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狂犬病ウイルスの排泄機構と感染初期の免疫細胞が病理発生に及ぼす影響の解明

狂犬病ウイルス1088株の末梢感染により、中枢神経系(CNS)ではグリアの活性化とTリンパ球の浸潤、背根神経節細胞では変性壊死と軸索変性が引き起こされる。しかし、これらが致死に直結するどうか、街上毒1088株の病理発生においてTリンパ球がどのような役割を果たすかは未だ不明である。また、狂犬病発病後に後遺症を残した生還例が報告されているが、生還出来た理由や後遺症に関連した組織病変については分かっていない。そこで、1.致死に関連する組織病変を明らかにするため、瀕死に陥る強毒株(N0)と生残する弱毒株(N30)をマウスに接種し、両者の組織病変の違いを比較、2.Tリンパ球浸潤によるウイルス増殖性と組織傷害への影響を明らかにするため、免疫正常マウスとヌードマウスに1088株を接種し両者の組織病変の違いを比較、3.耐過例における麻痺症状とその関連病変を明らかにするため、狂犬病発症後に生残したマウスの病理組織学的解析を行った。その結果、N30株は感染初期にTリンパ球浸潤を誘導し、N0株は感染が進むにつれてウイルス感染細胞およびアポトーシス細胞が顕著に増加すること、ヌードマウスでは、ウイルス感染細胞数が有意に増加し、ウイルス感染細胞は変性・壊死すること、耐過例マウスにはウイルス感染細胞が認められず、麻痺症状を発現したマウスではアストログリアの増生を伴う空胞形成と軸索変性、CNSに高度のT、Bリンパ球浸潤が認められ、中和抗体価が著しく上昇することが明らかとなった。以上のことから、致死性にはCNS内でのウイルスの増殖、アポトーシス細胞の増加と感染初期のTリンパ球浸潤が深く関与し、特にTリンパ球浸潤はウイルスの増殖を抑制し、神経節細胞の変性壊死には二次的に関与する可能性が示唆された。耐過例の麻痺症状は、末梢神経とCNSにおける軸索損傷とその後の炎症反応が深く関与していることが示唆される。29年度が最終年度であるため、記入しない。フィリピン国内で捕獲・回収された狂犬病発症犬の頭部組織を用いて感染末期のウイルス抗原の分布および舌における狂犬病ウイルスの排泄機構を病理組織学的に検索した。1.感染末期のウイルス抗原の分布腐敗などにより、舌、唾液腺は検索対象外となる組織が多数みられた。一方で、鼻口部皮膚はほとんどの検体で観察が可能であった。ウイルス抗原の検出では舌、耳下腺、下顎腺で多数の検体が陰性を示すのに対し鼻口部皮膚では脳と概ね一致していた。洞毛のウイルス抗原はメルケル細胞に局在することが判明した。脳組織において腐敗が比較的進みウイルス抗原陽性像が減弱していた検体に関しても、洞毛では明瞭なウイルス抗原陽性像が観察された。狂犬病ウイルスは洞毛に存在するメルケル細胞をターゲットにすること、洞毛の陽性検体と脳の陽性検体の結果が一致したことから、洞毛は狂犬病ウイルス抗原の検出に極めて有用であることが示唆された。特に、死亡例と安楽殺例にかかわらず、検出されたことからも生前診断としても極めて有効であると考えられる。また、脳と比較し、腐敗によるウイルス抗原の減弱が少ないという点から、脳に代わる診断部位になりえることが示唆された。2.舌における排泄機構狂犬病ウイルスは脳に到達・増殖した後に舌咽神経を下降し、有郭乳頭のIII型味蕾細胞およびエブネル腺の腺房上皮に感染する。III型味蕾細胞にウイルス抗原が認められたことから、味覚が麻痺し、異物を食べるような症状や飲水困難などが誘引されていた可能性が示唆された。また、舌におけるウイルスの排泄機構は耳下腺・下顎腺と異なることが示唆された。当初は3年目の研究計画であったが、フィリピンRITMでの狂犬病発病犬の捕獲・回収が予想以上に進行したため、1年目に実施した。達成目的の大部分である野外発生犬におけるウイルス抗原の分布について、頭蓋皮膚、唾液腺、舌、などにおけるウイルス抗原の分布を明らかにすることができた。また、これらの知見を元にして洞毛におけるウイルス抗原の局在や舌での排泄機構について証明することができた。1.狂犬病発症犬の脳組織に関する病理学的研究昨年度は野外発生犬における狂犬病ウイルスの分布および排泄機構について、病理組織学に検索し、洞毛や舌にウイルス抗原が検出される事を明らかにした。しかし、狂犬病ウイルスの主な増殖部位である脳組織については十分に検索できていない。そこで、フィリピンにおける野外発症犬の脳組織病変を明らかにするため、病理組織学、免疫組織化学的検索並びに蛍光抗体法を実施した。70%の検体において軽度の囲管性細胞浸潤が認められた。炎症スコアリング結果と疫学データとの間に有意な差は認められなかった。海馬と大脳皮質の錐体細胞のネグリ小体は1細胞あたり2個程度であり、最大径は5μm、類円形を呈していた。これに対し、視床の神経細胞ではネグリ小体が1μm以下、1細胞あたりに数個から数十個観察された。このような封入体は脳幹、脊髄の神経核にも多数観察された。以上の結果から、フィリピンの狂犬病発症犬の脳組織における病理形態学的変化は個体により様々であるが、ネグリ小体は脳の部位により形状が異なる事が明らかになった。2.感染初期の所属リンパ節の役割

