hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
条約プロセスマネジメント―地球環境保全に向けた諸アクターの分散型応答の影響―

また、2016年度より、生物多様性・自然環境保全に関する調査を、国際的な海洋資源保全と日本の漁業政策に絞って進めているが、これまで未着手であった分野であるため、基礎的な文献整理と調査に時間がかかっている。第一に、国家主体の国際交渉が膠着状態に陥っている現状において、気候変動対策の取組みを先行させているカリフォルニア州について、その背景要因の調査を継続して実施した。4月16日22日の間カリフォルニア州を訪問し、政策過程における専門的知見の活用方法に焦点を当てヒアリング調査等を実施した。そのヒアリング調査及び文献調査の結果を、2017年6月10日開催の環境法政策学会(横浜国立大学)において、「カリフォルニア州における温暖化対策の政策過程分析法制度・行政機関・ネットワーク・専門的知見」と題して報告した。報告では、州独自の気候変動対策の政策過程について、1制度的要因、2アクターの行動の視点から分析し、得られる示唆を提示した。制度的要因としては、州法において目標値を定め具体的な制度設計を行政に委任する方式が排出量取引の導入等の決定を促したこと、合議制の行政組織を活用することによって、専門的知見のバランス確保と活用、政治的中立性の確保を促したことなどを指摘した。第二に、「再考・条約の国内実施過程分析ー地球環境保全に向けた諸アクターの分散型応答の影響-」と題して、6月24日(土)、東京大学行政学研究会(東京大学)において研究報告を行った。ここでは、本研究が想定する地球環境課題に対する諸アクターによる分散型応答の傾向の高まりやBuilding Blocks Approach、Regime Complexといった新しいアプローチを踏まえた条約の国内実施過程分析枠組みに関する試論を発表した。第三に、比較事例としての国際的な海洋資源管理と日本の漁業資源管理政策との連関に関する調査研究を継続した。日本の漁業資源管理政策の制度要因を知るために、水産庁の技官人事に関するヒアリング(2017年10月11日)、沿岸漁民による全国組織(全国沿岸漁民連絡協議会)の活動について文献調査を実施した。2017年度に一旦、条約の国内実施分析の枠組みに関する試論を取りまとめたが、パリ協定後の動きなど現実の変化が大きいため引き続き現状分析をつづける必要があり、それを踏まえて分析枠組みを再考しなければならない。また、比較事例としての漁業資源管理についても現実が動いており政策変更に即した分析を行う必要がある。そのための現状分析に時間を要している。本科研費申請書で研究課題の一つである「環境公益・国際規範のマルチレベルでの受容と呼応」について、昨年度から継続して漁業資源管理を事例に検討した。日本の従来型の漁業資源管理は、漁業者による自主的な資源管理を基本とする分権的かつ非統制的な構造を有してきた。
妊娠各期における妊婦の睡眠の質の様相

本研究は、妊娠各期における妊婦の睡眠の実態を調査する目的で実施する。妊娠期の睡眠の特徴として、ホルモンバランスの影響から睡眠のバランスが崩れやすいとされている。また、睡眠のバランスの崩れは長い妊娠期間の中でも妊娠初期、中期、後期においてそれぞれ生じることが分かっている。しかしそのバランスの崩れの特徴は各期において異なるともいわれている。そこでそれぞれの期間にどのような睡眠バランスの崩れが生じているのかを明らかにすることで、睡眠トラブルに対する対処方法が見いだせると考える。本研究の計画では、方法として妊娠初期の自然妊娠の妊婦をリクルートし、妊娠初期に非妊娠時の睡眠や生活の基礎的調査を実施し、妊娠初期における通常多いとされる「ねむけ」「だるさ」などの症状と実際の睡眠がどのように関連しているか睡眠活動計を用いて調査をする。その後同一妊婦で、安定期といわれ睡眠の質も比較的保たれる妊娠中期、腹部の増大で寝返りが困難になること、足のこむら返りなどマイナートラブルも増え持続的睡眠が保ちにくいといわれる妊娠後期の各期にも妊娠初期と同様に睡眠活動計を用いて睡眠の実際を調査する予定である。平成29年度は、申請前に実施したシステマテックレビューから1年が経過していたため再度文献検索を実施した。文献が網羅できているか、新規に登録された文献について情報を得た。さらに睡眠の測定方法、アウトカムの用い方について新規に文献レビューを行い、今後の研究計画書の検討事項とした。実際には、睡眠活動をどのように測定することが妥当なのかを国内外の文献を用いてレビューに取りかかった。採択決定が7月であり、研究者および分担者の所属変更によりフィールド調整や倫理審査準備までには至らなかった。そのため、平成29年度は、文献調査を実施するにとどまった。2年目は、新所属において近隣地域で研究実施可能性のあるフィールドを開拓するとともに、所属研究機関または研究実施医療機関において倫理審査を申請するための準備にとりかかる。フィールドへは、研究説明を行い調査協力者を確保する予定である。また1年目で実施した文献レビューの結果を論文として公表する予定である。モバイルパソコン、睡眠測定の為の機械を平成29年度に購入する予定であったが、所属機関変更の為備品は、購入を平成30年度に変更した。そのため、平成30年度に予定していたパソコンや機器類を購入してフィールドへの広報活動、測定の準備を実施する予定である。
伸張性収縮による骨格筋の活性と損傷および適応に関する研究

