hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トランス型γ-リノレン酸による抗MRSA作用とその作用機作及び安全性に関する研究

平成6年度において、メチシリン耐性ブドウ球菌(MRSA)に対して顕著な抗MRSA活性を有するγ-リノレン酸を用いて、トランス化反応を行い、立体構造の異なる、より強力なトランス型γ-リノレン酸を合成し、それらの精製及び抗菌活性の評価を試みた。その結果、γ-リノレン酸メチルエステルをp-トルエンスルフィン酸と混合し、92°Cで20分間の反応によって、シス-トランス混合型γ-リノレン酸を合成する事が可能となった。そして、この試料を100mキャピラリーカラムを装着したGC-MSによって詳細に分析した結果、試料中には6種類のトランス-シス混合型γ-リノレン酸が存在する事が観察された。そこで、硝酸銀TLC上に試料をスポットして展開したところ、4つのスポットに分類している事が確認された。次に、GC-MSで分析した結果、この4つのスポットはそれぞれ(1)オールトランスのγ-リノレン酸(2)トランス2つ、シス1つを含むγ-リノレン酸が2種(3)トランス1つ、シス2つのγ-リノレン酸が2種(4)オールシスのγ-リノレン酸が合成されている事が認められた。そして、このスポットをTLCから削りだし、各混合比と濃度を計算した上で、抗MRSA活性試験を行った。その結果、最大の活性を示したものは、トランス1つ、シス2つを含むγ-リノレン酸であり、2番目としてオールシス型、3番目としてトランス2つ、シス1つ、そして最も活性が低いものはオールトランス型であった。従って、これら脂肪酸の抗菌活性の強弱は、それらの細胞膜への親和性の違いによって起こっているものと推察した。すなわち、オールトランス型のγ-リノレン酸はオールシス型やトランス1つ、シス2つのγ-リノレン酸と比較して、この脂肪酸は2重結合の部分が直鎖状になっているため、細胞膜に侵入、結合そして膜の流動性の変化等を引き起こす頻度が低いために抗菌活性が低い結果になったものと推察された。今後は、種々のクロマトグラム法を駆使して、この4つのタイプのγ-リノレン酸を完全に分離し、その詳細な化学構造解析及び抗菌活性の評価を行う予定である。
身体活動の地域介入研究－継続のための仕組みづくりとその実証研究－

高齢になっても身体活動量・体力を高く維持していくことは、多くの健康上の利益がある。しかし、国民の身体活動量は減少傾向にあり、広く地域に根差した形で、身体活動増加につながる基盤が必要である。そしてその基盤が地域の健康度を保つ社会資源となる。我々は藤沢市の協力を得て、高齢者をターゲットに「プラス・テン(今より10分多くからだを動かそう)」をキーメッセージに身体活動促進の啓発を実施してきた。2018年度には、2015年度より市内全地区で展開しているコミュニティワイドキャンペーン(マルチレベルの複数の介入地域で実施)を発展・継続した。身近な地域で集まって週1回以上運動を行う高齢者コミュニティの支援・追跡については、3年後の追跡調査を行った(計149名が参加, 76.7±6.8歳、女性63%)。その際には質問紙調査、測定結果のiPad入力およびクラウド管理の仕組みを作成・施行することができた(一部別研究費にて)。並行して、身体活動促進の普及・継続のためのマルチレベルのアクション、課題の整理と対策を実施してきた。グループ間・支援者交流の機会として、12月に交流会を実施した。また藤沢市老人クラブ連合会(市老連)と共同で、住民参加によるグループ運動開始・継続のための仕組みづくりとその効果(質問紙調査とワークショップ)検討に発展した。地域コミュニティでの運動実施の成果として市事業のグループ運動団体登録制度においては、登録団体数78団体参加者数2551人に及んだ。本年度実施した藤沢市健康増進計画(第2次)中間評価のための成人3000名質問紙調査においては、回答者1425名(女性59%、57.8±17.1歳)回答率47.5%であった。公的運動施設との連携を図る中、運動開始前の健康状態の確認ができていないことが課題として抽出され、その仕組みづくりに関連施設と連携して着手した。小グループにおける運動継続実施支援および3年後健康チェックについては滞りなく進捗することができた。地域資源の活用についてはさらに充実させる余地がある。IT活用について、市に提案する基盤を作成し健康チェックで活用することができた点は予想以上に進捗した点である。本研究のノウハウの行政事業への展開については、拡大・継続がおおむね予定通り進んでいる。質的検討により、グループ運動を周囲にすすめ継続するための鍵となる役割を持つ人の存在が明らかになった点は予想より進捗した点である。3000名質問紙調査については市が主体で行っているものの2次利用の形であり、配布回収入力等の作業が当初の計画より遅れたため、結果の分析も若干遅れているが進捗の目途がたっている。最終年度、小グループにおける運動継続実施支援、2018年度IT化・改良したシステムを用い4年後健康チェックを実施する。ベースラインから4年後までの計6回の結果を総合的に解析し、成果をまとめる。2018年度3000名質問紙調査の結果を多角的に解析し、以前のもの(2013年度、2015年度)と比較検討すること、およびRE-AIMの評価指標をもとに、本取り組みの成果をポピュレーションレベルで評価する。その上で、市の健康増進計画中間評価及びその改善策と連動し、施策への改善提案を行う。また、複数の関連機関[健康増進課と関連する複数の課(例えばスポーツ推進課、地域包括ケアシステム推進室、保険年金課)、神奈川県、他大学、企業等]との連携を強化する。また、マニュアル類のブラッシュアップを図り、他地域でも使用可能なものにする。これらの取り組みにより、多分野と連携しながら、長期的に施策の中で身体活動推進を行い、かつ、研究としてもその経過を負いつつ相互にスケールアップ・遂行していく。平成29年度には、27年度より市内全地区で展開しているコミュニティワイドキャンペーン(マルチレベルの複数の介入地域で実施)を発展・継続した。身近な地域で集まって週1回以上運動を行う高齢者コミュニティの支援・追跡については、28年度に1年後の追跡調査を行った10グループのうち運動継続8グループについて、支援を継続し2年後の追跡調査を行った(計144名が参加)。並行して、身体活動促進の普及・継続のためのマルチレベルのアクションおよび、課題の整理と対策を実施した。グループ間・外交流の機会として、7月に交流会を実施した。上記8グループの参加者と市民を中心に、関連組織も参加した。10月には身体活動推進に関わる4団体も含め、市と共催で健康ミーティングを開催した。また老人クラブ連合会では、研究成果を実感し、組織的にプラス・テンを実施していくことになった。研究班では、体力測定をはじめとした健康チェック実施マニュアル等を成果として還元し、支援した。その他、老人クラブでの実施が町内会に広がったり、農協等の別コミュニティへの広がりもみせている。1グループでは研究非参加者に対し、リーダーや協力者が主導して体力測定会を開催している。その際には、大学側は体力測定マニュアルを提供、具体的な注意ポイントを事前に指導した。項目を選べば、機器の貸し出しなど仕組みを作ることで、住民間でも実施可能であると考えられた。安全管理も含め教育は重要である。地域コミュニティでの運動実施の成果は、市事業のグループ運動団体登録制度や各種・リーダー講習会等に反映されてきている。さらに市の集中プロジェクトともリンクして啓発を進めている。

