hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
妊娠期のストレス曝露が誘発する子の情動障害に対する抑肝散の応用

本研究では、抑肝散の胎生期ストレス誘発不安感受性亢進に対する改善効果のメカニズムを、エピジェネティクスの視点から脳内セロトニン神経系に着目して明確にすることを目的としている。平成29年度では、ストレス非適応モデルマウスを作成する過程でヒストン脱アセチル化酵素阻害薬を投与することで、ストレス適応が促進されること、また、セロトニン合成酵素(トリプトファン水産化酵素:TPH)の発現亢進が誘導されることを見出した。平成30年度では、さらにその詳細分子メカニズムの探索を試みたがTPHの発現を制御する因子の変動は認められなかった。また、平成29年度の研究成果(胎生期ストレス刺激による不安惹起を抑肝散で抑制するモデルマウスの脳内において、様々なヒストン修飾の変化を見出すことに成功した。そこで、平成30年度では、胎生期ストレスにより、脳内ヒストン修飾酵素の発現について、多角的な検討を行った結果、胎生期ストレス刺激により、成長後の海馬において、ヒストン脱アセチル化酵素2(HDAC2)の発現が有意に増加していることを見出した。このことは、胎生期ストレス刺激が、成長後の脳内において、ヒストン脱アセチル化によるヘテロクロマチン化を不可逆的に惹起し、遺伝子転写を抑制的に制御する危険性を示す結果である。現在、生化学的手法に従い、不安の責任神経であるセロトニン神経系の機能分子の発現変化について、ヒストン修飾との関連性を含めて検討を行っている。平成29年度において、胎生期ストレス負荷モデルマウスを作成する際に、期待通りのマウスが受胎せずに、計画していた実験を実施するに十分な脳サンプルを用意するに至らなかった。モデル動物の作成には3か月継続した実験期間を確保する必要があるため、次年度に実施することとした。そのため、全体的な研究計画が遅れ、費用についても次年度に持ち越すこととした。なお、平成30年度に持ち越したモデル動物の作成では、胎生期ストレスが不安を惹起し、抑肝散を幼少期に慢性投与することで回復するとの知見を再現性良く得ることができ、サンプル採取に至った。現在、生化学的検討を進めている。一方、すでに取得してあった脳サンプルを用いて、胎生期ストレス負荷により、海馬HDAC2の発現低下が惹起されるとの予定以上の知見を得ることができたため、総合的には「やや遅れている」と自己評価した。平成30年度に、胎生期ストレス刺激により、成長後の海馬においてHDAC2の発現が有意に増加していることを見出した。この知見は、胎生期ストレスが成長後の脳神経系における遺伝子発現を撹乱する原因として極めて重要な知見と言える。従って、今後、その生理的意義について、詳細に検討していく予定である。具体的には、胎生期ストレス刺激による海馬でのセロトニン神経機能分子の発現変化を検討する。また、その発現変化に基づくヒストン修飾を検証するために、海馬における網羅的ヒストン解析キットを用いて多角的なヒストン修飾を検討する。さらに、上記の知見で得た変化が、抑肝散の慢性投与により回復が認められるかについても検証を行うことで、胎生期ストレスが惹起する不安感受性の増大と、抑肝散の改善効果について、生化学的なエビデンスを構築していく。我々はこれまでに、胎生期にストレス刺激を負荷されたマウスでは、成長後、不安感受性の亢進やストレス適応形成が障害されること、また、これらが脳内セロトニン(5-HT)神経機能の異常に起因する可能性を報告した。さらに、胎生期ストレス刺激により惹起される不安感受性の亢進が、幼少期に抑肝散を慢性投与することで改善することを見出している。しかしながら、その作用メカニズムは未だ不明である。本研究では、抑肝散の胎生期ストレス誘発不安感受性亢進に対する改善効果のメカニズムを、脳内セロトニン神経系に着目して明確にすることを目的としている。平成28年度では、胎生期にストレスにより惹起されるストレス適応障害モデルマウスの脳内5-HT神経機能分子の発現についてさらに、エピジェネティクス制御機構の変化を検証した。胎生期ストレス刺激によりストレス適応障害が惹起されたマウスの脳内5-HT神経機能分子の発現を検証したところ、中脳において、5-HT神経をはじめ、モノアミン神経において転写因子として働き、様々な機能分子の発現を制御するLmx1bの発現が減少していることを見出した。また、この発現変化がエピジェネティックな変化に基づくか否かを検証するために、中脳領域におけるヒストンアセチル化およびメチル化の変化について、Western blot法に従い広く検討したところ、胎生期ストレス負荷によりヒストンH3のメチル化が亢進し、成体期に軽微なストレスを慢性的に負荷することで、このメチル化がさらに亢進することを明らかにした。さらに、5-HT神経機能分子のmRNAの分解に関与するマイクロRNA16の前駆体(pre/pri miR-16)の発現が増加していることを見出した。以上の結果から、胎生期ストレスにより惹起される脳内5-HT神経機能分子の発現異常は、少なくとも一部、エピジェネティックな変化に基づく可能性が示唆された。エピジェネティクス制御機構は多様であるため、多種の抗体を用いて幅広く確認を行ったが、28年度検討した中では、ヒストンH3およびH4のアセチル化に変化は認められなかった。

一方、メチル化については、広くリジンのメチル化を反映する「抗pan methyl lysine抗体」で、ヒストンH3のメチル化が亢進していることを見出したものの、これまでに検討した中では、亢進しているメチル化部位を同定するには至っていない。亢進しているメチル化部位を定めてから、クロマチン免疫沈降法を行い、胎生期ストレス刺激により惹起される5-HT神経機能分子の発現とエピジェネティクス制御機構のダイレクトエビデンスの構築を目指す予定である。一方、mRNAの転写機構にのみに着目するのではなく、転写後修飾にも視野を広げて検討したところ、5-HT神経機能分子の転写後修飾を担うマイクロRNAであるmiR-16が胎生期ストレス刺激により発現亢進することを見出した。上記のクロマチン免疫沈降は平成28年度より開始する予定であったが、開始が開始が29年度にずれ込んだ。よって、当初予定していた研究内容に若干の遅れがあるが、予定以上の知見を得るに至ったため、研究全体としては概ね順調に進展していると考える。胎生期にストレス刺激を負荷されたマウスでは、成長後、不安感受性の亢進やストレス適応形成が障害されること、また、これらが脳内セロトニン神経機能の異常に起因する可能性を報告した。さらに、胎生期ストレス刺激により惹起される不安感受性の亢進が、幼少期に抑肝散を慢性投与することで改善することを見出している。しかし、その作用メカニズムは未だ不明である。本研究では、抑肝散の胎生期ストレス誘発不安感受性亢進に対する改善効果のメカニズムを、エピジェネティクスの視点から脳内セロトニン神経系に着目して明確にすることを目的としている。平成29年度では、まず、胎生期ストレス刺激により惹起されるストレス適応障害が、ヒストン修飾を介しているかを検証するための基礎実験を行い、ストレス非適応モデルマウスを作成する過程でヒストン脱アセチル化酵素阻害薬を投与することで、ストレス適応が促進されること、また、セロトニン合成酵素の発現亢進が誘導されることを見出した。さらに、平成28年度の研究成果により、胎生期ストレス刺激によりヒストン修飾に変化が誘導される可能性を見出したことから、胎生期ストレス刺激による不安惹起を抑肝散で抑制するモデルマウスを作成し直し、そのヒストン修飾を詳細に検討するためにヒストン抽出キットを用いてヒストン抽出を行い、網羅的ヒストン修飾解析を行った。その結果、様々なヒストン修飾の変化を見出すことに成功し、現在、Western blot法に従いその検証をしている。なお、本モデルマウスを作成する際にDNAメチル化解析をする予定であったが、期待通りのマウスが受胎せずに、サンプルを用意するに至らなかった。本実験は次年度に再度モデルマウスを作成し、実施する予定である。一方、胎生期ストレス刺激が惹起するストレス適応障害を抑肝散の幼少期慢性投与が改善するか検証したが、期待される結果を得るには至らなかった。平成28年度の研究成果により、胎生期ストレス刺激によりヒストン修飾に変化が誘導される可能性を見出したことから、胎生期ストレス刺激による不安惹起を抑肝散で抑制するモデルマウスを作成し直し、そのヒストン修飾を詳細に検討するためにヒストン抽出キットを用いてヒストン抽出を行い、網羅的ヒストン修飾解析を行った。
抗ＭＲＳＡ薬のローテーション暴露による黄色ブドウ球菌の薬剤耐性獲得の検討

