hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広域の学区域の子どもの体力・健康問題と教育的対策に関する研究

2.調査項目体力測定は新体力テスト項目の握力・上体起こし・長座体前屈・反復横とび・20mシャトルラン・50m走・立ち幅跳び・ソフトボール投げについて行った。生活調査は、食事や睡眠、学習時間、運動などの基本的な生活習慣について、全48問からなるアンケートにより行った。歩数調査は、加速度計式歩数計を三日間装着させ一日の歩数を調査した。三日間のうち二日目のデータを用いて分析した。へき地の子どもは食事をきちんと摂っており睡眠も十分であるが、日常的に動くことが少なく肥満傾向にあり、そのため体力も低いことが判明した。歩数は約12,000歩であり、少ない中学では8,000歩台の学校も見られた。女子については貧血傾向にある児童が見られたことから、食生活も含めた指導の必要性があると示唆された。北海道都市部の子どもは、生活に問題があり、体力が低い傾向が見られた。一方、東京の子どもは、生活・健康ともに比較的良好であり、体力も全国平均に比較しても高い傾向が得られた。I.研究目的本研究では、広域の学区にある学校の児童・生徒を対象に行われた生活や健康・体力の実態調査から、調査対象校を加えてその追調査を行い、昨年の結果を確認するとともに、保健体育や総合学習などの授業や部活動、あるいは学級経営・学校行事などの学校で講じられなければならない具体的な対策をたて、それらにより生活や健康・体力の改善・向上を目指した取り組みを行い、それらが効果的であるや否やについて明らかにすることを目的とした。II.研究方法1.調査対象校:広域学区の学校であり、都市型2校、地方型2校、へき地型7校の児童・生徒、計849名2.調査項目:新体力テストによる握力・上体起こし・20mシャトルランなど体力項目、8項目アンケートによる生活・健康に関する調査48項目。歩数計による1日の歩数。3.改善への取り組み:Health Quality Control(QC)シートを用いて生活改善に、授業マネジメントの効率化、体つくり運動の重点化、興味・関心を高める授業などを導入して生活の改善、体力の向上、健康度の向上をねらった。III.研究結果1.へき地型の学校では学年が上がるつれBMIが高値を示した。2.体力は、都市型が最も高く、続いてへき地型、地方型の順であった。3.歩数量は、都市型が最も多く、続いて地方型、へき地型の順であった。4.通学時間は、都市型、地方型、へき地型(17分)の順であった。通学手段は都市型は電車・徒歩が多いが、地方型・へき地型では自動車・バスが多くなっていた。5.健康状態が良好で生活も適正であるのは、都市型、へき地型、地方型の順であった。6.へき地型男子のヘモグロビン量を測定した結果、35%が貧血傾向であった。7.中学生の歩数量は都市が最も多く、へき地、地方の順で少ない。地方型の歩数は、昨年と比べ、激減した。8.こうした実態を改善するために、Health Quality Control(QC)シートを用いて生活改善に、授業マネジメントの効率化、体つくり運動の重点化、興味・関心を高める授業などに取り組んだ学校では、生活の改善、体力の向上、健康度の向上がはかられた。
術後悪心嘔吐を予防するための新規リスク評価法と個別化対策法の確立

術後悪心嘔吐(PONV)は、術後の回復を妨げ、結果的に予後の悪化や入院期間の延長を招く。その発症予測に関する知見は少なく、PONV発症予測に有用なマーカーを見出すことはPONVの発症予防に貢献することができ、医学的・医療経済学的観点からも重要であると考えられる。本年度はPONVの発症に関連する因子を用いてPONVの発症を予測する式あるいはアルゴリズムを作成することを目標に、まず、PONV発症予測のマーカーとなる因子の探索を行った。本研究対象患者においてPONV発症に関連する因子として、Apfel scoreに代表される既知のPONV発症リスク因子に加えて、新たなリスク因子を見出すことができた。次に、既知のリスク因子を用いたPONV発症予測式と、新たに見出したリスク因子を用いたPONV発症予測式を確立し、両者を比較した。その結果、新たに見出したリスク因子を用いたPONV発症予測式の予測的中率は、既知のリスク因子による発症予測式と比較してやや高いことが明らかとなった。さらに、既存のリスク因子と新たに見出したリスク因子を組み合わせることによるPONV発症予測の精度に与える影響を検討した結果、既存のリスク因子にオピオイド鎮痛薬に対する反応性を追加することで、予測精度が向上することが明らかとなった。今回注目した、オピオイド鎮痛薬に対する反応性は、費用・時間ともにかかる遺伝子検査と比べて簡便なマーカーであり、今後臨床現場における活用が期待されるものと考えている。当初掲げた計画に沿って、研究第2年目の目標を達成し、着実に結果を得ていると考えられる。研究最終年では、前年度の解析により見出したPONV発症予測式あるいはPONV発症予測に有用なマーカーを用いて、個々の患者のPONV発症を予測する。予測と実際に観測されたアウトカムを比較し、PONV発症の予測精度を評価する。この際、予測精度の良さと臨床現場における利便性等を考慮し、最も適切と考えられるPONV発症予測式またはアルゴリズムの確立を目指す。さらに、PONVに対する予防策を構築し、その効果について検証する予定である。最終的には、本研究で得られた成果を総合的に評価し、学会発表・論文発表を行い、エビデンスの構築を目指す。術後悪心嘔吐(PONV)は、術後患者の3分の1が経験する愁訴である。PONVは離床や経口摂取開始の遅延を引き起こして術後の回復を妨げ、結果的に予後の悪化や入院期間の延長を招く。しかしながら、PONVの危険因子や発症要因、PONVの予測に有用なマーカーに関する知見は多くはなく、PONV発症に関連する因子を解明してPONVの発症予防を行うことは医学的・医療経済学的側面から極めて重要であると考えられる。さらに、術後患者において、PONV発症の有無、疼痛レベル、既知のPONV発症リスク因子の保有数、臨床検査値などの情報を収集し、PONV発症群と非発症群の2群に分けてそれぞれの因子の寄与度を解析した。その結果、PONV発症に関連するリスク因子を新たに見出すことができた。当初掲げた計画に沿って、研究初年度の目標を達成し、着実に結果を得ていると考えられる。研究第2年目では、前年度の解析により見出したPONV発症のリスク因子を用いてPONV発症予防アルゴリズムを作成するとともに、新たに見出したリスク因子と既存のリスク因子を組み合わせることによるPONV発症予測の精度に与える影響を検討する。さらに、作成したアルゴリズムに基づいて個々の患者のPONV発症を予測し、実際に観測されたアウトカムと比較することでアルゴリズムの予測精度を評価し、PONV発症をより精度よく予測するアルゴリズムの構築を進める予定である。

さらに、PONVに対する予防策を構築し、その効果について検証する予定である。最終的には、本研究で得られた成果を総合的に評価し、学会発表・論文発表を行い、エビデンスの構築を目指す。
薬剤抵抗性遺伝子の探索と有用昆虫等への導入・利用技術に関する研究

