hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組み合わせテストを応用した組込みシステムの検証項目生成の研究

平成30年度は,目的の一つであるモデルの生成に関して,“状態数削減および抽象化"と“確率系への拡張"に取り組んできた.この取り組みにおいては,ロボティックス領域で用いられる自己位置推定アルゴリズムを主たる対象としている.平成29年度に発表した,モデル構築と検査式の構築に関する手法の成果に基づき,同一の手法をネットワーク領域に適用した.ネットワーク領域への適用においては,系の振舞いは非決定性を含むものの確率系ではないとしてモデルを構築した.この成果は査読付き国際会議で発表した.この同一手法を異なる領域に適用した結果より,系を構成する因子や再帰的なモデル構築の手法に繋がった.また,平成29年度の成果では,検証結果からモデルまたは検査式を再構築する際には手動で解析を行っている問題があった.モデルまたは検査式の再構築は再帰的に行われるため,再構築の手法を確立する必要がある.この問題に対して,確率を含む系から確率を含まない系に変換する手法に取り組んだ.一般には,確率を含む系から確率を取り除くことはできないが,自己位置推定など対象系が持つ特徴や検査式の性質によっては可能となる.このような場合において,確率を含まない系に変換し,この系で検証を行なう.検証した結果から得られる反例を解析し,確率を含まない系でモデルの再構築を行なう研究に取り組んでいる.反例解析は手動で行なっている問題はあるものの,反例に基づくモデルの再構築が可能であることを示し,この成果を国際会議にて発表した.研究計画に記した“状態数削減と抽象化"は,検証におけるモデルまたは検査式の変換手法に関係する.一定の条件の元に,確率を含む系から含まない系に変換する手法は,状態数が削減されるとは限らないが,抽象化と詳細化に関係する.この取り組みにより,確率を含む系では適用が難しい反例の解析やモデルの再帰的な構築に,既存の研究成果を含む手法の適用が考えられるようになった.また,平成29年度はロボティックス領域を具体的な対象としていた手法をネットワーク領域へ拡張できたことは,取り組んでいる手法の一般化に繋がると考えられる.平成29年度に課題となったヒューリスティックな変換は,平成30年度の取り組みで一定の条件の元で解決したと考えられる.しかし,反例の解析やモデルの再帰的な構築において,人手を介している点は,研究目的に記載した検証の自動化において問題となる.この点を解決するために課題に研究を進める.平成29年度は,仕様書からの因子および因子間の制約を抽出する手法を主たる目的としていた.この項目に対して,「話題沸騰ポット」の要求仕様書を具体例として,日本語の形態素解析器Kuromojiを用いて仕様書の形態素の取得と因子間の制約を取得する手法に取り組んでいる.形態素の抽出は容易であるが,仕様書の不完全さや曖昧さを十分に排除するに至ってなく,同じ意味を持つ異なる語の扱いなどは手動で対応するなど,未解決の問題が残っている.また,形態素の型情報の扱いなどにも課題が残っている.モデルの生成および検査式の生成も目的の1つとしていたが,平成30年度以降の課題としていた確率系への拡張も見据えて,適用事例の研究にも取り組んでいる.具体的には,ロボティックス領域で用いられることが多い自己位置推定アルゴリズムを対象として,確率的な振舞いを含むモデルの構築と検査式の生成について,適用手法を含めてこの課題に取り組んでいる.このアルゴリズムは,動作は非決定性で説明できる一方,確率的な要因も取り込むことができる点に特徴がある.この課題に対して,手動ではあるがモデル構築と検査式の構築に関する成果を国際会議にて発表した.また,同手法のネットワーク領域への適用に関しては国際会議に投稿中であり,査読結果待ちとなっている.同一手法の異なる領域への適用から得られる結果は,因子の抽出手法や因子間の制約,モデル構築や検査式の生成など,今後の取り組みに繋がると考えられる.確率系を含むモデル構築は研究計画の先を見据えた取り組みを行なえている.また,事例となる自己位置推定アルゴリズムの適用は,アルゴリズムそのものの検証だけでなく,一般化した上での他領域への適用も行なっている点は進展がある.一方,仕様とモデルの同期にヒューリスティックスが含まれているため,自動化が行なえていない.これらの結果から,事例や適用方法に関する研究は進展しているものの,全体としてはやや遅れていると評価した.平成30年度は,目的の一つであるモデルの生成に関して,“状態数削減および抽象化"と“確率系への拡張"に取り組んできた.この取り組みにおいては,ロボティックス領域で用いられる自己位置推定アルゴリズムを主たる対象としている.平成29年度に発表した,モデル構築と検査式の構築に関する手法の成果に基づき,同一の手法をネットワーク領域に適用した.ネットワーク領域への適用においては,系の振舞いは非決定性を含むものの確率系ではないとしてモデルを構築した.この成果は査読付き国際会議で発表した.この同一手法を異なる領域に適用した結果より,系を構成する因子や再帰的なモデル構築の手法に繋がった.また,平成29年度の成果では,検証結果からモデルまたは検査式を再構築する際には手動で解析を行っている問題があった.モデルまたは検査式の再構築は再帰的に行われるため,再構築の手法を確立する必要がある.この問題に対して,確率を含む系から確率を含まない系に変換する手法に取り組んだ.一般には,確率を含む系から確率を取り除くことはできないが,自己位置推定など対象系が持つ特徴や検査式の性質によっては可能となる.このような場合において,確率を含まない系に変換し,この系で検証を行なう.検証した結果から得られる反例を解析し,確率を含まない系でモデルの再構築を行なう研究に取り組んでいる.

反例解析は手動で行なっている問題はあるものの,反例に基づくモデルの再構築が可能であることを示し,この成果を国際会議にて発表した.研究計画に記した“状態数削減と抽象化"は,検証におけるモデルまたは検査式の変換手法に関係する.一定の条件の元に,確率を含む系から含まない系に変換する手法は,状態数が削減されるとは限らないが,抽象化と詳細化に関係する.この取り組みにより,確率を含む系では適用が難しい反例の解析やモデルの再帰的な構築に,既存の研究成果を含む手法の適用が考えられるようになった.また,平成29年度はロボティックス領域を具体的な対象としていた手法をネットワーク領域へ拡張できたことは,取り組んでいる手法の一般化に繋がると考えられる.仕様書の因子とモデル間の関係を示す際に用いているヒューリスティックスを排除し,論理的に対応関係を示す手法に取り組む.確率的動作を含む対象系の研究と他領域への適用からは因子の抽出や抽象化へ繋がると考えられることから,平成29年度の成果を活用しつつ,課題の研究を進める予定である.平成29年度に課題となったヒューリスティックな変換は,平成30年度の取り組みで一定の条件の元で解決したと考えられる.しかし,反例の解析やモデルの再帰的な構築において,人手を介している点は,研究目的に記載した検証の自動化において問題となる.この点を解決するために課題に研究を進める.平成29年度に購入予定として計上していたサーバの購入を平成30年度に延期したため.また,ネットワーク領域への適用にあたり,平成30年4月1日より研究分担者を1名増員するため,配分用の研究費として一部を繰り越しました.ネットワーク領域への適用にあたり,平成30年度より研究分担者を1名追加しました.平成31年度にも引き続き研究分担者を担当していただくため,研究活動に必要な配分用の研究費として一部を繰り越しました.
南極の海洋生態系の保全のための国際協力：制度間の相互作用とその調整

