hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規ナノ複合物質の創製と水素機能創出

金属イオンを有機配位子で架橋した多孔性金属錯体(MOF)を利用して、Niナノ粒子やPtナノ粒子をMOFで被覆することにより、金属ナノ粒子の電子状態とくにフェルミ準位の状態密度の制御を達成した。特に、Pt@HKUST-1は電荷移動によりPt単体とは異なる水素吸蔵特性を発現することを初めて明らかにした。Ptは有機合成反応や燃料電池などに用いられる有用な触媒であり、得られたPt@HKUST-1は新しい反応の発見、新たな水素の活性化の発見に繋がる新型触媒に成り得ると期待される。本研究では、金属イオンを有機配位子で架橋した多孔性金属錯体(MOF)を利用して、ナノ金属の電子状態とくにフェルミ準位の状態密度の制御を目指す。「MOFによるナノ金属の状態密度コントロール」から得られる知見を下に、高水素機能性ナノ複合体を設計・創製し、新しい物性化学・触媒科学の展開を図る。本年度は、NiとPtに着目し、これら2種の金属ナノ粒子をCu3(BTC)2(BTC=Benzene-1,3,5-tricarb oxylate)有機構造体被覆した複合体、Ni@HKUST-1とPt@HKUST-1を合成し、その物性を調べた。NiおよびPtナノ粒子は液相法により作製した。得られたナノ粒子のエタノール分散液にHKUST-1の原料を加え撹拌することにより目的の複合体を得た。得られた物質の構造と複合状態を調べるため、粉末X線回折(PXRD)測定、透過型電子顕微鏡(TEM)および走査透過型電子顕微鏡(STEM)によるエネルギー分散型X線分光(EDX)分析を行った。PXRD測定により、各複合体にはNiナノ粒子、Ptナノ粒子およびHKUST-1に由来する回折パターンがそれぞれ観測された。各ナノ粒子についてTEM観察を行ったところ、Ptナノ粒子の平均粒径は4.6 nmであった。一方、Niナノ粒子は凝集していることがわかった。STEM-EDXマッピングにより、HKUST-1が各金属ナノ粒子を被覆していることが明らかになった。得られたPt@HKUST-1の水素吸蔵特性について調べるため、水素圧組成等温線(PCT)測定を行った。PCT曲線の結果、Cu3(BTC)2の被覆によってPtナノ粒子の水素吸蔵量が大幅に減少することがわかった。この結果は、Pt@HKUST-1の電子状態が単独のPtナノ粒子のものとは異なっていることを示唆しており、「MOFによるナノ金属の状態密度コントロール」を確立する一つの重要な知見を得ることができた。Ni@HKUST-1とPt@HKUST-1の合成に成功した。また、Pt@HKUST-1の電子状態が単独のPtナノ粒子のものとは異なっていることを水素吸蔵特性から明らかにし、「MOFによるナノ金属の状態密度コントロール」を確立する一つの重要な知見を得ることができた。本年度は昨年度合成したPt@HKUST-1に関して水素吸蔵特性を詳細に調べた。Pt@HKUST-1の水素吸蔵量(H / Pt)は0.25であり、Ptナノ粒子(H / Pt = 0.43)に比べ、半減することがわかった。そこで、HKUST-1の被覆によるPtナノ粒子の電子状態について調べるためX線光電子分光測定を行った。結果、PtからHKUST-1への部分的な電荷移動が起こっていることを突きとめた。一方、Ni@HKUST-1については磁気的特性を調べた。超伝導量子干渉素子(SQUID)を用いた磁気測定の結果、300 Kにおいて、Ni@HKUST-1の磁化はNiナノ粒子よりも高いことが明らかになった(図5)。さらに、メスバウアー測定から、HKUST-1の被覆によりNiの内部磁場が変化していることを明らかにした。この結果はHKUST-1の被覆によってNiの磁性をコントロールできることを示している。さらに、HKUST-1の膜厚によりNiの磁性を自在に制御できることが期待される。このように、第10族元素のNiやPtのナノ粒子をHKUST-1で被覆することで、その磁気的性質や水素吸蔵特性を変化させることに成功した。この特性の変化はMOF被覆金属ナノ粒子の構造特異性、つまりは金属ナノ粒子からMOFへの電荷移動の寄与が大きいと発見した。NiやPtのナノ粒子をHKUST-1で被覆することで、その磁気的性質や水素吸蔵特性を変化させることに成功した。つまり、「MOFによるナノ金属の状態密度コントロール」を確立する重要な知見と得ることができた。本年度はPt@HKUST-1の水素吸蔵特性について、水素雰囲気下in-situ粉末XRD測定および重水素雰囲気下in-situ固体NMR測定により詳細に調べた。

水素雰囲気下in-situ粉末XRD測定の結果、Pt@HKUST-1において、水素圧力1気圧での格子の膨張は、Ptナノ粒子単体と比べて小さいことがわかった。Pt@HKUST-1で格子の膨張&middot;収縮が抑制されたのは、Pt-Hの結合安定性が減少したことで、格子内部に水素原子が侵入しにくくなったためだと考えられる。吸蔵された水素の状態について詳細に調べるため、重水素雰囲気下in-situ固体NMR測定を行った。Ptナノ粒子の測定結果では、Pt格子内部に吸蔵された重水素のシグナルが観測されたのに対して、Pt@HKUST-1では観測されなかった。Pt格子内部の重水素ピークの消失は、HKUST-1の被覆により格子内部に重水素が侵入しなくなった、あるいは侵入したとしても検出限界以下の濃度になったことを示しており、PCT曲線で確認された水素吸蔵量の減少と一致した傾向が確認された。これらの結果は、新規Pt@HKUST-1は電荷移動によりPt単体とは異なる電子状態を有することを水素吸蔵特性を介して明らかにした初めての例である。Ptは有機合成反応や燃料電池などに用いられる有用な触媒であり、得られたPt@HKUST-1は新しい反応の発見、新たな水素の活性化の発見に繋がる新型触媒に成り得ると期待される。金属イオンを有機配位子で架橋した多孔性金属錯体(MOF)を利用して、Niナノ粒子やPtナノ粒子をMOFで被覆することにより、金属ナノ粒子の電子状態とくにフェルミ準位の状態密度の制御を達成した。特に、Pt@HKUST-1は電荷移動によりPt単体とは異なる水素吸蔵特性を発現することを初めて明らかにした。得られたPt@HKUST-1の固体NMRやXPS測定により水素吸蔵特性を徹底的に調べることで、水素吸蔵メカニズムや指導原理・設計指針を得る。また、更なる物資開発を行い、MOFによってナノ金属の物性を制御していきたいと考えている。Ptは有機合成反応や燃料電池などに用いられる有用な触媒であり、得られた新規Pt@HKUST-1は電荷移動によりPt単体とは異なる電子状態を有することから新しい反応の発見、新たな水素の活性化の発見に繋がる新型触媒に成り得ると期待される。そこで、今後は触媒としての応用を展開していきたいと考えている。また、Ni@HKUST-1も水素吸蔵特性の評価や触媒としての可能性を追求する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ材料化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
下顎骨再建後の咀嚼嚥下運動を包括評価する検査用グミゼリーの開発と評価法の検討

