hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
進化的変異に基づくハブ毒ホスホリパーゼA_2アイソザイムのタンパク質工学的解析

1.ハブ毒PLA_2の大腸菌による発現型の改良ハブ毒腺Asp-49-PLA_2の発現、リフォールディンブ、及び精製の改良を行い、大量かつ迅速に目的物を得た。即ち、Asp-49-PLA_2の8位MetをLeuへと置換し、融合タンパク質との切断を-1位Metを導入し、BrCNによる化学的切断で行った。リフォールディングは、低温で行うことにより収率が上昇した。さらに、リフォールディング後の精製は、ヘパリン-セファロースCL-6Bにより行った。PLA_2活性はKC1で溶出される単一ピーク中のみにあった。この純度を逆相HPLC及びSDS-PAGEにより確認した。ジスルフィド結合を含む構造の確認は、N端側アミノ酸配列分析及びペプチドマッピングにより確認した。200mL培地から最終標品23mgが得られた。なお、(M8L)PLA_2は天然型とPLA_2活性は同等であった。2.進化的変異に基づくPLA_2変異体デザインハブ毒腺PLA_2アイソザイムは、加速的塩基置換により異なる機能を獲得したと考えられがCa^<2+>結合部位である49位AspをLysへ置換した(M8L,D49K)PLA_2及びリン脂質認識部位と考えられる58位AsnをAspへ置換した(M8L,N58D)PLA_2をデザイン、調製した。このデザインはアイソザイム間の進化的変異による。変異体cDNAの調製には、本研究費により設置したDNA増幅装置を用い、PCR法により行った。3.進化的変異に基づくPLA_2変異体の機能解析(M8L,D49K)PLA_2及び(M8L,N58D)PLA_2のリン脂質分解活性をみた。予備的測定であるがD49K体に活性はなく、N58D体では減少した。さらに詳細かつ種々の生理機能については検討中である。
脳血管障害患者におけるインスリン抵抗性の発現機序に関する検討

脳卒中患者のインスリン抵抗性の有無に関与する因子を検討し、インスリン抵抗性を有する患者では、内蔵脂肪面積が有意に増加している事が明らかにされたが、内蔵脂肪から分泌されるアデイポサイトカインには有意差が認められなかった。また、日常生活で意識的に歩行を行うことを3ヶ月間続けることによって、脳卒中患者ではインスリン抵抗性と内蔵脂肪面積に有意の減少が認められた。目的:平成18年度の研究目的は、インスリン抵抗性有無とインスリン抵抗性の発現に関与する身体活動量、肥満、内臓脂肪量、内蔵脂肪から分泌される生理活性物質の中でインスリン抵抗性の発現に関与するとアデイポネクチンとTNFαとの関連を検討することである。対象:高トリグリセリド血症を有し、糖尿病の既往がない脳卒中患者33例で、平均年齢は59.5歳、発症からインスリン抵抗性判定までの期間は平均1.4ヶ月であった。この時点で11例では実用的屋内歩行が可能となっていた。方法:インスリン抵抗性の指標としては、空腹時の血中インスリン濃度と血糖値を「掛け合わせたHOMA-Rと75グラム経口糖負荷試験から得られた糖負荷後2時間での血中インスリン濃度(IRI120)を用い、HOMA-R>1.73、またはIRI120>64μu/mlをインスリン抵抗性ありと判定した。身体活動量の指標としては屋内歩行能力の有無を用いた。肥満の指標にはbody mass index (BMI)を用い、内蔵脂肪は腹部CTを用いて測定した。結果:インスリン抵抗性は22例(66.7%)に認められた。インスリン抵抗性とその発現に関与する因子との間で関連が認められたのは、BMIと内蔵肥満であった。すなわち、インスリン抵抗性有りと判定された例でのBMIと内蔵脂肪料は、インスリン抵抗性無しと判定された例に比して有意に高い値を示した(BMIではインスリン抵抗性有り:無し=25.8:22.8,P=0.0117,内蔵脂肪量ではインスリン抵抗性有り:無し=102.4cm2:55.6cm2,P=0.0019,統計学的検討は両者ともにMann-Whitney検定を用いた)。結論:今年度の検討結果からは、脳卒中患者のインスリン抵抗性の発現に関与するのは肥満度であることが示唆された。目的:1)脳血管障害患者のインスリン抵抗性の有無とそれの発現に関与すると考えられる胆満度・内臓脂肪面積・アディポサイトカイン(アディポネクチン、TNF-α)との関連を検討、2)歩行ガインスリン抵抗性の改善に寄与するか否かを検討対象:高トリグリセリド血症または空腹時高血糖、低HDLコレステロール血症、または肥満(BMI≧25)を有し、かつ糖尿病の既往がない脳血管障害患者14例である。方法:1)75グラム経口糖負荷試験を行い、負荷前での血中インスリン濃度と血中インスリン濃度とを掛け合わせたHOMA-R、ならびに負荷後2時間での血中インスリン濃度(IRI120)をインスリン抵抗性の指標とする。HOMA-Rでは1.73以上を、また負荷後2時間での血中インスリン濃度が64μU/ml以上をインスリン抵抗性有りとする。2)腹部CTによる内臓脂肪面積の測定、アディポサイトカイン(アディポネクチン、TNF-α)の測定を実施する。インスリン抵抗性の有無とBMI、内臓脂肪面積、アディポサイトカインとの関係を検討、ならびにインスリン抵抗性の指標であるHOMA-R、IRI120と内臓脂肪面積、アディポサトカインとの関連を検討することを通して、インスリン抵抗性の発現に関与する因子を検討、3)歩行可能な対象例に4週間の歩行運動を指示し、歩行がインスリン抵抗性の改善に寄与するかを検討結果:1)14例中11例(78.6%)にインスリン抵抗性が認められた。2)インスリン抵抗性の有無によるBMI、内臓脂肪面積、アディポサイトカインの検討では、統計学的に有意差は認められなかった。3)HOMA-R、IRI120と内臓脂肪面積アディポサイトカインとの間には、統計学的に有意な相関関係は得られなかった。4)3列に施行した4週間の歩行運動によって、IRI120には著しい改善がみられた(123μU/m]→98μU/ml)。結論:本年度の結果からは、脳血管障害患者のインスリン抵抗性の発現に関与する因子を明らかにすることは出来なかった。平成20年度の研究目的は以下の2点である。1)脳血管障害患者におけるインスリン抵抗性の発現にアディポサイトカインが関与するか否かを検討すること、2)全身持久力訓練がインスリン抵抗性の改善をもたらす背景にアディポサイトカインへの影響があるか否かを検討すること平成20年度に研究対象となった脳血管障害患者は延べ39例であり、この中で初回のインスリン評価例は11例であった。また平成20年度に3ヶ月の経過期間をもって全身持久力訓練がインスリン抵抗性とアディポサイトカインへの影響を検討可能であったのは5例であった。脳血管障害患者におけるインスリン抵抗性の発現にアディポサイトカインが関与するか否かに関しては、対象例11例中9例においてインスリン抵抗性が認められた。

