hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性冠症候群の高リスク患者の抽出、および再発予防を目指した病理組織診断の構築

急性冠症候群(急性心筋梗塞・不安定狭心症)の多くは、冠動脈硬化巣(プラーク)の破綻に伴う血栓形成により発症することが明らかとなっている。急性冠症候群は、心臓性突然死につながる高リスクの病態である。そのため、その病態の解明と予防・治療法の確立は医学のみならず社会的にも急務の課題となっている。本研究では、病理組織所見と臨床像を対比することで、再発しやすい、もしくは死亡率の高い高リスク患者を抽出する高感度の組織診断法を確立することを目的の一つとしている。まず、平成30年度は、急性冠症候群患者からカテーテル治療の際に得られる冠動脈血栓吸引物の収集を主に行いつつ、その標本を用いて病理組織学的評価を並行して行った。本研究では、血栓年齢(血栓形成の時間経過)に着目し、その組織性状と臨床所見や予後との対比を行った。その結果、冠動脈吸引血栓中の50%以上に陳旧性血栓を認め、その存在が心筋壊死やカテーテル治療への反応性の悪さと相関し、さらには、中期死亡(発症6ヶ月時点)の予測因子となり得ることを明らかにした。また、同様にカテーテル治療の際に得られる冠動脈アテレクトミー標本の病理組織学的解析を行い、血栓形成のトリガーとなりうる組織因子や炎症細胞を病状のより不安定な患者(不安定狭心症患者)で多く認めることも明らかにした。以上のことから、カテーテル治療の際に得られる冠動脈血栓吸引物(陳旧性血栓の存在)やアテレクトミーの構成成分は、再発しやすい(予後の悪い)高リスク患者を抽出する新規バイオマーカーとなり得る可能性が示唆された。今後は、冠動脈イメージングとの対比なども含め、さらなる検討を進める予定である。冠動脈イメージングにおいて主として用いる予定であった冠動脈内近赤外線分光法(NIRS-IVUS)の適応患者が想定外にも少なく、対象となり得る患者が少なかったため。さらなる組織標本や冠動脈イメージング(光干渉断層法やNIRS-IVUSなど)も含めた臨床データの収集を行いつつ、病理組織学的解析も同時並行して行う。
情報理論的に安全な多重符号化に関する符号化定理とその応用

安全な多重符号化法に関して,本年度は下記の成果を得た.1.盗聴通信路(盗聴者がいる雑音のある通信路)では,符号化法を工夫することにより,秘密鍵を一切使用しなくても秘密情報を安全に伝送可能なことが知られている.昨年度は,複数の秘密情報を一度に多重符号化することにより,盗聴通信路を通して個々の情報を完全に安全に保ちながら,全体の情報伝送レートを通信路容量まで大きくできることを理論的に明らかにした.本年度は,無記憶通信路および情報スペクトル理論の意味での一般通信路の場合に対して,その証明を洗練したものに改良した.2.通信ネットワーク上で互いに情報を交換するとき,後出しなどの不正が問題となる.そのような不正を防止する基礎技術としてビットコミットメントがあるが,盗聴通信路の符号化法を利用してビットコミットメントを実現できる.昨年度は,上記1で示した盗聴通信路に対する多重符号化法をビットコミットメントに適用できることを示したが,本年度はその符号化定理の証明法についても改良を行った.3.インターネットのような複雑なネットワークを通して情報を効率よく伝送するための符号化をネットワーク符号化という.ネットワーク符号化で,盗聴者が盗聴できる通信路数に制限がある場合に,安全な符号化が可能なことが知られているが,それらは単一の情報に対する符号化法であった.本年度の研究において,複数の受信者に対する共通情報とそれぞれの受信者への個別情報を同時に安全に符号化できる可能性があることを明らかにした.多重符号化に関して以下の3つの成果を得た.1.盗聴通信路を通して秘密情報を安全に伝送できる符号化レートの限界が,秘匿通信路容量として定義されている.本研究では,複数の秘密情報を一度に多重符号化することにより,個々の情報を完全に安全に保ちながら,全体の送信符号化レートを,一般の通信路容量まで大きくできることを理論的に明らかにした.通常,通信路容量は秘匿通信路容量よりかなり大きな値となるため,多重符号化により伝送効率が大きく改善できる.2.通信ネットワーク上で互いに情報を交換するとき,後出しなどの不正が問題となる.そのような不正を防止する基礎技術としてビットコミットメントがある.本研究では,上記1で示した盗聴通信路に対する多重符号化の手法を,ビットコミットメントに拡張した.その結果,複数の秘密情報を一度に多重符号化しコミットすることにより,個々の秘密情報を安全に保ったまま,通常のビットコミットメント容量よりも大きな情報量を一度にコミットできることを理論的に明らかにした.3.秘密分散法は,秘密情報を複数の分散情報に分散符号化することにより,秘密情報を盗聴や破壊に対して安全に保つことができる符号化技術である.復号できる集合が分散情報の個数できまるしきい値型の秘密分散法は最適な構成法が知られているが,秘密情報を復号できる分散情報の集合と復号できない集合を任意に与える一般アクセス構造を持つ秘密分散法の構成は一般に難しい問題である.一般アクセス構造は,しきい値型秘密分散法の分散情報を多重配分することにより実現できるが,本研究では,その多重配分問題を整数計画法として定式化し,その最適な配分法を求める方法を具体的に与えた.安全な多重符号化法に関して,本年度は下記の成果を得た.1.盗聴通信路(盗聴者がいる雑音のある通信路)では,符号化法を工夫することにより,秘密鍵を一切使用しなくても秘密情報を安全に伝送可能なことが知られている.昨年度は,複数の秘密情報を一度に多重符号化することにより,盗聴通信路を通して個々の情報を完全に安全に保ちながら,全体の情報伝送レートを通信路容量まで大きくできることを理論的に明らかにした.本年度は,無記憶通信路および情報スペクトル理論の意味での一般通信路の場合に対して,その証明を洗練したものに改良した.2.通信ネットワーク上で互いに情報を交換するとき,後出しなどの不正が問題となる.そのような不正を防止する基礎技術としてビットコミットメントがあるが,盗聴通信路の符号化法を利用してビットコミットメントを実現できる.昨年度は,上記1で示した盗聴通信路に対する多重符号化法をビットコミットメントに適用できることを示したが,本年度はその符号化定理の証明法についても改良を行った.3.インターネットのような複雑なネットワークを通して情報を効率よく伝送するための符号化をネットワーク符号化という.ネットワーク符号化で,盗聴者が盗聴できる通信路数に制限がある場合に,安全な符号化が可能なことが知られているが,それらは単一の情報に対する符号化法であった.本年度の研究において,複数の受信者に対する共通情報とそれぞれの受信者への個別情報を同時に安全に符号化できる可能性があることを明らかにした.
地域性をいかした小・中学生の食生活管理能力向上に向けたプログラムの開発

