hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管閉塞による新しい抗腫瘍療法の開発

本研究の目的は,腫瘍への血流を阻害し,腫瘍細胞を壊死へと誘導する新しい腫瘍治療法を開発することである.本研究では,まず赤血球にマイクロビーズを結合させる手法を確立した.次に,赤血球-マイクロビーズ結合体をラットに投与し,頭蓋骨表面に磁石を設置することで,赤血球-マイクロビーズ結合体を中大脳動脈に集積させ,中大脳動脈を閉塞することに成功した.より侵襲を小さくし,手技を簡便にする目的で条件を変えて実験を行ったが,この条件下では血管の閉塞が起こらないことが明らかとなった.本研究の目的は,腫瘍への血流を阻害し,腫瘍細胞を壊死へと誘導する新しい腫瘍治療法を開発することである.本研究では,まず赤血球にマイクロビーズを結合させる手法を確立した.次に,赤血球-マイクロビーズ結合体をラットに投与し,頭蓋骨表面に磁石を設置することで,赤血球-マイクロビーズ結合体を中大脳動脈に集積させ,中大脳動脈を閉塞することに成功した.より侵襲を小さくし,手技を簡便にする目的で条件を変えて実験を行ったが,この条件下では血管の閉塞が起こらないことが明らかとなった.血管閉塞に必要十分量のマイクロビーズ-赤血球結合体を得るために,反応させるビーズ量と赤血球量の検討を行った。その結果,血管閉塞に十分な量である,約2.4×10^8個のビーズ-赤血球結合体を得ることが可能なビーズ量,赤血球量の条件が明らかとなった。さらに,腫瘍への血流阻害の前段階として,ビーズ-赤血球結合体を磁力によって集積することで,ラットの主幹動脈を閉塞し血流を遮断することが可能であることを確認した。閉塞する動脈として,脳表在を走行する中大脳動脈を選択し,脳梗塞が生じていることで,血管の閉塞を確認した。具体的には,ラット左側頭部の中大脳動脈上に磁石を設置し,左内頸動脈からマイクロビーズと結合させた赤血球を投与することで,赤血球を中大脳動脈に集積し,同動脈を閉塞した。24時間後にラットを屠殺し,摘出した脳にTTC染色を施すことで脳梗塞の有無を確認した。中大脳動脈灌流領域に脳梗塞が観察され,中大脳動脈を閉塞可能であることが確認できた。この結果より,マイクロビーズを結合させた赤血球を磁力を用いることで集積し,主幹動脈を閉塞可能であることが明らかとなった。今回実施した血管閉塞法では,目的とした動脈以外にも血管閉塞が生じたことが示唆されたため,目的とする血管のみを閉塞可能な条件の検討が今後必要となる。来年度はこの条件について検討を重ね,目的動脈のみを閉塞可能な手法を確立したいと考える。この確立された血管閉塞法を用いて,腫瘍細胞への栄養血管を閉塞し,腫瘍を壊死へと誘導する新しい抗腫瘍治療の開発につなげる予定である。本研究の目的は、腫瘍への血流を阻害し,腫瘍細胞を壊死へと誘導する新しい腫瘍治療法を開発することである。昨年度は、まず赤血球にマイクロビーズを結合させる手法を確立した。次に、赤血球-マイクロビーズ結合体をラット内頸動脈より投与し、ラット頭蓋骨表面に磁石を設置することで、赤血球-マイクロビーズ結合体を中大脳動脈に集積させ、中大脳動脈を閉塞することに成功した。そこで今年度は、昨年度に中大脳動脈を閉塞した手法をより発展させ、低侵襲で手技の簡便な血管閉塞法を確立するために、赤血球の投与部位、磁石設置時間、磁石設置法についてめ条件検討を行った。赤血球の投与部位については、昨年度は内頸動脈から赤血球を投与したが、頸部の切開や内頸動脈へのアプローチによりラットに対して大きな侵襲が加わることとなった。そこで今年度は、赤血球投与時の侵襲を小さくし、より手技を簡便にする目的で大腿動脈からの赤血球投与を試みた。また、磁石設置時間については、昨年度は2時間または4時間としたが、より手技を簡便化するために今年度は1時間の磁石設置時間とした。磁石設置法については、昨年度は頭蓋骨を露出した後にドリルを用いて頭蓋骨を薄く研磨し、中大脳動脈を視認した後に磁石を設置した。この手法もラットへの侵襲が大きかったことから、より侵襲を小さくし、手技を簡便にする目的で、頭蓋骨を研磨せず、側頭筋を切開し、切開部に磁石を埋め込む手法を用いた。これらの条件にて血管閉塞が起こるかどうかについて検証したところ、この条件下では血管の閉塞が起こらないことが明らかとなった。血管閉塞法の確立には、上記の条件についてさらなる検討が必要であることが示された。来年度は、これらの条件を変更することで低侵襲で簡易的な血管閉塞法を確立し、その後、骨肉腫ラットに対してその血管閉塞法を応用し、腫瘍栄養血管閉塞手技を確立する予定である。本研究の目的は、腫瘍への血流を阻害し、腫瘍細胞を壊死へと誘導する新しい腫瘍治療法を開発することである。初年度は、まず赤血球にマイクロビーズを結合させる手法を確立した。次に、赤血球ーマイクロビーズ結合体をラット内頸動脈より投与し、ラット頭蓋骨表面に磁石を設置することで、赤血球ーマイクロビーズ結合体を中大脳動脈に集積させ、中大脳動脈を閉塞することに成功した。

次年度は、この手法をより発展させ、低侵襲で手技の簡便な血管閉塞法を確立するために、赤血球の投与部位、磁石設置時間、磁石設置法についての条件検討を行った。赤血球の投与部位については、より手技を簡便にする目的で大腿動脈からの赤血球投与を試みた。また、磁石設置時間については、1時間、2時間または4時間とした。磁石設置法については、頭蓋骨を露出した後にドリルを用いて頭蓋骨を薄く研磨し、中大脳動脈を視認した後に磁石を設置した。この手法もラットへの侵襲が大きかったことから、より侵襲を小さくし、手技を簡便にする目的で、頭蓋骨を研磨せず、側頭筋を切開し、切開部に磁石を埋め込む手法を用いた。これらの条件にて血管閉塞が起こるかどうかについて検証したところ、この条件下では血管の閉塞が起こらないことが明らかとなった。従って、血管閉塞法の確立には、上記の条件についてさらなる検討が必要であることが示された。磁石を血管に近づけることで、閉塞は可能であったが、今後臨床応用に向けて、これらの条件を変更することで低侵襲で簡易的な血管閉塞法を確立し、その後、骨肉腫ラットに対してその血管閉塞法を応用し、腫瘍栄養血管閉塞手技を確立する必要がある。当初予測していた以上に血管の閉塞が起こりにくく、低侵襲で手技が簡便な血管閉塞法確立のための条件設定の検討に時間を要している。24年度が最終年度であるため、記入しない。赤血球投与部位や磁石設置時間、磁石設置法に関して条件検討を行い、低侵襲で手技が簡便な血管閉塞法を確立する。その後、骨肉腫ラットに対して、確立された血管閉塞法を用いて腫瘍栄養血管の閉塞を行い、腫瘍への血流を途絶することで、腫瘍を壊死へと誘導する。腫瘍栄養血管閉塞手技についても最適な条件の検討を行い、腫瘍への血流途絶法を確立させる。
標識による影響のない機能的可視化への挑戦～カモフラージュ置換法～