第3夢の島系統のイエバエとネッタイイエカを各種殺虫剤で淘汰して作出した抵抗性系統と感受性系統を用いて、有機リン剤pyraclofos、profenofos、permethrin、及び幼若ホルモン様物質であるpyryiproxyfenに対する抵抗性機構の解明と遺伝様式の解析を行うと共に、それら遺伝子を各種昆虫に導入するための形質転移用遺伝子の探索を行い以下の成果を得た。イエバエのpyraclofos抵抗性にはAChEの低感受性化とP450酸化酵素の活性増大が抵抗性機構の主要因であることが判明し、またprofenofos抵抗性では薬物の一次代謝酵素のP450酸化酵素、エステラーゼあるいはグルタチオン転移酵素が関与しており、さらに二次代謝ではグルコース転移酵素による抱合も抵抗性に関与することが示唆された。可視突然変異形質を用いた連鎖群を解析の結果、pyraclofos抵抗性は不完全優性で、この抵抗性には第2染色体上のAChE感受性低下に関与する遺伝子、また第5染色体上のP450活性の上昇に関する遺伝子が機能していた。イエバエのpyriproxyfen抵抗性にはP450酸化酵素の量的増加と質的変化が深く係わっており、抵抗性は不完全優勢で、その主要遺伝子は第2染色体染色体上にあった。またこのP450酸化酵素の部分精製にも成功した。イエバエのAChEのアミノ酸配列を解析し、薬剤抵抗性とAChEの性状変化との関係を分子遺伝学的手法を用いて究明した結果、ショウジョウバエのAChE配列と96%の相同性を示す369bp、123アミノ酸残基と76bp、228アミノ酸残基をコードするCDNA断片の配列を明らかにした。ネッタイイエカのpermethrin抵抗性にはP450酸化酵素による解毒代謝が主な機構であり、同酵素の遺伝子を分子遺伝学的に解析した結果、第6族のP450遺伝子と高い相同性があった。昆虫の形質転換技術の開発に必要な転移因子、トラスポゾンの探索のために、イエバエゲノムにおいてDNA断片をPCR増幅した。得られたDNA断片はゲノム内の散在的反復配列であり、mariner様因子であった。この因子はプライマーの結合部位は他の昆虫のmariner様因子のアミノ酸配列と同一であったが、それ以外では相同性は低く、また、marinerとはITR部分以外の塩基配列には高い相同性はなかった。したがって、イエバエに現存するmariner様因子は機能していないので、同因子が形質転換ベクター等の分子生物学的な道具として利用が可能であることが示唆された。第3夢の島系統のイエバエをピラクロホスで13世代淘汰して感受性系統より650倍高い抵抗性を示す抵抗性系統YBOL系を作出した。この系統は対称型有機リン剤に対して高い交差抵抗性を、非対称型有機リン剤には比較的高い交差抵抗性を示した。

アセチルコリンエステラーゼ(AChE)のピラクロホス感受性がYBOL系で1/70に低下しており、これが抵抗性機構の一つであることが判明した。また感受性系統ではP450酸化酵素阻害剤がピラクロホスに共力的に働くのに対して、抵抗性YBOL系では拮抗的に働く事実からP450酸化酵素が抵抗性機構の一つとして働いていることも明らかになった。一方、放射性14Cで標識したピラクロホスをもちいたin vivoでの代謝を感受性系統とYBOL系統とで比較した。同剤の皮膚透過性には系統間で差が見られず、皮膚透過性は抵抗性機構として機能してないと言えた。感受性系統では主代謝経路がピラクロホスのP-S-n-propy結合を切りEHP-CHPに代謝されるのに対して、抵抗性系統ではP-O-aryl結合を切ってCHPと抱合体を作る経路が主代謝経路であることが明らかにされた。またin vitro代謝実験からは、P450酸化酵素、加水分解酵素、およびUDPグルコース転移酵素が抵抗性に関与していることも判明した。可視突然変異形質で標識した系統とYBOL系を交配して、F_1雄戻し交配法によってのピラクロホス抵抗性の連鎖群を解析した結果、ピラクロホス抵抗性は不完全劣性であり、優勢の抵抗性遺伝子が第2、4、5染色体上に存在することが明らかになった。またこれらの遺伝子のうち、第2染色体と第4染色体の上の遺伝子はAChE感受性低下に、また第5染色体はのの上の染色体P450酸化酵素活性のの上昇に関するものであると判明した。続いて、昆虫の形質転換技術の開発に必要な転移因子、トランスポゾンの探索のために、イエバエの6系統のDNAを鋳型にして、ショウジョウバエのトランスポゾンの一つであるmarinerから設計したプライマーでPCRを行った。様々な条件下でのPCRの結果、2系統のイエバエのDNAを増幅できた。得られたDNA断片をプラスミドにクローニングして20個の目的DNAが挿入したプラスミドを得た。次にこれらのDNA断片のうちの1つの全塩基配列の解析を終了した。第3夢の島系統のイエバエとネッタイイエカを各種殺虫剤で淘汰して作出した抵抗性系統と感受性系統を用いて、有機リン剤pyraclofos、profenofos、permethrin、及び幼若ホルモン様物質であるpyriproxyfenに対する抵抗性機構の解明と遺伝様式の解析を行うと共に、それら遺伝子を各種昆虫に導入するための形質転移用遺伝子の探索を行い以下の成果を得た。イエバエのpyraclofos抵抗性にはAChEの低感受性化とP450酸化酵素の活性増大が抵抗性機構の主要因であることが判明し、またprofenofos抵抗性では薬物の一次代謝酵素のP450酸化酵素、エステラーゼあるいはグルタチオン転移酵素が関与しており、さらに二次代謝ではグルコース転移酵素による抱合も抵抗性に関与することが示唆された。可視突然変異形質を用いた連鎖群を解析の結果、pyraclofos抵抗性は不完全優性で、この抵抗性には第2染色体上のAChE感受性低下に関与する遺伝子、また第5染色体上のP450活性の上昇に関する遺伝子が機能していた。イエバエのpyriproxyfen抵抗性にはP450酸化酵素の量的増加と質的変化が深く係わっており、抵抗性は不完全優勢で、その主要遺伝子は第2染色体染色体上にあった。またこのP450酸化酵素の部分精製にも成功した。
組合せ論的手法による代数的位相幾何学の研究

