hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模系のための水素の量子効果を含む第一原理量子化学法の開発と応用

物理化学本プロジェクトでは、開発した理論を幅広く適用するために、様々な第一原理計算プログラムに導入し、科学的・工学的に興味深い系への適用を目指している。また、開発したプログラムを幅広く公開する等によって、研究成果をさまざまな分野に取り込むための基盤を整備することを目標としている。このような目的のために、本年度では開発したプロググラムをMITライセンスのもとにインターネット上に公開した。プログラムの改良・再配布等に関してMITライセンスは非常に自由度の高いライセンス形態であり、このようなライセンスで公開されている量子化学プログラムは国内には少なく、この点でもプロジェクトの目的を達するために大きな前進がなされたと考えている。また、ガウス基底だけでなく、平面波プログラム(Q-MAS)にも水素の量子効果の理論を組み込み、理論が適切に働くことを確認した。この点に関しても、プロジェクトは順調に進展していると考えられる。本研究では、凝集系(周期境界条件)を扱うための手法に本理論を組み込み、凝集系中での水素の量子性を調べることを計画していた。そこで、GFT理論と水素量子効果理論を組み合わせて用いることができるプログラムを作成し、テスト計算を行ったところ、水素の量子効果を調べるためには、より局在した基底が望ましいことが分かった。GFT法と水素量子効果理論を組み合わせることによって当初の計画は概ね達成可能であるが、より詳細に調べる、局在性の強い基底の場合にも適用可能な第一原理周期境界法と水素量子効果理論を組み合わせることも必要だと考えられる。そこで、補助基底として、平面波の代わりにガウス基底を用いた手法と水素量子効果理論を組み合わせることを考えた。実際にプログラムを作成し、検証を行ったところ、補助基底としてガウス型関数を用いたものは水素量子効果を良好に取り込むことができることが判明した。今後は、開発している周期境界条件を考慮できる第一原理計算プログラムに水素の量子効果の理論を組み込むことを第一の目標とする。また、可能であれば周期境界条件のもとで量子化学計算を可能とするプログラムをMITやBSDといった非常に自由度の高いライセンスのもとで公開することを目指す。公開には、プログラムのリファクタリングや論文発表といったいくつかのハードルが存在するが、可能であればプロジェクト期間中に公開したいと考えている。プログラムを公開することによって本研究プロジェクトの成果が幅広く活用するための基盤となることが期待される。また、今後は、理化学研究所・計算科学研究機構の川島研究員や、産業技術総合研究所の石橋研究員ら共に開発したプログラムを用いて興味ある系に関して適用計算を積み上げることにより、本プロジェクトの価値を向上させることを目標にして研究をおこなうことを計画している。
分子生物学的手法による菌類の分生子形成を調節する因子とその多様性解析

分生子は無性胞子の一つで、この形成様式は形態学的形質として酵母を含む菌類の属以上の高次分類の指標として用いられている。しかしながら、近年の系統解析の結果から、分生子の中には系統を反映しないものも存在することが示されており、射出胞子もその1つである。Dioszegia属、主にD. croceaとその近縁種について種間および種内の射出胞子形成能の多様性について調べたところ、系統学的な関係は反映しておらず、また同一の種内でも射出胞子の形成能は異なっており、遺伝子発現のレベルで異なっていることが推定された。したがって、本形質は属の指標としては不適切であると思われ、分類体系の再構築の際には本形質は指標からは除かれるべきである。Bullera oryzae JCM 5281を用いて、Suppression subtraction法により、射出胞子をよく形成する培養条件とそうでない場合のmRNAの発現を調べたところ、ミトコンドリア遺伝子の発現に差が見られた。そこで蛍光顕微鏡により形態観察を行ったところ、母細胞から生じた小柄とその先に射出胞子を有している細胞では、栄養細胞に比べて蛍光強度が全体的に強く、細胞全体が着色される場合もあった。また、ミトコンドリアは細胞の表層付近に多く存在しており、粒子状に凝集している場合も観察された。これにより、射出胞子という形態学的特徴はミトコンドリアの量的な変動ばかりではなく形態学的な変化も付随している可能性が示唆された。分生子形成様式は酵母を含む菌類の属以上の高次分類の指標として用いられている形態学的形質の一つである。しかしながら、近年の系統解析の結果から本形質、特に射出胞子系性能については系統関係を必ずしも反映しないことが示されている。そこでこれらの分類学的評価のため、本課題の目的は特に分生子形成を促進する方法を開発することである。平成15-16年度基盤研究(C)(2)15580071において行った実験から培地中の水分が射出胞子の形成に影響を及ぼすことが示されたため、本年度は温度ストレスについて実験を行った。射出胞子形成酵母Bullera oryzae JCM 5281を用いた実験では明らかに射出胞子の形成は促進された。また、過去に射出胞子の形成が観察されているが、現在は胞子を形成しないといわれているUdeniomyces puniceusでは、JCM 1535を用いて温度条件を検討したところ、培地上にサテライトコロニーを観察した。本酵母に関しては胞子を捕集・観察することはまだ行われていないが、母細胞と娘細胞の間にsterigma様の構造物が見られたため、射出胞子形成のprimitiveな段階が得られたのではないかと推測している。今後温度と分生子形成の関係について、さらに顕微鏡観察を行った後、遺伝子の網羅的解析を行う予定である。なお、子嚢菌系不完全酵母であるCandida thermophila JCM 10994では、やはり培養温度を検討することにより子嚢胞子を観察することができたため、さらに詳細な検討の後、完全時代として報告する予定である。しかしながら、近年の系統解析の結果から、分生子の中には系統を反映しないものも存在することが示されている。我々のこれまでの実験から培養温度および培地中の水分は、分生子のひとつである射出胞子の形成に影響を及ぼすという結果が得られている。また昨年度の実験から子嚢胞子の形成にも温度が関与しているのではないかということが示唆された。そこで本年度は、主に培養温度と子嚢胞子および分生子の形成との関連について実験をおこなった。子嚢胞子形成と温度の関係に関する実験では、Candida thermophilaおよび系統学的に近縁なPichia angusta-Hansenulapolymorphaに属する株を用いた。

