hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
野菜の工場的生産システムにおける植物栄養学的研究

完全制御型の植物生産システム内で,サラダナ,ホウレンソウを養液栽培し,生長速度,乾燥生産,葉面ガス代謝,光合成産物の転流,無機成分吸収等を調査し,以下のような結果を得た.1.高圧ナトリウムランプ(HPS)を用いた光強度試験では,両作物とも生育全期間を一定とするより,生育段階により15→20→25KlXと光を漸増するほうが,生育速度, RGR,全乾物重ともに高く,体内の全窒素中NH4-N含有比が高くなり,乾物率,葉緑素含有量が増加した,光質に関する試験では光合成有効波長域の総エネルギー量をほぼ一定にした場合, 650nm以上の可視光域が増加すると,葉面積, SLAが増加し,体内のC/N比が低下した. 500nm以下の可視光は葉長/葉幅を低下させ,葉厚増,蒸散量の低下により葉色が著しく増加した.葉中のNO_3-N含量も短波光の増加によって増加した. F/ickerlampは光合成,蒸散,葉温にアクティブなリズムを強制し,投下電力に見合う乾物生産は得られなかった.またB/ue系短波域が増強され,細胞伸長の抑制, Ca, Mg, K等カチオン吸収の抑制が顕著となった.2.野菜としての商品性を向上させるためには, NARやRGRが最大となる条件よりも,むしろ作物の生長を適度に抑制する「ストレス付与」が必須であり,ストレスとして好ましい条件は, CO2施用600ppm以上,培養液中の全塩濃度の上昇, NH_4-N濃度2me/lの確保等が明らかとなった.特にHPSのような相対的に短波放射の少ない光源では,アンモニアイオンの消長が生育速度のみならず,草姿,葉色, NO_3-N含量,アスコルビン酸含量等の外観,内容成分に大きく影響した.低気温と強風速管理は環境ストレスとしては上記要因より強く作用し,好適範囲が狭く制御しにくい要因と考えた.完全制御型の植物生産システム内で,サラダナ,ホウレンソウを養液栽培し,生長速度,乾燥生産,葉面ガス代謝,光合成産物の転流,無機成分吸収等を調査し,以下のような結果を得た.1.高圧ナトリウムランプ(HPS)を用いた光強度試験では,両作物とも生育全期間を一定とするより,生育段階により15→20→25KlXと光を漸増するほうが,生育速度, RGR,全乾物重ともに高く,体内の全窒素中NH4-N含有比が高くなり,乾物率,葉緑素含有量が増加した,光質に関する試験では光合成有効波長域の総エネルギー量をほぼ一定にした場合, 650nm以上の可視光域が増加すると,葉面積, SLAが増加し,体内のC/N比が低下した. 500nm以下の可視光は葉長/葉幅を低下させ,葉厚増,蒸散量の低下により葉色が著しく増加した.葉中のNO_3-N含量も短波光の増加によって増加した. F/ickerlampは光合成,蒸散,葉温にアクティブなリズムを強制し,投下電力に見合う乾物生産は得られなかった.またB/ue系短波域が増強され,細胞伸長の抑制, Ca, Mg, K等カチオン吸収の抑制が顕著となった.2.野菜としての商品性を向上させるためには, NARやRGRが最大となる条件よりも,むしろ作物の生長を適度に抑制する「ストレス付与」が必須であり,ストレスとして好ましい条件は, CO2施用600ppm以上,培養液中の全塩濃度の上昇, NH_4-N濃度2me/lの確保等が明らかとなった.特にHPSのような相対的に短波放射の少ない光源では,アンモニアイオンの消長が生育速度のみならず,草姿,葉色, NO_3-N含量,アスコルビン酸含量等の外観,内容成分に大きく影響した.低気温と強風速管理は環境ストレスとしては上記要因より強く作用し,好適範囲が狭く制御しにくい要因と考えた.
「すばる」望遠鏡による銀河の形成と進化についての観測的研究

本研究により、非常に実りある多くの科学的成果を得ることができた。とくに、赤方偏移1を越える高赤方偏移銀河団については、すばる望遠鏡試験観測(11年4月、5月)及び共同利用観測(13年1月、3月)により近赤外線での深撮像、及び、可視広域撮像を行うことをできた。これに加え、アパッチポイント天文台3.5m望遠鏡やこれまでフランス・カナダ・ハワイ望遠鏡などで取得したデータをあわせて、形成期と思われる銀河団、及びそれらの領域における銀河の測光学的性質、クラスタリングの性質を明らかにすることができた。とくに、遠方銀河団3C324領域については、電波銀河本体の研究とあわせ、すばる望遠鏡初期成果として11年度末に3本の論文を出版した。さらに、12年度では、新たに得られた可視光のデータをあわせて、銀河の色分布をより詳細に解析し、photometric-redshiftのテクニックによって得られたサンプルを用いて銀河の空間分布、光度分布を調べた。重要な結果として、(1)様々な星形成過程の存在を示唆する銀河団中の銀河の大きく広がった色分布、及び(2)Biasされた銀河形成を示唆する光度分化、というふたつの重要な結果を得ることができた。また、遠方超銀河団候補領域B2 1336+28領域の銀河クラスタリングの解析を行い、論文を出版した。さらには、原始銀河団候補領域53W002フィールドについて、銀河の光度、色分布の解析を行い、(1)輝線銀河は近赤外線で暗く、低質量の星形成銀河であること(2)この領域には、赤方偏移2.4に相当する発達した銀河に相当する色、光度を持つものがほとんど見られないこと、などの結果を得た。もう一つの課題であったクェーサー母銀河の研究についてもいくつかの成果を得ている。上記3C324母銀河の研究の他、(1)Z=3.27 2型クェーサーの性質を明らかにした論文を出版、(2)あすか衛星により検出されたX線源のフォローアップ観測、などを進めるとともに、(3)すばる望遠鏡を用いたXMM-Newton X線衛星との共同深探査に参加し、広域深撮像データを取得、解析を進めた。今年度は、主として、すばる望遠鏡及び近赤外線カメラCISCOを用いた遠方銀河・銀河団の観測を行った。本科研費により購入した計算機を用いて、効率よく、観測データの整約及び解析を行うことができた。赤方偏移1.2の電波銀河3C324領域の近赤外線撮像観測を行い、これと可視波長域でのハッブル望遠鏡アーカイブ・データとを併せて解析することにより、電波銀河3C324のAGN母銀河についての詳細な研究、及びこれに付随する銀河団中の銀河の近赤外光度分布及び色-等級系列の振る舞いについての研究を行った。電波銀河に関しては、これまでの可視光では整列効果による成分が卓越して電波銀河母銀河本体の観測は困難だったのに対して、今回の観測により、母銀河は、主に古い星の種族から成る、対称な形を持つ楕円銀河であることが明らかになった。これに伴い、銀河の内部構造について様々な新知見が得られた。

