hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞運動の左右非対称性に起因した左右非対称な多細胞構造の形成

本研究は、アメーバ様細胞運動に現れるミクロな左右非対称性と、多細胞構造に現れる構造のマクロな左右非対称性の階層関係を理解することを目的とする。具体的には、KI細胞(細胞性粘菌の変位株)一つ一つの運動非対称性と、KI細胞が形成する右回り渦状構造などの左右非対称構造の階層関係を、実験・理論両方のアプローチで理解する。本研究の成果により、アメーバ様細胞運動を示す細胞の多細胞構造形成、例えば神経細胞による脳の形成など、の理解が進展すると期待できる。
動的ナノ粒子の概念の確立

これまでに研究代表者が報告してきた合成方法を改良しておよそ210nmの範囲で、比較的に粒子直径の整った単分散の金ナノ粒子・銀ナノ粒子・パラジウムナノ粒子を合成した。合成したこれらの金属ナノ粒子を、様々な濃度、温度、溶媒下におき、所定の時間静置して、平衡に到達させた後に、溶液から取り出して、分子吸着量、結晶子径、電気伝導率などを透過型電子顕微鏡や広角X線回折法などによって計測し、金属ナノ粒子が安定に存在する条件と不安定になって崩壊する条件を系統的に調べた。通常、オクタデカンチオールなどの長鎖アルカンチオールを作用させた金属ナノ粒子は非常に安定であり、粒子表面が不動態化されているので、何ら変化は生じない。しかし、本研究で開発している金属ナノ粒子は、一定の条件になると、不安定になって不可逆的に塑性変形する様子が多角的に確認された。当初に想定していたよりも、幅広い環境下で安定な状態から不安定な状態へと金属ナノ粒子は変化することが分かり、今後の材料加工への展開が期待できる結果が得られた。次の幅広い材料への具体的な応用のために、それらの材料を加工するための方法と個別の条件について選定を行った。塑性変形した金属ナノ粒子は、優れた電気伝導性を示すだけでなく、結晶と溶液の界面で様々な物質と電子を授受(酸化還元反応)できることもわかり、電子材料から触媒やセンサーまで幅広い分野で今後の応用展開が見込まれた。当初の計画に沿って実験を行った結果、予想していた通りの結果が得られたので、特に実験計画に変更や修正を加える必要はなかった。当該年度に調べた金属ナノ粒子を実際に材料に適用する。具体的に、エネルギーの輸送・貯蔵・変換に関連する重要な材料化学分野に点在する個別の課題に取り組み、提案する方法や金属ナノ粒子の有用性について検討を始める。
Immunosympathectomy動物における交感神経活動代償機構の解析

内因性神経成長因子(NGF)は、胎生期の交感神経節細胞の分化と成長を促進し、成熟交感神経節細胞の生存と機能維持に必須なpolypeptideである。逆にまた、胎生期に抗NGF抗体を投与し、内因性NGFを枯渇させる操作は、immunosympathectomyとよばれている。しかし、この操作が末梢神経系におよぼす影響についての報告は少なく、とりわけ定量的検討はなされていない。それは従来、交感神経線維を形態学的に同定する方法が確立されていなっかたことにもよる。今回は、内因性NGFの枯渇が、末梢性自律神経系におよぼす影響を組織化学的方法を用いて定量的に検討した。約300匹のマウス顎下腺より、Bocciniらの方法に準じて、NGFを抽出した。ついで、2.5SNGFを家兎に免疫し、その抗血清をStoeckelらの方法にもとずいて、アフィニティ-クロマトグラフィ-を通し、抗体を用いて作成した。ラットに生直後から抗NGF抗体1μg/g,10μg/gを5日間皮下注し、4週間後に上頚部交感神経節の大きさを対照と比較した。また、対照と抗体10μg/g投与群において、血圧値を比較するとともに、左心室後壁、腸管膜動脈、結さつ坐骨神経に分布する交感神経を組織蛍光法を用いて観察した。さらに、Monomine Oxidase(MAO)染色電顕法を行った。その結果、上頚部交感神経節は抗体の用量依存的に萎縮を示した。抗NGF抗体処理群では著明な眼瞼下垂を呈し、また対照と比べて血圧の低値を認めた。組織蛍光法による観察では、抗体投与群で、左心室、腸管膜動脈、坐骨神経内のカテコ-ルアミン蛍光が著明に減弱を示していた。また、immunosympathectomyによって、坐骨神経内の無髄線維の約16%を構成するMAO陽性線維が、平均86%の脱落を示した。この事実は、MAO陽性線維が自律性C線維であることを強く示唆している。本法を用いることにより、交感神経障害モデル動物の作成が可能である。
ジェンダーの視点からみた公立高等学校管理職登用における「一任システム」の調査研究