有限半順序集合に対し,その順序複体を考えることにより,有限半順序集合と向きを保つ写像の圏から,有限単体的複体と単体写像の圏への関手Kが得られる.一方,有限集合上の半順序構造とT_0分離公理を満たす位相構造(T_0位相構造)は一対一に対応し,またこれらの同一視により,半順序集合間の向きを保つ写像は,連続写像に対応し,よって,関手Kは有限T_0空間と連続写像の圏から有限単体複体と単体写像の圏への関手と考えられる.この関手Kは忠実であるが充満でないことが知られているが,有限半順序集合間の比較可能対を比較可能対に移す写像(以下CP写像と呼ぶ)も順序複体間の単体写像を誘導し,このことより関手Kは,有限T_0空間とその間のCP写像の圏exTop上に拡張され,これにより忠実かつ充満な関手が得られる.一方,有限T_0空間の間の連続写像のホモトピーは順序複体間の単体写像の強ホモトピーを与える.そこで研究代表者はこれまでに,有限T_0空間の間の連続写像のホモトピーをCP写像の間のホモトピーに拡張し,それにより,exTopのホモトピー圏から単体複体の強ホモトピー圏への忠実かつ充満な関手を定めている.ただし,これまでに与えたCP写像の間のホモトピーは必ずしも自然な定義になっていなかったが,これを定義しなおすことにより,より自然な形のホモトピーの定義を得ることができた.さらに,CP写像は必ずしも連続ではないため,ホモトピー群やホモロジー群などの代数的な関手が,この拡張された圏exTopでも定義されるかは不明である.前年度にはホモトピー群の定義を通常の球面からの連続写像のホモトピー類の集合とするのではなく,圏exTop内部で形式化する方法を与えたが,本年度は,より一般的な構成を考えることにより,任意のホモトピー不変な関手がexTopから定義されることを示した.上記以外に,分担者は空間の自己写像集合に関する研究成果を得た.有限位相空間($T_0$分離公理を満たすとする)に対し,その順序複体を考えることにより,有限位相空間と連続写像の圏から,有限単体的複体と単体写像の圏への関手が与えられる.この関手は充満であるが忠実でないことが知られている.さらにこの関手はホモトピックな写像を強ホモトピックな単体写像に写し,よってホモトピー圏の間の関手を定義するが,この関手も充満であるが忠実でないことが知られている.研究代表者はこれまでに,有限位相空間の間の連続写像の定義を弱めることにより,有限位相空間の圏を拡張し,その圏からも上記の関手が定義され,さらにこの拡張された圏からは,関手が充満かつ忠実になることを示している.また,この関手はホモトピー圏の間の忠実かつ充満な関手を定義することも示している.本研究課題の第一のテーマは,この関手を用いた有限位相空間に関する研究である.この課題において,本年度得られた成果は極小有限位相空間に関するものである.すなわち,極小空間の間のホモトピー同値写像は同相写像であることが知られているが,それが拡張された圏においても成り立つということを示した.さらに,極小空間の間の2つのホモトピー同値写像がホモトピックならば,それらは一致することも示した.これにより,自己ホモトピー同値写像のホモトピー類全体から成る群は,自己同相写像群と一致し.よって,極小空間においては,自己同相写像群はホモトピー理論の枠内での研究対象となることが分かった.一方,任意の有限空間は,極小空間を変位レトラクトとして持つことが知られており.この極小空間は核と呼ばれているが,これにより,任意の有限空間の自己ホモトピー同値写像のホモトピー類全体から成る群は,その核の自己同相写像群により決定されることが分かった.結果は論文として発表する予定である.本研究課題の申請時には分担者が1名加わる予定であったが,研究開始時にその分担者が急死したため,申請者が1名で研究を開始することになった.そのため予定より研究がやや遅れている.有限位相空間(T_0分離公理を満たすとする)に対し,その順序複体を考えることにより,有限位相空間と連続写像の圏から,有限単体的複体と単体写像の圏への関手が得られる.この関手は充満であるが忠実でないことが知られている.さらにこの関手はホモトピックな写像を強ホモトピックな単体写像に写し,よってホモトピー圏の間の関手を定義するが,この関手も充満であるが忠実でないことが知られている.研究代表者はこれまでに,有限位相空間の間の連続写像の定義を弱めることにより,有限位相空間の圏Ftopを拡張した新たな圏Ftop*を定義し,その圏からも上記の関手が定義され,さらにこの拡張された圏Ftop*からは,関手が充満かつ忠実になることを示している.また,この関手はホモトピー圏の間の忠実かつ充満な関手を定義することも示している.一方,Ftop*の射は必ずしも連続ではないため,ホモトピー群やホモロジー群などの代数的な関手が,この拡張された圏でも定義されるかは不明である.我々はホモトピー群の定義を通常の球面からの連続写像のホモトピー類の集合とするのではなく,圏Ftop*内部で形式化する方法を与えることを考えた.具体的には球面や高次元立方体の代わりとなる有限位相空間を考え,その空間からの射のホモトピー類の集合としてホモトピー群を定義した.

今のところ構成は順調に進んでおり,近いうちに最終的な結果を得ることができると考えている.なお,当初予定していたグラフホモトピーとの関連については,グラフのA群と有限位相空間のホモトピー群との対応で必ずしも思わしいものが得られないため,現在は中断している.有限位相空間の新たな圏を考え,それを用いて単体複体と関連させながらホモトピー論を展開するのが本研究の目的である.そのため基礎理論の構築が主なる研究となり,その途中で当初の予想とは異なる問題が生じることが多々ある.それらの解決のため予定から少し外れた研究内容になることが起こっているが,新たな研究対象はそれ自体十分意味があるテーマであり,現在のところそれらに関する研究も順調であり,理論自体がより興味深いものとなってきていると考える.有限半順序集合に対し,その順序複体を考えることにより,有限半順序集合と向きを保つ写像の圏から,有限単体的複体と単体写像の圏への関手Kが得られる.一方,有限集合上の半順序構造とT_0分離公理を満たす位相構造(T_0位相構造)は一対一に対応し,またこれらの同一視により,半順序集合間の向きを保つ写像は,連続写像に対応し,よって,関手Kは有限T_0空間と連続写像の圏から有限単体複体と単体写像の圏への関手と考えられる.この関手Kは忠実であるが充満でないことが知られているが,有限半順序集合間の比較可能対を比較可能対に移す写像(以下CP写像と呼ぶ)も順序複体間の単体写像を誘導し,このことより関手Kは,有限T_0空間とその間のCP写像の圏exTop上に拡張され,これにより忠実かつ充満な関手が得られる.一方,有限T_0空間の間の連続写像のホモトピーは順序複体間の単体写像の強ホモトピーを与える.そこで研究代表者はこれまでに,有限T_0空間の間の連続写像のホモトピーをCP写像の間のホモトピーに拡張し,それにより,exTopのホモトピー圏から単体複体の強ホモトピー圏への忠実かつ充満な関手を定めている.ただし,これまでに与えたCP写像の間のホモトピーは必ずしも自然な定義になっていなかったが,これを定義しなおすことにより,より自然な形のホモトピーの定義を得ることができた.さらに,CP写像は必ずしも連続ではないため,ホモトピー群やホモロジー群などの代数的な関手が,この拡張された圏exTopでも定義されるかは不明である.前年度にはホモトピー群の定義を通常の球面からの連続写像のホモトピー類の集合とするのではなく,圏exTop内部で形式化する方法を与えたが,本年度は,より一般的な構成を考えることにより,任意のホモトピー不変な関手がexTopから定義されることを示した.上記以外に,分担者は空間の自己写像集合に関する研究成果を得た.初年度は2名でスタートする予定であった研究が1名で行わなくてはならなくなったため,研究が予定より遅れているが,2年目からは分担者を新たに加え2名により研究を行う予定である.これにより遅れを取り戻したいと考えている.具体的には,これまでの研究と合わせて,グラフホモトピーとの関連を明確にすることを考えている.特にBarcelo等により構成されたグラフのA群が有限位相空間とグラフの対応の観点から有限位相空間のホモトピー群とどのように関連するかを明確にしたい.
宿主‐寄生関係から紐解く通し回遊魚の生態的特性