下顎骨区域切除後に行われる下顎骨再建手術は、口腔から咽頭にかけた広汎な組織を再建するため、咀嚼・嚥下機能が著しく低下する。この咀嚼・嚥下機能についての評価は、これまでそれぞれを個別の運動として評価し診断する方法が報告されているが、咀嚼・嚥下を一連の機能として評価する診断法はいまだなされていない。本研究では、咀嚼から嚥下にいたる一連の機能を同一試料(グミゼリー)により測定・評価する新たな検査法を確立することを目的とし、試料となるグミゼリーの開発とその評価法を検討するものである。平成30年度は「グミゼリーを試料とした嚥下機能測定の測定」を下顎骨再建後の患者に応用し、咀嚼運動評価と合わせ「グミゼリーによる咀嚼嚥下機能測定」の適正な評価法について研究を行い、学会報告を行った。研究内容は、グミゼリーを用いて嚥下運動をファイバーにて観察し、独自の評価方法で7段階評価を行った。これとすでに評価法が確立している咀嚼評価と合わせて咀嚼・嚥下評価を行い、下顎骨再建術後の嚥下障害が咀嚼に問題があるか嚥下に問題があるかを評価し、新たな咀嚼・嚥下測定法を考案した。本年度における研究結果については、頭頸部癌学会において学会発表した。また、下顎骨再建における術後評価をについて、再建用プレートの開発にも取り組んでおり事業化を進めている。(経産省日本医療研究開発機構(AMED)平成30年度「医工連携事業化推進事業(開発・事業化事業)」,H3032,「下顎骨形状に適合し骨結合能を有する新たなレーザー積層造形チタンデバイスの開発・事業化」平成30年度の研究予定は、検査用グミゼリーを用いた咀嚼・嚥下機能測定によるデータ収集とデータベースを構築し、咀嚼・嚥下運動を包括評価する検討法を確立する事を予定した。被験者のデータ収集は予定数を行うことができた。データベース化した咀嚼嚥下機能評価については、頭頸部癌術後の機能評価として検査用グミゼリーを用いた咀嚼嚥下機能測定について新たな知見を得ることができ、学会発表による公表を行った(中島世市郎、他7名.咀嚼能力測定用グミゼリーを用いた下顎骨再建後の咀嚼嚥下評価法の検討.頭頸部癌学会.東京都・2018.6)。また、下顎骨再建後の機能評価による研究応用として下顎骨再建に用いられる再建用プレートについての新規開発にも発展している。(経産省日本医療研究開発機構(AMED)平成30年度「医工連携事業化推進事業(開発・事業化事業)」,H3032,「下顎骨形状に適合し骨結合能を有する新たなレーザー積層造形チタンデバイスの開発・事業化」,20,023,3908円)開発したグミゼリーを用いた咀嚼・嚥下を一連とした運動機能評価をデータベース化する。具体的には口腔がんの診断にて下顎骨再建手術後と下顎骨再建術を施行した患者20名をに、複合色グミゼリーを用いた咀嚼能率(粉砕能力)と嚥下機能評価を行った結果を用いる。下顎骨再建の各分類に従い、下顎骨再建術後の患者の新規口腔機能の指標について検討し論文発表を行う。顎骨切除分類はA:半側切除B:区域切除C:正中切除D:下顎2/3以上の切除とする。咀嚼能力・嚥下機能・咬合力の評価は1-5の5段階でそれぞれを評価する。グミゼリーを用いた咀嚼・嚥下を一連とした運動機能評価をデータベース化し、下顎骨再建の各分類に従い、下顎骨再建術後の患者の新規口腔機能の指標について検討し論文発表を行う予定である。本研究では、咀嚼から嚥下にいたる一連の機能を同一試料(グミゼリー)により測定・評価する新たな検査法を確立することを目的とし、試料となるグミゼリーの開発とその評価法を検討する。平成29年度は「グミゼリーによる嚥下機能測定の適正化」「グミゼリーによる嚥下機能測定に適切な評価方法」について研究をおこなった。研究は、グミゼリーを用いた嚥下運動をファイバーにて観察し評価が可能か測定し、グミゼリーを用いた嚥下機能測定は可能であることが明らかになった。これをを基に顎骨骨折後の治療評価としてグミゼリーを用いた咀嚼・嚥下機能測定を行い、口腔機能の低下した患者に有用な評価法であることを明らかにした。

