hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低層雲微物理特性の日変化に関する研究

また、総合地球環境学研究所福江島観測施設に設置されているマイクロ波放射計、ライダー、パーティクルカウンター、日射計等のデータから、大気境界層内のエアロゾル濃度、粒径分布、消散係数と雲水量の関係について解析し、曇天日と快晴日の大気境界層内エアロゾルの違いを明らかにした。特にライダー観測が雲底下のエアロゾル観測にも威力を発揮することが示された。数値モデルについては、雲凝結過程を組み込んだモデルを開発し、気象場解析から得られた気象条件を入力して計算された雲特性の場が、衛星データ解析や地上データ解析から見いだされた結果と比較してどのような類似点や相違点があるかを調べるために各パラメータの感度実験を開始した。最終年度となる来年度はこれらの経緯を踏まえ、総合的な解析を行なう予定である。本研究では、日本付近の低層雲を対象に、その雲量、光学的厚さ、鉛直積算雲水量、雲粒有効半径の日変化の実態を明らかにし、変化のメカニズムを解明した。まず、静止衛星GOESデータを用いて雲特性の日変化を調べた。1997年7月のGOESデータに前述の雲解析手法(太陽反射法)を適用し、カリフォルニア沖の雲の様子を解析した。その結果、雲の光学的厚さは午前中から正午にかけて減少、その後夕方にかけて増加すること、一方雲粒有効半径は逆に午前中から正午にかけて増加、その後夕方にかけて減少することがわかった。雲の光学的厚さの日変化は一日の中で日射量の変化による大気加熱の時間変化などの要因に依るものと考えられる。また雲粒有効半径の日変化は粒子が時間とともに成長し、大きな粒子が重力沈降で落下し雲頂付近には比較的小さな粒子が存在することも考えられる。また蒸発などの熱力学過程や衝突併合などの微物理過程など複雑な機構が関与しているであろう。太陽反射法では近赤外チャンネルによる水の吸収率の関係から雲頂付近の様子を見ているため、このような現象を捉えている可能性が示唆される。次に、NOAA/AVHRRデータを用いて、衛星の赤道通過時刻のずれを利用して日変化を調べた。全球平均した雲粒有効半径の変化は、昼から夕方になるにつれて海陸ともに粒径が小さくなっていることがわかった。この傾向は前節で述べたGOESデータを用いたカリフォルニア沖の雲の解析例とも一致する結果である。雲の日変化の地上観測については同じくカリフォルニア西部において行われた例があり、この研究では地上からマイクロ波放射計と日射計を用いて雲の光学的厚さと雲粒有効半径を推定しており、午後から夕方にかけて雲粒有効半径が徐々に減少していることがわかった。これも本研究とつじつまの合う結果である。
連続突は合わせ超音波溶接に関する研究

本研究は、大型の同種および異種金属、セラミックス等の溶接試料の接合、板材等の連続突き合わせ超音波溶接を可能とし、更に強力超音波応用の範囲を広げる事を目的としている。OO(1)強力な超音波振動源・突き合わせ超音波溶接装置の実現WWーPP:変換器容量が19 kHzの150%の容量を有する振動周波数15 kHzの直径50 mm超音波振動子を集積した強力な超音波振動源を用いた溶接装置を試作し、開発した50 kw、100 kwの電力増幅器により駆動し、板厚6 mm以上のアルミニウム板等の接合を実現した。現在更に約2倍の容量を有する新開発の変換器を用いた振動源を試作し振動特性および溶接特性につき検討中である。OO(2)最適駆動条件の検討WWーPP:超音波溶接は大振動振幅で溶接負荷が大であり、短い溶接時間での負荷の変動が大で最適整合が困難である。超音波振動源を、振動振幅30 μm縄度まで駆動した状態で振動特性を測定し大振動振幅での最適駆動条件、力率補正およびインピ-ダンス整合回路の検討を行った。OO(3)大電力容量の超音波用電力増幅器の実現WWーPP:新開発の静電誘導形サイリスタを用いた最大実効出力パワ50 kwおよび100 kwの超音波電力増幅器を試作し周波数50 kHzおよび30 kHzで連続効出力50 kwおよび100 kwを確認した。従来の固体電力増幅器(最大で10 kw)の510倍の電力量を有する超音波電力増幅器を実現した。OO(4)溶接状態の実時間での検出WWーPP:溶接部からのアコ-スティックエミション、スペクトラムの検出等の基礎的検討を行った。OO(5)広幅溶接試料の接合WWーPP:容接試料を駆動位置を変えて順次駆動する事により広幅の試料の一様な強度の接合が可能なことを確めた。更に大容量の振動源を用いた接合および各種の振動方向変換体を用いた連続突き合わせ超音波溶接につき検討中である。本研究は、超音波溶接の優れた特性を生かして、従来より更に大型の同種および異種金属、セラミックス等の溶接試料の接合、板材等の連続突き合わせ超音波溶接を可能とし、より自由度の高い安定な接合の実現を目的としており、本年度は以下の項目等につき試作・検討を行った。(1)最適駆動条件の検討:強力な超音波振動源を効率よく駆動するために、超音波振動系を振動振幅10μm程度まで駆動した状態で力率補正用インダクタンス、キャパシタンスを変化させ振動振幅、実効電力、力率特性等を測定し、大振動振幅での最適駆動条件の検討を行った。(2)強力な超音波振動源・突き合わせ超音波溶接装置の実現:振動周波数15kHzの直径50mmのボルト締めランジュバン形PZT振動子を径方向ー縦振動方向変換体を用いて8本集積した、従来の19kHzの超音波振動源の約2倍の容量を有する強力な超音波振動源を用いた溶接装置を試作し、50kWの静電誘導形サイリスタ電力増幅器により駆動し、板厚6mm、幅50mm以上のアルミニウム板等の接合を実現した。(3)大電力容量の超音波用電力増幅器の実現:

