hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
染色体転座に起因する白血病発症誘導エンハンサーの同定と機能解明

3番染色体転座および逆位は、3q21に存在するGATA2遺伝子エンハンサーがEVI1遺伝子の発現を活性化することによって白血病を発症させる。また、GATA2遺伝子は自身のエンハンサーを失うために、発現が低下する。これまでに逆位によるEVI1遺伝子発現を再現する3q21q26マウスとGATA2遺伝子ヘテロ欠失マウスを交配させることによって得られた3q21q26::Gata2+/-マウスを用いた解析を行い、GATA2遺伝子の発現低下によって、白血病細胞における骨髄球への分化能が失われ、白血病の発症及び進行が早まることを明らかにした。一方でヒト患者における3番染色体転座および逆位を伴う白血病では、巨核球及び血小板が増加するという特徴がみられる。そこで、白血病発症マウスの血小板と巨核球を解析したところ、3q21q26::Gata2+/-マウスにおいて血小板及び巨核球の増多を伴う白血病発症頻度の上昇がみられ、GATA2遺伝子の発現低下が白血病発症時における血小板及び巨核球増多に関与していることが示された。血小板及び巨核球増多を伴う白血病においても、骨髄内のB220+細胞が白血病再建能をもち、巨核球及び血小板を供給していた。3q21q26マウス及び3q21q26::Gata2+/-マウスの両マウスにおいて、白血病発症前より巨核球及び血小板数が増加していたが、3q21q26::Gata2+/-マウスにおいては3q21q26マウスと比べて巨核球及び赤血球に分化しやすいMultipotent progenitor 2(MPP2)細胞が有意に増加しており、この細胞蓄積が白血病発症の基盤となっているのではないかと考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。染色体転座や逆位といった染色体異常は、切断点の周辺に遺伝子異常を引き起こすことによって、白血病などの疾患を誘発する。転座や逆位によって起こる遺伝子異常は、遺伝子同士が融合する融合遺伝子の形成がよく知られている。しかしそれとは別に、転座や逆位によって、制御領域とがん遺伝子が融合し、がん遺伝子が本来とは異なる発現様式を示すために、白血病発症に至る場合がある。本研究では、後者において、がん遺伝子を発現させる制御領域を同定し、この制御領域ががん遺伝子を誘導するために必要な性質を明らかにすることを目的とする。本研究の成果から、白血病誘導エンハンサー(Leukemia-driving enhancer)という新しい概念を確立し、がん遺伝子そのものではなく、がん遺伝子の制御機構を標的とした新規治療法の開発を目指す。27年度は、染色体転座および逆位によって、原がん遺伝子EVI1が高発現する白血病に着目した解析を行った。3番染色体の転座および逆位アリルにおけるEVI1遺伝子の発現をモニターするレポーターマウスを作製した。このマウスにおけるレポーターの発現の解析を行ったところ、造血前駆細胞において高い発現を示すことがわかった。このレポーターマウスと同制御領域下に原がん遺伝子EVI1を発現するマウスとを交配し、複合変異マウスを得た。このマウスのレポーター発現を解析すると、レポーターの発現が減弱していた。このことから、EVI1が自身の遺伝子の発現に影響を与えていることが示された。また転座や逆位において、EVI1遺伝子の発現を制御するエンハンサー候補の中に、GATA1およびGATA2の結合配列が存在することを見いだした。3番染色体逆位を伴う白血病細胞株を用いた実験から、GATA1の結合はEVI1遺伝子の抑制に働いていることが示唆された。27年度までに、転座や逆位において原がん遺伝子EVI1の発現を再現するレポーターマウスの作製と解析を行うことができた。また、白血病細胞株の実験から、染色体転座および逆位における原がん遺伝子EVI1の発現制御にGATA転写因子関与していることが示唆された。白血病細胞株の入手が遅れたために、ChIP-seq解析結果がまだ出ていないものの、マウスを用いた解析が進んでいることから、おおむね順調に進展していると言える。染色体転座や逆位などの染色体異常は、切断点の周辺に遺伝子異常を引き起こすことによって、白血病などの疾患を誘発する。転座や逆位によって、がん遺伝子と別の遺伝子の制御領域とが融合し、がん遺伝子が本来とは異なる発現様式を示すために、白血病発症に至る場合がある。本研究では、このような場合におけるがん遺伝子を発現させる制御領域を同定し、この制御領域ががん遺伝子を誘導するために必要な性質を明らかにすることを目的としている。27年度までの研究から、3番染色体転座および逆位におけるがん遺伝子EVI1の発現には、GATA転写因子が関与していることが示唆されている。そこで、28年度は、逆位によるEVI1遺伝子発現を再現するモデルマウス(3q21q26マウス)とGATA2ヘテロ欠失マウスとを交配することによって、EVI1遺伝子の発現パターンの変化および白血病発症の変化について解析した。当初、GATA2は転座および逆位アリルにおけるEVI1遺伝子の発現を活性化していると予想していたが、それに反してGATA2ヘテロ欠失マウスではEVI1遺伝子の発現が上昇しており、このことからGATA2がEVI1遺伝子の発現を(直接的または間接的に)抑制していることが示された。

GATA2ヘテロ欠失を伴う3q21q26マウス(3q21q26::Gata2+/-マウス)はGATA2が正常な3q21q26マウス(3q21q26::Gata2+/+マウス)よりも早期に白血病を発症した。また、3q21q26::Gata2+/+マウスの白血病細胞は骨髄球系への分化能を保持していたが、3q21q26::Gata2+/-マウスの白血病細胞はその分化能が失われており、骨髄内で芽球が蓄積していた。これらの結果から、GATA2のヘテロ欠失が3番染色体を伴う白血病の悪性化に寄与していることが明らかとなった。28年度は、3番染色体転座および逆位を伴う白血病において、EVI1遺伝子の発現制御および白血病発症に対する転写因子GATA2の貢献を明らかにすることができた。3番染色体転座および逆位では、GATA2遺伝子エンハンサーがEVI1遺伝子近傍に移動するため、片アリルのGATA2遺伝子はエンハンサーを失い、発現が減少する。GATA2のヘテロ欠失はこれを再現していると言え、今回明らかになったGATA2ヘテロ欠失の貢献はヒト白血病の発症機構においても重要であると考えられる。これらのことから、「おおむね順調に進展している」とした。染色体転座や逆位などの染色体異常は、切断点の周辺に遺伝子異常を引き起こすことによって、白血病などの疾患を誘発する。転座や逆位によって、がん遺伝子と別の遺伝子の制御領域とが融合し、がん遺伝子が本来とは異なる発現様式を示すために、白血病発症に至る場合がある。3番染色体転座および逆位はその代表例であり、3q21に存在するGATA2遺伝子エンハンサーがEVI1遺伝子の発現を活性化することによって白血病を発症させる。またその一方で、GATA2遺伝子は自身のエンハンサーを失うために、発現が低下する。28年度までに、逆位によるEVI1遺伝子発現を再現するモデルマウス(3q21q26マウス、GATA2遺伝子の発現は低下していない)とGATA2遺伝子ヘテロ欠失マウス(Gata2+/-マウス)を交配させることによって得られた3q21q26::Gata2+/-マウスを用いた解析を行い、GATA2遺伝子の発現低下によって、白血病の発症が早まることを明らかにしている。29年度は、3q21q26マウスおよび3q21q26::Gata2+/-マウスにおいて、白血病幹細胞を含む画分を同定した。白血病幹細胞は、どちらのマウスにおいても骨髄内のB220+c-Kit+画分に濃縮されていた。しかしながら、3q21q26マウスのB220+c-Kit+細胞は骨髄球系への分化能を有しているのに対して、3q21q26::Gata2+/-マウスのB220+c-Kit+細胞では骨髄球への分化能が失われており、細胞増殖が活性化していた。3q21q26マウスおよび3q21q26::Gata2+/-マウスのB220+c-Kit+細胞を用いてRNA-seq解析を行なったところ、GATA2遺伝子の発現低下によって、エネルギー代謝が変化することを示唆する結果が得られた。29年度は、3番染色体転座および逆位を伴う白血病のEVI1遺伝子高発現とGATA2遺伝子発現低下の両方を再現するマウスにおいて、白血病幹細胞を含む画分を同定し、その性質を解析することができた。
第3歯堤の刺激による歯の再生に関する研究

