hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
長時間飛翔観測による一次宇宙線スペクトルの短期過渡変動の研究

BESS-PolarII測定器の中で飛跡検出器のガス制御システム、圧力センサーについて改良を施し、2007年12月2008年1月にかけて、南極周回飛翔実験を実施した。24.5日間の気球飛翔観測により、約47億事象の宇宙線を観測することに成功した。測定器全般の較正を行って宇宙線事象の選別を行い、較正された温度、圧力センサ等のデータを用いて補正を行った後、一次宇宙線(陽子)のスペクトルを求め、短期的な日々のスペクトルの強度変化と太陽風との相関を精度よく求めることができた。本研究では、大面積立体角を持ち高精度に宇宙線流束を測定することができるBESS-Polar測定器に改良を施し長時間飛翔観測(20日)を行うことにより、一次宇宙線(陽子、ヘリウム)の日々単位の時間変動を精度よく測定して、太陽活動の短期過渡的な事象(27日自転周期、太陽フレアー、コロナ質量放出等)による一次宇宙線の変調を精度よくとらえ、宇宙線の太陽変調め理解遊深めるととを目的としている。平成19年度には、上記目的のために測定器に以下の改良を施した。1)飛跡検出用ドリフトチェンバーのガスコントロールシステムの開発・搭載温度、圧力の影響を受けやすいガスチェンバーを安定に動作させるために、新たなガスコントロールシステムを開発した。従来から行われていたガス流入量制御に加えて、ガス放出系に背圧制御弁を入れることにより、圧力をきめ細かく制御することができた。2)外気圧の精密測定低エネルギー宇宙線は残留大気によるエネルギー損失や原子核衝突により大きな変調を受ける。この影響を精度よく捉えるために、残留大気圧を精度よくモニタする必要がある。高精度圧力センサーを温度計とともに熱遮蔽を施して複数台搭載した。実験に先駆けて実験環境を模擬した環境での校正をおこなうことにより、高精度の大気圧測定が可能になった。3)モニタおよびコマンド系の改良以上の変更に対応できるようにモニター、およびコマンドシステムを改良した。特にガス関係のトラブルに対処できるようにコマンドで設定値を変更できるようにした。これらの改良を施した後、平成19年12月から平成20年1月にけて、BESS-Polar測定器を気球により南極上空を周回飛翔させ約24.5日間のデータを取得することに成功した。約47億の宇宙線事象を観測し、合計13.5テラバイトのテータをハードディスクに記録した。データは実験終了後回収され,データ解析を開始したところである。平成20年度には、前年度回収できなかった測定器本体を回収し、日々変化をとらえるために重要なセンサーの較正を行う予定であったが、南極において回収作業のサポートを行う米国基地の事情により、回収作業は平成21年度に延期された。その一方で、平成20年度に取得した宇宙線データの解析を進めて、以下のような成果を得た。1)測定器のキャリブレーション飛翔観測で得られた47億の宇宙線事象に対して、15分程度の時間で区切ったRUNにおいて測定器全般の較正を行った。測定器の較正パラメータは温度、圧力によって変化するので、個々の測定器が最高の性能の発揮できるような、最適な較正パラメータを求めた。これにより、飛跡検出器の高電圧電源の不調によるわずかの時間を除いて、ほぼすべてのデータを物理解析に使えることがわかった。2)温度、圧力による一次宇宙線の流束の変化の補正飛翔実験中、測定器の高度は日照等に応じて変化し、それに応じて外気圧・外気温度も変化する。太陽活動等による一次宇宙線の変化をとらえるためには、これらの環境の変化を精度よく求めて、補正する必要がある。測定時にモニタした様々な温度、圧力センサーのデータを解析することにより、観測された宇宙線変化のうち、測定器の温度変化、力気圧変化によるものを取り出すことに成功した。1)観測機器の回収実験後南極の雪原に置き去りにされていた実験装置の回収を行った。測定器本体は一部分解せざるを得なかったが、後で復元可能な形で回収することに成功し、NASA/GSFC(米国)に輸送した。2)回収された機器のチェック回収された機器をチェックし、実験中にトラブルがあった飛跡検出器を動作させた。実験中に見られた高電圧の異常は再現せず、正常に動作しているのを確認した。このことにより、実験中のトラブルは飛跡検出器本体の不可逆な損傷ではなく、高電圧電源の故障による可能性が示唆された。引き続き高電圧電源の調査を行っているところである。3)宇宙線観測データの解析前年度に引き続き、宇宙線データの解析を行っている。15分程度に区切られたランにおいて測定器の詳細な較正を行った。特に高電圧にトラブルがあった飛跡検出器に関しても、所期の性能が安定して得られ、宇宙線の過渡的な現象を研究するのに十分であることが確認できた。現在、宇宙線事象の選別を行い、一次宇宙線(陽子、ヘリウム)のスペクトルを求めているところである。

4)短期過渡現象と太陽活動との相関2004年の観測データを用いて、1日以下の時間スケールでのスペクトル変動の解析を行っている。観測したスペクトルと太陽活動の情報(太陽風の速度、中性子モニタ、黒点数等)の関係を調べて、短期過渡現象のスペクトルへの影響を調べているところである。
D-LAP有機結晶を用いた高効率紫外線変換素子の開発

