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日華植物区系における固有科アオキ科の種分化と系統分類

アオキ属は日華植物区系固有のアオキ科の唯一の属で、中国西南部地域を中心に多様化しており約10数種が認識されてきた。しかし分類学的には非常に混乱しており、おそらく新種を含めそれ以上の種や雑種があると考えられる。また属内ではアオキのみに複数回起源の4倍体が知られているが、他にも倍数体種があり染色体倍数化が属の多様性に関与している可能性がある。本研究では、植物多様性における日華植物区系の重要性を理解するために、これまでの研究を踏まえて、「染色体倍数化の種分化への影響」・「日本列島周辺域でのアオキの種分化の進化的歴史」を明らかにし、「属内の分類学的再検討」を行うことを目的とした。中国周辺地域での植物調査により生植物を採取から抽出したDNA・RNAに基づく系統解析とゲノム比較による倍数性解析を行った。系統関係を踏まえた属内分類の再検討の他、染色体倍数化や雑種形成について研究を進めた結果、アオキ属は大きく2つの属に系統分化しており亜属とすること、A.chinensisなど種の認識に誤解があり分類が混乱していたこと、属内では複数の倍数体種がアオキを含めていくつかが異質倍数起源であることが明らかになった。本研究では、植物多様性における日華植物区系の重要性を理解するために、日華植物区系固有科であるアオキ科アオキ属(Aucuba)を対象とし、「染色体変化(倍数化・ゲノムサイズ変化)の種分化への影響」・「日本列島周辺域でのアオキ(A.japonica)の種分化の進化的歴史」を明らかにし、「属内の分類学的再検討」を行うことを目的としている。本年度は、まず分類学的再検討のため、中国科学院植物北京研究所・英国王立キュー植物園・英国王立自然史博物館・英国王立エジンバラ植物園・浙江大学・中国科学院昆明植物研究所の各標本室において、タイプ標本を含めた標本調査を行い、タイプ標本の発掘・確認、実体不明種の問題点整理、中国国内調査候補地の整理を行った。また本研究を行う上で必須である中国国内での野外調査について、浙江大学のC.X.Fu教授、昆明植物研究所との協力体制を構築するとともに、標本調査をもとに浙江省西南部、雲南省南部での野外調査を行い新種候補や実体不明種の試料採集を行った。採集した試料については、これまでの研究を踏まえて葉緑体DNA・核DNAの複数領域を用いた系統学的解析、ゲノムサイズ比較による染色体解析を随時行い、異質倍数化による種分化が起きていることに加え、植物地理・系統分類(新種記載の必要性、亜属の新設や学名組み換の必要性)についての重要な知見を得ることができた。来年度以降の更なる試料追加を踏まえて最終的な結論を出す必要性がある。また異質倍数化の起源を探るための新規遺伝子領域については最適な候補領域を絞れておらず、引き続きスクリーニング作業を継続する必要がある。アオキ種内のRubiscoの適応的分化の検証のため、葉緑体にある光合成関連遺伝子のスクリーニングも開始し、現在解析進行中である.本研究では、植物多様性における日華植物区系の重要性を理解するために、日華植物区系固有科であるアオキ科アオキ属(Aucuba)を対象とし、「染色体変化(倍数化・ゲノムサイズ変化)の種分化への影響」・「日本列島周辺域でのアオキ(A.japonica)の種分化の進化的歴史」を明らかにし、「属内の分類学的再検討」を行うことを目的としている。本年度は、研究遂行上で必須である試料採取のための国外の調査を3回行った。

4月には台湾中部鳳凰山で記載されたA.chinensis var.fongfangshanensisの調査(単独調査)を行った他、中国中央部に焦点を充てた野外調査として8月にC.X.Fu教授(浙江大学)の協力による浙江省西部・湖北省西部での調査、3月にDr.Hanghui Kon(中国科学院華南植物園)の協力による広東省北部・湖南省南部での調査を行い、内貴章世博士(大阪市立自史博物館)の調査支援も得て、従来はA.chinensisやA.himalaicaとして誤認識されてきた実体不明種の試料を各地で採集した。採集した試料については昨年と同様に葉緑体DNA・核DNAの複数領域を用いた系統学的解析、ゲノムイズ比較による染色体解析を随時行うことにより、属内分類体の再検討のための情報を得た他、昨年までに明らかになっていた以外にも異質倍数化が起きていること、またそれらの起源(推定親種)についても新たな知見を得ることができた。さらに異質倍数化の起源をより詳細に探るためにマーカー領域として必要な新規遺伝子領域については、最適な領域としてrpb2遺伝子に的を絞ることができたことから、現在随時解析を進行中である。本研究では、植物多様性における日華植物区系の重要性を理解するために、日華植物区系固有科であるアオキ科アオキ属(Aucuba)を対象とし、「染色体変化(倍数化・ゲノムサイズ変化)の種分化への影響」・「日本列島周辺域でのアオキ(A. japonica)の種分化の進化的歴史」を明らかにし、「属内の分類学的再検討」を行うことを目的とした。本年度は、国外種の分類学的検討を行うために国外での野外調査を2回行い、採集した試料について前年度と同様に葉緑体DNA・核DNAの複数領域を用いた系統学的解析、ゲノムサイズ比較による染色体解析を実施した。(1)従来はA. chinensisとされてきた台湾産種がA. japonicaであることが前年度の結果で示唆されたため、8月に台湾東部での追加調査を行うことで、台湾の北部地域にはA. japonicaが、中南部のものは、A. japonicaの新変種とすることが妥当であるという結論に至った。(2)E. S. Li博士(南昌大学)の協力による江西省西南部での調査を実施し、A. chinensisやA. himalaicaとして誤認識されてきた実体不明種の試料を採集し解析を進めたところ、系統的には前年度に解析した広東省北部に産する2倍体種A. angustifoliaに非常に近縁であるが、葉形態などからはその変種もしくは別種とすべきことが明らかになった。また既に解析を行った雲南省の4倍体A. grandifloraの異質倍数化に関与している可能性が示された。さらに葉緑体rbcL遺伝子解析では、日本産A. japonicaの4倍体系統と同様な配列を持っていたことから、A. japonicaの種内適応分化の解明に重要な種であることがわかった。(3)rpb2遺伝子解析については倍数体サンプルでの解析が困難で解析を完了できなかった。
環境認識と運動制御を動的に結合した視覚サーボ系の研究

