hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Diabetic tubulopathyの病態解明とその先制医療への応用

研究最終年として、特に進捗が認められた、Rho/Rhoキナーゼ経路に関する治療介入時期に関する検討と、腎NAD代謝に関する早期治療介入に関する研究を進めた。高脂肪食下でのマウスにおいて腎近位尿細管RhoAの活性化は負荷後3週間後すなわち体重増加が明らかになって時点ですでに認められていた。超早期における活性化はRhoの下流遺伝子mDiaの活性化を引き起こすが、これは体液量増加に対す正常適応反応と考えられた。しかし、その持続はRhoAのもう一つの下流分子であるRho-kinaseの活性化を引き起こしこの活性化が炎症反応をさらに惹起し、近位尿細管肥大と炎症、線維化を引き起こす原因となることが明らかになった。そのメカニズムに肥大に伴う尿細管細胞進展刺激が持続性に関与することを明らかにした。そこでこのmDiaとRho-kinaseへの分子スイッチの時期こそが治療の最適時期と考えられた。我々はヒト腎生検サンプルにおいても超早期のmDia活性による適応反応の存在を確認している。mDiaからRho-kinaseへのスィッチ時期及びその分子マーカーについては今後の検討であるが、早期のRhoの活性阻害治療としてスタチン製剤の早期での高容量投与を検討し、その後の尿蛋白発症の抑制を確認している。次に我々がこれまで注目してきた糖尿病腎臓の近位尿細管におけるNAD代謝異常およびSirt1発現発現低下に対する早期介入に関する研究に関しては肥満糖尿病マウスモデルであるdb/dbマウスも用いた検討の推進を行った。糖尿病発症時期に合わせてNADの中間代謝産物であり、Sirt1遺伝子の活性化剤であるNMNの大量投与を試みた。その結果、2週間の投与後、投与を中止してもその後のアルブミン尿発症が抑制されることが明らかとなった。組織学的にもポドサイトの足突起の消失が改善されており、超早期介入の有効性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。Rho/Rhoキナーゼ経路の活性化に関するプロジェクトではRho下流のシグナルとしてRhoキナーゼとともに重要であるmDia蛋白の活性化がRhoキナーゼの活性化前より認められ、尿細管細胞の増殖、細胞周期の活性化に寄与することが明らかとなった。この変化が生じるメカニズムを検証中である。またRhoの活性化の抑制のため高用量のスタチンの効果を検証した。高脂肪食肥満マウスにみられるアルブミン尿は、早期からの高用量スタチン継続投与で減少し、糸球体肥大、尿細管肥大などの組織学的障害を改善した。肥満関連腎症早期からのスタチン継続投与により、肥満関連腎症の進展抑止、および糖尿病性腎症への進展を抑制できる可能性が示唆された。近位尿細管におけるニコチン酸代謝異常も評価した。我々は糖尿病における早期のニコチン酸代謝異常の重要性について明らかにしてきたが、その一つとしてNMN(nicotinamide mononucleotide)の合成酵素であるiNAMPTの活性について検討してきた。その結果糖尿病では尿たんぱくが持続する晩期においてiNAPTの発現の低下が認められることがわかり、その原因としてTGF&#61538;によるepigeneticな発現抑制の存在が明らかとなった。そしてこのiNAMPTの発現低下は催線維化因子TIMP-1の発現亢進を介し、尿細管周囲の線維化、尿細管基底膜の肥厚に寄与するという新しい病態機序の存在を明らかにした。SGLT2活性化とmTOR経路の活性化および尿細管細胞肥大はSGLT2阻害薬投与のマウスでの尿細管肥大の抑制効果は認められなかったが、糖尿病の初期に認められるSGLT2の近位尿細管における活性化のメカニズムについて細胞レベルで明らかとし、糖センサーであるGlut2およびHNF1&#61537;の活性化が重要であることを明らかとした。ヒト糖尿病性腎症の検体を用いた検討がまだ不十分である。ヒト腎生検検体におけるiNAMPT、TGFb、TIMP-1の発現の相関を現在検討中である。移植腎臓を用いたSGLT-2、Rho、Rhoキナーゼ、mDiaといった分子の発現の解析、早期腎障害における意義についての検討も現在ヒト検体収集中である。これらについては倫理審査が今年承認されたところである。その一方で動物実験については最終段階に入っており進行としては予想どおりである。特にiNAMPTに関する検討は遺伝子改変動物がすでに準備されている状況であったのでスムーズな研究遂行が可能であった。現在さらにメカニズムを明らかにする目的で、iNAMPTのプロジェクトに関しては他の動物モデル例えば肥満型糖尿病モデルであるdb/dbマウス、片側尿管結紮モデルUUOマウスモデルで、iNAMPT欠損における腎線維化、腎コラーゲン蓄積の機序を明らかにしている。Rhoキナーゼ経路のモデルでは、スタチン投与実験のデータを収集し、有効性に対するメカニズムを検討中である。また尿細管細胞に物理的進展刺激を加える系を応用し、この変化がRhoを活性化させ、サイトカインの分泌を亢進させるという貴所を明らかにしている。SGLT2のプロジェクトに関してはmTORの代わりにSirt1の発現の変化に関し検討を加えている。SGLT2阻害が我々が注目している長寿遺伝子Sirt1の発現を維持することを1型および2型糖尿病モデル動物で明らかにした。その機序としてSGLT2による細胞内への糖流入の抑制がSirt1の発現維持に重要であることを明らかとした。

