hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経回路モデル構築とスパイクデータ解析の融合による側頭葉機能の解明

我々は,顔写真を見たときに,その被写体が正面顔なのか横顔なのか,顔の向きによらず,それが誰か判断することができる.このようなロバストな顔認識は,側頭葉の下側頭皮質と呼ばれる脳部位が担っているとされる.申請者は,このロバストな顔認識のメカニズムを解明するため,サルの下側頭皮質の神経細胞活動を計測したデータの解析を行った.具体的には,サルに対して顔画像を提示したときの神経細胞の応答を計測したデータを基に,顔識別に寄与し得る神経細胞の組合せの網羅的探索を行った.その結果,そのような神経細胞の組合せは多数存在し,それによって,ロバスト性な顔認識が得られる可能性を示唆する結果を得た.この神経細胞の組合せの網羅的探索は,神経細胞数の指数オーダーで計算量が増大してしまう.そこで申請者は,この網羅的な探索を,大規模データに対しても適用可能にするため,新手法を開発した.新手法は,マルコフ連鎖モンテカルロ法の一つであるレプリカ交換モンテカルロ法を用いることによって,神経細胞の組合せの網羅的探索を高速に行うことが可能である.また申請者は,この顔認識メカニズムを支える神経基盤を解明するため,神経回路モデルの解析を行った.特に,近年その重要性が指摘されている神経活動のスパース性が神経回路に与える影響を,統計力学的手法を用いて解析した.その結果,スパース性が,下側頭皮質における複雑な情報表現に重要となることを示唆する結果を得た.本研究の最終目的は,物体の認識・識別を行っているとされる下側頭葉皮質において,どのように情報を表現しているのか,また,それを実現するのに必要な神経回路構造は何なのかを解明することである.平成22年度はこの研究目的の下,大別して二つの研究を行った.一つは,サルの下側頭葉皮質から計測されたスパイクデータの解析である.下側頭葉皮質には,顔や動物,幾何学図形など,複雑な形の視覚刺激を提示した時に,スパイクと呼ばれる電気パルスを発して強く活動する神経細胞が存在することが知られている.本研究では,このような特性を持つ神経細胞が皮質上にどのように分布しているのかを,統計的手法(変分混合ガウス分布)を用いて解析した.これにより,顔の画像を提示した時に強く活動する神経細胞が集まった「顔ドメイン」や,動物の画像を提示した時に強く活動する神経細胞が集まった「動物ドメイン」などが存在することを確認した.もう一つは,神経細胞の活動を計測したデータから,その神経細胞の電気的な応答特性を推定する手法の確立である.近年,樹状突起においてこれまで考えられてきた以上に多彩な情報処理が行われているとして注目を集めている.樹状突起における情報処理を理解する際には,樹状突起の電気的な応答特性,特に樹状突起上の膜抵抗分布を知る必要がある.そこで本研究では,膜電位の観測値から膜抵抗分布を推定する手法を構築した.提案手法は,ラインプロセスを用いることで,膜抵抗値が急峻に変化する場合などを含む任意の分布形に適応可能となっており,汎用性の高い手法である.提案手法を用いることで,樹状突起における情報処理の解明が進むと期待される.我々ヒトは,顔写真を見たときに,顔の向きや表情の違いによらず個人の識別を行うことができる.このようなロバストな顔認識のメカニズムを解明するため,申請者は,サルの側頭葉IT皮質から計測されたスパイクデータの解析手法の開発を行った.具体的には,計測された多数のニューロンの中から,顔の識別に寄与するニューロンの組み合わせを抽出する手法を開発し,その結果,そのような組み合わせは一つだけではなく多数存在するという新たな知見を得た.また,開発した手法は,他の視覚情報処理研究にも適用可能であり,現在,「質感」の認識を対象とした研究室との共同研究へと発展している.また,顔認識や質感の認識には,IT皮質での,樹状突起を介した層間の相互作用が重要であることが示唆されており,申請者が開発を行っている樹状突起の電気的特性の推定手法が有効になると期待される.この推定手法では,樹状突起上の信号処理・伝搬を支配する膜抵抗の空間分布を推定することが可能であり,IT皮質での,樹状突起を介した情報処理のメカニズムの解明に大きな役割を果たすと考えられる.また昨年度申請者は,IT皮質での情報表現を実現する神経回路モデルの構築に取り組んだ.近年の生理学実験により,脳内では情報がスパースに表現されている,すなわち,ある刺激が提示された際に,少数のニューロンのみが反応するということが知られている.このようなスパースな表現を実現可能にする神経回路モデルを構築し,その特性の解析を行った.我々は,顔写真を見たときに,その被写体が正面顔なのか横顔なのか,顔の向きによらず,それが誰か判断することができる.このようなロバストな顔認識は,側頭葉の下側頭皮質と呼ばれる脳部位が担っているとされる.申請者は,このロバストな顔認識のメカニズムを解明するため,サルの下側頭皮質の神経細胞活動を計測したデータの解析を行った.具体的には,サルに対して顔画像を提示したときの神経細胞の応答を計測したデータを基に,顔識別に寄与し得る神経細胞の組合せの網羅的探索を行った.その結果,そのような神経細胞の組合せは多数存在し,それによって,ロバスト性な顔認識が得られる可能性を示唆する結果を得た.この神経細胞の組合せの網羅的探索は,神経細胞数の指数オーダーで計算量が増大してしまう.

そこで申請者は,この網羅的な探索を,大規模データに対しても適用可能にするため,新手法を開発した.新手法は,マルコフ連鎖モンテカルロ法の一つであるレプリカ交換モンテカルロ法を用いることによって,神経細胞の組合せの網羅的探索を高速に行うことが可能である.また申請者は,この顔認識メカニズムを支える神経基盤を解明するため,神経回路モデルの解析を行った.特に,近年その重要性が指摘されている神経活動のスパース性が神経回路に与える影響を,統計力学的手法を用いて解析した.その結果,スパース性が,下側頭皮質における複雑な情報表現に重要となることを示唆する結果を得た.現在申請書に記載したように,IT皮質矯計測されたスパイクデータの解析と神経回路モデルの構築を順調に進めている.また,開発したデータ解析手法は,他の研究対象にも適用可能であり,当初想定していなかった,研究の広がりを見せている.引き続き,IT皮質で計測されたスパイクデータの解析および神経回路モデルの構築を行う.スパイクデータの解析と神経回路モデルの解析で得られた知見を相互に有効利用し,IT皮質における情報処理メカニズムの解明を目指す.
ハイパー核ガンマ線分光実験による荷電対称性の破れの研究のための核種同定法の開発

