hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中壮年からのロコモ検診、ロコモ予防

平成29年までに4企業でデータの集計が終了し、715名(男性579名、女性136名)で全ての検査がなされていた。問診でロコモ25、腰痛・膝痛の有無(過去1ヵ月に1日以上続く痛み)、現在の活動強度(UCLA activity scale)などを聴取するとともに2ステップテスト、立ち上がりテスト、大腿四頭筋筋力(アルケア社ロコモスキャン)を測定した。ロコモの判定は「ロコモチャレンジ!推進協議会」の規準に準じてロコモ25、2ステップテスト、立ち上がりテストの3種類を用いて、ロコモなし、ロコモ度1、ロコモ度2に振り分け、年齢・性別でその割合を評価した。結果として20歳代、30歳代といった若年であってもある一定の割合でロコモ度1以上のものが存在していること、活動性が低い者はロコモ度が高く、腰痛などの運動器症状も関与していることが分かった。2企業を対象として、企業Aには朝の朝礼時にロコトレの運動介入を、企業Bでは運動介入なしで縦断的に経過をみた。2年連続で検診に参加したのは企業Aが88名(男性71名、女性17名、平均年齢46.0歳)、企業Bが101名(男性76名、女性25名、平均年齢46.9歳)であった。介入前に比べ、企業Aではロコモ25,立ち上がりテスト、ロコモ度で有意な改善を認めた。一方、企業Bでは立ち上がりテストは有意な改善を認めたが、四頭筋筋力は有意に低下した。いずれの企業においても運動習慣のステージに変化はなかった。以上の結果から、労働世代にロコモ検診、ロコトレの介入をすることで、運動習慣に変化を与えることはできなかったが、ロコモ予防に寄与出来る可能性が示唆された。縦断研究もおおむね順調に進行しており、平成31年にも再度、2つの企業でフォローアップの検診を行い、より長い期間での縦断評価が可能となる見込みである。ロコトレの介入の結果、運動習慣に変化を与えるまではいかないまでも、ロコモ予防に寄与できる可能性が示唆される結果であった。これらの結果をよりはっきりとさせるため、平成31年の検診にてフォローアップで対象者数も、継続年数も増加させていく予定である。平成30年には新たに1企業の検診参加の申し出(約100名)があり、検診を行うとともに別の1企業でフォローアップの検診(約150名)を行った。現在、データの集計を行っているところである。結果として男性はロコモ度1以上のものは10歳代0%、20歳代20.9%、30歳代19.5%、40歳代13.9%、50歳代24.1%、60歳代25.0%であった。女性では10歳代0%、20歳代5.6%、30歳代24.0%、40歳代26.8%、50歳代40.6%、60歳代50.0%であった。大腿四頭筋筋力はロコモ度があがるにつれて高い値をとりロコモなしとロコモ度1の間で有意な差を認めた。また、ロコモなしと、ロコモ度1以上の2群間比較ではロコモ1以上の群は有意に、女性に多く、BMIが高く、腰痛の割合が高く、活動強度が低かった(p<0.05)。以上の結果から20歳代、30歳代といった若年であってもある一定の割合でロコモ度1以上のものが存在していることが分かった。また、活動性が低い者はロコモ度が高く、腰痛などの運動器症状も関与していた。現在、ロコトレの介入も1企業で行っているため、この効果について縦断的にみていくことを計画している。予定通り、平成29年度には2つの企業での検診を行った。横断研究の解析はほぼ終了し、今後、縦断的な評価を行っていくことを検討している。

2企業を対象として、企業Aには朝の朝礼時にロコトレの運動介入を、企業Bでは運動介入なしで縦断的に経過をみた。2年連続で検診に参加したのは企業Aが88名(男性71名、女性17名、平均年齢46.0歳)、企業Bが101名(男性76名、女性25名、平均年齢46.9歳)であった。介入前に比べ、企業Aではロコモ25,立ち上がりテスト、ロコモ度で有意な改善を認めた。一方、企業Bでは立ち上がりテストは有意な改善を認めたが、四頭筋筋力は有意に低下した。いずれの企業においても運動習慣のステージに変化はなかった。以上の結果から、労働世代にロコモ検診、ロコトレの介入をすることで、運動習慣に変化を与えることはできなかったが、ロコモ予防に寄与出来る可能性が示唆された。縦断研究もおおむね順調に進行しており、平成31年にも再度、2つの企業でフォローアップの検診を行い、より長い期間での縦断評価が可能となる見込みである。一つの企業でロコトレの介入を行っており、ロコトレの介入を行っていない企業と比較し、青壮年であってもロコトレの効果があるのかどうかを検討していく予定である。ロコトレの介入の結果、運動習慣に変化を与えるまではいかないまでも、ロコモ予防に寄与できる可能性が示唆される結果であった。これらの結果をよりはっきりとさせるため、平成31年の検診にてフォローアップで対象者数も、継続年数も増加させていく予定である。人件費への支出が当初よりも少なくて済んだため,平成30年度に行う調査の人件費として使用する予定である。2018年度の検診における検者数が予定より少なかったため支出が予定額に満たなかった。2019年度にて検診の費用に充てる予定である。
都市熱環境に配慮したインフラストラクチュア整備に関する総合的研究

本研究は土木分野における熱環境の研究の交流を促進するために行ったもので、公開シンポジウムも開催した。花木は都市内のエネルギー消費を解析し、下水熱利用の可能性を示した。その一方でメソスケールの気象モデルを用いて、甲府盆地及び東京を対象に解析を行い、現状の都市気候が表現されていることを確認した上で都市の面的な再配置と分散化を行ったときの熱環境面での影響を評価した。守田は、都市の熱環境の支配因子である人工熱に対して、その発生原単位の調査を更に精密なものにし、また従来調査が困難とされていた交通部門にまで対象を拡大し、自動車の交通量分布を用いた推定を実施した。玉井は臨海部に立地した都市に対して山の存在、背後地の地形が海風の内陸部への侵入に及ぼす影響を検討し、地形によるヒートアイランド循環の形成の有無を明らかにした。さらに、河川流域の土地利用の変化が熱環境にどのような影響を与えるかをシミュレーシヨンによって検討した。鵜野はメソスケールの熱環境シミュレーションの基本となる局地循環モデルを冬期の関東地方に適用し実際に行われた航空機観測と気象観測のデータと照合しモデルの適合性を検証した。北田は、濃尾平野の熱環境を解析し、直近の山や海岸線の地形のみならず中部山岳などの大規模地形が深く関わる流れが午後から夜にかけて存在しこの時には都市化など人為的な地形改変の影響が小さいことを示した。浅枝は地表面の熱収支への地表面の物性の違いの効果を実測し、保水性の舗装は夏の高温をやわらげることなどを明らかにした。また、琵琶湖周辺でのメソスケールモデルによる都市気候の解析を行った。井村は福岡市周辺の熱環境解析のために三次元クロージャーモデルを適用し、LANDSAT TMデータから求めた地表面パラメータを与えることによって細密な気温分布を求めた。また、都市の熱環境を多面的に評価するための知識データベースの作成を行った。今年度は班会議を2度開催した。本研究を構成する各分担者は土木工学の分野で活動を行ってきたが、元来の専門分野が同一でないためこれまで研究交流が十分に行われていなかった。本研究はその不十分さを解消するのに役立っている。さらに、土木工学以外の分野で都市熱環境に関して研究を進めている気象学及び建築学の研究者を含めた学際的なシンポジウムを本研究のメンバーが企画し、土木学会の行事として近々に開催する。花木は東京23区の土地・建物利用のメッシュデータを利用して、下水熱の有効利用のポテンシャルとエネルギー需要について検討を行い、熱回収を図る際の位置選定について検討した。玉井は臨海部開発が都市の熱環境に与える影響について解析するため数値モデルを開発し、それを用いた解析を行った。浅枝は埼玉県を含む首都圏のヒートアイランドの実態と、とりわけ土地利用・表面被覆の効果を実測とシミュレーションの両面から検討した。若松は都市の大気環境と気象場を基本としたメソスケールのヒートアイランドモデルへの都市活動の影響の組み込みについて検討を進めた。北田は、都市熱環境に関して濃尾平野全体を含むような広域のシミュレーションを行い、その結果と現実の都市での気温変化のキャリブレーションを行った。井村は都市域気温分布と都市の構造との関連を明らかにするためのツールとしてリモートセンシングを用い、九州、関西、関東の3地域でその有効性を検討した。第2年度である今年度は班会議を2度開催し関連研究者も交えて極めて有効な議論を行った。

