hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
画像誘導放射線治療および適応放射線治療における機能画像応用の検討

基礎研究ではアクリル製で中空の球体を腫瘍モデルとして内蔵した容積測定円柱ファントム(人体模型)を用いた実験において、腫瘍組織放射能比Standardized Uptake Value(SUV)を利用した標的体積の輪郭描出の可能性を明らかにすることを目的として、F-18-フルオロデオキシグルコース(FDG)濃度が不均一に分布している種々の状況(偏在、多層構造等)について検討した結果、SUVによって描出される輪郭と実際の球体との不一致がみられ、いくつかの問題点が明らかになったので、その結果を論文にまとめた。(近日中に投稿予定である。)臨床例の検討では、頭頸部癌、悪性リンパ腫の治療前FDG_PET/CT所見と放射線治療計画における標的体積の関係についての検討を継続しておこなった。頭頸部扁平上皮癌の原発巣では、CT画像のみで標的決定する場合と比較するとFDG-PET/CT画像を併用する方が、標的検出の感度が高いこと、その一方で特異度や辺縁描出には限界があることを明らかにして、論文投稿中である。悪性リンパ腫では組織型によって有用性が大きく異なり、特に低悪性度の辺縁帯B細胞リンパ腫では、偽陰性、偽陽性等の問題点が多いが、例外的に強陽性の例もあることを明らかにした。さらに治療効果判定時にも偽陽性等に注意が必要なことを発表した。基礎研究および臨床研究のいずれでも当初の研究目的、計画に準じて進んでいる。基礎研究では、前年度までに行ったアクリル製で中空の球体を腫瘍モデルとして内蔵した容積測定円柱ファントム(人体模型)を用いた実験結果をまとめ、考察を加えた。腫瘍組織放射能比Standardized Uptake Value (SUV)を利用による標的体積の輪郭描出の可能性を明らかにする目的で、F-18-フルオロデオキシグルコース(FDG)が不均一に分布している種々の状況(偏在、多層構造、他)について検討した結果、SUVによって描出される輪郭と実際の球体との不一致があることを明らかにした。この結果および複数の問題点について考察して論文にまとめ、さらに詳細について再検討中である。臨床例の検討では、頭頸部癌、悪性リンパ腫の治療前FDG-PET/CT所見と放射線治療計画における標的体積との関係についての検討を継続して行った。頭頸部扁平上皮癌の原発巣では、CT画像のみで標的決定する場合と比較するとFDG-PET/CT画像を併用する方が、標的検出の感度が高いこと、計画者間のバラつきが減ること、しかし、特異度や辺縁描出には限界があることを明らかにして、論文として発表した。悪性リンパ腫では組織型によって有用性が異なり、特に低悪性度の辺縁帯B細胞リンパ腫では、偽陰性、偽陽性等の問題点が多いが、有用な例も多く、例外的に強陽性の場合もあること、そういった例ではKi-67 Labeling Index等で評価した増殖分画が高いことを明らかにした。基礎研究および臨床研究のいずれでも、当初計画したファントム実験、臨床検討等では概ね目的を達成している。遺伝子発現との関係、デュアルソースCTと比較については、関連する動物実験、治療経過におけるCTの検討を実施しているが、FDGとの関係については今後の課題である。基礎研究および臨床研究のいずれも、おおむね当初の研究目的、計画に従ってほぼ順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度までの基礎および臨床の研究成果を既に論文にまとめているが、これらを投稿して医学雑誌に発表する。
凍害劣化深さを指標としたコンクリート構造物の耐久性照査手法に関する研究

現在、土木学会におけるコンクリートの耐凍害性の照査は、相対動弾性係数を指標として行われている。しかし、一定の装置を用い、小型供試体で測定される相対動弾性係数を構造物の耐凍害性の照査に用いる方法は、水セメント比を制限する旧示方書の方法と基本的には大きな変化はなく、必ずしも合理的な方法とはいえないと考えられる。一方、2001年に制定された土木学会標準示方書(維持管理編)における凍害維持管理標準では、コンクリート構造物における凍害劣化の予測を、凍害劣化深さを指標として行うことを基本としている。そのようなことから、表層部におけるコンクリートの凍害劣化の評価方法を確立することは、コンクリート構造物の合理的な耐久性設計や維持管理を実施する上で極めて重要な指標となる。そこで本研究では、凍結融解作用を受けたコンクリート表層部の深さ毎の経時的な劣化度を、独自に開発した改良プルオフ法により、非破壊的に評価し、凍害劣化深さを指標としたコンクリートの耐久性照査手法を提案することを目的としたものである。以下に本研究で得られた成果の概要を述べる。1.改良プルオフ法による各種条件下のコンクリートの凍害劣化度評価劣化促進試験(JIS A1148に準じた温度サイクル)により、凍結融解作用を受けた各種条件下(本研究では、水セメント比、空気量、暴露面積、凍結融解条件、材齢)のコンクリートの劣化程度を、改良プルオフ法(コンクリート表層部の引張強度)により評価した。また、凍結融解作用を受けたコンクリート表層部の深さ毎における細孔構造の特性についても基礎的把握を試み、プルオフ強度を指標としたコンクリートの凍害劣化度評価方法について検討した。2.凍害劣化深さを指標としたコンクリートの耐久性照査手法の提案改良プルオフ法により評価された深さ毎の劣化度(表層部の引張強度)を用いて、凍害劣化深さを算出した。そして、それを指標としたコンクリートの耐久性照査手法に関する基礎的な考え方を述べた。また、一例として、実験室レベルではあるが凍害劣化深さを指標とした照査式の提案も行った。一方、2001年に制定された、土木学会標準示方書(維持管理編)における凍害維持管理標準では、コンクリート構造物における凍害劣化の予測を、凍害劣化深さを指標として行うことを基本としている。表層部におけるコンクリートの凍害劣化の評価方法を確立することは、コンクリート構造物の合理的な耐久性設計や維持管理を実施する上で極めて重要な指標となる。今年度得られた結果の概要を以下に述べる。1.凍結融解サイクルの進行に伴いプルオフ強度低下率は徐々に増加し、プルオフ強度低下率が、およそ20%以上になると凍害劣化の進行が加速する傾向が見られた。

