hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クラス指向グラフパターン設計手法の開発とグラフマイニングへの応用

第二の結果として、辺で結ばれた2頂点を1つの頂点に融合する操作「辺縮約」に基づくグラフ構造の新しいパターン表現の提案がある。本研究では、そのグラフ構造パターンの照合アルゴリズムを提案し、グラフ構造パターンの木幅が定数と見なせる場合、多項式時間で動作することを示した。ほとんどの化学化合物グラフは木幅が定数とみなせることから、本アルゴリズムを用いたグラフマイニングシステムを開発することで、化学化合物における新しい知識発見が期待される。その他の結果として、ストリームデータに頻出する時系列を列挙する近似ストリームアルゴリズムの提案がある。提案したアルゴリズムは、時間変化するグラフデータの特徴をグラフパターンとして捉えるための基礎と成り得る。以上が、本年度に得た研究実績の概要である。平成24年度の研究実施計画では、主として、1。グラフパターンクラスとグラフマイニングアルゴリズムに関する研究、2。フォーマルグラフシステムにより定義されたグラフパターンクラスの機械学習理論の研究、3。基本アルゴリズムの実装、の3つに大別して研究を実施するとした。それに対して、平成24年度の研究実績では、1のグラフパターンクラスとグラフマイニングアルゴリズムの研究に関して、ググラフマイニングで最も基本的なアルゴリズムである、照合アルゴリズム、学習アルゴリズム、列挙アルゴリズムを提案している。特に、照合アルゴリズムに関しては、FPTアルゴリズムを提案し、計算時間の理論的な向上を達成している。3の基本アルゴリズムの実装は既に終わっている。現在、本格的なグラフマイニングシステム構築に向けて、高速化・省メモリー化を行うとともに、各種グラフデータに対して、本格的な実証実験に取り組んでいる。2に対しては、既に平成23年度の研究で、フォーマルグラフシステムと密接に関係する木幅定数のグラフに対して、既にグラフパターンと多項式時間グラフパターン照合アルゴリズムの提案を行っている。このことにより、フォーマルグラフシステムにより定義されるグラフクラスに対するパターン照合アルゴリズムの設計の大きな基盤を構築することができたと考えており、今後、1との整合性を考慮しつつ学習アルゴリズムの開発と実装を行う必要がある。以上のことから、全体的に見て、研究計画はおおむね順調に進展していると言える。平成23年度の研究実施計画では、主として、1.グラフパターン照合アルゴリズムの研究、2.グラフパターンクラスの探索
バッテリーセキュリティー社会のための電池内部の見える化技術基盤創成

Liイオン2次電池ならびに固体酸化物燃料電池(SOFC)を対象とし,アコースティックエミッション(AE)計測およびレーザー顕微鏡を用いた作動に伴う機械的損傷の非破壊計測に関する研究を行い,バッテリーセキュリティー社会構築のための電池における劣化損傷の見える化技術の構築を行った.Liイオン2次電池においては,充放電に伴うLiイオンとの合金化によるSi負極の寸法変化,ならびにこれによるSi負極とCu基盤のはく離損傷の検出技術を開発した.また,SOFCにおいては,作動環境における電気化学的酸化による機械的損傷の検出に成功し,損傷の自己組織化マップを提案した.電池デバイスの長期信頼性・耐久性確保のための学術的基盤の構築を目的として,Liイオン二次電池を対象とした充電・放電サイクルに伴う損傷の音響学的非破壊計測,すなわち損傷の見える化を図るための研究を実施した.まず,電池の充電・放電サイクル試験と同時に,アコースティックエミッション(AE)計測ならびにレーザー顕微鏡観察ができる試験セルを開発した.これは,実験中にLiが大気に晒された場合,瞬時に反応が進行し,電池としての機能を失われるため,大気と電池セルを遮断できるように設計・試作したものである.次いで,Li正極,電解液を含浸させたセパレータならびにCu基盤上に形成したSi負極からなるハーフセルを用い,充電・放電サイクルに伴うAE計測とSi負極表面のレーザー顕微鏡観察を組み合わせた検討を行うことにより,充電におけるLiイオンのSi負極への移行プロセスは膨張挙動の全く異なる3段階から構成されていることをはじめて見出した.また,充電・放電サイクルにおいて主たる機械的・電気的劣化は第1回目の充電過程で発生しそれ以降の充電過程ではほとんど生じないものの,放電過程では2回目以降も損傷が発生していることを発見し,電池性能の長期信頼性・耐久性確保のために有用な知見を得ることができた.さらに,上記の損傷過程がSi負極とCu基盤の間の界面はく離により誘起されていることを示し,Si負極のはく離領域とはく離していない領域との境界でSi負極の脱落破壊が発生していることを見出した.また,電池デバイスの経年劣化メカニズムの解明に関する検討を支援するために,第一原理計算二基づく数値シミュレーションを行っている.今年度においては,Liイオンの移動ならびに物性に関する種々のパラメータの取得と,数値解析コードの作成を行った.電池デバイスの機械的ならびに電気的損傷の見える化技術を構築することにより,バッテリーが多用される現代社会の安全・安心に寄与することが,本研究の主たる目的である.代表的なLiイオン2次電池を対象とした実験的検討により,AE計測に基づく手法により機械的損傷を非破壊的に検出できることを示したことは,目的とする見える化技術の構築において良好な見通しを得たものと判断している.さらに,本成果の新規性・独自性は高く,かつ波及効果は大きいもとから,当該研究分野へのインパクトならびに貢献は大きいものと考えられる.平成28年度に行ったLiイオン電池の充放電に伴う機械的損傷の音響学的計測すなわちアコースティックエミッション(AE)計測に関する研究を拡充させ、AE信号のエネルギー特性のみならず周波数特性も考慮した評価法開発に成功するとともに、固体酸化物燃料電池(SOFC)を対象とした機械的損傷の非破壊計測法の5開発に関する検討を推進した。ディスク形状のアノード支持型SOFCを対象に、環境制御型特性評価装置を用いAE計測を併用した発電試験を行うことにより、特に主要な劣化要因である電気化学的酸化による機械的損傷の検出に成功している。SEM観察やレーザ顕微鏡による形状変化ならびに割れ損傷の観察と組み合わせた検討により、Liイオン電池およびSOFCについて、AE計測に基づく機械的損傷の自己組織化マップを構成する手法を開発し、機械的損傷を見える化するための方法を提案することができている。また,Ni-Feのアノード支持材料について,高温酸化特性の第一原理計算に基づく数値解析を行い,焼結処理法で作製したものは真空溶解処理で作製したものより耐酸化性に優れることを世界に先駆けて見出し,発電に伴う高温酸化劣化を抑制するための方法を提供しているとともに,計算化学による機械的損傷発生の予測に見通しを得ている.さらに,ディスク形状に加えて円筒形状のSOFCに対して、レーザ変位法を応用した手法を考案し,発電に伴うセルの変形挙動を原位置で計測する方法を開発している.開発した装置を用いることにより,単一セルのみならずセルスタックに対して全体の変形挙動と機械的損傷挙動を計測できる方法を提供できている.以上の実験結果と自己組織化マップを組み合わせた情報科学に基づくデータ解析を展開することにより, Liイオン電池やSOFCの電池を対象とした機械的損傷を原位置で検出し,それを見える化する手法を構築した.Liイオン2次電池ならびに固体酸化物燃料電池(SOFC)を対象とし,アコースティックエミッション(AE)計測およびレーザー顕微鏡を用いた作動に伴う機械的損傷の非破壊計測に関する研究を行い,バッテリーセキュリティー社会構築のための電池における劣化損傷の見える化技術の構築を行った.Liイオン2次電池においては,充放電に伴うLiイオンとの合金化によるSi負極の寸法変化,ならびにこれによるSi負極とCu基盤のはく離損傷の検出技術を開発した.また,SOFCにおいては,作動環境における電気化学的酸化による機械的損傷の検出に成功し,損傷の自己組織化マップを提案した.概ね当初予定の計画に沿った研究が展開できているので,今後も申請課題の検討を推進する予定である.なお,AE法について良好な成果が得られているものの,予定していた周波数依存性に関する解明までは進展させることは達成することができていない.AE特性の周波数情報については極めて膨大なデータを取得することには成功しており,今後,体系的なデータ解析を行った上で周波数依存性に関する解明を図ることとしたい.また,同時に,能動的に周波数を変化させたAE信号を送信・受信させて非破壊計測する試みについても今後十分に検討することを予定している.