また下顎再建後の患者において、従来の問診では日常の食生活において嚥下運動は問題がないとされるケースにおいて、本評価法による検査で嚥下に問題があることが判明した症例がみられた。これは本研究により再建後の嚥下機能測定の新規開発が期待できる成果と考えられた。そして試験的に本研究手法を用いた咀嚼嚥下機能評価を取り入れた頭頸部がん術後の評価を行った。その結果、従来の術後評価と比較すると、患者のQOLをより正確に反映するものであることが示唆されたた。本年度における研究結果は、頭頸部癌術後患者に対する新たな評価法に繋がる成果を得たと考える。本研究結果については、日本口腔外科学会および日本口腔科学会、Hard Tissue Regenerative Biologyにおいて学会発表および著書化、論文化し公表した。このように、本研究の進捗状況は当初予定より研究結果が出ており計画以上に進展していると判断する。下顎骨区域切除後に行われる下顎骨再建手術は、口腔から咽頭にかけた広汎な組織を再建するため、咀嚼・嚥下機能が著しく低下する。この咀嚼・嚥下機能についての評価は、これまでそれぞれを個別の運動として評価し診断する方法が報告されているが、咀嚼・嚥下を一連の機能として評価する診断法はいまだなされていない。本研究では、咀嚼から嚥下にいたる一連の機能を同一試料(グミゼリー)により測定・評価する新たな検査法を確立することを目的とし、試料となるグミゼリーの開発とその評価法を検討するものである。平成30年度は「グミゼリーを試料とした嚥下機能測定の測定」を下顎骨再建後の患者に応用し、咀嚼運動評価と合わせ「グミゼリーによる咀嚼嚥下機能測定」の適正な評価法について研究を行い、学会報告を行った。研究内容は、グミゼリーを用いて嚥下運動をファイバーにて観察し、独自の評価方法で7段階評価を行った。これとすでに評価法が確立している咀嚼評価と合わせて咀嚼・嚥下評価を行い、下顎骨再建術後の嚥下障害が咀嚼に問題があるか嚥下に問題があるかを評価し、新たな咀嚼・嚥下測定法を考案した。本年度における研究結果については、頭頸部癌学会において学会発表した。また、下顎骨再建における術後評価をについて、再建用プレートの開発にも取り組んでおり事業化を進めている。(経産省日本医療研究開発機構(AMED)平成30年度「医工連携事業化推進事業(開発・事業化事業)」,H3032,「下顎骨形状に適合し骨結合能を有する新たなレーザー積層造形チタンデバイスの開発・事業化」平成30年度の研究予定は、検査用グミゼリーを用いた咀嚼・嚥下機能測定によるデータ収集とデータベースを構築し、咀嚼・嚥下運動を包括評価する検討法を確立する事を予定した。被験者のデータ収集は予定数を行うことができた。データベース化した咀嚼嚥下機能評価については、頭頸部癌術後の機能評価として検査用グミゼリーを用いた咀嚼嚥下機能測定について新たな知見を得ることができ、学会発表による公表を行った(中島世市郎、他7名.咀嚼能力測定用グミゼリーを用いた下顎骨再建後の咀嚼嚥下評価法の検討.頭頸部癌学会.東京都・2018.6)。また、下顎骨再建後の機能評価による研究応用として下顎骨再建に用いられる再建用プレートについての新規開発にも発展している。(経産省日本医療研究開発機構(AMED)平成30年度「医工連携事業化推進事業(開発・事業化事業)」,H3032,「下顎骨形状に適合し骨結合能を有する新たなレーザー積層造形チタンデバイスの開発・事業化」,20,023,3908円)口腔がんの診断にて下顎骨再建手術後と下顎骨再建術を予定されている患者20名を対象に、複合色グミゼリーを用いた咀嚼能率(粉砕能力)と嚥下機能評価を行う。顎骨切除分類はA:半側切除B:区域切除C:正中切除D:下顎2/3以上の切除とする。咀嚼能力・嚥下機能・咬合力の評価は1-5の5段階でそれぞれを評価する。咀嚼機能検査は、一定回数咀嚼後に咀嚼した検査食品を口腔外に吐き出し、粉砕度を観察する事でスコア判定する。また嚥下機能評価も、グミゼリーを嚥下可能な状態まで咀嚼し嚥下させ、その様子からVFまたはVEで観察し評価する。これらを咀嚼・嚥下機能について連続して行うためにグミゼリーを複合色にして経鼻咽頭ファイバーにて2色の分布状態で判断する。観察結果をデータベース化し、下顎骨再建後の患者の評価に適した配合色、硬度、質感の検討を行う。
高機能自閉症幼児のソーシャルスキル向上支援プログラムの開発

本研究は高機能自閉症幼児のソーシャルスキルの向上を目指した支援プログラムの開発を目的としたもので、初年度は高機能自閉症幼児のソーシャルスキルの実態と問題点を明らかにし、その改善・向とを目指した支援プログラムの開発に向けた基礎研究を行った。具体的には高機能自閉症幼児を対象とした早期支援教室(「つばさ教室」)を学内に設置し、自閉症幼児とその母親を対象に支援を開始した。併せて先進地(東京都多摩市)視察を実施し、早期支援の意義と課題を整理した。さらに高機能自閉症と早期支援の重要性についての理解と啓発を図るために公開セミナーを開催した。セミナーは文科省や県教委の後援を得て、保育所・幼稚園関係者、盲・聾・養護学校関係者、小・中学校の教師、それに医療機関関係者や保護者等の総勢300名を超える参加者を得て、早期支援の必要性と支援体制の構築(ネットワーク作り)について確認した。次年度は、初年度に引き続き「つばさ教室」を開設し幼児に対してはSSTを実施し、母親に対してはペアレント・トレーニングを実施し、早期支援プログラムの基礎資料を集めた。さらにSSTに関する文献収集を行い理解を深める一方で、軽度発達障害児の通級指導教室におけるSSTの実際を視察するために東京都(中野区及び府中市)の情緒障害通級指導教室を訪ねた。さらに小学校の通常学級で軽度発達障害児を担当している教師を対象に事例検討会を実施した(59名参加)。事例検討会を受けて、SSTスキルアップ講座と認知面で問題を有する子どもへの個別支援の在り方等について研究協議を行った。一連の研究を通して、保護者を含めた早期からの支援が重要であることが再認識された。最終年度は、これまでの早期支援教室(「つばさ教室」)での実践について日本特殊教育学会及び日本教育大学協会全国特殊教育部門合同研究会で発表した。また公開セミナーや事例検討会の反省を踏まえて、地域貢献事業の一環としてより実践的な研修会・講習会として知能検査の講習会を3回に分けて実施した(40名参加)。さらに、SSTのスキルアップ研修会として実技を伴った研修会を実施した(78名参加)。加えて、保護者・教師・行政関係者を交えた公開シンポジウムを開催した(188名参加)。本研究は高機能自閉症幼児のソーシャルスキルの向上を目指した支援プログラムの開発を目的としたものである。本年度は3年計画の初年度で、高機能自閉症幼児のソーシャルスキルの実態と問題点を明らかにし、その改善・向上を目指した支援プログラムの開発に向けた基礎研究に取り組んだ。本年度の主な研究活動は下記の3点である。1)早期支援教室(通称「つばさ教室」)の開設高機能自閉症幼児を対象とした早期支援教室(通称「つばさ教室」)を大学に開設し、自閉症幼児とその母親を対象とした支援を実施した。具体的には幼児に対してはソーシャルスキル・トレーニング(SST)を実施し、母親に対してはペアレント・トレーニングを実施し家庭での般化を図るためのホームワークを提示した。また早期支援教室で実施したSSTのフィードバックを母親に行い、支援プログラム作成の基礎資料を得た。2)先行研究の調査(文献収集)と先進地の視察自閉症及び高機能自閉症を始めとする軽度発達障害に関する文献収集(図書購入も含む)により理解を深めた。