本研究では、公立高校学校管理職登用に男女比率の違いをもたらす要因を探ることを目的に、異動希望を一任する中で管理職となっていく「一任システム」における教員のキャリア形成の実態に迫った。都道府県を学校数と女性校長比率をもとにタイプ別に分類し、県立学校人事関係者らへのインタビュー調査によって管理職登用の実態を検証した。その結果、女性校長高率県では、ミドルリーダー育成の機会を工夫し、校長推薦を管理職選考に組み込むなど、教育行政が女性候補者を掘り起こす策を講じ、女性が進退を一任しやすい仕組みを模索していた。他方、女性校長低率県では、選考試験の多くが公募制受験であり、教育行政に特段の取り組みはなかった。本研究は、ジェンダー不均衡をもたらす学校管理職登用システムの解明を目的とする。特に、これまでなされてこなかった「(学校管理職としての)適任者を見定める側」の調査研究を実施する。これまでの研究では、公立高校の学校管理職登用の男女比率の違いをもたらす要因を探るために、校長らへのインタビュー調査によって、外形上あたかも結果として校長に選ばれるという「一任システム」を明らかにしてきた。この結果、学校長及び教育行政人事担当者、つまり管理職適任者を内々に「見定め」る側に注目する必要性が明らかになった。よって、本研究は、(a)管理職育成・登用に関する教員人事制度の実際及び(b)現場での適任者の「見定め」の現実に着目する。特に、女性管理職の高率県と低率県別に対照し、両者の関連性の中にジェンダーの課題を明らかにする。平成26年度は、第1に、各県の女性教員及び管理職についての基礎的・数的データを収集し、公立高校女性管理職比率の高率県と低率県の特徴を整理し、本調査の基礎データを準備した。具体的には、上記(a)に関して、国や地方公共団体が公表している統計や学校基本調査等のWEB上の関連データをもとに、女性教員・管理職に関係する県別データの収集・整理によって数的実態を把握し、女性管理職輩出比率に影響する要因について検討した。その結果、女性管理職高率県/低率県の特徴と学校数の規模によって、各県を6タイプに分類できることを明らかにした。第2に、上記(b)に関して、各タイプで学校管理職適任者の「見定め」がどのように進められているか等について、教育行政人事担当者に対するインタビューデータをもとに、タイプ別のジェンダー不均衡の要因の一端を明らかにした。得られた結果については、国際ジェンダー学会での発表や、北海道教育大学紀要に論文としてまとめるなどにより、成果を公表した。特に、これまでなされてこなかった「学校管理職としての適任者を見定める側」の調査研究を実施する。これまでの研究では、公立高校の学校管理職登用の男女比率の違いをもたらす要因を探るために、校長らへのインタビュー調査によって、外形上あたかも望外にも結果として校長に選ばれるという「一任システム」を明らかにしてきた。これにより、学校長及び教育行政人事担当者、つまり管理職適任者を内々に「見定め」る側に注目する必要性が明らかになった。以上から、本研究では(a)管理職育成・登用に関する教員人事制度の実際と(b)現場での適任者の「見定め」の現実に着目する。そして、女性管理職の高率県と低率県別に対照し、ジェンダー問題を内在させながら機能する「一任システム」のメカニズムを解明する。平成27年度は、上記(a)(b)について、教育行政の人事担当者や関係課に対するインタビュー調査を行い、学校管理職適任者がどのように「見定め」られているのかを検証した。具体的には、女性管理職の高率県と低率県、学校数でカテゴライズされた6つの県タイプから特徴的な7県を抽出し、各県の教育行政の組織構成、採用実態および研修等の実施状況、管理職登用の方法についてインタビュー調査を行った。その結果、各県の女性管理職比率の高低は各県の教職をめぐるさまざまな条件を複雑に反映していること、ジェンダーに配慮した「見定め」が行われている県には、共通して女性管理職比率の低下に対するある種の危機感があることがうかがえた。また、女性管理職比率の高い県タイプでは「主幹・主任経験」を管理職選考の必須要件としない場合が多く、多様で異なるキャリアのあり方を許容する仕組みがあることが明らかになった。得られた結果については、国際ジェンダー学会において発表し、成果を公表した。調査研究(a)(b)それぞれにおいて、当初計画どおりに学校管理職登用システムの基礎的データの把握と全体像の確認ができた。とりわけ、女性管理職の高率県と低率県および学校数でカテゴライズされた6つの県タイプのうち、特徴的な7県へインタビュー調査を実施することによって、多様なキャリアのあり方を許容できる仕組みがあるか否か、また、そうした視点が各県のミドルリーダー育成や学校管理職育成の議論に大きく関わる可能性があることが明確になった。以上により、次年度以降のさらなる質的調査研究のあり方や進め方がいっそう明確になった。本研究では、ジェンダー不均衡をもたらす学校管理職登用システムの解明を目的とし、特に、これまでなされてこなかった「学校管理職としての適任者を見定める側」の調査研究を実施した。我々はこれまでに、公立高校の学校管理職登用の男女比率の違いをもたらす要因を探るために、校長らへのインタビュー調査によって、外形上あたかも望外にも結果として校長に選ばれるという「一任システム」を明らかにしてきた。

この結果、学校長及び教育行政人事担当者、つまり管理職適任者を内々に「見定め」る側に注目する必要性が明らかになった。よって、本研究は、(a)管理職育成・登用に関する教員人事制度の実際及び(b)現場での適任者の「見定め」の現実に着目する。特に、女性管理職の高率県と低率県別に対照し、ジェンダー問題を内在させながら機能する「一任システム」のメカニズムの全貌と今日的課題を解明することにした。平成28年度は、上記(a)(b)について、女性退職教員に対するインタビュー調査を行い、学校管理職適任者がどのように「見定め」られているのか、また、管理職選考試験の資格要件やキャリア形成における各種数値目標の設定等にみられる今日的な政策動向のもと、従来の「一任システム」における「見定め」がどのような様相を呈しているのかを検証した。その結果、女性教員の多様な経験やキャリアを見定め、彼女らを引き上げる「一任システム」の「見定め」機能が昨今の数値目標設定等の要件の標準化によって崩壊しつつあること、それにより、女性教員がミドルリーダーとして学校成員に対するケア的労働の多くを担い続ける仕組みが固定化されつつあることが明らかになった。得られた結果については、国際ジェンダー学会および日本教師教育学会において発表し、成果を公表した。本研究では、公立高校学校管理職登用に男女比率の違いをもたらす要因を探ることを目的に、異動希望を一任する中で管理職となっていく「一任システム」における教員のキャリア形成の実態に迫った。都道府県を学校数と女性校長比率をもとにタイプ別に分類し、県立学校人事関係者らへのインタビュー調査によって管理職登用の実態を検証した。その結果、女性校長高率県では、ミドルリーダー育成の機会を工夫し、校長推薦を管理職選考に組み込むなど、教育行政が女性候補者を掘り起こす策を講じ、女性が進退を一任しやすい仕組みを模索していた。他方、女性校長低率県では、選考試験の多くが公募制受験であり、教育行政に特段の取り組みはなかった。調査研究(a)管理職育成・登用に関する教員人事制度の実際及び(b)現場での適任者の「見定め」の現実それぞれにおいて、当初計画どおりに学校管理職登用システムの基礎的データの把握と全体像の確認ができた。まず、女性校長比率が高い県では女性教員比率が高いことが明らかになった。また、女性校長比率に影響を与える要因として、教員人事システムには各県の学校数による差がある傾向があることを把握した。これらをもとに、学校数の分布の状況を踏まえ、各県を100校以上・6069校・59校以下の3グループに分け、さらに各グループを女性校長比率が全国平均より高いか低いかの2グループに分けることが有効であることを確認した。このように、各県がタイプ別に分類できること、それぞれに公立高校学校管理職登用の特徴を把握できる可能性を見出すことができた。これによって、次年度以降のさらなる質的調査研究のあり方や進め方がいっそう明確になった。最終年度である平成28年度は、上記(a)管理職育成・登用に関する教員人事制度の実際及び
新しい電気応答計測手法を用いた昆虫刺激受容系解析システムの構築

