hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人間信頼性確保のための作業者モニタリングシステムの構築

本研究では,ヒューマン・インタフェースにおける作業者の精神状態をモニタリングするシステムの開発を目指した.作業者の精神的な状態を評価するために非接触で計測が可能である瞳孔径の変動に着目することで実施した.研究では,作業者の自律神経活動と瞳孔径の変動の関係を明らかにするとともに,生体計測である脳波信号から抽出することができる事象関連電位を定量的な指標として計測し,作業者の精神的な負荷を評価した.得られた結果から,作業者の瞳孔径の変動を評価することで精神状況を把握でき,その負荷量は事象関連電位の振幅の大きさで評価できることを示した.本研究では,ヒューマン・インタフェースにおける作業者の精神状態をモニタリングするシステムの開発を目指した.作業者の精神的な状態を評価するために非接触で計測が可能である瞳孔径の変動に着目することで実施した.研究では,作業者の自律神経活動と瞳孔径の変動の関係を明らかにするとともに,生体計測である脳波信号から抽出することができる事象関連電位を定量的な指標として計測し,作業者の精神的な負荷を評価した.得られた結果から,作業者の瞳孔径の変動を評価することで精神状況を把握でき,その負荷量は事象関連電位の振幅の大きさで評価できることを示した.ヒューマン・インタフェースにおける重大事故の要因であるヒューマンエラーを防止するために,作業者の状態把握が必要である.現状における作業者の精神状態等の把握には生理信号計測が用いられるが、生理信号の計測では専門的な知識、取り付けにおける煩雑さ、センサによる作業者の一定の拘束等パフォーマンスの低下の要因となる問題がある。そこで、本研究では作業者にセンサ等を設置せずに非接触の状態で作業者お精神状態を把握することを目的に、評価指標として瞳孔径のサイズ変化が適用可能か否かについての基礎研究を平成20年度に実施した。具体的には、作業者の前方に設置したカメラ瞳孔径の変動を撮影し、別途プログラミングにより作成した作業者への負荷タスクとの関係を評価する実験システムの構築と実験を実施した。作業者への負荷タスクとしては、時間圧タスクを用いた。実験の結果、作業に制限時間が設けられた場合に作業ミスが増加することからヒューマンエラーの発生率が増加することを統計的に明らかにした。また,その状況における作業者の精神状態は心電図信号から得られたLF/HF値の変化によりストレスを感じていることも明らかにし、評価指標としての有効性を確認する対象である瞳孔径の変化においてもLF/HF値との相関が非常に高いことにより有効性を示した。近年,多発している事故の要因の一つとしてあげられるのがヒューマンエラーである.ヒューマンエラーを誘発する要因としてストレスが知られている.しかしストレスを評価するには作業者への負荷や時間がかかる.そこで人間の瞳孔に注目する.瞳孔は光や精神状態などによって大きさを変える.瞳孔の大きさは非接触で計測が可能であり,肉眼でもわかる.しかも人間の自律神経系と繋がっているのでストレスの評価もできる.平成21年度の研究では照度変化と課題難易度における瞳孔径を計測し,瞳孔径が照度の影響を受けず,瞳孔径からストレスを評価できる照度帯を明らかにし,ヒューマンエラーの解明の一助を得ることを目的とした.具体的には,被験者はシールドルーム内で心電図,アイマークカメラを装着し,75lx,150lx,225lx,300lxの4段階の照度の中でストレスを与えた場合の瞳孔径と心拍変動を計測した.ストレスを与える実験課題として暗算課題を用いる.暗算課題は3桁の加算減算,4桁の加算減算の計2条件とし,評価指標は,暗算課題の作業成績,MWL,心電図のLF/HF,瞳孔径とした.その結果,作業中の作業者の瞳孔が照度の影響を受けず,瞳孔径からストレスを評価できる照度帯は150lx以上300lx未満ということを明らかにした.この内容は,平成22年度に人間工学に関する国際会議(AHFE2010)で発表する予定である.近年,多発している事故の要因の一つとしてあげられるのがヒューマンエラーである.ヒューマンエラーを誘発する要因としてストレスが知られている.しかしストレスを評価するには作業者への負荷や時間がかかる.そこで人間の瞳孔に注目する.瞳孔は光や精神状態などによって大きさを変える.瞳孔の大きさは非接触で計測が可能であり,肉眼でもわかる.しかも人間の自律神経系と繋がっているのでストレスの評価もできる.平成21年度の研究では照度変化と課題難易度における瞳孔径を計測し,瞳孔径が照度の影響を受けず,瞳孔径からストレスを評価できる照度帯を明らかにし,ヒューマンエラーの解明の一助を得ることを目的とした.具体的には,平成22年度にこれまでに開発し実験を実施してきたシステムにより,脳波信号である事象関連電位P300を抽出・解析することで作業者のメンタルワークロードを定量化する.さらに,その結果と本研究で開発した精神状態を把握する手法の相関がどの程度かを把握することで,実際のシステムを運用する上で安全性確保に寄与できるかを明らかにした.その結果,被験者が処理しなければならない情報量を課題に対する難易度,注意配分,処理の深さ,記銘の強さ,作業集中度を評価することにより定量的に把握することができた.得られた成果については,22年6月に実施された日本人間工学会で研究発表を行い,その後日本機械学会へ論文として投稿した結果,採択され論文集に掲載されている.
概均質ベクトル空間のゼータ関数

