hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鼻呼吸障害が睡眠段階ならびに咀嚼筋活動・下顎位に与える影響

さらに、顔面非対称を呈する顎変形症患者における睡眠時の咀嚼筋活動の左右差について検討したところ、患者群の咬筋の左右差は睡眠時に有意に小さく、側頭筋の左右差は有意に大きな値を示した。以上のことから、鼻呼吸障害があると、開口量が増し、頻繁に覚醒反応が起こり、夜間の咀嚼筋活動に変化が起こることが明らかとなった。これらのことが、顎顔面形態や咬合状態に影響を与えるものと考えられた。従来、鼻呼吸障害と顎顔面形態との関連性については、数多くの研究が報告され、不正咬合、顎顔面形態の異常の原因とされている。本研究では、睡眠時無呼吸症候群をはじめとする鼻呼吸障害、睡眠時の咀嚼筋活動、睡眠中の垂直的下顎位との間の関係について検討を行った。下顎位の長時間記録システムを用いて、睡眠時無呼吸症候群患者と健常者の睡眠時における垂直的下顎位を記録、分析した結果、健常者群では5mm以上開口した時間帯が全睡眠時間の11.1%であったのに対し、睡眠時無呼吸症候群患者では69.3%と有意に延長していた。また、健常者で認められた睡眠段階と相関した下顎の開口が、睡眠時無呼吸症候群患者では認められず、無呼吸の発現と一致した下顎の開口ならびに閉口運動が認められた。さらに、夜間のBruxismについて検討した結果、Bruxismと無呼吸の発現とには直接的な因果関係は見出せなかった。しかし、睡眠時無呼吸症候群患者の無呼吸に伴う覚醒反応に一致してBruxismが発現していることが明らかとなった。一方、成人と子供の咀嚼筋活動と顎顔面形態との関連について検討したところ、子供では側頭筋のdurationが咬筋よりも延長しているのに対して、成人では咬筋の方が延長していた。また、咬筋と顎二腹筋の活動量は、垂直方向の顎顔面形態と強い関連性があることが示唆された。
デザイン先行型の製品開発におけるボトルネックとその克服方法

初年度は、主に既存のデザイン・マネジメント研究のレビューを行い先行研究の整理や調査実施のための分析の視点の導出などを行ってきた(100本程度近い先行研究を収集し、それらの整理を行った)。その結果、先行研究は大きく「デザイナーが機能する理由に注目した研究」と「デザイナーが機能する条件に注目した研究」に大別できることが分かった。前者の研究群では、デザイナーを活用することのメリットや、彼らがそのように機能する理由などが明らかにされてきた。一方、後者の研究群では、デザイナーとの協働を成功させるための条件や、デザイナーが機能する条件などが明らかにされてきた。しかし、その一方で、先行研究は「機能の論理」に注目したものばかりで、我々が関心を寄せる「発生の論理」に注目したものがほとんど見られないことも明らかになった。通常、組織(社会)現象を説明する場合、大きく次の2つのアプローチがある。1つは機能の論理に注目したアプローチであり、もう1つは発生の論理に注目したアプローチである。前者は、なぜそれが機能するのかという静的な視点に立つものであり、後者は、なぜそれが発生してきたのかという動的な視点に立つものである。そして、このような観点から眺めると、先行研究は、前者の機能の論理に従って研究成果を蓄積してきた。また、先行研究ではデザイナーには多様な関与の仕方があり、どう関与するかで得られる成果やアウトプットの性格も異なることが明らかにされてきたが、そのような関与の仕方は所与とされてきた。なぜ、多様な関与の仕方が生まれるのか。そのような関与の創出にマネジメントの巧拙は関係しているのか。関係している場合は、どのようなマネジメントが鍵になるのか。先行研究では、このような関与創出のメカニズムについてはほとんど明らかにされていない。本年度は、このように先行研が抱える課題と分析の視点の導出を行ってきた。今年度は4年間の初年度にあたる。当初の計画では、1年目は文献レビューを通じて先行研究に対する本研究の位置づけや分析の視点の導出を目標としてきた。その目標は上記の「研究実績の概要」のところでも述べたように、概ね達成している。また、2年目以降は、文献サーベイやインタビュー調査を通じて、発生の論理の視点から見たデザイナーの関与の創出事例を収集する予定であるが、そのための準備も先行研究レビューと並行して少しづつ進めてきた。その意味で、概ね順調に進展しているといえる。次年度は、文献サーベイやインタビュー調査を通じて、発生の論理の視点から見たデザイナーの関与の創出事例を収集する予定である。具体的には、電機業界の現役・OB複数名に対してインタビュー調査を行うとともに、国会図書館などにおいてさまざまな資料の収集も行う予定である。そして、集まった情報や資料を基に、デザイナーの関与の仕方を類型化してみたい。
女性性殖器官に特異的な新規マトリックスメタロプロテアーゼMIFRの機能解析