銀河団に関しては、その光度分布から、比較的明るい銀河団銀河のアッセンブリの時期は、赤方偏移1.2よりも十分昔であったこと、しかし、明るい銀河と暗い銀河の間には、星の種族の年齢、空間分布などに系統的な大きな違いが見られた。これらは、本研究課題において、このような高赤方偏移の銀河を対称にし、すばる望遠鏡による十分深い観測を行ってはじめて得られた知見である今年度は、昨年度より観測を行って得られている高赤方偏移の原始銀河団候補領域の解析を進めるとともに、新たなデータの取得、解析も行った。まず、遠方銀河団3C324領域については、すばる望遠鏡初期成果として昨年度末に3本の論文を出版した。さらに、今年度では、新たに得られた可視光のデータをあわせて、銀河の色分布をより詳細に解析し、photometric-redshiftのテクニックによって得られたサンプルを用いて銀河の空間分布、光度分布を調べた。重要な結果として、(1)様々な星形成過程の存在を示唆する銀河団中の銀河の大きく広がった色分布、及び(2)Biasされた銀河形成を示唆する光度分化、というふたつの重要な結果を得ることができた。次に、遠方超銀河団候補領域B21336+28領域の銀河クラスタリングの解析を行い、論文を出版した。この領域は、平成13年3月末にすばる望遠鏡により観測される予定となっている。さらに、原始銀河団候補領域53W002フィールドについて、銀河の光度、色分布の解析を行い、(1)輝線銀河は近赤外線で暗く、低質量の星形成銀河であること(2)この領域には、赤方偏移2.4に相当する発達した銀河に相当する色、光度を持つものがほとんど見られないこと、などの結果を得た。現在、出版準備中である。さらに、すばる望遠鏡を用いたいくつかの新しい領域の観測的研究を行っており、X線深撮像とタイアップした広視野銀河サンプルの構築、赤方偏移1.27のLynx超銀河団の観測、赤方偏移1近くの銀河団の質量分布の研究などに着手し、データの取得、解析を行った。成果は順次発表の予定である。
網膜静脈閉塞症に対するパルスジェット手術システムの構築

生体ウサギ実験で、30ゲージニードルを通してパルスジェットを発射し、眼圧をモニタリングし最適な水流量を検討した。噴射開始後3分間は40mmHg未満に維持できる0.025ml/minが最良であった。その水量で血管内血球移動(マッサージ効果)を網膜合併症(網膜出血・裂孔)無く達成できる距離・出力条件(眼外マッサージ効果の最も安全な条件)は、0.5mmの距離で40Vの出力であった。さらに、生体ウサギを用い、40Vの血管外マッサージの後の光干渉断層計所見を調べた。パルスジェットの血管外マッサージにより、網膜浮腫は生じるものの一時的であり、マッサージ後ほぼ1週間で消失することを確認した。眼科以外の分野では、液体ジェットメスで臓器切開・破砕が可能であり既に臨床応用されており、200μm程度の細血管を温存可能であることが知られている。パルスジェットメスはその長所を生かしつつ、液体ジェットメスと比較して極少量の水のみを必要とし、網膜大血管を温存できることが予測されるため、網膜静脈閉塞部血管を温存しながらマッサージできるデバイスを考案する。まずは、パルスジェットデバイス網膜硝子体手術への臨床応用に向け、デバイスのマイクロ化を行い、眼科専用デバイスの作成に成功した。30ゲージニードルから実際にパルスジェット波形が水中で確認できた。網膜硝子体手術は6mlほどの閉鎖空間で行う手術であり、眼圧上昇を引き起こさない程度の流量を決定することが必要不可欠である。ウサギ生体正常眼を用いて眼内手術中の眼圧を評価し、0.05ml/minではジェット噴射開始1分で眼圧40mmHg以上を記録したが、0.025ml/minではジェット噴射開始3分で眼圧40mmHg未満であった。よって、眼圧上昇が生じない安全な流量は、0.025ml/minであることが明らかになった。また、脆弱な網膜組織の損傷をきたさない程度の出力で網膜血管を適切にマッサージし厳密に制御することが重要であるため、周波数・距離・出力を含めた安全な使用条件の検証を行った。検討を重ね、網膜出血や網膜裂孔を生じずに血管内血液をマッサージで移動可能である最も効率的な周波数、パワー、距離は、それぞれ順に、10Hz、40V、0.5 mmであることを確認した。パルスジェットメスの最大の長所は、網膜血管のような細血管を温存しながら組織にインパクトを与えられることである。血管内手術はより細いニードルを用い、接合の問題点、パルスジェット発射の問題点など難しい面が多い。よって、まずは網膜静脈閉塞部血管を温存しながら血管外からマッサージし血栓を除去できるデバイスを考案し、デバイス改良を行うとともに、in vivo評価を行い、血管内血球除去、網膜神経・網膜血管の温存能と手術操作性・安全性の確保等の諸因子の両立が可能な条件を明らかにした。生体ウサギ実験では、30ゲージニードルを通してパルスジェットを発射し、眼圧をモニタリングし最適な水流量を検討した。その結果、パルスジェット噴射開始後3分間は40mmHg未満に維持できる0.025ml/minが最良であった。また、その水量で血管内血球移動(マッサージ効果)を網膜合併症(網膜出血・裂孔)無く達成できる距離・出力条件を、スコア化し決定した。その結果、0.5mmの距離で40Vの出力であれば、パルスジェットによる眼外マッサージ効果はほぼ合併症なく達成でき、最も安全な条件と考えられた。さらに、生体ウサギを用い、40Vの血管外マッサージの後、1日、3日、7日後の光干渉断層計所見を調べた。パルスジェットの血管外マッサージにより、網膜浮腫は生じるものの一時的であり、マッサージ後ほぼ1週間で消失することを確認した(day 1: 116%, day 3: 107%, and day 7: 102%)。また、40V以上の出力の血管外マッサージでは、網膜出血・裂孔などの網膜合併症が生じることも再確認した。網膜血管を温存しながら血管外からマッサージし血栓を除去できるデバイスを考案し、デバイス改良を行うとともに、in vivo評価を行い、血栓除去、網膜神経と網膜血管の温存能と、手術操作性・安全性の確保等の諸因子の両立が可能な条件を明らかにできた。パルスジェットの血管外マッサージにより、網膜浮腫も生じるが一時的なものであり、マッサージ後ほぼ1週間で消失することも確認できた。パルスジェットメスは、液体ジェットメスと比較して極少量の水のみを必要とし、網膜大血管を温存できることが予測されるため、網膜静脈閉塞部血管を温存しながらマッサージできるデバイスを考案する。

