hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂肪幹細胞の低酸素応答メカニズムの解明と新たな体外増幅法の開発

脂肪幹細胞の低酸素下での増殖能・分化能・遊走能、血管新生能の変化を以下の方法で検討した。手術の余剰組織から得られた1g前後のヒト脂肪組織を採取後、十分に洗浄し,コラゲナーゼタイプIIにて40分40°Cにて震盪させ、組織を消化する。消化終了後,基礎培地を加えて1,600rpm 3minにて遠心分離を行い、下部に沈殿した細胞ペレットを新しい基礎培地に移して攪拌し、3回洗浄した細胞群を脂肪幹細胞とする。なお、この方法で得た脂肪幹細胞は、骨・軟骨・脂肪へ分化する、多分化能を有することが明らかになっている。増殖度:MTTアッセイ、DNA合成能(BrdU取り込みアッセイ)により低酸素状態で増殖促進を確認した。血管新生効果:リアルタイムRT-PCRアレイによる血管新生関連増殖因子mRNAの発現(VEGF,FGF-2)、血管新生因子の産生能をELISAで測定し、促進効果を確かめた。n-propylgallate (nPG)は、食品の酸化防止剤として使用される食品添加物の一つだが、近年、低酸素誘導因子活性化剤としての働きも持つことが発見された。このことから、もしnPG添加により脂肪幹細胞が活性化すれば、低酸素培養を行わなくても、低酸素下で培養した状態と同じように幹細胞の機能が亢進し、新たな体外増幅法となりえることが予測される。本年度の実験により、nPG添加で脂肪幹細胞の低酸素誘導因子(Hypoxia Inducible Factor、HIF)-1αが活性化されること、かつ増殖能が促進することを明らかにした。申請内容の研究課題内容を行い、一定の結果が得られている。脂肪幹細胞における低酸素誘導因子活性化剤(nPG)の増殖・血管新生因子産生効果の検討脂肪幹細胞の培地にnPGを段階希釈(0,5,10,20,100nM)して14日間培養し、WST-8、BrdUで細胞増殖度を測定する。添加時のERK1/2、Akt、JNK、p38のリン酸化の有無を免疫ブロッティングで測定し、nPG存在下でERK阻害剤、p38阻害剤、Akt阻害剤を培地に添加して、その影響を検討していく予定としている。低酸素を用いた培養は,短時間かつ簡便に移植幹細胞の組織再生能力を増強することのできる有用な方法で、特殊な技術を必要とせず、脂肪幹細胞を用いた皮膚・血管再生医療の臨床応用に大いに貢献できると考えられる。また、低酸素下での制御機構を解明することにより、虚血・低酸素下における移植された脂肪幹細胞の未知なる動態の一面を明らかにすることで、脂肪幹細胞の再生医療研究に新しい発展を導く基盤となる。ヒト脂肪組織を採取後、十分に洗浄し,コラゲナーゼタイプIIにて40分40°Cにて震盪させ、組織を消化する。消化終了後,基礎培地を加えて1,600rpm 3minにて遠心分離を行い、3回十分に洗浄した後、下部に沈殿した細胞ペレットを新しい基礎培地に移して攪拌し、細胞群である脂肪幹細胞を得た。脂肪幹細胞の増殖度をMTTアッセイ、DNA合成能をBrdU取り込みアッセイで検討をおこない、低酸素環境で脂肪幹細胞が有意に増殖促進することが明らかになった。また、培地中に産生される血管新生因子をELISAで測定し、mRNAの発現をリアルタイムRT-PCRで解析したところ、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の産生とmRNAの発現が低酸素環境で有意に促進していた。転写因子である低酸素誘導因子(Hypoxia Inducible Factor、HIF)の発現をウェスタンブロッティングで測定したところ、低酸素48時間で発現亢進がみられた。申請書の計画書にそった内容を、おおむね順調に遂行している。

本年度の実験により、nPG添加で脂肪幹細胞の低酸素誘導因子(Hypoxia Inducible Factor、HIF)-1αが活性化されること、かつ増殖能が促進することを明らかにした。申請内容の研究課題内容を行い、一定の結果が得られている。低酸素環境での脂肪幹細胞の遺伝子発現の変化について、リアルタイムRT-PCRアレイによる血管新生関連増殖因子の網羅的な変化の解析を行いたい。さらには、低酸素環境でのERK1/2、JNK、p38、Aktのリン酸化の有無をウェスタンブロッティングで測定し、各経路の阻害剤を培地に添加して、その影響を評価する予定である。脂肪幹細胞における低酸素誘導因子活性化剤(nPG)の増殖・血管新生因子産生効果の検討脂肪幹細胞の培地にnPGを段階希釈(0,5,10,20,100nM)して14日間培養し、WST-8、BrdUで細胞増殖度を測定する。添加時のERK1/2、Akt、JNK、p38のリン酸化の有無を免疫ブロッティングで測定し、nPG存在下でERK阻害剤、p38阻害剤、Akt阻害剤を培地に添加して、その影響を検討していく予定としている。2017年度に行く予定だった国際脂肪幹細胞学会(IFATS)に他業務の都合で参加できなかったため。2018年度に参加し、発表予定。物品が予定額より安く調達できたため。
新規イオニクスデバイスの開発に向けた基礎研究-電気化学界面制御と物質開拓

