hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
消化器内視鏡の院内感染制御のためのインジゲーターの確立とe-ラーニングの開発

2016年までのヘリコバクター・ピロリを対象とした院内感染の文献的調査はほぼ終了しており、その一部を学会誌に報告した。現在、十二指腸鏡の感染報告を集計中である。上部消化管内視鏡および下部消化管内視鏡の所定の洗浄操作を行う前後の内視鏡洗浄効果は評価が可能であったが、多剤耐性菌のアウトブレイクで問題となっている十二指腸鏡は複雑な構造を有し、検体採取効率が一定せず、適切な評価法の確立が課題になっている。内視鏡を介した感染事例については引き続き医療事故報告、論文報告を対象に集積を継続した。内視鏡関連ガイドラインの普及に合わせて内視鏡を介したヘリコバクター・ピロリ菌感染の報告は減少し、内視鏡の種別でも上部・下部消化管内視鏡検査によるものは減少していることが明らかとなった。その結果を学会誌等で報告した。一方で、近年、海外を中心に十二指腸内視鏡を介した多剤耐性菌の感染事例が多く報告されている。文献的な解析から、十二指腸内視鏡は複雑な構造を有しており他の内視鏡に比較して十分な洗浄および消毒が困難なこと、多剤耐性菌の頻度増加により感染が顕在化したこと、PODなどの分子疫学的解析法が感染管理に広く導入されたことにより院内感染として認識されるようになったことなどが背景にあることが明らかとなった。これらの明らかとなった背景からは、複雑な構造を有する内視鏡の再生使用は極めて慎重かつ専門的な医療対応が必要であること、さらにこうした感染がこれまでも潜在していた可能性を示している。再生使用が避けられない内視鏡における感染対策は多岐にわたるが、その中心は適切な洗浄と消毒にあり、人的な作業過程と機械化された過程が存在する。そのそれぞれに有効性の担保が求められるが、影響する様々な要因の存在が知られている。今回の検討から、自動洗浄装置に用いられる消毒薬の有効性の経時的劣化の程度が多数の機器で明らかとなり、人的な要因である洗浄についても一定の手法での洗浄効果が蛋白濃度を指標として定量的に確認された。文献的な感染事例の調査・集積は終了しており、その後の報告については随時追加する方針である。上部・下部消化管内視鏡の洗浄・消毒について、汎用されている自動洗浄装置をもちいた消毒では、消毒薬の濃度の低下が経時的に確認されており、様々な環境下で、安全域を設けた有効期間の設定の確認を進めている。内視鏡の洗浄についても、一定の手順を定めて行うことにより、蛋白濃度を指標としたインジゲーターの設定について検討を進めている。これまでの検討では概ね妥当と考えられる洗浄効果が得られている。結果については当施設だけでなく、他施設における再現性も含めて評価する予定である。これまで得られたデータをもとに、消化器内視鏡の感染制御に関するeラーニング教材の作成も進めている。これまでの消化器内視鏡を介した院内感染の報告の調査から、圧倒的に検査件数の多くを占める上部消化管内視鏡ではなく、十二指腸鏡を介した多剤耐性菌による院内感染が増加していることが明らかとなった。これまでの洗浄前後における残留蛋白濃度を指標とした検討からは、ほぼ安定した洗浄効果が得られることが判明していたが、さらに十二指腸鏡を含む、消化器内視鏡の洗浄における課題を明らかにするとともに、より簡便で、臨床現場での応用が容易なインジケーターを確立することを目指して、ATPおよびAMPを指標とした清浄度評価を行った。
食草変更を主因とした適応放散の生態的・遺伝的基盤の解明

東南アジア地域において適応放散を遂げた食植性テントウムシ、Henosepilachna diekeiにおいて、急速な多様化の生態学的・遺伝学的要因の解明を目指している。これまでにインドネシア国内およびマレーシアの複数の島の複数の地域で3科5属の食草へ放散したテントウムシ集団を発見しており、飼育交配実験・分子系統解析によって、この適応放散では(1)食草への特殊化が最初の隔離要因として進化していること、(2)ホストレース間での食性の違いは、相加的な効果を持つ異なる遺伝子座の支配を受けており、そのためにバッククロス雑種およびF1雑種が生育能力に関するいくつかの形質において、両親レースよりも相対的に低い値となる「雑種生態的不和合」を示すことがわかっている。これらの結果を受けて、本年度はH. diekeiでこれまでに知られているすべてのホストレースと、本種の最近縁種であるH. sp. 11(キク科食)およびH. sp. 5(キツネノマゴ科食)を採集してその食性を調べ、ホストレース全体の系統解析を行った。その結果、H. diekeiはこれらの近縁種と比較的最近になって分化し、その後(300000600000年前)、生物地理境界であるウォレスラインを境にして大きく二つのクレードに地理的に分化しており、さらにそれぞれの島の中でごく最近(1000020000年前)になって複数のホストレースが独立に分化したものと推定された。このホストレースの分化は同時かつ急速な放散のパターンを示しており、祖先的な食性の推定については困難であった。これらの結果により、本種における適応放散が、異なる食草への近年の特殊化を主因として起こっており、その結果として島による地理的な隔離と食草による生態的な隔離の混在した非常に複雑な種群の形成が進行しているということが明らかになった。インドネシアに産する食植生テントウムシ、Henosepilachna diekeiにおける適応放散の生態学的・遺伝学的要因を探るため、初年度は様々な島のテントウ集団で、食性の分化の程度と生殖隔離の程度、そしてそれぞれの集団の系統的関係を調査した。食性の調査に関して、インドネシアのスラウェシ島・ジャワ島において、3科4属5種の食草に依存するH.diekeiを計8集団採集し、上記5種の食草を順次強制摂食させて、摂食量を測定したその結果、それぞれの集団に依存する集団は、自らの食草だけしか摂食しないという強い特殊化を示した。さらに各集団間の系統的関係を、ミトコンドリアDNA(ND2)、核DNA(ITS2・AFLP)を用いて推定した結果、それぞれの集団の食性は、系統関係を全く反映しておらず、さらに、スラウェシ島とジャワ島の各食草依存集団は、祖先集団がこれら二つの島へ地理的に分断された後、比較的最近になって分化したことが判明した。以上を踏まえ、スラウェシ島とジャワ島で2科3種の食草を利用する4つの集団において、全ての集団間でのペアワイズ6通りに関し、(1)食草を入れた網室、(2)食草なしでの1:1強制交尾を行って、生殖隔離の強度を測定した。その結果、これらの集団間では食草の存在しない状態では交尾がランダムに行われるものの、食草が存在する場合には、ほぼ完全な同系交配が検出されることがわかった。一方、同じ食草に依存する塞団間においては、異なる島から得られた遺伝的に遠い集団間においても、網室・強制父配で有意な生殖隔離が検出されなかった。以上より、H.diekeiの適応放散では、食草への特殊化が最初の隔離要因として進化し、非常に強く集団を隔離していることを示している。東南アジア地域に生息する食植性テントウムシ、Henosepilachna diekeiにおける適応放散の生態学的・遺伝学的要因の解明を目指した研究を実施しており、本年度は2年目にあたる。これまでにインドネシア国内において、主要な3島で2科3属の食草へ放散した集団を用いて、食性の分化の程度と生殖隔離の程度、そしてそれぞれの集団の系統的関係を調査した。3島で3種の食草にそれぞれ特化している5つのテントウ集団において、全ての集団間ペアワイズ10通りに関し、(1)食草を入れた網室での交尾選択、(2)食草なしでの1:1強制交尾を測定し、生殖隔離を定量化した。その結果H.diekeiの適応放散では、食草への特殊化が最初の隔離要因として進化し、非常に強く集団を隔離していることが判明した。このような集団分化が、地理的に離れた島それぞれにおいて独立に生じたことで、現在の複雑なレースが形成されたものと考えられる。この結果を受けて本年度は、(1)ホストレース間で異なる食性の遺伝的背景を調べ、(2)ホストレース間交雑での雑種の食性に関する適応度の低下を検出するという目的で交配実験を行った。インドネシア西ジャワ州において同所的に生息し、異なる2つの食草に依存しているホストレース2ペアの間で戻し交雑を行い、産まれた幼虫をそれぞれの親レースの食草で飼育した。その結果、(1)それぞれの食草における幼虫の食草受容能力は、交雑における遺伝子の混合比に相関した線形の相加的効果を示し、(2)それぞれの食草における幼虫の食草利用能力(生育能力)は遺伝子の混合比に応じた非線形(S字型)の累積的効果を示した。この結果から、食草の受容能力に関わる遺伝子数はごく少数であるのに対し、食草の利用能力は多くの遺伝子が関わる量的な閾値形質であるということが推測できる。