平成7年度は以下の研究を行なった。1.実時間視覚処理アルゴリズムの確立...作業対象にマークを付け,作業対象物ののモデルに基づき,フィードパック情報として実時間で使用可能な視覚情報処理のアルゴリズムを導出した.定式化において,作業対象物の画像中の「特徴」を表す量(特徴量)をフィードパックする「特徴ベース法」を用いたため,実時間処理アルゴリズムとしては特徴抽出だけを行なうことにした.2.視覚サーボ理論の定式化...従来の特徴ベース法の定式化では,特徴量ベクトルの次数がロボットの自由度より多い(冗長な)ときには不可制御になり,特徴量の次数を減らす必要があった。これは画像が持つ情報量を捨てていたことになる.本研究においては,冗長な特徴量を有効に利用するための定式化を行ない,最適制御法,非線形制御法,オブザ-バを用いた方法などの制御法を導出した.3.並列処理アルゴリズムの検討...実時間処理の総合的なアルゴリズムとアーキテクチャを検討,トランスピュータを用いた計算回路網を設計し,PUMA560に実装した.4.実験による評価...未知の環境下でロボットに作業を実施させ,その効果を評価し問題点を明らかにした.非線形法は計算量の多さが問題となり,PUMA560における実装はできなかった.最適制御法は外乱に対して十分なロパスト性をもつことが示された.また,冗長な特徴量を利用することにより3次元位置の制御精度が格段に向上することが示された.さらに、オブザ-バは物体の運動を予測するのに有効であり,フィードバックのみの場合に比べて運動時の偏差の減少と運動速度の向上が確認された.本研究では物体にマークをつけて認識部を簡略化していたが,作業対象物の背景からの切り出しや複雑な対象物の特徴量の抽出などの興味深い問題が残っている.平成7年度は以下の研究を行なった。これは画像が持つ情報量を捨てていたことになる.本研究においては,冗長な特徴量を有効に利用するための定式化を行ない,最適制御法,非線形制御法,オブザ-バを用いた方法などの制御法を導出した.3.並列処理アルゴリズムの検討...実時間処理の総合的なアルゴリズムとアーキテクチャを検討,トランスピュータを用いた計算回路網を設計し,PUMA560に実装した.4.実験による評価...未知の環境下でロボットに作業を実施させ,その効果を評価し問題点を明らかにした.非線形法は計算量の多さが問題となり,PUMA560における実装はできなかった.最適制御法は外乱に対して十分なロパスト性をもつことが示された.また,冗長な特徴量を利用することにより3次元位置の制御精度が格段に向上することが示された.さらに、オブザ-バは物体の運動を予測するのに有効であり,フィードバックのみの場合に比べて運動時の偏差の減少と運動速度の向上が確認された.本研究では物体にマークをつけて認識部を簡略化していたが,作業対象物の背景からの切り出しや複雑な対象物の特徴量の抽出などの興味深い問題が残っている.
エンヴェロープベクターとsiRNAを応用した歯周組織再生療法

本研究は、エンヴェロープベクターの併用によりsiRNAを効率よく遺伝子導入することを目的としたもので、ウィルスの内容物を不活化して膜相当部のみを使用するエンヴェロープベクターは、導入効率の高さは維持したまま、ウィルスベクターの危険因子を排除した画期的な遺伝子導入ツールであると考えていた。上記の手法により、安全性の向上とともに、遺伝子導入のさらなる効率化を図ることが可能となると思われていた。しかしながら、エンヴェロープベクターの導入効果を検証するために、BMP-2をエンヴェロープベクターに包括し、下顎抜歯窩に導入し、その効果を抜歯窩の治癒すなわち骨再生を観察することで評価したところ、必ずしも肯定的な結果が得られなかった。軟エックス線写真、マイクロCTなどのエックス線検査により評価をしたところ、実験群とコントロール群間において必ずしも有意な差を認めなかった。したがって、エンヴェロープベクターの導入効率を再評価するため、培養細胞を用いて、その導入効率を既存の遺伝子導入法である、燐酸カルシウム法、リポフェクタミン法と比較検討した。その結果、エンヴェロープヴェクターの導入効率は他の方法よりも高くなく、むしろ低かった。これらの結果から、エンヴェロープヴェクターの使用による遺伝子導入は、必ずしも効果的でないことが示唆されたため、遺伝子導入の方法から見直しを図り、生体に直接遺伝子を導入する試薬としてIn vivo JET PEIを用いたDirect in vivo gene transferを試みた。本試薬を使用した実験として、骨欠損部にBMP-2の遺伝子導入を行なった。ラットの頭頂骨に直径5mmの骨欠損を形成し、In vivo JET PEIと伴にGFPの遺伝子を単純に注射することで、その遺伝子が周囲組織に導入されることを蛍光顕微鏡によって観察した。同様に、BMP-2の遺伝子を注射したところ、マイクロCTによる評価において、術後早期の段階における骨組織の再生促進が認められた。本研究の結果から、Direct in vivo gene transferの有用性が示唆された。本研究の目的は、エンヴェロープベクターとsiRNAとの併用により、歯根膜またはセメント質の機能を抑制する遺伝子のsiRNAを効率よく導入し、その抑制遺伝子のノックダウンにより、歯周組織の再生を促すことにある。上記の目的達成のために、小動物を用い、実験的歯周病モデルにおける、上記再生療法の効果を検証する。近年注目されている遺伝子治療のひとつとして、small interference RNA(siRNA)による遺伝子ノックダウンがありその効果が期待されている。一方、ウィルスの内容物を不活化し、膜相当部のみを使用するエンヴェロープベクターは、導入効率の高さは維持したまま、ウィルスベクターの危険因子を排除した画期的な遺伝子導入ツールである。上記の手法を併用することにより、安全性の向上とともに、遺伝子導入のさらなる効率化を図ることが可能となると思われる。1遺伝子発現の組織特異性の確認申請者がこれまでに行ってきた歯根膜、セメント質の遺伝子比較解析の結果をもとに、In-situ hybridyzationにより、ヘルトビッヒ上皮鞘に特異的に発現する遺伝子を確認した。2エンヴェロープベクターの遺伝子導入効果の確認ベクターの導入効果を検証するために、BMP-2をエンヴェロープベクターに包括し、下顎抜歯窩に導入し、その効果の発現を検索中である。近年注目されている遺伝子治療のひとつとして、small interference RNA(sIRNA)による遺伝子ノックダウンがありその効果が期待されている。1遺伝子発現の組織特異性の確認:申請者がこれまでに行ってきた歯根膜、セメント質の遺伝子比較解析の結果をもとに、In-situ hybridyzationにより、ヘルトビッヒ上皮鞘に特異的に発現する遺伝子を確認した。2エンヴェロープベクターの遺伝子導入効果の確認:ベクターの導入効果を検証するために、BMP-2をエンヴェロープベクターに包括し、下顎抜歯窩に導入し、その効果を抜歯窩の治癒すなわち骨形成を検索することで評価した。軟エックス線写真、マイクロCTなどのエックス線により評価をしたところ、実験群とコントロール群間において必ずしも有意な差を認めなかった。エンヴェロープベクターの導入効率を再評価するため、培養細胞を用いて、その導入効率を既存の遺伝子導入法(燐酸カルシウム法、リポフェクタミン法)と比較した。その結果、エンヴェロープヴェクターの導入効率は他の方法よりも高くなかった。これらの結果から、遺伝子導入法としてIn vivo JET PEIを使用して遺伝子導入を試みることにし、現在準備が整いつつある。

