hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子考古学的手法による日本人の起源の解明

PCR法(ポリメラ-ゼ連鎖反応法)の開発によって、極少量の鋳型DNAから標的とするDNA領域を増幅できるようになった。我々は、様々な民族からなる現代人128人のミトコンドリアDNAの、Dル-プ領域の塩基配列を決定している。このデ-タを基に、考古学的試料の解析に適当な233塩基対の多型性の高い領域を選び、2種類のプライマ-を作成した。本年度は、縄文時代の人骨を4個体、北海道の近世アイヌの骨を6個体の合計10検体の塩基配列を決定した。これら考古学的試料からの塩基配列のデ-タと現代人128人のデ-タをあわせた計139人について、相同な190塩基対についての解析を行った。各々の配列間に起きた塩基置換数を推定し、この領域の塩基多様性の度合を求めたところ、2.26%という値になった。次に、推定した塩基置換数を基に、UPG法で遺伝子系統樹を作成した。縄文人4人と近世アイヌ人2人の6人の系統が、系統樹上の最後のクラスタ-に入った。このクラスタ-には、他に15人の現代日本人とマレ-シアとインドネシアからの3人の東南アジア人が含まれる。このことは、日本の原住民である、縄文人と近世アイヌの一部が、現代日本人と東南アジア人の一部と系統的に近い関係にあることを示している。さらに、全ての縄文人と近世アイヌの系統は、より大きなクラスタ-に含まれる。これは、縄文人や近世アイヌが、系統樹の上で早くに分岐した現代日本人とは、系統的に異なることを示している。この観点からみると、縄文人とアイヌで代表される日本の原住民は、現代日本人のグル-プIIに相当することになる。これら原住民では、グル-プIに含まれる日本人と比べて190塩基対の領域の中に、3から8カ所の塩基の違いがある。したがって弥生時代以降に大陸から移住してきた人たちは、現代日本人のグル-プIの一部に該当するかもしれない。
Mixed Chimerismによる腎移植における免疫寛容の導入

これまでに、サルを使用した34回の腎移植実験を行い下記の結論を得た.まず霊長類においても、低侵襲の前処置とドナー骨髄移植によりMHCミスマッチ間の腎移植において免疫寛容を誘導することは可能であることが証明された.この低侵襲性の前処置は、移植前5日と6日の低線量の全身照射1.5GyX2(150radX2)、移植前日における7Gy(700rad)の胸腺局所照射および移植前3日間のAnti-Thymocyte Globulin(50mg/kg/day)から構成され、腎移植と同時にドナーの骨髄を移植し、さらに術後1カ月のみcyclosporineを投与するというものである.このプトロコールにより現在までに6頭(全身照射1.5Gy 2回分割照射した6頭中6頭)においてmixed chimerismと免疫寛容を誘導することに成功し、最長生着日数は1000日を超えている.さらに平成8年度文部省科研費による研究では全身照射を2.3Gyx1まで減量したプロトコールを検討してきたが、全身照射を分割せず1回照射とした場合はchimerismが誘導される確率が非常に低くなることが判明した(全身照射2.3Gyでは1/7、2.4Gyでは0/4、2.5Gyでは0/1、3.0Gyでは1/3)、これらのうちchimerismが誘導できた個体については免疫寛容が誘導されたが、その他の動物はすべて移植後100日までに拒絶された.また胸腺照射7.0Gyを施行しなかった群(n=2)、移植前6日に施行した群(n=2)にはchimerismが誘導されたものの免疫寛容を誘導することはできなかった。1)chimerismの誘導は免疫寛容を得るための必要条件ではあるが、それだけでは十分でない。2)胸腺照射はこのプロトコールにおいて必須であり、かつ照射のタイミングも重要である.3)全身照射1.5X2の分割照射は単回照射よりもchimerismの誘導に有効であった.これまでに、サルを使用した34回の腎移植実験を行い下記の結論を得た.まず霊長類においても、低侵襲の前処置とドナー骨髄移植によりMHCミスマッチ間の腎移植において免疫寛容を誘導することは可能であることが証明された.この低侵襲性の前処置は、移植前5日と6日の低線量の全身照射1.5GyX2(150radX2)、移植前日における7Gy(700rad)の胸腺局所照射および移植前3日間のAnti-Thymocyte Globulin(50mg/kg/day)から構成され、腎移植と同時にドナーの骨髄を移植し、さらに術後1カ月のみcyclosporineを投与するというものである.このプトロコールにより現在までに6頭(全身照射1.5Gy 2回分割照射した6頭中6頭)においてmixed chimerismと免疫寛容を誘導することに成功し、最長生着日数は1000日を超えている.さらに平成8年度文部省科研費による研究では全身照射を2.3Gyx1まで減量したプロトコールを検討してきたが、全身照射を分割せず1回照射とした場合はchimerismが誘導される確率が非常に低くなることが判明した(全身照射2.3Gyでは1/7、2.4Gyでは0/4、2.5Gyでは0/1、3.0Gyでは1/3)、これらのうちchimerismが誘導できた個体については免疫寛容が誘導されたが、その他の動物はすべて移植後100日までに拒絶された.また胸腺照射7.0Gyを施行しなかった群(n=2)、移植前6日に施行した群(n=2)にはchimerismが誘導されたものの免疫寛容を誘導することはできなかった。2)胸腺照射はこのプロトコールにおいて必須であり、かつ照射のタイミングも重要である.3)全身照射1.5X2の分割照射は単回照射よりもchimerismの誘導に有効であった.
自己省察ツールによる異文化間能力養成を目指す一貫教育モデルの構築

