hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNAバーコードによる東南アジア非季節性熱帯林の植物-植食者群集の構造特性の解明

昆虫の胃内容物に残った少量の寄主植物DNAを同定する技術には問題点が多く、こうした技術をもとに植食者と植物関係を明らかにした研究はこれまでほとんどなかった。そこで平成23年度は、技術的な問題を解決し、新しい実験プロトコールを確立した。また、調査地で、植食性昆虫(ハムシ科成虫)の集中的なサンプリングを実施した。平成24年度は、その実験プロトコールをもとに、集めたハムシ科成虫約100個体の寄主植物DNAの抽出・解析を行った。さらに、既存のDNAリファレンスデータベースを使って、得られた植物塩基配列がどの植物ファミリーに属するのかを調べ、ハムシ科1種が利用する植物ファミリーの幅を推定した。その結果、ハムシ科11種のうち9種で、複数の植物ファミリーを餌植物として利用していることを明らかにした。特に多い種では、少なくとも11科の植物種を利用していることが示され、先行研究でわかっている広食性昆虫(23科の植物を利用)と比べても顕著に多い植物を利用していることがわかった。熱帯ではこれまで植食者は寄主植物に特殊化していると考えられてきたが、本研究によって、従来の定説を覆す実証データを示すことができた。平成25年度は、これらの成果を学会で発表したほか、招待講演も行った。また、成果をまとめた記事が国際誌に掲載され、熱帯林の植物-植食性昆虫関係の維持や形成に関わるメカニズムに新しい視点をもたらしたと考えている。本研究で計画していた昆虫の体内から寄主植物のDNAを抽出して同定する手法には技術的な問題点が多く残されていたため、平成23年度は技術の改良に取り組んだ。技術の確立には多少時間がかかったが、問題点を克服し、より精度の高い実験プロトコールを完成させたことに進展がみられた。野外調査や研究成果発表については、計画通り順調に進んでいる。平成24年度は、調査地で集めた昆虫サンプル約100個体を使って、寄主植物DNAの抽出・解析・同定を行った。また、得られた成果を学会で発表したほか、投稿論文にまとめ、計画どおり課題を遂行した。平成23年度は技術の改良を中心に研究を進めてきたが、今後は確立した実験プロトコールに基づいて、より多くの昆虫試料を対象に寄主植物DNAの抽出・解析を実施する。それらの集めた昆虫と寄主植物双方のDNAデータをもとに、植食者の寄主植物への特殊化の程度を分析する。【計画の変更】平成23年度中に解析に必要な昆虫試料の75%程度を集めることができたこと、実験プロトコールの改良により実験室内の作業が増えたことを考慮して、平成24年度に2回予定していた野外調査を1回に変更し、国内でDNAの抽出・解析を重点に行う。平成24年度に実施した実験によって、従来の定説を覆すような研究成果を得たとともに、23年度に確立した実験プロトコールの有効性を実証することができた。今後は、これらの成果の公表を積極的に行う。また、残りの課題である東南アジア非季節性熱帯林の植物-植食性昆虫の相互関係の形成要因を解明するため、解析に必要な植物や昆虫の生態的特性データを所持している国内外の共同研究者と研究打ち合わせを綿密に行いデータの入手を円滑に進める。(抄録なし)
年輪構造指標を用いた気候復元に関する年輪気候学的研究

広葉樹の年輪構造指標を用いることにより日本における過去の気候変動の復元の高精度化を目的として研究を行った。まず第一に,異なる環境条件に生育する散孔材樹種であるダケカンバ(Betula ermanii);中部山岳2地点,ブナ(Fagus crenata);東北地方4地点,を対象とし,地点を代表する年輪幅や年輪構造の変動であるクロノロジーを作成した上で,気候要素との関係解析を行った。分布下限に生育するダケカンバ年輪幅では,夏期の水ストレスを敏感に反映していたが,分布上限では夏期の気温と正の相関を示した。従って,生育上限と下限では成長制限要因が大きく異なることが確認された。しかしながら両者とも年輪指標は夏期の気侯条件を敏感に反映しており,気候復元指標として優れていると考えられる。ブナの年輪幅および年輪内最大密度の変動は,地点間での変動の共通性が低く,また,地点によって影響を及ぼしている気候要素に大きな違いが認められた。従って,ブナの肥大成長に関する制限要因は生育地によって大きく異なると考えられ,気侯復元へ適用に当たっては,さらなる地点や生育条件における研究が必要と考えられる。第二に,広葉樹環孔材樹種〔ヤチダモ(Fraxinus mandshurica var. japonica)およびアカエゾマツ(Picea glehnii)を用いた北海道北部における過去270年間の夏期の気温および降水量の復元を試みた。統計的検証の結果,気侯復元が可能なことが実証されるとともに,ヤチダモの孔圏幅,孔圏外幅を加えることにより,復元精度が大幅に向上した。以上の結果より,広葉樹環孔材および散孔材樹種の年輪幅や年輪構造はそれぞれ肥大成長時期の気候条件に敏感に反応して変動しており,これら指標を用いることで,高精度の過去の気侯復元が可能となることを明らかにした。以上の内容は4th International Conference on Dendrochronologyおよび2002年度日本木材学会大会等で口頭発表した。また,現在,国際学術誌に投稿中および投稿準備中である。広葉樹の年輪構造指標を用いることにより知見の限られていた日本における過去の気候変動の復元の高精度化を目的として研究を行った。まず第一に,広葉樹環孔材樹種〔ヤチダモ(Fraxinus mandshurica var.japonica);北海道北部3地点〕および散孔材樹種〔ブナ(Fagus crenata);下北半島1地点,ダケカンバ(Betula ermanii);中部山岳1地点〕を対象とし,地点を代表する年輪幅や年輪構造の変動であるクロノロジーを作成した上で,気候要素との関係解析を行った。その結果,ヤチダモの孔圏・孔圏外幅はそれぞれ当年6-8月の気温と高い正または負の相関を示した。ブナの年輪幅は前年夏期の,年輪内最大密度は当年夏期の気温とそれぞれ高い正の相関を示した。一方,分布下限に生育するダケカンバ年輪幅では,夏期の気温と負の,降水量と正の相関を示し,夏期の水ストレスを敏感に反映していると考えられた。樹種や生育条件が異なるにも関わらず3樹種の年輪指標は夏期の気候条件を敏感に反映していることが明らかになった。さらに,環孔材樹種の孔圏から孔圏外への移行要因を解明するために,ヤチダモを対象として孔圏道管の数や径と孔圏幅,孔圏外幅の関係を統計的に解析した。その結果,孔圏幅は主に形成される孔圏道管の数によって変動していることが明らかとなった。6月の気温は孔圏幅には抑制的に,孔圏外幅には促進的に作用していたこと,孔圏の形成は7月には終了していることから,孔圏から孔圏外への移行時期の気温が分化する孔圏道管の数に影響を及ぼし,その結果として孔圏幅と孔圏外幅が変動している可能性が示唆された。以上の結果より,広葉樹環孔材および散孔材樹種の年輪幅や年輪構造はそれぞれ肥大成長時期の気候条件に敏感に反応して変動していることが明らかとなり,これら指標を用いることで,高精度の過去の気候復元が可能となると考えられる。以上の内容はInternational Conference on the Future of Dendrochronologyおよび2001年度日本木材学会組織と材質研究会・「樹木年輪」研究会にて口頭発表した。