しかしながら、エンヴェロープベクターの導入効果を検証するために、BMP-2をエンヴェロープベクターに包括し、下顎抜歯窩に導入し、その効果を抜歯窩の治癒すなわち骨再生を観察することで評価したところ、必ずしも肯定的な結果が得られなかった。軟エックス線写真、マイクロCTなどのエックス線検査により評価をしたところ、実験群とコントロール群間において必ずしも有意な差を認めなかった。したがって、エンヴェロープベクターの導入効率を再評価するため、培養細胞を用いて、その導入効率を既存の遺伝子導入法である、燐酸カルシウム法、リポフェクタミン法と比較検討した。その結果、エンヴェロープヴェクターの導入効率は他の方法よりも高くなく、むしろ低かった。これらの結果から、エンヴェロープヴェクターの使用による遺伝子導入は、必ずしも効果的でないことが示唆されたため、遺伝子導入の方法から見直しを図り、生体に直接遺伝子を導入する試薬としてIn vivo JET PEIを用いたDirect in vivo gene transferを試みた。本試薬を使用した実験として、骨欠損部にBMP-2の遺伝子導入を行なった。ラットの頭頂骨に直径5mmの骨欠損を形成し、In vivo JET PEIと伴にGFPの遺伝子を単純に注射することで、その遺伝子が周囲組織に導入されることを蛍光顕微鏡によって観察した。同様に、BMP-2の遺伝子を注射したところ、マイクロCTによる評価において、術後早期の段階における骨組織の再生促進が認められた。本研究の結果から、Direct in vivo gene transferの有用性が示唆された。
中国における移民母村社会の変容に関する人類学的研究－福建省福州市を例として－

本研究の目的は、海外移民と村落社会の相互作用の実態、およびそれに伴う移民母村社会の変容の様相を現地社会の視点から明らかにすることである。具体的には、1980年代以降にアメリカへ大量の移民を送り出した村落を調査地とし、現在から過去30年間の間に起きた様々な文化的・社会的変化を明らかにしてきたとともに、彼らにとって海外移住がもつ意味、ひいては漢民族にとって移動とは何かという問題について検討してきた。本年度は中国におけるフィールドワークと共に、彼らの移住先のひとつであるアメリカ・ニューヨーク州において短期調査を実施した。中国へは、村落祭祀が行われる時期や春節に合わせて渡航し、2-3週間にわたって様々な儀礼の参与観察や村落に住む人々を対象にライフストーリーの収集などにあたった。また、ニューヨーク州における短期調査では、調査地村落出身者たちと面談を行い、彼らの生活や同郷会組織に関する調査を行った。本研究の主たる成果は以下のようにまとめられよう。まず、過去30年にわたって大量の人口を外部へ送り出した村落が経験した社会変化とそのコンテクストを、民族誌的手法でもって現地社会の視点から明らかにしたことである。特に、従来の移民母村研究の多くが移住先からの視点でもって研究されてきたことを踏まえると、本研究が提供した事例は現代中国における移民母村研究に一定の貢献を果たせたと考える。また、中国にて暮らす移民経験者やニューヨークにおいて生活する移住者から収集したインタビューからは、彼らにとっての海外移住が少なくとも経済的な利益を得る目的以外にも、中国国内において成功の要件とされる「関係」や「面子」の操作といった煩雑な手続きを飛び越えて成功をつかむための営為でもあったことが明らかになった。これらは現代における漢族の海外移住を考える上で、ひとつの有益な視点を提供することになろう。
宇宙探査用高角度分解能X線望遠鏡基板の開発

本研究目標は、大型望遠鏡に必要な高精度薄板基板の開発である。その研究成果は次の3つに集約される。1.大型望遠鏡に有利な200mm/段の基板成形技術の確立2.基板材質としてマグネシウム合金の使用3.レプリカ技術適用の実証1については、精密加工技術とプレス加工技術を使い、ウオルターI型光学系を再現した2段1体型の薄板基板を国内で初めて製作した。その形状精度は±30μm(p-p値)であり、3のレプリカ法が適用できる範囲である。200mm/段にすること、2段1体にすることで、この基板1枚が従来の鏡基板の4枚分に相当し、基板枚数を大幅に減少させることができる。2については、マグネシウム合金を用いる事で従来のアルミニウム基板に比べ2/3の軽量化となった。実用金属で最も軽量なマグネシムを用いたのは、本研究が初めてである。マグネシウムの加工温度は通常250°C以上であるが、本研究では150°Cの加工温度が最適であるという常識を覆す結果が得られた。3については、100mm長基板(「すざく」衛星)でのレプリカ技術が確立されたことを受け当初の計画を変更し実施した。レプリカ法は基板の鏡面化だけでなく、形状精度の高いマンドレルを使う事で、基板の高形状化もはかれる優れた方法であり、20秒角を実現するには必須である。今回、2段1体型マンドレルを製作し、名古屋大学の協力のもと単層膜のレプリカ実験を行なった。そして、2段1体型(2段合わせて400mm)の大面積レプリカが可能であることを初めて実証した。X線を使った結像性能試験の結果は悪かったが、これは今回製作したマンドレルの形状精度によるところが大きい。本研究で、高精度薄板基板の開発という当初の目標を達成し、レプリカ技術がこの基板に適用できることを実証した。今後、高形状精度のマンドレルが開発されることで、大面積高角度分解能X線望遠鏡が現実のものとなるであろう。(1)薄板基板の製作と評価○高精度金型の製作母線方向で+/-0.5ミクロン、円周方向で+/-2ミクロンの精度をもつ、精密金型を製作した。今回は、プレス時の加工精度を向上させるために、アライメント板を設けた。○薄板基板の製作望遠鏡の軽量化を目的として、基板材料を従来のアルミニウム合金からマグネシウム合金に変更した。さらに、大型望遠鏡用に薄板(0.3mm厚)のサイズを400mmにし、この薄板をWolter型形状にプレス加工した。いくつかの加工条件で試したところ、最も形状精度の良かったものは、形状誤差+/-20ミクロン(p-p)であった。これは、当研究室所有の3次元形状測定装置の精度5ミクロンに近いので、名古屋大学所有の高精度測定機でも測定し、これを確認した。(2)可視光評価システムの構築ならびに試験ニュートン式光学系を逆望遠鏡として用い、可視光平行光線を作るシステムを作成した。光線の大きさはφ450mmであり、これは日本のX線天文衛星「Astro-E2」搭載の望遠鏡の口径よりも大きい。逆望遠鏡の光源にはピンホールを置き、平行度1秒角を到達する事ができる。

