hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大脳皮質入力機構の解剖学的解析-視覚系を中心に-

本研究は視床諸核と皮質との結合関係において従来からの単一視床核と単一皮質野の結合という概念に変わって,複数の視床核と複数の皮質野の結合が行われているという証拠が多くの種類の動物において見出されていることに鑑み,視床以外の皮質下諸構造からの入力を含め,形態学的にその詳細を明らかにすることにより,皮質-視床間結合の見直しを行うことを主目的としている.特に本研究においてはそのモデルシステムとして視覚領皮質への入力機構の解明にあたった.上記の観点からの分析により得た結果は以下のとうりである.1.皮質17野へ投射する皮質下構造の同定. 2.1において同定された構造からの視覚関連野での終止の様態の差.視覚領皮質へは多数の皮質下構造からの入力が見られる.これらは,終脳では前障の他, Meynertの基底核, Brocaの対角帯核さらに中隔核,また間脳では外側膝状体背側核,枕核外側端,後外側核さらに髄板内核群に,さらに中脳では腹側被蓋野や縫線核の一部の構造が含まれる.上記の皮質下起始部からの皮質での終止層と拡がりにも違いが認められる.それらは, (1)外側膝状体背側核からの終止層では, A, AI層からは17野VI層とIV層中心部, C層の大細胞層からはVI層およびIV層の表層と深層部,さらにC層の小細胞部からは皮質V, III層深部とI層に終止している.これらの終止は皮質での拡がりでは, I層の終止の拡がりは他の層より広い. (2)後外側核からの17野での終止は外側膝状体背側核の大細胞C層からの投射と類似の終止様態を示し, V, I層に終るが,それとは異なりIII層への終止は存在しない.一方同一部からのシルヴィウス外回での終止はIV層を中心に存在する.(3)髄板内核,中脳起始部からの投射は広くI層に終るが,視覚領を越えて終止し,特に中脳部からのものは層全体に広がっている.さらに前障からの終止はII層を除く全層に広がって終止している.本研究は視床諸核と皮質との結合関係において従来からの単一視床核と単一皮質野の結合という概念に変わって,複数の視床核と複数の皮質野の結合が行われているという証拠が多くの種類の動物において見出されていることに鑑み,視床以外の皮質下諸構造からの入力を含め,形態学的にその詳細を明らかにすることにより,皮質-視床間結合の見直しを行うことを主目的としている.特に本研究においてはそのモデルシステムとして視覚領皮質への入力機構の解明にあたった.上記の観点からの分析により得た結果は以下のとうりである.1.皮質17野へ投射する皮質下構造の同定. 2.1において同定された構造からの視覚関連野での終止の様態の差.視覚領皮質へは多数の皮質下構造からの入力が見られる.これらは,終脳では前障の他, Meynertの基底核, Brocaの対角帯核さらに中隔核,また間脳では外側膝状体背側核,枕核外側端,後外側核さらに髄板内核群に,さらに中脳では腹側被蓋野や縫線核の一部の構造が含まれる.上記の皮質下起始部からの皮質での終止層と拡がりにも違いが認められる.それらは, (1)外側膝状体背側核からの終止層では, A, AI層からは17野VI層とIV層中心部, C層の大細胞層からはVI層およびIV層の表層と深層部,さらにC層の小細胞部からは皮質V, III層深部とI層に終止している.これらの終止は皮質での拡がりでは, I層の終止の拡がりは他の層より広い. (2)後外側核からの17野での終止は外側膝状体背側核の大細胞C層からの投射と類似の終止様態を示し, V, I層に終るが,それとは異なりIII層への終止は存在しない.一方同一部からのシルヴィウス外回での終止はIV層を中心に存在する.(3)髄板内核,中脳起始部からの投射は広くI層に終るが,視覚領を越えて終止し,特に中脳部からのものは層全体に広がっている.さらに前障からの終止はII層を除く全層に広がって終止している.本研究の目的は哺乳動物数種の動物を用いて皮質下起始部の違いによって皮質への入力の様態(終止層とその拡がり)がどのように異なるかを解剖学的に解明することにある。特に本研究においてはそのモデルシステムとして視覚領皮質への入力機構の解明にあたる。本年度はネコを用いて以下の実験を行った。1.皮質17野へ投射する皮質下構造の同定。2.1において同定された構造からの17野での終止の様態の差、上記の観点からの分析により以下の結果を得た。皮質17野へ逆行性標識物質を注入することによって17野へ投射する皮質下構造を検索すると、終脳においては前障の他、Meynertの基底核、Brocaの対角帯核さらに中隔核にも標識細胞が認められた。また間脳では外側膝状体背側核,枕核外側端,後外側核さらに髄板内核群に、中脳では腹側被蓋野や縫線核の一部にも標識細胞が出現した。

次いで、上記の皮質下起始部にそれぞれ順行性標識物質を注入し、皮質での拡がりと特に17野で終止層の違いを検索した。その結果(1)外側膝状体背側核からは層によって皮質の終止層が異なる。A,A1層からは17野の【VI】層と【IV】層中心部,C層の大細胞層からは【VI】層および【IV】層の表層と深層部、さらにC層の小細胞部からは皮質【V】,【III】層深部と【I】層に終止している。これらの終止は皮質での拡がりも異なり、【I】層の終止の拡がりは他の層のそれより広い。(2)後外側核からの17野での終止は外側膝状体背側核の大細胞C層からの投射と類似の終止様態を示し、【V】【I】層に終るが、それとは異なり【III】層への終止は存在しない。(3)髄板内核中脳起始部からの投射は【I】層に終るが特に中脳部からのものは層全体に広がっている。さらに前障からの終止は【II】層を除く全層に広がっている。このように17野への終止は起始部の違いにより投射の様相が違っていることが明かになったが、今後は他の皮質領域や動物種差に関しても検討を加えて行くつもりである。
肺炎球菌ワクチンの予防効果における臨床免疫学的研究