前年度に構築したS-S結合解析法は、ペプチド中に存在する複数のS-S結合の架橋様式を微量かつ簡便に解析しうる事から、当初の目的である3組のS-S結合を有するPOI類縁体においても同定可能となる事が期待された。さらに、本方法には原理上の解析不能配列が存在しない事から、従来法では困難であった蛋白質/ペプチド類のS-S結合解析に大きく寄与できると考え、本年度初めは、本方法の適応範囲の拡大および一般化に向けた、解析手法の最適化を実施した。研究代表者は、MS/MS予備測定において個々のペプチドに最適な衝突電圧を見出す必要がある点に着目した。検討の結果、MS/MS本測定時に衝突電圧を徐々に上昇させ、この時減少しつつあるプレカーサーイオンの形状変化を数値化する事により、正確かつ高効率でフラグメント化する電圧値を算出する事に成功した。これにより、煩雑な条件検討の為の予備測定を行う事無く、一段階での迅速解析が可能となった。本手法は、精密な反応制御を要する修飾反応を用いる必要がなく、また電子的制御が可能である事から、今後、蛋白質群分野を始めとした研究分野、また生産現場において幅広い活用が期待される。次に本手法を応用し、3組のS-S結合架橋様式を有するPOI-Cy3置換体の解析を試みた。これに先立ち、天然のPOIにおいてその架橋様式解析を行ったが、他の3組のS-S結合含有ペプチドよりも数多くの部分還元体が生成した。これは、POI特異的なS-S結合トポロジーに起因すると考えられたため、POIに対する還元反応条件および部分還元試料分離のためのHPLC条件の追加検討を行った。現在、得られた条件下にてPoIのS-S解析を行うとともに、PoI-cy3置換体のS-S結合解析を進めている。本解析により、PoIにおける立体構造形成、および生理活性発現に重要な役割を担う3組のS-S結合架橋様式の同一性が明らかになり、カモフラージュ置換体と本来のPOI分子との等価性評価が可能となると期待される。研究目的達成に向けた課題解決および、本研究拡充の一端として、前年度より新規S-S結合決定方法の確立を優先して進めているため。現在POI類縁体のS-S結合架橋様式解析を行っているが、その部分還元試料の分離において、これまでに検討した数種の異なる分離モードを利用したHPLC条件下においても満足な分離能が得られていない。部分還元試料の数は、S-S結合の数に対し幾何級数的に増加することから、今後はさらなる高分解能分析が可能なUPLCを用いた分離、もしくは全く別のアプローチから部分還元試料の段階的な還元などを試みる必要がある。研究代表者は生体分子に対する置換的標識の一般化を目的として、蛍光色素探索の中で見出したシアニン系蛍光色素とペプチド鎖の可置換性について、昆虫ペプチドフェノールオキシダーゼインヒビター(以下POIと略す)とCy3を例に検証を行った。置換的標識において、元分子の特性変化を伴わず標識分子を置換するには、相当部分同士が高い類似性を有する必要がある。従って置換するPOI-N末端部分ペプチドとCy3について、3次元構造の比較およびチロシナーゼ活性に対する阻害能の比較を行った。その結果、当該部分は構造・機能面共に高い類似性を示し、等価交換可能である事が推察された。よって二者を置換したPOI-Cy3置換体の調製を試み、本分子を合成・単離する事に成功した。現在、得られた分子と本来のPOI分子との等価性を評価するため構造・機能解析を進めている。現段階ではPOIにおける立体構造形成および生理活性発現に重要な役割を担う3組のジスルフィド結合の架橋様式がPOI-Cy3置換体においても同一である事が明らかになりつつある。また、上記研究過程で新たにMS/MS法により複数のジスルフィド(以下S-Sと略す)結合の架橋位置を解析し得る事を見出した。本法が実用化に至れば徴量かつ簡便な分析が可能となり、既存の手法では多大な労力の必要性により実施困難であったペプチド/蛋白質のS-S結合架橋位置解析が一挙に進展する事が想定される。従って本研究はポストゲノム時代における一つの大きな課題解決に貢献できるものと考える。本法確立の第一段階として、分子内に既知のS-S結合を1組および2組有するペプチドにおいてその架橋様式を解析し、予想されるS-S結合架橋位置に一致する結果を得た。現在、3組のS-S結合を有するペプチドの解析を進め、本法の改良を行っている。初年度に実施したPOI-Cy3置換体の構造解析過程において、MS/MSにおける開裂パターンを注意深く検討することでジスルフィド(S-S)結合の架橋位置を解析しうる事を見出した。この方法は、原理的に広く応用が可能と考えられたことから、新規S-S結合決定法に一般化されれば、POI-Cy3置換体の構造同定への利用のみならず、蛋白質科学分野を始めとした幅広い活用が期待される。従って、本年度は上記S-S結合決定法確立に向け研究を実施した。始めに、S-S結合を含む/含まない分子についてMS/MS解析を行い、当該のMS/MS開裂パターンは全てのS-S結合に特異的であることを確認した。次いでS-S結合を含む同分子群を各種測定原理の質量分析計により解析し、当該開裂パターンを最も特徴的に示す測定方法を見出した。