哺乳類の歯には、通常は退化・消失する第3歯堤が存在する。通常の歯数よりも多く形成される歯を過剰歯といい、実際にヒトにおける第3歯堤由来と考えられる過剰歯症例を経験し、報告した。本研究では歯数の制御に着目し、機能を抑制することで歯数が増加する分子と、逆に機能を亢進することで歯数が増加する分子を標的とした。USAG-1とBMP-7は歯の形態形成と大きさに重要な役割を果たす可能性があることを報告した。さらにヒトの多発性過剰歯の発生由来として幹細胞が関与する可能性を報告した。また、CEBP/βとRunx2の解析により、上皮間葉転換が離脱した歯原性上皮幹細胞に過剰歯を発生させることを報告した。哺乳類の歯は大臼歯を除いて1度だけ生えかわる2生歯性であるが、通常は萌出する前に退化・消失する第3歯堤が存在する。ヒトの場合も永久歯の次に第3歯堤が存在することが報告されており、過剰歯(通常の数よりも多い歯)の形成要因の一つと考えられている。本研究では歯の形成過程において、特に歯数の制御に着目し、機能を抑制することで歯数が増加する分子と、逆に機能を亢進することで歯数が増加する分子を標的分子とする。これらの標的分子を第3歯堤の局所において機能抑制または機能亢進することにより、永久歯の次に萌出する第3の歯を形成させ、歯の再生を目指す。これまでに胎生15日のUSAG-1改変マウスの上顎切歯部切除片とBMP-7を含浸させたゼラチンスポンジとを合わせて同種マウス腎皮膜下に移植し20日間成長させた結果、USAG-1欠損マウスとUSAG-1ヘテロ接合体マウスにおいて過剰歯をみとめ、上顎切歯部ではBMP-7の添加により、USAG-1ヘテロ接合体マウスにも過剰歯を形成することを実証し報告した(Kiso H., PLoS ONE, 2014)。この結果を踏まえ、胎生15日の野生型マウスの上顎切歯部切除片に対して局所的にUSAG-1の機能を抑制し、さらにBMP-7を局所投与することによって歯数が増加するかどうかを明らかにし、局所でのUSAG-1遺伝子の発現抑制により同様に歯数の増加が再現できるシステムを確立する。USAG-1の機能を局所的に抑制するための手段を検証中であるため。歯数の増加・減少を認める遺伝子改変マウスの入手に長期間を要したため。二重変異マウスを用いて解析を行っており、二重欠損マウスの獲得率は1/16と希少であり獲得に時間がかかるため。ヒトの場合も永久歯の次に第3歯堤が存在することが報告されている。本研究では歯の形成過程において、特に歯数の制御に着目し、機能を抑制することで歯数が増加する分子(USAG-1など)と、逆に機能を亢進することで歯数が増加する分子(BMP-7など)を標的分子としている。USAG-1とBMP-7は歯の形態形成・大きさにおいて重要な役割を果たす可能性があることを見出し、報告した(Saito K., 2016)。ヒトにおいても過剰歯を認める症例を検討し、報告した(Kiso H., 2016)。さらに、非症候性の多発性過剰歯の2例について検討し、その発生由来として第3歯堤のほかに幹細胞が関与する可能性を考察し報告した(Takahashi K., 2016)。これまでに胎生15日のUSAG-1遺伝子改変マウスの上顎切歯部切除片とBMP-7を含浸させたゼラチンスポンジとを合わせて同種マウスの腎皮膜下に移植し20日間成長させた結果、USAG-1欠損マウスとUSAG-1ヘテロ接合体マウスにおいて過剰歯をみとめ、上顎切歯部ではBMP-7の添加により、USAG-1ヘテロ接合体マウスにも過剰歯を形成することを実証し報告した(Kiso H.,2014)。この結果を踏まえ、胎生15日の野生型マウスの上顎切歯部切除片に対して局所的にUSAG-1の機能を抑制し、さらにBMP-7を局所投与することによって歯数が増加するかどうかを明らかにし、局所でのUSAG-1遺伝子の発現抑制により同様に歯数の増加が再現できるシステムの確立を目指す。歯数の増加・減少を認める遺伝子改変マウスの入手に時間を要したため。二重変異マウスを用いて解析を行っており、二重欠損マウスの獲得率は1/16と希少であり獲得に時間がかかっているため。

