hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
科学技術データにおける多変量データのための融合可視化環境の構築

本研究では,科学技術分野で生成される多変量データにおける変数間の相関を把握しながら,物理空間内の振る舞いを理解できるようにするための,情報可視化と科学技術データ可視化を連携した融合可視化環境を構築した.科学技術データ可視化においては,対象データの特徴に基づき可視化パラメタ値を自動的に設定する機能を組み入れた.また,視覚に加えて力覚も利用することにより,より直感的な解析が可能となった.さらに,可視化履歴の一括管理機能を導入した.本研究では、科学技術分野で生成される多変量データにおける変数間の相関を把握しながら、物理空間内の振る舞いも把握できるようにするための、情報可視化と科学技術データ可視化を連携した融合可視化環境を構築することを目指している。当該年度では、情報可視化技法の調査、および、科学技術データ可視化環境の構築を行った。情報可視化技法の調査では、科学技術データに広く利用されている自己組織化マップや並行座標系などの手法のほかに、物理的空間に依存しない多変量データに関する可視化手法についても調査を行った。これにより、従来使われてきている手法以外にも科学技術データの可視化に援用可能な手法がいくつか見られた。今後、具体的なデータに適用することにより、当該手法の有効性を検討し、提案する可視化環境への組み込みなどについて考察する。科学技術データ可視化環境の構築では、スカラ場の可視化技法である等値面化およびボリュームレンダリングの実装を行った。可視化パラメタ値設定においては、微分位相構造に基づく方法を採用しているが、現段階では微分位相解析を行えるデータ型が直交格子に限定されているため、今後、四面体格子や不規則格子などに拡張していく必要がある。ベクトル場の可視化においては、矢印表示や流線表示におけるクラッタリングを回避するために、ベクトルの大きさの差を考慮して、描画する線分に密度を工夫する方法について検討中である。渦中心の特定については圧力場が存在するものに関しては、スカラ場で利用している、微分位相解析手法が利用できることから、その妥当性を検証するとともに、圧力場がないデータに関して速度場から渦中心線を求める方法について調査を行った。また、来年度からの構築する融合可視化環境のプロトタイプを構築した。本研究では,科学技術分野で生成される多変量データにおける変数間の相関を把握しながら,物理空間内の振る舞いも把握できるようにするための,情報可視化と科学技術データ可視化を連携した融合可視化環境を構築することを目指している。当該年度では,前年度に開発した科学技術データの可視化環境の拡張と,情報可視化環境の構築を行った。科学技術データの可視化では,可視化パラメタ値設定に関する支援機能を組み込んだ。スカラ場の可視化においては,研究代表者が行ってきた既存研究である微分位相解析に基づくパラメタ値設定法を導入した。これにより,ユーザが試行錯誤的に可視化パラメタ値を決定していた従来法よりも,高精度かつ効率的にデータの特徴を強調した可視化結果を得ることができる。ベクトル場の可視化においては,速度場から特異点解析をし,渦中心となりうる点の周囲を強調して可視化する方法を導入した。しかし,3次元データなどでは処理に時間がかかるため,高速化や別の手法の導入等も検討する必要がある。情報可視化では,多変量のデータの可視化方法として平行座標系,階層型データの可視化方法としてツリーマップ,ネットワークデータの可視化方法としてネットワーク図を導入した。情報可視化と科学技術データ可視化を連携するためには,物理的な空間に意味のあるデータは科学技術データの可視化を用い,データ全体は情報可視化を用いて表現する必要がある。しかし,データのヘッダ情報だけではそれらは判別できないため,ユーザがどの成分を用いて科学技術データの可視化を行い,どの成分の情報可視化を行うのかをシステムから入力できるようにする予定である。また、データによってフォーマットが異なるため統一的なフォーマットを作成する必要がある。当初計画では,該当年度までに情報可視化と科学技術データ可視化を連携する予定であったが,現在システムの開発途中である。しかし,これはプログラミングに要する時間が不足していたためであり,今後の研究遂行に特に問題はないと思われる。また,平成28年度に研究予定の履歴管理環境の開発は,別システムでプロトタイプの開発を終えているため,情報可視化と科学技術データ可視化の連携,および,履歴管理環境の開発を平成28年度に行うことは可能であると判断した。本研究では,科学技術分野で生成される多変量データにおける変数間の相関を把握しながら,物理空間内の振る舞いを理解できるようにするための,情報可視化と科学技術データ可視化を連携した融合可視化環境を構築することを目指している.当該年度では,これまでに開発してきた情報可視化機能と科学技術データ可視化機能の連携を行い,可視化履歴の一括管理機能を構築した.情報可視化機能と科学技術データ可視化機能の連携では,複数時刻からなるデータの情報を情報可視化画面で表示し,選択したデータの物理的空間に従った可視化結果を科学技術データ可視化画面で表示するものとした.これにより,パラメタの数値だけでなく,そのパラメタを与えたときにどのような変化が物理空間で起きているかを視覚的に捉えることが可能になった.また,可視化履歴の一括管理機能を構築することにより,どのような手順でデータを解析したのかという情報を一元管理する機能を持たせた。

これらのデータを大量に蓄積・分析することにより,今後,可視化処理手順のガイドラインを作成し,e-ラーニング環境としての利用も可能になると考えられる.科学技術データ可視化機能の強化を目的とし,力覚や立体視などを利用した可視化環境の構築を行った.視覚だけでは,同時に表せる変数の数に限界があるため,力覚を併用することにより,より多くの変数を同時に呈示する機能を持たせた.力覚は,視覚に比べて精度が低いため,ベクトルなどの方向や値の強弱を直感的に感じ取るために利用する.立体視を利用することにより,データへの没入感が向上することから,複雑なデータの内部構造を見る場合などに有効であると考えられる.これらの技術と,情報可視化機能との連携は,研究期間終了後も継続的に行っていく予定である.本研究では,科学技術分野で生成される多変量データにおける変数間の相関を把握しながら,物理空間内の振る舞いを理解できるようにするための,情報可視化と科学技術データ可視化を連携した融合可視化環境を構築した.科学技術データ可視化においては,対象データの特徴に基づき可視化パラメタ値を自動的に設定する機能を組み入れた.また,視覚に加えて力覚も利用することにより,より直感的な解析が可能となった.さらに,可視化履歴の一括管理機能を導入した.科学技術データ可視化環境の構築では、スカラ場の可視化技法のうち、断面生成を組み込むことができていない。しかし、断面生成処理を実装するのに要する時間がそれほど長くないことや、それ以外の部分の調査が進んでいることなどから、総合的に判断しておおむね順調に進展していると判断した。平成28年度は,平成27年度に完了しなかった情報可視化と科学技術データ可視化の連携を行った後,可視化履歴の一括管理機能を構築する。また,実データを適用し,本システムの有効性を検証する。情報可視化と科学技術データ可視化の連携では,情報可視化で選択した内容が科学技術データ可視化の画面で強調表示されたり,その逆のことができるようにする。これにより,科学技術データ可視化で表示されているデータが,表示されている以外にどのような特性を持っているかを情報可視化画面から把握することができる。可視化履歴の一括管理機能では,可視化処理の過程および最終的な可視化結果,それによって得られた知見を関連付けて保存する。また,それらを再利用できるような機構についても検討を行う予定である。可視化平成27年度は、昨年構築した融合可視化環境の基礎開発部分を発展させ、情報可視化処理と科学技術データ可視化処理の連携を行うインタフェースの開発を行う。平成26年度に行ったスカラ場の可視化技法の組み込みのうち、対応できなかった断面生成に加え、ベクトル場の可視化技法の組み込みを行う。ベクトル場の可視化技法としては、代表的な技法である矢印表示および隆線追跡法を導入する。また、対象データの特徴量に基づいて、それぞれの可視化技法のパラメタ値を適切に決定するために、必要となる特徴量の精査およびその抽出を行う。融合可視化環境を構成する情報可視化と科学技術データ可視化の連携インタフェースの開発では、それぞれの可視化結果で選択した内容がもう一方の可視化画面で強調表示される環境を構築する。平成27年度は勤務先の異動があり、授業や大学行事などの状況が十分に把握できていなかったため、国内会議や海外学会への参加を見送った。
食と腸内細菌と健康に関するアジア横断研究

