hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳梗塞部位にて好中球が発現するプロスタグランジンE合成酵素の役割の解析

我々はこれまでに膜結合型プロスタグランジンE合成酵素-1(mPGES-1)が脳梗塞障害の増悪因子であることを見出してきた。脳梗塞部位において、浸潤した好中球にてmPGES-1が強く発現していた。mPGES-1欠損マウスでは、梗塞障害が軽いだけでなく、梗塞部位での浸潤好中球数が減少した。また、培養好中球細胞にて、走化性と神経毒性はmPGES-1欠損好中球では、野生型好中球に比べ、減少していた。従って、好中球mPGES-1は好中球の梗塞部位への浸潤・集積と、梗塞部位での神経細胞死に寄与することが示唆された。本研究では、誘導型でプロスタグランジンE_2合成の末端酵素である、膜結合型プロスタグランジンE_2合成酵素(mPGES-1)の脳虚血障害における役割を、特に好中球で発現する酵素に焦点を当て、中大脳動脈閉塞-再灌流(MCAO)モデルを用いて解析した。まず始めに、MCAOにより梗塞部位に浸潤した好中球におけるmPGES-1の発現を、免疫染色法にて確認した。我々は既に秋田脳研との共同研究にて、脳梗塞患者でのmPGES-1発現が主に好中球で認められるという基礎的結果を得ており、本結果と一致している。次に、抗ミエロペルオキシダーゼ抗体、抗多核球抗体にて好中球を染色し、梗塞部位への浸潤好中球数を、野生型マウスとmPGES-1欠損型マウスとで比較した。その結果、野生型マウスに比べ、mPGES-1欠損型マウスでは有意かつ顕著に浸潤好中球数が減少していた。そこで、チオグリコレート誘導マウス腹腔好中球を採取し、in vitroの系で、好中球におけるmPGES-1の役割の解析を行った。チオグリコレート誘導好中球においてもmPGES-1を発現していた。好中球の遊走活性を検討したところ、野生型マウスに比べmPGES-1欠損型マウスでは、好中球遊走活性が有意に低下していた。本研究より、好中球でのmPGES-1の誘導は脳虚血時の好中球の遊走を活性化し、梗塞部位への好中球浸潤を促進することで、脳虚血障害を増悪する可能性が示唆された。従って、好中球のmPGES-1は脳梗塞治療の有効なターゲットになり得るものと期待される。脳梗塞患者死後脳において、誘導型でプロスタグランジンE_2合成の末端酵素である、膜結合型プロスタグランジンE_2合成酵素(mPGES-1)が浸潤好中球にて発現することから、本研究では、好中球が発現するmPGES-1の脳虚血障害における役割の解明を試みた。In vivo脳虚血モデルにて、梗塞部位への浸潤好中球数は、野生型に比べ、mPGES-1欠損型マウスで有意かつ顕著に減少していた。また、in vitroの系においても、野生型マウスに比べmPGES-1欠損型マウス好中球では遊走活性が有意に低下していた。次に好中球が神経細胞の興奮毒性に及ぼす役割を神経-好中球共培養系にて解析した。海馬切片培養系においては、興奮毒性がmPGES-1欠損型マウスで軽減したが、好中球との共培養は成功しなかった。そこで、分散培養神経細胞を用いて腹腔好中球との共培養を行ったところ、野生型好中球を共培養すると神経細胞の生存が減少したが、mPGES-1欠損型好中球ではこの様な毒性作用は認められなかった。さらに、この系でグルタミン酸による興奮毒性を検討したところ、野生型好中球の共培養で認められた毒性は、mPGES-1欠損型好中球では顕著に抑制された。また、野生型好中球による毒性促進作用はCOX-2阻害薬によりmPGES-1欠損型と同程度まで抑制されたのに対し、mPGES-1欠損型好中球ではCOX-2阻害薬の作用は全く見られなかった。さらに、mPGES-1欠損型好中球にPGE_2を添加したところ、野生型と同程度の神経毒性が認められた。本研究より、好中球mPGES-1は脳虚血時の好中球の遊走を活性化し、梗塞部位への浸潤に寄与するだけでなく、PGE_2産生を介して神経細胞死を促進することで、脳虚血障害を増悪する可能性が示唆された。
幼児の力調節能力の定量評価とその運動制御則の解明

本研究の目的は、指先の力調節能力評価法を確立すること、そして幼児の力調節能力を抽出することである。水平面上の人差し指の動作変動を複数のレーザー変位計により測定した。指の巧緻性の評価には筋の至適方位だけでなく面で捉える必要があることが明らかになった。そして、この方法を用い幼児の動作調節能力を測定したところ、若齢者に比べ至適方位と直行する方向に変動が大きいことが明らかとなった。これら結果より、幼児の劣った指の調節能力は不十分な関節スティフネスが関与していることが示唆された。幼児の運動能力の評価には、筋量や筋力といった量的特性による評価が主であった。本研究はこれまで注目を浴びなかった幼児の力調節能力の重要性に着目し、この能力を定量評価する方法の確立を本年度の目的とした。前年度は、人差し指の動作調節について評価方法を開発した。本年度は、人差し指の360度水平面での力調節について評価方法を開発することを目的とした。まず、3分力計を内在した人差し指の360度水平面の力分力を測定する機器を作成した。人差し指の36度水平面の力調節は、力変動の分布の形(楕円で近似)から評価した。すなわち、楕円の長軸と短軸および力発揮方向との位置関係から共分散として数値化した。その結果、人差し指の力調節能力は、人差し指の解剖学的至適方位とは異なる活動至適方位が存在することが示された。この結果より、力の変動の仕方を捉えることにより、人差し指の力調節の至適方位を定量することが可能となった。本年度の結果より、幼児の運動調節能力の“力調節"を評価することが可能となった。本研究は、幼児の力調節能力を明らかにすることである。巧みな動作が必要される指先の筋の焦点を当てるために、被験筋は第一背側骨間筋とした。昨年度までに、この筋による動作調節能力を二次元平面上で評価する手法を確立した。この手法をもとに、幼児の第一背側骨間筋の力調節能力を評価した。その結果、幼児の人差し指の軌跡長は、若齢者と比較して長かった。また、第一背側骨間筋は人差し指の内転筋であるにも関わらず、伸展方向にも貢献することがわかった。内外転の安定には伸展屈曲をすることで安定を高めることが若齢者を対象とした実験で考察されいる(昨年度までの実験において)ため、幼児においても、人差し指の力調節に若齢者と同様のストラテジを用いていることが示唆された。しかしながら、幼児においては、人差し指の変位に個人差が極めて大きかった。これら結果より、幼児の力調節能力は、(1)若齢者より劣る、(2)人差し指の伸展屈曲により力調節能力を向上させるストラテジをもつ、(3)個人差が極めて大きいことがあきからになった。本研究は人差し指の運動調節能力に焦点を当てているため、被験筋は第一背側骨間筋とし、動作は人差し指の位置保持課題とした。これまで、人差し指の運動課題および評価方法は、人差し指の外転ー内転方向に限定されてきた。しかし、人差し指の自由度は極めて大きいため、多方向での評価が必要となる。そこで、本研究では、人差し指の外転ー内転方向と屈曲ー伸展方向の動きを2台のレーザー変位計より定量した。2方向の変位をオシロスコープにXY表示することで被験者への視覚フィードバックを行った。その際の、表示ゲインは1cm/devが被験者にとって最も分かりやすく、動作を理解しやすいゲインであった。人差し指の位置保持課題の結果、人差し指は、外転ー内転方向より屈曲ー伸展方向の方が変化および加速度が大きいことがわかった。また、瞬時の動作の仕方をarctanで算出したところ、外転ー内転方向には変化せず、屈曲ー伸展方向に変化することが定量できた。第一背側骨間筋が人差し指の動きに関与しているが、動作を調節する場合、第一背側骨間筋ではなく屈曲ー伸展方向に関与する筋が貢献していることが明らかとなった。動作調節本年度の結果より、幼児の運動調節能力の"動作"を評価することが可能となった。三分力計を内在した人差し指の力調節能力測定器を作成し、これを用いて、人差し指の力調節能力を定量することが可能となった。