その結果、アナモルフとして報告されていたCandida thermophila JCM10994(基準株)は子嚢胞子を形成し、テレオモルフであることが明らかとなった。また、本菌株を至適生育温度より高い温度に一定時間おいたのちさらに培養を続けると子嚢胞子の形成がより良好となる傾向がみられたが、この傾向は供試したすべての株にあてはまるわけではなかった。現在、供試したそれぞれの分類学的位置について確認を行っている。分生子に関しては、基盤研究(C)(2)15580071で行ったSuppression subtraction実験のデータに基づき、Bullera oryzae JCM5281を用いて射出胞子の形成に関与すると推定されるミトコンドリア遺伝子の探索を開始した。また、射出胞子の形成能と地域性との関連について世界各地から分離されるDioszegia croceaおよびその関連菌類を用いて試験をおこなったところ、これに関して規則性は見出せなかった。分生子は無性胞子の一つで、この形成様式は形態学的形質として酵母を含む菌類の属以上の高次分類の指標として用いられている。しかしながら、近年の系統解析の結果から、分生子の中には系統を反映しないものも存在することが示されており、射出胞子もその1つである。本年度はBullera oryzae JCM 5281を用いて射出胞子の形成に関与すると推定される遺伝子の探索を引き続き行った。Suppression subtraction実験のデータから、ミトコンドリア遺伝子が関係していると推定されたため、得られた断片のうち3つの配列の5'及び3'側のシーケンスを決定して、既にゲノム配列が報告されている種のうち系統学的に最も近縁であるCryptococcus neoformansのミトコンドリアの配列と比較した。その結果、得られた断片の1つはNADH dehydrogenase subunit 5の一部と推定した。ミトコンドリア遺伝子とは別に、サビキンCronartium quercuumの担子胞子の発芽に関わる遺伝子としてデータベースに登録されている配列に類似した遺伝子断片も得られた。Cryptococcus neoformansのゲノムにはこれらの配列に類似したものが得られなかったため、本酵母に特異的なものではないかと推定している。また、形態形成の過程でのミトコンドリアの量的な変動があるかどうかを調べるため、蛍光顕微鏡による観察実験を行ったところ、ミトコンドリアは細胞表面に集まる傾向があることが示唆された。
自己駆動しながら変形する油滴の新奇ダイナミクスの創成と環境応答性輸送担体への応用

非平衡系における分子集合体の新奇ダイナミクスとして,界面活性剤水溶液中をマイクロメートルサイズの油滴が自己駆動する現象が注目されている。本研究では,化学反応による油滴の運動制御を試みることで,これの新たな環境応答性の輸送体としての応用を図った。具体的には,一方向に駆動する油滴,自己駆動しながら分裂する油滴,変形しながら自己駆動する油滴および自己駆動を開始する油滴の構築を目指した。これらの現象は,いずれも化学反応と協同した油滴界面あるいは内部の状態変化によるものと考察され,非平衡系のダイナミクスとしてたいへん興味深い。近年,分子集合体の新奇ダイナミクスとして,マイクロメートルサイズの球形の油滴が界面活性剤溶液中を自ら泳ぐ現象(自己駆動現象)が注目されている。しかし,自発的に自己駆動を開始する油滴はこれまでに観測されておらず,そのメカニズムについては推測の域を出ていない。また,自己駆動する油滴の運動様式,方向や時間を制御するまでに至っていない点で,これを環境応答性輸送担体として利用する上では課題が残っている。そこで本研究では,油分子および界面活性剤分子の設計・合成を通じて,自己駆動する油滴の駆動時間と方向の制御と,自己駆動を開始する油滴および自己駆動しながら変形する油滴の構築を目的とした。さらに,油滴がマイクロメートルサイズの流路内を目的の場所に向かって変形しながら自己駆動するというシステムを構築することで,これの新たな環境応答性輸送担体としての応用を図ることとした。研究の初年度である本年度は,以下2点について検討を行った。(1)自己駆動する油滴の駆動時間と方向の制御を目的に,カーボネート結合を有する新規二鎖二親水基型(ジェミニ型)カチオン界面活性剤を設計・合成した。水酸化ナトリウムを含んだ本界面活性剤溶液中での油滴の駆動時間は,カーボネート結合を有しない従来型のジェミニ型カチオン界面活性剤溶液中よりも長かった。また,本界面活性剤水溶液中において停止した油滴に高濃度の水酸化ナトリウム水溶液をある一方向から添加することで,その方向へ油滴が駆動することを見出した。(2)環境応答して自己駆動を開始する油滴の構築を目的に,酸性条件下で加水分解されて自己駆動する油成分と長鎖アミン成分を生成する,イミン結合を有する油分子の設計・合成を行った。少量のカチオン界面活性剤を添加した塩酸中に本油分子を分散させたところ,水に不溶な凝集体が徐々に形態変化して球形の油滴となり,自己駆動を開始することを見出した。近年,非平衡系における分子集合体の新奇ダイナミクスとして,マイクロメートルサイズの球形の油滴が界面活性剤水溶液中を自ら泳ぐ現象(自己駆動現象)が注目されている。また,自己駆動する油滴の運動様式,方向や時間を制御するまでに至っていない点で,これを輸送担体として利用する上では課題が残っている。そこで本研究では,界面活性剤分子および油分子の設計・合成を通じて,自己駆動する油滴の運動様式の制御を行うことで,輸送担体としての応用を図った。研究の最終年度である本年度においては,以下2点の新奇現象を見出した。(1)自己駆動しながら分裂する油滴の構築を目的に,酸性条件下での加水分解により自己駆動する油成分が生成される,5員環アセタール骨格を有する新規界面活性剤の設計および合成を行った。本界面活性剤を含む塩酸中にヘプチルオキシベンズアルデヒドとデカノールを混合した油成分を分散させたところ,油滴は自己駆動するのみならず,途中で停止して分裂し,それにより生じた2個の油滴がいずれも自己駆動することを見出した。この分散液中で新規界面活性剤は速やかに加水分解されたことから,それにより生じたヘプチルオキシベンズアルデヒドは自己駆動する油滴内部に取り込まれたものと考えられる。(2)自己駆動しながら変形する油滴の構築を目的に,カチオン界面活性剤水溶液中にウンデカナールとデカノールを混合した油成分を用いて顕微鏡観測を行った。塩酸を含む分散液中において,油滴が自己駆動しながら変形することを見出した。この分散液中で,アルデヒドとアルコールによるアセタールの生成が認められた。これらの現象は,いずれも化学反応と協同した油滴内部の状態変化によるものと考察され,非平衡系のダイナミクスとして大変興味深い。ナノ・マイクロ科学平成25年度において得られた研究成果について,それらのダイナミクスが新たに合成した界面活性剤分子および油分子の加水分解により生じる分子群によって引き起こされることを明らかにしている。また,塩酸を含んだカチオン界面活性剤溶液中に脂肪族アルデヒドと長鎖アルコールを混合した油滴を分散させることで,油滴が自己駆動しながら変形するダイナミクスも見出している。