通常の歯数よりも多く形成される歯を過剰歯といい、ヒトにおいても過剰歯を認める症例を報告し(Kiso H., 2016)、さらに実際に第3歯堤由来と考えられる過剰歯症例を経験し、報告した(Takahashi K., 2016)。本研究では歯の形成過程において、特に歯数の制御に着目し、機能を抑制することで歯数が増加する分子(USAG-1など)と、逆に機能を亢進することで歯数が増加する分子(BMP-7など)を標的としている。これらの標的分子を第3歯堤の局所において機能抑制または機能亢進することにより、永久歯の次に萌出する第3の歯を形成させ、歯の再生を目指した。USAG-1とBMP-7は歯の形態形成・大きさにおいて重要な役割を果たす可能性があることを見出し、報告した(Saito K., 2016)。さらにヒトにおいて非症候性の多発性過剰歯の2例について検討し、その発生由来として第3歯堤のほかに幹細胞が関与する可能性を考察し報告した(Takahashi K., 2016)。マウスにおいてはCEBP/β欠損マウスとRunx2欠損マウスの解析により、上皮間葉転換が離脱した歯原性上皮幹細胞に過剰歯を発生させることを報告した(Saito K., 2018)過剰歯の発生メカニズムが明らかすることにより、永久歯の次に萌出する第3の歯を形成させることによる歯の再生の可能性が示唆された。哺乳類の歯には、通常は退化・消失する第3歯堤が存在する。通常の歯数よりも多く形成される歯を過剰歯といい、実際にヒトにおける第3歯堤由来と考えられる過剰歯症例を経験し、報告した。本研究では歯数の制御に着目し、機能を抑制することで歯数が増加する分子と、逆に機能を亢進することで歯数が増加する分子を標的とした。USAG-1とBMP-7は歯の形態形成と大きさに重要な役割を果たす可能性があることを報告した。さらにヒトの多発性過剰歯の発生由来として幹細胞が関与する可能性を報告した。また、CEBP/βとRunx2の解析により、上皮間葉転換が離脱した歯原性上皮幹細胞に過剰歯を発生させることを報告した。胎生15日の野生型マウスの上顎切歯部切除片に対して局所的にUSAG-1の機能を抑制し、さらにBMP-7を投与することによって歯数が増加するかどうかを明らかにする。さらに、効率的に歯数を増加できた標的分子の検索を行い、同様な生理活性を持った化合物のスクリーニングを行う。標的分子のプロモーターを利用したルシフェラーゼアッセイやBMPのALP活性のアンタゴニスト作用など、同時に大量の化合物のスクリーニング可能な細胞培養システムを用いて1万種ほどの化合物の中から標的分子の機能抑制および機能亢進の作用を示す5-10種類に絞り込む。その化合物を利用し歯の形成をおこす実験系を用いて、局所でのUSAG-1遺伝子の発現抑制により同様に歯数の増加が再現できるシステムを確立する。同様な方法で局所でのBMP-7の機能亢進により歯数の増加が再現できるシステムを確立する。さらに、効率的に歯数を増加できた標的分子の検索を行い、同様な生理活性をさらに、効率的に歯数を増加できた標的分子の検索を行い、同様な生理活性を持った化合物のスクリーニングを行う。
高強度緊張材で能動拘束された損傷RC柱の圧縮性能とせん断伝達機構の解明

本研究では,高強度緊張材の「能動横拘束(あらかじめ柱を強く締め付けること)」によって損傷鉄筋コンクリート(RC)柱の「ひび割れを閉合」し,建研式加力装置による水平加力実験,万能試験機による圧縮実験の2種類の構造実験から,能動横拘束が損傷RC柱の圧縮性能やせん断伝達機構に与える影響を明らかにする。本研究で用いる高強度緊張材は,アラミド繊維ベルトである。平成30年度(2018年度)は,昨年度に課題とした,損傷RC柱のひび割れ閉合を実現するには「受動横拘束より能動横拘束がはるかに効果的であること」を検証するため,能動横拘束と損傷の有無を実験変数とした補強RC柱の圧縮実験と水平加力実験を実施した。柱試験体は9体製作した。その内訳は,圧縮実験を行うACシリーズが4体,水平加力実験を行うERシリーズが5体である。得られた成果を以下にまとめる。(1)圧縮実験と水平加力実験の結果,能動側圧がゼロの場合より,高い能動側圧を与えた方が圧縮強度,水平耐力,剛性の回復が大きかった。従って,損傷RC柱の耐震性能の回復には,受動横拘束より能動横拘束が効果的であることを明らかにした。(2)能動横拘束を適用し,曲げ破壊した無損傷RC柱と損傷RC柱,およびせん断破壊した無損傷RC柱と損傷RC柱の水平加力実験結果の比較から,損傷RC柱のせん断強度の低下は曲げ強度の低下よりも大きい結果となった。(3)アラミド繊維ベルトに緊張ひずみを導入しない(能動側圧ゼロの)場合,せん断力はトラス機構による負担が大きくなった。これは,アラミド繊維ベルトに緊張ひずみが導入されていないため,斜めひび割れが拡幅し易く,また,ひび割れが閉合していないので,アーチ機構によるせん断力の抵抗が十分に働かないためと考えられる。能動側圧がゼロと高い場合で実施した圧縮実験においては,能動横拘束が圧縮強度を回復させる効果は非常に大きいことを示せたが,製作可能な圧縮実験用柱試験体数が4体と限られているため,引き続き剛性を回復させることについては課題が残っている。水平加力実験では,損傷によってRC柱の曲げやせん断耐力がどの程度変化するのかに着目した。曲げ破壊した無損傷RC柱と損傷RC柱,およびせん断破壊した無損傷RC柱と損傷RC柱の水平加力実験結果の比較検証から,損傷による耐力の低下は曲げ耐力よりせん断耐力が大きくなる実験結果を得たが,実験結果の数が限られており,引き続き検証が必要である。関連して,圧縮実験用のACシリーズの実験結果を用いることによって,曲げ耐力の低下を損傷による見かけのコンクリート強度の低下で説明できたが,これについても検証数が限られており,信頼性を高めるには圧縮実験のデータ集積と,圧縮実験の結果を水平加力実験へ応用する検証を継続していく必要がある。さらに水平加力実験については,曲げ破壊試験体とせん断破壊試験体の差異を主筋の材質(普通強度と高強度)のみとしたため,履歴曲線に明瞭な違いが表れなかった。次年度は主筋の材質だけでなく,主筋の径も変える必要があると考えられる。なお,応急補強後にせん断破壊したと考えられる柱試験体(ER18S-6HD3s)では,前年度に実施した主筋の付着を除去した柱試験体の実験から得られたアーチ機構のせいと角度を用いてアーチ機構の検証を実施した。主筋の付着を除去した柱試験体から得られたアーチ機構のせいと角度を,主筋の付着がある損傷RC柱のアーチ機構の検証に応用する方法を見出したことも今年度の成果である。以上より,研究は概ね順調に進展していると判断できる。これまでの研究成果より,2019年度へ向けての課題は以下となる。(1)能動横拘束の軸剛性への影響を把握する。(2)主筋量を増やして,せん断破壊実験を行い,損傷がせん断耐力に与える影響を検証する。(3)主筋の付着を除去した柱試験体から得られたアーチ機構のせいと角度を,主筋の付着がある柱試験体のアーチ機構の検証に応用できるよう,せん断破壊実験のデータを集積する。2019年度も注意深く柱試験体を製作し,圧縮・水平加力実験を慎重に遂行していきたい。地震で鉄筋コンクリート(RC)造建物が被災し,例えばRC柱が損傷を受けると水平抵抗能力だけではなく,鉛直荷重支持能力も低下する。持続可能な長寿命化社会を目指し,かつ,災害に対する復元力を獲得するには,地震によりRC造建物はどれくらい損傷したのか(残存耐震性能の把握),どのような対策でどれくらいの回復が見込めるのか(修復耐震性能の推定)について定量的に把握することがRC造建物のリハビリテーションへの第一歩である。本研究では,これまでの研究で明らかにしてきた「高強度緊張材による能動拘束」によって損傷RC柱のひび割れを「閉合」し,建研式加力装置による水平加力実験,万能試験機による圧縮実験の2種類の構造実験から,能動拘束が損傷RC柱の圧縮性能やせん断伝達機構に与える影響を定量的かつ理論的に明らかにすることを目的としている。平成28年度(2016年度)は,RC柱試験体を9体製作した。RC柱試験体は損傷導入後に水平加力実験を行うERシリーズと,同じく損傷導入後に圧縮実験を行うACシリーズから構成される。ERシリーズでは主筋の付着を除去した柱試験体も製作した(2体)。主筋の付着を除去することでトラス機構の発生を抑制し,能動拘束によるひび割れ閉合によって見かけのコンクリート強度がアーチ機構に与える影響を検証するためである。

