hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナメクジの嗅覚学習における記憶形成と読み出し過程の解明

細胞内IP_3濃度を増加させる働きが知られているムスカリンは,同期振動の振動数を増加させた.またcAMPの膜透過性誘導体である8-bromo-cyclic AMPを投与すると,局所場電位振動の振幅が増大した.これらの結果から神経修飾物質が前脳神経活動の多様な修飾を担っていることが示唆された.一方ナメクジの嗅覚-味覚連合学習の条件付けにおいて、条件付けの30分前に体腔内に、タンパク合成阻害剤であるanisomycinあるいはcycloheximideを注射すると、anisomycinの場合、条件付け後二日目以降、cycloheximideの場合、条件付け後一週間目以降の記憶保持に障害が見られた。また脳への[35S]-メチオニンの取り込みを測定したところ、anisomycinは注射後10時間までの間に最大で約90%の取り込み阻害を示したのに対し、cycloheximideでは数時間の間に最大50%程度の阻害しか示さなかった。また、anisomycin投与によって脳でのタンパク合成が十分に抑えられている時間中における、ナメクジの記憶再生そのものは影響を受けなかった。これらの結果から、タンパク合成がナメクジの嗅覚-味覚連合記憶の再生には不要であるが、その長期的な維持には必要であることが明らかになった。さらに条件付け前後のタンパク合成が阻害された場合、記憶の障害が顕著になるまでの時間と、タンパク合成の程度との間に相関が見られることが明らかになった。当研究室のこれまでの研究により、ナメクジ嗅覚-味覚連合学習によって、前脳葉において3時間後に発現誘導される遺伝子として、LAPS18が既に単離されている。そこでさらに他の遺伝子を網羅的に探索するため、PCR-differential display法によって新たなスクリーニングを行った。嗅覚-味覚連合学習群にはニンジンの匂いを条件刺激(CS)、苦み物質であるキニジン溶液を無条件刺激(US)として同時に提示することで連合させ、対照群にCSとUSを1時間の間隔をおいて提示したものを用いた。各群のナメクジ脳の前脳葉を摘出し、それらから得られたRNAを用いてdifferential displayを行った。ここで、100組のプライマーペアを用いることで、約1,5000バンドを表示した。その結果12バンドにおいて再現性のある発現変化が確認され、このうち8バンドについては部分配列のクローニングに成功した。現在これらの全長配列の取得を急いでいる。また、ナメクジの遺伝子操作系を確率する目的でRNAiを行った。これまでに研究代表者らによって単離されたナメクジ学習関連遺伝子LAPS18のdsRNAを合成し、ナメクジの腹腔内ヘカチオン性脂質とともに注入したところ、24時間後に体幹を中心とした部位でLAPS18mRNA量の顕著な減少が認められた。しかしこのRNAiの効果は脳神経系では認められなかった。さらに学習に伴う脳内の電気的活動の変化を解析する目的で,さまざまなパターンで電気刺激を加えたときに脳内でシナプス可塑性が生じるか否かを調べた.その結果,触角神経束に高頻度の電気刺激を与えると,前脳葉における誘発電位が長期にわたって増加する長期増強が生じることが示された.
患者由来腸管オルガノイドを用いた嚢胞性線維症の個別化医療の研究

1.嚢胞性線維症(cystic fibrosis:CF)モデルマウス(ΔFマウス)の小腸と大腸、およびヒト正常大腸粘膜からの腸管オルガノイドの作成とCFTR依存性腸液分泌の解析粘膜からvilliをそぎ落とし、EDTAで処理して単離cryptを得、R-spondinなどを含み基底膜を主成分とするマトリゲル中で三次元培養するとことにより、腸管オルガノイドを作成、継代培養する系が確立された。マウスおよびヒト腸管オルガノイドで、CFTR依存性の腸液分泌を確認することができた。また、臓器特異性の有無を確認するために、膵管オルガノイドの作成を試み、作成に成功した。2.強制発現系を用いたアジア型変異CFTRの発現特性、Cl-チャネル活性の解析とクラス分類日本のCF患者に最もよく見られるΔ(G970-T1122)-CFTRの強制発現(CHO細胞)を試みたところ、Δ(G970-T1122)-CFTR蛋白は発現したが、成熟化(グリコシル化)は不十分であり、細胞質に留まった(Class II)。しかし、特殊な条件化で細胞膜に発現したΔ(G970-T1122)-CFTRはチャネル電流が確認された。また、その他の数種類のアジア型変異CFTRのクラス分類を行った。3.患者由来腸管オルガノイドを用いた個別化医療の研究研究代表者が事務局を務めるCF登録制度に、2018年度は新たに11名の患者が登録された。CFTR遺伝子変異、CFTR機能(汗中Cl-濃度)、その他の表現型として膵外分泌機能(便中エラスターゼ)を含む臨床データを収集した。4.Case Western Reserve大学遺伝ゲノム学研究室(シカゴ)との共同研究として、片アレルのみにCFTR遺伝子変異が検出されているCF患者について非コード領域を解析し、検出された変異が転写活性に及ぼす影響を検討した。1.嚢胞性線維症モデルマウス(ΔFマウス)からの腸管オルガノイドの作成とCFTR依存性腸液分泌の解析(1)小腸および大腸粘膜からvilli(絨毛)をそぎ落とし、EDTAで処理して、crypt(陰窩)を単離した。(2)単離cryptを、EGF、Noggin、R-spondinとともに、基底膜を主成分とするマトリゲル中で三次元培養すると、腸管オルガノイド(ミニ腸管)が形成され、成長、buddingが始まった。(3)buddingした腸管オルガノイドをメカニカルに分離処理し、継代した。(4)cyst様(内腔に腸液が貯留した状態)になった腸管オルガノイドを、重炭酸緩衝液で潅流し、管腔内への腸液分泌を解析した。(5)小腸由来オルガノイド、大腸由来オルガノイドともに、adenylate cyclaseの刺激剤であるforskolin(10μM)を加えると、腸液分泌速度が増した。(6)ホモ接合体(ΔF/ΔF)マウスからのオルガノイドでは腸液分泌が見られず、ヘテロ接合体(wt/ΔF)オルガノイドの腸液分泌は、コントロール(wt/wt)オルガノイドに比べて腸液分泌が少なかった。(7)このように、in vivoに近い条件で、CFTR機能を評価する系を確立することができた。2.強制発現系を用いた日本人型変異CFTRの発現特性、Cl-チャネル活性の解析(1)変異CFTRをCHO細胞に強制発現させ、western blottingによりタンパク発現および成熟化(グリコシル化)を、Patch clamp法(ホールセル電流)によりCl-チャネル機能を、共焦点顕微鏡を用いて細胞膜局在を解析した。(2)T1086Iをはじめとする数種類の変異CFTRは、成熟CFTRの発現が少なく、Cl-チャネル活性がgenisteinにより活性化された。(3)多くの日本人型変異CFTRのタイプ分類が完成しつつある。1.マウス大腸由来オルガノイドの腸液分泌の温度依存性患者の直腸生検組織から腸管オルガノイドを作成して、CFTR依存性の腸液分泌を評価する必要があるため、マウス大腸から腸管オルガノイドを作成した。大腸由来オルガノイドは、小腸由来オルガノイドに比べて腸液分泌能が低く、37°Cの環境に保って測定する必要があった。また、オルガノイド作成時にも、Wnt3a、gastrin、nicotinamide、Alk阻害薬、p38阻害薬を加える必要があった。実験条件を最適化するために日数を要した。2.ヒト正常大腸粘膜からの腸管オルガノイドの作成上記の理由(1)により始めていない。その他の研究計画については、順調に進展している。1.嚢胞性線維症(cystic fibrosis:CF)モデルマウス(ΔFマウス)の小腸と大腸、およびヒト正常大腸粘膜からの腸管オルガノイドの作成とCFTR依存性腸液分泌の解析(1)粘膜からvilliをそぎ落とし、EDTAで処理して単離cryptを得、R-spondinなどを含み基底膜を主成分とするマトリゲル中で三次元培養するとことにより、腸管オルガノイドを作成、継代培養する系が確立された。(2)マウスおよびヒト腸管オルガノイドで、CFTR依存性の腸液分泌を確認することができた。(3)臓器特異性の有無を確認するために、膵管オルガノイドの作成を試み、作成に成功した。2.強制発現系を用いた日本人型変異CFTRの発現特性、Cl-チャネル活性の解析とクラス分類

