hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リモートセンシング手法に基づく山岳地帯の高精度な蒸発散推定モデルの開発とその適用

決定されたα値はそれぞれ0.941.10の範囲にあり、平均値は1.01であることが初めて明らかにした。この研究成果は、「Estimation of land-surface evaporation at fourforest sites across Japan with the newnonlinear complementary method」と言う論文として、ネイチャー系の国際誌であるScientific Reports誌に掲載された。本研究は、これまで開発した複雑な地形に適した蒸発散モデルの精緻化と検証を行い、標高、傾斜、傾向など地形要因の影響評価を行うことを目的とする。そのため、当初の年度計画では、下記の三つの目標を立てた。即ち、(1)モデルを精緻化するため、気温と地表面温度の関係について検討し、地表面温度から気温の推定方法を開発すること;(2)モデルを検証するため、中国科学院農業資源研究センターと共同で行っている山地生態観測サイトでの観測データを収集すること;(3)既存のモデルを比較することで、モデルの特徴および空間的な再現性について評価することであった。これらの設定目標を予定通り達成した後に、さらに日本各地の山地森林地帯の4地点で渦相関法による観測した蒸発散データも収集し、モデルを検証した。その研究成果は、下記の論文をまとめ、ネイチャー系の国際誌であるScientific Reports誌に掲載された。本研究は、複雑な地形に適した新たなETモデルの開発、およびその精緻化と精度検証を行い、最終的に、土地利用変化の影響評価を目的とした。これまでは、Bouchetが提案した線形型補完法をベースに、Brutsaertが物理過程を考慮されて改良した非線形型補完法とPriestley-Taylor式とPenman式を組み合わせることによって、ETモデルの精緻化を行った。また、日本国内の山地森林観測サイトの4地点で渦相関法による観測されたデータを用いてモデルの精度検証も行った。今年度では、これまで開発されたETモデルを用いて土地利用変化の影響評価を行うため、中国科学院農業資源研究センターと共同で、中国北部の太行山山地生態系実験場で観測した日射量、気温、表面温度、湿度、降水量などの気象・水文データを入手し、モデルに導入した。また、Google Earthの画像データと現場調査を組み合わせることで、研究対象となる太行山山地生態系実験場が所在する小流域において土地利用類型を分類し、これに基づいて土地利用類型毎の蒸発散量の経年変化を推定した。その結果、季節的な違いがあるが、年間の総量から見ると、農地からの蒸発散が最も多く、その次、林地、果樹園、灌木、そして草地の順で段々小さくなっていることが分かった。まず、前年度で開発したモデルの適用範囲を制限する要因の一つ、気温と地表面温度の関係について検討し、LANDSAT8などのリモートセンシングデータを用いた気温の推定方法を開発する。また、中国科学院農業資源研究センターと共同で、山地生態系における渦相関法による観測された蒸発散データおよび南北斜面の気象データを収集し、モデルを精緻化し、精度検証を強化する。
分子内ジスルフィド結合を還元した卵白アルブミンの界面特性の解析

タンパク質分子の安定性とその界面特性の関連性を明らかにする目的で、分子内SS結合を切断して分子構造を不安定化した還元型卵白アルブミンの泡沫および乳化特性について、天然型の場合と比較・検討した。得られた結果は次の通りである。1.泡沫特性について形成された泡沫を光学顕微鏡で観察したところ還元型では天然型の場合に比べて液層の厚みが顕著に薄かった。泡沫密度を測定したところ、いずれのタンパク質濃度においても還元型は天然型の約半分の値しかなかった。従って、還元型にすることで卵白アルブミンの起泡性は著しく上昇するが、形成される泡沫の性質も異なることが明らかになった。2.乳化特性について油への吸着量・吸着速度に大きな違いは認められず、形成された乳化物は天然型・還元型ともほとんど同じ性質(粒径)であった。乳化のモデル系の実験としてポリスチレン粒子への吸着実験も試みた。還元したものは単位表面積あたりのタンパク質吸着量にして天然型の約2倍の値を示した。しかしながら、吸着させた卵白アルブミンのプロテアーゼ消化性は天然型と還元型に大きな違いは認められなかった。以上、還元型と天然型の比較を行ったが、起泡性では著しい差が認められたのに対して、乳化性では大きな影響は認められなかった。従って、いずれの界面に対してもタンパク質の吸着現象が起こるが、泡沫および乳化の両界面活性(食品機能特性)発現に必要なタンパク質に求められる条件は異なることを明示できた。
慢性期脊髄障害における再髄鞘化誘導療法に関する研究

