九州地域特性を明らかにし、今後の九州地域の設備設計計画の合理化に資する目的で、空気調和・衛生工学会九州支部に学術委員会を設け、上記資料を作成してきた。昭和60年度と61年度に本補助金の交付を得ることが出来たので、空気調和・衛生工学会論文集及び日本建築学会九州支部に15編の論文を発表した。59年度以前の発表論文23編を加えた合計38編の論文の研究成果により初期の目的の成果を挙げた。これを研究成果報告書としてまとめ100部作成し、各大学研究者及び民間企業等の研究者に配布した。研究成果報告所は7章から成る。第1章:空調設備に関する研究及びクレーム調査第2章:エネルギー実態に関する調査研究第3章:エネルギー消費量の推定第4章:冷暖房負荷に関する研究第5章:給排水設備に関する研究第6章:冷暖房期間に関する研究第7章:空気環境測定記録に関する研究建築設備とエネルギー消費に関して、九州地域特性を明らかにし、今後の九州地域の設備設計計画の合理化に資する目的で、空気調和・衛生工学会九州支部に学術委員会を設け、上記資料を作成してきた。第1章:空調設備に関する研究及びクレーム調査第2章:エネルギー実態に関する調査研究第3章:エネルギー消費量の推定第4章:冷暖房負荷に関する研究第5章:給排水設備に関する研究第6章:冷暖房期間に関する研究第7章:空気環境測定記録に関する研究
解釈指向マイニングによる診療情報からの医学的知見の発見

専門医の医学的関心に近づく医学データマイニングために、データマイニング結果と医学文献から獲得する背景知識と専門家の見解の連携を図り、血液検査結果と肝炎の治療法の著効性に関する傾向を調べた。また関連の問題に関する遺伝子型への医学的注目を踏まえ、肝炎ウイルスの配列パターンと治療法の著効性との関係に取り組み、主に公開配列データを対象とする準教師付学習手法を開発・改良し、計算手法による可能性を示した。21年度は、データマイニング結果に関する医学的解釈モデルのプロトタイプ構築を中心課題と設定し、主に(1)診療データからのマイニング結果への専門医の評価に基づき、評価過程での議論や専門医の指摘事項をもとに結果の解釈に必要な要素等として収集・整理を実施したほか、(2)医学的背景知識の収集の一環として、医学文献、特にMedlineからのテキストマイニングを行った。(1)に関しては、千葉大学病院とJAIST、また合同の国際学会発表の機会に、研究分担者および連携研究者との計5回の会合を実施し、(a)診療データのうち肝炎患者に着目してデータ提供を受けることの確認、(b)マイニング手法と疾病に関する相互説明と課題の設定、(c)診療データに対する前処理・時系列抽象化等のマイニング手法の適用、(d)マイニング結果の専門医の評価会を実施することで、評価過程での議論や専門医の指摘事項を収集し、専門家が結果を解釈するうえで必要な要素の洗い出しを実施した。また、この過程で、肝炎の専門医の観点から医学的新知識を考える場合、診療記録のみに関する規則やパターンの発見とは別に、HCVのRNAの変異などomics情報も考慮したマイニングの可能性について提案があり、議論を進めている。(2)に関しては、診療記録上の主要検査項目に着目し、これらを関心辞書とし、各項目とそれに関する記述を抽出・収集・標準化し、文脈リストを作成した。また、項目間の関係・規則間の関係付けのための将来的な文脈情報を狙い、レランス・ラフ集合モデルに基づく代替表現を利用して強い関係を持つ項目の組合せパターンの獲得を試みた。22年度は、本研究の目的である、A.医学的解釈のモデル化、B.情報の連携と統合によるマイニング結果の再構成する手法、C.実診療データからの新医学的知見発見の試み、の中でも特にBおよびCについて、前年度の肝炎専門家から提案をうけたHCVのRNAの変異などomics情報も考慮したマイニングを試みることでアプローチした。特に、Omicsデータについては、標準的な治療法であるインタフェロン/リバビリン併用の効果に対し、HCVウイルス内のNS5A領域の変異の影響が医学的に注目されているという専門医からの示唆に基づき、ウイルスの配列データの取得・整備を行うとともに、ウイルス遺伝子亜型および著効性に特徴的なパターンを抽出するアルゴリズムの開発を行い、KICSS2010にて準教師付学習によるアプローチと初期的な成果について発表した。これは、Los Alamos研究所のHCVデータに著効性情報を伴うデータが収集されているものの件数が少なく、一方、GenBankや名古屋市立大学では著効性情報がないものの数千件のHCV配列が収集されているという状況を踏まえた2種類のデータを組み合わせる準教師付学習の枠組みで、ウイルス遺伝子亜型および著効性に関する識別パターンの獲得を試みている。また、当初からの関心の対象である診療履歴データについても、千葉大学医学部附属病院のご協力を得て、オリジナルデータの再取得および整理を実施し、共同で医学的な関心にあわせたマイニング課題の設定および医学文献からの背景知識のマイニング結果との連携について再検討を行っている。23年度は情報連携・統合により診療データに対するデータマイニングの結果を再構成する手法と医学的知識の発見をを目指した。前者では使用するデータ項目の見直しと提供内容の拡張についてデータ提供元と検討・調整をし、新データの取得・提供を依頼した。新規に提供される投薬量と期間のデータをこれまでの時系列パターンと組み合わせつつ、医学的関心にあわせたマイニング結果と医学文献からの背景知識との連携を再検討したものの、上位レベルの医学的な知識獲得には至らなかった。また医学的知識の発見に関しては診療データと並行して、前年度に引き続き肝炎ウイルスの遺伝子亜型パターンと治療法の著効性との関係を明らかにするために、主に公開配列データを対象とする準教師付学習手法の改良に取組んだ。多量の遺伝子亜型配列が公開されながらも治療の効果が登録されている遺伝子亜型が極端に少ないという状況に対し、効果の有無を特徴付けるパターンのうち、配列中に1度しか出現しない特定配列パターンDOOPSを見つけるためのexhaustive search手法、および配列中に繰返し出現する特定パターンDMOPSを見つけるseparate-and-conquer学習手法を提案し、C型肝炎ウイルス内のNS5Aドメインへの適用についてECML/PKDD2011併設ワークショップにて報告したほか、ACIIDS2012でも予測精度の向上について報告した。H24年度は、医学的新知識の一例として遺伝子発現抑制につながるsiRNA配列の識別問題に取り組み、Aprioriをベースとする記述的学習手法および冗長な結果のフィルタリング手法を提案しISKSS12にて発表した。

