hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水面分子科学の開拓：深紫外共焦点レーザー分光顕微鏡の開発と半水和クラスターの観測

深紫外励起・紫外可視蛍光スペクトルの偏光面選択的な観測が可能な共焦点レーザー分光顕微鏡を開発する。水面に吸着した極微量(被覆率10のマイナス6乗)の小分子量(<200)芳香族化合物を主要なターゲットとして、水面上でのクラスター形成が一般的であることを実験的に検証しつつ、クラスターの動的挙動を解析する。装置開発の目標として、最も単純な芳香族化合物であるベンゼンとその誘導体を、水面に吸着した状態で単一分子検出レベルの感度で観測対象とできることを目指す。主な観測対象は多環芳香化合物とする。測定対象化学種の官能基にもよるが、これらの化学種が水面吸着した状態にあるとき、バルク中にある時とは異なって完全に水和しきっていない状態(半水和状態と呼ぶ)にあると考えられる。水面分子のダイナミクスを分子論的に理解するための、また、水面化学反応挙動を理解するための新規実験手法を確立する。また、実験データに基づき、水面分子科学とでもいうべき新研究分野の開拓を図る。次3つを柱として研究を遂行し、成果は逐次発表する。(I)偏向面選択的深紫外励起・紫外可視蛍光観測共焦点レーザー顕微鏡開発。(II)希薄水面吸着分子系でのクラスターの正・逆成長や水面内移動挙動の解析。(III)各種芳香族化合物の水面クラスターの動的挙動の特徴付け。3年計画の研究の第2年度である本年度は、昨年度試作した偏向面選択的深紫外励起・紫外可視蛍光観測共焦点レーザー顕微鏡に改良を加えつつ、蛍光スペクトルの補正方法の検討も含め、水面吸着分子の蛍光スペクトル観測を進めた。ビフェニルとナフタレンを観測対象として扱い、予備的データではあるものの、水面散布後の経時変化、z-偏光子(4分割半波長板)による偏光制御に伴うスペクトル変化、水面とバスク水中での蛍光スペクロル変化等を観測に成功している。本年度は、昨年度に試作した偏向面選択的深紫外励起・紫外可視蛍光観測共焦点レーザー顕微鏡に改良を加えつつ、(II)希薄水面吸着分子系でのクラスターの正・逆成長や水面内移動挙動の解析を進めるべく、装置性能の検討を進めると共に、蛍光スペクトルの補正方法の検討も含め、水面吸着分子の蛍光スペクトル観測を進めた。ビフェニルとナフタレンを観測対象として扱い、これまでに報告例の無い観測結果を得ている。予備的データではあるものの、水面散布後の経時変化、z-偏光子(4分割半波長板)による偏光制御に伴うスペクトル変化、水面とバスク水中での蛍光スペクロル変化等の観測に成功した。なお、当初計画ではベンセンとその誘導体を主な観測対象とする予定であったが、目的を損なうこと無く、より高感度観測が可能な化学種として前述の2つを選んでデータ収集を進めている。実験結果に予想外の点が多いため追実験による確認が必要と判断し、研究会発表は見合わせた。装置的には、深紫外波長可変レーザー光源の利用では、Ti:サファイアレーザーの第3高調波が適切な励起光源であり、保守経費が必要となる以外には問題は無い。紫外対物レンズ、z-偏光子も所定の性能を有していると判断された。しかしながら、ナフタレンについては表面過剰量が大きくないため、より焦点深度の浅い高開口数の対物レンズを用いることが必要と判断し、反射対物レンズ利用の検討を始めた。また、z-偏光子の利用で、液面に垂直な遷移モーメントを持つ化学種と液面に平行な遷移モーメントを持つ化学種を分けて観測を可能にしているとの予備的実験データを得ているが、定量的な判断には到っていない。これは、z-偏光子の弱点でもある光軸上の光が遮られることから、位置精度を保った扱いが難しいことにも原因がある。同じく光軸上の光が利用できない反射対物レンズとの好相性が期待できることに着目して検討を開始した。開発してきた偏向面選択的深紫外励起・紫外可視蛍光観測共焦点レーザー顕微鏡に反射対物レンズを装着する等の改良を加えつつ、ビフェニルとナフタレンとに関して、表面分子密度、偏光、バルク水の液性(pHとイオン強度)等の条件を変えて、水面展開後の経時変化にも着目しながら蛍光スペクトルの観測データを集積する。まず、蛍光スペクトルシフトの精密な検討と偏光依存性の定量的な測定とにより、水面選択的な観測を確認する。この際、予備的実験においてスペクトル変化が確認できている固体表面吸着系やバルク水溶液中での蛍光スペクトルとも比較して検討する。同じく予備的実験において確認できている水面観測時にナフタレンの蛍光スペクトルが経時変化する原因を、変化速度の実験条件への依存性を検討することにより明らかにする。また、z-偏光子と反射対物レンズとの組み合わせによる偏光解析手順の確立を図る。アントラセン、ピレン等のより多環の芳香族分子も用いて、水面分子配向の分子サイズへの依存傾向を探る。次に、表面分子密度を可能な限り下げての観測を試みて検出限界を求める。検出感度が十分に確保できた場合には、蛍光時間相関解析によりクラスター形成の決定的な証拠を得ることを試みる。また、必要に応じて界面張力等の熱力学データを収集する。これらのデータを基に、蛍光励起スペクトル等の分光データも活用しつつ水面分子の特性の検討を進める。すなわち、水面上のクラスターのサイズや運動様式、水面上での吸着位置(深さ)、水面に対する遷移モーメントの向き(分子配向)等を検討し、本手法により明らかにできる表面選択的な分子の状態を見極める。