本研究課題では,新規なイオニクスデバイスの開発を目的として,新規材料開発と新規反応開拓を目指した.全くのブラックボックスである電気化学界面での反応挙動の解明のためにモデル電極を開発し,電気化学界面での反応の詳細が明らかにできるようにしたことが,本研究の大きな成果である.また,最高のイオン導電特性を示す固体電解質材料にたいする純理学的な知見は,今後の材料開発の指針を示すものである.電気エネルギー変換デバイスは,エネルギー貯蔵や可搬電源として,将来にわたって必要不可欠なデバイスであり,我が国のエネルギー問題の解決のための根幹を成す研究課題である.その中でも化学電池は貯蔵性に優れた化学エネルギーを高品位な電気エネルギーに変換可能なデバイスとして利用されている.エネルギー変換反応では,電極界面においてイオンが電子を受け取り還元され,電極中に拡散する電荷交換の過程が含まれる.この過程が律速となり,デバイス全体の特性を制限しており,次世代エネルギー変換デバイス実現へのブレークスルーは界面反応の高速化にある.本課題申請は,実現に向けた基礎研究を推進したものである.電極と電解質界面に新たな電極構造と反応解析手法を導入し,反応に関わる因子を探し出し,それに基づいた次世代デバイスの提案を目指している.以下に,主な検討事項をまとめる.(1)エピタキシャルヘテロ接合を利用した固液ならびに固固界面反応機構の検討(2)高速界面反応を実現する新規固体電解質材料の探索本研究課題では,新規なイオニクスデバイスの開発を目的として,新規材料開発と新規反応開拓を目指した.全くのブラックボックスである電気化学界面での反応挙動の解明のためにモデル電極を開発し,電気化学界面での反応の詳細が明らかにできるようにしたことが,本研究の大きな成果である.また,最高のイオン導電特性を示す固体電解質材料にたいする純理学的な知見は,今後の材料開発の指針を示すものである.インターカレーション電極のエピタキシャル薄膜化に成功した。層状岩塩型構造を持つLiCoO_2をはじめとする遷移金属酸化物、スピネル型構造を持つマンガン酸化物、チタン酸化物、オリビン型構造を持つリン酸塩など、代表的な電極材料のSrTiO_3単結晶基板上へのエピタキシャル成長を試みた。その結果、大部分の電極で、膜成長方位を基板方位を制御することによって変化させることが可能になった。さらに成長方位と基板方位との問の詳しい相関関係の検討が必要であり、今後明らかにする予定である。エピタキシャル薄膜の成長が可能になったことから、次のステップとして表面状態の制御を試みた。膜成長条件、すなわち成長温度、酸素分圧、レーザーエネルギー、周波数などを制御することによって、表面状態は様々に変化する。表面粗さが1nm程度の平滑面を得るために、最適条件を明らかにした。合成したエピタキシャル薄膜電極を用いて、電気化学測定を行い、インターカレーション特性を調べた。さらに、エピタキシャル薄膜での表面電気化学反応を明らかにするために、放射光を用いた表面X線反射率測定を行い、電気化学反応時の表面状態の変化を観察した。LiCoO_2においては、作製時の薄膜表面には不純物が存在し、電解液に浸積した時点で不純物は溶解する。さらに電池作製後、電位変化を行うと電極表面に新たな薄層が出現する。この表面状態の変化は電極表面の結晶面に依存し、表面での電気化学反応性や化学反応性が結晶面によって異なることを明らかにした。さらに表面状態依存性など、これまでブラックボックスであったリチウム電池の電気化学反応について詳細な知見を得ることが可能になった。今後、結晶表面状態の変化を癌晶構造面から明らかにする予定である。エピタキシャルヘテロ接合界面を利用した新たなセルの開発を目標とし、本年度はエピタキシヤル薄膜電極を用いて固液電気化学界面挙動を検出、解析した。主要な電極材料である層状岩塩型、スピネル型、オリビン型について、パルスレーザー堆積(PLD)法を用いることで配向制御した二次元界面を有するエピタキシャル薄膜の作製に成功した。大型放射光施設SPring-8においてin situ X線散乱測定を適用し、電池反応中の固液界面構造変化のその場観察に初めて成功した。界面構造変化は材料や結晶面で異なる挙動を示し、電極最表面構造が電池反応の全体の可逆性や速度を決定する鍵のひとつであることを明らかにした。さらに、エピタキシャル薄膜電極を固液界面から固固界面へと展開するために、固固のエピタキシャルヘテロ接合界面を作製し、配向、平滑性、イオン導電性等の基礎物性を明らかにした。今後は固固界面の電気化学反応について検出し、固固界面を用いた新規イオニクスデバイス開発の指針を見出す。さらに、既存デバイスのなかで究極の安全性を有する全固体電池の実用化を目指し、セルの最適化、固固界面反応機構を検討した。申請者が発見した電解質(チオリシコン)について、電極との間に自己組織化界面により固体・固体接合が形成され、大電流充放電が可能になることを明らかにした。また容量は高いが電気伝導性、耐久性に難のあった硫黄正極を気相法でアセチレンブラック上に作製することで、正極界面での接合性を向上させ理論容量動作を初めて実現した。これにより、全固体電池用電極材料の選択の幅を広げ、さらなる高機能化への道筋を示した。結晶構造に関しては、合成条件の検討によりいくつかの多形材料の合成に成功した。これらの結晶構造とリチウムイオンの導電機構との相関を明らかにし、高イオン導電性を示す材料設計基盤を築いた。

エピタキシャルヘテロ接合界面を利用した新たなイオニクスデバイスの創出を目標とし、本年度はエピタキシャル薄膜電極を用いて固液ならびに固固界面の電気化学挙動を検出、解析した。主要な電極材料である層状岩塩型、スピネル型、オリビン型について、パルスレーザー堆積(PLD)法を用いることで配向制御した二次元界面を有するエピタキシャル薄膜を作製した.大型放射光施設SPring-8においてin situ X線散乱測定を適用し、電池反応中の固液界面構造変化を明らかにした.電極界面は電極内部と異なり,反応中に劇的に結晶構造が変化することを初めて明らかにした。この知見は,電極最表面構造が電池反応の全体の可逆性や速度を決定する鍵のひとつであることを示しており,より詳細に機構を解析することで次世代電池開発の新しい道筋を切り開くことが期待出来る。固固のエピタキシャルヘテロ接合界面を作製し、配向、膜厚による、イオン導電性の差を明らかにした。今後は固固界面を積層することにより,新規イオニクスデバイス開発の指針を見出す。さらに、既存デバイスのなかで究極の安全性を有する全固体電池の実用化を目指し、セルの最適化、固固界面反応機構を検討した。申請者が発見した電解質(チオリシコン)について、電極との間に自己組織化界面により固体・固体接合が形成され、大電流充放電が可能になることを明らかにした。また容量は高いが電気伝導性、耐久性に難のあった硫黄正極を気相法でアセチレンブラック上に作製することで、正極界面での接合性を向上させ理論容量動作を初めて実現した。これにより、全固体電池用電極材料の選択の幅を広げ、さらなる高機能化への道筋を示した。結晶構造に関しては、合成条件の検討によりいくつかの多形材料の合成に成功し,低温相の構造解析に成功した。これらの結晶構造とリチウムイオンの導電機構との相関を明らかにし、高イオン導電性を示す材料設計指針を見出す基盤を築いた。エピタキシャルヘテロ接合界面を利用した新たなイオニクスデバイスの創出を目指し、その基礎となる界面制御、評価手法を開拓してきた。本年度は電気化学反応場における電極構造を表面がらバルク領域まで連続的にその場観察するために、深さ分解XRD、XAFS法を電池電極界面に適用した。測定は大型放射光施設SPring-8で行った。その結果、電池電極表面は内部と異なり、反応中に劇的に結晶構造、電子構造が変化することを初めて明らかにした。TEM観察、電気化学特性評価の結果と合わせて考察することで、電極最表面構造が電池反応の全体の可逆性や速度を決定する鍵のひとつであることが分かった。さらに、in situ中性子反射率法を用いて、電池反応中におけるリチウムイオン拡散の直接観察を行い、反応中に電極界面でのリチウム濃度が可逆的に変化していることを見出した。これらの結果より、ブラックボックスになっていた実用電気化学界面の素過程を解明できる可能性を拓くものである。この成果は今後、反応機構に基づいた界面構造の最適化によるデバイス特性の飛躍的な向上が期待でき、固固界面を積層することにより、新規イオニクスデバイス開発の道が拓けた。
心房細動の発症におけるNampt役割の解明