本研究においては,以前完成させた結果を出版することが一つの目的だった.直近に完成した三つのプレプリントのうち二つは,今回の研究期間中に出版することができた.三つめは改訂中である.その結果を得る過程において,ジョルダン分解の概念を拡張する可能性に気がついた.それを遂行するのが,もう一つの目的であった.それはプレプリントという形では実現していないが,研究は進行していて,近い将来プレプリントになる予定である.本研究においては,以前完成させた結果を出版することが一つの目的だった.直近に完成した三つのプレプリントのうち二つは,今回の研究期間中に出版することができた.三つめは改訂中である.その結果を得る過程において,ジョルダン分解の概念を拡張する可能性に気がついた.それを遂行するのが,もう一つの目的であった.それはプレプリントという形では実現していないが,研究は進行していて,近い将来プレプリントになる予定である.概均質ベクトル空間の理論はさまざまな他分野とも関連して発展してきた.研究代表者の雪江は主に概均質ベクトル空間のゼータ関数の周辺の分野で成果をあげてきた.ゼータ関数には大域理論と局所理論があり,平成20年度は雪江はおもに局所理論について研究した.具体的には一般変数の2次形式の空間の場合に密度定理を証明した.これは早坂との共同研究である.2次形式に対し直交群が定義できるが, 2次形式の軌道から直交群の基礎体上の同型類の集合への写像は単射になる.この直交群に対して非正規玉河数というものを定義できる.これはおおざっぱにいうと,基本領域の体積である.早坂との共著論文において,この非正規玉河数の密度を決定した.そのオーダーは変数の数が奇数の場合と偶数の場合においては異なる.変数の数をnとすると, nが偶数のときには密度はX^{n+1/2}のオーダーになり, nが奇数のときには最近Kableによって証明されたTauber型定理の拡張を用いるとX^{n+1/2}/\sqart{\log X}のオーダーであるということを証明した.この結果は概均質ベクトル空間による密度定理で安定化群がトーラスでない場合としては初めての結果である.またこの仕事でJordan分解の概念を用いたが,この概念を拡張できることに気がついたので,現在これについて研究中である.概均質ベクトル空間の理論はさまざまな他分野とも関連して発展してきた.研究代表者の雪江は主に概均質ベクトル空間のゼータ関数の周辺の分野で成果をあげてきた.ゼータ関数には大域理論と局所理論があり,平成21年度は雪江はおもに局所理論について研究した.具体的には一般変数の2次形式の空間の場合に密度定理を証明した.これは早坂との共同研究である.2次形式に対し直交群が定義できるが,2次形式の軌道から直交群の基礎体上の同型類の集合への写像は単射になる.この直交群に対して非正規玉河数というものを定義できる.これはおおざっぱにいうと,基本領域の体積である.早坂との共著論文において,この非正規玉河数の密度を決定した.そのオーダーは変数の数が奇数の場合と偶数の場合においては異なる.変数の数をnとすると,nが偶数のときには密度はX^{n+1/2}のオーダーになり,nが奇数のときには最近Kableによって証明されたTauber型定理の拡張を用いるとX^{n+1/2}/\sqart{\log X}のオーダーであるということを証明した.この結果は概均質ベクトル空間による密度定理で安定化群がトーラスでない場合としては初めての結果である.またこの仕事でJordan分解の概念を用いたが,この概念を拡張できることに気がついた。概均質ベクトル空間の理論はさまざまな他分野とも関連して発展してきた.研究代表者の雪江は主に概均質ベクトル空間のゼータ関数の周辺の分野で成果をあげてきた.ゼータ関数には大域理論と局所理論があり,平成20年度は雪江はおもに局所理論について研究した.具体的には一般変数の2次形式の空間の場合に密度定理を証明した.これは早坂との共同研究である.2次形式に対し直交群が定義できるが,2次形式の軌道から直交群の基礎体上の同型類の集合への写像は単射になる.この直交群に対して非正規玉河数というものを定義できる.これはおおざっぱにいうと,基本領域の体積である.早坂との共著論文において,この非正規玉河数の密度を決定したが,この仕事で用いたJordan分解の概念の拡張について現在コンピューターを使った計算などを行って研究中である.2次形式の場合のJordan分解は不変式論的には,共変モースstratificationの不安定点の帰納的な構造を「裏側に考えて」素数を法として順に考えたものとみなせる.この考え方にもとづき,例えば$G=GL(2)\times GL(2)\times GL(2)$,$V=k^2\otimes k^2\otimes k^2$や$G=GL(2)$,$V=Sym^3 k^2$などのいくつかの簡単な場合には,既に考察が終わっている.また,それを使って局所ゼータ関数の一様評価を得ることも確認済みである.これをもっと大きい概均質ベクトル空間の場合,例えば$G=GL(3)\times GL(3)\times GL(2)$,$V=M(3)\otimes k^2
高コレステロール血症におけるアポ蛋白EDNA転写昴進機序に関する研究

【序論】アポ蛋白Eは酵素活性調節作用、および受容体結合能を有し、コレステロールに富むリポ蛋白の代謝に重要な役割をはたしている。高コレステロール食負荷時に見られるアポ蛋白Eの合成分泌の亢進は負荷に対してその異化を促進するための合目的的な反応と考えられる。本研究はではモルモットのコレステロール負荷時に見られるアポ蛋白E合成亢進の機序を遺伝子DNAレベルで解析することを目的として検討を行った。【方法】モルモットを通常飼料、または高コレステロール食で4週間飼育した。肝細胞の初代培養を行い、アポ蛋白E遺伝子DNAの制御領域を導入し、転写活性を測定した。モルモットの肝臓より核蛋白試料を調製し、アポ蛋白E遺伝子DNAの5'上流制御領域との結合を解析した。【結果】初代培養肝細胞系を用いたCATアッセイにおいて、アポ蛋白E遺伝子DNAの5'上流に転写活性が認められ、この転写活性はコレステロール負荷により増強した。ゲルシフト法において、アポ蛋白E遺伝子DNA-肝核蛋白結合に、コレステロール負荷による変化がみられた。フットプリント法において、核蛋白によるアポ蛋白EDNAの保護が見られた。サウスウェスタン法において、110kDa、33kDaに特異的結合が観察され、33kDaの結合はコレステロール負荷肝核蛋白では著減していた。【結論】本研究によりアポ蛋白E合成はコレステロール負荷により遺伝子転写レベルで調節されている事が明らかになった。肝核蛋白中にはアポ蛋白EDNA転写活性を調節する因子が存在し、33kDaの結合蛋白が転写抑制性の調節因子である可能性が示唆された。ステロール負荷により転写亢進を起こす機構はこれまで報告が無く、本研究の成果は高脂血症の治療、予防にも貢献しうるものと期待される。食事性にコレステロ-ルを負荷するとアポ蛋白E合成の亢進がみられ、これは受容体を介してのリポ蛋白粒子の代謝を促進する合目的的な反応と考えられる。アポ蛋白Eの遺伝子DNAレベルにおけるコレステロ-ルによる調節機構を解明することを目的として、今回、アポ蛋白E遺伝子DNA制御領域の培養細胞における合成制御能と外的因子の影響の観察、および、転写・合成昴進状態におけるDNAー核蛋白結合体形成の観察を行なった。1.アポ蛋白E遺伝子のCATアッセイ系の確立とコレステロ-ル負荷による変化:モルモットアポ蛋白E遺伝子DNAの5'上流から第2エクソンの開始コドンATG直前までを、CATベクタ-に組み込んだ。モルモットの初代培養肝細胞に、この組換えプラスミドを取り込ませたところCATの発現が認められ、これを用いてアポ蛋白E遺伝子の転写活性の測定系とする事ができると考えられた。普通食飼育、および高コレステロ-ル食飼育したモルモットの初代培養肝細胞にそれぞれプラスミドを取り込ませたところ、コレステロ-ル負荷肝細胞において、より強い転写活性が認められ、コレテスロ-ル負荷によりアポ蛋白Eの合成が遺伝子転写のレベルにおいて促進されている事が判明した。2.アポ蛋白E遺伝子DNAと肝核蛋白の結合の観察:モルモットの肝臓より核を精製し、核蛋白を調製した。ゲルシフト法によりアポ蛋白E遺伝子DNAー核蛋白の特異的な結合が認められた。コレステロ-ル負荷動物からの肝核蛋白を用いたところ、新たに出現する結合、消失する結合がある事が観察された。Southwestern blottingにより110kD、33kDの結合蛋白が同定された。この内、33kD蛋白はコレステロ-ル負荷時に著しく減少し、転写抑制性の調節因子である可能性が示唆された。【序論】アポ蛋白Eはコレステロールに富むリポ蛋白の代謝に重要な役割をはたしている。