末梢感染における感染初期の免疫応答が中枢神経のウイルス増殖にどのように影響するか明らかにするため、所属リンパ節を切除したマウスに狂犬病ウイルスを末梢感染させ、経日的な臨床症状の観察と中枢神経系の病理組織学的な解析を行った。概ね全てのマウスで感染が成立したが、所属リンパ節切除群、Sham群、Control群の臨床症状の発現と生存率に大きな違いは認められなかった。病理解析では、ウイルス抗原陽性細胞については接種8日目で所属リンパ節切除群のウイルス抗原陽性細胞数が多い傾向がみられた。以上の結果から、ウイルス接種部位の所属リンパ節切除は臨床症状や生存率に大きな影響を与えないが、中枢神経系におけるウイルス抗原の増加に関与する可能性が考えられた。フィリピンRITMでの野外発症犬の捕獲・回収が滞りなく進んだため、158検体分の病理検索を行うことができた。今回のような大規模な病理組織学的研究は前例がなく、今後狂犬病の脳病変を病理検索していくうえで基盤となるデータを得られた。感染初期の免疫動態については、所属リンパ節切除マウスと非切除マウスで臨床症状や生残に差が認められず、予想していた結果を得ることが出来なかった。しかし、所属リンパ節の切除がCNS内のウイルス増加に関与する可能性が示唆されたことから、所属リンパ節の存在がCNS内でのウイルス増殖に影響を与える可能性を示唆するものとなった。狂犬病ウイルス1088株の末梢感染により、中枢神経系(CNS)ではグリアの活性化とTリンパ球の浸潤、背根神経節細胞では変性壊死と軸索変性が引き起こされる。しかし、これらが致死に直結するどうか、街上毒1088株の病理発生においてTリンパ球がどのような役割を果たすかは未だ不明である。また、狂犬病発病後に後遺症を残した生還例が報告されているが、生還出来た理由や後遺症に関連した組織病変については分かっていない。そこで、1.致死に関連する組織病変を明らかにするため、瀕死に陥る強毒株(N0)と生残する弱毒株(N30)をマウスに接種し、両者の組織病変の違いを比較、2.Tリンパ球浸潤によるウイルス増殖性と組織傷害への影響を明らかにするため、免疫正常マウスとヌードマウスに1088株を接種し両者の組織病変の違いを比較、3.耐過例における麻痺症状とその関連病変を明らかにするため、狂犬病発症後に生残したマウスの病理組織学的解析を行った。その結果、N30株は感染初期にTリンパ球浸潤を誘導し、N0株は感染が進むにつれてウイルス感染細胞およびアポトーシス細胞が顕著に増加すること、ヌードマウスでは、ウイルス感染細胞数が有意に増加し、ウイルス感染細胞は変性・壊死すること、耐過例マウスにはウイルス感染細胞が認められず、麻痺症状を発現したマウスではアストログリアの増生を伴う空胞形成と軸索変性、CNSに高度のT、Bリンパ球浸潤が認められ、中和抗体価が著しく上昇することが明らかとなった。以上のことから、致死性にはCNS内でのウイルスの増殖、アポトーシス細胞の増加と感染初期のTリンパ球浸潤が深く関与し、特にTリンパ球浸潤はウイルスの増殖を抑制し、神経節細胞の変性壊死には二次的に関与する可能性が示唆された。耐過例の麻痺症状は、末梢神経とCNSにおける軸索損傷とその後の炎症反応が深く関与していることが示唆される。今後、その他の末梢組織(鼻腔、舌下腺、眼球など)についても病理組織学的に検索を進めていきたい。また、今年度得られたデータを感染モデルマウスで再現し、ウイルスの感染経路や感染末期における末梢組織の病態メカニズムを明らかにしていきたい。
海馬歯状回の縦走性軸索投射様式と終末微細構造の解析

Type I, II投射線維それぞれの軸索終止部位の電子顕微鏡による検索を行なった。Type I線維系が分布する分子層深部には、非対称性シナプスがスパインに終止することが観察され、Type I線維系は興奮性の投射系であることが確認された。一方、Type II線維が分布する分子層表層部では、多くの対称性シナプスが樹状突起のシャフト部に終止することが観察され、Type II線維系は抑制性の投射系であることが確認された。おそらく穎粒細胞の樹状突起遠位部に直接終止していると考えられるが、他の介在細胞あるいは歯状回(DG)への入力線維に終止していることも考えられる。嗅内野の嗅脳溝から遠近方向の一部の高さからDGの中隔一側頭葉方向の一部に投射した信号は、DG内では顯粒細胞を経由して歯状回門の大型細胞の軸索により興奮性信号が中隔側頭葉方向に広がることがわかった。歯状回穎粒細胞からの信号はCA3錐体細胞に同じ高さの狭い範囲に投射するが、CA3錐体細胞からの信号は、連合線維によりCA3領域内に縦方向に広がるほか、Schaffer側枝によりCA1へも同様に縦方向に広がる。今後この様な縦走性線維投射の生理学的様態が調べられていけば、海馬体内における情報処理過程が明らかになるものと期待される。順行性標識法を用いてラット歯状回における縦走性線維投射系を調べた結果、歯状回分子層に投射する縦走性連合線維システムが少なくとも二種類(Type I, Type II)あることが明らかになった。Type Iシステムは歯状回分子層深部へ線維を送る線維系で、海馬歯状回の中隔-側頭葉方向のほぼ全長にわたり分布するが、起始細胞から長軸方向へ約1mm以内のレベルではこの投射は余り見られず、注入部位より中隔・側頭葉方向に1mm以上離れたレベルから終末の密度が高くなる。そして神経終末は狭い層に高密度に分有している。他方、Type IIシステムは歯状回分子層表層部へ終止する線維系で、分布は起始細胞から縦方向に数百ミクロン以内に密に分布し、それより遠方への投射は極めて少ない。また、神経終末は幅広く比較的散在性に分布している。歯状回分子層表層部には嗅内野からの貫通線維束が終止するのに対し、歯状回分子層深部には貫通線維側は終止せず歯状回門からの交連線維、連合線維が終止する。他方、逆行性標識から、縦走性線維の起始細胞は歯状回門の細胞群であることが判った。PHA-L注入実験から,Type I線維の起始細胞は分子層には樹状突起を出さない細胞、すなわち苔状細胞であると考えられる。一方、起始細胞の近傍の高さに分布するType II線維の起始細胞は歯状回多形細胞層(門)に位置する抑制性の介在細胞と考えられるが、歯状回分子層内の介在細胞も含め、複数種類の細胞が関与している可能性がある。Type I, Type II線維の標的細胞については今後電子顕微鏡的解析や蛍光二重標識法による解析が必要である。そして、抑制性細胞を考慮した歯状回内の神経回路を解明することが求められる。
HIV遺伝子発現調節蛋白質の分子細胞生物学的研究と阻害剤の探究

私達はTatの細胞内選別輸送とその制御機構を、それに関与する細胞質因子の同定を含めた分子レベルでの解明を目的として、Tat依存性薬剤感受性などの表現型を示す細胞株の樹立を検討した。はじめに、gpt(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase)遺伝子の上流にHIV-LTRを繋ぎneo耐性遺伝子を含む発現カッセトを作製し、gpt欠損ヒトCEM由来細胞変異株A3.01にトランスフェクションしstableなtransformantの分離をG418存在下で試みた。つぎに、得られたG418耐性細胞に対し、SRαプロ-モーターの下流にtat遺伝子を挿入、かつブラストシジン耐性遺伝子をもつプラスミドを導入し、ブラストシジン耐性クローンを分離後、6-チオグアニン存在下での細胞の増殖が抑制されるクローンの分離を検討した。その結果、いくつかの6-チオグアニン感受性細胞株が得られたので現在、Ro24-7429などTatアンタゴニストを用いてこれら細胞の表現型の変化(6-チオグアニン感受性から耐性への変換)を調べ、分離された細胞株の有用性を検討している。
大正期経済システムと高度成長期経済システム・・・・経済発展の制度的基礎の予備的分析

