hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
数値流体力学的アプローチによる地震災害解析システムの開発

地震災害に関する研究は多くあるが、数値流体力学的なアプローチは津波の予測を除きあまりない。そこで、本研究では地震災害に関する研究において数値流体力学が深く関与する可能性がありながら、現在あまり研究がなされていない分野に着目し、数値流体力学の応用を行うことを目的とした。具体的には、本研究は次にあげる2つの部分からなっている。ひとつは大地震でしばしばおこる広域火災に関する研究、すなわち広域火災時における空気の流れを予測することであり、もうひとつの部分は、地震の際に揺れが大きくなる地域を流体力学的アプローチで調べるというものである。それぞれに対して以下のような成果が得られた。大火災により誘起される流れの解析では、ブジネスク近似を一歩進めた計算法を2つ開発、検証した。そして火災施風が発生すること、それが不規則に揺れ動くこと、さらに竜巻が渦崩壊を起して消滅、発生を繰り返すことなどが明らかになった。また施風に及ぼす密度成層の影響も調べた。なお、本研究では結果の可視化にも重点をおいたが、レンダリングなど効果的な可視化が現象を理解する上で本質的な役割を果たすことも明らかになった。地震波の伝播に対しては、岩盤の揺れが沖積層を伝わるという現象が変形する容器内の水波の伝播問題でどの程度解析できるかどうかをシミュレーションにより調べた。はじめにサンフランシスコや阪神地方などの典型的な岩盤地形と相似な形状をもつ容器内で水面および容器を変形させて波を発生させ、その反射や干渉のシミュレーションを、現象を2次元性を仮定して行った。その結果、水深の浅くなったところで振幅が大きくなるなどの結果が得られ、観測との対応が得られた。つぎに計算方法を3次元に拡張して一般的な水波の電波問題が解析できるプログラムを開発した。本研究の目的は地震の際におこる可能性がある広域火災によって誘起される流れを解析することおよび地震波の伝わり方を水波の伝播とのアナロジーを利用して解析することである。本年度は特に前者を中心にして研究をすすめた。まずリング状熱源によって誘起される流れを軸対称生およびブジネクス近似を仮定して行い、桑原・大島(J.Phys.Soc.Japan Vol.51,No.11)では言及されていなかったリングの内外半径の比が流れ場に及ぼす影響について詳しく調べた。次に現実の状況に近づけるため上記計算で用いた仮定を順に取り外した。ブジネスク近似は大きな温度差がある流れには適用できず、火災における流れでは密度変化を正しく考慮する必要がある。そこでこのような流れ場でも適用可能な低マッハ数近似を応用した。その際、通常格子を用いた差分計算では数値的な振動が見られたため、スタガード格子を用いて振動を回避した。その上で厳密解が知られているひとつの熱源による2次元層流計算を行い、結果を比較して計算法の信頼性を確かめた。次に道路の両側に火災が発生した状況を想定して2つの平行熱源による2次元流れを解析した。そして流れを支配するパラメータ(フル-ド数、レイリー数、プラントル数)を種々に変化させ、その影響を定量的に調べ、流れの分類を行った。さらに2次元性を仮定せず、3次元の熱対流も低マッハ数近似と類似の方法を用いて解析した。熱源形状は、正方形およびL字型である。後者は関東大震災のときの被服廠跡地の惨事のひとつのモデルである。そして火災旋風が起こるメカニズムを定性的に調べた。このとき火災旋風形成のためにはコリオリ力が重要な役割を果たすこと、またL字型熱源ではひとつにまとまった大きなプルームが複雑に揺れ動くことがわかった。本年度は昨年度に引き続き、大地震の際に発生する危険がある広域火災によって誘起される流れについて重点的に調べた。このような複雑な流れを解析する上で流れの可視化が重要な意味をもつ。

そこで本年度はコンピュータグラフィックスによる計算結果の可視化にも重点をおいた。さらに当初の目的のひとつである不整地形における地震波の伝播のシミュレーションを行う第一段階として、簡単なモデルによるテスト計算も行った。火災によって誘起される流れは温度差が大きいため、熱流体解析で通常用いられるブジネスク近似は適用できない。そこで、まず低速の圧縮性流れの解析に用いられる低マッハ数近似の応用を考え、高温熱源による2次元流れに関して基本的な計算法のチェックを行った(菅、河村、岩津:機論B)。つぎに3次元流れに対して低マッハ数近似と類似の計算法を提案し、正方形および逆L字型高温熱源による流れのシミュレーションをコリオリ力を考慮して行った。後者は関東大震災でおこった被服廠跡地の惨事の簡単なモデルになっている。このとき種々の物理量を用いた流れの可視化に重点をおいた。その結果、火災旋風を引き起こす竜巻が複雑に熱源近くを移動するほか、このような大きなスケールの渦現象においては渦崩壊現象がおこることが明らかになった(小紫、河村:)。多くの都市は、軟らかい沖積層の上にある。この沖積層は固い岩盤の上にあるため、地震が起こった場合の沖積層表面の揺れは、容器のなかに入れた粘性流体の運動を解析すればある程度予測可能と考えられる。そこでまず種々の断面形状をもった容器内の水波の挙動の2次元数値シミュレーションを行った。特に、阪神淡路大震災やロマプリータ地震の場合に似た岩盤形状の容器を考えてスト計算を行ったところ被害多発地区に対応する場所での波の振幅が大きくなることが明らかになった。平成10年度の研究成果を踏まえて本年度は以下のような研究を行った。まず火災旋風の研究については、計算結果の格子依存性やパラメータ依存性を調べて計算結果の検討を十分に行った。さらに、計算結果から火災旋風はスケールの大きな現象で場合によっては成層圏まで達しうるということが明らかになった。ただし、このような鉛直方向に大規模な現象では大気の成層状態が大きな影響を及ぼすと考えられる。そこで、今までの計算では考慮にいれなかった密度成層の効果を取り入れた計算法の開発を行った。そしてこの計算法を用いて計算を行った結果、通常の成層状態では火災旋風の崩壊が、成層を考慮しない場合に比べて、抑えられるということがわかった。また竜巻の高さも低くなることも明らかになった。地震波の伝播のシミュレーションは、これまでの計算は水面を変形させて波を発生させていたため現実の状況とは必ずしも一致しない点もあった。そこで、より現実に近い状況でシミュレーションを行うため容器を変形、振動させることにより波を発生させた。その結果、波の伝播の様子は表面を変形させた場合と異なるものの、容器の形に応じて特定の場所で振幅が大きくなるという現象は、この場合についても確かめられた。次にプログラムの3次元への拡張を行い、3次元領域におけるシミュレーションも行った。典型例として容器の底が水平な平面の場合、1方向に曲線的に深さがかわるがもう1方向には深さが変わらない場合、2方向とも深さが変わる場合の3ケースを選んだ。
衛星画像による浅水域の水深推定:観測波長帯の増加を利用した推定式一般化の試み