X線リソグラフ,光化学反応等の研究用に,強力紫外線が要求されている.赤外領域で安定発振をするYAGレーザー(波長1.06μm)が開発されているので,高効率波長変換が可能な非線形光学素子を用いて強力紫外線発生を試みる方法が行なわれている.LAP(L+アルギニンーリン酸)結晶は最近発見された新有機線形結晶であり,特に紫外線領域で従来用いられているKDP(リン酸第1カリ)の約2倍もの高効率を有しているが,赤外線で, OH基等による光の吸収があるため,高繰返しレーザー用には使用が困難であった.申請者は, LAPの重水素化(D-LAP)を行なうことにより, 1.06μmでの吸収を減少させ,高効率繰返(レーザー用波長変換素子の試作を行なった.得られた結果は以下の通りである.1.寸法1cm×1cm×2cm程度の透明なD-LAP結晶を育成することができた.2.赤外線吸収スペクトル測定法により重水素置換率は,ほぼ90%程度と評価できた.3.連続YAGレーザー光(出力5w)を照射,結晶の吸収にらる温度上昇を調べた結果,通常のLAPでは中心温度が約60°Cにまで上昇したが,ローLAPでは24°C(室温20°C)で約4°程度の上昇に過ぎず, 1.06μmにおける吸収が重水素により極めて減少していることが分かった.4.Qスイッチレーザー光による耐レーザー損傷性を調べた結果では1nsecのパルス幅を持つYAGレーザーに対し,内部損傷闘値は20J/cm2以上が得られKDP等の無機材料よりも強いことが判名した.以上のようにD+LAPがYAGレーザーを用いた紫外線発生用非線形光学材料として極めて優れていることが判名したので今後はさらに大型の結晶を育成して行くと共にレーザー装置への導入,紫外線発生の実用化を目指す予定である.なお得られた成果は1988年春の応物学会で発表を行なうと共に現在投稿準備中である.X線リソグラフ,光化学反応等の研究用に,強力紫外線が要求されている.赤外領域で安定発振をするYAGレーザー(波長1.06μm)が開発されているので,高効率波長変換が可能な非線形光学素子を用いて強力紫外線発生を試みる方法が行なわれている.LAP(L+アルギニンーリン酸)結晶は最近発見された新有機線形結晶であり,特に紫外線領域で従来用いられているKDP(リン酸第1カリ)の約2倍もの高効率を有しているが,赤外線で, OH基等による光の吸収があるため,高繰返しレーザー用には使用が困難であった.申請者は, LAPの重水素化(D-LAP)を行なうことにより, 1.06μmでの吸収を減少させ,高効率繰返(レーザー用波長変換素子の試作を行なった.得られた結果は以下の通りである.1.寸法1cm×1cm×2cm程度の透明なD-LAP結晶を育成することができた.2.赤外線吸収スペクトル測定法により重水素置換率は,ほぼ90%程度と評価できた.3.連続YAGレーザー光(出力5w)を照射,結晶の吸収にらる温度上昇を調べた結果,通常のLAPでは中心温度が約60°Cにまで上昇したが,ローLAPでは24°C(室温20°C)で約4°程度の上昇に過ぎず, 1.06μmにおける吸収が重水素により極めて減少していることが分かった.4.Qスイッチレーザー光による耐レーザー損傷性を調べた結果では1nsecのパルス幅を持つYAGレーザーに対し,内部損傷闘値は20J/cm2以上が得られKDP等の無機材料よりも強いことが判名した.以上のようにD+LAPがYAGレーザーを用いた紫外線発生用非線形光学材料として極めて優れていることが判名したので今後はさらに大型の結晶を育成して行くと共にレーザー装置への導入,紫外線発生の実用化を目指す予定である.なお得られた成果は1988年春の応物学会で発表を行なうと共に現在投稿準備中である.
ポスト『ゼロ・ワン』時代の司法過疎対策の研究

当研究では、今後の司法過疎対策の課題として、(1)地域における司法機関や他の紛争相談窓口の動態、地域社会それぞれの固有の特性等との関係の中で検討する必要があること、(2)法律事務所の経営、公的/私的サービスの関係とバランスなどを検討する必要があること、(3)政策に関わる考察には、司法過疎をより一般的な過疎問題の一環として捉える視点や、専門職の養成・教育過程にも踏み込んで検討する必要があること、(4)司法制度改革後の過渡期的状況の中で今後の動きを見据えた情報収集や検討が必要であることを明らかにした。そして、法律事務所による新たなサービス形態や個別分野における今般の司法過疎対策の事情にも目を向けて、司法制度そのものや弁護士を通じてもたらされる法サービスの「質」を決定づける諸側面を明らかにした。本年度は、研究会の開催のほか、この取り組みの初年度の取り組みの主なものとして、下記の活動を行った。1,資料収集とその分析作業(1)各弁護士会が作成している「地域司法計画」の収集とその分析(2)これまでの司法過疎の文献のデータベースの作成と分析作業(3)これまでなされてきた科学研究費による司法過疎関連研究の成果確認2,司法過疎地域に関する現地調査(1)鹿児島大学法科大学院が展開する離島における法律相談実習の視察と司法機関に関する現地調査(2)著名な司法過疎地である沖縄県宮古島市における那覇地裁平良支部、宮古島ひまわり基金公設事務所の訪問調査3,司法アクセスに関する海外調査(1)韓国・韓南大学校法科大学における司法過疎シンポジウムへのパネリスト派遣と韓国における議論状況の調査(2)オーストラリア・ビクトリア州における地域コミュニティと司法サービスに関する調査これらの取り組みを通じて、(1)司法アクセスの問題としての司法過疎問題は、弁護士の数だけの問題ではなく、地域における司法機関や他の紛争相談窓口の動態、地域社会それぞれの固有の特性等との関係の中で検討する必要があること、(2)司法サービスとしての司法過疎問題は、法律事務所の経営、公的/私的サービスの関係とバランスなどを検討する必要があること、(3)政策に関わる考察には、司法過疎をより一般的な過疎問題の一環として捉える視点や、専門職の養成・教育過程にも踏み込んで検討する必要があること、(4)司法制度改革後の過渡期的状況の中で今後の動きを見据えた情報収集や検討が必要であることなどが明らかになった。本年度は、昨年度の成果を踏まえ、次の取り組みを行った。1,資料収集とその分析作業(1)各弁護士会が作成している「地域司法計画」の収集とその分析の継続(2)これまでの司法過疎の文献のデータベースの作成と分析作業の継続2,司法過疎地域に関する現地調査鹿児島大学法科大学院が展開する離島における法律相談実習の視察と司法機関に関する現地調査。特に、利用者に対する満足度や司法ニーズに関する面接アンケートの実施。3,これまでの取り組みの一部の成果発表これらの取り組みを通じて、昨年度明らかにした諸点、((1)司法アクセスの問題としての司法過疎問題は、弁護士の数だけの問題ではなく、地域における司法機関や他の紛争相談窓口の動態、地域社会それぞれの固有の特性等との関係の中で検討する必要があること、(2)司法サービスとしての司法過疎問題は、法律事務所の経営、公的/私的サービスの関係とバランスなどを検討する必要があること、(3)政策に関わる考察には、司法過疎をより一般的な過疎問題の一環として捉える視点や、専門職の養成・教育過程にも踏み込んで検討する必要があること、(4)司法制度改革後の過渡期的状況の中で今後の動きを見据えた情報収集や検討が必要であること)を再確認するとともに、法テラスやひまわり基金による公設事務所による他士業や行政との連携した取り組みや、鹿児島、熊本においては、法人化した法律事務所が非常駐型の従たる事務所を展開する事例などが見られるようになったこと、地方において東京の法律事務所によるテレビCMが多数放映されるようになったり、地方で法律相談などを開催する場合が見られることや、それに関わる新たな問題の発生が見られることなどに踏み込んで探求すべきことが確認された。本年度は、当研究の最終年度として、資料の分析作業をまとめに、その成果の基づく研究成果の検証と研究発表を中心とする取組を行った。当研究では、ボスト「ゼロ・ワン」時代の司法過疎対策の課題として、(1)司法アクセスの問題としての司法過疎問題は、弁護士の数だけの問題ではなく、地域における司法機関や他の紛争相談窓口の動態、地域社会それぞれの固有の特性等との関係の中で検討する必要があること、(2)司法サービスとしての司法過疎問題は、法律事務所の経営、公的/私的サービスの関係とバランスなどを検討する必要があること、