○研究目的:黄色ブドウ球菌が抗MRSA薬の暴露に対し薬剤耐性を獲得する過程において、現在使用されている各薬剤の暴露タイミングや濃度、薬剤の暴露順が与える影響を検討する。○研究方法:抗MRSA薬の暴露順における薬剤耐性の獲得割合標準的な黄色ブドウ球菌株、MRSA株数種類に対し現在国内で発売されている抗MRSA薬であるバンコマイシン、テイコプラニン、アルベカシン、リネゾリド、ダプトマイシンをそれぞれ単剤で暴露、継代を重ね、各薬剤のMIC(最少発育阻止濃度)の比較を行う。○研究成果:標準の黄色ブドウ球菌株(ATC C 29213)と臨床において各薬剤に感受性はあるが比較的高MIC株を選択しE-testを用いて継代培養を行った。グリコペプチド系薬剤であるバンコマイシンは継代回数35回を超えてもMICが4μg/mLとなることはなかった。テイコプラニンも最終的にはMICが16μg/mLを超えることはなかったが、継代回数40回となった時点でMIC : 3μg/mLから10μg/mLに、5μg/mLから8μg/mLにMICの上昇した株の作成に成功した。リネゾリドはATCC株におけるMICの上昇は見られなかったが、継代10回目に元々のMIC : 1.5μg/mLの高い株が3株MIC : 6μg/mLへ耐性化した。ダプトマイシン、アルベカシンは20回以上の継代を行っても最終的にMICを上昇させた株を作成することができなかった。MICの上昇タイミングの他、リネゾリドにおけるE-testの結果、耐性化した株ははっきりとした阻止円の内側にコロニーではない薄い菌の発育が見られた。これはリネゾリドが静菌的作用を持った抗菌薬であり、阻止円の中の菌は活動性を失った菌である可能性が示唆された。ダプトマイシンにおいて耐性化株の作成はできなかったが、感受性を示す株の中で比較的高MICを持つ株はバンコマイシンのMICも1.5μg/mL以上と高いMICを持つことが分かった。これは近年報告されているダプトマイシンとバンコマイシンの交差耐性を示唆する所見であることが予想される。
低温液体カロリメータの高速読み出しの開発研究

ハドロンコライダー用カロリメータとして最有力候補の一つとして、液体アルゴンカロリメータがあげられている。液体アルゴンは、数々の利点を有する反面、その欠点として、クライオスタットの必要性によるハーメティシティ(気密性)の劣化とその応答速度の遅さがあげられる。この2点について開発を行った。1.カロリメータの基本設計カロリメータは全体の測定器の中で超伝導ソレノイド電磁石の外側、ミューオン測定器の内側に置かれるという境界条件で、ハーメティシティ(気密性)について徹底的な最適化を行うと共に、その建設手順、支持方法、組み込み手順、アクセスの方法などについて検討した。また、電磁およびハドロンカロリメータの各モジュールに、前置増幅器を直接取り付けた場合の冷却について検討し、実際に冷却試験を行って安全性を確かめた。2.速い読み出しのカロリメータのビームテスト速い読み出しの液体アルゴンカロリメータの建設とそのビームテストは、日米協力事業の一環として、BNL(ブルックヘヴン国立研究所)で行われた。建設されたカロリメータの大きさは、縦横1m×1mで奥行き1.7m(7.5interaction lengths)であり、パルス整形のピーキング時間は、50、100、および200nsの3種類を調べた。そして、ビーム運動量0.520GeV/cの電子とパイオンビームに当てて、そのエネルギー分解能、電子とパイオンとの応答の違イ(e/h比)、パイルアップ効果などについて調べた。以上の研究により、ハドロンコライダー用カロリメータとして十分な性能を持った液体アルゴンカロリメータを提案することが出来た。液体アルゴンへの混入物の影響については、当初は、上記のビームテストに間に合わせて、キセノン混入ビームデータも取得する予定であったが、残念ながら時期的に間に合わなかった。その後の研究の結果、液体アルゴンでは当初予測したほどの効果が無いことが判明した。1.ビ-ムテスト用液体アルゴンカロリメ-タの製作ビ-ムテスト用カロリメ-タの製作が完成に近づいている。このカロリメ-タの主な目的は、高速読み出しでe/h(電子のハドロンに対する波高値の比)を測定し、時定数、アブソ-バ-等を変えてどれだけこの値を1に近づけることが可能かを調べることである。ビ-ムテストは4月から行う予定である。2.プレアンプ等の設計・製作・性能評価低温液体カロリメ-タの高速読み出し用素子として期待されていたHEMT(High Electron Mobility Transistor)の性能評価を行った結果、残念ながら1/fノイズが大き過ぎる事が分かり、ディフォルトとして考えられていたJFET方式でプレアンプが製作された。インピ-ダンス変換用の磁気コア、トリガ-用のサムアンプ等も製作し、ビ-ムテスト用モジュ-ルに取り付けている現状である。3.デ-タ収集用システムの整備デ-タ収集用計算機としてDECワ-クステ-ション5000を購入し、その環境・ソフトの整備を始めたところである。またデ-タ収集用電子回路等も整備しつつある。4.冷却試験高速読み出しのためにはプレアンプを低温液体中に置くことが望ましい。その発熱をどの程度効率良く冷却出来るかの試験を行う準備が進んでいる。1.プレアンプの冷却法について想定されるプレアンプの発熱量(0.07W/cm^2)を考慮に入れた計算によると液体窒素による間接冷却で過冷却され、発泡までには十分マ-ジンがある筈である。