浅い水域の水深情報は、国内外で不足しており、衛星画像を用いて水深マップを作る技術による補完が期待されている。しかし、従来用いられてきた衛星画像では、撮影する波長帯(色)の数が高々4であり、精度に限界があった。一方、2010年から、8波長帯で撮影するWorldView-2衛星画像が利用可能になった。本研究では、多数の画像を解析し、波長帯が倍増したことで、水深マッピングの精度やそのための式の汎用性が向上することを明らかにした。石垣市沿岸域を撮影した4枚のWorldView-2衛星画像を用いて,以下の成果を得た1.近赤外バンドの複数化による大気・水面散乱成分の除去精度向上の検証各画像から,水深が十分大きい領域の画素集合を抽出し,各可視バンドの放射輝度を近赤外バンドの放射輝度で説明する線形回帰式(1)を構築した.説明変数である近赤外バンドとして,従来型のQuickBird衛星画像にも存在した1バンドを用いる場合と,新たに追加された1バンドを加えた全2バンドを用いる場合について,近赤外バンドの予測誤差を評価した.その結果,いずれの画像についても,2バンドを用いた場合の予測誤差が有意に小さく,近赤外バンドの増加が大気・水面散乱成分の除去を高精度化することが立証された.2.一般性をもつ水深推定式構築可能性の検証各衛星画像と,対応する水深実測データを用いて,水深と各可視バンドの対数補正放射輝度を変量とする画像別のデータセットを作成した.個々のデータセットと,それらを結合したデータセットについて,Lyzengaの方法に従って水深推定式(各可視バンドの対数補正放射輝度の線形関数)の係数の組を推定した.その結果,結合データセットは,底質・水質分布の画像間不均一性にも関わらず,自由度調整済み決定係数が最大で,残差平方平均も他のデータセットと大差がなかった.よって,結合データセットから,多様な底質・水質に適用可能な,一定の一般性をもつ係数の組が得られたと考えられる.3.バンド数倍増による水深推定精度向上の検証各データセットについて,QuickBird衛星画像相当の4バンドを用いた場合と,WorldView-2衛星の8バンドを用いた場合について,水深推定式を構築した。その結果,全データセットについて,後者の場合に自由度調整済み決定係数が大きく,水深推定精度が高いことが明らかになった.昨年度使用した,石垣市沿岸のサンゴ礁水域を撮影した4枚のWorldView-2衛星画像に加え,新たに竹富島,テニアン島,Gili島(インドネシア)を撮影した3枚のサンゴ礁水域の画像を解析対象として,一般性をもつ水深推定式の構築可能性を検証した.具体的には,計7枚のWorldView-2画像と,各画像に対応する水深実測データを準備して,水深と各可視バンドの対数補正放射輝度を変量とする画像別のデータセットを作成した.個々のデータセットと,それらを結合したデータセットについて,回帰分析理論に基づく新たに開発した方法でLyzengaの水深推定式(各可視バンドの対数補正放射輝度の線形関数)の係数の組を推定した.その結果,底質・水質分布の画像間不均一性にも関わらず,結合データセットは自由度調整済み決定係数が0.931と7画像中2番目に大きく,平均水深5.073mに対して残差平方平均平方根は1,179mと,比較的優れた精度が得られた.従って,これらの水域に対して,多様な底質・水質に適用可能な一般性をもつ水深推定式を構築できたと考えられる.当初計画していた山口湾でも,データセット作成のためにRTK-GPSを用いた深浅測量を行ったが,対応する好条件の衛星画像が得られなかった.そこで代わりに,竹富島でRTK-GPSと魚群探知機・水中カメラを用いた現地調査を行い,竹富島のデータセットを作成した次第である.山口湾の深浅測量結果の有効活用として,ニューラルネットワークによる水深推定法を開発・検証し,WorldView-2の8バンドを用いることで決定係数0.988という極めて高い精度が得られることを実証した.当初計画していた分光放射計を用いた測定については,3回の較正を試みたものの不具合のため妥当な結果が得られず,現在,同機器の調整中である.ただし代わりに,WorldView-2の6個の可視バンドのうち,どのバンドやバンドの組が水深推定に有用であるかに関する解析を行い,いずれのバンドも有用であるが,特にBand3(緑)が際立って有用であることを明らかにした.
一般化半凹関数に基づく非線形制御工学の確立

分解微分を利用した局所半凹制御Lyapunov関数を使ったフィードバック制御則設計法を提案した.また,入力制約がある場合にも適用可能であることを示した.また,局所半凹制御Lyapunov関数を使ったJurdjevic-Quinn型制御則においてはかならずCaratheodory解が存在することを明らかにした.最小射影法における特異点消去現象を解析し,特異点配置法を提案した.動的拡大を行ったシステムに対する制御Lyapunov関数を最小射影することにより,もとのシステムに対する静的な制御Lyapunov関数及び静的なフィードバック制御則を設計する手法を提案した.分解微分を利用した局所半凹制御Lyapunov関数を使ったフィードバック制御則設計法を提案した.また,入力制約がある場合にも適用可能であることを示した.また,局所半凹制御Lyapunov関数を使ったJurdjevic-Quinn型制御則においてはかならずCaratheodory解が存在することを明らかにした.最小射影法における特異点消去現象を解析し,特異点配置法を提案した.動的拡大を行ったシステムに対する制御Lyapunov関数を最小射影することにより,もとのシステムに対する静的な制御Lyapunov関数及び静的なフィードバック制御則を設計する手法を提案した.本年度は最小射影法と局所同次制御の理論的発展を行うとともに,実験機材の立上げを行った.最小射影法の拡張として,特異点消去を考慮した最小射影法の開発に成功した.また,複数の関数を最小射影することによって制御Lyapunov関数が得られるための必要条件について明らかにした.最小射影法によって得られる制御Lyapunov関数は一般に微分不可能関数であるが,一般の関数より良い性質を持つ局所半凹実用制御Lyapunov関数となることを明らかにし,また局所半凹実用制御Lyapunov関数を使った安定化制御則の開発を行った.さらに,強化学習と最小射影法を組み合わせることにより,目標状態が未知の空間において制御Lyapunov関数を設計するための手法を開発した.また,dynamic-extensionを行ったシステムに対して最小射影法を使うことによる時不変制御則設計法を開発した.局所同次制御の発展として,PI制御,PID制御の指数を調整することにより新たに同次有限時間整定PI制御,同次有限時間PID制御を提案し,実機実験により特に位置決め精度において従来法に比べて大幅な優位性があることを確認できた.また,局所同次有限時間整定制御は従来法と比べて制御則が有効に動作する範囲が狭く,制御融合理論等を使って制御則の有効範囲を広げることが急務であることが確認できた.さらに,一般の多様体上における入力状態安定性をプロパー関数によって定義することにより,従来の定義を非完備空間に応用することに成功した.次年度以降の本格的実験に向けて埋込み永久磁石同期モータの実験装置の立上げ,また最小射影法・非線形有限時間整定制御の有効性確認のため4回転翼ヘリコプタ実験装置の立上げを行った.多様体上において大域的な漸近安定化を実現する連続な静的フィードバック制御則は存在せず、微分可能な大域的ISS-Lyapunov関数も存在しない。そのため多様体上における入力状態安定化は難しい問題であった。本年度は前年度に提案した局所半凹ISS制御Lyapunov関数を使った入力状態安定化のための不連続制御則を提案した。局所半凹制御Lyapunov関数の抱える問題点の一つとして、状態が微分不可能集合上を移動することによる入力のチャタリングが挙げられる。本年度は局所半凹制御Lyapunov関数に対し、Jurdgjevic-Quinn型の制御則を用いた際に状態が微分不可能集合上を移動することはないことを示した。また、この結果を用いて局所半凹適応制御Lyapunov関数を使った適応制御則を提案した。剛体の姿勢制御問題に対する適応制御則を提案した。昨年度までに提案した埋込永久磁石同期電動機に対する制御Lyapunov関数を使った動的銅損最小化制御を実機に適用し、有効性を確認した。また、適応動的銅損最小化制御を提案した。動的拡大は平面内における垂直離着陸飛行機に対する有力な制御則設計法として知られている。本年度は最小射影法によって動的拡大により得られた動的な制御Lyapunov関数から静的な制御Lyapunov関数を設計し、垂直離着陸飛行機の位置制御問題に対する逆最適制御則を提案した。また、設計した制御Lyapunov関数が微分可能であることも明らかにした。さらに、動的拡大を用いることにより動的拡大によって設計した制御則よりも、提案法のほうが動作領域が広いことを明らかにした。最小射影法は,制御系が定義された空間とは異なる空間を考え,異なる空間上において制御Lyapunov関数を設計し,元の空間に射影することにより元の空間上における局所半凹制御Lyapunov関数を設計する手法である.本年度はこの異空間が可微分層であることを示し,層の理論を用いて最小射影法を整理することにより一般化最小射影法を開発した.また,最小射影法を飛行ロボットの姿勢制御問題に適用し,局所半凹制御Lyapunov関数および大域制御則を導出した.さらに,姿勢制御問題においてはSO(3)とS^3の空間の対称性より,多層最小射影法,単層最小射影法,ハイブリッド制御が等価になることを明らかにした.また,前年度に開発した強化学習と最小射影法に基づく局所半凹制御Lyapunov関数の設計法を,目標状態が多数ある場合や一般的な空間に適用するための手法を開発した.