本研究はモルモットのコレステロール負荷時に見られるアポ蛋白E合成亢進の機序を遺伝子DNAレベルで解析することを目的とし、本年度は転写活性の検討を中心に研究を行った。【方法】モルモットを通常飼料、または高コレステロール食で4週間飼育した。モルモットの肝臓より核蛋白試料を調製し、アポ蛋白E遺伝子DNAの5'上流制御領域との結合を解析した。アポ蛋白E遺伝子DNAの5'上流制御領域から第2エクソン翻訳開始コドン(ATG)の直上流までの断片を用意し、CATベクターに組み込んだ。リン酸カルシウム共沈法によりDNAを培養肝細胞に導入、形質転機し、培養肝細胞系において発現されたCAT活性を測定した。【結果】ゲルシフト法、フットプリント法、サウスウェスタン法においてDNA-核蛋白間に特異的結合がみられ、33kDaに観察される結合はアポ蛋白E合成制御に関連した蛋白である可能性が示唆された。初代培養肝細胞系を用いたCATアッセイにおいて、アポ蛋白E遺伝子DNA5'上流に転写活性が認められた。この転写活性は、普通飼料飼育動物からの培養肝細胞では弱く、コレステロール負荷動物からの培養肝細胞で強い発現が見られた。【結論】本研究によりアポ蛋白E合成はコレステロール負荷により遺伝子転写レベルで調節されている事が明らかになり、肝核蛋白中にはアポ蛋白EDNA転写活性を調節する因子が存在し、33kDaの結合蛋白が調節因子である可能性が示唆された。ステロール負荷により転写亢進を起こす機構はこれまで報告が無く、本研究の成果は高脂血症の治療、予防にも貢献しうるものと期待される。
難分解性含塩素有機リン化合物を高効率で分解可能な無機リン酸制御解除細菌株の創出

Tris(2-chloroethyl)phosphate(TCEP)などの塩素を含む有機リン化合物は,可塑剤や難燃材として世界各地で大量に用いられているが,難分解性であり,種々の毒性を有する.研究代表者はこれまで,含塩素有機リン化合物分解システム構築のため, TCEP分解菌Sphingobium sp. TCM1を単離し,その分解メカニズムについて詳細に解析してきた.それら研究において,TCM1株によるTCEP分解には多大な時間を要すること,さらにその分解酵素は無機リン酸制限下でしか生産されないなど,実環境での使用を困難にする問題を有していることが明らかになった.本研究では研究代表者がこれまで同定に成功したTCEP分解酵素群を大腸菌で構成的に高生産させることで,無機リン酸の有無にかかわらず高機能を発揮する含塩素有機リン化合物分解菌を創出することを目的としている.平成30年度は以下の業績を上げた.1.大腸菌がホスホジエステラーゼ(PDE),ホスホモノエステラーゼ(PME)の関連酵素を有していることからホスホトリエステラーゼ(HAD)のみを発現させることでTCEPの完全分解が可能となるか解析を行った.しかし,HADのみの発現ではTCEPを完全に分解できないことが明らかとなった.2.上記1の結果から,HADに続く分解を担うPDEを共発現させた場合の分解挙動について検討した.その結果,本菌はTCM1株を用いた分解より12倍早い8時間程度で50 μMのTCEP完全分解できること,また,50 μM以下のTCEPであれば誘導剤なしで完全分解可能であることを明らかにした.3.100 μM以上の高いTCEP濃度の場合に関しても検討した結果,培養液への誘導剤添加が必須ではあるが,72時間でTCEPを完全分解しており,本菌は高濃度のTCEP分解にも対応可能であることが示された.大腸菌において,ホスホトリエステラーゼ(HAD)とホスホジエステラーゼ(PDE)を発現させることでtris(2-chloroethyl)phosphate(TCEP)の完全分解が可能となることを明らかにした.また,HAD・PDEを共発現させた大腸菌は条件等を詳細に検討しない場合においても50 μMTCEPをSphingobium sp. TCM1株より約12倍早く分解可能である事も同時に明らかとなった.これらの結果は本研究課題であるTCEP高効率分解菌創出の基盤として非常に重要な結果であり,本研究は概ね順調に進展していると判断した.前年度はTCEPを短時間で分解可能な組換え大腸菌を創出することに成功している.今後についてはTCEP分解酵素発現大腸菌の各酵素遺伝子の最適発現条件について解析すると共に,遺伝子発現に関わる酵素生産調節因子を選抜,使用することで前年度より高機能な含塩素有機リン化合物分解菌を作製する.具体的な内容を以下に示す.1.TCEP分解酵素発現大腸菌の各酵素遺伝子の最適発現条件の解析前年度に作製したTCEP分解酵素群発現大腸菌の各酵素遺伝子の最適発現条件(培養温度,誘導剤(IPTG)濃度など)について網羅的に解析する.発現大腸菌は超音波破砕後,各種酵素活性を測定する.活性測定法については既に確立済みであり,ホスホトリエステラーゼ(HAD)活性はGCを用いたTCEP濃度の減少から,ホスホジエステラーゼ(PDE)活性については発色基質を用いた活性測定法で行う.2. TCEP分解酵素遺伝子の発現に関わる生産調節因子の選抜大腸菌のゲノムDNA配列は既に明らかにされている.そこで,ゲノムデータベースより構成的発現遺伝子(ハウスキーピング遺伝子)としてよく知られている,グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素遺伝子のプロモーターを同定し,同定した遺伝子をpETベクター中のT7プロモーター領域と置き換えるように挿入する.目的ベクターの構築はin-fusionクローニング法で行う.構築されたベクターのプロモーター下流にHAD・PDE遺伝子を挿入し,宿主として用いる大腸菌DH5αに熱ショック法を用いて導入する.上記プロモーターは生育環境に影響せず目的酵素を生産することから,培養培地には大腸菌で最も良く使用されるLB培地を用い,培養後菌体の酵素生産については1.と同様の活性測定法で評価する.Tris(2-chloroethyl) phosphate(TCEP)などの塩素を含む有機リン化合物は,可塑剤や難燃材として世界各地で大量に用いられているが,難分解性であり,種々の毒性を有する.研究代表者はこれまで,含塩素有機リン化合物分解システム構築のため, TCEP分解菌Sphingobium sp. TCM1を単離し,その分解メカニズムについて詳細に解析してきた.それら研究において,TCM1株によるTCEP分解には多大な時間を要すること,さらにその分解酵素は無機リン酸制限下でしか生産されないなど,実環境での使用を困難にする問題を有していることが明らかになった.本研究では研究代表者がこれまで同定に成功したTCEP分解酵素群を大腸菌で構成的に高生産させることで,無機リン酸の有無にかかわらず高機能を発揮する含塩素有機リン化合物分解菌を創出することを目的としている.平成30年度は以下の業績を上げた.1.大腸菌がホスホジエステラーゼ(PDE),ホスホモノエステラーゼ(PME)の関連酵素を有していることからホスホトリエステラーゼ(HAD)のみを発現させることでTCEPの完全分解が可能となるか解析を行った.しかし,HADのみの発現ではTCEPを完全に分解できないことが明らかとなった.2.上記1の結果から,HADに続く分解を担うPDEを共発現させた場合の分解挙動について検討した.

