hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖鎖の分子認識発現機構の特異性解析

本研究は、複合糖質の分子認識に関わる重要オリゴ糖単位を合成するため、グリコシダーゼを触媒素子とし従来では達成し得ない実践的合成プロセスの確立を目指している。合成したオリゴ糖鎖を認識マーカーとして高分子に組み込んだ糖鎖高分子を構築したり、バイオセンサーリガンドと成し、これら糖結合性タンパクとの相互作用の解析から糖鎖認識発現の機作を究明していく。1.前年の成果であるムチン型オリゴ糖鎖I型Galβ1-3GalNAcα-pNPを出発基質としてNocardia orientalis由来β-N-アセチルヘキソサミニダーゼ(β-NAHase)のGlcNAc転移反応を利用し、ムチンII型構造を有する型Galβ1-3〔GlcNAcβ1-6〕GalNAcα-pNP単位の位置選択的酵素合成に成功した。3.ブタ肝臓由来α-L-フコシダーゼを触媒素子としてLacNAc受容体への本酵素のフコシル転移反応を利用し、ヒト血液型エピトープとして存在する共通3糖2'-0-フコシル・ラクトサミン(Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc)の合成法を確立した。4.これまでに酵素合成した一連のβ-ガラクトシル2糖を出発原料としてこれらを側鎖に持つ水溶性糖鎖高分子p-アクロイルアミノフェニル重合体を得た。これらを用い、各種レクチンとの相互作用を解析したところ、糖鎖プローブとしての利用の可能性が実証できた。
有機蒸着薄膜の高次構造制御における作製パラメータ最適化手法の開発

前年度までに得られた結果を利用して、作製パラメータ最適化に必要な吸着エネルギーなどの真空蒸着基礎パラメータの値を求め、様々な蒸着分子や基板におけるデータの蓄積を行った。さらに、それらのパラメータを用いて薄膜成長過程のシミュレーション計算を行い、作製条件(パラメータ)の最適化を行った。以上の結果を総括し、有機薄膜における作製パラメータ最適化手法の確立への指針を得た。1.吸着・配向に関する基礎パラメータの評価とデータの蓄積様々な有機分子について、気相から基板上への吸着・配向における初期過程について測定を行った。・基板種や蒸着物質(有機物)の組み合わせを変え、また蒸発源温度や基板温度を変えながら付着挙動を測定することにより、吸着エネルギー、界面エネルギー、蒸発速度定数等を求めデータの蓄積を行った。2.薄膜成長過程のシミュレーション計算によるパラメータ最適化有機分子の吸着・配向過程について、以下の検討を行った。・必要とされる薄膜構造(垂直配向、平行配向など)を作製するための、基板温度や蒸発速度(入射分子頻度)などの蒸着パラメータ(蒸着条件)を予測する手法について検討した。3.有機薄膜における作製パラメータ最適化手法の確立シミュレーション結果と実際の実験結果とを比較して、以下の検討を行った。作製パラメータ最適化に必要な物理モデルの確立ならびにデータ蓄積を行うために、真空蒸着過程の(a)その場観察装置の設計・作製を行い、基板表面における(b)選択吸着・配向過程の観察、並びに(c)配向成長過程のシミュレーション計算による結果を比較検討することにより、これまでの研究で得られてきた結果を踏まえて(d)吸着・配向機構の解明を試みた。(a)その場観察装置の設計・試作新規購入真空蒸着装置に現有のQCMを組み合わせることで、「その場観察蒸着装置」の設計・作製を行った。(b)選択吸着・配向過程の観察有機分子の異方性を考慮した多段階の素過程からなる吸着・配向モデルについて、モデル分子としてパラフィンなどの長鎖分子およびジアミノフルオレンなどの芳香族分子を用い、気相から基板上への吸着・配向過程について測定を行った。また、吸着量変化の結果より蒸気圧ならびに昇華エネルギーを見積もり、他手法による結果と比較することによってその妥当性について検討した。(d)配向成長過程のシミュレーション計算有機分子の異方性を考慮した多段階の素過程からなる吸着・配向モデルについて、アブラミの結晶成長理論による計算結果との比較・検討を行った。(d)吸着・配向機構の解明上述のモデルによる計算結果ならびに実験結果について、統合的に検討を行った。前年度までに得られた結果を利用して,作製パラメータ最適化に必要な吸着エネルギーなどの真空蒸着基礎パラメータの値を求め,様々な蒸着分子や基板におけるデータの蓄積を行った。さらに,それらのパラメータを用いて薄膜成長過程のシミュレーション計算を行い,作製条件(パラメータ)の最適化を行った。以上の結果を総括し,有機薄膜における作製パラメータ最適化手法の確立への指針を得た。1.吸着、配向に関する基礎パラメータの評価とデータの蓄積様々な有機分子について,気相から基板上への吸着,配向における初期過程について測定を行った。・基板種や蒸着物質(有機物)の組み合わせを変え,また蒸発源温度や基板温度を変えながら付着挙動を測定することにより,吸着エネルギー,界面エネルギー,蒸発速度定数等を求めデータの蓄積を行った。2.薄膜成長過程のシミュレーション計算によるパラメータ最適化有機分子の吸着、配向過程について,以下の検討を行った。・必要とされる薄膜構造(垂直配向,平行配向など)を作製するための,基板温度や蒸発速度(入射分子頻度)などの蒸着パラメータ(蒸着条件)を予測する手法について検討した。3.有機薄膜における作製パラメータ最適化手法の確立シミュレーション結果と実際の実験結果とを比較して,以下の検討を行った。・測定手法の精度と最適化の妥当性について考察した。
心肺蘇生処置の中止基準の検討

病院外で発生した心肺機能停止患者の多くは、救急隊により心肺蘇生処置を施行されて、医療機関に搬送される。しかし、その多くは、外来死亡している。これらの患者に対しては、予後改善の努力が必要であると同時に、医療資源の有効活用の観点から、心肺蘇生処置を中止する科学的根拠も要求される。本研究では、心肺蘇生処置がどのような場合に有効かを検討し、以下の点に関して新たな知見を得た。1.心肺機能停止患者の来院後、心静止状態が30分以上継続する場合、自己心拍の再開は期待しがたい。2.来院時心肺機能停止患者のうち、自己心拍が再開した患者では、心拍の再開から自発呼吸の再開までに要した時間が6時間以上の場合、生存退院が期待しがたい。3.上記1,2は高齢者と若年者で差を認め得ない。4.救急隊や一般市民による心肺蘇生処置により、来院時に既に自己心拍が再開している患者は、社会復帰することが多い。病院到着時に心肺停止状態であった患者355人のうち、自己心拍が再開し、循環動態の安定した患者62人を研究対象とした。これらの対象患者で心肺蘇生処置を施行した時間は14.3±7.0分(平均±標準偏差)、範囲は228分であった。男女別には男性で14.7±7.3分、女性で13.9±6.8分で、有意差を認めなかった。心肺停止の原因となった傷病別には、心疾患で14.5±6.3分、窒息で11.6±6.3分、脳血管障害で18.0±8.6分、その他で13.5±5.5分で、有意な群間差を認めなかった。転帰別には、30日以上生存した患者で9.0±10.6分、7日以上生存した患者で14.2±6.8分、1日以上生存した患者で14.3±6.5分、また、24時間以内に死亡した患者で19.6±5.4分で、有意な群間差を認めなかったものの、長期生存した患者では、比較的短時間で心肺蘇生術に反応して自己心拍が再開する傾向が考えられた。以上の結果から、病院到着時に心肺停止状態であった患者に対する心肺蘇生処置は、性別・原因傷病に関わらず、30分間施行すべきであると考えられた。今後は、心肺蘇生処置をいつまで続けるべきかを明らかにするために、心肺蘇生処置の施行時間と転帰との関係を解析し、生存退院が期待できなくなるのは心肺蘇生処置を開始してから何分後なのかを明らかにする予定である。また、心肺蘇生処置を中止するための指標として、呼気ガス中の炭酸ガス分圧の測定が有用か否かを検討する準備を行っている。
1720年代から1820年代フランスにおける市民教育論の形成に関する研究