花木は東京23区の土地・建物利用のメッシュデータを利用して、下水熱を有効利用した際の環境改善効果を評価するためにライフサイクルアセスメントを行い、実際に数年程度の運用期間で二酸化炭素の排出量を減少できることを示した。守田は、人工熱の発生源別に原単位を調査し、地域別・用途別・エネルギー種別に整理した。とりわけ従来推定が困難であった交通部門については自動車の交通量分布を用いた推定を実施した。玉井は臨海部に立地した都市に対してκ-εモデル及び地形に沿った座標系を導入することによって山の存在、背後地の地形が海風の内陸部への侵入に及ぼす影響を検討し、地形によるヒートアイランド循環の形成の有無を明らかにした。鵜野は局地循環モデルを関東・中部地域に適用し実際に行われた航空機観測と気象観測ので照合しモデルの適合性を検証した。北田は、濃尾平野を例に取り、局地風に対する各種空間スケールの地形効果を調べた。その結果、直近の山や海岸線の地形のみならず中部山岳などの大規模地形が深く関わる流れが午後から夜にかけて存在しこの時には都市化など人為的な地形改変の影響が小さいことを示した。浅枝は地表面の熱収支への地表面の物性の違いの効果を実測を中心にして求め、保水性の舗装は夏の高温をやわらげる効果があることなどを明らかにした。井村は福岡市周辺の熱環境解析のために三次元クロージャーモデルを適用し、LANDSAT TMデータから求めた地表面パラメータを与えることによって細密な気温分布を求めた。また地表被覆の改変として博多湾の埋立及びグリーンベルトの設置を想定し、それによる気温の変化を定量的に予測した。最終年度である今年度は班会議を開催したほか、一般公開のシンポジウムを開催し多数の参加者を得た。花木はメソスケールの気象モデルを用いて、甲府盆地及び東京を対象に解析を行い、現状の都市気候が表現されていることを確認した上で都市の面的な再配置と分散化を行ったときの熱環境面での影響を評価した。守田は、都市の熱環境の支配因子である人工熱に対して、その発生原単位の調査を更に精密なものにし、また従来調査が困難とされていたセクターにまで対象を拡大した。玉井は今年度は河川に着目し、河川流域の土地利用の変化が熱環境にどのような影響を与えるかをシミュレーションによって検討した。鵜野はメソスケールの熱環境シミュレーションの基本となる局地循環モデルを冬期の関東地方に適用しその適合性を検討した。北田は、濃尾平野の熱環境に対し、特に都市の立地によって土地利用が変化したことの影響を解析し、都市の立地がもたらす人工的な熱環境の程度を明らかにした。浅枝は地表面の熱収支に着目した研究を進めると共に、琵琶湖周辺でのメソスケールモデルによる都市気候の解析を行った。その際、都市の立地の密度と温度上昇の関係等を検討した。井村はこれまでの検討結果を踏まえ、都市の熱環境を多面的に評価するための知識データベースの作成を試みた。ここでは、様々な手法での熱環境の把握と要因を整理し、それを統合的に表現している。一般公開シンポジウムには建築学、気象学、地理学の分野からの参加者も多く、今後もこのような分野との協力関係を維持していくことの必要性が参加者の間から指摘され、更に学際的な共同研究が必要である。
フラクタル星間粒子の構造の研究

1.微小固体粒子の衝突付着によって求めた、集合塵(フラクタル塵)の断面積及び表面積を、数値シュミレーションによって演繹した。結果は等質量の球形塵に比べて、フラクタル塵の断面積及び表面積は増大し、その増加率はフラクタル次元の低い、開放構造を持つ塵ほど大きいことが判った。2.このようにして求めた、フラクタル塵に付着するガス分子の総量を、ガス分子の付着確率を関数として求めた。付着量は、塵の総表面積とガス分子の多重回反射の回数によって増減する。我々の数値シュミレーションは、不規則塵が等質量の球モデルの塵に比べて、ガス分子付着に有効に働くことを示した。3.また、ガス分子量との衝突によって、ガス分子から移行する運動量を求め、ガス分子流中でフラクタル塵が受ける低抗を計算した。これは、原始太陽系星雲内での塵の赤道面への沈降を力学的に考察する基礎過程として、重要な成果となった。
社会思想史上における「共苦」概念の諸形態・影響・可能性の追究