脊髄損傷後の再髄鞘化促進は、損傷脊髄の機能回復に向けた重要な治療戦略のひとつである。再髄鞘化を促進するためには、オリゴデンドロサイトの前駆細胞を活性化し、その増殖、分化、成熟を促進する必要があるが、この過程の分子メカニズムは未だ不明な点も多い。本研究では、チャージ症候群の原因遺伝子として知られているクロマチン再構成因子Chd7が、転写因子Sox2と協調して働き、脊髄損傷後の前駆細胞の活性化を制御することを明らかにした。研究の初年度は脱髄モデルの作成と再髄鞘化の評価系の確立に主眼を置いて計画を進めた。脱髄モデルとして、カプリゾン投与による脱髄誘発モデルと脊髄圧挫損傷モデルを選択し、これらのモデル系を確立した。これらの脱髄モデルマウスにおいて、免疫組織染色により反応性の前駆細胞を正確に捉えるために各種抗体を慎重に検討した。また、再髄鞘化の評価系を確立するために、様々な成熟オリゴデンドロサイトマーカーに対する抗体も検討した。これにより、脱髄モデルマウスにおけるオリゴデンドロサイト系譜の細胞の動態を検討することができるようになった。その結果、Sox10陽性で同定されるオリゴデンドロサイト前駆細胞の中にも発現する転写因子は均一ではなく、この前駆細胞が不均一な集団であることを示唆する結果が得られた。こうした前駆細胞の解析をさらに進めるため、前駆細胞をラベルするのに適した、PDGFR-CreERT2と蛍光レポーターマウスの準備を行った。計画では前駆細胞の単離解析には磁気ビーズ法を計画していたが、研究室にて、フローサイトメーターを用いたより正確な細胞ソーティングが可能になったことを受け、神経組織からのソーティングの条件検討を行った。今後、この実験系を用いて前駆細胞を単離し、特に転写因子やエピジェネティック制御因子に着目してその遺伝子発現変化を解析する予定である。これにより、脱髄病変における前駆細胞の新たな動態が明らかにされることが期待される。髄鞘はニューロンを取り囲むことで活動電位伝播を促進し、またニューロンの軸索の安定性にも寄与している。この髄鞘を形成している細胞がオリゴデンドロサイトであり、脊髄損傷や、多発性硬化症などの脱髄変性疾患では、髄鞘が破壊される。これらの病態を改善するためには、この破壊された髄鞘を再生することが必須である。再髄鞘化を促進するには、オリゴデンドロサイトの前駆細胞を適切に活性化し、分化、成熟させることが必要であるが、その分子メカニズムや、脱髄病変における前駆細胞の動態に関しては未だ不明な点が多い。本研究では、脱髄病変における前駆細胞の動態を明らかにするために、カプリゾン投与による脱髄誘発モデルと脊髄圧挫損傷モデルを用いた。さらに、前駆細胞をラベルし、単離解析できるようPDGFR-CreERT2;CAG-CAT-EGFPマウスを用いて脱髄モデルを作製し、前駆細胞の動態を観察した。その結果、脊髄圧挫損傷モデルマウスの損傷脊髄において、活性化されたオリゴデンドロサイト前駆細胞で発現する新しいエピジェネティック制御因子を見出した。免疫組織染色により、この因子の発現パターンを詳細に解析したところ、活性化された前駆細胞に加えて、分化しているオリゴデンドロサイトにも発現していることが明らかとなった。このことから、この因子は前駆細胞の活性化や増殖、オリゴデンドロサイトへの分化を制御している可能性が考えられた。これを検討するために、オリゴデンドロサイトへの分化能をもつ神経幹細胞において、この因子をノックダウンしたところ、顕著なオリゴデンドロサイト分化の抑制が観察された。この結果より、このエピジェネティック制御因子はオリゴデンドロサイト分化を制御することが示唆された。今後、この因子の分化制御メカニズムや、再髄鞘化に対する必要性を検討する予定である。実験に必要な遺伝子改変マウスの導入とその解析は順調に進んでいる。再髄鞘化についての観察結果から新規の制御因子をピックアップし、その機能解析についてすでに培養細胞レベルで髄鞘形成に重要であることを示唆する結果を得ている。髄鞘は神経軸索を取り囲むことで活動電位伝搬を促進し、また軸索の安定性に寄与しており、その傷害は脱髄疾患などの変性疾患のみならず、脊髄損傷や頸椎症性脊髄症でも報告されている。脱髄病変の回復には、髄鞘形成細胞であるオリゴデンドロサイトによる再髄鞘化が必要であると考えられているが、再髄鞘化を促進する有効な治療法はない。オリゴデンドロサイトは発生期にその前駆細胞(以下、OPC)から生まれ、成熟し髄鞘を形成する。成体においても一部のOPCは残存し、少なくとも齧歯類では恒常的にOPCからのオリゴデンドロサイト産生が観察されている。このOPCは脊髄損傷などの組織傷害に反応して活性化され、増殖を経て再髄鞘化に寄与することが知られている。このことから、OPCの活性化および増殖促進、その後の髄鞘化促進は、脊髄損傷の機能回復に対する治療戦略の一つとなり得る。しかし、損傷後OPCが活性化し再髄鞘化に至る過程は未だ不明な点が多い。本研究では、チャージ症候群の原因遺伝子として知られているクロマチン再構成因子Chd7が脊髄損傷後のOPCの活性化を制御することを明らかにした。Chd7は成体脊髄においてOPCで発現し、脊髄損傷後、その発現はSox2の発現とともに増加した。OPC特異的Chd7

欠損マウスの損傷脊髄での解析や、培養OPCにおけるChd7のノックダウン実験により、Chd7はOPCの増殖、分化、再髄鞘化に必要であることが明らかとなった。また、培養OPCにおけるSox2のノックダウン実験により、Sox2はOPCの増殖に必要であることが示された。さらに、培養OPCにおいてChd7とSox2は直接相互作用した。これらの結果より、Chd7とSox2はOPCで複合体を形成して協調して働き、損傷後のOPCの増殖に関与していることが示唆された。脊髄損傷後の再髄鞘化促進は、損傷脊髄の機能回復に向けた重要な治療戦略のひとつである。再髄鞘化を促進するためには、オリゴデンドロサイトの前駆細胞を活性化し、その増殖、分化、成熟を促進する必要があるが、この過程の分子メカニズムは未だ不明な点も多い。本研究では、チャージ症候群の原因遺伝子として知られているクロマチン再構成因子Chd7が、転写因子Sox2と協調して働き、脊髄損傷後の前駆細胞の活性化を制御することを明らかにした。組織学的解析については各種抗体の検討が充分行われ、信頼性の高いデータが得られている。また本研究の中心となるオリゴデンドロサイト前駆細胞を同定するSox10による解析も順調に進み、多様性に関する初期知見が得られている。さらに、当初の予定では導入が困難と考えられていたPDGFR-Creマウスを使ったリポーターシステムが利用可能となったことで、予定していた磁気ビーズ法よりもさらに選択的にオリゴデンドロサイト前駆細胞を選択的に解析することが可能となり、正確なデータを取得できる体制が整った。引き続き、モデル動物を中心とした解析を行い、H28年度は着目するエピジェネティクス関連分子の機能解析を中心に行い、慢性期の再髄鞘化モデルまで踏み込んだ解析を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。リハビリテーション医学初年度から検討している、PDGFR-CreERT2と蛍光レポーターマウスを用いて前駆細胞をラベルし、ソーティングしてその前駆細胞を単離解析する実験系を確立する予定である。この実験系を用いて、脱髄病変における前駆細胞の動態や、その多様性を検討することを予定している。研究計画段階では非対称性を検討するためにFucciトランスジェニックマウスの導入を予定していたが、海外からの論文報告により、再髄鞘化過程でオリゴデンドロサイト前駆細胞が非対称性分裂をすること自体は、ほぼ自明となった。これを受け、本研究ではさらに踏み込んで転写因子発現、エピジェネティクス制御による細胞機能の多様性メカニズムを検討していく。そのために、今年度は、カプリゾン投与による脱髄誘発モデルや脊髄圧挫損傷モデルマウスからラベルした前駆細胞を単離し、転写因子やエピジェネティック制御因子の遺伝子発現変化を解析する予定である。また、慢性期の再髄鞘化のモデルとなる、複数回のカプリゾン脱髄誘導について、動物実験系の整備を進める。年度末に予定していた遺伝子改変マウスの解析が、マウスの出生ペースの遅れから数がそろわず来年度に実施することになった。それに伴い、消耗品関連費用を次年度に繰り越した。動物実験において解析に用いる遺伝子改変マウスの導入・飼育時期が遅くなり、その分の解析を次年度に行うこととなったため。予定通りの実験を行い、消耗品費用として使用する予定である。
数学的リテラシー育成のためのカリキュラム開発に向けた基礎的研究