1.前年度運動実施の10グループの継続実施について10グループのうち2グループはグループ形成はできていないものの比較のために1年後に調査したものであった。残りの1年後に継続実施できていた8グループについては、すべて継続して予定した時期に2年後の調査を行うことができた。一部追加の参加者も生じている。2.フォローアップの仕組み作りについて定期的運動実施グループについては、継続的な支援を実施できている。柴らがまとめたように(柴ら、2018)、ルール・ロール・ツールがうまく機能しているグループは持続的自立的にグループが醸成されており、時にグループ間交流、外部(行政・大学など)からの評価や支援も有効であった。体力測定はグループによりニーズが異なり、一律にルールを決めることは難しかった。場所の問題、対象者の体力レベルの問題、使える時間の問題もあり、一律に方法を決めておこなうのは難しいと思われた。そこで、市や研究、市民でもできる方法について、自身の値を標準値と容易に比較できる方法が望まれる。そのために、電子記録・参照システムの整備が必要と考えた。電子記録・参照システムの整備は必要であるが、整えるには時間と費用がかかり、来年度に持ち越して検討する部分として残った。また、本年度は研究遂行や論文作成に注力したため、予算確保した国内学会交通費は使用しなかった。2018年度国際学会での発表(10月国際身体活動と健康の学会、ロンドン)予定であり、その渡航費に使用する予定である。高齢になっても身体活動量・体力を高く維持していくことは、多くの健康上の利益がある。しかし、国民の身体活動量は減少傾向にあり、広く地域に根差した形で、身体活動増加につながる基盤が必要である。そしてその基盤が地域の健康度を保つ社会資源となる。我々は藤沢市の協力を得て、高齢者をターゲットに「プラス・テン(今より10分多くからだを動かそう)」をキーメッセージに身体活動促進の啓発を実施してきた。2018年度には、2015年度より市内全地区で展開しているコミュニティワイドキャンペーン(マルチレベルの複数の介入地域で実施)を発展・継続した。身近な地域で集まって週1回以上運動を行う高齢者コミュニティの支援・追跡については、3年後の追跡調査を行った(計149名が参加, 76.7±6.8歳、女性63%)。その際には質問紙調査、測定結果のiPad入力およびクラウド管理の仕組みを作成・施行することができた(一部別研究費にて)。並行して、身体活動促進の普及・継続のためのマルチレベルのアクション、課題の整理と対策を実施してきた。グループ間・支援者交流の機会として、12月に交流会を実施した。また藤沢市老人クラブ連合会(市老連)と共同で、住民参加によるグループ運動開始・継続のための仕組みづくりとその効果(質問紙調査とワークショップ)検討に発展した。地域コミュニティでの運動実施の成果として市事業のグループ運動団体登録制度においては、登録団体数78団体参加者数2551人に及んだ。
血管収縮因子エンドセリンをターゲットにした歯周病治療薬の開発

血管内皮細胞の培養上清より単離精製された強力な血管収縮ペプチドであるエンドセリン-1(ET-1)は、喘息や副鼻腔炎といった炎症性の疾患において、サイトカインやエンドトキシンといった炎症性前駆物質の発現を誘発し、局所的な慢性炎症の発現に関連していることが示唆されている。従って炎症性疾患の一つである歯周炎においても、ET-1が他の組織と同様に、歯周組織の炎症の発現にも何らかの作用を有している可能性を有しており、このことは以前、我々の研究によって報告(J.Periodontol.Res.,38,417-421,2003)している。本研究に関しては現在までの所、下記の通りの結果が得られている。1)ET-1は炎症性歯周組織中の歯肉上皮細胞において強く発現している。2)培養口腔上皮細胞(KB cell)に対して、歯周病原性細菌P.gingivalisによる刺激を与えた場合、ET-1の発現量が増加する。3)歯周病患者から採取した歯周組織中のET-1の発現とインターロイキン1β(IL-1β)、IL-8の発現には正の相関関係が認められる。4)KB cellに対してET-1を添加すると、濃度依存的にIL-1βの発現濃度が増加する。5)KB cellに対してET-1を添加すると、濃度依存的にIL-8の発現濃度が増加する傾向が認められる。6)KB cellに対してIL-1βまたはIL-8を添加すると、濃度依存的にET-1の発現濃度が増加する。以上のことより、ET-1は歯周組織中における炎症性前駆物質の発現に関与し、それらの物質とinflammatory-loopを形成している可能性が示唆された。またET-1は歯周炎の病態に影響を与えるだけではなく、口腔癌の病態に対しても様々な生理作用を有している可能性を、口腔扁平上皮癌細胞のエンドセリンシステムの発現,ならびに癌細胞に対するET-1の増殖作用の存在を明らかにすることにより最近報告した。(Int.J.Cancer, 118,645-52,2006)血管内皮細胞の培養上清より単離精製された強力な血管収縮ペプチドであるエンドセリン-1(ET-1)は,喘息や副鼻腔炎といった炎症性の疾患において,サイトカインやエンドトキシンといった炎症性前駆物質と局所的な炎症症状の持続に繋がる相互作用を有している.最近我々は,炎症性の歯周組織中で,ET-1は歯肉上皮細胞において強く発現しており,また培養口腔上皮細胞(KB cell)は細菌刺激によってET-1の発現量が増加する性質を有していることを明らかにし,ET-1が他の組織と同様に,歯周組織の炎症の発現にも何らかの作用を有している可能性があることを報告した(J.Periodontol.Res.,38,417-421,2003).一方,ET-1が細胞に作用する場合,細胞膜中に存在する2つのエンドヤリン受容体(ETARとETBR)のうちの両方もしくはいずれかを通して作用していると考えられる.歯肉上皮細胞におけるETARとETBRの発現ならびにその役割に関しては,現在までのところ詳細は明らかになっていないが,歯周組織の炎症等の病態の発現に関連している可能性は高い.我々は本研究において,培養口腔上皮細胞であるKB cell中に,蛋白質ならびにmRNAレベルの違いからETBRと比較してETARが強く発現していることを明らかにした.さらにET-1と他のサイトカインとの関係を明らかにするため,KB cellに対して,ET-1を培養時に添加した後,インターロイキン1_(IL-1_)の培養上清中の蛋白質レベルを調べたところ,IL-1_の発現量はET-1の濃度に依存する形で高くなり,またET-1添加前に,ETARのアンタゴニストで細胞を処理した場合,IL-1_の上昇が認められず,ET-1によるKB cellに対する作用は,IL-1_の発現に関してはETARを通して行われていることが示唆された.血管内皮細胞の培養上清より単離精製された強力な血管収縮ペプチドであるエンドセリン-1(ET-1)は、喘息や副鼻腔炎といった炎症性の疾患において、サイトカインやエンドトキシンといった炎症性前駆物質の発現を誘発し、局所的な慢性炎症の発現に関連していることが示唆されている。本研究に関しては途中課程ではあるが、現在までの所、下記の通りの結果が得られている。