まず取り組んだのは、「苦しむことを望まない」という、全人類に共通する属性に依拠する、「共苦の連帯」の反対物である、排外主義的民族主義の分析である。集団的な「些細な差異に拘るナルシシズム」(フロイト)に基づく、この排外主義的民族主義は、1930年代から40年代にかけて猛威を振い、冷戦後、世界各地で不死鳥のように蘇った。その最も陰惨な形が、90年代の旧ユーゴやルワンダ等における、そしてイスラエルによる現在進行形の、「民族浄化」である。具体的には、まずは従来から親しんできた、30年代から40年代にかけての『権威と家族』をはじめとするフランクフルト学派とその周辺の思想家達による、ファシズム-ナチズムおよび反ユダヤ主義の分析や、丸山眞男による天皇制軍国主義の分析等を繙き、今日でも学ぶに値する洞察にアクセントを置いて、再構成した。これらの社会心理学的研究で展開されているのは、マルクスの唯物論とフロイト精神分析の総合を目指して行われた、ファシズムの大衆=群衆心理分析である。しかし大いに驚いたのは、この30-40年代の大衆=群衆心理のかなりの部分が、90年代以降の日本のそれも含めた排外主義的民族主義において、反復しているという点であった。更に、他者の苦しみに対する想像力として、これまでのホルクハイマー-ショーペンハウアーにおける「共苦(Mitleid)」に加えて、ルソーにおける「憐れみ(pitie)」やスコットランド啓蒙における「同感(sympathy)」の思想史的・現代的意義と問題性についても、イグナティエフやマルガリートといった、現在存命中の内外の思想家による研究と照らし合わせながら探究した。そして、この過程の中で、これまではあまり視野に入っていなかった、世界人権宣言をはじめとする、人権を国家の枠組みを超えて普遍化しようとする、国際法上の試みにも取り組み始めた。平成十七年度においてまず第一に明らかにしたのは、共苦倫理学(Mitleidsethik)における、能動的に共苦する(mitleiden)存在者と、受動的に共苦される、現に苦しんでいる存在者の間を繋ぐ、相互主観的な媒介としての共苦(Mitleid)の構造ではなく、能動的に共苦する存在者の主観内部の構造の究明である。その際にモデルとしたのがニーチェと、彼に連なる無神論的実存主義の伝統である。と言うのも、表面的には共苦を、小市民的な日常生活に閉じ込められた狭隘な「同情(Mitleid(en))」だと断じて、痛烈に批判していたニーチェのうちには、集合的アイデンティティや実定宗教に拠らずに、直接全人類の連帯へと連なろうとするような強い個人の自己陶冶の作法として、共苦を概念的に練り上げようとする苦闘の痕跡が見い出されるからである。報告者は、このニーチェの萌芽的洞察を、ホルクハイマー等によって更に社会的・歴史的に具体化して、今日における美徳ないし卓越性(virtus)としての共苦の在り方を解明した。それに続いて取り組んだのは、共苦を報告者自身がこれまでしてきたように、共時的に、すなわち、民族や宗教の相違ばかりではなく、最終的には人間と人間以外の動物の相違さえも超えた、普遍的な連帯の原理としてだけではなく、通時的に、すなわち、過去の歴史の無辜の犠牲者の蒙った、もはや決して補償不可能な被害を、「想起(Anamnesis)」し、「忘れずにいること(Eingedenken)」によって贖う、過去世代との連帯の原理として、すなわち「想起的連帯(anamnetische Solidaritat)」の原理として、定式化することである。これは昨今、国内外において大いに論争の的となっている、「記憶の政治(学)」に、新たな側面から光を投げかけるものである。

そして、この過程の中で、これまではあまり視野に入っていなかった、世界人権宣言をはじめとする、人権を国家の枠組みを超えて普遍化しようとする、国際法上の試みにも取り組み始めた。
シスプラチン耐性卵巣癌の新規治療標的分子TIE-1の機能解析

卵巣癌治療においてシスプラチンなどの白金製剤とタキサン剤併用による化学療法は初期では有効であるが治療を繰り返すことにより薬剤耐性が生じ、治療成績不良の要因となっている。既存の抗癌剤と異なる作用機序を有する新規分子標的の探索や抗癌剤耐性機構の解明は喫緊の課題である。申請者は大規模siRNAスクリーニングからシスプラチン感受性を高める分子としてTyrosine kinase with immunoglobulin-like and EGF-like domains 1 (TIE-1)を同定した。本研究ではTIE-1がシスプラチン耐性に関与する機序を解明し、新規治療標的としての可能性を探る。本研究の目的は、卵巣癌のシスプラチン耐性を克服する新たな治療標的となる分子を探索し、その作用機序を明らかにすることで新たな創薬基盤を創出することであった。申請者の先行研究において既にsiRNA大規模スクリーニングからシスプラチン感受性に関与する新規標的分子としてTyrosine kinase with immunoglobulin-like and EGF-like domains 1 (TIE-1)を同定し、このTIE-1がDNA損傷修復機構を介してシスプラチン感受性に関与する可能性を示唆しており、2018年度の研究計画は、1TIE-1がDNA修復機構に関与する機序を解明する、2TIE-1依存的なシスプラチン耐性化の普遍性を検証する、の2っであった。1については、複数の卵巣癌細胞株においてTIE-1を強制発現またはノックダウンし、DNA修復、特にシスプラチンがDNAに架橋形成した際のDNA修復機構であるヌクレオチド除去修復機構(Nucleotide Excision Repair,NER)に関与する蛋白の発現を検討した結果、シスプラチンがDNAに結合した際にDNAの歪みを認識する機構に関わるXeroderma pigmentosom C(XPC)蛋白の発現をTIE-1が制御していることが明らかになった。さらにin silicoでのプロモーター解析とクロマチン免疫沈降法によって、細胞膜に局在するTIE-1が核内に局在するXPCを制御するために転写因子KLF-5が介在していることを明らかにした。2については、複数のシスプラチン感受性株とそれに対応する耐性株のペアでTIE-1の蛋白とmRNA発現を比較した結果、シスプラチン耐性株でTIE-1が高発現していることが明らかになった。研究計画作成時、1TIE-1がDNA修復機構に関与する機序、2TIE-1依存的なシスプラチン耐性化の普遍性、3白金製剤耐性化におけるTIE-1の臨床的意義、4生体レベルでのTIE-1のシスプラチン耐性化への関与、の4項目を明らかにすることを目標とした。2018年度の研究成果として上記の1と2の項目についての解析、検証を終えることが出来た。現在は3についても研究結果を得ており、解析をすすめている。計画していた当初の目標の半分を終了できており、順調であると考える。2019年度は以下の項目について解析を進める。1白金製剤耐性化におけるTIE-1の臨床的意義を明らかにする。東北大学産婦人科で保管している卵巣癌の手術検体50症例(2007-2016年の手術症例)で、癌組織におけるTIE-1発現と臨床情報(抗癌剤耐性、予後)との関連を解析する。現時点で情報抽出は終了しており、解析中である。2生体レベルでのTIE-1のシスプラチン耐性化への関与を明らかにする。マウス皮下にTIE-1強制発現卵巣癌細胞とコントロールとして空ベクター発現細胞を移植し、腫瘤を形成させてからシスプラチンを投与し、2週間程度飼育した後に腫瘤径を比較しTIE-1高発現の卵巣癌細胞ではシスプラチン感受性が低下していることを確認する。マウス皮下に申請者が扱っている卵巣癌細胞は生着し腫瘤を形成可能であることは確認済みであるため、問題なく研究を遂行できると考えている。