2.同一配合による1面暴露、2面暴露の試験結果を比較すると、プルオフ強度低下率は暴露面積の大きい2面暴露の方が急激に増加する傾向が見られた。これは、凍結融解の劣化過程において水分が1面暴露に比べ供試体へ多く供給されるためである。しかし、同じ相対動弾性係数(80%、60%、40%)においてプルオフ強度低下率を比較すると、1面暴露の方が2面暴露のケースよりプルオフ強度低下率が大きい結果となった。これは、2面暴露のケースの相対動弾性係数は、その2面の劣化の影響が同時に反映されているためであり、単位面積(1面)あたりの劣化の度合いは、1面暴露のケースの方が大きいをことによるものと思われる。このことは暴露面積の異なる供試体の凍害劣化度を、相対動弾性係数を用いて評価することが困難であることを示唆しているものと考えられる。3.これらの結果より、本研究における改良プルオフ法は、凍結融解作用によるコンクリート表層部の強度変化を、任意深さ位置で評価できることが確認された。現在、土木学会におけるコンクリートの耐凍害性の照査は、相対動弾性係数を指標として行われている。しかし、一定の装置を用い、小型供試体で測定される相対動弾性係数を構造物の耐凍害性の照査に用いる方法は、水セメント比を制限する旧示方書の方法と基本的には大きな変化はなく、必ずしも合理的な方法とはいえないと考えられる。一方、2001年に制定された、土木学会標準示方書(維持管理編)における凍害維持管理標準では、コンクリート構造物における凍害劣化の予測を、凍害劣化深さを指標として行うことを基本としている。表層部におけるコンクリートの凍害劣化の評価方法を確立することは、コンクリート構造物の合理的な耐久性設計や維持管理を実施する上で極めて重要な指標となる。そこで本研究では、凍結融解作用を受けたコンクリート表層部の深さ毎の経時的な劣化度を、独自に開発した改良プルオフ法により、非破壊的に評価し、凍害劣化深さを指標としたコンクリートの耐久性照査手法を提案することを目的としたものである。今年度得られた結果の概要を以下に述べる。1.使用する粗骨材の最大寸法が大きなコンクリート供試体ほど、表層強度(プルオフ強度)の低下が速くなることが確認された。これは、粗骨材の最大寸法が大きなコンクリートほど、内部での初期欠陥が増大すること、骨材自身の凍結融解抵抗性が低下することなどに起因しているものと考えられる。2.一般にコンクリートの耐凍害性の判断基準とされている、JIS A 1148 A法において相対動弾性係数が60%に到達する時に、凍結融解サイクル数が0サイクル時のプルオフ強度を基準としたプルオフ強度の低下率はおよそ40%60%に範囲にあることが確認された。そして、コンクリート構造物が供用される環境や、要求される性能などを考え、プルオフ強度が40%および60%に達する時点で補修または修復を要する劣化状態にあると設定し、予測される凍害劣化深さと凍結融解サイクル数との関係を示した。また、これらの関係を直線式で近似したところ、極めて良い対応関係にあることを明らかにした。これらの結果より、水セメント比、空気量、粗骨材の最大寸法を変化させたケースであっても、コンクリートの凍害劣化深さと凍結融解サイクル数との関係は、直線式で表現できるものと考えられる。
心不全におけるBNP前駆体の血中濃度増加の分子機序の解明と臨床応用

ヒトproBNP遺伝子をラット心筋細胞に遺伝子導入し、培養上清中のproBNP, total BNPを測定する事でプロセシングを正確に評価する系を構築した。同時に種々の変異体を作成し、7カ所の糖鎖結合部位のどの部位がプロセシングに関係するのかを評価した。切断部位に最も近いTh71までの距離と他の部位ではTh48が直接プロセシング抑制に関係することを示した。慢性心不全の重症例ではproBNP/total BNP比率が軽症例よりも高く、cGMP/BNP比は低かった。BNP値が35000を越える症例を経験し、その機序を明らかにし、macro-proBNP血症と命名し世界で初めて報告した。野生型ならびに糖鎖付着部位のアミノ酸Thr, SerをAlaに置き換えた種々の変異体ヒトproBNP遺伝子をラット心筋細胞にレンチウイルスを用いて遺伝子導入し、その培養上清を我々の最近開発したproBNP、total BNP(=proBNP+BNP32)を正確に0.4pMレベルまで測れる測定系で測定し、proBNP/total BNP ratioを算出、糖鎖付着部位のプロセシングに対する効果を正確に評価した。野生型proBNPを導入した時のproBNP/totalBNP ratioは約40%であった。ウイルスのタイターでかなり培養上清のproBNP、total BNP濃度は変わるが、濃度にかかわらずproBNP/total BNP ratioは約40%とほぼ一定であった。proBNPの切断部位に最も近いTh71をAla71に変えると、proBNP/total BNP ratioは約20%とプロセシングは増加した。そこで切断部位から最も近傍の糖鎖付着部位までの距離がプロセシングを決定するとの仮説をたて、Th71をTh69、Th67とずらしていくと、プロセシングは少しずつだが有意に増加した。すなわち、切断部位から最も近傍の糖鎖付着部位までの距離がプロセシングを決定することが示唆された。また糖鎖付着部位全てをAlaで置換するとproBNP/total BNP ratioは約3%とほとんどがプロセシングされた。すなわち、糖鎖の付着がプロセシングに関与している事が明らかになった。達成度はまず良好である。過去の報告ではHEK293ではTh71が殆どプロセシングを決定しているといわれていたが、心筋細胞ではTh71は40%中の約半分を決定している事が判明し、Th71以外の所の重要性も示唆され、今後の研究に道筋を示した。また。また糖鎖付着がプロセシングに極めて大事である事も示唆された。特に切断部位と最初の糖鎖付着部位までの距離の重要性が示唆された。また我々のプロセシングの評価系は再現性も高く、極めて安定しており、この研究に適したモデルである事も判明した。今後もこの系を用いて、proBNPのプロセシングの全貌を明らかにしていきたい。臨床的検討もあわせて行っていく予定である。予備的検討では重症心不全ではproBNP/totalBNP比率はcoronary sinusで増えており、我々の仮説「心不全が悪化するとproBNPはプロセシングされにくくなる」という事実と矛盾しないものであった。野生型ならびにO型糖鎖付着部位のThやSer殘基をAlaに置換した変異型ヒトproBNP遺伝子をラット心筋細胞にレンチウイルスを用いて遺伝子導入し、その培養液を我々の開発したproBNP、Total BNPの測定系で正確に測定し、プロセシングを評価する系を用いて実験を行った。野生型proBNPでは培養液中のproBNP/total BNP比は40%であった。すなわち、通常では約60%が切断されると考えられる。一方、糖鎖修飾部位のThやSer殘基をすべてAlaに置換した変異型ではproBNPはすべてBNP32とNT-proBNPに切断された。このことからヒトproBNPのプロセシングで糖鎖修飾が重要な働きをしていることが明らかとなった。そこで7カ所の糖鎖結合部位で1箇所のみ糖鎖が結合する変異体を作成し、proBNP/total BNP比を検討するとTh71に結合するO型糖鎖が重要である他に、Th48番目に結合するO型糖鎖も重要である事がわかった。Th71とTh48に結合する糖鎖は相加的に働くことも示した。他の5カ所のO型糖鎖は直接プロセシングに関係しないがTh71とTh48に結合する糖鎖を補助する働きをする。つまり他の5カ所のO型糖鎖だけではプロセシングに関係しないが、Th71とTh48だけでもプロセシングはそれほど低下しない結果が得られた。この2つのTh71とTh48に糖鎖を結合する酵素はsiRNAを用いた実験でGalNAc-transferase (GALNT)1 and 2が関与する事を示した。さらにGALNT1と2の上流にはmicroRNA-30が関与する事を明らかにした。実際臨床例で、重症心不全では軽症心不全に比べてproBNP/total BNP比は増加しておりcGMP/BNP比は低下している事を示した。proBNPに結合する重要なproBNPの部位、その分子機序を明らかにしてきたが、ヒトproBNPのTh、Ser殘基に結合する糖鎖の実態は不明である。