一方、HCV遺伝子亜型の識別モチーフ発見のための準教師付学習については、クラス判断の際にクラスタ的性質を仮定するアンサンブル学習手法の開発による学習性能向上成果を雑誌報告予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
粒界の精密制御によるSm-Fe-N焼結磁石の高保磁力化

焼結磁石の高性能化には粒界への非磁性相の形成が有効と考えられるが、非磁性相の含有量に応じて残留磁化が下がることは避けられない。非磁性相の量を最小限に抑えながら最大の効果を得るためには、あらかじめ原料粉末表面に非磁性材料の均一なナノ被膜を形成し、それを焼結する方法が有効と考えられる。本研究では、乾式薄膜プロセスの応用によりSm-Fe-N磁石粉末表面へ非磁性金属のナノ被膜形成を試みた。ナノ被膜の膜厚や均一性、表面化学状態について、走査電子顕微鏡(SEM)やX線光電子分光法(XPS)により分析した。さらに磁石粉末の凝集体内部への成膜の可否について検討するため、成膜後の凝集体断面のエネルギー分散型蛍光X線分析(EDS)を行った。EDS線分析により得られたFe、Sm、Znの濃度プロファイルによると、粒子内部から表面を横切るところで、FeとSmの強度は単調に減少してゼロになるが、Znの強度は鋭いピークを示す。SEM像中の至るところで同様のプロファイルが得られることから、Znが連続した被膜を形成していることが確認できた。以上は孤立した1個の粒子に対する結果であるが、磁石粒子の多くは凝集体を形成している。凝集体内部の粒子にもZnが被覆されているかどうかを調べるため、凝集体を丸ごとFIBにより切断し、断面のEDSマッピング分析を行った。その結果、内部の粒子もひとつひとつがZnに覆われていることが確認された。これは、凝集体の構成粒子が攪拌中絶えず入れ替わっているためと推察される。XPSによる表面分析結果からは、Znを成膜した粉末の最表面は、基本的にZnによって占められ、SmやFeはほとんど検出されないことがわかった。この結果も、粒子表面がZn被膜によってほぼ隙間なく覆われていることを示唆しており、SEM-EDXの結果と一致する。平成28年度の計画は、既有の設備を改造して本研究に必要な装置を準備する部分と、その装置を用いて材料を作製し所期の性能を達成する部分からなる。計画に従って研究を実施した結果、前者の装置の改造については目標を達成したが、作製した材料の性能は当初予測していた水準に満たなかった。その原因を究明するために想定外の時間を費やしたため、現時点の進捗状況は当初計画よりもやや遅れている。作製した試料の性能が当初予測した水準に達しなかったので、その評価データの分析を進め、予測の前提となっていた性能向上メカニズムに関する仮説の修正等を検討する。その結果をもとに、プロセスや材料種を見直し、より確度の高い材料設計の指針を得ることを目指す。また、それをもとにして、所期の目標の達成を目指す。原材料の購入費用にあてる。
生態ゲノミクスによる適応的種分化の遺伝的基盤解明

種分化をもたらす生殖隔離形質の遺伝的基盤をゲノムレベルで解明することは,進化生態学の主要な課題である.本研究ではオオオサムシ亜属において,接合前生殖隔離をもたらす交尾器形態と体サイズの遺伝的基盤を探求した.まず交尾器形態差が顕著な近縁種3種を用い,ドウキョウオサムシのゲノム配列を参照してイワワキオサムシとマヤサンオサムシの交尾片,膣盲嚢のサイズ差に関係するQTL領域と候補遺伝子を特定した.体サイズ変異に関しては,ヒメオサムシの地理的個体群間の体サイズ差に関係するQTL領域と候補遺伝子を,ヒメオサムシのゲノム配列を参照して特定した.いずれの場合も少数の大きい効果を持つQTLが見いだされた.本研究では,体サイズと交尾器形態の多様化を鍵とするオオオサムシ亜属の種分化の遺伝的基盤の大枠をとらえるために,リファレンスゲノム配列の解読,体サイズ・交尾器形態の変異に関するQTL解析,QTL解析に用いた種・個体群のトランスクリプトーム比較とゲノム配列のリシーケンスを行い,その結果を統合して,適応的種分化の原因ゲノム領域とそこに含まれる候補原因遺伝子を特定する.また,候補遺伝子のRNA干渉実験による機能解析を行う.本年度は,次の研究を行った.(1)ドウキョウオサムシのゲノム配列決定.次世代シーケンスデータをアセンブルし,全長186Mb,scaffold N50, 1.3Mbのドラフトゲノム配列を得た.さらにゲノムアノテーション(遺伝子予測)を行った.(2)マヤサンオサムシ・イワワキオサムシ種間交雑F2個体のRADシーケンスと,それに基づく遺伝的連鎖地図作成・交尾器形態QTL解析.(3)マヤサンオサムシ・イワワキオサムシの終令幼虫・蛹の交尾器部分のmRNAのシーケンスによる種間トランスクリプトーム比較.(4)マヤサンオサムシ・イワワキオサムシ各6個体のゲノムリシーケンスと,ドウキョウオサムシのゲノム配列を参照したSNP解析.(5)ヒメオサムシの体サイズの異なる2集団間の交雑F2個体のRADシーケンスと,それに基づく遺伝的連鎖地図作成・体サイズQTL解析,(4)オオオサムシ亜属全種のRADシーケンスデータに基づく,種分化過程の推定.これらの研究事項を統合して,種分化に寄与する交尾器形態・体サイズの種間差に関係する遺伝子を探索した.とくに交尾器形態の種間差に関与する小数の候補遺伝子を決定した.オス交尾器の交尾片の伸長に関わる遺伝子の候補として(種間の発現変動遺伝子),QTL領域に存在する遺伝子1つと,昆虫の形態形成経路に含まれる遺伝子2つに注目し,マヤサンオサムシの3齢幼虫へのRNA干渉実験を行った.その結果,形態形成経路の1遺伝子については,さやばねおよびオス交尾器に対する顕著な表現型効果が見られた.ヒメオサムシにおける体サイズ分化の遺伝的基盤の解明に関しては,佐賀県加部島産のヒメオサムシのゲノムをインサート長100bpのペアエンドシーケンス,同2kbpと5kbpのメイトペアシーケンスで読み,アセンブルを行った.しかしヘテロ接合が多く1Mbに満たないscaffold N50しか得られなかった.オオオサムシ亜属の進化過程に関しては,RADシーケンスデータの精査を行い,RADの座位が亜属内のグループごとに変異してグループ間の共有数が変動することや,側所的種間での浸透性交雑による配列共有が顕著に見らることを明らかにした.ゲノム解読やQTL解析においては概ね当初の計画通り進んでおり,今後は形態分化の遺伝子の探索精度をあげていく段階にある.(1)交尾器形態種間差に関与するQTLの探索とゲノム上の原因遺伝子探索:イワワキオサムシ,マヤサンオサムシの種間交雑によってF2個体を得て,RADシーケンスにより連鎖地図作成と交尾器形態QTLの解析を行った.この解析においては,ドウキョウオサムシのゲノム配列を参照した.さらにイワワキオサムシ,マヤサンオサムシのゲノムシーケンスデータを複数個体分取得し,ドウキョウオサムシのゲノム上にマッピングして,ゲノム上のQTL領域における種特異的なSNPの探索を行った.その結果,交尾器形態の種間差に関わるとみられる遺伝子領域と塩基置換を特定した.この結果について,論文作成を進めた.(2)交尾器発生過程の遺伝子発現パターンの種間比較:近縁でありながら交尾器形態が大きく異なるイワワキオサムシ,マヤサンオサムシ,ドウキョウオサムシの終令幼虫期(前蛹期を含む)・蛹期の遺伝子発現パターンを種間・性間・ステージ間で比較するために,腹部交尾器部分からRNAを抽出し,Illumina HiSeq4000によりmRNAをpaired endライブラリーをシーケンスした.データ解析を行い,交尾器形成過程で発現に種間差のある遺伝子を探索している.(3)ヒメオサムシの体サイズ変異の遺伝的基盤:体サイズの異なる2集団から得た個体を交配し,F2個体を得た.RADシーケンスにより連鎖地図作成と交尾器形態QTLの解析を行った.この解析においては,ヒメオサムシのゲノム配列を参照した.ゲノム上の体サイズQTL付近に存在する候補遺伝子(成長・サイズ制御に関わる機能を持つ遺伝子)について精査し,結果をまとめて論文を投稿した.ゲノム解読とQTL解析に基づく原因領域と候補遺伝子の探索に関しては,交尾器形態,体サイズとも成果が得られており,体サイズに関しては論文が投稿できた.また交尾器に関しても次年度前半に論文の投稿が可能である.