実験結果を整理し、装置開発の詳細も合わせてまとめ、研究成果を公表する。深紫外励起・紫外可視蛍光スペクトルの偏光面選択的な観測が可能な共焦点レーザー分光顕微鏡を開発する。水面に吸着した極微量(分子密度平方マイクロメータ当たり1分子、被覆率10のマイナス6乗)の小分子量(<200)芳香族化合物を主要なターゲットとして、水面上でのクラスター形成が一般的であることを実験的に検証しつつ、クラスターの動的挙動(生成・消滅・運動)を解析する。装置開発の目標として、最も単純な芳香族化合物であるベンゼンとその誘導体を、水面に吸着した状態で単一分子検出レベルの感度で観測対象とできることを目指す。主な観測対象は多環芳香化合物とする。測定対象化学種の官能基にもよるが、これらの化学種が水面吸着した状態にあるとき、バルク中にある時とは異なって完全に水和しきっていない状態(半水和状態と呼ぶ)にあると考えられる。環境因子に依存したクラスターの正・逆成長や水面内移動等の動的挙動を解析することで、水面分子のダイナミクスを分子論的に理解するための、また、水面化学反応挙動を理解するための新規実験手法を確立する。また、実験データに基づき、水面分子科学とでもいうべき新研究分野の開拓を図る。次3つを柱として研究を遂行し、成果は逐次発表する。(I)偏向面選択的深紫外励起・紫外可視蛍光観測共焦点レーザー顕微鏡開発。(II)希薄水面吸着分子系でのクラスターの正・逆成長や水面内移動挙動の解析。(III)各種芳香族化合物の水面クラスターの動的挙動の特徴付け。研究初年度の本年度は(I)に取り組み基本設計を終えた。特に、性能を決定する鍵となる光学素子である対物レンズとして、紫外光の透過率が高く、色収差が少ない物品を、また、分子配向の検討のための紫外対応のz-偏光子(4分割半波長板)を選定・特注・入手した。紫外光源系Tiサファイアレーザーを調整し、装置系の試作に取り組んだ。本年度取り組んだ(I)偏向面選択的深紫外励起・紫外可視蛍光観測共焦点レーザー顕微鏡開発は、本研究計画の根幹をなす項目で、研究の成否を決定づけるものである。この装置開発には2つのポイントがあり、(1)対象とする化学種(ベンゼン等)に合わせた深紫外波長可変レーザー光源の利用。(2)深紫外紫外波長域で用いることが可能な共焦点光学系の試作、が重要となる。本研究で最も重要な観測対象であるベンゼンは、蛍光励起波長は220nm280nmの範囲に、蛍光発光波長は260350nmの範囲にあり、蛍光量子収率は7%、蛍光寿命は29nsである(シクロヘキサン中)。この波長帯に対応できる装置が必要であるため、申請者らが水面分子観測用に自作した現有の可視光励起型の共焦点レーザー蛍光顕微鏡をベースとして改良を加えた。(1)に関しては、Ti:サファイアレーザーの第3高調波(240313nm、現有)を用いて対応すべく、2年間程使用していなかった現有装置を復旧、調整することで、十二分の光出力が得られることを確認した。(2)に関しては、光学素子を紫外用に変更することが不可欠であった。最も重大な点は、対物レンズの性能(紫外光の透過率、開口数、色収差の程度)にあり、素子の選定、業者との相談の上での再設計、特注により、必ずしも理想的とは言い難いものの、以降の検討に十二分な性能を有する物品を入手している。
高圧キセノンガスを用いたMeV領域ガンマ線コンプトン撮像装置の開発

本研究は、次の三つの部分、高圧キセノンガス放射線物理、検出器シミュレーション及び検出器の基礎実験、に分類できる。放射線物理として、高圧キセノンガスにおけるα線による電離収量は圧力が10気圧から30気圧と増加するにつれて僅かながら減少する。また、シンチレーション収量は0.5Tdの電場以下で電場の増加に従って急激に減少し、それ以上の電場では一定の値を示す。しかし、その値はゼロ電場での約40%に等しい。さらに、シンチレーション収量は圧力が10気圧から30気圧へ増加すると僅かに増加する。また、再結合によるシンチレーションへの寄与はメタンガスを添加することにより減少し、0.2%の濃度で完全に無くなってしまうことなどが分った。高圧キセノン中の電子温度はH_2やCH_4のような分子性ガスを少量添加すると著しく下がる。その効果は、電子群の移動速度を増加させるばかりでなく、電子群の移動中の広がり小さく保持する。例えば、10気圧のキセノンガスに0.42%の水素ガスを添加すると、電子スオームが1kV/cmの電場のもとで1cm移動すると0.5mmに広がるが、これは添加物のない場合の半分である。また、高圧キセノンガスを用いるタイムプロジェクションチェンバー(HPXe-TPC)でコンプトン効果を利用すると、約100kmの高度から月面を見た場合シミュレーションによると約10度の角度分解能が得られることが分った。この角度分解能は、γ線の到来方向が分布している場合コンプトン散乱反挑電子の飛跡が多重散乱で乱されることで、乱されて、線源が点状のときはコンプトン散乱のドップラー広がりで乱されることが分った。現在、常圧の2次元TPCでα線の飛跡測定を行なったデータから飛跡を再構成してα線放出角分布が再現できることから、MeV領域の荷電粒子の運動量の測定が開発中のTPCで可能なことが分った。(1)高圧キセノンガスによるMeV領域γ線コンプトンテレスコープ製作に関して、高圧容器の二層化、電極構造、フィードスルーなどの検討などを含め、各種シュミレーションを行った。10気圧のキセノンガスでは、1MeVのγ線では20度程度の角度分解能が、10MeVで約5度程度の角度分解能になることが分かった。検出効率としては、ガスの密度、容器形状などに依存するが、直径200mm、深さ100mmの2層型の検出器にキセノンガスを10気圧充填したもので約く1%になることが分かった。(2)真空・ガス充填システムの詳細設計・製作を行い、真空システムに不純物ガス分析装置を導入した。これで、添加ガス濃度の計測や、不純物の検出が可能になった。(3)γ線テレスコープ設計に必須の各種基礎データとしてキセノンのシンチレーション収量、電子収量、ガス中での電子輸送パラメータの測定を行った。電子の輸送パラメータとしては、電子の移動中の横拡散及び移動速度を測定して、電子の特性エネルギー決定した。現在は、添加ガスとして水素、メタンなどを混入したキセノンのシンチレーション及び電荷収量、輸送パラメータなどの測定が進行中。一方、純粋なキセノンの低圧(1-2気圧)でのシンチレーション収量の測定から、1個の光子を放出させるのに費やす平均のエネルギーが59.4eVであり、このような低圧でも再結合光が観測されることを見出した。また、高圧キセノン(3.5-37気圧)のシンチレーション収量、電荷収量の測定を行った。