近年の日本的経済システムに対する制度的分析は基本的に情報効率性の概念を中心としたものであった。すなわち、系列やメインバンクがいかにして情報のエージェンシー・コストを引き下げるか、政策金融システムがどのようにしてpicking winner (looser)を行うか、日本型雇用がいかにして人々の協業へのインセンティヴを高めるか等。これに対して本研究は、所得分配をめぐる民間と政府との接点に注目し、分配の公正が何故達成されたか、分配にかかわる政府民間の接点のあり方が、経済社会の安定的成長にいかにかかわっているかを分析した。大正期経済システムの逢着した諸困難と高度成長期経済システムの成功とは、単なる情報面での効率性だけでなく、分配面の接点が適不適が大きくかかわっていることを示すことができた。すなわち、戦間期においては、分配をめぐる民間部門内の争いが従来の地域間の争いに加えて階級間、産業間の争いが深まり、三層の対立が生じ、これが政策面での手詰まりをもたらし、昭和恐慌の悪化につながった。これに対し、戦後ではおよそ1950年代半ばをさかいに、分配をめぐる政府民間のインターフェイスが産業利害にかかわるものに統一され、このシステムが日本型雇用制度、系列・メインバンク制度の機能とあいまって、戦後日本における効率的かつ安定的な経済運営を可能ならしめたと考えられる。本年度は経済発展過程における政府と民間の関係についての概念的枠組の整理および大正期システムについてのその応用による分析という2つの側面について成果があがった。概念的枠組みの整理については、論文′′Industrial Interests vs.Class Interests ; Conflicts over Income Distribution in the Economic Development of Japan and Brazil′′(International Economic Association Round Table Conference on The Institutional Foundation of Economic Development in East Asiaのプロシ-ディングとして、Mcmillan社から出版される予定)を執筆した。この論文では、市場メカニズムでは最適な所得分配が必ずしも達成されないことをふまえて人々が分配上のコンフリクトをどのような形で利益集団としてまとめあげ、いかなる形で政府とインターフェイスをもつかということが、経済システムのあり方を基本的に規定するのではないかという仮説を提示している。すなわち日本とブラジル両国の高度成長期(日本では1955-1974年、ブラジルでは1967-1974年)をとりあげ、その分配をめぐる政府・民間の接点の違いがいかなる成果の違いをもたらしたかを詳細に論じた。具体的にはブラジルでは分配のコンフリクトは階級間対立のかたちで調整され、戦後日本では産業間対立の形で政府とのインターフェイスをもつという整理がなされる。日本のケースの方がマクロ安定性や産業政策の有効性の意味では効率性をもつが、他方では制度の硬直性という欠陥をもつことが示唆されている。論文′′The Fall of the Taisho Economic System′′(Hugh T.PatrickのFcstschrift論文集として刊行の予定)は、上記の概念的枠組みの拡張版を日本の戦前期大正期の経済システムの崩壊の問題に適用したものである。大正期システムの失敗の理由を所得分配上のコンフリクトの調整の失敗、産業構造高度化の遅れおよび両者の相互関連の作用に求め、何故経済停滞が政党政治の終焉と軍国主義への屈服にいたったかについての、ひとつの仮説を提示することが試みられている。分配コンフリクトの調整失敗の理由は従来型の地域対立に加えて階級・産業間対立の発生というコンフリクトの重層化にもかかわらず、地域利害の調整という調整に終始したことが指摘される。この仮説は有泉貞雄氏の地方的利益誘導メカニズムの破綻という仮説を一般化したものになっている。またこの仮説から導かれる所得分配の悪化は農村からの未熟練労働供給の増大というメカニズムを通じて、産業構造の硬直化という現象に結びつけられており、従来の二重構造論を政治経済学の方向に拡充するというメリットももっている。次年度はこれらの研究を基礎にして、高度成長期経済システムとの比較研究に進む予定である。本年度の研究は、まず大正期経済システムについて、戦間期に生じた所得分配をめぐる対立(distributive conflicts)の多次元化という問題に対して既存経済システムの上にとられた政策体系の内容と限界を考察することがなされた。

戦間期においては、それ以前の地域を単位とする分配対立の加えて、新たに階級(労働者、資本家、地主と小作等)を軸とする対立と産業(農業対工業、軽工業対重化学工業)を軸とする対立が生じた。基本的に、地域対立を軸として、一種の新古典派的秩序の上に成り立っていた大正期経済システムは、この対立の多次元化の問題に対して、階級対立に対して中立、農・非農対立については反農業、重化学工業というかたをとったことを明らかにする。しかしながら、この政策体系(ポリシィ・ミックス)は、主として金融システムの脆弱性のゆえに在来産業のクレジット・クランチをもたらし、失敗することとなったと考えられる。以上の議論は、研究業績の題2論文にとりまとめられている。また、金融システムの脆弱性については、"Financial System Building in Meiji Japan"(mimeo,Nov.1997)について、詳しい検討がなされている。第二に、高度成長期における経済システムについては、研究業績の第1論文が作成された。ここではまず、高度成長期システムを(i)系列・メインバンクのネットワークにかかわるシステム、(ii)業界団体・原局省庁体制のプル-ラリズムにかかわるシステムおよび(iii)日本型企業(雇用)システムからなるものとしてとらえ、銀行に対するモニタリングの問題を軸に、この機能の仕方とシステムの長期短所を分析している。特に1980年代後半以降のバブル発生時に、系列・メインバンク・システムに汲み込まれた銀行業が、プル-ラリズムの一環としての産業としての利害を主張しつつどのように作動したかが分析の焦点とされている。
レヴィ過程を用いたファイナンス・モデルの分析のための統計的手法の開発

レヴィ過程と呼ばれる確率過程の特性関数を用いた推定方法について考察した。レヴィ過程あるいはそれに対応する無限分解可能分布は一般に密度関数を明示的に求められないため、最尤法を用いることができないという問題点がある。これに対して、本研究では、スコア関数をコサイン・サイン関数が張る関数空間へ射影することによって得られる擬似スコア関数を用いた擬似尤度法による推定を提案し、推定量の性質について分析を行った。具体的な研究成果は以下のとおりである。第一に、無限分解可能分布の一種である安定分布のパラメータの推定に関する研究を行った。推定量の漸近的性質を分析し、スコア関数を射影するコサイン・サイン関数のベクトルの次元を増やしていくことによって、推定量の漸近分散は任意の精度でCramer-Raoの下限に近づけられることを示した。また、スコア法と呼ばれる簡便なアルゴリズムによる計算方法を示した。これらの研究成果については、中国の清華大学で開催されたEconometric Society主催のFar Eastern Meetingなどにおいて報告を行った。第二に、データ生成過程としてVariance gamma過程とNormal inverse Gaussian過程を用いて、モンテ・カルロ・シミュレーションによる比較研究を行った。Empirical likelihood法、C-GMM法と、本研究で提案した擬似尤度法を比較した。これら3つの推定量の1次の漸近的性質は同じであると考えられるが、採用したシミュレーション・デザインのもとでは、擬似尤度法は他の2つに比べて計算量を大幅に減らすことが可能であるとともに、効率性の観点からも優れた性質を示した。
液液界面での光ピンセットによる微量有機分子の濃縮・分光分析法の開発