その結果,本菌はTCM1株を用いた分解より12倍早い8時間程度で50 μMのTCEP完全分解できること,また,50 μM以下のTCEPであれば誘導剤なしで完全分解可能であることを明らかにした.3.100 μM以上の高いTCEP濃度の場合に関しても検討した結果,培養液への誘導剤添加が必須ではあるが,72時間でTCEPを完全分解しており,本菌は高濃度のTCEP分解にも対応可能であることが示された.大腸菌において,ホスホトリエステラーゼ(HAD)とホスホジエステラーゼ(PDE)を発現させることでtris(2-chloroethyl)phosphate(TCEP)の完全分解が可能となることを明らかにした.また,HAD・PDEを共発現させた大腸菌は条件等を詳細に検討しない場合においても50 μMTCEPをSphingobium sp. TCM1株より約12倍早く分解可能である事も同時に明らかとなった.これらの結果は本研究課題であるTCEP高効率分解菌創出の基盤として非常に重要な結果であり,本研究は概ね順調に進展していると判断した.前年度はTCEPを短時間で分解可能な組換え大腸菌を創出することに成功している.今後についてはTCEP分解酵素発現大腸菌の各酵素遺伝子の最適発現条件について解析すると共に,遺伝子発現に関わる酵素生産調節因子を選抜,使用することで前年度より高機能な含塩素有機リン化合物分解菌を作製する.具体的な内容を以下に示す.1.TCEP分解酵素発現大腸菌の各酵素遺伝子の最適発現条件の解析前年度に作製したTCEP分解酵素群発現大腸菌の各酵素遺伝子の最適発現条件(培養温度,誘導剤(IPTG)濃度など)について網羅的に解析する.発現大腸菌は超音波破砕後,各種酵素活性を測定する.活性測定法については既に確立済みであり,ホスホトリエステラーゼ(HAD)活性はGCを用いたTCEP濃度の減少から,ホスホジエステラーゼ(PDE)活性については発色基質を用いた活性測定法で行う.2. TCEP分解酵素遺伝子の発現に関わる生産調節因子の選抜大腸菌のゲノムDNA配列は既に明らかにされている.そこで,ゲノムデータベースより構成的発現遺伝子(ハウスキーピング遺伝子)としてよく知られている,グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素遺伝子のプロモーターを同定し,同定した遺伝子をpETベクター中のT7プロモーター領域と置き換えるように挿入する.目的ベクターの構築はin-fusionクローニング法で行う.構築されたベクターのプロモーター下流にHAD・PDE遺伝子を挿入し,宿主として用いる大腸菌DH5αに熱ショック法を用いて導入する.上記プロモーターは生育環境に影響せず目的酵素を生産することから,培養培地には大腸菌で最も良く使用されるLB培地を用い,培養後菌体の酵素生産については1.と同様の活性測定法で評価する.当該助成金が生じた理由としては,会計上の理由で3月末までの支払いが済んでいない分,及び,前年度の遺伝子・分析試薬の購入が当初予測より少なかったためである.本年度に関してはプロモーターの改変を含む多くの分子生物学実験を行なう予定である.
フィールドスコープと画像処理による遠隔監視システムの開発

露天掘鉱山の監視システムとして現在、GPS、APS、岩盤変位計、傾斜計などを用いた種々の岩盤斜面の現場計測が実施されている。本研究では、斜面表面の変位を計測するために、身近にある機器としてフィールドスコープとデジタルカメラおよびパーソナルコンピュータを組合せた簡易な計測装置を提案し、画像処理による移動ベクトルの算出手法を導入して、本システムの有効性や測定精度について検討した。そこで本研究は、以下の手順に従い逐次進めていった。(1)XYステージを用いて-定間隔でパソコン制御しながら、標的の画像を撮影する。(2)任意に撮影したjpeg画像に白黒の2値化処理を施し、その標的画像たけを抽出する。(3)処理した画像について画像境界の膨張・収縮を行った後、境界線追跡法を適用し、境界線(xi, yi)の抽出、初期座標(a_0, b_0)および内外半径(r_0)を算出した。次に非線形最小自乗法を用いて中心座標および内外半径をシミュレートした結果、XYステージと座標の相関が取れた。今回の結果からソフト的にはほぼ完成の域に達しており、今後は実際の現場での測定などを行いながら開発を進めて行き、製品化等を視野にいれた検討を始めたいと考えている。
強相関電子系における自己学習連続時間量子モンテカルロ法の確立

本研究で扱っている自己学習モンテカルロ法は、マルコフ連鎖モンテカルロ法における次配位の提案を機械学習によって構築した有効模型によるモンテカルロ法で構築する手法である。そのため、有効模型の構築をどのように行うかが重要であった。様々な強相関電子系における有効模型の構築を行うことができれば、シミュレーションの高速化を行うことができる。今年度は連続時間量子モンテカルロ法を対象として自己学習モンテカルロ法の有効模型の構築法について詳細に検討した。その結果、有効模型の自動構築法を提案することができた。自動構築法を作るにあたって、第一原理分子動力学法における機械学習の利用法を参考にすることができた。第一原理計算で得られたポテンシャルを用いて分子動力学法を行う第一原理分子動力学法の分野では、第一原理計算で得られたポテンシャルを模倣するようなニューラルネットワークを構築する方法である機械学習分子動力学法が提案されていた。そこで、モンテカルロ法と分子動力学法との類似点に着目した。分子動力学法における原子の配置をモンテカルロ法における配位、その原子配置における第一原理計算によって得られるエネルギーをモンテカルロ重みとみなし、機械学習分子動力学法で用いられているニューラルネットワークの構築法を自己学習モンテカルロ法に適用することを試みた。その結果、連続時間量子モンテカルロ法においてこの手法を適用した結果、これまで構築してきた有効模型よりもはるかに良い精度の有効模型を構築することができた。現在投稿中である。また、有効模型を構築するための知見を得るために、強相関電子系に置いて機械学習関連技術であるスパースモデリング技術を使った研究も行った。当初の予定では、様々な模型に対して有効模型を構築する予定であったが、他の分野における進展を取り込むことで有効模型の自動構築法の目処がたった。そのため、当初の計画以上に進展していると言える。有効模型の自動構築法について目処がついたため、他の模型への適用を目指す。現在投稿中である。応募額に比べて交付額が少ないことにより、当初計画で考えていた計算機購入の予算が不足したため、他の研究者とより大きな計算機を共同購入することとした。共同購入に変更した結果、計算機購入に係る支出が抑えられることとなったため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は令和元年度分の経費と合わせて、令和元年度以降の大きな国際会議での研究成果報告に係る費用として使用する予定である。
水を酸化剤としたプロピレンの光酸化反応選択性における光照射波長依存性の研究