これを実際に液体アルゴン中に発熱体を置き、条件を変えて冷却試験を行い、十分完全であることを確認した。2.高速読み出し液体アルゴンカロリメ-タのビ-ムテスト昨年度完成した高速読み出しの液体アルゴンカロリメ-タモジュ-ルを米ブルックヘブン国立研究所(BNL)に於いてビ-ムテストを行った。エネルギ-0.520GeVの電子とパイ中間子のビ-ムを用いた。そのデ-タを解析した結果は次の通りである。(1)エネルギ-分解能(ピ-キング時間100ns)電子;(0.0+21.8/E^<1/2>)%;EはGeV単位でパイオン;(3.3+61.7/E^<1/2>)%(2)e/h因子(カロリメ-タの電磁成分と純ハドロン成分に対する応答の比)電子パイオンに対する応答の比のエネルギ-依存性を測定し、シャワ-中のπ°の割合を考慮に入れてe/h=1.23という値を得た。この値は高エネルギ-極限での分解能が3.3%である事を意味する。(3)パイルアップ効果ビ-ムレ-トとエネルギ-分解能の劣化の関係はCampbell理論で記述される事、SSC条件ではシミュレ-ションの結果と比較してパイルアップによる分解能の劣化は殆ど無視出来る事が示された。以上、高速読み出し及び鉛アブソ-バの液体アルゴンカロリメ-タは、ビ-ムテストの結果、エネルギ-分解能は十分で、パイルアップ効果も十分小さいことが分かり、本来の利点と併せてSSC用カロリメ-タの最有力候補の一つであることを実証することが出来た。
ジビニルモノマーのラジカル重合によるヘテロタクチックポリマーの合成方法の開発

ジビニルモノマーおよび、疑似ジビニルモノマーを用い、ビニル基の空間を溶液中、重合時に精密に制御しすることで、ラジカル重合で簡便かつグリーンに立体規則性の精密制御に成功した。メタクリル酸と、カテコールを用いた場合、両者を共有結合とした場合には、ヘテロタクチックポリマーが、水素結合とした場合には高シンジオタクチックポリマーが得られた。モノマー包接錯体の精密制御では、ヘテロタクチックポリマーが得られた。得られたポリマーは新規材料であった。本研究では、ジビニルモノマーのラジカル重合により立体規則性制御されたポリマー(ヘテロタクチックボリマー)の合成の設計指針を確立することを目的とし、以下点を明らかとした。アクリル酸、メタクリル酸、2ヒドロキシエチルメタクリレートを、オルト二官能性ベンゼンとエステル結合させ、鋳型とビニル基が様々な距離を有するジビニルモノマーを合成した。得られたモノマーのラジカル重合において、重合溶媒・モノマー濃度・重合温度を因子とし、可溶性直鎖高分子を合成する条件を検討した。さらに、得られた高分子を加水分解し、直鎖状高分子とし、生成物の立体規則性をNMRより検討した。この結果、極性溶媒中において、ゲル化が阻止されやすいこと、また、50°C以上では急速にアタクチックとなり、立体規則性制御能が失われることが明らかとなった。さらに、ε立体規則性はシンジオタクチックであることが明らかとなった。また、疑似ジビニルモノマーとして、アクリル酸またはメタクリル酸とカテコールを溶液中で混合し、疑似ジビニルモノマーの形成を温度および溶媒の極性度を因子とし、検討した。十分な水素結合を確認した系について重合をおこなった結果、極性溶媒中で高いシンジオタクチック性が発現した。NMR解析の結果、これは、カテコールのベンゼン環同士のπ-πスタッキングによるものであることが示唆され、低分子においても、重合時に芳香族環の高次は空間配置の可能性が示唆された。このことは、芳香族系モノマーでのヘテロククチックポリマー重合において、重要な知見となる。また、ルイス酸等の金属原子を含まない系においても、有機低分子の添加によりクリーンな系でラジカル重合により、立体規則性制御が可能となることを示した。本研究では、ビニル系モノマー2分子を鋳型に対し結合し、その空間位置を精密に制御し、ラジカル重合によりヘテロタクチックポリマーを簡便・高効率に合成する方法の開発を目的としている。H23年度は以下の3点について研究した。1:「共有結合型ジビニルモノマーの重合と解析」カテコールジメタクリレートの重合の速度論的解析より、ヘテロタクチックポリマー(mr〓95%)の合成にはビニル基の空間配置と運動性の制御が有効であることを見出した。ヘテロタクチックポリメタクリル酸メチルがTg約115°C、Huggins定数0.37であることを見出し、ヘテロタクチックポリマーが新規材料となることを明らかとした。2:包接錯体型(疑似)ジビニルモノマーの合成2-ビニルピリジン・4-ビニルピリジンをククルビット[n]ウリル(n=68)、および、ランダムメチル化シクロデキストリン類に種々の雰囲気下で包接体形成させ、その解析を行った。これよりヘテロタクチックポリマー合成に適した包接錯体を選定し、重合した。その結果、高ヘテロタクチック性(mr>80%)ポリ(4-ビニルピリジン)の合成に成功した。この方法は、ホストも簡便に除去されたことから、基礎科学的にも工業的にも有用である。3:イオン結合・水素結合型(疑似)ジビニルモノマーの重合カテコール、レゾルシノール等とアクリル酸・メタクリル酸の水素結合の条件を明らかとした。さらに、重合条件検討の結果、水素結合を保持したままの重合を可能とした。比誘電率が約40の溶媒中、35°Cの温和な条件での重合において、高シンジオタクチック(r diad=90%)ポリメタクリル酸の合成に成功した。ヘテロタクチックポリマーは得られなかったが、本方法は、従来の多段階からなるシンジオタクチックポリマーの合成と比較し、ポリメタクリル酸から直接合成が可能である点、用いる試薬の毒性が低く、安全性も高い点から、飛躍的にグリーンな合成方法であり、基礎科学的にも工業的にも重要な知見である。本研究では、ビニル系モノマー2分子を鋳型に対し結合し、その空間位置を精密に制御し、、ラジカル重合によりヘテロタクチックポリマーを簡便・高効率に合成する方法の開発を目的としている。H24年度は以下の3点について研究した。1:「包接錯体型(疑似)ジビニルモノマーの応用」H23年度にビニルピリジン/シクロデキストリン包接錯体を用いることでヘテロタクチックポリマーの合成が可能となったことを受け、包接錯体型ジビニルモノマー類のヘテロタクチックポリマー合成への汎用性を検討した。