十分なご理解をお願いする次第である.材料強度学当初予定では,開発するAE計測法ならびに評価法を,Liイオン二次電池に加えて,重要な応用分野である固体酸化物型燃料電池(SOFC)に対しても,既存のSOFC模擬環境装置を活用することにより適用性を検討することを想定していた.しかしながら,当該既存設備の試験部セラミックス部材が破損してしまい,一部の予備的実験は実施することができたものの,修復のために予定していた実験を遂行することができなかった.このため,平成27年度においては,Liイオン二次電池の作製費に対して比較的高額の経費を要するSOFC試験の作製を実施しないで,Liイオン二次電池と対象とした評価・解析を重点的に行った.これにより,次年度使用額が発生することとなった.十分なご理解をお願いする次第である.当初計画では,平成27年に実施する予定であったAE法を用いた固体酸化物型燃料電池(SOFC)の機械的損傷評価に関する研究を,平成28年度に実施し,経費をSOFC試験片の作製のために使用する.原材料費(ジルコニア,イットリア,ガドリニア等),ならびに焼結用消耗品が主たる経費となる.
バイオニックテクノロジーにもとづく人工的動脈圧反射装置の開発

1.目的重度の起立性低血圧による寝たきりを防止する医療技術の開発が求められている。本研究では機能廃絶した血管運動中枢の代替装置として、血圧を常時監視しながら、実時間演算で交感神経の電気刺激頻度を決定し、交感神経を電気刺激するため、圧バイオセンサーによる血圧計測→血管運動中枢を代替する人工的血管運動中枢代替デバイス→交感神経遠心路を代替する神経刺激用マイクロ電極→交感神経節後線維→血管床からなるフィードバック血圧制御装置を開発した。2.方法前年度成果で得られた人工的血管運動中枢の動作原理を用いて、全身麻酔下の起立性低血圧モデルに対するバイオニック装置の有効性・有用性を検証した。膝の人工関節置換術例と大動脈瘤手術例を対象とした。3.結果(1)脊髄交感神経刺激に対する血圧応答は、二次の低域通過型の伝達関数で近似され、定常ゲインは0.4、減衰係数は2.6、固有周波数は0.06Hz、ラグ時間は9秒であった。シュミレーション解析により、比例補償係数を1、積分補償係数を0.1にすることによって、血圧制御装置の最適設計が可能であるという結果を得た。(2)大腿部の圧迫止血帯の急速解除や腹部大動脈のクランプ解除は中心静脈圧の低下を伴い、起立性低血圧とよく似た血行動態変化を誘発することが確認された。(3)設計したバイオニック動脈圧反射装置により、大腿部圧迫止血帯の解除や腹部大動脈のクランプ解除による血圧低下を防止可能であることが確認された。(4)座位低血圧による意識消失発作を伴う頚髄損傷患者にバイオニック装置を適用し、血圧制御することができた。1.目的神経変性疾患や外傷性脊髄損傷などでは、血管運動中枢が侵されたり、交感神経遠心路が断たれるために動脈圧反射機能が廃絶し、重度の起立性低血圧や起立性失神発作をおこし、著しく生活の質が障害される。そこで、本研究では、起立性低血圧を克服するための機能再建装置「バイオニック動脈圧反射装置」の基盤技術を開発した。2.方法圧センサーによる血圧計測→血管運動中枢の機能を代行するコンピュータ→硬膜外カテーテル電極→交感神経→血管床からなるフィードバック血圧制御装置を開発した。(1)血圧制御装置の最適設計のために、術中に検査・診断目的で脊髄誘発電位を記録する4676歳の12名の患者を対象として、不規則な脊髄交感神経刺激に対する血圧応答から伝達関数を同定した。(2)膝の人工関節置換術中の大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下が起立性低血圧と同様の機序か否かを、5872歳の21人の患者を対象に調査した。(3)大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下がバイオニック装置の使用により防止されるか否かを調べた。(4)座位低血圧のため寝たきり状態の高位脊髄損傷患者を対象にバイオニック装置の有効性を検証した。3.結果・考察(1)脊髄交感神経刺激に対する血圧応答は、二次の低域通過型の伝達関数で近似され、定常ゲインは0.4、減衰係数は2.6、固有周波数は0.06Hz、ラグ時間は9秒であった。(2)大腿部の圧迫止血帯の急速解除は中心静脈圧の低下を伴い、起立性低血圧とよく似た血行動態変化を誘発することが確認された。(3)設計したバイオニック動脈圧反射装置により、大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下を防止可能であることが確認された。(4)バイオニック装置によって、高位脊髄損傷による座位低血圧を防止可能であることが確認された。4.結論(まとめ)バイオニック