(3)政策に関わる考察には、司法過疎をより一般的な過疎問題の一環として捉える視点や、専門職の養成・教育過程にも踏み込んで検討する必要があること、(4)司法制度改革後の過渡期的状況の中で今後の動きを見据えた情報収集や検討が必要であることを明らかにした。そして、法テラスやひまわり基金による公設事務所による他士業や行政との連携した取組みや、鹿児島、熊本においては、法人化した法律事務所が非常駐型の従たる事務所を展開する事例などが見られるようになったこと、地方において東京の法律事務所によるテレビCMが多数放映されるようになった事情、地方で法律相談などを開催する場合が見られることや、それに関わる新たな問題の発生が見られることなどに踏み込んで探求すべきとの課題を明らかにした。これらを踏まえて、労働法、刑事法分野など、個別分野における今般の司法過疎対策の事情にも目を向けて、法サービス獲得/提供ネットワークの下での諸活動の動態と成果や、(2)裁判所や検察などの制度的な充実度がもつ影響力が、その下で実施される弁護士による当事者への積極的なアクセスやきめの細かい配慮とともに、被疑者・被告人を含む紛争当事者が司法制度そのものや弁護士を通じてもたらされる法サービスの「質」を決定づける側面を持つことを明らかにした。
企業の立地選択と独占禁止法への応用

企業の立地選択に関する理論の構築,独占禁止法への提言,の2点を行った.1点目として,消費者が一方向に移動できる一方向ホテリングモデルを構築し,先行研究が導出した均衡が誤りである点を指摘した.また,立地空間を製品空間と解釈することで,日本の書籍データを用いて,消費の外部性があるもと,どの属性がどの程度,価格や利潤に影響を及ぼすかを推定し,シミュレーションを行った.2点目として,一方向補完財を生産する企業間の合併に関して分析を行った.従来の競争政策上の帰結と異なり,合併が消費者余剰に負の影響を及ぼす可能性を指摘した.最後に,垂直的市場の企業結合に関して,新たな消費者余剰の測定方法を提案した.今年度の目標は,1.立地競争に関する理論モデルをより拡張し,さらなる分析を行う,2.独占禁止法に関するサーベイを行い,提言へ向けた準備を進める,3.実証的アプローチにより分析を進める,の3点である.当初の研究実施計画に基づき,平成25年度には,立地モデルに関する理論的枠組みを構築し,基礎的分析を行った.まず,1.と関連して,新たに時間を通じて立地を選択するモデルを構築し,分析を進めた.同論文を,首都大学で開催されたコンファレンス「組織ガバナンスと企業活動」にて報告した.また,これとは別に,費用が変化したときにどの程度価格に転化するかを表す指標である,パス・スルーを用いて,垂直的取引関係にある状況で,ある地域を独占している企業の立地・価格戦略および社会厚生について,研究を行った.同論文は,国際学術雑誌"Economics Letters"に採録され,同雑誌社のホームページに掲載されている.2.の独占禁止法に関する知見を得るため,公正取引委員会競争政策センターが開催するセミナーに参加し,新たな知見を得た.また,独占禁止法において,例外的に再販売価格維持制度が適用可能となる書籍市場に関して,実証的な分析を行った.3.については,上記[2]で記載した書籍市場のデータを用いて,論文を執筆した.これは,代表的な立地モデルであるホテリングモデルにおいて,企業の立地選択が,しばしば企業の製品差別化に関する選択と同様に解釈できる点から,将来,立地選択の研究へ応用可能となる基礎的位置づけとして重要である,と考える.同論文は,国際学術雑誌"Review of Socionetwork Strategies"に採択され,同雑誌社のホームページに掲載されている.企業の立地選択に関する理論の構築,独占禁止法への提言,の2点を行った.1点目として,消費者が一方向に移動できる一方向ホテリングモデルを構築し,先行研究が導出した均衡が誤りである点を指摘した.また,立地空間を製品空間と解釈することで,日本の書籍データを用いて,消費の外部性があるもと,どの属性がどの程度,価格や利潤に影響を及ぼすかを推定し,シミュレーションを行った.2点目として,一方向補完財を生産する企業間の合併に関して分析を行った.従来の競争政策上の帰結と異なり,合併が消費者余剰に負の影響を及ぼす可能性を指摘した.最後に,垂直的市場の企業結合に関して,新たな消費者余剰の測定方法を提案した.本研究の主要な目的は,企業の立地選択に関する[1]基礎理論を構築する,[2]独占禁止法への応用を考察する,の2点である.また,研究実施計画によれば,平成24年度には,特に立地モデルに関する理論的枠組みを構築し,基礎的分析を行う予定であった.そこでまず,基礎的モデルを構築するに当たって,近年,着目され分析されている一方行ホテリング・モデルに関するサーベイを行った.従来の双方向ホテリングモデルでは,企業が立地点を選択した後,価格を決定し,それを見た消費者が,どの店舗から購入かを選択する,というものであった.このとき,消費者は,どちらの方向の店舗からも購入できるという点で,双方向モデルと呼ばれている.対して,一方向モデルでは,消費者は,一方向の店舗からしか購入できない.このモデルに関しては,一方通行の道路や運河,時刻のように戻すことができない飛行機や列車のタイムテーブルなど,広い範囲の応用例が挙げられる.本研究では,一方向モデルの代表的な先行研究(Kharbach (2010, Economics Bulletin))と同様のモデルを設定し,その主要な結果に誤りがあることを指摘した.そのうえで,正しい結果を導出し,同雑誌にて発表を行った.Kharbachの論文は,一方向モデルの研究として,既に同分野の類似した論文に引用されている.この点を鑑みると,本研究は,今後,一方向モデルの研究が発展していく中で,重要な位置づけになると考える.また,これとは異なる観点から,異なる2つの地域に存在する企業が,合併することにより,各地の経済厚生にどのような影響を与えるか,に関して分析を進めた.今年度の主な目標は,1.平成24・25年度の研究を統合しながら,新たな理論的・実証的分析を行い,2.それらの研究成果を報告し,それを国内外に発信する点にあった.1.および2.として,5本の英語論文を公刊し,国内で4回,海外で2回の計6回の学会報告を行った.具体的には,まず,企業の立地空間を製品差別化空間ととらえ,距離モデルを用いて,企業の製品属性数の増加が,消費者に混乱をもたらし,それが企業の利潤を減少させる点を指摘した.そのうえで,日本の携帯電話の販売データを用いて,本研究のモデルの妥当性を議論した上で,シミュレーションにより結果の頑健性を示した.同論文を国際学会Intelligent Decision Technologiesの招待セッションにて報告した.