従って,ブナの肥大成長に関する制限要因は生育地によって大きく異なると考えられ,気侯復元へ適用に当たっては,さらなる地点や生育条件における研究が必要と考えられる。第二に,広葉樹環孔材樹種〔ヤチダモ(Fraxinus mandshurica var. japonica)およびアカエゾマツ(Picea glehnii)を用いた北海道北部における過去270年間の夏期の気温および降水量の復元を試みた。統計的検証の結果,気侯復元が可能なことが実証されるとともに,ヤチダモの孔圏幅,孔圏外幅を加えることにより,復元精度が大幅に向上した。以上の結果より,広葉樹環孔材および散孔材樹種の年輪幅や年輪構造はそれぞれ肥大成長時期の気候条件に敏感に反応して変動しており,これら指標を用いることで,高精度の過去の気侯復元が可能となることを明らかにした。以上の内容は4th International Conference on Dendrochronologyおよび2002年度日本木材学会大会等で口頭発表した。また,現在,国際学術誌に投稿中および投稿準備中である。
3次元視覚化によるバージョン管理とモジュール管理の統合

平成9年度に行ったバージョン情報の視覚化システムを基に、平成10年度はMakefileの視覚化を行った。具体的には:1. Makefileバーザの作成モジュール管理ツールMakeのデータベースファイルMakefileを構文解析し、必要な情報を抽出するプログラムを作成した。2. Make情報の視覚化抽出された情報に基づきモジュール構成を、平成9年度に作成した簡易視覚化ツール上に2次元的な木構造として表示した。3.バージョン情報との統合3次元空間を利用して両者を統合化した。本視覚表現によりソフトウェア開発者は、対象とするソフトウェアがどのファイルのどのバージョンから構成されるかを即座に把握できるようになった。研究は以下の手順で進められた.まず、RCS(Revision Control System)の履歴ファイルを入力として読み込み,バ-ジョン変化を2次元の木として視覚化表示した.そして、RCSの各コマンドをグラフイカルユーザインタフェース(GUI)を用いたメニュー選択方式として実現した。次に,各バ-ジョン履歴を表現する個々の2次元木を3次元空間に以下の規則で配置した.つまり,Y軸方向を時間にとり,個々のファイルのバ-ジョン変化を表す木はXY平面に平行に描画した。そして、YZ平面に垂直な方向から見た時,同一モジュールのファイル同士は物理的に近くに配置した.こうした3次元配置により,利用者は1つの視覚表現でバ-ジョン履歴とモジュール構造を理解できるようになった.最後に、個々のファイルのどのバ-ジョン同士をリンクすると全システムが構築できるかという情報をファイルに記録するとともに,かつ,上記3次元視覚化において対応するバ-ジョン同士を線で結ぶことで視覚的に表現した.以上の結果、再構築したいシステム全体のバ-ジョンを指定すると,自動的に必要な個々のファイルのバ-ジョンを検索し,システムの構築を行う機能が実現された.今後はさらに本研究を進め,実際の大規模プログラミングへの利用を通じて本枠組の有効性を検証していきたいと考えている.平成9年度に行ったバージョン情報の視覚化システムを基に、平成10年度はMakefileの視覚化を行った。
神経オシレーションの発達に着目した統合失調症の早期支援のための指標の開発

本研究では、統合失調症の早期段階における神経オシレーションの変化を調べるとともに、小児期から思春期における神経オシレーションの発達過程を調べる。両者を対比することで、統合失調症の予防や早期支援に有用な指標を見出すことを目的とする。統合失調症の早期段階にある者を対象に脳波を用いて聴性定常反応(Auditory Steady-State Response: ASSR)を調べる研究では以下のような結果を得た。統合失調症患者では発症後早期の段階で既にASSRが低下しており、ASSRの低下は12年後の全般的な重症度を予測した(Koshiyama et al., Clin Neurophysiol, 2018)。統合失調症患者におけるASSRの低下は、統合失調症で機能低下があると考えられているN-methyl-D-aspartate(NMDA)受容体機能を反映するミスマッチ陰性電位(mismatch negativity: MMN)の低下と相関した(Koshiyama et al., Transl Psychiatry, 2018)。一方、明らかな精神病症状を示さないものの軽度の精神病様症状があるなどして精神病を発症するリスクが高いと考えられる者でもASSRを測定した。その結果、ハイリスクにある者でもASSRが低下していた。しかし、ハイリスクにおけるASSRの低下は12年後の重症度を予測せず、NMDA受容体機能を反映するMMNの低下とも相関しなかった。これらの結果から、ASSRは統合失調症の早期段階で変化しているが、統合失調症を発症した者と明らかな精神病症状を示さずハイリスクにある者とでその臨床的意義や生物学的メカニズムが異なることが示唆された。小児期から思春期にある者を対象にASSRを調べる研究は現在進行中でデータ収集するとともに一部を解析しているところである。統合失調症の早期段階にある者を対象にする研究について当初の計画では、統合失調症患者、ハイリスクにある者、比較対照として健常者をリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに臨床症状および認知機能を評価する。脳波計測や臨床評価は1年おきに行い、他の指標との関連を調べるといったことを3年間の研究期間で行う予定だった。1年目が終了した時点ですでに縦断的な解析結果について論文発表し、他の指標であるMMNとの関連解析についても論文発表した。そのため統合失調症の早期段階にある者を対象にASSRを調べる研究については当初の計画以上に進展していると考えられる。小児期から思春期にある者を対象にする研究について当初の計画では、東京ティーンコホートの参加者を対象にリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに心理や健康に関する指標を調べる。脳波計測は2年おきに行い、心理や健康に関する指標との関連を調べるといったことを3年間の研究期間で行う予定だった。現時点ではデータ収集および解析している段階だが、1年目が終了した時点であることを考えると進捗は予定通りと考えられる。以上を合わせて全体としてはおおむね順調に進展していると考えた。統合失調症の早期段階にある者を対象にする研究については、今後も統合失調症患者、ハイリスクにある者、比較対照として健常者をリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに臨床症状および認知機能を評価し、脳波計測や臨床評価は1年おきに行い、他の指標との関連を調べるといったことを引き続き行う。得られた結果から、他の指標との相関などについてさらに解析を進め、学会発表や論文発表を進めていく。小児期から思春期にある者を対象にする研究については、東京ティーンコホートの参加者を対象にリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに心理や健康に関する指標を調べ、脳波計測は2年おきに行い、心理や健康に関する指標との関連を調べるといったことを引き続き行う。データが一定程度収集できた時点でまずは横断面での解析を行い、学会発表や論文発表を行う。進捗状況によっては縦断面での解析を進めることも検討する。なお、統合失調症の早期段階にある者を対象にする研究と小児期から思春期にある者を対象にする研究の両方においてMMNも測定しており、MMNについての解析も進める。