次に、初年度に予備的に構築したS-S結合解析法を基に改良を加え、複数の分子内S-S結合を解析可能とした。本方法により、1組から3組のS-S結合を有する生理活性ペプチド計9種について解析を行ったところ、何の修飾反応も必要とせず、短時間かつ微量で正しいS-S結合架橋位置を同定することが出来た。現在、本方法の応用として、未決定S-S結合を有する新規天然ペプチドの解析を行っている。本S-S結合決:定法の最大の特長は、従来法の根本的限界、すなわち、1.分析困難な配列の存在2.分析過程でのS-S交換反応の可能性3.多くの労力と試料および試料毎の異なる戦略が必要、などの困難なく天然のS-S結合を解析可能とした点にある。そのため本方法は、当該分野の他の研究との比較において独創的かつ相補的意義を有すると考える。今後は研究現場における実用化や抗体医薬を始めとした蛋白質製剤の生産現場におけるスクリーニング・品質管理への展開も期待される。前年度に構築したS-S結合解析法は、ペプチド中に存在する複数のS-S結合の架橋様式を微量かつ簡便に解析しうる事から、当初の目的である3組のS-S結合を有するPOI類縁体においても同定可能となる事が期待された。さらに、本方法には原理上の解析不能配列が存在しない事から、従来法では困難であった蛋白質/ペプチド類のS-S結合解析に大きく寄与できると考え、本年度初めは、本方法の適応範囲の拡大および一般化に向けた、解析手法の最適化を実施した。研究代表者は、MS/MS予備測定において個々のペプチドに最適な衝突電圧を見出す必要がある点に着目した。検討の結果、MS/MS本測定時に衝突電圧を徐々に上昇させ、この時減少しつつあるプレカーサーイオンの形状変化を数値化する事により、正確かつ高効率でフラグメント化する電圧値を算出する事に成功した。これにより、煩雑な条件検討の為の予備測定を行う事無く、一段階での迅速解析が可能となった。本手法は、精密な反応制御を要する修飾反応を用いる必要がなく、また電子的制御が可能である事から、今後、蛋白質群分野を始めとした研究分野、また生産現場において幅広い活用が期待される。次に本手法を応用し、3組のS-S結合架橋様式を有するPOI-Cy3置換体の解析を試みた。これに先立ち、天然のPOIにおいてその架橋様式解析を行ったが、他の3組のS-S結合含有ペプチドよりも数多くの部分還元体が生成した。これは、POI特異的なS-S結合トポロジーに起因すると考えられたため、POIに対する還元反応条件および部分還元試料分離のためのHPLC条件の追加検討を行った。現在、得られた条件下にてPoIのS-S解析を行うとともに、PoI-cy3置換体のS-S結合解析を進めている。本解析により、PoIにおける立体構造形成、および生理活性発現に重要な役割を担う3組のS-S結合架橋様式の同一性が明らかになり、カモフラージュ置換体と本来のPOI分子との等価性評価が可能となると期待される。初年度計画推進過程において生じた課題解決のため、新規方法の構築を優先しているため。研究目的達成に向けた課題解決および、本研究拡充の一端として、前年度より新規S-S結合決定方法の確立を優先して進めているため。初年度計画推進過程において、調製したPOI類縁体における3組のジスルフィド(S-S)結合を同定する必要が生じた。しかし、既存の手法ではS-S結合のスクランブリングを防ぎつつ少量でS-S結合同定を行うのは困難であった。
妊婦の血圧上昇に影響する因子～生活に密着した視点から～

妊婦の血圧は未だに不明な点が多い。国際基準に我が国の分類を対応させるためには、妊婦の家庭血圧や自由行動下血圧測定を行うことが求められている。また、妊娠高血圧症候群は安静が必要であるとされているが、具体的な指標はない。本研究は、妊婦の血圧上昇に影響する因子を生活に密着した視点で明らかにすることを目的に前向き縦断調査を実施する。妊娠中期の7日間、家庭血圧測定の実施、時計型アクチグラフの装着、生活活動記録用紙への記入を行い、血圧値と身体活動量、生活活動の諸データとの相関あるいは多変量解析にて、生活の何が血圧の上昇に影響しているのかについて分析し、生活に密着した具体的な健康教育について考察する。
地方文化施設を基盤とする「Flight プラネタリウム」の開発と研究

本研究は、来館者数が減少傾向にある地方科学系博物館を基盤とし、Droneのフライト技術やホバリング技術とプロジェクションマッピング技術による高輝度特性を活かした実世界とプラネタリウムの虚像世界を融合させる世界初の屋外型プラネタリムを開発するものである。平成30年度は、自動運行システムと投影スクリーンの完成によるフライトテストと投影実験を行っている。フライトテストは大分県杵築市にある地域交流施設「上村の郷」のグラウンドにて機材等を持ち込み実験を実施した。実機による投影スクリーンの搭載実験では、ペイロード(ドローンにおける最大積載量)の問題やIMUキャリブレーション不足にてローリングを起こす障害が生じており、1機による自動フライトの検証のみを行っている。また、投影スクリーンにおいては、上空への飛行状態を想定し、屋内での設置とコンテンツの投影実験を行った。平成28年度は、研究に関連した取り組みやシステムの研究・調査として、国内外の先進施設や関連研究について調査を行っており、それらの事例における問題点や課題点の抽出と分析を行っている。(フランス)パロット社にてDrone機器調査、パリ天文台にて星座に関する書籍調査、(ブリュッセル)ゲントにて光のフェスティバル、(オランダ)ライトフェスティバル等のプロジェクションマッピングの現地調査を行なった。また、それらの事例に関する分析データを基礎として、開発システムの基礎設計と開発を行っており、次年度へ向けた基礎研究資料の構築を行なっている。当初の計画である平成28年度「国内外の先進事例の調査と分析、資料収集」として、(フランス)パロット社にてDrone機器調査、パリ天文台にて星座に関する書籍調査、(ブリュッセル)ゲントにて光のフェスティバル、(オランダ)ライトフェスティバル等のプロジェクションマッピングの現地調査を行なった。特に、(フランス)パロット社ではこれからのDroneのあり方を模索する貴重な調査データが収集でき、現段階でのプログラム開発におけるプラットフォームとして、他社のDJI社との比較分析を行っている。また、現地調査として訪問したベルギーやオランダにおいて、プロジェクションマッピングがより細密な彫刻を施した建築物であるほど、効果的な視覚効果を得られることが確認された。また、これら貴重なデータを詳細に分析することで、次年度の機器開発に向けた基本設計における質の高い基礎データとしている。平成29年度は、実証実験の際に使用する機体の選定、購入を行ない、同時にシステム開発を進めている。システム開発においては、前年度で検討した各種の事例や類似研究を下地に基礎設計を行ない、詳細設計を元に実機とPCを繋げてのシステム開発を行っている。また、実機においては、福岡県の糸島地域にてフライトテストを数回行ない、2台中1台の回転翼の出力不足が発覚したため、販売元に検査を依頼し、初期不良のため無償での修理を行っている。さらに、フライト時に使用するスクリーンは選定作業の結果、大型展示会で使用される特殊な生地を特定している。前年度に比較調査した結果、DJI社が開発・販売しているMATRICE100を選定し、機器の購入とフライトテストを行っている。フライトテストは糸島にて海風のある中、ホバリングテストを行っており、テストの結果、2台中1台の回転翼の出力不足が発覚したため、販売元に検査を依頼し、初期不良のため無償での修理を行っている。検査修理にて多少のスケジュールの遅延が生じたが、その間は、システム開発を同時進行することで調整を行っている。また、ドローンのフライト時に使用するスクリーンの素材についても調査研究を行っており、当初予定の農業用スクリーではなく、京都に本社を構えるあるメーカーの大型展示会で使用される伸縮性のある特殊な生地が今回のシステムに最適であることが分かったため、生地の織り方による目の詰まり方を検討し、特定を進めている。平成28年度は、国内外の調査・研究による分析データを基礎として、開発システムの基礎設計を行っており、平成29年度における開発としては、「屋外型プラネタリム“Flightプラネタリウム"の設計と開発」として、前年度の調査・研究による基礎データを資源とし、投影スクリーンやプログラム稼働Drone設計と開発、展示コンテンツの企画・構成を行う。特に、今年度は、GPS等の位置情報による稼働や複数台のDroneの制御などより高度な詳細設計を行う予定である。

