hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
炎症性腸疾患の個別化治療を目指した全ヒト型抗体製剤の薬物動態解析法の確立

全ヒト型抗TNF-α抗体の血中濃度および中和抗体定量法を開発し、全ヒト型抗TNF-α抗体の薬物動態の解析法を確立した。全ヒト型抗TNF-α抗体血中濃度と中和抗体血中濃度を指標とした全ヒト型およびキメラ型抗TNF-α抗体の効果を最大限に引き出す炎症性腸疾患テーラーメイド免疫療法のストラテジーを構築することができた。血清中IgGの非特異的結合とヒト型抗TNF-a抗体を厳密に区別して認識することがきわめて難しかったが、TNF-αをビオチン化し、プレート上のアビヂンを介してプレートに固相化した上で、ゼラチン、アルブミンで重厚にブロッキングするという方法で非特異的IgGの結合が防げることを見いだした。2002年に抗TNF-α抗体であるインフリキシマブ(IFX)の投与が可能となりクローン病(CD)の治療法が大きく変化した。TNF-αは、CDの病態形成に主要な役割を果たしているサイトカイン(免疫反応をおこす蛋白の総称)の一つで、このTNF-αをキメラ抗体(IFXの25%がマウス蛋白の構造で、75%がヒトの蛋白の構造であることからキメラ抗体と呼ばれる)で中和することによりCDの病勢が劇的に改善するだけでなく、これまでの治療法ではほぼ不可能であった粘膜治癒(内視鏡的潰瘍病変のほぼ完全な消失)を目指すことが可能となった。すなわち、抗TNF-α抗体の登場により内視鏡的治癒を目指すという非常に高度なレベルに変化したといえる。また、腸管合併症が進行して非可逆的な腸管合併症に至る前の発症早期から抗TNF-α抗体の投与を開始することによって、CDの自然史をコントロールすることも可能になったとも言われている。IFXに加えて、2010年にはマウス蛋白を全くもたない全ヒト型の抗TNF-α抗体アダリムマブ(ADA)の投与も可能となり、抗TNF-α抗体はCD治療の中心となっている。全ヒト型抗TNF-α抗体(アダリムマブ)を用いて、その血中濃度の測定系、および薬剤に対する中和抗体の測定系を確立した。ヒトの血清中に存在する正常のIgGの非特異的結合をblockするため、TNF-αをビオチン化してアビヂンプレートに結合することにより、非特異的IgGの影響をほぼ完全に押さえることに成功した。また、中和抗体についてもprotein-Aビーズで吸着の後、酸処理により中和抗体を測定できることを確認した。今後、臨床応用目指して、患者の血清を用いた検討に進む予定である。非特異的IgGの結合をblockすることに成功するまでに多少の時間を要したが、おおむね順調に研究は進行していいる。全ヒトIgG型抗体製剤の血中濃度の測定において、患者血清中の正常IgGから薬剤だけを検出する方法を開発した。基本は、特殊コーティングされたアビヂンプレートを用いてビオチン化したヒトTNF-aを固相化するところにある。これにより、非特異的正常ヒトIgGの非特異的検出を完全にブロックすることが可能であった。この結果、全ヒト型IgG抗TNF-a製剤のアダリムマブの血中濃度の測定が可能となり、臨床的な寛解を得るためにクローン病の患者では5.6μg/mlのトラフ値が必要であることが明らかとなった。潰瘍性大腸炎の臨床的寛解の達成にはさらに高い血中濃度7.6μg/mlの濃度が必要であることも明らかになった。さらに、先にキメラ型の抗体製剤を投与され臨床効果の劣化した患者においては、アダリムマブの血中濃度の上昇が得られにくいことも明らかになった。その原因として、抗薬物抗体濃度を測定してみると、先にキメラ型抗TNF-a抗体の投与を受けた患者では、抗薬物抗体の陽性率が有意に高かった。すなわち、キメラ型薬剤に対して抗薬物抗体が発生しやすい状況では、それに続くヒト型製剤に対しても容易に抗薬物抗体が生じ血中濃度を保てないことが明らかとなった。今後の研究の方向性として、我々の開発した抗ヒト型IgG製剤の血中濃度測定系を他の薬剤の測定にも応用して臨床の場における個別化治療法の導入を促進するような方策に結びつける必要があると考えられる。おおむね当初の計画通り全ヒト型IgG生物学製剤の血中濃度測定系を確立し、臨床の場においても有用性が確認できている。これにより、全ヒト型抗TNF-α抗体血中濃度と中和抗体血中濃度を指標とした全ヒト型およびキメラ型抗TNF-α抗体の効果を最大限に引き出す炎症性腸疾患テーラーメイド免疫療法のストラテジーを構築することができた。血清中IgGの非特異的結合とヒト型抗TNF-a抗体を厳密に区別して認識することがきわめて難しかったが、この非特異的IgGの結合と特異的な薬剤を区別する方法について検討を重ねてた。その結果、TNF-αをビオチン化し、プレート上のアビヂンを介してプレートに固相化した上で、ゼラチン、アルブミンで重厚にブロッキングするという画期的方法で非特異的IgGの結合が完全に防げることを見いだした。ヒトの血清で調節した既知濃度ADA規準液の濃度がほほ正確に測定できることも確認している。

ヒト型抗TNF-a抗体に対し二次無効となった症例の病態解析と、薬剤トラフ濃度と抗薬物濃度に基づいた治療アルゴリズムの構築を目指した。抗TNF-α抗体未投与例に比較して、一端IFXに二次無効となった症例はADAに変更しても効果が十分発揮されないことを経験する。そのメカニズムは明らかにされていないが、一端抗IFX抗体が生じて二次無効にいたると非常に抗ADA抗体が生じやすい状況が想定されている。ただ、これまでADAの血中濃度、抗ADA抗体濃度の評価法が確立していなかったためこの事象についての科学的な証明はなされていなかった。今回の我々の創出する測定法を用いて初めてそのメカニズムが明らかにすることを目指す。全ヒト型抗TNF-α抗体の血中濃度および中和抗体定量法を開発し、全ヒト型抗TNF-α抗体の薬物動態の解析法を確立した。全ヒト型抗TNF-α抗体血中濃度と中和抗体血中濃度を指標とした全ヒト型およびキメラ型抗TNF-α抗体の効果を最大限に引き出す炎症性腸疾患テーラーメイド免疫療法のストラテジーを構築することができた。血清中IgGの非特異的結合とヒト型抗TNF-a抗体を厳密に区別して認識することがきわめて難しかったが、TNF-αをビオチン化し、プレート上のアビヂンを介してプレートに固相化した上で、ゼラチン、アルブミンで重厚にブロッキングするという方法で非特異的IgGの結合が防げることを見いだした。臨床応用を目指して、患者血清検体を用いて、臨床症状や炎症マーカーとの関連を検討する。今後は、これまでに得られた結果をまとめ論文化する予定である。さらに、他の薬剤についても、今回開発した方法が応用可能か検証を進める。特に、抗サイトカイン製剤だけでなく、抗ガン剤としての生物学製剤の薬物動態解析への応用を推進していきたい。消化器内科
Phoshorylcholine経皮投与による粘膜免疫応答の誘導と制御機構の解明