このアプローチ法としては、BNP免疫活性が非常に高い心不全患者のproBNPを精製し、質量分析にかけて解析することが一般的には考えられる。ただし、質量分析に供与するproBNPは現時点では10100pmolくらいの純度の高い量が必要とされており、このような量を集める事は現状では困難である。また質量分析に供与するには精製が必要で、proBNPを精製するためにイムノアフニティ法が取られる事が多いが、今のところ精製に必要な適切な抗体はなく、このことも研究を困難にしている。最近我々はBNP濃度が約35000pg/mLと著明に高い症例を経験した。この患者のBNPの免疫活性の殆どがproBNPである事が我々の開発したproBNP測定法で確認できた。さらにポリエチレングリコールによる沈殿法でproBNP濃度は1.3%と低下、proteinGカラムを通すと3.3%と低下した。さらにゲル濾過法で、proBNPの免疫活性はIgGよりも少し大きい位置に溶出した。これらの結果からBNP免疫活性著明高値の原因としてproBNPにIgGが結合したmacro-proBNP血症によるものと考えられた。pH3のelution bufferにするとIgGははずれ、本来のproBNPの溶出位置に溶出したことがproBNPの免疫活性から確認された。今後このproBNP-IgG結合のmacro-proBNP血症を使用して、proBNPの精製を進めていき、ある程度の質量が得られたところで質量分析による糖鎖構造の解明を行っていく予定である。BNP濃度が約35000pg/mLと著明に高い症例を経験し, BNP免疫活性の殆どがproBNPである事を我々の開発したproBNP測定法で確認した。さらにポリエチレングリコールによる沈殿法でproBNP濃度は1.3%と低下、proteinGカラムを通すと3.3%と低下。ゲル濾過法で、proBNPの免疫活性はIgGよりも少し大きい位置に溶出した(約150kDa)。さらにpH3のelution bufferにするとIgGははずれ、本来のproBNPの溶出位置に溶出したことからBNP免疫活性著明高値の原因としてproBNPにIgGが結合したmacro-proBNP血症によるものと考えられた。NT-proBNPも約3万pg/mLと高値を示したが、pH3のelution bufferでIgGをはずすと約40万pg/mLと増加した。このことはNT-proBNP値はproBNPを交差しての値であり、IgGの付着はNT-proBNP測定系の抗体の認識を抑制している事が示唆された。この世界初の症例をmacro-proBNP血症として報告した。我々が開発したproBNP、total BNPの測定系を用いて、急性心不全症例の経時的変化とその意義に付いて国立循環器病センターと共同で検討した。入院時重症の急性心不全ではproBNP/totalBNP比は軽症例に比べて上昇し、生物学的活性の指標であるcGMP/total BNP比も軽症例に比べ低下していた。重症例ではこの指標は経過を通して不変であったが、軽症例ではこの指標は経過を通して増加した。これらの結果から急性心不全の軽症例ではproBNPのプロセシングの亢進を介して活性のあるBNPを増やす事で心不全病態を代償している可能性が示唆された。一方重症例ではこの代償機序が障害されていて、心不全の神経体液性因子の悪循環が生じている可能性が示唆された。
静止期維持因子p57を指標としたがん幹細胞の網羅的探索と治療抵抗メカニズムの解明

がんの大多数は増殖が速い細胞で、ごく一部に増殖の遅い細胞が含まれている。従来の治療法は増殖が速い細胞を標的としてきたので、治療後は一時的にがんが縮小するが、増殖の遅い細胞に対しては効果が低く、残存した細胞が徐々に増殖するため再発が起こってしまう。我々は腸管腫瘍において、p57という分子が増殖の遅い細胞の目印となることを発見した。本研究では胃がんや乳がんにおいても、この分子が目印として使えるかを確かめる。また、従来の治療とp57という目印が付いた細胞を殺す治療を組み合わせれば、がんを根治できるという仮説に基づき、これを検証する。
眼球運動時における輝度および色変調運動刺激の運動視知覚に関する認知神経科学的研究