最小射影法により制御Lyapunov関数を設計することができないシステムであることがわかっている,代表的な非ホロノミックシステムであるBrockett integratorに対する局所半凹制御Lyapunov関数を発見した.また,導出した局所半凹制御Lyapunov関数を使った制御則を車両型移動ロボットに適用し,実機実験により有効性を確認した.制御Lyapunov関数を用いた埋込永久磁石同期モータの動的銅損最小化制御法を提案し,シミュレーションにより有効性を確認した.また,2重積分系に対する最適有限時間整定制御則を開発し,Lyapunov関数を導出した.本年度も研究成果報告ワークショップを開催した.実験装置の開発に関してはおおむね当初予定通り進行し,理論開発においては予定より進んだ物もやや遅れている物もあるが総合的に当初の予定通りに進行した.以上よりほぼ本年度の目標は完了できたと判断できるため.25年度が最終年度であるため、記入しない。理論は予想以上の成果が得られている.実験は予定より若干遅れているが問題はすべて解消したため,次年度に期待できる.最小射影法に関しては層上の制御理論への発展を行うとともに,必要条件の解明へのめどがたったため,そちらの研究も推進する.また,同次有限時間整定制御の実機実験における従来法への優位性が当初予定以上に大きいことが判明したため,当初計画を若干変更して本年度以降も研究を継続する.実験機材に関しては,震災を受けてより大きな期待が向けられている飛行ロボットを制御対象に加えて研究を行う.25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に層理論を用いた最小射影法と非ホロノミックシステムに対する局所半凹制御Lyapunov関数が開発できたため,今後は車両型移動ロボットに対する汎用制御則の開発を行う.また相性が良いことがわかってきたため,局所半凹制御Lyapunov関数を使ったモデル規範型適応制御の開発を行う.位相幾何学的ロボティクス分野等で研究がすすめられようとしている代数多様体上の制御問題に対して最小射影法の適用を行う.実験機材の立ち上げが完了したため,今後は移動ロボットおよび同期モータを使った実験により理論の検証を行う.
牛乳脂肪球皮膜の機能の解析

乳腺細胞の細胞膜に由来する両親媒性の物質である牛乳脂肪球皮膜(MFGM)の機能について、乳化、リボフラビン(RF)の吸収促進、リポタンパク質リパ-ゼ(LPL)の阻害の3点からの研究を行った。1.乳脂肪とMFGMとから乳脂肪球を再構成するための条件を確立し、次いで再構成乳脂肪球の乳化特性について解析した。乳脂肪球の再構成には乳化時間、MFGM濃度、脂肪濃度、pHが重要な要因であった。乳化特性は、乳脂肪量20ー25%で最大となり、MFGM濃度と共に及びpH79にかけて増大したが、pH 5で急激に低下した。再構成乳脂肪球の中心直径は4.97μm、比表面績は15.65m^2/cm^3であった。粘度はpH、乳化時間、MFGM濃度に影響された。吸着蛋白質量は乳脂肪量と共に増加したが、MFGM量と共に減少した。MFGMは優れた天然乳化剤としての機能をもつことを明らかにした。2.赤血球グルタチオンリダクタ-ゼ(GR)活性を指標としてRF欠乏ラット群を作製して、MFGMのラットにおけるRFの吸収について検討した。RF欠乏ラットにMFGM結合RF及び遊離RFを投与した5週目のGR活性比は1.6ー1.9に戻ったが、これらの間には有意差は認められなかった。しかし、体重増加量では、MFGM結合RF飼養群は、遊離RF群及びペア飼養群よりも勝り、〈PO.01で有意差が認められた。微量なRF結合MFGMは腸管上皮細胞におけるRFの取り込みの促進、すなわち、MFGMは生体に代謝の準備を呼びかけるシグナル素子としての情報発現担体として機能していることを明らかにした。3.乳脂肪球を超音波で破壊し、MFGMの可溶性糖タンパク質と同一の抗原性をもつラクトフォリン(LP)による牛乳固有のLPLの用阻害作用について検尚した。超音波処理した牛乳のポリシスは時間の経過と共に直接線に進行するが、これにLPを参加すると、LPをはLPLを約70%阻害することを明らかにした。MFGMの可溶性糖タンパク質及びLPは破壊された乳脂肪球を補修することによって、LPLの使用から脂防球を保護し、その結果としてLPL作用を阻害することを明らかにした。乳腺細胞の細胞膜に由来する両親媒性の物質である乳脂肪球皮膜(MFGM)の機能についての研究を行った。1.乳脂肪とMFGMとから乳脂肪球を再構成するための条件を確立し、更に再構成乳脂肪球の乳化特性について研究した。乳化活性と乳化安定性は、乳脂肪量20-25%で最大となり、MFGM濃度(20-80mg/g乳脂肪)と共にほぼ直線的に増大し、またpH7から9にかけて上昇したが、pH5で急激に低下し、pH4で再上昇した。レ-ザ-回折式粒度分布測定装置(LA-500)で得られた乳脂肪球の直径は0.9から17.4μmまで分布し、3-10μmのものが81%を占め、中心直径は4.97μmで、その表面積は15.65m^2/cm^3であった。MFGMは優れた天然乳化剤であることの知見が得られている。

