hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シロアリの兵隊分化における環境要因と発生制御に関する分子社会生物学

近年、環境要因が生物の発生にどのように影響を及ぼすかを検証するモデル系として、表現型多型を示す生物が用いられるようになった。社会性昆虫のカースト分化は表現型多型の最も顕著な例であり、個体にとっての外部環境と遺伝的要因の情報を統合することにより、発生経路が制御されている。本研究ではシロアリの兵隊カーストについて分化時の形態の変化とその機構を形態学・組織学・分子生物学の手法を用いて多面的に解析した。特に、兵隊分化中の大顎組織で高い発現が見られる遺伝子HsjCib、さらに主要な形態形成因子であるHsjHh,HsjDpp,HsjWg,ホルモンシグナル系遺伝子のHsjEcR,HsjRXR,HsjBR-Cについて、ノーザンハイブリダイゼーション、リアルタイム定量PCR等を用いて、発現解析を行った。また、シロアリにおいて今後ゲノムレベルの解析が必要になるとの考えから、シロアリと、その外群であるゴキブリ、カマキリを含む網翅類、約40種について、PI染色フローサイトメトリーによってゲノムサイズの推定を行い、ゲノムシークエンシングに適した種の選定に寄与すると共に、社会性の進化に伴うゲノムの進化について考察を行った。これらの成果は第9回国際幼若ホルモン会議JH9(ヨーク)、日本進化学会第9回大会(京都)において発表した。また、誌上では、日本生態学会誌、Sociobiology誌などにおいて発表した。社会性昆虫の生態において最も重要な要素であるカースト分化は、生態学・進化学において非常に興味深い対象であるにもかかわらず、その機構に関してまだ未知の部分が多い。兵隊分化過程で特異的に発現する遺伝子を検出するため、幼若ホルモン類似体JHAで兵隊分化を誘導した個体の大顎からmRNAを抽出しディファレンシャルディスプレー法による探索を行った。得られた遺伝子配列の中で、既知の遺伝子と相同性があり、定量PCRにより発現量の差が確認されたものは12遺伝子であった。これらの多くは前兵隊への脱皮直前に大顎での強い発現が認められている。この成果は欧州生化学連合発行の学術誌FEBS Lettersに発表した(Koshikawa et al.2005)。また、シロアリのゲノムレベルの網羅的遺伝子発現解析を可能にするためにゲノムシークエンシングプロジェクトが国際的に計画されているが、そのための基礎情報としてシロアリのゲノムサイズのデータが求められていた。そこで今年度は様々な系統に属するシロアリ12種について、フローサイトメトリーおよびデンシトメトリーによってゲノムサイズを測定、比較した。シロアリのゲノムサイズは近縁なゴキブリ類と比べて小さいことがわかり、社会性の進化との関連について考察した(論文準備中)。これらの成果は日本進化学会第7回大会、および国際ワークショップ"Land Management and Biodiversity in Southeast Asia,2005"において研究成果を発表した。特に、兵隊分化中の大顎組織で高い発現が見られる遺伝子HsjCibについて、ノーザンハイブリダイゼーション、リアルタイム定量PCR等を用いて、発現解析を行った。また、ショウジョウバエ以外の昆虫では、遺伝子機能を解析するためのほとんど唯一の方法として、RNAiによる遺伝子発現抑制系の利用が盛んになってきている。このための技術開発として、プリンストン大学生態進化生物学部にて、表現型多型を示す昆虫のひとつであるエンドウヒゲナガアブラムシにおけるRNAiの実験を行い、技術を習得した。その成果を応用し、シロアリにおいてもマイクロインジェクションを用いたRNAiの実験系を構築し、幼若ホルモン類似体による兵隊分化誘導系と組み合わせ、HsjCibなどの重要遺伝子の機能解析を行った。これらの成果は日本生態学会誌、昆虫ワークショップ06金沢、日本進化学会第8回大会(東京)、および第15回国際社会性昆虫学会議(ワシントンDC)において発表した。

これらの成果は第9回国際幼若ホルモン会議JH9(ヨーク)、日本進化学会第9回大会(京都)において発表した。また、誌上では、日本生態学会誌、Sociobiology誌などにおいて発表した。
輸送タンパク質TSPOを標的とした悪性脳腫瘍の新規薬剤開発とホウ素中性子捕捉療法

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、極めて殺細胞効果の高いα粒子を用いて生物学的に腫瘍細胞を選択的に治療し得るため、正常組織に浸潤性に発育する悪性脳腫瘍の克服が期待されている。BNCTの治療効果はホウ素化合物の種類・投与方法などにも大きく左右される。現在までに臨床試験に用いられてきたホウ素化合物(BSH, BPA)では、組み合わせや投与法の改良で従来の治療を上回る効果を示してきたが、未だ不十分である。そこで本研究では、BNCTのさらなる治療成績向上を目指し、これまでの腫瘍標的とは異なる手法として開発した新規のホウ素キャリアー“輸送タンパク質TSPO標的ホウ素化合物"の有用性に関し検討し、臨床応用への可能性を探る。BNCT用新規ホウ素化合物として数種の輸送タンパク質TSPO標的ホウ素化合物を作成した。今年度は、DPA-714を腫瘍認識部位、アルキル基を変更とするDPB-02を起点に、DPB05、DPB15、DPB16の新規薬剤を候補として開発を行い、腫瘍細胞への集積特性について確認した。脳腫瘍モデルラットにおいては、TSPO標的ホウ素化合物の静脈内投与を実施し、薬剤分布を検討したところ、正常脳に対する集積比は良好であったが一部の薬剤には毒性が見られている。Convection enhanced delivery (CED)を用いた投薬では、腫瘍への高い集積と全身性の有害事象消失を確認した。平成30年度に原子炉での中性子照射は再開し、パイロット研究を完遂した。次年度でも共同利用採択を受けており、候補薬剤の治療実験を予定するに至った。BNCTにおける新たな腫瘍標的ホウ素薬剤として新規開発した“輸送タンパク質TSPO標的ホウ素化合物"は、当初の候補化合物DPB-02を基に腫瘍親和性・細胞内分布改善を目的として、新たにDPB05、DPB15、DPB16を作成し、これら化合物がいずれも有望であることがパイロット研究の結果から得られている。そこで次年度には改良型DPBを用い、今年度のDPB-02研究に加え以下の研究計画・方法を立案した。1改良型TSPO標的ホウ素化合物の腫瘍細胞への集積性、2中性子照射による殺腫瘍細胞効果の確認、3動物モデルを用いた薬物動態および最適な投与方法・照射条件の探索、4動物モデルを用いた中性子照射による安全性および治療効果の確認。これらの研究成果から、BNCT用の新規ホウ素化合物として提案・開発したTSPO標的ホウ素化合物のうち、最有力となる化合物を探り、有用性・安全性の結果からその理由を突き詰めることで、今後の薬剤開発の方向性の試案および本薬剤の臨床応用の可能性を検討する。平成30年度は以下の実験を実施し、順調に進んでいる。1:TSPO標的ホウ素化合物(DBP-02)を用いた腫瘍細胞集積性および抗腫瘍細胞効果の検討、2:TSPO標的ホウ素化合物(DBP-02)のCED投与時の薬物動態の解明と至適投与条件の検討。次年度以降はこれらに派生薬剤を加え、中性子照射による生存効果を確認し本研究を完結するとともに結論を示す予定である。次年度以降の計画は、予定通り以下の如くとした。1:TSPO標的ホウ素化合物(DPB05、DPB15、DPB16)のCED投与時の薬物動態の解明と至適投与条件の検討、2:中性子照射に関する実験中性子照射を用いた治療実験(BNCTへの応用)。また本申請で計画した、Convection enhanced delivery (CED)を用いたBBBの克服に関しても工夫を検討しており、新たに市販された流量可変型ポンプを試用する予定とした。また、投与方法の最適化としてCED以外の投与との安全性を含めた比較検討も継続的に行う。中性子照射実験を行い臨床応用について十分な検討を行い、次年度の研究完遂をもって最終的な結論を得る見込みとなった。これらの薬剤を用いて悪性神経膠腫の培養細胞に対し、in vitroでの集積について確認・スクリーニングを実施し、TSPO標的ホウ素化合物を用いて腫瘍細胞への集積特性について確認した。脳腫瘍モデルラットにおいては、TSPO標的ホウ素化合物の静脈内投与を実施し、薬剤分布を検討したところ、静脈内投与での脳腫瘍への集積絶対量はやや不十分であるが、正常脳に対する集積比は良好であった。また、Convection enhanced delivery (CED)を用いた投薬では、腫瘍への高い集積を認めている。平成29年度内に原子炉での中性子照射が再開されており、次年度内の細胞並びに動物モデルを用いた実験用マシンタイムを共同利用として申請し採択を受けている。

