hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実際経験が困難な動作の認識・共感を可能にするための、間接経験の有用性の検討

平成29年度は、前年度までに実施した実験の解析を完了させた。この実験では理学療法士被験者群19名と一般被験者群19名を対象に、MRI装置の中で片麻痺患者の麻痺側の手と非麻痺側の手のグーパー動作の映像を観察してもらった。結果、理学療法士群は一般群に比べて、動作の理解に関与するとされるMirror Neuron System(MNS)や他者の意図の推測に関与するとされているTemporoparietal Junction(TPJ)が高い活動を示した。また、理学療法士群ではTPJとMNSの一部の機能的結合の程度が上昇していた。主観評価では理学療法士群の方が運動の理解、情動面の理解が正確になされていた。これらのことから、片麻痺の間接経験を既に有していることで、経験困難な動きの理解や情動面の理解が可能なことが示された。当初、29年度は上述の解析に並行して、その実験を発展させた大規模な実験を実施予定であったが、受け入れ研究者の急逝により、実験を中止せざるを得なくなった。そこで、本研究課題の達成をサポートする実験として、「実際経験が困難な動作を観察する視点が、その動きや情動面の理解への効果の検討」というテーマで実験を実施した。上述実験の設定で、提示する手の動作を上述の実験と同様に対面側から出ているように提示する条件(3人称視点条件)と、観察者側から出ているように提示する条件(1人称視点条件)で提示し、それぞれで観察時の脳活動を検討した。結果、1人称視点で観察している際にTPJがより高い活動を示した。このことから、例え経験困難な動作であっても、あたかも観察者側から出ているように見える1人称視点からその動きを観察することで、その情動面を推測しやすくなることが示唆された。また、本年度はここまでの実験に関連した研究論文がHuman Brain Mappingに掲載された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、身体麻痺のような実際的経験が困難な他者の動作であっても、間接的な経験をすることで、その運動感覚の認識・共感が可能であることをfMRIを用いて神経科学的観点から明らかにすることである。本研究ではまず、経験困難な動作を提示する視点、すなわち見せ方が運動の認識に影響するか、簡単な指上げ動作を採用して検討した。その結果、対象者の正面側から動作が現れるような視点(3人称視点)から提示すると、他者の動作として認識されることが示された。一方、自分側から出ているような視点(1人称視点)だと自身の身体のように認識された。これをふまえ現在進行中の実験では、実際経験が困難な動作を脳卒中後遺症による片麻痺患者の手の動作とし、その動作を3人称視点から提示した。間接経験者には、一定期間麻痺身体に接しているリハビリ従事者である理学療法士を対称とし、非経験者である一般被験者と比較して実験を行っている。こうした間接経験者が麻痺動作の運動感覚の認識や共感が可能であるか、MRI内にて麻痺動作を観察してもらい脳活動を測定し、その後、麻痺動作に対する主観的評価を質問紙表を用いて検討している。現時点での結果では、療法士のような間接経験者は実際的に麻痺動作を経験していなくても、麻痺患者の身体の困難さが非経験者に比べて認識できる、ということが主観的評価から示されている。脳活動においても、麻痺動作を観察した際に運動の認識に関わる領域の活動が、非経験者に比べて高い傾向にあることが認められてい。今後、データを増やして結果をより信頼性のあるものにまとめていく予定である。現時点までで認められた結果は、身体に障害があり困難な状況にある人たちに対して、例え健常者は障害を持っていなくとも、そうした人々と頻繁に接していく経験をすることで、その困難さをより強く認識できることを科学的に示すことになると思われる。昨年度の前半の時点で、本実験の前段階である、課題動作の提示方法について検討した。またその結果の一部は国際学術雑誌(Frontiers in Psychology)に掲載が受理された。その上で、本研究の核となる実験に着手している。当初は昨年度前半の時点で実施に至る予定だったが、実験に用いる刺激である片麻痺患者の動作映像の作成に想定以上の時間を要した。その理由として、実験刺激にはある程度麻痺の同じレベルにある複数人の片麻痺患者の動作映像を作成する必要があり、そのための患者のリクルートに時間を要したからである。また、刺激の提示にあたって当初の想定とはやや異なる提示方法が必要なことが判明し、そのための提示ソフトウェアの再プログラミングにもやや時間を要した。しかし、年度後半より予備実験、行動実験を実施しfMRI実験の実施に至った。現在までに一定数のデータを測定し、解析も並行して行っている。またその詳細に関しても当初の仮説にフィットし得るデータ内容となっている。今年度の夏季前までにデータ測定から解析終了の見通しとなっている。また、新たな解析手法も昨年度の段階で取得しており、その手法を生かすことで本研究の内容をより説得力のあるものにまとめられると確信している。実験・解析が終了し次第、論文作成に着手し年内には論文投稿を検討している。本年度は研究課題達成のために、「既存の間接的な動作経験が、実際経験が困難な動作の認識・共感に及ぼす効果の検討」というテーマのMRI実験を行い、完了した。

概要としては、脳卒中による身体麻痺の動きという、健常者は経験し得ない身体の動作に対し、リハビリテーションの臨床現場でそうした身体を観察し、動かすといった間接的な経験を既に十分に有している理学療法士(経験年数5年以上)が、非経験者である一般被験者群よりも、その麻痺動作の運動感覚の認識・共感が可能であるか、MRI装置を用いて神経活動の観点から検討した。質問紙を用いた主観評価の結果からは、麻痺動作を観察した際には、いずれの質問項目においても得点が高く、理学療法士群の方が一般群よりも麻痺動作の身体感覚を認識できていたことが示された。また、脳活動の比較では、麻痺動作を観察した場合、理学療法士群の方が一般群よりも運動の理解に関与するといわれているミラーニューロンシステムが高い活動を示した。その中でも特に身体表象に関与する縁上回が高い活動を示していた。また、他者の情動の共感に関わるとされている帯状皮質も高い活動を示した。この解析の他に、脳領域間での機能的な結合の程度を検討する解析を実施した。その結果、理学療法士群において、麻痺動作の観察時には帯状皮質と縁上回の結合が高まることが明らかになった。これらの結果は、例え実際的に経験出来ない動作であっても、間接経験を有することで、それに基づく身体表象を参照しながら、対象動作の感覚や困難性の認識が可能になることを示唆するものであった。本研究課題における最も重要な実験である、間接経験者である理学療法士と非経験者である一般参加者を対象とした実験が完了した。また、データ解析も完了し、得られた結果は当初の仮説に概ね合致するような結果であり、間接的な経験の動作認識・共感への有用性を示唆することができた。現在、得られた成果をもとに論文の作成中である。平成29年度は、前年度までに実施した実験の解析を完了させた。この実験では理学療法士被験者群19名と一般被験者群19名を対象に、MRI装置の中で片麻痺患者の麻痺側の手と非麻痺側の手のグーパー動作の映像を観察してもらった。結果、理学療法士群は一般群に比べて、動作の理解に関与するとされるMirror Neuron System(MNS)や他者の意図の推測に関与するとされているTemporoparietal Junction(TPJ)が高い活動を示した。また、理学療法士群ではTPJとMNSの一部の機能的結合の程度が上昇していた。主観評価では理学療法士群の方が運動の理解、情動面の理解が正確になされていた。これらのことから、片麻痺の間接経験を既に有していることで、経験困難な動きの理解や情動面の理解が可能なことが示された。当初、29年度は上述の解析に並行して、その実験を発展させた大規模な実験を実施予定であったが、受け入れ研究者の急逝により、実験を中止せざるを得なくなった。そこで、本研究課題の達成をサポートする実験として、「実際経験が困難な動作を観察する視点が、その動きや情動面の理解への効果の検討」というテーマで実験を実施した。上述実験の設定で、提示する手の動作を上述の実験と同様に対面側から出ているように提示する条件(3人称視点条件)と、観察者側から出ているように提示する条件(1人称視点条件)で提示し、それぞれで観察時の脳活動を検討した。結果、1人称視点で観察している際にTPJがより高い活動を示した。
マイクロポラリメトリックボアホールレーダによる地層・岩盤計測の新たな展開