スチレン、p-ビニルフェノールを用い、β-および、γ-シクロデキストリンに種々の雰囲気下で包接体形成させ、その解析を行った。これより、ヘテロタクチックポリマー合成に適したと考えられる包接錯体を選定し、重合した。ビニルピリジン系とは異なり、ヘテロタクチックポリマーは得られなかったが、包接錯体型ビニルモノマーの重合挙動より、包接錯体について基礎科学的に重要な知見を得ることができた。2:「共有結合型時ビニルモノマーの重合と解析」フタル酸とメタクリレート、メタクリルアミド類の種々のモノマーを合成し、重合した。固定位置となるフタル酸からのビニル基の距離と運動性を因子とし、立体規則性の制御について検討し、水素結合を有するアミド基、およに、カルボニル基の双極子相互作用が立体規則性制御を低減することを見出した。3:「イオン・水素結合型疑似ジビニルモノマーの重合」H23年度に見出したメタクリル酸とカテコールのブレンドにおける重合制御の詳細を検討し、モノマーとカテコールの水素結合性よりもポリマーとカテコールの水素結合性が低く、重合後はカテコールが溶液中に外れることより、カテコールを触媒的に立体規則性制御に用いることができることを明らかにした。1:ポリメタクリル酸エステルに加え、新たにポリ(4-ビニルピリジン)でも高ヘテロタクチックポリマーの合成に成功した。合成方法のアプローチが異なる方法でも合成が可能となることを明らかとした。2:ヘテロタクチックポリメタクリル酸メチルの物性解析より、ヘテロタクチックポリマーが新たな素材となりうることを明らかとした。24年度が最終年度であるため、記入しない。1:包接錯体型モノマーの重合解析H23年度に合成に成功したヘテロタクチックポリビニルピリジンの知見をもとに、溶媒のイオン強度、極性を因子として、ヘテロタクチックポリマーの合成メカニズムの解明を行う。他のスチレン系モノマーへの汎用性についても検討する。2:イオン結合・水素結合型疑似ジビニルモノマーの重合水素結合の対象として新たにジアルコール類を用い、また、イオン結合性モノマーとして適性な分子構造を有するモノマーを作成し、重合し、立体規則性制御メカニズムと分子構造を関係を解明する。以上得られた知見をもとに、汎用化のメカニズムを確立する。
スプリント能力向上を目指した低酸素トレーニングのプロトコールの開発と効果の検証

本研究の目的は、低酸素環境下における間欠的運動時の代謝特性を明らかにすることによって、エネルギー供給能力の向上に至適なトレーニング条件を見出し、そのトレーニング効果を検証することであった。その結果、短時間高強度間欠的運動の場合、有酸素性エネルギー供給系の刺激は常酸素環境の方が、また、無酸素性エネルギー供給機構への刺激は低酸素環境の方が大きくなることが明らかとなった。そこで、シビアな低酸素環境下において高強度間欠的運動トレーニングを実施したところ、最大酸素借、最大推進パワー、それにともなうスプリント運動パフォーマンスの大きな向上が得られた。【目的】本年度の目的は、常酸素および低酸素環境下において高強度持続的・間欠的運動時のエネルギー供給動態を定量し、エネルギー供給能力向上に効果的な条件を見出すことであった。【方法】被検者は、よく鍛錬された体育学専攻の男子大学生とし、常酸素環境、海抜2500m相当の低酸素環境下において、30秒程度で疲労困憊に至る持続的運動と、同一運動強度で10秒の休息を挟みながら10秒の運動を疲労困憊まで繰り返す高強度間欠的運動を行った。各運動時各運動における総酸素摂取量、総酸素借、休息時の過剰酸素摂取量、真の総酸素借を定量した。【結果】運動持続時間については、持続的運動、間欠的運動ともに、環境間で有意な差は認められなかった。また、間欠的運動では概ね56セット目で疲労困憊に達し、総酸素需要量の平均値は、持続的運動と比較して1.7倍ほど高かった。運動時間が長かったことから、運動時の総酸素摂取量も間欠的運動の方が有意に高かったが、低酸素環境における値は、常酸素環境におけるそれより有意に低く、その低下率はほぼ最大酸素摂取量のそれと同程度であった。尚、間欠的運動終了直前の酸素摂取量は、どちらの環境においても最大酸素摂取量レベルに達していた。運動時の総酸素借から休息時過剰酸素摂取量を引いた間欠的運動時の真の酸素借は、両環境ともに持続的運動時の総酸素借より有意に高く、また低酸素環境の値は常酸素環境のそれより有意に高かった。低酸素環境における真の酸素借は、ほぼ最大酸素借と同程度であった。【結論】30秒程度で疲労困憊に至る強度で10秒の運動を10秒の休息を挟んで反復する間欠的運動は、持続的運動よりもより高い刺激をエネルギー供給系に与えることができ、有酸素性エネルギー供給機構には常酸素環境が、一方、無酸素性エネルギー供給機構には、低酸素環境の方がより高い刺激を与え得ることが明らかとなった。常酸素環境と低酸素環境において、新たに考案したスプリントトレーニングプロトコールに対する代謝特性を定量し、常酸素環境、低酸素環境が、有酸素性・無酸素性両エネルギー供給動態にもたらす影響について明らかにすることできたことから、計画通り順調に進展していると判断した。【目的】本年度は、先行研究によって有酸素性、無酸素性エネルギー供給系に高い刺激を与えることが認められた高強度間欠的運動プロトコールを用い、常酸素環境、低酸素環境におけるトレーニングが、エネルギー供給能力向上およびパフォーマンス向上に及ぼす影響について検討することを目的とした。【方法】被検者はよく鍛錬された競泳選手14名とし、常酸素環境(常酸素群:6名)、海抜4000m相当の低酸素環境(低酸素群:8名)でトレーニングを行う2群に分けた。トレーニングは、10秒程度で疲労困憊に至る泳速において、5秒の運動を10秒の休息を挟みながら5回繰り返す高強度間欠的運動とし、1日2回、週5回の頻度で、4週間、流水プールで実施した。トレーニング前後に、最大酸素摂取量、最大酸素借、最大推進パワー、泳速ー抵抗関係、50m泳記録を測定し、効果を評価した。【結果】トレーニング後、最大酸素摂取量は常酸素群においてのみ有意に増加した。一方、最大酸素借は両群ともに有意に増加したが、その増加量は、低酸素群において有意に大きい値であった。さらに、最大推進パワーに関しては、低酸素群においてのみ有意な増加が認められた。泳速ー抵抗関係式より得られた抵抗係数および抵抗指数には、両群ともにトレーニング前後で有意な変化は認められられず、抵抗に関する影響は認められなかった。50m泳記録は、常酸素群で6人中5名が、低酸素群では8名中全員が向上し、その記録の向上は統計上有意であった。【結論】本研究で用いた高強度間欠的運動トレーニングは、常酸素環境、低酸素環境のどちらでもエネルギー供給能力、スプリント泳パフォーマンスの向上に有効であるが、低酸素環境下で実施すると、より無酸素性エネルギー供給能力、最大パワーの向上に効果的であり、結果的に短距離泳パフォーマンスの改善に有効であることが明らかとなった。

28年度は、27年度の結果、無酸素性エネルギー供給能力の向上により効果的と推察された海抜2500m相当の低酸素環境下において、スプリントトレーニングの効果を検証する予定である。同時に、常酸素環境におけるトレーニング結果とも比較し、どちらの環境がより効果的であるか,環境条件間の検証も行う。コーチ学27年度については、実験はほぼ計画通りに進行できた。ただし、消耗品が若干見積もりよりも安く購入できたことから、最終的に残額が生じてしまったが、少額であったため、次年度の実験に回すこととした。28年度の実験計画ではトレーニング実験を行う予定であり、測定項目を若干増やす予定にしている。そのための消耗品等に当てる予定である。
心理的な因子を利用したマルチドメインのコストマップ生成方法の提案