また、これらの形質に占める母性効果や優性効果は相対的に小さいものであった。また、これらの形質が交雑における遺伝子の混合比に相関することから、雑種F1の幼虫は、両親レースの食草上で両親レースの幼虫と比較して生育能力が低下することがわかった。これまでの研究で、これらのホストレースでは食草利用能力(成虫の食草選択と幼虫の生育能力)以外に、生殖隔離障壁がないことがわかっているので、この雑種F1にかかる適応度の低下は、純粋に両親レースが異なる食草へ適応した際に生じた副産物であることが理解できる。これは、異なる環境への適応がそれ自体として隔離障壁を発達させるユニークなケースであり、進化生物学的にも重要な知見である。東南アジア地域において適応放散を遂げた食植性テントウムシ、Henosepilachna diekeiにおいて、急速な多様化の生態学的・遺伝学的要因の解明を目指している。これまでにインドネシア国内およびマレーシアの複数の島の複数の地域で3科5属の食草へ放散したテントウムシ集団を発見しており、飼育交配実験・分子系統解析によって、この適応放散では(1)食草への特殊化が最初の隔離要因として進化していること、(2)ホストレース間での食性の違いは、相加的な効果を持つ異なる遺伝子座の支配を受けており、そのためにバッククロス雑種およびF1雑種が生育能力に関するいくつかの形質において、両親レースよりも相対的に低い値となる「雑種生態的不和合」を示すことがわかっている。これらの結果を受けて、本年度はH. diekeiでこれまでに知られているすべてのホストレースと、本種の最近縁種であるH. sp. 11(キク科食)およびH. sp. 5(キツネノマゴ科食)を採集してその食性を調べ、ホストレース全体の系統解析を行った。その結果、H. diekeiはこれらの近縁種と比較的最近になって分化し、その後(300000600000年前)、生物地理境界であるウォレスラインを境にして大きく二つのクレードに地理的に分化しており、さらにそれぞれの島の中でごく最近(1000020000年前)になって複数のホストレースが独立に分化したものと推定された。このホストレースの分化は同時かつ急速な放散のパターンを示しており、祖先的な食性の推定については困難であった。これらの結果により、本種における適応放散が、異なる食草への近年の特殊化を主因として起こっており、その結果として島による地理的な隔離と食草による生態的な隔離の混在した非常に複雑な種群の形成が進行しているということが明らかになった。社会環境の不安定なインドネシアにおける長期の実験が当初不安視されたが、現地協力機関の厚い手配もあって、野外調査・網室を使った放飼実験・恒温室を使った飼育交配実験ともに、当初考えていたよりもはっきりとした結果を出すことができた。これは飼育の難しい材料が多い種分化の研究においては稀有なことで、大変恵まれた状況である。また、日本国内における形態計測および分子系統解析も順調に進行している。既に現地協力機関の研究者とともに、本研究課題の内容で一本の論文が出版されており、現在続報を投稿中である。当初の計画を変更する必要はないが、野外実験・飼育実験が予定以上に進んでいるため、計画を上方修正して日本国内での分子実験データをより詳細にとることを目指す。
^1HNMRイメージング法による高分子ゲル中の応力-歪みの伝播の画像化

高分子ゲルの物性および機能の発現機構の解明にはどうしてもミクロとマクロを結び付けられる方法のアプローチが必務である。本研究では、^1HNMRイメージング法がゲル中の核の空間密度分布また核の運動性の空間分布の情報を高い分解能で得るのに優ぐれた方法であることに注目し、ハイドロ高分子ゲルに圧力を印加することによる応力-歪みがどのようにゲルの中を伝播するかを分子レベルで解明したことと電場を印加することによるゲルの収縮の過程を試料中の水分子の空間密度分布および分子運動性の空間分布の情報にもとずいて解明した。また、高分子ゲルの変形過程の研究に^1HNMRイメージングが優ぐれた方法論であることを明らかにした。高分子ゲルの物性・機能の発現機構の解明にはどうしてもミクロとマクロを結び付けられる方法のアプローチが必務である。本研究では、^1HNMRイメージング法がゲル中の核の空間密度分布また核の運動性の空間分布の情報を高い分解能で得るのに優れた方法であることに注目し、ハイドロ高分子ゲルに圧力を印加することによる応力-歪みがどのようにゲルの中を伝播するかを分子レベルで解明したことと電場を印加することによるゲルの収縮の過程を試料中の水分子の空間密度分布および分子運動性の空間分布の情報にもとずいて解明した。また、高分子ゲルの変形過程の研究に^1HNMRイメージングが優れた方法論であることを明らかにした。本研究でも、^1HNMRイメージング法がゲル中の核の空間密度分布また核の運動性の空間分布の情報を高い分解能で得るのに優れた方法であることに注目し、ハイドロ高分子ゲルに圧力を印加することによる応力-歪みがどのようにゲルの中を伝播するかを分子レベルで解明したことと電場を印加することによるゲルの収縮の過程を試料中の水分子の空間密度分布および分子運動性の空間分布の情報にもとずいて解明した。
21世紀翻訳理論の展開と「歴史」再読についての考察