本研究ではフェロモンに対して非常に敏感に反応するカイコガの匂い受容系をモデルにして、フェロモン刺激を電気信号の変化として捉えられるシステムの構築を目指した。このシステムは昆虫の機能解明だけでなく高感度なバイオセンサとしての利用も期待された。その実現のためカイコガの触角中の生体組織と似た構造を人工的に作り、生体膜表面で起こる反応を電気信号として検出するシステムを作成した。またシステムの高感度化に向け、フェロモンを感じる物質(レセプタ)を培養細胞で大量に生産することに成功した。本研究ではカイコガのフェロモン受容系をモデルとし、フェロモン受容に関係するレセプタ等の生体分子群を人工のリン脂質二重膜に再構成し、フェロモン等の刺激受容を脂質膜の膜電位変化として検出するデバイスの構築を目的としている。平成18年度は、カイコガのフェロモンレセプタとGタンパク質等のシグナル伝達系関連遺伝子のクローニングを行った。雄カイコガの触角で発現する匂いレセプタとしてBmOR1(ボンビコール応答性レセプタ)、BmOR3(ボンビカール応答性レセプタ)、BmOR2(BmOR1、BmOR3と協調して信号の増幅や安定化に寄与するとされるタンパク質)、さらにフェロモン受容特異的なGタンパク質としてBmGqaの4種類の遺伝子を選定し、これらを雄カイコガの触角からRT-PCR法によって増幅した後にクローニングした。得られた遺伝子の配列を決定したところ、BmOR1、BmOR2、BmGqaについては既に報告されている配列と完全に一致したが、BmOR3については塩基配列として3箇所の変異がある配列が得られた。アミノ酸配列には変化がなかったことから、レセプタとしての機能には差異がないものと考えている。平成19年度には、これらクローニングした遺伝子をそれぞれ発現ベクターに導入し、大腸菌で目的タンパク質を発現させた後に抗体の作成を行う。また昆虫培養細胞(Sf9、BmN細胞等)などを用いてこれらのタンパク質を発現させ、ホールセルクランプの手法を利用して機能発現の確認を行う。並行して、信号検出のためのリン脂質二重膜-半導体デバイス計測系を構築し、アセチルコリンレセプタなどのチャネルレセプタをモデル系として、計測系の動作確認を行う。平成18年度は、カイコガフェロモンレセプタとGタンパク質等の信号伝達系関連遺伝子のクローニングを行った。雄カイコガの触角で発現する匂いレセプタとしてBmOR1(ボンピコール応答性レセプタ)、BmOR3(ボンビカール応答性レセプタ)、BmOR2(BmOR1、BmOR3と協調して信号の増幅や安定化に寄与するとされるタンパク質)、さらにフェロモン受容特異的なGタンパク質としてBmGqaの4種類の遺伝子を選定し、これらを雄カイコガの触角からクローニングした。これは品種による変異と思われるが、アミノ酸配列には変化がなかったことから、レセプタとしての機能には差異がないものと考えている。平成19年度は、これらクローニングした遺伝子のうちBmOR1とBmOR2の遺伝子を発現ベクターに導入して、大腸菌で目的タンパク質を発現させた後に抗体を作成した。この抗体はレセプタタンパク質の発現確認等に用いる。さらに昆虫細胞BmNを用いてこれら2種類のフェロモン受容タンパク質を発現させた。20年度はホールセルクランプ等の手法を利用して、昆虫細胞で発現している受容タンパク質の活性を確認する。さらに膜画分を抽出してセンサデバイス上に再構成する手法を開発する。並行して、信号検出のためのリン脂質二重膜-半導体デバイス計測系の改良を進め、感覚受容系解析システムとしての最適化を行う。本研究では性フェロモンに対して非常に高い感度と特異性を有するカイコガのフェロモン受容系をモデルとして、フェロモン受容に関係するレセプタ等の生体分子群を人工のリン脂質二重膜内に再構成し、フェロモン等の刺激受容をリン脂質膜の膜電位変化として検出するデバイスの構築を目指している。そのため、リン脂質膜形成のためのマイクロチャンバおよび信号検出用の半導体デバイスを試作し、それらを微小流体デバイス内に組み合わせてセンサのプロトタイプを製作し、基本特性を明らかにした。その結果、製作したデバイスは数pAの電流変化によって生じる膜電位変化を検出できることが明らかになった。さらにモデル膜タンパク質としてヘモリシンをリン脂質二重膜に導入し、ヘモリシンのイオンチャネル形成作用によって生じる膜電位変化計測を試みたところ、数mVの膜電位変化として検出することが出来た。

計測回路等に改良の余地はあるものの、レセプタの作用によって生じる膜電位変化を検出するセンサデバイスのプロトタイプは完成したと考えられる。またセンサの感度をさらに高める方法の1つとして、レセプタを培養細胞で大量に発現させて、それらをセンサデバイスへ導入することが考えられる。平成18年度にカイコガフェロモンレセプタ等の遺伝子のクローニングに成功し、19年度にはそれらを利用してレセプタに対する抗体を作成し、さらに発現ベクターに載せて昆虫細胞(BmNおよびSf9)に導入してレセプタを発現させた。20年度は抗体を用いてそれらが細胞膜で発現していることを確認した。
植物の二成分情報伝達系による高次機能統御の包括的理解

情報伝達基本機構である二成分情報伝達系(以下TCSと略)は微生物に最も普遍的な環境シグナル検知・応答機構である。しかし、永い進化を経て植物においても環境シグナル検知・応答機構として重要な生理機能の制御に関わっていることが知られている。特に、サイトカイニンやエチレンなどの植物ホルモンに応答した情報伝達系や概日時計機構に必須の役割を担っている。本研究計画ではモデル植物シロイヌナズナだけでなく、モデルマメ科植物ミヤコグサや最初の陸上植物の子孫であるヒメツリガネゴケを対象としてTCSによる植物の高次機能統御における役割とその分子機構を包括的に理解することを目的とした。その結果、サイトカイニンの応答機構や概日時計機構に関して多くの新しい知見を得ることができた。これらの成果は30報近く学術論文として公表した。(2)-1シロイヌナズナのサイトカイニン情報伝達ネットワークの解析(2)-1-1TCS系因子の空間的・経時的機能分担の解析シロイヌナズナTCS系を介したサイトカイニンシグナル受容と初期情報伝達のフレームワークが分子レベルで明らかにしてきた。しかし、この過程に関わるTCS系因子群には幅広い機能重複が見られる。この問題を解析するためにはTCS系因子群に関する時空間的な包括理解が欠かせない。今年度は、そのために必要なシステマティクな遺伝学解析を行った。(2)-1-2サイトカイニン情報伝達下流因子の同定と発現ネットワークの解析サイトカイニン情報伝達ネットワークを理解するためには初期過程の理解だけでは不十分である。そこで、申請者らは広範なマイクロアレイ解析のデータを蓄積してきた。この基盤を発展させ、機能未知のサイトカイニン応答性転写因子や情報伝達因子に着目して包括的な遺伝学的解析を行った(2)-2光情報伝達と時計機能におけるTCS関連因子の機能解析(2)-2-1時計関連TCS関連因子(PRR遺伝子群)の包括的遺伝解析TCS系時計因子であるPRR9PRR1(TOC1)の重要性が広く認められるようになってきた。これら類似した因子がどのように重複かつ特異的に機能して時計を駆動しているかは不明である。その解明には包括的遺伝解析が必須である。そのためにこれら遺伝子の多重変異体を多数作成した。研究計画にそって、当該年度は概日時計機構を中心に解析した。高等植物(シロイヌナズナ)のオルガネラ形成に重要な働きをしていると考えられる概日時計分子機構に関するモデルを提唱した。具体的にはPRR因子群(PRR9/7/5)に関する広範な遺伝解析を行い、これらの因子が時計中心振動体の一部として機能している証拠を示した。また、これらの時計遺伝子変異株においては光形態形成に関して顕著な表現型を示し、特に緑化(クロロプラストの分化)にも時計機構が深く関わっていることを示した。加えて、研究計画にそって、当該年度はリン酸リレー系に依存したホルモン応答情報伝達機構を中心に解析した。サイトカイニン受容初発情報伝達機能の基本フレームワークを明らかにした。特に、転写因子PRR1/10/12が中心的は働きをしてメインパスウエイを担っていることを遺伝学的に証明した。また、シロイヌナズナの11種類のセンサーHisキナーゼの内で最後まで機能が不明であったAHK5がABAとエチレンの情報伝達系に関与して根の伸長制御因子として働いていることを明らかにしたまた、植物ホルモンサイトカイニンによるオルガネラ分化の制御機構を解析する目的で、サイトカイニン受容体に依存した情報伝達機能の分子メカニズムの解析に焦点をあてた。特に、サイトカイニン応答性転写因子であるB型ARRに関する遺伝学的解析を行った。イロイヌナズナにはサイトカイニン応答性転写因子ARR遺伝子が少なくとも7種類有る(ARR1、ARR2、ARR10、ARR11、ARR12、ARR14、ARR18)。これらの遺伝子のうちでサイトカイニン情報伝達に最も重要な働きをしている遺伝子を遺伝学的に特定することを試みた。具体的には、これら遺伝子の機能欠損アリルを揃え、それらを色々組み合わせることにより各種の多重変異体を作成した。