本研究期間において,コストマップの作成の手順化について注力をした.まず,マルチドメインの環境認識をするにあたり,環境認識をする母体となるテストベッドローバと環境認識用の計測システムを準備し,フィールド試験を通じて移動と共に多くの情報取得が行えることを確認した.結果として,順方向に重ね合わせが可能な要素データの作成ができるようになったが,空間ならびに時間の同時性,コストマップ製作者の任意性を組み入れることで,マルチドメインのコストマップを製作することはさらなる検討課題と認識された.本研究期間において,コストマップの作成の手順化について注力をした.まず,マルチドメインの環境認識をするにあたり,環境認識をする母体となるテストベッドローバと環境認識用の計測システムを準備し,フィールド試験を通じて移動と共に多くの情報取得が行えることを確認した.結果として,順方向に重ね合わせが可能な要素データの作成ができるようになったが,空間ならびに時間の同時性,コストマップ製作者の任意性を組み入れることで,マルチドメインのコストマップを製作することはさらなる検討課題と認識された.今年度は,マルチドメインの環境認識をするにあたり,環境認識をする母体となるテストベッドローバの製作と環境認識用のカメラやレーザ距離計が搭載可能なジンバルならびにマストを作成した.そして,これらを用いてフィールド上で姿勢,移動情報の取得と共に多くの画像取得を行った.高感度のカメラを搭載し,屋外の太陽光下での良好な画像取得,特に影内や高照度域での観測が良好にできることを確認した.しかしながら,洞窟内での計測を実施したところ,低照度環境であることに起因した画像ノイズが大量に発生し,認識に不具合が生じることもわかった.一方で,レーザ測距計による取得画像と比較したところレーザ距離計による計測結果は洞窟内では良好であることが確認できた.これらの知見より高感度カメラとレーザ距離計を同時搭載した,幾何情報を確実かつロバストに計測できるシステムの構成案を得ることができた.また,太陽センサを利用して太陽の方向を測定することで,ローバーテストベッドを利用した長距離走行試験結果で,太陽位置の推移を観測することができた.ここで大量のデータを取得したため,今後は,ソフトウェア処理,その改良が主な課題となると考えらえる.また,モアレ干渉縞を利用した力の可視化研究に関して調査し,カメラにより力を計測できることがわかった.来年度以降,これらの幾何情報,外環境情報と力の計測情報を統合し,経路計画に用いることを目指す.さらに,他の観測センサ例えばサーモイメージャーの情報などを統合して,コストマップをさらに複合的に評価することも目指す.今年度は,マルチドメインのコストマップを製作するにあたり,テストベッドローバを用いてフィールド上で,走行中の画像カメラによる幾何情報,力センサによる接地力情報,電源系による電力情報の同時取得を行い,それに基づいてコストマップを作成して,経路計画の検討を行うこと目標とした.また,移動機構の新しいけん引力推定モデル式を構築し,コストマップの任意の点における走行のしやすさを順方向に導出できるようにし,さらに,フィールドの植生を除去した詳細な地図を入手し,実環境におけるコストマップ作りの準備を整えた.しかしながら,フィールド上でテストベッドが正常に動作せず,地図作成に必要なデータを取得することができなかった.ただし,地形傾斜毎にかかる走行電力を計測し,近似式で置き換えることができるようになった.結果として,順方向に重ね合わせが可能な要素データの作成ができるようになり,さらに空間ならびに時間の同時性,コストマップ製作者の任意性を組み入れることで,マルチドメインのコストマップを製作できることとなった.制御工学今年度,複数のドメインの異なる環境認識をする準備を整えることができた.これ以降はその重ね合わせ方法の成熟度を向上させることが重要となるが,今年度に十分なフィールドデータが取得できたため,次年度はソフト処理による検討に集中することができると考えられる.来年度以降,走行時の幾何情報,外環境情報と力の計測情報を統合し,経路計画をするためのソフトウェア作成に挑む.ソフトウェアでは,複数の情報に対する重みづけとそれらの重ね合わせに加えて,心理的な特徴である個性(結果として係数)の違いにより,どのような経路の違いが現れるかを確認し,その効果を評価する.また,ハードウェアとして他の観測センサ例えばサーモイメージャーの情報などを統合して,コストマップを複合的に評価することも検討し,さらに,複合的な情報を加味した経路計画をオンボード処理できるようにFPGAをコアとした画像処理系を搭載することにも試みる.H25年度内に購入が必要なものがなかったため,H26年度の研究に有効利用するために繰り越しを実施した.H26年度の予算と合算して,消耗品の購入に充当する.
手術中の迅速な腫瘍診断のための分子標的センサーシステムの開発

手術中に腫瘍周辺の各種生化学マーカーを迅速に検出するためのセンサーシステムの開発を行った。具体的には,血漿中の標的タンパク質および低分子マーカーのひとつであるグルコース検出用プローブ型SPRセンサーを開発した。また,センサーシステムの空間的位置の画像診断データとの正確な重ね合わせが可能であることが示唆された。腫瘍周辺の酸化ストレスの指標となる8-ヒドロキシー2'-デオキシグアノシン(8-OHdG)に結合する分子標的DNAリガンドの探索を行った。その結果,8-OHdGと特異的に結合する26塩基の共通配列が見出され,8-OHdGに対する解離定数が約100μMであることが分かった。この共通配列をSPRセンサープローブと組み合わせることにより,腫瘍周辺の酸化ストレスの評価が可能と考えられる。腫瘍マーカー検出のモデルとして,プローブ型SPRセンサーを用いて,血漿中のIgGの検出を行なった。ブロッキング方法の検討を行なった結果,フィブリノーゲンでセンサー表面をブロッキングすることで,最も非特異的な吸着を抑制できることがわかった。このブロキング方法を用いた場合の血漿中IgGの測定の検出下限は100μg/ml程度であった。低分子マーカー用センサーの開発として腫瘍周辺のグルコースを検出するSPRセンサーの開発を行った。今年度は,グルコース酸化酵素(GOD)とトリンダーズ試薬を組み合わせたグルコースの検出について,従来のペルオキシダーゼを加える場合と加えない場合の反応系を比較した。その結果,ペルオキシダーゼを加えない場合においてもグルコース検出の可能性があり,反応系の簡略化が期待できることがわかった。前年度までに開発したプローブ型SPRセンサーを用いて血漿中のタンパク質を測定するためのブロッキング方法の検討を行った。具体的にはポリエチレングリコールを含む自己組織化単分子層膜(SAM)を用いてブロッキングを行った。この結果、ポリエチレングリコールを含むSAMのブロッキングの効果は、従来のBSAなどを用いる方法よりも優れていることがわかった。酵素反応を用いたグルコースなどの低分子マーカー用センサーの開発では、グルコース酸化酵素(GOD)とトリンダーズ試薬を組み合わせたグルコースの検出系において、血清中のグルコースが検出できる可能性を示した。磁気共鳴イメージング装置により手術中に得られる画像のゆがみが原因となる重畳表示上の誤差を特定するために、ファントムを新たに製作した。蓋のない立方体形状の箱を光造形により作製し、画像と空間座標の位置あわせ作業を正確にできるようにした。実験の結果、マーカー板は術頭の横に置くことにより、手術の妨げにならずに、誤差範囲が0.92.7mmとなることがわかった。1.分子標的ペプチドを用いたマーカータンパク質検出用SPRセンサーの開発腫瘍マーカー検出のモデルとして、プローブ型SPRセンサーを用いて血漿中のγGTPの検出を行った。また、分子量の異なるポリエチレングリコールを含む自己組織化単分子膜(SAM)試薬を用い、血漿中のタンパク質測定におけるブロッキングの効果を評価した。この結果、分子量が大きいポリエチレングリコール分子を含むSAM試薬を用いた場合ブロッキングの効果が高いことが分かった。2.酵素反応を用いたグルコースなどの低分子マーカー用センサーの開発これまでグルコース酸化酵素(GOD)とトリンダーズ試薬を組み合わせたグルコースの検出系において、血清中のグルコース検出の検討を続けてきた。最終的に、血清中の非特異吸着の影響を抑えた血清中グルコースの定量に成功した。3.センサーの位置計測と画像情報への重畳表示システムの開発センサーシステムの空間内位置を、手術中に撮影される画像と重ね合わせて表示できるように、目印となるマーカーを画像から自動的に抽出する方法を検討した。過去の臨床データを対象に、医師が画像を目で見て、手で選択したマーカー重心座標と制作したソフトウェアにより計算して求めたマーカー重心座標は、0.1mm程度しかずれなかった。
高校生が望む将来の妊娠・出産・家族形成の実現に向けた性教育ガイドの考案