目的:経皮免疫は、新しい投与形態である。ホスホリルコリン(以下PC)をマウスに経皮投与することにより、免疫特性に関して研究する。方法:抗原のPCにアジュバンドとしてコレラトキシンを用いBALB/cマウスの背部に抗原投与した。抗原投与は1回/週ごとに6回投与し、経時的のELISA法にて測定した。結果:投与終了後から6ヶ月に渡り血清中にPC特異的IgG、IgAを認め、また唾液中の特異的IgAを認めた。結論:ホスホリルコリンをマウスに経皮投与することにより、これまで我々が報告してきた経鼻投与と同様に、血清中や粘膜面に半年に渡りPC特異的抗体の産生を高める効果が認められた。近年、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌や多剤耐性緑膿菌などの薬剤耐性菌が蔓延し、また高病原性鳥インフルエンザの広域感染など、その予防と医療経済の観点からもワクチンの開発は急務である。ワクチンの投与経路には皮下注射などの全身投与と経鼻ワクチンや舌下ワクチンなどの経粘膜投与の2つが代表的であるが、期待されていた経粘膜投与の経鼻ワクチンでは顔面神経麻痺の有害事象が報告された。有害事象の少ない投与経路が模索されており、近年新たな投与法として経皮ワクチンが注目されている。その特徴として、他の粘膜ワクチンと同様に接種時に痛みを伴わないこと、また血管が分布していない皮膚の表皮に限局して抗原を投与するため発熱やアナフィラキシーのような副作用が起こらないなどの特徴がある。我々も以前、他誌にCTを抗原とした経皮免疫による粘膜免疫応答に関して報告した。今回使用した抗原であるホスホリルコリン(以下PC)は、様々な細菌の細胞膜の表面に発現している構成成分であり、これに対する抗体産生を長期間誘導できれば粘膜面において幅広い細菌感染を制御できるのではないかと考え、当教室では以前経鼻投与の粘膜応答に関して報告してきた。今回我々は、ホスホリルコリンを用いた経皮免疫の血清や口腔を含む粘膜面における粘膜免疫応答に関して、粘膜免疫応答を調査し、ワクチン開発を推進する。概要:近年臨床の現場では、抗菌剤の乱用にて耐性菌が増加している。抗菌剤での対処ではさらなる耐性菌の発生を促す可能性がある。そこで複数の菌種に対処可能なワクチンが存在すれば宿主の免疫力を賦活化することで対処できる可能性がある。今回我々は細菌の共通の細胞壁構成成分ではPC-KLH(ホスホリルコリン)に注目し基礎実験を施行した。上記に対応した抗原特異的免疫応答を長期間誘導できれば粘膜面での防御能を有することになる。投与経路としては近年注目されている経皮投与を選択した。目的:PC-KLH(ホスホリルコリン)を用いた経皮免疫における粘膜免疫応答の実験的確認。研究方法:PC-KLH(ホスホリルコリン)を用いた経皮免疫をBALB/cマウスを用いて施行した。マウスの背部に抗原としてPC-KLH、アジュバンドとしてCT(コレラトキシン)を1回/週×6回免疫を施行した。1ヶ月ごとに採血と唾液採取を行い、血清中のPC特異的IgM,IgG,IgA抗体値および唾液中の抗原特異的IgAを測定した。結果:経皮投与終了後2-3ヶ月をピークに抗体値は上昇し、6ヶ月は抗体を維持した。したがって今回の実験からPCを用いた経皮免疫投与は長期間持続し血清だけでなく唾液中も特異的抗体値を長期間維持することが確認された。ワクチンとしての可能性を示唆した。実験成果は、平成27年2月耳鼻咽喉科免疫アレルギー学会で発表し、論文としてAURIS NASUS LARYNX(査読あり)に投稿し近日掲載予定である。耳鼻咽喉科方法:PC200μgとアジュバンドとしてコレラトキシンを、BALB/cマウスの除毛した背部に1回/週×6週間免疫した。唾液にホスホリルコリン特異的IgAの産生をELISA法で確認した。唾液と血清は1回/月の頻度で6ヶ月間測定し、6ヶ月目に頸椎脱臼法で屠殺し、脾臓を採取した。脾臓から抗原特異的リンパ球を採取培養し、サイトカイン(IFNγ、IL-4)を測定した。結果: PC特異的IgGに関しても、経皮免疫群では、コントロール群と比較して、刺激終了後から6ヶ月までのすべての期間で統計学的に有意に高値であった。PC特異的IgAに関しては、経皮免疫群では、コントロール群と比較して、刺激終了後から5ヶ月までは統計学的に有意に高値であったが(p<0.05 One-factor ANOVA)、6ヶ月の時点で有意差がなくなった(p=0.09 One-factor ANOVA )。

唾液中のPC特異的IgAについて、経皮免疫群では、コントロール群と比較して、刺激終了後から6ヶ月までのすべての期間で統計学的に有意に高値であった(p<0.05 One-factor ANOVA)。ただ経皮免疫群のPC特異的IgAは、2ヶ月をピークに減少した。IL-4について、コントロール群は6.4pg/ml、経皮免疫群では36.6pg/mlで、経皮免疫群が統計学的有意に高値を示した(p<0.01 One-factor ANOVA)。IFN-γについて、コントロール群と経皮免疫群ともに検出限度以下であった。まとめ:以上の結果よりPCを用いて経皮免疫のより血清中のみならず、口腔を含む粘膜面にも抗原特異的IgAを誘導することが可能であった。前述の実験系では、液体の抗原を滴下しているだけであるため、実際のワクチン開発ではデバイスおよびデリバリーシステムの構築が問題となる。近日化粧品メーカーによりマイクロニードルが開発および市販化され、角質を突き抜け皮下組織へのコラーゲン投与のデバイスとして注目されている。我々は上記企業と共同でマイクロニードル内にPC抗原を塗布し、皮下への抗原投与を行い経皮免疫の実用化に向けて推進していく予定である。これまでの実験結果の確認のため再実験を行う予定であるが、年度内にスタートができなかったため、マウス、ELISAキット等を購入していない。そのため約50万円の次年度使用額が生じた。前年度の実験結果の確認実験を行うと同時に新しい経皮免疫用マイクロニードルの開発を行い、それを使用して実験を進めていく計画である。それを行うのに必要な実験動物、ELISA kit、PCR用試薬、MACS用試薬の購入に使用する。
硬骨魚類の歯のエナメロイドの石灰化機構に関する研究