腸内細菌叢の偏倚“Dysbiosis"は腸内環境を悪化させ、その結果腸管が炎症状態となり、種々疾病を惹起する。また、申請者らのこれまでの研究成果も含め、食の西欧化・近代化が腸内細菌叢のバランスを変え肥満や大腸がんのリスクを上げていることが分かってきた。一方、元来、西欧食とは一線を画す食文化に富むアジアではその影響は益々大きいと考えられる。そこで、本海外調査研究では、食の欧米化・近代化がアジア人の腸内細菌叢にどのような変化をもたらし、それがアジア人の健康にどのように影響を及ぼしているか、アジア横断的に調査することを目標としている。特に、現代生活習慣病であり種々疾病の元凶である肥満と糖尿病に着目する。そして、アジア人がグローバル化する食事情にどのように対応していくべきか、将来に向けて考察する基礎知見とすることを目標としている。本年度は、サンプリングに向けての準備を終え、実際に海外4か国(モンゴル、インドネシア、フィリピン、タイ)にてサンプリングを開始した。サンプリングは、健常群、肥満群(BMI>30)、2型糖尿病群(HbA1c>7.0)、そして肥満+2型糖尿病群、の4カテゴリーを対象に各群30名を目標に、血液検査、糞便の採取、食生活アンケートを行った。モンゴル、フィリピン、タイはまだサンプリング中途で分析を開始していないが、インドネシアについては、サンプリングが一部完了し、解析を開始した。その結果、健常群にて他群に比べて、種々酪酸生産菌を含むClostridiales目細菌が多いことが示された。今後メタボローム解析も行い、実際に酪酸量に変化があるかどうか調査する。また、肥満患者と2型糖尿病患者の間にも細菌叢に差が見られているので、それらの細菌群と病態との関連にも興味が持たれる。昨年度までサンプリングの準備で進捗が危ぶまれたが、本年度はいよいよ開始することができた。2019年度は最終年度であるが、サンプリングを完了させ、解析できる状況にあるので、おおむね順調と自己評価する。上述したように、サンプリングについては、概ね順調に進んでいる。逐次サンプリングできたものから、細菌叢解析、代謝物解析を行い、アジアにおける食と腸内フローラと生活習慣病の関連性を調査する。本年度は、サンプリングに向けての準備を行った。まず、サンプリング予定の4か国(モンゴル、インドネシア、フィリピン、タイ)の海外研究協力者を九州大学に招集し本プロジェクト(AMP Phase IV)のキックオフミーティングを行った。そして、サンプリングの詳細(サンプリング地域と調査項目とプロトコル)について打ち合わせを行った。各サンプリング国機関と九州大学間での糞便およびそのDNAの譲渡についても、本学有体物管理センターの深見教授(研究分担者)立会いのもと、適正な入手手順(MTAの締結等)の打ち合わせを行った。また、実際の解析に向け、プロトコールの検討を行った。具体的には、糞便を採取する保存液および解析法(細菌叢解析と代謝物解析)について検討した。特に、低温下での保管や輸送が不可能な地域でのサンプリングとなることから、DNAや代謝物の分解が起こらないような条件を検討した。サンプリングを行う4か国の海外研究協力者の予定を中々確保できなかったため、キックオフミーティングが1月2月となった。よって、それ以降の準備(サンプリング計画の決定)と倫理委員会への研究計画の提出等が遅れている。

サンプリングは、健常群、肥満群(BMI>30)、2型糖尿病群(HbA1c>7.0)、そして肥満+2型糖尿病群、の4カテゴリーを対象に各群30名を目標に、血液検査、糞便の採取、食生活アンケートを行った。モンゴル、フィリピン、タイはまだサンプリング中途で分析を開始していないが、インドネシアについては、サンプリングが一部完了し、解析を開始した。その結果、健常群にて他群に比べて、種々酪酸生産菌を含むClostridiales目細菌が多いことが示された。今後メタボローム解析も行い、実際に酪酸量に変化があるかどうか調査する。また、肥満患者と2型糖尿病患者の間にも細菌叢に差が見られているので、それらの細菌群と病態との関連にも興味が持たれる。昨年度までサンプリングの準備で進捗が危ぶまれたが、本年度はいよいよ開始することができた。2019年度は最終年度であるが、サンプリングを完了させ、解析できる状況にあるので、おおむね順調と自己評価する。まず、各国の倫理委員会に研究計画書を提出し、研究実施の許可を得る。同時に、具体的なサンプリングの準備(容器の発送、サンプリング方法の詳細を示したパンフレットの準備等)を行う。そして被験者の募集を開始する。年末までには、大体のサンプリングを終了させ、年明けから、集まったサンプルの解析(糞便16S rRNA遺伝子解析)および代謝物解析をスタートさせる。上述したように、サンプリングについては、概ね順調に進んでいる。逐次サンプリングできたものから、細菌叢解析、代謝物解析を行い、アジアにおける食と腸内フローラと生活習慣病の関連性を調査する。
ヒトとチンパンジーの選択的スプライシングの多様性解析とその脳内表現