寄生虫は、一般的に宿主に害を与えるという悪いイメージで捉えられがちであるが、水産分野においては「生きた標識」として宿主の系群識別、移動、食性、資源変動さらには系統進化といった幅広い分野に活用されてきた。本研究の目的は、最新技術との併用ならびに整合性を計ることによってこれら寄生虫の有用性を拡張し、従来の技術のみでは知り得ることのできなかった通し回遊魚における未知の生態を明らかにすることにある。最終年度は、これまでに得られた寄生虫標本の種同定を終わらせるとともに、データの取りまとめに努めた。1.耳石微量元素分析(Sr/Ca比による生活史履歴推定)と寄生虫感染を比較することにより、ウグイ類において特に春の産卵遡上時に、比較的精度良く(正答率85.7-95%)宿主の生活史履歴を寄生虫から推定できることを明らかにした。今後、すべての採集河川におけるデータ整理を終えたのち論文としてまとめる計画である。2.本課題ではニホンウナギも対象宿主としていたが、昨今の資源危機のあおりを受けて円滑な採集を実施することが困難となり、当初計画していたサンプル数を期間内に確保するに至らなかった。寄生虫の集団構造から宿主の移動性や分散を明らかにすることが本宿主を用いる目的であったため、この関係性を検証するに足る代わりとして、北海道に生息する回遊性のオショロコマ-エゾビルの系に着目し調査を遂行した。これにより、特に半閉鎖的な水系における宿主ー寄生者関係において、たとえ数キロ程度の空間スケールであっても、隔離された局所個体群が形成される可能性が見出され、今後の研究展開の礎を築くことができた。なお、本課題の根源にある寄生虫を宿主の生態研究に活かすアプローチは、他の宿主生物にも幅広く応用することができる。最終年度では、これに関連する成果の一部を国際誌に報告している(Kanaiwa et al. 2016)。27年度が最終年度であるため、記入しない。寄生虫は、一般的に「宿主に害を与える」という悪いイメージで捉えられがちであるが、水産分野においては「生きた標識」として宿主の系群識別、移動、食性、資源変動さらには系統進化といった幅広い分野に活用されてきた。本課題では、国内の様々な水域に出現すること、および複数の生活史型が報告されていることを鑑み、1)遡河回遊性(川で産卵、海で成長)のウグイ類と、2)降河回遊性(川で成長、海で産卵)のニホンウナギをモデル生物として取り組む計画である。本年度は初年度であるため、研究の基盤となる全国的サンプリングを進めるとともに、調査を通じて副次的に得られた未記載の寄生虫種ならびに宿主-寄生虫関係について論文化および学会報告した。1.ウグイ類では、北海道網走川・天塩川・鵡川・茂辺地川、青森県宇曽利湖、栃木県那珂川、山口県粟野川、佐賀県松浦川、宮崎県本庄川産の個体を解剖し寄生虫相解明に努めた。ニホンウナギでは、各地の漁協・小売り業者と交渉し、ウナギサンプル確保に労力を費やした。以上の調査は今なお継続中であり、次年度も引き続き全国的採集を試みる予定である。2.これまで得られた寄生虫標本の比較検討により、鉤頭虫の未記載種1種を見出し、国際誌に記載論文を投稿した。また、北海道内での調査中に発見した魚類寄生性ヒルの宿主-寄生虫関係について簡易的にとりまとめ、学会で報告した。採用第二年度を迎え、これまでに得られた寄生虫標本の種同定を主として行い、データ整理に努めた。また、当初の計画では、得られた寄生虫標本を対象として集団遺伝解析を実施する予定であったが、本解析については鋭意継続中である。なお、本年度における主な成果は以下の2つである:1.これまでの野外における通し回遊魚を対象とした寄生虫研究の経験を生かし、他大学の研究者と共同で企画集会を立ち上げ、学会にて講演した。2.宿主は違えども、共通した寄生虫あるいは近縁な寄生虫の種が得られることはよくあるため、一連の同定作業を通じて、今まで保管していた寄生虫の理解が深まることがしばしば生じる。本課題における寄生虫のサンプリングによって、同じく通し回遊性の生活史(遡河回遊性)を有するカワヤツメにおける寄生虫の理解が進み、そのアイデアを論文としてとりまとめることができた:これまで得られた寄生虫標本の比較検討により、海洋生活期におけるカワヤツメ成魚にも、食物連鎖を介して感染する寄生虫種が感染していることが明らかとなった。カワヤツメは、他生物に取り付く特異な摂餌様式のため、しばしば寄生者として扱われてきたが、本論文では、寄生虫の存在から、本種が沿岸生態系において高次捕食者として機能していることを提唱した。

寄生虫は、一般的に宿主に害を与えるという悪いイメージで捉えられがちであるが、水産分野においては「生きた標識」として宿主の系群識別、移動、食性、資源変動さらには系統進化といった幅広い分野に活用されてきた。本研究の目的は、最新技術との併用ならびに整合性を計ることによってこれら寄生虫の有用性を拡張し、従来の技術のみでは知り得ることのできなかった通し回遊魚における未知の生態を明らかにすることにある。最終年度は、これまでに得られた寄生虫標本の種同定を終わらせるとともに、データの取りまとめに努めた。1.耳石微量元素分析(Sr/Ca比による生活史履歴推定)と寄生虫感染を比較することにより、ウグイ類において特に春の産卵遡上時に、比較的精度良く(正答率85.7-95%)宿主の生活史履歴を寄生虫から推定できることを明らかにした。今後、すべての採集河川におけるデータ整理を終えたのち論文としてまとめる計画である。2.本課題ではニホンウナギも対象宿主としていたが、昨今の資源危機のあおりを受けて円滑な採集を実施することが困難となり、当初計画していたサンプル数を期間内に確保するに至らなかった。寄生虫の集団構造から宿主の移動性や分散を明らかにすることが本宿主を用いる目的であったため、この関係性を検証するに足る代わりとして、北海道に生息する回遊性のオショロコマ-エゾビルの系に着目し調査を遂行した。これにより、特に半閉鎖的な水系における宿主ー寄生者関係において、たとえ数キロ程度の空間スケールであっても、隔離された局所個体群が形成される可能性が見出され、今後の研究展開の礎を築くことができた。なお、本課題の根源にある寄生虫を宿主の生態研究に活かすアプローチは、他の宿主生物にも幅広く応用することができる。最終年度では、これに関連する成果の一部を国際誌に報告している(Kanaiwa et al. 2016)。全国的採集から、必要な寄生虫サンプルを概ね集積することができたが、分類学的問題を含んだ種が多く見られたため、その対応に多くの時間を費やしている。こうした発見を論文化して成果報告に努めている一方で、当初の計画にあった、特定の寄生虫を対象とした集団遺伝学的解析の進展に遅れが生じている。以上の理由から、申請時の計画からやや遅れているとの自己判断を下した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の核心は、従来の古典的な寄生虫調査に対して、遺伝解析や耳石微量元素分析などの最新技術を複合的に組み合わせることにある。最終年度では、遅延している遺伝解析に集中的に取り組み、各対象種における集団構造を明らかにする計画である。なお、一連の調査活動を通じて得られた寄生虫の分類学的および生態学的成果を引き続き論文としてまとめ、成果を速やかに公開していく。全国的採集の結果、今後の解析に必要な寄生虫サンプルが集積されつつある。また、これらの調査を通じて、いままで知られていなかった未記載の寄生虫種や宿主-寄生虫関係を見出し、その成果の一部を論文化するに至った。以上の理由から、申請時の計画に沿っておおむね順調に進展しているものと考えている。本研究の核心は、従来の寄生虫調査に遺伝解析や耳石微量元素分析などの最新技術を複合的に組み合わせることにある。
反応サイト選択性コアシェル助触媒担持酸化タングステンナノチューブの創製