ポラリメトリックボアホールレーダは従来のレーダ分解能を超える反射体識別能力を有することから、より低い周波数を利用することで探査距離を伸ばしながらも地下き裂の分類・評価などに利用できる。本研究では直径5cm以下の坑井で200MHz以下の計測が行えるポラリメトリックボアホールレーダを開発し、本システムを利用することで地層・岩盤計測の新たな展開を行うことを本研究の目的とした。細径のレーダゾンデを可能にするために、直径2cmの円筒状筐体に収納された光アナログ信号伝送回路を開発し、これと組み合わせて外形41mmのポラリメトリックボアホールレーダシステムを開発した。また本システムを利用してフィールド実験を行い、データ取得ができることを実証した。同時に、坑井の直径に比べて細いボアホールレーダでは、直交偏波を計測するためにスロットアンテナを利用した場合、アンテナ位置のずれが信号に反映することが明らかとなった。ボアホールレーダにおけるレーダポラリメトリの利用法として、偏波シグネチャ、偏波エネルギー比の利用を検討した。米国ミラーレイクサイトで実施したポラリメトリックボアホールレーダ計測結果等へ適用し、偏波エネルギー比が地下き裂の表面粗さなどと相関の高いことを明らかにした。更に限られた範囲ではあるが、この性質を利用することでポラリメトリックボアホールレーダによる透水性き裂評価が可能であることを示した。またクロスホールレーダに対してマイグレーションを利用した直接イメージング法を提案し、従来のマイグレーション法より分解能の高い地下き裂可視化が可能なことを示した。以上の成果より、マイクロボアホールレーダによる土木調査、鉱床探査、岩盤保全調査など細い径のボアホールを利用する環境で実用的に利用できることを示した。ポラリメトリックボアホールレーダにおいてレーダ検知可能距離を大きくするため200MHz以下の周波数帯域において効率的にボアホールに対して直交する偏波をもつ電波を送受信可能なシステムの開発が必要となる。このため直径25mmのダイポールアンテナ,金属円筒上スロットアンテナを開発した。本研究ではアナログ光伝送回路を利用したステップ周波数レーダシステムを構築するが、アンテナの細径化に対応し、電子回路の小型化が必要となる。本研究では直径2cmの円筒状筐体中に収納できる小型化アナログ光伝送回路と高周波回路の一体システムを開発、製作した。光素子には従来のLEDに換え、LDを使用することで高SN比を実現し、周波数帯域0.2MHz-200MHzのシステムを完成した。レーダシステムの動作検証実験を岩手県釜石鉱山内東北大学実験フィールドで実施した。本実験では従来の光伝送システムと今回製作したシステムの比較照合実験を行い十分な性能が得られることを確認したの後、直径25mmのアンテナを利用したポラリメトリック計測実験を行った。同時に、既に開発してある同軸管法による高周波媒質計測システムを利用して、現場で採取したコアサンプルの物性値を計測し、ポラリメトリ解析に利用している。従来のボアホールレーダは花崗岩中の水を含むき裂など、周囲の地層と大きく物性の異なる物質の位置検出を目的としてきた。本研究における計測では、同一地層内での物性の変化など、これまでのレーダ計測では得られなかった情報の解析についても他の検層データや地質的解釈から検討を加える。ボアホールレーダのデータは、坑井周辺に3次元的な広がりをもつため、基本的に坑井に沿う1次元情報である検層データとの総合的な解釈が希薄であった。今後もポラリメトリック解析による地下き裂分類法の研究を継続する予定である。

本研究では直径5cm以下の坑井で200MHz以下の計測が行えるポラリメトリックボアホールレーダを開発し、本システムを利用することで地層・岩盤計測の新たな展開を行うことを本研究の目的とした。細径のレーダゾンデを可能にするために、直径2cmの円筒状筐体に収納された光アナログ信号伝送回路を開発し、これと組み合わせて外形41mmのポラリメトリックボアホールレーダシステムを開発した。また本システムを利用してフィールド実験を行い、データ取得ができることを実証した。同時に、坑井の直径に比べて細いボアホールレーダでは、直交偏波を計測するためにスロットアンテナを利用した場合、アンテナ位置のずれが信号に反映することが明らかとなった。ボアホールレーダにおけるレーダポラリメトリの利用法として、偏波シグネチャ、偏波エネルギー比の利用を検討した。米国ミラーレイクサイトで実施したポラリメトリックボアホールレーダ計測結果等へ適用し、偏波エネルギー比が地下き裂の表面粗さなどと相関の高いことを明らかにした。更に限られた範囲ではあるが、この性質を利用することでポラリメトリックボアホールレーダによる透水性き裂評価が可能であることを示した。またクロスホールレーダに対してマイグレーションを利用した直接イメージング法を提案し、従来のマイグレーション法より分解能の高い地下き裂可視化が可能なことを示した。以上の成果より、マイクロボアホールレーダによる土木調査、鉱床探査、岩盤保全調査など細い径のボアホールを利用する環境で実用的に利用できることを示した。
建設分野における第三者評価ならびにその実施機関の海外における実情調査