本研究の目的は、まず第一に、ヨーロッパ評議会言語政策部門によって異文化間能力(Intercultural Competence)養成のために開発され、ヨーロッパで広く使われている自律的省察ツール、Autobiography of Intercultural Encounters (AIE)の通常版と若年層版を、日本の小学校から大学に至る教育現場に導入し、その効果を検証すること、第二に、その結果を基に日本の児童や学生に合った指導方法、カリキュラム、評価方法などを開発し、言語教育や異文化理解教育を通じて異文化対処能力と問題解決能力養成のための一貫教育モデルを構築することである。3年目に当たる今年度は、2年目の網羅的実験の結果に対して詳細な分析や考察を行った後、各教育レベルの指標をCan-doチェックリストとしてまとめ、それに基づいて考案した8種類の教育モデル(英語教育、異文化理解教育各4種類)に対して必要な追加実験を行った。その詳細は以下である。1)昨年十分ではなかった中学校と高等学校での実験、特に英語による実践を4クラスずつ追加し、英語の授業と異文化理解教育の授業でのAIE利用実験の比較に加えて、英語での実施と日本語での実施の比較も行った。更に、ヨーロッパと日本のデータを比較して、日本の学習者の特徴を明らかにし、それを基に指導方法、教材に修正を加えた。2)統計的な検証と同時に、Moodle上のログとして残された全ての回答データのテキスト分析(データ・マイニング)を行い、更にビデオに記録された授業の分析、教員に対するアンケートやインタビューの分析などの様々な質的分析を行った。3)上記のような総合的・多面的な分析結果と異文化間能力の構成要素を対照しつつ、段階的な教育目標を指標化してCan-doチェックリストにまとめた。最終年には、AIEによってどの程度「自律的内面化」がなされているかを更に詳細に分析し、8種類の一貫カリキュラム及び教育モデルを最適化するための確認実験を行う。ほぼ計画通りに最終年の確認実験と集積された結果の総合的統合の準備ができているが、上記の実績のところで説明したように、中学校、高等学校での英語による実験を8月までに補充し、年度後半に行う教育モデルの最適化・精緻化のために十分なデータと分析結果を確保する予定である。第一の目的はこれまでのデータで十分立証されたので、今年度は、第二の目的である異文化間能力の一貫教育モデルの最適化を行い、結果を研究会、ウェブサイトや出版物などの様々な形で公開・共有する。具体的には、小学校から大学までの英語の授業と一般的な異文化理解教育の授業について、授業タイプ別のAIEを用いた異文化間能力養成教育のモデル化、その精緻化を図る。そのために、各教育レベルにおいて、より効果が見られた状況・教材・タスクや指導方法を選択し、それを修正・調整したり組み合わせたりして、小学校から一貫教育として異文化間能力養成を行うための総合的かつ複線型の教育モデルを提案する。本研究の目的は、まず、ヨーロッパ評議会言語政策部門によって異文化間能力(Intercultural Competence)養成のために開発され、ヨーロッパで広く使われている自律的省察ツール、Autobiography of Intercultural Encounters (AIE)」の通常版と子供版を、日本の小学校から大学に至る教育現場に導入し、その効果を検証すること、次に、これを基に指導方法、カリキュラム、評価方法などを開発し、言語教育や異文化理解教育における異文化対処能力と問題解決能力養成のための一貫教育モデルを構築することである。1年目の以下4点の目的はほぼ達成された。1.AIEについて、ヨーロッパにおける使用状況と実践例、効果の検証を含む研究成果を、特に発達指標作成の可能性に注目して収集・検討した。2.上記の調査結果を精査して、日本の現状と将来的なニーズに合ったAIEの導入方法を考察・確定した。その際、AIE開発者のマイケル・バイラム博士、ヨーロッパ近代言語センター(ECML)のFREPAプロジェクトのリーダーやメンバーから助言を頂いた。3.AIEの通常版と子供版の翻訳を完成し、両者の入力を全てオンラインで行えるシステムを構築した。今年度(2年目)から2年間にわたって実験を行う小学校から大学までの様々な英語の授業、及び一般的な異文化理解教育の授業について、連携研究者、協力者を通じて各教育レベル10クラスずつを確保して、承諾書の作成・送付・担当教員との打ち合わせなどの準備を進めた。4.子供版は基本的に個別インタビューを想定しているので、一斉授業で行えるかどうか小学校5年生の2クラスを使って試行を行った。その結果、小学生に関しては個別インタビューの方がより意味のある反応が収集できることが分かったため、実験対象の半分をインタビューに切り替える予定である。ほぼ計画通りに2年目以降の実験の準備ができているが、上記の実績のところで説明したように、小学生はまだ感じたことや反応を詳細に書くという行為(オンライン入力でも紙でも)に慣れていないことが、2クラスを使った予備実験から分かった。授業中に出てきた様々な興味深い発言が、書かせると出てこないことが多いため、実験の半分を個別インタビューにする準備を進めている。その際は父兄に同意書を書いて頂く予定である。また、子供版AIEに使われている具体例が欧米をベースに考えられており、日本の子供たちにはあまり身近なものではないので、ヨーロッパ評議会言語部門の責任者の許可を頂いて例を日本の状況に即したものに変える作業を行っている。

本研究の目的は、まず、ヨーロッパ評議会言語政策部門によって異文化間能力(Intercultural Competence)養成のために開発され、ヨーロッパで広く使われている自律的省察ツール、Autobiography of Intercultural Encounters (AIE)の通常版と子供版を、日本の小学校から大学に至る教育現場に導入し、その効果を検証すること、次に、これを基に指導方法、カリキュラム、評価方法などを開発し、言語教育や異文化理解教育を通じて異文化対処能力と問題解決能力養成のための一貫教育モデルを構築することである。2年目に当たる今年度は、1年目の小規模な実験的実施から得られた知見や反省点を基に、以下のように本格的実験を開始した。1.様々な教育環境やニーズを代表する小学校、中学校、高等学校、大学について、いくつかの導入モデルを教材と共に開発し、実験を行った。それぞれ約10クラスで授業をし、AIEで反応を収集したが、中学校と高等学校の協力校とうまく実験スケジュールが合わなかったため、半分の5校(5クラス)ずつを来年に回すことにした。実験をしながら、導入モデルや教材が合わない場合は修正をし、それぞれ4種類ぐらいのパターンを完成させることができた。2.実験をしてみると、低学年の生徒により顕著な異文化への気づきや態度の変化などが見られたが、異文化間能力の伸びという側面から効果の比較検証を行うために、バイラム博士とその研究グループが明らかにしている異文化間能力の構成要素を基に、小・中学校用と高校・大学用の二種類の評価ツールを作成した。その際、一部の学校で行った授業観察とその分析結果を参考にし、日本の環境に合わないものは修正や調整を行った。3.来年度の実験校を手配する際に、これまで実験数が十分でなかった高等学校と、英語版をそのまま使用できるような学校を特に重点的に揃えた。ほぼ計画通りに3年目以降の実験準備ができているが、上記の実績のところで説明したように、中学校、高等学校及び英語版をそのまま使用できるような英語に力を入れている学校での実験がスケジュールの問題等のために十分ではなかったので、来年度はその部分を補充しつつ、実験を進める予定である。本研究の目的は、まず第一に、ヨーロッパ評議会言語政策部門によって異文化間能力(Intercultural Competence)養成のために開発され、ヨーロッパで広く使われている自律的省察ツール、Autobiography of Intercultural Encounters (AIE)の通常版と若年層版を、日本の小学校から大学に至る教育現場に導入し、その効果を検証すること、第二に、その結果を基に日本の児童や学生に合った指導方法、カリキュラム、評価方法などを開発し、言語教育や異文化理解教育を通じて異文化対処能力と問題解決能力養成のための一貫教育モデルを構築することである。3年目に当たる今年度は、2年目の網羅的実験の結果に対して詳細な分析や考察を行った後、各教育レベルの指標をCan-doチェックリストとしてまとめ、それに基づいて考案した8種類の教育モデル(英語教育、異文化理解教育各4種類)に対して必要な追加実験を行った。その詳細は以下である。
バイオカップリング剤によるチタンインプラント表面の骨誘導能の検討

