hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織構造と意思決定-準ゴミ箱/シミュレーション

Cohen、March and Olsen(1972)のゴミ箱モデルは、公式組織の意思決定過程について、問題、選択機会、参加者、解の四つのフローに半独立的な関係を想定し、組織の意思決定の合理的ならざる側面を分析した。本研究では彼らの想定に加えて(1)組織は利害対立する複数のサブシステムと複数の階層からなる(2)意思決定はオーソリティの適度の参加によって可能になる(3)成員の選好はサブシステム内部の問題を選好する自己閉塞的構造をとるか、サブシステム間の問題に関心をもつかのいずれかである。という想定を追加したシミュレーション・モデルを開発し、組織の意思決定過程について皮肉ではあるが、興味深い多くの命題を導いた:・対立する部局間の代表による意思決定システムは、成員が自己閉塞的選好構造をとるとき、効率が増大する。・意思決定への参加者が「自分たち」の問題に愛着をもち、活性化するほど意思決定の効率は低下する。解決すべき問題の数が適切なオーソリティの数を規定する。問題数に比してオーソリティの数が少なすぎる場合にも、多すぎる場合にも意思決定の効率は低下する。・諸選択機会に参加するオーソリティの増加(組織規模拡大、成員の能動化)が問題解決率を高める効果は、それが選択機会の不一致を増加させる効果によって抑制される。・選択機会の不一致は意思決定過程におけるスラックとしての側面をもち、問題数の増加とともに放出される。・問題数が増加するほど、組織の下層構成員の利害にかかわる問題は無視される、等々。ゴミ箱モデルは従来からも大学などの教育組織の意思決定過程の研究に用いられることが多かったが、このモデルも総合大学の教授層による委員会方式の意思決定過程等の分析にかなりの有効性を発揮するであろう。
乳歯歯髄細胞を用いたHLAゲノム改変iPS細胞ストックの構築

現在、国内ではHLAハプロタイプホモiPS細胞ストックプロジェクトによって、HLAを合わせた他家移植が可能になり、すでに日本人の半分をカバーする見通しが立っている。われわれは、さらに高い人口カバー率の達成や世界展開を鑑み、大量に入手でき、同じドナーから複数回採取が可能な乳歯歯髄細胞のHLA遺伝子を、最新のゲノム編集技術で安全に編集することで、低コストで高い人口カバー率を持つiPS細胞ストック構築を目指す。
日本の再婚家庭における親子関係の特徴と子どもによる関係の認知に関する研究

再婚家庭での生活経験のある青年期男女13名との面接調査を行ない,再婚家庭における親子関係の在り方について,子どもの視点からの検討を行なった。再婚により新しい関係が始まった時点から,継親との関係は対照的な展開をしていくものがあった。継親との関係を築くことには消極的で,継親を“単なる同居人"としか見ていない者,継親との関係が初めから肯定的であり,自分の親として認知している者がそれぞれあることが理解された。多くの事例において別れた実親への思いが整理されないままであり,子どもの心の成長という点から,別れた実親をめぐる体験についても家族間で整理される必要性が検討された。平成25年度には,再婚家庭での被養育経験のある者に対する面接調査ならびに離婚家庭,再婚家庭に関する予備的な質問紙調査を行なった。面接調査は20代の男性,女性合わせて4名に対して行なわれた。再婚家庭に特有の家族関係ならびにそこに育つ子どもの特有の内的体験について抽出することが目的であったが,欧米各国での先行研究との共通点と異なる点とが幾つか明らかになったと考えられる。ごく少数の面接調査によるものなので,一般化は現時点では難しいが,子どもの男女差によって新しい継親との関係の構築の困難さに違いがあるような傾向が見られた。この点は今後の研究で明らかにしていく必要がある。また,再婚することの肯定的な影響について,再婚によって実親が精神的に安定することで家庭が安定するという点,そして経済的に安定すること,自分が負担していた家事を新しい親が分担してくれるということなどの実際的な事柄を挙げる被調査者が多くいた。これまでの面接調査で示唆されたこととしては,死去や別離で不在となった実親との関係を何らかの形で整理しておくことがその後の新しい家庭環境で適応していくことに大いに影響を及ぼす可能性があるということが挙げられる。この点はこれまでの研究ではほとんど触れられてこなかった点である。質問紙調査では,前年度に引き続き一般の大学生を対象に離婚家庭ならびに再婚家庭に関する態度や認知度を問う調査を行なった。被調査者の家族が離婚家庭である割合が高く,そうではない被調査者との間での態度の差異が幾つか明らかになった。平成24年度には,再婚家庭での被養育経験のある者に対する面接調査ならびに離婚家庭,再婚家庭に関する予備的な質問紙調査を行った。面接調査は10代と20代の男女合わせて4名を対象に行われた。再婚家庭に特有の家族関係,内的体験を抽出することが当初の目的とされたが,ごく少数の被調査者との面接によるもので,先行研究との際立った違いはあまり見出されていない。被調査者に共通して語られた内容としては,自分たちも含めて「再婚家庭ではそうではない家庭に比べて色々な問題が生じやすい」と認知していることが挙げられる。先行研究で触れられていない点としては,再婚家庭が形成される過程によって家族関係の認知のあり方が異なる可能性が示された。すなわち,両親の離婚後に再婚したことにより再婚家庭になった場合と,親の一方の死去の後にもう一方の親が再婚したことにより再婚家庭になった場合とでは,再婚家庭で生活をする子どもの家族関係についての思いは異なることが示唆された。さらには,多くの被調査者が,「親が再婚することで子どもが人間的に成長する面がある」等といった再婚家庭の肯定的な側面にも注目していたことも,これまでの研究ではあまり触れられてこなかった知見として挙げられる。質問紙調査では一般の大学生を対象に離婚家庭ならびに再婚家庭に関する態度や認知度を問う質問を行った。友人・知人に再婚家庭の家族がいると回答した者が約35%,親以外の親族に再婚家庭の構成員がいるという回答者が約10%,回答者自身が再婚家庭の構成員だとする者が約5%であった。「再婚家庭の子どもは生活が乱れやすい」という質問項目に対して,同胞や親族に再婚家庭を構成する人間がいる場合の方がそうではない場合に比べて肯定する傾向が見られた。すなわち実際に再婚家庭に触れる機会の多い者の方が再婚家庭の子どもに否定的な傾向を認めているという結果が得られた。平成26年度には,再婚家庭での被養育経験のある者に対する面接調査ならびに離婚家庭,再婚家庭に関する予備的な質問紙調査を行なった。面接調査は10代,20代の男性,女性あわせて5名に対して行われた。ごく少数の面接調査によるものなので一般化することは難しいかもしれないが,子どもの男女差によって新しい継親との関係の構築の困難さに違いがある傾向が改めて示唆された。この点は子どもの性別と継親の性別との組み合わせに関する検討をさらに進める必要があると考えられる。