検討を重ね、網膜出血や網膜裂孔を生じずに血管内血液をマッサージで移動可能である最も効率的な周波数、パワー、距離は、それぞれ順に、10Hz、40V、0.5 mmであることを確認した。さらに、網膜血管外マッサージの理想的な出力を決定するために、生体ウサギに対しパルスジェットを行い、翌日、3日後、7日後に光干渉断層計OCTで網膜を評価し、また病理学的にも評価した。40Vのパルスジェットにより、網膜浮腫は生じたが不可逆的な網膜損傷を生ずることなく、血管内血球移動に成功した。適切な強度のパルスジェットは、網膜血管疾患の治療を可能とする安全な機器として有望であると考えられた。生体ウサギ実験で、30ゲージニードルを通してパルスジェットを発射し、眼圧をモニタリングし最適な水流量を検討した。噴射開始後3分間は40mmHg未満に維持できる0.025ml/minが最良であった。その水量で血管内血球移動(マッサージ効果)を網膜合併症(網膜出血・裂孔)無く達成できる距離・出力条件(眼外マッサージ効果の最も安全な条件)は、0.5mmの距離で40Vの出力であった。さらに、生体ウサギを用い、40Vの血管外マッサージの後の光干渉断層計所見を調べた。パルスジェットの血管外マッサージにより、網膜浮腫は生じるものの一時的であり、マッサージ後ほぼ1週間で消失することを確認した。パルスジェットデバイスの眼科応用に向け、デバイスのマイクロ化、正常眼を用いた安全な使用条件の検証、病態モデルを用いた有効性試験をほぼ行うことが出来た。今後は、血管外のみならず血管内からのアプローチにも検討を重ね、網膜血管カニュレーションに向けて、デバイス改良を行う。さらに、可能であれば、RVO病態モデルを用い、血管内外からのパルスジェット効果を確認する。眼科学血管外からの血栓刺激用に試作したマイクロデバイス(マッサージデバイス)の安全な使用条件の検証を行ったが、パルスジェット噴射を行った組織を摘出し、血管壁やその周囲組織の損傷具合を含め詳細に検証する。網膜血管閉塞動物モデルの構築、血管内手術用マイクロデバイス(カニュレーションデバイス)の試作を行う。研究計画のうち、パルスジェットデバイスの眼科応用に向け、デバイスのマイクロ化、さらに摘出網膜および正常動物生体眼を用いた有効性の検証を、網膜外アプローチ(血管マッサージ)に関して効率的に行うことができたため。しかしながら、摘出網膜、正常動物眼を用いたカニュレーションデバイスの有効性の検証、血管閉塞モデルを用いたマッサージデバイスとカニュレーションデバイスの有効性評価はまだ行えていないため。研究計画のうち、(1ー1)摘出網膜および正常動物生体眼を用いた有効性の検証に関して、正常動物生体眼において条件検討を非常に効率よく進めることができたため。さらに、可能であれば、病態モデル動物を用い、血管内外からのパルスジェット効果を確認する予定である。以上の経費として使用する計画である。
バセドウ病の新たな遺伝子マーカーの探求

バセドウ病は、TSH受容体を標的とする臓器特異的自己免疫疾患の一つである。その病因は多因子性と考えられており、今回、TSH受容体遺伝子について、それらの多型と疾患との連関を探り同病の遺伝子因子解明をめざした我々は平成8年度より、同遺伝子の存在する染色体14番のYACライブラリーを作製し、(CA)n反復配列を有するクローンを得た。この配列の多型を利用して日本人の自己免疫性甲状腺疾患患者におけるTSH受容体遺伝子と同疾患との関連を評価し、多型アリルと自己免疫性甲状腺疾患罹患性との関連を示唆するデータを得た。そこで、本年度は、この(CA)nと既報の(AT)nの2種類の多型マーカーを使用して、334名の日本人自己免疫性甲状腺疾患患者(AITD)(バセドウ病(G)180名、橋本病(H)99名、阻害型TBII陽性甲状腺機能低下症31名(BM)、同陰性特発性粘液水腫(IM)24名)についてassociation studyを行つた。(CA)n多型マーカーについては、113名の正常者に比し、前回と同様にアリル1の出現頻度の有意な増加が、AITD,G,BM,IM群において認められた。既知の(AT)n多型マーカーにおいても、アリル5と6の出現頻度の有意な増加が、それぞれAITD,G,H群とAITD,G,H,BM,IM群とで認められ、両マーカー間の関連も示唆された。2つのTSH受容体マイクロサテライトにおいて、あるアリルが日本人自己免疫性甲状腺疾患およびそのサブタイプに属する疾患の罹患感受性locusと関連していることが示唆された。このことは、TSH受容体が自己免疫性甲状腺疾患の病因遺伝子である可能性を示唆している。今後、同受容体遺伝子の変異の検索やCTLA-4を含めた他の遺伝子の検討、さらにはゲノムスクリーニングも行う予定である。その原因は多因子性と考えられており、遺伝因子については、HLAやGmとの関連がこれまでに報告されているに過ぎない。今回、最近クローニングされて新たな同病の遺伝子マーカーとなりうると考えられるTSH受容体遺伝子について、それらの多型と疾患との連関を探り同病の遺伝子因子解明をめざした。我々は、TSH受容体遺伝子の存在する染色体14番のYACライブラリーを作製し、TSH受容体cDNAプローブを用いて同遺伝子断片をクローニングした。FISH法によって、この遺伝子断片クローンが染色体14番に存在することを確認した。次いで、得られた同遺伝子断片を用いて、ファージライブラリーを作製し、(CA)n反復配列を有するクローンを得、塩基配列を決定した。同配列は染色体14番にマツプされた。この配列の多型を利用して、日本人の自己免疫性甲状腺疾患患者におけるTSH受容体遺伝子と自己免疫性甲状腺疾患との関連を評価した。以下のような新たな知見を得た。1)TSH受容体遺伝子のYACクローンを単離し、染色体14番に存在することを確認した。2)TSH受容体遺伝子近傍に存在するマイクロサテライト多型の配列を同定し、染色体14番にマツプされた。3)THS受容体遺伝子と自己免疫性甲状腺疾患との関連:日本人の患者および正常人における100以上のDNAに関して、上記マイクロサテライト多型を決定し、多型アリルと自己免疫性甲状腺疾患罹患性との関連を示唆するデータを得た。