チタンインプラント治療の成功率を上げるために,チタン表面をバイオカップリング剤で表面改質し,骨芽細胞の親和性を高め確実なオッセオインテグレーションを獲得する目的で研究を行った結果,処理直後には親水性表面に改質し処理効果が認められるものの,熱サイクルによりその効果は消失した。改質したチタン表面への細胞接着実験より,バイオカップリング剤の細胞に対する毒性はないものの,チタン表面への細胞接着性の向上には寄与しないことが示唆された。現在,歯の喪失後のデンタルインプラント治療による咬合機能の回復が一般に広く普及している。最近になり,チタンインプラント表面のエイジングによりオッセオインテグレーションの獲得が十分に得られないことが証明されるとともに,チタンインプラント表面の新たな処理法として,紫外線照射による光機能化技術が世界的に広まりつつある。しかし,光機能化するためには専用の機器を用意する必要があること,ならびに紫外線照射時に生じる毒性の高いオゾンの発生が問題点である。我々の研究室では,骨再生療法のために新規に開発・合成したバイオカップリング剤を用いて,骨再生の足場となるスキャホールド表面の細胞接着性を向上させ,骨の形成作用を促す技術を開発してきた。本研究ではこの技術を応用し,インプラント表面に適応することを目的とし,インプラント表面をバイオカップリング剤で改質処理することによりインプラント表面の骨芽細胞親和性を高め,オッセオインテグレーションを確実に獲得しようとするものである。本年度は,チタン表面へのバイオカップリング処理層の処理効果とバイオカップリング剤の細胞毒性試験の実施を予定していた。すでに開発に成功している数種類のバイオカップリング剤を合成したが,純度が低く,再度合成を繰り返した。合成に成功したバイオカップリング剤を用いてチタン表面への処理効果を検討・評価したところ,水に対する接触角は低下し,親水性の表面に改質できたが,耐久性は得られなかった。そこで,様々な処理法を検討したが,長期にわたる耐久性は得られないが,処理直後の効果が期待できることが明らかとなり,チタン表面へのバイオカップリング剤の処理が期待できることが示唆された。現在,歯の喪失後のデンタルインプラント治療による咬合機能回復が一般に広く普及している。さらに近年は,チタンインプラント表面のエイジングによりオッセオインテグレーションの獲得が十分に得られないことが分かりつつある。また,チタンインプラント表面の新たな処理法として,紫外線照射による光機能化技術が世界的に広まっており,チタン表面の最適化がなされている。しかし,光機能化をするためには専用の機器を用意する必要があること,ならびに紫外線照射時に生じる毒性の高いオゾンの発生が問題となる。本研究ではこの技術を応用し,インプラント表面に適応することを目的とし,チタンインプラント表面をバイオカップリング剤で改質処理することによりインプラント表面の骨芽細胞親和性を高め,オッセオインテグレーションを確実に獲得しようとするものである。本年度は,昨年度でチタンインプラント表面のバイオカップリング剤処理が短期の効果が認められることが示唆されたので,引き続きバイオカップリング剤を合成し,in vitroの実験を行う予定であったが,バイオカップリング剤の原材料が国内外で入手できなくなり,出発物質を変更し合成することとなった。合成後のバイオカップリング剤を用いてチタン表面への細胞接着および分化促進効果を検討中である。本研究では,この技術を応用して,インプラント表面に適応することを目的とし,インプラント表面をバイオカップリング剤で改質処理することにより,インプラント表面の骨芽細胞親和性を高め,オッセオインテグレーションを確実に獲得しようとするものである。本事業の最終年度は,チタン表面へのバイオカップリング剤の短期の処理効果を確認できているため,これらをもとに研究に必要なバイオカップリング剤の合成とチタン表面への細胞の付着性の確認を行った。in vitroによる改質したチタンディスク表面への細胞接着実験では,未処理群と処理群による細胞接着性の差がみられなかった。このことよりバイオカップリングの細胞に対する毒性はないものの,チタン表面への細胞接着性の向上には寄与しないことが示唆された。同様にガラス面へバイオカップリング剤を処理した場合の接着性は向上することから,チタン表面への処理効果が弱いことが原因であることが示唆された。

本研究で使用するバイオカップリング剤は,研究支援者へ合成を依頼しており時間を要する.大量生産が困難なうえに,今年度はバイオカップリング剤の原材料が国内外において入手困難となり,あらたに出発物質を検討せざるを得なくなったため,計画より遅れている.現在,in vitro実験中であり最終年度にはすべての計画を終了できる予定である。歯科材料バイオカップリング剤の合成は,研究支援者である東京理科大学でさらに合成を継続しており,使用予定量を年度頭に準備可能であるため,最終年度は遅れている計画を進める予定である。本研究において,新規材料であるバイオカップリング剤を使用しているため,合成に時間を要し,大量生産が困難な状況である。そのため,当初予定よりも合成に手間取り,予定通りに実験を遂行できない状況であった。今年度は,バイオカップリング剤のチタン表面への処理効果と細胞毒性試験を予定していたが,処理効果の検討・評価までしか実施できなかった。細胞毒性試験は次年度に実施を予定している。バイオカップリング剤の合成に際し,出発物質を変更したため物品費の変更が生じた.また,次年度以降の計画に合わせ物品購入したため変更が生じた。本年度実施を予定し,実施できなかった細胞毒性試験は次年度に実施を行うよう研究をすすめる。また,本研究の要である,バイオカップリング剤の合成は,研究支援者である東京理科大学にさらなる協力を依頼し,バイオカップリング剤の安定供給を確保する予定である。これにより,次年度以降の研究計画は予定通り実施できる。次年度は,最終年度であるので計画を進めるべく当初予算を見越して実施する予定である.当初購入を計画していた実体顕微鏡が,当施設の他の研究者が同等品を購入したため購入を控えたことにより使用額の変更が生じた。本研究の遂行に何ら支障をきたしていない。購入使用予定であった実体顕微鏡は同等品を使用可能であるため研究計画に変更は生じない。次年度助成金の使用計画は,バイオカップリング剤を用いた研究を円滑に行うため,合成に必要な原材料を次年度は当初予定よりも増やし購入する予定である。また,研究成果の発表を広く行う予定である。
マイクロチャネル内の相変化伝熱現象の理論構築と高熱流束冷却システムへの展開

