hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自切する生物から切り拓くスーパーレジリアントなシステムの設計論

本研究では,生物実験,数理モデリング,ロボット実機実験を組み合わせた学際的なアプローチにより,クモヒトデのロコモーションに内在する制御原理の解明を目指した.これまでの経過において,腕を短く切断した個体について行動観察実験を行った.周口神経環の切断時の振る舞いや腕に圧刺激を与えた際の応答などの知見をもとに,自律分散制御に基づく腕間協調の数理モデルを構築し,それを開発したクモヒトデ型ロボットに実装して,行動観察実験を再現することに成功した.30年度以降は,腕を短く切断していない個体について行動観察実験を行い,腕内自由度をいかに協調させているかを観察する.それをもとにこれまでに構築した数理モデルを拡張し,腕間協調と腕内協調が連関した自律分散制御則を提案する.さらに,腕に多自由度を有するクモヒトデ型ロボット実機の開発を進め,実機実験にて実際の生物の振る舞いを再現できるかを検証する.これまでの経過において,腕を短く切断した個体の腕間協調メカニズムに関する数理モデルを提案し,ロボット実機実験にて実際の生物の振る舞いを再現することができた.腕が長い個体の腕内協調メカニズムはいまだ不明であるものの,腕間協調メカニズムについては生物実験・数理モデリング・ロボット実機実験がすべて完了しており,それゆえ本研究は順調に進展していると言える.現在の人工物は,設計時に想定した稼働環境や使用目的に極度に最適化されており,故障や環境変化に対する適応が著しく困難である.この問題解決のため,本研究ではクモヒトデに着目する.クモヒトデは盤と5本の腕からなる棘皮動物であり,外敵に襲われると腕を自ら切断して,残存腕が何本であろうとも非構造的な実世界環境下を自在に逃げ回ることができる.すなわち,クモヒトデには「故障(身体一部の欠損)を許容する,従来の人工物とは本質的に異なる設計原理」が内在している.本研究では,生物実験,数理モデリング,ロボット実機実験を組み合わせた学際的なアプローチにより,クモヒトデのロコモーションに内在する制御原理の解明を目指した.これまでの経過において,腕を短く切断した個体について行動観察実験を行った.腕切断時の振る舞いや腕に圧刺激を与えた際の応答などの知見をもとに,自律分散制御に基づく腕間協調の数理モデルを構築し,それを開発したクモヒトデ型ロボットに実装して,行動観察実験を再現することに成功した.さらに,腕を短く切断していない個体について行動観察実験を行い,腕内自由度をいかに協調させているかを観察した.それをもとにこれまでに構築した数理モデルを拡張し,腕間協調と腕内協調が連関した自律分散制御則を提案した.腕に多自由度を有するクモヒトデ型ロボット実機の開発と,実機実験による制御則の妥当性の検証を現在進めている.また,周口神経環を部分的に切断する実験を行い,切断パターンに応じてクモヒトデの進行方向が変化することも明らかにした.現在,この実験結果を説明できる数理モデルの構築を試みている.これまでの経過において,腕を短く切断した個体の腕間協調メカニズムに関する数理モデルを提案し,ロボット実機実験にて実際の生物の振る舞いを再現することができた.腕が長い個体の腕内協調メカニズムについても,すでに行動観察実験に基づいた数理モデルが構築できており,腕に多自由度を有するロボット実機の開発と制御則の実機検証も現在進行中である.さらには,周口神経環の切断による運動パターンの変化を見出すことにも成功している.それゆえ,本研究は順調に進展していると言える.
新規残留性有機汚染物質群の汚染源と曝露の解明

POPs候補物質である短鎖塩素化パラフィン、有機フッ素化合物を化学イオン化質量分析法を用いることで低濃度で検出できた。京都大学生体試料バンクにおいて収集されてきた陰膳試料の測定を行い、日本における食餌中濃度分布、地域差、他の曝露源との比較検討を行った。日本において有機フッ素化合物の摂取量はこの10年間で変動はなかった。血清試料も分析し、同族体の構成比が同じことを確認し、魚介類摂取との相関を示した。母乳試料も分析し、乳児の曝露量を明らかにした。短鎖塩素化パラフィンについて、特に中国で食事中で検出された。母乳試料では中国で塩素化トリデカン、日本は塩素化ウンデカンが一部認められた。1.曝露評価と生物学的モニタリング手法の確立:POPs候補物質の分析法を開発した。塩素系難燃剤としてポリ塩素化シクロペンタジエン誘導体について測定を試みた。検出に高感度な分析が可能な化学イオン化陰イオン質量分析法を用いて、1 ng/g程度の感度で検出できた。前処理工程では、硝酸銀、硫酸シリカゲルの多層カラムを用いて精製し、さらにフロリジルカラムにより分画を行った。対象物質の分解はなく、夾雑物を十分に除去できることを確認した。クロマトグラム上で特に妨害を引き起こすピークはなく、良好な分離ができた。水溶性が高いPOPs候補物質を同時に分離を行うために、シリカゲルなどのカラムで脂質分離を行いながら分画を行うための基礎的検討を行った。中極性溶媒による生体脂質の除去を行いながら、極性画分から水溶性POPs候補物質を回収する方法を開発し、今後試料での分析に応用する。2.食事試料、血清、母乳試料の分析:1で開発された分析手法で試料の測定を開始した。京都大学生体試料バンクにおいて収集されてきた陰膳試料の測定を行い、日本における食餌中に塩素系難燃剤Dechlorane 602を認めた。また昨年度、特に中国で食事中で検出された短鎖塩素化パラフィンについて、母乳試料で分析を行った。中国で塩素化トリデカンが広く検出される一方、日本においては塩素化ウンデカンが一部認められるにとどまり、構成する同族体が異なることが明らかになった。1.曝露評価と生物学的モニタリング手法の確立:POPs候補物質の分析法を検討した。有機フッ素化合物について、誘導体化反応としてペンタフルオロベンジルエステル化による改良分析法を開発し、他の生体に含まれる脂肪酸類との同時分析を可能とした。2.試料の分析:1で開発された分析手法で試料の測定を開始した。京都大学生体試料バンクにおいて収集されてきた血清試料の測定を行い、有機フッ素化合物が広範に認められた。年齢と正の相関を示した。同時分析した魚介類摂取のバイオマーカーであるエイコサペンタエン酸とも相関し、年齢を補正しても有意であった。このことより、曝露経路として食事、特に魚介類を介した曝露が一定の割合を占めることが示唆された。短鎖塩素化パラフィンについては化学的な性質がこれまでのPOPsに類似していることからDDT及び他の化合物について確立された方法で測定を試みた。検出に高感度な分析が可能な化学イオン化質量分析法を用いることでより低濃度の汚染を検出できた。新たに有機フッ素化合物についても検討を行った。性質がこれまでのPOPsと大きく異なるため、化学イオン化による高感度分析を行うための誘導体化反応による分析を開発した。血清試料も分析し、同族体の構成比が同じことを確認した。さらに乳児への曝露を検討するため、母乳試料も分析し、血清から母乳への移行のしやすさと乳児の曝露量を明らかにした。当初の計画に沿って実施できた。分析法の開発、実際の試料の分析について特に課題が達成できなかったことはなく、順調に進展していると考えられた。1.食事試料、血清、母乳試料の分析継続して試料の分析を行う。2.汚染源の詳細調査モニタリングの結果、汚染が見られているPOPs候補物質として塩素系難燃剤について、より詳細な調査を実施する。