1については、複数の卵巣癌細胞株においてTIE-1を強制発現またはノックダウンし、DNA修復、特にシスプラチンがDNAに架橋形成した際のDNA修復機構であるヌクレオチド除去修復機構(Nucleotide Excision Repair,NER)に関与する蛋白の発現を検討した結果、シスプラチンがDNAに結合した際にDNAの歪みを認識する機構に関わるXeroderma pigmentosom C(XPC)蛋白の発現をTIE-1が制御していることが明らかになった。さらにin silicoでのプロモーター解析とクロマチン免疫沈降法によって、細胞膜に局在するTIE-1が核内に局在するXPCを制御するために転写因子KLF-5が介在していることを明らかにした。2については、複数のシスプラチン感受性株とそれに対応する耐性株のペアでTIE-1の蛋白とmRNA発現を比較した結果、シスプラチン耐性株でTIE-1が高発現していることが明らかになった。研究計画作成時、1TIE-1がDNA修復機構に関与する機序、2TIE-1依存的なシスプラチン耐性化の普遍性、3白金製剤耐性化におけるTIE-1の臨床的意義、4生体レベルでのTIE-1のシスプラチン耐性化への関与、の4項目を明らかにすることを目標とした。2018年度の研究成果として上記の1と2の項目についての解析、検証を終えることが出来た。現在は3についても研究結果を得ており、解析をすすめている。計画していた当初の目標の半分を終了できており、順調であると考える。2019年度は以下の項目について解析を進める。1白金製剤耐性化におけるTIE-1の臨床的意義を明らかにする。東北大学産婦人科で保管している卵巣癌の手術検体50症例(2007-2016年の手術症例)で、癌組織におけるTIE-1発現と臨床情報(抗癌剤耐性、予後)との関連を解析する。現時点で情報抽出は終了しており、解析中である。2生体レベルでのTIE-1のシスプラチン耐性化への関与を明らかにする。マウス皮下にTIE-1強制発現卵巣癌細胞とコントロールとして空ベクター発現細胞を移植し、腫瘤を形成させてからシスプラチンを投与し、2週間程度飼育した後に腫瘤径を比較しTIE-1高発現の卵巣癌細胞ではシスプラチン感受性が低下していることを確認する。マウス皮下に申請者が扱っている卵巣癌細胞は生着し腫瘤を形成可能であることは確認済みであるため、問題なく研究を遂行できると考えている。
遺伝子発現情報を用いたマラリアの病原性に関する研究

マラリア原虫がヒトなどの宿主に侵入し病原性を確立するためには、宿主の免疫システムから逃れる仕組みが重要となる。この仕組みに深く関わっていると考えられている因子の一つが抗原変異遺伝子ファミリーである。抗原変異遺伝子ファミリーは通常数十から多いものでは数百を超える遺伝子からなり、マラリア原虫ではvar, rifinなどの遺伝子ファミリーが有名である。このファミリー中の遺伝子は、それぞれが大きく異なる超可変領域をその配列内に持ち、この可変領域がちょうど抗原部位にあたる。マラリア原虫などは、時期や場所によってこれらの遺伝子ファミリーの中から特定の遺伝子のみを入れ替えながら発現することにより、宿主の免疫システムから逃れていると考えられている。本研究では、抗原変異と病原性との関係を明らかにするための研究をサポートするために、抗原変異データベースvarDB(http://www.vardb.org/)を構築している。昨年度までに、GenBankとゲノムデータベースから取得した配列データに対して、配列モチーフ情報と文献情報を組み合わせてフィルタリングする精度の高い抗原変異遺伝子ファミリー収集方法を実装した。今年度は、この方法を使ってvarDBの充実化を図った。その結果、varDBには2009年8月の時点で30種の病原生物から48の遺伝子ファミリーの情報が登録されており、これは遺伝子数にすると60,000を超える。さらに、得られた配列のうちマラリア原虫Plasmodium属の複数の生物種に保存されている遺伝子ファミリーであるpir(Plasmodium interspersed repeats)について、その進化的な関係を明らかにするための配列解析を行った。マラリア原虫がホストに侵入し病原性を碓立するためには、ホストの免疫システムから逃れる仕組みが重要である。抗原変異遺伝子ファミリーは通常数十から多いものでは百以上の遺伝子からなり、それぞれが大きく異なる超可変領城をその遺伝子配列内に持つ。この可変領域がちょうど抗原部位にあたり、マラリア原虫ではvar遺伝子やrifin遺伝子ファミリーが、時期や場所によって働く遺伝子を入れ替えることにより、ホストの免疫システムから逃れることができると考えられている。本研究では、抗原変異と病原性との関係を明らかにするための解析をサポートするために、抗原変異データベースvarDB(http://www.vardb.org/)を構築している。本年度は、マラリア原虫をはじめとするゲノムが決定されている病原微生物の抗原変異遺伝子ファミリーとゲノムとの関連をデータベース化するために、ゲノムから抗原変異遺伝子ファミリーを探索する方法を確立した。具体的には、配列モチーフデータベースで定義されているプロファイルを用いて、既に知られている抗原変異遺伝子ファミリーとそれに関連する遺伝子ファミリーをマラリア原虫など6生物種から抽出したファミリーをデータベースに登録した。本年度は非コード領域の解析までは手が回らなかったが、タンパク質のアミノ酸配列を解析するために、超可変領域を含む配列のアライメントを精度よく行うための手法を開発した。本手法に関しては来年度も引き続き改良を進める予定である。マラリア原虫がホストに侵入し病原性を確立するためには、ホストの免疫システムから逃れる仕組みが重要である。抗原変異遺伝子ファミリーは通常数十から多いものでは百以上の遺伝子からなり、それぞれが大きく異なる超可変領域をその遺伝子配列内に持つ。昨年度までに、ゲノムから抗原変異遺伝子ファミリーを探索する方法を確立したので、本年度はさらにそれを拡張し、GenBankとゲノムプロジェクトデータベースを用いて配列データを取得し、さらに配列モチーフ情報と文献情報を組み合わせてフィルタリングすることにより、より精度の高い配列取得方法を実装した。varDBには、2009年3月の時点で25種の病原生物から39の遺伝子ファミリーの情報が登録されており、今後も本手法を適用することにより、生物種、遺伝子ファミリー、遺伝子配列の数を定期的に増やす予定である。非コード領域の解析は、データ取得方法も含めて継続的に進めているが、報告できる成果までは得られていない。また、遺伝子発現情報の解析に関しては、共発現遺伝子を抽出した後に文献から抽出したデータと組み合わせて解析する仕組みを構築し、ヒトの疾病に関するデータ解析への適用を検討している。

その結果、varDBには2009年8月の時点で30種の病原生物から48の遺伝子ファミリーの情報が登録されており、これは遺伝子数にすると60,000を超える。さらに、得られた配列のうちマラリア原虫Plasmodium属の複数の生物種に保存されている遺伝子ファミリーであるpir(Plasmodium interspersed repeats)について、その進化的な関係を明らかにするための配列解析を行った。
Ｇｏｒｌｉｎ症候群由来細胞を用いたヘッジホッグ情報伝達系の解析

