hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
痛みのイメージングに向けたプローブ分子の設計

神経一酸化窒素合成酵素(nNOS)阻害剤3-Br-7-NIの構造を基に設計したPETプローブを、高速メチル化反応を活用してPETトレーサー合成装置により合成した。サルへの適用が可能な400800MBqの比放射能を持つ^<11>CH_3基導入トレーサーを合成することに成功した。前年度の実験により、トレーサーを正常サルに投与した場合、血液脳関門を通過すること、脊髄での集積は認められないことなどがわかっている。そこで、神経結紮による神経因性疼痛モデルサルを作製し、合成したPETトレーサーを投与して動態を観察した。その結果、病態サルでも脊髄には到達するものの、nNOSの活性化が起こっていると考えられる脊髄部位への特異的な集積は認められなかった。この原因として、(1)作製した神経因性疼痛モデルサルが完全でなく、nNOSの慢性的活性化が起こっていない;(2)阻害剤のnNOSに対する親和性が低いため十分な集積が起こっていない;(3)^<11>Cの半減期から設定した観測時間内では平衡に達していない;などが考えられた。そこで、新たなPETトレーサー候補化合物として3-Br-7-NIよりも高いnNOS親和性を持つ阻害剤AR-R化合物を選択し、これを基に^<11>Cよりも半減期の長いポジトロン放出核である^<18>Fを組み込んだトレーサーを設計した。^<18>Fの導入は文献既知の4-ニトロベンズアルデヒドへの芳香族求核置換反応を活用することとし、4-フルオロベンズアルデヒドと中間体アミンとの還元的アルキル化反応によりトレーサー化合物を合成する経路を確立することができた。現在、PET合成装置でのトレーサー合成を検討中である。慢性化した神経因性疼痛では,脊髄において神経一酸化窒素合成酵素(nNOS)が活性化し,一酸化窒素(NO)の産生が亢進して病態の維持にかかわっていることが明らかにされている。従って,nNOSやNOは神経因性疼痛のマーカー分子として考えることができる。本研究では,陽電子放射断層画像撮影法(PET)によりこれら分子をイメージングし,神経因性疼痛の新たな診断法を開発することを目的としている。本年度は,nNOSに着目し,その特異的阻害剤をPETプローブ化してイメージングに応用することを試みた。まず,nNOS阻害剤として知られる3-Br-7-NIの構造を基に,PETプローブとして^<11>CH_3を導入することを念頭に,3-Br-7-NIの3位ブロモ基をメチル基に変換した化合物,および,クロロに置換し5位にメチル基を導入した化合物を設計し,それぞれ合成した。合成した化合物のnNOS阻害活性を検証したところ,いずれも3-Br-7-NIとほぼ同等の活性を示すことがわかった。続いて,極短寿命放射核である^<11>CH_3を導入する手法を検討した。3位メチル体については対応するスズ体のStille型カップリングによる反応を検討したが,目的とするメチル化体は得られなかった。一方,3-Cl-5-Me体について同様にスズ体によるStille型カップリングを種々の条件により検討したところ,良好な収率でメチル基を導入することができた。そこで,実際に,PET合成装置を用いて高速メチル化法によるnNOS阻害剤のPETプローブ合成を行い,400800MBqの比放射能を持つ^<11>CH_3導入プローブを合成することができた。続いて,合成したPETプローブをサルに投与しPETイメージングを行った。その結果,病態のないサルでは脊髄に到達するもののほとんど集積せず,極めて速やかにクリアランスされることがわかった。今後,神経因性疼痛の病態モデルサルを作成し,同様にPETイメージングを行って,脊髄での集積に差異が見られるかどうかを検討する予定である。

^<18>Fの導入は文献既知の4-ニトロベンズアルデヒドへの芳香族求核置換反応を活用することとし、4-フルオロベンズアルデヒドと中間体アミンとの還元的アルキル化反応によりトレーサー化合物を合成する経路を確立することができた。現在、PET合成装置でのトレーサー合成を検討中である。
非磁性金属メタマテリアルを用いた光－電流－スピン流制御の検証

本研究では、機能性人工物質の創製により生み出される新規なスピントロニクス機能の開拓を目指した。具体的には、非磁性金属薄膜に光の波長以下のサイズの人工的な3回回転対称構造を導入することで、外場を印加することなく光の照射のみにより電流を生成し、その流れる方向を非磁性金属薄膜の2次元面内で360°自在に制御できることを明らかにした。これを発展させることで、光によるスピン流制御の新しい原理の開拓が期待される。本研究では、機能性人工物質の創製により生み出される新規なスピントロニクス機能の開拓を行うために、光の波長以下のサイズの人工構造を非磁性金属薄膜に作製しその対称性を制御することで、外場を印加することなく光の照射のみにより電流を生成し、その流れる方向を非磁性金属薄膜の2次元面内で360°自在に制御する機構の検証実験を行った。群論を用いた対称性の考察により、光の偏光方向により電流を生成・制御できる構造として3回回転対称構造を用いた。まず、非磁性金属として金(Au)を用い、イオンビームスパッタ装置、電子線描画装置、イオンビームエッチング装置などを利用し、光の波長以下のサイズの人工的な3回回転対称構造を導入したサブ波長人工物質(メタマテリアル)を作製することに成功した。次に、光の照射により生成される電流の大きさと方向を測定するための光学系を構築した。具体的な実験手法は、フェムト秒チタンサファイアレーザー(波長:800 nm、パルス幅130 fs、繰り返し周波数:80 MHz)から出た光を光チョッパーで1 kHz程度の周波数に落とし、試料(非磁性金属メタマテリアル)を励起した。試料の上下・左右方向に取り付けた電極間に流れる電流を今回導入したロックインアンプで検出することにより、誘起される光電流の大きさと方向を測定した。その結果、入射直線偏光の偏光方向を制御することで流れる電流の方向を360°自在に制御できることを明らかにすることができた。この結果をさらに発展させることで、光によるスピン流制御の新しい原理の開拓が期待される。光物性
過去の海洋における生物生産性の指標としてのウラン