若者の将来の妊娠・出産・家族形成に関するライフプランニングとその実現を視野に入れた性教育ガイドの作成に向け、以下のことを実施した。小中学校に勤務する現職養護教諭5名を対象に、約2時間のグループインタビューを行った。広義には子どもたちの将来の妊娠・出産・家族形成を視野に入れた性に関する指導、狭義には妊孕性に関する知識教育として、現在実施している指導および実施可能な内容や単元を尋ねた。口述内容はICレコーダーに録音し、逐語録を作成した後、質的に分析した。分析の結果、保健などの教科における単元として、小4の体の発育・発達、中1の生殖に関わる機能の成熟、中2の喫煙・飲酒・薬物乱用と健康、中3の感染症予防が、特別活動などによる指導として、小学校の生命誕生の授業、お泊り学習前の月経指導、中学校での修学旅行前の月経指導、性と進路、性感染症の講話、性教育講話等が挙げられた。本結果を受け、今後は高等学校に勤務する養護教諭等にグループインタビューを実施する予定である。本研究に先立って実施した若者の妊孕性の知識に関する調査結果を、欧州生殖医学会、日本学校保健学会、日本健康相談活動学会で公表した。また、高校生を対象とした将来の妊娠・出産・家族形成の実現に向けた性教育を実施し、看護職者を対象とした性教育を担う外部講師のための研修会を開催、保健行政担当者向けの講話等行った。その他、当該テーマに関連した行政の会議や調査に協力し、地方新聞や企業への情報提供を行った。当初の予定通り、現職教諭を対象に、将来の妊娠・出産・家族形成に関するライフプランニングとその実現を視野に入れたインタビュー調査を実施できた。当該インタビュー調査は、大学4年生の卒業研究としても取り扱い、将来養護教諭になる大学生への教育的意義を持たせることができた。また、当該インタビュー調査で明らかになったことを踏まえ、中学校養護教諭による妊孕性教育の実践に繋がった。本結果を踏まえて、高校生が将来望むときに妊娠・出産・家族形成できるためのライフプランニングに必要と思われる情報提供ができるよう、県下の高校生を対象に性教育講演会を実施し啓発活動を行った。また、性教育の外部講師となりうる看護職者を対象とした性教育研修会の講師を務め、当該実践は日本健康相談活動学会において報告した。また、行政機関との連携として、県下の母子保健事業において助言者として助言を行い、妊孕性に関する講義を行った。国の少子化対策関連事業における国民の妊娠出産等に関する意識調査の実施にも携わった。その他、一般企業が若者向けに発行する妊娠・出産・妊孕性等の情報提供パンフレット作成に当たって情報提供を行った。本研究に先立ち実施した若者(将来教諭を目指す大学生)の妊娠・不妊・妊孕性に関する知識調査の結果については、Euaropean society of human and reproduction and embryo(欧州生殖医学会)および日本学校保健学会にて発表した。これらのことから、本研究の進捗状況として、概ね順調に経過していると評価する。今後は、高校生の将来の妊娠・出産・家族形成に関するライフプランニングと実現を視野に入れた性教育について、現職の高校養護教諭の経験と意識の実態を質的に明らかにする。方法としては、グループインタビューを行う予定である。また、今年度と同様に、教育的意義の観点からも実施する。これまでの研究結果を、国内外の学会(学術集会)で発表し、学術論文としても発表していく予定である。

また、性教育の外部講師となりうる看護職者を対象とした性教育研修会の講師を務め、当該実践は日本健康相談活動学会において報告した。また、行政機関との連携として、県下の母子保健事業において助言者として助言を行い、妊孕性に関する講義を行った。国の少子化対策関連事業における国民の妊娠出産等に関する意識調査の実施にも携わった。その他、一般企業が若者向けに発行する妊娠・出産・妊孕性等の情報提供パンフレット作成に当たって情報提供を行った。本研究に先立ち実施した若者(将来教諭を目指す大学生)の妊娠・不妊・妊孕性に関する知識調査の結果については、Euaropean society of human and reproduction and embryo(欧州生殖医学会)および日本学校保健学会にて発表した。これらのことから、本研究の進捗状況として、概ね順調に経過していると評価する。今後は、高校生の将来の妊娠・出産・家族形成に関するライフプランニングと実現を視野に入れた性教育について、現職の高校養護教諭の経験と意識の実態を質的に明らかにする。方法としては、グループインタビューを行う予定である。また、今年度と同様に、教育的意義の観点からも実施する。これまでの研究結果を、国内外の学会(学術集会)で発表し、学術論文としても発表していく予定である。当該年度の研究はおおむね順調に進捗したが、研究支援員をほとんど必要とせず進めることができ、人件費がかからなかった。このことが、次年度使用額が生じた大きな理由と考える。次年度は、研究支援員を早期の段階から効果的に活用できるよう、計画的に進める。しかし、支援員が必要でないと判断された場合は、他の必要経費に活用していく。
ヒトiPS由来膵β細胞シートを用いた1型糖尿病治療法の開発