追跡眼球運動中に視覚対象の運動速度を認知する際に脳内で用いられる眼球運動情報と視覚運動情報の利得・表現形式・演算内容は不明である。そこで、輝度刺激と色刺激とを用いて心理物理学的に脳内計算過程を解明する。最小運動法を用いて色刺激の等輝度性を被験者ごとに較正し、それぞれの被験者に画面上の追跡対象に対する滑動性追跡眼球運動をさせながら、輝度定義の正弦波縞模様ないし等輝度正弦波縞模様を画面に呈示し、それらの主観的静止点を恒常法にて同定した。色刺激としては、DKL色空間上のL-M軸変調およびS軸変調を用いた。輝度刺激を用いた場合は主観的静止点は追跡眼球運動と同方向の速度において得られた。その一方、等輝度の色刺激を用いた場合は主観的静止点は追跡眼球運動と反対方向の速度において得られることがあった。これらの結果から、色刺激の視覚運動情報の利得が低い情報表現はより低次の処理段階にすでに存在し、その後に眼球運動情報との演算が行われて眼窩中心座標系における運動情報表現が成立することが示された。別の実験においては、運動による位置ずれ現象の脳内表現が階層的視覚情報処理のいずれに位置するのかを明らかにするために、プラド刺激を用いて錯視量を調べた。プラド刺激の見かけ上の位置ずれ量は、プラドを構成する個々の正弦波縞模様の知覚的位置ずれから予想されるよりも大きな量となったため、局所運動段階でなく運動統合が処理される段階以降において本錯視にかかわる脳内処理が位置していることが明らかになった。最小運動法を用いて色刺激の等輝度性を被験者ごとに較正し、それぞれの被験者に画面上の追跡対象に対する滑動性追跡眼球運動をさせながら、等輝度正弦波縞模様を画面に呈示し、縞模様の可視性を評定法にて測定した。縞模様は画面上で超高速で流動しており、臨界ちらつき頻度を超える時間周波数で動いていたが、眼球運動を運動方向に対して行うことで網膜投影像における縞模様の時間周波数が減少することになる。この網膜上の時間周波数の関数として可視性の変化する様子をとらえた。また、統制実験として、被験者に画面中央の固視点を固視させながら、画面上で等輝度縞模様の時間周波数をさまざまに変えて追試を行った。その結果、いずれの条件においても等輝度縞模様が網膜上で静止している場合に可視性が最高になること、網膜上で超高速で流動しその時間周波数が臨界ちらつき頻度を超える場合は縞模様が不可視になることを確認した。輝度定義の縞模様を用いて同様の観察を行ったところ、いずれの条件でも可視性は保たれていた。別の実験においては、被験者に固視させながら、ランダム位置に呈示される輝度定義縞模様と突然フラッシュされる輝度定義縞模様とによって物理的ないし知覚的に成立する方位に対する順応効果が生じるか否かを検討し、順応時に画面上に出現する物理的な方位と反対方位に陰性残効が生じることを発見した。これらのことから、知覚過程や高次認知過程を媒介せずに網膜上の時間周波数や位置関係によって説明が可能な、被験者の可視性や順応特性について検討することができた。
都市内高架道路の下部空間設計に関する調査研究

本研究の主な成果をつぎにまとめた。1.高架下空間の定義都市高速道路の高架下空間の定義を行うため、法的規制、利用基準、景観整備対策の概要を、高速道路公団より収集した資料より整理した。2.デザインサーベイの実施1-若宮大通公園を対象として名古屋都市高速道路の高架下空間である若宮大通公園をモデル対象として、公園と高架構造物のデザインサーベイ、すなわち、写真撮影、基本寸法の測定、平面図、断面パースの作成等を実施した。その結果、橋脚間の空間を全体的に用いた公園整備と、局所的に整備された公園があることがわかった。3.デザインサーベイの実施2阪神高速道路の高架下空間をモデル対象として、デザインサーベイ、すなわち、写真撮影、基本寸法の測定、平面図、断面パースの作成等を実施した。その結果、公園にあるオブジェやファニチュア等の要素が全体の景観の中でアンバランスや乱れを起こしている部分が特定できた。修景イメージの提案阪神高速道路の高架下空間をモデルスタディとして、本研究の評価手法に基づいて、高架下空間の整備の修景イメージの提案を行なった。都市内高架道路の下部空間を活用して行われた開発や事業について、比較的多くの事例が集中している京阪神、中部地域の中で、阪神高速道路、名古屋都市高速道路の下部空間を対象に、位置、規模、用途、空間の占有形式、事業主体を含む基本的なデータの収集を行った。この調査結果を基に、空間の利用形態、立地条件、空間規模、構造物の形態の別に類型化を行い、各タイプごとに図面化、データベース化を行った。特に高架道路の下部空間を公園、広場等の公共区間として利用している事例として、名古屋都市高速道路の下部空間を利用した若宮大通公園について、対象空間の基本計画図(平面図)、橋脚と床盤を含めた構造物の設計図面(横断面図・立面図)、下部空間の現況写真をもとに、都市内高架道路の高架下空間を人の視点から見た景観としてとらえ、基本的な空間構成の把握を行った。空間構成の把握を行うための一つの考え方として、景観を構成する輪郭線に着目し、構図的なモデルとして記述を行った。この結果、構造物、街の景観、道路軸方向の空間、桁下公園の4つの各空間領域を画する基本輪郭線が明瞭であり、高架下空間の基本骨格を形成している基本タイプに対して、公園の要素が道路軸・街の景観の双方に関連づけられているタイプの合計4つのタイプにモデル化することができた。特に基本骨格に対して関係性が希薄な要素で構成されている桁下公園については、桁下空間の構図的な調和を乱す要因となっている場合があり、煩雑な印象を与えやすいことが明らかとなった。4.修景イメージの提案阪神高速道路の高架下空間をモデルスタディとして、本研究の評価手法に基づいて、高架下空間の整備の修景イメージの提案を行なった。
個の多様性は社会構造にどう影響するのか？適応的ネットワークによる構成的アプローチ

情報化・ネットワーク化の進んだ現代社会において,社会ネットワークがどのように動的に変化しているのかを理解し,効果的に運営・管理することは極めて重要な課題である.既存研究ではしばしば社会の構成要素が同質であると仮定され,実社会が持つ個の多様性は積極的に考慮されてこなかった.本研究では「適応的ネットワーク」という独自の枠組みを用い,個の性質に多様性を導入した数理モデルを構築する.モデルのパラメータ値は実社会ネットワーク時系列データの解析から推定する.以上を用いた大規模計算実験により個の多様性と社会構造との関連を明らかにし,従来理論では予言されなかった「多様性と接続性が共存する社会」の可能性を探る.情報化・ネットワーク化の進んだ現代社会において,社会ネットワークがどのように動的に変化しているのかを理解し,効果的に運営・管理することは極めて重要な課題である.既存研究ではしばしば社会の構成要素が同質であると仮定され,実社会が持つ個の多様性は積極的に考慮されてこなかった.本研究では「適応的ネットワーク」という独自の枠組みを用い,個の性質に多様性を導入した数理モデルを構築する.モデルのパラメータ値は実社会ネットワーク時系列データの解析から推定する.以上を用いた大規模計算実験により個の多様性と社会構造との関連を明らかにし,従来理論では予言されなかった「多様性と接続性が共存する社会」の可能性を探る.
窒化物半導体界面におけるスピン物性の制御