原子核物理の基本的対称性である荷電対称性がΛハイパー核構造において大きく破れているという通説を覆す実験結果が報告され、注目を集めている。荷電対称性についての精密かつ系統的な実験データが相互作用理解のための新たなプローブとなると期待される。本研究では、これまで実験技術的に困難であった質量数の大きい鏡像ハイパー核のガンマ線分光を可能とするための(π-,K0)反応を用いた新しい実験手法の開発を目的とする。そのために、反応分光とガンマ線分光を両立させるレンジカウンターシステムを開発・試験し、鏡像ハイパー核のガンマ線分光実験の実現を目指す。
大人数による多数決の効率性に対する批判的検討

投票者を無限に増やせば多数決が正しい決定をする確率が1に収束するというコンドルセの陪審定理が18世紀に証明されて以来、多数決の効率性について多くの議論がなされてきた。本研究は「ひっかけ問題」の可能性を導入することで通常の多数決のもとではコンドルセ陪審定理の逆、つまり正しい決定をする確率が0に近くなる可能性、逆陪審定理を提示する。さらに、逆陪審定理が成り立つ状況・成り立たない状況を詳細に分析し、逆陪審定理の成立をを避けるような投票メカニズムを考案する。
唾液腺水チャネル・アクアポリン5の翻訳後修飾調節とその生理的役割

唾液腺細胞における水チャネルアクアポリン5(AQP5)の2つの翻訳後修飾(リン酸化および短鎖ユビキチン化)を調べた。AQP5はcAMPシグナルで素早く一過的に細胞膜上でリン酸化され、細胞内輸送に関与する可能性が低いことを報告した。AQP5短鎖ユビキチン化については、その量が少なくAQP5構成性輸送の存在が解析を困難にしたため、その役割は明らかにできていないが、AQP5のリン酸化とユビキチン化は互いの修飾に影響を及ぼしあうことを見出した。唾液腺のアクアポリン5(AQP5)は唾液分泌に重要な水チャネルである。申請者はAQP5がcAMPシグナル下流で一過的にリン酸化されること、Ca2+シグナル下流で一過的に短鎖ユビキチン(Ub)化されることを見出しており、本研究ではこれら可逆的なAQP5翻訳後修飾の唾液分泌過程における役割を調べている。<リン酸化>平成23年度においてマウス唾液腺において、cAMPシグナル下流でAQP5の259番目スレオニンが素早く一過的に細胞膜上でリン酸化されることを学術誌に報告し、このリン酸化は唾液タンパク質分泌過程に関与するがAQP5細胞内輸送トリガーである可能性は低いことを示した。<短鎖Ub化>これまでの研究でAQP5の短鎖Ub化は小胞体ではなく主に細胞膜上で起こること、プロテアソーム分解には関与しないことなどの、最も想定されるエンドサイトーシスやライソソーム分解への関与を示す傍証を得ている。平成24年度は主に短鎖Ub化の役割を明らかにする目的で解析を進めた。AQP5短鎖Ub化のエンドサイトーシスへの関与を直接調べるため、正常あるいは非Ub化AQP5の細胞外領域にタグ配列を挿入し安定発現させた培養細胞を作製し、抗タグ抗体を指標としたAQP5細胞内取り込み解析を行った。この解析法でAQP5の時間依存的な構成性の取り込みと減少が示唆されたものの、Ub化依存的な調節性の取り込みは確認できなかった。AQP5の短鎖Ub化は微量であり、構成性および調節性のAQP5輸送および局在を見分けるための新たな実験系の構築が求められた。そこで現在、AQP5とUbの二分子間相互作用の細胞内局在を解析可能なPLA(Proximity Ligation Assay)法と特定ユビキチンリガーゼにより半強制的にAQP5を短鎖Ub化させ局在を調べる方法の構築に取り組み、AQP5短鎖Ub化の役割とは何か模索している。これまでの研究で、唾液腺の水チャネルアクアポリン5(AQP5)はリン酸化およびユビキチン(Ub)化の可逆的な2種の翻訳後修飾を受けることを見出し、本研究で唾液分泌におけるこれら修飾の生理学的意義を探っている。<リン酸化>本年度ではAQP5リン酸化に関する研究成果をまとめ、マウス唾液腺(顎下腺および耳下腺)において、cAMPシグナルでAQP5の259番目スレオニンが素早く一過的に細胞膜上でリン酸化されることを学術誌に報告し(Am. J. Physiol. Cell Physiol, 2011)、このリン酸化は唾液タンパク質分泌過程に関与するがAQP5細胞内輸送トリガーである可能性は低いことを示した。<Ub化>カルシウムシグナルでAQP5C末端領域のリシンが素早く一過的に短鎖Ub化されることを既に見出しており、唾液水電解質分泌過程への関与が示唆されるが、本年度では役割を明らかにするには至っていない。AQP5Ub化は小胞体ではなく細胞膜上で起こること、プロテアソーム分解には関与しないことなどの、最も想定されるエンドサイトーシスやライソソーム分解への関与を示す傍証を得るのに留まっている。<相互作用>AQP5両翻訳後修飾の相互作用を明らかにする目的の先行実験で、イソプロテレノール(cAMPシグナル)とピロカルピン(カルシウムシグナル)を同時投与したマウスの唾液腺では、Ub化がやや抑制され、脱リン酸化が抑制される傾向であった。AQP5修飾に対するcAMPとカルシウムの両シグナル経路間クロストーク、あるいは修飾同士の相互作用が存在することが明らかとなった。今後、AQP5変異体培養細胞の解析などで両修飾の純粋な相互作用を調べ、唾液分泌におけるその意義を探っていく。本研究の目的はAQP5翻訳後修飾のリン酸化およびユビキチン化の役割を明らかにすることである。本年度でAQP5のリン酸化については学術誌に報告をしたものの、当初予想されたものとは異なる機能が新に想定されたため、リン酸化の役割の同定に至っているとは言い難い。同様に、ユビキチン化の役割も明らかにできていない。しかしながら、それぞれの修飾の諸性質や相互作用の一部などをを見出すことはできており、目的達成に向かってやや遅れているが進展はしている。

AQP5翻訳後修飾のそれぞれの役割を明らかにするために、引き続きin vivo唾液腺や培養細胞系を用いて研究を推進していく。しかしながら、本年度の研究結果から、AQP5リン酸化は細胞内輸送のみならず水透過チャネル機能などへの関与も想定された。従って、ツメガエル卵発現系などでリン酸化がAQP5水透過能へ与える影響も調べていく。また両修飾の相互作用について、AQP5変異体の培養細胞系のみならず単離唾液腺細胞を用いて解析し、実際に生体で起こる唾液分泌のシグナル伝達と照らし合わせながら研究を進めていく。平成23年度繰越金は3月期の未支払分である。平成24年度研究費は概ね当初の予定通り、本研究に必要な実験試薬および器具類、成果発表のための旅費等に使用する。水透過能解析のための実験機器類は既に所有しており、実際の遂行諸費用(試薬類)は申請額から捻出可能である。
ライプニッツの連邦国家論とヨーロッパの平和