7)KB cellにはETAレセプター(ETAR)とETBレセプター(ETBR)のうちETARが強く発現しており、ETARに対するアンタゴニストにより、ET-1によるIL-1βまたはIL-8の発現を阻害することができる。以上のことより、ET-1は歯周組織中における炎症性前駆物質の発現に関与し、それらの物質とinflammatory-loopを形成している可能性が示唆された。またET-1の作用を阻害することによって炎症性前駆物質の発現が抑制され、ET-1の作用をターゲットにした治療薬の開発の可能性が示唆された。血管内皮細胞の培養上清より単離精製された強力な血管収縮ペプチドであるエンドセリン-1(ET-1)は、喘息や副鼻腔炎といった炎症性の疾患において、サイトカインやエンドトキシンといった炎症性前駆物質の発現を誘発し、局所的な慢性炎症の発現に関連していることが示唆されている。従って炎症性疾患の一つである歯周炎においても、ET-1が他の組織と同様に、歯周組織の炎症の発現にも何らかの作用を有している可能性を有しており、このことは以前、我々の研究によって報告(J.Periodontol.Res.,38,417-421,2003)している。本研究に関しては現在までの所、下記の通りの結果が得られている。1)ET-1は炎症性歯周組織中の歯肉上皮細胞において強く発現している。2)培養口腔上皮細胞(KB cell)に対して、歯周病原性細菌P.gingivalisによる刺激を与えた場合、ET-1の発現量が増加する。3)歯周病患者から採取した歯周組織中のET-1の発現とインターロイキン1β(IL-1β)、IL-8の発現には正の相関関係が認められる。4)KB cellに対してET-1を添加すると、濃度依存的にIL-1βの発現濃度が増加する。5)KB cellに対してET-1を添加すると、濃度依存的にIL-8の発現濃度が増加する傾向が認められる。6)KB cellに対してIL-1βまたはIL-8を添加すると、濃度依存的にET-1の発現濃度が増加する。またET-1は歯周炎の病態に影響を与えるだけではなく、口腔癌の病態に対しても様々な生理作用を有している可能性を、口腔扁平上皮癌細胞のエンドセリンシステムの発現,ならびに癌細胞に対するET-1の増殖作用の存在を明らかにすることにより最近報告した。(Int.J.Cancer, 118,645-52,2006)
大脳新皮質の非錐体細胞の機能的多様性

大脳新皮質の非錐体細胞は,その形態的・免疫組織化学的多様性からみると,生理的多様性があると思われるが,全く知られていない.本研究では,前頭皮質の脳切片標本で,微分干渉顕微鏡による直視下での細胞同定・ホールセル記録・細胞内染色・免疫組織化学の技術を組み合わせて,新皮質V層の非錐体細胞について,次の三点について明らかにした。(1)非錐体細胞の電流-電圧カーブ・スパイク発射様式等の生理学的性質から、非錐体細胞のなかには、少なくとも二種類の生理的サブタイプがある。一つは、Low Thrshold Spike cell(LTS cell)で、もう一つは、Fast Spiking cell(FS cell)である。(2)非錐体細胞の二種類の生理的サブタイプは軸索分布のパターンが異なり、層構造・垂直構造に関連して神経支配様式が違う。(3)非錐体細胞の免疫組織学的マーカーである二種類のカルシウム結合蛋白質(parvalbumin,calbindin D28K)は、V層では、別の細胞に存在し、非錐体細胞の生理的サブタイプと相関している。二種類のカルシウム結合蛋白質を持つ細胞はV層では、抑制性伝達物質GABAにも陽性なので、二種類の非錐体細胞はGABA作働性の抑制性ニューロンと考えられる。これらから、大脳新皮質V層のGABA作働性の抑制性非錐体細胞は、発火モード・軸索分布・神経活性物質の上から、少なくとも二種類に機能分布していると思われる。
タイ・バンコクにおける洪水対策の変遷に関する研究