2.対照1群、ペア対照1群の他に、赤血球のグルタチオンリダクタ-ゼ(GR)活性を指標としてリボフラビン(RF)欠乏ラット群を作製して(赤血球GR活性比は3.5)、MFGMのラット腸管におけるRFの吸収について検討した。RF欠乏ラットにMFGM結合RFおよび遊離のRFを投与した5週目のGR活性比は1.6-1.9に戻ったが、これらの間には有意な差は認められなかった。それに対して、体重増加量は、MFGM結合RF飼養群の50.2±3.8gは、遊離のRF群の40.4±3.9gおよびペア飼養群の33.1±5.4gよりも勝り、〈P 0.01レベルで有意な差が認められた。このことは、微量なRFを結合したMFGMが、投与初期のRFの吸収に関与していた。3.乳脂肪球を超音波で破壊し、MFGMの可溶性糖タンパク質と同一の抗原性をもつラクトフォリンによる牛乳固有のリポタンパク質リパ-ゼの阻害作用について検討した。超音波処理した牛乳のリポリシスは時間の経過と共に直線的に進行するが、これにラクトフォリン(3mg/ml)を添加すると、,ラクトフォリンはリポタンパク質リパ-ゼを約70%阻害することを明らかにした。乳腺細胞の細胞膜に由来する両親媒性の物質である牛乳脂肪球皮膜(MFGM)の機能について、乳化、リボフラビン(RF)の吸収促進、リポタンパク質リパ-ゼ(LPL)の阻害の3点からの研究を行った。1.乳脂肪とMFGMとから乳脂肪球を再構成するための条件を確立し、次いで再構成乳脂肪球の乳化特性について解析した。乳脂肪球の再構成には乳化時間、MFGM濃度、脂肪濃度、pHが重要な要因であった。乳化特性は、乳脂肪量20ー25%で最大となり、MFGM濃度と共に及びpH79にかけて増大したが、pH5で急激に低下した。再構成乳脂肪球の中心直径は4.97μm、比表面積は15.65m^2/cm^3であった。粘度はpH、乳化時間、MFGM濃度に影響された。吸着蛋白質量は乳脂肪量と共に増加したが、MFGM量と共に減少した。MFGMは優れた天然乳化剤としての機能をもつことを明らかにした。2.赤血球グルタチオンリダクタ-ゼ(GR)活性を指標としてRF欠乏ラット群を作製して、MFGMのラットにおけるRFの吸収について検討した。RF欠乏ラットにMFGM結合RF及び遊離RFを投与した5週目のGR活性比は1.6ー1.9に戻ったが、これらの間には有意差は認められなかった。しかし、体重増加量では、MFGM結合RF飼養群は、遊離RF群及びペア飼養群よりも勝り、<P0.01で有意差が認められた。微量なRF結合MFGMは腸管上皮細胞におけるRFの取り込みの促進、すなわち、MFGMは生体に代謝の準備を呼びかけるシグナル素子としての情報発現担体として機能として機能していることを明らかにした。3.乳脂肪球を超音波で破壊し、MFGMの可溶性糖タンパク質と同一の抗原性をもつラクトフォリン(LP)による牛乳固有のLPLの阻害作用について検討した。超音波処理した牛乳のリポリシスは時間の経過と共に直線的に進行するが、これにLPを添加すると、LPはLPLを約70%阻害することを明らかにした。MFGMの可溶性糖タンパク質及びLPは破壊された乳脂肪球を補修することによって、LPLの作用から脂肪球を保護し、その結果としてLPL作用を阻害することを明らかにした。
転写因子変異mi/miマウスにおけるグランザイムBの転写障害と細胞傷害活性の低下

突然変異マウスmi/miマウスの責任遺伝子座にはbHLH-Zip型の転写因子MITFがコードされている。mi変異遺伝子座から作られる変異型転写因子mi-MITFは塩基領域の4連続アルギニンのうちの1つが欠失しており、このためDNA結合能や核移行能が障害され転写因子として機能できない。申請者はこれまでにmi/miマウス由来培養マスト細胞において転写が傷害されている遺伝子群の単離をcDNAライブラリーのサブトラクション法により行ってきた。その結果MITFによって転写制御を受ける遺伝子の1つとしてグランザイムBを同定した。グランザイムBは主にnatural killer(NK)細胞、細胞傷害性T細胞の細胞質顆粒内に存在し、これらの細胞が示す細胞傷害活性に必須なセリン・プロテアーゼである。興味あることに、mi/miマウスでは細胞傷害活性の低下が報告されている。その原因としてNK細胞数の減少が考えられていたが、申請者が得た知見はその原因がNK細胞におけるグランザイムB遺伝子の転写障害である可能性を示唆している。本研究において、mi/miマウスのNK細胞におけるグランザイムB遺伝子の転写障害の有無、細胞傷害活性の低下との関連、及びmi-MITFが転写に及ぼす影響を調べた。mi/miマウスのNK細胞においてグランザイムB遺伝子の転写障害はなかった。その代わりパーフォリン遺伝子の発現レベルが低下していた。パーフォリンはグランザイムBと並んでNK細胞の細胞傷害活性に必須の分子であり、パーフォリンの発現低下がmi/miマウスのNK活性低下の原因と考えられた。発現低下の分子機序は、mi-MITFがパーフォリン遺伝子転写活性化因子の核移行を障害するためであることを示した。mi転写因子(MITF)遺伝子変異マウスのうち、NK活性を欠くmi/miマウスとNK活性の正常なtg/tgマウスを比較し、NK細胞が持つ2つの主要な細胞障害活性機能分子、グランザイムBと110ーフォリンの転写調節におけるMITFの機能を解析し、以下の点を明らかにした。1)NK細胞におけるグランザイムB遺伝子の発現に対してはMITFは関与しない。2)NK細胞におけるパーフォリン遺伝子の発現に対して正常型MITFは関与しないが、mi変異型MITFは転写抑制効果を示す。その機序はパーフォリン遺伝子転写活性化に重要な他の転写因子に対する核移行障害作用と考えられた。3)mi/miマウスは細胞障害活性を有する2系統の細胞種、マスト細胞とNK細胞において異なる遺伝子発現障害を示す変異動物である。即ち、マスト細胞においてはグランザイムBの、NK細胞においてはパーフォリンの遺伝子発現が障害されている。(考察)tg/tgマウスのNK1.1陽性大リンパ球では、NF-P結合因子がNF-Pモチーフを活性化し、パーフォリン遺伝子の転写が行われる。その翻訳産物、パーフォリン分子はアズール顆粒に貯蔵され、細胞障害活性が正常に備わる。mi/miマウスでもNK1.1陽性大リンパ球の数は正常であった。しかし、核移行能が不全なmi型MITFが存在するために、その相互作用パートナーであるNF-Pモチーフ結合因子の一部の核移行が阻害され、パーフォリン遺伝子の転写活性化が低下する。さらに細胞質内アズール顆粒形成も障害されていた。その結果としてmi/miマウスではNK活性が低下していると考えられた。
3次元高コントラスト MRIによる頸動脈プラーク性状の縦断定量評価法の確立

