hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市域を対象とした氾濫・雨水管理・浸水対策検討シミュレータの開発

本研究は,水災危機管理の実質化の立場から,市街地構造・地形起伏などの各種様々な氾濫原要素や,河川・下水道などの計画規模が異なる諸治水施設が存在する都市域を対象として,そこでの多様な水災シナリオの予知,効果的な被害軽減対策のあり方などについて総合的な観点から高い精度で評価・検討できる,「氾濫・雨水管理・浸水対策検討シミュレータ」(以下,「氾濫シミュレータ」という)開発を実施したものである。「氾濫シミュレータ」には,(1)地表面洪水流・氾濫流と下水道流の特性を踏まえて,内水氾濫から外水氾濫プロセスまでを的確に解析できる能力と,(2)実水災に対する再現精度の検証がなされた上で,降雨外力から将来の水災シナリオを予知できる能力が求められることを踏まえ,次のような一連の研究を実施した。(1)FDS,非構造格子等の最新の数値流体力学に基づく高精度かつ高解像な「地表面洪水流・氾濫流モデル」と「下水道流モデル」の構築,および両モデルの一体化,(2)LPデータや航空写真を用いた解析データの質の向上,(3)GISによる解析データの整理・管理の一元化,(4)実氾濫とのキャリブブレーションおよび(5)仮想外力に対するシミュレーション。(1)(3)の研究で「氾濫シミュレータ」を構築した後に,(4)では遠賀川流域飯塚市の水災(2003)に対して,キャリブブレーションを実施した。その結果,短期集中豪雨による中小河川の溢水と下水道排水不良による内水氾濫,支川の氾濫の間接的要因となった本川外水位,密集市街地の浸水とそこでの地盤の高低差に起因した氾濫水の拡散・流下プロセスなどが,良好に再現できることが確認された。さらに(5)では,遠賀川流域全体を対象とした流出解析及び本川の洪水追跡から得られる境界条件下で,仮想外力に対するシミュレーションを実施した。当該年度では,主に,「堤外地・堤内地包括型洪水・氾濫解析モデル」(以下,「本モデル」という.)の開発,堤防の形状を考慮した越流・溢水プロセスと氾濫流量の算定,実氾濫データの収集,および「本モデル」を用いた沿川直下型の越水・破堤氾濫解析を実施した.以下が具体的な実施内容である.1.土地利用形態を踏まえた氾濫解析用メッシュジェネレーションの開発の一環として,以下を実施した.非構造メッシュの自動ジェネレーション2.「本モデル」の開発の一環として,以下を実施した.(1)ウエット・ドライ条件の開発と組込み(2)降雨浸透流の組込み3.「本モデル」の開発の検証のための実験研究として,以下を実施した.(1)河道の形状(築堤,掘り込み河道)と氾濫の状態(溢水・越水,完全/潜り)を踏まえた氾濫プロセスの解明(2)河道の状況と氾濫の状態を踏まえた氾濫流量の測定(3)実験結果に基づく,既往の氾濫解析で用いられている越流公式と「本モデル」との氾濫流量の予測精度の比較4.空間適合処理における物体群の処理に関する実験研究として,以下を実施した.河道内に設置された物体群と流れとの関係に関する実験データの収集5.実氾濫の調査とデータの収集の一環として,以下を実施した.(1)沿川直下型の市街地外水氾濫として,1986年の山陰豪雨災害時の三隅地区の越水・破堤氾濫に関す既往の調査結果に基づき,「本モデル」による解析が可能なように同地区の市街地構造や三隅川などの氾濫解析用データを作成

(2)拡散型市街地氾濫として,地元黒崎地区の中小内水河川への「本モデル」の適用に向けて,黒崎地区の調査,市街地構造と河道データの収集と解析および氾濫解析用データを作成6.「本モデル」を用いた氾濫解析の一環として,以下を実施した.(1)三隅地区の越水・破堤氾濫の浸水プロセスの再現結果と現地調査結果との比較(2)氾濫形態(越水,漸次破堤,瞬間破堤)の違いによる,浸水プロセスと家屋に働く流体力の違いに関する検討当該年度では,「氾濫・雨水管理・浸水対策検討シミュレータ」(以下,「シミュレータ」という。)あるいは「堤外地・堤内地包括型洪水・氾濫解析モデル」(以下,「洪水氾濫解析モデル」という。)の開発,改良及び検証に関し以下を実施した。A.「シミュレータ」あるいは「洪水氾濫解析モデル」については,1.地理情報システム(GIS)に基づく,遠賀川流域を対象とした氾濫解析データ整理と属性情報(河道・鉄道・道路・地盤高等)と図形情報(地図,航空写真)を用いた高精度・高効率な氾濫解析データの作成。2.有限体積法FVM,流束差分離法FDS,非構造格子USG等に基づく,「洪水氾濫解析モデル」のウェット・ドライ条件の改良と実験データに基づく再現精度の検証。3.管開水路を取り扱えるスロットモデルとFDSに基づく雨水排除システムモデルの開発と実験データに基づく再現精度の検証。4.直接流出,間接流出,基底流出を線形貯留モデルで解析し,擬似河道網をKinematic Wave法で解析する,「分布型流出モデル」の開発。B.「シミュレータ」あるいは「洪水氾濫解析モデル」の総合的な検証と実氾濫現象への適用と検証等については,1.堤内地の樹林帯や構造物群,及び河道線形が氾濫流量と氾濫プロセスに及ぼす影響の評価・検討と実験データに基づく検証。2.沿川直下型の市街地外水氾濫として,1986年の山陰豪雨災害時の三隅地区の越水・破堤氾濫に関す既往の調査結果に基づく,同地区の市街地構造や三隅川の河道特性を考慮した浸水プロセスの再現。同地区を対象として,仮想的な樹林帯を設けた状況でのシミュレーションの実施と堤内樹林帯の氾濫流抑制効果に関する検討。3.拡散型の市街地氾濫として,地元黒崎地区の地形構造と・市街地構造,雨水排除システム及び中小河川からの氾濫・復流プロセスと同地区の湛水プロセスと雨水排除機能の評価等の検討。当該年度では、以下の(1)-(4)を実施する計画であった。実施状況としては、(1)と(2)については計画通りである。(3)と(4)については主要な部分は計画通り完了したが、下水道システムのシミュレータへの組み込みがやや予定より遅れた状況にある。これは、解析対象領域の下水道システムに関する情報収集とその整理に予想以上の時間を要したためである。なお、下水道システムの整理が済み次第、(3)と(4)は速やかに実施できる。(1)都市域氾濫解析モデルの開発堤外堤内地包括型洪水・氾濫解析モデルと雨水排除システムモデルを各々の発生/消滅項でリンクさせた、都市域氾濫解析モデルを構築した。(2)室内実験データの収集本川と下水道のみが存在する状況下で低内地と下水道との水のやり取りに関するデータを収集した。(3)実用氾濫解析シミュレータとしての実証遠賀川流域の都市域を対象として、平成17・18年度の現地調査で得られた情報に基づき、都市域氾濫解析モデルによる浸水プロセスのシミュレーションを実施し、実用氾濫シミュレータの実証を行う計画であった。
ATLモデルマウスを用いたT-cell腫瘍化機構の解明と治療法の開発