本研究では、タイ・バンコク及びその周辺における洪水対策を、1960年代以降のダムや遊水地の建設といった行政レベルと、伝統的な高床式住宅の建設といった民間レベルの両面から明らかにした。特に、伝統的な高床式住宅が多く現存する、バンコク北部のアユタヤ県バーンバーン地区において、11棟の高床式住宅の洪水への対応について現地調査を行った。こうして、洪水常習地域における、通常の洪水に対応した集落の立地と高床式住宅の床高、さらに2011年大洪水時の高床式住宅の改造といった、住民が実践する洪水と共存するための様々な手法が明らかとなった。2011年タイでは大洪水が発生し、国内外に多大な被害を与えた。その後、行政の対策としてチャオプラヤー川上流のダムや遊水池の強化や直立堤防の広域建設といった洪水と戦う「防災システム」のさらなる導入が進んでいる。しかし、そこに、住民が独自に行う敷地の盛土や高床式建物の建設といった、洪水と共存する伝統的な「減災システム」は十分に組み込まれていない。本研究では、タイ・バンコクを洪水から護るために行われてきた、行政による防災システムの変遷、民間による減災システムのあり方を具体的に明らかにする。そのため本年度は、まず行政による防災システムの変遷を体系的に明らかにするための、資料収集とタイ人研究者へのインタビューをタイと日本で行った。また、次年度以降の詳細な実測及び聞き取り調査を行う場所の選定を行った。このためタイへ2回赴いた。平成26年9月3日9月19日にはタイ国立公文書館と国立図書館を中心に資料収集を行った。また、バンコクを護るために現在ピサヌロークで建設中のモンキーチークと呼ばれる巨大な遊水池、さらに既存のモンキーチークのあるアユッタヤーで行政レベルの洪水対策とそこで展開する人々の暮らしに関する現地調査を行った。さらに、平成27年2月28日3月10日にはアユッタヤーのモンキーチークの内と外にある集落において、高床式建物について現地調査を行った。これは次年度以降の本格的な実測調査に向けての視察である。こうして、洪水に対する行政レベルでの防災システムの変遷を把握しながら、民間による減災システムのあり方について本格的に分析する準備が整いつつある。2011年にタイで発生した大洪水は、チャオプラヤー川流域を中心に大きな被害を与えた。その後行政は、チャオプラヤー川の上流にモンキーチーク(Monkey Cheek)という遊水地をさらに建設し貯水力を強化し、中流から下流には、河川に沿って広域に直立堤防を建設し次なる大洪水に備えている。これらは1960年代以降から進む、洪水と戦う「防災システム」の強化である。しかし、そこには住民が独自に実践する、居住地としての微高地の選択、敷地の盛土、高床式建物(住宅や牛小屋)の建設といった、洪水と共存する「減災システム」は十分に組み込まれいない。その背景には、行政や研究者に市井の人々の実践する「減災システム」が知られていないことがある。本研究では、タイ・バンコクを洪水から護るために行われてきた、行政による防災システムと民間による減災システムの連関とその変遷を明らかにしてきた。平成27年度は、バンコクを護るためにアユッタヤー県に20年ほど前から建設されているモンキー・チークの内側と外側にある集落の高床式建物(住宅と牛小屋)に関する資料収集と、建物を測量する実測調査及び居住者へのインタビュー調査を行うため、2回タイに赴いた。平成27年12月24日平成28年1月1日には、タイの共同研究者と共に調査対象者へ説明を行うと共に、チュラロンコーン大学の図書館などを中心に資料収集を行った。平成28年2月27日3月8日には、2名の学生調査協力者と共に、モンキーチーク内外の集落において高床式住宅7棟と高床式牛小屋4棟の実測調査を行った。この調査から既存の地盤高を配慮した居住地の選定、盛土の高さと洪水時の水位に応じた床高の決定過程、また洪水発生時の建物の改造手法や物品の水没退避方法といった、市井の人々が実践する減災システムを、図面をもとに分析することが可能となった。平成27年度は、9月初頭に、学生調査補助者と共に、アユッタヤー県のモンキーチークに選定されているバーンバーン地区において、高床式建物の実測及びインタビュー調査を行う予定であった。しかし、8月17日にバンコクで爆弾テロ事件が派生したため、安全を考慮し、実測調査を平成28年3月へと延期した。こうして、実測調査は無事に実施したものの、平成27年度内に行う予定であった、実測図面のCADデータ化が年度内に完了していない状況にある。そういった意味で、本年度の進歩状況は、やや遅れているといえる。ただし、平成28年2月27日3月8日現地調査では、モンキーチークの内外において、洪水時の水没環境の異なる、水辺の自然堤防の微高地にある集落と水辺から離れた低地にある集落の、高床式住宅7棟、高床式牛小屋4棟を対象に実測及び聞取り調査を行った。こうして、モンキーチーク外の微高地の高床式住宅では、洪水に備えて十分な床高を設定しており、2011年の大洪水時に床上浸水はなく、水捌けも良かったことが明らかとなった。

一方、モンキーチーク内の低地の集落では、通常の洪水に耐えられるように床高は設定されていたものの、2011年は地区が遊水池として利用されたため、床上に浸水し、数ヶ月に及ぶ湛水被害を受けることとなった。しかし、そこでは床上浸水はしたものの、水位に応じて、床をさらに高く揚げるなど独自の住宅改造を行い、家財への被害が発生しないようにする減災の実践が行われていたことが明らかとなった。このような多様な減災システムの実践手法に関する研究はほとんどなく、今後は成果を論文としてまとめる予定である。また、住宅のみならず、牛小屋ももともとは高床式建物であったことが明らかとなった。高床式牛小屋における減災システムの実践とその変遷は、今後の研究課題である。本研究の目的は、タイ・バンコクにおける洪水対策の変遷を、1960年代以降のダムや遊水地の建設といった行政が行う大規模な「防災システム」と、住民が独自に行ってきた、敷地の土盛り、高床式住宅の建設といった洪水と共存する「減災システム」の両面から明らかにすることである。平成28年度は、平成27年度に続き、バンコクを護るため1990年代以降、広大な遊水地が設置された、アユッタヤー県バーンバーン区において、2011年の大洪水を含む洪水時の高床式住宅の様子や居住者の対応に関する現地調査を行った。平成28年9月14日から19日に、3名の学生調査協力者と共に、バーンバーン区において、まず平成28年度に行った実測調査(高床式住宅7棟と高床式牛小屋4棟)の補足調査を行った。そして、新たに高床式住宅4棟で現地調査を行った。この結果、バーンバーン地区の高床式住宅の床高は平均2000ミリほどであり、集落の地盤高の高低差に起因して、2011年の大洪水時には集落ごとに床上浸水の度合が大きく異なっていたことが明らかとなった。そして、地区の集落を、その地盤高に応じて、自然堤防集落、微高地集落、低地集落という3つの集落タイプに分類した。それら3つの集落タイプの高床式住宅では、2011年大洪水時の対応が大きく異なっていた。自然堤防集落の高床式住宅では、多くが床上浸水しなかった。微高地集落のものでは、軽微な床上浸水はしたものの、脚の高い家具を床上に設置するなど簡易的な対応を行っていた。一方、低地集落のものでは、床上800から1200ミリほど浸水したため、多くが床板の一部を持ち上げる住宅改造を行っていた。こうして高床式住宅では、床上浸水を伴う大洪水が発生する場合、土地の地盤高に応じて浸水の度合を予想し、床上に脚の高い家具を置いたり、床板を持上げたりする住宅改造を行い、対応していたことが明らかとなった。本研究では、タイ・バンコク及びその周辺における洪水対策を、1960年代以降のダムや遊水地の建設といった行政レベルと、伝統的な高床式住宅の建設といった民間レベルの両面から明らかにした。特に、伝統的な高床式住宅が多く現存する、バンコク北部のアユタヤ県バーンバーン地区において、11棟の高床式住宅の洪水への対応について現地調査を行った。こうして、洪水常習地域における、通常の洪水に対応した集落の立地と高床式住宅の床高、さらに2011年大洪水時の高床式住宅の改造といった、住民が実践する洪水と共存するための様々な手法が明らかとなった。本研究の重要な点は、そもそも洪水常襲地域であったタイ・バンコクを護るために行政レベルと民間レベルで行われてきた洪水対策の変遷を明らかにし、特に住民が独自に行う伝統的な減災システムの実践を再評価することにある。本年度は、現地での2回の資料収集を通して、まず行政レベルでの洪水対策の把握を行った。
流通再編下における農協と産地集荷業者の競合・補完関係についての実証的研究