また,再婚することの肯定的な影響について,再婚によって実親が精神的に安定することで家庭が安定するという点,そして経済的に安定することなどの実際的な事柄も被調査者にとっては大きな意味があることが重ねて確認された。本研究全体を通して新たに示唆されたこととしては以下の点があげられる。まずはじめに,死去や別離で不在となった実親との関係を何らかの形で整理しておくことがその後の新しい家庭環境で適応していくことに大いに影響を及ぼす可能性があるということである。次に2点目としては,継親との間で子どもがいかに自由に主体的自己を発揮することができるかということが,その後の継親との関係,さらには再婚した実親との関係をより良好なものとするかに影響を及ぼす可能性があるということである。そして3点目として,関係が良好であっても継親に対しては自分の親であるという感覚は持ち難く,離別あるいは死別した実親こそが自分の親であるという,言わば実親に対する忠誠心のような感覚はなくならない傾向にあるということである。臨床心理学平成25年度のおける本研究の目的の達成度はやや遅れていると評価される。実施予定であった再婚家庭での被養育経験のある者に対する面接調査,ならびに継父,継母として子どもを養育する体験のある者に対する面接が想定していた必要数を満たしていないことが大きく影響している。面接調査対象者が十分確保できなかったのは,面接調査への協力要請を拒否するものが予想よりも多かったためである。研究の目的や社会的意義の説明を十分行なったつもりであったが,不十分であったのかもしれない。取り扱うテーマが非常に個人的な内容であり,抵抗をおぼえる場合が多いことは予想されたが,その見積りが甘かった部分はあると思われる。平成24年度における本研究の目的の達成度はやや遅れていると評価される。実施予定であった再婚家庭での被養育経験のあるものに対する面接調査,ならびに継父・継母として子どもを養育する体験のある者に対する面接が想定していた必要数を満たしていないことが大きく影響している。そのため平成24年度中の主要な目的であった再婚家庭に特有の家族関係,被養育経験のある子どもに特有の体験ならびにその認知等について明確にしていくことが十分できていない。面接調査対象者が十分確保できなかったのは,面接調査への協力要請を拒否する者が想像以上に多かったためである。このことに関しては,研究の目的やその社会的意義の説明が十分ではなかったこと,取り扱うテーマや面接内容の特性から求められる慎重さへの配慮が足りていなかったことなどが理由として考えられる。さらには調査対象者を募る場が研究代表者の所属する大学ならびに個人的研究グループに限られていたことが影響しており,より広く調査対象者の募集を告知していくことが必要である。平成26年度は再婚家庭での被養育経験のある者に対する面接調査を継続して,再婚家庭での養育経験のある者の体験の質的特徴を抽出していく。その後,再婚家庭の親子関係に特徴的な傾向を測定する尺度の作成を目指す。平成25年度に予定されていた作業を進めていく過程で,面接調査への協力を依頼しても拒否されるケースが予想よりもかなり多かったことへの対応をさらに検討することで,必要とされるだけの面接調査の対象者数を確保したい。
生体筋電データに基づく人間の神経筋骨格ネットワークの同定法

研究分担者はフランスのモンペリエ大学の研究LIRMMにおいて博士号を取得し、2010年11月から東京大学大学院情報理工学研究科において日本学術振興会の特別研究員として研究代表者とともに研究を実施している。博士課程での研究テーマは、筋機能の再建のためのFunctional Electrical Stimulationを目的とした筋の動特性モデルの構築についてのものであった。筋張力を計算するために、逆動力学計算を用いる方法が良く利用されている。これは逆動力学計算によって計算された関節トルクを各関節に関係する筋の間で最適化によって分配する問題として知られている。この解法には共収縮による冗長性の問題が内在している。研究分担者と研究代表者は、逆動力学計算から得られた関節トルクを分配する際に、筋電情報を用いて筋群の間の分配比率とすることを提案した。このための第一歩として、研究分担者は、本人の博士論文の研究の経験に基づいて、筋電情報から筋張力を計算する問題にあらたな接近方法を検討した。この方法には始めに何段階かの筋電データに対する前処理が必要である。その後、筋張力を計算するために筋の動特性モデルが計算に用いられる。筋の動特性モデルの計算には等尺性計測に基づいたパラメータ同定が必要になるが、ここでも逆動力学計算と組み合わせることによって、同定とその計算を単純化することができる。これまでの約6ヶ月間で,逆動力学計算、微分方程式で表される筋の動特性モデル、パラメータ同定法を組み合わせた方法論を検討してきた。これ考えに基づいた筋張力計算のアルゴリズムを実装し、検証実験によってアルゴリズムを検証する計画をたてているところである。
線溶系による肺線維症抑制の機序解析及びその治療応用に関する研究

現在、肺線維症の進行を抑制する治療法は確立されていない。我々は、線溶系をその治療に応用することを目指し、線溶系と肺線維化の関係を検索してきた。過去に、線溶系が抑制された状態では肺の線維化が進行し、線溶系の賦活化により線維症が抑制されることを明らかにしてきたのであるが、今回は、肺のみにウロキナーゼを発現誘導しうるトランスジェニックマウスを作成し、このマウスがブレオマイシンによる肺の線維化に抵抗性があることを示した。この結果は、線溶系の賦活化により線維症が抑制されることのさらなる証明となった。この現象を説明しうる具体的なメカニズムは不明であるが、フィブリノゲンノックアウトマウスにおいてもコントロールと同様のブレオマイシンによる肺線維症が誘発されることより、線溶系によるフィブリン溶解作用以外の機序が関わっていることは示唆された。今回、我々は、線溶系が、肺胞上皮細胞の増殖促進因子であるHepatocyte growthfactor(HGF)の肺内における生物学的活性を高めることを見出し、線溶系が肺の線維化を抑制する機序のひとつにHGFを介した経路があることを提唱した。また、ウロキナーゼの気管内投与が、ブレオマイシンによる肺線維症の進展抑制に効果があることも示し、肺線維症の治療に線溶系を応用することが可能であるとの確証を得た。これらの結果を基に、ネブライザーを用いて、マウスへのウロキナーゼ遺伝子及び蛋白の導入を図り、ブレオマイシン肺線維症の抑制を試みたが、残念ながら期待通りの導入効率を得られないことが判明した。今後は、吸入方法の改善、アデノウィルスを用いた遺伝子治療、さらにラビットなどの大動物の利用も視野に入れて、肺内の線溶系を賦活化する方法を模索し、肺線維症への治療応用を目指した研究を推し進めていく予定である。我々はその可能性の一つとして、線溶系を応用することを目指している。ブレオマイシンによる肺線維症モデルを用いた我々の研究成果からは、線溶系が抑制された状態では肺の線維化が進行し、線溶系の賦活化により線維症が抑制されることが明らかとなっている。この現象を説明しうる具体的なメカニズムは不明であるが、フィブリノゲンノックアウトマウスを用いた実験から、線溶系によるフィブリン溶解作用以外の機序が関わっていることは示唆された。今回我々は肺胞上皮細胞の増殖促進因子であるHepatocytegrowthfactor(HGF)が関与しているのではないかとの仮説を基に実験を行い、1)ブレオマイシン傷害マウスの肺胞洗浄液(BAL)中のHGF濃度が線溶系活性と相関する、2)HGF中和抗体の投与により、ブレオマイシンによる肺線維症が増悪する、3)ブレオマイシン傷害マウスへのウロキナーゼの気管内投与により、BAL中のHGF濃度が上昇し、肺線維症の程度が軽減されることを明らかにした。これらの結果により、肺線維症の進展抑制には、線溶系とHGFが連携しながら関わっている可能性が示された。また、ウロキナーゼの気管内投与が、ブレオマイシンによる肺線維症の進展抑制に効果があったことより、肺線維症の治療に線溶系を応用することが可能であるとの示唆を得られたと考えている。今後は、遺伝子治療の利用も視野に入れて肺内の線溶系を賦活化する方法を模索し、肺線維症への治療応用を目指した研究を推し進めていく予定である。

