hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
臨地実習における電子カルテ活用に活かせる看護師の情報収集技法のモデリング開発

本研究の目的は、(1)看護学生と看護師の電子カルテ閲覧パターンの差異を分析し、電子1カルテからの効率的な情報収集技法について評価を行う、(2)看護師による効率的な情報収集技法のモデリングを行い、学習のための支援ツールを開発することである。最終年度は、研究目的(2)について取り組んだ。これまでの研究成果を基に、看護師の効率的な情報収集技法のモデリングを行った。看護基礎教育では、看護学生は看護過程を展開することで患者の問題解決のための思考を形成するための教育を受ける。一方、看護師は、多職種と連携して患者の問題を解決するというチーム医療での問題解決を前提として情報収集を行っていることがわかった。したがって、教育現場と臨床においては、情報の収集の仕方、アセスメントの流れに差異があることがわかった。そのため、看護学生の電子カルテを活用した学習効果の向上につながる学習支援ツールの開発では、学生が、アセスメントシートを埋めるための情報収集を行うのではなく、学生が電子カルテの各画面で多職種がどのような目的で記録をしているのかを理解しながら電子カルテの画面構成を理解できるようにした。そして、チームが患者の何を問題としているのかを理解し、情報収集に対する目的意識を持つと同時に、情報の解釈・分析しながら情報と情報を関連させ、統合していくことができるような仕組みと教材を作成した。そして、医療機関の情報システム担当兼臨地実習における学生の学習環境を整備する看護師による評価を受けた。本研究は、看護学生と看護師の情報収集技法の乖離を明らかにするとともに、電子カルテからの効率的な情報収集技法について評価を行う。そして、看護師による効率的な情報収集技法のモデリングを行い、学生の受け持ち患者の特性やエピソードに応じた情報収集ナビゲーションとして実装し、支援ツールを開発することを目的とする。平成26年度は、台湾で開催されたThe 12th International Congress on Nursing Informaticsにおいて、臨地実習における学習効果の向上に繋げるための効果的な電子カルテ活用のための基礎研究について、成果発表を行った。そして、電子カルテ閲覧の実態を分析するために、看護学生が受け持つ患者に対し看護学生と看護師双方のアクセスログデータを収集しており、現在も継続中である。そのため、既に収集した看護学生のアクセスログデータを用いて電子カルテ閲覧の遷移パターンの抽出についてシミュレーションを行った。また、学生が受け持った患者のエピソード(入院、手術、検査)について分析し、学生の電子カルテ閲覧パターンとの照合を行っている段階である。平成23年2月28日に提示された厚生労働省の看護教育の内容と方法に関する検討会報告書によると、看護師教育の現状と課題の一つに、臨地実習では看護過程の展開における思考のプロセスに重きを置いた指導が多く、技術等の実践の機会が減少していることがあげられるとある。この課題への取り組みとして電子カルテが普及した今、臨地実習における効率的かつ有効的な電子カルテの活用のために、看護師による効率的な情報収集技法のモデリングの開発に取り組むことは、看護基礎教育において重要であると考える。本研究は、看護学生と看護師の情報収集技法の差異を明らかにするとともに、電子カルテからの効率的な情報収集技法について評価を行う。そして、看護師による効率的な情報収集技法のモデリングを行い、看護学生の受け持ち患者の特性やエピソードに応じた情報収集ナビゲーションとして実装し、支援ツールを開発することを目的とする。平成27年度は研究協力病院において、臨地実習で電子カルテにアクセスした学生のログおよび学生が受け持った患者情報にアクセスした看護師のログをシステムに蓄積し、データの抽出を行った。また、平成26年度に実施した学生のログデータを用いた電子カルテ閲覧の遷移パターンについての検証を繰り返し、シミュレーションを行った。そして、今回抽出した学生および看護師の電子カルテ閲覧遷移パターンの解析を行っている。今年度は学会発表等に至らなかったが、本研究による情報収集ナビゲーションツール開発の意義としては、学生が電子カルテの患者情報を構成する要素を理解し、チーム医療を基盤とした医療チームが捉える患者の問題および問題解決のためのプロセスを学ぶことができること、それによって臨床現場で求められる看護実践能力の育成につながることである。近年、日本においてはシミュレーション教育の導入が進んでいる。しかし、日本の看護教育で考案されているシミュレーション教育は、実践の場面を切り取ったものが多い。臨床における看護実践はアセスメントに始まり、患者への看護の提供、チームへの報告、多職種で情報共有可能な診療記録の記録、つまり電子カルテへの入力までが一連の実践である。したがって、より臨床に即したシミュレーション教育では、前述のプロセスに加え異常時等は診療記録から原因を追究できることまで設計されることが理想であり、情報収集ナビゲーションツール開発はその教育システム構築に寄与できるものである。平成27年度は研究協力病院において、臨地実習で電子カルテにアクセスした学生のログおよび学生が受け持った患者情報にアクセスした看護師のログをデータウェアハウスに蓄積し、データの抽出を行った。データ収集では、平成28年2月まで期間を要したため、データ解析が当初の予定より遅れた。今回抽出したデータから、学生および看護師の電子カルテ閲覧遷移パターンの解析が終了次第、患者のエピソード(入院、手術、検査)ごとに分析を行う予定である。データ収集を行っている間、数理情報科学を専門とする研究者に助言をもらい、平成26年度に実施した学生のアクセスログデータを用いた電子カルテ閲覧の遷移パターンについての検証を繰り返し、シミュレーションを行った。そして、看護師による効率的な情報収集技法のモデリングを行い、学習のための支援ツールを開発することを目的とする。