以上のことから,本研究課題が計画的に遂行できていると言える。平成26年度においては,まず,自己駆動しながら変形する油滴について,それの作動原理を明らかにする。具体的には,油分子および界面活性剤分子のアルキル鎖長を種々変化させて油滴ダイナミクスの観測を行い,油分子と界面活性剤分子間にはたらく分子間相互作用がダイナミクスに与える影響を明らかにする。また,脂肪族アルデヒドと長鎖アルコールの反応による生成物および生成量が本ダイナミクスに与える影響についても検討を行う。続いて,これまでに得られた知見をもとに,油分子あるいは界面活性剤分子の設計・合成およびマイクロメートルサイズの流路の作製を通じて,油滴が流路内を目的の場所に向かって変形しながら自己駆動するというシステムを構築することで,自己駆動する油滴の環境応答性輸送担体としての応用展開を図る。平成25年度において合成した油分子および界面活性剤分子の反応率の算出と生成物の同定を行う際に,サイズ排除クロマトグラフィーの分析用および分取用カラムの購入を予定していた。しかし,これらの解析については研究機関保有の核磁気共鳴装置のみで十分であったため,平成25年度での購入を見送った。平成26年度で行う,自己駆動をしながら変形する油滴について,その作動原理を明らかにするために,脂肪族アルデヒドと長鎖アルコールの反応による生成物および生成量が本ダイナミクスに与える影響について検討を行う。本反応においては,種々の化合物の生成が予想されるため,核磁気共鳴装置のみでは解析が困難である可能性が高い。そこで,平成25年度に購入を見送った,サイズ排除クロマトグラフィーの分析用および分取用カラムを購入する予定である。また,マイクロメートルサイズの流路の作製については外部委託することも検討している。その他有機合成試薬や観測に必要な消耗品の購入,さらに,成果発表を行うための旅費としての使用を予定している。
久山町高齢者におけるMRIを基盤とした認知症・うつ病発症の前向きコホート研究

わが国では、高齢人口の急速な増加に伴い、脳血管障害や認知症を有する患者が急速に増加している。さらに、老年期うつ病も高齢者の生活の質及び日常生活動作を低下させる疾患として注目されている。認知症とうつ病の病態生理を明らかにする上で、脳の形態学的変化との関係を検討することは極めて重要である。福岡県久山町では50年以上前から地域住民を対象とした疫学研究(久山町研究)を継続しており、2012-13年度に久山町高齢者の約70%において頭部MRI検査を実施した。そこで本研究では、同町の高齢住民を対象に脳形態学的変化と認知機能低下及び認知症・うつ病発症の関係を検討する。2018年度は、まず前述の頭部MRI検査の成績を用いて、アルブミン尿と大脳白質病変との関連を検討した。その結果、尿中アルブミン/クレアチニン比の上昇に伴い、頭蓋内容積に占める大脳白質病変の容積比(多変量調整後)は有意に上昇した(傾向性p<0.01)。このように、アルブミン尿の増加は大脳白質病変の有意な危険因子であった。さらに、同頭部MRI検査データを用いて血清グルコアルブミン値と脳容積の関係を検討したところ、血清グルコアルブミン値の上昇に伴い、脳容積、特に海馬容積が有意に低下した(傾向性p<0.05)。一方、HbA1c値と脳容積の間に明らかな関連を認めなかった。現在、これらの研究成果に関して原著論文を作成中である。さらに、2017年度に久山町の65歳以上高齢住民1,566人において撮影した頭部MRI及びMRA検査のデータ整備を実施した。また、2012-13年度に久山町高齢者を受診した対象者の認知症とうつ病発症の追跡調査を継続した。今後、これらのデータを用いて、脳形態の縦断的変化に影響を及ぼす危険因子の探索と脳形態変化と認知症およびうつ病発症の関係の検討を実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。わが国では、高齢人口の急速な増加に伴い脳血管障害や認知症を有する患者が急速に増加している。さらに、近年、老年期うつ病も高齢者の生活の質及び日常生活動作(ADL: Activities of daily living)を低下させる疾患として注目されている。認知症とうつ病の病態生理を明らかにする上で、脳の形態学的変化との関係を検討することは極めて重要であるが、地域住民において画像所見における脳の形態学的変化と認知症・うつ病との関連を検討した研究の成績は少ない。福岡県久山町では50年以上前から地域住民を対象とした疫学研究(久山町研究)を継続している。本研究グループは、平成24-25年度に久山町高齢者の約70%において頭部MRI検査の実施した実績を有する。そこで本研究では、同町の高齢住民を対象に脳形態学的変化(脳萎縮、深部白質病変、無症候性脳梗塞、無症候性微小脳出血、未破裂脳動脈瘤等)と認知症・うつ病発症の関係を検討する。さらに、脳形態学的変化の危険因子の探索を行う。加えて、平成29-30年度に頭部MRI検査を実施し、平成24年度から5年間の脳形態学的所見の継時的変化を検討する。平成28年度は、平成2425年の断面調査の成績を用いて、脳形態学的所見と臨床データ、認知症とうつ病との関係の検討を継続した。その結果、糖尿病が海馬萎縮の危険因子であることを明らかにし、Diabetes Care誌に掲載された。その他にも、地域高齢住民における微小脳出血の有病率と危険因子を検討し、国内の学会で発表し、現在論文作成中である。また、平成24年から毎年収集してきた認知症、うつ病、死亡に関する追跡調査を継続し、追跡データの整備を行った。さらに、平成29年度から実施する頭部MRI検査と認知症・うつ病のスクリーニング調査の準備を行い、準備をほぼ完了した。平成28年度は、当初の研究計画をすべて達成し、認知症予防において有意義な研究成果を報告した。まず、平成2425年の横断研究の成績を用いて、糖尿病が海馬萎縮の危険因子であることを明らかにした。この成果は、国内学会において高い評価をうけ(日本未病システム学会優秀演題賞)、海外の一流学術雑誌に掲載された(Diabetes Care 39:1543-1549, 2016)。さらに、地域高齢住民における微小脳出血の有病率と危険因子に関する研究成果を国内の学会で発表し、現在論文作成中である。その他、地域高齢住民における脳虚血性病変の有病率と危険因子について平成29年度の学会で発表予定である。また、平成24年から実施している認知症、うつ病、死亡に関する追跡調査を継続し、データ整備を行った。これにより、平成24年から28年度までの4年間の認知症およびうつ病の発症、死亡に関する追跡調査データを作成し、縦断的解析の準備を行った。さらに、平成29年度から実施する頭部MRI検査と認知症・うつ病のスクリーニング調査の準備を行った。倫理委員会の承認取得、スクリーニング調査時の調査・検査項目の決定、調査票の作成、調査日の決定、MRI検診車のレンタル契約締結等の準備を完了した。平成29年5月15日より頭部MRI検査を含んだ認知症・うつ病調査を開始する。