本研究では,キーコンセプトである数学的リテラシーの捉え方を明確にし,その視点から数学教育カリキュラムの内容を批判的に考察し,関数領域そしてその他の領域との関わりについての課題を明確にした。それは,これまでの「関数」は数学的な構造の探究が強調される一方で,関数の応用的な側面が弱い,と概略まとめられる。他領域との関わりにおいても,その数学的な系統だけではなく,方法としての関数という視点から他領域との関わりを考慮する必要性を明確にしている。また,これらの課題に対して,本研究では「数学的モデル化」の捉え方を拡張した上で,それを初等教育算数から中等教育数学までのカリキュラム構成の軸として位置づけた。本研究の目的は,数学的リテラシーの育成という視座から,主として算数・数学科における「関数」に関わる領域に着目し,現行カリキュラムの目標・内容・方法に関する課題を同定し,その課題解決に向けた方策を探ることである。初年度となる平成24年度は,数学的リテラシーという視点から,数学教育のカリキュラムの内容を批判的に考察し,関数領域そしてその他の領域との関わり方を考察することを中心に研究を行った。また,本研究のキー・コンセプトである「数学的リテラシー」の捉え方についても改めて考察をおこなった。24年度は論文を1編ま,また学会発表を2回おこなうことで研究成果をまとめている。最終年度となる平成25年度は,前年度までに明らかにした課題の解決を含めた,カリキュラムの構成に関する研究をおこなった。研究成果として,数学的モデル化と関数との整合的関係に基づき,初等教育算数から中等教育数学までのカリキュラム構成の軸として,数学的モデル化を位置づけることができた。数学的モデル化の捉え方を拡張し,それによって初等から中等におけるすべての算数・数学的活動を「数学的モデル化」として捉えなおすことができた。25年度は論文を1編,学会発表を2回おこなうことで研究成果をまとめている。これらの研究は,個人研究を中心におこなったが,その一方で研究協力者(小学校・中学校教員・大学院生)と研究会合を開き議論したり,他大学の専門家に助言を求めるなどし,研究の進展を目指した。また小学校および中学校で実践をおこない,実践的側面からの検討もおこなっている。本研究成果は,今日的な数学教育カリキュラムの動向,すなわち数学カリキュラムを方法・能力といった視点から強調するという動向に対応するものであり,それを方法・能力の側面だけではなく,内容と関連付けている点に重要性・意義があると考える。本科研の目的は,数学的リテラシーの育成という視座から,主として算数・数学科における「関数」に関わる領域に着目し,現行カリキュラムの目標・内容・方法に関する課題を同定し,その課題解決に向けた方策を探ることである。また,本研究のキー・コンセプトである「数学的リテラシー」の捉え方について,フランスの数学教授学者Chevallarardの論考をもとに考察し,数学的リテラシーという概念そのものについても,改めて考察をおこなった。また,附属中学校において関数の実践を観察し,授業の分析をおこなっている。研究の成果として,代数・幾何領域という数学の構造的探究の側面が強い領域と,統計などの現実世界との関わりが強い領域との接続をおこなう上で重要であること,そして,現状では関数領域は構造的探究の側面が強く,応用的な側面が弱いことが明確になった。また,数学的リテラシーは「活用力」といった矮小化された捉え方がなされうるが,このような数学的リテラシーの捉え方を批判的に考察し,数学教育の目的・目標を改めて議論する必要性をまとめた。本年度は雑誌論文を1編まとめ,また学会発表を2回おこない,これまでの研究成果をまとめている。本科研は,2年間の研究プロセスを3段階で計画しており,初年度となる平成24年度は,「第1段階:数学的リテラシーという視座からの関数領域のあり方の考察」,「第2段階:関数領域の課題の同定」を計画していた。この研究計画に対して,個人研究,研究協力者(小学校・中学校教員・大学院生)との研究会合,附属学校における授業観察・分析をおこなうことで,研究をおこなった。また,研究の進行状況に応じて,数学的リテラシー研究の専門家に助言を求めることもおこなった。第1段階の研究成果として,数学的リテラシーの捉え方を再考し,カリキュラムの内容領域の関係を明確にした「数学的リテラシーの捉え方に関する一考察:Chevallardの論考から」を標題とする論考を,日本数学教育学会誌『第45回数学教育論文発表会論文集』に論文として投稿し受理されている。

また,第2段階の研究成果として,数学的リテラシーという視点から,関数領域の課題を明確にした「数学的リテラシーという視点からみた関数領域のあり方に関する基礎的研究:関数領域の単元構成上の課題に着目して」を標題とする論考を,全国数学教育学会第36回研究発表会にて口頭発表している。さらに,主として第1段階に関わる数学的リテラシーの捉え方を,応用数学という視点から考察した「数学的リテラシーの捉え方に関する基礎的研究:「文化的手ほどき」としての数学的リテラシー」を標題とする論考を,全国数学教育学会第37回研究発表会にて口頭発表している。以上のように,研究計画に示した研究プロセスの第1段階および第2段階は概ね計画通り進行していると考える。平成25年度は,研究計画の最終段階として,「第3段階:カリキュラム構成原理の構築」をおこなう。これまでに同定した課題を解決するための方策として,関数領域における数学的リテラシー育成のためのカリキュラム構成原理を構築する。そのための研究方法として,個人研究を中心としながら,研究協力者(小学校・中学校教員・大学院生)との研究会合,附属学校での授業実践・観察によって,原理構築においては理論的に,その検討において実践的に研究をおこなう。また,研究の進行状況に応じて,数学的リテラシー研究の専門家に助言を求めることも考えている。研究の成果は国内の学会で発表し,2年間の研究成果をまとめて,学会誌に論文を投稿することを考えている。本研究の成果を国内の学会で発表するための旅費として,そして,数学的リテラシー研究の専門家の助言をいただくことを目的とする研究打合わせのための旅費として研究費を活用したいと考えている。また,理論的考察をおこなうための研究関連書籍等の購入に対して研究費を活用したいと考えている。
高分子融液の基板への展開挙動の分子鎖レベルAFM観察

イソタクチックポリメタクリル酸メチル(it-PMMA)/PMMAオリゴマーの混合融液がマイカに高湿度下で展開する様子を原子間力顕微鏡(AFM)を用いてin situ、実時間観察した。まず、巨視的な液滴の展開挙動を検討し、液滴が時間と伴に減少しマイカ上に展開することがわかった。また、その展開速度は湿度に大きく影響を受け、高湿度の方が速く展開することがわかった。厚みが薄く、軟らかいプレカーサーフィルムはAFMで直接観察することはできないが、液滴の体積減少からプレカーサーフィルムの膜厚を仮定し、プレカーサーフィルムの展開速度を評価した。その結果を元に、展開しているプレカーサーフィルムを観察したところ、マトリックス相のPMMAオリゴマー分子は観察できないが、混合融液に少量可溶化させたit-PMMAポリマーが活発に流動する様子を観察することに成功した。これは、柔軟な高分子鎖が展開する様子を分子レベルで観察した初めての例である。it-PMMA分子は、マトリックスのオリゴマーによって流動方向に分子の形を変え、流動しており、その展開速度は、マトリックスのオリゴマーの展開速度の1/30程度であった。今後、分子の変形の様子を詳細に解析すること、液滴の展開速度は湿度に大きく依存するため、湿度を変化させて挙動を観察すること、さらにit-PMMAの分子量を変化させて検討を行うことで、高分子の展開挙動を分子レベルでより明確化できるものと期待される。it-PMMA/PMMAオリゴマーの混合融液がマイカに高湿度下で展開する様子をAFMを用いて観察し、プレカーサー中を流れるit-PMMAポリマーを分子レベルで観察することに成功したこと。これは、柔軟な高分子鎖が流動する様子を初めて分子レベルで観察したものである。様々な湿度における液滴の展開挙動、プレカーサー中でのit-PMMAポリマーの展開挙動を観察し、高分子の基板上での展開挙動を明らかにする。また、it-PMMAの分子量を変化させた場合の挙動変化についても検討を行う。
ペプチドゲルを足場とした細胞三次元培養と細胞外pH環境の蛍光イメージング法の確立