動脈圧反射装置の臨床応用に関する実現可能性が示された。1.目的起立性低血圧を克服するための機能再建装置「バイオニック動脈圧反射装置」の基盤技術を開発した。2.方法圧センサーによる血圧計測→血管運動中枢の機能を代行するコンピュータ→硬膜外カテーテル電極→交感神経→血管床からなるフィードバック血圧制御装置を開発した。(1)血圧制御装置の最適設計のために、術中に検査・診断目的で脊髄誘発電位を記録する4676歳の12名の患者を対象として、不規則な脊髄交感神経刺激に対する血圧応答から伝達関数を同定した。(2)膝の人工関節置換術中の大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下が起立性低血圧と同様の機序か否かを、5872歳の21人の患者を対象に調査した。(3)大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下がバイオニック装置の使用により防止されるか否かを調べた。(4)座位低血圧のため寝たきり状態の高位脊髄損傷患者を対象にバイオニック装置の有効性を検証した。3.結果・考察(1)脊髄交感神経刺激に対する血圧応答は、二次の低域通過型の伝達関数で近似され、定常ゲインは0.4、減衰係数は2.6、固有周波数は0.06Hz、ラグ時間は9秒であった。シュミレーション解析により、比例補償係数を1、積分補償係数を0.1にすることによって、血圧制御装置の最適設計が可能であるという結果を得た。(2)大腿部の圧迫止血帯の急速解除は中心静脈圧の低下を伴い、起立性低血圧とよく似た血行動態変化を誘発することが確認された。(3)設計したバイオニック動脈圧反射装置により、大腿部圧迫止血帯の急速解除による血圧低下を防止可能であることが確認された。(4)バイオニック装置によって、高位脊髄損傷による座位低血圧を防止可能であることが確認された。4.結論バイオニック動脈圧反射装置の臨床応用に関する実現可能性が示された。
集団スポーツのフォーメーション形成に対するドロネーネットワーク法の確立

ドロネー分割や階層的クラスタリングに基づく少数多体系のフォーメーション解析手法を実データ(1.サッカー,2.フェンシング,3. Vicsek model)に適用し,以下の結果を得た.1."role representation"と呼ばれる手法と階層的クラスタリングを組み合わせることで,複数の試合で現れるフォーメーションを統一的に分類できる手法を提案した.また,この手法をJリーグのトラッキングデータに適用し,クラスター遷移ネットワークの解析から,試合中に選手同士の位置の入れ替えがどのように生じているかを特徴づけた.2.試合映像から,選手の姿勢データを抽出するシステムを構築した.また,人間の姿勢を人体の特徴点で構成されるフォーメーションと捉え,階層的クラスタリングに基づく分類手法を適用した.以上はスポーツで現れるフォーメーションを可視化・分析する際の基盤手法として位置づけられ,今後,戦術分析やチーム評価への応用が期待される.3.個体同士の隣接関係の持続時間分布に着目した.隣接関係は,ドロネー分割およびユークリッド距離の2通りで定めた.相互作用半径をパラメータとして,隣接時間分布を調べた結果,相互作用半径の増加に伴い,指数分布から指数3/2のべき分布へと変化することが分かった.このような隣接時間分布の変化は,ランダムな振る舞いをする個体がしだいに群れを形成する過程に対応していると考えられる.特に,本解析はこれまでに用いられてきた秩序変数などとは異なる特徴抽出の方法であり,フォーメーションという視点が一般の集団運動の解析に有効であることを示唆している.スポーツへの応用に関しては,個別の競技に応じた手法の拡張を行うことができ,特にフェンシングの映像データが手に入ったことで,提案手法の汎用性を高める結果となった.また,Vicsek modelの解析では,隣接関係に着目することで,普遍的かつ非自明な統計的性質を抽出することができた.いずれも今後の研究の出発点を与える成果であるため,おおむね順調に進展していると考えられる.バスケットボールの解析を行い,サッカーとの類似点・相違点を明らかにする.また,戦術分析や選手・チーム評価を見据えた試合分析に本格的に取り組む.Vicsek modelの解析から得られた隣接時間分布について,First passage time問題との関連から,その発生メカニズムを明らかにする.また,階層的クラスタリングに基づく分類手法を適用し,新たな特徴を抽出する.ドロネー分割や階層的クラスタリングに基づく少数多体系のフォーメーション解析手法を実データ(1.サッカー,2.フェンシング,3. Vicsek model)に適用し,以下の結果を得た.1."role representation"と呼ばれる手法と階層的クラスタリングを組み合わせることで,複数の試合で現れるフォーメーションを統一的に分類できる手法を提案した.また,この手法をJリーグのトラッキングデータに適用し,クラスター遷移ネットワークの解析から,試合中に選手同士の位置の入れ替えがどのように生じているかを特徴づけた.2.試合映像から,選手の姿勢データを抽出するシステムを構築した.また,人間の姿勢を人体の特徴点で構成されるフォーメーションと捉え,階層的クラスタリングに基づく分類手法を適用した.以上はスポーツで現れるフォーメーションを可視化・分析する際の基盤手法として位置づけられ,今後,戦術分析やチーム評価への応用が期待される.3.個体同士の隣接関係の持続時間分布に着目した.隣接関係は,ドロネー分割およびユークリッド距離の2通りで定めた.相互作用半径をパラメータとして,隣接時間分布を調べた結果,相互作用半径の増加に伴い,指数分布から指数3/2のべき分布へと変化することが分かった.このような隣接時間分布の変化は,ランダムな振る舞いをする個体がしだいに群れを形成する過程に対応していると考えられる.特に,本解析はこれまでに用いられてきた秩序変数などとは異なる特徴抽出の方法であり,フォーメーションという視点が一般の集団運動の解析に有効であることを示唆している.スポーツへの応用に関しては,個別の競技に応じた手法の拡張を行うことができ,特にフェンシングの映像データが手に入ったことで,提案手法の汎用性を高める結果となった.また,Vicsek modelの解析では,隣接関係に着目することで,普遍的かつ非自明な統計的性質を抽出することができた.いずれも今後の研究の出発点を与える成果であるため,おおむね順調に進展していると考えられる.バスケットボールの解析を行い,サッカーとの類似点・相違点を明らかにする.また,戦術分析や選手・チーム評価を見据えた試合分析に本格的に取り組む.Vicsek modelの解析から得られた隣接時間分布について,First passage time問題との関連から,その発生メカニズムを明らかにする.また,階層的クラスタリングに基づく分類手法を適用し,新たな特徴を抽出する.当初予定していた国内出張をキャンセルしたため.論文の投稿・出版費用および国内出張費に充てる.
新規な遷移金属ニトリド/イミド錯体の合成とその窒素原子転移反応の機構解明