わが国では、高齢人口の急速な増加に伴い、脳血管障害や認知症を有する患者が急速に増加している。さらに、近年老年期うつ病も高齢者の生活の質及び日常生活動作を低下させる疾患として注目されている。認知症とうつ病の病態生理を明らかにする上で、脳の形態学的変化との関係を検討することは極めて重要である。福岡県久山町では50年以上前から地域住民を対象とした疫学研究(久山町研究)を継続している。本研究グループは、平成24-25年度に久山町高齢者の約70%において頭部MRI検査の実施した実績を有する。そこで本研究では、同町の高齢住民を対象に脳形態学的変化と認知機能低下及び認知症・うつ病発症の関係を検討する。さらに、今回の研究でも頭部MRI検査による脳形態評価を実施し、前回の結果と比較する。これにより、脳形態の縦断的変化を前向きに評価するとともに、脳形態変化に影響を及ぼす危険因子の探索を行う。平成29年度は、久山町の65歳以上高齢住民2,193人(受診率94%)を対象に認知症、うつ病のスクリーニング調査を実施した。認知症やうつ病の調査には、質問紙を用いた面接調査を用いた。一次調査で認知機能低下やうつ病が疑われる者に対して専門医による二次調査を行い、臨床的に認知症、うつ病の有無を判定した。さらに、前述の対象者のうち1,566人において磁束密度1.5テスラの頭部MRI及びMRA検査を施行した。また、平成24-25年度に久山町高齢者を受診した対象者の認知症とうつ病発症の追跡調査を継続した。平成29年度は、当初の研究計画をすべて達成した。久山町の65歳以上高齢住民2,193人(受診率94%)を対象に認知症、うつ病に関する調査を完了した。本来の計画では本調査の完了には、平成30年度までかかることが予想されたが、当初の計画以上に進展し、本年度中に目的とする調査人数に達した。また、認知症予防において有意義な研究成果を報告した。まず、地域高齢住民における微小脳出血の有病率と危険因子に関する研究論文が、Neurology: Clinical Practice誌に受理された。さらに、地域住民の未破裂脳動脈瘤に関する研究成果を第26回日本脳ドック学会総会(福岡市、2017年6月9日)で報告した。加えて、平成24年から実施している認知症、うつ病、死亡に関する追跡調査を継続し、データ整備を行った。上述の平成29年度の認知症、うつ病に関する調査のデータ整備を完了し次第、平成24年から29年までの5年間の認知症およびうつ病の発症、死亡に関する追跡調査のデータセットを作成し、縦断的解析を行う予定である。さらに、老年期うつ病も高齢者の生活の質及び日常生活動作を低下させる疾患として注目されている。福岡県久山町では50年以上前から地域住民を対象とした疫学研究(久山町研究)を継続しており、2012-13年度に久山町高齢者の約70%において頭部MRI検査を実施した。2018年度は、まず前述の頭部MRI検査の成績を用いて、アルブミン尿と大脳白質病変との関連を検討した。
スキャンセンサを用いた吹きだまり発達過程のリアルタイム評価

近年頻発する、激甚化した暴風雪で発生する吹きだまりを監視し雪国の防災力を飛躍的に高めるために、吹雪時における吹きだまり量をリアルタイムで計測するとともに遠隔地からモニタリングする技術を開発する。またそれに基づく吹きだまりリアルタイム評価システムを作成し、自治体の防災担当者に公開する実証実験を通して、暴風雪対応など防災対策に資する実用的なモニタリング手段を確立する。さらに吹きだまりリアルタイムモニタリングを多点同時に実施し、吹きだまり堆積速度と地形との関連や、風速など気象要素の影響を高時間分解能で面的に評価するとともに、吹きだまりの数値モデルのパラメータ同定にも応用し、吹きだまり予測手法の高度化にも資する実測データを提供する。リアルタイムカメラを用いた、吹雪の発生状況やその程度、吹きだまり形成のモニタリングを継続的に実施した。カメラは電池を用いた独立電源型であり、商用電源は不要であることから、設置場所の自由度が高くなる。観測では、北海道東部の中標津町およびその周辺地域を対象とし、計8台のカメラを、吹雪、吹きだまり発生頻度が高い地域(道道の路肩付近)に導入し、30分1時間毎にリアルタイム撮影、更新した。なおこれらのカメラは通信モジュールを内蔵するタイプであり、遠隔地からのモニタリングが可能となる.取得された画像データは専用サーバーに保存されるほか、最新時刻の画像については国土地理院の地理院地図上に表示するなど、地理情報と統合化されたモニタリングシステムとして活用を進めた。モニタリング画像については、現地の防災担当者に公開するとともに、暴風雪対応について有益な情報提供が可能となるよう、データ提示手法等を検討した。二次元レーザースキャンセンサを導入し、所属機関の雪氷防災実験棟において人工降雪装置により作成した樹枝状結晶の新雪の積雪深変化、および野外における天然雪(ざらめ雪)を対象とした積雪深測定を実施し、当該センサを用いた吹きだまり形状変化の非接触・連続測定が十分可能であることを示した。降雪時における積雪深変化の連続測定も実施し、降雪片によりスパイク状の出力が生じるなど測定に及ぼす影響があるものの、平均処理を施すことで積雪深を評価できることも示した。なお出力におけるスパイク状の波形の有無により、降雪の有無が判断できるなど副次的な効果も得られた。その他、小型のレーザー距離計も導入し、屋外における吹きだまり分布の直接測定も実施した。この手法はスキャンセンサによる自動計測の検証にも資する。吹きだまり発生および分布形状をリアルタイムで計測する機器は国内外を問わずこれまで例が無く、道路防災のための吹雪モニタリング、数値モデル検証のための観測データ収集などその応用面、波及効果は多岐にわたる。導入した二次元レーザースキャンセンサにより、樹枝状結晶からなる新雪、およびざらめ雪など、雪質の異なる積雪層を対象として積雪深の変化を連続的に計測することが可能となるなど、本研究課題の中心となるスキャンセンサによる吹きだまりの連続測定について、十分な可能性が示された。これに基づき、吹きだまり観測システムの構築および実証実験など今後の課題に向けてのスムースな進展が可能となる。以上より、本課題については「(2)おおむね順調に進展している」と評価できる。吹雪、吹きだまりのモニタリングシステム確立のために、レーザースキャンセンサの他に、リアルタイムモニタリングカメラを導入し、吹雪の発生状況やその程度を監視するシステムを開発した。観測では、北海道東部の中標津町およびその周辺地域を対象とし、4台のカメラを、吹雪、吹きだまり発生頻度が高い地域(道道の路肩付近)に導入し、30分毎にリアルタイム撮影、更新した。なおこれらのカメラは通信モジュールを内蔵するタイプであり、遠隔地からのモニタリングが可能となる.取得された画像データは専用サーバーに保存されるほか、最新時刻の画像については国土地理院の地理院地図上に表示するなど、地理情報と統合化されたモニタリングシステムの構築を進めた。モニタリング画像については、現地の防災担当者に公開し、暴風雪対応について有益な情報提供が可能となるよう、データ提示手法等を検討した。その他、モニタリング結果と、「吹雪・吹きだまり予測モデル」の予測結果との比較検証も実施した。