両親媒性に設計した自己組織化ペプチドu(FFiK)2がβ-シート構造を形成してナノファイバーへと自己組織化し、中性条件下で透明なヒドロゲルを形成することを明らかにした。またu(FFiK)2は細胞培養に用いる培地でもヒドロゲルを形成でき、HeLa細胞およびHEK293細胞をゲル内に分散させることに成功した。次に、シート状に成型したu(FFiK)2ゲル上で、HEK293細胞、HeLa細胞、HepG2細胞、MCF7細胞、HT-29細胞などさまざまな細胞が培養可能であることを明らかにした。また、ファイバー状に成型したペプチドゲル上でHEK293細胞およびHeLa細胞を立体的に培養できることを見出した。細胞外にはpHや温度、成長因子や情報伝達物質などの解析の対象とすべきさまざまな要因や生命現象が存在すると考えられるが、そのための手法は確立されていなかった。本研究では、細胞を三次元的に培養し、三次元培養における細胞外環境をリアルタイムにイメージングするための手法を新たに開発することを目的として、自己組織化ペプチドゲルを創製し、細胞の三次元培養へ展開し、三次元培養環境における細胞外pHのリアルタイム蛍光イメージングを行うことによりモデルシステムの確立を行うこととした。本年度は、これまでの申請者らの知見に基づいて両親媒性の自己組織化ペプチドを設計・合成し、それらの自己組織化能を評価した。円二色性スペクトル測定および透過型電子顕微鏡観察の結果、合成したペプチドはすべてβ-シート構造を形成してナノファイバーへと自己組織化することを明らかにすることができた。また、ゲル化試験の結果、自己組織化ペプチドu(FFiK)2は中性条件下で透明なヒドロゲルを形成し、0.1wt%という低濃度でもヒドロゲルを形成できることがわかった。さらに、u(FFiK)2は細胞培養に用いる培地でもヒドロゲルを形成できることを確認した。次に、細胞の三次元培養に向けてHeLa細胞およびHEK293細胞の培養試験を行った結果、u(FFiK)2ゲル内に毒性を示すことなくHeLa細胞およびHEK293細胞を分散することができた。また、培地成分がゲル内に十分拡散し、いずれの細胞も培養できることを見出した。以上より、細胞の三次元培養を行うための基盤を確立することができた。平成27年度は自己組織化ペプチドの合成と機能評価および細胞培養とpHイメージングに向けたゲル環境の解析を計画していた。自己組織化ペプチドの合成と機能評価については、機能ユニットを導入した自己組織化ペプチドの共組織化実験を除いて、ほぼ研究計画通りに遂行することができた。機能ユニットを導入した自己組織化ペプチド誘導体の合成は終了しており、共組織化実験については現在進行している段階である。また、平成28年度に計画していた自己組織化ペプチドゲルの細胞培養への適用性を検証すること平成27年度に優先して行ったため、ゲル環境の解析については予定を繰り下げて現在検討中の段階である。細胞の三次元培養については平成28年度に計画していたが、予備実験により良好な結果が得られることが予想されたため、平成27年度に繰り上げて検討を行った。その結果、平成28年度の実験計画の一部を達成することができた。以上のことから、研究課題の遂行に向けておおむね順調に計画を進めることができた。前年度に、両親媒性に設計した自己組織化ペプチドu(FFiK)2がβ-シート構造を形成してナノファイバーへと自己組織化し、中性条件下で透明なヒドロゲルを形成することを明らかにした。本年度は、昨年度に引き続き、u(FFiK)2を用いて種々の細胞の培養を検討した。シート状に成型したペプチドゲル上で、HEK293細胞、HeLa細胞、HepG2細胞、MCF7細胞、HT-29細胞などさまざまな細胞が培養可能であることを明らかにした。以上より、細胞の三次元培養のための基盤技術を確立することができた。本研究で開発した自己組織化ペプチドu(FFiK)2を用いることにより、細胞集団を立体的に培養し、未開拓の領域である細胞外環境を可視化することができ、生命現象のより深い理解や新たな生命現象の発見において貢献するものと期待される。次に、シート状に成型したu(FFiK)

2ゲル上で、HEK293細胞、HeLa細胞、HepG2細胞、MCF7細胞、HT-29細胞などさまざまな細胞が培養可能であることを明らかにした。また、ファイバー状に成型したペプチドゲル上でHEK293細胞およびHeLa細胞を立体的に培養できることを見出した。研究計画の変更により繰り下げた平成27年度計画の機能化自己組織化ペプチドの共組織化実験およびゲル環境の解析を遂行する。平成28年度計画の細胞の三次元培養はすでに達成しているが、平成27年度計画の実験を完遂することにより、より効果的な細胞の三次元培養のための分子設計やゲル環境の構築へと展開する。その後は当初の平成28年度計画の通り、得られた情報をもとにモデル細胞であるHeLa細胞およびHEK293細胞の高効率な三次元培養条件を確立する。続いて、細胞外pH環境のリアルタイム蛍光イメージングを行い、細胞外環境イメージングのための手法を確立する。また、各種の阻害剤を用いた実験により薬剤に対する細胞応答を検出するための細胞チップへの応用の可能性についても予定通り検証を進める。ケミカルバイオロジー本年度は一部実験計画を変更したため、サンプルを保存しておくために必要な備品として購入を予定していた薬用保冷庫(400千円)および実験に必要な試薬や器具の購入計画に変更が生じたため、次年度に研究費の一部を繰り越すこととした。次年度は、繰り越した研究費を薬用保冷庫の購入費用に充て、その他の研究費は当初の研究計画に従って試薬や器具の購入経費に充てる予定である。
視床下部神経回路網の分化と異常と神経伝達物質の受容体