本研究計画ではモデル植物シロイヌナズナだけでなく、モデルマメ科植物ミヤコグサや最初の陸上植物の子孫であるヒメツリガネゴケを対象としてTCSによる植物の高次機能統御における役割とその分子機構を包括的に理解することを目的とした。その結果、サイトカイニンの応答機構や概日時計機構に関して多くの新しい知見を得ることができた。本年度の最も主要な実績の具体的概要は以下のようである。シロイヌナズナの胚軸伸長は日長条件により制御されており、短日条件では顕著な伸長促進か観察される。その分子機構には赤色光受容体phyBと概日時計に制御されているbHLH型転写因子PIF4(胚軸伸長促進因子)が重要な働きをしている。PIF4タンパク質は光条件下ではphyBにより分解される。一方、PIF4遺伝子は長日条件下では日中でのみ転写されるが、短日条件下では夜の終わりにも転写がみられる。この転写制御には日長変化を感知した概日時計が関与している。結果として、短日条件下(夜の終わり)にのみPIF4タンパク質が働くことで胚軸や葉身の伸長が促進される。このように外的日長条件と内在性PIF4概日リズムが符合することで短日特異的な胚軸伸長起こると考えられる。これが最近我々の提唱した外的符合モデル(External Coincidence Model)である。23年度が最終年度であるため、記入しない。
HIV-1第2受容体を基礎にしたHIV感染・エイズ発症防御ワクチンの創製

HIV-1のコレセプター(CCR5,CXCR4)の第2細胞外ドメインの一部を構成するアーチ状の特殊立体構造(UPA, Undecapeptidyl Arch)の各々5残基からなるキメラ抗原cCD-MAPをカニクイザルに免疫し(0,1週に完全フロイントアジュバンドとともに抗原を腹腔内へ接種し、不完全フロイントアジュバンドとともに6週に皮下接種)、得られた抗血清中のcCD抗原に対する抗体価にちいてBIAcoreを用いて解析した。ワクチンを接種された3頭のサル(ss1.ss2、ss3)は、免疫開始後6週から8週にかけて抗体価のピークが現れることがBIAcoreによる解析により明らかとなった。また、血清中に誘導されている抗体が実際にケモカインレセプターに反応できるか否かをFACS分析によって検討したところ、3頭のカニクイザル中にいずれもケモカインレセプターに反応する抗体が誘導されていることが明らかとなった。さらに、臨床分離株由来のR5及びX4ウイルス(cladeA,C,E)の感染をそれぞれ強く阻害することをMAGIC-5 assayにより明らかにした。また、同様に、SIVmac239の感染もMAGIC-5 assayにおいて有意に阻害することを明らかにした。cCD-MAP抗原をカニクイザルに免疫することによってCCL3, CCL4, CCL5の有意な誘導は認められないことより、cCD-MAPを免疫することにより得られた抗血清中には、CCR5およびCXCR4に対する自己抗体が誘導され、これらの抗体がin vitroにおける感染防止実験においてウイルスの感染を防止したと考えられる。CCR5およびCXCR4由来のキメラ抗原を霊長類であるカニクイザルにワクチンとして接種するという研究を支えてくれた本基盤研究により、経口エイズワクチンへ発展する重要な知見が得られたと考えており、HIV-1のコレセプターに対する立体特異的自己抗体を膣粘膜組織、かつ小腸粘膜免疫組織に安定的に誘導させるための分子とキメラワクチンを結合させた抗原を経口カプセルを介して免疫し、次世代ワクチンとしての評価を今後進めていきたいと考えている。申講者等は本来のワクチンの基本概念から逸脱し,HIV-1ウイルスを中和するワクチンではなく,HIV-1の侵入を防止し,生体の守りを固める手段を自己抗体に求め、HIV-1 coreceptorに注目した。本年度の研究実績を以下にまとめる。1)キメラワクチンのサルに対する安全性試験を含めた基礎実験を行った。またサルを本ワクチンで免疫し、抗血清によるサルエイズウイルス(SIV)の感染防止in vitro実験を行った。その結果、キメラワクチン接種により著しい副作用等は見られなかった。また、得られた免疫開始後8-10week抗血清を用いたMAGIC-5 assayにおいて、SIVmac239の感染を濃度依存的に阻害することが判った。今度、長期的に本抗原を接種することによる安全性試験を継続する予定である。2)キメラワクチンでワクチン化されたサルに対して実際にSIVもしくはSHIVを注射し、SIVの感染が成立するか否かをin vivoで確認する。現在までに、キメラワクチンを接種したサルについてBIAcore分析を進めており、BIAcoreの値と抗SIV活性の間に相関が見られれば、今後ワクチン接種サルの血清中の抗体価を短時間で解析できるため、攻撃接種前後における抗体価の変動を追跡する実験系の確立につとめている。それが完了次第、SIVmac239 or SHIVSF162P3をもちいて攻撃接種を行いin vivoにおける本ワクチンの評価を行っていきたい。

