hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中赤外領域における高繰り返しフェムト秒パルス光源の開発

波長2 μmの領域で超短光パルスの発生を実現するために、ZBLANと呼ばれる赤外領域において低吸収かつ低分散のフッ化物ガラスからなる光ファイバーにツリウムを添加した物を用いて、レーザー発振器を開発した。このレーザー発振器をモード同期させることにより、時間幅41フェムト秒の超短光パルスを発生させることに成功した。これは波長2 μm近傍で動作するレーザー発振器からの出力としては世界最短のパルス幅である。本研究では、波長2 μm領域で発振するようなフェムト秒レーザー光源の開発を目的としている。本年度は、主にツリウム添加ZBLANファイバーを用いたレーザー共振器を開発し、そのモード同期を試みた。ZBLANは赤外領域において吸収・分散の少ない物質であり、これを用いることでレーザーの高効率化・短パルス化が期待できる。実験では、ZBLANファイバーにツリウムイオンを添加したファイバーを用いてレーザー共振器を開発し、波長2 μm近傍でレーザー発振させることに成功した。この際のレーザー発振に必要な励起エネルギーは、石英ファイバーによる同等のレーザーよりも一桁程度少なく、従来よりも効率のよいレーザー発振器を開発することができた。次に、パルス発振させるために、開発したレーザーシステムのモード同期を試みた。モード同期の手法としては複数考えられるが、より短いパルスを得られる手法として非線形偏波回転と呼ばれる手法を採用した。これは光パルスがファイバー内を伝搬する際にその偏光が回転する現象があるが、その回転の度合が光強度に非線形に依存するという現象を利用するものであり、この手法により光強度の高い部分を選択的に増幅することが可能となり、モード同期へとつながる。この手法を採用し、共振器の調整を行うことにより、モード同期をかけてパルス発振させることに成功した。さらに、この出力パルスの時間幅を測定するため、周波数分解時間ゲート法を用いることにした。この手法は超短パルス測定のために広く使われているが、波長2 μm領域のパルスの測定に用いられた前例はあまりないため、自分で組み上げた測定装置を用いた。この測定を元にレーザー発振器を調整した結果、最終的に時間幅45 fsという非常に短いパルスを達成することができた。これは波長2 μm領域のレーザー発振器から発生したパルスとしては世界最短のパルスである。本研究では、主にツリウム添加ZBLANファイバーを用いたレーザー発振器を開発することにより、超短光パルスの発生を試みており、前年度はレーザー発振器をモード同期させる段階まで成功していた。今年度は励起光源も含めて構成素子の見直しを行い、出力パルスの最適化を行った。まず、励起光源をチタンサファイアレーザーからシングルモードファイバー出力のレーザーダイオードに交換した。このレーザーダイオードは最大出力がチタンサファイアレーザーの1/5程度と低いため、2台用いることで励起パワーの不足分を緩和した。また、共振器内の反射鏡やビームスプリッターなどの光学素子を、より広帯域に対応した特注部品と交換することで、スペクトルの広帯域化を試みた。さらに、共振器内のパルスの挙動に注意しながら偏光光学素子や分散補償素子などの調整を行うことで、マルチパルス動作を回避できる条件を検討した。以上の改良の結果、安価なレーザーダイオードを励起光源として使用したにも関わらず、出力パルスエネルギーは38 mWと前年度よりも3倍近く向上することができたと同時に、パルス幅も41 fsと前年度よりも10%程度短縮することができた。さらに簡便なシステムを開発するために、ダブルクラッドZBLANファイバーを用いてレーザー発振器の開発を行った。ダブルクラッドファイバーは、安価で高出力だが低ビーム品質なマルチモードレーザーダイオードを励起光源として使用できるのが特長である。このシステムにおいて上記と同様の調整を行った結果、100 mW程度の出力で90 fsの時間幅を持つパルスを得ることができた。すなわち、上記のシステムよりさらに安価に、波長2 μm領域において100 fsを切るような時間幅を持つパルスを発生させることに成功した。光工学・光量子科学本年度では主にZBLANファイバーを用いたレーザー共振器の開発およびそのモード同期を目標としていたが、これらの目標はいずれも達成することができた。今後は、開発したレーザー共振器をもとに、この出力を増幅するためのシステムを開発し、出力パルスのさらなる高出力化を目指す。増幅器には、ZBLANを材質としたダブルクラッドファイバーを用いる。ダブルクラッドファイバーとは、コアの周りにクラッド層を2つ持つようなファイバーであり、コアだけでなく内側の第一クラッドでも光をガイドできるのが特徴である。このようなファイバーを用いれば、集光が難しいハイパワーの励起光を用いた場合でも効率よくファイバーに結合することが可能となる。これにより、効率よくコアを励起することが可能となり、ハイパワーの増幅が可能となる。

なお、ZBLANは石英よりも赤外領域における吸収が少ないため、より高効率であることが予測されるが、熱に弱いという報告もあるため、問題が大きい場合はZBLANと石英の中間程度の性質を持つとされるフッ化アルミニウム製のファイバーの使用も検討する。また、増幅の際、ファイバー内での電場強度が高くなりすぎると非線形過程が起こり、さらにはファイバーの損傷を引き起こす可能性がある。強度を抑えつつ増幅するためにチャープ・パルス増幅という手法を用いる。これは、分散によってパルス幅が伸びた状態のまま増幅し、その後でパルス圧縮系を用いて時間幅を縮めるという手法である。これにより、増幅時のファイバー内での非線形効果を抑制しつつ、パルスの増強が可能となる。パルス圧縮系としては、原理的には共振器で用いる物と同様の系を用いることが可能であるが、実際には強度が上昇しているために熱や非線形性による問題を抑制する必要がある。このため、シリコンプリズムやレンズのような透過型光学素子ではなく、回折格子や球面鏡などの反射型の素子を組み合わせることにより問題の回避を試みる。
視床下部破壊によって生じた実験的白内障の研究

酸性アミノ酸であるL-グルタミン酸のナトリウム塩(monosodium glutamate,MSG)を乳仔期のWistar kyotoラットに投与し、視床下部の弓状核および視索前野に選択的かつ高度な傷害を与え、副交感神経優位な肥満、高血糖ラットを作製した。投与方法はラットの生後1日目から5日目に体重1gあたり2mgのMSGを皮下注射した。生後8カ月目から白内傷を生じてきた。生後1年6ケ月生存しえたラット8匹の水晶体を摘出し、形態学的に観察した。エーテル麻酔下に断頭にて屠殺した。摘出した水晶体は右眼を光学顕微鏡用として10%ホルマリンで固定しパラフィンに包埋した。左眼は電子顕微鏡用として4%グルタールアルデヒトで固定しエポンに包埋した。パラフィン包埋標本はヘマトキシリンエオジン染色、フォンユッサ染色を施行し、エポン包埋標本はトルイジンブルーにて染色した。肉眼的には全例に白内障が認められた。程度は軽度が2匹4眼、中等度が1匹2眼、高度が5匹10眼であった。光学顕微鏡で観察すると、水晶体嚢には著変は認められなかった。赤道部から前嚢下、後嚢下皮質には水晶体線維の配列の乱れ、膨化、液化が認められた。特に赤道部から前嚢下皮質にかけて広範に観察された。さらにフォンユッサ染色で黒染する顆粒状のカルシウムが散見された。水晶体核にはカルシウムの沈着や著変は認められなかった。電子顕微鏡用に水晶体を、状断にて2分割しエポンに包埋したが、2分割の水晶体は光学顕微鏡では観察できるものの電子顕微鏡用の超薄切は困難であった。今後標本作製上の工夫が必要と思われた。
クルマエビのフリーラジカル生成遺伝子群の解明とこれらを指標とした早期診断への応用