本研究の目的は、子どもと家族がともに検査値と食生活習慣との関連を理解して、食生活管理能力を向上させる教育プログラムを開発し、小児期からの生活習慣病予防に貢献することである。本研究では、「出前授業」・「親子の食育講座」・「生活習慣病予防外来」などにより、食生活管理能力を高める教育支援を行った。さらに、成果をまとめて、生活習慣病予防のための"信州発"青少年の健康教育プログラムを刊行し、高い評価を得た。小児生活習慣病の予防介入の1方策として、小・中学生の食生活管理能力向上を目指して、中学校、地域在住栄養士と連携して以下のようなプログラムで食教育・指導を実施した。1.学校健診に合わせて実施した生活習慣病に関連した検査項目で、異常値を認めた生徒とその家族を対象に、各家庭の食事内容の特徴を理解し、適切な食品選択能力を獲得できる支援:医師が要指導と判定した生徒に対して、中学校から生徒と保護者へ"出前クリニック"実施の案内を出して頂き、参加を希望した親子10組について実施した。当日のプログラムは、全校生徒の健診と生活調査結果に基づいた「生活習慣病と食生活」の講義(30分)後、個別の健康指導と食育SATシステムを用いた食事指導(30分)である。食事指導は、昨日の夕食内容をICタグ付きフードモデルを用いて再現し、摂取カロリー、たんぱく質、脂質、ビタミン、鉄分等栄養摂取状況を視覚的に提示して、栄養士が家庭の食事の特徴を理解させた後、より良好な食事内容になるよう親子に食品の選択・組み合わせを実施させ、助言を行った。実施後、食生活の改善が可能なものとして、生徒は食材の選び方(5名)、摂取量(5名)、料理法(4名)、料理の組み合わせ方(4名)を、親は料理法(8名)、料理の組み合わせ方(6名)、食材の選び方(4名)、味付け(2名)、料理の量(1名)を挙げていた。3か月後の食生活について調査した結果は、間食を食べ過ぎない、油分をあまり使わない、主食の前に野菜を摂るようにする、鉄分を多く含む食品を摂るようにする、よく噛んでいる、バランスの良い食事を心がけている、であった。この結果から、この指導プログラムにより食生活管理が実施可能となることを評価できた。2.小学生の親子を対象に、「健康料理教室」を開催。地域の食材、子どもの嫌いな食材を用いた献立で食育指導をおこなった。バランスの良い食事内容が理解できたと評価された。科研費補助金交付2年目は、小・中学生の食生活管理能力向上を目指して中学校、地域在住栄養士と連携して以下のようなプログラムで食教育・指導を実施した。1.生活習慣病関連検査項目に異常値を認めた子ども・家族に対する支援の継続:長野県内の中学校で従来から実施している「出前クリニック」を継続し、学校健診で生活習慣病関連検査項目に異常値を認めた子ども・家族に対して、食育SATシステムなどを用いて、健康な食品選択能力を獲得する支援を行った。その結果、大半から「非常にわかりやすい」、「理解しやすい」などの回答が得られた。2.健常な児童・生徒への食生活管理能力を高める教育支援:平成22年11月、長野県内の中学校で健常な中学生(1-3年生)を対象として、家庭科教諭、養護教諭、学校給食栄養士と連携し、食育SATシステムを用いて食生活管理能力を高める教育を行った。(目標)(1)自分自身の考えを持ち、根拠を明らかにして、自分で食事を作ることが出来る。(2)栄養バランスの良い朝食献立を立てることが出来る。(倫理)グループワークであり、グループ内生徒氏名は無記名である。(結果)以下のような、意見や感想が得られた。(1)和食を意識することで、野菜を多く摂取出来るバランスの良い献立の作成が可能となった。(2)朝食を食べる大切さについて学んだ。朝食を食べないと、やる気や集中力が出て来ないことがわかった。朝食を作る時は、1群から6群までしっかり摂ることが大切である。(3)今日の授業で、朝食に摂る目安を実際に目で見ることが出来てとても良い勉強になった。3.小児版食生活管理ノートの作成:生活習慣病の指導・教育に活用できる小児版食生活管理ノートの作成を継続中である。科研費補助金交付3年目は、地域性をいかした小・中学生の食生活管理能力向上を目指して中学校、地域在住管理栄養士と連携して以下のようなプログラムで食教育・指導を実施した。

1.生活習慣病関連の検査項目で異常値を認めた子ども・家族への支援の継続:長野県内の中学校で従来から実施している「出前クリニック」のほか、第25回松本市健康フェスティバル(平成23年10月、計22家族58名)、信州大学医学部附属病院近未来医療推進センターに新たに開設した、国内初の青少年とその家族の「生活習慣病予防外来」(平成23年8月、平成24年3月、計15家族40名)で、主に学校健診で生活習慣病関連検査項目に異常値を認めた子どもとその家族に対して、食育SATシステムなどを用いて栄養価、塩分・糖分濃度などから健康な食品選択能力を獲得する支援を行い、高い評価を得た。2.健常な児童生徒への食生活管理能力を高める教育支援:平成23年10月-11月、安曇野市健康福祉部と連携して、長野県栄養土会の協力により、「親子の食育講座」を3回実施した。ここでは、生活習慣病と食生活の関係についての講義の後、子どもの嫌いな食品、地域性を考慮した食材を用いて、家庭で楽しく調理が出来る健康メニューを紹介し、調理実習を行った。結果は概ね好評であった。また、平成23年10月、保護者を含めた中学校の「出前授業」で「中学生の健康と食事について」、特に、生活習慣病予防に向けた食事教育支援活動の重要性について講義を行った。中学生からはその後、家族で食習慣についての話し合いの機会をもつことが生活習慣病予防を考える良い機会になる、話の内容がわかりやすかった、などの感想が寄せられた。3.小児版食生活管理ノートの作成:ポピュレーションアプローチ、即ち、健常な中学校生徒に対して活用するものについて検討することを優先し、作成作業を進めた。内容構成は、これまでの研究で明らかになった生活習慣に関するチェックシート、体重の推移を記録するグラフ、食べた食事については家庭科の授業等で学習する内容を踏まえ料理区分(果物と乳製品は食品群)でチェックできるシートを作成し、ハンディタイプのノートの試作を行った。
新しいヘリコバクターピロリ菌由来胃粘膜傷害性タンパクの同定と精製