その病因は多因子性と考えられており、今回、TSH受容体遺伝子について、それらの多型と疾患との連関を探り同病の遺伝因子解明をめざした我々は平成8年度より、同遺伝子の存在する染色体14番のYACライブラリーを作製し、(CA)_n反復配列を有するクローンを得た。この配列の多型を利用して日本人の自己免疫性甲状腺疾患患者におけるTSH受容体遺伝子と同疾患との関連を評価し、多型アリルと自己免疫性甲状腺疾患罹患性との関連を示唆するデータを得た。そこで、本年度は、この(CA)_nと既報の(AT)_nの2種類の多型マーカーを使用して、334名の日本人自己免疫性甲状腺疾患患者(AITD)(バセドウ病(G)180名、橋本病(H)99名、阻害型TBII陽性甲状腺機能低下症31名(BM)、同陰性特発性粘液水腫(IM)24名)についてassociation studyを行つた。(CA)_n多型マーカーについては、113名の正常者に比し、前回と同様にアリル1の出現頻度の有意な増加が、AITD,G,BM,IM群において認められた。既知の(AT)_n多型マーカーにおいても、アリル5と6の出現頻度の有意な増加が、それぞれAITD,G,H群とAITD,G,H,BM,IM群とで認められ、両マーカー間の関連も示唆された。2つのTSH受容体マイクロサテライトにおいて、あるアリルが日本人自己免疫性甲状腺疾患及びそのサブタイプに属する疾患の罹患感受性locusと関連していることが示唆された。このことは、TSH受容体が自己免疫性甲状腺疾患の病因遺伝子である可能性を示唆している。今後、同受容体遺伝子の変異の検索やCTLA-4を含めた他の遺伝子の検討、さらにはゲノムスクリーニングも行う予定である。
金属交換粘土触媒を活用する高選択的有機反応

金属交換モンモリロナイト触媒の存在下1,4-ジオキサン中スチレン類とパラホルムアルデヒドとの反応により炭素-炭素結合生成反応が起こり(プリンス反応),アリール-1,3-ジオキサンが生成することを見出した。種々の金属について比較検討した結果,Ce,Fe,Dyなどが効果的であることを明らかにした。この触媒は何度も再使用可能な環境保全型触媒であることも確めた。含Ce,Dyモンモリロナイトを始め,数多くの含ランタニドモンモリロナイトの合成とその性状も明らかにした。さらに一歩研究を進め,モンモリロナイト層間に配位子を固定し(ビピリジル基),それにルテニウムを担持させた新規修飾モンモリロナイトを触媒とするt-BuOOHによるテトラリンとジフエニルエチレンの酸化を行い,ペルオキシ化合物,ケトン,アルコールなどを得た。また,この数年来にわたって行っている環境保全型触媒反応を総説としてまとめ石油学会誌に報告した。
ワレカラ類(甲殻綱:端脚目)における有機スズ化合物の生物影響に関する研究

本研究は、沿岸生態系を脅かしている有機スズ化合物に着目し、ワレカラ類の生物影響およびそれに伴う沿岸生態系の攪乱機構を解明することが目的である。これまでの実験により、有機スズ化合物は、海洋環境中で検出される濃度(10ng l^<-1>や100ng l^<-1>)の暴露により、ホソワレカラの生残、成長速度の減少、生殖動態へ影響を及ぼし、結果としてワレカラ類における生物影響はその個体動態へ影響を及ぼし、結果としてワレカラ類を捕食する高次消費者へ負の影響を及ぼすことが推察された。そこで本年度は、ワレカラ類を捕食するウナギに着目し、その回遊履歴に伴う有機スズ化合物の蓄積特性について検討した。日本沿岸域より日本ウナギを採集し、耳石の微量元素(ストロンチウム、カルシウム)の分析により、各個体を3つの回遊様式(海型、河口型、川型)に分類した。同時に各個体の肝臓中の有機スズ化合物の濃度を定量した。海ウナギは、川ウナギと比較して顕著に有機スズ化合物の濃度が高いことが示された。また河口ウナギの有機スズ化合物の濃度は、海ウナギと川ウナギの中間であった。よって回遊魚では、海に滞在する期間が長い個体ほど有機スズ化合物のリスクが高まることが明らかになり、たとえ同種であっても回遊様式の違いによって有機スズ化合物に対するリスクが異なることが示唆された。本研究は、沿岸生態系を脅かしている有機スズ化合物(トリブチルスズ;TBT)に着目し、ワレカラ類を用いて生物影響評価を解明することが目的である。これまでの実験により、TBTは、海洋環境中で検出される濃度(10ng l^<-1>や100ng l^<-1>)の暴露により、ホソワレカラの生残、成長速度の減少、生殖障害および形態異常等に影響を及ぼすことが明らかになった。また、性比は、孵化後の50日間のTBT暴露では変化がみられなかったが、卵発生期の暴露により変化することが明らかになった。しかしながら、卵発生期のどの時期に性比が攪乱されるかについては不明である。そこで、本年度は、卵発生期間をさらに細分化して暴露時期を絞り込むことにより、卵発生期における性比の攪乱のタイミングをより詳細に検証した。岩手県大槌湾より前成熟期のホソワレカラのメスを採集し、清海水で飼育した。これらのメスが成熟期に達し次第、オスと交配させ産卵を促した。卵発生期に相当する5日間を12時間毎に分割し、各時期に各成熟メスを100ng TBTCl/lに12時間暴露させた後、濾過海水に戻し、室温20°C、光周期12L/12Dに設定したインキュベーター内で飼育を継続した。毎日定時に珪藻の給餌、実験溶液の交換を行い、抱卵した雌の育胞内の卵数や孵化した幼体の性別を調べた。性比は、対照区では雌が38.7%であったが、産卵後1260時間に暴露した個体で雌の比率の増加がみられた。雌の比率は3648時間で最高(71.4%)になった。産卵後1284時間にTBTに暴露された個体では抱卵数の減少がみられた。卵が脱落する頻度は、暴露時期が遅くなるに従って26.7%から4.6%に減少した。以上の結果から、TBTがホソワレカラの性比および卵形成や卵発生に影響を及ぼす時期は、卵発生期間の比較的初期であることが明らかになった。とくに、卵発生期間の比較的初期のTBT暴露により、メスの比率が増加することが明らかになった。ワレカラ類のメスの比率が増加した原因としては、1)TBTが性決定機構を攪乱したか、2)雄のTBTに対する感受性が雌よりも高いため雄の死亡率が増加したかのいずれかが考えられた。そこで本年度は、TBTの生残率への影響には雌雄差があるか否かについて検討した。岩手県大槌湾の岩礁域より5種のワレカラ類を採集し、室温20°C、無給餌下で、各生物を48時間、7段階の濃度のTBT溶液(0、0.001、0.01、0.1、1、10、100μg TBTCl l^<-1>)に暴露し、雌雄別に半数致死濃度(LC_<50>)を算出した。ワレカラ類のオスの48時間LC_<50>(1.36.4μgl^<-1>)は、メス(1.28.6μg l^<-1>)と比較して有意差が認められなかった。TBTに対する生残率への影響には雌雄差がみられなかった。以上の結果から、TBTによるワレカラ類の性比の攪乱は、生残率の雌雄差に起因するものではなく、性決定・分化機構が攪乱された結果によるものと考えられた。これらの結果はMarine Environmental Research誌に公表した。