スキャンセンサのほか、モニタリングカメラによる吹雪、吹きだまり監視を導入することで、吹雪監視において有用な情報を得ることが可能となった。更に、モニタリング映像を地理情報に統合して表示するシステムの開発も進展したほか、当該システムによる吹雪発生状況、強度等の判断も可能となり、当初の目的の一つである可能「吹雪・吹きだまり予測モデル」の予測結果との比較検証も進展した。観測対象地における自治体防災担当者との連携、それに基づく試験運用も予定通り実施できた。以上より、本課題については「(2)おおむね順調に進展している」と評価できる。近年頻発する、激甚化した暴風雪で発生する吹きだまりを監視し雪国の防災力を飛躍的に高めるために、吹雪時における吹きだまり量をリアルタイムで計測するとともに遠隔地からモニタリングする技術を開発する。またそれに基づく吹きだまりリアルタイム評価システムを作成し、自治体の防災担当者に公開する実証実験を通して、暴風雪対応など防災対策に資する実用的なモニタリング手段を確立する。さらに吹きだまりリアルタイムモニタリングを多点同時に実施し、吹きだまり堆積速度と地形との関連や、風速など気象要素の影響を高時間分解能で面的に評価するとともに、吹きだまりの数値モデルのパラメータ同定にも応用し、吹きだまり予測手法の高度化にも資する実測データを提供する。リアルタイムカメラを用いた、吹雪の発生状況やその程度、吹きだまり形成のモニタリングを継続的に実施した。カメラは電池を用いた独立電源型であり、商用電源は不要であることから、設置場所の自由度が高くなる。観測では、北海道東部の中標津町およびその周辺地域を対象とし、計8台のカメラを、吹雪、吹きだまり発生頻度が高い地域(道道の路肩付近)に導入し、30分1時間毎にリアルタイム撮影、更新した。なおこれらのカメラは通信モジュールを内蔵するタイプであり、遠隔地からのモニタリングが可能となる.取得された画像データは専用サーバーに保存されるほか、最新時刻の画像については国土地理院の地理院地図上に表示するなど、地理情報と統合化されたモニタリングシステムとして活用を進めた。モニタリング画像については、現地の防災担当者に公開するとともに、暴風雪対応について有益な情報提供が可能となるよう、データ提示手法等を検討した。前年度に引き続き、レーザースキャンセンサを用いた吹きだまり計測手法の検討を実施する。レーザースキャンセンサを屋外に設置し、吹雪時における吹きだまり発達過程の観測を実施し、実測データを蓄積する。またこれらの取得データをサーバーに保管し、数値地図上に表示するシステムの開発も実施する。厳冬期には複数回観測地に出向き、雪尺等を用いた吹きだまり量の実測も行ない、システム検証のための実測データを取得する。スキャンセンサによる計測データは観測対象地(北海道東部、中標津町周辺)の防災担当者に公開し、暴風雪対応について有益な情報提供が可能となるよう、データ提示手法等を検討する(試験運用)。
ボトルネックを低減した高性能トランザクション処理マシンの評価に関する研究

本研究では、高効率トランザクション処理マシン用に研究代表者らが設計したTrinity(三位一体)アーキテクチャに関して、シミュレーションによる評価によってその有効性を確認し、必要な改良を行なった。アーキテクチャのモジュール化及びアーキテクチャの記述Trinityアーキテクチャを先進的なオブジェクト指向設計手法であるFusion法により分析し、オブジェクト指向シミュレーション言語MODSIM IIによってシミュレーションプログラムを実装した(約4,000ステップ。開発期間4人月)。Trinityアーキテクチャの性能評価本アーキテクチャの構成要素のうち、最もボトルネックになる可能性の高いディスクシステムに関してシミュレーションを行ない、研究代表者が考案したブロードキャストを利用した動的データ再配置に関して以下の結論を得た。(1)動的データ再配置により、ディスク間の負荷分散が極めて効率良く行なわれ、動的再配置によるオーバーヘッドも少ない、(2)全く異なるデータアクセス分布を与えても動的データ再配置は安定して動作し、データアクセス分布の急激な変化に対しても非常に高速に応答する、(3)バス等の共有資源がボトルネックを生じることはない、(4)ディスク数50台程度の高並列システムにおいても、多少のチューニングによってディスク数に比例する性能が得られる。最終報告上記の結果について、既に論文を執筆して投稿を済ませている。しかし、実績報告書の記入要領に従い、研究発表としては挙げていない。今後は、研究計画には挙げていたが、研究期間内には完成できなかった耐故障性評価や、より並列度の高いシステムに関する研究を進める予定である。開発期間4人月)。
高血圧性腎障害における血管周細胞の NF-kB シグナルの役割解明

