hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
島弧安山岩質火山のマグマ溜り進化の高精度解析-蔵王山過去2千年間の例-

1)噴火史の精密化および系統的試料採取、(1-2)古地磁気年代測定、【2】高精度全岩および鉱物化学組成分析、岩石組織解析、【3】マグマ溜り進化の高精度解析を進め、最終的には、島弧安山岩質活火山のマグマ溜り進化モデルの構築・噴火予測を行うものである。以下に24年度の成果を記す。【1】(1-1):13世紀以前・以降の噴出物について補足調査・補足採取を行い、噴火史を完成させた。(1-2):13世紀以前・以降の噴火噴出物の古地磁気の方位と磁力の測定の再検討を行った。その結果を、日本で得られている過去2千年間の地磁気の方位と磁力の変遷と比較した。【2】(2-1):溜り内のマグマの種類・配置・温度-圧力条件・マグマの混合-上昇過程を明らかにするために、噴出物の鏡下の観察・全岩化学組成・鉱物化学組成の系統的な分析を行った。13世紀以前の噴出物については代表的な資料について行った。また、13世紀以降の噴出物について補足分析を行った。(2-2):13世紀以降・以降の噴出物の同位体比分析結果をこれまでの調査によって得られた結果と比較検討した。【3】:(A)浅部マグマ溜りの温度-圧力条件・固化度および組成の時間変化、(B)深部マグマの混合比や浅部マグマ溜り内での混合プロセス、(C)深部マグマの性質の変化を、蔵王山の13世紀以降の6回の噴火について得られたデータを基に考察を進めた。得られた結果を基に蔵王火山の特に13世紀以降の噴火について、マグマ溜り進化モデルの構築をおこなった。それを基に噴火予測を試みた。本研究は、蔵王火山について、【1】古地磁気年代測定を含む噴火史の精密化および系統的試料採取、【2】高精度全岩および鉱物化学組成分析、岩石組織解析、【3】マグマ溜り進化の高精度解析を進め、最終的には、島弧安山岩質活火山のマグマ溜り進化モデルの構築・噴火予測を行うものである。これまでに、13世紀以降の噴火について【1】【3】をほぼ完了し、13世紀以降についても研究を進展させている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、13世紀以降の噴火について【1】【3】をほぼ完了し、13世紀以降についても研究が進んでいる。今後も当初の計画に従って研究を進める予定である。
フォトニック結晶スーパープリズムフィルタの高性能化と多機能化

フォトニック結晶(PC)とは光の波長程度の周期をもつ多次元構造であり,その分散特性は特異な光伝搬をもたらす.なかでも負屈折現象は,新たな光学系をもたらすと期待されてきた.これには入射角と波長のわずかな変化でPC中の偏向角が大きく変化するスーパープリズムや,また平坦な入射端で負屈折を起こし,集光を示すスーパーレンズがあげられ,様々な応用が期待されている.本研究ではこれらの狭帯域型波長フィルタへの応用を目指している.本年度はスーパープリズムとスーパーレンズを組み合わせた波長フィルタをLSIで一般的に用いられるSOI基板上に製作し,特性を評価した.まず,スーパープリズムの角度分散を調べるために,SOI基板上に正方格子配列の2次元PCを製作した.格子定数αは0.47μm,空気孔の直径2rは0.29μmである.電子ビーム描画とSF_6ガスを用いた誘導結合プラズマエッチングをもちいて,空気孔を形成した,この素子に対して測定を行った結果,70nmの波長変化に対して45°-63°の偏向角変化を確認した.基板から光が漏れる条件を利用することで,負屈折の直接観測にも成功した.スーパープリズムとスーパーレンズを組み合わせた小型波長フィルタを製作した.この素子は波長1.55μmにおいて,0.9mm^2の素子サイズで分解能0.4nmが35nmの帯域で得られる.前述のスーパープリズムと,2r=0.31μm,α=0.51μmのスーパーレンズを同一基板上に一括に製作した.レンズ出射端には幅2μmの出力導波路を直接接続した.波長可変レーザからの光を結合させたところ,出力導波路から出力光を観測し,分波動作を確認した.そのときの波長間隔は11nmであり,素子サイズは80×100μm^2であった.以上によりPCの負屈折現象を実証するとともに,素子応用を示した.これらの結果は,屈折光学系とは異なる新たな光学系への展開を期待させる.そして提案した超小型分光器は,波長分割多重通信用の光集積回路実現の重要なコンポーネントになると考えられる.フォトニック結晶は光の波長程度の多次元周期構造であり,特異な分散特性を示す.なかでもスーパープリズムは入射角と波長のわずかな変化で結晶中のSベクトルが大きな光偏向を起こすSプリズムと,結晶出射端での屈折を利用するkプリズムが存在し,回折型波長フィルタとして期待されている.本年度はそれぞれのスーパープリズムに対してフィルタ構成を微小化する集光レンズの集積を検討した.SプリズムはSベクトルの偏向であるため,kベクトルの屈折を利用する通常のレンズでは波長を分解できない.kプリズムはkベクトルの偏向であるためにレンズで集光可能であり,FDTD解析によって波長分波動作を確認した.また,出射端で高次の回折波を利用することで角度分散が4倍以上大きくなることを発見した.一方,Sプリズムの集光レンズについてもフォトニック結晶の分散特性の1つであるスーパーレンズ効果を利用したフィルタシステムを提案した.スーパーレンズ効果は結晶中でSベクトルが集光される効果であり,Sベクトルのレンズである.この効果は曲面による屈折を利用する通常のレンズと異なり,入射端面は平面で構成され,入射位置に対して集光条件が無依存である特徴をもつ.そのためSプリズムにおいても集光レンズの集積が可能になり,数100μm角でのフィルタ構成が可能であることがわかった.フォトニック結晶のスラブ型デバイスは,反射損失が非常に大きく,この抑制構造が必要となる.これまでに三角突起を入射光に対して斜めに配置することで,反射損失を0.3dBまで低減できることを示している.本年度は様々な入射光の角度成分に対する最適化,入射角度に対する最適化を行い,全ての条件に対して反射損失0.6dB以下を得た.これらの成果を学会等で発表した.我々はフォトニック結晶のスーパープリズム効果を波長フィルタとして利用するために,分散面による分解能解析と,FDTD法による光伝搬解析を用いて議論してきた.昨年度,スーパープリズム効果にスーパーレンズ効果を組み合わせることで,D-WDMに必要な波長分解能0.4nmの波長フィルタが,1mm^2のデバイスサイズで実現できることを示した.そこで本年度はそれぞれの効果に最適なフォトニック結晶を厚さ0.26μmのSi層をもったSOI基板上に製作し,特性評価を行った.用いたフォトニック結晶はスーパープリズム用には格子定数0.43μm,円孔直径0.26μm,スーパーレンズ用には格子定数0.45μm,円孔直径0.28μmの45°回転させた正方格子配列2次元フォトニック結晶スラブである.製作には電子ビーム描画装置を用いてパターニングし,SF_6-ICPドライエッチングを用いてSi層にパターンを転写した.その後,HFのウェットエッチングを用いてフォトニック結晶をエアブリッジ化した.スーパープリズム,スーパーレンズ共に分散面から予測される光線追跡に対応する結果が得られた.特にスーパーレンズ効果はこれまでにミリ波帯での実験例は多くあったが,光の波長帯実験例はほとんどなく,光の波長帯で負の屈折による明確な集光特性を初めて示した.波長1.33□mの集光スポット幅は1.8μmであり,NAの最大値は0.96という非常に高い値を示した.ポインティングベクトルの収差によって,集光スポット幅は制限されているが,今後フォトニック結晶の構造を最適化することで小さくすることが可能である.これらの結果を応用物理学会で発表した.