トランスクリプトーム比較による交尾器形成に関する遺伝子発現パターンの種間比較についても順調にデータが得られている.(1)交尾器形態種間差に関与するQTLの探索とゲノム上の原因遺伝子探索:イワワキオサムシ,マヤサンオサムシの種間交雑で得られたF2個体を用いた連鎖地図作成と交尾器形態QTLの解析を行い,ドウキョウオサムシの全ゲノム配列を参照して,交尾器の種間差の原因遺伝子,原因配列変異の探索を行った.その結果について,論文作成を進めた.(2)交尾器発生過程の遺伝子発現パターンの種間比較:近縁だが交尾器形態が大きく異なるイワワキオサムシ,マヤサンオサムシ,ドウキョウオサムシの終令幼虫期(前蛹期を含む)・蛹期の遺伝子発現パターンを種間・性間・ステージ間で比較した.遺伝子発現解析を行った結果,とくにドウキョウオサムシと他2種の間で多くの発現変動遺伝子が発見された.さらに,昆虫の器官のサイズに影響を及ぼすIGF経路,Hippo経路に含まれる遺伝子について詳細な種間比較を行った.(3)ヒメオサムシの体サイズ変異の遺伝的基盤:体サイズの異なる2集団の交配から得たF2個体を用い, RADシーケンスにより連鎖地図作成と体サイズQTLの解析を行った結果を論文として発表した.さらにQTL領域の配列変異を詳しく解析するために,九州北部5集団(大型3集団、小型2集団)から各4個体、合計20個体をサンプルし,Illumina HiSeqXで150PEのシーケンスを行った.このデータをGenome wide association mappingによって解析し,体サイズ変異の原因変異を探索している.またゲノム配列比較の精度をあげるために,よりscaffoldの長い参照ゲノム配列が必要であるため,Nanopore MinIONによるシーケンスを行い,アセンブルを行った.種分化をもたらす生殖隔離形質の遺伝的基盤をゲノムレベルで解明することは,進化生態学の主要な課題である.本研究ではオオオサムシ亜属において,接合前生殖隔離をもたらす交尾器形態と体サイズの遺伝的基盤を探求した.まず交尾器形態差が顕著な近縁種3種を用い,ドウキョウオサムシのゲノム配列を参照してイワワキオサムシとマヤサンオサムシの交尾片,膣盲嚢のサイズ差に関係するQTL領域と候補遺伝子を特定した.体サイズ変異に関しては,ヒメオサムシの地理的個体群間の体サイズ差に関係するQTL領域と候補遺伝子を,ヒメオサムシのゲノム配列を参照して特定した.いずれの場合も少数の大きい効果を持つQTLが見いだされた.当初計画していた,ゲノム解読,連鎖地図作成とQTL解析,トランスクリプトーム解析をすべて行った上に,次年度に計画していたリシーケンスも行った.インフォマティクス解析も順調に進んでおり,適応分化の遺伝子探索も目途がついている.交尾器の種間差に関する遺伝子の探索については,イワワキオサムシ,マヤサンオサムシ,ドウキョウオサムシのトランスクリプトームデータの拡充・再検討を行うとともに,交尾器形態形成の過程を詳しく調べ,遺伝子発現との対応を明らかにする.体サイズ分化の遺伝子に関しては,QTL領域の成長関連遺伝子の探索を行う.RADシーケンスデータに関しては,種分化と種間交雑の過程を詳細に解析し,論文としてまとめる.ゲノム解読とQTL解析に基づく原因領域と候補遺伝子の探索に関する2本の論文の出版を実現する.
セルオートマトン法を用いた人工足関節置換術後の関節周囲骨変化の推定