BNCTにおける新たな腫瘍標的ホウ素薬剤として新規開発した“輸送タンパク質TSPO標的ホウ素化合物"の有用性に関し検討し、臨床応用への可能性を探るため、以下の研究計画・方法を立案した。1TSPO標的ホウ素化合物の腫瘍細胞への集積性、2中性子照射による殺腫瘍細胞効果の確認、3動物モデルを用いた薬物動態および最適な投与方法・照射条件の探索、4動物モデルを用いた中性子照射による安全性および治療効果の確認。これらの研究を通じて、BNCT用の新規ホウ素化合物としてTSPO標的ホウ素化合物の有用性に関し詳細な検討を加え、これにより最適な投与条件を確認し、中性子照射実験を行い臨床応用の可能性を検討する。平成29年度は以下の実験を計画し、おおむね順調に進んでいる。1:TSPO標的ホウ素化合物(DBP-02等)を用いた腫瘍細胞集積性および抗腫瘍細胞効果の検討、2:TSPO標的ホウ素化合物(DBP-02等)のCED投与時の薬物動態の解明と至適投与条件の検討。次年度以降は予定通り中性子照射に関する研究に移る準備が整った。ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、極めて殺細胞効果の高いα粒子を用いて生物学的に腫瘍細胞を選択的に治療し得るため、正常組織に浸潤性に発育する悪性脳腫瘍の克服が期待されている。BNCTの治療効果はホウ素化合物の種類・投与方法などにも大きく左右される。現在までに臨床試験に用いられてきたホウ素化合物(BSH, BPA)では、組み合わせや投与法の改良で従来の治療を上回る効果を示してきたが、未だ不十分である。そこで本研究では、BNCTのさらなる治療成績向上を目指し、これまでの腫瘍標的とは異なる手法として開発した新規のホウ素キャリアー“輸送タンパク質TSPO標的ホウ素化合物"の有用性に関し検討し、臨床応用への可能性を探る。BNCT用新規ホウ素化合物として数種の輸送タンパク質TSPO標的ホウ素化合物を作成した。今年度は、DPA-714を腫瘍認識部位、アルキル基を変更とするDPB-02を起点に、DPB05、DPB15、DPB16の新規薬剤を候補として開発を行い、腫瘍細胞への集積特性について確認した。脳腫瘍モデルラットにおいては、TSPO標的ホウ素化合物の静脈内投与を実施し、薬剤分布を検討したところ、正常脳に対する集積比は良好であったが一部の薬剤には毒性が見られている。Convection enhanced delivery (CED)を用いた投薬では、腫瘍への高い集積と全身性の有害事象消失を確認した。平成30年度に原子炉での中性子照射は再開し、パイロット研究を完遂した。次年度でも共同利用採択を受けており、候補薬剤の治療実験を予定するに至った。BNCTにおける新たな腫瘍標的ホウ素薬剤として新規開発した“輸送タンパク質TSPO標的ホウ素化合物"は、当初の候補化合物DPB-02を基に腫瘍親和性・細胞内分布改善を目的として、新たにDPB05、DPB15、DPB16を作成し、これら化合物がいずれも有望であることがパイロット研究の結果から得られている。そこで次年度には改良型DPBを用い、今年度のDPB-02研究に加え以下の研究計画・方法を立案した。1改良型TSPO標的ホウ素
代表性のあるコーパスを利用した日本語意味解析