エビ養殖において、高密度飼育によるエビの感染防御能力の低下等により、ウイルス病や細菌感染症を主とした疾病が世界各地で発生している。本研究では、エビ類における生体防御と生命維持などの統合的な生体制御機構をフリーラジカル生成酵素群の側面から明らかにし、これらの遺伝子を早期疾病診断へ応用することを目的とした。平成25年度はROS生成酵素であるキサンチン酸化還元酵素(xanthineogxidoreductase : XOR)の遺伝子の同定、各種解析、およびを初年度から同定された各遺伝子の組織局在性の特定および、各遺伝子の有効利用法の探索を行う計画であった。クルマエビのXDH遺伝子の全長は4,328bp、推定1,362アミノ酸残基、推定アミノ酸分子量は、150kDaであった。分子系統解析において節足動物のXDHとクラスターを形成した。アミノ酸配列を用いた相同性解析において、ゼブラフィッシュと56.5%、ヒトと54.2%、キイロショウジョウバエと53.1%の相同性を示した。ドメイン解析において、XDHの特徴的なドメインは生物間においてよく保存されていた。平常時のクルマエビの各臓器における発現解析において、クルマエビのXDHは中腸腺および脳において高い発現を示した。またin vivoの感染実験において、クルマエビ急性ウイルス血症原因ウイルス(penaeid rod-shaped DNA virus : PRDV) 108時間以降に、鰓においてクルマエビのXDHの遺伝子発現が低下傾向を示した。本研究期間において同定、機能解析が進められたフリーラジカル生成遺伝子群(NOS, Nox, DuoxおよびXDH)のうち、NoxおよびDuoxがPRDV感染時に有意に高い発現を示すことから、疾病診断、特にPRDV感染時の遺伝子マーカーの候補に選定した。本研究課題である「クルマエビのフリーラジカル生成遺伝子群の解明とこれらを指標とした早期診断への応用」の最終目標であるエビ養殖現場で応用するために必要な基礎データを構築できたことから、本研究はおおむね順調に進展したといえる。各遺伝子の有効利用法を応用し、エビ養殖現場で役立つ疾病防除法を確立する。自然免疫が生体防御能の中心であるエビ類において自然免疫機能で特に重要である殺菌・殺ウイルス能をもつフリーラジカルである活性酸素種(ROS)と活性窒素種(RNS)は特に重要である。そこで、RNSの一種である一酸化窒素を合成する一酸化窒素合成酵素(NOS)およびROS生成酵素群に関する研究を行った。本研究ではエビ類における生体防御と生命維持などの統合的な生体制御機構をフリーラジカル生成酵素群の側面から明らかにし、早期疾病診断へ応用することを目的とした。クルマエビのNoxについて、分子系統解析において昆虫のNoxおよび脊椎動物のNox5とクラスターを形成した。発現解析において、リンパ様器官および血球でNox遺伝子の高い発現が確認された。血球をVibrio penaeicidaの死菌で刺激すると、刺激後4時間において遺伝子発現が対照区の7倍に増加し、その後低下した。以上より、クルマエビNox遺伝子は昆虫およびヒトのNox5に近縁であり、生体防御に関与する可能性が示唆された。平成24年度はフリーラジカル生成酵素群の遺伝子同定、各種解析、遺伝子ノックダウンを行う計画であり、昨年度に続いて新たにクルマエビにおいて、ROSの1種である過酸化水素を生成するDual酸化酵素(Dual oxidase:Duox)の同定に成功した。クルマエビのDuox遺伝子の全長は4,695bp、推定1,498アミノ酸残基、推定アミノ酸分子量は、173kDaであった。分子系統解析において節足動物のDuoxとクラスターを形成した。アミノ酸配列を用いた相同性解析において、クルマエビのDuoxは、コクヌストモドキ(Tribolium castaneum)のDuoxと69.3%、ヒトのDuox1、2とそれぞれ、41.2%、39.2%の相同性を示した。発現解析において、クルマエビの鯉においてDuox遺伝子の高い発現が確認された。またin vivoの感染実験において、クルマエビ急性ウイルス血症原因ウイルス(penaeid rod-shaped DNA vims:PRDV)接種後60時間でDuox遺伝子の発現が有意に上昇し、その後低下した。遺伝子ノックダウンの実験において、Duox遺伝子をノックダウンすると、エビの生残率が低下する傾向が認められた。以上より、クルマエビDuoxは節足動物のDuoxに近縁であり、生体防御や恒常性維持に関与していることが示唆された。

平成25年度はROS生成酵素であるキサンチン酸化還元酵素(xanthineogxidoreductase : XOR)の遺伝子の同定、各種解析、およびを初年度から同定された各遺伝子の組織局在性の特定および、各遺伝子の有効利用法の探索を行う計画であった。クルマエビのXDH遺伝子の全長は4,328bp、推定1,362アミノ酸残基、推定アミノ酸分子量は、150kDaであった。分子系統解析において節足動物のXDHとクラスターを形成した。アミノ酸配列を用いた相同性解析において、ゼブラフィッシュと56.5%、ヒトと54.2%、キイロショウジョウバエと53.1%の相同性を示した。ドメイン解析において、XDHの特徴的なドメインは生物間においてよく保存されていた。平常時のクルマエビの各臓器における発現解析において、クルマエビのXDHは中腸腺および脳において高い発現を示した。またin vivoの感染実験において、クルマエビ急性ウイルス血症原因ウイルス(penaeid rod-shaped DNA virus : PRDV) 108時間以降に、鰓においてクルマエビのXDHの遺伝子発現が低下傾向を示した。本研究期間において同定、機能解析が進められたフリーラジカル生成遺伝子群(NOS, Nox, DuoxおよびXDH)のうち、NoxおよびDuoxがPRDV感染時に有意に高い発現を示すことから、疾病診断、特にPRDV感染時の遺伝子マーカーの候補に選定した。同定途中の遺伝子もあるが、研究は当初の計画以上に進んでいる。最終目的を果たすために掲げた今年度の目標「エビ類のフリーラジカル生成酵素群に関する基礎的データの構築」を達成し、研究計画は至って順調に進展している。同定途中の遺伝子もあるが、研究は当初の計画に沿っておおむね順調に進展している。最終目的を果たすために掲げた今年度の目標「エビ類のフリーラジカル生成酵素群に関する基礎的データの構築」を達成した。本研究課題である「クルマエビのフリーラジカル生成遺伝子群の解明とこれらを指標とした早期診断への応用」の最終目標であるエビ養殖現場で応用するために必要な基礎データを構築できたことから、本研究はおおむね順調に進展したといえる。当初の研究計画どおり、平成24年度は同定した遺伝子の発現解析、機能解析を行う。具体的には、RNA干渉による各遺伝子のノックダウン下での血球でのNOおよびスーパーオキシドの産生量を測定し、各遺伝子の機能を解析する。フリーラジカル生成遺伝子群およびシグナルトランスダクション関連遺伝子群をマルチプレックス同時発現定量解析によって解析する条件設定を行う。当初の研究計画どおり、平成25年度は各遺伝子のmRNAをinsituハイブリダイゼーションによって検出する。各酵素の遺伝子配列からペプチド抗体作製用エピトープを探索し、合成ペプチドに対するペプチド抗体を作製する。その際には、各遺伝子のアミノ酸配列の平均疎水性値や電荷密度を参考に、特異性の高い抗体を作製する。ペプチド抗体を用いて、刺激したエビにおける各臓器での発現を免疫組織化学染色法によって解析する。前年度に設定したマルチプレックス同時発現定量解析条件を用いて,これらの遺伝子の動的解析を行う。
日本語教師養成のための教師談話の実証的分析:訂正行動・質問行動・文型提示方法

