hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子生物学的予後因子による子宮頸癌の至適治療法の開発

子宮頸癌の抗がん剤感受性に関わる分子生物学的因子を探索し、分子標的治療やテーラーメイド医療に結びつけるため、抗がん剤暴露によるアポトーシス関連蛋白の発現解析を行った。pAktおよびpmTORの2つのアポトーシス抑制系蛋白の発現が抵抗性細胞では有意に高い発現を示していた。治療前の子宮頸癌生検組織を用いた免疫染色の解析でが、pAktおよびpmTORの治療前組織での高発現は、独立した予後不良因子であることが判明した。mTOR阻害剤を併用した化学療法が、予後不良の子宮頚癌治療の至適治療となる可能性が示された。目的:子宮頸癌の抗がん剤感受性に関わる分子生物学的因子を探索し,分子標的治療やテーラーメイド医療に結びつくデータを得るために研究を行った。方法:4種類の子宮頸癌細胞を用い,様々な濃度のパクリタキセル含有液で培養し,MTTアッセイによる感受性測定,フローサイトメトリーによる細胞増殖および細胞のサブG1集積解析,DNAの断片化観察によるアポトーシス解析,ウエスタンブロット法によりアポトーシス誘導経路および抑制経路に存在する各種蛋白の発現解析を行った。Invitroの実験で感受性株と抵抗性株で差の認められたpAktおよびpmTORの2つのアポトーシス抑制系蛋白の発現解析を,治療前の子宮頸癌生検組織を用いた免疫染色により解析し,臨床病理学的因子や予後との関連を解析した。結果:パクリタキセルに対する感受性が最も高かったのはHeLa細胞で,最も低かったのはCaSki細胞であった。HeLa細胞およびCaSki細胞を5μMのパクリタキセル含有培養溶液中で培養すると,24時間で細胞周期G2/Mにおける分裂停止,48時間から72時間でサブG1集積が増加した。高感受性のHeLa細胞では,DNA断片化の増加がより早期に明瞭となった。抵抗性のCaSki細胞では,Aktの下流にあるmTORが活性化され,mTORの活性化を抑制するラバマイシンで前処置すると,パクリタキセルに対する感受性が有意に増幅された。臨床検体を用いた免疫染色による発現解析では,pAktおよびpmTORの治療前組織での高発現は,独立した予後不良因子であり,5年生存率で約40ポイントもの差が認められた。1結論:子宮頚癌細胞に対する抗腫瘍効果はアポトーシスを誘導することにより発揮され,mTORを標的とするラバマイシンはパクリタキセル抵抗性の子宮頚癌細胞をパクリタキセル感受性に変えることが明らかとなり,子宮頚癌の化学療法は,mTOR高発現群には無効あるいは有害であり,ラバマイシンとの併用により感受性が亢進することが期待される。子宮頸癌の抗がん剤感受性に関わる分子生物学的因子を探索し、分子標的治療やテーラーメイド医療に結びつくデータを得るために研究を行った。4種類の子宮頸癌細胞を用い、様々な濃度のパクリタキセル含有液で培養し、MTTアッセイによる感受性測定、フローサイトメトリーによる細胞増殖および細胞のザブG1集積解析、DNAの断片化観察によるアポトーシス解析、ウエスタンブロット法によりアポトーシス誘導経路および抑制経路に存在する各種蛋白の発現解析を行った。In vitroの実験系でパクリタキセルに対する感受性が最も高かったのはHeLa細胞で、最も低かったのはCaSki細胞であった。24時間で細胞周期G2/Mにおける分裂停止、48時間から72時間でサブG1集積が増加した。高感受性のHeLa細胞では、DNA断片化の増加がより早期に明瞭となったのに対し、抵抗性のCaSki細胞では、Aktの下流にあるmTORが活性化され、mTORの活性化を抑制するラパマイシンで前処置すると、パクリタキセルに対する感受性が有意に増幅された。以上の結果を踏まえ、臨床検体を用いた免疫染色による発現解析を行ったところ、pAktおよびpmTORの治療前組織での高発現は、独立した予後不良因子であり、5年生存率で約40ポイントもの差が認められることが判明した。子宮頚癌細胞に対する抗腫瘍効果はアポトーシスを誘導することにより発揮され、mTORを標的とするラパマイシンはパクリタキセル抵抗性の子宮頚癌細胞をパクリタキセル感受性に変えることが明らかとなり、子宮頚癌の化学療法は、mTOR高発現群には無効あるいは有害であり、ラパマイシンとの併用により感受性が元進することが期待された。
高齢者における睡眠障害の発現機序と光療法の有用性に関する基礎的検討

本研究では、1)高齢者における睡眠障害の発現様式について詳細に調べるために、男女差に着目して検討すること。2)より安全な非薬物療法である光療法の睡眠障害に対する作用機序を明らかにするため、高照度光照射が健康な高齢者の睡眠ならびに生体リズムに及ぼす影響について明確にすることを主眼としている。平成10年度は、男性5名、女性7名(平均年齢61歳)について検討を行い、以下のような結果を得た。1.睡眠日誌による睡眠覚醒リズムについては明らかな男女差は認められなかった。2.直腸温リズムについては、平均値には男女差は認められなかったが、振幅は女性で高く、また、リズム波形がより安定している傾向が認められた。位相については、女性で約1時間前進していた。3.ポリソムノグラフィの結果では、入眠潜時、レム潜時に有意な男女差は認められなかったが、睡眠時間に占める徐波睡眠ならびにレム睡眠の割合は女性で高く、睡眠段階1の割合は男性で高かった。4.レム睡眠における覚醒頻度は男性で高く、男性では女性と比較してレム睡眠の持続が不良であった。5.主観的睡眠感についてみると、明らかな男女差は認められなかった。6.光照射の影響についてみると、女性では高照度光照射施行後に直腸温リズムの振幅が増大していた。また、男性では照射後に波形が安定していた。主観的睡眠感男女ともに照射後に改善が認められたが、特に女性で有意の差が認められた。平成11年度は光照射の及ぼす影響について、ポリソムノグラフィの結果について検討を行った。女性では睡眠後半部1/3の期間での覚醒時間が増大しており、朝の目覚めの良さに関連していることが示唆された。また、男性では、レム睡眠の覚醒頻度が光照射後に減少する傾向が認められ。光照射は高齢者の夜間の睡眠に影響を及ぼすことが示された。以上より、高齢者の睡眠ならびに生体リズムには男女差が存在し、高照度光照射に対する反応性についても、両者の間に相違があることが明らかとなった。本研究では、1)高齢者における睡眠障害の発現様式について詳細に調べるため、男女差について着目して検討すること。2)より安全な非薬物療法である光療法の睡眠障害に対する作用機序を明確にするため、高照度光照射が健常な高齢者の睡眠ならびに生体リズムに及ぼす影響について明らかにすることを主眼としている。平成10年度は、女性7名、男性5名(平均年齢61歳)について検討を行った。2.直腸温リズムについては、位相ならびに平均値には男女差は認められなかったが、振幅は女性で高く、また、リズム波形がより安定している傾向が認められた。3.ポリソムノグラフィの結果では、入眠潜時、レム潜時に有意な男女差は認められなかったが、睡眠期間に占める徐波睡眠ならびにレム睡眠の割合は女性で高く、睡眠期間に占める睡眠段階1の割合は男性で高かった。また男性では照射後に波形が安定化していた。主観的睡眠感は男女ともに照射後に改善が認められたが、特に女性で有意の差が認められた。以上より、高齢者の睡眠ならびに生体リズムには男女差が存在し、光の反応性についても両者の間に相違があることが示唆された。
新規高温用無鉛PTCR素子の開発

