hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元マトリックスによる上皮-間葉相互作用メカニズムの解明と歯再生への応用

歯の発生過程において、上皮-間葉相互作用は組織文化に重要な因子の1つである。また、その上皮-間葉間には基底膜のような細胞外マトリックスにより支持され、この細胞-細胞外マトリックスの相互作用の解明が歯の発生の理解のために重要と考えられる。我々の研究からは、3Dマトリックス上でのIntegrin-Fibronectinシグナリングにも2D同様にFAKの役割は重要、特に細胞の移動能に関して必要な分子である事が示唆された。さらに、新規3次元マトリックス培養法により、歯原性細胞を用いてマトリックス間葉組織の相互作用について検討した。方法としては、新規3次元マトリックス上で、歯原性上皮細胞および未分化歯原性間葉細胞を培養し、さまざまな基質でコートした2D上での培養細胞と、RT-PCRにより発現分子を比較した。その結果、歯原性上皮細胞でのアメロジェニン発現は3Dマトリックス上で増加・フィブロネクチン上で減少し、アメロブラスチン発現はフィブロネクチン上で減少、エナメライシン発現もフィブロネクチンで減少・3D上で増加が認められた。未分化歯原性間葉細胞では、デンティンシアロプロテイン発現は、3Dとフィブロネクチン上で減少・ラミニン1上で増加することが認められた。これらのことから、歯原性上皮細胞では、3Dマトリックス中のフィブロネクチン以外の基質によってアメロジェニン発現が増加することが考えられ、また未分化歯原性間葉細胞については、3Dマトリックス上では象牙芽細胞への分化は促進されなかったが、ラミニン1によって促進される可能性が考えられた。以上の結果は、細胞外マトリックスの組成をコントロールすることで、歯原性間葉細胞の分化誘導を行い、さらには人工象牙質作成の為の細胞培養法の確立の為の基礎知見となると考えられる。また、その上皮-間葉間には基底膜のような細胞外マトリックスにより支持され、この細砲-細胞外マトリックスの相互作用の解明が歯の発生の理解のために重要と考えられる。我々は、新規3次元マトリックス培養法により、まずマトリックス間葉組織の相互作用について検討した。新規3次元マトリックス培養法では細胞接着分子インテグリンα5β1と細胞外マトリックスであるフィブロネクチンの相互作用に変化が認められ、その下流分子であるfocal adhesion kinase (FAK)の活性化に影響を及ぼす事が知られている。そこで我々はFAK分子を欠損した細胞を用いて、新規3次元マトリックス培養におけるインテグリン-フィブロネクチンシグナリングについて解析を行った。方法としては、繊維芽細胞を用いて合成させた新規3次元マトリックスに、FAK欠失紬胞を撒き、細胞の3D matrix adhesionの形成・3Dマトリックス上での形状の違い・移動能を、免疫染色法、顕微鏡を用いた経時的観察・計測により解析した。通常2Dマトリックス上では、FAK欠失細胞はfocal adhesionは増加し、focal adhesionのturn overに異常を生じ、また移動能も欠失する事が報告されている。一方、3Dマトリックス上では、3D matrix adhesion様の接着班は形成するが,adhesionの大きさがFAK+/+細胞よりも太く短い。細胞形状は、2Dマトリックス上では、比較的円形であるが、3Dマトリックス上では、FAK+/+細胞と同様に長い突起伸展が認められるが、その長さがFAK+/+細胞よりも短い。移動能に関して、FAK+/+細胞と比較し、顕著に減少している。以上の事から、3Dマトリックス上でのインテグリン-フィブロネクチンシグナリングにもFAKの役割は重要、特に細胞の移動能に関して必要な分子である事が示唆された。以後、歯原性細胞を用いて、3Dマトリックス上でのインテグリンのシグナリングの関係を解析していく予定である。

以上の結果は、細胞外マトリックスの組成をコントロールすることで、歯原性間葉細胞の分化誘導を行い、さらには人工象牙質作成の為の細胞培養法の確立の為の基礎知見となると考えられる。
先天性横隔膜ヘルニアの低形成肺に対する出生後の肺成長促進治療に関する研究

新生児外科疾患は、周産期・周術期管理、手術手技・薬物療法の発展や医療機器の発達によりその予後が大きく改善した。しかし、先天性横隔膜ヘルニア(CDH)は、いまだに高い死亡率を示す予後不良な疾患である。CDHの予後を決定する因子は肺の低形成と新生児遷延性肺高血圧(以下PPHN)である。特に肺低形成に起因する絶対換気量の不足は決定的な予後不良因子となる。肺低形成の治療は、胎児の気管閉塞術にて肺の発育を促す試みが行われているが、結果は出生後治療と差がなく、むしろ早産率を増加させた。従って現状では肺の発達を促す薬物治療が、実際的で応用範囲が広いと考えられる。肺発生過程には、FGFやIGFといった種々の増殖因子の関与が判明している。我々はマウスの胎齢11日目から18日目までの肺を摘出し,RT-PCR法を用いて各時期の胎児肺におけるIGF-1,IGF-2,IGF-1R,IGF-2Rの発現について定量化を行った。その後,胎齢17日目に摘出した胎児肺に対して48時間の組織培養を行い,IGF-1,IGF-2投与群と非投与群について,抗BrdU染色,TTF-1,SP-Cを用いた免疫染色による比較検討を行った。その結果,IGF-1Rは管状期から嚢状期にm-RNAの発現の強い上昇を認めた。また,組織培養後の抗BrdU抗体染色では,IGF-1,IGF-2投与群は,非投与群と比較して間質細胞の細胞数において有意な増加を認めた。また,TTF-1,SP-C免疫染色においても,IGF-1,IGF-2投与群において、陽性細胞の増加をみた。IGF-1Rは、肺発生過程の管状期から嚢状期に強く発現し,成獣になると発現は低下する。肺発生の上皮間質相互作用においてIGF-1,IGF-2は,IGF-1Rを介して間質細胞に働きかけ,肺胞上皮の成熟を促進する可能性が示唆された。この結果,胎児期の母体へのIGF投与は,低形成肺の成熟を促進できる可能性が示唆された。しかし、先天性横隔膜ヘルニア(以下CDH)は、いまだに高い死亡率を示す予後不良な疾患である。CDHの予後を決定する因子は肺の低形成と新生児遷延性肺高血圧である。特に、肺低形成に起因する絶対換気量の不足は決定的な予後不良因子となる。産科領域の進歩により、CDHも出生前診断される症例が増加してきたが、出生前に診断される症例は特に重症例が多く、横隔膜全欠損症例のしめる割合が高く、肺低形成も高度な症例が多い。この肺低形成の治療は、胎児治療にて肺の発育を促す試みが行われているが、出生前に出生後の予後を正確に予測するのは困難で胎児治療の適応や時期についてのコンセンサスが得られない。従って現状では出生後に肺の発達を促す方法が、実際的で応用範囲が広いと考えられる。