本研究では、GaNをはじめとする窒化物半導体と非磁性物質との界面における磁性の発現および制御を目指し第一原理計算を行った。まず、AlN/MgB2界面およびGaN/ZrB2界面を理論解析し、AlN/MgB2界面では界面強磁性が発現する可能性を示した。また、界面スピン物性の応用として最も重要であると考えられるスピン伝導特性を量子コンダクタンスの計算により明らかにした。これらの結果はPhysical ReviewLettersに掲載された。また、GaN/グラフェン界面のスピン物性も精査しその結果をApplied Physics Lettersに発表した。窒化ガリウム(GaN)等の窒化物半導体は発光デバイスのみならず、スピントロニクス材料の候補としても重要であり、実際GdやCrをドープしたGaNでは室温強磁性が報告されている。我々は第一原理計算による理論解析により、GdをドープしたGaN中におけるスピン分極したGa単原子空孔間の強磁性的相互作用が実験的に測定された巨大磁気モーメントの起源となっている事を明らかにした。しかしながら、窒化物半導体に対しては複空孔の性質に関してこれまで調べられていない。そこで我々は、GaN複空孔のスピン状態及び荷電状態を密度汎関数法により明らかにする事を試みた。原子構造を最適化した結果、Ga-N複空孔は2つの準安定な原子構造を取り得る事が分かった。その構造安定化のメカニズムとしては原子変位による電荷移動と交換分裂によるエネルギー利得があり、両者の微妙なバランス関係により二つの安定構造が存在する事が分かった。また、バルク中のスピン分極とは対照的に、窒化物半導体ヘテロ界面におけるスピン分極の可能性に関しては、まだ検討されていない。そこで、格子整合性の高い窒化物半導体/ホウ素化合物界面に着目し、密度汎関数法による第一原理計算により界面スピン状態を検討した。AlN/Mg2(0001)界面に対して得られたエネルギーバンド構造によれば、界面では強磁性状態が再安定となり、界面の窒素原子あたり0.69μBの磁気モーメントが得られた。さらに我々は、強磁性状態の起源は窒素原子の2p状態のスピン分極によるものである事を明らかにした。また、GaN/ZrB2(0001)界面に対する検討も行い、より大きな振幅を持つ金属誘起ギャップ状態(MIGS)による遮蔽のため、この界面ではスピン分極が起こらない事が分かった。ただし、GaN/ZrB2(0001)界面においても固有欠陥を導入する事により、スピン分極が起こる可能性が考えられる。半導体バルク中のみならず、窒化物半導体と非磁性材料とのヘテロ界面においても磁性の発現が期待され、DFTに基づく第一原理計算による詳細な物性予測が望まれている。そこで本研究課題では、格子整合性の高い窒化物半導体/ホウ素化合物界面に着目し、密度汎関数法による第一原理計算を行った。様々な界面原子構造を検討し、最安定となる界面原子構造を同定した。AlN/Mg2(0001)界面において強磁性的スピン分極が安定となるという結果を得た。スピン分極は界面に局在しているという意味で2次元的であり、強磁性状態の起源は窒素原子の2p//状態のスピン分極によるものである事を明らかにした。等方的Heisenbergモデルでは2次元強磁性は実現しないが、現実の系では界面垂直方向に対して対称性がないため、強磁性状態は許容される。実際、上記スピン分極2p//状態は界面垂直方向の非等方性により変形している。また、原子構造からは界面での化学結合は飽和している様に見えるため、このスピン分極は電子状態を実際に計算しなければ予測する事は出来ない事が特徴である。AlN/MgB2(0001)界面における窒素2p//状態の局所状態密度を計算しニッケルおよび鉄の状態密度と比較した結果、Fermi準位近傍においてスピン分極によりピーク位置がFermi準位からずれているという意味において類似している事が分かった。また、窒素2p//状態の局所状態密度はBloch状態となった後においても完全に2重縮退しており、AlN/MgB2(0001)界面における界面強磁性はHund結合とFermi準位近傍の高い局所状態密度によるバンド強磁性であると考えられる。GaN等の窒化物半導体を成長させ、他基盤に移植する事は重要である。また、グラフェンは基礎的興味のみならず、ナノエレクトロニクスにおける応用においても期待されている。グラファイト基盤上にGaNをパルスレーザー堆積法により成長させた実験が最近報告されており、グラファイト/GaN界面からグラフェン/

GaN界面を力学的引きはがしやレーザー照射等により得る事は可能であると考えられる。グラファイトあるいはグラフェンとGaNの界面に対して第一原理計算は既に報告されているものの、グラフェン/GaN界面としてはlxl周期しか考慮されていない。そこで、本研究では様々な周期構造を第一原理計算により検討し、再安定構造を予測した。第一原理計算はOpenMXコードを用い、密度汎関数理論の一般化密度勾配近似によるPBE汎関数により行った。グラフェンは2次元物質であるため、その上におけるGaNの成長に伴いGaNの格子定数に応じて引っ張りの応力を受ける。この状況はグラファイトにおいても、グラファイト層間の相互作用が弱いため同様である。本研究による検討の結果、グラフェン/GaN界面においてはこの引っ張り応力によりグラフェンのC-C結合が一部切断され、C-N-C結合が形成される事が分かった。この圧力誘起構造相転移はグラフェン/ALN界面では起こらない事も分かった。また、これら両界面の電子基底状態はスピン分極するものの、GaN/MgB_2界面と異なり強磁性は安定化せず超常磁性を示すと結論づけられた。本研究では、GaNをはじめとする窒化物半導体と非磁性物質との界面における、固有欠陥及び磁性原子による界面磁性の発現および制御を目指す。窒化物半導体としてはGaNを主として、AlxGa1-xN、InxGa1-xNを解析した。H23年度までに、欠陥等の無い清浄な界面としてAlN/MgB2界面およびGaN/ZrB2界面を理論解析し、比較を行った。これらの界面の磁性に関してはこれまで検討されていなかったが、本研究によりAlN/MgB2界面では界面強磁性が発現する可能性が示唆された。また、窒化物半導体/金属界面のスピン物性の応用として、最も重要であると考えられるスピン伝導に関して理解を深める事も重要であるため、スピン伝導特性の解析を量子コンダクタンスの計算により行った。H24年度はこれら界面における固有欠陥として、陽イオン空孔を主として、格子間原子、複空孔を検討した。また、最近実験的に作成が試みられているGaN/グラフェン界面および、半導体超格子として重要なGaN/AlN界面なども検討した。GaNはワイドギャップ半導体であるため、金属と界面を構成した時の金属誘起ギャップ状態のショットキー障壁への影響は小さい事が明らかになっているが、欠陥誘起ギャップ状態の影響は知られておらず、これを明らかにする事は基礎的に興味深い。したがって、本研究では欠陥誘起ギャップ状態に着目しつつ、スピン物性とFLPとの相関関係の理論解析を行った。また半導体材料としてGaPとGaNとの比較も行った。これらの理論解析は、界面の原子スケールでの制御・物性予測への第一歩としても意義深いと考えられる。本研究により、界面スピン物性を制御する指針が得られ、新しい角度からのマテリアルデザインとしての大きな寄与が期待される。昨年度は実験的に作成されているGaN/グラファイト(グラフェン)ナノ構造の構造と電子状態を解析し、グラフェンのハニカム構造の部分的な結合の切れ、すなわち固有欠陥がナノ界面の再安定状態に含まれる事を明らかにした。
ディスポーザブルなマイクロチップを用いた生体高分子の反応及び分離検出