併せて、平成15年9月には先進的な取り組みの一つである「IEPのびのび教室」(東京都多摩市)を視察し、代表の林克昌氏(臨床心理士)から専門的知識と情報の提供を受けた。特に、高機能自閉症を含む軽度発達障害児に対する個別指導(計画)と保護者指導の実際を見学し、早期支援の意義と実施上の課題を探ることができた。3)公開セミナー(シンポジウム)の開催高機能自閉症についての理解と早期支援の重要性について共通理解を図る目的で公開セミナー(シンポジウム)を開催した。セミナーは本学の教育実践総合センターとの共催で平成16年2月に「軽度発達障害理解推進セミナー」(公開セミナー)として学内で実施した。同セミナーは文部科学省の協力と福島県教委・福島市教委を始めとする19機関からの後援を得て開催し県内外から313名の参加者があった。当日は午前中の文科省の柘植雅義調査官の基調講演を受けて、午後は福島県内の各分野(県教委・保健福祉センター・幼稚園・保護者代表・大学教官)で活躍の方々を招きシンポジウムを実施し、参加者を交えての意見交換を行い最後に本研究グループの中田教授が提言とコメントを行った。福島県教委の全面的な協力により、県内全ての教育事務所・教育委員会を通して小・中学校に案内が回ったこともあり、参加者は小・中学校の教師が最も多く、以下、盲・聾・養護学校教師、学生(院生)、幼稚園・保育所関係者、それに保護者、医療関係者等々と多岐にわたった。セミナーの様子は新聞(地方紙)でも報道され、高機能自閉症を始めとする軽度発達障害児についての県民の関心と理解を促進することが出来た。特に、早期支援の必要性と関係機関の連携協力、支援体制の構築(ネットワーク作り)が当面の課題であることが確認された。本年度は平成15年度の研究成果を踏まえて主に下記の研究に取り組んだ。1)軽度発達障害児を取り巻く状況についてその概要をまとめ福島大学教育実践研究紀要に発表した(松崎)。さらに平成16年2月に福島大学で実施した「軽度発達障害理解推進セミナー(公開セミナー)」についてその概要、シンポジウムでの質疑応答、参加者へのアンケート調査の結果、の各々について福島大学教育実践研究紀要に発表した(松崎・昼田・鶴巻)。2)福島大学に開設した高機能自閉症幼児を対象とした早期支援教室(通称「つばさ教室」)において、15年度に引き続き自閉症幼児とその母親を対象とした支援を実施した。具体的には幼児に対してはソーシャルスキル・トレーニング(SST)を実施し、母親に対してはペアレント・トレーニングを実施し、家庭での定着を図るためのホームワークを提示した。またSSTプログラム(試案)を作成し、そのフィードバックを母親にも行い、早期支援プログラムの基礎資料を集めた。3)自閉症及び高機能自閉症等の軽度発達障害及びSSTに関する文献収集(図書購入を含む)を行い理解を深めた。併せて軽度発達障害児の小学校通級指導教室での実際を見学するために東京都中野区立富士見ヶ丘小学校ならびに府中市立第三小学校の情緒障害通級指導教室を視察し、SSTの実際及び担当教師との懇談、資料収集を行った。
肝癌細胞へのSuicide gene導入による原発性肝癌の治療

2. In-vitroにおけるlipiodol加adenoviralvectorの毒性Thimidine kinase遺伝子を組み入れたadenoviral vectorのHepG2細胞への毒性も比較試験でも両群間に有意差を認めず,dose-dependentに細胞毒性を認めた.Thimidine kinase遺伝子を組み入れたadenoviral vectorのHepG2細胞への感染後,ganciclovirを投与し,自殺遺伝子システムが機能するかどうかを検索したが,両群間に有意差を認めず,肝癌細胞に対し有効であった.以上より,lipiodol加adenoviral vectorはadenoviralvector単独と同様の効果,生物学的特性を有していることが証明され,in-vivoへの応用に期待がもてる結果となった.1.ラット肝癌モデルによる肝癌担癌ラットの作製L2A2細胞の門脈内注入により肝癌担癌ラットモデルの作製に成功した.2.ラット肝癌モデルによる肝癌担癌ラットへのlipiodol加adenoviralvectorの投与Lipiodol加adenoviralvector(beta-galactosidase遺伝子を含む)を門脈内,肝動脈内,直接腫瘍に注射の3経路にて投与し,遺伝子発現の分布を調べたが,腫瘍には発現が制限されており,肝癌担癌ラットモデルの腫瘍のvascularityを検索したところ,vascularityに乏しいことが証明されたため,現在新たなモデルを作製中である.1)ラット正常肝へのadenovirousの感染効率の実験LacZ-adenovirousを作製し,無血的肝潅流法,経門脈的投与,経静脈投与で感染効率を比較した.各群Wistar rat5匹ずつを使用し10^8pfuのLacZ-adenovirousを投与したところ,投与後1,7,14日目のbeta-galactosidase染色で有意に無血的肝潅流法が高い感染効率を示した.(無血的肝潅流法,経門脈的投与,経静脈的投与の順に1日目-95,5,3%,7日目-60,3,2%,14日目-35,0,0%)2)ヒトHepG2細胞へadenovirousの感染効率の実験ヒトHepG2細胞10^<10>個(生体内肝細胞の10分の1)に対し、10^7pfuのLacZ-adenovirousを感染させたところ,上記1)のin-vivoの実験の無血的肝潅流法とほぼ同じ感染高率,減衰曲線が得られた.4)肝癌担癌ラットの作製RCN-H4(ラット大腸癌細胞)10^8個を,直接肝内に注入,経門脈的に注入したところ各10匹ずつのラットすべてで肝腫瘍を認め,平均生存日数は62日であった.In-viroにて得られた結果をもとに無血的肝灌流法にてthimidine kinase遺伝子を肝細胞に導入後,ganciclovirを腹腔内投与し,肝逸脱酵素,病理組織所見を検索したがthimidine kinaseとganciclovirの自殺遺伝子システムはin-vivoでは機能していなかった.3)リピオドール加培地によるadenovirusの肝細胞への感染高率Lac-Z-adenovirusをヒトHep2細胞にリピオドール投与下に感染させたところ,投与なしの状態の約60%しか感染高率が得られなかった.4)今後の課題1-In-vivoにおけるthimidine kinaseとganciclovirの自殺遺伝子システム,とくにganciclovirの投与方法,濃度の再検討.2-リピオドール加培地によるadenovirusの肝細胞への感染高率,とくにリピオドールとadenovirusの生物学的interactionの検討2. In-vitroにおけるlipiodol加adenoviralvectorの毒性Thimidine kinase遺伝子を組み入れたadenoviral vectorのHepG2細胞への毒性も比較試験でも両群間に有意差を認めず,dose-dependentに細胞毒性を認めた.Thimidine kinase遺伝子を組み入れたadenoviral vectorのHepG2細胞への感染後,ganciclovirを投与し,自殺遺伝子システムが機能するかどうかを検索したが,両群間に有意差を認めず,肝癌細胞に対し有効であった.以上より,lipiodol加adenoviral vectorはadenoviralvector単独と同様の効果,生物学的特性を有していることが証明され,in-vivoへの応用に期待がもてる結果となった.1.ラット肝癌モデルによる肝癌担癌ラットの作製L2A2細胞の門脈内注入により肝癌担癌ラットモデルの作製に成功した.2.ラット肝癌モデルによる肝癌担癌ラットへのlipiodol加adenoviralvectorの投与Lipiodol加adenoviralvector(beta-galactosidase遺伝子を含む)を門脈内,肝動脈内,直接腫瘍に注射の3経路にて投与し,遺伝子発現の分布を調べたが,腫瘍には発現が制限されており,肝癌担癌ラットモデルの腫瘍のvascularityを検索したところ,vascularityに乏しいことが証明されたため,現在新たなモデルを作製中である.
すばる望遠鏡とALMAの多波長観測で探る銀河形成の環境依存性