複数のレーザー変位計を用いて水平面での人差し指の複雑かつ冗長な変動を定量することができた。そして、その結果を国際誌に投稿し、Journal of Electromyography and Kinesiologyに採択された。したがって、この方法を用いて幼児の運動調節能力を評価できると判断した。人差し指の動作調節(前年度)および力調節(本年度)を定量することが可能となった。今後は、幼児の動作調節および力調節を定量し、若齢者と比較検討する。その検討から、幼児の動作および力調節の特徴を抽出する。動作には「変位」と「力」が含まれる。したがって、今後は変位だけでなく力を測定する必要がある。また、本研究で明らかになったように、従来の外転ー内転方向のみならず屈曲ー伸展方向を含んだ水平面での力変動を今後捉える必要がある。幼児の動作調節および力調節を測定するための消耗品が必要となる。人差し指周りの筋の筋電図および超音波画像を捉えるための関連消耗品が必要となる。実験を行う際の被験者謝金および測定解析用のソフトなどが必要となる。水平面上での力変動をとらえるための張力計およびその消耗品が必要となる。
高速標準データ転送リンクを用いた可搬型汎用データ収集システムの研究

本研究では、国内最大規模の加速器実験Belle II実験のデータ収集系の要素技術を簡素化することで、小規模実験でも利用可能な汎用小型データ収集システム(POCKET DAQ)を開発する。研究代表者・連携研究者および(研究実施計画外の)研究協力者は、ドイツの放射光研究施設DESYで行われたBelle II実験のための予備ビームテスト(テレスコープテスト)の読み出しにPOCKET DAQを持ち込んだ。テレスコープテストでは、ピクセル型位置検出器(PXD)2枚と、シリコン型崩壊点検出器(SVD)4枚を並べて配置し、SVDをPOCKET DAQで読みだした。ビームラインから受信するトリガー信号をPOCKET DAQ用に変換してこれを分配するシステム・SVDのデータを独自プロトコルBelle2Linkを用いて受信する電子回路・電子回路を読みだすCOPPER基板・COPPER基板を読みだすCPUとCPUのデータをさらに受信するPC・PCのデータをオンラインで処理してSVDのヒット情報から粒子の通過位置を再構成するオンライントリガーシステム(HLT)・HLTにより捨てられなかったデータ(または捨てられて空フレームだけとなったデータ)とPXDの読み出しデータを統合するPC・その出力をHDDに記録するシステム・上記のすべてを結合するネットワークシステムなど、一連のデータ収集の流れのすべてが正常に動作することを証明した。加えてオンラインでデータの内容をモニタし、異常があるときに検出器を調査できるようにするデータクォリティモニタ・ユーザーからPOCKET DAQの内部構造を隠ぺいしつつユーザーの誤操作を防ぐインターロック機能を備えた制御パネルなど、小規模でありながらデータ収集系に必要な要素をすべて盛り込んだシステムを完成させた。これをビームテストによって証明できたことは極めて大きな成果である。25年度が最終年度であるため、記入しない。この中でとくにCOPPERデータ読み出しシステムの中枢となるCOPPER基板(電子回路)は完全にBelle II実験で想定されるデータサイズや事象レートを上限に設計されていた。しかし、POCKET DAQではCOPPER基板の設計値を超えた現象も取り扱う必要があり、POCKETDAQ実現のための難関のひとつである。本研究ではまずCOPPER問題を解決することを優先した。まずCOPPER基板に搭載されているバッファー(FIFO)のデータあふれ処理やCOPPER基板をCPUで読みだすための自家製デバイスドライバの調整、またCOPPER基板を読みだしたCPUがストレージ側にデータを送る際のネットワーク接続構成などの汎用化を追究した。さらこれらのセットアップや問題解決をある程度自動化してユーザーから隠ぺいするためのスクリプトも開発した。本研究では、(研究実施計画外の)研究協力者と協力して開発した成果物の効果を証明するため、ドイツの研究所(DESY)でビームテスト実験を行った。その結果、上記COPPER基板内の諸問題とその周辺の課題がほぼすべて解決された上、COPPER基板の安定動作も証明され、POCKET DAQの完成に向けて非常に大きな成果を得るにいたった。COPPER読み出しシステムをPOCKET DAQに応用する際にはその設計上限値を超えてCOPPER基板を使用しなければならないため、本件はPOCKET DAQ実現の中でも極めて困難な課題のひとつである。最終的にこれを乗り越え、COPPER読み出しシステムとその周辺にある諸問題をビームテスト実験で解決し、最終的にそのビームテスト実験自身でCOPPER読み出しシステムの安定性までをも証明するにいたった。このことにより、研究はおおむね順調に進展していると評価する。COPPER読み出しシステム以外の部分、すなわちデータを独自プロトコルで通信する通信基盤(Belle2Link)・Belle2Linkのデータを受信する電子回路・トリガータイミングを検出器に分配するシステムなどを汎用小型化しPOCKET

DAQに落とし込む研究を行う。さらにこれに研究が成功したCOPPER読み出しシステムを統合してPOCKET DAQの完成形をめざす。POCKET DAQの完成を評価するにあたっては、DESYでのテレスコープテスト(Belle II実験で使用するための崩壊点検出器の一部を配置し、ビームを照射して検出器のヒットを見る実験)にPOCKET DAQを投入し、その有効性を証明する。DESYテレスコープテストは、Belle II実験よりもはるかに小規模な実験でありPOCKET DAQの証明に最適である。
自然エネルギー（光・熱）で機能する光触媒の創製と連続的高難度物質変換