また今春にアメリカで行われるCLEO/QELSでも発表予定である.フォトニック結晶(PC)とは光の波長程度の周期をもつ多次元構造であり,その分散特性は特異な光伝搬をもたらす.なかでも負屈折現象は,新たな光学系をもたらすと期待されてきた.これには入射角と波長のわずかな変化でPC中の偏向角が大きく変化するスーパープリズムや,また平坦な入射端で負屈折を起こし,集光を示すスーパーレンズがあげられ,様々な応用が期待されている.本研究ではこれらの狭帯域型波長フィルタへの応用を目指している.本年度はスーパープリズムとスーパーレンズを組み合わせた波長フィルタをLSIで一般的に用いられるSOI基板上に製作し,特性を評価した.まず,スーパープリズムの角度分散を調べるために,SOI基板上に正方格子配列の2次元PCを製作した.格子定数αは0.47μm,空気孔の直径2rは0.29μmである.電子ビーム描画とSF_6ガスを用いた誘導結合プラズマエッチングをもちいて,空気孔を形成した,この素子に対して測定を行った結果,70nmの波長変化に対して45°-63°の偏向角変化を確認した.基板から光が漏れる条件を利用することで,負屈折の直接観測にも成功した.スーパープリズムとスーパーレンズを組み合わせた小型波長フィルタを製作した.この素子は波長1.55μmにおいて,0.9mm^2の素子サイズで分解能0.4nmが35nmの帯域で得られる.前述のスーパープリズムと,2r=0.31μm,α=0.51μmのスーパーレンズを同一基板上に一括に製作した.レンズ出射端には幅2μmの出力導波路を直接接続した.波長可変レーザからの光を結合させたところ,出力導波路から出力光を観測し,分波動作を確認した.そのときの波長間隔は11nmであり,素子サイズは80×100μm^2であった.以上によりPCの負屈折現象を実証するとともに,素子応用を示した.これらの結果は,屈折光学系とは異なる新たな光学系への展開を期待させる.そして提案した超小型分光器は,波長分割多重通信用の光集積回路実現の重要なコンポーネントになると考えられる.
ス-パ-オキシドデイスムタ-ゼ活性を強化した作物の耐ストレス試験

研究目的:各種ストレスに対する耐性に関与する酵素として知られるス-パ-オキシドディスムタ-ゼ(SOD)の遺伝子構造の解析とその発現機講を明らかにすること。更に、重要作物にプロトプラストを通じて外来SOD遺伝子を導入しSOD活性を強化した作物を作出し実用品種へ移すことを目的としている。研究方法:(1)イネ浮遊培養細胞よりプロトプラストを調製する。(2)プロトプラスト由来カルスのより効率的調整法を確立する。(3)プロトプラスト培養を通じて、バラコ-ト耐性カルスを得、ひき続き植物体の再生を試みる。(4)ホウレン草SODのcDNA・核遺伝子構造の解析。(5)イネSODのcDNA・核遺伝子の同定と構造解析。(6)外来SOD遺伝子の植物細胞への導入と直接的育種法の確立の試み。研究成果:(1)イネ(日本晴)カルスを浮遊培養し、その培養細胞から定常的に生育能力の強いプラストを得る方法を確立した。(2)プロトプラストを寒天包埋した状態で培養しカルス塊をパラコ-ト存在下に培養し耐性カルスを選抜する過程は継続中である。(4)ホウレン草葉について作製したcDNAライブラリ-より、トウモロコシ細胞質型Cu/Zn SOD cDNAに基づき、作成した合成プロ-グを用い、ホウレン草Cu/Zn SODの細胞質型、プラスチド型の全長cDNAをそれぞれ得、全塩基配列を決定した。(5)ホウレン草細胞質Cu/Zn SODのcDNAをプロ-グとして用い、イネCu/Zn型ホうレン草プラスチド型Cu/Zn SODのトランジトペプチドはグルタミン合成酵素のプラスチド型トランジトペプチドと同様、内部に水酸基性アミノ酸を多く含むという共通構造を呈した。各種プロモ-タ-とSOD遺伝子を組み合わせた構造がプロトプラストへ導入されつつある。本研究は組織培養を通じる細胞選抜および遺伝子の細胞への直接導入を経て重要作物にスパーオキシドディスムターゼ活性を強化し、各種ストレスに抵抗性を示す作物を得ることを目的としている。上記目的達成のための1階段として、本年はホウレン草芽生えに対するcDNAライブラリーを作製し、その中より植物細胞質Cu、Znースーパーオキシドディスムターゼ(SOD)2種、クロロプラストSOD1種を同定しその構造解析を進めた。また、これらcDNAのうち細胞質SoDの1つをプローブとしてイネ核遺伝子ライブラリーよりイネSOD遺伝子の1つを単離した。現在この遺伝子解析を進めている。一方、細胞の形質転換法の1つとしてイネ培養細胞への電気パルスを用いるDNAの直接導入を試みた。その結果、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターの下流にβーグルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を結合させた構造のDNA配列がイネ培養細胞へ導入され発現することが判った。この方法を用い、上述のSOD遺伝子を細胞へ直接導入し各種ストレスに抵抗性を示す新品種を作製する手掛りを得た。なお、タバコ培養細胞について得たパラコート耐性カルスから再分化した植物体は、パラコートのみならず、公害ガスであるSO_2についても耐性を示すことが明らかとなった。ス-パ-オキシドディスムタ-ゼは生体中に発生する活性酸素の一種であるス-パ-オキシドアニオンラジカルを酸素分子と過酸化水素に変換することで酸素毒を緩和する。この機構でこの酵素は生体を酸素毒から防護している。本研究はこのス-パ-オキシドディスムタ-ゼ遺伝子を人為的に強化することで各種ストレスに耐性を示す作物を育種するための基礎知見を得ようとするものである。本年度はス-パ-オキシドディスムタ-ゼ遺伝子を単離する目的でcDNAの単離同定を試みた結果、ホウレン草芽生えcDNAライブラリ-より細胞質に存在するSOD1タイプと葉緑体に組み込まれるSOD2タイプの2種類のcDNA配列を得た。両タイプのcDNA構造を解析した結果、両者とも全長鎖ではなかったがSOD2タイプのlambdaSOD7は1,100nt、SOD1タイプのlambdaSOD4は1,400ntのサイズを示した。lambdaSOD4はクロロプラスト型SOD前駆体をコ-ドしていると考えられトランジットペプチド部分が含まれることから、そのアミノ酸配列をコ-ドする塩基配列を余分に含むため、細胞質型のSOD2タイプより長いcDNA構造を示すものと思われる。なお、両cDNAをプロ-ブとして用い、種子発芽期に光処理を行なったホウレンソウ芽生えについて、ノ-ザンブロット法により4時間おきにmRNAの登現量を調べたところ、両タイプとも12時間目に最も高い登現量を示し、光により転写レベルで調節を受けていることが明らかになった。この応答機構はSOD活性を強化した作物における各種ストレスに対するSOD活性の応答を分子レベルで議論するための基準機構として利用可能なことを示した。