Helicobacter pylori(Hp)の胃粘膜への傷害機序及び傷害修復機序への関与を解析するために初代培養胃粘膜細胞を用いた定量的損傷修復モデルを用いて解析した。実験にはcagA遺伝子、vacA遺伝子ともに陽性のHp株及び両遺伝子とも陰性のHp株より水抽出液を作成し初代培養胃粘膜細胞修復モデルに添加して、修復過程への影響を定量的に検討した。胃粘膜の損傷修復は両方の株で修復の遅延が明らかに惹起された。両者に有意差はみられなかった。vacA遺伝子陽性株より作成した抽出液は胃粘膜上皮細胞に直接作用し細胞内に空胞形成を惹起した。この際上皮細胞の中でも特に壁細胞に著明な変化を引き起こした。この空胞形成は濃度依存性、時間依存性であった。このような結果はimmflamopharmacologyに投稿しacceptされている。さらに、増殖因子とHpの関連を検討するため増殖因子がHp水抽出液による損傷修復傷害を予防ないし修復促進する可能性を検討した。vacA遺伝子陽性の水抽出液の添加と同時に肝細胞増殖因子を添加し修復過程に及ぼす影響と細胞空胞化に与える影響を検討した。同時添加した肝細胞増殖因子はHp水抽出液による損傷修復の抑制を解除したが、細胞の空胞化は抑制されなかった。このような現像はvacA遺伝子陰性、cagA遺伝子陰性株においても同様に認められた。以上今回の研究助成によりHpの胃粘膜傷害機序及び損傷修復にあたえる影響の一端を解明できたものと思われる。
咬合力に応答する歯根膜組織幹細胞動態のin vivo解析

この研究は歯の機能に重要な,歯根膜組織が正常に機能するために必要な幹細胞の存在と,その機能を明らかにしようとするものです.歯根膜組織の幹細胞の機能が明らかとなれば,歯周病によって失われた組織の再生や,次世代インプラントとして期待される歯根膜付きインプラントの開発につながります.この研究は歯の機能に重要な,歯根膜組織が正常に機能するために必要な幹細胞の存在と,その機能を明らかにしようとするものです.歯根膜組織の幹細胞の機能が明らかとなれば,歯周病によって失われた組織の再生や,次世代インプラントとして期待される歯根膜付きインプラントの開発につながります.
Cav2.1遺伝子異常による神経機能障害の解明

1. Ctm-KOマウス小脳Ca2+ナノドメイン異常の検索前年度に引き続き、Cav2.1チャネルC末端の細胞質内テールドメイン(ヒトではSCA6遺伝子変異によりコードされる伸長ポリグルタミン鎖が存在する)を欠失するCtm-KOマウスの小脳Ca2+ナノドメイン異常の検索を主にプロテオミクスの手法を用いてすすめた。その結果、CtmKOマウス小脳においてRimbpとCav2.1の相互作用の減弱に加えて、GABAB受容体とCav2.1の相互作用が亢進していることが明らかとなった。C末端細胞質内テールドメインを有するMPI型チャネルは複数のシナプス機能分子との相互作用に重要であると考えられた。2. Ctm-KOマウスの電気生理学的解析Ctm-KOマウスで認められた小脳失調についてその生理的基盤を明らかにするため、変異マウス小脳プルキンエ細胞(PC)及び深部小脳核細胞(DCN)の発火パターンを覚醒したマウスからin vivoで記録して、解析を行なった。その結果発火頻度にはCtm-KOマウスとコントロールマウスのPC及びDCNで明らかな違いは認められなかったが、不規則な発火リズムを示すPC及びDCNがCtm-KOマウスにおいてのみ認められた。これらの結果から、Cav2.1C末端細胞質内テールドメインを介するCav2.1チャネルとシナプス機能分子の相互作用がPCの規則的な発火パターン及びその出力系であるDCNの発火パターン維持に必要で、その乱れが小脳失調の原因となることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。1. Ctm-KOマウス及びSCA6 KIマウス小脳Ca2+ナノドメイン異常の検索候補分子のうち、カルシウム依存性Kチャネル(BKチャネル、SKチャネル)、RIMBPなどについて免疫沈降法やイムノブロットによりその発現の検索をすすめるとともに、SKチャネルの活性化薬CHZの投与により失調が改善できるかどうかを検討した。その結果、CtmKOマウス脳においてRIMBPとCav2.1の相互作用が著明に減弱していることを見出した。一方BKチャネル、SKチャネルに関しては変異マウスと野生型マウスの間で明らかな発現異常・相互作用の変化は認められず、またCHZ投与による協調運動障害の改善も認められなかった。これらの結果は、episodic ataxia type2のモデルマウスとされるtotteringマウスの結果とは異なるものであり、Cav2.1 C末端領域の協調運動障害には他の要因が関与しているものと考えられた。Ctm-KOマウス及びコントロールマウス小脳よりトータルRNAを抽出し、Affymetrix GeneChipアレイを用いたトランスクリプトーム解析を行なった。野生型コントロールと比較して319遺伝子の発現亢進、28遺伝子の発現低下を認め、その多くについてqPCRにて発現変化を確認できた。Sca6-118Qマウス小脳の遺伝子発現解析との比較したところ、Ctm-KOマウスとSca6 118Qマウスで共通して認められた変化は2遺伝子のみであった。以上の結果はSCA6においてC末端領域のloss of functionが病態に関与している可能性は低く、またC末端領域断片が直接転写活性を担っている可能性も低いものと考えられた。Ctm-KOマウス小脳プルキンエ細胞の発火パターンの解析はまだ緒についたばかりであるが、小脳Ca2+ナノドメインの検索、Ctm-KOマウス小脳の網羅的遺伝子発現解析などから、いわゆるCav2.1 C末端の転写因子仮説やカルシウム依存性Kチャネルの失調病態への関与について、重要な知見を得るとともに、RIMBP-Cav2.1間の相互作用が著明に低下していることが確認できた。Cav2.1-RIMBP

間の相互作用の機能的意義はプレシナプスではCav2.1の局在に関与することが従来報告されているが、我々のこれまでの電気生理学的・組織学的解析ではCtm-KOマウスにおける平行線維・プルキンエ細胞間のプレシナプスの異常は否定的であった。そこで今後は小脳プルキンエ細胞の発火パターンやプルキンエ細胞-小脳深部核の神経伝達の検討を行なうとともに、Cav2,1-RIMBP間の相互作用のこれら領域での意義や他のインタラクトームの変化についてその解明を目指した研究をCtm-KOマウス脳を材料とした生化学的検討を中心にすすめていく。
超電導発送電システムの超電導限流遮断器に関する研究