本研究では、南極海の海洋生態系の保全と利用に関する国際制度間の相互作用を特定したうえで、相互作用の駆動要因、制度間の相乗効果を強化し悪影響を回避・軽減するための対応、相互作用が制度の有効性に及ぼした影響を分析した。南極条約体制を構成する諸制度、および、国際海事機関や国連海洋法条約等グローバルな諸制度を対象とした事例分析から、制度間の権限の明確化・詳細化という、いわば「棲み分け」が海洋の統合的管理を推進する上で重要な役割を果たしうることが分かった。また、相互作用の管理の分析枠組みの改良のためには、調整行動の積み重ねによる制度間の安定化の過程を明示的に組み込むことが有用であることが明らかになった。本研究では、南極条約協議国会合(ATCM)、南極海洋生物資源保存委員会(CCAMLR)、国際海事機関(IMO)などの諸制度の間で生じてきた相互作用を特定するとともに、制度間の相乗効果を強化し、悪影響を回避・軽減するためにどのような対応がとられたのか、相互作用が制度の有効性にどのような影響を及ぼしたのかを分析した。ATCMとIMOとの間では、南極海の環境保護と海洋安全の確保を目的とした極域航行指針の策定にあたって、両制度の管轄範囲が重複していることから制度間で競合が生じた。しかし、指針の策定過程を経てIMOの専門性や適格性がATCMにより学習されることで、制度間の調整が図られたことが分かった。その後の重油規制ではIMOの規制権限がATCMにより明示的に認められたが、これは過去の経験を基礎とした制度間関係の安定化として評価できる。ともに南極条約体制の一部をなすATCMとCCAMLRとの間では、特別保護海域の設定に関して、両者の権限の範囲を詳細化・明確化する形で調整が図られた。海洋管理においてはこれまで統合的管理の考え方が重要視されてきたが、上記のような事例では、統合的な視点からの政策の策定よりも、むしろ、各機関の権限の詳細化・明確化という、いわば制度間の「棲み分け」が進んでいることが指摘できる。また、国際的な海洋生物資源管理の先駆的事例とされるCCAMLRの有効性は、他の地域漁業管理機関で構築された科学的知見や政策手法の学習により強化されてきたことが分かった。国際制度間の調整に関する理論枠組みとしては、現在のところオーバーチュアが提唱したInterplay Managementの分析枠組みが有用であるが、上記のような国際制度間の「棲み分け」や、相互作用が制度の有効性に及ぼす影響を分析するためには、改良の余地がある。こうした成果の一部は、学術論文誌および学会で発表した。南極海の海洋生態系の保全と利用にかかわる国際制度の相互作用を明らかにするために、各制度のもとで採択された管理措置、決議、勧告等の交渉過程について、意思決定機関の議事録等の記載内容を基礎とした分析を行った。国際協調のもとでの海域管理という点で国際レベルおよび国レベルで重要な政策的課題を含むケースを特定し、分析を行った。南極海の環境と資源を扱う数多くの国際制度のうち、南極条約、南極海洋生物資源保存委員会(CCAMLR)、国際捕鯨委員会(IWC)、国際海事機関(IMO)、国連海洋法条約(UNCLOS)の間で生じてきた相互作用とアクターの対応について検討した。各機関の公式文書のサーベイに加え、IWCについては年次会合にオブザーバーとして出席し、各国の交渉態度を実態に即して把握することができた。理論的側面に関しては、国際関係論のレジーム研究の分野において提唱されてきた諸概念(レジーム複合体、フォーラム・ショッピング、制度間相互作用、制度の断片化など)についてレビューした上で、相互作用の管理(Interplay Management)の分析枠組みを用いて、いくつかの具体的事例を対象に制度間の不整合や齟齬に対するアクターの調整行動を分析した。そうした分析結果の一部は国内外の学会にて報告した。国際制度の相互作用を扱う概念枠組みとしては従来、アクターが自らの利益を追求する戦略的行動に着目した概念が多く提案され、事例研究が行われてきたが、本研究は制度の実効性の低下や関係国の対立強化を回避しようとするアクターの行動を分析するものであり、今後も分析枠組みの改良と事例分析の蓄積を図ることで、制度間の相乗効果を強化し悪影響を回避するための方策を検討するために有用な知見を構築することが可能である。平成26年度には、南極地域を対象とした諸制度で構成される南極条約体制(ATS)と、国連海洋法条約(UNCLOS)を中心としたグローバルな国際制度との間の相互作用を特定・分析した。また、南極海洋生物資源保存委員会(CCAMLR)と、絶滅のおそれのある野生動植物の種の国際取引に関する条約(CITES)や他の漁業資源管理機関(RFMO)との間の相互作用が制度の有効性にもたらした影響について分析した。ATSとUNCLOSの相互作用に関しては、1970年代から80年代初頭にかけての第三次国連海洋法会議における南極海の位置づけを巡る議論、および、国連総会におけるATSの排他性への指摘と国連にて南極問題を扱うべきとする議論が、ATSの主要メンバー国によるATSの堅持と安定化をめざす行動を促進したといえる。また、CCAMLRの主要対象種であるマジェランアイナメの資源水準の悪化を受けて、CITESにおいて同魚種の附属書II掲載が提案されたことが、CCAMLRにおける規制強化の動きを促進したと考えられる。こうした分析結果の一部は本年度8月に開催された国際学会において発表した。