本研究は、1720年代から1820年代へかけてのフランスにおける教育思想の展開を〈市民教育〉論の形成を探る観点から考察する試みであり、次の二つの作業を言わば両輪として進めてきた。一つはルソーやエルヴェシウスなど18世紀の著名な思想家による教育論を〈市民教育〉の側面で検討する作業、もう一つは19世紀前半のこれまで日本では知られていない教育論を新たに読み解く作業である。後者に関しては、〈市民教育〉を女性の存在および女子教育も含めて捉える意図から、カンパン夫人とギゾー夫人の作品を史料に選んでいる。2018年度には、上記二つの作業の成果を総合して今後の考察を進めるため、17世紀末から18世紀前半に活躍し作品は19世紀まで広く読まれていた、フェヌロン(1651-1712)の教育思想とその後世における受容を新たに研究した。この狙いは、従来、彼の『女子教育論』(1689)は18世紀を通じて参照されて、貴族社会の伝統的な主張として19世紀へ継承されたと言われてきた点を、カンパン夫人とギゾー夫人による議論において検証することと、彼の『テレマックの冒険』(執筆1690年代、全巻公刊1719)に見られる教育思想が18世紀の教育論全般へ与えていた影響を解明することにある。フェヌロンの女子教育論は、貴族の娘が家政を司る母親になることを目的とした点では確かにアンシァン・レジーム社会に根差し即する議論であったが、しかし、その枠内で女子に対する高度な知的教育も相応しい者については許容していた点が注目される。これがフランス革命以降、貴族に限らず、むしろブルジョワ層の家庭において女子への知識教育を積極的に推進する、当事者たちにとっては伝統的でも復古的でもない、新たな議論へ受け継がれていったかと考えられる。カンパン夫人やギゾー夫人の著作は、女子教育論のそうした展開に貢献した作品であったと解釈されるのである。「研究実績の概要」に記した通り、2018年度には、18世紀におけるフランス教育思想の展開に(これまで日本ではほとんど注目されていなかったが)実は多面的に重要な影響を与えていたと考えられるフェヌロンの教育論を研究することによって、2016・2017年度から翻訳と検討を進めてきた19世紀のカンパン夫人とギゾー夫人による教育論の意義を解釈する材料が得られた。これは本研究計画にとって大きな前進である。ただし、その成果は今のところ主に〈女子教育〉の側面に限られているので、そこに止まらず男子も含めた〈市民教育〉論の形成を捉えられるように、さらに史資料の検討を進めていく必要があり、その準備も行ってきた。以上の理由から、「おおむね順調に進展している」と判断している。「研究実績の概要」に記した2018年度におけるフェヌロン教育思想の研究成果は、文字数の制約から『女子教育論』を史料とする内容のみに止めたが、『テレマックの冒険』をめぐる研究からも今後へ向けての大きな収穫があった。『テレマックの冒険』は、フェヌロンがルイ14世の王太孫ブルゴーニュ公の教育のために執筆した、いわゆる〈王子教育〉を目的にギリシア古典のホメロス作『オデュッセイア』に着想を得た冒険小説である。この作品は、日本では従来、文学史上はフランス古典主義の傑作の一つに挙げられてきたが、フランス近代教育思想の展開を捉える際に取り上げられることはなかった。しかし、近年のフランスでの研究によれば、『テレマックの冒険』はルソーをはじめ18世紀中葉以降の教育論者に新しい指導原理への示唆を与えていたと解釈できるし、また、19世紀における青少年向け小説としてベストセラーになっていた。さらに筆者の研究では、『テレマックの冒険』にフェヌロンの〈王子教育〉論だけではなく〈公教育〉や〈市民道徳〉をめぐる主張も読み取ることができた。したがって今後は、1720年代から1820年代へかけてのフランス市民教育論の形成過程を、過去3年間の研究成果をもとに、さらにフェヌロン教育思想の受容という観点から解明・考察することにより、4年計画の本研究をまとめ上げていく方針である。本研究は、1720年代から1820年代のフランスにおける市民教育論の形成を、18世紀の著名な教育論を〈市民〉の形成という観点から再解釈する作業と、これまで日本では知られていない19世紀の文献からも新たに解明する作業とを通じて考察する試みである。2016年度における二つの作業の成果を以下にまとめる。まず、18世紀の教育論としては、ルソーの著作を検討した。彼は『社会契約論』(1762)で、政治体の主権に参与する構成員を〈市民〉とした。同年に刊行した『エミール』では、古代スパルタやローマ市民の国家と完全に一体化した在り方を基準にして、もはや〈市民〉は存在しえないと論じつつ、思考実験として当時の社会でも可能な道徳的人間の形成を説いた。それは近代社会における〈市民〉の理想を追求した内容と解釈できる。しかし、女子教育に関しては、女性を男性に隷属させる主張であると同時代人から批判も受けた。こうしたルソーの教育論が〈市民教育論〉の観点から全体としてどのように解釈できるかは、刊行直後から革命期へかけての受容の検討も含めて、引き続き考察していくこととする。次に、19世紀の文献としては、カンパン夫人Madame Campan(1752-1822)による次の2作品を解読し、〈市民〉の育成に関連する内容を検討した。1『少女二人の友情の手紙』(1811)。