また、望遠鏡の光軸を平行光線の方向と一致させるために、回転-スイベルステージを置いた。これにより、回転方向に7秒角,あおり方向に3秒角の精度で光軸をあわせる事ができる。焦点面には、当初X線CCDを可視光用に使用する事を考えていたが、X線CCDは冷却が必要なこと、可視光CCDが安くなった事から可視光CCDを焦点面検出器として考えている。CCDのデモ機を用いて、システムが正常に動作する事を確認した。本研究では、高角度分解能大型望遠鏡を目指した精密望遠鏡基板の開発を行う。この研究の中で本年度は以下の項目を研究計画としてあげた。(1)ハウジングの製作(2)可視光による結像性能の評価(3)基板のコーティングと金蒸着望遠鏡ハウジングとアライメントバーを試作した。まだ、課題はあるものの真円度10μm程度で基板を保持する事ができた。そして、真円度数μmで保持するために必要なハウジングの改良点もいくつか見つける事ができた。一方では、前年度構築した評価システムを改良し、望遠鏡基板の結像性能を評価するシステムを構築した。試作した基板を評価した結果、各基板の性能はHPDで1分角から2分角程度であることがわかった。マグネシウム薄板基板と性能評価システムについては、SPIEの国際学会で発表し、集録としてまとめられている(論文1)。プレス加工後の基板は表面が粗くX線鏡面とは言い難い。基板平面を平滑化するためにコーティング法とレプリカ法がある。計画では、コーティング法を試す予定であったが、研究協力者の協力により、より性能の良いレプリカ法を試す機会を得ている。このレプリカ法は、精密に加工したガラス母型の形状を写し取る方法で、平面の平滑化と形状を一度に得る事が出来る優れた方法である。この方法を試す事ができたのは、基板の形状精度がレプリカ法を試すところまで達成しているからである。レプリカ法では、高精度のガラスマンドレルが必要になるが、この製作を今年度に行った。来年度早々にレプリカ実験を実施する予定である。この結果も含め、研究で得た成果を5月末の国際学会で発表する予定である。本研究では、高角度分解能大型望遠鏡を目指した精密望遠鏡基板の開発を行っている。(1)ハウジングの製作(真円からのズレ5μm以下で基板を保持)(2)レプリカの実施前年度作成した望遠鏡ハウジングでは、内部応力のために加工後の形状の歪みが目視にて確認されていた。この歪みを軽減するために、ハウジング材質を内部応力の少ないものに変え、歪みがほとんど生じないものを製作した。これに、望遠鏡基板を挿入し、基板内側の真円度を測定したところ、真円からのズレ5μm弱で基板を保持することができた。基板表面の平滑化を行なうために、4月と910月の2回、名古屋大学にてレプリカ法を試した(1回目の結果を国際会議にて口頭発表)。2回目のレプリカでは、最適条件の調査を目的に、エポキシ接着剤の厚みを40,50,60,70μmと変化させ、計4種類のレプリカ基板を作った。50μmのものが最も形状精度が高く、形状誤差は母線方向で±1μm(放物面側)、±4μm(放物面側)であった。レプリカ後の基板をハウジングに入れ、宇宙科学研究本部のX線ビームラインにて、結像性能評価試験を行った。その結果、光量が全体の半分になる直径(Half power diameter)は約400秒角であった。
キラルグラフェンナノリボン構造モチーフの合成

グラフェンナノリボン(GNR)は次世代半導体材料として期待さている.高品質なGNRを得るには炭素骨格を自在に制御する原料分子をくみ上げる手法の開発が望まれている.キラル型GNRはリボンの成長軸が六角格子の短軸・長軸と一致しない.このようなGNRの部分構造モチーフ分子を化学合成する手法を確立することで名の炭素材料を自在に得る新学理の創出を目的とした.本課題では主に以下の成果を得た.(1)塩化金触媒を用いる高活性・高選択的な分子内多点環化芳香環構築に成功した.(2)単一の原料でキラル型GNRの構成単位となる分子を設計・合成した.(3)置換基を持たずに可溶化する縮環芳香族分子骨格を見出しした.黒鉛の1層であるグラフェンは金属的ふるまいを示すが,有限幅のリボン状物質であるグラフェンナノリボンは,シリコンを凌駕する電気特性が期待される次世代の半導体材料である.トップダウン的なグラフェンのナノ加工では細線幅は数十nmを下回ることは困難であり,分子細線幅のグラフェンナノリボンを均質な材料として量産するには,有機分子原料から重合するボトムアップ手法による大量合成手法の開拓が切望されている.グラフェンナノリボンの特性は細線幅と構成する六角形格子の方位によっても変化する(カーボンナノチューブと同様にカイラリティと呼称).グラフェンナノリボンの成長軸と炭素の六角形格子の角度を変化させるための分子設計の指針として,本研究課題では1) 2種のモノマー単位を組み合わせ,および2)単一モノマーの成長方向と六角形格子が直交しない分子設計を提案する.グラフェンナノリボンのモノマー材料の化学合成,連結・架橋プロセスを,モデル分子を用いて検討を行い,キラルグラフェンナノリボンのボトムアップ合成の基礎技術の確立を目指す.平成25年度は,1種のモノマー単位でキラルグラフェンナノリボンの構成単位となるジベンゾ[g,p]クリセン誘導体を設計した.カップリング反応や熱解離によるラジカル重合に適した材料として臭素化ジベンゾ[g,p]クリセンの合成を行った.キラルグラフェン部分構造分子の連結・共役系拡張について検討を継続して行っている.グラフェンやカーボンナノチューブなどのナノ炭素材料の構造欠陥として部分的に五員環・七員環が含まれることが知られている.五員環・七員環が辺を共有するアズレン骨格に着目し,アズレンを組み込んだ新規多環式芳香族炭化水素の合成を行った.従来知られていなかった芳香族炭化水素の可溶化原理の可能性を示すT字型炭化水素分子の合成に成功した.グラフェンナノリボン(GNR)は次世代半導体材料として期待さている.高品質なGNRを得るには炭素骨格を自在に制御する原料分子をくみ上げる手法の開発が望まれている.キラル型GNRはリボンの成長軸が六角格子の短軸・長軸と一致しない.このようなGNRの部分構造モチーフ分子を化学合成する手法を確立することで名の炭素材料を自在に得る新学理の創出を目的とした.本課題では主に以下の成果を得た.(1)塩化金触媒を用いる高活性・高選択的な分子内多点環化芳香環構築に成功した.(2)単一の原料でキラル型GNRの構成単位となる分子を設計・合成した.(3)置換基を持たずに可溶化する縮環芳香族分子骨格を見出しした.グラファイトの部分構造であるグラフェンナノリボンは,理論的・実験的側面からシリコンを凌駕する電気特性を示すことが注目されている次世代の半導体材料である.従来は量産に不向きかつ多大な労力が必要なトップダウン手法による作成・評価が行われてきたが,均質な材料を量産し実用化を目指すには化学合成による大量合成手法の開拓が切望されている.グラフェンナノリボンの特性は細線幅と構成する六角形格子の方位によっても変化する(カーボンナノチューブと同様にカイラリティを呼称).グラフェンナノリボンの成長軸と炭素の六角形格子の角度を変化させるための分子設計の指針として,本研究課題では2種のモノマー単位を組み合わせることを提案する.2種のモノマーを組み合わせ,ナノグラフェン材料への変換プロセスをモデル分子を用いて検討を行い,キラルグラフェンナノリボンのボトムアップ合成の基礎技術の確立を目指す.平成24年度は、有機低分子原料として,ハロゲン化縮環芳香族分子原料のモジュール合成、クロスカップリング反応による,2種の縮環分子ユニットを連結したA-B-A型前駆体分子を合成した.化学酸化剤を用いた共役拡張反応の検討において,脱水素縮環化合物の生成を質量分析によって検出している.生成するナノグラフェンモチーフ分子の構造決定と反応効率の改善に取り組んでいる.キラルグラフェンナノリボンの合成原理を実証するための,部分モチーフであるナノグラフェンプレート前駆体分子の合成を行った.パーツ分子であるジヨウ素化縮環分子は,これまでの研究で開発した塩化金触媒を用いる高効率環化反応によって定量的に得ることができる.(1)縮環芳香族分子パーツの合成ジヨウ素化縮環分子群にクロスカップリング反応を用いて二成分からなる前駆体オリゴマー分子A-B-A等を合成する.クロスカップリング反応条件で,重合を防ぎ選択的に3ユニットからなる前駆体分子を合成するため,官能基の1つに高溶解性を付与する置換基を導入した.(2)脱水素環化によるナノグラフェンプレートの合成合成した3ユニットからなる前駆体分子に対して,化学酸化試剤を用いる環化芳香族化反応を検討した.化学酸化によって発生したラジカルカチオン中間体を経由する縮環-環拡張を示唆する化学種を質量分析により観測している.