上記のような事例と、平成25年度に実施したIMOの事例分析の結果をあわせて考えると、ATS以外の国際制度のもとで南極の諸問題への対応の必要性が提起されることにより、ATSにおいて同制度の正当性を強化する必要性が認識されるとともに、ATSと他制度との間の管轄領域の明確化が促進されるという効果が複数の事例で観察可能である。このように複数の国際制度間の相互作用の結果として規制の強化が促進されたり、制度間のいわば「棲み分け」が明確化される過程についての理論的枠組みとしては、既存の制度間相互作用の概念枠組みを基礎としつつ更なる改良を加えていくことが必要であると考えられる。平成27年度は研究を中断したため、研究実績に関する報告事項なし。研究中断期間:2015年4月7日2016年3月31日事由:産前産後休暇および育児休業を取得したため産前産後の休暇及び育児休業を取得し、研究を中断したため。本研究では、南極海の海洋生態系の保全と利用にかかわる国際制度間の相互作用を特定したうえで、相互作用が制度の有効性に及ぼす影響、制度間の相乗効果を強化し悪影響を回避・軽減するための対応、そうした対応を駆動した要因を分析した。南極条約体制(ATS)の枠内では、南極条約協議国会合(ATCM)、環境保護委員会、南極海洋生物資源保存委員会(CCAMLR)の間で特別保護区域の設定に関する権限の詳細化・明確化が図られたことが分かった。また、生態系アプローチの先駆的事例として評価されてきたCCAMLRの管理措置が他の地域漁業管理機関からの科学的知見と政策手法の学習を通じて立案された過程を特定した。ATCMと国際海事機関(IMO)との間では、極域航行指針の策定にあたって競合が生じたが、専門性や適格性を相互に学習することで調整が図られ、こうした経験はその後の重油規制において制度間の関係を安定化する要因として働いた。CCAMLRとCITESの間では、CITES附属書掲載提案がCCAMLRにおける資源管理措置の強化につながった。ATSと国連との間では、国連総会での南極問題の議論、ATSの排他性に対する批判が、ATSの正統性確保のための行動を促し、ATSにおける意思決定を促進した。また、国連海洋法条約と南極条約の間の不整合に関して、オーストラリアが単独で自律的な調整を図ったケースも特定されたが、そこでは領土権に関する南極条約の基本原則の維持と対立の再燃回避が調整の促進要因として働いた可能性が高い。こうした事例分析により、制度間の権限の明確化・詳細化という、いわば「棲み分け」が海洋の統合的管理を推進する上で重要な役割を果たしうることが分かった。また、相互作用の管理の分析枠組みの改良のためには、調整行動の積み重ねによる制度間の安定化の過程を明示的に組み込むことが有用であることが明らかになった。本研究では、南極海の海洋生態系の保全と利用に関する国際制度間の相互作用を特定したうえで、相互作用の駆動要因、制度間の相乗効果を強化し悪影響を回避・軽減するための対応、相互作用が制度の有効性に及ぼした影響を分析した。南極条約体制を構成する諸制度、および、国際海事機関や国連海洋法条約等グローバルな諸制度を対象とした事例分析から、制度間の権限の明確化・詳細化という、いわば「棲み分け」が海洋の統合的管理を推進する上で重要な役割を果たしうることが分かった。
バゾプレシン分泌調節に果たす脳内神経伝達物質の視床下部微小透析法による検討

近年、脳内神経伝達物質であるノルアドレナリン(NA)、グルタミン酸(GLU)およびγ-アミノ酪酸(GABA)等のバゾプレシン(AVP)分泌および循環調節に及ぼす作用が明かになってきた。しかし、これらの神経伝達物質が生理的負荷に対してどのように脳内でAVP分泌や血圧の調節に関与するかは未だ不明である。本研究では意識下のラットを用いて浸透圧、血圧および循環血液量の変化時に視床下部室傍核のNA、GLUおよびGABAの各組織濃度をマイクロダイアリシス(MD)法を用いて測定して、その変化と血中AVP濃度および血圧の変化の関係を検討した。実験1:昇圧および降圧物質抹梢投与の視床下部内NAおよびGABA濃度、血中AVP濃度および血圧に対する作用。アンジオテンシンII(100ng/kg/min)30分間の静脈投与は平均動脈圧(MAP)およびGABA濃度を上昇させたが、NAの代謝産物であるMHPG濃度および血中AVP濃度には変化を認めなかった。他方、ニトロプルシド(NP;10μg/kg/min)30分間の静脈投与はMAPおよびGABA濃度を低下させ、血中AVP濃度は上昇したがMHPG濃度は不変だった。実験2:高張食塩水(HS)刺激の視床下部内GLUおよびGABA濃度、血中AVP濃度、血圧に対する作用。HS(2.5MNaCl)60分間の静脈投与は血清Na、浸透圧、MAPおよび血中AVPを増加した。GLU濃度は変化しなかったがGABA濃度は有意に減少した。実験3:出血刺激の視床下部内GLUおよびGABA濃度、血中AVP濃度、血圧に対する作用。循環血液量の30%の脱血はMAPおよびGABA濃度を低下させ、血中AVP濃度を上昇したが,GLU濃度は不変だった。考察NP、HSおよび出血刺激時に血中AVPが増加した際にGABAの変化が捉えられた事は脳内神経伝達機構を解明する上でMD法が有用である事が示唆された。これらの刺激時にNAおよびGLUは変化しなかったが、GABAの組織濃度が低下した事から血圧低下、浸透圧上昇および出血に伴うAVP分泌調節に脳内GABAが重要な役割を果たしている事が示唆された。本研究の目的は意識下のラットを用いて高張食塩水(HS)投与による浸透圧及び血圧上昇時や、脱血による循環血液量減少及び血圧低下時にVP分泌や循環調節において重要な視床下部内側核の神経伝達物質の組織濃度を微小透析法を用いて測定し、血中バゾプレシン(VP)濃度の変化との関係を明らかにすることである。平成5年度は薬剤による血圧変動時及びHS投与時に、視床下部で主に刺激性調節を行うNE及び抑制性調節を行うGABAの組織濃度が変動するか否かを検討した。しかし、予備実験で視床下部透析液中のNE、E、DAの濃度が低く、本実験系での検討は困難と考えられたため、測定可能なNEの代謝産物であるMHPGとGABA濃度について検討することにした。計画II:HS末梢静脈投与実験。30分間の2.5M NaCl静脈投与はMAPを上昇し、血中AVPを増加し、透析液中GABA濃度を低下したがMHPGは不変だった。現在、対象例数を増やして更に検討中である。以上の結果は、視床下部室傍核近傍の組織GABA