交付申請書にも述べた様に本研究は、建設事業における当事者以外の第三者機関が如何に有効に活用されて、事業のスムースな展開に役に立つか海外の実情を調査することであった。その為に、名古屋大学はフランスの調査を行った。高速道路A28事業が、ツール、アロンソン、ルアン間で数年の間住民の反対運動で中止しておることに事例を取り、事業者当局が解決を図るためにどのような努力しているか、また其れを行う制度的なシステムは何かの調査を行った。フランス政府を始め、高速道路会社、反対住民、民意調査官などと幾多のインタビューを行い第三者機関が多くの場面で重要な役割を持っており、おおよそのそれらのシステムの解明を図ることが出来た。米国については、埼玉大学グループがピッツバーグ近辺のMon-Fayette高速道路における事例を取り上げた。この高速道路も住民の反対運動で数年間やはり中止していたがこのところ工事開始になったところである。調査のために米国に出向き多くのインタビューを行い成果を挙げることが出来た。岐阜大学は、スイスとドイツの第二者評価の実体を技術評価システムとして、inspecting engineerシステムの実体を調査した。名古屋工業大学グループは、岐阜大と同様に第三者評価、特にinspectingシステムの面から実情調査を行い、多くの成果を挙げることが出来た。これらの調査結果は、JCI中部支部技術評価・支援機構が開催するシンポジウムで最初の公表がなされ、報告書としてまとめられる予定である。
古典悲劇とキリスト教-対立の歴史と和解の試みに関する諸問題

17世紀のフランスにおいて演劇断罪派の急先鋒であったジャンセニストたちによる文学観を,文芸サロンの語録や彼らの古代作家・古代時代作家に対する批評文,論争文書などの分析によって把握し,この一派と深く関わったラシーヌによるキリスト教の理論と古典悲劇を和解させる試みが後期作品にどのような形で現れたかを再検討した。この問題については今秋,上智大学出版局から刊行される小田桐光隆編『ラシーヌ劇の神話力』第3部第5章「異教神話と聖書的霊感のラシーヌ的融合」にまとめて発表する。本課題に関する最重要作家であるラシーヌについては,没後三百周年を機に関連の学会や資料展示会が研究期間中,フランス内外で数多く開催され,その一部に参加できたことにより,研究上少なからぬ示唆が得られた。中でも上智大学主催で開催された国際学会において,ラシーヌの詩法形成やポール・ロワイヤルとの関係についての先端的研究に接し新たな視点を得たことは,古典悲劇とキリスト教の対立問題を考える上で非常に有意義であった。この他,17世紀後半以降のヨーロッパにおいて主導的役割を果たしたフランス演劇の各国における受容史から,演劇とキリスト教をめぐる対立と和解に関する理論の浸透度や,宗教諸派による慣用度の違いを推論する試みに着手した。現時点ではフランス国立図書館での文献参照(オランダにおける受容史研究書等),オスロ演劇博物館での調査等によってその一端を研究するにとどまっているが,予想以上に短期間でフランス古典主義の理念がヨーロッパ各地に伝播していることが確認され,今後この方面の調査・研究を継続することにより新たな知見が得られるものと期待される。キリスト教による演劇断罪の歴史を多面的に把握するため,関連図書とりわけ17世紀に刊行された演劇論,宗教家の説話集,文学サロンの語録などの資料を収集・分析することが本年度の研究の主幹であったが,幾つかの非常に示唆的な資料を参照することができた。特に,ジャンセニストによる当時の主要な文学作品に対する批評を収録した資料を入手できたことは幸いであった。7巻からなる大作であり,分析にはさらに時間を要するが,当時の一宗教勢力の文学観を知る上で大いに参考となるものと思われる。これについては今後,親ポール・ロワヤル派の集ったサロンの語録に見られる,古代作家や同時代の作家に関する批評等とあわせて,丹念に読み解く作業を予定している。この他,演劇擁護派からアベ・ドービニャック演劇断罪派からピエール・ニコル,それぞれの演劇論を読み,彼らの理論が古代作家を多く援用しているものの,同時代の作家の演劇を主要な素材としていることをあらためて確認した。とりわけドービニャックは,古代の演劇と同時代の演劇とを様々な観点から比較・検討しており,当時の演劇の発展を阻止していると判断した諸要素に対する解決策までも模索していた。これらの演劇論の影響が古典劇の作家たちのうちに見いだされる可能性を念頭において,諸作品を読みなおす必要があるものと思われる。ラシーヌについては一部その作業を終えているが,後世の評価が相対的に低い作家たちにも目を向けて,同様の分析をさらに試みたい。
心機能動態のフラクタル次元解析による加齢現象の定量化

種々の年齢層の健常ボランテイアを対象に、超音波心臓診断法を用いて左室の収縮時系列曲線を記録し、パーソナルコンピュータに入力し、定量化、統計処理を行なうと同時に、非線形数学理論を用いて高次元位相空間内へ埋め込んでアトラクターを再構築した。カオス理論を用いてリアプノフ指数の解析を行ない、KSエントロピー及びフラクタル次元を求めカオスアトラクターの定量化を行なった。種々の方法論を用いて左室の収縮時系列曲線の自動解析による定量化を試みたが、長時間安定した計測は自動解析では困難であったので、本年度はトレーシングペーパーにMモード像における左室内径をトレースし、イメージリーダーでパーソナルコンピュータに入力した。得られた時系列曲線をTakensの方法論によって高次元位相空間内へ埋め込んでアトラクターを再構築した。タイムラグは時系列曲線の自己相関関数の計算によって決定した。その結果、左室収縮アトラクターの再構築には3次元以上の位相空間が必要であり、リアプノフ指数の計算による初期値依存性の判定から、左室壁運動がカオス的な挙動を示していることが明らかとなった。更に、老化の進行に応じてフラクタル次元やKSエントロピーが変化するのが観察され、非線形数学数学理論による加齢現象の定量化の可能性が示唆された。また心筋梗塞等の疾患群ではリアプノフ次元の有意の減少が観察され、心機能の判定法としても有用な方法論になりうるものと期待された。このような方法論によって心機能を支配する循環制御系の全体論的な解析が可能になるものと考えられた。
韓国台風災害の学術調査と日韓における水災害発生機構の比較調査研究

