hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模電力系統の動特性解析支援システムの構築

本研究は、系統構成要素をサブシステムと呼ばれる単位に分けて表現することにより、電力系統の動特性解析において、制御機器や制御系の変更・追加に柔軟に対応できる支援システムを構成することを目的として遂行された。近年の電力系統は大規模化および複雑化の傾向が益々強くなり、その案定度、利用率ならびに信頼度を高めることにより、より効率的な運用を行おうとする気運が高まっている。そのような動きの一つとして、パワーエレクトロニクス技術や各種制御理論を適応して、電力系統の動特性を改善し設備の有効利用を図ろうとする研究が盛んに行われている。本研究ではこうした研究においてとくに有効となる解析システムを提案した。まず、電力系統の構成要素を発電機や超伝導エネルギー貯蔵といった機器、その制御信号を処理する制御系そして送電線や負荷などを含むネットワークの3種に分類した。機器は制御系からの信号とネットワークの電圧を入力とし電流を出力とする形で表現し、制御系は他の制御系、機器あるいはネットワークからのフイ-ドバック構造を持たせた。ネットワークは機器の電流を入力とするインピーダンスとして表現し、それぞれの接続関係を情報として付加した。このとき、各サブシステムをアイコン表現することにより、ワークステーション上で解析対象系統を表現し、それぞれの情報をアイコン表現したサブシステムと結びつけることにより、アイコンのダブルクリックという操作でそれぞれの内容確認および変更を可能とした。この結果、超伝導エネルギー貯蔵などの電力系統の制御機器の設置場所の変更、設置数の増加・減少、制御系の補償要素の変更、フィードバック信号の変更といった作業が容易になり、これらの新しい機器を系統に導入した場合の効果の評価が極めて簡潔に行えるようになった。現在は、上述の考え方をワークステーション上で実現し、系統解析としては特性の線形化と固有値解析を行う部分を実現したが、今後は、非線形シミュレーションに関しても同じ考え方で実現するとともに、線形化領域での解析との間で繰り返し計算が可能となる両機能の連携処理を実現することが課題である。
表面・界面における高分子単分子膜の動的特性の解析

本研究では表面・界面にLB法をもちいて作製された高分子超薄膜の動的な特性を蛍光分光法により明らかにすることを目指した。その主な研究対象は次の2項目であった。1.気水界面における高分子単分子膜の動的特性。単分子膜形成能をもつ高分子材料に蛍光ラベルしたうえで、気水界面における高分子単分子膜内での二次元並進拡散・面内回転拡散速度をもとめた。前者には分子間の衝突頻度を測定できるエネルギー移動法を、後者には時間分解蛍光偏光解消法を適用した。累積性の優れたポリビニルアセタール膜では、高粘性液体に相当する並進拡散係数が測定された。また偏光解消法においても速い回転拡散成分が観測された。蛍光法により明かにされた分子レベルでの運動性は気水界面における単分子膜が高粘性液体としての特性を持つことを示した。これに対し、マクロ的に求められた膜の表面粘性は高分子側鎖長により大きく変化した。長い側鎖は水面での分子間凝集力を著しく増大させるものの、自由体積が比較的おおきな高分子鎖の二次元構造により流動的な膜粘性が保たれていることが明かとなった。2.固体基板に累積された高分子LB膜の構造緩和特性。固体基板に積層された高分子LB膜では熱により高分子主鎖および側鎖のミクロ分子運動が起こり、膜全体としての層構造緩和を起こした。蛍光プローブをもちいたエネルギー移動現象を観測することにより、分子レベルでおこる構造緩和の特性を調べた。その結果、高分子自体のもつTg、分子量、相溶性が緩和現象を決定する要因であり、なかでも高分子鎖が2次元面内でもつ非平衡コンフォメーションからのエントロピー緩和がその実体であることを明かにした。
アセチル化によるRNAポリメラーゼの機能分化とその全体像解明

sigXとsigM遺伝子のグルコース誘導(GI)が起きなくなるようなトランスポゾン挿入変異株を検索し,cshA, tsaD, ylxR, yqfOへの挿入変異株を得た。このうち、cshAはRNAヘリカーゼであり、かつRNAポリメラーゼに会合することが知られていた。本研究でCshAタンパクのアセチル化がsigXのGIに重要であることはすでに論文として報告した(Ogura and Asai, 2016)。これら遺伝子の間には何らかの連関が存在しうると考え、種々の試行錯誤を行なった結果、CshAがylxRを含むオペロンの転写を正に制御していること、YlxRはDNAに結合してtsaDを含むオペロンの転写を正に制御していることが判明した。また、YlxRは単なる転写因子というよりも、染色体会合性の非特異的DNA結合性タンパク質であり、そのため400近くの遺伝子を制御していることが判明した。tsaD遺伝子産物はtRNAのアンチコドンループの37位のアデニンを修飾する酵素であることがすでに知られている。つまり、tsaDはtRNA修飾を通じて何らかのタンパク質の翻訳プロセスを制御し、その結果、SigXとsigM遺伝子のグルコース誘導に重要な何らかの過程に関与していると予想される。大腸菌でtsaDがピルビン酸脱水素酵素複合体のアセンブリーに関わるという報告があり、この酵素はピルビン酸からアセチルCoAを生成する。すなわち、一つの可能性として枯草菌でもtsaDはこの酵素の翻訳や複合体形成に関係し、細胞内のアセチルCoA生産を通じて、CshAのアセチル化を制御しているという仮説を現在たてており、その証明が今後の課題である。枯草菌のRNAポリメラーゼのシグマ因子と接触するサブユニットβとβ'のいくつかのリジン残基は、アセチル化されることが知られている。また、グルコースを培地に添加するとアセチル化される残基は多くなることも、大腸菌では知られている。すでに論文で公表されているRNAポリメラーゼでアセチル化されるリジン残基の機能を探るため、βとβ'をコードするrpoBCオペロンをプラスミド上にクローン化し、それぞれのリジン残基をアルギニン残基に変換したプラスミドを計26種作製した。このプラスミドを、thrC::sigX-lacZを持つ枯草菌染色体amyE部に導入した後、オリジナルのrpoBCを破壊した。導入した変異rpoBCはキシロース誘導性のプロモーターを持っている。これらの変異株をグルコースの有る無しで培養し、sigX-lacZ活性を測定することで、各変異のsigXのグルコース誘導に対する効果を検討した。いくつかの変異株では、50%程度のグルコース誘導の減少が認められた。しかし、決定的に重要と思われる残基は認められなかった。これらの変異の効果は、アセチル化が起きなかったことによる減少ではなく、変異導入でおきたRNAポリメラーゼの構造変化による可能性もある。次に、RNAポリメラーゼをアセチル化するアセチル転移酵素を同定することを目的に、アセチル転移酵素モチーフを持つタンパク質をコードする遺伝子42個について破壊株(同時にsigX-lacZを持つ)を作製した。これら変異株のうち、RNAポリメラーゼをアセチル化する酵素をコードする遺伝子破壊株では、sigX-lacZ活性が顕著に低下すると考えられる。全株について、グルコース誘導効果を測定したところ、40%程度の誘導効果減少が観察された株を5株同定したが、決定的に効果が減少した株は見いだせなかった。予定していたRNAポリメラーゼの点変異株構築と検定はある程度実行できた。また、アセチル化酵素候補株の作製と検定も予定通り実行できた。ただし、決定的に重要なリジン残基とアセチル化酵素遺伝子は同定できたとは言えない。RNAポリメラーゼ(RNAP)のβとβ'サブユニットでアセチル化が観察されたリジン残基をアルギニン残基に変換する変異をDNAに導入して、sigX-lacZのグルコース誘導(GI)が顕著に抑えられる変異株を見つける試みでは、そのようなタイプの変異は同定できなかった。2015年の論文で同定されたリジン残基に基づいて計画を実行したが、2016年の別グループでの論文の結果はかなり異なっていた点も、さらに変異株を構築する計画実行をためらわせる物だった。そこで、昨年度取得したsigX-lacZのGIが顕著に抑えられるトランスポゾン挿入株のうち、cshAという遺伝子破壊株に注目した。この遺伝子は、RNAヘリカーゼをコードしているが、RNAPに会合している事も知られている。そこで、このcshA株とsigX-lacZのGIについてさらに解析を行った。染色体上のcshAを破壊した株で、キシロース誘導性プロモーターにつないだcshAを導入、キシロースにより発現させると、sigX-lacZのGIの回復が観察された。このことは、cshAがsigX-lacZのGIに必要である事を示している。CshAは2箇所のリジン残基がアセチル化される。そこで、この系を使いアセチル化されるリジン残基をアルギニン残基に置換した変異型CshAの機能を調べたところ、sigX-lacZのGIが失われた。つまり、CshAのアセチル化が重要であることがわかった。さらにCshA-Hisを持つ枯草菌株を作製、そこからCshA-Hisを精製し、アセチル化リジン抗体によってアセチル化の程度を調べたところ、グルコース添加によりCshAのアセチル化は促進されていた。