本研究はライプニッツの身分制的連邦国家論を分析するにあたり、そこに見出される「(ヨーロッパの)一」と「(諸国家の)多」との関係に着目した。従来の解釈では、ライプニッツの身分制的連邦国家論において「一」と「多」の関係を規定しているのはもっぱら「勢力均衡」の原理とされてきた。しかし、本研究は、それだけではなく、ライプニッツの議論におけるまさに「身分制」的な側面も重視する。「勢力均衡」という新しい原理だけではなく、伝統的な「身分制」を部分的に保持することによって、ライプニッツは独特な仕方で「一」と「多」の釣り合いを提示することができたのである。本研究は平成25年度平成26年度科学研究費若手研究(B)「ライプニッツの公共の福祉論」(課題番号:25770012)による成果を踏まえ、G・W・ライプニッツ(1646-1716)の政治論に関する知見をさらに発展させることを意図するものである。ライプニッツによれば、自然法は厳格法、衡平、敬虔からなる。後者ふたつが世俗的および永遠的な公共の福祉の実現を命じるのに対して、厳格法は、公共の福祉そのものではないが、その成立条件として国家内外の平和を命じる。本研究はこの「平和」、とくに「ヨーロッパにおける平和の創出」という観点から、当時のいわゆるドイツ国民の神聖ローマ帝国国制に関するライプニッツの見解を分析しようとするものである。1648年のウェストファリア条約以後、神聖ローマ帝国の国制に関して、それは君主制なのか、寡頭制なのか、貴族政なのか、という論争がなされた。そのような状況のなか、ライプニッツは伝統的なアリストテレス的国家形態論から自らを解放し、領邦君主の独立によって帝国の国家としての統一性が排除されるわけではないという見解を主張した。これによって根拠づけられたのが、「身分制的連邦国家」論であった。本研究はライプニッツの「身分制的連邦国家」論を分析するにあたり、そこに見出される「(ヨーロッパの)一」と「(諸国家)の多」との関係に注目した。従来の解釈では、ライプニッツの「身分制的連邦国家」論において「一」と「多」の関係を規定しているのはもっぱら「勢力均衡」の原理だとされてきた。しかし、本研究は、それだけではなく、ライプニッツの議論におけるまさに「身分制」的な側面をも重視する。本研究は平成27年度の研究計画として以下の2点を設定していた。1.『ドイツ諸侯の主権と使節権』をメインテクストとして設定し、ライプニッツの神聖ローマ帝国理解にみられる連邦国家論の固有性を明らかにする。2.『フィラレートとユジェーヌの対話』をサブテクストとして設定し、ライプニッツの連邦国家論の固有性を明らかにするための補助とする。1と2について、所期の目的はおおむね達成されたとみなすことができるであろう。『ドイツ諸侯の主権と使節権』と『フィラレートとユジェーヌの対話』、どちらについても連邦国家論に関連する部分は読了することができた。その結果、ライプニッツの連邦国家論において「勢力均衡」だけではなく伝統的な「身分制」もヨーロッパの平和の創出に一役買いうるとライプニッツが考えていたことが明らかになった。また、平成28年度以降の研究計画として、「サン・ピエール師の永久平和計画にかんする所見」を読解し、ライプニッツとサン・ピエールの神聖ローマ帝国理解の差異を鮮明にすることを設定していたが、こちらも目的を達成することができた。ただし、平成27年度に海外から研究者をひとり招聘し、講演会ないし研究会を開催する予定であったが、これを果たすことができなかった。この点は平成28年度にぜひ実現させたい。以上から、本研究の現在までの進捗状況について、「おおむね順調に進展している」と評価されうるであろう。本研究は平成28年度の研究計画として以下の2点を設定していた。1.『ドイツ諸侯の主権と使節権』をメインテクストとして読解し、ライプニッツの神聖ローマ帝国論の固有性を明らかにする。2.サン・ピエールの『永久平和論』およびこれに対するライプニッツの「サン・ピエール師の永久平和論についての諸見解」を読解し、両者の神聖ローマ帝国理解の差異を鮮明にする。もって、ライプニッツの連邦国家論と「ヨーロッパにおける平和の創出」という論点との理論上の連関をとりだす。『ドイツ諸侯の主権と使節権』についてはその連邦国家論に関する部分を、『永久平和論』についてはその神聖ローマ帝国論に関する部分を、「サン・ピエール師の永久平和論についての諸見解」についてはその全体を読了した。その結果、ライプニッツの連邦国家論においては「勢力均衡」だけではなく伝統的な「身分制」もヨーロッパの平和の創出に一役買いうるとライプニッツが考えていたことが明らかとなった。

これはライプニッツの国家論および平和論に関する従来の見解には見られなかった知見である。この点は最終年度に実施した研究の成果であるだけではなく、研究期間全体を通じた研究の成果でもある。本研究はライプニッツの身分制的連邦国家論を分析するにあたり、そこに見出される「(ヨーロッパの)一」と「(諸国家の)多」との関係に着目した。従来の解釈では、ライプニッツの身分制的連邦国家論において「一」と「多」の関係を規定しているのはもっぱら「勢力均衡」の原理とされてきた。しかし、本研究は、それだけではなく、ライプニッツの議論におけるまさに「身分制」的な側面も重視する。「勢力均衡」という新しい原理だけではなく、伝統的な「身分制」を部分的に保持することによって、ライプニッツは独特な仕方で「一」と「多」の釣り合いを提示することができたのである。上記「現在までの進捗状況」でも述べたように、平成27年度には海外からライプニッツ研究者を招聘することができなかった。平成28年度にはぜひ海外からライプニッツ研究者を招き、ライプニッツの神聖ローマ帝国国制論、それに基づくヨーロッパ平和論、さらには平和の上に築かれる公共の福祉論についての知見を広げたい。具体的には、ドイツ・ポツダムのライプニッツ全集編纂所員として長年にわたって活躍しているシュテファン・ヴァルトホッフ博士に協力を仰ぐ予定である。また、研究計画通り、平成28年度にはサン・ピエールの『永久平和論』を精読し、ライプニッツとサン・ピエールの神聖ローマ帝国理解の差異をより鮮明にすることを試みる。哲学平成27年度の研究計画では、海外から一名研究者を招聘する予定であったが、これを実現することができなかった。そのため、海外からの渡航費および滞在費に当てていた約27万円が次年度使用額として生じた。平成28年度は海外から研究者を一名もしくは二名招聘し、講演会や研究会などを開催したい。今回の次年度使用額はそのために利用する予定である。
遷移元素添加超急冷アルミニウム合金の構造および組織解析