日本語教師養成過程における、教室活動に関する指導項目は、常に抽象的な形で示され、後は試行錯誤を通して経験を積むのを待つか、先輩教師の秘術を盗みとるという形で行われてきた。近年教師のトレーニングとディベロップメントがやかましく言われ、ともすればディベロップメントに比重がおかれる傾向が強いが、基礎的な技術トレーニングの内容を具体化することが軽視されてはならないと考える。本研究は、教師養成課程終了段階で、最低限型通りの指導技術を身につけさせる為の基礎研究であり、具体的には、現役教師の教室活動と教育実習生の模擬教壇実習をVTRに収録し、1)訂正2)質問3)文型の意味の提示4)文型の機能の提示の4点について、具体的な教室活動方法を観察し、類型化した。実習生の教室活動についての分析(鈴木・筒井1993)とベテラン教師の教室活動のVTR分析とを比較することで、教師養成の為に必要な教室活動の技術を具体的に記述し類型化することが、ある程度できたと考えている。今回残された作業として、教室実習前に訓練しておくべき教師の話し方をシラバス化し教師トレーニング用の教材を作成することが挙げられる。
脳損傷患者の集中的運動療法における脳の可塑性の研究

ヒトにおいて、PETや磁気刺激を用いた研究で、脳の機能局在や興奮性が大きく変化することが確認されているが、その可塑性の大きさに比べて脳卒中患者の上肢機能の回復は良くない。我々は、片麻痺上肢への集中訓練を行って、大脳皮質の興奮性の変化を、磁気刺激を用いて検討した。脳血管障害患者27名に、通常の作業療法のみを2週間、集中訓練を26週間行い、上田上肢グレード、ブルンストロームステージ、STEF(simple test for evaluating hand function :簡易上肢機能検査)を施行し、上肢、手指機能の回復の程度を見た。通常の作業療法の期間は、関節可動域やサンディング等を行い、集中訓練ではそれに加えて介助自動運動の形で共同運動から分離したパターンを1日500回以上反復させた。このうちの12例で、集中訓練期間の前後で経頭蓋磁気刺激を行い、MEP(motor evoked potential :運動誘発電位)の変化を調べた。8の字コイルを用いて、患側の頭皮上を1020ヵ所刺激し、患側の母指外転筋から表面筋電図でMEPを記録し、その振幅の変化を見た。対象の12名をMEP振幅の変化によって、減少群1名、増大群4名、不変群7名の3群に分けた。減少群、不変群では、増大群に比べて、上肢機能の回復が比較的良い傾向があった。MEPの変化と上肢機能の変化を対比させてると、麻痺が改善し、上肢機能が共同運動レベルから分離する段階ではMEP振幅が増大し、手指が巧緻性を獲得する段階では、MEP振幅が減少する傾向があった。同様のことは、健常人における、複雑な運動学習の過程でも実証されており、四肢の機能回復や運動の習熟時に一般的に起こっている現象である可能性が高い。片麻痺上肢への集中訓練時における、大脳皮質の興奮性の変化のパターンをつかむことができ、より良い片麻痺上肢の訓練法の開発に寄与できると思われる。脳血管障害患者8名に、通常の作業療法をのみを2週間、集中訓練を2-6週間行い、上田上肢グレード、ブルンストロームステージ、STEF(simple test for evaluating hand function:簡易上肢機能検査)を施行し、上肢、手指機能の回復の程度を見た。通常の作業療法の期間は、関節可動域訓練やサンデイング等を行い、集中訓練期間では、それに加えて、抵抗をつけた介助自動運動の形で共同運動から分離したパターンを1日に500-1000回反復させた。集中訓練期間の前後で経頭蓋磁気刺激を行い、MEP(motor evoked potential:運動誘発電位)の変化を調べた。8の字コイルを用いて、患側、健側頭皮上をそれぞれ10ヵ所ずつ刺激し、母指外転筋から、表面筋電図でMEPを記録し、その振幅比(患側/健側)を求めた。集中訓練前が1.60±1.96(平均±標準偏差)、集中訓練後が1.33±1.47と、どちらも、患側の振幅が大きくなっており、集中訓練後に振幅比がやや低下する傾向があった。また、振幅が0.05mV以上であったポイント数の比(患側/健側)をとると、集中訓練前1.09±0.59、集中訓練後1.21±0.97であり、患側の反応ポイント数が多かった。

対象の8名中、明らかにMEP振幅比が低下した2名では、STEPが85-95点に改善し、上肢、手指機能の著明な改善が見られた。また、MEP振幅比があまり変化しなかった4名では、上肢、手指機能の著明な改善は見られず、STEFで0-49点の改善にとどまった。麻痺が改善し、上肢機能が共同運動レベルから分離する段階では、MEP振幅比が増大し、手指が巧緻性を獲得する段階では、MEP振幅比が減少するのではないかと考えた。脳血管障害患者12名に、通常の作業療法のみを2週間、集中訓練を26週間行い、上田上肢グレード、ブルンストロームステージ、STEF(simple test for evaluating hand function:簡易上肢機能検査)を施行し、上肢、手指機能の回復の程度を見た。通常の作業療法の期間は、関節可動域やサンデイング等を行い、集中訓練ではそれに加えて介助自動運動の形で共同運動から分離したパターンを1日500回以上反復させた。集中訓練期間の前後で経頭蓋磁気刺激を行い、MEP(motor evoked potential:運動誘発電位)の変化を調べた。8の字コイルを用いて、患側の頭皮上を1020カ所刺激し、患側の母指外転筋から表面筋電図でMEPを記録し、その振幅の変化を見た。対象の12名をMEP振幅の変化によって、減少群1名、増大群4名、不変群7名の3群に分けた。減少群、不変群では、増大群に比べて、上肢機能の回復が比較的良い傾向があった。また、脳血管障害患者8名に、通常の訓練、集中訓練を行い、8の字コイルを用いて、患側、健側の頭皮上をそれぞれ10カ所ずつ刺激し、母指外転筋からMEPを記録し、その振幅比(患側/健側)を求めた。集中訓練前が1.60±1.96(平均±標準偏差)、集中訓練後が1.33±1.47であり、集中訓練後に振幅比がやや低下する傾向があった。対象の8名中、明らかにMEP振幅比が低下した2名では、STEFが8595点に達し、上肢、手指機能の著明な改善が見られた。以上の結果から、麻痺が改善し、上肢機能が共同運動レベルから分離する段階ではMEP振幅または振幅比が増大し、手指が巧緻性を獲得する段階では、MEP振幅または振幅比が減少すると思われた。
ゲノム機能解析による好圧好冷性微物の有用遺伝子探索及びその利用に関する研究