本研究では、シリコン基板上に製作した構造を鋳型にして、シリコーンゴムを用いたマイクロモールディングを行うことによって安価でディスポーザブルなマイクロチップを製作することを目指して研究を進めてきた.最終年度である平成13年度は、前年度に引き続いて、フリーフロー電気泳動によるDNAの分離について、詳細を検討すると同時に、チップ上における遺伝子増幅反応や生体外蛋白質合成反応についても具体的な実験を通して、その可能性を検討した。1)フリーフロー電気泳動2インチ×3インチのガラス基板上に、電圧印加のためのクロムー金電極を形成し、その上にシリコーンゴム製の流路構造を張り合わせたハイブリッド構造のマイクロチップを製作し、ゲル溶液を分離マトリクスに用いてDNAの電気泳動分離を行った。その結果、ゲル濃度や印加電圧を調整することにより、100bp数100bp程度のDNA断片について25bp程度の分解能で分離が行えることを確認した。分離速度は、2分程度であり、従来のスラブゲルを用いる方法に比べて十数倍の高速分離が可能である。2)生化学反応電気泳動と同様のガラス基板とシリコーンゴム製流路構造とを組み合わせたハイブリッド構造を用いて、温度制御を行いながら生化学反応を試みた。具体的には、55°C付近から95°C付近までの熱サイクルが必要となる遺伝子増幅反応と37°C付近で温度を一定に保つ必要がある生体外蛋白質合成反応について実験を行った。遺伝子増幅反応では700bp程度のDNA断片について、増幅が行えることを確認した。生体外蛋白質合成反応においては、緑色蛍光蛋白質(GFP)について合成を行い、実際に蛍光を検出することによって、反応が進むことを確認した。本研究では、シリコン基板上に製作した構造を鋳型にして、シリコーンゴムを用いたマイクロモールディングを行うことによって安価でディスポーザブルなマイクロチップを製作することを目指している.初年度である平成11年度は、マイクロモールディングによるマイクロチップ製作法を確立すると同時に、製作したチップを用いて実際にキャピラリー電気泳動分析を試みた。具体的な製作法として、1)シリコン基板上に厚膜フォトレジスト(EPON SU-8を予定)を塗布し、キャピラリーとして必要な厚さ(50100μm)に一様な膜を形成する。2)フォトリソグラフィによってフォトレジストをパターニングし、必要なキャピラリー形状の凸型(ネガ)の構造を形成する。3)シリコーンゴム(PDMS:Polydimethylsiloxaneを予定)をシリコン基板上に流し込む。4)シリコーンゴムを固化させた後、シリコン基板から剥がし、シリコーンゴム上に、キャピラリー(微小溝)を形成する。5)はがしたシリコーンゴムをアクリル板に張り付けて、キャピラリーを密閉する。という一連のプロセスを確立した。さらに、出来上がったマイクロチップを用いて、実際にキャピラリー電気泳動を試み、比較的分離検出の容易な蛍光ラベルされたDNAのゲル電気泳動による分離を行い、製作されたチップが必要な形状に加工され、実際に分離が可能であることを確認した.本研究では、シリコン基板上に製作した構造を鋳型にして、シリコーンゴムを用いたマイクロモールディングを行うことによって安価でディスポーザブルなマイクロチップを製作することを目指して研究を進めてきた.最終年度である平成13年度は、前年度に引き続いて、フリーフロー電気泳動によるDNAの分離について、詳細を検討すると同時に、チップ上における遺伝子増幅反応や生体外蛋白質合成反応についても具体的な実験を通して、その可能性を検討した。本研究では、シリコン基板上に製作した構造を鋳型にして、シリコーンゴムを用いたマイクロモールディングを行うことによって、安価でディスポーザブルなマイクロチップを製作することを目指している。2年度目である平成12年度は、前年度までに開発した方法によって製作したマイクロチップを実際に用いて、DNAなどの具体的なサンプルについて、キャピラリゲル電気泳動及びフリーフロー電気泳動を試みた。その詳細を以下に示す。1)キャピラリグル電気泳動20mm×20mmのシリコーンゴムチップ上に幅400μm、深さ40μmのI字型のチャネル構造を形成し、これをアクリル板でシールした構造を用いて、チャネル内におけるDNAの電気泳動分析を試みた。チャネル内をあらかじめ親水化処理しておいた状態で60°C程度まで加熱し、毛細管現象を利用してゲル溶液を導入した後に室温まで冷却することにより、ゲルマトリクスの準備を行う。