界面におけるナノ物質や微小物体の光捕捉は、気/液界面でのアミノ酸の結晶化や半導体ナノ構造を用いた固/液界面におけるナノ粒子の高効率光捕捉など、バルク溶液中では見られない興味深い現象が報告されている。そこで本申請課題では、有機層ー水層界面で金ナノ粒子と水溶性の温度応答性高分子を同時に光捕捉することで、高分子中に有機分子を濃縮し、抽出分子をSERSにより検出する高感度な分析手法を確立する。2018年度において、水/ヘキサン界面における半導体・金属ナノ粒子それぞれの効率的光捕捉および同時光捕捉による複合体形成を実施した。捉対象物として、ヘキサン中に分散した発光性ナノ粒子および水中に分散した金ナノ粒子を用いた。この水/ヘキサン界面に捕捉用レーザー光を対物レンズで集光すると、上層(ヘキサン)に分散していた発光性ナノ粒子が界面に捕捉されたことを暗視野顕微鏡画像と顕微蛍光スペクトルから明確に確認することが出来た。同様に、金ナノ粒子の水溶液と純ヘキサンを混合し、油水界面にレーザー光を集光すると、金八面体ナノ粒子が界面で安定に捕捉された。ここで重要な事は、発光性ナノ粒子のヘキサン溶液のみ、あるいは金ナノ粒子の純水溶液のみを対象とした均一系の実験では、同様の集光条件ではこれらのナノ粒子は全く捕捉出来なかったことである。すなわち、油水界面はナノ粒子の安定な捕捉を支援する。これは界面吸着によりナノ粒子の拡散運動が強く抑制されたためと考えられている。現在、液液界面での高分子鎖の光捕捉に挑戦している。我々は本手法をLiquid-Liquid Interface-assisted Optical Tweezers (LiLiI-OT)と名付け、化学反応への展開も将来的に目指す。当初の計画では2018年度において、油水界面での金ナノ粒子の捕捉と顕微分光追跡を実施し、有限要素法を用いた理論的検証を目指していた。実際に、水/ヘキサン界面において、金ナノ粒子の光捕捉に成功している。このとき、ヘキサン層に微量の有機溶媒を溶解させることで、表面増強ラマン散乱も実現できるであろう。有限要素法においては、金ナノ粒子近傍の増強電場を計算することに成功しており、光圧の理論的検証に向けて順調に進展している。しかしながら、水/ヘキサン界面では温度応答性高分子がヘキサン層側で不溶となるため、光捕捉に最適な系であるとは言い難い。イオン液体を含めた溶媒の最適な系を検討していく必要がある。上記に挙げた液液界面の溶媒選択の検討を進めつつ、以下のことも実施し研究計画を遂行する。(1)試料セルの改良、(2)レーザーの導入。(1)において、現在の独自開発したセルでは光圧を十分に作用することが難しい。より強い光圧を作用させるためには、高開口数の対物レンズを用いる必要があるが、そのためには液層の高さを、対物レンズの作動距離以下にまで狭めなければならない。そのための独自セルを改良する。(2)において、現有のレーザーでも十分ではあるが、今後の表面増強ラマン散乱分析に向けて、最適な発振波長を有するレーザーを導入する。そのために、有限要素法による理論計算、ならびに捕捉した金ナノ粒子の顕微消光スペクトル測定を実施し、理論・実験両面からSERS測定を遂行する環境を整えていく。

有限要素法においては、金ナノ粒子近傍の増強電場を計算することに成功しており、光圧の理論的検証に向けて順調に進展している。しかしながら、水/ヘキサン界面では温度応答性高分子がヘキサン層側で不溶となるため、光捕捉に最適な系であるとは言い難い。イオン液体を含めた溶媒の最適な系を検討していく必要がある。上記に挙げた液液界面の溶媒選択の検討を進めつつ、以下のことも実施し研究計画を遂行する。(1)試料セルの改良、(2)レーザーの導入。(1)において、現在の独自開発したセルでは光圧を十分に作用することが難しい。より強い光圧を作用させるためには、高開口数の対物レンズを用いる必要があるが、そのためには液層の高さを、対物レンズの作動距離以下にまで狭めなければならない。そのための独自セルを改良する。(2)において、現有のレーザーでも十分ではあるが、今後の表面増強ラマン散乱分析に向けて、最適な発振波長を有するレーザーを導入する。そのために、有限要素法による理論計算、ならびに捕捉した金ナノ粒子の顕微消光スペクトル測定を実施し、理論・実験両面からSERS測定を遂行する環境を整えていく。実験試薬・器具等の消耗品が安く入手できたため差額が生じた。生じた差額は翌年度の実験器具・試薬等の消耗品に使用する。
難治性根尖性歯周疾患形成の原因追究に関する多面的解析