ERシリーズの実験より,能動側圧が中程度あれば損傷RC柱は曲げ破壊すること,また,能動側圧を大きくすればアーチ機構の負担せん断力も大きくなることが主筋の付着を除去した損傷RC柱の実験から確認できた。ACシリーズの圧縮実験では,損傷レベルIVの場合の残存コンクリート強度,小さい能動側圧と中程度の能動側圧を損傷RC柱に導入した場合の圧縮性能へのひび割れ閉合の効果を確認できた。高強度緊張材による能動拘束の「ひび割れ閉合効果」を損傷RC柱の構造実験により検証するためには,水平加力実験と圧縮実験が必要になる。RC柱をスタブから分割可能な分離型試験体の採用により,建研式加力装置でRC柱に損傷を与え,その後,損傷RC柱をスタブから分離して万能試験機で圧縮実験を行うACシリーズの実験は軌道に乗り,ほぼ予定どおりの成果が得られた。さらに,主筋の付着を除去する工夫を施した損傷RC柱に能動拘束を適用した水平加力実験を行い,能動拘束による損傷コンクリートのひび割れ閉合がせん断力の伝達機構(アーチ機構)に与える影響を検証することもできた。以上のように実験は成功し,新たな知見も得られ,「ひび割れ閉合」効果を確立するための第一歩を踏み出すことができた。本研究では,高強度緊張材の「能動横拘束」によって損傷RC柱の「ひび割れを閉合」し,建研式加力装置による水平加力実験,万能試験機による圧縮実験の2種類の構造実験から,能動横拘束が損傷RC柱の圧縮性能やせん断伝達機構に与える影響を明らかにする。平成29年度(2017年度)は,昨年度に課題とした大きな能動側圧を損傷RC柱に適用した場合の鉛直荷重支持能力の検証,能動横拘束された損傷RC柱のせん断強度を把握することを目的として,(1)損傷レベルを実験変数とした圧縮実験,(2)能動側圧を実験変数としたせん断破壊実験と,主筋の付着を除去した柱試験体のせん断破壊実験を行った。柱試験体は9体製作した。1体は加力試験機への設置の際にひび割れが生じ研究対象から外したため,実験を行ったのは8体である。その内訳は,圧縮実験を行うACシリーズが5体,水平加力実験を行うERシリーズが3体である。得られた結果を以下にまとめる。(1)圧縮実験の結果,能動横拘束によるひび割れ閉合によって,圧縮強度を大きく修復できること,また,剛性も修復できるが損傷レベルIIIとIVでは修復後の剛性に大きな差が見られた。(2)主筋の付着がない損傷RC柱試験体の最大水平耐力は,主筋の付着がある損傷RC柱試験体のそれより小さくなった。これは主筋の付着を除去したことに伴ってトラス機構のせん断力負担が無くなったためである。(3)能動横拘束した損傷RC柱試験体のトラス機構の角度実験値は45度を大きく超える結果となった。これは主筋の付着劣化が生じたためと考えられる。(4)高い能動側圧を導入した主筋の付着がない損傷RC柱試験体の水平加力実験の結果,アーチ機構のせいの断面せいに対する比kは0.44,斜め圧縮応力度は22.1MPaとなった。斜め圧縮応力度がシリンダー強度より大きい理由については,今後の検討課題である。高強度緊張材による能動横拘束の「ひび割れ閉合効果」を検証するため,高い能動側圧を損傷RC柱に適用した圧縮実験とせん断破壊実験を実施できた。
DNAマイクロアレイによる歯周病の病態解明と組織再生への応用