1.研究対象とした東三河地域では、全組合員一体の農協共販組織が再編され、登録者の選別化によって、販売主体としての機能性を強化している。すなわち、計画出荷、出荷調整、検査方法の厳格化、全量共販、共計の実施、違反者の除名など統制力の強化を図っている。2.当該地域の産地集出荷業者は地場流通機能とともに、移出機能を担っている。これらの業者の役割としては、消費地の卸売市場が農協共販からの出荷量を削減されたり、指定市場を解除された場合に荷揃えをしたり、さらに、スーパーの週末供給量への対応や、特売日に合わせた一定規格品の大量供給などである。これらの点で農協共販を凌ぐ優位性を発揮している。3.キャベツ・ハクサイ生産農家の聴き取り調査を実施した。豊橋市のキャベツ生産農家は農協と、農協以外(産地集出荷業者または産地市場)の両方に配分して出荷する農家が多い。渥美町のキャベツ生産農家は、全量農協出荷か、他の出荷方法のどちらかに区分されている。また、後者の場合、産地市場以外にもスーパーや消費地市場など多様な出荷先をもっている。豊橋市内のハクサイ生産農家は、全量農協出荷が半数以上を占め、残りは全量産地集出荷業者、または全量産地市場などとなっている。平成11年度においては、第1年目として次のような研究を行い、同時に第2年度計画の準備を進めている。(1)愛知県豊橋市・東三河地域のハクサイ産地の形成過程に関して、経年的な基礎的統計を収集し、全国的な比較をしながら、分析を進めている。(2)愛知県産ハクサイの主要出荷地域である京阪神市場における卸売業者に注目して、その集荷構造を分析するために、大規模合併農協の「市場集約」に対する消費地市場の集荷力維持対策である産地集荷業者など愛知県内の系統外集荷の取引実体についてヒアリング調査を進めており、今後、流通段階における系統共販との補完・競合関係を含めて検討する。(3)産地集荷業者(産地集荷市場)の実態を分析するために、愛知県豊橋市・東三河地域においてハクサイを中心的に扱う産地集荷業者(東三青果移出商協同組合に所属する中核的な業者、および系列の産地集荷市場;(株)渥美青果綜合センター、(株)豊橋青果流通センター)を対象とするヒアリング調査を実施し、今後もより広くヒアリング調査を進め、産地(生産者)・市場(卸売業者)との関係における産地集荷業者の役割・機能について解明する。(4)大規模合併農協となった「とよはし農協」、愛知経済連園芸部などのヒアリングを通じて、農協共販組織の実態と役割について検討している。平成12年度においては、次のようなテーマをもって調査と検討を進めた。1.産地集荷業者と産地市場の集荷・価格形成・分荷方法等の実態について明らかにするために、昨年に引き続き、豊橋市、豊川市、渥美郡内の産地集荷業者および産地集荷市場のヒアリングを積み重ねた。2.農協の共販活動と産地集荷業者の競合・補完関係を検討するために、豊橋農協に加えて、田原町農協と愛知渥美町農協についてもヒアリング調査と資料収集を行い、営農指導体制、部会組織、集出荷体制、仕向け先市場など取引チャネル等の変化と、共販実績を調査した。3.農家の営農・出荷対応の実態を踏まえて、農協および産地集荷業者の役割・機能を明らかにするために、豊橋市のハクサイ・キャベツ生産者24戸(野依地区ハクサイ生産者10戸、磯辺地区ハクサイ生産者5戸、高豊地区キャベツ生産者9戸)および渥美町のキャベツ生産者11戸(中山地区キャベツ生産者6戸、亀山保美地区キャベツ生産者5戸)に対してヒアリング調査を行った。2カ年の研究調査を踏まえて、国内野菜産地の維持・存続のために必要な流通システムのあり方を考察する。
敗血症時の肝臓における好中球細胞外トラップ形成と抗凝固薬によるその阻害効果の検討

血管内皮細胞上のトロンボモジュリン(TM)はトロンビンを不活化する抗凝固因子で、リコンビナントヒトTM(rTM)は播種性血管凝固症候群の治療である。本研究において次の結果を得ることができた。(1)リポポリサッカライド(LPS)はヒト好中球と血小板の共培養下で好中球細胞外トラップ(NETs)を形成する。(2)LPS誘導型マウス敗血症モデルにおいて、rTMの後投与は致死率と血清中のサイトカインの上昇を抑えた。(3)さらにマウスの肝臓ではrTMの後投与はLPSで誘導される好中球の浸潤とNETs形成を抑制した。以上のことから、rTMはNETs形成において新たな役割を持つことが判明した。方法I)ヒト血液から好中球と血小板をそれぞれ精製し共培養した。NETs形成には、血小板を活性化するPAMPsが必要であるため、PAMPsとしてLPSもしくは血小板活性因子であるトロンビン受容体ペプチド(TRAP)を添加し反応させた。DNAと抗ヒストン抗体,抗MPO抗体で染色し、共焦点蛍光顕微鏡で観察した。結果I)好中球と血小板の培養ではNETs形成は認めなかった。しかしLPSやTRAPで刺激することで、NETs形成を認めた。方法II)方法Iに、リコンビナントトロンボモデュリンα(rTMα)、もしくはHeparinを投与して、NETs形成を確認した。結果II)LPS+Heparin群では、好中球の細胞形態が破壊され、NETs形成も認められた。一方、LPS+ rTMα群では、好中球の凝集は認めるものの、細胞形態は正常に保たれ、NETsの形成もLPS群の大量なNETs形成にくらべ、極めて少なかった。以上のことから、ヒト好中球と血小板の培養によるLPS誘導性のNETs形成は、rTMαで抑制されることがわかった。方法III)マウス腹腔内にLPSを10mg/kg投与し、72時間後の生存率が約半数となるような敗血症マウスを作成した。このモデルにLPS投与1時間後から、rTMα6 mg/kg/day (LPS+rTMα群)または生食(LPS+生食群)の腹腔内投与を開始した。結果III)rTMα後投与による72時間後のマウス生存率は、約50%から約100%に向上した。方法IV)多臓器不全のターゲット臓器である肝臓で、血栓形成の足場となるNETsを確認し、rTMαがその形成を阻害できるのか検討した。健常マウスの肝臓採取と、方法IIIの薬剤投与プロトコールに従ってLPS投与前とLPS投与8、24時間後の肝臓を採取した。これらの肝臓切片を免疫組織染色し、共焦点蛍光顕微鏡で観察した。結果IV)健常マウスの肝臓ではNETs形成は認めなかった。LPS+生食群において、8、24時間後の肝臓に多数のNETs形成を確認した。一方、LPS +rTMα群の肝臓は、8、24時間後ともNETsの形成はわずかであった。これまでの結果の信憑性を高めるために、追加実験も施行した。方法I)ヒト末梢血液から好中球と血小板を精製し、リポポリサッカライド(LPS)を添加、培養した。免疫染色し共焦点顕微鏡で観察した。結果I)NET形成を確認した。方法II)方法IのLPSでNET形成を誘導する系に、リコンビナントトロンボモジュリン(rTM)、未分画ヘパリン(UFH)、アンチトロンビン(AT)、ヒルジン、EPCR抗体を添加し、免疫染色し共焦点顕微鏡で観察した。結果II)rTMやヒルジンではNET形成を抑制したが、UFUとUFH+AT、EPCR抗体の添加群では抑制できなかった。方法III)LPSを腹腔内投与して敗血症を誘導したマウスから採血し、血清中のサイトカイン濃度を測定し、LPS非投与マウス、LPS投与1時間後にrTMを投与したマウスと比較した。結果III)LPS誘導性敗血症モデルマウスはコントロール群に比べ、LPS投与36時間後に、血清中のTNFα、IL-6, MCP-1, IL-10の濃度が有意に増加していた。IL-1βに差はなかった。rTM後投与群ではこのサイトカインの上昇が抑えられた。方法IV)LPS誘導性敗血症モデルマウス、rTM後投与マウスから、肝臓を採取し免疫染色し共焦点顕微鏡で観察した。結果IV)LPS投与8時間後でLPS群の肝臓にNET形成を認めた。一方、rTM後投与群ではNET形成の減少を認めた。これらの研究成果は、第43回日本集中治療医学会学術集会など国内外の学会やセミナーで発表した。また米国集中治療学会が主催するCritical Care Congressでは、昨年に続きStar Research Presentations Awardsに選出され、2年連続の受賞となった。