また短鎖塩素化パラフィンについて食事以外からの摂取についても考慮し、大気などの試料も採取、分析を検討する。また経年的変化を考慮して異なる年度に得られた試料の分析を実施する。3.排出シナリオ策定各国でのPOPs候補物質の生産履歴について資料収集を行う。関連する資料もあわせて各国内での地域分布も可能な限り得るようにする。1.食事試料、血清、母乳試料の分析継続して試料の分析を行う。特に中国、韓国で得られた試料の分析を実施する。当初は生体試料バンクに保存されているものを利用するが、調査地域の追加が必要となった場合は、現地調査を実施する。2.汚染源の詳細調査モニタリングの結果、汚染の進行が見られているPOPs候補物質、また汚染が際立っている地域について、より詳細な調査を実施する。食事からの摂取については、食品群ごとの調査を実施する。エンドスルファンの農薬使用の実態についても調査する。短鎖塩素化パラフィンは使用用途から考えられる、油製品、廃油、土壌なども調査対象に含める。また食事以外からの摂取についても考慮し、水、大気などの試料も採取、分析を検討する。特に主要な曝露源が明らかにし、その生産過程を追跡し、汚染が生じる点を解明する。該当なし試料の収集のために国内、国外を訪問する予定であり、旅費を計上する。また収集した試料を分析するため、試薬、器具、分析機器消耗品を購入する。
ボルボックス属の全世界的種分類体系の確立と卵生殖への進化過程の解明

本研究では世界各地から卵生殖のボルボックスの様々な種を採集し新規培養株を確立し、無性・有性生殖の形質と分子系統を結合した全世界的なボルボックス属の客観的自然種分類体系を構築すること及びを目的として開始した。その結果、ボルボックス属は4個の単系統の属以下分類群に再編成さた。ボルボックスの直接の祖先と推測されていた種をタイ王国から採集することに成功し、その系統的位置を明らかにした。更に卵生殖への進化の鍵となる体外受精タイプの異型配偶の新属Colemanosphaeraを発見・記載した。ドイツ・ブランデンブルグ州の調査を実施したが、Volvoxは得られなかった。また、オーストリア産のEudorina sp.としてITS2配列が登録されていたものと同種と考えられるものが埼玉県伊佐沼から得られ、分類学的調査の結果、ボルボックス科の新属であることが判明した(Nozaki et al. 2014, BMC Evol. Biol.)。新属Colemnosphaeraは2種からなり、両種は32細胞性で非生殖細胞の分化の認められない回転楕円体の栄養群体をもつ点でユードリナ(Eudorina)、ヤマギシエラ(Yamagishiella)と類似したが、細胞の形態的特徴で区別された。葉緑体5遺伝子系統解析では新属の2種は姉妹種となり、プラチドリナ(Platydorina)と強固な単系統群を形成した。また、新属の細胞形態と1種で明らかになった特異な異形配偶の接合過程はプラチドリナと類似し、卵生殖への進化の前段階の異型配偶に2段階があることが推測された。ボルボックス(Volvox)属は約20種から構成され、4個の節に形態分類されている(Smith 1944, Trans. Am. Microscp. Soc.)。多くの種または種以下分類群は産地が限定されており、例えばモデル分類群V. carterif.nagariensisはインド日本にかけて分布しているが、ヨーロッパやアメリカ大陸からの報告はない(Nozaki 1988, Phycologia)。今回のVolvox capensisはボルボックス節(Volvox sect. Volvox)に分類され、本節は群体の細胞間に太い原形質連絡をもつことを特徴としており、他のボルボックスの節およびユードリナ・プレオドリナとは系統的に分離する。V. capensisは1933年の原記載以来、南アフリカからの報告しかない種であり、Starr et al. (1980, PNAS)は南アフリカ産の培養株を観察している。今回,アメリカ合衆国モンタナ州より採取したサンプルから確立した培養株の観察結果を報告する。無性群体と雌雄同体の有性群体の形態から,本株はV. capensisと同定されが、雌雄同体の有性群体の精子束の数が少ないことと配偶子の接合様式が異なった。これまでの南アフリカ産のV. capensisの雌雄同体の有性群体では,精子束が形成されると群体の外に泳ぎ出て同一または別の有性群体へばらばらとなった精子が侵入し,卵と受精すると報告されている。しかし,今回の材料では精子束は雌雄同体群体の外に出ないで,そのままばらばらとなって同じ群体の卵と受精した。受精した卵を確認するためにDAPIによる蛍光染色で観察した結果,長円形の精子の核が卵の中に観察された。また,1個の卵に23個、またはそれ以上の精子核が観察される場合もあった。今回の株のITS-2核rDNAの配列は南アフリカ産のV. capensisと1塩基が異なるだけであり、生殖様式の速い進化が推測された。Volvox capensisはボルボックス節(Volvox sect. Volvox)に分類され、本節は群体の細胞間に太い原形質連絡をもつことを特徴としており、他のボルボックスの節およびユードリナ・プレオドリナとは系統的に分離する。我々はアメリカ合衆国モンタナ州より採取したサンプルから確立した培養株の無性群体と雌雄同体の有性群体の形態から,本株をV. capensisと同定した。しかし、今回の米国産の株の雌雄同体の有性群体の精子束の数が少ないことと配偶子の接合様式がこれまでの南アフリカ産のV. capensisの報告と異なった。ボルボックス属は形態的に多様でSmith (1944, Trans. Am. Microscop. Soc.)は約20種を4個の形態的サブグループ(節)に分類している。分子系統解析では4個の分離した単系統群に分割されるが(Nozaki 2003, Biologia)、上記の節の分類とは矛盾する点があった。最近我々はこれら4単系統群を4節に再分類した。タイ国の現地調査を実施した結果2 mm以上の無性球体を形成するボルボックスの1種の培養株を確立した。Smith (1944)によれば2mm以上の無性球体を形成するのは3種であったが、今回のタイのボルボックスは球体の細胞質連絡が細い点で基本的にこれら3種とは異なることが明らかになった。