本邦の高血圧有病者数は約4300万人と推定され、高血圧性臓器合併症は増加の一途を辿っており、その病態進展の抑制は極めて重要な課題である。毛細血管は、血管内皮細胞と血管周細胞(Pericytes:PCs)から構築されているが、我々はPCsにおける転写因子NF-kBシグナルに注目し、PCsマーカーであるCollagen 1a1陽性細胞特異的にNF-kBシグナルを過剰発現するマウスの作製に成功した。高血圧モデルとしてアンジオテンシンII負荷による心・腎組織障害を評価したところ、腎線維化には有意差は認めなかったが、心臓の冠動脈周囲の線維化には有意差を認め、NF-kbシグナルの重要性を確認できた。本研究では、血管周細胞(Pericytes: PCs)特異的にNF-kBシグナルをノックアウトおよび過剰発現させることで、アンジオテンシンII負荷モデルにおける血管周細胞のNF-kBシグナルの役割を解明し、高血圧性腎障害の新規治療への応用を目指すことを目的としている。そこで我々は、PCsマーカーであるCollagen 1a1 (Col1a1)遺伝子のプロモーター制御下でCreリコンビナーゼを発現するマウスと、NF-kBシグナル伝達系において中心的役割を担うことが知られているIKKbをコンディショナルに過剰発現するマウスと掛け合わせることで、PCs特異的にNF-kBシグナルを過剰発現をしたマウスを作製している。また、Col1a1のCreリコンビナーゼの発現を確認するために、ROSA26-tdtomatoマウスとも掛け合わせている。これらマウスの交配・繁殖は順調に進んでおり、現在、これらマウスに高血圧性腎障害を惹起するモデルとして確立されているアンジオテンシンII負荷を用いて、腎機能および腎組織障害の解析を進めている。PCs特異的にNF-kBシグナル過剰発現をしたマウスの交配・繁殖は順調に進んでおり、現在、in vivoでの解析を進めている。本研究では、血管周細胞(Pericytes: PCs)特異的に、免疫反応において中心的役割を果たす転写因子であるNF-kBシグナルをノックアウトおよび過剰発現させることで、アンジオテンシンII負荷モデルにおける血管周細胞のNF-kBシグナルの役割を解明し、高血圧性腎障害の新規治療への応用を目指すことを目的としている。そこで我々は、PCsマーカーであるCollagen 1a1(Col1a1)遺伝子のプロモーター制御下でCreリコンビナーゼを発現するマウスと、NF-kBシグナル伝達系において中心的役割を担うことが知られているIKKbをコンディショなるに過剰発現するマウスと掛け合わせることで、時間的・空間的にPCs特異的にNF-kBシグナルを過剰発現したマウスの病態モデルを解析することにし、交配・繁殖に成功した。そして、Col1a1のCreリコンビナーゼの発現を確認するために、ROSA26-tdtomatoマウスとも掛け合わせ、タモキシフェン投与により、Col1a1が血管周細胞に発現していることを確認した。現在、これらマウスに高血圧性腎障害を惹起するモデルとして確立されているアンジオテンシンII負荷+食塩負荷を用いて、血圧・腎機能および腎組織障害の解析を進めている。また、これらマウスから、Col1a1陽性血管周細胞を磁気細胞分離を用いて採取・培養し、in vitroでの解析も進めている。現在、in vivoでのモデル作成は順調に進んでおり、in vitroでの解析も開始している。本研究では、血管周細胞(Pericytes: PCs)特異的に、免疫反応において中心的役割を果たす転写因子であるNF-kBシグナルをノックアウトおよび過剰発現させることで、アンジオテンシンII負荷モデルにおける血管周細胞のNF-kBシグナルの役割を解明し、高血圧性心・腎障害の新規治療への応用を目指すことを目的としている。本研究における現時点での研究成果を以下に述べる。1PCsマーカーであるCollagen 1a1(Col1a1)遺伝子のプロモーター制御下でタモキシフェン誘導によりCreリコンビナーゼを発現するマウス(Col1a1CreERマウス)と、そのプロモーター活性を調べる目的で、ROSA26-tdtomatoマウスを交配・繁殖に成功した。そして、Col1a1CreER;tdtomatoマウスにタモキシフェンを投与し、Col1a1陽性細胞が、心臓および腎臓の血管周囲に存在することを明らかにした。2Col1a1CreERマウスと、NF-kBシグナル伝達系において中心的役割を担うことが知られているIKKbをコンディショなるに過剰発現するマウスと掛け合わせることで、時間的・空間的にPCs特異的にNF-kBシグナルを過剰発現したマウスの交配・繁殖に成功した。3Col1a1CreER; ikbkb過剰発現マウスにおいて、高血圧性腎障害を惹起するモデルとして確立されているアンジオテンシンII負荷+食塩負荷を用いて、心・腎機能および心・腎組織障害の解析を進め、コントロールマウスに比べ、Col1a1CreER; ikbkb過剰発現マウスで、冠動脈周囲の線維化および冠動脈の血管平滑筋の肥厚が、有意に増悪していることを明らかにした。

高血圧モデルとしてアンジオテンシンII負荷による心・腎組織障害を評価したところ、腎線維化には有意差は認めなかったが、心臓の冠動脈周囲の線維化には有意差を認め、NF-kbシグナルの重要性を確認できた。PCs特異的にNF-kBシグナル過剰発現をしたマウスの交配・繁殖は順調に進んでおり、現在、in vivoでの解析を進めている。また、Co1a1CreER;tdtomatoマウス腎よりPCsをFACSで分離培養し、in vitroでの解析も進める予定である。現在進行中のin vivo、in vitroの解析をさらに進め、学会発表および論文化を進めていく予定である。腎臓内科残額が少額であったため、次年度に振り替えた。in vivoで回収したサンプルを凍結保存し、次年度にまとめて解析することにしたため。抗体などの物品を購入する予定である。抗体の購入やアレイ解析に使用する予定である。
表面界面のスピン構造とスピン制御:第一原理計算による理論的予測