今後のより4連結・5連結前駆体への展開を計画するにあたり,溶液系での化学酸化に伴う化学酸化試剤の分離を避けるべく,外部エネルギーの印加手法として,金属基板上での熱処理や電子エネルギーの注入に関する予備実験に着手した.(1)A-B-A型ナノグラフェン分子の化学合成・構造決定平成24年度に生成を確認したナノグラフェン分子を単離を行う.単離を行うことで,X線構造解析,NMRにより構造決定を行う.目的とする構造のナノグラフェン分子を単離し,ラマン分光,反射吸収スペクトルと量子化学計算によるスペクトル予測を対応付けることで,有機合成化学的手法での単離精製が困難になることが見込まれるオリゴマーからのナノグラフェン構造体の構造決定手法を検証する.また,A-B'-A,A'-B-A'等の組み合わせによる種々のキラルグラフェンモチーフへ適用可能か検証を行う.(2)熱・電子線エネルギーによる分子変換の検討化学酸化試剤を用いる共役拡張プロセスでは,酸化剤由来の試剤を除く精製操作を避けることができない.この課題を解決すべく,金属基板に堆積させた前駆体分子に対する,熱的・電子エネルギーの印加による分子変換を検討する.金・銀・プラチナ等の金属表面を反応場兼,反射分光測定に適した基板として用いることを計画している.(3)5,6,7員環を含む多環式芳香族炭化水素の創出平成24年の研究の過程で,芳香族性5,6,7員環を持つ炭化水素化合物の合成に成功した.近年,ジグザグエッジ型グラフェンナノリボンの電子豊富な端構造で骨格の5員環・7員環への組み換えが高分解能走査型顕微鏡で観察された.5員環7員環を含む平面π共役分子,曲率を有するπ共役分子の機能素子としての性質は炭素に内在する機能を引き出す手法として着目し,新奇ビルディングブロックとして分子素子の合成と機能開発に取り組む.消耗品として.合成化学実験に必要な試薬類,消耗品としてのガラス器具類を主たる使途に計画している.備品として,熱・電子エネルギーを用いた分子変換に用いるパターン化金属修飾基板作成に用いるグローブボックス装置等を整備する計画である.その他の必要設備は,所属研究室・部局に現有するもので対応可能であり,一部は機器使用料を支出する.研究成果の学会発表を国外1件,国内3件(報告時申込み)で行うための旅費を支出する.
事象関連電位、精神分裂病の遺伝的高危険者における認知機能障害

本研究では、予期、注意、知覚、検索、意志決定、記憶といった認知に関連した大脳活動を反映した誘発電位の一つである事象関連電位と近赤外線分光法を用いて、精神分裂病の遺伝的高危険者における認知機能障害について検討を行った。事象関連電位のうち、特にoddball課題の低頻度目標刺激呈示後300msec前後に出現するP300成分が、精神分裂病の高危険者でも低下し、素質依存性のマーカーとなる可能性が報告されている。今回の事象関連電位解析では、近接する神経細胞が同期した電気活動をするとの仮定のもと、脳内の電気活動の空間的分布を推定するLORETA(low resolution electromagnetic tomography)を用いた。これは、脳内の発生源を求める際、おおよその粗い空間的解像度ではあるが、生理学的に意味のある解析結果の提供ができるとの利点を有している。対象は、18歳から40歳までの精神分裂病者10例(男性8,女性2)と、その同性の同胞10例、性と年齢をマッチさせた健常者10例で、平均年齢は健常者群29.0±3.2歳、精神分裂病群30.0±6.1歳、同胞群28.8±2.4歳であった。被検者は全て右利きで、分裂病者のうち4例は抗精神病薬による治療を受けていた。事象関連電位は、課題として聴覚oddball課題を用い、LORETAにより脳表上6222ポイントの電流密度を求めた。同胞群には、Schizotypal Personality Questionnaire(SPQ)を施行し、SPQ得点とP300成分の相関についても検討した。結果として1.同胞群のP300振幅・潜時は患者群と健常群の中間であったが、同胞群のP300振幅は健常群より有意に低下し、P300潜時は健常群と差がなかった。2.患者とその同胞のペア間での比較では、PzのP300振幅に、正の相関(r=0.70,p<0.05)が認められた。3.同胞群では、FzのP300振幅とSPQ得点との間に負の相関(r=-0.64,P<0.05)が認められた。4.LORETAによるCurrent densityの検討では、左前頭部のP300 current densityは、同胞群では健常者とほぼ同じであったが、患者群では同胞群より側方へ偏位していた。左右側頭部のP300current dencityは、同胞群・患者群とも健常群より減弱していた。近赤外線分光法からみた高危険者の認知機能障害については、現在も検討中であるが、精神分裂病者と同様に、課題負荷に対する脳血流反応性が乏しい可能性がある。今回、特に事象関連電位により精神分裂病者とその同胞での脳内情報処理機能における共通の特徴が、示されたが、精神分裂病の生物学的脆弱性を明らかにしていくことは、将来的な精神分裂病の発症を予防する方法の確立のためにも重要で、今後も更なる検討が必要と思われる。左右側頭部のP300

