hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
舌発生における肝細胞増殖因子の役割

舌発生のごく初期E10-11では、舌予定域の間葉細胞にHGFが、また移動中の筋芽細胞にc-Metが認めれた。E12以降は筋芽細胞にHGF、c-Metとも免疫陽性を示すようになった。培地中にHGFまたはc-Metのアンチセンス・オリゴヌクレオチド(ODN)を投与すると、舌形成が抑制され、無舌症を引き起こした。この切片を解析すると、培養片の遠位端(舌根側)に筋芽細胞が留まってたのでHGFが筋芽細胞の移動に関わっていると考えれた。また逆にHGFを投与すると、舌の外観には大きな変化は見られないが、舌内の増殖活性の上昇が見られ、また分化の指標であるミオシンの免疫陽性細胞の増加が見られた。増殖細胞は,培養初期にHGFを投与した場合に著しく増加し,後期に投与し場合はわずかであった。ミオシン陽性細胞は,舌根側に多く認められ,舌尖側には少なかった。筋線維の形成に必要な筋芽細胞の融合、即ち多核化までは認められなかった。無血清培地による下顎の器官培養法とアンチセンスオリゴヌクレオチドおよびリコンビナントHGF投与の組み合わせ実験により、マウス舌発生においてHGFは筋芽細胞の移動の他に、移動後の増殖や筋細胞への分化において傍分泌白己分泌因子として、促進的な役割を果たすことが明瞭に示された。HGFのこれらの機能の基礎となっている細胞内の分子機構については今後の研究を必要とするが、既に他の口腔組織である下顎骨やメッケル軟骨、歯のエナメル質形成においてもHGFが重要な役割を負っていることが示されているので、口腔の組織発生全般においても、HGFが重要な役割を負っていることが明らかになった。しかし筋線維の形成に必要な筋芽細胞の融合、即ち多核化までは認められなかった。無血清培地による下顎の器官培養法とアンチセンスオリゴヌクレオチドおよびリコンビナントHGF投与の組み合わせ実験により、マウス舌発生においてHGFは筋芽細胞の移動の他に、移動後の増殖や筋細胞への分化において傍分泌自己分泌因子として、促進的な役割を果たすことが明瞭に示された。
不整地作業用歩行機械の開発研究

本研究では不整値作業用機械の開発研究として、車輪式車両、クローラ式車両の進入できない場所での走行・作業を想定して歩行型移動ロボットの開発を目的としている。昨年度では,歩行型移動ロボットには6本の脚を有するのが最適であると結論付けた。6脚移動ロボットの歩容,デューティー比,歩行速度,歩幅,歩行周期,脚の自由度,脚の本数,ペイロード等の歩行のパラメータを決定した.本年度では,可変的で局所的なパラメータとして胴体高さ、遊脚振上げ高さ,脚の長さ,質量等を決定し,上記のパラメータを用いて,歩行シミュレーションを行った.シミュレーションでは,脚を構成する股関節部,大腿部,膝関節,下腿部および足の構造を決め,それから大腿部と下腿部の長さを変化させ,各関節に可能な限り大きな負荷がかからないように支持脚相の運動と動力学特性を求めた.その中から最適な大腿部と下腿部の長さを決定した.また遊脚相については,障害物を跨ぎ越えるように大腿部と下腿部の運動を制御するアクチュエータの回転角を変えることによって脚の障害物乗越え能力を確認でき,高さ24cm,幅5cmの障害物を跨ぎ超えることが可能である.その最大跨ぎ超え高さが36cmであった.脚のパラメータを変化させ,支持脚と遊脚のシミュレーションを繰り返した結果,脚を構成する大腿部と下腿部の長さがともに40cmであった場合に歩行運動が円滑に行われ,且つ障害物の跨ぎ越え能力にも優れていることが得られた.最終的に各関節を駆動する必要なアクチュエータの性能を得た.今後,アクチュエータを選定することによって,実際の歩行運動と跨ぎ超え能力を求めることができ,歩行型移動機械の製作に結びたい.本研究では不整地作業用機械の開発研究として、車輪式車両、クローラ式車両の進入できない場所での走行・作業を想定して歩行形移動ロボットの開発を目的としている。歩行形移動ロボットの特徴は地表支持点の任意選択性、離散的支持点を構成する機能、接地圧の低減化機能、無スリップ方向転換機能確実で能動的な足場を構成する機能を持っており、不整地走行および作業に適していることから移動方式を歩行形にした。この歩行形移動ロボットは自分自身の移動だけでなく、作業装置を載せて傾斜地でも作業できるように強力な脚が必要である。したがって,それらの脚は大きな推進力を発生して,歩行機械胴体を支持しかつ搭載している作業装置を移動させる必要があることを踏まえて、駆動機構の軽量化と制御装置の簡易化を図りながら、推進力と安走注等を確保する観点から総合的に解析した結果、歩行形移動ロボットに6脚が最適であるとの結論が得られた。6脚では,互いに脚を共有しない2つの静安定な支持多角形をとる交互3点接地法と呼ばれる歩容が可能であり、静歩行で最大移動速度が実現でき,最も効率がよい。各脚の駆動最大速度が一定の場合には,2足と同じくデューティー比β=0.5の歩容が胴体の最大推進速度を得る歩容となる。解析の結果により、安定余裕を最大にする歩容である対称レギュラーウェーブ歩容を採用することによって、最も効率の良い6足歩行機械が実現できる。歩行のパラメータとしてまず大域的なパラメータ(脚の自由度、脚の本数、使用アクチュエータ、胴体や脚の長さ,質量,慣性モーメントなどの物理量)を決定した。今後、可変的で局所的なパラメータ(移動速度、歩行周期、歩幅、胴体高さ、遊脚振り上げ高さ)を変化させ、歩行シミュレーションを行うことによってパラメータの最適値を決定する。6脚移動ロボットの歩容,デューティー比,歩行速度,歩幅,歩行周期,脚の自由度,脚の本数,ペイロード等の歩行のパラメータを決定した.本年度では,可変的で局所的なパラメータとして胴体高さ、遊脚振上げ高さ,脚の長さ,質量等を決定し,上記のパラメータを用いて,歩行シミュレーションを行った.シミュレーションでは,脚を構成する股関節部,大腿部,膝関節,下腿部および足の構造を決め,それから大腿部と下腿部の長さを変化させ,各関節に可能な限り大きな負荷がかからないように支持脚相の運動と動力学特性を求めた.その中から最適な大腿部と下腿部の長さを決定した.また遊脚相については,障害物を跨ぎ越えるように大腿部と下腿部の運動を制御するアクチュエータの回転角を変えることによって脚の障害物乗越え能力を確認でき,高さ24cm,幅5cmの障害物を跨ぎ超えることが可能である.その最大跨ぎ超え高さが36cmであった.脚のパラメータを変化させ,支持脚と遊脚のシミュレーションを繰り返した結果,脚を構成する大腿部と下腿部の長さがともに40cmであった場合に歩行運動が円滑に行われ,且つ障害物の跨ぎ越え能力にも優れていることが得られた.最終的に各関節を駆動する必要なアクチュエータの性能を得た.今後,アクチュエータを選定することによって,実際の歩行運動と跨ぎ超え能力を求めることができ,歩行型移動機械の製作に結びたい.
生体ミクロイメージングによるタウおよびαシヌクレイン病変の脳内伝播メカニズム解明