可視光応答型光触媒を物質変換(有用な物質の合成)に適用した研究は、水分解や環境応用研究と比べると非常に少ない。本研究では、a)高難度選択的物質変換【部分酸化、部分水素化、化学選択的反応、ジアステレオ選択反応】、b)自然エネルギー(光・熱)の利用【可視光応答型光触媒の金属ナノ粒子による機能化、光触媒反応における熱加速効果】c)流通法による連続生産【気相および液相流通型光触媒反応器】を研究キーワードに掲げ、この高難度な研究に挑戦し、平成30年度は以下の成果を得た。【1】Rh-TiO2による光誘起核水素化反応により、フェノールからシクロヘキサノールを合成することに成功した。本系はH2を使用しない常温常圧下において反応し、また、水を溶媒として用いる環境負荷の低い反応系である。さらに、基質の光触媒上への吸着が反応特性に大きな影響を与えるという、単純であるが重要な知見を得た。【2】Pd-TiO2による光誘起核水素化反応により、フェノールのシクロヘキサノンへの部分水素化反応が進行することを明らかにした。また、Pd上におけるシクロヘキサノンの水素化の活性化エネルギーが大きいことを見いだした。これがシクロヘキサノンが高い選択性で得られる原因であることを突き止めた。【3】酸化チタン(TiO2)を有機基で修飾することにより可視光応答性が発現し、これを用いた芳香族ニトロ化合物の化学選択的還元反応に成功した。【4】有機基修飾TiO2と銅助触媒を組み合わせることにより、可視光照射下、アルキンのジアステレオ選択的部分水素化が進行することを見いだした。また、ごくわずかの加熱(30°C程度)により反応速度が著しく大きくなることを明らかにし、太陽光エネルギーおよび太陽熱エネルギーの同時利用が可能であることを示した。本研究では、a)高難度選択的物質変換【部分酸化、部分水素化、化学選択的反応、ジアステレオ選択反応】、b)自然エネルギー(光・熱)の利用【可視光応答型光触媒の金属ナノ粒子による機能化、光触媒反応における熱加速効果】、c)流通法による連続生産【気相および液相流通型光触媒反応器】を研究キーワードに掲げ、この高難度な研究に挑戦する。平成30年度は、a)の高難度選択的物質変換系の開拓、および、これを可視光下で駆動する光触媒の開発を重点的に実施し、【1】Rh-TiO2によるフェノールからシクロヘキサノールへの核水素化反応、【2】Pd-TiO2によるフェノールのシクロヘキサノンへの部分水素化反応、【3】有機基修飾TiO2による可視光照射下、芳香族ニトロ化合物の化学選択的還元反応、【4】銅助触媒担持有機基修飾TiO2による可視光照射下、アルキンのジアステレオ選択的部分水素化反応が進行することを明らかにした。また、b)の自然エネルギー(光・熱)の利用に関して、【4】のアルキンのジアステレオ選択的部分水素化反応において、わずかな加熱により反応速度が著しく大きくなることを明らかにし、太陽光エネルギーおよび太陽熱エネルギーの同時利用が可能であることを示した。一方、c)について予備実験を開始し、良好な結果が得られている。以上の理由により、現在までの進捗状況を、(2)おおむね順調に進展している、と判断した。平成30年度に引き続き、a)高難度選択的物質変換【部分酸化、部分水素化、化学選択的反応、ジアステレオ選択反応】、b)自然エネルギー(光・熱)の利用【可視光応答型光触媒の金属ナノ粒子による機能化、光触媒反応における熱加速効果】、c)流通法による連続生産【気相および液相流通型光触媒反応器】を研究キーワードに掲げ、この高難度な研究に挑戦する。a)高難度な物質変換反応を引き続き開拓する。b)a)で開発した反応系を自然エネルギーを使って加速する。c)流通式反応器を開発し、a)で開発した反応系の連続反応を試みる。b)およびc)について、予備実験を開始し、いくつかの反応系において熱加速効果を確認している。また、流通式反応器を試作し、評価を始めている。いずれも良好な結果が得られている。平成29年度は、a)の高難度選択的物質変換系の開拓、および、これを可視光下で駆動する光触媒の開発を重点的に実施し、以下の成果を得た。【1】メタルフリー、H2フリー条件下、TiO2光触媒によるフルフラールからフルフリルアルコールへの選択的還元反応に成功し、光触媒反応の還元・酸化反応を利用したバイオマス由来化合物のダブルアップグレードの可能性を示した。【2】アルコール溶媒中、Pdを助触媒として用い、水素を使用しないフランの光触媒的水素化反応に成功した。酸素含有ヘテロ環化合物中の不飽和結合への水素化反応が可能であることを明らかにした。【3】Rh-TiO2による光誘起核水素化反応により安息香酸からシクロヘキサンカルボン酸を合成することに成功した。

また、本系はH2を使用しない常温常圧下において反応し、また、水を溶媒として用いる環境負荷の低い反応系である。さらに、基質の光触媒上への吸着が反応特性に大きな影響を与えるという、単純であるが重要な知見を得た。本研究では、a)高難度選択的物質変換【部分酸化、部分水素化、化学選択的反応、ジアステレオ選択反応】、b)自然エネルギー(光・熱)の利用【可視光応答型光触媒の金属ナノ粒子による機能化、光触媒反応における熱加速効果】、c)流通法による連続生産【気相および液相流通型光触媒反応器】を研究キーワードに掲げ、この高難度な研究に挑戦する。今年度は、a)の高難度選択的物質変換系の開拓、および、これを可視光下で駆動する光触媒の開発を重点的に実施し、以下の成果を得た。平成29年度においては、a)の高難度選択的物質変換系の開拓、および、これを可視光下で駆動する光触媒の開発を重点的に実施し、多くの成果を得ることができた。また、b)およびc)について、予備実験を開始し、いずれも良好な結果が得られている。以上の理由により、現在までの進捗状況を、(2)おおむね順調に進展している、と判断した。可視光応答型光触媒を物質変換(有用な物質の合成)に適用した研究は、水分解や環境応用研究と比べると非常に少ない。本研究では、a)高難度選択的物質変換【部分酸化、部分水素化、化学選択的反応、ジアステレオ選択反応】、b)自然エネルギー(光・熱)の利用【可視光応答型光触媒の金属ナノ粒子による機能化、光触媒反応における熱加速効果】c)流通法による連続生産【気相および液相流通型光触媒反応器】を研究キーワードに掲げ、この高難度な研究に挑戦し、平成30年度は以下の成果を得た。【1】Rh-TiO2による光誘起核水素化反応により、フェノールからシクロヘキサノールを合成することに成功した。本系はH2を使用しない常温常圧下において反応し、また、水を溶媒として用いる環境負荷の低い反応系である。【2】Pd-TiO2による光誘起核水素化反応により、フェノールのシクロヘキサノンへの部分水素化反応が進行することを明らかにした。また、Pd上におけるシクロヘキサノンの水素化の活性化エネルギーが大きいことを見いだした。これがシクロヘキサノンが高い選択性で得られる原因であることを突き止めた。【3】酸化チタン(TiO2)を有機基で修飾することにより可視光応答性が発現し、これを用いた芳香族ニトロ化合物の化学選択的還元反応に成功した。【4】有機基修飾TiO2と銅助触媒を組み合わせることにより、可視光照射下、アルキンのジアステレオ選択的部分水素化が進行することを見いだした。また、ごくわずかの加熱(30°C程度)により反応速度が著しく大きくなることを明らかにし、太陽光エネルギーおよび太陽熱エネルギーの同時利用が可能であることを示した。本研究では、a)高難度選択的物質変換【部分酸化、部分水素化、化学選択的反応、ジアステレオ選択反応】、b)自然エネルギー(光・熱)の利用【可視光応答型光触媒の金属ナノ粒子による機能化、光触媒反応における熱加速効果】、c)流通法による連続生産
ナノ磁性体における量子伝導機構と巨視的トンネル効果