組換え体ヒトMMP-23を作製し、293細胞で発現させたところ、MMP-23は2型の膜タンパクとして合成され、細胞内においてfurin様プロセシング酵素により切断されて分泌型へ変換された。この際、furinの膜結合領域を削除するとMMP-23のプロセシングが亢進しないことから、細胞内におけるMMP-23のプロセシングは膜上で行われる必要があることが示唆された。培養培地より組換え体MMP-23を精製し、その酵素としての特性を調べたところ、組換え体MMP-23は熱変性タイプIおよびIVコラーゲンを限定分解する活性を示したが、フィブロネクチン、ラミニン、ビトロネクチン、テネイシン、フィブリノーゲン、α1-アンチトリプシンに対して何ら切断活性を示さなかった。また組換え体MMP-23によるタイプIゼラチンの切断様式は他のMMP分子(MMP-2とMMP-14)とは異なる切断様式を示した。次にMMP-23の生理的な機能を検討するために、抗MMP-23中和抗体をラット卵巣の被膜下に注入したところ、正常血清を注入したラットや未処理のコントロールラットと比較して有意に排卵が阻害された。このことはMMP-23には他のMMP分子とは異なる基質特異性があり、排卵過程においてその酵素活性が関与していることを示している。初代培養系ラット顆粒膜細胞を用いて、卵胞刺激ホルモン(FSH)によるMMP-23の転写抑制機序について解析を行った。FSHの作用により細胞内のサイクリックAMP産生が促進され、その結果、Aキナーゼとホスファチジルイノシトール3リン酸キナーゼ(PI3キナーゼ)の両者が活性化されることがMMP-23の転写抑制に必須であるが、更にPI3キナーゼの下流に位置するAktが関与することを新たに見出した。しかし、顆粒膜細胞内で単独にPI3キナーゼ/Aktの経路を活性化させてもMMP-23の転写抑制は起こらないことから、この転写調節には同時にAキナーゼからのシグナル伝達が活性化されている必要があることが判明した。女性生殖器官に特異的に発現する新規のマトリックスメタロプロテアーゼ(MMR)MIFR(投稿論文中ではreprodaseと命名変更)はMMPファミリー間で保存されているシグナルペプチドやシステインスイッチを保有せず、アミノ末端側に疎水性領域と細胞内プロセンシング酵素furinの認識配列をもつことから、極めて特異なMMPであることが判明した。COS-1細胞を用いた一過性の発現実験ではreprodaseが糖鎖の付加した2型の膜結合タンパク質として合成されることを実証した。またヒトreprodaseは膜結合型から可溶型への変換が確認されたが、reprodaseとfurinの共発現実験では明らかなfurinの関与は証明されなかった。ヒトとラットのreprodaseの遺伝子は8つのエキソンから構成されており、ヒトでは染色体1番の短腕端(1p36.3)に位置することが明らかとなった。大腸菌およびCOS-1細胞で発現させた組換え体reprodaseは、ゼラチンやカゼインに対して有意な分解活性を示さなかった。In situ hybridizationにより、reprodaseのラット雌性生殖器官における発現部位を検討したところ、輸卵管や子宮の内膜間質細胞が特異的に発現していた。また、卵巣においてはゴナドトロピンの作用による卵胞成熟に伴って、発現が顆粒膜細胞から外莢膜細胞と卵巣表層部に移行することが明らかとなった。ラット卵巣において、ゴナドトロピンの作用による卵胞成熟に伴い、MIFR/MMP-23の発現が顆粒膜細胞から外莢膜細胞と卵巣表層上皮に移行することが明らかになった。そこでMIFR/MMP-23の発現調節機序を解析するために、ラット卵巣顆粒膜細胞および莢膜・間質細胞の初代培養系を確立した。調整した各初代培養細胞をゴナドトロピンで処理をして分化を誘導させると、顆粒膜細胞では分化誘導に伴いMIFR/MMP-23の発現が抑制されたが、莢膜・間質細胞においては分化に伴いMIFR/MMP-23の発現が上昇した。この結果はin situ hybridization法で得られたin vivoの結果と良く相関するものであり、調整した各初代培養細胞が分子レベルでのMIFR/MMP-23の発現調節機序を解析するうえで非常に有用なものであることが確かめられた。またいずれの細胞においても、細胞内でのcAMP産生系がMIFR/MMP-23の転写抑制に関与していることも明らかとなった。MIFR/MMP-23に対する特異的なペプチド抗体を作製し、免疫組織化学染色法により卵胞成熟過程におけるMIFR/MMP-23タンパクの局在を調べた。MIFR/MMP-23はmRNAとタンパクの発現がともに、生後7日目の未成熟卵胞の顆粒膜細胞で確認された。また卵胞が成熟するに従い、MIFR/MMP=23のmRNAとタンパクの局在が異なってくることが明らかとなった。このことは膜タンパクとして合成されるMIFR/MMP-23が可溶性型に変換され、産生細胞の周囲に分散することを示唆するものと考えている。初代培養系のラット顆粒膜細胞を用いて、卵胞刺激ホルモン(FSH)による分化促進過程に伴い、cAMPを介してMMP-23の発現が抑制されることが明らかとなった。この発現抑制機序には新規のタンパク合成は必要ではなく、既存の細胞内因子により調節されていることが示唆された。

このことはプロゲステロン合成に必須であるチトクロームP450側鎖切断酵素(P450scc)のFSHによる発現促進機序に、新規のタンパク合成が必要とされることとは対照的な結果となった。そこで各種キナーゼ阻害剤を用いてMMP-23の発現抑制機序への影響を検討したところ、PI3キナーゼの特異的な阻害剤あるwortmanninやLY294002が濃度依存的にFSHの作用を阻害することが確認された。cAMPにより活性化されるプロテインキナーゼAの特異的な阻害剤H89によるMMP-23の発現抑制の阻害は有意ではあるが弱かった。またFSHによるMMP-23の発現抑制機序を阻害する濃度のwortmanninやLY294002は、細胞内においてPI3キナーゼにより活性化される下流因子Aktの特異的なリン酸化も阻害した。以上の結果より、FSHによるMMP-23の発現抑制には細胞内においてcAMPの産生が必要で、続いてPI3キナーゼが活性化されることにより引き起こされる一連のリン酸化反応が関与するものと予想される。FSHにより分化が誘導された顆粒膜細胞ではMMP-23の発現が抑制されたが、いったん分化した顆粒膜細胞からFSHを除去すると経時的にMMP-23の発現が誘導された。このFSH除去によるMMP-23の発現誘導機序には新規のタンパク合成が必要とされ、更には染色体の断片化も促進された。加えてin vivoにおいても閉鎖卵胞では染色体の断片化とMMP-23の発現誘導が確認されることから、MMP-23が閉鎖卵胞の形成に関与する可能性を示唆した。ラット卵巣におけるマトリックスメタロプロテアーゼ-23(MMP-23)の機能を検討する目的で、卵巣被膜下に抗MMP-23抗血清を注入し排卵への影響を調べた。その結果、未処理のコントロールおよび正常血清を注入したラットの排卵数に比べて、抗MMP-23抗血清を注入した群では最大50%程度の割合で排卵が阻害された。精製した組換え体ヒトMMP-23が変性I型コラーゲンやフィブロネクチンを切断する活性を有しており、この分解活性は上記で用いた抗MMP-23抗血清により特異的に阻害されることを考慮すると、MMP-23の機能が細胞外マトリックスの代謝を介して排卵の過程に関与している可能性を初めて提示した。これまでに未成熟の顆粒膜細胞で発現しているMMP-23が、卵胞刺激ホルモン(FSH)の作用により、その発現が抑制されることを明らかにした。このMMP-23の発現抑制には新規のタンパク合成を必要とせず、FSH刺激で亢進されるcAMP産生を介したホスファチジル3キナーゼ(PI3キナーゼ)とAキナーゼ(PKA)の活性化が関与していた。ここで用いた培養系ではFSH存在下で顆粒膜細胞を48時間培養すると排卵前の分化状態へ、また72時間培養を行うと黄体化初期の状態へ分化を誘導することができる。それぞれの分化状態からFSHを除去して培養を行うと、いずれの場合もカスパーゼ活性化経路によりアポトーシス様の形態変化を起こした。この時FSHの作用により抑制されていたMMP-23の発現が新規のタンパク合成を介してカスパーゼ経路とは独立の機序により誘導されることを見いだした。PI3キナーゼ活性化
昆虫における種間相互作用による形質進化と群集形成過程