近年、申請者らのグループでは、タウなどの認知症病原タンパクを標識してPETや二光子顕微鏡で測定できるマルチモーダルトレーサーを開発し、脳疾患をPETと二光子顕微鏡で全脳から細胞レベルまでマルチスケールに可視化することで病態メカニズムを明らかにしてきた。ここでは、その生体イメージング技術を異常タンパクの脳内伝播とクリアランスメカニズムの研究に応用した。初年度における研究の第一段階として、脳内に異常なタウ蛋白をわずかに産生するが凝集体が蓄積することのない動物モデルを用いて、どのような脳疾患が脳内伝播を加速するかをマルチスケールイメージング技術で評価した。特出すべき成果として、開頭してガラスプレートで脳表を強く圧迫する動物モデルにおいて、PETでも二光子顕微鏡でもタウなどの異常タンパクの著しい蓄積が生じることを発見した。同様の開頭手術を行って脳表の圧迫だけを行わなかったSham群においては、異常タンパクの蓄積は検出されなかった。これ以外に、片側総頚動脈を永久結束した慢性低灌流モデルでは、二光子顕微鏡において異常タンパクの蓄積の加速が局所的に見つかったが、PET(全脳評価)で観察できるような異常タンパクの蓄積は見られなかった。さらに頸部リンパ管の永久結束モデルや、外傷や炎症、自己血注入モデルについても異常タンパクの蓄積の有無を検証したが、PET、二光子顕微鏡の両方で異常タンパクの蓄積は観察されなかった。脳内異常タンパクの伝播とクリアランスのメカニズムを調べる研究において、著名に凝集性タウが蓄積するモデルが得られたことは極めて大きい。来年度は、脳内にタウやαシヌクレインなどの凝集体を脳内に注入する実験技術を加えて、脳表の圧迫がどのように異常タンパク蓄積を加速するかを明らかにしていく。本研究の目的として、脳内の異常タンパクがどのような環境で伝播・蓄積されていくのか、また、どのような環境でクリアランスされるのかを明らかにしていくことにある。このことは、脳内での異常タンパクの広がり(伝播)を抑制し、さらに脳外にクリアランスを促進する異常タンパク制御方法の開発におけるカギとなる知見になりうる。そのため、研究の第一段階として、脳内にタウなどの異常タンパクを著名に蓄積させる動物モデルを得ることができるかが極めて重要であった。その中で、異常タンパクの蓄積を強く加速していく要素が発見できたことは極めて大きい。研究開始当初は、予備実験データも得ていた慢性低灌流モデル動物が最も脳内のタウ蓄積が強いと考えていたが、脳表圧迫モデルはそれをはるかに超えるタウ蓄積を引き起こし、小動物PETでのタウイメージングにおいてもはっきりとした異常タンパク蓄積が確認できている。特に興味深いのは、この脳表の圧迫モデルを作成するには頭蓋骨を除去して脳表を露出させてガラスで圧迫するのだが、手術による炎症や出血による影響が懸念された。しかし、頭蓋骨を除去して脳表を露出する手術をおこなっても、脳表を圧迫しないかぎりPETでの異常タウ蓄積は確認できなかった。すなわち、このモデルで見られるタウ蓄積について手術による炎症や出血などの影響は検出できない程度であることがわかった。さらに脳表を圧迫することによる脳表の血流低下の可能性も考えられるが、慢性低灌流モデルでのタウ蓄積が脳表圧迫モデルよりもはるかに小さいことから、脳血流の低下についてもこのモデルの直接的な原因ではないと考える。今後の研究では、この脳表圧迫モデルを中心にどのような環境下でタウが蓄積していき、さらにクリアランスされていくのかを調べていく。Glymphaticsystemは、脳内を流れるリンパ(水)が老廃物を脳外に流し去っていくモデルである。ここでは、脳表の動脈周囲の脳脊髄液がアストロサイトのエンドフットに発現したアクアポリン4などのチャネルを介して脳実質内に流れ込み、老廃物を移動させながら静脈周囲に入り込み、一部が硬膜内リンパを介して最終的に脳外に排出されることを想定している。このGlymphaticsystemでは、動脈周囲の脳脊髄液が脳表から実質内方向に流れ込むと考えているため、我々の脳表圧迫モデルにおいては、ガラスプレートの脳表圧迫が図らずも脳脊髄液のスペースを圧迫してグリンパ流を阻害している可能性が考えられる。加えて、Glymphatic systemの仮説において、脳脊髄液内から硬膜内リンパに移動する際に、免疫細胞の関与が推定されている。現時点で、免疫細胞が硬膜内リンパに老廃物を移動することを示す直接的なデータや論文報告が存在するわけではないが、脳表のスペースには免疫細胞が多く存在しているため、脳表の圧迫が免疫細胞の働きに何らかの影響を与えている可能性は十分に考えられる。今後の方向性として、脳表圧迫モデルについてグリンパ流や免疫細胞への影響について主に研究を進めていきたいと考えている。実験系としては、脳内にタウやαシヌクレインなどの凝集体を注入した動物モデルを用いて、PETと二光子顕微鏡でのマルチスケールイメージングを実施していき、蛍光標識したタウやαシヌクレインとミクログリアやマクロファージなどの免疫細胞との相互関係を中心に研究を進める。また、大槽に蛍光物質を注入して、脳表の動脈周囲にくる蛍光色素の速度を図ることで、間接的にグリンパ流の評価も進める。これにより、脳表圧迫モデルにおける脳内の異常タンパクの伝播とクリアランスの影響について明らかにしていく。