2『教育論』(1824)。いずれも日本ではこれまでに研究されていない作品である。前者は、夫人がナポレオンから運営を任され、国家の功労者の子女を指導した「レジョン・ドヌール教育舎」の生徒間の書簡という設定で、学習と人間性の涵養、学校生活と規律などを論じている。後者は、寄宿式女学校での教育内容と指導方法を提示し、公教育と道徳の在り方にも論及している。貴族社会を背景とする女子教育論にも、革命期の思想からの影響が認められるかについて分析を続けていきたい。全体として当初の研究計画に沿って作業を進められている。19世紀前半に広く読まれたカンパン夫人の教育論は、専ら貴族およびブルジョアの子女を対象とするものである。その内容を検討することによって、ルソーの教育論の中でも特に女子教育に関する内容を、18世紀後半からフランス革命を経て19世紀へと至る歴史的文脈において解釈する際の判断材料が得られたと思う。18世紀半ばのルソーの教育論にも、19世紀初期のカンパン夫人の教育論にも、刊行当時の読者から批判を受けた性差別的主張は確かに存在した。しかし、そうした側面を抱えながらも、アンシアン・レジームから革命とナポレオンの時代を経た社会の変容を背景にして、女子教育論が漸進的に変化していた跡も明らかにできるならば、意味ある研究成果と言えよう。そのような女子教育論の変化を、フランス革命の前後における〈市民〉概念の変化と重ねあわせて考察することが、本研究にとって大きな課題となる。本研究は、〈市民教育論〉の形成という観点から近代フランス教育思想の展開を考察する試みであり、18世紀の著名な教育論を再解釈する作業と、日本では未知の19世紀の史料を新たに解明する作業を並行して進めている。二つの作業の本年度の成果の概要を以下に記す。まず、18世紀教育論の再解釈では、前年度に考察したルソーの『エミール』(1762)以前に公刊されていた、エルヴェシウス(1715-1771)の『精神論』(1758)における「教育論」を検討した。それは『精神論』全巻を締め括る第17章に置かれた点が興味深い。そこでは、人間精神に関わる考察を踏まえて、当時の学校教育の在り方が批判的に論じられた。エルヴェシウスは貴族やブルジョワの子弟が学ぶコレージュの教育が「死語」のラテン語を中心とする点を批判し、それに代えてフランス語、物理、歴史、数学、道徳、詩学などの教育の必要性を説いた。ただし注目すべきは、彼が教育の模範を古代ギリシアに求め、古典人文学の意義は否定していない点である。次に、19世紀史料の新たな解読では、本年度からギゾー夫人(1773-1827)の作品解読に着手した。日本では明治以来、フランス七月王政期に文相や首相を務めた歴史家ギゾー(1787-1874)は著書とともに知られてきたが、彼の最初の妻エリザベス=シャルロット=ポラン・ド・ムランElisabeth-Charlotte-Pauline de Meulanについては全く知られていない。彼女は革命期に文筆活動を始め、子どもや親を対象とする読物や教育論を発表していた。没後に夫が公刊した『道徳論』(1828)の中には「教育論」も含まれており、同時代人はその独自性を高く評価していた。啓蒙思想とフランス革命の精神を継承しつつ、宗教性を否定はしない道徳を求めていたギゾー夫人の著作は、当時の〈市民教育〉論の形成を探る観点から興味深い。
黒潮フロントおよびフロント渦が魚類の再生産に果たす役割の解明

本年度は、昨年までに東シナ海陸棚縁で収集した試料・データの解析を進めながら、新たに同海域の黒潮フロント近傍に投入した漂流ブイ(ドローグ水深:約10m)の追跡を行い、海洋構造および仔魚とその餌料生物の変動過程についての現場観測を行った。陸棚上の黒潮フロント近傍に投入した漂流ブイは、フロントに沿って流されながら、フロントの離岸に伴い陸棚外に輸送された。この際、陸棚上の中層(水深50100m付近)に存在していた低塩分水塊を陸棚外の黒潮フロント域中層へ引き込む様子が捉えられた。このときのカイアシ類ノープリウス密度の時間変化にとくに大きな変動は見られず、陸棚水の張り出しが弱いためか全体にノープリウス密度は低い傾向にあった。さらに、ボンゴネットの傾斜曳きによる仔魚採集の結果、ハダカイワシ属、エソ科、サイウオ属、ヒメスミクイウオ、ワニギス、ハゼ科、ソウダガツオ属の仔魚などが比較的多く採集されていたが、2001年度の採集結果との大きな違いは認められなかった。ブイ追跡の経過時間に伴い仔魚密度は減少していたがその種組成には大きな変化はなく、基本的にブイ投入点付近の陸棚上の水塊を追跡したものと考えられた。このような黒潮フロントの離岸に伴う陸棚中層水の沖合へ引き込み作用や2001年の調査で観測された黒潮フロントから派生する表層暖水舌の陸棚上への張り出しは、陸棚縁付近の仔魚の分布や輸送を考える上で重要な働きがあるものと考えられる。これまで3カ年の調査結果を総合すると春季の東シナ海陸棚縁海域では、黒潮フロントと塩分フロントの二つのフロント構造が見られ、これらのフロントが仔魚およびその餌料生物の分布に大きな影響を及ぼしていることが分かってきた。このことは、陸棚縁付近に形成されるフロントの変動が、この海域に出現する仔魚の輸送条件や餌料環境を通してその生き残りを左右する重要なメカニズムであることを示唆している。以上の成果の一部についてはすでに学会で公表しており、またこれまでに本州南岸の黒潮や黒潮続流のフロント域で収集した試料・データの解析結果についてもその一部が学会誌に掲載された。
材木に加害する穿孔性昆虫と微生物・線虫の共生システムの解明

キバチ類3種(ニトベ、ニホン、オナガキバチ)について、3種の生態特性の比較を通して、大卵小産型にニトベと小卵多産型のニホンキバチの繁殖戦略を、樹脂に対する耐性、予測性の低い資源の利用の観点から明らかにした。さらに、自らは体内に共生菌を持たないオナガキバチについて、様々な条件下で産卵実験を行った結果、伐倒後1年を経過した古丸太への産卵率は4%以下で、多くの個体は産卵行動すら示さなかったが、ニトベキバチの共生菌Amylostereum areolatum、ニホンキバチの共生菌A.Chailletiiを人為的に接種した丸太に対しては90%以上の産卵率を示す個体みられ(各平均30%)、さらに菌の接種部付近に集中して産卵する行動も確認された。さらに、スギ、ヒノキ人工林において潜在的危険性を持つニホンキバチが、7月に最大の羽化脱出・産卵ピークを持ち、さらに伐倒後1カ月以内の寄主木に対して最も高い産卵選好性を示したことから、間伐実施時期として69月を避け、秋から冬の時期に行うことがニホンキバチの密度抑制において最も重要であることを指摘した。また、カラマツヤツバキクイムシについては、48月に穿入可能な寄主木で繁殖し、1または2化性の生活環を持つこと、また体表からの分離試験により、本種が2種の青変菌、Ophiostoma piceaeとLeptographium sp.のvectorであり、その胞子を成虫の体表に付着させて運搬していることが明らかとなった。青変菌(O. PiceaeとLeptographium sp.)は、成虫の坑道形成・拡張に伴って材内へ定着し、その菌糸を坑道周辺の材組織中へ侵入させて繁殖しているものと考えられた。また接種実験の結果から、本種に随伴している青変菌(O. PiceaeとLeptographium sp.)の樹体内への侵入は、寄生木の生長あるいは生存に負の影響を及ぼすものと考えられた。寄主木が水分ストレス条件下にある場合、本種の青変菌による枯死の可能性はより高くなることが強く示唆された。本年度は3つの木材穿孔性昆虫グループについて、主として以下のような知見が得られた。キバチ:スギから羽化したオナガキバチに対する線虫感染状況を調査し、線虫がキバチ個体群に及ぼす影響を検討した。この結果、線虫感染によりオナガキバチは、卵の縮小や機能破壊はみられなかったものの、脱出時期が遅れ、成虫体サイズが小型化する傾向が認められ、次世代生産に何らかの影響を及ぼすことが示唆された。カミキリムシ:スギカミキリ幼虫のスギ生立木および伐倒時期の異なる丸太に接種実験を行い、幼虫の発育経過と死亡要因を、材の栄養条件、水分条件、樹木の抵抗性(樹脂分泌)に関連づけて考察した。生立木では樹脂の分泌が、また伐倒後経過時間の長い丸太では栄養条件と含水率の低下が繁殖成功度に影響したことが示唆された(投稿準備中)。キクイムシ:カラマツに穿孔するカラマツヤツバキクイムシの生育過程とそれによって伝播される青変菌の菌相の変化を、野外実験と分離実験により明らかにした(内容の一部投稿中)。