初期発生や成体の維持、そしてその破綻として起こる形態異常や発癌に関与するヘッジホッグ受容体PTCH1の機能解明を最終目標として、PTCH1遺伝子異常で発症するGorlin症候群患者の同定と共に、患者由来試料の解析を行った。現在までに15家系のPTCH1遺伝子異常を見出した。またPTCH1機能変化により引き起こされる細胞内現象を探るため、DNA損傷時における反応性や代謝産物の解析を行った。さらに解析の遅れているGorlin症候群で90%以上の頻度で発症する角化嚢胞性歯原性腫瘍(KCOT)由来の細胞株を樹立し、培養条件・分化条件などを確立し、KCOT発症のメカニズム解明への足掛かりを築いた。1.KCOTは、PTCH1の1コピーの異常がある細胞株と2コピーに異常のある細胞株の樹立に成功した。また新たにPTCH1に異常の見られない細胞株の樹立に成功した。この3株を比較することによりPTCH1遺伝子のKCOT発症における役割が解析できると期待される。またこの3株に関しては次世代シークエンサーを用いた解析を行い、PTCH2, SMO, SUFU, KIF7, GLI1, GLI2, GLI3の変異は起こっていないことを確認した。2.従来transfer時に多くの細胞が死ぬという難点があった細胞株であったが、培養条件に検討を加えることによりこの難点が克服され、扱いやすさが飛躍的に向上した。さらに樹立した細胞株のカルシウムによる分化誘導を試みた所、細胞の巨大化、及びマーカー遺伝子の発現の確認ができた。3.Gorlin症候群患者由来細胞と非症候群由来患者由来細胞を用いて、DNA damage処理後のATR-Chk1/Chk2 pathwayの変化を、蛋白のリン酸化の変化及びそれらの細胞内局在を調べた。処理後2時間後ではGorlin症候群患者由来細胞は非症候群由来患者由来細胞と同様なリン酸化反応及び蛋白の局在を示し、特に特徴的なことは見られなかった。今後経時後の反応を調べる予定である。ヘッジホッグ(Hh)情報伝達系を仲介する要素の一つとしての小分子の同定を、メタボローム解析により試みることを行った。我々が樹立したGorlin症候群患者由来細胞3種、Gorlin症候群患者その娘でGorlin症候群患者および息子で正常、を用いCE-TOFMS及びLC-TOFMSによりメタボローム解析を行った。その結果Gorlin症候群患者由来細胞では、acylcarnitineの上昇及びo-acetylcarnitineの減少が認められた。このことはGorlin症候群患者ではミトコンドリア機能の変化が示唆された。Gorlin症候群患者由来のKCOT細胞と、sporadicで発症したKCOT細胞を用い、その違いを遺伝子レベルで検討することを行ないつつある。今までに3種のKCOT由来細胞株を樹立した。その内Gorlin症候群由来KCOTではPTCH1の変異が一つのalleleに、sporadicなKCOT由来細胞株のひとつでは両alleleのPTCH1に異常があること、もう一例ではPTCH1の片方のalleleが欠損していることを見出した。このことは1copyのPTCH1遺伝子の役割を探索できる可能性と共に、PTCH1の両alleleに異常のある細胞株が得られたことにより、PTCH1遺伝子導入による検定が可能になったという意味で重要な発見である。Gorlin症候群患者からすでに得られた細胞株を用いて、放射線照射時におけるATR-Chk1 checkpointシグナルの検討の予備実験を行った。放射線照射及びetoposideを用いてGorlin症候群由来細胞及び正常細胞におけるATM蛋白のリン酸化を調べることにより条件決定を行った。1)Gorlin症候群患者由来の皮膚線維芽細胞(PTCH1+/ー)と正常人由来皮膚線維芽細胞(PTCH1+/+)とのDNA damage後の反応性の違いを解析する事を目的として、DNA damage処理20時間後におけるDNA damage関連蛋白の変化を調べたが、その反応性に大きな差は認められなかった。また今回分離株化した角化嚢胞性歯原性腫瘍(KCOT)由来のKCOT2細胞(遺伝型はPTCH1ー/ー)NS11細胞(遺伝型はPTCH1+/ー)でも同様の反応性を調べたが大きな差は見つけられなかった。2)腫瘍化に伴いその存在・形態の変化が報告されているヘッジホッグ伝達系の場として知られるprimary ciliaは、Gorlin症候群患者由来の皮膚線維芽細胞、正常人由来皮膚線維芽細胞、Gorlin症候群患者及び弧発性のKCOTから樹立したKCOTの細胞株いずれにも存在する事が確認できたが、SMO、PTCH1、GLIファミリーのciliaにおける動態は抗体がよく働かなく検証できなかった。現在GFPを付けたSMO、PTCH1、GLIを細胞に導入することにより検定を行っている。

3)我々がGorlin症候群患者及び弧発性のKCOTから樹立したKCOTの細胞株(NS11、KCOT2)の詳細な解析を行った。これらの細胞系はカルシウム濃度を上げる事により形態の変化(錯角化及びnodule形成)を示すが、この変化に伴いE-cadherin、N-cadherin、vimentin、β-catenin、Snail、Slug、Bmi1などepithelial-mesenchymal transition時に変化する蛋白の変動が見られた。またこれら細胞では、幹細胞のマーカーとして知られるCD44、SOX2の発現が両細胞で確認され、カルシウム濃度を変化させると同様に変化する事も判明した。腫瘍遺伝学metabolome解析をGorlin患者とその親族由来細胞を用いて行ったが、データのばらつきが見られ検討するのに時間がかかっているため遅れが生じた。一方KCOTは、PTCH1の1コピーの異常がある細胞株と2コピーに異常のある細胞株の樹立に成功し、カルシウムによる分化の誘導ができることが確認されたためこの細胞株の有用性が確認できた。また当初培養の難しかったこれらの細胞であるが、培養条件の検討により比較的簡単に増殖やtransferができるようになった。実験をする上で一つのネックとなっていた培養の困難さが解決できたことで今後実験がスムーズに行われるようになると思われる。ヘッジホッグ(Hh)情報伝達系を仲介する要素の一つとしての小分子の同定を、メタボローム解析により試みることを行ったがまだ確実に候補を絞り込むには至っていない。世界的にまだ同定されておらず実験条件、方法などまだ検討する所が沢山あると思われる。KCOT細胞の解析に関しては順調で、PTCH1の1alleleの生殖細胞由来の変異を持つ細胞株、PTCH1の1alleleの体細胞由来の変異を持つ細胞株およびPTCH1の2つのalleleに変異を持つ細胞株が得られたことにより、PTCH1を中心としたヘッジホッグ情報伝達系のKCOT形成における役割を検定できる材料が揃いつつある。放射線感受性に関しては予備実験が完了し薬剤投与でもDNA損傷が再現できることが判明したので、今後は予定通りの進捗が期待できると思われる。1.樹立したPTCH1遺伝子のコピー数の異なる細胞にPTCH1遺伝子を導入することによりこの細胞群がPTCH1依存的であるかを検討する。同様にHedgehog情報伝達系の阻害剤における感受性を調べる。2.Hedgehog情報伝達系の「場」とされているprimary ciliaにおけるSmoothened蛋白の動態を正常細胞と比較する。3.DNA damage処理2時間後の反応にはあまり差が見られなかったので、DNA damage処理後の細胞内での反応を経時的に調べる。特に今後はapotosis経路に注目して行う。4.樹立した細胞株を用いてcystの形成をin vitro培養系で試みる。解析の信頼性をあげるために試料数を増やしてメタボローム解析を試みる。
運動療法による冠動脈粥腫退縮に関する研究