HTLV-1 Taxトランスジェニックマウスで発症するT-cell腫瘍は、ATL患者由来の腫瘍細胞と同様にアポトーシス抑制因子であるsurvivinの発現が顕著に亢進していることから、これまでにsurvivinを標的とした腫瘍細胞の増殖抑制の検討を行ってきた。HMG-CoA還元酵素阻害剤であるスタチン系薬剤は高脂血症治療薬として臨床で広く用いられているが、白血病細胞をはじめとした多くの腫瘍細胞でapoptosisを誘導することが報告されている。スタチンの一つであるロバスタチンはsurvivinの発現を抑制効果、apoptosis誘導効果を検討した。本マウス由来のT-cell腫瘍細胞を培養し、ロバスタチン(5,10,20μM)またはDMSO(control)を培養液中に加え、48時間後に細胞を回収しapoptosisの測定を行った。その結果、ロバスタチンの濃度依存性にsurvivinのタンパク質発現量が低下し、それに伴いcaspase3の活性化が見られ、Annexin-Vに陽性のapoptosis細胞が増加することが明らかとなった。また、Tax発現細胞でのsurvivin発現増加はNF-kB経路の活性化を介していることから、IkBのリン酸化をimmunoblotにより検討した結果、ロバスタチンの濃度依存性にIkBのリン酸化が低下していた。このことから、ロバスタチンはNF-kBの活性化を抑制し、survivinの発現を低下させる可能性が示唆された。今後、腫瘍細胞を腹腔内接種したSCIDマウスまたはTaxトランスジェニックマウスを用いて、ロバスタチンのin vivoにおける効果を検討する予定である。本研究において我々が作成したHTLV-1 Taxトランスジェニックマウスは、成人T細胞白血病(ATL)と類似したphenotypeを示しT-cell由来の腫瘍を発症することから、ATLモデルマウスとしての有用性が期待できる。本モデルマウスの脾臓を採取しTaxの発現を確認したところ、Tax蛋白の発現はImmunoblottingでは検出できていないが、Tax mRNAはマウスの週齢によらず低いレベルで発現していることが判った。さらにヒトATL細胞で認められるNF-κBの活性化が、本マウス由来のT-cell腫瘍細胞においても認められるかをGel shift assay、ELISA法を用いて調べた結果、ヒトATL細胞と同様にNF-κBが活性化していることを確認した(Hasegawa H, Sawa H, Lewis MJ, Orba Y etal. Nature Med.in press)。本モデルマウスにおいてこのように低い発現量のTaxがT-cellでのNF-kBを活性化し、腫瘍化へと導くメカニズムを明らかにするため、モデルマウスから得られたT-cell腫瘍細胞と、正常マウスから得られたT-cellを用いて、NF-κBならびに発癌関連遺伝子のcDNAアレイ解析を行った。その結果、正常マウス由来のT-cellに比べて変化の見られる遺伝子を多数同定出来た。その中には既にヒトにおいてTaxによる転写活性化や発現の異常が報告されている遺伝子が多数認められたことから、本マウスにおいてもヒトATL細胞と同様のメカニズムでTaxによる転写活性化、T-cellの異常増殖が起こっていることが示唆された。次に、モデルマウスから採取したT-cell腫瘍細胞を種々の条件で培養を行い、in vitroでcell lineを樹立することに成功した。このことにより腫瘍発症機序の解明や治療効果の基礎検討が容易となった。本研究において我々が作成したHTLV-1 Taxトランスジェニックマウスは、成人T細胞白血病(ATL)と類似したphenotypeを示しT-cell由来の腫瘍を発症する。このT-cell腫瘍は、ATL患者由来の腫瘍細胞と同様にアポトーシス抑制因子であるsurvivinの発現が亢進していることから、survivinをターゲットとした治療法の検討を行った。survivinの活性化にはcdc2によるリン酸化が必要であるため、CDK inhibitorであるRoscovitineがsurvivinのアポトーシス抑制効果を抑制し抗腫瘍効果を持つかを検討した。昨年度我々がcell line化したATLモデルマウス由来のT-cell腫瘍細胞を用い、in vitroにおいてRoscovitineが腫瘍細胞をアポトーシスに導くかどうかを検討した。次にin vivoにおけるRoscovitineの効果を検討するため、腫瘍細胞を腹腔内接種したSCIDマウスにRoscovitineを経口または腹腔内投与し、腫瘍の増殖抑制効果が見られるかを検討した。その結果、1,in vitroにおいてRoscovitineは濃度依存性にT-cell腫瘍細胞のアポトーシスを誘導した。2,SCIDマウスにT-cell腫瘍細胞を接種後、1週間後または翌日よりRoscovitineを10日間投与した結果、コントロールのDMSO投与群に比べ、腫瘍の増殖に明らかな差は認められなかった。以上の結果より、Roscovitineはin vitroにおいてATLモデルマウス由来のT-cell腫瘍細胞をアポトーシスに導くことが出来たが、in vivoにおいては今回行った投与方法では明らかな抗腫瘍効果が認められなかった。今後、効果的な投与方法を検討すると共に、survivin等をターゲットとした他の治療法についても検討を行う。

スタチンの一つであるロバスタチンはsurvivinの発現を抑制効果、apoptosis誘導効果を検討した。本マウス由来のT-cell腫瘍細胞を培養し、ロバスタチン(5,10,20μM)またはDMSO(control)を培養液中に加え、48時間後に細胞を回収しapoptosisの測定を行った。その結果、ロバスタチンの濃度依存性にsurvivinのタンパク質発現量が低下し、それに伴いcaspase3の活性化が見られ、Annexin-Vに陽性のapoptosis細胞が増加することが明らかとなった。また、Tax発現細胞でのsurvivin発現増加はNF-kB経路の活性化を介していることから、IkBのリン酸化をimmunoblotにより検討した結果、ロバスタチンの濃度依存性にIkBのリン酸化が低下していた。このことから、ロバスタチンはNF-kBの活性化を抑制し、survivinの発現を低下させる可能性が示唆された。今後、腫瘍細胞を腹腔内接種したSCIDマウスまたはTaxトランスジェニックマウスを用いて、ロバスタチンのin vivoにおける効果を検討する予定である。
事例間比較研究によるリスクコミュニケーション論の再構築