1)セル・オートマトン法を用いた生体骨のりモデリング解析・生体骨の持つ骨梁構造に類似した形態の再現が可能であり,骨再構築現象に対する本法の有効性が示された。・力学的環境の変化により,骨の内部構造が変化する可能性があることが解析により示された。・本研究ではセル・オートマトン法と有限要素解析とを組み合わせて用いたが,力学的刺激の大小を表すには有限要素解析より得られたひずみエネルギー値を用いた。この量はスカラー量でないため扱い安いので利用したが,実数値であるため本来のセル・オートマトン法の特徴である離散量を用いることにより数値拡散の影響を受けないという性質を生かすことができていない。力学的刺激という情報をいかに表現するかが今後の課題である。2)統計的最適化手法を用いた変形性足関節症、変形性膝関節症におけるアライメントと荷重の関係の検討変形性足関節症,膝関節症を推定した,膝,足および距骨下関節を考慮した2次元有限要素解析モデルを作成した。骨切り角度をα,脛骨内反角度をβ,距骨内反角度をγ,踵骨内反角度をφとし,大腿骨中心に垂直方向にl00Kgfの荷重を加えた。その結果,変形性膝関節症のみの場合には20.4度,変形性膝関節症と足関節症とを合併した場合には22.3度の脛骨近位での骨切りが必要であることが算出された。下肢アライメントの変化が足関節に大きく影響し,人工足関節置換術を施行する場合には先ずアライメントを正す必要があること,また距骨下関節の代償機能が損なわれている場合には,人工足関節に過度の応力集中が生じる可能性があり,今後この分野での研究,解析が必要であると考えられた。3) )統計的最適化手法を用いた人工足関節応力解析従来の人工足関節置換術後には、脛骨側コンポーネントの設置角度やアライメントの影響で、脛骨側コンポーネントの内側部に荷重が集中しやすい。アライメントに対しロバスト性という概念を導入し、解析モデルを用いて計算を行った。その結果、FTAが176゚184゚の範囲で対応可能な人工足関節の形状が算出された。すなわち、奈良式脛骨側コンポーネントの幅を15.6mm、高さを、4.54mm、突起の傾斜角を60゚に改良する必要がある。また、突起の上面と脛骨海綿骨との間にヤング率10.8×10^4Mpaの物質を充填すればコンポーネントと骨との間のストレス偏位が解消されることも知れた。今後、このデータを基に検証を行う必要がある。1.セルオートマトン法による解析生体骨のリモデリング解析にセルオートマトン法と有限要素法とを組合わせて用い、骨構造の再現を試みた。脛骨を想定し解析モデルを作成した。

今回、力学的刺激の大小を表すために有限要素解析より得られたひずみエネルギーを用い、以下の結果を得た。1)生体骨の持つ骨梁構造に類似した形態の構造を再現することが可能である。2)力学的環境の変化により、骨の内部構造が変化する可能性がある。3)生体骨の基本形態は先天的決定因子の影響が強く、皮質骨と内部の海綿骨には別々のルールを適用する必要がある。また、骨は単に力学的刺激により形成された形態ではない。4)今回、使用したエネルギー量はスカラー量であり、本来セルオートマトン法の特徴である離散量を用いることにより数値拡散の影響を受けないという性質を生かすことができなかった。力学的刺激という情報をいかに表現するかが今後の問題である。5)今回、セルオートマトン法に用いたルールは作為的になることを避けるために、できるだけ単純化した。しかし、骨の再構築が骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞などにより行われていることを考慮すれば、今後の研究では、これら細胞間のルールを作成し、解析する必要がある。2.3次元有限要素解析を用いた人工足関節置換後の足部の応力解析切断肢の足部CT像より得られた画像を基に、要素数6000より成る解析モデルを作成した。足関節部に人工関節を挿入し、立位荷重時の応力解析を施行し、以下の結果をえた。1)応力はコンポーネントのアンカー突起部に集中した。2)挿入ポリエチレンの厚さが厚いほど、骨に生じる応力は小さく、また、応力の局所集中を緩和できた。今後、衝撃荷重、動的荷重の解析を行うと同時に、解析精度を向上させたい。変形性足関節症、変形性膝関節症におけるアライメントと荷重の関係を有限要素解析法、統計的最適化手法を用いて検討した。【解析モデルと方法】膝、足、距骨下関節を考慮した要素数1299、接点数1422の2次元有限要素解析モデルを作成した。大腿骨中心に垂直方向に100Kgfの荷重を加えた。骨切り角度をα、脛骨内反角度をβ、距骨内反角度をγ、踵骨内反角度をφとした。各関節の力学的挙動と前述したパラメータとの関係式を求めるために直行表を作成し、得られた16通りの組み合わせの解析を行った。推定式にはCheviyshevの直行多項式、Y=ΣYi+b0,Yi=b_1(Ai-mAi)+b_2{(Ai-mAi)^2-(a^2-1)h^2/12}+・・・(A:要因、mA:水準値の平均値a:水準数、b:係数、h:水準間隔)を用いた。前述した16通りの解析結果を用いて、P=47.64-8.6(α-7.5)+9.92(β-6)+1.64(γ-5)+0.1400{(γ-5)^2-13.86}-1.16(φ-10)-0.0021{(φ-10)^2-55.61}の推定式を求めた。この推定式より、内側膝関節の合力を0Kgfとするようなαをもとめた。【結果】変形性膝関節症のみの場合には20.4度、変形性膝関節症と足関節症とを合併した場合には22.3度の脛骨近位での骨切りが必要であることが算出された。また、足関節における、応力解析の結果では、脛骨近位で骨切り術を施行した場合、距骨下関節の代償が良好な場合には手術前に足関節内側に集中していた荷重が外側へ移行することがわかった。これらのことより、下肢アライメントの変化が足関節に大きく影響し、人工足関節置換術を施行する場合には先ずアライメントを正す必要があること、また距骨下関節の代償機能が損なわれている場合には、人工足関節に過度の応力集中が生じる可能性があり、今後この分野での研究、解析が必要であると考えられた。【目的】
「単語情報付きコーパス」を用いた近現代の語彙・語法史の研究