次に,前年度に国際雑誌Economics Lettersで発表した垂直的関係にある企業間の双方独占モデルを,新たに双方寡占モデルへと拡張した.そして,費用の変化をどの程度価格に転化するかを表す指標であるパス・スルーを用いて,垂直的関係にある企業間の競争が,企業の価格戦略および厚生に与える影響について分析した.この結果を同じく国際雑誌Economics Lettersで発表した.次に,異なる地域ごとに価格差別可能な状況を想定し,地域ごとの企業の価格戦略,厚生,および競争政策上の含意について考察した.同結果を国際学会European Association forResearch in Industrial Economicsにて報告した.次に,動学的な企業の立地戦略について分析し,結果を日本応用経済学会にて報告した.最後に,これらとは別に,前年度から続いていた改訂要求に従って論文の改訂を進め,国際雑誌Journal of Media Economicsおよび国際雑誌AI & Societyからそれぞれ論文を公刊した.応用経済学当初の計画以上に進んでいると考える.その主な理由として,前年度に引き続き1.(【研究実績の概要参照】理論モデルの拡張とさらなる分析),および2.(独占禁止法への応用)に関して,企業の立地および価格戦略関する基礎モデルを構築したうえで,さらなる分析を行い,国際学術雑誌に掲載された点が挙げられる.さらには,および3.(実証分析)として,日本国内の書籍市場に関する分析を行い,国際学術雑誌と国内学術雑誌それぞれに1本ずつ掲載された点が挙げられる.当初の計画通り,あるいは,当初の計画以上に進展していると考える.その主な理由として,上記の一方向ホテリングモデルの研究結果に関して,学術雑誌Economics Bulletinから発表できた点,異なる地域に存在する企業の合併問題について,既に主要な結論を導いた上で,まとめることが出来た点,が挙げられる.後者の論文に関しては,Journal of Economicsに採録済みであるため,2013年度に公刊される予定である.既に,同雑誌のウェブサイトでは,本論分が掲載されている.当初の研究実施計画に基づき,平成26年度には,1.24年度・25年度の研究を統合しながら,2.研究成果を報告し,それを国内外に発信することに重点をおく.1.として,理論モデルのさらなる発展,および,独占禁止法への応用,実証分析を行う.ただし,時間の制約があるため,2.に重点的に取り組む.2.として,既に,平成26年6月にギリシャにて開催される国際学会"6th International KES Conference on Intelligent Decision Technologies"での報告に対する採択が決まっているため,同学会にて報告を行う.また,国内の学会にて,報告を行う予定である.さらには,コンファレンスを開催し,研究の促進を図るとともに,本研究プロジェクトの研究成果をまとめ,報告する予定である.これとは別に,国際学術誌への投稿を行う.既に,平成25年度中に国際学術誌へと投稿し,改訂要求がなされている論文が2本存在する("Journal of Media Economics","AI & Society").
嗅覚の後天的発達可能性の精査及び香料機能性の最適化への応用

今年度はいくつかの実験とNIRS装置の改良およびその運用テストを実施した。具体的には単純に匂いを嗅いだ場合の脳機能を計測したほか、匂いを嗅いだ場合や香料を含む飲料水を飲んだ場合などの変化を計測した。NIRS装置の改修としてはSpectratech OEG-16 Up-Grade-Kitを用いて、従来使用していたSpectratech OEG-16をアップグレードした。これにより、脳局所のヘモグロビン変化、pparentSpO2を同時計測可能となったほか、装置自体の感度も大幅に向上した。(計測用ヘッドモジュールも高感度化し、これによって一回のNIRS装着時間が平均10分程度改善され、これまで計測が難しかった、骨格が小さい女性などについても有効に計測可能となった。)また行った実験の結果としては、単に匂いを嗅ぐだけでも、これまでの報告と合致して鎮静作用(脳の酸素消費量の減少)が得られた。またその効果の個体差は予想より小さかった。また、計画していた、芳香蒸留水と呼ばれる精油よりも薄い匂いを用いて、NIRS上の変化を予備的に計測する実験を計画したが香料飲料水の飲用では、ペパーミントの芳香蒸留水は匂いとしてはストレス緩和作用があるとされたが、NIRS像上では、芳香蒸留水の飲用前に比べて全般的に有意に脳の酸素消費量は低下していた。この時に計測したその他の尺度では差が見られず、NIRSは鋭敏な指標の一つであると推察された。また、難航している被験者募集については、今後はこれまで募集していたアロマセラピストに限らず、その他の香りに関与する職業技能者についても募集を拡大し、さらにデータを集めたい。主たる研究の場を変更した後のエフォートの管理が円滑でなく、またNIRS測定装置の感度に一部不良が見られた為、NIRSのアップグレードを行ったために、使用方法の確認やデータの確認を実施するために一定の期間が必要となった。また被験者のうち香りに関与する職業技能者の募集が難航しており、実験実施に遅延が生じており、外部団体のメーリングリストなどを活用し、再募集を行っている。上記の2点を解消し、補助金目的をより精緻に達成するために補助事業期間を延長したが、このため進捗は遅れていると考えられる。本年度の研究では、小規模なデータをいくらか得たにすぎず研究の状況が遅れていることは否めない。しかし本年度も実施した機器の更新(アップグレード含む)や、各種の実験によってさらに効率的に実験の実施を行えるようになったと考えられる。特にセンサーの高感度化によって、これまでは使用できないような場合でもデータを得ることができるようになった。期間中に終了できなかった課題を確認し、研究を推進するために一年間の延長を行ったが、少なくとも各種の香料がもたらす心理学的影響とNIRS上の関係について明らかにする目標を果たすため、今後とも努力したいと考えている。本年度、研究のシステム作成とその試用を行った。またNIRSを用いた匂い刺激時の脳神経刺激領域の特定の為に実際の研究を行った。試用としては、まずシステムの運搬が必要となったため、その為のシステムを作成した。システムはNIRSシステムSpectratech社製OEGー16機器をベースとして、アイリスオーヤマ社製AM-15アルミアタッシュケースに制御用PCおよびキーボード等のコンソールを設置した。制御用PCはギガバイト社製GB-BXBT-2807をベースとして作成し、情報の表示はTOGUARD製9インチTFTモニターを設置して作成した。PCおよびTFTモニタは電源としてAC電源を必要とするが、RAVPower社製の20100mAhバッテリーを用いて可動させられるようにした。またNIRS機器本体については充電池(Panasonic社製電池容量: min.2450mAh/1.2Vを8本使用する。)を用いて2時間程度の稼動時間を確保可能とした。実際の研究としては、ストレスバックグラウンドと精油による神経反応性の関係を明らかにする為に、心理尺度と精油の間の関係性の測定実験を行った。また簡易脳波計測と近赤外光イメージングの間の匂い刺激時の曝露実験を行った。しかしこれらの研究からは心理学的指標の計測結果とは統計学上の有意な相関は得られなかった。また、脳波等の既存の簡易な評価法との完全な相関は得られなかった。しかしこれまでの研究よりヒトの脳において、個々人の経験や教育歴が影響を与え、匂いが与える脳の応答領域に差がでることが明らかであるので、今後はストレスバックグラウンドのみならず、各種の調整因子の同定を行いさらに研究を進めていきたい。ポータブルNIRSのスペックを活かす為の機会作成について、想定以上の時間が必要であった為、全体的な研究の進捗はやや遅れている。しかし、NIRSの輸送および実施においては、安価かつ必要十分のスペックを持つシステムの確立が行えた為、今後の研究進捗については十分なスピード感が見込める見通しである。実施した研究についての進捗については、第一に嗅覚機能性の比較の為の予備検討においては、カモミール、クラリセージ、グレープフルーツ、サイプレス、サンダルウッド、パチュリ、フランキンセンス、ペッパー、ベルガモット、ベンゾイン、レモン、レモングラス、ミルラ、ユーカリ、ヒノキ及びマジュラムといった天然香料および、OSITやUPSITといった嗅覚同定法にある合成香料についてのNIRS上の予備データを採取済みであるため、今後はこれらの香料の機能性(特に既報の神経心理学上の機能性)を同定することが可能と考えられる。