肺炎は高齢者の主要な死亡原因であり、高齢化社会を迎えたわが国ではその予防が重要な対策となる。肺炎球菌は成人肺炎の最も頻度の高い起炎菌であり、65歳以上の高齢者や慢性心肺疾患を有する患者では肺炎球菌ワクチンの接種が推奨されている。しかしながら、わが国のワクチン摂取率は欧米に比べて極めて低く、高齢者のわずか4%にとどまっているのが現状である。現行の肺炎球菌ワクチンは23価の莢膜多糖体を含んだもので、胸腺非依存性抗原であることから、産生される抗体のclass switchingやaffinitymaturationが限定され、メモリー細胞が誘導されないことからブースター効果は期待できない。このような免疫学的特徴とも関連して、敗血症や髄膜炎など侵襲性感染症への予防効果はみられるものの、肺炎や中耳炎など粘膜領域感染症ではその臨床的効果がエビデンスとして未だ十分には確立されていない。このような背景から、本研究では、肺炎球菌ワクチンの臨床的効果とその免疫学的機序との関連性について明らかにする目的で、ワクチン接種症例を対象とした臨床免疫学的解析を実施した。一般市中病院の呼吸器内科に通院中の慢性呼吸器疾患患者24症例を対象に、肺炎球菌ワクチン(ニューモバックス[○!R])の接種前後における末梢血自然免疫リンパ球(NKT細胞、_T細胞)の動態及び血清抗体価(血清型6B、23F)の変動について解析した。ワクチン接種後早期(2週後)に自然免疫リンパ球数が増加する例と減少する例がみられ、増加例では2週後と3ケ月後にピークを有する傾向があった。血清抗体価は4週から3か月後にピークを示し、その接種前値に対する増加率と2週後の自然免疫リンパ球の増加数との関係では、CD4+NKT細胞で負の相関傾向、CD4-CD8-NKT細胞で正の相関傾向が認められた。これらの結果から、まだ症例数が少ないものの、肺炎球菌ワクチンによる抗体産生への自然免疫リンパ球の何らかの関与が推察された。肺炎球菌は市中肺炎の最も重要な原因細菌であり、高齢者、乳幼児、基礎疾患を有する患者ではしばしば髄膜炎、菌血症など侵襲性感染を起こして問題となる。high risk患者ではワクチンによる予防の重要性が認識されているが、その免疫機序についてはまだ十分には理解されていない。本研究では肺炎球菌ワクチンの予防効果における臨床免疫学的研究として、肺炎球菌ワクチン接種と抗体価の推移、肺炎球菌感染の急性期宿主応答における自然免疫リンパ球、Th1関連サイトカイン、好中球を軸とするネットワーク機構について明らかにすることにより、より有効なワクチンを開発するための分子的基盤を解明することを目的としている。本年度は、高齢者や呼吸器疾患を基礎に持つhigh risk患者14症例に対して肺炎球菌23価莢膜多糖体ワクチンを接種し、十分なインフォームドコンセントの上で、接種前と接種後経時的に末梢血リンパ球中のNKT細胞及びγδT細胞についてフローサイトメトリ解析を行うとともに、血清中のサイトカイン濃度について測定を行った。その結果、接種12週後において、CD4+、CD8+、DN/NKT細胞、CD3+CD56+NKT細胞、γδT細胞がそれぞれ8、5、6、6、4例で増加し、逆に6、9、8、8、10例で減少した。各細胞において活性化抗原であるCD69、CD25の発現を解析したが、明らかな発現の変動は観察されなかった。一方、血清中のIFN-γ、TNF-αは接種後に増加する症例、減少する症例がみられたが、現時点ではNKT、γδT細胞との明らかな相関はみられなかった。以上の結果から、肺炎球菌ワクチンの接種後早期においてこれらの自然免疫リンパ球が何らかの役割を担うことが推察された。今後は、さらに症例数を増やすとともに、サイトカインのみならず抗体産生、ワクチン効果との関連にっいても詳細に解析する予定である。

血清抗体価は4週から3か月後にピークを示し、その接種前値に対する増加率と2週後の自然免疫リンパ球の増加数との関係では、CD4+NKT細胞で負の相関傾向、CD4-CD8-NKT細胞で正の相関傾向が認められた。これらの結果から、まだ症例数が少ないものの、肺炎球菌ワクチンによる抗体産生への自然免疫リンパ球の何らかの関与が推察された。
対人的信頼戦略の社会心理学的研究

本研究は、人々の社会意識・社会的背景と、用いられる信頼戦略の関連を明らかにすることを目的としている。この目的のため、信頼性判断能力を測定するための3つの調査研究を行った。その結果、従来の研究で主張されているような、信頼感と信頼性判断能力の間の正の相関は確認されなかった。本研究の目的のひとつであった社会的経験と信頼性判断能力の関係については、一部関連がみられたものの、連関構造の全貌を明らかにするには至らなかった。本研究の目的は、対人的信頼行動の必要性や経験に応じて、人々がデフォルト推定値としての信頼をもたなくなり、対象となる他者個々人について、個別の判断を行うようになることを明らかにすることにある。平成20年度の計画は、参加者がPCに提示される状況にひとつずつ回答し進めることで、最終的にどのような信頼戦略を有しているのかを調査できるツールの開発を行うというものであった。平成20年は、まず社会心理学の領域に限らず、脳科学、行動経済学、進化心理学、社会学等、様々な隣接分野における関連研究を200編以上レビューし、信頼研究の知見を整理するとともに、研究の手法について知識の蓄積を目指した。また、測定ツール構築の具体的な手続きとして、大学生がさまざまな課題(集団意志決定、集団問題解決)を行う場面をビデオ撮影し、その画像を編集することで、信頼戦略調査ツールの素材を多数作成した。この素材を用いて予備調査を行い、人々が他者の信頼性を判断し、その他者を信頼すべきか否かを判断するために利用する情報を選び出す作業を行うことを目指していたが、個人が特定されない形に画像を撮影、編集するために、当初想定していた以上の困難と試行錯誤が伴い、十分な予備調査を行う段階には至らなかった。本研究は最終的には、大学生に限らず、一般社会人、リタイア後の世代も対象として信頼戦略の測定を行う予定であるが、平成20年度は、リタイア後の世代を対象とし、負担の少ないインタビュー形式で信頼戦略を測定する方法についても検討し、プレ調査を行う準備段階に入った。従来の研究では、信頼性のデフォルト推定値としての一般的信頼をめぐり理論的および実証的研究が蓄積されてきている。しかし、研究代表者の近年の研究では、デフォルト推定値としての信頼感だけでなく、信頼性情報への反応を含めた形で「信頼戦略」を考える必要性が示唆されてきた。そこで本研究では、信頼戦略の測定ツールを作成することを目的としている。平成21年度は、信頼戦略測定のための材料の作成および予備的調査を行った。信頼戦略測定のための材料は、信頼性に関する行動情報と、信頼性情報を示唆する映像情報から成る。これらを用いて、他者の信頼性判断にあたって人々がどのような戦略を用いているのかを、大学生41名、大学院生および社会人52名の対象者に提示した。同時に回答をもとめた調査票への回答と対で分析した結果、信頼感の高低と信頼性判断の正確さの間に負の関連が見られた。この結果は、信頼感の高い人々が信頼性判断の精度が高いという先行研究の結果と対立するものである。さらなる分析の結果、交友範囲および中間集団への所属は信頼性判断の精度を上げない一方、親密度の低い相手との相互作用の量が信頼性判断の精度と関連している可能性があることが明らかとなった。この結果は、研究開始時点の予測とは若干異なるものであるが、同時に、信頼戦略に影響を与える社会的環境についての理論化にとって重要な知見を提供するものであった。また、上記の調査では、大学生と院生を含めた社会人では信頼性判断と諸変数の関連構造が異なっており、社会的経験の量と信頼戦略の関連については今度さらに実証研究が必要であることが明らかとなった。平成23年度は、平成20年度、21年度に作成した信頼戦略測定用刺激を用いて、一般社会人を対象とした2つの調査研究を行った。具体的には、3ペア(6名)の学生が討議をしている映像をweb調査により回答者に提示し、これら6名の学生が、現金を用いた分配実験において3000円を自分と他者の間でどのように分配したかの予測を求めた。第1調査では20歳60歳の男性回答者800名が、各ペアについて3本(各1分)の討議映像を見て、各映像の視聴後に分配額の予測を行った。調査2では、20歳60歳の男性回答者400名の回答者が、各ペアについて30秒の無音声の討議映像を視聴し、分配額の予測を行った。なお、2つの調査の方法上の違いは、第2調査では刺激人物の発言内容ではなく、会話時の表情やしぐさをもとに信頼性判断を行うのに対して、第1調査では、発言内容にもとづき信頼性判断を行う点にある。この目的のため、第1調査では刺激映像における人物の顔には処理が施された。