本研究においては、全ゲノム解析が終了した好圧好冷性細菌Shewaneila violaceaDSSI2株ゲノム情報から情報学的解析により有用遺伝子候補の抽出を行い、応用化に向けた機能解析を行うことを本研究の目的とした。全ゲノム配列情報から、プロモーター配列情報を効率的に検索・抽出し、整理が可能なソフトウェアの構築を試み、本プログラムをDSS12株ゲノムに適用しその解析を行った。本プログラムのプロモーター候補検索の基本的原理は以下の通りである。1)アノテーション済みのゲノム配列データを読み込む、2)解析者が検索したい目的配列を指定し検索する、3)検索された配列は分類、位置情報、ゲノム上のマッピングを行う。現在これら解析データは整理中であり、終了後に上記データベース情報と共に公開される予定である。ゲノム機能解析の一環として、本菌株の有する3種のアルカリフォスファターゼに着目し酵素の活性測定を行った。発現ベクターの構築の後、精製蛋白を用い、各々酵素活性を測定したところ、3種とも、低温から高温まで、温度に関して異なる活性を有していることが明らかとなった。現在、これら酵素のさらなる有用性を検討するため、温度、塩濃度、pH等に対する安定性に関して解析を行っている。さらにその他の酵素についても同様な解析を進めている。さらに独立行政法人海洋研究開発機構が主宰する、しんかい6500による深海調査に参加し、日本海深海底泥をサンプリングした。その底泥から、低温プロテアーゼ、アミラーゼ、窒素固定能を有する、新規有用深海微生物分離を試み、何種類かの微生物の分離が行われた。これら微生物の多くは、耐冷性、又は好冷性を有し、16SrDNAによる系統解析を行ったところ、数種は新種である可能性が示唆された。特に窒素固定細菌については、これまでまた深海環境からの分離例はなく、現在、これら微生物の有用性を探るべく、詳細な生理学及び分類を行っている。【目的】全ゲノム解析が終了した好圧好冷性細菌Shewanella violacea DSS12株ゲノム情報から情報学的解析により有用遺伝子(1)候補の抽出を行い、応用化に向けた機能解析を行うことを本研究の目的とした。(1)ここでいう有用遺伝子とは、プロテアーゼなどの有用酵素遺伝子を、またEPAなど有用生理活性物質合成系に関与する酵素遺伝子群など、応用化に結びつく遺伝子群の全てを指す。【有用遺伝子群候補の抽出とデータベース化】本菌株全ゲノム情報は、CDSとして約4,100遺伝子であり、まずはじめにこれらアノテーション情報のデータベース化を行った。その後、プロテアーゼ、セルラーゼ等の有用遺伝子群候補の抽出を行いDSS12株に特化した有用遺伝子データベースを構築した。データベース情報の公開については、本菌株ゲノム論文の出版と同時に行われる予定である。【DSS12株全ゲノム情報からの有用遺伝子群候補の抽出】全ゲノム配列情報から、プロモーター配列情報を効率的に検索・抽出し、整理(解析)が可能なソフトウェアの構築を試み、本プログラムをDSS12株ゲノムに適用しその解析を行った。プログラム作成のコンセプトの一つは、実験をメインにした研究者が自身の実験データを元にしながら操作可能にすることであり、そのような機能を盛り込むことも計画している。

【有用遺伝子群の機能解析】ゲノム機能解析として、発現ベクター利用による高発現蛋白の活性測定、及びプロテオーム解析による全蛋白の分布パターンの解析を行った。特に常圧下及び高圧力下における細胞内蛋白の発現の違いを比較した。来年度は質量分析等により、高圧力下特異的蛋白を見出し、それらの記載とデータベース化を行う予定である。【目的】昨年度に引き続き、全ゲノム解析が終了した好圧好冷性細菌Shewanella violacea DSS12株ゲノム情報から情報学的解析により有用遺伝子候補の抽出を行い、応用化に向けた機能解析を行うことを本研究の目的とした。【有用遺伝子群候補の抽出とデータベース化及びその抽出】本菌株全ゲノム情報について、データベース化の行われた、約4100遺伝子の候補は、有用遺伝子データベースが構築され、現在公開に向け準備中である(本菌株ゲノム論文の出版と同時に行われる予定)。また、昨年度試みたソフトウェアの構築(プロモーター配列情報を効率的に検索・抽出、整理する)により、本ソフトウェア開発の終了後に上記データベース情報と共に公開される予定である。【有用遺伝子群の機能解析】ゲノム機能解析の一環として、本菌株の有する3種のアルカリフォスファターゼに着目し酵素の活性測定を行った。発現ベクターの構築の後、精製蛋白を用い、各々酵素活性を測定したところ、3種とも、低温から高温まで、温度に関して異なる活性を有していることが明らかとなった。現在、これら酵素のさらなる有用性を検討するため、温度、塩濃度、pH等に対する安定性に関して解析を行っている。さらにその他の酵素についても同様な解析を進めている。【新規有用深海微生物の分離】本年度、独立行政法人海洋研究開発機構が主宰する、しんかい6500による深海調査に参加し、日本海深海底泥をサンプリングした。その底泥から、低温プロテアーゼ、アミラーゼ、窒素固定能を有する、新規有用深海微生物分離を試み、何種類かの微生物の分離が行われた。これら微生物の多くは、耐冷性、又は好冷性を有し、16SrDNAによる系統解析を行ったところ、数種は新種である可能性が示唆された。特に窒素固定細菌については、これまでまた深海環境からの分離例はなく、現在、これら微生物の有用性を探るべく、詳細な生理学及び分類を行っている。
カイコとその近縁種における寄主植物選択機構の進化