尚、ここまでの研究では、精油の曝露によって前頭前野近傍部においては全域にわたる有意な変化を観察したものの当初の予測に反して、心理学的指標の計測結果とは統計学上の有意な相関は得られなかった。また、NIRSのデータと簡易脳波計によって得られたデータについても、同じ香料の既報の機能性を必ずしも支持するものではなかった。例えばペパーミントは既報文献からは脳神経の活動を賦活し、交感神経系を刺激するものと考えられたいたが、我々の実験ではは脳活動量の有意な低下が観察され、交感神経の明確な刺激は確認されなかった。このように当初の予測と結果の間には解離があったが、精油の匂いそれぞれについては脳の活動パターンに有意な差が今回も確認できているため、一定の進捗はあったと考えている。本年度、研究の予備検討および院内での試験の為の試験を行った。また、計測システムの更新を行った。システムの更新としては、昨年までのシステムでは計測時にすべての計測値が表示されなかった為、内臓モニターを変更した。システムはNIRSシステムSpectratech社製OEGー16機器をベースとして、アイリスオーヤマ社製AM-15アルミアタッシュケースに制御用PCおよびキーボード等のコンソールを設置したものを続けて用いているが、画面についてはケースの内寸に会わせて15inchに変更した。(制御PC等に変更はない。)実際の研究としては、ストレスバックグラウンドと精油による神経反応性の関係を明らかにする為の、心理尺度と精油の間の関係性の測定実験について、心理尺度の項目を増やして予備検討を行った。予備検討においては、やはり心理学的尺度が病的でない場合には解析上の相関は見られなかった。さらに従来言われる、所謂アロマセラピーの効果が、匂いそのものではなくマッサージを主体とする可能性を考慮して、匂いを嗅いだ時と、匂いを嗅いでいない状態でのマッサージ(トリートメント)時のNIRSを計測した。この結果として、匂いを嗅いだ場合にはNIRS上のパターンは異なり、匂いによる効果の変化は存在することを確認した。これらより、ある程度ストレスフルである可能性が高いと考えられた、クリニック等の外来患者様を対象として臨床試験を行うことにした。協力医療機関である医療法人社団湘南太陽会のクリニックにおいてNIRSと心理尺度の実施を行うことにしており、現在リクルートを実施中である。上記に加えて、匂いが薄い場合にも同様に脳機能上の変化が観察されるかを検討する為に、芳香蒸留水と呼ばれる精油よりも薄い匂いを用いて、NIRS上の変化を予備的に計測する実験を平行して行う予定であり、これも現在リクルートを実施中である。本研究の進捗状況は遅れていると考えられる。主としては、主たる研究の場の変更を行ったことと、それに伴いヒトを対象とした研究が臨床研究に近似するものとなったことがあげられる。また、研究内容において、精油を用いた匂いの暴露によって、例えば単純計算能力が向上したり、神経心理学的な尺度上における改善が見られるなどは観察されたものの、これらの結果からはNIRS上の分析結果において相関する治験は得られなかった。
多機能型光散乱用分光器の試作研究

ラマン散乱分光用に市販されている光多チャンネル検出用トリプル分光器は、前置分光器部で入射光の著しい減衰を招く。そのため極微弱測定用には分なシステムではない。また、広い用途を考慮した設計がなされていない。って、(1)分光器の高感度化、(2)シングル分光器としても使用可能な多機性、を目指し本研究では新しい光散乱用分光器を設計・試作した。上記の目的を達成するために、試作分光器は以下のような特徴を持つ、1.前置分光器部において凹面回折格子を用い、ミラ-の使用を低減する。またF値の小さな明るい分光器を設計する。(高感度化)2.前置分光器部をバイパス出来る機構を付け、後段のシングル分光器の使用も可能なシステムとする。(多機能化)試作した多機能型光散乱用分光器の基礎特性・有効性は、1.トリプル分光配置において30cm^<ー1>以下の低周波数領域までラマン散が観測可能である。また周波数精度・分解能も満足ゆくものである。さら既製の分光器に比べて高感度システムである。2.シングル分光配置で700cm^<ー1>以下の領域まで測定可能である。従っ試作分器では信号強度の減衰をまねくトリプル分光配置の使用周波数領を低減することが可能である。またトリプル分光配置からシングル分光配への移行も、簡単な操作によりスム-ズに出来る。以上、試作光散乱用分光器は低周波数から高周波数まで高感度で、かつ充分実用性をもつ。この成果は論文としてまとめ、現在投稿中である。なお、具体的な研究への応用研究も実施した。即ち、酸化物超伝導体の電ラマン散乱実験により、超伝導ギャップ並びに超伝導凝縮に関する重要な知を得た。特に後者は世界で初めての成果である。これは試作分光器の高感度により可能になった。(論文発表済)試作分光器はリツ-応用光学株式会社により製作・販売される。さらに一の規格を簡便にした一般ユ-ザ-用分光器も同時に販売される予定である。以上、本研究は当初の目的を達成し無事終了することが出来た。1.計画通り、多機能性を備えた、明るい光散乱用のモノクロメ-タ-を設計し、原形装置を試作した。即ち、コンケ-ブ型ブレ-ズド・ホログラフィック回折格子と2枚のミラ-を用いたゼロ分散型プレモノクロメ-タ-と主モノクロメ-タ-からなる一体の装置である。さらに、プレモノクロメ-タ-はバイパス機能を有し、入射スリットからの信号を2枚のアクロマットレンズを通して直接主モノクロメ-タ-に通すことも可能な新しい方式のものである。2.この試作モノクロメ-タ-に光多チャンネル検出器を取り付けることにより目的の分光器とし、その基礎特性、性能等を詳細に調べた。(1)コンケ-ブ回折格子は収差が大きいため、通常の平面型のものより精密な調整が必要であることが判明した。現在一応満足な結果を得ているが、汎用性を考慮して調整機能をさらに改良する。