PTCRとはPositive Temperature Coefficient of Resistivity(抵抗の正温度係数)の略で、ある温度で急激に電気抵抗が上昇する現象であり、半導体化させたチタン酸バリウム系セラミックスに生じる。この特性を利用して外部に制御回路を必要としないインテリジェントなヒータ素子として応用されている。本研究では環境問題の観点から鉛を使用しないチタバリ系半導体セラミックスの開発を行っている。本年度は、(Bi_<1/2>)TiO_3(BKT,T_c=380°C)に注目し、Ba_<1-x>(Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3(BBKT100x)半導体セラミックスを作製することで、高温で動作可能な無鉛材料の開発を目指した。高温動作型PTCR素子の作製を行うにあたり、誘電率特性および焦電特性を評価し、BBKTセラミックスではどこまで動作温度を上げることが可能であるのかについて調査した。誘電率温度特性評価より、誘電率の最大値温度T_m(T_m=T_c)は、BKT置換量増加に伴い上昇し、BBKT90ではT_mがおよそ380°Cを示した。BBKT5およびBBKT10セラミックスを低酸素濃度雰囲気中で焼結させ、大気アニール処理を行うことで明瞭なPTC特性を得ることに成功した。これらに対し、BBKT15およびBBKT20半導体セラミックスでは、大気アニール処理を行わなくてもPTC特性を発現する。そこで、BBKTおよびBTの各半導体セラミックスの電気伝導特性を比較するために、複素インピーダンス分析を行った。その結果、大気アニール処理を行っていない試料では、粒内と粒界が電気伝導に関係しているのに対し、大気アニール処理を行うことにより粒内と粒界に加え粒内の周りの薄い表面層が現れ、粒界と粒内の周りの薄い表面層がPTC特性に関係していることがわかった。今後、さらにBKTの置換量を増加させることで、より高温動作可能な無鉛PTCRセラミックスの作製が期待できる。研究課題にあるPTCRとはPositive Temperature Coefficient of Resistivity(抵抗の正温度係数)の略で、温度上昇に伴い、ある温度で急激に電気抵抗が上昇する現象であり、半導体化させたチタン酸バリウム系セラミックスに生じる現象である。この特性を利用して外部に制御回路を必要としないインテリジェントなヒータとして応用されている。現用のヒータ素子材料であるチタバリ系半導体セラミックスの原料中には鉛が含まれており、またその鉛はヒータ動作温度を高くするためには不可欠とされている。研究者らは環境問題の観点から鉛を使用しない無鉛チタバリ系半導体セラミックスの開発を試み、最近PTCR特性を示す新規材料Ba_<1-x>(Bi_<1/2>Na_<1/2>)_xTiO_3(BBNT)を見出した。本研究ではBBNTセラミックス焼結前の粉体の個々の粒子にコーティングを行うことで、コアシェル構造を形成させ、さらにそのコアシェル構造を有する粉体を用いてセラミックスを作製、評価を行った。まず、単成分であるBaTiO_3(BT)ならびに(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3(BNT)粉末を固相反応法により合成し、両粉末を混合し、焼結を行った結果、セラミックス粒子はコアシェル構造を形成せず、BBNT単一相からなることが分かった。そのため、BNTゾルゲル溶液を作製後、BT粉末にコーティングすることにした。その結果、焼成前の粉末粒子がBT粒子にBNTがコーティングされているもの(コアシェル構造)からなることを電子顕微鏡観察にて確認できた。このコアシェル粉末を焼結したところ、粒子内は均一化しBBNT単一相からなることが分かった。誘電率温度特性からその現は通常のセラミックス作製法によるBBNTセラミックスと同じであり、セラミックス内のコアシェル構造が消失していると考えられる。今後、焼結温度、時間、雰囲気等の作製条件の検討が必要であることがわかった。本研究と同時にPTC現象の解明を目指すべく、BBNT半導体セラミックスの導電特性について検討した。これまで、粒子内部でスイッチング温度Ts付近から抵抗異常が生じ、Tsより高温では抵抗が低くなることを明らかにしている。

BBKT5およびBBKT10セラミックスを低酸素濃度雰囲気中で焼結させ、大気アニール処理を行うことで明瞭なPTC特性を得ることに成功した。これらに対し、BBKT15およびBBKT20半導体セラミックスでは、大気アニール処理を行わなくてもPTC特性を発現する。そこで、BBKTおよびBTの各半導体セラミックスの電気伝導特性を比較するために、複素インピーダンス分析を行った。その結果、大気アニール処理を行っていない試料では、粒内と粒界が電気伝導に関係しているのに対し、大気アニール処理を行うことにより粒内と粒界に加え粒内の周りの薄い表面層が現れ、粒界と粒内の周りの薄い表面層がPTC特性に関係していることがわかった。今後、さらにBKTの置換量を増加させることで、より高温動作可能な無鉛PTCRセラミックスの作製が期待できる。
振動混合則の居開とその分子設計への応用