様々なリスクコミュニケーションの中でも、医薬品のリスクコミュニケーションに焦点を当て、グループインタビュー調査、アンケート調査を基に一般市民のリテラシー、リスクコミュニケーション活動の実態を明らかにした。またアンケート調査の詳細な分析から、特に医薬品の専門家である薬剤師を活用する余地があることが判明した。さらに文献調査によって、リスクコミュニケーションの中でもとくに重要な分野を選定する作業を実施した。平成27年度は、文献資料の調査、講演会の開催、インタビュー調査、現地調査の四点を中心として、研究を推進した。第一の文献調査については、放射線問題リスク・コミュニケーションについては行政や学界の動向、マスコミ報道などを詳細に分析した著作を中心に収集した。医薬品の副作用問題リスク・コミュニケーションについては、薬剤師の活動や薬学教育に関連した著作を多く入手し、薬学の専門家の間ではまずどのようなリスク・マネジメントならびにリスク・コミュニケーションが行われているかを分析した。続く講演会については、三回開催し、そのうち二回は医薬品の副作用リスク問題をテーマとして、毒性学や薬学の観点から、現状の医薬品の副作用に関する問題点や薬局の在り方とリスク・コミュニケーションの関係等について議論した。もう一回はゲノム編集技術の現状についてご講演いただき、今後こうした技術をどのように社会が受容していくかについて科学技術社会論の観点から討議した。第三のインタビュー調査については、2016年3月に二回に分けて実施し、薬剤師へのインタビューによって、薬剤師の観点からの行政、医師、患者等とのリスク・コミュニケーションのあり方を調査することができた。最後の現地調査については、とりわけ放射線問題リスク・コミュニケーションに関連して、福島県や東海村で調査を行い、文献資料では得ることのできなかった、放射線問題リスク・コミュニケーションの現状に関する知識を獲得した。講演会、インタビュー調査の実施等により、文献資料から得ることのできなかったリスク・コミュニケーションに関する知見を得ることができた。文献資料調査に関しても、医薬品の副作用問題リスク・コミュニケーション研究、放射線問題リスク・コミュニケーション研究、生物兵器・化学兵器問題リスク・コミュニケーション研究においては順調に進んでいるが、とくに食品リスク問題のリスク・コミュニケーションなどについては収集が途上段階にある。次年度はこうした問題の資料収集にも重点を置き、研究のさらなる推進をはかる。2016年度はアンケート調査、学会発表と各研究分担者・特任研究員による個人研究を中心に研究プロジェクトを推進した。まず医薬品のリスク・コミュニケーションの実態を把握するため、複数の薬局にてアンケート調査を実施した。調査を通じて、一般市民の医薬品リスクに関するリテラシーは低くないこと、薬剤師へ薬の相談をする頻度が少ないことなどが理解された。続いて学会発表に関しては、第43回日本毒性学会学術年会にて、医薬品リスクのコミュニケーションをテーマにワークショップを開催した。ワークショップの中では2015年度実施の薬剤師へのインタビュー調査と前記の薬局でのアンケート調査を踏まえ、一般人の医薬品リテラシーの実態、日本の医薬品リスク・コミュニケーションの現状、漢方薬とリスク・コミュニケーション、他分野のリスク・コミュニケーションとの比較などについて発表し、議論を行った。また個人研究については各研究分担者・特任研究員が資料収集ならびに事例分析を進めた。肝炎のリスク・コミュニケーションについては、審議会の議事録・配布資料等の行政機関に関する一次文献、裁判闘争の記録などの二次文献の読解に努めた。またリスク理論に関する著作についても、できるだけ最新の文献を調査するように努め、学術雑誌等に掲載された論文についても精査した。また放射線のリスク・コミュニケーションについては2015年度に購入した文献を中心に読解を行い、その特徴について分析した。医薬品のリスク・コミュニケーションを中心として、現在の日本のリスク・コミュニケーションの特徴を分析することが出来ている。今後は放射線のリスク・コミュニケーションを中心に各事例のリスク・コミュニケーションの比較を進めていく必要がある。本研究は、リスクコミュニケーションを事例間で比較することで、特に日本のリスクコミュニケーションの特徴を明らかにすることを目標とするものである。本年度は従来の研究を踏まえ、リスクコミュニケーションの中でもとくに重要な分野を選定する作業を実施した。文献研究の結果等を踏まえて、放射線、医薬品、新型インフルエンザ、ワクチン、化学物質、食品、学校安全、情報、テロリズムをリスクコミュニケーションの重要分野として具体的に選んだ。さらに隔月に一回のペースで進められた研究会を研究活動の基礎として、各分野のリスクコミュニケーションに関する先行研究を調査した上で文献リストを作成し、その特徴を考察した。この文献リストの作成並びに文献の内容分析は各分野のリスクコミュニケーションがどのようになされてきたのかを分析することや、各分野のリスクコミュニケーションが二次文献によってどのように特徴づけられてきたのかをメタ分析するための基礎資料となるものである。その上で分野別のリスクコミュニケーションの分析担当者を決定し、各担当者が論文執筆のための研究構想メモを作成して研究会にて議論を行った。また昨年度の学会発表に引き続き、医薬品のリスクコミュニケーションについては特に重点的に研究を実施し、以前行った会合への参加、薬剤師へのインタビュー調査等に基づき、とりわけ漢方をめぐるリスクコミュニケーションの現状について研究を推進した。まず医薬品の副作用問題リスク・コミュニケーションに関して、日本毒性学会でシンポジウムを開催し、毒性学、薬学といった他分野の専門家との議論を通して、新たな知見を獲得することを目標とする。

また文献調査については、すでに昨年度の調査で多くの資料を得ているが、今年度は行政や学会のリスク・コミュニケーション活動を具体的に知るための一次資料の収集にとくに力点を置く。さらに講演会の開催や現地調査を通じて、多分野の専門家と交流して意見を聴取し、各分野でのリスク・コミュニケーション活動の現状の考察に努めていきたい。放射線のリスクコミュニケーションを中心に各事例のリスクコミュニケーションの特徴を分析するため、各事例に関する資料収集をさらに進め、数か月に一回の頻度で研究会を開催し、各研究者間での批判的検討をはかる。29年度が最終年度であるため、記入しない。科学論29年度が最終年度であるため、記入しない。
分離・反応融合型光触媒膜コーティング多孔質体によるCO2改質促進及びその機構解明