含浸法で調製したCr/SiO_2光触媒を用いることで、水を酸化剤とするプロピレンの光部分酸化反応を検討し、照射光の波長制御による反応生成物選択性について詳細に調べた。λ>200nmのUV光を照射してプロピレンの光部分酸化反応を行ったところ、アセトアルデヒド(AA)とプロピレンオキシド(PO)、二酸化炭素(CO_2)の生成が確認された。つぎに、酸化剤の水を導入せずに反応を行ったところ、全く反応は進行しないため、水が酸化剤として効率よく機能していることがわかる。次に、各波長カットフィルターで光照射波長を制御してこの反応を行うと、反応選択性が大きく変わることがわかった。250nmおよび290nm以下の波長をカットした光照射の場合、この時のみプロピオンアルデヒド(以後、PA)が生成し、POも高い選択性で生成した。この反応選択性の違いは照射波長の違いによるものなのか、照射光量の違いによるものなのか調べるため、照射波長を変えずに光量のみ変化させて反応を行った。その結果、転化率には違いが見られるものの、選択性にはほとんど違いが現れないことがわかった。また、触媒の紫外可視吸収スペクトルを測定したところ、300mn付近にCr^<6+>の、500nm付近にCr^<3+>の吸収がみられ、特に300nm付近の光を照射したときにPOの生成選択性が増加し、PAがこのときに生成することから、Cr^<6+>がPOとPAの生成に有効であることが示唆された。さらにSiO_2の光吸収とCO_2の光照射波長に対する生成収量のプロットが良く一致することから、CO_2の生成にはSiO_2の光吸収が寄与していることが示唆された。以上のことより、光照射波長制御により光触媒反応における生成物の選択性が大きく変化し、これは各生成物の生成に寄与する活性サイトがそれぞれ存在するためであると推測された。Cr、Mo、Wの遷移金属酸化物をSiO_2に含浸担持した各種光触媒を用い、シクロヘキサンの光部分酸化反応および水を用いたプロピレンの光部分酸化反応を行い、照射する光の波長制御による生成物の選択性への影響を検討した。各触媒によるシクロヘキサンの光部分酸化反応においては、生成物はシクロヘキサノールおよびシクロヘキサノンであった。より短波長の光をカットして長波長の光を当てると、その波長が増加するに伴い、いずれの触媒でもシクロヘキサノールがシクロヘキサノンよりも高い選択性で生成するようになるという結果が得られた。したがつて、光照射波長が反応生成物の選択性に大きく影響を及ぼすことが明かとなった。次に、上記の光触媒を用い、酸化剤に水を用いたプロピレンの光部分酸化反応を行った。λ>200nmのUV光を照射してプロピレンの光部分酸化反応を行った結果、各触媒とも反応が進行したが、CrO_X/SiO_2を光触媒として用いた場合に、最も高い部分酸化活性を示すことが明かとなった。このときどの触媒においても部分酸化生成物としてアセトアルデヒド、プロピレンオキシドの生成が観測されたが、主生成物は完全酸化生成物の二酸化炭素であった。また、水を導入せずに反応を行っても、反応は全く進行しないことから、水が酸化剤として効率よく機能していることが示唆された。CrO_X/SiO_2を触媒に用い、各波長フィルターで光照射波長を制御して反応を行うと、その生成物の選択性に著しく影響を及ぼすことがわかった。特に、250nmおよび290nm以下の波長をカットした光の照射を試みると、この時のみプロピオンアルデヒドが生成し、プロピレンオキシドも高い選択性で生成することが明かとなつた。このように、光照射波長制御により光触媒反応における生成物の選択性が大きく変化することが明かとなった。それらの原因については、部分酸化反応に影響を及ぼす反応活性種が異なっているためであると考えられるが、詳細は現在検討中である。

さらにSiO_2の光吸収とCO_2の光照射波長に対する生成収量のプロットが良く一致することから、CO_2の生成にはSiO_2の光吸収が寄与していることが示唆された。以上のことより、光照射波長制御により光触媒反応における生成物の選択性が大きく変化し、これは各生成物の生成に寄与する活性サイトがそれぞれ存在するためであると推測された。
除湿機能をもつ寒冷地用保温材の熱遮断性能低下に関する研究

1.実験装置の作製および実験方法実験装置は、試験部、空気循環系、冷却液循環系および温度補償部より構成された。試験部は、縦1000mm、横300mm、厚さ100mmで、その空間に密度16kg/99m^3のグラスウールを充填し、温度測定のため表裏6箇所にΦ0.3mmクロメルアルメル熱電対を取りつけた。冷却面は厚さ3mmの銅板にて製作し、冷却面の温度を所定の一定温度に保つため、背後より10本の吹き付け管により温度制御したブラインを吹きつけた。冷却面とグラスウール層との間に、20mmの通路を設け、この部分に空気を流動させた。グラスウール背面に定温室を設け、この部分の温度および湿度を一定に保った。流入空気温度は510°C流入空気流速0.21.0m/s、冷却面温度-5-15°Cに変化させた。2.実験結果の概要(1)従来全く報告のなされていなかったグラウール内の非定常温度分布挙動を、サーモビュアーを用いて定性的に、かつ定量的に把握することを行った。(2)流入空気流量ゼロ(自然対流)の場合、空気は上部より下部へ流れ、強制対流の場合と逆転する。したがって、グラスウール内の温度勾配が大幅に変化する。このことが、流入空気の顕著な効果を示していることになる。(3)グラスウール内に蓄積する水分量は、冷却面温度が低下するに従って増加する。例えば-15°Cの場合には-5°Cの場合の数倍となる。(4)グラスウールの熱通過量は、流入空気の温度により大幅に変化する。流入空気温度が高い場合(10°C)には、空気流速と共に減少し、一方低い場合(5°C)には増加する。このことは、流入空気の温度が最も大切な因子であることを示している。したがって、この温度の選定に最大の注意が要である。(5)本研究の範囲では、空気温度10°C、空気流速0.8m/sがいずれの冷却壁温度に対しても最適である。1.実験装置の作製本実験装置は,試験部,空気循環系,冷却液循環系および温度補償部より構成されている.試験部は,縦1000mm,横300mm,厚さ100mmで,その空間に密度16kg/m^3のグラスウールを充填し,両面に各6箇所, φ0.3mmクロメルアルメル熱電対を取りつけた.冷却面は厚さ3mmの銅板にて製作し,冷却面背後から10本の吹き付け管によりブラインを吹き付け,壁温を所定の温度に保った.冷却面とグラスウール層との間に, 20mmの通路を設けた.定温室の温度および湿度は,ヒーターおよび加湿器により制御した.試験部通路には,温度・湿度を制御した空気を流した.2.実験結果の概要(1)今まで報告されたことがない,グラスウール内の非定常温度分布挙動の可視化が,サーモビュアーを用いることにより可能となることを見出した.(2)グラスウール内の温度勾配は,冷却壁とグラスウールとの間隙内を流動する空気流速と増加とともに一般的に緩やかになる.なお局所的には,空気流入部近傍の温度勾配(熱伝達率)が大きくなる.