ヒトをヒトたらしめる分子基盤の解明のために,ヒトと類人猿の脳内発現遺伝子のアイソフォームレベルの比較解析を行い,既存の参照ゲノム配列や遺伝子構造モデルに依存しない方法での選択的スプライシングの多様性解析を行うとともに,ヒト特異的新規エキソンの同定とその生物学的意義を解明することを目的とした.平成28年度と平成29年度に,ヒトとチンパンジーそれぞれ1検体の死後脳8領域(前頭前野背外側部,下前頭回,運動前野,一次視覚野,前帯状皮質,海馬,線条体,小脳)を用いてアイソフォーム解析用ライブラリーの作製,ロングリード型シーケンサー(PacBio社RSII)による完全長cDNA配列決定を行った.また,平成30年度に外群としてゴリラの完全長cDNA配列決定をロングリード型シーケンサー(PacBio社Sequel)で行った.配列データを比較した結果,(1)完全長アイソフォームをそれぞれ12,744個,9,923個同定し,そのうちヒトにおいては2.5%,チンパンジーでは7.6%のアイソフォームが新規アイソフォームであること,(2)相同なアイソフォームを比較した結果,チンパンジーの方が非翻訳領域(UTR)の配列長が長いこと,(3)相同な遺伝子における平均アイソフォーム数がヒトの方が多いこと(ヒト:2.74個,チンパンジー:2.19個),(4)相同な遺伝子において300bp以上(100アミノ酸以上)の長さのエキソンが一方にしか存在していない遺伝子の数がヒトで571遺伝子,チンパンジーで791遺伝子あること,(5)外群としてゴリラで得られた結果を加味すると,ヒトおよびチンパンジー特異的エキソンを1つ以上持つ遺伝子の数がそれぞれ428個,597個存在すること,などを明らかにすることができた.現在,上記で同定した遺伝子の機能や進化的な意義などに関して考察を加え論文を投稿準備中である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトをヒトたらしめる分子基盤の解明のために,ヒトと類人猿の脳内発現遺伝子の転写産物(アイソフォーム)レベルの比較解析を行い,既存の参照ゲノム配列やデータベース上の遺伝子構造モデルに依存しない方法での選択的スプライシングの多様性解析を行うとともに,ヒト特異的新規発現エキソンの同定とその生物学的意義を解明することを目的とする.平成28年度は,ヒトとチンパンジーそれぞれ1検体の死後脳8領域(前頭前野背外側部・下前頭回・運動前野一次視覚野・前帯状皮質・海馬・線条体・小脳)からTotal RNAを調整し,それぞれの種ごとに8領域由来RNAを等量ずつプールし,次世代シーケンサー(PacBio社RSII)によるアイソフォーム解析用ライブラリー(Iso-Seq法)の作製を行った.ライブラリー作製に関しては,Clontech社SMARTer法を用いた完全長cDNA合成を行い,最適なPCR増幅サイクルの最適化を行った後,合成cDNAの増幅を行った.その後,4つの分画(1-2kb, 2-3kb, 3-6kb, 5-10kb)にサイズ分画を行った後,PacBio社のSMARTbell法を用いてそれぞれのサイズ分画由来のcDNAのライブラリーを作成した.シーケンスに関しては,PacBio社RSIIシーケンサーによりヒト脳由来ライブラリーを1ライブラリーに対して1セルずつ配列解読を行い,現在シーケンス解析を実施中である.当初予定していたヒト,チンパンジー,またアウトグループとしてゴリラの死後脳8領域由来RNA試料の調整も完了し,ヒト・チンパンジーに関しては当初の予定通り,Iso-Seq法を用いた比較トランスクリプトーム用ライブラリーの作製も完了した.また,ヒト脳由来ライブラリーに関しては,次世代シーケンシングによるデータ収集も完了することができた.ヒトをヒトたらしめる分子基盤の解明のために,ヒトと類人猿の脳内発現遺伝子の転写産物(アイソフォーム)レベルの比較解析を行い,既存の参照ゲノム配列やデータベース上の遺伝子構造モデルに依存しない方法での選択的スプライシングの多様性解析を行うとともに,ヒト特異的新規発現エキソンの同定とその生物学的意義を解明することを目的とする.前年度までに,ヒトとチンパンジーそれぞれ1検体の死後脳8領域(前頭前野背外側部,下前頭回,運動前野,一次視覚野,前帯状皮質,海馬,線条体,小脳)由来アイソフォーム解析用ライブラリー(Iso-Seq法)の作製,およびヒトにおいて,ロングリード型次世代シーケンサー(PacBio社RSII)による完全長cDNA配列決定を行うことができたため,平成29年度は,チンパンジー由来アイソフォームライブラリのロングリード型次世代シーケンサーによる配列決定を行った.ヒトとチンパンジーで得た配列データを用いて解析を行ったところ,それぞれ高品質な完全長アイソフォームをそれぞれ12,744個,9,923個同定することができ,そのうちヒトにおいては2.5%,チンパンジーでは7.6%のアイソフォームが既存のデータベースには存在しない新規アイソフォームであることを見出した.さらに,同じくロングリード型シーケンサーであるOxford Nanopore社MinIONによるアイソフォームライブラリーの配列決定も,ヒトとチンパンジーのそれぞれに対して行い,データをPacBio社RSIIで得たデータと詳細な比較を行った.ヒトとチンパンジー脳由来完全長cDNAライブラリ作製,PacBio社ロングリード型次世代シーケンサーによる配列決定を予定通り行うことができた.加えて,PacBio社とは別のロングリード型シーケンサーであるOxford Nanopore社MinIONによるアイソフォームライブラリーの配列決定を,ヒトとチンパンジーの両種において行うことができた.PacBio社

RSIIとOxford Nanopore社MinIONの比較の結果,実験コスト面,ライブラリ調整などの簡便さではOxford Nanopore MinIONが優れているが,データの質に関しては,今回の比較結果ではPacBio RSIIの方が優れていた.ヒトをヒトたらしめる分子基盤の解明のために,ヒトと類人猿の脳内発現遺伝子のアイソフォームレベルの比較解析を行い,既存の参照ゲノム配列や遺伝子構造モデルに依存しない方法での選択的スプライシングの多様性解析を行うとともに,ヒト特異的新規エキソンの同定とその生物学的意義を解明することを目的とした.平成28年度と平成29年度に,ヒトとチンパンジーそれぞれ1検体の死後脳8領域(前頭前野背外側部,下前頭回,運動前野,一次視覚野,前帯状皮質,海馬,線条体,小脳)を用いてアイソフォーム解析用ライブラリーの作製,ロングリード型シーケンサー(PacBio社RSII)による完全長cDNA配列決定を行った.また,平成30年度に外群としてゴリラの完全長cDNA配列決定をロングリード型シーケンサー(PacBio社Sequel)で行った.配列データを比較した結果,(1)完全長アイソフォームをそれぞれ12,744個,9,923個同定し,そのうちヒトにおいては2.5%,チンパンジーでは7.6%のアイソフォームが新規アイソフォームであること,(2)相同なアイソフォームを比較した結果,チンパンジーの方が非翻訳領域(UTR)の配列長が長いこと,(3)相同な遺伝子における平均アイソフォーム数がヒトの方が多いこと(ヒト:2.74個,チンパンジー:2.19個),(4)相同な遺伝子において300bp以上(100アミノ酸以上)の長さのエキソンが一方にしか存在していない遺伝子の数がヒトで571遺伝子,チンパンジーで791遺伝子あること,(5)外群としてゴリラで得られた結果を加味すると,ヒトおよびチンパンジー特異的エキソンを1つ以上持つ遺伝子の数がそれぞれ428個,597個存在すること,などを明らかにすることができた.現在,上記で同定した遺伝子の機能や進化的な意義などに関して考察を加え論文を投稿準備中である.ヒトと同様にチンパンジーにおいてもIso-Seq法によるシーケンシングを行う.すでにライブラリーは作製済みのため,ヒトでのIsoーSeq法による配列解析の結果を踏まえて,順次,チンパンジーにおいてもシーケンシングを進める.また,ヒト・チンパンジーのアウトグループとしてのゴリラにおいても同様に死後脳8領域からのライブラリー作製を進め,シーケンスを行う.3種において得られた配列結果より,アイソフォーム多様性に関して,その種類を参照配列などの既存のデータに依存しない解析方法で,網羅的に新規同定を行う.新規に得られたアイソフォーム配列に関して,すでに申請者がデータを持っているショートリード型シーケンサーにより得られた発現データをマッピングすることで,アイソフォームごとの発現量を定量的に計測する.この方法により参照
大腸癌の発生におけるDNA損傷修復応答の意義