本研究ではヒトでの臨床応用を前提として大動物である羊を用いて胎児にCDHを作成し、出生後に低形成肺の発達を促す方法として液体換気、Insulin like growthfactor(以下IGF)の遺伝子導入、成長ホルモン投与を行い、その効果を検討し、低形成肺の新しい治療法の開発を目的としている。今年度はCDHの臨床例において胎児麻酔群と非胎児麻酔群では出生後の炎症性サイトカインの上昇が異なり、IL-6,TNF-αが胎児麻酔群では上昇が抑制されていることを実証し、ラットの実験でも証明されつつある。また口唇裂自然発症CL/Fr胎児マウスの口唇を無血清器官培養し、培養液中に外因性にTGF-β3を投与し2日間培養を行った。口唇裂自然発症CL/Fr胎児マウスの口唇癒合は、TGF-β3によって濃度依存的に亢進することが観察された。また、同時に、血管新生のマーカーであるF1k-1,CD31、細胞増殖マーカーであるCyclin D1の発現の亢進がRT-PCR法と免疫染色法とWestern Blotting法を用いた実験により観察された。つまり、TGF-β3の濃度依存的な口唇癒合の亢進のメカニズムとして血管新生、細胞増殖を介していることが考えられることを我々は示唆することができた。TGF-β3の発現を誘導する羊水中因子の解析は、引き続き進行中である。この系を胎仔肺のtissue cultureに応用し、低形成肺の発達をin vitroで促進する方法について検討開始したところである。新生児外科疾患は、周産期・周術期管理、手術手技・薬物療法の発展や医療機器の発達によりその予後が大きく改善した。しかし、先天性横隔膜ヘルニア(CDH)は、いまだに高い死亡率を示す予後不良な疾患である。CDHの予後を決定する因子は肺の低形成と新生児遷延性肺高血圧(以下PPHN)である。特に、肺低形成に起因する絶対換気量の不足は決定的な予後不良因子となる。産科領域の進歩により、先天性横隔膜ヘルニアも出生前診断される症例が増加してきたが、出生前に診断される症例は特に重症例が多く、横隔膜全欠損症例のしめる割合が高く、肺低形成も高度な症例が多い。この肺低形成の治療は、胎児治療にて肺の発育を促す試みが行われているが、出生前に出生後の予後を正確に予測するのは困難で胎児治療の適応や時期についてのコンセンサスが得られない。従って現状では出生後に肺の発達を促す方法が、実際的で応用範囲が広いと考えられる。本研究ではヒトでの臨床応用を前提として大動物である羊を用いて胎児に横隔膜ヘルニアを作成し、出生後に低形成肺の発達を促す方法として液体換気、Insulin like growthfactor(以下IGF)の遺伝子導入、成長ホルモン投与を行い、その効果を検討し、低形成肺の新しい治療法の開発を目的とする。特に肺低形成に起因する絶対換気量の不足は決定的な予後不良因子となる。肺低形成の治療は、胎児の気管閉塞術にて肺の発育を促す試みが行われているが、結果は出生後治療と差がなく、むしろ早産率を増加させた。従って現状では肺の発達を促す薬物治療が、実際的で応用範囲が広いと考えられる。肺発生過程には、FGFやIGFといった種々の増殖因子の関与が判明している。我々はマウスの胎齢11日目から18日目までの肺を摘出し,RT-PCR法を用いて各時期の胎児肺におけるIGF-1,IGF-2,IGF-IR,IGF-2Rの発現について定量化を行った。
歌学習臨界期におけるキンカチョウ脳内CREBの活性化と遺伝子発現変動

ヒト言語学習のモデル実験系として有望なキンカチョウの歌制御中枢を材料として、学習による言語中枢形成機構の解明を試みた。具体的には歌学習過程における転写因子CREBの活性花状態と下流遺伝子の発現変動を調べることにより、CREBの活性化が歌学習機構においで果たす役割を明らかにするとともに学習過程の指標どなる遺伝子を検索し、学習によって言語中枢で何が変化するのか突き止めることを目指した。これまで、マウスやショウジョウバエでPKCなどさまざまな遺伝子破壊実験により、長期記憶が低下したとの論文が報告されていたが、学習によって脳内の器質的変化を見い出し得たとの報告は無い。ところが、我々の観察している、CREBのリン酸化と、その下流遺伝子の発現パターンを指標にすると、学習による脳内の変化を検出できる可能性がある。キンカチョウの歌は、学習依存的でかつその歌学習にも臨界期が存在し、言語学習モデルとして海外で注目されつつあるが、分子生物学的解析が極端に遅れていた。我々は本年度、キンカチョウ脳の歌中枢に発現するグルタミン受容体19種をクローニングした。その結果、転写因子CREBと同様、、グルタミン受容体のほとんどが、哺乳類の相同分子に対して、アミノ酸配列上90%以上の相同性を有することが判明した。またこれらのグルタミン受容体の特異的配列をプローブとした分子マッピングにより、キンカチョウ脳の歌中枢のそれぞれに特異的に発現するグルタミン受容体サブセットが明らかとなった。また、歌学習臨界期に特異的に歌中枢に発現する遺伝子も認められ、キンカチョウを言語学習モデルとして使うことにより、言語学習の基本的メカニズムに迫まり得る可能性が見い出された。
映像音声情報を用いたサッカーコーチ養成教材の開発に関する研究