(2)2枚の回折格子をゼロ分散型で使用する際に、コンケ-ブ型では両方の回転の調和が特に重要であることがわかった。初めの設計では比較的簡単な運動機構であったため不十分な性能となった。現在、両方の回折格子を独立に駆動する方法に変更することにより改善した。この問題は次年度にも更に詳細に検討する。(3)ゼロ分散型の送り機構にモ-タ-を用いたことによりプレモノクロの結合がうまくいっている。レンズ系を通してバイパスする部分にも新たに微調機構を導入する方向で改良を図る。3.以上の様に全体の調整機構に関しては改良の必要が生じたが、基本的には明るさ、多機能性等の性能に関してはほぼ満足できる結果を得た。4.この分光器を用いて予備的な種々の測定、即ち、電子ラマン散乱、広スペクトル領域フォノンラマン散乱の一括測定、ハイパ-ラマン散乱等の各測定を行いほぼ予定通りの満足な結果を得ている。前年度までに、本研究の目的である多機能型光散乱用分光器の基本的な製作は完了した。また予備的な研究により試作装置のうち、前置分光器部分の基礎特性が当初の予想を上まわる性能を有していることをも確認した。本年度はその結果に基ずき、実際のラマン散乱スペクトルの観測を行い、試作分光器の特性・有効性を確認することを目的として研究を行った。以下に具体的な研究成果を記す。1.試作分光器のトリプル分光配置において30cm^<-1>以下の低周波数領域まで実際にラマン散乱スペクトルが観測可能であることがわかった。また周波数精度・分解能はそれぞれ1cm^<-1>・4cm^<-1>以上であることを明らかにした。この特性は満足ゆくものである。さらに、市販されている既製の分光器に比べて試作品が高感度のシステムであることも確認できた。2.試作分光器はシングル分光配置で700cm^<-1>以下の領域まで測定可能である。従って、試作分光器を用いることにより信号強度の減衰をまねくトリプル分光配置の使用周波数領域を低減することが可能になる。またトリプル分光配置からシングル分光配置への移行も、簡単な操作によりスム-ズに出来ることを確認した。以上により、試作した多機能型光散乱用分光器は、低周波数領域から高周波数領域まで高感度で、かつ実用性のあるシステムであることが確認出来た。この成果は論文としてまとめ、現在投稿中である。なお、具体的な研究への応用研究も実施した。即ち、この新しい試作分光器を用いることにより、酸化物超伝導体の研究においても多くの成果を得た。特に、電子ラマン散乱実験により超伝導体の超伝導ギャップ並びに超伝導凝縮に関する重要な知見を得ることが出来た。特に後者は世界で初めての成果である。これは試作分光器が高感度であるために可能になったものである。(論文発表済)また試作分光器はリツ-応用光学株式会社により製作・販売される。さらに試作分光器の一部の規格を簡便にした一般ユ-ザ-向けの分光器も同時に販売される予定である。以上、本研究は当初の目的を達成し無事終了することが出来た。
ポリエチレングリコール資化性細菌系をモデルとした共生現象の解析とその制御

共生的ポリエチレングリコール(PEG)資化細菌系E-1はFlavobacterium sp.とPseudomonas sp.を構成菌とし、PEG培地で培養時の動態は前者が圧倒的に優勢で、最大生育時には全菌数の90%以上を占める。この共生現象をPEG分解代謝経路から検討を加えた。PEG代謝酵素系およびPEG分解の過程で生じるグリオキシル酸(GOA)の同化酵素であるリンゴ酸合成酵素はいずれも誘導的にFlavo.sp.の菌体中に生成されるが、培地中にGOAが蓄積するとPEG分解が抑制される。一方Pseud.sp.はPEG分解には直接関与しないが、細胞当りのGOA代謝速度はFlavo.sp.より大きく、過剰のGOAを培地中より除去する働きがある。即ちFlavo.sp.がPEGを分解することによって生成するGOA量とその代謝速度がアンバランスなためは、GOAによるPEG分解代謝阻害が生じる。これをPseud.sp.が速やかに除去し、PEG分解を進めるという一種の解毒機構に基づいて、共生系が成立していることを示した。この共生系は透析培養時にも成立するが、混合培養時に最もPEG分解および菌体収率が良く、両菌の存在は常に必須であった。さらに廃水処理のモデルシステムとなるケモスタット培養でも共生系は安定に維持されたが、今後さらに処理条件の最適化を図る必要がある。また、自然界における共生系の発現を知り、より秀れた共生系をえるために、共生系の再構成を試みた。Flavo.sp.とPseudomonas属の保存菌の混合培養ではかなりの菌が共生的にPEGを分解資化した。また純粋培養のえられている低分子PEG資化菌との混合培養でも数菌株について共生系が成立した。GOA代謝系の普遍性からみて、Pseud.sp.は他の菌でもおきかえられるが、最適な組合せはPEG代謝速度とGOA代謝速度の比によって決定され、Flavo.sp.による分解能の活性化が共生系成立のキーポイントとなると考えられた。回分および連続培養時の共生条件を、構成菌の組合せを含めて今後検討する。
乳酸が糖代謝に対する役割についての解明