(1)日本人のCFアレルに最もよく見られる変異であるdele 16-17b CFTRをCHO細胞に強制発現させた。(2)Δ(G970-T1122)-CFTR蛋白は発現したが、成熟化(グリコシル化)は不十分であり、細胞質に留まった。Class IIに分類される。(3)特殊な条件化で細胞膜に発現したΔ(G970-T1122)-CFTRはチャネル電流が確認された。3.患者由来腸管オルガノイドを用いた個別化医療の研究(1)研究代表者が事務局を務めるCF登録制度に、2017年度は新規に7名の患者が登録された。(2)CFTR遺伝子変異、CFTR機能(汗中Cl-濃度)、その他の表現型として膵外分泌機能(便中エラスターゼ)を含む臨床データを収集した。(4)患者由来腸管オルガノイドを用いる解析の基礎データとなる。患者由来腸管オルガノイドを用いた個別化医療の研究について、ヒト大腸オルガノイドは作成することができたので、現在、継代の条件を検討中である。確立でき次第、個々の患者について解析を始める。1.嚢胞性線維症(cystic fibrosis:CF)モデルマウス(ΔFマウス)の小腸と大腸、およびヒト正常大腸粘膜からの腸管オルガノイドの作成とCFTR依存性腸液分泌の解析粘膜からvilliをそぎ落とし、EDTAで処理して単離cryptを得、R-spondinなどを含み基底膜を主成分とするマトリゲル中で三次元培養するとことにより、腸管オルガノイドを作成、継代培養する系が確立された。マウスおよびヒト腸管オルガノイドで、CFTR依存性の腸液分泌を確認することができた。また、臓器特異性の有無を確認するために、膵管オルガノイドの作成を試み、作成に成功した。2.強制発現系を用いたアジア型変異CFTRの発現特性、Cl-チャネル活性の解析とクラス分類日本のCF患者に最もよく見られるΔ(G970-T1122)-CFTRの強制発現(CHO細胞)を試みたところ、Δ(G970-T1122)-CFTR蛋白は発現したが、成熟化(グリコシル化)は不十分であり、細胞質に留まった(Class II)。しかし、特殊な条件化で細胞膜に発現したΔ(G970-T1122)-CFTRはチャネル電流が確認された。また、その他の数種類のアジア型変異CFTRのクラス分類を行った。3.患者由来腸管オルガノイドを用いた個別化医療の研究研究代表者が事務局を務めるCF登録制度に、2018年度は新たに11名の患者が登録された。CFTR遺伝子変異、CFTR機能(汗中Cl-濃度)、その他の表現型として膵外分泌機能(便中エラスターゼ)を含む臨床データを収集した。4.Case Western Reserve大学遺伝ゲノム学研究室(シカゴ)との共同研究として、片アレルのみにCFTR遺伝子変異が検出されているCF患者について非コード領域を解析し、検出された変異が転写活性に及ぼす影響を検討した。ヒト正常大腸粘膜からの腸管オルガノイドの作成と患者由来腸管オルガノイドを用いた個別化医療の研究(1)嚢胞性線維症患者に直腸内視鏡を施行し、直腸から吸引生検(粘膜下層を切離)により粘膜(直径10 mm以下)を採取、cryptを単離し、腸管オルガノイドを樹立する。(2)CFTRタンパク発現およびグリコシル化、細胞膜局在、CFTR依存性腸液分泌機能を解析することにより、各CFTR変異体のin vivoにおける分子病態を明らかにする。
看護の思考過程に基づいた学習者参画型SNS情報倫理教材の開発

本研究の目的は看護の思考過程に基づいた学習者参画型SNS情報倫理教材の開発である。2018年度は、継続しているデータ収集と分析を行うことから質問内容の精査を行なった。具体的には、看護学生のSNS活用の現状について継続調査を実施、看護学生のSNS活用の動向と指導方法の検討するための基礎的資料として学会発表と論文投稿を行なった。以下概要を述べる。1.SNSの利用に対する「権利」の理解について看護学生2年生に質問紙調査を行なった。2016年の先行調査ではSNSに関連する権利の用語として「著作権・肖像権・個人情報」について「知っている・聞いたことがある」と回答した学生は全体の80%を占めていた。そこで、本年はSNSの事例を示し、その行為の正誤ならびに関連する権利を選択させた。その結果、書物など著作物に関する権利については正答率は高かったが、カメラなどを使う行為などの正答率が低かった。2.SNSの利用における行動と認識について看護学生1年生に対してSNSの指導前と指導3ヶ月後に質問紙調査を行い相違を検討した。その結果、質問9項目中5項目は指導後にSNSの行動を見直すようになった。しかし、LIENを使って、講義資料の写真をアップして流すことや、Twitterで心境をつぶやくことは指導後も実施すると回答し、危機感も低いことが明らかになった。3.繰り返しSNS指導を受けてきた看護学生が、基礎看護学臨地実習IIにおいて個人情報保護の関する責任を課せられた状況を体験することがSNS行動にどのような変容をもたらすのか実習前後を比較することによって明らかにした。対象と時期は3年生、4月に実施した。その結果プライバシーと著作権については正しい認識に変容していた。一方、投稿してもすぐ削除すればよいなどと誤った認識が高まっていることも明らかとなった。日々更新される機能の変化に対応した指導方法が必要である。2018年度は、看護学生のSNS活用の現状を多面的に明らかにし、今後の調査内容の精選をすることを実践した。これまでにも看護学生のSNSに関する調査を行なってきたため、それらのデータを学年毎に分析することで加速的に発展し続けているSNSと学生の動向から、質問紙内容の検討と対象者の焦点を絞ることが出来た。また2018年度の調査から、カメラ機能に関連する投稿などの権利が理解できていないこと、それに伴う認識や行動に問題が生じているため、これらの現状をより理解することを早急に行う必要性が明らかとなった。さらに、つぶやきなど、投稿に関することを安易に捉えているなど、危機感の低さが明らかとなった。権利については、「知っている」と捉えている学生は多い。しかし、知っていると回答している権利に違反している行動を行っていることが明らかになった。その理由として指導を受けることによって耳にする機会が多いことから意味は知らなくても聞いたことはあるため、それを「知っている」と捉えている可能性もあるため、今後の調査として深めていく必要がある。また、看護学生は臨地実習によって学生の立場でありながら職員と同等の位置づけで権利を遵守することを学ぶ。さらに受け持ち患者に対する責任をもつことを経験する。これらの責任とsnsの行動との関連についても調査し、投稿について、すぐに削除すれば大丈夫と誤った認識をもつようになっていた。これらの理由としては、新たに投稿後に削除できる機能が出来たためと推察する。このようにsnsに関する新たな機能を十分に理解することなく使用する現状から、どんどん新しくなる内容に伴う指導方法や教材を検討していく必要がある。以上から、今年度は研究の目的である教材の内容の焦点を絞ることが出来たためおおむね順調に進展していると判断した。2019年度は以下の内容を実施する予定である。今年度で明らかとなった内容として・カメラ機能に関連する行動について、・権利と行動との関連について、・実習によりsnsに関連した行動の変化については、さらに内容を絞った調査票を作成する。また、調査人数の拡大を図ることで学生のsns活用の現状と問題点についてできるだけ一般的な内容として捉えることを行ないたい。そのために近隣地域の大学等への協力を依頼して、看護学生を対象に調査を行う。さらに、看護教員には学生のSNSに関する問題等についてご意見を頂くためにWebによる記述式のアンケートを取る予定にしている。同時にsnsに関連した新たな機能についての洗い出しも積極的に行う予定である。そのためには、情報工学系への学会や国際学会への参加も予定したいと考えている。さらに、これまでの研究成果については、学会への投稿を行なっていく予定でデータをまとめている最中である。以下概要を述べる。