出生後24時間以内の雌ラットの円側視束前野(POA)を内径0.7mmのステンレスチューブで打抜き、その脳組織片を2-3ヶ月齢と老齢ラットの第3脳室内に移植した。移植時の新生ラットのPOAの神経網は未発達で、シナプス数は極めて少く、その構造も未熟であったが、移植片は宿主脳内で成長し、シナプス数は新生ラットのPOAの約10倍に達し、そのうちで幹シナプスは7倍、棘シナプスは20倍に増加した。老齢ラットの第3脳室に新生ラットのPOAを移植した場合でも、移植片のニューロンやニューロピルの成長はいちじるしく、シナプス数も成熟ラットの場合とほとんど有意差がないほど増加した。このことは、老齢ラットの脳内は移植環境として2-3ヶ月齢ラットとさほど差がないことを示している。また、移植組織中のシナプス数が著しく増加したことは、移植組織中で多数の神経回路の新生が起ったことを示している。現在のところ、移植片由来のものと、宿主由来のものとを区別する有効な手段はない。そこで、移植片中のニューロンに特異的なマーカーをさがす目的で、多数のニューロペプチドやチロシン水酸化酵素などの免疫組織化学を用いて、陽性ニューロンの細胞体や軸索を検索した。その結果、視床下部の内側底部を移植した場合、移植後2ヶ月して、β-エンドルフィン、met-エンケファリン、P物質、ニューロペプチドYなどが陽性で、また、チロシン水酸化酵素陽性の細胞体や軸索が多数認められた。そして、一部は宿主組織へのびているのがみとめられた。これらのマーカーを用いて、移植組織のニューロンの成長と神経回路網形成に対する受容体の阻害剤や刺激剤の効果を検討している。脳移植はin vivoの培養系として、移植ニューロンの成長と神経回路形成に対する薬物の効果を見るのに役立つと思われる出生後24時間以内の雌ラットの円側視束前野(POA)を内径0.7mmのステンレスチューブで打抜き、その脳組織片を2-3ヶ月齢と老齢ラットの第3脳室内に移植した。脳移植はin vivoの培養系として、移植ニューロンの成長と神経回路形成に対する薬物の効果を見るのに役立つと思われる
ドナー精子幹細胞の大量死メカニズムの解明による効率的移植技術の開発

精子幹細胞は、不妊宿主の精巣内に移植すると精上皮を再構築できる。本研究の目的は、移植後に生着したマウス精子幹細胞のクローンが大量死を起こす原因を解明することである。ライブイメージング法による解析の結果、生着した精子幹細胞が細胞死を起こす様子が観察された。精子幹細胞の移植後の運命を解析した結果、生着した精子幹細胞のクローンはすべて自己複製するのではなく、大部分が分化することが示唆された。続いて、精子幹細胞の分化抑制が期待されるビタミンA欠乏マウスを用いて精子幹細胞の運命を解析した結果、精子幹細胞のクローンは分化して消失することが示唆された。本研究の目的は、現在非常に低い精子幹細胞の移植効率を実用可能なレベルまで引き上げることである。宿主マウス精巣内へ移植された精子幹細胞のクローンが生着後に大量死する、という申請者自身の発見に基づき、この大量死のメカニズムを解明し、これを制御することで汎用性の高い効率移植できる技術の開発を目指す。第一にアポトーシスと細胞死の関連性について検討した。精子幹細胞マーカーのGFRα1を発現する未分化型精原細胞(GFRα1+細胞)においてGFPを発現するマウスの精巣を単一細胞に解離し、これを宿主マウス精細管内に移植した。大量死が起こる移植2日後に精細管を採材し、whole-mount免疫染色法によりGFP+細胞におけるBax、Bcl-2、活性型Caspase-3の発現を解析した。その結果、GFP+細胞では、これらアポトーシスマーカーの発現はほとんど観察されなかった。さらに、Y-27632やZ-VAD-FMK等これまでに細胞死を抑制する効果が報告されている薬剤を様々な濃度と組み合わせでドナー細胞の懸濁液に添加して、宿主精細管内に移植した。2ヶ月後のコロニー数および長さを比較検討した結果、今回検討した薬剤はコロニー形成に影響を及ぼさなかった。続いて、移植した精子幹細胞のクローンの運命を単一細胞の分解能で詳細に解析した。その結果、移植後に生着した精子幹細胞はすべて自己複製するのではなく、分化することを新たに見出した。そこで現在、移植後に生着した精子幹細胞の分化と細胞死の関連性について検討しており、精子幹細胞が分化して細胞死を起こす可能性が予備的に示唆された。これまでの精子幹細胞研究の多くが移植後にコロニーを形成する活性に基づいているにも関わらず、コロニー形成の過程は依然ブラックボックスであった。申請者は宿主マウス精細管内に移植された精子幹細胞のクローンが生着後に大量死することを発見した。そこでまず、大量死が起こる移植2日後において、精子幹細胞マーカーのGFRα1を発現している細胞に注目してアポトーシス関連遺伝子の発現を解析した。その結果、これらの細胞ではアポトーシス関連遺伝子の発現がほとんど観察されなかった。この結果から、移植後に生着した精子幹細胞のうち、GFRα1を発現している細胞が直接細胞死によって消失しているのではないことが示唆された。また当初の計画を早めて、先行研究において細胞死を抑制する効果が報告されている阻害剤をドナー細胞に添加して移植する方法により、最終的なコロニー形成効率が向上するか検討したが、顕著な効果はみられなかった。そこで、宿主マウス精細管内に移植した精子幹細胞の動態を明らかにする目的で、クローンの運命を単一細胞の分解能で詳細に解析した。その結果、移植後に生着した精子幹細胞のうち自己複製するのは一部で、すぐに分化することを新たに見出した。そこで、移植後に生着した精子幹細胞は分化して細胞死を起こすという仮説をたて、現在この検証に取り組んでいる。予備的ではあるが、移植後に生着した精子幹細胞の分化を抑制することにより、精子幹細胞のクローンの大量死が抑制されることを見出している。この予備的な結果は、上記の仮説を支持するものであり、移植後に起こる精子幹細胞のクローンの大量死の原因が初めて明らかになりつつある。これらの研究成果に基づいて、当初の研究計画とは異なるが、最終的な目標に向けておおむね順調に研究が進展していると判断した。これまでの精子幹細胞研究の多くが、移植後に精子形成のコロニーを作る活性に基づいているにも関わらず、コロニーが作られるプロセスは依然ブラックボックスとして残されていた。研究代表者はこれまでに、宿主マウス精細管内に移植された精子幹細胞のクローンが、本来存在する基底膜上へ到達後に大量死を起こすことを発見した。そこで、宿主マウス精細管へ移植した精子幹細胞の振舞いを明らかにする目的で、クローンの運命を単一細胞レベルで詳細に解析した。その結果、移植後に基底膜上に到達した精子幹細胞のうち、自己複製するのはごく一部であり、大部分が分化することを発見した。この発見に基づいて、移植後に基底膜上に到達した精子幹細胞の分化を抑制することにより、クローンの消失が抑制されるという仮説を立てた。そこで、精子幹細胞の分化シグナルであるレチノイン酸に着目し、レチノイン酸の前駆体であるビタミンA除去食での飼養により、宿主マウスのビタミンA欠乏を誘導した。ビタミンA欠乏宿主マウスに精子幹細胞をパルス標識して移植した結果、精子幹細胞を含むクローンの割合が通常の宿主と比較して約4倍増加し、クローンの分化が抑制されることが示唆された。また、ビタミンA欠乏宿主マウス