初年度における研究の第一段階として、脳内に異常なタウ蛋白をわずかに産生するが凝集体が蓄積することのない動物モデルを用いて、どのような脳疾患が脳内伝播を加速するかをマルチスケールイメージング技術で評価した。特出すべき成果として、開頭してガラスプレートで脳表を強く圧迫する動物モデルにおいて、PETでも二光子顕微鏡でもタウなどの異常タンパクの著しい蓄積が生じることを発見した。同様の開頭手術を行って脳表の圧迫だけを行わなかったSham群においては、異常タンパクの蓄積は検出されなかった。これ以外に、片側総頚動脈を永久結束した慢性低灌流モデルでは、二光子顕微鏡において異常タンパクの蓄積の加速が局所的に見つかったが、PET(全脳評価)で観察できるような異常タンパクの蓄積は見られなかった。さらに頸部リンパ管の永久結束モデルや、外傷や炎症、自己血注入モデルについても異常タンパクの蓄積の有無を検証したが、PET、二光子顕微鏡の両方で異常タンパクの蓄積は観察されなかった。脳内異常タンパクの伝播とクリアランスのメカニズムを調べる研究において、著名に凝集性タウが蓄積するモデルが得られたことは極めて大きい。来年度は、脳内にタウやαシヌクレインなどの凝集体を脳内に注入する実験技術を加えて、脳表の圧迫がどのように異常タンパク蓄積を加速するかを明らかにしていく。本研究の目的として、脳内の異常タンパクがどのような環境で伝播・蓄積されていくのか、また、どのような環境でクリアランスされるのかを明らかにしていくことにある。このことは、脳内での異常タンパクの広がり(伝播)を抑制し、さらに脳外にクリアランスを促進する異常タンパク制御方法の開発におけるカギとなる知見になりうる。そのため、研究の第一段階として、脳内にタウなどの異常タンパクを著名に蓄積させる動物モデルを得ることができるかが極めて重要であった。その中で、異常タンパクの蓄積を強く加速していく要素が発見できたことは極めて大きい。研究開始当初は、予備実験データも得ていた慢性低灌流モデル動物が最も脳内のタウ蓄積が強いと考えていたが、脳表圧迫モデルはそれをはるかに超えるタウ蓄積を引き起こし、小動物PETでのタウイメージングにおいてもはっきりとした異常タンパク蓄積が確認できている。特に興味深いのは、この脳表の圧迫モデルを作成するには頭蓋骨を除去して脳表を露出させてガラスで圧迫するのだが、手術による炎症や出血による影響が懸念された。しかし、頭蓋骨を除去して脳表を露出する手術をおこなっても、脳表を圧迫しないかぎりPETでの異常タウ蓄積は確認できなかった。すなわち、このモデルで見られるタウ蓄積について手術による炎症や出血などの影響は検出できない程度であることがわかった。さらに脳表を圧迫することによる脳表の血流低下の可能性も考えられるが、慢性低灌流モデルでのタウ蓄積が脳表圧迫モデルよりもはるかに小さいことから、脳血流の低下についてもこのモデルの直接的な原因ではないと考える。
外科疾患における血管内皮前駆細胞の動態の検討

固形がんの進展、転移には血管新生が必須であるが、この腫瘍血管新生には、骨髄から誘導される血管内皮前駆細胞(EPC)が関与していることが示唆されている。そこで、がん患者および健常人の末梢血よりPBMC分画を分離、この中のEPCを抗原発現と形態の面から検討し、EPCの動態にがんがどのような影響を及ぼすかを考察した。1.がん患者12名および健常人7名の末梢血中の、VEGF Receptor-2,AC133(CD133)の割合は共に極めて少なく(0.1%以下)で、担癌状態が末梢血のEPCの割合に変化を及ぼすことはなかった。2.がん患者と健常人の末梢血からPBMCを分離、Fibronectinをコートしたdish上で15%FCS M199に2ng/mlVEGFを加えたmediumにて7-10日間培養、付着したコロニーの数とそのphenotypeを検討した。従来の報告では、EPCから分化した血管内皮を示すといわれたコロニー数は、がん患者で明らかに少なくなっており、この細胞の大部分はCD34(-),VE-cadherin(-),VEGF Receptor-2(-)で血管内皮の性質を保持していなかった。しかし、その培養上済中には、多量のVEGFが検出された。したがって、この細胞は、いわいるcirculating angiogenic cell(CAC)と考えられ、癌患者の血液中には、このCACはむしろ低下していることが判明した。3.上記の培養細胞は、CD80,CD86を発現しており、CEAペプチドを添加したところ、自己リンパ球を活性化する能力があることが判明した。したがって、monocyteから誘導した血管内皮前駆細胞は、血管に分化するだけでなく、抗原提示能を有し、局所での免疫応答に関与している可能性が示唆された。そこで、がん患者および健常人の抹消血よりPBMC分画を分離、この中のEPCを抗原発現と形態の面から検討し、EPCの動態にがんがどのような影響を及ぼすかを考察した。1.がん患者5名および健常人5名の末梢血中の、YEGF Recepto-2,AC133(CD133)の割合は共に極めて少なく(0.1%以下)で、担癌状態が末梢血のEPCの割合に変化を及ぼすことはなかった。2.がん患者と健常人の末梢血からPBMC分離、Fibronectinをコートしたdish上で15%FCS M199に2ng/mlVEGFを加えたmediumにて7-10日間培養、付着したコロニー数とそのphenotypeを検討した。したがって、この細胞は、いわいるcirculating angiogenic cell (CAC)と考えられ、癌患者の血液中には、このCACはむしろ低下していることが判明した。
高等学校数学科の図形的領域授業におけるコンピュータ活用に関する研究

本研究は,昨年度に引き続き、コンピュータ等を活用した高等学校数学科の図形領域の授業の実践を通して,図形の様々な具体物との比較から,「授業」「コンピュータの画面での表示や操作」「具体物」を直感的な感覚で生徒がとらえ,その中のおもしろさ,不思議さといった点に着目して発展的に考えられるようになるかについて検証したものである.本年度は,本校1年生,数学Aの「平面図形」の授業に焦点を当て「黒板での授業」「コンピュータ」「具体物」の3点を絡めた授業展開を行った.本研究であるが,教科書どおりに進めば「平面図形」のところは年度の最後となるため充分な分析の時間がとれない.そこで管理職の許可を得て,年度の最初に授業展開を行った.そしてまず「具体物」を「定規」や「コンパス」を用いて作図した物とし,それらを「アナログ的数学的活動」ととらえた.そのあと,コンピュータ等を用いた「デジタル的数学的活動」を行った.特に焦点をあてた活動は「方べきの定理」のところである.教科書では,「PA・PB=PC・PD」に関して,点Pが円の内側にあるときと外側にあるときを別のものとして証明している.しかも点Cと点Dが重なっている状態を点Tとして,また別物として表現している。実践授業では,まず「定規」や「コンパス」を用いての作図に時間をかけ「具体物」を計測し「方べきの定理」を確認した。そのあと,コンピュータにより「点Pが内側にあるパターン」を示して確認をしたあと生徒たちに「点Pを外に出すよう」指示した.PA,PB,PC,PDのそれぞれの長さは表示するようにしてあり,点Pが外に出てもこの式が成り立つことを確認した。またさらに,点Cと点Dが重なっている状態は生徒たちの方からコンピュータ操作により「この形でも成り立つ」ことを見つけ発展的に考えた形となった.それは「具体物」に時間をかけた成果と言える.またコンピュータ操作においても単にマウスを使っての操作が主流であるが,タッチパネル方式のコンピュータやiPadiPodTouchなどを用いることで,より「具体物」を操作しているのに近い感覚と達成感が得られたと感想に記していた.そしてその達成感はまた次のものをやってみようとする意欲につながって行った.単に「黒板での授業」だけでは得られない成果が得られた.本研究は,昨年度に引き続き、コンピュータ等を活用した高等学校数学科の図形領域の授業の実践を通して,図形の様々な具体物との比較から,「授業」「コンピュータの画面での表示や操作」「具体物」を直感的な感覚で生徒がとらえ,その中のおもしろさ,不思議さといった点に着目して発展的に考えられるようになるかについて検証したものである.本年度は,本校1年生,数学Aの「平面図形」の授業に焦点を当て「黒板での授業」「コンピュータ」「具体物」の3点を絡めた授業展開を行った.本研究であるが,教科書どおりに進めば「平面図形」のところは年度の最後となるため充分な分析の時間がとれない.そこで管理職の許可を得て,年度の最初に授業展開を行った.そしてまず「具体物」を「定規」や「コンパス」を用いて作図した物とし,それらを「アナログ的数学的活動」ととらえた.そのあと,コンピュータ等を用いた「デジタル的数学的活動」を行った.特に焦点をあてた活動は「方べきの定理」のところである.教科書では,「PA・PB=PC・PD」に関して,点Pが円の内側にあるときと外側にあるときを別のものとして証明している.しかも点Cと点Dが重なっている状態を点Tとして,また別物として表現している。またさらに,点Cと点Dが重なっている状態は生徒たちの方からコンピュータ操作により「この形でも成り立つ」ことを見つけ発展的に考えた形となった.それは「具体物」に時間をかけた成果と言える.またコンピュータ操作においても単にマウスを使っての操作が主流であるが,タッチパネル方式のコンピュータやiPadiPodTouchなどを用いることで,より「具体物」を操作しているのに近い感覚と達成感が得られたと感想に記していた.そしてその達成感はまた次のものをやってみようとする意欲につながって行った.単に「黒板での授業」だけでは得られない成果が得られた.
二次リンパ器官ストローマ細胞による免疫支持場の構築メカニズム