本年度はナノ磁性体における量子伝導物性の最も基礎的な現象であるコヒーレントな電子伝導について、バリスティック領域及び拡散領域の両面から研究を行った。電子線リソグラフィー法によって作成したサブミクロンサイズのFeNiリング及びブレークジャンクション法で作製したNi量子細線について詳細な電気抵抗測定から、強磁性体におけるアハロノフボーム(AB)効果の観測、コンダクタンスの量子化現象の顕著な外部磁場・電場依存性の発見といった新たな知見を得ることに成功した。このように、強磁性金属においても明確な量子伝導現象が観測されたことは、強磁性体金属を用いたスピン偏極系の量子伝導物性の基礎的研究や量子伝導を利用した磁気測定素子への応用への可能性を示している。さらに、Ni量子細線におけるバリスティックな伝導は磁気構造や印加したバイアス電圧の変化に伴って敏感に変わることが観測され、ナノ磁性体の量子輸送特性が電子構造に強く依存していることが明らかになった。一方で、強磁性体では拡散領域においても磁気構造と強く結合した量子伝導が予想されているが、本年度の研究では磁気構造と量子伝導との相関を明らかにするには至らなかった。ナノ磁性体特有の形状磁気異方性を積極的に利用することで磁気構造を制御した量子伝導現象を観測可能であると考えており、現在準備準備を進めているところである。斜め蒸着法により、線幅が10nmのNi細線を作ることに成功した。この細線の電気抵抗の温度変化を10mKまで測定したところ、1K以下で抵抗が温度減少とともに対数的に増加すること、さらに、30mK以下では抵抗は温度によらず一定になること、等を発見した。これは磁性細線中で弱局在が起こっている為であり、細線幅が電子の平均自由行程に近くまで狭まったことにより生じたものと考えられる。電気抵抗測定細線に電流励磁細線を直交させ、励磁細線が作る磁場の大きさで磁壁をピン止めさせる方法を確立した。この方法により磁壁がある場合とない場合の電気抵抗を比較した結果、磁壁が存在すると電気抵抗が減少する減少を見つけた。これは「多々良・福山の推測」と良く一致する結果であり、更に検討している。原子が単鎖状に並んだ,いわゆる「ナノワイヤー」をポイントコンタクト法により作製する方法を考案した。これを用いて強磁性Niナノワイヤーの電気抵抗を測定した結果、量子コンダクタンスが従来のように2e^2/hで量子化されるのではなく、スピン縮退がとけたe^2/hで量子化されることを発見し、報文報告をした。電子線リソグラフィーを用いたリフトオフ法により線幅が20nm、内径460nm、外径500nmのパーマロイナノリングを作製した。このナノリングの電流磁気効果を調べ、リング内の磁化分布を決定した。4K以下の低温で電気抵抗は温度の対数に比例した依存性を示したが、これは電子間相互作用が起因となっていることを明らかにした。さらに、温度を下げて数十mKの温度領域になると磁気抵抗が磁場と共に振動した。これは量子伝導の一つであるAharonov-Bohm効果が現れたものと考え、UCF(Universal Conductance Fluctuation)や「多々良・福山の推測」と関連させて調べた。このように強磁性体特有の量子伝導現象発見の糸口を明らかにできたことは意義が深い。従来、磁化の巨視的トンネル効果を見るには磁化を測定するしかなかった。このためナノ磁性体のように微量な系では精密測定が難しい。本研究では磁化測定よりも高感度に磁化変化が測定できるを電流磁気効果を用いる試料系を考案した。すなわち、SiO_2絶縁層を介してハード層(高保磁力磁性体)とソフト層(高透磁率磁性体)を結合させた複合膜を作製した。この絶縁層には直径が0.1mmから100mmの単一孔があいており、2種の磁性体はこの孔を通して磁気的に結合しているが、この孔は磁壁幅より小さいときは磁壁移動の障壁になっている。

このような複合構造膜の磁化反転と電流磁気効果の関係を調べ、巨視的トンネル効果測定の予備実験を行った。次年度に本格的に測定を行う。本年度の概要は次の通りである。(1)ソフト強磁性体であるパーマロイを用いて直径が数百nmのナノリングを作製し、これの電流磁気抵抗効果をmK領域で調べた。磁気抵抗か変化のパワースペクトル分析を行い、h/eを周期とする振動と揺らぎが存在することを発見した。この振動周期はAharonov Bohm効果から期待されるものと一致し、これをAB効果と同定した。また、揺らぎから想館磁場と位相相関長を評価し、AB効果の振幅は位相相関長と試料サイズを比較することできまる。このように強磁性体でも伝導電子は量子干渉性を失わない。(2)強磁性Niの量子細線について、量子化条件とバイアス電圧依存性を調べ、金属量子細線でもいわゆる「0.7G_0問題」(G_0=2e^2/h)が起こることを明らかにした。また、ゆっくりと生成した量子細線では無磁場中でもが生じることを示し、量子化条件と非平衡性について研究した。さらに、特定の量子化状態を数分にわたって保持することに成功し、この状態で磁場を印加するとコンダクタンスが量子化状態間で可逆的にスイッチングする現象を発見した。(3)線幅の異なるナノワイヤを接合した細線を作製した。両者の形状磁気異方性エネルギーが異なるので、ピン止めポテンシャルが接合部に生じ、これを介してトンネル効果を示すはずである。この実験は進行中である。最終年度だけあって多彩な結果が得られ、満足のいくものであった。既発表論文の他、投稿中の論文が5件ほどある。
局所構造解析に基づく黒雲母の風化プロセスと構造変化が収着特性に与える効果の解明