静電誘導形サイリスタを用いた最大出力パワ100kWの超音波電力増幅器を試作して、LCRの直列共振回路を用いた疑似負荷を用いて周波数30kHzで実効出力100kWを確認した。制御回路、超音波振動源・負荷との整合等については更に検討中であるが、従来の固体化した超音波電力増幅器(トランジスタ使用)が最大で10kW程度の電力容量であったのに対して約10倍の電力容量を有する超音波電力増幅器を新開発の静電容量形サイリスタを用いることにより実現した。試作した電力増幅器の本体(出力トランス、整合回路を除く)は800*800*1,835mmである。(4)溶接状態の実時間での検出を目的として突き合わせ溶接部からのアコ-スティックエミションの検出等の基礎的検討を行った。本研究は大型の同種および異種金属、セラミックス等の溶接試料の接合、板材等の連続突き合わせ超音波溶接を可能とし、更に強力超音波応用の範囲を広げる事を目的としている。<(1)強力な超音波振動源・突き合わせ超音波溶接装置の実現>___ー:変換器容量が19kHzの150%の容量を有する振動周波数15kHzの直径50mm超音波振動子を集積した強力な超音波振動源を用いた溶接装置を試作し、開発した50kW、100kWの電力増幅器により駆動し、板厚6mm以上のアルミニウム板等の接合を実現した。現在更に約2倍の容量を有する新開発の変換器を用いた振動源を試作し振動特性および溶接特性につき検討中である。<(2)最適駆動条件の検討>___ー:超音波溶接は大振動振幅で溶接負荷が大であり、短い溶接時間内での負荷の変動が大で最適整合が困難である。超音波振動源を、振動振幅30μm程度まで駆動した状態で振動特性を測定し大振動振幅での最適駆動条件、力率補正およびインピ-ダンス整合回路の検討を行った。<(3)大電力容量の超音波用電力増幅器の実現>___ー:新開発の静電誘導形サイリスタを用いた最大実効出力パワ50kWおよび100kWの超音波電力増幅器を試作し周波数50kHzおよび30kHzで連続実効出力50kWおよび100kWを確認した。従来の固体電力増幅器(最大で10kW)の510倍の電力容量を有する超音波電力増幅器を実現した。<(4)溶接状態の実時間での検出>___ー:溶接部からのアコ-スティックエミション、スペクトラムの検出等の基礎的検討を行った。<(5)広幅溶接試料の接合>___ー:溶接試料を駆動位置を変えて順次駆動する事により広幅の試料の一様な強度の接合が可能なことを確かめた。更に大容量の振動源を用いた接合および各種の振動方向変換体を用いた連続突き合わせ超音波溶接につき検討中である。
細胞内シグナル伝達系の調節による急性腎不全治療法の開発

周術期管理学の長足の進歩にも関わらず、急性腎不全(Acute Renal Failre : ARF)の死亡率は依然として高い。現在のARFの治療法は血液浄化療法を始めとして、生体の恒常性を維持しながら腎機能の回復を待つ保存的療法であり、腎細胞機能の回復を促す積極的治療法は未だ無い。我々はこれまで、ARFの新しい治療法を開発する目的で、腎虚血再潅流によるラット虚血性急性腎不全(Ischemic ARF : IARF)モデルを作成し、虚血腎にストレス蛋白:hemeoxygenase-1(HO-1)が誘導され、HO-1活性を抑制すると腎障害が悪化することを報告した(CritCareMed,2000)。さらに、ラットの必須微量元素であるスズ(SnCl_2)をこのモデルに投与すると腎尿細管細胞特異的にHO-1が誘導され、IARFに対する治療効果があることを示した(Crit Care Med,2002)。本研究ではHO-1誘導を治療応用に近づけるために、臨床的にIARFを引き起こすラット出血性ショックモデルを作製した。その結果、出血性ショック蘇生(Hemorrhagic Shock followed by Resuscitation : HSR)により腎にはHO-1が強く誘導され、腎保護効果を示すことが明らかとなった。一方、この研究を行う過程で肺ではHSRによりHO-1が殆ど誘導されず、急性肺傷害1急性呼吸促迫症候群(ALI/ARDS)が発生することを見出した。そこで、このALI/ARDSに対してHO-1の強力な誘導物質であるHeme Arginate(HA)を投与したところ、肺に誘導されたHO-1を介して炎症が軽減し、ALI/ARDSに対し著明な治療効果を示すことが明らかとなった(Biochem Pharmacol,2005)。一方、近年、虚血再潅流等の酸化的ストレスによる細胞死、特にアポトーシスの分子機構には細胞内生存シグナルが関与することが明らかとなり注目を集めている。申請者らはこれまで、ARFの新しい治療法を開発する目的で、腎虚血再潅流によるラット虚血性急性腎不全(Ischemic ARF : IARF)モデルを作成し、虚血腎にストレス蛋白:hemeoxygenase(HO)が誘導され、HO活性を抑制すると腎障害が悪化することを報告した(Crit Care Med,2000)。さらに、ラットの必須微量元素であるスズ(SnCl_2)をこのモデルに投与すると腎尿細管細胞特異的にHOが誘導され、IARFに対する治療効果があることを示し、その効果がHOによる尿細管細胞のアポトーシス抑制作用によることを示唆した(Crit Care Med,2002)。本研究では、HO誘導をさらに臨床応用に近づけるために脱血によるラット出血性ショックモデルを作成し、蘇生後の肝、腎、肺におけるHO誘導と臓器障害の関係について検討した。その結果、HOの誘導が強く認められた腎、肝では組織の傷害・炎症が弱く、逆にHOの誘導が殆ど認められなかった肺では、組織の傷害・炎症が顕著であった。すなわち、HO発現と組織の炎症・傷害が逆相関の関係にあったことから、腎に誘導されたHOはその抗炎症作用、抗アポトーシス作用により出血性ショック蘇生後の腎傷害に対して、腎保護的に働いていることが示唆された。

現在のARFの治療法は血液浄化療法を始めとして、生体の恒常性を維持しながら腎機能の回復を待つ保存的療法であり、腎細胞機能の回復を促す積極的治療法は未だ無い。一方、近年、虚血再潅流等の酸化的ストレスによる細胞死、特にアポトーシスの分子機構には細胞内生存シグナルが関与することが明らかとなり注目を集めている。申請者らはこれまで、ARFの新しい治療法を開発する自的で、腎虚血再潅流によるラット虚血性急性腎不全(Ischemic ARF : IARF)モデルを作成し、虚血腎にストレス蛋白:hemeoxygenase(HO)が誘導され、HO活性を抑制すると腎障害が悪化することを報告した(Crit Care Med,2000)。さらに、ラットの必須微量元素であるスズ(SnCl_2)をこのモデルに投与すると腎尿細管細胞特異的にHOが誘導され、IARFに対する治療効果があることを示し、その効果がHOによる尿細管細胞のアポトーシス抑制作用によることを示唆した(Crit Care Med,2002)。本研究では、HO誘導をさらに臨床応用に近づけるために脱血によるラット出血性ショックモデルを作成し、蘇生後の肝、腎、肺におけるHO誘導と臓器障害の関係について検討した。その結果、HOの誘導が強く認められた腎、肝では組織の傷害・炎症が弱く、逆にHOの誘導が殆ど認められなかった肺では、組織の傷害・炎症が顕著であった。すなわち、HO発現と組織の炎症・傷害が逆相関の関係にあったことから、腎に誘導されたHOはその抗炎症作用、抗アポトーシス作用により出血性ショック蘇生後の腎傷害に対して、腎保護的に働いていることが示竣された。さらに、HOの誘導物質であるheme arginateの本モデルへの投与は、肺の傷害・炎症を改善した。このことから、heme arginateはHO誘導物質として急性肺傷害の新たな治療薬となる可能性が示された。周術期管理学の長足の進歩にも関わらず、急性腎不全(Acute Renal Failre : ARF)の死亡率は依然として高い。申請者らはこれまで、ARFの新しい治療法を開発する目的で、腎虚血再潅流によるラット虚血性急性腎不全(Ischemic ARF : IARF)モデルを作成し、虚血腎にストレス蛋白:hemeoxygenase(HO)が誘導され、HO活性を抑制すると腎障害が悪化することを報告した(Crit Care Med,2000)。
トゲウオ科魚類における雑種不稔の原因遺伝子の探索