コーパス言語学の方法を近代語から現代語への史的研究に導入し、語彙史と語法史の研究に新しい領域を開拓した。まず、近代語テキストに対して、コンピューターを用いて自動的に単語に分割して読みや品詞情報を付与する形態素解析を行うことができるように、「近代文語UniDic」を拡張した。次に、近代語の「単語情報付きコーパス」を作成し、近代語から現代語への語彙の変化や語法の変化について記述研究を展開した。コーパス言語学の方法を近代語から現代語への史的研究に本格に導入することを目指し、近現代の「単語情報付きコーパス」を用いた語彙・語法史研究に着手した。平成21年度は、次の三つのことを実践した。(1)解析辞書「UniDic」の拡張これまでに開発を進めてきた近代文語を対象とした形態素解析辞書「近代文語UniDic」に、語彙を増補した。(2)近代雑誌の形態素解析と語彙頻度表作成これまでに作成を進めてきた雑誌『明六雑誌』(1874年、1875年)『国民之友』(1887年、1888年)、『太陽』(1895年、1901年、1909年、1917年、1925年)、『中央公論』(1933年、1941年、1949年)等のコーパスについて、近代文語UniDicを用いて形態素解析を実施し、語彙頻度表を作成した(3)近代の語彙・語法史の探索的研究上記の雑誌のコーパスと語彙頻度表を用いて、語彙史と語法史の探索的研究に着手し、次の三つのテーマで研究を進めた。・近代雑誌における漢語の性格付け『明六雑誌』の漢語について、『日本国語大辞典』(第2版)の記載情報と対照し、近代になって登場する新しい漢語の性格を考察した。・形容動詞連体形の推移「優秀なる」「優秀な」「優秀の」のように、形態が三種類にゆれる形容動詞連体形について、近代から現代に至る推移を考察した。・定着する漢語と衰退する漢語語彙頻度に基づく三つの統計指標によって近代に定着が進む漢語と衰退が進む漢語を特定し、定着や衰退の背景を意味・用法の面から考察した。コーパス言語学の方法を近代語から現代語への史的研究に本格的に導入し、近現代の「単語情報付きコーパス」を用いた語彙・語法史研究を進めた。平成21年度の実績を踏まえ、平成22年度は次の三つのことを実践した。(1)解析辞書「近代文語UniDic」の拡張と近代雑誌コーパスでの活用平成21年度に引き続き、近代文語を対象とした形態素解析辞書「近代文語UniDic」への、語彙増補を継続した。これを用いて、『明六雑誌』、『国民之友』、『太陽』、『中央公論』を対象とした、明治初期から昭和戦前期の雑誌コーパスに形態素解析を施し、その語彙頻度表を更新し、信頼性の高いデータにした。(2)近代教科書の形態論情報付きコーパスの試作『高等小学読本』を対象に、「近代文語UniDic」で形態素解析を行い、読本本文に形態論情報を埋め込んだ「形態論情報付きコーパス」を試作し、その活用例を明確に示した。(3)近代の語彙・語法史の記述の高精度な実践上記の雑誌コーパスと語彙頻度表を用いて、語彙史と語法史の記述研究を進め、例えば次のような成果を得た。・語種構成の変動の研究近代雑誌コーパスの語種構成の推移を調査し、明治中期までは漢語が増加するがその後減少に転じること、高頻度の基本的な語彙の仲間入りをする漢語には接辞や用言性のものが多いことなどを明らかにした。・定着する漢語の研究雑誌『太陽』のコーパスを対象にして、二字漢語サ変動詞の頻度をもとに定着傾向が著しい漢語を特定し、それぞれの語が定着する語彙論的な背景を解明した。・補助動詞の研究雑誌『太陽』のコーパスで、補助動詞「去る」の用法を分析し、古典語「つ」「ぬ」から現代語「てしまう」に交替する時期に広く用いられたものであることを実証し、古典語から現代語への推移の中で近代文語独特の文法形式が果たす役割を明確にした。コーパス言語学の方法を近代語から現代語への史的研究に本格的に導入し、近現代の「単語情報付きコーパス」を作成し、これを用いた語彙・語法史研究を進めた。平成21年度、平成22年度の実績を踏まえ、平成23年度は次の三つのことを実践した。1.解析辞書「近代文語UniDic」の拡張と近代雑誌コーパスでのその活用平成21年度・22年度に引き続き、近代文語を対象とした形態素解析辞書「近代文語UniDic」への、語彙増補を継続した。この作業の結果をもとにした「近代文語UniDic」の新しい版を公開した。2.

『明六雑誌』の形態素解析データの整備『明六雑誌』を対象に、「近代文語UniDic」で形態素解析を行い、エラーとなった部分を人手で修正する作業を行った。この作業の結果と、国立国語研究所運営費交付金による共同研究プロジェクトの研究成果を総合して、『明六雑誌』コーパスの構築を進めた。このコーパスは、平成24年秋ごろに公開する予定である。3.近代の語彙・語法史の記述の高精度な実践近代・現代の単語情報付きコーパスを用いた、語彙史と語法史の記述研究を進め、例えば次のような成果を得た。●語彙史研究明治期に登場した新漢語の定着と淘汰についての研究を進め、和語との意味関係を形成しながら漢語が定着していく過程や淘汰されていく過程を、コーパスの用例に対する共起語分析を通して記述し、学会で発表し、論文を執筆した。●語法史研究言文一致期に進行する文語法から口語法への交替について、明治期の雑誌の「単語情報付きコーパス」を利用して研究を進め、論文執筆の準備を進めた。
環境調和型電子移動反応による実践的炭素結合形成反応と分子間タンデム型環化反応

これまで当研究代表者らは、電極還元反応又は金属Mgを用いた電子移動型反応により、酸塩化物や酸無水物存在下におけるα,β-不飽和カルボニル化合物やスチルベン類のアシル化反応を既に見いだしている。そこで本研究では取り扱いや入手が極めて容易なグリニャール反応用削状金属Mgを何の前処理もなく使用し、酸塩化物存在下でのアントラセンの二重炭素-アシル化反応についての検討を行った。またその応用として新規環状化合物の合成についても検討を行った。反応はグリニャール反応用削状金属Mg(25mmol)を含むDMF(40ml)中に基質(5mmol)を投入し、窒素雰囲気下、氷冷(-105°C)にて酸塩化物(25mmol)を520分かけて滴下し、その後室温にて115時間撹拌した後、常法に従って反応化合物を処理した。その後、カラムクロマトグラフィーにて単離した。その結果、種々の酸塩化物存在下でのアントラセンのアシル化反応の9位と10位への二重炭素-アシル化がワンポットにて円滑に進行し、それぞれ対応するジアシル体が良好な収率で得られた。次にコハク酸クロリド及びグルタル酸クロリドを用いた新規環状化合物の合成について検討を行ったところ、第二のアシル化反応が分子内で進行し、対応する2環式化合物がワンポットにて簡便に得られた。更にヘテロ原子を鎖上に有する酸塩化物を用いることで酸素原子を含む2環式化合物が得られることを見いだした。同様にして、種々の酸塩化物存在下での金属Mgによる本ワンポット二重アシル化反応は、アセナフチレン類やアクリル酸エステル類でも同様に容易に進行し、それぞれオレフィンに対してVicnal型二重炭素-アシル化反応が起こった1,4-ジケトンがワンポットで簡便に得られた。これらの特異な炭素-ジアシル化反応は、金属Mgから多環芳香族化合物またはオレフィン結合への1電子移動により開始され、酸塩化物による最初のアシル化反応と後続の第2の素早い電子移動により、より安定なカルバニオンが生成し、更なる求電子攻撃によりジアシル化生成物が得られると思われる。ピナコールカップリング反応はその立体化学や反応機構を含めて有機化学上重要な反応の一つであるが、殆どはホモカップリングであり、二種の異なる基質のカップリングはまだ殆ど報告されていない。一方、金属Mgは、取り扱いや入手が極めて容易で、生体関連金属であり環境調和性も高く、比較的大きな還元力を有する。そこで本研究では、芳香族及び、脂肪族カルポニル化合物類をトリメチルシリルクロライド(TMSC1)存在下、DMF中での金属Mgからの電子移動型反応を行い、引続き反応混合物を加水分解するというきわめて簡便な操作により、非対称ピナコールカップリング類が効率的に主生成物として得られることを見出した。また、同様な操作で分子内に二種の異なるカルボニル基を有する化合物類の反応では、分子内環化反応が進行し、環化生成物類を好収率で与えることを見出し、さらに、芳香族イミン類と脂肪族カルボニル化合物類の反応でも、同様な交差型カップリング反応が円滑に進行すること見出した。