語義タグ付コーパスの構築では,データ班から公開されているコアデータに対して,岩波国語辞典中の語義の区分に基づき,人手で語義を付与する作業を行った.BCCWJを用いた新しい語義曖昧性解消タスクでは,語義曖昧性解消に関する評価型ワークショップであるSemeval-2(http://semeval2.fbk.eu/Semeval2.html)にBCCWJを用いた語義曖昧性解消の評価型タスクを提案し,採択された.代表性のあるコーパスを用いた語義曖昧性解消では,ソースデータとターゲットデータの組み合わせごとに効果的な領域適応手法を自動的に選択する手法の開発を行っている.半教師ありクラスタリング手法の開発と,多義性解消への適用では,クラスタリング時に,教師情報を部分的に利用する,半教師ありクラスタリング手法を開発している.日本語を対象にした言語処理研究では,形態素解析,構文解析について研究が進み,高精度なツールの開発も行われてきており,それらのツールが日本語学,日本語教育など他の研究分野でも広く利用されるようになってきている.その一方で,意味解析については依然研究が遅れており,一般に利用可能なツールの開発レベルにまで解析精度が到達していない.また,代表性,継時性のあるコーパスを用いた言語処理研究は,これまでそのようなコーパスが存在しなかったため,日本語に関してはまったく行われてこなかったと言って良い.そこで本研究課題では,研究項目Aで構築する代表性,継時性のあるコーパスを用いた実証研究を行う.具体的には,以下の3つを柱とした日本語意味解析手法の開発を行う.(1)機械学習に基づく多義性解消手法の開発とそれを用いた代表性のある語義タグ付コーパスの半自動構築タグ付コーパスから学習した多義性解消システムによりタグ付コーパス作成コストの軽減を図るとともに,作成されたコーパスを用いてbootstrap的に多義性解消システムの性能向上を図る.(2)単語の新語義,新用法の自動発見手法の開発時を経るにしたがって単語の意味は変化し,新しい意味が生まれることが知られている.継時性のあるコーパスで顕著に見られるこの言語現象を自動的に発見する手法を開発する.(3)語彙概念構造に基づく動詞の意味構造の自動抽出手法の開発と,それを用いた動詞の述語項構造辞書の自動構築手法の開発語彙概念構造は動詞の振る舞いに関する分析から動詞の意味をそれが取る名詞同士の意味関係で記述する言語学に基づく意味構造である.文の意味構造は, (1)で特定される単語の語義と(3)で抽出される意味構造の統合により得ることができる.語義タグ付コーパスの構築では,データ班から公開されているコアデータに対して,岩波国語辞典中の語義の区分に基づき,人手で語義を付与する作業を行った.BCCWJを用いた新しい語義曖昧性解消タスクでは,語義曖昧性解消に関する評価型ワークショップであるSemeval-2(http://semeval2.fbk.eu/Semeval2.html)にBCCWJを用いた語義曖昧性解消の評価型タスクを提案し,採択された.代表性のあるコーパスを用いた語義曖昧性解消では,ソースデータとターゲットデータの組み合わせごとに効果的な領域適応手法を自動的に選択する手法の開発を行っている.半教師ありクラスタリング手法の開発と,多義性解消への適用では,クラスタリング時に,教師情報を部分的に利用する,半教師ありクラスタリング手法を開発している.本研究課題では,研究項目Aで構築する代表性のあるコーパスを用いた実証研究を行う.具体的には,以下の3つを柱とした日本語意味解析手法の開発を行う.1)機械学習手法に基づく多義性解消手法の開発と,それを用いた代表性のある語義タグ付コーパスの半自動構築タグ付コーパスから学習した多義性解消システムによりタグ付コーパス作成コストの軽減を図るとともに,作成されたコーパスを用いてbootstrap的に多義性解消システムの性能向上を図る.2)単語の新語義,新用法の自動発見手法の開発時を経るにしたがって単語の意味は変化し,新しい意味が生まれることが知られている.今回構築されるような,時間幅を伴うコーパスで顕著に見られるこの言語現象を自動的に発見する手法を開発する.1)で開発する多義性解消手法で特定できない語義は新語義と考えられるため,2)は1)のシステムの自然な拡張と言える.3)語彙概念構造に基づく動詞の意味構造の自動構築法の開発と語彙概念付与システムの開発語彙概念構造は動詞の振る舞いに関する分析から動詞の意味をそれが取る名詞同士の意味関係で記述する言語学に基づく意味構造である.文の意味構造は,1)で特定される単語の語義と3)で抽出される意味構造の統合により得ることができる.今年度は,1)では,「機械学習手法に基づく多義性解消手法の開発と,それを用いた代表性のある語義タグ付コーパスの半自動構築」を目的とし,機械学習手法を用いて単語の語義同定を行う手法の検討を行うとともに,ベースラインとなるシステムを開発した.2)では,未定義語義の判別に関する研究を行った.未定義語義とは,ここではあらかじめ辞書などに定義されていない単語の意味を指す.テキスト中の単語に対し,その単語の意味が定義された語義のいずれかであるか,あるいはそれ以外の未定義語義であるかを判別する手法の開発に取り組んだ.3)では,まず作成しようとするLCS辞書の体系がどの程度言語処理で有効であるかについて述語と項との関係を抽象化してとらえる意味役割付与システムを作成し,その精度をとおしてLCS辞書の有効性を評価した.

本研究課題では,研究項目Aで構築する代表性のあるコーパスを用いた実証研究として,以下の3つの日本語意味解析手法の開発を行う.1)機械学習手法に基づく多義性解消手法の開発と,それを用いた代表性のある語義タグ付コーパスの半自動構築2)単語の新語義,新用法の自動発見手法の開発3)語彙概念構造に基づく動詞の意味構造の自動抽出手法の開発と,それを用いた動詞の述語項構造辞書の自動構築手法の開発1)では,前年度に開発した多義性解消手法を改良するとともに,その手法を用いた語義タグ付コーパス半自動構築手法の開発を行った.2)では,前年度に開発した単語クラスタリング手法を改良した.有効な特徴ベクトルの要素を検討したり,特徴ベクトルをまとめるクラスタリング手法のいくつかを実験的に比較したりすることにより,手法の精度向上を目指した.3)では,前年度の手法の見直しを行った.また,1),2)における単語の意味分類との対応付けを検討した.語彙概念構造による動詞の意味と,1),2)における単語の語義との対応付けについて,まず人手で分析した.本研究課題では,研究項目Aで構築する代表性のあるコーパスを用いた実証研究として,以下の3つの日本語意味解析手法の開発を行う.1)機械学習手法に基づく多義性解消手法の開発と,それを用いた代表性のある語義タグ付コーパスの半自動構築2)単語の新語義,新用法の自動発見手法の開発3)語彙概念構造に基づく動詞の意味構造の自動抽出手法の開発と,それを用いた動詞の述語項構造辞書の自動構築手法の開発1)では,語義タグ付け支援,新語義候補の検出,多義性解消システムの性能改善を目的として,クラスタリング時に,教師情報を部分的に利用する半教師ありクラスタリング手法を開発している.今年度は代表性のあるコーパスでは不可欠となる異ジャンルコーパスへの対応を実現した. 2)では,昨年度までに開発した単語クラスタリング手法を元に,クラスタと既存の辞書の意味とを対応付けることにより,クラスタ中の用例がどのような意味を持つのか,あるいは既存の辞書にない新語義であるのかを決定する手法を開発した. 3)では,動詞の語義を決定する要因として係り関係にある名詞との組み合わせが重要であることから,動詞と係り名詞を同時にクラスタリングしながら,大規模テキストから動詞の共通概念を自動取得する方法を開発した.同時クラスタリング法により,共通概念を持つ動詞クラスタと同時に,対応する名詞クラスタが得られるため,実際の辞書構築において人が語義を理解しやすい形の出力が得られている.本研究課題では,研究項目Aで構築する代表性のあるコーパスを用いた実証研究として,以下の3つの日本語意味解析手法の開発を行う。1)機械学習手法に基づく多義性解消手法の開発と,それを用いた代表性のある語義タグ付コーパスの半自動構築2)単語の新語義,新用法の自動発見手法の開発3)語彙概念構造に基づく動詞の意味構造の自動抽出手法の開発と,それを用いた動詞の述語項構造辞書の自動構築手法の開発1)では,代表性のある語義タグ付コーパスを構築するとともに,代表性のあるコーパスを用いた語義曖昧性解消手法を開発している。今年度は代表性のあるコーパスでは不可欠となる異ジャンルコーパスを用いた語義曖昧性解消(語義曖昧性解消におけるジャンル適応)手法の開発を行った.
SIVウイルスベクターを用いた血友病Aに対する遺伝子治療法の開発