反応における振動混合の考えは「分子軌道混合」と表裏をなす考え方で、同じ現象をエネルギ-の二次微分である力の定数の立場から記述しようとするものである。今回は点電荷電場下のホルムアルデヒドの振動を考えた。一般に点電荷電場下では並進、回転の縮退が一部解けて疑似振動となるが、安定配置ではそれらの影響は考従しなくてよく、ホルムアルデヒドのC_2v対称性は摂動系においても保たれているので、基準振動の混合を考える際同じ既約表現に属するもの同士の混合を考えるだけでよい。計算はPM3法で行ない、摂動系と原系のヘシアン行列との差F'_<exaci>を使って摂動論的に振動混合係数および振動数シフトを計算したところ、摂動系の基準振動を原系の基準振動でマッピングした結果と一致した。つまり、摂動的扱いは妥当であることがわかった。次に、原系の振動情報から摂動系の振動を予測するために、摂動エネルギ-を、各原子をNet Chargeを持つ電荷球と考えたときの2中心ク-ロン相互作用エネルギ-の変化と近似し、解析的2次微分を行って近似摂動ヘシアンF'_<appr>を導出して振動混合係数、振動数シフトを計算してみた。その結果は必ずしもマッピングの結果と一致せず、摂動ヘシアンF'自体を比較してみると水素原子に関するF'_<appr>に問題があることがわかった。改善ステップとして、F'_<appr>がMullikenのNet Chargeに基づいているのでESP法に基づくNet ChargeをPM3法で計算し、その値を使って摂動ヘシアンを導いた結果、Mulliken近似の場合と較べてほとんど変化はなかった。今後は原子分極の効果を近似式に取り入れ、その結果をfloating基底を用いてab initio法により計算した結果と比較するなど、一層の検討を行いたい。
骨系統疾患の疾患遺伝子の解析・および遺伝子診断

骨系統疾患の遺伝子レベルでの診断、病態の解析を目的に様々な骨系統疾患の疾患遺伝子の解析に関する研究を行い、以下の結果を得た。1.骨幹端に異形成をきたす代表的骨系統疾患であるShwachman症候群に合併した染色体の均衡型相互転座例(t(6;12)(q16.2;q21.2))の転座点のDNAシーケンスを決定し、この転座点をまたぐ新規の遺伝子を同定した。3.患者家系を用いた連鎖解析により、Engelmann疾患遺伝子の座位を同定し、候補遺伝子アプローチにより疾患遺伝子がTGF-beta1であることを発見した(長崎大学、新川研との共同研究)。4.X-linked dominant chondrodysplasia punctataにおけるEBP(emopamil-binding protein)遺伝子の変異をスクリーニングし、計5つの過去に報告のない点突然変異を発見した。2つはミスセンス変異、3つはナンセンス変異であった。更に、これらEBPの変異と酵素活性が相関することを報告した。骨系統疾患は、先天性に骨・軟骨の成長・発達の障害をきたす疾患の総称である。軟骨無形成症、骨形成不全症をはじめ、200以上もの疾患が知られている。いずれも四肢・体幹変形、小人症、病的骨折など様々な骨・関節の構造・機能の障害をきたす難病である。しかしながらその原因(原因遺伝子)には、未知なものが多い。骨幹端に異形成をきたす代表的骨系統疾患であるShwachman症候群に合併した染色体の均衡型相互転座例(t(6;12)(q16.2;q21.2))の転座点を解析し、この転座部位に存在すると考えられるShwachman症候群の原因遺伝子の単離を試みた。まずFISH(fluolescencein situ hybridization)法によって転座点の位置を限局化し、転座点を含むYACクローンを単離し、転座点周辺のYACcontigを作成した。次に転座点を含むYACクローンをcosmidクローンにサプクローニングし、転座点周辺のcosmid contigを作成し、FISH法、サザンブロット法などによって転座点を含むcosmidクローンを同定し、単離した。この転座点を含むcosmidクローンのシーケンス解析により、転座点のシーケンス決定した。更に、転座点周辺のシーケンスのコンピューター解析と発現解析により、この転座点をまたぐ新規の遺伝子を同定した。しかしながらその原因(原因遺伝子)には、未知のものが多い。今年度は、未知の骨系統疾患疾患遺伝子の単離、既知の疾患遺伝子の解析として以下の研究を行った。
オオムギの受精競争に関する遺伝学的研究

オオムギにおける受精競争の研究は極めて少ない。本研究では、受精競争遺伝子(Gaー2)が第3染色体の長腕末端部に座乗するエステラ-ゼ同位酵素遺伝子と連鎖することを利用して,この同位酵素遺伝子型の分離の歪から受精競争を認識した。1.Gaー2遺伝子による分離の歪は、栽培年次や開花受精時の温度,日長によって大きく変動しない。また,細胞質や遺伝的背景の影響も少なく,Gaー2遺伝子の分離の歪に対する作用は安定している。2.分離の歪がみられた組合せについて、正逆戻し交雑や雑種集団の分離の歪を調べた結果、受精競争はGaー2遺伝子をもつ花粉が一方的に受精に関与していることが明らかになった。3.分離の歪の認められた組合せの交配親の混合受粉では、雑種で分離の歪が全くみられなかった。また、F_1花粉の1粒受粉でも分離の歪が認められた。これらの結果から、分離の歪は狭義の受精競争によるものではなく、Gaー2ヘテロ接合体上にできたgaー2花粉が受精しないことによると考えた。4.Gaー2遺伝子座における地理的分化を調べたところ、世界の多くの系統はほとんどgaー2遺伝子をもち、僅かに東アジアと南アジアの系統の一部においてGaー2遺伝子が認められた。しかも、Gaー2遺伝子をもつ系統の多くが6条・裸性であり、遺伝的に独立関係にあるこれら遺伝子間に関連性がみられたことは、オオムギの系統分化を考える上で興味深い。5.一方、Gaー2遺伝子をもつ系統のエステラ-ゼ同位酵素遺伝子型は多様性に富み、gaー2遺伝子系統との自然交雑によって遺伝子組換えを行い、新らしい多くの遺伝子型を形成したものと考える。本研究では、受精競争遺伝子(Ga-2)が第3染色体の長腕末端部に座乗するエステラ-ゼ同位酵素遺伝子群との連鎖を利用して、この同位酵素遺伝子型の分離の歪から受精競争を認識することにした。1.Ga-2遺伝子による分離の歪は、栽培年次や開花・受精時の温度によって大きく変動しない。そのため、栽培年次を変えて実験を行うことができるし、また、開花から受精までの期間の温度を制御する必要もない。このことは、受精競争の実験を遂行する上で有利なことである。2.受精競争のみられた組合せについて、正逆戻し交配やF_2集団の分離の歪を調べた結果、受精競争はGa-2遺伝子をもつ花粉が一方的に受精にあずかることが明らかになった。3.受精競争の認められた組合せの交配親の花粉を物理的に混合して受粉したが、受精競争は全く起きなかった。また、交配親の花粉を時間差をつけて互いに遅延受精したが、正逆いずれの場合も類似の結果を得た。これらの結果は、オオムギが例外なのか、Ga-2遺伝子の特異性によるものか、更に検討を要する問題である。作物の雑種集団における分離の歪は,品種分化や雑種集団の維持方法を考える上で,極めて重要な研究課題である。この分離の歪の1つの要因としての受精競争に関する研究は,オオムギの場合,イネやトウモロコシに較べて極めて少ない。最近,著者はオオムギの特定の組合せの雑種集団で分離の歪が起きることを発見し,これに関与する遺伝子(Gaー2)が第3染色体長腕末端部に座乗するエステラ-ゼ同位酵素遺伝子(Estー4)と11.7%で連鎖していることを見出した。そこで,この同位酵素遺伝子型の分離を指標として,多くの雑種集団における分離の歪を調べた。1.分離の歪は雑種の栽培年次や正逆交雑によって大きく変動しない。2.分離の歪は雑種の花粉からの遺伝子達の違いによって生じる。すなわち,Gaー2とgaー