ウランは、一般的に酸化的な海水においては、安定な炭酸ウラニル錯体を形成し海水に溶存しているが、有機物の酸化分解に伴い溶存酸素が消費され無酸素になった海水及び堆積物中では、6価から4価に還元され海水から除去されることが知られている。しかし、ウランの沈着機構や堆積物中の濃度変動の示す意味については、これまで十分な議論がなされていなかった。そこで本研究は噴火湾を主たる研究海域とし上記を解明することを目的とした。そこで、噴火湾海水が成層化する夏季(1995年6月から9月)及び珪藻を中心とする植物プランクトンの大増殖が起こる春季(1996年3月)に鉛直的空間的に海水試料を採取した。また、最も生物生産性の高い春季(1995年2月から4月)にセジメントトラップ実験を行い、沈降粒子試料を採取した。さらに、間隙水試料に関しては、1995年3月に現場間隙水搾水装置により採取した。これらの試料については分析中であるが、現段階としては、全粒子束の増大に伴い過剰のウランの粒子束が増大すること、堆積物中のウラン濃度の変動は、生物生産性の変動に伴う海水からのウランの除去量、また成層期の底層海水の溶存酸素消費量(春季の親潮系水と秋季の対馬暖流水の流入の時期に関係、成層構造の持続期間)と関連した底層水からのウランの除去量とに関係しているらしいことが明らかになった。1996年3月には、噴火湾の内外で1.5-2.5mの柱状試料を採取したので、これらの分析結果もあわせて、ウランの地球化学や堆積物ウランの分布の意味することについて考えていく予定である。さらに、1995年9月に採取した日本海の柱状試料の分析も行い、噴火湾の結果との比較検討を行うことも考えている。
室内における動的挙動と相互作用を考慮した粒子汚染履歴の解明及び健康リスク評価

本研究では,室内空気汚染物質の中でも,浮遊粉じん,堆積粒子(ハウスダスト),PM2.5,超微粒子などの粒子状物質を対象に,室内空間における実態を明らかにするために,粒子の侵入,発生・生成,沈着,再飛散,付着・吸着,排気,再飛散などの動的挙動を実験及び数値解析により解明することで,室内での粒子の生涯を明らかにすることを目的とする。更にこのような挙動と共に物質同士の相互作用をも考慮に入れた粒子の汚染状況の把握と,それに伴う居住者の健康リスクの評価を行う。また,建築物・住宅などの建物,中央・個別方式などの空調システムの違いによる実態を把握した上で有効な対策も検討することにより,複合的な室内空気汚染機構の解明,健康リスク評価及び対策について新たな展開を示すものである。今年度においては,室内PM2.5濃度について,外気からの侵入,外調機フィルタによるろ過,室内での沈着,排気の項目を粒径別に考慮した室内の物質収支モデルを構築し,室内粒径別粒子濃度を予測するとともに,これをもとにPM2.5の外気による室内濃度の予測を試みた。また,実建築物および住宅建築ににおいて室内外の粒径別粒子濃度,PM2.5濃度の実測を行うことで,このモデルの有効性を検証し,粒径別の室内粒子濃度の予測が可能であることを確認した。さらに個人曝露量の推定を目的に,居住者の行動モデルと連結することで,居住者の属性ごとの室内PM2.5の曝露をその地域の粒径別外気濃度があれば予測することが可能であることを確認し,居住者の建物利用形態ごとの健康リスク評価を行った。今年度は,室内浮遊粒子の粒径別濃度の予測モデルの構築を主体に行い,室内における浮遊粒子の動態を考慮して,室内物質収支モデルを作成し,建築物および住宅建築の実測値を取得することで,このモデルの有効性にまで言及することができた。さらに,居住者の行動モデルを考慮することで,建物使用行動の異なる居住者を対象にしたPM2.5の曝露予測も行える様な検討を行うことで,居住者の属性ごとの曝露評価モデルの作成を行ったことから,今後の展開にも期待できるものとなった。また,空間中における浮遊粒子の分布や粒子と化学物質,微生物との相互作用について検討することを目的として,数値解析に適用するためのパラメータ設定,リスク評価に繋げるデータ取得を行うための基礎資料が整ったものである。健康影響評価にも関係する項目でもあるが,PM2.5だけではなく,浮遊粒子表面に吸着したSVOCについて,室内における浮遊状態および室内に沈着・堆積した状況を模擬したモデル化を行う。これにより,室内浮遊微粒子およびPM2.5濃度だけではなく,表面付着SVOCなど化学的な要因も加味して,室内粒子およびSVOC濃度のモデル化が可能となる。さらに,浮遊粒子濃度と微生物濃度の関係など,その他の相互作用についても検討を,実態調査及び相互作用に関するチャンバー実験より各種条件における付着の傾向についてデータの蓄積を行うことで検討し,浮遊粒子の総合的な動態モデルにつながる様にする。数値解析的な評価においては,各濃度,粒径分布などの条件において考えられる浮遊粒子と汚染物質の相互作用考慮し,室内空間の空気質について評価する。リスク評価については,単体の汚染物質の健康リスクに加え,浮遊微粒子に付着した際のリスク評価について検討を行う。汚染物質の種類,付着した浮遊粒子の粒径によっては,呼吸器への沈着部位も異なってくること,経皮曝露も考慮に入れた評価方法について,文献調査及び新たな検討を加えて評価を行う。今年度においては,ハウスダストについて,住宅において床面堆積ダスト及びエアコンフィルタに捕捉されたダストを採取,含有するSVOCの分析を行った。10件の住宅を対象とし,室内空気,堆積ダスト,フィルタダストをGC/MSで分析した。分析の結果,TPP,BHT,DOA,DEP,DBP,DEHPが検出され、ほぼ全てのダストでDEHPが最も高濃度であった。また、両ダストとも内装材の種類には依存せず,フィルタダストについてはダスト齢とエアコンの使用頻度の影響が見られた。各ダスト中と室内空気中のSVOC濃度の相関は,どちらも無相関であった。ダスト中のSVOCは一定期間曝露され吸着したものであるのに対して、室内濃度は測定時点の瞬時値であることが要因と考えられる。2種のダスト中の濃度については,正の相関が見られ,同じ室内のダストであれば蓄積場所に関わらず同様の傾向を示した。フィルタダスト中の濃度がフロアダスト中の濃度より高い傾向となり,床に比べフィルタの掃除頻度が低く,SVOCが吸着する時間が長いためであると考えられる。今年度は,住宅における粒子状物質に関する検討を行った。特に,ハウスダスト中に含まれるSVOCの分析において,床面堆積ダスト及びエアコンフィルタのダストの分析を行うことにより,傾向を見いだすことができた。