雑種が子孫を残せなくなる雑種不稔は種分化の決定因子である。これまで実験動物を中心にその原因遺伝子の研究が進められてきたが、実際に種分化の過程にある野外生物での研究は乏しい。われわれは野外で同所的に生息しており最近に分化した二種のトゲウオ科魚類イトヨに着目し、その雑種不稔の原因遺伝子の同定を目的に解析を進めてきた。先行研究により明らかになっていた原因領域には複数の遺伝子が含まれており、そこから候補を絞り込む必要があった。われわれはこの領域における精巣に発現し、急速に進化しているクロマチン結合ドメインをもった遺伝子を同定した(以下、遺伝子Aとする)。既知の雑種不和合に関わる遺伝子は同様の特徴を有することからこの遺伝子は強い候補だと考えられる。初年度、次年度の研究により、我々はこの遺伝子のタンパク質が二種で全く異なるヒストン結合性をもつことや核内でのタンパク質の局在も二種間で異なることを明らかにしてきた。最終年度では遺伝子Aのトランスクリプトーム解析と精巣の表現型への影響の解析、また進化的研究を進めた。複数の時期のイトヨのトランスクリプトーム解析の結果、遺伝子Aは雑種不稔のあらわれはじめる精巣の発生後期において二種間での発現の違いがあらわれることが明らかになった。表現型への影響の解析では、野生型においてCRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子Aの遺伝子破壊を行い、精巣における影響を解析した。サンプル数がいまだ少ないものの、いくらかのサンプルにおいて雑種不稔に似た空洞化した精巣を観察した。進化的研究では遺伝子Aのある領域のシンテニーを複数の生物種で調べ、この遺伝子のオーソログが魚類において倍化し、その一方である遺伝子Aが魚類全体で急速に進化していることがわかった。この現象はショウジョウバエでもみられる現象であり、雑種不稔の原因遺伝子の一般的傾向を示している可能性がある。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は種分化の決定的な要因となりうる「雑種不稔」という現象の進化メカニズムを明らかにするために、最近に分枝した野生生物である二種のイトヨにおいて、その原因遺伝子を同定することを目的にしている。二種のイトヨの雑種不稔の原因領域から候補遺伝子をしぼりこむために、マウスやショウジョウバエの雑種不稔の原因遺伝子に共通してみられる「進化速度がはやくクロマチンに結合する」という特徴に着目した。イトヨの原因領域にある遺伝子のうち、精巣で発現し、この特徴を有するある遺伝子(遺伝子T)が見つかったので、この遺伝子がイトヨ二種間で機能的に異なり、雑種精巣での不稔性に関係するか検証を行っている。本年度はin vitroでのタンパクの機能解析、細胞内での機能解析を進めるとともに、イトヨ精巣内での実際の機能を調べるための準備を行った。in vitro実験では遺伝子TのGST融合タンパクを作製し、ヒストンペプチドアレイ解析やプルダウンアッセイを行った。その結果、一方の種の遺伝子Tはヘテロクロマチン特異的なヒストン修飾に結合するのに対し、他方ではこの修飾への特異性を失っていることがわかった。細胞内の機能解析では、遺伝子TのGFP融合タンパクをゼブラフィッシュ細胞に導入し、核内局在を確かめたところ、rDNAと考えられる領域に結合していることがわかった。興味深いことに、一方の種の遺伝子Tは他方に比べ、局在の領域数が少ない。これは一方の種では不活性化したrDNAに特異的に結合するのに対し、他方の種では非特異的に多くのrDNAに結合しているのかもしれない。以上のように本年度は遺伝子の機能的違いをin vitroのヒストン結合、細胞内局在の両面で明らかにしたが、これらが実際に精巣においてどのように挙動し、雑種不稔に関係しているのかを調べるため、組織学的な解析やCRISPR/Cas9によるゲノム編集の準備も進めた。本研究は日本近海に生息するトゲウオ科魚類イトヨの二種の種分化に貢献する「雑種不稔」という現象の原因遺伝子の同定を目指している。非モデル生物の遺伝子の同定という困難な状況の中、われわれは全ゲノム解読による遺伝子の比較を行い、雑種不稔の強い候補遺伝子となるクロマチン結合性の進化速度のはやい遺伝子を同定した(遺伝子Tとする)。遺伝子Tのクロマチン結合解析および細胞内での核内局在実験の結果、この遺伝子は種間で異なる機能をもつことが明らかになった。本年度は特に、その核内局在のプロファイリングを行い、このタンパク質のクロマチン結合ドメインが種間の局在の違いに寄与していること、このタンパク質は哺乳類のPML bodyという領域に相当する領域にあることを明らかにした。また精巣のトランスクリプトーム解析ではこの遺伝子Tのもつような遺伝的不和合性をおこしやすい進化的傾向をX染色体上の遺伝子が共通して持つことを明らかにした。当初の計画通り、イトヨの雑種不稔を引き起こす候補遺伝子についてin vitro解析、細胞を使った解析をおこない、ポジティブな結果を得ている。また、本年度は精巣のトランスクリプトーム解析を行うことでX染色体上のいくらかの遺伝子が似たような遺伝的不和合性を生み出す傾向をもつことを明らかにし、より一般性のある結論に近づいている。現在、遺伝子の実際の影響を遺伝子改変実験により検証中であり、この結果によって研究はまとまるため、来年度は最終年度として結果を国際学術雑誌に投稿する予定である。