これらの結果から、ASSRは統合失調症の早期段階で変化しているが、統合失調症を発症した者と明らかな精神病症状を示さずハイリスクにある者とでその臨床的意義や生物学的メカニズムが異なることが示唆された。小児期から思春期にある者を対象にASSRを調べる研究は現在進行中でデータ収集するとともに一部を解析しているところである。統合失調症の早期段階にある者を対象にする研究について当初の計画では、統合失調症患者、ハイリスクにある者、比較対照として健常者をリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに臨床症状および認知機能を評価する。脳波計測や臨床評価は1年おきに行い、他の指標との関連を調べるといったことを3年間の研究期間で行う予定だった。1年目が終了した時点ですでに縦断的な解析結果について論文発表し、他の指標であるMMNとの関連解析についても論文発表した。そのため統合失調症の早期段階にある者を対象にASSRを調べる研究については当初の計画以上に進展していると考えられる。小児期から思春期にある者を対象にする研究について当初の計画では、東京ティーンコホートの参加者を対象にリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに心理や健康に関する指標を調べる。脳波計測は2年おきに行い、心理や健康に関する指標との関連を調べるといったことを3年間の研究期間で行う予定だった。現時点ではデータ収集および解析している段階だが、1年目が終了した時点であることを考えると進捗は予定通りと考えられる。以上を合わせて全体としてはおおむね順調に進展していると考えた。統合失調症の早期段階にある者を対象にする研究については、今後も統合失調症患者、ハイリスクにある者、比較対照として健常者をリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに臨床症状および認知機能を評価し、脳波計測や臨床評価は1年おきに行い、他の指標との関連を調べるといったことを引き続き行う。得られた結果から、他の指標との相関などについてさらに解析を進め、学会発表や論文発表を進めていく。小児期から思春期にある者を対象にする研究については、東京ティーンコホートの参加者を対象にリクルートし、脳波を用いてASSRを計測するとともに心理や健康に関する指標を調べ、脳波計測は2年おきに行い、心理や健康に関する指標との関連を調べるといったことを引き続き行う。データが一定程度収集できた時点でまずは横断面での解析を行い、学会発表や論文発表を行う。進捗状況によっては縦断面での解析を進めることも検討する。なお、統合失調症の早期段階にある者を対象にする研究と小児期から思春期にある者を対象にする研究の両方においてMMNも測定しており、MMNについての解析も進める。研究は順調に進んだが、電極の劣化が予想していたほど進まなかったこと、過去に購入した消耗品で使用可能なものがあったことなどから次年度使用額が生じた。次年度の研究費は、劣化した電極の買い替え、脳波測定に必要な消耗品、参加者への謝金、測定や解析に必要なPCやソフトウェア、学会発表の際の旅費や論文発表の際の英文校正や投稿料、その他印刷費などに用いる予定である。
フォノニック結晶中のフォノン伝播解析に関する新アルゴリズムの開発

本年度は、主に、バルク結晶固体中を伝播する弾性波(フォノン)に対して拡張されたPML (Perfectly Matched Layer)吸収境界条件の数値計算アルゴリズムの完成を重点的に行った。その境界条件は、結晶中の弾性波の波動方程式の位置座標を複素数(虚数部分は波の減衰の度合いを表すパラメータ)に拡張することによって得られる。今まで用いられてきたMurの吸収境界条件は、ある特定のモードのみを吸収するにすぎなかったが、この拡張されたPML境界条件は、弾性波の周波数および偏極によらず、弾性波を吸収することができる点で優れている。この境界条件を用いて、我々は、フォノニック結晶中において縦波と横波が同時に存在する混合モードに対して、透過率の計算を行った。透過率を求める際、弾性波の進行方向における境界条件にこの拡張されたPML吸収境界条件を適用した。この境界条件によって、縦波も横波も吸収することができ、境界条件の影響なしに透過率を計算することが可能になった。また、半無限系のフォノニック結晶における表面フォノンの伝播シミュレーションも行った。半無限系は、二次元フォノニック結晶をそこに周期的に埋め込まれたシリンダ軸に垂直な面でスラブ状に切り取り、上面には面の法線方向の応力成分がゼロの境界条件(自由表面)を、底面には拡張PML吸収境界条件を用いることでモデル化した。底面にPML吸収境界条件を適用する事により、表面に強く局在したモード以外のバルクモードはすべて消失してしまうので、フォノニック結晶における表面波のみを解析することが可能になった。また、フォノニック結晶に点欠陥を加えることによって出現する表面欠陥モードおよび線欠陥を加えることによって出現する表面導波路モードの解析も同様に行った。
IgA腎症の発症進展機序の解明

この研究で我々は単価でのFcαRIターゲテイングがITAM依存、非依存性に誘導される炎症カスケードを抑制性にコントロールすることを示した。この抑制シグナルのメカニズムはSHP-1の関与が考えられた。FcαRIによる抑制シグナルによって免疫複合体、および非免疫複合体型実験腎炎をともに強力におさえることも示された。また、ヒト単核球細胞を分離した系でもLPS刺激によるTNFα産生がFcαRIの抑制シグナルによって劇的に減少することが示された。これらの結果は、近い将来FcαRIの抑制シグナルがIgA腎症をはじめとした腎臓病の治療薬となりうる可能性を示唆するものと考えている。Fcα受容体/γトランスジェニックマウスの作成抑制性Fca受容体の分子機構の理解には、そのシグナル伝達を担う膜アダプターであるFcRγ鎖の機能解析も必要となるが、通常これらふたつの分子は免疫複合体の結合などによって結合と解離を繰り返している。今後の研究計画として、恒常的にこれらの分子が会合したFca受容体/γ鎖キメラ受容体トランスジェニックマウスの樹立によりin vivoでの評価をおこなっていくことでIgA腎症の理解につながる新しい局面の打開をめざしている。pBSIISKベクターへHUMAN FcalphaRl(R209L)をクローニングしさらに、pBSIISKベクターにHUMAN FcRγ鎖-FLAGをクローニングしそれぞれEcoRIサイト、XhoIサイトおよびXhoIサイト、NotIサイトで制限酵素処理した。切り出されたHUMAN FcalphaRI(R209L)とHUMAN FcRγ鎖-FLAGをXhoIでFUSIONしpCAGGSベクターのEcoRIサイトとNotIサイトヘクローニングしMAXIPREPでDNAを調整し,PvuIサイト、BamHIで制限酵素処理しマイクロインジェクション用にDNAを調整した。現在Fcα受容体/γ鎖-FLAGキメラ受容体トランスジェニックマウスの蛋白確認作業中。ホメオスタシスの維持にITAMを介した受容体群による負のシグナル伝達系の存在が明らかにされた。IgAFcR (FcαRI)に対する単量体IgAが、IgGFcR (FcγR)による貧食能やIgEFcR(FcεR)によって引き起こされる喘息モデルをITAMを通じて強力な負のシグナルを誘導することによって予防できることが示された。これらはいずれもITAM構造をもったFcRからの信号であり、SHP-1フォスファターゼの関与がそのメカニズムに関与していることが示唆された。一方、ITAM構造を所有しない受容体からのシグナル伝達系に及ぼすFcαRIシグナルの影響については未だ解析されていない。この実験で我々は、FcαRI-ITAMの抑制シグナルがITAMを所有しない受容体群の活性化に与える抑制効果を検討した。また、ITAM依存性、非依存性に進展する2つの実験腎炎モデルをFcαRIトランスジェニックマウスに惹起し、FcαRI-ITAMの抑制シグナル効果を解析した。結果:この研究で我々は単価でのFcαRIターゲテイングがITAM依存、非依存性に誘導される炎症カスケードを抑制性にコントロールすることを示した。
イリジウム錯体をプローブとする細胞内オルガネラ酸素濃度計測法の開発