さらに,これらのダストから新たな汚染の可能性として,オゾンに暴露した際のダストの変質についても検討を行うことができた。また,建築物における浮遊粒子状物質の実態調査を行い,幅の広い粒径範囲で室内外において実測を行い,データの蓄積を行うことができた。さらに,室内浮遊粒子状物質の発生源として,調理時の発生について,住宅における実測,換気扇による捕集性能評価及び住宅の特性との関係について特性をみることができた。数値解析に適用するための準備及びパラメータ設定,リスク評価に用いる文献調査なども順調に進んでいる。本研究では,室内空気汚染物質の中でも,浮遊粉じん,堆積粒子(ハウスダスト),PM2.5,超微粒子などの粒子状物質を対象に,室内空間における実態を明らかにするために,粒子の侵入,発生・生成,沈着,再飛散,付着・吸着,排気,再飛散などの動的挙動を実験及び数値解析により解明することで,室内での粒子の生涯を明らかにすることを目的とする。更にこのような挙動と共に物質同士の相互作用をも考慮に入れた粒子の汚染状況の把握と,それに伴う居住者の健康リスクの評価を行う。また,建築物・住宅などの建物,中央・個別方式などの空調システムの違いによる実態を把握した上で有効な対策も検討することにより,複合的な室内空気汚染機構の解明,健康リスク評価及び対策について新たな展開を示すものである。今年度においては,室内PM2.5濃度について,外気からの侵入,外調機フィルタによるろ過,室内での沈着,排気の項目を粒径別に考慮した室内の物質収支モデルを構築し,室内粒径別粒子濃度を予測するとともに,これをもとにPM2.5の外気による室内濃度の予測を試みた。また,実建築物および住宅建築ににおいて室内外の粒径別粒子濃度,PM2.5濃度の実測を行うことで,このモデルの有効性を検証し,粒径別の室内粒子濃度の予測が可能であることを確認した。さらに個人曝露量の推定を目的に,居住者の行動モデルと連結することで,居住者の属性ごとの室内PM2.5の曝露をその地域の粒径別外気濃度があれば予測することが可能であることを確認し,居住者の建物利用形態ごとの健康リスク評価を行った。今年度は,室内浮遊粒子の粒径別濃度の予測モデルの構築を主体に行い,室内における浮遊粒子の動態を考慮して,室内物質収支モデルを作成し,建築物および住宅建築の実測値を取得することで,このモデルの有効性にまで言及することができた。さらに,居住者の行動モデルを考慮することで,建物使用行動の異なる居住者を対象にしたPM2.5の曝露予測も行える様な検討を行うことで,居住者の属性ごとの曝露評価モデルの作成を行ったことから,今後の展開にも期待できるものとなった。また,空間中における浮遊粒子の分布や粒子と化学物質,微生物との相互作用について検討することを目的として,数値解析に適用するためのパラメータ設定,リスク評価に繋げるデータ取得を行うための基礎資料が整ったものである。浮遊粒子中に含まれるSVOCについては,粗大粒子の組成及び粒径をコントロールし,浮遊及び堆積時のSVOC付着速度の導出を行う。また,浮遊粒子への浮遊微生物の付着実験には実験環境上の危害のない物質に限定し,ネブライザーにより個々に発生させた微粒子と微生物との付着状況を電子顕微鏡を用いて明らかにするものである。
妊娠高血圧症候群の病態解明ーサイトカイン分泌に対するオートファジー応答の観点から

可溶型エンドリン(sEndoglin)は抗血管新生作用をもつことが知られているが、sEndoglin存在下の共培養によりEVTセルライン2種類においてオートファジーを抑制し、浸潤を抑制することが分かった。このことは、オートファジーがpreeclampsiaの病態と関与する可能性を示すものである。i)EVTセルライン(HTR8/SV40-neo)におけるオートファジー(AtP)不応細胞の確立を行った。ストレス(低酸素・低栄養)下での浸潤実験を行い、低酸素ストレスを模倣したCoCl2と2%O2での浸潤能を比較し、CoCl2または2%O2のどちらにおいてもコントロールと比較し、AtP欠損細胞において浸潤能が低下することを確認した。また、低酸素刺激における浸潤能の低下はMMP9低下によるものであることを明らかにした。さらに低酸素下細胞内ATP濃度がAtP欠損細胞でコントロール細胞中に比し、有意に低下すること。また、ATP付加により、低酸素下のAtP欠損細胞でのみ、浸潤能が回復することを明らかにした。それに伴う、オートファジー関連因子のタンパク発現を検討したところ、CoCl2下HIF-1a発現が2%O2下より有意に亢進しており、HIF-1aあるいはその関連蛋白が、浸潤能の調節に寄与している事が示されたが、詳細は今後検討予定である。現在はGenechip解析による遺伝子発現の解析から、浸潤能関連因子をPick upし、今後の解析に反映させるところである。今回の研究では、胎盤形成不全が起因となる妊娠高血圧症候群(PIH)の病態解明にオートファジーが如何に関与するかを検討した。我々はこれまでにEVT(絨毛外栄養膜細胞)細胞がオートファジーを活性化させ、低酸素下で浸潤することを明らかにしてきた。一方で、オートファジーと病態メカニズムの直接の原因は証明できていなかった。そこで申請者は、PIH関連サイトカイン等のEVTにおけるオートファジーへの影響、特にオートファジー抑制を起こすものがないかを初めに検討した。可溶型エンドリン(sEndoglin)は抗血管新生作用をもつことが知られているが、sEndoglin存在下の共培養によりEVTセルライン2種類においてオートファジーが抑制されることが分かった。さらに、低酸素刺激によって活性化するEVT浸潤が、sEndoglin下には抑制されることが分かった。また、浸潤に関わるMMP2/9にも低下を認め、血管阻害因子であるsEndoglinがEVT浸潤不全に関与する可能性が示唆された。さらに、炎症性サイトカインであるTNFαは、EVT細胞の浸潤を抑制することが報告されてきたが、オートファジー欠損EVT細胞の浸潤をさらに強く抑制することが分かった。このことは、オートファジー抑制下(sEndoglin存在下)での炎症(TNFα)が、同有意なEVT浸潤不全を示す可能性を示唆するものである。これまで詳細なメカニズムが分からなかったPIH病態解明の一端が、オートファジーによって明らかになる可能性を示すことができた。
心筋緻密層形成不全の遺伝子検索

心筋緻密層形成不全(INCVM)は、胎児心筋の遺残による心筋症で、遺伝的背景を有する新しい疾患概念であるが、本邦でも欧米の症例でもその遺伝形式には不明な点が多い。これまでの欧米からの報告では、X-linked infantile cardiomyopathyやBarth症候群に見られるX染色体上の遺伝子異常(G4.5)が責任遺伝子の一つとして報告され、そのためINCVMは、Barth症候群とallelicとされている。本研究では、このG4.5に着目し、本邦の全国調査で診断された症例を基に、新しい疾患概念としてのINCVMの遺伝的背景の検索と、遺伝子異常を明らかにすることを目的とした。我々が実施した全国調査では、小児循環器科を有する15施設より27例のINCVMが報告され、約40%に家族歴が認められ、4家系に濃厚な家族内集積が認められた。これまでの欧米の報告と異なり、家族歴を有する患者の約半数は女性で、これまでに報告されていない優性遺伝形式が疑われる家系もあり、この疾患の遺伝形式の多様性が判明した。本邦の全国調査で、その臨床像と遺伝的多様性についてはすでに報告した(JAm Coll Cardiol 1999 34:233-40,1999)。本研究では、全国調査により報告された27例の患者において、末梢血リンパ球を採取しEBウィルスを用い細胞株を作製し、これら株化細胞からDNA遺伝子を抽出しG4.5遺伝子異常を検索した。遺伝子解析には、主にPCR-SSCP(single strand comformation polymorphism)analysisとDNA suquencingの方法を用いて行った。その結果、1例に正常多型が認められた他は、すべてG4.5遺伝子異常は認められなかった。心筋緻密層形成不全には遺伝的多様性があり、これまでの報告されたX染色体上の遺伝子異常であるG4.5以外にも責任遺伝子が存在することが示唆された。心筋緻密層形成不全(INCVM)は、胎児心筋の遺残による心筋症で、遺伝的背景を有する新しい疾患概念であるが、本邦でも欧米の症例でも、その遺伝形式は明らかではなく、また責任遺伝子も不明である。本研究では、X-linked infantile cardiomyopathyやBarth症候群に見られるX染色体上の遺伝子異常(Xq28,G4.5)に着目し、本邦の全国調査で診断された症例を基に、新しい疾患概念としてのINCVMの遺伝的背景の検索と、遺伝子異常を明らかにすることを目的とした。我々が実施した全国調査では、小児循環器科を有する15施設より25例のINCVMが報告され、その臨床像と遺伝学的背景についてはすでに報告した(小児循環器学会雑誌14:402-412,1998.J Am Coll Cardiol 1999 in press)。約40%に家族歴が認められ、4家系に濃厚な家族内集積が認められた。これまでの欧米の報告と異なり、家族歴を有する患者の約半数は女性で、優性遺伝形式の関与も疑われ、この疾患の遺伝形式の多様性が判明した。全国調査により報告された25例の患者において、末梢血リンパ球を採取し、すでにEBウィルスを用い細胞株を作成した。現在、これら株化細胞がらRNA及びDNA遺伝子を抽出し、遺伝子異常を検索中である。遺伝子解析には、主にSSCP analysis,DNA sequencing,PCR,RT-PCR,Southern Blots,Northern Blots等の方法を用いて施行中である。