本研究は、磁気共鳴画像法(MRI)の横緩和時間(T2)を用いて伸張性収縮による筋活動レベルと損傷の関連性および繰り返し効果について検討した。その結果、1)伸張性収縮は短縮性収縮よりも筋線維の動員が少なく、かつ筋損傷の程度が大きいこと、2)運動直後のT2の上昇は1回目の伸張性収縮に比べて2回目の伸張性収縮後の方が有意に大きく、筋損傷の程度も抑制された。これらの結果は、伸張性収縮による筋損傷および繰り返し効果においては骨格筋の活動レベルが重要な役割を果たしていることを示唆している。本研究は伸張性収縮(ECC)による筋損傷の原因解明および繰り返し効果のメカニズム解明を目的とした。本年度は、筋損傷が引き起こされる原因の解明のため、ヒトを対象としてECCと短縮性収縮後(CON)の運動単位の動員と筋損傷の程度との関係を検討した。運動単位の動員の評価は磁気共鳴画像法(MRI)による横緩和時間(T2)を用いた。運動は等速性筋力測定装置(Biodex system3)を用いて、最大努力による肘関節屈曲を6回5セット、計30回負荷した。筋損傷の指標は、等尺性最大筋力、関節可動域、遅発性筋痛、筋横断面積(浮腫)、運動1日後以降のT2とした。ECCとCONは被験者のそれぞれの腕にランダムに負荷した。その結果、CON直後のT2の上昇はECC直後のT2の上昇よりも有意に大きかった。一方で、運動1日後以降の筋損傷の程度はECCの方が明らかに大きかった。このことは、ECCによる筋損傷は運動単位の動員が少ないことが原因の一つであることを示唆する。加えて、肘関節屈曲によるECCでは上腕二頭筋と上腕筋では筋損傷の程度が異なることも示唆された。次年度は表面筋電図を用いて、収縮中の筋活動も同時に評価し、筋の動員と損傷との関係をより詳細に検討する。さらに、繰り返し効果のメカニズムを解明するための実験も実施する。繰り返し効果は、ECCを数週間または数ヶ月あけて実施すると2回目のECC後の筋損傷が抑制されるという現象である。この効果についてはメカニズムが不明であるため、本年度行った実験の手法を用いて、1回目と2回目のECCによる運動単位の動員を比較する予定である。本年度では、運動単位の動員の評価がMRIによるT2のみであり、計画していた表面筋電図による収縮中の筋活動を測定できなかったため。筋が引き伸ばされながら張力を発揮する伸張性収縮(ECC)は、短縮性収縮(CON)や等尺性収縮に比べて、筋力(MVC)低下、関節可動域(ROM)の制限、遅発性筋痛(DOMS)、骨格筋の腫脹、血中クレアチンキナーゼ(CK)の増加を引き起こす。ECCによる筋損傷の原因は、サルコメアや筋内膜の形態変化、筋線維や結合組織における炎症反応によるものであると想定されている。このECC誘発性筋損傷は、ECCを繰り返し行うことによって筋損傷が軽減することが明らかになっており、この現象は"繰り返し効果(RBE)"と定義されている。RBEのメカニズムは、神経系の適応、筋腱複合体の適応、細胞外マトリックス構造のリモデリング、炎症反応などが複雑に関わっているとされているものの、未だ不明な点は多い。そこで本研究は、磁気共鳴画像法(MRI)の横緩和時間(T2)を用いて、筋線維の動員とRBEについて検証し、以下の結果を得た。肘関節屈曲による30回のECCを負荷し、その2週間後に同様のECCを負荷した。その際の運動直後のT2および筋損傷の程度を比較した。その結果、2回目のECC後のMVCの低下、ROMの制限、遅DOMS、筋の腫れが1回目のECCに比べて、有意に抑制された。さらに、運動直後のT2の上昇は1回目のECCに比べて2回目のECC後の方が有意に大きかった。したがって、2回目のECCでは、筋線維の動員が増加することによって筋損傷が抑制されることが示唆された。本年度では計画通り、繰り返し効果(RBE)のメカニズム解明のため、磁気共鳴画像法(MRI)の横緩和時間(T2)(筋線維動員の指標)とRBEの関係を検討した。その結果、2日目のECCでは運動直後のT2の上昇が1回目のECCよりも有意に大きな上昇が確認され、かつ筋損傷の程度も小さいという結果を得た。筋が引き伸ばされながら張力を発揮する伸張性収縮は、短縮性収縮や等尺性収縮に比べて、筋力(MVC)低下、関節可動域(ROM)の制限、遅発性筋痛(DOMS)、骨格筋の腫脹、血中クレアチンキナーゼ(CK)の増加を引き起こす。しかしながら、伸張性収縮による筋損傷のメカニズムは未だ不明な点が多い。そこで本課題では、磁気共鳴画像法(MRI)の横緩和時間(T2)を用いて筋線維の動員を評価した結果、伸張性収縮は短縮性収縮よりも筋線維の動員が少なく、かつ筋損傷の程度が大きいことを明らかにした。さらに、伸張性収縮を繰り返し行うことによって筋損傷が軽減する"繰り返し効果(RBE)"についても、筋線維の動員との関連を検証した。その結果、2回目に実施した伸張性収縮後のMVCの低下、ROMの制限、DOMS、筋の腫れが1回目の伸張性収縮後に比べて有意に抑制された。さらに、運動直後のT2の上昇は1回目の伸張性収縮に比べて2回目の伸張性収縮後の方が有意に大きかったことを確認した。

したがって、本研究によってRBEには筋線維の増加が関わっていることが示唆された。また、本年度は繰り返し効果が、運動を実施していない反対側にも生じる対側繰り返し効果についても検討した。その結果、RBEと同様に2回目の伸張性収縮では運動を実施していない反対側においてもT2の上昇が大きいことを確認した。これらの結果は、繰り返し効果において神経適応が重要な役割を果たしていることを示唆している。本研究は、磁気共鳴画像法(MRI)の横緩和時間(T2)を用いて伸張性収縮による筋活動レベルと損傷の関連性および繰り返し効果について検討した。その結果、1)伸張性収縮は短縮性収縮よりも筋線維の動員が少なく、かつ筋損傷の程度が大きいこと、2)運動直後のT2の上昇は1回目の伸張性収縮に比べて2回目の伸張性収縮後の方が有意に大きく、筋損傷の程度も抑制された。これらの結果は、伸張性収縮による筋損傷および繰り返し効果においては骨格筋の活動レベルが重要な役割を果たしていることを示唆している。今後は、本年度得た知見をより深めるため、表面筋電図による収縮中の筋活動も評価する。あわせて繰り返し効果のメカニズム解明のための実験も実施する予定である。得られたデータの解析を進める。さらに、筋線維の動員については、MRIのT2に加えて筋電図での評価も加えて検証する。スポーツ科学物品の購入および旅費の使用が予定よりも少なかったため。購入を検討していた物品を次年度に変更したため実験に関わる消耗品および被験者への謝礼金として使用する予定である。また、データの公表に関わる費用としても使用する。追加実験の消耗品およびデータの公表に関わる経費に充てる。
腎尿細管細胞内シグナル伝達機構の研究

腎神経やホルモンが腎機能調節をおこなう際の近位尿細管細胞における細胞内シグナル伝達機を調べるために、微小イオン電極穿刺法、蛍光色素法、パッチクランプ法等を適応して次の結論を得た。1)両生類腎尿細管細胞に対する微小イオン電極の直接穿刺によって、生理的濃度のアンギオテンシンIIは、Na^+・水の再吸収の促進、Na^+/H^+交換の刺激、酸性小胞から細胞質へのH^+の遊離、尿中へのH^+分泌の促進(尿酸性化)をひきおこす。これは、同受容体を介してサイクリックAMPの抑制機構が含まれる。2)ノルアドレナリン(10^<-7>M)は、α_2受容機構を介してサイクリックAMPを抑制し、Na^+/H^+交換の促進、Na^+・水の再吸収の促進を起こさせるが、その作用はAGIIよりやや弱い。3)ドーパミンは、D_1受容体を介してcAMPを増加し、上記とは逆の効果が現われる。4)細胞内のH^+やCa^<2+>は、イオン輸送の調節因子であり、また細胞内ではpHが上昇するとCa^<2+>が増すという相反関係がある。一方、培養腎細胞によるパッチクランプ法では、K^+とCl^-チャネルの両者が、細胞の容積、浸透圧、pH、Na^+輸送などの調節に与っており、これにはサイクリックヌクレオチド、ATPなどの代謝、細胞内Ca^<2+>とpHなどが調節因子として働いていることが明らかになった。浸透圧刺激などによる容積調節の最初にCa^<2+>依存性があるが、続いて、自己補修に関するpH感受性イオンチャネルの活性化が細胞内イオン環境を調整する。以上のように、近位尿細管細胞においては、体液情報の変化が受容体を介して、また細胞に対して直接に作用する。イオン輸送調節作用は、受容機構やイオン種によって異なる。概して最初の体液変化が是正されるような調節効果が発現されるが、その途上、細胞内pHやCaとかATPなどの変化をもたらし、それが引き金となって細胞機能の保全の作用も発現し、細胞機能を回復せしめることが明らかである。腎近位尿細管のイオン・水輸送の調節に関して、特にノルエピネフリンやアンギオテンシンーIIは尿細管に直接作用するが、その細胞内シグナル伝達機構は充分には明かではない。今回われわれは、蛙腎近位尿細管細胞によるイオン輸送に対するアンギオテンシンーIIとカテコラミンなどの作用機序を詳細に調べた。方法:食用蛙二重灌流腎を用いて、尿細管周囲側よりアンギオテンシンーII(AGーII,10^<-9>ー10^<-12>M)、ノルエピネフリン(NE,10^<-7>M)、ジブチリルーcAMP(dbーcAMP,10^<-4>M)などを投与したときの細胞内Ca(Ca_i)、Na(Na_i)、pH(pH_i)と管腔内pH(pH_<TF>)の経時的変化を二連イオン微小電極で測定した。また、油滴分割法で管腔内液の再吸収動態を観察した。成績:10^<-11>ー10^<-12>M(低濃度)AGーII投与によって、Na_iの上昇後の低下、管腔液の再吸収率の増加を認めた。