2.SNSの利用における行動と認識について看護学生1年生に対してSNSの指導前と指導3ヶ月後に質問紙調査を行い相違を検討した。その結果、質問9項目中5項目は指導後にSNSの行動を見直すようになった。しかし、LIENを使って、講義資料の写真をアップして流すことや、Twitterで心境をつぶやくことは指導後も実施すると回答し、危機感も低いことが明らかになった。3.繰り返しSNS指導を受けてきた看護学生が、基礎看護学臨地実習IIにおいて個人情報保護の関する責任を課せられた状況を体験することがSNS行動にどのような変容をもたらすのか実習前後を比較することによって明らかにした。対象と時期は3年生、4月に実施した。その結果プライバシーと著作権については正しい認識に変容していた。一方、投稿してもすぐ削除すればよいなどと誤った認識が高まっていることも明らかとなった。日々更新される機能の変化に対応した指導方法が必要である。2018年度は、看護学生のSNS活用の現状を多面的に明らかにし、今後の調査内容の精選をすることを実践した。これまでにも看護学生のSNSに関する調査を行なってきたため、それらのデータを学年毎に分析することで加速的に発展し続けているSNSと学生の動向から、質問紙内容の検討と対象者の焦点を絞ることが出来た。また2018年度の調査から、カメラ機能に関連する投稿などの権利が理解できていないこと、それに伴う認識や行動に問題が生じているため、これらの現状をより理解することを早急に行う必要性が明らかとなった。さらに、つぶやきなど、投稿に関することを安易に捉えているなど、危機感の低さが明らかとなった。権利については、「知っている」と捉えている学生は多い。しかし、知っていると回答している権利に違反している行動を行っていることが明らかになった。その理由として指導を受けることによって耳にする機会が多いことから意味は知らなくても聞いたことはあるため、それを「知っている」と捉えている可能性もあるため、今後の調査として深めていく必要がある。また、看護学生は臨地実習によって学生の立場でありながら職員と同等の位置づけで権利を遵守することを学ぶ。さらに受け持ち患者に対する責任をもつことを経験する。これらの責任とsnsの行動との関連についても調査し、投稿について、すぐに削除すれば大丈夫と誤った認識をもつようになっていた。これらの理由としては、新たに投稿後に削除できる機能が出来たためと推察する。このようにsnsに関する新たな機能を十分に理解することなく使用する現状から、どんどん新しくなる内容に伴う指導方法や教材を検討していく必要がある。以上から、今年度は研究の目的である教材の内容の焦点を絞ることが出来たためおおむね順調に進展していると判断した。2019年度は以下の内容を実施する予定である。今年度で明らかとなった内容として・カメラ機能に関連する行動について、・権利と行動との関連について、・実習によりsnsに関連した行動の変化については、さらに内容を絞った調査票を作成する。
トロポニンT遺伝子異常肥大型心筋症発症の分子機構

肥大型心筋症は若年者の突然死の原因として重要な疾患で、病因としてサルコメアの収縮蛋白遺伝子異常が知られている。臨床的にトロポニンT遺伝子異常群は、心筋βミオシン重鎖異常群に比し、心筋肥厚は軽度で収縮力の低下を示す臨床的特徴が見られ、肥大型心筋症の遺伝的不均一性が存在する。トロポニンT遺伝子異常による肥大型心筋症の発症機序を解明するため、遺伝子異常トロポニンT蛋白の機能を検討した。肥大型心筋症の原因遺伝子として11種の変異トロポニンTが報告されている。本研究ではヒト心筋トロポニンTcDNAのクローニングを行い、報告されているIntron15の変異を作成した。その結果Intron15の変異により二つの分子量の異なる変異蛋白が作成された。二つの変異蛋白はトロポニンT抗体を用いてimmunoblotingを行なうとwild typeより分子量が少なく、変異蛋白であると確認した。トロポニンT処理を用いて、精製した変異トロポニンT蛋白とウサギトロポニンI、Cの再構成を行なった。さらにウサギスキンドファイバーに組み込み、カルシウム感受性収縮と最大張力などの生理学的検討を行った。Intron15の二つの変異蛋白は両者ともwild typeに比し、スキンドファイバーでのカルシウム感受性収縮は亢進していた。さらに最大張力も亢進していた。これまで心筋βミオシン重鎖異常蛋白を用いた検討では、収縮力の低下により代償的な心肥大が生じていると推測されていたが、今回の結果から収縮力の亢進も肥大型心筋症の肥大発症の原因であり、治療としてのCa拮抗剤の効果が期待される。【研究目的】心筋トロポニンT遺伝子異常肥大型心筋症発症の分子機構を解明する。【研究実施計画】1995年Watkinsらにより発表された肥大型心筋症の原因遺伝子であるトロポニンT遺伝子の遺伝子産物として、変異トロポニンTを作製し、野性型との生理学的な比較検討を行う。【研究実施方法】トロポニンT遺伝子変異はイントロン15のグアニンをアデニンに変換することにより作製した。作製した変異遺伝子を大腸菌にて発現、増殖させ、蛋白を回収した。イオンクロマトグラフィーで精製した変異トロポニンT蛋白をウサギ心筋skinnedfiber中に組み入れ、生理学的検討を施行した。対象として正常トロポニンT蛋白を用いた。弛緩時のサルコメアの長さを2.4μmにセットし、張力はひずみゲージを用い測定した。【研究結果】変異トロポニンTを含むskinned fiberでは張力、Ca関係曲線が左に偏位し、正常(野性型)トロポニンTと比較し、有意にCa感受性が亢進していることが確認された。【総括】ウサギ心筋skinned fiberを用いて心筋トロポニンT遺伝子異常肥大型心筋症の発症機序を検討した結果、変異トロポニンTにより心筋細胞収縮におけるCa感受性の亢進が認められた。これまで収縮蛋白異常による心筋症発症機序には収縮能低下による代償性肥大が報告されていたが、新たな仮説としてCa感受性の亢進も肥大型心筋症の発症機序の一つと推測された。臨床的にトロポニンT遺伝子異常群は、心筋βミオシン重鎮異常群に比し、心筋肥厚は軽度で収縮力の低下を示す臨床的特徴が見られ、肥大型心筋症の遺伝的不均一性が存在する。