次に、金属Mgを用いた種々の酸塩化物存在下でのアントラセンの炭素-アシル化反応では、ワンポットで9位と10位への二重炭素-アシル化反応が進行し、それぞれ対応するジアシル体が良好な収率で得られた。本反応では、興味深い事には、モノアシル化生成物は得られず、また酸塩化物の炭素鎖が長い程収率が向上すると共に、ジアシル化反応における立体選択性の向上も見られた。さらに、コハク酸ジクロリドやグルタル酸ジクロリドなどのジ酸塩化物をアシル化剤に用いれば、ワンポットでアントラセンの9位と10位での環化付加反応が進行し、対応する新規環状化合物が選択的に得られる特異的な反応を見出した。環化付加生成物の単結晶X線写真では、二つのカルボニル基の酸素原子は互いに炭素環の外側に配向した構造を取っている事が判明した。本研究課題では環境に調和し、穏和な条件で進行する金属Mgまたは電気化学的な手法による炭素-炭素結合形成反応に重点を置いた新反応の開発を検討している。本年度はスチレン及びメタクリル酸エステルをN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)中、酸無水物もしくはアシルイミダゾール共存下、亜鉛陽陰極を用いて電極還元するとオレフィンのビシナル位に二重アシル化反応が収率よく進行することを見いだした。芳香環に置換基を持つものとしてはp-メトキシ基やp-カルボメトキシ基のような強い電子供与基や電子吸引基を有する場合は良い結果は得られないが、その他の置換基では結果は良好であった。一方、スチレンのオレフィンの置換基についてはα位にアルキル基がある場合は反応が進行するものの、β位にアルキル基があるものでは反応が起こらず、対照的な結果を示した。このことはβ位にアルキルを有するスチレン類の還元電位がα位にアルキルを有するスチレン類と比べて一段と還元されにくい領域にあるためと考えられる。また、同様な条件下、酸塩化物を用いたアシル化反応は起こらないことを確認したことから、本反応はスチレン類の還元により反応が開始されていることが明らかとなった。さらにアシルイミダゾールによるアシル化反応を詳細に検討した結果、カルボメトキシイミダゾールを用いれば2つのエステルを一気に導入することができ、ワンポットでコハク酸誘導体を高収率で合成できることを見いだした。同様にメタクリル酸エステルのアシル化反応を検討した結果、エステルのα位とβ位に2つのアシル基を導入でき、収率良く、1,4-ジケトンが得られることが判明した。従来の金属または電極からの電子移動型アシル化反応では炭素-炭素二重アシル化が起こる例は少なく、これまでの実験結果を総合すると還元電位と発生するアニオンラジカル種の安定性が大きな要因であることが推察される。これまで当研究代表者らは、電極還元反応又は金属Mgを用いた電子移動型反応により、酸塩化物や酸無水物存在下におけるα,β-不飽和カルボニル化合物やスチルベン類のアシル化反応を既に見出している。そこで本研究では取り扱いや入手が極めて容易なグリニャール反応用削状金属Mgを何の前処理もなく使用し、酸塩化物存在下でのアントラセンの二重炭素-アシル化反応についての検討を行った。またその応用として新規環状化合物の合成についても検討を行った。反応は、グリニャール反応用削状金属Mg(25mmol)を含むDMF(40ml)中に基質(5mmol)を投入し、窒素雰囲気下、氷冷(-105°C)にて酸塩化物(25mmol)を5-20分かけて滴下し、その後室温にて1-15時間攪拌した後、常法に従って反応混合物を処理した。その後、カラムクロマトグラフィーにて単離した。その結果、種々の酸塩化物存在下でのアントラセンのアシル化反応の9位と10位への二重炭素-アシル化がワンポットにて円滑に進行し、それぞれ対応するジアシル体が良好な収率で得られた。
肝腫瘍に対する高周波を用いた経皮的熱凝固療法の試み

1、RFによる生体肝組織の加温状態の検討家兎肝臓を電極針で穿刺し、RF出力11Wで120秒間加温。穿刺部より3、5、7.5、10m離れた部位で420秒間温度を測定。【結果】穿刺部から3mm離れた部位では加温直後より温度は上昇し、30秒で52.5°Cと最高温度に達した.5mm離れた部位でも同様に40秒で46.1°Cと最高温度に達した。7.5、10m離れた部位での温度上昇は僅かであった。2、熱擬固療法後の正常肝組織の経時的変化の検討家兎の肝臓を穿刺し熱凝固を施行。通電直後、1週間後、4週間後に屠殺解剖し、肝組織を病理学的に観察した。【結果】通電直後の場合、直径4.7mm、長さ12.1mmの楕円体の範囲に核濃縮、うっ血を認めた。1週間後の湯合、中心部に凝固壊死、周辺部に間質の線維化を認めた。4週間後の場合、完全な凝固壊死と強い線維化を認めた。3、家兎移植肝VX2腫瘍に対する熱凝固療法の効果の検討家兎移植肝VX2腫瘍6病変に対し熱凝固を施行。1週間後(n=2)、2週間後(n=2)、4週間後(n=2)に屠殺解剖し、肝組織を病理学的に観察し熱凝固療法の効果を検討した。【結果】1週間後では、中心部に腫瘍細胞の破壊と凝固壊死、その周囲に結合織の増生を認めた。また、結合織内に僅かな腫瘍細胞の残存を認めた。2週間後では凝固部分の内部と辺縁に腫瘍再発を認めた。4週間後では明かな腫瘍再発を認めた。4、広範囲を熱擬固させる電極針の開発コーン状電極針を作成し、家兎正常肝に対し熱凝固を施行。凝固体積を計測した.【結果】RF出力34W通電時間60秒の場合2211mm^3の体積が凝固可能であった。これは針状電極を用いた場合の10倍の凝固体積であった。
癌細胞表層における細胞外マトリックス分解制御機構の解析