HIV-1のコレセプター(CCR5,CXCR4)の第2細胞外ドメインの一部を構成するアーチ状の特殊立体構造(UPA,Undecapeptidyl Arch)の各々5残基からなるキメラ抗原cCD-MAPを調製した。マウスにこの抗原を免疫すると、本抗原に対して立体特異的抗体をそれぞれ産生し、CCR5およびCXCR4両レセプターに特異的に結合し、R5およびX4ウイルスに対して強い抗HIV活性を示した。特に、cCD-MAP抗原から得られた抗体は臨床分離株のR5及びX4ウイルス(clade A,C,E)の感染も強く阻害した。さらに、cCD-MAPをカニクイザルに免疫し、得られた抗血清は、in vitroにおけるELISAにおいてcCD抗原への活性が高ければ高いほど、R5及びX4ウイルス(clade A,C,E)の感染をそれぞれ強く阻害した。また、それは、同様に、SIVmac239の感染もMAGIC-5 assayにおいて有意に阻害することを明らかにした。最近、性的パートナーがHIV-1陽性にもかかわらず感染が成立していない人において、唾液、膣分泌液もしくは精液中にCCR5特異的なIgAが誘導(Barassi et al. Blood. 104,2205-2206(2004)され、また、血清中にCCR5に対する自己抗体を有するHIV感染のハイリスクの人々は、HIV-1の感染から逃れることができ、しかも、感染が長期に渡って成立しないことが報告されている(Lopalco et al. J.Immunol. 164,3426-3433(2000))。したがって、HIV-1のコレセプターに対する立体特異的自己抗体を膣粘膜組織、かつ小腸粘膜免疫組織に安定的に誘導できれば、ウイルス感染を防止し、エイズ発症を抑制できると考えられる。HIV-1のコレセプター(CCR5,CXCR4)の第2細胞外ドメインの一部を構成するアーチ状の特殊立体構造(UPA, Undecapeptidyl Arch)の各々5残基からなるキメラ抗原cCD-MAPをカニクイザルに免疫し(0,1週に完全フロイントアジュバンドとともに抗原を腹腔内へ接種し、不完全フロイントアジュバンドとともに6週に皮下接種)、得られた抗血清中のcCD抗原に対する抗体価についてBIAcoreを用いて解析した。ワクチンを接種された3頭のサル(ss1,ss2,ss3)は、免疫開始後6週から8週にかけて抗体価のピークが現れることがBIAcoreによる解析により明らかとなった。また、血清中に誘導されている抗体が実際にケモカインレセプターに反応できるか否かをFACS分析によって検討したところ、3頭のカニクイザル中にいずれもケモカインレセプターに反応する抗体が誘導されていることが明らかとなった。さらに、臨床分離株由来のR5及びX4ウイルス(clade A,C,E)の感染をそれぞれ強く阻害することをMAGIC-5 assayにより明らかにした。また、同様に、SIVmac239の感染もMAGIC-5 assayにおいて有意に阻害することを明らかにした。
アルキリデンアミノメタル種の生成と複素環式化合物合成への応用

これまでにO-置換γ,δ-不飽和ケトオキシムに塩基存在下,Pd(0)を作用させるとHeck型反応(アミノ-Heck反応)が円滑に進行し,ピロール類を収率よく与えることがわかっている。そこで,この反応を,1-アザアズレンの合成に応用した。シクロヘプタトリエニルメチルケトンのオキシムにPd(0)触媒を作用させたところ,期待通りアミノ-Heck反応が進行し,対応する環化生成物を得た。このものをMnO_2で処理することにより,所望のアザアズレンを得ることができた。本手法により,種々の2,3位置換1-アザアズレンを合成することができた。また,オキシムとヒドラゾニウム塩との類似性に着目し,ヒドラゾニウム塩とPd(0)との反応を検討したところ,ヒドラゾニウム塩のN-N結合がPd(0)錯体への酸化的付加によって切断されることを見出した。γ,δ-不飽和ケトンのヒドラゾニウム塩にPd(0)触媒を作用させるとアミノ-Heck型反応が進行し,ピロールが得られた。この場合は,ヒドラゾニウム塩の酸化的付加によりアミンが生じるため,塩基を添加する必要はない。また,対アニオンの効果は顕著であり,ヨウ化物イオンが対アニオンの場合は反応は遅く,ピロールの収率も低い。これに対してテトラフルオロホウ酸塩が高収率でピロールを与えた。おそらく,中間のアルキリデンアミノパラジウム種がカチオン錯体となり,オレフィン部が挿入しやすいためであろう。さらに,オキシムを用いる求電子的アミノ化反応の検討を行い,1,3-ジオキソラン-2-オンO-スルホニルオキシムがGrignard試薬の求電子的アミノ化剤となることを明らかにした。1)1-アザアズレンの合成これまでにO-置換γ,δ-不飽和ケトオキシムに塩基存在下,Pd(0)を作用させるとHeck型反応(アミノ-Heck反応)が円滑に進行し,ピロール類を収率よく与えることがわかっている。1-アザアズレンは古くからその物性に興味が持たれており,最近ではその生理活性が注目されている化合物群であるが,これまでに知られている合成法は限られていた。この手法により,種々の2,3位置換1-アザアズレンを合成することができた。2)ヒドラゾニウム塩の酸化的付加とそのアミノ-Heck反応への応用これまでの検討によりオキシムはPd(0)へ酸化的付加し,アルキリデンアミノパラジウム(II)を生成することが明らかになっている。オキシムとヒドラゾニウム塩との類似性に着目し,ヒドラゾニウム塩とPd(0)との反応を検討したところ,ヒドラゾニウム塩のN-N結合がPd(0)錯体への酸化的付加によって切断されることを見出した。これまでにO-置換γ,δ-不飽和ケトオキシムに塩基存在下,Pd(0)を作用させるとHeck型反応(アミノ-Heck反応)が円滑に進行し,ピロール類を収率よく与えること,および,β-アルコキシ-γ,δ-不飽和ケトオキシムを用い,アンモニウムクロライド存在下同様な反応を行うと,ピリジンを主生成物として与えることがわかっている。本年度は,ピリジン類の選択的な合成法の開発を目指し検討を行った。その結果,β-アシルオキシ-γ,δ-不飽和ケトオキシムに,トルエン中120°Cで、塩基存在下,Pd(0)を作用させると選択的にピリジンが得られることを見いだした。この反応はまず,アリルアシル部位がPd(0)と反応し,π-アリルパラジウムを経由して,ジエノンオキシムが生成する。こうして生じたオキシムが,Pd(0)と反応しピリジンを与えていると考えている。実際,反応系内ではジエノンオキシムが生成していることを確認しており,またジエノンオキシムを別途合成し,これに対してPd(II)を作用させたり,Pd錯体を加えないで単に加熱するだけではピリジンは得られず,Pd(0)を作用させた場合に環化が進行することを確認している。反手法により様々なβ-アシルオキシ-γ,δ-不飽和ケトオキシムから,2-置換,2,5-二置換ピリジンを合成できる。また,オキシムを用いる求電子的アミノ化反応の検討を行い,2-イミダゾリジノンO-スルホニルオキシムがGrignard試薬の求電子的アミノ化試薬として優れていることを見いだした。