(5)イネSODのcDNA・核遺伝子の同定と構造解析。(6)外来SOD遺伝子の植物細胞への導入と直接的育種法の確立の試み。研究成果:(1)イネ(日本晴)カルスを浮遊培養し、その培養細胞から定常的に生育能力の強いプラストを得る方法を確立した。(2)プロトプラストを寒天包埋した状態で培養しカルス塊をパラコ-ト存在下に培養し耐性カルスを選抜する過程は継続中である。(4)ホウレン草葉について作製したcDNAライブラリ-より、トウモロコシ細胞質型Cu/Zn SOD cDNAに基づき、作成した合成プロ-グを用い、ホウレン草Cu/Zn SODの細胞質型、プラスチド型の全長cDNAをそれぞれ得、全塩基配列を決定した。(5)ホウレン草細胞質Cu/Zn SODのcDNAをプロ-グとして用い、イネCu/Zn型ホうレン草プラスチド型Cu/Zn SODのトランジトペプチドはグルタミン合成酵素のプラスチド型トランジトペプチドと同様、内部に水酸基性アミノ酸を多く含むという共通構造を呈した。各種プロモ-タ-とSOD遺伝子を組み合わせた構造がプロトプラストへ導入されつつある。
ヒト骨格筋におけるストレス蛋白質の発現とその応用に関する研究

運動や温熱に対するヒト骨格筋でのストレス蛋白質の発現については不明な点が多い。本研究では,ヒト骨格筋におけるストレス蛋白質の安全で効率的な誘導方法を検討し,その成果に基づいて運動・トレーニングの現場での応用可能性について検討を加えた。得られた主な成果は以下のようにまとめられる。1.パンチ式の筋生検法を改良し,低侵襲で日常生活やレーニングに特別な支障を与えないヒト骨格筋のストレス蛋白質に関する研究手法を確立した。この手法の確立によって,ヒトでの筋生検を用いた研究の適用範囲を飛躍的に拡大することに成功した。2.ストレス蛋白質の安静時発現には大きな個人差があるが,ヒト骨格筋のストレス蛋白質発現量は,%タイプと正の相関を示し,持久的競技者に強く発現する傾向を明らかにした。また,廃用性筋萎縮を示す麻痺患側の骨格筋では,その発現量は低下することを明らかにした。3.局所的なマイクロ波温熱負荷によってヒト骨格筋のストレス蛋白質発現量を増大できることをはじめて確認した。また,より効果的で安全なストレス蛋白質の誘導を可能にするために,新たに特殊なマイクロ波温熱負荷装置の開発に取り組んだ。その結果,外側広筋に対する30分間の温熱負荷で,皮膚温を40°Cに保ちつつ筋温のみ45°Cまで安全に上昇させることに成功した。4.プレコンディショニングとしての温熱負荷は,遅発性筋痛発生後の筋痛からの回復促進には効果をもたらさないが,伸張性運動後に生ずる筋痛の発生と筋の機能的な低下を軽減する効果が観察された。今後はさらに,温熱負荷によるストレス蛋白質の消長と,それによって期待されるアスリートなどの競技パフオーマンスの向上に及ぼす効果との関係を明らかにしていく必要性があるものと思われる。ヒトを対象とした筋生検は医学的には必ずしもその難易度が高いわけではないが,被験者の侵襲度を軽減する目的で微量サンプルに対応した分析方法や筋生検方法の改善などの基礎的手法を確立することは,今後の研究の展開上重要な問題である。そこで,本年度は,年齢,性,トレーニング状態など様々な対象にあわせて,筋生検が与えるダメージの大きさについて検討を行い,同時にヒト骨格筋における安静時HSP発現量を横断的に検討した。筋生検は,全15名に対して行った。その内訳は,男性12名,女性3名であった。また,年齢は20歳代10名,30歳代2名,40歳代2名,50歳代1名であった。また,うち5名は左右脚で筋生検を行った。いずれの被験者も,パンチ式のニードルでの筋生検を複数回行った。得られたサンプルは,凍結保存後,ウェスタンブロッティングによってHSP70およびSDS電気泳動によるミオシン重鎖組成が定量された。その結果以下の点が明らかとなった。1.一回当たりのサンプル回収量は,最低5mg,最大12mgであり,1回のサンプリングでもHSP70分析に対して十分な量が確保できる。2.筋生検後の痛みには個人差があるが,連続2-3回の生検では,痛みはほぼ1-2日以内に消失し,日常生活に支障を与えない。また,ふだんトレーニングを行っているものでは,直後の筋力トレーニングや翌日の通常の持久的トレーニングにおいても特別な支障を与えない。3.ストレス蛋白質の安静時発現には,大きな個人差があるが,その一部は筋線維の組成によって説明できるかもしれない。4.サンプル数が少ないが,顕著な性差,年齢差は認められない。また,本生検方法によるHSP70発現量に左右差は認められない。