平成28年度は研究協力病院において、臨地実習で学生が受け持った患者の入院翌日に電子カルテを閲覧した学生と看護師のアクセスログの解析を行い、学生と看護師の電子カルテ閲覧パターンの差異について分析した。学生の主な電子カルテ閲覧の画面遷移は、カルテ起動から経過表、プログレスノート、経過表、カルテ終了の順であった。一方、看護師はカルテ起動からプログレスノート、経過表、ケア実施、経過表、プログレスノート、カルテ終了であった。因果ダイアグラムでは、学生が閲覧している画面には分散が大きくみられたが、看護師は小さかった。これらの結果から、看護師はチーム医療を意識し、情報収集の目的に応じて画面を選択して必要な情報を効率的に収集していることが推察された。一方、学生はカルテ起動後に開く画面が限られており、情報収集の目的を明確にできず画面を閲覧していることが考えられた。また、看護師、学生共に電子カルテを閲覧している画面に偏りがみられた。近年、患者の在院日数の短縮やチーム医療の推進により、電子カルテは多種多様な患者情報を一定の画面から効率的に収集可能なように開発されている。したがって、電子カルテにある患者情報を読む医療者あるいは学生がその情報の意味することは何か、なぜそれを行う必要があるのかというように、データとしてではなく意味ある情報として確実に理解できる能力が不可欠である。電子カルテの普及により、診療記録はチームで質の高い医療と看護を提供するための患者記録として変化している。したがって、本研究の支援ツール開発は学生が患者情報を理解する能力の育成に寄与する。平成28年度は、看護学生が受け持った患者の入院や手術のエピソードによって、看護学生と看護師のアクセスログから電子カルテの閲覧パターンを解析し、それぞれの特徴を分析した。それによって看護師と学生の一定の電子カルテ閲覧のパターンを抽出することができたが、閲覧している画面に偏りがあることがわかった。これは前述したように、患者の在院日数の短縮やチーム医療の推進により、電子カルテは多種多様な患者情報を一定の画面から効率的に収集可能なように開発されている。それによって、電子カルテの一つの画面は複雑に構成されており多くの患者情報を収集することができるが、初学者である学生にとっては、そこにある患者情報を意味ある情報として収集することが難しいと考えられる。また近年、看護師においても、効率的に多くの患者情報が収集できることで、観察やケアを行う必要性などアセスメントの視点を持って情報を読み取ることが難しくなっていることが指摘されている。
無顎類抗原受容体VLR多様化の仕組みと役割

VLR遺伝子再編成がどの様に制御されているのかについては、ヤツメウナギを含め不明の点が多く残っている。本研究課題で我々は、ヌタウナギのVLR遺伝子の再編成を、VLR_AとVLR_B更にそれぞれのalleleを区別し、single-cell PCRを用いて解析した。また、転写に関してもsingle-cell RT-PCRにより解析した。その結果、ヌタウナギにおいても、VLR_AとVLR_Bとは相互排他的に遺伝子再編成および転写することが判明し、リンパ細胞にはVLR_Aを発現するものとVLR_Bを発現するものの2種類が存在することが明らかとなった。また、alleleの間における制御に関しては、VLR遺伝子再編成のシステムにおいてもV(D)J組み換えと同様に、feedback阻害によって、リンパ細胞において単一の抗原受容遺体が発現するようになっていることが示唆された。すなわち、リンパ細胞が抗原受容体遺伝子を再編成により完成させ、機能的な受容体タンパク質が作られると、もう一方のalleleの遺伝子再編成を阻害するシステムが無顎類においても存在する事が示唆された。ヤツメウナギのVLR遺伝子の再編成においてallelic exclusionが存在することはすでに我々のグループが明らかにしていたが、本研究では、更にこの調節がfeedback阻害によるものであることを示した。本研究で得られたこれらの結果は、single-cell PCRを用いて解析することにより初めて得ることの出来るものであり、VLR遺伝子再編成もV(D)J組み換えと同様に極めて巧妙に制御されている事を示している。また、本研究で材料として用いたヌタウナギはヤツメウナギよりさらに下等な生物であると考えられており、ヌタウナギに於けるVLR遺伝子再編成の解析は、免疫系の進化を考える上で重要であると考えられる。獲得免疫系は、外界から侵入してくる病原体を特異的に認識・排除するために脊椎動物が持つ高度なシステムであり、ゲノム再編成により多様化される抗原受容体が重要な役割りを果たしている。獲得免疫系をもつ最も下等な脊椎動物であるヤツメウナギやヌタウナギ等の無顎類は、immunoglobulin(Ig)型の抗原受容体ではなく、variablelyIhphocytereceptor(VLR)と呼ばれるtoll like receptor(TLR)に構造の似た抗原受容体として持っている。VLR遺伝子は、leucine-richrepeat(LRR)をコードする様々な遺伝子断片をパッチワークの様に持ち寄る"copy-choice"と呼ばれる再編成機構によって創出される。我々は、VLR遺伝子にはVLRAとVLRBの二種類があり、個々のリンパ球ではVLRAとVLRBの一方のみが、相互排他的かっmono-allelicに再編成されることを明らかにした。また、哺乳類を含む有顎類においては、抗原刺激依存的にその抗原を認識するリンパ球が選択的に増殖し、抗原受容体遺伝子に体細胞突然変異を蓄積することが知られている。我々はヌタウナギを用いて、リンパ球のclonal selection /expansionおよびそれに伴うVLR遺伝子における高頻度突然変異の有無について検討した。末梢血リンパ球のsingle cell PCRを行い再編成されたVLR遺伝子を増幅させて塩基配列の解析を行ったところ、かなりの頻度で同一のVLRA配列が見出された。一方、高頻度突然変異を示すデータは今のところ得られていない。これらの結果は、無顎類において少なくともリンパ球のclonal selection/expansionが重要な役割を果たしていることを示唆している。
時空間・論理領域の間の類比マッピングの形式モデル化とその検証