加速するグローバリゼーションの波は、多文化・多民族・多言語の共生を大きな課題としてきたが、文学においてはそれが「翻訳」を介しての「世界文学」への注視を導いた。「世界文学論」が、英語を中心とするヘゲモニーの解体を促す多様な文学の存在への関心を喚起すると同時に、いわゆる大きな「歴史」ではなく、個々の民族の「歴史」へと再記述される試みを照射してきた展開をあとづけ、その流れと翻訳論の協働性を考察した。翻訳論の展開と歴史の再読というテーマに鑑み、前年度に来日したユダヤ系ポーランド人作家Eva Hoffmanの来日記念講演の講演録ならびに英国に帰国後にまとめたエッセーの分析および翻訳を行った。言語の「越境」としての翻訳論的視点から彼女の作品を読み解くことを通して、21世紀的な課題であるグローバリゼーションへの応答としての「歴史再読」の可能性をさぐることがその目的であったが、とくに西洋的な視点から日本の近代的特徴を俯瞰するエッセーのなかに、歴史を捉える「斜」の視点の有効性が見出せる。翻訳については2015年度中に出版の予定である。他方、2014年に立ち上がった「世界文学・語圏横断ネットワーク」の第二回研究集会にて「翻訳」セッションの統括とモデュレーターを担当、日本文学の外国語翻訳についての発表および南アフリカの作家の英語による小説についての発表に対してのコメントを翻訳論的見解から行った。「歴史」が翻訳論的にみるとST(原テクスト)とTT(目標原語のテクスト)の両方からの視点が交差するところに翻訳の重要な要素として関与すること、そこから「歴史」が様々の複層的要素を内在させるthick textとして書き換えられていくことを照射した。このような研究活動を通して、世界文学全集と日本文学全集の双方向の文学テクストがもたらしうる成果についての研究、たとえば宮沢賢治から村上春樹、上橋菜穂子まで、日本文学が世界文学として評価されてくるにいたる過程を検証していくことの有用性など、次の研究段階に進む知見が得られた。翻訳論の展開と歴史の再読というテーマを、二つの方向で展開した。一つは、日本文学の翻訳を、翻訳論的視点から概観し、それがどのように外国語(英語圏)を迂回して翻訳を媒介することで日本の表象を変えてきたかということをあとづける研究、またもう一つは、第二次世界大戦後の世界地図を考えていくうえで、歴史の再読がどのようなかたちで翻訳に反映されているかの実例を検証することである。後者については哲学者でもあるアメリカ在住のペンシルヴァニア州立大学教授、Emily Grosholzを招聘、20世紀を題材とする彼女の哲学詩集を題材に授業ならびに意見交換を行い、その詩集については翻訳として出版した(『こどもの時間』、2015年刊)。このほか、震災の言説化が歴史意識にどのようにリンクしてくるかを考察する資料として、福島の詩の英訳を行い、カナダのBritish Columbia大学の日本研究の専門家と意見交換を行い、また翻訳出版することを通して識者からのフィードバックを受けているところである。このような研究をもとに、最終年度である平成28年度には、翻訳論の可能性について実例をあげて統括を行う予定である。上記のように、国内外での研究発表および出版物を通して、専門家の知見を得るなどの段階をへて、予定していた研究の着地点がだいたいのところまで見通せる段階に達している。今後さらに研究書などへの寄稿、論文の執筆を予定しており、最終年度には統括できる見通しである。とくに最終年度にあたっては、「歴史の再創出」と「世界文学」の二つの概念を繋げることを目的とする研究を統括するにあたり、日本の震災後の文学がいかに「翻訳」を迂回して歴史の検証と世界文学性に展開しているかに焦点を当てた。具体的な試みとして、カナダのUBC(University of British Columbia)のAsian and Japanese StudiesのProf. Christina Laffinとの協働プロジェクトを行い、3.11後に日本で発表された「震災文学」の英語の翻訳がどのように受容されているか、また、UBCの学生とのコラボレーションによる原爆詩、福島の詩(和合亮一、佐藤紫華子らの作品から選択)の英訳を行い、言葉が震災後にどのように変化しているかを文化翻訳の観点から考察、日英語双方の翻訳の作業を通して「歴史の再読」の可能性とその過程を考察した。他方、アメリカにおける核問題の歴史の検証の例として、ハーフォードにおける核開発が環境および人体に与えてきた深刻な被害を告発する詩集[Plume]を取り上げ、日本語へのテクスト翻訳と分析を経て、アメリカの歴史を内側から解体し、負の歴史へと変換していく意識に注目して、上記日本の震災後文学との比較を行った。その知見として、ひじょうに具体的な記録としての文学が、人類の共通の象徴的な言語表現を通して「世界文学」としての認識に展開されている21世紀的課題があることが明確になった。この文脈から、さらに、戦後の日本文学の中で「世界文学」に位置づけられた石牟礼道子の水俣文学などにも通底する要素を見出す可能性にいたり、いわゆるecocriticismの領域でそれを考察する可能性が拓かれた。この問題は、今後CLN(世界文学語圏ネットワーク)のプロジェクトや、次の段階の科研の研究課題として追究していく予定である。

「世界文学論」が、英語を中心とするヘゲモニーの解体を促す多様な文学の存在への関心を喚起すると同時に、いわゆる大きな「歴史」ではなく、個々の民族の「歴史」へと再記述される試みを照射してきた展開をあとづけ、その流れと翻訳論の協働性を考察した。歴史の再読という大きなテーマをどのような切り口から展開していくかということについて、グローバリぜーションへの応答としての世界文学を分析していくという方向性が見出せたことは、今後の研究を展開していく成果のひとつである。健康上の理由により、例年発表してきた紀要への論文発表ができなかったこと、予定していたメキシコシティでの国際会議への出席を断念したことにより、海外の研究者との意見交換ができなかったことは当初の研究計画からの立ち遅れとして自己評価は下がるが、他方で新たな翻訳への取り組み(Emily R.Grosholz, "Childhoood")などを始動できたことが、研究の推進につながっている。平成28年度は研究課題の統括を行う予定である。日本文学の翻訳的課題と近代にいたる歴史の再読が翻訳論を迂回することによってなされていること、またそこを通して新たな世界文学の言説につながっていることを明らかにしたいと考えている。また、とくに20世紀の戦争についての検証を行ってきた英語圏の作家たちの作品を通して、それが日本語に翻訳されて日本の戦後意識にも関わっていることに注目し、グローバリゼーションにおける翻訳の意義を再度確認する。とくに震災後の言説と、第二次大戦後に歴史を検証する文学との類似性にも注目し、そこから、現代注目されてきた「世界文学」の動向との関連にも触れる予定である。翻訳論・英語圏文学翻訳論の展開については、「世界文学」という領域からのアプローチを「日本文学の外国語翻訳」の視座との関連で考察していく。とくに2015年9月に予定されている英国ロンドン大学でのJapanese Studiesの国際会議において、パネルへの参加を予定しており、そこで得られた知見をもとに論文にまとめる予定である。Eva Hoffmanのエッセーならびにアメリカの哲学者Emily R.Grosholzの詩集の翻訳は2015年度中に完成の予定である。翻訳の行為そのものが、理論の実践でもあり、また翻訳の過程で原著者との意見交換を行うことで得られる知見を研究の展開に組み込むことが目的のひとつである。物品費として購入予定であったパソコンの発注がwindows10への移行などに伴い、次年度にずれこんだため。また、学外から招聘した研究者への謝金が、当該研究者独自の獲得資金により、不要となるなどの変更があった。健康上の理由(視神経脊髄炎)により、予定していた海外での学会への参加を断念したこと、ならびに紀要への投稿も、夏季休暇中の療養のため取り下げたことにより、研究計画に変更が生じたため。又、人件費については、海外学会出張時に専門家との意見交換を行い、その際に生じる予定であった謝金が、海外出張取りやめにともなって発生しなかったために未使用として次年度への持ち越しとなっている。パソコンの購入に際しては平成28年の4月に購入、物品費に計上する。2014年度に予定していた学会の代替として、2015年度に海外の国際会議に出席する(2015年9月、ロンドン大学Japanese Studies)予定で、その際に専門家との意見交換を行う。また、その成果は年度内に論文にまとめて発表の予定である。
2重らせんDNAに結合するタンパク質の体系的構造解析のための基盤研究