26気圧で23万個の光子収量が、20万個の電子収量が得られている。さらに、水素を0.2%添加したキセノンガスでのシンチレーション収量が、純粋キセノンの約80%になることを見出した。本年度は下記のような実験装置の準備・製作を行った。1)高圧・真空容器を耐圧3MPaの条件で設計、製作、尚同条件下で高電圧フィードスルー、2種(耐圧30kV,15kV)の設計、製作、及び信号取り出し用多ピンコネクターの製作を行った。現在、容器の真空テスト、加圧テストが進行中である。2)上記容器内に設置するための電極構造開発を行った。電極構造としては、カソード、グリッド、コレクターの配置を待たせて二段重ね構造とし、コレクターには、多芯比例計数管、電荷分割電極、陽イオン誘導電荷測定電極などの試験を容易に行えるようにした。現在は、多芯陽極型で3mmのサンプリング間隔を有する1次元型でガスゲインの圧力依存性、安定性などの基礎実験を行い、次の段階で時間情報と合わせて2次元、3次元化へと発展させる。3)電荷測定系32チャンネル、シンチレーション観測系として大面積アバランシェ型ホトダイオード4チャンネル、ドリフト時間測定回路系32チャンネル2回路、などを整備した。4)データ収集系としてはVMEを用いる。イベント毎に全電極からの電荷信号を増幅器を介してADCにてディジタル信号に変換、さらにシンレーションを起点とした時間情報をTDCにて同様な信号として、コンピュータに取り込む。データ解析はオフラインにて行えるようにした。今後は、充填キセノンのガス圧をパラメータとして、検出効率、位置分解能、時間分解能などと飛跡再構成のソフトの良否判定、さらにその結果に基づいた修正、改造などの作業を行う。本年度は下記の実験を行った。1)MeV領域ガンマ線コンプトン型撮像装置の主な挙動を再現することができるシミュレーターをモンテカルロ法に基づいて構築した。充填ガスをキセノン、密度を0.06g/ccとすると、典型的な角度分可能としては1-5MeVのガンマ線に対して、約10度という従来のコンプトン望遠鏡のイメージング方法と比べて約7倍優れた分解能が得られることが判明した。2)33系統の信号増幅回路及び波高弁別器を用いて、ガンマ線のエネルギー及び荷電粒子の軌跡の測定を行うことができるVME計測システムを構築した。3)昨年、試作機として製作したワイヤー間隔3mmのグリッド付マルチワイヤー比例計数管にキセノン1気圧を充填し、α線源としてAmを陰極部に設置することで、エネルギースペクトルの取得を行った。陰極・グリッド間、グリッド・陽極間の最適な電場比は1:4であり、現時点でのエネルギー分解能は半値幅で約3%である。また、ワイヤーに印可する電圧を高め、増倍率の測定を行った。コンプトン型撮像装置では、コンプトン散乱による反跳電子の軌跡を取得する必要があるが、α線と異なり比電離密度が小さいため一本のワイヤー当り200倍程度の増倍率が必要である。現在、グリッド・陽極間にかかる最大電場は2.4kV/cmだが、実験から200倍以上の増倍率を得るためには4.8kV/cmの電圧印可が必要であることがわかった。今後、さらに印可可能な電圧を高めなければならない。4)上記のVME計測システムを用いて、α線の軌跡の再構築を行った結果、構築したシステムが想定通りに動作することを確かめた。
動脈硬化性疾患発症におけるリポならびにアポ蛋白の動態(SHRSPを用いて)

1.ロケット免疫電気泳動法によるラットアポ蛋白B(apoB)の定量法の確立を行った。(1)まずラット血清d:1.020ー1.045(g/ml)分画よりImmunoaffinity columnとFPLC(Superose12)を用いてapoBを単離した。(2)ウサギにて抗apoB抗体を作製し、その抗血清を用いてロケット免疫電気泳動法にてapoB定量法の確立を行なった。2.SHRSPとWKYを用い、血清apoBの定量を行った。(1)3週齢ではほぼ同値を示すが、5週齢以降は、WKYの含量がSHRSPより高い傾向を示した。(2)両ストレインとも812週齢付近まで1旦含量が減少するが、その後上昇しブラト-となる。(3)動脈硬化指数の一つとされるapoB/apoAー1は、8ヶ月齢までは両ストレイン間に差はない。3.血清リポ蛋白代謝律速酵素であるリポ蛋白リパ-ゼ(LPL)と肝性トリグリセライドリパ-ゼ(hーTGL)のPostーheparinPlasma中における分別定量法の確立を行った。(1)ラット肝臓perfusateを出発物質とし、HeparinーSepharose親和性クロマト、FPLC(Mono Q)を使用してhーTGLの精製を行い、ウサギにて抗ラットhーTGL抗体を作製した。(2)抗血清をPostーheparin plasmaに加えることにより、hーTGL活性をImmunoinactivationし、LPL活性をSchotzらの方法に準じてRIA法にて測定した。同時にPHLA活性を測定し、PHLAよりLPL活性を減じてhーTGL活性を求めた。4.高血圧の確立した20週齢で、SHRSPはWKYに比較し、LPL活性は有意に低く、逆にhーTGL活性は有意に高くなっていた。この酵素活性の違いが、コレステロ-ル逆転送リポ蛋白であるHDL_1(apoE HDL)含量低下というSHRSPのリポ蛋白組成を特徴づけていると判断される。5.高コレステロ-ル食負荷により高コレステロ-ル血症を誘導すると、SHRSPではhーTGL活性の変動は少なく、LPL活性が大きく上昇する。しかしWKYのLPL活性上昇値と比較し依然として低く、カイロミクロン、VLDLの分解低下と、HDL_C生成減少によりatherogenicリポ蛋白が上昇しやすい動態になると考えられる。6.これまでに肝臓におけるコレステロ-ル異化律速酵素であるCholesterolー7αーhydroxylase活性の測定法の確立も完了しており、残るコレステロ-ル生合成律速酵素であるHMGーCoA reductase活性測定を可能にすれば、血清ならびに肝臓における総合面での脂質代謝の研究を進展させることができると考える。

低比重リポ蛋白(LDL)レセプターに対する認識蛋白であり、athrogenic β-リポ蛋白の主要構成蛋白であるapo Bに着目し研究を行った。雄性の脳卒中易発性高血圧自然発症ラット(SHRSP)を使用し、エーテル軽麻酔下腹部大動脈より全血採血し血清を得た。この血清を、d;1.020-1.045g/mlに調整し超遠心分画を行った。得られた分画を出発物質とし、Immunoaffinity columnとFPLC(Superose 12)を用いapo Bを単離精製した。このapo Bを抗原とし、ウサギにてapo B抗体を作製した。そして得られた抗血清にてLaurell法に基づいた免疫電気泳動法によるapo B定量法を確立した。Apo Bは難溶性の蛋白であるため、定量の際試料に0.3% SDSを添加する必要があった。次に、SHRSPと対照として正常血圧のWKYにおける血清apo Bならびに、最近抗動脈硬化指数の1つとして注目されているapo B/apo A-Iの加齢による変動を調べた。すると、apo Bは3週齢でSHRSPとWKYほぼ同値であるが、以後加齢が進むにつれ両ストレインとも血清値は一旦減少するが回復し、大きな変動はみられない。しかし、5週以後はSHRSPに比較しWKYの方が高値を示した。又apo B/apo A-Iは、両ストレインともapo Bに類似した加齢による変動を示すが、実験期間中(11ケ月齢まで)SHRSPとWKYの間に有意な差違は認められなかった(P<0.01)。すなわち、SHRSPは既に報告しているようにWKYと比較し、血清脂質ならびにアポ蛋白類の含量はかなり異なっているけれどもapo B/apo A-Iは加齢を問わずほぼ近似した値をとることがわかった。続いて、16週齢より5週間高脂肪・高コレステロール食負荷を行い、高脂血症を誘導した場合のapo Bを中心とする血清アポ蛋白類とapo B/apo A-Iの変動を調べた。するとSHRSPの場合apo Bは約3.4倍、apo B/apo A-Iは約4.1倍に上昇し、apo A-I、apo Eは有意に減少した。WKYの場合は、apo B約2.7倍そしてapo B/apo A-Iは約2.3倍に上昇し、apo Eは有意に減少した。これらの変動の機構は、次年(継続年)度に酵素活性の変動をも含め検討を進める予定。平成元年度は、1.血清リポ蛋白代謝律速酵素であるリポ蛋白リパ-ゼ(LPL)ならびに肝性トリグリセライドリパ-ゼ(h-TGL)のPost-heparin plasma中における分別定量法の確立と、2.脳卒中易発性高血圧自然発症ラット(SHRSP)と、対照とする正常血圧のKyo:Wistar rat(WKY)における両酵素活性値の比較、および高コレステロ-ル血症発症時における両酵素活性値の変動について検討した。まず、LPLとh-TGLの分別定量法確立のため、肝臓のperfusateを出発物質とし、Heparin-Sepharose親和性クロマトとFPLC(Mono Qカラム)によりh-TGLの精製を行い、ウサギを使用して抗ラットh-TGL抗体を作製した。
膜タンパク質を搭載したエンベロープ型人工ウイルスの創製と細胞機能開拓