免疫応答誘導の場として重要な役割を担う二次リンパ器官では、ネットワークを形成するストローマ細胞が組織構造や免疫細胞の活動のための足場を提供している。しかし、ネットワークの構築原理やリンパ球動態を制御するするメカニズムの詳細は明らかになっていない。本研究ではいくつかの新たな研究手法を開発し、ストローマ細胞の免疫支持能を発揮する原理の探求を試みた。まず、マウスリンパ節からストローマ細胞を単離・培養する手法を確立し、これにより形成させた単層上においてマウスT細胞を効率よく遊走させることに成功した。この系を用いてT細胞がケモカインやインテグリンに依存してストローマ細胞上を移動することを明らかにした。一方、繊維径や網目サイズが適したスポンジ素材を選定し、リンパ節由来ストローマ細胞を播種し三次元的なネットワーク構造の再現を試みた。それにより、生体内に見られる組織構造の状況を良く反映した細胞ネットワーク構造を形成させることが可能となった。さらに、マイクロアレイ解析によりリンパ節ストローマ細胞分画とマウス胎仔線維芽細胞を比較し、ストローマ細胞に特異的に発現する多数の遺伝子を同定した。そのほか、生体内の組織においてストローマ細胞の役割を直接的に調べるため、ストローマ細胞特異的に誘導性遺伝子改変が可能なモデル動物を作製した。すなわち、ストローマ細胞を含む間葉系細胞においてエストロゲン受容体のリガンド結合ドメインにCreリコンビナーゼを融合させたCreERT2やGFP遺伝子を発現させたトランスジェニックマウス作製した。これによりストローマ細胞の特異的機能を検討することが可能となった。免疫応答誘導の場として機能する二次リンパ器官では、間葉系由来のストローマ細胞ネットワークが組織構造や免疫細胞の活動のための基盤を提供している。しかし、ネットワーク構築やリンパ球動態を支持する分子メカニズムの多くは明らかにされていない。我々は、マウスリンパ節由来ストローマ細胞株を用いて三次元的なネットワーク構造の再現を試みた。現在までのところ、細胞成分のみから二次リンパ器官に類似する組織構造を再現することは困難であるため、ネットワーク形状で細胞の足場となる様々な素材を検討し、市販のスポンジ素材のひとつが繊維径や網目サイズなどの点からこの目的に適していることが判明した。この素材にストローマ細胞株を播種したところ、生体内に見られる状況を良く反映した細胞ネットワーク構造を形成させることに成功した。一方、生体内の実際のストローマ細胞の性質をより詳しく調べるとともに最終的に三次元的な組織構造を再構成する目的で、マウスリンパ節からストローマ細胞を効率よく単離する方法を開発した。さらに、生体内の二次リンパ組織におけるストローマ細胞の役割を直接的に調べるため、ストローマ細胞特異的に誘導性遺伝子改変が可能なモデル動物を作製する必要がある。この目的のためにストローマ細胞を含む間葉系細胞においてエストロゲン受容体のリガンド結合ドメインにCreリコンビナーゼを融合させたCreERT2やGFP遺伝子を発現させたトランスジェニックマウス作製を試み、いくつかの系統を得ている。現在、タモキシフェンによりDNA組換えを誘導後、ストローマ細胞の機能阻害を引き起こすことができるDNA配列も構築中であり、今後これについてもトランスジェニックマウス作製を進める。
飛翔体からの観測データにより解き明かす木星・土星雲層構造の時空間変化