カイコガ上科では、イチジク属食などの原始食性からクワ食が進化してきた。クワは高濃度の糖類似アルカロイドを含有しており、カイコや近縁種は何らかの方法で毒性を克服してきた。カイコのクワ選好性の機構解明のため、広食性変異体spliを解析したところ、それらの原因が、POUホメオドメインを持つ転写因子の遺伝子にあることを解明した。これら変異体では嗅覚受容体などの遺伝子発現が大きく変化しており、それが食性変異の原因と予想された。一方、アルカロイドが標的とするスクラーゼのうち主要なものは、カイコでのみ抵抗性が見られた。ゲノム・トランスクリプトームの解析の結果から、標的酵素が量的・質的に進化したと推定された。カイコの食性変異体spliは、カイコの性フェロモンの主成分であるボンビコールに対する応答性が低下し、正常なカイコが交尾行動を示さないボンビカールに対して交尾行動を示し、クワ以外の植物でも摂食する。spli雄成虫の触角電位を計測したところ、変異体ではボンビカールに対する応答は正常であったが、ボンビコールに対する応答がほとんど認められなかった。spli変異体では、ボンビコール受容体mRNAの発現量は約1/1000に低下していた。これらから、spliは、ボンビコール受容体の転写を制御していることが明らかになった。spliのポジショナルクローニングを行い、原因遺伝子を明らかにした結果、転写因子をコードすることが判明した。spli変異体におけるトランスクリプトームの異常を解明するため、Illumina GA2Xで正常蚕およびspli変異体の雄成虫触角のRNA seqをそれぞれ4千万リード以上解読した。そのうち約60%がカイコゲノム配列にマップできた。2系統間で発現量の異なる領域を834箇所同定した。p50T系統(正常)に比べてspli系統(嗅覚異常変異体)で激減するととが分かっているボンビコール受容体(BmOrl)をコードする遺伝子は、RNA seqでも差が大きく出ており、妥当な結果が得られていた。カイコと同じカイコガ族(Bombycini)に属するウスバクワコ(Rondotia menciana;クワ食)およびイチジクカサン(Trilocha varians;イチジク食)のフェロモン腺等のトランスクリプトームをIllumina GA2Xで解析し、アセンブリーした。カイコガ科におけるイチジク属食からクワ食への転換の遺伝子機構を解明するために、カイコの食性変異体の解析と、カイコガ科種間のトランスクリプトームの比較を行っている。カイコの食性変異体spliおよびBtは、いずれもクワ以外の餌を摂食する。しかも、どちらもカイコの性フェロモンであるボンビコールに対する応答性が低下し、正常なカイコが交尾行動を示さないボンビカールに強く誘引される。spli変異体ではボンビカール受容体mRNAの発現量は正常であったが、ボンビコール受容体mRNAの発現量は約1/1000に低下していた。spliのポジショナルクローニングを行った結果、原因遺伝子はショウジョウバエのacj6に相同な遺伝子であり、POUドメインとホメオドメインを持つ転写因子をコードすることが判明した。雄成虫触角、幼虫触角、および幼虫小顋のRNA-seqを、正常蚕とspli変異体の間で、それぞれ解析した。その結果、変異体では嗅覚受容体遺伝子や匂い物質結合タンパク質遺伝子などの発現が減少していた。カイコ(クワ食)と同じカイコガ族(Bombycini)に属する3種、すなわちウスバクワコ(クワ食)、イチジクカサン(イチジク属食)、およびテンオビシロカサン(イチジク属食)について、中腸のトランスクリプトームをGAIIxを用いたRNA-seqによって大規模に解析した。オーソロガスな関係にある遺伝子に関してFPKM値による単純比較を行ったところ、予想通り、クワ食昆虫では糖類似アルカロイドに耐性をもつショ糖分解酵素Suc1の発現量が非クワ食昆虫と比較して高いことが分かった。したがって、クワへの適応には、この遺伝子の転写活性化が鍵となった可能性がある。合わせて、フェロモン腺のRNA-seqによる種間の比較も行った。1.カイコ近縁種における糖類似アルカロイド耐性獲得機構の解明(1)トランスクリプトームの比較:クワ食の4種(カイコ、クワコ、ウスバクワコ、クワノメイガ)と非クワ食の4種(イチジクカサン、テンオビシロカサン、エリサン、サクサン)の幼虫中腸を対象にしてIlluminaによるRNA-Seq解析を行った。クワ食昆虫で多く発現する遺伝子を抽出した結果、糖類似アルカロイド抵抗性スクラーゼをコードするSuc1をはじめ、二糖分解酵素遺伝子が多く含まれていた。また、絹糸腺でも消化酵素の一部が発現することが知られていることから、クワ食4種と非クワ食4種で、前部・中部糸腺のRNA-Seqを行った。(2)二糖分解酵素の糖類似アルカロイドへの抵抗性の獲得:カイコ、イチジクカサン、エリサンの3種それぞれのα-グルコシダーゼを、バキュロウイルスで大量発現した。精製した酵素の糖類似アルカロイドに対する抵抗性を比較した結果、カイコの酵素は他2種よりも高い抵抗性を示した。

(3)イチジクカサンのゲノム解析:クワ食への進化を理解するには、カイコに近縁の非クワ食種であるイチジクカサンのゲノム情報が必要である。Illuminaでショットガンシークエンシングを行いアセンブルした結果、コンティグのN50が17.1 kbとなる良好なゲノム配列を得ることができた。2.カイコの広食性変異体の原因遺伝子の単離とトランスクリプトーム解析カイコではクワ以外の餌を摂食する広食性変異体が分離されている。すでに、Bt変異体の触角や味覚器官のRNA-Seqの結果を解析したところ、嗅覚受容体やイオンチャンネル型受容体の遺伝子などの発現量が大きく変化していた。クワ食4種(カイコ、クワコなど)と非クワ食4種(イチジクカサンなど)の幼虫中腸のRNA-Seq解析を行った結果、β-フルクトフラノシダーゼをコードするSuc1のほか、α-グルコシダーゼをコードするMal1やSuhなど二糖分解酵素遺伝子が、非クワ食の昆虫よりもクワ食昆虫で多く発現することが分かった。酵素活性の糖類似アルカロイドに対する抵抗性の種間比較から、クワ食昆虫のクワへの適応の一因であると推定された。すなわち、クワ食昆虫のMal1はD-AB1・DNJに対して抵抗性を示し、その原因となるアミノ酸配列は局在していた。膜結合型スクラーゼであるSuhについても解析した結果、スクロース特異的な加水分解活性を示し、昆虫種間での糖類似アルカロイドへの抵抗性の比較から、Suhもクワの毒性へ適応して進化してきたと推定された。TALENによってカイコのSuc1をノックアウト(KO)した結果、KO個体は桑葉及び人工飼料に糖類似アルカロイドを添加しても、正常個体と同様に成長した。さらにMal1遺伝子をCRISPR/Cas9を用いてKOした結果、そのダブルノックアウトカイコも、正常個体と同様に成長した。一方、SuhをKOしたところ、人工飼料育で幼虫の成長が遅延し、3つの遺伝子のうちで唯一明瞭な表現型を示した。これらより、膜結合型スクラーゼSuhがクワへの適応に重要な役割を果たしていると考えられる。その他に、スクラーゼの発現が見られる前部糸腺・中部糸腺の遺伝子発現を、上記と同じ8種の昆虫で、RNA-Seqによって網羅的に比較した。また、カイコに近縁の非クワ食種であるイチジクカサンおよびエリサンのゲノム情報を次世代シークエンサーで解読し、遺伝子発現の種間差異を配列レベルで解析する基盤を作った。また、カイコの食性変異体の触角や味覚器官のRNA-Seqのデータを解析し、食性決定の遺伝子機構へ迫った。カイコガ上科では、イチジク属食などの原始食性からクワ食が進化してきた。クワは高濃度の糖類似アルカロイドを含有しており、カイコや近縁種は何らかの方法で毒性を克服してきた。カイコのクワ選好性の機構解明のため、広食性変異体spliを解析したところ、それらの原因が、POUホメオドメインを持つ転写因子の遺伝子にあることを解明した。これら変異体では嗅覚受容体などの遺伝子発現が大きく変化しており、それが食性変異の原因と予想された。一方、アルカロイドが標的とするスクラーゼのうち主要なものは、カイコでのみ抵抗性が見られた。ゲノム・トランスクリプトームの解析の結果から、標的酵素が量的・質的に進化したと推定された。昆虫による寄主植物の選択は、典型的な複合適応形質である。幼虫が植物を摂食するには、匂いや味への反応、無毒性と栄養価値などの条件が満たされるだけでなく、雌成虫が寄主植物へ産卵することも必要である。
成体神経幹細胞の胎生期「起源細胞」の形成メカニズムの解明