2002年の台風15号(RUSA)による豪雨のため、朝鮮半島東部を中心として既往最大級の水災害が発生した。さらに2003年9月に韓国南部を襲った台風14号(MAEMI)では、被害額は5兆6000億ウォンを超えて史上最大規模となった。一方、わが国では平成16年に10個の台風が上陸するとともに梅雨前線の活発な活動により、新潟・福島、福井では短時間に集中する豪雨により大きな洪水災害が発生した。このように、両国では極めて大きな水災害がこの数年間に連続して発生している。本研究では、気候・風土・地形・生活形態・人口密度などが類似した両国における災害発生状況を調査し、その要因・誘因を物理学的・社会学的観点から明らかにすることを目的とした。また、地域やスケールに依存しない汎用的な洪水流出予測手法を構築するために、本研究グループが開発してきた分布型洪水流出予測モデルを我が国および韓国の河川流域に適用し、洪水流出予測モデルの適用性を検討した。次に、実時間洪水予測システムの精度向上を実現するために、分布型洪水流出予測モデルを実時間流出予測システムに組み込むための手法を開発した。日韓両国では、流域地形情報の整備や水理・水文観測情報の蓄積が進み、また実時間で地上観測水文情報やレーダー雨量情報が利用可能となっている。これらの情報を駆使した精度の高い洪水予測システムを開発し運用することは、両国の減災を考える上でなくてはならない。ここでは、分布型流出予測システムを実時間洪水予測システムに組み込むための分布状態量の観測更新手法を新たに提案するとともに、レーダー予測雨量の予測誤差構造を考慮した降雨予測モデル、さらにそれらを組み合わせた確率的な実時間洪水予測手法を提案した。2002年8月31日から9月2日にかけて台風15号による豪雨のため、朝鮮半島東部を中心として甚大な水災害が発生した。この台風により、韓国北東部の江陵市では3日間で総降雨量871mmという韓国史上最大の値を記録し、それによって発生した土砂・洪水災害により246名の人名が失われた。また、2003年9月12日から14日にかけて韓国南部を襲った台風14号では、死者127名、被害額は5兆6000億ウォンを超えて史上最大規模となった。本研究では、わが国と気候・風土・地形・生活形態・人口密度などの条件が極めて類似した地域で、なぜこのように人的・物的被害の大きい水災害が発生したのか、災害発生の状況を学術的に調査し、その要因・誘因を物理学的・社会学的観点から解明することを目的とする。平成16年度は、8月に我が国の研究者と韓国における大学研究者、韓国水資源公社(KOWACO)および韓国資源研究所(KIGAM)の研究者が一同に会し、韓国高麗大学校土木環境工学科において都市水害に関する日韓防災セミナーを開催した。わが国からは本科学研究費の研究代表者・分担者6名が参加し、韓国側は政府機関・大学などから約40名の参加があり、洪水災害防止・軽減に関する取り組み、台風被害、台風予測、短時間降雨予測、都市氾濫水害、洪水流出予測の6つのテーマについて、日韓両国から話題提供を行い相互の理解を深めた。また、韓国錦江上流域を検証流域とし、水文データ、地形データの収集を行った。またわが国で実績のある分布型洪水流出シミュレーションシステムの構築を開始した。

また、2003年9月12日から14日にかけて韓国南部を襲った台風14号では、死者127名、被害額は5兆6000億ウォンを超えて史上最大規模となった。本研究では、わが国と気候・風土・地形・生活形態・人口密度などの条件が極めて類似した地域で、なぜこのように人的・物的被害の大きい水災害が発生したのか、その要因・誘因を物理学的・社会学的観点から解明するとともに、韓国の河川流域を対象とする流出予測システムを構築し、事前にどの程度そのような洪水流出が予測できたのかを明らかにして、水災害の軽減に資することを目的としている。平成17年度は、韓国Gam-cheon流域における数値地理情報を収集し、同流域を対象とする流域地形モデルを構築した。また、これまで我が国を対象として開発してきたセル分布型流出予測シミュレーションモデルを同流域に適用した。さらに、分布型流出予測システムを実時間洪水予測システムに組み込むための分布状態量の観測更新手法を新たに提案するとともに、レーダー予測雨量の予測誤差構造を考慮した降雨予測モデルを提案した。さらに、2002年の台風RUSAにおける気象レーダー雨データを収集し、その時空間分布雨量の分析と、韓国Gam-cheon流域を対象に構築したセル分布型流出予測システムへの入力降雨データ作成を実施した。2002年8月31日から9月2日にかけて台風15号による豪雨のため、朝鮮半島東部を中心として甚大な水災害が発生した。この台風により、韓国北東部の江陵市では3日間で総降雨量871mmという韓国史上最大の値を記録し、それによって発生した土砂・洪水災害により246名の人名が失われた。本研究では、わが国と気候・風土・地形・生活形態・人口密度などの条件が極めて類似した地域で、なぜこのように人的・物的被害の大きい水災害が発生したのか、その要因・誘因を物理学的・社会学的観点から解明するとともに、韓国およびわが国の河川流域を対象とする汎用的な流出予測モデルと実時間流出予測アルゴリズムを構築し、水災害の軽減に資することを目的とした。平成18年度は、これまで構築してきた韓国河川流域における分布型流出予測モデルの適用結果と、わが国の河川流域における適用結果とを比較し、洪水流出特性が流出モデルのパラメータ特性にどのように反映するかを分析した。さらに、分布型流出予測モデルを実時間流出予測に効果的に用いるために、分布型流出予測モデルへのカルマンフィルターの導入を検討した。また、研究最終年度の成果取りまとめの一環として、これまでに収集してきた韓国における水災害関連の文献情報を整理し、最近の韓国における自然災害を列挙するとともに、水災害の特徴を水文・気象学的特性、法制度、予測と警報の観点から取りまとめた。
In vitro着床モデルの不妊症治療への応用

子宮内膜細胞を細胞外成分を基質として培養し、生理的な組織構築の形成に成功し、初期胚着床のモデル実験を生体外でほぼ生体内と同様に行なうことが可能になった。本年度は不妊症患者や手術により摘出された子宮組織を細胞外成分(コラ-ゲン等)の抗体を持ちいて染色し、正常子宮内膜の月経周期に依存した細胞外成分の発現の変化を明かにした。この結果より培養条件下でヒトの子宮内膜再構成が可能になり、以下の新しい知見が得られた。ただし、着床実験の一部は倫理的側面の制約から実験材料に家兎を用いて行なった。1)子宮内膜に存在するコラ-ゲンは月経周期とともに周期的な変化を示し、着床準備状態を築き上げることが明かになった。着床期は内膜上皮下層の基底膜成分にIV型、V型コラ-ゲンが染色されラミニンとともに着床初期の初期胚接着の重要な因子になるものと思われた。2)家兎の着床実験では内膜上皮との接着促進因子としてカルシュウム、ラミニン、コラ-ゲンがとりわけ重要であり、これらを取り除くか、抗体を用いれば着床は完全に阻害された。3)着床期に働くステロイドホルモンの検討では、黄体期のプロゲステロンは内膜上皮の形態、機能発現に重要であること以外にも、内膜間質とも相互作用し、腺管の間質内に占める割合を制御していることが判明した。初期胚はその制御された脱落膜空間で細胞外成分と相互作用をしながら着床初期の増殖分化を遂行するものと考えられた。以上の結果より我々が開発した子宮内膜培養システムは着床初期の初期胚ー内膜相互作用解明のための基礎的な実験システムとして、また妊娠初期の着床の維持機構の優れた研究手段になるものと思われる。
CAIを利用した数学教育の研究