乳酸がインスリン感受性に与える影響を明らかにするために、雄性ICRマウスと糖尿病モデルマウスKK/TaJclを使用し、乳酸のインスリン感受性およびホルモン含量に与える影響を明らかにした。血糖変化は、両マウスとも、乳酸投与群と、無添加群とで差は示されなかった。また、乳酸腹腔内投与は生理的食塩水投与に比べ、ICRマウスの血漿中の成長ホルモン含量を有意に高くした。乳酸はインスリンの感受性に変化を与えないものの、成長ホルモンの分泌を促し、代謝を活発にしている可能性が考えられた。近年、運動不足や過食などにより肥満者が増加し、糖尿病を中心とした生活習慣病の罹患者が増加している。今後も糖尿病の患者数が増加すると推定され、糖尿病の予防や治療は重要な課題である。これまでの研究から、糖尿病態では乳酸が増加することが知られている。一方、我々のこれまでの研究では、乳酸の腹腔内注入により、マウスの遊泳持久力が増強される事が示され、また、それは乳酸がエネルギー源としてではなく、ホルモン様な作用により、その遊泳持久力を増強しているものと考えられた。このことは、乳酸が糖代謝に何らかの影響を与えている可能性を示唆した。本研究は、乳酸が糖代謝に与えている影響を明らかにするために、イソフルラン麻酔下で、マウスの腹腔内に体重1kgあたり50mgの乳酸Naを注入し、30分後の血糖に関係するホルモンの変化を確認した。その結果、アディポネクチン、レジスチンおよびレプチンに、乳酸注入による有意な変化は認められなかった。また、血糖値についても有意な変化は示されなかった。しかしながら、インスリンは低下する傾向を示し、C-ペプタイドは乳酸注入30分後、有意に低下した。一方、対照として生理的食塩水を腹腔内に注入した群では、インスリンの低下傾向とC-ペプタイドの有意な低下は認められなかった。これらの変化から、乳酸はマウスのインスリンの感受性に影響を与えている可能性が考えられた。また、本年度の実験では、活性型グレリンが、乳酸注入30分後に有意に増加した。グレリンと血糖調整については不明な点が多いが、この変化は、活性型グレリンがインスリンの感受性と関係がある可能性を示唆した。次年度はこれら点について明確に出来るように研究を行いたいと考えている。乳酸が糖代謝に与えている影響を確認するために、ICRマウスと糖尿病自然発症マウスを使用し、乳酸の腹腔内投与によるインスリン感受性の変化と、分泌されるホルモンの変化を明らかにした。インスリン感受性試験は、一晩絶食の後、グルコース(1g/kgBW)を腹腔内に投与し、30分後にインスリン(1U/kgBW)と同時に乳酸Na(50mg/kgBW)を投与し、血糖値の経時変化を調べた。その結果、ICRおよび糖尿病自然発症マウスともに乳酸無投与群と乳酸投与群とで、血糖値の経時変化に有意な差は認められなかった。このことから、乳酸はインスリンの感受性に影響してないことが示唆された。一方、乳酸Na投与30分後の血漿中のグレリンと成長ホルモンはICRマウスにおいて、生理的食塩水のみを投与した群に比べて有意に高くなった。グレリンは成長ホルモンの分泌を促進させる作用があり、成長ホルモンは代謝を促進する作用がある。このことから、乳酸Na投与はグレリンを高め、成長ホルモンの分泌を促し、その結果生体内の代謝を高めている可能性が考えられた。しかしながら、糖尿病自然発症のマウスでは、この効果が認められなかったことから、糖尿病下ではこの乳酸の代謝促進効果は期待できないと考えられた。これまでの我々の研究で、乳酸の腹腔内投与はマウスの遊泳持久力の伸展する効果があることが解っている。今回の研究により、乳酸はインスリン感受性に影響しているのではなく、グレリンの分泌を促し、グレリンが成長ホルモンの分泌を促進し、生体内の代謝を高め、その結果遊泳持久力を伸展していると推定された。乳酸の生体内のホルモン的な役割について明らかにできたことは大変有意義な結果であったと考える。
抗菌活性天然物質を素材とした新しい眼科感染症治療薬リードの開発

新しい眼科領域感染症の治療薬リードの開発を目的として、国内外で採集した植物や海洋生物に含まれる抗菌活性物質の探索を行った。その結果、オトギリソウ科植物より抗菌活性を示す新規メロテルペンとアシルフロログルシノール誘導体を、テリハボク科植物から新規フェニルクマリン類を単離し、それらの化学構造を明らかにした。特にオトギリソウ科植物由来のhypatulin Aはユニークな三環性骨格をもつ抗菌活性メロテルペンである。抗菌活性天然物質ライブラリ作成のため、国内外の海洋生物ならびに植物に含有される成分の探索を行った。具体的には、沖縄産Agelas属ならびにHymeniacidon属の海綿動物からブロモピロールアルカロイドを単離し、それらの化学構造を各種スペクトルデータの解析により明らかにした。同様に、日本産オトギリソウ属植物とMyrtus属植物からフロログルシノール誘導体を、バングラディシュ産Xylocarpus属植物からリモノイドを、モンゴル産Haplopyllum属植物からプレニルクマリンを、モンゴル産Peganum属植物からキナゾリジンアルカロイドを単離し、構造を明らかにした。このうちオトギリソウ属植物由来のフロログルシノール誘導体に抗菌活性を見い出した。一方、沖縄県にて海綿動物、北海道や徳島県にて植物を採取し、抽出エキスを作成した。国内外の海洋生物ならびに植物から様々な天然物を単離し、化学構造を明らかにすることができた。現在、それらの抗菌活性スクリーニングを行っている。また、海洋生物と植物の採取により、抗菌活性天然物質探索の素材を確保することができた。抗菌活性天然物質を素材とした眼科領域感染症に対する治療薬リードの開発を目指して、抗菌天然物質ライブラリーの作成、拡充ならびに活性評価を行った。国内外で採集した植物について、抽出エキスの作成、各種クロマトグラフィーを用いた含有成分の探索ならびに同定を行った。新規化合物については、NMRスペクトルやMSを中心としたスペクトル解析などにより、化学構造を明らかにした。具体的には、北海道産のオトギリソウ科植物エゾオトギリと徳島県産のオトギリソウよりそれぞれ新規アシルフロログルシノール誘導体を、徳島県で栽培したオトギリソウ科植物カンムリオトギリ、ビヨウヤナギ、およびキンシバイからメロテルペノイドに分類される新規化合物を単離し、化学構造を明らかにした。国産のフトモモ科植物からは、アシルフロログルシノールとフラボノイド配糖体の複合構造をもつ新規化合物を単離した。さらに、中国ならびにモンゴル産のリンドウ科植物より新規イリドイド配糖体と新規キサントン配糖体を、バングラデシュ産のテリハボク科植物とセンダン科植物から、それぞれ新規フェニルクマリン類と新規ジテルペノイドを単離した。一方、沖縄県産の海綿動物から含臭素アルカロイドやジテルペノイドの探索を行った。これらの新規化合物のうち、アシルフロログルシノール誘導体のyezo'otogirin Eやadotogirin、メロテルペノイドのhypatulin Aなどが抗菌活性を示すことを明らかにした。特に、hypatulin Aは高度に置換された三環性骨格をもつユニークな化学構造を有する化合物である。H27年度に引き続き、海洋生物と植物の採取、それらに含有される天然物の探索、ならびに抗菌活性スクリーニングを行う。顕著な抗菌活性を見い出した天然物に関しては、サンプル量の確保ならびに実験動物を用いたin vivoスクリーニング、ならびに構造最適化を検討する。天然物化学使用機器の工夫(機器共同利用など)により物品費の使用額に差が生じた。研究材料となる海洋生物や植物の採取のための旅費、ならびに消耗品とし、円滑に研究を推進する。
骨格筋興奮・収縮連関分子機構解明のための系統発生学的アプローチ