本研究は、多孔質体気体分離膜へTiO_2膜コーティングを施すことで、被反応物と生成燃料種の分子径の差を利用した分離、拡散により反応非平衡状態を維持し、燃料生成促進することでCO_2改質性能向上を図ることを目的として行った。その結果、高CO_2改質・透過性能をもたらす最適コーティング条件を見出すと共に、ガス循環型CO_2改質実験での生成CO濃度がバッチ式CO_2改質実験での値を上回り、反応非平衡化の効果を確認できた。本研究では、次の3項目を研究目的とする。(1)気体分離多孔質体上にTiO2膜をコーティングすることで、反応場で速やかに生成物と未反応物の分離拡散を行い、TiO2光触媒の反応性能向上を図る。(2)反応場で分離を行う分離・反応融合型実験装置を設計・製作し、実験的に検証する。(3)多孔質体表面及び内部での反応・分離拡散について数値解析を行い、理論的にメカニズムを解明する。そのために今年度は、<課題1>気体分離多孔質体へのTiO2膜コーティング手法の確立、<課題2>リアクター内物質拡散・反応現象の数値解析及び装置デザイン・運転条件の決定、を課題に掲げて研究を行った。その結果、これまで未検討である気体分離多孔質体へのゾルゲル・ディップコーティング法でのTiO2膜コーティング技術について検討し、特にディップコーティング時の引き上げ速度が生成TiO2膜の性状に及ぼす影響を、SEMやEDXといった表面分析により明らかとした。TiO2膜のコート量や亀裂の生成状態がTiO2膜のCO2改質性能や透過性能を決定することが明らかとなり、本研究で提案する分離・反応融合型光触媒リアクターの性能向上のための設計指針を得た。また、これまで未解明の多孔質体内およびTiO2膜上のガス拡散を考慮したTiO2膜コーティング多孔質体リアクター内反応現象を把握するため、多孔質体内のクヌッセン拡散の拡散係数を任意に設定すると共に多孔質体領域前後の設定圧力差を変化させることで多孔質体内およびTiO2膜上の化学反応を伴うガス拡散現象を数値解析で評価したところ、各々の条件で多孔質体内およびTiO2膜上の生成物質の質量分率・拡散傾向が異なる傾向が認められ、分離・反応融合型光触媒リアクターの性能向上のための装置デザイン・運転条件指針を得た。(1)気体分離多孔質体上にTiO_2膜をコーティングすることで、反応場で速やかに生成物と未反応物の分離拡散を行い、TiO_2光触媒のCO_2改質性能向上を図る。(3)多孔質体表面および内部での反応・分離拡散について数値解析を行い、理論的にメカニズムを解明する。そのために今年度は、<課題3:拡散促進およびCO_2改質性能向上を最大限得る実験条件の抽出>と<課題4:リアクター内物質拡散・反応メカニズムの理論確立>、を課題に挙げて研究を行った。前年度の取り組みから、分離・拡散を伴うCO_2改質条件で分離・拡散を伴わない場合と比べてCO_2改質性能の向上が認められたため、今年度はさらなるリアクターのCO_2改質性能向上を図るべく、前年度使用した気体分離多孔質体のシリカ層部分のコート面積を縮小したタイプを使用し、(反応性能/分離性能)の比率をより反応性能重視にシフトしてCO_2改質性能の評価を行ったところ、結果的にCO_2改質性能は前年度より低下した。TiO_2膜を気体分離多孔質体にコーティングする際に、表面層であるシリカ層の面積がTiO_2膜の固着の程度ならびに表面積の大きさに影響することが示唆された。また、リアクター内の水蒸気濃度と生成物濃度の経時変化を調べたところ、水蒸気濃度が低下する時に生成物濃度は増加することが分かり、リアクター内での還元反応の進行具合がこのマスバランス評価により、解明できた。この2ヵ年で得られた研究成果を総括すると、次の2点である。(1)反応場で分離を行うことがTiO_2光触媒のCO_2改質性能の向上に効果的であることを実験的に立証した。(2)多孔質体表面および内部での反応・分離拡散現象のメカニズムを理論的に解明した。
創薬開発に向けたがん特異的分子BIG3の新機能の解明

がん細胞の増殖・進展が特定のがん遺伝子によるシグナル伝達経路の活性化に強く依存するという概念(Oncogene addiction:がん遺伝子中毒)は、分子標的治療の理論的基盤である。本研究は、がん特異的タンパク質BIG3によるOncogene addictionの仕組みを明らかにすることを目的とし、BIG3複合体の機能を解析する。将来的にBIG3複合体を分解し、がん細胞増殖の抑制を狙いとした創薬ペプチドの開発を行うための研究基盤を確立する。
経皮的酸素濃度と胎児心拍数図から胎児血圧の変動を観測するための基礎的、臨床的研究

周産期に起こる脳障害の原因として低酸素虚血が知られているが、それ以外にも、双胎間輸血症候群や子宮内感染症が注目されている。これらはいずれも胎児の低血圧や脳の還流障害が関与していると考えられている。現在、胎児モニターとして心拍数モニタリングが広く用いられているが、この方法では胎児の低酸素症を発見することは可能であっても、胎児の低血圧や脳虚血を判定することは困難である。そこでわれわれは間接的に血圧を測定する方法を胎児にも適用し、その有効性を検討した。これは胎児心電図(臨床的には胎児の児頭電極から得られる)と動脈の脈波(臨床的には胎児の頬部に装着した経皮酸素濃度SpO_2から得られる)から、脈波伝搬時間を算出し、血圧を推測する方法である。一般に血圧は脈波伝搬時間に反比例する。日本コーリン社製のalgorithmを胎児用に改変し、心電図のR波と胎児の舌に置いたSpO_2プレスチモグラムの定点から脈波伝搬時間を測定し、リアルタイムに収縮期血圧を算出し、実際の血圧との相関を検討した。対象はヤギ胎仔(n=6)で、子宮に小切開を加えて胎仔の一部を子宮外に出し、心電図電極(前胸壁)とSpO_2プローベ(舌)を装着し、併せて動静脈カテーテルを挿入した。児の血液ガスが正常であるのを確認し、hydralazine(n=8)の直接投与と胎仔からの脱血(n=8)で胎仔血圧を10%低下させ、血圧の実測値と推測値の相関を観察した。両者の相関は有意(p<0.01)であり、相関係数は平均0.8以上、バイアスも8mmHg未満、精度も5mmHg未満であった。以上の結果から、この方法による胎児血圧の推測は十分な精度をもち、かつ臨床応用可能であり、分娩中に連続的に測定可能であることが示された。臨床応用に関して当大学の倫理委員会からの承認も得た。現在、informed consentを得た上で臨床症例を重ねているところである。分娩中の胎児の健康状態をリアルタイムに観察する手段として胎児心拍数モニタリングが30年以上にわたり広く使用されてきたが、その精度と限界が明らかにされつつある。胎児血圧が心拍数の変化とともに観察可能であれば、胎児の状況をより正確に評価できるが、その方法論は未だ確立されていない。われわれは、心電図上のR波と酸素飽和度のプレチスモグラム波形上の最大上昇部との時間差(electro-mechanical delay time)に着目し、delay timeから胎児血圧を推測できる可能性を検討した。対象としてヤギ胎仔を用い(n=6)、臍帯循環を維持した状態の急性実験モデルを作成した。胎仔の一部を子宮外に出し、胸壁に心電図電極、舌に酸素飽和度モニターを装着した。さらに胎児の動静脈にカテーテルを挿入した。心電図上のR波と酸素飽和度プレチスモグラムからdelay timeを連続的に測定した。この時間差は、血圧が上昇すると短縮し、低下すると延長することが知られている。(成人のデータ)薬物や脱血によって、胎児の血圧を変動させ、胎児動脈圧の実測値とdelay timeから想定された推測値との相関を調べた。その結果、血圧の実測値と推測値との間に相関係数0.75以上の正の相関が得られた。一方胎児心拍数が50250