AlーCr合金については超急冷薄帯および遠心アトマイズ粉、AlーSiとAlーFe合金についてはエアアトマイズ粉について、凝固ままの組織と構造を主としてX線回析法および顕微鏡法によって解析し、さらに急冷合金の熱安定性を調べ、つぎの結果を得た。(1)AlーCr合金(Cr濃度:26重量%)の超急冷薄帯およびアトマイズ粉の凝固組織はCr濃度と冷却速度に依存する。すなわち、Cr濃度が低く、冷却速度が大きい(粉末粒径が小さい、あるいはアトマイズ粉より超急冷薄帯)ほ強制固溶体になり易く、反対にCr濃度が高く冷却速度が小さいほど化合物が晶出または析出する傾向が強い。(2)超急冷AlーCr合金の凝固組織に現れる化合物はすべてθーAl_<13>Cr_2である。θ相は棒状(rod)または球石状(spherulite)で存在し、その中に準結晶が含まれることがある。(3)超急冷薄の方がアトマイズ粉より冷却速度が大きいので、AlにたいするCrの強制固溶度は高いが、凝固組織の熱安定性はむしろアトマイズ粉の方が高い。(4)エアアトマイズAlー18mass%siおよびAlー8mass%Fe合金粉末の両者の凝固状態においてSiおよびFeの固溶度は平衡状態図から期待されるものより高い。すなわち、急冷効果が認められる。(5)等時間(6時間)加熱実験から、凝固組織はAlー18mass%Si合金粉末では300^0C以下ですでに分解を開始し、Alー8mass%Fe合金粉末では350^0C付近まで安定であるといえる。(6)急冷合金の組織と構造解析にたいしX線回折法は強力な手段であることが確認された。さらにK_<a1>線とK_<a2>線による二重ピ-クをコンピュ-タ解析を利用して分離することにより各ブラッグ反射ピ-ク位置(格子定数)をより精密に決定することが可能となり、その結果、加熱にたいする凝固組織の安定性を調べることができた。平成元年度はAl-Cr2元合金(Cr濃度6重量%まで)の超急冷薄帯およびアトマイズ粉の結晶構造と組織をX線回折法および光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡によって解析、観察した。これまでの結果の要約は次のようである。1.超急冷薄帯およびアトマイズ粉の凝固組織はCr濃度によって異なり、アトマイズ粉ではさらに粉末サイズにも依存する。すなわち、Cr濃度が低く、粉末粒径が小さいほど固溶体組織になり易く、逆にCr濃度が高く、粉末粒径が大きいほど化合物相が晶出または析出する傾向が強い。これはアトマイズ粉および薄帯作製時の冷却速度や凝固速度を考えることによって理解される。2.母相固溶体の格子常数はCr濃度および推定される冷却速度とともにほぼ直線的に小さくなる。これはCrの原子寸法(r=1.27Å)がAlのそれ(r=1.43Å)より小さいことから理解される。3.凝固組織に現れる化合物のほとんど全ては、X線回折ピ-クの解析によって安定相θ-Al_<13>Cr_2であることが判明した。η-Al_<11>Cr_2は本研究の超急冷組織中には認められず、急冷処理前の鋳造材においてのみ観察された。

4.上記の化合物は典型的にはミクロンオ-ダ-の棒状であり、それらが集合して花弁状を呈している。この花弁状化合物の制限視野電子回折パタ-ンには5回対称性を示すものが観察される場合がある。これは準周期結晶(quasicrystal)の存在を示すものと考えられる。安定相θ-Al_<13>Cr_2の結晶構造と関連すると推察される。5.同一Cr濃度の母材から作製したアトマイズ粉と薄帯とでは、アトマイズ粉の方がCrの強制固溶量が低いが、凝固組織の温度にたいする安定度はより高いと判定される。平成2年度は、エアアトマイズ法によって作製したAlー18mol%SiおよびAlー8mol%Fe合金粉末(冷却速度:10^310^4°C/秒)の組織と構造および熱安定性を、主としてx線回折法と顕微鏡法によって調べ、つぎの結果を得た。1.Alー18mol%Si合金粉末はアトマイズ状態では平衡状態図から期待されるよりはるかに少量の初晶Siを含んでいる。すなわち、αーAl相中にはSi過飽和に固溶されており、急冷効果が認められる。組織は初晶Siと共晶(αーAl+Si)から成っている。2.300500°Cの間での等時間(6時間)加熱実験におけるαーAlとSiによるX線ピ-ク強度比の変化から、300°Cにおいて急冷効果の約4分の3が失われ、350°C以上ではほぼ完全に消失することが明らかになった。4.300500°Cの間での等時間(6時間)加熱実験におけるαーAlのx線222ピ-ク位置の変化から、過飽和のFeを含むαーAl相は350°C付近までほぼ安定であり、それ以上の温度でFe濃度は減少し始め450°C以上でほぼ平衡値に達することが明らかになった。。5.以上の結果からつぎのことが結論される。すなわち、アトマイズ粉末を、その急冷効果を失うことなく固化成形するためには、Alー18mol%Si合金では300°C以下、またAlー8mol%Fe合金では350°C以下の温度条件が必要である。
人工糖脂質リポソームを用いる細胞性免疫誘導型感染症ワクチンの開発

感染症に対する生体防御において細胞性免疫反応の重要性が報告され、病原体に対する細胞性免疫を誘導するワクチンの開発が感染防御や発症の制御に重要であることが指摘されており、そのためには細胞性免疫を誘導できるアジュバントが必要である。しかし、ヒトに対して使用できる安全なアジュバントは見あたらない。そのため、細胞性免疫誘導能をもち、しかもヒトに対して毒性がなく安全なアジュバントの開発は、今後の感染症に対するワクチンの開発にとって非常に重要である。我々は、ヒトの生体内に広く存在する糖蛋白質の特定の糖鎖と脂質から成る人工糖脂質の作製に成功し、この人工糖脂質で被覆したリポソームに封入抗原に対する細胞性免疫を強く誘導するアジュバント作用があることを見いだした。そこで本研究では、この人工糖脂質被覆リポソームを様々な感染症に対する細胞性免疫誘導型ワクチンのアジュバントとして利用するために、感染モデルとしてHIVおよびリーシュマニア原虫を用いて、これら病原体に対する蛋白質・ペプチドワクチンやDNAワクチンを試作し、そのワクチン効果を評価し、抗原提示細胞を用いて人工糖脂質の作用機構を解析する。本年度は、リーシュマニア原虫を用いたワクチン効果の評価系の確立を試みた。マンノペンタオース(M5)とジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン(DPPE)を還元アミノ化反応で化学的に結合させM5-DPPEを合成した。また、リーシュマニア原虫から可溶性蛋白質を調製し、この可溶性蛋白質を抗原とし、この抗原を封入した人工糖脂質被覆リポソームを作製した。この抗原封入人工糖脂質被覆リポソームでBalb/cマウスを免疫後、リーシュマニア原虫をマウスのfoot padに経皮感染させ、感染によるfoot padの腫脹を経時的に測定し、人工糖脂質被覆リポソームワクチンのリーシュマニア原虫感染に対する有効性の評価を行った。その結果、抗原のみあるいは人工糖脂質で被覆していない抗原封入リポソームで免疫したマウス群は著しいfoot padの腫脹が認められたが、この抗原封入人工糖脂質被覆リポソームで免疫した群のマウスではfoot padの腫脹は対照群と比べて顕著に小さかった。この結果は、この抗原封入人工糖脂質被覆リポソームで免疫することによって、リーシュマニアの感染がある程度予防できたことを意味している。
新規抗体医薬品と革新的免疫染色法を用いたがん治療法の開発