濃度の明かな変化を示唆しており、特にGABA濃度の低下が末梢へのAVP分泌を促進している可能性が示された。一方、MHPG濃度は明らかな変動を認めなかったが、平成6年度に行う出血実験で変動することが予想される。計画1:出血刺激下の視床下部内GutamateおよびGABA濃度。血中AVP濃度、血圧、心拍数に対する作用。オスSDラットを用いてマイクロダイアリシス(MD)プロ-べを室傍核側方に挿入し、翌日に意識下無拘束にてリンゲル液で灌流(2μl/min)した。30分間灌流液を採取後、循環血液量の30%を1分間で脱血し、0、5および30分後に採血、血圧および心拍数(HR)の測定を行い、この30分間再び灌流液を採取した。結果無処置の対照群では各測定値で変化しなかった。出血により平均血圧(MAP)は46%低下、HRは9%上昇し血中AVPは約100倍に増加した。灌流液中Glutamate濃度には変化を認めなかったがGABA濃度は55%の減少を認めた。計画2:高張食塩水刺激下の視床下部内GlutamateおよびGABA濃度、血中AVP濃度、血圧、心拍数に対する作用。対象及び手術は計画Iと同様に行った。0.15MNaCl静注下に30分間灌流液を採取後、2.5MNaClを60分間静注し0、30、60分に採血とMAP、HRの測定を行い30分間計2回の灌流液採取を行った。結果高張食塩水の投与により血清Naおよび浸透圧は約10%上昇した。MAPは25%上昇、HRは14%低下し血中AVPは約90倍に増加した。灌流液中Glutamate濃度には変化を認めなかったがGABA濃度は30分で23%、60分で36%に有意に減少した。考察脳内アミノ酸が神経伝達物質としてAVP分泌調節に重要な役割を果たしている事が示唆されている。しかし、これを実測して証明した報告は未だ無い。本研究では刺激性アミノ酸のGlutamateと抑制性アミノ酸のGABAが出血および高張食塩水刺激時にAVP分泌調節に果たす役割を解明する為、微小透析法を用いてGlutamate及びGABAの脳内組織濃度の変動を血中AVPの変動と共に検討した。出血および高張食塩水刺激時に血中AVPが増加した際、GABAの変化が捉えられた事は脳内神経伝達機構を解明する上で本法が有用である事が示唆された。いずれの刺激時にもGlutamateは変化しなかったが、GABAの組織濃度が低下した事から出血および浸透圧上昇に伴うAVP分泌調節に脳内GABAが重要な役割を果たしている事が示唆された。
地域に住み続けることのできる高齢者

本研究では,そのような条件が整っていれば高齢者が地域に住み続けることができるのか調べるため,平成4年に行った岩見沢市,および三笠市に住む65歳以上の高齢者調査(以後,前回調査とよぶことにする)の追跡調査を行った.前回調査に参加した岩見沢在住者503名,三笠在住者324名を対象として郵送法で調査をした.有効回答数は,岩見沢(前回調査以後の市外転出者を含む)298名、三笠(前回調査以後の市外転出者を含む)169名であった.その他,「転居先不明」などで戻ってきたものが岩見沢で17,三笠で22,「死亡」や「回答不能」という回答が岩見沢で32,三笠で31あった.前回調査から3年半たっているため,平均年齢は75歳となっている.しかし,調査対象者の健康状態は「健康」41%,「体調がおもわしくないときがある」25%,「病気がちである」10%,「現在病気である」22%と前回調査とその割合はほとんど変わっていない.家族形態は「一人暮らし」14%,「夫婦のみ」51%,「未婚の子と同居」9%,「既婚の子と同居」20%,「その他」5%となっている.前回調査と比べ,「「一人暮らし」が3%ほど増え,その分「夫婦のみ」が減っているが,割合はあまり変わらない.このように,3年半という短い期間では調査対象者の健康状態や家族形態にはあまり変化がみられなかった.今後は,死亡したり戻ってきた対象者の前回調査の属性,あるいは現在の健康状態と前回調査の属性の関係などについて検討することが必要であるが,平成8年の学会に向けて現在分析中である.本研究では,そのような条件が整っていれば高齢者が地域に住み続けることができるのか調べるため,平成4年に行った岩見沢市,および三笠市に住む65歳以上の高齢者調査(以後,前回調査とよぶことにする)の追跡調査を行った.前回調査に参加した岩見沢在住者503名,三笠在住者324名を対象として郵送法で調査をした.有効回答数は,岩見沢(前回調査以後の市外転出者を含む)298名、三笠(前回調査以後の市外転出者を含む)169名であった.その他,「転居先不明」などで戻ってきたものが岩見沢で17,三笠で22,「死亡」や「回答不能」という回答が岩見沢で32,三笠で31あった.前回調査から3年半たっているため,平均年齢は75歳となっている.しかし,調査対象者の健康状態は「健康」41%,「体調がおもわしくないときがある」25%,「病気がちである」10%,「現在病気である」22%と前回調査とその割合はほとんど変わっていない.家族形態は「一人暮らし」14%,「夫婦のみ」51%,「未婚の子と同居」9%,「既婚の子と同居」20%,「その他」5%となっている.前回調査と比べ,「「一人暮らし」が3%ほど増え,その分「夫婦のみ」が減っているが,割合はあまり変わらない.このように,3年半という短い期間では調査対象者の健康状態や家族形態にはあまり変化がみられなかった.今後は,死亡したり戻ってきた対象者の前回調査の属性,あるいは現在の健康状態と前回調査の属性の関係などについて検討することが必要であるが,平成8年の学会に向けて現在分析中である.
自己免疫性雄性不妊モデルにおける精巣内サイトカインの造精障害に与える影響

免疫増強剤を用いず同系精巣細胞の皮下注射のみで起こる自己免疫性精巣炎はT細胞依存性で精巣内へのリンパ球の浸潤は抗原特異的であったが、続く造精障害は抗原非特異的な組織像を呈していた。よって特異抗体の血液一精巣関門内への流入及び抗原特異的細胞障害性T細胞による特異的細胞破壊でなく精巣内炎症細胞から局所的に分泌されるサイトカイン(インターロイキン、インターフェロン、腫瘍壊死因子、他)がSERTOLI細胞,LEYDIG細胞、未成熟なGERM CELLS(精祖・精母細胞)を含む造精系そのものに作用しそれを破綻せしめるのではないかと考えた。サイトカインの精巣細胞(SERTOLI細胞・LEYDIG細胞・精母細胞)への影響に関する研究がin vitro系で盛んに進められているが一致する見解は得られず混沌としている。本研究においてサイトカインは同系精巣細胞を注射されたマウスにおいて特にIL-1,IL-2,INF-rが高くなったがIL-3及びIL-4はコントロール群と変わらなかった。同系精巣細胞を用いずに強力な免疫増強剤である百日咳死菌のみをマウスに注射し高サイトカイン血症下での精巣への影響を解析中であるがまだ結論は出ていない。ただ百日咳菌の2回注射により明らかな局所的造精障害を確認した。また高濃度サイトカイン(特にインターフェロン-ガンマ)の精巣局所注射は激しい造精障害を引き起こしたがサイトカイン濃度の段階別による効果および経時変化は現在解析中である。
画像増強管利用の弱励起光用蛍光眼底ビデオ録画装置の開発と綱膜循環の解析