発熱密度が増加し続けている電子デバイスの高熱流束冷却へ向けて,マイクロチャネル内の相変化伝熱現象の理論解析と冷却システム応用のための解析を行った.管内単一気泡流で生じる液膜厚さの関係式を基に,マイクロチャネル内で液膜の蒸発のみが生じる条件を解析した.その際に用いた不均質核生成の理論式の解析解を導入することで,理論の無次元化を行い,作動流体の種類に依らない一般的な特性を導いた.また,VOF法を用いた数値解析プログラムを構築し,管内単一気泡流の温度場や速度場の評価を行い,冷却性能の評価を行った.発熱密度が増加し続けている電子デバイスの高熱流束冷却へ向けて,マイクロチャネル内の相変化伝熱現象の理論解析と冷却システム応用のための解析を行った.管内単一気泡流で生じる液膜厚さの関係式を基に,マイクロチャネル内で液膜の蒸発のみが生じる条件を解析した.その際に用いた不均質核生成の理論式の解析解を導入することで,理論の無次元化を行い,作動流体の種類に依らない一般的な特性を導いた.また,VOF法を用いた数値解析プログラムを構築し,管内単一気泡流の温度場や速度場の評価を行い,冷却性能の評価を行った.本研究では、マイクロチャネル内の相変化伝熱現象を理論的に記述し理解することを第一の目的に掲げている。それに向けて、管内気泡膨張モデルの無次元化を行った。管内気泡膨張モデルは研究代表者により構築され、実験結果との比較により妥当性を評価されている物である。管内気泡膨張モデルにおいて、一般的に定義されているキャピラリー数を修正し、修正キャピラリー数として導入することにより、支配方程式の無次元化を行った。また、核沸騰における不均質核生成に必要な壁面過熱度を記述する式も同様に無次元化し、核沸騰開始最小過熱度の近似解を導出した。その結果、得られた結果は冷媒の種類や管の直径に依存しないものになり、現象の理解を深めることができた。また核沸騰を生じさせず、液膜の蒸発のみが生じる条件を満たすマイクロチャネルの特性直径を解析的に表示することに成功した。並行して、数値計算コードの開発を行い、基本的な流体計算の妥当性検証を行った。数値解析手法としてSMAC法やSIMPLE法を比較し、本研究に適したものを選択した。本研究ではマイクロチャネル内の流動を扱うため、低レイノルズ数のストークス流れを妥当性検証の対象とし、妥当性を確認した。また、管内単相流の伝熱計算の妥当性も検証済みである。現在、VOF法を適用する作業を行っている。VOF法により表面張力と粘性力のバランスにより決定される気泡形状を計算することが可能になる。平成25年度は主にマイクロチャネル内の相変化伝熱現象の理論解析と数値解析コードの構築を行った。理論解析においては平成24年度に解析した核沸騰における不均質核生成の理論式の解析解を利用し、核沸騰が生じない液膜厚さの無次元解を導出し考察を行った。液膜の蒸発のみが生じる条件を満たすマイクロチャネルの無次元特性直径を考察した。無次元化に関わる特性長さを作動流体の物性にのみ依存する形に導出した。さらに、無次元特性直径は気泡の移動速度と液膜厚さを結びつける関数形に強く依存することがわかった。これまでのマイクロチャネル内の相変化伝熱現象の一般的な研究において気泡の移動速度すなわち膨張速度と液膜厚さの関係式については考察されていないため、この関係式の導出は今後の課題となる。並行してマイクロチャネル内二相流の数値計算プログラムの構築を行った。VOF法により、気泡の管内移動現象とその伝熱特性について考察を行った。種々の妥当性評価を行い、構築した数値計算プログラムの検証を行った。マイクロチャネル内単一気泡流の解析を行い、その結果、気泡の形状はマイクロスケールにおいても大きく変化しないことが明らかになり、つまり粘性力と表面張力のバランスによって支配されるという従来の解釈が維持されることが明らかになった。さらに気泡の長さと液膜厚さの関係についても検討を行った。また伝熱特性については、気泡の後方部が後流により液膜が薄くなるため、気泡の後ろ側に向かうに従い熱流束が増加することがわかった。マイクロチャネル内相変化伝熱の理論構築および数値計算プログラム構築ともに予定していた通りの進捗状況であったため。実験については計画よりもわずかに遅れているが、100μmのマイクロチャネルを入手し、現在それを用いた実験装置を構築している。24年度が最終年度であるため、記入しない。理論構築および数値計算プログラムともに現在の方向性を保って継続する。今後は、特に実験を中心に行い、理論や解析の現実性についての評価に着手する。
造血幹細胞移植による異染性ロイコジストロフィーの遺伝子治療法の開発

異染性白質ジストロフィー(MLD)は、リソゾーム酵素の一種であるアリルサルファターゼA(ASA)の欠損による常染色体劣勢遺伝の先天性代謝異常症である。MLDに対しては現在のところ症状が出現する前の骨髄移植がある程度有効とされている。そこで我々はレトロウィルスに治療用遺伝子ASAcDNAとともに選択マーカーとしてヒトCD24のcDNAを選択マーカーとして組み込んだ選択レトロウィルスベクターを作製して、遺伝子導入された細胞のみを選択採取することが可能であることを確認して論文発表した。さらに、本疾患は有髄神経の脱髄が主病変であり有効な遺伝子治療を達成するためには髄鞘の形成、保持を担うoligodendrogliaへの遺伝子導入が必要である。神経系細胞への安定した遺伝子導入が可能と考えられるアデノ随伴ウィルス(AAV)ベクターを用いて治療用遺伝子としてASAcDNAをマーカー遺伝子としてEGFPcDNAを有するAAVベクタープラスミドを作製した。このベクターがMLD患者由来の皮膚線維芽細胞へも導入が可能であることを確認した。さらに、モデルマウスであるMLDノックアウトマウスの脳内に注入しASAの発現を確認した。以上のことよりこのAAVベクターはMLDをはじめ神経症状を呈する先天性代謝異常症に対する遺伝子治療のために期待されるベクターシステムと思われた。異染性白質ジストロフィー(MLD)は、リソゾーム酵素の一種であるアリルサルファターゼA(ASA)の欠損による常染色体劣性遺伝の先天性代謝異常症である。MLDに対しては現在のところ根治療法はない。本疾患は有髄神経の脱髄が主病変であり有効な遺伝子治療を達成するためには髄鞘の形成、保持を担うoligodendrogliaへの遺伝子導入が必要である。今日汎用されているレトロウイルスベクターと比べアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターでは神経系細胞への安定した遺伝子導入が可能と考えられる。そこで我々は治療用遺伝子としてASAcDNAを、マーカー遺伝子としてEGFPcDNAを有するAAVベクタープラスミドを作製した。このAAVベクターはベクタープラスミドとパッケージングプラスミド(AAV/Ad)とを同時にHeLa細胞にトランスフェクションし、さらにアデノウイルスを感染させ作成した後に、硫酸セルロースを用いたアフィニティクロマトグラフィーにより精製、濃縮し感染実験を行った。HeLa細胞におけるGFPの発現をEACSで検討したところ、約6%の細胞がGFP陽性であり、ASA酵素活性は非導入細胞に比較し1.6倍の増加を認めた。さらにこのベクターがMLD患者由来の皮膚線維芽細胞へも導入が可能であることを確認した。以上のことよりこのAAVベクターはMLDをはじめ神経症状を呈する先天性代謝異常症に対する遺伝子治療のための期待されるベクターシステムと思われた。
土地利用規制の運用実態とその実効性確保手法のあり方に関する実証的研究