近年、哺乳類における全身性の代謝・老化の制御機構、あるいはメタボリック症候群の発症機序の一つとして、全身性NAD合成系の一つである細胞内・外型nicotinamide phosphoribosyltransferase (iNampt, eNampt)が注目されている。Nampt欠損マウスは、高脂肪食の摂取と同様メタボリックシンドローム類似の病態を惹起し、心臓で構造的リモデリングを進行させ、Caハンドリング異常によって電気的リモデリングの進行に影響を与え、心房細動が起こりやすい基質の形成に重要な役割を果たすことが示唆された。本研究は、肥満における心房リモデリングに、全身性NAD+合成と代謝・老化・寿命制御で重要な補酵素であるnicotinamide phosphoribosyltransferase (Nampt)が鍵分子として関与し、細胞内・外型Nampt (iNampt・eNampt))の発現・活性の増加がエネルギー代謝や炎症、カルシウム調節機構に変化をもたらすことで心房細動の起こりやすい基質が形成されているという仮説を立証し、さらにその知見に基づいた心房細動の新たな予防的治療法の開発を目的としている。まず平成27年度は野生型C57BL/6Jマウスに通常食あるいは高脂肪食負荷を与えた肥満モデルマウスを用いて研究を開始した。4週齢から野生型マウスに通常食または高脂肪食を与え、12週齢での電気生理学的特性を評価した。これまでの結果では、高脂肪食負荷マウスでは、蓄積脂肪および血中アディポサイトカインの増加が認められ、電気生理学検査では心房細動誘発率が高く、心房の有効不応期が有意に短縮していた。また、心房における細胞内Namptの発現が通常食群と比較し、高脂肪食群で有意に低下し、心房刺激伝導性に関連しているキャップジャンクション蛋白Connexin-40の発現は高脂肪食群の心房組織で有意に発現が低下し、その分布も非常に不規則で、切断されたような所見が多く見られた。次にNamptヘテロノックアウトマウスの電気生理学的特性を野生型マウスと比較すると、心房細動誘発率が高く、心房の有効不応期が有意に短縮しており、Connexin-40の発現低下と配列の不整があり、高脂肪食負荷野生型マウスと同様の所見が認められた。したがって、メタボリック症候群はNampt/NAD+/Sirtuin系を介して心房刺激伝導系の変化を誘発し、心房細動の不整脈基質形成に関与していることが示唆された。研究はおおむね順調に進んでおり、これまでの結果をまとめると、(1)高脂肪食のマウスでは心房細動誘発率が高く、誘発された心房細動の持続時間が有意に延長し、心房の有効不応期が有意に短縮する、(2)高脂肪食群で心房筋の細胞内Namptの発現が有意に低下する、(3)ギャップジャンクション蛋白Connexin-40の発現は高脂肪食群心房組織で有意に発現が低下し、その分布も不規則になる、(4)Namptヘテロノックアウトマウスでは高脂肪食負荷マウス同様、心房細動誘発率の上昇、心房有効不応期の短縮、およびconnexin-40の発現低下と配列不整を生じることが明らかとなった。しかし遺伝子改変マウスの繁殖に時間がかかったことなどから、カルシウムイメージングやWestern blottingなど一部の実験は次年度に行うこととした。平成28度中にNamptヘテロノックアウトマウスやNampt阻害薬投与マウスの電気生理学的解析、イメージング、Western blottingなどを施行し、詳細な分子機序を明らかにする。。当研究は、心房細動の重要な危険因子である加齢と肥満に共通した鍵分子であるNamptが心房細動の発症・進展に関わる上流因子であると仮説を立て、Nampt/NAD+/Sirtuin系が心房細動の発症にどのように関わっているのか分子学的機序を立証すると同時に、心房細動に対する新たな予防的治療を確立することを目的としている。主な研究結果(1)Nampt+/-はその同腹子に比べて心房細動の誘発率と誘発されて心房細動の持続時間が有意に増加した。また、高脂肪食群はぞれぞれの通常食群に比べて心房細動の誘発率と誘発されて心房細動の持続時間がさらに有意に増加した。(2)Namptタンパクと遺伝子発現、その構成要因であるSirtuin-1および関連因子であるPPAR-γはNampt+/-で有意に低下し、高脂肪食投与群ではさらに低下しており、カルシウム調節関連因子(RyR、Seraca,phospholamban)の遺伝子発現・タンパクの発現もNampt+/-で有意に低下し、高脂肪食投与群ではさらに低下した。(3)病理所見では、NamptはNampt+/-と高脂肪食投与群で有意に低下を示し、繊維化は有意に増加していた。(4)心筋細胞カルシウムイメージングによる解析と3Dマッピングによる心筋APD、ERPの結果解析は今進行中であり、暫定結果としてはNampt+/-と高脂肪食投与群でカルシウムスパークとカルシウムウェーブが増加を示し、APD、ERPは短縮傾向を示した。結論;Nampt欠損マウスは、高脂肪食の摂取と同様メタボリックシンドローム類似の病態を惹起し、心臓で構造的リモデリングを進行させ、Caハンドリング異常によって電気的リモデリングの進行に影響を与え、心房細動が起こりやすい基質の形成に重要な役割を果たすことが示唆された。

近年、哺乳類における全身性の代謝・老化の制御機構、あるいはメタボリック症候群の発症機序の一つとして、全身性NAD合成系の一つである細胞内・外型nicotinamide phosphoribosyltransferase (iNampt, eNampt)が注目されている。Nampt欠損マウスは、高脂肪食の摂取と同様メタボリックシンドローム類似の病態を惹起し、心臓で構造的リモデリングを進行させ、Caハンドリング異常によって電気的リモデリングの進行に影響を与え、心房細動が起こりやすい基質の形成に重要な役割を果たすことが示唆された。今後、(1)マウス生体や心筋細胞を用いた膜電位・カルシウム同時イメージングにより、肥満や高脂肪食によって生じる電気生理学的現象を視覚的に解析する。(2) Nampt/NAD+/Sirtuin系がどのような機序によって電気生理学的変化を来すのか、特異的阻害薬あるいはノックダウン法によって明らかにする。(3)さらに、肥満・高アディポサイトカイン状態によって生じる電気生理学的現象について、CaMKII、RyR2のdominant negative変異体を導入した心筋細胞を用いて再度計測することによって、CaMKIIあるいはRyR2がNampt/NAD+/Sirtuinの直接的な標的分子であることを直接的に証明する。さらに、(4)心筋伝導能を指標として、どのような阻害薬や活性化薬が心房細動抑制に有効なのか化合物ライブラリーのスクリーニングを行い、心房細動持続に関与する標的分子を明らかにするとともに治療薬開発や予防法への応用を目指す。循環器病態テレメトリー心電計は既設のものを使用し、設備購入の必要がなかったこと、また遺伝子改変マウスの繁殖に時間がかかり、平成27年度は電極カテーテルを用いた電気生理学的解析と分子生物学的解析を中心に行ったため、テレメトリー解析は次年度に行うことになり、次年度使用額が生じた。マウス・ラットへの電気生理学的解析や細胞電気生理に必要なテレメトリー送信機、電極カテーテルなどの器具や分子イメージングに用いる試薬、遺伝子・タンパク解析に必要な試薬、および実験動物の購入、トランスジェニックマウスの委託作製費・飼育費を消耗品費として計上する。
認知促進の実践を通した科学的リテラシーの概念構築を促す教材開発に関する研究