本研究課題は,ガス惑星の特徴である帯状構造とそれを決定する雲物理を飛翔体データから定量的に解明することを目的としている.最終年度は,Mie散乱位相関数ではなく2年目に作成した高屈折率(nr = 1.85)の回転楕円体の散乱位相関数を木星の雲粒子に適用し,米探査機Cassiniの青色光(455 nm)と近赤外光(750 nm)データの解析を行った.しかし,波長毎に最適化される有効半径や長軸短軸比が異なるため,単一の雲粒子によって幅広い太陽位相角の周辺減光曲線を両波長において再現することは,回転楕円体のような非球形粒子にまで視野を広げても困難であることが分かった.この原因が単一の雲粒子によって雲層が構成されるという仮定に起因するのか,雲粒子の形状に起因するのかを判断するだけの観測情報は今のところ存在しない.また,1年目に発生した比較的波長が近い2つの近赤外波長(750 nm,890 nm)で最適化される屈折率が変化する原因は,仮定した雲層構造が単純すぎる点にあると考え,メタン吸収帯(890 nm)データの再解析を行った.従来の方法では,上層雲と(半無限の光学的厚さをもつ)下層雲は高度方向に一様に存在すると仮定していたが,スケールハイトに従って高度が上昇するにつれ減少する(より現実的と考えられる)ものとした.それにも関わらず,こうした試行は雲の屈折率や粒径の最適値を変化させるものではないことを明らかにした.以上のような解析の困難から土星データへの手法の適用及び延長はできなかったものの,2016年夏から木星周回軌道から観測を開始する米探査機Junoのデータを解析し,雲層構造を決定するためのベースとなる知見を獲得できた.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は,ガス惑星の特徴である帯状構造の時空間変動を飛翔体データから定量的に解明することを目的としている.初年度は,カッシーニ探査機の撮像データ(メタン吸収帯波長: 890nm)を用いた雲層上部構造の推定手法の確立と木星雲粒子の形状に関する評価を行った.1.メタン吸収帯データを用いた雲層上部構造の推定ミー散乱理論を雲粒子に適用し放射伝達計算を行う事により,雲粒子の屈折率n_rと粒径r,そして上部雲の雲頂高度の最適解を求めた.その結果,高屈折率(n_r=1.9)物質からなる粒径の小さい雲粒子(r=0.3μm)が上部雲を形成し,雲頂高度が約200mbarである場合,最もデータを再現できることが分かった.得られた屈折率は,これまでの青波長(455nm)や近赤外波長(750nm)の解析結果と同様に,表層雲の候補であるアンモニア氷の屈折率(n_r=1.42)に比べて著しく高い値であり,アンモニア氷が分光観測によって見つかっていないという先行研究を支持する結果である.2.雲粒子の形状に関する評価カッシーニデータから得られたミー散乱位相関数と非球形粒子の散乱位相関数を比較することで,球形粒子を仮定して得られたこれまでの結果のうち,どこまでがロバストな結果であるかを評価した.その結果,アンモニア氷に近い屈折率(n_r=1.45)をもつ回転楕円体の散乱位相関数は,有効半径や長軸短軸比に関係なく,カッシーニデータから得られたミー散乱位相関数と比べて後方散乱が弱く,観測データの再現は不可能であることが分かった.一方,高屈折率(n_r=1.85)である回転楕円体の散乱位相関数の中には,散乱の強さ,位相関数の形状ともに,カッシーニデータから得られたミー散乱位相関数に類似するものが得られた.従って,非球形粒子にまで目を向けた場合でも,表層の雲は純粋なアンモニア氷からなるわけではない,と言えるだろう.本研究課題は,ガス惑星の特徴である帯状構造の時空間変動を飛翔体データから定量的に解明することを目的としている.本年度は,カッシーニ探査機の撮像データを用いて,木星雲粒子の形状に関する評価と惑星大気データを解析するための放射伝達コードの開発,またこれまでに培った手法の他惑星(金星)への適用,を行った.1.雲粒子の形状に関する評価カッシーニデータから得られたミー散乱位相関数に形状が比較的似ている非球形粒子の散乱位相関数を用いて,球形粒子を仮定して得られたこれまでの結果のうち,どこまでがロバストな結果であるかを評価した.その結果,アンモニア氷に近い屈折率(nr=1.45)をもつ回転楕円体の散乱位相関数は,有効半径や長軸短軸比に関係なく,カッシーニデータから得られたミー散乱位相関数と比べて後方散乱が弱く,観測データの再現は不可能であった.一方,高屈折率(nr=1.85)である回転楕円体の散乱位相関数の中には,散乱の強さ,位相関数の形状ともに,カッシーニデータから得られたミー散乱位相関数に類似するものが得られた.従って,非球形粒子にまで目を向けた場合でも,表層の雲は純粋なアンモニア氷からなるわけではない,と言えるだろう.2.惑星大気データを解析するための放射伝達計算コードの開発既に開発済みの光強度を計算するコードの計算効率の向上に加え,エアロゾルの物性に対する感度がより高い偏光度をも計算可能とするコード開発を行った.多重散乱を取り扱う方法として,Adding-doubling法を用いた.

既存の類似コードによって光強度や偏光度が分かっている,大気構造モデルを複数用意し,開発したコードの精度検証を行った.その結果,少なくとも0.1%程度の精度で計算値が一致することが分かった.本研究課題は,ガス惑星の特徴である帯状構造とそれを決定する雲物理を飛翔体データから定量的に解明することを目的としている.最終年度は,Mie散乱位相関数ではなく2年目に作成した高屈折率(nr = 1.85)の回転楕円体の散乱位相関数を木星の雲粒子に適用し,米探査機Cassiniの青色光(455 nm)と近赤外光(750 nm)データの解析を行った.しかし,波長毎に最適化される有効半径や長軸短軸比が異なるため,単一の雲粒子によって幅広い太陽位相角の周辺減光曲線を両波長において再現することは,回転楕円体のような非球形粒子にまで視野を広げても困難であることが分かった.この原因が単一の雲粒子によって雲層が構成されるという仮定に起因するのか,雲粒子の形状に起因するのかを判断するだけの観測情報は今のところ存在しない.また,1年目に発生した比較的波長が近い2つの近赤外波長(750 nm,890 nm)で最適化される屈折率が変化する原因は,仮定した雲層構造が単純すぎる点にあると考え,メタン吸収帯(890 nm)データの再解析を行った.従来の方法では,上層雲と(半無限の光学的厚さをもつ)下層雲は高度方向に一様に存在すると仮定していたが,スケールハイトに従って高度が上昇するにつれ減少する(より現実的と考えられる)ものとした.それにも関わらず,こうした試行は雲の屈折率や粒径の最適値を変化させるものではないことを明らかにした.以上のような解析の困難から土星データへの手法の適用及び延長はできなかったものの,2016年夏から木星周回軌道から観測を開始する米探査機Junoのデータを解析し,雲層構造を決定するためのベースとなる知見を獲得できた.以下に挙げる3点の理由から,おおむね順調に進展している,と判断した.(1)ガス惑星を代表する木星の雲粒子として,ミー散乱を用いた球形粒子に加え,回転楕円体を想定した非球形粒子をも考慮し,カッシーニ探査機データを用いた実データ解析に向けた評価に一定の目途をたてることができた.(2)既に開発済みの光強度を算出する放射伝達コードの計算効率向上に加え,光強度よりもエアロゾルの物性に感度がある偏光度を計算する放射伝達コードの開発に道筋をたてることができた.コード自体は,様々な惑星大気のリモートセンシングデータの解析に広く利用できる.(3)これまでに培ってきた手法を,すばる望遠鏡で取得した中間赤外撮像データに適用し,金星雲頂構造について調べた.その成果をまとめた論文が国際学術誌に掲載された.27年度が最終年度であるため、記入しない。前年度までは,実観測データの解析に必要不可欠となるエアロゾルの形状に対する評価や放射伝達コードの開発を進めてきた.今後は,木星・土星において,紫外から近赤外波長にかけて幅広い太陽位相角からの多波長撮像観測を実施したカッシーニ探査機データを用いて雲層構造の精密決定を行う.これにより,ガス惑星の表層雲の顕著な特徴である帯(Zone)と縞(Belt)の違いが,どういった大気物理量によって説明できるのか議論していく予定である.カッシーニ探査機が取得したメタン吸収帯データから雲層上部構造を推定する手法を確立できたこと,また木星雲粒子として非球形粒子を考慮した放射伝達モデルの扱いに道筋を立てることができたから.27年度が最終年度であるため、記入しない。
小児がん経験者の自立へ向けた多職種連携と家族支援プログラム開発