表面界面のスピン構造と制御に関する理解は科学技術革新において重要な課題である。本研究では、FLAPW法を用いた第一原理計算により、i)交換バイアス強磁性/反強磁性CrSe/MnSe及びCrTe/MnTe界面におけるハーフメタル的電子構造、ii)電気磁気効果を示す有力材料としてのCr_2O_3/Pt及びFe/MgO界面の磁気構造、iii)遷移金属薄膜の結晶磁気異方性及びスピンスパイラル構造の安定性を明らかにし、iv)有限温度下における構造安定性を解析するための計算手法を開発した。次世代の情報処理・通信技術を発展させる上で、表面や界面のスピン構造とその物性を制御することは重要な研究課題である。本研究ではノンコリニアスピンを考慮した第一原理FLAPW法を用いて、スピンエレクトロニクスの分野で重要な以下の研究に取り組む。A.ハーフメタル強磁性体/反強磁性体界面のスピン構造の理論的予測:電子スピンの自由度を最大限に生かしたスピンエレクトロニクスデバイスを創製するためにはフェルミ面上の電子が完全にスピン偏極したハーフメタル強磁性体の活用が有効である。本研究では半導体構造と整合性のよいハーフメタル強磁性体と反強磁性体の界面のスピン構造を解析し、界面のハーフメタル特性と交換バイアス効果について考察する。B.強磁性体/反強磁性誘電体界面のスピン構造の理論的予測:電気磁気効果は電気と磁気的信号をカップリングさせ、応用面の上で注目されている。本研究では、反強磁性強誘電体/強磁性体界面のスピン構造を解析して、強磁性と強誘電性を備え持つ人工格子材料を提案する。また、反強磁性強誘電体の電気磁気効果と強磁性体/反強磁性体による交換バイアスを活用して、電場による強磁性体のスピンの向きの制御法を考察する。C.磁性金属薄膜のナノスピン構造の理論的予測:表面界面では構造の低対称化や配位数の低下、基板の効果により様々な磁気構造や磁気的性質を示す。本研究では、基板の種類及び面方位の制御による単原子層薄膜等の人工ナノスピン構造の解析を行う。また磁化容易軸や熱安定性,保持力などを決める、ナノ構造体において特に重要な結晶磁気異方性の考察や、ナノ構造体における磁壁やスピンスパイラル構造の安定性について考察する。D.有限温度における表面・界面スピン構造とスピンダイナミックス:有限温度における表面界面のスピン構造の安定性とスピンダイナミックスに関する理論的計算手法の開発を行う。1.ハーフメタル強磁性体/反強磁性体界面のスピン構造の理論的予測半導体と整合性の良い閃亜鉛鉱型結晶構造を有する遷移金属カルコゲナイド系のCrSe/MnSe及びCrTe/MnTeに対して、オンサイト電子相関(+U)を考慮した第一原理計算を行った結果、+Uを考慮しない場合と同様に、界面でハーフメタル的な電子構造を持つことを明らかにした。また、モンテカルロシュミレーションを用いて磁場・磁化特性を解析した結果、交換バイアスの発生が可能であることを示唆できた。2.強磁性体/反強磁性誘電体界面のスピン構造の理論的予測磁気電気効果を持つ反強磁性体を用いた外部電場印加による交換バイアス制御の微視的機構を明らかにするために、電気磁気効果を示す反強磁性体Cr_2O_3(六方構造)のバルクにおける電子構造と磁気構造を決定した。また、強磁性Co層との界面構造と磁気構造を決定し、さらに外部電場効果を考慮した第一原理計算手法を開発し、界面磁気構造に及ぼす外部電場効果を考察した。3.磁性金属薄膜のナノスピン構造の理論的予測基板上の3d磁性金属Feの単原子層薄膜のスピン構造を系統的に考察する目的で、スピン軌道相互を導入したコード開発を行い、W(110)基板上のFe単原子層の磁気構造安定性と、磁気構造に対するスピン軌道相互作用の役割について考察した。その結果、スピン軌道相互はスピンスパイラル構造に対してコリニアな強磁性体状態を安定にさせる働きがあることがわかった。しかし、Dzyaloshinssky-Moriya効果についても今後検討が不可欠である。磁気電気効果を持つ反強磁性体を用いた外部電場印加による交換バイアス制御の微視的機構を明らかにするために、本年度は電子相関(+U)の効果を考慮してCr_2O_3の電子構造を再検討した。その結果、Uの効果を導入した場合、実験と同様反強磁性体が安定となり、d軌道のエネルギー準位やバンドギャップはほぼ実験を再現することがわかった。このことからもCr_2O_3界面における電子構造を決定するためにUの効果が不可欠である。さらに、交換バイアスは界面構造に強く影響されることから、界面構造を正確に決定する前にCr_2O_3(0001)表面の電子構造についても計算し、表面構造の安定性について考察した。表面の吸着原子構造の違いにより絶縁相や金属相が安定になることがわかった。

また、これらの表面に対して外部電場の効果を導入した計算を行い、表面電子構造に対する外部電場効果について解析した。一方、強磁性金属薄膜に対する磁気電気効果についても解析を始めた。基板上の3d磁性金属Feの単原子層薄膜のスピン構造を系統的に考察する目的で、基板上のFe単原子層薄膜のスピン構造を系統的に考察した。昨年度のW(110)基板上のFe単原子層膜におけるスピンスパイラル構造の安定性の計算に引き続いて、この薄膜と混成が強い4dと5d非磁性金属(Mo、Nb、Ta)の基板上のFe単原子層膜についても計算した。その結果、薄膜と基板界面で生じる強いスピン軌道相互作用力により、Dzyaloshinssky-Moriya相互作用が顕著になることが分かった。強磁性体/誘電体界面を利用した二層構造体界面を決定するために、電子相関の効果を考慮した第一原理film-FLAPW(full-potential linear augmented plane-wave)法及び構造最適化を行うためのプログラムを開発し、コランダム型結晶のCr_2O_3反強磁性誘電体の表面及びCr_2O_3/Pt界面の構造決定を行った。Cr_2O_3(0001)表面に対して、表面への原子の吸着構造により電子構造が顕著に変化すること、Oイオン層にCrイオンが1層吸着した表面構造がエネルギー的に安定であることを明らかにした。Cr_2O_3/Pt界面も対して、Cr_2O_3面におけるCrイオンとOイオンのホローサイトにPt原子が位置した界面構造がエネルギー的に安定になること、界面構造の緩和効果により界面Cr磁気モーメントの向きが反転し、磁気構造が界面構造に強く依存することを明らかにした。さらに、Fe/MgO界面に対して結晶磁気異方性の計算を行った結果、Fe薄膜の結晶磁気異方性を外部電場印加により制御できること、特に、Fe層とMgO層の界面にFeO層が形成された場合、外部電場を印加することにより磁気容易軸が界面の面直方向から面内方向に変化することがわかった。引き続き、界面におけるノンコリニア磁性を考慮したスピン依存電流計算をするためにボルツマン方程式に基づく電気伝導のプログラム開発を開始し、有限温度効果を考慮した計算手法について検討を開始した。1.Cr_2O_3/Pt界面の磁気構造に対する外部電場効果を第一原理計算により解析した。ゼロ外部電場の場合、界面Crと第二層目のCr間の磁気配列が反平行(AP)配列に比べ平行(P)配列の方がエネルギー的に安定であるが、外部電場を印加するとAP配列とP配列間のエネルギー差が小さくなることがわかった。これは、交換バイアス材料として期待されているCr_2O_3/Pt/強磁性体構造に対して、外部電場印加により、強磁性体/反強磁性体界面に起因する一方向磁気異方性(交換バイアス)を制御することが可能であることを示唆する。2.界面に0やB不純物が混入したFe/MgO(001)界面の構造安定性と結晶磁気異方性における外部電場効果を第一原理計算により解析した。B原子はFe層内部に留まるより界面に析出する方がエネルギー的に安定であること、界面のB原子により垂直磁気異方性が消失し、結晶磁気異方性の外部電場効果がほとんど無くなることがわかった。これは界面のB原子により界面Fe層-MgO層間距離が増大し、Fe dz^2-O pz混成が弱まるためである。
植物の生活環調節機構の動的解析