モンタナ産のボルボックスとボルボックス属の節レベルの新分類体系の論文が出版された。また、分類学的に興味深いタイ産の株を確立することができた。2鞭毛型の遊泳細胞が集合し、多細胞化したボルボックス系列の最も進化段階の高いものがボルボックス(Volvox)で、その直前がプレオドリナ(Pleodorina)と伝統的に考えられていた。ボルボックスは500以上の細胞をもち、非生殖細胞が球体の前端から後端までほぼ均一に分布しているが、プレオドリナは細胞数が200以下で非生殖細胞は球体の前半に通常分布する。世界各地から20種以上のボルボックスが記載されているが、種によっては一部の地域だけから報告されている(Smith 1944, Trans. Am. Microsc. Soc.; Nozaki et al. 2015, PLOS ONE)。一方、近年の経済発展は世界各地で淡水域の環境破壊をもたらし、過去にボルボックスが出現した淡水域でも現在では富栄養化しており生育は認められない場合がある(未発表)。従って、現時点でボルボックスの生育が認められそうな淡水域の情報を世界各地の研究者から収集し、現場に赴き本生物群の培養株を確立して次世代の分類・多様性生物学分野に伝える必要がある。本年度は、タイ王国の共同研究者の現地情報と現地での採集協力の結果得られた2種について研究した。1種目はコンケン県のラムサールサイトの沼地で採集されたもので、培養してみると最大直径2 mmを超えるボルボックスにおける最大級の球体を形成し、構成細胞は細い細胞質連絡をもつ。2種目はローイエット県の湖で採集され、通常のボルボックスと同様に球体の前端から後端まで非生殖細胞が均等に分布していたが、細胞数は200未満であった。前者はV. dissipatrixと同定された。一方、後者はPleodorina sphaericaという1951以来報告のなかった種と同定された(Nozaki et al. 2017, Phycologia in press)。また、本年度は台湾を調査し、Volvox carteiが採取された。タイ国産のVolvoxの祖先種と議論されていたPleodorina sphaericaがタイのサンプルから分離培養することに成功し、論文(Nozaki et al. 2017, Phycologia in press)も出版されることになったたから。carteriは6個の品種に分類されており、有性生殖の雄群体の形態が重要な識別からV. carteri f. nagariensisと同定されうる台湾産の33株を用いた研究を実施した。その結果、雄群体のS/A比は1:1->50:1であることが明らかになった。また、性特異的遺伝子(Ferris et al. 2010)に着目したゲノムPCRを実施した結果、メス特異的HMG1fを欠損している可能性のあるメス1株が明らかとなった(Nozaki et al. 2018, Botanical Studies in press)。また、本年度はタイ王国を調査した。本研究では世界各地から卵生殖のボルボックスの様々な種を採集し新規培養株を確立し、無性・有性生殖の形質と分子系統を結合した全世界的なボルボックス属の客観的自然種分類体系を構築すること及びを目的として開始した。その結果、ボルボックス属は4個の単系統の属以下分類群に再編成さた。
ハーフメタル強磁性体-カーボンナノチューブ接合の作製とスピン状態検出プローブ応用

本研究では、ハーフメタル強磁性体として注目されているコバルト系ホイスラー合金と、カーボンナノチューブを組み合わせることにより、優れた空間分解能を有するスピン検出プローブを創出することを目的とした。またこのプローブは、微小物質に対し高効率な電子スピン注入を行なうことの出来るスピン注入素子としても利用できるため、近年盛んに研究されているスピントロニクス分野での応用が期待されるものである。これまでの研究で、コバルト系ホイスラー合金が酸化マグネシウム基板上に単結晶成長し、かつ結晶構造が理想的なL21構造になる条件が見出されている。これを踏まえ本年度は1.コバルト系ホイスラー合金のハーフメタル特性を、物性と結晶構造との関連から明らかにする。2.コバルト系ホイスラー合金を強磁性電極に、また酸化マグネシウムを絶縁障壁層に用いた単結晶強磁性トンネル接合を作製し、高いスピン偏極率による高トンネル磁気抵抗効果を実証すること。3.カーボンナノチューブにコバルト系ホイスラー合金電極を接合しその伝導特性を調べること。をおこなった。その結果、合金組成が正確にCo2XYという比率に近づくにつれて大きな自発磁化を持つことを確認し、また結晶構造がL21に近づくほどその特性がさらに強まることも確認した。強磁性トンネル接合では、室温で100%に及ぶ高いトンネル磁気抵抗比を得ることにも成功した。これらの成果により論文雑誌発表21件、国際会議発表16件(うち招待講演3件)、国内学会発表22件を行なうことができた。本研究は、ハーフメタル強磁性体とカーボンナノチューブからなる磁気抵抗素子を作製し、その磁気抵抗効果を利用したスピン状態検出プローブ応用を目指すものである。平成17年度はその目的に対し、Co系ホイスラー合金の成長と基本的な磁気特性、結晶構造を調べる事を主に行なった。Co系ホイスラー合金はハーフメタル強磁性体であるという理論的な指摘がある上、強磁性転移温度が700°C以上と高く、室温動作するデバイスに利用するのには最適な性質を持っている。しかしながらその磁気特性は、結晶構造に強く依存しており、これまであまり良い報告例はなかった。本研究ではMgO基板とCo系ホイスラー合金の格子定数が比較的に近い事に着目し、スパッター法によるエピタキシャル成長の可能性を検討した。その結果、Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al(以下CCFAと略す)がMgO基板上に単結晶成長する事が確認された。またその成果はJournal of Crystal Growth誌に掲載された。さらに他のCo系ホイスラー合金Co_2MnGe,Co_2MnSiなども同様の成果を得ておりJournal of Physics D誌に発表された。また現在論文として投稿中でのものもある。一方、これらの合金を強磁性電極として用いた磁気抵抗トンネルデバイス(Magnetic Tunnel Junction)の作製も行なった。そしてそれらのMTJ構造において室温で90%、低温で240%に達するトンネル磁気抵抗比を得ている。この値は現在報告されているトンネル磁気抵抗比のなかでも比較的に大きい値であり、基礎的な研究のみならずMRAM等の応用の観点からも注目されている。これらの成果のうちのいくつかは現在論文投稿中であり、また学会等で口頭発表を行なっている。をおこなった。
アンドロイドを媒介した相互コミュニケーションによる主体価値発展支援システムの確立

本研究ではアンドロイドを媒介した主体価値発展支援システムを開発し、その効果を検証する。多くの人が自己開示を促しやすいアンドロイドの作成が目的となる。アンドロイドという動作のパラメータが決まっている媒体をどのように調整することで自己開示が進むかについて検討することは、自己開示を促す理論についての体系を作るうえで大きな基盤になる。自己開示を促すことは主体価値発展支援に寄与すると考えられており、その過程こそが当該領域が求める目標である主体価値の形成過程の解明につながる。
農地法改正後の農業委員会における「農地管理力」の実態と強化方向に関する研究