電力系統の連係拡充がなされ,また将来超電導電力機器やそのシステム化が検討されるなか事故限流器の役割は大きく,その適用は重要となるが,これに超電導技術を利用した限流遮断器(以下, SFCLと略す)の開発を目的としているが,まず,(1)全体計画を推進するに当たり,主装置となるFRPクライオスタット並びにSFCLの磁気回路を構成するアモルファス・カットコアを設計・製作し,所期の性能を確認した.(2) SFCL用超電導線の調査・製作を行った.交流損失の小さい,常電導転移時の抵抗が大きい超電導線材が必要であるが,これには, Cuマトリックスのない, CuNiバリアのみの複合極細多芯線が有望であり,この種の線材を数種製作した.一方,高温酸化物超電導物質の常電導時の抵抗率は金属系より2桁程度大きいことが分かり,これに注目してそのバルクをサンプル製作し,直流磁場特性,交流磁場応答特性,交流輸送電流特性を調べた.超一常転移は電流又は弱磁場で容易に行なえ,磁気に感心した限流器や磁気スイッチ,磁場バルブなどの機能素子として可能性があることが分った.(3)超電導線を電力回路に直列に挿入するSFCLでは,無誘導の抵抗体とする必要がある.最適な無誘導巻き方式を検討するため3種類の模擬コイルを作製し,残留リアクタンスが最小になる方式を比較した.また,更に無誘導抵抗を設計するための有限要素法による磁界解析を進め,模擬コイルの実験値と良い一致をみた.次に,超電導線による無誘導抵抗を作る巻枠の準備に取りかかった.(4)他の2種類のSFCLは変圧器構成のものであり,その基本回路となる四巻線変圧器の磁気設計を行なうべく有限要素法による解析を進め,入力電圧を入力とした場合の過渡時の磁束挙動について一部結果をえた.これをもとに更に,限流器の最適設計を導くことが可能であって,解析の第一段階を終了した.電力系統の連係拡充がなされ,また将来超電導電力機器やそのシステム化が検討されるなか事故限流器の役割は大きく,その適用は重要となるが,これに超電導技術を利用した限流遮断器(以下, SFCLと略す)の開発を目的としているが,まず,(1)全体計画を推進するに当たり,主装置となるFRPクライオスタット並びにSFCLの磁気回路を構成するアモルファス・カットコアを設計・製作し,所期の性能を確認した.(2) SFCL用超電導線の調査・製作を行った.交流損失の小さい,常電導転移時の抵抗が大きい超電導線材が必要であるが,これには, Cuマトリックスのない, CuNiバリアのみの複合極細多芯線が有望であり,この種の線材を数種製作した.一方,高温酸化物超電導物質の常電導時の抵抗率は金属系より2桁程度大きいことが分かり,これに注目してそのバルクをサンプル製作し,直流磁場特性,交流磁場応答特性,交流輸送電流特性を調べた.超一常転移は電流又は弱磁場で容易に行なえ,磁気に感心した限流器や磁気スイッチ,磁場バルブなどの機能素子として可能性があることが分った.(3)超電導線を電力回路に直列に挿入するSFCLでは,無誘導の抵抗体とする必要がある.最適な無誘導巻き方式を検討するため3種類の模擬コイルを作製し,残留リアクタンスが最小になる方式を比較した.また,更に無誘導抵抗を設計するための有限要素法による磁界解析を進め,模擬コイルの実験値と良い一致をみた.次に,超電導線による無誘導抵抗を作る巻枠の準備に取りかかった.(4)他の2種類のSFCLは変圧器構成のものであり,その基本回路となる四巻線変圧器の磁気設計を行なうべく有限要素法による解析を進め,入力電圧を入力とした場合の過渡時の磁束挙動について一部結果をえた.これをもとに更に,限流器の最適設計を導くことが可能であって,解析の第一段階を終了した.
Sexually transmitted diseaseの疫学的・臨床的研究

STDの疫学調査の重要性が叫ばれて久しいが、正確な統計は本邦ではない。そこでそれを補う意味で、各種STDの対淋菌感染症比を出し、その実態を推定する以外にないが2万人のSTD症例を集計し、その淋菌症例を100として比率を算出したところ、非淋菌性尿路性器が145、尖型condylomaが26.7、性器Herpes16.1、早期梅毒が7.6、Chlamydia trachomatis感染症は淋菌感染症の22.8%、非淋菌性感染症の40.1%なので合計の対淋菌感染症比は100の同数となっている。このdataからするとアメリカより淋菌に対する比が梅毒は2倍であるのに、他の諸STDは逆にほぼ2/1になっている。Virus性STD時代といわれている世界的傾向の中ChlamydiaやVirus性疾患の分後増加してゆくことが予想される。ただ問題なのは本邦におけるSTD診断技術普及の遅れが目立ったことである。ことに一般臨床における女子の炎症性STDの診断が正確に行われていないことが疫学調査上の弱点となっているといえる。たとえば積極的に調査を行った一般家庭夫人の妊娠例におけるChlamydia trachomatis検出率が6.8%にも上り、しかも無症状の無自覚感染である。この様にひそかに潜行する感染が淋菌にもアメリカ並に認められるとすれば、公衆衛生的立場から臨床医のSTDへの意識を改めるべき啓蒙処置が必須であることが、我々の疫学調査から明らかになった。各STD疾患の臨床像の研究としては(1)淋菌におけるB-lactamase産生菌のplasmidがすべて東南アジア型であり、その分離率が10数%であること、(2)Chlamydia trachomatisの抗体IgG-IgA検査が必ずしも疫学調査として意味をもたないこと(3)臨床Herpesの診断にIF直接塗洙標本検査でのVirus検出が培養のわずか手数にしかならず、培養が必須であることなどを明らかにした。STD流行に対する関心は医学界においても次第に高まっており、STDの流行の公衆衛生学的意義が重要視される様になって来ている。しかし、本邦では今まであまり信頼のおけるSTDの疫学的統計資料が作られていなかった。そこで我々は比較的全国的規模の泌尿器科医の協力を得て、STD症例の統計的検討を行っており、現在その統計集計が進行中である。一応昨年16月までの集計では、STD症例は外来患者18万5千名の5%(9500例)にみられている。そして淋菌感染症を100とすると、非淋菌性尿道・性器感染症が166%,尖型コンジローマ29.8%,性器ヘルペス17.1%,初期梅毒9.1%,軟性下疳0.1%また毛虱10.2%,疥癬11.9%という比率になっている。アメリカの比率では、非淋菌性感染150,尖型コンジローマ50,性器ヘルペス25で、非淋菌性はアメリカとほぼ同じであるが、尖型コンジローマ,性器ヘルペスがまだ少し低率であることがわかる。しかし、その両者も最近急激に症例数が増数しており、アメリカ並の比率になることも近々のことと考えられる。淋菌におけるβ-lactamase

産生能は、札幌の調査では1980年2%,81年6.4%,82年10.5%,83年9.5%,84年17.5%85年18.7%となり、ここ2年は20%に近づきつつあることがわかる。また。Chlamydia tiachomatis分離率は、一般妊産婦で6.9%(21/304)であり、ことに10才代を中心とした人工流産施行例では12.1%(12/99)とかなり高率にみられており、その潜行性流行が著しいことが示唆されている。なお淋菌性男子尿道炎の24.2%,同子宮頸管炎の34.8%にChlamydia感染の合併のあることが証明されている。今後さらに各種STDの流行の程度を色々な角度から調査し、本研究をまとめてゆきたい。
3次元型超並列計算機システムの開発