異所的分化につづく,集団間の2次的な接触の間の相互作用は,生殖隔離に関与する特性の補強や資源競争を緩和する形質置換をもたらし,種の共存を可能にする進化的に重要な過程であると考えられる.2次的接触時点の生殖隔離が十分でなく,移動が地理的に制限された集団間では,分布域の接点において長期的な交雑種(集団)の形成も予測され,また交雑は起こるが雑種の適応度が低い場合には,雑種崩壊によって2種間の側所的分布が維持される場合もある.本研究では,オサムシ科オオオサムシ亜属の2つの種間交雑系を材料として,近縁種(系統)間の相互作用の生態的・進化的側面を解析した.(1)三重県で側所的に分布するイワワキオサムシとマヤサンオサムシの狭い交雑帯の維持機構:2種の間では交尾前の異種認識が確立しておらず,異種間交尾が起こるが,交尾の際に雌では交尾器の破損による死亡が高頻度で起き,雄では長い交尾片を持つマヤサンオサで交尾片が頻繁に破損した.こうした障害のため,雑種個体が得られる確立は低いが,F_1個体は2種の中間の交尾器形態を持っていた.交尾器形態の錠と鍵の不適合による種間交配の障壁と,また稀に生産されるF_1の低妊性により,狭い交雑帯が維持されているものと推測される.(2)長野県天竜川流域における雑種起源個体群の解明(アオオサムシイナオサムシテンリュウオサムシの関係):中間的形質を示すイナオサが他2種の過去の交雑に起源するものと推定されているが,アオオサとテンリュウオサの分布境界の形態変異は複雑で,イナオサ以外にも交雑による影響を受けた集団が存在することが明らかになった.アオオサとテンリュウオサの間では,交尾前に異種識別が行われず,また交尾の際に交尾器の破損が起こることはほとんどなかった.F_1個体はイナオサのように,中間的な形態を示す.その生存繁殖力については今後継続的に研究する.異所的分化につづく,集団間の2次的な接触の間の相互作用は,生殖隔離に関与する特性の補強や資源競争を緩和する形質置換をもたらし,種の共存を可能にする進化的に重要な過程であると考えられる.2次的接触時点の生殖隔離が十分でなく,移動が地理的に制限された集団間では,分布域の接点において長期的な交雑種(集団)の形成も予測され,また交雑は起こるが雑種の適応度が低い場合には,雑種崩壊によって2種間の側所的分布が維持される場合もある.本研究では,オサムシ科オオオサムシ亜属の2つの種間交雑系を材料として,近縁種(系統)間の相互作用の生態的・進化的側面を解析した.(1)三重県で側所的に分布するイワワキオサムシとマヤサンオサムシの狭い交雑帯の維持機構:2種の間では交尾前の異種認識が確立しておらず,異種間交尾が起こるが,交尾の際に雌では交尾器の破損による死亡が高頻度で起き,雄では長い交尾片を持つマヤサンオサで交尾片が頻繁に破損した.こうした障害のため,雑種個体が得られる確立は低いが,F_1個体は2種の中間の交尾器形態を持っていた.交尾器形態の錠と鍵の不適合による種間交配の障壁と,また稀に生産されるF_1の低妊性により,狭い交雑帯が維持されているものと推測される.(2)長野県天竜川流域における雑種起源個体群の解明(アオオサムシイナオサムシテンリュウオサムシの関係):中間的形質を示すイナオサが他2種の過去の交雑に起源するものと推定されているが,アオオサとテンリュウオサの分布境界の形態変異は複雑で,イナオサ以外にも交雑による影響を受けた集団が存在することが明らかになった.アオオサとテンリュウオサの間では,交尾前に異種識別が行われず,また交尾の際に交尾器の破損が起こることはほとんどなかった.F_1個体はイナオサのように,中間的な形態を示す.その生存繁殖力については今後継続的に研究する.オオオサムシ亜属のオサムシについて,次のような研究を行った.(1)種間の配偶行動:三重県産マヤサンオサムシ,イワワキオサムシ,オオオサムシ,ヤマトオサムシの4種間で,雄が異種雌に対し交尾行動を行うかどうか,雌の種を識別するかを調査した.サイズが大きく異なる種間では全く交尾行動がみられなかったが,雑種形成が知られているマヤサンオサとイワワキオサの雄は雌の種を全く区別しなかった.また,同じく雑種を形成すると推定されている長野県産アオオサとテンリュウオサの間でも雄は雌の種を区別しなかった.この結果から,自然界で交雑が起こる種間では,雄が種を識別できないことが明かになった.(2)種間交雑実験:マヤサンオサとイワワキオサの間で交雑実験を行った結果,種間交尾のさいに雌では交尾器の破損による死亡が高頻度で起き,雄では長い交尾片を有するマヤサンオサで交尾片が頻繁に破損した.こうした機会的な障害のため,交雑によって雑種個体が得られる確率は低くかった.アオオサとテンリュウオサの間では,交尾器の破損が起こることがなかったが,雑種成虫を羽化させることには飼育技術上の問題のため失敗した.(3)体サイズ・

交尾器形態の種間変種:種内の地理的変異,同所的種間の形態分化を解析するため,オオオサムシ亜属各種の体サイズと交尾器形態の測定を継続している.今年度は,三重県・長野県で交雑地帯を持つ4種と,九州・四国・中国地方の標本の計測を行った.交尾器形態の種間差は,交雑を行う種間でも明瞭であり,まったく連続性は認められないことが明かになった.地理的変異全般の解析は次年度に行う.今年度の調査研究は主に長野県天竜川流域(伊那谷)のアオオサムシ種群を対象にした.伊那谷のアオオサムシ種群は形態的に北に分布するアオオサムシと南に分布するテンリュウオサムシに区別できるが,中間地域の集団は両者の特徴を合わせ持つ個体から構成される.また,中間的個体が分布する位置は天竜川の右岸と左岸で異なる.左岸では,沢川と三峰川の間のイナオサムシと呼ばれる集団が前述2種の中間的特徴を持ち,集団内では明かに前述2種とみなされる個体は存在しない.このことは,イナオサムシが過去の交雑に由来する雑種集団として存続していることを示唆する.一方右岸では,アオオサムシは小黒川以南ではより小型で,交尾片の短い型となり,中田切川北岸まで分布する.中田切以南ではテンリュウオサムシと分類できる集団が分布するが,中田川切の直南の飯島町の個体にはイナオサムシのような交尾片を持つ個体がみられる.また,中田切川が天竜川と合流する地点に面する天竜川左岸の吉瀬でもイナオサムシに似た交尾片を持つ個体がみられる.したがって,右岸においても種間交雑が起こり,戻し交雑によって中間地域に遺伝子浸透が起こっている可能性がある.配偶者選択実験では,アオオサムシとテンリュウオサムシの雄は交尾前には異種を識別できなかった.しかし種間交尾が成功する確率は,2種の体サイズ差のため低かった.種間交雑での受精率は低いが,孵化した卵の羽化率は極めて高かった.雑種個体の形態・生存繁殖力については調査中だが,雑種はイナオサムシに類似する.イナオサムシ集団が雑種集団として存続しているとすれば,人工雑種の生存・生殖力も高いはずである.遺伝的関係を明かにするためmtDNAの配列を予備的に行ったところ,天竜川左岸のアオオサ・イナオサ・テンリュウオサの配列の違いは0.5%にすぎず,ごく最近分化したか,近い過去に遺伝的交流を持ったことは明かである.
食欲と代謝調節に関わるGLP-1反応性遺伝子の同定