2遺伝子をもつ花粉が分離する雑種個体では、ほとんどGaー2遺伝子をもつ花粉のみが受精に関与し,雌側ではGaー2とgaー2遺伝子をもつ配偶体は正常に分離し受精にあずかる。3.受精競争に関与する遺伝子のうち,gaー2遺伝子は世界に広く分布するが,Gaー2遺伝子の地理的分布は北インド,ネパ-ル,中国,韓半島および日本の一部の地域に限られる。オオムギにおける受精競争の研究は極めて少ない。本研究では,受精競争遺伝子(Gaー2)が第3染色体の長腕末端部に座乗するエステラ-ゼ同位酵素遺伝子と連鎖することを利用して,この同位酵素遺伝子型の分離の歪から受精競争を認識した。1.Gaー2遺伝子による分離の歪は,栽培年次や受精時の温度,日長などによって大きく変動しない。また,細胞質や遺伝的背景の影響も少なく,Gaー2遺伝子の分離の歪に対する作用は安定していた。3.分離の歪の認められた組合せのF_1花粉を1粒ずつ受粉しても分離の歪がみられることから,この分離の歪は狭義の受精競争によるものではなく,Gaー2 gaー2ヘテロ接合体上にできたgaー2花粉が受精しないことによると考えた。4.Gaー2遺伝子座における地理的分化については明瞭な遺伝子の分布の規則性が認められた。すなわち,北インド以東の南アジアと東アジアの地域でのみGaー2遺伝子がみられ,その他の地域ではすべてgaー2遺伝子が分布していた。5.近縁野生種については,既にGaー2遺伝子座での遺伝的分化が認められた。このことから,gaー2遺伝子をもつ野生種から栽培種が生じ,北インドで再び復帰突然変異によってGaー2型が分化したと考えた。6.検定交雑によって得た約500品種のGaー2遺伝子に関する情報は,エステラ-ゼ同位酵素遺伝子型とともにデ-タベ-スとして構築した。
沿岸域における近代以降の環境史についての環境地政学的研究

日本の人文地理学や、近代以降の地域史の研究成果を踏まえつつ、環境史的研究方法を用いる。環境史は研究方法として注目されてきていながら、人類の長期にわたる歴史として、近世以前を対象とすることが多かった。しかし都市化や工業化による開発や環境改変が本格化するのは近代以降であり、湖沼の沿岸域では農地のための干拓、工場や住宅のための埋め立て、地域開発や防災のための人工護岸化など、研究対象としての事例も多くある。沿岸域の景観変化の背景を探るために、ステークホルダー間による環境政治を分析する。過去における環境問題の発生を詳細に捉えるとともに、将来に向けた地域環境政策の提案に貢献する。
次世代シーケンサーを活用した流域生物の全種網羅的な遺伝的多様性評価法の開発

課題3環境選択性遺伝子の検索環境勾配に応じて同種個体間の配列が顕著に変異している環境選択性遺伝子を検索した。まず,各種・各地点から1個体を選んでDNA抽出する。各個体のDNA試料に次世代シークエンサーを用いたDouble-digest restriction-associated DNA (ddRAD)解析を行い,各種のゲノムワイドのDNA配列を解読した。この際,RAD-PCRプライマーに個体認識インデックスコードを付加して,同時並行的に多個体のゲノムワイドのDNA配列データを得た。次に個体ベース進化モデルのモンテカルロシミュレーションにより,中立進化下で期待される各種の地点間の平均遺伝分化指数Fstの理論出現分布を導き,ゲノム上でP>0.95以上の外れ値のFstの観測値を示したDNA領域を「環境選択性遺伝子」とした。課題4全種網羅的な遺伝的多様性と遺伝的分化の評価各地点の全採取個体のDNAをDNAをプールした。次にマルチプレックスPCRでmtDNA-COI領域を増幅した。各領域のPCRプライマーには地点認識コードと共に,PCRサイクル数の認識コードのインデックス配列を付加した。PCRサイクル数は20,24,28,・・・,56,60,64の12段階で行った。種・地点ごとに増幅したPCR産物の濃度を定量PCRで測り,等濃度で混合したライブラリーの全塩基配列を次世代シークエンサー(Miseq)で解読した。得られた網配列データは,クオリティコントロールをしてから,既知塩基配列との相同性に基づくバーコーディングで種ごと・遺伝子ごとに分割する。さらに認識コードに基づいて地点ごと・PCRサイクル段階ごとに分割する。分割されたデータのアセンブルとマッピングをして,各種の各地点の対立遺伝子頻度を推定して,地点間の遺伝距離を評価することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。課題1「サンプリングと環境調査」では、重信川流域(愛媛県)および愛媛県内の貯水ダムの上下流河川地点で,河川底生動物のサンプリングと多項目におよぶ環境調査を実施した。調査地点の選定は、対象河川の分断・孤立を起こしている潜在的要因として「貯水ダム」、「砂防ダム」、「瀬切れ」の3つに着目し、これらの影響を網羅的に調査できるように調査デザインを考案した。底生動物はDフレームネットおよびコドラードネットで採取した。採取標本は99%エタノールに保存し,実態顕微鏡観察で形態分類分を同定した。さらに、水中の栄養塩濃度や有機物濃度等の水質項目、流速や河床材料の粒径分布等の物理環境項目、粒状性有機物濃度や付着藻類量等の底生動物の餌環境項目など、幅広い環境項目を現地調査した。課題2「遺伝子頻度推定法の開発」では、まず、先行研究のレビューを行って対象DNA領域を選定し、無脊椎動物種をより網羅的に増幅しやすいPCRプライマーを選定した。さらに、PCR効率をより高める温度条件や試薬条件を選定した。次世代シーケンシングで解読される各DNA配列が,どの段階のサイクル数のPCRに由来するかわかるようにするために認識コードをプライマー配列に加えるアダプターのライゲーション効率を高めるための条件を探索した。本手法の検証のために用いる人工鋳型DNAミックスを準備するために,課題1で重信川流域等から採取した複数種の数数10個体のDNA塩基配列を解読した。予定していたサンプル採取と環境調査は予定の地点で行うことができた。サンプルの形態同定もスムーズに終わり、次世代シークエンシング解析のライブラリー作成と次世代シークエンシング解析データの取得ができた。課題2遺伝子頻度推定法の開発まず,愛媛県・重信川流域を含む複数の流域から集めた水生昆虫サンプルを形態同定し,個体ごとにDNAを抽出してからミトコンドリアDNAのCOI領域の塩基配列をサンガーシークエンシングで解読した。そして,これら配列既知のサンプルを,種内,種間,属間,科間,目間の各分類レベルの遺伝的変異を適度なサンプル数により創出できる割合を導いて,人工群集サンプルを作った。この人工サンプルは次年度に継続される遺伝子頻度推定法の開発に用いられることになる。また,重信川流域から採取した底生動物を形態学的に同定した後,その群集サンプルから抽出したDNAのCOI領域をPCR増幅して次世代シークエンサーによるメタバーコーディングを行った。そして,種ごとのDNA配列数やハプロタイプ頻度を調べた結果,種ごとの個体数と配列数は有意な正の相関が認められた。このことは,PCRを行った後にも個体数が多い遺伝子の頻度が高まる傾向が保存されていることを示唆している。課題3環境選択性遺伝子の検索環境勾配に応じて同種個体間の配列が顕著に変異している環境選択性遺伝子を検索する。日本広域から採取された28種の282個体から個体ごとに抽出したDNA試料に次世代シークエンシング解析(Double-digest restriction-associated DNA)を行い,ゲノムワイドのDNA配列を解読した。ゲノム上に分布する一塩基多型(SNP)が6409サイト発見された。latent factor mixed modelにより,1,181サイトが環境選択性遺伝子として推定された。Distance-based redundancy analysisにより,気温,降水量,水深などの環境変数と関連性が高い環境選択性遺伝子を検索した結果,58遺伝子が環境変数と特に強い連関を示すことが明らかになった。