共同研究を行っているBaylor College、Pediatric Molecular Cardiology Laboratory(Prof.J A Towbin)において、遺伝子解析の方法に関する打ち合わせを行い、現在米国における研究との比較検討を施行中である。平成10年度に引き続き、心筋緻密層形成不全(INCVM)における遺伝子検索を行った。X染色体上の遺伝子異常(Xq28,G4.5)に着目し、本邦の全国調査で診断された症例を基に、新しい疾患概念としてのINCVMの遺伝的背景と遺伝子異常の検索を引き続き行った。我々が実施した全国調査では、小児循環器科を有する16施設より27例のINCVMが報告され、その臨床像と遺伝学的背景についてはすでに報告した(J Am Coll Cardiol 1999;34:233-40)。約40%に家族歴が認められ、4家系に濃厚な家族内集積が認められた。これまでの欧米の報告と異なり、家族歴を有する患者の約半数は女性で、優性遺伝形式の関与も疑われ、この疾患の遺伝形式の多様性が判明した。全国調査により報告された27例の患者において、末梢血リンパ球を採取し、EBウィルスを用い細胞株を作成した。現在、これら株化細胞からDNA遺伝子を抽出し、G4.5遺伝子異常を検索した。遺伝子解析には、主にPCR-SSCP(Single strand comformation polymorphism)analysisとDNAsequencingの方法を用いた。その結果、1例に正常多型が認められた他は、G4.5遺伝子異常は認められなかった。心筋緻密層形成不全には遺伝的多様性があり、これまでに報告されたX染色体上の遺伝子異常であるG4.5以外にも責任遺伝子が存在することが示唆された。
分数量子ホール系の動力学と素励起

強磁場中の2次元電子系では、電子の運動エネルギーがランダウ量子化により離散化され、各エネルギー準位(ランダウ準位)には巨視的な数の縮退が生ずる。ランダウ準位充填率が整数でないとき、多電子基底状態は電子間の相互作用を取り入れて始めて一意に定まる。分数量子ホール効果に代表されるように、この系は電子間相互作用に起因する興味深い現象が見つかって、多くの関心を集めてきた。強磁場中の2次元多電子系を理論的に調べる上で、有限サイズ系に対する数値計算は非常に有効である。筆者は強磁場中2次元電子系に対する量子モンテカルロ法の開発に携わってきた。量子モンテカルロ法は優れた手法であるにもかかわらず、いわゆる負符号問題がこの手法の安易な適用を阻んできた。筆者は、電子間クーロン相互作用からのずれが可能な限り小さくなるような、負符号問題のないモデルハミルトニアンを作り出すことに成功した。モデルハミルトニアンが必ずしもクーロン相互作用の性質を保っているとは言えないが、困難なく物理量が得られるようなモデルを作ったことは今後の研究の発展にとって重要である。この成果は今年度、出版論文として公表された。対象としている2次元電子系で、近年、スピン自由度の人為的操作が注目されている。スピン自由度を含めた数値計算は、自由度の増大により必ずしも十分でない電子数に限られてきた。筆者の開発してきた量子モンテカルロ法をスピン自由度まで含んだ系に拡張することは容易である。また量子モンテカルロ法の利点の一つは有限温度の計算ができることである。有限温度に対する数値的研究は手法に乏しく、これまでにほとんどなされていない。筆者はこれらの観点から、磁場中2次元電子系の研究を進めている。相互作用が強い多量子系では、特殊な基底状態および励起状態が形成されることが多い。強磁場中の二次元電子系、特に分数量子ホール系はその一つであり、新奇な電子状態が議論されている。本研究では分数量子ホール系の動的性質と、そこに顔を出す素励起にスポットを当てている。ところで、相互作用の強い多量子系は一般的に解析的取り扱いが難しく、有限系に対する数値的研究が有効である。筆者は本年度、数値的研究の手法の一つとして、量子モンテカルロ法を分数量子ホール系に対して初めて定式化し適用した。この手法はこれまでに用いられてきた手法に比べて大きな系を扱うことができ、静的性質だけでなく動的性質も調べることができる点で優れている。一方、欠点として量子モンテカルロ法は原理的に負符号問題という困難を常に抱えており、場合によっては無意味な結果を得ることになる。筆者は分数量子ホール系に対して負符号問題の所在を明らかにし、線形計画法を用いることでそれを避けて定式化することに成功した。また、実際に基底状態の静的な物理量をこの手法を用いて求め、手法自体に含まれるパラメターが計算精度にどう影響するかを見た。さて、分数量子ホール系における素励起は分数重荷等の奇妙な性質を持つと言われている。筆者は、素励起の性質は系の動力学に反映されるとの立場から研究を行っている。次年度以降は量子モンテカルロ法や数値対角化法などを駆使して、分数量子ホール系の動力学をさらに追求していく。具体的には、これまでに調べられた一電子除去と対をなす一電子付加スペクトル関数や、密度揺らぎの動的応答を見るための動的構造因子などの物理量を調べる予定である。さて、相互作用の強い量子多体系を理論的に調べる際に、有限サイズ系に対する数値計算が重要な役割を持つ。筆者は量子モンテカルロ法の適用を強磁場中2次元電子系に対して進めてきた。量子モンテカルロ法は、これまでの標準的な手法であった数値厳密対角化法に比べてはるかに大きなサイズ(電子数)を扱うことが可能で、さらに有限温度での物理量を求めることが可能となる。しかし、いわゆる負符号問題がこの手法の安易な適用を阻んできた。筆者は負符号問題に対して一つの処方箋を考案した。負符号間題に対するアプローチにはいくつかの道が考えられているが、筆者が選んだのは負符号がでないようにモデル(電子間相互作用)を変更することである。それにより有限温度でのエネルギーなどの静的物理量が得られるようになった。またモデルハミルトニアンがどの程度クーロン相互作用を近似するかを、数値厳密対角化を用いて調べた。その結果、両ハミルトニアンの基底状態の重なりは必ずしも大きいとはいえないが、基底状態が持つべき性質はある程度保たれていることがわかった。量子モンテカルロ法の利点の一つは有限温度の計算ができることである。有限温度における系の振る舞いは絶対零度の場合に比べてモデルの詳細に鈍感であると考えられ、これまでにほとんど議論されてこなかった分数量子ホール系(及び強磁場中2次元電子系)の有限温度の性質が今後この手法により明らかにされると期待される。