さらに、AGーII投与によりpH_iおよびpH_<TF>の低下を認めた。10^<-9>ー10^<-10>M(高濃度)AGーII投与は、著名なCa_i上昇と共に管腔液の再吸収率を抑制した。10^<-7>MのNE投与は、軽度のCa_iの上昇を起こすが、Na_i、pH_i、pH_<TF>および管腔液の再吸収に対し低濃度のAGーII投与時とほぼ同様の変化を示した。さらに、10^<ー12>M AGーIIのpH_<TF>に対する効果はdbーcAMP投与により抑制された。なお、dbーcAMP投与によるNa_i、pH_<TF>、pH_iの変化の詳細は以前に報告した(Fujimoto et al,Jpn J Physiol,40:1988)。結諭:近位尿細管では、低濃度のAGーIIはアデニレ-ト・サイクレ-ス抑制系を介し、主に水・Na再吸収促進、pH_i低下に伴う尿酸性化を促進する。この機構は、細胞内小器管から細胞質へのHの遊離、管腔膜でのNa/H交換機構の促進などである。それに対し、高濃度のAGーIIは著名にCa_iを上昇させ、水・Na再吸収の抑制をする。NE作用は、一部Ca系を介するが、低濃度のAGーIIの作用とほぼ類似効果を示す、また、アデニレ-ト・サイクレ-ス賦活系を介する作用は、水・Na再吸収抑制、尿酸性化の抑制、細胞内酸性小胞へのH取り込み促進、管腔膜でのNa/H交換機構の抑制をもたらす。1.イオン電極、蛍光色素実験:食用蛙二重灌流腎を用いて、カテコラミン(ノルアドレナリン,NAとドーパミン,DA)やアンギオテンシンII(AGII)の腎尿細管直接作用とその受容体ー細胞内メッセンジャー機構をしらべ、以下の結果を得た。すなわち、NAはα_2受容体を介してサイクリックAMP(cAMP)を抑制してNa^+の細胞内侵入(吸収)を促進し、H^+の分泌を促進させる。またα_1受容体を通じてIO_3を動員して細胞内Ca^<2+>を高める。生理的濃度のAGIIはアンギオテンシン受容体を介してcAMPを抑制してH^+分泌を促進させる。それに対して、高濃度のAGIIはIP_3を動員して細胞内Ca^<2+>を増加させる。DAはD_1受容体を介してcAMPを増加して、Na^+の細胞内侵入を抑制し、H^+分泌を抑制する。なお、細胞内ではH^+とCa^2の間に相反関係があり、細胞内pHが上昇すると細胞内Ca^<2+>が増す。逆に細胞内pHが低下すると、細胞内Ca^<2+>が減少する。このことから細胞内小器官は細胞内のH^+とCa^<2+>に対する緩衝系を形成するのみならず、これらの細胞内調節イオンの細胞外への排出をも制御していると考えられる。2.パッチクランプ実験:腎近位尿細管由来の培養細胞(オポッサム腎由来、OK細胞)を用いて、最近クローズアップされて来た陰イオンチャネル、特にCl^-チャネルについて検討した。その結果、inside-out patchではcell-attached patchで見られなかった外向き整流性を示すCl^-チャネルが、約5%のパッチ膜においてみられ、単一チャネル電流は65pSであった。また、Whole-cell recordingにおいて、低張処理により著名なCl^-コンダクタンスの活性化がみられ、DIDSにより可逆的に阻害された。さらに最近の結果では、低張処理によるCl^-コンダクタンスの活性化は細胞内のpHによって調節され、酸性化させると抑制され、アルカリ化させると低張処理を行うことなくCl^-コンダクタンスの活性化がみられた。
M期チェックポイント機構における力の制御基盤の創成

スピンドルチェックポイントは、物理的な力と生化学的なシグナルのバランスが精巧におりなす細胞周期制御機構である。本研究は、"有糸分裂前期から後期開始までの細胞周期を強制的に加速・減速させられるか?"というシンプルな細胞生物学的な問いかけに対し、力学的手法と分子細胞生物学的手法を統合した観点から、細胞周期に必須のスピンドルチェックポイント制御における"物理的な力"の本質を解明することを目的としている。今年度は、昨年度発見した「有糸分裂中期の進行が力によって制御可能である」ことの詳細な分子メカニズムを探った。先端的MEMSカンチレバー装置を用いた生物物理学的手法によって、細胞を圧縮・伸長させた時、細胞分裂装置(紡錘体)に働く張力と加減させる外部負荷の関係を定量化した。これにより、外部負荷の方向依存的、量依存的に、紡錘体に働く張力を増減可能であることを確認した。紡錘体に働く張力を減少させる外部負荷は、スピンドルチェックポイントを速やかに活性化させ、有糸分裂中期進行を遅延させていることがわかった。一方、張力を増加させる外部負荷は、姉妹染色分体を接着しているコヒーシン複合体を物理的に開裂させることにより、中期進行を加速させていることが示唆された。この結果、細胞が受ける様々な外部負荷に対して、異なる有糸分裂中期進行のシグナル伝達機構の存在を明らかにした。これは、卵細胞から組織への階層構造の構築過程において、細胞間の力学情報が、細胞分裂のみならず、遺伝子発現や、細胞間の多次元的位置取りなどにメカノケミカル・フィードバックをかけ、協調させる役割を持つことを示唆していると考える。生体をとりまく物理的な環境とその変動は、発生・分化・増殖など、多くの細胞の機能発現や制御機構に関わっている。本研究は、"有糸分裂前期から後期開始までの細胞周期を強制的に加速・減速させられるか?"というシンプルな細胞生物学的な問いかけに対し、力学的手法と分子細胞生物学的手法を統合した観点から、細胞周期に必須のM期チェックポイント制御における"物理的な力"の本質を解明することを目的としている。染色体分配のタイミングを決めるM期チェックポイントは、染色体分配異常を未然に防ぐ監視機構であり、物理的な力(張力)と生化学的なシグナルのバランスが精巧におりなす細胞周期制御機構である。しかし、染色体分配開始に、張力と生化学的なシグナルのバランスがどのように関わっているかという内部メカニズムに立ち入った力制御の研究は、未だ行われていない。今年度は、「細胞分裂装置に働く張力を加減させる外部負荷は、染色体分配開始のタイミングを強制的に制御できるか?(外部負荷条件と染色体分配開始のタイミングの相関関係)」というシンプルな細胞生物(物理)学的問いかけに対して、先端的MEMSカンチレバー装置を用いて細胞を圧縮・伸長させるという生物物理学的手法と、分子細胞生物学的手法を統合した観点からアプローチした。その結果、顕微操作によって外部負荷を任意に制御し、染色体分配開始のタイミングとの相関を直接的に明らかにすることによって、シグナル伝達の分子機構をも探ることができた。その結果、細胞周期の進行が力によって制御可能であることを発見した。このことは、細胞機能が外部から物理的に補完・制御可能であることを示唆する。
保型表現・L関数の研究