抗体ベースの抗がん剤(抗体医薬品)は、近年大きな注目を集めており、市場規模は世界で約3兆円にまで拡大している。乳がんでは、ハーセプチン(抗HER2抗体)が抗体医薬品として使用されている。ハーセプチン投与の有無を決定するためには、がん組織のHER2発現量を免疫染色で調べるが、診断基準がわずか4段階にしか区分されておらず、高精度の的確な診断には至っていなかった。がんの最も脅威な点は転移能であるが、HER2発現性とがん転移性の間の相関性が不明瞭なため、がん転移により直結した分子を標的とした抗体医薬品開発が期待されていた。申請者はこれらの問題点を解決するために、(1)DAB等の酵素反応法ではなく、蛍光性ナノ粒子を標識剤に用いた超高精度な組織診断法を開発すること、(2)HER2以外の標的分子としてがん転移活性化因子PAR1(Protease-activated receptor 1)に注目し、抗HER2抗体と抗PAR1抗体を用いた統合的な組織診断法を開発すること、以上の2点を目的として研究を進めた。上記の目的を達成するために、蛍光性ナノ粒子である量子ドットに注目した。量子ドット(直径20nm)は長時間の安定なイメージングが可能であり、また粒子数と蛍光強度が比例関係にあるため、1粒子の蛍光強度から結合粒子数を見積もることができ、定量性の高いきめ細かい診断が可能となる。抗HER2抗体と抗PAR1抗体を精製し単量体化した後、抗体のヒンジ領域のSH基を利用して、量子ドットとの結合を行った。ヒトの乳がん病理組織に対して、それぞれの抗体結合量子ドットで標識を試みた。標識の際は、ブロッキング剤として、NH_4Cl、FBS、BSAなど様々なブロッキング剤を検討した。その結果、非特異的結合を出来るだけ回避し、抗体結合量子ドットを特異的に反応させることに成功し、病理組織中でそれぞれの抗体に結合した量子ドット1粒子の蛍光を高感度で捉えることに成功した。現在は、この粒子数を見積もることで、よりきめ細かい診断基準の作成を試みている。
メカニカルストレスに対する軟骨細胞の小胞体ストレス応答の解明

本研究により、過剰なメカニカルストレスが長時間継続すると、小胞体ストレスが惹起され、軟骨細胞の同化作用の低下と異化作用の亢進が生じ、アポトーシスが増加することが示され、このことはOAが発生する高齢者の関節内環境に近似した条件下でも確認された。また、小胞体膜上のセンサー蛋白であるATF6αがメカニカルストレスによる軟骨細胞の同化作用の低下と異化作用の亢進、アポトーシスの増加に対して抑制的に働いている可能性が示唆された。【目的】高齢化の進む我が国では、変形性関節症(OA)の進行を抑制する原因療法の開発が急務であり、そのためにはOA病態の分子メカニズムの解明による治療標的分子の同定が不可欠である。我々は先行研究で、OA軟骨の変性に小胞体ストレスが関与することを明らかにした。本年度の目的は、OAの局所要因として最も重要なメカニカルストレスと小胞体ストレス応答について解明することである。【方法】5週齢雄wistarラットの大腿骨頭と膝関節から関節軟骨を採取し、酵素的に軟骨細胞を単離した。初代培養細胞を5%CO2 incubator内に設置した培養細胞伸展装置STB-140で培養後、0.5Hz,10%伸展刺激(CTS)と15%圧縮刺激をそれぞれ0,4,12,24時間加えた。その後、qPCRにより小胞体ストレスをGrp78,Chop,Xbp1sの発現で、軟骨細胞機能をCol2a1,Acan,Mmp13の発現で評価した。また、アポトーシスをELISAとTUNEL染色によるDNA断片化で評価した。【結果】4時間の10%CTSでは、刺激前と比べて小胞体ストレスとアポトーシスは同等であり、Col2a1,Acan,Mmp13がそれぞれ28%,31%,23%増加した。一方、12時間の10%CTSではXbp1sが増加し、Grp78,Chopはそれぞれ11%,49%の増加、アポトーシスは35%の増加、Col2a1,Acanはそれぞれ33%,42%の低下、Mmp13は13%の増加を認めた。24時間の10%CTSではこれらの変化が増強し、Xbp1s増加は顕著となり、Grp78,Chop増加はそれぞれ31%,88%、アポトーシス増加は52%、Col2a1,Acan低下はそれぞれ53%,50%、Mmp13増加は22%であった。以上のことから、過剰な伸展刺激では短時間の刺激で軟骨細胞機能が亢進するが、刺激が長時間継続すると小胞体ストレスは増加し、アポトーシスが亢進し軟骨細胞機能が低下することが示された。一方、15%圧縮刺激の解析は現時点では完全には終了していないが、10%伸展刺激と同様に長時間の刺激で小胞体ストレスが亢進し、アポトーシスが増加し軟骨細胞機能が低下する傾向にあった。【目的】変形性関節症の発症する生体環境を想定して、1.低酸素条件下、あるいは、2. AGEsを蓄積させた軟骨細胞を用いて、メカニカルストレス負荷の影響を検討すること【方法と結果】1.低酸素状態における検討:生体関節内の環境を再現するために、低酸素下で培養を行った軟骨細胞を用いた。酸素濃度を1%に設定したマルチガスインキュベーターMG-70M内に、周期的伸展刺激(CTS)装置STB-140を設置し、CTSを10%、0.5Hzで負荷した後、qPCRにより小胞体ストレスをXBP1s、GRP78、CHOPの発現で、軟骨細胞機能をCOL2、ACAN、MMP13の発現で評価した。その結果、XBP1sの発現は増加し、GRP78とCHOPはそれぞれ13%、42%の増加、COL2、ACANはそれぞれ26%、35%の低下、MMP13は20%の増加、アポトーシスは33%の増加を認めた。2. AGEsを蓄積させた軟骨細胞における検討:高齢者の生体内環境を再現するために、AGEsの蓄積した軟骨細胞を用いた。AGEs前駆体Glycolaldehyde(100uM)を添加し、10%、0.5HzのCTSを負荷した後、1.と同様の解析を行った。その結果、XBP1s発現は増加し、GRP78とCHOPはそれぞれ16%、23%の増加、COL2、ACANはそれぞれ22%、26%の低下、MMP13は9%の増加、アポトーシスは24%の増加を認めた。【考察】低酸素下およびAGEsの蓄積した状態下では、過剰な機械的刺激により小胞体ストレスが増加するとともに、軟骨細胞機能が低下し、アポトーシスが亢進することが示され、生体関節内および高齢者の関節では、力学的負荷による軟骨の変性に小胞体ストレス応答が関与する可能性が示唆された。現時点では当初の計画通りに実験を終了しており、すでに来年度の計画に着手している。【目的】機械的刺激による小胞体ストレス応答の分子メカニズムを解明するために、小胞体ストレスセンサー蛋白の遺伝子発現を抑制あるいは過剰発現させた培養軟骨細胞を用いて、周期的伸展刺激(CTS)負荷の影響を検討すること【方法と結果】ATDC