平成9年度では真骨類歯胚の微細構造の観察および非特異的ALPaseとACPaseの酵素組織化学的検出で成果があり、エナメロイド石灰化期から成熟期にかけて歯胚上皮細胞が活発な物質輸送を行い、エナメロイド基質の分解・脱却に深く関与していることが示唆された。10年度では真骨類エナメロイドの発生過程を板鰓類エナメロイドのそれと比較することにより両者の相違点と類似点が明瞭になった。11年度では硬骨魚類の真骨類、全骨類、軟質類では歯胚エナメル器の構造が大きく異なり、組織化学的性質も独特であることからエナメル器の機能もそれぞれに異なると推定された。すなわち、ALPaseは真骨類と全骨類のエナメロイド成熟期の内エナメル上皮細胞細胞膜、ACPaseは同じく内エナメル上皮細胞中の顆粒に強い反応が見られた。Ca-ATPaseは全骨類の中間層細胞と内エナメル上皮細胞の細胞膜、軟質類の内エナメル上皮細胞膜に顕著な反応があった。Na/K-ATPaseは真骨類の外エナメル上皮細胞に活性が認められた。12年度では全骨類と軟質類のエナメロイド成熟期での歯胚構造と酵素組織化学的特徴の違いがより明瞭になった。また、軟質類、全骨類および真骨類の一部のエナメロイド基質形成期にはエナメロイド中に基質小胞に由来する線維状構造が出現し、初期の結晶沈着の場となっている事がわかった。本研究を総括的に振り返ると、当初の目的のうちエナメロイドの成熟期において高石灰化層を形成する結晶成長をその場で直接制御している機構までは解明がいたらなかったが、この過程に関与する歯胚上皮細胞の形態的、組織化学的特徴とそれらの種による多様性が明らかになり、これらの点で大きな進展をみたといえる。エナメロイドの構造や構成結晶の差異、および結晶成長の過程とその微小環境については今後さらに研究を継続する予定である。硬骨魚類真骨類のテラピア類の咽頭歯の歯胚を材料に、微細構造の観察および非特異的ALPaseと同ACPaseについての酵素組織化学を行い、次のような結果を得た。1)ALPaseはエナメロイド石灰化期から成熟期前・中期の内エナメル上皮細胞の遠心端を除く細胞壁に明瞭な活性が見られ、特に成熟期で強くなった。この部分の反応は内エナメル上皮細胞に鉄が沈着して黄色から赤色になるにしたがい消失し、成熟期後期では見られなくなる。一方、外エナメル上皮細胞では形成期初期と成熟期後期を除きALPaseの反応は見られなかった。また、歯胚を取り巻く結合組織と毛細血管壁は常にALPase陽性である。象牙芽細胞とエナメロイド基質中の基質小胞および歯乳頭細胞と基底部形成端周囲の基底部形成細胞の細胞膜にもしばしば中程度の反応が見られる。テラピアのALPaseの局在はネコザメやヒラタエイの場合と出現する部位はほぼ同じだが、時期がエナメロイド形成期から石灰化期に強く現われるネコザメやヒラタエイとは異なり成熟期に強くなる。2)ACPaseの反応は内エナメル上皮細胞では石灰化期から遠心側細胞質に陽性顆粒が多数出現し、成熟期に入ってそれらはさらに明瞭となり成熟期後期に入っても顕著である。ACPase陽性部位は形態学的に認められるライソゾーム様顆粒や小胞、空胞と一致する。

象牙芽細胞と歯乳頭細胞には特にエナメロイド石灰化期以降、すなわち象牙質形成期に入ると陽性顆粒が観測されるようになる。テラピアのACPaseの局在傾向ははネコザメよりは哺乳類に近い。以上の所見はテラピアの内エナメル上皮細胞はエナメロイド石灰化期から成熟期にかけて活発な物質輸送を行い、エナメロイド基質の分解・脱却に深く関与していることを示唆している。硬骨魚類真骨類テラピアの咽頭歯歯胚を主な材料にして得られた微細構造と酵素組織化学の所見を軟骨魚類板鰓類の歯胚の観察所見と比較して次のような結果を得た。1、有機基質について、板鰓類のエナメロイドでは象牙芽細胞に由来するチューブ状小胞が多くを占め、加えて約17nm間隔の横縞を有する高電子密度線維とコラーゲン線維が認められる。17nm間隔縞線維はエナメロイドに特有であるが、コラーゲン線維は象牙質と差異がない。エナメロイド結晶は最初チューブ状小胞中に出現する。一方、真骨類のエナメロイドではコラーゲン線維が主体をなし、そこに多数の基質小胞が存在する。基質小胞はエナメロイドの初期石灰化点となり、そこからコラーゲン性石灰化に移行する。2、板鰓類、真骨類共に歯胚の石灰化期と成熟期ではエナメロイドの有機基質は分解・脱却され、石灰化度が上昇する。この時期には歯胚上皮細胞の形態が最も分化・発達する。真骨類では成熟期の内エナメル上皮細胞の遠心端には刷子縁が出現し、外エナメル上皮細胞には細管構造が発達する。板鰓類でも石灰化期から成熟期の内エナメル上皮細胞には小胞や顆粒が多数出現する。さらに、板鰓類、真骨類共にこの時期はALPaseの活性が内エナメル上皮細胞の細胞膜に、また多くのACPase陽性顆粒が歯胚上皮細胞中に観察される。3、真骨類のエナメロイドと板鰓類のそれは形成過程において有機基質と石灰化様式、細胞要素の関与の仕方がおおきく異なる。両者が最終的に似たようなエナメル質様の高石灰化層になるのは、石灰化期と成熟期の上皮細胞による基質の分解と脱却、および石灰化促進の機構が主な原因であると考えられる。硬骨魚類真骨類テラピアの咽頭歯歯胚と全骨類ガーパイクの顎歯歯胚を主な材料として微細構造学的および酵素組織化学的観察をおこない次のような結果を得た。1、全骨類ガーパイクの歯胚にはエナメル網状層が発達し、中間層に相当する細胞層が内エナメル上皮細胞に接して存在するので、歯胚の構造がテラピアや他の真骨類のそれとはかなり異なっている。特にエナメロイド成熟期では歯胚の構築の違いが明瞭である。すなわちテラピアでは内外エナメル上皮細胞が接し、そこに毛細血管が進入してくる。テラピアのエナメロイド成熟期の外エナメル上皮細胞は形態的にはよく発達したsERと多数の糸粒体を細胞質に有している。一方、ガーパイクでは内エナメル上皮細胞の外側にはやや肥大した中間層相当細胞と薄いエナメル網状層、外エナメル上皮細胞があり、毛細血管は外エナメル上皮細胞には接して存在するが、歯胚には進入しない。上皮性エナメル質(collar enamel)を有する全骨類ガーパイクの歯胚構造が上皮性エナメル質を持たない真骨類の歯胚と大きく異なることは歯の系統発生上きわめて意義があると考えられる。2、Na/K-ATPaseの活性を金属塩法と免疫学的方法により検出し、光顕と透過電顕で観察した結果、真骨類テラピアのエナメロイド成熟期の外エナメル上皮細胞は顕著なNa/K-ATPase活性をしめした。この時期の外エナメル上皮細胞は代表的なイオン輸送細胞である鰓の塩類細胞や耳石を包む内耳小襄上皮にみられる。
宇宙論的統合摂動論の確立とその応用