難治性根尖性歯周炎の原因を明らかにする目的で、歯根端切除術あるいは抜歯により得られた根尖部におけるバイオフィルムについて、16s rRNA遺伝子解析法により検索した。さらに、走査型電子顕微鏡(SEM)による微細形態学的検索や、臨床的な診査も加えて、基礎と臨床の両面から病態を解析した。その結果、根尖孔外バイオフィルム以外にも、根尖病変の3次元的形状や根尖部の解剖学的形態、咬合性外傷といった他の要素も関与しており、難治性根尖性歯周炎はこれらの要素が複合した多様な病態を示すことが明らかになった。難治性根尖性歯周炎の多様な病態を解明する目的で、以下の実験を行った。難治性根尖性歯周炎罹患歯に対する外科的歯内療法および抜歯に際し、1根尖部の感染の実態を、術中におけるMicroscopeによる観察と術後に得られた根尖に対する16s rRNA遺伝子解析法あるいはSEMによる微細形態学的手法により、2根尖病変の大きさをCBCTによる画像検査により、3咬合性外傷の関与については、早期接触やブラキシズムなどの診査により、詳細に解析した。現在のところはまだ症例数を集めている段階なのでまとまった結果は出ていないが、1根尖部の感染の実態については、現在のところ外科的歯内療法で31%、抜歯で65%しか根尖孔外バイオフィルムが関与しておらず、難治性根尖性歯周炎の病因は他の要素も関与している可能性が示唆された。また、2根尖病変の大きさについては、CBCTを撮影している限られた症例の中ではあるが、根尖病変の大きさが大きく周囲の皮質骨を穿孔しているほど難治性になる印象を持っている。根尖孔外バイオフィルムの有無のと関係や術後の治癒の状況についても今後検討していく予定である。そして、3咬合性外傷の関与については、該当する症例数が極端に少ないため推測にはなるが、根尖孔外バイオフィルムの関与は少なく、根尖病変の大きさとの関連があるのではないかと考えている。今後さらに症例数を増やし、実験を継続していくことで、科学的なエビデンスに基づいた難治性根尖性歯周炎の診断法ならびに治療法を確立したい。難治性根尖性歯周炎に対する外科的歯内療法および抜歯に際し、1根尖部の感染の実態を、術中におけるMicroscopeによる観察と術後に得られた根尖に対する16s rRNA遺伝子解析法あるいはSEMによる微細形態学的手法により、2根尖病変の大きさをCBCTによる画像検査により、3咬合性外傷の関与については早期接触やブラキシズムなどの診査により、詳細に解析した。症例毎における解析と予後の再評価により、以下のような傾向が明らかになってきた。1根尖部の感染の実態については、これまでの研究により根尖孔外バイオフィルム以外の要素の関与の可能性が示唆されていたが、難治性根尖性歯周炎に至るまでの治療や時間の経過が影響しているように思われる症例をいくつか経験した。また、根尖部の感染の実態をより詳細に調べた方が病態に至った原因を考察できるのではないかと思われた症例も存在した。2根尖病変の大きさについては、当初は周囲の皮質骨を穿孔しているしているほど難治性になる印象を持っていたが、症例比較により必ずしもその要素だけでは判断できない可能性が示唆された。他の要素として生体応答性(宿主側の要因)が関与しているのではないかと思われた。3咬合性外傷の関与については、難治性根尖性歯周炎の直接的な原因因子ではなくて関与因子と考えられるが、1や2と合併している症例ではより対応が困難になるように思われた。難治性根尖性歯周炎の多様な病態を解明するためには、精度の高い臨床試料の採取と基礎的解析の両方が必要であることが明らかになった。今後さらに症例数を増やし、実験を継続していくことで、科学的エビデンスに基づいた難治性根尖性歯周炎の診断法ならびに治療法を確立したい。臨床研究の性格上、症例数を集めることが最も大変な要素であるが、過去の研究のデータもあるので、実験計画を大きく変更する必要はないと思われる。実験系についても問題なく機能しているので、研究遂行に大きな障害はないと考えている。難治性根尖性歯周炎罹患歯の根管充填直前の根管内および外科的歯内療法時の根尖孔外の切削片を採取し、16s rRNA遺伝子解析法によるバイオフィルムの解析を行った。また臨床診査やCBCTによる画像検査の結果と統合することにより、臨床と基礎の両面から包括的に難治性根尖性歯周炎の病態の解析を行った。その結果、難治性根尖性歯周炎罹患歯にもかかわらず根尖孔外バイオフィルムが検出されない症例も少なからず存在し、病態の成立過程において、細菌感染以外の要因も関与することが示唆された。一方で、根尖孔外バイオフィルムが検出された症例については、構成細菌種に新規の特定の傾向は認められなかった。また、根管内の感染源の根尖孔外への進出が想定されたが、証明となりうる細菌の分布傾向を見いだすこともできなかった(根管充填直前の根管内と外科的歯内療法時の根尖孔外のサンプルが両方揃っている症例数が少ないので、今後見いだせる可能性はあると考えている)。

いずれの場合においても症例別で、患者の個体差(免疫、咬合)や当該歯の既往歴(病態の発症に至る過程、治療経過)の影響が推察されるものが認められた。さらに、外科的歯内療法を行った症例の予後を追跡した結果、ここでも症例別で細菌感染、免疫、咬合の要素が治癒形態に関与することが確認された。したがって、難治性根尖性歯周炎が歯周病や顎関節症と同様の多因子性疾患であることが明らかになった。これらの結果は、難治性根尖性歯周炎における治療の難易度や予後の予測に役立つものと考える。難治性根尖性歯周炎の原因を明らかにする目的で、歯根端切除術あるいは抜歯により得られた根尖部におけるバイオフィルムについて、16s rRNA遺伝子解析法により検索した。さらに、走査型電子顕微鏡(SEM)による微細形態学的検索や、臨床的な診査も加えて、基礎と臨床の両面から病態を解析した。その結果、根尖孔外バイオフィルム以外にも、根尖病変の3次元的形状や根尖部の解剖学的形態、咬合性外傷といった他の要素も関与しており、難治性根尖性歯周炎はこれらの要素が複合した多様な病態を示すことが明らかになった。臨床研究の性格上、症例数を集めることが最も大変な要素であるが、過去の研究のデータもあるので、実験計画を大きく変更する必要はないと考えている。実験系についても問題なく機能しているので研究遂行に大きな障害はないと思われる。症例数については研究協力者との連携をさらに密にし、より質の高いデータを多く増やしていきたいと考えている。歯科保存学症例数については研究協力者との協力をさらに密にし、さらに質の高いデータを多く増やしていければと考えている。連携研究者が産休に入ったため、基礎的解析(16s rRNA遺伝子解析法、外注)が停滞しているためと考えられる。一方で、臨床試料の収集(症例数の蓄積)とすでに解析済の症例についての結果の検討は順調に進んできている状況なので、環境が整って基礎的解析が再開できれば研究の進展に関しては問題ないと考えている。次年度は基礎的解析(16s rRNA遺伝子解析法、外注)と学会発表、論文作成を行うので、次年度使用額も含めて予算は全て使用することになると考えている。
原子空孔制御による金属間化合物表面のナノ自己パターンニングと材料機能

本研究では、Ni-42,46,50at%Alの組成を有する金属間化合物の急冷凝固薄帯を作製し、薄帯中に凍結された過飽和空孔濃度の決定ならびに時効熱処理による過飽和空孔の自己組織化挙動の調査を行った。得られた急冷凝固薄帯のX線回折パターンを解析することによって、格子定数の精密化を行った。また各急冷凝固薄帯の密度を、定容積膨張法にて測定した。得られた格子定数と密度の値から、各組成の急冷凝固薄帯中に凍結された過飽和空孔の濃度を決定した。その結果、過飽和空孔濃度は明瞭な組成依存性を示すことがわかった。次いで、各組成の急冷凝固薄帯に対して973Kもしくは1073K、10時間の時効熱処理を行い、薄帯表面の形態の変化を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。その結果、N-42at%Alでは時効熱処理による表面形態の明瞭な変化は観察されなかったが、Ni-46at%AlとNi-50at%Alでは薄帯表面でナノスケールの微小なポアーの生成が確認された。ポアー密度は、Ni-46at%Alに比べてNi-50at%Alの方が明らかに高いが、いずれの場合も、時効温度の上昇によるポアー密度の顕著な変化は見られなかった。以上のことから、NiAl金属間化合物でも、FeAl金属間化合物同様、過飽和空孔の凝集によりナノポーラス表面が形成されることが明らかとなった。そこでさらに本研究では、Ni-50at%Al金属間化合物の単結晶を用いて、1673Kからの急冷によって凍結された過飽和熱空孔の自己組織化挙動を調査した。その結果、NiAl金属間化合物の表面に生成するナノポアーは、晶壁面を{011}面としており、そのためFeAl金属間化合物とは異なるナノポーラス表面形態となることがわかった。また、NiAl金属間化合物でもFeAl金属間化合物同様、急冷温度、時効温度、時効時間によってポアーサイズ、密度等が変化することが明らかとなった。本研究では、(1)FeAl単結晶のある特定の表面方位を利用して過飽和熱空孔の凝集プロセスを詳細に観察し、FeAl表面のナノ自己パターンニング機構を解明する、(2)現在申請中によって検討中のアークドロップ溶解プロセスを使って、過飽和熱空孔が利用可能な金属間化合物の探索を行う、(3)一部の金属間化合物に対して、過飽和熱空孔およびその凝集体と材料機能の関連を明らかにし、ナノ自己パターンニングの金属材料学的意義を確立すること等を目的としている。本年度はまず、Fe-48mol%Al単結晶を作製し、{001}、{011}、{111}各表面方位に対して、ナノ自己パターンニングの方位依存性を調査した。その結果、表面方位に依存して、特徴的なナノパターンが形成されることを明らかにした。そこで定量的解析が容易であった{111}表面について、急冷温度、時効温度、時効時間の各依存性を調査した。その結果、表面ナノパターンのサイズ、密度は急冷温度、時効温度、時効時間によって制御可能であることがわかった。次いで、Twin-Roll法を用いてNiAl、CoAl金属間化合物の急冷凝固薄帯中における過飽和空孔の凝集過程を調査した。