30年度は、以下の項目に関する研究成果を得た。1)静電相互作用によるエンベロープ型人工ウイルスキャプシドの創製キャプシドの外側に配向するC末端側にGluを付与したbeta-annulus-EEペプチドの自己集合により、アニオン性の表面電荷を有する粒径60-80 nm程度の人工ウイルスキャプシドを構築した。これをカチオン性脂質(DOTAP)と両性イオン脂質(DOPC)で覆うことにより、静電相互作用を介したエンベロープ型人工ウイルスキャプシドの創製を検討した。電荷比1:1となるようにbeta-annulus-EEとDOTAP/DOPCを複合化したところ、粒径100 nm程度の球状集合体がDLS測定とTEM観察において確認された。混合脂質を被覆した人工ウイルスキャプシドのζ電位は、脂質で被覆していないものよりも正側に大きくシフトしたことから、複合化に成功したことが示唆された。さらに、興味深いことに、エンベロープ型人工ウイルスキャプシドの安定性の臨界会合濃度は0.25 uMであり、beta-annulus-EEペプチド単体の100倍低い濃度においても安定な構造体を形成していることを見出した。2)エンベロープ型ウイルスキャプシドモデル細胞膜への膜タンパク質の装備エンベロープ型人工ウイルスキャプシドへの膜タンパク質装備のため、まず、シリカやリン酸カルシウムをはじめとする単純化した微粒子をコアとし、この微粒子に脂質二分子膜を被覆したハイブリッドを作製した。このハイブリッドに対し、無細胞タンパク質発現系により膜タンパク質を直接その微粒子に組み込む手法を開発した。モデル膜タンパク質としては、インフルエンザ抗原であるヘマグルチニン、心筋細胞に多く発現し、細胞間の物質輸送チャネルとして働くコネキシン43を用い、その組み込み効率の定量を行うとともに、その最適化を行った。当初の目的通り、静電相互作用ならびにHis-tag/Ni-NTA相互作用を利用して、エンベロープ型人工ウイルスキャプシドを構築することに成功し、臨界会合濃度がペプチド単体の場合よりも低濃度となることを見出したため、概ね順調に進展していると判断する。エンベロープ型人工ウイルスキャプシドへの膜タンパク質の複合化を検討する。脂質二分子膜を有するエンベロープ型人工ウイルスキャプシドに導入する膜タンパク質として、膜型抗体やヘマグルチニンなどの膜受容体、Connexin-43やKcsAなどのチャネルタンパク質、カドヘリンなどの細胞接着タンパク質を用いる。これらのタンパク質に対応するT7プロモーター配列を有するcDNAを設計・購入し、PCRで増幅後、エンベロープ型人工ウイルスキャプシドの存在下、再構築型の無細胞タンパク質合成系であるPUREsystemにより発現させることで、エンベロープへの膜タンパク質の組込みを行う。さらに、キャプシド内部にDNAやmicroRNAを内包したエンベロープ型人工ウイルスの構築も行い、TEM観察や蛍光相関分光(FCS)法による内包の確認を行う。

さらに、キャプシド内部にDNAやmicroRNAを内包したエンベロープ型人工ウイルスの構築も行い、TEM観察や蛍光相関分光(FCS)法による内包の確認を行う。
高齢者にとっての快適な居住環境性能の評価に関する研究

本研究では、高齢者の日常生活における安全性・快適性に関する検討において、これまで必ずしも充分には明らかにされていなかった環境要因との関わりの視点から、高齢者に適する環境条件決定に対する問題点の追究を行った。すなわち、アンケート調査結果によれば、高齢者が日常生活において支障を感じている点は、公共の駅・車内では階段の勾配、見え方、アナウンスの不明瞭さ、および夏季の冷房の問題などであった。また、道路・通路では、誘導標識の見にくさ、つまずきの危険性などが指摘された。したがって、これらの問題点をより詳細に考察するために、本研究ではまず、視環境に関する検討を行った。床段差の視認性に関する実験によれば、段差高さや照度は段差の評価に大きな影響を及ぼし、とくに高齢者はそれらの影響を受けやすいことなどが判明した。公共空間の案内板・サインの視認性については、照度,輝度の条件の他、情報の提示の仕方にも問題があることがわかった。つぎに、温熱環境に関する検討では鉄道車両内の冷房負荷が人体生理に与える影響が明らかとなり、性差も存在することが示唆された。さらに、音環境に関する検討では、高齢者にとって車内放送は必ずしも適切な条件下で行われておらず、音圧レベルだけでなく明瞭な話し方が要求されることなどが明らかとなった。音刺激の生理心理反応に関する検討から、青年においては67dB程度の音が情報伝達装置として適当であることが見出され、高齢者について考える際の基礎データが得られた。最後に、防音床材の歩行特性に関する検討により、歩行時の関節部の衝撃吸収メカニズムの一端が明らかになった。以上のように本研究の結果、高齢者の生理的特性との関係において、安全で快適な居住環境を策定する際に留意すべき事柄が明らかとなった。1.段差模型を用いた視認性実験を行った。これは、段差高さを0.5、1.0、2.0cm、段差の色は灰色とし、上段部分および段差部分の明度がN7,N6,N5,N4で、下段部分は全てN7の合計12種類の段差膜型を用意し、照度を1,5,10,50,100lxに設定して、その視認性を申告させるものである。被験者は、高齢者8名、大学生10名とし、両者の比較を行った。結果として、従来の視標に対する視認性評価と異なり、輝度対比が大きくなるほど、段差部分は平面的な黒っぽい帯としての認識はできるが、段差の立体感は認識できなくなり、高齢者の方がその傾向が強いことが明らかになった。2.公立交通機関の乗り物内外における夏期の温熱環境の実測調査と移動等による環境の急変に対する生理反応の測定を行った。温熱要素としては、温度・湿度・気流を計測し、高齢者との比較のため今回選定した大学生4名(男女2名ずつ)の被験者に対する生理反応は、鼓膜および体表面(4点)の温度,心拍数,血圧の測定を行った。また、心理量を把握するために温冷感申告を行った。結果によれば、平均皮膚温の時間変化および温冷感に男女差が現われた。3.公共階段および地下通路における輝度・照度分布など環境要素の測定については、通行案内板などの視認性で問題があると判断される場所で実測を行った。また、公共空間の駅構内または車内の放送の聴き取り易さについて実測を行い、周波数分析により検討した。さらに、実測結果をスライド,テ-プレコ-ダで再現して、高齢者・大学生それぞれ50名に対する評価実験を行った。その結果、案内板視認性については照度等の環境要因の他に案内板自体のデザイン、仕上げなどの要素がその内容判読に大きな影響を与えていることが確認された。