原子レベルでの黒雲母の風化過程とセシウムとの相互作用についての研究課題において、今年度は以下の3つの小課題に取り組んだ。1、福島県阿武隈花崗岩の風化帯露頭から採取を行った黒雲母試料の鉱物学的・化学的特徴を明らかにするという目的で透過型電子顕微鏡による観察および粉末X線回折による分析を行った。今年度後期に黒雲母ーバーミキュライトの混合層構造についてのX線回折に基づく解析を行い、天然試料において初めて風化に伴う混合層構造の特徴の変化を定量的に示すことに成功した。昨年度から風化黒雲母粒子内の組成の不均質性を多数の電子プローブ微小分析による元素マッピングを通して評価してきた結果についての取りまとめも今年度に並行して行った。2、風化した黒雲母中の鉄の価数の分布とバーミキュライト化の分布との関係を明らかにするために放射光を用いたマイクロX線吸収微細構造(マイクロXAFS)による分析を昨年度に行ったが、今年度はその結果の解析および解釈を中心に行った。マイクロXAFSの結果に基づくと同一粒子内のバーミキュライト化した部分と黒雲母部分で鉄価数に違いはないことが示唆され、3価の鉄は粒子の端部で多く、粒子内部で少ない傾向を示した。バーミキュライト化した部分との相関は見られなかったため、鉄の酸化とバーミキュライト化はそれぞれ別個に反応が進行すると考えられる。3、日本粘土学会の参考試料として新たに採用された、南アフリカ,パラボラ産の"ハイドロバイオタイト"の鉱物学的評価をまとめた学術論文を昨年度に投稿し、今年度前期に2度の改訂を経て受理された。なお、上記の複数の研究成果は論文として取りまとめて、今後公表される予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。原子レベルでの黒雲母の風化過程という研究課題に関して、今年度は以下の4つの小課題について実験および分析を行った。1、福島県阿武隈花崗岩の風化帯露頭から採取を行った黒雲母試料の鉱物学的・化学的特徴を明らかにするという目的で透過型電子顕微鏡による観察および粉末X線回折による分析を行った結果、同一の露頭から採取して試料間でも黒雲母-バーミキュライト混合層のタイプに違いが見られることを見出した。2、風化した黒雲母中の鉄の価数の分布とバーミキュライト化の分布との関係を明らかにするために放射光を用いたマイクロX線吸収微細構造(マイクロXAFS)による分析を行った。マイクロXAFSの結果に基づくと同一粒子内のバーミキュライト化した部分と黒雲母部分で鉄価数に違いはないことが示唆され、バーミキュライトに富む部分に水素イオンが取り込まれる、あるいは黒雲母に富む部分で脱水素化が起こることで全体の電荷的中性が維持されているのではないかと推測される。3価の鉄は粒子の端部で多く、粒子内部で少ない傾向を示したが、バーミキュライト化した部分との相関は見られなかったため、鉄が酸化するプロセスとバーミキュライト化のプロセスはそれぞれ別個の反応過程によると考えられる。3、日本粘土学会の参考試料として新たに採用された、南アフリカ,パラボラ産の"ハイドロバイオタイト"の鉱物学的研究を行った。鉱物学的には黒雲母とバーミキュライトの1:1規則的混合層を指す鉱物名であるハイドロバイオタイトの名前が付けられているものの、実際にはいくつかの異なる混合層構造を持つ粒子が混ざった試料だと結論付けられた。4、2018年の1月末から3月初めまでの約1か月間、ポーランドの研究機関に滞在し、特に重水置換による赤外分光法を用いて試料中の水酸基及び層間水の振動状態に着目することで鉄酸化と脱水素化の関係を探るための実験を行った。本年度は以下の3点において当初の計画以上の進展を得た。1、マイクロX線吸収微細構造による黒雲母中の鉄価数分布の推定という実験自体は当初の計画通りだったが、約5マイクロメートルに収束できる集光系を搭載したビームライン(フォトンファクトリーBL4A及びSPring-8 BL05)を使用することで電子線プローブマイクロ分析による元素マッピングと十分に比較することが可能なレベルの高い空間分解能で鉄価数の分布が明らかになったのは想定以上の成果だった。さらに、事前の予想に反する興味深い結果として、上述したように鉄の価数分布とバーミキュライト化した部分は異なる空間分布を持つという分析結果が得られた。これは多くの先行研究で述べられてきた、「鉄の酸化による層電荷の減少が層間イオンの置換によるバーミキュライト化を招く」という考えに疑問を投げかけるものだと考えている。2、上記の南ア産バーミキュライトの鉱物学的研究は当初の計画には無かったものの、これまで中心的に解析を行ってきた阿武隈花崗岩中の黒雲母と化学組成の異なる黒雲母が風化によってバーミキュライト化する過程を比較・考察する上で有用だった上、混合層鉱物の粉末X線回折プロファイルのシミュレーション手法そのものに対する理解を深める良い機会となった。また、得られた研究成果は既にClay Scienceに投稿しており、改訂稿の査読を受けている段階に至っている。3、最も想定以上の進展が得られたこととして、本年度の後半には1か月間の短期ではあったが海外の研究機関に滞在する機会に恵まれ、結果として赤外分光法を自分の研究に取り入れることができた点が挙げられる。