GLP-1受容体刺激薬であるLiraglutideを肥満2型糖尿病モデルマウスに腹腔内投与すると、摂食量と体重の減少、高血糖の低下、肝臓でのFibroblast growth factor 21(FGF21)の産生増加を呈した。一方、内因性にGLP-1濃度を高めるDPP-4阻害薬を混餌投与して血中GLP-1濃度を高めても、摂食量、体重、血糖値、血中FGF21濃度の変化はなかった。これらの所見より、GLP-1受容体刺激薬はGLP-1濃度とは無関係に過食・肥満・糖尿病を改善する作用を有する事が示唆された。更にこの作用は視床下部のGLP-1受容体を介した反応であることが示唆された。GLP-1受容体シグナル伝達系経路を解明すべき研究をマウスを用いて実施した。DNAチップによる初期研究データを基にしてGLP-1受容体刺激薬であるLitaglutideを雄性C57BL6Jマウスに腹腔内投与し、1時間後に視床下部を摘出し、遺伝子発現をqRT-PCRで定量解析した。DNAチップで2倍以上の変化が認められていたKcnk16はqRT-PCRでは遺伝子発現は認められなかった。また、SH3/ankyrin domain gene 1についても遺伝子発現の変化は認められなかった。レプチンやセロトニンーメラノコルチン系の食欲抑制に関わる代表的な神経ペプチド(POMC, CART, AgRP, BNDF)もLiraglutide投与による遺伝子発現の変化は認められなかった。更に、Agouti peptideが脳内異所性に過剰発現してメラノコルチン系の伝達障害を起こし肥満、糖尿病を呈するマウス(KKAy)にLiraglutideを投与すると、摂食抑制、体重減少、血糖抑制等の効果を呈した。これらのことより、GLP-1受容体刺激は脳内メラノコルチン系を介さない刺激伝達経路で食欲抑制と糖代謝改善効果を発揮することが示唆される。KKAyマウスにLiraglutideを腹腔内投与し、24時間後に血中インスリンやグルカゴン濃度は不変でありながら高血糖改善効果を呈した。その際に血中FGF21濃度が増加していることが判明した。そこで、更に、肝臓における糖代謝制御に関わるGLP-1反応性遺伝子の解析をqRT-PCRで実施した。肝臓ではG6pase、FoxO1, Notch, Glucokinase, BAD, PPARalpha等の遺伝子発現は不変であったが、PPARgammaとFGF21の遺伝子発現が有意に増加していた。肝臓にはGLP-1受容体の発現はほとんどないため、GLP-1の刺激伝達系が神経系を介して肝臓でFGF21産生を促し、糖・エネルギー代謝に影響を及ぼすことが示唆される。食欲と代謝調節に関わるGLP-1反応性遺伝子を脳と肝臓で探索した。GLP-1受容体刺激薬であるLiraglutideを肥満2型糖尿病モデルマウスであるKKAyマウスに腹腔内投与すると、摂食量と体重の減少、高血糖の低下、肝臓でのFibroblast growth factor 21(FGF21)の遺伝子発現量と血中FGF21濃度の増加を生じた。一方、内因性にGLP-1濃度を高めるDPP-4阻害薬、Alogliptinを混餌で4日間投与して血中GLP-1濃度を高めても、摂食量、体重、血糖値、血中FGF21濃度の変化は生じなかった。このLiraglutideによる血中FGF21濃度の増加作用はC57BL6Jマウスでも同様に認められた。そこで、C57BL6Jマウスの第三脳室内にLiraglutideを注入すると用量依存性に摂食量と体重の減少が認められ、肝臓からのFGF21分泌増加が認められた。これからの所見からGLP-1受容体刺激薬は中枢神経系のGLP-1受容体に作用して食欲抑制と肝臓からFGF21産生を促すことが示唆された。そこで視床下部でGLP-1受容体刺激で反応する遺伝子を探索した結果、食欲調節で従来知られている主要なぺプチド(POMC, CART, AgRP)はGLP-1受容体刺激では変化しておらず、未知の遺伝子群の有意な変化が見つかった。これらの遺伝子の機能を同定するために、これらの遺伝子のsiRNAをマウスの第三脳室に注入し、摂食量と体重の変化を観察する実験を企てた。その結果、Spink8とAdora2aのノックダウンでは、摂食量の増加所見を得られた。これらのGLP-1反応性遺伝子は新たな食欲調節

関連遺伝子となる可能性が示唆された。代謝学少なくとも、GLP-1受容体はレプチンやセロトニンーメラノコルチン系とは異なった脳内経路で食欲、エネルギー代謝、肝臓での糖代謝の制御に関わってることが確認できたが、DNAチップの基礎データがqRT-PCRでの定量結果と異なっていたため、視床下部におけるGLP-1受容体刺激伝達系の新規標的遺伝子が解明されなかった。その反面、GLP-1受容体刺激が肝臓でのFGF21遺伝子発現とリンクしていることを発見した。再度、別のライブラリーのDNAチップによる網羅的解析からGLP-1受容体刺激反応性遺伝子を視床下部と肝臓で更に探索する研究を行う。残額が少額のため、追加購入が不可能であった。翌年度に追加して使用
マイオカインＳＰＡＲＣの発がん予防機構および運動処方への応用に関する包括的研究