本特別研究員の研究結果からp57の父方染色体(アレル)におけるインプリント解除こそが成体神経幹細胞の胎生期「起源細胞」におけるp57の高発現の分子基盤であり、起源細胞の形成に貢献する可能性が示唆されていた。そこで、本特別研究員はp57の父方アレルのインプリント解除こそが本当に起源細胞の形成に必要なのか検討していた。しかし、これまでの本特別研究員の研究結果から既存の実験系では起源細胞を特異的に遺伝子操作することができず、他の胎生期の神経幹細胞でも遺伝子操作されてしまうことがわかった。したがって、起源細胞でのp57の父方アレルのインプリント解除及びその機能を正しく評価することができなかった。そこで、本特別研究員は起源細胞特異的に遺伝子操作可能なツールの検討を行っていた。もし、起源細胞特異的に遺伝子操作ができれば、中枢神経系全体ではなく起源細胞でのp57の父方アレルの必要性を検討することが可能となる。したがって、本実験系を立ち上げることで、p57の父方アレルのインプリント解除こそが起源細胞という特殊な細胞群の運命決定に重要か検討できると期待される。今回、本特別研究員は、この起源細胞特異的に遺伝子操作可能なマウスの確立を目指した。しかし、検討していた実験系では起源細胞特異的に遺伝子操作することができないとわかった。したがって、起源細胞特異的なp57の父方アレルのインプリント解除が成体神経幹細胞の形成に貢献するのか検討できなくなってしまった。そこで、本特別研究員は、成体神経幹細胞の胎生期起源細胞の形成を何が引き起こすのか、母体の状態に注目して新たなプロジェクトを立ち上げた。現在まだプレリミナリーデータではあるが、母体のある因子が成体神経幹細胞の胎生期起源細胞の形成に貢献する可能性を示唆する結果を得ている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではまず、p57の父方アレルは起源細胞の形成と維持のいずれに必要なのかを、起源細胞が形成された後にp57の父方アレルを遺伝子破壊することで検討した。具体的には、p57 fl/fl雄マウスとNestin-CreERT2雌マウスを交配させ、胎生16.5日目にタモキシフェンを投与することで、起源細胞の形成後にp57の父方アレルを遺伝子破壊する予定であった。しかし、非誘導条件下でCreERT2が機能しており、時期依存的にp57の父方アレルを遺伝子破壊するのは困難であることが判明した。これまでの研究計画では、中枢神経系特異的にp57の父方アレルを遺伝子破壊する系を用いて、起源細胞の形成と維持にp57の父方アレルは必要なのか評価しようとしていた。しかし、本実験系では起源細胞だけでなく、起源細胞のニッチとなる細胞でもp57の父方アレルが遺伝子破壊されてしまう。したがって、起源細胞と周囲の細胞のどちらでp57の父方アレルが必要であったのか評価することはできない。これでは、本当にp57の父方アレルが起源細胞の形成と維持に重要であるのか検証できない。そこで、本特別研究員は起源細胞特異的に遺伝子操作可能なツールの検討を行っている。まず、p57の父方アレルは起源細胞の形成と維持のいずれに必要なのかに関して、起源細胞が形成された後にp57の父方アレルを遺伝子破壊することで検討した。しかし、予想に反して用いたマウスでは時期依存的に遺伝子破壊できないことがわかった。したがって、研究内容(2-B):「p57の父方アレルは成体神経幹細胞の形成・維持に貢献するのか」の検討に関しては十分な達成が見込めなくなってしまった。しかし、実は起源細胞特異的に遺伝子改変可能な系が立ち上がりつつある。そこで、現在は起源細胞特異的に遺伝子改変する系の検討を行っており、進捗が期待される。また、研究内容(1-A)「:起源細胞でp57のインプリント解除が起きているか」の検討に関しては、起源細胞でp57の父方アレル由来のmRNAを検出できなかった。しかし、実はFACSで単離された起源細胞には将来成体神経幹細胞になる運命の細胞だけでなく別の分化細胞になる運命の細胞が混じっている。もし、起源細胞特異的に遺伝子改変することで蛍光ラベルすることができるのなら、将来成体神経幹細胞になる運命の細胞のみ濃縮して分取することは可能となる。この実験系を用いることで、p57の父方アレル由来のmRNAを検出できると期待される。これにより、将来他の分化細胞になる神経系前駆細胞と比較して、成体神経幹細胞の起源細胞でp57の父方アレル由来のmRNAが高発現しているのか検討可能となる。したがって、今後の進捗が期待される。