光赤外を用いた研究に関しては、すばる望遠鏡の広視野近赤外撮像装置MOIRCSと赤方偏移2.2、2.5にあるHα輝線を捉える2つの狭帯域フィルターを用いた星形成銀河探査の解析を進めた。ハッブル宇宙望遠鏡の高空間分解能かつ深い可視近赤外撮像データがすでに所得されているCANDELS領域において、100個を超えるHα輝線銀河を同定することに成功し、これらすべての銀河に対して形態解析を行った。赤方偏移1の時代の銀河ではすでにバルジが形成され、星形成は主に円盤で行われているが、赤方偏移2を超えた銀河ではバルジを形成している最中であることを明らかにした。また多くの星形成銀河は同じ星質量の近傍銀河と比較したときに、同程度のサイズの円盤をすでに獲得しているのに対して、近傍宇宙にはほとんど存在しない星質量表面密度が極めて高い、コンパクトな大質量星形成銀河を2天体発見した。これらは現在の宇宙における大質量楕円銀河の祖先だと考えられる。電波を用いた研究に関しては、赤方偏移2.5にある原始銀河団USS1558-003におけるJVLAを用いたCO (1-0)輝線観測の解析を進めた。視野内に20天体のサンプルが含まれており、そのうち3天体からCO (1-0)輝線を検出することに成功した。これらの天体については、スピッツァー宇宙望遠鏡に搭載された中間赤外線撮像装置MIPSの24umで検出されており、ダストによる再放射起源と考えられる赤外光度を見積もった。これらの赤外光度とCO光度を組み合わせ、銀河の星形成効率が普通の星形成銀河に比べて高いことを明らかにした。(抄録なし)今年度は前年度に解析を進めていた遠方銀河団における星形成銀河探査の研究成果を筆頭著者として論文で発表した。この論文では今からおよそ96億年前に相当する赤方偏移1.6(z=1-6)にある銀河団において、すばる望遠鏡の広視野可視撮像装置Suprime-Camとz=1.6の[OII]輝線を捉える狭帯域フィルターを用いて、視野内に存在する星形成銀河を全て同定し、この銀河団がこれまで知られていたよりも遥かに広がった構造を持っていること、さらに星形成率や星質量などの物理量がこの時代においては環境にあまり依存していないことを報告した。また海外の研究者との共同研究を通じて、この探査によって構築した星形成銀河サンプルに対してケック望遠鏡による[OII]輝線を狙った可視分光観測にも参加した。また一方で、一般フィールド領域における星形成銀河探査もさらに進めた。これまではすばる望遠鏡の近赤外撮像装置MOIRCSとz=2.2にあるHα輝線を捉える狭帯域フィルターを用いて星形成銀河探査を行ってきたが、今年度は新たにz=2.5にあるHα輝線を捉える狭帯域フィルターを用いた星形成銀河探査を行い、合わせて100個を超える星形成銀河サンプルを構築した。これらの成果については国内外の学会で発表を行った。本研究計画はALMA望遠鏡を用いた観測計画であり、今年度は最終的な目標であるCO分子輝線(分子ガスを捉える)観測の時間を獲得することはできなかったが、その前段階として、銀河内のダストの熱放射を捉える観測提案書をAL酷サイクル1期で提出し、最優先課題として採択された。この観測データはサイクル2期以降にCO分子輝線の観測提案を提出する際に実現可能性を実証する上で非常に重要となる。すばる望遠鏡による星形成銀河探査の結果を論文として発表できたことと平成25年度に観測予定であるALMAサイクル1期における高分解能でのサブミリ波観測の時間を獲得できたことからおおむね順調に進展していると評価できる。またz=2.5の原始銀河団におけるJVLAを用いたCO(1-0)輝線観測の時間を獲得できたことも大きな成果である。

JVLAのCO(1-0)輝線の解析結果を基に、今後は星形成に直結した高励起のCO(3-2)輝線観測をALMA望遠鏡を用いて行う。また空間分解能においても、銀河を十分に空間分解できる0.2-0.3秒角での高空間分解能観測を行うことで、銀河内部にあるガスの分布やその運動を調べる。一方でハッブル宇宙望遠鏡や補償光学を用いた静止系可視・近赤外域の高空間分解能の観測も進め、星形成活動の高まりが銀河同士の合体起源なのか大量のガス流入なのか区別する。(抄録なし)
神経栄養因子BDNFのノンコーディングRNAの分子機能に関する研究