平成29年度は、「屋外型プラネタリム“Flightプラネタリウム"の設計と開発」として、前年度の調査・研究による基礎データを資源とし、投影スクリーンやプログラム稼働Drone設計と開発、展示コンテンツの企画・構成を行なっており、次年度に向けた基礎開発を進めている。特に、今年度は、GPS等の位置情報による稼働や複数台のDroneの制御などより高度な詳細設計と共に開発の最終作業と実証実験の実施を行なう予定である。平成28年度は「国内外の先進事例の調査と分析、資料収集」として、(フランス)パロット社にてDrone機器調査、パリ天文台にて星座に関する書籍調査、(ブリュッセル)ゲントにて光のフェスティバル、(オランダ)ライトフェスティバル等のプロジェクションマッピングの現地調査を行なった。ただし、当初計画における初年度導入予定だったDroneがプログラム言語や基礎設計に依存するため、慎重に選定する必要があり、Droneの特定作業に時間を要し、機器の導入を次年度に繰り越すこととした。平成29年度は前年度の調査・研究による基礎データを資源とし、投影スクリーンやプログラム稼働Drone設計と開発、展示コンテンツの企画・構成を行なった。この中で、システム開発に関し、シミュレーション起動の調査に時間がかかり、当初計画のシステムの完成段階まで行かなかったため、システム開発の予算執行を次年度に繰り越すこととした。平成28年度の調査・研究による基礎データを資源とし、投影スクリーンやプログラム稼働Drone設計と開発、展示コンテンツの企画・構成を行う。1)「プログラム稼働Droneによる投影スクリーンの座標情報による適正設置」今回、開発するDroneは、GPSによる座標情報を持つことから、天体の位置を確認し、適正位置にプログラム制御で移動し、昼間、星が確認できない時間帯に事前設置を行うことが可能となるようプログラム開発を行う。2)「展示コンテンツの企画・構成と照射実験」Droneによる投影スクリーンへの投射に使用する展示コンテンツの企画・開発と仮段階での投射実験を実施する。その際に、上空で風等の影響を大きく受けないスクリーンの検討や比較分析データを実証実験により収集する。
分子動力学法による、マントル条件下でのペロフスカイトの物性への固溶体効果

地球の下部マントルに多量に存在するペロフスカイトには,Mgに富んだ斜方晶系のものとCaに富んだ立方晶系のものとがあり,両者は互いに数パーセント程度まで相手成分を固溶することが知られている.本研究では両者の固溶体である(Mg,Ca)SiO_3をとりあげ,組成に応じた結晶学的・熱力学的・弾性的性質の変化を調べた.固溶体(Mg,Ca)SiO_3の作成は斜方晶系ペロフスカイトMgSiO_3をもとに行なった.結晶内でのMg粒子およびCa粒子はランダムに分布させた.Matsui(1994)の粒子間ポテンシャルを使用し温度圧力一定条件下(T=298ないし1900K,P=2650GPa)でMgSiO_3からCaSiO_3にかけて組成1/16刻みでMD計算を行なうことにより,結晶系・格子定数・体積・エンタルピー・体積弾性率等を求めた.得られた主要な結果を要約すると以下のようになる.2.斜方晶系の組成領域内では,結晶中のCa成分が増えるに従い体積が増大し,これに応じて体積弾性率は減少する.体積弾性率の組成依存は高温で拡大する.3.Caに富んだ立方晶系の結晶は,Mgに富んだ斜方晶系の結晶よりも(体積が大きいにもかかわらず)大きな体積弾性率をもつ.この傾向は,ペロフスカイトにおけるモル体積と体積弾性率との間にある経験的な関係(Fischer et al.,1993)に調和的である.4.混合の過剰エンタルピー・過剰体積は正となる.今回の結果のうち,上記3が特に注目される.高温高圧下で(Mg,Fe)SiO_3ペロフスカイトの斜方晶系から立方晶系への相転移があるならば,それに伴って弾性定数の不連続的な増加(数パーセント程度)が期待される.地球の下部マントルに多量に存在するペロフスカイトには,Mgに富んだ斜方晶系のものとCaに富んだ立方晶系のものとがあり,両者は互いに数パーセント程度まで相手成分を固溶することが知られている.本研究では両者の固溶体である(Mg,Ca)SiO_3をとりあげ,組成に応じた結晶学的・熱力学的・弾性的性質の変化を調べた.固溶体(Mg,Ca)SiO_3の作成は斜方晶系ペロフスカイトMgSiO_3をもとに行なった.結晶内でのMg粒子およびCa粒子はランダムに分布させた.Matsui(1994)の粒子間ポテンシャルを使用し温度圧力一定条件下(T=298ないし1900K,P=2650GPa)でMgSiO_3からCaSiO_3にかけて組成1/16刻みでMD計算を行なうことにより,結晶系・格子定数・体積・エンタルピー・体積弾性率等を求めた.得られた主要な結果を要約すると以下のようになる.2.斜方晶系の組成領域内では,結晶中のCa成分が増えるに従い体積が増大し,これに応じて体積弾性率は減少する.体積弾性率の組成依存は高温で拡大する.3.Caに富んだ立方晶系の結晶は,Mgに富んだ斜方晶系の結晶よりも(体積が大きいにもかかわらず)大きな体積弾性率をもつ.この傾向は,ペロフスカイトにおけるモル体積と体積弾性率との間にある経験的な関係(Fischer et al.,1993)に調和的である.4.混合の過剰エンタルピー・過剰体積は正となる.今回の結果のうち,上記3が特に注目される.高温高圧下で(Mg,Fe)SiO_3ペロフスカイトの斜方晶系から立方晶系への相転移があるならば,それに伴って弾性定数の不連続的な増加(数パーセント程度)が期待される.
土壌病原菌Rhizoctonia solaniの交配型遺伝子に関する研究