大腸癌の組織発生経路は多彩であり、1de novo発癌(正常粘膜からの発癌)、2腺腫の癌化、3過形成性ポリープやそれに類似したSSA/Pからの癌化、4潰瘍性大腸炎などの炎症粘膜からの癌化(炎症性発癌)がある。本研究では、これらの発癌経路に「DNA損傷」とそれに対する「DNA修復応答の破綻」が起きているのかどうかを検討した。その結果、4では非腫瘍性炎症粘膜から、23では前癌病変からDNA損傷が起きており、その蓄積により癌が発生し、DNA修復応答の破綻により浸潤癌へ生長することが推定された。大腸癌の発生経路として、serrated neoplasia pathway (SNP) (鋸歯状病変からの癌化)とadenoma carcinoma sequence (ACS)(腺腫からの癌化)の2つの経路に、DNA二重鎖切断がどのように関与しているかを比較・検討した。ホルマリン固定パラフィン包埋内視鏡的切除および外科切除例を対象とした。SNPの代表例として、SSA/P併存大腸早期癌24例、ACSの代表として、大腸管状腺腫71例、腺腫併存早期癌60例を検討した。これらの病変に関して、DNA二重鎖切断部位に動員されるリン酸化H2AX(γH2AX)の発現を、免疫組織学的に比較・解析した。免疫染色の一次抗体にはγH2AX抗体(Millipore, 1:500)、二次抗体にはニチレイシンプルステインMAX-POを用いた。γH2AX発現頻度は、高発現部位を対物40倍視野で500以上の細胞をカウントし、全細胞中のγH2AX陽性細胞数(%)で評価した。以下の結果が得られた。大腸癌の発生経路として、炎症性発癌(潰瘍性大腸炎の炎症粘膜の癌化)とadenoma carcinoma sequence (ACS)(腺腫からの癌化)で、DDR(DNA修復応答)の破綻がどのように関与しているかを比較・検討した。癌を合併しない外科切除潰瘍性大腸炎(UC)20例、UC粘膜に発生したdysplasia14病変、同粘膜内癌9病変、同粘膜下層以深浸潤癌9病変、炎症性腸疾患を合併しない大腸に発生した腺腫由来粘膜内癌8病変、同粘膜下層以深浸潤癌16病変、を検討した。DDRの検討には、γH2AXと53BP1の蛍光二重免疫染色を行い、両者の共局在率を各病変で算定した。DNA損傷(DSB)部位にはγH2AXと53BP1が動員され、DSBの修復が行われる(DDR).従って、蛍光二重免疫染色でγH2AXと53BP1の共局在が認められるものはDDRが正常に機能し、一方共局在が認められない場合は、DDRの破綻が起きていると推定することができる。1.UCの非腫瘍性粘膜では、炎症活動期が寛解期に比べγH2AXと53BP1の共局在(以下共局在)率が有意に低かった(P=0.022)。2.UCの非腫瘍粘膜では、UC病脳期間と共局在率との間に有意の負の相関があった(P=0.040, Rs=-0.464)。3.UCのdysplasia、粘膜内癌、浸潤癌では、浸潤癌はdysplasiaに比べ有意に共局在率が低かったが(P=0.043)、dysplasiaと粘膜内癌、粘膜内癌と浸潤癌との間には有意差はなかった。4.UCの粘膜内癌は腺腫由来粘膜内癌に比べ、共局在率が有意に低かった(P=0.007)。5.UCの浸潤癌は腺腫由来浸潤癌に比べ、共局在率が有意に低かった(P<0.001)。(理由)前年度まではDNA損傷(DSB:DNA二重鎖切断)の観点からの検討を行ってきたが、平成27年度は、DSBに対する修復応答(DDR)の状態を解析した。その結果、UCの慢性持続性炎症粘膜では腫瘍の発生以前から既にDDRの破綻が起きていること、炎症性発癌過程では、腺腫の癌化に比べ、より早期(粘膜内癌の時期)からDDRの破綻が生じている可能性があることが、明らかなとなった。このことは、本研究開始時点で予想された結果を裏付けるものである。[研究目的]大腸癌には、1de novo発癌(正常粘膜からの癌化)、2adenoma carcinoma sequence (ACS)(腺腫の癌化)、3serrated neoplasia pathway (SNP)(SSA/Pに代表される鋸歯状病変からの癌化)、4inflammation dysplasia carcinoma sequence(炎症性発癌)、の4つの経路がある。本研究は、24でDNA損傷修復応答がどの様に関与しているかを明らかにすることを目的とした。[材料と方法]ホルマリン固定パラフィン包埋内視鏡的切除および外科切除例を対象とした。2としてSSA/P併存大腸早期癌24例、3として大腸管状腺腫71例、腺腫併存早期癌60例、4として潰瘍性大腸炎(UC)粘膜に発生した前癌病変であるdysplasia14病変、粘膜内癌9病変、粘膜下層以深浸潤癌9病変を検索した。DNA損傷(二重鎖切断:DSB)はγH2AX発現で、DNA修復応答(DDR)はγH2AXと53BP1の共局在率で評価した。