基本転写因子TFIIEと基本転写因子TFIIHの相互作用の分子機構を解明した。TFIIEαのC末酸性ドメインのフリーの構造とTFIIHのp62サブユニットのPHドメインとの複合体構造をNMR法で解析した。TFIIEのC末酸性ドメインはフリーのときはN末の酸性領域が天然変性状態であり2本のβ鎖と3本のヘリックスからなるコア構造をもっていた。複合体形成に伴って天然変性領域がPHドメインの塩基性領域と結合し伸びた構造をとり、さらにPHドメインとの間に新たなβ鎖が形成されたがそれ以外にもTFIIEαC末サブユニットのコア構造も結合に必要であった。がん抑制因子p53の転写活性化ドメインとTFIIHの相互作用部位とはTFIIの相互作用は一部重なっていたがTFIIEの方が非常に広い範囲でTFIIHを認識していた。P53は修復にも関与するので転写と修復のスィッチングにこれらの相互作用が関与していることが推察された。またヒストンアセチル化酵素でクロマチン関連因子のEsa1のクロモドメインの構造を解析し5本のβ鎖からなるβバレル構造にさらに新規のβ鎖があるノット型チューダードメイン構造であることを解析した。Esa1のノット型チューダードメインはRNA結合に関与することを見出しクロマチン関連因子のRNA認識の重要性を明らかにした。さらに転写因子PhoBのDNA結合・転写活性化ドメインのフリーの構造とDNA複合体構造を水を考慮した計算法とNMR法を組み合わせて解析した。その他テロメア結合タンパク質TRF2のDNA結合ドメインのMSによる構造解析や基本転写因子TFIIFのMSによる構造解析を行った。ヒトTFIIFはこれまでα2β2のテロ4量体であるといわれてきたがMSの実験結果からむしろαβのヘテロ2量体であることを同定し転写の開始前期複合体のTFIIFの構造を議論した。核内タンパク質の網羅的発現を試みた。ヒトcDNAライブラリーから核内移行シグナルを持つ候補遺伝子725遺伝子を見積もった。その内東大菅野研から315クローンをもらった。その中から95クローンについて小麦胚芽無細胞発現系を用いて発現させたところ65クローンについて発現を確認した。現在その中から構造解析に適したドメインの発現を試みている。また転写抑制因子とコリプレッサーの構造解析を行った。約30種類以上の神経特異的な遺伝子の発現を神経前駆細胞や非神経細胞で抑制するリプレッサータンパク質のNRSF/RESTとコリプレッサーのmSin3の相互作用様式を決定した。NRSFのN末領域の中の約10アミノ酸からなる疎水性領域がSin3のPAH1ドメインと結合することを同定し両者の複合体構造をNMR法で決定した。NRSFは疎水性ヘリックスを形成しSin3のPAH1ドメインが作る4本ヘリックスバンドル構造の疎水性溝に深く埋もれていた。さらにクロマチンリモデリング因子の構造解析を行った。転写制御でクロマチン構造の変化に関連するクロマチンリモデリング因子の一つである酵母Chd1の中にタンデムに並んだ2個のクロモドメインのCD1とCD2の立体構造を決定した。今までクロモドメインはメチル化ヒストンペプチドを認識して遺伝子のサイレンシングに関与することが報告されていたが今回の構造解析の結果メチル化ヒストンとは相互作用できないことが判明し全く新規な機能を持つクロモドメインであることが判った。結合活性を調べたところ弱いながらもDNA結合活性があった。大腸菌の転写活性化因子PhoBのDNA結合ドメインのフリーの動的構造とDNA複合体の動的構造をNMRを用いて解析した。

フリーの時は明らかに見かけ上固い疎水性コアと柔らかい疎水性コアの2種類のコアが存在した。柔らかい疎水性コアはDNAに結合する面とRNAポリメラーゼに結合する面の両方を支えていたが固い疎水性コアはこれらの表面とは全く逆側の裏面にあった。DNAに結合すると柔らかい疎水性コアは固くなったがそれでももともとの固いコアよりは柔らかいままであった。DNAとの複合体でもRNAポリメラーゼとの相互作用部位は柔らかいままであった。さらに酵母のクロマチンリモデリング因子Chd1の中にタンデムに並んだ2個のクロモドメインのCd1とCd2の立体構造を決定した。ヒトホモログのCHD1では両方のクロモドメインを使用してヒストンH3の4番目のメチル化されたリシンを認識していたが酵母Chd1のクロモドメインの構造はヒトCHD1の構造と異なっていて特にメチル化リシンを認識する部位に大きな構造変化が見つかった。今回の構造解析の結果酵母のChd1はメチル化ヒストンとは相互作用できないことが判明し全く新規な機能を持つクロモドメインであることが判った。神経特異的な転写抑制因子NRSF/RESTのN末抑制ドメインとmSin3のPAH1ドメインの複合体の構造の解析に引き続きNRSF/RESTのC末抑制ドメインを大量に取得しNMRの測定を行い構造解析に着手した。基本転写因子TFIIEと基本転写因子TFIIHの相互作用の分子機構を解明した。TFIIEαのC末酸性ドメインのフリーの構造とTFIIHのp62サブユニットのPHドメインとの複合体構造をNMR法で解析した。TFIIEのC末酸性ドメインはフリーのときはN末の酸性領域が天然変性状態であり2本のβ鎖と3本のヘリックスからなるコア構造をもっていた。複合体形成に伴って天然変性領域がPHドメインの塩基性領域と結合し伸びた構造をとり、さらにPHドメインとの間に新たなβ鎖が形成されたがそれ以外にもTFIIEαC末サブユニットのコア構造も結合に必要であった。がん抑制因子p53の転写活性化ドメインとTFIIHの相互作用部位とはTFIIEの相互作用は一部重なっていたがTFIIEの方が非常に広い範囲でTFIIHを認識していた。P53は修復にも関与するので転写と修復のスィッチングにこれらの相互作用が関与していることが推察された。またヒストンアセチル化酵素でクロマチン関連因子のEsa1のクロモドメインの構造を解析し5本のβ鎖からなるβバレル構造にさらに新規のβ鎖があるノット型チューダードメイン構造であることを解析した。Esa1のノット型チューダードメインはRNA結合に関与することを見出しクロマチン関連因子のRNA認識の重要性を明らかにした。さらに転写因子PhoBのDNA結合・転写活性化ドメインのフリーの構造とDNA複合体構造を水を考慮した計算法とNMR法を組み合わせて解析した。その他テロメア結合タンパク質TRF2のDNA結合ドメインのMSによる構造解析や基本転写因子TFIIFのMSによる構造解析を行った。
産褥期に生じる睡眠障害の病態解明とその概念の確立