骨格筋から分泌される機能性タンパク質(マイオカイン)SPARCは、運動によって血中に増加し、習慣的運動による大腸発がん予防に寄与する。この作用機序に関して、SPARCは大腸の病変部位に直接作用してがん化を防ぐことを明らかにした。さらに、分泌されたSPARCは骨格筋自身にも作用して代謝能を高め、全身の代謝を改善することでも大腸発がんの抑制に寄与することもわかった。健常者、代謝疾患患者いずれにおいても運動を行うことにより血中SPARCの増加が起こることを明らかにし、また食事条件によってSPARC分泌を効率化できる可能性を示した。本研究は、1運動による骨格筋からのSPARC分泌機構の解明、2SPARCの標的部位認識機構の解明、3SPARCの大腸発がん抑制機構の解明、4SPARC分泌におよぼす運動条件・身体特性および効率的に分泌を促す運動方法の検討を並行して進めている。本年度の実績は以下の通りである。1マウス走運動負荷モデルを用いて、運動時間および運動強度の違いが骨格筋のSPARC動態におよぼす影響について形態学的に評価した。その結果、骨格筋におけるSPARCレベルは運動によって一時的に低下することが観察され、筋組織から血中へ急速に放出されることが示唆された。その後、運動時間、運動強度に依存して筋組織中のSPARCは回復、さらには増大することが示された。29000個以上のタンパク質を搭載したProteinArrayを用いて、タンパク質相互作用の網羅的解析を行った。その結果、SPARCと相互作用活性の高い165個のタンパク質スポットを抽出した。3デキストラン硫酸腸炎モデルにおいて、SPARC欠損マウスは野生型マウスと比較してDisease Activity Indexスコアが低く、腸炎の軽減が観察された。一方、SPARC欠損マウスは野生型マウスと比較して血糖および血漿インスリン濃度が高く、インスリンを介した細胞増殖にもSPARCが寄与する可能性を見出した。4健常若齢男性に30分間の有酸素運動(自転車こぎ運動)およびレジスタンス運動を負荷し、運動前後の血清SPARC濃度の変化を評価した。その結果、いずれの運動によっても血清SPARCの上昇がみられ、上昇の程度は有酸素運動の方が大きかった。また、歩行運動においては、自転車こぎ運動と比較してSPARCの上昇がみられず、運動強度に依存する可能性が示唆された。昨年度に引き続き、1運動による骨格筋からのSPARC分泌機構の解明、2SPARCの標的部位認識機構の解明、3SPARCの大腸発がん抑制機構の解明、4SPARC分泌におよぼす運動条件・身体特性および効率的に分泌を促す運動方法の検討を平行して進めた。1ヒト筋生検により得た筋組織をAMPK活性化剤で刺激したところ、mRNAレベルが変わらないにもかかわらずメディウム中へ分泌されるSPARC量が増大することを見出した。さらに、単離した筋芽細胞の初代培養においても同様にメディウム中のSPARC量の増大が見られた。これらより、運動によるAMPKの活性化がSPARC分泌に影響を及ぼすことが示唆された。2Protein Arrayを用いたタンパク質相互作用の網羅的解析によって得られた165個のタンパク質スポットのうち、カルシウムチャネルに着目した試験を進めた。その結果、チャネルをノックダウンした筋細胞ではSPARC刺激によるグリコーゲン合成能が低下する傾向を観察した。すなわち、SPARCによる糖代謝活性の改善にカルシウムチャネルを介したシグナル伝達機構が関与することを示唆する結果を見出した。3TNBS腸炎誘発モデルにおいて、野生型マウスはSPARC欠損マウスと比較して、炎症マーカーに特段の好影響は観察されなかった。一方、正常腸細胞と比較して大腸がん細胞ではSPARC刺激によるアポトーシス活性の亢進がみられた。さらにSPARCで刺激した骨格筋細胞では、AMPK-ACCシグナル系の顕著な活性化が観察された。4健常者および2型糖尿病患者に有酸素運動を負荷し、運動前後の血清SPARC濃度の変化を評価したところ、いずれの群においても運動によって同等の血清SPARCの上昇がみられた。また、システイン供給剤を摂取することにより、運動による血清SPARC濃度の上昇が大きかった。1骨格筋の代謝レベルがSPARC分泌におよぼすか否か検討するために、血中インスリン濃度が高いタイミング(食後30分)と低いタイミング(食後2時間)で運動負荷試験(を行い、血漿SPARC濃度を比較した。その結果、いずれのタイミングにおいても血漿SPARCは同様に上昇したことから、インスリンはSPARC分泌に大きく影響をおよぼす因子ではないことが示唆された。2培養筋細胞へのSPARC刺激によって、急速に細胞内のカルシウム濃度が上昇することを観察したことから、SPARCによる細胞内カルシウム濃度の上昇がAMPKシグナルの活性化につながることが示唆された。また、ビオチン標識SPARCをマウスに投与したところ、骨格筋細胞膜へ集積することを観察した。3SPARCの標的因子探索解析の結果、一候補としてCortactinを同定した。大腸がん細胞と正常腸細胞でCortactinリン酸化レベルを比較すると、がん細胞において高値を示すことがわかった。さらに、パスウェイ解析において、SPARCとCortactinの結合は細胞死・アポトーシスシグナルを高めることが示唆された。したがって、SPARCの大腸がん抑制機構にCortactinとの相互作用を介したがん細胞増殖シグナル阻害作用が関与することが考えられる。

4女性における死因1位は大腸がんであるものの、運動によるSPARC応答は不明である。そのため、若齢女性を対象に運動負荷試験を行い、運動前後で血漿SPARC濃度を比較したところ、運動によって有意な上昇を認めた。骨格筋から分泌される機能性タンパク質(マイオカイン)SPARCは、運動によって血中に増加し、習慣的運動による大腸発がん予防に寄与する。この作用機序に関して、SPARCは大腸の病変部位に直接作用してがん化を防ぐことを明らかにした。さらに、分泌されたSPARCは骨格筋自身にも作用して代謝能を高め、全身の代謝を改善することでも大腸発がんの抑制に寄与することもわかった。健常者、代謝疾患患者いずれにおいても運動を行うことにより血中SPARCの増加が起こることを明らかにし、また食事条件によってSPARC分泌を効率化できる可能性を示した。研究1については、ヒト筋組織から得られた筋細胞および筋組織を用いてin vitroおよびex vivo試験を行うことにより、運動による代謝変化と連動してSPARCが分泌されることが明らかになった。研究2については、タンパク質相互作用の網羅的解析結果から、骨格筋における標的タンパク質を絞り込んだ。結果、SPARCはチャネルタンパク質を作用起点とし、その後の細胞内イベントを調節する可能性が示された。SPARCの体内動態、組織移行を検討する試験においては、当試験に用いる組み換えタンパク質標識の条件設定を行った。研究3では、腸炎誘発モデルにおいてSPARC欠損マウスで悪化しなかったため、SPARCの大腸発がん抑制に抗炎症作用は特段関与しないことが示唆された。一方、SPARCは大腸がん細胞に強いアポトーシス作用を有することがわかり、がん細胞に対する認識機構を有することがわかった。また、昨年樹立した新しい仮説“骨格筋耐糖能の改善による大腸発がん抑制作用"について検証を進め、SPARCは骨格筋細胞における糖取り込みを促進し、血糖、血中インスリンの低下に寄与することがわかった。研究4ヒトを対象にした運動方法の検討については、身体特性や食事条件の違いが運動による血中SPARC上昇におよぼす影響を検討することで、新知見を得ることができた。以上、平成26年度の研究により当初の計画をおおむね予定通り達成することができ、SPARCの分泌動態、発がん抑制機構の全容が次第に明らかになってきた。27年度が最終年度であるため、記入しない。体力科学1-4の研究項目について以下の通り進める計画である。1平成26年度からの継続で、骨格筋からのSPARC分泌機序について検討を進める。糖代謝に関連するシグナル活性がSPARC分泌に影響していることがわかってきたため、これまで未知であったインスリンシグナル系とSPARC分泌の関連性について検討する。
生体内リン酸アニオン種の機能解明を目指した蛍光プローブ群の創製