小児がんを経験した子ども(以下、小児がん経験者)とその家族が退院後の生活上必要な医療・教育機関との医療教育連携構築を最終目的とし、小児慢性特定疾病を担当する保健所保健師と保育所看護師との連携で地域包括ケアプログラムを実施し、小児がん経験者の家族機能向上を目的とする。そこで、本研究は、1小児がん経験者家族に支援ニーズを調査し、支援策を検討する、2小児がん経験者とその家族が就学前から同世代と交流できる機会を保障する地域包括ケアプログラムを実施し、家族機能尺度で成果を測定する。この2つの方法を用いて実施する。
震源および構造解析によるスロー地震発生メカニズムの解明

2000年代に相次いで発見されたスロー地震は、プレート沈み込み帯の巨大地震発生域近傍において半年から1年の間隔で周期的に発生するため、地震発生物理を理解するためにも早期の発生メカニズム解明が求められている。本研究では、西南日本やアメリカ北西部などの沈み込み帯におけるスロー地震の発生メカニズム解明を最終的な目標に掲げ、具体的には[1]広帯域波形解析によるスロー地震震源過程の解明、[2]スロー地震発生域の構造推定による発生要因の解明、[3]新たなスロー地震発生モデルの構築を目標として研究を行って来た。まず、アメリカ北西部Cascadia地方における2010年のスロー滑りイベントの震源過程ついて詳しく解析し、スロー滑りイベントの周期0.1-100秒における広帯域震源スペクトルの推定に初めて成功した。その結果、同じ継続時間および同じ規模の普通の地震に比べ、スロー地震は高周波成分が豊富であるという名称とは逆の性質が示された。さらに、約1ヶ月継続したスロー滑りイベントは1つの長いタイムスケールの滑りではなく、半日以下という短いタイムスケールの滑りに分割可能であることも示された。これらの結果は国際学会等で発表した。また、スロー地震発生域の構造推定を行うため、表面波解析による地震波速度異方性推定方法を確立し論文として発表した。本研究は3年計画であったが、研究実施者の特別研究員中途辞退のため1年で終了し、新たなスロー地震発生モデルの構築には至らなかった。しかし、本研究の成果は今後のモデル構築に活かされると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。
筋強直性ジスナロフィー遺伝子蛋白DMPKの生理機能の解明

筋強直性ジストロフィーの責任遺伝子のコードする蛋白であるミオトニンプロテインキナーゼ(DMPK)のC末端に対するポリクローナル抗体に加えN末端に対するポリクローナル抗体を作製・精製した.DMPKcDNAをバキュロウイルスに導入し全長型DMPKを得,これをもちいてウエスタン法により抗体の特異性を確認した.さらに正常ヒト骨格筋をウエスタン法,免疫染色にて検討した.結果,DMPKの分解型(55kDa)として知られていたものは全長型(70kDa)のN末端が切断されたものであることが確認された.また,DMPKのC末端に対する抗体とN末端に対する抗体でヒト骨格筋の免疫染色性に相違はなかった.このことからヒト骨格筋では全長型のDMPKが発現していることが確認された.また,筋強直性ジストロフィー骨格筋では筋小胞体の変性と筋小胞体におけるDMPK蛋白量の減少が免疫電顕を用いて認められた.これらの結果からDMPKが筋強直性ジストロフィーの病態に深く関わっている可能性が示唆された.さらに成人例の筋強直性ジストロフィーに比し(CTG)nリピート数の著明な延長と重症化を特徴とする先天性筋強直性ジストロフィー患者骨格筋でのDMPK蛋白量をウエスタン法で検討した.先天性筋強直性ジストロフィー患者骨格筋ではDMPK蛋白量の増減は認めなかったが,成長発達と共にDMPK蛋白量が変化することを確認した.筋強直性ジストロフィーの責任遺伝子のコードする蛋白であるミオトニンプロテインキナーゼ(DMPK)のC末端に対するポリクローナル抗体に加えN末端に対するポリクローナル抗体を作製・精製した.DMPKcDNAをバキュロウイルスに導入し全長型DMPKを得,これを用いてウエスタン法により抗体の特異性を確認した.さらに正常ヒト骨格筋をウエスタン法,免役染色にて検討した.結果,DMPKの分解型(55kDa)として知られていたものは全長型(70kDa)のN末端が切断されたものであることが確認された.また,DMPKのC末端に対する抗体とN末端に対する抗体でヒト骨格筋の免疫染色性に違いは見られなかった.このことからヒト骨格筋では全長型のDMPKが発現していることが確認された.また,筋強直性ジストロフィー骨格筋では筋小胞体の変性と筋小胞体におけるDMPK蛋白量の減少が免疫電顕を用いて認められた.これらの結果からDMPKが筋強直性ジストロフィーの病態に深く関わっている可能性が示唆される.さらに成人例の筋強直性ジストロフィーに比し(CTG)nリピート数の著明な延長と重症化を特徴とする先天性筋強直性ジストロフィー患者骨格筋でのDMPK蛋白量をウエスタン法で検討を進めている.現在までのところ1歳未満の先天性筋強直性ジストロフィー患者剖検例骨格筋2例,対照2例の解析を行った.先天性筋強直性ジストロフィー患者剖検例骨格筋では明らかなDMPK蛋白量の増減は認めていない.ただ,成長発達とともにDMPK蛋白量が変化する傾向がみられた.現在も解析を継続中である.筋強直性ジストロフィーの責任遺伝子のコードする蛋白であるミオトニンプロテインキナーゼ(DMPK)のC末端に対するポリクローナル抗体に加えN末端に対するポリクローナル抗体を作製・精製した.DMPKcDNAをバキュロウイルスに導入し全長型DMPKを得,これをもちいてウエスタン法により抗体の特異性を確認した.さらに正常ヒト骨格筋をウエスタン法,免疫染色にて検討した.結果,DMPKの分解型(55kDa)として知られていたものは全長型(70kDa)のN末端が切断されたものであることが確認された.また,DMPKのC末端に対する抗体とN末端に対する抗体でヒト骨格筋の免疫染色性に相違はなかった.このことからヒト骨格筋では全長型のDMPKが発現していることが確認された.また,筋強直性ジストロフィー骨格筋では筋小胞体の変性と筋小胞体におけるDMPK蛋白量の減少が免疫電顕を用いて認められた.これらの結果からDMPKが筋強直性ジストロフィーの病態に深く関わっている可能性が示唆された.さらに成人例の筋強直性ジストロフィーに比し(CTG)nリピート数の著明な延長と重症化を特徴とする先天性筋強直性ジストロフィー患者骨格筋でのDMPK蛋白量をウエスタン法で検討した.先天性筋強直性ジストロフィー患者骨格筋ではDMPK蛋白量の増減は認めなかったが,成長発達と共にDMPK蛋白量が変化することを確認した.
沿岸部での津波に対する危険度評価方法の開発