本研究は、運動療法や食事療法を含めた包括的心臓リハビリテーションプログラムの冠動脈プラーク進展に及ぼす影響を、血管内超音波(IVUS)にて観察した前向き研究である。2009年4月から2012年2月まで、急性冠症候群の診断で冠動脈インターベンションに成功し、IVUSを施行した41例(男性38名、平均年齢60±6歳)を登録した。41例のうち16名が包括的心臓リハビリテーションプログラム群、25名が通常治療群であった。6ヶ月後のIVUS所見(血管容積、内腔容積、冠動脈プラーク容積)は、両群間で有意差を認めなかったが、冠動脈プラークと日常活動度について検討したところ、冠動脈プラークの変化量は、日常活動度と有意な負の相関を認めた。身体活動量の増加は、冠動脈プラークの退縮に関連する可能性が示唆された。本研究は急性心筋梗塞において心臓リハビリテーションを含む包括的疾病管理が冠動脈プラークと血管リモデリングをどのように改善するかを明らかにするものである。2009年4月から2009年12月まで急性心筋梗塞で冠インターベンションに成功し、血管内超音波(IVUS)が施行できた39例(男性26名女性13名、平均年齢67歳±13)を登録した。そのうち通常治療群10例に6-8ヵ月後の再造影および本研究のエンドポイントであるIVUSを施行した。残り29例のうち5例が包括的疾病管理群として観察中であり、他の24例は通常治療群として再検査にむけて追跡中である。39例全体の入院時と6か月後の危険因子は、LDL-C121.2±34.2mg/dlから72.8±23.2mg/dlへ有意に低下した一方、中性脂肪は127.8±84.5から146.7±100.2mg/dlへ上昇、HDL-Cも47.5±17.5から42.0±11.3mg/dlまで低下している。しかしながら空腹時血糖は144.7±43.8から102.2±17.1mg/dlへ、HbAlc5.9±1.2から5.9±0.3%、収縮期血圧138.8±29.3から129.7±20.8mmHgなどと良好にコントロールされている。5例の包括的管理群のbaselineのPeak VO^2/kgは13.4±2.9ml/kg/min、AT/kgは8.9±1.6ml/kg/minであった。また、IVUSを再施行できた10例の所見では冠動脈プラーク体積は79.2±30.1から75.9±31.9mm^3に-4.4±11.9%退縮したが、血管体積も160.5±54.0から154.0±53.2mm^3に-4.1±6.8%縮小して、陰性リモデリングを示し、内腔体積は81.3±31.5から78.1±31.0mm^3に若干縮小した。これまでにも報告してきたようにスタチンを含む積極的内科治療でプラークは陰性リモデリングを伴って退縮することが確認された。今後包括的管理群の解析を進め、運動を含めた包括的管理がさらにプラークの退縮を起こすか、また陰性リモデリングの抑制ができ、血管体積および血管内腔の維持が可能かどうかなどを検討してゆく予定である。本研究は急性冠症候群において運動療法を含む包括的心臓リハビリテーション(包括的疾病管理)が冠動脈プラークと血管リモデリングをどのように改善するかを明らかにするものである。2009年12月から2011年1月まで急性冠症候群で冠インターベンションに成功し、血管内超音波(IVUS)が施行できた25例(男性24名女性1名、平均年齢59±6歳)を登録した。そのうち13例に6-8ヶ月後の再造影および本研究のエンドポイントであるIVUSを施行した。残り12例のうち6名が包括的疾病管理群として観察中であり、他の6名は通常治療群として再検査にむけて追跡中である。25例全体の病型は、ST上昇型心筋梗塞が16名(64%)、非上昇型が9名(36%)であり、1枝病変が18名(72%)、2枝病変が7名(28%)、梗塞部位としては、前壁中隔が11名(44%)、下壁が10名(40%)、後側壁が4名(16%)であった。再検査が終了した13名は、10名が包括的疾病管理群で3名が通常治療群であった。

包括的疾病管理群は、150日間で平均回数27±6回当院での心臓リハビリテーションプログラムに参加した。10名の包括的疾病加療群の入院時と6か月後の危険因子は、LDL-Cは105.5±42.7mg/dlから67.0±13.5mg/dlへ有意に低下し、中性脂肪は114.2±66.2から117.6±70.1mg/dl、HDL-Cは46.6±15.1から46.7±19.3mg/dlと良好にコントロールされている。また、空腹時血糖は128±62.7から98.7±14.0mg/dlへ低下し、HbAlc5.8±1.4から5.5±0.4%、収縮期血圧は121.9±18.9から126.4±21.3mmHgと良好にコントロールされている。3名の通常治療群の入院時と6か月後の危険因子は、LDL-C125.3±21.0mg/dlから92.7±14.5mg/dlへ有意に低下し、中性脂肪は122.7±28.1から115.0±14.9mg/dl、HDL-Cも47.3±22.7から57.0±28.7mg/dlと良好にコントロールされている。また、空腹時血糖は142±36.4から98.3±8.1mg/dlへ低下し、HbAlc5.9±0.6から5.6±0.4%、収縮期血圧143.3±20.3から145.7±8.5mmHgなどと良好にコントロールされている。10名の包括的疾病管理群の運動耐容能(Peak VO2)は、13.6±2.6から20.3±4.9ml/kg/min、3名の通常治療群は15.0±2.0から24.1±4.4ml/kg/minと両群ともに改善が得られた。また下肢筋力に関しては、通常治療群が211.6±8.3から205.3±47.6Nm×100/kgと維持されていたのに対し、包括的疾病管理群では146.7±45.8から170.6±46.6Nm×100/kgへと改善を認めていた。なお、IVUSはコアラボでの集中最終解析の予定である。現在通常治療群が少ない事、また通常治療群ではあるが、この群も包括的疾病管理群と同様に入院中に運動指導をうけ、退院後は日常活動度も平均11005±5732歩/日、357Kcal/日と保たれていたことより、今後包括的管理のプラーク退縮への有用性、血管体積および内腔の維持への有用性を検討するには、過去の運動指導介入なしの研究とのデータ比較も必要であると考え検討していく予定である。次年度は目標症例数40例へ向けて、残り15例の登録を予定している。2009年4月から2012年2月まで急性心筋梗塞で冠インターベンションに成功し、血管内超音波(IVUS)が施行できた45例(男性42名女性3名、平均年齢60±6歳)を登録した。そのうち30例に6-8ヵ月後の再造影および本研究のエンドポイントであるIVUSを施行した。その解析結果を示す。30例のうち17例が包括的疾病管理群であり、13例が通常治療群であった。両群において、年齢、性別、冠危険因子の保有率、左室駆出率に有意差は認めなかった。入院時と6か月後の危険因子は、両群共にLDL-C値や空腹時血糖値は有意に低下した一方、中性脂肪は包括的疾病管理群でコントロール良好であったのに対し、通常治療群では、有意に上昇していた。IVUSを再施行できた17例の所見では冠動脈プラーク体積は126.5±76.1から120.8±75.4mm^3に-5.0±11.4%と有意に退縮を示した。血管体積や内腔体積は有意な変化は認めなかった。プラークの退縮率は両群間有意差を認めなかった。冠動脈プラーク体積の変化量は、日常活動度と有意な負の相関を認めた(r=-0.57,p=0.02)。スタチンを含む積極的内科治療でプラークは陰性リモデリングを伴って退縮することが報告されている。今回通常治療群でも、一日8000歩前後の良好な日常活動度が得られており、運動指導を含めた包括的管理が積極的LDL-Cコントロールに加えてプラークの退縮を起こすことで血管内腔を維持することが示唆された。
モンゴルの野生哺乳類大移動の保全：新規鉄道建設前の実態把握と建設後の影響評価