本研究ではメンタルスペースの類比マッピングの概念を使い、空間と時間、これらと推論関係との写像関係を位相幾何学、論理意味論により明らかにした。まず空間・時間用法の前置詞がもつ特性が、位相空間の概念で解明できることを示した。日本語とロマンス諸語における移動動詞に基づく時間表現を分析し,その基底にある空間移動を時間の推移や事件の生起に写像するメタファ・マッピングのメカニズムを明らかにした。図的表現を用いた推論を題材に推論における実世界の空間的制約の影響について分析し、図の意味論的観点から、推論に対する空間的制約の干渉の形式を予測し、心理実験により二つの干渉の形式について強い証拠を得た。(D類比マッピングの記述と形式化時空間写像はイベントが持つ時空間の情報を利用する必要があることがわかっているために、イベントを媒介とした時空間の写像関係をできる限り網羅的に記述し、形式化する作業を行った。この成果の一部を田窪と坂原が9月にスイスのジュネーブ大学で、田窪が3月に韓国のキョンヒ大学で講演した。この研究は記述装置としてメンタルスペースを使うため、海外共同研究者のFauconnier氏に11月に来日してもらい、東京大学、京都大学で連続セミナーを行い分担者全員でアドバイスを受けた。(2)時空間マッピングのジェスチャーによる検証実験の準備Nunez氏たちは時間の話をする時に行うジェスチャー(空間にあるものを定位したり、方向を示したり、空間を区切ったりする動作など)が、時間と空間の写像と関係していることを示した。この方法は、話し手が老齢で実験やエリシテーションができない場合にも使えるため、琉球語のデータなどでも分析が可能である。Nunez氏と田窪が3月半ばに実験に必要なデータに関して議論し、そのうえで田窪が3月に宮古島に調査に行き、実験のための基礎資料を収集した。(3)下嶋は人間の視覚的空間把握能力の基礎にある物体ベース注意(object-based attention)の能力について、Egly et al.(2002)のパラダイムを応用した実験的研究を行い、物体をその背景から際立たせるsegregationの機能と、際出された物体をより小さな部分に分節化するsegmentationの機能が区別できることの証拠を見いだした。また、これらの知覚・注意レベルの機能が、空間把握に必要な推論コストをどのように削減するかについて計算論的に明らかにした。これらの研究は、「図的表現の理論と応用に関する国際学会(2012)」にて発表する予定である。1類比マッピングの形式化:(1)今仁と連帯研究者である宝島(位相学)との共同研究を基盤として「中、間、内」といった時空の類比マッピングの形式化を進め、さらに「前」や「後」といった時空の類比マッピングも論理的な分析が可能となるよう理論の拡張を行った。その成果を内外の学会で発表した。(2)これまで始発相と分析されてきた日本語ダイクシス動詞「来る」の時間表示用法について、より多くの例を収集・分析して,メタファ投射の整合性、概念融合の自然さの観点から、結果相と分析すべきであるという結論に至った.(3)スペイン語のvenir「来る」には、継続相(Vengo viviendo en Tokiodesdehace 10anos[私は東京に10年前から住んできた])と、結果相(Los dias vienen a ser mas cortes[日が短くなってきてしまった])と思われる用法がある。これらの用法を空間移動と時間とのマッピングの観点から検討した。2論理意味論的アプローチ: Magdalena Kaufmann氏、Stefan Kaufmann両氏と日本語空間表現の時間領域、論理領域へのマッピングに関して、Krazterの意味論を使用して記述した。ジュネーブで行われた第19回国際言語学者会議でワークショップを主催し、その成果を発表した。3宮古島データベース作成:空間、時間、論理推論に関係するジェスチャー研究の基礎となるデータを作成し、web上で公開する(www.kikigengo.jp)とともに、関係する書籍を公刊した。時空間と論理領域の間のマッピングに関する研究坂原は、動詞の現在形が例外的に過去を表す助動詞になったと言われるカタロニア語とガスコン語の資料調査と、日本語「来る」の始発相、継続相助動詞への文法化の研究を行った。資料調査の結果、カタロニア語では現在も「行く」を表す動詞が過去表示の助動詞として使われているが、ガスコン、プロヴァンサルなどの南フランスの言語では、標準フランス語と同様、「行く」の過去表示用法は見られず、未来表示の助動詞に転化していることが確認できた。日本語の「来る」に関しては、始発相、継続相の成立にメタファと概念融合が重要な役割を果たしていることを明らかにした。今仁は、時空間における位相的な相関に関するこれまでの研究を踏まえて、自然言語の「中」、「間」、「内」に関する位相的な属性を抽出することを試みた。その成果の一部は、2013年1月13日に滋賀県雄琴で開催された「平成24年度第2回意味と理解研究会」主催の会合にて「計算機による「中」の扱い」という題目で発表した。田窪は、本来空間表現である「ところ」が、なぜ、時間やさらには条件文の帰結や譲歩文など論理領域の用法を持つかのメカニズムを類比マッピングとアップデート意味論により研究した。この成果をソウル大学、ゲッチンゲン大学で発表した。

時空間マッピングのジェスチャーによる検証実験の準備時空間認識が相対オリエンテーションか絶対オリエンテーションかを実験的に確かめるため田窪は海外共同研究者のRafael Nunez氏、研究協力者長屋尚典氏と宮古島西原地区で池間方言母語話者5名(60代80代)に対し準備的調査を行った。その結果、言語を用いた課題でも、動作を用いた課題でも絶対、相対の両方のオリエンテーションを示す場合があることが判明した。この結果を踏まえて、被験者20名規模の本実験計画を立てた。図表現の意味分析のための理論的な枠組みの構築に取り組み、Barwise & Seligman (1997)のチャンネル理論に基づく「表現系」のモデルを概念的に明瞭化し、具体的な図表現系に適用する方法を示した論文を発表した(下嶋)。英語の場所の前置詞を中心に、言語と位相の関係を分析し、on, in, at, from/toは、それぞれ、位相における「境界」「空間」「離散」「区間」がその意味内容に関連していることを論証した後、各前置詞がどのような言語的制約を持つのかを明らかにした(今仁)。フランス語と日本語の時制・アスペクトを対照言語学的に研究し,空間移動が時間領域にマッピングされるメタファの基底にある認知プロセスの個別言語特異性を越えた言語普遍性を研究した(坂原)。本研究ではメンタルスペースの類比マッピングの概念を使い、空間と時間、これらと推論関係との写像関係を位相幾何学、論理意味論により明らかにした。まず空間・時間用法の前置詞がもつ特性が、位相空間の概念で解明できることを示した。日本語とロマンス諸語における移動動詞に基づく時間表現を分析し,その基底にある空間移動を時間の推移や事件の生起に写像するメタファ・マッピングのメカニズムを明らかにした。図的表現を用いた推論を題材に推論における実世界の空間的制約の影響について分析し、図の意味論的観点から、推論に対する空間的制約の干渉の形式を予測し、心理実験により二つの干渉の形式について強い証拠を得た。27年度が最終年度であるため、記入しない。言語学当初予定した計画内容はほぼ計画通り進行している。予算のうち30%が減額される可能性があったため、当初予定していたNunez氏の来日の日が決まらず、大幅に計画が遅れる可能性があったが、氏が別の予定で3月に来日したため平成24年度の宮古島調査の打ち合わせを行うことができた。その際、宮古島での調査項目の設定、調査計画をすべて確定できた。また、新たにゲッチンゲン大学Magdalena Kaufmann氏、ノースウェスタン大学Stefan Kaufmann氏の協力を得て、空間表現の論理領域へのマッピングに関する論理意味論的アプローチの研究打ち合わせができた。研究計画のうち、時空間マッピングのジェスチャー分析による検証は予定通りに実施できなかった。これは被験者が60代と比較的若い世代でしかできない課題であったため、共通語の影響が大きく出たためである。この課題は実験デザインを変更して、70代以上の高い年代の被験者に対してもう一度行い、それでもうまくいかない場合は、当初の予定通り、映像分析など、他の検証方法で代替する。その他の研究目的の達成度は予定通りに進展している。24年度の研究計画はほぼ達成できた。
卵殻膜の創傷治癒における足場としての役割及び癒着防止膜としての医用材料への可能性