我々はその可能性の一つとして、線溶系を応用することを目指している。ブレオマイシンによる肺線維症モデルを用いた我々の研究成果からは、線溶系が抑制された状態では肺の線維化が進行し、線溶系の賦活化により線維症が抑制されることが明らかとなっている。この現象を説明しうる具体的なメカニズムは不明であるが、フィブリノゲンノックアウトマウスを用いた実験から、線溶系によるフィブリン溶解作用以外の機序が関わっていることは示唆される。今回我々は、線溶系が、肺胞上皮細胞の増殖促進因子であるHepatocyte growthfactor(HGF)の肺内における生物学的活性を高めることを見出し、線溶系が肺の線維化を抑制する機序のひとつにHGFを介した経路があることを提唱した。また、ウロギナーゼの気管内投与が、ブレオマイシンによる肺線維症の進展抑制に効果があることも示し、肺線維症の治療に線溶系を応用することが可能であるとの確証を得た、これらの結果を基に、ネブライザーを用いて、マウスへのウロキナーゼ遺伝子及び蛋白の導入を図り、ブレオマオシン肺線維症の抑制を試みたが、残念ながら期待通りの導入効率を得られないことが判明した。今後は、吸入方法の改善、アデノウィルスを用いた遺伝子治療、さらにラビットなどの大動物の利用も視野に入れて、肺内の線溶系を賦活化する方法を模索し、肺線維症への治療応用を目指した研究を推し進めていく予定である。
金属クラスターの自発合金化機構の解明

保田・森らの発見した2元金属クラスターにおける「自発的合金化現象」の機構解明を、分子動力学シミュレーション計算・合金の電子状態計算、電顕観察などにより実施した。2体モースポテンシャル、原子埋め込み法(EAM)、Petifforのモデルポテンシャル、tight-binding計算等による種々の原子間相互作用を用いた分子動力学計算を実施した結果、クラスター表面原子は不安定で表面を拡散し、特に臨界半径以下のクラスターの表面原子は、ほとんど融解状態といってよいほど動的活性状態にある。そして、クラスター内部原子はほとんど固相状態にあっても、表面原子がクラスター全体の原子数に比べて多いため、表面付近の原子が激しく運動していれば、原子同士の位置交換がクラスター内部の原子まで巻き込んで行われる。基本メカニズムとして、クラスター内部の原子はいつまでも内側に留まらずに、表面付近での原子の激しい位置交換によって、いつの間にかクラスターの表面へとはじきだされるという、皮むきダイナミクス(Peeling Dynamics)と呼ぶ機構で、合金化が起こっていると考えられる。一方、実験から、固体においては二相領域に相当する組成をもつAu-Sn、Au-Sb、Au-Sn-Pb系合金ナノ粒子において、微細構造が観察され、それは二相間の明瞭な界面が存在しないアモルファス的微細組織であり、融点の近傍まで保持され結晶化過程を経ずに溶融し熱的に高い安定度を有する構造であることが分かった。このような合金ナノ粒子においては、構成原子間の科学的性質により固体の構造とは異なった微粒子特有な複雑な振る舞いを示すこともあり、更なる理論・実験による研究を続けている。金属クラスターの自発的合金化機構の解明について、理論グループ、実験グループそれぞれ以下の内容で研究を行った。理論グループは、動力学計算機シミュレーションと電子状態計算により、自発合金化機構を調べた。原子間の相互作用として、2体力だけでなく、多体力(embedded atom potential)を2次元平盤状合金クラスターに用いた動力学計算の結果、(1)表面揺動により、内部原子の拡散が引き起こされ、合金化が促進される。クラスターサイズがある臨界値を越えると、表面の割合は小さくなり、合金化は遅くなる(2)拡散により、クラスター内部まで侵入した異種原子どうしの隣り合いが避けられ、自発合金化が進む。その結果、クラスターに属する異種原子の割合が大きい程、合金化は速い(3)合金化速度はアレニウスプロットに乗り、常温での合金化時間はミリ秒程度になることが予測される、などの結果が得られた。これらのモデルの3次元クラスターへの応用及びクラスター基盤へのエネルギー散逸効果などを検討している。一方、Au,Ag,Cu,Ptなどの金属クラスターにおける電子の振る舞いを調べるために、密度汎関数法の電子状態計算における遷移状態法から、tight-b inding transferエネルギー、core-core間の反発ポテンシャルの原子距離変化を種々の原子対について求めた。それらの相互作用の固体および大きいサイズの金属クラスターへの有効妥当性を調べ、動力学計算へ応用を検討中である。実験グループは、透過型電子顕微鏡や光学吸収分光により、自発的合金化機構ならびに生成される合金クラスターの相平衡について調べた結果、(1)合金化が起こる臨界粒径は合金生成エンタルピーの増大とともに大きくなる->合金化プロセスの駆動力は化学的自由エネルギーの減少(2)合金クラスタ一粒径が小さくなると、クラスター独特の構造が発現する、などが明らかとなった。今後、理論・実験両結果を更に検討し、自発合金化機構の解明を行う。