車内放送については、走行者に対するアナウンスレベル、話し方の重要性が終摘できた。公共交通機関の乗り物内における温熱環境の実測調査と移動等による環境の急変に対する生理反応の測定については、昨年度実施の青年の場合との比較を行う目的で、60才以上の高齢者6名を被験者として昨年同様の内容で実施した。すなわち、測定項目は身体各部位表面温度および鼓膜温、血圧、環境の湿度・温度・気流、温冷感の申告などである。得られた結果については現在検討中である。段差模型を用いた視認性に関する実験については、昨年度の実験結果をふまえ、とくに段差の立体視について高齢者と青年との差異の比較を行った。実験はアイマークカメラを用いて行ったが、視線の動きが段差の評価に強く影響する結果は得られなかった。ただし、高齢者は青年に比べると下方に視線が集まる傾向がみられた。また、段差高さ・照度を変化させて段差の視認性を評価させた実験では、全体的に青年の評価がより高いことが明らかになった。とくに、高齢者では照度・段差高さの違いが段差の評価に及ぼす影響が大きい。さらに、目地パターンが視認性に与える影響についても評価したが、目地による視線の誘導および立体視への影響の存在が確認された。床段差の視認性評価に加えて、階段段差の視認性を床段差の場合と同様に、縦・横・格子の3種類の目地パターンについてアイマークカメラを用いた実験により評価した。その結果、横目地が他に比べて段差の視認性を妨げる側に作用していることが明らかになった。歩行時の床からの衝撃が身体各部位に及ぼす影響の実験的検討を新たに追加した。この実験では、タタミ・フローリング・カーペットなど異なる9種類の床材により歩行衝撃が異なるか否かを身体各部位に装着した加速度計により計測した。その結果、床材による歩行衝撃の差がみられ、とくに踵における加速度の違いとして現われることが判明した。本年度は、研究計画の最終年度にあたるため、補足実験と全体のとりまとめを行った。まず、床段差の視認性に関する実験を人工気候室における照度調整下で引きつづき実施した。今年度は、段差の目地パターンを無地も入れて11種類に増やし、昨年までと同様にアイマークカメラを用いて行った。被験者は高齢者24名(6280歳)、青年23名(1823歳)の計47名であった。さらに、この実験結果と照合する目的で、上の実験と同じ11種類の目地パターンを写真に撮り、これを提示する方法で、一対比較法による段差の認識度の判定を行った。この実験については、高齢者40名(6379歳)、青年75名(1828歳)の計115名を被験者として行った。結果として【.encircled1.】床段差の認識に与える目地の影響としては、立体視を助けるという意味で、縦方向の目地が有効に作用する。【.encircled2.】今回の実験照度100lxの条件下では、目地パターンの違いによる高齢者と青年の段差視認性には大きな差異は認められない。以上、2点のことが明らかになった。つぎに、音環境に関する検討として、音刺激が人体生理に与える影響について実験した。実験は青年5名を被験者としたものであり、音刺激(絶音)は、周波数と音圧の組合せにより25種類の音を与え、生理反応としては、皮膚血流を測定し、心理反応として官能検査も合せて行った。結果として、67dB程度で、生理的には緊張状態となり、十分に音刺激が情報として、中枢へ伝達されていることが判明した。
顎顔面形態の非接触三次元計測及び立体モデル作成の自動化とその臨床応用に関する研究

研究の最終年度である本平成2年度には、さらに以下のような研究を行った。1.スケレトグラムに改良を加え、頭蓋部の骨の形態情報に歯牙の位置情報をも追加して分析可能とした。3.CT画像データを元に、頭蓋の硬組織の実寸大模型を合成樹脂などを用いて以下の方法で製作した。【.encircled3.】レーザーリソグラフィの応用これらのうち、【.encircled4.】が3次元表示CTのデータを元にして物体の表面形態を直接削り出す方法であるのに対し【.encircled1.】【.encircled3.】はCTのスライスデータを元にした積層による加工法であり、物体の外面のみならず内部構造までも加工することが可能であるという利点を有する。中でも【.encircled3.】では各層のデータ間を補間しながら積層していくことでより滑らかな形態を得ることが可能となり、将来的に最も有望な加工法であると思われた。今後はこのレーザーリソグラフィという新技術を医療分野に取り入れ、さらなる応用を進めていきたいと考えている。2.3次元表示CTやトライステーションのデータを元にして、CAMM-3にてNC加工を行うソフトウェアを開発した。我々は、顎顔面部の疾患に対して、昭和56年より歯学部と医学部のチーム・アプローチにより機能回復と整容的回復を目的として治療を行い治療成果をあげてきた。本研究の目的は本学工学部で開発した「曲面形状の非接触型自動測定法」の原理を応用して、顎顔面形態の精密な三次元解析の自動化を研究し、病態の診断、治療計画の立案、治療効果の判定及び顎顔面補綴物作製の自動化などへの臨床応用を行うことである。そこで顎顔面部の疾患を有する患者の術前・術後の顔面模型および正常人の顔面模型から顎顔面形態訂測装置(日本光学社製トライステーション400H)を用い、顎顔面軟組織形態情報の数値化を行った。また、MT装置(VDS株式会社製VD-4000)により、CT画像のデータから頭蓋の骨組織および軟組織の形態情報の蓄積を行った。さらに、前述の2つのデータを同時に重ね合わせ、画面表示するソフト・ウェアの開発の検討を行った。その結果、以下のような知見が得られた。1.顔面模型の顎顔面形態計測装置を用いての計測は、今後臨床応用を考えた場合、計測方法の簡易化、討測時間の短縮、微細部情報の数値化が必要である。2.CT画像のデータから頭蓋の骨組織および軟組織の形態情報を数値化する場合、情報量が非常に多く、またCT値の変化により軟組織表面の情報が影響を受ける等の問題がある。3.顔面模型の情報とCT画像からの情報の画像を重ね合わせる場合、重ね合わせの基準点をどこに設定するかという問題があり検討中である。4.治療計画の立案、治療効果の判定方法の確立にはさらに多くの資料が必要であり、今後継続して資料の採取を行う必要がある。以上のように本研究は最終目的である臨床応用には至っておらず、今後さらに検討を加える必要があると思われる。我々は、咬合異常を伴う顎顔面部の疾患に対して、昭和56年より歯学部と医学部のチ-ムで機能回復と整容的回復を目的として治療を行い成果を上げてきた。本研究の目的は本学工学部で開発した「曲面形状の非接触型自動測定法」の原理を応用して、顎顔面形態の精密な三次元解析の自動化を行い、さらにその技術の病態の診断治療計画の立案、治療効果の判定及び顎顔面補綴物作製の自動化などへの臨床応用をめざすことである。研究1年目(昭和63年度)は、(1)顔面石膏模型を三次元座標測定器「トライステ-ション」を用いて計測し、三次元形状を数値化し、(2)CT画像デ-タから頭蓋の硬組織及び軟組織の形態情報の蓄積を行った。さらに(3)この2種類のデ-タをCRT画面上に同時に表示させて重ね合わせるソフト・ウェアの開発に着手した。研究2年目の本平成元年度はさらに以下のような研究を行った。1.計測対象が顔面石膏模型であるため、より変形の少ない顔面印象採得法の開発を行った。2.計測デ-タやCTデ-タの量が1症例あたり数メガバイトと膨大なため、コンピュ-タの外部記憶装置としてMT装置を購入した。これにより情報の保存及び演算処理が数段効率化された。