P.B.Garrettによる積分表示の発見(1985)により、GL(2)の保型表現の3つ組から定義されるいわゆるtriple L-functionの研究の道が開かれた。筆者が学位論文で決定したtriple L-functionの極の位置を用いて保型形式の持ち上げの存在を示すにはtriple L-functionのgamma因子を計算する必要がある。この計算については次のような結果を得て現在論文を投稿中である。(1)zeta積分の最大公約数として定義されたgamma因子はLanglands予想によって予言されていたものと極の位置が完全に一致している。(2)特に不分岐な主系列表現の3つ組、あるいは離散系列表現の3つ組に対応する場合にはLanglands予想によって予言されていたgamma因子はzeta積分として表される。特に、(2)において離散系列表現の1つの重みが他の2つの重みより大きい場合には、そうでない場合と比べてgamma因子の形が異なることが予想されていたがこれを肯定的に解決した。また、離散系列表現の3つ組の場合には局所関数等式が精密な形で成り立つことを示した。この計算をtriple L-functionの特殊値の研究に応用することは将来の問題である。一方、古典群上のEisenstein級数を許しく研究するには、いわゆるtheta関数との関連を調べることが不可欠である。具体的には、Eisenstein級数の特殊値あるいは留数をtheta関数によって表示するSiegel-Weil型の公式を示すことが重要である。これについては、特殊な場合にEisenstein級数の留数をtheta関数で表すSiegel-Weil型の公式を証明した論文を雑誌に発表した。さらに一般的な場合にこの公式を拡張することは将来の課題である。その際筆者が計算したEisenstein級数のFourier-jacobi係数の公式は有用であると思われる。
非ステロイド系抗炎症薬(NSAIDs)による胃腸傷害の発生とCOX阻害との関連性-COX-1阻害により誘導されるCOX-2の役割と誘導機序-

非ステロイド系抗炎症薬の胃粘膜に対する影響について、ストレス誘発胃潰瘍モデルおよび焼灼胃潰瘍モデルを用いて検討し、以下のような知見を得た。1.寒冷拘束ストレス誘起胃粘膜損傷の発生に対し、COX-1選択的阻害薬は損傷増悪作用を示すが、COX-2選択的阻害薬は損傷発生にほとんど悪影響を及ぼさず、主にCOX-1由来のPGが胃粘膜恒常性の維持に重要であることが明らかとなった。さらに、短時間ストレス前負荷(マイルドストレス)はストレス胃潰瘍の発生を有意に抑制すること、このマイルドストレス誘起胃粘膜保護作用はCOX-1阻害薬のみならずCOX-2阻害薬によっても消失することから、両COXアイソザイムがマイルドストレス誘起胃粘膜保護作用に関与していることが判明した。ストレス負荷後の体温低下は、マイルドストレスの前負荷により抑制されたが、マイルドストレスによる体温上昇作用は、NSAIDおよびキナクリンの投与により抑制された。さらに、視床下部においては恒常的にCOX-1およびCOX-2の発現が確認されていることから、マイルドストレス負荷により活性化されたPLA2がCOXの基質の切り出しを増加させ、体温上昇に関与している可能性が示唆された。2.焼灼胃潰瘍の治癒に対しインドメタシンおよびCOX-2選択的阻害薬の投与は胃潰瘍部のPG産生を有意に減少させ、治癒遅延作用を示したが、COX-1選択的阻害薬の投与は潰瘍部のPG産生を有意に減少させるにもかかわらず、治癒遅延作用を示さなかったことから、胃潰瘍の治癒には主にCOX-2由来のPGが重要であることが示唆された。増殖因子であるbFGFおよびVEGFの発現は、焼灼胃潰瘍の辺縁部において増強された。インドメタシン、COX-2選択的阻害薬の投与は増殖因子の発現増大を抑制したが、COX-1選択的阻害薬の投与は胃潰瘍部における増殖因子の発現に影響を与えなかった。これらの結果から、COX-2由来のPGは増殖因子の発現に重要であることが示唆された。非ステロイド系抗炎症薬による胃腸傷害の発生とCOX阻害との関連性およびNO合成阻害時の小腸粘膜に対するCOX-2阻害薬の影響について検討し以下のような知見を得た。1.COX-1選択的阻害薬の投与は胃および小腸粘膜のPG産生をほぼ完全に抑制したが、胃腸粘膜に対し傷害性を示さなかった。COX-1阻害は胃腸運動の亢進、腸内細菌の粘膜内への浸潤を惹起し、胃腸粘膜におけるCOX-2 mRNAの誘導を引き起こした。COX-1阻害薬とCOX-2阻害薬の同時投与により胃腸傷害が惹起されること、COX-1阻害薬投与6時間以降においてCOX-2由来のPG産生が確認されることから、COX-2由来のPGが損傷の発生を抑制していることが示唆される。さらに、COX-1阻害薬投与時に胃腸粘膜におけるMPO活性は上昇せず、COX-2阻害薬を同時に投与した際にはMPO活性の有意な上昇が認められたことから、COX-2由来のPGは好中球活性化を抑制し、損傷の発生を防いでいる可能性が推察された。COX-1阻害後のCOX-2の誘導は胃においては抗コリン薬により、小腸においては抗生物質および抗コリン薬の投与により抑制されたことから、COX-1阻害後のCOX-2誘導には胃腸運動の亢進が関与しており、小腸においては腸内細菌も重要な役割を果たしていることが示唆された。2.L-NAMEの投与はCOX-1阻害薬と同様に小腸運動の亢進、腸内細菌の粘膜内への浸潤を惹起し、小腸粘膜においてCOX-2を誘導させた。L-NAMEとCOX-2阻害薬の同時投与は、COX-1とCOX-2を同時に阻害した際と同様の小腸傷害を惹起した。この小腸傷害の発生は抗生物質および抗コリン薬の投与により有意に抑制され、L-NAME投与後のCOX-2発現もこれら薬物により阻害された。これらの結果から、cNOSが阻害された様な生体にとって悪条件では小腸においてCOX-2が誘導され、そのような状況ではCOX-2選択的阻害薬も小腸に対し有害な作用を有することが判明した。