本研究では、高尿酸血症があり超音波検査で頸動脈プラークを認め、適格基準を満たした患者をエントリーしフェブキソスタット投与群と非投与群に分け、1.5テスラMRI装置を用い3次元高コントラスト撮像法(3D-FSE法)による頸動脈MRプラークイメージング、3D頸動脈エコーを行いプラークの内部性状の経時的変化をモニタリングしフェブキソスタットの動脈硬化病変に対する効果を検討した。適格基準を満たす患者のエントリーがなかなか進まず、また適格基準を満たすもののエントリー後にドロップアウトとなる症例が多く、解析に必要なデータ数を集めることが出来なかった。本研究の目的は頸動脈プラークの正確で汎用的な性状判定法を確立し、薬物の治療効果の汎用的指標としての意義を明らかにすることである。高尿酸血症があり尿酸低下療法を受けておらず、超音波検査で頸動脈プラークを認め(プラーク内膜複合体厚1.1mm以上)、適格基準を満たした患者をエントリーした。エントリーした患者をフェブキソスタット投与群と非投与群に分け、投与群は通常投与法通りフェブキソスタットを10mgから開始し漸増後40mgまで増量し維持し血清尿酸値を正常範囲内で加療し、栄養指導も行った。非投与群は栄養指導を行い、定期的に血清尿酸値をモニターした。ベースライン、フェブキソスタット投与6ヶ月後、12ヶ月後に1.5テスラMRI装置を用い3次元高コントラスト撮像法(3D-FSE法)による頸動脈MRプラークイメージング、3D頸動脈エコーを行いプラークの内部性状の経時的変化をモニタリングした。頸動脈MRプラークイメージングの評価項目としては独自に開発した解析ソフトウェアを用いてプラークの胸鎖乳突筋に対する計測したプラーク内成分の構成比率を用い、3D頸動脈エコーの評価項目はプラーク内中膜複合体厚、プラーク体積、プラーク輝度、Gray scale median(GSM)を用いた。高尿酸血症の薬剤介入群、非介入群の2群において評価項目に有意差があるか確認し、フェブキソスタットの動脈硬化病変に対する効果を検討した。適格基準を満たす患者のエントリーが少ない。またエントリー患者が経過中に適格基準を満たさなくなり、ドロップアウトしてしまった。2015年10月よりエントリーを開始したが、適格基準を満たす患者のエントリーが進まず、また適格基準を満たすもののプラーク体積測定不能であったり、エントリー後に他の薬剤開始が必要となるなどドロップアウト症例が多く、解析に必要なデータ数を集めることが出来なかった。適格基準の見直しが必要である。神経内科諸般の事情により学会へ参加することができなかった。ソフトウェアなどの物品購入や学会参加のための旅費に使用する予定。
重金属による健康影響発現機序,ことに生体内微量元素の変異との関連

これまでの予備実験から、カドミウム,水銀,鉛に暴露すると生体内微量元素が撹乱すると考えられたが、この現象が、生体影響発現と密接にかかわっていると考え、下記の実験を行った。1金属1回投与による生体内微量元素の撹乱と健康影響修飾:1)金属1回投与による生体内微量元素の撹乱、2)金属1回投与による生体内微量元素の撹乱におけるメタロチオネインの役割り、3)金属1回投与による放射線の防御とその機序。2慢性金属曝露による生体内微量元素の撹乱:1)カドミウムのよる生体内微量元素の撹乱に関する量-影響関係、2)無機水銀による生体内微量元素の撹乱に関する量-影響関係、3)無機鉛による生体内微量元素の撹乱に関する量-影響関係。3慢性金属曝露による亜鉛欠乏性皮膚炎の発症:1)鉛による重症亜鉛欠乏性肢端皮膚炎、2)カドミウムによる軽度亜鉛欠乏性肢端皮膚炎。4銅,亜鉛欠乏による慢性金属毒性の増悪:1)ラットにおける銅欠乏の生体影響、2)銅不足、亜鉛欠乏によるカドミウムの慢性毒性の増悪、3)銅不足、亜鉛欠乏による無機水銀の慢性毒性の増悪。5銅、亜鉛投与による慢性金属毒性の予防と治療:1)銅投与によるカドミウムの慢性毒性の予防と治療、2)銅,亜鉛投与による無機水銀の慢性毒性の予防と治療、3)銅,亜鉛投与による無機鉛の慢性毒性の予防と治療。6加齢による生体内微量元素の変動と慢性金属毒性修飾:1)加齢によるカドミウム慢性毒性の増悪とその機序、2)加齢による無機水銀の慢性毒性の増悪、3)加齢による無機鉛の慢性毒性の増悪。以上の実験により、予想以上に、金属曝露によって生体内微量元素が撹乱し、鉛やカドミウム曝露によって亜鉛欠乏性肢端皮膚炎の発症することを発見した。また、微量元素の撹乱の主役たる銅や亜鉛欠乏を銅,亜鉛の投与により防止すれバ、カドミウム,水銀,鉛の生体影響を防止、または、発症を遅延させることもできることが分った。
海洋漂流プラスチック中の化学物質の存在・分布と海洋生物への移行