卵の内側の薄皮を卵殻膜といい、過去において創傷被覆材として用いられていた。卵殻膜の創傷治癒における足場としての役割及び癒着防止膜としての医用材料への可能性を評価したところ、線維芽細胞も新生血管も膜には癒着せず、創部を"分離する"という意味では感染防止に役に立ち、創傷被覆材への応用の可能性が示唆された。卵殻膜の創傷被覆材に応用ならば、固定方法の選択は広がることが示唆された。卵の内側の白色の薄皮を卵殻膜といい、昔は、創傷被覆材として日常的に使用されていた。再生医療で用いる足場は、植え込み直後ばかりではなく遠隔期にも多大な影響をおよぼし、その結果が患者の予後を左右するといっても過言ではないほど重要である。卵殻膜の材料としての利点を生かし、また従来からの欠点を解消することができれば再生医療および臨床医学にとって極めて有効な新しい素材になると考えられた。古典的材料である卵殻膜でも処理方法の工夫により、細胞接着性を改善し足場として用いることができれば、適応用途を新しい方向に導くことができると考えた。計画として(1)材料の選択及び評価、(2)処理方法の検討、(3)細胞親和性の検討、(4)動物実験(RECモデル、他)での評価、(5)細胞親和性などの評価、等を計画した。多用されている鶏の卵殻膜をRECモデルで短期間観察したところ、周囲における線維芽細胞の増殖を阻害しないことがわかった。また、周囲において血管新生が観察されたが、形成された結合組織は卵殻膜に接着が不良であった。また、RECモデルで蓋のガラスが破損しても、チャンバー内に形成された血管の構造は保たれており、中の組織を保護することが観察された。線維芽細胞の遊走を阻害しない、および癒着しない性質と保護作用から、創傷被覆材としての可能性は示唆されたが、材料の選択および処理方法にはまだ、解決しなくてはならない点が多数あることが明らかになった。卵殻膜の成分や性質に着目して研究が進められてきたが、最近では、高度・高機能の利用法が期待されている。卵殻膜の材料としての利点を生かし、従来からの欠点を解消することができれば再生医療および臨床医学にとって極めて有効な新しい素材になると考えてきた。処理方法の工夫により、細胞接着性を化学的処理の条件を変えることにより改善し、足場として用いることが可能となり、適応用途を新しい方向に導くことができると考えた。動物実験モデルはrabbit ear chamber(REC)を用いてきたが、ステージの固定に瞬間接着剤を使用していたのをネジ止めの改良を加えたところ、作成時間が短くなり、出血に対応出来るようになったため、数をこなすことが可能になった。このモデルは非侵襲的、経時的、直視下に観察可能な慢性に観察可能である。繊維状のコラーゲンを微量足場として留置することにより、新生血管の伸展が良好であり、卵殻膜の細胞親和性が限られていることを改善することができた。観察は生体顕微鏡で毎週1,2回行い、マクロ写真撮影および生体顕微鏡での観察所見をビデオに収めた。このモデルでは血管の伸展が良く、術後2週間から創傷治癒、血管伸展を観察することが可能で、形成された組織が薄いため術後2週間では血管内を転がる白血球の移動速度を測定することが可能となり、材料の違いによる炎症反応を観察することができるのではないかと考えている。観察内容として細胞の遊走・増殖、細胞接着、また血管に関しては材料との接着、伸展方向、密度、動脈化、サイズを観察した。卵殻膜では繊維状コラーゲンほどには細胞接着が良くなく植え込み材料としてではなく、創傷被覆材としての応用の方が優れている可能性が示唆された。
胚中心におけるB細胞の自己識別および寛容誘導の分子機構

胚中心において体細胞突然変異により出現し得る自己反応性B細胞がどうして寛容に陥るのか、言い換えれば、胚中心B細胞が外来抗原と自己抗原とをいかに識別するのかは不明である。私たちは誘導性胚中心B(iGB)細胞培養系、すなわち、CD40L・BAFFを発現するフィーダー細胞(40LB)の上でIL-4およびIL-21を順次用いて、ナイーブB細胞を著しく増殖させる培養法を確立した。この系では、B細胞はIgG1かIgEへとスイッチし、胚中心B細胞の表現型を示し、vivoでは記憶B細胞か長期生存形質細胞へと分化する。この培養系を用いて、まず、抗原特異的B細胞選択系を作成した。すなわち、抗原特異的な抗原受容体遺伝子導入マウスのB細胞を、大過剰の通常のB細胞と混ぜ、その抗原を表面に提示させた40LB細胞上で培養し(前刺激)、次に、Fasリガンドを発現させた40LB上で培養すると、抗原特異的B細胞だけが生き残り、それ以外のB細胞はアポトーシスに陥った。この抗原受容体シグナルによるFas誘導性細胞死の抑制は胚中心における抗原特異的B細胞の選択を表すと考えた。しかしこれでは自己反応性B細胞も選択されてしまう。本来、抗原受容体は結合する抗原が自己か非自己かを識別できないこと、胚中心B細胞上にはFcγRIIBが発現し、そこにはすでに産生された免疫抗原特異的IgG抗体が結合し得ることなどから、1つのB細胞上の抗原受容体とFcγRIIB結合抗体とが異なる抗原を認識した場合、そのB細胞は自己抗原を認識したと規定されるとする仮説をたてた。そこで、抗原を提示する40LBとFcγRIIBを架橋するための40LBが混在する前培養にして抗原特異的B細胞選択系を行ったところ、生存する抗原特異的B細胞の割合は強く抑制された。すなわち、抗原受容体とFcγRIIBとが独立に架橋されるとB細胞はFas耐性とならないことを示している。以上より、胚中心B細胞による自己・非自己の識別は、抗原受容体シグナルとFcγRIIBシグナルの相対的関係によって規定されると考える。誘導性胚中心B細胞培養系に基づく抗原特異的B細胞選択系を用いて、抗原に結合するIgG抗体が自己・非自己識別のための標識となるというアイデアをin vitroで証明できたが、その結果をマウス個体で確認するには至らなかった。また、選択された胚中心B細胞に記憶B細胞への分化能を賦与する遺伝子を探索する試みについては、いくつかの候補遺伝子を同定したが、その決定には至っていない。さらに、ヒト末梢血B細胞を用いた誘導性胚中心B細胞培養系を構築することに成功した。B細胞上の抗原受容体とFcγRIIB結合抗体とが異なる抗原を認識した場合、そのB細胞は目己抗涼を認識したことになり、Fas感受性となって死滅するというという説をin vivoで確かめるため、IgG抗体を産生しない変異マウスにT細胞依存性抗原を免疫し、自己特異的B細胞クローンが胚中心に出現するかどうか調べる。また、記憶B細胞への分化誘導因子の同定については、誘導性胚中心B細胞に候補遺伝子を導入し、これをマウスに移入して、記憶B細胞の形成が促進されるかどうかを見るという方法で進める。さらに、現在、ヒト末梢血B細胞を用いた抗原特異的B細胞選択系の構築を進めている。T細胞依存性免疫応答の際に胚中心において免疫グロブリン遺伝子の突然変異により出現し得る自己反応性B細胞がどのように寛容に陥るのかはほとんど分かっていない。すなわち、胚中心B細胞が外来抗原と自己抗原とを識別する機構は不明である。私たちは胚中心反応を再現する培養系、すなわち、CD40LおよびBAFFを発現するフィーダー細胞(40LB)の上でIL-4およびIL-21を順次用いて、IgG1あるいはIgEにスイッチした胚中心様B細胞を強く増殖させる培養系を樹立した。この細胞は培養条件により、マウス移入後に記憶B細胞あるいは長期生存形質細胞へと分化するので生理的胚中心B細胞に近いといえる。ハプテンNP特異的な抗原受容体の遺伝子導入マウスのB細胞を、NP-CGGを表面に提示させた40LB細胞上で培養すると、NPの価数に依存してB細胞の増殖抑制が起こることが分かった。一方、胚中心様B細胞はFas感受性であるが、40LB上に発現させたFasLによるアポトーシスはNPの価数依存的に抑制された。同様のことは蛋白抗原である鶏卵リゾチームとそれに特異的なB細胞を用いた系でも示された。以上より、抗原と強く結合した胚中心B細胞は増殖停止に陥るが同時に抗原提示を試み、これを認識するTh細胞があればそのヘルプを受け増殖し、なければそのまま死に至るが、一方、抗原との結合が弱く競争的環境で抗原提示ができないB細胞はFasを介して死に至ると思われた。また私たちは、抗原受容体を架橋する2型T細胞非依存性抗原によって記憶B細胞がアポトーシスに陥り、T細胞依存性に再応答できなくなることを見出した。これは記憶B細胞がDNAのような反復性抗原の形状を自己と認識して寛容に陥ることを示している。