以上の事から、グルコース添加でCshAがアセチル化されるとRNAPに会合し、RNAPをSigmaAからSigmaXとの会合を選好するようにシフトさせるメカニズムが推察された。RNAPに会合してその性質に影響し、シグマ因子のパートナースイッチングを起こさせるCshAタンパクを同定できた事が大きな進捗であると考えている。すなわち当初予想したようにRNAPそのもののリジン残基がアセチル化される事によりパートナースイッチングが起きるのではなく、RNAPに会合する因子のアセチル化によりパートナースイッチングが起きるであろう事を示唆する結果を得ることができ、論文発表した。SigX遺伝子のグルコース誘導(GI)が起きなくなるようなトランスポゾン変異株を検索した。ECFシグマ因子のGIはsigXのみでなくsigMにも観察されたので、得られた変異のうちさらにsigMの誘導も阻害する変異こそが、GI現象の本質に関わる遺伝子の破壊であると予想された。言い換えればsigX発現のみを特異的に低下させる遺伝子の破壊とsigXのGIそのものに関わる遺伝子の破壊を区別することが重要で、sigMにも作用を有する遺伝子破壊が後者であると考えられる。その結果、cshA, ptsH, tsaD, ylxR, yqfOの5種類の候補遺伝子を得た。そのうち、RNAヘリカーゼでありRNAポリメラーゼに会合するCshAタンパクのアセチル化がsigXのGIに重要であることはすでに前年度に判明していた。PtsHはグルコースの細胞内輸送に必要であるためsigXのGIを阻害していると考えられた。YlxRとYqfOはそれぞれ細菌での保存性が極めて高いのだがその機能は未だ明らかでない。TsaDは細菌での保存性が極めて高く多くの種類では生存に必須な遺伝子である。枯草菌でも当初は破壊不可能とされてきたが、破壊の方法が異なるためトランスポゾンによる変異導入が可能だったと思われる。TsaDはTsaE, TsaBと複合体をなし、ANNコドンを解読するtRNAのアンチコドンループの37位アデニンにthreonylcarbamoyl基を転移させる。ylxR, yqfO, tsaDを含む転写単位の発現を調べると、前2者がCshA依存性GIを受けていた。すなわち、cshA, tsaD, ylxR, yqfOの間には何らかの連関が存在する可能性があること、アセチル化CshAがRNAポリメラーゼに会合しポリメラーゼのSigXへの親和性を高める現象の背後にtsaD, ylxR, yqfOが働くことが示唆された。RNAポリメラーゼにアセチル化CshAが会合しsigXへの親和性が高まることが、sigXのGIという現象の本質であることが示唆され、さらにそのメカニズムに影響する遺伝子を3つ同定した。今後の解析の重要な手がかりを得たことになる。sigXとsigM遺伝子のグルコース誘導(GI)が起きなくなるようなトランスポゾン挿入変異株を検索し,cshA, tsaD, ylxR, yqfOへの挿入変異株を得た。このうち、cshAはRNAヘリカーゼであり、かつRNAポリメラーゼに会合することが知られていた。本研究でCshAタンパクのアセチル化がsigXのGIに重要であることはすでに論文として報告した(Ogura and Asai, 2016)。
ヒト頭蓋内脳波解析による聴覚情報処理機構の解明

ヒトは常に膨大な量の聴覚情報にさらされながら生活しているが、無意識のうちにその中から重要な情報のみを効率的に取捨選択し、適切に応答することができる。しかし、その機序は未だに明らかではない。ヒト脳機能の中でも、最も複雑な機能のひとつである言語機能を解明するためには、その重要な神経基盤である聴覚情報処理の仕組みを理解することが必須であると考えられる。申請者はこれまでに、純音を用いた聴覚課題を課しながら計測したヒト頭蓋内脳波データの解析を行い、その成果を報告してきた。本研究では、より高次で複雑な、言語刺激を用いた聴覚課題を課すことで、聴覚情報処理機構の解明を目指す。
時系列データ解析におけるノンパラメトリック手法の研究