この効果は近年注目されているSGLT2阻害薬の腎保護効果の長期持続性を説明する一つの機序として重視されるものと考えている。研究最終年として、特に進捗が認められた、Rho/Rhoキナーゼ経路に関する治療介入時期に関する検討と、腎NAD代謝に関する早期治療介入に関する研究を進めた。高脂肪食下でのマウスにおいて腎近位尿細管RhoAの活性化は負荷後3週間後すなわち体重増加が明らかになって時点ですでに認められていた。超早期における活性化はRhoの下流遺伝子mDiaの活性化を引き起こすが、これは体液量増加に対す正常適応反応と考えられた。しかし、その持続はRhoAのもう一つの下流分子であるRho-kinaseの活性化を引き起こしこの活性化が炎症反応をさらに惹起し、近位尿細管肥大と炎症、線維化を引き起こす原因となることが明らかになった。そのメカニズムに肥大に伴う尿細管細胞進展刺激が持続性に関与することを明らかにした。そこでこのmDiaとRho-kinaseへの分子スイッチの時期こそが治療の最適時期と考えられた。我々はヒト腎生検サンプルにおいても超早期のmDia活性による適応反応の存在を確認している。mDiaからRho-kinaseへのスィッチ時期及びその分子マーカーについては今後の検討であるが、早期のRhoの活性阻害治療としてスタチン製剤の早期での高容量投与を検討し、その後の尿蛋白発症の抑制を確認している。次に我々がこれまで注目してきた糖尿病腎臓の近位尿細管におけるNAD代謝異常およびSirt1発現発現低下に対する早期介入に関する研究に関しては肥満糖尿病マウスモデルであるdb/dbマウスも用いた検討の推進を行った。糖尿病発症時期に合わせてNADの中間代謝産物であり、Sirt1遺伝子の活性化剤であるNMNの大量投与を試みた。その結果、2週間の投与後、投与を中止してもその後のアルブミン尿発症が抑制されることが明らかとなった。組織学的にもポドサイトの足突起の消失が改善されており、超早期介入の有効性が示唆された。まずヒト検体を用いた解析を積極的に進めたい。糖尿病性腎症、肥満移植症例を積極的に腎生検を行い、我々の注目する分子の病態への関与について明らかにし、その病期における発現異常の変遷を明らかにし超早期の病変として位置付けこれを臨床応用に結び付けたい。さらに残された時間でまだ十分に解析できていないtubulopathyに関する病態を検証したい。特に虚血に対する低酸素応答の機序を明らかにしたい。我々の以前の検討では低酸素状態において最初に反応する分子であるPHD2の誘導型近位尿細管特異的欠損マウスを用い、肥満、糖尿病では低酸素状態にあるにも関われずPHD2の発現抑制が十分でないことを明らかにしている。この系を用い、糖尿病性腎症の超早期の分子、組織的な変化とらえるマーカを明らかにしたい。PHD2の不活化により生じる腎内分子変化および尿中排泄代謝産物を検討し、超早期のマーカーとしたい。それとともに糖尿病性腎症のprimaryの変化は高血糖なのか、低酸素なのかを明らかにしたいと考えている。また低酸素に関連して、糖尿病の早期における糖新生、ミトコンドリア代謝異常なども検討を加え、研究計画を完成させたいと考えている。
文化の生成・変容メカニズムについての社会ネットワークモデルの構築と実証

本研究の目的は、文化による様々な心理的傾向や行動の違いについて、社会ネットワークを基盤にした体系的理論を構築し、実証することである。その1つとして、日本人に見られる自己卑下的自己呈示は、人々が近隣集団内部で多くの交換を行い、既知関係が多い社会において適応的であることを示した博士論文(本年度4月に受理)に関連し、投稿論文の執筆・投稿準備を行った。また、18年度に行った郵送調査に基づき、自己卑下呈示という行動だけでなく、平等分配志向、外的環境に自分を合わせる2次的コントロール傾向、失敗を避けるよう動機づけられる防衛焦点傾向など、従来アジア人の特徴として指摘されてきた様々な心理的傾向が、ネットワークの閉鎖性・固定性に影響されていることを明らかにし、社会心理学会において発表した。さらに、これらの説明モデルが、国を超えた文化差の説明にも有効であるかを検証するため19年度に行った韓国面接調査の精緻な分析を行った。その結果、韓国では、日本とは反対に、人々のネットワークが居住地域の外に開放的な地域の人ほど自己卑下呈示を行うが、それは、地域を超えて全国に広がる血縁関係を多く持つ人ほど自己卑下呈示を行っているためであることが分かった。つまり、日本では地縁、韓国では血縁関係の影響力が強いという意味で結果は異なるが、固定的なネットワークを持つ人ほど自己卑下呈示を行うという意味では、統一的に解釈できる結果であり、国際比較文化心理学会において発表した。また、人々が形成するネットワーク構造がなぜ社会によって異なるのかについて検討するため、韓国調査と同一項目を入れた郵送調査を東京都武蔵野市で行い(計画サンプル1000名)、さらに、韓国大学生120名を対象に、ネットワークを詳細に記述してもらう質問紙調査を行った。これらの結果は、今年度の社会心理学会・日本グループダイナミックス学会合同大会で発表予定である。本研究の目的は、文化の差がなぜ生じるのかについて、社会ネットワーク構造の違いから説明する理論モデルを構築し、それを実証することである。従来、自己高揚的な北米人に対して、日本人は自己卑下的であることが示されてきているが、これまでの報告者の研究では、それを自己呈示という行動の結果である、つまり、例えば日本人が自己卑下的に見えるのは自分のことは控えめに言う自己呈示の結果であるとして考えてきた。そして、そのような自己卑下的な自己呈示行動は、高密度で閉鎖的なネットワークと関係していることを示してきた。本研究課題の一つの目的は、自己卑下的自己呈示という行動以外の様々な心理的傾向の文化差についても、包括的に説明するモデルを提示することである。その第一歩として、包括的なモデルに拡大することを視野に入れた上で、エージェント・ベースト・モデルのコンピュータ・シミュレーションにより、新たに自己高揚・自己卑下的呈示を予測するモデル構築を行った。ここで想定したエージェントの行動戦略は実際の人々の動機と一致すること、予測通り閉鎖的なネットワークが築かれている地域ほど自己呈示が自己卑下的であることをデータの二次分析で確認し、学会発表を行なった(国内学会2回、国際学会1回)。また、本研究の重要な要因である社会ネットワークについて理解を深めるため、社会関係資本論や社会ネットワーク分析の論文を精読し、概念整理を行った。そして、それらに基づき、自己卑下的自己呈示以外に文化差が指摘されている様々な心理的傾向とネットワーク構造との関係を検討するために、宮城県内で、都市度と流出度(自市区町外への通勤者割合)が異なり、したがってネットワーク構造が異なると想定できる4地点において、郵送調査(計画サンプル2000)を行った。本調査の結果は19年度の学会で発表予定である。本研究は、文化による様々な心理的傾向や行動の違いについて、社会ネットワークを基盤にした体系的理論を構築し、実証することを目的としている。その1つとして、日本人に見られる自己卑下的自己呈示について、社会的交換関係において自らの資源の交換価値を相手に低く呈示する行為として定式化し直し、新たに構築した理論モデルを自由回答による質問紙調査とシミュレーションによって検証した。その結果、相手に自分の実際の価値が分かっているときには自己卑下呈示をした方がその後の社会的交換を望まれること、そして、人々が近隣集団内部で多くの交換を行う社会では、既知の関係が多くなるため、自己卑下呈示方略が適応的であることを示した。これらの結果は、国内の2つの学会において発表し、博士論文の一部として東京大学大学院人文社会系研究科に提出した(最終審査済み)。また、昨年度に行った宮城県における郵送調査の結果、自己卑下呈示という行動だけではなく、平等分配志向、外的環境に自分を合わせる2次的コントロール傾向、失敗を避けるよう動機づけられる予防焦点傾向、他者との相互協調重視傾向など、従来、アジア人の特徴として指摘されてきた様々な心理的傾向がネットワークの閉鎖性・固定性に影響されていることが分かり、これらを包括的に説明する理論モデルの構築を行った。これらの結果は、20年度の国内学会で発表予定である。さらに、1つには、これらのモデルが、国を超えた文化差の説明にも有効であるかどうかを検証するため、もう1つには、人々が形成するネットワーク構造がなぜ社会によって異なるのかについてモデル構築を行うため、昨年度に行った宮城県調査に、新たに一般的信頼や見知らぬ他者とのネットワーク形成傾向などを質問項目に加え、韓国晋州市において面接調査を行った(計画サンプル750人)。本調査の結果は、20年度の国際学会において発表予定である。