これに関して、キクイムシが持ち込む数種の菌に対する樹木側の反応を経時的に明らかにするための接種実験の準備も進めている。また、7種のアンブロシアキクイムシとそれぞれの共生菌との組み合わせによる人工飼育実験を行い、各キクイムシによる他種キクイムシの共生菌の潜在的な利用可能性を検討した(解析中)。本年度は2つの木材穿孔性昆虫グループについて、主として以下のような知見が得られた。キバチ:マツに加害するニトベキバチについて、キバチの生育ステージ(卵期と老熟幼虫期)ごとに異なる2種の寄生蜂による寄生をかなりの効率で受けていることを明らかにし、キバチ個体群の密度制御における寄生蜂の役割を明らかにした(論文印刷中)。また、ニトロベキチの産卵における寄生木選択性を明らかにするため、生立木、衰弱木、伐倒丸太を用いた産卵実験を行った結果、生立木と伐倒直後、および伐倒後1ケ月以上経過した丸太では推定産卵率が極度に低下することを見い出し、最適な寄生木の条件を初めて定量的に明らかにした(論文準備中)。キクイムシ:カラマツに穿孔するカラマツヤツバキクイムシの生育過程とそれによって伝播される青変菌の菌相の変化を、野外実験と分離実験により明らかにした(論文掲載、論文投稿中)。さらにこれに関して、キクイムシが持ち込む数種の菌に対する樹木側の反応を経時的に明らかにするため、アカマツ幼樹への接種実験を行った(論文投稿中)。また、7種のアンブロシアキクイムシとそれぞれの共生菌との組み合わせによる人工飼育実験を行い、各キクイムシにおる他種キクイムシの共生菌の潜在的な利用可能性とキクイムシと菌の種特異的関係を検討した(投稿準備中)。このほか、スギカミキリ幼虫のスギ生立木および伐倒時期の異なる丸太への接種実験の結果、生立木では樹脂の分泌が、また伐倒後経過時間の長い丸太では栄養条件と含水率の低下が繁殖成功度に影響したことが示唆された(論文掲載)。本年度は主として、菌と共生するキバチ類の繁殖戦略およびキクイムシと青変菌との相互作用についての研究に大きな進展がみられた。キバチ:キバチ類3種(ニトベ、ニホン、オナガキバチ)について、本研究期間内に明らかにされた生態特性の比較を通して、大卵少産型のニトベと小卵多産型のニホンキバチの繁殖戦略を、樹脂に対する耐性、予測性の低い資源の利用の観点から明らかにした。また、自らは体内に共生菌を持たないオナガキバチについて、様々な条件下で産卵試験を行った結果、伐倒後1年を経過した古丸太への産卵率は4%以下で、多くの個体は産卵行動すら示さなかったが、ニトベキバチの共生菌A.areolatum、ニホンキバチの共生菌Amylostereum chailletiiを人為的に接種した丸太に対しては90%以上の産卵率を示す個体もみられ(各平均30%)、さらに菌の接種部付近に集中して産卵する行動も確認された(論文投稿中)。さらに、ニトベキバチに対し、生立木、衰弱木、伐倒丸太を用いた産卵実験を行った結果、生立木と伐倒直後、および伐倒後1〓月以上経過した丸太では推定産卵立が極度に低下すること(論文掲載)、またニホンキバチでは、伐倒後10日以内の丸太上で最も高い産卵率を示すことを見い出し、産卵に最適な寄主木の条件を初めて定量的に明らかにした(論文準備中)。キクイムシ:カラマツに穿孔するカラマツヤツバキクイムシの生育過程とそれによって伝播される青変菌の菌相の変化を、野外実験と分離実験により明らかにした(論文掲載)。さらに、キクイムシが持ち込む数種の菌に対する樹木側の反応を経時的に追跡するため、アカマツ幼樹への接種実験を行い、ストレス下における菌の病原性を明らかにした(論文掲載)。
薬物副作用による歯肉増殖症の免疫組織化学的研究

薬物副作用による歯肉増殖症は、抗てんかん薬フェニトイン、ニフェジピン等のCa拮抗剤、そして免疫抑制剤サイクロスポリンの副作用により発症してくることがわかっている。歯肉増殖症については多くの研究がなされているが、その発症機序は未だに明確となってはいない。今回私は、歯肉増殖症の発症機序について調べるために、歯肉増殖症の患者の増殖歯肉の凍結切片に酵素抗体法(Avidin biotinylated peroxidase complex method)による免疫組織化学染色を行い、増殖因子であるTGFβ、bFGFとこれらの増殖因子のreceptor並びにbFGFの生理作用に必要とされるヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)との関連性をcontrolと比較しながら検討した。その結果、増殖歯肉の粘膜固有層におけるbFGF、FGF receptor、HSPG、TGFβ、TGFβreceptorの発現がcontrolに比較して増大していた。bFGFには、(1)線維芽細胞の増殖、(2)血管新生の2つの作用があり、またHSPGには、(1)bFGFのFGF receptorとの結合に不可欠であり、シグナル伝達を強化する、(2)bFGFの活性化、(3)bFGFをプロテアーゼによる分解から保護し、細胞外基質でbFGFを蓄積させる、の3つの作用があり、さらに、TGFβには、(1)線維芽細胞の遊走、(2)血管新生因子産生の増大による血管新生作用、(3)HSPGの産生促進によるbFGFの生理作用の増大、(4)細胞外基質の蓄積の4つの作用があり、これらの作用が歯肉増殖症の発症に関係してくるものと思われる。さらに、今回EGF receptorの発現が上皮の基底層、とくにrete pegが突出している部位にcontrolに比較して有意に認められたため、そのリガンドであるEGFまたはTGFαも歯肉増殖の発症に関連しているものと推測された。今後、この増殖因子についても研究を進めていきたいと考えている。
自己集積型有機半導体ナノヘテロ構造の設計・創製・機能開拓