癌細胞の浸潤には細胞外基質の分解を必要とする。膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT-MMP)は細胞表層で機能する酵素であることから、癌細胞の浸潤過程に用いられる主要な酵素と考えられている。1)MT1-MMPの局在は、細胞の運動に伴って他の細胞運動装置と連動して制御されている可能性がある。細胞運動はアクチン細胞骨格の制御を介して行われることから、MT1-MMPと細胞内骨格系の関連を解析した。その結果、MT1-MMPの局在はアクチンに一致しており、アクチンの状態をサイトカラシンD処理によって変化させるとMT1-MMPの局在もそれに伴って変わることを示した。2)MT1-MMPの生理的な機能を解析するモデル系として遺伝子欠損マウスを作成した.MT1-MMPはゼラチナーゼAの活性化因子として報告したが、実際に遺伝子欠損マウスの組織ではゼラチナーゼAの活性化がなく、仮説の最終的な証明となった。欠損マウスの着床、胎児の成長、出産は正常であったが、その後の成長が阻害され、数週間で成熟個体に成長することなく死亡した。その際の顕著な変異は骨形成阻害であった。3)MT4-MMPは他の4種類のMT-MMPと比較して相同性が低い。特にカルボキシ末端側の疎水性アミノ酸配列の特徴が他のMT-MMPsと異なることからその解析を行い、MT4-MMPがMMPの中では始めてのGPIによる細胞膜結合酵素であることを示した。癌細胞表面において基底膜分解酵素であるゼラチナーゼAが活性化される機構をインビトロで解析した。その結果、細胞表面の膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)がゼラチナーゼA受容体とプロペプチド配列切断の2つの役割を果たしていることが明らかとなった。受容体機能はMT1-MMPが生理的インヒビターであるTIMP-2によって抑制され、そのTIMP-2に更に潜在型ゼラチナーゼAと結合することによって達成された。ゼラチナーゼAの活性化はTIMP-2による抑制を受けていない遊離のMT1-MMPが混在する条件下でのみ進行し、溶液中で起こる反応よりも効率よく進行した。しかし、高濃度のTIMP-2は活性化を抑制した。従って、ゼラチナーゼAの活性化はMT1-MMPの発現と細胞表面のTIMP-2濃度の両方によって調節されていることが明らかとなった。MT1-MMPと近縁のMT2-MMPやMT3-MMPもインビトロではゼラチナーゼAの活性化機能を持っている。細胞表面でのゼラチナーゼAの活性化には細胞表面へのMT-MMPsの発現量及びTIMP-2との相互作用が必要であることから、細胞レベルでのゼラチナーゼAの活性化能を比較した。MT2-MMPおよびMT3-MMPはMT1-MMPほど効率よく細胞表面に発現されず、TIMP-2に対する親和性も高くなかった。その結果、ゼラチナーゼAは細胞表面に結合することが出来ず、活性化の効率もMT1-MMPの20倍以上低いことが明らかになった。従って、細胞レベルではMT1-MMPが主なゼラチナーゼA活性化因子であると考えられた。細胞表層でのMT1-MMPが癌細胞の浸潤偽足に濃縮し、そこでゼラチナーゼAの活性化を行っていることが明らかとなった。局在を決めるのはMT1-MMPの膜貫通構造と細胞質ドメインであった。このことから、MT1-MMPの細胞表面での挙動が細胞内の因子による制御を受けている可能性が示された。膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT-MMP)は細胞表層で細胞外基質の分解を行い、癌細胞の浸潤を含む様々な機能を制御すると考えられる。今年度の研究で、以下の成果を得た。1)MT1-MMPの発現は高頻度にヒト腫瘍で見出される。しかし、上皮由来の癌細胞での発現には異論もあった。腎上皮由来のMDCK細胞を用いて、v-srcによる細胞の形質転換に伴ってMT1-MMPの発現が誘導され、同時に細胞はヌードマウスへの移植に際して造腫瘍性、転移性を獲得することが明らかとなった。2)細胞が浸潤する際には、細胞外基質に接着する装置やプロテアーゼが浸潤先端部分に局在して働くと考えられる。細胞表層のMT1-MMPが裏打ちのアクチン繊維と結合することにより局在が制御される可能性を示した。3)現在まで、4種類知られているMT-MMPについて、4番目にスペインより報告された遺伝子が酵素をコードし得ないこと、新たに完全な遺伝子の単離に成功したこと、ヒト癌細胞株ではこれら2種類に相当する転写産物が発現していることなどを明らかにした。

その結果、MT1-MMPの局在はアクチンに一致しており、アクチンの状態をサイトカラシンD処理によって変化させるとMT1-MMPの局在もそれに伴って変わることを示した。2)MT1-MMPの生理的な機能を解析するモデル系として遺伝子欠損マウスを作成した.MT1-MMPはゼラチナーゼAの活性化因子として報告したが、実際に遺伝子欠損マウスの組織ではゼラチナーゼAの活性化がなく、仮説の最終的な証明となった。欠損マウスの着床、胎児の成長、出産は正常であったが、その後の成長が阻害され、数週間で成熟個体に成長することなく死亡した。その際の顕著な変異は骨形成阻害であった。3)MT4-MMPは他の4種類のMT-MMPと比較して相同性が低い。特にカルボキシ末端側の疎水性アミノ酸配列の特徴が他のMT-MMPsと異なることからその解析を行い、MT4-MMPがMMPの中では始めてのGPIによる細胞膜結合酵素であることを示した。
バイオサイエンス・バイオテクノロジ-の高校生物カリキュラムの開発とその教材化