交配現象を観察するため、本菌に属す4圃場分離株から得た担子胞子菌株(SBI)を対峙培養した。4菌株のうち1菌株のSBIは、ほぼ1:1に2つのグループ(M1およ1びM2)に分かれ、M1とM2のSBI間でFibrous-Tuft (FT)を形成したことから、ヘテロサリック(He-SBI)であることが明らかとなった。FT分離株から得たSBIもHe-SBIであり、ほぼ1:1にM1とM2に分かれた。残り3菌株のSBIはTuftを形成せず、単独で子実体を形成したことからホモサリック(Ho-SBI)であることが明らかになった。M1またはM2を有すHe-SBIはHo-SB1とCompact-Tuft (CT)を形成した。CT分離株から得たSBIはほぼ1:1にHe-SBIとHo-SBIに分かれた。よって、R.solani AG 2-2 IVにおいてHe-SBIはHo-SBIと交配することが明らかになった。SBI、FTおよびCT分離株をAFLP解析に用いたところ、Ho-SBIは全て同じバンドパターンを示し、He-SBI間では多型が見られた。FTおよびCT分離株は、M1とM2を有すHe-SBIおよびHo-SBIがそれぞれ示すバンドを合わせ持っていたことから、ヘテロカリオンであることが証明された。なお、FTおよびCT分離株から得たSBIはM1とM2を有すHe-SBIおよびHo-SBIに関係なくバンドパターンに多型を示した。このことからR.solaniAG 2-2 IVではFTおよびCT分離株が担子胞子を形成する過程で、減数分裂時において染色体の組換えを起こし、遺伝的変異が生じるものと考えられた。土壌病原菌Rhizoctonia solani(完全世代名:Thanatephorus cucumeris)は重要な病原菌であるのにも関わらず、交配現象および交配型遺伝子に関する研究は他の菌類に比べて遅れている。本研究では完全世代の形成が比較的容易なRhizoctonia solani AG 2-2 IVを用いて、交配現象の観察および分子生物学的手法による交配に関する遺伝子(交配型遺伝子)の解明を行っている。交配を調べるために、本菌に属す4つの圃場分離株から得た担子胞子分離株をジャガイモグルコース活性炭寒天培地上で対峙培養して、Tuft形成の有無を観察した。4菌株のうち3菌株(Rh509、92155およびR94)は担子胞子分離株間でTuftを形成しなかった。また、これらの担子胞子分離株は単独で子実体を形成した。すなわち、Rh509、92155およびR94はホモタリックな菌株であった。一方、残りの1菌株(SA-1)担子胞子分離株はほぼ1:1に2つのグループに分かれ、同一グループ内ではTuftを形成せず、異なるグループ間では形成した。すなわちSA-1の担子胞子分離株は異なる交配型(交配型1および交配型2)を有すヘテロタリックな菌株であることが明らかとなった。ヘテロタリックであるSA-1の交配型1あるいは交配型2を有す担子胞子分離株はホモタリックな菌株とTuftを形成した。このTuftの形態は点状のCompactなTuftであり、SA-1の交配型1と交配型2の担子胞子分離株間で形成された線状のFibrousなTuftとは異なった。これらのTuft分離株から得た担子胞子分離株はほぼ1:1に二つのグループに分かれ、一方のグループはSA-1由来の担子胞子分離株と同じ交配現象を起こすヘテロタリックなタイプであり、もう一方のグループはホモタリックな菌株と同じ交配現象をおこすホモタリックなタイプであった。よって、本菌はヘテロタリックな菌株の担子胞子分離株とホモタリックな菌株とが交配する非常に興味深い現象を起こすことが明らかになった。圃場分離株、担子胞子分離株およびTuft分離株における遺伝的変異をAFLP解析によって調べた。ホモタリックな菌株は、圃場分離株および担子胞子分離株ともに全て同じバンドパターンを示した。一方,ヘテロタリックなSA-1の担子胞子分離株は菌株によりバンドパターンに多型が見られた。Tuft分離株は、FibrousおよびCompactともに交配型1、2およびホモタリックの担子胞子分離株がそれぞれ示すバンドを合わせ持っていたことから,ヘテロカリオンであることが証明された。なお、Fibrous Tuft分離株から得られたSBIは交配型1か交配型2のいずれかに分かれ、また菌株間でバンドパターンに多型が見られた。さらに、Compact Tuft分離株から得られた担子胞子分離株は菌株間でパンドパターンに多型を示した。このことからRhizoctonia solani AG 2-2 IVはFibrous tuftおよびCompact tuft分離株が担子胞子を形成する過程で、減数分裂時において染色体の組換えを起こし、遺伝的変異が生じるものと考えられる。4菌株のうち

1菌株のSBIは、ほぼ1:1に2つのグループ(M1およ1びM2)に分かれ、M1とM2のSBI間でFibrous-Tuft (FT)を形成したことから、ヘテロサリック(He-SBI)であることが明らかとなった。FT分離株から得たSBIもHe-SBIであり、ほぼ1:1にM1とM2に分かれた。残り3菌株のSBIはTuftを形成せず、単独で子実体を形成したことからホモサリック(Ho-SBI)であることが明らかになった。M1またはM2を有すHe-SBIはHo-SB1とCompact-Tuft (CT)を形成した。CT分離株から得たSBIはほぼ1:1にHe-SBIとHo-SBIに分かれた。よって、R.solani AG 2-2 IVにおいてHe-SBIはHo-SBIと交配することが明らかになった。SBI、FTおよびCT分離株をAFLP解析に用いたところ、Ho-SBIは全て同じバンドパターンを示し、He-SBI間では多型が見られた。FTおよびCT分離株は、M1とM2を有すHe-SBIおよびHo-SBIがそれぞれ示すバンドを合わせ持っていたことから、ヘテロカリオンであることが証明された。なお、FTおよびCT分離株から得たSBIはM1とM2を有すHe-SBIおよびHo-SBIに関係なくバンドパターンに多型を示した。このことからR.solaniAG 2-2 IVではFTおよびCT分離株が担子胞子を形成する過程で、減数分裂時において染色体の組換えを起こし、遺伝的変異が生じるものと考えられた。
プロフェッション倫理と市民倫理の相剋を活用した倫理教育のグローバル教材開発研究

本研究は、研究代表者を中心とする研究グループの成果であるシティズンシップの再構築モデルを、社会認識系教科全体へと援用していく継続的研究である。本研究の目的は、高校学習指導要領の改訂によって「公民科」内に新設された「公共」、「倫理」および道徳教育を視野に入れつつ、日本および諸外国の学校教育でも実践可能なプロフェッション倫理と市民倫理の相克を活用した倫理教育教材を開発し、その成果を諸外国に発信することである。
CAPD患者の腹膜炎時のバンコマイシンの投与経路による薬物動態の差異の検討

近年、慢性腎不全に対する治療法として持続的携行式腹膜透析(CAPD)が行われる症例が増えてきている。しかしCAPDを中止せざるをえない症例もあり、我々の検討ではその原因としては腹膜炎が最も多いことがわかった。腹膜炎はCAPDの最大の合併症であるが、その治療法は施設により使用薬剤、投与法に違いがある。今回我々はCAPD腹膜炎に対しバンコマイシン(VCM)を使用し、点滴静注と腹腔内投与による血中VCM濃度の差異の検討を試みた。症例は多嚢胞性異形成腎による慢性腎不全のため1歳時にCAPD導入となった男児である。本症例は2歳時、4歳時、5歳時に腹膜炎を発症し、いずれもVCM20mg/kgを1回点滴静注し、その後のVCM血中濃度を測定した。2歳時には投与後1日目、3日目、6日目のVCM血中濃度はそれぞれ、30.9μg/ml、9.15μg/ml、1.9μg/mlであった。4歳時には投与後3日目のVCM血中濃度は、7.51μg/mlであった。5歳時には投与後2時間、3日目のVCM血中濃度はそれぞれ、43.0μg/ml、11.7μg/mlであった。VCMは聴力障害などの副作用があり、腎不全患者には慎重に投与しなければなからいが、これらの結果より、CAPD患者におけるVCMの点滴静注は、23日の投与間隔でよいのではないかと思われた。今回は症例数が少なく投与経路の違いによるVCMの血中濃度の差異は検討できなかったが、今回症例数を増やし検討してみたい。2歳2カ月の男児のCAPD腹膜炎に対しバンコマイシン(VCM)の点滴静注投与を行い、VCMの血中濃度を測定した。患児は1歳時multicystic dysplastic kidneyによる慢性腎不全のためCAPD導入となった。受信時38°Cの発熟およびCAPD排液の混濁を認めたため入院の上VCM20mg/kgの点滴静注を行った。起炎菌は黄色ブドウ球菌でVCM、MlNO、CCLに対する感受性を示した。VCM投与翌日、3日目、6日目のVCM血中濃度はそれぞれ30.9μg/ml、9.15μg/ml、1.9μg/mlであり、排液中cell countは963/mm^3から8/mm^3ヘ滅少、発熟は軽快、細菌培養も陰性化した。しかし入院11日目より腹膜炎が再燃、起炎菌は黄色ブドウ球菌でVCMに対する感受性も認められたがVCMの投与にてcell count所見は改善しないため入院26日目よりMINO20mg/kgの経口投与に変更した。MINOの長期投与は歯牙の着色やエナメル質形成不全といった副作用を来す恐れがあるためCCL200mg/dayの内服に変更したところcell count所見は改善し細菌培養も陰性化した。しかしCCLの内服を中止すると腹膜炎が再発し、検出される黄色ブドウ球菌はVCMに対する感受性はあるものの、VCMの投与では腹膜炎は改善せず、再びCCLの内服に変更したところ、cell count所見は改善し、細菌培養も陰性化した。2回目の腹膜炎再燃時には出口部感染も認められたため、入院66日目にテンコフカテーテルを抜去、再留置を行った。その後CCL内服中止後も腹膜炎の再発を認めなかったため軽快退院となった。4歳の男児のCAPD腹膜炎に対しパンコマイシン(VCM)の点滴静注投与を行い、VCMの血中濃度を測定した。患児は1歳時multicystic dysplastic kidneyによる慢性腎不全のためCAPD導入となり、2歳2カ月時に難治性腹膜炎発症の既往歴がある。