bpmの範囲内では心拍数とdelay timeとの間に有意な相関を示さなかった。臨床では胎児の児頭電極(心電図)と頬部の酸素飽和度モニターが実用されており、この両者を組み合わせることで胎児の血圧をリアルタイムに推測できる可能性が示された。さらに動物実験を加え、臨床応用の可能性を検討する必要がある。周産期医学の発達した現在でも分娩中の胎児の低酸素・虚血は重要な課題であり、発達期の脳に障害を残す危険性を含んでいる。現在広く行われている医療は分娩中に胎児心拍数モニタリングを行う方法であるが、この方法では胎児の低酸素症を早期に発見することは可能であるが、胎児の虚血や低血圧を判定することは困難である。一方、臨床的・基礎的検討から、新生児脳症の発症には低酸素症よりも虚血(循環不全)の方が重要であることが判明しつつある。そこでわれわれは間接的に血圧を測定する方法を胎児にも適用し、その有効性を検討した。これは胎児心電図(臨床的には胎児の児頭電極から得られる)と動脈の脈波(臨床的には胎児の頬部に装着した経皮酸素濃度SpO2から得られる)から、脈波伝搬時間を算出し、血圧を推測する方法である。一般に血圧は脈波伝搬時間に反比例する。日本コーリン社製のalgorithmを胎児用に改変し、心電図のR波と胎児の舌に置いたSpO2プレチスモグラムの定点から脈波伝搬時間を測定し、リアルタイムに収縮期血圧を算出し、実際の血圧との相関を検討した。対象はヤギ胎仔(n=6)で、子宮に小切開を加えて胎仔の一部を子宮外に出し、心電図電極(前胸壁)とSpO2ブローベ(舌)を装着し、併せて動静脈カテーテルを挿入した。児の血液ガスが正常であるのを確認し、hydralazinc(n=8)の直接投与と胎仔からの脱血(n=8)で胎仔血圧を10%低下させ、血圧の実測値と推測値の相関を観察した。両者の相関は有意(P<0.01)であり、相関係数は平均0.8以上、バイアスも8mmHg未満、精度と5mmHg未満であった。以上の結果から、この方法による胎児血圧の推測は十分な精度をもち、かつ臨床応用可能であり、分娩中に連続的に測定可能であることが示された。臨床応用に関して当大学の倫理委員会からの承認も得ており、informed consentを得た上で臨床症例を重ねていく予定である。周産期に起こる脳障害の原因として低酸素虚血が知られているが、それ以外にも、双胎間輸血症候群や子宮内感染症が注目されている。これらはいずれも胎児の低血圧や脳の還流障害が関与していると考えられている。現在、胎児モニターとして心拍数モニタリングが広く用いられているが、この方法では胎児の低酸素症を発見することは可能であっても、胎児の低血圧や脳虚血を判定することは困難である。これは胎児心電図(臨床的には胎児の児頭電極から得られる)と動脈の脈波(臨床的には胎児の頬部に装着した経皮酸素濃度SpO_2から得られる)から、脈波伝搬時間を算出し、血圧を推測する方法である。日本コーリン社製のalgorithmを胎児用に改変し、心電図のR波と胎児の舌に置いたSpO_2プレスチモグラムの定点から脈波伝搬時間を測定し、リアルタイムに収縮期血圧を算出し、実際の血圧との相関を検討した。対象はヤギ胎仔(n=6)で、子宮に小切開を加えて胎仔の一部を子宮外に出し、心電図電極(前胸壁)とSpO_2プローベ(舌)を装着し、併せて動静脈カテーテルを挿入した。
大腸癌における革新的治療を目指したARID1A変異の意義と有用性の解明

大腸癌は本邦における癌罹患数および臓器別癌死亡数で上位を占め、世界的に研究がすすめられている癌腫である。申請者らは大腸癌における分子学的背景や患者および癌の免疫学的背景に注目した実臨床との橋渡し研究に携わってきた。ARID1Aはクロマチンリモデリング因子であり、その変異は癌におけるマイクロサテライト不安定性と強い相関を示す。近年、ARID1A変異が卵巣癌において免疫チェックポイント阻害剤の効果予測因子になる可能性が報告されたものの、多数の臨床検体を用いてその有用性を示した報告はない。本研究の目的は、大腸癌においてARID1A変異がきたす現象変化を明らかにし、治療ターゲットになりうることを解明することである。
p53遺伝子欠損コンソミックマウスを用いた口蓋裂発症メカニズム解析

CL/Fr系統p53遺伝子欠損コンジェニックマウス(CL/Fr-p53KO)の放射線照射実験から、p53遺伝子と口唇・口蓋裂発症の関連性は確認しているものの、p53遺伝子の機能喪失(増強)がCL/Fr系統に限られている可能性も否めない。そこで、他の系統マウスでのp53遺伝子欠損コンジェニックマウスを用い、各系統における疾患感受性を検討する。p53遺伝子の機能解析には、p53遺伝子の口唇・口蓋形成における正確な発現時期と発現領域の把握が、ターゲット時期や部位の決定には必要である。そこで、p53遺伝子欠損コンジェニックマウスの解析に先立ち、前年度は、各系統マウスでのp53遺伝子欠損コンジェニックマウスを用いた口唇・口蓋裂の確認に先立ち、そのコントロールとなるCL/Fr-p53KOマウスの解析を行い、口唇・口蓋裂の頻度などのデータを収集できた。本年度は、口蓋裂を有するCL/Frマウスの一次口蓋部付近でShhシグナルが減少していることを見出した。Shhシグナルの減少は、口蓋裂部の近心にも認められたが、中央部、遠心部では変動していなかった。Shhの変動が認められた部位では、Wntもわずかに変化していた。それに対し、同部位におけるBmpやFgfシグナルに変化は確認されなかった。口蓋裂を有するCL/Frマウスの一次口蓋部付近で、Shh、Bmp、Wnt、Fgfシグナルの変化の確認ができたことは、大きな進展であった。Shhシグナルの変動が、口蓋裂の近心部でのみ認められたことも、今後の展開を考えていくためにも、非常に大きな示唆となった。口唇形成におけるShhシグナル活性の減少が、口唇裂や近心部の口蓋裂の原因であるかを確認するために、Shhシグナルのアゴニストを応用したレスキュー実験により確認する。TUNEL法にてアポトーシスの、Brd-U法にて細胞増殖の把握も行う。p53遺伝子の機能解析には、p53遺伝子の口蓋形成における正確な発現時期と発現領域の把握が必須となる。そこで、p53遺伝子欠損コンジェニックマウスの解析に先立ち、p53の口唇・口蓋形成における発現を、組織切片でのin situ hybridizationにて確認した。その際、口蓋突起の挙上、水平方向への突起の成長、口蓋突起の癒合という口蓋形成における形態変化、それぞれの形態におけるp53の発現が確認できるように考慮した。その結果、それぞれの形態でのp53の詳細な発現様式が確認できた。各系統マウスでのp53遺伝子欠損コンジェニックマウスを用いた口唇・口蓋裂の確認に先立ち、そのコントロールとなるCL/Fr-p53KOマウスの解析を行っているが、口唇・口蓋裂の発症率が低かった。異常の発現頻度は、実験デザインに大きく影響するため、実験に使用するマウスの匹数を増加させることを試みたものの、CL/Frマウスの繁殖力が弱く、予定の匹数を確保できなかったことが、実験の進捗に大きく影響した。現在様々な処置により、繁殖力は改善しており、今後は予定通りの研究遂行が可能と思われる。CL/Fr系統p53遺伝子欠損コンジェニックマウス(CL/Fr-p53KO)の放射線照射実験から、p53遺伝子と口唇口蓋裂発症の関連性は確認しているものの、p53遺伝子の機能喪失(増強)がCL/Fr系統に限られている可能性も否めない。p53遺伝子の機能解析には、p53遺伝子の口唇形成および口蓋形成における正確な発現時期と発現領域の把握が、ターゲット時期や部位の決定には必要である。そこで、p53遺伝子欠損コンジェニックマウスの解析に先立ち、前年度はp53の口唇形成および口蓋形成における発現を、組織切片でのin situ hybridizationにて確認し、それぞれの口唇形成および口蓋形成におけるp53の詳細な発現様式が確認できた。今年度は、各系統マウスでのp53遺伝子欠損コンジェニックマウスを用いた口唇口蓋裂の確認に先立ち、そのコントロールとなるCL/Fr-p53KOマウスの解析を行い、口唇口蓋裂の頻度などのデータを収集できた。各系統マウスでのp53遺伝子欠損コンジェニックマウスを用いた口唇口蓋裂の確認に先立ち、そのコントロールとなるCL/Fr-p53KOマウスの解析を行い、口唇口蓋裂の頻度などのデータを収集できたものの、CL/Frマウスの繁殖力が弱いこと、多くのCL-Fr母親マウスの飼育放棄や食殺行為のため、予定の匹数を確保できず、実験の進捗に大きく影響した。一時的に繁殖力が回復した時期もあったものの、安定しなかった。一方、凍結胚の利用による胚獲得が有効な手段であるが、保管する凍結受精胚の数量にも限りがあるため、通常の自然繁殖に、凍結胚の利用による胚獲得を併用することにより獲得匹数は改善しており、今後は予定通りの研究遂行が可能と思われる。