宇宙の大規模構造の非線形現象と観測可能量を理論的に記述するため、これまでの伝統的な摂動論的枠組みを拡張した「統合摂動論」を完成させた。宇宙の大規模構造には、力学的な非線形効果と共に非線形な赤方偏移変形と銀河バイアスの効果が複合的に組み合った複雑な過程が含まれている。この問題を摂動論に基づく系統的な理論的方法で明らかにしようとするのが統合摂動論である。これ以外の方法では取り扱いのできなかった大規模構造にまつわる様々な問題について、具体的な解法を提示することに成功した。その理論的成果を大規模な数値シミュレーションと比較することにより、その妥当性と適用範囲を明らかにした。当該年度は、統合摂動論の枠組みをもとにして、具体的なパワースペクトルを1ループ近似によって一般的に求める計算を行った。また、統合摂動論の応用をいくつかの問題に対して行い、その有用性を具体的に示した。まず、数値シミュレーションによって構成したハローのカタログを用いて、相関関数の解析をもとにしてこれまでにバイアスの性質を調べた。とくに質量分布とハロー分布の相互相関に対する振る舞いを数値的に解析し、それを統合摂動論による解析的な予言と比較した。これにより統合摂動論の有効性が新しい観点から明らかになった。また、初期ゆらぎに非ガウス性がある場合、天体のパワースペクトルにスケール依存するバイアスが現れることが知られている。初期ゆらぎにベクトル場が寄与する場合の初期非ガウス性について、この効果を統合摂動論の手法によって調べた。初期のベクトル場の存在は、局所型の非ガウス性と呼ばれるタイプの初期ゆらぎに近いことが示された。さらに、ハロー・モデルに基づいた統合摂動論の応用により、バイアスされた天体の3点統計量であるバイスペクトルの性質を調べた。陶郷摂動論によって、以前に調べられていた手法よりも近似の度合いが少ない、より正確な解析式を導くことができた。また、摂動論の展開について、初期非ガウス性については単なるループ展開がうまく働かないことを明らかにし、正しい展開法を示した。こうして高次の寄与がどのように評価されるべきであるかを明らかにした。初期非ガウス性のいくつかのタイプの違いを明らかにした。以上のように、統合摂動論は宇宙の大規模構造などの観測量に対する理論予言において、他にはない一般性と汎用性を併せ持つ手法であることを、具体的に示した。当該年度は統合摂動論の応用を複数行った。特に初期ゆらぎの非ガウス性の影響をバイアスされた天体の大スケールにおけるパワースペクトルについて求めた。先行研究で行われていた見積りは近似的なものであったが、統合摂動論によりそれらの近似を取り外して、これまででもっとも正確な見積りを与えることができた。これまでの研究では、ピーク背景分離法を用いた研究が主流であったが、本研究の一般的な結果からそれらこれまでの近似的な公式が導かれることを示した。この結果は論文にまとめて国際学術誌で発表した。この研究を行うためにハローのバイアスを記述するモデルをこれまでに知られているものから拡張する必要があった。この結果はこの問題に限らず一般的な有用性を持つと思われる。この発見を元にして、統合摂動論の一般的で有用な公式を導く計算を行った。この基礎的な研究は25年度以降の研究に用いる。初期の非ガウス性については、上記の研究をさらに拡張して、高次非ガウス性の効果を取り込んで、バイアスされたパワースペクトルへの影響を系統的に調べた。この研究では、効果の弱い重力非線形成長を無視して、初期非ガウス性の大きさによって展開する新しい観点を導入した。特に4点の非ガウス性の効果を調べ、3点の非ガウス性の効果と分離する方法を求めた。バイアスされた天体の分布と質量分布との相互相関により定義されるストカスティシティー・パラメータ、あるいは相互相関係数と呼ばれる統計量を用いて、3点の初期非ガウス性と4点の初期非ガウス性を区別する方法について議論した。これまでの先行研究に比べて、統合摂動論を用いると非常に見通しがよく整合的な展開法を与えることが、具体的な例を通して明らかになった。この他にも関連する研究として、宇宙マイクロ波背景放射や初期ベクトル場のモデルについての研究も行った。当該年度は統合摂動論の枠組みを応用するべく、世界的に活発化してきた銀河サーベイ計画に役立たせるための研究を進めた。バリオン音響振動サーベイであるDESI計画と連動して、3点相関関数もしくはバイスペクトルをバイアスのある場合に理論予言することができるようになった。具体的な数値解析については、来年度以降に本格的に行うことになった。また、統合摂動論におけるバイアスの取り扱いについては、最近提案されている新しいバイアスモデルを取り入れられることを具体的に示し、新しい研究の方向性として発展させられる手応えを得た。また、宇宙マイクロ波背景放射を用いて宇宙の初期ゆらぎの性質、特に等曲率ゆらぎを導く初期宇宙モデルを制限するという理論的成果も得た。また、本研究課題に関連してこれまで理論的側面から貢献してきた銀河サーベイ計画であるすばるFMOS計画の成果が発表された。修正重力理論へ宇宙大規模構造からの制限については、今後の解析に持ち越された。今年度はバイアスに関する理論的進展が著しく、今後の研究の展開としてはバイアスが理論的にどのように観測量に影響するかを精密宇宙論の立場から明らかにしていくことが中心的な課題と位置づけられる。統合摂動論の枠組みにおける基礎的な手法に知見が広げられた。