本研究では,従来定量的に取り扱うことができなかった戦術・技術に関するゲームパフォーマンス映像音声情報を体系的に処理し,その定性的特性からサッカーの戦術・技術理論およびそのコーチングに関する論理を検証すること.およびその結果に基づいて,サッカーに専門的なコーチ養成のための映像音声教材を開発すること,を目的とした。サッカーの戦術・技術に関するゲームパフォーマンス映像音声情報を体系的に収集し,その定性的特性からサッカーの戦術・技術理論およびそのコーチングに関する論理を検証した。調査対象:少年団(小学生),ジュニアユース(中学生),ユース(高校生),大学生,プロ(J)リーグ,女子リーグ,男女日本代表チームに層化し,合計約200試合を対象とした。調査時期:平成10年4月平成10年7月。具体的な調査期日は,リーグ,トーナメント,クラブ,チームの年間行事計画に対応させる。全調査期間に1年間を要し,平成9年度から継続した。平成9年度の研究内容の継続に加えて,文部省社会体育指導者資格付与制度のB級およびC級,(財)日本サッカー協会S級コーチ養成カリキュラムに準拠して,サッカーに専門的なコーチ養成のための映像音声教材を開発を試みた。合わせて,調査対象者への結果の還元,(財)日本サッカー協会への結果報告,研究のまとめを行った。教材作成:教材はサッカーゲームの戦術と技術を区別して,戦術・技術理論体系ならびにそのコーチング論理体系に対応した映像音声データによって構成した。教材はHi-8,VHSおよびDV(デジタルビデオ)を媒体とした。総括:研究の全体的なまとめをして報告書を作成するとともに,学術雑誌に発表した。本研究では、従来定量的に取り扱うことができなかった戦術・技術に関するゲームパフォーマンス映像音声情報を体系的に処理し、その定性的特性からサッカーの戦術・技術理論およびそのコーチングに関する論理を検証すること、およびその結果に基づいて、サッカーに専門的なコーチ養成のための映像音声教材を開発することを目的とした。サッカーの戦術・技術に関するゲームパフォーマンス映像音声情報を体系的に収集すること、およびその定性的特性からサッカーの戦術・技術理論およびそのコーチングに関する論理を検証することを進めた。調査対象:少年団(小学生)、ジュニアコース(中学生)、コース(高校生)、大学生、プロ(J)リ-グ、および女子リ-グに層化し、合計約300試合を収集した。調査時期:平成9年7月平成10年1月。具体的な調査期日は、リ-グ、ト-ナメント、クラブ、チームの年間行事計画に対応させた。そのために、調査期間が平成10年度までに及んでいる。調査の打ち合わせ、測定・分析機器の準備などは、平成9年7月までに行った。平成10年度シ-ズンについての準備は平成10年2月までに行った。調査内容:サッカーゲームの戦術・技術に関する映像音声データ。収集方法:調査対象グループごとの公式試合を試合会場にてVTRに収録した。テレビ放映される試合は録画した。同日に調査対象の試合が開催されるために:複数の撮影チームを用意した。分析方法:文部省社会体育指導者資格付与制度のB級およびC級、(財)日本サッカー協会S級コーチ養成カリキュラムに準拠して、戦術・技術体系を仮説した。この構成内容に従って収集された映像音声データを集約する手続きを進めた。収録された映像から必要な戦術・技術データを抜き取るために、簡易映像音声編集システム機器を用いた。サッカーゲームの戦術・技術構造の検証の定性的分析には、デルファイ法、特性要因分析法、親和法を用いた。調査系統:(財)サッカー協会、全日本大学サッカー連盟、(財)日本プロサッカーリ-グの協力を得て調査を実施した。本研究では,従来定量的に取り扱うことができなかった戦術・技術に関するゲームパフォーマンス映像音声情報を体系的に処理し,その定性的特性からサッカーの戦術・技術理論およびそのコーチングに関する論理を検証すること,およびその結果に基づいて,サッカーに専門的なコーチ養成のための映像音声教材を開発すること,を目的とした。

サッカーの戦術・技術に関するゲームパフォーマンス映像音声情報を体系的に収集し,その定性的特性からサッカーの戦術・技術理論およびそのコーチングに関する論理を検証した。調査対象:少年団(小学生),ジュニアユース(中学生),ユース(高校生),大学生,プロ(J)リーグ,女子リーグ,男女日本代表チームに層化し,合計約200試合を対象とした。調査時期:平成10年4月平成10年7月。具体的な調査期日は,リーグ,トーナント,クラブ,チームの年間行事計画に対応させる。全調査期間に1年間を要し,平成9年度から継続した。平成9年度の研究内容の継続に加えて,文部省社会体育指導者資格付与制度のB級およびC級,(財)日本サッカー協会S級コーチ養成カリキュラムに準拠して,サッカーに専門的なコーチ養成のための映像音声教材を開発を試みた。合わせて,調査対象者への結果の還元,(財)日本サッカー協会への結果報告,研究のまとめを行った。教材作成:教材はサッカーゲームの戦術と技術を区別して,戦術・技術理論体系ならびにそのコーチング論理体系に対応した映像音声データによって構成した。教材はHi-8,VHSおよびDV(デジタルビデオ)を媒体とした。総括:研究の全体的なまとめをして報告書を作成するとともに,学術雑誌に発表した。
日本人一般集団における食物および栄養摂取と眼圧の推移に関する追跡研究

茨城県水戸市内の某総合病院の人間ドック部門を受診した成人男女を対象として、血圧、肥満度(BMI)、喫煙習慣、栄養およびアルコールの摂取状態などの身体因子や生活習慣と眼圧値の変動との関連性について明らかにすることを目的とした1年間の追跡調査を行った。対象は2000年度と2001年度の両年度に茨城県水戸市内の某総合病院の人間ドック部門を受診し、かつ本研究におけるインフォームドコンセントにて同意の得られた成人男女251名(男性193名、女性58名)である。栄養およびアルコールの摂取に関する調査は、米国で開発され国立がんセンターのグループが日本人向けに改訂した半定量式食物摂取頻度調査票(SQFFQ)を用いて(2001年度のドック受診時に実施)、約130種にのぼる食品の過去1年間におけるおおよその摂取頻度と1回あたりの摂取量を調査し、対象者別に1日平均の食品別推定摂取量および栄養素摂取量を算出した。アルコールについては、日本酒、焼酎、ビール、ウイスキー、ワインについて調査し、対象者別に1日平均の推定エタノール摂取量を算出した。眼圧は両年度ともに、非接触式圧平眼圧計(NT-2000,NIDEK, Japan)を用いて両眼とも3回ずつ計6回測定し、その平均値を用いた。重回帰分析により眼圧の1年間の変動量(ΔIOP)に関連している身体因子および生活習慣を検討した。性と年齢で調整した重回帰分析により解析した結果、収縮期血圧値の変動量(ΔSBP)、拡張期血圧値の変動量(ΔDBP)および肥満度(BMI)の変動量(ΔBMI)と眼圧値の変動量(ΔIOP)とはそれぞれ有意な正の関連が認められた(P値はそれぞれP=0.010,P=0.051,P=0.074)。本研究の結果から、血圧およびBMIの上昇は眼圧の上昇に関与することが示唆された。茨城県水戸市内の某総合病院の人間ドック部門を受診した成人男女567名に対し、個別に文書と口頭にてインフォームドコンセントを実施し、同意の得られた501名(28歳80歳男性386名、35歳78歳女性115名)を本研究の対象者とした。栄養摂取に関する調査は、米国で開発され国立がんセンターのグループが日本人向けに改訂した半定量式食物摂取頻度調査票(SQFFQ)を用いて、約130種にのぼる食品の過去1年間におけるおおよその摂取頻度と1回あたりの摂取量を調査し、対象者別に1日平均の食品別推定摂取量および栄養素摂取量を算出した。また、アルコールについては、日本酒、焼酎、ビール、ウイスキー、ワインについて同様に調査し、摂取エタノール量を算出した。眼圧は非接触式圧平眼圧計を用いて両眼とも3回ずつ計6回測定し、解析には左右の眼圧値の平均値を用いた。眼圧の平均値は男性が12.9±3.1mmHg、女性が11.9±2.8mmHgであった。現在までに、身長、体重、血圧などの身体因子とエタノール摂取量については解析が完了した。一方、食品別推定摂取量および栄養素摂取量についてはデータの入力および解析中である。性・年齢で調整した重回帰分析で解析した結果、BMI(Body mass index)、収縮期血圧、拡張期血圧およびエタノール摂取量は、眼圧と正の関連が認められた。本研究の結果から、習慣的な多量のアルコール摂取は眼圧を上昇させる可能性があることが明らかになった。
ブラシノステロイドの生合成と感受性を制御する機構に関する研究