3.CTのスライス・デ-タを元にコンピュ-タ内に頭蓋の三次元画像を構築し、それを一定の基準面上で比較・分析するソフトウェア(スケレトグラム)の開発を行い完成した。4.歯牙及び歯列の形状の三次元計測を行い、コンピュ-タ内にその幾何モデルを構築した。5.新たに小型のNC工作機「CAMMー3」を購入し、コンピュ-タ内の三次元画像を元にして実体模型を加工・作製するソフト・ウェアの開発を行った。またこの技術の臨床応用についても検討を開始した。本研究の目的は本学工学部で開発した「曲面形状の非接触型自動測定法」の原理を応用して、顎顔面形態の精密な三次元解析の自動化を行い、さらにその技術を臨床面で病態の診断治療計画の立案、治療効果の判定及び顎顔面補綴物作製の自動化などに応用することである。研究1年目(昭和63年度)は、(1)顔面石膏模型を三次元座標測定器「トライステ-ション」を用いて計測し、顔面の三次元形状を数値化し、(2)CT画像デ-タから頭蓋の硬組織及び軟組織の形態情報の蓄積を行った。さらに(3)この2種類のデ-タをCRT画面上に同時に表示させて重ね合わせるソフト・ウェアの開発に着手した。また研究2年目(平成元年度)はさらに(1)CTのスライス・デ-タを元にしてコンピュ-タ内に頭蓋の三次元画像を構築しそれを一定の基準面上で比較・分析するソフトウェア(スケレトグラム)の開発を行った。(2)歯牙及び歯列の形状の三次元計測を行い、コンピュ-タ内にその幾何モデルを構築した。(3)新たに小型のNC工作機「CAMMー3」を購入し、コンピュ-タ内の三次元画像を元にして実体模型を加工・作製するソフト・ウェアの開発を行った。研究の最終年度である本平成2年度には、さらに以下のような研究を行った。1.スケレトグラムに改良を加え、頭蓋部の骨の形態情報に歯牙の位置情報をも追加して分析可能とした。2.三次元表示CTやトライステ-ションのデ-タを元にNC加工を行うソフトウェアを開発した。3.CT画像デ-タを元に、頭蓋の硬組織の実寸大模型を合成樹脂などを用いて以下の方法で製作した。(1)手作業による積層(2)NC加工による自動積層(3)レ-ザ-リソグラフィの応用(4)CAMMー3による三次元NC加工
国際的紛争管理システムの課題-行政学による組織的次元の分析

本研究においては、2つの作業を行った。第1に、特にアメリカにおいて進んでいる紛争管理一般の理論的研究を行い、必ずしも強制力に担保されない合意形成についての枠組と具体的手法(ワークショップ等)を明らかにした。これらの枠組と手法は、冷戦後の国際社会に適合的なものであった。第2に、紛争管理・解決における地域組織やNGO(非政府組織)の役割を実証的に検証した。具体的には、特に、地域組織に関しては、ヨーロッパにおけるOSCE(全欧安全保障協力機構)の少数民族高等弁務官と長期ミッションの予防的紛争解決における役割、アジア太平洋地域におけるASEAN(東南アジア諸国連合)の信頼醸成の具体的メカニズムについて実証的に明らかにした。NGOに関しては、MRA(道徳再武装運動)のカンボジア紛争終結過程等における具体的役割、南沙諸島に関してインドネシアの戦略研究所がインドネシア政府と協力して非公式に主導した紛争解決の試みについて実証的に明らかにした。冷戦後の国際社会においては、システム維持のためのコスト削減への配慮から、また多元的政治秩序を構築するためにも、国連のような世界レベルでの政府間国際組織や諸大国政府のみによらない、地域的組織やNGOによる「自律的秩序形成」に基礎をおく紛争管理が不可欠なのであり、学問的にも、実践的にも、そのための具体的組織と手法に関する研究を進めていくべきだと思われる。しかし、紛争管理に関する議論はこれまで一般論が先行してきており、具体的事例に関する研究が非常に少なかった。その点、本研究は、事例分析を通して一定の寄与を行ったと考える。
サケ成長ホルモンによるアワビの成長促進と成長促進機構の研究