東日本大震災による福島第一原子力発電所の爆発事故以来,小中学生に対する「放射線の正しい理解」を推進する機運が高まったが,現行の理科授業では表面的に触れる程度のため,発達の段階に応じた系統的なカリキュラムが必要であると感じる。また,科学技術振興機構主催の「放射線の正しい理解のための理科教員研修」への参加を通して,「放射線の正しい理解」が未来を築いていく子どもたちに必要であり,関西地域での問題意識が低いことや,風評被害を招かないためには「科学的リテラシー」も同時に育んでいく必要性を痛感した。そこで,科学的リテラシーを育む手法として,平成22年度より実践的に検討し,成果を挙げてきた「認知促進」の概念に基づき,子ども間の話し合い活動と思考に対するメタ認知を中心とした授業手法を用いて,科学的リテラシーを育成する教育カリキュラムの研究・開発を行った。序盤に行った「子どもへ放射線に関するアンケート調査(無記名)」では,東日本大震災の復興状況や放射線に関する知識の希薄さや無関心さや誤解などが明らかとなった。そこで,福島県内の東日本大震災の復興状況や放射線に関する現状を把握するために現地調査を行い,カリキュラム作成資料として活用した。中盤において,現地調査で得た情報・資料を活用し,「1問題の認識→2新しい知識の獲得→3事象の科学的説明→4諸問題の確認→5科学的知識の活用」の構成の授業実践を中学生や大学生に対して行った。さらに,終盤では福島県から講師を招き,福島の現地の声を知る授業を行った。その結果,この授業構成が有効であることを示すことができた。また,放射線を題材にした科学的リテラシーの育成にとって,「中立な立場」,「確かな事実」を伝えることで,正しい知識の理解が進むことも示すことができた。今後,本研究の成果を詳細に分析し,科学的リテラシー育成教材の開発に取り組んでいきたいと考える。
台湾における日式住宅の形成過程に関する研究

本研究は、日本植民地であった台湾を事例として、当時の日本人よる海外居住の実相を明確にすることを目指している。具体的には、日式住宅の供給型住宅に着目し、その住宅地の形成過程および建設経緯をはじめ、建築的特徴や居住実態を把握することを目的している。平成23年度は、研究分担者は台湾台北市において、日本統治時期の大学官舎の遺構の実態について現地調査を行った。また、当時、実際に大学官舎に居住していた日本人居住者に連絡をとり、東京都、京都市、宝塚市、町田市、松山市、浜松市、光市などにおいて彼らを訪問し、各住宅の建設当初の状況などについてインタビュー調査も行った。大学官舎は、昭和3年に台北帝国大学が設立された際に、台北帝国大学の教員の住居として建設された。知識層が多く、研究や教育に熱心な日本人が集まる住宅地で、日本統治時期当時、「大学官舎」と呼ばれていた。現地調査では、当時の大学官舎は、台北帝国大学教員の職階によって、提供される住宅の規模が「高等官官舎第三種」(一戸建)、「高等官官舎第四種」(一戸建)、「判任宮官舎丙種」(二戸建)の三種類に分けられていたことが分かった。「高等官官舎第三種」の主屋は、間口10間強、奥行5間強の、「高等官官舎第四種」の主屋は、間口7間半強、奥行4間半強の瓦葺きの平入平屋建ての木造住宅であった。「判任官官舎丙種」の主屋は、二戸建てで、一戸当たりの間口4間半、奥行4間強の瓦葺の平入平屋建てのレンガ造住宅であった。現在、「高等官官舎第三種」の住宅は2戸、「判任官官舎丙種」の住宅は6戸しか残存していない。インタビュー調査によると、「高等官官舎第三種」の住宅は教授に、「高等官官舎第四種」の住宅は助教授に、「判任官官舎丙種」の住宅は講師、助手や副手に割り当てられた。40戸のうち、教授の住宅は10戸で、助教授の住宅は16戸、講獅、助手や副手の住宅は14戸であった。また、独身の教員は「単身官舎クラブ」に居住し、その部屋数は16室あり、建物の中央に共同用の娯楽室、談話室、閲覧室、食堂が配置されたことが分かった。当時の供給型住宅である大学官舎建築の外観や構造を把握する上で、大学官舎での生活状況と日本居住者による各住宅の居住実態が重要な意味を持つため、これらについて詳細に分析するとの計画を立てていた史料・資料の調査とインタビュー調査は当初予定していたより事例数が増えたが、既に一通り終えることができた。しかし、今年度は、研究分担者が体調を崩し、暫く入院と、その後の数か月にわたる通院治療を受けたため、各住宅の居住実態までの分析を終えるにはまだ至っていない。今後は、それらの分析を行い、研究結果としてまとめることを目指している。現在まで明確にした持家研究の成果と比較検討することで、当時、同じ台北帝国大学の教員の住宅のうち、個人住宅として建設された住宅地や住宅と、供給型住宅として建設された住宅地や住宅との相違点を解明することができると考えられる。従って、今後の研究は、大学官舎の住宅地の形成過程、建設経緯、建築的特徴や居住実態を把握する上で、持家研究の成果と比較検討しながら、当時の日本人よる旧昭和町の居住の実相を明確にするまで推進したい。また、日式住宅の供給型住宅は官舎に留まらない。当時の資料が電子化されれば、これまで以上に社宅や営団住宅、移民住宅に関する文献史料・資料や図面などを入手しやすくなるので、当時の供給型住宅の全体像やそれぞれの建築的特徴などの解明を進められると考えられる。具体的には、持家についての研究で明らかにされた知見に基づき、日式住宅の借家(供給型住宅)についても着目し、その住宅地の形成過程および建設経緯をはじめ建築的特徴や居住実態を把握することを目的している。当時の供給型住宅は、植民政府や公的機関が建設した住宅で、居住対象によって、官舎、社宅、営団住宅、移民住宅の四種に分類することができた。その中で、本研究はまず、当時の持家住宅地(旧昭和町)の近くに建設された「大学官舎」を調査対象として、文献史料・資料調査と住宅遺構の実態調査、日本人居住者を対象とするインタビュー調査を行った。平成22年度は、研究分担者は2度にわたり、当時の台湾総督府に関する書物、新聞や公文類纂などの史料・資料が残されている國立中央圖書館台臺灣分館と國史館臺灣文獻館に文献史料・資料の調査を行った。これまでに日本統治時期の地図や地形図を入手したが、日式住宅に関する史料や図面については、文獻館で当時の資料を閲覧するための電子化システムを導入している最中であるため、現在は、調査することが出来ない状況となっている。そのような中で今年度は、台湾の供給型住宅の制度について調べ、当時、官舎に関する制度も制定されていたことが分かった。官舎は、居住者の職階の高低によって「高等官官舎」と「判任官官舎」に分けられ、前者は総督府直属の高級官僚向け、後者は州庁群課長、支庁長、支署長などの一般官僚向けに大別された。