海洋漂流プラスチックおよび海岸漂着プラスチック中に添加剤由来および周辺の海水中から吸着してきた有機汚染物質が1ng/g10000ng/g程度の濃度で含まれることを明らかにした。これらの有機汚染物質はプラスチックが生物に摂食された場合に、生物の組織中に移行することを、海鳥を対象にして、明らかにした。添加剤由来の化学物質の海鳥への移行において、海鳥の胃内のストマックオイルという油に富む消化液による溶出が鍵となっていることを室内溶出実験により明らかにした。今後、摂食プラスチックを介した化学物質の生物への曝露について、その規模と広がりを明らかにしていく必要がある。都市水域(東京、神奈川、ロサンゼルス)、遠隔地の海岸(コスタリカ、トンキン湾等)、および外洋(太平洋Central Pacific Gyre、大西洋、カリブ海)で採取したプラスチックの破片中の化学物質の分析を行った。プラスチック片からは疎水性の汚染物質(PCBs,DDTs,PAHs)が検出された。これら疎水性の汚染物質濃度(中央値)は都市水域で高く、遠隔地の海岸および外洋では低かった。これら疎水性汚染物質は周辺海水中からプラスチックに吸着したものと考えられる。海岸で採取したプラスチック片中のPCBs濃度(中央値)と同じ海岸で採取したプラスチックレジンペレット中の汚染物質の濃度(中央値)には有意な相関が認められ、International Pellet Watchから、製品プラスチック破片に含まれる化学物質の濃度が推定できることが明らかになった。破片においてもペレットにおいても、破片間あるいは粒間で疎水性汚染物質濃度には1桁2桁程度の大きな濃度変動があった。これは海洋プラスチックが吸着・輸送する化学物質による生態リスクを考える上で重要な発見である。海洋プラスチック破片中からは添加剤由来のノニルフェノール、ビスフェノールA、臭素化ジフェニルエーテルも検出された。添加剤由来の化学物質濃度も破片間あるいは粒間で大きな濃度変動を示した。これらの結果は2つの論文としてまとめ公表した。外洋に棲息し、プラスチックの摂食が報告されているハシボソミズナギドリの腹腔脂肪、中のPCBsの分析を行った。ハシボソミズナギドリは綿貫が北太平洋で混獲で死亡したものを採取し、解剖した。12個体を分析した結果、脂肪中のPCBs濃度(低塩素の同族異性体)は、消化管内のプラスチック重量と弱いながら正の相関が認められ、プラスチック由来のPCBsの生物組織への移行が示唆された。相関が弱い原因として、PCBsは食物連鎖経由でも海鳥に曝露されるためと考えられた。餌生物とプラスチック片中のPCBs濃度から計算したPCBs暴露量の推定結果はこの結果と整合性があった。前年度までの研究でハシボソミズナギドリが摂食したプラスチック片から臭素系難燃剤ポリ臭素化ジフェニルエーテル(PBDEs)が鳥の脂肪組織へ移行していることを明らかにしてきた。本年度は、プラスチックから消化液へのPBDEsの溶出実験を行った。PBDEsが練り込まれているプラスチック板を購入し、それをmmサイズに切断し、蒸留水、海水、ペプシン酸性水溶液、魚油、ストマックオイルを用いて、脱着実験を行った。ストマックオイルは分担者の綿貫が粟島にて、生きた海鳥から採取した。脱着実験の結果、蒸留水、海水、ペプシン酸性水溶液ではプラスチックからPBDEsの溶出はほとんど確認されなかった(含有量に対して1%以下)が、魚油を用いた実験では含有量に対して40%のPBDEsの溶出が確認された。ストマックオイルの場合も15%のPBDEsの溶出が確認された。この実験から、ストマックオイルがプラスチックから化学物質の溶出、生物組織の移行を促進しているこが明らかになった。前年度までの12羽に加えて19羽、計31羽のハシボソミズナギドリの脂肪組織と胃内プラスチック中のPBDEsの分析を行った。5個体の脂肪組織からでBDE209が、1個体からBDE183が検出された。これらの個体については、胃内プラスチックからもBDE209, BDE183が検出された。ただし、胃内プラスチックからBDE209が検出されたが、脂肪組織からBDE209が検出されない個体があった。この個体については肝臓と血液からBDE209が検出された。プラスチックから体組織へのPBDEsの移行が確認されると共に、プラスチック、ストマックオイル、肝臓、血液、脂肪の順での化学物質の流れも明らかにできた。他の棲息域、他の種の海鳥について同様の検討を行うために、南アフリカの研究者を訪ね、試料の提供を受け、日本に輸送し、冷凍保管した。外洋に棲息しプラスチックの摂食が報告されているハシボソミズナギドリの腹腔脂肪中の臭素系難燃剤(ポリ臭素化ジフェニルエーテルPBDEs)の分析を行った。

ハシボソミズナギドリは分担者の綿貫が北太平洋で混獲したものを採取・解剖した。12個体を分析した。脂肪は有機溶媒で抽出し、分画・精製し、ガスクロマトグラフイオントラップ型質量分析計、ガスクロマトグラフ電子捕獲型検出器により、同定・定量した。また同じ個体の消化管内より検出されたプラスチックを有機溶媒にてソックスレー抽出し、同様に分画・精製、機器で分析した。ハシボソミズナギドリ腹腔内脂肪の全PBDEs濃度は、0.243 151ng/g-湿重量であり、同族異性体組成は、12個体中2個体でBDE209を主として、別の1個体はBDE183を主として、いずれも710臭素の高臭素同族異性体が高かった。これらの個体では、胃内のプラスチック中でもそれぞれBDE209あるいはBDE183が卓越していた。また、ハシボソミズナギドリの餌となるハダカイワシとイカからは、710臭素の高臭素PBDEsは検出されなかった。これらの観測結果から、海鳥が摂食したプラスチックからの臭素系難燃剤の海鳥体組織への移行が強く示唆された。この結果は、海洋汚染の国際誌へ投稿し、受理・掲載された。この論文は国際的な論文評価システムのFaculty 1000により、注目すべき論文として推薦された。成果の公開として、2012年5月27日に国際シンポジウムを東京農工大学において開催した。アメリカの海洋汚染の民間研究機関Algalita研究所から3名の講演があり、日本側では本科研費の代表者と分担者と関連の研究者2名の講演並びにポスターセッションを行った。約100名の参加者があった。一般の参加者の理解を助けるために同時通訳を入れた。東京湾、太平洋、大西洋で採取した5mm以下の海洋漂流プラスチック(マイクロプラスチック)を0.3mm - 1mm, 1mm-5mmの画分に分け、それぞれの画分について今年度本科研費で購入した小型フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、ポリマーの種類の同定を行った。東京湾、太平洋、大西洋で採取したマイクロプラスチックはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン製と同定された。それぞれのプラスチック中のポリ塩化ビフェニル(PCBs)およびポリ臭素化ジフェニルエーテル(PBDEs)の測定を行い、外洋漂流マイクロプラスチックからも高臭素PBDEsを検出し、添加剤のマイクロプラスチック中の残留が確認された。この結果は昨年度までに外洋性の海鳥のハシボソミズナギドリの胃内のプラスチックと同じ個体の脂肪中から高臭素PBDEsが検出されたことと調和的であった。マイクロプラスチック中のPCBs濃度は東京湾で数百ng/g、外洋で数ng/gであり、International Pellet Watch(IPW)の結果と同じ傾向であり、海岸漂着プラスチックの結果からその海域を漂流するマイクロプラスチック中のPCBs濃度の推定が可能であることとが明らかになった。海岸漂着プラスチック中の残留性有機汚染物質(POPs)を分析している世界の研究者が東京農工大学に集まり、分析法のキャリブレーションのための国際ワークショップを開催した。本科研費でもプラスチックへのPOPsの吸脱着の専門家Dr. Karapanagiotiを招聘した。
一つのmRNAから翻訳される二種のフマラーゼアイソザイムの生成機構