超並列アーキテクチャの研究として、トーラス・リング・バス階層構造の結合ネットワークによる並列計算機アーキテクチャを提案した。今年度は64プロセッサからなるプロトタイプシステムを完成させ、基本性能測定を行った。プロトタイプシステムでは、4プロセッサをリングとバスで接続してクラスタとし、これを4×4のトーラス接続にしている。システムは仮想的な2次元や3次元のメッシュ構造や、複数ユーザによる分割利用にも対応できるよう設計された。提案する接続方式の特徴は、単位プロセッサのリンク数が3と少なく、多数のプロセッサに対する実装が容易な点であるが、このことはプロトタイプの完成により実証された。また、基本性能についての実測より以下の値が得られた。(1)単位計算能力は1020MFLOPS程度。(2)クラスタ内の通信は、セットアップが約5マイクロ秒、転送速度が32MB/秒。(3)クラスタ間は、セットアップが約5マイクロ秒、転送速度が12MB/秒。当初の計画では、今年度内に数値シミュレーション問題を実装して評価を行う予定であったが、ハードウェア製作に手間取り、今年度の成果は基本性能の測定までとなった。現在、ソフトウェア環境の整備と流体計算問題の実装を進めており、来年度前半には応用問題による評価結果を得る予定である。応用問題における計算量や通信量の測定値と、上記の基本性能値より、提案するシステムの有効性や問題点を明らかにする。
海底探査・深海掘削・孔内計測による地球ダイナミックスの研究

本計画(国際深海掘削計画、ODP)は掘削研究船ジョイデス・レゾリューションを用いて、深海底の掘削を行い、海底堆積物と岩石の柱状試料(コア)を連続的に採取し、また検層装置(ロッギング)などによって地殻の諸性質を直接測定することにより、地球内部および地球環境ダイナミックスの2大テーマの解明を目指す国際共同研究である。日本からは、掘削船の各航海に研究者を乗船・参加させて船上での共同研究を推進し、また研究船白鳳丸を用いて掘削候補地点の事前海底探査を行う。本年度は、平成10年1月16日-3月16日(東京-ケアンズ-ポンペイ-東京)の白鳳丸研究航海においてオントンジャワ海台・北ソロモン海溝・マリアナ島弧の掘削事前調査航海を行なった。総計1500kmの反射地震波探査、29台の海底地震計と50台のソノブイ(日、米、ノルウェー共同)による屈折波探査、3台の海底電位差計による電気伝導度探査、イザナギサイドスキャンソナーによる海底地質探査、重力・地磁気・音響測深による海底地形構造探査を行ない、オントンジャワ海台の成因とプレート収束境界での衝突現象を研究した。その結果、オントンジャワ海台の基盤と周辺海洋地殻の境界には顕著な構造の乱れが見られないこと、基盤構造が一様であること、衝突帯では基盤の上部7kmほどがはぎ取られて付加体となっていることがわかった。これに基づき5サイトの掘削提案を行なった。ODPの活動に関しては、理事会、科学委員会、各パネル・委員会へ出席し、日本の成果の発表と計画への意志反映を行なった。本計画(国際深海掘削計画、ODP)は掘策研究船ジョイデス・レゾリューションを用いて、深海低の掘削を行い、海底堆積物と岩石の柱状試料(コア)を連続的に採取し、また検層装置(ロッギング)などによって地殻の諸性質を直接測定することにより、地球内部および地球環境ダイナミックスの2大テーマの解明を目指す国際共同研究である。ODPの活動に関しては、理事会、科学委員会、各パネル・各委員へ出席し、日本の成果の発表と計画への意思反映を行なった。
ＤＮＡ鎖切断を指標とした放射線吸収線量の新規評価法の開発

本研究課題では、DNA鎖切断量をリアルタイムPCRを用いた手法により解析した。その結果、リアルタイムPCR法で評価した切断量と照射した放射線量が強い相関関係にあることがわかった。またLETが異なる放射線による影響を評価できる可能性を示すことができた。すなわち、DNA損傷を評価することにより、LETを加味して放射線量を評価できることを示したものである。本手法により、等価線量を直接的に評価することが可能になり、異なる種類の放射線の被ばくの恐れのある場所での放射線被ばく量を測定できるようになると期待される。【研究背景】放射線防護・放射線安全の観点から、個人線量計による被ばく量の管理は重要である。TLD素子やフィルムバッジ等が実用化されているが、これら既存の個人線量計のメカニズムは、熱ルミネッセンス現象やフィルムの感光作用など、物理・化学的作用を応用したものである。一方で、放射線影響の要因は細胞中のDNAの切断や酸化損傷が主である。本研究では、リアルタイムPCR(Real-Time Polymerase Chain Reaction)を用いたDNA鎖切断収量を指標とした吸収線量の評価法について検討した。【研究方法】出芽酵母S288cのURA3領域(804 bp)をPCR法によって増幅し精製した反応物をDNAサンプルとした。DNAサンプル量は0.1- 1.0 ng/1反応とした。DNAサンプルに対し、HIMACで炭素イオン粒子(290 MeV, LET:50 keV/μm)を照射した。また対照としてでガンマ線(LET:0.2KeV)を照射した。吸収線量は1.0 Gy-100.0 Gyであった。照射したサンプルDNAを鋳型とし、未損傷の鋳型DNAの量を評価した。【結果】ガンマ線照射と比較して炭素線照射の場合は増幅率が低下していた。二本鎖切断やAPサイトの生成が数bp以内に複数生じた場合(クラスター損傷)、酵素活性が強く阻害されることが報告されている[。従って本結果は、ガンマ線照射と比較して、炭素線照射では多くの二本鎖切断が数bp以内に生じ、DNAの合成効率を低下させたことを示していると考えられる。今回の結果は、本手法がDNA鎖切断を指標とするリアルタイムPCRを用いた手法が、LETが異なる放射線による影響を評価できる可能性を示すものである。特にクラスター損傷は、放射線による細胞死や突然変異への寄与が大きく[4]、クラスター損傷を評価できる手法の開発は重要である。本研究ではリアルタイムPCRを用いたDNA鎖切断収量を指標とした吸収線量の評価法について検討した。DNAサンプル量は0.1 1.0 ng/1反応とした。DNAサンプルに対し、ガンマ線を照射した。吸収線量は1.0 Gyー10.0 Gyである。照射したサンプルDNAを鋳型とし、リアルタイムPCR解析装置を用い、未損傷の鋳型DNAの量を評価した。リアルタイムPCR法での通常の実験では1種類のプライマー(十数塩基の短いDNA)を用いて特定の領域のDNA領域を合成するが、本研究では1種類のプライマーセットならびに3種類のプライマーセットを用いた。【結果・考察】PCR法の原理から、鋳型となるDNAに放射線照射による損傷があれば、ポリメラーゼ連鎖反応を阻害すると考えられる。すなわち、鋳型として機能する未損傷のDNA量を評価できると考えられる。ガンマ線の吸収線量の上昇に応じて鋳型として機能する未損傷DNAが減少すること、すなわちDNA損傷が誘発されていることが示された。また、PCRの原理から、同時に複数のプライマーセットを用いることで、複数の領域を増幅することができる。複数のプライマーセットを用いた場合、DNAに生じた損傷を拡大して評価できる。DNA合成を行なう領域を最適化することで、DNA損傷の認識感度の向上が期待できる。炭素線や、ヘリウム線などのイオンビームをDNAに照射してリアルタイムPCR法で損傷量を解析するとガンマ線などの低LET放射線にくらべて損傷量が大きく、その量は概ねLETに対して正比例することが確かめられた。このことは多種、多様な放射線が存在するにおいてDNA損傷量を評価することよる吸収線量評価法が極めて有効であることが示された。また低線量領域でも誤差が少なく、実用化への道も開けている。本研究では、リアルタイムPCR(polymerase chain reaction)を用いた、DNA鎖切断収量を指標とした放射線吸収線量の評価法について検討した。