Simian Immunodeficiency Virus(SIV)ベクターを用いた血友病Aに対する遺伝子治療法の開発を目的とし、SIVウイルスベクターにヒト血液凝固第VIII因子(hFVIII)を発現させるコンストラクトを構築し、標的細胞への導入効率、発現効率を検討するともに、小動物(マウス)生体内でのhFVIIIの活性および抗原の発現について解析した。1)プロモーターの選択:SIVウイルスベクターに組み込むプロモーターを、FVIIIcDNAからB領域をコードする部分を除いたBDD型第VIII因子(BDD-FVIII)cDNAをプラスミドベクターに組み込み、産生されるBDD-FVIII抗原量を指標に検討し、PGK1プロモーターとEF1-αプロモーターにおいて良好な発現量を得た。またSIVウイルスベクターにBDD-FVIIIコンストラクトを搭載し、遺伝子治療の標的細胞として想定される血管内皮、肝、筋細胞、およびCD34陽性細胞での発現を検討したところ、CD34陽性細胞においてEF1-αプロモーターがCMVプロモーターと同等の発現を示した。2)NOD/SCIDマウスを用いた検討:CD34陽性細胞にGFPまたはFVIIIを搭載したSIVベクターをtransfection後、放射線照射を加えたNOD/SCIDマウスに細胞移植を行い、骨髄への生着率と末梢血中のヒトFVIII抗原量を測定した。GFP搭載SIVベクターでtransductionを検討し、MOI1で48時間の感染時間では約50%の細胞がGFP陽性であった。FVIII搭載SIVベクターを遺伝子導入したCD34陽性細胞は、10(6)個・24時間あたり約10microgのFVIIIを産生し、遺伝子治療に対し充分な量であると考えられた。FVIII搭載SIVウイルスベクターを遺伝子導入したCD34陽性細胞のマウス細胞移植モデルでは、移植12週間後の骨髄中にヒトCD45,CD34陽性細胞の3-10%の生着を確認し、蛍光免疫染色法にてFVIII産生細胞を同定できた。同時にヒトCD41細胞をヒトFVIII抗体を用いて検討し、FVIIIが血小板内に蓄積されていることも確認できた。3)肝細胞、脂肪細胞への遺伝子導入の検討:10(8)単位のSIVベクターをマウスに経腸管膜静脈的に投与し、肝組織での発現を検討した。肝細胞にGFPの発現がみられたが、Kupper細胞などの網内系細胞優位にGFPが発現していた。BDD-hFVIII搭載SIVウイルスベクターを培養脂肪細胞NIH3T3-L1に感染させると、10(6)個・24時間あたり320±39.8ngのhFVIIIの産生が得られた。4)db/dbマウスを用いた検討:db/dbマウスの背部皮下脂肪組織に遺伝子導入したところ、第11日目のマウス血漿中に1.8ng/mLのhFVIIIが検出された。遺伝子導入したマウス皮下組織を用いたRT-PCR法により、hFVIII mRNAが検出されるとともに、免疫組織学的にhFVIII抗原を確認できた。これらの結果は、hFVIII遺伝子搭載SIVベクターを用いた血友病Aに対する遺伝子治療への基盤研究と成り得るものと考えられる。

BDD-hFVIII搭載SIVウイルスベクターを培養脂肪細胞NIH3T3-L1に感染させると、10(6)個・24時間あたり320±39.8ngのhFVIIIの産生が得られた。4)db/dbマウスを用いた検討:db/dbマウスの背部皮下脂肪組織に遺伝子導入したところ、第11日目のマウス血漿中に1.8ng/mLのhFVIIIが検出された。遺伝子導入したマウス皮下組織を用いたRT-PCR法により、hFVIII mRNAが検出されるとともに、免疫組織学的にhFVIII抗原を確認できた。これらの結果は、hFVIII遺伝子搭載SIVベクターを用いた血友病Aに対する遺伝子治療への基盤研究と成り得るものと考えられる。SIVベクターを用いて血液凝固第VIII因子(FVIII)を発現させるコンストラクトを構築し、標的細胞への導入効率、発現効率の検討を行い以下の成績を得た。1)プロモーターの選択:SIVウイルスベクターに組み込むプロモーターを、FVIIIcDNAからB領域をコードする部分を除いたBDD型第VIII因子(BDD-FVIII)cDNAをプラスミドベクターに組み込み、産生されるBDD-FVIII抗原量を指標に検討し、PGK1プロモーターとEF1-αプロモーターにおいて良好な発現量を得た。またSIVウイルスベクターにBDD-FVIIIコンストラクトを搭載し、遺伝子治療の標的細胞として想定される血管内皮、肝、筋細胞、およびCD34陽性細胞での発現を検討したところ、CD34陽性細胞においてEF1-αプロモーターがCMVプロモーターと同等の発現を示した。2)NOD/SCIDマウスを用いた検討:CD34陽性細胞にGFPまたはFVIIIを搭載したSIVベクターをtransfection後、放射線照射を加えたNOD/SCIDマウスに細胞移植を行い、骨髄への生着率と末梢血中のヒトFVIII抗原量を測定した。GFP搭載SIVベクターでtransductionを検討し、MOI1で48時問の感染時間では約50%の細胞がGFP陽性となった。FVIII搭載SIVベクターを遺伝子導入したCD34陽性細胞は、10(6)個・24時間あたり約10microgのFVIIIを産生し、遺伝子治療に対し充分な量であると考えられた。FVIII搭載SIVウイルスベクターを遺伝子導入したCD34場性細胞のマウス細胞移植モデルでは、移植12週間後の骨髄中にヒトCD45,CD34陽性細胞の3-10%の生着を確認し、蛍光免疫染色法にてFVIII産生細胞を同定できた。同時にヒトCD41細胞をヒトFVIII抗体を用いて検討し、FVIIIが血小板内に蓄積されていることも確認できた。3)肝細胞、筋細胞、皮膚細胞、脂肪細胞への遺伝子導入の検討:10(8)単位のSIVベクターをマウスに経腸管膜静脈的に投与し、肝組織での発現を検討した。肝細胞にGFPの発現がみられたが、Kupper細胞などの網内系細胞優位にGFPが発現していた。また10(8)単位のVIII因子搭載SIVベクターを筋組織、脂肪組織および皮膚組織へ投与し、脂肪細胞にFVIIIの発現を確認することができた。
波動冷凍法を用いたパルス管冷凍機・熱音響冷凍機の最適設計手法に関する研究