滞在先のポーランド科学アカデミーは粘土鉱物学に関する造詣も深く、今後も互いにサンプルの供与や分析依頼を行うことが可能な状況になったことで来年度からの研究も益々進展することが期待される。原子レベルでの黒雲母の風化過程とセシウムとの相互作用についての研究課題において、今年度は以下の3つの小課題に取り組んだ。1、福島県阿武隈花崗岩の風化帯露頭から採取を行った黒雲母試料の鉱物学的・化学的特徴を明らかにするという目的で透過型電子顕微鏡による観察および粉末X線回折による分析を行った。今年度後期に黒雲母ーバーミキュライトの混合層構造についてのX線回折に基づく解析を行い、天然試料において初めて風化に伴う混合層構造の特徴の変化を定量的に示すことに成功した。昨年度から風化黒雲母粒子内の組成の不均質性を多数の電子プローブ微小分析による元素マッピングを通して評価してきた結果についての取りまとめも今年度に並行して行った。2、風化した黒雲母中の鉄の価数の分布とバーミキュライト化の分布との関係を明らかにするために放射光を用いたマイクロX線吸収微細構造(マイクロXAFS)による分析を昨年度に行ったが、今年度はその結果の解析および解釈を中心に行った。マイクロXAFSの結果に基づくと同一粒子内のバーミキュライト化した部分と黒雲母部分で鉄価数に違いはないことが示唆され、3価の鉄は粒子の端部で多く、粒子内部で少ない傾向を示した。バーミキュライト化した部分との相関は見られなかったため、鉄の酸化とバーミキュライト化はそれぞれ別個に反応が進行すると考えられる。3、日本粘土学会の参考試料として新たに採用された、南アフリカ,パラボラ産の"ハイドロバイオタイト"の鉱物学的評価をまとめた学術論文を昨年度に投稿し、今年度前期に2度の改訂を経て受理された。なお、上記の複数の研究成果は論文として取りまとめて、今後公表される予定である。研究実績で述べたことに関連して、まず混合層構造の特徴を制御する要因について検証するために黒雲母の熱水変質に関する室内実験を行う。ここでは変質後の固相試料について粉末X線回折及び透過型電子顕微鏡による高分解能観察によって構造的特徴を調べ、電子線プローブマイクロ分析による元素マッピングによってバーミキュライト化の進行の特徴を詳細に調べる他、溶液側の分析を行うことで反応速度に関する定量的な議論も行うことを予定している。また溶液中のカリウムによるバーミキュライト化の阻害の検証や器械的に圧密を受けた場合の影響を調べられるような実験系を構築している段階である。最終的に天然試料で観察された黒雲母-バーミキュライト混合層鉱物の特徴と比較検証した上で結果をまとめ、国際誌に投稿することを予定している。次に黒雲母粒子内の鉄価数分布に関しては、現時点では定性的な議論に留まっておりXAFSスペクトルの解析から鉄価数を定量的に決定する作業を行っている途中である。こちらは近日中に論文として取りまとめてClays and Clay Mineralsに投稿する準備が整いつつある。黒雲母の鉄酸化に伴う脱水素反応に関しては、加熱処理を行った試料中の鉄価数の定量を現在メスバウアー分光法で行っている段階で、結果が出次第、赤外分光の結果と合わせて考察を行う。
日本企業の事業立地転換と人的資源の調達

事業立地転換の一環として既存事業のノウハウが利用できない新規事業に進出する際に、どのような職種の従業員をどのように調達しているのか(内部異動か外部採用か)、また調達方法の変更によってどのような人事管理上の問題が生じているのかについて、日本企業に対する聞き取り調査などをもとに考察した。日本企業は進出した事業に固有のスキルを必要とする職種については外部採用を中心に、それ以外は内部異動を中心に調達していることや、企業別労働市場や職能資格制度が定着している現況において、事業特性を反映した賃金制度への変更が難しい状況にあることが日本企業の人材調達における重要な課題となっていることが明らかになった。日本企業は経営環境の変化への対応策として新規事業を行う際に必要な経営資源の調達という課題に対して、現有の内部資源を活用することによって対応し、成果を上げてきたが、今後日本企業が生き延びていくためには事業立地転換を行う(既存の事業分野から離れた分野へ進出する)ことが必要であるとも指摘されている。事業立地転換に当たって問題となるのは人的資源の調達であり、外部人材の採用か内部人材からの配置転換と再教育のどちらかを選択するか、あるいは両者を組み合わせることによってそれは実現される。本研究では、事業立地を転換した企業において、それらがどのように行われているのか、またなぜその方法を選択したのか、その規定要因を明らかにすることを目的としている。初年度である2014年度はまず、人的資源管理論、組織論、管理論、労働経済学、中でも特に経済学をベースとする内部労働市場論、イノベーションに関連する組織論、企業内での新規事業開発に伴う人的資源管理面での対応に関連する文献研究を行い、そこで得られた知見を盛り込んだ論文を公刊した。明らかになった主な結果としては、(1)企業の人材ポートフォリオにおいて、ある職務に人を割り当てる場合、正規雇用と外部人材を含めた非正規雇用との選択を考えることが多いが、内部育成人材と中途採用人材との選択も重要であり、一企業を対象としてその要因を探る研究が必要であること、(2)既存の大企業における新規事業開発において人的資源管理の問題が重要であるという認識が広がりつつあることなどを挙げることができる。本研究は、日本企業が市場の急速な変化の中で生き延びていくために事業立地転換を行う(既存の事業分野から離れた分野へ進出する)際に、人的資源の調達をどのように行うのか、またなぜそのようにする必要があるのかを明らかにしようとするものである。2015年度は、特に外部市場(製品市場、労働市場)の変化が内部労働市場に対して与える影響や、人的資源の調達の際に生じる内部異動(昇進または従業員に再教育した上で異動させる)と外部採用(すでに必要な能力を備えた労働力を採用する)の選択に関する問題について研究を進めた。明らかになったことを以下に示す。(1)内部異動と外部採用の選択に影響を及ぼす可能性のある要素は、「マルチタスクへの対応の必要性」「昇進のモチベーション」「企業特殊的能力の重要度」などである。(2)職務構造において従業員同士の協力関係が重要である日本企業においては、多角化によって従業員の雇用を維持することで内部労働市場を維持し、それによって形だけの協力という状態を遅らせることに成功している可能性がある。(3)内部労働市場における雇用のあり方は柔軟性を重要視するか、長期の協力関係を重視するかによって大きく分けられ、それにしたがって事業立地転換を行う際に人的資源の調達を行う場合に、外部採用と内部異動の選択のあり方が異なる可能性がある。ただし、それが具体的にどのように行われているのかについては、今後実証データによって検証する必要があるが、現時点では体系的な結論は見出せていない。2015年度は、主として内部労働市場に関する研究を整理し、実証分析への足がかりはつくることができたという点である程度計画は達成することはできたと言える。しかしながら、2015年度に実施を予定していたアンケート調査については、諸般の事情(アンケートの回収率が低くなると予想される年度末を避けて実施する方がよい、調査項目についてももう少し見直しを図る方がよいだろうという助言をいただいたことなど)により予定通りに作成作業が進められず、またこれまでの研究成果をまとめた論文の刊行を年度内に間に合わせることができなかった(ただし、論文は現在執筆中であり、2016年度の早い段階で刊行する予定である)。したがって、2014年度に生じた遅れを取り戻せたとまでは言えないことから、「やや遅れている」と判断した。本年度は、昨年度に引き続いての文献渉猟および2社への聞き取り調査を中心に研究を進め、最終年度としてのとりまとめを行った。日本企業は従来、経営環境の変化への対応策として新規事業を行う際に内部人材を必要な人的資源の調達という課題に対して、社内の人材を中心に行うことで成果を上げてきてきたが、今後は事業立地転換を行うことが必要になる場面が増える可能性が高いことが指摘されている。その際に課題となるのは、既存事業において蓄積されてきたノウハウや能力を持った人材をいかに迅速に調達するかである。そこで、事業転換を進めようとする契機として、新たな事業を外部からの買収を進めることによって企業グループ内へ積極的に取り込んでいる企業と、内部にあった事業シーズを発展させることを試みている企業の2社に対して詳細な聞き取り調査を行った。