2.焼灼胃潰瘍の治癒に対しインドメタシンおよびCOX-2選択的阻害薬の投与は胃潰瘍部のPG産生を有意に減少させ、治癒遅延作用を示したが、COX-1選択的阻害薬の投与は潰瘍部のPG産生を有意に減少させるにもかかわらず、治癒遅延作用を示さなかったことから、胃潰瘍の治癒には主にCOX-2由来のPGが重要であることが示唆された。増殖因子であるbFGFおよびVEGFの発現は、焼灼胃潰瘍の辺縁部において増強された。インドメタシン、COX-2選択的阻害薬の投与は増殖因子の発現増大を抑制したが、COX-1選択的阻害薬の投与は胃潰瘍部における増殖因子の発現に影響を与えなかった。これらの結果から、COX-2由来のPGは増殖因子の発現に重要であることが示唆された。
高密度高速度表面温度・表面熱流束同時計測システムの開発

沸騰のメカニズムを理解するために、表面温度、表面熱流束を高密度かつ高速度で同時計測できるシステムを開発した。本計測システムは、高密度に配置した熱電対素子を伝熱ブロック内部に二層に渡り装着する技術を開発し、高速度で熱起電力を記録する一次系と、二層での多チャンネルの熱起電力データから、加熱面表面温度と熱流束の変化を計測するための逆問題解析を含む2次系から構成される。一次系の伝熱ブロック内部温度計測のために、共同陽極を持つ微細T型熱電対を開発した。本計測システムを用いて、沸騰サイクルにおける気泡真下の表面熱流束と表面温度を計測した。大きな気泡の形成に伴う表面温度の低下および表面熱流束の上昇を計測できた。核沸騰における熱伝達のメカニズムを研究するには、時間的・空間的に変化する熱伝達量を高分解能で記録した実験データが必要である。既存の計測技術では、このような必要な詳細データを取得することが極めて困難であったため、高密度かつ高速度で伝熱面表面温度、表面熱流束を同時計測できるシステムを開発する必要があった。本研究は、伝熱面表面温度、表面熱流束を高密度かつ高速度で同時計測できるシステムを開発し、既存熱伝達モデルの検証に必要な詳細データを取得することを目的としている。開発しようとしたシステムは、高密度に配置した熱電対素子を伝熱ブロック内部に二層に渡り装着し、高速度で熱起電力を記録する一次系と、二層で複数の熱起電力データから、加熱面表面温度と熱流束の変化を計測するための二次元円筒座標系逆問題解析を含む2次系から構成される。平成19年度では、熱電対素子を伝熱ブロック内部に二層に渡り高密度に配置する技術を開発し、高密度温度センサーを付けた沸騰伝熱試験体を製作した。本技術開発は、まず、Φ10mm×H4mmの銅の伝熱体の上下表面に、テフロン被覆コンスタンタン素線(Φ76μm)を二層に渡り500μmの間隔で配置した。次に、テフロン被覆コンスタンタン素線を付けた銅の伝熱体に電解メッキをかけて、伝熱体の上下表面に各600μm銅の膜を施した。電解メッキにより、熱電対素線が伝熱体内部に埋め込み、伝熱体の内部に隠した。また、電解メッキ処理の後、伝熱体上下表面にスパッタにより薄い銅膜(2μm)を施した。この薄い銅膜は各素線熱電対の共通陽極として使おうとした。微細熱電素線に陽極を共有することによって、従来の熱電対と比べて、配線数が減らされ、熱電対の高密度配置を達成できた。最後に、高密度温度センサーを付けた伝熱体をプール沸騰試験装置に装着し、時間的・空聞的に変化する熱伝達量を高分解能で記録できる沸騰伝熱試験体を製作した。開発しようとしたシステムは、高密度に配置した熱電対素子を伝熱ブロック内部に二層に渡り装着し、高速度で熱起電力を記録する一次系と、二層で複数の熱起電カデータから、加熱面表面温度と熱流束の変化を計測するための二次元円筒座標系逆問題解析を含む2次系から構成される。製作の結果、銅の伝熱体の表面から深さ0.0031mmと4.905mmの二層にかけて、間隔500μmで半径5mmに渡ってそれぞれ共同陽極を持つ10本のT型微細熱電対を配置することができた。そして、平成20年度は、平成19年度に製作した沸騰伝熱試験体を用いて、沸騰伝熱実証試験を行った。実験は大気圧、飽和の条件で、カトリージヒータの出力をパラメータにして実施した。高速度カメラを用いて沸騰サイクルの撮影も行った。温度データの収録速度は10002000Hzであった。沸騰表面から深さ0.0031mmの層に配置した特殊T型微細熱電対は沸騰サイクルにおける温度変化を追従できることが実証した。

また、高速度カメラの記録画像との比べることにより、沸騰サイクルにおける大きな温度降下は大きな気泡の形成および離脱に対応するものだと分かった。また、二層にかけて記録した温度データを用い、逆問題解析を行い、沸騰サイクルにおける熱流束の変化を追跡した。大きな気泡の形成に伴って、熱流束が上昇することが分かった。沸騰サイクルにおける基礎伝熱データを取得できた。
林木の材質に及ぼす複層林施業の影響

スギとヒノキの材質に及ぼす複層林施業の影響を解明するため、二段林下木の成長過程と基礎材質を単層林立木との比較において検討した。調査試料は愛媛県久万町の二段林から採取した。1.成長過程:二段林下木の成長はスギ、ヒノキともに樹高よりも直径で庇陰の影響を強く受け、年輪幅は地上高の低い樹心部で単層林より狭い。林内の光環境が良好で変動の小さい場合には、下木の年輪幅の変動は単層林立木より小さい。下木植栽時の光環境が不良な場合でも、上木を皆伐した後は急速に直径成長を回複し、このような光環境の変動の大きな場合の年輪幅の変動は単層林立木より大きい。2.基礎材質:スギ、ヒノキともに下木の光環境が良好で変動の小さい場合には仮道管長は単層林立木との間に差は認められず、成熟林齢はスギで約10年、ヒノキで約15年であった。しかし、下木植栽時の光環境が不良で、18年後に上木を皆伐したヒノキの事例では成熟林齢は約25年と長くなり、初期成長を抑制し樹幹の未成熟材容積を少なくすることが複層林施業の利点の一つに掲げられていたが、これに反する事例が得られた。スギの比重は成熟・未成熟材ともに二段林下木が単層林木より高い。ヒノキの比重は光環境が良好な場合は単層林立木との間に顕著な違いは認められなかったが、光環境が不良な場合は単層林立木より高い値を示した。スギ、ヒノキ共に下木の縦圧縮強度については単層林立木と有意な差は認められない。材木の材質に及ぼす複層林施業の影響を解明するため、愛媛県上浮穴郡久万町のほぼ立地条件の等しく施業経過の明らかなスギの複層林と単層林に調査区を設定し、いずれもヤナセスギの25年生の複層林下木と28年生の単層林立木から胸高直径階ごとにそれぞれ8本ずつの資料木を選び、成長過程と基礎材質を解析するため伐倒調査を行なった。結果は次の通りである。1.成長過程:複層林下木の成長は樹高よりも直径で庇陰の影響を強く受け、年輪幅は樹心部の地上高の低い部位で単層林より狭く有意な差が認められ、容積密度数も同様であった。現在の下木上部の相対照度は65%と推定され、単位葉量あたりの幹生産能率は複層林下木は0.55t/t/yrで単層林の1.31t/t/yrの80%であった。2.基礎材質:仮道管長の半径方向の変動には複層林施業の影響は認められず、複層林下木、単層林立木ともに成熟樹齢は10年付近と考えられた。それまでに形成された材を未成熟材、それ以降を成熟材と考えると、下木と単層林立木の年輪幅は未成熟材部で前者が狭く、成熟材部ではほぼ等しかった。両者の間で未成熟材部の晩材幅には差は認められなかったため、下木のこの部位の晩材率は高くなった。年輪比重は成熟・未成熟材ともに下木が高い。その原因としては下木、単層林立木とも晩材比重は未成熟材部、成熟材部とも大差ないため、成熟材部では下木の早材比重が高いこと、未成熟材部では主として下木の晩材率が高いためと考えられる。