[結果]1.SSA/Pは腺腫に比べDSBの頻度が低かった。2.SSA/P、腺腫を発生母地とした癌ではDSBに有意差はなかった。3.UCの非腫瘍粘膜では正常に比べ有意にDSBが起きていた。4.UCの腫瘍性病変では炎症性腸疾患を合併しない腫瘍とDSBに有意差はなかったが、浸潤癌では高頻度でDDRの破綻が起きていた。[考察]大腸癌はその発生経路によりDNA損傷修復応答に違いがある。ACSでは前癌病変である腺腫の段階でDSBが生じ、浸潤癌でDDRの破綻が起きているが、SNPでは癌化によりDSBが生じ、炎症性発癌では非腫瘍粘膜で既にDSBが生じ、粘膜内腫瘍の段階でDDRの破綻が起きている。大腸癌の組織発生経路は多彩であり、1de novo発癌(正常粘膜からの発癌)、2腺腫の癌化、3過形成性ポリープやそれに類似したSSA/Pからの癌化、4潰瘍性大腸炎などの炎症粘膜からの癌化(炎症性発癌)がある。本研究では、これらの発癌経路に「DNA損傷」とそれに対する「DNA修復応答の破綻」が起きているのかどうかを検討した。その結果、4では非腫瘍性炎症粘膜から、23では前癌病変からDNA損傷が起きており、その蓄積により癌が発生し、DNA修復応答の破綻により浸潤癌へ生長することが推定された。(今後の推進方策)人体病理学ガラス器具の購入が予定していたよりも少なかったため。次年度の遺伝子検索用試薬購入費に当てる予定。遺伝子解析およびDNA損傷修復応答のマーカーである53BP1に対する免疫染色、等の関連試薬の購入を予定している。
技術移転における国際標準規格の役割りと寄与に関する研究

本研究は経済のグローバイ化に伴う、日本からの海外直接投資が経済資源に関する技術転移を不可欠な条件とすることに注目し、1.直接投資と技術移転の構造をシステム分析技法により考究しシステム包含する産業の生産力の増加が、経営資源の移転、とくに経営システムの品質管理の技術移転によることに注目して、具体的に考究することにあるこの研究は、単年前の計画であるが、既に発表した準備的研究(福井、佐藤、田口、統計学・経営化学分析システム、福山大学経済論集、第17巻第2・第3合併号、1993年3月)等を採用に、以下の成果を得たイ.直接投資を始点とし、技術移転を要素として含む技術移転システム構造図を構築したロ.技術移転による生産性の向上を、特定産業に関する生産関数を時条例的に分析し、移転の構造と効果を具体的に分析した。ハ.国際規格の貢献について、ISO-9000シリーズを代表的な例として、イ、ロに拠つて論説した以上の成果は、福山大学経済論集と発表すべく投稿中である。
気象衛星画像データベースにおける高速検索手法に関する研究

気象衛星を始めとするリモートセンシングにおける画像情報は観測範囲が広いことに加えて経時的な解析にも利用できるため、各種の学術分野から利用されているが、保持する情報量が大量になるため、観測範囲や軌道情報といった受信に関する情報だけがデータベース化されている場合が非常に多い。ここ数年の間、研究代表者は、二次記憶装置の大容量化に伴い、受信局における画像データベースの構築が進めるとともに、実時間レベルで情報検索を行なうための高速情報検索手法の開発を行なってきた。しかし、これまでのシステムでは、受信局での利用を想定してきたため、遠隔地の利用者が情報検索を行なう場合の情報伝送路の帯域確保の点は考慮していなかった。今年度、研究代表者は、東京大学生産技術研究所等で観測が行なわれているリモートセンシングデータを遠隔地から高速に検索を行なうために、ISDN回線を用いたサーバ・クライアント方式による計算機間相互接続用ソフトウェアの構築を進めてきた。これには、本年度の科学研究費で購入したISDNボードを用いている。これにより、遠隔地のユーザは、大学間相互接続網の有無によらずデータ転送のための帯域を確保することが可能となり、研究を促進することが可能となっている。現在、この成果についてまとめを行なっているところである。現在明らかになっている問題点としては利用者が複数になった場合、サーバへのアクセス競合が起こるとクライアント側からの利用要求は競合側ユーザの呼の切断まで待ち合わせを行なう必要があるが、これに対する明解な解法を持たないことにある。今後は、受信局におけるサーバシステムでの利用者の競合に伴う各種の問題点について研究を進めていく方針である。
電気化学計測技術を応用したシングルセル呼吸計測技術の開発

○研究目的精度の高い単一細胞呼吸計測技術は、細胞や受精卵の品質評価等に極めて有力な方法となる。しかし、現在の技術では単一細胞の呼吸計測は困難である。そこで本研究では、局所領域での生体反応を高感度・非侵襲的に検出できる電気化学計測技術に着目し、単一細胞の呼吸量を安定的に計測できる高感度センサープローブを開発し、呼吸計測システムの有効性を検証する。○研究計画(1)高感度マイクロ電極作製法の検討現行のマイクロ電極(先端径5μm)では、単一培養細胞の呼吸計測は困難である。そこで本研究では、計測感度を向上させるために先端径2μm以下の高感度マイクロ電極の作製を試み、単一細胞の呼吸計測に有効な電極サイズを決定する。(2)マイクロ電極走査条件の検討高精度の電気化学計測では、マイクロ電極の走査開始点と試料間の距離の大小が測定精度に大きく影響する。本研究では、マイクロ電極と試料間の距離を変化させたときの酸素還元電流値変化を記録し、単一細胞の呼吸量測定に最適な電極位置を決定する。(3)単一細胞呼吸計測システムの構築(1)で作製したマイクロ電極を用いて単一培養細胞の呼吸量を計測する。単一細胞呼吸計測技術の有効性を検証するため、MitoTrackerによるミトコンドリア染色を行い、呼吸量とミトコンドリア呼吸活性との相関を調べる。○研究成果2μmの白金線を熱封止し、先端径2μmの高感度マイクロ電極を作製することに成功した。単一培養細胞の呼吸計測に最適な電極サイズと電極走査条件を検討した結果、最適な測定条件は細胞から約10μm離れた位置での先端径2μmのマイクロ電極のZ軸方向への挿引であることが分かった。単一細胞呼吸計測システムの有効性を検証するため、単一培養細胞の呼吸量を測定し、活性型ミトコンドリアの染色を行なった。計測された呼吸量とミトコンドリア染色の強度に相関がみられたことから、単一細胞呼吸計測システムの有効性が示された。
現代の生活に関連づけた物理プロジェクトの開発と試行