本研究では、アンケート調査結果や聞き取り調査結果をもとに、農業委員会における農地管理力の実態を分析するとともに、その強化方向についての検討を行った。分析の結果、ほとんどの農業委員会において、農地利用状況調査に関しては、概ね十分に遂行されており、耕作放棄地の位置や面積が明らかとなっている。その一方で、農地利用集積に向けての斡旋活動に関しては、必ずしも活発とはいえないことが明らかとなった。その大きな要因としては、農地の受け手不足があり、農業委員会が新規就農者の確保・育成に積極的に取り組むことが必要と考えられる。平成21年の農地法改正により、市町村農業委員会に対して、農地利用調査の実施や耕作放棄地の解消指導が義務づけられ、その「農地管理力」に対する期待が高まっている。本研究では、市町村農業委員会における「農地管理力」の実態とその規定要因を明らかにするとともに、地域資源である農地の保全に向けて、市町村農業委員会の強化方向を検討することを目的とする。本年度はまず、市町村農業委員会を対象とした先行研究の整理を行い、農地保全に果たしている役割を確認するとともに、「農地管理力」の概念を明確にした。また、平成26年12月に、市町村農業委員会の現状と課題を把握するための予備調査として、愛媛県宇和島市農業委員会へのヒアリングを行い、「農地の番人」として農業委員会が重要な役割を果たしている一方、市町村合併に伴い農業委員の担当範囲が広域化し、全ての農地に目が届きにくくなっている問題が確認された。さらに、平成27年3月に、全国1677の市町村農業委員会に対して、1組織構造(農業委員数、事務局職員数、協力員制度の導入状況等)、2農地パトロールの実施状況(調査参加人数、調査実施体制、遊休農地の記録方法等)、3農地利用集積に向けた活動の実施状況(出し手・受け手を把握するための意向調査および農業委員による斡旋調整活動の実施状況、人・農地プランにおける農業委員の役割等)を把握するためのアンケート調査票を発送した。アンケート調査結果の分析により、市町村農業委員会の「農地管理力」とその規定要因を明らかにすることが可能になると考えられる。平成21年の農地法改正により、農業委員会に対して、農地利用調査の実施や耕作放棄地問題の解消指導が義務づけられ、その責任と権限が拡大している。耕作放棄地の発生防止・解消が可能か否かは、農業委員会の「農地管理力」に大きく左右されると考えられる。本研究では、耕作放棄地の発生防止・解消に必要な農業委員会の「農地管理力」を理論的に整理・体系化するとともに、アンケート調査・聞き取り調査により、その実態と規定要因を明らかにし、農業委員会における「農地管理力」の強化方向を検討することを目的とする。今年度は、昨年度に発送した全国の農業委員会へのアンケート調査票を整理し、調査データ(1組織構造(農業委員数、事務局職員数、協力員制度の導入状況等)、2農地パトロールの実施状況(調査参加人数、調査実施体制、遊休農地の記録方法等)、3農地利用集積に向けた活動の実施状況(出し手・受け手を把握するための意向調査および農業委員による斡旋調整活動の実施状況、人・農地プランにおける農業委員の役割等)の入力作業を行った。また、平成27年9月に、四国中央市新宮地区を対象として、山間地域における農地利用の実態調査を行った。今後は、入力をした調査データの分析を行い、各農業委員会の組織構造や財政状況と農地管理力の関係を明らかにしていきたい。さらに、平成27年度の農業委員会法改正で農業委員の選出方法が変わることにより、農業委員会の農地管理力がどのような影響を受けるのかについても、実態調査等を通じて分析していきたい。当初の計画では、今年度にアンケート調査票の分析まで進める予定であったが、大学内での業務が多忙であり、実施できなかった。平成21年度の農地法改正により、農業委員会に対して、農地利用状況調査の実施や耕作放棄地の解消指導が義務づけられ、その責任と権限が拡大している。今年度は、一昨年度に発送した全国の農業委員会へのアンケート調査結果の入力作業を完了し、集計作業を行った。その結果、194.2%の農業委員会が農地利用状況調査を実施していること、2農地利用状況調査の平均調査員数は28.1人であること、339.0%の農業委員会が農地利用状況調査を実施する上で農業委員数が不十分であると回答していること、などが明らかとなった。また、8月に、愛媛県上浮穴郡久万高原町を対象として、中山間地域水稲作経営における農地利用の実態調査を行い、水管理が農地利用の制約要因となっていることなどを把握した。この調査結果をとりまとめ、10月の地域農林経済学会大会において個別報告を行った。今後は、アンケート調査結果をさらに詳細に分析することにより、各農業委員会の組織構造や財政状況と「農地管理力」との関係を明らかにしたい。また、平成27年度の農業委員会法改正により、農業委員の選出方法が変わるとともに、農地利用最適化推進委員が新設されたことに伴い、農業委員会の「農地管理力」がどのような影響を受けるかについても、実態調査等を通じて分析をしていきたい。

当初の計画では、今年度中にアンケート調査結果の分析を完了する予定であったが、大学内での業務が多忙であったため、単純集計を行うにとどまり、クロス集計や統計解析等を用いた詳細な分析ができなかった。平成21年度の農地法改正により、農業委員会に対して、農地利用状況調査の実施や耕作放棄地の解消指導が義務づけられ、その責任と権限が拡大している。耕作放棄地の発生防止・解消が可能か否かは、農業委員会の「農地管理力」に大きく左右されると考えられる。本研究では、耕作放棄地の発生防止・解消に必要な農業委員会の「農地管理力」を理論的に整理・体系化するとともに、アンケート調査・聞き取り調査により、その実態と規定要因を明らかにし、農業委員会における「農地管理力」の強化方向を検討することを目的とする。今年度は、平成26年度に全国の農業委員会を対象として行ったアンケート調査結果をもとに、農業委員会が行っている農地集積活動の分析を行った。その結果、農地集積活動が「活発である」、「概ね活発である」と回答した農業委員会の比率は41.7%であり、「あまり活発ではない」、「活発ではない」と回答した農業委員会の比率(56.4%)を下回った。農地集積活動が活発でない理由として、「受け手が不足している」という回答をした農業委員会が多く、農地の有効利用に向けて、担い手を育成することが急務といえる。また、農地の集積や耕作放棄地の発生防止・解消に向けての農業委員や農地利用最適化推進委員の役割を把握するため、愛媛県内の5市町の農業委員会を対象としたヒアリング調査を行った。さらに、愛媛県久万高原町を調査対象地域として、中山間地域の水稲作経営における農地集積の実態と展望を分析した論文を、学会誌に公刊した。本研究では、アンケート調査結果や聞き取り調査結果をもとに、農業委員会における農地管理力の実態を分析するとともに、その強化方向についての検討を行った。分析の結果、ほとんどの農業委員会において、農地利用状況調査に関しては、概ね十分に遂行されており、耕作放棄地の位置や面積が明らかとなっている。その一方で、農地利用集積に向けての斡旋活動に関しては、必ずしも活発とはいえないことが明らかとなった。その大きな要因としては、農地の受け手不足があり、農業委員会が新規就農者の確保・育成に積極的に取り組むことが必要と考えられる。ほぼ当初の研究計画通りに、文献調査、市町村農業委員会への予備調査およびアンケート調査を実施することができた。多変量解析法等の援用により、アンケート調査票データの分析を行い、各農業委員会の組織構造や財政状況と農地管理力の関係を明らかにしていきたい。さらに、平成27年度の農業委員会法改正で農業委員の選出方法が変わることにより、農業委員会の農地管理力がどのような影響を受けるのかについても、実態調査等を通じて分析していきたい。クロス集計や統計解析により、アンケート調査結果の詳細な分析を行い、各農業委員会の組織構造や財政状況と「農地管理力」の関係を明らかにしていきたい。あわせて、「農地管理力」の高い先進的な農業委員会を数か所選び、実態調査も行いたい。農業経済学アンケートデータに多変量解析(数量化III類等)を行い、市町村農業委員会における農地パトロールや農地利用集積活動等の実施状況を「農地管理力」として総合指標化する。
新奇な水生植物－微生物相互作用の発見と理解