これまで実験動物を中心にその原因遺伝子の研究が進められてきたが、実際に種分化の過程にある野外生物での研究は乏しい。われわれは野外で同所的に生息しており最近に分化した二種のトゲウオ科魚類イトヨに着目し、その雑種不稔の原因遺伝子の同定を目的に解析を進めてきた。先行研究により明らかになっていた原因領域には複数の遺伝子が含まれており、そこから候補を絞り込む必要があった。われわれはこの領域における精巣に発現し、急速に進化しているクロマチン結合ドメインをもった遺伝子を同定した(以下、遺伝子Aとする)。既知の雑種不和合に関わる遺伝子は同様の特徴を有することからこの遺伝子は強い候補だと考えられる。初年度、次年度の研究により、我々はこの遺伝子のタンパク質が二種で全く異なるヒストン結合性をもつことや核内でのタンパク質の局在も二種間で異なることを明らかにしてきた。最終年度では遺伝子Aのトランスクリプトーム解析と精巣の表現型への影響の解析、また進化的研究を進めた。複数の時期のイトヨのトランスクリプトーム解析の結果、遺伝子Aは雑種不稔のあらわれはじめる精巣の発生後期において二種間での発現の違いがあらわれることが明らかになった。表現型への影響の解析では、野生型においてCRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子Aの遺伝子破壊を行い、精巣における影響を解析した。サンプル数がいまだ少ないものの、いくらかのサンプルにおいて雑種不稔に似た空洞化した精巣を観察した。進化的研究では遺伝子Aのある領域のシンテニーを複数の生物種で調べ、この遺伝子のオーソログが魚類において倍化し、その一方である遺伝子Aが魚類全体で急速に進化していることがわかった。この現象はショウジョウバエでもみられる現象であり、雑種不稔の原因遺伝子の一般的傾向を示している可能性がある。本年度はイトヨ生体を用いた実験の準備などの点で期待通りにできなかった部分もあるが、他の点で概ね成果を得ており、また新しい技術の導入により、今後、生体内での解析で結果を得るのも速まると予想されるので、総じて順調に研究を進められていると評価する。in vitro解析実験や細胞を使った解析はすでに興味深い結果が得られているが、これらを確実なものか確かめるために、それぞれ追加実験が必要である。イトヨ生体を用いた実験は飼育個体の大量死などにより、計画通りの経時観察はできなくなった。しかし、現在あるサンプルで代用は可能だと考えている。遺伝子導入実験ではCRISPR/Cas9システムという新しい方策をとりいれ、これにより生体における検証は大きく改善すると考えられる。この技術は応用できれば、遺伝子のノックアウトやノックイン、置換を可能にし、さらに迅速なF0での解析も可能とする。すでに本年度CRISPR/Cas9によるイトヨにおける遺伝子TのKnockoutには成功した。これにより、すぐにこの遺伝子の精巣における機能を調べられる。さらに、遺伝子置換も現在、準備を進めており、これが成功すれば、前倒しで遺伝子の機能解析を迅速に進めることができる。候補遺伝子が実際に精巣の機能に関係しているのかを調べるため、現在、遺伝子改変実験を行っており、その組織学的研究を行っている。
我が国のイノシシに蔓延するヘパトゾーン属原虫の分類学的・生物学的特性の解明

へパトゾーン属はアピコンプレックス門アデレア目に属する偏性寄生性の原虫で、食肉動物やげっ歯類、爬虫類、両生類、鳥類などを固有宿主とする。本属のうちイヌ寄生種は、しばしば宿主に病気を引き起こすことから獣医学上重要な病原体としても知られる。申請者らは、有害鳥獣の保有病原体の調査過程において、有蹄類で記載のない本属原虫を検出し、<I>Hepatozoon apri</I>と命名した。今回、本種について生物学的特徴、流行状況、病原性の解明を目的とした研究を行った。当該年度に明らかになったことは以下のとおりである。1)イノシシ体内における各発育段階(ガモント、ミクロメロント、マクロメロントおよびメロゾイト)の形態学的特徴を明らかにした。白血球内のガモント寄生率は0.030.20%と低値であった。組織標本上の各種メロントの形態は、サルコシスティ巣属原虫のサルコシストのそれとサイズが類似していたが、内容や壁構造からHE染色でも区別することが可能であった。2)イノシシにおける感染状況調査にあたって、血球寄生率が低く、新鮮血液の入手が困難であることから、筋肉を検体とした特異PCR法を開発した。本法を用いて、四国で捕獲されたイノシシ筋肉181頭を調べたところ、53%(96/181頭)に遺伝子増幅が認められた。他方、同地域で捕獲されたニホンジジカ113頭は全て陰性であった。3)他の動物寄生種との系統関係について調べた。18S rRNA遺伝子配列を用いた分子系統解析では、食肉動物寄生種から構成されるクレード内に位置し、タイのイノシシ付着カクマダニ属由来未記載種の配列と単系統群を形成した。2018年度までにおいて、へパトゾーン属としては有蹄類で初めてとなる新種の記載を記載を行い、またイノシシ体内における各種発育段階の確認に成功した。また、特異PCR法を開発し、イノシシにおける感染状況を明らかにすることができた。一方、当該年度において、複数の調査対象地域で豚コレラの発生が発生し、イノシシにも感染個体が認められたことで、イノシシ検体の確保が十分にできなかった。今後、調査地域を増やし、他の地域のイノシシにおける感染状況の調査ならびに体表に付着するマダニ類の確保を進める予定である。2019年度以降は、ベクター(終宿主)となるマダニ類の特定および国内各地のイノシシにおける感染状況を明らかにしたいと考える。前者については、イノシシの感染率が高い地域を中心に、その体表に付着するマダニを回収し、血体腔内のオーシストの検出を試みるほか、マダニ類人工吸血システムの構築と、ガモント陽性イノシシ血液を用いたマダニ類への実験感染およびそれらの体内における発育過程について検討する。後者については有害捕獲されるイノシシおよび市場に流通するイノシシ肉を検体として、各種メロントの肉眼的検出法の検討と、国内のイノシシにおける感染状況を調査を継続する。

前者については、イノシシの感染率が高い地域を中心に、その体表に付着するマダニを回収し、血体腔内のオーシストの検出を試みるほか、マダニ類人工吸血システムの構築と、ガモント陽性イノシシ血液を用いたマダニ類への実験感染およびそれらの体内における発育過程について検討する。後者については有害捕獲されるイノシシおよび市場に流通するイノシシ肉を検体として、各種メロントの肉眼的検出法の検討と、国内のイノシシにおける感染状況を調査を継続する。成果公表のためのAPC(article publishing charge,約USD 1800)として確保していたが、リジェクトされたため。当該助成金は次年度のAPCとして用いる予定である。
ルビジウムは生体必須元素か?

ルビジウム(Rb)は生体および環境において注目されて来なかった。従ってその必須性は不明である。近年、以前には測定できなかった元素が測定可能となった。Rbもそのような元素の一つである。(1)生体内Rb濃度と分布割合:通常の固形食(Rb含量7.66μg/g)で飼育したICR5週齢♂無処置マウスの各臓器中Rb濃度を、μg/g wet organ、mean±SD(n=5)で示すと;脾13.23±3.21,肝8.62±3.06,膵8.03±0.79,精巣7.60±0.38,胸腺6.89±1.04,肺6.41±0.76,顎下腺6.89±0.60,腎5.23±0.84,骨5.19±0.62,副睾丸5.03±0.96,心筋4.04±0.12,脳3.79±0.22,精嚢2.94±0.48であった。これ以外に皮膚、眼耳鼻組織、爪、体毛など測定していない部分もあるが、どの臓器においても濃度的に大きな差がない。測定した13臓器のRb分布割合を計算すると骨41.9%,肝34.3%,腎5.5%,精巣2.9%,脳2.8%,顎下腺2.5%,脾2.3%,肺2.1%,膵1.7%,心筋1.2%,精嚢1.1%,副睾丸1.1%,胸腺0.6%であった。(2)低Rb食を給餌したマウスの体内Rb濃度:基礎食(Rb含量0.47μg/g)を1週間与えた場合、上記の結果と比較して、Rb濃度が最も低下した臓器は骨で(1.03±0.57μg/g wet,約1/5)、次いで脾で(7.01±0.98μg/g wet,約1/2)であり、肝、腎、脳、膵、胸腺では変化なく、肺、顎下腺、精嚢では1535%増加した。(3)カリウム(K)とマグネシウム(Mg)欠乏の効果:必須元素であるKとMgを低Rb食から除いたものを1週間与えた。臓器中Rb濃度は低Rb対照群のそれと比し、肝で低下する以外は大きな差はなかった。この実験群における尿中Rb排泄は対照群の約1/20に、糞中排泄は約1/3に低下した。なお、血中Rb濃度は各群間に差はなかった。上記の実験結果から食事中Rbが減ると、恒常性維持機能が働き、主に骨からRbを動員し、必要な臓器へ運搬して濃度レベルを維持する。排泄は抑制されるが、特に尿からの排泄が低下する。そのようにして正常値を維持すると推定される。従って、Rbは必須であることは示唆されるが、その機能に関しては現段階では不明である。