proBDNF→BDNFのプロセッシング異常マウスではBDNFよりproBDNFが過剰になり、うつ様行動をはじめとする表現型が観察される。本研究では、この異常マウスの分子病態を見出すためにBDNFの遺伝子発現を解析した。第一に、新規のBDNFアンチセンスRNAがこのマウスの海馬領域では発現していることを見出した。BDNFアンチセンスRNAの機能を見出すため、アンチセンスRNAを培養神経細胞に発現させたところ、AS2cと名付けたBDNFアンチセンスRNAにはBDNFたんぱく質を増加させる役割があることを見出した。本結果を特許出願すると同時に、現在はその成果の論文を作成中である。ゲノム上から数万種類のノンコーディングRNAが転写されていることが2005年に報告されて以来、ノンコーディングRNAの研究は重要な生命科学の1分野となった。しかし脳疾患と関連する報告はまだ少なくその進捗が待たれている。応募者が作製した神経栄養因子BDNFのプロセッシング障害マウスはうつ様症状など興味深い表現型を示すが、予想外にもBdnfアンチセンスRNAの発現上昇がみられた。現在8種類のスプライシングバリアントをクローニングした。その配列には初期の文献(Katayama et al. , Science, 2005)にも見出されているようなアンチセンスRNAの特徴が見出された。例えば、それらのアンチセンスの配列の一部がBDNFタンパク質のコーディング領域やノンコーディングエクソンの相補配列であること、またイントロン領域や隣接遺伝子との間の配列と一致するといったような構造の多様性がみられた。本研究では、BDNFアンチセンスRNAを新たな精神疾患の病態分子と仮定し、その細胞機能の解析、時空間的な発現変動、他の精神疾患モデル動物やヒト死後脳標本を用いBDNFアンチセンスRNAの発現量・発現領域と病態の関係を明らかにする。現在、同定したアンチセンスRNAを神経細胞に発現させた際の細胞の形態変化、BDNF mRNAとタンパク質の発現量変化の解析、またBDNFは神経活動依存的に生産・分泌されるが、神経活動を変化させた際のアンチセンスRNAの動向を解析中である。今後は神経疾患モデル動物での発現量変化なども解析する予定である。前年度は、申請者が有するproBDNF高発現マウスにおいてBDNFアンチセンスRNAが高発現になっていることから、proBDNFは直接BDNFアンチセンスRNAの発現調節を行っている可能性も考えられたため、BDNFあるいはproBDNFを投与した培養海馬神経細胞後のBDNFアンチセンス・センスRNAの発現変動を解析しその結果を得た。本年度は、このような細胞レベルの結果と動物レベルでの行動表現型等との関係を調べるための実験を計画し遂行した。BDNFは様々な精神疾患において発現変動する遺伝子であることが報告されている(総説Krishnanand Nestler, Nature, 2008)。研究代表者はうつ様の行動と内部表現型を有するモデル動物「proBDNF高発現マウス」を有しており、BDNFアンチセンスRNAを強く発現していることを確認している。そこで本研究では、このモデル動物について、アンチセンス/センスの発現とその比を決定した。つまり、昨年度までに細胞レベルで確認をした各アンチセンスのRNAプローブを用いたin situ hybridizationおよび定量RT-PCR実験を行い、アンチセンス/センスの比とこのモデル動物の行動表現型の発現との関係、さらには、内部表現系との関連を明らかにした。またBDNFタンパク質発現量の測定も行い、アンチセンス/センスの比、モデル動物の病態との関係も定量解析した。提案時に同定していたBDNFアンチセンスRNA群のIn vivoとIn vitroの機能解析が順調に進んでおり、BDNFという脳の中心的分子の転写レベルの制御機構が新たに発見される可能性が期待されるため。申請者が作製したうつ病モデルマウス(プロセッシング障害によるproBDNF高発現マウス)は、海馬におけるBDNF mRNAの発現が低下すると同時にBDNFアンチセンスRNAの発現が上昇がみられた。本研究ではまず第一にBDNFアンチセンスRNAスプライシングバリアント8種類を同定し、その1つAS2cが培養神経細胞のBDNFタンパク質を増加することが明らかになった。AS2c以外のアンチセンスRNAもBDNF mRNA・タンパク質の発現量に影響することが予想された。そこで、培養神経細胞へ遺伝子導入後、0.5,1,2,4日後にライゼートおよびtotal RNAを回収、ELISA・ウエスタンブロット法、定量RT-PCR法によって、内在性のBDNF mRNA・アンチセンスRNA、BDNFタンパク質の定量解析を行った。これらの解析の結果、AS2cのみがBDNFタンパク質の発現増加するものと判断した。研究2BDNFアンチセンスRNAの細胞内局在の解析初代培養神経細胞のin situ hybridizationを行い、内在性分子の局在を明らかにする。また、遺伝子導入したアンチセンスRNAの細胞内局在と局在を決定する責任配列の同定を行ったが、BDNFアンチセンスRNAの樹状突起への局在のような結果は見出されなかった。研究3BDNFアンチセンスRNA発現細胞の形態と生存への影響各神経細胞領域(シナプス、樹状突起、軸索など)マーカーの抗体を用いて神経細胞の形態への影響を解析したが、各アンチセンスRNAに効果は見出されなかった。アンチセンスRNA発現ベクターを導入した神経細胞を無血清培地環境において細胞死をTUNEL染色を用いて評価したが、神経細胞の生存と細胞死には有意な影響は見出されなかった。

第一に、新規のBDNFアンチセンスRNAがこのマウスの海馬領域では発現していることを見出した。BDNFアンチセンスRNAの機能を見出すため、アンチセンスRNAを培養神経細胞に発現させたところ、AS2cと名付けたBDNFアンチセンスRNAにはBDNFたんぱく質を増加させる役割があることを見出した。本結果を特許出願すると同時に、現在はその成果の論文を作成中である。初年度は主に培養神経細胞を用いた解析を行った。アンチセンスRNA発現ベクターの導入し、ELISA・ウエスタンブロット法、定量RT-PCR法によって、内在性のBDNF mRNA・アンチセンスRNA、BDNFタンパク質の定量解析を行った。定量PCRの解析は安定して結果が得られるまでに至ったが、BDNFタンパク質については微量のため安定した結果を得るのが難しく条件検討中である。また、培養神経細胞における内在性アンチセンスRNAの細胞内局在も非常に微量のため、現在in situ hybridizationの条件検討中である。アンチセンスRNA発現ベクターの導入した神経細胞の各領域(シナプス、樹状突起、軸索など)マーカーの抗体を用いた神経細胞の形態への影響や細胞死への影響の解析については現在条件検討中である。また神経活動時におけるセンス/アンチセンス比については条件が決まってきており今後解析していく予定である。アンチセンスRNAのsiRNA発現ベクターについては誘導型のベクターを作製し培養細胞で条件検討を行った。発現量は半分以下に抑えられた。現在は培養神経細胞を用いて条件検討を行っている。マウス脳組織を用いたBDNFアンチセンスRNAの時空間的分布を解析については、in situ hybridizationの実験系は安定しているが、アンチセンスRNAの発現量が元々非常に低いことと特異的な配列長が短いため、S/N比が低い結果しか得られていないが、一部のアンチセンスRNAについては発現細胞がBDNF mRNAと同じである等の予備的知見は得られた。BDNFアンチセンスRNA群の制御機構をさらに解明していくことを目指す。神経科学、分子生物学今後は、アンチセンスRNA発現ベクターを導入した培養神経細胞のBDNFタンパク質の定量解析については、より感度の高い特異的抗体やELISAキットを購入し検討する予定である。内在性アンチセンスRNAの細胞内局在解析についても高感度のプローブの導入を検討している。また、アンチセンスRNA発現ベクターの導入した神経細胞の各領域(シナプス、樹状突起、軸索など)マーカーの抗体を用いた神経細胞の形態への影響や細胞死への影響の解析については各種マーカーが揃ってきているので解析を進めていく。
3次元マイクロアレイシステムを用いた新たな子宮体癌マススクリーニング法の開発