(3)さらにマウスの肝臓ではrTMの後投与はLPSで誘導される好中球の浸潤とNETs形成を抑制した。以上のことから、rTMはNETs形成において新たな役割を持つことが判明した。麻酔蘇生学、免疫学研究の進行状況は、申請書の平成25年度の計画通りに進んでいる。研究結果は、平成25年度の日本集中治療学会、日本SHOCK学会、藤田学園医学会、日本麻酔科学会、American Society of Anesthesiologists学会など多くの学会で発表した。日本集中治療学会では教育セミナーの招待講演、日本麻酔科学会では優秀演題を受賞するなど評価されている。平成25年度の研究の結果が予定通り進行しているのとその結果をふまえ、下記実験を行う。I)敗血症時の炎症性サイトカインの血中濃度とrTMα投与によるその変化。LPS投与前とLPS投与8、24、36時間後に、それぞれのマウスから心臓採血を施行し、血清中の多種の炎症性・抗炎症性サイトカインの濃度推移を調査する。この中で変化が認められるサイトカインを見つけ、それらがrTMαの後投与よって変化するのか検討する。II)敗血症時の致死因子であるHMGB1の肝細胞での産生と血中濃度の検討、並びにrTMα投与によるその変化。LPS投与前とLPS投与8、24、36時間後に、rTMα群とコントロール群それぞれのマウスから心臓採血により血清を採取し、肝臓も採取する。肝細胞を精製し、ウェスタンブロット法でHMGB1の産生状況を確認する。HMGB1の血中濃度はELISA法で解析する。また、rTMα投与によりHMGB1の肝臓内での産生および血中濃度の上昇が抑えられるか確認する。III)肝臓内免疫応答細胞の動態。LPS投与前とLPS投与8、24時間後にrTMα群とコントロール群のマウスから肝臓を採取し、肝細胞を精製する。各種抗体で染色し、フローサイトメトリーで、肝臓内の好中球、マクロファージ、単球、樹状細胞(DC)、リンパ球などの増加・減少状態を解析する。当該次年度使用額は、本補助事業期間である平成2527年度の助成金交付予定額に従って申請した平成25年度科学研究費助成事業交付申請書に準じて、補助事業を誠実に遂行し交付金を適正に使用した結果、生じたものです。平成26年度以降に使用することによって、より研究が進展することが見込まれます。当該次年度使用額は、すべて消耗品の購入に用いる。
非線形特徴量空間および高次元確率モデルに基づく低品質類似文字の類別に関する研究

本研究では,低品質な類似文字をより高精度に類別するための手法として,一般化線形判別法と非線形変換とを組み合せた手法について検討を行なった.これまでの代表的な文字認識手法の1つとして,文字画像から方向線素特徴量と呼ばれるある種の特徴を抽出し,その特徴を用いて識別を行う方法がある.方向線素特徴量は196個の数字で表されているため,196次元空間の1点としてとらえることができるが,従来から提案されてきた類似文字識別の根本的な考え方は,類似する2種類の文字の違いが最も良く現れる部分空間にこれらの点を射影し,この部分空間に2つの類似文字の境界面を設定して判別を行なおうというものである.この手法を用いれば,比較的少ない計算量でより高精度な識別が実現可能であるが,射影そのものの性質から来る識別能力の限界があることがわかっている.そこで,一般化線形判別法による類似文字識別において,どのような性質を持つ非線形変換が有効であるかを明らかにし,その非線形変換を用いた類別を実現するために,どのような手法によって計算量の大幅な削減を実現するか,について検討した.その結果,正準化によって得られる変量の中で固有値の小さなもののうち,互いに独立生の低い変量の積によって表現される相関項が高次元の非線形変換に有効であり,そのような相関項によって作られる非線形部分空間の中で類似文字判別のための決定境界面を設定することにより,より計算量をおさえ,精度の高い識別が可能となることがわかった.統計的手法による文字認識手法において,類似するカテゴリをより精度良く分離するための一手法として混合識別法がある.これは,個々の文字から得られる特徴量を高次元空間の1点として表現し,類似する2つの文字カテゴリをある部分空間に射影し判別を行なうものである.本研究では,部分空間の特定に用いる線形射影が,識別精度の限界に大きな影響を及ぼしていることを指摘し,その解決策の調査・研究を通して,一般化線形判別法を応用し2つの類似カテゴリをより精度良く分離できる非線形境界曲面を求める手法を検討した.その結果,2次の統計量を用いた非線形変換では,ある特定の相関項と,ある特定の自乗項の寄与度を高くすることにより,従来の線形射影による部分空間に比べて精度の高い曲面を求めることが可能であることがわかった.実験による調査の結果,これらの相関項および自乗項は,もとの特徴量空間において,2つの類似カテゴリの違いが顕著に現れる戊分から求まる項の一部であることは明らかになったが,それらの項をもとの特徴量空問から推定する手法を確立するまでには至っていないため,現段階では,高次兀空問に対してFisherの線形判別法を適用して境界曲面に寄与度の高い相関項および自乗項を求める必要がある.また,高次統計量を用いた手法についても調査・研究を行った.現段階では,3次および4次の統計量が,2つの類似カテブリの境界曲面を推定するのに有効であることが理諭的にわかっているが,具体的な適用方法および実装については来年度の研究課題である.本研究では,低品質な類似文字をより高精度に類別するための手法として,一般化線形判別法と非線形変換とを組み合せた手法について検討を行なった.これまでの代表的な文字認識手法の1つとして,文字画像から方向線素特徴量と呼ばれるある種の特徴を抽出し,その特徴を用いて識別を行う方法がある.方向線素特徴量は196個の数字で表されているため,196次元空間の1点としてとらえることができるが,従来から提案されてきた類似文字識別の根本的な考え方は,類似する2種類の文字の違いが最も良く現れる部分空間にこれらの点を射影し,この部分空間に2つの類似文字の境界面を設定して判別を行なおうというものである.この手法を用いれば,比較的少ない計算量でより高精度な識別が実現可能であるが,射影そのものの性質から来る識別能力の限界があることがわかっている.そこで,一般化線形判別法による類似文字識別において,どのような性質を持つ非線形変換が有効であるかを明らかにし,その非線形変換を用いた類別を実現するために,どのような手法によって計算量の大幅な削減を実現するか,について検討した.その結果,正準化によって得られる変量の中で固有値の小さなもののうち,互いに独立生の低い変量の積によって表現される相関項が高次元の非線形変換に有効であり,そのような相関項によって作られる非線形部分空間の中で類似文字判別のための決定境界面を設定することにより,より計算量をおさえ,精度の高い識別が可能となることがわかった.
シリコン・ピクセル検出器の設計,開発