報告者はシロイヌナズナからブラシノステロイド(BR)生合成における鍵酵素をコードするBR60x1, BR60x2遺伝子をクローニングして機能を証明した。これら2つの遺伝子の発現について詳細に調べるためにシロイヌナズナを用いてBR6ox1:GUS, BR6ox2:GUSの2つのレポーター株を作出し、BR6位酸化酵素遺伝子の発現制御について明所、暗所で発芽させた芽生えを用いて調べた。その結果、環境に応答してBR生合成遺伝子の発現する器官が変化し、それに従って植物個体の形態形成を制御する仕組みが備わっていることが示された。次に、光照射後のBR生合成遺伝子の発現部位、時期をさらに詳細に調べた。その結果、BR合成酵素のうち、活性型BR合成に関わるBR60x1, BR60x2, Dwf4などの酵素をコードする遺伝子の発現が、光照射後に、フックと子葉で強く誘導された。この遺伝子発現誘導は、光照射によるフックの解消や、子葉の拡大、子葉に於ける維管束の発達に先だって起こることが分かった。また、これら3つの植物の応答は、BR生合成の阻害剤Brzで抑えられることを確認しつつある。従って、フックの解消や子葉の発達などの光形態形成の諸過程がBR生合成の活性化を介して制御を受けていることが初めて明らかになってきた。BR感受性は環境要因や器官特異的に異なることが知られているがその制御機構も不明であった。オーキシンのシグナル伝達に関与することが知られている転写調節因子Aux/IAAの変異体を解析した結果、Aux/IAAがブラシノステロイドの器官特異的な感受性を制御していることを解明した。本年度は光環境と生育段階によるブラシノステロイド生合成制御機構の解析を行った。報告者はシロイヌナズナからBR生合成で6位酸化を司る酵素をコードするBR6ox1,BR6ox2遺伝子をクローニングして機能を証明した(Shimadaら2001;2003)。これら2つの遺伝子の発現について詳細に調べるためにシロイヌナズナを用いてBR6ox1:GUS, BR6ox2:GUSの2つのレポーター株を作出し、ブラシノステロイド6位酸化酵素遺伝子の発現制御について調べた。明所、暗所で発芽させた芽生えを発芽1日目から12日目までサンプリングし、GUS染色を行って生育段階に応じて遺伝子が発現する器官・組織・細胞の特異性を調べた。その結果、暗所ではBR6ox1,BR6ox2遺伝子の発現はどちらも下胚軸で強く、子葉では見られなかった。一方、明所ではBR6ox1は5日目までは根でのみ発現が観察され、それより後では下胚軸や葉柄でも発現が観察された。一方、BR6ox2は5日目までは下胚軸と根で、それより後は葉柄、子葉、本葉を含む全ての器官で発現が観察された。これらの結果から、環境に応答してBR生合成遺伝子の発現する器官が変化し、それに従ってBRが生合成され、器官とひいては植物個体の形態形成を制御する仕組みが備わっていることが示唆された。また、BR6ox1とBR6ox2の2つの遺伝子はそれぞれ異なった制御方式で外的・内的環境から発現制御を受け、バランスを取りながらシロイヌナズナの形態形成を制御していることが示唆された。ブラシノステロイド(BR)シグナル伝達経路は、BR非感受性やBR阻害剤非感受性を示す変異体の単離を通して、受容体Bri1をはじめシグナル伝達のコンポーネントが同定されている。しかし、BRの制御を通して、植物の形態形成がどのように制御されているか未解明である。BR生合成の制御機構はほとんど未解明である。BR感受性は環境要因や器官特異的に異なることが知られているがその制御機構も不明である。

昨年までに、オーキシンのシグナル伝達に関与することが知られている転写調節因子Aux/IAAがブラシノステロイドの器官特異的な感受性を制御していることを報告した(PlantJ.45:193-205)。また、ブラシノステロイド6位酸化酵素遺伝子の発現制御について調べるため、BR6ox1:GUS,BR6ox2:GUSの2つのレポーター遺伝子をシロイヌナズナゲノムに導入した遺伝子組み換え体を用いて、芽生えにおける両遺伝子の発現パターンを調べた。本年度はこれらレポーター遺伝子の発現パターンと定量RT-PCRを併用しながら、2つのブラシノステロイド生合成遺伝子の発現部位、時期をさらに詳細に調べた。その結果、BR合成酵素のうち、活性型BR合成に関わるBR6ox1,BR6ox2,Dwf4などの酵素をコードする遺伝子の発現が、光照射後に、フックと子葉で強く誘導された。この遺伝子発現誘導は、光照射によるフックの解消や、子葉の拡大、子葉に於ける維管束の発達に先だって起こることが分かった。また、これら3つの植物の応答は、BR生合成の阻害剤Brzで抑えられることを確認しつつある。よって、フックの解消や子葉の発達などの光形態形成の諸過程がBR生合成の活性化を介して制御を受けていることが初めて明らかになってきた。
神経幹細胞の時間的変化と休眠の分子機構

ショウジョウバエの頭部と胸部の神経幹細胞は、胚発生後期に休眠状態に入り、長い休眠期を経た後、幼虫後期に分裂を再開して成虫神経系に必要な大量の神経細胞群を産生する。このように幹細胞の休眠は、発生段階に応じた神経細胞の産生や神経系の規模を規定するのに必要な現象であるが、そのメカニズムについては多くが不明である。本年度は、昨年度から引き続き進めていた休眠時期の正確な同定をモデル神経幹細胞において完了することができた。その結果にもとづき、これまで解析してきた転写因子発現で表される神経幹細胞の自律的な時間変化が、娘細胞の個性だけでなく、神経幹細胞の休眠やその後の成虫神経系の形成に関わる現象も制御していることを明らかにした。神経幹細胞が休眠に入るためには、時期特異的転写因子Castorによって転写因子Pdmの発現が抑制されることが必要であった。さらに、Castorは幼虫型神経幹細胞の分裂に必須であることが報告されている転写因子Grainyheadの発現を誘導していた。このことは、Castorが、再活性化ののち幼虫型に変換した幹細胞が胚性期とは異なる分裂を行うためのセットアップに関与していることを示している。以上の結果から、各々の神経幹細胞において独立して進行する時間変化が、休眠や幼虫型神経幹細胞への変換の制御において重要な役割を果たしていることが明らかになった。以上の知見に加えて、本研究で確立した神経幹細胞の休止/活性化の制御を探求するモデル幹細胞系譜を用いて、休止期の神経幹細胞の劇的な形態変化も観察することができており、この系は、今後、神経幹細胞の休止/活性化のより一般的な理解につながる研究を進めることにも非常に有用であると考えている。神経幹細胞の個性は常に一定ではなく時間とともに変化していく。このため、一つの幹細胞は多様な子孫神経細胞を一定の順番で作り出すことができる。当グループではショウジョウバエ中枢神経系をモデル系として、この神経幹細胞の時間変化の分子メカニズムの解明に取り組んでいる。ショウジョウバエ神経幹細胞では、時間特異性を決定する一連の転写因子群が順次発現される。この発現制御のメカニズムはしだいに明らかになってきているものの、未知の点が非常に多く残されている。本研究では、これまでほとんど明らかにされてきていなかった時間変化の後半過程について、時期特異的に発現されている遺伝子群の機能を解析した。その結果、Castor (Cas)というZnフィンガータンパクが、全ての後期特異的な転写因子群の発現に必須であり、なおかつCastorの発現終了が後半の系譜形成の進行のキューとなっていることを明らかにした。これと似通った機能を時間変化の前半過程においてはHunchbackという別のZnフィンガータンパク質が担っていることが知られている。しかしながら、時間変化の前半と後半とでは発現される遺伝子群が全く異なり、結果として違う性質を持つ神経細胞が生成される。なぜこのような違いが生まれるのかを明らかにすることを目的として、Castorと結合するタンパク質の同定を進めており、4つの有力候補を得ている。胚発生期の時間変化を終えた神経幹細胞は、一旦休眠状態に入った後に幼虫期にその性質を非常に変化させて分裂を再開する。当グループでは時期特異的転写因子の発現とこの休眠のタイミングの関係についても、ほぼ明らかにしつつある。
三次元量子井戸効果を示すシリコン水素合金結晶に関する研究