統合摂動論ではラグランジュ描像に基づく摂動論、ラグランジュ摂動論を基礎的な要素としている。ラグランジュ摂動論を精度よく系統的に求めるため、再帰関係式を新しく導くことに成功した。これまでにもラグランジュ摂動論とオイラー摂動論を混ぜ合わせて得られる再帰関係式や、現実的ではない特定の宇宙モデルに対する再帰関係式は知られていたが、ラグランジュ摂動論の枠内で系統的に正確な高次摂動項を一般的な宇宙モデルに対して求めたのはこれが最初である。この成果により、統合摂動論の枠組みに確固とした基礎が加えられ、理論的な構成は完成の域に達したと言える。また、統合摂動論における計算を効率的に行うことのできる計算コードをより洗練された形にするため、コード全体をFortran90によって記述し直した。計算コードが構造化されることにより、将来的な研究で様々な応用を行うことが容易にできるようになった。その結果として、ハローバイアスと呼ばれる構造形成のバイアスモデルを取り入れた計算を実際に行い、統合摂動論以外の方法では行うことのできない理論的な解析を可能にした。さらに、宇宙の大規模構造の観測プロジェクトの解析も行った。宇宙の大規模構造は重要な宇宙論的情報源であり、統合摂動論の主要な応用対象である。今回は赤方偏移変形と呼ばれる効果から、修正重力理論に制限を加えることに成功した。その結果、これまでとは異なる宇宙時間における宇宙の膨張速度変化に制限を加えることになり、そこでも標準的アインシュタイン重力が整合的であることが示された。また、修正重力理論の制限としては、宇宙マイクロ波背景放射の温度ゆらぎにおける重力レンズ効果から、幾何学的な手法を用いた解析による新しい手法を開発した。様々な修正重力理論について、高い確度を持って制限を加えられることを示した。宇宙の大規模構造の非線形現象と観測可能量を理論的に記述するため、これまでの伝統的な摂動論的枠組みを拡張した「統合摂動論」を完成させた。宇宙の大規模構造には、力学的な非線形効果と共に非線形な赤方偏移変形と銀河バイアスの効果が複合的に組み合った複雑な過程が含まれている。この問題を摂動論に基づく系統的な理論的方法で明らかにしようとするのが統合摂動論である。これ以外の方法では取り扱いのできなかった大規模構造にまつわる様々な問題について、具体的な解法を提示することに成功した。その理論的成果を大規模な数値シミュレーションと比較することにより、その妥当性と適用範囲を明らかにした。当初の計画にあった修正重力理論に関する研究の優先順位は、その後に展開したバイアスに関する研究成果から派生する関連研究よりも低くなった。このため、当初想定していた方向性とは別の、より基本的な理論的進展の見込まれる研究方針に軌道修正されることにより、当初は想定できなかった成果が見込まれることになった。宇宙論昨年度以降、交付申請時には明らかでなかった予期しない研究成果が得られてきたため、より理論的に興味深い基礎的な研究に重点を置いた研究を進めるとともに、理論的な数学的関係式を用いて数値計算を行い、具体的な観測量を詳しく求める。
サッカー選手における高強度運動後の血中エネルギー基質の利用に関する検討

本研究では、超最大運動後に低強度運動の組み合わせトレーニングが間欠運動中の血中乳酸濃度の除去やパフォーマンスやエネルギー供給に及ぼす影響について検討した。対象者は、大学サッカー選手12名であり、彼らを超最大のスプリントの後に20分間のジョグを行うS+J群6名と超最大のスプリントのみを行うS群6名に分けた。スプリントの運動速度は、130%150%VO2peakであり、運動時間は約23分であった。また、S+J群の20分間のジョグの運動強度は乳酸閾値の80%であった。運動は全てトレッドミルランニングであった。トレーニングは、1週間に5回の頻度で6週間行わせた。トレーニングの前後に、130%150%VO2peakでの超最大スプリントを15分間の低強度運動を挟んで2回繰り返す実験運動を実施した。実験運動ではスプリントの疲労困憊までの時間、酸素需要量、総酸素摂取量、総酸素借を測定した。また、低強度運動中の血中乳酸低下率を求めた。トレーニングの結果、S+J群で最大下運動時の乳酸カーブが右にシフトした。スプリントの運動時間のトレーニング前後の変化率は、1本目がS群で12.3±6.6%で、S+J群は20.6±7.3%の増加であり、S+Jが高い傾向にあった(P=0.06)。スプリント2本目は、S群は3.9±7.8%で、S+J群は12.6±25.7%であり、両群で差は見られなかった。トレーニング前後の総酸素需要量の変化率は、スプリント1本目は、S群の0.007±6.4%に対して、S+J群は16.2±14.9%であり有意に高かった(P<0.05)。スプリント2本目は両群で違いはなかった。総酸素摂取量の変化率は、S群のスプリント1本目の14.9±9%に対して、S+J群は28.6±14.2%であり、S+J群が高い傾向であった(P=0.07)。スプリント2本目の総酸素摂取量の変化率は量群で同様であった。一方、トレーニング前後の総酸素借の変化率は、スプリント1本目、2本目ともに両群で違いはなかった。超最大運動後に低強度運動を行うトレーニングでは、血中乳酸カーブが右にシフトしていたことから、乳酸利用能力が改善されたと考えられる。従って、超最大運動後に低強度運動を行うトレーニングでは、超最大運動中の乳酸を利用した有酸素エネルギー供給能力が向上し、パフォーマンスを改善させる可能性が示された。【目的】本研究では、激運動後の動的回復中の血中乳酸濃度の動態と酸素摂取量を、大学サッカー選手5名と長距離経験者5名を対象にして比較検討した。【方法】実験運動は自転車エルゴメーターを用いた。16分間の低強度運動を、Wingateテスト3セットを挟んで、2回繰り返した。Wingateテスト後の低強度運動を動的回復、Wingateテスト前の運動を動的回復運動に対するコントロール運動とした。動的回復運動とコントロール運動の強度は80%VT強度とした。実験運動中に指先より末梢血を採取し、血中乳酸濃度を測定した。動的回復中には血中乳酸濃度のAUC(Area Under Curve)を算出した。また、動的回復運動とコントロール運動中には酸素摂取量を計測した。さらに、両運動中の酸素摂取量の差をΔVO_2とした。【結果】コントロール運動中の血中乳酸濃度は両群とも増加せず一定であった。Wingateテスト後に血中乳酸濃度は急激に増加し、その値は両群で同等であった。動的回復中は、血中乳酸濃度は両群ともに徐々に低下したが、サッカー選手では長距離経験者より有意に高い値で推移した(p<0.05)。長距離経験者では、動的回復運動とコントロール運動の酸素摂取量は同等のであった。一方、サッカー選手では動的回復中の酸素摂取量が、コントロール運動中より有意に高い値であった(p<0.05)。両群のデータを合わせて分析すると、動的回復中の血中乳酸濃度のAUCとΔVO_2との間に有意な正の相関関係が得られた。【考察】以上の結果から、サッカー選手では激運動後の動的回復中の血中乳酸濃度が高く、酸素摂取量も増加することが認められた。これは、蓄積した血中乳酸濃度を酸化系エネルギー供給において除去(利用)する働きが、サッカー選手の動的回復中においてより亢進していたために、酸素摂取が高い値を示したものと推測された。球技などの運動様式である間欠運動では、超最大運動をインターバルの低強度運動(動的回復)を挟んで繰り返す。従って動的回復期におけるエネルギー供給は、その後に繰り返される超最大運動に影響を及ぼすと考えられる。本研究では、間欠運動における動的回復期の血中乳酸濃度の除去が、その後繰返される超最大運動のパフォーマンスやエネルギー供給に及ぼす影響について検討した。大学サッカー選手9名(年齢19.7±1.4歳、身長170.6±9.6cm、体重65.7±8.5kg、体脂肪率20.6±2.5%)を対象とし、120%VO_2max強度で疲労困憊まで続ける超最大運動を、30分間の低強度運動を挟んで2回繰返す実験運動を実施した。実験運動は5%の傾斜でのトレッドミルランニングであった。