本研究の目的は(1)シリコン基盤の厚み(300mum)がほとんど空乏層化をしている、(2)2次元の位置測定が可能である、薄型シリコン検出器の方式についての検討をすることである。現在計画が進行中の非対称Bファクトリのパーテックス検出器として用いることも念頭に置いた。1.シリコンの表面を100mum^*100mum程度の区画に分離したPIN型ピクセル検出器センサは(1)、(2)に適した性能を持つ。実際にBファクトリで用いる場合、多くの荷電粒子がシリコンを「斜め」に通過するため、これより大幅にピクセルの大きさを小さくする必要はない。2.この面積と全く同じサイズの前置増幅器を現在のLSI技術で作ること自身には問題がない。全体の制御回路を含めてセンサとほぼ同じ大きさの読み出し回路を作ることはできるだろう。今回の検討けはこうした回路を具体的に検討するのではなく信号処理のための電子回路との接続の方法の検討を行った。3.センサと読み出し回路は「向き合わせて張り付ける」ことになる。100mum間隔のピクセルの場合3cm^*3cmの検出器を作ろうとするときおよそ10万の接続が必要になる。4.接続方式としては、現在「バンプボンディング法」、「マイクロバンプボンディング法」、「異方性電導性接着剤」などがある。5.初めの二方式はバンプ(岡のような構造)をセンサ上に作り、そのバンプによりセンサと回路を接続する。信頼性は高いが、特別な工程が必要である。最後の方式は接着剤自身がバンプの役割を果たすので工程が減る。6.どちらの場合にも、検出器として用いる場合は接続する数が非常に大きいため、最終的な接続の信頼度を評価する必要がある。
温度を感知する光受容ニューロンを介した温度適応システム

温度は地球上に常に存在し無くすことができない環境情報であるため、動物にとって温度への適応システムは必須である。本申請者は、動物の温度適応システムの解明をめざし、特に温度受容情報伝達と温度適応のアウトプットの分子生理機構の解明をめざしている。そのなかで、2014年度に、「光を受容する感覚ニューロンが温度を感知し、インスリンを分泌することで、腸などに働きかけ「全身」の温度適応を制御する」という予想外の結果を得た(Ohta, Ujisawa(共同筆頭著者) et al., Nature commun,2014)。そこで、この解析系を用いて、温度受容と適応に関わる分子の同定を行っている。これまでにアメリカに3ヶ月留学し、共同研究を行ったところ、低温適応に関わるアポトーシス関連遺伝子(M60.2)がRNAエンドヌクレアーゼ活性を持つことが明らかになった。本年度の研究は、当初の計画通りに進み、M60.2に関しては、低温適応における機能細胞を同定するため、M60.2変異体へM60.2遺伝子を細胞特異的に発現させたところ、これまで低温耐性に関与することで知られていたASJ感覚ニューロン以外で表現型の回復がみられた。さらに、次世代シークエンサーをもちいたRNAシークエンスにより、いくつかの候補基質の中からアポトーシスに関わる遺伝子を単離した。所属研究施設には、次世代シークエンサーがないため、この解析を行うための次世代シークエンサー解析を共同研究で行った。GPCR型の新規温度受容体の単離に向けた解析や、温度受容ニューロンのカルシウムイメージング解析も当初の予定通りに進んでいる。以上のことから概ね予定通りに進捗している。28年度が最終年度であるため、記入しない。そこで、次世代シークエンサーをもちいたRNAシークエンスにより、候補基質RNAを単離している。所属研究施設には、次世代シークエンサーがないため、この解析を行うための次世代シークエンサー解析を共同研究で行っている。GPCR型の新規温度受容体の単離に向け、約800個のGPCR遺伝子ノックダウンが当研究室で行われ、35個の候補遺伝子が得られた。それらのうち10個について温度受容ニューロンでの発現の有無をGFPをもちいて同定した。三量体Gタンパク経路上の分子の異常と、温度受容ニューロン活性との関係をカルシウムイメージングで測定した。温度適応時の体内温度変化を温度イメージングで測定した。当初の計画通りに進み、M60.2に関しては、次世代シークエンサーをもちいたRNAシークエンスにより、いくつかの候補基質RNAを単離した。

前年度に引き続き、アポトーシス関連遺伝子M60.2の低温適応における標的RNAを同定し、既知の温度適応の分子経路との遺伝学的関係を解析する。GPCR型温度受容体の発現細胞解析や、その下流分子の変異体でカルシウムイメージング解析を行う。温度応答の生理的パターンを定量化する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
１細胞発光イメージングを用いた植物個体内における概日時計ネットワークの解析