本研究では,経験尤度比法,分位点マッチング法などのさまざまなノンパラメトリックな手法を時系列モデルの推定問題に適用し,興味のある指標の推定を行った.扱った時系列モデル並びに確率分布は,非正規多次元線形過程,局所定常過程,安定分布,楕円型分布など,多岐にわたる.応用例として,資産運用の最適ポートフォリオ推定などが考察された.本研究では,経験尤度比法,分位点マッチング法などのさまざまなノンパラメトリックな手法を時系列モデルの推定問題に適用し,興味のある指標の推定を行った.扱った時系列モデル並びに確率分布は,非正規多次元線形過程,局所定常過程,安定分布,楕円型分布など,多岐にわたる.応用例として,資産運用の最適ポートフォリオ推定などが考察された.裾の重い分布、その中でもとりわけ安定分布に対する推定問題を考えた。まずは多次元楕円型分布族(安定分布にも成り得る)に対して、そのパラメーター推定を、分位点を用いた方法で与えた。共分散に対応するパラメーターについて情報を持つ分位点を提供したことが本研究の大きな貢献である。この推定方法を世界の22の市場データに対して適用した。市場データは「アメリカ地域」、「ヨーロッパならびに中東地域」、「アジアならびにオセアニア地域」の3つに分かれるが、それぞれの地域内での相関が、また「アメリカ地域」と「ヨーロッパならびに中東地域」の相関が高いことが分かった。次に多次元安定分布に対して、そのパラメーター推定を考えた。安定分布は(いくつかの分布を除いて)一般に分散を持たず、また陽な形で密度関数が書けないため、通常のモーメント法や最尤法たどを適用することが因難である。本研究では特性関数を用いて推定関数を構築し、さらに一般化モーメント法よりさらに広いクラスである一般化経験尤度法を用いることでパラメーターの推定を行った。また、安定分布を資産のリターンに適用して、年金運用の最適ポートフォリオを考察した。ここでいう「最適」とは、ある一定期間後の額がある水準を下回るようなリスクを最小にするという意味である。「国内債券」、「海外債券」、「国内株式」、「海外株式」のうち、「国内債券」に比重を置けば比較的安定した運用が見込めるという結果をシミュレーションによって得た。本年度の第一の研究目的は、安定分布などの裾の重い分布を伴う時系列モデルの、パラメーターの推測方法を確立するというものであった,安定分布は分散や平均を持たないような場合があり、通常のモーメント法を適用することはできない。また密度関数の形もごく一部しか知られておらず、最尤法を適用することも難しい。そこで我々は理論的分位点と経験的分位点をマッチングさせる方法によってパラメーターを推定することを研究してきた。2012年3月にベルギーに共同研究者を訪ねたが、そこで従属過程のもとでのエンピリカルプロセスの漸近的性質について話し合い、この研究の理論的基礎の輪郭が見えてきた。またもう一つの研究目的として、暗系列モデルによる最適ポートフォリオ推測を行うというものがあった。対数収益率過程を定常過程と想定し、ノンパラメトリック推定法の一つである一般化経験尤度法を用いてその最適ポートフォリオを推定する方法を提案した。具体的に「最適ポートフォリオ」を収益率の分散を最小にするような資産配分と定義し、分散をスペクトルの言葉で表現し、周波数領域での一般化経験尤度法を適用した。この結果は論文にまとめられ、現在投稿中である。また当初予定はされていなかったが、時系列モデルにおけるコピュラの推定法について研究を開始した。定常過程の設定の下、推定関数を用いてそれぞれの成分の分位点とコピュラを同時に推定することを考察し、推定量の漸近的性質を調べた。この結果は2012年3月に早稲田大学で行われた科研費シンポジウムで発表された。また,時系列データの系列相関をCopula関数を用いて表現する(Autocopula)研究を行った.Autocopulaは,時系列データにおいてh時点離れたデータ同士の相関をcopulaで表したものであり,強定常性を仮定すればラグhにのみ依存する.一般に広く使われているAutocorrelationは2次モーメントの存在性を仮定しなければ定義できないし,線形的な相関しか見ていない.AutocopulaはそのようなAutocorrelationの欠点をカバーするものである.Autocopulaの推定はEmpirical copulaを用いて行われる.時系列データの従属性の影響を除去するために,ある程度間引いたデータを用いて行われることが提案されていたが,シミュレーションにより,かえって間引いたことによる情報量の損失が推定に悪影響を及ぼしていることを確認した.この研究はロンドンで開催された"7th International Conference on Computational and Financial Econometrics"で報告した.主に以下の4つの研究について述べる。「時系列モデルに対する分位点による推定法」の研究は、ブリュッセル自由大学の研究者とともに行ってきた。分位点による推定法を論じるには経験分位点の漸近分布が必要であるが、S-mixingを仮定した定常過程のもと、経験分位点が漸近正規性を持つことを示した。またシミュレーションによりこの理論が妥当であることも確かめた。「時系列モデルに対する経験尤度による推定法」に関しては、定常過程よりも一般的な局所定常過程に対して経験尤度の推定法を適用した。解析は周波数領域で行い、ピリオドグラムを用いて推定関数を構築し、対数経験尤度比の漸近分布を導出した。「時系列モデルによる最適

ポートフォリオ推測」の研究では、対数収益率過程に安定分布を仮定し、経験尤度を用いてそのパラメータを推測することを提案した。実際のデータで推定を試み、その推定されたパラメータを使って未来のデータをシミュレーションで発生させ、最適なポートフォリオを推定した。「多次元安定分布パラメータの一般経験尤度法による推定」においては、経験特性関数と理論的特性関数をマッチングさせることで推定関数を構築し、一般経験尤度法によって多次元安定分布のパラメータを推測した。パラメータの中には連続量が含まれるが、そこは離散近似することによって対応した。裾の重い分布やゆがみを持つ分布を伴う時系列モデルに対する推測について、共同研究者との議論を行い、時系列モデルにおけるエンピリカルプロセスの漸近的性質などの理論約枠組みが描けてきた。また時系列モデルによる最適ポートフォリオ推測に関しては研究結果がまとまり、雑誌に投稿した。これらを鑑み、おおむね順調に進展していると判断する。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、先に述べたようにいくつかの研究成果があげられ、またそれらが学術雑誌に複数掲載された。前年度に投稿した論文も掲載が決定し、おおむね順調に進んでいると思われる。引き続き裾の重い分布やゆがみを持つ分布を伴う時系列モデルに対する推測に関する研究を行う。エンピリカルプロセスによる推定方法の理論的枠組みを整備し、実際に推定がうまくいくかのシミュレーションを行い、実データへの応用を考えていく。研究計画に記述した時系列モデルにおける変化点問題も取り組んでいく。また新たに研究対象となった時系列モデルにおけるコピュラ関数の推測問題なども取り組んでいきたい。今後はコピュラに関する研究を進めていきたい。時系列の設定の下、推定関数を用いてコピュラ関数を推測していくことを考えている。また、本年度得られた結果である「S-mixingの下での経験分位点の漸近正規性」を用いて、時系列モデルのパラメータ推定も試みていきたい。
マウス細胞内に普遍的に存在する50-100ヌクレオチド低分子RNAの多角的解析