最大下でのランニングスピードと酸素摂取量の関係式を求め、超最大運動では総酸素借を算出した。同時に総酸素摂取量も測定した。1回目の高強度運動に対する2回目の運動持続時間(パフォーマンス)、総酸素借、総酸素摂取量の割合は、それぞれ93.7±11.6%、75.2±9.5%、103.4±16.8%であった。このとき、1回目に対する2回目の総酸素摂取量の割合と運動持続時間の割合との間に有意な正の相関関係が認められた(p<0.01)。さらに、低強度運動中の血中乳酸濃度の低下率と、2回目の運動持続時間(p<0.05)および総酸素摂取量(p<0.05)との間にもそれぞれ相関関係が得られた。以上のことより、間欠運動において動的回復期に血中乳酸を除去(利用)できるほど、引き続きなされる高強度運動中の酸素摂取量を増加させ、そのことが、パフォーマンス低下の抑制に貢献している可能性が示された。本研究では、超最大運動後に低強度運動の組み合わせトレーニングが間欠運動中の血中乳酸濃度の除去やパフォーマンスやエネルギー供給に及ぼす影響について検討した。対象者は、大学サッカー選手12名であり、彼らを超最大のスプリントの後に20分間のジョグを行うS+J群6名と超最大のスプリントのみを行うS群6名に分けた。スプリントの運動速度は、130%150%VO2peakであり、運動時間は約23分であった。また、S+J群の20分間のジョグの運動強度は乳酸閾値の80%であった。運動は全てトレッドミルランニングであった。トレーニングは、1週間に5回の頻度で6週間行わせた。トレーニングの前後に、130%150%VO2peakでの超最大スプリントを15分間の低強度運動を挟んで2回繰り返す実験運動を実施した。実験運動ではスプリントの疲労困憊までの時間、酸素需要量、総酸素摂取量、総酸素借を測定した。また、低強度運動中の血中乳酸低下率を求めた。トレーニングの結果、S+J群で最大下運動時の乳酸カーブが右にシフトした。スプリントの運動時間のトレーニング前後の変化率は、1本目がS群で12.3±6.6%で、S+J群は20.6±7.3%の増加であり、S+Jが高い傾向にあった(P=0.06)。スプリント2本目は、S群は3.9±7.8%で、S+J群は12.6±25.7%であり、両群で差は見られなかった。トレーニング前後の総酸素需要量の変化率は、スプリント1本目は、S群の0.007±6.4%に対して、S+J群は16.2±14.9%であり有意に高かった(P<0.05)。スプリント2本目は両群で違いはなかった。総酸素摂取量の変化率は、S群のスプリント1本目の14.9±9%に対して、S+J群は28.6±14.2%であり、S+J群が高い傾向であった(P=0.07)。スプリント2本目の総酸素摂取量の変化率は量群で同様であった。一方、トレーニング前後の総酸素借の変化率は、スプリント1本目、2本目ともに両群で違いはなかった。超最大運動後に低強度運動を行うトレーニングでは、血中乳酸カーブが右にシフトしていたことから、乳酸利用能力が改善されたと考えられる。従って、超最大運動後に低強度運動を行うトレーニングでは、超最大運動中の乳酸を利用した有酸素エネルギー供給能力が向上し、パフォーマンスを改善させる可能性が示された。
敗血症感染原因菌に対する抗体カクテル療法の確立と治療への応用

本研究では敗血症などのヒト感染症において、原因菌として高頻度に現れる細菌に対する抗体を複数作製する。そして、これらの抗体のカクテルを感染初期に投与することによって感染症の鎮圧を目指す。前年度の先行研究において次世代DNAシークエンサーを用い敗血症、尿路感染症、肺炎患者血液の感染菌解析を行った。しかし高頻度に出現する菌はあるが、抗体作製のための標的細菌として決定するにはまだ症例数が足りないと考えられたため、今年度も引き続き附属病院の診療科と共同で、敗血症患者血液、尿路感染症患者の尿、肺炎患者の喀痰等の20数例の検体の確保を行った。そしてこれらの検体からDNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いて感染菌同定を行った。この結果、それぞれの感染症疾患で高頻度に検出される感染菌が明らかになってきた。例えば尿路感染症の尿はこれまで計13検体の解析を行ったが、Aerococcus urinae (A. urinae)やEscherichia coli (E. coli)が高頻発菌であることが判明した。この結果をもとに、尿路感染症においては中和抗体の標的感染菌候補をA.urinaeとE. coliと定めた。データベースよりこれらの細菌の細胞外タンパク質の幾つかのDNA配列を入手した。そして、抗原性の高そうな領域を選定した。抗原作製に向け、E. coli標準菌からは全DNAを精製した。引き続き抗原タンパク質コード部分の遺伝子のクローニングに着手した。今後、ポリヒスチジン融合タンパク質を作製しマウスを用いてモノクローナル抗体の作製に着手する予定である。作成する抗体の標的細菌を定めるための全段階として、さらに患者検体を解析して高頻度標的細菌を確定させる必要があったため。候補とした抗原タンパク質はポリヒスチジンとの融合タンパク質とし、大腸菌で発現させニッケルカラムで精製する。これらの抗原を用いてマウスからモノクローナル抗体を作製していく予定である。本プロジェクトへの前段階であるNGSによる標的細菌の同定に時間がかかり、本プロジェクトへの着手が遅れたため。発現ベクター、抗原、抗体作製に充てる予定である。
脳内コレステロール制御におけるAβの生理作用