しかし、インスリン抵抗性の有無とbody mass index(BMI)で評価された肥満度や内臓脂肪面積、アディポサイトカインとの間に有意の差は認められなかった。全身持久力訓練がインスリン抵抗性の改善をもたらす背景にアディポサイトカインへの影響があるか否かに関しては、初回インスリン抵抗性評価時と毎日5000歩/日10000歩/日の歩行訓練を3ヶ月施行した時点での比較では、3ヶ月間の歩行訓練によってインスリン抵抗性、アディポサイトカインともに有意の改善は得られなかった。平成20年度の研究結果からは、脳卒中患者におけるインスリン抵抗性は高率に発現することが明らかにされたが、その発現とアディポサイトカインとの関連は明らかにはされなかった。また、3ヶ月にわたる歩行訓練のインスリン抵抗性やアディポサイトカインの改善に対する効果は認められなかった。
肉用家畜応用を視野に入れたバイオマーカー探索とモデル動物解析法の樹立

これまでに、筋芽細胞形成に神経ガイダンス因子セマフォリン3A (Sema3A)が重要な役割を行うことを報告している。そこで、Sema3Aと筋肉発生に必須の遺伝子Paired box 7 (Pax7)との関係に着目し解析を進めた。その結果Sema3Aのシグナルが筋細胞マーカーであるPax7およびMyf5を調節して筋芽細胞の活性化制御を行なっており、これらの因子の発現抑制の結果筋細胞分化が抑制されることを明らかとした。この結果に加えて、核膜タンパク質であるEmerinの発現量もSema3Aの調節を受けており、筋細胞分化と核膜タンパク質との相互作用をも明らかにした。本課題は筋肉培養細胞系を用いて、有用な家畜の創出のためのバイオマーカーの候補としてPax7とsemaphorin3a (Sema3a)に着目して解析を行っている。平成26年度は研究実施計画通りに進行し、順調に結果を得ている。本研究では筋肉細胞におけるペアードボックス遺伝子Pax7と神経ガイダンス因子として知られるSema3Aがどのような関連性を持って筋肉分化を制御しているのか解析を進めている。当初の研究計画に記載した解析はほぼ終了した。強制発現ベクターを用いたGain of Functionの実験系とsiRNAの導入により目的遺伝子の発現阻害を行うLoss of Functionの実験系を併用している。この解析系により、Pax7とSema3Aはお互いの発現に影響を与えさらに、筋分化マーカーの発現制御にも関わっていることを明らかにした。現在は平成26年度のの解析結果をまとめ論文を投稿予定である。また、平成27年度に予定している培養細胞系を用いた解析を引き続き継続する他にゼブラフィッシュ動物モデル系を用いたin vivoでの検証も行う予定としている。本課題は筋肉培養細胞系を用いて、有用な家畜の創出のためのバイオマーカーの候補としてPaired Box 7とSemaphorin 3A (Sema 3A)に着目して解析を行っている。これまでに、Sema3Aは筋肉サテライト細胞(筋幹細胞)の分化時に発現が上昇することが明らかにされている。しかし、その役割は未だ不明な点が多い。Pax7は筋サテライト細胞の静止状態で発現し、筋細胞が分化、融合し筋管を形成するにつれ発現が減少する。この2つの遺伝子の関係性はこれまで報告されていない。そこで増殖培地で培養した筋芽細胞にSema3A siRNA導入実験を行い、Sema3AがPax7発現に与える影響を検証したところ、Sema3A siRNA区ではPax7の発現が減少していた。さらに、細胞を蛍光免疫染色法によりSema3A抗体、Pax7抗体にて染色したところ、Sema3Aの発現が阻害されている細胞では、Pax7の発現が認められなかった。ウエスタンブロッティング解析によりSema3Aの発現阻害は、Pax7のみならずMyf5の発現も抑制していることを明らかとした。そこで、この細胞の活性化率をBrdUにて測定したところ、Sema3Aの発現抑制により、活性化率が優位に減少していた。以上のことから、Sema3AがPax7の発現を制御し筋芽細胞の活性化を制御していることを明らかとした。この細胞が分化能力を保持しているかを確かめるために、増殖培地培養中にsiRNAを導入し、その後分化培地に置き換え培養したところ、筋管形成にも影響を与えていた。研究概要でも示した通り、Pax7とSema3Aの筋芽細胞における細胞増殖時および分化時の関係性を明らかにした。この実験結果は論文にまとめ、FEBS Open Bio誌に発表した。Sema3A siRNA実験により、細胞増殖時にSema3Aを阻害するとPax7およびMyf5の発現が減少することがわかった。しかし、MyoDの発現には影響を与えなかった。この細胞を蛍光免疫染色方によりSema3A抗体および、Pax7抗体により染色したところ、Sema3Aの発現が阻害された細胞でPax7の発現が抑制されていた。この細胞の増殖能をBrdU染色法により確認したところ、Sema3Aの発現を阻害した細胞では増殖能が優位に減少していた。そこで、siRNA導入細胞が分化能力を保持しているかを確かめるために、分化培地に置き換えて培養した。その結果、Pax7、Myf5の発現は抑制されたままであった。MyoDにおいても分化誘導後の発現上昇が認められなかった。Myosin Heavy Chainにおいても分化による活性化は阻害されていた。この細胞をPax7とMyoD抗体を用いて染色したところ、Pax7とMyoDどちらも発現しない細胞が認められた。この細胞は細胞質が大きく、核も肥大していた。この細胞は筋管を形成せず、単核のままで存在していた。EDMD型の筋ジストロフィー原因遺伝子であるemerinは筋マーカーの発現制御と細胞活性化に関わっていることが知られている。増殖培地下でSema3Aを抑制するとemerinの発現は上昇した。一方、Sema3Aの発現プラスミドを用いて強制発現させるとemerinの発現は減少し、Pax7、Myf5の発現は上昇した。以上の結果より、Sema3AはPax7、Myf5の発現を制御し、その制御はemerinを介して行われている可能性を示唆する。本研究課題では、食肉応用を視野に入れたバイオマーカー探索とモデル動物解析法の樹立を研究目的として解析を進めている。