当初アンチセンスRNAの発現が見られる遺伝子座で発現が確認されていた新規サイズ(50-100nt)の低分子RNAの網羅的解析を試み、カスタムのマイクロアレイを開発、発現のスクリーニングを行い、ノーザン解析により発現の検証を行った。低分子RNAの構造解析の為、試験管内転写法による構造スクリーニングの方法を開発した。次世代シーケンサーによる発現解析も試み、RNA配列データの構造的クラスタリングを行った。60-100ヌクレオチド(nt)程度の低分子RNAの存在の普遍性及び、アンチセンス転写との関連性を解析するため、センス鎖とアンチセンス鎖の重なりを考慮した部分にプローブを設計したマイクロアレイを作製した。このマイクロアレイを用い、通常のRNA及び分画した低分子RNAをターゲットとして解析を行い、有意に低分子RNAのシグナルの高いプローブを選定した。今後はノーザン解析による低分子RNAの確認を行う予定である。また、次世代シークエンサーによるcDNA解析の結果得られたマウス新規RNA候補については、それぞれの発現と大きさをノーザン解析により確認することに着手した。数千にのぼる候補について、読まれた回数、配列情報、cDNAの長さをもとに、実験対象を50種類に絞り込んだ。マウスから臓器別(11組織)にRNAを調製し、ノーザンプロッティングの試料とした。特定のセンス-アンチセンス遺伝子座において、互いのエクソン配列が重なる領域に位置するオリゴプローブ(P1及びP2)によってノーザン解析より既に発現が確認されている低分子RNAに関しては、ソフトウエアvsfoldによる二次構造の予測結果を指標に発現領域を推定した結果、P1については2つの候補(P1-1とP1-2)、P2については一っの候補(P2-1)が得られた。それぞれについて実際にT7 RNAポリメラーゼを用いた試験管内転写によってRNAを調製し、そのNMRスペクトルを測定した。二次構造の形成を反映するイミノプロトン領域のスペクトルを比較検討した結果、P1-2(89nt)に対してP1-1(81nt)の方がより安定な二次構造を形成していることがわかり、P1-1のRNAが発現している可能性が示唆された。P2-1(97nt)については、二次構造予測によってGC塩基対からなる長いステムの存在が推定されたが、NMRスペクトルの解析によってもGC塩基対からなるステムの形成が確認された。今後は、Pl-1の立体構造解析を試みる予定である。同一のマウスSAT遺伝子座に由来し、互いにセンス鎖およびアンチセンス鎖にコードされているS3 RNAとAS2 RNAについて、脳、胸腺、心臓、肺、肝臓、腎臓、脾臓、胃、腸、精巣における発現をノザンハイブリダイゼーションにより調べた。この結果、AS2 RNAはこれらすべての器官で発現しているのに対し、S3は検出されなかった。S3はNIH3T3細胞株での発現が確認されていることから、in vivoでは少なくとも線維芽細胞で発現していることが期待される。内在性のアンチセンスRNAの存在を考慮したカスタムのマイクロアレイを作製し、100nt程度までの低分子RNAをターゲットとしてマイクロアレイ解析を行った。発現の高かった低分子RNA候補48種類について各臓器・器官での発現を解析した。その結果、7種類のRNAが上記すべての器官で発現していることが判明した。このうち3種類はその大きさと配列からendo-siRNAであることが、また、残り5種類はこれまでに報告されていない新規RNAであることが予想された。また、新規サイズ低分子RNAの機能性を追求する一つの方法として、in vitroで発生・分化させた細胞からのRNAサンプルにおいて、発生・分化特異的に動的に発現が変化する低分子RNAの同定を試みた。次世代シーケンサーによって直接解析された配列データについて、二次構造予測を行い、得られた二次構造に基づいてクラスタリングを行うことを試みている。これによって、新しい構造モチーフをもつ低分子RNAが発見できると期待している。マウス脳から50-140ntのRNA画分を調製し、次世代シーケンサーによる解析を行った。得られた約1億個のRNA配列について、予測した二次構造および塩基配列によるクラスタリングを行っている。これまでに,51%がBoxC/D型のsnoRNA、42%がrRNAの断片、6%がその他の既知のRNAであることが判明している。現在,残りの約72万個のRNA配列について解析を進めている。なお,これまでに4つの未同定RNAを検出している。これらはいずれもイントロン内に位置し、哺乳類での保存性が高い領域であった。今後,さらに解析を進めるとともに、見出した未同定RNAについて、ノーザン解析による発現動態の解析およびNMR法による立体構造の解析を進め、その機能に迫りたいと考えている。前年度行ったマイクロアレイ解析で高発現を示したSAT(sense-antisense transcript)関連の新規低分子RNA(50-140nt)候補9種類について、さらに精査し、複合体解析に進めるものを4種類に絞った。個々のRNAを含む複合体(RNP)を単離するため、マウスの脳を用いた解析を行っている。

候補RNAのうち1種類S3はこれまでのところ、NIH3T3細胞での発現しか確認されなかったので、複合体の解析についてもNIH3T3を用いた系で試している。これと平行して候補RNAの末端配列を決定するための実験を行い、S3の5'末端配列についての予備データを得た。また、培養細胞系を用い、二本鎖RNAをプロセスするDicer、Drosha、Adarsをノックダウンし、機能的にこれら酵素が阻害されていることを確認したので、今後、我々の同定した一連の低分子RNAの発現動態への影響を確認する予定である。
人間の視覚機能をモデルにした高性能イメージングシステムの開発

本研究の目的は、人間の持つ高度な視覚機能をモデルとし、レンズなどの光学系とデジタル画像処理系を組み合わせることで高性能なイメージング装置を開発することであり、以下の点を中心に研究を行った。(1)ディテクタに撮像された離散的なデータから連続空間の物体を再構成する手法であるCARDS(Generalized Analytic Reconstruction from discrete Samples)を電子カメラ系に適用することで、光学系の収差などに起因するスペースバリアントな劣化などを復元できることを計算機シミュレーションにより明らかにした。(2)画像再構成に必要な光学系の特性を、モニタに順次表示した多数のパターンを電子カメラで撮影することで測定する方法について検討を行い、再構成に必要な情報を得る条件を明らかにした。また、直線や点等の既知のパターンを撮像することにより、学習によりイメージングシステムの特性を自動的に再構成に利用する方法を開発し、レンズ系の軸ずれなどの障害を自動的に補償できることを示した。(3)そして、光学系に液晶レンズを後処理系に計算機を用いた統合システムを作成し、上記の手法に関して実験的に検討を行った。そして、フォーカス調整機構を用いずにズ-ミング機能を実現できること及び、学習機能を導入することにより歪み劣化を自動的に補償することができることを実験的に示した。人間の視覚系では水晶体により発生する歪みなどを網膜以降の神経回路網による処理で補償することにより小型の系で高い機能を実現しているが、本研究により、画像再構成及び学習などの技術を用いることで人間の視覚系に近い小型の高機能で柔軟なイメージングシステムを実現できる可能性を明らかにした。本研究の目的は、人間の持つ高度な視覚機能をモデルとし、レンズなどの光学系と後処理系を組み合わせることで高性能なイメージング装置を開発することであり、本年度は以下の3点を中心に研究を行った。(1)ディテクタに撮像された離散的なデータから連続空間の物体を再構成するGARDS(Generalized Analytic Reconstruction from Discrete Samples)による再構成法を電子カメラ系に適用する手法に関して検討し、計算機シミュレーションによりスペースバリアントな劣化を持って撮像された画像の復元に有効であることを確認した。(2)画像再構成に必要な光学系の特性を測定する手段として、モニタに多数のパターンを表示し、電子カメラで撮影する方法を検討し、GARDSの再構成法に必要な情報を得る条件を明らかにした。(3)カラー画像の各色成分の画像間の相関を利用して、レンズのボケにより失われた周波数成分を互いのバンド間で補う手法について、連続-離散モデルに基づいて定式化を行い、スペースバリアントな劣化に対して適用する方法を明らかにした。上記の理論的考察とともに、液晶レンズを用いて電子ズームを実現するための実験システムの構築を行い、パーソナルコンピュータのビデオインターフェースを用いたシステム制御用ソフトウェアなどの作成を行った。(1)ディテクタに撮像された離散的なデータから連続空間の物体を再構成する手法であるGARDS(Generalized Analytic Reconstruction from Discrete Samples)を電子カメラ系に適用することで、光学系の収差などに起因するスペースバリアントな劣化などを復元できることを計算機シミュレーションにより明らかにした。