バイオサイエンス、バイオテクノロジ-の急速な進歩を高校の理科教育に導入する事と、高校生が将来新しいものを作り出すための基礎となるカリキュラムを作成する事を目的に総合研究を行った。最終年度である今年度の研究実績は以下のとおりである。シンポジウムを生物教育学会(厚木市)で以下の内容で行った。1:序論(太田次郎)2:組み換えDNA技術の教材化(貝沼喜兵,山根國男)3:教材としてのショウジョウバエの新しい側面(吉岡享)4:トレニアおよびアマを用いた植物組織培養の教材化および簡易化(加藤久美子,鎌田博)5:イモリの発生とその教材化(久保田洋)6:トリ胚を用いた心拍に対する化学物質の作用の観察(須永智,篠沢隆雄)7:バイオサイエンスの現状をふまえた今後の高校生物教育のあり方(山田卓三)。シンポジウムではビデオ撮影者を含む約100名の参加者があり、活発な質疑がなされた。これらの発表に「IEA第2回理科教育調査から指摘された日本の生物教育とバイオテクノロジ-発展への課題」(今堀宏三)などを加えて「教材生物研究」の特集号を発行予定である。さらに、教材化の調査分析と教育方法、植物バイオテクノロジ-の現状調査とモデル実験の開発、新学習指導要領とバイオテクノロジ-、高校のバイオテクノロジ-に関する教材化の現状分析、真性粘菌の高校生物への利用、などの分野でも成果が得られた。以上の成果を雑誌「遺伝」の特集号「バイオサイエンス、バイオテクノロジ-の教材化」に発表準備中である。以上の様に、大学教官と高校教師を中心に現在最も焦眉な課題をとりくみその成果を学会や教育雑誌や一般啓蒙雑誌に発表し普及するという大きな実績が得られた。今後の課題としては、この様な課題を持続的に活動する経済的、人的両面の基盤を確立する事である。総合研究Aとして、本研究課題を遂行するために、初年度である本年度に2回の班会議を行った。第一回班会議(昭和63年8月、東京)では、(イ)本総合研究の主旨、(ロ)各班員の研究内容の紹介と方針の決定、(ハ)研究協力者の確定と研究体制の整備、(ニ)本総合研究の2年間の方針(雑誌の特集号を出す事とビデオ教材の作成)の決定、などを行った。第二回の班会議(平成元年1月、熱海)では、各班員のこの一年間の研究の進行状況が報告された。山極班員は、新学習指導要領に於けるバイオテクノロジーの位置づけを解説した。重信班員は高校教員を対象にバイオテクノロジーに関するアンケートを行い、教材化に関して授業では多くの高校で扱っているが、実験としては設備の不十分さや内容のむずかしさ故にとりあげられている例が少ない事が報告された。山田班員は農業高校に於ける植物バイオテクノロジーの教育の現状(かなり高度な事まで生徒が生き生きととり組んでいる)を報告された。吉岡班員はショウジョウバエの行動に関する変異株を教材化する方法について報告した。貝沼研究協力者はプラスミドDNAの調製とそれを用いた形質転換実験を高校教育現場で実践した経験を報告した。山根班員は、高校教育用の組替え実験系として、プラスミドpHSG298をβ-ガラクトシダーゼ遺伝子をマーカーとして活用した例を開発した。鎌田班員は植物ホルモンの作用を教育する際に、染料用アマが大変有効である事を示した。太田班長は真性粘菌の簡単な培養法を開発し、その教材化への展望を示した。久保田班員は両生類(イモリ)の胚は年間を通じて容易に実験に利用できる事と、発生過程の走査型電子顕微鏡による観察結果を報告した。篠沢班員はニワトリの発生過程のラップ法による観察を行い、心臓の拍動に対するホルモンの作用を示す実験系の開発の可能性を示した。以上の様に、バイオテクノロジーの各分野について、総合的な教材を作成し、まとめを行う展望を持った。

以上の成果を雑誌「遺伝」の特集号「バイオサイエンス、バイオテクノロジ-の教材化」に発表準備中である。以上の様に、大学教官と高校教師を中心に現在最も焦眉な課題をとりくみその成果を学会や教育雑誌や一般啓蒙雑誌に発表し普及するという大きな実績が得られた。今後の課題としては、この様な課題を持続的に活動する経済的、人的両面の基盤を確立する事である。
イネ培養細胞における分化経路の制御に関する免疫組織化学的研究

イネ培養細胞からの2つの分化経路(不定胚形成と不定芽形成)の制御に関わるタンパク質および遺伝子を単離する目的で、以下の実験を行った。1.2次元電気泳動による解析から、不定胚分化特異的に出現する4個のタンパク質(a,b,c,d)と不定胚分化と不定芽分化に共通に出現する2個のタンパク質(e,f)の存在を明らかにし、aについては部分アミノ酸配列を決定した。2.糖タンパク質に着目し、ConAによるアフィニティクロマトグラフィーを行い、不定胚分化特異的糖タンパク質を新たに10個検出した。3.分化を制御するような微量なタンパク質を濃縮するため、Immunosubtraction法を考案し、本培養系に適用した。すなわち、未分化カルスの全タンパク質に対する抗体をリガンドとしたアフィニティークロマトグラフィーを行ったところ、新たに、不定胚分化特異的タンパク質6個、不定芽分化特異的タンパク質2個、両分化過程に共通なタンパク質1個を検出できた。4.微量な遺伝子発現をとらえ、その遺伝子をクローニングするため、従来にないdifferential screeningの方法を考案した。未分化カルス、不定胚分化カルス、および不定芽分化カルスから調整したcDNAをtemplateとしてPCRを行い、そのPCR産物をアガロース電気泳動で分離し、比較した。その結果、3種類のカルスのそれぞれに特異的なPCR断片を多数検出できた。特異的なPCR断片および、そのクローンを用いたノーザンブロット解析により、それぞれのPCR断片の特異性は、mRNAの特異性に対応するものであることを示した。さらに、不定胚分化特異的に発現するクローンは、植物体の組織の中では、接合胚で特異的に発現することを明らかにした。イネ科作物の再分化機構を解析する目的で、以下の実験を行った。1.イネの胚盤由来カルスを用いて、全タンパク質を2次元電気泳動法により解析し、再分化時に新たに出現するタンパク質、および分子量あるいは等電点が再分化過程で変化するタンパク質の存在を明らかにした。2.上記の特異的なタンパク質を濃縮する目的で、最も差が顕著な時期の培養細胞を大量に集めた。集めた材料の一部を用いて、HPLCの分析カラムによる疎水クロマトグラフィ-によって特異的タンパク質を分離・濃縮できる条件を検討した。アセトニトリルの濃度が25%から50%までの範囲でほとんどのタンパク質が溶出してくることがわかったので、この範囲のグラジェント時間を長くしてタンパク質をいくつかの分画に分ける条件を決定した。3.HPLCによる溶離条件が決定できたので、更にスケ-ルアップし、分取カラムを用いて大量に特異的タンパク質を分取する条件を検討した。分析カラムの溶離条件を若干変更することで分取カラムの溶離条件を決定することができた。分析カラムを使用した場合にくらべて分取カラムを使用することで約100倍に試料を濃縮できることがわかった。4.カルスからの発生経路(不定胚分化と不定芽分化)を明確に制御できるイネの培養系を用いて、発生経路に特異的なタンパク質が存在するかどうかを2次元電気泳動法により検討した。その結果、不定胚誘導時にのみ出現する4種のタンパク質、再分化時に両発生過程で共通に出現する2種のタンパク質の存在を明らかにした。イネ培養細胞からの2つの分化経路(不定胚分化と不定芽分化)の制御について解析する目的で、以下の実験を行った。