本研究ではヒト心筋トロポニンTcDNAのクローニングを行い、報告されているIntron15の変異を作成した。その結果Intron15の変異により二つの分子量の異なる変異蛋白が作成された。二つの変異蛋白はトロポニンT抗体を用いてimmunoblotingを行なうとWild tyPeより分子量が少なく、変異蛋白であると確認した。トロポニンT処理を用いて、精製した変異トロポニンT蛋白とウサギトロポニンI.Cの再構成を行なった。さらにウサギスキンドファイバーに組み込み、カルシウム感受性収縮と最大張力などの生理学的検討を行った。Intron15の二つの変異蛋白は両者ともwild typeに比し、スキンドファイバーでのカルシウム感受性収縮は冗進していた。さらに最大張力も冗進していた。これまで心筋βミオシン重鎖異常蛋白を用いた検討では、収縮力の低下により代償的な心肥大が生じていると推測されていたが、今回の結果から収縮力の亢進も肥大型心筋症の肥大発症の原因であり、治療としてのCa拮抗剤の効果が期待される。
その場高分解能電子顕微鏡観察による金属中のブラウン運動の研究

1.主要設備として、リヤルタイム画像処理装置イメージΣ-III(アビオニクス社製)を購入して使用することにより、TV画像の画質向上と、静止画像の取り込み・計測が容易に行えるようになった。その結果、次のような結果が得られた。2.イオン注入によって形成されたAl中のヘリウムバブルの動的挙動を400-620°Cの範囲にわたって高分解能電子顕微鏡でその場観察した。特に今回、直径1nm程度の極微小なバブルの挙動についても1秒間隔で追跡でき、重心付近を中心に熱振動しながら数百nmにわたってランダムに移動する様子が観察された。移動距離Pの二乗平均<P^2>はPの移動に要する時間tにt≧4sの範囲で比例することが明らかになった。バブルの拡散係数の温度依存性、サイズ依存性も明かになった。移動の活性化エネルギーは約1.1eVで表面拡散の活性化エネルギーと考えられる。しかし、バブルの移動がバブルの表面拡散で律速されるとする従来の表式では説明できない点も明らかになった。結果は、論文として投稿中である。3.同様な方法により、結晶粒界にそったバブルのブラウン運動を観察した。その結果、傾角が10度以上の一般粒界では、バブルは、粒界面に沿った二次元ブラウン運動をすることが判った。粒界方向に沿ったバブルの拡散係数は、粒内のものより二桁も高いことが判った。ところが、小傾角粒界では、粒界転位に沿ったブラウン運動が観察された。目下、移動の機構を検討中である。4.Al-1%Si合金中のバブルの挙動も同様に調べた。高温では、析出Siの再固溶が起こりブラウン運動に変化が起こる様子は今のところ観察されていない。しかし、Siclen(Phys.Rev.Lett.1992)等によると、Al-In合金ではバブルの運動が速くなることを報告しており、添加元素の効果は、さらに検討する必要がある。
潜伏芽のデモグラフィ解析に基づく樹木の萌芽再生能力の機能的評価

1.広葉樹103種のシュート形成から2年間の腋芽および抑制芽の分布を調査した。広葉樹の萌芽性は副芽(または予備芽)を考慮に入れた抑制芽の形成プロセスによってある程度決定されることが明らかになった。しかし、抑制芽の形成プロセスでは萌芽性を説明できない樹種も存在し、これらの樹種では個体の成長に伴う抑制芽のデモグラフィによって萌芽性が大きく変化することが示唆された。また、抑制芽の形成プロセスはシュートの同化構造の特性に大きく依存しており、空間を効率的に利用できるように同化器官を配置することと、撹乱で同化器官を失うことに対する備えとして抑制芽を形成することの間には、トレードオフの関係があることが示唆された。2.萌芽性が高いミズナラと萌芽性が低いミズメについて、抑制芽のデモグラフィと萌芽性の種間差および種内変異との関係を解析した。2種間の萌芽性の差は基本的に抑制芽の形成プロセスに支配されていること、および、生残した抑制芽の開芽率も萌芽性の種間差に影響を与えることが明らかとなった。一方、それぞれの種内では、本解析に用いた個体のサイズの範囲で萌芽発生本数と抑制芽のデモグラフィの個体サイズに依存した違いは見られなかった。3.常緑カシ類3種について、抑制芽のデモグラフィと萌芽性の関係を種間および生育環境の異なる個体間で比較した。アラカシおよびハナガガシの萌芽性の高さは、芽鱗腋の二次芽形成による抑制芽の分裂が大きく貢献していた。一方イチイガシは、抑制芽の残存率が著しく低く、抑制芽の生残プロセスが3種間での萌芽性の違いに影響を与える可能性が示された。生育環境の異なる個体間で幹の抑制芽密度に違いはみられなかったが、アラカシでは林冠木で被圧木より萌芽性が高い傾向がみられ、アラカシの生育環境による萌芽性の違いは開芽率に支配されていることが明らかになった。宮崎大学演習林の照葉樹林および九州大学演習林(椎葉)の夏緑樹林に試験地を設定し、常緑カシ3種(アラカシ、イチイガシ、ハナガガシ)および落葉広葉樹2種(ミズナラ、ミズメ)について、イズ・生育環境(被陰状態)の異なる個体をそれぞれ複数選定し、5-6月に幹の地上部50cm程度を残して伐採した。伐採した幹の木部表面に現れる潜伏芽の分布および伐採後1生育期間内に発生した萌芽量を調査し、以下の結果を得た。1.常緑カシ類では、アラカシで潜伏芽の残存数が多く、イチイガシで少なかった。ハナガガシでは前2種の中間的な残存数であり、個体差が多かった。被陰の効果はアラカシで最も明瞭に見られた。2.常緑カシ3種の萌芽性の違いは、潜伏芽の残存数と明瞭な相関関係が認められた。3.落葉樹2種では、ミズメの潜伏芽残存数がミズナラに比較して著しく低く、種内での環境変異は種間差に比べて小さかった。萌芽性は潜伏芽数と明瞭な対応を示した。以上の結果から、潜伏芽の初期の形成数およびその後の残存率が萌芽性を大きく規定する可能性が示唆された。
有明海沿岸域排水樋門前面の澪筋維持手法開発に関する研究