硫酸セシウム存在下における水熱合成法により、規則的配列した酸化タングステンナノロッド薄膜をタングステン金属基板上に直接合成することに成功した。得られた酸化タングステンナノロッド薄膜は、XRD、SEM、TEM、HRTEM、DRS、XPSによって特徴づけられた。この酸化タングステンナノロッド薄膜の光触媒活性を評価したところ、酸化タングステンナノプレート薄膜や酸化チタンナノロッド薄膜よりも高い性能を有していた。また、光触媒反応を繰り返し行っても、活性の低下は確認されず優れた安定性を有していた。光触媒分野ですでに実用化に応用されている酸化チタンは、紫外光にのみその触媒活性が発現する。そのため光触媒の応用範囲を拡大するためには、可視光に対する活性の向上が必要不可欠である。これまで研究代表者らは、可視光応答光触媒の一つである酸化タングステンに着目し、適切な助触媒を担持することで、可視光に対する触媒活性が劇的に向上することを明らかにしてきた。昨年度には、酸化タングステンナノロッド薄膜を水熱合成法にて一段階で合成できることを見出した。それを受け本年度は本薄膜のキャラクタリゼーションを行った。XRD回折パターンより、合成された酸化タングステンナノロッドは六方晶であることが分った。また、電子顕微鏡観察から、ナノロッドは直径約50 nm、長さ約1 μmであり、基板に均一に成長していた。本合成法では形態指向剤として硫酸セシウムを用いており、XPS分析の結果から酸化タングステン結晶中にセシウムイオンが6.3 atom%取り込まれていた。また、硫酸セシウム以外のアルカリ金属硫酸塩を共存させて酸化タングステン薄膜を合成すると、ナノロッド以外の様々な形態に制御が可能であることを見出した。次に本薄膜の拡散反射スペクトルを測定した。その結果、460 nm付近に吸収端を有し可視光応答することが明らかとなった。また、そのバンドギャップは約2.72 eVと見積もられた。本薄膜の光触媒活性を向上させるために、助触媒として白金を光析出法で担持した。TEM観察からナノロッド上に白金粒子が担持されていることが確認でき、その粒径は8から15 nmであった。XPS測定により白金の化学状態を確認したところ、白金酸化物であることが分った。そこで本研究では、実用化レベルの可視光応答感度を有する酸化タングステン光触媒の設計を目指し、粒子状光触媒では達成し難い逆反応が抑制できナノ領域で反応サイト選択性を有する酸化タングステンナノチューブの開発を目的とした。今年度は、コアシェル型助触媒を酸化タングステンナノチューブの外壁または内壁に選択的に担持させることを検討した。銀及び酸化銅を段階的に酸化タングステンナノ粒子に担持した。調製した試料を透過型電子顕微鏡で観察を行った。その結果、銀をコア、酸化銅をシェルとしたコアシェル型助触媒が酸化タングステンナノ粒子に均一に担持されていることが明らかとなった。次に、酸化タングステンナノチューブを合成し、コアシェル助触媒の位置選択的担持を試みた。しかし、電子顕微鏡観察結果から、内壁または外壁への選択的担持はされていなかった。さらに、その光触媒活性も位置選択的に担持されていない酸化タングステンナノチューブより劣っていた。そこで、ナノ構造を制御した酸化タングステン薄膜の合成を検討した。酸化タングステン薄膜は、水熱合成法にて行い、各試薬の添加量、反応温度、反応時間を詳細に検討し、走査型電子顕微鏡でその構造を観察した。その結果、ナノロッド状の酸化タングステンが基板から垂直に成長していることが明らかとなった。次年度、このナノロッド薄膜へ助触媒の位置選択的担持を検討していく予定である。本研究では、酸化タングステンナノロッド薄膜を水熱合成法にて一段階で合成できることを見出した。

次に本薄膜の拡散反射スペクトルを測定した。その結果、460 nm付近に吸収端を有し可視光応答することが明らかとなった。また、そのバンドギャップは約2.72 eVと見積もられた。本薄膜の光触媒活性を向上させるために、助触媒として白金を光析出法で担持した。TEM観察からナノロッド上に白金粒子が担持されていることが確認でき、その粒径は8から15 nmであった。XPS測定により白金の化学状態を確認したところ、白金酸化物であることが分った。酸化タングステンナノロッド薄膜の光触媒活性を染料の一種であるローダミンBの脱色によって評価した。参照試料として、表面形態を制御していない酸化タングステン薄膜と酸化チタンナノロッド薄膜を合成した。これらの光触媒活性を比較したところ、酸化タングステンナノロッド薄膜の光触媒活性が最も高いことが示された。次に、酸化タングステン薄膜の再利用性の検証をおこなった。その結果、5回の連続実験においてほとんど活性は低下せず、5時間後にローダミンBをすべて脱色することができた。したがって、この酸化タングステン薄膜は再利用性を十分に持っているものと判断できた。環境化学酸化タングステンナノロッド薄膜が一段階で合成できることを見出し、その成長には硫酸セシウムを共存させることが有効であることが明らかとなった。また、本薄膜のキャラクタリゼーションについても本年度概ね終了した。以上の理由から、概ね予定通り進行していると判断する。本研究の目的である位置選択的助触媒担持酸化タングステンナノチューブの開発については、進展が遅れていると判断せざるを得ない。しかし、酸化タングステンナノロッド薄膜が一段階で合成できる可能性を見出せたことは、本研究を遂行する上で極めて重要な知見である。以上の理由から、概ね順調に進展していると判断する。本年度、酸化タングステンナノロッド薄膜の一段階水熱合成法を確立し、またそのキャラクタリゼーションを行った。次年度では、本薄膜の可視光照射下における光触媒活性を明らかにし、実用的な光触媒の創製を目指す予定である。本年度得られた酸化タングステンナノロッド薄膜への助触媒の位置選択的担持を検討すると共に、詳細な形態および光学的特徴を明らかにする。また本光触媒の活性を明らかにし、実用的な光触媒の創製を目指す。さらに、本薄膜に対するより高活性な助触媒の探索も検討していく。アメリカ化学会主催の国際会議において研究発表を行う予定であったが、取りやめたため旅費として執行するはずであった当該次年度使用額が生じた。次年度は研究効率化を図るため、本年度購入したキセノンランプを再度購入していく予定である。また、旅費等で執行していく予定である。当初予定した位置選択的助触媒担持酸化タングステンナノチューブの開発が遅れたため当該助成金が生じた。次年度は、本薄膜の光触媒活性を評価するためキセノンランプ光源を導入し、その他、消耗品、旅費等に充てる予定である。
多クラスの大規模感性データを対象とした概念マイニングシステムの開発