本特別研究員の研究結果からp57の父方染色体(アレル)におけるインプリント解除こそが成体神経幹細胞の胎生期「起源細胞」におけるp57の高発現の分子基盤であり、起源細胞の形成に貢献する可能性が示唆されていた。この可能性が真実であるならば、父方アレル由来のp57の発現は起源細胞に特異的であり、他の胎生期の神経幹細胞ではこのインプリント解除はほとんど見られないと予想される。また、もし父方アレル由来のp57の発現は起源細胞に特異的であるならば、p57の父方アレルのインプリント解除は起源細胞の形成もしくは維持に貢献しうる。しかし、これまでの本特別研究員の研究結果から既存の実験系では起源細胞を特異的に遺伝子操作及び分取することができず、他の胎生期の神経幹細胞も混じってしまうことが分かった。したがって、起源細胞でのp57の父方アレルのインプリント解除及びその機能を正しく評価することができなかった。そこで、現在本特別研究員は起源細胞特異的に遺伝子操作可能なツールの検討を行っている。もし、起源細胞特異的に遺伝子操作ができれば、起源細胞のみを遺伝学的に蛍光ラベルし、他の神経幹細胞と比べて起源細胞でp57の父方アレルのインプリント解除が起きているのか厳密に評価できる。また、中枢神経系全体ではなく起源細胞でのp57の父方アレルの必要性を検討することが可能となる。したがって、本実験系を立ち上げることで、p57の父方アレルのインプリント解除こそが起源細胞という特殊な細胞群の運命決定に重要か検討できると期待される。本年度では、この起源細胞特異的に遺伝子操作可能なマウスの確立を目指した。プレリミナリーデータになるが、ある遺伝子組換マウスで起源細胞を特異的に遺伝子操作できる可能性が示されつつある。そこで次年度からは再現性を検討し、本当に起源細胞でのみ遺伝子操作可能かを引き続き検証する。本年度は、本研究において最も重要である起源細胞特異的に遺伝子操作するマウスの検討を行った。まだプレリミナリーデータであるが、ある遺伝子組換マウスで起源細胞を特異的に遺伝子操作できる可能性が示されつつある。これから再現性を十分に検証する必要が当然あるが、起源細胞特異的に遺伝子操作できるマウスを世界で初めて確立しつつあることは、これからの研究を行う上で非常に重要な成果の1つである。このマウスを用いることで、p57の父方アレルのインプリント解除を起源細胞とその他の神経幹細胞で比較することができる。したがって、研究内容(1-A)「:起源細胞でp57のインプリント解除が起きているか」の検討を行うことが可能となり、進捗が期待される。また、本実験系を用いることにより、起源細胞とその他の神経幹細胞でp57の父方アレルのインプリント解除の機能を検討することもできる。したがって、研究内容(2-B):「p57の父方アレルは成体神経幹細胞の形成・維持に貢献するのか」の検討を行うことも可能となり、こちらも進捗が期待される。そこで、本特別研究員はp57の父方アレルのインプリント解除こそが本当に起源細胞の形成に必要なのか検討していた。しかし、これまでの本特別研究員の研究結果から既存の実験系では起源細胞を特異的に遺伝子操作することができず、他の胎生期の神経幹細胞でも遺伝子操作されてしまうことがわかった。
機能性ガングリオシドの探索、作用機作とその有効利用に関する研究

最近、ガングリオシド微量成分について種々の細胞活動の活性化、調節、制御との関連から急速に関心が高まってきている。本研究では新しい機能性ガングリオシドを培養細胞系を用いて探索、解析し、その作用機作を分子レベルで解明し、活性ガングリオシドあるいはその類縁合成化合物を合成し、その医学・生物学分野における有効的利用法を開発することを目的とした。その結果、(1)培養腎細胞MDCK株に対してGM3等がドーム形成促進作用を持ち、その作用機作はcAMPレベルを上昇させるものではないこと、(2)ガングリオシド依存性タンパクリン酸化酵素系が存在すること、中でも細胞表層に局在するectoー型のタンパクリン酸化酵素系の中でガングリオシドにより活性化されるものがあること、さらに、(3)ガングリオシドと同等の神経突起伸展作用を持つシアル酸含有合成化合物を発見し、その作用がおもに膜の透過性昂進にあること、等を明らかとした。一方、これら生理活性を持つガングリオシドを有効に細胞表層に出現させる方法を検討していく過程で、(4)マウス胸腺においてステロイド依存的にGM3合成活性が誘導されること、(5)癌遺伝子を導入することにより細胞膜ガングリオシドが変動すること、等を明らかにした。我々の一連の研究により、様々なガングリオシド分子種が種々の細胞において"生理活性"を示すことが明らかとなり、また、これらの分子の発現機構を解く糸口が見えてきた。さらに、ガングリオシド添加による細胞応答を様々に検討していく過程で、ectoー型のタンパクリン酸化酵素系に見られるように、今まで知られていなかったガングリオシドの関与するシグナル伝達機構の存在が示唆されるに至った。今後、それぞれの細胞応答に対する作用機作を詳細に検討し、明らかにし、人為的にその発現を制御する方法を検索して行く必要があるものと考えられる。本研究補助金により我々の研究は飛躍的に進展した。本年度の研究実績を要約すると以下の様になる。1)神経芽腫瘍細胞の神経突起伸展作用に対するGQlbの構造活性相関の解析が完了した。その結果、テトラシアロ構造が絶対に要求されること、特に還元末端Gal結合ジシアロ基、内部Gal結合ジシアロ基の内でどの一残基の欠如も活性の消失をもたらすことが明らかとなった。また、GQlbのオリゴ糖部分のみを調製し、その作用を調べた結果、糖鎖部分にも活性が低い乍らも認められることから、このオリゴ糖鎖を認識する受容体の存在が分かってきた。2)ガングリオシドの神経突起伸展作用とNGFのそれとの相互関係については細胞形態上では区別がつかないが、タンパク合成、核酸合成、様々な酵素活性などの生化学的パラメーターに関しては、NGFに比較して、GQlbの作用は短期間のみ持続する点で異なっていた。3)ガングリオシド依存性タンパクリン酸化機構が細胞膜に存在することを発見した。神経芽腫瘍細胞GoToの場合、この機構のガングリオシド特異性と神経突起伸展作用のガングリオシド特異性とは良く一致した。從ってこのタンパクリン酸化機構と神経突起伸展との関連を明らかにすることは極めて重要であるとかんがえられ、今後の詳細な検討が必要となった。4)PTH感受性MDCK腎細胞株について、腎ガングリオシドのみが水イオン輸送促進効果を持つことをつきとめた。今後はこの作用を担っているガングリオシド分子種を明らかにするとともにその生化学的生理学的機能を検討することが必要である。5)遺伝子導入実験系については、アデノウイルスのDNA断片Elaを用いることによって、GD3合成酵素(シアル酸転移酵素)の誘導あるいは活性化を引き起こし得ることを明らかにした。