産褥期の睡眠障害として、産褥期うつ状態(産褥ブルーズ症候群)と子どもの概日睡眠覚醒リズムのフリーランに起因する睡眠障害が主に考えられる。これらの睡眠障害は、産褥期に非適応状態をつくり、睡眠不足でも適応している健康な母親の睡眠と異なるのだが、こうした概念の確立はなされていない。本研究では、この2つの睡眠障害の病態解明を目指した。方法としては、妊娠後期33週、36週、出産2週、6週、12週に母親の睡眠ポリグラフィと母子のアクチグラフィを12組にprospectiveに行った。その結果、本実験範囲では、産褥期うつ状態の母親は記録できなかったが、子どもがフリーランした1組が記録できた。以下が本研究の要旨と成果である。1、産褥期に適応している母親と子どもの活動量の同調が強く、うつ状態の母親の場合は、以前のケース報告から同調が弱いことが示唆された。2、子どもの概日睡眠覚醒リズムがフリーランしたケースでは、母親のリズムも子どものリズムに追従した。この時の母親の妊娠後期の概日リズムは、フリーランしない子どもを持つ母親のリズムより周期が長く、子どものフリーランに何らかの影響があることが示唆された。3、妊娠後期で、胎動により誘発された母親の睡眠中の微小覚醒(micro-arousal)が世界で初めて記録できた。これは今後の妊婦の睡眠障害の研究の窓を開いた。4、この研究の発展的成果として、胎児の動きを長時間記録することに成功した。この方法は、産科医療分野で、家庭用長時間胎動モニタリング法として、胎児のwell-beingをみることができるので、特許出願中である。不眠を訴える産褥婦の睡眠障害として、主に産褥期うつ状態(産褥ブルーズ症候群)と子どもの睡眠覚醒リズムのフリーランに起因する睡眠障害が考えられる。本研究は、これらの睡眠障害の病態解明とその概念の確立を行う。産褥期に生じる睡眠障害を明らかにするためには、実際に不眠を訴える患者のポリグラフ記録が必要である。しかしながら産褥期うつ状態の患者や子どものリズムがフリーランした場合、患者は不眠を訴えるが、医療機関を訪れることは少ない。産褥期うつ状態は、産褥婦のおよそ20%に見られ、子どものフリーランは、新生児の10%あると予想されるが、これらはアンケート調査などにより行われたretrospectiveな研究によるものである。そこで妊娠後期(33週、36週)から妊婦に呼びかけ、産褥期に適応、非適応にかかわらず、数多くの妊婦のポリグラフィ・アクチグラフィを行い、その中で睡眠障害を訴える患者の協力を頂き、prospectiveに本研究を行う。妊娠33、36週に連続3日間の母のアクチグラフィ、出産2週目より連続1週間の母子のアクチグラフィを行う。妊娠33、36週、産褥2週の連続アクチグラフィの最終日に母親の睡眠ポリグラフィを行い、胎児の動き(胎動センサーは特許公開中)や新生児の動きを母親の睡眠ポリグラフィと同時に記録する。その後、12週まで、アクチグラフィを行うと共に、電話や訪問インタビューを行って、うつ状態に関しての心理検査、授乳状況、子どもの睡眠覚醒リズムが確立していく過程をチェックしていく。現在、データを収集中である。これらの実験に関しては、妊婦に研究協力者として文書にて同意を得て行っている。さらに妊娠後期には胎児の動きにより睡眠障害があることが知られているが、胎動により脳波上に変化があることを、本年度の日本睡眠学会に発表した。(2005,宇都宮)産褥婦の睡眠障害として、産褥期うつ状態(産褥ブルーズ症候群)と子どもの睡眠覚醒リズムのフリーランに起因する睡眠障害が主に考えられる。

これらの睡眠障害は、産褥期に適応しているか否かを示すほどに、母親の重要な訴えである。本研究は、これらの睡眠障害の病態解明とその概念の確立を行う。本年は、主に妊娠後期(33,36週)と産褥期(2週)に終夜睡眠ポリグラフィを9名の初産婦に行った。その際に妊娠期においては、胎児の動きを、産褥期においては、新生児の動きを母親の睡眠ポリグラフィと共に同時に記録した。産褥期の母親の睡眠を考えるのにあたって、母親の睡眠内容と子どもの発育との関係は重要で、従来の睡眠変数だけで母親の睡眠内容は語れない。さらに妊娠後期から睡眠状態を把握することが産褥期の睡眠に重要と考えた。本年度は、特に母親の睡眠脳波に生じるmicro-arousalについて明らかにした。micro-arousalは、睡眠中に生じる微小な覚醒で、3秒以下の脳波上の覚醒反応であり、micro-arousal出現後すぐに睡眠ステージに戻り、寝ている本人には覚醒の自覚はない。しかし睡眠時無呼吸症の患者に多いなど、睡眠障害の一つの指標と考えられるようになった。そこで、本研究では、妊娠後期から胎児の動きによるmicro-arousal,産褥期には、新生児の動きによるmicro-arousalを検討した。その結果、妊娠後期33週は、36週よりmicro-arousalが増加し、33,36週共に非妊産婦女性より増加していた。産褥期においては、micro-arousalより、中途の覚醒時間が増加していた。これらの結果は、日本睡眠学会に発表をした。西原京子,堀内成子,江藤宏美,本多真;妊婦の終夜睡眠中のmicro-arousal(MA)の特徴:非妊娠-産褥女性との比較検討.日本睡眠学会第31回定期学術集会,大津[2006/06/29】現在、論文投稿中である。研究協力者として被験者になった妊産婦のほとんどが、産褥期に適応していたために産褥期うつ状態の睡眠を検蓄できなかった。今後、うつ状態のケースを追う予定である。子どもの概日睡眠覚醒リズムの形成過程で見られるフリーランが、母親の睡眠にどのような影響を与えるかについては、ポリグラフィを行った母子ペアに対して、アクチグラフィを出産2、6、12週に行った。各週連続5日間通して記録した。計画的系統的な実験では、子どものフリーランリズムは観察されなかったが、フリーランしているケースが1組だけ記録できた。現在、データ処理中である。今後、例数を増やす予定である。産褥期の睡眠障害として、うつ病、産褥期うつ状態(産褥ブルース症候群)と子どもの概日睡眠覚醒リズムのフリーランに起因する睡眠障害が考えられる。これらの睡眠障害は、産褥期に非適応状態をつくり、睡眠不足でも適応している健康な母親の睡眠と異なるのだが、こうした概念の確立はなされていない。本研究では、特に産褥期うつ状態と子どものフリーランによる母親の睡眠障害に焦点をあて、精神生理学的手法でprospectiveに研究を行い、上記概念の確立を目的とした。実験計画としては、妊娠後期33週、36週に母親の睡眠ポリグラフィと胎児の動きの同時記録、母親のアクチグラフィ、質問紙を行い、産褥期では、出産2,6,12週に母親の睡眠ポリグラフィと子どもの動きの同時測定、母子のアクチグラフィ、質問紙を行った。その結果は、以下のようである。
明治より大正中期に至る間の日本の人口動態の変動に関する社会人口学的研究