(3)自然対流(強制空気流量ゼロ)の場合には,空気は上部より下部へ流れ,局所的な温度分布の特性は,強制対流の場合と逆転する.(4)冷却壁とグラスウール間の空気流速の増加にともない,グラスウール内に蓄積される水分量は減少する.すなわち,グラスウール内の熱通過量は減少し,等価の熱伝導率は小さくなる.また,流速に最適条件がある.3.今後に残された課題流入温度・湿度の条件を広い範囲に変化させる必要がある.サーモビュアの観察を,横壁設置のまま行う方策を考える必要がある.定温度よりの湿分流入の制御を正確に行なう必要がある.1.実験装置の再作製本実験装置は、試験部、空気循環系、冷却液循環系、および温度補償部より構成されているが、流入空気の温度制御を幅広く行なうため大幅な改造を行なった。従来の開放型から密閉型とし、低温室を作製した。低温室は、容積1m×1m×2mで、室内に2.2kwの冷凍機の蒸発管を設置し、直膨により冷却を行なった。さらに室内には回流ファンを設けた。また、断熱材とグラスウールの間の隙間へは遠心ファンにより空気を送り、開閉バルブにて流速を制御した。流速は0.11.0m、温度は0°-15°Cの範囲で制御可能となった。2.実験結果の概要(1)グラスウール内に蓄積する水分量は、冷却面壁温度が低下するに従って増加する。例えば、-15°Cの場合には-5°Cの場合の数倍となる。(2)水分蓄積量は、冷却壁面温度-5°C-15°Cの間ではいづれの温度においても、冷却壁とグラスウール間の空気流速の増加と共に大幅に低下する。しかし、流速の増加とともにその低下する割合は小さくなる。(3)熱通過量は、流入空気の温度により、その影響が大きく変化する。流入空気温度が高い場合(10°C)には、グラスウール内の通過熱量は空気流速と共に減少する。一方低い場合(5°C)には増加する。(4)等価熱伝導率は、流入空気温度が5°Cの場合、流入空気流速の増加とともに増加するが、その増加割合は冷却壁面温度の低下とともに増加する。これは、グラスウール両端面の平均温度差の低下する割合が冷却壁面温度が低くなると大きくなるためである。(5)グラスウール内を通過する熱量に対しては、流入空気の温度の値が最も大きな効果を与える。したがって、流入空気の流速とともに、その温度の設定に十分な注意を払う必要がある。
雇用形態の多様化と正規労働のあり方

前年度に引き続き、正社員雇用と非正社員雇用の違いを探るために、大学生の正社員就職に関して研究を行った。それらの研究は次のとおりである。第一に、大学就職部が自校の卒業生を正社員就職させるために、自校への求人企業を紹介する試みについて明らかにした(「大学就職部による正社員就職の実現-求人企業の紹介形態と大学の就職パフォーマンス」)。第二に、各大学と各企業の制度的紐帯がどのように、各大学の正社員就職に影響しうるかを検討した(「大学新卒者の就職と大学・企業間ネットワーク-聞きとり調査と都道府県パネルデータによる実証分析」)。第三に、正社員就職を促すために、政府や行政としてどのような政策を打ってきたのかを分析した(「平成不況期における若年雇用政策-政策のフロンティアはどこにあるのか」)。また、非正社員の正社員への登用についても引き続いて研究を行った(「正社員登用の運用と効果」)。これらを通じて、研究課題に関して得られる含意は、正社員雇用と非正社員雇用では、就職時の入職メカニズムが大きく異なるということである。正社員雇用の就職時には、大学と企業といういわば組織間のリンケージが非常に重要な役割をしめるが、非正社員の場合、そのような組織間のリンケージは通例見られず、個人と企業がいわば直接的に結びつくことが多いように思われる。正社員登用においては、非正社員の登用について企業は正社員の観察を一定程度行っている。さらに、正社員と非正社員の企業内学習の違いについて、人的資源開発論において近年研究が進んでいるインフォーマル・ラーニングの視点から予備的考察を試みた。もっとも、この点は、年度内で研究成果をまとめられなかったので、今後の課題である。前期は、非正社員の正社員への登用について検討した。企業外からの正社員採用ではアナログ情報の利用は困難であり、通常、デジタル情報を利用して採用せざるをえない。それに対して、企業内からの登用では個人の情意や有する技能などのアナログ情報が頻繁に利用されることを明らかにした。もっとも、企業を取り巻く環境、登用までに要した期間、登用対象となった個人のプロフィールが変化することで、登用時に企業が用いる評価項目も変化しうる。正社員登用を実施する企業では、正社員と非正社員という雇用形態の差異が、アナログ情報としてしか把握できない能力の有無の壁として機能する可能性がある。また、アナログ情報が精査されることから、登用の機会を利用して正社員職をねらう者は自己の職業能力を向上させておく必要がる。非正社員にとってのエンプロイヤビリティが重要になると考えられる(京都大学モノグラフシリーズとしてまとめ、社会政策学会第111回大会にて口頭発表した)。後期は、非正社員としてではなく、新規学卒者を正社員として就職させるために必要な制度・政策を考えるために、京都府下の大学就職部に対する聞き取り調査を実施した。グラノベターの古典的研究を嚆矢として、就職・転職に対する個人的ネットワークへの影響について従来検討されてきたが、近年、制度的ネットワークに注目するアプローチが欧米を中心になされている。大学就職部が企業と学生をつなぐ結節点として位置づけられることはいうまでもない。調査結果から、制度的ネットワークの結節点として、大学就職部が学生の就職に適切に関与する大学で、就職パフォーマンスが優れていることが明らかになった(社会政策学会第68回関西部会にて中間的な結果を報告)。大学進学率が高まり、大卒者が一部のエリートではなくなったいま、学校から職業への円滑な移行に大学就職部が果たしうる役割はますます大きくなると思われる。
制限酵素修飾酵素遺伝子によるゲノムの存続と進化に関する実験的情報学的研究