学部1年で学ぶ数学の内容を検討した。関数の図形表示を行なうことにより関数のイメ-ジを与える、導関数と元の関数の図形表示をすることによる徴分の効果の直感的イメ-ジを与える、具体的な図形を変換することにで線形変換のイメ-ジを与えるなどといったコンピュ-タ・グラフィックスを利用できる分野では、教育効果が期待できることが分かった。この場合、CAIを有効なものにするには、応答性をよくする必要があるが、現時点ではどんなに速い計算機を持ってきても、毎回計算して表示したのでは表示が遅すぎる。したがって、前もって、計算しておく必要があるが、この場合にはデ-タ量が膨大になるという問題点がある。これに対処するには、ディスクの容量、システムの維持管理の問題を考えるとパソコンでは難しく、ワ-クステ-ションのネットワ-ク機能が不可欠と思われる。ワ-クステ-ションを利用する場合の問題点として、操作法が必ずしもやさしくないことがあった。これは計算機科学を専門としない学生を対象にするときには大きな問題になる。研究段階ではこれに対処するよい方法がみあたらなかったが、最近X-terminalのような高機能の端末が入手可能になっている。これを利用すると簡単な操作でワ-クステ-ションの機能を活用できると思われるが、これは今後の課題である。CAIを学習に使う問題点としては、数式を入力する方法が未解決である。コンピュ-タで簡単に扱えるのは文字情報だけである。数式を表示するにも、かなり複雑な指示を与えなければ表示できない。これと同じことを学習者がやることは不可能である。学習者が数式を入力する簡単な方法がないため、CAIでできるのは選択式の問題を提示することしかできない。したがって、学習の到達度を簡単にチェックする手段としては有効であると考えられるが、CAIだけで学習させるのはたとえ初年度程度の内容でも難しい。
異種材料間結合部における接触剛性の理論的定式化に関する研究

本研究は,異種材料間結合部における接触剛性および真実接触面積の理論定式化とその推定法の提案を目的とする.昨年度は,推定法の基盤となる接触剛性の理論式の導出を行ったため,今年度は,表面形状特性データと材料物性値のみから,理論式中のパラメータを推定する方法を検討した.さらには開発した実験装置と測定手法により,提案手法の適用性および各特性パラメータの性質を明らかにすることも目的とした.具体的には, 5種類の材料の研削加工を行い,その加工面を触針式粗さ測定機にて測定し,得られた輪郭曲線データから,各材料における表面の凸凹形状の違いおよびそれに対応した理論式の構築などを行った.その結果,縦弾性係数が低い材料でも,高荷重を負荷させなければ昨年度に提案した理論式が適用できることが判明した.しかしながら,研削痕が残りやすい材料および弾性変形のみならず塑性変形を生じる材料については,既存の理論式を拡張する必要があることが判明した.したがって提案した理論式の拡張および塑性変形を考慮した理論式の提案を新たに行い,これらを基に各パラメータの同定,および得られた同定値と実験値との比較考察を行った.その結果,接触剛性に関しては,表面におけるある特定の粗さ波長が,最も接触剛性に寄与していることが確認され,接触剛性の値を支配していることがわかった.(抄録なし)本研究は結合部における接触剛性値の理論的定式化とその活用法の確立を目指す.そのために,理論式に存在するパラメータを,汎用的に使用できる粗さ測定器から得られた表面形状特性データと材料物性値のみから容易に推定する手法を提案し,これまでに開発した実験装置と測定手法によりその妥当性を明らかにすることを目的とする.基本的に24年度は次の問題点について検討を行った.(1)接触剛性理論式に存在する表面粗さの頂点高さにおける標準偏差および頂点曲率パラメータの明確な推定法の具体的な提案方法がない.(2)接触剛性値推定に大きく関わる結合面の真実接触面積は,結合面の頂点の弾性変形により生じる成分だけでなく,塑性変形により生じる成分も含まれているため,その塑性変形により生じる成分がどのように真実接触面積値に寄与しているか,およびその面積がどのようなパラメータによって支配されているか解明する必要性がある.(1)については,粗さ測定器から得られた粗さプロファイルデータから標準偏差と曲率半径を抽出する手法を,粗さプロファイルデータのスペクトル解析を行うことにより検討した.その結果,接触剛性に寄与する粗さの選定方法,サンプリング間隔の取り方および粗さプロファイルデータから頂点標準偏差と曲率半径を抽出する具体的な手法を提案することができた.また(2)については,最初に結合面の塑性変形メカニズムについて述べている文献を調査し,そこから塑性変形を考慮した新たな真実接触面積の理論定式化を行った.さらには,定式化した理論に基づいて,真実接触面積を支配する具体的な影響因子とそれが及ぼす影響について,数値計算により解明を行った.その結果,塑性変形成分により生じる真実接触面積と,弾性変形成分により生じる真実接触面積の割合を,各影響因子パラメータの違いから比較検討することができ,各パラメータが及ぼす影響を解明することができた.本研究は,異種材料間結合部における接触剛性および真実接触面積の理論定式化とその推定法の提案を目的とする.昨年度は,推定法の基盤となる接触剛性の理論式の導出を行ったため,今年度は,表面形状特性データと材料物性値のみから,理論式中のパラメータを推定する方法を検討した.さらには開発した実験装置と測定手法により,提案手法の適用性および各特性パラメータの性質を明らかにすることも目的とした.具体的には, 5種類の材料の研削加工を行い,その加工面を触針式粗さ測定機にて測定し,得られた輪郭曲線データから,各材料における表面の凸凹形状の違いおよびそれに対応した理論式の構築などを行った.その結果,縦弾性係数が低い材料でも,高荷重を負荷させなければ昨年度に提案した理論式が適用できることが判明した.しかしながら,研削痕が残りやすい材料および弾性変形のみならず塑性変形を生じる材料については,既存の理論式を拡張する必要があることが判明した.したがって提案した理論式の拡張および塑性変形を考慮した理論式の提案を新たに行い,これらを基に各パラメータの同定,および得られた同定値と実験値との比較考察を行った.その結果,接触剛性に関しては,表面におけるある特定の粗さ波長が,最も接触剛性に寄与していることが確認され,接触剛性の値を支配していることがわかった.当初の研究目的である理論式に存在するパラメータの推定法の提案および真実接触面積弾塑性接触メカニズムの解明は行うことができた.しかしながら,次年度の研究計画である弾塑性接触を考慮した異種材料間結合部の接触剛性の理論的定式化までは行うことが出来なかったため,(1)とすることはできなかった.今後は,前年度の成果である,接触剛性理論式の各パラメータの推定法および真実接触面積の弾塑性メカニズムを利用して,異種材料間結合部における接触剛性の理論的定式化を行う.その際,材料によって降伏点および縦弾性係数の値が異なるため,これらの値に注意しながら検討を行う.また実験値と理論値の比較を行うため,既存の実験(測定)方法を異種材料間結合部でも測定可能になるように拡張する必要がある.この検討を年度の後半に行う予定である.(抄録なし)
環境調和を指向した実践的不斉合成法の開発と創薬への展開