有明海湾奥部の干拓地に設置されている排水樋門前面の澪筋を確保するために、フラッシュ水による底泥の除去、漁船等のスクリューによる底泥巻き上げによる底泥除去が有効な方法と考えられる。澪筋維持施設の基礎資料として、底泥の堆積メカニズムを現地で調査し、自重圧密による底泥の限界巻き上げ流速の特性、スクリューによる底泥の巻き上げ特性を実験的に解析した。佐賀県七浦干拓排水樋門前面での調査の結果、澪部において樋門からの排水がない場合、5cm/day程度の堆積がみられる。上げ潮時には20cm/1潮の堆積があるが、停潮時に自重圧密により含水比が減少して、せん断強度が増加する。下げ潮時に堆積土のほとんどは沖合に運搬されるが、せん断力の増加で一部は流動できず、約2.5cm/1潮残留するものと考えられる。台風来襲による堆積は、100cmにも及ぶ結果が観測された。円形回転水槽に現地の有明粘土と海水を入れて実験した結果、有明粘土の自重圧密開始から72時間後までの含水比、せん断強度及び限界巻き上げ流速の経時変化を明らかにすることが出来た。さらに、底面からの深さ方向の含水比鉛直分布の経時変化が明らかにすることができた。実験開始時の底泥の含水比900%程度であるが、底面から10cmの深さの地点で、6時間後540%、72時間後300%まで圧密が進行する。これにより底面附近でのせん断力も増加し、限界巻き上げ流速が増大する。650%の含水比で限界巻き上げ流速は40cm/sであるが、400%で90cm/sとなることが明らかとなった。スクリューによる流れ特性は、噴流理論でよく表すことが出来、底面に作用する流れ特性を明らかにすることが出来た。スクリューからの流速は距離の-1乗で減衰し、流芯からの底面上の広がりはガウス分布に従うことが明らかとなった。これらの結果が、澪筋維持施設の設計に役立つものと期待している。有明海湾奥の佐賀県沖では昭和58年から平成25年までの30年間に干潟が850ヘクタール発達すると見込まれている。この地域に設置されている有明海西部の七浦干拓排水樋門前面の澪筋をモデルとして、澪筋維持手法の開発実験をおこなった。1.矢板綱で施工した1000m^2のタンクの一部に浮体式ゲート(幅2m)を取り付け、満潮時に海水を貯留し、干潮時にゲートの固定ピンをはずして、海水を流出させ、この流体力で堆積底泥をフラッシュする実験をおこなう。澪断面の標高を測定することにより、フラッシュ効果を検証している。現在、タンクの面積及びゲートの開閉高さの変化によるフラッシュ効果の最適条件を模索している。2.潮汐流及び波浪によって運搬される浮泥が澪筋に堆積する量を把握する。降雨が比較的少なく、背後地での農業用水の使用が安定している4月の2週間での堆積量が測定したところ、120mの澪において、最大堆積量は1mを越えることが明らかとなった。また澪筋での堆積が堆積前と堆積後では50%以上減少する。3.有明粘土の自重圧密による含水比の減少と限界流速の把握を行う。

有明粘土は自重圧密によって含水比が減少すると、粘着力が増加して限界流速(底泥が巻き上がる流速)が増大する。このことを量的に把握するため、現地の底泥を実験室で所定の含水比におけるベーン強度と限界流速を測定した。その結果、表面から10cm及び20cm深さにおける含水比、ベーン強度及び限界流速の経時変化を求めた。4.現地における澪筋の含水比及びベーン強度(現地ベーン試験器による)の鉛直分布を測定した。有明海湾奥部では、干満差が大きく、大潮時には住之江港で約6mにも達する。有明海には、筑後川をはじめとする河川群から年間約80億トンの河川水が流入し、それとともに45万トンの浮遊物質(粘土鉱物)が運搬される。この結果、湾奥部には広大な干潟が発達しており、現在も発達しつづけている。このことから、排水樋門前面には浮泥が堆積し、樋門操作の障害となって背後地の排水に重大な影響を及ぽす。本研究では、有明海湾奥部の干潟の堆積メカニズム、有明粘土の自重圧密特性、およびスクリュー等による底泥巻き上げ特性を実験的に検討した。その結果(1)20日間樋門からの排水がない場合の澪筋での堆積状況調査の結果、澪中流部で5cm/日、下流部で3cm/日の堆積が観測された。(台風時には、1回の通過で澪部で約1mの堆積があった。)(2)観測桝、観測筒を澪部に設置した観測では、高含水比の浮泥を含めて平均20cm/l潮汐の堆積が認められる。これは潮汐による浮泥の運搬だけではなく澪部周辺域からの流入も含むと考えられる。この結果と(1)の結果から、干潟堆積のメカニズムを詳細に検証した。(3)底泥が巻き上げられる流速を限界流速とすると、限界流速は底泥の含水比の関数として与えられた。特に干潟の堆積のシミュレーションに必要な高含水比の限界流速を求めることが出来た。(4)スクリューによる流体力が、ほぼ噴流理論を満足し、スクリューの出力と底泥の巻き上げ効果を実験的に求めた。またスクリューの底面との角度による流体力の違いについても実験的に求めた。以上のことより、本研究が干潟排水のための施設設計の基礎指針を与えるものと考える。
原子過程ダイナミクス理論:多価イオン物理学