本研究の目的は、多クラスデータのための新規概念抽出法を開発することであった。本法の特徴は、1)多クラス用バイクラスタリング法に基づいてクラス特異的な概念の探索を行う点、2)オントロジーを用いて類似概念の融合と無意味な概念の排除を行う点、にある。これにより、クラス間の差異を表す意味のある概念の発見が可能となり、大量の概念から有用な概念のみを選別する解析者の負担を大幅に軽減できるようになった。本研究の目的は、大規模かつ多クラスからなる表形式の行列データから、個々のクラスを特徴づける「概念」を抽出する手法を開発することである。前年度は、バイクラスタリングに基づく概念抽出法の開発および性能評価実験を行った。本法により個々のクラスで特異的に出現する概念(=バイクラスタ)の抽出が可能となった。一方で、大部分の行列要素が重複する互いに類似したバイクラスタが大量に出力されていた。そのようなバイクラスタは概念的な意味を共有していると考えられ、ユーザによる事後処理(例えば、共通概念を手作業でまとめる処理)を軽減するためにも、融合して出力されることが望ましい。そこで今年度は新たに、類似バイクラスタを自動的に融合する手法を開発し、前年度の概念抽出法への導入を行った。この融合法は、階層的クラスタリング(群平均法)に基づいて、事前に指定された重複度閾値を満たすバイクラスタ同士を順次併合する。重複度閾値を小さくすると、出力バイクラスタ数は減るが、不一致要素(ノイズ)が多いバイクラスタが出力されてしまう。逆に、重複度閾値を高くすると、ノイズの少ないバイクラスタが生成されるが、出力バイクラスタは多くなる。そこで、重複度閾値の概念抽出性能に与える影響に的を絞って研究を行った。実験として、癌細胞群と正常細胞群の2クラスから構成される3つの遺伝子発現データセットへ適用し、様々な重複度閾値における生成バイクラスタ数および生物学的に意味のあるバイクラスタの割合を調査した。結果、非常に高い重複度閾値(80%90%)において、前年度の融合なしの方法と比較して、特定の生物学的機能で特徴づけられるバイクラスタの割合を下げずに出力バイクラスタを半数程度に抑えることが可能となった。本研究の目的は、大規模かつ多クラスからなる表形式の感性データから、個々のクラスを特徴づける「概念」を抽出する手法を開発することである。今年度は、1)概念抽出のコア技術として多クラスを対象とした新規バイクラスタリング法を開発し、2)実データを用いた性能評価実験を行った。新たに開発されたバイクラスタリング法(以下、本手法)は、以前申請者らが開発した“飽和集合に基づくバイクラスタリング法(以下、従来法)"を多クラスデータ用に拡張したものである。本手法の特徴は、クラスを跨いで出現しているバイクラスタ(概念)を効率的に除外するアルゴリズムを実装している点、そして、バイクラスタの特異性を顕在パタン分析により判定する仕組みを導入している点にある。前者により、クラスラベルを持たないバイクラスタの探索をスキップすることで探索空間の大幅な縮減が実現されている。後者では、Growth Rateと呼ばれる指標により、個々のクラスで特異的かつサイズの大きいバイクラスタの抽出が行われている。これにより、複数クラスに属する解釈困難な膨大なバイクラスタの出力数を減らし、個々のクラスを特徴づけるバイクラスタのみの高速抽出が可能となった。性能評価実験として、本手法を癌細胞群と正常細胞群からなる遺伝子発現データセットへ適用し、計算時間、および得られたバイクラスタの生物学的機能を調査した。結果、本手法は従来法と比較して、バイクラスタ探索時間が大幅に低減したことに加え、特定機能を持つ遺伝子が集約した意味のあるバイクラスタの割合が高いことが確認された。24年度の目標は、概念抽出のコア技術として多クラスを対象とした新規バイクラスタリング法を開発し、その有用性を検討することであった。新規バイクラスタリング法の開発に関しては、「クラス特異的なバイクラスタ生成」を主たる目標として研究を行った。本研究ではこれを、1)複数クラスに跨るバイクラスタを除外する枝刈りアルゴリズム、2)顕在パタン分析によるクラス特異的バイクラスタの同定、という2つのステップにより実現している。また、遺伝子発現データへの適用実験によって、本手法は従来法よりも優れていることが示された。以上より、当初の計画どおり順調に進展していると考えている。24年度開発したバイクラスタリング法では、大部分が重複した類似のバイクラスタが多数出力される。そのようなバイクラスタが概念的に共通の意味を持つならば、融合して出力されることが望ましい。25年度はバイクラスタ融合法の開発と性能評価を行う。1)バイクラスタ融合法の開発バイクラスタ間の融合は「要素値の重複度」と「概念的意味の類似度」という2つの指標に基づいて行う。

ここで、「要素値の重複度」とは、任意の2つのバイクラスタの行(属性)、列(サンプル)および属性値がどの程度共有されているかを示す指標である。また、「概念的意味の類似度」とは、属性集合(またはサンプル集合)に関するオントロジーを用いて算出されるバイクラスタ間の意味的類似度のことである。「概念的意味の類似度」に関する指標としては、オントロジーの階層構造に基づく類似尺度であるSemantic Similarityや、特定概念の統計的な出現確率を用いるEnrichment Analysisの利用が考えられる。これら2つの指標の利用に加えて、バイクラスタの融合順序と融合規則に関しても検討していく。2)バイクラスタ融合法の性能評価実験遺伝子発現データや機械学習用UCIベンチマークデータなどの評価用データを用いて、バイクラスタの抽出精度と計算時間についての評価を行う。バイクラスタ融合法の性能は、融合指標、融合順序および融合規則に大きく依存する。そこで、これらを様々に組み合わせた評価実験を行っていく。バイクラスタ融合法の開発と性能評価を行うための、高機能計算機およびNASをそれぞれ1台ずつ購入する。また、国内旅費として日本感性工学会、生命ソフトウェアシンポジウムへの参加・発表、外国旅費としてはKEERやICBAKEなどの感性工学に関わる国際会議への参加・発表の使用を予定している。
カンボジアにおける慣習的指導者の役割－先住民運動と地域間の歴史的関係の再編から