カルボニル化合物を対応するケイ素エノラートへと事前調製することなく、触媒量の活性化剤により系中にて求核種を生成させ、直接的にイミンと反応させるMannich型反応は原子効率が極めて高いために効率性の高い反応である。これまでに合成上有用性の高いエステルやその等価体の直接的な触媒的Mannich型反応の報告はほとんどなされていない。筆者は、求電子剤としてスルホニルイミンを用いることで、触媒量のケイ素Lewis酸と第三級アミンの存在下、N,N-ジメチルアセトアミドのような単純なアミドの直接的なMannich型反応が速やかに進行することを見出した。アミドは最も酸性度の低いカルボニル化合物であり、触媒量の活性化剤を用いる直接的な付加反応は極めて困難とされてきた。反応は種々の芳香族アルデヒド由来のイミンあるいは異性化を起こしにくい脂肪族アルデヒド由来のイミンに対して適用可能であり、高収率で目的物が得られた。また、ベンズアルデヒド由来のイミンを用いる場合、触媒量を2mo1%にまで減じても反応は定量的に進行することも見出した。さらに、α位にアルキル置換基を有するアミドについても検討を行い、共触媒として一価のトリフルオロメタンスルホン酸銅などの金属Lewis酸を用いることで反応が円滑に進行することを見出した。特にN-メチルピロリジノンなどのラクタムを用いる場合には高収率かつ高ジアステレオ選択的に目的とする付加体が得られることを見出した。さらに、フルフラール由来のスルホニルイミンの反応において一価の銅塩とBINAPとからなる不斉銅錯体を共触媒として用いることで、良好なエナンチオ選択性(69%ee)が発現することを見出した。筆者は高エナンチオ選択的なイミノエステルの触媒的アリル化反応の開発を行った。アリルシランは対応するアリルスズに比して低毒性であるが、反応性が低くこれまでに目的とする反応で高収率かつ高エナンチオ選択性を実現したものはなかった。本研究では、反応性の高いイミノエステルの活用およびよりLewis酸性の高い金属触媒種を用いることにより所望の目的を達成することができた。本反応系は様々なアリルシランに適用でき、広い一般性を有することも明らかにした。特にこれまで適用が困難とされてきたアリルトリメチルシランを用いた場合も、良好な収率および高い不斉収率をもって目的とする付加体を得ることができた点は特筆に値する。またエステル部位をホスホン酸エステルに置き換えた基質であるイミノホスホネートの反応への展開も行い、目的とするα-アミノホスホン酸誘導体を良好な収率・エナンチオ選択性で得ることができた。なお、イミノホスホネートの触媒的不斉アリル化反応はこれまでに報告がなく初めての例である。また、イミノホスホネートに対するエンカルバメートや芳香族化合物といった様々な求核剤の触媒的不斉付加反応の研究への応用を検討している。特にエンカルバメートを求核剤とした場合に、非常に高い触媒回転頻度が確認されている。対応するケイ素エノラートの付加反応に比して1000倍もの頻度で触媒サイクルが回転していることがわかっており、これらの知見は金属触媒反応における反応設計に新たな指針を与えるものである。本反応系はアルデヒドおよびケトン由来の種々のエンカルバメートに適用でき、選択性も高い。さらに、反応の初期生成物は様々な変換を施すことで多様な含窒素化合物へと誘導できることを明らかにした。現在、高い触媒回転頻度が発現する機構の解明を行っている。筆者は、これまでにエンカルバメートのイミノホスホネートに対する求核付加反応においては、対応するケイ素エノラートの付加反応に比して約1000倍もの頻度で触媒回転が起こることを見いだしていた。そこで次に触媒量の低減化を指向し、求核剤の設計を行ったところ、類似の構造を有するエナミドを用いた場合に、30分という反応時間の短さを維持したまま、触媒量を1.5mol%にまで減じることができた。エンカルバメートあるいはエナミド上のプロトンが、ケイ素に比して速やかに転位したことが、このような高い触媒回転頻度が発現する主要因であることもわかった。本研究は触媒回転阻害が起こりやすいヘテロ原子含有化合物の触媒的不斉合成に新たな指針を与えるものである。また、エンカルバメートは強酸性条件下、容易にプロトン化を受けイミニウムを精製することを見いだしていた。そこで、アルデヒド由来のエンカルバメートを反応系中でプロトン化することで生成する脂肪族アルデヒド由来のイミニウムに対する求核剤の付加反応の開発を計画した。筆者はLewis酸を触媒とする1,3-ジカルボニル化合物の直接的付加反応の開発を行い、触媒量のスカンジウムや2価の銅のトリフルオロメタンスルホン酸塩を用いることで種々のβ-ケトエステルの付加反応が良好な収率で進行することを見いだした。一般に脂肪族アルデヒド由来のイミンは単離精製が困難であり、本手法はその安定な異性体を前駆体として直接用いることが出来るため非常に価値が高い。さらに、筆者は、触媒量の活性化剤を用いアミドの直接的Mannich型反応の開発を行なった。アミドは最も酸性度の低いカルボニル化合物であり、これまでに触媒量の活性化剤を用いた付加反応の例はなかった。

筆者はケイ素Lewis酸を用いることで反応が速やかに進行し、触媒量を2mol%にまで低減化しても目的物が定量的に得られることを見いだした。カルボニル化合物を対応するケイ素エノラートへと事前調製することなく、触媒量の活性化剤により系中にて求核種を生成させ、直接的にイミンと反応させるMannich型反応は原子効率が極めて高いために効率性の高い反応である。これまでに合成上有用性の高いエステルやその等価体の直接的な触媒的Mannich型反応の報告はほとんどなされていない。筆者は、求電子剤としてスルホニルイミンを用いることで、触媒量のケイ素Lewis酸と第三級アミンの存在下、N,N-ジメチルアセトアミドのような単純なアミドの直接的なMannich型反応が速やかに進行することを見出した。アミドは最も酸性度の低いカルボニル化合物であり、触媒量の活性化剤を用いる直接的な付加反応は極めて困難とされてきた。反応は種々の芳香族アルデヒド由来のイミンあるいは異性化を起こしにくい脂肪族アルデヒド由来のイミンに対して適用可能であり、高収率で目的物が得られた。また、ベンズアルデヒド由来のイミンを用いる場合、触媒量を2mo1%にまで減じても反応は定量的に進行することも見出した。さらに、α位にアルキル置換基を有するアミドについても検討を行い、共触媒として一価のトリフルオロメタンスルホン酸銅などの金属Lewis酸を用いることで反応が円滑に進行することを見出した。特にN-メチルピロリジノンなどのラクタムを用いる場合には高収率かつ高ジアステレオ選択的に目的とする付加体が得られることを見出した。さらに、フルフラール由来のスルホニルイミンの反応において一価の銅塩とBINAPとからなる不斉銅錯体を共触媒として用いることで、良好なエナンチオ選択性(69%ee)が発現することを見出した。
レーザー積層造形法における異方性の制御方法の構築