私たちは誘導性胚中心B(iGB)細胞培養系、すなわち、CD40L・BAFFを発現するフィーダー細胞(40LB)の上でIL-4およびIL-21を順次用いて、ナイーブB細胞を著しく増殖させる培養法を確立した。この系では、B細胞はIgG1かIgEへとスイッチし、胚中心B細胞の表現型を示し、vivoでは記憶B細胞か長期生存形質細胞へと分化する。この培養系を用いて、まず、抗原特異的B細胞選択系を作成した。すなわち、抗原特異的な抗原受容体遺伝子導入マウスのB細胞を、大過剰の通常のB細胞と混ぜ、その抗原を表面に提示させた40LB細胞上で培養し(前刺激)、次に、Fasリガンドを発現させた40LB上で培養すると、抗原特異的B細胞だけが生き残り、それ以外のB細胞はアポトーシスに陥った。この抗原受容体シグナルによるFas誘導性細胞死の抑制は胚中心における抗原特異的B細胞の選択を表すと考えた。しかしこれでは自己反応性B細胞も選択されてしまう。本来、抗原受容体は結合する抗原が自己か非自己かを識別できないこと、胚中心B細胞上にはFcγRIIBが発現し、そこにはすでに産生された免疫抗原特異的IgG抗体が結合し得ることなどから、1つのB細胞上の抗原受容体とFcγRIIB結合抗体とが異なる抗原を認識した場合、そのB細胞は自己抗原を認識したと規定されるとする仮説をたてた。そこで、抗原を提示する40LBとFcγRIIBを架橋するための40LBが混在する前培養にして抗原特異的B細胞選択系を行ったところ、生存する抗原特異的B細胞の割合は強く抑制された。すなわち、抗原受容体とFcγRIIBとが独立に架橋されるとB細胞はFas耐性とならないことを示している。以上より、胚中心B細胞による自己・非自己の識別は、抗原受容体シグナルとFcγRIIBシグナルの相対的関係によって規定されると考える。誘導性胚中心B細胞培養系に基づく抗原特異的B細胞選択系を用いて、抗原に結合するIgG抗体が自己・非自己識別のための標識となるというアイデアをin vitroで証明できたが、その結果をマウス個体で確認するには至らなかった。また、選択された胚中心B細胞に記憶B細胞への分化能を賦与する遺伝子を探索する試みについては、いくつかの候補遺伝子を同定したが、その決定には至っていない。さらに、ヒト末梢血B細胞を用いた誘導性胚中心B細胞培養系を構築することに成功した。B細胞上の抗原受容体とFcγRIIB結合抗体とが異なる抗原を認識した場合、そのB細胞は目己抗涼を認識したことになり、Fas感受性となって死滅するというという説をin vivoで確かめるため、IgG抗体を産生しない変異マウスにT細胞依存性抗原を免疫し、自己特異的B細胞クローンが胚中心に出現するかどうか調べる。また、記憶B細胞への分化誘導因子の同定については、誘導性胚中心B細胞に候補遺伝子を導入し、これをマウスに移入して、記憶B細胞の形成が促進されるかどうかを見るという方法で進める。さらに、現在、ヒト末梢血B細胞を用いた抗原特異的B細胞選択系の構築を進めている。
新しい移動追跡法を用いた島嶼生態系保全システム構築のための基盤的研究