本研究では、異種有機半導体からなるナノヘテロ構造およびヘテロ界面の構築と機能開拓を目的として、複数の異なる有機半導体骨格を柔軟鎖によって非共役的に連結させた分子の合成、およびその自己集積挙動を調査した。特に本研究では、電子構造の異なる、電子ドナー性(高HOMO)およびアクセプター性(低LUMO)の二種の有機半導体骨格を連結した分子の合成に取り組んだ。典型的なドナー性およびアクセプター性の半導体骨格をアルキル鎖で連結し、さらにアルキル末端鎖を導入した分子を合成し、その相転移挙動を調査したところ、多くの分子が複数の相転移を示し、何らかのスメクチック(液晶)相を形成することが分かった。また分子構造と相転移挙動の相関について、連結部のアルキル鎖の炭素数が相転移温度に大きく影響することを明らかにした。これらの分子は溶解性が非常に乏しく、溶液プロセスによる薄膜形成は困難であったが、末端基としてオリゴエーテル鎖を導入することで、溶液プロセスに十分な溶解性を付与することに成功した。このスメクチック相における分子積層構造中で、分子はドナーとアクセプターが分離積層構造を形成していると考えられるが、興味深いことに、短い連結鎖でドナーとアクセプターを連結した場合、本来電荷移動を示さないはずの半導体骨格の組み合わせにおいて、電荷移動に由来する遷移が確認された。一方、同じ骨格の組み合わせを用いても、連結鎖を長くすると、電荷移動遷移を示さなかった。本結果から、ドナーアクセプターの積層分離構造中のヘテロ界面における異種半導体間の相互作用を、連結鎖の長さによって制御可能であることことが示唆される。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、異種有機半導体からなるヘテロ構造の構築およびその界面の自在設計を目的として、スメクチック液晶相形成に基づく新しい自己集積型有機半導体材料の開発に取り組んでいる。本研究の分子設計において、まず溶液プロセスおよび半導体の分離積層構造の形成を可能にする側鎖の選択が重要となる。昨年度、前述の可溶性置換基として、オリゴエーテル鎖が縮環型の剛直な半導体骨格に対しても、有機溶媒への高い溶解性を付与させる良好な置換基であることを確認している。一方で、オリゴエーテル鎖を多段階合成の初期に導入した場合、その後の反応の選択性および収率の低下、精製の困難等の問題があったため、これらの置換基を多段階合成の終盤に導入するルートを検討した。その結果、有機半導体骨格分子の臭素化物とオリゴエーテル鎖を有するアルキルGrignard試薬とのクロスカップリング反応によって、パイ拡張された剛直な半導体分子骨格(例えば、[1]Benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene, [1]benzothieno[3,2-b]naphtho[2,3-b]thiophene)であっても、容易にオリゴエーテル鎖を導入することが可能であった。本ルートは、共通の合成中間体に対して、合成終盤で側鎖を導入できることから、構造物性相関を調べるための分子ライブラリーを効率的に作製するうえで重要となる。今後はまず、これらを両末端または片末端に有する分子について、合成および相転移挙動や構造のキャラクタリゼーションを行い、高次スメクチック相の発現させる分子設計指針の探索を行う。昨年度は、申請者の研究機関移動、また移動先での研究環境整備のため、予定していた研究計画に遅れが生じている。当初、初年度に予定していた、1)高次スメクチック相を形成する異種半導体連結分子の分子設計指針の探索、および、2)柔軟な末端鎖・連結鎖および剛直な半導体ユニット(メソゲン)の化学構造やその組み合わせが相挙動に与える影響の調査、の二点について、まだ十分な知見が得られていない。これらの点について、本年度も引き続き調査を行う必要があるため。一方、可溶性置換基として、オリゴエチレングリコール鎖が高い溶解性を付与させるのに良好な置換基であることを見出しており、これらの半導体骨格への効率的な導入方法については確立できた。本結果から、ドナーアクセプターの積層

分離構造中のヘテロ界面における異種半導体間の相互作用を、連結鎖の長さによって制御可能であることことが示唆される。1)高次スメクチック相を形成する異種半導体連結分子の分子設計指針の探索、および、2)柔軟な末端鎖・連結鎖および剛直な半導体ユニット(メソゲン)の化学構造やその組み合わせが相挙動に与える影響の調査、の二点について、まだ十分な知見が得られていないため、これらの点について、本年度も引き続き調査を行う。本研究において鍵となる、分離積層構造を形成するためのp型およびn-型有機半導体骨格としては、良好な電荷移動度を示すことが報告されている、ベンゾチエノベンゾチオフェンやオリゴチオフェン、またナフタレンおよびペリレンテトラカルボキシジイミドおよびその類縁骨格に焦点を絞り検討する。昨年度において、可溶性置換基として、オリゴエチレングリコール鎖が高い溶解性を付与させるのに良好な置換基であることを見出しており、また、半導体骨格への効率的な導入方法についても確立できていることから、これらを両末端または片末端に有する分子について、合成および相転移挙動や構造のキャラクタリゼーションを行い、高次スメクチック相の発現させる分子設計指針の探索を行う。以上の点については、本年度の前期に取り組む予定である。本年度の後期においては、合成した分離積層構造を有する異種有機半導体連結分子が形成するヘテロ界面の機能について、分光法や光電変換デバイスを用いた評価法により、その分子構造(p-およびn-型半導体のHOMO/LUMOや光学吸収帯や連結鎖の長さ)、固体構造(積層構造や層構造内の二次元分子間相互作用)、および界面機能(電荷分離やエネルギー移動)の相関について明らかにする。得られた知見を基に、本研究で提案する分子設計および半導体ナノ構造を用いて、高効率なエネルギーデバイス等への応用の可能性を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
脳内サイトカインの麻薬依存形成における役割に関する分子薬理学的研究