細菌ゲノムの多型が作られる過程を、制限修飾遺伝子の活動と細菌ゲノムの対応を中心にして解明した。A.ゲノム比較。ごく近縁の細菌の株の全ゲノム配列を制限修飾遺伝子に注目しながら比較して、生物学的知識を駆使してゲノム多型の形成機構を推測した。(A-1)近縁ゲノム比較ツールの開発。以下の過程で、ゲノム比較ツールCGATを改良した。(A-2)Staphlococcus。S.aureusの2株のゲノム配列を比較し、中規模多型をカタログ化し、形成機構を推測した。動く遺伝子塊に乗っている制限修飾遺伝子ホモログを解析した。遺伝子水平伝達の候補を同定した。(A-3)Nelsserla。N.meningitidis(髄膜炎菌)の二株を比較し、制限修飾遺伝子と関連したゲノム多型を検出した。反復配列の関与するゲノム多型をカタログ化した。(B-1)制限修飾遺伝子の増幅。枯草菌染色体上のBamHI制限修飾遺伝子がタンデムに増幅することを発見し、そのダイナミクスを解析した。(B-2)宣言修飾遺伝子のゲノム内移動。大腸菌ゲノム内で、制限修飾遺伝子の存在を脅かすと、染色体攻撃によって、ゲノム再編がおこり、制限修飾遺伝子が別の所に移動し再発現するようになったものが生き残る。その証拠を得た。(B-3)ゲノム中の多型に連鎖している遺伝子の制限修飾酵素活性。Pyrococcusで逆位に連鎖し、あるいは転移している制限修飾遺伝子らしいunknownのORFのうちに、DNA分解活性をもつものを複数同定した。考察:以上の成果は、制限酵素修飾酵素遺伝子が「利己的な動く遺伝子」であり、ゲノムの多型形成に寄与していることを示唆する。A.ゲノム比較。その証拠を得た。
不活性炭素-炭素および炭素-水素結合の触媒的活性化による高度分子変換反応の開発

我々は、これまでにルテニウム錯体触媒を中心とする数多くの新規触媒的炭素-炭素結合生成反応の開発に成功しているが、最近では触媒的炭素-炭素結合切断/炭素骨格再構築反応、すなわち「切って繋ぐ」という新しい有機合成手法の開発を行っている。さらに、我々が開発したルテニウム錯体触媒存在下でのβ-炭素脱離反応を鍵反応とする歪のないsp^3-sp^3炭素-炭素結合の触媒的切断手法のさらなる発展を目指し研究を行った。その結果、不均一系酸化物担持ルテニウム触媒(Ru/CeO_2およびRu/ZrO_2)を用いた場合、第三級ホモアリルアルコールからアルデヒドへの高選択的アリル基移動反応が良好に進行することを見出した。本反応においては、同様に調製した他の酸化物担持ルテニウム触媒(Ru/SiO_2、Ru/Al_2O_3、Ru/MgO、Ru/TiO_2等)は、全く触媒活性を示さなかった。以上の研究は、「不活性炭素分子の高度変換手法」の開発を強力に推進する核となる研究であり、物質の高度利用に根ざした原子効率的新物質合成法の開発に繋がる。有機工業化学の基幹原料であり、安価な炭素資源であるアルケンの共オリゴメリゼーションは、塩等の副生を伴わず、中性条件下、原子効率100%で進行する理想的な分子変換反応である。本研究では、我々が初めて合成したO価ルテニウム錯体Ru(η^6-cot)(η^2-dmfm)_2[cot=1,3,5-cyclooctatriene, dmfm = dimethyl fumarate]の触媒的炭素-水素結合活性化能を明らかにし、ルテニウム錯体触媒に特徴的な「異種」アルケンの高位置および立体選択的共オリゴメリゼーションの開発に成功した。1.炭素-水素結合の触媒的活性化を経る異種アルケンの共二量化および共三量化反応:エナミド類の新合成法Ru(η^6-cot)(η^2-dmfm)_2錯体が、電子豊富なN-ビニルアミド類と電子不足なアクリル酸エステル類との高位置および立体選択的共二量化反応に高い触媒活性を示し、対応するエナミド誘導体が高収率で得られることを見出した。さらに、本錯体触媒はアルケンの電子状態を識別可能であり、N-ビニルアセトアミド、アクリル酸エチルおよびエチレンという3種類の異なるアルケンの高位置選択的共三量化反応が可能となった。2.スチレン類のhead-to-head二量化、およびスチレン類とエチレンとの鎖状共二量化反応Ru(η^6-cot)(η^2-dmfm)_2錯体触媒存在下、スチレン類をメシチレン溶媒中、1-オクタノール共存下、80°Cで24時間反応させた結果、スチレン類の特異なhead-to-head二量化反応が進行し、対応する(E)-1,4-ジアリール-1-ブテンが高位置および立体選択的に良好な収率で得られることを見出した。本反応には、第一級アルコールの添加が不可欠であり、ヒドリドールテニウム中間体の生成を示唆している。さらに本新規触媒系により、スチレン類とエチレンとの先例のない高位置および立体選択的鎖状共二量化反応の開発に成功した。
新しい作用機作をもつ抗がん剤の合成と特性

従来の癌治療薬は癌細胞の殺傷を目的とした細胞毒性物質であり,宿主に対しても強い毒性を示し,効果には限界がみられる,本課題では,従来の研究で本研究者らが発見した,新しい細胞分化の調節物質の癌治療薬としての展開を意図している,特にテレフタル酸アニソドおよびカルコンカルボン酸に関して構造活性相関の研究から,構造的・薬力学的に特徴のある化合物の合成と生理作用の確認を行った.立体構造の固定したスチルベンカルボン酸の誘導体を合成し, s-sym型の立体構造の化合物に強い活性を確めた,このことは,従来,証明なくして考えられていたS-trans型構造が活性に関与するとの考えに逆の結果であり今後の分子設計においての基礎データである.テレフタル酸アニリドについても類似の結論がえられた.生物活性に関しては,カルコンカルボン酸の一つch55はニワトリ卵(胚)を用いた癌細胞の転移実験系において,メラノーマB16の種々の臓器への転移を著しく抑制する.生物活性と関連する生化学的研究としてオルニチンデカルボキシラーゼの抑制,上皮増殖因子の結合促進が確められた,また,細胞性のL41イン酸結合タンパクへの結合力がしらべられたが,従来知られている活性物質の中で最も強力な化合物であるch55が,このタンパクに全く結合しないことがわかった.このことはレチノイン酸結合タンパクは生理法性に決定的に重要なタンパク,即ちリセプタータンパクではないことを示唆している.真のリセンプタータンパクの深索のための基礎研究を開始した.臨床へ応用するための毒性試験を,アメリカガン研究所の要項により開始した,本試験の結果によって臨床用量が決定される予定である.従来の癌治療薬は癌細胞の殺傷を目的とした細胞毒性物質であり,宿主に対しても強い毒性を示し,効果には限界がみられる,本課題では,従来の研究で本研究者らが発見した,新しい細胞分化の調節物質の癌治療薬としての展開を意図している,特にテレフタル酸アニソドおよびカルコンカルボン酸に関して構造活性相関の研究から,構造的・薬力学的に特徴のある化合物の合成と生理作用の確認を行った.立体構造の固定したスチルベンカルボン酸の誘導体を合成し, s-sym型の立体構造の化合物に強い活性を確めた,このことは,従来,証明なくして考えられていたS-trans型構造が活性に関与するとの考えに逆の結果であり今後の分子設計においての基礎データである.テレフタル酸アニリドについても類似の結論がえられた.生物活性に関しては,カルコンカルボン酸の一つch55はニワトリ卵(胚)を用いた癌細胞の転移実験系において,メラノーマB16の種々の臓器への転移を著しく抑制する.生物活性と関連する生化学的研究としてオルニチンデカルボキシラーゼの抑制,上皮増殖因子の結合促進が確められた,また,細胞性のL41イン酸結合タンパクへの結合力がしらべられたが,従来知られている活性物質の中で最も強力な化合物であるch55が,このタンパクに全く結合しないことがわかった.このことはレチノイン酸結合タンパクは生理法性に決定的に重要なタンパク,即ちリセプタータンパクではないことを示唆している.真のリセンプタータンパクの深索のための基礎研究を開始した.臨床へ応用するための毒性試験を,アメリカガン研究所の要項により開始した,本試験の結果によって臨床用量が決定される予定である.
in vitro において卵を産生する新規技術の開発