本研究では、生体内に存在するリン酸アニオン種の機能解明を目指した新規な蛍光プローブとして、1)リン酸化タンパク質やリン酸化ペプチドを検出するタンパク質ハイブリッド型蛍光バイオセンサー、2)アルツハイマー病脳内に蓄積するリン酸化タウタンパク質凝集体を検出する蛍光プローブ、3)細胞内ATPをOFF/ON型の蛍光応答でセンシングする蛍光プローブの開発を行った。いずれの研究においても、当初に設定した目標をほぼ達成する研究成果を得ることができた。当該年度では、本研究における3つの各項目において以下のような研究の進捗がみられた。(1)情報伝達物質としての細胞表層ATPの定量的検出申請者がすでに見出しているキサンテン型蛍光プローブの大きな蛍光強度上昇を伴う特異な蛍光センシングメカニズムについて、本プローブのX線結晶構造解析に成功し、UVおよび蛍光分光測定による解析と合わせて、ほぼ完全に明らかとすることに成功した。また、キサンテン型プローブの生物学的研究への応用として、(i)糖転移酵素による糖鎖形成反応の蛍光によるリアルタイム追跡、(ii)細胞内ATP顆粒の特異的蛍光検出、について検討した。(i)については非常によい結果を得るに至った。(ii)については現在も引き続き検討中であるが、目標をほぼ達成しつつある段階にある。(2)脳内リン酸化タウタンパク質凝集体の特異的蛍光検出BODIPY型プローブの脳内ハイパーリン酸化タウタンパク質凝集体の染色について、いくつかのコントロール実験を行い染色の特性性等についてさらに明確な検証を行った。また、染色時におけるバックグラウンド蛍光の低減を目指して、水溶性に高いBODIPY型プローブ誘導体の合成を行った。予想に反して良好な結果が得られなかったことから、今後さらに大きな構造変換を行い物性改善を計る必要性があることが明らかとなった。(3)ハイブリッド型バイオセンサーによるリン酸化タンパク質の選択的蛍光検出研究計画と一部変更を行いリン酸化タンパク質ドメインとしてCBPではなく、以前より研究を行っていたWWドメインのハイブリッド型センサーについてさらに検討を進めた。得られたバイオセンサーはWWドメインの基質となるリン酸ペプチドを配列選択的に認識して蛍光センシングするが、さらにこの機能を用いてキナーゼによるリアルタイムな蛍光反応追跡に成功した。(1)キサンテン型プローブの細胞内ATP顆粒の蛍光検出への応用申請者が見いだしたキサンテン型蛍光プローブのATPなどのヌクレオシドポリリン酸類に対する特異的な蛍光センシング能を用いて、細胞内に存在するATP顆粒の蛍光可視化について検討した。コントロール実験や他の蛍光プローブを用いた共染色実験などの結果から、キサンテン型蛍光プローブがATP顆粒を特異的に染色している事を強く示唆する結果を得た。ヌクレオシドポリリン酸種に対する小分子型の蛍光プローブを、細胞系でのバイオイメージグに応用した例はこれまでにほとんど知られておらず、この点において本成果は重要なものである。本研究ではさらに、キサンテン型蛍光プローブを、糖転移酵素やNudix Hydrolaseなどが触媒する酵素反応のリアルタイムでの蛍光モニターリングに応用した。In vitroの条件で得られた結果は良好であり、本プローブが酵素アッセイへと応用できる事を明確に示すことができた。(2)脳内リン酸化タウタンパク質凝集体の特異的蛍光検出これまでに開発したBODIPY型プローブの脳内リン酸化タウタンパク質凝集体の染色能について、さらに詳細な検討を行った。いくつかの抗体染色法を用いたコントロール実験を行い、矛盾のない結果を得た。また、大腸菌発現系により得たタウタンパク質をリン酸化後に人工的に会合させて得た凝集体を用いた染色実験において、BODIPY型プローブが凝集体のリン酸基と強く相互作用することによって、凝集体に集積していることを明らかとした。最も興味あることに、BODIPY型プローブは脳内に蓄積をしているアミロイド凝集体は染色せず、リン酸化タウタンパク質凝集体を選択的に染色していることが脳組織切片を用いた染色実験から明らかとなった。タウタンパク質凝集体をアミロイド凝集体と区別して選択的に染色できる蛍光プローブはほとんど報告例がなく、リン酸アニオンに対する特異的相互作用を巧みに利用した今回の成果は重要なものである。(1)FRET二波長変化型蛍光プローブによる細胞内ATPの検出これまでに開発を行ってきたoff/on型の蛍光センシングモードを有するキサンテン型蛍光プローブを改良し、新たにFRET二波長変化のセンシングモードを有する蛍光プローブの開発と細胞内ATPのレシオ検出への応用についで検討を行った。キサシテン型蛍光プローブにFRETドナーとしでクマリンを導入した蛍光プローブけ、ATPなどのヌクレオシドポリリン酸と相互作用することにより、FRETに伴うクマリン蛍光に減少とキサシテン蛍光の増大の二波長変化を起こすことが明らかとなった。この二波長変化型蛍光プローブを細胞内に導入し、細胞内ATPを枯渇させると、二波長レシオ値(キサンテン蛍光/クマリン蛍光)の減少が観察された。様々なコントロール実験などから、この変化は細胞内ATP濃度の低下を蛍光レシオ変化で読み出している可能性が強く示唆された。

これまでに二波長変化でATPを読み出せる小分子プローブは数例しか報告されておらず、本プローブの新規性は高い。また、小分子プローブを細胞内ATP濃度変化の検出に応用できた例は、これでに全く無く、本成果は重要を意義を持つと思われる。(2)BODIPY型プローブによるキナーゼ反応の蛍光モニタリングBODIPY型プローブを用いてキナーゼGSK3βのリン酸化反応を蛍光変化によりリアルタイムで読み出すことのできることを明らかとした。GSK3βは、アルツハイマー病や糖尿病に対する創薬ターゲットとして注目されており、このようなアッセイ系は今後、阻害薬スクリーニングなどに有用であると考えられる。
マメ科作物における活性酸素ラジカルスカベンジャー機構に関する形態学的研究