イリジウム(III)?アジド錯体の光反応を起点とし、アジドに由来する窒素原子を有機配位子骨格に組み込んだ新規なイリジウム錯体を合成した。また、生成錯体と種々の有機物との反応を検討し、新たな含窒素有機物の開発とともに、アジド由来の窒素原子をイミノ化し、金属イオンから転移させることにも成功した。別種の錯体系では、アジド錯体の光反応により得られるテトラゾラトを配位子に用いて、多数の同種および異種金属多核錯体を得た。これらの分子構造と溶液内挙動の系統的な調査から、機能性金属錯体の合成に関する分子設計の指針を見出すことができた。アジド錯体の光反応および後続熱反応により生成する窒素原子挿入型イミド錯体と、種々の親電子剤および求核剤との反応性を検討した。どちらの生成物からも求核剤との反応により原料であったジチオカルバマト錯体が再生し、このことから錯体中の窒素原子が親電子剤として加えた有機分子または溶媒分子に転移したことが推測された。この事実は、本研究が目的としている新たな窒素原子転移反応の開拓に対して重要な礎である。また、原料錯体が高収率で回収されたことは、触媒的な反応の開拓という観点からも意義深い。新たな反応活性錯体の開拓をめざした錯体の合成研究も多数行った。特に、上記した反応において窒素原子供給源であるアジド錯体を多数合成し、その分子構造と物性および反応性を系統的かっ詳細に調査した。さらに、このアジド錯体と有機ニトリル分子、もしくはニトリル配位子とアジ化物イオンの反応により生成するテトラゾラト配位子に注目し、新規多座配位子を含む錯体やテトラゾラト配位子が架橋配位した多核錯体などの合成研究を精力的に行った。ここでは、共存配位子効果によるテトラゾラトの架橋配位様式の制御に成功し、この発表論文は学会誌において高い評価を受けた(Cover Articleとして紹介された)。2-シアノエチル基を含むホスフィン配位子とアジ化物イオンの反応では、異種金属多核錯体の高効率合成の鍵物質と考えられるホスフィン-テトラゾラト型の新規配位子を含む錯体の単離および構造解析に成功した。また、8-キノリルホスフィンを共存配位子に用いた類似錯体においては、メタノールからヒドリド配位子が生成する珍しい現象を発見した。ジチオカルバマトを共存配位子とするイリジウム(III)-アジド錯体の光反応により窒素原子がIr-S結合間に挿入し生成した錯体(A)、およびその窒素原子が熱反応によりC-S結合間に転移した錯体(B)について、種々の親電子剤および求核剤との反応性を調査した。錯体Aは求核剤とは反応しないが、親電子剤の挿入N原子への付加反応は容易に起こった。その結果、二脚ピアノ椅子型構造を安定化していた二座配位子のπ供与性が減少し、求核剤の付加が起こるとともに、イミノ基の解離が起こることを明らかにした。このことから、一連の光反応、親電子剤の付加、求核剤の反応により、窒素原子転移が完成したことになる。一方、熱反応生成錯体Bは親電子剤の付加は起こらないが、求核剤とは容易に反応し配位飽和な錯体を生じた。この生成錯体中では、N原子がC-S結合間に挿入した二座配位子は不安定になり、S原子上での親電子剤との反応やチオラトSの酸化が起こった。その結果、新規な含窒素有機配位子の生成に成功した。新たな反応系の開拓を目指したルテニウム(II)-アジド錯体の合成研究では、シメンと2-ピリジンチオラトを共存する錯体の合成に成功した。この錯体の合成には、その生成経路が重要であることを明らかにし、高収率で目的錯体を得る方法を開拓した。さらに、そのアジド錯体の光反応性を調査し、高い選択性を持った反応が進行していることを見いだした。現在、この生成物の同定を行っている。本研究は遷移金属-アジド錯体の光反応により、新規のニトリド/イミノ錯体を合成し、その生成錯体の配位原子上での反応性を解明することを目的としている。新たな反応性の高い金属錯体の開発を目指して種々のアジド錯体を合成し、その光照射および熱反応を検討したところ、当初目的としていたニトリド錯体ではなく、5-メチルテトラゾラトが架橋配位した二核錯体が得られた。このテトラゾラト錯体には種々の架橋異性体が存在し、その異性体の選択的な生成と異性化反応機構の解明は特に興味深い分野である。

そこで、テトラゾラト架橋異種金属二核錯体の高選択的な合成と新たな複合物性の開拓に関する研究を展開し、多くの進展があった。これまでのニトリド錯体の生成と同様に、共存配位子の種類により生成物の選択性が得られること、異性化はRh(III)中心では解離的に起こるが、Ir(III)中心ではη^2-型中間体を経由することを明らかにできた。さらに、2-(2-ピリジル)フェニルを共存する場合には、テトラゾラト配位子のメチル基とフェニル環の間にC-H/π相互作用が生じるため、ほぼ同様の立体効果を持つ2,2'-ビピリジンとは異なる異性体が安定化されることがわかった。また、8-キノリルポスフィンを含む新稀な金属錯体の合成に関する研究では、顕著な物性変化をともなう新しい歪み異性体対の発見に成功した。このような構造異性体、架橋異性体による性質の違いに関する知見は、本研究で主たる目的としているニトリド錯体の合成戦略を立案する上においても、非常に重要である。
電位センサーを標的とした電位依存性イオンチャネルの機能制御と創薬戦略の構築