そして、フォーカス調整機構を用いずにズ-ミング機能を実現できること及び、学習機能を導入することにより歪み劣化を自動的に補償することができることを実験的に示した。人間の視覚系では水晶体により発生する歪みなどを網膜以降の神経回路網による処理で補償することにより小型の系で高い機能を実現しているが、本研究により、画像再構成及び学習などの技術を用いることで人間の視覚系に近い小型の高機能で柔軟なイメージングシステムを実現できる可能性を明らかにした。
核内受容体を介さないレチノイン酸の作用機構の解明とその応用研究

食品等に含まれる微量栄養元素であるビタミンAは健康を維持するため不可欠であり、また癌等の疾病に対しても抵抗性を示すため、予防・治療の観点からも注目されている。本研究ではビタミンA作用の活性本体であるレチノイン酸の未だ知られていない作用機構を明らかにする手法を確立し、レチノイン酸と癌細胞内で結合する蛋白質のひとつが転移・浸潤に関与するα-アクチニンであることを明らかにした。また、新しい視点から予防・治療薬を見出すため、本法を用いてレチノイン酸の情報伝達機構を解析した。ビタミンA酸(レチノイン酸,RA)の核内受容体を介さない新作用機構であるRAによる蛋白質の修飾反応(レチノイレーション・レチノイル化)を解明するために,RA抗体を用いる新規レチノイル化蛋白質高感度検出法の最適化を従来法と比較して行った。RA或いは放射標識[3H]-RAを処理したHL60細胞から調製した総細胞蛋白質を二次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動(2D-PAGE)により分離した後,前者に対してはゲル中の蛋白質を膜に転写後RA抗体を用いて免疫染色を行い,後者に対しては増感・乾燥したゲルを一定期間フィルムに露光後,現像して可視化した。2D-PAGEパターンを比較したところ,両者は類似していた。次に,RAを処理した肌60細胞を破砕・超遠心して得られた上清(可溶性画分),及び,その沈殿物をCHAPS含有緩衝液中で再度破砕・遠心して得られた上清(沈殿画分)を調製し,両画分の蛋白質をMono Qカラムにより分離した。得られた各フラクション中の蛋白質について,一次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動(1D-PAGE)により分離し,次いでRA抗体を用いて免疫染色を行ったところ,従来法で同定されたレチノイル化蛋白質をRA抗体によっても検知することができた。また,可溶性画分,沈殿画分中にRA抗体により検出された新規レチノイル化蛋白質が含まれることが明らかになったので,それら蛋白質の同定を現在行っている。以上の結果から,従来,放射標識[3H]-RAを用いたオートラジオグラフィー法で長期間を要して可視化されていたレチノイル化蛋白質は,RA抗体を用いる方法により,短時間で高感度に検出できることが明らかになった。本研究は、生体へ多岐にわたる作用をもたらすレチノイン酸(RA)の核内受容体を介さない新作用機構(レチノイレーション、RAによる蛋白質修飾反応)を解明し、新しいシグナル伝達機構を明らかにすることを目的としている。前年度、RA抗体を用いる新規レチノイル化蛋白質検出法の最適化を行い、短時間で高感度に検知できる方法を確立した。今年度本法を用いて、ヒト前骨髄性白血病細胞HL60細胞のレチノイル化蛋白質を検出・同定することを試みた。先ず、HL60細胞抽出蛋白質をMonoQカラムクロマトグラフィーで分離後、一次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(PAGE)で分離し、RA抗体を用いてイムノブロットを行った。その結果、数種の未知の蛋白質が検出された。そこで、MonoQで0.4M NaCl付近に溶出する陽性蛋白質(分子量:100KDa)を二次元PAGEで分離し、RA抗体で免疫染色された蛋白質に対しアミノ酸配列解析を行ったところ、3ペプチドの配列がα-アクチニンと一致した。よって、RAはα-アクチニンと共有結合していることが明らかとなった。また、核内蛋白質をRA抗体でイムノブロットしたところ、数種類のRA結合蛋白質が認められた。さらに、RA処理により、ProQ Diamondで染色される核内リン酸化蛋白質は変動していた。現在各々の蛋白質を定量し、TOF-MASSで同定を行っている。以上の結果から、癌の浸潤・転移を亢進させ、核移行、転写因子との相互作用することが知られているα-アクチニン或いは転写調節因子等を含む核内蛋白質とRAの共有結合形成が明らかとなり、リン酸化との相互作用が示唆された。
プラットフォーム企業の技術ポートフォリオと市場成果分析