5細胞をITS培地で分化誘導後、Perk、Ire1α、Atf6αの遺伝子発現をそれぞれsiRNAとlipofectamineを用いてノックダウン(KD)を行った後、0.5Hz、10%CTSを負荷した。qPCRにより小胞体ストレスをXBP1s、GRP78、CHOPの発現で、軟骨細胞機能をCOL2、ACAN、MMP13の発現で評価した。また、アポトーシスをELISAとTUNEL染色によるDNA断片化で評価した。その結果、正常細胞と比較してPerk KDとIre1αKD細胞ではXBP1s発現は変わらず、GRP78、CHOP、COL2、ACAN、MMP13の発現およびアポトーシスに有意差はなかった。一方、ATF6αKD細胞ではXBP1s発現は低下し、GRP78は44%の低下、CHOPは38%の増加を認めた。COL2とACANは24%、17%の低下、MMP13とアポトーシスは37%、54%の増加を認め、いずれも有意差を認めた。以上より、機械的刺激による軟骨細胞機能の低下とアポトーシスの増加に、ATF6αが重要な役割を果たす可能性が示唆された。そこでウィルスベクターを用いてAtf6α遺伝子を過剰発現させた細胞を作製し、同様の条件でCTSを負荷した。その結果、XBP1s発現は増加し、GRP78は15倍の増加、CHOPは25%の低下、COL2とACANは19倍、8倍の増加、MMP13とアポトーシスは14%、21%の低下を認めた。【考察】機械的刺激による軟骨細胞の同化作用低下と異化作用亢進、およびアポトーシス増加にATF6αが関与する可能性が示唆された。本研究により、過剰なメカニカルストレスが長時間継続すると、小胞体ストレスが惹起され、軟骨細胞の同化作用の低下と異化作用の亢進が生じ、アポトーシスが増加することが示され、このことはOAが発生する高齢者の関節内環境に近似した条件下でも確認された。また、小胞体膜上のセンサー蛋白であるATF6αがメカニカルストレスによる軟骨細胞の同化作用の低下と異化作用の亢進、アポトーシスの増加に対して抑制的に働いている可能性が示唆された。本年度の当初の計画では、C56BL/6Jマウスより単離した培養細胞を使用する予定であったが、多数の条件検討を行うために大量の軟骨細胞が必要であったことから、1匹あたり採取できる軟骨細胞の多いラットを使用することに変更した。また、刺激の程度について、申請書では5%の伸展刺激で遂行する予定であったが、この刺激では刺激時間に関わらず軟骨細胞機能の低下やアポトーシスの増強が認められなかったことから、RS Zhengらの報告(Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2012)に従い10%伸展刺激に変更した。一方、15%圧縮刺激については、実験は終了し全てのサンプリングは完了しているが、現時点では解析の一部が完了していないため、当初の計画と比べてやや遅れていると判断した。これに関しては平成27年度の計画研究と並行して行い、平成27年5月中に終了予定である。【平成28年度の研究計画】小胞体ストレス関連分子を抑制あるいは過剰発現させた軟骨細胞での検討:力学的負荷による小胞体ストレス応答の分子メカニズムを解明するために、小胞体ストレスセンサー蛋白の遺伝子発現を抑制または過剰発現させた培養軟骨細胞に対し、機械的刺激を行う。ATDC5細胞をITS培地で分化誘導後、PERK、IRE1、およびATF6α遺伝子の発現抑制と過剰発現を行った後、STB-140内で培養し10%CTSを負荷する。解析は平成27年度と同様に行う。整形外科【平成27年度】1.低酸素状態における検討:生体内の関節環境に近似させるために、低酸素条件下で機械的刺激を行う。
カルシウムイオンの細胞内動態の制御

骨格筋の刺激応答時における細胞内【Ca^(2+)】濃度の動態は、筋小胞体からの【Ca^(2+)】遊離と、能動輸送による筋小胞体内腔への再吸収の二つの反応過程の速度によって規定されている。本研究においては、【Ca^(2+)】イオンの回収過程における【Ca^(2+)】動態制御の解明を目的として、【Ca^(2+)】輸送ATPaseの構造と機能について解析し、以下の結果を得た。1.【Ca^(2+)】結合能を保持したトリプシン限定解断片複合体を構成する各断片を精製し、そのN末端及びC末端部分配列の分析により特異的トリプシン断点を同定し、【T_2】断点の連続性および【A_1】断片のN末端部分が反応中における構造変化を分子内で伝達し、また【Ca^(2+)】に対する親和性変換を達成する上で、重要な役割を果たす可能性が強いことを示した。2.ATPaseをANM,IAEDANSなどの蛍光プローブによって部位特異的に標識し、それらを用いて【Ca^(2+)】輸送の各素過程におけるATPaseの構造変化について詳細な解析を行った。まずこれらの標識の結合部位について、ANM等のマレイミド型試薬はリン酸化部位近傍のCys344又はCys364を、またIAEDANSはヌクレオチド結合ドメイン中のCys674をそれぞれ特異的に修飾することを見出した。これは、輸送活性の制御を含めてATPase機能の精細な解析を進める上できわめて有用な情報である。さらに標識ATPaseを用いた構造変化の解析を進め、蛍光強度変化の比較および蛍光偏光解消等の測定の結果に基いてATPaseの分子内ドメインの運動性が各部分毎に著るしく異ることを明らかにした。また【Ca^(2+)】の結合に伴い、リン酸化ドメインと膜部分との相互作用が若干弱まるような構造変化がもたらされることも明らかになった。3.カルモジュリン拮抗剤トリフルオペラジンがATPase分子に作用して【Ca^(2+)】結合を阻害することは先に示したが、同様にW-7も【Ca^(2+)】輸送活性を阻害した。これらの試薬がATPaseの上記のような構造変化にどのような影響を与えるかは興味深い。
週間降雨予報を用いた根圏土壌中の水分・窒素成分・地温の中期的予測システムの開発