リアルタイムPCRの解析結果は吸収線量の増加に伴って、DNA合成効率が低下していることを示した。DNA合成効率の低下は、鋳型DNAに生成した酸化的損傷や鎖切断に起因すると考えられる。また、吸収線量が等しいにもかかわらずLETが異なることで鋳型として機能しないDNA量が増加するこのもわかった。この結果は、LETの上昇に依存してDNA上に質的に異なる損傷が生じていることを意味するものである。今回の結果は、本手法がDNA鎖切断を指標として放射線による影響を評価できる可能性を示すものである。23年度で得られた結果は次年度の研究につながるものであり、バイオドシメトリへの応用の可能性に一歩近づいたと考えている。より高感度で吸収線量を評価するために放射線を照射したDNAをDNA修飾酵素で処理を行う。低LET放射線はもとより高LET放射線においてもDNA損傷の大部分は1本鎖や2本鎖DNAの切断では無く塩基の損傷が主である。塩基損傷は種類によってはPCR反応の鋳型となるのでリアルタイムPCR法での評価に寄与しない。そこで、塩基損傷を特異的に認識するDNA修飾酵素を放射線を照射したDNAに作用させ塩基損傷をDNA鎖切断に変換した後にリアルタイムPCR法で評価する。この方法で感度が上昇するだけでなく、LETの違いによるDNA損傷の質の違いも評価できるものと期待される。23年度で基本的な反応条件の構築が完了したので次年度は精度及び感度の向上を目指して次のような実験を行う。1. RCR反応の前に照射DNAにグリコシラーゼ等の酵素を働かせDNA損傷の拡大を図り感度の向上を図る。2. PCR反応の鋳型となるDNAの塩基配列の最適化を図り精度及び感度の上昇を目指す。3.反応に用いるDNAポリメラーゼを変更し反応の向上を試みる。昨年度の未使用分については主に、放射線を照射する鋳型DNAに放射線感受性の塩基の挿入費用に充てる予定である.ブロモウラシルや、8ーoxy-グアニンなどの修飾塩基の鋳型での導入により放射線のDNA損傷効果が増大すると考えられる。またDNAの塩基損傷を鎖切断に変換する酵素の購入費用に用いる予定である。本研究に必須なリアルタイムPCR装置が新製品の発売により比較的安価に導入できた。次年度はこの装置をフルに活用し多数の実験を予定している。リアルタイムPCR実験には高価な試薬が必要になるので予算の大部分を酵素及び試薬購入代(100万円程度)に充てる予定である。また鋳型DNAの合成に50万円、小型機器の購入に30万円、研究旅費に20万円程度の支出を予定している。
集合値計画法の統一的な評価基準の研究とその応用

集合値最適化問題とは、実社会における多様な価値観を集合値写像を用いて自然に表現した最適化問題であり、理論および応用の両面から発展が強く望まれている。この問題には、主に二つの異なる評価基準(l型とu型)と、これらを同時に利用する評価基準(s型)があり、それぞれ別個に対応する必要があったため、これらの評価基準を統一的に考察できるような埋め込み手法を構築する必要性は大いに高まっていた。本研究では、区間によって表現できる集合順序を導入することで、従来のl型、u型、s型の評価基準を統一的に論じることが出来るような方法を発見し、解の存在性、拡張凸性、不確実性のある多目的問題等について結果を得た。集合値最適化問題とは、実社会における多様な価値観を集合値写像によって自然に表現することが可能な問題であり、集合値計画法の研究は理論・応用の両面から発展が強く望まれている。この集合値計画問題には、主として二つの評価基準(l型およびu型の集合順序)があり、l型およびu型の集合順序を考察する際にはそれぞれ別個に対応する必要があった。また実社会においては、これらを同時に利用するような場合もあるため、l型およびu型の集合順序を同時に考察できるような埋め込み手法を構築する必要性は、大いに高まっていた。このことを鑑み、当該年度においては次のような研究を行った。●集合族上の二項関係、l型およびu型の集合順序を、パラメータを用いて同時にベクトル順序空間への埋め込みが可能となる手法を考察した。パラメータに関する性質を考察し、また対応するスカラー化関数を定義して解との関連性を示した。●凸最適化問題の拡張である準凸最適化問題、DC最適化問題について、最適性、制約想定、双対理論などについて考察した。また集合値最適化理論の応用として、不確実性を持つ準凸ベクトル値最適化問題を考察し、ある種のロバスト解について研究した。●連携研究者との意見交換、国内外の関連する研究者との研究打ち合わせを行い、研究を発展させた。また得られた結果は、研究集会・国際会議において発表を行い、本研究に対する意見を広く求めた。『集合値計画問題』とは、実社会における多様な価値観を自然に表現することが可能な問題であり、集合値計画法の研究は、理論・応用の両面から発展が強く望まれている。集合値計画問題には主として二つの評価基準(l型およびu型の集合順序)があり、それぞれの基準を考察する際には別個に対応する必要があった。また実社会においてはこれらを同時に利用する場合もある(Jahnによる評価基準)ため、これら評価基準を統一的に考察できるような埋め込み手法を構築する必要性が大いに高まっていた。平成25年度の進捗状況を受け、平成26年度は次のような研究活動を行った。◇集合族上の二項関係であるl型、u型の集合順序を同時に扱えるような埋め込み手法を拡張し、Jahnによって導入された集合順序をも論じることが出来る、さらに統一的な埋め込み手法を発見した。この手法を用いることで、新規性かつ有用性のある、より細かく現象を表現できるような解の概念が得られている。◇不確実性を持つ多目的最適化理論を集合値最適化問題に帰着させ、最適解を統一的に論ずる手法を確立した。◇集合値写像について、スター準凸関数の埋め込み手法を用いた特徴付けや、凸関数の特徴付けを準凸関数およびアフィン関数を用うなど、集合値関数の拡張凸性に関する基礎的研究を行った。◇拡張凸最適化理論(DC最適化、逆凸最適化、分数最適化)について、最適性、制約想定、双対理論に関する基礎研究を行った。◇連携研究者との意見交換、国内外の関連する研究者との研究打合せを行い、研究を発展させた。また得られた結果は国際会議等で発表し、本研究に対する意見を広く求めた。集合値最適化問題とは多目的最適化問題の拡張で、実社会における多様な価値観を集合値写像によって自然に表現することが可能となっており、集合値計画法の研究は理論・応用の両面から発展が強く望まれている。この集合値計画問題には、主として二つの評価基準(l型およびu型の集合順序)があり、これらの集合順序を考察する際には、それぞれ別個に対応する必要があった。また実社会においては、これらを同時に利用するような場合もあり(s型)、これらの評価基準を統一的に取り扱うための埋め込み手法を確立する必要性は大いに高まっていた。このような状況を鑑み、またこれまでの進捗状況を受け、当該年度においては次のような研究を行った。◇区間Iによって表現できる集合順序を導入することで、l型およびu型だけでなく、s型まで表現可能な枠組みを確立した。このことに関連する数学的な土台を導入し、新しい解の概念についての一般的な性質を示した。またこの統一的に表現された解についての研究を行い、解の存在性の十分条件に関する考察を与えた。◇不確実性を持つ多目的最適化問題について研究を行った。また集合値写像の拡張凸性に関して研究を行い、特に錐凸性および準錐凸性に関する特徴付けを与えた。◇関連して拡張凸最適化問題(準凸最適化問題、DC最適化問題)の最適性条件・双対理論に関する制約想定の研究や、非線形解析に関した研究を行い、準凸最適化問題の解集合に関する特徴付けを与え、また不動点に関する研究を行った。◇連携研究者との意見交換、国内外の関連する研究者との研究打ち合わせを行い、研究を発展させた。