その後、サンプルを導入して、まず、サンプルプラグを形成するために短時間(1秒程度)チャネルの両端に電圧を印加する。サンプルがゲル上にロードされたことを確認した後、残ったサンプル溶液をバッファで洗い流し、電気泳動を行った。100bpから1kbpまで100bp毎の長さの断片を含むDNAサンプルについて、電気泳動を行ったところ、2分程度でクリアなピークプロファイルを得ることに成功した。この結果を得る過程で、ゲルマトリクスの準備や電圧制御の方法などについて、様々な検討を行い、それらの最適化を行った。2)フリーフロー電気泳動2インチ×3インチのシリコーンゴムチップ上に幅100mm、深さ50mmで十字型のインジェクションチャネルを有するマイクロチャネル構造を形成し、ガラス板でシールした構造を用いて、DNAのフリーフロー電気泳動分析を試みた。この場合、ゲルマトリクスを用いるのではなく溶液状態のゲルを分離媒体として用いることになるが、上記と同様のサンプルについて、数秒から十数秒で分離できることを確認した。詳細の検討については次年度以降に行うことを計画している。本研究では、シリコン基板上に製作した構造を鋳型にして、シリコーンゴムを用いたマイクロモールディングを行うことによって安価でディスポーザブルなマイクロチップを製作することを目指して研究を進めてきた。最終年度である平成13年度は、前年度に引き続いて、フリーフロー電気泳動によるDNAの分離について、詳細を検討すると同時に、チップ上における遺伝子増幅反応や生体外蛋白質合成反応についても具体的な実験を通して、その可能性を検討した。1)フリーフロー電気泳動2インチ×3インチのガラス基板上に、電圧印加のためのクロムー金電極を形成し、その上にシリコーンゴム製の流路構造を張り合わせたハイブリッド構造のマイクロチップを製作し、ゲル溶液を分離マトリクスに用いてDNAの電気泳動分離を行った。その結果、ゲル濃度や印加電圧を調整することにより、100bp数100bp程度のDNA断片について25bp程度の分解能で分離が行えることを確認した。分離速度は、2分程度であり、従来のスラブゲルを用いる方法に比べて十数倍の高速分離が可能である。2)生化学反応電気泳動と同様のガラス基板とシリコーンゴム製流路構造とを組み合わせたハイブリッド構造を用いて、温度制御を行いながら生化学反応を試みた。具体的には、55°C付近から95°C付近までの熱サイクルが必要となる遺伝子増幅反応と37°C付近で温度を一定に保つ必要がある生体外蛋白質合成反応について実験を行った。遺伝子増幅反応では700bp程度のDNA断片について、増幅が行えることを確認した。生体外蛋白質合成反応においては、緑色蛍光蛋白質(GFP)について合成を行い、実際に蛍光を検出することによって、反応が進むことを確認した。
ダイヤモンド電極のバイオプロセスにおけるin situ計測への応用

バイオプロセスの効率化には、バイオリアクター中の原料物、生成物、副生成物など様々な物質の濃度のモニターと制御のオートメーション化が必要とされる。そのためには、プロセス中in situで濃度を正確に測定できるシステムの構築が必要となる。グルコースや乳酸の電極反応には金属表面などの触媒を必要とし、計測は困難である。バイオセンサーを利用しても、酵素がオートクレーブ処理に耐えられないために、その使用には制約が生じてしまう。その点で、機械的にも化学的にも安定なダイヤモンド電極の使用は、過酷な条件においても長期的に安定な運用が期待できる。本研究では、ダイヤモンド電極に高電位を印加した時に生成されるOHラジカルを利用したグルコースと乳酸の濃度計測法についての検討を行った。ダイヤモンド電極は表面が不活性なため、触媒性に乏しくグルコースと乳酸ともに電位窓内では直接的な電極反応は生じない。一方で、電位窓が広いために、高電位においてOHラジカルなどの様々な活性種が生成する。これらは、有機物を酸化分解するためダイヤモンド電極は水処理にも利用されている。実際に、フローインジェクション分析法により、リン酸緩衝溶液をキャリヤとして、グルコースと乳酸それぞれについて測定を行ったところ、共に2.1Vvs.Ag/AgClにおいて酸化シグナル最大となり、濃度に応じた酸化電流シグナルの増加が確認された。これは電極表面では、OHラジカルの生成→電極表面に吸着したOHラジカルと有機物の反応→OHラジカル生成のサイクルが繰り返され、有機物の電極表面への物質輸送が律速過程であることを示唆している。そのため間接的な酸化ではあるが、有機物の濃度に比例した酸化電流が得られたと考えられる。この手法は、カラムなどの分離機構を組み合わせることで、バイオプロセス中の様々な物質のin situの濃度計測に有用であると考えられる。近年、微生物や酵素の機能を工学に利用したバイオプロセスが、環境への適合性や効率性の点から注目を集めている。例として、バイオマスと呼ばれるとうもろこしなどの原料から、石油の代替エネルギーとして注目されるバイオエタノールの製造かおる。そのバイオプロセスの効率性を高めるために、バイオプロセス中での温度や反応物濃度など様々なパラメータのin situによるオンライン計測と制御が重要となる。グルコースはバイオプロセスにおいて最も基本的な炭素源であり、その濃度を制御することはきわめて重要である。バイオプロセス中でのグルコース濃度のin situ計測を実現するためには、センサー自体がオートクレーブなどの滅菌処理に耐性を持っている必要がある。従来のグルコースセンサーのほとんど全てが酵素を利用しており、滅菌処理の厳しい環境への耐性を持ち合わせていないために、プロセス中のin situでのオンライン計測は実現不可能であった。これを実現するには、酵素を用いない完全固体型のセンサーの作製が求められる。我々は、化学的に安定なダイヤモンド薄膜とグルコース酸化に対し触媒活性の高い金属とを複合した電極を作製し、グルコースセンサーとしての性能を評価した。グルコースセンサーは、糖尿病患者用の血糖値センサーとしてのニーズが高いため、まず血糖値センサーの系を用いて、グルコースへの選択性を評価した。電極はフォトリソグラフィーによりニッケルの微小電極をホウ素ドープダイヤモンド薄膜上に規則的に配列させて作製した。この電極は、グルコースとその他の物質とが異なる拡散形態をとるようにデザインされており、この拡散形態の違いを選択性に利用した。その結果、妨害物質であるアスコルビン酸や尿酸の濃度に関わらず、グルコースを定量することができ、高い選択性を実現することができた。
食植性昆虫における同所的ホストレース形成