ヒノキの材質に及ぼす複層林施業の影響を解明するため、愛媛県久万町の立地条件のほぼ等しく、施業経過の明らかなアカマツーヒノキ二段林、クリーヒノキ二段林とヒノキ単層林に調査区を設定し、各調査区からそれぞれ5本づつの標本木を選んで伐倒し、成長過程と基礎材質を調べた。なお、アカマツーヒノキ二段林は長期二段林で現在も二段林として施業されているが、クリーヒノキ二段林は短期二段林でヒノキ植栽18年後に上木のクリは皆伐されている。結果は次のとおりである。1.成長過程:二段林下木のヒノキの成長は樹高よりも直径で庇陰の影響を強く受け、年輪幅は地上高の低い樹心部で単層林より狭い。年輪幅の変動は林内光環境の変化の少ないアカマツ下層木のヒノキが最も小さく、ヒノキ単層林がこれに次ぎ、光環境の変化の大きなクリ下層木のヒノキではクリの庇陰下にあった期間は著しく成長が抑制されたが、クリの伐採後は急速に成長を回復し、年輪変動は最も大きい。2.基礎材質:仮道管長の半径方向変動経過にはヒノキ単層林立木とアカマツの下層木との間には差が認められず、成熟林齢はともに約15年であったが、クリの下層木は全般的に仮道管長が短く、成熟林齢は約25年と長くなっていた。同様に比重においても単層林立木とアカマツの下層木との間に顕著な違いは見られなかったが、クリの下層林では樹心から15年輪付近までの早材比が高く、それが影響して年輪比重も高くなっている。しかし、たて圧縮強度については以上の成長経過、仮道管長、年輪構成、および比重の影響を殆んど受けず、林分間に有意な差は認められない。
日本海沿岸地域における中新世の古海洋-日本海の拡大と新潟地域への海の侵入経路-

(1)日本海沿岸地域の中新統更新統の層序を再検討し,それをもとに海生動物化石の産出層準およびその絶体年代の検討を行い,層序対比表を作成した.その結果,日本海沿岸地域の新生界の層序とこの時期の軟体動物化石群,暖流,寒流系の消長などの古海洋環境と汎世界的海水準変動との対応関係が明らかとなった.このうち,上部中新統更新統については太平洋への通路の新第三紀における変遷に関する国際会議にて発表を行った.(2)これまでに報告された資料および未公表の資料を通覧した結果,前期中新世の日本海側への海の進入は,男鹿半島の前期中新統中に堆積相・生痕化石から海の侵入が明らかになっている.また,前期中新世末に古(原)日本海が太平洋と連絡していたか否かに関する問題については,太平洋側の海が高遠地域の守屋層(N.8)まで北上したことが明らかとなっている.しかし,長野・松本地域では確実な資料は報告されていない.一方,N.9-10(15-14Ma)には中央隆起帯によって日本海側と太平洋側から侵入した海とは隔絶されている.今後,各地の堆積相による海成層の存否,糸魚川-静岡線の長野-松本以西の新生界の再検討によりこれらの問題が解決できることが明らかとなった.(3)新潟県下の中新統の調査の際に見いだした柿崎地域産のシロウリガイ類化石の詳細な化石の産状,新潟地域における同化石の時空分布の検討を行った.その結果,同化石は中・後期期中新世には柏崎・銚子線以西には広範に分布しており,この地域の還元的な古海洋環境およびシロウリガイ類が生息し得る深海の湧水現象を伴う断層運動が明らかとなった.(1)日本海沿岸地域の中新統更新統の層序を再検討し,それをもとに海生動物化石の産出層準およびその絶体年代の検討を行い,層序対比表を作成した.その結果,日本海沿岸地域の新生界の層序とこの時期の軟体動物化石群,暖流,寒流系の消長などの古海洋環境と汎世界的海水準変動との対応関係が明らかとなった.このうち,上部中新統更新統については太平洋への通路の新第三紀における変遷に関する国際会議にて発表を行った.(2)これまでに報告された資料および未公表の資料を通覧した結果,前期中新世の日本海側への海の進入は,男鹿半島の前期中新統中に堆積相・生痕化石から海の侵入が明らかになっている.また,前期中新世末に古(原)日本海が太平洋と連絡していたか否かに関する問題については,太平洋側の海が高遠地域の守屋層(N.8)まで北上したことが明らかとなっている.しかし,長野・松本地域では確実な資料は報告されていない.一方,N.9-10(15-14Ma)には中央隆起帯によって日本海側と太平洋側から侵入した海とは隔絶されている.今後,各地の堆積相による海成層の存否,糸魚川-静岡線の長野-松本以西の新生界の再検討によりこれらの問題が解決できることが明らかとなった.(3)新潟県下の中新統の調査の際に見いだした柿崎地域産のシロウリガイ類化石の詳細な化石の産状,新潟地域における同化石の時空分布の検討を行った.その結果,同化石は中・後期期中新世には柏崎・銚子線以西には広範に分布しており,この地域の還元的な古海洋環境およびシロウリガイ類が生息し得る深海の湧水現象を伴う断層運動が明らかとなった.
運動時系列からの個人特徴の抽出と技能教育支援への応用