1.ガングリオシド、存性タンパクリン酸化酵素の精製本年度はラット脳、神経芽腫瘍細胞(ヒト由来:GOTO)から本酵素の単離精製を試みた。その結果、複数の酵素が存在することが明らかとなった。それぞれを、粗抽出液から比活性にしておよそ三万倍まで精製することが可能となった。しかし、電気泳動で見る限り数種類のタンパク質の混在が認められ、まだ完全精製には至らなかった。今後さらに詳細な検討が必要である。来年度はこれらの酵素を単離精製し、その構造と機能を解明して、機能性ガングリオシドとの関連を明らかにする。2.腎由来の株細胞(MDCK)の水透過能を改変する機能性ガングリオシドの探索とその作用機作の解明GM3を外からMDCKに与えると、細胞の持つ水透過能が促進され、ドーム形成が増大することを明らかにした。また、この際、細胞内ではCAMPの有意な上昇が見られた。来年度はこの新しい機能性ガングリオシドの作用機作を解明し、細胞内CAMP濃度上昇との関連を明らかにする。また、腎機能に対する機能性ガングリオシドの役割をも調べる。3.遺伝子導入法による新機能性ガングリオシドの探索特定の細胞株(3Y-1)に異なったガン遺伝子を導入すると、異なったガングリオシドが誘導されてくることが明らかとなった。この結果を踏まえ来年度はこれらのガングリオシドが細胞の形質変換とどのように連関するかを検討し、機能性ガングリオシドの役割を考える。本年度も昨年度に引続き糖脂質がどの様な機序で細胞機能の修飾を行うのかを分子レベルで明らかにするとともに,細胞外から細胞内への情報伝達の調節機序の解明とその応用についても検討した.その結果,本年度に予定していた目標をほぼ達成することができた.以下にその研究成果を要約する.1.ガングリオシド並びに合成含シアル酸化合物が様々な培養細胞に対してそれぞれどの様な作用を及ぼすか色々な角度から調べた.その結果,腎由来の培養細胞(MDCK)に対して, GM3等がドーム形成能の昂進作用(水透過性の増大作用)を持つことを明らかにした.2.昨年度に引続きマウス神経芽腫瘍細胞Neuro2aに対する合成シアル酸含有化合物による神経突起伸展作用の構造活性相関を調べた結果,親水性基にはシアル酸を特異的に必要とするが,疎水性基はそれほど特異性は高くはなくアルキルグリセロールエーテルやコレステロールで代替出来た.しかし,エストラジオール体置換では全く活性を示さなかった.3.ヒト由来の神経芽腫瘍細胞GOTOの細胞表面に局在し, GQ1bにより特異的に活性が増大するタンパク質リン酸化活性(ecto-型)が存在することが明らかとなりこれに関連するリン酸化酵素をecto-Gg kinaseと命名した.この活性はGQ1bによる同細胞の神経突起伸展作用と関連があることが示唆された.4.ガングリオシド依存性タンパクリン酸化酵素の部分精製法を改良し精製度を上げる方法を確立した.今後は,ガングリオシド依存性タンパクリン酸化酵素(ecto-,endo-両型)を単一にまで精製し,さらに,ガングリオシド依存性タンパク
垂直感染する単純ヘルペスウイルスのトロピズムの分子機構の解析

本研究は、HSVの垂直感染にトロピズムが感染に関与するという研究である。2組の母子感染のウイルスのペアを得たことによって、母と児のウイルスの違うという現象を見出し、垂直感染の母子のウイルスのトロピズムを明らかにする。HSV-2が垂直感染するために、母のウイルスと変異して性状変化を起こし、その変化したウイルス集団が選択され、母のウイルスの約5%のみが垂直感染に関与する。すなわち、これまで知られていなかった「ウイルス感染のために、一部のウイルスに酵素遺伝子に変異を起こして、性状変化を起こし、児の細胞・体内での増殖能を得て、新生児に垂直感染する」という新しい感染成立機構の概念が確立できる。
助言によるゲームAI強化についての研究

本年度は、助言の定義を拡大し、指手候補だけでなく、より豊富な情報の利用について検討・研究を行った。その検討時に得られた新たな知見に基づき、助言としての利用を前に、ゲームにおける多数決合議に対して新しい手法を提案し、発表を行った。これまでは、他プレイヤが考えた最善の行動(最善手)候補を、助言として利用する方法を研究してきた。しかし、ゲームプレイヤは行動候補だけでなく、そのゲーム局面における形勢判断やその思考過程などの情報も有しており、それらの情報を助言として活用することで、これまで以上に強くなることが考えられる。まずは、形勢判断の値(評価値)の利用について検討を行った。評価値の利用については、楽観合議と呼ばれる手法がある。これは、同種の複数プレイヤで形勢判断を行い、最も評価値の高い指し手を選ぶ手法である。評価値の大小を一種の信頼度とみなすことで、助言への利用ができると考えた。しかし、異なるゲームプレイヤ同士では、評価値のスケールが異なるため、単純な比較は難しい。そのため楽観合議も難しい。そこで、棋譜データを使い、評価値から勝率へと変換することで、この問題を解決した。この変換を使うことで、異なるプログラム間での楽観合議を行うことが可能になり、その結果をまとめ発表した。さらに、このように得られる勝率を行動候補への確信度とみなし、多数決における票として利用する重み付きの多数決を提案した内容をまとめ発表した。以上のように、助言の定義の拡大を行い、評価値について異なるプレイヤ間での比較方法とその利用方法についての知見を得た。そこで得られた知見に基づき、合議と呼ばれる手法の改良を行い、得られた知見の応用としての成果を得た。より豊富な情報を持った助言についての新しい知見が得られていた。また、その知見を合議へと応用し、有効性を示すことができ、計画どおりに「豊富な情報の有効活用の応用」を進めることが出来ているため。より豊富な情報を助言として利用するために、指手以外の情報の利用方法について検討してきた。今回は評価値について取り組んだが、最終的な出力だけでなく、探索中の情報についても取り扱うことを予定している。得られた新しい知見に基づいて、より豊富な情報を助言として利用することでシステムの性能を改善する。並行して、得られた知見について更に研究を深めることや別のシステムへの応用など、新しい研究テーマを掘り下げていく。ゲームにおいて、他のプレイヤから助言を受けた際に有効利用する手法について研究を行っている。人工知能(AI)が社会において使われるようになり、その応用分野も広がっている。一方で、人間の知恵や直感が有効な場面も多く、人間とAIが協調するようなシステムな場面もある。AIの性能が人間を超えたものも多いゲームにおいて、その実現を目指す。これまではゲーム中の局面において、「どの手が最も良いと考えるか」を助言として与えた際に有効活用する手法を研究してきた。今年度はより豊富な情報を活用するための予備的な調査とそれについての実験を行った。豊富な情報として、コンピュータプレイヤが出力する、局面評価値を利用する。これは与えられた局面の優劣を数値化するものである。コンピュータプレイヤのグループでこれを活用した例としては、楽観合議と呼ばれる手法がある。一般的な合議は指手を多数決で決定するが、楽観合議では同じプログラムに乱数を加え、評価値の最も高い指手を採用するという手法で、単純な多数決合議よりも良い結果を得ている。異なるコンピュータプレイヤ間では、評価値のスケールが異なるために単純な比較ができないという問題がある。助言において評価値の利用をするならば、スケールの調整を考える必要がある。異なるプレイヤ間のスケール調整を考え、既に有用性が示されている楽観合議においてスケール調整が有効であることを示し、その後に助言における活用を考える。現在は、楽観合議において予備実験まで行った段階で、スケールの結果も踏まえて投稿の用意を行っている。本年度の計画のうち「その理論的背景の調査」が難航している。計画では、関連手法である合議や3-Hirnの理論的背景や解析の利用を考えていたが、ゲームプログラミングの分野では余り例がなく、調査が遅れている。「助言が有効となる条件」については、実際に実験やその予備実験を行った結果として、当初の計画よりも計算コストがかさむことが判明したため遅れが生じている。