6種の海鳥が繁殖する八重山諸島仲ノ神島において、カツオドリの長期個体群動態とその単純モデルのパラメータとなる繁殖成功率(79%)、年生残率(成鳥92%)等を解析した。また、バイオロギングにより成鳥の利用海域(繁殖期:半径100km内、非繁殖期:フィリピン南部パプアニューギニアおよび黄海)を明らかにした。一方、若鳥期の低生残率(繁殖参加まで28%)の説明のため、幼鳥にセンサを装着したが、帰還個体を再捕獲できなかった。その他にクロアジサシの非繁殖地の利用海域や、オオミズナギドリの体サイズの種内変異を明らかにした。島嶼生態系の保全管理にとって、今後は小型種の利用海域を解明する必要がある。初年度は、飛翔・採餌行動の発達と海洋生活への適応期であると考えられるカツオドリ巣立ち幼鳥に対して、時刻・照度・着水の有無・水温を1年以上記録し、照度データと日長時間により位置を推定することが可能なGLS(Geo Location Sensor)を装着した。同時に先行研究により装着していたカツオドリ成鳥からGLSの回収と再装着を行った。これまでに成鳥22個体に装着し、このうち12個の回収と再装着に成功している。仲ノ神島では、これまでに足環標識を行ったカツオドリ幼鳥が、フィリピン南部周辺海域から多数回収されたことから、フィリピンからインドネシアの多島海域が同島のカツオドリの非繁殖期の主要な利用海域であると考えられてきた。しかしながら、取得できた成鳥10個体のデータ解析を行ったところ、仲ノ神島繁殖地を渡去したカツオドリ成鳥は、南下してフィリピンのルソン島北部海域や、フィリピン南部・ボルネオ島周辺海域、パプアニューギニア北方海域まで移動する個体と、北上して東シナ海で非繁殖期を過ごす個体がいることなどが明らかになった。この結果の一部は予想の範囲であったが、主要な越冬期の利用海域にはいくつかのパターンがあることが明らかになり、さらに多くの個体を解析する必要性が示唆された。また仲ノ神島において過去30年以上にわたり継続してきた主要海鳥類の繁殖番い数や巣立ち幼鳥数等を記録した。このうち比較的繁殖期が長く、この間に繁殖番い数が4倍に増加したカツオドリについては、雛の羽衣パターンに基づく週齢査定を行ってふ化日を特定し、抱卵・巣立ち・渡去時期の各繁殖段階の移行を推定する手法を提案し、発表した。今後は、個体群変動だけでなく、産卵時期の年差と海洋環境等との関係をモニタリングできる可能性がある。1)継続的で大規模な攪乱を受けた6種の海鳥集団繁殖地・仲ノ神島において、島嶼生態系保全の基礎データとして個体群動態調査を継続した。同島中央部に密集営巣するセグロアジサシの繁殖は、人為的攪乱に加えて自然環境の影響も受けやすく年差が大きい。1980年代には最大2000程度が巣立ったが2000年代に入り4000に達する年が出るようになった。同島全域に分散営巣するカツオドリは、当初200番い前後が営巣するだけであったが2010年以降には約1000巣まで増加した。繁殖を阻害する人為的要因を排除した後の個体群の回復傾向を長期的に示しており極めて重要である。2)仲ノ神島で繁殖する海鳥の利用海域に関する調査では、カツオドリとクロアジサシの渡りと越冬海域を解明する目的で、GeoLocation Sensorを装着して移動経路を解析した。カツオドリは38度N・120度Eに至る黄海から赤道・118度Eに至るスールー海、セレベス海、マカッサル海峡、さらにパプアニューギニアからソロモン諸島に至る10度S・160度Eの海域を越冬期に利用していることが明らかになった。また同一個体の2-5年連続の移動経路解析では、各個体は各々同じ海域で越冬しており、カツオドリの非繁殖期の移動パターンには個体内で再現性があることが示唆された。一方、クロアジサシでもGLS回収に成功し、フィリピン西方の南シナ海やセレベス海を越冬海域として利用する例を初めて解明した。3)仲ノ神島と他の繁殖地間の海鳥の移動については標識調査でも全く不明である。しかし太平洋東部に分布する亜種カツオドリS. l. brewsteriの雄が2009年に1個体、2011年からは別個体も飛来し、最初の個体が2012-14年に同島のS. l. plotusの雌と連続繁殖した。カツオドリが出生島と異なる島に移動して別亜種と繁殖に至る詳細な過程を記録できた。仲ノ神島は、熱帯性と温帯性の海鳥類が各々分布の北方および南限繁殖地として同所的に繁殖する。分布の外縁近くに生息する個体群は、種の持つ生態的な特性を顕著に表わすことが多く、島嶼生態系保全にとって重要な指標となる。熱帯性カツオドリは、継続的で大規模な攪乱を受けた後に、営巣数が1985年200巣から2014年1000巣まで、年増加率5.7%で回復した。本個体群の生活史形質は、繁殖成功率78.6%、繁殖開始齢46年齢、成鳥年生残率0.92であり、熱帯海域の個体群と同等であった。一方で、5年齢までの生残率が23.7%であり、他個体群よりもやや低い傾向もあった。

その背景には、繁殖期や渡り期に季節的な制限を受ける本繁殖地では、親が子の独立までにかける世話期間の短さがあると推察された。これまでの標識調査では、独立後の幼鳥は第一回冬期にフィリピン南部海域で落鳥・回収されることが多かった。2014年繁殖期にGlobal Location Sensor (GLS)を装着した幼鳥が、11月に同海域で落鳥・回収された。その記録を解析したところ、独立期は2カ月未満と短く、死亡の1週間前から着水時間が増加しており、衰弱死したと判断され、同時期に死亡率が高いこととその過程の一助を得た。温帯種のオオミズナギドリは、日本列島に沿って繁殖分布し、仲ノ神島は最南限の繁殖地である。本個体群は他と比べて大サイズが小さく、種内変異があることを明らかにした。その意義として、低緯度では温度が高く体温調節の必要性が少ないこと、餌資源量が乏しく飛翔効率を上げる必要性があることの二つを提唱した。また、2015年は3つの強大な台風により、本種の大規模な巣穴崩壊(巣穴数と巣穴長の減少)が生じた。草類を主な植生とし、土壌基盤の脆弱な仲ノ神島では、気象・海象が本種の繁殖成績に強く影響を与えることが明らかになった。仲ノ神島海鳥集団繁殖地の生態系保全・管理を目的として、これまでの調査によりカツオドリの個体群動態と生活史形質、セグロアジサシの個体群動態、オオミズナギドリの繁殖規模の現状について概ね解析を終えた。これにより人為的な繁殖阻害要因を排除した後、40年を経て集団繁殖地として回復しつつあることを示すことができ、同島の保全・管理が概ね順調に継続されてきたことが示された。また、非繁殖期における渡り経路と利用海域、および採餌・休息行動について、温帯性のオオミズナギドリ、熱帯性のクロアジサシやカツオドリのそれぞれ成鳥でGLSを用いて事例数を毎年蓄積でき、明らかにしつつある。一方で、昨年度予定していたセグロアジサシとマミジロアジサシの成鳥へのGLS装着は、台風等による繁殖失敗が生じたために断念し、海鳥類の総合的な非繁殖期の利用海域や行動の解明について、達成度を高めることができなかった。仲ノ神島は、熱帯性と温帯性の海鳥類が各々分布の北方や南限の繁殖地として利用する。熱帯種カツオドリでは、人為的な大規模攪乱を受けた後の個体群の回復過程と、位置推定が可能なGlobal Location Sensor(GLS)による成鳥の渡り経路と越冬海域について、2016年も記録を蓄積し解析を継続した。さらに、再捕獲による個体への影響を軽減し、かつ記録回収率の向上が可能となった遠隔ダウンロード式GPSを採用し、繁殖成鳥の採餌海域の解析を行った。その結果、採餌トリップは日中の4時間程度であり、採餌範囲は最大100km、主に40km以内で、特に水深200m以浅の島棚やバンク周囲のほか、水深数千mの急斜面上が主要な採餌場であった。既存の研究により、本個体群の主要餌生物はトビウオ類であり、その他にアカイカ類や多様な小魚類も利用することが分かっている。仲ノ神島周辺海域が黒潮流域にあり、かつ複雑な海底地形にあることと、これらの餌生物の分布は関連し、沿岸採食者である本種にとって繁殖地の成立に寄与すると考えられた。この様に、成鳥の個体群動態や利用海域といった繁殖地保全に資する基礎課題を解明した一方で、死亡率の高い若鳥期における利用海域については、GLS装着個体の初帰還を待ったものの、その目視確認はできたが再捕獲には至らなかった。帰還率が高まる次年以降も継続して行きたい。温帯種オオミズナギドリでは、2015年の台風により巣穴の大規模崩壊が生じたが、2016年の巣穴密度は全く回復しなかった。本種は、巣の掘削を雄が担い、主に古巣を利用することでその労力を軽減する。
新規フォトトリガー反応を利用した細胞内分子送達/可視化システムの創製