水素プラズマケミカルパッタリング法による超微粒子シリコン水素合金結晶の作製方法を確立した。本研究において得られた成果は次のとうりである。1.基板の種類により微粒子シリコンの成長状態が異なる。2.シリコン基板上では,超微粒子シリコン薄膜が形成されるが,石英基板上では,微粒子から非晶質相への相転移が発生するため超微粒子相が得られない。3.シリコン基板上では,粒径5nm以下の超微粒子状態が再現性良く得られる。4.マラン分光による結晶評では非晶質と判断できるが,X線回折では結晶性を有すると判断できる歪みシリコン結晶状態が形成されている。5.基板温度の上昇にともなって,結晶粒径が増大し,(110)に強く配して行く。6.基板温度400度において,非晶質相を殆含まない多結晶シリコン薄膜の作製が可能である。7.この手法により微粒子シリコン薄膜へのボロンおよびリン元素の不純ド-ピングが可能である。以上の結果より昨年度までに得られた量子効果は,微粒子化に伴うシリコン結晶の歪みによるものであることが示された。更に,水素プラズマケミカルスパッタリング法をIIーVI族化合物半導膜の作製に応用した。その結果得られた成果を次に示す。1基板温度室温において良質のZnS,CdS,CdTe薄膜の作製が可能である。2.広い作製条件下において,化学量論比が1:1に保たれる。3.ZnS薄膜へのMn,Alド-ピングが可能である。3.同手法によるGaAs上へのZnSのエピタキシャル成長が可能である。4Mnをド-プしたZnS薄膜を用いてエレクトロルミネッセンス素子を試作し,その発光動作を確認した。以上の結果より,水素プラズマケミカルスパッタリング法が,超微粒子シリコン水素合金結晶等,半導体薄膜の形成のための実用化プロセスとして有効であることを示した。超微粒子シリコンからの発光が報告されているが、超微粒子シリコン薄膜の作製技術は未だ確立されておらず、その物性もまったく不明である。そこで本研究では、作製条件の制御性向上による良質超微粒子シリコン水素合金結晶薄膜の作製を試みるとともに、その物性を明らかにすることを目標とした。得られた結果は次のとうりである。まず、基板温度を室温近傍に設定することより、粒径約1nmの局限微粒子シリコン水素合金薄膜の成長に成功した。これは、研究に先だち、結晶成長の基板材料依存性を調べたところ、その材料により微粒子成長状態が著しく変化することを見いだし、基板をノンド-プシリコン単結晶とすることにより、その極限状態の実現が可能となった。この成長機構を解明するため種々条件下での実験を行った。その結果、成長中の水素プラズマ状態と基板への二次電子入射が極め手となっていることを見いだした。次に、得られた薄膜の物性評価を行った。結晶の微粒子化により、結晶が膨張し、歪が大きくなるが、それらの変化は一様ではなく、歪が粒界に集中している可能性を示唆する結果が得られた。このことより、極限微粒子状態では、結晶全休が歪んでおり、その歪シリコンの集団で薄膜が構成されていると考えられる。通常の微粒子状態ではこのような歪集団は実現されず、また他の方法を用いても不可能であったことから、新しい物性場としての極限微粒子シリコンを提供することが可能となった。

以上のことから、作製技術の改善により超微粒子シリコン水素合金結晶薄膜の作製の再現性が向上し、一部新しい物性を明らかとできたことにより、本年度の研究目標は達成された。水素プラズマケミカルスパッタリング法による超微粒子シリコン水素合金結晶の作製方法を確立した。本研究において得られた成果は次のとうりである。1.基板の種類により微粒子シリコンの成長状態が異なる。2.シリコン基板上では,超微粒子シリコン薄膜が形成されるが,石英基板上では,微粒子から非晶質相への相転移が発生するため超微粒子相が得られない。3.シリコン基板上では,粒径5nm以下の超微粒子状態が再現性良く得られる。4.ラマン分光による結晶評価では非晶質と判断できるが,X線回折では結晶性を有すると判断できる歪みシリコン結晶状態が形成されている。5.基板温度の上昇にともなって,結晶粒径が増大し,(110)に強く配して行く。6.基板温度400度において,非晶質相を殆含まない多結晶シリコン薄膜の作製が可能である。7.この手法により微粒子シリコン薄膜へのボロンおよびリン元素の不純ド-ピングが可能である。以上の結果より昨年度までに得られた量子効果は,微粒子化に伴うシリコン結晶の歪みによるものであることが示された。更に,水素プラズマケミカルスパッタリング法をIIーVI族化合物半導体薄膜の作製に応用した。その結果得られた成果を次に示す。1基板温度室温において良質のZnS,CdS,CdTe薄膜の作製が可能である。2.広い作製条件下において,化学量論比が1:1に保たれる。3.ZnS薄膜へのMn,Alド-ピングが可能である。3.同手法によるGaAs上へのZnSのエピタキシャル成長が可能である。4Mnをド-プしたZnS薄膜を用いてエレクトロルミネッセンス素子を試作し,その発光動作を確認した。以上の結果より,水素プラズマケミカルスパッタリンング法が,超微粒子シリコン水素合金結晶等,半導体薄膜の形成のための実用化プロセスとして有効であることを示した。
免疫核医学治療の標的画像と絶対線量の評価法の研究