精巣におけるクローン数は、通常のマウスと比較して有意に増加したことから、移植後に基底膜上に到達した精子幹細胞は分化して消失することが示唆された。以上の結果から、精細管内移植後に起こる精子幹細胞のクローンの大量死の原因の一端が初めて明らかにされた。精子幹細胞は、不妊宿主の精巣内に移植すると精上皮を再構築できる。本研究の目的は、移植後に生着したマウス精子幹細胞のクローンが大量死を起こす原因を解明することである。ライブイメージング法による解析の結果、生着した精子幹細胞が細胞死を起こす様子が観察された。精子幹細胞の移植後の運命を解析した結果、生着した精子幹細胞のクローンはすべて自己複製するのではなく、大部分が分化することが示唆された。続いて、精子幹細胞の分化抑制が期待されるビタミンA欠乏マウスを用いて精子幹細胞の運命を解析した結果、精子幹細胞のクローンは分化して消失することが示唆された。平成27年度の研究成果に基づいて、移植後に生着した精子幹細胞は分化して細胞死する可能性について、引き続き検証を行う。先行研究において、定常状態のマウス精巣では幹細胞活性を失った分化型精原細胞において細胞死が起こることが報告されている。そこで、移植2日目以降に分化型精原細胞マーカーのc-kitを発現している細胞に注目してアポトーシス関連遺伝子の発現を解析する。また、当初の予定通り精子幹細胞の最終的な移植効率を向上させるための簡便かつ汎用性の高い技術開発を試みる。移植後に生着した精子幹細胞の分化を抑制し、移植2ヵ月後のコロニーの総数と長さを計測することにより、移植効率を測定する。本来、細胞死により消失する運命にあった精子幹細胞をレスキューすることにより、癌化等の問題が生じる可能性が考えられる。そこで、正常な精子形成が起こっているか、さらに通常の産仔が得られるかについても解析する。以上の研究により得られた結果を取り纏め、成果の発表を行う。発生工学当初の研究計画に則り研究を開始したが、予想とは異なる結果が得られたため、研究計画を変更した。これに伴って、平成27年度の交付額と実支出額に差が生じた。本年度は、当初の研究計画通り前年度に引き続き、移植後に生着した精子幹細胞の細胞死を抑制する方法の開発に取り組む。これに加えて、新たに精子幹細胞の分化を抑制する方法の開発にも取り組む。これに伴って、阻害剤を系統的に検討する必要がある。このため、平成27年度の交付額と実支出額の差額は、その購入費に充てる。
社会性昆虫の自己複製に関与する化学物質の構造

社会性昆虫である蟻の大部分は両性生殖をするが,その中でアミメアリのみが単為生殖をする.この蟻の卵発性は遺伝的にきちんと制御されていて,外部環境の影響が少く化学物質によって制御されていると推定される.そこで本研究ではアミメアリの卵がどのような原因で発生を開始するか,発生に関与する化学物質の構造を調べた.まず,アミメアリは働きありのみから成立っているので,この働きありがどのような分泌物を放出するか調べた.アミメアリの分泌物をn-ペンタンで抽出し,その抽出物を先ずGPCカラムを接続した高速液体クロマトグラフィーで分析した.始めにカラムから流出した成分は色素で,ついで脂肪酸,さらにテルペン炭化水素が流出した.このことからアミメアリの分泌物は3種類の化合物からなることがわかった.ついでこれらの化合物群をさらに詳細に分析すると,脂肪酸はC18:lが主成分(13.8%)で,ついでC18:2(3.3%), C18:0(2.1%)含まれていた.また炭化水素部はβ-ピネン(33%),カンフェン(9.4%), α-ピネン(9.1%)およびリモネン(5.3%)からなることもわかった.色素部はこれ以上分析はしなかったが,これは自己複製には関与していないと推定される.そこで現在,これら脂肪酸とモノテルペン炭素水素をアミメアリの卵にぬりつけ,卵の発生に各々の化学物質がどのように関与しているか,生物試験により確認中である.社会性昆虫である蟻の大部分は両性生殖をするが,その中でアミメアリのみが単為生殖をする.この蟻の卵発性は遺伝的にきちんと制御されていて,外部環境の影響が少く化学物質によって制御されていると推定される.そこで本研究ではアミメアリの卵がどのような原因で発生を開始するか,発生に関与する化学物質の構造を調べた.まず,アミメアリは働きありのみから成立っているので,この働きありがどのような分泌物を放出するか調べた.アミメアリの分泌物をn-ペンタンで抽出し,その抽出物を先ずGPCカラムを接続した高速液体クロマトグラフィーで分析した.始めにカラムから流出した成分は色素で,ついで脂肪酸,さらにテルペン炭化水素が流出した.このことからアミメアリの分泌物は3種類の化合物からなることがわかった.ついでこれらの化合物群をさらに詳細に分析すると,脂肪酸はC18:lが主成分(13.8%)で,ついでC18:2(3.3%), C18:0(2.1%)含まれていた.また炭化水素部はβ-ピネン(33%),カンフェン(9.4%), α-ピネン(9.1%)およびリモネン(5.3%)からなることもわかった.色素部はこれ以上分析はしなかったが,これは自己複製には関与していないと推定される.そこで現在,これら脂肪酸とモノテルペン炭素水素をアミメアリの卵にぬりつけ,卵の発生に各々の化学物質がどのように関与しているか,生物試験により確認中である.
漆の貯蔵・運搬方法に関する基礎的研究

この研究では各地の遺跡から報告されている古代の漆付着土器を報告書や現地調査から集成するとともに、正倉院文書や延喜式などの文献史料に記載された漆関係の記事を抽出し、カ-ド化、分析を行った。漆付着土器は従来から、漆の貯蔵容器、漆使用時のパレット、漆塗りの土器に分類されていた。今回漆の貯蔵容器をさらに分析したところ、貯蔵容器は、東北地方を除いて原則的に須恵器であること。器形は平瓶、長頸瓶などがあるが、そのような器名呼称では律し難い器形もあり、漆貯蔵容器はむしろ栓をしやすくするために頸部を細く作る点に特徴のある「細頸壺」と総称すべきであること。「細頸壺」の中には、当時使用されていた食器とは全く異質な器形が含まれており、これらは漆貯蔵専用容器として生産された可能性が高く、その生産は7世紀前半には始まっていたことなどが判明した。現在も漆貯蔵専用容器である「細頸壺」の生産地を確定するために、各地の須恵器窯出土土器の分析を行っている。一方、漆付着土器出土遺跡の分析からは、次のような成果、手懸りを得た。一般集落からの出土例は少なく、都城・地方宮衛・寺院などの公的施設からの出土例が多い。このことは税として貢納された漆の再配分の実態を反映していること。藤原宮から平安宮に至る都城・地方官衛・寺院などの中枢部からの出土例が少なく、むしろ、それらの遺跡の周辺部からの出土が目立つことから、各遺跡での漆工房の位置を推定できるようになったこと。この点は単に漆工房のみならず、他の生産工房の位置を知る手懸りになるものと考えられる。今後、漆付着土器、特に貯蔵容器の分析を通して、漆の貢納、貯蔵の問題に止まらず、さらに、須恵器の生産・貢納との問題と関連させて、この研究を展開していきたい。
感情が健康指標と生存に与える影響と機序：短期的変動と長期的変化の縦断的検討