課題2の遺伝子頻度推定法の開発は年度中に完了しなかったものの,課題3は環境選択性遺伝子を探すことだけに止まらず,それら遺伝子と連関を示す環境因子を発見することもできた。したがって,全体としては概ね順調に進展していると考えられる。課題3環境選択性遺伝子の検索環境勾配に応じて同種個体間の配列が顕著に変異している環境選択性遺伝子を検索した。まず,各種・各地点から1個体を選んでDNA抽出する。各個体のDNA試料に次世代シークエンサーを用いたDouble-digest restriction-associated DNA (ddRAD)解析を行い,各種のゲノムワイドのDNA配列を解読した。この際,RAD-PCRプライマーに個体認識インデックスコードを付加して,同時並行的に多個体のゲノムワイドのDNA配列データを得た。次に個体ベース進化モデルのモンテカルロシミュレーションにより,中立進化下で期待される各種の地点間の平均遺伝分化指数Fstの理論出現分布を導き,ゲノム上でP>0.95以上の外れ値のFstの観測値を示したDNA領域を「環境選択性遺伝子」とした。課題4全種網羅的な遺伝的多様性と遺伝的分化の評価各地点の全採取個体のDNAをDNAをプールした。次にマルチプレックスPCRでmtDNA-COI領域を増幅した。各領域のPCRプライマーには地点認識コードと共に,PCRサイクル数の認識コードのインデックス配列を付加した。PCRサイクル数は20,24,28,・・・,56,60,64の12段階で行った。種・地点ごとに増幅したPCR産物の濃度を定量PCRで測り,等濃度で混合したライブラリーの全塩基配列を次世代シークエンサー(Miseq)で解読した。得られた網配列データは,クオリティコントロールをしてから,既知塩基配列との相同性に基づくバーコーディングで種ごと・遺伝子ごとに分割する。さらに認識コードに基づいて地点ごと・PCRサイクル段階ごとに分割する。分割されたデータのアセンブルとマッピングをして,各種の各地点の対立遺伝子頻度を推定して,地点間の遺伝距離を評価することができた。次世代シークエンシング解析により得られるデータ量が膨大であり、より計算効率を高いアプリケーションを使用するなどの工夫が必要である。データ解析のパイプラインの向上のために、共同研究者ならびに国内外の研究者との積極的な情報交換・情報共有が必要である。課題2:人工群集サンプルを使って遺伝子頻度推定法の開発を完了する。課題4:流域から採取した群集サンプルを使って全種網羅的な遺伝的多様性と遺伝的分化の評価を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ABCトリブロックコポリマーの2段階相転移による新規ナノパターンの創製

ABC3成分トリブロックコポリマーの3相ミクロ相分離構造は、無秩序状態から1段階あるいは2段階のミクロ相分離により形成される。本研究では、特に2段階のミクロ相分離構造形成過程に注目し、電子顕微鏡観察(TEM)および小角X線(SAXS)あるいは中性子散乱法(SANS)による研究を行った。1)溶媒キャスト過程では1段階目の相分離しか起こらず製膜後の熱処理等により2段階目のミクロ相分離が起こるABCトリブロックコポリマー(i)と、溶媒キャスト過程で2段階のミクロ相分離が終了するABCトリブロックコポリマー(ii)の2つの系を研究対象とした。2)(i)の系として、ポリスチレン(PS)、ポリイソプレン〈PI)およびポリビニルメチルエーテル(PVME)からなるトリブロックコポリマーの合成に初めて成功した。また、重水素化PSとPVMEからなるジブロックコポリマーについてSANSによる基礎研究を行い、低温で無秩序状態、高温で秩序状態をとる下限臨界秩序無秩序転移温度(LCODTT)型の相挙動を示すことを見い出し、そのFlory相互作用パラメータを評価した。3) PS、PIおよびポリブタジエン(PB)からなるトリブロックコポリマー研究の基礎実験として、重水素化PB-PIジブロックコポリマーについて小角中性子散乱測定を行い、これがLCODTT型の相図を持つことを示すとともに、高圧下での特異な相挙動を発見した。4)(ii)の系として、ポリ-2-ヒドロキシメタクリレート(PHEMA)、ポリ-tert-プチルメタクリレート(PTBMA)およびポリ-2-パーフルオロブチルエチルメタクリレート(PF4MA)からなるトリブロックコポリマーのミクロ相分離構造の解析を行い、構造形成のシーケンス依存性を示すと共に、ESI(Electron Spectroscopic Imaging)による無染色TEM観察法と3相構造のSAXS解析法を開発した.ABC3成分トリブロックコポリマーの3相ミクロ相分離構造は、無秩序状態から1段階あるいは2段階のミクロ相分離により形成される。4)(ii)の系として、ポリ-2-ヒドロキシメタクリレート(PHEMA)、ポリ-tert-プチルメタクリレート(PTBMA)およびポリ-2-パーフルオロブチルエチルメタクリレート(PF4MA)からなるトリブロックコポリマーのミクロ相分離構造の解析を行い、構造形成のシーケンス依存性を示すと共に、ESI(Electron Spectroscopic Imaging)による無染色TEM観察法と3相構造のSAXS解析法を開発した.
メタン生成細菌のテトラピロール生合成経路を利用した補酵素の生産