平成28年度は衛星細胞由来の筋芽細胞培養系を用いて、Semaphorin3A (Sema3A)の発現抑制および促進が筋特異的転写制御因子群の発現に与える影響について特に解析を進めた。筋細胞は未分化状態から分化段階に応じて特異的なマーカー(Pax7, Myf5, MyoD)を発現し筋肉分化の促進/抑制を通じて筋肉量をコントロールすることが広く知られている。そこで、活性化筋芽細胞を分化誘導しSema3A siRNAを導入またはSema3A強制発現ベクターを用いて細胞内に発現させSema3Aが筋芽細胞の増殖および分化における役割を解析した。その結果、Sema3Aの発現を抑制した細胞に分化誘導を行った結果MyoDの発現も減少し、細胞の老化様表現型と考えられる形態(細胞核および細胞質の増大化)も顕著に観察された。発現阻害細胞では筋管を形成しない単核の細胞が培養プレートに多く存在していることを発見した。さらに筋芽細胞の増殖時においてPax7、Myf5、MyoDの発現を阻害することが知られているemerin (Emery-Dreifuss型筋ジストロフィー原因遺伝子)の発現はSema3Aノックダウンにより調節されていることを初めて明らかとした。これらの結果は2016年6月にFEBS Open Bio誌にて論文発表を行った。この研究結果を発展させるべく現在も継続して解析を進めている。これまでに、筋芽細胞形成に神経ガイダンス因子セマフォリン3A (Sema3A)が重要な役割を行うことを報告している。そこで、Sema3Aと筋肉発生に必須の遺伝子Paired box 7 (Pax7)との関係に着目し解析を進めた。その結果Sema3Aのシグナルが筋細胞マーカーであるPax7およびMyf5を調節して筋芽細胞の活性化制御を行なっており、これらの因子の発現抑制の結果筋細胞分化が抑制されることを明らかとした。この結果に加えて、核膜タンパク質であるEmerinの発現量もSema3Aの調節を受けており、筋細胞分化と核膜タンパク質との相互作用をも明らかにした。2. siRNA法を用いたPax7, Sema3Aの発現阻害が筋肉分化に与える影響の解析も進めている。Pax7およびSema3Aの発現阻害は筋分化マーカーの発現に影響を与え、Pax7の発現阻害においてはMyofiber formationの阻害も認められた。Sema3Aの抑制により、Pax7、MyoDが発現しない細胞が認められた。この細胞は細胞質が大きく、核も肥大している。Pax7のsiRNA実験も行ったところ、このような細胞形態は認められなかった。この細胞がどのような状態であるかを検証する。これらの細胞は老化様の形態に似通っていることから、細胞老化の可能性を検証する。いくつかの老化マーカーのRNA発現、タンパク質発現を検証する予定である。さらに、この核の肥大には核膜の構成タンパク質であるemerinの発現変化が認められている。Emerinの発現量や発現場所がこのような核の形態変化を引き起こしている可能性が考えられる。このことから、emerinの発現阻害実験を行い、核の大きさや細胞質の状態を免疫傾向染色により検証する。この細胞の筋分化マーカーについても確認する。
収束高エネルギー密度音波による量子核生成の研究

絶対零度近傍における固体^4Heは、超流動^4Heから圧力を24気圧かけることによって1次の相転移で生成される。極低温のために両相におけるエントロピーがともに消失しているため、この転移では潜熱が伴わない。また超流動相からの結晶成長であるため質量輸送に散逸が伴わないため、異常なほど高速で結晶が生成される。このように量子効果の強い結晶であるが、この結晶生成に伴う核形成が量子力学的トンネル効果によってひきおこされることが期待出来る。これまでの研究は、固体^4Heの核形成は容器の壁で生成された微小種結晶の成長に関する、いわゆるHeterogengeousな核成長に関するものばかりであった。本研究では収束超音波によって超流動^4Heの中心で結晶を成長させることを試みるものである。結晶生成の様子は過加圧からの圧力減少と、光学的手法によるものがあり、実験がかなり進んでいる。最終結果を得るところには至っていないが、極低温の固体^4Heのダイナミックな成長、融解の様子が音波の透過信号や好感度CCDビデオカメラに収められた。その一例を紹介すると、強力な超音波によって固体が融解することが初めて見出された。また、さらに音波の振幅を大きくすると固体中に超流動相が生成され、結晶中を浮力によって上昇していくことが発見された。上昇するためには、融解・固化が連続的におこらねばならない。さらに驚くことに、結晶中の超流体のまわりにファセットと呼ばれる結晶面が観測され、結晶面を見せながら上昇していく。結晶中をnegative crystalが移動していくという興味深い現象が見出されている。
ウリミバエ不妊虫による繁殖干渉を利用した近縁な侵入害虫ナスミバエの防除技術の開発

本年度は、研究のまとめとして、得られた研究成果を3本の論文として出版した。まず、本研究課題の核となるアイデアである繁殖干渉を組み込んだ不妊虫放飼法は全く新しい害虫管理法であるため、この方法に関する展望論文を執筆した(Honma et al., 2019Pest Manag Sci)。そこでは、繁殖干渉は不妊虫放飼法と、理論上のメカニズムは全く同じことを指摘し、近縁害虫種間の繁殖干渉が比較的弱い場合でも、不妊虫の放飼数を増加させることで、主要なターゲットである害虫とともに近縁な害虫種も根絶可能であることを示した。ただ、近縁害虫を根絶できるというだけでは、この方法を実際の害虫根絶事業に利用するには不十分である。つまり、近縁害虫の根絶のために、主要なターゲットの根絶後から非常に長い時間がかかってしまうようでは、わざわざこの方法を用いる利点がない。そこで、個体群動態モデルにもとづくシミュレーションを行い、繁殖干渉を利用した近縁害虫の根絶は、主要なターゲットの害虫の根絶とほぼ同時に達成できることが明らかにした(Honma & Ikegawa, 2019Area-Wide Management of Fruit Fly Pests)。さらに、近縁な害虫ミバエ間で繁殖干渉による増殖の抑制が実際に起きることを明らかにするために、インドネシアに生息する、ミカンコミバエ(Bactrocera dorsalis)とカランボラミバエ(B. carambolae)を用いて実験を行った。その結果、相手種の頻度が増えると、(1)相手種から受ける「間違った求愛」が両種において増える一方で、(2)カランボラミバエのみで同種との交尾成功率が低下してしまうこと、(3)その結果、カランボラミバエで次世代数が低下することが分かった(Kitano et al., 2018 Appl Entomol Zool)。本研究課題は、近縁種による繁殖干渉を利用して侵入害虫を防除・根絶する、全く新しい技術の開発を目指し、検疫害虫であるミバエ類を材料として行うものである。繁殖干渉は、主に近縁他種による誤った配偶行動を受けることにより、適応度が低下する現象を指し、代表的な負の種間関係である資源競争に比べて、相手種の絶滅を容易に、かつ速やかに引き起こしうることが知られている。一方、世界的に重要な検疫害虫・衛生害虫の根絶手法として、大量に人工増殖した虫を不妊化して放飼し、野生虫の繁殖を阻害して根絶させるという不妊虫放飼法という方法があり、この技術によって日本では、南西諸島におけるウリミバエの根絶に成功している。しかし、この方法は、非常に大規模な増殖施設を必要とし、対象虫の根絶後も侵入警戒のために不妊虫放飼を継続する必要があることから、新たに侵入してくる害虫に対して次々に適用することは不可能である。本研究課題は、この繁殖干渉と不妊虫放飼が理論的には同じものであることに注目し、放飼不妊虫の繁殖干渉によって、対象となる同種野生個体のみならず、近縁な害虫種をも防除する技術の開発を目指すものである。本研究課題では、まず不妊虫による繁殖干渉によって近縁種の根絶が可能であるのかについて理論的な検討を行った。これは、同種個体間(不妊虫と野生虫)の配偶行動を利用する不妊虫放飼に比べ、近縁他種間の「間違った」配偶行動を利用する繁殖干渉は、対象種の増殖率を抑える効果が大きく劣ると考えられたためである。しかし、理論的検討の結果、繁殖干渉の効果がごく弱い場合でも、野生虫密度の10倍の不妊虫を放飼することができれば根絶が可能であることが分かった。野生虫密度の10倍というのは、沖縄県におけるウリミバエ根絶事業において目安とされていた数であるため、不妊虫の繁殖干渉による根絶は実現可能であることが示された。本研究課題の平成28年度における計画は、(1)不妊虫による繁殖干渉によって害虫密度の抑圧・根絶が可能であるかを理論的に検討すること、および(2)ウリミバエとナスミバエを用いた室内実験により、両者間の繁殖干渉の強さを明らかにすることであった。(1)については、予定通りに進んでいるが、(2)については、予備実験の結果、現在実験に使用できるウリミバエ長期累代飼育系統は交尾行動の開始時間が野生虫に比べてかなり遅く、ばらつきも大きいことが分かった。したがって、この系統では、本来想定される異種間の交尾行動に関わる干渉行動を観察することが難しいと判断し、本実験に使用することを断念した。その後は代替の方法として複数案の検討を行ったが、本課題で対象としているウリミバエは検疫害虫であるため代替の供試虫入手は容易ではないため、以前から研究上の交流がある台湾の研究者に協力を求めることとした。本研究課題は、検疫害虫であるミバエ類を材料として、近縁種による繁殖干渉を利用して侵入害虫を防除・根絶する、全く新しい技術の開発を目指すものである。繁殖干渉は、主に近縁他種による誤った配偶行動を受けることにより適応度が低下する現象を指し、代表的な負の種間関係である資源競争に比べて、相手種の絶滅を容易に、かつ速やかに引き起こしうることが知られている。