本研究は放射免疫療法において重要な標的領域並びに正常組織の三次元放射能絶対量分布の評価法の開発並びに三次元吸収線量分布計算法の開発を目的として以下の成果を得た。1.モンテカルロ法による絶対線量評価法の開発:絶対吸収線量分布計算の基礎となる水中のdose pointkernelは、EGS4モンテカルロコードを用いて、^<32>Pbeta線について10回独立に試行し、他の研究者のデータと極めてよく一致したdose point kernelを取得した。2.三次元絶対線量分布の計算法の開発:(1)種々の人体組織中のbeta線並びに光子によるdose pointkernelは、線源からの距離に関するスケールファクタの導入により、それぞれの水中のdose point kernelから算出できることを理論的に明らかにし、それらの変換係数を取得した。(2)肺、骨などの非水等価組織に対する三次元吸収線量分布の計算は、水等価組織に対する計算アルゴリズムと本質的に等しくなることを明らかにした。(3)MIRD数学ファントムによる種々のシミュレーションから本アルゴリズムの正当性を確認した。3.SPECT画像及びプレナー画像による放射能絶対量評価法の開発:(1)SPECT画像の画質劣化要因の影響を数学ファントムを用いたモンテカルロシミュレーションで明らかにした。(2)TEW(Triple EnergyWindow)法並びに種々の提案されている散乱線補正法につきシミュレーションを行い、TEW法が実用上最も良好であることを明らかにした。(3)不均一吸収体に一様吸収体を仮定して行う補正法は、顕著な偽像を発生することを明らかにした。(4)TEW法の散乱線補正の有効性をファントム実験で検証した。(5)体内の〓線の線吸収係数分布を〓線CTを用いて直接計測して吸収補正する方法は、X線CT法よりSPECTの定量性改善に有効であることを確認した。(6)^<99m>Tc及び^<87>Gaを用いた種々ののファントム実験により、標的部位の放射能をプレナー法で約10%の誤差範囲で求められうることを明らかにした。
二酸化炭素微生物固定における低濃度水素利用法の開発

本研究では、二酸化炭素を効率的に資源化することを目指し、高付加価値物質に直接変換することができる生物固定化に着目した。なかでも、高い炭酸固定能、高い増殖速度、そして、その細胞内に80%以上の含有率で生分解性プラスチック(ポリヒドロキシアルカン酸、PHA)を合成する化学合成独立栄養細菌に着目し、低濃度水素を有効に活用することで安全に炭酸固定が可能な手法の開発を行う。
染色体障害児のきょうだいに対する障害説明の理論構築に関する研究

現在大学生である染色体障害児のきょうだい(主にダウン症)が子ども時代にどのような経験をし、何を感じてきたかを分析した。年齢に関わらず、きょうだいは両親に自分の存在を認めてほしいと強く願っていた。きょうだいが同胞と過ごすことによって経験することに着目した説明が必要である。両親の説明によって、小学校低学年では、両親がきょうだいを見守っていること、中学校では両親がきょうだいを信頼していることが伝わることである。きょうだいの子ども時代の経験と思いが、現在にどのように影響しているかを検討するため、現在、大学生であるきょうだいを対象とした「きょうだいの座談会」を企画、フォーカスグループインタビューによりデータを収集し、その分析を行った。きょうだいが子ども時代に抱いていた両親に対する不満は、両親が同胞について悩む様子やきょうだいの同胞に対するサポーティブな思いが影響して、きょうだいなりの対処法を獲得していた。また、いい子でいようと努力したり、逆に怒られる行動をとるなど、きょうだいは子どもらしい方法で親に気をひく努力をしていた。また、友達など周囲の人に対しては同胞に対する目を気にして、きょうだいが話す相手によって同胞についての話を制限したり、内容を調整していた。子ども時代の経験が、将来に対するきょうだいの考え方や進路の選択に影響しており、社会資源に求めること、両親や同胞との接し方を考えるようになっていた。そして、きょうだいの将来の生活(結婚、就職、同胞との関係について)、両親と自己の考えが異なることを冷静に見つめ、受け入れたい気持ちと受け入れられない気持ちとの葛藤があることを共有したうえで、最終決断はきょうだい自身でしたいとの発言が聞かれた。参加者が大学生であったため、自分の体験や思いを言語化するだけでなく、参加者同士で認め合ったり、他の参加者の発言をふまえて自己の体験を客観的にふりかえることができていた。きょうだいが集まって思いや考えを話した経験がなく、今回初めての取り組みであったが、きょうだいの座談会の後には「楽しくてもっと話したかった」、「座談会があっという間に終わった」などの感想が聞かれた。次年度より、小学校高学年高校生を対象にした交流会を企画する予定であるが、きょうだいが集まりやすいきっかけを作る必要がある。障害児・者を同胞にもつ健常児・者(以下、きょうだい)に対する同胞の障害説明について、小児病棟における子どもへの病気や地用の説明の技術を応用し、具体的な方法と説明内容を検討することを目的とする。今年度は、これまで行ってきた調査、研究の情報の整理と情報収集を主に行った。情報の整理として、染色体異常児の保護者が告知の際にどのような説明や対応を求めていたかについて調査したデータをまとめ、日本周産期・新生児医学会に投稿した(印刷中)。保護者は、わが子がダウン症だと告げられた時から子どもの障害に向き合い、育てていこうと思えるまでを告知ととらえていた。また、子どもの命が優先されるだけでなく、傷ついた親にも着目してほしいと考えていた。きょうだいへの障害説明においても、両親がきょうだいに何を大事に伝えたいと考えているか、きょうだいが何を知りたいのかにきちんと向き合い、進めていく必要がある。ダウン症児のきょうだいへのインタビュー、成人きょうだいの語り(経験の振り返り)と子どもの発達の観点を踏まえて、きょうだいやまわりの子ども達にどのように接していくべきかについて、『ダウン症ハンドブック改訂版(日本科学文化社、2013年3月出版)』にまとめた。2012年8月に新出生前診断がメディアで話題となり、遺伝教育や生命倫理について考える機会が増えている。本研究の対象となる染色体異常児・者のきょうだいにとっても、この問題に関するニーズも高まると予測される。家族会からの情報収集では、遺伝学の知識だけでなく、より身近な話題である疾患の原因やそれによっておこる生活の障害にどのように向き合っていけばいいのか、一緒に向き合う体制がほしいという内容であった。平成25年度に行った障がい児のきょうだいをもつ大学生へのインタビュー調査の結果について、家族会に結果の報告、および今後の方向性について、検討会を行った。検討会では、きょうだいの本音が聞けていないこと、思い悩む様子を見守り、きょうだいなりの答えを出せるまで待っていることしかできないなどの保護者からの意見があった。その上で、きょうだいの会の開催に向けた検討を行った。今年度は施行として、きょうだいが集まってお互いの経験を話すことができるかどうかに着目した会を企画すること、親が参加するときょうだいが話をできない可能性を考慮し、きょうだいが親や家族会と離れた形で計画することとして、小学校高学年高校生の参加者を募った。参加希望者は、きょうだいの会をサポートしたいという大学生と社会人のきょうだいのみで、対象となる小学校高学年高校生の参加希望者がなかった。再度、保護者との意見交換の場で、要因について検討した結果、対象者の要因では、きょうだいの中で学校やクラブのイベントが優先されること、研究者に個別に話してもいいが普段交流がないきょうだいと話すことへの抵抗感、保護者側の要因では小学生では送迎をする保護者の日程があわなかったことなどがあげられた。一方で、保護者からは継続してきょうだいの会開催へのチャレンジは続けてほしいという要望があり、今後も家族会と検討しながらきょうだいの会開催に向けた努力を続けていく。障がい児のきょうだいをもつ大学生へのインタビュー調査は、平成27年度に学会発表および論文作成にむけ、準備中である。