調査1、調査2の2つの調査において、信頼感尺度により測定された一般的信頼と信頼性判断の正確さの間に有意な相関は得られなかった。この結果は、社会心理学において強い影響力をもった山岸(1998)の信頼の解き放ち理論の基礎を提供するとされた「高信頼者は他者の人間性を見極める高い社会的知性を併せ持つ」とする主張と矛盾するものであり、当該研究課題による平成21年度の実験結果とも併せて、解き放ち理論の信頼性に疑問を投げかけるものであった。回答者の所得、職業、職務内容等は、信頼性判断の正確さと部分的な関連が見られたが、信頼戦略の明確な予測が可能となるような強い関連性は見いだされなかった。
ヒトiPS細胞から誘導した機能的気道線毛上皮細胞シートの作製

肺胞上皮細胞と血管内皮細胞を用いた表裏二層培養の構築に向けて,基礎的検討を行った.ある素材を用いて,フォトリソグラフィーを適用し,メッシュ構造基盤を作成した.メッシュは,対角線が200umのひし形を開口とする,2-3umの細さのメッシュ構造とした.そこにマトリゲルでコーティングして真空乾燥したものを電子顕微鏡にて観察すると,メッシュの間隙に薄層の膜を形成していた.膜の厚みを測定し,これを人工基底膜として用いることとした.人工基底膜上に,肺胞上皮細胞と血管内皮細胞を播種し,マトリゲルの適した濃度を決定すべく,培養のコンディショニングを行った.また,それぞれの細胞を播種する順や向きなどについても検討した.培養された細胞を固定して細胞間接着因子を免疫染色し,その発現を確認した.今後は,肺胞上皮細胞に方向づけた未分化細胞を用いて誘導培養を行ったり,初代培養肺細胞を用いて,より生体肺の成熟上皮細胞に近い細胞の耐久性を試していく.また,血管内皮細胞も同様に,未分化細胞からの誘導が現システムで可能かを視野に入れる.現時点では上皮細胞が多重になりがちであるという欠点があり,それを克服すべく条件検討を要する.これらの手法により二層表裏培養が可能となれば,さらに培養システムをナノ流体システムに適合させ,さらに培養条件の検討や,生理学的指標(サーファクタント産生能やタイトジャンクション機能,ガス透過性など)についての検討を行う.セルラインでのみ検討ができているが,未分化細胞からの誘導肺胞上皮細胞では未検討である.肺胞上皮層と血管内皮層の両方において,未分化細胞から誘導した成熟細胞を用いて二層培養を試す.メッシュ培養をナノ流体装置下で行う.肺胞上皮細胞と血管内皮細胞を用いた表裏二層培養の構築に向けて,基礎的検討を行った.ある素材を用いて,フォトリソグラフィーを適用し,メッシュ構造基盤を作成した.メッシュは,対角線が200umのひし形を開口とする,2-3umの細さのメッシュ構造とした.そこにマトリゲルでコーティングして真空乾燥したものを電子顕微鏡にて観察すると,メッシュの間隙に薄層の膜を形成していた.膜の厚みを測定し,これを人工基底膜として用いることとした.人工基底膜上に,肺胞上皮細胞と血管内皮細胞を播種し,マトリゲルの適した濃度を決定すべく,培養のコンディショニングを行った.また,それぞれの細胞を播種する順や向きなどについても検討した.培養された細胞を固定して細胞間接着因子を免疫染色し,その発現を確認した.今後は,肺胞上皮細胞に方向づけた未分化細胞を用いて誘導培養を行ったり,初代培養肺細胞を用いて,より生体肺の成熟上皮細胞に近い細胞の耐久性を試していく.また,血管内皮細胞も同様に,未分化細胞からの誘導が現システムで可能かを視野に入れる.現時点では上皮細胞が多重になりがちであるという欠点があり,それを克服すべく条件検討を要する.これらの手法により二層表裏培養が可能となれば,さらに培養システムをナノ流体システムに適合させ,さらに培養条件の検討や,生理学的指標(サーファクタント産生能やタイトジャンクション機能,ガス透過性など)についての検討を行う.セルラインでのみ検討ができているが,未分化細胞からの誘導肺胞上皮細胞では未検討である.肺胞上皮層と血管内皮層の両方において,未分化細胞から誘導した成熟細胞を用いて二層培養を試す.メッシュ培養をナノ流体装置下で行う.
胃粘膜の適応性反応における内皮由来血管弛緩因子(Nitric Oxide)の役割

著者らは、胃・十二指腸機能の調節系における内皮由来弛緩因子であるnitric oxide(NO)の関与を検討する目的で、特に胃粘膜保護作用、胃・十二指腸アルカリ分泌、および胃酸分泌に対する内因性NOの影響について、NO合成阻害薬であるN^G-nitro-L-arginine(L-NAME)を用いて調べ、以下の成績を得た。NO合成の基質であるL-arginineは、経口投与によってのみ胃粘膜保護作用を示した。この作用は、D-arginineの経口投与でも同様に認められ、またインドメタシンの前処理により拮抗されたが、L-NAMEの前処置によっては影響されなかった。L-arginineの胃内適用は、胃粘膜電位差(PD)の減少、粘膜血流の増大、胃内のpHの上昇、および胃運動の抑制を誘起したが、これら全ての変化もインドメタシンの前処置により拮抗された。L-arginineは胃粘膜に対してマイルドイリタントとして作用し、内因性プロスタグランジン(PG)を介した適応性胃粘膜保護作用を発揮するものと推察された。2.L-NAME(5mg/kg)を静脈内に投与することにより、明瞭な血圧上昇と共に胃・十二指腸のアルカリ分泌を著明に促進することが判明した。この作用は、他のNO合成阻害薬であるL-NMMAでも再現されるが、D-NAMEでは認められず、L-arginineあるいはNO供与体であるnitroprussideの同時投与により拮抗された。また、L-NAMEのアルカリ分泌促進作用は、迷走神経切断に加え、プラゾジン、ヨヒンビンなどのalphaの遮断薬によっても有意に拮抗された。その他、L-NAME投与下における血圧および心拍数変化の測定より、L-NAMEによるアルカリ分泌の促進は、血圧上昇に端を発する神経反射が関連しており、結果的に迷走神経を介して発現するものと推察された。3.高張食塩水の胃粘膜適用により、PDの減少と共に酸分泌抑制に起因する著明なpH上昇が認められる。この反応はL-NAMEの前処置により強く抑制されることが判明した。勿論、この作用もL-arginineの同時投与により拮抗され、D-arginineでは影響されなかった。これらの結果より、胃粘膜における傷害発生は局所でNOの産生を促し、結果的に酸分泌を抑制することにより胃内をアルカリ化に導き、組織の修復機転に寄与していることが推察された。
19番染色体マイクロRNAクラスタに着目したトロホブラスト形成の機構解明