さらに,2-イミダゾリジノンO-メトキシアセチルオキシムを用い,ルイス酸存在下,求核的な芳香族のアミノ化が進行することを明らかにした。これまでにO-置換γ,δ-不飽和ケトオキシムに塩基存在下,Pd(0)を作用させるとHeck型反応(アミノ-Heck反応)が円滑に進行し,ピロール類を収率よく与えることがわかっている。そこで,この反応を,1-アザアズレンの合成に応用した。シクロヘプタトリエニルメチルケトンのオキシムにPd(0)触媒を作用させたところ,期待通りアミノ-Heck反応が進行し,対応する環化生成物を得た。このものをMnO_2で処理することにより,所望のアザアズレンを得ることができた。本手法により,種々の2,3位置換1-アザアズレンを合成することができた。また,オキシムとヒドラゾニウム塩との類似性に着目し,ヒドラゾニウム塩とPd(0)との反応を検討したところ,ヒドラゾニウム塩のN-N結合がPd(0)錯体への酸化的付加によって切断されることを見出した。γ,δ-不飽和ケトンのヒドラゾニウム塩にPd(0)触媒を作用させるとアミノ-Heck型反応が進行し,ピロールが得られた。この場合は,ヒドラゾニウム塩の酸化的付加によりアミンが生じるため,塩基を添加する必要はない。また,対アニオンの効果は顕著であり,ヨウ化物イオンが対アニオンの場合は反応は遅く,ピロールの収率も低い。これに対してテトラフルオロホウ酸塩が高収率でピロールを与えた。おそらく,中間のアルキリデンアミノパラジウム種がカチオン錯体となり,オレフィン部が挿入しやすいためであろう。さらに,オキシムを用いる求電子的アミノ化反応の検討を行い,1,3-ジオキソラン-2-オンO-スルホニルオキシムがGrignard試薬の求電子的アミノ化剤となることを明らかにした。
グラフェンナノシート高濃度分散液の創製と電子デバイスへの応用のための基盤研究

本研究では、グラフト化による酸化グラフェン(GO)の各種溶媒中への高濃度分散液の合成と、GO分散液を用いる導電膜の創製について検討した。その結果、(1) GOをPEGマクロアゾ開始剤で処理することによりPEGグラフトGOが得られることを見出した。(2) GOとフェロセンとの配位子交換反応を利用すると、多彩な構造を持つポリマーをGOへグラフトできることを見出した。(3) GOへグラフトするポリマー鎖や、官能基により、グラフェンの分散性が制御できることが分かった。(4)グラフト処理した還元GO分散液から、フイルムキャスト法により、GO分散ポリマーフイルムを調製し、その導電特性について検討した。本年度は、昨年度に引き続きグラフェンの有機溶媒中や水中への分散性向上を目的に、グラフェンへのポリマーのグラフト化について検討し、以下の研究成果が得られた。なお、本研究で使用したグラフェンはハマーズ法により合成した、酸化グラフェンを使用した。1.グラフェンは強力なラジカル捕捉性を有することを昨年度明らかにしたので、主鎖中にアゾ基を持つポリジメチルシロキサン(PDMS)(PDMSマクロアゾ開始剤)の熱分解で生成するPDMSラジカルをグラフェンで捕捉することによるグラフト化を試みた。その結果、PDMSマクロアゾ開始剤とグラフェンを60°C以上の温度で反応させると、グラフェンへPDMSがグラフトすることを明らかにした。グラフェンへのPDMSのグラフト化は、FT-IR、熱分解GC-MS、およびXRDにより確認できた。したがって、この様な結果は、PDMSマクロアゾ開始剤の熱分解で生成したPDMSラジカルが、グラフェンで捕捉されることを示唆している。2.フェントン試薬(H2O2/Fe2+)で処理することによる、グラフェンへの水酸基の導入について検討した。その結果、H2O2とFe2+との反応で生成したOHラジカルが、グラフェン表面で捕捉され、OH基が導入できることが分かった。COOH基が優先的に導入される硝酸酸化とは異なり、フェントン試薬処理ではグラフェンへOH基を優先的に導入できるという特徴があることが分かった。3.PEGグラフトグラフェン、PDMSグラフトグラフェン、及びOH基導入グラフェンの分散性について検討した。その結果、PEGグラフトグラフェンとOH基導入グラフェンは水中へ極めて安定に分散することが分かった。これに対して、PDMSグラフトグラフェンは疎水性を示し、疎水溶媒に分散することが明らかとなった。この結果から、グラフェンへグラフトするポリマーや、官能基により、グラフェンの分散性が制御できることが分かった。本年度はグラフェンの有機溶媒中や水中への分散性向上を目的に、グラフェンへのポリマーのグラフト化について検討し、以下の研究成果が得られた。なお、本研究で使用したグラフェンはハマーズ法により合成した、酸化グラフェンである。1.グラフェンは強力なラジカル捕捉性を有することを、グラフェン存在下におけるビニルモノマーの重合禁止作用から明らかにした。ついで、主鎖中にアゾ基を持つポリエチレングリコール(PEG)(PEGマクロアゾ開始剤)の熱分解で生成するPEGラジカルをグラフェンで捕捉することによるグラフト化を試みた。その結果、PEGマクロアゾ開始剤とグラフェンを室温で反応させても,グラフェンへのPEGのグラフト化は全く認められないのに対して、60°C以上の温度で反応させると、グラフェンへPEGがグラフトすることを明らかにした。グラフェンへのPEGのグラフト化は、FT-IR、熱分解GC-MS、およびXRDにより確認できた。したがって、この様な結果は、PEGマクロアゾ開始剤の熱分解で生成したPEGラジカルが、グラフェンで捕捉されることを示唆している。2.カーボンブラックやカーボンナノチューブなどの炭素材料表面の縮合芳香族環がフェロセンと容易に配位子交換反応を起こすことが知られている。そこで、グラフェンの縮合芳香族環とフェロセンとの配位子交換反応を利用したグラフト反応について検討した。まず、ビニルフェロセンとビニルモノマーとのラジカル共重合により、フェロセン含有コポリマーを合成した。ついで、塩化アルミニウム触媒の存在下で、グラフェンにビニルフェロセンを一成分とするコポリマーを反応させると、コポリマーのフェロセン部位とグラフェンの芳香族環との配位子交換反応が進行し、対応するコポリマーがグラフェンへグラフトすることが分かった。最終年度は、以下の項目について検討を行い、以下の研究成果が得られた。1.酸化グラフェン(GO)表面へ導入したイオン性官能基のイオン反発に基づく分散化について検討した。その結果、GOをカチオン性、及びアニオン性官能基を持つラジカル開始剤で処理することにより、GOへイオン性官能基が導入できることが分かった。2.イオン性官能基を導入したGOの分散性に及ぼす分散媒のpHの影響について検討した。