強磁場中の2次元電子系では、電子の運動エネルギーがランダウ量子化により離散化され、各エネルギー準位(ランダウ準位)には巨視的な数の縮退が生ずる。ランダウ準位充填率が整数でないとき、多電子基底状態は電子間の相互作用を取り入れて始めて一意に定まる。分数量子ホール効果に代表されるように、この系は電子間相互作用に起因する興味深い現象が見つかって、多くの関心を集めてきた。強磁場中の2次元多電子系を理論的に調べる上で、有限サイズ系に対する数値計算は非常に有効である。筆者は強磁場中2次元電子系に対する量子モンテカルロ法の開発に携わってきた。量子モンテカルロ法は優れた手法であるにもかかわらず、いわゆる負符号問題がこの手法の安易な適用を阻んできた。筆者は、電子間クーロン相互作用からのずれが可能な限り小さくなるような、負符号問題のないモデルハミルトニアンを作り出すことに成功した。モデルハミルトニアンが必ずしもクーロン相互作用の性質を保っているとは言えないが、困難なく物理量が得られるようなモデルを作ったことは今後の研究の発展にとって重要である。この成果は今年度、出版論文として公表された。対象としている2次元電子系で、近年、スピン自由度の人為的操作が注目されている。スピン自由度を含めた数値計算は、自由度の増大により必ずしも十分でない電子数に限られてきた。筆者の開発してきた量子モンテカルロ法をスピン自由度まで含んだ系に拡張することは容易である。また量子モンテカルロ法の利点の一つは有限温度の計算ができることである。有限温度に対する数値的研究は手法に乏しく、これまでにほとんどなされていない。筆者はこれらの観点から、磁場中2次元電子系の研究を進めている。
日本語および日本社会を理解させるためのインターラクティブなマルチメディア教材開発

本研究では、日本社会と日本語を学ぶ学習者に対して、オープンソース型マルチメディア双方向教材を提供するシステムを開発し、以下の2つの学習サイトで成果を公開している。この二つはそれぞれ異なる情報プラットホームで立ち上げており、それぞれ公開されている。(1)はサーバ用ソフトとしてオープンソースをベースに構築しており、サーバの構築・運営を研究者が行っている。これに対し、(2)は将来、汎用性を高めて広く普及・運用することを目指して、基本となるサーバ部分、データベース部分などを一般的に利用できる構成とした環境で動作させている。これらの動作環境が異なる両サイトにおい学習者からの意見を反映させながら教材を進化させてきている。本研究では、日本社会と日本語を学ぶ留学生に対して双方向型の教材を開発することを主要な目的とした。双方向性とは、第一に学習者と制作者との間の双方向性を意味している。上記の学習サイトでは、アクセスした学習者が意見や質問の解答を自由に書き込むことができ、それに対して本サイト制作者側(研究プロジェクトチーム)がコメント、意見などを書き込むことができるシステムとなっている。第二の双方向性として、制作者と、学習サイトを利用する教員との間の双方向性がある。本サイトのようなオープンソース型の教材では、プログラムのソースコードも公開すれば、本サイトを利用する教員がそのコードによって自分で自由に教材を手直しし、二次利用できるという利点がある。本研究が開発したシステムは、上記の両面にわたる双方向性を追求したサイトを提供し得たことにより、学習サイトの可能性を先行的に提示している。(798字)本研究では、日本社会と日本語を学ぶ学習者に対して、オープンソース型マルチメディア双方向教材を提供するシステムを開発し、以下の2つの学習サイトで成果を公開している。(798字)本研究は、日本社会と日本語を学ぶ学習者に対して、オープンソース型双方向教材を提供するシステムの開発と教材の提供を目的として行われている。平成17年度の研究は、双方向モデルの開発、ビジネスモデルの開発、双方向モデルの技術的開発、海外連携、日本語教材のコンテンツ作成の5分野を行った。まず双方向モデルの開発を研究打ち合わせとメーリングリストを使ったディスカッションにより進め、GPLで公開されているCMSのXOOPSをプラットフォームに採用した。ビジネスモデルとしては個人学習者への教材の提供が重要であるという認識を持ち、インターフェースの多言語化、小額課金の具体的方法の検討を行った。双方向モデルの技術的開発はXOOPSの採用を受け、教材を扱うモジュールのプログラム作成を行い、提供する教材の詳細を共同研究者間でプロトタイプに基づく議論に基づく改良を加えながら実践的に行った。教材提供を行う基本モジュールはWF sectionを採用し、マルチメディア機能拡張プログラムを追加した。これによって、画像、映像、アニメーション、音声、質問、回答を共通したポップアップウィンドウで表示することとなった。また日本語の初学者には漢字の読みが困難であるため、ふりがなをポップアップ表示する機能も加えた。海外研究者・海外学習者とのあいだで双方向性教材の試行として、中国精華大学の馮峰教授を研究代表者の佐々木が訪問し、学生を交えた検討を行った。この他に米国プリンストン大学、スペインのアウトノマ大学における連携を行う予定である。日本語教材コンテンツの開発においては、技術開発の為の教材として「日本社会再考」などの一部を使い6点の教材に基づき開発を進めている。共同研究者の一人、日置は「経営学入門」題する教材を開発し、門倉はエクステンシィブ・リーディングの観点で教材を開発している。(791文字)本研究は、日本社会と日本語を学ぶ学習者に対して、オープンソース型双方向教材を提供するシステムの開発と教材の提供を目的として行われている。