メタン生成細菌、Methanosarcina barkeriはコリノイド(Co含有)、ヘム(Fe含有)、F_<430>(Ni含有)のユニークなテトラピロール補酵素類を生成し、それらはメタノールのメタンへの代謝、増殖に必須の役割を担っている。しかし、絶体嫌気下での培養の難かしさ、また増殖速度、菌体収率が低いことからメタン以外の有用物質生産は試みられていない。本菌のコリノイド含量は高いので、これらの問題点を解決できれば有望なコリノイド生産菌と成り得る。そこで、本研究では、メタノール最小培地を用いて、これらの補酵素類の高速生産及びこれらの共通の前駆体である5ーアミノレブリン酸(ALA)の高速生産を試みた。得られた結果を列記する。1.これらのテトラピロール補酵素を生産する目的で、種々Co、Fe、Ni濃度下で回分培養、ケモスタット連続培養、固定床連続培養を実施した。その結果、いずれの培養方法でも培地中のCo、Fe、Ni濃度を調節することにより、各々対応するテトラピロール補酵素の選択的菌体外生産が可能となった。例えば、固定床連続培養系(担体:珪藻土)において、Co、Feを低濃度に保ちNiを高濃度にすれば、F_<430>を選択的に生産でき(24μM/day)、Fe、Niを低濃度にしCoを高濃度にすればコリノイド(Bー12化合物)(20μM/day)できることが判明した。2.ALAはテトラピロール化合物の前駆体であり、近年生物除草剤として注目されている。しかし、メタノール最小培地での増殖系ではほとんど蓄積しない。そこで、ALA脱水酵素の阻害剤によりALAの菌体外蓄積を試みた。阻害剤としてはレブリン酸(LA)が有効であり、また2ーオキソグルタル酸添加によりALA濃度は増加した。LA存在下、上記の固定床連続培養系により、約1ケ月の長期連続生産が可能となり、生産性は0.4μM/dayとなった。メタン生成細菌はビタミンB-12, F430,チトクローム(ヘム)のテトラピロール化合物を生成するが,その代謝制御機構は不明である.しかし,これらは骨格にCo, Ni, Feを含有している.そこで,これらの金属を制限した培養により,これらの生成量を人為的に調節できるかどうか検討した.Methanosarcina barkeri(DSM804)を用いて,種々のCo, Ni, Fe濃度下で回分培養,ケモスタット連続培養,固定赤連続培養を実施比較した結果,いずれの培養法においても, Co高濃度下(40μM)でNi, Feを制限すればB-12の優先合成を達成できた.同様にNi, Fe高濃度下では各々, F_<430>,チトクローム(ヘム)の優先合成を達成できた.特に多孔性セラミックスを充てんした固定床連続培養法により, B-12, F_<430>,チトクロームの生産性は著しく増加し,各々52μM/day, 24μM/day, 8.1μM/dayに達した.なお,これらのテトラピロールは大部分菌体外に分泌されており,補酵素の分泌醗酵が達成できた.また,本菌はCo無添加培養系において, Co欠除コリノイド(CFC)を生成することを見い出した.

CFCは光合成細菌などで見い出されているが,他のB-12生産菌およびメタン生成細菌においては検出されておらず,本菌のテトラピロール生合成との関連で興味が持たれる.なお, CFCへCo以外の金属の導入も可能であり,その生理作用についても検討したい.テトラピロール化合物の共通前駆体はδ-アミノレブリン酸(ALA)である.これは,生物除草剤として注目され,化学合成が困難の故に微生物による生成も試みられているが,その生成量は低い.そこで,本菌を用いて, ALA脱水酵素の阻害剤であるレブリン酸の存在下で上述の固定床連続培養を試みた結果, 6070mg/l/dayの高いALA生産性が得られた. ALA生合成経路についても検討中である.メタル生成細菌はユニークなテトラピロール補酵素類(ビタミンB-12(FIII)、チトクローム、F_<430>)を生成することが知られている。前年度にこれの補酵素の生成を試みた。最終年度の本年度は、メタン生成細菌、Methanosarcina barkeriを用いて、これらテトラピロール補酵素類の共通の前駆体であり、また近年生物除草剤として注目されている5-アミノレブリン酸(ALA)の生産を試みた。メタノール最小培地での培養系で下記の結果を得た。1.ALA脱水酵素の阻害剤(したがってALAが蓄積)の影響について検討した。阻害剤無添加ではALA生成は見られなかったがレブリン酸(LA)、4、6ジオキソヘプタン酸(DOH)の添加でALAの菌体外蓄積がみられ、とくにDOHは低濃度下でも有効であった。2.ALA前駆体の添加効果を検討し、LA存在下で2-オキソグルタル酸添加によりALA83μM(無添加=37μM)を得た。3.無機担体(珪藻上=ナガオポーセル)を充てんした固定床バイオリアクターを用いて連続生産を試みた結果、LA25mM連続供給下、滞留時間,1.8時間の高速生産が可能となり、ALA生産性は0.4mM/dayに達した。また本リアクターは約1ケ月の連続運転が可能であった。しかし、ALA濃度は31μMと低い。4.そこで、多段固定床バイオリアクターによる高濃度化を試みた。6段バイオリアクターにより、生産性を3の場合と同程度に維持しつつALA濃度106μMを得ることができた。以上の結果より、LAの存在下、ALAの高速生産が可能となったが、現状ではまだ濃度が低く、今後、さらに高濃度菌体を保持できる嫌気バイオリアクターの開発、あるいはALA脱水酵素欠損株の取得によるLA無添加系での生産法の開発糖も必要と考えている。
統合プログラミング環境のための多層構造永続プログラミング言語の研究