本総合休究(A)は、昭和61年度より63年度にわたる3年間に実施された特定研究「植物の生活環調節機構の動的解析」の成果の取りまとめを行うことを目的として組織、実施されたものである。上記特定研究は、総括班のほか、3系6班の計画研究班ならびに公募研究部門により構成され、多くの成果をおさめた。本総合研究においては、それらのうちから国際的にも高い評価が得られると考えられる先端的な研究成果を中心に、その周辺の領域を解説し、多くの研究者に資する成書を出版することを目的とし、以下の業務を行った。すなわち、特定研究の第3年度の総括班会議において報告書作製のために設置された編集委員会の方針に従って、執筆内容ならびに執筆者を決定した。成果報告書の内容は、主として特定研究の計画研究班を単位として設定され、当該班の内容は、主として特定研究の計画研究班を単位として設定され、当該班の班長を努めと者が責任者となり、取りまとめの業務を行った。各責任者の校閲を経た原稿は、当研究代表者および少数の幹事からなる編集事務局においてさらに検討を加え、そこにおいて生じた重要な問題点については、平成元年12月16日に開催された編集委員会において検討を加えた。その後の業務は、代表者および幹事が出版社と協力して処理し、最終的に平成2年3月5日、約500ペ-ジからなる研究成果報告書が完成した。作製された報告書は、特定研究「植物の生活環調節機構の動的解析」の全班員、執筆者に配付されたほか、その内容に関心を持つ研究者、およびそれら研究者が所属する農学系、理学系、薬学系の国公私立大学、学部の図書館に寄贈された。そのほか、関係領域の国公立研究機関、企業の研究所等にも送付された。
病原微生物の潜伏環境としての原生生物の役割

本研究では、環境中に生息するアメーバ等の原生生物が感染症の流行に重要な役割を担うのではないかとの仮説を立て、原生生物が保有する微生物叢を解析した。タイ王国ナコーンナーヨック県で環境水および土壌を採取し解析に供した。その結果、各サンプルで約200属を超える細菌群を検出したが、当地で流行する感染症の病原体は検出されなかった。真核生物叢解析では得られた配列のほとんどが藻類由来のものとなった。ペプチド核酸を用いて、優占する生物由来の配列の増幅を抑制する解析系の開発に成功した。本研究では、環境中に生息するアメーバ等の原生生物が「病原体の自然界での潜伏」と「環境菌から病原菌への進化」において、重要な役割を担うのではないかとの仮説を立て検証する。感染症流行地の材料を用い、病原体と原生生物の相互関係を解明することで、感染症の発生予測・予防対策に資する知見を得ることを目的とする。今年度はタイ王国マヒドン大学シリラート病院の研究グループと共同で、Burkholderia pseudomalleiが病原体となる類鼻疽が流行するタイ中部の農村地帯において、環境水および土壌を採取した。採取した土壌は滅菌水中に溶かし、環境水とともに複数種類のポアサイズのフィルターで減圧濾過を行った。各フィルターからゲノムDNAを抽出し、16SリボソーマルRNA遺伝子および18SリボソーマルRNA遺伝子の超可変領域をPCRにより増幅した。増幅産物は両端にインデックスを付加後、MiSeq Reagent Kits v3試薬を用いてIllumina MiSeqで塩基配列を解読した。得られた配列は、16SリボソーマルRNA遺伝子データベースと照合し、細菌属を特定した。これまでの解析から、ほとんどのサンプルでGammaproteobacteriaおよびBetaproteobacteriaが最優占種として検出された。また、今回サンプリングした一部のサンプルでBurkholderia属が含まれることを確認した。マヒドン大学シリラート病院の研究グループとの共同研究が計画通り開始された。環境水および土壌の採集に関しても問題なく行えた。一方で、共同研究先の研究関連機器の都合上、解析可能サンプル数が当初の想定より少なくなった。また、18SリボソーマルRNA遺伝子のアノテーションに関しては、解析パイプラインの構築が課題となった。感染症流行地の材料を用い、病原体と原生生物の相互関係を解明することで、感染症の発生予測・予防対策に資する知見を得ることを目的とした。昨年度、タイ王国マヒドン大学シリラート病院の研究グループと共同で類鼻疽流行地から採集した土壌および環境水より抽出したDNAについて、引き続き原核生物16SリボソーマルRNA遺伝子および真核生物18SリボソーマルRNA遺伝子の超可変領域をPCR増幅し、アンプリコン解析を実施した。16SリボソーマルRNA遺伝子の増幅には、これまで対象としてきたV3-4超可変領域に加え、V1-3領域ならびにV4領域を対象とした増幅を行い、細菌組成結果を比較した。その結果、使用するプライマーの種類により、一部の細菌群の増幅に大きく差が生じることが見出された。その中には、アメーバ等に共生することが知られているクラミジア門の細菌群などが含まれており、解析手法を再検討する必要性が生じた。また、研究を進める上で、最優占種由来の配列が得られたデータのほとんどを占める問題が浮上した。最優占種由来の遺伝子の増幅を阻害するために、ペプチド核酸(PNA: Peptide Nucleic Acids)を用いたブロッキングPCR法とD P O(Dual Priming Oligonucleotide)技術を用いたブロッキングPCR法を比較した。その結果、PNAを用いたブロッキングPCR法で、最優占種由来の遺伝子配列の増幅抑制効果が高いことが明らかとなった。さらに、これまで解析を続けてきたタイ王国由来のサンプルに加え、ザンビア共和国首都ルサカ近隣で採取した環境水由来のDNAに関してもアンプリコン解析を実施した。マヒドン大学シリラート病院の研究グループとは、類鼻疽流行地ににおいて追加のサンプリングを計画していたが、双方のスケジュールが調整できず延期となった。特に類鼻疽が多く発生する雨季前後のシーズンのサンプリングが必須と思われるため、次年度の実施に向けて調整を行いたい。解析手法においては、上述の通り16SリボソーマルRNA遺伝子の増幅では、ターゲットとする超可変領域の種類によって細菌組成結果が大きく異なることが示された。今後のアンプリコン解析においては、事前に複数種類のターゲットを増幅し、細菌組成の違いとターゲットとする病原細菌を特定した後に、最適な領域を選択することで解析を進めることとする。一方で、今年度は真核生物の最優占種由来の遺伝子配列の増幅を抑制するブロッキングPCR法を確立できたことから、次年度において実際に疾病流行地から採集されたサンプルを用いた試験に応用したい。以上の理由から、補助事業期間を延長して取り組むこととし、進捗状況はやや遅れていると判断した。本研究は、環境中に生息するアメーバ等の原生生物が「病原体の自然界での潜伏」と「環境菌から病原菌への進化」において重要な役割を担うのではないかとの仮説を立て、環境サンプル中の細菌および原生生物組成を明らかにすることを目的とした。