1.生徒中心の教育の哲学を学び、高校教師にも普及するために、英国の新しいプロジェクトや評価方法を研究した。日英ワ-クショップの開催(1987)や日中米物理教育会議(1988)に多くの高校教師が参加して、国際交流ばかりでなく、高校、大学の協力態勢も強化された。2.物理教育研究会のグル-プ討論で、教科書、授業方法、試験問題、実験について議論して、日本の教育を改革するための、実際に生徒や教師に役立つ教材について研究した。3.生徒読物を開発した。小さい時から情報の多くをテレビの映像等で得て、活字離れしている生徒にも楽しく読めるものを作るために、特にイラストについて研究した。研究成果はプロジェクトサイエンスシリ-ズとしてコロナ社から出版している。いくかつの私立の学校で副読本として試用し、好評である。しかし、公立学校で使用するには、価格が高い。英国のように財団の援助の下に、教材開発や普及が必要である。教科書のサンプルやワ-クシ-トも作成した。しかし、教科書の開発はペ-ジ数の制限、指導要領、検定の束縛があり、不可能である。4.教師用書としては、授業に役立つデ-タ集、実験集(未完)、未来への教育として新しい考えの自然エネルギ-の利用を作成した。。5.ビデオ教材は米国の最新のものを検討した。NHKの特別番組高校物理で物質の構造を作成した。これにコンピュ-タを利用した。ビデオカメラの生徒実験への応用を開発した。6.これらの教材を大学一般教育で使用した。学生の反応は報告書にまとめたが、好評である。教育方法として、学習への動機付け、科学的知識の学習、学習した知識を社会問題に応用して議論するグル-プ学習のサイクルが効果的である。コンピュ-タについては化学と社会の教育を学際的教育として総合コ-スで行い、学生の評価は高かった。。1.資料収集と研究調査(1)イギリスにおける教材開発を調べるために, 5月に笠耐がイギリスに出張して,大学,高校を訪問し,また,膨大な資料を収集した. 2カ月間上智大学にCambridge Univ.のMs.B.Jennisonを招き,日英の比較研究を行い, 8月には2週間London King's CollegeのProf.P.BlacksとAirborough High SchoolのMr.P.Scottを招いて,高校物理教師のための日英セミナーを開催した.物理概念を理解させ,科学的方法を体得させるには,生徒が興味をもつテーマを選び,生徒自身の考えを引き出し,実験や作業,議論や意見の交換等の活動を通じて,科学的な概念に生徒自身で変革させる必要があることが明確になった.生徒の興味や考えは,日本とイギリスで共通していること,日本でも入試の影響がなければ,生徒を主体とした教育が実践可能なことが明らかになった.物質の粒子論とエネルギーの教材開発について, Children Learning Science Projectが参考になった.(2)エネルギーに関して,太陽エネルギー研究所長押田勇雄氏の協力を得,また,新エネルギー財団等から資料を集めた.放射線に関しては国立高エネルギー研究所,国立放射線医学研究所を訪問して専門的な資料を得て,テキスト作成に使用した.2.テキスト作成(1)エネルギープロジェクト(50ページ)イギリスの教材と日本の具体的資料を参考にして, 5種類の代替エネルギーを検討し,計画する生徒用作業教材である.(2)放射線と私たち(50ページ)高校,大学一般教養,市民大学で利用できる放射線と原子核とを解説した読み物で,奇数ページは絵か図か写真で,偶数ページは文章にした.独創的なものである.

両方共63年度に生徒に配布使用して,改定し,コロナ社より出版する予定.3.実験教材製作(1)冷却機製作:銅線をつめた26cm^3の蓄熱器使用.モーターの回転数を80500cpmの範囲で切り代えることができて,運転中の温度,圧力,体積を測定できる. XYレコーダーでPV曲線を描かせた.(2)ホットエンジン製作:入力450Wニクロム線ヒーター,回転数130cpm改良の予定.1.昨年度開発した教材の使用と改良:62年度に作成したテキスト「放射線と私たち」と「エネルギープロジェクトを上智大学文系学生約2百名を対象とした一般教育を始めとして、高校、大学の協力者の授業等で使用し、感想や意見を調査した。その結果改良して、コロナ社より出版したが、この改良版についても教師たちを対象にアンケート調査を行っている。押田勇雄氏は4月に突然死亡されたので、昨年度の講義テープをもとに教師用テキストを作成し、4回に分けて発表している。生徒用、教師用の自己エネルギーに関するテキストを次年度出版する予定。2.読み物教材・テキスト開発:イギリスのナフィールド整合物理のテキスト等教材を資料として収集し、研究した。国内外の資料を研究した上で、協力者富津らよ子さんと共に、中学生から使用できる「温度と熱を考える」テキストを作成した。来年度試行して出版する予定。笠は63年7月にオーストラリアにおける理科教育団体会議に出席、62年度の成果を発表すると共に、NASAで開発された衛生探査に関する資料等収集研究した。内之浦における人工衛生「あけぼの」打ち上げを見学、宇宙観測に関する資料を集め、テキスト「宇宙を見る」を作成している。3.映像教材開発:昨年度の核エネルギーと放射線に関する研究成果を基に、NHK高校物理特別番組「物質の構造」20分×5本を作成した。また、多くの宇宙に関する映像教材を検討した。卒業研究生田中照久と共同でビデオカメラを利用した力学実験(生徒実験)を開発した。またコンピュータの発達と社会に関するビデオ教材を試作して、上智大学文科系、理系学生約百名を対象とした授業で使用して反応を調査した。4.実験教材開発:家庭におけるエネルギーの教材として、トースター、圧力鍋、湯わかしポットを利用した生徒実験を開発している。また、熱力学教材としてのスターリングエンジンを改良した。1.作成教材の試行と評価:昨年度までの研究成果を基に、プロジェクト・サイエンス・シリ-ズとして出版した学生用小冊子を、上智大学一般教育及び理科教育法で使用し、学生の反応を調べた。協力者である高校教師たちからも、高校生に使用した結果が報告され、好評である。「放射線と私たち」は半年間で再版となり、一般の人々にも受け入れられていることが判明した。これらの研究成果は、昨年笠耐が参加した物理教育における国際会議(7月・日中米物理教育会議、9月・ICPE物理教育国際会議「Energy Alternatives」、9月・物理教育夏期セミナ-・ユ-ゴ)においても発表した。新しいものとして好評であった。
遺伝子改変ウサギモデルによる動脈硬化の発生におけるアポ蛋白ＣＩＩＩの機能解析