今回の研究目的の第一は『国勢調査以前日本人口統計集成』22巻に基づく、明治・大正期の日本の人口動態の変動に関する諸統計の整理・解析であった。ただ私の関心はこれまで個別の市町村の研究に重点をおいてきたため、府県別よりも、さらに地域範囲を限定して、市郡別ないしは町村別の人口の変遷、人口動態の変化を解明すると同時に、それを地域の産業の発展や社会生活の展開とすきあわせて検討し、さらに全国的変化の中でそれを位置づけてみたいと考えた。平成8年度は、4大都市圏への人口集積過程を明らかにするための基礎統計を『人口統計集成』から抽出・製表を行うと同時に、現地におもむき、必要統計資料の探索・収集を行った。平成9年度には、引き続き『人口統計集成』からの転写・集計・製表を行うのと併行して、明治・大正期に製糸・紡績・織物工業の展開がみられた、北関東の前橋・桐生・足利、および、中部地方の甲府・岡谷・松本・福井の諸地域で、明治以来の繊維産業の発展過程とそれに伴う労働力の集積状況、人口増加及び人口動態の変化についての聞き取りと資料収集を行った。以上の2年度にわたる作業にもとづき、明治・大正期の日本の産業発展ならびに都市化と共に生じた人口転換が、4大都市圏、戦前の重工業都市、地方繊維産業都市、およびその他の都市や農村地域において、それぞれどのような展開を見たのかについて、その輪郭が明らかになった。本報告書では、第一編で日本資本主義の発展と人口動態の特質との関連を論じ、第二編で山形県の一農村を素材に明治から戦前期の間の人口様式の変化を、第三編では重工業都市川崎における工業集積と人口動態の特質について検討した。第四編には『人口統計集成』からの集計表の一部を掲げた。四大都市圏及び繊維都市については他日を期したい。交付申請書に記載した「研究目的・研究実施計画」にもとづき、今年度は次の作業を行った。1、『日本人の統計集成』の1,2,3,4,5,13,および14巻により、京浜、中京、京阪神および北九州の四大人口集積地域での大正7年迄の人口・世帯の増大を、中核都市の市域の拡大をも考慮しながら計数整理を行ない、さらに、性比、現住個数当たりの世帯員数、年齢階級別人口構成の数値を収集した。2、1と同じ資料にもとづき、明治初年より大正中期までの間の人口増加の著るしい市、群について、同様の人口静態統計資料の転記を行った。3、以上と併行して、名古屋,大阪,福岡および北九州の各市に出張し、府庁・県庁・市役所で,明治大正期の所蔵人口統計戸籍資料の閲覧転記や地図などの収集を行った。以上の基礎データにもとづき、江戸後期から明治初期までの人口停滞が明治20年代以後増加に転ずる近代化過程での人口転換を、中核四大都市圏、地方産業都市および周辺農村地域に分割して、それぞれの地域圏が総人口の増加発展に如何なる寄与を果して来たか。また農村については、人口動向の地域差とその社会経済的背景を検討する。さらに来年度は、人口動態に関する統計資料の分析を行ない、出生、死亡、婚姻、離婚、出寄留、入寄留などの変化が、静態面での変動と如何なるかかわり合いを持っていたか、またそれらの諸変化の背景をなす産業発展や生活変化について検討する。尚『日本人口統計集成』の諸統計のvolidityおよびreliabilityに関しては、9年度に提出する研究報告書において検証する。

ただ私の関心はこれまで個別の市町村の研究に重点をおいてきたため、府県別よりも、さらに地域範囲を限定して、市郡別ないしは町村別の人口の変遷、人口動態の変化を解明すると同時に、それを地域の産業の発展や社会生活の発展とつきあわせて検討し、さらに全国的変化の中でそれを位置づけてみたいと考えた。平成8年度は、4大都市圏への人口集積過程を明らかにするための基礎統計を『人口統計集成』から抽出・製表を行うと同時に、現地におもむき、必要統計資料の探索・収集を行った。平成9年度には、引き続き『人口統計集成』からの転写・集計・製表を行うのと併行して、明治・大正期に製糸・紡績・織物工業の展開がみられた、北関東の前橋・桐生・足利、および、中部地方の甲府・岡谷・松本・福井の諸地域で、明治以来の繊維産業の発展過程とそれに伴う労働力の集積状況、人口増加及び人口動態の変化についての聞き取りと資料収集を行った。以上の2年度にわたる作業にもとづき、明治・大正期の日本の産業発展ならびに都市化と共に生じた人口転換が、4大都市圏、戦前の重工業都市、地方繊維産業都市、およびその他の都市や農村地域において、それぞれどのような展開を見たのかについて、その輪郭が明らかになった。本報告書では、第一編で日本資本主義の発展と人口動態の特質との関連を論じ、第二編で山形県の一農村を素材に明治から戦前期の間の人口様式の変化を、第三編では重工業都市川崎における工業集積と人口動態の特質について検討した。第四編には『人口統計集成』からの集計表の一部を掲げた。四大都市圏及び繊維都市については他日を期待したい
複素多様体の分岐被覆と基本群