本研究では、世界に先駆けてマウス始原生殖細胞(PGC)から成熟卵を産生する培養系の確立に成功した。これまでの培養系でPGCから成熟卵を産生できない主要因は卵胞形成不全にあった。原因究明のためRNA-seq解析を行った結果、培卵卵巣ではエストロジェンパスウェイが過度に活性化されていることがわかった。そこでエストロジェン受容体阻害剤を培地に添加したところ、培養卵巣で二次卵胞が形成された。これらの二次卵胞を高分子化合物添加培地で培養すると、非添加区より有意に多くの成熟卵が得られ、受精後、産仔へ発生することが示された。構築された培養系は卵形成解析あるいは成熟卵量産ツールとして今後が期待される。in vitroにおいて卵を産生する新規技術開発を目的として平成25年度は、1)卵母細胞成熟マーカーの探索、2)in vitro培養系の開発、および3)卵のインプリント機構解明の研究を進めた。1)卵母細胞成熟マーカーの探索フルサイズの卵のRNA-seq解析の結果は、既にデータベース上に存在するが、卵母細胞形成過程における遺伝子発現プロファイルは未だに報告がない。そこで、卵母細胞形成過程における遺伝子発現プロファイルを構築することを目的として、マウスより各成長ステージの卵母細胞(20 um未満;非成長期、40ー50 um;初期成長期、50ー60 um;中期成長期、60ー65 um;後期成長期、75 um以上;フルサイズ)を2005000個採取した。これらより5 ngのRNAを採取し、RNA-seq解析の準備を行った。2)in vitro培養系の開発成長期卵母細胞から産仔まで発生可能な卵をin vitroで産生する技術は既報があるが、国内外を通じて例数が乏しくin vitro由来卵の発生能は2%程度と極めて低い。そこで我々は、成長期卵母細胞のin vitro growth系を開発した。培地に高分子化合物を添加し、その発生能を比較した結果、従前の報告を大幅に上回り10%以上が産仔へと発生することを見いだした。3)卵のインプリント機構解明卵のインプリントにはDNAメチル基転移酵素DNMT3Aとその補酵素DNMT3Lが不可欠であり、インプリントが成立する前の非成長期卵母細胞ではこれらも発現が認められない。そこで、これが非成長期卵で発現するTgマウスを作製し、DNAメチル化インプリントが成立するか否か解析した。その結果、DNMTsは十分発現しているにもかかわらず、非成長期卵母細胞ではDNMTsがインプリント領域に機能できず、インプリントが成立しないことが明らかとなった。in vitroにおいて卵を産生する新規技術開発を目的として平成26年度は、下記の研究を行った。1)卵形成過程における遺伝子発現プロファイルを構築することを目的として、各成長ステージのマウス卵母細胞のRNA-seq解析を行った。クラスタリング解析の結果、非成長期卵母細胞(ng卵)は他の卵母細胞よりES細胞に近いこと、成長期卵母細胞はどの時期のものも比較的似ていることが明らかとなった(投稿準備中)。一方、in vivoとin vitro由来卵母細胞の比較では、ng卵で有意に発現量が変化する遺伝子群を見いだした。2)マウスng卵から産仔まで発生可能な成熟卵をin vitroで産生するために、培養10日目までは器官培養、培養10日から24日目までは平成25年度に開発したin vitro growth法で実施した。器官培養の培地について、代替血清等の添加物について検討したところ、10%ウシ胎児血清、低グルコース(1g/L)、高分子化合物無添加の条件が二次卵胞の回収を有意に向上させた。これらをin vitro growthに供試し発生能を解析した結果、既報を大幅に上回り7%が産仔へと発生した(投稿準備中)。3)インプリント機構は生殖細胞に不可欠な機構であるが、詳細は不明である。インプリント機構解明を目的に、DNAメチル化がインプリントに果たす役割を明らかにした。メチル化インプリントを保持する成熟卵から作出された受精卵では、受精後インプリントは維持され、遺伝子発現制御に機能するのに対し、成長期卵母細胞から作出された受精卵では、卵母細胞ゲノムでメチル化インプリントが完了しているにもかかわらず、受精後の発生過程で脱メチル化を受け、胚の遺伝子発現制御に破綻をきたすことが明らかとなった。卵のインプリントはDNAメチル化のみでは不十分でメチル化を保持するための機構が存在することが明らかとなった。平成26年度までに新生仔マウスの卵巣から機能的な卵の産生に成功してきた。平成27年度は、始原生殖細胞からの機能的な卵の産生を目指し、主に以下の研究を行った。1)マウス胎仔生殖巣の器官培養:始原生殖細胞のみを含む胎齢12.5日のマウス胎仔生殖巣を採取し、新生仔マウスと同様の条件で培養した。しかし、体外で分化した卵巣内では著しい卵胞形成不全が認められた。具体的には、一つの卵母細胞を顆粒膜細胞層や莢膜細胞層が囲む一般的な卵胞構造をとらず、卵胞の境界が不明瞭であり、卵胞は脆弱であった。2)卵胞形成異常の原因究明:体外で分化した卵巣の卵胞形成不全の原因を解析するため、体内で分化した新生仔マウスの卵巣と体外培養7日目の卵巣とトランスクリプトーム解析を実施した。その結果500を超える遺伝子の発現が有意に変動しており、これらの共通の上流制御因子をパスウェイ解析した結果、エストロジェンが検出された。