2体モースポテンシャル、原子埋め込み法(EAM)、Petifforのモデルポテンシャル、tight-binding計算等による種々の原子間相互作用を用いた分子動力学計算を実施した結果、クラスター表面原子は不安定で表面を拡散し、特に臨界半径以下のクラスターの表面原子は、ほとんど融解状態といってよいほど動的活性状態にある。そして、クラスター内部原子はほとんど固相状態にあっても、表面原子がクラスター全体の原子数に比べて多いため、表面付近の原子が激しく運動していれば、原子同士の位置交換がクラスター内部の原子まで巻き込んで行われる。基本メカニズムとして、クラスター内部の原子はいつまでも内側に留まらずに、表面付近での原子の激しい位置交換によって、いつの間にかクラスターの表面へとはじきだされるという、皮むきダイナミクス(Peeling Dynamics)と呼ぶ機構で、合金化が起こっていると考えられる。また、金属クラスターの電子状態計算から、tight-binding molecular dynaimcs用のSlater-Kosterパラメターを評価し、固体の電子状態を求めた。定量的には重なり積分のパラメターが固体エネルギー再現に重要であることが得られた。、一方、新たな実験から二相領域に相当する組成をもつAu-Sn、Au-Sb、Au-Sn-Pb系等のバルク合金の成分をもつ合金ナノ粒子について、低温から高温における微細構造を観察し、アモルファス的微細組織の存在することが分かった。それは融点の近傍まで保持され結晶化過程を経ずに溶融すること、凝固過程においても液相からこの組織が直接現れることから、熱的に高い安定度を有する構造であると考えられる。このような合金ナノ粒子においては、構成原子間の化学的性質により複雑な振る舞いを示すこともあり、更なる研究を続けている。
甲州ワインの高品質化に適した醸造用酵母株の構築とプロファイリング

甲州ワインには、一般的な白ワインと比較して多量のプロリンが含まれており、これが酒質低下の一因とされている。本研究では、甲州ワインの高品質化を図る為、酵母を用いたプロリン低減化技術の構築を目指した。1プロリン生合成経路に位置するPRO3遺伝子破壊を試みたが、複数存在するPRO3遺伝子を破壊することは困難であることがわかった。2PUT4遺伝子過剰発現株をプロリン含有培地で静置培養するとパルミチン酸、ステアリン酸の割合が増大し、逆にパルミトオレイン酸,オレイン酸が減少することがわかった。3野生酵母の取得と解析を行い、高プロリン資化性株の存在について検証した結果、1株のみ約70%の減少率を示した。甲州ワインは、一般的な白ワインに比べて多量のプロリンが含まれており、これが酒質低下の一因と示唆されている。我々は、甲州ワインの高品質化の為、酵母を用いたプロリン低減化技術の構築を目的としている。これまでの研究で、実用ワイン酵母Saccharomyces cerevisiae OC-2株のPUT4遺伝子過剰発現株では、PUT4遺伝子の転写量がコントロール株に比べて約15倍に増加することや本株のプロリン資化能力が増大することなどを明らかにしている。しかし、本株を用いても甲州ワインに含まれるプロリンを最大40%低下させるに留まるため、よりプロリン資化能力の高い酵母株を構築が望まれた。本研究では、PUT4株のプロリン生合成を阻害し、生育に要するプロリンを細胞外から取込むよう改変した株を構築し、本株のプロリン資化能について検証を試みる。さらに、本株のプロリン代謝関連遺伝子群の転写量解析を行う事により、プロリン資化性に優れた酵母株のプロファイルを作成する。本データを基盤に自然界から酵母株のスクリーニングを行い、プロリン資化性の強弱について検証する予定である。平成26年度は、プロリン生合成遺伝子破壊株の構築を試みた。酵母のプロリン生合成および資化代謝経路は独立して機能し異なっている為、プロリン生合成経路を遮断することにより、細胞内で必要とされるプロリンを細胞外から取込む様に代謝が変化する為、プロリン資化能力が高まると予想される。そこで本年度は、プロリン資化能力を最大限に高めるため、プロリン生合成遺伝子(PRO3)の遺伝子破壊を行試みた。研究代表者は、甲州ワインの高品質化の為、酵母を用いたプロリン低減化技術の構築を目指している。これまでの研究で、実用ワイン酵母OC-2株のPUT4遺伝子過剰発現株では、PUT4遺伝子の転写量がコントロール株に比べて約15倍に増加することや本株のプロリン資化能力が増大することなどを明らかにしている。しかし、本株を用いても甲州ワインに含まれるプロリンを最大40%低下させるに留まるため、よりプロリン資化能力の高い酵母株を構築が望まれている。平成27年度は、26年度に引き続きPRO破壊株の構築を試みた。また、PUT1,2,3,4遺伝子破壊株のプロリン取込み能力および脂肪酸組成の変動に関するプロファイルを作成した。結果、PRO破壊株は未取得であり、異なる栄養マーカー遺伝子を用いる等、遺伝子破壊手順を見直しながら再度構築を試みる。他方、プロリンを0.5g/Lを含む培養液中で各株の示すプロリン取込み量は、発酵中期のPUT4遺伝子過剰発現株で最も高いことがわかった。また、各株の脂肪酸組成は、PUT1,2,3遺伝子過剰発現株でほとんど変化しなかったが、PUT4遺伝子過剰発現株は、発酵中期にパルミチン酸(C16:0)およびステアリン酸(C18:0)の割合が増大することがわかった。平成26年度よりPRO3遺伝子破壊株の構築に着手しているが、未だに当該株を取得できていない。これはOC-2株が倍数体であることに加えて、組換える遺伝子の配列および染色体上の位置などの影響が考えられた。今年度では、遺伝子破壊手順を見直し、異なる栄養マーカーを用いる破壊手順等を新たに計画し実施する。他方、これまで不明であったPUT4遺伝子過剰発現株のプロリン取込み時期については発酵中期(培地中のアルコール濃度が48%)に最も高くなることが明らかにできた。これはプロリントランスポーターをコードするPUT4遺伝子が発酵中期に多く発現している可能性を示唆しており、今後PUT4遺伝子の転写量を経時的に測定する必要性が考えられた。また、PUT4遺伝子過剰発現株では、発酵中期にパルミチン酸(C16:0)およびステアリン酸(C18:0)の割合が増大し、逆にパルミトオレイン酸(C16:1)およびオレイン酸(C18:1)が減少する新現象を見出した。培地中のプロリンと膜タンパク質であるPUT4遺伝子産物の過剰発現により脂肪酸組成が変化する報告はなく、本研究の新たな研究項目として今後も調査を続ける予定である。