◎パルス管冷凍機パルス管冷凍機の設計手法に関する検討を行った.特に,パルス管冷凍機の形状寸法が冷凍機性能に与える影響を調査した従来の結果を援用すると共に,シミュレーション計算による結果を設計手法の中に有機的に取り入れることによって,簡易的な設計手法を構築した.特に,パルス管部分と運転条件との最適状態を決定するために導入れた,"Volume Ratio"はパルス管容積に対するオリフィスバルブを1サイクルに通過する動作流体の総体積の比であり,これが0.5という状態がその形状条件における最低到達温度を記録することを把握した.また,諸損失(蓄冷器部分の実験的情報を含む)を考慮に入れたシミュレーション計算によって,得られる低温度と冷凍負荷との関係を概ね把握することが可能となった.◎熱音響冷凍機および熱駆動発振器熱音響冷凍機と熱駆動発振器を組み合わせることによって,完全に機械的可動部分が存在しない冷凍システムの構築を実現した.特に冷凍能力や効率の面で特筆すべきものではないが,138Wの電気入力に対して14Wの冷凍能力を室温状態で得ることに成功し,総合効率が10.18%を記録した.ここでは,機械的可動部分が存在しない特徴から,特に長期にわたるメンテナンスが難しい状況での冷凍システムの構築が可能であることが実証された.◎性能評価に関してパルス管冷凍機のような極低温冷凍機や構造が簡単な熱音響冷凍機は,従来のエネルギ輸送効率の観点での成績係数だけでは評価できないメリットを持っていることが指摘されている.特に,パルス管冷凍機では得られる温度領域の広さと温度到達の早さには特筆すべき点があり,また熱音響冷凍機では構造の簡易性が性能評価において有利となる面を持っている.今後も,さらに多くの観点から冷凍機システムの性能評価を行い,ケーススタディによる適用領域の模索を続ける必要がある.◎パルス管冷凍機パルス管冷凍機の形状寸法が,冷凍機性能に与える影響を調査する実験を主として行った.パルス管形状寸法(長さ,内径,容積),蓄冷器形状寸法(長さ,内径,容積),冷媒封入圧力,稼動周波数,リザーバ容積,オリフィス開度をパラメータとして性能試験を行った結果,以下のような傾向が確認された.・稼動周波数,冷媒封入圧力,パルス管容積,オリフィス開度,リザーバ容積で決定される最適な運転条件が存在する.・蓄冷器形状寸法は,それだけを単独で変更しても上述の最適運転条件には影響を与えない.・蓄冷器形状と最低到達温度との関係は,蓄冷器損失(再熱損失)と蓄冷器における圧力損失との兼ね合いで決定される.また,冷凍機をモデル化し数値シミュレーションを実施した結果,形状条件と運転条件によって規定される最適オリフィス開度の存在,パルス管形状の影響に関して実験結果との定性的な一致を確認した.◎熱音響冷凍機熱駆動発振器の基礎特性に関する調査を行った.発振器スタックの共鳴管における位置の最適化を図るため,スタック位置を変化させて性能試験を行った.その結果は以下の通りである.・入力量に対する圧力振幅が最大となるのは,共鳴管長に対して閉止端から約1/4の位置である.・最小入力量で圧力変動が発生するのは,共鳴管長に対して閉止端から約1/2の位置である.◎今後の展望従来から用いられている,エネルギ消費を基本としたCOPによる冷凍機性能評価を見直し,有効エネルギ的観点から極低温冷凍機の効率を評価する手法の確立に取り組んでいる.また,地球環境への影響の観点から,既存の蒸気圧縮式冷凍機も含めた冷凍機全般の評価法の構築に取り組んでいる.これは,指標TEWI(Total Equivalent Warming Impact)を基本にして,さらにいくつかの要目を考慮することによって,より現実的な評価指標へと発展させる試みである.◎パルス管冷凍機パルス管冷凍機の設計手法に関する検討を行った.特に,パルス管冷凍機の形状寸法が冷凍機性能に与える影響を調査した従来の結果を援用すると共に,シミュレーション計算による結果を設計手法の中に有機的に取り入れることによって,簡易的な設計手法を構築した.特に,パルス管部分と運転条件との最適状態を決定するために導入れた,"Volume Ratio"はパルス管容積に対するオリフィスバルブを1サイクルに通過する動作流体の総体積の比であり,これが0.5という状態がその形状条件における最低到達温度を記録することを把握した.また,諸損失(蓄冷器部分の実験的情報を含む)を考慮に入れたシミュレーション計算によって,得られる低温度と冷凍負荷との関係を概ね把握することが可能となった.◎熱音響冷凍機および熱駆動発振器熱音響冷凍機と熱駆動発振器を組み合わせることによって,完全に機械的可動部分が存在しない冷凍システムの構築を実現した.特に冷凍能力や効率の面で特筆すべきものではないが,138Wの電気入力に対して14Wの冷凍能力を室温状態で得ることに成功し,総合効率が10.18%を記録した.ここでは,機械的可動部分が存在しない特徴から,特に長期にわたるメンテナンスが難しい状況での冷凍システムの構築が可能であることが実証された.◎性能評価に関してパルス管冷凍機のような極低温冷凍機や構造が簡単な熱音響冷凍機は,従来のエネルギ輸送効率の観点での成績係数だけでは評価できないメリットを持っていることが指摘されている.特に,パルス管冷凍機では得られる温度領域の広さと温度到達の早さには特筆すべき点があり,また熱音響冷凍機では構造の簡易性が性能評価において有利となる面を持っている.今後も,さらに多くの観点から冷凍機システムの性能評価を行い,ケーススタディによる適用領域の模索を続ける必要がある.
子宮頸部胃型腺癌の発生と進展に関するゲノム病理学的検討