本研究により、Aβはアポリポタンパク質様の生理作用を持ち、ABCA1と協同して細胞の余分なコレステロールをリポタンパク質の形で排出するために産生・分泌されていること、Aβはさらに、脳内の余分なコレステロールを末梢へと運び、肝臓で代謝するために機能していること、高コレステロール血症はAβのこのような生理作用を促進することで結果的にアルツハイマー病の発症を高めていることが明らかとなった。本研究代表者は、アルツハイマー病の脳に沈着するAβが、細胞から分泌される際にコレステロールとともにリポタンパク質様の粒子を形成することで、細胞内コレステロール量を低下させる作用があることをin vitroで明らかにしていた。本研究では、コレステロール代謝におけるAβの生理作用の機序の解明と、in vivoでの検証を行った。Aβが細胞からのコレステロール汲み出しに関与しているとすれば、APPトランスジェニックマウスの脳では細胞内のコレステロールは低く、APPノックアウトマウスの脳では高いはずである。これらのマウスの脳を調べてみると、実際に予想通りの結果であった。次に、Aβによる細胞内コレステロールの汲み出しにABCA1が関与しているかどうかを調べるため、siRNAにより細胞のABCA1をノックダウンした。その後、細胞にAPPを発現させてコレステロール負荷を行ったところ、Aβによる細胞内コレステロール低下作用がみられなくなった。これにより、AβはABCA1からコレステロールを受け渡されていることが示された。最後に、Aβ/コレステロール複合体の代謝経路を解明するため、^<14>Cで標識したコレステロールを用いて人工HDL粒子を作製し、Aβと混合後、APPノックアウトマウスの脳室にインジェクションした。経時的に脳および末梢臓器を回収し、各臓器内の放射活性を測定したところ、脳に入れたコレステロールは速やかに肝臓へと移行し、Aβがあるとこの移行が加速されることがわかった。これにより、Aβは脳から末梢へとコレステロールを運ぶ働きをしていることが示された。以上により、脳内コレステロール制御におけるAβの生理作用の一端が明らかとなった。平成22年度は、野生型Aβと変異型Aβとでコレステロール排出作用に差があるかどうかを検討する計画であった。しかし予定を変更して、まず、変異型Aβでも野生型Aβと同じく、コレステロール負荷により細胞からの産生・分泌が増えてアミロイド病理が加速されるかどうかを、マウスを用いて確認することにした。家族性アルツハイマー病で同定されたAPPのE693Δ変異を発現するトランスジェニックマウスは、老人斑は形成しないが,8カ月齢より細胞内にAβオリゴマーを蓄積し、記憶障害を呈する。そこで、5カ月齢の変異マウスに高コレステロール食を1ヶ月間与え、6カ月齢で免疫組織化学により脳のアミロイド病理を、モリス水迷路試験で空間参照記憶を調べた。その結果、通常食を与えた変異マウスではAβの蓄積、記憶障害のいずれもみられなかったが、高コレステロール食を与えた変異マウスでは細胞内にAβオリゴマーが蓄積し、記憶障害が起こっていることが観察された。この結果は、コレステロール負荷により変異型Aβでも産生が増加すること、しかし、本変異型Aβは野生型Aβに比べオリゴマーを作りやすく分泌されにくいことからその病理は細胞内に出現することを示している。本変異マウスでみられた記憶障害は、細胞内に蓄積したAβオリゴマーによる細胞毒性が主原因と考えられるが、本変異Aβの分泌異常により細胞からのコレステロール排出がうまくいかず、それにより細胞機能が低下したために起こった可能性も考えられる。今後、培養細胞の系で、このことを確認する予定である。本年度は、野生型Aβと変異型Aβでコレステロール排出作用に差があるかどうかを、培養細胞系で検討した。HEK細胞に野生型APPとE693Δ変異型APPの遺伝子を導入した後、細胞にコレステロールを負荷し、細胞内コレステロールを定量した。その結果、細胞からのAβの分泌量に依存して、細胞内コレステロール量が減少した。すなわち、野生型APP発現細胞に比べ、E693Δ変異型APP発現細胞ではAβ分泌量が低く、細胞内コレステロール量は高かった。次に、コレステロールが細胞内のどこに蓄積しているのかを調べるため、COS細胞に野生型APPとE693Δ変異型APPを発現させ、コレステロールを負荷後、細胞を固定・染色した。Aβの染色は82E1抗体を用い、コレステロールの染色はフィリピン試薬、エンドソーム/リソソームの染色はライソトラッカー、ERの染色はカルネキシン抗体を用いた。野生型APP発現細胞では、Aβはほとんど細胞内に蓄積せず、コレステロールもまたほとんど蓄積していなかった。これに対し、E693Δ変異型APP発現細胞では、ERにAβの蓄積がみられ、エンドソーム/リソソームとERにコレステロールが蓄積していた。外から細胞に取り込まれたコレステロールはまずエンドソーム/リソソームに入り、NPC1などの働きによりERに輸送され、その後細胞膜へ移行することが知られている。

E693Δ変異型APP発現細胞ではERから細胞膜へのAβの輸送が障害されることから、コレステロールもAβとともにERに蓄積し、おそらくその影響でエンドソーム/リソソームからERへのコレステロール輸送も障害されたと考えられる。この結果は、AβがERから細胞膜へのコレステロール輸送と細胞からのコレステロール分泌を担っている可能性を強く示唆している。本研究により、コレステロール代謝におけるAβの生理作用が明らかとなった。
簡易はぎ取り法による地層の教材化