また、家族会とともにきょうだいケアに関する保護者向けの学習会や保護者の介護負担について調査し、親亡き後の障害者ときょうだいの生活支援のあり方、準備についても合わせて検討していく方針である。2012年度に行った「大学生のきょうだいに対するグループインタビュー」の結果を第62回日本小児保健協会学術集会で発表した。そこでは、この結果をどのように対象者に還元するかについて、患者・家族会との連携が不可欠であること、きょうだいが親になる前に、子ども時代の体験を昇華させることの意味など、フロアから多くの意見を得た。これらのディスカッションをもとに、代表者が関わる家族会役員会で意見交換会を行い、家族会主催の学習会で調査結果を発表する機会を作った。2007年に実施した小中学生のきょうだいを対象とした個別インタビューの分析と2012年に行った大学生のきょうだい対象のグループインタビューの内容から、きょうだいが障害のある同胞、両親を含めた周囲の大人に対する経験や思いの分析から、きょうだいへのサポートをどのように考えるか検討した。参加者からは、きょうだいが年代に応じた対処行動を身に着けていることやその行動のヒントになっていることが両親の行動であることについて、「よく考えればあたりまえだが、まったく意識していなかった」、「障害のある同胞の将来は心配で、親としてできる限りの準備をしたいと思っているが、きょうだいは親よりも上手な付き合い方を考えてくれるのかもしれない」などの意見があった。調査は一旦終了とするが、家族会からのニーズもあり、小中学生きょうだいに対する個別ケアや高校生・大学生のきょうだいのお話会など、家族会と連携を取りながら、今後も継続していく。現在大学生である染色体障害児のきょうだい(主にダウン症)が子ども時代にどのような経験をし、何を感じてきたかを分析した。年齢に関わらず、きょうだいは両親に自分の存在を認めてほしいと強く願っていた。きょうだいが同胞と過ごすことによって経験することに着目した説明が必要である。両親の説明によって、小学校低学年では、両親がきょうだいを見守っていること、中学校では両親がきょうだいを信頼していることが伝わることである。障がい児のきょうだいをもつ大学生に幼少期を振り返ってもらった結果から、家族会との検討を行うことはできた。きょうだいの会の開催には至らなかったが、開催困難となった要因は共に検討することができた。今後は、家族会の企画とタイアップした企画など、きょうだいが参加しやすい状況を考慮した方法を共に検討していく。看護学家族会の企画である、バスハイク、療育相談会、クリスマス会等で、子ども達が集まる場で、遊びながらきょうだいの仲間作りができる企画を検討する。また、大学生や社会人きょうだいが、年下のきょうだいを支援したいという思いを持っていることも本研究の強みとして協力体制を作っていく。体験を客観視し、思いを言語化できる大学生の座談会を開催したことで、きょうだいケアの具体的な目標が定まった。患者会へ協力依頼を行い、保護者からきょうだいが主役となることや要望があつまり、プログラム構成が具体的段階に入った。青年期以降ダウン症者の生活状況についての論文作成が若干遅れているが、情報収集や家族会とのディスカッションなどの計画についてはおおむね順調に進んでいる。
東南アジアにおける植物-アリ-カイガラムシ-チョウ四者共進化系の分子系統解析

東南アジア熱帯雨林に生育するオオバギ属29種はアリ植物と呼ばれ,幹の空洞内には共生者であるアリとカイガラムシが居住している.このアリとカイガラムシは植物に完全に特殊化しており,植物から離れて生きていけない(絶対共生).本研究の目的は,絶対共生関係にあるオオバギーアリーカイガラムシ3者間共進化の歴史を,分子系統解析によって明らかにすることである.東南アジアのマレー半島とボルネオの13カ所において,22種の材オオバギ属から220サンプルのカイガラムシを採集し,mtDNA系統樹および核DNA系統樹を作成した.○カイガラムシmtDNA地理系統樹から得られた結果1)カイガラムシの起源年代(約800万年前)と植物-アリの起源年代(約2000万年前)は一致せず,カイガラムシは植物-アリ共生に少し遅れて参加し,3者共生系を確立したことが明らかになった.2)カイガラムシの氷期レフユジアの推定地(ボルネオ東北東部の山地帯)および地理的な分散経路(ボルネオ→マレー)はアリのものとほぼ一致しており,両者はよく似た歴史地理パターンを持つことが明らかになった.○カイガラムシ核DNA系統樹から得られた結果3)カイガラムシの核DNA系統樹とmtDNA系統樹は一致せず,一部のカイガラムシ系統間では過去に浸透交雑が起こったことが示唆された.4)カイガラムシ核DNA系統の寄主植物種(グループ)に対する特異性が検出されたが,その特異性は地質学的な長期間維持されずに,共進化の歴史の中で複数回の寄主転換が起こったことが明らかになった.東南アジア熱帯雨林において,アリ植物マカランガ属(Macaranga)は幹の空洞内に特殊化したシリアゲアリ属(Crematogaster)とヒラタカタカイガラムシ属(Coccus)を居住させている.植物は栄養体と(カイガラムシの甘露をつうじて)師管液をアリに与え,その見返りとしてアリは植物を外敵から防衛している.この3者は絶対共生関係をむすんでおり,それぞれ特定の分類群のみがこの系に関与している.東南アジア全域から採集されたカイガラムシ約100サンプルについて,ミトコンドリアDNA (mtDNA)のCOI遺伝子を用いて分子系統樹を作成したところ,共生カイガラムシは単系統となり,ボルネオ系統からマレー系統が分岐したという歴史を示した.このカイガラムシmtDNA系統樹とすでに報告されていたアリmtDNA系統樹(COI),植物nrDNA+形態系統樹を比較したところ,カイガラムシ種特異性は両寄主に対して低く,共種分化も検出されなかった.しかし,カイガラムシとアリの植物への共生の起源年代(約1000万年前),さらにはマレー系統が分岐した年代(約400万年前)がほぼ一致したことから,植物-アリ-カイガラムシの3者は,マカランガがアリ共生を獲得した時点(約2000万年前)以降から,同時期に種分化し,3者がともに多様化してきたことが示唆された.カイガラムシのmtDNA系統樹と形態種分類を比較すると,一部のmtDNA系統は形態種分類とは一致せず,地域ごとにまとまる傾向をしめした.このことから一部のカイガラムシには浸透交雑が起きている可能性が示唆された.mtDNA系統樹と同一サンプルを用いて作成した核DNA系統樹(WG+EF-1 alpha)は種ごとにまとまる傾向を見せ,mtDNA系統樹とは一致しなかった.これらのことから,一部のカイガラムシには浸透交雑が起きている可能性は高く,種の系統をよりよく繁栄しているのは核DNA系統樹と考えられる.背景東南アジア熱帯雨林に生育するマカランガ属29種はアリ植物と呼ばれ,幹の空洞内には共生者であるアリとカイガラムシが居住している.アリは住居と餌(栄養体:植物由来・甘露:カイガラムシ由来)の見返りとして,植食者やからみついてくるツル性植物から植物を防衛する.このアリとカイガラムシは植物に完全に特殊化しており,植物から離れて生きていけない.研究目的本研究では,絶対共生関係にある植物(マカランガ)と昆虫(カイガラムシ,アリ),3者間の共進化の歴史を,分子系統解析によって明らかにする.これにより,熱帯の生物多様性を生み出す原動力と考えられている種特異性の維持機構を解明することが本研究の目的である.研究経過東南アジアのボルネオ島,スマトラ島およびマレー半島において16種のオオバギ属約300株からカイガラムシの網羅的な採集を行った.これらのサンプルを用いてカイガラムシの分子系統樹と寄主(マカランガ・アリ)系統樹を比較し,3者間共進化の歴史を明らかにした.得られた結果1.アリ-カイガラムシ間の分岐年代比較から,(1)カイガラムシは植物-アリ共生系に少し遅れて参加したこと,(2)それ以降に関しては,植物-アリ-カイガラムシの3者は地質的な長期間,共生関係を維持し,同時的多様化してきたことが明らかになった.2.カイガラムシのmtDNA系統樹と,形態種および核DNA系統樹は一致せず,一部のカイガラムシ系統には浸透交雑が起こっていることが明らかになった.3.植物-カイガラムシ間の系統樹比較から,植物-アリ系とは対照的に,カイガラムシの植物に対する特異性は長期間にわたって維持されることはなく,長期間の共進化の間に,複数回の寄主転換と特異化が起こっていた,東南アジア熱帯雨林に生育するオオバギ属29種はアリ植物と呼ばれ,幹の空洞内には共生者であるアリとカイガラムシが居住している.