また得られた結果は国内外において発表を行い、本研究に対する意見を広く求めた。集合値最適化問題とは、実社会における多様な価値観を集合値写像を用いて自然に表現した最適化問題であり、理論および応用の両面から発展が強く望まれている。この問題には、主に二つの異なる評価基準(l型とu型)と、これらを同時に利用する評価基準(s型)があり、それぞれ別個に対応する必要があったため、これらの評価基準を統一的に考察できるような埋め込み手法を構築する必要性は大いに高まっていた。本研究では、区間によって表現できる集合順序を導入することで、従来のl型、u型、s型の評価基準を統一的に論じることが出来るような方法を発見し、解の存在性、拡張凸性、不確実性のある多目的問題等について結果を得た。本研究で最も重要な部分である「埋め込み」についてさらに洗練出来たこと、および統一的な評価基準を用いて、不確実性を持つ多目的最適化理論を集合値最適化問題に帰着させ、最適解を統一的に論ずる手法を確立できたため。凸解析・非線形解析・集合解析と最適化予定通りに推進させる。基礎理論の研究も引き続き充実させていく。本研究の最も重要な部分である「埋め込み」が予定通りに達成できたため。共同研究のため大学に招待する予定だった研究者の都合がつかなかったため。予定通りに推進する。基礎理論を更に充実させると共に、得られた基礎的理論を用い、関連分野における集合値写像で表現された問題に対して応用を行っていく。今年度に共同研究を実施予定である。
ケーラー多様体上の有界な q-擬凸関数についての研究

複素解析学において,q-convex domainは,重要な研究対象の1つである.本研究では,ケーラー多様体Mの部分領域上,有界なC^2級のq-convex exhaustion functionを構成すること,また,構成できるための条件を調べることを目的として研究を行い,次のような結果を得た.ケーラー多様体Mの中に,滑らかな境界を持つq-擬凸領域Dが与えられたとし,Mの計量gから決まる,Dの境界∂Dまでの距離関数をdで表すとき,Mの正則双断面曲率が正でDが強q-擬凸なら,関数-d^α(0<α<1)は境界∂Dの近くで強q-擬凸になる.したがってD上有界な強q-擬凸関数が構成できる.但し,領域Dが“強q-擬凸"という条件が本当に必要(単にq-擬凸であれば十分)かどうかは,まだ良く分からない.尚,得られた結果はq-convex domain関係の重要な問題の1つであるq-Levi問題へと応用される可能性があり,私自身もそれを計画していたが,その点は未解決なまま,今後の課題として残された.研究の過程において,本研究での手法(微分幾何学の第1,第2変分公式等を用いる方法)が,弱擬凸領域の研究に有用であることを知り,幾つかの新たな研究テーマを得た.また,本研究を行う過程で,q-convex domainに対する理解をさらに深めることができ,Diederich-Fornaessの意味のq-convex domain with cornersのコホモロジー群に関する興味ある結果を得た.結果は,論文としてまとめている最中である.この結果は,Andreotti-Grauert,の逆問題と関連するが,少し予想外の事実であり,いろいろな事実をどのように理解すればよいかは,今後の研究課題である.複素解析学において,q-convex domainは,重要な研究対象の1つである.q-convex domain関係の重要な問題の1つであるq-Levi問題との関連を念頭に置きつつ,ケーラー多様体Mの部分領域上,有界なC^2級のq-convex exhaustion functionを構成すること,また,構成できるための条件を調べることを目的として研究を行った。ケーラー多様体Mの中に,滑らかな境界を持つq-擬凸領域Dが与えられたとし,Mの計量gから決まる,Dの境界∂Dまでの距離関数をdで表すとき,関数-d^α(0<α<1)はDで大域的に定義された有界関数であり,∂Dの近くでは微分可能である.この関数について,Mの正則双断面曲率が正でDが強q-擬凸の場合に,微分幾何学の第1,第2変分公式等を用いることにより,-d^αのLevi formの固有値の符号を調べた.特に,∂Dがreal hypersurfaceである場合に,∂Dの次元が低い場合と異なってLevi formの正の固有値が1つ増え,目的とする有界なq-擬凸関数が得られる可能性が強いという理由について,具体例を中心に詳しく検討した.また,それらの性質を一般化するとどのようになるか考え,ある種の予想を得た.今後,この予想をもとに微分幾何学的な一般な計算を行い,きちんとした成果が得られるのではないかと期待している.また,この研究を進める過程で,q-convex domainに対する理解をさらに深めることができ,Diederich-Fornaessの意味のq-convex domain with cornersのコホモロジー群に関する興味ある例を見つけることができた.この結果については,間もなく論文としてまとめる予定である.複素解析学において,q-convex domainは,重要な研究対象の1つである.本研究では,ケーラー多様体Mの部分領域上,有界なC^2級のq-convex exhaustion functionを構成すること,また,構成できるための条件を調べることを目的として研究を行い,次のような結果を得た.ケーラー多様体Mの中に,滑らかな境界を持つq-擬凸領域Dが与えられたとし,Mの計量gから決まる,Dの境界∂Dまでの距離関数をdで表すとき,Mの正則双断面曲率が正でDが強q-擬凸なら,関数-d^α(0<α<1)は境界∂Dの近くで強q-擬凸になる.したがってD上有界な強q-擬凸関数が構成できる.但し,領域Dが“強q-擬凸"という条件が本当に必要(単にq-擬凸であれば十分)かどうかは,まだ良く分からない.尚,得られた結果はq-convex domain関係の重要な問題の1つであるq-Levi問題へと応用される可能性があり,私自身もそれを計画していたが,その点は未解決なまま,今後の課題として残された.研究の過程において,本研究での手法(微分幾何学の第1,第2変分公式等を用いる方法)が,弱擬凸領域の研究に有用であることを知り,幾つかの新たな研究テーマを得た.また,本研究を行う過程で,q-convex domainに対する理解をさらに深めることができ,Diederich-Fornaessの意味のq-convex domain with cornersのコホモロジー群に関する興味ある結果を得た.結果は,論文としてまとめている最中である.この結果は,Andreotti-Grauert,の逆問題と関連するが,少し予想外の事実であり,いろいろな事実をどのように理解すればよいかは,今後の研究課題である.
水銀、カドミウム等重金属ファイトレメディエーションのためのバイオエンジニアリング