モルヒネ慢性投与マウスにおいてインターロイキン-1β脳室内投与が、ナロキソン誘発禁断症状に対しての抑制効果を示すことを見いだした。このインターロイキン-1βの禁断症状抑制効果のメカニズムを明らかにするために、先ず、行動薬理学的検討を行い、インターロイキン-1βの抑制効果が、CRFおよびプロスタグランジンE2により仲介されていることを明らかにした。さらに、プロスタグランジンE2の効果は、プロスタグランジンE2受容体のEP3サブタイプにより仲介されていることを明らかにした。また、マウスに比べて多数の項目を観察することが容易なラットを用いた実験においても、プロスタグランジンEP3受容体アゴニストによる禁断症状抑制効果が観察されることを明らかにした。次に、インターロイキン-1βの脳内作用部位に関して、申請者らは、以前の研究によりインターロイキン-1受容体1型の脳内分布を明らかにしたが、本研究では、2型受容体発現細胞の脳内分布をin situ hybridization法を用いて明らかにした。一方、プロスタグランジンEP3受容体アゴニストの投与が、モルヒネ禁断時に起こる神経興奮を脳の広範な領域において抑制することを、c-fos mRNAの発現を指標とした分子生物学的解析により、明らかにした。このプロスタグランジンEP3受容体アゴニストの作用機序を明らかにする目的で、身体的依存形成および禁断症状発現に重要であることが知られている脳領域の青斑核に着目して検討を行ったところ、EP3受容体アゴニストの投与は青斑核における、モルヒネ禁断時c-fos mRNA発現を有意に抑制した。また青斑核ノルアドレナリン神経細胞の半数以上において、モルヒネの受容体であるオピオイド受容体μタイプとEP3受容体の共発現が観察され、EP3受容体アゴニストは青斑核におけるμ受容体を介した細胞内情報伝達を修飾することにより禁断症状抑制作用を発揮する可能性が考えられた。モルヒネ慢性投与マウスにおいてインターロイキン-1β脳室内投与が、ナロキソン誘発禁断症状に対しての抑制効果を示すことを見いだし、このインターロイキン-1の受容体の脳内分布を明らかにした。in situ hybridizationに用いるプローブの鋳型となるプラスミドの精製・定量に小型高速遠心機および分光光度計を用いた。さらに、インターロイキン-1の禁断症状抑制効果のメカニズムを明らかにするために行動薬理学検討を行い、インターロイキン-1βの抑制効果が、CRFおよびプロスタグランジンE2により仲介されていることを明らかにした。また、マウスに比べて多数の項目を観察することが容易なラットを用いた実験においても、プロスタグランジンEP3受容体による禁断症状抑制効果が観察されることをも明らかとした。平成8年度の研究において、ラット脳実質内投与による作用部位の詳細な検討を行う。ラットへの薬物脳室内投与および脳実質内投与を正確かつ効率よく行うため、本年度購入したマイクロインジェクションポンプは必須である。インターロイキン-1βのナロキソン誘発禁断症状抑制効果のメカニズムの解明に関して優先的に研究を行ったため、インターロイキン-1以外のサイトカインの麻薬依存性あるいは禁断症状発現調節への影響の検討に関しては、当初の予定より遅れている。しかしながら、インターロイキン-1βの禁断症状抑制効果がCRFおよびプロスタグランジン-E2により仲介されていることを明らかにしたことは、麻薬依存形成あるいは禁断症状発現に関与する神経回路を考察する上で有用な知見であると考えられる。インターロイキン1以外の種々のサイトカインの効果に関しては、平成8年度の研究の中で明らかにしていく。

モルヒネ慢性投与マウスにおいてインターロイキン-1β脳室内投与が、ナロキソン誘発禁断症状抑制効果を示すことを見いだし、その作用機序を明らかにするために行動薬理学的検討を行い、インターロイキン-1βの効果が、CRFおよびプロスタグランジンE2により仲介されていることを明らかにした。さらに、プロスタグランジンE2の効果は、プロスタグランジンE2受容体のEP3サブタイプにより仲介されていることを明らかにした。また、マウスに比べて多数の項目を観察することが容易なラットを用いた実験においても、プロスタグランジンEP3受容体アゴニストによる禁断症状抑制効果が観察されることを明らかにした。さらに、プロスタグランジンEP3受容体アゴニストの投与は、モルヒネ禁断時に起こる神経興奮を脳の広範な領域において抑制することを、c-fos mRNAの発現を指標とした分子生物学的解析により明らかにした。このプロスタグランジンEP3受容体アゴニストの作用機序を明らかにする目的で、身体的依存形成および禁断症状発現に重要であることが知られている脳領域である青斑核に着目して検討を行ったところ、EP3受容体アゴニストの投与は青斑核における、モルヒネ禁断時c-fos mRNA発現を有意に抑制した。また青斑核ノルアドレナリン神経細胞の半数以上において、モルヒネの受容体であるオピオイド受容体μタイプとEP3受容体の共発現が観察され、EP3受容体アゴニストは青斑核におけるμ受容体を介した細胞内情報伝達を修飾することにより禁断症状抑制作用を発揮する可能性が考えられた。以上の知見は、麻薬依存形成あるいは禁断症状発現に関与する神経回路を考察する上で有用な知見であると考えられる。
雌雄半数体融合胚生産方法を用いたマウス1細胞期の雌雄ゲノム解析

個体発生の起点となる1細胞期に起きる現象は他の細胞に類を見ない特異な現象であるため、不明な点も多い。1細胞期は雌雄ゲノムがそれぞれ前核として別々に存在しており異なる遺伝子発現をしていると考えられるが、1つの細胞内に存在するため、各前核の遺伝子発現を特異的に制御しその後の発生を調査する方法がこれまでなかった。そこで本研究では1細胞期の雌雄ゲノムを半数体の状態で別々に作製し、2細胞期に融合することで1つの2倍体胚とする雌雄半数体融合胚生産方法を検討し、1細胞期に別々の転写制御処理を可能とし、1細胞期における雌雄ゲノムの機能差を調査することを目的とする。
糖原病III型の遺伝子変異と機能に関する検討

糖原病III型はグリコーゲン脱分枝酵素(AGL)の遺伝的欠損症で、臓器に異常グリコーゲンが沈着し、多彩な臨床症状を呈する先天性代謝異常症である。私達は、7つのエスニックグループに属する糖原病III型患者10家系(中国1、日本1、スリランカ1、ドイツ3、カナダ2、トルコ1、エジプト1)11例の遺伝子解析を行ない、12個の遺伝子変異[ナンセンス変異5(R34X,W225X,R864X,Y1148X,W1327X)、スプライシング変異4(IVS7+5G>A,IVS14+1G>T,IVS21+1G>A,IVS32-12A>G)、塩基欠失2(750-753delAGAC,1019delA)、プロモーター領域の点変異1(-949C>T)]を同定した。このうちは、R34X,W225X,Yll48X,IVS7+5G>A,750-753delAGAC,1019delA,-949C>Tの7個は今までに報告のない新奇な変異であった。ナンセンス変異、スプライシング変異や塩基欠失の結果、C端が失われた短縮蛋白が予想され、いずれの患者のAGL活性も著減しているので、C端に存在するグリコーゲン結合部位がAGLの機能に重要な領域であることが支持された。それぞれのエスニックグループによって遺伝子変異の状況は異なっており、複数のエスニックグループに出現した変異も見つかった。4つのエスニックグループ(トルコ、エジプト、ドイツ、カナダ)については、最初のAGL遺伝子変異の報告になる。遺伝子変異と臨床症状の関係では、IVS32-12A>Gを持つ患者では筋症状が非常に軽かった。^<31>P-NMR spectroscopyで筋細胞内のpHを調べると対照に比べてアルカリ性に傾いていた。糖原病III型は、グリコーゲンの分解に重要な酵素であるグリコーゲン脱分枝酵素(glycogen debranching enzyme)の欠損により、肝臓や筋肉にグリコーゲンが蓄積する常染色体劣性遺伝病である。私どもはこの酵素をコードするAGL遺伝子につき日本人患者の解析を行ってきた。本年度は、日本人とは異なるエスニックグループに属する患者の遺伝子変異を検討した。患者の末梢血よりDNAを調製し、AGL遺伝子の35個のエクソン、エクソン-イントロン接合部およびプロモーターの塩基配列を特異的なプライマーを用いてPCR増幅し、直接塩基配列を決定した。同定した塩基置換は、制限酵素多型(RFLP)を利用して確認した。香港在住の中国人患者1からは2つの点変異を同定した。1つは、エクソン4の34番目のコドンにCからTへの点変異があり、アルギニンをコードするコドンCGAが終止コドンTGAに変わっていた(ナンセンス変異R34X)。もう一つは、イントロン32の-12番目の塩基がAからGへと置換しており、この変異により正常のスプライスアクセプター部位より12塩基5上流でスプライシングが起こっていた。このためAGLmRNAにはイントロン32の11塩基が余分に挿入され、フレームシフトが生じて早期に終止コドンが出現する(スプライシング変異IVS32-12A>G)。RFLPを用いて患者家系を調べて、患者1はR34XとIVS32-12A>Gの複合ヘテロ接合体であることを確認した。