本研究は、沿岸生態系を脅かしている有機スズ化合物に着目し、ワレカラ類の生物影響およびそれに伴う沿岸生態系の攪乱機構を解明することが目的である。これまでの実験により、有機スズ化合物は、海洋環境中で検出される濃度(10ng l^<-1>や100ng l^<-1>)の暴露により、ホソワレカラの生残、成長速度の減少、生殖動態へ影響を及ぼし、結果としてワレカラ類における生物影響はその個体動態へ影響を及ぼし、結果としてワレカラ類を捕食する高次消費者へ負の影響を及ぼすことが推察された。そこで本年度は、ワレカラ類を捕食するウナギに着目し、その回遊履歴に伴う有機スズ化合物の蓄積特性について検討した。日本沿岸域より日本ウナギを採集し、耳石の微量元素(ストロンチウム、カルシウム)の分析により、各個体を3つの回遊様式(海型、河口型、川型)に分類した。同時に各個体の肝臓中の有機スズ化合物の濃度を定量した。海ウナギは、川ウナギと比較して顕著に有機スズ化合物の濃度が高いことが示された。また河口ウナギの有機スズ化合物の濃度は、海ウナギと川ウナギの中間であった。よって回遊魚では、海に滞在する期間が長い個体ほど有機スズ化合物のリスクが高まることが明らかになり、たとえ同種であっても回遊様式の違いによって有機スズ化合物に対するリスクが異なることが示唆された。
飼料イネを用いた河川水質浄化における温室効果ガス放出の抑制に関する研究

本研究では、室内及び現場実験の飼料イネ植栽システムにおいて、水位の調節や窒素負荷量が窒素除去及び温室効果ガスの放出速度に与える影響を評価した。その結果、湛水系には安定的な還元雰囲気を維持していたことに対して、非湛水系や間断灌漑の系にはより酸化的な雰囲気になった。水量負荷が高い系では、非湛水系の窒素除去能力は湛水系より高い。また、浸透流れの割合が高ければ高いほど、河川水の窒素を除去する速度が高くなることがわかった。さらに、亜酸化窒素放出フラックスは還元的な雰囲気において低くなることに対して、メタン放出フラックスはより酸化的な雰囲気で低くなる。これより、流入負荷に応じた適切な水管理による酸化還元電位の制御が温室効果ガス放出を抑制できると考えられる。飼料イネを栽培したポットを用いて、流入した窒素負荷量を変えて5ケ月間実験を行った。常に湛水している実験系および水位の調節を行う実験系を設け、水位の調節による酸化還元電位の変化を調べた。また、実験前半の水量負荷は1.25,2.5,5cmday^<-1>に設定し、後半は2倍にした。ガス採取用のチャンバーで飼料イネ全体を覆い、チャンバー内のメタン及び亜酸化窒素濃度の経時変化から放出速度を求めた。これら両者の関係を明らかにした。水位調節及び窒素負荷量が窒素除去及び温室効果ガス放出速度に与える影響を評価した。その結果、湛水系の酸化還元電位がマイナスになることに対して、非湛水系の酸化還元電位は殆どプラスになる。また、非湛水系の水位が上がると、酸化還元電位が下がって、しかも、酸化還元電位値の変動が大きくなることがわかった。これは水位の上昇及び飼料イネの蒸発散による水位上下変動によるものと考えられる。後半から水量負荷を増えると、湛水系の窒素除去速度は1.27-2.94gm^<-2>day^<-1>であることに対して、非湛水系は1.23-3.88gm^<-2>day^<-1>である。特に水量負荷が高い系では、非湛水系の窒素除去能力は湛水系より高いことがわかった。これは高い地下水位の非湛水系において硝化-脱窒反応が促進されると考えられる。亜酸化窒素の放出フラックスは酸化還元電位との間に有意の相関関係(r^2=0.532,p<0.001)があることがわかった。また、酸化還元電位値は低くなればなるほど、メタンの放出フラックスが高くなる傾向が見られる。メタンの放出フラックスと酸化還元電位値の間にも有意な相関関係(P=0.012)があることがわかった。これは強い還元状態ではメタン菌が活発になり、メタンの放出フラックスが高くなると考えられる。本研究では、飼料イネ人工湿地を用いて実際の汚濁河川水を浄化する際、水位や流れ方式が、栄養塩(特に窒素)浄化能力やメタン及び亜酸化窒素の放出量にどのような影響を及ぼすのかを明らかにするために、暗渠の活用による表面流と浸透流を組み合わせることによる栄養塩の浄化能力を評価した。また、温室効果ガスの放出について、飼料イネの生長段階にあわせ、中干しや間断灌漑など水管理を行うことによって、土壌中の酸化還元電位を調節し、メタンガス及び亜酸化窒素の放出量を評価した。実験系として浄化施設の浸透流出流量と表面流出流量の比を4:1(A系)と1:1(B系)を設けた。2つの系とも5、6月に連続湛水をした後、中干しを行った。その後、B系において9月から一定の水位を保つ連続湛水のことに対して、A系において、排水口の位置を調節することによって、間断湛水をおこなった。その結果、B系の酸化還元電位(-5cm)は中干し期間を除いて、殆ど-150mVを維持していた。一方、A系では、湛水期間の酸化還元電位はB系と同じ程度であったが、間断湛水期間中にはEhの値は-150+450mVの範囲で変動していた。2つの系とも浸透流出水の全窒素濃度が低く、除去率が高かったが、A系の全体の除去速度(406mg-N/m^2/d)はB系(326mg-N/m^2/d)より高いことがわかった。これは浸透流の割合が高いほど、根圏への窒素量が増加し、吸収量や根圏での脱窒量が増えたためと考えられる。また、表面流と浸透流を組み合わせた飼料イネ湿地からの温室効果ガス放出量は、一般の水田や湿地からのものよりも低く、温暖化への寄与は小さいことが示唆された。しかし、亜酸化窒素は大気中への放出は低かったが、浸透流出水から放出されたことが明らかになった。
京都議定書下における日本の約束実現に対するゴム農園の役割・経済モデルの作成