パルミチン酸とGPCR細胞内ループ領域ペプチドのハイブリッド分子であるペプデューシンの膜透過機構の解明をめざした分子プローブの設計、合成および評価を行った。光切断とFRET蛍光クエンチングシステムを組み込んだモデルペプチドは、光照射による結合切断により、任意のタイミングで蛍光を復活させることができ、ペプデューシンの膜透過機構の解明に向けた有用なツールとなることが明らかとなった。光照射による光感受性リンカーの開裂に依存したフルオレセイン蛍光の放出を検証する目的でσニトロベンジル型光感受性リンカーを用いたFRETモデルペプチドの合成を行った。クロロトリチル樹脂上に保護ペプチド鎖(5残基)をFmoc法にて構築後、別途合成した側鎖にDabcylを有するFmoc-Lys(Dabcyl)-OH、σニトロベンジル型光感受性リンカー、フルオレセインの順に縮合を行なった。その後、樹脂を95%TEAで処理し、側鎖保護基の脱保護と樹脂からの切り出しを行い、逆相HPLCで精製することにより目的のモデペプチド得た。今後、本モデルペプチドのERET効率の測定を行い、Pepducin機能ドメインの細胞内移行の解析に応用する。また、より優れた反応性を有する光感受性リンカーの開発を目指し、以前に著者らが報告したジメチルアミノフェナシル型光感受保護基の誘導体の合成と評価を行った。フェナシル基芳香環へのメトキシ基の導入やナフタレン環構造での置換を行い、Cbz-Gly-OHのエステル体として光反応性を評価した。合成した新規光感受性保護基は光照射(hv>300nm)によりCbz-Gly-OHを放出することが明らかとなったが、既知のジメチルアミノフェナシル型光感受保護基より光切断反応速度は低下した。これら化合物の反応性の差は化合物ごとのλmaxの差異に起因する可能性も考えられるため、今後は、より長波長の光を用いた光切断反応による評価を行う予定である。その後、樹脂を95%TEAで処理し、側鎖保護基の脱保護と樹脂からの切り出しを行い、逆相HPLCで精製することにより目的のモデルペプチド得た。
薄膜の厚さ測定に音響信号を利用する新しい方法の研究

剛壁によって囲まれた厚さ一定の空気層の上部に薄膜を置き、薄膜の上部に設置した音源であるスピーカから音響を発生させる。空気層の厚さと薄膜の厚さによって決まる周波数の共鳴が空気層内に発生し、その共鳴音をマイクロホンおよびアンプを通してFFTへ送り共鳴周波数を記録させる。空気層厚さを一定にしておくと薄膜の厚さによって周波数は変化する。このような原理を利用して薄膜の厚さ測定の新しい方法を考察した。実験装置を試作し、種々の厚さのポリエスエチレン膜について膜の上方に設置した平面スピーカより平面波を送波した。空気層下部に設置したマイクロホンにより共鳴音を測定した。塩化ビニール膜についても同様に膜の厚さ測定の実験を行った。これらの実験を通して次の結論が得られた。(1)共鳴音の周波数と膜の厚さとの間には良い対応が見られた、薄膜の厚さを音響の周波数を用いて測定できることが明らかになった。(2)共鳴周波数は、スピーカと膜と間の距離、空気層厚さ、膜の厚さ(膜の面密度)が小さくなるほど上昇することが明らかになった。(3)薄膜の厚さの変化に伴う共鳴周波数の変化量は、スピーカ高さと空気層厚さが共に比較的小さい場合のほうが大きくなることが明らかになった。(4)空気層厚さ、スピーカ高さを共に小さくすると膜の厚さと共鳴周波数の関係は次第に曲線状になり、いずれか一方を大きくしていくと直線状に変化する傾向を示した。ポリエチレン等の薄い膜の厚さを測定する方法として,現在はマイクロメ-タやダイヤルインジケ-タ等が用いられている。これらはいずれも接触測定法であるため,膜に傷がついたり,精密な測定が出来ない等の欠点がある。そこで,音響の共鳴周波数を利用して薄膜の厚さを測定する新しい方法を考案した。この方法は剛壁と薄膜で囲まれた空胴部に音響を発生させると,その発生音の周波数が薄膜の厚さによって変化することを利用して,音響の周波数を測定して厚さを知るもので,まず実験装置を製作した。約50種類の任意の厚さのポリエチレン膜を製造してもらい,これらを実験装置に取り付け実験を行った。音源にはまず小さいスピ-カ-を用い,その設置場所を種に変化して実験を行った結果,空胴部の中央が最適であることがわかった。さらに大きな平面スピ-カを膜面上部に取り付け,膜面の上部から平面波を放射して共鳴させる方法についても実験を行った。共鳴音を周波数分析した結果,共鳴周波数におけるレベルのピ-クが大きく現れることが明らかとなり,薄膜の厚さを変えることによってこのピ-クの周波数が移動することが明らかになり,共鳴音の周波数と薄膜の厚さとの関係を実験的に明らかにすることが出来た。さらにスピ-カの位置,とくにスピ-カと膜面との距離が変化すると周波数も変化するため,スピ-カを常に固定させておくことが必要である。なお,これらの実験結果の詳細は日本械学会論文集に投稿してあり,掲載号及び頁は未定である。さらに,平面スピ-カから平面波を膜面に放射して膜厚を測定する場合について理論解析を進めている。ポリエチレン以外の膜についても上記の実験装置を使用し,共鳴音の周波数を利用して厚さを測定する実験を進めている。実験装置を試作し、種々の厚さのポリエチレン膜について膜の上方に装置した平面スピーカより平面波を送波した。

これらの実験を通して次の結論が得られた。(1)共鳴音の周波数と膜の厚さとの間には良い対応が見られ、薄膜の厚さを音響の周波数を用いて測定できることが明らかになった。(2)共鳴周波数は、スピーカと膜との間の距離、空気層厚さ、膜の厚さ(膜の面密度)が小さくなるほど上昇することが明らかになった。(3)薄膜の厚さの変化に伴う共鳴周波数の変化量は、スピーカ高さと空気層厚さが共に比較的小さい場合のほうが大きくなることが明らかになった。(4)空気層厚さ、スピーカ高さを共に小さくすると膜の厚さと共鳴周波数の関係は次第に曲線状になり、いずれか一方を大きくしていくと直線状に変化する傾向を示した。
種の多様性と物質循環を考慮した放牧草地の生態系管理手法の創出