その結果、CoAl金属間化合物では、時効処理によって5nm以下の大きさのナノボイド生成が観察された。さらに、Twin-Roll法によってTiCo金属間化合物の急冷凝固薄帯を作製し、過飽和空孔の凝集挙動と水素吸収・放出特性に及ぼす影響について調査した。その結果、TiCo金属間化合物でも多量の過飽和空孔が凍結されていることが明らかとなったが、FeAl、NiAl、CoAl金属間化合物と異なり薄帯内部でのナノメソスケールのボイド形成は観察されなかった。しかし表面では過飽和空孔の凝集によるメソポーラス化が起こり、水素の吸収・放出速度を速めた。本研究では、(1)FeAl単結晶のある特定の表面方位を利用して過飽和熱空孔の凝集プロセスを詳細に観察し、FeAl表面のナノ自己パターンニング機構を解明する、(2)現在申請者によって検討中のアークドロップ溶解プロセスを使って、過飽和熱空孔が利用可能な金属間化合物の探索を行う、(3)一部の金属間化合物に対して、過飽和熱空孔およびその凝集体と材料機能の関連を明らかにし、ナノ自己パターンニングの金属材料学的意義を確立すること等を目的としている。本年度ではまず、Fe-48mol%Al単結晶の{111}表面方位をナノ自己パターンニングさせ、さらに粒径約5nmのナノ金微粒子を含む金コロイドを滴下して、ナノ金微粒子の分散に対する試料表面のナノパターンの影響を調査した。その結果、金コロイド滴下前の試料表面処理としてプラズマクリーニング、さらにアセトニトリルにょる試料表面の溶媒に対する濡れ性の改善、さらにコロイド滴下後の超音波振動が、金微粒子の分散に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。とりわけ、この3手法を適切に組み合わせることによって、ほぼすべてのナノ金微粒子が表面ナノポアーに挿入できた。次いで、Twin-Roll法を用いて、NiAl金属間化合物の急冷凝固薄帯中における過飽和空孔の凝集過程と、その組成依存性を調査した。その結果、NiAl急冷凝固薄帯の格子定数は、強い組成依存性を示した。その値は、過去に報告された水焼入れされたNiAl金属間化合物のものとよく一致しており、過飽和な熱空孔の凍結が示唆された。ところがそれらNiAl急冷凝固薄帯を700°Cで10時間、真空中で熱処理を施しても、格子定数の回復はまったく見られなかった。そこで、800°Cで10時間、真空中で熱処理を施した結果、47mol%Al以下のNi過剰側でのみ顕著な格子定数の回復が見られた。しかし、48.5mol%Al以上の化学量論組成近傍では、依然格子定数の回復が全く見られなかった。以上のことから、急冷凝固プロセスによって導入された過飽和熱空孔は、侵入型の不純物元素によってトラップされており、その結果格子定数が回復しないと考えられた。このことは、示差走査熱量測定の結果とも良く一致した。本研究では、Ni-42,46,50at%Alの組成を有する金属間化合物の急冷凝固薄帯を作製し、薄帯中に凍結された過飽和空孔濃度の決定ならびに時効熱処理による過飽和熱空孔の自己組織化挙動の調査を行った。得られた急冷凝固薄帯のX線回折パターンを解析することによって、格子定数の精密化を行った。また各急冷凝固薄帯の密度を、定容積膨張法にて測定した。得られた格子定数と密度の値から、各組成の急冷凝固薄帯中に凍結された過飽和空孔の濃度を決定した。その結果、過飽和空孔濃度は明瞭な組成依存性を示すことがわかった。次いで、各組成の急冷凝固薄帯に対して973Kもしくは1073K、10時間の時効熱処理を行い、薄帯表面の形態の変化を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。
組み合わせ速度集群法を用いた高ピーク強度準単色テラヘルツ光源の開発

近年大いに着目が高まり、急速に成長を遂げているテラヘルツ帯域光の分野において、既存の加速器を用いた高ピーク強度準単色テラヘルツ光源の基礎研究開発を行う。高ピーク強度光源は、性質変化を含む応用研究の飛躍的な促進に一役買うと期待される。高いピーク強度を実現するためには、放射位相が揃うコヒーレント放射を引き起こすのが良い。このための方法として、本研究では「組み合わせ速度集群法」を提案しその実証を行う。将来、ユーザー利用のための高ピーク強度テラヘルツ光源の拠点形成に繋げることを視野に入れ、本研究はその礎を築くものである。
がん幹細胞と微小環境の相互作用の解明とその分子機構を標的とした治療法開発