本研究では、歯周病の発症過程を考慮した細胞培養実験モデルを構築し、ゲノム情報と遺伝子発現大容量解析技術を駆使したバイオイフォーマティクス研究を展開することで歯周病の病態解明、再生医療に役立つような情報を獲得することを試みた。歯肉上皮細胞、歯肉細胞線維芽細胞、歯根膜細胞、骨芽細胞の生理機能に応じた病態モデルを設定し、細胞からmRNAを回収し、DNAマイクロアレイや高性能GeneChipを用いたトランスクリプトーム解析を行った。歯肉の上皮細胞と線維芽細胞の相互作用解明のために特異発現遺伝子を解析比較した。ヒト歯根膜線維芽細胞に機械的伸展力、歯周病病原細菌LPSで刺激し、さらに再生療法への応用研究としてEmdogainを投与して、大量の発現変動遺伝子を同定した。骨芽細胞では低出力レーザー照射によって発現促進する差分可遺伝子ライブラリー構築とマイクロアレイによる遺伝子発現プロファイルをモニターした。さらに、ヒト骨髄間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化誘導実験系を利用して、遺伝子発現をモニターした。歯周病の新生児低体重出産の機序解明に、ヒト胎盤トロホブラスト(BeWo樹立細胞株)のin vitroモデルおよび妊娠ラットを用いたin vivoモデルを確立し、カフェインによる遺伝子発現変動をモニターした。正常な唾液は歯周病の抑制に重要であり、加齢による唾液の機能低下を解明するために老化に伴う唾液腺の機能変化を遺伝子発現レベルで明らかにした。以上の実験系でえられた遺伝子発現の大容量の情報は、歯周組織の特異病態の解明、新規予防法への応用、再生医療の開発に役立つと考えられる。ヒト抜去歯から分離した健常歯根膜細胞を10%牛胎児血清添加α-MEM培地にて初代培養した。80%コンフルエント時にエムドゲイン(0,1,5,50μg/mL)を添加し、0.5、1、3、6、12、24、72時間後に細胞およびその培養上清を回収した。細胞からTrizolを用いて全RNAを分離し、さらにmRNAを精製したのち、oligo[dT]24プライマーを用いて蛍光色素(Cy3およびCy5)存在下でRT反応を行い、蛍光標識cDNAを作成した。この時、エムドゲインを添加していない試料から作製したcDNAはCy3で、またエムドゲイン(1,5,50μg/mL)を添加した試料をCy5にて標識を行った。各標識cDNAを濃度調整後、エムドゲインを添加/非添加した試料を等量ずつ既製のヒトマイクロアレイ(1,100遺伝子)に、一昼夜ハイブリダイズさせた。洗浄後蛍光スキャナーにてアレイ上の各スポットの蛍光強度を測定したのち、遺伝子発現解析ソフト(GeneSpring)を用いてmRNA発現レベルの変化を検討した。その結果、様々な細胞増殖因子,サイトカインやこれらの受容体および転写因子が各時間においてそれぞれ特徴的な遺伝子発現の変動が認められた。現在、各遺伝子のmRNAレベルの変動をRT-PCR,リアルタイムPCR等で確認している。また確認出来たものに関してタンパク発現レベルあるいは生物活性で確認可能なものは、保存しておいた細胞破砕液および細胞培養上清を用いてウエスタンブロット等で確認している。骨組織の再生には間葉系幹細胞を骨芽細胞に分化させえる因子の同定が不可欠である。本研究では体性多能性幹細胞として正常ヒト骨髄間葉系幹細胞を選び、細胞培養系で骨芽細胞に分化誘導させる遺伝子発現をGene-Chipを用いてモニターすることを試みた。骨髄間葉系細胞が骨芽細胞へと分化する間に発現が認められた13,069遺伝子について、Gene Tree解析を行った。分化過程の遺伝子発現パターンの違いを比較することによって骨髄間葉系細胞の骨芽細胞への分化に関与する新規遺伝子の発見によって骨組織の再生の鍵となる因子の同定が期待できる。低出力レーザー骨芽細胞の分化・増殖の促進、骨形成の促進作用が注目されている。しかしながらレーザー照射における骨形成能の促進効果の機序については不明な点が多い。

マウス骨芽細胞様株MC3T3-E1細胞へのレーザー照射によって遺伝子発現が促進する遺伝子をcDNAマイクロアレイを応用して発現変動遺伝子の解析を試みた。また、非照射のmRNAを用いて差分化した遺伝子ライブラリーを構築して、分子生物学的にレーザー照射によって発現が増大する遺伝子の解明を行なった。低出力レーザー照射によって骨芽細胞のannexinIII、osteoglycin、MIF遺伝子の発現が促進されることが明らかになり、これらの遺伝子産物がレーザー照射による骨形成促進メカニズムに関与する可能性が示唆される。歯肉の上皮細胞と線維芽細胞は、それぞれ特異的な役割をもつとともに、両細胞が相互作用をもって生体防御あるいは組織再生に働いている。しかし、そのメカニズムについては不明な点が多い。本研究では、cDNAマイクロアレイを利用して、両細胞における発現遺伝子のトランスクリプトーム解析を試みた。2.1倍以上発現差がある遺伝子種、上皮細胞590遺伝子、線維芽細胞440遺伝子を同定した。これらの遺伝子から発現差がとくに大きい遺伝子を選びRT-PCR法で確認し、desmocollin, typeII keratin,(上皮細胞);vimentin, gp130,(線維芽細胞)などを同定した。
ABCトランスポーターP糖蛋白遺伝子MDR1の発現における転写因子YB1の役割

2.耐性関連遺伝子YB-1とp53との結合をin vivo,in vitroにおいて確認した。P53はMDR1遺伝子の発現を抑制しており、MDR1プロモーター上のYboxを介して、調節していることを明らかにした。YB1がストレスに応じて種々の遺伝子の発現調節に関与する事が示唆された。3.肺癌においてYB1の核移行の有無と予後に有為な相関が認められた。多剤耐性遺伝子MDR1の発現制御には転写因子YB1(Y box binding protein)の関与を認めてきた。紫外線照射により、細胞質に存在するYB1は核に移行しMDR1遺伝子や他の遺伝子の転写を制御していると考えられている1. P-糖蛋白をコードするヒトMDR1遺伝子の発現が転写因子YB-1が核内へ移行し、活性化されることが重要であることを明らかにした。さらに乳がんをはじめ骨肉腫においてもp-糖蛋白の発現核内局在が重要な相関を示した。2.転写因子YB1は、シスプラチン刺激により、DNAへの結合能が増強することを明らかにした。また、修復に関与するPCNAとの蛋白間の結合を見い出した。このことは、YB1は転写調節のみならず修復にも関与していることが示唆される。3.臨床腫瘍においてp-糖蛋白発現の診断マーカーとしての有用性を確実にしていきたい。がんでの発現機序を考慮した分子標的として提示していきたい。
電子・陽子衝突における、高い横方向エネルギーを持つレプトン生成の研究

ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設された電子・陽子衝突型加速器HERAでの実験の進行に合わせて、高い横運動量を持ったレプトン生成過程を実験理論の両面から検討し、新現象の探索を進めた。研究発足時点に、別の実験グループから高い運動量を持つミューオンが発生する事象が標準模型の予想より多いと報告されており、データの統計を増やして、より感度の高い探索をすることが重要であった。特に、HERA加速器は平成12年9月から改造に着手しており、平成14年春から、高輝度かつ、電子の縦偏極による衝突を実現できるようになる。理論面では、これらの状況をふまえて、超対称性粒子探索における事象選択方法の検討と、電子ビームの偏極の影響を定量的に検討した。偏極によって、反応に関与する左巻きの電子の輝度をほぼ倍増させることができるため、超対称性粒子の探索には非常に有効であることを示した。また、標準模型からの高いレプトン生成事象の頻度を正確に見積もるために、レプトン対生成の事象発生プログラムを開発した。実験データの解析では、高い運動量を持つ電子またはミュー粒子と運動量欠損を同時に持つ事象の解析を行った。事象の起こる頻度は、今の統計誤差では、標準模型で期待されるW粒子生成によるものと無矛盾であることがわかり、他実験で報告されているミュー粒子事象の超過には否定的な結果となった。レプトンとジェット間の不変質量分布、ミュー粒子やタウ粒子の発生現象などの探索から、新粒子の探索を進めた。標準模型から有意にずれる兆候はなく、レプトクォークや、超対称性粒子、励起レプトンなどの質量下限およびその結合定数の上限を定めることができた。ドイツDESY研究所の衝突型加速器HERAにおいて実現できる超高エネルギー電子・陽子散乱反応において、高い横方向運動量(pt)を持ったレプトン生成過程を実験と理論の両面から検討し、新現象の探索を進めることがこの研究の目的である。初年度である今年度は、理論計算とシミュレーション開発の各担当者にワークステーションを配置し、必要となるソフトウェアの移植を行い、研究準備を整えた。研究の方向性を定めるために、同様の研究を行っている英国のグループと6月と10月に会合を開いて議論を行った。理論的側面では、HERAの測定で観測された中性流反応の超過がRパリティ保存を破った超対称性粒子による場合に、その他の終状態でも兆候が見えることを指摘した。特に、高いptの荷電レプトンとニュートリノへの崩壊、および光子とグラビティーノへの崩壊の可能性を検討した。HERAの実験の解析からは、標準の超対称性模型で予言される超対称粒子の探索を行い、論文として発表した。高いptレプトンの生成に関する解析もほぼ終了し、現在投稿論文を準備している。解析結果を標準模型でのW粒子生成反応断面積と比較し、統計の範囲内で一致していることが確認できた。より高い感度でレプトン生成事象を捕らえるため、実験におけるトリガー回路の整備を行った。ニュートリノ生成反応の選別効率をあげるため、バックグラウンド事象構造を研究し、それを排除する論理を提案した。ミューオン生成の検出効率を上げるために、新しいトリガー回路の設計に着手し、試作用の主要部品を購入した。ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設された電子・陽子衝突型加速器HERAでの実験の進行に合わせて、高い横運動量を持ったレプトン生成過程を実験理論の両面から検討し、新現象の探索を進めることがこの研究の目的である。先年度に設置したワークステーションを使って、理論計算を進めた。HERA加速器は平成12年度に改造を計画しており、高輝度と、電子の縦偏極を実現できるようになる。近と喜多村は、電子の偏極により、レプトンを信号として超対称性粒子探索の感度を定量的検討に着手した。暫定的な結果を、3月末に、英国オックスフォード大学の研究者と共催で開かれた研究会で公表した。

電子の偏極によって、反応に関与する左巻きの電子の輝度をほぼ倍増させることができるため、超対称性粒子の探索には非常に有効であることを示した。実験データの解析では、平成10年までに収集した陽電子・陽子衝突データをもちいた、高い運動量を持つ電子またはミュー粒子と運動量欠損を同時に持つ事象の解析を行い、論文として完成した。事象の起こる頻度は、標準模型で期待されるW粒子生成によるものと無矛盾であることがわかり、ここから、W粒子の異常結合に関する制限を得ることができた。電子・陽子反応で標準模型からのずれが観測された場合、同様なエネルギー領域で電子・陽電子衝突や陽子・反陽子衝突でも異常が観測される可能性が大きい。このため、それらを総合的に検討することが重要である。今年度から藤井が新たなメンバーとして加わり、電子・陽子以外の反応との関連の調査に着手した。特に、各国が将来計画としてとりあげている電子・陽電子衝突のリニアコライダーでの探索との類似性を調べた。ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設された電子・陽子衝突型加速器HERAでの実験の進行に合わせて、高い横運動量を持ったレプトン生成過程を実験理論の両面から検討し、新現象の探索を進めることがこの研究の目的である。平成11年度に設置したワークステーションを使って理論計算を進めた。HERA加速器は平成12年9月から改造に着手しており、平成13年夏から、高輝度と、電子の縦偏極を実現できるようになる。近と喜多村は、電子の偏極により、レプトンを信号として超対称性粒子探索の感度を、定量的検討を行い、論文にまとめた。電子の偏極によって、反応に関与する左巻きの電子の輝度をほぼ倍増させることができるため、超対称性粒子の探索には非常に有効であることを示した.実験データの解析では、平成12年夏までに収集したデータを使って、高い運動量を持つ電子またはミュー粒子と運動量欠損を同時に持つ事象の解析を行っており、3月の国際会議で暫定結果を公表した。事象の起こる頻度は、今の統計誤差では、標準模型で期待されるW粒子生成によるものと無矛盾であることがわかり、他実験で報告されているミュー粒子事象の超過には否定的な結果となった。電子・陽子以外の反応との関連の調査にも着手している。特に、平成17年に運転が開始される予定の陽子・陽子衝突や、各国で計画が立案されつつある電子・陽電子衝突のリニアコライダーでの探索との類似性を調べた。ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設された電子・陽子衝突型加速器HERAでの実験の進行に合わせて、高い横運動量を持ったレプトン生成過程を実験理論の両面から検討し、新現象の探索を進めることがこの研究の目的でる。HERA加速器は平成12年9月から改造に着手しており、平成14年春から、高輝度かつ、電子の縦偏極による衝突を実現できるようになる。近と喜多村は超対称性粒子探索において、電子ビームの偏極の影響を定量的に検討し論文発表した。
遺伝子導入による肝阻血再灌流障害の制御と臓器不全対策に関する研究

1.遺伝子導入による制御に関する検討遺伝子導入に関してはInvitrogenのシステムを用い新たに遺伝子導入実験を開始できる状況である。またすでにSTAT6の供与をうけており、発現実験は終了しin vivoの実験を開始するところまで来ている。肝阻血再灌流障害の制御に関しては、内因性に障害を制御する機構としてIL-48に注目しその発現と抗体投与による障害への関与を検討した。その結果IL-18は抗炎症性サイトカインの発現を抑制し障害を増悪させることが判明しHEPATOLOGYにpublishした。またノックアウトマウスを用い遠隔臓器(肺)における障害への関与も検討し学会発表並びに論文発表した。2.Ischemic preconditioningに開しては、至適時間が決定できこれにより明らかに長時間の阻血再灌流障害が軽減されるという結果が得られた(p<0.01)。さらに組織学的好中球集積やchemokineの発現がreal-time PCRによる検討によりmRNAレベルで有意に抑制されるという結果が得られた。さらに阻血中に発現するmediatorに関してはmacrophage migratoryinhibitory factorの発現が再灌流後経時的に免疫組織科学染色並びにmRNAレベルで認められた。またこの抗体投与により障害が抑制され、さらにTLR4の発現に関与することが認められた。3.閉塞性黄疸肝の易感染性に関しては、肝切除後のTLR4の発現を検討し正常肝での感染と臓器障害との関連を証明しJournal of Hepatologyにpublishした。黄疸肝に関してもcytokine, chemokineの発現と好中球集積と臓器不全との関係に関してはすでに検討が終わり、現在易感染性の機序の解明を転写因子の発現やその後の蛋白発現より検討中である。一部を論文投稿予定である1.遺伝子導入による制御に関する検討遺伝子導入に関してはInvitrogenのシステムを用い新たに遺伝子導入実験を開始できる状況である。肝阻血再灌流障害の制御に関しては、内因性に障害を制御する機構としてIL-18に注目しその発現と抗体投与による障害への関与を検討した。またノックアウトマウスを用い遠隔臓器(肺)における障害への関与も検討した。2.Ischemic preconditioningに関しては、至適時間が決定できこれにより明らかに長時間の阻血再灌流障害が軽減されるという結果が得られた(p<0.01)。3,閉塞性黄疸肝の易感染性に関しては、肝切除後のTLR4の発現を検討し正常肝での感染と臓器障害との関連を証明し現在論文投稿中である。肝阻血再灌流障害の制御に関しては、内因性に障害を制御する機構としてIL-18に注目しその発現と抗体投与による障害への関与を鮒した。