高校地学では,地層の学習に際し生徒たちを実際に露頭の前に引率し,観察・実習を行うことが大きな成果を上げるのは論を待たない.しかし都市部の学校においては近辺に学習対象となる適当な露頭が必ずしもあるわけではない.筆者が開発したスプレー式の接着剤を用いた地層はぎ取り方法を使うことによって,小さいが実際の露頭を教室内で目前にする学習の効果は大であると考え、教材化にあたり,次の4点を課題とした.(1)どういった地層がこの方法によってはぎ取りが可能なのか.(2)この方法でどの程度の堆積構造が教室に持ち帰れるのか.(3)高校生に,どの程度の情報読みとりが学習として適当なのか.(4)どういった堆積構造が,水理条件の何を記録しているのか.以上の点をふまえて,一般に市販されているスプレー式の接着剤を用いた地層はぎ取り方法を確立し,室内での地層学習の可能性を探り,高校地学の授業展開例の作成に取り組むのが本研究の主眼であった.現世河川堆積物及び,半固結の第四紀層に対して,この簡易な地層はぎ取り法が可能であることを実証した。露頭の採取はすんでいる.斜交葉理,級化成層といった,教科書の説明写真にしばしば掲載されている堆積構造から読みとれる堆積時の水理条件を推定し古環境の復元という体験を高校地学に持ち込み、堆積学の醍醐味の一端を味わうことで、生徒の地学学習への興味・関心を喚起したい.現時点では(1)および(2)の段階についてはほぼ目処が立っており,論文(戸倉則正,1993,1996)や,口頭発表(戸倉則正,1994)において発表済みである.更に教育実践面で深化させるべく授業実践や野外調査をすすめており,その成果は論文(戸倉則正,2003)に発表した.さらに,今年度は特に堆積構造の写真のデジタル化・画像処理・データベース化にも取り組んだ.高校地学では,地層の学習に際し生徒たちを実際に露頭の前に引率し,観察・実習を行うことが大きな成果を上げるのは論を待たない.しかし都市部の学校においては近辺に学習対象となる適当な露頭が必ずしもあるわけではない.筆者が開発したスプレー式の接着剤を用いた地層はぎ取り方法を使うことによって,小さいが実際の露頭を教室内で目前にする学習の効果は大であると考え、教材化にあたり,次の4点を課題とした.(1)どういった地層がこの方法によってはぎ取りが可能なのか.(2)この方法でどの程度の堆積構造が教室に持ち帰れるのか.(3)高校生に,どの程度の情報読みとりが学習として適当なのか.(4)どういった堆積構造が,水理条件の何を記録しているのか.以上の点をふまえて,一般に市販されているスプレー式の接着剤を用いた地層はぎ取り方法を確立し,室内での地層学習の可能性を探り,高校地学の授業展開例の作成に取り組むのが本研究の主眼であった.現世河川堆積物及び,半固結の第四紀層に対して,この簡易な地層はぎ取り法が可能であることを実証した。露頭の採取はすんでいる.斜交葉理,級化成層といった,教科書の説明写真にしばしば掲載されている堆積構造から読みとれる堆積時の水理条件を推定し古環境の復元という体験を高校地学に持ち込み、堆積学の醍醐味の一端を味わうことで、生徒の地学学習への興味・関心を喚起したい.現時点では(1)および(2)の段階についてはほぼ目処が立っており,論文(戸倉則正,1993,1996)や,口頭発表(戸倉則正,1994)において発表済みである.更に教育実践面で深化させるべく授業実践や野外調査をすすめており,その成果は論文(戸倉則正,2003)に発表した.さらに,今年度は特に堆積構造の写真のデジタル化・画像処理・データベース化にも取り組んだ.
金属表面吸着子に対する非弾性トンネル分光の基礎理論

数値計算を用いることによって、実験で観測されるべきSTM-IETSスペクトルが、トンネル電子が経由する電子状態によって様々な形状を取ることを示した。この数値計算の結果は、通常のW.HoらのSTM-IETSの実験とも定性的に一致することを確認した。また、前に述べたような、二つの電極にはさまれた分子・原子チェーンを介した電気伝導の振動モードに関する影響に対しても定性的一致を見た。これらの結果は、表面科学会誌の招待論文として、またPhysical Review Bに掲載され公表され、高い評価を得ている。走査トンネル顕微鏡(STM)を用いた金属表面の単一吸着分子に対する非弾性トンネル電子分光(STM-IETS)の理論を展開した。金属基板、吸着子、吸着子上の振動モード、STMチップからなる系を考え、吸着分子の振動励起を介した非弾性および弾性トンネル過程を調べた。これは振動系を組み入れたAnderson模型として扱える。基板とチップとの間のバイアス電圧は二つの系のケミカルポテンシャルの差で決まることより、非平衡電子分布を扱わなくてはならず、非平衡Green関数法を用いて解析的及び数値的に系を解析した。弾性トンネル電流と非弾性トンネル電流に対する表式を電子-振動相互作用について二次摂動の範囲で解析的に導出し、その物理的描像を解明した。またどのような条件の下で非弾性トンネルスペクトルが吸着分子の振動状態密度を直接反映したものになるかを明らかにした。その際、非弾性トンネル電流により誘起される振動量子によって、振動系はSTMチップ、金属基板の電子系の温度より高くなる効果(振動加熱)を議論した。また、数値計算を用いることにより、観測されるべきSTM-IETSスペクトルの形状をさまざまな状況に応じて示した。これにより、非弾性トンネルスペクトルは単に対称なピーク構造を持つだけでなく、場合によっては非対称な形状や、ディップ構造を持つことを示した。ここでは、吸着分子の電子状態におけるトンネル電子の寿命と基板/STM-チップから吸着分子の電子状態への仮想的な励起による滞在時間という二つの時間スケールが非弾性トンネルスペクトル形状を決める上で重要であることを明らかにした。これらの結果はSurface Science誌に掲載され、また2002年10月に葉山(日本)で行われた日独セミナーにおいて招待講演として発表した。また表面科学会誌の招待論文として公表される予定である。
脂肪酸組成分析を利用した放射性物質による生態系への影響調査について

本研究では、環境負荷因子として放射性物質に着目し、植物の脂肪酸組成への影響を調べることにより、原発事故由来の放射性物質による直接的な汚染ではなく、食物網からの間接的な環境汚染に関する知見を得ることができるのではないかと考え、高放射線量(空間線量)地点及びその周辺地域でのサンプリング調査を実施した。サンプリング場所については、文部科学省が作成している「放射線量等分布マップ」を参照し、福島県内からいくつかの市町村を候補地に絞り込んだ。空間線量が高い地域は、一般の立ち入りが制限されているため、該当する市町村の役場等に立ち入りの申請(公益目的の一時立ち入り)を行い、許可が下りた飯舘村(帰宅困難区域を除く)及びその周辺の市町村でサンプリングを710月に実施した。現地では、ガンマ線用サーベイメーターで空間線量(地表1m)を測定しながらサンプリング場所を探索し、対象となる植物を採取する際は地表面(1cm)の空間線量も測定した。今回のサンプリング対象は、最も高い空間線量の場所で植生していたオオバザサ及びヒメジョオン、植生地点が多かったツユクサ、放射性物質を蓄積しやすいことが知られているタデ科植物としてギシギシを選定した。なお、空間線量の最大値は、約9μSv/h(地表面で約54μSv/h)であった。採取したサンプル(葉及び茎)は、凍結乾燥により含有水分を除去した後、有機溶剤による脂肪酸抽出、分析時の安定・分離性向上のためのメチルエステル化及び精製を行うことにより、分析用サンプルとした。脂肪酸組成分析は、脂肪酸メチルエステル分離用のキャピラリーカラムを使用し、水素炎イオン検出器付ガスクロマトグラフで脂肪酸の同定・定量を行った。サンプル毎の脂肪酸組成と空間線量を比較した結果、両者には関連性は見られなかった。今回の調査では、比較対象種が限られていたこともあり、未知数な部分も多いため、今後も調査の継続が必要である。