モンゴル南部における鉱山開発や鉄道・道路建設が野生動物の大移動へ及ぼす影響の評価を目的とし、衛星追跡による鉄道建設前のモウコガゼルの移動の実態把握と、環境情報データと分布確率推定モデルを用いた生息適地推定をおこなった。高精度の生息適地地図の作成に成功し、モウコガゼルの生息地選択に重要な要因は冬季と夏季で異なることや、生息適地の年変動が大きいことが示された。環境変動の大きい本地域では、野生動物の広範囲の移動可能性を確保した保全対策の重要性が示唆された。モンゴル南部における鉱山開発や鉄道建設が野生動物の大移動に及ぼす影響を評価することを目的として、対象地域の代表的な長距離移動動物であるモウコガゼルの移動の実態把握と生息適地の評価を進めている。2013年9月にはモンゴル南部ドルノゴビ県において、モウコガゼル9頭の捕獲とGPS+衛星電話システムを搭載した首輪の装着に成功した。これにより、高精度・高頻度での位置情報の取得が可能になり、8頭のデータが順調に蓄積されている。過去に追跡したモウコガゼルの位置データと環境情報データの解析では、モンゴルの県庁所在地周辺では建築物が連続的に存在している市街地よりも4倍から30倍も離れた地域までモウコガゼルが避けていたことが示唆された。また、その追跡データを用い、モンゴルを対象地としている世界各国の野生動物研究者と共同で、開発が進行中のモンゴル草原の保全の重要性を訴える論文を出版した(Batsaikhan et al. 2014, Conservation Biology)。モンゴル南部のゴビ地域は長距離移動をおこなう大型野生動物が生息する保全上重要な地域であるが、大規模な鉱山開発が進行中であり、新たな鉄道・道路の建設が進められている。そこで、長距離移動をおこなう野生哺乳類モウコガゼルを対象として、鉄道・道路建設前の移動や生息地利用の実態を把握し、生息地選択要因や生息適地を明らかにし、生息地分断化による影響評価や野生動物用通路の建設候補地の提言をおこなう。大型動物の大移動は世界でもわずかな地域にしか残っていないため、本研究対象地は世界的にも保全上重要な地域であり、大規模開発前の野生動物の移動や生息地利用の実態の解明は、今しか研究できない緊急の課題である。さらに、生息地の分断化は野生動植物への気候変動の影響を増大させる可能性が高く、生物と環境の両面での広域の将来予測が求められている。これまでに追跡してきた野生哺乳類モウコガゼルとアジアノロバの移動データや、モウコガゼルの遺伝子構造の地理的分化の解析を進めた。その結果、既存の鉄道・国境が両種の移動の障害であり、両種とも鉄道・国境付近の利用が冬期に多いことを示した(Ito et al. 2013a, PLoS ONE)。これは食物が少ない時期に鉄道・国境の障害効果が大きいことを意味し、鉄道・国境のフェンスの存在が野生動物の生存に影響を及ぼす可能性を示唆する。また、気象条件の年変動は、モウコガゼルの食物である植生量に空間的・時間的に影響を及ぼし、それに対応してガゼルは利用場所を年により大きく変えること示した(Ito et al. 2013b, J. Arid Environ.)。現時点では国際鉄道の両側でのガゼルの遺伝子構造の地理的分化は検出できなかった(Okada et al. 2012, Mong. J. Biol. Sci.)。モンゴル南部における鉱山開発や鉄道建設が野生動物の大移動に及ぼす影響を評価することを目的として、対象地域の代表的な長距離移動動物であるモウコガゼルの移動の実態把握と生息適地の評価をおこなった。2013年9月にモンゴル南部ドルノゴビ県において、GPS+衛星電話システムを装着したモウコガゼル8頭について、8時間毎の位置データの約1年間の取得に成功した。すべての個体を同一地点で捕獲したにもかかわらず、冬に100km以上東へ移動した個体と、年間を通して捕獲地点付近に滞在する個体が存在し、本地域でのモウコガゼル個体群は部分的季節移動をしている可能性が示唆された。モウコガゼルの位置データと、地形、植生指数(NDVI)、積雪日数、街・国境からの距離等の環境データから、冬季と夏季のモウコガゼル生息適地地図を作成した。生息適地の場所と生息適地への影響が大きい変数は季節によって異なり、本地域のモウコガゼルの生息地利用の季節変化をよく説明した。本研究での追跡個体は、鉄道の建設予定地から100km以上離れた地域しか利用しなかった。しかし、本地域では積雪日数の空間分布の年変動が大きく、生息適地の面積や場所も年によって変化することも示された。したがって、環境変動の大きい本調査地では、気象条件の年変動を考慮した、野生動物の広範囲の移動可能性を確保した保全対策の重要性が示唆された。動物生態学野生動物の位置データと環境情報データの収集・整備が順調に進んでいる。

モウコガゼルの生息地選択に影響する要因の解析も進んでおり、総合的に生息適地を推定する手法も計画済みである。GPS+衛星電話システムを用いた追跡用首輪の機種選定および購入はおこなったが、現地研究機関との調整がやや難航し、モウコガゼルの新規個体追跡の開始には至らなかった。しかし、環境情報やこれまでの追跡データの整備・解析は順調に進んでいる。今年度9月までで1年間のモウコガゼルの移動データが取得される予定である。そのデータと環境情報データを生息適地推定モデルに組み込み、生息地選択に重要な要因を明らかにするとともに、モウコガゼルの生息適地地図を作成する。モンゴルは季節変化が大きい地域であるため、冬と夏に分けた解析と生息適地地図作成をおこなう。さらに、鉄道や道路により生息地が分断化された場合の生息適地減少率や、冬と夏の生息適地間の連結性の評価をおこなう。また、現地調査により、リモートセンシングでは評価できない植生の違いや現在の交通量の実態を明らかにし、それらのモウコガゼルへの影響を評価する。モンゴル南部の重点的研究対象地において、モウコガゼルの新たな個体の追跡を開始する。また、鉄道・鉱山の建設・開発状況調査をおこなう。引き続き、環境情報データの整備を進め、植生指数データだけでなく積雪や人間活動の情報を解析に加え、過去の移動データを用いて、ガゼルの生息地選択・移動要因の解明を進める。該当なし
神経シナプス接着分子の異常を基盤とした育児放棄・虐待の分子機構の解明