マイクロRNA(以下,miRNA)は,直接には遺伝情報をコードしないnon-codingRNAの一つで,転写後調節因子として必要な働きを持つとされる.C19MC(19番染色体特異的マイクロRNAクラスタ)は,霊長類のみに存在し,19番染色体のわずか100kB余の塩基上に存在して,46個の,いずれも胎盤に特異的に発現するマイクロRNAをコードするユニークな存在とされる.本科研費研究課題では,C19MC-miRNAに着目してトロホブラストがシンシチウム化する際(胎盤が構築される際の重要な課程に相当する)の分子機構を解明し,妊娠におけるC19MC-miRNAの役割の一端をつきとめて,妊娠維持や異常妊娠病態解明につなげたいと考えている.石川源を研究協力者として,初年度,ヒト絨毛癌細胞株BeWoを培養,フォルスコリンを添加して,実験的シンシチウム化モデルを作成後にmiRNAアレイ解析を行い実験的シンシチウム化の過程で生じるC19MC-miRNAの発現とその変化をマイクロRNAアレイを用いてプロファイリングした.研究2年目には初年度に引き続き,正常妊娠満期帝王切開胎盤から得た絨毛細胞より初代培養を繰り返し行い,細胞株BeWoと同様にフォルスコリン添加して同様の実験を行いプロファイリングした.研究3年目の本年度は,シンシチウム化に関わる主因子として知られているタンパクであるsyncytinの強発現,発現抑制を試み,その際のC19MCの発現変化を解析すべく実験を行った.実験条件に関して調整を要し,強発現・発現抑制実験を行い,最終年度の実験を終了した.ヒト絨毛癌細胞株BeWoを培養し、また、正常妊娠満期帝王切開胎盤から得た絨毛細胞より初代培養を行い、それぞれ合胞体化を促してマイクロアレイを用いたmicroRNAの網羅的解析を行った。その結果19番染色体由来のクラスターを形成している胎盤特異的microRNAについて、合胞体化にともなう変化を抽出できた。さらにin Silico解析を行い、合胞体化に特徴的な遺伝子発現について解析を進めている。ヒト絨毛癌細胞株BeWoを培養し、また、正常妊娠満期帝王切開胎盤から得た絨毛細胞より初代培養を行い、それぞれ合胞体化を促してマイクロアレイを用いたmicroRNAの網羅的解析を行った。当初、初年度に行うとした19番染色体由来のクラスターを形成している胎盤特異的microRNAについて、アレイ解析を行い得た。フォルスコリン付加による培養環境において合胞体化を促しアレイ解析を行っており、これらの比較から合胞体化にともなう変化を抽出できたと考えている。現在in Silico解析を進め、合胞体化に特徴的な遺伝子発現について解析を行っている。マイクロRNA(以下,miRNA)は,直接には遺伝情報をコードしないnon-codingRNAの一つで,転写後調節因子として重要な働きを持つとされる.C19MC(19番染色体特異的マイクロRNAクラスタ)は,霊長類のみに存在し,19番染色体のわずか100kB余の塩基上に存在して,46個の,いずれも胎盤に特異的に発現するマイクロRNAをコードするユニークな存在とされる.本科研費研究課題では,C19MC-miRNAに着目してトロホブラストがシンシチウム化する際(胎盤が構築される際の重要な課程に相当する)の分子機構を解明し,妊娠におけるC19MC-miRNAの役割の一端をつきとめて,妊娠維持や異常妊娠病態解明につなげたいと考えている.初年度,ヒト絨毛癌細胞株BeWoを培養,フォルスコリンを添加して,実験的シンシチウム化モデルを作成後にmiRNAアレイ解析を行い実験的シンシチウム化の過程で生じるC19MC-miRNAの発現とその変化をマイクロRNAアレイを用いてプロファイリングした.研究2年目の本年度は,初年度に引き続き,正常妊娠満期帝王切開胎盤から得た絨毛細胞より初代培養を繰り返し行い,細胞株BeWoと同様にフォルスコリン添加して同様の実験を行いプロファイリングした.プロファイリングから見出したC19MC-miRNAから,In Silico解析によりターゲット遺伝子候補を同定中である.予定帝王切開胎盤から胎盤栄養膜を抽出して行っている初代培養について,実験条件の設定に再検討を要したため,追加実験に時間を要した.結果がin silico解析に影響しており,in silico解析についてパスウェイ解析を加えて再検討している.マイクロRNA(以下,miRNA)は,直接には遺伝情報をコードしないnon-codingRNAの一つで,転写後調節因子として必要な働きを持つとされる.C19MC(19番染色体特異的マイクロRNAクラスタ)は,霊長類のみに存在し,19番染色体のわずか100kB余の塩基上に存在して,46個の,いずれも胎盤に特異的に発現するマイクロRNAをコードするユニークな存在とされる.本科研費研究課題では,C19MC-miRNAに着目してトロホブラストがシンシチウム化する際(胎盤が構築される際の重要な課程に相当する)の分子機構を解明し,妊娠におけるC19MC-miRNAの役割の一端をつきとめて,妊娠維持や異常妊娠病態解明につなげたいと考えている.初年度,ヒト絨毛癌細胞株BeWoを培養,フォルスコリンを添加して,実験的シンシチウム化モデルを作成後にmiRNAアレイ解析を行い実験的シンシチウム化の過程で生じるC19