current dencityは、同胞群・患者群とも健常群より減弱していた。近赤外線分光法からみた高危険者の認知機能障害については、現在も検討中であるが、精神分裂病者と同様に、課題負荷に対する脳血流反応性が乏しい可能性がある。今回、特に事象関連電位により精神分裂病者とその同胞での脳内情報処理機能における共通の特徴が、示されたが、精神分裂病の生物学的脆弱性を明らかにしていくことは、将来的な精神分裂病の発症を予防する方法の確立のためにも重要で、今後も更なる検討が必要と思われる。精神分裂病ではまだその詳細は明らかではないが、遺伝的な要因の関与が広く知られている。事象関連電位は、神経生理学的な認知の指標と考えられるが、精神分裂病においてはP300成分の異常などが同疾患の神経機構の脆弱性を示す生物学的なマーカーとなりうる可能性が指摘されている。従って、P300成分についても遺伝的な影響下で、性状が変化することが予想される。本年度は4名の精神分裂病およびその同胞者について事象関連電位を記録した。事象関連電位の記録方法は低頻度刺激2000Hz,20%、高頻度刺激1000Hz,80%の聴覚オドボール課題を用い、電極はFp1,Fp2,F7,F8,F3,F4,C3,C4,P3,P4,T5,T6,Fz,Cz,Pz,EOG(International 10-20 system)、sampling rate 1000Hz、bandwidth 0.06-120Hzを用いた。精神分裂病は全員未服薬で、病型は妄想型2名、解体型2名であった。妄想型のP300成分は解体型に比して低下しており、それぞれの病型の同胞者では病者と類似の波形上の特徴が認められた。これは遺伝的に規定された認知に関わる脳神経系の構造、機能の類似性に由来しているもののと思われる。同胞では、病者と事象関連電位上の類似性を示すが、発病はしておらず、事象関連電位上の特徴がそのまま精神症状の出現、認知機能障害を示すものではないとも考えられる。引き続き症例を増やすと伴に、近赤外線分光法による検討も行っていく予定である。いくつかの神経生理学的な指標を組みあわせることにより、それぞれの検査における精神分裂病の遺伝的高危険者における認知機能の異常が独立した変化なのか、それとも相互に関連のある脳機能の系統的な変化なのかについて一定の答が得られるものと予想される。本研究では、予期、注意、知覚、検索、意思決定、記憶といった認知に関連した大脳活動を反映した誘発電位の一つである事象関連電位と近赤外線分光法を用いた精神分裂病の遺伝的高危険者における認知機能障害について検討を行った。事象関連電位のうち、特にoddba11課題の低頻度目標刺激呈示後300msec前後に出現するP300成分が、精神分裂病の高危険者でも低下し、素質依存性のマーカーとなる可能性が報告されている。今回の事象関連電位解析では、近接する神経細胞が同期した電気活動をするとの仮定のもと、脳内の電気活動の空間的分布を推定するLORETA(low resolution electromagnetic tomography)を用いた。これは、脳内の発生源を求める際、おおよその粗い空間的解像度ではあるが、生理学的に意味のある解析結果の提供ができるとの利点を有している。対象は、18歳から40歳までの精神分裂病者10例(男性8,女性2)と、その同性の同胞10例、性と年齢をマッチさせた健常者10例で、平均年齢は健常者群29,0±3,2歳、精神分裂病群30,0±6,1歳、同胞群28.8±2.4歳であった。被検者は全て右利きで、分裂病者のうち4例は抗精神病薬による治療を受けていた。
産業イノバーションの生成メカニズム:理論的・記述的・実証的研究

イノベーション研究の基礎理論の開発と実証研究を行った。その成果は著書ならびに論文で出版された。平行して日本企業の10数社の知識経営の事例研究を体系的に分析整理して、知識創造理論の実践の方法論を開発した。2001年度中に出版予定である。さらに、知識創造理論の公共政策ならびに地域的創造への展開を行い、理論的知見と実証研究の蓄積を行った。国際的な知識経営とイノベーションの比較研究については、国際会議ならびにシンポジウムをカリフォルニアとヘルシンキにおいて開催し、引き続きカリフォルニア大学バークレー校イノベーション・組織研究所、ならびにヘルシンキ経済・経営大学の知識・イノベーション研究センターとの共同研究を進行させている。また、企業が独力もしくは他企業との共同のもとで行ってきたイノベーションの具体的なストーリーを描いたケースを蓄積し、「日本企業イノベーション活動のデータベース」構築にむけての作業や「企業内ネットワーク」、「産業エンジニアリングの組織間移動」に関する論文作成も進行中である。本研究は、(a)イノベーションの生成メカニズムに関する理論構築、(b)日本企業の行ってきたイノベーション活動のデータベースの構築、(C)企業内ネットワーク、産業エンジニアの組織間移動に関する国際的実証研究の3つの研究モジュールから構成されている。平成9年度は、(a)の理論構築については主として、野中、西口が担当した。野中は独自の知識創造理論に「場」の概念を統合することによってさらに理論的発展を進めた。暗黙知、形式知の相互転換を基軸とした知識創造プロセスはその知識転換のタイプごとに独特の場が必要になるという議論である。西口は、共生系と搾取系が相互にからまったらせん構造をもつという企業間関係の共生進化モデルを提案した。ともに論文として発表されている。(b)に関しては以下の企業のケースが新たに加えられた。・ボ-イング777の共同開発・カシオ計算機デジタルカメラQV-10開発・すかいら一くの事業構造・ERATOにおける基礎研究開発・スターバックス・通信事業用コンピュータシステムの開発(NTT)(c)については既存文献のレビューが終わり平成10年度に予定している大規模質間票調査への準備段階にある。既存文献レビューを通じてわかったことは、技術者の社会的流動性に関するデータが極めて少ないこと、特に国際比較となると、単なる転職率の比較や定性的なお話程度の比較しかないことであった。平成10年度に実施を予定している質問票の目的は、半導体設計エンジニアの社会的「流動性」を国際比較調査である。ここで「流動性」という場合、企業間の移動だけでなく、部門間異動、専門領域間移動、地理的移動などの移動全てを含む概念としてとらえることとし、異なる種類の移動が相互関係、また背後にある社会経済システムとの関係を明らかにする事を予定している。質問票調査は日本、米国、韓国で行う。本研究は、(a)イノベーションの生成メカニズムに関する理論構築、(b)日本企業の行ってきたイノベーション活動のデータベースの構築、(c)企業内ネットワーク、産業エンジニアの組織間移動に関する国際的実証研究の3つの研究モジュールから構築されている。平成10年度は、(a)の理論構築では各参加者から多様な成果が発表された。野中の知識創造理論と場の理論の融合は一層深化されてCalifornia Management Review誌に発表された。また、西口、米倉、青島もそれぞれ論文をまとめ理論的貢献がはかられた。(b)に関しては新たなケースとして、アイシン精機(株)、ソフトバンク(株)、ヤマト運輸(株)、(株)デジキューブ、ぴあ(株)、(株)デルコンピュータ、(株)グロービス、(株)パソナ、カルチュア・コンビニエンス・クラブ(CCC)が加えられた。(c)については、日本国内で大規模質問票調査が実施された。企業内ネットワークに関する質問票(一部上場企業1000社に配布、275社より回答)では組織形態、組織プロセス、管理形態などの経時的変化を調査し企業内ネットワークの発展状況を明らかにした。現在、英国を中心に欧州各国で実施された同種の調査との比較分析を行っている。一方、産業エンジニアの組織間移動に関する質問票は半導体産業に関連する研究者・技術者5000人に配布、約900人より回答を得て、人材の移動、組織間異動、企業内での機能部門間異動に関連して現在も分析が続けられており従来言われてきた様々なことが反証されたり裏付けられたりしている。来年度は、日米欧韓の国際比較分析調査を進め今年度の成果をさらに展開したい。