インスリン依存糖尿病の根本治療として、近年多能性幹細胞からのβ細胞の再生医療が注目されている。本学では、独自の細胞シート技術により細胞のみから成る組織の形成と移植によって再生医療を実現し、また近年独自の大量培養技術によりヒトiPS細胞由来膵β細胞の量産化も可能となっている。世界的には膵β細胞のみを移植する手法が多用されているが、膵臓の成熟化には組織内間質細胞の存在が不可欠であり、本研究では分化誘導後の膵β細胞を間葉系幹細胞等の間質細胞上で培養した細胞シートを作製し、機能的なiPS細胞由来膵β細胞シート移植方法の確立を目指す。
ヘリコバクター属菌感染によるTLR9を介した肝内胆管癌発癌機構の解明

【背景・目的】胆道癌は予後不良疾患であり、肝内結石症や膵胆管合流異常はリスク因子として知られている。Helicobacter属菌(H.bilis)は、ヒトでは菌の同定はなされておらずDNA検出のみにとどまっているが、その疫学的検討から胆道発癌との関連が示唆されている。しかし、H.bilisと胆道発癌関連機序の基礎的検討は行われていない。今回H.bilisと胆道発癌の機序を解明すべく下記検討を行った。【方法】購入したヒト不死化胆管上皮細胞(MMNK-1)にH.bilisを各条件で共培養、細胞由来の炎症性サイトカインや活性酸素種、細胞増殖活性をそれぞれELISA法、蛍光法、WST-1 assayにて検出、非共培養群と比較検討した。【結果】非共培養群と比較し上清中のTNF-α分泌に有意差はなかったが、IL-6、IL-8濃度は共培養後6時間(IL-6;23.4±9.0 vs 95.7±58.4 pg/ml、IL-8;111.8±61.5 vs 302.3±129.1 pg/ml, p<0.05)、24時間(IL-6;24.3±12.2 vs 271.1±286.4 pg/ml、IL-8;167.6±78.7 vs 1085.1±1047.1 pg/ml, p<0.05)で有意に高値、共培養24時間での活性酸素種生成は1:1.17(p=0.05)と有意に高値、共培養4時間後の細胞増殖活性は1:1.05(p<0.05)と有意に亢進していた。【まとめ】MMNK-1とH.bilisの短時間共培養でも、細胞を悪性化や侵襲性へと変換しうるIL-6やIL-8、活性酸素種の分泌増加を認めた。今後、長時間共培養による慢性暴露での検討や、それによる細胞DNAへの影響を明らかにする必要がある。ヘリコバクタービリスDNAとの接触実験を適時行っているが、望むべくの結果がなかなか得られず、まずは胆管細胞とヘリコバクタービリス菌体との接触実験とし、上記結果を得ている。1:現状では短期間での直接菌体接触実験であるので、発癌までの影響を考慮すると、長時間共培養による慢性暴露での検討が必要と考える。2:ヘリコバクタービリスDNAによる胆管細胞との接触実験は継続して行う。3:現状使用している胆管細胞はあくまで胆管不死化細胞であるので、今後はrodentからの胆管上皮を用いての検討も計画している。ヒト不死化胆管上皮細胞い[MNMK-1]を用いてH. bilisとの共培養、解析を順次施行した。共培養時間は0、6、24時間とし、各種サイトカインを測定した。共培養後のIL-6、IL-8は共培養後6、8時間で各々MMNK-1単独培養と比較し有意な上昇を認めた。一方、TNFαは6、24時間後ともに全く変化を認めなかった。続いて、H.bilisの先述の検討と同量の菌体および各々10倍/30倍の菌体からDNAを抽出、MNMK-1とDNAのみの共培養を施行し、菌体と同様に、0,6,24時間後に培養上清のサイトカインを測定した。結果は、IL-6, IL-8ではともに、すべての群(1倍/10倍/30倍)にてサイトカイン値は上昇しているものの、DNA濃度毎の差異は現時点では認めていない。TNFαにおいては、各濃度の共培養後も一定の傾向を示していない。今後、TNF-αに関して短時間共培養での測定、サイトカインカスケード上流として、NFκB測定、共培養後の細胞増殖能検討(WST-1 assay)、活性酸素濃度とIL-8との関係等をvitroでは検討するとともに、vivo実験も並行して行う。H.bilisの微小好気培養に時間を要したが、現状は進捗可能なまでに増殖可能となった。

【結果】非共培養群と比較し上清中のTNF-α分泌に有意差はなかったが、IL-6、IL-8濃度は共培養後6時間(IL-6;23.4±9.0 vs 95.7±58.4 pg/ml、IL-8;111.8±61.5 vs 302.3±129.1 pg/ml, p<0.05)、24時間(IL-6;24.3±12.2 vs 271.1±286.4 pg/ml、IL-8;167.6±78.7 vs 1085.1±1047.1 pg/ml, p<0.05)で有意に高値、共培養24時間での活性酸素種生成は1:1.17(p=0.05)と有意に高値、共培養4時間後の細胞増殖活性は1:1.05(p<0.05)と有意に亢進していた。【まとめ】MMNK-1とH.bilisの短時間共培養でも、細胞を悪性化や侵襲性へと変換しうるIL-6やIL-8、活性酸素種の分泌増加を認めた。今後、長時間共培養による慢性暴露での検討や、それによる細胞DNAへの影響を明らかにする必要がある。ヘリコバクタービリスDNAとの接触実験を適時行っているが、望むべくの結果がなかなか得られず、まずは胆管細胞とヘリコバクタービリス菌体との接触実験とし、上記結果を得ている。NFKB、活性酸素の測定を行いサイトカイン上昇との関連を確かめる。1:現状では短期間での直接菌体接触実験であるので、発癌までの影響を考慮すると、長時間共培養による慢性暴露での検討が必要と考える。2:ヘリコバクタービリスDNAによる胆管細胞との接触実験は継続して行う。3:現状使用している胆管細胞はあくまで胆管不死化細胞であるので、今後はrodentからの胆管上皮を用いての検討も計画している。本年度の計画は順調に概ね進行しているが、本年度と来年度で継続しているH.bilisの微小好気培養やNFKB、活性酸素の測定に必要な試薬等を購入する予定であるため、本年度余剰分を次年度に移行させることとした。ヘリコバクターDNAとの接触実験の結果を踏まえて動物モデルでの実験に移行する予定であるが、若干の遅延を来しており、次年度使用額が生じた。よって次年度では動物購入等にて上記を行う予定である。
燃焼現象の量子分子動力学的手法の研究