本研究は、(1)スリランカにおけるゴム農園の平均炭素吸収能性の包括的推計、(2)環境へのCO2排出を補償するための炭素取引の施策として、スリランカのゴム農園に投資する潜在的手法と日本の炭素排出削減減の現存技術との比較経済分析を課題とする。伝統的プランテーションにおける炭素吸収量は、計画中の農園よりも高いことが判明した。計画中のゴム園では、7,10,15,20,25年生のゴム樹木は、それぞれ約11,24,36,42,44MT/haの炭素を固定しており、25年生で125m^3に及ぶことが計測された。これらの推計値は、炭素取引に関心を持つ機関・組織に有益なものである。サンプルにした農園は必ずしもうまく経営管理されていなかったことからすると、もっと上手に管理すれば、高い炭素吸収量とより収益的な製材業が成立することを示している。これらを踏まえ、ゴム農園に投資する二つの経済モデルをCDMプロジェクトとして構築した。一つは、ゴム農園開設費用を賄う投資家向けモデルで、投資に対する炭素信用のみを得るもの。もう一つは、ゴム栽培の全費用を投資する投資家向けモデルで、炭素信用に従いゴム栽培の経営利益を手にすることができるものである。これら二つの経済モデルは投資家にとってトン当たり2US$の炭素価格で採算が合い、同価格は現行平均市場価格並びに今後予想される価格よりも相当に低いものである。かくして、ゴム樹木のいろいろな成長段階における短期の投資類型を提示したわけだが、これは長期の投資リスクを避け、炭素信用を確保するために長時間待つことを回避するためである。我々はまた長期・短期の両方の投資が、炭素信用を求める投資家にとって経済取引の対象となるとの結果を得た。さらに、炭素取引活動並びに投資を運営する制度設計についても一つの方法を提示できた。研究全体を通して、ゴム栽培が炭素取引を導入することで、先進国・途上国ともに利益を得るものであることを提示できた。本研究は、スリランカにおけるゴムプランテーションの潜在的炭素吸収量の包括的推計、並びに日本におけるCO_2排出を補填する炭素取引手段としてスリランカのゴムプランテーション投資の比較経済分析を行うことを目的とする。2006年1月、スリランカのゴムプランテーションによる炭素吸収に関わる全ての要素についてのデータを収集するため、予備現地調査を実施した。まず、スリランカのゴム研究所における諸研究をチェックし、またデータ収集の進め方について同研究所員と打ち合わせた。また、主にゴム産地であるColombo, Kalutara, Galle, Ratnapura,Kegalleにおける小規模ゴム園と大規模ゴム園を訪問し、小規模農園所有者並びにプランテーション会社の担当者にデータ収集の許可と協力を要請し、聞き取り調査を行った。ゴム樹のライフサイクルは三段階(07年、820年と2125年)に分けられ、合わせて約25年となっている。必要なデータを全て収集するには6ヶ月ほど要するが、ゴム研究所の研究院の支援も取り付けることができ、現在そのデータ収集に当たってもらっている。現在また、日本におけるCO_2排出削減技術に関わる情報と該当するコストとを、環境省並びに諸企業から収集する作業に当たっている。本研究は、(1)スリランカにおけるゴム農園の平均炭素吸収能性の包括的推計、(2)環境へのCO2排出を補償するための炭素取引の施策として、スリランカのゴム農園に投資する潜在的手法と日本の炭素排出削減の現存技術との比較経済分析を課題とする。上記目的に向け、京都議定書、木本作物の炭素吸収、炭素取引、及び日本の炭素税等に関する既存研究を検討し、また経済的なモデル化手法、及びライフサイクル分析(LCA)技術を研究した。フィールド研究は、スリランカのゴム園の炭素吸収データをゴム研究所等の協力によって集めた。またゴム農園・ゴム関連産業の相応する社会経済データを5地区のゴム農園とゴム工場の調査により収集。小規模ゴム園や大規模ゴム園会社、大学、プランテーション省等で聞き取りした。日本では、環境省、炭素取引仲買業者、電力会社、製紙会社等でインタビューし、炭素取引やクリーン開発メカニズム(CDM)に関わる対応と取組みに関わる情報を収集した。これらデータを解析し、炭素排出削減に向けたゴム園投資取引の実効モデルを検討した。その結果、ゴム農園の平均炭素吸収量は7,10,15,20,25年生の各ゴム農園で、それぞれ約16,28,42,48,49MT/haと計測された。ゴム農園はまた25年生で165m^3の材木を生産することが判明。一つは、ゴム農園設置費用のみを賄う投資家向けモデルで、投資に対する炭素信用のみを得るもの。もう一つは、ゴム栽培の全費用を投資する投資家向けモデルで、炭素信用に従いゴム栽培の全経済利益を手にする。これら二つの経済モデルは投資家にとって2US$/MTの炭素価格で採算があい、同価格は現行市場価格8US$/MTより低いものである。それ故、ゴム栽培は炭素信用を求める投資家にとって経済取引の対象となるとの、結果を得た。計画中のゴム園では、7,

10,15,20,25年生のゴム樹木は、それぞれ約11,24,36,42,44MT/haの炭素を固定しており、25年生で125m^3に及ぶことが計測された。これらの推計値は、炭素取引に関心を持つ機関・組織に有益なものである。サンプルにした農園は必ずしもうまく経営管理されていなかったことからすると、もっと上手に管理すれば、高い炭素吸収量とより収益的な製材業が成立することを示している。これらを踏まえ、ゴム農園に投資する二つの経済モデルをCDMプロジェクトとして構築した。一つは、ゴム農園開設費用を賄う投資家向けモデルで、投資に対する炭素信用のみを得るもの。もう一つは、ゴム栽培の全費用を投資する投資家向けモデルで、炭素信用に従いゴム栽培の経営利益を手にすることができるものである。これら二つの経済モデルは投資家にとってトン当たり2US$の炭素価格で採算が合い、同価格は現行平均市場価格並びに今後予想される価格よりも相当に低いものである。かくして、ゴム樹木のいろいろな成長段階における短期の投資類型を提示したわけだが、これは長期の投資リスクを避け、炭素信用を確保するために長時間待つことを回避するためである。我々はまた長期・短期の両方の投資が、炭素信用を求める投資家にとって経済取引の対象となるとの結果を得た。さらに、炭素取引活動並びに投資を運営する制度設計についても一つの方法を提示できた。研究全体を通して、ゴム栽培が炭素取引を導入することで、先進国・途上国ともに利益を得るものであることを提示できた。
分子性ガラスの創製と構造・物性・機能相関の解明