本研究では,統合プログラミング環境のための多層永続プログラミング言語システムの開発を行った.その言語システムは,下からワカシ,イナダ,ブリの3層から構成される.最下層のワカシでは永続分散共有メモリが実装された.この永続分散共有メモリは、分散共有メモリの機能であるメモリ・コヒーレンス機能に加え,データベースシステムの基本機能であるトランザクション機能とリカバリ機能と併せ持つ.すなわちワカシの機能は、計算のための従来のメモリ・コヒーレンス・プロトコルと異なり、トランザクション機能と密接に関わる「トランザクション・メモリ・コヒーレンス」である.ワカシは当初サン・ワークステーション(32ビットUNIX環境)上で実現されたが、パソコン(WINDOWS NT環境)の普及およびワークステーションの64ビット(64ビットUNIX環境)化という環境の変化のため、それらへの移植問題が課題となった.これら移植も済み、ワカシは3種類のハード・OS環境が動作可能である.イナダは,オブジェクト指向データベースの標準であるODMG標準(1993年に制定)の中のC++バインディングに準じている.イナダ独自の拡張機能として,ラージ・オブジェクト(大規模オブジェクト)及びマルチタイプ・オブジェクトを実装した.ラージ・オブジェクト機能により、HTMLファイルやMPEGファイルがそのままの形でオブジェクト・データベース化でき、マルチメディアデータベースの実現に大きく近づいた.マルチタイプ・オブジェクトは生成後に新しいタイプを獲得したり、古いタイプを捨てたり出来る.イナダで実現されたメソッドの移動(マイグレイション)機能は分散並列処理機能の中核部分である.マイグレイション機能と分散共有(永続)メモリ機能とをうまく使ったOQL(ブリで実装)の分散並列処理の基本仕様を策定した.本研究では,統合プログラミング環境のための多層永続プログラミング言語システムの開発を行った.その言語システムは,下からワカシ,イナダ,ブリの3層から構成される.最下層のワカシでは永続分散共有メモリが実装された.この永続分散共有メモリは、分散共有メモリの機能であるメモリ・コヒーレンス機能に加え,データベースシステムの基本機能であるトランザクション機能とリカバリ機能と併せ持つ.すなわちワカシの機能は、計算のための従来のメモリ・コヒーレンス・プロトコルと異なり、トランザクション機能と密接に関わる「トランザクション・メモリ・コヒーレンス」である.ワカシは当初サン・ワークステーション(32ビットUNIX環境)上で実現されたが、パソコン(WINDOWS NT環境)の普及およびワークステーションの64ビット(64ビットUNIX環境)化という環境の変化のため、それらへの移植問題が課題となった.これら移植も済み、ワカシは3種類のハード・OS環境が動作可能である.イナダは,オブジェクト指向データベースの標準であるODMG標準(1993年に制定)の中のC++バインディングに準じている.イナダ独自の拡張機能として,ラージ・オブジェクト(大規模オブジェクト)及びマルチタイプ・オブジェクトを実装した.ラージ・オブジェクト機能により、HTMLファイルやMPEGファイルがそのままの形でオブジェクト・データベース化でき、マルチメディアデータベースの実現に大きく近づいた.マルチタイプ・オブジェクトは生成後に新しいタイプを獲得したり、古いタイプを捨てたり出来る.イナダで実現されたメソッドの移動(マイグレイション)機能は分散並列処理機能の中核部分である.マイグレイション機能と分散共有(永続)メモリ機能とをうまく使ったOQL(ブリで実装)の分散並列処理の基本仕様を策定した.本研究はマルチCPUワークステーションが高速ネットワークでつながった並列分散コンピューティング環境で,(a)他サイトと白サイトの計算機資源(プログラム,ファイル)の利用の仕方の差異,(b)並列コンピュータ上での並列プログラミングと分散CPU上での並列プログラミングの法の差異,(c)プログラムデータとファイル中のデータとの構造的・処理方法上の差異,(d)計算機能と検索機能の差異を統合するプログラミング言語設計と実装を目的としている.本言語はワカシ,イナダ,ワラサ,ブリの4階層からなっており本年度は,(1)ワカシのトランザクション・リカバリ機能の設計と実装,(2)イナダの高性能化,(3)イナダのテスト,(4)ワラサとイナダの統合,(5)ブリの検討を目標としていた.本年度は(1)並列分散トランザクション方式を新たに開発し,設計・実装を行った.この設計で,入れ子トランザクションモデルを拡張し,並列分散環境上での分散並列実行に適用可能とした.リカバリについては設計は終了した.(2)イナダに分散メソッドの並列処理機能をもたせた.それにより,ワラサの層が不要になった.(3)この言語実装のプラットホームをSUNワークステーションのソラリスに変えたため,移植が必要となり,ワカシ,イナダの実装がおくれた.そのため,テスト・評価作業は来年度に回された.(4)オブジェクト指向問い合わせ言語OQL(SQLを包含している)の調査を行い,それに計算完備性を付加するための検討を行った.マルチCPUワークステーションが高速ネットワークでつながった異種分散コンピューティング環境では,次に挙げるような4つの差異があり,アプリケーションの開発が難しい.(1)自サイトと他サイト(しばしば異機種)のファイル,CPUの利用の仕方の差異,(2)並列コンピュータ上の並列プログラミングと,分散CPU上での並列プログラミングの差異,(3)プログラムデータとファイル中のデータとの構造・処理方式上の差異,(4)計算機能と検索機能の差異.本研究は,これら差異を統合するプログラミング言語の設計・実装を目的としている.本言語は,ワラサ,イナダ,ワカシの3階層からなっている.

本年度は,前年度に実装したイナダ,ワカシの評価・改良を中心に,(1)イナダ,ワカシの性能評価,(2)ワカシのデータ復旧機能の実装,(3)イナダへの並列処理機能の導入,(4)イナダの集合操作の最適化機能の実装,(5)ワラサにおける計算完備問い合わせ言語の設計,(6)評価用システム『3次元地図処理』の設計,を目標にしていた.本年度は,(1)3台のワークステーションによる分散環境上で,イナダ・ワカシのベンチマークテスト(OO7ベンチマーク)を行った.(2)マルチメディアを対象としたワカシの改良を行い,ワカシのデータ復旧機能の実装は来年度に延期した.(3)イナダを用いてベンチマークプログラムの並列化を行い,性能を評価した.(4)イナダの言語拡張を行い,集合を扱うためのインデックス機能を導入した.(5)ワラサにはOQLの導入が適当であるとの結論を得た.(6)『3次元地図処理』のデータ格納方式の検討と,グラフィックスワークステーションへのワカシの移植を行った.さらに,異種分散化への検討を行った.本期間中に研究開発された,統合プログラミング環境のための多層永続プログラミング言語システムは,下からワカシ,イナダ,ブリの3層から構成される.最下層のワカシでは分散共有メモリの機能であるメモリ・コヒーレンス機能に加え,データベースシステムの基本機能であるトランザクション機能とリカバリ機能とを持つ.本年度は,これら機能の見直しを行い、メッセージ数の削減による性能の向上を行った.ワカシは当初サン・ワークステーション上で実現された.しかし、パソコンの普及およびワークステーションの64ビット化という環境の変化のため、それらへの移植問題が課題となった.現在では,これら移植も済み、現在ワカシは3種類のハード・OS環境で動作可能である.1993年にODMG標準が制定され、その中にC++バインディングが含まれていることが分かったので,イナダも、その使用に準ずることにした.さらに、ODMGに含まれない拡張機能として,ラージ・オブジックト(大規模オブジェクト)の実装を行った.この機能により、HTMLファイルやMPEGファイルがそのままの形でオブジェクト・データベース化できるようになり、マルチメディアデータベースの実現に大きく近づいた.メソッドの移動(マイグレイション)機能は分散並列処理機能の中核部分である.しかし、本研究期間中に実現されたものは便宜的な機能である.今後、より高機能・高性能な移動方式を研究開発する必要がある.さらにマイグレイション機能と分散共有(永続)メモリ機能とをうまく使ったOQL(ブリで実装)の分散並列処理アルゴリズムの開発が期待される.これについては、本年度に調査を開始し、実装のための基本仕様を策定した.
ゲージ重力対応による、創発する時空とブラックホールの構造解明研究