本反応化学の分野においては、化学反応を分子の電子上体の変化として量子論を用いてab initio的に直接数値計算できるようになってきているが、流れや拡散を伴う実際の燃焼現象に適用できるまでには至っていない。燃焼現象の解析のためには化学反応、熱・物質移動等個々の現象の十分な把握とこれらの課程が同じ精度で定量化されている必要がある。このためには、熱・物質移動過程を分子動力学的に、化学反応過程を量子力学的に取り扱う手法が最適である。研究では、化学反応過程を量子力学的に調べるアルゴリズムの確立を目的として、NOの生成に重要な反応CH+N_2=HCN+Nを対象とした。ab initioに計算できるプログラムシステムとしてはGaussian92を用いた。Gaussian92には、種々のレベルの基底電子状態の近似、基底関数が含まれており、高精度の結果を求める基底電子状態の近似・基底関数を用いると計算時間が長くなる。したがって、精度・計算時間をも考慮して、対象とする系に相応しい選択をする必要がある。本年度は基底電子状態の近似・基底関数の精度を調べるために、基底電子状態の近似としては、Hartree-Fock近似とMoller-Plesset近似を、基底関数としてはGauss型関数3-21G,6-31Gについて計算し、反応によって発生する熱量を比較した。Hatree-Fock近似では、基底関数を3-21G、6-21Gと精度を上げていくにつれて、23.06kJ/mol、19.43kJ/molと発生する熱量は低下し、Moller-Plesset近似でも基底関数を3-21G、6-31Gと上げていくにつれて、発生する熱量は14.60kJ/mol、10.83kJ/molと低下するが、未だ、収斂値は得られておらず、より高精度の基底電子状態の近似・基底関数を用いる必要のあることが明らかになった。
配偶干渉による外来種の侵入拡大の説明

特定の外来種が、なぜ近縁在来種を急速に駆逐するのかはほとんど分かっていない。本研究では、外来種による花粉干渉がその主因であるという仮説の検証を行った。これまでの研究で、西日本の在来タンポポであるカンサイタンポポはセイヨウタンポポの花粉干渉を受けることを明らかにした。しかし、同じく在来のトウカイタンポポはむしろセイヨウタンポポに優占する。本年度の研究の結果、トウカイタンポポは花粉干渉を受けないことが明らかとなった。その直接の理由を探るために、さらに虫頭での花粉管の伸長について共同研究者の協力を得て調べた。その結果、セイヨウタンポポの花粉がめしべに付着すると、カンサイタンポポでは花粉管が伸長し胚に達するが、トウカイタンポポでは伸長が途中で止まることが観察された。さらに、カンサイタンポポに花粉干渉しない在来のシロバナタンポポでも同様に花粉管の伸長が止まることが分かった。ただし、花粉親の正確な同定は技術上の限界のためできなかった。これに加えて、資源競争と花粉干渉の効果を組み込んだシミレーションモデルを構築し、種間競争の結果の予測を行った。その結果、現実に観察される急速な駆逐は、花粉干渉なしにはほとんど生じないことが分かった。日本列島に分布する他のタンポポ(シナノタンポポ、エゾタンポポなど)についても野外調査を行い、セイヨウタンポポから花粉干渉を受けることが示唆された。しかし、その一方で、カンサイタンポポの中にはセイヨウタンポポを圧倒する個体群もあり、花粉干渉に対する感受性には大きな変異がある可能性も出てきた。以上の結果は、外来在来を問わず、タンポポにおける種間競争の結果が、花粉干渉によって簡単に説明できる可能性を強く示唆する。前年に引き続き花粉干渉の普遍性について検証した。これまでの研究で、在来のカンサイタンポポに対して外来のセイヨウタンポポの花粉が干渉し、結実率を低下させることはすでに分かっていた。これにより、なぜ近畿地方においてセイヨウタンポポがカンサイタンポポを急速に駆逐するかは明らかとなった。しかし、同じく在来のトウカイタンポポは、滋賀県中部以東から東海地方にかけて広く分布し、市街地においても外来のセイヨウタンポポをむしろ圧倒している。この理由について、セイヨウタンポポの花粉はトウカイタンポポに花粉干渉しないという仮説を立てて検証した。まず、野外調査によりセイヨウタンポポが近くに存在するとトウカイタンポポの結実率が低下するかどうかについて調べた。その結果、セイヨウタンポポがごく近傍に存在しても、トウカイタンポポの結実率の低下は起らないことが明らかとなった。さらに人工授粉実験により、その因果関係を調べた。その結果、予測通りセイヨウタンポポの花粉は在来のトウカイタンポポの結実率にはほとんど影響しないことが明らかとなった。以上の結果は、外来タンポポによる在来タンポポの結実率の低下は、花粉干渉によって引き起こされるが、花粉制限によってはほとんど引き起こされていないことを示し、花粉干渉の重要性をさらに確認する結果となった。エゾタンポポについては、遠隔地の調査であり分布状況のデータを得たにとどまった。ホトケノザとヒメオドリコソウ間では、花粉の干渉は結実率に影響しておらす、ホトケノザが自家受粉でも結実することが明らかとなった。前年に引き続き、配偶干渉の普遍性を検証した。セイヨウタンポポの花粉が在来のカンサイタンポポに対して干渉し、結実率を低下させることはすでに分かっていたが、在来のトウカイタンポポの結実率にはほとんど影響しないことが明らかとなった。センダングサ類(センダングサ、アメリカセンダイグサ、コセンダングサ)では、予想通り在来のセンダングサが外来の2種から負の花粉干渉を受けることが明らかになった。しかし同時に、従来コセンダングサとして扱われてきた種の中に、比較的大きな白い花弁を持つ型がさまざまな程度に混在することが明らかになった。これはおそらく、シロバナセンダングサからの浸透交雑の影響と推察される。さらに、2つの系、イヌノフグリとオオイヌノフグリ、およびゲンノショウコとミツバフウロの間に花粉干渉が存在することが明らかとなった。以上の結果から、ホトケノザとヒメオドリコソウの系を除くすべての系で、花粉干渉に強い種と弱い種があることが分かった。カンサイタンポポとセイヨウタンポポの種間競争については、資源競争と繁殖干渉の両方を組み込んだ、2次元格子モデルを作成した。その結果、花粉干渉は、競争排除の速度を著しく早めることが分かり、野外における両種の急激な置き換わりをうまく説明できた。

本年度の研究の結果、トウカイタンポポは花粉干渉を受けないことが明らかとなった。その直接の理由を探るために、さらに虫頭での花粉管の伸長について共同研究者の協力を得て調べた。その結果、セイヨウタンポポの花粉がめしべに付着すると、カンサイタンポポでは花粉管が伸長し胚に達するが、トウカイタンポポでは伸長が途中で止まることが観察された。さらに、カンサイタンポポに花粉干渉しない在来のシロバナタンポポでも同様に花粉管の伸長が止まることが分かった。ただし、花粉親の正確な同定は技術上の限界のためできなかった。これに加えて、資源競争と花粉干渉の効果を組み込んだシミレーションモデルを構築し、種間競争の結果の予測を行った。その結果、現実に観察される急速な駆逐は、花粉干渉なしにはほとんど生じないことが分かった。日本列島に分布する他のタンポポ(シナノタンポポ、エゾタンポポなど)についても野外調査を行い、セイヨウタンポポから花粉干渉を受けることが示唆された。しかし、その一方で、カンサイタンポポの中にはセイヨウタンポポを圧倒する個体群もあり、花粉干渉に対する感受性には大きな変異がある可能性も出てきた。以上の結果は、外来在来を問わず、タンポポにおける種間競争の結果が、花粉干渉によって簡単に説明できる可能性を強く示唆する。