電位依存性イオンチャネル(voltage-gated ionchannel, VGIC)は、膜電位に応じた特定イオンの膜透過を通じて膜電位を制御し、神経伝達や心臓の拍動を担う膜タンパク質であり、創薬の標的としても重要である。VGICは、膜電位に応じた電位センサードメイン(VSD)の構造変化が、ポアドメインのイオン透過路を開閉し、イオンを膜透過させる。本研究では、以下の4点を通じて、VSDに結合してVGICの機能を調節するリガンドの作用機序を解明し、VSDを新規創薬標的とする創薬戦略を確立することを目的とする。(1)各リガンドが結合するVSDの機能構造の同定、(2)VSD上の結合部位、結合に伴う構造変化部位、結合様式の構造生物学的解明、(3) VSDの機能構造選択的に結合する新規リガンドの探索、(4)VSDの機能構造選択的な創薬戦略の実現可能性の実証。本研究では、不整脈に関わるhERG、精子受精能・異物貪食に関わるHv1、構造生物学的解析が進んでいるKvAPを解析対象としている。hERGについては、VSDに特異的に結合するGating Modifier ToxinであるAPETx1の変異体を8種類調製し、それぞれのhERG阻害活性をパッチクランプ法で調べることにより、hERG阻害に重要なAPETx1の残基を同定した。hERG-VSDおよびhERG全長については、酵母での発現を試み、大量発現に成功した。FSECにより性状解析を進めている。Hv1については、活性化リガンドとの相互作用を等温滴定型カロリメトリーで解析する系の改善を試みている。また、阻害リガンドであるHaTx1の大量調製法の確立を試みている。KvAP全長については、SS-locking法の最適化検討を行っている。APETx1の電気生理実験が円滑に進捗し、hERG阻害に重要な残基を同定できたことが大きい。hERG-VSDやhERG全長の調製法についても、今年度酵母での発現系を導入した結果、FSECで単分散性の高い試料が調製できるようになった。Hv1とKvAPについては、若干難航しているが、着実に問題解決を積み重ねてきている。まだ、試料調製法の確立できていない、Hv1阻害toxinであるHaTx1の大量調製法を確立し、Hv1の活性に対する影響を評価する。hERG-VSDおよびhERG全長については、大量調製法の確立および電気生理活性の確認を行う。Hv1-AA/HaTx1、KvAP全長を含め、リガンドとの相互作用解析を行うとともに、X線結晶構造解析およびNMRにより、複合体構造を原子レベルで明らかにする。電位依存性イオンチャネル(voltage-gatedionchannel, VGIC)は、膜電位に応じた特定イオンの膜透過を通じて膜電位を制御し、神経伝達や心臓の拍動を担う膜タンパク質であり、創薬の標的としても重要である。これまでにVGICの中で、不整脈に関わるhERG、精子受精能・異物貪食に関わるHv1、構造生物学的解析が進んでいるKvAPについて、VSD(KvAPについてはVSDと全長)の大量調製法を確立した。hERGについては、VSDに特異的に結合するGating Modifier ToxinであるAPETx1のrefoldingを伴う大量調製法を確立し、NMRシグナルの帰属を確立するとともに、NMRによりVSDとGMTの直接の相互作用の検出に成功した。また、パッチクランプ実験により、APETx1のhERG阻害活性を確認した。Hv1については、活性化リガンドであるアラキドン酸との相互作用を等温滴定型カロリメトリーで解析する手法を確立した。KvAP-VSDについては、SS-lockingで機能構造を安定化した変異体を大量調製し、結晶化を試みている。最大の難関であった試料の大量調製法の確立については、hERG-VSD, Hv1, KvAP-VSD, APETx1について、計画通り進捗した。また、相互作用に関しては、APETx1のhERG阻害活性を確認したこと、hERG-VSDとの相互作用をNMRで検出したこと、Hv1とアラキドン酸との相互作用解析法を確立できたことなど、概ね計画通りであり、順調に進行している。

本研究では、以下の4点を通じて、VSDに結合してVGICの機能を調節するリガンドの作用機序を解明し、VSDを新規創薬標的とする創薬戦略を確立することを目的とする。(1)各リガンドが結合するVSDの機能構造の同定、(2)VSD上の結合部位、結合に伴う構造変化部位、結合様式の構造生物学的解明、(3) VSDの機能構造選択的に結合する新規リガンドの探索、(4)VSDの機能構造選択的な創薬戦略の実現可能性の実証。本研究では、不整脈に関わるhERG、精子受精能・異物貪食に関わるHv1、構造生物学的解析が進んでいるKvAPを解析対象としている。hERGについては、VSDに特異的に結合するGating Modifier ToxinであるAPETx1の変異体を8種類調製し、それぞれのhERG阻害活性をパッチクランプ法で調べることにより、hERG阻害に重要なAPETx1の残基を同定した。hERG-VSDおよびhERG全長については、酵母での発現を試み、大量発現に成功した。FSECにより性状解析を進めている。Hv1については、活性化リガンドとの相互作用を等温滴定型カロリメトリーで解析する系の改善を試みている。また、阻害リガンドであるHaTx1の大量調製法の確立を試みている。KvAP全長については、SS-locking法の最適化検討を行っている。APETx1の電気生理実験が円滑に進捗し、hERG阻害に重要な残基を同定できたことが大きい。hERG-VSDやhERG全長の調製法についても、今年度酵母での発現系を導入した結果、FSECで単分散性の高い試料が調製できるようになった。Hv1とKvAPについては、若干難航しているが、着実に問題解決を積み重ねてきている。まだ、試料調製法の確立できていない、Hv1阻害toxinであるHaTx1の大量調製法を確立し、Hv1の活性に対する影響を評価する。大量調製法を確立し、相互作用も検出できた系については、X線結晶構造解析およびNMRにより、複合体構造を原子レベルで明らかにする。大量発現が困難なhERG全長などは、酵母での発現を試みる。hERG-VSDおよびhERG全長については、大量調製法の確立および電気生理活性の確認を行う。Hv1-AA/HaTx1、KvAP全長を含め、リガンドとの相互作用解析を行うとともに、X線結晶構造解析およびNMRにより、複合体構造を原子レベルで明らかにする。
インテグリンの活性制御による歯周組織幹細胞の遊走促進：分子リガンド創製への展開