その結果IL-18は抗炎症性サイトカインの発現を抑制し障害を増悪させることが判明しHEPATOLOGYにPublishした。またノックアウトマウスを用い遠隔臓器(肺)における障害への関与も検討し学会発表並びに論文発表した。2.Ischemic preconditioningに関しては、至適時間が決定できこれにより明らかに長時間の阻血再灌流障害が軽減されるという結果が得られた(p<0.01)。さらに組織学的好中球集積やchemokineの発現がreal-time PCRによる検討によりmRNAレベルで有意に抑制されるという結果が得られた。さらに阻血中に発現するmediatorに関してはmacrophage migratolyinhibitoryfactorの発現が再灌流後経時的に免疫組織科学染色並びにmRNAレベルで認められた。またこの抗体投与により障害が抑制され、さらにTLR4の発現に関与することが認められた。3.閉塞性黄疸肝の易感染性に関しては、肝切除後のTLR4の発現を検討し正常肝での感染と臓器障害との関連を証明しJournal of HepatologyにPublishした。黄疸肝に関してもcytokine, chemokineの発現と好中球集積と臓器不全との関係に関してはすでに検討が終わり、現在易感染性の機序の解明を転写因子の発現やその後の蛋白発現より検討中である。一部を論文投稿予定である
プロテアゾーム阻害薬によるパーキンソン病モデルマウスの作成と解析

ユビキチン・プロテアソーム蛋白分解機構の機能障害が神経変性疾患における神経細胞死の機序に重要な役割を担っている事が示唆されている。われわれは、ラットの線条体へのプロテアソーム阻害薬の投与によって、黒質ドパミン神経細胞の変性、およびレビー小体様の封入体形成がみられることを見出した。当該研究は、マウスにおけるプロテアソーム阻害薬を全身投与することによってパーキンソン病モデルを作成することを目的とするが、昨年度までの実験によってマウスのブロテアソーム阻害薬に対する感受性には差異があることが明らかとなった。本年度においても、マウスにおいてプロテアソーム阻害剤投与がドパミン神経毒性を発揮できるか否か、またモデル作成の最適な投与プロトコール確立が可能かどうかについて引き続き検討を継続した。昨年度までの寒験によって、マウスに高用量のプロテアゾーム阻害剤を投与した場合、高度の全身衰弱が生じてしまうので、汎用モテルとして限界があることが判明している。今年度は、MPTPのドパミン神経毒性に対して、プロテアソーム阻害薬の投与が神経毒性を増強するかどうかについての検討した。C57/BLマウスに、親演性プロテアゾーム阻害剤(PSI)を前投与し、しかるのちに、MPTPを急性投与し、行動学的変化を観察するとともに組織化学的検討によって神経細胞の変性を解析した。、結果は、PSI前処置ラットでは,検討な行動学的異常が観察さたものの、黒質線条体ドパミン神経終末、さらには黒質ドパミン神経細胞に対して明らかな神経毒性増強効果はみられなかった。当該研究の目標は、マウスにおけるプロテアソーム阻害薬を全身投与することによってパーキンソン病モデルを作成し、かつ最適な作成プロトコルを確立する。さらにマウス脳を免疫組織化学的さらに生化学的解析に解析し、神経細胞変性の機序を明らかにすることを目指す。本年度の具体的な研究計画は、プロテアゾーム阻害剤の慢性投与によるパーキンソン病モデルマウスの確立をめざすことにある。特に、使用する薬剤の種類と量の決定をめざした。(1)投与プロトコールの確立実験動物(C57BLマウス)に親油性プロテアゾーム阻害剤(PSI)を慢性投与し、行動学的変化を観察するとともに組織化学的検討によって神経細胞の変性を解析した。マウスに高用量のプロテアゾーム阻害剤(PSI 10-25mg/kg)を投与した場合、パーキンソン病類似の状態が惹起されることが判明したが、時に致死的となり、全身性の衰弱が惹起されてしまい、モデルとしては不適当であることが明らかとなった。次に、より少量(2.5-5mg/kg)で反復投与した場合、投与中には、運動量の減少が明らかに見られたが、投与終了後から約1週間で無動状態から回復した。免疫組織化学的には中脳ドパミン神経細胞の減少はみられなかった。またαシヌクレインの凝集も見られなかった。マウスのモデルにおいては、プロテアゾーム阻害剤の使用量の決定は困難であり、さらなる長期的投与の効果を検討する必要があると考えられる。さらにマウス脳を免疫組織化学的さらに生化学的解析に解析し、神経細胞変性の機序を明らかにすることを目指している。昨年度の研究の継続から、実験動物(C57BLマウス)に親油性プロテアゾーム阻害剤(PSI)を高用量(PSI 10-25mg/kg)を投与した場合、パーキンソン病類似の無動状態が惹起されたが致死的となり、低容量だと効果が得られないことから、プロテアゾーム阻害剤による動物モデル作成は容易ではないことが明らかとなった。また、たとえ運動量の減少が明らかに見られたモデルにおいても、約1週間の生存期間中に運動症状が回復し、かつ免疫組織化学的に中脳ドパミン神経細胞の減少やαシヌクレインの凝集も見られなかった。