本研究は、作物栽培圃場における土壌水分・窒素成分・地温、および硝酸態窒素の下方浸透量について、気象予報値を用いて中期的な予測を行うことを目的としている。H30年度はダイズ栽培圃場を対象に野外観測を行い、栽培期間中の土壌環境データ(土壌水分量・地温)、作物生育データ(草高、葉面積指数LAI、地表面被覆率)、気象データ(上下方向の短波・長波放射、気温、湿度、風速、雨量)のデータ蓄積を行った。また、重量測定ライシメータを用いて蒸発散量の測定を行い、無降雨期間の土壌乾燥にともなう蒸散量(根の吸水量)の低下を定量的に評価した。気象データに基づいて畑地の土壌環境を予測するには、土中水分・熱移動シミュレーションに対して、作物の生育状況に応じた地表面境界条件を正しく与える事が重要である。そこで、植物群落上と地表面の熱収支を同時に考慮する「2層モデル」と、不飽和土壌中の水分・熱・溶質移動シミュレーションプログラムHYDRUS-1Dを連結するプログラムを作成した。特に2層モデルに必要なパラメータである「放射透過率」と「気孔コンダクタンス」に注目して数値実験を行い、それぞれが土壌水分量や地温の変化に与える影響について感度解析を行った。さらに、現場観測データに対して数値シミュレーションモデルの適用を行い、土壌水分量や地温の再現性について検討し、またモデルの問題点の整理を行った。気象データに基づく土壌水分量の予測については既往の研究での試みがあるが、作物の生長に合わせて土壌水分量と地温を同時に予測する例は少ない。また、本研究で用いたシミュレーションモデルを用いることで、地表面蒸発速度と植物からの蒸散速度を分離して評価することができることから、土壌環境の変化に対する植物の応答(根の吸水、蒸散速度、光合成速度等)の評価にも有効だと言える。研究課題の進捗状況としては、おおむね順調に進展していると言える。研究の大きな目的の一つである地表面熱収支式を用いた土壌水分・地温変動の数値シミュレーションがあるが、「2層モデル」とHYDRUS-1Dを連結することで達成することができた。現在ダイズ栽培圃場で観測した実測データを対象にモデルの検討を行っており、裸地状態および植生が十分に繁茂した条件についてはモデルの問題点の整理を行った。裸地条件については、シミュレーションを適用する時期によっては、蒸発散速度の予測値が実測値を過大評価するケースが見られた。今後、地表面近傍の土の不飽和透水係数や、大気-地表面間の交換を表すバルク輸送係数について、詳細な検討が必要である。土中水分移動のシミュレーションに必要である、乾燥ストレスに対する植物根の吸水特性についても、重量ライシメータを用いた現場観測によって評価することができている。一方で、重量ライシメータの測定には、電子天秤の温度依存性等の問題点も明らかになり、より精度の高い蒸発散速度の測定のためには、温度補正等の必要がある。また、生長過程の予測についても、放射透過率等の作物パラメータについて詳細に検討を行い、地表面蒸発速度と植物からの蒸散速度のそれぞれの視点から評価する必要がある。H30年度に得られた知見については、土壌物理学会や農業気象学会で発表を行った。学会会場では農業気象分野の専門的な視点から指摘があり、またH31年度に行う予定である「メッシュ気象データ」を用いた中期的な予測について情報を得ることができた。R1年度も引き続きダイズ栽培圃場で現場観測を行い、作成した土壌水分・地温変動予測の数値シミュレーションプログラムの再現性について検討を行う。特にライシメータを用いた蒸発散速度の測定については精度を高める。また蒸散速度(根の吸水速度)をより直接的に把握するために蒸散流センサーを使用し、モデルの検証に利用する。H30年度に課題として挙げられた、裸地条件において蒸発散速度の予測値が実測値を過大評価する問題については、不撹乱土壌試料を用いて実験室内で蒸発実験を行うことで、地表面近傍の不飽和透水係数について検討する。気象データの予測には「メッシュ農業気象データ」を用いる。メッシュ農業気象データで提供される予報値は、9日先までの予報は日別であり、10日先以降については移動平均値である。そのため、期間が長くなればなるほど予報値と実際の値にズレが生じると考えられる。そこで、土壌環境の予測値がと観測した実測値とのズレについて、予報期間毎に評価を行う。また、保水性・透水性や下層の条件(地下水の有無)が変えて数値実験を行うことで、気象予報値に対する土壌の応答がどのように変化するか、つまり気象予報値の誤差に対する土壌の緩衝作用についても検討を行う予定である。得られた知見に基づいて、土中の溶質移動の数値シミュレーションを行い、硝酸態窒素の下方浸透量について予測を行う。H29年度はデントコーン栽培圃場において野外観測を行った。研究実施計画ではダイズ栽培圃場としていたが、前年度までダイズ栽培を行っていたことによる連作障害を避けるため、また今後の飼料作物の需要増加を想定して、デントコーン栽培圃場において測定を行った。H30年度以降行う土壌水分・熱移動シミュレーションには、気象データと作物生育情報を考慮した地表面熱収支式を地表面境界条件として与える(表面二層モデル)。

H29年度は、シミュレーションに必要な基礎的情報として、蒸発散潜熱や地表面熱フラックスといった熱収支成分と、作物生育状態との関係について検討を行った。植物の生育データについては、草高、単位面積当たりの葉の広がりを示す葉面積指数(LAI)、上空からの撮影と画像解析による地表面被覆率の測定を定期的に行った。土中水分量の変化を測定し、水収支法に基づいて蒸発散速度の変化を推定した。同時に熱収支ボーエン比法によっても蒸発散速度を推定し、水収支法と比較検討することで、より確からしい蒸発散速度の評価を試みた。また地温や熱流板で測定した土中の熱フラックスに基づいて地表面熱フラックスの測定を行った。求めた蒸発散潜熱や地表面熱フラックスと作物生育データとの比較を行い、デントコーンの生長にともなう熱収支成分の変化について明らかにした。デントコーンやダイズのポット栽培実験を別途行い、土の乾燥にともなう蒸散速度の低下(乾燥ストレス)の評価を行った。特に、日単位の短期的な乾燥ストレスに対する作物の応答に焦点を当てた。ここから得られた知見は、今後行う数値シミュレーションにおいて、土壌水分量と根の吸水・蒸散をモデル化する上で非常に重要な成果であると言える。研究課題の進捗状況としては、おおむね順調に進展していると言える。研究の大きな目的の一つに、作物栽培圃場における地表面熱収支式を用いた土壌水分・地温変動の数値シミュレーションがあるが、このモデルを検証するため、また基礎的知見を得るために、デントコーン栽培圃場における観測を行った。観測については、次年度以降も継続して行う予定である。また、植物の蒸散・根の吸水をともなう土中水分移動のシミュレーションには、乾燥ストレスに対する植物の応答特性を把握し、モデル化する必要がある。H29年度は、ダイズおよびデントコーンのポット栽培実験によって、根の吸水モデルに必要な水ストレス応答関数を推定することができた。作物生長を考慮した地表面熱収支を用いた数値シミュレーションを行うために、植生表面と地表面の二界面における熱収支を解く表面二層モデルを用いる予定である。H29年度には、このモデルに詳しい農業気象分野の研究者と打合せを行うことができ、モデルについて詳細な情報を得ることができた。さらに、気象情報の予測に関しても、「メッシュ気象データ」についての情報を得ることができた。本研究は、作物栽培圃場における土壌水分・窒素成分・地温、および硝酸態窒素の下方浸透量について、気象予報値を用いて中期的な予測を行うことを目的としている。H30年度はダイズ栽培圃場を対象に野外観測を行い、栽培期間中の土壌環境データ(土壌水分量・地温)、作物生育データ(草高、葉面積指数LAI、地表面被覆率)、気象データ(上下方向の短波・長波放射、気温、湿度、風速、雨量)のデータ蓄積を行った。また、重量測定ライシメータを用いて蒸発散量の測定を行い、無降雨期間の土壌乾燥にともなう蒸散量(根の吸水量)の低下を定量的に評価した。気象データに基づいて畑地の土壌環境を予測するには、土中水分・熱移動シミュレーションに対して、作物の生育状況に応じた地表面境界条件を正しく与える事が重要である。そこで、植物群落上と地表面の熱収支を同時に考慮する「2層モデル」と、不飽和土壌中の水分・熱・溶質移動シミュレーションプログラムHYDRUS-1Dを連結するプログラムを作成した。
有用線虫による病害虫総合防除の開発