本研究は3次元マイクロアレイシステムを用いて精度・感度および迅速性を飛躍的に向上させた子宮体癌の診断法を開発し、微量検体で的確な診断を可能とする新規子宮体癌スクリーニングシステムへの応用を主目的とする。まず我々は手術検体正常子宮内膜および子宮体癌の高分化型(G1)組織と低分化型(G3)組織からmicrodissection法によって正常腺管細胞と癌細胞を分離・回収後、遺伝子数約2万種類を対象とした大規模DNAマイクロアレイ解析を行った。我々はさらにrea1-time PCRを用いてマイクロアレイの妥当性を評価することで、その中から子宮癌のマーカーと成り得る可能性を持つ27の遺伝子を選抜した。我々はこの27遺伝子のmRM量を子宮体癌G1、G3組織および正常内膜組織各10症例において調べ、クラスター解析を行った。本解析は全30検体を癌組織と正常組織の2群に分けた。従って我々は、この27遺伝子に子宮体癌において重要視される既知の10遺伝子を足した37遺伝子を搭載した子宮体癌用カスタムチップ(EM3D)を作製した。癌組織8検体、正常組織4検体のEM3Dにおけるアレイ解析を施行したところ、EM3Dは癌組織と正常組織を異なるクラスターへと分類した。さらに検診への応用の可能性の検討として、健常者3例、癌患者6例の検診検体のRNAの抽出を試み、EM3Dにおけるアレイ解析を行った。本解析結果も健常例と癌例を異なるクラスターへと分類した。現在も組織および検診検体数を増やすべくEM3Dの解析を行っている。一方、我々はこの解析の中で選抜されたミッドカインといったタンパク質がそれ単独で癌マーカーを成り得ることも見出している。EM3Dは、今後得られたデータと臨床病理学的因子との関連性を解析することで、検診のみならず、悪性度診断、薬剤感受性予測、再発・転移予測といった子宮体癌の様々な臨床診断の場において有用な情報提供を担うツールと成る可能性を持つ。本研究では、3次元マイクロアレイシステムを用いて精度や感度、迅速性を飛躍的に向上させた子宮体癌の診断法を開発し、微量検体で的確な診断を可能とする新たな子宮体癌スクリーニングシステムに応用することを主目的とする。今年度は、まず手術により採取された正常子宮内膜、子宮内膜増殖症、子宮体癌組織(各々10例)を用いてmicrodissection法によって正常腺管細胞や癌細胞を分離後、約2万種類の遺伝子発現を対象とした大規模DNAマイクロアレイ解析を行った。特にエストロゲン応答遺伝子群を中心とした発現パターンを正常組織と癌組織で比較することにより、子宮体癌細胞に特有の遺伝子発現パターンを網羅的に検索した。また子宮体癌で変異の頻度が高いと考えられる遺伝子(PTENやK-ras、ミスマッチ修復遺伝子群など)および子宮体癌の予後に関連すると考えられる遺伝子(p53関連遺伝子群、細胞周期制御遺伝子群など)についても同様に行った。これら解析結果と種々の臨床病理学的因子を比較することにより、約200の遺伝子がピックアップされた。子宮内膜癌培養細胞でも大規模DNAマイクロアレイ解析を同時に施行し、上記の妥当性を確認した。またいくつかの遺伝子ではRT-PCRを行いマイクロアレイの妥当性を評価した。これら遺伝子の中からさらに発現に最も差が出ている50遺伝子をピックアップし、3次元マイクロアレイのカスタムアレイを作成するところまで進んでいる。次年度は作成したカスタムアレイを使い実際の子宮がん検診検体での遺伝子発現プロフィールの解析を進める予定である。

手術標本から採取した組織を用いてマイクロアレイを施行した。用いた組織は高分化型(G1)、低分化型(G3)と正常部位であり、本研究に有用と思われる遺伝子を22遺伝子選出することができた。今後はそれらの結果から選出した遺伝子について、子宮体癌患者から採取されてきた組織をサンプルとして用いてreal-timePCRを施行し、3Dマイクロアレイによる診断開発に有効な遺伝子を検討していく予定である。選出した遺伝子から癌の進行とともに発現が上昇するMidkine(MK)遺伝子に着目し解析を行った。手術標本から採取した組織を初代培養し、増殖・培養した子宮体癌の間質細胞18例を用いreal-timePCRを施行したところ、各間質細胞でMKの有意な発現上昇を確認した。MKが発現していないHec-1A細胞にMK遺伝子を安定導入し、細胞増殖の変化をMTT assayで検討したところ、MKを発現する細胞では増殖が速かった。Soft agar colony formation assay、Migrationassay、Invasion assayを行ったが、MK遺伝子導入の有無で差はなかった。抗MK中和抗体を添加してMTT assayを施行すると、各コロニーとも増殖が認められるものの、抗体添加による増殖能の変化はなかった。ELISA法により患者血清中MK濃度を測定したところ、子宮体癌患者の平均値は非癌患者(子宮筋腫患者)の3倍高かった(p<0.05)。MK含有培地で間質細胞を培養すると、培養液中のサイトカインで1L-1B, IL-6,1L-10はほとんどが検出限界未満(5.00pg/ml)だったが、1L-8の分泌は高かった。これを基に+MKと+空ベクターの各コロニー株の培養液上清中のサイトカイン(IL-8)濃度を測定すると、MK遺伝子導入株で1L-8値が高く、MKによる1L-8誘導の可能性が示唆された。子宮体癌は先進諸国において増加傾向にある癌の1つであり、子宮体癌の簡便かつ高精度の診断法の開発は緊急課題である。我々は子宮体癌のスクリーニングシステムに、新規基盤である3次元構造基盤を用いた3次元マイクロアレイシステムの使用を考えた。前年度、我々は本システムの感度、再現性、簡便性、迅速性などの試験を終え、さらに手術標本から採取した組織を用いて従来型のガラス型マイクロアレイを行うことで正常内膜組織と癌組織を選別するのに有用だと思われる22遺伝子を選出した。本年度我々は新たに5遺伝子を選出し、子宮体癌組織の高分化型、低分化型および正常内膜組織、各10検体における27遺伝子のmRNA発現量をrea1・timePCRを用いて調べ、クラスター解析を行った。本解析は全30検体を癌組織と正常組織の2群へと分けた。そこで我々は、この27遺伝子に子宮体癌において重要視される既知の10遺伝子を足した37遺伝子を搭載した子宮体癌用カスタムチップ(EM3D)を作製した。癌組織8検体、正常組織4検体のEM3Dにおけるアレイ解析を施行したところ、EM3Dは癌組織と正常組織を異なるクラスターへと分類した。
ネットワーク配信を目的とした地球表層流体の荷重変動データベースの構築