私たちは浮遊水生植物、いわゆるウキクサの表層に共存する細菌P23が、ウキクサの成長を約2倍に促進することを2010年に世界に先駆けて発見した。本研究課題では、P23が生産する植物成長促進因子が新規細胞外多糖化合物であることを明らかにした。さらに、酵母細胞表層マンナンもウキクサ植物成長促進活性を有することを発見した。その活性には主鎖α-1,6ポリマンノース構造のみが必要であることを見出した。また、酵母マンナンは、長鎖多糖化合物のままウキクサ細胞表層受容体を刺激して成長を促進することを示唆した。以上、新しい植物ー微生物相互作用の分子機構を解明し、共進化の理解に一石を投じる事ができた。私たちは浮遊性水生植物(いわゆるウキクサ)の表層から単離した、<i>Acinetobacter calcoaceticus</i>P23株がフェノール分解活性を有すると同時に、ウキクサの成長を約2倍促進する世界初の成長促進細菌であることを発見した[Environ. Sci. Technol. 44: 6470-6474 (2010)]。さらに、P23株が単子葉植物であるウキクサ以外に双子葉植物であるレタスに対してもクロロフィル量を増加することを見出している[特願2013-150997, J. Biosci. Bioeng. 118: 41-44 (2014)]。本研究課題では、(1) P23株が生産するウキクサ成長促進多糖PGF-AC23の構造解析、(2)合成遺伝子群の限定とその高発現系の開発、(3) PGFAC23の構造機能相関、(4)作物への影響評価を計画している。H28年度においては、(1) P23株を200Lファーメンターで大量培養し、PGF-AC23粗精製物を0.8g程度得ることができた。次に、トリフルオロ酢酸中で95°C1 hの処理でオリゴ糖および単糖を含む混合物にまで分解できることが分かった。現在、この部分加水分解物をTLCおよびHPLCにて分画精製しており、十分量が得られ次第、質量分析およびNMR分析を行い部分化学構造の決定を目指す。(2) PGF-AC23の生産に関わる遺伝子群として向きの異なる5つの遺伝子からなる一つの遺伝子クラスターの必須領域限定と高発現系の開発を試みている。まず、この遺伝子クラスターを両方向で大腸菌用の誘導発現ベクターに組み込み高発現を試みた。その結果、プロモーター直下流の遺伝子産物はSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動のバンドとして確認できたがそれ以外の産物の発現量は低いレベルであった。現在、遺伝子の方向を一方向に揃えた遺伝子クラスターを再構築中であり、構築出来次第発現ベクターへ導入する計画である。一方、5遺伝子のうち4および3遺伝子を含む発現系も順次構築中である。構造解析に必要な生産物を取得するまでに時間を要したため部分加水分解物を調製中であるが、間もなく質量分析およびNMR分析が開始できる見込みである。生産物合成遺伝子の大量発現もまだポジティブな結果は得られていないが、概ね計画通りに進捗している。一方において、5つの遺伝子群のうち3つでもある程度の生産物が得られる可能性が予備的に示されており、遺伝子発現系構築に向けた新たな知見も別途得られている。私たちは浮遊性水生植物、いわゆるウキクサの表層に共生する細菌Acinetobacter calcoaceticus P23株が、ウキクサの成長を約2倍に促進することを世界に先駆けて発見した(Environ. Sci. Technol. 44, 6470-6474 (2010))。さらに、P23株が単子葉植物であるウキクサ以外にも双子葉植物であるレタスに対してもクロロフィルを増加させることを見出している(特願2013-150997, J. Biosci. Bioeng. 118, 41-44 (2014)。本研究課題では、水生植物と成長促進微生物との相互作用分子機構を明らかにすることを主目的とした。まず、P23株の培養上清中に生産される植物成長促進因子が、エタノールを2倍量添加することによって沈殿として回収できることを見出した。この化合物は紫外波長域に特異的な吸収スペクトルを有さず、90°C10分間の加熱処理でも活性を維持したことから、核酸やタンパク質ではなく多糖類であることが判明した。そこで糖の組成分析を行った結果、N-acetylglucosamine: Glucose: Galactose = 17:2:1であることが分かった。一方、酵母マンナンがウキクサ植物成長促進活性を有していることを発見した。マンナン合成酵素変異株を用いて活性を評価した結果、ウキクサ成長促進活性には、マンナンの主鎖α-1,6ポリマンノース構造が必要であり、側鎖構造は必要ではないことを見出した。また、酵母マンナンはウキクサによって分解されて細胞内に取り込まれてから作用するのではなく、長鎖多糖化合物のままウキクサ細胞表層に存在するなんらかの受容体を刺激して成長を促進することを示唆する結果を得た。以上、本研究によって新しい植物ー微生物相互作用の分子機構の一部が解明できた。

本研究課題では、P23が生産する植物成長促進因子が新規細胞外多糖化合物であることを明らかにした。さらに、酵母細胞表層マンナンもウキクサ植物成長促進活性を有することを発見した。その活性には主鎖α-1,6ポリマンノース構造のみが必要であることを見出した。また、酵母マンナンは、長鎖多糖化合物のままウキクサ細胞表層受容体を刺激して成長を促進することを示唆した。以上、新しい植物ー微生物相互作用の分子機構を解明し、共進化の理解に一石を投じる事ができた。当初の計画に従って、(1)(4)の小課題を推進する。また、(4)については作物生産会社の協力も得て効率的に推進する計画である。微生物学構造解析の実験に一部遅れが生じた結果、構造解析に要する費用の大半を繰り越している。対象物質の精製が完了次第、構造解析実験を開始する。今年8月頃には費消する予定である。
マイクロ部品・材料における皮労強度測定方法およびデータ解析・収集に関する研究