津波に対する災害アセスメントを行なう上で、対象地域での津波高は最重要な項目である。この津波来襲時の津波高に大きく関与する要因として、次の二つがあげられる。・地震発生時における津波の状態・対象地域での沿岸地形前者は、波源との位置関係、初期波形の持つ全エネルギーとその場所的分布等により多様に変化し、個別性の強いものとなる。一方、後者は、対象地域を固定しあれば、何れの津波にも同様に働く影響である。そこで、本研究では、後者に焦点を絞り、実際的に実用可能な指標として、TCD (Tsunami Concentration Degree)を開発した。TCDは、津波エネルギーの場所的集中度、すなわち来襲する全津波エネルギーの大小によらず、対象地域内におけるエネルギー集中度を表す指標である。具体的な算定法は以下の通りである。(1)対象地域での海岸線に沿ってs軸を取る。(2)s軸上で、津波高H(s)の自乗を総和し、全来襲津波エネルギーEtとする。(3)対象地域内のそれぞれの単位区間での津波高H(s)を自乗し、その区間への来襲津波エネルギーE(s)とする。(4)(2)で求めたEtにおける(3)で求めたE(s)の比率がTCDとなる。通常は、予め津波数値計算を行い、その結果を用いてTCDを算定しておき、災害アセスメントを行う。しかし、実津波においても、対象地域での実測津波高が十分に多ければ、TCDは適用が可能である。
バルク超電導体の磁界整形機能を利用した高性能磁気軸受の研究

本研究は,パルク超電導体の磁界整形作用を利用した超電導磁気軸受の静的および動的な基本特性の詳細を,数値電磁界解析と小形試験装置による測定を通じて明らかにし,大形高速回転機の超低損失軸受としての応用可能性と,さらなる特性向上の可能性を検討することを目的として実施してきた。基本性能の検証のために,Bi2223超電導線材を用いた磁界発生用コイル,磁界整形用Y系リング状バルク超電導体,および鉄(回転体)を基本構成要素とする小型実験装置を製作した。超電導コイルとバルク超電導体はGM冷凍機により直接伝導冷却され,コイル中心の最大磁束密度は約0.8Tである。この試験装置を使用して,冷却特性,超電導コイルの励磁特性,バルク超電導体の磁界整形(磁気遮蔽)特性,特に分割構造の磁気遮蔽特性への影響,電磁力の基本特性を測定し,数値電磁界解析の結果との比較により,ほぼ設計の性能が得られていることを確認した。さらに,超電導磁気軸受の電磁力の静特性およびフリーランによる回転損失特性の測定を,発生磁界などの条件をパラメータにして実施した。その結果,回転速度は回転時の振動の共振のため最高で9000rpm程度に抑えられ,また,回転損失も当初の予想よりもかなり大きく,回転の減衰が早くなっていた。この原因は,磁気遮蔽材として使用されているバルク超電導体の高磁界中での超電導特性の低下にあり,数値解析からもほぼそれを裏付けることができた。したがって,バルク超電導体の臨界電流密度特性の向上と,超電導体中および超電導サンプル間の特性のバラツキの低減が,磁気軸受特性の向上,さらには実用的な低損失軸受として成立させる上で重要であることが明らかになった。本研究は,バルク超電導体の磁界整形作用を利用した超電導磁気軸受の静的および動的な基本特性の詳細を、磁界解析と小形試験装置による測定を通じて明らかにし,大形高速回転機の超低損失軸受としての応用可能性と,さらなる特性向上の可能性を検討することを目的としている。今年度は2年間の研究期間の初年度として以下の内容の研究を実施した。1.数値電磁界解析により超電導磁気軸受の特性解析を実施した。まず,バルク超電導体を理想的な磁気遮蔽材と仮定して,汎用の電磁界解析ソフトウェアを用いて電磁力特性等を解析し,軸受を構成する各要素の寸法パラメータとの関係を調べた。また,バルク超電導体の臨界電流密度特性などの超電導特性を考慮した磁気軸受特性解析を行うための解析プログラムを開発した。2.超電導磁気軸受の小形実験装置を設計,製作した。1.で実施した数値解析結果とハードウェア上の制約条件を考慮して,実験装置を設計した。本装置は,Bi2223超電導線材を用いた磁界発生用コイル,磁界整形用Y系リング状バルク超電導体,および鉄(回転体側)を基本構成要素する。Bi2223超電導コイルとY系バルク超電導体はGM冷凍機により直接伝導冷却され,コイル中心の最大磁束密度は約0.8Tである。3.2年度目に実施する詳細な電磁特性測定に先立ち,本年度は,超電導磁気軸受小形実験装置の基本特性試験として,冷却特性,Bi係高温超電導コイルの励磁特性,Y系バルク超電導体の磁界整形(磁気遮蔽)特性,特に分割構造の磁気遮蔽特性への影響,電磁力の基本特性を測定し,問題等が全くなく,ほぼ所要の性能が得られていることを確認した。

温度依存性については2年度目に実施することにした。本研究は,バルク超電導体の磁界整形作用を利用した超電導磁気軸受の静的および動的な基本特性の詳細を,磁界解析と小形試験装置による測定を通じて明らかにし,大形高速回転機の超低損失軸受としての応用可能性と,さらなる特性向上の可能性を検討することを目的としている。今年度は,平成13年度に製作した小形実験装置を用いて,超電導磁気軸受としての基本特性を測定し,さらに数値電磁界解析も行うことによって,その特性上の特徴を示すとともに,今後の特性向上の可能性と課題を明らかにした.超電導磁気軸受の電磁力の静特性およびフリーランによる回転損失特性の測定を,発生磁界などの条件をパラメータにして実施した.その結果,回転速度は回転時の振動の共振のため最高で9000rpm程度に抑えられ,また,回転損失も当初の予想よりもかなり大きく,回転の減衰が早くなっていた.この原因は,磁気遮蔽材として使用されているバルク超電導体の高磁界中での超電導特性の低下にある.磁界発生用のBi系超電導コイルの最高発生磁界は0.8T程度であったが,その磁界が印加された際には,回転体としての鉄円柱部は,幾何学的な中心軸から明らかに偏心していることが観測され,径方向電磁力の安定化に重要な役割を果たすバルク超電導体の特性の不均一性やバラツキが,特に高い磁界で顕著に表れたものと考えられる.数値電磁界解析により超電導磁気軸受の特性解析と回転損失の見積もりを行い,それと実験結果との比較を行うことによって,軸受特性を悪化させるバルク超電導体への磁束の侵入の程度,およびその侵入の不均一性からくる回転損失の増加について検討を加えた.その結果,バルク超電導体の臨界電流密度特性の向上と,超電導体中および超電導サンプル間の特性のバラツキの低減が,磁気軸受特性の向上,さらには実用的な低損失軸受として成立さえる上で重要であることが明らかになった.
消化管内微生物叢からみた食性の適応進化に関する研究