本研究の目的は、文化による様々な心理的傾向や行動の違いについて、社会ネットワークを基盤にした体系的理論を構築し、実証することである。その1つとして、日本人に見られる自己卑下的自己呈示は、人々が近隣集団内部で多くの交換を行い、既知関係が多い社会において適応的であることを示した博士論文(本年度4月に受理)に関連し、投稿論文の執筆・投稿準備を行った。また、18年度に行った郵送調査に基づき、自己卑下呈示という行動だけでなく、平等分配志向、外的環境に自分を合わせる2次的コントロール傾向、失敗を避けるよう動機づけられる防衛焦点傾向など、従来アジア人の特徴として指摘されてきた様々な心理的傾向が、ネットワークの閉鎖性・固定性に影響されていることを明らかにし、社会心理学会において発表した。さらに、これらの説明モデルが、国を超えた文化差の説明にも有効であるかを検証するため19年度に行った韓国面接調査の精緻な分析を行った。その結果、韓国では、日本とは反対に、人々のネットワークが居住地域の外に開放的な地域の人ほど自己卑下呈示を行うが、それは、地域を超えて全国に広がる血縁関係を多く持つ人ほど自己卑下呈示を行っているためであることが分かった。つまり、日本では地縁、韓国では血縁関係の影響力が強いという意味で結果は異なるが、固定的なネットワークを持つ人ほど自己卑下呈示を行うという意味では、統一的に解釈できる結果であり、国際比較文化心理学会において発表した。また、人々が形成するネットワーク構造がなぜ社会によって異なるのかについて検討するため、韓国調査と同一項目を入れた郵送調査を東京都武蔵野市で行い(計画サンプル1000名)、さらに、韓国大学生120名を対象に、ネットワークを詳細に記述してもらう質問紙調査を行った。これらの結果は、今年度の社会心理学会・日本グループダイナミックス学会合同大会で発表予定である。
乳房ケアの適正価格算出に関する研究

15年度は、第1段階として、退院後の母乳ケアに関する実態調査を行った。その結果、退院後の母乳ケアを提供している施設は多くあるが、その質やアメニティが充実しているとはいいがたく、その価格についても施設により異なっていることが明らかになった。以上の結果、退院後の母乳ケアは、乳汁分泌維持・促進するケア、トラブル解決のためのケアが中心であるため、本年度は、これらのケアに関する適正価格を算出するために助産師および、ケアを受けている母親を対象にコンジョイント分析行い、価格を導くことを試みた。コンジョイント分析とは、(1)まず、いくつかの仮想的なシナリオとそれに伴う選択肢からなる質問紙を作成し、回答者に最も好む選択をしてもらい、(3)その結果を基に、仮想シナリオや個人の属性を説明変数、行動選択を被説明変数にして統計モデルを推定する方法である。対象は、2003年10月から2004年3月までに、中国・四国地方にある産婦人科を有している40施設および全国にある赤十字病院13施設の産婦人科病棟に勤務している助産師570名と同施設の母親学級あるいは母乳外来に来院した母親330名である。データ収集は、自記式無記名調査票を郵送し、回収も郵送にて行った。価格をコンジョイント分析の結果、母親が評価した価値は以下の通りである。乳汁分泌維持あるいは促進するケアの価値は4282円、発熱のないトラブルのためのケアの価値は3905円、発熱を伴うトラブルのケアの価値は3541円であった。また、助産師が評価した価値は、給与20万円の助産師の場合、乳汁分泌維持・促進のケアでは給与が764円増加すると、発熱を伴わないトラブルのケア給与が933円増加すると、発熱を伴うトラブルのケア場合、給与が1179円増加すると限界効用と一致した。なお、助産師を対象としたコンジョイント分析では、今後ケアの価格を算出するために、施設としてどの程度の収入が必要なるかについて検討していく必要があり今後の課題としたい。本研究は、助産師が提供している乳房ケアの適正コストを導くことを目指している。本年度は、第1段階として、退院後、実際に提供している乳房マッサージや保健指導あるいは、電話相談や電話訪問(以下、退院後の母乳ケアとする)に関する実態調査を行った。対象は全国の赤十字病院および中四国で診療科として産婦人科を有する施設114施設であり、調査票の配布及び回収は郵送法にて行った。調査内容は、次の通りである。施設の概要として(1)設置主体、(2)病床数、(3)分娩件数、(4)看護職種別による人数等、(5)退院後の母乳ケアを提供しているかどうかについての質問、退院後の母乳ケアを提供している場合は、(1)ケア提供者に関すること、(2)ケア提供時間に関すること、(3)ケア提供する場所、(4)価格等について質問した。その結果、103施設で何らかの退院後の母乳ケアを提供していた。3分の1の施設では、退院後の母乳ケアを助産師だけでなく、看護師も提供していた。しかし、退院後の母乳ケア提供者が母乳ケアを提供するための十分な教育を受けていない施設が多かった。退院後の母乳ケアが予約制である施設は半数程度で、多くの場合、対象者の来院時にケアが提供できる空間で、そのときに居合わせたスタッフがケアを提供していた。電話相談、電話訪問では、ケアに対して報酬を請求しておらず、乳房マッサージでは80%の施設で再診料あるいは自費による費用を請求していた。自費による費用は1回のケアに対して、1000円から3500円の範囲であった。以上のことから、退院後の母乳ケアを提供している施設は多くあるが、その質やアメニティが充実しているとはいいがたく、その価格についても施設により異なっていることが明らかになった。以上の結果を踏まえ、現在、適正価格を算出するための手法としてコンジョイント分析をするための調査表を作成しているところである。今後、作成した調査表を用いて、退院後の母乳ケアを提供している助産師および、ケアを受けている母親を対象に調査をする予定である。

乳汁分泌維持あるいは促進するケアの価値は4282円、発熱のないトラブルのためのケアの価値は3905円、発熱を伴うトラブルのケアの価値は3541円であった。また、助産師が評価した価値は、給与20万円の助産師の場合、乳汁分泌維持・促進のケアでは給与が764円増加すると、発熱を伴わないトラブルのケア給与が933円増加すると、発熱を伴うトラブルのケア場合、給与が1179円増加すると限界効用と一致した。なお、助産師を対象としたコンジョイント分析では、今後ケアの価格を算出するために、施設としてどの程度の収入が必要なるかについて検討していく必要があり今後の課題としたい。
線虫をもって線虫を制する―捕食性線虫を用いた新規マツ枯れ制御技術の開発