子宮頚部胃型腺癌およびその前駆病変に関してゲノム病理学的検討を進めた。その過程で、腫瘍内不均一性、および血中遊離核酸との関係を評価する方針とした。具体的にはがん症例の病理解剖時に屍体血を採取し、血中遊離DNAを対象として全エクソン解析を行った。また、8か所の転移巣に関しても全エクソン解析を行った。8か所の転移巣に共通で見られたfounder mutationの大部分が血中遊離核酸中に検出された。なお、各転移巣から血中への変異DNAの出方にはばらつきが認められた。血中遊離核酸のみで検出された変異に関しては、ホルマリン固定された多数の転移巣に立ち返ってその由来を検討することとした。その結果、ごく一部の転移巣にのみ存在する変異であっても血中に遊離しうることが証明できた。すなわち、屍体血解析の結果をふまえて、全身のがん巣をシーケンスすることによって、がんの多様なクローンをマッピングできるのである。以上の成果をふまえ、我々は新しい病理解剖研究の在り方として屍体血を活用した解析系を提唱するに至っている。日本及び先進国では病理解剖件数、剖検率ともに著明な減少傾向を示している。医学研究の推進において、病理解剖は非常に重要である。特にがん症例においては、多数の転移巣を解析できる唯一といってよい機会が病理解剖であり、我々の提唱した病理解剖学研究が広まることによって、新たながん研究のアプローチが確立されると期待される。近年、子宮頸部腺癌の中でも胃型形質を示す一群(胃型腺癌)が特に治療抵抗性で予後不良であることが明らかとなってきた。子宮頸部胃型腺癌の研究を推進するにあたっては、治療標的となりうる遺伝子異常の探索が重要となる。また、その発生機序を解明するためには分葉状頸管腺過形成(LEGH)といった胃型形質を示す前駆病変から腺癌にいたる過程で生じるゲノムレベルでの変化を突き止める必要がある。本研究ではまず、多数例の子宮頸部腺癌を対象として、病理組織学的検討、免疫組織化学的検討を行った。約65例の子宮頸部腺癌のうち、形態学的に胃型腺癌と判断されたものは約10例、胃型腺癌が疑われたものは約5例あった。免疫組織化学的に、CLDN18やHIK1083といった胃型マーカーの発現の確認を行い、最終的に11例を胃型腺癌に分類した。これらの胃型腺癌の4割にはLEGHの併存が確認された。CINの合併は認められず、また、p16のび漫性陽性所見が見られないことから、胃型腺癌はHPV非関連病変であることが示唆された。胃型腺癌に関しては腫瘍部及び併存するLEGHからDNA、RNAの抽出を進めてきた。今後、GNAS、KRAS、RNF43に代表される既知の粘液性腫瘍関連癌遺伝子の変異の有無、ALK等の腺癌関連融合遺伝子の有無を検討する。また、凍結検体を用いてエクソーム変異解析、またはRNA-seqを行うことで、子宮頸部胃型腺系病変に特異的なマーカーの確立、治療標的分子の絞り込み、及び癌化に関与する新規遺伝子異常の同定を目指す。子宮頸部胃型腺癌の臨床病理学的検討が完了し、組織形態、蛋白発現の観点から胃型腺癌が特異な一群を形成していることが明瞭となった。胃型腺癌に分類された症例に関しては、LEGHの併存の有無やステージ、予後といったデータの集積が完了し、順調にゲノム解析へと移行している。予定通り網羅的遺伝子解析の段階に入っている。子宮頸部胃型腺癌から抽出したDNA、RNAを用いて網羅的遺伝子解析を行い、背景遺伝子異常を探索する予定である。その際には通常型腺癌を対照として用い、胃型腺癌に特異的に生じている遺伝子変異、融合遺伝子、マイクロRNA異常の絞り込みを目指す。治療標的となりうる遺伝子異常を明らかにすることができれば理想的である。

がん遺伝子パネル検査、全エクソン解析によって子宮頸部胃型病変の悪性化に寄与している遺伝子異常の同定を目指す。網羅的遺伝子解析に関しては、症例をまとめて次年度に行う方針としたため。研究遂行の過程で小額の残金が発生し、これに関しては次年度の消耗品購入の一部にあてることとした。主に子宮頸部胃型腺癌を対象としてエクソームシーケンスやRNA-seqといった次世代シーケンサーを用いた網羅的遺伝子解析を行う予定であり、その試薬代、解析費用に充てる。
仮想放射線測定システムを用いた実働訓練に対する効果的活用法の開発

本研究では、我々の開発している仮想放射線測定システム「USOTOPE」(ウソトープ)を改良し、これを特殊災害全般に拡張し、災害対応訓練におけるシナリオ作成から実働訓練、脅威に対する能動的態度の確立、セキュリティ文化の醸成まで昇華させることを目的とする。そのため、仮想放射線測定システムについて、スマートフォンのGPS位置情報を基に線量を仮想的に表示させるアプリの強化を行う。放射線緊急時対応だけでなく、特殊災害にも対応したユーザインターフェース基盤を作成すれば、大規模災害時の避難誘導訓練にも応用できる。
現代フランス哲学における神の問題―フランス反省哲学からの研究

本年度の研究内容は以下の二点にまとめられる。1.ナベールの遺稿研究:昨年度にパリのナベール資料センターで行った資料調査と意見交換に基づいて、本年度は、ナベールの神論が最終的に「証言の形而上学」という形をとったことの意味を、「<神の死>以降の神」という問題関心から究明することに努めた。その成果は、論文《Temoignage comme passage originaire : metaphysique du temoignage chez Jean Nabert》として、来年度にフランスで出版される論集に収録される予定である。2.「証言と歴史」という角度からのレヴィナス研究:1の研究は、ナベールに結実したフランス反省哲学の遺産を継承しつつ、さらにそれを超えて神の問題を究明するための道として、「証言から歴史へ」という道がありうることを示唆するものであった。これはリクールの新著『記憶、歴史、忘却』からの啓発によるものでもあるが、そのような角度からレヴィナスの神論に光を投じることができるという発見が、本年度の研究の最大の収穫であった。それによって、フランス反省哲学の哲学史的研究を、現代における「宗教哲学」の可能性の探究という私自身の思索に繋げる方途が見えてきたからである。この成果の一部は、21世紀COEプロジェクトの研究会「新たな対話的探求の論理の構築」での発表「証言から歴史へ:対話の臨界に立って」で披露された。本年度の研究内容は、以下の三点に纏められる。1.ナベールの遺稿研究:ナベールの遺稿集『神の欲望』の綿密な研究を進める一方で、パリのナベール試料センター(私自身correspondantとしてその運営にかかわっている)との緊密な連携の下で、新資料を調査したり、他の研究者と意見交換するという活動を続けてきた。それを通して、ナベールの晩年の思索から、レヴィナスやデリダにも比しうる「ポストモダンの宗教哲学」の可能性を掘り起こすことができるという見通しが固まってきた。この見通しを、今年一月のナベール資料センターでの研究発表会で提示したところ、他の出席者からも大きな反響が得られた。2.ラニョーの神論の研究:『神についての講義』のなかに、レヴィナスやマリオンとは別の経路で「存在なき神」を考え抜こうという構想を読みとるべく、ラニョーの他のテクストも詳細に参照しながら研究を続けてきた。この研究は、今春に論文の形で纏める予定である。3.リクールの新著『記憶、歴史、忘却』の研究:1と並行してこの作業を行うことによって、最近のリクールにおいてますます重要な意味をもってきている「証言」や「証し」の概念の哲学的な重要性が明らかになり、またそこからナベールの「証言の解釈学」に新たな光が投ぜられつつある。
植物由来の「がん抑制遺伝子ホモログ」の動物細胞における遺伝子発現系の確立