(1)分子性ガラスの創製および分子構造とガラス形成能との相関の解明:分子性ガラスの創製を目指して、新規な一連のスターバースト分子群およびその他のπ電子系分子群を設計・合成し、これがら容易にガラスを形成することを明らかにするとともに、分子構造とガラス形成能、ガラスの安定性、ガラス転移温度との相関を明らかにした。また、ガラス形成能を有する低分子系有機化合物のX線結晶構造解析を行い、分子構造とガラス形成能との相関について知見を得た。(2)ガラス状態における電荷輸送の解明:いくつかの分子性ガラスについて、それらのホールドリフト移動度を明らかにするとともに、ホールドリフト移動度の電場強度依存性ならびに温度依存性を解析し、分子構造と電荷輸送特性との相関について知見を得た。また、分子性ガラスにおいて初めて負の電場強度依存性を観測し、これまでに提案されているdisorder modelの妥当性を示した。(3)ガラスの微視的構造の解明:アゾベンゼン誘導体のフォトクロミック反応をプローブとする方法、および陽電子消滅法を用いて分子性ガラスの微視的構造の検討を行い、分子性ガラスの自由体積が高分子ガラスに比べて小さいことを示唆する結果を得た。(4)分子性ガラスを用いた電界発光素子における電荷注入特性および発光特性の解明:スターバースト分子のガラスを正孔輸送層に用いた電界発光素子を作製し、この素子における電荷注入特性ならびに発光特性を明らかにした。また、正孔輸送層として単なる二種のスターバースト分子のガラスを積層した多層型電界発光素子を作製し、単層の正孔輸送層を用いた素子に比べて発光効率が向上することを明らかにした。さらに、正孔輸送層と電子輸送層との界面におけるエキシプレックス生成について検討を行い、エキシプレックス発光を用いることにより、素子の発光色を制御することができることを示した。新しい物質群として興味深い分子性ガラスを創製し、その微視的構造、ガラス転移およびそれに関連する緩和現象、分子性ガラスの光・電子物性を、分子構造との相関を含めて解明することを目的として、本年度は以下の検討を行った。(1)新規starburst分子の設計・合成、および分子構造とガラス形成能との相関:ハロゲンを導入した一連の新規starburst分子を設計・合成し、これらが容易にガラスを形成することを明らかにするとともに、分子構造とガラス形成能、ガラスの安定性、ガラス転移温度との相関を明らかにした。(3)ガラスの微視的構造の解明:分子性ガラスにアゾベンゼン誘導体を分散した系におけるフォトクロミズムを検討し、分子性ガラスの自由体積が高分子ガラスに比べて小さいことを示唆する結果を得た。(4)分子性ガラスを用いた電界発光素子における電荷注入特性の解明:starburst分子のガラスを正孔輸送層に用いた電界発光素子を作製し、この素子における電荷注入特性ならびに発光特性を明らかにした。また、正孔輸送層として異なる二種のstarburst分子のガラスを積層した多層型電界発光素子を作製し、単層の正孔輸送層を用いた素子に比べて発光効率が向上することを明らかにした。本研究は、新しい物質群として興味深い分子性ガラスを創製し、その微視的構造、ガラス転移およびそれに関連する緩和現象、分子性ガラスの光・電子物性を、分子構造との相関を含めて解明することを目的としている。本年度は以下の検討を行った。(1)分子性ガラスの創出および分子構造とガラス形成能との相関の解明:

新規な一連のスターバースト分子群およびその他のπ電子系分子群を設計・合成し、これらが容易にガラスを形成することを明らかにするとともに、分子構造とガラス形成能、ガラスの安定性、ガラス転移温度との相関を明らかにした。また、ガラス形成能を有する低分子系有機化合物のX線結晶構造解析を行い、分子構造とガラス形成能との相関について知見を得た。(2)ガラス状態における電荷輸送の解明:いくつかの分子性ガラスについて、ホールドリフト移動度の電場強度依存性ならびに温度依存性を解析し、分子構造と電荷輸送特性との相関について知見を得た。また、分子性ガラスにおいて初めて負の電場強度依存性を観測し、これまでに提案されているdisorder modelの妥当性を示した。(3)ガラスの微視的構造の解明:アゾベンゼン誘導体のフォトクロミック反応をプローブとする方法、および陽電子消滅法を用いて、分子性ガラスの微視的構造の検討を行い、分子性ガラスの自由体積が高分子ガラスに比べて小さいことを示唆する結果を得た。(4)分子性ガラスを用いた電界発光素子における電荷注入特性および発光特性の解明:分子性ガラスを正孔輸送層および発光層に用いるいくつかの電界発光素子を作製し、これらの素子における電荷注入特性ならびに発光特性を明らかにした。また、正孔輸送層と電子輸送層との界面におけるエキシプレックス生成について検討を行い、エキシプレックス発光を用いることにより、素子の発光色を制御することができることを示した。
男性も含めたヒトパピローマウイルス感染予防法の開発に向けた疫学調査

口腔領域おいて、現在、ヒトパピローマウイルス(HPV)の感染と種々の病変、特に扁平上皮癌との関連が示唆され、悪性化の一つの要因として重要視されている。しかしながらHPVの感染においてはいまだに不明な点が多く、その感染様式、感染頻度さらにHPV感染のタイプを解析する必要がある。また我が国では、子宮頸癌予防を目的としたHPV-16,18型のワクチン等、女性への情報は広まりつつあるが、男性の感染対策は行われていない。性感染症で、16,18型以外の高リスク型も多く、男性の感染も予防されない限り子宮頸癌は無くならない。また、HPV関連の尖圭コンジローマや口腔癌、中咽頭癌、肛門癌などを減らすためには、豪州や米国同様、男性もワクチンは必須であると考える。我々は、今回の科学研究費補助金を得て、モンゴル国における医療援助活動の一環として毎年実施されている歯科検診に同行し、歯科検診受診者と同伴者の内、インフォームド・コンセントの得られた者を対象に、口腔粘膜(頬粘膜)の擦過サンプルを採取するとともに、専門医による粘膜疾患の有無と種類の確認を行い、また飲酒や喫煙を含む生活習慣などの調査も併せて行った。平成28度は約445名分、29年度は約403名分、30年度は約542名分のサンプルと情報を得た。現在、愛知学院大学歯学部口腔病理学講座において、潜伏感染中の少量のウイルスも検出し得ると思われる感度の高い検出法として、ある程度断片化された鋳型DNAからも検出し得るPCR産物の小さなプライマーセットと、約40種類にのぼる粘膜指向性HPV型特異的プローブを用いたReverse Line Blot法により、HPV感染の検出と感染HPVの型の同定を行っている。当初の計画で予定していたより大幅に多い検体数が得られ、処理に時間を要している。我々の研究においては大人の検体が望ましいが、今回は子供の方が多かった。しかし、検体は貴重であるため、数が多いことは良いことであると考え、全て解析することにしている。論文投稿の準備も進めている。今回我々は、従来の我々の方法を改善し、擦過サンプルをすぐに細胞固定液に懸濁した状態で持ち帰った。DNA抽出後のDNA溶出液の濃度も、概ね良好な値が得られており、HPVの検出と型の同定に用いる試料として有用であると考えられる。今後も計画に沿って解析を進めていく。今年度は、約440名分のサンプルと情報を得た。愛知学院大学歯学部口腔病理学講座において、口腔粘膜擦過サンプルからDNAを抽出した。DNA溶出液の濃度を測定したところ、全般的に、HPV検出に十分なDNA量が得られている。今後、潜伏感染中の少量のウイルスも検出し得ると思われる感度の高い検出法として、ある程度断片化された鋳型DNAからも検出し得るPCR産物の小さなプライマーセットと、約40種類にのぼる粘膜指向性HPV型特異的プローブを用いたReverse Line Blot法により、HPV感染の検出と感染HPVの型の同定を行う。当初の計画で予定していた250より大幅に多い約440の検体数が得られ、処理に時間を要している。我々の研究においては大人の検体が望ましいが、今回は大人約180検体、子供約258検体が得られ、子供の方が多かった。