官舎に関する取り決めである「官舎建築標準」は、日本植民政府が官舎の建設に関して初めて出した条文であり、まず、1905年に「判任官以下官舎設計標準」が、次いで1922年には「臺灣總督府官舎建築標準」が定められ、各地の官舎に対する規則となったことが分かった。1922年に、新たに制定された「臺灣總督府官舎建築標準」の規定によると、官舎は八種あり、高等官官舎には第一種、第二種、第三種、第四種が、判任官官舎では甲種、乙種、丙種、丁種があることが分かった。本研究は、日本植民地であった台湾を事例として、当時の日本人よる海外居住の実相を明確にすることを目指している。具体的には、日式住宅の供給型住宅に着目し、その住宅地の形成過程および建設経緯をはじめ、建築的特徴や居住実態を把握することを目的している。平成23年度は、研究分担者は台湾台北市において、日本統治時期の大学官舎の遺構の実態について現地調査を行った。また、当時、実際に大学官舎に居住していた日本人居住者に連絡をとり、東京都、京都市、宝塚市、町田市、松山市、浜松市、光市などにおいて彼らを訪問し、各住宅の建設当初の状況などについてインタビュー調査も行った。大学官舎は、昭和3年に台北帝国大学が設立された際に、台北帝国大学の教員の住居として建設された。知識層が多く、研究や教育に熱心な日本人が集まる住宅地で、日本統治時期当時、「大学官舎」と呼ばれていた。現地調査では、当時の大学官舎は、台北帝国大学教員の職階によって、提供される住宅の規模が「高等官官舎第三種」(一戸建)、「高等官官舎第四種」(一戸建)、「判任宮官舎丙種」(二戸建)の三種類に分けられていたことが分かった。「高等官官舎第三種」の主屋は、間口10間強、奥行5間強の、「高等官官舎第四種」の主屋は、間口7間半強、奥行4間半強の瓦葺きの平入平屋建ての木造住宅であった。「判任官官舎丙種」の主屋は、二戸建てで、一戸当たりの間口4間半、奥行4間強の瓦葺の平入平屋建てのレンガ造住宅であった。現在、「高等官官舎第三種」の住宅は2戸、「判任官官舎丙種」の住宅は6戸しか残存していない。インタビュー調査によると、「高等官官舎第三種」の住宅は教授に、「高等官官舎第四種」の住宅は助教授に、「判任官官舎丙種」の住宅は講師、助手や副手に割り当てられた。40戸のうち、教授の住宅は10戸で、助教授の住宅は16戸、講獅、助手や副手の住宅は14戸であった。また、独身の教員は「単身官舎クラブ」に居住し、その部屋数は16室あり、建物の中央に共同用の娯楽室、談話室、閲覧室、食堂が配置されたことが分かった。当時の供給型住宅である大学官舎建築の外観や構造を把握する上で、大学官舎での生活状況と日本居住者による各住宅の居住実態が重要な意味を持つため、これらについて詳細に分析するとの計画を立てていた史料・資料の調査とインタビュー調査は当初予定していたより事例数が増えたが、既に一通り終えることができた。しかし、今年度は、研究分担者が体調を崩し、暫く入院と、その後の数か月にわたる通院治療を受けたため、各住宅の居住実態までの分析を終えるにはまだ至っていない。今後は、それらの分析を行い、研究結果としてまとめることを目指している。現在まで明確にした持家研究の成果と比較検討することで、当時、同じ台北帝国大学の教員の住宅のうち、個人住宅として建設された住宅地や住宅と、供給型住宅として建設された住宅地や住宅との相違点を解明することができると考えられる。従って、今後の研究は、大学官舎の住宅地の形成過程、建設経緯、建築的特徴や居住実態を把握する上で、持家研究の成果と比較検討しながら、当時の日本人よる旧昭和町の居住の実相を明確にするまで推進したい。また、日式住宅の供給型住宅は官舎に留まらない。
保全性を考慮した分散制御器設計による宇宙構造物の能動振動制御