HSP(ストレス蛋白質Heat Shock Protein)の持つシャペロン機能および防御・修復機能が,トレーニングによる運動のパフォーマンスの向上や,また身体運動が健康に対してもたらす様々な効果を説明するための新たな基礎概念になりうることが示唆されている。しかしながら,運動時に最も激しい内部環境の変化に曝される筋組織,特にヒト骨格筋におけるHSPに関する研究はあまり行われてはおらず不明な点が多い。本年度は,運動トレーニングに対するヒト骨格筋HSP発現応答を横断的に評価するため,持久的および瞬発的なスポーツ競技特性を反映するミオシン重鎖構成比およびアクチニン3(ACTN3)遺伝子の発現タイプと,安静時HSP70発現量との関わりについて検討を加えた。昨年度と同様に,筋生検の方法はパンチ式のニードル法を,HSP分析方法はウェスタンブロッティング法を用いて行った。また,スプリントトレーニングの効果を検証するために,予備実験的に一部動物を用いたトレーニング実験も行った。その結果,安静時におけるヒト骨格筋のHSP発現量は,%タイプ(I+IIa)と正の相関(r=0.86, P<0.05)を示し,さらに,ACTN3遺伝子発現から見たタイプ分類でも,持久的タイプ(XX)の競技者に強く発現する傾向が見られた。これらの結果より,持久的な競技者における骨格筋には,HSP72が強く発現している可能性が示唆された。また,動物実験による結果からは,体温の上昇を伴わない高強度スプリント・インターバルトレーニング(1分間x10回/日)によっても,骨格筋にHSP72が誘導可能なことが明らかとなった。今後は,ヒトを対象としたトレーニングに対する応答性を縦断的に検証する必要性があると思われる。HSP(Heat Shock Protein)の持つシャペロン機能および防御・修復機能が,トレーニングによる運動のパフォーマンスの向上や,また身体運動が健康に対してもたらす様々な効果を説明するための新たな基礎概念になりうることが示唆されている。本年度は,局所的な温熱負荷によって,研究(1):ヒト骨格筋のHSPを安全かつ有効に誘導するための方法,研究(2):遅発性筋痛に対する影響,について検討を加えた研究(1)では,新たに開発中のマイクロ波温熱付加装置(ALBAハイパーサーミア・システム)を用いて,目標皮膚温40°C,パワー出力40Wで,30分間の温熱を外側広筋に負荷し,皮膚温および筋温(深さ25mm)を連続的に測定した。筋生検はパンチ式のニードル法を,HSP分析はウェスタンブロッティング法を用いて行った。その結果,ALBAハイパーサーミア・システムを用いた温熱負荷は,筋温だけを45°C程度まで上昇させ,HSP72発現が従来型のマイクロウェーブ温熱負荷装置よりも大きなことが明らかとなった。なお,特に問題となるような副作用は観察されなかった。研究(2)では,プレコンディショニングとして従来型のマイクロウェーブ温熱負荷装置を用いて20分間の温熱を上腕部に負荷し,伸張性筋収縮によって発生する遅発性筋痛の軽減に関する評価を行った。その結果,遅発性筋痛発生後の筋痛からの回復促進にはあまり大きな効果は期待できないが,伸張性運動後に生ずる筋痛の大きさ(ピーク値)およびそれに伴う筋の機能的な低下を軽減する効果が観察された。
地方都市における交通網の開発、整備、衰退とまちづくり3法の影響の空間統計学的分析

日本全国を対象にして、高速道路のインターチェンジの新設の影響を、Difference in Differencesの手法を用いて、公示地価にみることを行った。その結果、商業地域や工業地域については、新しく開通したインターチェンジから半径10km以内の地価の下落率が、それより外の地域の下落率と比べて、小さいことがわかった。高速道路のインターチェンジの新設は流通網に影響を与えるが、その影響が非常にあると考えられる商業地域や工業地域において、そのことが顕著に表れていた。しかし、一方で住宅地においてはそれらの影響がほとんどないことがわかった。本研究の特徴は、都市属性空間に変化をもたらすような交通インフラの状態(開発、整備、衰退)が、土地利用の変化や地域住民の移動にどのような影響を与えているのかを、地方都市を対象に町丁目といった細かいレベルのデータを用いて空間的にみることにあった。そこで本年度は、交通インフラに焦点をあて、その中でデータが比較的整備されている高速道路の時系列データを用いて分析を行った。このデータは、国土交通省が数値情報データとして整備しており、GISですぐに使用可能な状況でまとめられている。その中の高速道路時系列データとは、全国の高速道路網の路線及び接続部の開業情報として路線名、地点名、供用開始年、供用更新年等などの変遷情報を路線形状(線)、接続部位置(点)ごとに時系列的に整理したものである。このデータを用いて、本年度はDifference in Differencesの手法を用いて、高速道路のインターチェンジの新設の影響を、公示地価にみることを行った。本年度はアメリカワシントン州シアトル市の郊外の地方都市に1年間在住した。そこを拠点として、いくつかの地方都市をまわった。アメリカの地方都市は、高速道路沿いに発達している。高速道路の出入り口を出るとすぐに、宿泊施設、スーパーマーケット、ショッピングモール、ガソリンスタンドが集積しており、その周辺に住宅地が広がっている。都市間の距離は非常に長いが都市はコンパクトにまとまっていると言える。この集積に、産業の集積が加わっている都市は、近年人口が急増しているようであった。特にIT産業の集積は、世界各国から、労働者を集め、居住地が増え、またそれらの平均より高いエンジニアたちの生活を支えるために、低所得の人々が移住し、さらに人口が急増するという現象が、いくつかの都市でみられた。結局、その都市は税収も多いため、低所得者への住居サービスやさまざまな公共サービスが充実していく。日本では、それほど高速道路が発達していないため、アメリカと同様の地方都市の発達は見られないが、日本の高速道路のインターチェンジの開発とその周辺の地価の上昇をみた。その結果、商業地においては、新しく建設されるインターチェンジの影響が、地価を上昇させていることがわかった。日本においても、高速道路の出入り口の立地場所の影響が、周辺に及ぶことが示された。コンパクトシティーが叫ばれている今、都市内、都市間交通網の整備が非常に重要であり、そのことが人口移動の引き金になる可能性も十分に考えられる。次年度は、まちづくり3法のインパクトについて、具体的に定量観測していく予定である。本研究の特徴は、都市空間に変化をもたらすような属性が、土地利用の変化や地域住民の移動にどのような影響を与えているのかを空間的に把握することであった。昨年度の研究成果では、交通インフラに焦点を当て、高速道路の時系列データを用いた分析を行った。その際の分析手法としては、Difference in Differencesの手法を用いて行い、高速道路のインターチェンジ新設の影響を、土地の価格にみた。今年度は、交通インフラに限らず、さまざまな都市に関するデータについての変化をみるために、総務省統計局が管理している、「統計でみる都道府県・市区町村のすがた(社会・人口統計体系)以下SSDS」を用いた。市町村の基本的な諸データが時系列的にどのような変化をしているのかを、このデータを時系列的に分析することでみることが可能となる。本データには、人口・世帯、自然環境、経済基盤、行政基盤、教育、労働、居住、健康・医療、福祉・社会保障など国民生活全般の実態を示すデータが、毎年収集、整備されている。今回SSDSから抽出したデータは、住居・土地利用関係では、空き家数、一戸建て住宅数、昭和55年以前(S26-55)に建築された住宅数、一住宅当たりの延べ面積、都市公園面積/総世帯数などのデータである。人口関係では、人口集中地区人口、人口集中地区面積、転入者数、転出者数である。さらに経済基盤としては、第1次産業従業者数、第2次産業従業者数、第3次産業従業者数などのデータを整備し、その時系列的な変化を確認した。また、今年度は関連研究として、活断層帯への近接性の情報が、人々の移動にどのような影響を与えているのかの研究についての共同研究の論文を、ジャーナルへ投稿した。