今日,眼科臨床において蛍光眼底造影法(FAG)は、血管内腔の状態や網脈絡膜の血流動態、血液綱膜柵の破綻状態を知る上で最も重要な検査法の一つである。しかし高濃度の蛍光色素と強力な励起光を必要とするため、被検者に対して多くのリスクと忍耐を強いるなど多くの問題点を含んでいる。我々は、これらの諸問題を解決するためにFAG像を完全連続撮影(ビデオ録画)する方法を開発すると共に網脈絡膜循環動態を解析し病態の解明にとって有用となる画像処理システムを開発した。汎用の眼底撮影装置に蓄積型高感度カラ-CCDカメラを取り付け、従来のカラ-眼底像FAG像を完全連続録画した。ビデオ信号をオンラインまたはオフラインで高速画像処理できるパ-ソナルコンピュ-タ-から構成され適切なソフトウエアを開発した。このシステムを最適条件下で動作させることにより蛍光色素量の低下と撮影用閃光を使用せず通常の観察光のみで連続眼底像の撮影が可能となった。その結果、1)被検者の心理的物理的な負担を軽減し、蛍光色素の網膜充盈過程をリアルタイム連続録画できた。2)不鮮明画像に対しては、微分処理などのオフライン画像処理を加えることにより鮮明画像とすることができた。3)赤、緑、青の3成分に分けることで微妙な眼底色調の差異を定量的に捕捉できFAG像との比較を行うことができた。4)デジタル・サブトラクションのためのソフトウェアも併せて開発し、この手法をFAGに初めて適用しカエル眼底の血流量を定量化できた。画像情報はビデオ録画されているため要求に見合った画像処理を繰り返して行い、あるいは編集することができる。したがって一回のFAG検査で得られる情報を最大限に利用することが可能となり診断上計り知れない情報を提供することができた。今日、眼科臨床において、蛍光眼底撮影(FAG)は最も重要な検査法の一つであるが、高濃度の蛍光色素と強力な励起光を必要とする。しかも、被検者に対して多くのリスクと忍耐とを強いるなど、多くの問題点を含んでいる。我々は、これらの諸問題を解決するために、FAG像を完全連続撮影(ビデオ録画)する方法を開発するとともに、網膜循環動態を解析し、病態の解明にとって有用となる画像処理システムの開発に成功した。市販の眼低撮影装置に光学像蓄積型の高感度ビデオカメラを取り付け蛍光剤注入前後の眼底像を完全連続録画した。ビデオ信号をオンラインまたはオフラインで画像処理ができるように処理系の設計を行い、また適当なソフトウェアを開発した。このシステムを最適条件下で動作させることにより、連続撮影では必然的な問題となる固視微動についても容易に解決できた。このシステムを使った動物実験の結果から、蛍光色素の量は従来の約半量に減らせることが明らかになった。ヒトについても同様の結果が期待され、現在、検討中である。また、通常の観察光のみで明瞭な連続眼底像の撮影が可能となった。ディジタルサブトラクションのためのソフトウェアをも併せて開発したため、この方法をFAGに適用することができた。結果として、画像の鮮明化、眼底血管内の血流速、血流量の計算が可能となった。画像情報はビデオ録画されているため、要求に見合った画像処理を繰り返し行い、あるいは編集することができる。従って、一回のFAG検査で得られる情報を最大限に利用することが可能となり、診断上、計り知れない情報を提供する。今後の課題は、カメラの低雑音化の操作性の向上にある。前年度の研究により、蛍光眼底撮影(FAG)像を完全連続撮影しビデオ録画したうえ、録画された画像をコンピュ-タを用いて色々な画像処理のできる基本的システムを開発した。

このシステムを用いて、黒兎を用いた実験によって、従来のFAG装置の観察光程度の明るさでFAG画像が得られることを確認した。また、FAG像のデジタル・サブトラクション処理プログラムを開発した。今年度、上記の基礎実験により明かとなった微弱励起蛍光使用とビデオカメラの感度不足に由来する画質の劣化を改善するため、種々のカメラを比較検討した。その結果CCDを3板用いたカメラで若干のビデオ信号処理回路の変更をしたものが本システムに適することを確認した。本装置を用いたヒトおよび動物実験では、1秒間に10個以上の画像が連続的に得られた。(従来は、2個が限度)。また、このシステムを用いてビデオ録画さた連続したFAG画像から任意の時間間隔で2枚を選び出し、デジタル・サブトラクション処理を行った。FAG像でのこの処理の報告はいままでなされておらず、これによって、単位時間に網膜の血管内を流れる蛍光剤の様子を鮮明に描出した。この事は、本システムが網膜循環動態の解明に非常に適していることを示すものであって、新しい知見を得ることができた(第93回日本眼科学会総会発表、日本眼科学会雑誌投稿中)。この手法を用いれば、従来雑しかった網膜疾患における血液循環の微妙な変化を早期に発見することも可能である。今後引き続き本装置のまとめと臨床応用を行う。今日、眼科臨床において蛍光眼底造影法(FAG)は、血管内腔の状態や網脈絡膜の血流動態、血液網膜棚の破綻状態を知る上で最も重要な検査法の一つである。しかし高濃度の蛍光色素と強力な励起光を必要とするため、被検者に対して多くのリスクと忍耐を強いるなど多くの問題点を含んでいる。我々は、これらの諸問題を解決するためにFAG像を完全連続撮影(ビデオ録画)する方法を開発すると共に網脈絡膜循環動態を解析し病態の解明にとって有用となる画像処理システムを開発した。汎用の眼底撮影装置に蓄積型高感度カラ-CCDカメラを取り付け、従来のカラ-眼底像FAG像を完全連続録画した。ビデオ信号をオンラインまたはオフラインで高速画像処理できるパ-ソナルコンピュ-タ-から構成され適切なソフトウェアを開発した。このシステムを最適条件下で動作させることにより蛍光色素量の低下と撮影用閃光を使用せず通常の観察光のみで連続眼底像の撮影が可能となった。その結果、1)被検者の心理的物理的な負担を軽減し、蛍光色素の網膜充盈過程をリアルタイム連続録画できた。2)不鮮明画像に対しては、微分処理などのオフライン画像処理を加えることにより鮮明画像とすることができた。3)赤、緑、青の三成分に分けることで微妙な眼底色調の差異を定量的に捕捉できFAG像との比較を行うことができた。4)デジタル・サブトラクションのためのソフトウエアも併せて開発し、この手法をFAGに初めて適用しカエル眼底の血流量を定量化できた。画像情報はビデオ録画されているため要求に見合った画像処理を繰り返して行い、あるいは編集することができる。したがって一回のFAG検査で得られる情報を最大限に利用することが可能となり診断上計り知れない情報を提供することができた。
クローンマウス作出の高効率化