神経膠芽腫および大腸がんの幹細胞にRNAiライブラリーを導入し、がん幹細胞性、造腫瘍性に重要な遺伝子を検索すると同時にこれまでに同定した遺伝子について以下の研究を行った。1)RNAiを用いた摂動実験により、これまでに同定された遺伝子の上下関係を検索し、関連したシグナル経路毎に分類した。これにより、新規分子の解析が容易となり、がん幹細胞の腫瘍形成能に重要なシグナル伝達経路の描出が容易となった。2)Notchシグナルの標的遺伝子をノックダウンして造腫瘍性に必須な遺伝子を同定した。3)Wntシグナルが造腫瘍性に重要であることを証明し、β-cateninがmicroRNAを標的としていることを明らかにした。さらに、血管内皮細胞をはじめとした微小環境細胞の分泌するWntの重要性を解析している。4)機能未知の1回膜貫通型蛋白質EN-9、EN-10(仮称)の細胞内ドメイン結合蛋白質を同定し、さらに下流のシグナル経路の同定を進めている。5)7回膜貫通型蛋白質Lgr5の上流で機能する転写因子、miRNAを同定し、Lgr5が大腸がんで過剰発現している分子機構の一端を明らかにした。さらにリガンドの同定、下流シグナル経路の同定を進めている。6)APCにより活性化されるGEF分子Asefの大腸癌での過剰発現にはNotch3が重要な役割を果たしていることを明らかにした。Notch3を供給する細胞の同定を進めている。7)膜蛋白質EN-9、EN-10のモノクローナル抗体の作製を進めた。神経膠芽腫および大腸がんの幹細胞にRNAiライブラリーを導入することにより同定した造腫瘍性に重要な遺伝子について以下の研究を行った。1)機能未知の1回膜貫通型蛋白質EN-9、EN-10(仮称)が神経膠芽腫の運動および生存に重要な役割を果たしていることを見出した。さらに、細胞内ドメイン結合蛋白質を同定し、下流のシグナル経路の同定を進めた。2)Lgr5が大腸がんでの過剰発現にはGATA6が重要な役割を果たしていることを明らかにした。3)Lgr5のリガンドがR-spondinであることが報告されたが、大腸がん培養上清中にLgr5依存的にCREBの活性化を引き起こす活性が存在することを見出した。R-spondin以外のリガンドである可能性もある。4)APCにより活性化されるGEF分子Asefの大腸がんでの過剰発現にはNotchシグナルが関与していることを明らかにした。さらに、微小環境中の血管内皮細胞の発現するNotchリガンドがAsefの過剰発現に重要な役割を果たしていることを見出した。5)造腫瘍性に重要であることを明らかにしたncRNA2種類の機能を解析し、そのうちの一つNR Xは低酸素で誘導されることを明らかにした。さらに、NR Xの機能を明らかにするために結合タンパク質の同定を試みた。大腸がんおよび脳腫瘍の造腫瘍性、幹細胞性と微小環境細胞の相互作用について解析し、治療法開発のための基礎的知見を得ることを目的として研究を進め、以下の結果を得た。1)神経膠芽腫幹細胞を用いたRNAiスクリーニングにより幹細胞マーカーの発現および造腫瘍性に必須の遺伝子を多数同定した。2)膜蛋白質EN-9、EN-10が、神経膠芽腫幹細胞の運動、浸潤、造腫瘍性に重要な役割を果たしていることを見出した。さらに、NE-9およびNE10がユビキチンライゲース複合体に含まれるKLHL20と結合することを明らかにした。3)大腸がんでは、7回膜貫通型蛋白質Lgr5がmiR-363-転写因子GATA6経路により過剰発現していることを明らかにした。さらに、Lgr5、GATA6の過剰発現が大腸がんの造腫瘍性に重要な役割を果たしていることを示した。4)大腸がんではAsefがNotch3-miR-1経路により過剰発現していることを見出した。5)大腸がん検体から大腸がん幹細胞(CD44+CD133+)を分取し、実験に使用可能とすることに成功した。CD44+CD133+は、CD44-CD133-細胞に比較してLgr5、Sox2、Oct4などの幹細胞マーカーの発現が高く、sphere形成能、造腫瘍性ともに高かった。6)新たに、大腸がん幹細胞の造腫瘍性、低酸素状態で発現の増大するnon-coding RNA(ncRNA)の一種NR-Xを見出し、機能を解析した。7)神経膠芽腫ではDNAのhydroxymethyl化が亢進していること、hydroxymethyl化を触媒する酵素TET1の発現が増大していることを見出した。大腸がんおよび脳腫瘍の造腫瘍性、幹細胞性、微小環境細胞との相互作用について解析し、以下の結果を得た。1)血管内皮細胞の発現するNotchリガンドDLLが、大腸がん細胞のNotch-Asef経路を活性化することを明らかにした。2)癌幹細胞マーカーLGR5の発現を制御する転写因子SOX9が神経膠芽腫の造腫瘍性に重要な役割を果たしていることを見出した。3)大腸がん細胞の造腫瘍性に重要な役割を果たすnon-coding RNA(ncRNA)NR-Xが転写因子UHRF1と複合体を形成することを見出し、さらにユビキチンリガーゼーβ-TRCPーproteasomeによるUHRFの分解を阻害して安定化することを明らかにした。4)Wnt/β-cateninシグナルの最も重要な標的遺伝子c-Mycの標的遺伝子を探索することにより新規ncRNAを同定しMYUと命名した。

MYUはゲノム上において機能未知の遺伝子Vps9d1の相補鎖に存在し、アンチセンスRNAとして機能してVps9d1の発現を抑制することを明らかにした。また、MYUがRNA結合タンパク質hnRNP-Kに結合することを見出した。5)大腸がん検体から分離した大腸がん幹細胞(CD44+CD133+)の造腫瘍性に重要なncRNA CASCA(命名)及びNR-Yを見出した。CASCAまたはNR-Yの発現抑制により、大腸がん細胞の無血清三次元培養での増殖および免疫不全マウスでの増殖が抑制された。二次元平面培養での大腸がん細胞の増殖は影響を受けなかった。6)DNAのhydroxymethyl化を触媒する酵素TET1の発現をノックダウンすると神経膠芽腫は造腫瘍性を失うことを見出した。さらに、hydroxymethyl化されたcytosineにはCHTOPが特異的に結合してmethylosome複合体をリクルートし、がん化に重要な遺伝子群の発現を促進することを明らかにした。1)MYUの標的Vps9d1が膜タンパク質のエンドサイトーシスに関わるGタンパク質Rab5のGEFとして機能すること、EGFRのシグナル伝達及びエンドサイトーシスに関わるアダプタータンパク質Grb2と結合することを明らかにした。MYUがVps9d1の発現制御を介して、EGFシグナリングの調節を担う可能性が示唆された。2)さらに、MYUは、hnRNPKと結合することによりCDK6を安定化し、細胞周期のG1-S移行を促進することを見出した。Wnt/β-catenin/c-Myc経路はCDK4の直接制御とMYUを介したCDK6の活性制御とにより細胞周期を制御していると考えられる。3)CASCAがRNA結合タンパク質hnRNPLと結合することを明らかにした。さらに下流遺伝子の探索を行い、サイトカインのコレセプターを見出した。また、NR-Yについても結合タンパク質の同定に成功した。機能解析の結果、CASCA及びNR-Yは微小環境の制御により大腸がん細胞の造腫瘍性を促進している可能性が示唆された。4)DNAのhydroxymethyl化が神経膠芽腫幹細胞の造腫瘍性に重用な役割を果たしていることを明らかにした。TET1あるいはCHTOPをノックダウンするとクロマチン構造がtightになることから、DNAのhydroxymethyl化がクロマチン構造を制御することによりがん関連遺伝子の発現を制御している可能性が示唆された。さらに、TET1がmRNAのhydroxymethyl化を引き起こすことを明らかにし、その機能を解析した。5)大腸がん細胞における転写因子GATA6の造腫瘍性に重要な役割を担うLGR5以外の標的を探索し、増殖因子REG4を同定した。REG4とLGR5両方をノックダウンすることにより、大腸がん細胞の造腫瘍性はGATA6をノックダウンした場合と同程度に抑制された。REG4はLGR5と異なり平面培養での大腸がん細胞の増殖に重要な役割を果たしていることが示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。1)血管内皮細胞と大腸がん細胞が相互作用して、NotchリガンドDLL-Notch-Asef経路を活性化することを示した。
共焦点レーザー顕微鏡によるヒト肥大前立腺平滑筋細胞のカルシウム動態の検討