この実験群における尿中Rb排泄は対照群の約1/20に、糞中排泄は約1/3に低下した。なお、血中Rb濃度は各群間に差はなかった。上記の実験結果から食事中Rbが減ると、恒常性維持機能が働き、主に骨からRbを動員し、必要な臓器へ運搬して濃度レベルを維持する。排泄は抑制されるが、特に尿からの排泄が低下する。そのようにして正常値を維持すると推定される。従って、Rbは必須であることは示唆されるが、その機能に関しては現段階では不明である。
多機能量子ネットワークの構築に要する量子資源の節約

多機能量子ネットワークは、多体系において、部分系の間のエンタングルメントやその他の非古典的な相関を利用して構築される。本研究では、そのような相関の基礎的な数理的研究を行うとともに、現実的な伝送路との関連性を論じた。また、量子資源の節約に資するべく、量子資源を定量的に把握するための測度を導入した。本研究では、量子通信プロトコルの中でも特に制御付き量子テレポーテーションや秘密分散、データ秘匿について、純度が高い量子状態や大規模なエンタングルした状態を用いずに、より現実的な実装を理論提案する研究を行っている。今年度は、非古典的な相関の定量化の一手法を提案し、それが操作的な意味では、あるプロトコルにおいて、二者間で互いに予測できないデータの量を表していることを示した[A SaiToh, R Rahimi, and M Nakahara, arXiv : 0906.4187(quant-ph),査読中]。このプロトコルは、ディーラーがアリスとボブにデータを送るために、密度行列の各固有空間を利用する。密度行列が直積基底を持つ場合、すなわち古典的相関のみを持つ場合、アリスとボブは、互いに相手の部分空間での状態が持つ固有値が、たかだかヒルベルト空間の次元程度の回数試みれば当て推量で分かるので、データは安全でない。しかし、密度行列が非古典的相関を持つ場合、当て推量が多項式時間でできない場合が現れる。このとき、アリスとボブの両方または一方が、相手に対して秘匿できるデータを持つことになる。量子通信理論と、量子系の部分系の間の相関の量子性の理論は一体として研究がなされてきた。このことは本研究にも当てはまる。我々は、節約指向の量子情報処理という観点から、非古典的相関の簡便な検出方法として、非古典的相関ウィットネスを発案した[R.Rahimi and A.SaiToh, arXiv : 0911.3460(quant ph),査読中]。これは、広く使われているエンタングルメントウィットネスに倣って定義したもので、非古典的相関の実験的な検出の簡素化に役立つものである。ネットワークの量子通信プロトコル分野においては、大規模なエンタングルメントの使用を避けるスキームに加えて、エンタングルメントではないが非古典的な相関を用いるスキームの提案が増えつつある。今年度の本研究では、量子2体系の非古典的相関を検出及び定量化するための方法を提案した論文を3編出版した。一つ目の論文では、非古典的相関を検出するためのWitness写像と呼ばれる写像について、非線形かつ、磁気共鳴の量子系で使いやすい形を提示した。なお、線形なWitness写像ではSeparableかつ非古典的に相関した状態の非古典的相関を検出できない。二つ目の論文では、非古典的相関の検出と定量化のために使いやすい、新しい線形及び非線形の写像クラス"EnCE"を導入した。また、Subadditiveな測度であるLogarithmic Fidelityを定義した。三つ目の論文では、系の量子状態を表す密度行列を固有空間で分割したとき、それら各分割後の行列の部分系への縮約行列の固有値の性質を利用して、非古典的相関を検出、定量化する方法を提示した。量子通信との関連では、三つ目の論文において、そこで提案した方法と、バンドパスフィルタを通した、ディーラー-プレーヤー間通信との関連を論じた。量子資源として、エンタングルメントが存在するほど強くはない非古典的な相関は比較的実現しやすいため、それを利用した量子情報処理の今後の発展が期待される。
プラットフォーム型分子としてのトロンボモジュリンの新規抗炎症効果の探索

トロンボモジュリン(TM)は、凝固線溶系の中心的な分子である。TMは血管内皮細胞だけでなく他の細胞にも発現している。TMは凝固線溶系以外にも機能を有していることが示唆される。実際、TMは新規炎症性メディエーターHigh Mobility Group Box-1(HMGB1)をトロンビンと複合体を形成し、HMGB1の抗炎症作用が見出されている。したがって、本研究ではTMの新規機能および結合タンパク質の探索を目的とする。その結果、TMは核内タンパク質のヒストンH3と結合する可能性を見出した。トロンボモジュリン(TM)は、凝固線溶系においてトロンビンを凝固から線溶へのベクトル変換をしている。TMは、血管外においてもその発現が確認され、凝固線容系での機能とは別な新規機能が予想された。実際、炎症の場において、TMのN末側のC型レクチン様ドメインが抗炎症活性に関係している。というのは、TMは、唯一、'死のメディエーター'であるHigh Mobility Group Box-1(HMGB1)を局所に留め、最終的にHMGB1を分解へ導く分子である。このHMGB1は、パターン認識受容体(pattern recognition receptor(PRP))のToll-like receptor-2,4と結合して炎症を遷延化する。従って、TMも、生体内にとって'有益な'パターン認識受容体の可能性があり、TMは、炎症の場におけるタンパクの結合の'場'であり炎症から抗炎症ヘベクトル変換する'プラットフォーム分子'であることが強く示唆される。本研究では、細胞の内外でのTMと結合する未知のタンパクを同定しさらなる未知の機能を探索し、新規のTMの機能(プラットフォーム分子として)の解明を目的とする。1. TMは補体の分解を惹起する。我々はすでにTMのN末側のC型レクチン様ドメインが抗炎症作用(HMGB1の吸着・中和)を有していることをex vivoと動物実験で証明した。これがTMのプラットフォーム分子としての可能性を指摘している。そこで本年度はTMがトロンビンと結合し(プラットフォームとなり)、その複合体がトロンビン単独よりさらに補体に関わる因子、すなわち、C5の分解を促進したことを検証した。2. TMは補体活性を惹起する。TMを起点として、トロンビンのC5の分解促進ばかりでなく補体活性経路の三つの内一つalternative pathwayを有意に上昇させ、TMが凝固線溶、炎症、そして補体のプラットフォーム分子であることが強く示唆された。というのは、TMは、唯一、'死のメディエーター'であるHigh Mobility Group Box-1 (HMGB1)を局所に留め、最終的にHMGB1を分解へ導く分子である。このHMGB1は、パターン認識受容体(pattern recognition receptor (PRP))のToll-like receptor-2,4と結合して炎症を遷延化する。従って、TMも、生体内にとって'有益な'パターン認識受容体の可能性があり、TMは、炎症の場におけるタンパクの結合の'場'であり炎症から抗炎症へベクトル変換する'プラットフォーム分子'であることが強く示唆される。・TMはヒストンH3、H4と結合する。ヒストンは、染色体を構成するタンパク質の一群である。核内での役割は、非常に長い分子であるDNAをコンパクトにすることと、遺伝子発現の最初の段階である転写の場の提供である。近年、このヒストンが細胞外に放出され敗血症の新規メディエーターとして非常に注目されている。本年度はTMとヒストンH3、H4との結合の可能性を検討し、これを証明した。トロンボモジュリン(TM)は、凝固線溶系での中心的な分子である。具体的には、トロンビンと結合することによりトロンビンの凝固活性を線溶系へとベクトルを180度変換させ凝固カスケードの終息へと導いていく。最近、TMは、血管外においても存在が確認され(上皮細胞、ケラチノサイト、滑膜細胞等)、凝固線溶系の機能とは別な新規機能を期待されている。実際、炎症の場において、TMのN末側のC型レクチン様ドメインが抗炎症活性を示している。しかし、その現象は、細胞内の出来事にすぎず、直接的な証明はなされていない。