ハイパースペクトル画像解析を利用したリモートセンシング(RS)により,放牧草地内の草種および草量の空間分布を把握することができた。また,全地球測位システム(GPS)およびバイトカウンタにより,家畜の採食場所の特定が可能となった。放牧地内の植生と家畜の関係性は,生成した草種および草量の空間分布マップと採食位置を比較することにより明らかとなった。本研究では,放牧草地の生態系構成要素の特性をRS(リモートセンシング),GPS(全地球測位システム)およびGIS(地理情報システム)により解明し,種の多様性や物質循環を視野に入れた放牧草地維持管理システムの構築を目指す。本研究で得られる成果は,広大な放牧草地生態系の評価だけでなく,生態系保全・修復技術の考案にも役立つことが期待できる。平成22年度は,(1)RSによる植生・草量のモニタリング,(2)植生と土壌理化学性との関係,(3)RSによる間接的な土壌理化学性のモニタリングに重点を置き研究を進めた。RSによる植生・草量のモニタリングでは,グランドベースのシステムとGPSを利用して,構成草種判別および草種別草量の推定が高精度で実行できた(草種判別率:80.3%,草量推定時決定係数:0.71)。また,草種および草量の地理情報マップの生成により,放牧草地内の空間変動を捉えることができた。加えて,草地内の枯死物量の分布推定も高い精度で実行できた(枯死物判別率:99.7%,枯死物量推定時決定係数:0.48)。植生と土壌理化学性との関係解明では,土壌理化学性(窒素成分含量)は草種構成割合の違いを反映している可能性が示唆された。そのため,データの蓄積を図り,複数年度での植生と土壌理化学性について検討する必要があると考えられた。間接的な土壌理化学性のモニタリングでは,有意な成果を得ることができなかった。解析手法およびデータ収集手法を再検討することで,土壌理化学性の推定および空間変動の把握が可能と考えられた。草地および家畜管理を適正に実行するためには,放牧草地生態系の各構成要素の機能および特性を理解し,要素間の相互関係を解明することが必要となる。近年,放牧草地生態系の観測・評価にリモートセンシング(RS),全地球測位システム(GPS)および地理情報システム(GIS)が活用され始めてきた。しかし,パッチ上に分布する放牧草地内の構成草種の多様性や草量の不均一性を把握することは困難である。そこで本研究では,種の多様性や物質循環を視野に入れた放牧草地維持管理技術の考案を目的として,(1)高い地上分解能のRSによる植生情報の推定,(2)GPSによる家畜個体の行動観察,および(3)放牧草地のGISの開発について検討した。北海道大学北方生物圏フィールド科学センター生物生産研究農場内の放牧地に設けた4つの牧区を調査対象とした。地上分解能および波長分解能が高いRSシステムによる植生情報の推定では,構成草種判別および草量推定が高い精度で実行できた(構成草種判別率:80.3%,草量推定モデル決定係数:0.71)。さらに,これらの結果から,草地内の植物種および草量の空間的不均一性を捉えることができた。家畜個体の行動観察では,GPSとバイトカウンタを装着させた家畜を一定時間放牧させることで,牧区内の採食位置,バイト数の変動を特定することができた。家畜の採食位置は,個体により異なる分布しており,嗜好性の差に起因する個体差が影響していると考えられた。植生および家畜行動を総合的にみると,イネ科牧草とマメ科牧草が混在する領域で主に採食している傾向があった。また,このことは放牧前後の草量の差から求めた推定採食量からも明らかとなった。
アブラナ科植物の産生する新奇含硫ファイトアレキシンの生物有機化学的研究

1)カブスライスを実験材料として用いて、ファイトアレキシン(PA)およびカラシ油配糖体に及ぼす紫外線照射の影響をHPLC分析により経時的に調べた。紫外線照射により脂肪族カラシ油配糖体の含量が急減したのに対し、インド-ル系カラシ油配糖体含量は急増した。またPAの産生が認められた。一方、非照射のスライスにおいては、カラシ油配糖体に関して同様の傾向がみられたが、PAの産生は認められなかった。PAの産生蓄積には、付傷ストレス以外の要素がさらに必要である。2)α位を^<13>Cでラベルしたトリプトファンを紫外線を照射したカブに投与したところ、スピロブラシニンのイミノ炭素に^<13>C標識が取り込まれた。このことはブラシニンの孤立したチオカルボニル炭素が標識されたことを意味し、トリプトファンからブラシニンへ至る生合成過程において分子内転位反応が起こっていることを示している。3)同位体で標識したトリプトファンおよびメチオニンの投与実験から、ブラシニンのインド-ル環はトリプトファンに、メチルチオ基はメチオニンにそれぞれ由来することが判明した。4)同位体で標識したブラシニンの投与実験から、ブラシニンはシクロブラシニンおよびスピロブラシニンの前駆体であり、スピロブラシニンはシクロブラシニン、ジオキイブラシニンを経由せずに、ブラシニンから直接生合成されることが明かとなった。5)紫外線を照射したカブに、モデル基質としてベンジルイソチオシアナ-ト投与したところ、ブラシニン側鎖を有する化合物が単離された。6)アブラナ科植物では、インド-ル系カラシ油配糖体の生合成経路の全部あるいは一部を利用してインド-ル系イソチオシアナ-トが重要中間体として生成し、さらに独自の生合成経路が誘導されることにより、アブラナ科PAの生成に至るという生合成経路を提出する。レタス腐敗病原菌を接種したキャベツ、ハクサイが産生するファイトアレキシン(PA)を重点的に探索した。ハクサイについては微量PAの単離を行った。主PAが2個のイオウ原子を含むのに対し、今回単離した2種の新PAは1個のイオウ原子のみを含む。低温から温度を変えてNMRを測定することにより、新PAの構造に関して興味ある知見が得られた。構造は最終的に合成により確認した。キャベツも病原菌接種により多種類のPAを産生した。ハクサイと共通する多くのPAを含むが量的割合は異なり、ハクサイのPAにくらべ極性の高いPAが多い。低極性分画から3種の新PAを単離した。このうちの2種は、これまでとは異なるタイプのPAであり、構造はメトキシブラシニンからの誘導により決定した。ハクサイとキャベツの種間雑種ハクランについて産生条件を検討した。二次元TLCの比較からハクランに特徴的なPAを見出だし、単離を進めている。また、一連のアブラナ科食物の産生するPAを迅速に定量分析するための簡便な分析方法を検討した。アブラナ科PAの生合成実験のため、ダイコンを用いて取り込み条件を検討した。硫酸銅溶液をぬり、代謝活性を上昇させた後、重水事標識したブラシニンを投与したところ重水事化されたシクロブラシニンが単離され、生合成経路の一つが証明された。スピロブラシニンはシクロブラシニンを経由して生合成されると推定されるものでシクロブラシニンを投与したところ、シクロブラシニン消失にもかかわらず目的物は検出されなかった。別な生成物も検出されなかった。いったん植物組織にとりこまれると代謝速度が早いためと考えられる。