ナスQMは、不定胚誘導時に特異的に発現する遺伝子産物の1つとして発見された。動物ではQMは転写因子c-Junと結合して転写を抑制することが報告されている。一方、植物におけるQMの機組については全くわかっていない。そこで、ナスQMを大腸菌で発現し,精製した組換え型ナスQMを、プロテインキナーゼA. PKC、MAPキナーゼ、カルモジュリンキナーゼ11(CamKII)、カゼインキナーゼII.cdc2キナーゼの6種の精製酵素によりin vitroでリン酸化したところ、PKCとCamKIIによりリン酸化を受けた。欠失体を作製して解析を行った結果,PKCではN末端側が、CamKIIではC末端側がリン酸化部位であると示唆された。PKCの活性化剤であるPMAを添加した植物培養細胞の粗抽出液によりリン酸化が促進されたことから、ナスQMはPKC類似キナーゼによりリン酸化を受けることが示唆された。さらに、バキュロウイルス発現系により、ナスQMの昆虫細胞内でのリン酸化を調べたところ、PKC阻害剤によりリン酸化が抑制され、PMAによりリン酸化が促進されたことから、in vivoにおいてもPKC類似キナーゼによりリン酸化を受けることが示唆された。組換え型ラットc-Junを用いてウェストウェスタン法により調べたところ、ナスQMは動物のc-junとは結合しないことが示唆された。次に、植物培養細胞を35-Sを含むアミノ酸で代謝標識し、組換え型ナスQMとの結合実験を行ったところ、植物細胞由来の分子量21kDaの蛋白質と特異的に結合することが示唆された。動物細胞でのc-Junの存在については報告が無く,植物由来のQMは動物のQMとは異なる新規の機能を持つ可能性が示唆された。ナスの不定胚誘導条件下で特異的に発現する遺伝子の一つとして、ディファレンシャル・ディスプレイ法により、ウイルムス腫瘍抑制遺伝子ホモログ(QM)を同定してきた。本年度は、その全一次構造を決定し、さらにナスのQM遺伝子発現が培地のオーキシン濃度に依存して調節されていることを明らかにした。すなわち、オーキシン濃度が50マイクロモルまでは、QMの遺伝子発現は濃度に比例して促進されるが、それ以上になると逆に抑制されていた(Momiyama et al.論文投稿中)。また、QMの動物細胞における発現の試みとして、本年度はバキュロウイルスを用いた実験系の確立を行った。バキュロウイルスの発現系の特長として、外来遺伝子由来の蛋白質を高い収率で発現させることが挙げられる。また、大腸菌などの原核細胞における発現系と異なり、糖などの真核細胞特有の翻訳後の修飾を行うことが可能である。本年度前半までに単離したナスのQMの全長cDNAを、バキュロウイルス発現ベクターへサブクローニングした。このプラスミドベクターを用いてバキュロウイルスにより昆虫の培養細胞へ感染させた。培養細胞よりタンパクを抽出し、SDSポリアクリルアミドゲルによって電気泳動を行った。その結果、対照の細胞と比較して、QMの遺伝子を導入した細胞において、QMの一次構造から予想される約2万4千ダルトンの顕著なバンドを確認した。今後はさらにタンパクの精製を進める予定である。また、動物のQMはリン酸化されることによってその機能が制御されていることが最近、学会において報告された。植物におけるQMの機能をリン酸化の観点から解析するためにも、本研究で精製したタンパク質を用いて来年度の研究を進めていく。我々はディファレンシャル・ディスプレイ法を用いてナスの不定胚誘導時に特異的に発現する遺伝子を同定する過程で、ヒトのウイルムス腫瘍抑制遺伝子(QM)のホモログを単離した。構造上の特徴から転写調節因子の一つではないかと推定されたが、ナスのQMタンパクの機能をより詳細に解析するために、植物細胞以外の系、すなわち酵母ならびに昆虫の培養細胞の系を用いた機能的発現を試みた。ヒトのQMはオンコジーンのJunと相互作用をすることが報告されているが、ナスのQMがJunと相互作用をするか否かを検討するために酵母のツ-ハイブリッド系を用いた解析を行った。ラットのjun遺伝子を組み込んだプラスミドとナスのQM遺伝子を組み込んだプラスミドを酵母へ同時に形質転換を行った。もし、ラットのJunとナスのQMが相互作用をするならば、GAL4の遺伝子が機能的に回復し、ガラクトースを含まない培地でも形質転換した酵母は生育できる。しかしながら、p53とSV40のT抗原の組合せの対照実験では予想通りであったが、ラットのjunとナスのQMの組合せでは生育しなかった。このことは、ナスのQMはヒトのQMとは構造的には類似しているが、機能的には異なることを示している。また、ナスのQMの大量発現を試みるために、昆虫細胞に感染するバキュロウイルスの系を適用した。ナスQMのcDNAを導入した組換えバキュロウイルスを作製し、昆虫培養細胞内で発現させた。感染後3日目に培養中に放射性無機リン酸を添加して5時間の標識した細胞から組換え型QMを精製し、SDSポリアクリルアミドゲルで解析した結果、QMはリン酸化していることが明らかとなった。

そこで、ナスQMを大腸菌で発現し,精製した組換え型ナスQMを、プロテインキナーゼA. PKC、MAPキナーゼ、カルモジュリンキナーゼ11(CamKII)、カゼインキナーゼII.cdc2キナーゼの6種の精製酵素によりin vitroでリン酸化したところ、PKCとCamKIIによりリン酸化を受けた。欠失体を作製して解析を行った結果,PKCではN末端側が、CamKIIではC末端側がリン酸化部位であると示唆された。PKCの活性化剤であるPMAを添加した植物培養細胞の粗抽出液によりリン酸化が促進されたことから、ナスQMはPKC類似キナーゼによりリン酸化を受けることが示唆された。さらに、バキュロウイルス発現系により、ナスQMの昆虫細胞内でのリン酸化を調べたところ、PKC阻害剤によりリン酸化が抑制され、PMAによりリン酸化が促進されたことから、in vivoにおいてもPKC類似キナーゼによりリン酸化を受けることが示唆された。組換え型ラットc-Junを用いてウェストウェスタン法により調べたところ、ナスQMは動物のc-junとは結合しないことが示唆された。次に、植物培養細胞を35-Sを含むアミノ酸で代謝標識し、組換え型ナスQMとの結合実験を行ったところ、植物細胞由来の分子量21kDaの蛋白質と特異的に結合することが示唆された。動物細胞でのc-Junの存在については報告が無く,植物由来のQMは動物のQMとは異なる新規の機能を持つ可能性が示唆された。
生態系間相互作用の季節動態：寄生者が引き起こすパルス的資源補償の生態学的意義