双方向モデルの技術的開発はXOOPSの採用を受け、教材を扱うモジュールのプログラム作成を行い、提供する教材の詳細を共同研究者間でプロトタイプに基づく議論に基づく改良を加えながら実践的に行った。教材提供を行う基本モジュールはWF sectionを採用し、マルチメディア機能拡張プログラムを追加した。これによって、画像、映像、アニメーション、音声、質問、回答を共通したポップアップウィンドウで表示することとなった。また日本語の初学者には漢字の読みが困難であるため、ふりがなをポップアップ表示する機能も加えた。海外研究者・海外学習者とのあいだで双方向性教材の試行として、中国精華大学の馮峰教授を研究代表者の佐々木が訪問し、学生を交えた検討を行った。この他に米国プリンストン大学、スペインのアウトノマ大学における連携を行う予定である。日本語教材コンテンツの開発においては、技術開発の為の教材として「日本社会再考」などの一部を使い6点の教材に基づき開発を進めている。共同研究者の一人、日置は「経営学入門」題する教材を開発し、門倉はエクステンシィブ・リーディングの観点で教材を開発している。(791文字)
高速AFM計測によるKaiタンパク質のロバストな概日周期発生機構の解明

Kaiタンパク質の動的相互作用: KaiCのリン酸化状態に依存してKaiAとの相互作用が概日周期的に変動することを見出した(Phase Dependent Differential Affinity: PDDAと名付けた)。KaiCのリン酸化概日周期について、実験で得られたパラメーターを用いて数理シミュレイションを行い、PDDAが概日周期にどのような影響を及ぼすのかを調べた。PDDAが無い場合には、KaiAとKaiCの濃度比が変動すると概日周期が消失するのに対して、PDDAがある場合には概日周期が維持される濃度比が3倍程度大きくなった。このことから、PDDAは細胞内でのタンパク質濃度の揺らぎに対するKaiシステムの頑強性に寄与していることが明らかになった。また、温度制御下でKaiA-KaiCの相互作用を調べたところ、25-29°Cの温度範囲では動的親和性に大きな変化は見られえず、30°C以上では、KaiAとKaiCの親和性が大きく変化することがわかった。プロテアソームα7ホモ14量体のα6による2ステップ解体過程:領域内共同研究としてプロテアソーム構成タンパク質α7ホモ14量体がα6により解体される過程を観察した。α7-14量体をアミノシランで化学修飾したマイカに強固に吸着させると14量体が自発的に7量体に分離する様子が見られた。さらに,α7-7量体リングの中心孔にα6サブユニットが結合・解離を繰り返し、時間経過とともにα6が中心孔に強固に結合することが分かった。また、積層した7量体リング間に隙間が経時的に生じ、そこにα6が結合する様子が観察された。これらのことから、α7-14量体のα6サブユニットによる解体は、リング積層間隙へのα6の結合と解離、7量体リング中心孔へのα6の強固な結合によるダブルリングの再生阻止の2段階の過程を経ていることを明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はKaiCとKaiAの結合・解離過程を高速AFMで可視化し、結合および解離速度に対するKaiCのリン酸化状態依存性の詳細について調べた。KaiCが持つ二つのリン酸化サイト(S431、T432)のそれぞれにリン酸化と脱リン酸化をミミックする変異を導入した変異体KaiCを4種類(DE, DA, AE, AA)調整し、それら変異体KaiC六量体とKaiAの結合・解離過程を観察し、結合速度と解離速度を求めた。その結果、結合と解離速度の両方がKaiCのリン酸化状態に応じて変化することが分かった。また、協力研究者と共同で行ったシミュレイションにより、KaiCのリン酸化状態に応じたKaiAとの親和性の変化が、概日リズムにとってどのような意味を持つのかを調べ、KaiCとKaiAの親和性の変動は、タンパク質の濃度揺らぎに対して概日リズムを安定に維持する効果があることが分かった。すなわち、概日リズムのノイズ耐性を高めていることが明らかになった。KaiAはKaiCのC末端側テイルと相互作用すると考えられているが、KaiC六量体のうちいくつのプロトマーと相互作用しているかを調べるために、テイルを除去したKaiCモノマーを準備し、野生型KaiCと混合することでKaiC六量体のテイル本数を変化させた試料を調整した。KaiAとの相互作用を調べた結果、テイルがない場合でもKaiAはKaiCと相互作用するが結合後1秒以内に解離するが、六量体のうち2個以上のプロトマーにテイル構造があると、KaiAとの相互作用がより強固になることがわかった。KaiCのリン酸化状態に応じたKaiAおよびKaiBとの親和性の変化を明らかにし、さらに、親和性の変動が概日周期に与える影響をシミュレイションにより明らかにすることができた。また、KaiC六量体内の個々のプロトマーの状態を変化させた時のKaiAとの相互作用の変化も明らかにでき、今年度実施予定の六量体内間プロトマーの協同的効果を調べる足がかりがつかめたため。

さらに,α7-7量体リングの中心孔にα6サブユニットが結合・解離を繰り返し、時間経過とともにα6が中心孔に強固に結合することが分かった。また、積層した7量体リング間に隙間が経時的に生じ、そこにα6が結合する様子が観察された。これらのことから、α7-14量体のα6サブユニットによる解体は、リング積層間隙へのα6の結合と解離、7量体リング中心孔へのα6の強固な結合によるダブルリングの再生阻止の2段階の過程を経ていることを明らかにした。KaiCリン酸化の概日リズムには、温度が変化しても周期が一定に保たれる温度補償能があるが、その分子機構については明らかになっていない。これまでの高速AFM観察で、KaiAとKaiCの解離定数がKaiCのリン酸化状態に応じて変化すること、すなわちタンパク質間の親和性が概日周期的に変化することを見出している。一方でKaiCのリン酸化はKaiAとの相互作用により促進されることから、KaiA/KaiCの複合体形成のダイナミクス自体に温度補償性が組み込まれている可能性がある。KaiA-KaiC相互作用が温度依存性を持たない、あるいは結合までの待ち時間と解離までの結合時間が温度上昇とともに短くなり、結果的に結合時間の総和が温度に依存しない等の可能性が考えられる。最近、室温から45°Cまでの昇温観察が可能な高速AFMシステムの開発に成功したので、このシステムを使い、温度を変えながらKaiA-KaiCの結合と解離を観察し相互作用の温度依存性を検証する。また、同様にKaiBとKaiCの相互作用についても温度依存性を計測し、Kaiタンパク質システムの温度補償能の起源を明らかにする。次に、KaiCのリン酸化状態同調機構について調べる。KaiCは異なるリン酸化状態にあるKaiCを混合してもリン酸化状態は平均化されず概日リズムは保たれる、すなわちKaiCには位相同調機構が備わっている。この同調機構の分子的実態はKaiC六量体間のモノマー交換によると想定されているが、これまでKaiC六量体がプロトマーに解体し、再集合する直接的な証拠はなかった。高速AFMで脱リン酸化相にある六量体がどのように解体し再集合していくのか、その過程を直接観察することで検証する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
活性汚泥の迅速コンポスト化に関する研究