しかしこの方法は、非常に大規模な増殖施設を必要とし、対象虫の根絶後も侵入警戒のために不妊虫放飼を継続する必要があることから、新たに侵入してくる害虫に対して次々に適用することは不可能である。本研究課題は、この繁殖干渉と不妊虫放飼が理論的には同じものであることに注目し、放飼不妊虫の繁殖干渉によって、対象となる同種野生個体のみならず、近縁な害虫種をも防除する技術の開発を目指すものである。本研究課題では、まず不妊虫による繁殖干渉によって近縁種の根絶が可能であるのかについて理論的な検討を行った。これは同種個体間(不妊虫と野生虫)の配偶行動を利用する不妊虫放飼に比べ、近縁他種間の「間違った」配偶行動を利用する繁殖干渉は、対象種の増殖率を抑える効果が大きく劣ると考えられたためである。しかし理論的検討の結果、繁殖干渉の効果がごく弱い場合でも、野生虫密度の10倍の不妊虫を放飼することができれば根絶が可能であることが分かった。野生虫密度の10倍というのは、沖縄県におけるウリミバエ根絶事業において目安とされていた数であるため、不妊虫の繁殖干渉による根絶は実現可能であることが示された。本研究課題の平成29年度における計画は、(1)不妊虫による繁殖干渉によって害虫密度の抑圧・根絶が可能であるかを理論的に検討結果に関する論文を作成すること、および(2)ウリミバエとナスミバエを用いた室内実験により、両者間の繁殖干渉の強さを明らかにすること、(3)不妊虫放飼による害虫根絶をリアルタイムにモニタリングする統計モデルの作成であった。(1)については、論文はほぼ完成しまもなく投稿できる段階まで来ている。(2)については、以前から研究上の交流がある台湾の研究者との協力体制を築くことができた。(3)についてはモデルの大枠はほぼ作成することができた。本年度は、研究のまとめとして、得られた研究成果を3本の論文として出版した。まず、本研究課題の核となるアイデアである繁殖干渉を組み込んだ不妊虫放飼法は全く新しい害虫管理法であるため、この方法に関する展望論文を執筆した(Honma et al., 2019Pest Manag Sci)。そこでは、繁殖干渉は不妊虫放飼法と、理論上のメカニズムは全く同じことを指摘し、近縁害虫種間の繁殖干渉が比較的弱い場合でも、不妊虫の放飼数を増加させることで、主要なターゲットである害虫とともに近縁な害虫種も根絶可能であることを示した。ただ、近縁害虫を根絶できるというだけでは、この方法を実際の害虫根絶事業に利用するには不十分である。つまり、近縁害虫の根絶のために、主要なターゲットの根絶後から非常に長い時間がかかってしまうようでは、わざわざこの方法を用いる利点がない。そこで、個体群動態モデルにもとづくシミュレーションを行い、繁殖干渉を利用した近縁害虫の根絶は、主要なターゲットの害虫の根絶とほぼ同時に達成できることが明らかにした(Honma & Ikegawa, 2019Area-Wide Management of Fruit Fly Pests)。さらに、近縁な害虫ミバエ間で繁殖干渉による増殖の抑制が実際に起きることを明らかにするために、インドネシアに生息する、ミカンコミバエ(Bactrocera dorsalis)とカランボラミバエ(B. carambolae)を用いて実験を行った。
人間の手先インピーダンス特性の実験的解析と運動内部モデルの構築

本研究では,人間の手先インピーダンス設定法を実験的に解析し,その特徴を明らかにすることを試みた.主要な結果は以下の通りである。1.1軸インピーダンス推定装置の開発人間の手先インピーダンスを実験的に推定するためには,作業中の人間の手先に外部から強制的な変位を与え,それに対応して発生する力を測定せねばならない.そこで,本研究では推力制御が可能なリニアモータ(日本トムソン(株)製)を利用して1軸インピーダンス推定装置を新しく開発した.この実験装置のハンドルに剛性制御を施し,作業中の被験者の手先を強制的に変位させる.そしてその結果生じる反力を測定し,人間の手先インピーダンスを同定する.この装置により1方向の手先インピーダンスを高い精度で推定することが可能となった.2.人間の手先インピーダンス調節機構の解析被験者に,1)筋収縮レベル維持,2)手先力維持という2種類の作業課題を与え,作業中の被験者の手先インピーダンスを測定することにより,筋収縮と腕のインピーダンスの関係を実験的に解析した.その結果,(1)上肢の屈・伸筋群の同時活動が,手先スティフネスと粘性を増加させること,(2)手先力維持中のスティフネス,粘性が,手先力の振幅と方向に依存して変化し,手先力の方向がスティフネス楕円の長軸方向にほぼ一致する場合にはパラメータの変化は小さく,逆に短軸方向に一致する場合には各パラメーターが大きく変化すること,(3)被験者が手先力を発生する際には,手先力方向のスティフネスと仮想平衡点が同時に変化していること,そしてその変化が手先力の大きさにほぼ比例すること,(4)筋骨格モデルを用いることにより,筋収縮レベルと関節スティフネス・粘性の関係をほぼ説明でき,筋電位からインピーダンスを予測できる可能性があること,など明らかになった.今後は,開発したインピーダンス推定装置を2自由度型に拡張するとともに,より現実的な作業時の人間の手先インピーダンスのプラニング方策を明らかにしていきたいと考えている。
水素水による口内炎抑制・軽減効果の検討