概日時計は約24時間周期の振動を生成し、それを外環境の昼夜変動へと同調させることで日周的な環境変動への適応を可能としている。植物においても概日時計は光合成や、成長、花成などの主要な生理現象の制御に関与している。植物細胞ではその多くで時計遺伝子が発現しており、細胞一つ一つが細胞時計として振る舞う。しかしながら植物個体中における細胞概日時計の挙動は、その観測の困難さから不明な点が多かった。研究員は自身が開発した一細胞発光イメージングシステムを用いて細胞レベルでの概日時計の解析に取り組んできた。昨年度までに、イボウキクサを材料に解析を行い、昼夜のない定常条件において細胞リズムが脱同期すること、近傍細胞間には位相を近づけようとする相互作用が示唆されるが、その強度は細胞が示す周期のばらつき、不安定性を抑えるほど強くないこと、を明らかとしてきた。本年度ではリズム解析手法を改良し、これまでに得られたデータを再評価することで、細胞間における周期のばらつき、及び、周期変動を定量的に記述することに成功した。また、脱同期時の細胞振動子リズムに明暗条件を与え、位相の異なる細胞振動子が外部明暗周期に同調していく過程を観察した。同調過程における細胞概日リズムの挙動は明暗条件前の位相にのみ依存したことから、個体上の細胞は各々の時間情報に従い、独立に明暗条件に同調すると結論づけた。さらに、同調後の明暗条件下において細胞リズムの位相には空間的なパターンが存在することを発見した。このパターンには、同調前のリズムデータから推定された細胞の周期・位相とも明瞭な相関がなく、明暗条件下において細胞の位置情報に基づき新たに形成されたパターンだと考えられた。以上の結果は、これまで知見の乏しかった植物個体内における細胞概日時計の基本的性質を明らかにし、新たな問題設定を可能にする先駆的なものだと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。単一細胞の概日リズムを解析するにあたり、まず、我々が開発した一細胞発光イメージング系の特性を詳細に調べ、以下の結果を得た。(1)細胞の発光量は対数正規様分布を示した。(2)導入するプラスミド量を増やすと導入細胞数と細胞発光量が増加した。(3)レポータは、約8割が葉肉細胞に導入され、約2割が表皮細胞に導入された。(4)150μm以上離れた細胞の発光は分離して測定できた。現在、これらの結果をまとめ、論文として投稿準備中である。本研究で用いるウキクサは所属研究室において種ごとに異なる培地で培養されていた。ウキクサの概日リズムの種間比較を体系的に行うためにすべてのウキクサを培養できる培地条件を探索した。探索の過程で、イボウキクサの個体レベルの概日リズムは培地条件によって、周期約24時間の振幅の安定したリズムと、周期約22時間の減衰するリズムを示すことが明らかとなった。個体レベルでの振幅が安定するということは、個体内で細胞が示すリズムの同期率が培地条件により変化している可能性があり、本研究の目的の一つである細胞間相互作用と関連する現象である可能性がある。そこで、種間比較の前に培地条件によるイボウキクサの概日リズムの性質の違いについて細胞レベルでの測定を行い、以下の結果を得た。(1)2つの培地間で細胞リズムの同期率の変化に差が見られた。2つの培地間で細胞リズムの周期・周期ゆらぎがともに変化していた。(3)どちらの培地でも細胞リズムに明瞭な空間パターンは見られなかった。現在、測定結果を説明するモデルの構築を進めており、その過程で細胞時計の性質・相互作用について多くの知見が得られると考えている。また、培地条件の検討を進めた結果、培地中のリン酸カリウム塩と硝酸カリウム塩の量を変えるだけでリズム性質の変化が再現できることが明らかとなった。今後は、リズムの性質変化の分子生物学的なメカニズムについて解析を進めるとともに、イボウキクサ以外のウキクサが上記二種類の培地で示す概日リズムを測定し、この現象が種間で保存されているのか解析を進める予定である。また、イボウキクサを高解像度の遅延蛍光リズムの撮影を行い、以下の結果を得た。(1)発光リズムが維持された培地では、遅延蛍光リズムも確認できた。(2)遅延蛍光リズムには空間パターンが見られた。この結果は研究計画の目標である、遅延蛍光リズムと生物発光リズムの同時測定系の開発において重要な進展である。昨年度に得た、一細胞発光イメージングシステムの特性に関する知見を論文としてまとめて、国際誌に発表した。この論文はレポータの導入細胞の種類、レポータ導入細胞の発光特性、発光が分離可能な細胞間距離など、今後の単一細胞リズムの解析の基礎となる情報をまとめたものであり、本システムを利用した今後の研究全てにおいて基盤となる重要な論文である。また、本研究ではウキクサ植物の種間比較が大きな目的となっている。受入研究室には4属にわたるウキクサ植物が培養されているが、その全てのウキクサで明瞭に発光リズムを測定できる培地条件を発見した。これにより培養条件により性質が変化するウキクサ植物の概日リズムを体系的に比較することが可能となった。

そこで、4属のウキクサ植物のうちで代表的な5種から合計9株を選び、概日リズムを測定した。その結果、以下の知見を得ることに成功し、成果を国際誌に発表した。(1)明暗条件においてすべてのウキクサ植物は明瞭な日周リズムを示した。(2)連続明条件、連続暗条件におけるウキクサ植物が示す概日リズムには周期と安定性に多様性が見られ、ウキクサ植物内で概日時計システムが多様化していることが示唆された。さらに、本研究の主目的である概日時計ネットワークの解明を目指して、リズム測定に適した培地で培養したイボウキクサを対象に、単一細胞概日リズムの詳細な解析を行った。その結果以下の成果を得ることに成功し、現在投稿論文を準備中である。(1)連続明条件では、細胞振動子のリズムは徐々に脱同期し、個体全体での時間情報の共有は長期間は維持されなかった。(2)個体全体では脱同期が観察された一方で、脱同期時の細胞振動子リズムの位相差は近傍細胞で減少する傾向が見られ、細胞間にリズムを同調させるような相互作用が働いていることが示唆された。これらの成果は概日時計ネットワークの実像に迫る上で重要な情報を提供すると考えている。概日時計は約24時間周期の振動を生成し、それを外環境の昼夜変動へと同調させることで日周的な環境変動への適応を可能としている。植物においても概日時計は光合成や、成長、花成などの主要な生理現象の制御に関与している。植物細胞ではその多くで時計遺伝子が発現しており、細胞一つ一つが細胞時計として振る舞う。しかしながら植物個体中における細胞概日時計の挙動は、その観測の困難さから不明な点が多かった。研究員は自身が開発した一細胞発光イメージングシステムを用いて細胞レベルでの概日時計の解析に取り組んできた。昨年度までに、イボウキクサを材料に解析を行い、昼夜のない定常条件において細胞リズムが脱同期すること、近傍細胞間には位相を近づけようとする相互作用が示唆されるが、その強度は細胞が示す周期のばらつき、不安定性を抑えるほど強くないこと、を明らかとしてきた。本年度ではリズム解析手法を改良し、これまでに得られたデータを再評価することで、細胞間における周期のばらつき、及び、周期変動を定量的に記述することに成功した。また、脱同期時の細胞振動子リズムに明暗条件を与え、位相の異なる細胞振動子が外部明暗周期に同調していく過程を観察した。同調過程における細胞概日リズムの挙動は明暗条件前の位相にのみ依存したことから、個体上の細胞は各々の時間情報に従い、独立に明暗条件に同調すると結論づけた。さらに、同調後の明暗条件下において細胞リズムの位相には空間的なパターンが存在することを発見した。このパターンには、同調前のリズムデータから推定された細胞の周期・位相とも明瞭な相関がなく、明暗条件下において細胞の位置情報に基づき新たに形成されたパターンだと考えられた。以上の結果は、これまで知見の乏しかった植物個体内における細胞概日時計の基本的性質を明らかにし、新たな問題設定を可能にする先駆的なものだと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。前期では、主に単一細胞発光測定システムの特性を明らかにするための実験に取り組み、十分量の知見を得た。現在、この結果を投稿論文として準備中である。