汚泥の腐熟化を促進すると思われる汚泥資化性細菌2株(P株,Y株)を純粋分離した。分離された細菌の生理的性質を調べ、若干の知見を得た。Bacteria-P株,Bacteria-Y株の生育最適pHはそれぞれ9、7であった。24時間培養においてはpH7でBacteria-Y株の生育速度はBacteria-P株よりも早かった。Bacteria-P株、Bacteria-Y株の生育最適温度をルシフェラーゼ発光法にて調べると、それぞれ40、37°Cで最適であった。ルシフェラーゼの発光量が少ないのは静置培養のせいではないかと思われる。分離された最近は好気環境を好むと思われる。オキシダーゼ試験において、Bacteria-P株は試験紙の変化が見られなかったのでオキシダーゼ陰性であった。Bacteria-Y株は薄青色に変化したのでオキシダーゼ陽性であった。カタラーゼ試験において両株ともに懸濁直後に激しい泡の形成がみられたので、カタラーゼ陽性であるといえる。Bacteria-Y株のみ16SrRNA遺伝子の一部の塩基配列を決定することができた。リバースプライマー、フォワードプライマーを使用した場合、ともに約550bpの塩基配列が明らかとなった(16SrRNAの全長は1500-1600bp)。BLASTリサーチの結果リバースプライマーを用いて決定された塩基配列はBrevibacteriumlutescens (Accession No. AJ488509)と、フォワードプライマーを用いて決定された塩基配列はBrevibacterium sp.TUT1201 (Accession No. AB188208)と最もホモロジーが高かった。したがってBacteria-Y株はBrevibacterium属細菌であると思われる。現場のプラントにおける下水汚泥は1次発酵から5次発酵を経て完熟堆肥となり出荷される。これまで1次から5次発酵汚泥のSuspended Solid (SS)を測定したところ、腐熟が進むにつれてSSの値は減少することが確認され、プラントレベルではSSと腐熟化には相関が見られている。そこで実験室レベルにおいても同様な相関が見られるか検討したところ、SSを測定することによって腐熟化の促進度合いを比較できることがわかった(濁度測定法)。下水汚泥堆肥化では窒素を含む高分子有機物質が分解する過程でアンモニアが発生し、たいへんな悪臭をともなうのが特徴である。腐熟が進むにしがたってアンモニアが蒸散するなら、腐熟が進む程発酵物中のアンモニア含量は減少するはずである。そこで生下水汚泥および1-5次発酵物中のアンモニア含量を測定し、腐熟化の判断材料となるか調べたところ、汚泥は腐熟が進む程、含有するアンモニアは減少することがわかり、腐熟化の判断材料にできることがわかった。汚泥の発酵を促進させるには、外部から化学物質を添加し、従来汚泥仕込み中に生息する微生物を活性化させる方法と、汚泥有機物の分解に貢献している微生物を単離し、人為的に大量培養して仕込み中に添加するという方法、あるいはその両者を組み合わせるという方法がある。これまで高い発酵促進効果があるものとして、グルタミン酸、チロシン、グリシン、酢酸ナトリウム、尿素、カリウムみょうばんの6化合物を候補に挙げた。実際の仕込みを模してその発酵促進効果を調べたところ、濁度測定法によればカリウムみょうばんが汚泥の腐塾を促進させることがわかった。汚泥の腐熟化を促進すると思われる汚泥資化性細菌2株(P株、Y株)を純粋分離した。これら2種について汚泥腐熟化にどのような効果があるのか調べた。脱水汚泥ケーキ10g、1次発酵汚泥30gを十分混合した後、P株、Y株の培養液をそれぞれ6m1添加し、仕込み汚泥とした。切り返しは24時間ごと行った。腐熟化は仕込み汚泥の濁度、糖およびタンパク質含量を測定することにより評価した。対照では濁度の急激な上昇が見られたので有機物の分解による微粒子化が進んでいると考えられる。仕込み汚泥にP株、Y株を添加すると、濁度の上昇は観察されなかった。これらの細菌は分解された(微粒子化された)有機物を利用し、ただちに二酸化炭素やアンモニア等に変換していると考えられ、活発な有機物の分解が示唆された。対照では還元糖の減少はまったく見られなかったが、仕込み汚泥にP株、Y株を添加すると、24時間で還元糖量は初期濃度の約80%に減少した。分離細菌は糖を食化し、二酸化炭素等に変換していると考えられる。タンパク質の分解においては対照と顕著な違いはないので、P株、Y株はタンパク質の分解能力は低いと考えられる。以上のことよりP株、Y株は糖類を活発に消費させ、汚泥の堆肥化に貢献していると思われる。コンポスト化過程で発生するアンモニアによる悪臭は社会間題化している。そこで窒素食化性の高い藻類を単離し、アンモニア吸収能力の優れた藻類を得ることができた。単離藻類はChlorellavulsarisであることがわかり、10^8個細胞あたり50μgのアンモニウムを吸収した。コンポスト化が進む汚泥堆肥中に添加することにより、アンモニアによる悪臭を一時的にでも減少させる技術が期待される。

Bacteria-P株,Bacteria-Y株の生育最適pHはそれぞれ9、7であった。24時間培養においてはpH7でBacteria-Y株の生育速度はBacteria-P株よりも早かった。Bacteria-P株、Bacteria-Y株の生育最適温度をルシフェラーゼ発光法にて調べると、それぞれ40、37°Cで最適であった。ルシフェラーゼの発光量が少ないのは静置培養のせいではないかと思われる。分離された最近は好気環境を好むと思われる。オキシダーゼ試験において、Bacteria-P株は試験紙の変化が見られなかったのでオキシダーゼ陰性であった。Bacteria-Y株は薄青色に変化したのでオキシダーゼ陽性であった。カタラーゼ試験において両株ともに懸濁直後に激しい泡の形成がみられたので、カタラーゼ陽性であるといえる。Bacteria-Y株のみ16SrRNA遺伝子の一部の塩基配列を決定することができた。リバースプライマー、フォワードプライマーを使用した場合、ともに約550bpの塩基配列が明らかとなった(16SrRNAの全長は1500-1600bp)。BLASTリサーチの結果リバースプライマーを用いて決定された塩基配列はBrevibacteriumlutescens (Accession No. AJ488509)と、フォワードプライマーを用いて決定された塩基配列はBrevibacterium sp.TUT1201 (Accession No. AB188208)と最もホモロジーが高かった。したがってBacteria-Y株はBrevibacterium属細菌であると思われる。
サンゴ産卵・白化のリアルをワイパー式メモリー水中カメラとドローンにより探る