1.違法建築物の実態把握全国の違法建築物の状況、これに対する違法是正指示の実態、行政代執行の実施状況等について調査し、とりまとめた。2.制度提案代執行制度の問題点を抽出するとともに、経済的インセンティブである賦課金制度について基本的な概念設計上の留意事項等についてまとめ提案した。3.競売制度の改善競売に係る短期賃貸借保護制度は都市の土地利用の実質的な制約となっているが、その問題点を抽出し、改善のための立法提案を行った。現行の土地利用規制、特に、都市計画・建築規制は、その実効性が小さく、違法建築物が、ストックベース、フローベースともに多数を占めている。この要因としては、現行の、特に集団規制が、十分な実証的根拠なく定められ、規制の過剰領域が広いことを挙げることができる。社会的実害のない違法建築物については、規制を遵守させる理由が乏しく、合理的な理由のあるものに、規制そのものを縮減させていくべき余地があることを示している。特に容積率規制については、立法趣旨である(1)インフラ負荷のコントロール、(2)都市環境確保のいずれの目的をも適切に果たしておらず、規制そのものが無益有害である可能性が強い。種々の規制毎に、規制の合理性を、個別に実証的に検証していく必要がある。日本の既成市街地では、特に大都市周辺の低層住宅密集市街地において、建築物敷地が概ね狭小であり、土地利用の単位がきわめて小さいことから、都市環境、防災性等に重大な問題が発生している。このような敷地規模に関する要因は固定資産税、相続税等に関する小規模敷地の優遇制度、容積率規制、都市計画制度、政策金融、土地区画整理事業・市街地再開発事業、建物の区分所有に関する法律等さまざまな法制度が関係している。敷地共同化の課題としては、借地借家法の正当事由制度の自由化、地権者増大の抑制、税法の歪みの是正、交渉ルールの設定・明確化、政府の失敗の解消等の取引費用の低減措置がまず重要となる。また、敷地が狭小であることそれ自体が発生させる外部不経済性のコントロール手段が、現在は法制上不十分なままとなっているが、経済的インセンティブ等の制度化によりこれらの解消の余地がある。いずれにせよ、敷地の共同化を促進することは、土地の有効利用、住環境・防災対策上も重要な意義をもつが、現行の制度の多くがこれに対応しておらず、政策の再編成の余地が大きいことが明らかとなった。容積率規制を中心とする都市計画・建築規制の運用について調査したところ、違反建築物が多く、またこれが十分に是正されないまま放置され、最終的に行政代執行によって担保とされることはほとんどないのが実態となっている。また、土地収用法についても調査したところ、伝家の宝刀と認識されることが多く、ノウハウの不足、執行体制の不備などから十分に用地取得に当たって活用されていないとの実態がある。これらに対して、課徴金等経済的インセンティブの制度化、用地取得機関の統合、住民訴訟制度の拡大等の政策的対応によって、実効性確保を図るべきことを論証した。
広域需給モデルによる太陽光・風力発電の自立的普及に適した電力システム改革策の研究

太陽光発電や風力発電は、そのコストが国際的に低下していることから、今後、主要電源の一つとして自立することが期待されている。しかし、これらの普及拡大は卸売電力市場価格の低下にもつながり、卸売電力市場取引による収益の確保はより困難になると予想されている。本研究では広域需給シミュレーションモデルを用いて、将来想定される電力システムを、電力システム総コストと各発電事業の採算性の側面から定量的に評価する。この結果から、太陽光・風力発電の自立した普及を導く電力システムへの移行施策を明らかにする。
北西アフリカのイスラ-ムの特性と都市の成立・発展にたいする影響の比較研究

1.北アフリカと西アフリカのイスラ-ムに共通する特徴として、聖者崇拝があることが確かめられた。北アフリカと西アフリカのあいだには、交易等をつうじての長い交流の歴史があるが、それが聖者崇拝の出現にかんして影響したか否かの点については、むしろ否定的な見解が強くなった。2.北アフリカと西アフリカのあいだには、とりわけ西アフリカの金を中心にした経済的交流が存在したが、それが西アフリカの社会・経済的制度にたいして大きな影響を与えたこと、そして北アフリカ・中東の諸社会の経済的発展にも重大な貢献をなしていたことを後付けることができた。それのみならず、西アフリカの金が中世から近世にかけてのヨ-ロッパ世界の経済的発展にも決定的な寄与を果たしていたことが明らかになった。従来の研究は狭い地域の範囲での考察が主であったが、もっと視点を大きくとり、地域を横切る立場からの研究を継続することの必要性を痛感させられた。3.歴史的に見て、イスラ-ムが人々の交流を促進する宗教であったこと、そしてそれは異質な背景を持つ諸社会を結び合わせる緊密なネットワ-クを作り上げていたことが、明らかにされた。こうしたことからも、宗教と社会・経済は対立するものではなく、むしろ両者を統一的にとらえることが、過去の人間の歴史の理解に必要なだけでなく、現在の社会の把握にも不可欠であることが確認された。
潮汐混合ホットスポットの形成に関わる内部波共鳴現象の解明