病原線虫マツノザイセンチュウが媒介昆虫によってマツ属樹木に導入されることで起こるマツ材線虫病は、白砂青松を擁する日本古来の景観を壊滅状態に追い込み、今なお拡大を続けている。本病は感染後の致死率が高い上に伝播力が極めて強いため一旦被害が発生すると制御することは難しく、有効な防除策の確立が急務である。本研究では、マツノザイセンチュウと同じAphelenchoididae科に属する近縁種Seinura cavernaのもつ高い捕食能に着目し、線虫における捕食行動研究のモデル化に必要な基礎情報を集積するとともに、マツノザイセンチュウの個体群抑制技術に基づく本病の新規防除法開発を目指す。
乳癌細胞を標的とした多分子認識応答性核酸アプタマーナノキャリアの創出

高い細胞選択性を目指したドラッグキャリアの開発のため、2種類以上の標的分子との結合を薬剤放出トリガーとする核酸アプタマー架橋ナノゲルの構築を目的としている。アプタマー架橋型キャリアの創出はドラッグキャリアとしてだけではなく、一塩基変異識別や疾患マーカー検出用ツールとしての応用が期待できる。本研究では核酸アプタマー架橋ナノゲルの構築を動的光散乱および電子顕微鏡により確認し、標的分子が存在するときのみ薬剤を放出可能であることも示した。27年度が最終年度であるため、記入しない。がん細胞およびその周辺において過剰発現している分子を標的とした様々な分子標的薬が開発されている。しかしながらそれらの分子は正常細胞でも少なからず発現しているため、1つの分子のみを標的した場合正常細胞にも薬剤が到達してしまう。本研究では2種類以上の標的分子に応答することで薬剤を放出可能な核酸アプタマー架橋型ナノゲルの構築を目指す。本ナノゲルは薬物内包キャリアとしてだけでなく、従来よりも精度の高い一塩基変異識別や疾患マーカー検出といった様々な検出ツールとして応用可能であると期待できる。26年度は核酸アプタマー修飾リン脂質ポリマーを合成し、1種類の標的分子に応答し内包物を放出する核酸アプタマー架橋型ナノゲルの調製を目指した。標的分子として、がん患者において過剰発現しているトロンビンを選択し、トロンビンDNAアプタマー修飾リン脂質重合体および部分的相補鎖DNA修飾リン脂質重合体を合成した。この2つの重合体を混合することで核酸アプタマー架橋型ナノゲルを調整可能であることも示した。さらに本ナノゲルの架橋点である二重鎖DNAに蛍光試薬をインタカレートさせた試料にトロンビンを添加することで、蛍光試薬がナノゲルから放出可能であることも明らかにした。しかしながら、2分子に応答するナノゲルの調整までには至らなかったため、27年度で多分子認識可能なナノゲルの調整を目指す。当初の予定よりも遅れているものの、26年度において本研究の最大のポイントである標的分子に応答し内包化合物を放出可能な核酸架橋型ナノゲルの調整に成功している。これにより、27年度では標的分子を2種以上に増やすことで、より分子選択性の高いナノゲルが生成可能であると期待できる。27年度はトロンビンに対する核酸アプタマーおよび血管内皮細胞増殖因子に対応する核酸アプタマーを用いることで、2種類の分子に応答可能な核酸アプタマー架橋ナノゲルの構築し薬剤の放出試験を行う。さらに白血病がん細胞(CCRF-CEM)を用い、in vitroでの薬剤放出試験を行う予定である。
連続位置選択的官能基化に基づく配糖体中分子合成

本研究では、糖関連物質の合成において不可避であった多段階の保護-脱保護に基づかない、無保護糖の連続位置選択的官能基化に基づく新しい逆合成解析により、生物活性配糖体中分子の効率的合成法の開発を研究対象としている。この達成により、同一官能基の反応性をも制御し得る有機合成化学の力を示すとともに、合成の煩雑さが発展を妨げている糖質科学の発展に貢献する事を目的としている。水酸基の連続位置選択的官能基化によって、グルコースから7工程でcoriariin Aの全合成を達成していたが、各ステップの最適化を行っていたところ、触媒制御で位置選択的アシル化が進行することを見出した。同様な置換様式を有する単糖グルコース誘導体でアシル化の検討を行った結果、同様の位置選択的アシル化が進行することが確認された。そこでこれまでに確立してきた位置選択的官能基変換に加え、本新規位置選択的アシル化反応を鍵とした、3,6-HHDP型エラジタンニンpunicafolinの全合成に取り組んだ。連続位置選択的官能基変換によって、必要な没食子酸ユニットを望む位置に導入した後、グルコース部位のピラノース環の反転を伴う酸化的カップリングの段階には検討を要した。銅-アミン錯体のスクリーニングによって速やかにカップリング反応が進行することを見出し、グルコースから7工程でpunicafolinの初の全合成を達成できた。これによって、多量体エラジタンニン類の合成に展開可能な基盤技術を確立することができた。現在までに、グルコピラノシドの新規位置選択的アシル化を見出し、触媒スクリーニングの結果、80%を超える位置選択性を示す新規触媒を見出した。また、本反応を鍵とした配糖体天然物合成を達成し、本反応が実用的な反応であることを示すことができた。この全合成においては、グルコースの熱力学的に不利なピラノース環の反転を伴う酸化的カップリングに検討を要したが、銅-アミン錯体を検討することで、カップリング反応が収率良く進行し、且つ軸不斉が完全に制御されることがわかった。申請段階で合成ターゲットとしていた配糖体天然物の全合成を達成しており、今後も想定した研究課題は達成可能と考えている。当初の予定通り、前年度までに確立した位置選択的官能基化を基盤として、多量体エラジタンニンの全合成に取り組む。前年度までに、多様な没食子酸ユニットを持つ単量体ユニットの合成が可能なことは既に確認している。まずは、連続位置選択的官能基化によって合成した単量体ユニット同士のカップリング反応を検討する。続いて、本反応を利用した二量体エラジタンニンglansrinの初の全合成に取り組む。没食子酸上の保護基によってはカップリング反応が進行しないことも想定されるため、多角的な検討を行う。二量体が全合成できれば、これまで合成報告例の無い、三量体エラジタンニンの合成に取り掛かる。

没食子酸上の保護基によってはカップリング反応が進行しないことも想定されるため、多角的な検討を行う。二量体が全合成できれば、これまで合成報告例の無い、三量体エラジタンニンの合成に取り掛かる。
ファンコニ貧血の発症を制御する遺伝子群の機能解析