歯根膜細胞は,結合組織付着によるメカニカルな防御機能に加えて,多分化能を有する幹細胞としての機能を有することから,歯根膜細胞の欠損部位への遊走は歯周組織の恒常性維持や再生に重要な役割を果たす。本研究で,Integrin α3は歯根膜細胞の遊走を抑制し,integrin α5は遊走を促進することが明らかになった。とりわけ,integrin α3阻害剤が歯根膜細胞の遊走促進に有効であることが分かった。歯周組織の創傷治癒において,歯根膜細胞と間葉系幹細胞は損傷部位に遊走し,周囲細胞と協調して組織を修復・再生すると考えられている。細胞遊走には,様々な成長因子や細胞外基質の刺激に対するインテグリンの発現制御が重要である。そこで,細胞遊走時に発現する主要なインテグリンサブユニットを同定し,それらを創傷治癒期に活性化することによって,歯周組織幹細胞の遊走・組織再生を促進することを目的に研究計画を立てた。本年度は,創傷組織に発現するSDF-1などの遊走因子と,細胞外基質ーインテグリンー細胞骨格のシグナル伝達系に着目し,Rho-associated protein kinase(ROCK)シグナルを介した歯周組織幹細胞の遊走メカニズムを調べ,以下の結果を得た。1.歯根膜細胞と間葉系幹細胞は,SDF-1のレセプターであるCXCR4とCXCR7を共に発現した。2.歯根膜細胞と間葉系幹細胞はIL-8を発現し,SDF-1の刺激はそれを顕著に促進した。3.歯根膜細胞の遊走は,SDF-1,TGF-β1,そしてBMP2の各刺激によって促進し,ROCK阻害剤前処理下では,さらに促進傾向にあった。4.種々のインテグリンサブユニットのうちintegrin β1発現は,SDF-1,TGF-β1,そしてBMP2の各刺激によって顕著に増加し,ROCK阻害剤前処理下では,各刺激によってさらに増加傾向にあった。以上の結果から,歯根膜細胞の遊走促進にインテグリンβ1の発現とROCKシグナリングが関与することが明らかになった。歯周組織の創傷治癒と再生には,歯根膜細胞の遊走が重要である。細胞遊走は,成長因子のみならず細胞外基質とインテグリン/細胞骨格系間の作用によっても制御を受けるため,インテグリン発現の選択的制御は細胞遊走の促進に繋がる可能性がある。したがって,本年度では歯根膜細胞の遊走を制御するインテグリンサブユニットを調べ,以下の結果を得た。1.各種遊走刺激因子の中で,血小板由来細胞増殖因子(PDGF-BB)が最も遊走効果が高かった。2.上記効果をROCK阻害剤が促進し,Rac1阻害剤が抑制した。3.遊走時のフィブロネクチンとI型コラーゲンの遺伝子発現量は減少し,インテグリン(alpha2,alpha3,alpha4,alpha5,beta1)の発現量は増加した。4.インテグリンalpha5とbeta1の中和抗体は,ともに遊走を抑制する傾向にあった。以上の結果から,インテグリンalpha5beta1の発現制御によって,歯根膜細胞の遊走制御に応用できる可能性があることが明らかになった。当初遊走因子として用いる予定であった,stromal cell-derived factor 1(SDF-1)による歯根膜細胞の遊走効果が不安定であり,関連するインテグリンの発現解析に時間を要した為。したがって,本年度では歯根膜細胞の遊走を制御するインテグリンサブユニットの発現調節による細胞遊走への効果を調べ,以下の結果を得た。1.前年度に同定した,PDGF誘導性の細胞遊走時に発現するインテグリンサブユニットのうち,alpha3とalpha5の遺伝子発現量が高かった。また,それらの蛋白発現は細胞内で異なる発現局在を示した。2.インテグリンalpha3とalpha5の中和抗体は相反する効果を示した。すなわち,alpha3中和抗体は遊走を促進的に,alpha5中和抗体は抑制的に作用した。3.さらに,インテグリンalpha3阻害ペプチドは歯根膜細胞の遊走を顕著に促進した。一方,歯肉上皮細胞株(Ca9-22)の遊走には影響を与えなかった。以上の結果から,インテグリンalpha3は歯根膜細胞の遊走を抑制し,インテグリンalpha5は遊走を促進することが明らかになった。インテグリンalpha3の発現抑制は,歯根膜細胞の遊走促進に応用できると考えられる。

1.当初用いる予定であった遊走アッセイのシステム(フルオロブロックシステム,BD-Falcon )による細胞遊走の定量化が困難で、別のシステム(Oris Cell Migration Assembly kit,Platypus Technologies)に変更するのに時間を要した為。2. SDF-1が誘導する細胞遊走能が,過去の論文報告よりかなり効率が悪く,その他の遊走因子の検討も含めて最適な条件を検索するのに時間を費やしたため。既知の遊走因子のスクリーニングに立ち戻り,PDGF-BBが最も有効な遊走因子であることを明らかにした。その後のインテグリン発現・機能解析は,ほぼ計画通りに進行し,次年度に予定しているマウス歯周病モデルを用いた検討準備を現在行っている。したがって,今後の研究は円滑に進行すると考える。歯周病学,歯周治療系歯学,歯周再生医学遊走アッセイのシステムと遊走因子の試適条件が決定できたので,交付申請書に記載した研究実施計画内容が円滑に進行すると考える。研究を進めるに十分な歯根膜細胞のドナーのリクルートも進行中である。
緑膿菌の薬剤耐性effluxシステムと病原性invasionのパラドックス

(1)MDCKモノレイヤーシステムにて親株と比較してMexA-MexB-OprM変異株の透過性は極度に低下していた。(3)親株は内因性敗血症モデルにおいて、経口投与後、マウス腸管に定着増殖し、cyclophosphamide投与により血管内に侵入し全身性敗血症を惹起し、100%の死亡率を呈したが、MexA-MexB-OprM変異株はマウスに敗血症を起こさなかった。(4)親株の培養上清の存在下でMexA-MexB-OprM変異株を感染させると組織侵入性の回復が得られた。
ナノサイズ脂質二分子膜を固定相とする1分子レベル分析クロマトグラフィー装置の創製

原子間力顕微鏡を用いる1分子力学計測とナノボアを流れるイオン電流計測による1分子計測を同時に行なうことができれば、1つの現象を2つの別の目で同時に見ることになり、より優れた1分子分析法となると考えられる。そこで研究代表者は、これらの2つの計測方法を同時に実現する方法を本研究課題で提案した。それを実現するためのアイディアのひとつは脂質二分子膜を形成させ、カーボンナノチューブ(CNT)探針を掘削子として用いてナノボアを形成するというものであったが、CNTの疎水性が災いし、ナノボアの形成の成功には至らず、この方法を断念することとした。一方、この結果からCNT探針先端の親水化処理方法を確立することが重要であるとの指針を得ることができた。そこで、これまでにCNT探針を作製する過程において、CNT探針先端には化学的に反応性の高い官能基が導入されることがわかっていたため、これを足掛かりにCNT先端付近の親水化処理を行なうとの方針とし、そのために重要な足掛かりとなる先端の官能基について、その数を精密に計測する手段を確立した。具体的には、CNT探針における複数個のカルボキシル基と試料表面に多数あるカルボキシル基が接触することで生じる結合の数が離散的に分布するものと仮定し、フォースカーブ測定により得られる破断力のヒストグラムに対して複数のピークによるフィッティングを行ない、CM探針先端におけるカルボキシル基の数および、炭化水素中での1対のカルボキシル基間の水素結合の大きさについて見積もることに成功した。原子間力顕微鏡(AFM)を用いる1分子力学計測とナノポアを流れるイオン電流計測による1分子計測を同時に行なうことができれば、1つの現象を2つの別の目で同時に見ることになり、より優れた1分子分析法となると考えられる。そこで研究代表者らは、これらの2つの計測方法を同時に実現する方法として、AFM探針でナノポアを「作成」する方法が有効ではないかと考えている。本研課題ではその実現方法を検討し、AFMを用いる1分子力学計測とナノポアによる1分子計測を同時に行なう手段(「1分子レベル分析クロマトグラフィー」と呼称する)を開発することを目的としている。研究期間の1年次において、カーボンナノチューブ(CNT)をAFM探針の先に取り付ける、いわゆるCNT探針の作製技術に関して大きく進歩し、ルーチン的に作製できるようになっている。またAFMのステージ上に脂質二分子膜を形成させ、その力学測定が可能であることを明らかにした。一方、予期した以上に膜に流動性があることが明らかとなり、安定なナノポアを形成するには至っていない。従って2年次には以下の計画に沿って、安定なナノポア形成法の確立、その構造体を利用する電気化学計測系の構築を目標とする。1.1年次にほぼ確立したべシクルフュージョンによるナノサイズ二分子膜作製法により製膜し、その場において光重合により固化させることを試みる。2.CNT探針を用い、ナノポアの形成を試みる。3.AFMを利用して作製したナノポアを利用する電気化学計測系を構築する。特に経過時間に対するナノポアの安定性に注意し、最終的にはAFMと同時に利用できる系の構築を目指す。
非共有結合性相互作用による光合成系型集光分子システムの構築