海嶺のような孤立した地形上で生成される内部潮汐は、狭い領域に集中したビーム型の波動構造をつくる。密度成層が一様な場合、ビーム波はBoussinesq近似下でのNavier-Stokes方程式の厳密解となる。そのようなビーム型内部潮汐が不安定を起こし、微細な擾乱を生成するプロセスを、Floquet理論に基づいて幅広いパラメータについて解析した。具体的には、背景ビーム波の振動の一周期ごとの擾乱の変化を記述する行列(モノドロミー行列)を、擬スペクトル法によって離散化された運動方程式を数値的に積分する方法で構成し、その固有値解析によって、発達する不安定擾乱の空間構造や成長率(成長時間スケールの逆数)を算出した。計算には、東京大学情報基盤センターの大型計算機システム(Oakforest-PACS)を利用した。一連の計算により、1)ビーム波の不安定は、コリオリパラメータをビーム周波数で割ったf/σと、流速シアを浮力周波数で割ったS/Nの2つの無次元数で特徴付けられる。それに対し、N/σにはほとんど依存しない。2)ビーム振幅が小さい時には、従来から考えられてきたように、(M2分潮の場合)28.8度よりも赤道側でparametric subharmonic instabilityが最大不安定モードとして成長する。成長率が最大となるのは28.8度ちょうどのときである。3)ビーム振幅が大きくなるにつれて、不安定が生じる緯度帯は高緯度側へと広がる一方、最大成長率をとる緯度は赤道側へシフトする。4)大振幅ビームからは、三次元的な擾乱が成長する。その周波数スペクトルは、ドップラー効果によって、高周波数側へと大きく広がる。これは、いわゆるPSIとは異なるメカニズムで不安定が生じていると解釈される。という結果が得られた。特に、1)、3)、4)は、先行研究で見逃されていた重要な知見である。本研究は、PSIの臨界緯度よりも高緯度側におけるビーム型内部潮汐の不安定散逸のプロセスに踏み込んだ、初の試みであり、研究実績の概要に記載した一連の結果は、海洋物理学的に価値のある発見と言える。不安定を特徴付けるパラメータf/σおよびS/Nは、単純な計算とCTD・ADCP観測等から算出可能なため、本研究の計算結果は、観測データから内部潮汐の不安定散逸を定量化するための判断材料として有用であると考えられる。さらに、領域内計画班が進めている、局所的な潮汐混合過程の定式化への貢献も期待できる。一連の結果は国際誌へ投稿し、良好な査読評価を得て改訂を進めている。Floquet理論を用いた解析は、当初は予備的研究として実施する予定であったが、想定以上に興味深い結果が多数得られたため、踏み込んだ分析を行った。国内外へ向けた研究成果の発表も随時実施している。以上のように、2018年度は、理論解析に基づく研究が順調に進展したと言える。なお、それに伴い、数値モデルを用いた研究は2019年度に実施するよう、研究計画を組み替えた。ビーム型内部潮汐の不安定によって生成された微細な擾乱のエネルギーが、波数空間内を二次的にカスケードダウンして乱流散逸に至るプロセスを、Navier-Stokes方程式の直接計算を行う非静力学モデルによって再現する予定である。対象海域として伊豆-小笠原海嶺を想定し、2017年12月に実施された観測航海で取得された乱流データを、矛盾なく説明できるような結果を得ることを目指す。不安定のプロセスとして、PSI、あるいは対流不安定やシア不安定はそれぞれどれほどの寄与があるのか?不安定の種類によって、密度混合のエネルギー効率に違いが生じるのか?鉛直拡散係数の空間構造はどのようにして決まるのか?といった問題に焦点を当てて解析を進める。また、2019年度は領域最終年であり、領域内の共通目標である、海洋大循環モデルに組み込むべき潮汐混合パラメタリゼーションの改善に向け、本研究課題で得られた結果を、使いやすい形に定式化する作業を並行して行う。

3)ビーム振幅が大きくなるにつれて、不安定が生じる緯度帯は高緯度側へと広がる一方、最大成長率をとる緯度は赤道側へシフトする。4)大振幅ビームからは、三次元的な擾乱が成長する。その周波数スペクトルは、ドップラー効果によって、高周波数側へと大きく広がる。これは、いわゆるPSIとは異なるメカニズムで不安定が生じていると解釈される。という結果が得られた。特に、1)、3)、4)は、先行研究で見逃されていた重要な知見である。本研究は、PSIの臨界緯度よりも高緯度側におけるビーム型内部潮汐の不安定散逸のプロセスに踏み込んだ、初の試みであり、研究実績の概要に記載した一連の結果は、海洋物理学的に価値のある発見と言える。不安定を特徴付けるパラメータf/σおよびS/Nは、単純な計算とCTD・ADCP観測等から算出可能なため、本研究の計算結果は、観測データから内部潮汐の不安定散逸を定量化するための判断材料として有用であると考えられる。さらに、領域内計画班が進めている、局所的な潮汐混合過程の定式化への貢献も期待できる。一連の結果は国際誌へ投稿し、良好な査読評価を得て改訂を進めている。Floquet理論を用いた解析は、当初は予備的研究として実施する予定であったが、想定以上に興味深い結果が多数得られたため、踏み込んだ分析を行った。国内外へ向けた研究成果の発表も随時実施している。以上のように、2018年度は、理論解析に基づく研究が順調に進展したと言える。なお、それに伴い、数値モデルを用いた研究は2019年度に実施するよう、研究計画を組み替えた。ビーム型内部潮汐の不安定によって生成された微細な擾乱のエネルギーが、波数空間内を二次的にカスケードダウンして乱流散逸に至るプロセスを、Navier-Stokes方程式の直接計算を行う非静力学モデルによって再現する予定である。対象海域として伊豆-小笠原海嶺を想定し、2017年12月に実施された観測航海で取得された乱流データを、矛盾なく説明できるような結果を得ることを目指す。不安定のプロセスとして、PSI、あるいは対流不安定やシア不安定はそれぞれどれほどの寄与があるのか?不安定の種類によって、密度混合のエネルギー効率に違いが生じるのか?鉛直拡散係数の空間構造はどのようにして決まるのか?といった問題に焦点を当てて解析を進める。また、2019年度は領域最終年であり、領域内の共通目標である、海洋大循環モデルに組み込むべき潮汐混合パラメタリゼーションの改善に向け、本研究課題で得られた結果を、使いやすい形に定式化する作業を並行して行う。
水稲による放射性セシウム吸収に対する収穫後の刈り株および根の寄与