マウス卵細胞およびクローン作出の際ドナー細胞の一つとなる線維芽細胞のバイアビリティを細胞の周波数特性を用いて評価する方法を確立することを目的とした。線維芽細胞は妊娠14日目の胎仔から得られた細胞を23週間培養したものを用いた。死細胞モデルとして70%エタノールで5分処理したものを用いた。20μm^φ石英キャピラリーにアセチレンガスを通しながら熱分解することにより作製したカーボン電極を細胞操作用電極とした。細胞培養培地中に操作用電極と1.5cm×0.5cm Pt電極を浸し、細胞を操作用電極から100μmの位置に置きファンクションジェネレーターより、6V_<pp>、15MHz50kHzの正弦波を10秒間印加した。その時、細胞が操作用電極に近づいたものを引力(+)、離れたものを斥力(-)とした。挙動が見られなかった場合は、電極を50μm、20μmと細胞に近づけ挙動が確認される距離を調査した。電極と細胞間が100μmで挙動を示した場合を+++もしくは---、50μmで挙動を示した場合を++もしくは--、20μmまで近づけた場合に挙動を示したものを+もしくは-と定義した。その結果、生細胞においては測定した全ての周波数帯において斥力が働き、引力は観察されなかったのに対し、死細胞では10MHz50kHz引力が、15MHzで斥力が働くことが観察された。評価後の生細胞においてPI染色は見られなかった。さらにこれらの細胞判別の精度を調査するため、生細胞と死細胞を混合させた細胞群の中から無作為に取りだした細胞を6V_<pp>、500kHzで誘電泳動を行い、それぞれについてPI染色を行った。その結果、本判別法の信頼性は80%以上であった。また、判定後の生細胞を培養したところ分裂が確認された。以上のことより、本研究は蛍光色素等を用いない迅速、簡便な細胞生死評価法として実用可能であると考えられた。
伝統作物の商品化過程とその地域的差異の生成要因

本年度は最終年度として、これまで行った実証研究の成果をもとに、イノベーションの視点から地域農業の盛衰を論じるための理論的枠組みを完成させることを目的として研究を行った。具体的な成果としては、査読誌に論説論文一本が掲載され、総説論文一本を投稿し修正採択となったほか、海外にて一回、国内で三回の学会発表を行った。また、研究課題全体を総括する書籍を刊行するための原稿を執筆した。年度の前半では、まず、昨年度から引き続きイチゴの産地におけるイノベーションについての投稿論文の修正を行い、5月に査読誌『地理学評論』の論説論文として受理され、9月に掲載された。また、イノベーションからみた農業変化の研究方法論についての新たな理論的枠組みを提示するためのレビュー論文を執筆し、『地理学評論』に9月に投稿した。この結果、編集委員と匿名のレフェリーから、かなりの修正を要するものの、その試みの重要性について評価する旨のコメントが得られた。その後修正作業を継続中である。また、上記の諸論文を執筆中、2018年4月の経済地理学会関西支部例会(阪南大学)、2018年7月の“5th Global Conference on Economic Geography"(ドイツ・ケルン)、2019年3月の日本地理学会春季学術大会(専修大学)にて、それぞれ専門分野内外の研究者に対して本研究課題の成果を発表し、論文の水準を高めるための有益な助言を得ることができた。年度の後半(9月以降)には、本研究課題を総括する内容の原稿を作成した。この論文を書籍として出版するためには課題が多くあるものの、できる限り早期に刊行できるよう加筆修正作業を継続している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。まず、査読誌『人文地理』への論説論文の投稿し、2016年9月17日に受理され、12月31日に掲載された。また、2016年9月12日から13日にかけては、第11回日韓中地理学会議において、大阪府における伝統野菜「水ナス」と兵庫県篠山市における「丹波黒」の商品化過程についてのポスター発表を英語で行った。本年度に入り、報告者の研究方法に対して以下に挙げる二つの大きな問題点が指摘された。すなわち、1数量的なデータが不足しがちで、説得力を欠いているという点と、2単一の産地の成功事例のみに基づいており、農産物が商品化・ブランド化されるに至るうえで重要な要因について正しい解釈がなされていない可能性がある、という点である。こうした批判を重く受け止め、今年度は、1農産物の産地と市場に関するデータの収集・分析を重点的に行い、2特定の農産物について全国の諸産地の長期動態について、特に品種の普及との関係から比較分析することを試みた。具体的には、まず全国のイチゴの生産動向に関する統計データおよび文献資料を収集し、都道府県庁の職員や試験研究機関の研究員に対する聞き取り調査を行った。この結果、産地ごとの品種開発・採用のタイミングの早さ、ならびに産地全体への普及の速さが、当該産地の発展あるいは衰退を分ける重要な要因となっている可能性が示唆された。こうして得られた知見は、農産物産地が盛衰するプロセス、ならびに産地ごとの生産・販売戦略が多様化するプロセスにおいて、品種とその開発・採用が重要な役割を演じているという、国内農業に関するより一般的な問題の解明に繋がりうるものであり、当初の計画で想定していた以上の成果を得ることができた。この成果については、2017年3月28日に日本地理学会春季学術大会にて口頭発表を行った。まず、前年度までの研究成果をすみやかに査読誌に投稿し、受理された。これは当初想定していた以上にスムーズに達成できた。また、本研究に対して指摘された根本的な問題点に対処するため、作物統計や卸売市場統計など定量的なデータの収集と分析に努め、年度の後半には分析結果を裏付けるための聞き取り調査を集中的に行った。この結果、産地ごとの品種開発・採用のタイミングの早さ、ならびに産地全体への普及の速さが、当該産地の発展あるいは衰退を分ける重要な要因となっているほか、こうして生じた生産規模の違いが産地における生産・販売戦略の多様性を生み出しているとの見通しが立てられた。これは、農産物産地の盛衰ならびに生産・販売戦略の多様化のメカニズムに関する説明図式を示すことに繋がり、当初予定していたよりもさらに一般性のある問題を解明するため糸口をえることができた。年度前半は、データの収集・分析を継続し、前年度に得られた研究成果をさらに発展させ、その内容を査読誌に投稿することができた。まず、代表的なイチゴの生産地域に赴き、インフォーマントへの聞き取り調査を集中的に行った。これにより、前年度に行った分析から得られた推定を裏付けるのに十分な質的データを得られた。具体的な結果としては、より大きな規模の産地において、農協とイチゴ農家の出荷グループとの結びつきが緊密であるほど、新技術についての情報伝達がスムーズであり、また、新技術を一斉に採用することの利益も大きいために、技術変化が迅速に行われることが分かった。この成果は、2017年8月下旬に開催された第12回韓中日地理学会議において口頭発表した。また、同月に日本地理学会の査読誌『地理学評論』に投稿した。匿名審査員と編集委員による審査結果を受けてこれまで二度の改稿を行ったが、内容の大幅な変更は指示されず、まもなく受理されると予想される。