申請者らは、TMが'死のメディエーター'、最近では、炎症の引き金と慢性化に関与しているHigh Mobility Group Box-1(HMGB1)の直接的な機能抑制を証明し、唯一、生体内でHMGB1の活性を抑制、HMGB1タンパクを分解する分子として報告した。したがって、TMは、パターン認識受容体(pattern recognition receptor (PRP))の可能性が強く示唆される。ゆえに、TMには、未知の機能と未知のタンパクや非タンパクとの結合が考えられる。本研究では、細胞内タンパク質、特に核内タンパク質(ピストン群)についてTMと結合するかに注目した。TMと結合するタンパクを同定し、さらなる未知の機能を探索し、新規のTM(プラットフォーム分子として)の機能の解明を目的とする。本研究において、リコンビナントTMとリコンビナントヒストンH3がnativeアクリルアミドゲル内で電気泳動を行った後、ウェスタンブロッティング法(一次抗体:anti-TM antibody)によって結合することを見出した。
多文化共生社会における学校教育の日豪比較研究

本研究では、初等・中等教育段階に焦点を当て、オーストラリアにおける多文化教育の理論・政策・実践を、日本における多文化共生に向けた教育への取り組みと比較考察し、それぞれの問題点と課題を明らかにした上で、「日本型多文化教育」の理論と実践のあり方を検討することを目的とした。まず、オーストラリアの連邦政府レベルでは、政策文書等を分析した結果、多様性の尊重より、多様性の中の統一、共通性に重きが置かれるようになってきていることが明らかとなった。具体的には、オーストラリア市民・国民として、共通の知識・スキル・価値を身につけるためのシビックス・シティズンシップ教育、価値教育が重要視され実施されてきた。州レベルにおいては、例えば、ヴィクトリア州やニューサウスウェールズ州等では、多文化法が制定されたことで、メインストリームの校教育において多文化主義が明確に位置づけられるようになった。また、実際の教育においては、英語以外の言語教育や文化理解教育とともにシティズンシップ教育や価値教育も行われ始めている。それらを通して、どのように、多様性も尊重しつつ社会統合を進めようとしているのか、そこでの問題点などが明らかになった。日本では、現在、日本語指導が必要な外国籍の子どもへの対応を中心とした政策が展開されているが、そこから母語や母文化、エスニシティを生かした教育、すなわち多文化教育政策の展開には至っていない多文化共生社会に備えるために、外国人の子ども、日本の子ども、すべての子どもを対象にした、多様性を価値づけた教育政策が必要とされる。教育実践においては、共生を柱、視点とした市民性教育として、国際理解教育を再構築していくことが求められる。本年度は主に、研究の枠組みをより精緻なものとするため、また、日本およびオーストラリアにおける多文化教育の現状を明らかにするために、次のような作業を行った。先行研究を検討し、本研究の枠組みをより精緻化するために、日本およびオーストラリアを含む諸外国の多文化教育およびシチズンシップ教育に関する文献・資料(和書・洋書)を収集した。そして、収集した文献・資料を基に多文化共生社会の学校教育の理論の検討を進めた。また、オーストラリアにおける多文化教育とシチズンシップ教育の政策および実践の現状を明らかにするために、シドニーとメルボルンにおいて、資料収集およびインタビュー調査を行った。オーストラリアでは、連邦政府レベルにおいては、多文化主義政策を補完するような形で、オーストラリア市民としての共通の価値、及び義務、共通の歴史などの獲得に重点をおいたシチズンシップ教育を強く推進している。各州レベル、学校レベルにおいては、多文化主義の法制化が進んでおり、各学校や教師は、学校経営、カリキュラムなど学校教育のすべての側面に多文化主義の観点を取り入れる必要がある。さらに、日本における多文化教育の現状を明らかにするために、静岡大学主催のシンポジウム「学び合いの多文化協働教育」に参加し(他の補助金による)、各地の取り組みについて資料収集および情報収集、および関係者との意見交換を行なった。そして、上述した作業において収集した文献・資料の整理をパーソナルコンピュータで行い、データベース化を図った。本年度は、主に、多民族国家オーストラリアにおける社会の多様性への学校教育の対応に焦点を当てて、多文化教育およびシティズンシッブ教育の現状を明らかにするための作業を行った。具体的には、オーストラリアにおいて、資料収集およびインタビュー調査を行った。その結果、まず、連邦政府レベルにおける多様性への対応については、政府文書の分析等を通して、トーンダウンしてきている様子が明らかとなった。その一方において、社会の統一という点が強調されてきており、一つのまとまりあるオーストラリア国民、オーストラリア市民の育成のためのシティズンシップ教育が重要視されてきている。連邦政府は、「デモクラシー発見プロジェクト」を主導し、シティズンシップ教育のための教材の開発を行った。そこでは、オーストラリアのナショナルアイデンティティを再構築するために、歴史教育、オーストラリア史の教育が重要視されている。