生態系をまたぐ資源移動が群集構造や生態系機能に影響することは広く知られている。しかしながら、資源移動の時間的変化が群集や生態系機能の動態をどのように駆動するのかは明らかでない。本研究では寄生者(ハリガネムシ類)がその宿主の操作によって駆動するエネルギー流の季節性に注目した。河川に供給される陸生昆虫類の季節性を人為的に改変する大規模野外操作実験を行い、生態系間のエネルギー流のタイミングが河川生態系の季節的な動態に影響することを実証した。この成果は、気候変動等によってある生態系のフェノロジーが変化することが、隣接する生態系にも大きな影響を及ぼす可能性があることを示唆する初めての実証研究と言える。研究の目的と当該年度の研究計画に則り、研究代表者が長期滞在しているカナダブリティッシュコロンビア大学が有する(Malcolm Knapp Research Forest)において、寄生者(ハリガネムシ類)を介した森林資源輸送(宿主の河川への誘導)が生じていることを、広域なモニタリングと遺伝子分析によって明らかにした。これは、研究代表者が発見した寄生者の生態学的役割の一般性を実証する一助となる。さらに、同研究林において、森林から河川に供給される陸生昆虫類の季節性を人為的に操作する大規模野外操作実験を行った。すなわち、寄生者を介した陸生昆虫の河川への供給量やそのタイミングに関するこれまでの知見を元に、市販のミールワームを早期(6-8月)と後期(8-10月)にそれぞれ投入する試験区、および対照区を設けて、その後の河川生物群集(魚類、底生動物群集、藻類)、および生態系機能(水質、落葉分解速度)を継時的に調べた。その結果、魚類は早期に投入されたミールワームにより強く反応して、個体群の現存量を大きく増大させた。この魚類の現存量の増大は、底生動物群集への影響を通して、落葉分解速度にまで影響を及ぼした。一方、既存の研究でよく報告されている栄養カスケード(魚類の捕食圧が底生動物類への影響を通して藻類の現存量に影響する)の改変は認められなかった。早期の資源補償を受けた処理区では、魚類が栄養塩回帰率(主にアンモニア)を高めることで、水質にまで影響している可能性が明らかになった。これらのことは、寄生者-宿主関係の多様化と関連して、宿主を河川に誘導するタイミングが変化すると、河川生態系の季節的な動態にも影響することを示唆する。さらに一般的に言うと、本研究は、気候変動等によってある生態系のフェノロジーが変化することが、隣接する他の生態系にも大きな影響を及ぼす可能性を示唆する初めての研究である。研究の目的と当該年度の研究計画に則り、京都大学フィールド科学教育研究センター北海道研究林において、前年度に北米河川で実施した実験と同様の研究枠組みで、森林から河川に供給される陸生昆虫類の季節性を人為的に操作する大規模野外操作実験を行った。すなわち、寄生者を介した陸生昆虫の河川への供給量やそのタイミングに関するこれまでの知見を元に、市販のコオロギを早期(6ー8月)と後期(8ー10月)にそれぞれ投入する試験区と対照区を設けて、その後の河川生物群集(魚類、底生動物群集、藻類)、および生態系機能(一次生産量、栄養塩吸収量、および落葉分解速度)を継時的に調べた。魚類は早期に投入された陸生昆虫に対して、後期よりも強い成長応答をする傾向がみられたが、陸生昆虫の投入に対する成長応答量や投入期間の影響は北米河川でみられたほど顕著ではなかった。今後、底生動物と藻類群集、および生態系機能の分析結果に基づき、森林からのパルス的な資源供給のタイミングが河川生態系に及ぼす影響の大陸間比較を行うことが課題である。本研究から得られた知見は、寄生者とその宿主の相互作用の地理的変異がそれらによって駆動される生態系をまたぐエネルギー流の季節性を規定することを初めて示すものである。また本研究は、そのようなエネルギー流の「季節性」が、それを受ける生態系の応答をどのようなメカニズムで規定するかを提示する初めての実証例となる。生態系内外のエネルギー流の季節性については、近年その重要性が理論的に指摘されている。この点で、本研究は季節的な生態系間相互作用の重要性を理解する理論的枠組みを提示することに繋がる可能性が高い。研究の目的と当該年度の研究計画に則り、研究代表者が長期滞在していたカナダブリティッシュコロンビア大学が有する(Malcolm Knapp Research Forest:MKRF)と京都大学北海道研究林において、森林から河川に供給される陸生昆虫類の季節性を人為的に操作する大規模野外操作実験を行った。

すなわち、寄生者を介した陸生昆虫の河川への供給量やそのタイミングに関するこれまでの知見を元に、市販のミールワームとヨーロッパイエコオロギを早期(6ー8月)と後期(8ー10月)にそれぞれ投入する試験区、および対照区を設けて、その後の河川生物群集(魚類、底生動物群集、藻類)、および生態系機能(水質、落葉分解速度)を継時的に調べた。その結果、MKRFの河川では、魚類は早期に投入されたミールワームにより強く反応して、個体群の現存量を大きく増大させた。この魚類の現存量の増大は、底生動物群集への影響を通して、落葉分解速度にまで影響を及ぼした。一方、既存の研究でよく報告されている栄養カスケード(魚類の捕食圧が底生動物類への影響を通して藻類の現存量に影響する)の改変は認められなかった。早期の資源補償を受けた処理区では、魚類が栄養塩回帰率(主にアンモニア)を高めることで、水質にまで影響している可能性が明らかになった。一方、京都大学北海道研究林で行った同様の実験結果については、現在取りまとめ中である。MKRFでの実験結果は、寄生者ー宿主関係の多様化と関連して寄生者が宿主を河川に誘導するタイミングが変化すると、河川生態系の季節的な動態にも影響することを示唆する。さらに一般的に言うと、本研究は、気候変動等によってある生態系のフェノロジーが変化することが、隣接する他の生態系にも大きな影響を及ぼす可能性を示唆する初めての研究である。26年度が最終年度であるため、記入しない。群集生態学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画に則り、カナダブリティッシュコロンビア大学の研究林において、寄生虫を介した森林資源輸送に関する野外観測、およびその季節的重要性を実証するための野外操作実験の両方を実施することができた。このため、研究目的については、順調に進展していると判断する。当初3年で計画していた複数の大陸での大規模野外操作実験を2年でほぼ終了している。最終年度については、実験サンプルの分析と軽微なデータ補足をすれば、研究成果を発表できる状況にある。このため、本事業については、当初の計画以上に進展していると判断する。本年度については、京都大学フィールド科学教育研究センターの北海道研究林において、森林-河川相互作用の季節性を操作する大規模野外実験を実施する。博士研究員1名を雇用することで、そのような大規模実験を円滑に進める。本事業を通して、森林と河川が相互作用する春から秋にかけて、洪水攪乱を経験するアジアモンスーンの森林ー河川生態系は、北米河川に比べると、季節的な資源供給の影響が及ぶメカニズムが多様であるとともに、攪乱によってその影響が見えにくくなることがあるという示唆を得た。このことは、森林ー河川生態系の挙動の一般的な予測に繋がる理解を大陸を超えて可能にするには、解決するべき課題が残ることを意味する。また、生態系間のエネルギー流を駆動するハリガネムシ類は世界中に分布しており、それらの多様性や個々の種の個体群動態は、森林ー河川生態系相互作用の影響を強く受けるはずである。生態系間相互作用と寄生者の多様性維持の関係の解明も、今後の大きな課題と言える。当該年度においては、ブリティッシュコロンビア大学の実験設備の借用とフィールドアシスタントの協力を得られたため、当初計画していた経費をすべて使用せずに済んだ。