その結果、カチオン性基導入GOは酸性下で、逆にアニオン基導入GOは塩基性下で安定に分散することを見出した。したがって、GOの分散性を分散媒のpHで制御できることが分かった。3.GOの剥離状態を評価する方法の一つとして、BET比表面積が用いられているが、これは乾燥状態のデータであり、溶液に分散状態での表面積を評価する方法が知られていない。そこで、メチレンブルー吸着法を用いたGOの水溶液中での比表面積を評価する方法の開発を目指した。その結果、カーボンブラックなどのナノカーボンとは異なり、BET比表面積が同程度でも、GOのメチレンブルー吸着量から求めた比評面積が非常に大きくなることが分かった。したがって、BET比評面積とメチレンブルー吸着量とを比較検討することにより、溶液中でのGPの剥離状態を評価できることを見出した。4.フイルムキャスト法による、還元GOナノシート高濃度分散液と親水性ポリマーや疎水性ポリマーなどの高分子との導電膜の作製を試み、還元GO含有量が透明度や電気伝導度に及ぼす影響について検討した。その結果、フイルムキャスト法により、還元GO分散ポリマーフイルムが調製できることが分かったが、透明性が十分なフイルムの作製は今後さらなる検討が必要があることが分かった。また、得られた還元GO分散複合化フイルムの導電性も、他の炭素材料複合化フイルムと比較して大きな差異が無かった。高分子複合材料ナノカーボン当初の24年度研究計画では、ラジカル捕捉法によるグラフェンのイオン性官能基の導入について検討する予定であった。しかしながら、ラジカル捕捉性を利用した疎水性ポリマーのグラフト化も、今後の用途展開に関連して、重要であることから、PDMSのグラフト化についても検討した。また、イオン性官能基の導入に先立ち、HO基の導入についても検討しておく必要が分かったので、その検討も行った。本年度研究成果にも記したように、本年度において、(1)ポリジメチルシロキサン(PDMS)のマクロアゾ開始剤の熱分解で生成したPDMSラジカルを、グラフェンで捕捉されることにより、グラフェンへ疎水性のPDMSをグラフトする新しい手法を確立した。また、(2)COOH基が優先的に導入される硝酸酸化とは異なり、フェントン試薬処理ではグラフェンへOH基を優先的に導入できると言う特徴があることを見出した。さらに、(3)グラフェン表面グラフト鎖の疎水、親水性を制御することにより、多彩な分散溶媒へ分散可能なグラフェンが得られることを明らかにした。したがって、本年度の研究計画、目標はおおむね順調に進展していると判断した。当初の24年度研究計画では、配位子交換反応とラジカル捕捉法によるグラフェンへのポリマーのグラフト化について検討する予定であった。本年度研究成果にも記したように、本年度において、(1)ポリエチレングリコール(PEG)のマクロアゾ開始剤の熱分解で生成したPEGラジカルを、グラフェンで捕捉されることにより、グラフェンへPEGをグラフトする新しい手法を確立した。
ポジトロン標識糖薬剤による炎症組織糖代謝の基礎研究

1.^<18>FDGの炎症組織への取り込みを体内分布で調べた。ラットにテレピン油を注入して作成した炎症組織では、^<18>FDG注射1時間後に最大を示す取り込みパターンを示し、急性期より慢性期で多く取り込まれた。2.マクロ及びミクロオートラジオグラフィー(ARG)により炎症構成因子と^<18>FDG集積との関係を形態学的に調べた。マクロARGでは、膿瘍壁の内側に最も高い集積が認められた。ミクロARGでは、膿瘍壁内側の好中球やマクロファージの炎症細胞、血管上皮細胞、若い繊維芽細胞が多く存在する境界層で^<18>FDGが最も多く取り込まれた。^<18>FDGは血流に乗じて炎症組織に運ばれ、透過性の亢進した血管から外に漏れだし、炎症細胞、繊維芽細胞、血管上皮細胞に取り込まれ、それらの活動のエネルギー源として消費されたものと思われる。他因子として血管透過性と血糖値について調べた。血管透過性の指標である^<131>Iヒト血清アルブミンとの二重標識体内分布では、^<18>FDGの炎症組織への取り込みは、血管透過性に大きく依存する結果が得られた。糖負荷の高血糖群とインシュリン投与の低血糖群の炎症組織での^<18>FDG量は、正常血糖群に比して低下し、血糖値や糖代謝関係のホルモンの影響を複雑に反映した結果となった。3.顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)投与群での炎症組織、脾臓、骨での^<18>FDGの取り込みは、非投与群に比し優位に高い値を示した。G-CSFのサイトカインとしての機能・作用を直接反映したものと推察された。4.^<67>Gaクエン酸と^<18>FDGの二重標識体内分布では、炎症作成後4日目の慢性期で共に最大の取り込みを示した。しかし、二重標識マクロARGでは、^<67>Gaクエン酸は膿瘍中心部を取り囲む膿瘍壁の外側に、^<18>FDGは膿瘍壁の内側に最も高く取り込まれた。1.ラットの皮下な細菌や化学的刺激物質を注入して実験的炎症モデルを作成し形態学的に検討したところ、テレピン油で作成した炎症モデルは、急性炎症から種々の度合いの慢性炎症の組織学的特徴を示し、今後の一連の実験に最適であると判断された。2.テレピン油注入後4日目の炎症モデルを用いた体内分布実験で、経済的に^<18>F-FDGの取り込み変化を検討したところ、投与後から次第に増加し1時間後に最大を示すパターンを示した。次に、炎症作成後の取り込み変化を検討したところ、炎症作成直後の1日目よりも4日目で最大の取り込みが認められた。組織学的に、炎症作成1日目は急性炎症の特徴を示し、4日目は慢性炎症の特徴の度合いを強めたものであり、以上の体内分布実験から、炎症組織では、積極的に糖を取り込み、その代謝は急性期より慢性期で活発であると結論された。3.炎症作成後4日目の炎症組織で、どの部位に^<18>F-FDGが集積するかを形態学的にマクロオートラジオグラフィーで検討した。^<18>