(i)から(iii)の3つの研究活動を行った。(i)は昨年度から引き続きの活動となる。まず特許データセットのアップデートを行った。特許データは随時出願されるものであり、定期的なアップデートが必要である。アップデートに合わせてデータセットの整合性を図るために時間を費やした。これらは米国特許のデータセットに対して行った。特許データを対象に統計的な手法を用いて学術論文を出版した(中西・立本,2018)。また特許データだけでなく意匠権も同じ枠組みで扱うことができるため、デザインマネジメントについて実証研究を行い、学術論文として出版した(原・平坂・立本, 2019)。(ii)については、データを用いたプラットフォーム戦略が近年台頭してきており、この理論的な整理が必要となっている。また、日本企業がどれぐらいデータ資源を保有しているのか、といった知見も必要となってきている。また、IoT/ビックデータ/AIといった要素も、データをつかったビジネスモデルには深く関係している。これらの知見について、理論的な整理と事例研究を行い、学術論文として出版した(立本, 2019;平井・二又・立本・渡部, 2019)。(iii)については研究シンポジウム等で書籍内容を平易に解説した。プラットフォーム戦略研究の分野は内容の専門性が高く、周辺分野の学術研究者にとっても敷居が高い。しかしなかがら分野横断的に本分野を研究する学術的意義・実務的意義は高く、プラットフォーム戦略研究を平易に紹介する意義は大きい。その点を考慮し、書籍内容を出発点として後続研究が活性化するように努めた。これらの活動によって、2017年に出版した書籍(立本, 2017)は、学会賞・財団賞を3件を受賞した。理由進捗がおおむね順調に進展していると判断したのは以下1)から3)の理由のためである。1)これらのデータセット整備が本研究の基盤となっているため、特許データセットの整備に多くの時間を費やしている。初年度(2017年度)は特許データセットを照会できるの計算機環境の構築だけでも困難であったが、現在は、定期的なアップデートまで対応している。特許は随時申請できるものであるため、特許データは定期的にアップデートが必要となる。このデータセットには特許の他に意匠も含まれる。特許・意匠ータを基盤に、統計的分析を用いて学術論文の出版ができた。2)プラットフォーム戦略について新しい動きが台頭しており、こういった動きについて理論構築などのキャッチアップが必要であった。たとえば、IoT/BigData/AIやデータ資源のマネジメントなどは、こういった新しい動きでは顕著である。このため、本研究では、既存研究と整合的な理論枠組みを考察し、学術論文として発表することができた。3) 2017年度の成果として学術書籍を出版したが(立本, 2017)、専門性が高いため、そのままでは関連分野の学術研究者や実務家から無視されてしまう危険性があった。平易な解説を行う発表をシンポジウムなどで行うことで関心喚起に成功した。出版した内容とこれらの活動によって、書籍は学会賞・財団賞3件を受賞した。今後の研究方向としては、いくつかの産業分野・技術テーマを対象にし、いくつかの統計手法を比較しながら、特許データを基にした技術資源地図の作成を行う。本年度は(i)特許ポートフォリオの作成のためのデータセットの整備・情報処理環境の構築および予備的な分析と(ii)プラットフォーム企業の既存研究整理とプラットフォーム戦略の成功要因について統計的な分析を行った。(i)についてはUSおよび日本の特許について、USPTOおよび日本特許庁から公開されているバルクデータセットを分析環境に取り込み、統計処理対象として利用可能なようにデータ特性の把握やクレンジングをおこなった。特許データについてUSと日本で公開している形式に相違がある。このため、別個に処理を行った。また公開している特許データ全部を対象としているので、大量データになるため、情報処理環境についても新しく整備を行った。(ii)についてプラットフォーム戦略についての既存研究を整理し、また、いくつかの研究について追加的な分析を行った。プラットフォーム戦略について一貫した視点で分析するためには、このような既存研究整理と追加分析が必要であった。この結果、半導体製造装置産業のデータセットを用いた分析では、統計的な分析にもとづいてプラットフォーム戦略を評価できることを示すことができた。また、これらの研究を一貫した分析枠組みの下でまとめ、学術研究書として発刊することができた。この学術書は1990年代以降のアーキテクチャ研究、オープン標準研究、プラットフォーム戦略研究を統合的に扱うためのフレームワークを提示している。また、このフレームワークを用いて、携帯電話産業、半導体製造装置産業、パソコン産業、電子部品産業、自動車エレクトロニクス産業といった多彩なビジネスエコシステムでのプラットフォーム企業の戦略行動を分析している。とくに1990年代以降、プラットフォーム企業の国際展開が盛んになり、プラットフォーム企業のグローバル戦略が学術上のテーマとなってきている。このような学術的関心に答える形で、既存研究を1冊の学術書にまとめた。USおよび日本の特許データセットを情報処理環境にとりこむ作業は、新しい情報処理環境の構築も含めて、非常に工数のかかるプロセスであった。しかし、本年度中にそのようなプロセスを行えたことは大きな進捗があったと考える。ただし、データクレンジングや指数作成のためのデータ整合性確保などにさらに時間を費やす必要があると考えられる。これは、今後の研究の関心と進捗度に応じで発生する作業である。データ整理作業と並行して、定量分析で用いる新しい統計的手法についての理解を行い、実際に分析できる情報処理環境を整えることも行った。

より柔軟な統計分析を可能にするため、ベイズ推定などの新しい推定手法をとりいれた。これにより、今後さらに深い理解が必要であるが、より柔軟なモデルの推定が可能になる。この意味で研究上の進展であるといえる。成果公表について3本の査読付き論文をパブリッシュし、1件の学会発表を行った。さらに、既存研究に追加的分析をおこない、新しく実証研究を追加して、1冊の学術書としてまとめた。このような学術書による学術成果の発表は、本分野に大きな貢献をすることができたと考える。本年度は(i)特許ポートフォリオ作成のためのデータセットの整備・情報処理環境構築と統計手法の検討(ii)プラットフォーム戦略についての近年の進展の理論的検討(iii)プラットフォーム戦略についての既出版した学術論文を整理して昨年度出版した書籍「プラットフォーム企業のグローバル戦略」について学術研究者や実務家の関心喚起するための学術発表の3つの研究活動を行った。(i)は昨年度から引き続きの活動となる。特許データの特性に合わせてデータセットの整合性を図るために時間を費やした。また特許だけでなく意匠権も同じ枠組みで扱えるとの予想からデザイン・マネジメントの既存研究サーベイを行った。また、今年度は新たな統計手法の検討も行った。この過程で、特許データのクラスタリングが必要となった。このため特許庁に依頼を行い、技術動向調査で作成した特許文献分類データの使用許諾を得た。別の統計手法としてベイズ推定を利用した統計モデリングにも着手した。その他、統計手法について応用事例として分析を行い、学術論文として発表した。(ii)についてはIoTやAIなどデータを用いたプラットフォーム戦略が近年台頭してきており無視できなくなってきている。この現状を分析に取り入れるため、IoT/ビックデータ/AIを要素に取り入れた理論的枠組を検討し学術論文として出版した。また同内容の学術発表も行った。(iii)についてはシンポジウムで書籍内容を平易に解説した。プラットフォーム戦略研究の分野は内容の専門性が高く、周辺分野の学術研究者にとっても敷居が高くなっていた。しかしながら分野横断的に本分野を研究する学術的意義・実務的意義は高い。その点を考慮し、書籍内容を出発点として後続研究が活性化するように努めた。これらの活動によって、昨年出版した書籍は学会賞2件を受賞した。進捗がおおむね順調に進展していると判断したのは以下1から3の理由がある。1特許ポートフォリオ地図を作成するための準備に多くの時間を費やしている。この準備は理論的枠組の構築、データ・セットの整合的統合、統計手法の確立などが含まれる。
MR画像上の下顎頭骨髄変化と顎関節疼痛との関連