昨年度に引き続き、アポCIII・KOウサギの繁殖を行い、実験に必要なホモ接合体のKOウサギの準備ができ、ヘテロKOと野生型ウサギを用いて解析した。正常食下並びに高脂肪食を負荷した8週間後の血清脂質、リポ蛋白、アポ蛋白、動脈硬化発生におけるアポCIII欠損の影響についての検討を行った。1.通常食の飼育下で、野生型ウサギに比し、雄アポCIII・KOウサギの血漿トリグリセリド値は野生型ウサギより有意に低下していたが、総コレステロール値及びHDL-Cの変化がなかった。雄KOウサギと比べ、雌KOウサギの血漿脂質の変化は軽度であった。雌雄の性差の変化については現在検討中である。超遠心法を用いて、ウサギのリポ蛋白分画を行った。野生型ウサギと比べて、アポCIIIの欠損ウサギのVLDL、IDL及びHDL2-3のトリグリセリド量が著しく減少した。また、アポCIIIの欠損ウサギのHDL2のコレステロール量も野生型ウサギより低下していた。ウエスタンブロットの解析では、各リポ蛋白におけるアポCIIIの分布を調べたところ、野生型ウサギのアポCIIIは主にVLDLとHDLに分布しており、アポCIII・KOウサギにはアポCIIIの消失が確認できた。一方、アポCIII・KOウサギのVLDLの減少がアガロースゲル電気泳動で認められ、アポB-100減少が認められた。アポCIIIの欠損によりリポ蛋白代謝に及ぼす影響の機序については、現在検討中である。2.野生型ウサギと比べて、アポCIII・KOヘテロウサギの血漿脂質の値が低く、アポCIII欠損によってVLDLのクリアランスが亢進されることが確認された。更にアポCIII・KO(ヘテロ)ウサギの動脈硬化の程度が野生型ウサギと比較して減少している傾向を示しており、高脂肪食を負荷したホモKOウサギの実験を全て完了させてから、明確な結論を出せるものと考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度では以下の結果を得た。1.ウサギゲノムの解読国際共同研究:遺伝子改変ウサギの研究にはウサギゲノム及びRNA配列の解読が不可欠である。欧州のウサギコンソーシアムと中国上海工業技術研究院、アメリカミシガン大学のグループと連携して、実験用JWウサギとWHHL高脂血症ウサギのゲノム全長解析と肝臓および動脈硬化病変のRNA配列の解析を完成した。2.アポ蛋白E欠損ウサギの研究:アポEノックアウト(KO)ウサギ(ホモとヘテロ)の血漿脂質(総コレステロール、中性脂肪、HDL-C)やリポ蛋白分画、アポ蛋白の変化を正常野生ウサギと比較した。KOウサギ(特にホモKO)の血漿総コレステロール値と中性脂肪値は正常ウサギより著明に増加していることが認められた。超遠心法並びに高速液体クロマトグラフィー法により、リポ蛋白プロフィルを検討したところ、アポE・KOウサギは著しくレムナントリポ蛋白の量が上昇しており、またレムナントリポ蛋白にはアポB48がアポB100を上回ってる。従って、アポEの欠損がレムナントの蓄積に関与していることが判明した。高コレステロール食を与えて12週間の大動脈硬化病変面積が、KOウサギ群が野生型ウサギより大きいということも認められた。これらの結果を平成27年度の日本動脈硬化学会および2016年のAtherosclerosis誌にて発表している。現在はアポE・KOウサギの繁殖を行い、詳細な分子メカニズムの解析を予定している。3.アポCIII・KOウサギのFounderが樹立されて、現在では人工授精法を駆使しながら実験に必要なヘテロとホモウサギの繁殖を行っている。4.ヒトアポCIIIトランスジェニックウサギの発現が低いため、継続的にマイクロインジェクションを行い、アポCIII発現率の高いFounderの作製に努めている。ウサギの繁殖に関しては、計画通りに進まなかった。1.アポEノックアウト(KO)ウサギの解析を完了させ、すでに2016年にAtherosclerosisに発表している。アポEの欠損は、ウサギの血漿カイロミクロンやVLDLの代謝に大きく影響しており、特に高コレステロール食餌の負荷により高脂血症を更に増悪させ、動脈硬化の形成をも促進させる。現在はアポE欠損による糖代謝並びにインスリン代謝に対する影響の有無についての検討を行っている。2.CETP・KOウサギを用いた研究では、昨年度に引き続いて脂質代謝や動脈硬化の解析を行った。通常食事下での血漿脂質代謝の変化(総コレステロールとHDL-Cの上昇)の分子機序を明らかにするとともに、高コレステロール食下でのCETP欠損による脂質代謝の変化や動脈硬化の発生への影響についてのメカニズムを同定した。これらの研究結果を纏め、2017年にArteriolerscl.Thromb. Vasc. Biol.誌に発表している。3.アポCIII欠損ウサギの繁殖は、動物実験施設の感染事故の影響でかなり遅れているが、現在はヘテロウサギの繁殖が順調に行われており、ホモウサギの準備ができ次第、脂質代謝の解析や動脈硬化の研究を開始する。また、アポCIII欠損ウサギの研究の一環として、ヒトアポCIII過剰発現トランスジェニックウサギの作製も並行して行っている。4.アポAIIノックインウサギの作製に成功している。ヘテロ並びにホモウサギを解析したところ、血漿トリグリセリド値が正常ウサギより著しく減少していることが認められた。今後、これらのウサギを更に繁殖させ、アポAIIの導入により血漿トリグリセリドの低下機序を明らかにしたい。当初の計画通り、研究はスムーズに行われている。

動物施設のスペースや感染対策などの制約によりウサギの繁殖が遅れているが、おおむね順調に進展している。昨年度に引き続き、アポCIII・KOウサギの繁殖を行い、実験に必要なホモ接合体のKOウサギの準備ができ、ヘテロKOと野生型ウサギを用いて解析した。正常食下並びに高脂肪食を負荷した8週間後の血清脂質、リポ蛋白、アポ蛋白、動脈硬化発生におけるアポCIII欠損の影響についての検討を行った。1.通常食の飼育下で、野生型ウサギに比し、雄アポCIII・KOウサギの血漿トリグリセリド値は野生型ウサギより有意に低下していたが、総コレステロール値及びHDL-Cの変化がなかった。雄KOウサギと比べ、雌KOウサギの血漿脂質の変化は軽度であった。雌雄の性差の変化については現在検討中である。超遠心法を用いて、ウサギのリポ蛋白分画を行った。野生型ウサギと比べて、アポCIIIの欠損ウサギのVLDL、IDL及びHDL2-3のトリグリセリド量が著しく減少した。また、アポCIIIの欠損ウサギのHDL2のコレステロール量も野生型ウサギより低下していた。ウエスタンブロットの解析では、各リポ蛋白におけるアポCIIIの分布を調べたところ、野生型ウサギのアポCIIIは主にVLDLとHDLに分布しており、アポCIII・KOウサギにはアポCIIIの消失が確認できた。一方、アポCIII・KOウサギのVLDLの減少がアガロースゲル電気泳動で認められ、アポB-100減少が認められた。アポCIIIの欠損によりリポ蛋白代謝に及ぼす影響の機序については、現在検討中である。2.野生型ウサギと比べて、アポCIII・KOヘテロウサギの血漿脂質の値が低く、アポCIII欠損によってVLDLのクリアランスが亢進されることが確認された。更にアポCIII・KO(ヘテロ)ウサギの動脈硬化の程度が野生型ウサギと比較して減少している傾向を示しており、高脂肪食を負荷したホモKOウサギの実験を全て完了させてから、明確な結論を出せるものと考えられる。遺伝子改変ウサギの作製および繁殖に予想よりも時間を要したので、今後、人工授精法を利用し、より迅速に実験に必要な数のウサギを繁殖させたい。ウサギの研究を確実に推進するためには、やはりスペースの問題がネックとなっている。その問題を解決するために、本学の動物実験施設の担当者と相談したうえで、対応策を探ることにしている。また、ウサギの実験に関わるマンパワーの不足は短期間で解決することができず、積極的に留学生を受け入れることを考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ゲノム情報を利用した新規トリテルペンサポニンの探索