F-FDGは、膿瘍中心部には殆ど集まらず、膿瘍中心部の周囲を取り巻く厚い層のより内側にもっとも高い集積が認められた。この部位では、好中球やマクロファージの炎症細胞、血管上皮細胞、若い繊維芽細胞が数多く見られ、^<18>F-FDGは、それらの活動・増殖の為のエネルギー源として使われたものと推測された。今後、炎症組織での^<18>F-FDGの取り込みを更にミクロのレベルで調べ、又、炎症構成因子や他の因子との関係を調べる予定である。1.炎症組織のどの部位に^<18>F-FDGが集積するかを、テレピン油注入後4日目の炎症組織を用いたミクロARGで検討した。前年度のマクロARGでは炎症組織の膿瘍壁に^<18>F-FDGの最も高い取り込みが認められたが、この部位は細胞の膿瘍中心部から外側に行くに従い、炎症細胞層、境界層、肉芽層内側の3層に分けられる。本年度のミクロARGの実験では、膿瘍壁の中でも好中球やマクロファージの炎症細胞、血管上皮細胞、若い線維芽細胞が多く存在する境界層で^<18>F-FDGが最も多く取り込まれた。^<18>F-FDG取り込みについては、まず血流に乗じて炎症組織に運ばれ、透過性の亢進した血管から外に漏れだし、炎症細胞、繊維芽細胞、血管上皮細胞に取り込まれ、それらの活動のエネルギー源として消費されたものと思われる。2.炎症病巣での糖代謝と血管透過性の関係を、血管透過性の指標である^<131>Iヒト血清アルブミンと^<18>F-FDGの同時投与による二重標識体内分布にて調べた。両トレーサーとも投与直後から漸次増加し1時間後で最大を示した後、2時間後には減少するという、同様の時間的経過を示した。これにより^<18>F-FDGの炎症組織への取り込みは、血流や血管透過性に大きく依存するものと考えられる。3.血糖値と^<18>F-FDGの炎症組織での取り込みの関係を体内分布実験で調べた。糖を負荷した高血糖群とインシュリンを投与した低血糖群の炎症組織での取り込みは、正常血糖群に比較して低下した。血液での^<18>F-FDGの量は、高血糖群と低血糖群は正常血糖群に比較して低下し、炎症組織での取り込みと同様のパターンを示した。血糖や糖代謝関係のホルモンの影響の他、炎症組織への血流量が反映したものと考えられる。4.今後、炎症組織での^<18>F-FDGの取り込みを他の因子との関係や、通常の核医学検査での炎症シンチグラフィーのトレーサーとして用いられている^<67>Gaクエン酸との比較検討を行う予定である。1.炎症組織での^<18>FDGの取り込みに与える顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)の影響を、テレピン油注入により作成した実験的炎症組織での体内分布実験で調べた。テレピン油注入4日目のラットは、G-CSF投与群と非投与群に分けた。G-CSF投与群での炎症組織、脾臓、骨での^<18>FDGの取り込みは、非投与群に比し優位に高い値を示したが、血液、心臓、肝臓、筋肉では両群間に優位の差はなかった。又、血液中では、G-CSF投与群でリンパ球や好中球を含む白血球数が、非投与群に比較して優位に高かった。G-CSFは骨髄での好中球の増殖を刺激し、好中球の活動を増強して創傷治癒に関わるサイトカインと言われている。本実験で炎症組織、脾臓、骨での^<18>FDGの取り込みがG-CSF群で優位に高かったのは、G-CSFのサイトカイントしての機能・作用を直接反映した結果と推察される。^<67>Gaクエン酸と^<18>FDGの同時投与により、炎症組織での両者の分布を二重標識体内分布、二重標識マクロARGで比較検討した。体内分布実験では炎症作成後4日目で共に最大の取り込みを認めた。
人工林が渓流魚に及ぼす影響:バイオエナジェティックモデルによる 定量的評価

本研究は、魚類が採餌によって獲得できるエネルギー純益を算出するバイオエナジェティックモデルを用いて、渓流性サケ科魚類アマゴの生息環境評価を行った。このモデルを用いることにより、人工林がアマゴの生息環境の質に及ぼす影響を定量的に評価できることを示すとともに、森林植生の評価にあたっては対象区間直近の渓岸部を評価すればよいことを明らかにした。人工林が生態系に及ぼす影響を多面的に評価することは、今後の森林政策・管理において極めて重要である。本研究では、バイオエナジェティックモデル(Bioenergetic model:流速、水深、流下餌量を基に魚類が獲得できるエネルギー純益を算出するモデル)を用いることにより、人工林化が渓流魚の環境収容力(潜在的に生息可能な個体数)に及ぼす影響について、より定量的で、かつ、広く適用可能な評価法を構築することを目的としている。2010年度は、Hughes & Dillによるバイオエナジェティックモデル(以下、HDモデル)が日本の渓流魚アマゴに適用可能であることを示すために行った調査データの解析を完了し、その一部を関連学会(応用生態工学会)で発表した。また、当初は予定していなかったが、河川に供給された倒木がアマゴ生息環境に及ぼす影響を、バイオエナジェティックモデルを用いて評価するための野外調査を行った。森林から河川へ供給される倒木や流木が魚類の生息環境の質を高めることがしばしば報告されているが、人工林流域においてこのことを検討した例は今のところ皆無である。今回の調査流域において、2010年3月に降雪による大量の倒木が発生した。これに伴い、河川内における倒木量も増加し、倒木が魚類の生息環境に及ぼす影響を検討するための絶好の機会となった。倒木量が増加した河川区間と増加していない河川区間において倒木発生前後でHDモデルによって算出されるエネルギー純益を比較した結果、倒木増加による有意な差は認められなかった。つまり、倒木の増加によってアマゴの生息環境の質が高まるというような傾向は得られなかった。今回、これまで報告されているような効果が見られなかったのは、倒木のサイズが小さかったためと考えられた。2011年度は、これまでに愛媛県石手川源流域で集められた流速、水深、流下餌量のデータを基に、Hughes&Dillによるバイオエナジェティックモデル(以下、HDモデル)を用いて人工林河川と天然林河川とでアマゴの環境収容力がどの程度異なるかについての試算を行った。その結果、アマゴが獲得できるエネルギー純益は、天然林河川と人工林河川とで大きく異なり、前者では後者での約1.7倍と試算された。すなわち、渓畔植生を人工林から天然林に転換することにより、アマゴの環境収容力は1.7倍増加することが示唆された。また、HDモデルによって算出されたエネルギー純益と実際に生息しているアマゴの生息量には有意な正の相関が得られ、HDモデルによる試算の妥当性を支持する結果となった。その他に、別の調査地におけるサンプル採取も行った。石手川源流域で得られている人工林河川と天然林河川とでの流下餌量の違いが、他の地域でも認められるかどうかを検討するために、別の水系である仁淀川水系黒川にて流下餌量のサンプル採取を行った。これについては2012年度にサンプル処理、解析を行って検討する予定である。また、2010年度の調査で得られた倒流木の供給がアマゴの生息環境に及ぼす影響に関するデータをとりまとめ応用生態工学会で発表した。本研究では、Hughes & Dillによるバイオエナジェティックモデル(以下、HDモデル)を用いることにより、人工林化が渓流魚の環境収容力に及ぼす影響について、より定量的で、かつ、広く適用可能な評価法を構築することを目的としている。2011年度までに、愛媛県石手川源流域において、(1)HDモデルがアマゴに適用可能であることを示すとともに、(2)それを用いて人工林と天然林とでの潜在的な環境収容力の違いの試算がなされている。2012年度では、どの程度の範囲での河畔林相が流下餌量に影響するのかを明らかにするために空中写真から判読される林相(人工林か天然林)と流下餌量との対応関係を検討した。調査地点の上流側50mから1000mまでと範囲を変えて、それぞれの範囲の天然林率と流下餌量との対応関係を検討した結果、相関係数はさほど高くないものの(r = 0.38)