2006年には常設文部大臣会議とカリキュラム・コーポレーションとの共同で新たに、今後のシティズンシップ教育のカリキュラム指針を示した「公民科とシティズンシップのための学習」ステートメントが出された。今後、オーストラリアのシティズンシップ教育は、ローカル、ナショナル、リージョナル、グローバル、それぞれのレベルを視野に入れて、歴史教育、法教育、公民教育、価値教育、アジア学習などの側面から取り組まれようとしており、興味深い。次に、州レベルにおいては、連邦政府の動向を踏まえつつも、州独自のさまざまな取り組みがみられる。今後は、それらが具体的にどのように展開されていくのか、特に、多様性の尊重と社会統合との関係において、どのような態様を示すのかを明らかにすることを、課題としたい。本年度は、主に、研究のまとめを行った。まず、多文化国家オーストラリアにおける社会の多様性への学校教育の対応に焦点を当て、多文化教育およびシティズンシップ教育の現状と課題を明ちかにするための作業を行ってきた。その結果、連邦政府レベルにおける多様性への対応については、多様性の中の統一という点が強調されてきており、一つのまとまりあるオーストラリア国民、オーストラリア市民の育成のためのシティズンシップ教育が重要視きれできていることが明らかとなった。連邦政府は、「デモクラシー発見プロジェクト」を主導し、シティズンシップ教育のための教材の開発を行ったが、2006年には、今後のカリキュラム指針を示した「公民科とシティズンシップのための学習」ステートメントを発表した。また、公民科とシティズンシップに関する全国テストも導入されようとしている。また、共通の価値を重視した価値教育も実施されている。しかし、実際の学校におけるそれらの展開については、各州レベルで独自の対応がなされている。そこで、本研究では、ヴィクトリア州とニューサウスウェールズ州を事例に取り上げて検討した。カリキュラムフレームワークレベルにおいては、それらは明確に位置付けられてきている。しかし、研究者へのインタビューからは実際の学校における展開は部分的であるとの評価がなされている。次に、本研究では、日本における多文化共生に向けた教育今の取り組みについて、帰国・外国人児童生徒教育への取り組みを中心に政策文書等の分析をし、多文化教育の観点から検討を行った。
分子雑種形成法による小児白血病の微少残存白血病細胞検出に関する研究

我々は小児急性骨髄性白血病のうち15;17転座を持つ急性前骨髄球性白血病および11q23領域の異常を持つ白血病についてFISH(Fluolescence in situ hybridization)法を用いた白血病の遺伝子診断法および残存白血病細胞の検出法を確立した。15;17転座によるキメラ遺伝子の検出には17番染色体上のレチノイン酸受容体α遺伝子および15番染色体上のPML遺伝子をプローブとして用いた。FISH法は白血病診断では、形態学的に急性骨髄球性白血病と鑑別が困難なvariant typeの急性前骨髄球性白血病において15;17転座の検出が迅速に行え有用であった。また白血病の経過観察において、白血病の形態学的再発前に間期核でのFISH法によりキメラ遺伝子を持つ細胞数の全細胞に対する割合が徐々に増加する現象が観察され、白血病再発の予知にFISH法が有用であることが明らかとなった。11q23領域の異常を持つ白血病は特に乳児白血病および二次白血病に多く認められる。この領域での転座関連遺伝子として知られているMLL遺伝子を含むDNAプローブを用いることにより、11q23領域の異常(転座、欠失)を迅速に診断することが可能となった。11q23領域の染色体転座には通常の染色体分析では転座先染色体が不明な症例が存在したが、これらの症例の一部においてFISH法により転座先染色体を同定することが可能となった。さらに11q23領域のFISH法では、15;17転座の場合と同様に白血病の経過観察、特に骨髄移植後の経過観察に有用であった。
無水イタコン酸を用いた光学活性ビルディングブロックの構築と非対称テトラカルボン酸誘導体の合成

無水イタコン酸(メチレンコハク酸)とブタジエンおよびイソプレンとのDiels-Alder反応を行いそれぞれ良好な収率で成環付加体、2-オキサスピロ[4.5]デカ-7-エン-1、3-ジオン(1)およびその7-(2a)あるいは8-メチル体(2b)を合成する条件を確立した。イソプレンとの反応では、8-メチル体を主生成物として与えた。(2b)/(2a)比は常温では約3/1であったが、50°Cでは2bの生成量が増加した。得られた付加体の硝酸酸化によりテトラカルボン酸、3-カルボキシ-3-(カルボキシメチル)ヘキサン二酸(3)と3-カルボキシ-3-(カルボキシメチル)ペンタン二酸(4)を得た。(4)は(2b)に較べて炭素数が減少しており、(2b)のメチル基が酸化に際して脱離したことを示している。これら非対称テトラカルボン酸は四級炭素原子を有しており不斉源としての興味ある構造を有している。(3)の脱水反応では、二酸無水物は生成せず、2-(2-カルボキシエチル)-2-(カルボキシメチル)コハク酸無水物(5)を与えた。(5)は五塩化リンとの反応で酸無水物-ジクロリド(6)を生成した。(4)の脱水反応では5員環と6員環を有する非対称スピロ二酸無水物(7)を与えた。得られた(6)や(7)のアミンとの反応を検討し、特異な分子内反応によるアミド-イミドの生成反応を見いだした。さらに、その反応を利用し、新しい高分子合成原料への応用をはかった。(7)の2つの酸無水物基の反応性には大きな差があり、当量のアミンとの反応後脱水反応を行うと6員環酸無水物基を有するイミドが得られる。このことを利用して、(7)とジアミンとの反応後脱水反応を行い、両末端に酸無水物基を有するイミドを合成し、さらにジアミンとの重縮合により、完全に交互に異なるジアミン成分を有するポリイミドが得られる事を明らかにした。
農産物の除湿冷風乾燥法の研究

1.除湿冷風乾燥装置の開発ヒートポンプシステムを利用し、低温高湿貯蔵庫としても可能な除湿冷風乾燥装置を開発した。圧力調整弁により加熱コイルを高圧に保った結果、外気温が比較的低い時期でも装置内温度35°Cまで上昇でき、湿度は約8%まで除湿できた。また温度変動はほとんどなく、相対湿度も1%RH幅で高精度に制御でき、安定した好結果が得られた。ヒートポンプシステムとしての除湿時の成績係数は9.3であった。ただし本システムは熱バランスをとるため室外に熱交換器を有し、余分な熱量を排棄するためエネルギ収支的には問題を残した。2.シイタケの除湿冷風乾燥初期含水率7593%w.b.のシイタケは乾燥初期約1.5時間の恒率乾燥期間を経て、以後急速に乾燥し50°C乾燥区では約18時間、30°Cでは35時間で乾燥した。除湿冷風乾燥(温度32°C)では乾燥に約24時間を要したが、乾燥結果は良好で、温度によるヤケのない白い色調に仕上がった。一方乾燥後再び水に浸して水戻しを行なった水分吸収実験ではほぼ30分以内に乾燥前の含水率まで回復し、乾燥によって生じた表面のしわ等の変形も認められず良好な復元性を示した。除湿冷風乾燥により水戻しを行なってもほとんど生シイタケの状態に戻せることが明らかになった。3.千切り大根の除湿冷風乾燥千切り大根は高湿時には天日では乾燥が不可能であったが、除湿冷風乾燥により58時間で含水率約20%w.b.まで乾燥できた。色調も熱風乾燥時のような茶色ではなく白く仕上がり、その後の利用には適していると考えられた。なお、その他、タケノコ、トウガラシ等の乾燥を試みたが、若干時間を要するが品質は極めて良好で、除湿冷風乾燥の品質保持効果が確認された。
絹糸腺の解毒、排泄および生体防御における機能の解明