複素多様体の分岐被覆と基本群を研究した。代数多様体の双有理幾何学の研究において、一つの有力な方法は、射影空間上の有限分岐被覆を研究することである。しかるに、それらの被覆の分岐集合は、しばしば取り扱うには複雑すぎることがある。そこで上野亮一氏と共に、次の定理を証明した。「定理1.任意のn次元代数多様体Vに対して、Vと双有理な正規射影代数多様体WとWからn次元射影空間への有限射Fで次の条件を充たすものが存在する。Fの分岐集合は、無限遠超平面と、アファイン座標で次式で定義された超曲面の和集合である。x_n=f_j(x_1,・・・,x_<n-1>),(j=1,・・・,N).ここでf_jはn-1変数の多項式である。」この定理の応用がいろいろ期待される。この定理を逆にWとFの構成に応用するために、この定理における超曲面の補空間の基本群の計算が必要である。ザリスキー,ファンカンペンの方法があるものの、大域的データの処理が一般には困難なので、いろいろな具体例に直接あたっている。一方、大域的代数多様体と対極にある正規特異点の近傍空間に対し、上の定理の証明と同様の方法で次の定理を証明した。「定理2.任意のn次元正規特異点(X,x)に対し、(X,x)からC^n内の多重円板(Δ^n(O,ε),O)上への固有有限正則写像μで、その分岐集合が次式で定義される超曲面に含まれるものが存在する。(Z_n-h_1(Z′))・・・(Z_<2n>-h_N(Z′))=0。ここにh_j(Z′)はh_1(O)=OをみたすZ′=(Z_1)・・・Z_<N-1>)の正則関数である。この定理における超曲面の補空間の基本群の計算は容易である。さらに、基本群から推移的置換群上への準同型写像の構成も、一定のアルゴリズムを用いて出来る。従って、グラウエルト,レンメルトの定理より、逆にn次元正規特異点と、その準同型をモノドロミ-とする、多重円板への固有有限正則写像を構成出来る。他にも、いろいろな応用が期待される。
生体高分子結晶化の研究

生体高分子,とくに蛋白質の結晶構造解析はここ数年の間にハードウエアおよびソフトウエアの両面で飛躍的に発展してきたが,結晶化が依然として大きい未解決の問題である.本研究課題は蛋白質結晶学者と結晶成長研究者および生化学者が共同して,(i)高分解能解析の可能な高品質の結晶を得ること,(ii)微量の試料からの結晶化法の研究,(iii)膜蛋白質,超分子構造体の解析可能な結晶作成,等を目標として,生体高分子の結晶の核形成と成長の一般的な原理通則の研究,条件探索の経験則の体系化,等に関する研究会,研究打ち合わせを行うことを目指している.本年,平成7年11月12-17日に「第6回生体高分子の結晶化に関する国際会議」(国内から150名,国外から100名,計250名の参加を予想している,またその前9-11日にスクールも計画している)を広島・アステ-ルプラザで開催するが,その企画準備も本課題の主要任務である.平成6年8月20日に名古屋大学でワーキングループ(芦田他7名)が研究打ち合わせを行い,本総合研究の研究方針および国際会議について,情報交換,企画,討議を行い,またプログラム作成方針等についても討議した.平成6年10月21日に名古屋市,KKR名古屋三の丸で公開研究会「生体高分子結晶化の研究」を開催した.参加者約80名,研究報告9件,研究打ち合わせ2件があり,質疑応答も活発で,極めて盛会であった.平成7年2月27-28日に広島市・アステ-ルプラザで上記国際会議の会場下見も兼ねて研究会「生体高分子の結晶化」を開催した.15件の研究報告および総合討論があり,約35名参加して,盛会であった.同時に国際会議の打ち合わせも行った.以上十分に初期の目標を達成することができた.生体高分子,とくに蛋白質の結晶構造解析はここ数年の間にハードウエアおよびソフトウエアの両面で飛躍的に発展してきたが,結晶化が依然として大きい未解決の問題である.本研究課題は蛋白質結晶学者と結晶成長研究者および生化学者が共同して,(i)高分解能解析の可能な高品質の結晶を得ること,(ii)微量の試料からの結晶化法の研究,(iii)膜蛋白質,超分子構造体の解析可能な結晶作成,等を目標として,生体高分子の結晶の核形成と成長の一般的な原理通則の研究,条件探索の経験則の体系化,等に関する研究会,研究打ち合わせを行うことを目指している.本年,平成7年11月12-17日に「第6回生体高分子の結晶化に関する国際会議」(国内から150名,国外から100名,計250名の参加を予想している,またその前9-11日にスクールも計画している)を広島・アステ-ルプラザで開催するが,その企画準備も本課題の主要任務である.平成6年8月20日に名古屋大学でワーキングループ(芦田他7名)が研究打ち合わせを行い,本総合研究の研究方針および国際会議について,情報交換,企画,討議を行い,またプログラム作成方針等についても討議した.平成6年10月21日に名古屋市,KKR名古屋三の丸で公開研究会「生体高分子結晶化の研究」を開催した.参加者約80名,研究報告9件,研究打ち合わせ2件があり,質疑応答も活発で,極めて盛会であった.平成7年2月27-28日に広島市・アステ-ルプラザで上記国際会議の会場下見も兼ねて研究会「生体高分子の結晶化」を開催した.15件の研究報告および総合討論があり,約35名参加して,盛会であった.同時に国際会議の打ち合わせも行った.以上十分に初期の目標を達成することができた.
ヒ素可溶化細菌群とヒ素高蓄積植物を用いたハイブリッド土壌浄化システムの開発