これまで、あまり明らかにされてこなかった野生小型哺乳類の消化管内微生物叢を16S rRNAを用いた分子生態学的解析を行うことによって同定し、その役割を推定した。その結果、1草食性小型齧歯類の前胃内微生物叢の多様性は極めて低く、大型草食哺乳類の前胃のように繊維質の分解には寄与していないと考えられること、2雑食性小型齧歯類の盲腸内微生物叢の多様性は極めて高く、食物の消化に大きく貢献していると考えられること、3食虫性モグラ類の消化管内微生物叢の多様性は高いものの、哺乳類において報告されている消化管内微生物叢とは目レベルにおいて構成比が異なること、が明らかとなった。哺乳類における食物からの栄養利用は、消化管内に生息する微生物が大きく寄与していることが明らかとなっている。例えば、反芻動物などの大型草食獣はルーメンなどの消化管内に共生している微生物の働きによって、本来は利用することの出来ない植物性繊維質を分解して栄養利用している。しかし、消化管内の微生物叢の解析は、ヒト以外では産業的に重要な家畜動物、実験動物、および展示動物などに限られている。一方で、小型哺乳類には多種多様な食性が存在している。囓歯目のように雑食性から草食性の種まで様々な食性が含まれる分類群や、食虫目のような食性の均一な分類群もある。分類群と食性には、なんらかの進化学的因果関係が存在していることが考えられるが、小型哺乳類における食性の進化について消化管内微生物叢に着目して行われた研究は殆どない。そこで本研究では、小型哺乳類の消化管内微生物叢を16S rRNA遺伝子を用いて分子生態学的に同定し、食性の進化を消化管内微生物叢の多様性の観点から検討することを目的とした。平成22年度は、計画通りに飼育下のトリトンハムスターTscherskia tritonを用いて実験を開始した。トリトンハムスターは、形態学的に前胃や盲腸が発達していることから草食性傾向が強いことが知られており、本研究では前胃内微生物叢の解析を行った。しかしながら、得られた配列の殆どが乳酸菌類(Lactobacillus spp.)であり、実験結果に偏りが生じている可能性も示唆されたことから、来年度は調査種を増やすだけでなく、PCR条件の再検討も必要かもしれない。また当初の実験計画通りに、来年度以降の実験の準備として、雑食性のアカネズミApodemus speciosusや、ハタネズミMicrotus montebelliの野外捕獲を行い、新鮮糞や大腸便などから微生物叢のDNA抽出を行った。哺乳類の消化管内に共生する微生物叢は、食物の栄養利用に大きく寄与していることが明らかとなっている。大型動物を用いた研究成果から、草食動物の消化管内微生物叢は、肉食動物の消化管内微生物叢よりも複雑な生態系を構築していることが明らかとなっている。しかし、小型哺乳類にも多種多様な食性が存在し、囓歯目のように雑食性から草食性の種まで様々な食性が含まれる分類群や、食虫目のような食性の均一な分類群もある。平成23年度は、飼育下のトリトンバムスターTscherskia tritonの消化管内微生物叢を解析した。トリトンハムスターは雑食性でありながらも、繊維質飼料だけで飼育が可能であり、比較的に草食傾向が強いだけでなく、発達した前胃と盲腸という前胃発酵動物と後腸発酵動物の両者の形態学的特徴を有する種である。前胃および盲腸内容物から抽出したDNAから微生物叢の16S rRNA遺伝子の塩基配列を解析したところ、前胃内微生物叢の81.3%がLactobacillus属(乳酸菌)となり、多様性が低かったのに対して、盲腸内微生物叢の多様性は、後腸発酵動物であるウサギの盲腸内微生物層に匹敵する高さであることが示され、さらにRuminococcus属と高い相同性を示す配列も検出された。この結果から、トリトンハムスターでは盲腸内微生物叢が繊維分解に寄与し、前胃が補助的な発酵槽として機能していることが推察された。大型動物を用いた研究成果から、草食動物の消化管内微生物叢は、肉食動物の消化

管内微生物叢よりも複雑な生態系を構築していることが明らかとなっている。しかし、小型哺乳類にも多種多様な食性が存在しているが、小型哺乳類における食性の進化について消化管内微生物叢に着目して行われた研究は殆どない。そこで本研究では、小型哺乳類の消化管内微生物叢を16S rRNA遺伝子を用いて分子生態学的に同定し、食性の進化を消化管内微生物叢の多様性の観点から検討することを目的とした。平成25年度は、これまでの研究成果をまとめ、データ解析を行うとともに、追試験を行った。その結果、食虫性モグラ類のコウベモグラMogera woguraの下部消化管、雑食性齧歯類のアカネズミApodemus speciosusの盲腸、草食性齧歯類のハタネズミMicrotusmontebelliの前胃、飼育下動物で草食傾向よりの雑食性であるトリトンハムスターTscherskiatritonの前胃および盲腸内の微生物叢を、それぞれ200クローン以上同定する事に成功した。得られたデータをこれまでに発表された大型哺乳類等の微生物叢と比較したところ、1草食性齧歯類の前胃内微生物叢の多様性は極めて低く、大型草食哺乳類の前胃のように繊維質の分解には寄与していないと考えられること、2小型齧歯類の盲腸内微生物叢の多様性は極めて高く、食物の消化に大きく貢献していると考えられること、3食虫性モグラ類の消化管内微生物叢の多様性は高いものの、哺乳類において報告されている消化管内微生物叢とは目レベルにおいて構成比が異なること、が明らかとなった。野生動物は季節や生息地によって同じ種でも餌資源が異なることから、種内変異に注視した研究が必要であろう。哺乳類の消化管内に共生する微生物叢は、食物の栄養利用に大きく寄与していることが明らかとなっている。大型動物を用いた研究成果から、草食動物の消化管内微生物叢は、肉食動物の消化管内微生物叢よりも複雑な生態系を構築していることが明らかとなっている。平成24年度は、野外捕獲した雑食性のアカネズミ(Apodemus speciosus)の盲腸内微生物叢、昆虫食性のコウベモグラ(Mogera wogura)の下部消化管内微生物叢を明らかにした。さらには、野外捕獲した草食性齧歯類のハタネズミ(Microtus montebelli)の前胃内微生物叢を明らかにした。その結果、草食性の小型齧歯類においては、盲腸内で微生物叢の多様性が高いものの、前胃内の微生物叢の多様性は低いことが明らかになった。この結果は小型齧歯類の前胃が大型動物の前胃とは根本的に役割が異なっていること、さらには難消化性物質等の分解は主に盲腸で行われていることを示唆している。また、雑食性の小型齧歯類の盲腸内微生物叢は、これまでに報告された雑食性の大型動物の消化管内微生物叢と比較しても遜色ない多様性を保持していること、昆虫食性のモグラの下部消化