その結果、1新規事業の立ち上げの際には、社内公募制度などによる従業員の自発的な取り組みへの意思が重要であり、企業がそれをサポートする仕組みを充実させることが必要であること、2ノウハウのない事業に進出する際には現場の従業員を中途採用によって調達する一方で、経営職や管理職については親会社からの出向者によって調達すること、3事業成長の過程においては、人件費の観点から、組織管理の体制が整うにしたがって出向者を減少させ、独自採用の社員を管理職・経営職に登用していくこと、4既存事業にない職種が増加すると、正社員の間でも職種によって異なる賃金体系を構築が必要であると認識されていること、5事業が拡大して行くにつれて企業グループ内での処遇の格差が問題視されるようになり、処遇のグループ企業間での統一が求められるようになるものの、各企業の属する業界の賃金相場が相当異なることによりその実現に苦労していること、などが明らかになった。事業立地転換の一環として既存事業のノウハウが利用できない新規事業に進出する際に、どのような職種の従業員をどのように調達しているのか(内部異動か外部採用か)、また調達方法の変更によってどのような人事管理上の問題が生じているのかについて、日本企業に対する聞き取り調査などをもとに考察した。日本企業は進出した事業に固有のスキルを必要とする職種については外部採用を中心に、それ以外は内部異動を中心に調達していることや、企業別労働市場や職能資格制度が定着している現況において、事業特性を反映した賃金制度への変更が難しい状況にあることが日本企業の人材調達における重要な課題となっていることが明らかになった。2014年度には、上述の「研究実績の概要」に記したように、文献研究を進めることができ今後の方向性を見定めることができた点や、論文を公刊できたという点である程度計画を達成することはできたと言える。しかしながら、日本企業のケースを収集するためのインタビュー調査は進めることができず、文献研究で見出された方向性を実際に企業の方との対話の中で検討するところまで至ることができず、質的な分析を行えるだけの情報も得ることができていない。以上から、当初の研究目的や計画で掲げた水準まで到達しているとは言えず、したがって「やや遅れている」の評価が相当であると考える。2016年度は、執筆中の論文の刊行、インタビュー調査の継続的な実施と、2015年度までの研究内容をもとにしたアンケート調査の実施および分析が課題である。アンケート調査では、文献研究から導かれる仮説がどの程度妥当性を持つのかを検証することが必要であり、また文献研究も引き続き行っていく予定である。経営学2015年度は、まず2014年度中に実施できなかった日本企業へのインタビュー調査を実施することが課題である。文献研究で見出されたことがどの程度妥当性を持つのかを検証することが必要である。また、検討課題に対する理解をさらに深めるため、文献研究も引き続き行っていく予定である。また、研究成果をまとめ、積極的に発表してくい予定であり、まずは文献研究をまとめ今後の課題を提起する論文を次年度に論文として公刊する予定である。さらに、インタビュー調査と並行して、当初の計画通り、主に東証一部上場企業を対象としたアンケート調査を実施する予定であり、できるだけ早い段階でその準備に取りかかる予定である。次年度使用額が生じたのは、当初本年度内に実施を予定していたアンケート調査が実施できなかったことによる。次年度使用額が生じたのは、当初予定していたインタビュー調査が1回分実施できなかったことによる。
新規高感度膜電位感受性色素の探索と細胞内染色法の開発

ナメクジの嗅覚中枢である脳神経節前脳には多数の神経細胞が存在し,これらが自発的に膜電位の同期振動を生じている.この自発活動は脳神経節の単離後も長時間安定して持続することから,さまざまな測定法のスクリーニングに適した実験系である.これまでの研究により,市販の膜電位感受性色素di-4-ANEPPSによって前脳全体で同期した周期的蛍光変化が記録されることが明らかになった.この蛍光変化は1%程度であり,生理的状態の神経細胞が示す蛍光変化としては極めて大きく,また安定して長時間記録できることから,本実験系は膜電位感受性色素のスクリーニングに適していることがわかる.リポソーム-バリノマイシン系による予備実験で膜電位依存性を持つことが示されたクマリン系およびロドシアニン系の色素を用いて脳神経節を染色し,一次スクリーニングとして染色の状態と自発的蛍光変化の有無を調べた結果,クマリン系色素が強く脳組織を染色することが示されたが,前脳の膜電位振動に伴う蛍光変化を示す色素は存在しなかった.これは用いたクマリン系色素が極性基を持たず,細胞膜内での配向が一定しないためではないかと考え,これにスルホン酸基を付加した色素を合成した.これを用いて脳神経節を染色すると,脳組織は同様に強く染色されたが,やはり膜電位変化を反映した蛍光変化は得られなかった.本研究の結果,ナメクジの単離脳標本が膜電位感受性色素のスクリーニングに有用であること,膜電位感受性色素として機能するためには少なくとも色素の細胞膜への移行と,細胞膜内での配向という2つの要因が重要であること,またリポソームの実験で膜電位応答性のある色素が必ずしも生体で膜電位応答性を示とは限らず,生体を用いたスクリーニングが必要であることが明らかになった.ナメクジ脳神経節前脳では多数の神経細胞が同期して自発的に約1Hzで膜電位振動を生じており,単離後も長時間にわたって活性を維持することから光学測定に適した材料である.従ってナメクジ脳神経節を用いることにより,神経組織における膜電位感受性色素の評価を行うことが可能であると考えられる.はじめにポジティブコントロールとして,既に膜電位の光学測定に用いられている色素であるdi-4-ANEPPSを用いた.ナメクジ脳神経節をdi-4-ANEPPS(0,005%)で40-60分間染色後,高速CCDカメラを用いて測定すると,前脳の全体で同期した周期的蛍光変化が生じた.これは局所場電位や,パッチクランプ法で記録される前脳神経細胞の膜電位の振動と同期していたことから,神経細胞の膜電位を反映したものであることが示された.このときの蛍光変化率は0.5%程度であった.そこで次に,リポソーム-バリノマイシン系による予備実験で膜電位依存性を持つことが示されたクマリン系およびロドシアニン系の色素(計9種類)を用いて同様に脳神経節を染色し,染色の状態と自発的蛍光変化の有無を調べた.その結果,クマリン系色素では,神経節全体が一様に強く染色されたが,自発的蛍光変化は観測されなかった.一方ロドシアニン系色素では,神経節組織の染色が全般的に弱く,自発的蛍光変化も観測されなかった.本研究の結果から,染色性に優れたクマリン系色素について極性基の配置を再検討した誘導体を作成して用いることより,膜電位測定ができる可能性があると考えられた.ナメクジの嗅覚中枢である脳神経節前脳には多数の神経細胞が存在し,これらが自発的に膜電位の同期振動を生じている.この自発活動は脳神経節の単離後も長時間安定して持続することから,さまざまな測定法のスクリーニングに適した実験系である.これまでの研究により,市販の膜電位感受性色素di-4-ANEPPSによって前脳全体で同期した周期的蛍光変化が記録されることが明らかになった.この蛍光変化は1%程度であり,生理的状態の神経細胞が示す蛍光変化としては極めて大きく,また安定して長時間記録できることから,本実験系は膜電位感受性色素のスクリーニングに適していることがわかる.リポソーム-バリノマイシン系による予備実験で膜電位依存性を持つことが示されたクマリン系およびロドシアニン系の色素を用いて脳神経節を染色し,一次スクリーニングとして染色の状態と自発的蛍光変化の有無を調べた結果,クマリン系色素が強く脳組織を染色することが示されたが,前脳の膜電位振動に伴う蛍光変化を示す色素は存在しなかった.これは用いたクマリン系色素が極性基を持たず,細胞膜内での配向が一定しないためではないかと考え,これにスルホン酸基を付加した色素を合成した.これを用いて脳神経節を染色すると,脳組織は同様に強く染色されたが,やはり膜電位変化を反映した蛍光変化は得られなかった.本研究の結果,ナメクジの単離脳標本が膜電位感受性色素のスクリーニングに有用であること,膜電位感受性色素として機能するためには少なくとも色素の細胞膜への移行と,細胞膜内での配向という2つの要因が重要であること,またリポソームの実験で膜電位応答性のある色素が必ずしも生体で膜電位応答性を示とは限らず,生体を用いたスクリーニングが必要であることが明らかになった.
コガタルリハムシ腸内共生乳酸菌の機能生態の解明