CL/Fr系統p53遺伝子欠損コンジェニックマウス(CL/Fr-p53KO)の放射線照射実験から、p53遺伝子と口唇・口蓋裂発症の関連性は確認しているものの、p53遺伝子の機能喪失(増強)がCL/Fr系統に限られている可能性も否めない。そこで、他の系統マウスでのp53遺伝子欠損コンジェニックマウスを用い、各系統における疾患感受性を検討する。p53遺伝子の機能解析には、p53遺伝子の口唇・口蓋形成における正確な発現時期と発現領域の把握が、ターゲット時期や部位の決定には必要である。そこで、p53遺伝子欠損コンジェニックマウスの解析に先立ち、前年度は、各系統マウスでのp53遺伝子欠損コンジェニックマウスを用いた口唇・口蓋裂の確認に先立ち、そのコントロールとなるCL/Fr-p53KOマウスの解析を行い、口唇・口蓋裂の頻度などのデータを収集できた。本年度は、口蓋裂を有するCL/Frマウスの一次口蓋部付近でShhシグナルが減少していることを見出した。Shhシグナルの減少は、口蓋裂部の近心にも認められたが、中央部、遠心部では変動していなかった。Shhの変動が認められた部位では、Wntもわずかに変化していた。それに対し、同部位におけるBmpやFgfシグナルに変化は確認されなかった。口蓋裂を有するCL/Frマウスの一次口蓋部付近で、Shh、Bmp、Wnt、Fgfシグナルの変化の確認ができたことは、大きな進展であった。Shhシグナルの変動が、口蓋裂の近心部でのみ認められたことも、今後の展開を考えていくためにも、非常に大きな示唆となった。CL/Fr-p53KOマウス、ならびに各系統p53マウスへの放射線照射実験からp53遺伝子の口蓋形成における機能解明を行う。各マウスにおけるShh, Wnt, Tgf, Bmpなどのシグナル活性、口蓋形成・口唇形成関連遺伝子の発現を、in situ hybridization、免疫染色、ウェスタンブロット、マイクロアレイ、qPCRなどで確認していく。一方で、TUNEL法にてアポトーシスの、Brd-U法にて細胞増殖の把握も行う。各系統p53マウスの作成と、それらのマウスへの放射線照射実験からp53遺伝子の口蓋形成における機能解明を行う。各マウスにおけるShh, Wnt, Tgf, Bmpなどのシグナル活性、口蓋形成および口唇形成関連遺伝子の発現を、in situ hybridization、免疫染色、qPCRなどで確認していく。口唇形成におけるShhシグナル活性の減少が、口唇裂や近心部の口蓋裂の原因であるかを確認するために、Shhシグナルのアゴニストを応用したレスキュー実験により確認する。TUNEL法にてアポトーシスの、Brd-U法にて細胞増殖の把握も行う。
遷移金属酸化物ヘテロナノ構造による電界誘起抵抗スイッチング機構解明とデバイス展開