我々は、成長ホルモン分子族の分子進化を考察して、「成長ホルモン遺伝子が無脊椎動物に起源する」という仮説を立て、サケ成長ホルモンが無脊椎動物・アワビの成長を促進するというこの仮説を支持する結果を得た。本研究では、軟骨魚類および無顎類の成長ホルモン分子族を検索し、初期に進化した脊椎動物における成長ホルモン分子族の遺伝子重複を推定した。成長ホルモン抗体を用いて、アワビに免疫陽性細胞を検索した。同定した成長ホルモン陽性細胞を含む組織から成長ホルモンcDNAをクローニングした。成長ホルモン含有アルギン酸ゲル餌を作成し、アワビ稚貝の成長促進効果を調べた。下垂体からアブラツノザメ成長ホルモン(183残基)およびヤツメウナギ成長ホルモン(181残基)を単離し、それぞれのcDNAをクローニングした。しかし、ヤツメウナギからはプロラクチンおよびソマトラクチンが存在する証拠は得られなかった。ヤツメウナギの肝臓からインスリン様成長因子cDNAをクローン化し、成長ホルモンが肝臓でのそのmRNAの発現を用量依存的に増加させることをin vitroで明らかにした。したがって、成長ホルモン-インスリン様成長因子を介した成長促進機構は脊椎動物の進化の初期に確立し、無顎類の進化の過程で成長ホルモン遺伝子が重複し有顎類においてプロラクチンとソマトラクチンが生じたと推定した。サケの成長ホルモン抗体に対する免疫陽性細胞をアワビの脳神経節に発見した。アワビ脳神経節から、成長ホルモンで最も保存性の高いC-末端領域のプライマーを用いたPCRにより、cDNA断片をクローン化した。その44翻訳アミノ酸配列は、期待通り、成長ホルモンの特徴を備えていた。サケ成長ホルモン含有アルギン酸ゲル餌を作成し、このゲルをアワビ稚貝に与えた結果、その体液中にサケ成長ホルモンが検出された。また、アワビ稚貝の殻長と体重は、対照群と比べて、著しく増加した。これらことから、サケ成長ホルモン含有ゲル餌はアワビ稚貝の成長促進剤として可能性がある。本研究は、アワビ稚貝の成長がサケ成長ホルモンにより促進されるという発見を基に、サケ成長ホルモン抱埋ペレットを作成し、成長ホルモンの取り込みおよび成長促進効果を検討した。また、アワビの成長ホルモン様遺伝子をクローニングするために、円口類ヤツメウナギの成長ホルモンcDNAをクローニングすると共に、アワビの成長ホルモン様タンパク質とそのcDNAを検索した。サケ下垂体から調製した成長ホルモン溶液を市販の配合飼料に浸した後、2%アルギン酸溶液でコートした。これを3%塩化カルシウム溶液で処理して凝固させたサケ成長ホルモン抱埋ペレットを作成した。このサケ成長ホルモン抱埋ペレットをアワビ稚貝に摂餌させると、12時間目の体液中にサケ成長ホルモンが検出された。現在、サケ成長ホルモン抱埋ペレットをアワビ稚貝に1週間毎に摂餌させて成長促進効果を検討している。ヤツメウナギ下垂体から調製したcDNAを鋳型として、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により、成長ホルモンcDNAをクローニングした。成長ホルモンcDNAは1992塩基、成熟タンパク質は181アミノ酸残基からなる。成長ホルモンのアミノ酸は既知の成長ホルモンに対して19%23%の相同率を示した。この成果を第4回魚類内分泌学国際シンポジウム(シアトル・8月)で発表した。アワビ脳神経節から調製したcDNAを鋳型として、既知の成長ホルモンの配列を基に縮中プライマーを作成し、PCRにより、魚類の成長ホルモンのC末端部の構造に類似するcDNA断片をクローン化した。

現在、このcDNAの5′末端領域のcDNAのクローニングを行っている。また、アワビ脳神経節からサケ成長ホルモン抗体と反応するタンパク質を分離した。このタンパク質のN末端部の配列はサケ成長ホルモンに対して18残基中6残基相同であった。現在、得られた配列を基に縮中プライマーを作成し、cDNAのクローニングを行っている。昨年度、アワビ稚貝の成長がサケ成長ホルモンにより著しく促進されるという発見を基に、サケ成長ホルモンの簡便かつ効率的な投与技術を開発することを目的として、サケ成長ホルモン抱埋飼料を作成し、これをアワビ稚貝が摂餌すると成長ホルモンが体液中に取り込まれることを明らかにした。また、アワビの脳神経節からサケ成長ホルモンのC-末端部に類似した配列をコードするcDNA断片をクローン化した。本年度は、(1)昨年度に開発したサケ成長ホルモン抱埋飼料を改良し、保持能力とアワビ稚貝が摂餌した後の体液中への取り込みおよび成長促進効果を検討した。また、(2)昨年度、脳神経節からクローン化した成長ホルモン様タンパク質cDNAを基にして、このcDNAのクローニングを引き続き行った。(1)サケ成長ホルモン抱埋ゲルの作成と投餌による成長促進効果サケ脳下垂体から調製した成長ホルモン抽出液(10mg/15ml)・2%アルギン酸溶液を3%塩化カルシウム溶液中で凝固させたサケ成長ホルモン抱埋ゲルを作成した。サケ成長ホルモン抱埋ゲルを海水に入れて、ゲルから溶出する成長ホルモン量を調べた結果、2日後に検出された成長ホルモン量は含有量の4%以下であった。このサケ成長ホルモン抱埋ゲルをアワビ稚貝に摂餌させると、12時間目の体液中にサケ成長ホルモンが検出された。また、サケ成長ホルモン抱埋ゲルをアワビ稚貝に1週間毎に摂餌させると、摂餌開始から52週目でコントロールと比べて、殻長で1.1倍、また体重で1.2倍の増加が認められた。(2)アワビの成長ホルモン様タンパク質cDNAのクローニング昨年度に決定したサケ成長ホルモンに類似したアミノ酸配列をコードするcDNA断片の塩基配列を基にプライマーを作成した。脳神経節から調製した1本鎖cDNAを鋳型として、作成したプライマーを用いたPCRにより、193塩基からなり44残基のアミノ酸をコードする成長ホルモン様タンパク質cDNAの3'末端領域をクローン化した。翻訳アミノ酸配列は、成長ホルモン分子において、種間で良く保存されているC-末端領域の構造に極めて類似し、このcDNA断片が成長ホルモンとしての特徴を有することがわかった。現在、このcDNAの5'末端領域のcDNAのクローニングを行っている。
サンゴからの褐虫藻放出パターンに関する研究