現在も試行錯誤的に、プロテアゾーム阻害剤投与によるマウスのパーキンソン病モデル作成のプロトコル確立を目指した投与実験を続けている。さらに、今年度は、ラットの胃壁内にプロテアゾーム阻害剤を投与すると、延髄の迷走神経背側核の神経細胞内にαシヌクレインの凝集がみられることを見出したので、これを論文にまとめて報告した。これは、環境中の(食物中の)中に存在するプロテアソーム阻害作用を有する物質が、延髄の神経細胞に逆行性に影響を及ぼし言えることを実験的に示唆したものである。ユビキチン・プロテアソーム蛋白分解機構の機能障害が神経変性疾患における神経細胞死の機序に重要な役割を担っている事が示唆されている。われわれは、ラットの線条体へのプロテアソーム阻害薬の投与によって、黒質ドパミン神経細胞の変性、およびレビー小体様の封入体形成がみられることを見出した。当該研究は、マウスにおけるプロテアソーム阻害薬を全身投与することによってパーキンソン病モデルを作成することを目的とするが、昨年度までの実験によってマウスのプロテアソーム阻害薬に対する感受性には差異があることが明らかとなった。本年度においても、マウスにおいてプロテアソーム阻害剤投与がドパミン神経毒性を発揮できるか否か、またモデル作成の最適な投与プロトコール確立が可能かどうかについて引き続き検討を継続した。昨年度までの実験によって、マウスに高用量のプロテアゾーム阻害剤を投与した場合、高度の全身衰弱が生じてしまうので、汎用モデルとして限界があることが判明している。今年度は、MPTPのドパミン神経毒性に対して、プロテアソーム阻害薬の投与が神経毒性を増強するかどうかについての検討した。C57/BLマウスに、親油性プロテアゾーム阻害剤(PSI)を前投与し、しかるのちに、MPTPを急性投与し、行動学的変化を観察するとともに組織化学的検討によって神経細胞の変性を解析した。結果は、PSI前処置テットでは、検討な行動学的異常が観察されたものの、黒質線条体ドパミン神経終末、さらには黒質ドパミノ神経細胞に対して明らかな神経毒性増強効果はみられなかった。
グラフェン技術を用いた次世代巨大磁気抵抗スピントロニクスデバイスの開発

28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、本研究に関連する必要な詳細な文献(薄膜作製技術・巨大磁気抵抗デバイス特性など)調査や、研究で要求される物質(グラフェン、Fe・Coの薄膜特性)特性の見極め、及び、グラフェン成長法の基礎技術の習得などを行った。以上の点に関して、研究代表者と研究分担者は綿密な打ち合わせ及び吟味を行った。その結果、これらの点は、次年度以降の研究遂行、すなわち、グラフェンを磁性材料(Fe・Co)でサンドイッチ状に挟み込ませたような薄膜成長及びそれを用いたデバイス化技術の基礎となり得るものであると結論した。以上の結果は、当初の研究計画通りの進捗である。ゆえに、おおむね順調に進展しているとの評価を選択した。本年度の研究成果を基に、27年度以降は、実際の磁気抵抗デバイスプロセスを一歩一歩進めていく。本研究計画において根幹の技術となるのは、グラフェンを磁性材料(Fe・Co)でサンドイッチ状に挟み込ませたような薄膜成長である。ここで問題となるのが巨大磁気抵抗を発現するのに最適な結晶構造を取るための薄膜成長条件、及び、巨大磁気抵抗を発現するのに最適な薄膜の厚さの見極めである。ゆえに、27年度は、研究代表者が専門とする顕微分光技術を駆使して、このグラフェン・磁性薄膜のサンドイッチ構造に関する薄膜成長パラメータ(反応温度、圧力、反応時間)の最適化を図ることに注力する予定である。この課題がクリア出来れば、次段階の実デバイス構造へと研究を推し進めるようにする。
島嶼における生物多様性保全のための侵入種リスク対策に関する研究

外来生物が蔓延している伊豆諸島において、在来生物群集への影響を効率的に明らかにし、外来種防除政策の根拠・事例とするための簡易的な調査手法の開発を試みた。自然環境情報と地理情報システムを用いて固有種の生育環境の類型化を行い、潜在的なハビタットマップを作成した。これを基盤に外来種侵入地域と未侵入地域の林床植生構造・種組成を比較し、外来草食獣による食害が森林の次世代更新に与える影響を明らかにした。特定外来生物が蔓延している島嶼地域、特に伊豆諸島の大島・八丈島等をモデルに、効率的な外来種駆除・制御手法の開発を試みた。国既存の自然環境情報を活用し、固有種や絶滅危惧種など保全すべき対象となる生物群が多く分布するエリアの植生型や土地利用形態、地形等を類型化し、地理情報システム(GIS)を用いて重点的な保全対策を行う候補地を抽出した。同時に、外来生物の影響で特に林床植生の食害の大きい範囲を林床植生構造調査および住民へのヒアリング(延べ12回)で明らかにし、外来種分布状況マップを作成した。それぞれ選択された地域の空間分布をGIS上でオーバーレイすることにより、保全の必要な在来種(固有種等)の生息ハビタットを中心とした重点的対策区域を絞り込んだ。総計150枚の空中写真判読および延べ15日間の現地調査により、外来種防除指針決定用の環境ベースマップを作成した。植物群落の組成調査および林床構造調査の結果、特定外来生物のキョンにより、かたよった樹種の稚樹が食害にあっていた。スダジイ林においては、ラン科植物など希少植物を含む17種類以上の稚樹や草本が食害にあっていた。魚眼レンズを用いた全天空写真撮影による林冠空隙率および光合成有効波長域の相対光量子密度を併用した植被度の定量化の結果においてもキョンによる食害は大きく、林床の稚樹の更新を著しく阻害していることが明らかとなった。以上の初年度研究成果は平成20年3月に開催された第55回日本生態学会大会において発表し、発表にあたっては、東京都大島支庁産業課より有害鳥獣駆除実績など統計データを拝借し、発表のタイトルについても都と地元住民への影響を十分検討し、配慮した。外来種の蔓延している島嶼地域、特に伊豆諸島の大島と八丈島をモデルとして、環境省が指定した特定外来生物の在来生態系に及ぼす影響について、動物側と植物側両方の視点から定量的に調査し、駆除・管理のための根拠と事例とするための評価手法の開発を試みた。植生型や土地利用形態、地形等の特徴から固有種や絶滅危惧種など保全すべき対象となる生物群が多く分布する生息ハビタットを地理情報システム(GIS)を用いて抽出し、去年度作成した外来種分布状況図とオーバーレイすることにより、重点的な保全対策候補地(防除検討エリア)の環境ベースマップを作成した。この地域内において、H20年度は特定外来生物キョン(シカ科)による林床植生の食害の実態を調査した。食害が顕著な島の東部、および比較的影響の及んでいない島西部の森林の林床植生の構造および組成を比較した結果、島東部のキョン定着下では偏った樹種の稚樹が食害にあう傾向にあった。極相林を構成するタブノキやスダジイの稚樹はほとんど消失している一方で、シロダモやマンリョウといった鳥散布型の二次林タイプの稚樹が多く見られた。特にスダジイ壮齢群落においては、ナギランなど希少植物を含む17種類以上の稚樹や草本が食害にあっていた。さらに、島西部のスダジイ林で見られる萌芽枝(ひこばえ)も、島東部のキョンの多い地域では地上部付近ではほぼ皆無となっており、キョンによる食害は林床の稚樹の更新や次世代後継樹の生育を著しく阻害していることが判った。なお、東京都大島公園事務所および地元猟師1名に対しても外来生物の生息状況および保護管理体制についてヒアリングを行い、今回の保全対策のエリア選定の参考とした。この内容は第56回日本生態学会大会において発表し、房総半島でのキョンの定着事例と比較するための基礎情報としても貢献できた。