我々はこれまでファンコニ貧血原因遺伝子群の解析を行ってきたが、そのうち特にFANCD2の機能に着目し解析を行ってきた。FANCD2はDNA損傷後においてクロマチン上に移行しDNA損傷修復反応に機能することが明らかになっていたが、その他の機能として、モノユビキチン化依存的にTNF-αのプロモーター領域のNF-κB結合部位に結合してその転写活性を抑制することがわかった。さらにFANCD2欠損患者細胞ではTNF-αの転写活性が亢進していることを明らかにした。DNA損傷後において修復蛋白は集積し、おそらくDNAを含んだ超複合体を形成しフォーカスをつくるが、そのフォーカス形成のメカニズムと、DNA修復反応後における修復蛋白の不活性化と、フォーカスの消退を制御するメカニズムが細胞の生死に重要であると考えられる。本研究の目的は、これらのメカニズムを明らかにすることである。そのため修復蛋白質であるFANCD2可視化するために作製したGFP-FANCD2発現細胞株に、siRNA libraryを導入し、GFP-FANCD2のフォーカス形成と消退を制御する遺伝子の検索を行っている。現在までのところ、遺伝子の発現をsiRNAによって抑制すると、DNA損傷後においてGFP-FANCD2のフォーカスの形成が認められないものと、GFP-FANCD2のフォーカスは形成されるが、その後のフォーカスの解離が認められない複数の遺伝子を同定することができた。これらの遺伝子はどれも、DNA損傷修復反応に直接あるいは間接的に関与するものであることがすでに報告されているものであり、さらにはFANCD2のモノユビキチン化への関与も明らかになってきた。今後は、これらの遺伝子の機能解析を行うことによって、その遺伝子産物がファンコニ貧血蛋白群とともに、どのようにDNA損傷修復反応を制御しているのか、あるいはこれらの遺伝子産物がどのようにチェックポイントリカバリーに機能するのかを明らかにすることを目指す。DNA損傷後において修復蛋白は集積し、おそらくDNAを含んだ超複合体を形成しフォーカスをつくり修復反応を行うが、その後の修復蛋白の不活性化が行われたのちに認められるフォーカスの消退を制御するメカニズムは細胞の生死に重要であると考えられる。本研究の目的はこれらのメカニズムを明らかにすることである。そのため修復蛋白質であるFANCD2を可視化するために作製したGFP-FANCD2発現細胞株を用い、これにsiRNA libraryを導入することによってフォーカスの形成と消退を制御する遺伝子の検索を行っている。現在までのところ、遺伝子の発現をsiRNAによって抑制すると、DNA損傷後においてFANCD2はフォーカスを形成するが、その後のフォーカスの解離が認められない複数の遺伝子をすでに同定している。さらにこれらの遺伝子の発現を抑制すると、MMCやシスプラチンなどのDNA架橋剤に対して強い感受性が認められることを明らかにしている。また核異型が著明で、巨核・多核の細胞の割合の増加も認められた。さらに今後は、これらの遺伝子のさらなる機能解析を行うことによって、その遺伝子産物がファンコニ貧血蛋白群とともに、どのようにDNA損傷修復反応を制御しているのか、あるいはこれらの遺伝子産物がどのようにチェックポイントリカバリーに機能するのかを解明することを目指す。さらに、それらの結果よりファンコニ貧血における貧血症状や発癌の発症のメカニズムの解明の手がかりを得ることを目指す。DNA損傷後において修復蛋白質は集積し、おそらくDNAを含んだ超複合体を形成しフォーカスをつくり染色体上で機能している。そのためDNA損傷後において修復蛋白質は集積し、おそらくDNAを含んだ超複合体を形成しフォーカスをつくり修復反応を行うが、その後の修復蛋白質の不活性化が行われたのちに認められるフォーカスの消退を制御するメカニズムは細胞の生死に重要であると考えられる。GFP-FANCD2を発現し修復蛋白質を可視化した細胞株を作製し、siRNAライブラリーをその細胞株に導入することによって、フォーカスの形成と消退を制御する遺伝子の検索を行ってきた。またFANCD2は修復に機能するとともに、TNF-αのプロモーター領域において結合してその転写活性を抑制することも明らかにし、修復機能以外の染色体上における新たな機能を明らかにすることができた。これらの結果よりファンコニ貧血における貧血症状や発癌の発症のメカニズムの解明の手がかりをえることができると期待される。
植物のCPD光回復酵素オルガネラ局在性の違いが導く、オルガネラ障害とUVB抵抗性

本研究では、植物細胞内の各オルガネラDNA上に蓄積したCPDが、各オルガネラの機能障害、オートファジー誘発、そしてUVB抵抗性に及ぼす影響を解析することで、各オルガネラにおけるUVB誘発DNA損傷の蓄積と修復の生理学的意義を明らかにすることが目的である。【課題1】イネPHRの葉緑体移行シグナル配列の同定と移行メカニズムに関する解析:未同定であったイネPHRの葉緑体移行シグナル配列は、イネPHRのN末端1-47のアミノ酸がシグナルペプチドとして機能していることを、イネ幼植物葉を材料に、イネPHRの部分配列を用いたトランジェット解析、イネ形質転換体を用いた解析から明らかにした。さらに、葉緑体への移行は、小胞輸送ルートで移行している可能性を、小胞輸送阻害剤であるBFAを用いた解析から見出した。【課題2】PHRのオルガネラ局在の有無がUVBによるオルガネラ障害、UVB抵抗性に及ぼす影響:核、葉緑体、またはミトコンドリアのみでPHRが機能し得る、および各オルガネラのみで機能出来ない組換え体植物(シロイヌナズナおよびイネ)の作製を試みた。現時点で、PHRが核・および葉緑体に移行できない組換え体の作製に成功したが、ミトコンドリアへの移行を阻害した組換え体の作製には至っていない。【課題3】】オルガネラDNA損傷の蓄積が、オートファジーによる障害オルガネラの除去、細胞死誘導に及ぼす影響解析:各オルガネラの動態を可視化できる組換え体を用いて解析を進めたところ、当初の予想に反し、細胞内ではUVB障害を受けないように各オルガネラが細胞壁側に逃げる現象を見出した。この現象は葉緑体定位運動に由来すると考え、葉緑体定位運動を欠失した組換え体を作製し、解析した結果、葉緑体定位運動を欠失した組換え体はUVB感受性を示し、葉緑体定位運動がUVB防御においても重要な役割を演じているという新たな事実を見出した。平成29年度は、実験過程で当初予想していなかったオルガネラ定位運動がUVB防御に重要な役割を演じているという、新たな事実を見出した。本研究結果を想定した実験課題は、当初の計画には入れていなかった。しかし、本研究課題を遂行する上で、極めて重要でかつ新規性が高く本課題との関連性も高い発見であったため、新たに計画に加えて進めることにした。他の研究課題に関しては、当初の予定通り、順調に進んでいる。当初の計画では、UVBによるオルガネラ障害とUVB抵抗性に関して、DNA損傷とその修復機構、およびオートファジー機構に着目して解析する予定であった。平成29年度の結果から、新たに葉緑体定位運動機構にも着目し、DNA損傷と修復、葉緑体定位運動によるオルガネラの細胞内配置、そしてオートファジー機構に着目し、研究を推進する。他の研究課題に関しては、一部の課題に使用するために作製中の組換え体の作出に遅れが出ているが、方法を変更し、その後は順調に進んでいる。また、他の課題は当初の予定通り推進する。