ドイツ人患者2は、エクソン21の864番目のコドンに点変異(C→T)があり、このためアルギニン(CGA)が終止コドン(TGA)に変わっていた(ナンセンス変異W864X)。患者2はこの変異のホモ接合体であった。以上から、異なるエスニックグループのAGL遺伝子変異は多様であることが示唆された。糖原病III型は、グリコーゲンの分解に重要な酵素であるグリコーゲン脱分枝酵素(glycogen debranching enzyme)の欠損により、肝臓や筋肉にグリコーゲンが蓄積する常染色体劣性遺伝病である。私どもはこの酵素をコードするAGL遺伝子につき日本人患者の解析を行ってきた。本年度は、日本人とは異なるエスニックグループの患者の遺伝子変異とそのハプロタイプを検討した。トルコ人患者1、2は、15才と10才の兄弟で、両親はいとこである血族結婚家系の出身である。肝機能異常と酵素活性が欠損していたことから、糖原病III型と診断した。患者の末梢血よりDNAを調製し、AGL遺伝子の35個のエクソン、エクソン-イントロン接合部およびプロモーターの塩基配列を特異的なプライマーを用いてPCR増幅し、直接塩基配列を決定した。同定した塩基置換は、制限酵素多型(RFLP)を利用して確認した。患者AGL遺伝子には、イントロン7のスプライスドナー部位の+5番目の塩基に点変異(G→A)があった(スプライシング変異IVS7+5G>A)。患者1、2はこの新規な変異のホモ接合体であり、異常なスプライシングが起こることで、酵素活性が失われることが予想された。一方、前年度の研究により、中国人患者がナンセンス変異R34Xとスプライシング変異IVS32-12A>Gの複合ヘテロ接合体であることを同定したが、IVS32-12A>Gは1996年に私どもが報告した日本人患者で明らかにした変異と同一のものであった。そこで、この変異が日本人と中国人で独立して起こったものか、あるいは二つのエスニックグループが分かれる前から存在する古い変異であるかを調べるために、AGL遺伝子のハプロタイプを検索した。IVS32-12A>Gの存在するAGL遺伝子について、21ヵ所の一塩基多型(SNPs)を調べた結果、日本人と中国人ではハプロタイプが異なっていることが判明した。したがって、このスプライシング変異は独立して起こったものであると考えられた。糖原病III型(GSDIII)はグリコーゲン脱分枝酵素(AGL)の遺伝的欠損症で、臓器に異常グリコーゲンが沈着し、多彩な臨床症状を呈する先天性代謝異常症である。私達は、GSDIII型患者を解析し、さまざまなエスニックグループにおける遺伝子変異の分子遺伝学的な検索を行っている。今年度は、カナダ人患者1家系、エジプト人患者1家系、ドイツ人患者1家系の解析を行ない、4個の個の異なる遺伝子変異を同定した。1.カナダ人患者は、ナンセンス変異(w1327X)と一塩基欠失(1019delA)の複合ヘテロ接合体であることが判明した。ナンセンス変異はエクソン31に、一塩基欠失はエクン9に存在し、いずれもC端のグリゴーゲン結合ドメインを欠く短縮蛋白が生じることが予想された。2.エジプト人患者はL4塩基欠失(750-753delAGAC)のホモ接合体であった。塩基欠失はエクソン7に存在し、フレームシフトが起こる。ために早期に終止コドンが出現して、C端のグリコーゲン結合ドメインを欠く短縮蛋白を生じると推測された。
巻貝左右二型の共存動態と地理的変異の進化生物学的研究

東南アジアの樹上性マレイマイマイ属では、卵割の最初から左右逆に発生する鏡像型と実像型が同一の集団に共存する。内臓まで左右逆の二型が共存する現象は、カタツムリ以外の動物に類をみない。カタツムリでも99%以上の種・属は右巻か左巻のどちらか一方に固定している。樹上性有肺類のマレイマイマイ属は、その中で発生の鏡像型と実像型(左右二型)が同一種にみつかることが多いグループである。本研究の目的は、マレイマイマイ属で、発生の鏡像型と実像型(左右二型)が持続的に共存するメカニズム、および巻貝一般に特徴的な鏡像進化を抑制・促進する要因を検証し、左右性の生態機能を理解することにある。長期動態の追跡を行うために、毎年雨季に、方形区の二型頻度を継続調査することにより、頻度1:1からの有意なずれが周期的な振動によるか否かを検証した。その結果、左右二型の頻度は0.5からは大きくずれている集団が多いことを発見した。しかし、左右二型は存続しており、集団ごとに異なる平衡頻度にあることを示す証拠が得られつつある。発生の左右極性が核1遺伝子の母性効果により決まり、表現型が母子遺伝する結果、共存する左右二型は、形を決める量的遺伝子を含め、遺伝子プールを共有する。その特徴に着目し、成体の殻の形を左右二型の間で比較した。これまでに、同一集団にありながら、左右逆に発生することにより、左右二型の成体の殻が互いの鏡像対称にはないことが明らかになりつつある。右巻と左巻の間の交尾行動において相手の左右性を判別していない。さらに、特徴的な交尾行動により物理的に左巻と右巻の間の交尾が容易になることを示唆する結果が得られた。同一集団の右巻と左巻は、たとえ交尾できなくても、遅滞遺伝ゆえにゲノムを共有し、同所的には種分化しない。むしろ、多数派と交尾できない少数派が淘汰され、集団は単一の巻型に固定する。この原理に反する二型現象は、古典的なパラドックスとして知られる。交尾様式から不可能とされてきた異型交尾(右巻×左巻)を本属が容易に行うことを発見した。分子系統解析により、マレイマイマイ亜属において、左右二型の共存は最も祖先的な形質状態であることを明らかにした。二型種の全集団で二型が共存し、単型の集団は見つからず、長期動態追跡を行うことで初めて、集団ごとに異なる平衡頻度で二型が維持されていることを示す想定外の証拠を得つつある。樹上性有肺類のマレイマイマイ属で、発生の鏡像型と実像型(左右二型)が持続的に共存するメカニズム、および巻貝一般に特徴的な鏡像進化を抑制・促進する要因を検証し、左右性の生態機能を理解するために、長期動態の追跡を継続し、平衡頻度をまたいでの周期的な振動を二型の頻度が示すのか否か、さらにその周期には集団間で差異があるか、地理的に連続的な変化を示すか、を統計手法を用いて量的に検証する必要がある。共存する左右二型は、形を決める量的遺伝子を含め、遺伝子プールを共有するにもかかわらず、左右逆に発生することにより、左右二型の成体の殻が互いの鏡像対称にはないだけではなく、左右二型の形状が互いに異なるその異なり方を量的に検証し、集団ごとにその異なり方が異なるか否かを検証する統計手法を開発する。右巻と左巻の間の交尾行動において特徴的な交尾行動により物理的に左巻と右巻の間の交尾が容易になることを確証する行動実験を可能にする。