水素水はIL6低下による抗炎症効果をもち、口内炎予防に有益であることが示唆された。口内炎モデルラットを作成し、口内炎への水素水の効果を評価した。実験開始1週前から、ラットに水素水(水素水群)・脱水素水(対照群)を自由摂取させ、その後、口内炎を誘発した。口内炎誘発1日後、炎症性因子の遺伝子発現量を測定した。水素水群では対照群と比べて、IL6の遺伝子発現量が有意に減少していた。現在、口内炎に対して有効な治療薬剤がなく、対症療法が行われているのが現状である。先行研究において酸化ストレスと口腔環境の関連性が認められたことや、抗酸化物質により唾液分泌上昇効果が認められたことから、本研究では活性酸素の発生を抑制する水素水による口内炎の発症の抑制または症状の軽減効果を評価することを目的とした。初年度は、ラット(Wister系、8週齢、雄性)4匹を使用し、口内炎モデルを作成した。まず、50mg/kg用量のペントバルビタールナトリウム(ソムノペンチル®、共立製薬株式会社)麻酔下にて、ラット舌背前方1/3部に熱傷処置を施した。この処置は、錬成充填器(#7、Φ3.0mm、株式会社YDM)を、デジタルホットプレート(PC-400D、ASONE)を用いて90°Cに熱したのち無圧にて60秒間舌背に接触させ行った。処置後の錬成充填器表面平均温度は48.35°Cであった。表面温度測定には赤外線温度計(TN103、オーム電機)を使用した。熱傷処置1時間後および121日後まで毎日、舌背の規格写真を撮影し熱傷部位の面積を測定した。結果は、処置時の面積を対照として、1時間後で100%、1日後で87%、3日後で148%、21日後で15%であった。また体重は、同様に、1時間後100%、1日後95%、3日後91%、21日後109%であった。また、熱傷処置1時間、1、3、21日後には、麻酔下にて尾静脈から採血を行い、室にて30分間放置し遠心分離(1000g、30分間)後、血清を得て凍結保存した。さらに炭酸ガスによる安楽死後、舌を採取し10%ホルマリン液(和光純薬工業株式会社)にて固定した。今後、血清サンプルを用いて炎症性サイトカインの発現量を測定し、また舌サンプルはヘマトキシリン・エオジン染色し組織学的検討を行う予定である。口内炎は軽症・重症に関わらず苦痛をもたらし、摂食障害はもとより、コミュニケーション機能の低下や睡眠障害を引き起こす原因となり、QOLに甚大な悪影響を及ぼす。本研究では、口内炎モデルラットを用いて、水素水による口内炎の治療および予防効果を評価した。本実験は日本大学松戸歯学部動物実験委員会の承認を得ている(AP14MD017号)。まず口内炎モデルを作成した。セボフルラン麻酔下で、ラット舌表面に100°Cに熱した六角棒スパナ(直径3mm、クロムモリブデン鋼製、株式会社エイト)を、無圧にて1秒間接触し、口内炎様症状を誘発した。続いて、このモデルラットを用いて口内炎への水素水の効果を評価した。実験開始1週前から、ラットに水素水(水素水群)・脱水素水(対照群)を自由摂取させ、その後、前述の方法で口内炎を誘発した。口内炎誘発1日後、セボフルラン麻酔下で規格化写真を撮影し、さらに炭酸ガスによる安楽死後、病変部周囲の舌組織を採取しQIAamp DNA Mini Kit(QIAGEN)を用いて全DNAを抽出した。そしてリアルタイムPCR法により、炎症性因子IL1β、IL6、IL12α、TNF、Icam1、IFNγの遺伝子発現量を測定した水素水群では対照群と比べて、IL6の遺伝子発現量が有意に減少していた。また、IL1β、IL12α、TNF、Icam1、IFNγの遺伝子発現量はすべて、水素水群で対照群と比較し減少傾向を示した。口内炎に関する実験はヒトを対象に市販薬や食品を用いて行われているが、疾患モデル動物や細胞等によるin vitro実験は確立されていない。本研究で作成した、ラット口内炎モデルには今後の口内炎研究を発展させる可能性があると思われる。また、水素水はIL6低下による抗炎症効果をもち、口内炎治療や予防に有益であることが示唆された。口内炎モデルラットの作成と口内炎評価方法構築を成功したことによって、研究が順調に進展するようになった。前年度は口内炎モデルラット作成や口内炎評価方法構築に手間取っていたが、本年度は前半にそれらが解決し、動物実験に移行することが出来、リアルタイムPCR法により、炎症性因子IL1β、IL6、IL12α、TNF、Icam1、IFNγの遺伝子発現量を測定し、比較検討できたことが大きな要因である。【目的】本研究は、口内炎モデルラットとヒトを用いて、水素水による口内炎・口腔粘膜炎の治療および予防効果を評価した。【方法】まず口内炎モデルラットを作成した。セボフルラン麻酔下で、ラット舌表面に100°Cに熱した六角棒スパナを、無圧にて1秒間接触し、口内炎様症状を誘発した。実験開始