色素の取り込み実験から、カイコの絹糸腺は口から取り込んだ異物を繭中に排泄する能力を持つことが確認できた。マイクロアレイ解析とRT-PCR解析の結果、カイコでは、様々なトランスポーター類の遺伝子が終齢幼虫期の前半まではマルピーギ管で強く発現するが、後半になると前部絹糸腺で強く発現するようになることがわかった。一方、7種類のガの繭の抗微生物活性を調べたが確認できなかった。以上の結果より、絹糸腺が"蛹化期特異的な排泄器官"として機能する可能性が示唆されたが、生体防御における機能は確認できなかった。ガ類の絹糸腺は絹タンパク質の合成に特化した器官であり、それ以外の生理機能は持たないと考えられてきた。しかし、吐糸中のカイコの絹糸腺で発現する遺伝子を調べたところ、解毒、排泄関連の遺伝子が強く発現していた。また、ガの繭上で微生物が繁殖することがないことから、繭中に抗菌物質が含まれていることが示唆される。このように、絹糸腺は解毒や排泄、抗菌物質の分泌などの多様な働きを担っている可能性が考えられる。そこで本研究では、絹糸腺が実際にこれらの機能を持っていることを証明し、その詳細を明らかにする。初年度である本年度は、まず様々なガ類の繭を集めて、その抗菌活性を調べた。カイコ、ヤママユガ、ウスタビガ、ミノウスバなどの幼虫を飼育し、繭を作らせてから、繭を様々な場所においてみたところ、周りの環境で多量のカビが生える場合でも、繭自体にカビがはえることは無く、抗微生物活性を持つことが再度示唆された。しかし、実際に大腸菌や黄色ブドウ球菌の培養プレートにこれらの繭をおいても、繭の周りでこれら細菌の生育が抑えられることは無かった。今後は、さらに他の細菌類や、糸状菌類を用いて同様のアッセイをしたり、より高感度の手法を用いて抗微生物活性を調べる必要がある。また、カイコ、ヤママユガ、ミノウスバの繭のメタノール抽出物をメタボローム解析に供試したところ、それぞれ種特異的に非常に多くの物質が含まれ、それらのうちには寄主植物由来と想定される物質が多量に含まれていた。この結果から、絹糸腺が排泄機能を持つことが示唆された。次年度は、この可能性を具体的な生理学的実験により検証していきたい。昨年度は、数種類のガ類の繭を集め、大腸菌や黄色ブドウ球菌の培養プレートにこれらの繭をおいてみたが、繭の周りでこれら細菌の生育が抑えられることは無かった。そこで、今年度はさらに多くの種類のガの繭を集めた。これらをより多くの細菌類やさらに真菌類の培養プレートに置いて、抗微生物活性を調べる予定である。また、カイコの絹糸腺で発現する遺伝子をマイクロアレイ解析により網羅的に調べた。吐糸期中の絹糸腺では、昆虫の排泄器官であるマルピーギ管で高発現している各種のトランスポーター類の遺伝子が多数発現していたが、それらの多くは節食期の絹糸腺ではほとんど発現していなかった。これらの結果から、絹糸腺が変態期(=吐糸期)特異的に排泄器官として機能している可能性が強く示唆された。また、アミ重要な栄養成分であるアミノ酸や糖のトランスポーター類も高発現していた。この結果は、変態過程で出てくる過剰養分を絹糸腺を通して繭中に排泄している可能性を示唆している。次年度は、この2つの可能性を具体的な生理学、生化学的実験により検証したい。

昨年度は、数種類のガ類の繭を集め、大腸菌や黄色ブドウ球菌の培養プレートにこれらの繭をおいてみたが、繭の周りでこれら細菌の生育が抑えられることは無かった。そこで、今年度は糸状菌に絞ってカイコ繭の抽出物の効果を調べた。Ryzopusoryzaeとクワ暗斑病菌(Myrothecium roridum)の植物病原性糸状菌2種および緑きょう病菌(Nomuraea rileyi)、白きょう病菌(Beauveria bassiana)、Metarhizium anisopliaeの昆虫病原性糸状菌2種に対して、条件を様々に変えて飼育したカイコの繭の50%メタノール抽出物の影響を調べたが、はっきりした成長阻害効果は観察できなかった。また、昨年度に、カイコの絹糸腺で有機イオンやアミノ酸、糖のトランスポーターの遺伝子が終齢幼虫の吐糸期に限って強く発現することを示した。今年度は、これらの遺伝子の発現動態をRT-PCRでより詳細に調べ、これらの遺伝子の発現がが終前齢期中および終齢期の摂食期中は弱いが、吐糸を開始すると急激に強くなることを確認した。当初の予定通りの結果が得られていない部分もあるが、予想していなかった新規性の高い結果も得られつつあり、全体としては順調に研究が進んでいると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。マイクロアレイ解析の結果、当初計画で期待した通り、変態過程(繭作り過程)の絹糸腺で老廃物の排泄に関係する遺伝子が多数発現していることが確かめられた。また、重要な栄養成分であるアミノ酸や糖のトランスポーター類が複数種、高発現していることもわかってきた。この結果は、絹糸腺が老廃物だけでなく、過剰栄養分の排出を行っているという可能性を示唆している。本年は、この2つの可能性について絞って、多角的に解析したい。
ポリ酸イオンの生理作用

我々はポリモリブデン酸イオンの抗腫瘍活性を見い出して以来、その抗腫瘍活性のメカニズムを検討するため、DNAとポリモリブデン酸イオンとの相互作用を調べた。ポリモリブデン酸イオンとしては人乳癌や人結腸癌に対し強い増殖抑制作用を示した。[NH_3P_r^i]_6[Mo_7O_<24>]・3H_2O(PM8)を用いた。DNAとしてプラスミドpBR3ZZDNAを用いて、DraI、Sau3AI、HaeIII等の制限酵素による酵素反応を行いpBR3ZZDNAの消化反応に対するPM8の効果を電気泳動法によって測定した。いづれの酵素反応に対してもPM8は阻害作用を示したことからPM8はDNAと非特異的に相互作用していることが予想され、HaeIIIに対し特にその阻害効果が大きいことよりDNAのGあるいはCとの相互作用が比較的大きいものと推定された。このPM8とDNAとの相互作用の存在は、E.Cali RNAポリメラ-スとDNAとの相互作用をPM8が妨げる事実、およびBal31-酵素反応に対する阻害作用からも支持された。PM8はS1-酵素反応に対しほとんど影響を与えなかった。これは平面構造をもつシスプラチンがS1酵素反応を著しく促進する事実と対称的である。以上の実験結果から、PM8とDNAとの相互作用はシスプラチンの場合のようなGのN7原子との共有結合によるDNA内部へのintercalationによる特異的結合ではなく、DNAの表面での非特異的相互作用に依ることが結論された。このDNAとの弱い相互作用はシスプラチンに比べて細胞毒性が非常に小さい原因の一つであると推定された。