水田における放射性セシウムの動態を明らかにすることを目的に、汚染された刈り株から水稲への放射性セシウムの移行について調査した。放射性セシウムで汚染した刈り株(Cs-137: 383 Bq/kg-dry)を土壌にすき込み、その土で水稲を139日間栽培した。収穫した玄米のCs-137濃度は検出下限値(約1.0 Bq /kg-dry)以下であった。実際の圃場における水稲の放射性Cs吸収に対する刈り株の影響は小さいと考えられる。福島第一原子力発電所の事故以降、食物摂取による内部被ばくは国民の大きな関心事の一つである。水田は収穫後の刈り株や根が翌年に持ち越される特殊な農耕地であり、これらが放射性セシウムを蓄積していた場合、翌年に栽培する水稲の汚染源になる可能性がある。しかしながら、これらの汚染源としての寄与についてはほとんど情報がない。本研究は、刈り株や根に残留する放射性セシウムの水稲への移行を定量的に評価することを目的とする。平成27年度は放射性セシウムを含む水稲の準備を行うとともに、有機物残渣分解率の温度依存性について実験を行った。2015年5月11日から9月30日にかけて、放射性セシウムで汚染された土壌で水稲を栽培した。収穫した水稲は茎葉部と刈り株に分け、刈り株については付着した土壌を水で洗浄した。それぞれの試料は重量が一定になるまで乾燥し、粉砕した。この粉砕試料中のCs-137濃度を調べたところ、刈り株で乾燥重量1 kg当たり383 Bq、茎葉部で51.0 Bqであった。したがって、栽培した水稲は次年度以降の試験に用いることができることが確認できた。有機物分解試験では、まずC-14を取り込ませた水稲刈り株を準備した。粉砕した刈り株を水田土壌と混合して脱イオン水で湛水状態としたのち培養した。気温による分解率の差を明らかにするため、培養は2つの気温変化パターン(パターン1:18°C->21°C->25°C->27°C->23°C、パターン2:17°C->20°C->23°C->18°C->11°C)で行った。各温度での培養期間は1ヶ月とし、計5ヶ月連続培養した(継続中)。培養期間中、容器内で発生した炭酸ガスに含まれるC-14を約2-3日間隔で定量した。C-14ガス発生量は培養開始から約3ヶ月間、一定の速度で発生し続け、パターン1とパターン2における温度差の影響は観察されなかった。平成27年度は以下2つの課題に取り組んだ:1)放射性セシウムを含む水稲の準備を行うこと、2)有機物残渣分解率の温度依存性データを収集すること。両課題とも予定していた成果を得ることができた。水稲による放射性セシウムの移行係数は最大で0.1と小さく、且つ高濃度の汚染土壌を用いて水稲を栽培できないことから、平成28年度以降の試験に用いる汚染水稲が準備できるか懸念された。そこで、栽培途中で試料の一部を用いて放射性セシウム濃度の確認を行った。放射性セシウムは溶液から経根吸収されやすいことが知られているため、放射性セシウムが検出されたなった時の対応として、水耕栽培も平衡して行った。結果的に汚染土壌で栽培した水稲で383 Bq/kg-dryの刈り株が得られたことより、平成28年度はこの刈り株を水田土壌にすき込み、水稲を栽培することとした。平成28年5月現在、ワグネルポットで水稲の栽培を開始している。有機物残渣分解率の試験では、これまでの経験を活かし、C-14標識水稲刈り株を作成し、順調に試験が進んだ。但し、液体シンチレーションカウンターの不調により平成28年2月移行の試料に関してはC-14を再測定する予定である。福島第一原子力発電所の事故以降、食物摂取による内部被ばくは国民の大きな関心事である。水田では収穫後の刈り株や根が翌年に持ち越されるため、これらが放射性セシウムを蓄積していた場合、翌年に栽培する水稲の汚染源になる可能性がある。平成28年度は昨年度作成した放射性セシウムを含む水稲刈り株を土壌にすき込み、その土壌で新たに栽培した水稲への放射性セシウムの移行量について調査した。昨年度準備した刈り株試料(Cs-137: 383 Bq/kg-dry)を市販の水稲用粒状培土にすき込み、2つの異なる温度条件で水稲(日本晴)を栽培した。培養開始時におけるこの土壌のCs-137濃度は15 Bq/kgであった。栽培は2016年5月9日に開始し、9月13日(高温条件)と9月20日(低温条件)に収穫した。収穫した水稲は籾殻、玄米、そして茎葉部に分け乾燥し、得られた重量を収穫量とした。水稲粒状培土のみで栽培した水稲の玄米収穫量に対し、高温条件および低温条件下の玄米収穫量は、それぞれ35.5%および26.6%となった。

減収の原因であるが、すき込みによる還元状態の発達による根の発達障害の可能性が示唆された。ゲルマニウム半導体検出器で収穫した玄米のCs-137濃度を測定した結果、高温条件および低温条件で栽培した水稲とも、定量下限値(高温条件:6.3 Bq/kg-乾燥、低温条件:4.6 Bq/kg-乾燥)以下であった。これらの値から、刈り株から玄米へのCs-137移行係数(玄米中のCs-137濃度/土壌中のCs-137濃度)は0.42以下であることが分かった。現在、籾殻と茎葉部のCs-137濃度を測定している。平成28年度は昨年度作成した放射性セシウムを含む水稲刈り株を土壌にすき込み、その土壌で新たに栽培した水稲への放射性セシウムの移行量について調査した。予定していた実験は完了したが、水稲の生育が悪く、十分な収穫量が得られなかった。ゲルマニウム半導体検出器で玄米中のCs-137を1週間以上測定したが、定量下限値(乾燥重量当たり4.3 Bq/kgから6.3 Bq/kg)以下となり定量値が得られなかった。玄米のCs-137濃度が定量下限値である6.3 Bq/kg含まれていたと仮定すると、刈り株から玄米への移行係数(玄米中のCs-137濃度/土壌中のCs-137濃度)は0.42と算出される。原子力災害対策本部は「稲の作付けに関する考え方」において、水田土壌から玄米への放射性セシウムの移行の指標が0.1である報告している。本試験から得られた刈り株から玄米への移行係数は0.1よりも大きいため、Cs-137の玄米への移行に対する刈り株の寄与が土壌より大きいか小さいか判断ができない。すき込んだ刈り株の寄与を明らかにするためには、より定量下限値を下げる必要がある。Cs-137の定量下限値を下げるためには、分析時間を延ばすこと、あるいは分析試料量を増やすことが考えられる。今回、測定は1週間以上行っているため、これ以上延長することは現実的でない。そこで、より健全な水稲を栽培し、収量を増やすことを考えた。まず、成長が抑制された原因を調査した。その結果、すき込みにより還元環境が発達し、根の活力が低下したために成長が抑制されたことが分かった。還元環境の発達を抑制するためには、水稲苗を植える前に、すき込んだ刈り株の腐熟を促進することが重要である。そこで、刈り株をすき込んだ土壌を約6ヶ月間に渡り湛水・乾燥を繰り返し、刈り株の腐熟を促した。現在、この土壌を用いて水稲の栽培を開始したところである。福島第一原子力発電所の事故以降、食物摂取による内部被ばくは国民の大きな関心事である。水田では収穫後の刈り株や根が翌年に持ち越されるため、これらが放射性セシウムを蓄積していた場合、翌年に栽培する水稲の汚染源になる可能性がある。しかしながら、これらの汚染源としての寄与についてはほとんど情報がない。本研究は、刈り株や根に残留する放射性セシウムの水稲への移行を定量的に評価することを目的とする。平成29年度は放射性セシウムを含む水稲刈り株を土壌にすき込み、その土壌で新たに栽培した水稲への放射性セシウムの移行量について調査した。平成27年度に準備した刈り株試料(Cs-137: 383 Bq/kg-dry)を粉砕し、この粉砕刈り株20 gおよび40 gをそれぞれ4 kgの水田土壌にすき込み、その土壌で水稲を栽培した。対象区として粉砕刈り株を含まない水田土壌も準備した。登熟した種籾の収穫は田植えから139日目に行った。収穫した種籾は玄米と籾殻に分けて乾燥し、それぞれに含まれる137CsをGe半導体検出器で定量した。収穫した乾燥種籾の重量は、粉砕刈り株のすき込み量の増加と共に減少した。茎葉部の乾燥重量も同様の傾向であった。収穫量の減少は、粉砕刈り株の分解に伴う還元環境の発達が原因と考えられる。
核内ボディによる新規雄性遺伝子群の転写制御メカニズムとその生物学的意義の解明