細胞内に容易に取り込まれ、それぞれ、細胞内のミトコンドリア、小胞体、リソソームに集積性をもつイリジウム錯体BTQ-Mito、BTQSA、BTQDMを合成した。これらの錯体はほぼ同じ光物理特性(吸収発光スペクトル、りん光量子収率、りん光寿命)を有し、周囲の酸素濃度に応答してりん光寿命とりん光強度が大きく変化する。BTQ-Mito、BTQSA、BTQDMを取り込んだ生細胞のりん光寿命を顕微鏡下で計測することにより、細胞内の異なるオルガネラの酸素化状態を低侵襲的に調べる技術を開発した。当初、平成23年度は顕微寿命測定装置を製作する予定であったが、採択決定が平成23年10月であったため装置の発注が遅れ、現在、該装置を製作中である。そこで、その前段階として顕微鏡下ではなく、シャーレ内の培養細胞を直接、YAGレーザー(波長532nm)で励起して、発光寿命測定を行っている。培養液に酸素プローブであるイリジウム錯体を含んだHeLa細胞では、細胞内にプローブが取り込まれ、培養液中に比べて短寿命の発光成分が現れた。この成分の寿命は、培養器の酸素分圧を20%から2.5%に低下させると長寿命化したことから、細胞内に取り込まれたイリジウム錯体が酸素に応答していると考えられる。あらかじめ消光速度定数をDMPCリポソーム膜に取り込まれたプローブについて求めておけば、細胞内のプローブのりん光寿命から細胞内酸素濃度をリアルタイムで求めることができることが判明した。これをさらに顕微鏡下での測定に発展させていく予定である。一方、平成24年度に予定していたミトコンドリア集積性をもつイリジウム錯体プローブの設計と合成を行った。イリジウム錯体としては、すでに我々の研究で細胞内酸素応答性が明らかにされているBTPを用い、BTPの補助配位子(acac)にミトコンドリア集積性を付与させるためのtriphenylphosphonium(TPP)基を結合させた錯体BTP-Mitoを設計・合成した。その結果、BTP-Mitoは細胞に効率よく取り込まれ、予想通りミトコンドリア集積性をもつことが明らかになった。また、培養器の酸素分圧の変化に対応して、発光強度が細胞内の酸素濃度に応答することが判明した。この結果は、Chemistry Letter誌に掲載されている。今後、この発光プローブを用いてりん光寿命測定に基づく細胞内酸素濃度計測を行っていく予定である。平成24年度に合成したミトコンドリア集積性イリジウム錯体BTQ-Mitoに続いて、平成25年度は細胞内の小胞体、ライソソームに集積性をもつと予想されるBTQSA、BTQDMを合成した。まず、BTQSA、BTQDMの溶液中における光物理特性(吸収・発光スペクトル、空気飽和下、窒素置換下における発光量子収率、発光寿命)を検討した結果、BTQ-Mitoとほぼ同様の吸収・りん光スペクトル、光物理特性を与えることが確認できた。次に細胞への取り込み能および細胞内におけるプローブの局在を明らかにするため、ER Tracker、Lyso Trackerとの共染織実験を行った。その結果、BTQSA、BTQDMはそれぞれ小胞体、ライソソームに集積性をもつことが明らかになった。すなわち、BTQ-Mito、BTQSA、BTQDMは光物理特性がほぼ同じであるにもかかわらず、細胞内局在が異なるため、オルガネラ選択的酸素プローブとして機能することが期待される。そこで、細胞内に取り込まれたプローブの発光寿命を顕微鏡下で測定する装置を製作し、HeLa細胞、MCF-7細胞を用いてこれらのプローブの発光寿命を測定した。励起光にはYAGレーザーの2倍波(波長:532 nm、パルス幅:1ns、繰り返:20 kHz)を用いた。培養器の酸素分圧を0-21 %まで変化させたところ、酸素分圧に依存して、可逆的に各プローブの発光寿命が大きく変化することが確認された。すなわち、これらのプローブがオルガネラ選択的酸素プローブとなり得ることが示された。平成24年度は特定のオルガネラに集積するイリジウム(III)錯体酸素プローブの設計と合成を行った。オルガネラとしては、呼吸による酸素消費の場として最も重要なミトコンドリアを選んだ。ミトコンドリアの内膜は負の膜電位を有するため、非局在化したカチオン性を有するtriphenylphosphonium (TPP)cationがミトコンドリアへのキャリアとして優れていることが知られている。そこでTPPを結合したイリジウム錯体BTP-MitoとBTQ-Mitoを合成し、HeLa細胞への取り込みと局在を発光顕微画像から検討したところ、どちらの錯体もミトコンドリアに選択的に集積する性質を有し、培養器の酸素分圧に依存して発光輝度が変化することが確認できた。さらに、o-