SLM法を用いてクラスプ形状の試料の製作を行い,サポートの有無による疲労強度への影響を評価した.サポート構造はブロック形状を用い,サポートの有無による形状の差がでないよう慎重にサポート構造の除去作業を行った.試験片はサポートを付与したものと付与していないものの2条件とした.各条件から試料をランダムに選択し,クラスプアーム部を切断研磨後,結晶方位解析装置付走査型電子顕微鏡(SEM-EBSD)を用い微小領域の結晶粒径や結晶粒内の歪分析(Kernel Average Misorientation; KAM)を行った.残りの試料は,表面粗さを測定した後に疲労試験に供した.結果,サポート構造の有無による形状や表面性状への影響は認められず,サポートを付与した試料ではサポートを付与していない試料と比較して2倍程度の疲労強度の向上が認められた.三次元有限要素法による解析から,サポート構造があることで積層造形時に発生した熱をより迅速に伝えることが可能となり,サポート構造のない試料よりも冷却速度が速くなることが分かった.また,試料切断面のSEM-EBSD法による解析からは,サポートのある試料ではサポートのない試料より結晶粒径が小さくなることが分かった.この結果から,サポートのある試料では冷却速度の増加が結晶粒の微細化に寄与し,より高い疲労強度を示したと考えられる.さらに,結晶粒内の歪分析ではサポートのある試料でより低いKAM値を示したことから,サポートがあることで熱応力に対して耐え得る機械的強度が得られ,造形中の材料の変形を防ぐことができたと予想される.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
誘導結合プラズマ質量分析法による水生生物の元素分析から環境水の元素汚染評価

水域の微量元素濃度は水生生物の元素濃度として反映されるので、水生生物の元素濃度から生息水域の元素汚染状況の評価が可能である。3種類の生物標準試料を用いて、試料前処理法および誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)の分析精度管理法を確立した。(1)確立した試料前処理法はテフロン分解容器中で、粉末試料に、超微量分析用硝酸を加え、家庭用電子レンジを用いて、試料を溶液化する方法である。(2)確立したICP-MS定量法は、内標準法の分析値を参考にして、標準添加法で定量する方法である。標準添加法により定量可能と考え、分析対象元素を、Al、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Sn、SbおよびPbとした。ICP-MS定量法により、魚類のギンブナ(Carassius auratus langsdorfii)臓器、巻貝類のカワニナ(Semisulcospira libertina)中腸腺・生殖腺、海産二枚貝のタイラギ(Atrina pectinata)部位中の元素濃度を定量した。ギンブナおよびカワニナの元素濃度から生息水域の元素濃度の特徴を、タイラギの元素濃度から部位元素濃度の特徴を検討した。研究結果を次のように要約する。(1)ギンブナ各臓器元素濃度の比較および臓器の大きさから、体腎および肝臓を分析対象臓器とした。福岡県下のダム湖および河川から採取したギンブナ両臓器および生息水域の元素濃度から、水域の特徴として、筑後川はAs、宇美川はCr、Cu、Zn、Moが豊富であった。(2)カワニナの元素濃度は、ギンブナと比べ高い傾向にあり、特に、Mn、CoおよびNi濃度は数百倍も高濃度であった。(3)タイラギ各部位の元素濃度の比較から、腎臓濃度は高く、Co、Ni、Cd、Pbが高濃度に存在した。閉殻筋濃度は低かった。部位元素濃度に関して、多くの有意な元素濃度間の相関が存在した。水域の金属元素濃度は水生生物に濃縮・蓄積されて反映されるので、水生生物の微量元素含量から生息水域の元素汚染状況の評価が可能であると考えた。元素の定量分析に用いた誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)は、高感度で多元素同時分析が可能だが、時間的な安定性を欠き、マトリックス干渉がある。そこで、(1)ICP-MSによる分析精度管理を2種類の標準生物試料を用いて検討し確立する。(2)確立したICP-MS定量法を、水生生物として九州北部の淡水域に生息し、採取が容易なギンブナに応用した。(1)テフロン分解容器に、凍結乾燥試料100mgを取り、超微量分析用硝酸2mlを加え、家庭用電子レンジに入れ、250wで加熱20秒、放冷8分間の操作を24回繰り返し、試料を溶液化した。その試料溶液の元素濃度を、内標準法で分析し、その分析値を参考にして、標準添加法で定量する。正確に定量可能な元素は、As、Cd、Co、Cu、Mn、Mo、Pb、Se、ZnおよびCr、参考値になる元素は、AlおよびNiであった。これらの元素を分析対象元素とした。(2)ダム湖のギンブナ各臓器の元素定量の結果、元素含量および臓器の大きさから、体腎および肝臓を分析対象臓器とした。福岡県下の7採取地点からのギンブナ両臓器の元素含量を定量分析した。分析対象元素のギンブナ両臓器含量および水中濃度から、採取地点の特徴として筑後川の筑後大堰はAs、宇美川の別府橋はCr、Cu、Zn、Moが豊富であった。今後、研究対象生物としてウナギ、アユ、貝類のカワニナやタイラギなども計画している。