遷移金属酸化物において発現する抵抗変化メモリデバイスの電界誘起抵抗スイッチング動作を,ナノ構造体を用いた制限空間で発現させることによって物理起源の解析を行う.この解析によってメモリデバイスの産業応用上必要不可欠な最適化指針の提唱を行うことを目的としている.昨年度までにナノ構造体を用いたメモリデバイスの開発、動作検証、詳細な動作メカニズムの解析及び最終ターゲットである透過型電子顕微鏡観察と電気伝導特性評価を同時に行う機構の開発に成功している.本年度は透過型電子顕微鏡観察を実際に行うこと及び電界誘起抵抗スイッチング動作の動作発現モデルを構築するための数値解析を行った.具体的な研究成果は・海外共同研究先において透過型電子顕微鏡による直接観察の実施・第一原理計算法を用いた動作発現モデルの構築について成功した.これらの成果が与えるインパクトは,通常の抵抗変化メモリの研究では解析困難であった固体内部の情報を,透過型電子顕微鏡と電気伝導測定による直接観察及び同時計測の実現によってメカニズムを詳細に検討可能にした点,数値計算を導入することによって実験的には解析困難である原子1つ1つの振る舞いをモデル化し従来では困難であった電界誘起抵抗スイッチング動作のモデル化に成功した点である.遷移金属酸化物において発現する電界誘起抵抗スイッチングの動作機構を極微ナノワイヤを用いて局所制限空間における物性を評価することによって解明する.これによって産業応用上,重要となるデバイスの最適化指針の提唱を行うことを目的としている.実際にはナノスケール基板としてのMgOコアナノワイヤ上にレーザMBE法を用いて原子層レベルで機能性酸化物シェル層(NiO)を制御形成することで、従来達成し得なかった極微NiOナノ構造体を作製・評価し,さらにデバイス応用構造としてMgO/Fe_3O_4/NiOヘテロナノワイヤ構造を作製した.具体的な研究成果は・基礎物性評価構造MgO/NiOヘテロナノワイヤのin-situ構造制御・単一ヘテロナノワイヤの物性評価のための液中分散とナノ電極架橋・単一ヘテロナノワイヤにおけるスイッチング動作の観測・駆動時の化学反応過程の解析ための雰囲気変調測定環境の構築・雰囲気変調と単一ヘテロナノワイヤを用いたスイッチング動作機構の評価について成功した.以上の成果によりVLSボトムアップヘテロナノワイヤという独自のアプローチを用いて酸化物材料という微細加工が困難な材料において10nmスケールサイズを実現し,未だ未解明な電界誘起抵抗スイッチングの動作機構の本質に迫る物理的な知見を得ることに成功した.遷移金属酸化物において発現する抵抗変化メモリデバイスの電界誘起抵抗スイッチング動作を,ナノ構造体を用いた制限空間で発現させることによって物理起源の解析を行う.この解析によってメモリデバイスの産業応用上必要不可欠な最適化指針の提唱を行うことを目的としている.昨年度までにナノ構造体を用いたメモリデバイスの開発及び動作検証と基本的な動作メカニズムの解析に成功している.本年度は詳細なメカニズム解析と直接的な情報を得るために透過型電子顕微鏡観察と電気伝導特性評価を同時に行う機構の開発を行った.具体的な研究成果は・プラナー白型ナノ構造メモリデバイスにおける作製条件の依存性の検証・測定環境変調を利用したメカニズムの詳細な解析・非対称電極構造を利用したメモリ動作の空間分布の検証・透過型電子顕微鏡観察による同時解析のためのプラナー型ナノ構造メモリデバイスの開発について成功した.これらの成果が与えるインパクトは,通常の抵抗変化メモリの研究では解析困難であった固体内部の情報を,プラナー型ナノ構造メモリデバイスを導入することによってメカニズムを詳細に検討可能にした点,メンブレン基板をプラナー型ナノ構造メモリデバイスに適応することによって透過型電気顕微鏡の観察によって可視化可能にした点である.遷移金属酸化物において発現する抵抗変化メモリデバイスの電界誘起抵抗スイッチング動作を,ナノ構造体を用いた制限空間で発現させることによって物理起源の解析を行う.この解析によってメモリデバイスの産業応用上必要不可欠な最適化指針の提唱を行うことを目的としている.昨年度までにナノ構造体を用いたメモリデバイスの開発、動作検証、詳細な動作メカニズムの解析及び最終ターゲットである透過型電子顕微鏡観察と電気伝導特性評価を同時に行う機構の開発に成功している.本年度は透過型電子顕微鏡観察を実際に行うこと及び電界誘起抵抗スイッチング動作の動作発現モデルを構築するための数値解析を行った.具体的な研究成果は・海外共同研究先において透過型電子顕微鏡による直接観察の実施・第一原理計算法を用いた動作発現モデルの構築について成功した.これらの成果が与えるインパクトは,通常の抵抗変化メモリの研究では解析困難であった固体内部の情報を,透過型電子顕微鏡と電気伝導測定による直接観察及び同時計測の実現によってメカニズムを詳細に検討可能にした点,数値計算を導入することによって実験的には解析困難である原子1つ1つの振る舞いをモデル化し従来では困難であった電界誘起抵抗スイッチング動作のモデル化に成功した点である.
新規昇圧物質CouplingFactor6の網羅的機能解析と病態生理的役割の解明

CF6結合部位の同定:Flow cytometry法での検討では、CF6投与により内皮細胞(HUVEC)表画に存在するATP合成酵素α-subunitは不変であったが、β-subunitは減少し、CF6は細胞表面に存在するATP合成酵素のβ-subunitと結合することが示唆された。CF6結合アッセイ:^<125>l-CF6結合はβ-subunit抗体とADPにより抑制されたが、ATPとα-ubunit抗体の影響を受けず、CF6受容体のKdは7.6±0.3nMであった。ATPase活性:CF610^<-7>M投与により、ATPase活性は有意に亢進し、ATP合成酵素の阻害薬efrapeptin10^<-5>M投与により阻害された。細胞内PH:CF6投与によりHUVECの細胞内pHは低下し、efrapeptinの投与によりその低下は完全に抑制された。アラキドン酸遊離:CF6投与により、アラキドン酸遊離は抑制され、ATP合成酵素β-subunit抗体、ADP、並びにefrapeptin投与により抑制は消失した。結論:CF6は血管内皮細胞の表面に存在するATP合成酵素のβ-subunitと結合しヽ細胞内酸性化を介してrostacyclin産生を抑制した。2.CF6の網羅的機能解析HUVECにCF610^<-7>MMを添加、24時間後にmRNAを抽出しcDNAmicroarrayを施行した。CF6投与により増加した遺伝子は、うっ血心不全に関係するneuregulin-1(1.83±0.82)及び「elaxin-1(1.74±0.20)、血管の炎症と細胞浸潤に関係するC reactive protein(1.84±0.07)、urokinase type plasminogen activator receptor(1.77±0.24)並びにestrogenreceptorβ(1.74±0.30)、さらに一酸化窒素合成酵素の内因性の阻害物質(ADMA)合成に関係するPRMT-1(1.73±0.20)であった。減少遺伝子にはADMA分解酵素DDAH-2(0.87±0.07)が認められた。ADMAを介するNO代謝の検討では、CF6投与によりPRMT-1のmRNAは増加、DDAH-2のmRNAは減少を認めた。DDAH-2蛋白は減少し、活性も抑制された。その結果、ADMA産生は48時間で有意に増加した。結論:CF6は動脈硬化促進遺伝子の発現を亢進させた。NO代謝に関しては、PRMT-1の増加、DDAH-2の抑制を介してADMAの放出を亢進させた。従って、CF6は動脈硬化の発症・進展に重要な役割を担っている可能性が示唆された。

1.Coupling factor 6(CF6)の血管内皮細胞における遺伝子発現に及ぼす網羅的解析2.CF6の細胞内情報伝達機構新規の昇圧物質CF6の受容体並びに細胞内情報伝達機構を明らかした。結果:1)CF6投与により、細胞表面に存在するATP合成酵素α-subunitは不変であったが、β-subunitは減少し、細胞表面CF6は増加した。2)^<125>I-CF6のHUVECとの結合は経時的に増加し30分でプラトーに達した。Competitive displacement analysisより、CF6受容体のKdは7.6±0.3nMであった。^<125>I-CF6結合はβ-subunit抗体により32.0±2.0%抑制され、ADPにより81.3±9.7%抑制された。3)CF6 10^<-7>M投与により、ATPase活性は61.5±4.9%亢進し、ATP合成酵素の阻害薬efrapeptin10^<-5>M投与によりその亢進は完全に阻害された。4)CF610^<-7>M投与により細胞内pHは0.26±0.02低下し、efrapeptinの投与によりその低下は完全に抑制された。また、amylorideの前投与によりCF6による細胞内pHの低下は0.42±0.03へと増強された。5)CF6 10^<-7>M投与により、アラキドン酸遊離は51.1±2.9%抑制され、ATP合成酵素β-subunit抗体、ADP、並びにefrapeptin投与により抑制は消失した。以上より、CF6は血管内皮細胞の表面に存在するATP合成酵素のβ-subunitと結合し、ATPをADPに分解することにより、細胞内への水素イオンのinfluxを亢進させることが明らかとなった。CF6結合部位の同定:Flow cytometry法での検討では、CF6投与により内皮細胞(HUVEC)表面に存在するATP合成酵素α-subunitは不変であったが、β-submi量は減少し、CF6は細胞表面に存在するATP合成酵素のβ-subunitと結合することが示唆された。CF6結合アッセイ:^<125>I-CF6結合はβ-subunit抗体とADPにより抑制されたが、ATPとα-subunit抗体の影響を受けず、CF6受容体のKdは7.6±0.3nMであった。ATPase活性:CF610^<-7>M投与により、ATPase活性は有意に亢進し、ATP合成酵素の阻害薬efrapeptin10^<-5>M投与により阻害された。細胞内pH:CF6投与によりHUVECの細胞内pHは低下し、efrapeptinの投与によりその低下は完全に抑制された。アラキドン酸遊離:CF6投与により、アラキドン酸遊離は抑制され、ATP合成酵素β-subunit抗体、ADP、並びにefrapeptin投与により抑制は消失した。結論:CF6は血管内皮細胞の表面に存在するATP合成酵素のβ-subunitと結合し、細胞内酸性化を介してprostacyclin産生を抑制した。2.CF6の網羅的機能解析
植物根-土壌界面における養水分の取り込み過程の視覚化