phenanthrolineを配位子に有するカチオン性イリジウム錯体を合成し、HeLa細胞への取り込みと局在を調べたところ、BTP-Mito、BTQ-Mitoと同じく細胞内に効率よく取り込まれ、ミトコンドリア集積性を有することが明らかになった。o-phenanthrolineを配位子に有するカチオン性イリジウム錯体あるいはBTQ-Mitoをプローブとして、HeLa細胞に取り込まれたイリジウム錯体のりん光寿命測定を行った。励起光としてNd:YAGレーザーの第2高調波(532 nm)を顕微鏡に導入し、時間相関単一光子計数法に基づいて発光減衰を計測した。どちらの錯体も細胞中でのりん光寿命は2成分となり、培養器の酸素分圧が20%のときに比べて2.5%の低酸素状態では両寿命ともに顕著に増加した。現在、酸素濃度の定量化に向けてcalibrationの方法を検討している。これまでに設計、合成した3種類のイリジウム錯体BTQ-Mito、BTQSA、BTQDMは、培養細胞の培養液に添加すると効率よく細胞内に取り込まれ、それぞれ主に細胞内のミトコンドリア、小胞体、ライソソームに集積性をもつことが明らかにされている。これらのオルガネラ選択的酸素プローブを用いて、HeLa細胞、MCF-7細胞の顕微鏡下におけるりん光寿命測定を行った。励起光にはYAGレーザーの第2高調波(波長532 nm、パルス幅1 ns、繰り返し20 kHz)を用い、発光の減衰は時間相関単一光子計数法に基づいて測定した。その結果、培養器の酸素分圧が通常の20 %の条件では、どのプローブも約1.0マイクロ秒の寿命を与え、酸素分圧2.5 %では寿命が約2.0マイクロ秒となり、低酸素下で顕著な増加を示した。この結果から、細胞に取り込まれたイリジウム錯体のりん光寿命が溶液中と同様に酸素濃度に応答していることが確認できた。次に酸素分圧が20 %の下で培養シャーレに高純度オイルを静注し、細胞への酸素の供給を遮断したところ、徐々に寿命の増加が観測され、細胞による酸素の消費によって細胞内の酸素濃度が添加していることが確認できた。さらに細胞中のミトコンドリアのプロトン濃度勾配を解消する脱共役剤として、valinomycin、細胞中のミトコンドリアの複合体IIIを破壊する呼吸阻害剤としてantimycin Aを培養液に添加したところ、antimycin Aの添加では寿命の変化がほとんど見られなかったが、valinomycinの添加で寿命の増加を観測した。これはvalinomycinの添加による細胞呼吸が活性化し、酸素濃度が減少したためと解釈される。以上の結果から、細胞内に取り込まれたイリジウム錯体のりん光寿命は、細胞内の酸素濃度に依存して変化し、細胞の活性状態を反映していることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。光化学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に導入を予定していた発光寿命測定に基づく細胞内のオルガネラ酸素濃度計測装置の製作が順調に進みつつある。すでにシャーレ内の培養細胞に励起光を照射して、細胞内の発光プローブが発する発光の寿命を計測することには成功している。今後、これを顕微鏡下での測定に展開していく予定である。当初計画していた特定のオルガネラに集積する発光プローブBTQ-
有機液体混合液分離用高分子膜の構造と透過分離特性に関する基礎的研究

成膜条件を変えることにより物理的,化学的構造の異なるキトサン(chito)膜,ポリジメチルシロキサン(PDMS)膜,ポリ[1-(トリメチルシリル)-1-プロピン](PTMSP)膜,メチルメタクリレート-ジメチルシロキサン(MMA-g-DMS)膜を調製した。これらの膜のアルコール水溶液の透過分離特性が有機液体混合液の膜透過法の一つである浸透気化(PV)法や申請者らが考案した気化浸透(EV)法,さらに気化浸透法を基にして改良した温度差制御気化浸透(TDEV)法を用いて透過条件(供給液組成,透過温度など)を変えることにより検討された。chito膜ではPV法,EV法共に水選択透過性を示したが,その選択性はEV法の方が高く,また膜の水素結合に基づく親水性基の遊離度に著しく依存していた。PDMS膜ではPV法でエタノール選択性を示し,さらにTDEV法に適用すると供給液と膜周辺との温度差が大きいほど高いエタノール選択透過性を示した。PTMSP膜は,PDMS膜と同様にPV法,TDEV法でエタノール選択透過性を示したが,透過速度およびエタノール選択透過性共にPDMS膜のそれらより高い値が得られた。また,膜厚を減少させると透過速度は大きく増大するが,エタノール選択性には変化がみられず優れた膜性能が確認された。MMA-g-DMS膜のPV実験ではDMSユニット含有率により選択透過性が著しく異なった。すなわち,DMSユニット含有率が約36mol%以下では水選択透過性となり,それ以上になるとエタノール選択透過性となった。この選択透過性の相違はMMA-g-DMS膜の相構造の相違によることが熱分析測定や透過型電子顕微鏡観察からも明らかにされ,さらに透過の理論式からの解析からも考察づけられた。有機液体混合物の膜分離法の一つである浸透気化法や申請者らが考案した気化浸透法とこれをベースに改良した温度差制御気化浸透法に用いる高分子膜を(1)キトサン,(2)ポリジメチルシロキサン,(3)ポリ(トリメチルシリループロピン-1),(4)ジメチルシロキサンマクロモノマー共信号,(5)β-シクロデキストリン含有高分子から成膜条件を変え,物理的,化学的構造の異なるものを調製した。具体的には,(1)についてはN-アルキル基の炭素数の相違やアルキル化度の異なるもの,またジアルデヒド架橋度などから検討し,(2)については凍結感想法による成膜でキャスト液量,添加物量などが検討され,(3)については膜厚の影響が検討され,(4)については共重合体組成やマクロモノマー鎖長の影響が,(5)についてはβ-シクロデキストリンの含有量やマトリックス高分子の影響などが検討された。これらの膜の物理的,化学的構造がX線回折装置,密度測定装置,接触角測定装置,走査型,透過型電子顕微鏡などで明らかにされつつある。(1)(4)から調製された膜はアルコール水溶液の透過分離特性に,(5)からの膜は,有機異性体混合液(n-プロパノール/i-プロパノール,o-キシレン/p-キシレン)の透過分離に適用された。(1)膜については膜の水素結合の程度の重要性が指摘され,(2)膜については孔径と多孔度が透過分離に著しく関係し,(3)膜については透過種と膜との親和性が顕著であり,(4)膜については共重合体組成によりミクロ相分離構造の相違が著しく,(5)については含有量とマトリクスとの組み合わせが透過分離特性に重要に関連することが明らかにされた。また,それぞれの膜と透過法との組み合わせが,高分子膜による有機液体混合液の分離における性能に著しく影響するであろうことが明らかになりつつある。