本研究は、カンボジア西部森林地域カルダモン山脈各地の慣習的指導者たちが、現代カンボジアの社会変化のなかで、地域社会の生活、慣習の維持・適応・再興に果たす役割の課題と可能性の解明を目的とする。具体課題では、1先住民運動の全国ネットワークと地元活動の関係性、2地域社会に影響を与える政策や外部アクターと住民の関係、3慣習的指導者の影響力と社会的承認をめぐる過程、4地域の問題対応における慣習制度と公的制度の関係、5地域間の歴史的交流の実態と再編の動きを検討する。研究最終年度の本年度は前年度の成果を合わせて本研究を博士論文に仕上げていくために、個別課題でさらに整理を要した以下内容を発表した。課題の3、5に関して、日本カンボジア研究会にて「カンボジア南西部カルダモン山脈における社会関係の再編ー移動、離別、交流、再会、記憶」の題目で発表を行った。そして、同研究会および所属研究室での議論をふまえて、内容の一部をまとめた論文を『東南アジア研究』に投稿した。初回の査読結果では、主題と対象地域ともにカンボジア研究、東南アジア研究に貢献しうる可能性が評価された。今後は題目、考察、解釈、論点、構成等を再整理、修正したうえで再投稿の予定でいる。また、本研究が対象とする地域の指導者の役割をより深く理解するために、指導者とそれ以外の一般の人々の生活面の歴史的変化と現代の状況を整理した。この結果を「カンボジアにおけるヤムイモ利用の歴史と現在」と題して発表した。同学会と所属研究室での議論をふまえた内容を一般書向けの原稿として執筆しており、本原稿は今後の校正を経て、松下幸之助記念財団の助成を頂き、風響社のブックレット〈アジアを学ぼう〉より刊行予定である。以上の本年度と前年度の成果をもとに博士論文の完成に向けてさらに研究を精緻化していく予定である。(抄録なし)(抄録なし)本研究は、カンボジア西部森林地域カルダモン山脈各地の慣習的指導者たちが、現代カンボジアの社会変化のなかで、地域社会の生活、慣習の維持・適応・再興に果たす役割の課題と可能性の解明を目的とする。具体課題では、(1)先住民運動の全国ネットワークと地元活動の関係性、(2)地域社会に影響を与える政策や外部アクターと住民の関係、(3)慣習的指導者の影響力と社会的承認をめぐる過程、(4)地域の問題対応における慣習制度と公的制度の関係、(5)地域間の歴史的交流の実態と再編の動きを検討する。今年度は、課題(1)、(2)、(4)、(5)に関して、平成24年6月17日、第22回日本熱帯生態学会にて、「カンボジア西部の保護区における慣習的資源利用の課題と対応ーカルダモンの森の地図作成の過程からの検討」の題目で口頭発表を行った。加えて、2013年1月5日3月30日にカンボジアに渡航、近年の土地政策の森林の利用慣習への影響、および先住民共有地登記の過程について聞き取り調査、文献収集を行った。本年度は研究課題の初年度にあたるが、複数の具体課題に対して、口頭発表に加えて、カンボジア現地関係者向けにニュースレターを出版し、さらに国際ジャーナルへの論文を投稿することができたので、おおむね順調に研究を進展させることができたと考える。(抄録なし)昨年までの研究成果、現地調査を踏まえて博士論文の構成とフレームワークを策定する。博士論文の完成に向けて文献のレビュー、現地調査結果のデータの分析を中心に行い、ゼミでの議論を通じて博士論文の草案を精緻化させる。必要に応じて1回の補足調査をカンボジアで行う。

国際ジャーナルWorldviews : Global Religions, Culture, and Ecologyに投稿中の原稿については、論文査読者との議論を通じてアクセプトを目指す。再査読が必要な場合は、修正内容をカンボジア現地関係者に確認した上で、再投稿を行う。(抄録なし)
SLC19A3変異マウスを用いたウエルニッケ様脳症の病態解析

本研究は、2009年に世界に先駆けて論文報告したウエルニッケ様脳症の病態解明を目的とした。この疾患は、ウエルニッケ脳症と極めて類似する臨床特徴をもち、チアミントラスポーター2をコードするSLC19A3遺伝子変異による遺伝性のビタミンB1代謝異常による神経疾患である。本疾患の病態解明を行うため、SLC19A3遺伝子変異をもつトランスジェニックマウスを作製し、陽電子放射断層撮影(PET)による脳機能画像解析や行動科学による評価、培養神経細胞を用いチアミン代謝関連蛋白とチアミントラスポーターとの相互作用の生化学的解析を行った。遺伝子改変したホモ接合体マウスは胎生期に死亡した。対象マウスをヘテロ接合体マウスに変更し脳機能解析を行ったが、PET解析では野生型マススと同様のグルコース代謝率を示した。マウスの脳機能画像解析および培養細胞の実験を進める過程で、本疾患と同様な遺伝性代謝性神経疾患をモデルとして解析を行いその成果を論文報告した。今後、ヘテロ接合体マウスを用いて、ビタミンB1欠乏下での脳機能画像検査検討、ホモマウスの脳組織標本を用いて病理学的および生化学的な解析を継続する予定である。本研究は、2009年に世界に先駆けて論文報告したウエルニッケ様脳症の病態解明を目的するためにものである。この疾患は、ウエルニッケ脳症と極めて類似する臨床症状とMRI画像所見をもち、チアミントラスポーター2をコードするSLC19A3遺伝子変異による遺伝性のビタミンB1代謝異常による神経疾患である。研究方法は、SLC19A3遺伝子変異をもつトランスジェニックマウスを作製し、in vivoでのPETによる脳機能画像解析や行動科学による評価、in vitroでの初代培養神経細胞を用い細胞レベルでのチアミン代謝関連蛋白とチアミントラスポーターとの相互作用を解明することを目的としている。平成22年度は遺伝子改変マウスの作製準備のためのターゲツティングベクターの構築およびマウス作製後の病態解析方法の検討をおこなった。遺伝子改変マウス作製後のFDG-PETを用いグルコース代謝に関する脳機能画像解析を行うための解析条件を検討するため、本疾患同様な遺伝性ライソソーム代謝異常による神経疾患であるGBA遺伝子変異をもっパーキンソン病症例を対象にFDG-PETを施行しその結果を論文報告した。また、遺伝子改変マウスの初代培養神経細胞を用い変異SLCI9A3蛋白と他のビタミンB1関連蛋白との相互作用の機能解析の条件を検討するため、本疾患同様の遺伝性鉄代謝異常による神経疾患である無セルロプラスミン血症の培養細胞モデルを作製し、セルロプラスミン関連鉄代謝蛋白と変異セルロプラスミンとの相互作用につき検討しその結果を論文報告した。平成23年度は遺伝子改変マウスの作製後の病態解析方法の検討をおこなった。遺伝子改変マウス作製後のFDG-PETを用いグルコース代謝に関する脳機能画像解析を行うための解析条件を検討するため、現在ヒトと対象に行われているドーパミン神経機能評価方法をモデルマウスに応用すべく、PET撮影条件と解析方法の検討とおこなった。ヒトでの対象疾患は、神経変性疾患である遺伝性筋萎縮側索硬化症症例・レストレスレッグ症候群として行いその結果を論文報告した。