柔軟構造物に対するアクティブ振動制御技術における重要な課題の一つに,宇宙構造物の大型化に伴う分散制御系の導入とこれに対する信頼性,特に一部の制御系が故障したときの全系の安定性すなわち保全性の確保の問題がある.本研究では,通常のロバスト制御理論を拡張した「アダマール重み制御理論」を適用することにより保守性を回避し,保全性を考慮した制御器を設計する手法を提案することを目的とする.本年度は,昨年度までの検討を踏まえ,以下の検討を行なった.まず,ノミナル性能の低い点を改善すべく数値計算により,制御器の低次元化を行わない場合,また仮想的な支持ばねを設けて原点極を消去した場合,さらにアクチュエータを内力を利用するプルーフマス型ではなくガスジェットなどの反動を利用するタイプとした場合の性能を計算し,これらの変更によるノミナル性能の向上を検討した.その結果,アクチュエータのタイプの変更が最も効果的であることが確認できた.ただし,これを元に分散化した制御器の性能は依然として低く,現在なお検討を続けている.この結果をにらみつつ,まず分散化を行わない制御器の制振性能を実験的に検討するために,ガスジェットの代りに固定面反力を用いる実験用構造物システムを製作した.アクチュエータにはボイスコイルモータを用い,構造物全体はベアリングにより上下方向に拘束した.この装置を用いて制御実験を行なった所,ベアリングの摩擦が予想以上に大きく,それを無視したモデルを用いた制御器では安定に制御できないこと,また,構造物の質量に対してアクチュエータの出力限界が低いことが明らかになった.このため,現在実験装置の再設計および改修を行っており,これが終了し次第あらためて制御器の再設計および制御実験を行う予定である.柔軟構造物に対するアクティブ振動制御技術における重要な課題の一つに、宇宙構造物の大型化に伴う分散制御系の導入とこれに対する信頼性、特に一部の制御系が故障したときの全系の安定性すなわち保全性の確保の問題がある。本研究では、通常のロバスト制御理論を拡張した「アダマール重み制御理論」を適用することにより保守性を回避し、保全性を考慮した制御器を設計する手法を提案することを目的とする。この目的に添い、制振装置として内力のみを利用するプルーフマス機構を用い、これを複数個搭載した宇宙構造物を制御対象として制御器設計手法の有効性を検討した。まず最初に、現有の計算機を用いた数値計算により、提案する制御器設計手法の適用による保全性の向上に関する比較検討を行なった。しかし、現時点では従来の方法により設計された制御器とほぼ同等の性能しか得られておらず、手法としての優位性を確認できていない。現在この理由を調査中であるが、制振力として内力のみを利用している点、また地上構造物と異なり宇宙構造物は並進モードを有するため原点極が存在し、これが制御器低次元化の際の障害となっている点の2つが原因と考えられる。そこで現在、申請した予算により性能の向上した計算機を購入し、制御器低次元化を行わない場合の制御性能について検討中である。一方、数値計算に平行して制御実験の準備も進めている。申請した予算により購入した実験用パソコンを用いて制御システムを構築すると共に、同予算により購入したソフトウエア・プリンタを用いて実験構造物システムの設計を進めている。柔軟構造物に対するアクティブ振動制御技術における重要な課題の一つに,宇宙構造物の大型化に伴う分散制御系の導入とこれに対する信頼性,特に一部の制御系が故障したときの全系の安定性すなわち保全性の確保の問題がある.本研究では,通常のロバスト制御理論を拡張した「アダマール重み制御理論」を適用することにより保守性を回避し,保全性を考慮した制御器を設計する手法を提案することを目的とする.本年度は,昨年度までの検討を踏まえ,以下の検討を行なった.まず,ノミナル性能の低い点を改善すべく数値計算により,制御器の低次元化を行わない場合,また仮想的な支持ばねを設けて原点極を消去した場合,さらにアクチュエータを内力を利用するプルーフマス型ではなくガスジェットなどの反動を利用するタイプとした場合の性能を計算し,これらの変更によるノミナル性能の向上を検討した.その結果,アクチュエータのタイプの変更が最も効果的であることが確認できた.ただし,これを元に分散化した制御器の性能は依然として低く,現在なお検討を続けている.この結果をにらみつつ,まず分散化を行わない制御器の制振性能を実験的に検討するために,ガスジェットの代りに固定面反力を用いる実験用構造物システムを製作した.アクチュエータにはボイスコイルモータを用い,構造物全体はベアリングにより上下方向に拘束した.この装置を用いて制御実験を行なった所,ベアリングの摩擦が予想以上に大きく,それを無視したモデルを用いた制御器では安定に制御できないこと,また,構造物の質量に対してアクチュエータの出力限界が低いことが明らかになった.このため,現在実験装置の再設計および改修を行っており,これが終了し次第あらためて制御器の再設計および制御実験を行う予定である.
形状不連続部の微小疲労き裂開閉口挙動の解明と高精度疲労寿命予測

繰返し荷重を受ける金属材料には、金属疲労によってミクロなき裂が発生、成長して破断する。様々な機器の長期間の安全性を担保するためには、疲労寿命を正確に予測する技術が重要になる。特に、力が集中し、き裂の発生起点となる形状不連続部での予測が重要となる。しかしながら、ミクロな疲労き裂の持つ特異性のために、通常の力学モデルの適用が難しいことが隘路となっている。本研究では、ミクロな疲労き裂のモデル化におけるボトルネックである観察の困難さを、顕微鏡でのその場観察に画像相関法を活用するアイデアにより解決することで、ミクロな疲労き裂進展の力学モデル化ならびに寿命予測の高精度化を目指す。
広食性捕食寄生者における学習能力を利用した寄主選好性の人為的操作

樹木加害昆虫であるカミキリムシ類の捕食寄生性昆虫サビマダラオオホソカタムシの、本来の寄主ではないカミキリムシ種とその餌植物(樹木)の匂いに対する学習により、新たな選好性を獲得する能力について明らかにするための実験を行った。匂い源として3種類の寄主フラスを用いた選択実験の結果、幼虫期および成虫期に条件付けしたフラスの匂いよりも、幼虫期に摂食した寄主種に由来するキューにより強く反応することが明らかになった。サビマダラオオホソカタムシを1マツーマツノマダラカミキリ系、2カンキツーゴマダラカミキリ系そして3イチジクーキボシカミキリ系の3通りの樹種ー寄主種系で飼育した。そしてこれらに関して、Y字管オルファクトメーターを用いた寄主選択試験を行った。羽化後数カ月以内の飼育成虫は動きが不活発なため、Y字管内での反応も鈍く、フラスに対する誘引性の有無が明らかではなかった。しかし約4カ月間の低温処理後、産卵を開始した個体は行動が活発化し、Y字管内における歩行の頻度が高まった。このことから、ホソカタムシの飼育開始からY字管実験で成虫が使用可能になるまでに、約10カ月の準備期間が必要なことが明らかとなった。25年度は各寄主種を摂食して羽化した成虫に関して、寄主フラス(匂い刺激)と空気(刺激なし)との選択試験を行った。現在の所、十分な反復数は得られていないが、1マツーマツノマダラカミキリ系の成虫は産卵期に入るとマツノマダラカミキリフラスへの誘引反応が増加する傾向があった。しかし2カンキツーゴマダラカミキリ系の成虫はそれぞれの寄主フラスに対する誘引性が強くはなかった。一方で3イチジクーキボシカミキリ系飼育成虫がマツノマダラカミキリフラスに誘引される傾向を示した。これらの飼育成虫は幼虫期の餌のみから寄主に関する情報を得ており、低温処理も含めて実験開始まで約8カ月の間、記憶が持続しなかったものと推定される。したがって低温処理終了後の成虫に寄主の匂いを与え、越冬後の餌摂食および産卵と組み合わせた条件付けを行うことにより、誘引性を強化することができるものと考えられた。昨年度に引き続きサビマダラオオホソカタムシを1マツーマツノマダラカミキリ系、2カンキツーゴマダラカミキリ系そして3イチジクーキボシカミキリ系の3通りの樹種ー寄主種系で飼育し、これらに関してY字管オルファクトメーターを用いた寄主選択試験を行った。昨年度問題となった羽化後の成虫が不活発で反応が得られなかった件に関しては、実験室内の光環境を変えることで改善された。羽化直後の成虫に関しては、3種類の寄主フラスいずれにおいても、幼虫期に周囲に置かれていたフラスの匂いを避けるか、あるいは選択しない傾向があった。しかしその後飼育容器内に寄主フラスを入れた状態で約2か月間飼育した後に再び試験すると、学習した匂いを選択する個体が増加した。愛媛県農林水産研究所果樹研究センター構内にゴマダラカミキリ幼虫を穿入させたカンキツ苗木を植栽し、2014年5月にフラスの匂いを学習させたサビマダラオオホソカタムシ成虫を放飼した。7月中旬に回収し割材した結果、原因不明の死亡個体は見られたものの、サビマダラオオホソカタムシによる明らかなゴマダラカミキリへの寄生は確認できなかった。原因としては、今回使用したカンキツがポット苗であったことによる、主幹上の放飼成虫定着場所の不足、および成虫放飼時期を5月下旬および6月上旬としたことにより、ホソカタムシ孵化幼虫の発生時期には既にゴマダラカミキリの羽化が進んでおり、寄生のタイミングを逸した可能性のあることが考えられた。この2点が次年度の野外放飼試験おける検討項目となった。次年度の放飼試験の準備のため、愛媛県松山市内のカンキツ成木12本の枝60本に網掛けをしてゴマダラカミキリ雌成虫を内部に放ち、産卵させた。樹木加害昆虫であるカミキリムシ類の捕食寄生性昆虫サビマダラオオホソカタムシの、生物的防除素材としての有効性の向上を目的として、本種が持つ広食性という性質を利用し、野外において本来の寄主ではないカミキリムシ種とその餌植物(樹木)の匂いに対する学習により新たな選好性を獲得する能力について明らかにするための実験を行った。これらの羽化成虫を用いて、Y字管オルファクトメーターおよび方形バット上での匂いに対する選択試験を行った。試験は羽化後1カ月以内、約3カ月後、約10カ月後(産卵期)の3段階で行った。その結果、Y字管では片方をブランク(匂いなし)として羽化後1カ月以内の成虫を供試した場合、条件付けした匂いを避ける傾向があった。また、マツおよびカンキツのフラスで条件付けした成虫がイチジクのフラスを多く選択する場合が見られた。本課題により、サビマダラオオホソカタムシが幼虫期に条件付けした寄主フラスに対して選好性を持たないこと、また羽化後であっても特定の寄主フラスに対する学習能力は高くないことが明らかとなった。