MC-miRNAの発現とその変化をマイクロRNAアレイを用いてプロファイリングした.研究2年目には初年度に引き続き,正常妊娠満期帝王切開胎盤から得た絨毛細胞より初代培養を繰り返し行い,細胞株BeWoと同様にフォルスコリン添加して同様の実験を行いプロファイリングした.研究3年目の本年度は,シンシチウム化に関わる主因子として知られているタンパクであるsyncytinの強発現,発現抑制を試み,その際のC19MCの発現変化を解析すべく実験を行った.実験条件に関して調整を要し,強発現・発現抑制実験の過程で本年度の実験を終了した.本年度は,主にsyncytinの強発現,発現抑制を試み,C19MCの発現変化を解析すべく実験を行ったが.実験条件に関して調整を要し,強発現・発現抑制実験に関して安定した実験結果を出せていなかったため.マイクロRNA(以下,miRNA)は,直接には遺伝情報をコードしないnon-codingRNAの一つで,転写後調節因子として必要な働きを持つとされる.C19MC(19番染色体特異的マイクロRNAクラスタ)は,霊長類のみに存在し,19番染色体のわずか100kB余の塩基上に存在して,46個の,いずれも胎盤に特異的に発現するマイクロRNAをコードするユニークな存在とされる.本科研費研究課題では,C19MC-miRNAに着目してトロホブラストがシンシチウム化する際(胎盤が構築される際の重要な課程に相当する)の分子機構を解明し,妊娠におけるC19MC-miRNAの役割の一端をつきとめて,妊娠維持や異常妊娠病態解明につなげたいと考えている.石川源を研究協力者として,初年度,ヒト絨毛癌細胞株BeWoを培養,フォルスコリンを添加して,実験的シンシチウム化モデルを作成後にmiRNAアレイ解析を行い実験的シンシチウム化の過程で生じるC19MC-miRNAの発現とその変化をマイクロRNAアレイを用いてプロファイリングした.研究2年目には初年度に引き続き,正常妊娠満期帝王切開胎盤から得た絨毛細胞より初代培養を繰り返し行い,細胞株BeWoと同様にフォルスコリン添加して同様の実験を行いプロファイリングした.研究3年目の本年度は,シンシチウム化に関わる主因子として知られているタンパクであるsyncytinの強発現,発現抑制を試み,その際のC19MCの発現変化を解析すべく実験を行った.実験条件に関して調整を要し,強発現・発現抑制実験を行い,最終年度の実験を終了した.初年度後半には合胞体化に特徴的な遺伝子の解析を行っており、これを進めるとともに、他研究者により合胞体形成に特徴的とされているsyncytin-1を過剰発現ならびに発現抑制した環境下でアレイ解析結果がどのように変化するか検討する。また、BeWoのみならず、トロホブラストのモデルとなる他の細胞株(JAR細胞、JEG3細胞)などについても検討する予定でいる。精度の高いC19MC-miRNAのプロファイリングから,ターゲット遺伝子候補を得た後,当該の遺伝子について,強制発現/発現抑制実験へと展開して,C19MC-miRNAのプロファイリング変化を観察したいと考えている.当初予定していたにsyncytinの強発現,発現抑制実験に関し実験デザインの再検討を要する.安定した実験条件に改めることにより,シンシチウム化とC19MC-miRNAのかかわりを明らかにして,本年度の実験を完遂したい.アレイ関連試薬を実験進捗にともない必要最小限としたため、当初の計画より初年度の出費は少額となった。アレイ関連試薬を必要最小限としたため,初年度購入資材により実験遂行が可能であった.本年度に当初予定していたにsyncytinの強発現,発現抑制に関し,順調に実験進捗しなかったため.次年度には,安定した条件での実験を遂行する予定であり,この際,適切に予算執行する.
前立腺特異的膜抗原(PSMA)に対する定量的測定系の開発と前立腺癌臨床への応用

前立腺癌マーカーとしてはPSAの有用性が確立されているが、最近はその限界が明らかになりつつあり新たなマーカーが求められている。PSMAは血中および組織中レベルが内分泌療法抵抗性の前立腺癌において上昇する事が示され予後因子としてPSAを凌ぐ可能性が示唆されている。しかしながら定量的な測定系が未開発のため基礎的にも臨床的にも研究の進行が困難な状況である。そこでPSMAに対する定量的な測定系を開発することを計画したが、本研究の開始後、当教室におけるPCR法による血中PSMAの検討よりPSMAの予後因子としての可能性に否定的な結果が得られたこと、および複数の特許申請がなされたために新たな測定系としての研究が極めて困難な状況となったことから、計画を変更した。すなわちPSMAと同じ膜成分であり、従来の当教室の研究において前立腺癌と肥大症において相違が認められた膜結合型糖蛋白を対象として、マーカーとしての有用性の確立を目的として研究を行った。まず前立腺組織(癌および肥大症)と精漿を超遠心分画法により分離した後、分子量と等電点による2次元マッピングを行い、展開された2次元泳動像のうちから、コンピューターを用いた画像解析処理により、癌組織に特異的に認められるスポットを切り出し、抽出、精製を行った。これらを免疫源として特異抗体を作成し、現在免疫学的に定量的に測定しうる系を作成中である。一方、PSA中の糖鎖構造の癌化に伴う質的変化については、前立腺癌組織においてmultyantennary complex type with GlcNAc(β1→4)Manが相対的に増加していることが明らかとなった。このことよりIV型のN-アセチルグルコサミン転移酵素の発現が癌組織中で上昇している可能性も示唆された。今後血中の遊離型PSAに対する糖鎖解折が可能となればPSAの有用性が一層向上する可能性が示唆される。前立腺癌のマーカーとしてはPSAの有用性が確立されているが、最近はその限界が明らかになりつつあり弱点を補う新たなマーカーが求められている。PSMAは前立腺上皮細胞の他、血清および清漿中にも存在が確認され、その血中および組織中レベルが内分泌療法抵抗性の前立腺癌において上昇する事が示され注目を集めている。すなわちPSMAが予後因子としてPSAを凌ぐ可能性およびPSMAを指標あるいはターゲットとした新たな治療法の可能性が示唆されているが、その測定法はいまだ半定量的なものに留まっており現状では基礎的にも臨床的にも研究の進行が困難な状況である。そこで今回、PSMAに対する定量的な測定系を開発し、前立腺癌におけるPSMAの意義および治療への応用の可能性につき検討することを計画した。しかしながら、本研究の開始後、当教室におけるPCR法を用いた血中PSMAの検討よりPSMAの前立腺癌予後因子としての可能性に否定的な結果が得られたこと、および複数の特許申請がなされたために新たな測定系としての研究が極めて困難な状況が生じたことから、計画の一部を変更した。すなわち従来よりPSMAと同じ膜成分であり、当教室の研究において前立腺癌と前率千肥大症において相違が認められた膜結合型糖蛋白の癌特異的マーカーとして有用性の確立およびその応用を目的として研究を行った。まず前立腺組織(癌および肥大症)と精漿を超遠心分画法により分離した後、分子量と等電点による2次元マッピングを行った。展開された2次元泳動像のうちから、コンピューターを用いた画像解析処理により、癌組織に特異的に認められるスポットを切り出し、抽出、精製を行った。これらを免疫源として特異抗原を作成し、現在免疫学的手法にて定量的に測定しうる系を作成中である。
分子ボトムアップテクノロジによる神経シナプス形成