甲州ワインには、一般的な白ワインと比較して多量のプロリンが含まれており、これが酒質低下の一因とされている。我々は、甲州ワインの高品質化の為、酵母を用いたプロリン低減化技術の構築を目指している。これまでの研究で、実用ワイン酵母Saccharomyces cerevisiae OC-2株のPUT4遺伝子過剰発現株では、PUT4遺伝子の転写量がコントロール株に比べて約15倍に増加することや本株のプロリン資化能力が増大することなどを明らかにしている。しかし、本株を用いても甲州ワインに含まれるプロリンを最大40%低下させるに留まるため、よりプロリン資化能力の高い酵母株を構築が望まれている。本課題では、PUT4株のプロリン生合成を阻害し、生育に要するプロリンを細胞外から取込むよう改変した株を構築し、本株のプロリン資化能について検証を試みる。さらに、本株のプロリン代謝関連遺伝子群の転写量解析を行う事により、プロリン資化性に優れた酵母株のプロファイルを作成する。本データを基盤に自然界から酵母株のスクリーニングを行い、プロリン資化性の強弱について検証する予定である。平成28年度は、自然環境から分離した酵母(26株)のプロリン資化性について調査した。各株をプロリン含有最小培地(Glucose 20%, Yeast Nitrogenbase 0.8%, Proline 50mM)で35日間、20°Cで静置培養した後、培養液中のプロリン減少量を測定したところ、いずれも減少率は515%の間にあり、PUT4遺伝子過剰発現株が示す減少率(40%)を上回る株はなかった。また、各野生酵母の属種についてはSaccharomyces cerevisiaeに分類されたものが6株、Saccharomyces属まで同定できた株が12株、その他8株であった。本年度は、野生酵母株のプロリン資化性について調査を行った。様々な地点から野生株を取得し、各株の示すエタノール生産性とDNA-ITS領域解析の結果を合わせ、取得株212株のうち26株を供試菌株として選抜した。これらの株のプロリン資化性について調査を行い、各株のプロリン資化能力を明らかにした。また、今回用いた菌株には本実験の目的である高いプロリン資化能力を持つ野生酵母株は含まれていなかった。また、PUT4遺伝子過剰発現株が示す高いプロリン資化能力を上回る能力を持つ野生酵母株は見いだせなかった。しかし、本株を用いても甲州ワインに含まれるプロリンを最大40%低下させるに留まるため、よりプロリン資化能力の高い酵母株の構築が望まれている。
地域救急医療連携への影響要因の解明と支援技術の運用を通じた評価に関する研究

本研究では、佐賀県の救急搬送に対するリアルタイム病院照会支援システムに焦点を当て、地域救急医療連携への影響要因の解明と支援技術について検討した。リアルタイム病院照会支援システムに蓄積された平成23年から平成25年までの3年間のデータを分析し、システムの導入効果を明らかにした。また、地域救急医療の連携に対する促進および阻害要因を明らかにした。地域救急医療システムに関する研究会を設立し、地域救急医療の円滑な連携を推進する支援システムについて継続的に検討していく。本研究の目的は以下の3つである。[研究1]過去のデータを詳細に分析し、現状を把握すると共に、地域救急医療連携に及ぼすシステム導入の効果を明らかにする。[研究2]システム運用を通じて日々得られるデータから、地域救急医療連携を促進または阻害する要因を横断的および縦断的に明らかにする。[研究3]救急隊員と医療スタッフにユーザ評価を実施してシステムの問題点の抽出とユーザの作業負担を明らかにし、それらの評価に基づく持続可能なシステム更新の仕組みについて検討する。今年度は、[研究1]においてシステム導入の平成23年4月から平成25年3月までの2年間のデータを分析し、システム導入前と比較して平均搬送時間の短縮と3次医療機関への搬送割合の減少が継続されていることを確認し、システム導入の効果を実証することができた。また、いくつかの疾患ごとの分析を実施し、地域別の頻度等を地図上にマッピングする可視化を行うことで地域救急医療体制の整備に資する結果を導出することができた。[研究2]においては、[研究1]と同様のデータを分析することにより、医療機関からのデータ入力が少ないこと、一般市民からのウェブ参照が少ないこと等から、地域救急医療連携の阻害要因の一因としてシステムのユーザインターフェースの問題が明らかとなった。また、地域社会や現場のニーズに応えるための分析が可能なデータが不足していることやデータ形式が整っていないことなどから、システムで得られてたデータによって地域救急医療連携を評価することに限界があることが明らかとなった。[研究3]においては、関係者へのインタビュー等から、依然としてデータの有効活用に至っていないという問題点が明らかとなった。[研究1]過去のデータを詳細に分析し,現状を把握すると共に,地域救急医療連携に及ぼすシステム導入の効果を明らかにする。[研究2]システム運用を通じて日々得られるデータから,地域救急医療連携を促進または阻害する要因を横断的および縦断的に明らかにする。[研究3]救急隊員と医療スタッフにユーザ評価を実施してシステムの問題点の抽出とユーザの作業負荷を明らかにし,それらの評価に基づく持続可能なシステム更新の仕組みについて検討する。今年度は、[研究1]においてシステムが導入された平成23年4月から平成24年3月までの1年間のデータを分析し、平均搬送時間の短縮と三次医療機関への搬送割合の減少を示すことによってシステムの導入効果について実証することができた。[研究2]においては[研究1]と同様のデータを分析することにより、地域救急医療連携の促進要因としてシステム導入が一因となっていること(例えば、三次医療機関への搬送割合の減少)や、受入率のばらつきが未だに存在し、阻害要因の一因となっていることを明らかにすることができた。[研究3]においては救急隊員と医療スタッフへの聞き取り調査から、データを有効に活用できていないという問題点を抽出することができた。本研究は、地域救急医療の円滑な連携を推進する支援システムを構築することを目指すこととし、以下の3つの研究から構成された。[研究3]救急隊員と医療スタッフにユーザ評価を実施してシステムの問題点の抽出とユーザの作業負荷を明らかにし、それらの評価に基づく持続可能なシステム更新の仕組みについて検討する。研究最終年度にあたる本年度は、[研究1]において、システム導入の平成23年4月から平成26年3月までの3年間のデータを分析、可視化し、システムを導入した1年後に比べて、2年後以降からは平均搬送時間が延長していることが明らかとなった。一方、3次医療機関への搬送割合はシステム導入前と比べた減少率が維持されていることも明らかとなった。[研究2]では、[研究1]と同様のデータを分析することにより、新システムの導入が地域救急医療連携の促進要因として、システムの運用方法が地域救急医療連携の阻害要因として働いていることが示唆された。[研究3]においては、主に現場で活動する救急隊員にとって入力作業が負担となっていること、一般市民向けのユーザインターフェースが救急の実情に見合っていないこと、収集された救急搬送に関するデータが有効に活用されていないという問題点を明らかにした。これらの成果に基づき、地域救急医療の主要な関係者で構成されるシステムに関する研究会を立ち上げ、継続的に上記の問題点等を検討していく体制を確立した。