このアリとカイガラムシは植物に完全に特殊化しており,植物から離れて生きていけない(絶対共生).本研究の目的は,絶対共生関係にあるオオバギーアリーカイガラムシ3者間共進化の歴史を,分子系統解析によって明らかにすることである.東南アジアのマレー半島とボルネオの13カ所において,22種の材オオバギ属から220サンプルのカイガラムシを採集し,mtDNA系統樹および核DNA系統樹を作成した.○カイガラムシmtDNA地理系統樹から得られた結果1)カイガラムシの起源年代(約800万年前)と植物-アリの起源年代(約2000万年前)は一致せず,カイガラムシは植物-アリ共生に少し遅れて参加し,3者共生系を確立したことが明らかになった.2)カイガラムシの氷期レフユジアの推定地(ボルネオ東北東部の山地帯)および地理的な分散経路(ボルネオ→マレー)はアリのものとほぼ一致しており,両者はよく似た歴史地理パターンを持つことが明らかになった.○カイガラムシ核DNA系統樹から得られた結果3)カイガラムシの核DNA系統樹とmtDNA系統樹は一致せず,一部のカイガラムシ系統間では過去に浸透交雑が起こったことが示唆された.4)カイガラムシ核DNA系統の寄主植物種(グループ)に対する特異性が検出されたが,その特異性は地質学的な長期間維持されずに,共進化の歴史の中で複数回の寄主転換が起こったことが明らかになった.
有機・無機半導体ナノコンポジットにおける微細構造と発光特性相関のデータベース化

本年度は、CdTeナノ粒子およびそれらをガラス基板上に固定化した薄膜の微細構造制御と表面修飾による発光特性制御を中心に検討を行った。湿式法によりCdTeナノ粒子を合成し、アルカンチオールおよびジチオール分子を用いて表面の配位子交換反応を行い、表面欠陥修飾を施した。その結果、チオール分子および界面活性剤分子の濃度に依存して発光強度が変化することが明らかとなり、反応速度を制御することによって発光波長および量子収率を精密に制御することに成功した。また分子濃度と反応速度(発光強度の変化速度)との関係を明らかにし、高効率発光性ナノ粒子を得るための最適な実験条件を見出すことができた。上述の成果および初年度にて得られたデータを基に、ナノ粒子固定化密度を制御した薄膜を作製し、チオール修飾率と発光特性との相関のデータベース化を行った。特にサイズの異なる半導体ナノ粒子を積層させた多層膜の場合には、ナノ粒子間の蛍光共鳴エネルギー移動による発光の単色化が見出され、単層膜に比較して約2倍程度の発光強度を得ることに成功した。以上の結果より、ナノ粒子をユニットとする複合薄膜の固定化・積層化手法を確立するとともに、表面分子修飾による発光強度の制御に関する興味深い知見を得ることができた。本成果は新しい発光デバイスの構築手法に成り得るとともに、高効率発光素子の精密な設計指針を与えるものである。以上の成果は学会において成果発表するとともに、成果の一部についてはChem. Commun,誌およびPhys. Chem. Chem. Phys. (PCCP)誌に論文発表を行った。本年度は、有機分子保護半導体ナノ粒子を固定化した薄膜における微細構造および光学特性制御法の確立を目的として、CdTeナノ粒子の合成を行い、得られたナノ粒子を表面処理を施したガラス基板上に固定化させ、パターニングすることを試みた。その結果、ナノ粒子表面を親水基で保護した場合にはガラス基板上の親水部に固定化され、表面を疎水基で保護した場合には疎水部に選択的に固定化、積層化できることが明らかとなり、発光性ナノ粒子の簡便なパターニング手法の確立に成功した。一方、メルカプト基を表面に露出させたガラス基板上にはCdTeナノ粒子が高密度に固定化できることが分かった。サイズの異なるナノ粒子を用いて同様の実験を行ったところ、分散溶液に含まれるそれぞれのナノ粒子の濃度比を変化させることによって、固定化されたナノ粒子薄膜における異なるサイズのナノ粒子の固定化量を制御可能であることが明らかとなった。また、ガラス基板上に固定化したナノ粒子単層膜に対し、アルカンチオール分子にて表面修飾を試みたところ、反応時間の経過とともにCdTeナノ粒子の発光強度が著しく増大することを見出した。これはCdTeナノ粒子表面にアルカンチオール分子が結合することにより欠陥サイトが補填され、その結果発光量子収率が増大したためであると考えられる。また、ジチオール分子を用いた場合、発光強度の上昇率が向上することも見出した。さらに固定化をくり返すことによって多層膜の作製に成功し、表面修飾によって膜内部におけるナノ粒子問の蛍光共鳴エネルギー移動を制御することに成功した。以上の結果より、ナノ粒子をユニットとする複合薄膜の固定化・積層化手法を確立するとともに、発光強度の制御に関する興味深い知見を得ることができた。さらに今後反応条件を変化させて発光特性を制御し、微細構造との相関を明らかにすることが可能であると考えられる。以上の成果は学会において成果発表するとともに、成果の一部についてはSmall誌に論文発表を行った。