本研究は、(a)イノベーションの生成メカニズムに関する理論構築、(b)日本企業で行ってきたイノベーション活動のデータベースの構築、(c)企業内ネットワーク、産業エンジニアの組織間移動に関する国際実証研究の3つの研究モジュールからなる総合的な研究であった。それぞれについて以下のような実績が得られた。(a)の理論構築では各参加者から多様な成果が得られた。中心的な役割を果たした野中は、自らの知識創造理論を場の理論と融合させることによって、組織的知識創造過程の理解を一層深化させた。野中の理論的作業は梅本、ラインメラとの共同の成果でもある。また西口も場の理論という立場から、組織内もしくは組織間のレベルで起きる知識創造のプロセスの理論的理解に貢献した。(b)に関しては以下のようなイノベーションに関する多様なケースが蓄積された。デルコンピュータ、アイシン精機、ソフトバンク、カルチュア・コンビニエンス、ぴあ株式会社、パソナ、ヤマト運輸、デジキューブ、グロービス、オリンパス光学:DIプロジェクト、日亜化学工業、カシオ計算機:QV 10、Shimano,Inc、スターバックスケース、通信事業用コンピューターシステムの開発(c)に関しては、日本国内で大規模質問票調査が実施された。企業間ネットワークに関する質問票では組織形態、組織プロセス、管理携帯などの経時的変化を調査して企業内ネットワークの発展状況を明らかにした。一方、産業エンジニアの組織間移動に関する質問票は半導体産業に関連する研究者・技術者5000人に配布して、企業間移動、地理的移動、専門分野間移動、機能部門間異動、アプリケーション分野間移動など8つの軸に沿って流動性をシステムとして分析した。約35%の人が少なくとも1度は組織間移動の経験がある、移動の多い人はあらゆる軸で移動している、など興味深い結果が得られている。イノベーション研究の基礎理論の開発と実証研究を行った。その成果は著書ならびに論文で出版された。代表的な著書の例としては、平行して日本企業の10数社の知識経営の事例研究を体系的に分析整理して、知識創造理論の実践の方法論を開発した。2001年度中に出版予定である。さらに、知識創造理論の公共政策ならびに地域的創造への展開を行い、理論的知見と実証研究の蓄積を行った。国際的な知識経営とイノベーションの比較研究については、国際会議ならびにシンポジウムをカリフォルニアとヘルシンキにおいて開催し、引き続きカリフォルニア大学バークレー校イノベーション・組織研究所、ならびにヘルシンキ経済・経営大学の知識・イノベーション研究センターとの共同研究を進行させている。また、企業が独力もしくは他企業との共同のもとで行ってきたイノベーションの具体的なストーリーを描いたケースを蓄積し、「日本企業イノベーション活動のデータベース」構築にむけての作業や「企業内ネットワーク」、「産業エンジニアリングの組織間移動」に関する論文作成も進行中である。
緑藻類ロドプシンの光受容-チャネル連関モーダルシフトの分子生理学的研究

【背景】生物はさまざまな方法で光を感知しており、古細菌型ロドプシンファミリータンパク質は光トランスデューサー分子の代表的なものである。7回膜貫通領域を有するオプシンタンパク質の7番目の膜貫通領域に、レチナールがシッフ塩基結合した共通の構造が、多くの生物に認められている。チャネルロドプシンは、光受容のオン・オフによってイオンチャネルのゲートを開閉するので、モーダルシフトの好例である。クラミドモナスにおいては、チャネルロドプシン1(ChR1)と2(ChR2)の2種類が報告されている。【目的】前年度までの研究から、クラミドモナスのロドプシンにおいて、イオン透過性の制御には、第2-3膜貫通領域に特異的に保存されているグルタミン酸の関与が示唆される。これを単一アミノ酸残基のレベルで同定することを目的とした。【方法】ChR2およびChRWR(ChR2の第1-5膜貫通領域をChR1構造に置き換えたキメラ)の第2-3膜貫通領域のリンカーに様々に点変異を導入した哺乳類細胞発現用プラスミドベクターを作製し、ヒト胎児腎臓細胞由来のHEK293細胞に発現させた。ホールセルパッチクランプ下に光電流を計測し、コンダクタンスを比較した。【結果および考察】第2-3膜貫通領域のリンカーに、イオン透過性を制御しているグルタミン酸残基の存在が示唆された。単一アミノ酸レベルにおいては、Glu97(ChR2)/Glu136(ChRWR)およびGlu101(ChR2)/Glu140(ChRWR)の関与が示唆された。この結果、チャネルロドプシンにおいては、第2-3膜貫通領域のリンカーに特異的に保存されているグルタミン酸が、チャネルのポア構造と機能に関与していることが示唆された。単細胞緑藻類クラミドモナスのチャネルロドプシン類は、光受容がイオンチャネルゲート機能と協関している特異性があるので、セルセンサーのモーダルシフトの分子機構解明のモデルとして優れている。前年度までの研究を発展させ、チャネルロドプシンが光情報を電気的信号に変換するメカニズムを以下のように解明した。(1)チャネルロドプシン1の第6膜貫通ドメインをチャネルロドプシンの相同配列で置き換えることにより、以下の性質の光電流を計測した:(1)チャネルロドプシン1と同様の活動スペクトル、(2)アンサンブルコンダクタンスの増大。すなわち、第6膜貫通ドメインがアンサンブルコンダクタンスに関与している構造であること、第7膜貫通ドメインが活動スペクトルに関与している構造であることが示唆された。さらに詳細に検証したところ、第7膜貫通ドメインのN-末サブドメインに活性化スペクトルに関与している構造が同定された。すなわち、第1-5膜貫通ドメインがチャネルロドプシン1、第6膜貫通ドメインがチャネルロドプシン2、第7膜貫通ドメインのN-末サブドメインがチャネルロドプシン1、C-末サブドメインがチャネルロドプシン2に由来するキメラタンパク質(チャネルロドプシン・グリーンレシーバー)は、チャネルロドプシン1と同様の活動スペクトルを有する大きな光電流を示した。また、脱感作がほとんどない、ON, OFFの時定数が小さいなどの点において、神経細胞のオプトジェネティクス光駆動に最適化されていた。
ストレス脆弱動物におけるストレスの少ない運動条件とその神経基盤の解明