地球表層流体の質量再分配に伴う表面荷重の時間変化は,地球を弾性変形させる.地殻変動の観点からは,この様なノイズに起因する変位は除去すべきである.本研究では,宇宙測地技術の為に,Webに基づく荷重変動計算サービスを構築した.このデータベースは,"いつでも,どこでも,だれでも"荷重変動を計算する事が出来る.具体的には,大気荷重,非潮汐海洋荷重,陸水荷重について計算可能である.地球表層流体の質量再分配に伴う表面荷重の時間変化は,地球を弾性変形させる.地殻変動の観点からは,この様なノイズに起因する変位は除去すべきである.本研究では,宇宙測地技術の為に,Webに基づく荷重変動計算サービスを構築した.このデータベースは,"いつでも,どこでも,だれでも"荷重変動を計算する事が出来る.具体的には,大気荷重,非潮汐海洋荷重,陸水荷重について計算可能である.本研究は,精密測位解析における荷重変動(地球表層流体の移動に伴う質量再分配による地球の弾性変形)の補正用データを計算・提供するデータベースを構築するものである.本研究期間内では,大気荷重,非潮汐海洋荷重,陸水荷重について任意の地点の荷重変動を,"いつでも,どこでも,だれでも"使用できるシステムを提供する所までを目指す.本年度は,主に荷重変動計算プログラムの改良を行った.本研究開始以前に,グローバルな主要観測局での荷重効果を計算するプログラムは完成していたので,このプログラムをコマンドラインベースで任意の地点の任意の時間について計算する事が出来るように改良した.実際に荷重変動を計算するには,荷重変動の種類を選択し,適切な解析データを研究機関からダウンロードしなければならない.この選択とダウンロードも含めて,コマンドとオプションの組み合わせで実行可能にした.これにより,ほぼ自動的に任意の荷重変動を計算可能となった.また,これまでFortranで開発を行っているが,今後の改良,オプション追加が容易になるようにC++に移植する作業も始めた.計算に使用するデータは,いくつかの研究機関から公開されている.これまで大気荷重の計算に使用する大気圧データは,米国大気海洋庁のNCEP再解析データのみだった.これをヨーロッパ中期気象予報センターの再解析データ(ERA-40)と気象庁の三次元客観解析データ(JRA-25長期再解析データ)にも対応した.研究の進捗状況は,地震学会秋季大会,東京大学地震研究所研究集会で発表を行った.本研究は,精密測位解析における荷重変動(地球表層流体の移動に伴う質量再分配による地球の弾性変形)の補正用データを計算・提供するデータベースを構築するものである.本研究期間内では,大気荷重,非潮汐海洋荷重,陸水荷重について任意の地点の荷重変動を,"いつでも,どこでも,だれでも"使用できるシステムを提供する所までを日指す.本年度は、前年度の結果を踏まえ,計算過程に加えるオプションを設定し,最終年度として,Webサーバを構築し,ネットワーク越しのユーザーへ計算結果を提供する環境を整えた.計算過程に加えるオプションとして,海陸情報と大気圧と海水の補償モデルをユーザーに選択できるようにプログラムを改良した.荷重計算をする際には,グローバルな海陸情報が必要であるが,計算する局が内陸部か沿岸部かによっては,計算時間と推定精度のトレードオフを考慮して海陸情報の解像度を選択出来る事が望ましい.ユーザーが自分の目的に合わせた解像度を選択できるようにプログラムを改良した.また,通常海面上の大気圧の変動は海水の移動に因って補償されること(Inverted Barometer (IB))を仮定しているが,IBモデルと大気圧変動が海水の移動に因って補償されず,海底圧力を変化させるモデル(Non-IBモデル)のどちらかを選択できるようにプログラムを改良した.以上の研究の集大成として,Webサーバ上に,主要観測局(GPS,VLBI,SLR)の各種荷重時系列データ(大気荷重,非潮汐海洋荷重,陸水荷重,etc.)と,ユーザーが必要な情報(緯度,経度,高さ,時刻(期間))を入力する事で,各種荷重変動を計算するプログラムを構築した.研究の進捗状況は,日本測地学会第114回講演会,AGU Fall Meetingで発表を行った.
遺伝子流動パターンは何によって決まるか:ランドスケープ、送粉者、母樹による選択

本研究では、小川学術保護林(茨城県北茨木市)とその周辺の断片化した森林で、遺伝子流動パターンを決定する要因を明らかにすることを目的としている。花粉による遺伝子流動を明らかにするために、低密度受種であるハリギリの遺伝子型の決定のための実験を行った。先行研究で明らかになっている7遺伝子座のマイクロサテライトを対象にマルチプレックスPCRキットを用いた増幅、AB3100による断片長の変異検出などの実験を行い、保護林と断片化した森林での遺伝子流動の比較のためのデータを得た。また、送粉者の密度を保護林と断片林でウィンドートラップを用いて調べたデータを解析し、植生による送粉者の密度や種構成の違いを検討した。送粉者と植物の関係のネットワーク構造の理論的検討もおこなった。温帯の日本の森林でも、最近報告されている入れ子構造が認められたが、これがサンプリング・バイアスによる可能性を検討した。また、種子による遺伝子流動を明らかにするために、林内にシードトラップを設置し、ハリギリの落下種子と被食種子を採集してその分布を調べるとともに、種子散布に寄与している鳥類とそれらの移動範囲の観察も行った。種子散布者は果実密度に依存して変動することが明らかになり、森林の状況が種子散布に大きく影響していることが示唆された。逆に、小川では森林の断片化の影響は、検出されなかった。断片化しているとはいっても近傍に比較的大きい森林があること、散布者の多くが渡り鳥で柔軟に密度や滞在時間を変化させていることがその理由と考えられた。以上の結果から、小川の断片林では送粉者の移動は妨げられている可能性が高いものの、種子散布については周りの樹木の果実密度などの影響を介した間接的な効果の方が大きいことが示唆された。これが植物の遺伝構造にどのように影響を与えるかが今後の研究の重要な課題となると考えられる。本研究では、小川学術保護林(茨城県北茨木市)とその周辺の600ヘクタールで、密度の低い樹木であるハリギリを材料に花粉による遺伝子流動パターンを決定する要因を植物と送粉者の遺伝解析から明らかにすることを目的としている。ハリギリは個体レベルで雄期と雌期が分離しているため雌期の花に訪れている送粉者には自家花粉がつかず、訪花昆虫がどのような花粉を運んできているのかを探るのに適した材料である。17年度は7月から8月にかけて雌花に運ばれてくる花粉を調べるために、原生林6ヘクタールプロットの中の3本の木に登り、フェノロジーを観察するとともに、雌花で訪花昆虫を約700個体採集した。ハリギリは、1本の木の中で同調して、雄ム雌ム雄ム雌の開花順序を示した。また1つのステージは3日程度続いた。秋には3回の野外調査を行い、黒く熟した計約5000個の種子をサンプリングした。水浸による選抜を行ったあと、生態学研究センターの温室において種をまいた。この花粉と種の遺伝子型を決定し違いを調べることで母樹が種の遺伝子型にどのような影響を与えるのかを調べることができる。マイクロサテライト分析を行うために遺伝分析については広島大学で予備実験を行った。先行研究で明らかになっている7遺伝子座のマイクロサテライトを対象にマルチプレックスPCRキットを用いた増幅、AB3100による断片長の変異検出などの予備実験を行い、ほぼ使えることが確認できた。花粉からの遺伝子抽出については、現在予備実験を行っているが、成功率が低いので、現在成功率を上げるための方法を検討中である。