微生物による土壌ヒ素抽出プロセスと、モエジマシダによる水中ヒ素除去プロセスを組み合わせたハイブリッド土壌浄化システムを構築し、ラボスケールでの汚染土壌浄化実験を行った。実験は、5L容量のプラスチック容器に、ヒ素汚染土壌(200 mg-As/kg)200gと水4Lを加え、その上に発泡スチロール浮体に設置したモエジマシダ4株を浮かせる形で行った。微生物の炭素源として10mMの乳酸を15日ごとに加えた系(L)、乳酸とリボフラビンを加えた系(LR)、及び無添加系(NA)で同様の実験を実施した。実験開始後、L及びLRでは液相中ヒ素濃度が急激に上昇し、実験中期(40日目ごろ)から緩やかに減少した。一方NAでは、開始直後から液相中ヒ素濃度が減少し、その後ほとんど検出されなかった。モエジマシダを植栽しない対照系では、NA以外で同様に液相中ヒ素濃度が上昇したが、植栽系のような中期以降の濃度減少は見られなかった。リボフラビン添加によるヒ素溶出の差異はほとんどなかった。実験開始92日目に土壌からヒ素を抽出し、残留濃度を測定したところ、Lで66 mg-As/kg、LRで68 mg-As/kg、NAで117 mg-As/kgと、大幅な濃度の低下が見られ、いずれの系においても土壌汚染対策法の含有量基準(150 mg-As/kg)を下回る値が得られた。また、同様にモエジマシダを回収し、部位別(羽片、根茎、根)にヒ素を抽出・分析した結果、いずれの系においてもモエジマシダへのヒ素の蓄積が確認され、50%以上が羽片に移行していた。以上の結果から、本ハイブリッド土壌浄化システムが、ヒ素汚染土壌の浄化に有効であることが示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ヒ素可溶化細菌群に及ぼす電子メディエーターの影響の評価並びに可溶化に関わる主要細菌群の特定のために、Fe(III)及びAl水酸化物を用いたヒ素可溶化試験を行った。Fe(III)水酸化物を用いた実験では、乳酸塩存在下で、リボフラビンによってヒ素可溶化が大幅に促進され、溶液中のFe(II)濃度も同様の増加傾向を示した。一方、乳酸塩を添加しなかった場合は、リボフラビンによるヒ素溶出の促進効果は確認されなかった。これらの結果から、乳酸利用性のFe(III)還元細菌が、間接的ヒ素可溶化に関与していると考えられた。Al水酸化物を用いた同様の実験では、乳酸塩添加により大幅なヒ素濃度の増加が見られたものの、リボフラビンによる促進は見られなかった。従ってそれらの一部は、ヒ酸塩還元も担っている可能性が示唆された。微生物群集構造解析の結果から、Negativicutes綱の未知の細菌種がFe(III)とヒ酸塩双方の還元を、Clostridia綱のDesulfitobacterium属に近縁な細菌種が酸塩の還元を担っていると推察された。モエジマシダ水耕栽培系を用いたヒ素除去プロセスの開発のため、本年度は実験室内で条件検討を行った。その結果、モエジマシダの根茎が水に浸かると生長が大きく阻害されることが明らかとなった。また、水耕栽培時にはエアレーションは必要とせず、栄養源に関しても通常植物の培養に用いるHogland溶液を5倍希釈したものを週一回程度、根茎に直接与えるのみで十分生育することが明らかとなった。4ヶ月の無曝気水耕栽培で、根の長さは50cmを越えた。生育温度については、10°Cでは生育可能であるが、5°Cでは生育できないことも明らかとなった。また、ヒ素を加えた水で水耕栽培して部位別の濃度を測定した結果、羽片と根茎はそれぞれ根の100倍と10倍の濃度のヒ素を蓄積していた。リボフラビンによって、広範な土壌中のヒ素可溶化細菌群の活性化が可能であることを示すとともに、ヒ素可溶化に関わる主要細菌群を特定した。また、モエジマシダの水耕栽培条件を確立するとともに、水中ヒ素除去特性を明らかとした。H28年度の当初目標をほぼ達成しており、順調に進展していると判断する。ヒ素可溶化細菌群を用いた土壌ヒ素抽出プロセスに関して、オンサイトでの処理を想定した上部開放型のラボスケールリアクターを用い、汚染土壌からのヒ素抽出試験を行った。炭素源としては前年度に選定した乳酸塩を用い、実験開始時に10mMの乳酸塩を添加(L10)、7-10日ごとに2mMを添加(L2)、及び無添加系の計3系を実施し、ヒ素抽出に及ぼす炭素源の濃度並びに添加のタイミングを検討した。結果、L10系では実験開始後から液相ヒ素濃度の大幅な上昇が見られ、14日目にピークを迎えた。しかしその後、ヒ素濃度は減少に転じ、45日目にはピーク時の8割程度が固相に戻った。それに対してL2系では、ヒ素溶出速度は緩やかであったが、液相濃度は期間中上昇を続け、45日目にはL10系のピーク時と同程度のヒ素が溶出していた。無添加系では、液相ヒ素濃度の上昇はほとんど確認されなかった。以上の結果から、汚染土壌からのヒ素の持続的抽出には、低濃度炭素源の段階的添加が有効であることが示された。

モエジマシダを用いた水中ヒ素除去プロセスついては、溶出された亜ヒ酸を吸収させるためのモデル実験として、500 ppbの亜ヒ酸を加えた精製水を用いてモエジマシダを水耕栽培した。その結果、亜ヒ酸濃度は5日目までは変化がなかったが、その後ヒ酸に変換され、さらにシダに吸収された。この水耕栽培液に亜ヒ酸を加えたところ速やかに酸化されたが、ろ過した液に亜ヒ酸を加えた場合は酸化されなかった。このことから、シダ根圏に存在する微生物によって亜ヒ酸酸化が行われていることが示唆された。また、同様の実験を抗生物質の存在下で行った結果、亜ヒ酸酸化が起こらなかったことから、モエジマシダ根圏における亜ヒ酸酸化細菌の存在が強く示唆された。土壌ヒ素抽出プロセスのスケールアップを行うとともに、抽出条件を確立した。また、水中ヒ素除去プロセスについては、栄養塩無添加でのモエジマシダによるヒ素除去・吸収に成功した。両プロセス統合に向けた基礎データを取得できたことから、当初目標をほぼ達成しており、順調に進展していると判断する。微生物による土壌ヒ素抽出プロセスと、モエジマシダによる水中ヒ素除去プロセスを組み合わせたハイブリッド土壌浄化システムを構築し、ラボスケールでの汚染土壌浄化実験を行った。実験は、5L容量のプラスチック容器に、ヒ素汚染土壌(200 mg-As/kg)200gと水4Lを加え、その上に発泡スチロール浮体に設置したモエジマシダ4株を浮かせる形で行った。微生物の炭素源として10mMの乳酸を15日ごとに加えた系(L)、乳酸とリボフラビンを加えた系(LR)、及び無添加系(NA)で同様の実験を実施した。実験開始後、L及びLRでは液相中ヒ素濃度が急激に上昇し、実験中期(40日目ごろ)から緩やかに減少した。一方NAでは、開始直後から液相中ヒ素濃度が減少し、その後ほとんど検出されなかった。モエジマシダを植栽しない対照系では、NA以外で同様に液相中ヒ素濃度が上昇したが、植栽系のような中期以降の濃度減少は見られなかった。リボフラビン添加によるヒ素溶出の差異はほとんどなかった。実験開始92日目に土壌からヒ素を抽出し、残留濃度を測定したところ、Lで66 mg-As/kg、LRで68 mg-As/kg、NAで117 mg-As/kgと、大幅な濃度の低下が見られ、いずれの系においても土壌汚染対策法の含有量基準(150 mg-As/kg)を下回る値が得られた。また、同様にモエジマシダを回収し、部位別(羽片、根茎、根)にヒ素を抽出・分析した結果、いずれの系においてもモエジマシダへのヒ素の蓄積が確認され、50%以上が羽片に移行していた。以上の結果から、本ハイブリッド土壌浄化システムが、ヒ素汚染土壌の浄化に有効であることが示された。H28年度に得られた結果をもとに、ラボスケールでのヒ素抽出プロセス並びに水中ヒ素除去プロセスを構築する予定である。それぞれのプロセスの最適化を図り、両プロセスを統合した土壌浄化システム設計のための基礎的知見を獲得する。関連研究者との積極的な意見交換から最新の知見を取り入れ、新たな研究展開にも柔軟に対応できるよう推進する。H29年度に得られたデータをもとに、土壌ヒ素抽出プロセスと水中ヒ素除去プロセスを統合したハイブリッド浄化システムによる浄化実験を行う。同型のシステムを複数設置し、有効性を検証するとともに、得られた知見を体系化し、本システムを実際の汚染土壌浄化に活用する際の基本モデルを提案する。関連研究者との積極的な意見交換から最新の知見を取り入れ、新たな研究展開にも柔軟に対応できるように推進する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。