本研究では、毒性が軽減された形の重金属を植物に高蓄積させるための新規バイオエンジニアリングを施すことにより、汚染地域の浄化と重金属のリサイクルを目指した次世代型低負荷環境修復技術を確立することを目的とした。トランスジェニック植物の作出に際しては、(1)細菌由来の重金属トランスポーター(MerC)の植物細胞膜局在化及び重金属輸送能の付与、(2) MerCの植物解毒器官である液胞膜局在化及び重金属液胞隔離(高蓄積)能の付与という二段階構想をもっている。細菌由来のMerCは無機水銀、カドミウムを細胞外から細胞内へ輸送するトランスポーターである。また、シロイヌナズナ由来のSNAREファミリーのSYP121は細胞膜に、AtVAM3は液胞膜に特異的に局在する一回膜貫通型の膜タンパク質である。本研究では、MerCを細胞膜や液胞膜へ効率的に輸送させるために、輸送制御タグとしてSYP121またはAtVam3を融合したmerC-SYP121、merC-AtVAM3融合遺伝子を作成し、植物ベクターpMAT137に組換え、常法に従いシロイヌナズナに形質転換した。次に作成した遺伝子組換え植物を用いて、ゲノムPCRにより目的遺伝子のゲノムへの組換え、RT-PCRにより目的遺伝子の発現をmRNAレベルでそれぞれ確認した。さらに遺伝子組換え植物体の水銀耐性および蓄積性について検討した結果、merC-SYP121、merC-AtVAM3遺伝子組換えシロイヌナズナにおいて、水銀耐性は野生株とそれぞれほぼ同程度であったが、水銀蓄積性は野生株に比べそれぞれ有意に上昇した。以上の結果より、merC-SYP121、merC-AtVAM3遺伝子組換え植物体は、水銀耐性を低下することなく水銀高蓄積性を示し、水銀浄化に適していると考えられた本研究では、毒性が軽減された形の重金属を植物に高蓄積させるための新規バイオエンジニアリングを施すことにより、汚染地域の浄化と重金属のリサイクルを目指した次世代型低負荷環境修復技術を確立することを目的とした。トランスジェニック植物の作出に際しては、(1)微生物由来の重金属トランスポーターの植物細胞膜局在化及び重金属輸送能の付与、(2)微生物由来の重金属トランスポーターの植物解毒器官である液胞膜局在化及び重金属液胞隔離(高蓄積)能の付与という二段階構想をもっている。本年度は、微生物由来の重金属トランスポーター(MerC)とシンタキシン(Sso1p,Vam3p)融合タンパク質が酵母内にソーティングされるターゲット器官を検証すると同時に重金属耐性、重金属蓄積性を評価し、種々の融合タンパク質から浄化に最適な候補タンパク質を選抜した。水銀及びカドミウムのトランスポーターのMerCがヘソーティングされるターゲット器官をGFP-MerC融合タンパク質を用いて検証したところ、大部分は小胞体に局在した。微生物内でのMerCの発現部位は細胞膜であるので、微生物と酵母では目的タンパク質の局在が異なることが明らかになった。一方、GFP-MerC-Sso1pは細胞膜、GFP-MerC-Vam3pは液胞膜にそれぞれ局在した。シンタキシンを融合させることで、細胞膜及び液胞膜ヘトランスポーターを標的化するエンジニアリングが成功したと考えられる。次に機能解析について、MerC-Ssolpを高発現させた酵母においては有意に放射性カドミウムを高蓄積することが明らかとなった。本年度の酵母でのプレ実験を経て、来年度のトランスジェニック植物作出および機能解析・重金属浄化実験へ移行させる予定である。

トランスジェニック植物の作出に際しては、(1)細菌由来の重金属トランスポーター(MerC)の植物細胞膜局在化及び重金属輸送能の付与、(2)MerCの植物解毒器官である液胞膜局在化及び重金属液胞隔離(高蓄積)能の付与という二段階構想をもっている。細菌由来のMerCは無機水銀、カドミウムを細胞外から細胞内へ輸送するトランスポーターである。また、シロイヌナズナ由来のSNAREファミリーのAtVAM3は液胞膜に特異的に局在する一回膜貫通型の膜タンパク質である。本研究では、MerCを液胞膜へ効率的に輸送させるために、輸送制御タグとしてAtVam3を融合したmerC-AtVAM3融合遺伝子を作成し、植物ベクターpMAT137に組換え、常法に従いシロイヌナズナに形質転換した。次に作成した遺伝子組換え植物を用いて、ゲノムPCRにより目的遺伝子のゲノムへの組換え、RT-PCRにより目的遺伝子の発現をmRNAレベルでそれぞれ確認した。さらに遺伝子組換え植物体の水銀耐性および蓄積性について検討した結果、merC-AtVAM3遺伝子組換えシロイヌナズナにおいて、水銀耐性は野生株とほぼ同程度であったが、水銀蓄積性は野生株に比べ高い傾向が認められた。以上の結果より、merC-AtVAM3遺伝子組換え植物体は、水銀耐性を低下することなく水銀高蓄積性を示し、水銀浄化に適していると考えられた。