しかし、一方で住宅地においてはそれらの影響がほとんどないことがわかった。まちづくり3法に関するデータの収集が遅れているため、具体的にまちづくり3法を取り入れた研究について十分に行うことができていない。そのために、まちづくり3法に関連した研究が遅れている。都市・地域経済学今年度は、まちづくり3法に関連するデータの整備を行い、その効果を定量的に分析していきたい。そして、研究のまとめを行う。必要なデータベースの購入と整備は進んでいるが、その後の分析の着手が遅れている。特にまちづくり3法の具体的な影響についての調査が遅れている。1年間の留学のため海外在住であり、当初予定をしていた、日本国関係のデータを購入することができなかった。したがって、まちづくり3法に関する研究が今年度行えなかったため、それにかかる調査やデータ、分析に必要となったであろう消耗品等に対する未使用額が発生した。平成26年度では、まちづくり3法改正の影響を定量化することにも目的があるため、政策評価でよく用いられる手法である、DID(Difference in Differences)分析やQuantile分析、Propensity Score matching methodsなどを行う。特に今後は、まちづくり3法に焦点をあて、その影響についての空間分析を焦点にして分析をすすめていきたい。海外在住のために遅れていた、まちづくり3法に関するデータ収集、ならびに分析を行う予定であり、そのための費用として、今年度未使用額を次年度の購入にあてる予定である。データベース作成に予定以上の時間がかかり、購入予定であったデータベースの予算が未使用となったため。データベースの整備が完成したのち、予定通りのデータベースの購入を検討する。ただし、その他のプロジェクトでのデータが一部使える可能性が出てきたため、その額は変動する可能性がある。
注意欠陥/多動性障害児における二重課題を用いた注意機能の検討

本研究では、ADHDの基本特性である注意および抑制機能について明らかにすることが目的であった。研究(1)では抑制に焦点を当てたパソコン課題を用いて、ADHD児と広汎性発達障害児の遂行成績を比較した。その結果、ボタン押し反応を止めるよう停止信号が出現した場合にADHD児の方が反応を止められないことが示された。研究(2)では同様の抑制課題を用い、エラーが次の試行に及ぼす影響について成人を対象に検討した。注意欠陥/多動性障害(ADHD)は注意を向け続けられない、落ち着きがない、衝動的に行動してしまうといった特性を有し、数多くの実験課題でその特性が検討されている。その中の一つの課題として反応抑制に焦点を当てたStop-signal課題がある。今年度はStops-signal課題を用いて以下の2つの研究を実施した。【研究1】Stop-signal課題を用いて、ADHD児および知的に遅れの見られない広汎性発達障害児の反応抑制の特性を明らかにした(坂尻ら,2007年)。本研究は表出する行動特徴が類似するADHD児と広汎性発達障害児について、同一課題の同一条件下で実施し反応抑制に着目した結果、ADHD児は反応実行の不正確さが顕著であるとともに反応抑制の困難さが認められた。また、広汎性発達障害児は反応抑制の結果について、ADHD児と似たタイプと健常統制群の児に似た2つのタイプに分類された。ADHD児における反応抑制の困難さについては明らかな結果が示されたと同時に、広汎性発達障害児のタイプによる違いを明確にしたことにより新たな示唆を得たと考える。【研究2】ADHD児における研究の基礎的知見を得ることを目的として健常成人を対象としてStop-signal課題の詳細な検討を進めた。Stop-signal課題では停止信号が提示するタイミングによって反応を抑制できるか否かが決まるが、反応を抑制するか実行するかという遂行が何に関連しているのか検討した。反応抑制機能の検討に多く用いられるStop-signal課題は実行信号出現時にはボタン押しをすること(選択反応時間課題)、停止信号出現時にはボタン押しを行わないように求める課題であり、遂行中の反応の抑制を検討するのに適した課題として知られている。本年度は、Stop-signal課題を用いて反応抑制の検討を実施するとともに、反応を抑制すること、ならびに停止信号の提示がその後の試行に及ぼす影響について検討することを目的とした。つまり、停止信号出現時に反応抑制に失敗した場合と反応抑制に成功した場合において、その後の試行の遂行がどのように変化するか、そして前の試行の遂行結果だけではなく反応処理速度に影響を受けるか否か検討を行った。なお、注意欠陥多動性障害児の行動特性を明らかにすることを最終目的として、本年度はその基礎的知見を得るために成人を対象として検討を行った。その結果、反応時間は前の試行の遂行結果(反応抑制に成功したか失敗したか)のみならず、前の試行の反応処理速度にも影響を受けており、前の試行の処理速度が速ければ次の試行の処理速度も速いというプライミング効果を示した(学会発表済み(Sakajiri & Maekawa, 2008 ;坂尻・前川, 2008)、論文投稿中)。また、反応抑制に成功した場合、すなわち実際には反応を実行していない場合においても、先行する試行の反応時間の影響を受けることが示唆された。注意欠陥多動性障害(以下、ADHDと表記)児は注意を向け続けたり、反応を抑制したりすることが困難であることがこれまでの様々な研究により認められている。近年では、ADHD児を対象とした研究において、遂行時のエラーがその後の遂行にどのような影響を及ぼすかについて検討されており、その結果が定型発達児と異なる可能性が指摘されている。本研究では反応抑制を検討する課題であるStop-signal課題を用いて、反応抑制に失敗した試行と抑制に成功した試行の後の試行に着目し、前の試行での抑制の有無がその後の遂行にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることを目的とした。また、このようなエラーが生じた後の遂行成績は何によって変化するのかという点について基礎的知見を得るために、成人を対象として課題を実施した。課題にはStop-signal課題を用いた(2種類の実行信号を用いた選択反応時間課題を遂行している途中に時々停止信号が提示される課題であり、参加者が停止信号に応じてボタン押しを止められるか否かを検討する)。本研究では、停止信号の提示タイミングを試行内で変化させ、停止信号に応じて抑制できた試行と抑制できなかった試行の後の試行について反応時間を比較した。その結果、停止信号が出現しない場合は実行信号が前の試行と異なるときに、直後の試行の反応時間は長くなった。また、停止信号が出現した場合は実行信号が前の試行と同じであるとき、直後の試行の反応時間が長くなることが示された。
多孔質傾斜機能熱電材料の製作と最適化