他の研究課題に関しては、当初の予定通り、順調に進んでいる。当初の計画では、UVBによるオルガネラ障害とUVB抵抗性に関して、DNA損傷とその修復機構、およびオートファジー機構に着目して解析する予定であった。平成29年度の結果から、新たに葉緑体定位運動機構にも着目し、DNA損傷と修復、葉緑体定位運動によるオルガネラの細胞内配置、そしてオートファジー機構に着目し、研究を推進する。他の研究課題に関しては、一部の課題に使用するために作製中の組換え体の作出に遅れが出ているが、方法を変更し、その後は順調に進んでいる。また、他の課題は当初の予定通り推進する。
菌状息肉症モデルマウスの作製と表皮浸潤・転移機構の解析

皮膚T細胞リンパ腫の菌状息肉症(MF)では、真皮表皮境界部に帯状リンパ球浸潤と液状変性からなるinterface dermatitis(ID)、表皮内にMF細胞(CD4陽性)の集簇であるPautrier微小膿瘍を認める。我々は表皮に発現するデスモグレイン3(Dsg3)を特異的に認識するTCRのα鎖・β鎖(H1α, H1β)のレトロウィルスベクターをCD4陽性T細胞に導入、Rag2-/-マウスに移植することで、IDをきたすマウスの作製に成功、報告した。MFはINK4a/ARF遺伝子の不活性化が高率に認められることから、INK4a/ARF-/-マウスのCD4陽性T細胞を分取し、H1α, H1βを導入、Rag2-/-マウスに移植したところ、8週後に病理組織で、口囲や耳の表皮にPautrier微小膿瘍に酷似した像を認めるマウスを作製することができた。続いて、遺伝子導入効率を高める、TCRのα鎖とβ鎖を同量発現させる、遺伝子導入が成功した細胞がGFP陽性となり、FACSや免疫染色で検出できるようにする目的で、H1α,H1βとGFPとの間にP2A配列を挿入したレトロウィルスベクター(H1-GFP)を構築した。現在、INK4a/ARF-/-のCD4陽性T細胞にH1-GFPベクターを導入、Rag2-/-マウスに移植することで、MFマウスが作製できるか解析中である。またPautrier微小膿瘍の形成におけるMF細胞の表皮抗原認識の重要性を評価すべく、Dsg3特異的なTCRを持たないMock-GFPも同様にINK4a/ARF-/-のCD4陽性T細胞に導入、Rag2-/-マウスに移植し、解析した。移植2週、4週後のマウスの表皮に存在するH1-GFP, Mock-GFP陽性細胞数に差はなく、CD4陽性T細胞の表皮向性に表皮抗原認識は関与しないことが示唆された。菌状息肉症(MF)は表皮向性を示し、表皮内にMF細胞(CD4陽性T細胞)の集簇であるPautrier微小膿瘍を認める。またMFでは、INK4a/ARF遺伝子の不活性化およびc-MYC遺伝子の活性化が高率に認められる。我々はCD4陽性T細胞に表皮に発現するデスモグレイン3を特異的に認識するTCRα鎖とβ鎖のレトロウィルスベクター(H1α、H1βベクター)およびc-MYC-GFPレトロウィルスベクター(c-MYC-GFPベクター)をINK4a/ARF-/-マウスのCD4陽性T細胞に導入、Rag2-/-マウスに移植することで、8週間後に口囲の皮膚などにPautrier微小膿瘍を形成するMFモデルマウスの作製に成功した。次いでH1α、H1βとGFPとの間にP2A配列を挿入したレトロウィルスベクター(H1-GFPベクター)を構築、INK4a/ARF-/-CD4陽性T細胞に導入し、Rag2-/-マウスに移植した。その結果、移植4週後の表皮中のGFP陽性細胞数は、Mock-GFPベクター(コントロール)を用いた場合と有意差なく、MFの表皮向性に表皮抗原認識は関与しないことが示唆された。また8週後では、表皮中のGFP陽性細胞は、コントロールより有意に多く、抗原特異性が腫瘍細胞の増殖を促進させたが、Pautrier微小膿瘍の形成は認めなかった。一方、c-MYC-GFPベクターを用いた場合、4週後の表皮中のGFP陽性細胞はコントロールより有意に増加し、Pautrier微小膿瘍の形成も見られた。Pautrier微小膿瘍の形成には、がん抑制遺伝子INK4A/ARF遺伝子の不活性化だけでは不十分で、がん遺伝子c-MYCの活性化が重要であることが示された。我々は最近、毛嚢上皮細胞がIL-7を分泌し、皮膚常在型記憶T細胞の生存を誘導することを明らかにした。表皮特異的にIL-7を欠損させたRag2-/-マウスを作製し、c-Myc-GFP陽性INK4a/ARF-/-CD4陽性T細胞を移植したところ、Rag2-/-マウスに移植した場合より有意に腫瘍細胞の数が減少した。表皮内のIL-7の制御がMFに対する治療戦略になりうることが示唆された。皮膚科学達成度が遅れている要因として2点が挙げられる。1点目は、INK4a/ARF-/-マウスを安定して確保することが当初困難であったことである。大量に繁殖させることで、半年後から数も増え、現在は安定して研究できる数になった。もう1つの問題点としては、当初、H1α,H1βの2つのベクターをINK4a/ARF-/-CD4陽性T細胞に移植すると、共に陽性である細胞は10%強であり、さらに片方のベクターのみが導入された細胞を除去するため、MoFloでソーティングすると、INK4a/ARF-/-CD4陽性T細胞の内、移植できるのは3%程度まで減少し、1回の実験で移植することのできるRag2-/-マウスも少なかったことである。そこで、H1α,H1β、そしてGFPのDNA配列の間にP2A配列を挿入した1つのレトロウィルスベクターを作製した。