今後、この研究会をとおして地域救急医療の円滑な連携を推進する支援システムを構築していく予定である。救急医療システム運用を通じて収集された過去2年分のデータからシステム導入の効果と地域救急医療連携の促進または阻害要因を明らかにすることができ、当初の計画通り進んでいると考えられる。一方、システムの実運用の中で取り組まれるという本研究の性質から、当初計画していた支援技術の運用が困難な情況となった。しかしながら、支援技術の開発に必須であるユーザからのニーズをインタビュー等から得られたため、計画はおおむね順調に進展していると判断した。当初の計画通り、システムの運用を通じて収集されるデータから、システムの導入効果と地域救急医療連携の促進または阻害要因を部分的にではあるが明らかにすることができた。本研究はシステムを実際に運用する中で取り組まれるものであるため、当初の計画通りに進まない可能性は否定できないが、今年度はデータの入手から分析、ユーザ(救急隊員と医療スタッフ)への聞き取り調査を実施することができたため、計画は順調に進展していると判断した。[研究1]および[研究2]に関しては当初の計画通り、システム運用を通じて収集されたデータから地域救急医療の現状把握と、地域救急医療連携の促進または阻害要因を縦断的に明らかにするとともに、[研究3]から派生的に得られた現場のニーズから地域別および医療機関別の疾患割合等をマッピングする可視化技術の開発を進めることとする。また、[研究3]については、ユーザからのニーズに基づいた支援技術を次年度(平成26年度)上半期までに開発し、下半期には評価可能な状態にまで推進させる。[研究1]および[研究2]については、システムの実運用を通して日常的に収集されるデータから地域救急医療の現状を把握するとともに、地域救急医療連携の促進または阻害要因を縦断的に明らかにする。また、[研究3]については、ユーザ(救急隊員と医療スタッフ)への聞き取り調査から得られたデータの有効な活用方法として、データの可視化に焦点を当てて研究を推進していく。現場のニーズを踏まえ、データを効果的に可視化することによって、エビデンスに基づく施策の立案や地域救急医療連携の更なる円滑化が期待される。今年度に計画していたデータ可視化のプラットフォームの開発がシステムを実際に運用する中で実施困難となったため、現地調査のための分担者への配分を部分的にしか使用できなかった。次年度の研究費の主な用途は、今年度(平成25年度)の研究成果を公表すること(学術論文の投稿および学会等での発表)と支援技術の開発とする。支援技術はプラットフォームの開発に比べて費用を要しないことが予想され、また開発内容から研究の要素が大きいと考えられるため業者への委託はしない。次年度は最終年度であるため、学会等での発表や支援技術を開発するための現地調査等のための旅費として主に使用する予定である。
初虫形態の系列的変化に基づくコブコケムシ類の系統分類学的研究

道内の木古内町、厚岸および網走においてコブコケムシ類を採集し、それらの成熟群体から放出された幼生の付着後変態を観察し、その結果を以上のとおり系統分類学的に考察した。まず、三室性初虫をもつPseudocelleprina friplexの初期発生過程を観察したところ、幼生付着後極めて早い時期に三つの室を仕切る隔壁が形成され、しかもそれらはすみやかに石灰化することが判明した。ところがその後の発達は三室で非同期的におこり、両側に位置する個虫は例外なく中央の個虫より完成が遅れる。すなわち、中央個虫が解手を出して摂食をはじめてからしばらく後に両側個虫が自活をはじめるのである。この観察結果は、両側個虫が、中央個虫の第一次出芽世代の個虫としての形質を保持していると解釈することができ、したがって両側個虫は第一次出芽世代個虫から進化した可能性を如実に示している。一方、Celleorina属7種の初虫形態のデータをつき合わせたところ、初虫から出芽された最初の二個虫の大きさをメルクマールにして、C.costazi→C.porosissima→C.sp.1→C.nordenskjordi→C.rodertsoniae→C.sp.2→C.sp.3の系列変化が見られた。さらに、初虫の口縁棘の数の減少、同棘の融合度、そして口縁鳥頭体の完成度という三つの形質においても同様の系列変化が見られた。以上のことから、コブコケムシ7種における第一次出芽世代個虫の大型化という進化系列が明らかとなり、その延長線上にP.triplexの三室性初虫が位置するとの筆者の考えが裏づけられた。今後は、今までに得られた発生形質に加えて、初期郡体形成過程における形質を分折・抽出し、コブコケムシ類の系統分類を完成させたい。
原発性胆汁性肝硬変の発症や病態の分子機構の解明と重症度予測遺伝子診断法の開発

333名の原発性胆汁性肝硬変(PBC)患者を進行群と非進行群,あるいは重症化群と非重症化群に分け,その両群間で候補遺伝子(胆汁酸のホメオスタシスに関わる遺伝子や正常の胆管形成に関わる遺伝子)の一塩基多型の出現頻度を比較する相関解析を行うことで,PBCの重症化関連遺伝子の同定を試みた。計26個の候補遺伝子内に存在する109個の一塩基多型を解析した。肝硬変への進行に関与する遺伝子としてCYP7A1,CYP8B1,HNF4A,PPARGC1A,RXRB,ASBTおよびABCG8を同定した。また,最も重症で黄疸を伴う肝不全への進行に関与する遺伝子としてCYP7A1,PPARGC1A,RXRB,FGF19,MDR3,ABCG8およびITGAVを同定した。次に,有意な相関を認めた遺伝子多型をバイオマーカーとして用い,重症化を予測できる遺伝子診断法の開発を試みた。検査法として感度・特異度・陽性的中率・オッズ比およびP値のバランスが最も良かったバイオマーカーの組合せは,肝硬変進行の予測には「CYP8B1+PPARGC1A」が,肝不全進行の予測には「CYP7A1+PPARGC1A+ABCG8+ITGAV」が有用であった。原発性胆汁性肝硬変(PBC)患者148名と年齢と性別をマッチングさせた健常者148名を対象に,発症に関与する遺伝子の同定を試みた。また,PBC患者を重症度からnon-jaundice stageとjaundice stageに分類し,重症化に関与している遺伝子の同定も試みた。候補遺伝子として胆汁酸の合成や排泄に関連するMDR3・RXRβ・LXRα・FXR・CYP7A1・BSEP・HNF-4α・MRP2の計8つの遺伝子多型を解析し,患者群と健常者群間で,あるいは重症度別に分けた患者群間で多型の出現頻度の有意差検定を行った。今後も疾患感受性および重症化感受性遺伝子を同定し,有意差を認めた遺伝子多型を組み合わせて,感度・特異度およびオッズ比の高い遺伝子診断法を確立する予定である。原発性胆汁性肝硬変(PBC)患者300名を対象にし,患者を重症度から3つの病期に分類し,病態の進行に関連する重症化関連遺伝子の同定を試みた。候補遺伝子として胆汁酸の合成や排泄等の胆汁酸のホメオスターシスに関わるCYP8B1・CYP27A1・FGF19・FGFR4・UGT1A1・ABCG5・ABCG8・ASBT・FOXO1・GPS2の計10遺伝子の多型を解析し,重症度別に分けた患者群問で多型の出現頻度の有意差検定を行った。同様な解析の結果,FGF19,UGT1A1およびASBTも重症化感受性遺伝子であった。今後も重症化関連遺伝子の同定を続けると共に,重症化と関連のあった複数の遺伝子多型を組み合わせて,感度・特異度およびオッズ比の高い遺伝子診断法を確立する予定である。候補遺伝子として胆汁酸の合成や排泄等の胆汁酸のホメオスターシスに関わるOSTα・OSTβ・MRP3・BAAT・PXR・SHP・PGC-1α・KLBの遺伝子と肝線維化や胆管形成に関わるITGAVの遺伝子多型を解析し,重症度別に分けた患者群間で多型の出現頻度の有意差検定を行った。ITGAV遺伝子内の8つのtag single nucleotide polymorphisms (tag SNPs)を多型解析した結果,rs1448427のA/GおよびG/G遺伝子型の出現頻度は,最も重症であり肝移植の適応となる黄疸群で有意に高くなっていた(P=0.031, odds ratio=2.87)。さらに,黄疸群の代わりに35名の肝移植群を用いた解析においても,上記の遺伝子型は肝移植群で有意に高くなっていた(P=0.033, odds ratio=2.13)。