シナプス関連因子のうち、ラットのカドヘリン2、ならびに、細胞接着分子1について得ていた組換えバキュロウイルスを感染させたSf9細胞の検鏡をさらに進め、両者の間で細胞レベルでの感染後の分裂途中において接着挙動に起因すると考えられる、形態的に明瞭な差異が認められることを確認したことを発表した。並行して、提示される組換え膜タンパク質の機能維持のための、ウイルス保存・融合条件の検討も進めた.一方,マイクロウエル構造の機能化に関しては,タンパク質再構成,タンパク質機能化を制御することを目的として,マイクロウエルを架橋する自立膜におけるラフト様のドメイン構造形成とその安定化を検討した.架橋膜においてはより流動性の高い無秩序相の方が安定に存在する.無秩序相を形成する不飽和脂質の量を制限する事で,架橋膜におけるドメイン構造の形成と安定化を実証した.シナプス接着因子を強制発現した出芽ベシクルを用いて細胞接着分子の出芽ウイルス粒子の脂質支持膜への融合挙動について脂質や溶液の条件を変え検討を行い,AFMによる観察を行った.また,組換え体ウイルス粒子の脂質膜ならびに基板への融合について検討し、ウイルス粒子の基板へのパターニングを行った。さらに,神経細胞成長への影響についても検討したところ,金パターン上に接着したウイルス粒子に沿って細胞のパターニングができることが確認された。出芽ウイルス由来の膜タンパク質を基板上に配置,パターニングすることで,神経細胞の成長制御に有用な基板を形成することが可能であることが示された.本技術について,NTT,三重大学,兵庫県立大学で,応用物理学会で報告した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、分子ボトムアップテクノロジにより神経細胞との人工的なシナプスの形成を実現することを目標とする。以下の3点を並行して進めている。1、神経細胞の軸索末端のマイクロウェル構造への誘導:ウェルの開口部でタンパク質を再構成するために用いる脂質膜上には神経細胞が接着しないことから、ピラー基板を用いて脂質膜とは接触しない環境を構築し神経細胞を成長させる。自発展開により脂質支持膜を作製したa-Siピラー基板では、脂質がピラー上には展開していないこと確認した。さらにピラー基板での細胞と脂質支持膜の蛍光観察方法を確立し、ピラー上への選択的な神経成長の観察に光学顕微鏡およびSEMにより成功した。また、金のピラーを用い、SAM修飾により神経成長の選択性向上に成功した。さらに、SAM膜を介してタンパク・ペプチドを修飾した基板を用い、神経細胞のシナプス形成の可能性について検討を開始した。一方、様々な基板と神経細胞との界面についてFIB/SEMを用いて観察し、単一細胞を用いて細胞と基板との親和性を検討することに成功した。2、マイクロウェル構造の最適化:ピラーについては材料・直径・間隔の異なるアレイ基板を作製し、神経細胞成長を検討している。さらにピラーとマイクロウェルの混在する基板について作製方法から検討を開始した。3、マイクロウェル構造へのシナプス形成因子の導入の基礎検討:動物種やバイオリソースからのcDNA入手可能性等を参考にしながら、神経シナプスの細胞接着性膜タンパク質の一群から、人工シナプス構築のキーとなる数種類のターゲットタンパク質を選択し、発現に必要となる組換えバキュロウイルスの作出を行った。また、蛍光タンパク質の融合タグを持つインテグリンを発現したウイルス粒子を用いてGUV膜への膜融合を確認した。3つの計画ともおおむね順調に進捗しており,今後はさらにそれらを融合してゆく予定である。2016年度は以下の3点を並行して進めた。1、神経突起のタンパク修飾基板による改変:シナプス形成因子として,神経シナプスではらたく細胞接着分子を選択し,基板上にその抗体を固定したときの神経細胞の成長に与える影響について光学顕微鏡およびSEMにより検討したところ,基板上の抗体により神経突起の形態変化が観察された。さらにピラー上に抗体を修飾した場合はピラー上の神経突起の形態に変化が確認された。また超解像顕微鏡によるタンパク発現観察のための条件検討を実施した。2、ピラー/マイクロウェルハイブリッドチップの作製:ピラーアレイとマイクロウェルを同一基板上に形成することに成功した。電子ビーム描画・エッチング・材料の堆積技術を駆使することで,ガラスおよびシリコン基板上に,数μm直径のウェルアレイを,ピラーから数μmの位置に作製できた。3、マイクロウェル構造へのシナプス形成因子の導入の基礎検討:細胞接着分子の2つの遺伝子産物を提示する組換えバキュロウイルスを作出した。波長の違う2種の蛍光タンパク質をそれぞれ融合・提示した出芽ウイルスを得るとともに、細胞レベルでの機能発現の検討、およびウイルス-脂質膜融合による膜への移行挙動を、人工ベシクル(リポソーム)および脂質支持膜を用いて、顕微観察した。さらに,脂質支持膜における脂質分子の側方拡散とラフト様ドメイン形成について検討した。光退色後蛍光回復法(FRAP)の解析を通して,ミクロンオーダーの微小領域における側方拡散の解析モデルを提案し,微小井戸を架橋する脂質二分子膜の解析に適用した。

シナプス関連因子のうち、ラットのカドヘリン2、ならびに、細胞接着分子1について得ていた組換えバキュロウイルスを感染させたSf9細胞の検鏡をさらに進め、両者の間で細胞レベルでの感染後の分裂途中において接着挙動に起因すると考えられる、形態的に明瞭な差異が認められることを確認したことを発表した。並行して、提示される組換え膜タンパク質の機能維持のための、ウイルス保存・融合条件の検討も進めた.一方,マイクロウエル構造の機能化に関しては,タンパク質再構成,タンパク質機能化を制御することを目的として,マイクロウエルを架橋する自立膜におけるラフト様のドメイン構造形成とその安定化を検討した.架橋膜においてはより流動性の高い無秩序相の方が安定に存在する.無秩序相を形成する不飽和脂質の量を制限する事で,架橋膜におけるドメイン構造の形成と安定化を実証した.シナプス接着因子を強制発現した出芽ベシクルを用いて細胞接着分子の出芽ウイルス粒子の脂質支持膜への融合挙動について脂質や溶液の条件を変え検討を行い,AFMによる観察を行った.また,組換え体ウイルス粒子の脂質膜ならびに基板への融合について検討し、ウイルス粒子の基板へのパターニングを行った。さらに,神経細胞成長への影響についても検討したところ,金パターン上に接着したウイルス粒子に沿って細胞のパターニングができることが確認された。出芽ウイルス由来の膜タンパク質を基板上に配置,パターニングすることで,神経細胞の成長制御に有用な基板を形成することが可能であることが示された.本技術について,NTT,三重大学,兵庫県立大学で,応用物理学会で報告した.本研究では、分子ボトムアップテクノロジにより神経細胞との人工的なシナプスの形成を実現することを目標とする。2017年度は以下の3点を並行して進めた。1シナプス関連因子のうち、ラットのカドヘリン2、ならびに、細胞接着分子1について、全長のもの、ならびにC末端に蛍光タンパク質を融合したものを発現するバキュロウイルスを得た。感染させたSf9細胞の検鏡から、後者の発現細胞において細胞質の分離が阻まれた形態が認められることが分かり、発現したタンパク質の機能評価の一方法となることが示唆された。並行して組換え体ウイルスの融合条件の検討も行った。さらに、細胞接着分子1の出芽ウイルスの脂質支持膜への融合挙動について脂質や溶液の条件を変え検討を行い、AFMにより観察するとともに、ウィルスのパターニングを行った。同時に神経細胞成長への影響についても検討を開始した。2ベシクル融合やタンパク質再構成に重要な役割を果たす脂質膜ドメインの制御を試みた。特に、マイクロウエルを架橋する自立膜において、基板支持膜と自立膜の間の脂質の側方拡散を通したドメイン形成・消失についてモデルを提唱するとともに制御方法を検討し、タンパク質の融合制御の可能性についても思量した。3シナプス形成因子として、細胞接着分子の抗体をピラー上に修飾し、伸展が誘導された神経突起におけるタンパク発現について、超解像顕微鏡による検討を開始した。ピラー上に成長した神経突起のタンパク発現の観察のためには、試料調整の最適化が必須であることが分かった。シナプス関連因子のうち、ラットのカドヘリン2、ならびに、細胞接着分子1について、全長のもの、ならびにC末端に蛍光タンパク質を融合したものを発現するバキュロウイルスを得た。
データベース及び実験的手法を用いた光回復酵素/クリプトクロムファミリーの機能解析