サンゴは共生する褐虫藻を過剰に放出してしまうと白化すると言われるが,サンゴがいつ,どのぐらいの量の褐虫藻を放出しているかは不明である。本研究では,サンゴからの褐虫藻放出パターンを明らかにするため水槽実験,野外調査を行った。特にサンゴを高水温に晒す水槽実験においては,サンゴから放出される褐虫藻細胞数は水温が上昇すると増加する一方で,サンゴ内褐虫藻の細胞分裂は水温上昇により抑制されることが明らかとなった。したがって水温上昇時のサンゴの白化現象には,褐虫藻放出量の増加とサンゴ内褐虫藻の増殖力の低下の二つの要因が関与していると考えられる。サンゴ礁生態系は,多種多様な生物が生息し,高い生物生産を有する重要な生態系である。サンゴ礁生態系は,サンゴと褐虫藻と呼ばれるSymbiodinium属渦鞭毛藻との健全な共生関係の上に成り立つが,近年サンゴの白化現象に代表される,両者の共生関係の崩壊が問題となっている。本研究ではサンゴの白化現象に密接に関係のある,サンゴからの褐虫藻放出現象に着目し,特にストレス状態にない平時のサンゴがいつ・どのぐらいの量の褐虫藻を放出するのかを明らかにすることを目的としている。サンゴにストレスのかからない水温27度の海水をかけ流す3基の水槽に,それぞれ骨格重量209g, 196g, 159gのスギノキミドリイシを収容し,定期的に採取した海水試料中の褐虫藻(放出された褐虫藻)を定量した。その結果,一時間当たりの褐虫藻放出量は209gのサンゴからは最大で約260000細胞,196gのサンゴからは最大で約460000細胞,159gのサンゴからは最大で約100000細胞であった。放出は昼間多く夜間少ない傾向にあったものの,放出のピークは水槽ごとにばらつきがあり,同調した放出ではなかった。一方で,深夜1時から明け方6時にかけては,いづれのサンゴでも放出量が少なかった。サンゴ内褐虫藻は夜22時から明け方6時に集中して分裂することが昨年度の結果より明らかとなっているため,サンゴは褐虫藻が分裂している時間は,褐虫藻を放出しないと考えられる。サンゴ礁生態系は多種多様な生物が生息し,高い生産性を有する生態系である。サンゴには褐虫藻と呼ばれるSymbiodinium属渦鞭毛藻が共生しているが,高水温などのストレスによりサンゴが過剰に褐虫藻を放出してしまう,あるいはサンゴ内で褐虫藻が死滅するなどしてサンゴが褐虫藻を失うと,時にサンゴの大量斃死にもつながる白化現象が起こる。本研究ではサンゴからいつ,どのぐらいの量の褐虫藻が放出されているのかを明らかにするため,水槽実験,野外調査を実施した。平成25年度は水温27度,やや高水温の水温30度の条件下における,サンゴからの褐虫藻放出量及びサンゴ内褐虫藻の細胞分裂指数を見積もった。3つの水槽にタチハナガサミドリイシを収容して27度で馴致後,3時間おきに10回,放出褐虫藻定量用の試料及び顕微鏡観察用のサンゴ内褐虫藻試料を採取した。試料採取後,徐々に水温を上昇させ30度で同様の試料を得た。放出されたクレードC褐虫藻を定量PCRにより定量したところ,水温27度に比べ30度の方がより多くの褐虫藻が放出された(水槽A:1.7倍,水槽B:1.5倍,水槽C:2.7倍)。一方でサンゴ内褐虫藻における分裂中の細胞の割合は27度では最大で10.5 ±1.3 %であったのに対して,30度では6.2 ±0.3 %と6割程度に減少していた。いずれの水温でも分裂細胞出現のピークは照明点灯前の4時5時であり,これは平成23年度に実施したスギノキミドリイシを用いた観察結果とも一致した。また,野外のコブハマサンゴから放出されるクレードC褐虫藻細胞数を夏季(7月)と冬季(1月)でそれぞれ比較したところ,夏季の放出量は冬季に比べて7倍程度多かった。これらの実験・調査から,サンゴからの褐虫藻放出量は水温上昇により増加する一方で,サンゴ内褐虫藻の細胞分裂は水温上昇により抑制されると考えられた。近年,サンゴの白化現象によりサンゴ礁生態系の衰退が危惧されている。白化はサンゴ内に共生する褐虫藻(Symbiodinium属渦鞭毛藻)が過剰に放出される,あるいは死滅する等により起こる現象であるが,どのぐらいの量の褐虫藻が失われると白化するのかは不明である。

本研究では,平時のサンゴがいつ・どのぐらいの量の褐虫藻を放出するのかを明らかにし,白化という異常時をとらえるための基準とすることを目的とする。本年度は,どの程度の量の褐虫藻がサンゴから放出されるか,また放出される褐虫藻量とサンゴ内褐虫藻の分裂(増殖)に関係があるかどうかを水槽実験により明らかにした。まず,石垣島浦底湾にて採取したスギノキミドリイシを研究所の流水水槽で数日間養生した後,明暗周期12:12 h,水温27°Cの実験用水槽(調温海水のかけ流し,3L/min.)に収容し2週間以上馴致した。実験は,流水状態で水槽内から採水を行い,採水後に止水とし1時間後に再度水槽内から採水を行い,止水前後の水槽内褐虫藻量の差から1時間当たりの褐虫藻放出量を求めた。放出された褐虫藻量の見積もりには我々の開発した定量PCRシステムを用いた。また,止水中にサンゴ組織の採取を行い,サンゴ内褐虫藻の分裂細胞の割合を顕微鏡下で求めた。その結果,放出量は明期に多く,暗期に少ない傾向であった。あるスギノキミドリイシ(骨格重量約210g)からは最大で1時間あたりに23万細胞もの褐虫藻が放出されていた。一方サンゴ内褐虫藻をみると,消灯後3時間程度から徐々に分裂細胞の割合が増え,点灯3時間前にはピークを迎え,点灯時には分裂が終了していた。分裂細胞の割合は最大で約15%であった。したがって,平時のサンゴにおいては夜間に分裂(増殖)した褐虫藻が昼間に放出されると考えられる。白化状態にないサンゴも比較的多量の褐虫藻を環境中に放出している。サンゴの白化に影響があるとされる水温上昇時の褐虫藻放出パターンを水槽実験により明らかにする予定であったが,センターの海水調温設備の故障により年度内に実施できなかった。しかし,現在までに調温設備の修理は完了し,水槽実験の準備もすでに整っているため,当該水槽実験は期間中に実施可能である。また,野外のサンゴからの褐虫藻放出パターンを調べるため,野外での長期サンプリングを行っているが,こちらもおおむね順調に進展している。本年度,石垣島のサンゴ礁ではオニヒトデの食害によりサンゴが壊滅的なダメージを受けた。年度当初に設置した野外調査定点においてもサンゴがダメージを受けたため,比較的オニヒトデの影響の少ない地点に年度後半に再度設置した。また,水槽実験用のサンゴも食害の影響が少なくなった年度後半まで採取できなかったため,水槽実験の開始が遅れたが,現在までに解析もほぼ終了している。まず,水温上昇時の褐虫藻放出パターンを明らかにする水槽実験を行う。また,野外での長期サンプリングを継続しつつデータの解析,取りまとめを行う。これまでに得られたデータは,学会での発表あるいは論文として公表に努める。白化にもっとも影響があるとされる水温上昇時における褐虫藻放出量の日周性,およびサンゴ内褐虫藻の分裂割合を本年度設置した実験水槽を用いて明らかにする。同時に,野外定点周辺のサンゴから放出される褐虫藻量の季節変動を明らかにする,その際はオニヒトデによる食害の影響の少ない箇所,あるいはサンゴ種を対象とする。水槽実験が一部実施できなかったため,解析用試薬・プラスチック消耗品費の一部を繰り越した。これらは平成25年度に計上している物品費と合わせて使用する。また,平成25年度予算は,成果の公表にあたり,10th International Phycological Congressへの参加費,あるいは論文投稿時の英文校閲費等にも使用予定である。年度当初に予定していた水槽実験が年度後半にずれ込んだため,解析用試薬類や解析用プラスチック消耗品費の一部を次年度に繰り越した。これらは平成24年度に計上している物品費(試薬類及びプラスチック消耗品)と合わせて使用する。