1週前から、ラットに水素水(水素水群)・脱水素水(対照群)を自由摂取させ、その後、前述の方法で口内炎を誘発した。口内炎誘発1日後、セボフルラン麻酔下で規格化写真を撮影し、さらに炭酸ガスによる安楽死後、病変部周囲の舌組織を採取しQIAamp DNA Mini Kit(QIAGEN)を用いて全DNAを抽出した。そしてリアルタイムPCR法により、炎症性因子IL1β、IL6、IL12α、TNF、Icam1、IFNγの遺伝子発現量を測定した。ヒトに関しては対象者6人とし、評価項目は口腔の炎症に関するデータとして、プロービング時の歯肉出血(BOP)の陽性数を使用した。1ヶ月間毎日500mlの水素水を摂取した。1ヶ月後、水素水摂取前と同様の検査を実施した。【結果】水素水群では対照群と比べて、IL6の遺伝子発現量が有意に減少していた。また、IL1β、IL12α、TNF、Icam1、IFNγの遺伝子発現量はすべて、水素水群で対照群と比較し減少傾向を示した。ヒトに関しても歯肉出血は、6人中5人が改善傾向にあった。【結論】本研究で作成した、ラット口内炎モデルには今後の口内炎研究を発展させる可能性があると思われる。また、水素水はIL6低下による抗炎症効果をもち、口内炎治療や予防に有益であることが示唆された。水素水はIL6低下による抗炎症効果をもち、口内炎予防に有益であることが示唆された。口内炎モデルラットを作成し、口内炎への水素水の効果を評価した。実験開始1週前から、ラットに水素水(水素水群)・脱水素水(対照群)を自由摂取させ、その後、口内炎を誘発した。口内炎誘発1日後、炎症性因子の遺伝子発現量を測定した。水素水群では対照群と比べて、IL6の遺伝子発現量が有意に減少していた。当初の研究計画では初年度は、口内炎モデルマウスを作成する予定であったが、口内炎モデルマウスを作成するにあたり、マウスの口腔内が小さく、特に舌に熱傷処置を実施し、その面積を比較評価することが不可能であるという理由からラットを使用し、口内炎モデルラットを作成することに変更することとした。それ以外は順調である。また、動物実験を行うにあたり動物倫理委員会の承認を得た。平成27年度までに確立した「口内炎モデルラット」を用いて、水素水による口内炎治癒のメカニズムを検討する。ラットに水素水・脱水素水を自由摂取させ、口内炎誘発後、病変部周囲の舌組織を採取し全DNAを抽出、リアルタイムPCRアレイシステムにより炎症関連遺伝子発現を網羅的に解析し、水素水が影響を及ぼす因子を同定する。さらに、同舌組織のタンパク質サンプルを用いてウエスタンブロット法により、これら因子のタンパク質発現を解析し、水素水の口内炎治癒メカニズムを解明する。また、それと並行してヒト臨床研究も進める予定である。衛生学公衆衛生学予防歯科学使用ラット数は32頭(水素水群および脱水素水群の2群、熱傷処理後1時間、1、3、7日で試料採取、N=4)である。6週齢のラットを購入し、8週齢のときに実験を開始する。実験開始から終了まで(7日間)、水素水(わたしのすいそすい、株式会社ドクターズチョイス、実験群)または脱水素水(対照群)を、給水瓶を用いて経口摂取させる。口内炎モデルとして、ラットの上顎口蓋に熱傷を起こす。熱傷処理の1時間、1、3、7日後に、40mg/kgの全身麻酔薬チアミラールナトリウム腹腔内投与により麻酔し、1熱傷部位の規格化写真を撮影し、ImageJを用いて面積を測定する。2外側尾静脈から採血し、血液中の白血球の動態をフローサイトメトリー法にて解析する。
骨格筋における異種細胞間コミュニケーション機構の解明

「筋細胞と脂肪細胞の関係」ならびに「筋細胞と神経細胞の関係」に焦点を当て、これらの細胞が分泌する生理活性因子を介したローカルな細胞間コミュニケーション機構を追究した。1筋細胞及び脂肪細胞が産生・分泌する生理活性因子の時系列的発現パターンを明らかにした。2筋細胞が分泌するミオスタチンが脂肪細胞の成熟化を抑制する機構を明らかにした。3生理活性因子と相互作用し細胞間コミュニケーションを調節する細胞外マトリックス分子を同定した。3筋再生過程において、筋衛星細胞はHGF依存的に神経軸索ガイダンス因子Sema3Aを合成・分泌することで運動神経末端の再接着を制御していることを明らかにした。1.筋細胞が分泌する生理活性因子の網羅的解析:骨格筋細胞の増殖・分化・成長の各過程において分泌されるタンパク質/ペプチドの網羅的かつ定量的な解析を行い、発現プロファイルを作成した。同定した437個のタンパク質/ペプチドのうち、分泌性因子は38個であった。分泌性因子の内訳は成長因子、細胞外マトリックス、およびタンパク質分解酵素阻害剤などであった。2.筋細胞と脂肪細胞の細胞間コミュニケーション機構:脂肪細胞を筋細胞と共培養すると、脂肪細胞の脂肪蓄積が抑制される傾向が認められた。共培養時に抗ミオスタチン抗体あるいはフォリスタチンアンタゴニストを添加すると、筋管による脂肪細胞分化抑制作用は抑制されたことから、筋管が産生・分泌するミオスタチンがパラクリン的に脂肪細胞に作用した可能性が示唆された。3.細胞外マトリックスを介した細胞間コミュニケーション調節機構:筋細胞と脂肪細胞の細胞間コミュニケーション物質の一つとして考えられるミオスタチンについて、各種細胞外マトリックス分子との相互作用を調べた結果、活性型ミオスタチンはラミニンと結合することが明らかになった。そこで、ミオスタチンシグナルに対するラミニンの影響をレポーターアッセイで調べた結果、ラミニンはミオスタチンによる細胞内シグナルを減ずることが示された。3.筋衛星細胞と神経細胞の細胞間コミュニケーション機構:筋再生過程において、衛星細胞はHGF依存的に神経軸索ガイダンス因子Sema3Aを合成・分泌し、その後、TGF-β3によって発現が抑制されることを明らかにした。また、Sema3A発現のシグナリング受容体が細胞膜貫通型プロテオグリカンであることを見出した。さらには、先のHGFが抗炎症性マクロファージ(M2)に由来することから、衛星細胞・運動神経末端・M2の細胞間コミュニケーションの重要性が示唆された。脂肪前駆細胞であるマウス3T3-L1細胞の増殖・分化・成長の各過程において分泌されるタンパク質/ペプチドの網羅的かつ定量的な解析を行い、発現プロファイルを作成した。同定した215個のタンパク質/ペプチドのうち、分泌性因子は86個であった。分泌性因子の内訳は成長因子、細胞外マトリックス、タンパク質分解酵素阻害剤、およびエクソソーム構成タンパク質などであった。コラーゲンを主体とする細胞外マトリックス成分の分泌が分化と共に増加する傾向が示され、脂肪細胞が積極的に細胞外マトリックスを形成することが示唆された。筋細胞と脂肪細胞の細胞間コミュニケーション機構:筋芽細胞を分化させた筋管と脂肪前駆細胞を分化誘導した脂肪細胞を共培養すると、脂肪細胞の脂肪滴のサイズが単独培養の脂肪細胞のそれに比べて小さくなることが示された。また、筋管の培養上清を用いて培養した脂肪細胞においても同様の傾向が認められた。筋細胞の細胞外コミュニュケーション因子の一つと考えられるデコリンをノックダウンした筋芽細胞の性状を検索した。デコリンをノックダウンすると細胞の増殖や筋管の形成が促進し、その作用部位が糖鎖(コンドロイチン硫酸B)であることを明らかにした。デコリンの増殖および筋分化をコンドロイチン硫酸Bが制御している可能性が示唆された。分化初期の衛星細胞(筋芽細胞)が分泌する神経軸索ガイダンス因子Sema3Aによる運動神経末端の再接着制御機構を追究した。筋芽細胞の分化培養液にSema3A-siRNAを添加しSema3A発現をノックダウンすると、アセチルコリン受容体(nAChR)サブユニットγ, εの発現が有意に抑制されることを、RT-qPCRおよびwestern blotting解析により明らかにした。他のサブユニットα, β, δおよびMuSK, rapsynの発現には変化は認められなかった。筋細胞と脂肪細胞の細胞間コミュニケーション機構について、筋管が脂肪細胞の脂肪滴のサイズを抑制するメカニズムを検討した。筋管はミオスタチンを分泌しており、筋管の培養上清で脂肪細胞を培養すると脂肪細胞中の大きな脂肪滴の割合が通常の培養液で培養した脂肪細胞に比べて有意に少なくなること、さらに、これらの効果はミオスタチン抗体あるいはフォリスタチンの添加で抑制されることを見出した。