「病は気から」という諺を裏付ける実証的知見が蓄積されつつある。しかし、感情も健康も、長期的に変化する側面もあれば、短期的に変動する側面もあり、心身の関連は時間経過の中で相互にどのように関連し合うかは、不明な点が多い。そこで本研究課題では、高齢期における感情と健康の縦断的な相互関連を明らかにすることを目指す。3年間の研究計画のうち、1年目には、1)年間隔で実施した2つの縦断研究のデータを用いて、感情と生存・疾患の関連を検討するとともに、2)日あるいは時間隔で実施した2つの縦断研究のデータを用いて、感情と身体活動の関連を検討すること、以上2つを目的とした。感情と健康の関連を検討するに先立ち、感情の長期的変化と短期的変動を記述する研究を進め、学術雑誌および学会発表で報告した。さらに、感情と生存の関連を検討し、研究結果の一部を学術雑誌で報告した。また、国内外の共同研究機関で継続中だった縦断研究のデータ収集が完了し、データ整理を順次進めた。研究結果を要約すると、感情の長期的変化に関しては、ポジティブ感情とネガティブ感情で異なる軌跡を描き、年齢によって軌跡が異なることが明らかになった。また、感情の短期的変動に関しては、高齢者では、若年者に比べて、変動が小さいことが明らかになった。ただし、感情の変化と変動には個人による差異が大きいことも示唆された。さらに、ポジティブ感情は生存を予測したが、ネガティブ感情と生存に関連は認められなかった。ただし、ポジティブ感情と生存の関連は小さいことが示唆された。2年目にあたる2019年度は、引き続きデータ整理を進めるとともに、感情と健康の関連に関する分析を進める。さらに、感情の長期的変化と短期的変動をより詳細に記述することを目的として、疾患罹患や離死別といったライフイベント前後の感情の変化に加え、感情の短期的変動の長期的変化に着目した研究も行う計画である。また、国内外の共同研究機関(チューリッヒ大学、大阪大学、東京都健康長寿医療センター研究所)で継続中だった縦断研究のデータ収集が完了した。感情と疾患の関連、感情と身体活動の関連に関しては、現在分析を進めている。ただし、いずれの結論には至っていない。また、一部の研究では、データ整理が完了していない。以上の進捗状況を踏まえ、1年目の研究計画を概ね達成できているが、さらにデータ整理と分析を要すると判断した。2年目にあたる2019年度は、引き続き国内外の共同研究機関にてデータ整理を進めるとともに、感情と健康の関連に関する分析を進める。

2年目にあたる2019年度は、引き続き国内外の共同研究機関にてデータ整理を進めるとともに、感情と健康の関連に関する分析を進める。さらに、感情の長期的変化と短期的変動をより詳細に記述することを目的として、疾患罹患や離死別といったライフイベント前後の感情の変化に加え、感情の短期的変動の長期的変化に着目した研究も行う計画である。
口述所見を入出力するマルチメディア・PACSのワークステーションの試作

1.医用画像に音声診断報告などの付帯情報をもたせた,画像・報告同時ファイルワークステーションを試作した。2.ファイル用の記憶媒体として5インチ光磁気ディスクが有用であることを示した。3.本構築のワークステーションは他方式の診断報告と臨床的に比較した結果,トランスクライブ方式より優れ,記述式と比較した結果,トランスクライブ方式より優れ,記述式としても優る点が多く,劣る点が少いシステムであることを示した。4.音声診断報告を付帯させた本ワークステーションは画像,報告ともにデイジタル信号としているため,将来情報のデイジタル伝送が図られても対応できるシステムである。5.本ワークステーションは教育用,カンファレンス用ワークステーションとして有効なシステムである。6.読影診断レポートを作成する際,デイジタル画像を読影対象画像として利用するだけでなく,シェ-マとして自動的に添付されるようなワークステーションとしても開発した。7.5インチ光磁気ディスクをマッキントッシュに装備し,ハイパーカードとフォトショップを応用する方式も採用した。8.所見入力は音声入出力とワープロ入出力のどちらでも可能とし,画像と同期させた注目点マーク機能を持たせた。9.本開発ワークステーションは口述所見入出力では臨床使用は可能と判明したが,成文化と印刷が同時に行えないという問題が残った。音声自動認識装置の応用が期待される。1.エンジニアリングワ-クステ-ションの設置と既存設備との接続をを行い,研究のためのハ-ドウェアのシステムを構成した。(1)次の新規ハ-ドウェアを購入し機能せしめた。JRCエンジニアリングワ-クステ-ションNID-5425S(HP9000/425S)ネットワ-クオプションLAN IEE802.3/イ-サネット1F付,光磁気ディスク1F付(2)次の現存設備との接続をLAN(ロ-カルエリアネットワ-ク)イ-サネット及びTCP/IPプロトコル基本ソフトウェアを用いて行い,基本ソフトウェアを稼動せしめた。(イ)エンジニアリングワ-クステ-ション・アポロN-4000(ロ)JRCス-パ-グラフィックプロセッサNWX-340(ハ)1000×1000マトリクス高解像度CRTディスプレイ(3)ソフトウェアを開発し次の研究を行なった。(イ)X線フィルム写真をレ-ザビ-ムスキャナ-で入力し,前述の高解像度CRTディスプレイに表示せしめ,読影入力の準備をした。(ロ)音声を入出力できるモジュ-ルを装備し,CRT診断をしながら口述所見を入出力できる準備をした。2.口述所見の入出力のため次の研究を行なった。(イ)読影の対象となった画像と口述所見として入力した音声をディジタル化し,光磁気ディスクにファイルする。(ロ)ファイルした画像を表示した時に自動的に口述所見が再生され,音声として聞く事ができる。逆に口述所見を検索して聞いている時に読影対象となった画像が自動的に表示される。3.入力したX線フィルム写真に焼きつけられている患者番号を自動的に読み取る方式研究と実験を行い,マルチメディアの目途をつけた。これまでに試作したワークステーションとソフトウェアを,放射線医,内科医,外科医が使用し2回にわたる臨床評価を行い,ソフトウェアの改良を行なった。すなわち1、実際の症例に基いた放射線画像を10件選び,フィルムディジタイザーからワークステーションに入力して光磁気ディスクにファイル。2、それを上記の放射線に表示し,彼の口述所見を音声ディジタル化して,解剖学的,所見上のマーキング個所の指示とともにMODに画像と一緒にファイル。5段階評価でチェックリストによる評価。3、ファイルされた画像と口述所見を上記の内科医と外科医に観察,聴取せしめ,今後の改良点を指適せしめた。4、操作性,音質その他の実用性に関する指摘に基いてソフトウェアの改良や新しい機能の追加を行なった。5、同じスタッフで同じ症例にてデモンストレーションと臨床評価を行ない,5段階評価で,上記と同じチェックリストで評価を行なった。6、その結果上記2における評価点より明らかに高い評価点を得ることができた。上記の臨床評価より次の様に本研究の成果を確認する事ができた。