生体系でポルフィリン類を活性中心に含む各種分子種の中でも光合成系は最も精緻な構造と機能を有する含ポルフィリンシステムとして知られている。これらのシステムは電荷分離過程を実行する活性中心の他にアンテナシステムとして知られるマルチポルフィリンシステムを有している。アンテナシステムは数十個のポルフィリンが反応中心を取り囲む様に組織的に配置された巨大分子システムで、高い効率で光エネルギーを集光し反応中心にエネルギーを移動する役割を担っている。本研究では、この光合成系アンテナシステムに範をとったポルフィリンの大規模組織体の構築を目指し、数個から最大20個程度までの複合ポルフィリン集合系の構築とその集光およびエネルギー移動メカニズムを明らかにすることを目的とした。申請者らがこれまでの研究で見出した水素結合と配位結合の共同的分子認識系であるピラジン誘導体と[Zn・TPP(COOH)_2]錯体をポルフイリンの周囲に配置できる分子系を用いて自己組織化ポルフィリン9量体を構成し、この自己組織化系の構造が光エネルギーに対するアンテナ集光効果とエネルギー移動過程に及ぼす効果を検討を行い以下の知見を得た。(1)結合様式の違いがエネルギー移動に影響を及ぼさないこと(2)連結部の鎖長変化によるポルフィリン間距離の変化とエネルギー移動効率に大きな相関がある。さらに、上記9量体の加えて、アンテナポルフィリンを16個まで拡大した集合体3種類の分子設計とその合成を行い、アンテナポルフィリンの並列型配置と直列型配置によりアンテナ集光効果に違いが生じることを世界で始めて見出した。
ルミネッセンス法を用いたイベント堆積物の運搬過程の解明と高精度年代測定

ルミネッセンス年代測定では堆積前に試料が十分に露光していることが前提であるが,イベント堆積物では露光が不十分なことがある.本研究では,露光による履歴のリセットの仕方を人工太陽による室内実験で調べ,その結果を実際のイベント堆積物の一つである津波堆積物の年代測定と組み合わせることで,イベント堆積物の運搬過程の解明が行えるかを検証した.東北地方仙台平野におけるAD869年貞観地震・AD1454年享徳地震由来の津波堆積物の例では,IRSL50/170法により正確な年代決定,また室内露光実験とpIRIR50/170法の結果も合わせることで,運搬過程の解明ができる可能性があることが示唆された.本年は,露光環境による履歴のリセットの仕方を室内実験を通して解明することを試みた.具体的には3種類の異なる条件下における履歴のリセットの違いを合計11種類のIRSL,post-IR IRSL(pIRIR)法で明らかにした.分析試料としては,実験前に十分に露光して年代値は実質ゼロとなっているカリ長石に対して既知線量を与えたものを利用した.UVACUBE400内部に設置したステンレスポット内に1大気のみ2透明な水3黒色の水を入れた後に,透明容器に入れた分析試料を沈め,それぞれの条件下で一定時間露光させた.なお,フェーデイング現象により露光実験中にも最初に与えた既知線量が減衰することが考えられるため,露光実験を施さずに既知線量を与えただけの試料も全ての露光実験が終わった後にそれら試料と同様に測定を行った.その結果,1と2は多くの測定条件下で違いは見られず,3は明らかに1,2よりも残存線量が多かった.また,測定条件ごとに残存線量は大きく異なった.Murray et al. (2012)などにより2,3種類程度では残存線量が異なることは知られていたが,より多くの種類を組み合わせれば段階的に様々な露光条件を調べられることが本研究からわかった.また1と2で違いが見られなかったことは,ルミネッセンスシグナルの減衰には透視度が高い水は空気と同じようにほぼ影響を与えず,一方,透視度が低い水はそれより深い深度にある試料に対しては大きく影響を与えることが示唆された.しかし,今回の設置条件では透視度が低い水でも完全に光を遮ることはできなかったため,天然環境を考えると,たとえ非常に懸濁した水によって運ばれた粒子であったとしても蓄積線量を完全に保持したたま堆積することはあまりなく,中途半端な露光条件下で堆積することが示唆された.前年度までの人工太陽による実験により,たとえ光が当たりにくい露光環境下で粒子が運搬されたとしても蓄積線量を完全に保持したまま堆積する可能性が低いことが示唆された.そこで本年は,実際の太陽光による異なる露光環境を人工太陽で再現できるかの検証を行った.分析試料は前年度に引き続き,現世のカリ長石に既知線量を与えたものを利用した.使用した人工太陽UVACUBE400 (光源:SOL500)の放射照度は87.8mW/cm2であり,これは太陽光の実験を行った11月頃の晴の日の正午の放射照度と同等であった.照射時間を1秒から50000秒まで変化させた際の既知線量の減衰を見ても,人工太陽とその日の太陽光では同様に減衰したため,人工太陽による再現が可能であることが示唆された.そこで曇や雨の日など,様々な露光環境を再現できるかを検証するため,色彩に影響を得たえることなく光量を低下させるNDフィルターを用いた露光実験を行った.OD (Optical Density)が0.2と0.7のNDフィルターにより,放射照度は元々の人工太陽の87.8mW/cm2から約6割と9割減衰され,49.5mW/cm2と11.8mW/cm2となり,これは晴れの日の午後3時程度と曇もしくは雨の日と同程度の放射照度であった.フィルターを用いなかった結果と合わせて,3点の人工太陽の結果と,他の晴の日と曇の日の減衰とを比較した結果,50%減衰する程度までは人工太陽の結果と実際の太陽光での結果が一致したが,バックグラウンドまでの減衰では人工太陽と実際の太陽光での結果が一致しなかった.このことは実際の太陽光は時間により放射照度が一定ではなく,長時間同程度の照射を正確に行うことが困難であることによると考えられた.そのため人工太陽による実験は,より長時間の露光に対しては実際の太陽光を用いるよりも正確に行えることが示唆された.今年度の成果により,人工太陽を使うことで様々な条件の露光環境を再現できることがわかった.年代既知の堆積物を用いた実験までは進まなかったという点では若干遅れることとなったが,最終年度に挽回,まとめることはできる程度であるため,おおむね順調に進展している.今年度は代表的なイベント堆積物である津波堆積物の年代決定を行い,前年度までの人工太陽や天然の太陽光による露光実験の結果と合わせて,運搬過程の解明を行った.試料は先行研究Tamura et al. (2015)によりすでに石英のOSL年代測定が行われたもののうち、AD869年の貞観地震による津波堆積物(2試料)とAD1454年の享徳地震による津波堆積物(1試料)の3試料である.先行研究では石英のOSL法を用いたが,石英の性質の問題により多少過小評価された年代が得られていた.