これらの結果から,ITGAVが黄疸型進行に特異的な重症化感受性遺伝子の一つであることが示唆された。ITGAVとPBCの黄疸型重症化との関連を初めて明らかにした。今後,黄疸型重症化の病態解明につながると考えられる。また,胆汁酸合成に関わるPPARGC1Aも重症化感受性遺伝子であった。昨年度までの結果と総合して,胆汁酸ホメオスターシスに関わる複数の遺伝子からなるバリエーションがPBC進行の個人差を規定する因子の一つであることが示唆された。これらの遺伝子産物や多型はPBCにおける個別化医療のターゲットとして創薬や遺伝子診断への応用が期待される。
ラットにおける前庭動眼反射のアダプテーションの動特性および特異蛋白の網羅的解析

今までのVORのアダプテーションに関する報告では、実験動物、ヒトを一定の頭部角速度(40.60°/s)、周波数の下に長時間置くとVORの利得(眼球速度1頭部回転速度)および位相を人為的に変化されることができ、そのVOR利得の変化は頭部角速度が一定の場合には他の周波数においても認められることがわかっている。しかし、獲得したVORの利得および位相の変化を、刺激した頭部角速度以外の条件(水平軸から垂直軸への適応現象の移行、耳石機能を付加した条件での適応現象について)で観察した報告は少ない。ヒトを頭部最大角速度30度/秒、周波数0.3Hzで視覚-前庭矛盾刺激を与え、その前後で10度/秒、20度/秒、30度/秒、40度/秒、50度/秒と角速度を変化させると30度/秒ではVOR利得の変化率は100-150%の増加を示し、その現象は40度/秒のVOR利得変化率へも移行していたが、低速度へのVOR変化率の移行は認められなかった。さらに,頭部最大角速度60度/秒で視覚-前庭矛盾刺激を与えた場合は他の角速度へのVOR利得変化率の移行は認められなかった。頭部角速度が低速度と高速度のVORのアダプテーションはそれぞれ違ったモデルが必要なのかもしれない。さらに、経時的にVORの利得を観察した。始めにVOR利得の増加する刺激を与えると約30分で利得は200%の増加を示す。引き続いて利得の減少する刺激を与えると-50%まで減少する。ところが、同一被験者で始めに利得が減少する刺激を与えると-50%を示すが、それに引き続く利得の増加する刺激を与えても利得は元に復帰するだけであった。つまり、VORのアダプテーションの増加刺激、減少刺激の順序を入れ替えると最終の利得変化率に違いが出ることが観察できた。上記の現象は今までに報告はなく、従来のVORに関するモデルでは説明できない現象である。
ヒト病原性レンサ球菌が産生する付着・定着因子群の機能解析

Streptococcus pyogenesは感染部位において上皮細胞へ特異的に付着し,定着する.この過程において線毛は重要な役割を果たすと考えられる.本研究では,線毛形成に不可欠である因子を同定し,線毛の発現様式と組立て機構を明らかにした.線毛の付着・定着因子としての機能を検討した結果,線毛の型別により多様性が認められた.このことから,線毛はS.pyogenesの組織指向性と病態の多様性に寄与すると推察されたStreptococcus pyogenesは感染部位において上皮細胞へ特異的に付着し,定着する.この過程において線毛は重要な役割を果たすと考えられる.本研究では,線毛形成に不可欠である因子を同定し,線毛の発現様式と組立て機構を明らかにした.線毛の付着・定着因子としての機能を検討した結果,線毛の型別により多様性が認められた.このことから,線毛はS.pyogenesの組織指向性と病態の多様性に寄与すると推察されたA群レンサ球菌(GAS)はヒトを唯一の宿主とし,主に皮膚や咽頭において化膿性炎症を惹起する.本研究では,GASが産生する線毛の機能検索を行い,その発現機構について検討した.M49型臨床皮膚分離株を用いて,線毛形成に関与する因子を検索した結果,トランスペプチダーゼであるSrtC2およびシグナルペプチダーゼIホモログであるLepAが線毛形成に不可欠であることを明らかにした.抗線毛タンパク抗血清を用い,菌体を金コロイドで標識後,透過型電子顕微鏡により観察した結果FctAが線毛主要構成タンパクであり,CpaおよびFctBは線毛基部に位置することを認めた.次に,線毛の産生を促す環境因子を検索した結果,低温培養時に線毛産生能は上昇することを明らかにした.低温での培養により,cpaオペロンの発現量は増加したことから,温度感受性の線毛発現は転写レベルで制御されることが示唆された.複数のM型株について,温度感受性の線毛発現が認められるかを検討したが,この現象はM血清型特異的であった.GAS血清型別の第一選択であるM型別と共に,T型別はわが国での臨床現場において用いられてきたが,T血清型を担うタンパクは依然として完全に解明されていない.そこで,M49型株のT抗原性を担う表層タンパクをフローサイトメトリー解析およびタイピング血清を用いた結合試験により検索した.その結果,FctAおよびCpaはトリプシン耐性タンパクでありT抗原性を担うことが明らかとなった.さらに,線毛の機能を検索した結果,GAS線毛が皮膚角化上皮細胞への付着因子として機能することを明らかにした.これらの結果は,GASの組織指向性や病態多様性の解明への一助となる可能性が考えられる.併せて,将来のワクチン開発や臨床現場における診断薬開発の基盤となることが期待出来る.A群レンサ球菌(GAS)はヒトを唯一の宿主として,皮膚や咽頭に局所性化膿性疾患を主に惹起する.病態が認められる解剖学的部位の多様性は,GASが産生する病原因子群,GASのヒト組織への指向性や宿主因子等に起因すると考えられる.近年,GASをはじめとするヒト病原性レンサ球菌が線毛様構造物を産生すると報告されてきたが,その生物学的機能や発現様式は完全には解明されていない.本研究では,M49型臨床皮膚分離株を用いて.GASが産生する線毛の機能と発現機構について検討した.その結果,線毛が皮膚角化上皮細胞への付着因子として機能することを明らかとした.そして,線毛タンパクが,細胞外マトリックスタンパクを介さず,角化上皮細胞へ結合することにより,菌体の付着が成立することが示唆された.さらに,線毛構成タンパク組換え体の皮膚角化上皮細胞への付着を検討した結果,副構成タンパクが付着能を有することが推察された.これまでに,M49型株にっいて,低温培養時に線毛産生能が上昇することを明らかにしたが,レポーターアッセイを用いた解析により,転写レベルでの線毛発現の上昇が認められた.複数の血清型臨床分離株について,温度感受性の線毛発現を検討した結果,転写因子であるNraの有無との相関が確認されたため,Nraの関与を検討した.Nra欠失株では,低温培養時においても線毛の発現が認められなかったことから,Nraが線毛遺伝子の発現に対する正の調節因子として機能することが明らかになった.さらに,Nraの転写レベルは培養温度による影響を受けず,Nraのタンパク発現は低温培養時に上昇したことから,Nraの転写後の翻訳調節が,温度感受性の線毛発現に関与することが示唆された.これらの結果は,GASのヒトへの定着機構や組織指向性の解明への一助となる可能性が考えられる.A群レンサ球菌(GAS)は主にヒト上気道粘膜組織や皮膚に感染し,咽頭炎や膿痂疹などを惹起する.近年,GASの線毛は組織特異的な付着因子として報告されており,構成タンパクの違いに基づき複数の型に分類されている.この多様な線毛の機能と発現様式を明らかにすることにより,GAS感染症に対する新たな予防法や治療法の開発に繋がると期待される.本研究では,M6型とM49型GASが産生する線毛の組立て機構と発現機構の解析を行った.