一方でキボシカミキリのフラス(イチジク由来)のように、人為的操作には左右されない匂いに対する選好性を持つことが明らかになった。本研究の結果サビマダラオオホソカタムシは、幼虫期および羽化後の寄主フラスによる条件付けよりも、幼虫期に摂食した寄主からの情報を、羽化後の寄主選択に用いている可能性が高いと推測された。本研究の結果は、捕食寄生性昆虫によるカミキリムシ防除を検討する上で重要なデータになると考えられる。樹木加害昆虫であるカミキリムシ類の捕食寄生性昆虫サビマダラオオホソカタムシの、本来の寄主ではないカミキリムシ種とその餌植物(樹木)の匂いに対する学習により、新たな選好性を獲得する能力について明らかにするための実験を行った。匂い源として3種類の寄主フラスを用いた選択実験の結果、幼虫期および成虫期に条件付けしたフラスの匂いよりも、幼虫期に摂食した寄主種に由来するキューにより強く反応することが明らかになった。25年度のY字管オルファクトメーターを用いた寄主選択試験において指摘された問題点が、技術的な原因によることが判明したことにより、26年度は実験の効率が格段に高まった。それによってサビマダラオオホソカタムシの寄主選択に対する寄主フラスの匂いの効果をある程度示すことができたため。また、カンキツ苗に対するサビマダラオオホソカタムシ成虫の予備的な放飼試験は、寄生なしという結果に終わったものの、27年度に実施する成木を用いた成虫放飼試験に向けての改善点を抽出することができたため。森林昆虫学Y字管オルファクトメーターを用いた寄主選択試験を引き続き実施する。27年度は低温処理終了後の産卵時期に達した成虫が、寄主フラスの匂いに対する学習効果を保持するかどうかを主として確認する。また、愛媛県松山市内のカンキツ成木12本(ゴマダラカミキリ穿入)の内5本を学習個体放飼区、5本を無学習個体放飼区、残り2本をコントロール(放飼なし)とし、あらかじめ室内でゴマダラカミキリによるカンキツフラスの匂いを学習させたサビマダラオオホソカタムシ成虫と無学習の成虫をゴマダラカミキリの穿入木に放飼し、カミキリに対する寄生率を調査する。以上の結果からサビマダラオオホソカタムシの異なる寄主種に由来するフラスの匂いに対する学習により新たな選好性を獲得、強化する能力について評価するとともに、本種を用いた野外におけるカミキリムシ防除の可能性について検討する。前述の通り、サビマダラオオホソカタムシ飼育個体がY字管オルファクトメーター内で活発に歩行できる状態になるまで時間がかかることが判明したが、当初の予定通り、3種類の樹種ー寄主系における各寄主種に由来するフラスの匂いに対する選択試験を行うことができた。研究分担者は、課題開始初年度は所属機関の会計上の理由から連携研究者として登録されており、2年目(26年度)より分担者となった。したがって2年目、3年目の分担金を当初の計画では十分に確保できておらず、次年度の分担金にあてるための予算を今年度予算より繰り越すことになった。Y字管オルファクトメーターを用いた寄主選択試験においては、越冬後(低温処理終了後)の寄主フラス匂い物質による条件付けが寄主選択に及ぼす影響を明らかにする。また当初の予定通り、食繭が寄主選択に及ぼす効果に関する実験も行う。また愛媛県農林水産研究所構内にゴマダラカミキリを穿入させたカンキツ苗木を植栽し、フラスで条件付けしたサビマダラオオホソカタムシ成虫を放飼して産卵、寄生が行われるかどうかを明らかにする。繰越金を研究分担者予算として野外放飼試験にかかる経費に使用する。次年度よりこれまでの連携研究者が研究分担者に変更となる。したがって次年度以降の分担金に充てるための予算を今年度予算より繰り越した。
植物細胞の分化可塑性を支える発生基盤の解明