1.英国側との共同研究として以下の成果があった。(1)多価イオンの1例としてヘリウム様イオンS XVその他の電子衝突による励起断面積をR行列理論により相対論効果まで含めて計算し、等電子数系列に渡っての振る舞いをつぶさに調べた。(2)多価イオンの他の例としてCa様イオンFe VIIと電子との衝突による励起断面積もR行列理論により計算し、他の場合と比較検討した。(3)近年非常な興味を引いている多重励起hollowアトムの一種、3重励起Liの光電離をR行列理論により詳しく計算し、実験との比較により、新しい物理を解析した。(4)負電荷粒子と原子との衝突過程の特殊な物理学を研究する目的で、反陽子と原子との衝突による反陽子原子生成の計算を古典軌道モンテカルロ法により詳しく計算し、解析した。(5)特殊な衝突系として、磁場中での低エネルギーイオン・原子衝突の理論を定式化し、計算した。2.日英セミナー「原子分子過程」を平成11年7月30日8月1日に理研で行い、共同研究の成果を発表、討論するとともに、それ以外の日本および英国側の研究発表も含め、今後の共同研究の進展について討論した。本年度は研究分担者3名が英国の諸大学を訪問、共同研究・打ち合わせを行った。また、研究代表者は、国際会議の機会を利用して英国側代表者と本国際学術研究による日英共同研究全体のとりまとめの協議を行い、さらに具体的な共同研究打ち合わせのために英国の大学を訪問した。中崎忍はクイーンズ大を訪問、R行列法によりリチウムイオン中空状態における直接・間接電離過程を研究した。Liの光電離と、電子・リチウムイオン衝突とを同じ連続状態波動関数を使って計算、Mullerらが報告し話題になっている特異な3重励起共鳴状態を再現し、Berringtonとの共著論文を発表した。また、ほう素、キセノンの電子衝突断面積をも計算し、市川行和、Berringtonらとの共著論文を発表した。さらに、カリウム、ルビジウム、セシウムなどのアルカリイオンの電子衝突による励起過程もR行列法により、日英共同研究することを開始している。島倉紀之はDickinson、McCannを訪れ、共同で、低エネルギーイオン・原子衝突での電子捕獲過程に現れる興味深い共鳴現象につき研究すべく、とくにNa^++H^-系について計算を行う計画を開始、そのためのポテンシャルエネルギー計算を現在行っている。原俊介はArmourを訪問し、ポジトロンと水素分子との相互作用につき、さらにロンドン大のHumberstonを訪れ、ポジトロンと水素原子との衝突過程につき共同研究を始めている。島村勲はArmourとの共同研究者、Harstonと共同で、原の助けも得て、ミュオン分子の特異共鳴状態の微細構造を摂動計算し、共著論文を発表した。現在、ほぼ同じメンバーでミュオン分子のオージェ過程の計算を行っている。また、McCannを訪問して、ミュオンや反陽子などの負電荷粒子が原子に捕獲される過程の共同研究を具体的に計画した。これらの負電荷粒子過程の研究は、多価イオン過程との相違を浮き彫りにして、多価イオン物理学の側面を明らかにするのに役立つ。1)電子衝突によるヘリウム様イオンの励起断面積の研究ディラック-R-matrix法を用いて相対論的効果が,ヘリウム様イオンの励起過程にどのように及ぼすかをBurait-Pauli-R-matrix法及び非相対論的R-matrix法と比較し,その原子番号依存性を研究する目的で研究を行った。今回は,S XVについて,標的の波動関数をディラック-フォックの軌道を求めることからスタートして,ディラックR-matrix法を用いて励起断面積を求めた。標的イオンFe VIIの波動関数は,以前の日英共同研究で決定していたが,コンピュータの容量の問題などのために励起断面積の計算をしてこなかった。今回,この系の励起断面積を計算し,励起反応係数を見積った。3) K^+の電子衝突による励起過程の研究K^+,Rb^+,Cs^+などのイオンについては弾性散乱の断面積が実験的に求められているが励起断面積については報告がない。前年度に標的の波動関数を求めることを試みたが,今回,さらに精度のよい波動関数を得ることを試みた。この波動関数を用いてブライト-パウリR-行列法により励起断面積の計算を始めた。
嫌気環境における底生有孔虫の生態と代謝

前年度に引き続き、相模湾およびベーリング海底谷で採取した有孔虫試料の分析を行った。相模湾の有孔虫については、15N標識培養実験に用いた種を中心に計4種類について細胞内微細構造の観察を行ったところ、有孔虫細胞内に原核生物、真核単細胞生物、ウイルス様粒子などが確認された。これらが餌生物であるのか、それとも有孔虫に寄生、感染しているのかは観察像だけでは断言できないが、見られる内在生物は有孔虫種ごとに完全に異なっていた。現在、共同研究者と共に、これらの内在生物の系統解析を実施している。また、15N-標識した硝酸塩、アンモニウムの有孔虫細胞内への取り込みについて、NanoSIMSを用いた微小領域での同位体比マッピングを行って評価した。嫌気環境で飼育した個体と好気環境で飼育した個体については顕著な違いは見られていないが、アンモニウムと硝酸塩とでは有孔虫への取り込みに大きな違いが見られた。また、この取り込みは有孔虫細胞内に見られた原核生物細胞ではなく、有孔虫細胞質の特定の部位で起こっていたことから、これらの窒素代謝が内在生物を介してではなく、有孔虫細胞そのもので起きていることが推測された。天然個体を用いての細胞内アンモニウム濃度の定量はできなかったが、これは、有孔虫がアンモニウムを定常的に無機窒素源として何らかの形で同化していることを反映しているのかもしれない。これらの結果の一部について、有孔虫の研究者が一堂に会するFORAMS2018において発表し、研究協力者や関連する研究者らと議論を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。貧酸素環境に生息する真核微生物、有孔虫の低酸素環境での生存戦略について、有機物に乏しい深海域では硝酸塩呼吸によりエネルギーを獲得するのに対し、有機物に富んだ浅海域では硝酸塩をアンモニアに異化的に還元するDNRAを行っているという仮説を明らかにするため、今年度は特に地球化学的な解析を行った。沿岸域、および研究船を用いて深海域から底生有孔虫を含む底泥を採取し、特に、以下の2点についての実験系の立ち上げ、解析を行った。1点目は、有孔虫による酸素呼吸速度、硝酸塩呼吸速度を解析するための、微小ガラス電極+マイクロプロファイリングシステムの立ち上げである。外国人特別研究員がフランス、デンマークで使用していた形式を参考に、多少の改良を加えてセットアップを行い、沿岸域および深海底に生息する底生有孔虫の酸素呼吸速度、硝酸塩呼吸速度についての予察的な結果を得た。2点目は、堆積物の間隙水および底生有孔虫細胞内の窒素系栄養塩濃度の定量である。海水に用いられている栄養塩濃度定量方法を用いて、堆積物の間隙水の栄養塩濃度を希釈して測定したほか、より少サンプル量の有孔虫細胞内窒素系栄養塩濃度を定量するため、実験系をより微小スケールに改良し、微少量の試料での定量およびその精度について検討を行った。その手法を、前述の浅海で採取した有孔虫に適用し、一個体ごとの定量性の評価や同位体比測定に必要な個体数について検討した。また、9月に行われた、現生の有孔虫の生物学、生態学、地球化学の研究者らが一堂に会するLiving foraminiferal workshopに参加し、研究計画について発表、議論を行った。前述のように着実に成果を上げている一方で、以下の2つの原因により、当初予定より若干研究計画に遅延がある。深海の底生有孔虫試料の採取については、外国人特別研究員の来日直後の8月に試料を得る予定であったが、台風及び船舶の推進機の故障により、試料を得ることができなかった。そのため、代替のサンプリングについて手配をし、11月に試料を得たため、深海の有孔虫の解析状況は遅れている。また、浅海の有孔虫試料についても、当初見込みよりも生息密度が低く、大量に試料数を必要とする、有孔虫細胞内の窒素系栄養塩の同位体比測定には至っていない。一方で、1個体で測定が可能な各種分析については着実に研究を進捗させている。