近年、ゲージ重力対応からブラックホール内部の体積と対応する場の量子論の計算複雑性の関係が注目されている。そこで一般的にこの計算複雑性の距離としての特性を議論し、重力双対を持つような場の量子論の量子計算複雑性が、演算子の期待値などで与えられるような通常のbase-independentな物理量ではないことを具体的に示した。このbasis-dependenceの性質は、量子複雑性を定義するための参照状態の選び方などへの示唆を与えており、重要な知見だと考えている。またそれとは別にゲージ理論におけるエンタングルメントの定義について新しいアイデアでの研究を推し進めている。ゲージ理論ではヒルベルト空間が直積構造を持たないため、エンタングルメントの定義が単純なスピン系の場合のように、片側のヒルベルト空間のみ状態和をとることができないため、簡単に定義することができない。この困難を回避するため、新しくエンタングルメントエントロピーを定義する方法を考え、現在その計算を推し進めている段階である。量子複雑性とブラックホールの内部空間の研究に関しては理解が進んだが、ゲージ理論とエンタングルメントとの関係の研究は研究が現在進んでいるが、予想より時間がかかってしまったので、本年度中に論文にまとめることができなかった。まず現在取り組んでいるゲージ理論のエンタングルメントとの関係の研究をできるだけ早く結果をだし、それを論文にまとめることを目標にする。それと同時に、他のアイデアの研究も順次推し進めていく予定である。共同研究者の都合上、阪大訪問が今年度は難しくなり、来年度に使う費用とのかねあいから若干の調整の必要が生じたため。
サーベイランスのための統計的検定手法の開発・評価と実際への適用に関する研究

保健医療分野などにおいてその重要性が高まってきているサーベイランスの解析において、ある疾病や症状などの集積性の検出およびその集積地域を同定するために用いる集積性の検定法を適用することができる。本研究では、平面状における集積性の検定として我々が開発したflexible scan法(Tango & Takahashi,2005)をもとに時間変化も考慮したサーベイランスに適用できる方法としてspace-time flexible scan法を提案し、アメリカなどで実際に利用されているcylindrical scan法(Kulldorff,2001)との比較を行った。またその評価についても我々の提案するbivariate power distribution(Tango & Takahashi,2005), extended powerとそのprofile(Takahashi&Tango,2007)の方法を拡張した評価法を提案し、それによって時間変化を考慮した空間における検出力の評価をおこなった。シミュレーション結果により、space-time flexible scan法はcylindrical scan法では同定できないような非円状の地域をより精確に同定できることが観察された。さらにその実際への適用としてアメリカでのサーベイランスデータに適用し、cylindrical scan法との比較を行うことができた。さらに日本におけるサーベイランスの可能性として小学校の学校欠席数を用いた解析の検討をおこなった。本研究で提案する方法により、空間における複雑な形状のクラスターを精度よく同定が行えるようになった。近年、症候サーベイランスやバイオ・サーベイランスといわれるサーベイランスに関して世界的にその重要性が高まっている。その解析においては、ある疾病や症状などの集積性の検出およびその集積地域を同定するために用いる集積性の検定法を適用することができる。本研究では、平面状における集積性の検定として研究分担者らが開発したflexible scan法(Tango & Takahashi, 2005)をもとに時間変化も考慮したサーベイランスに適用できる方法として拡張を試み、アメリカのいくつかのサーベイランスシステムで実際に利用されているcylindrical scan法(Kulldorff, 2001)との比較を行った。その結果flexible scan法は、cylindrical scan法では同定できないような非円状の地域をより精確に同定できることが観察された。しかし、flexible scan法はその計算時間の問題から同定できる地域の大きさに制限があり、小さな地域もしくは中程度の大きさの地域での集積性の検出に適している。cylindrical scan法では円形のコンパクトな地域を同定することに優れており、flexible scan法は非円形の地域の同定に優れている。そこで、突発的事象が起きた直後のごく小さな地域を同定するに際してはcylindrical scan法が適しており、それが徐々に大きく広がる様子を同定するにはflexible scan法が適している。シミュレーションによる評価なども含め、この結果は現在、海外の学術雑誌に投稿中である。
血液型センサーの開発研究

過去3年間の試験研究の成果によって、抗原抗体反応を電気的に検知するには、酸素電極を用いた酵素抗体法が最も適していることが明らかになった。そこで、血液型センサーの抗原抗体系として、抗原には血液を標準に選び、抗体の選択と反応系について検討した。抗原抗体反応及び酵素基質反応の2段階反応を効率よく行わせるため、直接法として、抗原-酵素標識抗体-酵素基質-酵素発生-酵素電極の電圧変化を検知する方法と、所謂サンドイッチ法で抗体膜-抗原-酵素標識抗体-酵素基質-酵素発生-酵素電極の電圧変化を検知する方法の二つの方法を採用した。1)抗体は抗H、抗A及び抗Bポリクローナル及びモノクローナル抗体または植物凝集素レクチンについて比較した。結果は高力価の濃縮モノクローナル抗体が均質で、反応感度もよいことが判明した。2)抗体に結合させる酵素としては、酸化還元反応に関与するペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、カタラーゼを比較した。結果は、ペルオキシダーゼが、現在酵素抗体法の主流であること、酵素の基質との微量の反応酸素を電極で検知するのに適していることなどから、最も優れていると判断した。3)抗原-酵素標識抗体-酵素基質-酵素発生-酵素電極の電圧変化を検知する直接法と抗体膜-抗原-酵素標識抗体-酵素基質-酵素発生-酵素電極で電圧変化を検知する所謂サンドイッチ法との比較では、サンドイッチ法が反応による微量の酸素を検出するのに優れていることがわかった。抗体にはモノクローナル抗体を、酵素抗体法の酵素としてペルオキシダーゼを用い、検出方法としては抗体膜に抗原を反応させてから酵素抗体法を行うのが、血液型センサーの開発に適しているというのが結論である。