2015年と2016年の夏季に琉球大学熱帯生物圏研究センター瀬底研究施設の陸上水槽にコユビミドリイシを移植し、ワイパー式メモリー水中カメラにより産卵を観測した。その結果、5月下旬6月上旬の満月35日前の午後10時頃より産卵すること等が明らかになった。また、2016年夏季に同研究施設地先の海域にて、水中カメラによるハマサンゴとハナバチミドリイシの連続観測とドローン(無人航空機)によるサンゴ礁の空撮を実施した。これらの観測の結果、9月上旬には、テーブル状のミドリイシ類の大型個体の大部分は白化したが、塊状のハマサンゴ類の大型個体の大部分は白化しなかったこと等が明らかになった。平成27年度は、ワイパー式メモリー水中カメラによる観測方法を構築することができた。まず、5月下旬に、沖縄県の特別採補許可により沖縄県本部町沿岸から採集したミドリイシ属のコユビミドリイシAcropora digitiferaを琉球大学熱帯生物圏研究センター瀬底研究施設の陸上水槽内に移植した。次に、同水槽内にワイパー式メモリー水中カメラ(JFEアドバンテック株式会社・SFIDA)を設置し、コユビミドリイシを10分間隔で、約6日間の連続撮影を行った。撮影した画像をもとに水中のバンドル数を計数した。バンドルとはサンゴの卵と精子がはいったカプセルのことをさす。その結果、コユビミドリイシの産卵は午後10時頃より始まること等が明らかになった。ドローン(無人航空機(UAV:Unmanned Air Vehicle))によるサンゴの産卵や白化等の観測に関しても、平成27年度中にその基礎を確立することができた。空撮用のドローンとして世界的にも最もシェアの高いDJI社(中国・深セン)のPhantom 3 Professionalを購入した。同機は3軸ジンバルシステムを搭載し、高解像の画像等を撮影することができる。まず、Phantom 3 Professional等のドローンの飛行操作等に関する習熟を愛媛県東温市の重信川河川敷等で行った。次に、沖縄県本部町の瀬底島沿岸域でPhantom 3 Professionalを飛行させ、サンゴ礁の画像の撮影方法等を検討した。平成27年度は、当初、1)ワイパー式メモリー水中カメラの設置や計測方法の開発、及び、2)ドローンによるサンゴ礁の撮影方法の開発を計画していた。いずれも、ほぼ、当初の計画どおりの研究を実施することができた。よって、「(2)おおむね順調に進展している。」と判断した。平成28年度は、ワイパー式メモリー水中カメラによるミドリイシ属サンゴの産卵観測と、ドローン(無人航空機(UAV: Unmanned Air Vehicle)によるミドリイシ属とハマサンゴ属サンゴの白化観測を行った。水中カメラによる産卵観測は、琉球大学熱帯生物圏研究センター瀬底研究施設の陸上水槽にコユビミドリイシAcropora digitiferaを移植し、実施した。平成27年度と同様にコユビミドリイシの産卵は午後10時頃より産卵がおこること等が明らかになった。また、7月下旬から9月上旬にかけて、同研究施設地先の海域にて、水中カメラによるハマサンゴPorites sp.とハナバチミドリイシAcropora cythereaの連続撮影を実施した。同期間の海水温の平均は約30度だった。撮影された画像より、サンゴの体色をRGB値(R、赤:G、緑:B、青)等により解析した。R、G、B値は、それぞれ0255の値で変化し、R=G=B=255で白に、R=G=B=0で黒になる。その結果、ハマサンゴの体色は観測期間中、ほぼ一定であったが、ハナバチミドリイシの体色は徐々に白色方向に変化した。ドローンにより、6月から10月にかけて、瀬底研究施設地先のサンゴ礁域を撮影した。撮影した画像をもとに、パノラマ合成ソフトによりサンゴ礁の二次元画像を作成した。その結果、テーブル状のミドリイシ類の大型個体は、8月上旬に中心部より白化が始まり、9月上旬には大部分は白化したが、塊状のハマサンゴ類の大型個体の大部分は9月上旬でも白化しなかったこと等が明らかになった。平成28年度は、ほぼ、当初の予定どおり、1)ワイパー式メモリー水中カメラによるサンゴ産卵の計測、2)ワイパー式メモリー水中カメラによるサンゴ白化の計測、及び、3)ドローンによるサンゴ白化の計測に関する研究を予定している。また、本科学研究費助成事業で得られる研究成果は、早急に、海洋生態学関連の国際シンポジウムや学会等で発表するほか、国際的な学術誌にも投稿する予定である。生態系保全学平成27年度は、ワイパー式メモリー水中カメラやドローン(無人航空機(UAV:Unmanned Air Vehicle))による観測方法の検討等を行った。

平成28年度はワイパー式メモリー水中カメラやドローンによるサンゴ産卵や白化の観測を行う予定であるため、予算残は、平成28年度分の予算と合算してこれらの機器や消耗品類の購入に使用したほうが本研究課題の実施により適切であると判断し、執行を延期した。次年度使用額は、本年度の予算と合算し、本年度に計画している1)ワイパー式メモリー水中カメラによるサンゴ産卵の計測、2)ワイパー式メモリー水中カメラによるサンゴ白化の計測、及び、3)ドローンによるサンゴ白化の計測に関する研究の実施に必要な観測機器、および、消耗品類の購入に充当する予定である。
ヒト未熟B細胞における免疫グロブリン発現の遺伝子的解明

未熟B細胞における免疫グロブリンの発現はμ→κ→λの順に起こるとされている。pre-B細胞前後の成熟段階に相当する腫瘍と考えられるnon-TALL(非T細胞性急性リンパ性白血病)症例では免疫グロブリンの発現順序に従ってκ陽性例がλ陽性例より多いことが期待させる。我々は小児および成人non-T ALL48症例につき、主として免疫電顕を用いて白血病細胞における免疫グロブリンの発現を検討した。その結果期待に反して18例の軽鎖陽性例のうち17例までλ陽性を示し、κ陽性例は1例のみであった。最近阪口、工藤らはマウスpre-B細胞に特異的に発現するλ鎖様遺伝子およびその産物を見い出し、λ_5,VpreB_1などと命名した。これらの遺伝子およびその産物はpre-B細胞の段階に一時的に出現し、λ鎖と高い相同性を有し、胞体内μ鎖合成の促進やμ鎖が細胞表面に表出されるのを助ける働らきを有するとされている。今回我々が見い出したnon-T ALLにおけるλ鎖陽性物質がλ鎖様遺伝子産物か否かを同定するため、培養細胞株について検討を行なった。用いた培養細胞株はNALM-6,NALM-16,KM3,Rehである。このうちNALM-6は免疫電顕でμ,λ陽性、他はいずれもλ鎖のみ陽性であった。遺伝子解析ではJ_Hのプローブでは4例いずれも再構成バンドが認められたが、cλプローブではいずれも再構成バンドは認められなかった。このように免疫電顕でλ鎖陽性であったにもかかわらず、λ鎖遺伝子の再構成は認められなかった。λ鎖様遺伝子は再構成しないことが知られており、我々が今回免疫電顕で証明したλ鎖陽性物質がλ鎖様遺伝子産物であることを裏付ける有力な傍証と考えられる。今後λ鎖様遺伝子に特異的とされるオリゴヌクレオチドをpCRで増巾し、このプローブを用いて培養細胞株のRNAにつきNorthern blsttingをほどこし、λ鎖様遺伝子であることを証明していく予定である。