ラットフマラーゼの遺伝子の解析から、5'側非翻訳部にはループ構造形成可能な領域があり、もし、ループが形成されると最初のATGコドンはこのループ内に含まれてしまうことを我々は見出している。しかし、今迄我々の得たcDNAは5'側非翻訳部が非常に短いものばかりであったので、このcDNAと遺伝子とを繋ぎ合わせてループ形成可能なcDNAを構築した。また、最初のATGを欠くものも作成し、これらのDNA断片を真核細胞発現ベクターpSVLに組み込んだ次の三種の発現ベクターを構築した。pSVLRFumML(ループ形成可能な長い5'側非翻訳部を持ちミトコンドリア輸入のシグナルとフマラーゼをコードするもの);pSVLRFumMS(pSVLRFumMLと同じであるがただループ形成ができない);pSVLRFumC(最初のATGを欠くためシグナル配列は除かれており従って細胞質型のフマラーゼしか発現しないと考えられるもの)。これらの発現ベクターをトランスフェクトされたCOS細胞からミトコンドリアと細胞質画分を調製し、それらをSDSPAGEし、さらにイムノブロット法にてどの画分にフマラーゼが発現されているかを検討した。その結果、pSVLRFumML或るいはRFUMMSをトランスフェクトされたCOS細胞では両画分共にフマラーゼが顕著に発現されていた。さらに、二番目のATGの下流に大腸菌のCATを組み込んだ融合DNAをCOS細胞にトランスフェクトさせたところ、このキメラ蛋白質はやはり両画分で発現された。つまりフマラーゼでは一つのmRNAから実際に二種の蛋白質が翻訳されていることの決定的な証拠が得られたことになる。pSVLRFumCをトランスフェクトされた細胞では当然のことながら細胞質型酵素のみ発現されていた。pSVLRFumMLとRFumRSとの比較から、ループ形成された場合ミトコンドリアの発現量が細胞質に較べて減少することが認められた。よって、このループ形成領域が二種のフマラーゼの翻訳調節の鍵を握っているものと推測された。
精密なカーケンドール効果測定のための新手法

<目的>これまで、固有拡散係数はカーケンドール効果に基づく不活性マーカーの移動速度を測定することによって決定されて来ているが、固有拡散係数の決定には他の拡散係数に比べて著しく手間が掛かるばかりでなく測定精度も著しく劣ると考えられ、簡便に且つ精度良く固有拡散係数を決定する方法が切望されている。本研究は、従来の方法とは異なる新しい方法を提唱し、カーケンドール効果によるマーカーの移動距離を精度良く求めることを目的とした。<方法>(1)拡散対は純Cuとそれぞれ1.5、3、5および7at%Cu-Sn合金との組合せとし、合金は石英管に純Cuと純Snを所定量真空封入し溶解、均一化した後、圧延して46mmの板とした。(2)Cu板(1.5mm)を5枚重ねその間に厚さ約3μmのMo箔を挿入し、中央を切断し研磨した。Mo箔が拡散方向と平行になるように研磨面側とをCu-Sn合金の研磨側とを張り合わせ拡散対とした。接合面にはMo粉末を挿入し、カーケンドールマーカーとした。(3) (1)と(2)で作成した拡散対をクランプでネジ締めし、温度コントロールした真空炉で2時間の予備接合を行なった後、拡散対を25400時間加熱した。<結果>加熱後カーケンドールマーカーは箔の一端から合金側に移動しており、マーカーの移動距離は加熱後のマーカー粉とMo箔の端間の距離として高倍率(x400)の顕微鏡下で観察可能であった。マーカーの移動距離は加熱時間の平方根に対して直線的に増大しており、放物線則をよく満足していることが明らかとなった。直線からのずれは±1μm以内に収まっており、本実験の測定精度は従来の方法に比べ著しく向上していると考えられる。
大谷探検隊将来西域壁画の保存修復に関する総合研究

韓国国立中央博物館が所蔵している中央アジアの美術品は、大谷コレクションの一部である。これらは、朝鮮総督府博物館に寄贈されたものが韓国国立中央博物館の所蔵になったものである。大谷コレクションの一部は東京国立博物館にも所蔵されており、西城壁画の研究を行う上で貴重な資料になっている。韓国国立中央博物館所蔵の壁画については、寄贈されたままの状態になっでいて修復が必要な状況になっている。東京国立博物館の所蔵の壁画は、すでに修復が完了していて展示などに活用されている。東京国立博物館所蔵の壁画が修復された時代と違い、現在は壁画としての情報を残し、再び修復を行う場合にも支障のない修復材料が開発されるなど修復技術が進歩している。また、修復に伴い顔料や製作技法などの情報を美術史的あるいは保存科学的手法を用いて総合的に調査を行うことが一般的になっている。この研究は、韓国国立中央博物館保存科学室の職員と共同で壁画の修復技術の開発研究を行い。さらに西域壁画の性格を理解するために美術史研究者などと共に総合研究を日韓共同研究として行うものである。光学的手法を用いて壁画彩色を紫外線や赤外線などの非破壊的方法で下書きなどの調査の行うために東京国立博物館所蔵の大谷探検隊将来壁画3点のデジタル写真撮影および蛍光X線などの分析を実施した。修復については、昨年度、最終的な修復方法を決定したため、本格的な修復を実施して修復技術の定着を図った。また、報告書のまとめを行った。韓国国立中央博物館が所蔵している中央アジアの美術品は、いわゆる大谷コレクション(大正時代に大谷探検隊が中央アジアから将来した)の一部である。これらは、久原房之助が朝鮮総督府博物館に寄贈した遺物が中央博物館の所蔵になったものである。大谷コレクシヨンの一部は東京国立博物館にも所蔵されており、特に壁画は西域壁画の研究を行う上で貴重な資料になっている。中央博物館所蔵に壁画については、寄贈されたままの状態になっていて破損が著しい状況である。東京国立博物館の所蔵の壁画を含めて、修復方法を研究すると共に美術史的あるいは保存科学的手法を用いて壁画の総合調査を行い、西域壁画の性格を理解するために主として中央博物館所蔵の壁画に対して総合研究を日韓共同研究として行うものである。光学的手法を用いて壁画彩色を紫外線や赤外線などの非破壊的方法で下書きなどの調査の行うために東京国立博物館所蔵の大谷探検隊将来壁画4点のデジタル写真撮影を行った。また、蛍光X線などの分析を実施して、顔料の化学組成などの調査を行い、光学的調査の結果と比較した結果、一部の顔料のヒ素を使用して顔料が確認された。韓国中央博物館が所蔵している壁画の修復について中央博物館側と協議実験した結果、剥落止めは膠を使用し、パラロイドB72でカーボン繊維を裏打ちする行いことが決定され、技術移転が行われている。大谷コレクションの一部は東京国立博物館にも所蔵されており、特に壁画は西域壁画の研究を行う上で貴重な資料になっている。中央博物館所蔵に壁画年ついては、寄贈されたままの状態になっていて破損が著しい状況である。光学的手法を用いて壁画彩色を紫外線や赤外線などの非破壊的方法で下書きなどの調査の行うために東京国立博物館所蔵の大谷探検隊将来壁画3点のデジタル写真撮影を行った。