今回CAPD排液の混濁を認めたため腹膜炎の診断にて緊急入院した。出口部およびトンネル感染は認めず、軽度の腹痛を認めたが発熱はなかった。血液検査では白血球数が10400/mm^3と軽度上昇していたが、CRPは0.7mg/dl以下であった。入院当日CMNX30mg/kgの静注(4日間)およびVCM20mg/kgの点滴静注(1回のみ)を行った。排液の細菌培養はnegativeであった。治療開始翌日、3日目、5日目、9日目の排液中cell countはそれぞれ809/mm^3、283/mm^3、92/mm^3、30/mm^3であり著明に改善した。投与3日目のVCM血中濃度は7.51μg/mlと低値であった。入院期間中、発熱、腹痛は認められなかった。入院5日目からCFDN5mg/kgの内服に変更したが腹膜炎の再発は認めず、軽快退院した。CAPD腹膜炎の起炎菌としては黄色ブドウ球菌が最も多いが、起炎菌が同定されるまでは広い抗菌スペクトルを考慮した抗生物質の投与が必要である。今回はVCMにCMNXを併用したが、前回および今回のVCM投与後の血中濃度から、腹膜炎に対するVCMの点滴静注は、腹膜の透析機能にもよるが23日間の投与間隔でよいのではないかと思われた。5歳の男児のCAPD腹膜炎に対しバンコマイシン(VCM)の点滴静注投与を行い、VCMの血中濃度を測定した。患児は1歳時multicystic dysplastic kidneyによる慢性腎不全のためCAPD導入となり、2歳2カ月時および4歳時に難治性腹膜炎発症の既往歴がある。出口部およびトンネル感染は認めず、軽度の発熱(37.5°C)は認めたが腹痛はなかった。血液検査では白血球数が13,900/mm^3と上昇していたが、CRPは0.7mg/dlであった。入院当日CMNX20mg/kgの静注(7日間)およびVCM20mg/kgの点滴静注(1回のみ)を行った。治療開始当日、3日日、5日日、8日目の排液中cell countはそれぞれ1707/mm^3、164/mm^3、30/mm^3、7/mm^3であり著明に改善した。投与2時間後のVCM血中濃度は43.0μg/mlで投与3日日のVCM血中濃度は11.7μg/mlと低値であった。入院翌日の体温は37.3°Cであったが以後は発熱を認めず、腹痛も認められなかった。入院8日日には白血球数は9,000/mm^3と低下し軽快退院した。今回もVCMにCMNXを併用したが、以前および今回のVCM投与後の血中濃度から、腹膜炎に対するVCMの点滴静注は、腹膜の透析機能にもよるが23日間の投与間隔でよいのではないかと思われた。
組織内信頼の構造に関する社会システム論的研究

日本企業のアジア地域への進出が本格化している現在、日本企業の組織や経営の仕組みを進出先の社会で円滑に定着させることが緊急の課題となっている。本研究では、組織や経営の仕組みの国際間比較を可能にする枠組みの構築を目的に、次の作業を行った。1.信頼のメカニズムの解明。組織や経営の仕組みが帯びている社会的・文化的規定性を十分に相対化しうる一般的な枠組みを構築すべく、組織化過程の最も基底にある信頼のメカニズムの解明を行った。組織化を可能にするために、他者の予期に確からしさを付与すべく、信頼は予期をシステムの同一性と関連づける機能を果たすものであり、パーソナリティ・システムの同一性に関連づける場合と、社会システムの同一性に関連づける場合が区別されねばならず、それぞれ固有のメカニズムを形作っていることを明らかにした。2.組織化のメカニズムの解明。近代的な組織化の原理は、組織の仕組みと個人の人格を徹底的に分離し、パーソナルな信頼とは区別される社会システムへの信頼のメカニズムを発達させるものとして捉えることができる。成員資格を組織内の規範の遵守と結びつけ、成員資格の引き受けと参入/離脱の意思決定を結びつけるという公式化のメカニズムにより、組織という公式化された社会システムの同一性がパーソナリティ・システムの同一性とは明確に分離されたものとして形成され、組織内の予期が組織という社会システムの同一性によって確からしさを与えられる点を明らかにした。3.日中間の比較分析。近代的な組織化の原理は、それぞれの社会固有の社会関係の仕組みに応じて変容をみせることを、日中間の比較分析によって明らかにした。日本では、パーソナルな信頼をベースとする非公式な相互作用を通じて、お互いに共属する場が公的なものとして形成され、この領域区画の上で公式化された組織の規則が作動するのであり、非公式な相互作用は絶えず公式の組織行為へと変換されてゆく。これに対して、中国では、実質的な部分においてはパーソナルな信頼と組織というシステムへの信頼の分離はなされていない。したがって、中国においては公式の規則への信頼は低く、すべては個人的な人間関係のネットワーク内で処理されるという、関係主義的な組織化がなされることになる。信頼と組織化という観点から、以上の点を解明した。
地域教育としての防災ワークショップ手法の改善と普及に関する研究