(2)カワニナの元素濃度は、ギンブナと比べ高い傾向にあり、特に、Mn、CoおよびNi濃度は数百倍も高濃度であった。(3)タイラギ各部位の元素濃度の比較から、腎臓濃度は高く、Co、Ni、Cd、Pbが高濃度に存在した。閉殻筋濃度は低かった。部位元素濃度に関して、多くの有意な元素濃度間の相関が存在した。水域の微量元素濃度は水生生物の元素濃度として反映されるので、水生生物の元素濃度から生息水域の元素汚染状況の評価が可能である。平成12年度に、生物標準試料を用いて試料前処理法および誘導結合プラズマ質量分析装置(CP-MS)による分析精度管理法を確立した。内標準法の分析値を参考にして標準添加法で定量する方法である。確立したICP-MS定量法によりギンブナ(Carassius auratus langsdorfii)臓器中元素濃度を定量し生息水域間の元素濃度の特徴を検討した。平成13年度には、巻貝類のカワニナ(Semisulcospira libertina)にICP-MS定量法を応用した。分析精度管理はムラサキイガイ標準試料で行った。分析対象元素は、Al、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、SnおよびPbとした。Se、MoおよびSbも、標準添加法で定量可能と考え分析対象元素とした。カワニナの中腸腺と生殖腺の分離は不可能なので分離せずに両部位を分析対称部位とした。カワニナを福岡県の淡水域で採取し、部位中元素濃度を定量し、元素濃度の特徴を検討した。研究結果を次のように要約する。(1)部位中元素濃度の採取地点間の比較から、大部分の元素について谷山川のカワニナの濃度が高く、長谷ダム、宇美川、多々良川の順に低濃度となった。谷山川には、Zn、Cr、Cdなどの元素が豊富であると推測された。(2)ギンプナ肝臓中元素濃度との比較から、カワニナ部位中元素濃度について、Cu、Se、MoおよびSbは同程度だが、他の元素は数倍から数百倍も高い値である。特に、Mn、Niは高濃度でありカワニナに特徴的な元素と考えらる。(3)Se濃度はCdおよびAl濃度と高い正の相関にある。現在、海産二枚貝のタイラギ(Atrina pectinata)の貝柱、中腸腺、鰓および腎臓中元素濃度から各部位元素濃度の特徴について検討中である。平成12年度に、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)の分析精度管理法を確立した。確立したICP-MS定量法を、ギンブナ(Carassius auratus langsdorfii)および巻貝類のカワニナ(Semisulcospira libertina)に応用した。平成14年度には、海産二枚貝のタイラギ(Atrina pectinata)の元素濃度定量に応用した。カワニナと同様な考えで、14種類の金属元素を分析対象元素とした。タイラギの貝柱、中腸腺、鯉および腎臓を分析対象部位とした。部位中元素濃度を定量し、部位中元素濃度間の関連性を検討した。(1)体重と、鯉、中腸線および腎臓中56種類の元素濃度との有意な相関が存在した。貝柱では低い相関がSnとAsとの間で存在した。なお、体重とCo、Pb濃度との相関は無かった。(2)各部位元素濃度の比較から、腎臓の濃度は高く、Co、Ni、Cd、Pbが高濃度に存在した。貝柱濃度は低かった。貝柱は元素濃度の調整機能を有するらしい。
リジン脱アシル化酵素SIRT7による骨代謝制御機構の解明

本研究課題では、新たな骨代謝制御因子としてのSIRT7の分子機構の解明を行っている。平成30年度は以下の研究を実施した。1)Osterix (OSX)の転写活性化機構の解析:OSXの転写活性化能を詳細に調べたところ、SIRT7はOSXのC末端側にあるK368のアシル化修飾を取り除くことでOSXのN末端側の転写活性化能を増加させることが明らかとなった。2)質量分析によるOSXのアシル化の解析:WTとSirt7 KOマウスの初代培養骨芽細胞や頭蓋骨から内在性OSXを免疫沈降してアシル化状態を調べた結果、アセチル化レベルに変化は認められなかったがプロピオニル化が亢進していることを突き止めた。質量分析と点変異体を用いたウェスタンブロットの結果、プロピオニル化していた主なリジンはN末端側にある41と45番目であることが判明した。OSX K368RではOSXのプロピオニル化が激減すること、SIRT7はOSX K368Rのプロピオニル化をさらに減少させることができないことから、SIRT7はOSXのK368の何かしらのアシル化修飾を取り除くことでOSXのN末端側の脱プロピオニル化を促進させることが明らかとなった。3)OSXのプロピオニル化について:高プロピオニル化状態のOSXリコンビナントタンパク質を直接細胞に導入してルシフェラーゼアッセイを行なった結果、低プロピオニル化OSXに比べて転写活性が低いことが明らかとなった。また、SIRT1がOSXのN末端側に結合して脱プロピオニル化すること、SIRT7とSIRT1が協調的に働いてOSXの脱プロピオニル化および転写の活性化を行うことが明らかとなった。平成29年度は以下の研究を実施した。1)SIRT7の分子酵素学的解析: 12種類のアシル基をリジン残基に導入したペプチドを合成し、リコンビナントSIRT7タンパク質を用いてin vitro酵素反応を行い、質量分析にて脱アシル化されたペプチドとO-Acyl-ADPrを検出することにより、脱アシル化活性を測定した結果、SIRT7は中長鎖脂肪酸由来のアシル基を取り除く活性が非常に強いことを発見した。2)Osterixの転写活性化機構の解析: OsterixのC末端側に存在する10個のリジン残基をそれぞれアルギニンに置換した点変異体を作成し、転写活性化能をルシフェラーゼアッセイにより解析した結果、SIRT7によるOsterixの転写活性化には368番目のリジン残基が重要であることが明らかとなった。3)骨芽細胞特異的Sirt7 KOマウスの解析:骨芽細胞特異的Sirt7 KOマウスの骨形態計測を行った結果、骨芽細胞のSIRT7は、骨芽細胞の分化、そして骨形成に重要であることがin vivoで明らかとなった。4)破骨細胞形成におけるSIRT7の役割について(当初、平成30年度に実施予定):Sirt7 KOマウスでは破骨細胞の増加も認められたが、Sirt7 KOマウスの骨髄由来単球・マクロファージを用いたin vitro破骨細胞形成実験では、野生型との間に顕著な差を見出せなかった。また、骨芽細胞特異的Sirt7 KOマウスの骨形態計測により、破骨細胞数の変化は認められなかった。平成29年度に予定していた研究はすべて実施し、一定の成果を得られた。さらに平成30年度に予定していた研究の半分も行った。現在は、これらの成果をまとめて論文に投稿中である。1)SIRT7の分子酵素学的解析:現在、我々が発見したSIRT7の新規脱アシル化酵素活性の標的である中鎖脂肪酸由来アシル化リジン残基に特異的な抗体の作製を行なっており、今後は、この抗体を用いて骨芽細胞における中鎖脂肪酸由来アシル化修飾タンパク質の取得を行う。2)間葉系幹細胞におけるSIRT7の役割について:Sirt7 KOマウス(P3)の頭頂骨

由来間葉系細胞を用いた骨芽細胞分化実験の際、SIRT7が無いと脂肪細胞への分化が著しく増加することが判明した。そこでまずは、Sirt7 KOマウス由来の骨髄間葉系幹細胞を用いて、骨芽細胞と脂肪細胞への分化のスイッチングについて解析する。分子機構の解明として、a)間葉系幹細胞内のSIRT7の標的タンパク質をアフィニティーカラムにより網羅的に取得、b)SIRT7による脱アシル化反応の解析、などを行っていく。次年度に、現在投稿中論文の高額な論文掲載料を支払う予定のため、一部を繰り越した。今年度に入り、昨年度繰越分はすでに物品費として使用済みであり、適正に使用できている。