MRIは、関節円板、円板後部組織のような軟組織のみならず、骨髄の性状の診断も可能であり、これにより、下顎頭骨髄変化の存在が示唆されるようになった。しかし、下顎頭の骨髄変化はその頻度が低く、さらに多くの施設で行われている1種類のシーケンスのMR画像検査では、その診断が不可能といわれている。このような背景から、このentityに関しては体系的な研究がみられず、その病態は明らかにされていなかった。そこで、われわれは米国Rochester大学のWestesson教授らとの共同研究により、下顎頭の骨髄変化と変形性関節症、関節円板障害およびjoint effusionとの関連を報告した。さらに、下顎頭の骨髄変化と顎関節疼痛との関連の可能性を報告した。しかし、上記理由により縦断的検討がなされていないのが現状であり、骨髄変化の臨床的意義を明らかにする上で骨髄変化の経時的変化と顎関節疼痛との関連を検討する必要性がある。本研究の目的は、MR画像における下顎頭骨髄変化と顎関節疼痛との関連を縦断的に検討することである。臨床的に顎関節部疼痛が認められ、治療前および治療中にMRI診断が必要とされ、なおかつ本研究の目的を理解し、研究への協力の同意が得られた顎関節症患者に対し、治療前に顎関節の開閉口時の矢状断、T2およびプロトン密度強調画像を撮像し、下顎頭の骨髄変化を示す症例の検討を行なった。その結果、2年間の縦断的検討が可能だった1症例において、骨髄信号がedema patternからosteonecrosis patternへ変化した。それに伴い、顎関節部の疼痛症状が軽減した。以上より、下顎頭の骨髄が、edemaからosteonecrosisへ変化すると疼痛症状が軽減する可能性が示唆されたが、少数例での検討であり、以後、症例を増して引き続き検討する必要性があると思われる。また、Oslo大学(Norway),Rochester大学(USA)との共同研究により、joint effusionと下顎頭の骨髄変化、関節円板の状態および顎関節部の疼痛との関連について検討を行い、その成果を発表した。
チャにおけるカフェインレス個体出現の遺伝的メカニズムの解明

カフェインを含まない茶品種を世界で初めて育成するために、近縁野生種のカフェインレス形質が種間交雑後代にどのように遺伝するか、成分分析と遺伝解析により調査した。その結果、カフェインレス形質は、劣性一遺伝子座に支配される形質であることが示された。さらに、カフェインレス形質を発現しないヘテロの個体を検出するための手法の開発も行い、選抜に使用できるマーカーセットも得られた。チャのカフェイン含有量を決定する遺伝的メカニズムの解明を目指して、今年度は以下の研究を行った。1)カフェインレス個体出現機構解明のための交雑実験19年度秋に、F95181×枕F1-95180の交配を246花行った。また、F95181を用いて、別のチャ品種との交配も2組合せ210花行った。18年度実施したF95181×枕Fl-95180の交配から231粒の種子を得、それらをビニールハウス内で播種、現在育苗中である。17年度実施したF95181×枕F1-95180の交配より得られた82粒の種子からは、同交雑後代を40個体得た。2)カフェイン合成酵素遺伝子の構造解析カフェインレス座の有力な候補であるTCS1およびTCS2について、チャとチャの近縁野生種タリエンシス(Camellia taliensis)のtotal DNAからPCRにてDNA断片を増幅し、現在までにTCS1の一部を除きPCRクローンが得られている。それらの配列解析から、TCS1とTCS2は共に3つのイントロンを含む構造をしていることが明らかになり、TCS1、TCS2とも第3イントロンにチャとタリエンシス間の多型(In/Del多型)があることが明らかになった。TCS2については、同様の多型が第1イントロンからも検出できた。これらのIn/De1多型は、タリエンシス由来のカフェインレスアレルを検出するDNAマーカーとして利用できるものと考えられる。1)カフェインレス個体出現機構解明のための交雑実験18年度から20年度に交配した、茶中間母本農6号(F95181)を母樹として茶品種との交配個体群および枕F1-95180とのきょうだい交配個体群は、ガラス室にて播種、育苗中である。17年度に実施したF95181×枕F1-95180の交配個体群は一番茶新芽のカフェイン含有量を測定し、カフェインレス個体を交配によって作出できることを証明した。2)カフェイン合成酵素遺伝子のマッピングカフェインレス座の有力な候補であるTCS1およびTCS2について多型解析し、それら2つの遺伝子座を既に開発されているチャのDNAマーカーの連鎖地図上に座乗させた。その結果、それら2つの遺伝子座が同一連鎖群の互いに近い位置に座乗していることが明らかになった。1)カフェイン合成酵素遺伝子近傍領域のゲノム遺伝子型解析カフェイン合成酵素遺伝子TCS1およびTCS2が、DNAマーカーの連鎖地図上にマッピングできたので、その近傍に座乗するSSRマーカーを使って、平成19年度交配したきょうだい交配個体群の各個体について、ゲノム遺伝子型解析を行った。結果、カフェインレスの個体はTCS近傍領域がタリエンシス型のホモ接合で、チャ型のホモ接合個体やヘテロ型個体はカフェインを含むことが示され、「タリエンシス赤芽」由来のTCS近傍領域がカフェインレス形質の原因遺伝子であると示唆された。2)茶中間母本後代個体の遺伝型調査および成分分析TCS近傍領域が、カフェインレス形質と関連性があると示唆する結果が得られたので、交配により得られていた個体について、TCS近傍領域のゲノム型の調査を行った。「中間母本農6号」の後代で、「タリエンシス赤芽」由来のゲノムを持つものは、さらに次世代を育成するための母本として選抜した。また、きょうだい交配個体群の中からは、新たなカフェインレスの個体も検出した。
制度を手がかりとした、人工物に関わる失敗知識の位置づけ