コガタルリハムシGastrophysa atrocyaneaおよび同属異種のGastrophysa viridulaの幼虫個体から腸内フローラの16S rRNA遺伝子解析およびメタゲノム解析を行った。両種のハムシ腸内において、Rahnella属、Pantoea属、Serratia属の未培養グループの腸内細菌科が優勢化していることが明らかになった。メタゲノムライブラリーから見出されたシュウ酸脱炭酸酵素遺伝子は、既知の腸内細菌科の遺伝子と相同性が最も高かったことから、上述の優勢細菌種がシュウ酸分解能を有し、外来雑草エゾノギシギシを主食とする宿主ハムシのシュウ酸分解に関与している可能性が示唆された。コガタルリハムシの腸内フローラの群集構造を明らかにすることを目的とし、野外の2地点および研究室の飼育条件において採集したコガタルリハムシの3齢幼虫の腸を採取し、それぞれからDNAを抽出した。これらの腸DNAを鋳型として、16S rRNA遺伝子のT-RFLP解析を行ったところ、コガタルリハムシの腸内細菌叢は、採集地点間の群集構造の多様性が高く、T-RFの数や制限酵素切断部位に差異が見られた。一方で、共通のT-RFが複数存在し、いずれも優勢的であったことから、これらの細菌を同定するために16S rRNA遺伝子のクローニングおよび塩基配列決定を行った。その結果、コガタルリハムシの腸内では腸内細菌科が細菌叢全体の80%以上を占め、優勢化していた。また、腸から採取した消化液中に存在する細菌を、GYP白亜寒天培地およびLB培地を用いて単離を試みたところ、全ての細菌株が、腸内細菌科のKluyvera cryocrescensであった。これらの結果は、乳酸菌が優勢化していた、という先行研究の結果と異なっていたために、さらに解析試料数を増やして16S rRNA遺伝子の解析を行ったところ、同じ3齢幼虫でも、蛹化直前の個体において乳酸菌が優勢化(70%)していることが明らかになった。一方、コガタルリハムシの腸内細菌叢においてシュウ酸分解に関与している微生物由来の酵素を明らかにするため、シュウ酸分解の鍵酵素をコードする遺伝子oxdおよびfrcを増幅するプライマーをデザインし、コガタルリハムシの腸DNAを鋳型としたPCR解析を行ったが、産物は得られなかった。また、コガタルリハムシから抽出した粗タンパク画分を指標細菌株の培養液を混合した寒天培地に置いたろ紙ディスクに滴下して調べた。その結果、粗タンパク画分が複数の土壌由来細菌に対して抗菌性を示すことが明らかになった。本年度は、本研究課題が文部科学省科学研究費新学術領域研究の「ゲノム支援」課題に採択され、さらには研究代表者が本研究課題に関連する内容で特定国派遣研究者に採用されたことから、コガタルリハムシおよびその近縁種でありヨーロッパ在来ハムシGastrophysa viridulaの共生細菌のメタ16S /メタゲノム比較解析を行う基盤を構築することができた。コガタルリハムシおよびG. viridulaをそれぞれ日本およびドイツ国内の複数箇所で採集し、3齢幼虫から腸DNAを抽出した。これらのDNAを鋳型とした16S rRNA遺伝子の増幅、T-RFLPおよびクローン解析を行ったところ、当該2種のGastrophysa属ハムシは地域的および進化的隔離があるにも関わらず共生細菌の群集構造は共通性が高いことを明らかにした。その一方で、採集地点が同じ試料においてもT-RFの検出頻度や各細菌種の割合には差異があり、同種ハムシにおける共生細菌叢の群集構造は生長過程に伴って変化することが示唆されたため、1齢幼虫についても16S rRNA遺伝子解析を行ったところ、通常のPCR条件では産物が得られなかったことから、無菌状態の卵から孵化した1齢幼虫に共生する細菌は極めて少ないことが知られた。Gastrophysa属ハムシの腸内共生細菌叢では、Rahnella aquatilisと16S rRNA遺伝子において99%の相同性のある細菌が優勢化しており、前年度までの研究においてコガタルリハムシの蛹化直前の3齢幼虫体内で優勢化していたLactococcus属乳酸菌についてはハムシが防御物質として分泌する体液中に多く存在していることが明らかになった。また、ゲノム支援事業の協力のもと、日本およびドイツ国内の複数箇所において採集したコガタルリハムシおよびG. viridulaの腸および分泌体液から抽出したDNAを、メタ16S解析(20試料)およびメタゲノム解析(4試料)を行うための試料調製を行い、次世代シーケンサーMiSeqによるシーケンス解析を現在行っている。本研究では、日本の在来昆虫であるコガタルリハムシ(Gastrophysa atrocyanea)の幼虫および成虫が、水溶性シュウ酸を多量に含むヨーロッパ原産の外来雑草エゾノギシギシを選択的かつ旺盛に摂食する生活環に着目し、体内におけるシュウ酸分解と、腸内に共生する微生物の関連性を明らかにすることを目的として研究を行った。本研究の先行研究では乳酸菌の関与が示唆されたが、次世代シーケンサーを用いて改めて行ったメタ16S解析(平成26年度ゲノム支援事業)では、異なる地域において採集したコガタルリハムシ腸内フローラにおいて、腸内細菌科(Enterobacteriaceae)が優勢的であることが明らかになった。また、採集地間の差よりも、飼育条件と野外条件において、腸内フローラを構成する細菌の種類が大きく異なっていた。一方、幼齢による顕著な差は見られなかった。