なお、8月上旬には、兵庫地理学協会研究大会が兵庫県篠山市で開催され、報告者が当該地域で研究した成果の口頭発表を行った。年度後半には、上記のデータの収集・分析の結果得られた知見をさらに発展させ、農業分布とその不均等性を説明する新たな枠組みと方法論の構築に取り組んだ。具体的には、北米・西欧・北欧諸国の経済地理学において一大潮流となりつつある「進化経済地理学」の方法論を、農業および関連する産業部門の研究に導入することについて検討した。これにより、従来提示されてきた農村地域の経済変化についてのコンセプトに対し具体的な接近方法を提供できると考える。この作業で得られた知見をまとめ、現在レビュー論文を執筆中であり、次年度の前半に査読誌に投稿する予定である。以上を総合すると、今年度は本研究課題を順調に進展させることができた。まず、今年度前半に行った集中的な現地調査により、昨年度に統計データから推定した結果を裏付けるのに十分なデータが収集できたためである。これにより、昨年度から今年度前半までの成果を論説論文として査読誌に投稿することができた。この論文の審査の結果、掲載可能との返答があり、改稿の指示はあったものの、再調査やテーマ自体の妥当性の再検討など根本的な変更の要求はなかった。現在修正稿を提出しており、まもなく受理されることが見込まれる。次に、上記の成果を基にして、より一般的な問題にアプローチするための方法論を得られたことである。すなわち、農業の分布と地域的不均等性を説明するために進化的アプローチを応用することである。これにより、農業・農村地理学においてコンセプトの提示に留まっていた地域経済の構造変化を実証研究により説明するための方策を提供しうると考える。この成果はレビュー論文として公表する予定であり、原稿を執筆中である。遅くとも次年度前半のうちには、これを査読誌に投稿することを目標とする。本年度は最終年度として、これまで行った実証研究の成果をもとに、イノベーションの視点から地域農業の盛衰を論じるための理論的枠組みを完成させることを目的として研究を行った。具体的な成果としては、査読誌に論説論文一本が掲載され、総説論文一本を投稿し修正採択となったほか、海外にて一回、国内で三回の学会発表を行った。また、研究課題全体を総括する書籍を刊行するための原稿を執筆した。年度の前半では、まず、昨年度から引き続きイチゴの産地におけるイノベーションについての投稿論文の修正を行い、5月に査読誌『地理学評論』の論説論文として受理され、9月に掲載された。また、イノベーションからみた農業変化の研究方法論についての新たな理論的枠組みを提示するためのレビュー論文を執筆し、『地理学評論』に9月に投稿した。この結果、編集委員と匿名のレフェリーから、かなりの修正を要するものの、その試みの重要性について評価する旨のコメントが得られた。その後修正作業を継続中である。また、上記の諸論文を執筆中、2018年4月の経済地理学会関西支部例会(阪南大学)、2018年7月の“5th Global Conference on Economic Geography"(ドイツ・ケルン)、2019年3月の日本地理学会春季学術大会(専修大学)にて、それぞれ専門分野内外の研究者に対して本研究課題の成果を発表し、論文の水準を高めるための有益な助言を得ることができた。
ダニによるIgEタイプの実験喘息モデルの作製と諸研究への応用

(1)「ダニ感作モルモットにおける抗ダニ抗体と喘息発症との関係」モルモットを4群に分け、ダニ蛋白1、10、100、1000μgをそれぞれ15、20、10、10匹にアラムと共に腹腔内に4週おきに3回注射した。1回目のみは注射後26日目にサイクロフォスファマイトの250mg/体重Kgを腔腔注射した。各免疫注射2週後に採決しIgE-、IgG1-、IgG2抗体をPCAまたはEUSAで測定した。最終免疫3週後にタニによる収入誘発をおこなった。1μg免疫群はIgE抗体価は検出感度以下で喘息発作は誘発されなかった。10μg群てはもっとも喘息誘発率が高かったが、全ての抗体価は100、1000μg群に比し低かった。しかしこの群は100、1000μg群に比しIgE/IgG2、IgE/IgG1抗体価比がたかく、IgG1/IgG2抗体価比は低かった。すなわちIgE/IgG抗体価比の高い場合発作がおきやすい事が結論され、減感作療法作用機序を示唆する結果を得た。(2)「2相性反応の研究」ダニで免疫したモルモット(上記)にダニを吸収させると即時型喘息反応を示すが人の喘息患者にダニを吸入させた時にみられる遅発型喘息反応は認められなかった。そこでステロイド分泌抑制剤のメトピロンをダニ吸入前に投与した所、遅発型反応が観察され、遅発型反応における炎症細胞の関与が示唆された。(3)「経口減感作療法」卵白アルブミンで吸入感作し、吸入によって喘息が発症する事が確かめられた。18匹のモルモットを6匹づつ3群に分け第1群は生食のみ第2群は卵白アルブミン10mg/匹、第3群は100mg/匹を2週間経口投与し、7日後、12日後に卵白アルブミンで吸入誘発した。100mg投与群は生食群に比し呼吸〓抗増加率は有意に低く、経口減感作は有効であった。同様にダニ喘息に有効で更に追及中である。(4)「経鼻感作による実験喘息」吸入感作いではダニ抗体が産生されず、吸入誘発で喘息が発症しないが点鼻によるダニ免疫ではIgE抗体が産生され、喘息発作も観察され、人の喘息のよいモデルとなり得る。(1)ダニ感作モルモットにおける抗ダニ抗体と喘息発症との関係モルモットを4群に分け(各1015匹),ダニ蛋白1, 10, 100, 1,000μgをアラムと共に腹腔内に4週おきに4回注射した. 1回目のみ注射26日目にサプレッサーT細胞の機能を低下させ, IgE抗体産生を増強させるサイクロフォスファマイドを注射した.各免疫注射

12週間後に採血し, IgE-, IgG1-, IgG2抗体をPCAまたはELISAで測定した.最後免疫後1週間目にダニによる吸入誘発をおこなった.1μg, 10μgのダニ感作群では抗体価はいづれも低値であったが100, 1,000μgのダニ感作群では両群とも同程度の高いIgE抗体価が認められた.吸入による喘息発症とIgE抗体価との関係は明瞭ではなかったがIgE/IgG2抗体比の高い群に喘息発症がみられた.すなわちIgG2抗体は喘息発症を抑制する作用があると思われ,減感作療法作用機序を示唆する結果を得た.(2)ダニ感作モルモットにおける2相性反応ダニで免疫したモルモット(上記)にダニを吸入させると即時型喘息反応を示すが人の喘息患者にダニを吸入させた時にみられる遅発型喘息反応は認められなかった.そこでステロイドに対する拮抗剤のメトピロンをダニ吸入前に投与した所,遅発型反応が観察され,遅発型反応における炎症細胞の関与が示唆された.(3)経口減感作療法卵白アルブミンで吸入感作し,吸入によって喘息が発症する事を確かめた18匹のモルモットを6匹づつ3群に分け第1群は生食のみ第2群は卵白アルブミン10mg/匹,第3群は100mg/匹を2週間経口投与し, 7日後, 12日後に卵白アルブミンで吸入誘発した. 100mg投与群は生食群に比し.呼吸抵抗増加率は有意に低く,経口減感作は有効であった.予備実験ではダニ喘息でも有効で,更に追及中である.(1)ダニ抗原による経口減感作療法経口減感作療法は従来の注射法に比し安全性、簡便性の点ではるかにまさる。ダニにおいてその使用の有効性を確かめるためモルモット実験喘息に使用した。ダニ蛋白10μgをアラムと共に4回4週おきに腹腔内免疫し第1回注射後のみ26日目にcyclophosphamide 250mg/Kg体重を腹腔内注射した。24匹を4群に分け免疫終了後20日目にダニ吸入誘発閾値量を測定し、その7日後より0、1、10、100mg/匹を2週間の間に10回経口投与した。経口投与前の閾値は2mg/m1前後で群間に差はなかった。経口投与終了翌日と11日目に経口投与群にダニ吸入閾値は有意に上昇した。しかし18日目には有意差はなかった。ヒスタミン吸入閾値は経口投与群で上昇傾向はあったが有意ではなかった。すなわちなるべく連続して経口投与する事が発作をおさえるのに役立っている。この方法は人への応用が期待できるすぐれた方法と思われる。(2)経鼻ダニ感作による実験喘息抗原をアラムと共にモルモット腹腔内に免疫注射するとIgE抗体が産生される。しかし人の喘息では主としてアレルゲンの吸入によると思われる。卵白などの抗原を吸入させているうちに喘息が発症するがIgG1抗体は検出されるがIgE抗体は検出されない。ダニの吸入では抗体産生もなく喘息も発症しない。そこで10μgのダニ蛋白をアラムと混合して4週間ごとに3回点鼻して2週間後に採血した所、IgE抗体が5匹中2匹に検出され、そのうち1匹はダニ抗原吸入により喘息を発症した。これは人の喘息患者における感作機序を示唆するものかも知れない。また人の喘息に極めて近いモデルを提供し得るものである。
光化学系II酸素発生中心における再活性化機構についての理論的解明