本研究では、データベースと機能測定実験を組み合わせることで、遺伝子修復、光線センサーや概日リズムの一部を担う機能をもち、同じ共通祖先由来にもかかわらず異なる機能をもつタンパク質群である光回復酵素/クリプトクロムファミリーの分子進化から機能発現機構を明らかにする。さらに、本研究から古環境の推定と発展させた研究として新規機能性タンパク質の創成を目指す。また、これらの技術を利用して、他のタンパク質への応用も行う。本年度の研究成果の概要を以下に記述する。1.大量の配列を比較計算する技術を駆使して、ロドプシン様タンパク質の解析を行った。ロドプシンは発色団レチナールを結合するために、タンパク質内部に保存性の高いLys残基を持っている。しかし、配列はロドプシンと相同性を示すものの、このLys残基を保存していない配列も多く見つかっている。今回のこのLys残基を持たないロドプシン様タンパク質に、Lys残基とカウンターイオンになるAspを導入することで、プロトンポンプ機能を復活させることに成功し、進化の面で新たな知見を得ることができた。2.光回復酵素の機能が何故生み出されるのか明確な答えは出ていない。そこで、(6-4)光回復酵素について、修復能をもつ分子機構を機能活性測定と分子動力学計算により調べた。その結果、活性サイト近傍にあるLys残基が重要であることを見出した。この内容は現在論文にまとめている段階である。さらに、この知見から(6-4)光回復能をもたないCPD光回復酵素に(6-4)光回復能を生む可能性があり、Lys残基を含む周辺ドメインを入れ替えたキメラタンパク質の作製を試みた。しかし、作製したキメラタンパク質は、うまく発現できないものがほとんどであった。構造を保持するため配列情報を計算から抽出していく必要があり、今後検討していく。計算科学を駆使することで、光回復酵素/クリプトクロムファミリー以外のLys残基を持たないロドプシン様タンパク質において、進化と機能発現機構につながる研究結果を得ることができた。これは、本手法が他のタンパク質にも応用していく可能性を示している。この結果から、分子進化と機能発現機構を明らかにする当研究が、順調に進んでいることが理由である。昨年度までに、光回復酵素/クリプトクロムファミリーの祖先配列の推定を行う事に成功したが、タンパク質発現はまだ上手くいっていない。そこで、祖先配列推定プログラムに関しても、見直しを行っていく。さらに、機能が異なる配列群または同じ機能をもつ配列群と各機能の分岐点の配列と比較し、保存性の高い配列または異なる配列から、それぞれの機能に重要な配列情報を抽出する。その候補として、昨年度発見した(6-4)光回復能を生むのに重要なLsy残基をいかに正しい位置に配置させることができるかが重要である。これを理解するために実験及び計算科学を駆使るすることで、光回復酵素/クリプトクロムファミリーの機能発現機構を明らかにしていく。1.計算により祖先配列を再現し、実際にタンパク質として発現する方法を試みた。先ず、光回復酵素/クリプトクロムファミリーの祖先配列の推定を行った。その結果、共通祖先はCPDを修復するCPD光回復酵素に近いことが示唆された。次に、推定した祖先配列を遺伝子合成し、その配列のタンパク発現を試みたところ、大腸菌による共通祖先配列の発現が上手く行かなかった。この原因として推定された祖先配列の長さやアミン酸の存在比率が、既存のものと大きく異なっていることが考えられる。また、大腸菌系での培養に適していない可能性があり、計算方法や培養法に関して、今後検討していく。2.光回復酵素とクリプトクロムに関して、それぞれの機能が何故生み出されるのかに関しても明確な答えは出ていない。そこで、(6-4)光回復酵素について、修復能をもつ分子機構を機能活性測定と東大との共同研究の分子動力学計算により調べた。その結果、配列の保存性と分子動力学計算から活性サイト近傍にあるLys残基が重要であることを示唆する結果を得た。この内容は昨年論文にまとめている。さらに、赤外分光法を用いた機能活性測定により、このLys残基活性サイトのHis残基の位置をコントロールすることで、修復機能をコントロールしていることを見出した。この研究結果は現在論文にまとめている段階である。光回復酵素/クリプトクロムファミリーの内、(6-4)光回復酵素の研究において、機能発現機構につながるLys残基の役割に関する研究結果を得ることができた。さらに、このLys残基の位置のアミノ酸は、光回復酵素/クリプトクロムファミリーで機能が異なるタンパク質間では保存性が低いことから、機能を別ける分子機構のおいて重要なアミノ酸部位の可能性があり、今後の研究の発展につながる結果となっている。また、当初の目標であったデータベースを用いた光回復酵素/クリプトクロムファミリーの祖先配列の推定を行う事に成功し、推定した配列の発現の試みも行うことができた。これらの結果から、分子進化と機能発現機構を明らかにする当研究が、順調に進んでいることが理由である。