骨格筋興奮・収縮連関において、細胞内器官(SR)からカルシウムイオン放出をトリガするにはT-管膜の脱分極のみが必要で、細胞外カルシウムの流入は必要ない(Depolarisation-induced calcium release:DICR)。T-管膜にあってこの信号伝達をつかさどる分子は、Dihydropyridine(DHP)受容体と呼ばれすでに一次構造は決定されているがその電圧センサー構造・機能相関はまだ不明である。一方、この機能は無脊椎動物横紋筋には存在しない。これらにおいては収縮には細胞外カルシウムイオンの流入が必須である。そこではDHP-受容体は存在するが、電圧センサーを欠いておりカルシウムチャネルとしてのみ機能している。我々はDIDS獲得の系統発生的進化が頭策類と無顎類の間で不連続的に起こったことを見出した。進化点前後のDHP-受容体の分子構造を比較することにより電圧センサーを特定できるのではないかと考えた。無顎類Lamprey(スナヤツメ)体側筋DHP-受容体α1サブユニットの一部のクローニングを行った。この構造からDHP受容体は骨格筋タイプであると考えられる。また細胞内Ca^<2+>放出チャネルであるRyanodine受容体も骨格筋タイプであることが判明した。一方、頭策類Amphioxus(ナメクジウオ)のDHP-受容体のクローニングには成功しなかった。これは無脊椎動物のDHP-受容体はむしろ心筋タイプであることによるものと考えられ、心筋プライマーを用いてクローニングをするべきであると考える。
ADPーリボシル化の調節と発がん

ポリADPーリボシル化酵素のZnーフィンガ-構造がDNA切断に際しての酵素活性発現に重要であることが明らかになった。またこの酵素遺伝子とDNA修復に関係すると言われるDNAポリメラ-ゼβ遺伝子の発現調節領域の構造及びマウス諸臓器のmRNA量分布が非常に似ていた。ポリADPーリボシル化酵素がDNAポリメラ-ゼの活性に対して種々の条件下で阻害又は促進作用を示すことも新たに見出した。更にDNA損傷性の発がん物質(DEN,4NQO,MNU)をラットに投与し、DNA損傷と関係してポリADPーリボ-スが生体内で変動することを免疫組織学的に示した。一方、内在性も1ADPーリボシル化酵素の研究も活発に進んだ。脊椎動物のアルギニン特異性ADPーリボシル化酵素は、ニワトリの多核白血球に極めて多く存在すること、またボツリヌス菌C3毒素に類似した内在性酵素活性もウシ脳細胞質画分から見出した。ポリADPーリボシル化酵素のcDNAや遺伝子の単離及びその発現調節の研究が外国の研究室と競合しながらも、有利に研究が展開できている現状と言える。DNA修復に関与すると考えられているDNAポリメラ-ゼβとその遺伝子の発現調節領域の構造や動物の臓器特異的な発現パタ-ンが非常に似ていることは、興味深いと考えられる。また、ポリADPーリボシル化酵素の一連の阻害剤は、外来性増幅遺伝子を除去する作用をすでに発表したが更に、インテグレ-トしているウイルス遺伝子について検討中である。既に百日咳やボツリヌス毒素のADPーリボシル化酵素活性に類似の内在性ADPーリボシル化酵素は、我々のグル-プが見出したものである。細胞膜のGTP結合蛋白質のADPーリボシル化は「シグナル伝達」機構に介在し細胞の広範な機能の調節に関与するであろう。
ポリコーム遺伝子Bmi-1による精子幹細胞の未分化性維特機構

ポリコーム複合体は、ヒストンの化学修飾等を介して転写抑制維持機構として機能する。ポリコーム遺伝子Bmi-1は造血幹細胞、および神経幹細胞の自己複製に必須であり、組織幹細胞普遍的な自己複製分子として注目されている。本研究において、Bmi-1が精子幹細胞においても自己複製分子として機能することが確認された。一方、精子幹細胞の自己複製分子として知られている転写抑制因子PLZFはBmi-1と会合し得ることが報告されていた(Dev Cell,3,499,2002)。興味あることに、Bmi-1がPLZFと精子幹細胞特異的に共局在することが確認され、PLZFがBmi-1との会合を通してポリコーム複合体を制御遺伝子領域にリクルートしその転写抑制機能を発揮する可能性が示唆された。さらに、精子幹細胞の自己複製に必須であるサイトカインGDNFのシグナルがPLZF蛋白の分解、すなわちユビキチン化を抑制すること、さらにこのPLZFのユビキチン化の抑制にはPLZFとBmi-1の分子間の直接的な会合が必須であることが確認された。実際、Bmi-1-/-マウスの精子幹細胞においてはPLZF蛋白の分解が著しく亢進しており、これがBmi-1-/-精子幹細胞の自己複製障害の一因と考えられる。以上の知見は、GDNFとPLZFおよびBmi-1が機能的なネットワークを形成することを示すものであり、精子幹細胞の自己複製機構を理解する上で重要な所見である(論文投稿中)ポリコーム遺伝子産物は複合体を形成してクロマチン構造を制御し、細胞特異的な遺伝子発現パターンの維持、特に遺伝子発現の抑制状態の維持に重要な役割を果たしている。最近遺伝子欠損マウスの解析から、ポリコーム複合体が造血幹細胞の自己複製に必須な分子群であることが明らかにされた。今回申請者らは、PRC1複合体を形成する分子の一つであるBmi-1ぼ遺伝子欠損マウスを解析し、Bmi-1が精子幹細胞の自己複製の維持に中心的な役割を担うことを明らかにした。まず、Bmi-1遺伝子欠損マウスの精巣において週齢とともに精子幹細胞が減少することを確認した。また、精子幹細胞移植による幹細胞機能の検討の結果、Bmi-1遺伝子欠損マウスの精子幹細胞は明らかに自己複製能の低下を示した。精子幹細胞の長期培養株であるGS細胞にBmi-1を強制発現させると、対照に比べて大きなコロニーが形成され、RNAiによりBmi-1の発現を抑制するとコロニー形成が抑制され分化が促進された。興味深いことにBmi-1遺伝子欠損マウスとDNA結合性転写抑制因子PLZF遺伝子欠損マウスの精巣の表現型には類似した部分が見られ、GS細胞において、Bmi-1とPLZFの局在が一部きれいに重なる所見が確認された。このことからBmi-1はPLZFによってマークされる遺伝子の発現抑制状態を維持することにより精子幹細胞の自己複製制御を担うことが示唆され解析を進めた。また、精原細胞を用いたマイクロアレイ解析からBmi-1遺伝子欠損マウスで発現が亢進する遺伝子が同定されており、Bmi-1の制御遺伝子として解析した。以上の知見は、GDNFとPLZFおよびBmi-1が機能的なネットワークを形成することを示すものであり、精子幹細胞の自己複製機構を理解する上で重要な所見である(論文投稿中)