本研究では,バイオ分野における光通信部品や医療・健康管理における計測・医療機器などへの適用拡大が期待されているマイクロ部品について,その疲労強度特性の評価方法の確立を目指し,疲労試験機の開発をまず行った。この試験機の開発のために,まず櫛歯型アクチュエータの基本構造を設計した。設計に際しては,櫛歯部で発生する静電気力の解析や試験器本体の構造の変形解析などから櫛歯の本数大きさなどの詳細形状を決定した。設計に基づき微細加工技術で試験機を試作発生荷重などの性能を評価した。合わせて種々の疲労試験片をやはり微細加工技術により作製し,開発した試験機を用いて種々のマイクロ部材の疲労強度特性を取得した。さらに上記の実験の中で明らかになってきた試験片の寸法に依存して強度が変化する問題に着目し,試験データのデータ解析手法の研究を行った。この検討のために,新たに4種類の大きさの試験片を作成し,強度のばらつき分布をワイブル分布に当てはめて評価した。また,ワイブル統計を用いた最弱リンクモデルで強度の低下傾向を理論的に導いた。最弱リンクモデルから理論的に導かれる強度の低下傾向と実験結果とは,良い一致を示した。このことから,マイクロ部材の強度の体積依存性は,本質的に最弱リンクモデルから理論的に導かれるような現象ではないかとも考えられる。今年度は、マイクロ・ナノ疲労試験機の設計・負荷荷重測定方法の研究を行った。1.マイクロ疲労試験機の設計研究・試作櫛歯状アクチュエーターを基本に、疲労試験機を設計、試作した。(1)本体の形状、櫛歯の大きさ、数を決定:FEM構造解析により試験機各部に作用する応力を確かめ、必要な負荷荷重を確保できる櫛歯の構造を設計し、構造全体を決定した。これら設計に基づき、マスクを製作しSiフォトリソプロセスで構造の製作、電気回路の製作を行った。(2)負荷荷重の計測:製作した試験機の負荷荷重と静電櫛歯アクチュエーターの電圧を検定するため、曲げ試験片(カンチレバー)に半導体歪ゲージを組み込み検定したが、プロセス上の問題からかゲージファクターが27程度しかでなかった。次年度引き続き検討する。(3)破断時の計測と負荷回数測定方法の検討:通電方式、力計測方法など、破断の判定と破断するまでの負荷回数計測方法を検討し、これらを組み込んだ試験機を試作する。2.試験片の保持、位置合わせ方法SEM内でマニュピレーションを行うステージを製作し、動作を確認した。3.疲労試験と疲労試験片の製作金属を含む任意材料の試験片形状、製作方法を検討したが、適度な形状設計には至らなかった。次年度、引き続き検討を行う。4.コーティング材の試験片製作方法検討し試験片を試作金属(Al,Ti)コーティング材の試験片をスパッターにより製作したが、内部応力が高くこれを低減させるスパッター条件を検討した。また、内部応力の測定方法がなく、荷重負荷方向を変えることによりその大きさを推定した。内部応力の大きいものは数百Paになる。今年度は、昨年度製作したマイクロ・ナノ疲労試験機を使用し、単結晶Siとコーティング材の疲労試験を実施した。また、Si材の疲労現象の解明に関する研究を行った。1.Si単結晶の曲げ疲労試験と曲げ強度試験試験片サイズ幅5,10,15,20ミクロン×厚さ10ミクロン×長さ50ミクロンの試験片を用い、応力振幅を500800MPa、周波数を500Hz,1KHzの範囲で曲げ疲労試験を実施した。その結果、破断回数にばらつきは有るものの10^610^9回で疲労破壊することが分かった。、また、サイズ効果が有り、小試験片の方が疲労強度の高いこと、周波数の依存性は無いことが分かった。2.Si単結晶の疲労データ整理方法について疲労破面を見ると、延性材料のに見られるストライエーションは観察されなかった。また、破面は脆性的な挙動を示しているが、劈開面{111}に沿うものは少なく、試験片長手方向に直角な破面が多くあった。

このような脆性破壊のデータの整理方法として、通常のS-N線図ではなく、時間に依存した破壊と考え、当価負荷時間によって整理した。その結果、曲げ破断試験までを含め、S-N線図による整理より纏まった整理の出来ることが分かった。3.Si単結晶の疲労現象に対する仮説Si単結晶の疲労は通常の延性材料と異なり、負荷1回の疲労進展が分子間隔以下と非常に少ない事が、脆性破壊強度予測理論と表面粗さからの進展を考慮することに推測できる。そこで、Si単結晶の疲労亀裂がSiの酸化により起こるのではないかとの仮説を立てたが、この論証を出すところまでは出来なかった。次年度の研究対象としたい。4.Si単結晶のAlとTiNコーティング材の疲労試験結果AlをSi単結晶上にスパッターリングによりコーティングした試験片の疲労試験を行った。その結果、コーティング材の方が平均的に少ない回数で破壊の発生している事が分かった。また、TiNをイオンプレーティングでコーティングしたSi単結晶の疲労試験を実施した。その結果においても、コーティング材の方が疲労強度の低いことが分かった。本年度は,前年度まで試作した疲労試験機をもとに,新たにマイクロ疲労試験機を複数製作した。さらに,この試験機が発生する負荷荷重の大きさを検証評価するためのたわみ試験片を合わせて製作。さらに疲労強度に及ぼす試験片形状や寸法の影響を評価するための疲労試験片をそれぞれ寸法を変化させて作成した。いずれも製作プロセスは,Siフォト利祖プロセスで行った。また,試験荷重測定用のたわみ試験片については,そのたわみ量と負荷荷重の関係を明らかにするためのFEM解析も実施した。製作したマイクロ疲労試験機は,櫛歯型の静電アクチュエータによる駆動方式のものである。一つの試験機で左右二つの駆動部を有するようになっており,櫛歯型の静電アクチュエータで発生した力は,内部のリーフスプリングの反力と力が釣り合うようになっている。製作した全ての試験機の左右の駆動部について,たわみ試験片により,電圧を加えた時の発生力を評価した。発生力は,いずれも概ね理論値に近い値となったが,櫛歯部のわずかなエッチング量の違いにより,試験機の左右の駆動部毎に理論値とのズレ量が異なっていた。これらを試験機の個性と考え,各試験機の左右の駆動部毎に補正係数を設定し,以降の疲労試験に用いることにした。疲労試験結果のデータ解析については,従来の疲労試験のデータを分析し,疲労強度の強度レベルが試験片の寸法に依存して明らかに異なることが分かった。これに対し,今まで破壊力学的な検討を加えてきたが,今回新たに,最弱リンクモデルによる確率論的な検討も試みた。この検討のために,新たに4種類の大きさの試験片を作成し,今回製作した試験片を用いて即時破壊強度を評価した。実験の結果,即時破壊強度は,試験片の体積に依存して,体積が大きくなるほど強度が低下する傾向があることがわかった。この結果に対して,強度のばらつき分布をワイブル分布に当てはめて評価した。また,ワイブル統計を用いた最弱リンクモデルで強度の低下傾向を理論的に導いた。最弱リンクモデルから理論的に導かれる強度の低下傾向と実験結果とは,良い一致を示した。
環境ストレスに対する果樹葉の応答機構