植物の生体防御に関してSODなどの酸素的観点からの研究が多くなされているが,本研究の特徴である非酵素的ラジカル反応については全く皆無である。ラジカルの測定はこれまで高額なESRでのみ可能であったが,ごく最近ペルオキシドラジカルによる微弱発光の検出が可能となり,しかも蛍光増幅物質を加えることなくその物質の本来の微弱発光検出法を確認することができた。天然ラジカルスカベンジャー標準物質(没食子酸,フラボン類,アントシアン類およびカテチン類)を用いて検討した結果,本研究で発見したX(活性酸素種),Y(触媒種)およびZ(受容種)存在下における微弱発光系は三次反応で,活性酸素種がかかわる最も基本的ルールであり,これまでその機構が不明である生体における防御,疫病,酸素反応などを解明する手掛りとなることがわかった。また,この系のYとZ成分,特にZ成分の発見は重要な知見である。大豆のDDMPサポニンとアセトアルデヒドは典型的なZ成分で,酸化促進剤であるが,抗酸化性を示すYとの組み合わせによりその抗酸化性を著しく促進する。しかもDDMP部位は2価の鉄イオンと特異的に黒褐変呈色することから,その存在部位は発芽と維管束であることを特定することができた。ハナマメとフジマメの胚軸部位からそれぞれ新規DDMPサポニンを単離して構造を決め,soyasaponin αa, lablab saponin Iと命名した。また,VIMカメラの活用により微弱発光をTLC上で直接観察することに成功し,発光特性の解析と新規識別法の開発が期待される。栽培大豆、野生大豆およびマメ科植物を試料にし、HPLC等によりDDMPサポニンの分布を調べた。ハナマメとフジマメの胚軸部位およびアピオスの根茎からHPLC等により既知および新規DDMPサポニンを単離し、MS,NMR等の機器分析でその構造を解析した。キサンチン・キサンチンオキシダーゼ法およびESRトラッピング法でDDMPサポニンのSOD様活性を調べた。活性酸素種(HO・、O_2、H_2O_2およびLOOH)-アルデヒド系における微弱発光検出法により、標準物質(没食子酸、フラボン類、アントシアン類およびカテキン類)の微弱発光解析を行い、マメ科植物、大豆発芽体および大豆発酵食品からのラジカル消去物質の単離を試みた。大豆の主DDMPサポニンであるsoyasaponin βgはマメ科植物に広く分布し、小豆等の胚軸部位における未確認DDMPサポニンの存在を明らかにすることができた。ハナマメとフジマメの胚軸部位からそれぞれ新規DDMPサポニンを単離して構造を決め、soyasaponin αa、lablab saponin Iと命名した。アピオスの根茎からDDMPサポニンを単離して、機器分析でsoyasaponin βgであることを確認し、その存在部位が発芽部位と維管束であることを明らかにした。DDMPサポニンにグルタチオンに匹敵するSOD様活性がみられ、特にlablab saponin Iの活性が顕著であった。天然ラジカルスカベンジャー標準物質(没食子酸、フラボン酸、アントシアン類およびカテキン類)を用い、活性酸素種(HO・、O_2、H_2O_2およびLOOH)-アルデヒド系における微弱発光解析を行った結果、本微弱発光法はラジカルスカベンジャーの検出法として有効な簡便法であり、これまで未知の世界である水溶液のラジカル反応を追跡することが可能となった。すなわち、X(活性酸素種)Y(ラジカル励起種)Z(ラジカル受容種)を想定することができ、没食子酸は典型的なYであり、DDMPサポニンはZであることがわかった。植物の生体防御に関してSODなどの酵素的観点からの研究が多くなされているが、本研究の特徴である非酵素的ラジカル反応については全く皆無である。

ラジカルの測定はこれまで高額なESRでのみ可能であったが、ごく最近ペルオキシドラジカルによる微弱発光の検出が可能となり、しかも蛍光増幅物質を加えることなくその物質本来の微弱発光の検出法を確認することができた。天然ラジカルスカベンジャー標準物質(没食子酸、フラボン類、アントシアン類およびカテキン類)を用いて検討した結果、本研究で発見したX(活性酸素種)、Y(触媒種)およびZ(受容種)存在下における微弱発光系は三次反応で、活性酸素種がかかわる最も基本的ルールであり、これまでその機構が不明である生体における防御、疾病、酵素反応などを解明する手掛りとなることがわかった。また、この系のYとZ成分、特にZ成分の発見は重要な知見である。大豆のDDMPサポニンとアセトアルデヒドは典型的なZ成分で、酸化促進剤であるが、抗酸化性を示すYとの組み合わせによりその抗酸化性を著しく促進する。しかもDDMP部位は2価の鉄イオンと特異的に黒褐色呈色することから、その存在部位は発芽と維管束であることを特定することができた。ハナマメとフジマメの胚軸部位からそれぞれ新規DDMPサポニンを単離して構造を決め、soyasapinin αa,lablab saponin 1と命名した。また、VIMカメラの活用により微弱発光をTLC上で直接観察することに成功し、発光特性の解析と新規識別法の開発が期待される。
雲仙における土石流の予警報システムの開発

本研究の目的は、雲仙において、リアルタイムに土石流の予測を行う手法を開発し、予警報システムの確立を計ることである。まず土石流の現地観測を行い、ハイドログラフのデータの蓄積を行う。また建設省九州北部レーダなどのデータを収集し、降水レーダデータベースを構築する。次に、得られたハイドログラフ、水位と雨量などのデータをニューラルネットワークに与えて学習させ、予測システムの開発を行う。本研究で得られた結果は以下のとおりである。(1)普賢岳周辺の中尾川、湯江川において、超音波水位計、電波流速計などからなる計測システムを設置し、流下してくる土石流を観測した。'94年、'95年は例年にくらべて雨が少なく、得られたハイドログラフは小規模であった。(2)雲仙の時間雨量データの累加値と総雨量を入力とし、土石流による堆積土砂量を出力とするニューラルネットワーク・モデルを構築した。そのモデルの検証のために、水無川における雨量-土石流堆砂量の関係を土石流発生毎に、過去の事例を学習-次の事例に対して予測させた。予測結果は、本モデルが水無川における土石流堆砂量の予測に有益であることがわかった。(3)ニューラルネットワークを用いて水無川における土石流の流出解析を行った。土石流の流出に関する土砂水理学的式をもとにしたニューラルネットワーク・流出モデルは1993年6月12-13日の実測ハイドログラフをモデリングすることができた。さらに、その流出モデルは、1991年から1993年に発生した土石流の堆積土砂量を推算し、実測堆積土砂量と比較を行い、有効性を示した。(4)土石流の発生予測は降雨パターンを土石流発生パターンと不発生パターンに判別することと考え、クラス分類を目的としたLVQ・モデルを利用し、土石流の発生予測精度の向上を試みた。発生予測に用いたLVQは従来の階層型ネットワークに比べて、単純なアルゴリズムでありながら、高い精度で発生と不発生の判定が可能であった。また、従来の階層型ネットワークについては、その関数近似の特性を利用した土石流の発生限界降雨の評価手法を提案し、累加雨量と発生限界理論をもとに、その妥当性を示した。本研究の目的は、雲仙において、リアルタイムに土石流の予測を行う手段を開発し、予警報システムの確立を計ることである。また長崎県雲仙レーダなどのデータを収集し、降水レーダデータベースを構築する。(1)普賢岳周辺の中尾川、湯江川において、超音波波水位計、電波流速計などから成る計測システムを設置し、流下して来る土石流を観測した。'94年は例年にくらべて雨が少なく、得られたハイドログラフは小規模であった。(2)'94年は少雨だったので、建設省九州北部レーダの観測した'93年5月から'93年9月までの多雨の時期のデータを収集整理し、データベースを構築した。(3)地上雨量計により観測された雲仙の10分間降雨強度時系列データを用いて,時間遅れの方法により低次元カオス性を解析した。その結果,自由度が4以下となり、予測可能性が高いことがわかった.(4)レーダ雨量データを予測に用いカオス性時系列データの予測に効果を発揮すると言われるリカレント型ニューラルネットワークを,従来の階層型ニューラルネットワークを用いた予測より高い精度で予測が行われることを明らかにした。(5)雲仙の時間雨量データの累加値と総雨量を入力とし,水無川の土砂流出量を出力とするような過去の事例をニューラルネットワークに学習させ,予測可能であることを明らかにした。