まず,M49型臨床皮膚分離株を用いて解析を行った結果,副構成タンパクであるFctBのリシン残基が他の線毛構成タンパクであるCpaやFctAとの連結に必須であり,トランスペプチダーゼであるSrtAの働きにより,線毛タンパク複合体が細胞壁へ架橋されることを明らかにした.線毛産生能は低温培養時に上昇したことから,関与する転写因子群を検索し,複数の転写因子がその発現様式を担うことを解明した.さらに,線毛と結合する宿主因子を検索し,線毛タンパクと親和性を有する上皮細胞表層タンパクの存在を明らかにした.次に,扁桃炎由来M6型臨床分離株が産生する線毛の組立て機構・発現機構を解析した.その結果,線毛構成タンパクであるT6とFctXが2種のトランスペプチダーゼにより連結され,細胞壁に架橋されることが明らかになった.その連結には,T6のリシン残基を介したイソペプチド結合が重要であると考えられた.また,M49型株と比較して,培養温度の違いによる線毛発現量の顕著な変化は認められなかった.さらに,M6型株の産生する線毛は,M49型が産生する線毛とは異なり,バイオフィルム形成を促進し,菌体自己凝集を抑制することを明らかにした.これらの結果はGAS線毛の機能・発現様式の多様性を強く示唆し,GASの定着機構や組織指向性を解明するための基盤になると考えられる
付着珪藻の生物皮膜形成メカニズムに基づく新規防汚性表面微細構造の開発

生物皮膜を形成する付着珪藻などの付着を防ぐ為、有機スズ化合物に代表される殺生作用のある防汚塗料が広く用いられてきた。しかしこれら防汚塗料の毒性は海洋において高い環境負荷となっている。既存の殺生剤に代わる低環境負荷型の防汚技術として表面の性状を利用したもの(表面微細構造、低弾性材料)が近年注目されてきている。本研究では付着基質表面の弾性的・幾何的特徴と生物皮膜形成との関係に着目し、生物皮膜形成メカニズムに基づく低環境型の防汚材料の創製を目指す。本年度は付着生物として数種類の付着珪藻を用い、表面微細構造上におけるこれら付着珪藻の付着挙動と増殖過程の解析を行った。孔径の異なるハニカム状多孔質表面微細構造上にて付着・培養した付着珪藻を実体顕微鏡及び電子顕微鏡(SEM)を用いて観察を行った。用いた付着珪藻(Navicula sp., Navicula ramosissima, Amphora, Licmophora sp., Cocconeis sublittoralis )の付着の様子について以下に示す。Navicula sp.とNavicula ramosissimaの付着箇所は実体顕微鏡でみた場合、茶褐色としてはっきり捉えることができ、電子顕微鏡での観察結果をみても他のサンプルに比べ明らかに付着数が多い結果となった。またNavicula ramosissimaの場合には一方向に個体が連なった状態の付着形態が観察された。一方Amphora, Licmophora, Cocconeis sublittoralisの場合、Navicula2種と比べ付着数が少なくSEMを用いなければ付着を確認することが困難であった。付着数が少ない付着珪藻は増殖に長い時間を要するケースと剥離が容易に進むケースが考えられる。実際、Amphoraでは純水を用いた洗浄前後で付着個体の剥離が認められた。付着珪藻の培養を行ったところ、当初の予想に反し付着珪藻の増殖速度が非常に遅い結果となった。そのため人工気象機内での付着珪藻の増殖条件の検討が追加で必要となった。結果として培養温度が室温を上回ると増殖が非常に遅いこと、また照射する光源が増殖には強すぎることが示唆された。最も付着数が多く付着後の剥離が起こりづらかったNavicula sp.の場合でも基板間での付着の差が大きく見られるまで一ヶ月程度かかる見込みなので次年度は計画的に培養を試みる予定である。本年度は孔径の異なるハニカム状多孔質膜表面での解析を試みた。次年度はフォトリソグラフィなどの手法を用いてサイズの異なるピラー構造、ディンプル構造などの表面を作製する。また用いる材料として硬いポリマーであるポリスチレンや柔らかいポリジメチルシロキサンを用い種々の構造体を作製する。それら微細構造表面での付着珪藻の付着挙動・増殖過程の解析を試みる。本年度の結果より特にNaviculaは付着力が強くサンプル処理後の剥離もあまり見られなかったので、これを主な付着珪藻として付着実験に用いる。またNaviculaは表面に付着物質とみられる粘液様物質を認められたので、増殖後にその粘液量についても評価を行う。また、付着時にみられる付着珪藻の滑走運動や付着後の付着面積率について画像解析ソフトを用いた解析を試みる。

本年度は孔径の異なるハニカム状多孔質膜表面での解析を試みた。次年度はフォトリソグラフィなどの手法を用いてサイズの異なるピラー構造、ディンプル構造などの表面を作製する。また用いる材料として硬いポリマーであるポリスチレンや柔らかいポリジメチルシロキサンを用い種々の構造体を作製する。それら微細構造表面での付着珪藻の付着挙動・増殖過程の解析を試みる。本年度の結果より特にNaviculaは付着力が強くサンプル処理後の剥離もあまり見られなかったので、これを主な付着珪藻として付着実験に用いる。またNaviculaは表面に付着物質とみられる粘液様物質を認められたので、増殖後にその粘液量についても評価を行う。また、付着時にみられる付着珪藻の滑走運動や付着後の付着面積率について画像解析ソフトを用いた解析を試みる。(理由)付着珪藻の培養条件検討に時間を要し、当初予定していた表面微細構造上での付着珪藻の滑走運動の観察に係る支出が少なかった為。(使用計画)表面微細構造作製の材料費として50万円程度、付着珪藻滑走運動解析の為の画像解析ソフトウェアに50万円程度の物品費を見積もっている。