今年度は、公開講演会を4回行った。羽原敬二(関西大学教授)、中里公哉(九州大学非常勤講師)、藤本温(名古屋工大助教授)、井上能行(東京新聞)、佐藤健宗(弁護士)、山田健二(北見工大)、張明国(北京化工大学文化法律学院STS研究所)、岡田佳男(雪印)の諸氏の講演である。これによって、研究課題に関する議論を深めることができた。そして、成果としては長い論文が一つ、事例報告が4つある。なお、著書として単著が一つ、編著が一つ、また著書の中での論文として一つが公刊された。また、中国の東北大学で、工学倫理を含めた国際会議に出席して講演を行った。これらによって、制度を手がかりとした、人工物に関わる失敗知識の位置づけに関しては、成果の公表の点でもある程度の成果をあげることができた。去年と今年の研究会を通じて、「制度を手がかりとした、人工物に関わる失敗知識の位置づけ」には、工学内の分野の違いによって、様々な問題領域があることが見取られた。例えば、航空機の分野、船舶の分野、食品の分野、原子力の分野、化学工学の分野、情報システムの分野、等々において、問題とされるポイントも異なり、それに対処する方法も異なっている。従って、単純に「テクノロジー一般」について語る方法は見つからない。ただ、各分野の基本概念を抽出することによって、ある程度の鳥瞰的な見通しを得ることは必要とされる。それを通じて、科学技術の失敗そのものだけでなく、それと深い関連を持つ科学ジャーナリズム、法律、国際関係などの社会技術の寄与も重要になる。これらをどのように整理するかが今後の課題となる。今年度は、「工学倫理を深く理解するための事例研究」と題して、主催する関西工学倫理研究会の中で、6回の公開講演会を行った。さらに、関西工学倫理研究会の例会と夏季集中討論会を計4回行った。こちらは、哲学系の人々を中心とした、事故をめぐる哲学的問題領域の講演であった。6回にわたる公開講演では、化学企業のレスポンシブル・ケア、鉄道事故、もんじゅ行政裁判、機械系を中心とするライフサイクル・アセスメント、メンテナンスの社会学、社会的品質管理、船舶の安全性、土木・建築業界、工学倫理、リスク認知の社会心理学といった多様な内容が、現場を知る人々によって紹介された。ここで理解が深まった点は、分野によって、事故を起こさない方策、事故が起こった場合の対処に関わる制度も考え方も非常に多様だということだ。例えば、建築系における失敗の典型例は、鉄道における失敗の典型例とは異なっている。このように具体例を通して考えてみると、技術哲学とか、科学論として通俗的に取り上げられている論点とは違った問題こそが、現場で現在喫緊の課題となっているものであった。古い哲学でこれらの課題を切り分けるのではなく、具体的場面で多様な論点を取り出しつつ、それを概念的に成熟させることが必要になっている。また、新しい遺伝子やインターネットに関するテクノロジーの場合には宗教的政治的意図が絡み合うために見えなくなっている問題が、古くからのテクノロジーを取り上げてそれに対処する社会制度を取り出す場合には、地に足のついた分析と研究ができるのが利点となっている。今後、更に別の通常のテクノロジーの事例の収集を行いつつ、大きな概念的枠組みを作り出すことが、16年度の目的になる。
魚類の卵母細胞を標的とする新たな物質輸送システムの開発に関する基礎的研究

卵黄の素となる蛋白質(ビテロジェニン:Vg)は、卵表面にあるVg受容体と結合することで親魚の血液中から選択的に卵母細胞の中に入る。本研究は、1)異なる魚種から得たVgを親魚に注射すると、種に関わらずその卵や稚仔魚へ輸送されること、2)Vgの脂質部位を置換し、任意の脂質を卵や稚仔魚へ運搬できることを確認した。これにより、Vgを利用した物質輸送システムはどの様な魚にも応用可能であること、また親魚から卵・稚仔魚へ世代を超えて有用脂質や脂溶性物質を運搬できることが確認され、同輸送システム開発に向けた研究が進展した。本研究は、魚類の卵・稚仔魚へ物質を輸送するシステムの開発を視野に入れ、そのための基礎的知見を得ることを目的としている。H24年度は以下の成果を得た。リンカーを介した輸送体・エフェクター複合体の作製:サケ科魚類の精製Vgを輸送体とし、一方、エフェクターには赤色蛍光蛋白質(DsRed)を用いた。これら輸送体とエフェクターに各々アビジン又はビオチン標識を施して混合しモデル複合体を作製した。標識効率及び複合体形成の最適化を目的に、各構成成分の混合比率等を検討した結果、どの比率においても、DsRedを卵母細胞内へ輸送する複合体を得ることはできなかったため、複合体形成に関する更なる検討が必要と考えられた。ベイト(餌)及びプレイ(捕食)プラスミドコンストラクトの構築:共免疫沈降キットを用い、カットスロートトラウトVg cDNA及びVgR cDNA配列の一部を、ベイト及びプレイベクターへサブクローニングした。即ち、Vgについては、前年度の成果およびこれまで得られた知見を基にして、主にLv領域を標的とした。一方、VgRについては、リガンド結合リピート配列を組込んだ。これらを哺乳類293細胞へ形質転換させ、両コンストラクトを発現する細胞系を得た。相互作用の有無を確認した結果、Lvの重鎖領域はVgRと結合せず、Lv軽鎖とホスビチンの複合領域に結合性が確認された。これらの成果は、これまでの他魚種における報告と異なっており、実験系の変更も含め再試験を行う必要性が示された。異種間輸送に関する基礎的知見の獲得:抗トラウトVgR抗体を用いて他種(マダイとゼブラフィッシュ)卵巣の免疫染色及びウェスタンブロット解析を行った結果、同抗体は他種のVgR様蛋白に免疫交叉性を示したことから、魚類のVgRのリガンド結合部位は相似構造を持ち、そのため異種間のVgを取込む事が可能であると考えられた。具体的には、卵母細胞に特異的に発現する受容体(ビテロジェニン受容体:VgR)を標的とし、そのリガンド(ビテロジェニン:Vg)やVgR抗体を輸送体として利用する。本年度は以下の成果を得た。1.イトウおよびマコガレイの血清からVgを精製し、各々を2種の蛍光化学物質で標識したものを同一個体のゼブラフィッシュ雌へ注射投与した。その結果、両標識Vgとも卵黄形成期の卵母細胞に取り込まれ、受精卵にも蛍光物質が移行した。また、両者の卵母細胞への取り込み様式(卵巣内局在および取り込みに要する時間)は同様であった。2.カットスロートトラウトVgのリポビテリン軽鎖領域(LvL)をコードする組み換え蛋白質を作製した。このLvLを蛍光標識し、ゼブラフィッシュ雌に注射投与したものの、卵母細胞内に確認された蛍光はごく微量であった。3.精製イトウVgの脂質部位に任意の脂質(蛍光パルミチン酸及び蛍光リン脂質)を直接標識することに成功した。これら標識Vgをゼブラフィッシュ雌に注射投与したところ、卵黄形成期の卵母細胞に取り込まれたことが確認された他、発生初期の胚体や稚仔魚への移行も確認された。以上、ゼブラフィッシュをホストとし、系統の離れた2種の魚類をVgのドナーとした場合にも、Vgが卵母細胞へ特異的に運搬されることが明らかとなり、本輸送システムは魚種を選ばないシステムとなることが確認された。また、Vgに任意の脂質を添加する方法が確立された。応用により種苗の質を向上させる脂質や脂溶性物質を、親魚から卵・稚仔魚へ効率的に輸送することが可能となる。これらの成果により、実用的な物質輸送システムを開発する基盤が形成され、魚類の卵黄形成・吸収機構の解明に向けても多くの重要な基礎的知見を提供した。