同一集団の右巻と左巻は、たとえ交尾できなくても、遅滞遺伝ゆえにゲノムを共有し、同所的には種分化しない。むしろ、多数派と交尾できない少数派が淘汰され、集団は単一の巻型に固定する。この原理に反する二型現象は、古典的なパラドックスとして知られる。交尾様式から不可能とされてきた異型交尾(右巻×左巻)を本属が容易に行うことを発見した。分子系統解析により、マレイマイマイ亜属において、左右二型の共存は最も祖先的な形質状態であることを明らかにした。二型種の全集団で二型が共存し、単型の集団は見つからず、長期動態追跡を行うことで初めて、集団ごとに異なる平衡頻度で二型が維持されていることを示す想定外の証拠を得つつある。樹上性有肺類のマレイマイマイ属で、発生の鏡像型と実像型(左右二型)が持続的に共存するメカニズム、および巻貝一般に特徴的な鏡像進化を抑制・促進する要因を検証し、左右性の生態機能を理解するために、長期動態の追跡を継続し、平衡頻度をまたいでの周期的な振動を二型の頻度が示すのか否か、さらにその周期には集団間で差異があるか、地理的に連続的な変化を示すか、を統計手法を用いて量的に検証する必要がある。共存する左右二型は、形を決める量的遺伝子を含め、遺伝子プールを共有するにもかかわらず、左右逆に発生することにより、左右二型の成体の殻が互いの鏡像対称にはないだけではなく、左右二型の形状が互いに異なるその異なり方を量的に検証し、集団ごとにその異なり方が異なるか否かを検証する統計手法を開発する。右巻と左巻の間の交尾行動において特徴的な交尾行動により物理的に左巻と右巻の間の交尾が容易になることを確証する行動実験を可能にする。
錯体水素化物固体電解質と硫黄/炭素電極材料間における界面挙動の解明と制御

錯体水素化物固体電解質は高いイオン伝導性や高い耐還元性を有しており、高エネルギー密度化が実現可能なリチウム硫黄電池の電解質として期待されている。本研究では、錯体水素化物固体電解質と電極材料間において生成される界面に着目し、界面挙動が電池特性に与える影響を明らかにすることで、サイクル寿命向上や充放電速度向上への新たな指針を得ることを目的としている。
磁気誘導加熱によるナノ固相界面の温度制御に基づいた遺伝子増幅技術の開発

本研究では、磁気誘導加熱によるナノ固相界面の温度制御に基づいた遺伝子増幅技術の開発を目的とした。同技術開発の基盤となる磁気誘導加熱に基づいた磁気微粒子からの核酸解離反応の制御や、アミノ基修飾磁気微粒子の局所加熱を利用した細胞膜の破損に伴う微生物の不活化を達成した。同技術の実現によって、デバイスの反応槽などの微小空間内での核酸増幅など、関連分析分野における新しいアプリケーション開発が期待できる。磁気誘導加熱の可能な磁気微粒子表面を反応場として利用する遺伝子増幅技術の開発に向け、本年度は、同技術開発の基盤となる磁気誘導加熱に基づいた核酸の磁気微粒子からの解離反応の制御について検討を行った。アミノ基を修飾した磁気微粒子に、ビオチンを反応後、さらにアビジンを反応させ、アビジン修飾粒子を得た。ビオチン修飾プライマーと蛍光標識プライマーを用いた逆転写PCRによって増幅したPCR産物をアビジン修飾粒子に固定化した。次に加熱によって粒子上のPCR産物を一本鎖化し、これに相補鎖的な蛍光標識プローブをハイブリダイゼーションさせた。約5000Wの出力で交番磁場を印加し、粒子上から解離した蛍光標識プローブに由来する蛍光強度を測定した。粒子上に固定化されたPCR産物の分子数、一本鎖化したターゲットにハイブリダイゼーションしたプローブの分子数、局所加熱によって粒子上から解離したプローブの分子数を評価することで、本遺伝子検出系の反応条件の検討を行った。ビオチン標識PCR産物のアビジン修飾磁気微粒子への固定化反応溶液を検討することで、一粒子あたりの固定化量の増加が確認された。この増加に伴い、一本鎖化したPCR産物にハイブリダイゼーションした相補的な蛍光標識プローブの分子数、および交番磁場印加に伴って解離したプローブの分子数の増加が確認された。また、鎖長が短いほど、解離率が高いことがわかった。このことから鎖長を短くすることで、解離反応を迅速化できることが考えられた。磁気誘導加熱の可能な磁気微粒子表面を反応場として利用する遺伝子増幅技術の開発に向け、本年度は、同技術開発の基盤となる磁気誘導加熱に基づくアミノ基修飾磁気微粒子の局所加熱を用いた微生物不活化法の開発を行った。昨年度までに、アミノ基を修飾した磁気微粒子を作製し、静電的相互作用に基づいた核酸回収技術を開発してきた。具体的には、アミノ基を修飾した磁気微粒子に、ビオチンを反応後、さらにアビジンを反応させ、アビジン修飾粒子を作製し、得られたアビジン修飾粒子を利用して目的遺伝子のPCR増幅が可能であることが示されている。一方で、このようなアミノ基修飾磁気微粒子は、負電荷を帯びた細胞膜をもつ微生物と静電的に相互作用するため、微生物の吸着担体としての利用が示唆されている。そこで本年度は、アミノ基修飾磁気微粒子を微生物の吸着担体として利用し、大腸菌を微生物のモデルとした交番磁場印加による局所加熱を用いた微生物の不活化法の開発を行った。その結果、アミノ基修飾磁気微粒子と未修飾磁気微粒子を添加した場合での大腸菌の生存率の差が見られ、アミノ基修飾磁気微粒子の発熱の影響によるものと考えられた。そのようにアミノ基修飾磁気微粒子の局所加熱を利用することで大腸菌の不活化が可能であることが示され、アミノ基修飾磁気微粒子の局所加熱により、大腸菌細胞膜が損傷を受けることが考えられた。従って本手法は、核酸抽出、遺伝子増幅技術にも応用可能であることが示唆された。