多孔質熱電素子を用いたガス燃焼による発電システムが提案されている。多孔質熱電素子の特性は熱電特性だけでなく、空隙率、透過率、界面積といった多孔質の特性も重要である。本研究では、多くが脆性材料である熱電材料の多孔質化プロセス、傾斜化プロセスとその最適化の手法の確立を目指している。多孔質熱電素子では、高温部は耐熱性が要求され、素子内には大きな温度勾配が生じる。単一の材料でこの条件を満たすことは困難であり、耐熱性、熱電特性の両面から傾斜機能化による多孔質熱電素子の性能向上が期待される。耐熱性に優れたFeSi2、中温度域で高い熱電特性を示すPbTe、低温で高い特性の(Bi,Sb)2Te3を基本として、傾斜機能多孔質熱電素子FeSi2/(Bi,Sb)2Te3、FeSi2/PbTe/(Bi,Sb)2Te3の試作を行った。ホットプレス法では、熱電材料FeSi2、PbTe、(BiSb)2Te3の多孔質素子を試作し、燃焼により熱電素子として機能することを確認した。適切な焼結温度・時間を組み合わせることにより、多孔質が形成されることが分かった。多孔質FeSi2の透過率の測定結果により、ガス燃焼型の多孔質熱電素子として機能する透過率を有していることを確認した。また、多孔質の比抵抗(見かけの比抵抗)はバルク材と同じオーダーであり、粒子間のネックが十分に形成されていると考えられる。通常の焼結法による多孔質化が困難なPbTeなどの脆性材料の充填率を制御できるようにするため焼結法の改良を図った。この改良したホットプレス方法では充填率が制御でき、最大で40%の空隙率を有するPbTe多孔質が形成できた。さらに、熱電能あるいは性能指数を傾斜化した素子だけでなく、空隙率の傾斜化による多孔質熱電素子を用いることにより、素子内の温度分布の最適化も図れる可能性を見いだした。
雌雄異株樹木の性判別のためのDNAマーカーの開発と野生個体群への適用

雌雄異株樹種ナギの未開花個体の性を判別するDNAマーカーを開発した。まず、雄7個体、雌6個体にRAD-Sequence法を適用し、100塩基からなるリードの配列が1個体につき平均25万本得られた。この中から雌のみに見つかる配列は見つからなかったが、雄のみに見つかる配列が5本見つかった。これらに対してプライマーを設計し、奈良県御蓋山の4箇所において、1箇所につき3245本の実生の性判別を行った。雄の割合は場所によって0.4650.600となり、性比の偏りや場所による差は見られなかった。したがってナギでは、実生段階の性比は場所によらず1:1ということが示唆された。雌雄の花が別々の個体につく雌雄異株植物は、個体レベルで性機能を分業している。これまで、多くの雌雄異株植物において、様々な性差があることが明らかになっているが、性差が雌雄異株植物の一生のどの段階で現れるのかについては、ほとんど分かっていない。繁殖コストの性差が原因であれば、成長量等の性差は、開花サイズに達してから現れると予想される。しかし、稚樹段階から性差が検出された例もあり、未知の点が多い。本研究では、雌雄異株植物の性判別のためのDNAマーカーを開発し、野外個体群において、植物の性差が生じる生活史段階や原因を明らかにすることを目的とした。オスに偏った性比や雌雄間の空間分布の分離という、興味深い現象が報告されているナギ(Podocarrpus nagi)、サイズが小さい段階では性比はオスに偏るが、成長した段階では性は1:1で、ナギとは対照的であるイヌガシ(Neolitsea aciculata)、メスに偏った性比が多く報告されており、また河畔林の主要構成種で流域管理上重要な分類群に属するアカメヤナギ(Salix chaenomeloides)、ギンナン生産にはメスが、公園や街路に植栽木としては主にオスが用いられ、稚樹段階での性判定は農業・園芸上重要であるイチョウ(Ginkgo biloba)、花外蜜腺をによりアリを誘因し、アリとの共生関係の雌雄差が検出されるかもしれないアカメガシワ(Mallotus japonicus)、以上の5種について雌雄6本ずつ、計12本の葉からCTAB法によりDNAを抽出し、また市販のキットを用いて精製した。雌雄の繁殖器官がそれぞれ異なる個体につく雌雄異株植物は、個体レベルで性機能を分業している。日本産樹木約1,200種のうち、およそ20%が雌雄異株であるとされており、その生態は、森林群集の構造や動態を明らかにするうえで無視できない。これまで多くの雌雄異株植物において、繁殖開始サイズや成長量などの性差があることが分かっているが、性差が生活史のどの段階で現れるのかについては不明な点が多く、個体の性が花を咲かせるまで分からないことがその理由の一つである。研究では、雌雄異株植物の性判別のためのDNAマーカーを開発し、野外個体群において、植物の性差が生じる生活史段階やその原因を明らかにすることを目的とした。平成26年度の実績は以下の通りである。1.マーカー開発のための大量のDNA配列データを得る方法として次世代シーケンサーによるRAD-Sequence法を用いることとした。さらに、配列データを得た後、SCAR法やdCAPSを利用した共優性マーカーの開発を行うこととした。2.次世代シーケンサーによる解析のためには、純度の高いDNAが20ng/uLの濃度で必要である。平成25年度に抽出したナギ、イヌガシ、イチョウ、アカメガシワのDNAの精製を市Binding Matrix(フナコシ)により行った。また、フルオロメーターによりDNA溶液の濃度チェックと調整を行った。3.新たにクロガネモチ、ナナミノキ(ともにモチノキ科)について、雌雄10個体ずつ、計20個体のDNAサンプルを得た。雌雄異株植物の集団においては、性比の偏りや場所による性比の違いがしばしば観察される。その成因を考える時「出生時の性比は場所によらず1:1である」ということが前提とされる。しかし、未開花個体の性判別は容易でないため、その前提は十分検証されていない。それを解決する手段のひとつに性判別DNAマーカーがあるが、開発に成功した種数は少なく、マーカーを用いて実際に野外集団を調査した例はみられない。本研究では、奈良県御蓋山の優占種であるナギを対象にRADシーケンスを利用して性判別DNAマーカーの開発に取り組んだ。まず、オス7個体、メス6個体、計13個体のナギについて、RADシーケンシングによりDNAの塩基配列情報を収集した。これにより100塩基からなるリードの配列情報が、1個体につき19万40万、平均25万リードについて得られた。この中には、全てのオスから見つかるがメスからは見つからないリードが56本あった。その中からプライマーの設計に適した条件(ForwardとReverseでアニーリング温度が大きく違わない等)を満たす12本のリードについてプライマーを設計し、雌雄各24個体、計48個体の成熟木のDNAサンプルを用いてPCRを行った。その結果、2組のプライマーがオスのみで断片を増幅させたため、ナギの雌雄判別マーカーとした。続いて、性が分からない実生のサンプルを御蓋山の斜面下部と上部の各1箇所からそれぞれ24本ずつ採取し、性を判別した。