1.当研究を行うにあたり、平滑筋採集の組織内最適部位を決定するためにautoradiographyの画像解析を用いてα1受容体含有量の局在差の計測を行った。α1受容体含有量は部位により差異を示し、腺房の中心部の平滑筋は豊富に同受容体を有しており、交感神経を介した排尿障害の中心であることが示され、採集は同部位より行うことが望ましいことが示された。この結果の一部をHistochemical Journal誌に報告を行った。2.前立腺肥大症患者より得られた前立腺組織より、腺房結節を同定し、ここから間質組織を分離し、培養を行った。この細胞にカルシウムと特異的に結合するFLUO-3を取り込ませ、α1受容体を特異的に刺激する、phenylephrineによる刺激時の動態の観察を共焦点顕微鏡で行った。その結果、次のことが示された。1)同刺激により、細胞内のカルシウム濃度は著しい上昇を認めた。2)その変化は緩徐であり、かつpolyphasicであることが示された。3)刺激後の反応の緩徐さは特徴的であり、濃度変化が生じる迄に数分を要した。この変化は、膀胱の平滑筋に見られるcarbachol刺激による細胞内カルシウム濃度の上昇が鋭敏かつ単一であるのとはpatternを異にする。このことは排尿に対し、前立腺平滑筋の作用は抑制的であり、かつこの抑制作用は、随意筋の補助的役割を示すためであると考えられた。2.の内容についてはさらに定量的検討を行い、投稿準備中である。以上のことより、前立腺平滑筋の収縮に対するα1受容体を介した細胞内カルシウムの動態が明らかになった。この結果をもとに、塩酸タムスロシン等の拮抗薬の投与によるpattern変化を解析し、作用機序の解明、より選択的な排尿障害治療の開発を行っていきたい。
トドマツの垂直分布に伴う遺伝的変異に関する研究

本研究は、北海道内・重要林業樹種トドマツ種内変異のうち、標高差に伴う産地の遺伝的特性を解明するためにおこなわれ、次の研究成果が得られた。主として東京大学北海道演習林のフィールドで行った。1.トドマツ標高産地試験18年間の結果2.トドマツの垂直環境傾度に対する種特性3.標高差に伴うトドマツの材質4.標高産地別次代家系植栽木の19年生時の成長と着花5.トドマツ植栽木の着花開始年と樹体の大きさ6.高標高および低標高産トドマツ接木クローンの成長と着花7.トドマツ高芽接ぎクローンの12年間の成長と着花8.トドマツ低・高標高地間の交雑次代苗の成長9.トドマツ標高別高別次代家系苗の植栽18年目にみられた諸被害10.森林限界付近におけるトドマツの伏条更新11.北海道におけるスクレロデリス枝枯病に対するトドマツの感受性と種子産地の標高との関係12.トドマツ天然林の地域区分境界領域での遺伝的交錯現象以上の研究成果から、北海道中部におけるトドマツ種苗区分に標高の要素を取り入れ際の標高界を提示した。得られた結果は、トドマツ遺伝子資源の探索・収集・相互作用に必要な情報を提供するものと考える。トドマツの垂直分布に伴う遺伝的変異に関する研究をおこなうために、研究分担者は次のような研究をおこなった。東京大学北海道演習林の標高別産地試験地6地点(230、410、530、730、930、1100m)と230mの展示樹木園において次の調査が行われた。1.植栽木の成長(樹高、胸高直径)を測定し、資料の分析中である(倉橋・渡邊)。2.植栽木の着花(雌・雄)を調べ、球果・種子を採取しその性状を分析中である(倉橋・渡邊)。この形質については第子屈地域においても調べた。3.植栽木の病害・発生および主要病原菌の生活央を調査し検討中である(高橋)。4.標高別産地試験地のうち530mと930mの2箇所に気温データを収集するために気象観測装置を設置した(倉橋)。本年度の実績の中で、成長と着花性について次の知見が得られた。トドマツには標高230750mと9401200mの高・低両標高域の集団の間に相当の成長。着花傾向に差があるといえる。高標高域の中には樹高の小さいうちに着花する習性をもつ個体が存在することが明らかになった。このような傾向の違いは接木クローンでも確かめられた。以上の結果は、平成5年4月の日本林学会大会で発表するため準備を進めている。他の成果については次年度以降学会等で発表する。トドマツの垂直分布に伴う遺伝的変異に関する研究を行なうために,研究分担者は,次のような研究をおこなった。1.東京大学北海道演習林の標高別産地試験地6地点(230,410,530,730,930,1100m)と230mの展示樹木園において植栽木について次の調査がおこなわれた。(1)成長(樹高,胸高直径)を測定し,資料の分析中である(倉橋・渡邊)(2)着花(雄・雌)を調べ,球果・種子を採取し,その性状を分析中である(倉橋・渡邊)(3)トドマツ枝枯病調査を行い,病害抵抗性を検討中である(高橋)(4)立木と間伐木を対象に材質を調査分析中である(中村)2.東京大学北海道演習林の森林限界付近1200mにおいて伏条更新を行っているトドマツ個体が観察された。(木佐貫・木村・倉橋)森林限界付近に生育するトドマツ集団は伏条更新という栄養繁殖を行う特性を持った遺伝的に特異な集団であると類推される。

2の内容は、新しい知見と考え,第42回日本林学会北海道支部研究発表会で発表(1993年11月)した。トドマツの垂直分布に伴う遺伝的変異に関する研究をおこなうため,研究分担者は次の研究・とりまとめをおこなった。フィールドは主として東京大学北海道演習林のトドマツ標高別相互植栽試験地および展示樹木園において調査研究をおこなった。(1)トドマツ標高産地試験18年間の結果(倉橋・木佐貫)(2)標高差に伴う材質(中村)(3)トドマツ標高別次代家系苗の植栽18年目にみられた諸被害(高橋・倉橋)(1)および(2)の内容については,第43回日本林学会北海道支部研究会で発表(1994年10月)した。以上の結果から,トドマツ種苗配布地域に標高区分を導入する基礎的情報を明らかにした。