本研究は,人の身体動作に内在するクセや習熟度の違いといった個人の特徴(個人性)に焦点をあて,その定量評価手法の構築と技能教育への応用検証を最終目標とする.昨年度までに,歩行動作を対象とし,多変量の身体動作データから特異値分解とその再構成誤差に基づき個人識別に重要なセンサ(変数)を順位付けする方法を提案・検討した.この成果を受けて,本年度は技能教育への応用検証の一つとして,自動車運転における個人性の定量評価方法を検討する.具体的には,安全教育や講習において運転者の運転技量や身体特性を客観的に把握することをねらいとし,ウェアラブル型の加速度センサを用いて運転中の身体動作を計測し,運転動作の個人性とその発生要因の推定を試みる.また,運転動作において解析区間の開始と終了を明確にするために,本研究では交差点左折時の動作(左折動作)に焦点をあてて解析を行う.実験参加者8名分の左折動作の身体動作データを対象に,全試行で共通する動作と試行ごとに異なる動作の成分を特異値分解を用いて抽出した.また,計測データと再構成データとの比較から,抽出した成分がどのような動作を意味するかを考察した.その結果,ステアリングの保持位置や持替えのタイミングなど,抽出した特徴成分の意味を実際の動作と対応づけて説明できることを明らかにした.これらの成果は,特定の動作に対して被験者内・間でどの部位にどのような動きの違いが生じたかを提案手法を用いて評価できることを示しており,効果的で効率的な技能教育の実現のための要素技術の一つになり得ると考える.本研究は,人の身体動作に内在するクセや習熟度の違いといった個人の特徴(個人性)に焦点をあて,その定量評価手法の構築と技能教育への応用検証を最終目標とする.これまでに身体動作の時系列データを相空間上に展開し,形成されるアトラクタを用いて動作の類似性を評価する方法を提案した.従来の行動センシングの研究では,身体動作の空間的な変動(振幅やその分散の変化)に着目し,それらの統計的なモデルをつくることで動作を認識したり個人を識別したりする方法が議論されていた.これに対して本研究では,身体各部の協調動作の様子をデータの位相差と振幅変化のパターンとして表現し,それを力学系理論におけるアトラクタの一種とみなしてモデル化した.さらに,モデルの係数を特徴量とした空間(記号空間)を定義し,この空間内で動作の類似性を議論できることを明らかにした.一方で,実際の運動データに対して提案する記号化手法を適用するには,相空間,および記号空間の次元数選択や相空間上に展開する時系列データの自動抽出など,いくつかの課題が残されていた.そこで本年度は,提案手法を実際の運動データに適用し,起こりうる問題を洗い出すとともに,その解決に向けた基礎検証を行った.対象動作には,日常生活の中でもっとも基本的な動作で,かつ人それぞれに固有の動き方やクセがある「歩行動作」を取り上げた.また,歩行動作の計測には,身体装着型の加速度・角速度センサを用い,これを被験者の四肢や腰部に取り付けた.このうち,個人識別に重要なセンサ(変数)をクラス分離度の観点から選択する方法,及びセンサの取り付け位置による影響を受けないよう加速度・角速度データを姿勢角情報に変換する方法を適用・検証した.また,選択された変数に基づき,相空間,及び記号空間を構成したところ,個人の判別に加えて,歩行速度などの運動状態の違いを記号空間上で判別できることを確認した.平成28年度は,提案するアトラクタ解析法について,大きく以下の3項目を実施した.1)アトラクタ解析法の実データへの適用に向けた解析コードの開発と妥当性評価,2)運動時系列の次元削減手法の検討,3)実際の歩行動作データを用いた動作判別実験と既存手法との比較検証.以上の実施結果から,アトラクタを用いたデータ解析法について,実データへの適用にむけた足がかりを構築できた.また,これらの成果については,国際会議ICICIC2016,および第59回自動制御連合講演会などにて公表した.以上のことから,研究目的の達成にむけて,本研究はおおむね順調に進展していると判断する.本研究は,人の身体動作に内在するクセや習熟度の違いといった個人の特徴(個人性)に焦点をあて,その定量評価手法の構築と技能教育への応用検証を最終目標とする.定量評価の手法としては,身体動作の時系列データを相空間上に展開し,形成されるアトラクタを用いて動作の類似性を評価する方法を提案した.本手法を核技術として,最終目標に向けた取り組みとして,本年度は(1)身体動作データにおける変数選択手法の検討,および(2)応用検証のための運転動作データの収集について研究をすすめた.(1)については,前年度に引き続き,歩行動作を対象とし,多変量の身体動作データから個人識別に重要なセンサ(変数)を順位付けする方法を検討した.具体的には,ある共通する身体動作(たとえば歩行動作)において,個人間で共通する類似成分と個人に固有な差異成分を特異値分解を用いて抽出する方法(三嶋他, 2011)が知られている.当該手法に基づき,抽出した類似・差異成分と元の身体動作データとの再構成誤差を求めることで,各成分を構成するセンサ(変数)の寄与度を算出する方法を新たに提案した.このことによって,センサの装着位置に基づき,寄与度の高いセンサが装着された部位を個人性評価に重要な身体部位と推定できる.(2)については,応用検証のための運転動作データの収集をすすめた.

運転動作のスタイルを一意に定義することは難しいが,経験を重ねるごとに危険な動作や無駄な動作を排除するよう動作の改善がすすむと考えられる.そこで,各被験者にDS上のコースを複数回運転してもらい,習熟の過程をビデオ,および加速度・角速度センサで記録した.次年度の研究では,収集したデータから,経験に対する運転動作の変化を提案手法によって捉えられることを検証する.研究実績の概要で述べたように,平成29年度は提案するアトラクタ解析法の実データへの適用に向けて,大きく以下の2項目を実施した.(1)身体動作データの変数選択手法の検討,および(2)実際の運転動作データの収集とその個人性の評価.(1)については,解析コードの作成をほぼ完了した.(2)については,ドライビングシミュレータを用いた被験者実験を行い,また「左折動作」を対象に習熟度の変化を捉えることを試みた.しかし,従来の空間的な変動(振幅やその分散の変化)に着目した特徴量では,個人間での変動が大きく,動作を個人ごと,また習熟度ごとに識別することが困難であった.そこで次年度は提案するアトラクタ解析法を用いて,運転動作の時空間的な変動を同時に加味することで,先述の課題を解決できるか検証する.またこれらの成果については,国際会議ICICIC2017,およびロボティクス・メカトロニクス講演会などの国内外の学術会議にて公表するとともに,Best Paper Award (ICICIC 2017)を受賞するなど学術的な評価も受けている.本研究は,人の身体動作に内在するクセや習熟度の違いといった個人の特徴(個人性)に焦点をあて,その定量評価手法の構築と技能教育への応用検証を最終目標とする.昨年度までに,歩行動作を対象とし,多変量の身体動作データから特異値分解とその再構成誤差に基づき個人識別に重要なセンサ(変数)を順位付けする方法を提案・検討した.この成果を受けて,本年度は技能教育への応用検証の一つとして,自動車運転における個人性の定量評価方法を検討する.具体的には,安全教育や講習において運転者の運転技量や身体特性を客観的に把握することをねらいとし,ウェアラブル型の加速度センサを用いて運転中の身体動作を計測し,運転動作の個人性とその発生要因の推定を試みる.また,運転動作において解析区間の開始と終了を明確にするために,本研究では交差点左折時の動作(左折動作)に焦点をあてて解析を行う.実験参加者8名分の左折動作の身体動作データを対象に,全試行で共通する動作と試行ごとに異なる動作の成分を特異値分解を用いて抽出した.また,計測データと再構成データとの比較から,抽出した成分がどのような動作を意味するかを考察した.その結果,ステアリングの保持位置や持替えのタイミングなど,抽出した特徴成分の意味を実際の動作と対応づけて説明できることを明らかにした.これらの成果は,特定の動作に対して被験者内・間でどの部位にどのような動きの違いが生じたかを提案手法を用いて評価できることを示しており,効果的で効率的な技能教育の実現のための要素技術の一つになり得ると考える.平成29年度は,前年度の成果を受けて,アトラクタ解析法の拡張をすすめるとともに,応用検証のための身体動作データの収集をすすめる.第一に,前年度に引き続き歩行動作を対象とし,構成された記号空間と個人特徴の関係を検証する.とくに記号空間を利用した被験者内/間での動作の違いについての定量評価法の検討をすすめる.具体的には,解析のサンプル数を増加させることによって空間内での係数の配置や分布を評価し,個人識別を行うとともに,各軸の大きさを因子分析して個人性の主因子を明らかにする.
重点領域研究「表面新物質相」の企画