オスとメスの比は、斜面下部では8:16、斜面上部では15:9で、どちらの場所でも性比の1:1からの有意な偏りは見られなかった(二項検定)。また、斜面下部と上部での性比の有意差もなかった(Fisher's exact probability test)。したがって、雌雄異株植物の研究で前提とされてきた条件がナギでは支持された。雌雄植物ナギについて、複数の性判別DNAマーカーの開発に成功した。これまで性判別マーカーが開発されている雌雄異株植物の多くでは、マーカーは1個しか開発されていない。マーカーが1個しかないと、ヌル対立遺伝子の存在によって、性判別を誤る可能性があるが、複数あればその危険性を減らすことができる。よって、本研究で複数の性判別まマーカーを開発できたことは意義深い。また、これまでマーカーを用いて実際に野外集団を調査した例はみられない。本研究では、マーカーをナギの野生個体群に適用し、雌雄異株植物の研究における「出生時の性比は場所によらず1:1である」という前提が否定されないことが示された。雌雄異株植物では、しばしば性比の偏りや雌雄の分布の空間的な分離が観察される。これらの構造が形成されるプロセスとして、考えられる1つ目は、種子集団の性比は1:1であり、開花個体集団の性比の偏りは、一方の性の早熟性や生存率の高さから生じるというものである。2つ目は、性比は出生時から偏っており、その偏りが開花個体集団において顕在化するというものである。多くの研究では前者を前提として説明が試みられてきたが、推測の域を出ない。奈良県御蓋山においても、優占種ナギの性比や雌雄の空間分布の偏りが観察されている。それらの成因にせまるため、まず、オス7個体、メス6個体からRAD-Sequence解析を使い塩基配列情報を得た。その結果、100塩基からなるリードの配列が、1個体につき平均25万本得られた。この中で、オスのみに見つかるリードが56本、メスのみに見つかるリードが8本確認された。これらのリードに対してプライマーを設計し、雌雄それぞれ24個体に対してPCRを行い、個体数を増やしても雌雄のどちらかだけで増幅されるリードを探索した。その結果、オスだけで増えるリードが5本見つかった。ナギはオスが特異的な性染色体をもつとされており、これらのリードは、性染色体上の配列である可能性がある。一方、メスだけで見つかるリードは見つからなかった。次に、御蓋山の4箇所において、1箇所につき3245本、合計148本の実生からDNAを抽出し、性判別を行った。雄の割合は場所によってやや異なるもの、0.4650.600となり、性比の偏りや場所による差は見られなかった。したがって、雌雄異株植物の研究で前提とされてきた「出生時の性比は場所によらず1:1」という条件がナギでは支持された。本研究では、これまで推測の域を出なかった雌雄異株植物の未開花個体の性判別を野生個体群に適用し、世界的にも稀有な成果を得ることができた。雌雄異株樹種ナギの未開花個体の性を判別するDNAマーカーを開発した。まず、雄7個体、雌6個体にRAD-Sequence法を適用し、100塩基からなるリードの配列が1個体につき平均25万本得られた。この中から雌のみに見つかる配列は見つからなかったが、雄のみに見つかる配列が5本見つかった。これらに対してプライマーを設計し、奈良県御蓋山の4箇所において、1箇所につき3245本の実生の性判別を行った。
ヘリコバクター・ピロリVacA毒素受容体の多機能解析

ピロリ菌の空胞化毒素(VacA)の多様な作用は、上皮細胞膜のいくつかの受容体(受容体型チロシンホスファターゼおよびフィブロネクチンなど)を介する。我々は胃由来株化細胞から機能不明なVacA結合蛋白p500を精製して、p500が低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質(LRP1)であることを認めた。VacAはLRP1との結合を介してオートファジーを誘導した。LRP1がオートファジー誘導に関与する初めての知見であり、過剰なオートファジー誘導はアポトーシス誘導を引き起こすことを証明した。これまでピロリ菌が産生するVacAの本菌感染における役割を解明するために毒素病態学的な研究を進め、VacA受容体が2種の受容体型チロシンフォスファターゼ(RPTPαとRPTPβ)であることを示した。そしてVacAが胃粘膜上皮細胞のRPTPβに結合してその細胞接着能を減少させ、その結果、上皮細胞が基底膜から剥離し、胃酸の逆拡散などに曝されて胃炎、潰瘍の病態が形成される機序を報告した。しかし、その後VacAが細胞の「生と死」といった相反する現象を促す作用を示すこと、とくにVacAによる細胞増殖に関わる情報伝達経路の活性化は、これまで申請者らがVacA受容体として報告したいずれのPRPTを介していないことが判明した。そこで、本年度は、これまでVacA受容体の同定に用いた方法をスケールアップして、VacA抗体による免疫沈降によって得られるVacAと結合する蛋白質の解析を進めた。免疫沈降物に認められた蛋白質のMass解析した結果、数種類の膜蛋白を候補蛋白として認めた。とくにLRP1は膜1回貫通蛋白であり、悪玉コレステロールLDLと結合するほかに、細菌毒素である緑膿菌Exotoxin Aを含む30以上のリガンドと結合し広範多岐な生理機能に関わる情報の伝達に細胞、組織特異的に機能している。細胞外マトリックス蛋白トロンボスポンジン1(TSP1)はLRP1と結合しPI3K/Akt情報伝達経路を活性化し抗アポトーシス作用と線維化の促進に寄与することが報告され、VacAと同様にPI3K/Akt経路の活性化がLRP1を介して生じている。LRP1がVacAと結合することを免疫化学的,細胞化学的、分子生物学的に証明を試みた。LRP1の発現をsiRNAを用いて抑制した細胞では、VacAの空胞化活性が阻害されたが、目的とするVacAによるAktやGSK3βのリン酸化亢進には影響しなかった。そこで、昨年度に引き続き、これまでVacA受容体の同定に用いた方法をスケールアップして、VacA抗体による免疫沈降によって得られるVacAと結合する蛋白質の解析を進めた。免疫沈降物に認められた蛋白質のMass解析した結果、約5種類の膜蛋白をVacAと結合する候補蛋白(そのうちの2種はRPTPαとRPTPβ)として認めた。なかでも、p500(論文投稿中のためにここでは仮称を用いる)は、VacAの新たな生物活性(毒性の1部)を示すために必須な分子であり、p500の発現抑制を目的としたsiRNA処理により標的細胞膜上でのVacA結合とそれにつづくVacAが誘導する生物活性が著明に抑制された。得られた新知見を現在国際誌に投稿中で査読を受けている。昨年度に引き続き、これまでVacA受容体の同定に用いた方法をスケールアップして、VacA抗体による免疫沈降によって得られるVacAと結合する蛋白質の解析を進めた。なかでも、p500は、精製後に供したLC/Mass解析によりLRP1(低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質1、low-density lipoprotein receptor-related protein 1)であることが判明した。LRP1の発現抑制を目的としたsiRNA処理により標的細胞膜上でのVacA結合とそれにつづくVacAの細胞内への移行が著明に抑制された。