1シロイヌナズナの13種のオキシドスクアレン閉環酵素遺伝子の機能解析シロイヌナズナの全ゲノムが解読され、13種のオキシドスクアレン閉環酵素遺伝子の存在が判明した。昨年度までの研究によりそれらの酵素機能の同定がほぼ完了し、未同定のものは、2種のホモログのみとなった。本年度は、これら2種のホモログについて機能の同定を試みた。ゲノム配列を基にORFを予想し、プライマー設計した。cDNAプールを鋳型にPCRを行いホモログのcDNAを増幅し、5種の遺伝子を得た。それらを、酵母の発現ベクターに組み込み、ラノステロール合成酵素欠損の酵母変異株に導入し、生成物の単離後、各種スペクトルを測定し構造を決定した。その結果、Atlg79850はβ-アミリン合成酵素であることが判明した。しかし、残るAt5g36150は、これまでのところ同定には至っていない。一方、データベースを詳細に解析したところ、シロイヌナズナには、14番目のオキシドスクアレン閉環酵素のホモログ(At3g29255)が存在することが判明した。今回、機能同定できなかったものと、新たに見いだしたホモログの機能同定が今後の課題と思われる。2トリテルペン配糖化酵素のクローニングソヤサポニンを生産するダイズのEST情報を基にクローニングを試みた。ダイズは主としてソヤサポニンを大量に生産している。ダイズには167種の配糖化酵素と思われるESTが存在する。高発現しているものを10種に絞り込み、PCRで全長クローンを増幅し、大腸菌で発現させ、機能の同定を試みた。その結果、第二配糖化酵素、第三配糖化酵素の同定に成功した1シロイヌナズナの13種のオキシドスクアレン閉環酵素遺伝子の機能解析シロイヌナズナの全ゲノムが解読され、13種のオキシドスクアレン閉環酵素遺伝子の存在が判明した。このうち酵素機能の同定されていない9種のホモログは、既知の酵素と配列上の相同性が低く、異種生物での発現により新規トリテルペンモノアルコールを与える可能性が非常に高い。そこで、まず、機能未同定の9種のホモログについて機能の同定を試みた。その結果、At1g66960は4環性トリテルペン合成酵素、At5942600はマーネラル合成酵素、At1g78500はセコアミリン合成酵素、At4g15340はアラビジオール合成酵素、At4g15370はバウオール合成酵素であることが判明した。2トリテルペン水酸化酵素のクローニングトリテルペン水酸化酵素はチトクロームP450型の酵素と考えられている。ソヤサポニンを生産するダイズのEST情報を基にクローニングを試みた。全長配列が明らかになっているもの4種をPCRで増幅し、酵母で発現させ、機能の同定を試みた。しかし、いずれにおいても、β-アミリンに対する水酸化活性は検出できなかった。唯一クローニングがなされているダイズ由来トリテルペン水酸化酵素CYP93E1の機能解析を行った。CYP93E1と5種のオキシドスクアレン閉環酵素を酵母で共発現させ、生成物を調べた。その結果、CYP93E1はβ-アミリンの他、イソマルチフロレノールに対しても水酸化活性をもつことが判明した。その結果、第二配糖化酵素、第三配糖化酵素の同定に成功した
数十年スケールのイワシ資源量動態と中世温暖期に資源量低下を招いた機構の解明

地球温暖化に伴って、数十年スケールで大変動する太平洋のイワシ資源は、今後どのような変動を示すのか。中世温暖期におけるイワシ存在量の数十年スケール変動の振幅変化とそのメカニズムの解明を試みた。マイワシには過去1000年間において300年スケールの変動が見つかり、中世温暖期とそれにつづく小氷期という汎地球規模の気候変動に対して応答しないことがわかった。一方で、マイワシ存在量の300年スケール変動の背後には太平洋とその東西陸域を含む空間規模を持つ気候変動と関連している可能性が示唆された。日本マイワシ資源変動の環境要因として、北西太平洋の餌環境が重要である可能性が示唆された。中世温暖期におけるイワシ資源量の低下期に着目し、中世温暖期におけるイワシ資源量の数十年スケール変動の振幅と周期性が、それ以外の時期と比べどのように変化したか、数十年スケール変動の様態変化がどのようなメカニズムによって引き起こされたかを古水温・低次生産指標を用いて解明を試みてきた。1,噴火湾セジメントトラップ・採水調査ITEX86水温復元の基礎情報として、どの季節の水温の指標となっているのかを検討するため、噴火湾においてセジメントトラップによる古細菌膜脂質沈降量調査・採水調査を実施してきた。現在、トラップ及び採水試料の古細菌膜脂質分析を進めている。2,海底コア解析平成22年4月に採取した、噴火湾・苫小牧沖・下北半島沖の10mピストンコア試料について、コアの岩層記載や帯磁率・密度等の物理特性、火山灰鉱物組成・化学組成を分析し、層序に関する基礎的な情報を得てきた。また、14C年代を測定し、火山灰の年代をあわせコアの年代モデルを検討した。その結果、コア最深部の年代と堆積速度は、噴火湾(F2コア)では12000年で33cm/1000年、苫小牧沖(T3コア)では9000年で69cm/1000年、下北半島沖のSK-2は15000年で76cm/1000年、SK-4が15000年で35cm/1000年であった。高解像度記録復元を可能にするコアは、苫小牧沖T3と下北半島沖SK-2コアであることがわかったので、今後これらのコアからの水温・基礎生産情報について解析を進めていく予定である。中世温暖期におけるイワシ資源量の低下期に着目し、イワシ類の気候変動に対する応答様式の解明を試みてきた。本年度は特に、中世温暖期におけるイワシ資源量変動の振幅減少の原因の一つとなり得る索餌海域(親潮域)の水温の役割について、古水温指標を用いて解明を試みてきた。<噴火湾コア解析>Uvigerina akitaeusisの有孔虫殻酸素同位体比から、噴火湾中央部の底層水温(水深105m)は6500 cal BP以降上昇傾向を示し、1375 cal BP以降、大きな振幅を伴いながら減少傾向を示した。堆積速度が予想以上に遅いことと(20-60cm/kyr)生物擾乱によって酸素同位体比記録から1000年スケール以下の変動を検出するのは困難であった。<苫小牧沖コア解析>火山灰分析及び14C年代測定を追加分析した結果、堆積速度は80-145cm/kyrと比較的速く、高時間分解能(2cm、約30年間隔)でのTEX86法による古水温復元を行うことができた。コアトップの復元水温と観測水温から、TEX86Lの水温指標は、6-7月の表層水温を反映していることが推察された。過去3000年間で3回の温暖期(BC470-230年、AD830-1330年、AD1900年以降)と2回の寒冷期(BC200-AD790年、AD1350-1890年)があることがわかった。AD830-1330年の温暖期は、マイワシの低資源期(AD830-1250)にあたり、親潮域の初夏の水温の温暖期との関連が示唆された。しかしながら、水温の数百年スケール変動はマイワシ魚鱗フラックス変動との間に明瞭な関係が認められない。苫小牧沖コアの14C年代エラーによる年代の不確定性を今後考えていく必要がある。