我々は、今回の科学研究費補助金を得て、モンゴル国における医療援助活動の一環として毎年実施されている歯科検診に同行し、歯科検診受診者と同伴者の内、インフォームド・コンセントの得られた者を対象に、口腔粘膜(頬粘膜)の擦過サンプルを採取するとともに、専門医による粘膜疾患の有無と種類の確認を行い、また飲酒や喫煙を含む生活習慣などの調査も併せて行った。今年度は、昨年度の約440名分に続き、約403名分のサンプルと情報を得た。今後、潜伏感染中の少量のウイルスも検出し得ると思われる感度の高い検出法として、ある程度断片化された鋳型DNAからも検出し得るPCR産物の小さなプライマーセットと、約40種類にのぼる粘膜指向性HPV型特異的プローブを用いたReverse Line Blot法により、HPV感染の検出と感染HPVの型の同定を行う。当初の計画で予定していた250より大幅に多い約403の検体数が得られ、処理に時間を要している。我々の研究においては大人の検体が望ましいが、今回は大人約133検体、子供約270検体が得られ、子供の方が多かった。しかし、検体は貴重であるため、数が多いことは良いことであると考え、全て解析することにしている。口腔領域おいて、現在、ヒトパピローマウイルス(HPV)の感染と種々の病変、特に扁平上皮癌との関連が示唆され、悪性化の一つの要因として重要視されている。しかしながらHPVの感染においてはいまだに不明な点が多く、その感染様式、感染頻度さらにHPV感染のタイプを解析する必要がある。また我が国では、子宮頸癌予防を目的としたHPV-16,18型のワクチン等、女性への情報は広まりつつあるが、男性の感染対策は行われていない。性感染症で、16,18型以外の高リスク型も多く、男性の感染も予防されない限り子宮頸癌は無くならない。また、HPV関連の尖圭コンジローマや口腔癌、中咽頭癌、肛門癌などを減らすためには、豪州や米国同様、男性もワクチンは必須であると考える。平成28度は約445名分、29年度は約403名分、30年度は約542名分のサンプルと情報を得た。現在、愛知学院大学歯学部口腔病理学講座において、潜伏感染中の少量のウイルスも検出し得ると思われる感度の高い検出法として、ある程度断片化された鋳型DNAからも検出し得るPCR産物の小さなプライマーセットと、約40種類にのぼる粘膜指向性HPV型特異的プローブを用いたReverse Line Blot法により、HPV感染の検出と感染HPVの型の同定を行っている。当初の計画で予定していたより大幅に多い検体数が得られ、処理に時間を要している。我々の研究においては大人の検体が望ましいが、今回は子供の方が多かった。論文投稿の準備も進めている。今回我々は、従来の我々の方法を改善し、擦過サンプルをすぐに細胞固定液に懸濁した状態で持ち帰った。DNA抽出後のDNA溶出液の濃度も、概ね良好な値が得られており、HPVの検出と型の同定に用いる試料として有用であると期待している。
活動依存的神経回路形成におけるCaMキナーゼIファミリーの機能解析

記憶・学習など脳高次機能の基盤には、特異的な出入力を処理する神経回路網が存在する。神経回路形成において、神経細胞は異なる性質を持つ2種類の突起(軸索と樹状突起)を適切に発達させる必要がある。神経活動に伴う細胞内Ca^<2+>上昇により活性化される分子標的候補として、多機能性カルシウム/カルモデュリン(Ca^<2+>/CaM)依存性タンパク質リン酸化酵素(CaMK)(たとえばCaMKI、CaMKII、CaMKIV)が知られているが、CaMKが軸索や樹状突起の発達を制御するのか、また、どのように働くかは不明な点が多い。そこで申請者は、これまで一貫してこの課題の解明を目標とし、神経活動やリガンド刺激に伴う細胞内Ca^<2+>濃度上昇の下流で複数のCaMKが神経回路形成に貢献していると仮説を立て、その検証に取り組んでいる。本年度の研究により、大脳皮質形成の初期発達過程において、神経伝達物質などの下流でCaMKIアイソフォームが軸索発達に貢献することを複数の実験系で明らかにした(Ageta-Ishihara et al.投稿中)。神経活動に伴う細胞内Ca^<2+>上昇により活性化される分子標的候補として、多機能性カルシウム/カルモデュリン(Ca^<2+>/CaM)依存性タンパク質リン酸化酵素(CaMK)(例えばCaMKI,CaMKII,CaMKIV)が知られている。また、その阻害剤KN-62やKN-93が樹上突起成熟過程を阻害するとの報告もあり、CaMKが神経回路形成に関与する候補分子であることが考えられる。然るに、CaMKIIやCaMKIVのKOマウスでは、神経投射、細胞移動や樹状突起形成の異常は報告されていない。そこで申請者は、医科学修士課程から一貫してこの課題の解明を目標とし、神経活動やリガンド刺激に伴う細胞内Ca^<2+>濃度上昇の下流で複数のCaMKが神経回路形成に貢献していると仮説を立て、その検証に取り組んでいる。本年度の研究により、大脳皮質での初期の軸索ならびに樹状突起発達にCaMKIアイソフォームが重要な役割を担っていることを初めて明らかにした。CaMKIγ/CL3は、脂質修飾依存的にSTEF-Racl経路を介し樹状突起形成を特異的に制御することを見出した成果は、Neuron誌に筆頭共著者として報告した。
デュアルAEセンシングによるトライボロジー現象の高確度計測

本研究は,二つのアコースティックエミッション(AE:材料の変形・破壊時に生じる弾性応力波)センサを使用して,二固体各々のトライボロジー特性(摩擦・摩耗特性)を同時にリアルタイム計測するデュアルAEセンシングの計測・評価手法を確立することを目的とする.様々な摩擦材料を使用して意図的に摩擦・摩耗モードを変化させ,摩擦界面をin situ観察(その場観察)しながらAE信号および摩擦力を計測し,現象と信号の対応付けを行う.AE信号解析には,予測分析や機械学習を導入して効率化を図るとともにデータベース化を行い,評価指針となるAE信号-トライボロジー特性マップと評価アルゴリズムを作成して実用化を目指す.本研究は,二つのアコースティックエミッション(AE:材料の変形・破壊時に生じる弾性応力波)センサを使用して,二固体各々のトライボロジー特性(摩擦・摩耗特性)を同時にリアルタイム計測するデュアルAEセンシングの計測・評価手法を確立することを目的とする.様々な摩擦材料を使用して意図的に摩擦・摩耗モードを変化させ,摩擦界面をin situ観察(その場観察)しながらAE信号および摩擦力を計測し,現象と信号の対応付けを行う.AE信号解析には,予測分析や機械学習を導入して効率化を図るとともにデータベース化を行い,評価指針となるAE信号-トライボロジー特性マップと評価アルゴリズムを作成して実用化を目指す.