重点領域研究「表面新物質相」の申請は昭和61年3月に行ない、6月にヒアリングが行なわれ、9月には採択されることが決定した。この研究計画の大綱は既に昭和60年2月から12月にかけてこの総合研究の分担者が主たるメンバーである。新物質相研究グループの努力により得られていた。従って本年度の課題としては研究計画の内容の今一層の充実、検討、具体化などの問題、そしてこの計画が重点領域として採択された後では、予算規模に対応した計画の修正の検討、その枠の中での充実も又重要な且つ大きな課題であった。この計画には大分けにして、(A)新表面評価、(B)新物質相表面、(C)理論の3計画、そして(A)に4グループ、(B)に2グループ、(C)の1グループと合わせて7グループが組織されている。上記の目的を達成する為に、3計画研究の責任者の会議(代表者は理論の責任者を兼ねている)を多数回、7グループの責任者会議を3回、そして全部の分担者に重点領域計画研究の主要な協力者を含めた研究会を1回、小規模の研究連絡会を数回開いた。この重点領域研究の目的は簡単に言えば、実験技術のめざましい発展を基に表面研究を固体物理研究の特色ある活発な一分野たらしめようということであるが、それを作業原理として、元々の4年計画を3年に縮め、予算規模の縮小にも対応した。表面顕微鏡、電子プローブ、原子プローブ、光プローブ、低温に於ける表面、反応性表面など幾つかの当面の最重点計画を定め、新しい表面に対する積極的な理論の寄与を期待し、又陽電子発生など将来の大きな発展を期待する計画をも取り上げることとし、更にこの領域の研究者に対する供用サービスとしてLEED、RHEEDのプログラムのライブラリー化も試みることとした。
メタン生成古細菌メタノサルシナ・マゼイの細胞壁分解酵素の解析と機能利用

メタン生成古細菌Methanosarcina mazei(メタノサルシナ・マゼイ)のaggregateからsingle cellへの形態変化に関わる細胞壁分解酵素disaggregataseの発現条件を解明し、その機能をメタンの発生抑制とメタン発酵の効率化に活用するための基盤的情報を得ようとした。Methanosarcina mazeiのdisaggregataseの活性は適切なイオン組成の溶液中で還元すれば、安定的に発現されることを明らかにするとともに、disaggregatase遺伝子を発現するイネの作出に成功した。また、disaggregataseの発現とsingle cell化との関係がMethanosarcina mazeiの菌株間で異なることを明らかにし、aggregateからsingle cellへの形態変化のメカニズム解明の端緒を得た。本研究は、メタン生成古細菌Methanosarcina mazei(メタノサルシナ・マゼイ)のaggregateからsingle cellへの形態変化に関わる細胞壁分解酵素disaggregataseの発現条件を解明し,その機能をメタンの発生抑制とメタン発酵の効率化に活用するための基盤的情報を得ることを目的とする。M. mazeiは絶対嫌気性であり,disaggregataseは嫌気条件下でのみ活性の発現が見られる酸素感受性の酵素である。そのため,これまでに確立した大腸菌を用いたdisaggregatase遺伝子の発現系を用いて,disaggregataseタンパク質の大量発現を行い、発現時およびタンパク質調製時の酸素条件や抽出液の組成と還元条件,得られたタンパク質の活性発現に必要なイオン強度や還元状態など,disaggregataseタンパク質の活性が安定的に発現される条件を検討した。大腸菌より好気的に調製した可溶性画分について気相の窒素ガス置換処理と還元剤添加を行った場合,また,大腸菌の嫌気培養と無酸素条件下での抽出液調製,さらに還元剤添加を行った場合でも,disaggregataseの活性は得られなかった。M. mazeiのdisaggregatase粗酵素液の活性発現条件の検討から,酸素感受性以外の要因として,Mg^<2+>, Ca^<2+>, Na^+のイオン強度などが考えられたため,発現タンパク質を含む可溶性画分についてそれらの条件を調整した緩衝液を用いることによりdisaggregataseの活性が得られた。すなわち,disaggregataseタンパク質は好気条件下で大腸菌により発現・調製した後、適切なイオン組成の溶液中で還元すれば,活性が得られることが明らかとなった。Methanosarcina mazeiのaggregateからsingle cellへの形態変化には,培地中の陽イオン濃度など種々の要因が影響を及ぼす。陽イオン濃度に対する反応性に関し、細胞形態変化の表現型の異なるMethanosarcina mazeiの2菌株(LYC株[中程度の陽イオン濃度でもsingle cell化しやすい]およびTMA株[高い陽イオン濃度のみでsingle cell化する])におけるdisaggregataseの発現に及ぼす培地中の陽イオン組成の影響を細胞レベルで明らかにした。上述の2菌株を陽イオン(Mg^<2+>, Ca^<2+>, Na^+)組成の異なる3種類の培地で培養し,細胞形態の観察とdisaggregataseの活性確認を行い,培養菌体より抽出したRNAについて,逆転写・定量的PCRによりdisaggregatase遺伝子の発現を転写レベルで解析し,また、disaggrpgataseに特異的な抗体を用いて酵素タンパク質の発現を解析した。両株ともに、陽イオン濃度の高い培地でsingle cell化し、その培養上清にdisaggregataseの活性が確認され、培養菌体にはdisaggregataseタンパク質の発現が認められた。disaggregatase遺伝子の転写量は、LYC株では培地中の陽イオン濃度の上昇に伴い増加し、細胞形態変化と遺伝子発現が対応していたが、TMA株では培地中の陽イオン濃度や細胞形態変化と遺伝子の転写量との間に対応が見られず、single cell化にはdisaggregatase遺伝子の発現以外にも何らかのメカニズムが関与していることが示唆された。以上より、Methanosarcina mazeiにおけるdisaggregataseの発現に影響を与える要因とそのメカニズムは菌株により異なることを明らかにした。本研究は、メタン生成古細菌Methanosarcina mazei(メタノサルシナ・マゼイ)のaggregateからsingle cellへの形態変化に関わる細胞壁分解酵素disaggregataseの発現条件を解明し、その機能をメタンの発生抑制とメタン発酵の効率化に活用するための基盤的情報を得ることを目的とする。