以下のような事業を行い,標記のテーマに関する成果を得た。(1)東日本大震災時と以後の学校等実態調査(宮城県,岩手県内)(2)2007年に仙台市立北六番丁小学校での防災教育実践の大震災経験をふまえた評価(3)石巻市立鹿妻小学校の復興マップづくり(津波被災地の学校における防災ワークショップ)(4)鶴岡市教育委員会と共同の学校防災支援(教員研修会,学校訪問,マニュアルひな形)(5)ネパールにおける斜面災害・土石流災害に対する防災教育支援(学校防災教育支援および専門家,大学院生教育支援)(6)その他の防災教育関連の取組(数多くの講演等および山形大学地域教育文化学部での科目新設提案)2010年度末に発生した東日本大震災による被害調査結果をまとめて,論文や学会発表を行った。また,学校の被災と対応に関する調査を継続して行った。さらに,代表者が大震災前に防災教育に関わった防災教育(仙台市立北六番丁小学校,同校卒業生在学の仙台市立五城中学校)の効果検証についての論文をまとめた。これらもふまえて,実践に取り組んだ。学校においては,12012年度を通して石巻市立鹿妻小学校における4年生の総合的な学習「復興マップづくり」(約20校時)について東北大学,国際NGOセーブザチルドレンとともに支援して取組み,さらに22013年1月,山形市立第五中学校の1年生を対象に,学年集会での講義(2校時)と家庭科授業(2校時)を担当教諭と共同で実践を行った。3鶴岡市教育委員会の防災教育アドバイザーとして,防災管理を主なテーマとする教員向け研修会を計4回,学校訪問を9校を行って,各校ごとに避難訓練の視察,防災マニュアルへの助言,教員向け研修,児童向けの講話などを行った。4その他に,山形県内や宮城県内において,教員向けおよび生徒対象の講演等を複数回行った。(以上は代表者)5この他,代表者,分担者ともに,学校教員,町内会や一般市民向けの講演等を複数回行った。ネパールにおいては,12012年5月にセティ川最上流域の崩壊と下流域の土石流災害発生をふまえて,当初の予定を変更し,同流域および近隣流域における子ども向けのワークショップ形式の防災教育実践を計画することとし,次年度の実施に向けて,代表者と分担者は2012年10-11月に予備的調査を実施し実践協力の学校を選定した。分担者は,22012年12月カトマンドゥのトリブヴァン大学において,大学院生対象の地すべり防災に関する実習を含む講義を昨年度に続いて実施し,また3活断層に関するブリーフィングを日本大使と国際赤十字関係者に行った。国内の学校においては,1前年度に引き続き石巻市立鹿妻小学校における4年生の総合的な学習「復興マップづくり」について東北大学,神戸大学とともに支援して取組んだ。同校では,今年度の総合のメインテーマとして設定し(約50校時),前年度からの変化を捉える作業や複数回の発表会を開催するなどした。また,2鶴岡市教育委員会の防災教育アドバイザーとして,防災教育と防災管理をテーマとする教員向け研修会を計4回,学校訪問を7校を行って,各校ごとに避難訓練の視察,防災マニュアルへの助言,教員向け研修,児童向けの講話などを行った。さらに,3山形県内や宮城県内において,教員向けおよび生徒対象の研修や授業等を複数回行った。(以上は代表者)この他に,4代表者,分担者ともに,学校教員,町内会や一般市民向けの講演等を複数回行った。ネパールにおいては,12012年5月にセティ川最上流域の崩壊と下流域の土石流災害発生をふまえて,同流域および近隣流域における子ども向けの防災教育実践を行うこととし,前年度に予備的調査を実施し実践協力校を選定した。今年度は,準備段階でいわゆるワークショップ形式での実践は困難と判断し,学校と地域の実態をふまえて紙芝居を用いた授業プログラムを作成した。紙芝居は,小学校低学年の児童が土砂災害の理解とそれからの回避方法を身につけることを目的とし,現地の景観や子どもの様子を単純化したマンガ絵で示した。2013年10月,代表者と分担者は,トリブヴァン大学の協力を得て,上記流域の2校の小学校相当学年を対象に,紙芝居を用いた授業を実施した。両校の先生方が機会を見て使っていただけるよう,紙芝居を謹呈した。さらに,2分担者は,2011年度から引き続き,カトマンドゥのトリブヴァン大学において,大学院生対象の地すべり防災に関する実習を含む講義を実施した。(1)東日本大震災時と以後の学校等実態調査(宮城県,岩手県内)(2)2007年に仙台市立北六番丁小学校での防災教育実践の大震災経験をふまえた評価(3)石巻市立鹿妻小学校の復興マップづくり(津波被災地の学校における防災ワークショップ)(4)鶴岡市教育委員会と共同の学校防災支援(教員研修会,学校訪問,マニュアルひな形)(5)ネパールにおける斜面災害・土石流災害に対する防災教育支援(学校防災教育支援および専門家,大学院生教育支援)(6)その他の防災教育関連の取組(数多くの講演等および山形大学地域教育文化学部での科目新設提案)2011年度の初めは,前年度末に発生した東日本大震災による被害調査(仙台市内の丘陵地等の地形改変地)を実施した。また,学校の被災と対応に関する調査を,宮城県内と岩手県内で行った。

さらに,代表者が大震災前に防災教育に関わった学校の協力を得て,防災教育の効果を把握するためのアンケート調査を実施した(仙台市立五城中学校,山形市立第三中学校,同第四中学校)。以上の知見もふまえて,実践に取り組んだ。学校においては,2011年6-2012年3月,大江町立大江中学校の先生方と共同で,1年生対象の総合的な学習で防災に取り組み,東日本大震災に関する情報の整理,地元地域の防災に関する調査・まとめ・発表,サイバイバル飯づくり,雪かきボランティア等を行った。2012年1-2月,山形市立第五中学校の1年生を対象に,学年集会での講義(2校時)を行い,家庭科授業(2校時)では,担当教諭と共同で,家庭内の地震防災について生徒の作業を交えた実践を行った。学校教員対象のものとして,山形県学校保健研究大会の分科会において,代表者も作成に関わった「東日本大震災における学校の被害と対応に関するヒアリング調査記録集」を用いたワークショップを行った。次年度以降の防災ワークショップ開催に向けて,ネパールにおいて村を選定し,予備的な調査を実施した。また分担者は,ネパールのトリブバン大学において,大学院生や公務員らに対する地すべり防災に関する実習を含む講義を実施した。以上の他に,代表者,分担者ともに,町内会や公的機関を通じて,一般市民向けの講演等を複数回行った。国内の実践については,石巻市立鹿妻小学校においてこれまでと異なる視点でのワークショップを実施することができ,また鶴岡市教育委員会への支援を通して学校現場や教員への働きかけができるなど,当初の計画を上回るほどの進展状況と考えられる。ネパールにおいては,2012年5月の災害発生をうけて,当初の計画を変更したため,学校における実践が遅れることとなった。しかし,分担者によるその他の取組は順調である。東日本大震災に関する調査(地盤災害,学校の被害と対応,防災教育の効果)を行うことができたのは研究の進展にとって重要であるが,それに時間をとられた。その結果,時間を要するワークショップ形式のものは必ずしも多くはないが,さまざまな防災教育実践の機会を確保でき,それに関するアンケートも実施できた。国内においては,石巻市立鹿妻小学校における前年度の取組が高く評価されて,2013年度は総合的な学習のメインテーマとして,より多数の時間をかけて取組を行うことになっている。また,鶴岡市教育委員会との取組が2013年度も継続することとなり,2013年度は児童生徒向けの防災教育の充実をテーマとすることになっている。その他に,学校や町内会への支援を行う中で,本研究課題に沿った取組を行う計画である。ネパールにおいては,前年度に選定した学校において,土砂災害または土石流災害を想定した児童生徒向けの防災ワークショップを行う計画である。防災ワークショップの機会をさらに確保して,その手法と内容の向上を図る。そのために,2011年度や過去の実践に関するアンケート調査の解析を進める。防災ワークショップの実践(日本,ネパール)に関わる旅費と消耗品,ワークショップとアンケート入力を含むアルバイト雇用,さらに成果報告の旅費に使用する計画である。
寄主植物シフトにおける遺伝子の発現・系統および相互作用生物の効果