さらに、その流出モデルは、1991年から1993年に発生した土石流の堆積土砂量を推算し、実測堆積土砂量と比較を行い、有効性を示した。(4)土石流の発生予測は降雨パターンを土石流発生パターンと不発生パターンに判別することと考え、クラス分類を目的としたLVQ・モデルを利用し、土石流の発生予測精度の向上を試みた。発生予測に用いたLVQは従来の階層型ネットワークに比べて、単純なアルゴリズムでありながら、高い精度で発生と不発生の判定が可能であった。また、従来の階層型ネットワークについては、その関数近似の特性を利用した土石流の発生限界降雨の評価手法を提案し、累加雨量と発生限界理論をもとに、その妥当性を示した。本研究の目的は、雲仙において、リアルタイムに土石流の予測を行う手法を開発し、予警報システムの確立を計ることである。まず土石流の現地観測を行い、ハイドログラフのデータの蓄積を行う。また建設省九州北部レーダなどのデータを収集し、降水レーダデータベースを構築する。次に、得られたハイドログラフ、水位と雨量などのデータをニューラルネットワークに与えて学習させ、予測システムの開発を行う。本研究で得られた結果は以下のとおりである。(1)普賢岳周辺の中尾川、湯江川において、超音波水位計、電波流速計などから成る計測システムを設置し、流下して来る土石流を観測した。'94年、'95年は例年にくらべて雨が少なく、得られたハイドログラフは小規模であった。(2)雲仙の時間雨量データの累加値と総雨量を入力とし,土石流による堆積土砂量を出力とするニューラルネットワーク・モデルを構築した。そのモデルの検証のために,水無川における雨量-土石流堆砂量の関係を土石流発生毎に,過去の事例を学習-次の事例に対して予測させた。予測結果は,本モデルが水無川における土石流堆砂量の予測に有益であることがわかった。(3)ニューラルネットワークを用いて水無川における土石流の流出解析を行った。土石流の流出に関する土砂水理学的式をもとにしたニューラルネットワーク・流出モデルは1993年6月12-13日の実測ハイドログラフをモデリングすることができた。さらに,その流出モデルは,1991年から1993年に発生した土石流の堆積土砂量を推算し,実測堆積土砂量と比較を行い,有効性を示した。(4)土石流の発生予測は降雨パターンを土石流発生パターンと不発生パターンに判別することと考え,クラス分類を目的としたLVQ・モデルを利用し,土石流の発生予測精度の向上を試みた。発生予測に用いたLVQは従来の階層型ネットワークに比べて,単純なアルゴリズムでありながら,高い精度で発生と不発生の判定が可能であった。また,従来の階層型ネットワークについては,その関数近似の特性を利用した土石流の発生限界降雨の評価手法を提案し,累加雨量と発生限界理論をもとに,その妥当性を示した。
曲指数型分布族の軸確率密度関数における情報量損失構造の研究

本年度では、平成15年、16年度における研究内容に引き続いて、本研究目的であるEfronが目指したような反例が具体的に存在することが可能であるか否か、についての研究を行った。漸近情報量損失の場合とは異なり、正確な情報量損失について、平成15年から16年にかけて論文とするために色々と取り組んでいた、ある軸確率密度関数の下での母数Θによる自然母数αもしくは期待母数βに対するパラメトリゼーションからの情報量損失の計算結果がやっと、本年度は論文という形でScientiae Mathematicae Japonicae誌に掲載された。そのうえ、前年度から引き続き、拡張された尤度円周機構の構造に基づき、正確な情報量損失における最尤推定量の条件付き分散も、モデルを変化させて幾何的に考察した。また、本年度は特に時系列データに対する指数型分布族を用いた尤度理論についての研究も行った。具体的な成果はまだないが、来年度からの研究課題の大きな柱としている。本年度は、海外での研究成果発表も行った。平成17年12月末に行われたマレーシアのマラヤ大学がクアラルンプールで主催したInternational Statistics Conference 2005に参加して、論文となったExact Information Lossに関する発表を行い、加えて研究部会での座長を行った。アジア地域の研究者に加えてアメリカ、カナダ、イタリア、スイスなどから研究者との活発な意見交換も行った。このために本年度ではノートパソコンの購入などが必要であった。本年度では,本研究目的におけるEfronが目指したような反例が具体的に存在することが可能であるか否か,.についての研究を行った.具体的には,最尤推定量における正確な情報量損失を計算するために,漸近情報量損失の時とは異なり,ある軸確率測度の下での母数Θによる自然母数αないしは期待値母数βに対するパラメトリゼイションの具体的な設定としてガンマ分布に着目し,その多次元版である多次元ディリクレ分布を援用して,正確な情報量損失の計算を案施した.現在その結果は投稿中である.それと同時に,拡張された尤度円周機構の構造に基づき,正確な情報量損失に市ける最尤推定量の条件付き分散も,幾何的に考察した.この関連性は,反例における考察とも繋がった.特に,Efronの統計的曲率の導出方法において,正確な情報量損失から漸近的情報量損失を直接計算することが出来たことにより,多次光版統計的曲率定式の必然性を把握しえたのは,大きな進展であった.それ以外の場合でも,具体的な母数設定のシミュレートとして,場合分けとそれに関わる計算チェックとが必要になることと全て解析的に計算出来るわけではないこととにより,コンピュータを援用してのシミュレーションを行った.これらのシミュレーションとその解析結果を踏まえて,現在のところ反例の存在性に関して何らかの手がかりを得ている最中である.それらに関連して,本研究に関するディスカッションを,Chu In-Sun氏とアメリカで行ない,Masayuki Jimichi氏とニュージーランドで行ない,有益なサジェスチョンを受けた.本年度では,前年度に引き続き本研究目的におけるEfronが目指したような反例が具体的に存在することが可能であるか否か,についての研究を行った.漸近情報量損失の時とは異なり,ある軸確率測度の下での母数Θによる自然母数αないしは期待値母数βに対するパラメトリゼーションについて前年度に得られた結果である,最尤推定量における正確な情報量損失を多次元ディリクレ分布について考察した論文に対して,今年度は修正を要求する雑誌のレフリーからのコメントに基づき,論文内容の再検討及び,論文構成の修正等を加えた.その修正版は現在投稿中である.更に,拡張された尤度円周機構の構造に基づき,正確な情報量損失における最尤推定量の条件付き分散も,幾何的に引き続き考察した.また,曲指数型分布族において独立同一分布のみではなく,時間と共に推移するデータである時系列的なデータにおいても,反例の有無に関して情報量損失における構造部分の考察を行った.それ以外でも,前年度と同様,具体的な母数設定のシミュレートとして,場合分けとそれに関わる計算チェックとが必要になることと全て解析的に計算出来るわけではないこととにより,コンピュータを援用してのシミュレーションを引き続き行った.これらのシミュレーションとその解析結果を踏まえて,現在のところ反例の存在性に関して何らかの手がかりを得ている最中である.本年度では、平成15年、16年度における研究内容に引き続いて、本研究目的であるEfronが目指したような反例が具体的に存在することが可能であるか否か、についての研究を行った。