Lrrn4欠損マウスを用いて、養育行動、認知機能、社会性行動、活動性、不安行動などの異常の有無を種々の行動学的解析法により詳細に検討し、育児放棄モデルマウスとして確立する。さらに、Lrrn4遺伝子欠損マウスの養育行動障害と関連するシナプスや神経回路の形成異常の有無や脳内モノアミン・ホルモンの異常の有無を組織学的・生化学的・分子生物学的方法により検討する。また、Lrrn4細胞外領域と免疫グロブリンのFc領域との融合タンパク(Lrrn4-Fc)を作成し、Lrrn4-Fc結合細胞を同定後、発現クローニング法を用いてLrrn4のリガンドをクローニングし、Lrrn4のシグナル伝達経路を同定する。
土壌呼吸の温度特性におよぼす土壌水分変動の影響

茨城県かすみがうら市のスギ人工林において、降雨遮断による土壌乾燥処理試験をおこない、土壌呼吸のQ10値を観測した。野外観測による土壌呼吸のQ10値は乾燥処理によって有意に低下した。一方、室内実験による根、リター、鉱質土壌からのCO2放出速度のQ10値は乾燥処理によって有意な違いは認められなかった。乾燥処理区のリターからのCO2放出速度は非常に小さく、また、リターからのCO2放出速度のQ10値は根よりも大きかったことから、乾燥に伴って土壌呼吸に対するリターからのCO2放出速度の寄与率が低下し、Q10値が相対的に低い根呼吸の寄与率が増加したため、土壌呼吸のQ10値が低下したと考えられた。森林生態系の炭素収支に大きな影響をおよぼす土壌呼吸に着目し、この土壌呼吸の推定式に広く用いられているパラメータQ10値の変動要因を明らかにすることを目的とし、人為的に降水量を調整し異なる水分条件下の通年観測をおこない、土壌呼吸のQ10値におよぼす土壌水分の影響評価をするため下記の研究をおこなった。まず、土壌呼吸への土壌水分変動影響を明らかにするための試験地設定および予備調査をおこなった。茨城県かすみがうら市に位置する森林総合研究所千代田苗畑のスギ林を試験地とし、予備的に土壌乾燥処理および土壌呼吸観測をおこなった。大きさの異なるビニールシートを高さ約1m付近に張り、降雨遮断をおこなったところ、1×2m四方のビニールシートによる降雨遮断により有意に土壌水分の低下が認められた。また、チャンバー法により2m格子状に合計18か所の土壌呼吸を測定した結果、同試験地の土壌呼吸の空間分布は東西方向は一様であったが、南北方向に変化していた。これらの結果を踏まえて、土壌乾燥処理試験の処理プロットの設計をおこなった。森林生態系の炭素収支に大きな影響をおよぼす土壌呼吸に着目し、土壌呼吸の推定に広く用いられている温度特性に関わるパラメータQ10値の変動要因を明らかにすることを目的とし、土壌呼吸のQ10値におよぼす土壌水分変動による影響を評価するため、下記の研究をおこなった。昨年度設定したスギ林試験地(茨城県かすみがうら市森林総合研究所千代田苗畑構内)において、降雨遮断によって土壌乾燥処理試験区の野外土壌呼吸測定観測を開始した。また、土壌呼吸の内訳である根呼吸と微生物呼吸について室内培養実験による測定手法を開発し、根呼吸および微生物呼吸のQ10値を確認する方法を確立した。野外観測による結果については、システムトラブルにより測定点数が足りなく、Q10値の推定にはいたらかなった。室内培養実験については、野外で採取したままの水分条件で実験をおこなったところ、根呼吸のQ10値は2.33.2の変動幅があり、根の直径が大きくなるほどQ10値が大きくなる傾向が見られた。微生物呼吸のQ10値は2.33.9と変動幅が根呼吸よりも大きく、土壌深度が深いほど大きい傾向が見られた。土壌呼吸の観測システムの機器トラブルおよび原因究明の遅れによって、土壌呼吸の測定点数が想定したものよりも少なく、元データでは野外観測でのQ10値を推定できなかった。土壌水分の変動が土壌呼吸の温度特性(Q10値)におよぼす影響を明らかにするため、茨城県かすみがうら市に位置する40年生スギ人工林において、降雨遮断試験による土壌水分変動にともなう土壌呼吸の観測をおこなった。降雨を遮断しない対照区と樹幹間(2×3m)の高さ約1.5mにビニールシートを設置して降雨を遮断した遮断区を設け、それぞれ4基ずつ土壌呼吸測定用のチャンバー(うちA0層を除去したものを1基ずつ)を設置した。それらのチャンバーは1時間毎に自動的に開閉し、各チャンバーの土壌呼吸速度を連続測定した。また別途、両処理区の表層5cmの土壌を採取し、実験室において恒温器を用い、異なる温度でのCO2発生速度を測定した。野外観測では、遮断区の土壌呼吸のQ10値は遮断処理直後に上昇し、さらに乾燥が進むと低下したが、対照区では降雨前後の水分変動に伴う土壌呼吸のQ10値に明瞭な違いはなかった。また、A0層を除去した地点の土壌呼吸のQ10値は対照区・遮断区のともに降雨前後での差がみられなかった。室内実験では、異なる水分条件での表層土層のCO2発生速度のQ10値の違いは明瞭でなかった。これらのことから、降雨遮断後の土壌呼吸のQ10値の変動はA0層からのCO2放出速度およびそのQ10値の変動によるものと考えられた。利用していた試験地において、台風による風倒木被害や敷設電源の漏電による停電のトラブルが生じ、土壌呼吸の野外観測が何度も中断、その復旧対応のため、当初予定していた根切断処理による野外観測が出来なかった。土壌水分変動が土壌呼吸の温度依存性(Q10)におよぼす影響を評価するため、降雨遮断による土壌乾燥処理区を設け、土壌呼吸観測をおこなった結果、乾燥による土壌呼吸のQ10の低下が確認され、その変動は異なるQ10を持つ根呼吸と微生物呼吸の乾燥に対する応答の違いに起因することが示された。茨城県かすみがうら市千代田苗畑構内にある40年生スギ人工林において、樹幹の間(約2×5m)にビニールシート(2.7×5.4m)を高さ11.5mに設置して降雨を遮断し、乾燥区を設けた(4反復)。各乾燥区と対照区に自動開閉チャンバを設置し1時間毎に土壌呼吸を連続測定した結果、乾燥区のQ10は対照区のQ10より有意に低下した。