新規寄主と元来寄主の遺伝的距離と、それらを利用後の植食性昆虫の体重の利用寄主間差は比例せず、発現変動した遺伝子領域数と比例した。遺伝的距離はカナバニン含量と相関したため、これが昆虫の発育阻害の一因と考えられる。種Aでは、地理系統間で新規寄主利用率が異なり、それぞれの菌叢の多様性と関連していた。種Cでは、共生菌に感染時の方が新規寄主利用時の適応度低下が回避されていた。菌叢の多様性が寄主シフトを促進すると言える。加えて、寄生蜂の適応度は共生菌に感染している昆虫に寄生時に低く、この昆虫にとっては有利だった。総じて植食性昆虫は共生菌の感染により相互作用生物との関係を介して有利になることが判明した。野外での寄主シフトが起きる確率をマメゾウムシ種Aについてミャンマーにおいて調べた結果、最寄りの元来寄主との距離や競争者の有無ににかかわらずゼロであった。マメゾウムシ種Aと種Cについて、遺伝的背景をそろえるため兄弟間交配を数世代行い、寄主シフト実験の準備が整った。共生菌の寄主シフトへの影響を調べるため、除菌を行っている段階である。RNA-seqに先立って、幼虫からのRNA抽出方法を検討し、最適な条件を決定した。狭食性の植食性昆虫2種について寄主シフト(寄主範囲拡大)実験を行い、そのうち種Hについて次世代シーケンサーによる網羅的RNA-seqにより遺伝子発現状態の違いを供試植物間で比較できた。元来寄主とは遠縁のダイズを寄主として供試したとき、近縁植物の供試時より体重増加が小さく、より多くの遺伝子の発現が大幅に増加した。発現が増加したのは防御や変態に関する遺伝子だった。これは、広食性昆虫の場合に少数の遺伝子の発現が小幅に増加するにとどまる様子および発現遺伝子の種類(Celorio-Mancera et al. 2013)が質的に異なっていた。細胞内共生菌に感染する植食性昆虫種Cについては、テトラサイクリンによりこの共生菌を除去した系統を作製した。除去系統(非感染系統)ではダイズへの寄主シフト時に孵化卵数が減少したが、非除去系統(感染系統)では減少しなかった。よって、細胞内共生菌が宿主昆虫の寄主植物範囲の拡大に寄与していることが判明した。一方、寄生蜂存在下では、被寄生後の種Cの成虫羽化数は、非除去系統の方が少なく体サイズも小さかった。反対に羽化した寄生蜂は、非除去系統で飼育した両親の子の方が大きく発育も早かった。よって、寄生蜂による被寄生環境では、細胞内共生菌による植食性宿主昆虫へのコストがあると言える。これらの結果から、狭食性昆虫の寄主シフト時には大幅で多面的なコストがかかり、広食性昆虫の寄主シフトと質的に異なること、細胞内共生菌が宿主昆虫の寄主シフト時に利益をもたらす半面、寄生蜂による寄生のコストを増大させること、が解明できた。昆虫種Hの寄主植物転換実験にマメ科以外の植物も与え、体重増と遺伝子発現を、マメ科への寄主転換時と比較した。寄主転換時に発現変動する遺伝子数は、新寄主と元来寄主の遺伝的距離に比例したが、体重増加量は遺伝的距離ではなく新寄主のカナバニン濃度に反比例した。どの新寄主への転換時でも共通に発現増加する遺伝子が多く、その中でも糖新生やタンパク分解に関与する酵素が多かった。これは、元来寄主にない植物含有物質に対し代謝が活性化したものと考えられる。また、昆虫種Cのボルバキア感染が、種Cに寄生する寄生蜂に与える影響について追試し、寄生蜂の発育期間を延長し寄生率も低下させることが判明した。前年度の結果も合わせると、感染によって種内個体群の適応度は下がるが、反対に被食ー捕食の種間関係を介して適応度が上がると言える。種Hについて当初の予定にはなかった元来寄主とは遠縁の植物を供試し、遺伝子発現の質的な変化を解明できた。種Cについても予定を変更し、前年度に行った寄生実験の条件を改善して追試を行ったことで信頼性の高い結果を得たが、発現解析には至らなかった。次世代シーケンサーによる網羅的RNA-seqを担当する分担者を加えたことで、植食性昆虫1種について、RNA-seqを行うことができ、計画通り、昆虫の遺伝子発現状態の供試植物間での違いを検出できた。種Cは複数の感染形態を持つため、それぞれの感染系統を作製し、寄主転換実験を行い、当初予定していたRNA-seqにより遺伝子発現への感染形態の影響を解明する。全ゲノム情報が近縁種で解読され発表待ちのため、必要に応じて共同研究に持ち込む。

種Hについてすでに得られた結果は新規性が高いため、早めに論文発表する。生態学種Cについても同様の寄主シフト(寄主範囲拡大)実験とRNA-seqを行い、発現する遺伝子と発現量を測定し、供試植物間で比較する。当初計画していた種Aの寄主シフトが実験室環境下で起こりにくいことがわかり、今後、様々な地理集団について実験する予定だが、同様に寄主シフトが困難で十分な反復数が取れない場合は中止する可能性がある。代わりに計画になかった種Hで実験が先行しているため、計画通り、計2種での実験は達成できる見込みである。また、当初の計画にはなかったが、植食性昆虫が感染する細胞内共生菌がこの昆虫を利用する寄生蜂の生活史形質に影響することが判明したので、今後はさらに寄生蜂寄生時の双方の昆虫における遺伝子発現への寄主昆虫内共生菌の影響をRNA-seqによって解明する。材料の昆虫の野外での発生が、異常気象のため遅れ個体数も少なく、当初の計画通りに進まなかったため、全体的に室内実験の遂行が遅れている。投稿論文原稿を英文校閲する予定だったが、原稿執筆が遅れたため。速やかに原稿執筆を進め、年内には英文校閲を外注する。RNA-seqを実質的に担当する分担研究者を加えて確実に遺伝子発現を測定できる体制を整える。また、寄主シフト実験を行う対象を増やし、これに合わせて担当する分担者を加える。RNA-seqに供するサンプルが少なかったことと、外注せず学内の共同研究者に依頼することで、消耗品を倹約し、別の財源で支払うことができたため。室内実験を進め、初年度にそろわなかったサンプルをRNA-seqに持ち込む。共同研究者を分担者に加え、研究を加速する。