また、筋管と共培養した脂肪細胞におけるC/EBPb,C/EBPa, PPARg,アディポネクチンならびにペリリピン1のmRNA発現量は単独培養の脂肪細胞のそれらの発現量に比べて低く、脂肪細胞の分化・成熟が筋管によって抑制されていることが示唆された。マウスとラットのグリセロール注入後の筋再生を比較検討した結果、マウスの筋中にグリセロールを注入すると、注入後すぐに脂肪組織に一時期置換されるが、ラットでは脂肪組織形成を経ずに瘢痕化する。このとき、マウスおよびラットのグリセロール注入筋組織を観察すると、ラットの注入部位ではTGF-b1が分布していたことから、このTGF-b1が、脂肪分化を抑制し筋組織の線維化(瘢痕化)誘導する主因子であると考えられた。分化初期の筋衛星細胞が分泌する神経軸索ガイダンス因子Sema3Aによる運動神経末端の再接着制御機構について、アセチルコリン受容体(nAChR)の挙動に焦点を当てて追究した。筋芽細胞が分化・融合しできる筋管においてnAChRの機能的凝集化(クラスラリング)は神経接着に必須であるが、この現象がSema3Aのノックダウンによって阻害されることも明らかになった。また、Sema3Aのシグナリン軸を構成する筋特異的転写制御因子myogeninを同様にノックダウンしてもnAChRのクラスラリングは正常に進行することから、myogenin非依存的な細胞内シグナリングによってnAChRクラスラリングが制御されていると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度実施した筋細胞での各ステージにおける分泌タンパク質の網羅的・定量的解析に引き続き、今年度は脂肪細胞が分泌する生理活性因子の網羅的解析を行い、その解析を終了し、昨年度までの遅れを取り戻した。また、筋細胞と脂肪細胞とのコミュニケーション機構については、新たに筋管と脂肪滴を蓄え始めた脂肪細胞との共培養系で実験を進め、筋管の共存によって脂肪細胞の脂肪滴の成長が抑制されることを新たに示した。さらに、分化初期の衛星細胞(筋芽細胞)が産生・分泌する神経軸索ガイダンス因子Sema3Aをノックダウンすると、アセチルコリン受容体サブユニットγ, εの発現が有意に抑制されることを示した。このように、ほぼ当初の計画通り研究は順調に進展している。筋細胞生物学筋脂肪および脂肪細胞が各ステージで分泌するタンパク質/ペプチドの網羅的解析はほぼ終了したので、これらの中から筋細胞および脂肪細胞にオートクリンに、あるいはパラクリンに作用する可能性のある生理活性因子を絞り込む。筋細胞と脂肪細胞とのコミュニケーション機構については、筋管が分泌する生理活性因子の一つであるミオスタチンに焦点を当て、筋管が分泌するミオスタチン量を定量するとともに、脂肪細胞膜上の受容体の検索ならびに細胞外マトリックスの関与を検証していく。さらに、筋衛星細胞と神経細胞の細胞間コミュニケーション機構については、本年度の研究でアセチルコリン受容体の関与が示唆されたので、アセチルコリン受容体の挙動にも焦点を当てて検討を進める予定である。
火星磁気異常の高分解能マッピングに基づく火星進化の研究

今年度の主な実績として以下の2つがあげられる。(1)火星マリネリス峡谷(Valles Marineris)の磁気異常マッピング本研究では、火星磁気異常が地形標高と相関があることを見出している。重要なポイントは、標高が高い地域ほどより強い磁気異常が存在しうることである。このことを検証するために、火星最大、かつ急峻な地形をもつマリネリス峡谷の磁気異常マッピングをSVM法(Surface Vector Mapping; Tsunakawa et al., 2015)によりおこなった。マリネリス峡谷地域の磁気異常マッピングに関する従来の研究としては、約400km高度観測データによる低分解能マッピングと約200km高度観測データによる中分解能マッピングがある。どちらも磁気異常の存在を報告しているものの、峡谷地形との相関はあまり明瞭ではなかった。本研究によるSVM解析結果から、振幅は他地域と比較して小さいものの、峡谷北側の断崖近辺に強い磁気異常があり、低標高の峡谷自体およびその南側の磁気異常は相対的に弱いことを示した。(2)火星地殻の磁化構造モデルの提唱本研究の火星磁気異常SVM法解析により、磁気異常キャリアが地殻上層部にある可能性が高まっている。磁気異常分布の特徴として、磁気異常強度と標高とに単純な正の相関があるわけではなく、強い磁気異常は高標高部に見られ低標高部には見られない、という系統的変化となっている。このことから、数km厚さの火星地殻上層部に磁化物質が散在するモデルを提唱した。このモデルによれば、クレータによる地殻表面部の削除,衝突による消磁、またマリネリス峡谷のような浸食作用による効果で磁気異常が全体的に弱い地域を説明できる。今年度の計画と実績(1)データセレクションSVM法の第1回解析において|モデル値ー観測値|>4σを示した観測点を除外し、残ったデータに基づいて再計算するプログラムを作成した。数箇所の地域に適用したところ、除外した観測点は、ある特定のパスに集中していることが多く、火星プラズマシートによる磁場擾乱の影響を受けた観測パスと推定される。これまでの結果では、擾乱を受けたと思われるパスの割合は数%以下である。しかしながら、SVM法の解析に対する影響は小さくなく、特にトレードオフ・パラメータ(データフィッティングとパラメータ・ノルムとのトレード)の大きさを左右する。なお、Tsunakawa et al. (2014,2015)に記述したSVM法に一部ミスプリントがあったため、正確な数式をホームページで公開することを検討している。(2)広域磁気異常図の作成SVM法を数箇所の地域に適用し、広域磁気異常図を作成した。解析地域は、主としてクレータ地域とし、火星地殻構造に関する情報を得られる可能性を検討した。一部の地域において、定常観測データのSVM結果とエアロブレーキングフェーズの低高度観測データとを比較し、短波長成分の対応が明確に見られることを確認した。これまでの解析からすると、暫定的であるが、火星地殻の表面磁場強度と地殻標高に相関が見られる。より具体的に記述すると、「強い磁気異常は標高の高い地域で見られる」ということである。このような地殻構造については、次年度の研究においてより深く検討する予定である。当初の年度計画を実行し、ほぼ目標を達成している。今年度の主な実績として、次の2点があげられる。いずれも、火星磁気異常解明の研究にとって重要な基礎研究である。(1)表面地形に応じた磁気異常マッピング法の開発火星磁気異常の起源は火星地殻にあると考えられ、本研究では火星上部地殻に磁化物質があると推測している。火星表面の地形は数千メートルの起伏があり、結果として、磁気異常分布には地形の影響が少なからずあると思われる。これまでのSVM(Surface Vector Mapping)法では、天体中心から等距離の球面上において磁気異常をマッピングしていたが、今年度研究の結果として、地形の影響をより直接的に評価できるマッピング法を開発した。新方法の有効性のチェックとして、地球上の海洋磁気異常に対して試行し、日本海溝から沈み込む太平洋プレートスラブ上の磁気異常を復元することができた(投稿準備中)。(2)火星磁気異常キャリア物質の推定火星磁気異常は約40億年前に形成されたと考えられ、現在まで安定して存在しなくてはならない。本研究代表者を含む研究グループは、磁鉄鉱粒子の飽和磁化、保磁力、キュリー温度などの磁性について、圧力・温度依存性を系統的に研究してきた。実験結果および理論的考察をもとに、火星磁気異常のキャリアとして、単磁区・擬似単磁区・多磁区磁鉄鉱粒子の妥当性を検討した。その結果、火星磁気異常のキャリアとなりうる磁鉄鉱粒子は10ミクロンより小さな細長い形状であることを示唆した(投稿・改訂中)。磁気異常の地形対応マッピング法を開発したこと、火星磁気異常キャリアの岩石磁気学的検討を進めたことは、磁気異常生成と火星の初期進化をつなぐ具体的描像を得る可能性をいっそう高めたと考える。