韓国中央博物館が所蔵している壁画2点についてデジタル写真の撮影および蛍光X線分析を行った、修復については、土に混入していた線の分析を行った。また、展示方法についての検討を行い最終的な修復方法を決定し実施を行った。韓国国立中央博物館が所蔵している中央アジアの美術品は、大谷コレクションの一部である。これらは、朝鮮総督府博物館に寄贈されたものが韓国国立中央博物館の所蔵になったものである。大谷コレクションの一部は東京国立博物館にも所蔵されており、西域壁画の研究を行う上で貴重な資料になっている。韓国国立中央博物館所蔵の壁画については、寄贈されたままの状態になっていて修復が必要な状況になっている。東京国立博物館の所蔵の壁画は、すでに修復が完了していて展示などに活用されている。東京国立博物館所蔵の壁画が修復された時代と違い、現在は壁画としての情報を残し、再び修復を行う場合にも支障のない修復材料が開発されるなど修復技術が進歩している。また、修復に伴い顔料や製作技法などの情報を美術史的あるいは保存科学的手法を用いて総合的に調査を行うことが一般的になっている。この研究は、韓国国立中央博物館保存科学室の職員と共同で壁画の修復技術の開発研究を行い。さらに西域壁画の性格を理解するために美術史研究者などと共に総合研究を日韓共同研究として行うものである。光学的手法を用いて壁画彩色を紫外線や赤外線などの非破壊的方法で下書きなどの調査の行うために東京国立博物館所蔵の大谷探検隊将来壁画3点のデジタル写真撮影および蛍光X線などの分析を実施した。修復については、昨年度、最終的な修復方法を決定したため、本格的な修復を実施して修復技術の定着を図った。また、報告書のまとめを行った。
鶏受精卵を用いた環境ホルモン評価法の応用と確立

鶏受精卵を用いた環境ホルモン評価法の応用と確立を目的として,まずジエチルベストロール(DES),ノニルフェノール(NP)およびビスフェノールA(BPA)を受精卵へ投与し,孵卵7日目の胚の生存率,孵化率および生殖巣の発育(雌化率)を検討した。次に,受精卵へエストラジオール17β(E_2),BPAおよびDDTを投与し,胚の肝臓におけるビテロジェニンII(VTG II)のmRNA発現レベルを検討した。結果は以下の通りである。DESを1mg投与した場合,胚の生存率,孵化率は対照区(無処理)のものと比較して有意に低い値を示し,90%以上の個体において,生殖巣の雌化が生じた。また,NPおよびBPAを100mg投与した場合に,胚の生存率,孵化率は対照区(無処理)のものと比較して有意に低い値を示したが,生殖巣の雌化は起こらなかった。VTG II mRNAの発現に関しては,コーン油を投与した対照群の雌雄ともVTG II mRNAの発現は見られなかったが,E_2を投与した陽性対照群では,雌雄ともVTG II mRNAが明瞭に発現した。BPA投与群の雌では,発現レベルは低いがVTG II mRNAの発現が認められた。しかし,雄胚での発現は確認されなかった。一方,DDT投与群の雌では,VTG II mRNAが明瞭に発現していた。また,DDT投与群の雄にも発現レベルは低いがVTG II mRNAの発現が認められた。以上の結果より,BPAおよびDDTが,エストロジェン様活性を持つことが確認され,内分泌攪乱作用を有する物質の生物検定法として鶏受精卵を用いた環境ホルモン評価法が有効であることが示唆された。本年度は,鶏受精卵を用いた環境ホルモン評価法の応用を目的に,現在環境汚染物質として話題となっているビスフェノールA,ノニルフェノール,フタル酸ベンジルブチル,フタル酸ジブチルおよびDDTを鶏受精卵へ種々の量(0.01,0.1,1,10,100mg)投与し,胚の生存率(孵卵一週間目),孵化率および生殖巣の発育(卵巣あるいは精巣の重量や表現型においてオスをメス化する現象)に及ぼす影響を検討した。その結果,ビスフェノールAとノニルフェノール投与が胚の生存率と孵化率に及ぼす影響については,10mg以上の投与量で生存率および孵化率に顕著な悪影響を生じた。また,フタル酸ベンジルブチル,フタル酸ジブチルおよびDDT投与の場合は,1mg以上の投与量で有意に生存率と孵化率が低下した。さらに,生殖巣の発育については,ビスフェノールA,ノニルフェノールおよびフタル酸ジブチルをいずれの量投与した場合にも,オスおよびメスの生殖巣重量は,対照区(無処理)のそれらと比較して有意な差はなかった。しかし,フタル酸ベンジルブチルを1mg以上の量を投与した区のメス生殖巣重量は,対照区より有意に増加していた。また,DDT投与の場合も0.1mg以上の量でメス生殖巣重量が増加していた(有意差あり)。表現型においてオスをメス化する現象については,ビスフェノールA,ノニルフェノール,フタル酸ベンジルブチルおよびフタル酸ジブチルのいずれの量投与した場合にも観察されなかったが,しかし,DDT投与の場合には,10mg以上の投与量でオスをメス化する現象(卵精巣の形成)が認められた。以上の結果より,高用量の環境ホルモンの鶏受精卵への投与は,胚の発育に影響を及ぼし,環境ホルモン作用の強い物質はオスをメス化する作用を有することが明らかにされた。【研究目的】鶏受精卵を用いた環境ホルモン評価法の応用と確立を目的として,受精卵へ環境ホルモンを投与し,胚肝臓におけるビテロジェニンII(Vitellogenin II, VTG II)のmRNA発現レベルを調べることにより,環境ホルモン評価法の確立を試みた。

なお,環境ホルモンとしては,エストロジェン様活性を持つ内分泌攪乱化学物質であることが広く知られているビスフェノールA(Bisphenol A, BPA)およびDDTを用いた。また,VTG IIは内因性エストロジェンの作用より肝臓で合成される雌特異蛋白質であり,魚類等の生物に対する内分泌攪乱作用の生物検定法として最近注目されている物質である。【研究方法】購入した受精卵を37.8°Cで孵卵した。孵卵13日目の卵に両物質を溶解した20μlのコーン油を投与した。両物質の投与量を2mgとし,陽性対照群には,0.04mgのエストラジオール17β(Sigma社製)を用い,また対照群には溶媒であるコーン油20μlを投与した。なお,両物質には,GLサイエンス社製の標準品を用い,DDTには,o, p'-DDTを用いた。孵卵15日目に胚の肝臓を摘出し,トータルRNAを抽出後,RT-RCR法にてVTG II mRNA発現レベルを調べた。また,用いた胚の性を明らかにするために,各胚の血液からDNAを抽出し,PCR法にて性判別を行った。【研究成果】コーン油を投与した対照群の雌雄ともVTG II mRNAの発現は見られなかったが,エストラジオール17βを投与した陽性対照群では,雌雄ともVTG II mRNAが明瞭に発現した。BPA投与群の雌では,発現レベルは低いがVTG II mRNAの発現が認められた。しかし,雄胚での発現は確認されなかった。一方,DDT投与群の雌では,VTG II mRNAが明瞭に発現していたが,発現レベルはエストラジオール17βを投与した陽性対照群の雌に比較して低かった。また,DDT投与群の雄にも発現レベルは低いがVTG II mRNAの発現が認められた。しかし,そのレベルはエストラジオール17βを投与した陽性対照群の雄に比較して低かった。以上の結果より,鶏胚肝臓におけるVTG II mRNAをRT-PCR法で調べることにより,BPAおよびDDTが,エストロジェン様活性を持つことが確認され,その活性の程度は,DDTがBPAよりは高いと考えられた。また,本研究の結果より,内分泌攪乱作用を有する物質の生物検定法として鶏受精卵を用いた環境ホルモン評価法が利用できることが示唆された。