本研究はストレス脆弱性が高いBALB/cマウスにとってストレスの少ない運動条件の解明を目指す。2018年度は「トレッドミル走運動(TR)が運動強度とは無関係にBALB/cマウスのストレス反応を惹起する」という仮説の検証を行なった(研究課題1)。健常動物では、乳酸閾値(LT)の存在が確認されており、LT未満を低強度、LT以上を高強度の運動と定義すること、高強度運動ではストレスの起点である視床下部室傍核が活性化され、副腎皮質からのコルチコステロン(Cort)分泌が促進することが報告されている(Soyaら、2007)。そこで本研究でも、LTを基準とした低強度(<LT)および高強度(>LT)のTRがBALB/cマウスの血中Cort濃度や脳神経活動に与える影響を検討することとした。実験2「低・高強度の固定負荷TRが血中Cort濃度と脳神経活動に与える影響の検討」:頸静脈カニュレーション留置術を施したBALB/cマウスを安静群、低強度運動(<LT, 10 m/min, LIE)群、高強度運動(>LT, 30 m/min, HIE)群の3群に分けた(各群n=9)。採血後、30分間の安静またはLIE、HIEを行い、直後および60分後に再び採血を行なった。HIE群でのみ運動直後に血中乳酸値が有意に上昇し、60分後には安静群と同レベルまで回復した。血中Cort濃度と脳神経活動の変化は現在解析中である。当初は、頸静脈カニュレーション留置術を行わずに、運動の前と直後、60分後の3点でn=7-8程度の個体から屠殺・採血を行う予定であった。しかしながら、同一個体での連続採血を可能にし、さらにマウスの使用頭数を削減するために、カニュレーション留置術を導入して実験を行うことにした。ラットでの頸静脈カニュレーション留置術の経験はあったが、マウスでは未経験であったために方法の確立に時間を要した。また2018年9月6日の北海道胆振東部地震により、進行・計画中の実験系の一時停止または延期・中止が余儀なくされるなど、地震に伴う時間のロス等も影響して、計画より進行がやや遅れた。計画の遅延はあったものの、頸静脈カニュレーション留置術の導入成功によって同一個体で血中乳酸値やホルモン濃度の継時的変化の検討が可能になり、実験1ではBALB/cマウスのLTがC57BL/6マウスと同様に20 m/min付近に存在することが確かめられた。これはストレスに脆弱なBALB/cマウスが一般的な動物と同等の有酸素運動能力を有することを示唆する興味深い知見である。<低・高強度の固定負荷TRがBALB/cマウスの血中Cort濃度と脳神経活動に与える影響の検討:研究課題1>前述の通り、現在、実験2の血中乳酸値変化の検討まで終了し、解析用サンプル(血液、脳組織)の準備は完了している。そのため、今後はこれらのサンプルを用い、RIA法による血中Cort濃度の測定と、IHCによる脳各部位のc-fos(神経活動マーカー)陽性細胞数の変化検討を速やかに進めていき、TRが運動強度とは無関係にBALB/cマウスのストレス反応を惹起するかどうかを明らかにする。いずれも解析に必要な試薬、機器、プロトコルは揃っているため、速やかに実験を進めることができる。<自発的輪回し運動(WR)がBALB/cマウスの血中Cort濃度と脳神経活動に与える影響の検討:研究課題2>研究課題1と同様に、頸静脈カニュレーション留置術を施したBALB/cマウスを用いて、運動の有無による血中Cort濃度と脳神経活動の変化を検討し、WRがBALB/cマウスにとってストレスの少ない運動条件となるかどうかを明らかにする予定である。2018年度中にWRの導入は完了しており、解析手法は研究課題1と同様であるため、速やかに実験を進めことができる。2019年度は以上の課題遂行を目指す。また実験が順調に進行すれば、薬理的な実験も進めていく予定である。

採血後、30分間の安静またはLIE、HIEを行い、直後および60分後に再び採血を行なった。HIE群でのみ運動直後に血中乳酸値が有意に上昇し、60分後には安静群と同レベルまで回復した。血中Cort濃度と脳神経活動の変化は現在解析中である。当初は、頸静脈カニュレーション留置術を行わずに、運動の前と直後、60分後の3点でn=7-8程度の個体から屠殺・採血を行う予定であった。しかしながら、同一個体での連続採血を可能にし、さらにマウスの使用頭数を削減するために、カニュレーション留置術を導入して実験を行うことにした。ラットでの頸静脈カニュレーション留置術の経験はあったが、マウスでは未経験であったために方法の確立に時間を要した。また2018年9月6日の北海道胆振東部地震により、進行・計画中の実験系の一時停止または延期・中止が余儀なくされるなど、地震に伴う時間のロス等も影響して、計画より進行がやや遅れた。計画の遅延はあったものの、頸静脈カニュレーション留置術の導入成功によって同一個体で血中乳酸値やホルモン濃度の継時的変化の検討が可能になり、実験1ではBALB/cマウスのLTがC57BL/6マウスと同様に20 m/min付近に存在することが確かめられた。これはストレスに脆弱なBALB/cマウスが一般的な動物と同等の有酸素運動能力を有することを示唆する興味深い知見である。<低・高強度の固定負荷TRがBALB/cマウスの血中Cort濃度と脳神経活動に与える影響の検討:研究課題1>前述の通り、現在、実験2の血中乳酸値変化の検討まで終了し、解析用サンプル(血液、脳組織)の準備は完了している。そのため、今後はこれらのサンプルを用い、RIA法による血中Cort濃度の測定と、IHCによる脳各部位のc-fos(神経活動マーカー)陽性細胞数の変化検討を速やかに進めていき、TRが運動強度とは無関係にBALB/cマウスのストレス反応を惹起するかどうかを明らかにする。いずれも解析に必要な試薬、機器、プロトコルは揃っているため、速やかに実験を進めることができる。<自発的輪回し運動(WR)がBALB/cマウスの血中Cort濃度と脳神経活動に与える影響の検討:研究課題2>研究課題1と同様に、頸静脈カニュレーション留置術を施したBALB/cマウスを用いて、運動の有無による血中Cort濃度と脳神経活動の変化を検討し、WRがBALB/cマウスにとってストレスの少ない運動条件となるかどうかを明らかにする予定である。2018年度中にWRの導入は完了しており、解析手法は研究課題1と同様であるため、速やかに実験を進めことができる。2019年度は以上の課題遂行を目指す。また実験が順調に進行すれば、薬理的な実験も進めていく予定である。2018年9月7-9日の第73回日本体力医学会大会で研究発表を予定していたが(登録番号:10302)、大会前日の9月6日に発生した北海道胆振東部地震のため発表と参加ができなくなった。そこで、同内容を2019年7月25-28日のNeuro2019で改めて発表することとし、それにかかる旅費として10万円程度を繰り越すことにした。