成膜条件を変えることにより物理的,化学的構造の異なるキトサン(chito)膜,ポリジメチルシロキサン(PDMS)膜,ポリ[1-(トリメチルシリル)-1-プロピン](PTMSP)膜,メチルメタクリレート-ジメチルシロキサン(MMA-g-DMS)膜を調製した。これらの膜のアルコール水溶液の透過分離特性が有機液体混合液の膜透過法の一つである浸透気化(PV)法や申請者らが考案した気化浸透(EV)法,さらに気化浸透法を基にして改良した温度差制御気化浸透(TDEV)法を用いて透過条件(供給液組成,透過温度など)を変えることにより検討された。chito膜ではPV法,EV法共に水選択透過性を示したが、その選択性はEV法の方が高く、また膜の水素結合に基づく親水性基の遊離度に著しく依存していた。PDMS膜ではPV法でエタノール選択性を示し,さらにTDEV法に適用すると供給液と膜周辺との温度差が大きいほど高いエタノール選択透過性を示した。PTMSP膜は,PDMS膜と同様にPV法,TDEV法でエタノール選択透過性を示したが,透過速度およびエタノール選択透過性共にPDMS膜のそれらより高い値が得られた。また,膜厚を減少させると透過速度は大きく増大するが,エタノール選択性には変化がみられず優れた膜性能が確認された。MMA-g-DMS膜のPV実験ではDMSユニット含有率により選択透過性が著しく異なった。すなわち,DMSユニット含有率が約36mol%以下では水選択透過性となり,それ以上になるとエタノール選択透過性となった。この選択透過性の相違はMMA-g-DMS膜の相構造の相違によることが熱分析測定や透過型電子顕微鏡観察からも明らかにされ,さらに透過の理論式からの解析からも考察づけられた。
生合成反応における超分子形成の精密な解析と超天然酵素分子の創製

【目的】スイカにおいて、システインと二次代謝性のβ-ピラゾールアラニンは一部共通の経路によって生合成される。セリンアセチル転移酵素によって生成する0-アセチルセリンはシステイン生合成系全体の正の調節物質と考えらており、本酵素の触媒的性質およびこの遺伝子の発現解析はシステインおよびβ-ピラゾールアラニン生合成系の統合的制御を理解する上で重要である。本研究では、セリンアセチル転移酵素遺伝子の発現制御機構を明らかにすることを目的とし、ゲノム遺伝子の単離と解析を行った。【方法・結果】スイカ黄化発芽体より調整したゲノムDNAをSau3AIで部分消化後、λEMBL3ベクターアームに連結し27万クローンからなるスイカゲノムDNAライブラリーを作製した。スイカのセリンアセチル転移酵素cDNA[1]をプローブとしてスクリーニングを行った結果、7個の陽性クローンが得られた。サザン分析によるこれらのクローンの解析をもとにセリンアセチル転移酵素をコードしている領域をサブクローニングし、塩基配列を決定した。その結果、スイカセリンアセチル転移酵素遺伝子は3個のエキソンと2個のイントロンで構成されていた。セリンアセチル転移酵素はシステイン生合成系の制御因子になっていると考えられるため、低硫酸イオン条件下で栽培したスイカから調製したRNAを用いてノーザン分析を行ったところ発現量に大きな変化はみられなかった。
水熱反応場を利用するバイオマス燃料電池の開発

水熱反応場における水素電極特性を測定する実験を行い、いくつかの有効な知見を得た。実験には内容積280mLのステンレス製オートクレーブを用い、高温高圧におけるリン酸による腐食を避けるため、内部に100mLのガラスビーカーを設置した。この中に0.085wt%のリン酸を90mL封入し、水素、ギ酸、あるいはセルロースを水素源として添加、更に白金線製試料極、圧力平衡型Ag/AgCl外部照合電極、白金板製対極を挿入した後に、温度と圧力を設定、安定状態に達してからポテンシオスタットによって過電圧-電流曲線を測定した。実験温度は250,300°Cとし、圧力はその温度における自生圧と初期封入水素による圧力の和とした。バイオマスを用いた水熱燃料電池においては、バイオマスの分解生成物が水素のみではなく、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンを初めとして多くの不純物が混在することとなる。ここでは、その影響を明らかとするために、水熱反応場における水素電極特性を水素封入場において行った後、ギ酸を添加した系で一酸化炭素の影響を、セルロースを添加した系で、他の多くの不純物の影響を確認した。水素のみを添加した系の平衡電位は、各温度において理論値とよい一致を示し、測定が適切であることが確認された。ギ酸を用いた系においては、平衡電位は一酸化炭素の存在にもかかわらず水素の平衡電位を示し、一酸化炭素存在下でも水素が選択的に還元されることが示された。しかしながら、セルロースを燃料として用いた時は、水素生成が少なく、電極上に固形物が付着して、分極特性が著しく劣化することが確認された。得られた知見を整理して、ここで提案する燃料電池システムには、バイオマス水熱反応により水素を多量に発生させるために、電解液酸濃度は希薄で、稼動温度は高く、燃料バイオマスの滞留時間は短くすることが好ましいという結果が得られた。バイオマスの水熱反応場における分解および水素の発生特性と、その特性に及ぼす触媒の影響を確認する実験を行い、いくつかの有効な知見を得た。実験には内径6.5mm、外径9.5mm、長さ100mmのステンレス製反応器を用い、この中にバイオマスのモデル化合物としてのセルロース0.5gならびに設定条件に応じてニッケル触媒(Engelhard,Ni-5132P)0.1gを充填した。HPLCポンプにより25MPaに昇圧された水を4g/minで送り、定常状態が達成された後に400°Cに余熱された流動砂浴に反応器を浸しセルロースの分解を開始した。反応器の入口および出口には有効透過径10μmのステンレス製焼結フィルタが用意されており、生成したガスならびに液化物のみが反応器から取り出される。生成物は熱交換器によって室温まで冷却され、背圧弁によって常圧まで減圧された後、気液分離器によって液化物およびガスのそれぞれに分離、回収される。ニッケル触媒を充填しない場合には、ガスの生成量は8.33Ncm^3しかなく、その組成は二酸化炭素86%、一酸化炭素14%と水素の生成はみとめられなかったが、ニッケル触媒を添加した場合には、ガスの生成量は129.65Ncm^3と10倍以上になり、その成分も水素59.2%、二酸化炭素31.2%、メタン7.2%、一酸化炭素2.4%と水素の発生を確認することができ、ニッケル触媒の水素生成反応に対する有効性が確認された。平成10年度は、ここで得られる水素の電気科学反応についての検討を進める。
小腸絨毛基底膜の「窓」の解析と小腸吸収評価システムの開発