興味深いことにVacAはLRP1との結合を介してAZ-521細胞にオートファジーを誘導し、他のVacA受容体では誘導されなかった。LRP1がオートファジー誘導に関与する初めての知見であり、VacAによる過剰なオートファジー誘導はアポトーシス誘導を引き起こすことも示された(これらの成績をJ.Biol.Chem. 2012に発表した)。加えてピロリ菌の発癌リスク因子であるエフェクター蛋白質CagAがVacA誘導性のオートファジーにより分解されるが、LRP1抑制細胞ではCagAのオートファジー分解が阻害されて細胞内蓄積することが明らかとなった。ピロリ菌によって細胞内に打ち込まれたCagAは、通常、オートファジーによって分解・排除されるが、CD44v9を発現するいわゆる「がん幹細胞」では、細胞内にCagAを溜め込んでいくことも判明した(Host Cell & Microbe 2012に発表)。VacAの多様な毒性発現を担うあらたなVacA受容体を見出し、そのあらたな機能の詳細が判明してきた。現在得られた成績の一部を投稿中で、その詳細の記載は控えたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度が最終研究年度にあたるために、論文として発表するために、レフリーなどから受けるコメントなどに対する対応を適宜行う。
肺胞II型細胞とKGFによる肺気腫治療の実験的試み

我々がモデルとして注目している,pallid miceはbackcrossを繰り返すことによりC57BL/6J miceのbackgroundを獲得させたマウスである.このマウスでは、codon69の遺伝子変異によるpallidin蛋白の異常から血清alpha-l-ATの低下をきたすことにより血清中EICの低下が引き起こされ,肺気腫を発症する.この血清alpha-l-ATの濃度は類遺伝子型のC57BL/6J miceの約40%,同種異型のNMRIやBALB/cマウスの約50%の濃度であることが報告されている.Pallid miceの肺気腫はこれまで形態学的な評価を中心に検討されてきた.しかし,この肺気腫モデルの評価のためには肺機能と運動能力の評価を確立することが重要であり,治療効果の検討にも用いることができると考え,まずトレッドミルでの運動能力の解析に着手した.結果:PallidマウスのDistanceは6ヶ月齢から低下しはじめ,6,12,15ヶ月齢にて,C57BL/6Jマウスと比較して有意に低値を示した。Time Shock, Number Shockの値も同様に6,12,15ヶ月齢にてC57BL/6Jマウスと比較して有意に低値を示した。これは、Pallidマウスの現在まで報告されている組織学的な肺気腫の出現時期である12ヶ月齢よりも早期より耐運動能に低下が出現しはじめることを推察されるものであり,肺気腫モデルの評価の一つとして引用できる可能性を持つと考えている.さらに呼吸機能検査を踏まえ検討の予定である.肺気腫モデルは構築し難く、肺気腫治療の研究を進めるにあたり重要な基本的要素である。我々は約18ヶ月にわたり、肺気腫自然発症モデルのpallid mouseの飼育繁殖を継続してきた。そして18ヶ月にわたり各段階の月齢のマウスを準備できている。コントロールのC57BL/6Jは同月齢での比較検討をするため高月齢のマウスを購入し準備している。平成17年度はこのモデルマウスの機能的評価として、(1)マウストレッドミル装置と(2)BUXCO社よりバイオシステムマニューバ肺機能試験システムの機器を購入し、運動能力と呼吸機能の評価か可能であるか比較検討している。pallid mouseとcontrolであるC57BL/6Jとの比較により肺気腫治療後の機能的評価をデータ化し、今後モデルマウスとしての確立を目的としている。このモデルでの機能的評価は前例がなく、今後の研究課題にとって非常に重要であると考えている。現在、pallid mouseとC57BL/6Jの3ヶ月齢、6ヶ月齢、12ヶ月齢、15ヶ月齢、18ヶ月齢のトレッドミルと呼吸機能検査での比較を施行している。トレッドミルでの運動能力評価では7ヶ月齢ごろよりpallid mouseの耐運動能は低下しはじめ、12ヶ月齢頃よりその差は開き始め、14-16ヶ月齢では走行距離、ショック時間、ショック回数に優位な差を認めている。さらに、走行スピードを変更し、母数を増やし検討中である。呼吸機能検査では安定した麻酔状態を確保することも重要で、ケタミンとキシラジンの合剤の腹腔内注射にて気管切開の処置を加えるが、安定した麻酔状態の確保と呼吸機能の大まかな傾向を把握するために、雌のマウスを使用し、十分に検討した後、現在オスのマウスで検討を開始している。pallid mouseには各々の月齢で使用数に限界があり、他施設からの購入は不可であり、慎重な実験が必要とされ、時間を要している。評価できるパラメーターとしてはFRC,VC,TLC,ERV,RV,compliance,FVC,FEV20-200msなどが計測でき、その他のパラメーターに関しても検討可能かどうか検証していく。現在、各々の月齢での母数を増やしながら比較検討中である。これは、Pallidマウスの現在まで報告されている組織学的な肺気腫の出現時期である12ヶ月齢よりも早期より耐運動能に低下が出現しはじめることを推察されるものであり,肺気腫モデルの評価の一つとして引用できる可能性を持つと考えている.さらに呼吸機能検査を踏まえ検討の予定である.