1.窒素施肥量の相違が葉や根の炭水化物含量に及ぼす影響を数種の落葉果樹について調査した。その結果、窒素施肥量の増加とともに、葉と根の窒素含量、クロロフィル含量、可溶性炭水化物含量は増加した。これに対して葉のデンプン含量は窒素施肥量が増加するに従い低下した。2.イムノブロット法によってRuBisCOタンパク質を検討した。窒素施肥量の増加に伴ってRuBisCO含量は増大した。窒素無施肥区の場合、葉緑体にデンプンが充満する結果RuBisCOは葉緑体の周辺部に存在するようになった。3.葉のクロロフィル蛍光を測定した。光合成回路のPSIIの量子収量を検討するためにFv/Fm値を測定した。クロロフィル蛍光値(Fv/Fm)には窒素施肥量の影響が顕著にみられた。その結果、無窒素区で明らかに低くなった。Fv/Fmの日変化から窒素含量の少ない葉では昼間の低下が大きかった。このようにクロロフィル含量の低い無窒素区の葉ではPSIIの量子収量が低下していることが推察される。4.マンゴー葉の葉齢に伴う細胞構造と光合成活性の変化を検討した。若い未熟葉をDAPIで染色したところ、同じ細胞に赤く励起した葉緑体と薄い赤色や黄色い葉緑体が混在していた。気孔は展葉まもない時期には未発達であり、葉面積が28.6cm2に達したころにいっせいに分化した。RuBisCO含量も未熟葉に比べて成熟葉では明らかに増加した。葉は拡大成長が終了したころからクロロフィル含量の増加が著しく、Fv/Fm値も高くなった。若い、未熟葉では、成熟葉に比べて、昼間のFv/Fm値の低下率が高かった。今後、葉齢に伴う環境耐性の機構を検討する予定である。1.熱帯果樹や温帯果樹を用いて、イムノブロット法によってRuBisCOタンパク質ならびに高温に応答するタンパク質の検出法を検討した。まず、窒素施肥量を加減することで樹勢の相違を変動させて検討した。その結果、上記タンパク質は、ともに窒素施肥量の増加とともに増大した。次に、マンゴ-葉の葉齢に伴う変化を検討した。RuBisCOタンパク質は若い未熟葉では、ほとんど検出できず、緑色になると急激に増加した。高温に応答するタンパク質のうちシャペロニン60は展葉間もない未熟葉で濃く現れ、チョコレート色が出現した葉齢では電気泳動上のバンドは薄くなり、チョコレート色が消失するころから再び濃くなった。HSP70も、未熟葉でわずかに検出できたが、つぎの葉齢では、検出出来ず、緑色葉では再び濃くなった。2.葉の生理機能の解析法の一環として、葉のクロロフィル蛍光値(Fv-Fm)を測定した。葉のクロロフィル蛍光値(Fv/Fm)は、無窒素処理葉で明らかに低く、光合成回路のPSIIの量子収量が低下していることが明らかであった。マンゴ-の葉では、葉のクロロフィル含量とFv/Fm値および光合成による酸素発生量との間には、高い相関関係が認められた。今後、葉齢に伴う高温耐性の機構を検討する予定である。3.ブドウとカンキツ樹を用いて、乾燥や塩類濃度の相違が根、とくに新根の細胞構造に及ぼす影響をDAPI染色法から調査した結果、細胞核の変動が顕著に現れた。4.各種果樹葉の高温応答について、細胞オルガネラの微細構造とシャペロニンなどの分子シャペロンの細胞内局在性とその濃度を検討中である。

1.窒素施肥量の相違が果樹葉の光合成活性に及ぼす影響窒素施肥量の相違による影響については、すでにモモ、リンゴで調査してきたが、さらにカキ、キウイフルーツについて検討を加えた。その結果、窒素施肥量の増加とともに、葉の窒素含量、クロロフィル含量、RuBisCO含量が増加し、デンプン含量は低下した。葉の炭酸ガス吸収量はクロロフィル含量と対応して変化し、両者の間には高い正の相関関係が認められた。また、クロロフィル蛍光値(Fv/Fm)は無窒素区で明らかに低くなった。Fv/Fmの日変化から窒素含量の少ない葉では昼間の低下が大きかった。このようにクロロフィル含量の低い無窒素区の葉では、光合成回路のPSIIの量子収量が低下していることが推察される。2.高塩類処理が果樹葉の光合成活性と根端の細胞核に及ぼす影響モモ、ブドウ、カンキツを用いて調査した。調査したすべての果樹葉の炭酸ガス吸収量とFv/Fm値は、高塩類処理によって著しく低下し、新根の発生はほとんど見られなかった。DAPI染色法から根の細胞構造を調査した。その結果、高塩類処理区に比べて、対照区の細胞核は鮮明に観察でき、根端の細胞核の構造は栽培環境により大きく変化することが示された。3.マンゴー葉の葉齢に伴う細胞構造と光合成活性の変化マンゴーの栽培品種のアーウインとその実生樹を用いて、葉齢に伴う葉色の変化、気孔を中心とする細胞構造の変化、クロロフィル蛍光値(Fv/Fm)の変動を検討した。マンゴーの葉は拡大成長が終了したころからクロロフィル含量の増加が著しく、Fv/Fm値も高くなった。若い、未熟葉では、成熟葉に比べて、昼間のFv/Fm値の低下率が高かった。今後、葉齢に伴う環境耐性の機構を検討する予定である。
限局性前立腺癌の予後予測のための新しい分子マーカーの開発に関する研究