1.マツノマダラカミキリ雌成虫の卵巣に寄生し、線虫を偽産卵することによってカミキリ個体群密度が低下する線虫が発見された。この線虫は菌食生活期と昆虫寄生期の2つの生活環をもち、室内で糸状菌により大量生産できる。種同定ならびに生物的防除の可能性について現在検討中。2.クシダセンチュウに続して、各地からRhabditida目昆虫寄生性線虫が発見された。これらはわが国の気候土性等に適応していると思われるので、将来有望な線虫になると期待される(森林総研、佐賀大ほか)。3.スタイナーネマ属3種の線虫の感染性が行動学的・微細構造学的に比較検討され、線虫の殺虫力決定要因が明確になった(佐賀大)。4.線虫と農薬との混合施用は、それぞれの単独施用よりも効果的であることが圃場試験で実証された(佐賀大・静岡大)。線虫で防除不可能な害虫を農薬で駆除し、同時に殺虫剤が線虫の活性を高めるため対象害虫に対してもより効果的な殺虫性となる。5.昆虫寄生線虫は昆虫の液性防御機構を破壊する物質を分泌する。従って宿主昆虫の免疫力を低下させ、共生菌の活動を助長する(佐賀大・農工大)。線虫から分泌される物質は蛋白質である(佐賀大)。6.菌食性線虫をバガス、ウリミバエ飼育後培地等で大量生産できた。培地と共に基肥として施用し、苗立枯病をほゞ100%防除した(佐賀大)。7.過去3年間にわたって害虫防除試験を行い、次の害虫について80%以上の防除効果を得た。ハスモンヨトウ、モンシロチョウ(野菜試)、シロイチモジョトウ(鹿児島農試)、クワゴマダラヒトリ若令幼虫(鹿児島果試、果樹試)、スジキリヨトウ(静岡大)、マツノマダラカミキリ(福岡林試)、ドウガネブイブイ(森林総研)、鱗翅目果樹害虫(果樹試)、センチニクバエ、イエバエ(予防衛生研)、ミノガ類(福岡林試)、アオムシ・ヨトウ・コナガ(混合施用で佐賀大)。1、ビワ、エンドウなどの若芽を食害するクワゴマダラヒトリは、殺虫性線虫S.feltiaeで100%死亡した。屋久島での圃場試験ではウラジロエノキに巣網を張った若令幼虫時(10月11月)に10,000JIII/mlを噴霧し、80%以上の駆除効果をあげた。施用法の改良が今後の課題である(果樹試)。2、芝草鱗翅目害虫にS.feltiae施用は100万JIII/m^2でスミチオンと同程度の効果があった。コガネムシ幼虫にはスミチオン(1,000倍)、ダイアジノン(5,000倍)と混合施用し、顕著な相乗効果を認めた(静岡大)。3、殺虫性線虫と昆虫病原性糸状菌との併用を目的に、糸状菌培地での培養を検討した。Aspergillusjanusを培養した培地にサラダ油とバターを添加すると、S.feltiaeはよく増殖し感染態幼虫(JIII)の出現率も高くなった。同一培地に添加物を加える2段階培養は可能と思われる(農環)。4、マツノマダラカミキリ成虫の卵巣または精巣に寄生するNeotylenchidae科の線虫が発見された。種の同定ならびに生物的防除の可能性を検討中である。コガネムシに特異的に寄生する本邦産殺虫性線虫クシダセンチュウの人工培養には、培地(S.feltiae用)にペプトンを加えることによって可能である(林試)。5、線虫の殺虫機構は共生細菌による敗血症が通説であるが、線虫自体にも蛋白様毒性成分が生産され、昆虫の液性免疫機構を破壊することを明らかにした。Steinernamatidae科線虫の殺虫スペクトラムが広いのはこの理由によるものと考えられる(佐賀大)。6、土壌病害の生物的防除剤となる菌食性線虫Aphelenchusavenaeは採集地(isolate)によって生理的差異が大きい。ビートパルプ、ビールしこみ粕等の産業副産物で大量培養が可能で、殺虫性線虫と混合しても、両者とも効力低下はみられない。混合施用により、土壌病害虫害の同時防除が可能となり、また有害線虫の増殖も抑制する(佐賀大)。

線虫で防除不可能な害虫を農薬で駆除し、同時に殺虫剤が線虫の活性を高めるため対象害虫に対してもより効果的な殺虫性となる。5.昆虫寄生線虫は昆虫の液性防御機構を破壊する物質を分泌する。従って宿主昆虫の免疫力を低下させ、共生菌の活動を助長する(佐賀大・農工大)。線虫から分泌される物質は蛋白質である(佐賀大)。6.菌食性線虫をバガス、ウリミバエ飼育後培地等で大量生産できた。培地と共に基肥として施用し、苗立枯病をほゞ100%防除した(佐賀大)。7.過去3年間にわたって害虫防除試験を行い、次の害虫について80%以上の防除効果を得た。ハスモンヨトウ、モンシロチョウ(野菜試)、シロイチモジョトウ(鹿児島農試)、クワゴマダラヒトリ若令幼虫(鹿児島果試、果樹試)、スジキリヨトウ(静岡大)、マツノマダラカミキリ(福岡林試)、ドウガネブイブイ(森林総研)、鱗翅目果樹害虫(果樹試)、センチニクバエ、イエバエ(予防衛生研)、ミノガ類(福岡林試)、アオムシ・ヨトウ・コナガ(混合施用で佐賀大)。