核内のクロマチンは静的ではなくダイナミックに動くため、その核内配置は常に変化する。このクロマチンの動きによってPML bodyや核小体、核スペックなどの「核内構造体」と「クロマチン」との相互作用が生み出される。こうした相互作用は遺伝子の転写制御などのゲノム機能に寄与すると考えられているが、その詳細は未だ解明されていない。PML bodyは核内に局在する球状の構造体で、細胞のガン化やアポトーシス、老化、DNAダメージ応答などに関与することが示唆されている。また、その構成因子には多くのクロマチン関連因子が含まれていることから、遺伝子転写制御の場としても働くと考えられている。しかし、PML bodyが具体的にどういった遺伝子をどのように制御しているのかはほとんど明らかにされていない。本研究は、この技術的な困難を打開すべく、PML bodyの近傍微小空間を生きた細胞内で特異的にラベルし、そこに含まれるクロマチンを分離精製するための新規技術「ALaP(APEX mediated Chromatin Labeling and Purification)法」を開発した。その結果、我々は、PML bodyと相互作用するクロマチン領域を同定することに成功し、PML bodyが特定のクラスター化した遺伝子群の転写を制御することを見出した。さらに、PML body欠損細胞で詳細な解析をした結果、PML bodyによる遺伝子転写制御にはDNAメチル化が大きな役割を果たしていることを明らかとした。核内構造体はゲノムDNAと共に核の中に収められているにも関わらず、これまでその機能はほとんど明らかとなっていない。我々はALaP法を開発することで、核内構造体の1つであるPML bodyが特定の遺伝子座と相互作用をし、その転写を活性化することを明らかとした。PML bodyと相互作用する領域をゲノムワイドに同定したことは非常に大きな成果であり、研究は概ね順調に進捗している。本年度はPML bodyによる転写制御メカニズムに焦点を当て研究を行う。具体的には、PML bodyがいかにして特定の遺伝子領域を認識し、相互作用するのかを明らかにする。
社会的刺激がミツバチの脳発達に及ぼす影響の分子生物学的研究

ミツバチをコロニーから隔離して単独で飼育すると,学習能力が著しく低下する.このことから,脳の機能的な発達に,コロニー内の社会的な刺激が重要であると考えられる.本研究課題では,単独飼育個体とコロニー内で飼育した個体間で脳における遺伝子発現パターンを比較し,社会的刺激依存的に発現量が変化し,記憶や学習などの脳の高次機能に関与する遺伝子を検索・同定することを計画した.1)平成19年度は,単独飼育した個体とコロニー内で育った個体の脳キノコ体における遺伝子発現を,マイクロアレイ法で網羅的に比較し,独房飼育により発現量が有意に低下する数十個の候補遺伝子を同定した.それらの遺伝子のうち,slit homolog 1に特に注目して解析を進めた.Slitは,動物界で広く保存されており,神経ネットワークが形成される際のガイダンス分子としての働きをもつタンパク質である.逆転写定量PCR法によりslit homolog 1の詳細な発現解析を行ったところ,独房飼育で発現が低下すること,コロニー内で飼育した個体では加齢に伴い発現量が増加することが確かめられた.2)ミツバチの女王は,羽化後まもなく交尾飛行にでかけ,その後は巣内に留まって産卵に専念する.一方,働き蜂は若い個体が育児など巣内でのタスクに従事し,老齢の個体が採餌に巣外で活動する.このような行動変化の神経基盤の一端を明らかにするために,ドーパミントランスポーター遺伝子に注目し,その発現を解析した.その結果,働き蜂が育児から採餌にタスクを変更する時期にドーパミントランスポーターの発現量が上昇すること,また女王が交尾飛行を終えて産卵を開始すると,発現量が低下することが示され,ドーパミン神経がミツバチの行動変化に深く関与していることが示唆された.社会性昆虫であるミツバチをコロニーという社会的環境から隔離して単独で飼育すると,学習能力が著しく低下する.そこで本研究課題では,単独飼育個体と対照区の個体間で脳における遺伝子発現パターンを比較し,社会的刺激依存的に発現量が変化し,記憶や学習などの脳の高次機能に関与する遺伝子を検索・同定することを計画した.1,平成17年度にミツバチの高次中枢である脳キノコ体に特異的に発現し,記憶・学習に関与している可能性のある3つの遺伝子,CamKII,IP_3RおよびPKCについて,その発現量をReverse Transcription-Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)法で定量した.その結果,これらの遺伝子の発現量はミツバチの加齢に伴い増加することが確認された.この発現量の増加は老齢のミツバチのほうが弱齢個体より学習能力が高いことと一致している.しかし,同日齢の単独飼育個体と対照区の個体での差は検出されなかった.2,トランスジェニック・ミツバチを作出することを目的とし,ミツバチの初期発生における生殖細胞の動態を明らかにするため,生殖細胞のマーカー遺伝子であるVASAのミツバチホモローグを同定した.また,昆虫のトランスポゾンであるPiggyBacを応用したミツバチへの遺伝子導入法を開発するために必要なプロモーターの検索を行った.ミツバチから単離したEF1プロモーターと他の昆虫で利用されている幾つかのプロモーターの下流にルシフェラーゼ遺伝子を挿入したプラスミドを,ミツバチ初期胚に顕微注射することでレポーターアッセイを行ったところ,EF1プロモーターとウイルス由来のCMVが利用できることが明らかになった.ミツバチをコロニーから隔離して単独で飼育すると,学習能力が著しく低下する.このことから,ミツバチの脳の機能的な発達には,コロニー内の社会的な刺激が重要であると考えられる.本研究課題では,単独飼育個体とコロニー内で飼育した個体問で脳における遺伝子発現パターンを比較し,社会的刺激依存的に発現量が変化し,記憶や学習などの脳の高次機能に関与する遺伝子を検索・同定することを計画した.1)平成18年度は,単独飼育した個体とコロニー内で育った個体について,昆虫脳の高次中枢である脳キノコ体における遺伝子発現をディファレンシャルディスプレイ法(DD法)で網羅的に比較した.その結果,major royal jelly protein 1(MJRPI)が対照区の個体で特異的に発現していることが示唆された.DD法では擬陽性の結果が得られることがあるため,逆転写定量PCR法によりmjrp1の発現がコロニーで飼育したハチで有意に高いことを確認した.MJRPはローヤルゼリーの主要タンパク質であるが,多機能性のタンパク質であることが知られており,脳の高次機能にも関与している可能性が考えられる.2)脳内で発現する遺伝子の機能解析を行うため,エレクトロポレーション法による脳への遺伝子導入の条件の最適化を行った.実験に供する個体の日齢,電極の当て方,電圧,通電時間等の条件を検討し,最終的に遺伝子導入処置を施した個体を用いて学習実験ができる条件を見つけることに成功した.条件刺激となる特定の匂いと,吻伸展反射を組み合わせた連合学習実験において,遺伝子導入処理を施した個体でも無処理の個体と同レベルの学習率が得られた.ミツバチをコロニーから隔離して単独で飼育すると,学習能力が著しく低下する.このことから,脳の機能的な発達に,コロニー内の社会的な刺激が重要であると考えられる.本研究課題では,単独飼育個体とコロニー内で飼育した個体間で脳における遺伝子発現パターンを比較し,社会的刺激依存的に発現量が変化し,記憶や学習などの脳の高次機能に関与する遺伝子を検索・同定することを計画した.