1、口述所見と画像とが,一緒にファイルされ,どちらかが呼び出されると対となる他方が必ず呼び出され,表示されるか再生される。2、テープレコーダーにより再生リピート,フォワード,バックワード飛び起し,その他の機能が一瞬にして行なえるため,ディジタル録音の特徴が出せる。3、画像上のマーキングが診断上のキーポイントして表示できることが口述所見の伝達に重要である事が判明した。1.医用画像に音声診断報告などの付帯情報をもたせた,画像・報告同時ファイルできるワークステーションを試作した。2.ファイル用の記憶媒体として5インチ光磁気ディスクが有用であることを示した。3.本構築のPACSワークステーションは他方式の診断報告方式と臨床的に比較した結果,トランスクライブ方式よりは優れ,記述式と比較しても優る点が多く,劣る点が少いシステムであることを示した。4.音声診断報告を付帯させた本ワークステーションは画像,報告ともにディジタル信号としているために,将来情報のディジタル伝送が計られても対応できるシステムであると考えられる。5.本ワークステーションは教育用・カンファレンス用ワークステーションとして有効なシステムになり得ると考えられる。6.読影診断レポートを作成する際,ディジタル画像を読影対象画像として利用するだけでなく,シェーマとして自動的に添付されるようなワークステーションとしても開発した。7.5インチ光磁気ディスクをマッキントッシュに装備し,ハイパーカードとフォトショップを応用する方式も採用した。8.所見入力は音声入出力とワープロ入出力のどちらでも可能とし,画像と同期させた注目点マーク機能を持たせた。9.本開発ワークステーションは口述所見入力出力では臨床使用は可能と判明したが,成文化を自動的に行えないという問題が残った。音声自動試識装置の応用が期待される。
明治時代以隆の近代化に伴う人為海洋汚染が貝形虫群集に与えた影響の歴史的変遷の解明

平成16年度の研究実績の概要は以下の通りである.大阪湾における完新世貝形虫古生物地理に関する論文がMarine Micropaleontology誌で公表された.本論文は,申請研究課題である明治時代以降の近代化に伴う人為海洋汚染が貝形虫群集に与えた影響の歴史的変遷を明らかにする上で,バックグラウンドとしての自然環境変化と貝形虫の分布とのかかわり詳細に解明するという重要な役割をになう.具体的には,海水準変動・明石海峡や備讃瀬戸海峡の開口などの完新世の環境変化及びイベントに伴う貝形虫の分布の変化・移動を詳細に解明した.特に,備讃瀬戸海峡の成立に伴うBicornucythere bisanensisの急激な増加と,河内湾の形成・消滅に伴うBicornucythere spの移動が顕著に認められた.また,大阪湾における人為汚染と貝形虫の関係の時系列変化に関する論文がMarine Micropaleontology誌に受理された.貝形虫の個体数は1910-20年頃から1960-70年頃にかけて急激に減少する.この減少は全ての主要な種で起こっており,環境変化や汚染に耐性があるといわれている種も例外ではない.さらに,この減少時期は,様々な汚染や人間活動の指標(例えば,大阪市の人口,重金属濃度,富栄養化,貧酸素,COD・リン・窒素の負荷)が増加・深刻化する時期と一致する.このことは,産業革命以降の急激な産業化人口増加などに伴って,重金属汚染・有機汚染・底層水の貧酸素化などの様々な汚染及びそれに伴う現象が顕在化し,大阪湾の生態系が大きなダメージを受けてきたことを示している.また1970年代以降の法規制によって汚染は緩和されてきているにも関わらず,貝形虫の個体数が回復していないことは,一旦破壊された生態系を復元することの難しさを示しているのかもしれません.平成15年度の研究実績の概要は以下の通りである.大阪湾における完新世貝形虫古生物地理に関する論文をMarine Micropaleontology誌に投稿し受理された.本論文は,申請研究課題である明治時代以降の近代化に伴う人為海洋汚染が貝形虫群集に与えた影響の歴史的変遷を明らかにする上で,バックグラウンドとしてみ自然環境変化と貝形虫の分布とのかかわり詳細に解明するという重要な役割をになう.バックグラウンドとしての完新世の自然環境変化に貝形虫がどのように対応して変化するかを詳細に把握していなければ,人為海洋汚染が貝形虫群集に与えた影響を正確に把握・解明することができないためである.具体的には,本論文では,既に貝形虫群集のデータが公表されているコアを含めた多数のボーリングコアを取り扱い,各コアにおける貝形虫化石群集の時系列変化を詳細に明らかにした.そのうえで,海水準変動・明石海峡や備讃瀬戸海峡の開口などの完新世の環境変化及びイベントに伴う貝形虫の分布の変化・移動を詳細に解明した.特に,備讃瀬戸海峡の成立に伴うBicornucyhere bisanensisの急激な増加と,河内湾の形成・消滅に伴うBicornucythere sp.の移動が顕著に認められた.またその結果を,5枚の古地理図(それぞれ,11000年前,9500年前,8000年前,5000年前,1500年前の大阪湾を表す)上に分かりやすく示した.その他にも,大阪湾における人為汚染と貝形虫の関係の時系列変化に関する論文を執筆し,現在査読中である。平成16年度の研究実績の概要は以下の通りである.大阪湾における完新世貝形虫古生物地理に関する論文がMarine Micropaleontology誌で公表された.本論文は,申請研究課題である明治時代以降の近代化に伴う人為海洋汚染が貝形虫群集に与えた影響の歴史的変遷を明らかにする上で,バックグラウンドとしての自然環境変化と貝形虫の分布とのかかわり詳細に解明するという重要な役割をになう.具体的には,海水準変動・明石海峡や備讃瀬戸海峡の開口などの完新世の環境変化及びイベントに伴う貝形虫の分布の変化・移動を詳細に解明した.特に,備讃瀬戸海峡の成立に伴うBicornucythere bisanensisの急激な増加と,河内湾の形成・消滅に伴うBicornucythere spの移動が顕著に認められた.また,大阪湾における人為汚染と貝形虫の関係の時系列変化に関する論文がMarine Micropaleontology誌に受理された.貝形虫の個体数は1910-20年頃から1960-70年頃にかけて急激に減少する.この減少は全ての主要な種で起こっており,環境変化や汚染に耐性があるといわれている種も例外ではない.さらに,この減少時期は,様々な汚染や人間活動の指標(例えば,大阪市の人口,重金属濃度,富栄養化,貧酸素,COD・リン・窒素の負荷)が増加・深刻化する時期と一致する.このことは,産業革命以降の急激な産業化人口増加などに伴って,重金属汚染・有機汚染・底層水の貧酸素化などの様々な汚染及びそれに伴う現象が顕在化し,大阪湾の生態系が大きなダメージを受けてきたことを示している.また1970年代以降の法規制によって汚染は緩和されてきているにも関わらず,貝形虫の個体数が回復していないことは,一旦破壊された生態系を復元することの難しさを示しているのかもしれません.