植食性昆虫は、地球上の生物で最も種多様性が高いグループの1つであり、その進化、特に種分化過程を解明することは、生物多様性の創出メカニズムの理解につながる。生活史の大部分を寄主植物に依存している植食性昆虫にとって、寄主範囲の拡大はその進化・多様化において重要なイベントであるが、その過程が野外集団で観察されることは稀である。キクビアオハムシは、日本全土に広く分布し、主な寄主植物としてサルナシを利用することが知られているが、近年、関東以西においてオオバアサガラを利用する集団が発見された。キクビアオハムシのオオバアサガラの利用能力には著しい地理変異がみられることがわかっており、オオバアサガラへの寄主範囲の拡大が今まさに生じていると考えられる。平成23年度は、キクビアオハムシの情報がほとんどなかった四国・九州より採集し、その寄主利用能力、遺伝的構成を調べた。四国および九州北部では、野外でオオバアサガラを利用する集団が確認され、飼育環境下でもオオバアサガラ上で生育できたが、オオバアサガラが分布しない九州南部の集団は、オオバアサガラをほとんど利用できなかった。ミトコンドリアCOI遺伝子を用いた集団遺伝学的解析の結果、国内のキクビアオハムシには、遺伝的分化の大きい5つのクレードが存在し、この内の3つが、オオバアサガラを全く利用できない集団と利用できる集団を含むことから、寄主範囲の拡大は比較的最近に各地で独立に生じたことが示唆され、AFLPを用いた解析の結果もこれを支持するものであった。以上より、キクビアオハムシは寄主範囲の拡大が現在進行中である極めて稀な例であると考えられる。今後、本種における寄主範囲の拡大を促す生態的要因について、また新寄主への適応に関連した遺伝的な基盤について明らかにすることにより、植食性昆虫における寄主利用の進化およびその多様化についての理解が進むと考えられる。本年度はまずキクビアオハムシのサルナシ利用集団とオオバアサガラ利用集団について,異なる食草への適応が集団間の遺伝的分化にどの程度寄与するかを調査するためにAFLP法を用いたゲノム解析を行った。材料として用いたキクビアオハムシの越冬成虫個体は,2008年度および2009年度に本州の7地点(両集団が同所的な1地点を含む)において,各食草からの4集団ずつ採集した。6通りの選択的プライマーを用いて,合計199個体から477のAFLPマーカーを得た。これらのマーカーの中で,集団間で中立仮説を大きく逸脱するような分化が見られる遺伝子座について,食草が同じもしくは異なる集団の組合せで比較した結果,全遺伝子座の23%が異なる食草への適応に関連して自然選択を受けている可能性が示唆された。しかし,サルナシ利用-オオバアサガラ利用のキクビアオハムシ集団間で完全に分化した遺伝子座が見られなかったこと,また全遺伝子座を用いた解析では集団間の遺伝的距離は利用する食草に関係なく地理的に離れた集団間で大きい傾向が見られたことから,本種においてはサルナシ利用からオオバアサガラ利用への食草範囲の拡大・食草変更が各地で独立に生じた可能性が高いと考えられる。この結果は,生態的種分化が平行して起こることを示しており,極めて興味深く,当初の期待を上回る結果である。また今年度は,次年度に行うコンディショニング(過去の摂食経験による選好性の変化)についての研究の準備を行った。コンディショニングは食草変更やホストレース形成において重要な役割を担っていると考えられるが,本種を含む植食性昆虫では,実験に時間を要するため,あまり研究されていない。今年度はこの実験の準備として,飼育によって得られた多くの未交尾個体を越冬させており、食草が利用可能になる5月中旬から実験を行う予定である。食植性昆虫の寄主選択行動(摂食/産卵選好性)は,遺伝的要因の他に過去の経験などの環境的要因によって決定される.もし自身が過去に経験した(育った)食草上に産卵するようになるような選好性の変化(コンディショニング)があれば,新たな食草への適応がより迅速に進むであろうことから,このような性質は寄主範囲の拡大やホストレース形成の初期において重要な役割を果たすと考えられる.キクビアオハムシ(ハムシ科,以下本種)は日本に広くに分布し主な食草としてサルナシ(マタタビ科)を利用するが,関東以西ではオオバアサガラ(エゴノキ科)を利用する集団が見られる.これまでの研究結果から,オオバアサガラの利用が比較的最近に各地で独立に生じた可能性が示唆されている,本種では,実験室内では生存率が低いオオバアサガラを野外で利用している状況が頻繁に見られるが,このような一見非適応的な寄主選択行動は,過去の経験の影響によって生じている可能性が考えられる.本種において幼虫期及び羽化後の経験がその後の寄主選択行動に与える影響について調べた結果,羽化直後の新成虫は明確な選好性を示さなかったものの,羽化10日後の摂食選好性については、幼虫期及び羽化後の早い段階での経験の影響がみられ,特に幼虫期と羽化後に同じ食草を与え続けた個体は、その食草に対して強い選好性を示した.また,越冬後の産卵選好性についても過去の経験の影響が見られ,羽化後に与えた食草上により好んで産卵する傾向が見られた.以上より,キクビアオハムシにおける寄主選択行動は過去の経験の影響を強く受け,幼虫期の経験も間接的に産卵選好性に影響を与える可能性が示唆された.

このような選好性の柔軟な変化は,本種における寄主拡大を容易にしたと考えられる。これらの結果は,第58回日本生態学会でポスターによる発表を行った。植食性昆虫は、地球上の生物で最も種多様性が高いグループの1つであり、その進化、特に種分化過程を解明することは、生物多様性の創出メカニズムの理解につながる。生活史の大部分を寄主植物に依存している植食性昆虫にとって、寄主範囲の拡大はその進化・多様化において重要なイベントであるが、その過程が野外集団で観察されることは稀である。キクビアオハムシは、日本全土に広く分布し、主な寄主植物としてサルナシを利用することが知られているが、近年、関東以西においてオオバアサガラを利用する集団が発見された。キクビアオハムシのオオバアサガラの利用能力には著しい地理変異がみられることがわかっており、オオバアサガラへの寄主範囲の拡大が今まさに生じていると考えられる。平成23年度は、キクビアオハムシの情報がほとんどなかった四国・九州より採集し、その寄主利用能力、遺伝的構成を調べた。四国および九州北部では、野外でオオバアサガラを利用する集団が確認され、飼育環境下でもオオバアサガラ上で生育できたが、オオバアサガラが分布しない九州南部の集団は、オオバアサガラをほとんど利用できなかった。ミトコンドリアCOI遺伝子を用いた集団遺伝学的解析の結果、国内のキクビアオハムシには、遺伝的分化の大きい5つのクレードが存在し、この内の3つが、オオバアサガラを全く利用できない集団と利用できる集団を含むことから、寄主範囲の拡大は比較的最近に各地で独立に生じたことが示唆され、AFLPを用いた解析の結果もこれを支持するものであった。以上より、キクビアオハムシは寄主範囲の拡大が現在進行中である極めて稀な例であると考えられる。今後、本種における寄主範囲の拡大を促す生態的要因について、また新寄主への適応に関連した遺伝的な基盤について明らかにすることにより、植食性昆虫における寄主利用の進化およびその多様化についての理解が進むと考えられる。