天然個体を用いての細胞内アンモニウム濃度の定量はできなかったが、これは、有孔虫がアンモニウムを定常的に無機窒素源として何らかの形で同化していることを反映しているのかもしれない。これらの結果の一部について、有孔虫の研究者が一堂に会するFORAMS2018において発表し、研究協力者や関連する研究者らと議論を行った。2017年6月に、相模湾水深750mで堆積物試料の採取を、2017年8月にベーリング海底谷の水深の異なる5地点(水深103-1536m)で堆積物試料の採取を行った。相模湾で採取した試料は、船上で栄養塩濃度分析用に間隙水を採取したほか、有孔虫の単離用に冷蔵、冷凍、化学固定などの処理を施した。また、採取当日に陸上の実験室に持ち帰り、間隙水の溶存酸素濃度の測定に供した。冷蔵した堆積物試料から、保冷環境で有孔虫試料の拾い出しを行い、複数の種について細胞内硝酸塩濃度の測定を行うとともに、硝酸塩呼吸速度の測定も行った。また、特に優占した1種について、無機窒素化合物の代謝プロセスを推定するため、ガラス容器内で嫌気、もしくは好気環境で培養し、15Nで標識した硝酸塩、アンモニウムを添加して最大1週間実験を行った。ベーリング海で採取した堆積物試料については、船上で酸素濃度の測定、間隙水の採取と栄養塩濃度の測定を行うとともに、保冷環境で有孔虫の拾い出しを行い、複数の種について細胞内硝酸塩濃度、硝酸塩呼吸速度の測定を行った。堆積物の酸素および栄養塩濃度は、堆積環境によって大きく異なり、有機物の堆積プロセスが大きく影響していた。また、有孔虫の個体数は、有機物のうち特に植物プランクトンに由来する新鮮な有機物の濃度と良い関係があった。硝酸塩呼吸速度は種により大きく異なったが、おおむね、個体のバイオマスと相関があり、数日ー数週間の呼吸を賄うだけの硝酸塩を細胞内に保持していた。今年度は2航海に参加し、海域の異なる深海環境から堆積物試料を採取、分析するとともに、単離した有孔虫の分析、飼育実験、などを包括的に行った。異なる海洋環境の堆積物、有孔虫種を分析することで、好気ー貧酸素環境に生息するさまざまな有孔虫種の比較検討を行うことができた。平成29年度は、引き続き浅海および深海の有孔虫試料について細胞内の栄養塩濃度の定量を行い、必要な窒素量の得られる種類については、窒素同位体比の測定も行う。試料は、干潟の有孔虫に加え、6月初旬に採取する予定の相模湾深海底水深750m、8月に採取する予定のベーリング海の水深100m-1500m、の深海域の試料を用いる。特に、ベーリング海の試料は有機物に非常に富んだ海底ー徐々に有機物が減少する海底であることが想定されることから、有機物濃度の違いが脱窒およびDNRAの活性に影響を与えている可能性を検討するのに適した飼料である。また、ベーリング海での航海については、船上に微小ガラス電極を持ち込み、船内の冷蔵室で深海環境の温度を保ったままでの脱窒速度測定を行うとともに、それらの個体の栄養塩濃度定量用・微生物相解析・細胞内微細構造観察用に各種の固定、保存を行う。固定した試料について、共同研究者と共に細胞内微生物相の解析を行ない、脱窒が行われている種について細胞内に共生細菌はいるのか、またいるとすればどの系統に属する細菌なのかを明らかにし、有孔虫細胞内での脱窒への微生物への関与を検討する。また、細胞内微細構造を透過型電子顕微鏡により観察し、酸素濃度および細胞内栄養塩濃度の違いにより、硝酸塩をため込むとされる液胞や、貧酸素環境で特異的にみられる細胞小器官の比率、配置の変化を検討する。
新生子期の食道における神経系および筋細胞の機能的特徴

本研究では、新生子ラットの食道に対する神経支配および食道筋の性質の変化を解明した。(1)新生子の食道運動は迷走神経によって支配されていること、(2)成長に伴って、横紋筋の反応は増強していくのに対して、平滑筋の反応は消失していくこと、(3)食道横紋筋のアセチルコリンに対する反応性(感受性)が成長に伴って変化すること、(4)新生子の食道には、成熟動物の食道とは異なって、ニコチン性アセチルコリン受容体γサブユニットおよびギャップ結合が発現していることを明らかにした。これらの特性により、新生子の食道運動は適切に調節されていると考えられる。哺乳動物では、離乳期に誤嚥や胃食道逆流症といった食道に関連した疾患が多く発生する。離乳期の食道疾患には、食道機能の劇的な変化が関連していることは予想できるものの、その病態は不明である。研究代表者は、なぜ、離乳期に食道に関連した疾患が多く発生するのか、という問題を究明し、その予防や治療法の確立に貢献したいと考えている。特に、新生子期の食道筋に見られる筋細胞の形態変化に注目し、ここに離乳期の食道疾患の病態解明の鍵があると踏んでいる。この仮説を証明するためには、構造がダイナミックに変化する新生子期の食道が、機能的にどのような変化を起こしているのかを詳細に解明する必要がある。そこで本研究では、哺乳期から離乳期にかけて、食道運動を制御している神経回路の変化や、哺乳期および離乳期動物における食道平滑筋および横紋筋細胞の性質を解明することを目的とする。平成24年度は、新生子の食道平滑筋および横紋筋細胞の性質を解明することに焦点を当てて、研究を行った。出生直後から2週齢までの新生子ラットから食道を摘出してオルガンバスにセットし、in vitroで食道運動を記録した。筋収縮あるいは弛緩を引き起こす因子を食道標本に適用して、実際に収縮あるいは弛緩反応を誘発するかどうかを確かめた。その結果、それらに対する反応性(感受性)が成長に伴って変化することを明らかにした。また、新生子期の食道に特有な機構があるかどうかを探索した。そのひとつとして、成体食道では平滑筋に見られる「ギャップ結合」に注目し、新生子食道横紋筋にそれが発現しているか調べた。新生子食道にはギャップ結合を形成するタンパク質をコードする遺伝子が発現していることを明らかにした。また、新生子食道の収縮運動がギャップ結合阻害薬により抑制されること見出した。研究代表者は、新生子期の食道筋に見られる筋細胞の形態変化に注目し、ここに離乳期の食道疾患の病態解明の鍵があると踏んでいる。そこで本仮題では、哺乳期から離乳期にかけて、食道運動を制御している神経回路の変化や、哺乳期および離乳期動物における食道平滑筋および横紋筋細胞の性質を解明することを目的とした。平成23、24年度は、出生間もない動物の食道に対する神経支配および筋細胞の性質に焦点を当てて研究を行った。その結果、(1)新生子期食道の横紋筋および平滑筋の運動はともに迷走神経によって支配されていること、(2)食道平滑筋細胞が消失あるいは平滑筋に対する神経支配が成長に伴って変化すること、(3)アセチルコリンに対する反応性(感受性)が成長に伴って変化すること、(4)新生子食道にはギャップ結合を形成するタンパク質をコードする遺伝子が発現していることを明らかにした。平成25年度(最終年度)は、新生子食道における受容体やイオンチャネルの発現動態が、日齢を追うごとに変化するかどうかを調べた。ニコチン性アセチルコリン受容体mRNAの発現をRT-PCRにより検出したところ、出生直後のラットの食道には、成熟ラットの食道とは異なるサブユニットのmRNAが発現していること、その発現動態は成長に伴って変化することが明らかとなった。この特性により、食道筋のアセチルコリンに対する反応性(感受性)は変化し、新生子期の食道運動は適切に調節されていると考えられる。