1)限局性前立腺癌の中で触知不能前立腺がんの病態の解明を多施設共同研究としてレトロスペクティブに行い,その70%程度は何らかの治療を要する臨床癌であることを明らかにした.しかし,治療を必要としない微小がんや,当面の保存的経過観察が可能ながんが含まれていることも判明した.その中で臨床的に治療を必要とするもの,即ち予後(進行)を予測するマーカーとして,第1に経直腸的システマティック生検の病理所見とPSA-density(PSAD;PSA値を前立腺重量で除した値)による腫瘍量や拡がりについて検討した.その結果,腫瘍体積が0.5ml以下の小病巣を予測するためのPSADのcut-off値を0.2と設定してnegative predictive valueは58.3%であり,病巣の大きさの予測には生検病理所見とPSADのみでは不十分であることが判明した.一方で,生検病理所見から腫瘍体積を予測できるかを,術前内分泌療法を施行しなかった限局性前立腺癌に対し前立腺不適術を施行した全割標本から検証したところ,現在の方法(経直腸超音波ガイド下経直腸生検)では比較的大きな腫瘍がありながら陰性(sampling error)にでる領域は前立腺尖部で多い(9/21;42.9%)ことが判明した.2)腫瘍の進行を推定するマーカーとして血清PSA値の倍加時間ば(PSADT)を測定し,臨床経過について検討した.その結果,長時間観察可能であった症例においてのPSADTは,その期間を分割したおのおののPSADTでは予想が困難である症例があることが判明した.このことはPSADTを測定するための至適観察期間の設定が今後の検討課題である.3)PSAとα1アンチキモトリプシンとの複合体であるPSA-ACTの前立腺がん診断における有用性についてtotal-PSAとの比較で検討した.前立腺生検をうけ組織学的所見の確定した234例の診断効率をROC曲線で検討したところ,total PSAが099でのROC曲線下面積はtotal PSA,PSA-ACTでそれぞれ0.728と0.746(p=0.006)であり,020ではそれぞれ0.658と0.634(p=0.024)と有意にPSA-ACTが優っていた.total PSAが410のgray zoneでは両者のROC曲線下差はないものの.total PSAが4.0と10.0,PSA-ACTが3.2と9でpredictive valueを求めるとそれぞれNPV:0.86とPPV:0.40,NPV:0.88とPPV:0.44であり,PSA-ACTの有用性が示唆された.限局性前立腺癌か否かの診断にはPSA-ACT/PSAは有用ではなかった.4)前立腺全摘症例におけるPSA,Bcl-2,p53,Chromogranin Aにつき免疫組織化学染色を施行したが,陽性例が少なく予後との相関は検討できなかった.その理由として全摘症例が早期のものが多いことが考えられた.1)限局性前立腺癌の中で触知不能前立腺がんの病態の解明を多施設共同研究としてレトロスペクティブに行い,その70%程度は何らかの治療を要する臨床癌であることを明らかにした.しかし,治療を必要としない微小がんや,当面の保存的経過観察が可能ながんが含まれていることも判明した.その中で臨床的に治療を必要とするもの,即ち予後(進行)を予測するマーカーとして,第1に経直腸的システマティック生検の病理所見とPSA-density(PSAD;PSA値を前立腺重量で除した値)による腫瘍量や拡がりについて検討した.その結果,腫瘍体積が0.5ml以下の小病巣を予測するためのPSADのcut-off値を0.2と設定してnegative predictive valueは58.3%であり,病巣の大きさの予測には生検病理所見とPSADのみでは不十分であることが判明した.一方で,生検病理所見から腫瘍体積を予測できるかを,術前内分泌療法を施行しなかった限局性前立腺癌に対し前立腺不適術を施行した全割標本から検証したところ,現在の方法(経直腸超音波ガイド下経直腸生検)では比較的大きな腫瘍がありながら陰性(sampling error)にでる領域は前立腺尖部で多い(9/21;42.9%)ことが判明した.2)腫瘍の進行を推定するマーカーとして血清PSA値の倍加時間ば(PSADT)を測定し,臨床経過について検討した.その結果,長時間観察可能であった症例においてのPSADTは,その期間を分割したおのおののPSADTでは予想が困難である症例があることが判明した.このことはPSADTを測定するための至適観察期間の設定が今後の検討課題である.3)PSAとα1アンチキモトリプシンとの複合体であるPSA-ACTの前立腺がん診断における有用性についてtotal-PSAとの比較で検討した.前立腺生検をうけ組織学的所見の確定した234例の診断効率をROC曲線で検討したところ,total PSAが099でのROC曲線下面積はtotal PSA,PSA-ACTでそれぞれ0.728と0.746(p=0.006)であり,020ではそれぞれ0.658と0.634(p=0.024)と有意にPSA-ACTが優っていた.

total PSAが410のgray zoneでは両者のROC曲線下差はないものの.total PSAが4.0と10.0,PSA-ACTが3.2と9でpredictive valueを求めるとそれぞれNPV:0.86とPPV:0.40,NPV:0.88とPPV:0.44であり,PSA-ACTの有用性が示唆された.限局性前立腺癌か否かの診断にはPSA-ACT/PSAは有用ではなかった.4)前立腺全摘症例におけるPSA,Bcl-2,p53,Chromogranin Aにつき免疫組織化学染色を施行したが,陽性例が少なく予後との相関は検討できなかった.その理由として全摘症例が早期のものが多いことが考えられた.本年度はまず限局性前立腺癌の中で触知不能前立腺がんの病態の解明を多施設共同研究としてレトロスペクティブに行い,その70%程度は何らかの治療を要する臨床痛であることを明らかにした.しかし,治療を必要としない微小がんや,当面の保存的経過観察が可能ながんが含まれていることも判明した.その中で臨床的に治療を必要とするもの,即ち予後(進行)を予測するマーカーとして,第1に経直腸的システマティック生検の病理所見とPSA-density(PSAD;PSA値を前立腺重量で徐した値)による腫瘍量や拡がりについて検討した.生検病理所見が比較的良好な137例中,前立腺全摘術が施行され全割標本が作製し得た38例でその腫瘍体積が評価できたが,腫瘍体積が0.5011以下の小病巣を予測するためのPSADのcut-off値を0.2と設定してnegative predictive valueは58.3%であり,病巣の大きさの予測には生検病理所見とPSADのみでは不十分であることが判明した.一方で,生検病理所見から腫瘍体積を予測できるかを,術前内分泌療法を施行しなかった限局性前立腺癌に対し前立腺全摘術を施行した全割標本から検証中であり,現在の方法(経直腸超音波ガイド下経直腸生検)では比較的大きな腫瘍がありながら陰性(sampling error)にでる領域は前立腺尖部で多い(9/21;42.9%)ことが判明している.第2に種瘍の進行を推定するマーカーとして血清PSA値の倍加時間を測定し,腫瘍の進行と臨床経過について現在検討中である.また前立腺全摘出標本の全割切片をPSA,Bcl-2,p53,ChromograninAにつき免疫染色施行し,その再発との相関を検討中である.一方で,約200例の保存血清を用いたPSA-ACT(complex PSA)の測定から,診断におけるtotal PSAと優位性も検討中である.1)限局性前立腺癌の中で触知不能前立腺がんの病態の解明を多施設共同研究としてレトロスペクティプに行い,その70%程度は何らかの治療を要する臨床癌であることを明らかにした.しかし,治療を必要としない微小がんや,当面の保存的経過観察が可能ながんが含まれていることも判明した.その中で臨床的に治療を必要とするもの,即ち予後(進行)を予測するマーカーとして,第1に経直腸的システマティック生検の病理所見とPSA-density(PSAD;PSA値を前立腺重量で除した値)による腫瘍量や拡がりについて検討した.その結果,腫瘍体積が0.5ml以下の小病巣を予測するためのPSADのcut-off値を0.2と設定してnegative predictive valueは58.3%であり,病巣の大きさの予測には生検病理所見とPSADのみでは不十分であることが判明した.