走査型電子顕微鏡を用いてのラットにおける小腸絨毛基底膜の窓について、摂食による変化を中心に観察を行った。高脂肪食の負荷によりまず窓を介する自由細胞の通過が多くなり、その後窓面積の増大がみられたことから、食餌と免疫応答とが関与していること、脂肪の吸収においてこの窓が調節的役割を果た引き続きしている可能性が示唆された。今後は透過型電子顕微鏡を用いてこの自由細胞を同定することで、窓の調整のメカニズムと肥満との関連を解明することが可能であると考え、研究を発展させる予定である。一方2018年度は、ヒトでの小腸絨毛基底膜の窓の検討を引き続き行った。現在までに11名25検体を採取し、窓と、窓を通過する自由細胞の観察を行っている。絨毛の形態は、ラットとは異なりバリエーションがあることが分かり、その意義と、個人差の有無について現在解析を継続している。また、拡大小腸内視鏡を用いて小腸絨毛の観察を行った。原発性リンパ管拡張症における絨毛の変化を内視鏡的に観察し、生検組織像を健常者と対比したところ、同患者にみられる白色絨毛は、リンパ管の形成障害に伴う絨毛内リンパ管(乳糜管)の拡張と、細胞内にたまったカイロミクロンを反映していると考えられた。このことから、特に肥満者でみられる十二指腸絨毛の白色変化は、カイロミクロンが基底膜の窓を通過し、中心乳糜管に移動するまでの経路の何らかの障害を反映していると推察された。つまりこの経路に、肥満者と健常者との間で違いがある可能性が想定され、さらに検討を行っていく予定である。また、ヒト肥満をマウスで再現できるMCR4受容体ノックアウトマウスに高脂肪食を負荷し肥満を誘発した後、基底膜の窓の評価を行った。同マウスにおいても窓は同定可能であったが、今回使用したマウスでは、高脂肪食摂取の有無で、窓に変化はみられなかった。今後はラットおよびヒトでの検討が必要と考えられた。走査型電子顕微鏡(SEM)におけるラットでの小腸絨毛基底膜の窓の観察方法はこの1年間でほぼ確立された。ラットに高脂肪食を摂取させると、短期間の経過としてまず窓を介する自由細胞の交通が活発になり、その状態が持続すると窓の面積が増加することが解明された。窓の数自体は変化していないことから、新たな窓が形成されたのではなく、既存の窓が大きくなったと考えられた。脂質吸収の効率を上げるうえで、自由細胞によるこの窓の形態的変化が重要な役割を果たしていると予想されたが、SEMでは自由細胞の同定ができないことから、現在透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて自由細胞を同定し、食事によって出現する頻度を比較する検討を行っている。一方、ラットにおけるこの現象が、ヒトにおいても同様に認められるかどうかの検討も同時に行っている。小腸内視鏡下にヒト十二指腸、空腸、回腸各部位から生検材料を採取し、SEMによる基底膜の窓の観察方法を確立中である。また、ヒト十二指腸粘膜の拡大内視鏡を用いた絨毛の観察も行っている。現在は小腸拡大内視鏡の使用も可能であり、十二指腸、空腸、回腸各部位での絨毛構造の違いについて観察、比較検討を行っている。各部位において、絨毛構造に違いがあることが明らかになりつつあり、解析をすすめている。また、ヒト肥満をマウスで再現できるメラノコルチン4受容体(MC4R)ノックアウトマウスに高脂肪食を負荷し肥満を誘発した後、基底膜の窓を評価するため、マウス小腸における基底膜の窓観察方法についても現在確立中である。ラットでのSEM観察はおおむね予定通りにすすんでいる。ヒト生検材料からのSEM観察、基底膜の窓の観察手技の確立も現在すすめている状況。ヒト生検材料の採取については、学内倫理審査の通過と臨床研究保険への加入手続きが完了し、こちらも現在すすめている状況。まだ症例が4例と少ないが(目標20例)、今後症例を蓄積していく予定。走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてのラットにおける小腸絨毛基底膜の窓の観察を継続して行っている。食餌により空腸(特に上部空腸)の基底膜の窓数・窓面積の増大がみられたことから、自由細胞の動きが活発化し、食餌と免疫応答とが関与していること、脂肪の吸収においてこの窓が調節的役割を果たしている可能性が示唆された。さらに今回は、摂食により引き起こされる小腸基底膜の窓の変化が、摂食後どの時点から生じるのかを確認する実験を行った。解析の結果、空腸では摂食後24時間で自由細胞の増加が起こり、窓数は変化せず、窓面積が増加したことから既存の基底膜の窓を自由細胞が通過することにより全窓面積が増加したと考えられた。一方、回腸では窓数も増加しており、空腸よりも多様な自由細胞の関与が考えられ、空腸(吸収)と回腸(免疫)での機能的な相違を反映していると考えられた。ヒトでの小腸絨毛基底膜の窓の検討も行っている。小腸内視鏡下にヒト十二指腸、空腸、回腸各部位から生検材料を採取し、SEMによる基底膜の窓の観察を行った。生検検体は現在までに8名、18検体を採取。SEMでの観察は、ラット同様に可能で、ヒト小腸においても小腸絨毛基底膜に窓が存在することが明らかとなった。また、窓を通過する自由細胞も観察された。

絨毛の形態は、ラットとは異なり、同じ部位でも絨毛の形態にバリエーションがあることが分かり、その意義と、機能の違いの有無について解析を行っている。マウスの絨毛基底膜の窓の観察方法も確立されつつあり、今後はヒト肥満をマウスで再現できるメラノコルチン4受容体(MC4R)ノックアウトマウスに高脂肪食を負荷し肥満を誘発した後、基底膜の窓を評価する予定。ラットのSEM観察は予定通りすすんでいる。基底膜の窓の観察方法と高脂肪食摂取における形態学的変化については、研究協力者の安住、分担者の牛木らが論文化した。ヒト生検材料からのSEM観察も手技が確立し、症例を増やしている状況である(目標20例)。走査型電子顕微鏡を用いてのラットにおける小腸絨毛基底膜の窓について、摂食による変化を中心に観察を行った。高脂肪食の負荷によりまず窓を介する自由細胞の通過が多くなり、その後窓面積の増大がみられたことから、食餌と免疫応答とが関与していること、脂肪の吸収においてこの窓が調節的役割を果た引き続きしている可能性が示唆された。今後は透過型電子顕微鏡を用いてこの自由細胞を同定することで、窓の調整のメカニズムと肥満との関連を解明することが可能であると考え、研究を発展させる予定である。一方2018年度は、ヒトでの小腸絨毛基底膜の窓の検討を引き続き行った。現在までに11名25検体を採取し、窓と、窓を通過する自由細胞の観察を行っている。絨毛の形態は、ラットとは異なりバリエーションがあることが分かり、その意義と、個人差の有無について現在解析を継続している。また、拡大小腸内視鏡を用いて小腸絨毛の観察を行った。原発性リンパ管拡張症における絨毛の変化を内視鏡的に観察し、生検組織像を健常者と対比したところ、同患者にみられる白色絨毛は、リンパ管の形成障害に伴う絨毛内リンパ管(乳糜管)の拡張と、細胞内にたまったカイロミクロンを反映していると考えられた。このことから、特に肥満者でみられる十二指腸絨毛の白色変化は、カイロミクロンが基底膜の窓を通過し、中心乳糜管に移動するまでの経路の何らかの障害を反映していると推察された。つまりこの経路に、肥満者と健常者との間で違いがある可能性が想定され、さらに検討を行っていく予定である。また、ヒト肥満をマウスで再現できるMCR4受容体ノックアウトマウスに高脂肪食を負荷し肥満を誘発した後、基底膜の窓の評価を行った。同マウスにおいても窓は同定可能であったが、今回使用したマウスでは、高脂肪食摂取の有無で、窓に変化はみられなかった。今後はラットおよびヒトでの検討が必要と考えられた。ラットにおけるSEMでの小腸絨毛基底膜の窓の観察方法と高脂肪食摂取における形態学的変化については、論文化を予定。今後はTEMでの観察手技と、ヒト生検材料およびマウス組織での窓の観察手技の確立を目指す。また、ヒト拡大上部内視鏡、小腸内視鏡下での絨毛観察と生検材料の収集の症例をこの1年間で積み重ねていく。同時に肥満者と健常者との絨毛構造、基底膜の窓の相違についての解析もすすめていく。ヒト小腸絨毛の内視鏡観察、生検における形態学的特徴、SEM観察による基底膜の窓の特徴については、この1年で症例を追加し、解析を行っていき論文化を目指す。同時に、肥満者と健常者との絨毛構造、基底膜の窓の相違についての解析をすすめていく。可能であれば、ノックアウトマウスでの観察も今後行っていきたい。ヒトでの症例の集積がやや遅れているため、予定していた画像解析ソフトの購入をH28年度は見送った。また、生検材料の標本作成、免疫染色についてもまだ行っておらず、試薬代、人件費が発生しなかった。
ヨーロッパ諸国における洪水マップと土地利用関連施策の連携