この仮説を証明するためには、構造がダイナミックに変化する新生子期の食道が、機能的にどのような変化を起こしているのかを詳細に解明する必要がある。そこで本研究では、哺乳期から離乳期にかけて、食道運動を制御している神経回路の変化や、哺乳期および離乳期動物における食道平滑筋および横紋筋細胞の性質を解明することを目的とする。平成23年度は、出生間もない動物の食道における横紋筋および平滑筋運動がどのような神経によって制御されているのかを明らかにした。出生直後から2週齢までの新生子ラットから食道を摘出してオルガンバスにセットし、in vitroで食道運動を記録した。神経支配について調べるために、外来神経(迷走神経)を電気刺激したところ、2相の収縮反応が生じた。薬理学的解析により、1相目の早い反応は横紋筋、2相目の遅い反応は平滑筋の反応であることが判明した。出生直後の食道では、明確な2相の反応が迷走神経刺激により誘導されたものの、日齢を追うごとに、2相目の平滑筋の反応が減弱していき、1週齢ではほとんど消失した。1相目の横紋筋の反応はより張力を増していった。以上の結果は、新生子期食道の横紋筋および平滑筋の運動はともに迷走神経によって支配されていることを示している。また、成長に伴って、食道平滑筋細胞の消失あるいは平滑筋に対する神経支配の変化が生じることが示唆された。昨年度確立した「in vitro食道運動実験系」を年度当初から利用することができた。そのため、本研究の主な目的のひとつである「新生子食道を構成する筋細胞の性質の解明」について、おおむね達成することができた。研究成果は、各種学会や英文誌上にて報告することができた。以上の点から、現在までの達成度として、「(2)おおむね順調に進展している」を選択した。研究当初、困難になることが予想された食道運動実験系の確立が早々に達成できた。そのため、本研究の主な目的のひとつである「食道運動を制御している神経回路の変化」について、おおむね解明することができた。研究成果を各種学会や英文誌上にて報告することができた。これまで明らかにした、発生に伴う食道筋層や神経系の変化が普遍的なものであるかどうかを明確にするため、げっ歯類以外の哺乳動物の食道を解析する予定である。また、平成25年度は最終年度に当たるため、研究の総括と論文や学会での成果発表にも、力を入れたいと考えている。。神経機能に引き続き、新生子の食道平滑筋および横紋筋細胞の性質の解明に取り組む予定である。筋収縮あるいは弛緩を引き起こす因子(神経伝達物質、ホルモン)や、受容体・イオンチャネルなどについて、詳細を解明できるように研究を進めていく方針である。実験動物、各種作動薬や阻害薬といった消耗品類、学会参加のための旅費、研究成果を公表するための論文投稿費に使用する予定である。
高機能化カーボンナノホーンを応用した新たなGBR法の開発

人工歯根を用いた欠損補綴(デンタルインプラント)は歯科の一分野としてその位置を確立している。しかし、デンタルインプラント治療後数年を経過した後に、インプラント周囲炎を引き起こし、それに伴うインプラント周囲骨の吸収により人工歯根の除去を余儀なくされる症例も少なくない。インプラント周囲炎に対する治療法の一つとしてguided bone regeneration(GBR法)による骨再生が挙げられるが、すべての症例で十分な成果が得られるとは限らない。本研究では、GBR法に骨誘導因子(rhBMP)や線維芽細胞成長因子(rhFGF-2)を担持した高機能化カーボンナノホーン(CNHs)を応用を目指している。これまで、CNHs分散液にhBMPとFGF-2を加えた後、吸引濾過によりPTFE膜に固着させ、骨誘導能を有するGBR膜を作製してきた。本年度は、その際にCNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の重量比を変化させたGBR膜を作製し、それらのGBR膜上での間葉系細胞の培養実験を行うことにより各々の骨誘導能を評価することにより費用対効果も含め、より高機能なGBR膜の開発を目指したが、最も有効な重量比を見出すには至らなかった。来年度は、同様の細胞培養実験を継続するとともに、ラット頭頂骨の骨欠損部に対するGBR膜の応用実験を行うことによりCNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の最も有効な重量比を見出し、インプラント周囲炎に伴う骨欠損部位への応用につなげる。それによりインプラント周囲炎で失われた骨組織のより確実な再生術が確立できる。以下の3点により研究が遅延した。1研究代表者の診療・教育業務が多忙を極め、研究遂行の時間が十分に確保できなかった。2犬を用いた動物実験からラットを用いた動物実験への変更および細胞培養を用いた基礎実験の追加により、それらの実験準備に時間を要した。3北海道胆振東部地震の際の停電により、冷凍保管中の成長因子の活性が失われてしまった。CNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の重量比を変化させたGBR膜を作製し、それらのGBR膜上での細胞培養実験を行うこと、さらにラット頭頂骨を用いた実験を行うことによりCNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の最も有効な重量比を見出し、費用対効果も含め、より高機能なGBR膜の開発を目指す。そして、開発した高機能なGBR膜インプラント周囲炎に伴う骨欠損部位への応用につなげることによりインプラント周囲炎で失われた骨組織のより確実な再生術が確立する。本年度はGBR膜の作製および動物実験によるGBR膜の骨誘導能の確認を行った。GBR膜の作製:1CNHs分散液にhBMPとFGF-2を加えた後、吸引濾過によりPTFE膜に固着させ、骨誘導能を有するGBR膜を作製した。動物実験:ペントバルビタールによる全身麻酔下でラット腹腔内にGBR膜を埋入した。埋入後2週、4週でラットを屠殺し、骨欠損部GBR膜を含む組織を摘出し軟X線写真により解析を行った。また、同組織より脱灰組織標本を作製し、光学顕微鏡にて観察した。それらの結果、ラット腹腔内での異所性骨誘導が確認され、rhBMPrhFGF-2を担持したCNHsを固着させたGBR膜の骨誘導能を確認できた。骨誘導能を有するGBR膜を開発できたことにより、インプラント周囲炎に対する有効かつ新たな治療法の一つとしてGBR法による骨再生法の実現への基礎が確立できた。来年度は、CNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の重量比を変化させたGBR膜を作製し、ラット頭頂骨を用いた実験に応用することにより、費用対効果も含め、より高機能なGBR膜の開発を目指し、さらには開発された骨誘導能を有するGBR膜インプラント周囲炎に伴う骨欠損部位への応用につなげる。大型動物を用いた実験を行える動物実験施設の利用規約(主に使用料に関する部分)の改正と直接経費が申請額を下回ったことにより、犬顎骨へのインプラント埋入実験を断念せざるを得なくなり、実験計画の変更が必要となった。実験計画の変更にあたり、ラットを用いた実験でより有用な方法を模索することに時間を要した。また、研究以外の業務の想定外の増加により研究に対して、申請時エフォートに相当する時間を確保できなかった。以上2点の理由により、進捗状況は「やや遅れている」ものとなってしまった。