これにより、1つのベクターの導入であることから遺伝子導入高率は2倍に上がり、片方のベクターが入ってしまうためにソートする必要がなくなった。またP2A配列を入れたことで、TCRのα鎖とβ鎖の同量発現が可能となったため、片方の余剰なTCR鎖が抗原との結合を阻害する可能性がなくなった。現在、以前の510倍ほど移植することが可能となり、実験速度が向上してきている。【1】MFモデルマウスのcell of originの解析【2】Pautrier微小膿瘍の形成におけるMF細胞の表皮抗原認識の重要性についての検証ランゲルハンス細胞に近接する形でPautrier微小膿瘍が認められるため、MF細胞はランゲルハンス細胞によって提示された表皮抗原を認識することで増殖が促され、その結果Pautrier微小膿瘍が形成されると、皮膚病理学の分野では長年考えられてきた。その仮説を検証するため、移植2週、4週後だけでなく、6週、8週間後で、表皮に浸潤するH1-GFP陽性CD4陽性T細胞とMock-GFP陽性CD4陽性細胞数および、病理所見に差が認められるか確認する。また、Human Langerin-DTA Rag2-/-マウスにDTAを投与し、ランゲルハンス細胞を消失させた状態で、H1-GFP陽性CD4陽性T細胞を移植すると、Pautrier微小膿瘍の形成が認められなくなるか、あるいは、Pautrier微小膿瘍が形成された後に、DTAを投与することで、Pautrier微小膿瘍が減少するか確認する。消耗品を主体に研究費を施行しており,研究室で所有していた試薬を使用したことで研究費を節約できたためと考えられる。当初の予定通り,消耗品費を中心に使用する予定である。今後は,フローサイトメトリー用の抗体やマウスに関連する費用などで増加すると予想される。
歯周病原性細菌LPSによるアポトーシスと歯周組織破壊に関する病理組織学的研究

Apoptosisの誘導を観察するためにLPS投与により引き起こされるサイトカイン産生と組織破壊について検索した。実験経過Actinobacillus actinomycetemcomitansおよびPorphyromonas gingivalisの精製LPSを5μg/3μlとなるようにPBSに溶解し、マイクロシリンジを用いてマウス左側下顎第1臼歯近心頬側歯肉に3μl、48時間毎に注入投与した。実験群および対照群(PBS投与群)として1、4、7、10、13、20回投与群を作成したが、炎症反応の経過および長期観察の目的から16、24回投与群を追加、以上8群について前炎症性サイトカインであるIL-1αおよびβ量の計測と病理組織学的観察を行った。サイトカイン産生量について対照群において全実験群でのIL-1αおよびβ量はほぼ似通った値を示した。実験群ではA.a、P.gともに7あるいは10回投与時まで産生量は増加し、13回群にて減少、16回以降再度増加傾向を示した。また、両サイトカインともに全実験群を通してA.a>P.gの傾向がみられ、一部には有意差を持って示された。病理組織学的検索実験群1回投与時では歯肉結合組織への好中球の浸潤が観られた。4、7回投与群ではマクロファージやリンパ球を加えた炎症性細胞の浸潤が広範囲に観察された。10回投与群から形質細胞が観察され、13回以降リンパ球と形質細胞の浸潤が観察された。骨吸収率の計測A.aは4回投与時以降、P.gは7回投与時以降に骨吸収が観察され、ともに13回投与時までは増加傾向を示し16回投与時には減少、以降は有意な変動を示さなかった。また、観察期間においてA.aはP.gLPSに比べ骨吸収活性が高い傾向にあった。今後の予定現在、採取した切片についてアポトーシス細胞の検出を試みている。また、DNAラダーの解析については実験条件等について検討中である。(2)試料作製精製A.aLPSとP.g LPSをPBSに溶解し、それぞれ5μg/3μlをマイクロシリンジを用いてマウスの左側第一臼歯の近心頬側歯肉に隔日に注入した。実験群として1、3、5、7、10、15回注入群を作製し、対照群としてPBS群を作製した。各群の半数は、PLP固定EDTA脱灰後、AmeX法にてパラフィン包埋し、各LPSによる骨吸収の病理組織学的検索及びアポトーシス細胞と関連サイトカイン発現の免疫組織学的検索にもちいた。残りの半数はDNA断片化の解析とサイトカイン測定の試料として、左側第一臼歯の近心頬側部分の歯肉組織を採取し凍結保存した。(3)病理組織学的検索HE及びTrAP染色を行い、LPSによる炎症と骨吸収を比較検討した。対照群では投与回数に従い炎症細胞浸潤が観察されたが、歯槽骨吸収とTrAP陽性細胞は観察されなかった。A.a LPS群では、35回以降炎症性細胞浸潤が広く観察された。破骨細胞は35回以降に観察され、徐々に増加し10回以降プラトーであった。一方、P.g LPS群ではA.aに比べて炎症性細胞浸潤は軽度で、破骨細胞は10回までほとんど観察されず15回で増加した。またDNA断片化の解析、サイトカイン量の測定、アポトーシス細胞とサイトカイン発現についての免疫組織学的検索については実験条件等を検討中である。今後の予定
時間変動を考慮した四段階交通需要予測手法の開発実用化に関する研究

今日広く用いられている四段階交通需要予測手法は通常一日交通量の予測を対象としている。しかし、このような日単位の予測方法では、一日中の時間変動の影響を無視していることなど、精度面での問題点を残している上、特定時間帯を対象としたソフトの交通運用計画や、フレックスタイム制等の社会システムの変革の事前評価などに用いることはできないため、時間帯別の交通需要予測モデルの開発への社会的要請が高まってきている。本研究で提案した交通需要予測手法は、従来の四段階推定法の基本的枠組み(交通発生集中-分布-手段分担-経路配分の四段階)を踏襲してはいるが、時間変動の影響を考慮するために、上記の各段階で特定時間帯の交通需要の発生機構を明らかにした上で、隣接する時間帯間の相互干渉を理論的に組込むための様々な工夫がなされた。すなわち、本研究における研究成果は以下のようになる。1)まず、時間帯別の交通需要予測モデルを従来の四段階推定法の枠組みの中で構築した。2)時間帯別で行う場合に新たに発生する問題であるトリップ連鎖の時間帯別連続性を考慮して、1)とは別にトリップ連鎖を考慮した時間帯別四段階推定法を新たに開発し、現況分析において良い精度で予測可能であることを明らかにした。3)四段階推定法の内で最も1日の時間変動の影響を受けやすい交通量配分段階において、その重要な制約条件となっているリンクパフォーマンス関数を時間変動を考慮して合理的に求めるための方法を考案した。4)その交通量配分段階においてフレックスタイム制が考慮できるモデルを新たに開発した。5)交通量配分モデルの動的安定性について考察した。6)より長い期間における交通需要の時間変動として、個人の交通行動の曜日変動についても分析した。しかし、このような日単位の予測方法では、一日中の時間変動の影響を無視していることなど、精度面での問題点を残している上、特定時間帯(たとえばピ-ク時)を対象としたソフトの交通運用計画(バスレ-ン計画、交通規制等)やフレックスタイム制等の社会システムの変革の事前評価、環境影響評価などに用いることはできないため、時間帯別の交通需要予測モデルの開発への社会的要請が高まってきている。本研究で提案する交通需要予測手法は、従来の四段階推定法の基本的枠組み(交通発生集中-分布-手段分担-経路配分の四段階)を踏襲するが、時間変動の影響を考慮するため、まず各段階で特定時間帯の交通需要の発生機構を明らかにした上で、隣接する時間帯間の相互干渉を理論的に組込んだ新しいモデルの構築を行うものである。本研究では、先行して時間帯別配分モデルを開発しているが、その前段階である交通発生集中-分布-手段分担のモデルはまだ開発されていなかった。よって、ここではそれらの各段階のモデルを開発することを主な目的として行った結果、本年度においては交通発生集中-分布のモデルを2種類開発でき、それらの推定精度を比較した。両モデルとも比較的良い精度のモデルとなったため、今後は時間帯別の手段別分担モデルの開発を行う予定である。