本研究では、データベースと機能測定実験を組み合わせることで、遺伝子修復、光線センサーや概日リズムの一部を担う機能をもち、同じ共通祖先由来にもかかわらず異なる機能をもつタンパク質群である光回復酵素/クリプトクロムファミリーの分子進化から機能発現機構を明らかにする。さらに、本研究から古環境の推定と発展させた研究として新規機能性タンパク質の創成を目指す。また、これらの技術を利用して、他のタンパク質への応用も行う。本年度の研究成果の概要を以下に記述する。1.大量の配列を比較計算する技術を駆使して、ロドプシン様タンパク質の解析を行った。ロドプシンは発色団レチナールを結合するために、タンパク質内部に保存性の高いLys残基を持っている。しかし、配列はロドプシンと相同性を示すものの、このLys残基を保存していない配列も多く見つかっている。今回のこのLys残基を持たないロドプシン様タンパク質に、Lys残基とカウンターイオンになるAspを導入することで、プロトンポンプ機能を復活させることに成功し、進化の面で新たな知見を得ることができた。2.光回復酵素の機能が何故生み出されるのか明確な答えは出ていない。そこで、(6-4)光回復酵素について、修復能をもつ分子機構を機能活性測定と分子動力学計算により調べた。その結果、活性サイト近傍にあるLys残基が重要であることを見出した。この内容は現在論文にまとめている段階である。さらに、この知見から(6-4)光回復能をもたないCPD光回復酵素に(6-4)光回復能を生む可能性があり、Lys残基を含む周辺ドメインを入れ替えたキメラタンパク質の作製を試みた。しかし、作製したキメラタンパク質は、うまく発現できないものがほとんどであった。構造を保持するため配列情報を計算から抽出していく必要があり、今後検討していく。計算科学を駆使することで、光回復酵素/クリプトクロムファミリー以外のLys残基を持たないロドプシン様タンパク質において、進化と機能発現機構につながる研究結果を得ることができた。これは、本手法が他のタンパク質にも応用していく可能性を示している。この結果から、分子進化と機能発現機構を明らかにする当研究が、順調に進んでいることが理由である。平成29年度は、光回復酵素/クリプトクロムファミリーの祖先配列の推定を行う事に成功したが、タンパク質発現はまだ上手くいていない。そこで、大腸菌の発現系だけではなく、酵母や動物細胞をもちいた発現を試みる。また、祖先配列推定プログラムに関しても、見直しを行っていく。さらに、平成30年度は、機能が異なる配列群または同じ機能をもつ配列群と各機能の分岐点の配列と比較し、保存性の高い配列または異なる配列から、それぞれの機能に重要な配列情報を抽出する。そのアミノ酸部位が本当に機能に重要なのか、その機能をもつ配列ともたない配列それぞれに変異導入し、機能測定することで確認する事でも、光回復酵素/クリプトクロムファミリーの機能発現機構を明らかにしていく。昨年度までに、光回復酵素/クリプトクロムファミリーの祖先配列の推定を行う事に成功したが、タンパク質発現はまだ上手くいっていない。
ネパール・テライ低地におけるヒ素汚染の実態とその対策に関する研究

ネパール・テライ低地中央部のナワルパラシ郡パラシの東西約6km、南北約10kmの調査地域において、ボーリング調査、地下水の水質、水位の変動などから、調査地域におけるヒ素汚染の実態を水平的・鉛直的に把握するとともに、その汚染原因等について、水文学的、地質学的に明らかにした。また、ヒ素汚染された地下水を飲用水として利用している調査地域の住民について、聞き取り、アンケート調査の結果を属性、調査項目別に解析し、水に対する意識構造と井戸水利用の実態を明らかにするとともに、住民の意見を踏まえ、ヒ素汚染されない最も安全な飲料水を確保するための適切な対策について研究した。地下水の動態とその利用の実態を把握するとともに、ボーリング調査を行い、ヒ素の濃集メカニズムを明らかにするための調査を開始した。また、ヒ素汚染対策として、雨水利用を推進するための調査研究もあわせて実施した。その具体的内容は、次の通りである。(1)調査地域における気象・気候とヒ素汚染の実態およびその原因に関する調査(1)気象・気候に関する調査気温・相対湿度・風向・風速・降水量・日射などの基本的気象要素を30分ごとにルーチン観測するための気象ステーションをピパラの小学校校庭に設置した。(研究分担者:松本太)(2)地下水動態および水質調査調査地域内の約20集落において、地下水の水位の異なるポンプ井戸および開放井戸各1について、それぞれの地下水位・水温・pH・RpH・EC・ORP・DO・簡易ヒ素濃度などについて現地で測定した。また、ヒ素やその他の成分につては、サンプリングの後、イオンクロマトグラフ、およびICPM-8500で分析した。(研究分担者;谷口智雅、濱田浩美)(3)地質構造に関する調査調査地域内3か所で地下約20mのボーリングを行い、ヒ素濃度と地質・地下水環境との関係を調査した。(研究分担者:駒井武、戸田真夏研究協力者:大岡健三)(2)ヒ素汚染された地下水を利用している住民を対象とした実態調査調査地域内の約20集落において、各集落で56人に対し、飲料水・生活用水等についての意識、井戸の利用形態・対策等に関する聞き取り調査を実施した。(研究分担者:谷地隆研究協力者:松尾宏、B.B.Kandel)(3)ヒ素汚染対策前述の小学校の校舎に雨水利用装置を設置し、雨水を利用したヒ素汚染対策の研究に取り組む。(研究分担者:松本太研究協力者:G.P.Gurung)地下水の動態とその利用の実態を把握するとともに、ボーリング調査を行い、ヒ素の濃集メカニズムを明らかにするための調査を実施した。(1)調査地域における気象・気候とヒ素汚染の実態およびその原因に関する調査:1気象・気候に関する調査:ピパラの小学校校庭に設置した気象ステーションにより、気温・相対湿度・風向・風速・降水量・日射などの基本的気象要素を30分ごとにルーチン観測し、解析した。また、屋根・壁面の素材の異なる3種類の家屋において、室内気候に関する観測を実施した。(研究分担者:松本太)2地下水動態および水質調査:調査地域内の2集落(Mahuwa, Khokharpuruwa)において、全てのポンプ井戸および開放井戸について、それぞれの地下水位・水温・pH・RpH・EC・ORP・DO・簡易ヒ素濃度などについて現地で測定した。(研究分担者:濱田浩美)3地質構造に関する調査:調査地域内の2ヵ所(Patkhaulii, Dewagau)に観測井戸を各1掘削し、ヒ素濃度と地質・地下水環境との関係について調査した。(研究分担者:駒井武、大岡健三)(2)ヒ素汚染された地下水を利用している住民を対象とした実態調査:調査地域内の2集落(Mahuwa, Khokharpuruwa)において、全ての世帯を対象として飲料水・生活用水等についての意識、井戸の利用形態・対策等に関する聞き取り調査を実施した。(研究分担者:谷地隆、松尾宏)(3)ヒ素汚染対策:雨水利用、鉄共沈、その他によるヒ素汚染対策の研究に取り組んだ。(研究代表者:中村圭三、研究分担者:駒井武)これらの成果については、日本地理学会秋季大会(福島大学)、春季大会(国士舘大学)、社会地質学会で発表した。地下水の動態とその利用の実態を把握するとともに、ボーリング調査を行い、ヒ素の濃集メカニズムを明らかにするための調査を実施した。1気象・気候に関する調査:ピパラの小学校校庭に設置した気象ステーションにより、気温・相対湿度・風向・風速・降水量・日射などの基本的気象要素を30分ごとにルーチン観測し、解析した。(研究分担者:松本太)2地下水動態・水質および地質構造に関する調査:調査地域内の約20集落において、地下水の水位の異なるポンプ井戸および開放井戸各1について、それぞれの地下水位・水温・pH・RpH・EC・ORP・DO・簡易ヒ素濃度などについて現地で測定した。