そこで本研究では,前年度までにも進めてきたカリ長石のpIRIR法を,粒子毎の露光状況を年代値に反映させるために単粒子による測定で行った.なお,年代値はg-valueによって補正した.年代結果として,まずはpIRIR50/170年代は明らかな不完全ブリーチによる粒子を除いてもどの試料も地震が起きた年代に対して過大評価された.つまり,堆積時には十分に光に曝されていなかったことが示唆される.一方,pIRIR年代よりも露光によるシグナルの減衰がされやすいIRSL50/170年代は,不完全なブリーチによる年代が過大評価された粒子を除けば既知年代に一致した.このことより,まずは精密なイベント堆積物の年代決定を行うためには,単粒子カリ長石のIRSL法を用いることが適切であることが示唆された.また,運搬前の蓄積線量がIRSLもpIRIRも同等であると仮定すると,運搬過程における露光状況に関しては,最も太陽が高い位置に来ている時ならば約10分から3時間程度,曇りまたは雨の日ならば約50分から7時間程度露光された後に堆積したことが推測された.以上のことから,運搬前の状態を仮定することで,ルミネッセンス年代測定法によりイベント堆積物の精密な年代決定と運搬過程における露光状況の推定の可能性が示唆された.ルミネッセンス年代測定では堆積前に試料が十分に露光していることが前提であるが,イベント堆積物では露光が不十分なことがある.本研究では,露光による履歴のリセットの仕方を人工太陽による室内実験で調べ,その結果を実際のイベント堆積物の一つである津波堆積物の年代測定と組み合わせることで,イベント堆積物の運搬過程の解明が行えるかを検証した.東北地方仙台平野におけるAD869年貞観地震・AD1454年享徳地震由来の津波堆積物の例では,IRSL50/170法により正確な年代決定,また室内露光実験とpIRIR50/170法の結果も合わせることで,運搬過程の解明ができる可能性があることが示唆された.今年度は,当初の予定よりも多くの測定条件で室内実験を行うことで,より段階的に露光環境を推測できることが示唆されたが,露光条件を変化させる実験が若干遅れることとなった.ただし次年度以降に十分挽回できる程度の遅れであり,全体的に見ればおおむね順調に進展している.最終年度は,年代既知の堆積物を用いた年代測定を行うことで,ルミネッセンス年代と既知年代との差異から,当時の露光環境の推定を行う.地球年代学次年度は,前年度からの引き続きで室内実験を行うことで露光環境による履歴のリセットの仕方を明らかにする.また,年代既知の試料についての年代測定を行っていき,室内実験結果と比較・検討していく.既知年代の試料の分析を行わなかったため,それに対する試料処理のための薬品購入等がなかったことで予算執行に変更が生じた.再現性よく室内実験を行うために,水の濁らせ方を当初の予定と異なる方法で行った点などで予算執行に変更が生じた.この分は,当初の予定通り既知年代の試料の分析を行うことによる消耗品費で執行する予定である.それ以外は当初の予定通りに使用する.この分は,当初の予定よりも多くの測定条件で行うことなどによって生じる消耗品費で執行する予定である.また,それ以外に関しては当初の予定どおり,国内出張,前処理などのための実験消耗品費など使用する.
イシサンゴの種特異性および自己特異性に関する研究

ハナヤサイサンゴの幼群体同士を接触させると、多くの場合、組織、骨格とも瘉合するものの、組織、骨格とも異常な形態を示す非適合瘉合反応を示すことを昨年報告した。非適合瘉合を示すペアでは、いったん瘉合した組織が局所的な細胞死を起こして分離すると考えられ、最終的には、間に骨格の壁をつくって非瘉合になり安定すると思われる。非適合瘉合がハナヤサイサンゴの成群体間でも生じるのかを調べるため、成群体より採取した枝を10-38日間接触させ、その反応を調べた。その結果、同群体由来の2組合わせ2ペア、異群体由来の3組合わせ9ペアで瘉合が観察されたが、残りの異群体由来の13組合わせ36ペアは非瘉合を示した。ハナヤサイサンゴの成群体間では、非適合瘉合は観察されず、非適合瘉合反応は幼群体に特有の反応であることが分かった。幼群体では、まだ組織非適合システムが十分発達していないため、一時的に瘉合が起こってしまうと考えられる。非瘉合を示すペアの組織は、バリアーとして機能すると思われる物質で隔てられていた。しかし、両組織は成長先端部では接触しており、接触面の皮層組織に細胞外空間または大きな液胞が生じていた。このことは、非瘉合のペアでも、何らかの組織非適合反応が生じていること、そしてこの反応が覆いかぶせ反応における優劣の序列を決めている可能性を示唆する。隔膜糸攻撃は異種間でのみ見られることから、サンゴは種特異抗原のようなマーカーを用いて同種異種を認識していると考えられる。今回隔膜糸攻撃の有無を様々な属のサンゴ間で調べた。その結果、隔膜糸攻撃の有無が2種のサンゴの系統上の類縁度と関係していることが示唆された。ハナヤサイサンゴの群体から放出されたプラヌラ幼生を集めてプラスチックシートに底着させ、様々な群体由来のポリプを得、異なる群体由来のポリプどうしの接触反応を観察した。その結果、癒合(5組合せ10ペア)、非癒合反応(3組合せ3ペア)、および境界部は連続しているものの共生藻の少ない白い帯域の生じる非適合癒合反応(24組合せ51ペア)の3種類の反応が見られた。非適合癒合を示すペアの一部はその後非癒合に移行した(15組合せ18ペア)。癒合および非適合癒合を示すペアの境界部を電子顕微鏡で観察した結果、癒合ペアの境界部の組織はなめらかに連続し、他の部域の組織と変わりなかった。非適合癒合を示すペアの境界部には、肥厚した細胞塊が見られた。この細胞塊には、(1)大きな液胞を持つ細胞、(2)ファゴゾームと思われる小胞(電子密度の高い内容物を含む場合とほとんど空の場合がある)を含む細胞、(3)クロマチンが中央に凝縮した核やくびれのある核を含む細胞、(4)分解途中の共生藻が見られた。これらの観察結果は、非適合癒合の境界部でアポトーシスによる細胞死と貧食が起こっていることを示唆する。非適合癒合を示すペアでは、いったん癒合した組織がアポトーシスにより分解すると考えられるが、形態形成過程で起こる細胞死と似ており興味深い。非適合癒合ペアは最終的には、間に骨格の壁をつくって非癒合になり安定すると思われる。