作物の根は分泌層で覆われており、この層を介して根圏土壌中の物質が吸収される。本研究は、根-土壌界面に存在する分泌層内での物質の動きを明らかにする方法論を検討し、安定同位体でラベルした水や窒素が根圏から分泌層を介して根面へ取り込まれる過程を明らかにすることを目的として、以下の研究を実施した。今年度は、昨年検討したシリコン板法とともに、寒天培地法も含めて検討を継続するとともに、飛行時間型2次イオン質量分析計(Tof-SIMS)による安定同位体の取り込みに関する実験も実施した。まずシリコン板法では直接、粘液を観察することが困難であった。そこで様々な濃度の寒天培地を試験したが、同様に寒天への封入では、真空中での脱水により寒天がくずれてしまいうまく観察ができなかった。そこで、やはりクライオシステムで観察する必要があることを認識し、まずは植物サンプルでの飛行時間型2次イオン質量分析計での観察手法の確立を先決課題として実施した。イネでは真空中での組織の保持がうまくできなかったため、茎や'根の直径の大きなダイズを用いて、真空中での観察を実施した。クライオミクロトームで切断した根と茎切片を観察したところ、すべてのイオンの総和であるトータルイオン観察によって木部導管や師部組織を観察することが可能となった。次に安定同位体として簡易な暴露が可能な重水を用いて、一定時間吸収させた後の重水の分布を観察したところ、木部導管部位では重水の組織への吸収を認めず、この手法での同位体の吸収を観察することが可能であることを確かめた。次にクライオシステムで同様の観察を行ったところ、より鮮明な観察が可能となった。今後はこれまで試したシリコン板法や寒天培地法をクライオシステムで観察する実験系を確立する必要がある。本研究では、根-土壌界面に存在する分泌層内での物質の動きを明らかにする方法論を検討し、安定同位体でラベルした水や窒素が根圏から分泌層を介して根面へ取り込まれる過程を明らかにすることを目的とする。本年度は、海外共同研究者のBryan Griffiths博士が来日し、今後の研究計画の詳細を打ち合わせするとともに予備的な試験をいくつか実施した。樹脂包埋したトウモロコシの根の準超薄切片を供試し、飛行時間型2次イオン質量分析計(Tof-SIMS)で観察を試みたが、樹脂が妨害するため表層イオンの検出は困難であった。パラフィン包埋サンプルについても同様であった。凍結切片についてはうまく表層イオンの検出は行えたが、一回に観察できるサンプル数が限られること、1サンプルの観察に半日を要することから予備的に大量のサンプルを観察することが困難なため断念した。Tof-SIMSによる観察用のシリコン板を寒天培地上にいくつか配置し、トウモロコシ根を培地上で生育させることによって、根をシリコン板上に這わせるようにした。その後、シリコン板だけをTof-SIMSにより観察すれば、シリコン板上に局所的に与えた養水分が根へ取り込まれる課程が測定し得る可能性があることが判明した。今後、上記の方法論を用いて以下の検討を行う。^<15>Nでラベルした硫酸アンモニウムを重水(D_2O)に溶かしシリコン板上に投与し、その一定時間後にシリコン板を回収する。Tof-SIMSによりシリコン板上の元素の分布を観察することによって、養水分の取り込み課程を観察することが可能な実験条件を検討していく予定である。本研究では、根-土壌界面に存在する分泌層内での物質の動きを明らかにする方法論を検討し、安定同位体でラベルした水や窒素が根圏から分泌層を介して根面へ取り込まれる過程を明らかにすることを目的としている。本年度は、昨年検討したシリコン板法とともに、寒天培地法も含めて検討を継続した。飛行時間型2次イオン質量分析計(Tof-SIMS)による観察のためには、根の表面と投与した同位体窒素や水素を減圧条件下にさらす必要があるが、この時に起こるアーティファクトの克服が容易ではないことが判明した。そこで植物根の異なる部位において養水分吸収の様相に違いがあれば、その異なる部位で養水分吸収様式を比較検討することにより、設定した研究課題を明らかにする糸口が得られると考えて、とくに異なる根軸部位での根の養分吸収様式についての予備的な検討を行った。その結果、根軸の位置の違いにより養分吸収が異なることを土耕栽培試験で確かめた。この結果を解釈するうえで、土壌の環境の違いの影響を考慮する必要があるため、今後さらに詳細な検討を加える必要がある。それと同時に、これまで同様、シリコン板上で局所的に与えた養水分が根へ取り込まれる課程を測定するための方法論の検討を引き続き行なっていくとともに、この方法論に適した根生育培地を作成し、異なる根の部位での養水分吸収を観察していく予定である。

今年度は、昨年検討したシリコン板法とともに、寒天培地法も含めて検討を継続するとともに、飛行時間型2次イオン質量分析計(Tof-SIMS)による安定同位体の取り込みに関する実験も実施した。まずシリコン板法では直接、粘液を観察することが困難であった。そこで様々な濃度の寒天培地を試験したが、同様に寒天への封入では、真空中での脱水により寒天がくずれてしまいうまく観察ができなかった。そこで、やはりクライオシステムで観察する必要があることを認識し、まずは植物サンプルでの飛行時間型2次イオン質量分析計での観察手法の確立を先決課題として実施した。イネでは真空中での組織の保持がうまくできなかったため、茎や'根の直径の大きなダイズを用いて、真空中での観察を実施した。クライオミクロトームで切断した根と茎切片を観察したところ、すべてのイオンの総和であるトータルイオン観察によって木部導管や師部組織を観察することが可能となった。次に安定同位体として簡易な暴露が可能な重水を用いて、一定時間吸収させた後の重水の分布を観察したところ、木部導管部位では重水の組織への吸収を認めず、この手法での同位体の吸収を観察することが可能であることを確かめた。次にクライオシステムで同様の観察を行ったところ、より鮮明な観察が可能となった。今後はこれまで試したシリコン板法や寒天培地法をクライオシステムで観察する実験系を確立する必要がある。