本研究は、欧州諸国における洪水マップの策定状況と利用実態を調査し、洪水マップが各国の土地利用関連施策(土地利用計画・規制、権利補償、保険制度との連動など)にどのように活用されているかを把握するとともに、日本における水害リスク低減策のあり方を検討したものである。具体的には、特にオーストリアの状況を詳細に調査して、土地利用関連施策を水害リスク管理計画において体系的に位置づけたうえで、複数の洪水マップを役割分担させて活用していることなどを明らかにした。また、日本の先進事例として、滋賀県の流域治水条例、東京低地の高規格堤防事業を調査し、土地利用関連施策を通じた水害対策の可能性と課題を指摘した。本研究の目的は、ヨーロッパ諸国を対象に、洪水マップの策定状況と利用実態を調査し、洪水マップが各国の土地利用関連施策(土地利用計画・規制、権利補償、不動産取引におけるリスク情報開示、保険制度との連動など)にどのように反映されているかを把握して、日本における土地利用関連施策を通じた河川洪水対策のあり方を検討することである。平成25年度は、2013年9月にイギリスのエクセターで開催された国際会議International Conference on Flood Resilience (ICFR2013)に参加し、ゼロメートル市街地における高規格堤防を空間計画の観点から再評価する内容の研究発表を行った。また、ヨーロッパ諸国における水害リスクマネジメント、特に「洪水マップと土地利用関連施策の連携」に関する先進的な調査報告、実践事例などの情報を収集した。さらに、英仏の近年の水害被災地、水害対策の現状を視察した。2013年10月27日11月5日には、前年度から文献調査を先行的に進めていたオーストリアを対象に、水害リスク管理の現状、特に「洪水マップと土地利用関連施策の連携」の現状と課題を詳細に把握するため、ウィーンにおいて現地専門家へのヒアリング調査を実施した。ヒアリング先は、オーストリア連邦政府(農林・環境・水管理省)、Natural Resources and Life Sciences大学、ウィーン工科大学である。また、ドナウ川流域における近年の水害被災地や水害対策の事例を視察した。以上の調査によって、ヨーロッパ諸国における洪水リスク管理の全般的な状況を把握するとともに、特にオーストリアにおいては、洪水マップの策定状況と利用実態、洪水マップと土地利用関連施策の連携の実態と課題について詳細に把握することができた。本研究の目的は、ヨーロッパ諸国(ライン川およびドナウ川流域諸国)を対象に、洪水マップの策定状況と利用実態を調査し、洪水マップが各国の土地利用関連施策(土地利用計画・規制、権利補償、不動産取引におけるリスク情報開示、保険制度との連動など)にどのように反映されているかを把握して、日本における土地利用関連施策を通じた河川洪水対策のあり方を検討することである。現地調査については、2012年11月にオランダ・ロッテルダムで開催された欧州の洪水リスクマネジメントに関する包括的な国際会議The 2nd European Conference on Flood Risk Managementに参加することで、洪水マップ策定の前提となるハザードやリスクの評価方法、洪水マップの策定手法とプロセス、洪水マップと空間計画や保険制度との関係などに関して最新の情報を効率的に収集することができた。また、2013年3月には、ドイツ・ハンブルグで開催された欧州の気候変動への適応に関する国際会議European Climate Change Adaptation Conference 2013に参加して、さらに情報収集を進めた。文献調査では、欧州諸国における洪水マップの利用実態を包括的に把握すると同時に、特に、洪水マップと保険制度との連携に関して先進的な事例を把握した。以上の国際会議参加および文献調査によって、ライン川およびドナウ川流域諸国のみならず、ヨーロッパ諸国における洪水リスクマネジメントの全般的な状況をふまえたうえで、洪水マップ策定の意義や課題を把握することが可能となった。また、洪水マップと土地利用関連施策の連携に関する先進的な事例を把握することができ、今後の研究の展開につなげることが可能となった。本研究の目的は、欧州諸国を対象に、洪水マップの策定状況と利用実態を調査し、洪水マップが各国の土地利用関連施策(土地利用計画・規制、権利補償、不動産取引におけるリスク情報開示、保険制度との連動など)にどのように反映されているかを把握して、日本における土地利用関連施策を通じた河川洪水対策のあり方を検討することである。平成26年度は、2014年9月にオランダのロッテルダムで開催された国際会議Deltas in Times of Climate Change IIに参加し、都市的土地利用と高台避難場所確保の観点から東京低地における高規格堤防の意義と課題に関する研究発表を行った。また、国際会議において洪水マップと土地利用関連施策の連携に関する先進的な調査報告、実践事例などの情報を収集した。2015年3月には、2013年の調査に引き続き、オーストリアのウィーンにおいて現地専門家へのヒアリング調査を再度実施し、洪水マップ(ハザードマップ、リスクマップ)の現状と課題、現在策定中の水害リスク管理計画の現状と課題を把握した。以上の調査に加え、英国、オランダ、ベルギー、ドイツ、チェコ、オーストリアにおいて、水害リスクの高い諸都市を視察し、土地利用現況を把握した。また、欧州との比較の観点から、米国での国際会議、韓国での国際ワークショップに参加して情報収集を行った。