本疾患の病態解明を行うため、SLC19A3遺伝子変異をもつトランスジェニックマウスを作製し、陽電子放射断層撮影(PET)による脳機能画像解析や行動科学による評価、培養神経細胞を用いチアミン代謝関連蛋白とチアミントラスポーターとの相互作用の生化学的解析を行った。遺伝子改変したホモ接合体マウスは胎生期に死亡した。対象マウスをヘテロ接合体マウスに変更し脳機能解析を行ったが、PET解析では野生型マススと同様のグルコース代謝率を示した。マウスの脳機能画像解析および培養細胞の実験を進める過程で、本疾患と同様な遺伝性代謝性神経疾患をモデルとして解析を行いその成果を論文報告した。今後、ヘテロ接合体マウスを用いて、ビタミンB1欠乏下での脳機能画像検査検討、ホモマウスの脳組織標本を用いて病理学的および生化学的な解析を継続する予定である。遺伝子改変マウスの作製後、生後早期死亡例が多い。そのためビタミンB1欠乏下での表現型の解析やPETでの生体イメージングの解析実験に至るまで生存しないため、当初計画の解析実験が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後解析方法の見直しを検討する予定である。生体イメージング以外に、脳組織を対象にした新たな解析方法を検討する予定である。
リチウム系金属間化合物の欠陥構造とリチウムイオンの動的挙動に関する研究

1.研究目的本研究は、β-LiGa(NaTl構造:43.554at.%Li)の230K付近で観測された電気抵抗の不連続がLi原子空孔(V_<Li>)の規則-不規則変態に起因することを明らかにするために比熱測定を行う。さらに電気抵抗の温度依存性から、Liイオンの固体内移動を欠陥構造との関連で考察する。2.方法粉末試料用の比熱測定装置を自作し比熱測定を行った。電気抵抗はアルゴンガスフロー中でVan der Pauw法を用いて測定した。3.結果β-LiGa(43.8at.%Li)の比熱異常が電気抵抗異常とほぼ同じ温度で観測された。これは、低温側では多量に存在するV_<Li>同士の反発相互作用により、エネルギー的に低い規則配置を有していることを示唆している。転移温度における余剰エンタルピーは、72J/moleであり、V_<Li>同士の相互作用の強さを反映している。V_<Li>のみを多量に含有するLi欠乏β-相境界(43.5at.%Li)では、昇降温過程で抵抗は単調な増減を示し、V_<Li>とLi_<Ga>が共存しているLi過剰の試料では、昇温過程で抵抗が減少する『不可逆的電気抵抗変化』が観測された。これは、価数が-2の場として振る舞う散乱中心であるLi_<Ga>欠陥の消滅に関係している。電気抵抗減少はΔρ∝exp(-E_A/kT)で変化し、活性化エネルギーE_Aは約0.58±0.02eVと算出された。この活性化エネルギーの起源はLi_<Ga>欠陥を含む5個のLi原子から構成されるLiクラスターの崩壊エネルギーと考えられる。Li_<Ga>を含有しているβ-LiGaの『構造不安定性』は、Li_<Ga>存在によりGa副格子のsp^3様混成軌道が局所的に崩壊し、結合力が緩和されることに起因すると考えられる。
非天然膜糖鎖認識を介した新しい薬物輸送システムの開拓

標識となる非天然糖鎖を細胞膜上に誘導する。N-レブリノマンノサミン(ManLev)を既報に従い合成した。モデル細胞としてヒト子宮頸癌細胞(HeLa細胞)を用いた。10%ウシ胎児血清を含む培地(Minimum Essetial Medium)に、最終濃度10mMになるようMaLeVを添加し、この培地中でHeLa細胞を3日間培養した。ManLevの細胞内代謝にともなう糖鎖へのケトン基の発現を、ヒドラジド基をもつ蛍光色素(Alexa Fluor 350 hydrazide)を用いて確認した。ManLevを処理してケトン基を誘導した細胞を新鮮な培地に移した後、ヒドラジド基を表面にもつリン脂質ポリマーナノ微粒子を添加した。ナノ粒子の内部に予め蛍光物質(Nile Red)を内包させることにより、蛍光顕微鏡(現有設備)で、粒子の集積具合を追跡した。ヒドラジド基を持つ粒子は非天然糖鎖を誘導した細胞に集積することが認められたが、ヒドラジド基を持たないナノ粒子もしくは非天然糖鎖を誘導しなかった細胞ではナノ粒子の細胞集積は認められなかった。トルイジンブル一法による細胞毒性試験では、ナノ粒子自身の細胞毒性は認められなかった。一方、ナノ粒子の内部に代表的な脂溶性抗ガン剤を封入し、細胞に接触させたところ、細胞集積が起こった条件で効果的に細胞毒性が発現された。以上の結果から、細胞膜糖鎖と選択的に反応するナノ粒子により標的の細胞を効果的に攻撃できる新たなマテリアルとシステムを伴に構築することができた。本研究では能動的薬物輸送を可能にするポリマーマテリアルの調製と薬物送達システムを新たに創出することを目的としている。研究費の希望交付期間は2年とし、初年度は生体内で異物として認識されず、かつ標的細胞の細胞膜糖鎖を特異的に認識するポリマーの合成ならびにナノ粒子状の薬物キャリアの調製について検討した。反応性基を両親媒性リン脂質ポリマーの合成疎水性かつ生分解性のポリホスフェートを開環重合により合成し、ポリホスフェートから原子移動ラジカル重合法により櫛状に2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)を重合した。この重合末端からメタクリロイルヒドラジドまたは2-ラクトノビオンアミドエチルメタクリレート(LAMA)をさらに重合し、ブロックコポリマーを側鎖に持つ両親媒性グラフトコポリマーを合成した。NMR解析やゲル浸透クロマトグラフィーによりポリマーの構造解析を行った結果、仕込みの条件や重合時間の制御により、様々な分子構造を持つ精密に合成できることが明らかとなった。この成果の一部は、Biomacromolecules誌で近く報告される予定である。ポリマーナノ粒子の調製この両親媒性リン脂質ポリマーを可溶化剤として用い、脂溶性抗がん剤を内包したポリマーナノ粒子を調製した。ナノ粒子の性質を動的光散乱装置や多角度レーザ光散乱検出器、X線光電子分光計、原子間力顕微鏡などを用いて調べたところ、グラフトコポリマーの分子構造により会合してできるナノ粒子のサイズや密度が異なることを明らかにした。