このことを検証するために、火星最大、かつ急峻な地形をもつマリネリス峡谷の磁気異常マッピングをSVM法(Surface Vector Mapping; Tsunakawa et al., 2015)によりおこなった。マリネリス峡谷地域の磁気異常マッピングに関する従来の研究としては、約400km高度観測データによる低分解能マッピングと約200km高度観測データによる中分解能マッピングがある。どちらも磁気異常の存在を報告しているものの、峡谷地形との相関はあまり明瞭ではなかった。本研究によるSVM解析結果から、振幅は他地域と比較して小さいものの、峡谷北側の断崖近辺に強い磁気異常があり、低標高の峡谷自体およびその南側の磁気異常は相対的に弱いことを示した。(2)火星地殻の磁化構造モデルの提唱本研究の火星磁気異常SVM法解析により、磁気異常キャリアが地殻上層部にある可能性が高まっている。磁気異常分布の特徴として、磁気異常強度と標高とに単純な正の相関があるわけではなく、強い磁気異常は高標高部に見られ低標高部には見られない、という系統的変化となっている。このことから、数km厚さの火星地殻上層部に磁化物質が散在するモデルを提唱した。このモデルによれば、クレータによる地殻表面部の削除,衝突による消磁、またマリネリス峡谷のような浸食作用による効果で磁気異常が全体的に弱い地域を説明できる。当初の計画案に基づいて進めていく。なお、SVM法のプログラムコードを公開することも、新たな検討課題とする予定である。最終年度にあたり、火星磁気異常の高分解能図を作成し、火星地形との対応を定量的に検討して、火星地殻内磁化物質の分布状況を明らかにする。さらに、磁化物質分布から、火星地殻形成にいたる火星初期進化を検討する。情報収集のための2016年度SGEPSS秋季学会参加(九州大学)につき、大学院生1名分をとりやめたため。研究の進捗に伴い、最新情報をより広く収集する必要があるため、当初予定以外に、平成30年4月・6月に2回の国際学会出張を行う(4月:ヨーロッパ地球物理学連合学会@オーストリア・ウィーン、6月:アジア・オセアニア地球物理学連合学会:アメリカ・ホノルル)。新たに開催が決まった2017年度SGEPSS秋季学会参加(京都大学)への旅費に充てたい。
トライコーム依存的な植物免疫における力学的特性の解明

植物は、葉面上に存在する毛状突起(トライコーム)を介して雨粒などの力学的刺激を感知すると、トライコームの周辺組織にCa2+の流入を引き起こし、植物免疫を活性化することを明らかにした。しかし、トライコームにどの程度の荷重を負荷すると、周辺組織に情報が伝達されるかは不明である。そこで本研究では、トライコームへ負荷される荷重と、それによって変化するトライコーム構造、そして細胞内Ca2+流入の関係性を明らかにする。
トニ・モリスン文学における物質の研究――マテリアル・エコクリティシズムの観点から

本研究では、マテリアル・エコクリティシズムの観点からトニ・モリスンの文学を体系的に読み解き、モリスンの環境思想に対する研究の射程を広げ、その理論的位置づけを明らかにすることを目的とする。テクストを共時的かつ通時的に分析することにより、各作品に描かれる物質に付与された意味を明らかにするとともに、作品間での物質の意味の相互作用や、モリスン文学の系譜における物質の意味の変化や発展を解明する。その分析結果を踏まえ、モリスン批評の新たな視座を構築し、今日領域横断的に見られるマテリアル指向に文学研究がどのように応答できるかをモリスンのケースを通して明らかにすることを試みる。
実験と理論計算の連携による界面和周波分光の解析

液体や高分子界面構造の精密な理解に向けて、界面和周波分光の実験と分子動力学シミュレーションの緊密な協力による研究を展開した。本年度は特に電解質の酸水溶液界面の構造解析について、界面近傍でのイオンの特異的な構造を研究した。近年、酸水溶液界面ではヒドロニウムカチオンが選択的に界面に分布する構造が安定であると理論的に予想されていたが、和周波分光の実験が確かにその構造を検出していることを理論計算との直接比較によって実証した。また、大気中の硫酸エアロゾルの主成分である硫酸水溶液の界面構造について、和周波分光によって硫酸分子やアニオンを直接測定し、界面近傍での硫酸分子と一価アニオンを区別して検出することに成功した。それは、これまで明らかでなかった界面での局所的な酸解離平衡についての知見を得て、バルク中との違いについても議論できるようになった。さらに理論計算との比較によって、その詳細な構造情報を明らかにしている。