本研究で提案した交通需要予測手法は、従来の四段階推定法の基本的枠組み(交通発生集中-分布-手段分担-経路配分の四段階)を踏襲してはいるが、時間変動の影響を考慮するために、上記の各段階で特定時間帯の交通需要の発生機構を明らかにした上で、隣接する時間帯間の相互干渉を理論的に組込むための様々な工夫がなされた。すなわち、本研究における研究成果は以下のようになる。1)まず、時間帯別の交通需要予測モデルを従来の四段階推定法の枠組みの中で構築した。2)時間帯別で行う場合に新たに発生する問題であるトリップ連鎖の時間帯別連続性を考慮して、1)とは別にトリップ連鎖を考慮した時間帯別四段階推定法を新たに開発し、現況分析において良い精度で予測可能であることを明らかにした。3)四段階推定法の内で最も1日の時間変動の影響を受けやすい交通量配分段階において、その重要な制約条件となっているリンクパフォーマンス関数を時間変動を考慮して合理的に求めるための方法を考案した。4)その交通量配分段階においてフレックスタイム制が考慮できるモデルを新たに開発した。5)交通量配分モデルの動的安定性について考察した。6)より長い期間における交通需要の時間変動として、個人の交通行動の曜日変動についても分析した。
地上部－地下部生態系間の連動性に着目した樹木根圏炭素動態の解明

本研究では、冷温帯落葉広葉樹二次林において、5年間にわたって窒素施肥が行われたプロットと対照区とを比較することで、窒素負荷に対する根圏炭素動態の応答を明らかにすることを目的とした。根圏炭素動態に寄与する根圏呼吸や滲出物による炭素放出を定量するために、栄養塩液を満たしたシリンジサイズの容器を母体とつながった状態のミズナラ細根にとりつけ24時間培養した。その後、根の生理活性が落ちないように現場で迅速に根圏呼吸の測定を行い、化学特性(窒素)や形態特性(直径・長さ・体積・表面積)を測定した。また、根圏・バルク土壌の化学分析(炭素・窒素・溶存有機炭素)も行った。根圏呼吸量や滲出物量は根の窒素含有率と正の関係を示した。窒素施肥区と対照区を比較すると、重量あたりの根圏呼吸量と表面積あたりの滲出物量は、窒素施肥区においてわずかに大きい傾向を示した。また、根圏土壌とバルク土壌の溶存有機炭素量の差は、窒素施肥区で2倍高い値を示し、施肥区において滲出物量が大きいことと対応した。一方で、施肥区において根圏呼吸に対する滲出物量の割合が小さかった。そのため、窒素施肥区においては、根圏により多くの炭素が配分されるが、施肥によって土壌窒素が制限要因でなくなった結果、根圏呼吸に対する滲出物量の割合が小さくなったと考えられた。これら根圏炭素動態に関する知見を基に、地下部ー地上部生態系の炭素配分・消費プロセスを明らかにすることができれば、土壌圏炭素動態に関する理解が進むと考えている。光合成によって樹木に取り込まれた炭素は、枝や幹を通り、根圏(根・菌根)へと輸送される。根圏に輸送された炭素は、根や菌根菌の生長・呼吸として消費されるのに加え、根圏滲出物として根圏土壌に分泌される。本課題では、光合成由来の炭素を介した根圏炭素動態を観測し、森林土壌圏炭素動態への寄与を定量的に評価するため、根圏呼吸速度と滲出物量のリアルタイム測定装置の開発を行った。時々刻々と変化する環境に対する根圏呼吸速度の応答性を測定できる装置は、シリンジとビーズを用いて根圏浸出物量を定量する方法に、シリンジ内のCO2濃度を連続観測できるユニットを用いて構築した。この装置で測定されたデータは、マニュアルで測定された呼吸速度との比較検討を行った。暖温帯林のコナラを対象に観測をおこなった結果、根圏呼吸速度は温度に応じた日周変化をしていることがわかった。一方で、観測装置に関しては、チャンバー内の根量が少ないこと、根の挿入口からガスが漏れることが原因で、安定した連続データを取得することができないといった問題点が発生した。これらは、次年度の課題として検討する。また、マニュアルで測定された根呼吸速度と浸出物量は正の相関を示し、さらには両者のフラックスは、菌根菌感染率や根のN含有量とも正の相関を示すことがわかった。これらの成果により、時々刻々と変化する環境要因に対する根の炭素動態に加え、根の炭素動態と地上部光合成との連動性を直接観測することが明らかにすることができる。当初の予定どおり根圏呼吸速度測定装置の開発を進めたが、安定したデータを取得することができなかった。一方、改善点を抽出できたので引き続き開発を行っている。また、マニュアルでの根圏呼吸・浸出物の測定を行うことで、その関係性を評価した。そこで本研究では、光合成由来の炭素を介した根圏炭素動態を観測するため、リアルタイム測定装置を用いた根圏呼吸速度の高頻度測定を行い、時々刻々と変化する環境要因に対する根圏呼吸速度の応答性を明らかにした。シリンジサイズのチャンバーを用いたリアルタイム測定装置は30分毎の根圏呼吸速度のモニタリングを可能にした。チャンバーにビーズと栄養塩液を満たすことによって、数週間程度、根の生理活性が維持することを確認した。この測定装置は、野外での使用を前提とし片手で運搬できるように小型化した。また、樹種や場所によって異なる根の形態に適用できるように、チャンバーのサイズを変更することで、その場に応じた根圏呼吸速度の測定が可能である。細根呼吸速度は温度や日射量に応じた日周変化を示し、そのピークは1214時あたりに位置した。根圏呼吸速度と温度は指数関数の関系を示す一方、同温度帯でのばらつきが大きかった。そのばらつきは、日射量によって影響を受けており、日射量が大きいほど根圏呼吸速度も大きい傾向にあった。細根呼吸速度の時間変動は温度だけでなく刻々と変化する日射量に対して応答していた。この結果は、地上部の光合成活動による地下部への早いC供給によって影響を受けていることを示している。当初の予定どおり根圏呼吸速度測定装置の開発を進め、データを安定して取得することができるようになった。それにより、根圏呼吸の時間変動が環境要因や地上部の活動に対してどのように応答しているのかを明らかにすることができた。