植物の再生能力は種ごとに大きく異なっているが、再生能力の違いが何に起因するのかという点はまったく分かっていない。表皮細胞など高度に分化した細胞種が脱分化して再生芽を形成するイワタバコ科植物を新たな再生研究のモデル系とし、モデル種として確立されたシロイヌナズナとの比較を通して、種間比較をするための準備を進めてきた。イワタバコ科を用いた研究はこれまではPrimulina vertigoを用いて行ってきたが、本種は雑種であり遺伝子発現解析や遺伝学的な解析に最適ではなく、予備的に行っていたRNA-seqでも遺伝子の検出に再現性が見られないといった問題が見られた。本年度はイワタバコ科のモデル種として整備が進んでいるChirita pumilaへの実験の切り替え準備を進めた。Chirita pumilaの最適な栽培環境を見つけ、世代を回して種子を増やすことができた。また、無菌的に栽培した個体から外植片を培養して、Primulina vertigoで見られたような表皮細胞からの細胞脱分化・シュート再生が起こることを確認した。また、アグロバクテリアを用いた形質転換系に取り組み始めた。シロイヌナズナを用いた研究では、カルスの再生能力に関する興味深い知見を得た。私が過去に行った器官切断後のタイムコースRNA-seq解析(Ikeuchi et al., 2017)のデータから、切断後速やかに遺伝子発現が誘導される遺伝子としてWOX13という遺伝子に着目して機能欠損体の表現型解析を行ったところ、カルスは小型化するものの、カルスからの根や茎葉の再生能力が向上していることを見出した。研究を始めた当初は雑種を用いて予備的な観察データを得ていたが、今年度は様々な解析に適した種を使い始め、実験系の確立を進めた。今年度は、長期的な研究を展開する礎を築くことができたと考えている。また、シロイヌナズナを用いた研究の方では興味深い新たな知見が得られており、今後大きく展開することが期待できる。今年度は、イワタバコ科のChirita pumilaでアグロバクテリアを用いた遺伝子導入法の確立を最優先課題とする。遺伝子導入を安定的に行うことができるようになれば、メリステム形成に重要な役割を果たすことと予想されるオーキシン・サイトカイニン応答系のレポーター遺伝子を導入し、時空間的なパターンを観察する。また、阻害剤を用いた実験を進め、オーキシンの輸送やサイトカイニン応答などが細胞の脱分化、およびパターン形成に果たす役割を明らかにすることを目指す。植物は高い再生能力を有しており、傷口に幹細胞を新たに確立して植物体全体を再構築することができる。本研究では、完全に分化した体細胞である葉の表皮細胞が由来となってシュート再生を行うイワタバコ科植物の現象を解明する。また、様々な実験が容易に行えるシロイヌナズナでの知見との比較を通して、種間の共通点と相違点を理解することを目指す。本年度は、シロイヌナズナを用いたトランスクリプトーム解析およびホルモン分析によって、傷シグナルを受け取った植物体組織がカルス形成を始めるまでに起こる生理学的な変化を明らかにした(Ikeuchi et al.2017 Plant Phys)。本研究によって、植物ホルモンであるサイトカイニンの合成およびERF115やPLT3/5/7遺伝子発現などが、傷に応答して誘導されカルス形成に関与することが分かった。また、酵母1ハイブリッド法を用いて転写因子とプロモーターの相互作用を網羅的に調べ、細胞リプログラミングに関わる因子群の相互作用を1162検出することができた(Ikeuchi and Shibata et al., 2018 PCP)。イワタバコ科のPrimulina vertigoにおいては、葉を傷つけて0, 1, 6日後にRNA-seq解析を行い、de novo assemblyによって転写産物の断片を取得することができた。6日後では、分裂細胞で発現しているサイクリン遺伝子や、シュート頂分裂組織で発現することが知られているSTMのホモログやなどが発現しており、細胞が活発に分裂してシュート再生が始まっていることが分かった。ERF115およびその相互作用因子であるPAT1のホモログ遺伝子が葉切断後1日後の時点で既に発現上昇していることが分かり、細胞脱分化に先立って発現していることから、細胞脱分化を司る可能性があると考えられる。シロイヌナズナの傷誘導細胞リプログラミングを調べるパートについてすでに原著論文を二報報告できた。また、イワタバコでもRNAseq解析を行い遺伝情報を取得するなど今後研究を展開させるための準備が順調に整いつつある。

また、無菌的に栽培した個体から外植片を培養して、Primulina vertigoで見られたような表皮細胞からの細胞脱分化・シュート再生が起こることを確認した。また、アグロバクテリアを用いた形質転換系に取り組み始めた。シロイヌナズナを用いた研究では、カルスの再生能力に関する興味深い知見を得た。私が過去に行った器官切断後のタイムコースRNA-seq解析(Ikeuchi et al., 2017)のデータから、切断後速やかに遺伝子発現が誘導される遺伝子としてWOX13という遺伝子に着目して機能欠損体の表現型解析を行ったところ、カルスは小型化するものの、カルスからの根や茎葉の再生能力が向上していることを見出した。研究を始めた当初は雑種を用いて予備的な観察データを得ていたが、今年度は様々な解析に適した種を使い始め、実験系の確立を進めた。今年度は、長期的な研究を展開する礎を築くことができたと考えている。また、シロイヌナズナを用いた研究の方では興味深い新たな知見が得られており、今後大きく展開することが期待できる。本年度は、Primulina vertigoについて得られた知見の解析を進め原著論文の執筆を予定している。Primulina vertigoは雑種であり遺伝学的な解析には不向きなため、並行して他の植物種についても検討を行っている。Chirita pumilaはPrimulina vertigoと近縁で同様の再生現象を示すことが報告されており、効率的な遺伝子導入の系も確立されている。また、自家受粉ができること、世代時間が5ヶ月と短いなど、実験材料として適した性質を備えている。本年度は、Chirita pumilaを入手することができたため、今後はこちらの種を用いて遺伝子導入などの機能解析技術を展開していきたい。今年度は、イワタバコ科のChirita pumilaでアグロバクテリアを用いた遺伝子導入法の確立を最優先課題とする。遺伝子導入を安定的に行うことができるようになれば、メリステム形成に重要な役割を果たすことと予想されるオーキシン・サイトカイニン応答系のレポーター遺伝子を導入し、時空間的なパターンを観察する。また、阻害剤を用いた実験を進め、オーキシンの輸送やサイトカイニン応答などが細胞の脱分化、およびパターン形成に果たす役割を明らかにすることを目指す。
未知の脳機能分子としての福山型先天性筋ジストロフィー遺伝子産物の同定と機能解析

福山型先天性筋ジストロフィー(FCMD)は,先天性筋ジストロフィーに,脳奇形を伴う常染色体性劣性遺伝疾患であり、日本に多く、悲惨な病気であるが、本態はほとんどわかっていない。申請者らは本症の遺伝子が第9番染色体長腕31-33領域に存在することを報告してきた。本研究では、本症の病態解明ならびに未知の脳機能分子の発見へむけて、第9番染色体長腕31のごく狭い領域に絞りこまれたFCMDの原因遺伝子を単離し、遺伝子産物を同定し、その機能を追求することを目的としている。当該年度は、1.FCMD遺伝子領域内に存在する9q31のマーカー、mfd220との間に創始者効果を表す連鎖不平衡を見い出し、FCMD遺伝子をこのマーカーの近辺、約1Mb以内に追い込んでいたが、さらにこのマーカーmfd220を含むYACコンティグを作成した。2.またFCMDは遺伝的孤立集団である日本人に特異的に頻度が高いことから、病気の創始者は一人と考え、フィンランドでのような連鎖不平衡マッピングを行った。YACコンティグより独自に単離したマーカーを用いて、アレルタイプするとともに、YAC上での位置を決定した。結果、FCMDはマーカーJ12を含んだ約100kb以下の領域に存在すると考えられ、FCMD遺伝子の単離に高度に焦点をしぼることが可能になっている。この領域に既知の蛋白質は存在せず、FCMD遺伝子産物は未知のものであると考えられる。3.現在までに7家系の出生前診断を行い、全例正診である。その他10数例の遺伝子診断を行った。もちろん遺伝子診断のガイドラインを満たしている。また出生前診断における胎児剖検例の検討から、FCMDの脳奇形はglia limitans-基底膜複合体の亀裂が一因になっていることが明らかになった。