光化学系II(PSII)における水分解反応(2H2O + 4hv -> O2 + 4H+ + 4e-)の中でも、Mn4CaO5骨格の再構築過程は、人工光合成系で効率が特に悪いステップであるために、その反応機構解明はPSIIだけでなく、人工光合成の発展のためにも特に重要である。Mnクラスター骨格の再構築過程はKokサイクルにおける3→[S4]→S0遷移の後半過程で起こる。本過程は酸素分子放出と水分子の挿入過程と連動しているが、これらの素過程が別々に起こると20 kcalmol-1の高い反応障壁が必要であるが、酸素分子放出と共にCaイオンに配位する水分子(W3)が協奏的に反応を起こすと反応障壁は12.3 kcalmol-1となり、十分起こり得る。また、本反応障壁のエネルギーは触媒反応速度とも良く一致していることを初めて理論計算を元に解明した。生成される酸素分子はW3に押し出されるようにしてO5原子近傍のVal185側鎖で被われる疎水環境を通って、Asp61側に透過するため、非極性の酸素分子の誘導に最適な環境が形成されている。また、Asp61からPSII外のチラコイド内側には酸素分子が透過できるチャネルが形成されているため、PSII-OECの水分解反応は蛋白環境場が効率的な反応に極めて重要である。本反応過程は自然界における効率的な光エネルギー変換システムとして極めて重要であり、自然が27億年以上かけて改善し獲得してきたPSIIの水分解反応の効率的仕組みの1つであると考えている。順調に進行している。当初の計画通り、MnCaO4の再構築過程の理論解明を行い、論文発表に至った。我々の理論解析結果の発表の後で、J.KernらはKok-Joliot cycle中の全ての安定中間体状態(Si, i=0-3)のXFEL構造を報告している(Nature 2018)。彼らの構造ではS3状態生成後にW3近傍に新たな水分子の存在が見えており、その結果からW3が基質水分子の候補であると結論付けている。また、SugiuraらはVal185をThrに置換することで、S3 -> S0遷移が極めて遅くなることを報告した(BBA 2018)。これらの結果は我々のS3->S0遷移での反応機構と良く整合しており、計画通りに研究が発展してきている。反応中間体の構造がXFELで報告されており、これまで予想もしなかったような構造変化が観測できるようになってきているので、それらの理論解析を実施する。さらに、人工光合成の研究を進展させるように。モデル錯体における構造や電子状態、反応性の相違について理論解明する。順調に進行している。
好中球活性酸素発生系の構造生物学的解明

好中球は生体に侵入した細菌を貪食し、活性酸素を発生して殺菌する。活性酸素発生はNADPH酸化酵素とよばれる酵素が担っている。NADPH酸化酵素は膜酵素であるCyt b_<558>(gp91^<phox>とp22^<phox>)と細胞質因子p47^<phox>,p67^<phox>,p40^<phox>および低分子量Gタンパク質Racより構成される複合酵素である。貪食シグナル(アラキドン酸刺激やリン酸化)に応じて、細胞質因子複合体の構造変化が誘起され、RacとともにCyt b_<558>に結合する。Cyt b_<558>は細胞質因子が複合体を形成することで活性状態となり、活性酸素を発生する事が可能になる。このように好中球活性酸素発生系は多段階の活性化機構を有し、構成タンパク質間の相互作用を介して厳密に制御されている点が特徴である。この中で、p47^<phox>に含まれるタンデムSH3が刺激により閉構造より開構造へと変化し、Cyt b_<558>の構成成分であるp22^<phox>のプロリンに富む領域と結合することが活性化の最初のステップと考えられている。我々はp47^<phox>の閉構造のモデルとして自己阻害領域を含むタンデムSH3(p47^<phox>(151-340))の構造をX線結晶構造解析を用いて解析した。自己阻害領域がタンデムSH3ドメインとリンカーを束ねた球状構造をとることを明らかにした。SH3ドメインのプロリンに富むペプチド結合領域は自己疎外領域が結合しているため、p22のプロリンに富むペプチド領域とは結合できない。ついで、活性化モデルとしてタンデムSH3ドメイン(151-286)とp22ペプチド複合体の構造をNMR法により明らかにした。p22ペプチドのプロリンに富む領域を二つのSH3が挟み込むようにして結合し、強固な複合体を形成していた。閉構造より開構造への変化には自己阻害領域のリン酸化により、構造が順次緩み、最終的に開溝造をとるという活性化機構を提案した。NADPHオキシダーゼは好中球活性酸素発生系の本体であり,膜蛋白質Cyt b_<558>(gp91およびp22)および細胞質因子p47,p67,p40,Racより構成される。活性酸素の発生は厳密に制御されている必要があり,そのため,NADPHオキシダーゼは何段階にもわたる制御機構をもっている。本研究では,活性酸素発生の最初のトリガーとなるp47タンデムSH3ドメインとP22のPRRとの相互作用様式を明らかにした。まずはじめに,p22のPRRペプチドの同定を行った。最少のPRRペプチド存在下では,タンデムSH3はアグリやすく,20残基程度C端側に伸ばしたペプチドと安定な複合体を形成することを明らかにした。X線小角散乱により,ペプチドフリーおよび結合状態のタンデムSH3の形状を比較した。